CN112998854A - 胫骨假体与胫骨的拟合方法及机器人手术系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种膝关节假体胫骨组件与股骨的拟合方法，用以精确地达成的虚拟对齐。通过确定所述截骨平面的平面方程式，使得当所述胫骨假体与所述胫骨近端接合成对齐状态时，满足预定条件，拟合方法包括：1）在计算机装置中建立胫骨坐标系，2）获取胫骨假体坐标系，设要向胫骨坐标系转换的胫骨假体坐标为X；3）基于所述条件，求解胫骨坐标系与胫骨假体坐标系之间的变换矩阵F（x）=Q+TX，得出变换矩阵T、平移矢量Q。本发明还提供一种机器人手术系统，包括机械手末端，用于建立胫骨坐标系的计算机装置，用于获取拟植入人体的植入物的胫骨假体坐标系的数据采集装置，基于所得出的变换矩阵T、平移矢量Q，将胫骨假体植入胫骨近端。

Description

胫骨假体与胫骨的拟合方法及机器人手术系统

技术领域

本发明涉及一种假体与骨骼拟合的方法，尤其是用于全膝关节置换术的胫骨假体与胫骨的拟合方法。本发明还涉及一种机器人手术系统。

背景技术

全膝关节置换术（TKA）是一种用于置换膝关节表面的外科手术。成功的TKA的基础之一是实现植入物（又称假体）的机械对准。TKA中的机械校准（MA）旨在将股骨和胫骨（例如，植入物部件钉柱所在的基面）垂直于各自骨骼的机械轴。这样可以获得0°的肢体髋-膝-踝角（HKA）。下肢的机械轴是一条从股骨头中心延伸到脚踝中心的线，通常穿过膝关节中心。从股骨头中心到膝关节股骨中心的这条线被定义为股骨机械轴，而从膝关节胫骨中心到踝关节中心的线被称为胫骨机械轴。在正常下肢伸直位情况下，股骨和胫骨的这两个轴成一直线（角度为0°）。

传统地，可以通过CT扫描、MRI、X射线和超声成像等，将图像载入计算机系统中，由2D图像构建解剖学特征的3D模型。例如，在如此生成包括膝关节假体胫骨组件（胫骨假体）和胫骨的3D骨模型之后，计算机软件可创建膝关节的虚拟运动范围。

传统的制造中，通过3D骨模型的表面分析，来定制植入物。然而，无论是个别定制的还是按人群定制的植入物，都需要最佳地拟合患者解剖结构的胫骨假体与胫骨之间的匹配，即要进行所谓假体的模拟装配，以谋求精确地将胫骨部件配合连接于胫骨近端的胫骨截骨面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的方法，用以达成膝关节假体胫骨组件（胫骨假体）和胫骨的虚拟对齐。相比传统的点对点配准方法，能够将假体更为精确地装配到膝关节相应位置。

根据本发明的一方面，提供一种膝关节假体胫骨组件与胫骨的拟合方法，该胫骨组件作为胫骨假体形成有与胫骨近端的截骨平面接触的底面，其中，

当所述胫骨假体与所述胫骨近端接合成对齐状态时，满足以下条件：

Ⅰ）所述截骨平面上AP线的投影与胫骨内外侧线的投影的交点(O₁)对应于所述胫骨假体的中心(O)；

Ⅱ）胫骨假体中线上的一个点与另一个点（I₁、I₂），位于所述AP线在所述截骨平面上的投影线（L₃）上；和

Ⅲ）到所述截骨平面的单位矢量

垂直于所述胫骨假体的底面，

所述拟合方法包括如下步骤：

1）在计算机装置中生成所述胫骨的三维图像模型，基于所述胫骨上的特征点的位置信息，建立胫骨坐标系，

其中，所述特征点选自：踝关节中心（AK）、膝关节胫骨中心（K）、PCL胫骨止点、胫骨结节中内1/3点、内侧平台和外侧平台；

2）获取胫骨假体坐标系，其中，设要向所述胫骨坐标系转换的胫骨假体坐标为X；

3）基于所述条件，求解所述胫骨坐标系与所述胫骨假体坐标系之间的变换矩阵F（x）= Q + TX，得出变换矩阵T、平移矢量Q，

其中，T是3×3矩阵，允许在所述条件下从所述胫骨假体坐标系到所述胫骨坐标系的矢量转换； Q是3×1矢量，表示必要的平移用以匹配所述胫骨的点和所述胫骨假体的底面。

优选地，通过选择确定所述截骨平面所经过的胫骨机械轴上的一个点以及到所述截骨平面的法矢量，来确定所述截骨平面的平面方程式。

根据本发明的又一方面，提供一种机器人手术系统，包括用于协助截骨定位及截骨的机械手末端，用于建立胫骨坐标系的计算机装置，用于获取拟植入人体的胫骨假体的胫骨假体坐标系的数据采集装置，其特征在于，通过执行上述的拟合方法，得出变换矩阵T、平移矢量Q，所述机械手末端基于所得出的变换矩阵T、平移矢量Q，将所述胫骨假体植入胫骨近端。

根据本发明的机器人系统，基于相同的发明构思，同样具有后述的有益效果。

附图说明

图1示出拟从CT图像中提取的各胫骨点的示意图。

图2示出用于定义AP轴的模型示意图。

图3示出胫骨假体的模型示意图。

图4示出用于确定截骨平面方程式的示意图。

图5示出胫骨截骨面的模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。下文描述的和附图示出的示例性实施例旨在教导本发明的原理，使本领域技术人员能够在若干不同环境中和对于若干不同应用实施和使用本发明。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求来限定，示例性实施例并不意在、并且不应该被认为是对本发明保护的范围的限制性描述。而且， “Ⅰ”、“Ⅱ”、Ⅲ、“步骤”等术语旨在区别不同对象非特定顺序。附图纸面中的“前”、“后”、“左/内”、“右/外”以患者脸朝正前方向时对应于“前”作为基准。

在TKA中将膝关节的原关节表面用假体组件来替换，要求在股骨远端和胫骨近端上截除磨损或损坏的软骨和骨骼，然后用人造的植入物替换被截除的软骨和骨骼。该人造的植入物通常为钛合金或者钴铬钼合金等生物相容性较好的金属材料，以及高分子聚乙烯材料（用于制造股骨组件和胫骨组件之间的垫片，未列出），以产生新的接合表面。

作为术前规划的一个主要目标，要实现膝关节假体胫骨部件与胫骨的精确对准，从而为后续的手术提供指导。为此，本发明人通过认真研究，得出一种新的拟合方法。

下面以胫骨近端为例来说明根据本发明的技术方案，旨在通过例示提供一种假体与骨骼拟合的方法。

实施例>

根据该实施例的方法可用于在全膝关节表面置换手术前确定膝关节假体胫骨部件与胫骨之间正确拟合的位置，尤其是可以应用于术前规划，通过提供一种精确拟合方法，来确保患者膝关节内的假体的准确最终位置和对齐，从而改善长期的临床结果并提高假体的存活率。

确定胫骨坐标系>

在例如将置换股骨的远端部分、胫骨的近端部分、其间的软骨以及髌骨的至少一部分的全膝关节成形术的情况下，有用的是具有股骨远端、胫骨近端和髌骨的3D骨表示。为此，患者可以经受CT扫描、一系列X射线、MRI和/或超声成像。

例如，在术前规划中，可以通过传统的交互式术前规划软件，使用诸如计算机断层扫描（CT）、超声、或磁共振成像（MRI）的成像模态获得患者的胫骨的成像数据。成像数据以数字化成像传输到计算机系统后，生成骨骼的3D图像模型。在特定实施例中，患者的骨骼可以由用户手动、半手动或自动分割以生成骨骼的3D模型。

例如，CT影像常被用来作为手术规划的参考，CT影像可以被搬入虚拟空间，通过相同特征点提取，虚拟空间CT影像中的骨头与真实骨头的结构可以进行重合，从而将CT影像中骨头的整个结构搬入虚拟空间中，代替真实骨头结构在虚拟空间中的位姿。这一过程的主要目的有：1，在虚拟坐标系中展示骨头整体结构；2，协助医生做手术规划，允许医生将植入物放置到骨骼解剖结构的3D模型中，以指定在骨骼上的植入物的最佳位置和对齐。还可进一步地辅助手术机器人进行膝关节假体胫骨部件与胫骨之间的准确拟合，即假体的模拟装配。

由此得出的术前规划数据还可以用于制造患者特异性仪器，或者由手术设备加载和读取，以帮助医生在手术中执行规划，甚至定位手术机器人，以便确保机器人的空间进入所需的手术区域。

此外，还可以利用配准探针收集配准点（registration point）的位置，以将裸露的胫骨结构配准到计算机辅助手术系统。

关于建立胫骨坐标系的方法、设备不是本发明的重点，在此不再赘述，可以利用上述等现有的手段来实现。

提取胫骨点>

例如，要采用一体地形成有下侧钉柱2的膝关节假体胫骨组件1（见图3），与膝关节假体股骨组件（未示出）相配合，作为植入物植入患者膝关节。

该胫骨假体（胫骨组件1）允许固定在已截骨后的胫骨的近端。即，在进行了胫骨近端截骨后，可以利用传统的方法将该胫骨组件1固定至胫骨截骨面。如图3所示，该胫骨组件1可关于从前到后延伸的线具有对称设计，以用于左膝关节或右膝关节。

具体地，为了执行胫骨假体和胫骨的虚拟对齐，例如图1所示，可从CT图像中提取以下胫骨点，由此，获得各点的位置坐标等数据信息：

-踝关节中心（AK，Ankle Knee Center）、

-膝关节胫骨中心（K，Tibia Knee Center）、

-PCL胫骨止点（PCL，后交叉韧带）、

- 胫骨结节中内1/3点（MT，Medial Third Tubercle）

-内侧平台（MP，medial plateau）、和

-外侧平台（LP，lateral plateau）。

根据MAKO和ROSA等最新一代膝关节假体置换机器人系统中使用的定义，膝关节胫骨中心K和踝关节中心AK形成的线定义了胫骨的机械轴，并垂直于前后轴（AnteriorPosterior Axis）AP轴（对应于AP线）。

如图2所示，AP轴由PCL点和MT点投射在横向平面上的点定义。该横向平面垂直于胫骨机械轴。

如图3所示，胫骨假体有一与胫骨截骨面接触的底面3，当在胫骨坐标系中表示该胫骨假体模型时，可以获得该面的几个点。

I₁：胫骨假体底面3的左右平分线上的一个点；

I₂：胫骨假体底面3的左右平分线上的另一个点；

O：胫骨假体底面3的中心点O；

I₁I₂线：胫骨假体底面3的左右平分线（对应于胫骨假体中线）。

确定截骨平面方程式>

为了正确对齐胫骨假体，确定截骨平面方程式，该方程式表达形式如下：

ax+by+cz+d=0--------（式0）

其中，

是到某一平面的法矢量，d是该平面的坐标系原点到该平面的距离。

截骨平面将经过胫骨机械轴上的一个点P₁，该点P₁是由胫骨平台的投影和位移决定的。其中位移为朝向AK点方向，距离等于胫骨假体（含有垫片）的厚度。

通过选择确定该点P₁及一个到截骨平面的法矢量

，就可以确定上述截骨平面方程式，其中，上述法矢量

可使用图4的分析来确定。

在该图4中，P₁AK（P₁、AK二点之间的连线）表示胫骨机械轴， L₂是一条穿过P₁点、且平行于AP轴的线，L₃是L₂在截骨平面上的投影线，L₄是截骨平面的垂线，L₁是L₂的垂线并平行于胫骨机械轴，L₁和L₃、L₄交于点P₃，L₁和L₂交于点P₂。

此外，M边表示P₁到AK的距离，该线段距离可以容易地计算出来，因为两个点都是已知的；G表示P₁到P₃的距离，Q表示P₁到P₂的距离。

从矢状面上看，取截骨平面相对于水平面（横向平面）后倾角度α为5度（正常范围0～9度），则角度β为85度，因此：

--------（式1）

即，G=M*cos(90^o-α)--------（式1’）

--------（式2）

即，Q=G*cosα--------（式2’）

--------（式3）

其中

是直线 L₂朝向PCL点的方向上的单位矢量。

在如式3求解得知 P₂后：

--------（式5）

即，P₃=P₂+

*G*sinα--------（式5’）

--------（式6）

--------（式7）

其中

是L₁线朝向P₃点方向的单位矢量，其中

是AP直线投影在截骨平面的定向矢量，

是垂直于截骨平面的矢量。

既是法矢量，又是单位矢量。

对准条件>

利用这些数据，就可以在以下条件下对胫骨假体进行对准：

Ⅰ）截骨平面上AP线的投影与胫骨内外侧线的投影的交点(O₁)必须对应于胫骨假体的中心(O)。

Ⅱ）胫骨假体底面左右平分线上的I₁、I₂点（图3），必须位于AP线在胫骨截骨平面上的投影线L₃上。

Ⅲ）单位矢量

必须垂直于胫骨假体的底面。

或者说，在利用胫骨组件1的下侧钉柱2将该胫骨组件1与胫骨（例如髓管）接合时，胫骨假体与胫骨的机械对准必须或必然已满足以上对准条件。

<植入物坐标系的设定与获取>

由于医生或手术器械调整植入物的位置和方向，因此一系列顺序的旋转和平移会导致植入物的坐标系的方向的附加变化。

因此，为了满足这些条件，必须将胫骨假体坐标映射到胫骨的坐标系，然后在该坐标系中执行必要的平移。

从数学上讲，这种转换可以定义为：

--------（式8）

其中，T是一个3×3矩阵，允许在上述条件下将胫骨假体坐标系矢量转换为胫骨骨骼坐标系；而Q是3×1矢量，表示必要的平移，以使胫骨骨骼的点与胫骨假体底面相契合；X表示将在胫骨假体上执行转换的胫骨假体坐标。

可以通过配准工具利用跟踪测量获取在各个采样时刻的空间位置和旋转矩阵。可以通过三维测量探针，在实际的假体植入物表面上点选，测量和记录所点选的点在对应的胫骨坐标系中的三维位置。

此时可以利用高精度光学运动跟踪装置，或手术导航系统，按照一定的采样率来测量各个可跟踪标志或靶标的空间坐标和位移，捕捉植入物的三维空间运动。

求解坐标转换>

本发明人研究后发现，根据以上条件，可以在胫骨骨骼坐标空间中推导出：

Ⅳ）到胫骨假体上的

线的单位定向矢量

必须等于代表AP线在截骨平面上投影的单位定向矢量

；

Ⅴ）到胫骨假体底面的单位法矢量

必须等于垂直于截骨表面的单位定向矢量

；

在得到

--------（式9）和

--------（式10）

后，可以定义变换矩阵T以使得：

--------（式11）

由此求解得出变换矩阵T。

其中，V_i是指所有的V矢量， U_i是指所有的U矢量，i=1，2，3 …n，n为自然数。

在此，重要的是选择矢量

和

，以使胫骨假体朝向正确的方向，在该方向上胫骨假体必须移动到合适的位置以与胫骨拟合。这意味着如果矢量

从踝关节中心到膝关节胫骨中心，也就是说，它有一个上下方向，然后胫骨假体的矢量

必须选择上下方向。这同样适用于前后轴（AP），如果矢量

从平面上的后方到前方，也就是说，它有一个前后方向，同样，胫骨假体的矢量

必须有一个前后方向(

)。

可在以如上方式获得了变换矩阵后，进一步寻找由矢量Q表示的合适的平移。

在胫骨截骨后，确定矢量Q，就能够知道截骨平面上的中心点O₁（截骨平面上AP线的投影与胫骨内外侧线的投影的交点），对应于胫骨假体底面的中心点O。

如图5所示，胫骨内外侧线是指由最适合胫骨截骨面的矩形的内侧和外侧的中点连线(ML线)。矩形的前后边中点连线，为AP线在截骨面的投影(L3线)（见图4）。

一旦获知点O₁、O，以及变换矩阵T，就有可能找到合适的平移矢量Q以使得：

--------（式12）

通过确定变换矩阵T以及平移矢量Q，可以将胫骨假体底面映射到骨骼坐标系中的正确位置，就可以将植入物的每个面或顶点映射到胫骨坐标系中的正确位置。

计算机辅助导航TKA系统、机器人手术系统>

由此，在手术规划阶段，可以为计算机辅助导航系统或机器人手术系统的坐标标定、变换提供预定的参数，包括根据规划配准和执行TKA的最终的植入物到胫骨的变换。

坐标的数据收集可以包含但不限于一个或多个双目光学相机、配准探针、靶标等标志架。

在建立胫骨坐标系时，可以事先将所选择的假体模型输入计算机软件系统，通过双目相机系统识别股骨及机械臂台车底座上的标靶，得到机器人坐标系到胫骨坐标系的变换关系：用旋转矩阵、平移矢量描述机器人坐标系和胫骨坐标系之间的空间位置关系，由求解出的旋转矩阵和平移矢量建立机器人坐标系和胫骨坐标系的对应关系，实现胫骨组件的精确定位。

于是，每一点在机器人坐标系下的坐标都能通过变换成胫骨坐标系坐标，有效快速地求解出胫骨坐标系——机器人坐标系的坐标变换关系，实现胫骨部件的精确定位。

变形例>

在医生等用户手动或借助于辅助装置规划步骤时，例如也可以通过识别胫骨等上的解剖标志，来确定各种解剖学参考（例如，机械轴）。

根据本发明，可以首先针对膝关节（胫骨近端）进行CT扫描等，建立膝关节的三维模型；利用获得的空间位置参数在三维建模软件中建立虚拟成像空间；在膝关节的三维模型中选取上述条件所规定的各个特征点，获得相应的位置信息；还可以获得用于规划TKA的各个平面，包括冠状面、矢状面以及轴面。

由此可提供在临床建立的标准参考系中将植入物部件对准和定位到胫骨模型的基础。

关于胫骨的几何参数，可在计算机辅助绘图软件（例如Solidworks）中选取而生成。

本发明的优点>

根据本发明的系统，可自动输出植入物和骨骼之间的变换，其可以由计算机辅助手术系统容易地使用。从而实现可靠的植入物对齐和术后临床结果。

优选地，通过上述推导的转换坐标关系，可以适用于手术机器人的自动或半自动操作。从而可以供机器人手术系统自动地规划对齐目标，实现期望的结果。

根据本发明的系统，能够自动将植入物与骨骼对齐，医生只需通过术前向计算机系统导入植入物模型，以提供植入物的位置和方向的数据即可，从而可以大大减少创建术前规划、以及术中截骨定位所花费的时间。

根据本发明的系统，能够通过软件中的移动、旋转的功能按照膝关节解剖结构进行装配，从而以最小的用户介入自动地将植入物对准骨骼。允许在与临床对齐目标或临床方向相对应的方向上，相对于骨骼放置植入物，而不管植入物的预先调整位置和方向。

根据本发明，可根据患者下肢的解剖与病变，准确恢复下肢力线，进行精确的假体植入。从而在关节置换手术中，可正确地安装人工关节假体，使关节部件之间的相对运动的接触和摩擦得到优化。

根据胫骨尺寸选择假体型号，又可以根据假体形状进行术前方案设计，手术中机器人执行关键操作，手术精度高、术后恢复顺利。

此外，本文所描述的植入物作为可用于替代骨头的整体或一部分，相当于骨科中常说的植入物或假体，即，可理解为包括用于膝关节置换的假体。该假体可用于在内部固定骨折或受损的破损部分。

在此以“截骨平面”形式对截骨面进行了描述，然而其不限于绝对的数学平面。

尽管已经参考各种具体实施例描述了本发明，但是应当理解，可以在所描述的发明构思的精神和范围内做出变形。因此，意图是本发明不限于所描述的实施例，而是将具有由所附权利要求的语言所定义的全部范围。对于本领域技术人员不言而喻的是，根据本发明公开的内容而能够容易想到的技术方案也应当视为等同或相当而落在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种膝关节假体胫骨组件与胫骨的拟合方法，该胫骨组件（1）作为胫骨假体形成有与胫骨近端的截骨平面接触的底面（3），其特征在于，

当所述胫骨假体与所述胫骨近端接合成对齐状态时，满足以下条件：

Ⅰ）所述截骨平面上AP线的投影与胫骨内外侧线的投影的交点(O₁)对应于所述胫骨假体的中心(O)；

Ⅱ）所述底面的左右平分线即胫骨假体中线（

）上的一个点与另一个点（I₁、I₂）位于AP线在所述截骨平面上的投影线（L₃）上；和

Ⅲ）到所述截骨平面的单位矢量

垂直于所述底面，

所述拟合方法包括如下步骤：

1）在计算机装置中生成所述胫骨的三维图像模型，基于所述胫骨上的特征点的位置信息，建立胫骨坐标系，

其中，所述特征点选自：踝关节中心AK点、膝关节胫骨中心（K）、PCL胫骨止点、胫骨结节中内1/3点、内侧平台和外侧平台；

2）获取胫骨假体坐标系，其中，设要向所述胫骨坐标系转换的胫骨假体坐标为X；

3）基于所述条件，求解所述胫骨坐标系与所述胫骨假体坐标系之间的变换矩阵F（x）=Q + TX，得出变换矩阵T、平移矢量Q，

其中，T是3×3矩阵，允许在所述条件下从所述胫骨假体坐标系到所述胫骨坐标系的矢量转换；Q是3×1矢量，表示必要的平移用以匹配所述胫骨的点和所述胫骨假体的底面。

2.根据权利要求1所述的拟合方法，其特征在于，

选择到胫骨假体上的胫骨假体中线（

）的单位定向矢量

，使得该单位定向矢量

等于代表AP线在所述截骨平面上投影的单位定向矢量

；

选择到胫骨假体底面的单位法矢量

，使得该单位法矢量

等于垂直于截骨表面的单位定向矢量

，

设

-------（式9）和

--------（式10），

定义变换矩阵T以使得：

--------（式11），

由此求解得出变换矩阵T，

其中，i=1，2，3 …n，n为自然数。

3.根据权利要求2所述的拟合方法，其特征在于，

基于所述截骨平面上AP线的投影与所述胫骨内外侧线的投影的交点（O₁）与所述胫骨假体的底面的中心点（O），以满足

--------（式12）

的方式确定平移矢量Q。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的拟合方法，其特征在于，

通过选择确定所述截骨平面所经过的胫骨机械轴上的第一点（P₁），以及到所述截骨平面的法矢量

，来确定所述截骨平面的平面方程式：

ax+by+cz+d=0--------（式0）

设

为到某一平面的法矢量，d是该平面的坐标系原点到该平面的距离。

5.根据权利要求4所述的拟合方法，其特征在于，

基于如下方法求取法矢量（

）：

用第一点（P₁）、AK点之间的第一连线（P₁AK）表示所述胫骨机械轴，

设穿过所述第一点（P₁）、且平行于AP线的直线为第二线（L₂），

设所述第二线（L₂）在所述截骨平面上的投影线为第三线（L₃），

设所述截骨平面的垂线为第四线（L₄），

设第一线（L₁）是所述第二线（L₂）的垂线并平行于所述机械轴，

其中，所述第一线（L₁）和所述第三线（L₃）、所述第四线（L₄）交于第三点（P₃），所述第一线（L₁）和所述第二线（L₂）交于第二点（P₂），

设所述第一点（P₁）到AK点的距离为M，所述第一点（P₁）到所述第三点（P₃）的距离为G，所述第一点（P₁）到所述第二点（P₂）的距离为Q，

设矢状面上，截骨平面相对于水平面的后倾角度为α，

由此可求解：

G=M*cos(90^o-α)--------（式1’）

Q=G*cosα--------（式2’）

--------（式3）

其中

是所述第二线（L₂）朝向PCL点的方向上的单位矢量，

P₃=P₂+

*G*sinα--------（式5’）

--------（式6）

--------（式7）

其中，

是所述第一线（L₁）朝向所述第三点（P₃）方向的单位矢量，其中

是AP线直线投影在所述截骨平面的方向矢量，

是垂直于所述截骨平面的矢量。

6.根据权利要求5所述的拟合方法，其特征在于，

所述后倾角度α为0～9度。

7.根据权利要求1所述的拟合方法，其特征在于，

所述特征点提取自胫骨的CT图像或MRI图像。

8.根据权利要求1所述的拟合方法，其特征在于，

所述胫骨内外侧线是指由最适合所述截骨平面的矩形的内侧和外侧的中点之间的第二连线(ML)，该矩形的前后边中点之间的第三连线为AP线在所述截骨平面的投影(L₃)。

9.一种机器人手术系统，包括用于协助截骨定位及截骨的机械手末端，用于建立胫骨坐标系的计算机装置，用于获取拟植入人体的胫骨假体的胫骨假体坐标系的数据采集装置，

其特征在于，通过执行根据权利要求1-8中任一项所述的拟合方法，得出变换矩阵T、平移矢量Q，

所述机械手末端基于所得出的变换矩阵T、平移矢量Q，将所述胫骨假体植入胫骨近端。

10.权利要求9所述的机器人手术系统，其特征在于，

所述数据采集装置包括双目光学相机、配准探针、靶标。

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