[发明专利]关节置换手术机器人导航定位系统及方法

说明书

本发明实施例公开了一种关节置换手术机器人导航定位系统及方法，所述系统包括：术前规划模块，用于根据获取的髋关节医学图像数据进行髋关节的分割和重建得到髋关节三维模型，进行术前规划，确定手术方案；光学导航定位模块，用于根据手术方案生成导航指令，根据患者髋关节和手术探针的空间位置关系，对髋关节三维模型进行配准，得到髋关节实体模型，根据所述髋关节实体模型，确定患者骨骼手术位置；机械臂控制模块，用于将末端执行器移动至患者骨骼手术位置，并控制末端执行器根据导航指令对髋关节进行截骨、磨锉和压配操作。通过骨科手术机器人执行术前规划，高水准的完成手术操作，能大大减低医师的作业强度，节约手术时间，提高作业精度。

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种关节置换手术机器人导航定位系统及方法。

背景技术

近年来，髋关节置换术作为治疗髋关节疾病最有效的治疗方法，在国内外得到了广泛的开展。我国是髋关节疾病的高发国家，亚洲预计将新增近千万罹患各类髋关节相关疾病的患者。然而，传统关节置换手术术前规划不完善，术前准备不充分，缺乏术中精准导航定位，严重依赖医生的手术经验，操作繁琐，可重复性差，造成较高的术后并发症发生率，严重制约了髋关节置换手术的效果。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提供一种关节置换手术机器人导航定位系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种关节置换手术机器人导航定位系统，包括：术前规划模块、光学导航定位模块和机械臂控制模块；

术前规划模块，用于根据获取的髋关节医学图像数据进行髋关节的分割和重建得到髋关节三维模型，并根据所述髋关节三维模型进行术前规划，确定手术方案；

光学导航定位模块，用于根据手术方案生成导航指令，以及，根据光学定位仪，患者髋关节和手术探针的空间位置关系，对所述髋关节三维模型进行配准，得到髋关节实体模型，将髋关节实体模型与术前规划模型相匹配，并根据所述髋关节实体模型，确定患者骨骼手术位置；

机械臂控制模块，用于将末端执行器移动至所述患者骨骼手术位置，并控制所述末端执行器根据所述导航指令对髋关节进行截骨、磨锉和压配操作。

进一步地，所述术前规划模块包括：数据获取子模块、三维模型重建子模块、髋臼侧计划确定子模块、股骨侧计划确定子模块和计划方案确认子模块；

其中，所述数据获取子模块，用于获取髋关节医学图像数据；

所述三维模型重建子模块，用于根据获取的髋关节医学图像数据进行髋关节的分割和重建得到髋关节三维模型；

所述髋臼侧计划确定子模块，用于根据所述髋关节三维模型确定髋臼旋转中心，髋臼直径，髋臼前倾角，髋臼外展角，并根据髋臼旋转中心，髋臼直径，髋臼前倾角以及髋臼外展角，综合考虑髋臼杯覆盖率，确定髋臼侧植入假体的大小型号以及位置；

所述股骨侧计划确定子模块，用于根据所述髋关节三维模型确定股骨头旋转中心，股骨髓腔形态，股骨髓腔解剖轴以及股骨颈干角，并根据股骨头旋转中心，股骨髓腔形态，股骨髓腔解剖轴以及股骨颈干角确定股骨侧假体植入大小型号及位置，同时考虑腿长差和股骨联合偏心距；

所述计划方案确认子模块，用于确认所述髋臼侧计划确定子模块确定的髋臼侧假体植入计划以及所述股骨侧计划确定子模块确定的股骨侧假体植入计划是否合适，若否，则触发所述髋臼侧计划确定子模块和所述股骨侧计划确定子模块重新确定髋臼侧假体植入计划和股骨侧假体植入计划，若是，则将所述髋臼侧计划确定子模块和所述股骨侧计划确定子模块确定的髋臼侧假体植入计划和股骨侧假体植入计划作为术前规划方案。

进一步地，所述光学导航定位模块，具体用于：