[发明专利]一种医疗导航系统中测量膝关节间隙曲线的方法

说明书

本发明为一种医疗导航系统中测量膝关节间隙曲线的方法，具体如下：将股骨和胫骨追踪器分别固定在病人的股骨和胫骨上，将三维定位装置位置固定，股骨追踪器和股骨位置固定，胫骨追踪器和胫骨位置固定；获取股骨和胫骨相对位姿后，通过坐标系转换即可获取股骨切面和胫骨切面的相对位姿，在基于CT数据建立的三维虚拟空间中，实时计算股骨远端以及后侧内外测量点到胫骨切面的垂直距离，即可得到不同屈膝角度下内外侧间隙值。将不同屈膝角度下采集的间隙值进行三次样条插值后进行可视化处理最终可以得出不同屈膝角度下的间隙值曲线。操作简单，数据采集环节不需要人工进行精密地测量，获得精确膝关节间隙曲线，对辅助注册工具设计要求简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种医疗导航系统中测量膝关节间隙曲线的方法。

背景技术

膝关节间隙的测量,为膝关节疼痛的诊断和治疗判断的准确性提供解剖学依据。传统的测量方法通过拍摄卧、立位膝关节前后X线片，在X线片上用分规测量股骨内、外髁最低点与胫骨平台关节面的垂直距离，从而得出膝关节内外侧间隙值。

传统测量方法依靠拍摄X线片然后医生通过分规手动测量容易产生误差，且拍摄一次X线片只能测量一个位姿下的间隙值，无法获取膝关节伸屈膝活动时，整个过程中膝关节间隙值的变化曲线。

发明内容

本发明的目的在于克服传统膝关节间隙测量值不准确，无法实时获取膝关节活动过程中间隙值曲线等不足，本发明提供一种医疗导航系统中测量膝关节间隙曲线的方法，获取股骨和胫骨相对位置后，通过坐标系转换即可获取股骨切面和胫骨切面的相对位置，在基于CT数据建立的三维虚拟空间中，已知股骨和胫骨的切面数据，通过实时计算股骨远端以及后侧内外测量点到胫骨切面的垂直距离，即可得到不同屈膝角度下内外侧间隙值。将不同屈膝角度下采集的间隙值进行三次样条插值后进行可视化处理最终可以得出不同屈膝角度下的间隙值曲线。

为了达到上述技术目的，本发明的提供一种适用于追踪器测量膝关节间隙曲线的方法，包括如下步骤：

S100将三维定位装置和股骨追踪器固定，然后利用三维定位装置的数据探针采集股骨表面标记点进行配准，计算出股骨追踪器和股骨之间的转换关系，获得

S200将三维定位装置和胫骨追踪器固定，然后利用三维定位装置的数据探针采集胫骨表面标记点进行配准，计算出胫骨追踪器和胫骨之间的转换关系，获得

S300通过三维定位装置实时获取三维定位装置相对于股骨追踪器和胫骨追踪器的位置关系，通过坐标转换可计算出胫骨相对股骨的位置关系

S400将胫骨近端切面数据进行坐标转换乘以得到在股骨坐标系下的胫骨近端切面法向量Normal_tibia＝{p_x，p_y，p_z}，胫骨近端切面点Original_tibia＝{p_x，p_y，p_z}，通过股骨远端切面和股骨前侧斜切面数据计算出股骨远端内外侧测量点通过股骨后侧切面和股骨后侧斜切面数据可计算出股骨后侧内外侧测量点在屈膝角≥45°时，计算股骨后侧内外侧测量点与胫骨近端切面的垂直距离在屈膝角45°时，计算股骨远端内外侧测量点与胫骨近端切面的垂直距离

S500活动膝关节使屈膝角从0°到90°缓慢变化，采集屈膝角度值和对应的内外侧间隙值；以屈膝角度值为X，内外侧间隙值为Y，对采集数据进行三次样条插值得出更多的点数，对插值后的间隙值和屈膝角进行坐标转换即可绘制光滑的间隙值曲线。