一种截骨平面定位方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种截骨平面定位方法、系统及装置，涉及数据处理技术领域，应用于截骨手术系统中的控制设备，系统还包括：双目视觉系统、机械臂、X射线机、用于安装于手术对象的固定架，方法包括：获取预先拍摄的CT图像中预设截骨平面的第一位置；在手术对象上安装固定架之后，获取双目视觉系统实时采集的、位于机械臂末端的第一标识物的第一位姿，以及第二标识物的第二位姿；获取X射线机采集的包含截骨区域的至少两张X光图像，基于CT图像、X光图像、第一位置、第一位姿与第二位姿，确定预设截骨平面相对于机械臂的位置。应用本发明专利技术实施例提供的方案可以提高截骨平面定位的准确度。例提供的方案可以提高截骨平面定位的准确度。例提供的方案可以提高截骨平面定位的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种截骨平面定位方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及数据处理
，特别是涉及一种截骨平面定位方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]手术对象的关节或骨骼可能会发生病变，例如，手术对象的腿部产生膝骨关节炎，可能伴有膝内翻畸形并造成关节内的持重应力分布改变，导致力线的不平衡，继而加速膝骨关节炎的病变。为了治疗病症可以对手术对象进行截骨，在进行截骨手术时需要定位截骨平面，并沿截骨平面向骨骼中打入两根克氏针，用摆锯沿着两根克氏针标记的截骨平面进行截骨，截骨平面定位的准确与否决定了截骨手术的效果。
[0003]现有技术中，在进行截骨手术的过程中，医生需要手动定位截骨平面并进行截骨，此方法基于医生自身的经验，定位的截骨平面准确度较低，从而会影响截骨手术的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种截骨平面定位方法、系统及装置，以提高截骨平面定位的准确度。具体技术方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种截骨平面定位方法，应用于截骨手术系统中的控制设备，所述系统还包括：双目视觉系统、机械臂、X射线机、用于安装于手术对象的固定架，所述方法包括：
[0006]获取预先拍摄的CT图像中预设截骨平面的第一位置；
[0007]在手术对象上安装固定架之后，获取所述双目视觉系统实时采集的、位于所述机械臂末端的第一标识物的第一位姿，以及第二标识物的第二位姿，其中，所述第二标识物固定于所述固定架上，并设置于所述手术对象上、所述预设截骨平面所在的截骨区域中，所述第一位姿与第二位姿为：相对于所述双目视觉系统的位姿；
[0008]获取所述X射线机采集的包含所述截骨区域的至少两张X光图像，其中，各个X光图像的采集方向之间存在预设角度的夹角，所述预设角度大于0；
[0009]基于所述CT图像、X光图像、第一位置、第一位姿与第二位姿，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置。
[0010]第二方面，本专利技术实施例提供了一种截骨平面定位系统，所述系统包括：控制设备、双目视觉系统、机械臂、X射线机、用于安装于手术对象的固定架；
[0011]所述双目视觉系统，用于在手术对象上安装固定架之后，实时采集位于所述机械臂末端的第一标识物的第一位姿，以及第二标识物的第二位姿，并向所述控制设备发送所述第一位姿、第二位姿，其中，所述第二标识物固定于所述固定架上，并设置于所述手术对象上、所述预设截骨平面所在的截骨区域中，所述第一位姿与第二位姿为：相对于所述双目视觉系统的位姿；
[0012]所述X射线机，用于采集包含所述截骨区域的至少两张X光图像，并向所述控制设备发送所述X光图像，其中，各个X光图像的采集方向之间存在预设角度的夹角，所述预设角
度大于0；
[0013]所述控制设备，用于获取预先拍摄的CT图像中预设截骨平面的第一位置；基于所述CT图像、X光图像、第一位置、第一位姿与第二位姿，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置。
[0014]第三方面，本专利技术实施例提供了一种截骨平面定位装置，应用于截骨手术系统中的控制设备，所述系统还包括：双目视觉系统、机械臂、X射线机、用于安装于手术对象的固定架，所述装置包括：
[0015]位置获取模块，用于获取预先拍摄的CT图像中预设截骨平面的第一位置；
[0016]第一位姿获取模块，用于在手术对象上安装固定架之后，获取所述双目视觉系统实时采集的、位于所述机械臂末端的第一标识物的第一位姿，以及第二标识物的第二位姿，其中，所述第二标识物固定于所述固定架上，并设置于所述手术对象上、所述预设截骨平面所在的截骨区域中，所述第一位姿与第二位姿为：相对于所述双目视觉系统的位姿；
[0017]第三位姿获取模块，用于获取所述X射线机采集的包含所述截骨区域的至少两张X光图像，其中，各个X光图像的采集方向之间存在预设角度的夹角，所述预设角度大于0；
[0018]第一位置确定模块，用于基于所述CT图像、X光图像、第一位置、第一位姿与第二位姿，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置。
[0019]第四方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
[0020]存储器，用于存放计算机程序；
[0021]处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一所述的方法步骤。
[0022]第五方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一所述的方法步骤。
[0023]第六方面，本专利技术实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面任一所述的方法步骤。
[0024]本专利技术实施例有益效果：
[0025]本专利技术实施例提供了一种截骨平面定位方法，获取在预先拍摄的CT图像中预设截骨平面的第一位置；获取双目视觉系统实时采集的、位于机械臂末端的第一标识物的第一位姿，以及设置于预设截骨平面所在的截骨区域中的第二标识物的第二位姿，上述第一位姿与第二位姿均为：相对于双目视觉系统的位姿；获取包含截骨区域的至少两张X光图像，基于所述CT图像、X光图像、第一位置、第一位姿与第二位姿，确定预设截骨平面相对于机械臂的位置。
[0026]由以上可见，第一位置是预设截骨平面在预先拍摄的CT图像中的位置，手术过程中手术对象可能会发生移动，或者截骨区域发生形变，基于第一位置难以准确地确定预设截骨平面的位置。本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿以及第二标识物的第二位姿，并且获取截骨手术的过程中截骨区域的X光图像，上述X光图像与第一位姿、第二位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。以上述X光图像、第一位姿、第二位姿为基础进行多轮计算可以获得手术过程中预设截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的X光图像以及第
一位姿、第二位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的预设截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例提供的第一种截骨平面定位方法的流程示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例提供的第二种截骨平面定位方法的流程示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例提供的第三种截骨平面定位方法的流程示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例提供的第四种截骨平面定位方法的流程示意图；
[0032]图5为本专利技术实施例提供的一种截骨平面定位系统的结构示意图；
[0033]图6为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种截骨平面定位方法，其特征在于，应用于截骨手术系统中的控制设备，所述系统还包括：双目视觉系统、机械臂、X射线机、用于安装于手术对象的固定架，所述方法包括：获取预先拍摄的CT图像中预设截骨平面的第一位置；在手术对象上安装固定架之后，获取所述双目视觉系统实时采集的、位于所述机械臂末端的第一标识物的第一位姿，以及第二标识物的第二位姿，其中，所述第二标识物固定于所述固定架上，并设置于所述手术对象上、所述预设截骨平面所在的截骨区域中，所述第一位姿与第二位姿为：相对于所述双目视觉系统的位姿；获取所述X射线机采集的包含所述截骨区域的至少两张X光图像，其中，各个X光图像的采集方向之间存在预设角度的夹角，所述预设角度大于0；基于所述CT图像、X光图像、第一位置、第一位姿与第二位姿，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置之后，还包括：控制所述机械臂通过安装于自身末端的摆锯按照所确定的预设截骨平面的位置进行截骨。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置之后，还包括：控制所述机械臂通过安装于自身末端的导向器指示所确定的预设截骨平面的位置。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定截骨完成并且截骨处已插入撑开器之后，所述方法还包括：获取所述双目视觉系统实时采集的第三标识物的第三位姿，其中，所述第三标识物固定于所述固定架上，在所述手术对象上的截骨区域中、所述第三标识物与所述第二标识物分别设置于截骨处的两侧；基于实时采集的第二位姿与第三位姿计算所述撑开器撑开截骨处的角度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对各个X光图像与所述第一CT子图像进行配准，获得目标X光图像包含的位置信息与所述第一CT子图像包含的位置信息之间的第一转换关系，并对各个X光图像与所述第二CT子图像进行配准，获得目标X光图像包含的位置信息与所述第二CT子图像包含的位置信息之间的第二转换关系；其中，所述第一CT子图像表示的区域为截骨处远端侧的区域，所述远端侧为：所述截骨处远离所述手术对象心脏位置的一侧，所述第二CT子图像与第一CT子图像在所述CT图像中分别位于所述预设截骨平面两侧，所述目标X光图像为各个X光图像中的任意一个；基于所述第一转换关系、第二转换关系、第二位姿与第三位姿计算第一CT子图像表示的区域与第二CT子图像表示的区域之间的相对位置关系。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成截骨后，所述方法还包括：在为截骨处放置钢板并拧入螺丝的过程中，获取所述双目视觉系统实时采集的所述螺丝的第四位姿；基于所述第四位姿，实时确定所述螺丝在所述CT图像中的位置。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统还包括固定有配准标
识物的配准板，所述配准板安装于所述机械臂末端，所述基于所述CT图像、X光图像、第一位置、第一位姿与第二位姿，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置，包括：基于所述配准板上固定的配准标识物在X光图像中的位置、所述第一位姿以及预知的所述配准标识物相对于所述第一标识物的相对位置，获得所述X光图像所拍摄的平面相对于所述双目视觉系统的第五位姿；基于各个X光图像的第五位姿，计算各个X光图像包含的位置信息之间的第三转换关系；基于所述第三转换关系，分别对各个X光图像与所述CT图像进行配准，获得目标X光图像包含的位置信息与所述CT图像包含的位置信息之间的第四转换关系，所述目标X光图像为各个X光图像中的任意一个；基于所述第四转换关系、所述目标X光图像的第五位姿、所述第二位姿，计算设备位置信息与所述CT图像包含的位置信息之间的第五转换关系，所述设备位置信息表示：应用场景中的点相对于所述双目视觉系统的位置；基于所述第一位姿、所述第五转换关系、所述第一标识物与所述机械臂之间的相对位置、所述第一位置，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位姿、所述第五转换关系、所述第一标识物与所述机械臂之间的相对位置、所述第一位置，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置，包括：基于所述第一位姿、所述第一标识物与所述机械臂之间的相对位置，确定机械臂位置信息与设备位置信息之间的第六转换关系，其中，所述机械臂位置信息用于表示：应用场景中的点相对于所述机械臂的位置；基于所述第五转换关系、所述第一位置，确定所述预设截骨平面相对于所述双目视觉系统的第六位姿；基于所述第六位姿、所述第六转换关系，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位姿、所述第五转换关系、所述第一标识物与所述机械臂之间的相对位置、所述第一位置，确定所述预设截骨平面相对于所述机械臂的位置，包括：基于所述第一位姿、所述第五转换关系、所述第一标识物与所述机械臂之间的相对位置、所述第一位置与所述双目视觉系统实时采集的第二标识物的第二位姿，确定所述预设截骨平面当前相对于所述机械臂的位置。10.一种截骨平面定位系统，其特征在于，所述系统包括：控制设备、双目视觉系统、机械臂、X射线机、用于安装于手术对象的固定架；所述双目视觉系统，用于在手术对象上安装固定架之后，实时采集位于所述机械臂末端的第一标识物的第一位姿，以及第二标识物的第二位姿，并向所述控制设备发送所述第一位姿、第二位姿，其中，所述第二标识物固定于所述固定架上，并设置于所述手术对象上、所述预设截骨平面所在的截骨区域中，所述第一位姿与第二位姿为：相对于所述双目视觉系统的位姿；所述X射线机，用于采集包含所述截骨区域的至少两张X光图像，并向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽萍，方华磊，李明，陈汉清，郭宏瑞，
申请(专利权)人：杭州三坛医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：