[发明专利]通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法

说明书

本发明提供了一种通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，所述方法包括以下步骤：(1)根据手术方案建立操作目标的虚拟模型，得到第一有向包围盒；(2)通过相机采集操作目标的至少一组点云；(3)根据所述点云求得第二有向包围盒；(4)对所述第一有向包围盒和所述第二有向包围盒进行粗配准，得到所述操作目标与虚拟模型的位置关系和所述操作目标与相机的位置关系。与现有技术相比，本发明能够在无需标识物的前提下实现操作目标的定位，避免了手术过程中因标识物难以固定而导致对操作目标的定位产生误差；同时无需昂贵的跟踪导航系统，手术成本大大降低；还可以降低医生的操作难度、节约截骨工时、提高截骨精度。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法。

背景技术

下颌骨切除术是目前应对下颌骨良性肿瘤的常用治疗手段，病人接受下颌骨切除术后会失去至少部分下颌骨，因而影响甚至失去说话、咀嚼等基本功能，严重影响日常生活，需要为病人填充下颌骨假体。

然而，与其他部位的骨骼假体不同，下颌骨暴露于口腔细菌环境中，若植入诸如金属对聚乙烯、陶瓷、钛合金材料等，会受到口腔环境影响而氧化变质，此时，需要能够在口腔环境下长期存活的活体骨骼，通常将病人的肋骨或腓骨截下，重新塑性成下颌骨形状后，再植入下颌骨缺失处，保证肋骨或腓骨的血管与颈部动脉吻合，以恢复下颌骨功能和外形。

在过去，肋骨或腓骨截取和塑形多采用人工操作，其具有截骨精度低、工时长等问题，随着自动化技术的发展，通过下颌骨重建机器人进行塑形可以降低医生的操作难度、节约截骨工时、提高截骨精度，而目标骨骼的定位是使用机器人进行颌骨重建的一个重要准备工作。

现有技术中，对于操作目标的定位多是通过导航跟踪系统搭配标识物来进行，需要事先将标识物固定在目标物体上，通过跟踪系统对标识物的识别来实现操作目标的定位，但是实际手术过程中，由于操作空间狭小，标识物难以固定，导致人工固定的标识物容易产生错位，从而使得导航跟踪系统的识别和定位到的操作目标与实际操作目标之间存在误差，影响手术效果，并且导航跟踪系统的成本高昂，因此，需要一种全新的定位方法，无需标识物的参与即可实现操作目标的定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，能够在无需标识物的前提下实现操作目标的定位。

为解决上述技术问题，本发明提供一种通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)根据手术方案建立操作目标的虚拟模型，得到第一有向包围盒；

(2)通过相机采集操作目标的至少一组点云；

(3)根据所述点云求得第二有向包围盒；

(4)对所述第一有向包围盒和所述第二有向包围盒进行粗配准，得到所述操作目标与虚拟模型的位置关系和所述操作目标与相机的位置关系。

可选的，所述相机为结构光相机，所述步骤(2)包括：

(2-1)定义所述相机的初始位置为零位点，所述相机采集所述操作目标的点云；

(2-2)从零位点开始，旋转所述相机，每次旋转均采集所述操作目标的点云，得到至少二组点云。

可选的，所述步骤(3)包括：

(3-1)识别每组点云中的平面，并将所述平面从所述点云中分割；

(3-2)移除每组点云中的离群点；

(3-3)将每组点云整体投影至所述平面；

(3-4)根据所述平面上点云投影之间得距离区分点云团；

(3-5)通过所述点云团求得所述第二有向包围盒。