全数字化全膝关节置换手术机器人系统及其模拟手术方法技术方案

全数字化全膝关节置换手术机器人系统及其模拟手术方法。本发明专利技术涉及全数字化全膝关节置换手术机器人系统及其工作方法，所述系统包括控制计算机、机器人，所述机器人上安装末端执行器，所述末端执行器根据机器人的指令进行动作，所述控制计算机控制机器人的动作；还包括结构光导航仪、动态基准、固定装置；所述结构光导航仪安装在手术床的附近，所述固定装置安装在手术床上，所述固定装置上安装动态基准，所述结构光导航仪能够捕捉动态基准的运动轨迹。

Digital Total Knee Replacement Robot System and Its Simulated Operation Method

Digital total knee arthroplasty robot system and its simulation operation method. The invention relates to a fully digital total knee replacement surgery robot system and its working method. The system comprises a control computer and a robot. The robot is equipped with an end-effector, which acts according to the robot's instructions, and the control computer controls the robot's action. The system also includes a structured light navigator, a dynamic datum and a fixing device. The structured light navigator is installed near the operating bed, the fixing device is installed on the operating bed, and the fixing device is equipped with a dynamic datum. The structured light navigator can capture the trajectory of the dynamic datum.

【技术实现步骤摘要】
全数字化全膝关节置换手术机器人系统及其模拟手术方法
本专利技术涉及一种用于全膝关节置换手术的全数字化的手术机器人系统及其利用这个系统进行模拟手术的方法。
技术介绍
随着世界人口老龄化，膝关节疾病的发生率呈逐年上升趋势。在国内，仅膝关节骨性关节炎的发病率就高达8.3％，其关节疼痛与功能障碍对病人生活质量影响不能低估。膝关节骨性关节炎病因复杂，其病理特征是关节软骨发生原发或继发性改变和由此而导致的关节软骨变性，软骨下骨质改变，骨板层骨质硬化，随后出现软骨下及边缘骨赘形成，继发关节滑膜炎、关节囊挛缩、关节间隙狭窄，引起关节功能障碍等症状。人工全膝关节置换(TotalKneeArthroplasty，以下简称TKA)是一种治疗膝关节疾病的新技术，能非常有效地根除重度膝关节病痛，极大地提高病人的生活质量。人工关节置换手术的主要影响因素包括三维立体空间上的准确截骨、韧带等软组织的平衡及稳定、假体安放的位置和角度，而全膝关节置换术对这些因素的要求尤其严格。传统手术通过机械导向装置进行髓内、外定位后截骨，手术者凭肉眼、手感和经验来判断截骨、假体位置和软组织的平衡情况，许多主观因素直接影响手术的精确性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全数字化全膝关节置换手术机器人系统，包括控制计算机、机器人，所述机器人上安装末端执行器，所述末端执行器根据机器人的指令进行动作，所述控制计算机控制机器人的动作；其特征在于：还包括结构光导航仪、动态基准、固定装置；所述结构光导航仪安装在手术床的附近，所述固定装置安装在手术床上，所述固定装置或者患骨上安装动态基准，所述动态基准与患骨的运动轨迹一致；所述结构光导航仪能够捕捉动态基准、末端执行器的运动轨迹；所述结构光导航仪上具有扫描仪，所述扫描仪用于捕捉患股的三维数据。

【技术特征摘要】
1.全数字化全膝关节置换手术机器人系统，包括控制计算机、机器人，所述机器人上安装末端执行器，所述末端执行器根据机器人的指令进行动作，所述控制计算机控制机器人的动作；其特征在于：还包括结构光导航仪、动态基准、固定装置；所述结构光导航仪安装在手术床的附近，所述固定装置安装在手术床上，所述固定装置或者患骨上安装动态基准，所述动态基准与患骨的运动轨迹一致；所述结构光导航仪能够捕捉动态基准、末端执行器的运动轨迹；所述结构光导航仪上具有扫描仪，所述扫描仪用于捕捉患股的三维数据。2.根据权利要求1所述的全数字化全膝关节置换手术机器人系统，其特征在于：所述扫描仪为双目结构光摄像机。3.根据权利要求1所述的全数字化全膝关节置换手术机器人系统，其特征在于：所述结构光导航仪对角设置在手术床的附近。4.全数字化全膝关节置换手术机器人系统的工作方法，其特征在于：(1)术前，选取实验者或者模型；手术前首先对实验者或者模型的股骨与胫骨进行CT扫描，获取患骨，即股骨与胫骨的形状和断面形状的数据，通过扫描数据在控制计算机中重建患骨的首次CT三维数字模型，为术前规划做准备，所述首次CT三维数字模型为虚拟股骨模型和/或虚拟胫骨模型；术前规划过程包括：通过控制计算机计算首次CT三维数字模型的下肢力线，并根据首次CT三维数字模型所示的关节大小，初步选择与首次CT三维数字模型适配的假体，所述假体为虚拟膝关节假体；然后根据得到的下肢力线与假体型号，在首次CT三维数字模型上模拟安装适配的假体，并在控制计算机的显示屏上实时显示安装效果，操作人员根据安装结果进行确认；根据确认的模拟结果，控制计算机计算出虚拟股骨模型中股骨远端或虚拟胫骨模型中胫骨近端的截骨量与截骨方位，作为手术操作的目标值；同时在首次CT三维数字模型上划定安全区域，完成术前规划；(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李书纲，陈鑫，张晓峰，
申请(专利权)人：北京和华瑞博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11