CN115737219A - 一种髋臼杯安装精度的验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种髋臼杯安装精度的验证方法，包括以下步骤：进行患者术侧髋臼窝注册及探针工具标定；根据术前规划方案的前倾外展角打磨并安装髋臼杯假体；使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，通过拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿；计算得到所述髋臼杯假体当前安装的前倾外展角；验证本次手术的髋臼杯安装精度，评估本次手术的手术效果。该方法简单方便，学习成本低，且无需等到术后再验证髋臼杯安装精度，可以实现术中实时反馈，因此当髋臼杯安装发生较大偏差时，医生可以及时采取矫正措施。另外本发明提供的方法不依赖于医学成像机器，可以避免患者长时间暴露在放射线下。

Description

一种髋臼杯安装精度的验证方法

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种髋臼杯安装精度的验证方法。

背景技术

全髋关节置换手术在术后可能存在假体撞击、松动、脱位、快速磨损等一系列并发症，造成这些现象出现的最主要原因是与手术相关的因素，例如假体的安放位置、手术入路、医生的经验等。因此确保术中髋臼假体的精确安装显得至关重要。

现有的髋关节置换手术对于假体安装情况的验证最常用的方法是通过X射线照片，具体方法有C臂X射线机移位测量后置入的髋臼假体，或者进行CT数据进行三维分析，重建正位X射线照片来计时反馈手术结果的精度，判断手术状况只能由医生的经验决定，当医生判断算臼杯安装的前倾外展角。但通过术后C臂机透视并计算的方法无法在术中实失误时无法及时发现并补救，且假体安置角度的计算往往需要再次使用医学成像机器，在增加病人的治疗成本的同时也增加了病人在放射线下的暴露时间。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中描述的现有技术的缺点，提供一种髋臼杯安装精度的验证方法，该方法可以实现术中实时给予医生反馈当前的髋臼杯安装精度，不再需要等到术后再进行验证，且操作便捷快速，无需依赖于医学成像机器。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种髋臼杯安装精度的验证方法，包括以下步骤：

进行患者术侧髋臼窝注册及探针工具标定；

根据术前规划方案的前倾外展角打磨并安装髋臼杯假体；

使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，通过拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿；

计算得到所述髋臼杯假体当前安装的前倾外展角；

验证本次手术的髋臼杯安装精度，并评估本次手术的手术效果。

进一步地，所述进行患者术侧髋臼窝注册及探针工具标定，包括：

通过术前分割重建患者术侧髋臼窝三维模型；

将所述探针尖端的位置相对于所述探针反光阵列的偏移通过术中软件标定；

使用所述探针在患者髋臼窝表面采集特定数量的特征点；

通过所述髋臼窝三维模型与所述采集的髋臼窝表面点集，将患者术侧髋臼窝注册到所述导航相机中。

进一步地，所述使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，通过拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿，包括：

在所述髋臼杯假体上选取一个切平面；

使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，同时分别记录采集时所述探针反光阵列以及患者术侧固定的反光阵列在所述导航相机下的位姿；

通过6点拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿。

进一步地，所述计算得到所述髋臼杯假体当前安装的前倾外展角，包括：

根据记录的患者术侧反光阵列在导航相机坐标系下的位姿，将所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿转化到在患者术侧反光阵列坐标系下的位姿；

通过患者术侧髋臼窝注册得到的术侧反光阵列坐标系与术前记录的患者影像CT坐标系的变换关系，将所述髋臼杯假体切平面转换至CT坐标系；

术前软件通过修正人体解剖学的特征点将患者体态摆正，得到从CT坐标系到摆正后的坐标系的转换关系，即到影像学坐标系的转换关系；

最终得到所述髋臼杯假体切平面在人体影像学坐标系中的位姿；

通过分析髋臼杯朝向投影到人体影像学坐标平面上后与各个轴夹角，即可得到当前髋臼杯假体安装的前倾外展角。

本发明提供了一种髋臼杯安装精度的验证方法，该方法在使用本发明所依托的髋关节置换手术机器人的基础上，医生只需使用探针在安装的臼杯假体平面上选取6个点，即可计算得到假体当前安装的前倾外展角，方便快捷，学习成本低。同时该方法无需等到术后再进行验证髋臼杯安装精度，可以实现术中实时给予医生反馈，当因医生判断失误或安装时引入的误差导致髋臼杯安装发生较大的偏差时，可通过该验证结果及时发现，并做出响应的矫正措施，并且可以随着医生调整重复进行，直至验证结果满足临床要求。另外本发明提供的方法不依赖于医学成像机器，可以避免患者长时间暴露在放射线下。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明实施例提供的髋臼杯安装精度验证方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本公开 的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本公开进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本公开， 而不是限定本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以在不需要这些具体 细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本 公开的示例来提供对本公开更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些 实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

图1是本发明实施例提供的髋臼杯安装精度验证方法的流程示意图。

如图1所示，本发明提供一种髋臼杯安装精度的验证方法，包括以下步骤：

S101，进行患者术侧髋臼窝注册及探针工具标定；

S102，根据术前规划方案的前倾外展角打磨并安装髋臼杯假体；

S103，使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，通过拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿；

S104，计算得到所述髋臼杯假体当前安装的前倾外展角；

S105，验证本次手术的髋臼杯安装精度，并评估本次手术的手术效果。

作为一种可选的实施方式，S101中所述进行患者术侧髋臼窝注册及探针工具标定，包括：

通过术前分割重建患者术侧髋臼窝三维模型；

将所述探针尖端的位置相对于所述探针反光阵列的偏移通过术中软件标定；

使用所述探针在患者髋臼窝表面采集特定数量的特征点；

通过所述髋臼窝三维模型与所述采集的髋臼窝表面点集，将患者术侧髋臼窝注册到所述导航相机中。

作为一种可选的实施方式，S102中所述根据术前规划方案的前倾外展角打磨并安装髋臼杯假体可以通过医生根据自身的经验人工安装的方式。

作为一种可选的实施方式，医生也可通过手术机器人依照术前规划方案的前倾外展角打磨安装臼杯假体。

作为一种可选的实施方式，S103中所述使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，通过拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿，包括：

在所述髋臼杯假体上选取一个切平面；

使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，同时分别记录采集时所述探针反光阵列以及患者术侧固定的反光阵列在所述导航相机下的位姿；

通过6点拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿。

作为一种可选的实施方式，S104中所述计算得到所述髋臼杯假体当前安装的前倾外展角，包括：

根据记录的患者术侧反光阵列在导航相机坐标系下的位姿，将所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿转化到在患者术侧反光阵列坐标系下的位姿；

通过患者术侧髋臼窝注册得到的术侧反光阵列坐标系与术前记录的患者影像CT坐标系的变换关系，将所述髋臼杯假体切平面转换至CT坐标系；

术前软件通过修正人体解剖学的特征点将患者体态摆正，得到从CT坐标系到摆正后的坐标系的转换关系，即到影像学坐标系的转换关系；

最终得到所述髋臼杯假体切平面在人体影像学坐标系中的位姿；

通过分析髋臼杯朝向投影到人体影像学坐标平面上后与各个轴夹角，即可得到当前髋臼杯假体安装的前倾外展角。

本发明提供了一种髋臼杯安装精度的验证方法，该方法在使用本发明所依托的髋关节置换手术机器人的基础上，医生只需使用探针在安装的臼杯假体平面上选取6个点，即可计算得到假体当前安装的前倾外展角，方便快捷，学习成本低。同时该方法无需等到术后再进行验证髋臼杯安装精度，可以实现术中实时给予医生反馈，当因医生判断失误或安装时引入的误差导致髋臼杯安装发生较大的偏差时，可通过该验证结果及时发现，并做出响应的矫正措施，并且可以随着医生调整重复进行，直至验证结果满足临床要求。另外本发明提供的方法不依赖于医学成像机器，可以避免患者长时间暴露在放射线下。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (4)

1.一种髋臼杯安装精度的验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101，进行患者术侧髋臼窝注册及探针工具标定；

S102，根据术前规划方案的前倾外展角打磨并安装髋臼杯假体；

S103，使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，通过拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿；

S104，计算得到所述髋臼杯假体当前安装的前倾外展角；

S105，验证本次手术的髋臼杯安装精度，并评估本次手术的手术效果。

2.根据权利要求1所述的一种髋臼杯安装精度的验证方法，其特征在于，S101中所述进行患者术侧髋臼窝注册及探针工具标定，包括：

通过术前分割重建患者术侧髋臼窝三维模型；

将所述探针尖端的位置相对于所述探针反光阵列的偏移通过术中软件标定；

使用所述探针在患者髋臼窝表面采集特定数量的特征点；

通过所述髋臼窝三维模型与所述采集的髋臼窝表面点集，将患者术侧髋臼窝注册到所述导航相机中。

3.根据权利要求1所述的一种髋臼杯安装精度的验证方法，其特征在于，S103中所述使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，通过拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿，包括：

在所述髋臼杯假体上选取一个切平面；

使用所述探针在所述髋臼杯假体切平面上采集6个点，同时分别记录采集时所述探针反光阵列以及患者术侧固定的反光阵列在所述导航相机下的位姿；

通过6点拟合得到所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿。

4.根据权利要求3所述的一种髋臼杯安装精度的验证方法，其特征在于，S104中所述计算得到所述髋臼杯假体当前安装的前倾外展角，包括：

根据记录的患者术侧反光阵列在导航相机坐标系下的位姿，将所述髋臼杯假体切平面在导航相机坐标系下的位姿转化到在患者术侧反光阵列坐标系下的位姿；

通过患者术侧髋臼窝注册得到的术侧反光阵列坐标系与术前记录的患者影像CT坐标系的变换关系，将所述髋臼杯假体切平面转换至CT坐标系；

术前软件通过修正人体解剖学的特征点将患者体态摆正，得到从CT坐标系到摆正后的坐标系的转换关系，即到影像学坐标系的转换关系；

最终得到所述髋臼杯假体切平面在人体影像学坐标系中的位姿；

通过分析髋臼杯朝向投影到人体影像学坐标平面上后与各个轴夹角，即可得到当前髋臼杯假体安装的前倾外展角。

Images