一种膝关节假体位姿调整方法技术

本发明专利技术公开了一种膝关节假体位姿调整方法

【技术实现步骤摘要】
一种膝关节假体位姿调整方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及人工智能
，具体涉及一种膝关节假体位姿调整方法
、
电子设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]膝关节置换术是一种用人造部件来替换患者部分膝关节的手术
。
当膝关节出现问题时，膝部可出现疼痛
、
肿胀
、
僵硬或难以正常活动
。
膝关节问题可能由多种不同的疾病引发，最常见的病因之一是骨关节炎
。
膝关节置换术能有效减轻膝部疼痛和改善膝关节工作方式，目前已经成为了常用的骨科手术
。
[0003]人的膝关节表面由软骨覆盖，随着年龄的增加，软骨逐渐磨损，同时膝关节周围的骨骼
、
韧带也发生退变，最后造成膝关节疼痛
、
畸形
、
活动障碍
。
很多人都存在一种误区，觉得膝关节置换术是将整个膝盖都换掉，但并非如此，膝关节置换术主要是把膝关节表面的已经磨损成坑坑洼洼的软骨替换成金属的假体和高分子聚乙烯的耐磨垫片
。
[0004]人工膝关节置换的类型包括全膝关节置换术
(TKA)
和单髁关节置换术
(UKA)。
[0005]全膝关节置换术
(TKA)
是指用人工材料置换因膝关节骨关节炎或类风湿关节炎而变形的膝关节的手术
(
如附图1所示
)
，是治疗各种原因导致终末期膝关节骨性关节炎的有效手术方式
。
[0006]近年来膝关节手术机器人技术愈发成熟，机器人辅助手术可以直观方便的进行假体规划，并且可以精准的辅助截骨执行
。
[0007]在膝关节置换手术中，膝关节软组织张力
、
内外侧间隙平衡是手术成功的关键指标，但现有的膝关节手术机器人的假体位姿调整方法中却没有考虑测量膝关节的软组织张力与内外侧间隙，导致最终手术安装的假体位姿不够精准，合格率低
、
返修率高
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种膝关节假体位姿调整方法
、
电子设备及存储介质，以解决相关技术中现有的膝关节手术机器人的假体位姿调整方法中没有考虑测量膝关节的软组织张力与内外侧间隙，导致最终手术安装的假体位姿不够精准，合格率低
、
返修率高的技术问题
。
[0009]为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了一种膝关节假体位姿调整方法，包括：
[0011]步骤
S1、
根据手术规划方案，对股骨预截骨，并安装假体进行试模；
[0012]步骤
S2、
以过假体中心点的平面为分界面，将假体划分为内侧假体和外侧假体，所述分界面垂直于远端截骨面和后髁截骨面；
[0013]步骤
S3、
获取不同股骨胫骨相对位姿下，内侧假体与胫骨之间的内侧间隙，外侧假体与胫骨之间的外侧间隙；
[0014]步骤
S4、
根据所述内侧间隙和外侧间隙，构建蚕图；
[0015]步骤
S5、
在所述蚕图上确定出内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案时的映射点；
[0016]步骤
S6、
根据所述映射点所对应的预测截骨量及假体旋转角度，对试模的假体位姿进行调整
。
[0017]优选地，所述步骤
S3
获取不同股骨胫骨相对位姿下，内侧假体与胫骨之间的内侧间隙，外侧假体与胫骨之间的外侧间隙，具体为：
[0018]每种股骨胫骨相对位姿下，对内侧假体施加朝向股骨截骨面的第一推力，对外侧假体施加朝向股骨截骨面的第二推力；
[0019]以预设大小的幅度，逐步增加所述第一推力和第二推力；
[0020]测量第一推力每增加预设幅度大小时，股骨和胫骨之间的软组织张力及内侧间隙的大小，记为第一张力
‑
内侧间隙；
[0021]测量第二推力每增加预设幅度大小时，股骨和胫骨之间的软组织张力及外侧间隙的大小，记为第二张力
‑
外侧间隙
。
[0022]优选地，所述步骤
S4
根据所述内侧间隙和外侧间隙，构建蚕图，包括：
[0023]将第一张力下的所有内侧间隙与第二张力下的所有外侧间隙分别进行配对，得到多个映射点；
[0024]以内侧间隙为横坐标，外侧间隙为纵坐标，构建蚕图坐标系；
[0025]将所述映射点形成在所述蚕图坐标系中，得到蚕图
。
[0026]优选地，步骤
S5
在所述蚕图上确定出内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案时的映射点，包括：
[0027]将每种股骨胫骨相对位姿下，内侧间隙和外侧间隙的映射点，都拖动到蚕图第一象限的角平分线上且相互重合，确认此时的映射点为内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案的映射点；或者，
[0028]先在第一股骨胫骨相对位姿下，调整试模的内侧假体和外侧假体的位姿，直至第一股骨胫骨相对位姿下内侧间隙和外侧间隙的映射点都移动到蚕图第一象限的角平分线上；
[0029]再在其他股骨胫骨相对位姿下，调整试模的内侧假体和外侧假体的位姿，直至其他股骨胫骨相对位姿下内侧间隙和外侧间隙的映射点与第一股骨胫骨相对位姿下的映射点重合，确认此时的映射点为内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案的映射点
。
[0030]优选地，内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案时的映射点所对应的预测截骨量及假体旋转角度通过以下方法获取，包括：
[0031]计算当前股骨胫骨相对位姿下，拖动映射点时内侧间隙变化量
GAP(M)
和外侧间隙变化量
GAP(L)
；
[0032]比较
GAP(M)
和
GAP(L)
的大小，若两者相等，预测内侧截骨量和外侧截骨量皆为
GAP(M)
或
GAP(L)
，假体平移，假体旋转角度为0；
[0033]若
GAP(M)
和
GAP(L)
两者不相等，将
GAP(M)
或
GAP(L)
两者中的较小值预测为截骨量，先将较小值所对应的一侧假体平移至满足蚕图间隙目标，再以该侧假体的最低点为旋转中心，确定假体旋转角度
。
[0034]优选地，所述确定假体旋转角度，包括：
[0035]计算当前股骨胫骨相对位姿下，股骨坐标系中内侧假体的最低点坐标及外侧假体的最低点坐标，并求两个最低点之间的距离；
[0036]计算
GAP(M)
和
GAP(L)
两者的差值；
[0037]根据所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种膝关节假体位姿调整方法，其特征在于，包括：步骤
S1、
根据手术规划方案，对股骨预截骨，并安装假体进行试模；步骤
S2、
以过假体中心点的平面为分界面，将假体划分为内侧假体和外侧假体，所述分界面垂直于远端截骨面和后髁截骨面；步骤
S3、
获取不同股骨胫骨相对位姿下，内侧假体与胫骨之间的内侧间隙，外侧假体与胫骨之间的外侧间隙；步骤
S4、
根据所述内侧间隙和外侧间隙，构建蚕图；步骤
S5、
在所述蚕图上确定出内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案时的映射点；步骤
S6、
根据所述映射点所对应的预测截骨量及假体旋转角度，对试模的假体位姿进行调整
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤
S3
获取不同股骨胫骨相对位姿下，内侧假体与胫骨之间的内侧间隙，外侧假体与胫骨之间的外侧间隙，具体为：每种股骨胫骨相对位姿下，对内侧假体施加朝向股骨截骨面的第一推力，对外侧假体施加朝向股骨截骨面的第二推力；以预设大小的幅度，逐步增加所述第一推力和第二推力；测量第一推力每增加预设幅度大小时，股骨和胫骨之间的软组织张力及内侧间隙的大小，记为第一张力
‑
内侧间隙；测量第二推力每增加预设幅度大小时，股骨和胫骨之间的软组织张力及外侧间隙的大小，记为第二张力
‑
外侧间隙
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤
S4
根据所述内侧间隙和外侧间隙，构建蚕图，包括：将第一张力下的所有内侧间隙与第二张力下的所有外侧间隙分别进行配对，得到多个映射点；以内侧间隙为横坐标，外侧间隙为纵坐标，构建蚕图坐标系；将所述映射点形成在所述蚕图坐标系中，得到蚕图
。4.
根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤
S5
在所述蚕图上确定出内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案时的映射点，包括：将每种股骨胫骨相对位姿下，内侧间隙和外侧间隙的映射点，都拖动到蚕图第一象限的角平分线上且相互重合，确认此时的映射点为内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案的映射点；或者，先在第一股骨胫骨相对位姿下，调整试模的内侧假体和外侧假体的位姿，直至第一股骨胫骨相对位姿下内侧间隙和外侧间隙的映射点都移动到蚕图第一象限的角平分线上；再在其他股骨胫骨相对位姿下，调整试模的内侧假体和外侧假体的位姿，直至其他股骨胫骨相对位姿下内侧间隙和外侧间隙的映射点与第一股骨胫骨相对位姿下的映射点重合，确认此时的映射点为内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案的映射点
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，内侧间隙和外侧间隙皆满足手术规划方案时的映射点所对应的预测截骨量及假体旋转角度通过以下方法获取，包括：计算当前股骨胫骨相对位姿下，拖动映射点时内侧间隙变化量
GAP(M)
和外侧间隙变化量
GAP(L)
；
比较
GAP(M)
和<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁昌，王振涛，张崎喆，
申请(专利权)人：北京天智航医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：