CN112998859B - 一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法及*** - Google Patents

一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及医疗信息处理技术领域，具体涉及一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法及***，所述方法包括：对患者的髂骨进行光学扫描，以髂骨的空间位置为基准建立姿态坐标系；建立机械臂的机械坐标系，将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述机械臂用于驱动髋臼打磨器打磨患者的髋臼软骨；获取在术前对髋臼软骨规划设置的打磨厚度值，实时调整髋臼打磨器在机械坐标系下的打磨角度，直至达到规划设置的打磨厚度值，本发明对关键点空间检测简便灵活，具有节约成本、操作简单的优点。

Description

一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法及***
技术领域
本发明涉及医疗信息处理技术领域，具体涉及一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法及***。
背景技术
人工全髋关节置换术(Total-Hip-Arthroplasty，THA)是利用手术方法将人工髋关节假体替代被疾病或损伤破坏的关节面、股骨头、髋臼，以达到切除病灶，消除疼痛，恢复关节原有的功能等效果，广泛适用于治疗关节强直，股骨头坏死，骨性关节炎，类风湿关节炎等髋关节疾病。由于老年人骨骼质量下降，老龄人是髋关节疾病的高发人群。而全髋关节置换术正是治疗相关髋关节疾病常用方法之一。随着中国老龄化加重，人工全髋关节置换术的需求量将会变大。
在进行人工全髋关节手术过程中，人工假体的安放位置是手术成功的关键，合理的安放位置将有助于患者术后的恢复，避免出现人工假体的脱位、下陷以及长短腿等情况。现有的技术方案中，存在如下缺点：
1、操作流程较复杂，在申请号为CN201810733924.0的中国发明专利申请“髋关节术中人工髋臼角度测量***及其测量方法”中，利用姿态传感器对术中患者的相关骨关节姿态进行测量。其实现原理是根据分布放置在不同关键点的姿态传感器节点进行三角定位与角度测量，其中冠状面陀螺仪安装在骨钉上，安装柄陀螺仪安装在人工髋臼安装柄上，角度关联陀螺仪安装于角度标定台。由于节点需要安置在待测量的关节处，物理电器连接存在干扰手术的进行，且节点扩张难度大，无法同时进行多个角度测量用于比对；
2、机械物理结构较大，在实际的髋关节手术现场中，摆放各式各样的手术器材与医用设备，髋关节医学结构的测量器材应力求操作方便，体积小便于收放，不影响手术医生的工作。而现有的机械机构的测量方案需要将器具摆放到患者特定身体特定部位进行测量，操作不当可能会撞击到手术现场中的医用器具、设备等；而该方案提供的操作步骤较为繁琐，通用性不高；
3、现有髋关节置换术中，关键位置的检测大多都是依赖具有丰富置换术的医生，严格来说，会产生一定的人为误差。容易由于置换定位精度不佳，影响治疗效果。
此外，还存在置换手术机器人价格昂贵的问题，不便于大规模推广使用。
发明内容
本发明目的在于提供一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法及***，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S100、对患者的髂骨进行光学扫描，以髂骨的空间位置为基准建立姿态坐标系；
步骤S200、建立机械臂的机械坐标系，将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述机械臂用于驱动髋臼打磨器打磨患者的髋臼软骨；
步骤S300、获取在术前对髋臼软骨规划设置的打磨厚度值，实时调整髋臼打磨器在机械坐标系下的打磨角度，直至达到规划设置的打磨厚度值。
进一步，所述步骤S100包括：
通过部署在手术台上空的光学定位传感器捕捉设置于患者的髂骨上的光学标记物，以所述光学标记物的空间位置确定人体的姿态坐标系。
进一步，所述步骤S200包括：
步骤S210、建立机械坐标系，通过部署在手术台上空的光学定位传感器捕捉设置于机械臂上的2个光学标记物，确定机械臂上的2个光学标记物在机械臂坐标系中的坐标；
步骤S220、通过转换矩阵将机械臂坐标系中2个光学标记物的坐标转换到姿态坐标系中；
步骤S230、将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，确定髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标；
步骤S240、根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述打磨角度包括外展角和前倾角。
进一步，所述步骤S240包括：
将髋臼打磨器平移到姿态坐标系的坐标原点，将姿态坐标系下髋臼打磨器与姿态坐标系的x1O1y1平面的夹角作为外展角α1，将髋臼打磨器与姿态坐标系的x1O1z1面的夹角作为前倾角β1，将基于姿态坐标系的外展角和前倾角投影到机械坐标系中。
进一步，所述步骤S300包括：
步骤S310、在术前采集患者髂骨的CT图像，根据所述CT图像确定规划设置的打磨厚度值；
步骤S320、基于打磨角度规划机械臂的运行路径，根据所述运行路径控制机械臂的运行，当髋臼打磨器打磨的实时厚度值达到规划设置的打磨厚度值时，控制机械臂停止运行。
进一步，所述髋臼打磨器打磨的实时厚度值通过以下方式确定：
当髋臼打磨器接触髋臼软骨时，确定光学定位传感器捕捉到的机械臂上光学标记物的第一空间坐标；在机械臂运行过程中，实时确定所述光学标记物在当前动态位姿下的第二空间坐标，将第一空间坐标和第二空间坐标的相对距离作为髋臼软骨的实时厚度值。
进一步，所述方法还包括：
根据正常腿获得的标准长度确定置换髋关节的假体，以使标准长度和测量长度的差值在腿长误差范围内。
进一步，所述根据正常腿获得的标准长度确定置换髋关节的假体，以使标准长度和测量长度的差值在腿长误差范围内，包括：
步骤S410、在正常腿的髂骨外表面与膝关节位置分别放置第一标记点和第二标记点，将第一标记点和第二标记点的距离作为标准长度；
步骤S420、在需置换的髋关节的一侧，髂骨外表面与膝关节位置分别放置第三标记点和第四标记点，将第三标记点和第四标记点的距离作为测量长度l′；
步骤S430、根据标准长度确定置换髋关节的假体型号，以使标准长度和测量长度的差值在腿长误差范围内。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有髋关节置换手术中关键点空间测量控制程序，所述髋关节置换手术中关键点空间测量控制程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述的髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法的步骤。
一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制***，所述***包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述任一项所述的髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法。
本发明的有益效果是：本发明公开一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法及***，本发明通过利用光学技术采集在亚毫米级下的精准位置信息，可实时提供光学标记物的位置和方向反馈，通过光学定位技术捕捉机械臂上设置的标记点，基于髂骨上光学标记点建立人体的姿态坐标系，结合机械臂的机械坐标系，即可验证打磨角度是否在安全范围，并实时确定打磨厚度，确保髋臼打磨器在适宜角度区间内打磨髋臼软骨，直至达到规划设置的打磨厚度值。本发明无需复杂繁多的机械器材，占用空间小，且节省了硬件成本。本发明还具有操作简单，定位精准的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中对患者的髂骨进行光学标记的示意图；
图3是本发明实施例中姿态坐标系和机械坐标系的示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本申请的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参考图1，如图1所示为本申请实施例提供的一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S100、对患者的髂骨进行光学扫描，以髂骨的空间位置为基准建立姿态坐标系；
步骤S200、建立机械臂的机械坐标系，将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述机械臂用于驱动髋臼打磨器打磨患者的髋臼软骨；
步骤S300、获取在术前对髋臼软骨规划设置的打磨厚度值，实时调整髋臼打磨器在机械坐标系下的打磨角度，直至达到规划设置的打磨厚度值。
在一些实施例中，通过在手术台上空部署光学定位传感器，并将所述光学标记物贴附在患者的髂骨部位上，通过比较和分析光学定位传感器捕获到的光学标记物数据，来计算光学标记物的空间位置。结合计算机视觉技术、图像识别技术，基于视觉***计算出光学标记物构成刚体的模型姿态，从而得知患者***摆放变化情况。其中，所述光学标记物具有光学定位功能，能被光学定位传感器捕获空间位置；所述光学定位传感器用于实时捕获光学标记物的空间位置。
本发明提供的实施例中，通过利用光学技术采集在亚毫米级下的精准位置信息、路径形状和运动行为数据，可实时提供光学标记物的位置和方向反馈，根据光学定位技术捕捉机械臂上设置的标记点，基于髂骨上光学标记物建立人体的姿态坐标系下，计算出机械臂相对角度，即可验证打磨角度是否在安全范围，并实时确定打磨厚度，确保髋臼打磨器在适宜角度区间内打磨髋臼软骨，直至达到规划设置的打磨厚度值。
参考图2和图3，在一个优选的实施例中，所述步骤S100包括：
通过部署在手术台上空的光学定位传感器捕捉设置于患者的髂骨上的光学标记物，以所述光学标记物的空间位置确定人体的姿态坐标系；
具体地，在患者的髂骨上分别设置3个光学标记物，本实施例中，至少需要3个光学标记物进行标记，在确定光学标记物的空间位置后，建立人体的姿态坐标系，在一些实施例中，以髂骨上任一点作为姿态坐标系的坐标原点O1，将所述空间位置表示为：p1，p2，p3……，所述姿态坐标系表示为：O1x1y1z1。
本实施例中，通过光学定位传感器实时获取光学标记物的位置，根据所述光学标记物的位置变化实时调整患者的实时***，实时重建姿态坐标系。通过对患者的***进行校准，确保在术中可以更加精确地获取患者***的角度变化和移动情况。
在一个优选的实施例中，所述步骤S200包括：
步骤S210、建立机械坐标系，通过部署在手术台上空的光学定位传感器捕捉设置于机械臂上的2个光学标记物，确定机械臂上的2个光学标记物在机械臂坐标系中的坐标；
本实施例中，首先建立机械坐标系，在一个实施例中，以机械臂上任一点为机械坐标系的坐标原点O2，以机械臂作为机械坐标系的x2轴建立机械坐标系，所述机械坐标系表示为：O2x2y2z2；接着，在机械臂上分别设置至少2个光学标记物，设2个光学标记物在机械臂坐标系中的坐标分别为A(xa，ya，za)和B(xb，yb，zb)。
步骤S220、通过转换矩阵将机械臂坐标系中2个光学标记物的坐标转换到姿态坐标系中；
其中，通过机械臂坐标系到姿态坐标系的转换矩阵
Figure BDA0002940709440000051
将机械臂坐标系中的坐标A(xa，ya，za)和B(xb，yb，zb)转换为姿态坐标系中的坐标A′(x′a，y′a，z′a)和B′(x′b，y′b，z′b)；即，
Figure BDA0002940709440000052
步骤S230、将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，确定髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标；
具体地，首先将机械臂末端执行器作为端点C，确定端点C在机械臂坐标系O2x2y2z2中的坐标为C(xc，yc，zc)；接着，根据机械臂坐标系到姿态坐标系的转换矩阵
Figure BDA0002940709440000053
转换关系确定髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标，计算公式为：
Figure BDA0002940709440000054
其中，C′为该髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标。
步骤S240、根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述打磨角度包括外展角和前倾角。
在一个优选的实施例中，所述步骤S240包括：
将髋臼打磨器平移到姿态坐标系的坐标原点，将姿态坐标系下髋臼打磨器与姿态坐标系的x1O1y1平面的夹角作为外展角α1，将髋臼打磨器与姿态坐标系的x1O1z1面的夹角作为前倾角β1，将基于姿态坐标系的外展角和前倾角投影到机械坐标系中。
其中，姿态坐标系中的外展角的计算公式为：α1＝fα(A′，B′)，姿态坐标系中的前倾角的计算公式为：β1＝fβ(A′，B′)；α1表示姿态坐标系中的外展角，β1表示姿态坐标系中的前倾角，函数fα(A′，B′)表示坐标(A′，B′)与x1O1y1平面的夹角，函数fβ(A′，B′)表示坐标(A′，B′)与x1O1z1面的夹角，O1为姿态坐标系的坐标原点。
为了确定髋臼打磨器在进行髋臼软骨打磨时，髋臼打磨器在机械坐标系的打磨角度，需要将基于姿态坐标系x1O1y1的外展角α1和前倾角β1投影到机械坐标系中，具体地，基于机械坐标系下的打磨角度通过以下公式计算得到：
Figure BDA0002940709440000061
其中，
Figure BDA0002940709440000062
表示机械坐标系到姿态坐标系的转换矩阵。
其中，所述姿态坐标系中的外展角的适宜角度区间为：35°<α1<45°，所述姿态坐标系中的前倾角的适宜角度区间为：15°<β1<25°。
本实施例中，由于光学技术可以采集研究对象亚毫米级精准的位置信息、路径形状和运动行为数据，本实施例中，根据光学定位技术捕捉机械臂上附有的光学标记物，在基于髂骨上的光学标记物建立人体的姿态坐标系下，计算出机械臂相对角度，即可验证打磨角度是否在安全范围。
在一个优选的实施例中，所述步骤S300包括：
步骤S310、在术前采集患者髂骨的CT图像，根据所述CT图像确定规划设置的打磨厚度值；
需要说明的是，本步骤中的打磨厚度值由医护人员在术前根据所述CT图像进行规划设置。具体地，医护人员通过CT图像辨别出髋臼软骨部分，从而测量出髋臼软骨的厚度值，将髋臼软骨的厚度值作为规划设置的打磨厚度值。
步骤S320、基于打磨角度规划机械臂的运行路径，根据所述运行路径控制机械臂的运行，当髋臼打磨器打磨的实时厚度值达到规划设置的打磨厚度值时，控制机械臂停止运行。
需要说明的是，本步骤是基于机械坐标系下的打磨角度(α2，β2)对机械臂进行路径规划。
步骤S330、当髋臼打磨器接触髋臼软骨时，确定光学定位传感器捕捉到的机械臂上光学标记物的第一空间坐标；在机械臂运行过程中，实时确定所述光学标记物在当前动态位姿下的第二空间坐标，将第一空间坐标和第二空间坐标的相对距离作为髋臼软骨的实时厚度值。
所述实时厚度值通过以下公式计算得出：
Figure BDA0002940709440000071
其中，|t1-t|<ε1，ε1为允许的打磨厚度误差，
Figure BDA0002940709440000072
表示第一空间坐标，
Figure BDA0002940709440000073
表示第二空间坐标，t为规划设置的打磨厚度值，t1为实时厚度值。
在一个优选的实施例中，所述方法还包括：
步骤S400、根据正常腿获得的标准长度确定置换髋关节的假体，以使标准长度和测量长度的差值在腿长误差范围内。
在一个优选的实施例中，所述步骤S400包括：
步骤S410、在正常腿的髂骨外表面与膝关节位置分别放置第一标记点和第二标记点，将第一标记点和第二标记点的距离作为标准长度；
所述标准长度的计算公式为：
Figure BDA0002940709440000074
其中，l为标准长度，将M1作为第一标记点，第一标记点的坐标为
Figure BDA0002940709440000075
将M2作为第二标记点，第二标记点的坐标为
Figure BDA0002940709440000076
步骤S420、在需置换的髋关节的一侧，髂骨外表面与膝关节位置分别放置第三标记点和第四标记点，将第三标记点和第四标记点的距离作为测量长度l′；
所述测量长度的计算公式为：
Figure BDA0002940709440000077
其中，l′为标准长度，将M′1作为第三标记点，第三标记点的坐标为
Figure BDA0002940709440000078
将M′2作为第四标记点，第四标记点坐标为
Figure BDA0002940709440000079
步骤S430、根据标准长度确定置换髋关节的假体型号，以使标准长度和测量长度的差值在腿长误差范围内。
即：|l′-l|<ε2，其中，ε2为允许的两腿长误差范围，ε2的值根据实际情况进行确定，ε2的取值预先设定。
本实施例中，在术前可通过CT扫描确定光学标记物在两侧髂骨与膝关节内部点的位置。在术中通过光学定位传感器测量出植入人工假体的下肢长度与术前规划的正常下肢长度进行对比，解决患者术后出现长短腿的问题。
与图1的方法相对应，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有髋关节置换手术中关键点空间测量控制程序，所述髋关节置换手术中关键点空间测量控制程序被处理器执行时实现如上述任意一实施例所述的髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法的步骤。
与图1的方法相对应，本发明实施例还提供一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制***，所述***包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述任一实施例所述的髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本***实施例中，本***实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
所述处理器可以是中央处理单元(Central-Processing-Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital-Signal-Processor，DSP)、专用集成电路(Application-Specific-Integrated-Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable-Gate-Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述髋关节置换手术中关键点空间测量控制***的控制中心，利用各种接口和线路连接整个髋关节置换手术中关键点空间测量控制***可运行装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述髋关节置换手术中关键点空间测量控制***的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart-Media-Card，SMC)，安全数字(Secure-Digital，SD)卡，闪存卡(Flash-Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本申请的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求，考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本申请的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本申请进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本申请的非实质性改动仍可代表本申请的等效改动。

Claims (2)

1.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法的步骤，所述方法包括以下步骤：
步骤S100、对患者的髂骨进行光学扫描，以髂骨的空间位置为基准建立姿态坐标系；
步骤S200、建立机械臂的机械坐标系，将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述机械臂用于驱动髋臼打磨器打磨患者的髋臼软骨；
步骤S300、获取在术前对髋臼软骨规划设置的打磨厚度值，实时调整髋臼打磨器在机械坐标系下的打磨角度，直至达到规划设置的打磨厚度值；
其中，所述步骤S200包括：
步骤S210、建立机械坐标系，通过部署在手术台上空的光学定位传感器捕捉设置于机械臂上的2个光学标记物，确定机械臂上的2个光学标记物在机械臂坐标系中的坐标；具体地，以机械臂上任一点为机械坐标系的坐标原点O2，以机械臂作为机械坐标系的x2轴建立机械坐标系，所述机械坐标系表示为：O2x2y2z2；接着，在机械臂上分别设置至少2个光学标记物，设2个光学标记物在机械臂坐标系中的坐标分别为A(xa，ya，za)和B(xb，yb，zb)；
步骤S220、通过转换矩阵将机械臂坐标系中2个光学标记物的坐标转换到姿态坐标系中；具体地，通过机械臂坐标系到姿态坐标系的转换矩阵
Figure FDA0003523285290000014
将机械臂坐标系中的坐标A(xa，ya，za)和B(xb，yb，zb)转换为姿态坐标系中的坐标A′(x′a，y′a，z′a)和B′(x′b，y′b，z′b)；即，
Figure FDA0003523285290000011
步骤S230、将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，确定髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标；具体地，首先将机械臂末端执行器作为端点C，确定端点C在机械臂坐标系O2x2y2z2中的坐标为C(xc，yc，zc)；接着，根据机械臂坐标系到姿态坐标系的转换矩阵
Figure FDA0003523285290000012
转换关系确定髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标，计算公式为：
Figure FDA0003523285290000013
其中，C′为该髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标；
步骤S240、根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述打磨角度包括外展角和前倾角。
2.一种髋关节置换手术中关键点空间测量控制***，其特征在于，所述***包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现髋关节置换手术中关键点空间测量控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S100、对患者的髂骨进行光学扫描，以髂骨的空间位置为基准建立姿态坐标系；
步骤S200、建立机械臂的机械坐标系，将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述机械臂用于驱动髋臼打磨器打磨患者的髋臼软骨；
步骤S300、获取在术前对髋臼软骨规划设置的打磨厚度值，实时调整髋臼打磨器在机械坐标系下的打磨角度，直至达到规划设置的打磨厚度值；
其中，所述步骤S200包括：
步骤S210、建立机械坐标系，通过部署在手术台上空的光学定位传感器捕捉设置于机械臂上的2个光学标记物，确定机械臂上的2个光学标记物在机械臂坐标系中的坐标；具体地，以机械臂上任一点为机械坐标系的坐标原点O2，以机械臂作为机械坐标系的x2轴建立机械坐标系，所述机械坐标系表示为：O2x2y2z2；接着，在机械臂上分别设置至少2个光学标记物，设2个光学标记物在机械臂坐标系中的坐标分别为A(xa，ya，za)和B(xb，yb，zb)；
步骤S220、通过转换矩阵将机械臂坐标系中2个光学标记物的坐标转换到姿态坐标系中；具体地，通过机械臂坐标系到姿态坐标系的转换矩阵
Figure FDA0003523285290000021
将机械臂坐标系中的坐标A(xa，ya，za)和B(xb，yb，zb)转换为姿态坐标系中的坐标A′(x′a，y′a，z′a)和B′(x′b，y′b，z′b)；即，
Figure FDA0003523285290000022
步骤S230、将所述机械臂上的末端执行器设置为髋臼打磨器，确定髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标；具体地，首先将机械臂末端执行器作为端点C，确定端点C在机械臂坐标系O2x2y2z2中的坐标为C(xc，yc，zc)；接着，根据机械臂坐标系到姿态坐标系的转换矩阵
Figure FDA0003523285290000023
转换关系确定髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标，计算公式为：
Figure FDA0003523285290000024
其中，C′为该髋臼打磨器在姿态坐标系中的坐标；
步骤S240、根据髋臼打磨器在姿态坐标系下的打磨角度确定髋臼打磨器在机械坐标系中的打磨角度，所述打磨角度包括外展角和前倾角。
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