钻骨深度判断方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种钻骨深度判断方法、系统，该方法包括以下步骤：S1：从钻骨装置中，获取一钻骨过程的不同钻骨深度下的力特征数据；S2：当力特征数据在一定阶段趋于平稳时，根据平稳的力特征数据确定松质骨钻孔阶段的力特征数据的基础值；S3：以力特征数据初始最大值的数据点为第一临界点，以所述基础值或所述基础值与一定比例的乘积值的数据点为第二临界点，确定初期皮质骨钻孔阶段；S4：选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配值或目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行值匹配或区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值。可根据受力状况来判断是否达到目标深度，更客观准确。

【技术实现步骤摘要】
钻骨深度判断方法及系统
本专利技术涉及钻骨深度判断技术，尤其涉及的是一种钻骨深度判断方法及系统。
技术介绍
在骨科穿刺或植入手术前，通常需要电钻工具定位到骨骼相应位置后，在骨骼上面钻孔至一定深度，形成穿孔通道，进行下一步手术操作。目前的骨骼钻孔过程中，基本是由医生人工进行操作，操作过程全凭主观判断。钻入过程中，电钻工具会依次穿过骨骼的皮质骨(硬质骨)、松质骨再穿至皮质骨，由硬到软再到硬。主观判断时，会有力度从大变小再变大的过程，医生通过手感力度变化情况来判断电钻到达的深度，差不多的情况下就停止钻孔，避免穿破另外一侧的皮质骨。然而，手动操作钻孔过程，主观因素过大，不同人群骨骼的尺寸会有不同，钻入深度可控性低，容易钻入过深，另一侧皮质骨钻破，导致骨骼两侧穿透，伤及血管、神经、肌肉等，或影响后续手术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种钻骨深度判断方法及系统，可根据受力状况来判断是否达到目标深度，更客观准确。为解决上述问题，本专利技术提出一种钻骨深度判断方法，包括以下步骤：S1：从钻骨装置中，获取一钻骨过程的不同钻骨深度下的力特征数据；S2：当力特征数据在一定阶段趋于平稳时，根据平稳的力特征数据确定松质骨钻孔阶段的力特征数据的基础值；S3：以力特征数据初始最大值的数据点为第一临界点，以所述基础值或所述基础值与一定比例的乘积值的数据点为第二临界点，确定初期皮质骨钻孔阶段；S4：选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配值或目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行值匹配或区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S4中，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配值与第二临界点之后的力特征数据进行值匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值，包括以下步骤：将所述第一临界点与第二临界点的力特征数据作差；在所述第二临界点的力特征数据为基准，加上作差差值与预设比例的乘积值，作为所述目标匹配值；将第二临界点之后的力特征数据与所述目标匹配值比较，一旦达到所述目标匹配值则钻骨深度达到目标值。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S4中，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值，包括以下步骤：选取所述初期皮质骨钻孔阶段中包含目标深度的一定范围的数据区间作为目标匹配区间，曲线化并进行镜像转换；或者，将所述初期皮质骨钻孔阶段曲线化并进行镜像转换，选取镜像曲线中包含目标深度的一定范围的数据区间作为目标匹配区间；将第二临界点之后获取的相同长度区间内的力特征数据与镜像转换后的目标匹配区间内的力特征数据进行相似度计算，若相似度落在一定范围内，则钻骨深度达到目标值。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S4中，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值，包括以下步骤：将所述初期皮质骨钻孔阶段以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，获得n个离散力特征数据；将所述n个离散力特征数据倒序排列，实现镜像；从倒序数列中截取包含目标深度的m个离散力特征数据，作为所述目标匹配区间；将第二临界点之后获取的力特征数据同样以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，依次选取该离散得到的m个离散力特征数据与所述目标匹配区间的离散力特征数据进行相似度计算，若相似度落在一定范围内，则钻骨深度达到目标值。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S4中，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值，包括以下步骤：选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的包含目标深度的一定范围的数据区间；将选取的数据区间以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，获得m个离散力特征数据；将所述m个离散力特征数据倒序排列，实现镜像，并作为所述目标匹配区间；将第二临界点之后的力特征数据同样以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，依次选取该离散得到的m个离散力特征数据与所述目标匹配区间的离散力特征数据进行相似度计算，若相似度落在一定范围内，则钻骨深度达到目标值。根据本专利技术的一个实施例，依次选取该离散得到的m个离散力特征数据与所述目标匹配区间的离散力特征数据进行相似度计算，如公式(1)：其中，rXY为相似度的值，为所述目标匹配区间的各个离散力特征数据与其均值的差，为所述该离散得到的各个离散力特征数据与其均值的差。根据本专利技术的一个实施例，所述力特征数据为所述钻骨装置的钻骨受力数据或者所述钻骨装置的钻骨扭矩数据。根据本专利技术的一个实施例，所述钻骨扭矩数据通过以下方式获得：在钻骨装置马达的驱动输出部位直接设置扭矩传感器测量获得；或者，通过在钻骨装置马达的驱动输出部位或其连接轴上设置转速传感器测量转速，并通过公式(b)：T＝C*P/n计算而得，其中，T为钻骨扭矩数据，C为马达电机常数，P为输出功率，n为测得的转速；或者，在钻骨装置的钻头的远离人体的一端处设置压力传感器测量获得。根据本专利技术的一个实施例，所述钻骨装置连接存储装置，将钻骨过程的不同钻骨深度下的力特征数据传输至所述存储装置中；在执行步骤S1-S4时，从所述存储装置中获取所述一钻骨过程的不同钻骨深度下的力特征数据，所述钻骨装置处于不钻骨状态。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S2包括：取一定阶段内的连续获取的多个力特征数据，求力特征数据之间的标准差，当小于一预设标准差数值时，则确定力特征数据在一定阶段趋于平稳；从平稳阶段的力特征数据中选取一值作为该基础值，或者从平稳阶段的力特征数据选取几个或全部再做均值，将均值作为该基础值。本专利技术还提供一种钻骨深度判断系统，包括：力特征数据获取模块，用以，从钻骨装置中，实时或非实时地获取一钻骨过程的不同钻骨深度下的力特征数据；基础值确定模块，用以，当力特征数据在一定阶段趋于平稳时，根据平稳的力特征数据确定松质骨钻孔阶段的力特征数据的基础值；钻孔阶段划分模块，用以，以力特征数据初始最大值的数据点为第一临界点，以所述基础值或所述基础值与一定比例的乘积值的数据点为第二临界点，确定初期皮质骨钻孔阶段；目标匹配模块，用以，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配值或目标匹配区间，与第二临界点之后获取的力特征数据进行值匹配或区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值。根据本专利技术的一个实施例，所述目标匹配模块包括：作差单元，用以将钻孔阶段划分模块的所述第一临界点与第二临界点的力特征数据作差；目标匹配值计算单元，用以在所述第二临界点的力特征数据为基准，加上作差差值与预设比例的乘积值，作为所述目标匹配值；比较单元，用以，将在钻骨装置钻骨过程中后续实时获取的力特征数据与所述目标匹配值比较，或将第二临界点之后的力特征数据与所述目标匹配值比较，一旦达到所述目标匹配值则钻骨深度达到目标值。根据本专利技术的一个实施例，所述目标匹配模块包括：曲线离散单元，用以将所述出气皮质骨钻孔阶段以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，获得n个离散力特征数据；镜像单元，用以将所述n个离散力特征数据倒序排列，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻骨深度判断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：从钻骨装置中，获取一钻骨过程的不同钻骨深度下的力特征数据；S2：当力特征数据在一定阶段趋于平稳时，根据平稳的力特征数据确定松质骨钻孔阶段的力特征数据的基础值；S3：以力特征数据初始最大值的数据点为第一临界点，以所述基础值或所述基础值与一定比例的乘积值的数据点为第二临界点，确定初期皮质骨钻孔阶段；S4：选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配值或目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行值匹配或区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值。

【技术特征摘要】
1.一种钻骨深度判断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：从钻骨装置中，获取一钻骨过程的不同钻骨深度下的力特征数据；S2：当力特征数据在一定阶段趋于平稳时，根据平稳的力特征数据确定松质骨钻孔阶段的力特征数据的基础值；S3：以力特征数据初始最大值的数据点为第一临界点，以所述基础值或所述基础值与一定比例的乘积值的数据点为第二临界点，确定初期皮质骨钻孔阶段；S4：选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配值或目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行值匹配或区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值。2.如权利要求1所述的钻骨深度判断方法，其特征在于，所述步骤S4中，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配值与第二临界点之后的力特征数据进行值匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值，包括以下步骤：将所述第一临界点与第二临界点的力特征数据作差；在所述第二临界点的力特征数据为基准，加上作差差值与预设比例的乘积值，作为所述目标匹配值；将第二临界点之后的力特征数据与所述目标匹配值比较，一旦达到所述目标匹配值则钻骨深度达到目标值。3.如权利要求1所述的钻骨深度判断方法，其特征在于，所述步骤S4中，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值，包括以下步骤：选取所述初期皮质骨钻孔阶段中包含目标深度的一定范围的数据区间作为目标匹配区间，曲线化并进行镜像转换；或者，将所述初期皮质骨钻孔阶段曲线化并进行镜像转换，选取镜像曲线中包含目标深度的一定范围的数据区间作为目标匹配区间；将第二临界点之后获取的相同长度区间内的力特征数据与镜像转换后的目标匹配区间内的力特征数据进行相似度计算，若相似度落在一定范围内，则钻骨深度达到目标值。4.如权利要求3述的钻骨深度判断方法，其特征在于，所述步骤S4中，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值，包括以下步骤：将所述初期皮质骨钻孔阶段以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，获得n个离散力特征数据；将所述n个离散力特征数据倒序排列，实现镜像；从倒序数列中截取包含目标深度的m个离散力特征数据，作为所述目标匹配区间；将第二临界点之后获取的力特征数据同样以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，依次选取该离散得到的m个离散力特征数据与所述目标匹配区间的离散力特征数据进行相似度计算，若相似度落在一定范围内，则钻骨深度达到目标值。5.如权利要求3述的钻骨深度判断方法，其特征在于，所述步骤S4中，选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的目标匹配区间，与第二临界点之后的力特征数据进行区间匹配处理，若匹配成功则钻骨深度达到目标值，包括以下步骤：选取所述初期皮质骨钻孔阶段中的包含目标深度的一定范围的数据区间；将选取的数据区间以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，获得m个离散力特征数据；将所述m个离散力特征数据倒序排列，实现镜像，并作为所述目标匹配区间；将第二临界点之后的力特征数据同样以深度为横坐标、力特征大小为纵坐标进行曲线化，并将曲线进行离散，依次选取该离散得到的m个离散力特征数据与所述目标匹配区间的离散力特征数据进行相似度计算，若相似度落在一定范围内，则钻骨深度达到目标值。6.如权利要求4或5所述的钻骨深度判断方法，其特征在于，依次选取该离散得到的m个离散力特征数据与所述目标匹配区间的离散力特征数据进行相似度计算，如公式(1)：其中，rXY为相似度的值，为所述目标匹配区间的各个离散力特征数据与其均值的差，为所述该离散得到的各个离散力特征数据与其均值的差。7.如权利要求1所述的钻骨深度判断方法，其特征在于，所述力特征数据为所述钻骨装置的钻骨受力数据或者所述钻骨装置的钻骨扭矩数据。8.如权利要求7所述的钻骨深度判断方法，其特征在于，所述钻骨扭矩数据通过以下方式获得：在钻骨装置马达的驱动输出部位直接设置扭矩传感器测量获得；或者，通过在钻骨装置马达的驱动输出部位或其连接轴上设置转速传感器测量转速，并通过公式(b)：T＝C*P/n计算而得，其中，T为钻骨扭矩数据，C为马达电机常数，P为输出功率，n为测得的转速；或者，在钻骨装置的钻头的远离人体的一端处设置压力传感器测量获得。9.如权利要求1或7所述的钻骨深度判断方法，其特征在于，所述钻骨装置连接存储装置，将钻骨过程的不同钻骨深度下的力特征数据传输至所述存储装置中；在执行步骤S1-S4时，从所述存储装置中获取所述一钻骨过程的不同钻骨深度下的力...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元智，王少白，兰天，
申请(专利权)人：上海逸动医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31