[发明专利]骨科三维区域定位系统及方法

权利要求书

1.一种骨科三维区域定位系统，其特征在于，包括：定位机构，A组标定体，B组标定体，三维空间定位设备，CT扫描设备及控制装置；

所述A组标定体相对固定在所述定位机构上，所述B组标定体相对固定在目标对象上；所述三维空间定位设备用以捕获所述A组标定体与所述B组标定体的空间位置，形成A组标定体与B组标定体的三维位置关系；所述CT扫描设备用以扫描携带有所述B组标定体的目标对象，以获得三维模型，所述三维模型包括有B组标定体部和目标对象部；

所述控制装置接收所述A组标定体与B组标定体的三维位置关系、及所述三维模型，响应于控制指令而选定所述三维模型中目标对象部上的三维区域，根据所述三维区域与所述B组标定体部的三维位置关系、及所述A组标定体与B组标定体的三维位置关系，确定所述三维区域与所述A组标定体的三维位置关系，而生成位置关系数据，根据所述位置关系数据控制所述定位机构移动；

所述三维空间定位设备通过双目立体视觉系统实现；

所述A组标定体和B组标定体均具有至少三个标定体，每组中的至少三个标定体之间共面而不共线；

所述控制装置根据所述A组标定体建立第一坐标系，根据所述B组标定体建立第二坐标系；根据所述三维区域与所述B组标定体部的三维位置关系，将所述三维区域转换到所述第二坐标系中；并根据所述A组标定体与B组标定体的三维位置关系，通过坐标系转换将所述A组标定体、B组标定体及所述三维区域统一至同一全局坐标系下；

所述控制装置根据三维空间定位设备测得的每组三个标定体的空间位置建立该组标定体局部O-XYZ坐标系，坐标中心X轴方向定义为方向,Y轴方向定义为方向，Z轴方向定义为方向；

所述全局坐标系为所述第一坐标系或第二坐标系；

所述控制装置以B组标定体的a、b、c三个标定体建立第二坐标系O’x’y’z’，根据a、b、c三个标定体在三维模型的系统坐标系Oxyz中的位置，计算出系统坐标系Oxyz到第二坐标系O’x’y’z’的旋转矩阵R以及平移向量T；

假设系统坐标系Oxyz中的点P(x,y,z)为在目标对象部上点选的一点，根据下面公式(1)计算出P点在坐标系O’x’y’z’中的位置：

P’(x’，y’，z’)＝R·(P(x，y，z)-T) (1)

将选中的三维区域网格化，将各网格点以上述公式(1)计算进行坐标转换，从而将三维区域换到所述第二坐标系中。

2.如权利要求1所述的骨科三维区域定位系统，其特征在于，所述定位机构上安装有手术工具，所述控制装置根据所述位置关系数据控制所述定位机构动作，以带动所述手术工具的待定位点移动至所述目标对象的三维区域实际位置处。

3.如权利要求2所述的骨科三维区域定位系统，其特征在于，所述手术工具为超声骨刀；所述控制装置根据网格化的三维区域定位各网格点实际位置，并控制所述定位机构动作，以带动所述超声骨刀的刀头定点移动至各网格点实际位置或三维区域边缘对应的网格点实际位置。