CN115227377A - 手术置钉的定位方法、系统、设备及介质 - Google Patents

手术置钉的定位方法、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种手术置钉的定位方法、系统、设备及介质，该定位方法包括：获取目标医学图像上规划的置钉数据和皮肤轮廓点数据；根据置钉位置和置钉方向确定置钉线；根据皮肤轮廓点数据与置钉线间的距离筛选出目标位置点；基于目标位置点和置钉线计算经皮点。本发明通过皮肤轮廓点数据、置钉位置和置钉方向构建算法，从而智能精确计算出经皮点，合理的确定手术机器人在术中辅助定位时与病人的距离，保障手术机器人定位的安全性和流畅性；避免了机械臂定位时误触到病人，从而对病人造成伤害；导向筒或手术器械尽可能地显示在预设图像区域，实现了术中拍摄CT图像进行位置确认时，保证了医生确认操作的准确性。

Description

手术置钉的定位方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明属于骨科手术机器人领域，尤其涉及一种手术置钉的定位方法、系统、设备及介质。
背景技术
随着医疗影像和器械技术的不断进步，手术机器人被越来越多地与医疗影像数据相结合，辅助外科医生或者其他医疗提供者执行手术治疗过程，或者可以自主完成一个或多个手术过程。例如，脊椎融合手术将一个或多个螺钉放入解剖结构的骨结构中。
医学成像设备和机器人是相对独立的两套系统，需要通过特定的标尺，将两套系统进行配准。为了确保手术定位的实时性，在手术机器人和病人手术部位安装了用于近红外摄像装置识别的红外标尺，从而可以实时获取术中手术机器人和病人的位置。医生利用辅助导航软件进行手术规划，控制机器人运动到规划的指定位置，辅助医生进行手术定位、开创和置钉等操作。
由于每个病人的体型和症状不相同，利用医学成像设备进行手术规划，不能很好的确定手术机器人与病人之间的安全距离。例如，手术机器人定位时距离手术部位太远或者太近，造成手术流程复杂且准确性低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中手术机器人定位时距离手术部位太远或者太近，造成手术流程复杂且准确性低的缺陷，提供一种手术置钉的定位方法、系统、设备及介质。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
第一方面，本发明提供一种手术置钉的定位方法，包括：
获取目标医学图像上规划的置钉数据和皮肤轮廓点数据；所述置钉数据包括在手术过程中植入螺钉的置钉位置和置钉方向；
根据所述置钉位置和所述置钉方向确定置钉线；所述置钉线用于表征规划的螺钉的钉道轨迹；
根据所述皮肤轮廓点数据与所述置钉线间的距离筛选出目标位置点；
基于所述目标位置点和所述置钉线计算经皮点；所述经皮点用于表征螺钉植入时经过皮肤的切口位置。
较佳地，所述根据所述皮肤轮廓点数据与所述置钉线间的距离筛选出目标位置点的步骤，包括：
从所述皮肤轮廓点数据中，获取与所述置钉线距离最近的两个皮肤轮廓点作为所述目标位置点；
所述基于所述目标位置点和所述置钉线计算经皮点的步骤，包括：
基于两个所述目标位置点确定轮廓点位置直线；
根据所述轮廓点位置直线和所述置钉线计算所述经皮点；
或，
所述根据所述皮肤轮廓点数据与所述置钉线间的距离筛选出目标位置点的步骤，包括：
从所述皮肤轮廓点数据中，获取与所述置钉线距离最近的至少三个皮肤轮廓点作为所述目标位置点；
所述基于所述目标位置点和所述置钉线计算经皮点的步骤，包括：
对多个所述目标位置点进行拟合确定轮廓点位置曲线；
根据所述轮廓点位置曲线和所述置钉线计算所述经皮点。
较佳地，通过以下公式计算所述置钉线：
Figure BDA0003772128990000021
其中，(a，b，c)表示所述置钉方向的三维向量，(x1，y1，z1)表示所述置钉位置的三维坐标。
较佳地，所述定位方法还包括：
将沿皮肤外侧远离所述经皮点设定距离且沿所述置钉线的延伸方向的位置点作为手术机器人的规划定位点；
和/或，
所述定位方法还包括：
根据所述规划定位点生成控制指令，并根据所述控制指令驱动手术机器人运动；
检测所述手术机器人在运动过程中的实际定位点与所述规划定位点是否存在误差，若是，则生成运动补偿指令并继续执行根据所述控制指令驱动所述手术机器人运动的步骤。
第二方面，本发明提供一种手术置钉的定位系统，所述定位系统包括：
获取模块，用于获取目标医学图像上规划的置钉数据和皮肤轮廓点数据；所述置钉数据包括在手术过程中植入螺钉的置钉位置和置钉方向；
确定模块，用于根据所述置钉位置和所述置钉方向确定置钉线；所述置钉线用于表征规划的螺钉的钉道轨迹；
筛选模块，用于根据所述皮肤轮廓点数据与所述置钉线间的距离筛选出目标位置点；
计算模块，用于基于所述目标位置点和所述置钉线计算经皮点；所述经皮点用于表征螺钉植入时经过皮肤的切口位置。
较佳地，所述筛选模块具体用于：
从所述皮肤轮廓点数据中，获取与所述置钉线距离最近的两个皮肤轮廓点作为所述目标位置点；
所述计算模块，包括：
第一确定单元，用于基于两个所述目标位置点确定轮廓点位置直线；
第一计算单元，用于根据所述轮廓点位置直线和所述置钉线的计算所述经皮点；
或，
所述筛选模块具体用于：
从所述皮肤轮廓点数据中，获取与所述置钉线距离最近的至少三个皮肤轮廓点作为所述目标位置点；
所述计算模块，包括：
第二确定单元，用于对多个所述目标位置点进行拟合确定轮廓点位置曲线；
第二计算单元，用于根据所述轮廓点位置曲线和所述置钉线计算所述经皮点。
较佳地，所述确定模块通过以下公式根据所述置钉位置和所述置钉方向确定置钉线：
Figure BDA0003772128990000041
其中，(a，b，c)表示所述置钉方向的三维向量，(x1，y1，z1)表示所述置钉位置的三维坐标。
较佳地，所述定位系统还包括：
定位点确定模块，用于将沿皮肤外侧远离所述经皮点设定距离且沿所述置钉线的延伸方向的位置点作为所述手术机器人的规划定位点；
和/或，
所述定位系统还包括：
驱动模块，用于根据所述规划定位点生成控制指令，并根据所述控制指令驱动所述手术机器人运动；
检测模块，用于检测所述手术机器人在运动过程中的实际定位点与所述规划定位点是否存在误差，若是，生成运动补偿指令并调用所述驱动模块。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面的任一项所述的手术置钉的定位方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的任一项所述的手术置钉的定位方法。
本发明的积极进步效果在于：提供一种手术置钉的定位方法、系统、设备及介质，根据置钉位置和置钉方向确定置钉线，根据皮肤轮廓点数据与置钉线间的距离筛选出目标位置点；基于目标位置点和置钉线计算经皮点。本发明通过皮肤轮廓点数据、置钉位置和置钉方向构建算法，从而智能精确计算出经皮点，合理的确定手术机器人在术中辅助定位时与病人的距离，保障手术机器人定位的安全性和流畅性；避免了机械臂定位时误触到病人，从而对病人造成伤害；导向筒或手术器械尽可能地显示在预设图像区域，实现了术中拍摄CT(Computed Tomography，计算机断层扫描成像)图像进行位置确认时，保证了医生确认操作的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的流程图。
图2为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的第一术前规划图。
图3为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的第二术前规划图
图4为本发明实施例1的手术置钉的定位方法中规划定位点的位置示意图。
图5为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的第一部分流程图。
图6为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的轮廓点位置直线示意图。
图7为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的第二部分流程图。
图8为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的轮廓点位置曲线示意图。
图9为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的第一应用示例图。
图10为本发明实施例1的手术置钉的定位方法的第二应用示例图
图11为本发明实施例2的手术置钉的定位系统的模块示意图。
图12为本发明实施例3的实现手术置钉的定位方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种手术置钉的定位方法，如图1所示，该定位方法包括：
S1、获取目标医学图像上规划的置钉数据和皮肤轮廓点数据；置钉数据包括在手术过程中植入螺钉的置钉位置和置钉方向。
S2、根据置钉位置和置钉方向确定置钉线；置钉线用于表征规划的螺钉的钉道轨迹。
S3、根据皮肤轮廓点数据与置钉线间的距离筛选出目标位置点。
S4、基于目标位置点和置钉线计算经皮点；经皮点用于表征螺钉植入时经过皮肤的切口位置。
S5、将沿皮肤外侧远离经皮点设定距离且沿置钉线的延伸方向的位置点作为手术机器人的规划定位点。
S6、根据规划定位点生成控制指令，并根据控制指令驱动手术机器人运动。
S7、检测手术机器人在运动过程中的实际定位点与规划定位点是否存在误差，若是，则继续执行步骤S6。
针对上述步骤S1，获取通过医疗影像设备(例如，移动式三维C型臂一体化手术机器人)拍摄得到的包含脊椎的目标医学图像，该移动式三维C型臂一体化手术机器人可以用于负责医学影像系统的二维或者三维CT图像扫描、重建、配准和图像三维坐标、术中三维坐标转换和手术机器人控制。
该目标医学图像可以为横断位、冠状位或者矢状位的剖切面三维CT图像，在三维CT图像上按照预设的螺钉添加规则进行了术前规划。需要说明的是，本实施例不仅限于脊椎置钉的情形，其他类似的需要进行螺钉植入固定的骨科手术均可以适用。
如图2所示，采集目标医学图像上标记的在手术过程中植入螺钉时，螺钉在脊椎的入钉点P入钉和手术过程中植入螺钉上的任意一点P任意，根据P入钉和P任意之间的连线确定螺钉方向V螺钉，也即，置钉方向，如下公式所示：
V螺钉＝P任意-P入钉。
如图3所示，通过阈值分割等分割算法对三维CT图像进行分割，提取出病人的皮肤轮廓线(图3中以白色虚线示出)，并在已经进行术前规划的截面图像上显示螺钉在脊椎的入钉点P入钉、植入螺钉上的任意一点P任意和螺钉方向V螺钉，获取与皮肤轮廓线相对应的皮肤轮廓点数据P皮肤{}。
针对上述步骤S2，在一种可能实现的方案中，通过以下公式计算置钉线：
Figure BDA0003772128990000071
其中，(a，b，c)表示置钉方向V螺钉的三维向量，(x1，y1，z1)表示置钉位置P入钉的三维坐标。
针对上述步骤S3，将皮肤轮廓点数据与置钉线的距离值作为筛选依据，从皮肤轮廓点数据中筛选出符合距离阈值要求的皮肤轮廓点作为目标位置点，该目标位置点可以为两个，也可以为三个或者四个等。
针对上述步骤S4，根据目标位置点确定直线或者曲线，将直线与置钉线的交点，或者曲线与置钉线的交点作为经皮点，该经皮点表示螺钉植入脊椎的过程中经过病人皮肤的切口位置。
针对上述步骤S5，如图4所示，三维CT图像上显示出了病人的脊椎影像，手术规划后螺钉在脊椎的入钉点P入钉和螺钉方向V螺钉，可以将置钉线的延伸方向上，且沿着病人皮肤外侧远离经皮点(图4示出的螺钉经过皮肤的切口)2cm(图4示出的安全距离D)的位置点作为手术机器人的机械臂上导向筒末端的规划定位点。该方式避免机械臂定位时距离人体较远，无法有效地进行开创、钻孔定位、钻孔和置钉等手术操作；也减少了不断调整机械臂的位置的操作，简化了手术流程；合理的确定机械臂末端导向筒与病人间的距离，保障了手术机器人定位的安全性和流畅性。
针对上述步骤S6-S7，确定了机械臂末端导向筒的位置后，生成对应手术机器人的机械臂的控制指令，并根据驱动指令控制手术机器人运动。经过CT透视、图像配准和分割操作后获取手术机器人在运动过程中的实际定位点，判断实际定位点与规划定位点之间是否存在误差，若不存在，表示机械臂运动至规划定位点。若存在，表示机械臂未运动至规划定位点，生成运动补偿指令并继续执行根据控制指令驱动手术机器人继续运动的步骤。
在一种可能实现的方案中，如图5所示，步骤S3包括：
S31、从皮肤轮廓点数据中，获取与置钉线距离最近的两个皮肤轮廓点作为目标位置点。
步骤S4具体包括：
S41、基于两个目标位置点确定轮廓点位置直线。
S42、根据轮廓点位置直线和置钉线计算经皮点。
针对上述步骤S31-S42，如图6所示，将与置钉线距离最近的两个皮肤轮廓点P皮肤1和P皮肤2作为目标位置点，根据P皮肤1和P皮肤2的三维坐标确定轮廓点位置直线，将轮廓点位置直线与置钉线的交点作为经皮点。
在一种可能实现的方案中，如图7所示，步骤S3包括：
S32、从皮肤轮廓点数据中，获取与置钉线距离最近的至少三个皮肤轮廓点作为目标位置点。
步骤S4具体包括：
S43、对多个目标位置点进行拟合确定轮廓点位置曲线。
S44、根据轮廓点位置曲线和置钉线计算经皮点。
针对上述步骤S32-S43，如图8所示，将与置钉线距离最近的三个轮廓点P皮肤1、P皮肤2和P皮肤3作为目标位置点，根据P皮肤1、P皮肤2和P皮肤3的三维坐标进行曲线拟合，得到轮廓点位置曲线，将轮廓点位置曲线与置钉线的交点作为经皮点。需要说明的是，也可以根据四个目标位置点或者五个目标位置点的三维坐标进行曲线拟合，选择的目标位置点的数量越多，进行曲线拟合后得到的轮廓点位置曲线的准确性越大，经皮点的计算结果可靠性越强。
在一种可能实现的方案中，如图9所示，手术实施前，采用一体化手术机器人的移动式三维C臂对病人手术部位进行三维CT扫描，重建出三维CT图像，根据三维CT图像定制术前置钉数据，并确定手术器械的置钉位置和置钉方向。通过置钉位置、置钉方向和皮肤轮廓点数据计算经皮点，再通过经皮点确定手术机器人的规划定位点完成手术规划。根据规划定位点生成手术机器人的机械臂的执行指令，并驱动机械臂运动到规划定位点所指定位置。在机械臂运动就位后进行CT透视、图像配准和分割等操作获取机械臂的实际定位点，当检测出实际定位点与规划定位点存在误差时，生成运动补偿指令继续驱动机械臂运动，直至实际定位点与规划定位点的不存在误差时，停止驱动机械臂运动。
在一种可能实现的方案中，如图10所示，手术实施前，对病人手术部位进行三维CT扫描，并重建出三维CT图像。根据三维CT图像进行手术规划，在三维CT图像上进行图像分割提取出病人皮肤轮廓点数据。通过皮肤轮廓点数据、置钉位置和置钉方向构建算法，智能精确计算出经皮点。根据经皮点确定沿规划螺钉方向的皮肤切口位置，将沿皮肤外侧远离所述经皮点安全距离且沿所述置钉线的延伸方向的位置点作为手术机器人的规划定位点，从而保证手术机器人导向器等器械与人体的保持合理的距离。根据所述规划定位点计算机械臂执行位置，并生成控制指令，根据控制指令驱动手术机器人运动。
本实施例中，提供一种手术置钉的定位方法，通过皮肤轮廓点数据、置钉位置和置钉方向构建算法，从而智能精确计算出经皮点，合理的确定手术机器人在术中辅助定位时与病人的距离，保障手术机器人定位的安全性和流畅性；避免了机械臂定位时误触到病人，从而对病人造成伤害；导向筒或手术器械尽可能地显示在预设图像区域，实现了术中拍摄CT图像进行位置确认时，保证了医生确认操作的准确性。
实施例2
本实施例提供一种手术置钉的定位系统，如图11所示，该定位系统包括：获取模块210、确定模块220、筛选模块230、计算模块240、定位点确定模块250、驱动模式260和检测模块270。
其中，获取模块210，用于获取目标医学图像上规划的置钉数据和皮肤轮廓点数据；置钉数据包括在手术过程中植入螺钉的置钉位置和置钉方向；
确定模块220，用于根据置钉位置和置钉方向确定置钉线；置钉线用于表征规划的螺钉的钉道轨迹。
筛选模块230，用于根据皮肤轮廓点数据与置钉线间的距离筛选出目标位置点。
计算模块240，用于基于目标位置点和置钉线计算经皮点；经皮点用于表征螺钉植入时经过皮肤的切口位置。
定位点确定模块250，用于将沿皮肤外侧远离所述经皮点设定距离且沿置钉线的延伸方向的位置点作为手术机器人的规划定位点。
驱动模块260，用于根据规划定位点生成控制指令，并根据控制指令驱动手术机器人运动。
检测模块270，用于检测手术机器人在运动过程中的实际定位点与规划定位点是否存在误差，若是，生成运动补偿指令并调用驱动模块260。
获取通过医疗影像设备(例如，移动式三维C型臂一体化手术机器人)拍摄得到的包含脊椎的目标医学图像，该移动式三维C型臂一体化手术机器人可以用于负责医学影像系统的二维或者三维CT图像扫描、重建、配准和图像三维坐标、术中三维坐标转换和手术机器人控制。该目标医学图像可以为横断位、冠状位或者矢状位的剖切面三维CT图像，在三维CT图像上按照预设的螺钉添加规则进行了术前规划。
获取模块210采集目标医学图像上标记的在手术过程中植入螺钉时，螺钉在脊椎的入钉点P入钉和手术过程中植入螺钉上的任意一点P任意，根据P入钉和P任意之间的连线确定螺钉方向V螺钉，也即，置钉方向，如下公式所示：
V螺钉＝P任意-P入钉。
通过阈值分割等分割算法对三维CT图像进行分割，提取病人的皮肤轮廓线，在已经进行术前规划的截面图像上显示螺钉在脊椎的入钉点P入钉、植入螺钉上的任意一点P任意和螺钉方向V螺钉，获取模块210获取与皮肤轮廓线相对应的皮肤轮廓点数据P皮肤{}。
在一种可能实现的方案中，确定模块220，通过以下公式计算置钉线：
Figure BDA0003772128990000111
其中，(a，b，c)表示置钉方向V螺钉的三维向量，(x1，y1，z1)表示置钉位置P入钉的三维坐标。
将皮肤轮廓点数据与置钉线的距离值作为筛选依据，筛选模块230从皮肤轮廓点数据中筛选出符合距离阈值要求的皮肤轮廓点作为目标位置点，该目标位置点可以为两个，也可以为三个或者四个等。
根据目标位置点确定直线或者曲线，计算模块240将直线与置钉线的交点或者曲线与置钉线的交点作为经皮点，该经皮点表示螺钉植入脊椎的过程中经过病人皮肤的切口位置。
定位点确定模块250可以将置钉线的延伸方向上，且沿着病人皮肤外侧远离经皮点2cm的位置点作为手术机器人的机械臂上导向筒末端的规划定位点。该方式避免机械臂定位时距离人体较远，无法有效地进行开创、钻孔定位、钻孔和置钉等手术操作；也减少了不断调整机械臂的位置的操作，简化了手术流程；合理的确定机械臂末端导向筒与病人间的距离，保障了手术机器人定位的安全性和流畅性。
确定了机械臂末端导向筒的位置后，生成对应手术机器人的机械臂的控制指令，驱动模式260根据驱动指令控制手术机器人运动。经过CT透视、图像配准和分割操作后获取手术机器人在运动就位后的实际定位点，检测模块270判断实际定位点与规划定位点之间是否存在误差，若不存在，表示机械臂运动至规划定位点。若存在，表示机械臂未运动至规划定位点，生成对应于手术机器人的机械臂的运动补偿指令，并调用驱动模块260。
在一种可能实现的方案中，如图11所示，在定位系统中：
筛选模块230，用于从皮肤轮廓点数据中，获取与置钉线距离最近的两个皮肤轮廓点作为目标位置点。
计算模块240包括：第一确定单元241和第一计算单元242。
其中，第一确定单元241，用于基于两个目标位置点确定轮廓点位置直线；
第一计算单元242，用于根据轮廓点位置直线和置钉线计算经皮点。
筛选模块230将与置钉线距离最近的两个皮肤轮廓点P皮肤1和P皮肤2作为目标位置点，第一确定单元241根据P皮肤1和P皮肤2的三维坐标确定轮廓点位置直线，第一计算单元242将轮廓点位置直线与置钉线的交点作为经皮点。
在一种可能实现的方案中，如图11所示，在定位系统中：
筛选模块230，还用于从皮肤轮廓点数据中，获取与置钉线距离最近的至少三个皮肤轮廓点作为目标位置点。
计算模块240包括：第二确定单元243和第二计算单元244。
其中，第二确定单元243，用于对多个目标位置点进行拟合确定轮廓点位置曲线。
第二计算单元244，用于根据轮廓点位置曲线和置钉线计算经皮点。
筛选模块230将与置钉线距离最近的三个轮廓点P皮肤1、P皮肤2和P皮肤3作为目标位置点，第二确定单元243根据P皮肤1、P皮肤2和P皮肤3的三维坐标进行曲线拟合，得到轮廓点位置曲线，第二计算单元244将轮廓点位置曲线与置钉线的交点作为经皮点。需要说明的是，也可以根据四个目标位置点或者五个目标位置点的三维坐标进行曲线拟合，选择的目标位置点的数量越多，进行曲线拟合后得到的轮廓点位置曲线的准确性越大，经皮点的计算结果可靠性越强。
本实施例中，提供一种手术置钉的定位系统，确定模块通过皮肤轮廓点数据、置钉位置和置钉方向构建算法，计算模块能够智能精确计算出经皮点，合理的确定手术机器人在术中辅助定位时与病人的距离，保障手术机器人定位的安全性和流畅性；避免了机械臂定位时误触到病人，从而对病人造成伤害；导向筒或手术器械尽可能地显示在预设图像区域，实现了术中拍摄CT图像进行位置确认时，保证了医生确认操作的准确性。
实施例3
图12为本实施例提供的一种电子设备的结构示意图。所述电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现实施例1的手术置钉的定位方法。图12显示的电子设备90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。
如图12所示，电子设备90可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备90的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器91、上述至少一个存储器92、连接不同系统组件(包括存储器92和处理器91)的总线93。
总线93包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器92可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)921和/或高速缓存存储器922，还可以进一步包括只读存储器(ROM)923。
存储器92还可以包括具有一组(至少一个)程序模块924的程序/实用工具925，这样的程序模块924包括但不限于：操作系统、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。
处理器91通过运行存储在存储器92中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明实施例1的手术置钉的定位方法。
电子设备90也可以与一个或多个外部设备94(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口95进行。并且，模型生成的设备90还可以通过网络适配器96与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图12所示，网络适配器96通过总线93与模型生成的设备90的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备90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、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例4
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现实施例1的手术置钉的定位方法的步骤。
其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现实施例1的手术置钉的定位方法的步骤。
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种手术置钉的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：
获取目标医学图像上规划的置钉数据和皮肤轮廓点数据；所述置钉数据包括在手术过程中植入螺钉的置钉位置和置钉方向；
根据所述置钉位置和所述置钉方向确定置钉线；所述置钉线用于表征规划的螺钉的钉道轨迹；
根据所述皮肤轮廓点数据与所述置钉线间的距离筛选出目标位置点；
基于所述目标位置点和所述置钉线计算经皮点，所述经皮点用于表征螺钉植入时经过皮肤的切口位置。
2.如权利要求1所述的手术置钉的定位方法，其特征在于，所述根据所述皮肤轮廓点数据与所述置钉线间的距离筛选出目标位置点的步骤，包括：
从所述皮肤轮廓点数据中，获取与所述置钉线距离最近的两个皮肤轮廓点作为所述目标位置点；
所述基于所述目标位置点和所述置钉线计算经皮点的步骤，包括：
基于两个所述目标位置点确定轮廓点位置直线；
根据所述轮廓点位置直线和所述置钉线计算所述经皮点；
或，
所述根据所述皮肤轮廓点数据与所述置钉线间的距离筛选出目标位置点的步骤，包括：
从所述皮肤轮廓点数据中，获取与所述置钉线距离最近的至少三个皮肤轮廓点作为所述目标位置点；
所述基于所述目标位置点和所述置钉线计算经皮点的步骤，包括：
对多个所述目标位置点进行拟合确定轮廓点位置曲线；
根据所述轮廓点位置曲线和所述置钉线计算所述经皮点。
3.如权利要求1所述的手术置钉的定位方法，其特征在于，通过以下公式计算所述置钉线：
Figure FDA0003772128980000011
其中，(a，b，c)表示所述置钉方向的三维向量，(x1，y1，z1)表示所述置钉位置的三维坐标。
4.如权利要求1所述的手术置钉的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：
将沿皮肤外侧远离所述经皮点设定距离且沿所述置钉线的延伸方向的位置点作为手术机器人的规划定位点；
和/或，
所述定位方法还包括：
根据所述规划定位点生成控制指令，并根据所述控制指令驱动手术机器人运动；
检测所述手术机器人在运动过程中的实际定位点与所述规划定位点是否存在误差，若是，则生成运动补偿指令并继续执行根据所述控制指令驱动所述手术机器人运动的步骤。
5.一种手术置钉的定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：
获取模块，用于获取目标医学图像上规划的置钉数据和皮肤轮廓点数据；所述置钉数据包括在手术过程中植入螺钉的置钉位置和置钉方向；
确定模块，用于根据所述置钉位置和所述置钉方向确定置钉线；所述置钉线用于表征规划的螺钉的钉道轨迹；
筛选模块，用于根据所述皮肤轮廓点数据与所述置钉线间的距离筛选出目标位置点；
计算模块，用于基于所述目标位置点和所述置钉线计算经皮点；所述经皮点用于表征螺钉植入时经过皮肤的切口位置。
6.如权利要求5所述的手术置钉的定位系统，其特征在于，所述筛选模块具体用于：
从所述皮肤轮廓点数据中，获取与所述置钉线距离最近的两个皮肤轮廓点作为所述目标位置点；
所述计算模块，包括：
第一确定单元，用于基于两个所述目标位置点确定轮廓点位置直线；
第一计算单元，用于根据所述轮廓点位置直线和所述置钉线的计算所述经皮点；
或，
所述筛选模块具体用于：
从所述皮肤轮廓点数据中，获取与所述置钉线距离最近的至少三个皮肤轮廓点作为所述目标位置点；
所述计算模块，包括：
第二确定单元，用于对多个所述目标位置点进行拟合确定轮廓点位置曲线；
第二计算单元，用于根据所述轮廓点位置曲线和所述置钉线计算所述经皮点。
7.如权利要求5所述的手术置钉的定位系统，其特征在于，所述确定模块通过以下公式根据所述置钉位置和所述置钉方向确定置钉线：
Figure FDA0003772128980000031
其中，(a，b，c)表示所述置钉方向的三维向量，(x1，y1，z1)表示所述置钉位置的三维坐标。
8.如权利要求5所述手术置钉的定位系统，其特征在于，所述定位系统还包括：
定位点确定模块，用于将沿皮肤外侧远离所述经皮点设定距离且沿所述置钉线的延伸方向的位置点作为手术机器人的规划定位点；
和/或，
所述定位系统还包括：
驱动模块，用于根据所述规划定位点生成控制指令，并根据所述控制指令驱动手术机器人运动；
检测模块，用于检测所述手术机器人在运动过程中的实际定位点与所述规划定位点是否存在误差，若是，生成运动补偿指令并调用所述驱动模块。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的手术置钉的定位方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的手术置钉的定位方法。
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