[发明专利]一种基于全膝置换手术的股骨或胫骨配准方法及装置

权利要求书

1.一种基于全膝置换手术的股骨或胫骨配准装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取数据点对，所述数据点对包括CT数据重建的股骨或胫骨数字三维模型和对应骨头点选的特征点；

粗配准单元，用于利用点对配准算法对所述数据点对进行粗配准，得到粗配准结果；

第二获取单元，用于获取数据点云对，所述数据点云对包括CT数据重建的股骨或胫骨数字三维模型和在患者对应骨头上滑动采集的点云；其中，所述滑动采集是指带有参考架的探针在骨头上滑行，在这个过程中视觉导航系统实时的读取这个探针的位置信息；

精配准单元，用于利用ICP算法，根据所述粗配准结果和所述数据点云进行精配准，完成股骨或胫骨配准；其中，所述精配准单元根据所述数据点云对建立第二目标函数，所述第二目标函数为：

其中，w_i为每组点云对对最终结果影响的权重，N＝{n₁,n₂,L,n_t}为CT数据重建的三角面片数据，M＝{m₁,m₂,L,m_s}为股骨或胫骨滑动采集的点云，(R₂,t₂)为数据点云对之间的旋转平移矩阵。

2.根据权利要求1所述的基于全膝置换手术的股骨或胫骨配准装置，其中，所述粗配准单元包括：

根据所述数据点对构建第一目标函数，所述第一目标函数为

其中，w_i为每组点对对最终结果影响的权重，Q＝{q₁,q₂,L,q_n}为CT数据重建的股骨或胫骨数字三维模型的特征点，P＝{p₁,p₂,L,p_n}为股骨或胫骨特征点，(R₁,t₁)为粗配准后重建模型上的特征点Q＝{q₁,q₂,L,q_n}的旋转平移矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于全膝置换手术的股骨或胫骨配准装置，其特征在于，所述数据点对包括远端区域点对，外侧区域点对，内侧区域点对，前侧区域点对和后侧区域点对，所述远端区域点对的权重为0.067，所述外侧区域点对的权重为0.2，所述内侧区域点对的权重为0.2，所述前侧区域点对的权重为0.2，所述后侧区域点对的权重为0.1。

4.根据权利要求3所述的基于全膝置换手术的股骨或胫骨配准装置，其特征在于，所述远端区域点对包括髁间窝，股骨远端内侧髁高点和股骨远端外侧髁高点，所述外侧区域点对包括外凸点，所述内侧区域点对包括内凹点，所述前侧区域点对包括前侧皮质点，所述后侧区域点对包括股骨后髁内侧高点和股骨后髁外侧高点。

5.根据权利要求2所述的基于全膝置换手术的股骨或胫骨配准装置，其特征在于，所述数据点对包括远端区域点对，近端侧区域点对和近端前侧区域点对，所述远端区域点对的权重为0.17，所述近端侧区域点对的权重为0.11，所述近端前侧区域点对的权重。

6.根据权利要求5所述的基于全膝置换手术的股骨或胫骨配准装置，其特征在于，所述远端区域点对包括踝部内侧点和踝部外侧点，所述近端侧区域点对包括胫骨隆突，胫骨内侧低点和胫骨外侧点，所述近端前侧区域点对包括胫骨结节内侧三分之一。