用于跟踪股骨参照系的基于MEMS的方法和系统技术方案

一种用于在计算机辅助外科手术中跟踪股骨参照系的系统，其包括传感器单元。所述传感器单元适于被固定到股骨上。所述传感器单元包括产生取向数据的加速度计传感器和陀螺仪传感器。处理单元接收陀螺仪数据和加速度计数据。所述处理单元包括：陀螺仪数据计算器，其用于提供由于股骨的运动而产生的计算的加速度数据；加速度计数据计算器，其用于计算由于股骨的运动而产生的测量的加速度数据；以及加速度比较器，其用于将传感器单元的取向与股骨相关联以定义股骨参照系。所述股骨参照系是从计算的加速度数据与测量的加速度数据之间的比较定义的。传感器取向接口通过从对所述股骨参照系的跟踪提供针对股骨的取向数据。还提供了一种用于跟踪股骨参照系的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及计算机辅助的利用微电子机械传感器(MEMS)的整形外科手木。
技术介绍
利用MEMS传感器导航骨骼的关键步骤之ー是相对于所述传感器定位骨骼。对于股骨而言，传感器相对于横轴的取向会受到机械限制，例如，使抓手插入在后髁部下方，以 使传感器横轴与骨骼的横轴对齐。然而，传感器相对于股骨机械轴的取向更加复杂，因为定义该轴的解剖学界标之一，股骨头，隐藏在臀部内部。在光学导航系统中，股骨头是通过移动股骨、并假设骨盆是稳定的、找到骨骼绕其转动的固定枢轴点来定位的。这依赖于具有六个自由度(DOF)的光学传感器，所述六个自由度即，位置的3D0F和取向的3D0F。然而，在MEMS系统中，传感器不自动提供6D0F。6D0F能够通过对陀螺仪和加速度计读数求积分来得到——一种被称作“航位推算”的标准技术——但是这种技术对传感器误差非常敏感并且因而不适用于低成本传感器。存在用于基于轴旋转动力学获取股骨的轴的其他基于陀螺仪的方法。然而，这样的方法需要非常特定的并且不自然的腿运动，其可能难以应用并且受限。
技术实现思路
因此，本公开的目的是提供一种用于从基于MEMS的数据来定义和跟踪股骨坐标系的新型方法和系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.02 US 61/309,5851.一种用于在计算机辅助外科手术中跟踪股骨參照系的系统，包括 传感器単元，其适于被固定到股骨上，所述传感器単元包括加速度计传感器和陀螺仪传感器，二者均产生取向数据； 处理单元，其接收陀螺仪数据和加速度计数据，并且包括 陀螺仪数据计算器，其用于至少从由于所述股骨的运动而产生的所述陀螺仪数据来提供计算的加速度数据； 加速度计数据计算器，其用于从由于所述股骨的运动而产生的所述加速度计数据来计算测量的加速度数据；以及 加速度比较器，其用于从所述计算的加速度数据与所述测量的加速度数据之间的所述比较将所述传感器単元的取向与所述股骨相关联，以定义股骨參照系； 传感器取向接ロ，其用于从对所述股骨參照系的跟踪来提供针对所述股骨的取向数据。2.根据权利要求I所述的系统，其中，所述陀螺仪数据计算器利用针对所述股骨的估计的轨迹和半径值来提供所述计算的加速度数据。3.根据权利要求I所述的系统，其中，所述陀螺仪数据计算器通过利用针对所述股骨的估计半径值从所述陀螺仪数据推导向心加速度，以及利用所述陀螺仪传感器的取向从所述加速度计数据推导重力，来提供所述计算的加速度数据。4.根据权利要求I至3中的任一项所述的系统，其中，由所述加速度比较器定义的所述參照系是三轴股骨坐标系。5.根据权利要求I至4中的任一项所述的系统，其中，所述加速度比较器对所述比较应用数值优化，以定义所述股骨參照系。6.根据权利要求I至5所述的系统，其中，所述加速度比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·瓦林，C·普罗克斯，LP·阿米奥，B·法拉迪约，J·德朗尚，
申请(专利权)人：奥尔索夫特公司，
类型：
国别省市：