[发明专利]一种关节置换配准装置及方法

说明书

本发明涉及一种关节置换配准装置，与双目视觉系统和计算机上的髋臼窝三维模型软件配合，用于进行病患髋臼窝和所述髋臼窝三维模型间的图像配准，所述配准装置包括手柄和针部，针部设置在所述手柄的下端；所述手柄上设置有第一按钮和第二按钮，所述第一按钮用于确认所述针部的位置，所述第二按钮用于远程控制所述髋臼窝三维模型的旋转；所述手柄内设置有信号功能模块，所述第一按钮、第二按钮均与所述信号功能模块电连接，通过所述信号功能模块与所述计算机上的髋臼窝三维模型软件进行信息交互；所述手柄上表面分布有若干个光学追踪标识，光学追踪标识与所述双目视觉系统配合，用于确定所述针部的位置和所述髋臼窝三维模型的旋转角度。

技术领域

本发明涉及图像配准领域，特别是涉及一种关节置换配准装置及方法。

背景技术

图像配准的目的是将带有手术规划路径的虚拟病灶3D模型与术中实际人体进行匹配。其关键步骤是，医生根据导航软件3D模型的提示，通过探针在患者身体内依次采集该模型上的虚拟标记点，利用光学追踪原理获取其位置信号。使用传统探针采集解剖标记点的步骤比较繁琐：一名医生手持探针选取一个标记点后，需由另一名医生用鼠标点击导航监视器上的确认按钮，精度符合系统要求后，才可进入下一个标记点的采集。部分探针技术方案通过踩脚踏板的方式来履行确认的功能。此外，由于虚拟标记点分布于3D模型的不同平面，采集过程中需要经常对3D模型进行翻转，传统技术方案中，也需由另外一名助手通过拖动鼠标的方式翻转屏幕中的虚拟3D模型，从而配合术者完成标记点采集。由于手术配准过程通常需要采集几十个甚至上百个解剖标记点，传统探针的应用方式实时性不高，手眼协调性差，降低了手术效率，延长了手术时间。

发明内容

本发明的目的在于解决现有手术配准过程中无法独立完成配准过程，需要助手协助操作带来的手眼不协调、手术效率低、手术时间长的问题，提供了一种关节置换配准装置及方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种关节置换配准装置，与双目视觉系统和计算机上的髋臼窝三维模型软件配合，用于进行病患髋臼窝和所述髋臼窝三维模型间的图像配准，所述配准装置包括手柄和针部，针部设置在所述手柄的下端；所述手柄上设置有第一按钮和第二按钮，所述第一按钮用于确认所述针部的位置，所述第二按钮用于远程控制所述髋臼窝三维模型的旋转；所述手柄内设置有信号功能模块，所述第一按钮、第二按钮均与所述信号功能模块电连接，通过所述信号功能模块与所述计算机上的髋臼窝三维模型软件进行信息交互；所述手柄上表面分布有若干个光学追踪标识，光学追踪标识与所述双目视觉系统配合，用于确定所述针部的位置和所述髋臼窝三维模型的旋转角度。

进一步地，所述手柄包括横向设置的第一连接部和竖向设置的第二连接部，第二连接部与第一连接部中部固定连接；所述第二连接部下表面设置有容置腔，所述信号功能模块内置于所述容置腔内；所述第一按钮、第二按钮位于所述容置腔右侧壁处。

进一步地，所述手柄上表面分布有4个光学追踪标识，其中两个光学追踪标识位于第一连接部的两端，另外两个光学追踪标识上下分布于第二连接部上表面；将所述4个光学追踪标识中心位置分别标记为A、B、C、D，A、B、C、D四点共面，AB段长度为55mm，AC段长度为115.43mm，AD段长度为139.46mm，BC段长度为65.19mm，BD段长度为87.32mm，CD段长度为74.33mm。

进一步地，所述光学追踪标识包括底座，底座上方设有反光片，反光片的四周设置有喇叭口包围圈。

进一步地，所述喇叭口包围圈内表面设有光滑的反射涂层。

进一步地，所述双目视觉系统相对所述反光片水平方向偏移为L，L1500mm；所述双目视觉系统相对所述反光片同向的高度偏移为H2，1500mmH22000mm；所述反光片边缘处与光学追踪器的连线相对水平面的夹角为α，20°α160°，所述反光片边缘处与光学追踪器之间的距离为L2，500mmL22500mm。

进一步地，所述喇叭口包围圈相对水平面的夹角为θ，θα。