[发明专利]一种可进行假体姿态测量的全髋关节置换术测量系统

权利要求书

1.一种可进行假体姿态测量的全髋关节置换术测量系统，其特征在于，所述系统包括：髋关节几何建模模块、髋关节运动仿真模块、髋关节最大活动度检测模块、髋关节撞击风险评估模块、髋臼活动范围显示模块和股骨颈运动路径显示模块；

所述髋关节几何建模模块将股骨头假体、股骨颈假体、股骨柄假体、臼杯假体进行对应假体形状的模拟，建立髋关节三维正交直角坐标系，再根据测量的髋关节运动学数据，计算得到髋关节的关节角；

所述髋关节运动仿真模块根据所有的人工髋关节模型参数对髋关节运动过程进行仿真；

所述髋关节最大活动度检测模块基于髋关节运动仿真模块的仿真结果，判断人工髋关节的理论活动范围，假体的运动范围θ角是股骨颈假体在臼杯假体中的最大运动范围；

所述髋关节撞击风险评估模块检测髋臼假体轴线与股骨颈假体轴线的夹角β，当β角大于等于0.9倍的θ/2角，弹出警告窗口，提示用户当前动作有碰撞或脱位风险；

所述髋臼活动范围显示模块展示臼杯假体提供给股骨颈假体的最大运动范围，人工髋关节最大运动空间显示功能受头颈比、髋臼前倾角和髋臼倾覆角的影响；

所述股骨颈运动路径显示模块可以显示股骨颈假体在各种下肢行为运动中，股骨颈假体轴线的运动路径，能够与臼杯假体的最大运动空间同时显示。

2.如权利要求1所述的一种可进行假体姿态测量的全髋关节置换术测量系统，其特征在于，所述髋关节三维正交直角坐标系通过近端两个虚拟标记点或一个关节中心与远端两个虚拟标记点定义。

3.如权利要求1所述的一种可进行假体姿态测量的全髋关节置换术测量系统，其特征在于，所述髋关节运动学数据来自人体下肢运动测量，将采集到的髋部和大腿的标记点空间数据转化成人体骨盆和股骨的运动数据，需要通过采集得到的静态校准文件对各肢段进行定义和建模，静态校准文件包括每个刚体上的光学跟踪标记点以及定义各肢段远近端的虚拟标记点的位置重要信息，在定义各个肢段的同时，也即定义了各个肢段的局部坐标系，通过坐标系描述最终所求的各个关节的关节角度、角速度以及角加速度运动学参数。

4.如权利要求1所述的一种可进行假体姿态测量的全髋关节置换术测量系统，其特征在于，所述髋关节几何建模模块将股骨头假体和股骨颈假体分别模拟成一个球体和一段椎体，股骨柄被模拟成一个固定形状的椎体，臼杯假体模拟成一个与股骨头假体链接且同球心的半球，通过一个三维正交直角坐标系能够描述髋关节的地面参考坐标系。

5.如权利要求1所述的一种可进行假体姿态测量的全髋关节置换术测量系统，其特征在于，所述髋关节最大活动度检测模块通过假体头颈比GR、柄假体的前倾角、假体颈干角、股骨置入前倾角、臼杯置入前倾角和臼杯置入倾覆角决定人工髋关节的理论活动范围θ，假体的运动范围θ角是股骨颈假体在臼杯假体中的最大运动范围，它被假体头颈比GR和股骨颈、臼杯假体的几何设计所决定，假体头颈比GR与球头、股骨颈的直径，以及髋臼假体和股骨颈假体的几何设计有关，假体头颈比GR与假体运动范围θ角的几何关系公式为：

6.如权利要求1所述的一种可进行假体姿态测量的全髋关节置换术测量系统，其特征在于，所述髋关节撞击风险评估模块根据人工髋关节的理论活动范围θ和髋臼假体轴线与股骨颈假体轴线的夹角β判断是否存在撞击风险，如果β≥θ/2，代表假体发生撞击，同时停止仿真运动，此刻的β角既为最大活动角。

7.如权利要求6所述的一种可进行假体姿态测量的全髋关节置换术测量系统，其特征在于，所述髋关节撞击风险评估模块实时检测β角的大小，当β角大于等于0.9倍的θ/2角，软件会弹出警告窗口，提示用户当前动作有碰撞或脱位风险。