CN115770105A - 用于计算机辅助手术的定位装置及定位方法 - Google Patents

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CN115770105A
CN115770105A CN202211695072.3A CN202211695072A CN115770105A CN 115770105 A CN115770105 A CN 115770105A CN 202211695072 A CN202211695072 A CN 202211695072A CN 115770105 A CN115770105 A CN 115770105A
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CN
China
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optical tracker
coordinate
optical
tracker
rotation matrix
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CN202211695072.3A
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张健勇
朱红文
朱熠丰
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Altras Beijing Technology Co ltd
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Altras Beijing Technology Co ltd
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Abstract

本申请涉及一种用于计算机辅助手术的定位装置及定位方法,包括第一光学追踪器,用于发射红外光至测量体;第二光学追踪器,设于第一光学追踪器一侧,第二光学追踪器与第一光学追踪器的测量区域重合;导航标记器,设于测量区域范围内,用于反射第一光学追踪器和第二光学追踪器发射的红外光;上位机,用于与第一光学追踪器和第二光学追踪器通信连接。通过增设第二光学追踪器,其与第一光学追踪器发射的红外光在手术的测量区域交叉且重合,将导航标记器反馈回的坐标信息反馈至上位机。当术中第一光学追踪器被遮挡时,第二光学追踪器保障与本申请相配合的手术机器人或光学导航系统及时获得手术工具和患者的位置信息,减少术中反复调整的次数和时间。

Description

用于计算机辅助手术的定位装置及定位方法
技术领域
本申请涉及计算机辅助手术领域,尤其涉及一种用于计算机辅助手术的定位装置及定位方法。
背景技术
计算机辅助手术是集医学、机械、材料学、计算机技术、信息管理、网络技术和通讯技术等诸多学科为一体的新型交叉研究领域,近年来发展迅速。具体的,计算机辅助手术对于确定病灶位置、制定最优手术方法以及保障手术成功等都具有十分重要的意义。其中,光学定位和手术导航系统是计算机辅助手术发展中的重要技术,主要利用光学测量装置实时定位和跟踪手术工具与患者,由此向手术机器人或光学手术导航系统提供精准的手术工具和患者的空间坐标信息,是达到精准手术的重要前提条件。
在计算机辅助手术中,通常采用光学测量装置获取手术工具与患者的位置信息,其中光学测量装置主要通过光学追踪器和导航标记器相配合,获得导航标记器在光学跟踪器坐标系中的空间位置坐标,实现定位患者和手术工具的目的。由于光学测量装置的工作原理是使用红外光在3D空间中精确定位,因此当导航标记器和光学跟踪器之间的空间被患者或其他物体遮挡时,容易造成手术机器人或光学导航系统无法实时获得和确定术中手术工具和患者的位置信息,从而导致在术中需要进行反复调整患者或光学测量装置位置,对手术的效率和安全性造成影响。
发明内容
有鉴于此,本申请提出了一种用于计算机辅助手术的定位装置及定位方法,以解决上述问题。
根据本申请的第一方面,提供了一种用于计算机辅助手术的定位装置,包括:
第一光学追踪器,用于发射红外光至测量体;
第二光学追踪器,设于所述第一光学追踪器一侧,所述第二光学追踪器与所述第一光学追踪器的测量区域重合;
导航标记器,设于所述测量区域范围内,用于反射所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器发射的红外光;
上位机,用于与所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器通信连接。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,所述第二光学追踪器和所述第一光学追踪器的结构相同,且所述第二光学追踪器与所述第一光学追踪器对称设置。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,所述第一光学追踪器的坐标系为世界坐标系。
根据本申请的第二方面,提供了一种定位方法,使用上述权利要求1-3中任一项所述的用于计算机辅助手术的定位装置定位测量体坐标,包括如下步骤:
S100、预设第一光学追踪器和第二光学追踪器的位置;
S200、将导航标记器置于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域下,分别获得此时所述第一光学追踪器坐标系下的第一坐标,和所述第二光学追踪器坐标系下的第二坐标;
S300、将所述第一坐标和所述第二坐标通过坐标转换公式Tp分别计算为第一旋转矩阵坐标TP1和第二旋转矩阵坐标TP2
S400、根据所述第一旋转矩阵坐标TP1和所述第二旋转矩阵坐标TP2计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵
Figure BDA0004023078930000022
当所述第一光学追踪器被遮挡时,根据所述转换矩阵
Figure BDA0004023078930000021
和此时的所述第二旋转矩阵坐标计算对应的所述第一旋转矩阵坐标。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S100中,预设第一光学追踪器和第二光学追踪器的位置,包括:
S110、获取第一光学追踪器和第二光学追踪器;
S120、将所述第一光学追踪器对准测量体,且保证所述测量体位于所述第一光学追踪器发射的红外光的覆盖下;
S130、将所述第二光学追踪器对称设置在所述第一光学追踪器一侧,且所述第二光学追踪器发射的红外光与所述第一光学追踪器发射的红外光相重合。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S200中,将导航标记器置于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域下,分别获得此时所述第一光学追踪器坐标系下的第一坐标,和所述第二光学追踪器坐标系下的第二坐标,包括:
S210、获取导航标记器;
S220、将所述导航标记器固设于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域;
S230、以所述第一光学追踪器的坐标系为计算机辅助手术的世界坐标系;
S240、分别获取所述导航标记器在所述世界坐标系下的第一坐标,和所述导航标记器在所述第二光学追踪器下的第二坐标。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S300中,所述坐标转换公式Tp=q02+qx2-qy2-qz2,2(qx×qy-q0×qz),2(qx×qz+q0×qy),tx
2(qx×qy+q0×qz),q02+qy2-qx2-qz2,2(qy×qz-q0×qx),ty
2(qx×qz-q0×qy),2(qy×qz-q0×qx),q02+qz2-qx2-qy2,tz
0.0, 0.0, 0.0, 1.0
式中,q0、qx、qy、qz为四元数,tx、ty、tz分别为X轴、Y轴和Z轴的偏移量。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S400中,所述转换矩阵
Figure BDA0004023078930000031
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S400中,根据所述第一旋转矩阵坐标TP1和所述第二旋转矩阵坐标TP2计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵
Figure BDA0004023078930000041
当所述第一光学追踪器被遮挡时,根据所述转换矩阵
Figure BDA0004023078930000042
和此时的所述第二旋转矩阵坐标计算对应的所述第一旋转矩阵坐标,包括:
S410、通过所述第一旋转矩阵坐标和所述第二旋转矩阵坐标计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵;
S420、将所述转换矩阵转换为计算所述第一旋转矩阵坐标的计算公式,所述计算公式为
Figure BDA0004023078930000043
S430、当所述第一光学追踪器被遮挡时,获取此时所述第二光学追踪器的第二坐标,并将此时的所述第二坐标根据所述坐标转换公式转换为第二旋转矩阵坐标;
S440、根据步骤S430中的第二旋转矩阵坐标和所述计算公式,计算出所述第一光学追踪器被遮挡时的第一旋转矩阵坐标。
本申请的有益效果:
1、本申请提供一种用于计算机辅助手术的定位装置,扩展了光学定位装置的工作区域,当导航标记器和光学追踪器之间的空间被术者或手术工具等其他物体遮挡,也即无法获得导航标记器在世界坐标系下的坐标时,不受遮挡影响,从而提高了光学定位装置在计算机辅助手术中的效率和安全性。具体的,本申请提供了第一光学追踪器和第二光学追踪器,定义第一光学追踪器的坐标系为计算机辅助手术的世界坐标系。第一光学追踪器发射的红外光能够在3D空间中精准定位,在使用过程中根据手术空间以及区域的要求放置第一光学追踪器,使得第一光学追踪器的红外光能够照射至测量体。本申请在第一光学追踪器的基础上进一步的增设第二光学追踪器,其发射的红外光与第一光学追踪器发射的红外光在手术的测量区域交叉且重合,均能将导航标记器反馈回的坐标信息反馈至上位机,当术中第一光学追踪器被遮挡时,第二光学追踪器的设置能够保障,与本申请定位装置相互配合的手术机器人或光学导航系统能及时获得手术工具和患者的位置信息,从而减少术中反复调整的次数和时间。
2、本申请的定位方法,通过导航标记器在第一光学跟踪器和第二光学跟踪器坐标系下分别获得的第一坐标和第二坐标计算出坐标转换公式,进一步的当术中第一光学跟踪器被患者或手术工具等遮挡时,第二光学跟踪器能够获取此时导航标记器的坐标,并根据旋转矩阵将第二光学跟踪器坐标系下的坐标信息转换为第一光学跟踪器下的坐标信息,保障了术中即使第一光学跟踪器的测量区域被遮挡,也能通过第二光学跟踪器及时获取导航标记器在世界坐标系下的坐标信息,从而使遮挡情况不会影响定位和导航系统以及计算机辅助手术的正常运行。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本申请的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本申请的原理。
图1示出本申请实施例的用于计算机辅助手术的定位装置的结构示意图;
图2示出本申请实施例的定位方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
其中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请或简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外,为了更好的说明本申请,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本申请同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本申请的主旨。
实施例1
如图1所示,该用于计算机辅助手术的定位装置,包括:
第一光学追踪器100,用于发射红外光至测量体;
第二光学追踪器200,设于所述第一光学追踪器100一侧,所述第二光学追踪器200与所述第一光学追踪器100的测量区域重合;
导航标记器400,设于所述测量区域范围内,用于反射所述第一光学追踪器100和所述第二光学追踪器200发射的红外光;
上位机,用于与所述第一光学追踪器100和所述第二光学追踪器200通信连接。
本申请提供一种用于计算机辅助手术的定位装置,扩展了光学定位装置的工作区域,降低了术中导航标记器400和光学追踪器之间的空间被术者或手术工具等其他物体遮挡的概率,从而提高了光学定位装置在计算机辅助手术中的效率和安全性。具体的,本申请提供了第一光学追踪器100和第二光学追踪器200,定义第一光学追踪器100的坐标系为计算机辅助手术的世界坐标系。第一光学追踪器100发射的红外光能够在3D空间中精准定位,在使用过程中根据手术区域300的要求放置第一光学追踪器100,使得第一光学追踪器100的红外光能够照射至测量体。需要说明的是,本申请在第一光学追踪器100的基础上进一步的增设第二光学追踪器200,具体的第二光学追踪器200设置在第一光学追踪器100的一侧,且第二光学追踪器200发射的红外光与第一光学追踪器100发射的红外光在手术的测量区域交叉且重合,均能将导航标记器400反馈回的坐标信息反馈至上位机,当术中第一光学追踪器100被遮挡时,第二光学追踪器200的设置能够保障,与本申请定位装置相互配合的手术机器人或光学导航系统能及时获得手术工具和患者的位置信息,从而减少术中反复调整的次数和时间。
还需要说明的是,本申请设置的导航标记器400,能够反射红外光,通过将导航标记器400设置在第一光学追踪器100和第二光学追踪器200红外光重合的测量区域,利用反射回第一光学追踪器100和第二光学追踪器200的传感器,光线的交点可用于测量被导航标记器400标记的3D坐标(X-Y-Z),通过将坐标数据显示至上位机,实现实时可视化导航的目的。还需要说明的是,本申请的导航标记器400可选用被动标记球、基盘或逆反射盘等能够实现反射红外光的目的即可。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,所述第二光学追踪器200和所述第一光学追踪器100的结构相同,且所述第二光学追踪器200与所述第一光学追踪器100对称设置。
进一步的,作为本申请的一种可选实施方案,可选地,所述第一光学追踪器100的坐标系为世界坐标系。
实施例2
如图2所示,基于实施例1的实施原理,本申请另一方面提供了一种定位方法,使用上述权利要求1至3任一项所述的用于计算机辅助手术的定位装置定位测量体坐标,包括如下步骤:
S100、预设第一光学追踪器和第二光学追踪器的位置;
S200、将导航标记器置于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域下,分别获得此时所述第一光学追踪器坐标系下的第一坐标,和所述第二光学追踪器坐标系下的第二坐标;
S300、将所述第一坐标和所述第二坐标通过坐标转换公式Tp分别计算为第一旋转矩阵坐标TP1和第二旋转矩阵坐标TP2
S400、根据所述第一旋转矩阵坐标TP1和所述第二旋转矩阵坐标TP2计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵
Figure BDA0004023078930000082
当所述第一光学追踪器被遮挡时,根据所述转换矩阵
Figure BDA0004023078930000081
和此时的所述第二旋转矩阵坐标计算对应的所述第一旋转矩阵坐标。
本实施例的定位方法,通过用于计算机辅助手术的定位装置进行测量体坐标的定位,通过光学追踪器与导航标记器相互配合,在计算机辅助手术中精准手术。具体的,需要预先设置第一光学追踪器和第二光学追踪器的位置,第一光学追踪器和第二光学追踪器均向手术区域发射红外光,两者的红外光线相互重合的位置即为测量区域。需要说明的是,定义第一光学追踪器的坐标系为计算机辅助手术的世界坐标系,导航标记器设于手术台的测量区域下,能够反射红外光,使得定位装置获得导航标记器在光学跟踪器坐标系中的空间位置坐标,具体为导航标记器在第一光学追踪器坐标系下的第一坐标,以及导航标记器在第二光学追踪器坐标系下的第二坐标。将四元数和X、Y、Z轴偏移量表示的第一坐标和第二坐标根据坐标转换公式Tp,分别计算出导航标记器在第一光学跟踪器坐标系下的4×4旋转矩阵坐标TP1和导航标记器在第二光学跟踪器坐标系下的4×4旋转矩阵坐标TP2,通过TP1和TP2计算将第二光学跟踪器坐标系变换到第一光学跟踪器坐标系的转换矩阵
Figure BDA0004023078930000083
由此,当术中第一光学跟踪器被患者或手术工具等遮挡时,第二光学跟踪器能够获取此时导航标记器的坐标,并根据旋转矩阵将第二光学跟踪器坐标系下的坐标信息转换为第一光学跟踪器下的坐标信息,保障了术中即使第一光学跟踪器的测量区域被遮挡,也能通过第二光学跟踪器及时获取导航标记器在世界坐标系下的坐标信息,从而使遮挡情况不会影响定位和导航系统以及计算机辅助手术的正常运行。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S100中,预设第一光学追踪器和第二光学追踪器的位置,包括:
S110、获取第一光学追踪器和第二光学追踪器;
S120、将所述第一光学追踪器对准测量体,且保证所述测量体位于所述第一光学追踪器发射的红外光的覆盖下;
S130、将所述第二光学追踪器对称设置在所述第一光学追踪器一侧,且所述第二光学追踪器发射的红外光与所述第一光学追踪器发射的红外光相重合。
进一步的,在步骤S200中,将导航标记器置于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域下,分别获得此时所述第一光学追踪器坐标系下的第一坐标,和所述第二光学追踪器坐标系下的第二坐标,包括:
S210、获取导航标记器;
S220、将所述导航标记器固设于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域;
S230、以所述第一光学追踪器的坐标系为计算机辅助手术的世界坐标系;
S240、分别获取所述导航标记器在所述世界坐标系下的第一坐标,和所述导航标记器在所述第二光学追踪器下的第二坐标。
本实施例,通过将导航标记器设置在第一光学追踪器和第二光学追踪器发射的红外光相重叠的测量区域,导航标记器能够反射第一光学追踪器和第二光学追踪器的红外光,由此将坐标信息返回至光学追踪器的传感器中,分别获得第一光学追踪器坐标系下的第一坐标和第二光学追踪器坐标系下的第二坐标。具体的,坐标为四元数和X、Y、Z轴偏移量格式,即四元数[q0,qx,qy,qz]和X/Y/Z轴偏移量[tx,ty,tz]。
作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S300中,所述坐标转换公式Tp=q02+qx2-qy2-qz2,2(qx×qy-q0×qz),2(qx×qz+q0×qy),tx
2(qx×qy+q0×qz),q02+qy2-qx2-qz2,2(qy×qz-q0×qx),ty
2(qx×qz-q0×qy),2(qy×qz-q0×qx),q02+qz2-qx2-qy2,tz
0.0, 0.0, 0.0, 1.0
式中,q0、qx、qy、qz为四元数,tx、ty、tz分别为X轴、Y轴和Z轴的偏移量。
进一步的,作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S500中,所述转换矩阵
Figure BDA0004023078930000101
更进一步的,作为本申请的一种可选实施方案,可选地,在步骤S500中,根据所述第一旋转矩阵坐标TP1和所述第二旋转矩阵坐标TP2计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵
Figure BDA0004023078930000102
当所述第一光学追踪器被遮挡时,根据所述转换矩阵
Figure BDA0004023078930000103
和此时的所述第二旋转矩阵坐标计算对应的所述第一旋转矩阵坐标,包括:
S510、通过所述第一旋转矩阵坐标和所述第二旋转矩阵坐标计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵;
S520、将所述转换矩阵转换为计算所述第一旋转矩阵坐标的计算公式,所述计算公式为
Figure BDA0004023078930000104
S530、当所述第一光学追踪器被遮挡时,获取此时所述第二光学追踪器的第二坐标,并将此时的所述第二坐标根据所述坐标转换公式转换为第二旋转矩阵坐标;
S540、根据步骤S430中的第二旋转矩阵坐标和所述计算公式,计算出所述第一光学追踪器被遮挡时的第一旋转矩阵坐标。
本实施例,根据导航标记器在第一光学跟踪器坐标系下的4×4旋转矩阵坐标TP1和导航标记器在第二光学跟踪器坐标系下的4×4旋转矩阵坐标TP2,计算出将第二光学跟踪器坐标系变换到第一光学跟踪器坐标系的转换矩阵
Figure BDA0004023078930000105
调整转换矩阵计算公式为能够计算第一光学跟踪器坐标系下的4×4旋转矩阵坐标TP1的公式,具体为
Figure BDA0004023078930000106
当第一光学跟踪器与导航标记器之间被手术患者或手术工具等遮挡,也即无法直接获得导航标记器在世界坐标系下的坐标时,能够根据导航标记器在第二光学跟踪器坐标系中的空间位置坐标,即第二坐标,并通过坐标转换公式Tp计算出第二旋转矩阵坐标TP2,并将此时的TP2代入
Figure BDA0004023078930000107
中,根据如上公式计算出导航标记器在第一光学跟踪器坐标系下的坐标信息。本申请的定位方法能够在第一光学跟踪器被遮挡的情况下保障定位效果和效率,同时还保障计算机辅助手术的正常进行。
以上已经描述了本申请的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种用于计算机辅助手术的定位装置,其特征在于,包括:
第一光学追踪器,用于发射红外光至测量体;
第二光学追踪器,设于所述第一光学追踪器一侧,所述第二光学追踪器与所述第一光学追踪器的测量区域重合;
导航标记器,设于所述测量区域范围内,用于反射所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器发射的红外光;
上位机,用于与所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器通信连接。
2.根据权利要求1所述的用于计算机辅助手术的定位装置,其特征在于,所述第二光学追踪器和所述第一光学追踪器的结构相同,且所述第二光学追踪器与所述第一光学追踪器对称设置。
3.根据权利要求2所述的用于计算机辅助手术的定位装置,其特征在于,所述第一光学追踪器的坐标系为世界坐标系。
4.一种定位方法,其特征在于,使用上述权利要求1-3中任一项所述的用于计算机辅助手术的定位装置定位测量体坐标,包括如下步骤:
S100、预设第一光学追踪器和第二光学追踪器的位置;
S200、将导航标记器置于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域下,分别获得此时所述第一光学追踪器坐标系下的第一坐标,和所述第二光学追踪器坐标系下的第二坐标;
S300、将所述第一坐标和所述第二坐标通过坐标转换公式Tp分别计算为第一旋转矩阵坐标TP1和第二旋转矩阵坐标TP2
S400、根据所述第一旋转矩阵坐标TP1和所述第二旋转矩阵坐标TP2计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵
Figure FDA0004023078920000011
当所述第一光学追踪器被遮挡时,根据所述转换矩阵
Figure FDA0004023078920000012
和此时的所述第二旋转矩阵坐标计算对应的所述第一旋转矩阵坐标。
5.根据权利要求4所述的定位方法,其特征在于,在步骤S100中,预设第一光学追踪器和第二光学追踪器的位置,包括:
S110、获取第一光学追踪器和第二光学追踪器;
S120、将所述第一光学追踪器对准测量体,且保证所述测量体位于所述第一光学追踪器发射的红外光的覆盖下;
S130、将所述第二光学追踪器对称设置在所述第一光学追踪器一侧,且所述第二光学追踪器发射的红外光与所述第一光学追踪器发射的红外光相重合。
6.根据权利要求5所述的定位方法,其特征在于,在步骤S200中,将导航标记器置于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域下,分别获得此时所述第一光学追踪器坐标系下的第一坐标,和所述第二光学追踪器坐标系下的第二坐标,包括:
S210、获取导航标记器;
S220、将所述导航标记器固设于所述第一光学追踪器和所述第二光学追踪器红外光重合的测量区域;
S230、以所述第一光学追踪器的坐标系为计算机辅助手术的世界坐标系;
S240、分别获取所述导航标记器在所述世界坐标系下的第一坐标,和所述导航标记器在所述第二光学追踪器下的第二坐标。
7.根据权利要求4所述的定位方法,其特征在于,在步骤S300中,所述坐标转换公式Tp=q02+qx2-qy2-qz2,2(qx×qy-q0×qz),2(qx×qz+q0×qy),tx
2(qx×qy+q0×qz),q02+qy2-qx2-qz2,2(qy×qz-q0×qx),ty
2(qx×qz-q0×qy),2(qy×qz-q0×qx),q02+qz2-qx2-qy2,tz
0.0, 0.0, 0.0, 1.0
式中,q0、qx、qy、qz为四元数,tx、ty、tz分别为X轴、Y轴和Z轴的偏移量。
8.根据权利要求7所述的定位方法,其特征在于,在步骤S400中,所述转换矩阵
Figure FDA0004023078920000021
9.根据权利要求8所述的定位方法,其特征在于,在步骤S400中,根据所述第一旋转矩阵坐标TP1和所述第二旋转矩阵坐标TP2计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵
Figure FDA0004023078920000022
当所述第一光学追踪器被遮挡时,根据所述转换矩阵
Figure FDA0004023078920000031
和此时的所述第二旋转矩阵坐标计算对应的所述第一旋转矩阵坐标,包括:
S410、通过所述第一旋转矩阵坐标和所述第二旋转矩阵坐标计算出将所述第二光学追踪器坐标系变换到所述第一光学追踪器坐标系的转换矩阵;
S420、将所述转换矩阵转换为计算所述第一旋转矩阵坐标的计算公式,所述计算公式为
Figure FDA0004023078920000032
S430、当所述第一光学追踪器被遮挡时,获取此时所述第二光学追踪器的第二坐标,并将此时的所述第二坐标根据所述坐标转换公式转换为第二旋转矩阵坐标;
S440、根据步骤S430中的第二旋转矩阵坐标和所述计算公式,计算出所述第一光学追踪器被遮挡时的第一旋转矩阵坐标。
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