[发明专利]截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标

说明书

本发明提供一种截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标，首先获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数，进而将获得的所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与对应的标准值进行比较，获得所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与所述标准值的误差值，若所述误差值大于预期值，则确定所述截骨导向工具发生变形。如此配置，可对截骨导向工具进行校验，避免因截骨导向工具在重复使用或运输过程中发生变形，影响其定位精度而影响手术。

技术领域

本发明涉及机器人辅助手术系统和方法领域，特别涉及一种截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标。

背景技术

人工关节置换手术中，需要使用各种定位器、导向器等，用于人工关节安装之前的截骨，以确保截骨操作的精度。现有已提出了不同的方法来帮助外科医生实现在全膝关节置换(TKA)手术过程中截骨导向工具的定位。一般地，现有的机器人辅助手术系统中，在机械臂末端设置截骨导向工具，通过机械臂控制截骨工具导向运动，实现膝关节置换手术过程中截骨导向工具的定位。而在机械臂注册时机械臂系统和定位系统均需要获得截骨导向工具的几何中心点，只有保证机械臂系统和定位系统获得的导块几何中心点为同一点时，机械臂注册得到的转换矩阵才是正确的。当截骨导向工具发生变形时，定位系统无法识别该变形，这样会影响手术定位精度，进而会影响手术结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标，以解决现有的机器人辅助手术系统中无法识别截骨导向工具发生变形的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种截骨导向工具的校验方法，其包括：

获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数；

将获得的所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与对应的标准值进行比较，获得所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与所述标准值的误差值；

若所述误差值大于预期值，则确定所述截骨导向工具发生变形。

可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述特征部位包括所述截骨导向工具的截骨导块的几何中心点，所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：

获取一截骨导向工具的截骨导块的所有表面在工具靶标坐标系中的位姿参数；

根据所有所述表面的位姿参数，计算得到相对的表面之间的中间平面；

将所有所述中间平面的交点确定为所述截骨导块的几何中心点，并计算得到所述截骨导块的几何中心点在所述工具靶标坐标系中的位姿参数。

可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述获取一截骨导向工具的截骨导块的所有表面在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：

利用一检测靶标在所述截骨导块的每个表面上分别获取多个特征点或特征线的位姿参数；

根据每个表面上的所述多个特征点的位姿参数或所述特征线的位姿参数，确定所述表面的位姿参数。

可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，在任一个表面所获取的所述多个特征点中，至少三个所述特征点不共线，或者，在任一个表面所获取的所述特征线为曲线。

可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述特征部位包括所述截骨导向工具的截骨导块的导向槽和/或导向孔的内表面；所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：

基于检测端插入所述截骨导块的导向槽和/或导向孔的检测靶标，来获取所述截骨导块的导向槽和/或导向孔的内表面在工具靶标坐标系中的位姿参数。