[发明专利]一种关节置换手术机器人的控制方法

说明书

本申请公开了一种关节置换手术机器人的控制方法，拍摄病人骨骼影像，并将影像传输到计算机系统，计算机系统获取骨骼的影像数据；在计算机系统中选择适合假体模型放置到病变关节上进行匹配，匹配完成后，关节假体模型与骨骼重合部分即为需要切除置换部分；安装信号源，作为信号发送端，再次拍摄病人骨骼影像，拍摄范围包含所述信号源及关节部位，在计算机系统中，以信号源的位置作为原点建立坐标系，计算机系统自动计算出并记忆关节假体模型与骨骼重合部位的交界面，及在坐标系中的坐标，手术机器人接收到所述坐标，并结合接收到的信号源发出信号，得出病变关节需要切除部分在坐标系中的位置坐标，手术机器人进行手术操作。

技术领域

本发明是一种关节置换手术机器人的控制方法，属于电子控制技术领域。

背景技术

目前，手术的精准性、微创性和智能安全性是外科医师的追求目标。随着计算机辅助手术(CAS，Computer Aided Surgery)、计算机辅助微创手术(CAMIS，ComputerAidedMinimally Invasive Surgery)、计算机辅助导航骨科手术(CAOS，ComputerAidedOrthopedics Surgery)等的发展，以及这些技术与多学科的紧密结合，手术导航机器人成为未来外科手术的主要发展方向之一。手术导航机器人涉及自动化、人工智能、电子信息、医学图像处理等技术，将外科手术学与计算机软件、工程机械紧密整合，延伸外科医师的视觉、触觉范围，提高手术操作的精准性、安全性和可重复性，辅助以使完成一些既往不可能完成的高风险复杂手术，有效减少手术创伤。

比如专利号“201910164262.4”的专利公开了一种关节置换手术术前的假体预摆位方法，该方法包括：获取CT影像数据；对所述CT影像数据中的病人骨骼进行分割和三维重建，得到模型空间中病人的骨骼模型；所述骨骼模型中包括关节三维模型；在所述关节三维模型的端面选取至少两个固定特征点；在假体模型的端面选择和所述关节三维模型的固定特征点相同位置的同等数量固定点；对所述关节三维模型和所述假体模型进行三维匹配，实现假体预摆位，提高了预摆位的效率和精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种关节置换手术机器人的控制方法，通过三维建模和建立坐标系的方式，可精准确定病变关节切面，手术机器人操作准确，准确率高，使得假体与原病变关节匹配率高，提高了手术的精准性。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种关节置换手术机器人的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、拍摄病人骨骼影像，并将影像传输到计算机系统，计算机系统获取骨骼的影像数据；

步骤二、在计算机系统中，将骨骼影像按照正常生物力线放置；

步骤三、在计算机系统中选择适合假体模型放置到病变关节上进行匹配，匹配完成后，关节假体模型与骨骼重合部分即为需要切除置换部分；

步骤四、病人到手术台上后，在病变关节的胫骨和股骨上分别任意选取至少一个固定点，并通过骨钉在固定点上固定一支架，每个支架上均至少安装有三个不在同一直线上的信号源，作为信号发送端；

步骤五，再次拍摄病人骨骼影像，拍摄范围包含所述信号源及关节部位，并将影像传输到计算机系统；

步骤六、在计算机系统中，以胫骨和股骨上信号源的位置作为原点建立坐标系，并在坐标系内对步骤五获得骨骼影像与步骤三中匹配好的关节假体模型骨骼影像做对应重合放置；

计算机系统自动计算出并记忆关节假体模型与本步骤中获得的胫骨骨骼、股骨骨骼重合部位的交界面，及在坐标系中的坐标，并将坐标输出到手术机器人；

步骤七，手术机器人接收到所述坐标，并结合接收到的信号源发出信号，得出病变关节需要切除部分在坐标系中的位置坐标，手术机器人按上述位置坐标进行截骨切除，并完成完成关节假体放置。