基于制造技术

一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于Ortho
‑
SUV外固定支架的骨折骨畸治疗电子处方生成方法


[0001]本专利技术涉及医疗骨科康复领域，特别涉及一种基于
Ortho
‑
SUV
外固定支架的骨折骨畸治疗电子处方生成方法
。

技术介绍

[0002]固定装置是骨外科领域一种必不可少的手术器械
。
根据使用方式的不同，主要可分为内固定和外固定
。
内固定通常采用髓内钉
、
内固定钢板等形式，外固定通常包括单臂外固定架
、Ilizarov
外固定架
、
六轴空间外固定架等形式
。
[0003]Ortho
‑
SUV
架作为一种骨外固定架，通常包含近端环和远端环，在两环间固定有六根可伸缩杆
。
六根杆的一端连接在环上，另一端连接在相邻的另一根杆上
。
通过调整六根伸缩杆的杆长，即可完成近
、
远端环的相对位姿的调整
。Ortho
‑
SUV
架的近端环和远端环通常通过钢针
、
克氏针等与骨骼固连
。
调整近端环和远端环的位姿即可调整骨骼的位姿
。
[0004]但确定如何安装结构，以及如何在安装完成后对结构进行调整，需要通过软件生成电子处方进行操作指导，其核心为外固定架结构的正逆运动学求解和风险位置的躲避
。

技术实现思路

[0005]为了克服已有技术的不足，本专利技术提供了一种基于
Ortho
‑
SUV
外固定支架的骨折骨畸治疗电子处方生成方法，以解决
Ortho
‑
SUV
架的正逆运动学求解和风险位置的躲避问题，根据
Ortho
‑
SUV
外固定支架的结构，将正逆运动学求解抽象成了数学三维坐标的求解，将风险位姿的躲避抽象成了干涉检查
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种基于
Ortho
‑
SUV
外固定支架的骨折骨畸治疗电子处方生成方法，该方法使用的外固定架包括近端环
、
远端环和6根伸缩杆，设定近端环为环
A
，远端环为环
B
，6根杆依次编号为
L1‑6，其中，
L1，
L3，
L5的一端与环
A
相连，连接点为
A1，
A2，
A3,
另一端与
L6，
L2，
L4相连，连接点为
C5，
C1，
C3。L2，
L4，
L6的一端与环
B
相连，连接点为
B1，
B2，
B3,
另一端与
L1，
L3，
L5相连，连接点为
C6，
C2，
C4，其中，杆上的短边的长度由结构设计决定无法在应用中调整，即
A1C6，
A2C2，
A3C4，
B1C1，
B2C3，
B3C5，在结构确定后为定值；
[0008]所述骨折骨畸治疗电子处方生成方法包括以下步骤：
[0009]1)
建立全局坐标系
O
，其位置为近端环，即远端环的环心；建立局部坐标系
O
’
，其位置为远端环，即近端环的环心；设定伸缩杆与远端环的连接点为
A1，
A2，
A3，设定伸缩杆与近端环的连接点为
B1，
B2，
B3。
设定远端骨段的两端为
Bone1，
Bone2，设定近端骨段的两端为
Bone3，
Bone4；
[0010]已知上下两环的三边长，已知上下两环的三边长，根据近端和远端环的三边长分别求出近端和远端环的
外接圆半径；
[0011][0012][0013]根据半径计算垂线段长度和对角角度：
[0014][0015][0016]从而求出
A
和
B
的局部坐标：
[0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023]2)
已知杆长求正解，根据确定的6杆的长度，求出环上所有连接点的全局坐标；
[0024]设置远端环位姿为
(0,0,0,0,0,0)
，近端环位姿为
(
α
,
β
,
γ
,a,b,c)
，六个位姿参数依次为绕轴的旋转和相对于原点的位移，其中，近端环位姿的六个参数均为未知量，由此计算近端环相对于远端环的旋转矩阵
。
[0025][0026]R
zyx
＝
R
z
×
R
y
×
R
x
,
[0027][0028]从而获得
B
的全局坐标：
[0029][B1；
1]＝
T
×
[B
10
；
1]；
[B2；
1]＝
T
×
[B
20
；
1]；
[B3；
1]＝
T
×
[B
30
；
1][0030]定义
C
的坐标：
[0031][0031]C
的所有坐标均为未知量；
[0032]列出求解方程组；
[0033]根据条件，杆长已知，列出方程组；
[0034][0035]根据条件，短边长已知，列出方程组：
[0036][0037]已知存在六处三点一线，且同向，列出方程组：
[0038][0039]根据方程组使用软件求解，获取近端环位姿的六个参数和所有
C
点坐标，完成方程求正解过程；
[0040]3)
输入框架安装参数和畸形参数，即将骨坐标与全局坐标联系起来，骨段端点
Bone1，
Bone2，
Bone3，
Bone4成为已知量，若骨骼情况复杂，此步骤导入骨骼模型或
CT
三维重建模型用于后续路径规划；
[0041]4)
根据畸形参数和安装参数，确定框架调整量，对近端环位姿
(
α
,
β
,
γ
,a,b,c)
进行调整；
[0042]5)
已知位姿求逆解，根据目标的近端环位姿确定杆长；
[0043]已知近端环位姿
(
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
Ortho
‑
SUV
外固定支架的骨折骨畸治疗电子处方生成方法，其特征在于，该方法使用的外固定架包括近端环
、
远端环和6根伸缩杆，设定近端环为环
A
，远端环为环
B
，6根杆依次编号为
L1‑6，其中，
L1，
L3，
L5的一端与环
A
相连，连接点为
A1，
A2，
A3,
另一端与
L6，
L2，
L4相连，连接点为
C5，
C1，
C3。L2，
L4，
L6的一端与环
B
相连，连接点为
B1，
B2，
B3,
另一端与
L1，
L3，
L5相连，连接点为
C6，
C2，
C4，其中，杆上的短边的长度由结构设计决定无法在应用中调整，即
A1C6，
A2C2，
A3C4，
B1C1，
B2C3，
B3C5，在结构确定后为定值；所述骨折骨畸治疗电子处方生成方法包括以下步骤：
1)
建立全局坐标系
O
，其位置为近端环，即远端环的环心；建立局部坐标系
O
’
，其位置为远端环，即近端环的环心；设定伸缩杆与远端环的连接点为
A1，
A2，
A3，设定伸缩杆与近端环的连接点为
B1，
B2，
B3，设定远端骨段的两端为
Bone1，
Bone2，设定近端骨段的两端为
Bone3，
Bone4；已知上下两环的三边长，已知上下两环的三边长，根据近端和远端环的三边长分别求出近端和远端环的外接圆半径；外接圆半径；根据半径计算垂线段长度和对角角度：根据半径计算垂线段长度和对角角度：从而求出
A
和
B
的局部坐标：的局部坐标：的局部坐标：的局部坐标：的局部坐标：的局部坐标：
2)
已知杆长求正解，根据确定的6杆的长度，求出环上所有连接点的全局坐标；设置远端环位姿为
(0,0,0,0,0,0)
，近端环位姿为
(
α
,
β
,
γ
,a,b,c)
，六个位姿参数依次为绕
x,y,z
轴的旋转和相对于原点的位移，其中，近端环位姿的六个参数均为未知量，由此计算近端环相对于远端环的旋转矩阵；
R
zyx
＝
R
z
×
R
y
×
R
x
,,
从而获得
B
的全局坐标：
[B1；
1]
＝
T
×
[B
10
；
1]
；
[B2；
1]
＝
T
×
[B
20
；
1]
；
[B3；
1]
＝
T
×
[B
30
；
1]
定义

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆华，林青，毛芸生，傅振宇，沈奥，荀一，王志恒，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：