CN109730761A - 复位装置、模拟复位系统及复位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复位装置、模拟复位系统及复位方法。该复位装置，用于对呈镜像设置的第一元件与第二元件中处于断裂状态的第一元件进行复位，处于断裂状态的第一元件包括第一段与第二段，包括：CT仪，用于获取第一、第二元件的三维CT图像；处理器，用于以第二元件的三维CT图像为基准获取复位第一段与第二段的运动轨迹；机器人，用于抓取第一段，并根据运动轨迹移动第一段，以复位第一段与第二段。上述复位装置采用机器人来替代医师完成复位工作，可以避免医师受到X射线的辐射，而且机器人可以按照预定运动轨迹进行复位，具有较高的复位精确度。而且上述复位装置相对于手术复位，可以避免手术给患者带来身体上的痛苦，降低患者被感染的概率。

Description

复位装置、模拟复位系统及复位方法

技术领域

本发明涉及复位技术领域，特别是涉及一种复位装置、模拟复位系统及复位方法。

背景技术

人体四肢长骨骨折后，需要对骨折后的长骨进行复位，复位的方法主要有手术复位与手法复位两种方法。手术复位具体包括如下步骤：开刀；将折骨对齐；使用件固定；一段时间后，折骨接合；再开刀；取出件。手术复位虽然能精确实现复位，但手术会给患者带来身体上的痛苦，导致患者被感染的概率增加。手法复位主要是在X线片指导下，医师手动进行复位，在复位的过程中，由于医师的水平不同，经验不足的医师可能需要经过多次X线拍片，才能完成复位，X射线辐射严重。手法复位可以解决手术复位存在的问题，但手法复位自身存在X射线辐射严重的问题。

发明内容

基于此，有必要针对手法复位存在X射线辐射严重的问题，提供一种复位装置、模拟复位系统及复位方法。

一种复位装置，用于对呈镜像设置的第一元件与第二元件中处于断裂状态的第一元件进行复位，处于断裂状态的第一元件包括第一段与第二段，包括：

CT仪，用于获取所述第一元件的三维CT图像与所述第二元件的三维CT图像；

处理器，与所述CT仪通信连接，所述处理器用于以所述第二元件的三维CT图像为基准获取复位所述第一段与所述第二段的运动轨迹；以及

机器人，与所述处理器通信连接，所述机器人用于抓取所述第一段，并根据所述运动轨迹移动所述第一段，以复位所述第一段与所述第二段。

上述复位装置采用机器人来替代医师完成复位工作，可以避免医师受到X射线的辐射，而且机器人可以按照预定运动轨迹进行复位，具有较高的复位精确度。而且上述复位装置相对于手术复位，可以避免手术给患者带来身体上的痛苦，降低患者被感染的概率。

在其中一个实施例中，所述CT仪包括正对设置的X射线源及数字成像板，所述X射线源能够同时覆盖所述第一元件与所述第二元件，所述数字成像板能够同时覆盖所述第一元件与所述第二元件。

在其中一个实施例中，所述CT仪包括正对设置的X射线源及数字成像板，所述X射线源与所述数字成像板均能在所述第一元件至所述第二元件的排布方向上往返移动，以便所述CT仪在第一扫描状态与第二扫描状态之间切换，其中，在所述第一扫描状态下，所述X射线源及所述数字成像板分别位于所述第一元件的两侧，在所述第二扫描状态下，所述X射线源及所述数字成像板分别位于所述第二元件的两侧。

在其中一个实施例中，所述处理器集成于所述机器人内。

在其中一个实施例中，所述复位装置还包括固定针，所述固定针用于打入所述第一段内，且所述固定针具有用于供所述机器人抓取的露出端。

在其中一个实施例中，所述复位装置还包括多个固定针，若干所述固定针的用于打入所述第一段内，若干所述固定针的用于打入所述第二段内，且多个所述固定针均具有露出端。

在其中一个实施例中，所述复位装置还包括第一固定件、第二固定件以及连接件，所述第一固定件用于固定于所述第一段上，所述第二固定件用于固定于所述第二段上，所述连接件的两端分别与所述第一固定件及所述第二固定件可拆卸连接。

在其中一个实施例中，所述第一固定件包括第一固定板以及平行间隔排布于所述第一固定板上方的若干个第一弹性绳，所述第一弹性绳的两端分别与所述第一固定板的两侧连接，所述第二固定件包括第二固定板以及平行间隔排布于所述第二固定板上方的若干个第二弹性绳，所述第二弹性绳的两端分别与所述第二固定板的两侧连接。

一种模拟复位系统，包括：

上述的复位装置；以及

采用3D打印方式形成的所述第一元件与所述第二元件。

一种复位方法，包括如下步骤：

提供上述的模拟复位系统；

采用CT仪获取第一元件的三维CT图像与第二元件的三维CT图像；

采用处理器以第二元件的三维CT图像为基准获取复位第一段与第二段的运动轨迹；以及

采用机器人抓取第一段，并根据运动轨迹移动第一段，复位第一段与第二段。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的复位装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的第一元件与第二元件的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的CT仪的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的复位装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的固定针的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的第一固定件、第二固定件及连接件与第一元件配合的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的复位方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，本发明一实施例提供的复位装置10，用于对处于断裂状态的第一元件20进行复位，其中，处于断裂状态的第一元件20包括第一段22与第二段24。未断裂的第一元件20与第二元件30呈镜像设置，第一元件20与第二元件30可以为骨折患者的四肢的左长骨与右长骨，且第一段22相对于第二段24更靠近骨折患者的心脏。

复位装置10包括CT仪100、处理器200及机器人300。

CT仪100用于获取第一元件20的三维CT图像与第二元件30的三维CT图像。如图3所示，CT仪100包括正对设置的X射线源110及数字成像板120。

在一些实施例中，X射线源110辐射的范围足够大，能够同时覆盖第一元件20与第二元件30，数字成像板120的尺寸也足够大，能够同时覆盖第一元件20与第二元件30，此时，在一次CT扫描中，可以同时获取第一元件20与第二元件30的三维CT图像，可以避免骨折患者移动。

在一些实施例中，X射线源110与数字成像板120均能在第一元件20至第二元件30的排布方向上往返移动，以便CT仪100在第一扫描状态与第二扫描状态之间切换，其中，在第一扫描状态下，X射线源110及数字成像板120分别位于第一元件20的两侧，在第二扫描状态下，X射线源110及数字成像板120分别位于第二元件30的两侧。如此，在获取第一元件20与第二元件30的三维CT图像的过程中，可以避免骨折患者移动。

处理器200与CT仪100通信连接，处理器200用于接收CT仪100获取的第一元件20的三维CT图像与第二元件30的三维CT图像，并以第二元件30的三维CT图像为基准获取复位第一段22与第二段24。其中，处理器200可以为一台计算机，可以为封装了计算机程序的芯片。

具体地，处理器200先对第二元件30的三维CT图像进行镜像变换，获得等同三维图像；然后在等同三维图像的两端分别选择若干个第一参考特征点与若干个第二参考特征点，并使得第一段22与等同三维图像的第一段重合，在第一段22上获得若干个第一实际特征点，若干个第一实际特征点分别与若干个第一参考特征点对应，然后，使得第二段24与等同三维图像的第二段重合，在第二段24上获得若干个第二实际特征点，若干个第二实际特征点分别与若干个第二参考特征点对应；接着，以若干个第一参考特征点与若干个第二参考特征点作为参考，并使得若干个第二实际特征点与若干个第二参考特征点重合(也即使得第二段24与等同三维图像的第二段重合)，通过移动第一段22，使得若干个第一实际特征点与若干第一参考特征点重合，并记录第一段22的移动轨迹，从而获得复位第一段22与第二段24的运动轨迹。

机器人300与处理器200通信连接，机器人300用于抓取第一段22，并根据运动轨迹移动第一段22，以复位第一段22与第二段24。在一些实施例中，机器人300为六轴机器人，机器人300能控制第一段22平动、拉伸、转动等。

在一些实施例中，如图1所示，机器人300与处理器200为两个独立的器件，例如，当处理器200为一台计算机时。在一些实施例中，如图4所示，处理器200集成于机器人300内，此时，处理器200可以为封装了计算机程序的芯片。

在一些实施例中，如图5所示，上述复位装置10还包括固定针400。在麻醉状态下，可以在第一元件20的第一段22打入固定针400，固定针400的一端露出，从而便于在后续复位过程中，机器人300抓取露出的固定针400，通过移动固定针400来移动第一段22(第二段24固定不动)，进而实现第一段22与第二段24的复位。由于骨折患者的四肢的长骨外面为皮肤，机器人300直接抓取长骨时，容易出现位置滑动的现象，而通过抓取固定针300，可以有效避免出现位置滑动的现象，确保抓取位置的准确性。

需要说明的是，通常情况下，在获取三维CT图像之前，先进行打固定针400的步骤。在一些实施例中，第一元件20的第一段22与第二段24分别打入有若干个固定针400，第一段22上的若干固定针400分别对应若干个第一实际特征点，第二段24上的若干固定针400分别对应若干个第二实际特征点。如此，更便于获得复位第一段22与第二段24的运动轨迹。

在一些实施例中，如图6所示，复位装置10还包括第一固定件500、第二固定件600以及连接件700，第一固定件500用于固定于第一段22上，第二固定件600用于固定于第二段24上，连接件700的两端分别与第一固定件500及第二固定件600可拆卸连接。需要说明的是，通常情况下，在获取三维CT图像之前，先打固定针400，再分别绑定第一固定件500以及第二固定件600，再通过连接件700使得第一固定件500与第二固定件600连接。如此，可以实现第一段22与第二段24初步复位。而在机器人300抓取固定针400之前，需要先拆除连接件700，使得第一固定件500与第二固定件600没有连接关系，以便于控制第一段22与第二段24相对运动。完成第一段22与第二段24的复位后，可以再通过连接件700使得第一固定件500与第二固定件600连接，以使得第一段22与第二段24维持复位状态。

在一些实施例中，第一固定件500包括第一固定板510以及平行间隔排布于第一固定板510上方的若干个第一弹性绳520，第一弹性绳520的两端分别与第一固定板510的两侧连接。第二固定件600包括第二固定板610以及平行间隔排布于第二固定板610上方的若干个第二弹性绳620，第二弹性绳620的两端分别与第二固定板610的两侧连接。如此，非常便于第一固定件500与第二固定件600固定于第一段22与第二段24上。第一固定板510与第二固定板610分别开设置有螺纹盲孔，连接件700的两端分别开设有螺纹通孔，连接件700通过螺钉与第一固定板510及第二固定板610连接。

上述复位装置10采用机器人300来替代医师完成复位工作，可以避免医师受到X射线的辐射，而且机器人300可以按照预定运动轨迹进行复位，具有较高的复位精确度。而且上述复位装置10相对于手术复位，可以避免手术给患者带来身体上的痛苦，降低患者被感染的概率。

在上述复位装置10投入实际复位工作之前，需要进行长时间、大量的开发模拟工作。基于此，本发明一实施例提供一种模拟复位系统40，该模拟复位系统40包括上述的复位装置10以及采用3D打印方式形成第一元件与第二元件，其中，采用3D打印方式形成第一元件与第二元件与上述第一元件20与第二元件30的结构相同，不同之处仅在于，上述第一元件20与第二元件30为活体，而采用3D打印方式形成第一元件与第二元件为非活体，因此，这里不再详细介绍采用3D打印方式形成第一元件与第二元件。

如图7所示，本发明一实施例还提供一种复位方法，包括如下步骤：

步骤S710，提供上述的模拟复位系统。

步骤S720，采用CT仪获取第一元件的三维CT图像与第二元件的三维CT图像。

步骤S730，采用处理器以第二元件的三维CT图像为基准获取复位第一段与第二段的运动轨迹。

步骤S740，采用机器人抓取第一段，并根据运动轨迹移动第一段，复位第一段与第二段。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复位装置，用于对呈镜像设置的第一元件与第二元件中处于断裂状态的第一元件进行复位，处于断裂状态的第一元件包括第一段与第二段，其特征在于，包括：

CT仪，用于获取所述第一元件的三维CT图像与所述第二元件的三维CT图像；

处理器，与所述CT仪通信连接，所述处理器用于以所述第二元件的三维CT图像为基准获取复位所述第一段与所述第二段的运动轨迹；以及

机器人，与所述处理器通信连接，所述机器人用于抓取所述第一段，并根据所述运动轨迹移动所述第一段，以复位所述第一段与所述第二段。

2.根据权利要求1所述的复位装置，其特征在于，所述CT仪包括正对设置的X射线源及数字成像板，所述X射线源能够同时覆盖所述第一元件与所述第二元件，所述数字成像板能够同时覆盖所述第一元件与所述第二元件。

3.根据权利要求1所述的复位装置，其特征在于，所述CT仪包括正对设置的X射线源及数字成像板，所述X射线源与所述数字成像板均能在所述第一元件至所述第二元件的排布方向上往返移动，以便所述CT仪在第一扫描状态与第二扫描状态之间切换，其中，在所述第一扫描状态下，所述X射线源及所述数字成像板分别位于所述第一元件的两侧，在所述第二扫描状态下，所述X射线源及所述数字成像板分别位于所述第二元件的两侧。

4.根据权利要求1所述的复位装置，其特征在于，所述处理器集成于所述机器人内。

5.根据权利要求1所述的复位装置，其特征在于，所述复位装置还包括固定针，所述固定针用于打入所述第一段内，且所述固定针具有用于供所述机器人抓取的露出端。

6.根据权利要求1所述的复位装置，其特征在于，所述复位装置还包括多个固定针，若干所述固定针的用于打入所述第一段内，若干所述固定针的用于打入所述第二段内，且多个所述固定针均具有露出端。

7.根据权利要求1所述的复位装置，其特征在于，所述复位装置还包括第一固定件、第二固定件以及连接件，所述第一固定件用于固定于所述第一段上，所述第二固定件用于固定于所述第二段上，所述连接件的两端分别与所述第一固定件及所述第二固定件可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的复位装置，其特征在于，所述第一固定件包括第一固定板以及平行间隔排布于所述第一固定板上方的若干个第一弹性绳，所述第一弹性绳的两端分别与所述第一固定板的两侧连接，所述第二固定件包括第二固定板以及平行间隔排布于所述第二固定板上方的若干个第二弹性绳，所述第二弹性绳的两端分别与所述第二固定板的两侧连接。

9.一种模拟复位系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一项所述的复位装置；以及

采用3D打印方式形成的所述第一元件与所述第二元件。

10.一种复位方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供如权利要求9所述的模拟复位系统；

采用CT仪获取第一元件的三维CT图像与第二元件的三维CT图像；

采用处理器以第二元件的三维CT图像为基准获取复位第一段与第二段的运动轨迹；以及

采用机器人抓取第一段，并根据运动轨迹移动第一段，复位第一段与第二段。