[发明专利]用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法及装置

说明书

本发明揭示了一种用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法及装置，方法包括：获取基准坐标组件上多个标志物的标志物实测空间坐标值，依据标志物实测空间坐标值建立第一三维坐标系；接收第一、第二及第三时刻下探针标定架上多个光学反光球的反光球理论空间坐标值并接收误差阈值；获取各时刻下多个光学反光球在第二三维坐标系中的反光球实测空间坐标值；通过坐标转化得到各时刻下多个光学反光球的反光球转换空间坐标值；依据反光球转换空间坐标值与反光球理论空间坐标值对探针标定架的精度进行验证。本发明利用图像采集和处理等自动化手段，避免了现有技术中测量误差大、结果可信度低等问题，显著提升了探针标定架的精度验证效果。

技术领域

本发明属于一种精度验证方案，具体为一种用于关节置换术的导航定位系统探针标定架精度验证方法及装置，涉及手术器械及数据处理技术领域。

背景技术

近年来，随着医疗机器人技术的发展和相关设备的持续更新，手术导航系统在医疗领域内的应用越来越广泛。

手术导航系统在实际应用时，特别是机器人手术系统自动配准或注册的过程中，对于探针标定架的使用都是不可或缺的。可以说，探针标定架作为整个机器人手术系统的参考基准，直接关系到手术定位精度、影响着最终的手术效果。也正因如此，在探针标定架临床使用前，首要操作就是对其进行精度验证、特别是要保证能够准确获取其上所设置的光学反光球的实际空间位置。一旦精度验证过程中出现误差，那么轻则会影响后续的手术精度、重则会直接导致手术失败。

现有技术在进行探针标定架的精度验证时，通常利用人工手动操作三维坐标测量仪，测量出探针标定架的各项基本尺寸数据后，再通过繁琐的计算得出各位置的误差值，进而得到精度验证结果。上述方案虽然能够达到验证目的，但是在实际操作过程中对于人员操作熟练度的要求非常高、稍有不慎就很容易产生错误，加之手工操作过程中存在不可避免的误差，因此这一方案的测量结果可信度较低；此外，上述方案还存在着验证效率低下、对人力资源浪费严重等其他问题。

综上所述，如果能够提出一种针对手术导航系统的精度验证方案，实现对探针标定架的精度控制，那么必将极大地提升手术导航系统的使用效果，保证高精度机器人手术作业的顺利进行。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法及装置。

一种用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法，包括：

获取基准坐标组件上多个标志物的标志物实测空间坐标值，依据所述标志物实测空间坐标值建立第一三维坐标系，所述第一三维坐标系为所述基准坐标系组件的三维坐标系；

分别接收第一时刻、第二时刻、第三时刻下探针标定架上多个光学反光球的反光球理论空间坐标值以及误差阈值，在所述第一时刻下、所述探针标定架的针尖插入所述基准坐标组件上的第一参考位点中且二者刚性固定连接，在所述第二时刻下、所述探针标定架的针尖插入所述基准坐标组件上的第二参考位点中且二者刚性固定连接，在所述第三时刻下、所述探针标定架的针尖插入所述基准坐标组件上的第三参考位点中且二者刚性固定连接；

通过光学采集设备分别获取所述第一时刻、第二时刻以及第三时刻下多个所述光学反光球在第二三维坐标系中的反光球实测空间坐标值，所述第二三维坐标系为所述光学采集设备的三维坐标系；

将所述反光球实测空间坐标值转换至所述第一三维坐标系中，得到所述第一时刻、第二时刻以及第三时刻下多个所述光学反光球在所述第一三维坐标系中的反光球转换空间坐标值；

依据所述反光球转换空间坐标值与所述反光球理论空间坐标值，对探针标定架的精度进行验证。

优选地，所述获取所述基准坐标组件上多个标志物的标志物实测空间坐标值，依据所述标志物实测空间坐标值建立第一三维坐标系，包括：