CN114098969B - 一种截骨诊断系统、截骨诊断方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及诊断技术领域，公开了一种截骨诊断系统、截骨诊断方法、设备及介质。该系统包括切割摆锯、激光投射器、图像采集装置以及控制装置，其中，激光投射器用于发射激光面至被切割骨，使激光投射器发射的激光面与被切割骨的目标切割面共面，图像采集装置用于获取激光投射器发射的激光面在被切割骨表面的投影图像；控制装置基于投影图像确定激光面在被切割骨表面的投影，并基于投影确定被切割骨表面的截骨结果，可以在截骨手术过程中实现诊断，无需撤离截骨设备并安装假体来判断截骨结果是否符合预期，解决了现有技术中需要频繁的操作后诊断的技术问题。

Description

一种截骨诊断系统、截骨诊断方法、设备及介质

技术领域

本发明实施例涉及诊断技术领域，尤其涉及一种截骨诊断系统、截骨诊断方法、设备及介质。

背景技术

如今机器人辅助的膝关节置换术流程为：术前规划、术中配准、术中操作以及安装诊断。具体的，机器人辅助的膝关节置换术系统包括安装架和切割摆锯，安装架用于固定患者的被切割骨，切割摆锯安装在机器人机械臂的末端，用于控制切割摆锯上的刀片对被切割骨上术前规划的目标骨平面进行切割。而传统机器人辅助手术中，由于各种外部因素，如切骨过程中刀片与被切割骨的相对位置关系发生变化、切割摆锯的刀片发生形变等，会造成最终切割出来的结果并不符合术前规划。

在现阶段，为了诊断切割出来的结果是否如预期一样可以匹配术前规划的假体时，通常采用直接将假体安装在切割面上，并通过目测假体与截骨面缝隙的方式，来确定切割出来的结果是否合适。然而，该方式存在以下弊端：在截骨之后，需要将截骨所需设备全部撤离出截骨区域后，再将假体安装上，观察假体是否匹配，如果不匹配还需要将截骨所需设备重新布置至截骨区域，造成整个关节置换术的过程繁杂，重复步骤过多；并且，这种将假体放置后再观察是否匹配的方式，多为目测或者测量工具得到，如果为目测，则参数无法量化，全凭经验重复截骨步骤，若为测量工具，则所得参数需重新布置至截骨步骤所需设备，步骤繁杂。

发明内容

本发明实施例提供了一种截骨诊断系统、截骨诊断方法、设备及介质，以实现截骨结果的自动、实时诊断，可以在截骨手术过程中实现诊断，解决现有技术需要频繁的操作后诊断的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种截骨诊断系统，所述截骨诊断系统包括用于连接机器人机械臂且用于切割被切割骨的切割摆锯，所述系统还包括激光投射器、图像采集装置以及控制装置；其中，

所述激光投射器，用于发射激光面至被切割骨上，其中，所述激光面与被切割骨的目标切割面共面；

所述图像采集装置，与所述控制装置通信连接，用于获取所述激光投射器发射的激光面在所述被切割骨表面的投影图像，并将所述投影图像发送至所述控制装置；

所述控制装置，基于所述投影图像确定所述激光面在所述被切割骨表面的投影，并基于所述投影确定所述被切割骨表面的截骨结果。

可选的，所述激光投射器和所述位置调节装置连接；所述激光投射器位于连接于所述机械臂的可移动设备上、或所述机器人的另一个机械臂上。

可选的，所述截骨诊断系统还包括：

位置调节装置，所述位置调节装置与所述激光投射器连接，用于调节所述激光投射器的发射位姿，使得所述激光投射器发射的激光面与所述被切割骨的目标切割面共面。

可选的，所述图像采集装置位于连接于所述机械臂的可移动设备上、或所述机器人的另一个机械臂上。

可选的，所述图像采集装置包括第一采集模块和第二采集模块；其中，

所述第一采集模块，用于获取所述被切割骨横截面投影图像，将所述被切割骨横截面投影图像发送至所述控制装置；

所述第二采集模块，用于获取所述被切割骨侧面投影图像，将所述被切割骨侧面投影图像发送至所述控制装置；

所述控制装置，还用于基于所述被切割骨横截面投影图像，确定所述激光面在所述被切割骨横截面上的第一投影；基于所述被切割骨侧面投影图像，确定所述激光面在所述被切割骨侧面上的第二投影；基于所述第一投影的面积占比和所述第二投影沿所述切割摆锯摆动方向的长度占比确定所述被切割骨侧面的截骨结果。

第二方面，本发明实施例提供了一种截骨诊断方法，采用本发明任意实施例提供的截骨诊断系统执行，所述方法包括：

控制激光投射器发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面；

控制预先安装的图像采集装置，获取所述激光投射器发射的激光面在被切割骨表面的投影图像，并将所述投影图像发送至控制装置；

控制装置基于所述投影图像确定所述激光面在所述被切割骨表面的投影，并基于所述投影确定所述被切割骨表面的截骨结果。

可选的，所述投影图像包括被切割骨横截面投影图像和被切割骨侧面投影图像，基于所述投影图像确定所述激光面在所述被切割骨表面的投影，并基于所述投影确定所述被切割骨表面的截骨结果，包括：

基于所述被切割骨横截面投影图像，确定所述激光面在所述被切割骨横截面上的第一投影；基于所述被切割骨侧面投影图像，判断所述被切割骨侧面上是否存在所述激光面的第二投影，基于判断结果和所述第一投影的面积占比确定所述被切割骨表面的截骨结果。

可选的，所述方法还包括：

若所述被切割骨表面的截骨结果为不符合预期规划，则基于所述第一投影以及所述第二投影，确定所述被切割骨横截面与所述目标切割面之间的偏差信息；

基于所述偏差信息控制调整所述切割摆锯的实际操作位置。

可选的，所述控制激光投射器，发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面，包括：

控制所述切割摆锯移动至所述切割摆锯上的刀片与所述目标切割面共面的位置；

启动所述激光投射器，以使所述激光投射器发射与所述目标切割面以及所述刀片共面的激光面。

可选的，所述方法还包括：

在所述刀片对所述被切割骨进行切割之前或所述刀片对所述被切割骨进行切割的过程中，基于所述激光面在所述刀片的刀片侧面上的投影，确定所述刀片是否发生形变。

可选的，所述基于所述激光面在所述刀片的刀片侧面上的投影，确定所述刀片是否发生形变，包括：

控制所述图像采集装置，获取所述刀片的刀片侧面图像；

基于所述刀片侧面图像，判断所述刀片侧面是否被所述激光面的投影线段全覆盖，若否，则确定所述刀片发生形变。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例提供的截骨诊断方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例提供的截骨诊断方法。

上述发明中的实施例具有如下优点或有益效果：

本发明提供的截骨诊断系统，包括切割摆锯、激光投射器、图像采集装置以及控制装置，其中，激光投射器用于发射激光面到被切割骨上，使得激光投射器发射的激光面与被切割骨的目标切割面共面，图像采集装置用于获取激光投射器发射的激光面在被切割骨表面的投影图像，并将投影图像发送至控制装置；控制装置用于基于投影图像确定激光面在被切割骨表面的投影，并基于该投影确定被切割骨表面的截骨结果，该系统通过激光面在被切割骨表面的投影实现了截骨结果的自动、实时诊断，可以实现在截骨手术过程中自动诊断，无需撤离截骨设备并安装假体来判断截骨结果是否符合预期，解决了现有技术中需要频繁的操作后诊断的技术问题。

附图说明

为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1A为本发明实施例一所提供的一种截骨诊断系统的结构示意图；

图1B为本发明实施例一所提供的一种目标切割面与激光面的共面示意图；

图1C为本发明实施例一所提供的一种切割摆锯的结构示意图；

图2A为本发明实施例二所提供的一种截骨诊断系统的结构示意图；

图2B为本发明实施例二所提供的一种切割摆锯的结构示意图；

图3为本发明实施例三所提供的一种截骨诊断系统的结构示意图；

图4为本发明实施例四所提供的一种截骨诊断方法的流程示意图；

图5为本发明实施例五所提供的一种截骨诊断方法的流程示意图；

图6为本发明实施例六所提供的一种截骨诊断方法的流程示意图；

图7为本发明实施例七所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1A为本发明实施例一提供的一种截骨诊断系统的结构示意图，截骨诊断系统包括切割摆锯11，切割摆锯11安装在机器人机械臂上，切割摆锯11的末端安装有刀片，通过机械臂带动切割摆锯11移动，以便于安装在切割摆锯11上的刀片对规划的被切割骨进行切割。

机械臂可以是三轴机械臂、四轴机械臂、五轴机械臂等多轴机械臂，实现多个方向的移动，以满足截骨时对切割摆锯11的要求为准，具体可以根据实际需求选择相应的多轴机械臂，多轴机械臂为自动化领域常用的结构，在此不再赘叙。

为了将切割摆锯11安装在机械臂上，机械臂的末端连接有安装架，切割摆锯11安装在机械臂的末端。具体地，安装架通过法兰连接、或卡接等连接方式安装在机械臂的末端，切割摆锯11通过螺栓等紧固件、法兰、或卡接等连接方式安装在安装架上。于其他实施例中，还可以在切割摆锯11上集成安装部如安装法兰等，将切割摆锯11直接通过其上集成的安装部直接安装在机械臂末端。

为了实现截骨手术过程中自动判断截骨结果是否符合预期，上述截骨诊断系统还包括激光投射器13、图像采集装置16以及控制装置15；其中，激光投射器13用于发射激光面至被切割骨上，并使激光面与被切割骨的目标切割面共面；图像采集装置16与控制装置15通信连接，用于获取激光投射器13发射的激光面在被切割骨表面的投影图像，图像采集装置16还用于将投影图像发送至控制装置15，控制装置15用于接收图像采集装置16发送的投影图像，并基于投影图像确定激光面在被切割骨的表面的投影，并基于该投影确定被切割骨表面的截骨结果。

本实施例提供的截骨诊断系统，在诸如切割摆锯11等现有截骨装置的基础上，增加了激光投射器13、图像处理装置16以及控制装置15，下面分别对激光投射器13、图像处理装置16以及控制装置15进行具体介绍。

其中，激光投射器13可以采用现有技术中使用激光光束来发射出画面的设备，在本实施例中，激光投射器13可以发射出激光面。由于被切割骨的位置的不确定性，可以在安装激光投射器13时使激光面与被切割骨的目标切割面共面。利用切割摆锯11的往复摆动及沿被切割骨的切割深度方向的前进实现切割，理想状况下，切割摆锯11的摆动方向和切割深度方向形成的平面为目标切割面，该目标切割面与刀片共面。

可以将激光投射器13安装在连接于机械臂的可移动设备上，如切割摆锯11、或将切割摆锯11安装在机械臂末端的安装架上、或机械臂末端，使激光投射器13发射出的激光面与被切割骨的目标切割面共面。切割摆锯11开始工作前，通过安装保证激光投射器13发射的激光面与被切割骨的目标切割面共面。若将激光投射器13安装在切割摆锯11、或将切割摆锯11安装在机械臂末端的安装架上、或机械臂末端上，切割摆锯11开始工作后，激光投射器13与切割摆锯11同步动作，激光投射器13发射的激光面与被切割骨的目标切割面保持共面。

至于激光投射器13的安装固定方式，可以是螺栓等紧固件、或法兰连接、或卡接等连接方式，在此不再具体介绍，使得激光投射器13发射出的激光面与被切割骨的目标切割面共面即可。其中，目标切割面可以是术前预先规划的切割面，如图1B所示，展示了一种目标切割面与激光面的共面示意图。

激光投射器13可以设置在被切割骨的侧面，如左侧面、右侧面。示例性地，如图1C所示，展示了第一种切割摆锯的结构示意图，其中，切割摆锯11的末端安装有刀片17，切割摆锯11安装在安装架12上，安装架12上设有安装法兰18，用于将安装架12通过安装法兰18安装于机械臂末端；安装架12上安装有两个激光投射器13，两个激光投射器13位于刀片17的两侧，两个激光投射器13发出的激光面和刀片17共面。

在激光投射器13发射出与目标切割面共面的激光面后，若此时未对被切割骨进行切割，则该激光面可以在被切割骨的侧面留下一条投影激光线，该投影激光线与目标切割面共面。由于实际应用中激光投射器13发射的激光束具有一个较小的厚度，若此时已经完成对被切割骨的切割，则激光面可以在被切割骨表面留下激光投影面和/或激光投影线。其中，被切割骨表面包括被切割骨侧面，以及被切割骨横截面。

图像采集装置16与控制装置15通信连接，通过图像采集装置16获取激光投射器13发射的激光面在被切割骨表面的投影图像，将投影图像发送至控制装置15；控制装置15还用于基于投影图像确定激光面在被切割骨表面的投影。控制装置15在检测到完成被切割骨的切割时，可以根据激光面在被切割骨表面的投影，确定被切割表面的截骨结果。

图像采集装置16可以通过法兰、或卡接等方式安装在与机械臂相连的可移动设备上，或机器人的另一个机械臂上、或其他不会对切割摆锯11和机械臂的动作造成干涉的位置。上述与机械臂相连的可移动设备可以是切割摆锯11，还可以是将切割摆锯11安装于机械臂的安装架12，还可以是与机械臂相连的其他可移动设备。示例性地，图像采集装置16安装在将切割摆锯11安装于机械臂的安装架12上。

上述控制装置15可以为计算机，还可以是移动终端如pad、手机等，此时控制装置15可以安装在安装架12上、或机械臂上、或切割摆锯11上、或其他不会对切割摆锯11和机械臂的动作造成干涉的位置，在此对控制装置15的安装方式不做具体限定，控制装置15的安装位置可以根据实际需求进行选择。上述控制装置15还可以是集中式或分布式的控制器，比如，控制器可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制各部件实现其功能，此时为了美观效果，控制装置15可以通过法兰、或卡接等方式安装在安装架12内部、或机械臂内部、或切割摆锯11内部等。

其中，控制装置15在检测到完成被切割骨的切割时，向图像采集装置16发送采集控制指令，以使图像采集装置16采集激光面在被切割骨表面的投影图像，并将投影图像反馈至控制装置15；控制装置15通过对投影图像进行分析，获取其中激光面的投影。具体的，控制装置15可以通过分析参考图像中各像素点的灰度值，确定激光面的投影。

需要说明的是，图像采集装置16可以包括至少一个采集模块，若采集模块的数量为多个，则各采集模块可以分别设置在被切割骨的侧面或被切割骨的斜上方，各采集模块的采集方向需对准被切割骨的侧面或被切割骨的横截面。通过该可选的实施方式，可以实现激光面在被切割骨表面的投影的自动确定，进而实现了截骨结果的自动诊断。

在本实施例中，可以通过以下方式确定被切割骨表面的截骨结果。例如，若控制装置15获取到的激光面在被切割骨表面的投影，仅为激光面在被切割骨侧面上的投影，且激光面在被切割骨侧面上的投影为一条投影激光线，此时激光面在被切割骨横截面上无投影，则控制装置15可以确定被切割骨表面的截骨结果为符合预期规划。具体的，若针对被切割骨的切割操作面与目标切割面完全重合，则切割后在被切割骨上所形成的被切割骨横截面中，不存在投影，且在被切割骨侧面上的投影为一条投影激光线。

对于截骨结果不符合预期规划的情况，具体的，若被切割骨的切割操作面与目标切割面不完全重合，则被切割骨侧面上可能不存在激光投影线段，被切割骨横截面上可能会存在激光投影线段。

本实施例提供的截骨诊断系统，包括切割摆锯11、激光投射器13、图像采集装置16以及控制装置15，其中，激光投射器13用于发射激光面，并使激光投射器13发射的激光面与被切割骨的目标切割面共面；图像采集装置16与控制装置15通信连接，用于获取激光投射器13发射的激光面在被切割骨表面的投影图像，并将投影图像发送至控制装置15；控制装置15基于投影图像确定激光面在被切割骨表面的投影，并基于投影确定被切割骨表面的截骨结果，该系统通过激光面在被切割骨表面的投影实现了截骨结果的自动、实时诊断，可以实现在截骨手术过程中自动诊断，无需撤离截骨设备并安装假体来判断截骨结果是否符合预期，解决了现有技术中需要频繁的操作后诊断的技术问题。

实施例二

图2A是本发明实施例二提供的一种截骨诊断系统的结构示意图，本实施例在实施例一的基础上，增设与激光投射器23连接的位置调节装置24，用于调节激光投射器23的发射位姿，使激光面与被切割骨的目标切割面共面。

考虑到零部件加工误差、装配误差的影响，设置位置调节装置24可以降低对加工精度和装配的要求，可以通过位置调节装置24调节激光投射器23的发射位姿，使激光面与被切割骨的目标切割面共面。

可选的，位置调节装置24可以在对被切割骨进行切割之前，将激光投射器23调节至满足发射出的激光面与目标切割面共面的位置，使得激光投射器23发射出的激光面还可用于在切割过程中对切割位置进行引导。当然，位置调节装置24也可以在对被切割骨进行切割之后，将激光投射器23调节至满足发射出的激光面与目标切割面共面的位置，并启动激光投射器23。

由于增设了位置调节装置24，激光投射器23的安装位置不仅限于实施例一所限定的安装位置，还可以将激光投射器23安装在其他与机械臂相连且除切割摆锯21之外的可移动设备上，若切割摆锯21工作过程中，与机械臂相连且除切割摆锯21之外的可移动设备能够使激光投射器23与切割摆锯21同步动作，则此时与机械臂相连且除切割摆锯21之外的可移动设备即为位置调节装置24；若切割摆锯21工作过程中，与机械臂相连且除切割摆锯21之外的可移动设备不能保证激光投射器23始终与切割摆锯21动作同步，则位置调节装置24为单独的调节器。

还可以将激光投射器23安装在与机器人相连的其他机械臂上，若切割摆锯21工作过程中，该机械臂可以使激光投射器23与切割摆锯21同步动作，则此时该机械臂即为位置调节装置24；若切割摆锯21工作过程中，该机械臂不能保证激光投射器23始终与切割摆锯21动作同步，则位置调节装置24位单独的调节器。

位置调节装置24为单独的调节器时，调节器可以采用能够实现激光投射器23在三维空间内的位置调节且能够在完成激光投射器23的位置调节时将激光投射器23锁定在当前位置的结构，以便于图像采集装置26获取激光投射器23发射的激光面在被切割骨表面的投影图像。上述位置调节装置24可以是现有技术中的XYZ三轴移动装置、定型蛇管等等，位置调节装置24和激光投射器23连接，通过位置调节装置24调节激光投射器23的发射位姿。

具体的，激光投射器23和位置调节装置24可以设置在被切割骨的侧面，如左侧面、右侧面。示例性的，如图2B所示，展示了一种切割摆锯的结构示意图，其中，位置调节装置24安装在将切割摆锯21安装于机械臂的安装架22上，激光投射器23安装在位置调节装置24上；切割摆锯21的末端安装有刀片27，位置调节装置24设有两个，两个位置调节装置24关于刀片27对称布设，每个位置调节装置24上安装一个激光投射器23，通过两个位置调节装置24分别调节两个激光投射器23的位姿，使两个激光投射器23发出的激光面和刀片27共面。安装架22上设有安装法兰28，用于将安装架22安装于机械臂；图像采集装置26安装在安装架22上。

此外，由于目标切割面的数量不仅限于一个，在目标切割面的数量不少于一个时，可以在一个目标切割面完成后，通过位置调节装置24调节激光投射器23的位姿，使得激光投射器23发射的激光面与另一目标切割面共面，进而实现对每一个目标切割面的切割过程的诊断。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种截骨诊断系统的结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上，可选的，如图3所示，投影图像包括被切割骨横截面投影图像和被切割骨侧面投影图像，图像采集装置36包括第一采集模块361和第二采集模块362。

其中，第一采集模块361用于获取被切割骨横截面投影图像，将被切割骨横截面投影图像发送至控制装置35；第二采集模块362用于获取被切割骨侧面投影图像，将被切割侧面投影图像发送至控制装置35；控制装置35还用于基于被切割骨横截面投影图像，确定激光面在被切割骨表面上的第一投影；基于被切割骨侧面投影图像，判断激光面在被切割骨侧面上是否存在第二投影，基于判断结果和第一投影的面积比确定被切割骨表面的截骨结果。

在本实施例中，第一采集模块361可以设置在被切割骨的斜上方，且第一集采模块361的采集方向为被切割骨的横截面方向。第二采集模块362可以设置在被切割骨的侧方，如左侧或后侧，示例性的，第二采集模块362可以设置在切割摆锯31摆动方向的一侧，且第二采集模块362的采集方向为被切割骨的切割方向。第一采集模块361和第二采集模块362中包括摄像头。

具体的，本实施例的控制装置35获取第一采集模块361发送的被切割骨横截面投影图像，基于该投影图像确定激光面在被切割骨横截面上的第一投影；同时，控制装置35获取第二采集模块362发送的被切割骨侧面投影图像，通过被切割骨侧面投影图像，判断被切割骨侧面上是否存在激光面的第二投影，例如激光面的投影线段；基于判断结果和第一投影的面积占比确定被切割骨表面的截骨结果。

示例性地，在第一投影的面积占比大于预设占比阈值且具有第二投影，确定被切割骨表面的截骨结果为符合预期规划。可选的，预设占比阈值可以是5%、或10%等，本申请对此不作限定。

本实施例提供的截骨诊断系统，在通过机械臂控制切割摆锯31完成切割后，通过激光投射器33发射激光面到被切割骨上，并使激光面与被切割骨的目标切割面共面，通过第一采集模块361获取被切割骨横截面投影图像，通过第二采集模块362获取被切割骨侧面投影图像，使得控制装置35可以根据被切割骨横截面投影图像确定激光面在被切割骨表面上的第一投影；根据被切割骨侧面投影图像确定被切割骨侧面上是否存在激光面的第二投影，基于判断结果和第一投影的面积占比确定被切割骨表面的截骨结果，实现了截骨结果的自动确定，进而实现了截骨结果的自动诊断，该系统可以在截骨手术过程中实现对截骨结果的诊断，无需多次撤离截骨设备并安装假体以判断截骨结果是否符合预期，解决了现有技术中需要频繁的操作后诊断的技术问题，提高了截骨手术的手术效率。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种截骨诊断方法的流程示意图，本实施例可适用于在截骨手术中，如膝关节置换术，对截骨结果进行自动诊断的情况，该方法采用上述各实施例提供的截骨诊断系统中的控制装置执行，该控制装置可以由硬件和/或软件来实现。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。参见图4，本实施例提供的截骨诊断方法包括以下步骤：

S410、控制激光投射器，发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面。

具体的，可以是控制装置在检测到手术开始时，或切割完成时，向激光投射器发送发射控制指令，激光投射器在接收到该发射控制指令后，发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面。其中，激光投射器可以被预先固定至其发射的激光面与目标切割面共面位置处。

优选的，控制装置可以在检测到手术开始时，向激光投射器发送控制指令，使得激光投射器在整个手术过程中发射激光面，这样设置的好处在于：可以在手术切割过程中，通过激光投射器发射的与目标切割面共面的激光面，指导目标切割面的切割，与此同时，还可以通过该激光面在切割摆锯的刀片上的投影判断切割摆锯的刀片是否发生形变。在对被切割骨进行切割之前，可以将激光投射器设置在发射出的激光面可以与目标切割面共面的位置处，并将切割摆锯设置在其刀片与目标切割面共面的位置处，进而使得激光投射器发射出的激光面可以与目标切割面、刀片共面。

S420、若切割完成，则基于激光面在被切割骨表面的投影，确定被切割骨表面的截骨结果。

具体的，控制装置可以对切割摆锯的动作进行监测，在监测到切割摆锯的停止动作时，可以确定切割完成；或者，控制装置可以对切割摆锯的位置进行检测，在监测到切割摆锯返回至初始位置时，可以确定切割完成；又或者，控制装置可以在检测到用户触发截骨诊断控件时，确定切割完成。

其中，可选的，基于激光面在被切割骨表面的投影，确定被切割骨表面的截骨结果，包括：控制预先安装的图像采集装置，获取激光面在被切割骨表面的投影图像；基于投影图像确定激光面在被切割骨表面的投影，基于投影确定被切割骨表面的截骨结果。

具体的，控制装置可以向图像采集装置发送采集控制指令，图像采集装置在接收到采集控制指令后，采集激光面在被切割骨表面的投影图像，并将被切割骨表面的投影图像传输至控制装置，进一步的，控制装置可以根据投影图像获取激光面在被切割骨表面的投影。

在获取到激光面在被切割骨表面的投影后，可以根据投影确定被切割骨表面的截骨结果。

示例性的，投影图像包括被切割骨横截面投影图像和被切割骨侧面投影图像，基于投影图像确定激光面在被切割骨表面的投影，并基于投影确定被切割骨表面的截骨结果，包括：基于被切割骨横截面投影图像，确定激光面在被切割骨表面上的第一投影，基于被切割骨侧面投影图像，判断被切割骨侧面上是否存在第二投影，基于判断结果和第一投影的面积占比确定被切割骨表面的截骨结果。

本实施例的技术方案，通过控制激光投射器，发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面，并在切割完成后，基于激光面在被切割骨表面的投影确定被切割骨表面的截骨结果，实现了截骨结果的自动、实时诊断，可以在截骨手术过程中实现截骨结果的诊断，无需多次撤离截骨设备并安装假体以判断截骨结果是否符合预期，解决了现有技术中需要频繁的操作后诊断的技术问题。

实施例五

图5为本发明实施例五提供的一种截骨诊断方法的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上，可选的，方法还包括：若被切割骨表面的截骨结果为不符合预期规划，则基于第一投影以及第二投影，确定被切割骨表面与目标切割面之间的偏差信息；基于偏差信息控制调整切割摆锯的实际操作位置。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。参见图5，本实施例提供的截骨诊断方法包括以下步骤：

S510、控制激光投射器，发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面。

S520、若切割完成，则基于激光面在被切割骨表面的投影，确定被切割骨表面的截骨结果。

S530、若被切割骨表面的截骨结果为不符合预期规划，则基于第一投影以及第二投影，确定被切割骨横截面与目标切割面之间的偏差信息。

示例性的，在被切割骨横截面与目标切割面之间存在一定的夹角，或者，被切割骨横截面偏离目标切割面时，被切割骨表面的截骨结果为不符合预期规划，使得假体安装后假体与被切割骨横截面之间可能存在缝隙。如，被切割骨横截面与目标切割面存在10°的夹角，或者，被切割骨横截面在目标切割面的正下方2mm处。

在本实施例中，若确定被切割骨表面的截骨结果为不符合预期规划，则可以根据第一投影以及第二投影，判断出被切割骨横截面与目标切割面之间的偏差信息。

示例性的，若第一投影的面积占比为零，且第二投影为被切割骨横截面的正上方1mm处的投影线段，则可以确定被切割骨横截面在目标切割面的正下方1mm处，此时，被切割骨横截面与目标切割面之间的偏差信息为被切割骨表面向下偏移1mm。若第一投影的面积占比为零，且第二投影为被切割骨横截面上方1mm处与被切割骨横截面夹角为10°的投影线段，此时，被切割骨横截面与目标切割面之间的偏差信息可以为被切割骨横截面向下偏移1mm、两面夹角10°。

S540、基于偏差信息控制调整切割摆锯的实际操作位置。

具体的，控制装置可以根据偏差信息确定切割摆锯需要对目标切割面进行切割的目标操作位置；进一步的，控制装置可以根据目标操作位置生成调整控制指令发送至切割摆锯的控制单元，其中，切割摆锯的控制单元可以是安装有切割摆锯的机械臂的控制单元；切割摆锯的控制单元在接收到该调整控制指令后，通过控制机械臂，调整切割摆锯的实际操作位置。

沿用上例，若偏差信息为被切割骨横截面向下偏移1mm，则切割摆锯的目标操作位置可以是当前操作位置的上移1mm处，基于此，控制装置可以生成携带有目标操作位置的调整控制指令，以控制调整切割摆锯的实际操作位置。示例性的，控制装置可以控制调整切割摆锯的实际操作位置至目标操作位置。

本实施例的技术方案，在被切割骨表面的截骨结果为不符合预期规划时，基于第一投影以及第二投影，确定被切割骨横截面与目标切割面之间的偏差信息，进而根据偏差信息控制调整切割摆锯的实际操作位置，实现了截骨结果不符合预期规划时切割摆锯的自动调整，进而实现了被切割骨表面的自动修补，解决了现有技术需要人为布置、调整截骨设备的技术问题。

实施例六

图6为本发明实施例六提供的一种截骨诊断方法的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上，可选的，控制激光投射器，发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面，包括：控制切割摆锯移动至切割摆锯上的刀片与目标切割面共面的位置；启动切割摆锯上的至少两个激光投射器，以使各激光投射器发射与目标切割面以及刀片共面的激光面。其中与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。参见图6，本实施例提供的截骨诊断方法包括以下步骤：

S610、控制切割摆锯移动至切割摆锯上的刀片与目标切割面共面的位置。

其中，控制装置可以向切割摆锯的控制单元发送移动控制指令，切割摆锯的控制单元在接收到该移动控制指令后，控制机械臂移动，以使切割摆锯移动至刀片与目标切割面共面的位置。

S620、启动激光投射器，以使激光投射器发射与目标切割面以及刀片共面的激光面。

其中，至少两个激光投射器可以并列安装在切割摆锯的末端。在本实施例中，设置至少两个激光投射器，且至少两个激光投射器并列安装在切割摆锯上的目的在于：避免单个激光投射器在发射出与目标切割面、刀片共面的激光面时，由于激光面被刀片遮挡使得激光面无法在被切割骨表面形成投影，因此，通过发射出至少两个与目标切割面、刀片共面的激光面，可以扩大激光面的照射范围，保证刀片以及被切割骨表面均可形成激光面的投影。

并且，在本实施例中，将各激光投射器安装在切割摆锯的末端，可以使得切割摆锯在带动刀片移动至刀片与目标切割面共面的位置处的同时，带动各激光投射器移动至激光面与目标切割面共面的位置处，能够快速实现刀片、激光面以及目标切割面的共面。

S630、若切割完成，则基于激光面在被切割骨表面的投影，确定被切割骨表面的截骨结果。

本实施例的技术方案，通过控制切割摆锯移动至刀片与目标切割面共面的位置，并启动切割摆锯的末端安装的至少两个激光投射器，使得激光投射器发射与目标切割面以及刀片共面的激光面，实现了刀片、激光面以及目标切割面的快速共面，无需再单独调整激光投射器的位置，提高了关节置换术的截骨结果诊断效率；并且，避免了单个激光面被刀片遮挡的情形，保证了激光面在被切割骨表面与刀片均可形成投影。

在一种可选的实施方式中，还可以通过发射的激光面验证刀片是否形变。即，可选的，方法还包括：在刀片对被切割骨进行切割之前或刀片对被切割骨进行切割的过程中，基于激光面在刀片的刀片侧面上的投影，确定刀片是否发生形变。

具体的，可以在刀片对被切割骨进行切割之前，确定刀片是否发生形变，也可以在刀片对被切割骨进行切割的过程中，确定刀片是否发生形变。若刀片未发生形变，则激光面在刀片侧面上的投影为全覆盖投影线段，若刀片发生形变，则激光面在刀片侧面上的投影可以是不连续的线段。可选的，控制装置可以通过图像采集装置采集激光面在刀片的刀片侧面上的投影。

示例性的，基于激光面在刀片的刀片侧面上的投影，确定刀片是否发生形变，包括：控制图像采集装置，获取刀片的刀片侧面图像；基于刀片侧面图像，判断刀片侧面是否被激光面的投影线段全覆盖，若否，则确定刀片发生形变。

控制装置可以向图像采集装置发送采集控制指令，图像采集装置获取到该采集控制指令后，启动摄像头拍摄刀片的刀片侧面图像，并将该刀片侧面图像返回至控制装置。进一步的，控制装置判断刀片侧面图像中，刀片侧面是否被激光面的投影线段全覆盖，若是，则确定刀片未发生形变，若否，则确定刀片发生形变。

在该可选的实施方式中，通过激光面在刀片的刀片侧面上的投影，判断刀片是否发生形变，实现切割摆锯工作过程中刀片形变的诊断，进而可以在刀片产生形变时及时调整截骨装置，保证了截骨结果的准确性。

实施例七

图7是本发明实施例七提供的一种电子设备的结构示意图。图7示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性电子设备的框图。图7显示的电子设备710仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。设备710典型的是承担确定截骨结果的诊断功能的电子设备。

如图7所示，电子设备710以通用计算设备的形式表现。电子设备710的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元71、存储器72、连接不同组件（包括存储器72和处理单元71）的总线73。

总线73表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（Industry StandardArchitecture，ISA）总线，微通道体系结构（Micro Channel Architecture，MCA）总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会（Video Electronics Standards Association，VESA）局域总线以及外围组件互连（Peripheral Component Interconnect，PCI）总线。

电子设备710典型地包括多种计算机可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备710访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储器72可以包括易失性存储器形式的计算机装置可读介质，例如随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）721和/或高速缓存存储器722。电子设备710可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机存储介质723。仅作为举例，存储介质723可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质（通常称为“硬盘驱动器”），可以提供用于对可移动非易失性磁盘（例如“软盘”）读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘（例如只读光盘（Compact Disc-Read Only Memory，CD-ROM）、数字视盘（Digital Video Disc-Read Only Memory，DVD-ROM）或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线73相连。存储器72可以包括至少一个程序产品724，该程序产品724具有一组程序模块7241，这些程序模块7241被配置以执行本发明各实施例的功能。程序产品724，可以存储在例如存储器72中，这样的程序模块7241包括但不限于一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块7241通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

电子设备710也可以与一个或多个外部设备720（例如键盘、鼠标、摄像头等和显示器）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备710交互的设备通信，和/或与使得该电子设备710能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口75进行。并且，电子设备710还可以通过网络适配器74与一个或者多个网络（例如局域网（Local Area Network，LAN），广域网WideArea Network，WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器74通过总线73与电子设备710的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备710使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）装置、磁带驱动器以及数据备份存储装置等。

处理器通过运行存储在存储器72中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明上述实施例所提供的截骨诊断方法，包括：

控制激光投射器，发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面；

获取激光投射器发射的激光面在被切割骨表面的投影图像，基于投影图像确定激光面在被切割骨表面的投影，则基于激光面在被切割骨表面的投影，确定被切割骨表面的截骨结果。

当然，本领域技术人员可以理解，处理器还可以实现本发明任意实施例所提供的截骨诊断方法的技术方案。

实施例八

本发明实施例八还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的截骨诊断方法步骤，该方法包括：

控制激光投射器，发射与被切割骨的目标切割面共面的激光面；

获取激光投射器发射的激光面在被切割骨表面的投影图像，基于投影图像确定激光面在被切割骨表面的投影，则基于激光面在被切割骨表面的投影，确定被切割骨表面的截骨结果。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言——诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网（LAN）或广域网（WAN）—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种截骨诊断系统，所述截骨诊断系统包括用于连接机器人机械臂且用于切割被切割骨的切割摆锯，其特征在于，所述截骨诊断系统还包括激光投射器、图像采集装置以及控制装置；其中，

所述激光投射器，用于发射激光面到被切割骨上，所述激光面与所述被切割骨的目标切割面共面；

所述图像采集装置，与所述控制装置通信连接，用于获取所述激光投射器发射的激光面在所述被切割骨表面的投影图像，并将所述投影图像发送至所述控制装置；

所述控制装置，基于所述投影图像确定所述激光面在所述被切割骨表面的投影，并基于所述投影确定所述被切割骨表面的截骨结果；所述图像采集装置包括第一采集模块和第二采集模块；其中，

所述第一采集模块，用于获取所述被切割骨横截面投影图像，将所述被切割骨横截面投影图像发送至所述控制装置；

所述第二采集模块，用于获取所述被切割骨侧面投影图像，将所述被切割骨侧面投影图像发送至所述控制装置；

所述控制装置，还用于基于所述被切割骨横截面投影图像，确定所述激光面在所述被切割骨横截面上的第一投影；基于所述被切割骨侧面投影图像，确定所述激光面在所述被切割骨侧面上的第二投影；基于所述第一投影的面积占比和所述第二投影沿所述切割摆锯摆动方向的长度占比确定所述被切割骨侧面的截骨结果。

2.根据权利要求1所述的截骨诊断系统，其特征在于，所述激光投射器位于连接于所述机械臂的可移动设备上、或所述机器人的另一个机械臂上。

3.根据权利要求1所述的截骨诊断系统，其特征在于，所述截骨诊断系统还包括：

位置调节装置，所述位置调节装置与所述激光投射器连接，用于调节所述激光投射器的发射位姿，使得所述激光投射器发射的激光面与所述被切割骨的目标切割面共面。

4.根据权利要求1所述的截骨诊断系统，其特征在于，所述图像采集装置位于连接于所述机械臂的可移动设备上、或所述机器人的另一个机械臂上。

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