一种人工膝关节置换术直接影像传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种人工膝关节置换术直接影像传输系统，包括图像采集装置、图像数据接收装置、图像数据处理与显示设备；图像采集装置，封装成与假体垫片相一致外形，采集不同角度下的从假体垫片角度所看到关节图像，再以无线的方式将图像信息发射到图像数据接收装置；图像数据接收装置，将所接收的图像数据传递到图像数据处理与显示设备；图像数据处理与显示设备，对接收的图像数据进行处理后，通过二维和/或三维重建的形式显示。本发明专利技术能实现全膝盖置换手术中的实时直接图像显示，为手术医生提供参考，帮助医生了解病人膝盖的静态状态和屈伸运动过程中膝盖的变化情况。为医生提高手术质量提供技术支持，有助于提高医生的手术成功率避免二次手术。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种人工膝关节置换术直接影像传输系统，包括图像采集装置、图像数据接收装置、图像数据处理与显示设备；图像采集装置，封装成与假体垫片相一致外形，采集不同角度下的从假体垫片角度所看到关节图像，再以无线的方式将图像信息发射到图像数据接收装置；图像数据接收装置，将所接收的图像数据传递到图像数据处理与显示设备；图像数据处理与显示设备，对接收的图像数据进行处理后，通过二维和/或三维重建的形式显示。本专利技术能实现全膝盖置换手术中的实时直接图像显示，为手术医生提供参考，帮助医生了解病人膝盖的静态状态和屈伸运动过程中膝盖的变化情况。为医生提高手术质量提供技术支持，有助于提高医生的手术成功率避免二次手术。【专利说明】-种人工膝关节置换术直接影像传输系统
本专利技术属于医学电子
，设及一种人工膝关节置换术直接影像传输系统。
技术介绍
从上世纪60年代起，人工关节置换手术在我国逐渐发展，很多关节疾病得到了很 好的治疗。其中，全膝关节置换手术是目前应用较为广泛的一种人工关节置换手术。人工膝 关节置换手术为患者解决了膝关节老化或坏死及功能丧失等问题，并且手术治疗的效果可 W维持数十年，较为彻底地解除了病人的痛苦。 人工膝关节置换手术主要有=个步骤:一、将已被磨损的股骨和腔骨表面削去一 定的厚度;二、在股骨和腔骨上分别装上股骨假体和腔骨假体;=、在股骨假体和腔骨假体 中间嵌入假体垫片。 假体垫片的寿命长短主要取决于手术安装的质量。如果在手术过程中未能正确安 装假体垫片，在使用过程中，由于长期承受不平衡的运动应力，假体垫片就容易出现过早、 过度磨损和溶解等问题。质量较差的人工膝关节置换手术通常由于假体垫片安装不平衡导 致某些接触面受力过大，加速了假体垫片的磨损和损坏，迫使患者进行二次手术。运不仅给 患者和社会带来很多经济负担，更增添了患者不必要的生理和屯、理的痛苦。因此，让医生在 膝关节置换手术过程中对假体垫片的植入位置W及植入假体后关节运动时的关节假体相 对位置变化情况有详细了解和把握，是提高手术成功率的重要保障。运也是现在亟待解决 的问题。 目前已有的技术是利用压力传感器来实现人工膝关节置换手术的压力平衡测量 系统。在医生手术过程中将其置于患者膝关节处W获取压力信号，并将通过对压力信号的 处理来实时地为医生提供患者人工膝关节腔骨垫片处的受力情况。运个系统的主要问题在 于不能直观显示目前垫片在膝关节中的静态位置和腔骨与垫片在运动时的接近情况，缺少 直观的直接影像，不能W形象直观的方式对手术过程予W指导。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种人工膝关节置换术直接影像传输系统，能实现全 膝盖置换手术中的实时直接图像显示，帮助医生了解病人膝盖的静态状态和屈伸运动过程 中膝盖的变化情况。 本专利技术是通过W下技术方案来实现：[000引一种人工膝关节置换术直接影像传输系统，包括图像采集装置、图像数据接收装 置、图像数据处理与显示设备； 图像采集装置，封装成与假体垫片相一致外形，采集不同角度下的从假体垫片角 度所看到关节图像，再W无线的方式将图像信息发射到图像数据接收装置； 图像数据接收装置，将所接收的图像数据传递到图像数据处理与显示设备； 图像数据处理与显示设备，对接收的图像数据进行处理后，通过二维和/或=维重 建的形式显示。 所述的图像采集装置，能够采集距其Omm到几十mm处的图像数据，且具备120° W上 的视角范围，满足假体垫片和人工关节相对运动时的图像采集要求； 所述的图像数据处理与显示设备，对接收的图像数据进行包括清晰化处理和对运 动图像进行连续化处理，反映当前人工关节各部分之间的相对位置关系、相对运动情况。 所述图像采集装置包括封装在壳体内的微距镜头、图像传感器、控制处理电路、无 线发射机和微距天线;所述的控制处理电路包括电源管理单元、图像压缩编码单元和微处 理器;壳体具有与假体垫片相一致的外形； 图像经微距镜头、图像传感器捕获后发送至控制处理电路，控制处理电路中的图 像压缩编码单元将图像数据进行无损/准无损压缩，再经无线发射机和微距天线发射。 所述的电源管理单元包括供电电池和电压转换电路，电压转换电路将电池电压转 换成图像采集、无线发射所需要的工作电压； 所述的微处理器包括图像传感器控制器、测试模式控制器和媒体访问控制器，通 过对各控制器件收发信息提供系统控制、数据调度和无线收发媒体访问控制； 所述的图像压缩编码单元包括压缩器和存储器； 所述的图像传感器周围还设置有照明装置，照明装置与升压电路相连接，在图像 传感器工作时照明装置发光进行照明。 所述的微距镜头能够采集距其Omm到IOOmm处的图像数据，且具备120° W上的视角 范围；所述的图像传感器的分辨率为固定的或动态调整的分辨率，采用CMOS图像传感器或 CCD图像传感器;图像压缩编码单元，对采集到的图像数据进行无损/准无损数据压缩;无线 发射机电路将图像数据通过无线的方式发射到图像数据接收装置，工作频率根据频率管理 规范选用。 所述的图像数据接收装置包括无线接收机，接收图像采集装置发射出来的图像数 据； 所述的图像数据处理与显示设备，通过有线或者无线的方式与图像数据接收装置 连接，从图像数据接收装置中下载图像数据，进而进行图像处理和重建与显示； 或者，图像数据接收装置集成到图像数据处理与显示设备中。 所述的图像数据处理与显示设备，对接收的图像数据进行的处理包括： 清晰化处理:对所采集的图像数据进行包括扭曲矫正、模糊消除和对比度增强的 处理； 径向崎变消除处理:根据所采集的图像数据进行成像系统内部参数的初始化处理 和通过参数更新进行径向崎变矫正的图像处理； 图像失焦模糊消除处理:对所采集的图像数据进行包括图像模糊度的估测处理和 利用最大似然法得到清晰图像的估测处理； 对比度增强处理：对所采集的图像数据进行分区域直方图均衡的对比度增强处 理。 所述的图像数据处理与显示设备，对图像的显示包括2D静态显示和3D动态立体显 示； 所述的2D静态显示是对处理后的图像进行特征提取，利用已有的假体模型数据进 行特殊位置的标注，并利用连续图像描绘运些位置的变化曲线； 所述的3D动态立体显示是对处理后的连续图像进行特征提取，进行=维模型的重 建，并将重建的=维模型动态显示出来。 与现有技术相比，本专利技术具有W下有益的技术效果： 本专利技术提供的人工膝关节置换术直接影像传输系统，能实现全膝盖置换手术中的 实时直接图像显示，通过将图像采集装置封装成假体垫片的形式，然后将其放置在股骨假 体试模、腔骨假体试模之间，通过无线传输就能够发出最直接的、动态的图像，保证了信息 来源的准确性；图像数据接收装置进而将图像数据传递到图像数据处理与显示设备，该设 备对图像数据进行处理后，通过=维重建的形式给手术医生观看，并基于图像数据通过一 定的计算分析人工关节各部分之间的相对位置关系，为手术医生提供参考，帮助医生了解 病人膝盖的静态状态和屈伸运动过程中膝盖的变化情况。通过直接影像W及基于直接影像 的数据分析，为医生提高手术质量提供技术支持，有助于提高医生的手术成功率避免二次 手术。【附图说明】 图1是本专利技术的系统结构示意图； 图2是本专利技术的图像采集装置结构示意图； 图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工膝关节置换术直接影像传输系统，其特征在于，包括图像采集装置、图像数据接收装置、图像数据处理与显示设备；图像采集装置，封装成与假体垫片相一致外形，采集不同角度下的从假体垫片角度所看到关节图像，再以无线的方式将图像信息发射到图像数据接收装置；图像数据接收装置，将所接收的图像数据传递到图像数据处理与显示设备；图像数据处理与显示设备，对接收的图像数据进行处理后，通过二维和/或三维重建的形式显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志华，姜汉钧，项少林，别致，张春，陈虹，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11