【技术实现步骤摘要】
本申请涉及手术机器人系统，尤其涉及一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置。
技术介绍
1、全髋关节置换术（total hip arthroplasty，tha）是目前髋关节终末期疾病的最佳治疗选择，可有效解决患者疼痛、活动受限、功能障碍等问题，提高术后生活质量。虽然tha是21世纪最成功的手术之一，但还存在假体脱位、下肢不等长等问题，其中髋关节股骨柄颈部与髋臼杯撞击是导致脱位、加速磨损和患者疼痛的主要原因。合理安装髋臼杯和股骨柄角度是保证髋关节正常活动范围内不发生撞击的先决条件。
2、随着精准化、微创化及快速康复等理念的推广，手术机器人已成为国内外竞相研究的热门领域，其带来的好处包括精准、定制三维术前方案、手术部位更清楚、减少震颤和提高手术精度、减少对健康骨骼和组织的损伤、减少失血、保护神经、缩短住院时间和加快康复，关节外科手术机器人具有巨大的应用潜力与研究价值。
3、在目前的机器人辅助tha手术中，往往基于手工经验判断来验证试模复位后假体位置和角度的准确性和稳定性，致使验证试模复位后假体位置和角度无法量化和精确。
4、针对上述问题，目前业界暂未提出较佳的技术解决方案。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置、控制方法、电子设备及存储介质，用于至少解决上述技术问题之一。
2、第一方面，本申请实施例提供一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，包括：
3、第一压敏膜带，所述第一压敏膜带
4、第二压敏膜带，所述第二压敏膜带设置在髋臼试模边缘，且用于检测所述股骨柄与所述髋臼试模的边缘之间的髋臼边缘挤压力区域阵列；第二压敏膜带包含点阵分布的多个第二压敏薄膜传感器，且各个所述第二压敏薄膜传感器分别具有不同的灵敏度；
5、机器人控制器，用于执行的操作包括：
6、获取术者对应髋关节测试动作组合的压力点阵数据集；所述髋关节测试动作组合包含以下髋关节测试动作中的至少一个：针对术侧髋关节的屈曲、后伸、外展、内收、内旋和外旋动作；所述压力点阵数据集中的每一压力点阵数据均包括对应指定髋关节测试动作的目标头臼接触压力区域阵列和目标髋臼边缘挤压力区域阵列；
7、根据所述压力点阵数据集确定安全检测结果；所述安全检测结果包括用于指示各个所述髋关节测试动作所对应的头臼接触压力区域是否满足预设的安全压力条件的第一结果，和用于指示所述髋臼试模边缘与所述股骨柄之间是否存在撞击风险的第二结果；
8、当所述安全检测结果指示所述髋关节假体的当前试模安装位置存在安全隐患时，获取各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，并根据各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置确定针对所述髋关节假体的安装校准位置。
9、可选地，所述第一压敏薄膜传感器和所述第二压敏薄膜传感器为石墨烯压敏薄膜传感器。
10、可选地，所述试模装置还包括：
11、蓝牙模块，用于将所述头臼接触压力区域阵列和所述髋臼边缘挤压力区域阵列发送至所述机器人控制器。
12、可选地，所述股骨柄包括股骨颈试模外套筒和股骨颈试模内芯；所述股骨颈试模外套筒与所述股骨颈试模内芯之间的相对距离支持调节，所述股骨柄支持活动伸缩。
13、可选地，所述获取各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，包括：
14、针对各个所述髋关节测试动作，获取所述髋关节测试动作所对应的压力点阵数据，并根据所述压力点阵数据中的头臼接触压力区域阵列确定在股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置：
15、根据所述头臼接触压力区域阵列，确定在股骨头试模与髋臼试模之间的股骨头试模受力区域；
16、根据所述股骨头试模受力区域，确定所述股骨头试模与所述髋臼试模之间的相对位置。
17、可选地，所述根据所述股骨头试模受力区域，确定所述股骨头试模与所述髋臼试模之间的相对位置，包括：
18、确定所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标，所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的横坐标的计算公式为公式（1），所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的纵坐标的计算公式为公式（2），所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的竖坐标的计算公式为公式（3）：
19、（1）
20、（2）
21、（3）
22、其中，为第i个第一压敏薄膜传感器在第个动作所检测到的压力值，所述第i个第一压敏薄膜传感器的位置坐标为；对应第个动作的压力中心点的位置坐标为；m为第一压敏膜带中包括的第一压敏薄膜传感器的集合；u表示髋关节测试动作组合中包括的髋关节测试动作的集合；
23、获取对应髋臼试模的中心点的标定位置坐标，并根据所述标定位置坐标和所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标确定股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标，股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的横坐标的计算公式为公式（4），股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的纵坐标的计算公式为公式（5），股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的竖坐标的计算公式为公式（6）：
24、（4）
25、（5）
26、（6）
27、其中，表示对应髋臼试模的中心点的标定位置坐标，（）为对应第个动作的股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标。
28、可选地，所述根据各个所述股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标确定股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，包括：
29、根据髋关节测试动作组合中各个髋关节测试动作的各个股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标的平均值，确定股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的横坐标的计算公式为公式（7），股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的纵坐标的计算公式为公式（8），股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的竖坐标的计算公式为公式（9）：
30、（7）
31、（8）
32、（9）
33、其中，（）为股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，n为所述髋关节测试动作组合中髋关节测试动作的总数；
34、根据所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置。
35、可选地，所述根据所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述第一压敏薄膜传感器和所述第二压敏薄膜传感器为石墨烯压敏薄膜传感器。
3.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述试模装置还包括：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述股骨柄包括股骨颈试模外套筒和股骨颈试模内芯；所述股骨颈试模外套筒与所述股骨颈试模内芯之间的相对距离支持调节，所述股骨柄支持活动伸缩。
5.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述获取各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，包括：
6.根据权利要求5所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述根据所述股骨头试模受力区域，确定所述股骨头试模与所述髋臼试模之间的相对位置，包括：
7.根据权利要求6所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于
8.根据权利要求7所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述根据所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，包括：
9.根据权利要求8所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述根据所述目标髋臼边缘挤压力区域阵列和所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，包括：
10.根据权利要求9所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述机器人控制器还用于执行包括以下的操作：
...【技术特征摘要】
1.一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述第一压敏薄膜传感器和所述第二压敏薄膜传感器为石墨烯压敏薄膜传感器。
3.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述试模装置还包括：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述股骨柄包括股骨颈试模外套筒和股骨颈试模内芯；所述股骨颈试模外套筒与所述股骨颈试模内芯之间的相对距离支持调节，所述股骨柄支持活动伸缩。
5.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述获取各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，包括：
6.根据权利要求5所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：南少奎，柴伟，孔祥朋，郭人文，张博涵，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院第四医学中心，
类型：发明
国别省市：
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