膝关节骨科手术导航系统技术方案

本发明专利技术涉及一种膝关节骨科手术导航系统，该系统包括主机、光学定位设备、手术导航工具和显示器，光学定位设备中设置有光学追踪系统台车，该光学追踪系统台车用于实时捕捉固定在患肢股骨和胫骨上的追踪标靶的坐标；所述的主机至少用于根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉到的追踪标靶的坐标并结合解剖学标记点和探针的点位注册，在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，将术前或术中获得的影像资料形成三维可视图像，将该三维可视图像标记在所述的参照坐标系中，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射；同时还用于控制标记在所述的参照坐标系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。

【技术实现步骤摘要】
膝关节骨科手术导航系统


[0001]本专利技术涉及医疗仪器
，具体涉及一种膝关节骨科手术导航系统。

技术介绍

[0002]骨科手术导航系统是应用计算机辅助骨科手术技术，基于术中图像，采用相应定位手段对手术部位和术中的手术器械进行精确的实时跟踪、显示和引导，从而使骨科医生能够根据导航图像开展手术。骨科手术导航系统的工作原理为：在患者的手术部位附近和手术器械上安装能够发出信号的装置，通常采用红外线作为发射源、CCD相机为接收器，利用发出的信号对患者的骨骼位置和手术器械的位置以及运动轨迹进行跟踪，同时将这些信息通过显示器展示给医生；在术中进行患者手术部位的X线透视，并将透视图像与得到的患者骨骼位置和手术器械位置图像进行合成，从而得到医生进行手术采用的导航图像。采用骨科手术导航系统后，医生在手术中首先在患者手术部位附近和手术器械上安装示踪器，然后拍摄患者手术部位的透视图像，此时，在导航软件模块上就能看到手术器械进入患者身体内部的虚拟图像，这样就能在导航显示器上实时观看手术器械与患者手术部位的位置关系，并可以根据导航系统制定的手术规划完成整个手术。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的膝关节骨科手术导航系统包括主机、光学定位设备、手术导航工具和显示器，所述的光学定位设备和显示器均与所述的主机通讯连接；所述的手术导航工具用于发射或反射光信号以确定手术器械的位置；所述的光学定位设备用于接收所述的手术导航工具发射或反射的光信号从而监视跟踪手术器械的位置；所述的显示器用于反映手术器械的位置和患者的影像资料；所述的光学定位设备中设置有光学追踪系统台车，该光学追踪系统台车用于实时捕捉固定在患肢股骨和胫骨上的追踪标靶的坐标；所述的主机至少用于根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉到的追踪标靶的坐标并结合解剖学标记点和探针的点位注册，在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，将术前或术中获得的影像资料形成三维可视图像，将该三维可视图像标记在所述的参照坐标系中，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射；同时还用于控制标记在所述的参照坐标系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。2.根据权利要求1所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的主机在患者的股骨建立参照坐标系的具体步骤为：将光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢股骨上的追踪标靶的坐标作为股骨头表面点的位置信息，将股骨头的中心作为圆心，股骨头的中心与股骨头表面点之间的距离作为半径，从而抽象出一个近似圆球，采用最小二乘法完成该近似圆球的函数拟合并将拟合函数的误差最小化，设拟合后所述的近似圆球的圆心坐标为(α,β,γ)，半径为R，拟合后所述的近似圆球的表面上的任意一点的坐标为(x
i
,y
i
,z
i
)，每一点拟合后估计值与实际值之间的差值e
i
(α,β,γ,R)的拟合函数为：e
i
(α,β,γ,R)=(x
i
–
α)2+(y
i
–
β)2+(z
i
–
γ)2‑
R2；所述的拟合函数的误差的平方和E(α,β,γ,R)的数学模型为：；其中N为大于或等于3的整数；使所述的拟合函数的误差的平方和E(α,β,γ,R)对α,β,γ,R分别求偏导数，令所述的偏导数分别等于0，从而求出α,β,γ,R的数值解；以该数值解中的α,β,γ作为原点建立患者的股骨参照坐标系。3.根据权利要求2所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的主机在患者的胫骨建立参照坐标系的具体步骤为：根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢胫骨上的追踪标靶的坐标，确定胫骨内髁中心点的坐标和胫骨外髁中心点的坐标，以胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的中点作为胫骨拟合虚拟圆球的球面上的一个固定点，该固定点的位置信息是胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏章利，岳术俊，张杰，张振东，岳术同，许奎雪，李扬，李喜旺，史春生，史春宝，
申请(专利权)人：北京市春立正达医疗器械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：