CN114081627B - 一种基于ar技术的高位截骨术导航装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，属于骨科手术技术领域。本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，包括包括定位件、传感器以及AR组件；定位件为多个，各定位件分别固定在股骨以及胫骨同侧；传感器为多个，分别固定安装于多个定位件上；AR组件包括计算机、磁场发生器、接收器、显示组件，磁场发生器产生磁场，显示组件上设置有坐标定位仪，坐标定位仪定位使用者视角，显示组件展示模拟影像与实际影像，接收器感应传感器以及坐标定位仪位置，计算机安装有相应软件操作界面。本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，结构简单，使用简便易行，可以直观的观察手术结果，确定最优手术方案，易于推广。

Description

一种基于AR技术的高位截骨术导航装置

技术领域

本发明属于骨科手术技术领域，具体涉及一种基于AR技术的高位截骨术导航装置。

背景技术

胫骨高位截骨术是目前临床非常常见的一种保膝的手术，在临床中常常用于骨性关节炎症患者的治疗，一般骨性关节炎症患者通常具有明显的关节畸形表现，骨性关节炎常常伴有膝内翻或膝外翻畸形，与此同时会伴随关节内持重应力分布的改变。胫骨高位截骨术的主要目的则是通过对胫骨的截骨矫正膝关节轴线、增加关节的稳定性、拉伸关节间隙、减轻对关节软骨的磨损，来矫正膝关节畸形、改善膝关节功能，缓解关节的疼痛以及活动受限等情况。因此手术过程中截骨的位置与角度则显得至关重要，目前截骨的位置与角度，往往是医生凭借个人经验来判断，在手术过程中，难以精确地确定截骨角度，因此具有较大的不确定性，容易产生误差，导致手术效果欠佳，甚至可能造成手术失败，以致需要重新进行手术的现象发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，旨在解决胫骨高位截骨手术中截骨角度不易确定的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，包括定位件、传感器以及AR组件；

所述定位件的数量为多个，且各所述定位件的一端分别固定在股骨以及胫骨同侧，另一端位于所述股骨以及所述胫骨的外侧；

所述传感器的数量为多个，分别固定安装于多个所述定位件的另一端上；

所述AR组件包括计算机、磁场发生器、接收器、显示组件，所述磁场发生器产生磁场，所述显示组件上设置有坐标定位仪，所述坐标定位仪定位使用者视角，所述接收器感应所述传感器以及所述坐标定位仪位置，所述显示组件展示模拟影像与实际影像，所述模拟影像包括辅助线，所述辅助线用于在手术过程中辅助进行下肢力线的判断，所述计算机安装有相应软件操作界面。

在一种可能的实现方式中，所述定位件的另一端设有安装槽，所述传感器可拆卸设置在所述安装槽内。

在一种可能的实现方式中，所述定位件为螺钉，所述螺钉包括钉头和钉身，所述钉身进入固定在所述股骨或者所述胫骨上，所述钉头位于所述股骨以及所述胫骨之外。

在一种可能的实现方式中，所述传感器为一体封装结构。

在一种可能的实现方式中，所述显示组件为AR眼镜，所述AR眼镜上设置有透明镜片以及设置在所述透明镜片上的透明屏，所述透明屏呈现出所述模拟影像，佩戴者通过所述AR眼镜将所述辅助线与所述实际影像相结合。

在一种可能的实现方式中，所述辅助线包括第一辅助线以及第二辅助线，所述第一辅助线沿股骨路径设置，所述第二辅助线沿胫骨设置。

在一种可能的实现方式中，所述第一辅助线与所述第二辅助线设置为不同颜色。

在一种可能的实现方式中，所述第一辅助线与所述第二辅助线位于同一直线时具有突出显示。

一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的使用方法，采用了如前文任意一项所述的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置装置，包括如下步骤：

A1、进入所述软件操作界面；

A2、在患者所述股骨与所述胫骨的同侧植入所述定位件以及所述传感器；

A3、活动所述股骨，确定所述股骨的旋转中心，弯曲患者膝盖，确定膝关节以及踝关节的旋转中心；

A4、所述显示组件展示所述辅助线，所述辅助线连接相邻的所述旋转中心；

A5、调整手术切口，所述辅助线重合，即为手术位置，完成高位截骨手术；

A6、拆除所述定位件以及所述传感器，完成最后缝合等手术操作。

本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的有益效果在于：

与现有技术相比，设置有定位件、传感器与AR组件，传感器设置在定位件上，定位件将传感器固定在患者股骨或者胫骨上，操作简便；AR组件包括计算机、磁场发生器、接收器以及显示组件，显示组件上设置有坐标定位仪，传感器以及坐标定位仪位于磁场发生器所产生的磁场内，传感器以及坐标定位仪位置信息实时传送到接收器，计算机通过相关软件实时计算出模拟影像，并将模拟影像呈现在显示组件上，模拟影像与实际影像相结合，配合手术过程中对患者腿部的屈伸，确定下肢力线，在手术过程中实时调整截骨角度，直至确定截骨角度，操作简便易行，减少患者痛苦，确保手术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所采用的定位件的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例2所采用的定位件的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例3所采用的定位件的安装位置示意图；

图4为本发明实施例4所采用的定位件的安装位置示意图；

图5为本发明实施例提供的基于AR技术的高位截骨术导航装置的原理示意图。

图中：1、传感器；2、钉头；3、定位件；4、股骨；5、胫骨。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1至图5，现对本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的一种具体实施方式进行说明，包括定位件3、传感器1以及AR组件；

定位件3的数量为多个，且各定位件3的一端分别固定在股骨4以及胫骨5同侧，另一端位于股骨4以及胫骨5的外侧；

传感器1的数量为多个，分别固定安装于多个定位件3的另一端上；

AR组件包括计算机、磁场发生器、接收器、显示组件，磁场发生器产生磁场，显示组件上设置有坐标定位仪，坐标定位仪定位使用者视角，接收器感应传感器1以及坐标定位仪位置，显示组件展示模拟影像与实际影像，模拟影像包括辅助线，辅助线用于在手术过程中辅助进行下肢力线的判断，计算机安装有相应软件操作界面。

本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，与现有技术相比，设置有定位件3、传感器1与AR组件，传感器1设置在定位件3上，定位件3将传感器1固定在患者股骨4或者胫骨5上，操作简便；AR组件包括计算机、磁场发生器、接收器以及显示组件，显示组件上设置有坐标定位仪，传感器1以及坐标定位仪位于磁场发生器所产生的磁场内，传感器1以及坐标定位仪位置信息实时传送到接收器，计算机通过相关软件实时计算出模拟影像，并将模拟影像呈现在显示组件上，模拟影像与实际影像相结合，配合手术过程中对患者腿部的屈伸，确定下肢力线，在手术过程中实时调整截骨角度，直至确定截骨角度，操作简便易行，减少患者痛苦，确保手术效果。

具体的，请参照图1至图5，设置有定位件3、传感器1与AR组件，传感器1设置在定位件3的端部，结构稳定不易损坏，定位件3设置有多组，定位件3在手术过程中分别植入患者的股骨4与胫骨5，可随着患者腿部的屈伸一同活动；AR组件包括计算机、磁场发生器、接收器以及显示组件，磁场发生器产生磁场，传感器1及坐标定位仪均位于磁场范围之内，接收器接收传感器1及坐标定位仪的位置信息，传递给计算机，通过安装在计算机的相应软件，处理传感器1及坐标定位仪的位置信息，显示组件将计算机根据传感器1的位置信息模拟的模拟影像与实际影像相结合，实现虚拟现实交互。

作为本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的一种具体实施方式，请参照图1、图2，定位件3的另一端设有安装槽，传感器1可拆卸设置在安装槽内。

具体的，请参照图1、图2，定位件3的远离股骨4与胫骨5的一端设置有安装槽，传感器1可拆卸的安装在安装槽内，实现传感器1的固定，增加装置的稳定性。

作为本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的一种具体实施方式，定位件3为螺钉，螺钉包括钉头2和钉身，钉身进入固定在股骨4或者胫骨5上，钉头2位于股骨4以及胫骨5之外。

具体的，定位件3为螺钉，螺钉包括钉头2和钉身，便于将定位件3植入患者体内。

作为一种实施例，请参照图1，钉头2上设置的安装槽为内六角螺栓槽，传感器1形状与安装槽相匹配，将螺钉植入患者股骨4或者胫骨5之后，将传感器1放置入安装槽内，实现传感器1的固定，增加装置的稳定性。

作为另一种实施例，请参照图2，钉头2为外六角形状，传感器1形状与安装槽相匹配，传感器1安装在安装槽内，将螺钉植入患者股骨4或者胫骨5进行固定，增加装置的稳定性。

作为本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的一种具体实施方式，传感器1为一体封装结构。

具体的，传感器1为一体封装结构，便于更换，增加装置使用的安全性、稳定性以及便捷性。

作为本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的一种具体实施方式，显示组件为AR眼镜，AR眼镜上设置有透明镜片以及设置在透明镜片上的透明屏，透明屏呈现出模拟影像，佩戴者通过AR眼镜将辅助线与实际影像相结合。

具体的，显示组件为AR眼镜，AR眼镜包括透明镜片以及透明屏，透明屏设置在透明镜片上，透过透明镜片以及透明屏可直接观察到外界实际影像，模拟影像呈现在透明屏上，且模拟影像与实际影像相重合，便于进行截骨角度的实时呈现。

作为本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的一种具体实施方式，辅助线包括第一辅助线以及第二辅助线，第一辅助线沿股骨4路径设置，第二辅助线沿胫骨5设置。

具体的，辅助线包括第一辅助线与第二辅助线，第一辅助线沿股骨4路径，表示股骨4旋转中心与膝关节旋转中心的连线位置，第二辅助线沿胫骨5路径设置，表示踝关节与膝关节旋转中心的连线位置，两者共同表示下肢力线，降低手术难度，增加手术精度。

作为本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的一种具体实施方式，第一辅助线与第二辅助线设置为不同颜色。

具体的，第一辅助线与第二辅助线设为不同颜色，在手术过程中便于区分。

作为本发明提供的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的一种具体实施方式，第一辅助线与第二辅助线位于同一直线时具有突出显示。

具体的，第一辅助线与第二辅助线位于同一直线时，第一辅助线与第二辅助线具有突出显示，可变换颜色，可加粗，可加亮，增加装置的便捷性。

一种基于AR技术的高位截骨术导航装置的使用方法，采用了前文任意一项的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置装置，包括如下步骤：

A1、进入软件操作界面；

A2、在患者股骨4与胫骨5的同侧植入定位件3以及传感器1；

A3、活动股骨4，确定股骨4的旋转中心，弯曲患者膝盖，确定膝关节以及踝关节的旋转中心；

A4、显示组件展示辅助线，辅助线连接相邻的旋转中心；

A5、调整手术切口，辅助线重合，即为手术位置，完成高位截骨手术；

A6、拆除定位件3以及传感器1，完成最后缝合等手术操作。

具体的，请参照图1至图4，植入定位件3与传感器1，定位件3分别植入患者股骨4与胫骨5的同侧，活动患者腿部，通过传感器1位置的变化，计算机软件确定出股骨4的旋转中心、膝关节旋转中心以及踝关节旋转中心，根据所确定的旋转中心软件计算出第一辅助线与第二辅助线，呈现在显示组件上，调整截骨角度，确定截骨角度，完成高位截骨手术，拆除定位件3与传感器1，进行后续收尾工作。

进一步的，请参照图3、图4，定位件3设置有两组时，可分别设置在股骨4与胫骨5上，可位于膝关节的两侧；定位件3设置有三组时，可分别设置在股骨4靠近膝关节一侧、胫骨5靠近膝关节一侧以及胫骨5靠近踝关节一侧。

进一步的，软件可参照施乐辉导航软件。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，其特征在于，包括定位件、传感器以及AR组件；

所述定位件的数量为多个，且各所述定位件的一端分别固定在股骨以及胫骨同侧，另一端位于所述股骨以及所述胫骨的外侧；

所述传感器的数量为多个，分别固定安装于多个所述定位件的另一端上；

所述AR组件包括计算机、磁场发生器、接收器、显示组件，所述磁场发生器产生磁场，所述显示组件上设置有坐标定位仪，所述坐标定位仪定位使用者视角，所述接收器感应所述传感器以及所述坐标定位仪位置，所述显示组件展示模拟影像与实际影像，所述模拟影像包括辅助线，所述辅助线用于在手术过程中辅助进行下肢力线的判断，所述辅助线包括第一辅助线与第二辅助线，所述第一辅助线沿所述股骨路径设置，表示所述股骨旋转中心与膝关节旋转中心的连线位置，所述第二辅助线沿所述胫骨路径设置，表示踝关节与膝关节旋转中心的连线位置，两者共同表示下肢力线，所述计算机安装有相应软件操作界面。

2.如权利要求1所述的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，其特征在于，所述定位件的另一端设有安装槽，所述传感器可拆卸设置在所述安装槽内。

3.如权利要求1所述的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，其特征在于，所述定位件为螺钉，所述螺钉包括钉头和钉身，所述钉身进入固定在所述股骨或者所述胫骨上，所述钉头位于所述股骨以及所述胫骨之外。

4.如权利要求1所述的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，其特征在于，所述传感器为一体封装结构。

5.如权利要求1所述的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，其特征在于，所述显示组件为AR眼镜，所述AR眼镜上设置有透明镜片以及设置在所述透明镜片上的透明屏，所述透明屏呈现出所述模拟影像，佩戴者通过所述AR眼镜将所述辅助线与所述实际影像相结合。

6.如权利要求1所述的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，其特征在于，所述第一辅助线与所述第二辅助线设置为不同颜色。

7.如权利要求6所述的一种基于AR技术的高位截骨术导航装置，其特征在于，所述第一辅助线与所述第二辅助线位于同一直线时具有突出显示。

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