CN101847182A - 基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，属于微创伤外科技术领域；该方法利用CT采集的数据进行图像重构，然后在微创外科手术医疗处理软件中依据重构得到的虚拟图像进行复位配准，从而得到用于调节六自由度并联机构中每一支链的长度运动量。本方法能够解决长骨在解剖复位过程中，出现畸形愈合和创伤后关节炎等并发症，以及手术中出血量大、复位不准确的缺陷。

Description

基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法

技术领域

本发明涉及一种适用于外科手术中长骨的复位方法，更特别地说，是指一种基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，属于微创外科手术技术领域。

背景技术

在长骨的复位外科手术过程中，传统的稳定内固定通常要经历一个大范围的手术，这个过程会不同程度的破坏骨折处周围的软组织，手术创伤还会加重损伤早期组织的坏死，术中的骨膜剥离或者扩髓都会破坏局部的血液循环，结果会增加骨折部位发生延迟愈合、骨不连、感染甚至发生再次骨折的风险。

对于骨干骨折，即使按AO(AO，德文arbeitsgemeindschaft furosteosynthesefragen的缩写，英语国家称为ASIF，The Association for the Studyof Internal Fixation)原则进行了“坚强固定”，但实际上却难以达到目的，某些情况下肢体不仅无法早期使用，甚至连早期功能锻炼都需要极其慎重。若骨折未获得解剖复位时，骨折块间的加压有巨大的风险，因为应力集中于接触点(而不是由宽大的断面分担)，极易引起医源性骨折。另外临床上连续加压钢板固定的骨干骨折，愈合后去除钢板，容易频繁发生再次骨折。

1999年，Palmer提出的“骨折的治疗必须着重于寻求骨折稳固和软组织完整之间的平衡，特别是对于严重粉碎的骨干骨折过分追求骨折解剖学的重建，其结果往往是既不能获得足以传导载荷的固定，又使原已损伤的组织血运遭受进一步的破坏”这一观点便概括了BO(biological osteosynthesis)的骨折治疗原则，对于骨折而言，无论是手术治疗还是非手术治疗，其最终的目标就是实现功能的重建。临床上便应用过许多体现BO理念的治疗技术，例如闭合复位时，石膏、夹板和外固定支架等各种形式的外固定，可以对骨折进行弹性固定，而保护骨折局部结构。但是由于当时技术所限，骨折无法进行解剖复位，而出现很多畸形愈合和创伤后关节炎等并发症。近些年来，随着各种影像技术的发展，微创技术得到了广泛的应用，即使在闭合的情况下，也能够进行非常精确的复位，保护了局部软组织不被破坏，促进骨折愈合。

六自由度并联机构是目前外科手术中对骨折长骨进行“捆绑”定位的机械结构件之一，用于实现对骨折长骨进行BO理念的治疗技术，参见图1所示，将六自由度并联机构安装在骨折长骨处(也称患侧长骨)，通过CT扫描设备同时对患侧长骨和健侧长骨(未骨折的长骨)进行扫描，从而获得CT扫描图像存储在PC机(安装微创外科手术医疗处理软件的计算机)中；然后通过PC机中的软件分析得到患侧长骨的复位方式，从而指导骨科医生进行手术。

发明内容

为了解决长骨在解剖复位过程中，出现畸形愈合和创伤后关节炎等并发症，本发明提出一种基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，该方法利用CT采集的图像数据进行微创外科手术医疗处理软件中的图像重构、标记点拾取、路径规划，然后依据重构得到的虚拟图像进行复位配准，从而得到用于调节六自由度并联机构中每一支链的长度运动量。

本发明的一种基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，该长骨虚拟与现实复位配准方法利用PC机的运算能力，以及存储在PC机中的微创外科手术医疗处理软件来实现；该微创外科手术医疗处理软件包括有三维重构单元、标记拾取单元、健侧镜像单元和路径规划单元；

三维重构单元用于将CT扫描设备获得的CT扫描图像进行三维重构得到重构后图像，所述重构后图像中包括有健侧三维图像、共融患侧远端三维图像和共融患侧近端三维图像；

标记拾取单元用于对共融患侧远端三维图像和共融患侧近端三维图像分别进行标记点拾取，从而获得近端标记点图像和远端标记点图像；

健侧镜像单元用于对健侧三维图像进行YZ平面镜像，获得患侧复位标准图像；

路径规划单元依据接收的患侧复位标准图像，并采用平面交互显示软件对近端标记点图像和远端标记点图像进行路径复位处理，获得每一支链长度调节信息，该支链长度调节信息作为每一支链的电机驱动的进程。

所述标记点拾取首先是在六自由度并联机构的上圆盘和下圆盘上安装12个圆球；然后将上圆盘上的六个圆球映射到六根支链一端的万向节的转动中心上，即第一支链上端点A1、第二支链上端点A2、第三支链上端点A3、第四支链上端点A4、第五支链上端点A5和第六支链上端点A6；然后将下圆盘上的六个圆球映射到六根支链另一端的万向节的转动中心上，即第一支链下端点B1、第二支链下端点B2、第三支链下端点B3、第四支链下端点B4、第五支链下端点B5和第六支链下端点B6；最后连接第一支链上端点A1与第一支链下端点B1形成A1B1线，连接第二支链上端点A2与第二支链下端点B2形成A2B2线，连接第三支链上端点A3与第三支链下端点B3形成A3B3线，连接第四支链上端点A4与第四支链下端点B4形成A4B4线，连接第五支链上端点A5与第五支链下端点B5形成A5B5线，连接第六支链上端点A6与第六支链下端点B6形成A6B6线。

所述的基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，其特征在于所述路径复位处理步骤为：

第一步：利用迭代最近点算法ICP将近端标记点图像配准重合至患侧复位标准图像上，得到近端转换矩阵

$T_1=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}-\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}& -\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}-\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& l\\ \sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& m\\ -\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\β}& n\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$ 其

中，α表示近端标记点图像沿X轴旋转的角度，β表示近端标记点图像沿Y轴旋转的角度，γ表示近端标记点图像沿Z轴旋转的角度，l表示近端标记点图像沿X轴的移动距离，m表示近端标记点图像沿Y轴的移动距离，n表示近端标记点图像沿Z轴的移动距离；

第二步：利用迭代最近点算法ICP将远端标记点图像配准重合至患侧复位标准图像上，得到远端转换矩阵

$T_2=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}-\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& -\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}-\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \cos {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\β}}^{\′}& l^{\′}\\ \sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}+\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& -\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}+\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \sin {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\β}}^{\′}& m^{\′}\\ -\sin {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \sin {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& \cos {\mathrm{\β}}^{\′}& n^{\′}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$

其中，α′表示远端标记点图像沿X轴旋转的角度，β′表示远端标记点图像沿Y轴旋转的角度，γ′表示远端标记点图像沿Z轴旋转的角度，l′表示远端标记点图像沿X轴的移动距离，m′表示远端标记点图像沿Y轴的移动距离，n′表示远端标记点图像沿Z轴的移动距离。

本发明的长骨虚拟与现实复位配准方法具有如下优点：

①利用CT扫描设备获得的CT图像在微创外科手术医疗处理软件中进行图像的三维重构、标记点拾取、复位的路径规划，使得在参考坐标系下的解剖复位精度可调，减少了畸形愈合和创伤后关节炎等并发症。

②利用迭代最近点算法ICP进行患侧长骨与健侧长骨的映射关联进行复位配准，可以通过在如图4A的界面进行虚拟操作，能够使医务工作者更加了解复位过程，提高复位手术精确度。

③采用VTK 5.0软件开发的微创外科手术医疗处理软件，能够将三维绘图软件相结合进行医疗图像的处理。

④将通过微创外科手术医疗处理软件获得的支链长度调节信息输出给六自由度并联机构上的电机，实现了虚拟与现实的结合，为不同人群的长骨复位提供了自动化的操作平台，同时可以在出现医疗事故时作为医疗单位的手术证据。

⑤采用CT扫描设备获得的CT图像下进行虚拟长骨复位手术，减少了传统手术中需反复进行X光片拍摄而造成的X光对医务工作者和病人的伤害。

附图说明

图1是基于六自由度并联机构的长骨复位系统的结构框图。

图2是本发明的长骨虚拟与现实复位配准方法的流程框图。

图3是六自由度并联机构的三维结构图。

图3A是在六自由度并联机构上标记有标记球的位置图。

图4是CT扫描设备获取的CT图像。

图4A是在微创外科手术医疗处理软件中的CT图像。

图5是近端标记点图像配准重合至健侧图像上。

图5A是近端标记点图像与远端标记点图像配准重合至健侧图像上。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

计算机(PC机)是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。在本发明中的最低配置为CPU 2GHz，内存2GB，硬盘180GB；操作系统为windows 2000/2003/XP。发明人主要应用PC机的运算能力，以及安装的绘图软件进行制三维模型图。对于“微创外科手术医疗处理软件(采用VTK 5.0软件开发的)”是医院进行骨科手术时的处理软件，本发明进行路径规划时对该软件进行了改进，参见图2所示，PC机中存储的微创外科手术医疗处理软件对初始CT图像进行处理的流程为：

(一)三维重构单元11

首先在三维重构单元11中进行CT扫描图像的三维重构，获得重构后图像(如图4所示)，图中分别有健侧三维图像、共融患侧远端三维图像和共融患侧近端三维图像；

在本发明中，共融患侧远端三维图像和共融患侧近端三维图像是因患侧长骨上安装有六自由度并联机构，在利用CT扫描设备进行扫描时，会将六自由度并联机构的信息一并扫描进入图像信息中。

(二)健侧镜像单元30

然后在健侧镜像单元30中对健侧三维图像进行YZ平面镜像，获得患侧复位标准图像(如图4A所示中的左部分)；

(三)标记拾取单元21

然后在标记拾取单元21中对共融患侧远端三维图像和共融患侧近端三维图像分别进行标记点拾取，从而获得近端标记点图像和远端标记点图像；

在本发明中所述标记拾取的处理为：参见图3所示的六自由度并联机构的结构图，利用制图软件(SolidWorks或者mimics 10.0)绘制。发明人是在现有的六自由度并联机构的上圆盘1上方放置六个圆球(第一上圆球101、第二上圆球102、第三上圆球103、第四上圆球104、第五上圆球105和第六上圆球106)，下圆盘2下方放置六个圆球(第一下圆球201、第二下圆球202、第三下圆球203、第四下圆球204、第五下圆球205和第六下圆球206)作为标记点。放置在上圆盘1上的六个圆球在同一平面上，故称为近端标记点平面，下圆盘2上的六个圆球也是在同一平面上，故称为远端标记点平面。由于六自由度并联机构中的支链一端与上圆盘底部、支链另一端与下圆盘顶部采用万向节连接，因此，近端标记点平面应当向下移动距离D1，使得近端标记点平面与支链一端的万向节形成的平面重合(重合平面称为近端标记图像)；而远端标记点平面则向上移动距离D2，使得远端标记点平面与支链另一端的万向节形成的平面重合(重合平面称为远端标记图像)。向下移动距离D1与向上移动距离D2相等，一般设定为34mm。

这些标记点由于采用圆球结构，在向下移动距离后形成的近端标记图像中，六根支链一端上的六个万向节的转动中心为近端标记图像上的六个标记点，即如图3A所示的第一支链上端点A1、第二支链上端点A2、第三支链上端点A3、第四支链上端点A4、第五支链上端点A5和第六支链上端点A6；

这些标记点由于采用圆球结构，在向上移动距离后形成的远端标记图像中，六根支链另一端上的六个万向节的转动中心为远端标记图像上的六个标记点，即如图3A所示的第一支链下端点B1、第二支链下端点B2、第三支链下端点B3、第四支链下端点B4、第五支链下端点B5和第六支链下端点B6。

参见图3A所示，连接第一支链上端点A1与第一支链下端点B1的直线记为A1B1线，该A1B1线即为第一支链301的长度，所述长度也是经本发明路径规划处理后通过第一支链301上的电机所要驱动的进程；

连接第二支链上端点A2与第二支链下端点B2的直线记为A2B2线，该A2B2线即为第二支链302的长度，所述长度也是经本发明路径规划处理后通过第二支链302上的电机所要驱动的进程；

连接第三支链上端点A3与第三支链下端点B3的直线记为A3B3线，该A3B3线即为第三支链303的长度，所述长度也是经本发明路径规划处理后通过第三支链303上的电机所要驱动的进程；

连接第四支链上端点A4与第四支链下端点B4的直线记为A4B4线，该A4B4线即为第四支链304的长度，所述长度也是经本发明路径规划处理后通过第四支链304上的电机所要驱动的进程；

连接第五支链上端点A5与第五支链下端点B5的直线记为A5B5线，该A5B5线即为第五支链305的长度，所述长度也是经本发明路径规划处理后通过第五支链305上的电机所要驱动的进程；

连接第六支链上端点A6与第六支链下端点B6的直线记为A6B6线，该A6B6线即为第六支链306的长度，所述长度也是经本发明路径规划处理后通过第六支链306上的电机所要驱动的进程。

在本发明中，通过对这六条直线(A1B1、A2B2、A3B3、A4B4、A5B5、A6B6)进行调节(调节用参量如图4A右下角给出的“杆长显示”单元)，从而实现了对六自由度并联机构的位姿的调节。

(四)路径规划单元31

然后在路径规划单元31中依据接收的患侧复位标准图像，并采用平面交互显示软件(是发明人在VTK 5.0软件开发的)对近端标记点图像和远端标记点图像进行路径复位处理，获得每一支链长度调节信息，该支链长度调节信息作为每一支链的电机驱动的进程。

在本发明中，路径复位处理为：如图4A所示，在微创外科手术医疗处理软件中，引用CT扫描设备默认的坐标系作为参考坐标系(x，y，z)，在进行患侧长骨的转换下，患侧长骨的远端和近端分别将沿参考坐标系(x，y，z)下三个轴进行旋转和移动一段距离，从而使患侧长骨与健侧长骨重合，达到虚拟图像上的复位。

利用迭代最近点算法ICP(Iterative Closest Point)将近端标记点图像配准重合至患侧复位标准图像上，得到近端转换矩阵

$T_1=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}-\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}& -\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}-\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& l\\ \sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& m\\ -\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\β}& n\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$ 其

中，α表示近端标记点图像沿X轴旋转的角度，β表示近端标记点图像沿Y轴旋转的角度，γ表示近端标记点图像沿Z轴旋转的角度，l表示近端标记点图像沿X轴的移动距离，m表示近端标记点图像沿Y轴的移动距离，n表示近端标记点图像沿Z轴的移动距离。在本发明中，近端标记点图像转换至患侧复位标准图像后如图5所示。

利用迭代最近点算法ICP(Iterative Closest Point)将远端标记点图像配准重合至患侧复位标准图像上，得到远端转换矩阵

$T_2=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}-\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& -\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}-\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \cos {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\β}}^{\′}& l^{\′}\\ \sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}+\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& -\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}+\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \sin {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\β}}^{\′}& m^{\′}\\ -\sin {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \sin {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& \cos {\mathrm{\β}}^{\′}& n^{\′}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$

其中，α′表示远端标记点图像沿X轴旋转的角度，β′表示远端标记点图像沿Y轴旋转的角度，γ′表示远端标记点图像沿Z轴旋转的角度，l′表示远端标记点图像沿X轴的移动距离，m′表示远端标记点图像沿Y轴的移动距离，n′表示远端标记点图像沿Z轴的移动距离。在本发明中，远端标记点图像转换至患侧复位标准图像后如图5A所示。

在本发明中，近端转换矩阵和远端转换矩阵中旋转角度是以0.5°为最小调节单位进行调整，移动距离是以0.1mm为最小调节单位进行调整，如图4A中的“模型移动”单元实现。

本发明利用ICP进行近点配合，是由于患侧长骨复位过程只是将断骨远端和近端的相对位置恢复到健侧长骨的状态，于是，只需要将远端标记点图像做一个满足位置变换关系

为了方便对比说明是否骨折的长骨，在本发明中，将骨折的长骨称作患侧长骨，而健康的长骨称作健侧长骨；在PC机中采集到的所述健侧长骨的数字信息被当作进行患侧长骨的复位标准(参见图2所示)。本发明的基于六自由度并联机构的长骨复位方法，具体的操作步骤为：

第一步：将六自由度并联机构安装在患侧长骨上；

第二步：采用CT扫描设备对患者的患侧长骨和健侧长骨进行同时扫描，获得初始CT图像；

第三步：将初始CT图像导入PC机中，在PC机中运行微创外科手术医疗处理软件对所述的初始CT图像进行三维重构，得到重构后图像，如图4所示；图中，患侧长骨的近端为骨折处以上部分，患侧长骨的远端为骨折处以下部分；

第四步：截取出重构后图像中的健侧三维图像，并对该健侧三维图像进行YZ平面镜像，获得患侧复位标准图像(如图4A所示中的左部分)；

第五步：以患侧复位标准图像作为患侧长骨的复位参考，采用平面交互显示软件(是发明人在VTK 5.0软件开发的)对患侧长骨进行患侧远、近端标记拾取、路径规划处理获得每一支链长度调节信息，该支链长度调节信息作为每一支链的电机驱动的进程(参见图3、图3A所示)；

第六步：每一支链上的电机驱动根据接收到的支链长度调节信息分别对六自由度并联机构中的六根支链进行长度调整，从而使患侧长骨达到精确复位，为后续的值入体建立良好的路径信息。

本发明的基于六自由度并联机构的长骨复位方法，利用PC机(计算机)以及安装在PC机中的微创外科手术医疗处理软件进行虚拟环境复位状态下对六自由度并联机构的位姿状态进行调节，然后将虚拟环境下的调节量输出给实际空间下的六自由度并联机构的电机进行其位姿状态调节，进而达到复位。该发明能够达到长骨的复位精度5°以内，长度误差在2mm以内。并能显著减少手术过程的创伤，降低医生和病人在X射线下的辐射。

Claims (5)

1.一种基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，该长骨虚拟与现实复位配准方法利用PC机的运算能力，以及存储在PC机中的微创外科手术医疗处理软件来实现，其特征在于：该微创外科手术医疗处理软件包括有三维重构单元(11)、标记拾取单元(21)、健侧镜像单元(30)和路径规划单元(31)；

三维重构单元(11)用于将CT扫描设备获得的CT扫描图像进行三维重构得到重构后图像，所述重构后图像中包括有健侧三维图像、共融患侧远端三维图像和共融患侧近端三维图像；

标记拾取单元(21)用于对共融患侧远端三维图像和共融患侧近端三维图像分别进行标记点拾取，从而获得近端标记点图像和远端标记点图像；

健侧镜像单元(30)用于对健侧三维图像进行YZ平面镜像，获得患侧复位标准图像；

路径规划单元(31)依据接收的患侧复位标准图像，并采用平面交互显示软件对近端标记点图像和远端标记点图像进行路径复位处理，获得每一支链长度调节信息，该支链长度调节信息作为每一支链的电机驱动的进程。

2.根据权利要求1所述的基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，其特征在于：所述标记点拾取首先是在六自由度并联机构的上圆盘和下圆盘上安装12个圆球；然后将上圆盘上的六个圆球映射到六根支链一端的万向节的转动中心上，即第一支链上端点A1、第二支链上端点A2、第三支链上端点A3、第四支链上端点A4、第五支链上端点A5和第六支链上端点A6；然后将下圆盘上的六个圆球映射到六根支链另一端的万向节的转动中心上，即第一支链下端点B1、第二支链下端点B2、第三支链下端点B3、第四支链下端点B4、第五支链下端点B5和第六支链下端点B6；最后连接第一支链上端点A1与第一支链下端点B1形成A1B1线，连接第二支链上端点A2与第二支链下端点B2形成A2B2线，连接第三支链上端点A3与第三支链下端点B3形成A3B3线，连接第四支链上端点A4与第四支链下端点B4形成A4B4线，连接第五支链上端点A5与第五支链下端点B5形成A5B5线，连接第六支链上端点A6与第六支链下端点B6形成A6B6线。

3.根据权利要求1所述的基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，其特征在于所述路径复位处理步骤为：

第一步：利用迭代最近点算法ICP将近端标记点图像配准重合至患侧复位标准图像上，得到近端转换矩阵 $T_1=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}-\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}& -\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}-\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& l\\ \sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}& -\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& m\\ -\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\β}& n\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$ 其中，α表示近端标记点图像沿X轴旋转的角度，β表示近端标记点图像沿Y轴旋转的角度，γ表示近端标记点图像沿Z轴旋转的角度，l表示近端标记点图像沿X轴的移动距离，m表示近端标记点图像沿Y轴的移动距离，n表示近端标记点图像沿Z轴的移动距离；

第二步：利用迭代最近点算法ICP将远端标记点图像配准重合至患侧复位标准图像上，得到远端转换矩阵

$T_2=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}-\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& -\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}-\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \cos {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\β}}^{\′}& l^{\′}\\ \sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}+\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& -\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}+\cos {\mathrm{\α}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \sin {\mathrm{\α}}^{\′}\sin {\mathrm{\β}}^{\′}& m^{\′}\\ -\sin {\mathrm{\β}}^{\′}\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}& \sin {\mathrm{\β}}^{\′}\sin {\mathrm{\γ}}^{\′}& \cos {\mathrm{\β}}^{\′}& n^{\′}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$

其中，α′表示远端标记点图像沿X轴旋转的角度，β′表示远端标记点图像沿Y轴旋转的角度，γ′表示远端标记点图像沿Z轴旋转的角度，l′表示远端标记点图像沿X轴的移动距离，m′表示远端标记点图像沿Y轴的移动距离，n′表示远端标记点图像沿Z轴的移动距离。

4.根据权利要求3所述的基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，其特征在于：旋转角度是以0.5°为最小调节单位，移动距离是以0.1mm为最小调节单位。

5.根据权利要求1所述的基于六自由度并联机构的长骨虚拟与现实复位配准方法，其特征在于：所述路径复位处理是在微创外科手术医疗处理软件中，引用CT扫描设备默认的坐标系作为参考坐标系(x，y，z)，在进行患侧长骨的转换下，患侧长骨的远端和近端分别将沿参考坐标系(x，y，z)下三个轴进行旋转和移动一段距离，从而使患侧长骨与健侧长骨重合，达到虚拟图像上的复位。

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