【技术实现步骤摘要】
一种机器人辅助骨折空间避碰复位路径规划方法
本专利技术涉及一种机器人辅助骨折复位的空间避碰复位路径规划方法，属于机器人
技术介绍
骨折复位手术是治疗骨创伤的有效方法，传统骨折复位手术效果主要依赖于医生经验，存在手术精度不高、术中医患双方受辐射、术后并发症多等不足。随着机器人技术和计算机辅助导航技术的发展，机器人辅助医生完成高精准骨折复位操作成为可能。与传统手术相比，机器人辅助骨折复位手术有显著优势，具有广泛应用前景。复位机器人能够辅助医生按照预先规划的复位路径进行复位操作，有效解决传统复位手术的不足。机器人辅助骨折复位手术，重复定位精度高，能提高手术操作精准度；微创手术，较小的手术创伤能提高病人恢复速度；提高手术成功率、减少并发症，机器人辅助骨折复位手术的路径规划，是根据骨折类型和骨折后骨折的空间位姿，术前确定最佳的复位手术操作路径，将规划的复位路径传输给机器人，由机器人自主完成骨折复位。机器人辅助复位过程中，避免术中骨折远端与周边环境组织发生碰撞，减少复位过程中路径不确定性导致的手术时间过...
【技术保护点】
1.一种机器人辅助骨折空间避碰复位路径规划方法，其特征在于：/n针对长骨螺旋型骨折，根据健侧骨镜像配准，确定骨折的移位偏差和旋转偏差，将骨折近端牢固固定，机器人辅助操作骨折远端相对于近端进行复位操作，参考骨科医生在实际骨折手术操作中的手法“拉伸-旋转-复位”，将机器人辅助长骨螺旋型骨折复位操作过程分解为“移动-旋转-移动”三个步骤：/n1)“移动”复位：/n采用三维空间的A*算法进行规划，复位过程中按照在三维空间中所规划的复位路径，避开复位路径上可能出现的障碍物；/n2)旋转姿态调整：/n骨折远端移动到合适位置时，骨折远端相对于近端旋转，进行姿态调整；/n3)二次移动复位：...
【技术特征摘要】
1.一种机器人辅助骨折空间避碰复位路径规划方法，其特征在于：
针对长骨螺旋型骨折，根据健侧骨镜像配准，确定骨折的移位偏差和旋转偏差，将骨折近端牢固固定，机器人辅助操作骨折远端相对于近端进行复位操作，参考骨科医生在实际骨折手术操作中的手法“拉伸-旋转-复位”，将机器人辅助长骨螺旋型骨折复位操作过程分解为“移动-旋转-移动”三个步骤：
1)“移动”复位：
采用三维空间的A*算法进行规划，复位过程中按照在三维空间中所规划的复位路径，避开复位路径上可能出现的障碍物；
2)旋转姿态调整：
骨折远端移动到合适位置时，骨折远端相对于近端旋转，进行姿态调整；
3)二次移动复位：
继续进行复位，通过不断调整骨折远端的位置和姿态，向骨折近端慢慢逼近，以保证复位后骨折远端和近端达到理想的解剖状态，实现良好的复位效果，从而完成机器人辅助骨折复位手术操作。
2.根据权利要求1所述机器人辅助骨折空间避碰复位路径规划方法，其特征在于：进行骨折复位路径规划之前，采用基于健侧骨镜像配准算法，利用Mimics和Geomagicstudio软件确定骨折远端相对于近端的空间位置偏差和姿态偏差，通过CT扫描数据，在Mimics软件中逆向重建生成骨折远端、近端以及健侧骨的三维数字化模型，使用Mimics软件中的“Mirror”功能生成健侧骨的镜像，以镜像后的健侧骨为基准，将骨折近端与之进行配准并固定，随后将包含骨折远端、近端以及健侧骨的三维数字化模型导入Geomagicstudio软件，选取远端特征点作为参考坐标系原点，通过“STL配准”命令进行自动配准，将骨折远端与镜像后的健侧骨进行配准，由此确定骨折远端相对于近端的空间位置和姿态偏差。
3.根据权利要求1所述机器人辅助骨折空间避碰复位路径规划方法，其特征在于，所述复位采用三维空间的A*算法进行路径规划，所述步骤1)“移动”复位具体操作步骤为：
(1)已知骨折近端和远端的空间位置，分别以近端和远端上的某个特征点的位置表示，骨折近端和远端相对于设定的基准参考坐标系的姿态，障碍物的位置和形状等；设定复位路径规划的起始点为O1，目标点为O2；
(2)确定骨折远端在第一次“移动”操作后的中间点Omid，该中间位置应避免远端在后续的姿态调整时与周围生物组织的碰撞；
(3)采用三维空间的A*算法进行骨折远端第一次“移动”路径规划：
将O1作为A*算法的起始点，也即第一个父节点，将Omid作为目标点；从初始节点O1开始进行A*算法的搜索与拓展；
(4)定义拓展搜索过程中的相关节点：
A*算法搜索的每次拓展过程中，进行拓展的中心节点被称为父节点，从父节点开始向其周围拓展的若干节点被称为子节点；从当...
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