全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法技术

本发明专利技术涉及关节置换技术领域，具体为全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法，包括实时跟踪骨盆位置及姿态，模拟并求得股骨柄假体安装规划路线，具体包括如下步骤：(1)读入假体库模型相关信息；(2)将含有运动传感器的跟踪装置固定在患者骨盆上；(3)结合运动传感器捕获的位置与姿态信息；(4)采集股骨上A，B两点，记录此时的股骨姿态pos(A，B)；(5)结合髋臼杯假体轴线方向及骨盆坐标系之间的关系，获取髋臼杯假体安装角度；本发明专利技术实现精准的股骨柄型号的选择与术中调整操作，避免脂凭借医生经验产生误差较大的判定，有效利用导航系统提供的数据，同时可以快速的找到合适的假体型号，无需反复试错，节省了手术时长。节省了手术时长。节省了手术时长。

【技术实现步骤摘要】
全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法


[0001]本专利技术涉及关节置换
，具体为全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法。

技术介绍

[0002]全髋关节置换(Total hip arthroplasty，THA)是一种治疗髋关节疾病的新技术，可以有效地纠正关节畸变，改善关节功能，缓解骨质坏死等疾病，极大地提高患者的生活质量。随着医疗影像技术与现代化医疗器械的发展，术前规划与手术导航系统不仅可以有效辅助医生操作，也大幅提高了手术精度。
[0003]在手术过程中，需要用人工假体替换坏死的髋臼杯和股骨头，髋关节置换的假体组件包括髋臼杯，内衬，球头和股骨柄。在置换过程中一方面要保证假体间装配关系稳定，同时也要保证股骨柄假体型号及植入位置合理，否则极有可能导致患者术后假体脱落或患者不舒适等问题。
[0004]计算机辅助系统在髋关节置换中的应用，大幅度的提高了手术准确性，缩短了手术时间。通常情况下，计算机辅助系统包含术前规划与术中规划，通过术前3D模型与术中骨骼解剖结构配准，确定假体放置姿态。但是，在手术过程中，对于股骨柄型号的选择与术中调整，只能凭借外科医生的经验判断，无法有效利用导航系统提供的数据，往往为了找到合适的假体型号，需要反复试错，增加了手术时长。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法，包括实时跟踪骨盆位置及姿态，模拟并求得股骨柄假体安装规划路线，具体包括如下步骤：
[0006](1)读入假体库模型相关信息；
>[0007](2)将含有运动传感器的跟踪装置固定在患者骨盆上；
[0008](3)结合运动传感器捕获的位置与姿态信息；
[0009](4)采集股骨上A，B两点，记录此时的股骨姿态pos(A，B)；
[0010](5)结合髋臼杯假体轴线方向及骨盆坐标系之间的关系，获取髋臼杯假体安装角度；
[0011](6)再次采集股骨上A
′
，B
′
两点，记录此刻的股骨姿态pos(A
′
，B
′
)；
[0012](7)计算相对于术前的腿长及偏心距的变化；
[0013](8)最终得出股骨柄安装规划路线，根据路线完成安装。
[0014]可选的，所述步骤(1)假体库模型相关信息具体包括但不限于：模型型号，模型参数，初始条件和边界条件。
[0015]可选的，所述步骤(3)通过采点注册将术前3D模型与术中骨骼解剖结构进行配准，获取股骨柄假体的位置与姿态信息的转换关系。
[0016]可选的，所述步骤(5)具体是骨盆坐标系由r，l，p三个特征点确定，其中r表示右侧
髂前上棘，l表示左侧髂前上棘，p表示耻骨联合；分别用向量表示r指向l的向量，表示l指向p的向量；其中表示骨盆x轴，向量与向量叉乘向量表示骨盆Y轴，向量与向量叉乘向量表示骨盆Z轴。
[0017]可选的，所述步骤(7)计算腿长及偏心距的具体步骤如下：
[0018]a)根据术前3D模型与术中骨骼解剖结构实时配准关系确定股骨头中心Hc；
[0019]B)根据髋臼杯假体中心及骨盆坐标系之间的关系确定髋臼杯植入中心Cc；
[0020]c)根据两次股骨验证钉采集到的姿态信息确定矫正转换矩阵：
[0021]R1＝Rotate(pos(A，B)，pos(A
′
，B
′
))(1)
[0022]并计算新的股骨姿态：
[0023]pos(A
″
，B
″
)＝R1(pos(A
′
，B
′
))(2)
[0024]d)根据pos(A，B)和股骨头中心Hc确定相对位置关系：
[0025]T＝Trans(pos(A，B)，Hc)，(3)
[0026]并更新矫正后的股骨姿态
[0027]pos(A
″′
，B
″′
)＝T(pos(A
″
，B
″
)，Cc)(4)；
[0028]根据pos(A，B)与pos(A
′
，B
′
)计算相对于术前的腿长及偏心距变化。
[0029]可选的，所述步骤(8)股骨柄安装规划路线具体求解过程如下：
[0030]a)读入假体库模型相关信息θ；
[0031]b)根据腿长和偏心距的变化，以及当前股骨柄模型信息θ0，求解调整方向
△
1和
△
o，分别表示腿长和偏心距调整方向；
[0032]c)根据假体库模型相关信息，求解调整数值L和O，分别表示腿长和偏心距调整幅度；
[0033]d)求解规划路线调节方案f＝F(
△
1，
△
o，L，O)。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0035]本专利技术通过读入假体库模型信息，利用运动传感器的跟踪患者骨盆的位置与姿态信息，采集股骨上A，B两点，记录此时的股骨姿态pos(A，B)，结合髋臼杯假体轴线方向及骨盆坐标系之间的关系，获取髋臼杯假体安装角度，再次采集股骨上A
′
，B
′
两点，记录此刻的股骨姿态pos(A
′
，B
′
)，根据两次股骨验证钉采集到的姿态信息确定矫正转换矩阵，并计算新的股骨姿态，根据pos(A，B)和股骨头中心Hc确定相对位置关系，并更新矫正后的股骨姿态，然后根据pos(A，B)与pos(A
′
，B
′
)计算相对于术前的腿长及偏心距变化，根据股骨柄安装规划路线，从而的得出规划路线调节方案为f＝F(
△
l，
△
o，L，O)，从而实现精准的股骨柄型号的选择与术中调整操作，避免脂凭借医生经验产生误差较大的判定，有效利用导航系统提供的数据，同时可以快速的找到合适的假体型号，无需反复试错，节省了手术时长。
附图说明
[0036]图1为本专利技术股骨柄调节示意图。
[0037]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]请参阅图1，本专利技术提供全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法，包括实时跟踪骨盆位置及姿态，模拟并求得股骨柄假体安装规划路线，具体包括如下步骤：
[0040](1)读入假体库模型相关信息，假体库模型相关信息具体包括但不限于：模型型号，模型参数，初始条件；
[0041本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法，其特征在于：包括实时跟踪骨盆位置及姿态，模拟并求得股骨柄假体安装规划路线，具体包括如下步骤：(1)读入假体库模型相关信息；(2)将含有运动传感器的跟踪装置固定在患者骨盆上；(3)结合运动传感器捕获的位置与姿态信息；(4)采集股骨上A，B两点，记录此时的股骨姿态pos(A，B)；(5)结合髋臼杯假体轴线方向及骨盆坐标系之间的关系，获取髋臼杯假体安装角度；(6)再次采集股骨上A'，B'两点，记录此刻的股骨姿态pos(A'，B')；(7)计算相对于术前的腿长及偏心距的变化；(8)最终得出股骨柄安装规划路线，根据路线完成安装。2.根据权利要求1所述的全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法，其特征在于：所述步骤(1)假体库模型相关信息具体包括但不限于：模型型号，模型参数，初始条件和边界条件。3.根据权利要求1所述的全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法，其特征在于：所述步骤(3)通过采点注册将术前3D模型与术中骨骼解剖结构进行配准，获取股骨柄假体的位置与姿态信息的转换关系。4.根据权利要求1所述的全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法，其特征在于：所述步骤(5)具体是骨盆坐标系由r，l，p三个特征点确定，其中r表示右侧髂前上棘，l表示左侧髂前上棘，p表示耻骨联合；分别用向量表示r指向l的向量，表示l指向p的向量；其中表示骨盆x轴，向量与向量叉乘向量表示骨盆Y轴，向量与向量叉乘向量表示骨盆Z轴。5.根据权利要求1所述的全髋关节置换术中股骨柄假体安装调整方法，其特征在于：所述步骤(7)计算腿长及偏心距的具体步骤如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿霄，田华，王静芝，
申请(专利权)人：北京大学第三医院北京大学第三临床医学院，
类型：发明
国别省市：