【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及力线构建的，尤其涉及一种三维真实力线的构建方法及系统。
技术介绍
1、下肢力线是一条起于股骨头旋转中心止于内外踝中点的一条假想直线，表示正常人体下肢在负重位时的力学传导线路。临床上关节疼痛的诊断、截骨矫形和关节置换等手术的术前诊断、手术规划、和术后确认都需要用到下肢力线的数据作为参考标准。然而目前的下肢力线一直以来都是以股骨头旋转中心和内外踝中点的连线作为力线，实际这只是一个机械的轴线而非力的传导线。根据这个机械的轴线并不能真实评价膝关节和踝关节的内外侧和前后侧的受力偏移情况，但若力线矫正不足或矫正过度，都会导致手术失败。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种三维真实力线的构建方法及系统，能够准确得指导力线的矫正，保证更好的手术效果。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种三维真实力线的构建方法，基于压力测量设备和立体图像拍摄设备，所述压力测量设备上设有i个测量标识点，所述压力测量设备的测量标识点依次连接形成压力测量区域，i大于等于3，该方法包括：在人体下肢上固定用于光学定位的标记结构；通过所述立体图像拍摄设备采集人体走在或站立在所述压力测量区域上时的下肢图像，所述下肢图像包括所述标记结构和所述压力测量设备的图像；根据所述下肢图像上的标记结构，计算得到髋关节的中心点；根据所述测量标识点，计算得到站立的压力中心点；根据所述站立的压力中心点与所述测量标识点分布，计算得到所述站立的压力中心点在所述下肢图像上的压力中心点；将所述髋关节的中心点
3、本专利技术提供的三维真实力线的构建方法的有益效果在于：基于压力测量设备和立体图像拍摄设备的结合，通过立体图像拍摄设备采集人体走在或站立在压力测量区域上时的下肢图像，根据下肢图像上的标记结构，计算得到髋关节的中心点，根据所述测量标识点，计算得到站立的压力中心点，根据站立的压力中心点与测量标识点分布，计算得到站立的压力中心点在下肢图像上的压力中心点。然后将髋关节的中心点和下肢图像上的压力中心点连接，得到真实力线，能够准确评价膝关节和踝关节的内外侧和前后侧的受力偏移情况，从而更准确得指导力线的矫正，保证更好的手术效果。
4、可选的，所述在人体下肢上固定用于光学定位的标记结构，包括：将所述标记结构固定于股骨；所述根据所述下肢图像上的股骨标记结构，计算得到髋关节的中心点，包括：获取固定于股骨远端的所述标记结构在不同姿势状态下的位置坐标(xi，yi，zi)，所述位置坐标在所述立体图像拍摄设备所拍摄的三维坐标系下；所述髋关节的中心点位置坐标(a，b，c)满足公式：
5、(xi-a)2+(yi-b)2+(zi-c)2＝r2；
6、通过最小二乘法拟合球心，计算得到所述髋关节的中心点位置坐标(a，b，c)。
7、可选的，当所述立体图像拍摄设备采集人体站立在所述压力测量区域上时的下肢图像时，包括：采用具有光学定位结构的探针工具获取膝关节的内外侧点和踝关节的内外侧点；根据所述膝关节的内外侧点和所述踝关节的内外侧点，计算得到所述膝关节的中心点和所述踝关节的中心点；所述得到真实力线之后，包括：根据所述髋关节的中心点、所述膝关节的中心点、所述踝关节的中心点和所述下肢图像上的压力中心点，判断下肢力线是否存在包括内翻畸形、外翻畸形的问题。
8、可选的，所述根据所述髋关节的中心点、所述膝关节的中心点、所述踝关节的中心点和所述下肢图像上的压力中心点，判断下肢力线是否存在包括内翻畸形、外翻畸形的问题，具体包括：根据所述真实力线与所述膝关节的中心点、所述踝关节的中心点的距离，或者计算所述髋关节的中心点和与所述膝关节的中心点连线与所述膝关节的中心点和所述下肢图像上的压力中心点连线的夹角，以及计算髋关节的中心点和所述踝关节的中心点连线的与所述踝关节的中心点和所述下肢图像上的压力中心点连线的夹角，判断下肢力线是否存在包括内翻畸形、外翻畸形的问题。
9、可选的，所述根据所述测量标识点，计算得到站立的压力中心点，包括：在所述测量标识点所在的平面上建立平面直角坐标系；获取所述测量标识点在所述平面直角坐标系下的坐标(xi，yi)；根据所述坐标(xi，yi)计算所述站立的压力中心点(xzmp，yzmp)；所述站立的压力中心点(xzmp，yzmp)满足公式：其中，fi为第i个所述测量标识点测得的压力值。
10、可选的，所述根据所述站立的压力中心点与所述测量标识点分布，计算得到所述站立的压力中心点在所述下肢图像上的压力中心点，包括：所述下肢图像中包括拍摄的测量标识点，所述拍摄的测量标识点在所述三维坐标系下；
11、根据所述压力测量设备的测量标识点之间的距离与所述拍摄的测量标识点之间的距离关系，得到所述平面直角坐标系转换至三维坐标系下的转换矩阵k；
12、所述下肢图像上的压力中心点(xr，yr，zr)满足公式：
13、(xr，yr，zr)＝k(xzmp，yzmp，0)。
14、第二方面，本专利技术实施例提供一种三维真实力线的构建系统，基于压力测量设备和立体图像拍摄设备，所述压力测量设备上设有i个测量标识点，所述压力测量设备的测量标识点依次连接形成压力测量区域，i大于等于3，该系统包括；预先在人体下肢上固定用于光学定位的标记结构；拍摄模块，通过控制所述立体图像拍摄设备采集人体走在或站立在所述压力测量区域上时的下肢图像，所述下肢图像包括所述标记结构和所述压力测量设备的图像；计算模块，用于根据所述下肢图像上的标记结构，计算得到髋关节的中心点；所述计算模块，还用于根据所述测量标识点，计算得到站立的压力中心点；所述计算模块，还用于根据所述站立的压力中心点与所述测量标识点分布，计算得到所述站立的压力中心点在所述下肢图像上的压力中心点；构建模块，用于将所述髋关节的中心点和所述下肢图像上的压力中心点连接，得到真实力线。
15、本专利技术提供的三维真实力线的构建系统的有益效果在于：基于压力测量设备和立体图像拍摄设备的结合，通过立体图像拍摄设备采集人体走在或站立在压力测量区域上时的下肢图像，根据下肢图像上的标记结构，计算得到髋关节的中心点，根据所述测量标识点，计算得到站立的压力中心点，根据站立的压力中心点与测量标识点分布，计算得到站立的压力中心点在下肢图像上的压力中心点。然后将髋关节的中心点和下肢图像上的压力中心点连接，得到真实力线，能够准确评价膝关节和踝关节的内外侧和前后侧的受力偏移情况，从而更准确得指导力线的矫正，保证更好的手术效果。
16、可选的，所述预先在人体下肢上固定用于光学定位的标记结构，包括：将所述标记结构固定于股骨；所述计算模块，用于根据所述下肢图像上的标记结构，计算得到髋关节的中心点，包括：获取固定于股骨远端的所述标记结构在不同姿势状态下的位置坐标(xi，yi，zi)，所述位置坐标在所述立体图像拍摄设备所拍摄的三维坐标系下；所述髋关节的中心点位置坐标(a，b，c)满足公式：
17、(xi-a本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维真实力线的构建方法，其特征在于，基于压力测量设备和立体图像拍摄设备，所述压力测量设备上设有i个测量标识点，所述压力测量设备的测量标识点依次连接形成压力测量区域，i大于等于3，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述在人体下肢上固定用于光学定位的标记结构，包括：
3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，当所述立体图像拍摄设备采集人体站立在所述压力测量区域上时的下肢图像时，包括：
4.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述髋关节的中心点、所述膝关节的中心点、所述踝关节的中心点和所述下肢图像上的压力中心点，判断下肢力线是否存在包括内翻畸形、外翻畸形的问题，具体包括：
5.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述测量标识点，计算得到站立的压力中心点，包括：
6.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述站立的压力中心点与所述测量标识点分布，计算得到所述站立的压力中心点在所述下肢图像上的压力中心点，包括：
7.一种三维真实力线的构建系统
8.根据权利要求7所述的构建系统，其特征在于，所述预先在人体下肢上固定用于光学定位的标记结构，包括：
9.根据权利要求8所述的构建系统，其特征在于，当所述立体图像拍摄设备采集人体站立在所述压力测量区域上时的下肢图像时，包括：
10.根据权利要求9所述的构建系统，其特征在于，所述根据所述髋关节的中心点、所述膝关节的中心点、所述踝关节的中心点和所述下肢图像上的压力中心点，判断下肢力线是否存在包括内翻畸形、外翻畸形的问题，具体包括：
11.根据权利要求8所述的构建系统，其特征在于，所述计算模块根据所述测量标识点，计算得到站立的压力中心点，具体包括：
12.根据权利要求11所述的构建系统，其特征在于，所述计算模块根据所述站立的压力中心点与所述测量标识点分布，计算得到所述站立的压力中心点在所述下肢图像上的压力中心点，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种三维真实力线的构建方法，其特征在于，基于压力测量设备和立体图像拍摄设备，所述压力测量设备上设有i个测量标识点，所述压力测量设备的测量标识点依次连接形成压力测量区域，i大于等于3，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述在人体下肢上固定用于光学定位的标记结构，包括：
3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，当所述立体图像拍摄设备采集人体站立在所述压力测量区域上时的下肢图像时，包括：
4.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述髋关节的中心点、所述膝关节的中心点、所述踝关节的中心点和所述下肢图像上的压力中心点，判断下肢力线是否存在包括内翻畸形、外翻畸形的问题，具体包括：
5.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述测量标识点，计算得到站立的压力中心点，包括：
6.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述站立的压力中心点与所述测量标识点分布，计算得到所述站立的压力中心点在所述下肢图像上的压力中心点，包括：
7.一种三维...
【专利技术属性】
技术研发人员：皇甫良，王少白，王会，王亮，
申请(专利权)人：上海逸动医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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