CN115998434A - 探针设备、可读存储介质和骨科导航机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种探针设备、可读存储介质及骨科导航机器人。骨科导航机器人的导航系统能够读取可读存储介质中的程序以获取探针设备的结构配置，完成截骨后，导航系统根据探针设备的结构配置获取测量平面所贴合的实际截骨平面的空间位姿；探针设备包括：连接杆；靶标支架，设置于连接杆的一端；光学定位标记，设置于靶标支架上，光学靶标平面与连接杆平行或相交；以及测量部件，设置于连接杆的另一端，测量部件包括一个横板，横板具有至少一个测量平面，连接杆与横板的测量平面平行或相交；探针设备被配置为通过至少一个测量平面贴合膝关节上的所有截骨平面。本发明可减小截骨测量时探针与骨骼肌肉组织间的干涉，也能使光学靶标较好的朝向导航系统。

Description

探针设备、可读存储介质和骨科导航机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种探针设备、可读存储介质和骨科导航机器人。

背景技术

利用骨科导航机器人辅助完成膝关节置换手术时，在截骨完成后，医生需要借助于探针对截骨平面的位置及角度进行测量。全膝关节置换手术中，每个膝关节共有6个截骨平面，并区分左右腿，因此，截骨平面多且位置复杂。但是，现有技术中提供的探针，在对部分截骨平面进行贴合测量操作时，不仅容易与膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织产生干涉，不易于测量的进行，而且光学靶标不能较好的朝向导航系统而不利于导航系统跟踪识别。除此以外，现有方案中，为适应左右腿的截骨测量，一些探针被设计成对称的双面靶标，探针结构非常复杂，加工和制造成本高，而且重量大，不方便医生握持操作。

需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探针设备、可读存储介质和骨科导航机器人，通过优化探针构型，解决了截骨测量时探针与其他骨骼肌肉组织干涉的问题，也解决了光学靶标不能较好的朝向导航系统的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种探针设备，其包括：

连接杆；

靶标支架，设置于所述连接杆的一端；

光学定位标记，设置于所述靶标支架上，至少三个所述光学定位标记共面且不共线并确定一光学靶标平面，所述光学靶标平面与所述连接杆平行或相交；以及，

测量部件，设置于所述连接杆的另一端，所述测量部件至少包括一个横板，所述横板具有至少一个测量平面，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行或相交；

所述探针设备被配置为通过至少一个所述测量平面贴合膝关节上的所有截骨平面。

可选地，，所述光学靶标平面与所述连接杆垂直或斜相交，所述测量部件由一个所述横板组成，所述横板的上表面和下表面均为所述测量平面，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行或斜相交。

可选地，所述连接杆与所述横板的所述测量平面斜相交时，所述连接杆与所述横板的所述测量平面之间的夹角不超过20°，和/或，所述光学靶标平面与所述连接杆斜相交时，所述连接杆与所述光学靶标平面之间的夹角不小于70°。

可选地，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行时，所述连接杆的另一端通过弯头连接所述横板，以使得所述连接杆与所述横板呈L型配置，或者，所述连接杆的另一端径直连接所述横板，以使得所述连接杆与所述横板呈直线型配置。

可选地，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行时，所述连接杆的另一端连接于所述横板的侧面中心处，以使得所述横板的上表面和下表面关于所述连接杆对称。

可选地，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行，所述连接杆与所述光学靶标平面垂直，所述连接杆的一端径直连接于所述靶标支架背离所述光学靶标平面的一侧。

可选地，所述光学靶标平面与所述连接杆平行或斜相交，所述测量部件包括一个所述横板和一个撑板，所述撑板连接于所述横板的上表面或下表面，所述连接杆与所述横板的所述测量平面垂直或斜相交；所述撑板的两个相对侧面均为所述测量平面，所述横板的上表面和下表面中的至少一个以所述撑板为界限形成两个所述测量平面。

可选地，所述测量部件为轴对称结构且对称轴经过所述撑板，所述连接杆的另一端连接于所述测量部件的对称轴处，所述连接杆与所述横板的所述测量平面垂直，所述光学靶标平面与所述连接杆平行。

可选地，所述撑板垂直连接于所述横板的下表面，所述连接杆与所述测量部件呈十字型配置，所述横板的上表面和下表面分别以所述撑板为界限形成两个所述测量平面，所述测量部件具有沿十字型周向布置的六个所述测量平面。

可选地，所述撑板由两个呈夹角的侧撑板构造而成，两个所述侧撑板连接于所述横板的上表面，并与所述横板连接成等腰三角形，所述连接杆的另一端连接于等腰三角型的顶点处，所述连接杆与所述测量部件呈三角型配置，所述横板具有延伸出两个所述侧撑板的边缘部，两个所述边缘部的上表面为两个所述测量平面，所述横板的下表面为一个所述测量平面，所述测量部件具有沿等腰三角型周向布置的五个所述测量平面。

可选地，所述连接杆与所述光学靶标平面斜相交时，所述连接杆与所述光学靶标平面之间的夹角不超过20°，和/或，所述连接杆与所述横板的所述测量平面斜相交时，所述连接杆与所述横板的所述测量平面之间的夹角不小于70°。

可选地，所述连接杆与所述光学靶标平面平行，所述连接杆的一端通过弯头连接于所述靶标支架背离所述光学靶标平面的一侧。

可选地，所述测量平面上设置有校验点，和/或，所述测量平面上设置有测量面标识。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序用于实现任一项所述的探针设备的结构配置，所述结构配置包括以下步骤：

在所述探针设备上建立光学靶标坐标系，并标定所述探针设备上的关键特征在所述光学靶标坐标系下的空间位姿，所述关键特征至少包括测量平面；

将所述光学靶标坐标系和所述关键特征在所述光学靶标坐标系下的空间位姿进行保存而能够被导航系统所读取。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种骨科导航机器人，其包括导航系统、任一项所述的探针设备以及任一项所述的可读存储介质；所述导航系统能够读取所述可读存储介质中的所述程序以获取所述探针设备的结构配置；完成膝关节截骨后，所述导航系统用于根据所述探针设备的结构配置，获取所述探针设备的测量平面所贴合的实际截骨平面的空间位姿。

本发明提供的探针设备中，探针设备用于膝关节截骨平面的测量，包括：连接杆；靶标支架，设置于所述连接杆的一端；光学定位标记，设置于所述靶标支架上，至少三个所述光学定位标记共面且不共线并确定一光学靶标平面，所述光学靶标平面与所述连接杆平行或相交；以及测量部件，设置于所述连接杆的另一端，所述测量部件至少包括一个横板，所述横板具有至少一个测量平面，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行或相交；所述探针设备被配置为通过至少一个所述测量平面贴合膝关节上的所有截骨平面。

如此配置，使得探针设备可减小与目标组织之间的干涉，使测量平面能较好地贴合全膝关节置换手术的所有截骨平面，同时光学靶标也能较好的朝向导航系统，最终可提高测量效率，使测量更准确和更可靠。此外，仅需一个探针设备，就能适用左右腿的两个膝关节，可避免将光学靶标设计成对称双面靶标，进而简化探针结构，有效降低加工和制造成本，而且不至于加大探针设备的重量，使得医护人员手动操作探针设备时更加的舒适和便捷。

由于本发明提供的可读存储介质、骨科导航机器人与本发明提供的探针设备属于同一发明构思，因此本发明提供的可读存储介质、骨科导航机器人具有本发明提供的探针设备的所有优点，故在此不再对本发明提供的可读存储介质、骨科导航机器人所具有的有益效果一一进行赘述。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1a是根据本发明实施例一的探针设备的仰视图；

图1b是根据本发明实施例一的探针设备的主视图；

图1c是根据本发明实施例一的探针设备的左视图；

图1d是根据本发明实施例一的探针设备对应于A面的立体图；

图1e是根据本发明实施例一的探针设备对应于B面的立体图；

图2a是根据本发明实施例一的探针设备测量第一截骨平面的应用场景图；

图2b是根据本发明实施例一的探针设备测量第二截骨平面的应用场景图；

图2c是根据本发明实施例一的探针设备测量第三截骨平面的应用场景图；

图2d是根据本发明实施例一的探针设备测量第四截骨平面的应用场景图；

图2e是根据本发明实施例一的探针设备测量第五截骨平面的应用场景图；

图2f是根据本发明实施例一的探针设备测量第六截骨平面的应用场景图；

图3a是根据本发明实施例二的探针设备的仰视图；

图3b是根据本发明实施例二的探针设备的主视图；

图3c是根据本发明实施例二的探针设备的右视图；

图3d是根据本发明实施例二的探针设备对应于A面的立体图；

图3e是根据本发明实施例二的探针设备对应于B面的立体图；

图4a是根据本发明实施例二的探针设备测量第一截骨平面的应用场景图；

图4b是根据本发明实施例二的探针设备测量第二截骨平面的应用场景图；

图4c是根据本发明实施例二的探针设备测量第三截骨平面的应用场景图；

图4d是根据本发明实施例二的探针设备测量第四截骨平面的应用场景图；

图4e是根据本发明实施例二的探针设备测量第五截骨平面的应用场景图；

图4f是根据本发明实施例二的探针设备测量第六截骨平面的应用场景图；

图5a是根据本发明实施例三的探针设备的主视图；

图5b是根据本发明实施例三的探针设备的右视图；

图5c是根据本发明实施例三的探针设备的仰视图；

图5d是根据本发明实施例三的探针设备对应于L2面、R2面、L3面和R3面的立体图；

图5e是根据本发明实施例三的探针设备对应于L1面和R1面的立体图；

图6a是根据本发明实施例三的探针设备测量第一截骨平面的应用场景图；

图6b是根据本发明实施例三的探针设备测量第二截骨平面的应用场景图；

图6c是根据本发明实施例三的探针设备测量第三截骨平面的应用场景图；

图6d是根据本发明实施例三的探针设备测量第四截骨平面的应用场景图；

图6e是根据本发明实施例三的探针设备测量第五截骨平面的应用场景图；

图6f是根据本发明实施例三的探针设备测量第六截骨平面的应用场景图；

图7a是根据本发明实施例四的探针设备的主视图；

图7b是根据本发明实施例四的探针设备的右视图；

图7c是根据本发明实施例四的探针设备的仰视图；

图7d是根据本发明实施例四的探针设备对应于B面的立体图；

图7e是根据本发明实施例四的探针设备对应于L1面、L2面、R1面和R2面的的立体图；

图8a是根据本发明实施例四的探针设备测量第一截骨平面的应用场景图；

图8b是根据本发明实施例四的探针设备测量第二截骨平面的应用场景图；

图8c是根据本发明实施例四的探针设备测量第三截骨平面的应用场景图；

图8d是根据本发明实施例四的探针设备测量第四截骨平面的应用场景图；

图8e是根据本发明实施例四的探针设备测量第五截骨平面的应用场景图；

图8f是根据本发明实施例四的探针设备测量第六截骨平面的应用场景图；

图9是根据本发明实施例的探针设备上的光学靶标坐标系建立示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点。此外，如在本发明中所使用的，“安装”、“相连”、“连接”，一元件“设置”于另一元件，应做广义理解，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，诸如上方、下方、上、下、向上、向下、左、右等的方向术语相对于示例性实施方案如它们在图中所示进行使用，向上或上方向朝向对应附图的顶部，向下或下方向朝向对应附图的底部。

本发明的目的在于提供一种探针设备、可读存储介质及骨科导航机器人；其中，探针设备包括：连接杆；靶标支架，设置于所述连接杆的一端；光学定位标记，设置于所述靶标支架上，至少三个所述光学定位标记共面且不共线并确定一光学靶标平面，所述光学靶标平面与所述连接杆平行或相交；以及测量部件，设置于所述连接杆的另一端，所述测量部件至少包括一个横板，所述横板具有至少一个测量平面，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行或相交；所述探针设备被配置为通过至少一个所述测量平面贴合膝关节上的所有截骨平面。应用该探针设备时，能够减小探针设备与目标组织之间的干涉，并使得所述光学靶标平面始终朝向当前膝关节对侧的导航系统，从而解决现有技术中的探针易与膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织产生干涉、以及在兼顾左右腿时光学靶标不能较好的朝向导航系统的问题。

以下参考附图进行描述。

【实施例一】

图1a至图1e示意了本申请实施例一提供的探针设备1的示范性结构。如图1a至图1e所示，所述的探针设备1包括光学定位标记11、靶标支架12、连接杆13和测量部件14。靶标支架12设置于连接杆13的一端，测量部件14设置于连接杆13的另一端。本实施例中，测量部件14由一个横板14a组成，横板14a的上表面和下表面均为测量平面，即，本实施例的测量部件14具有两个测量平面。此外，连接杆13与横板14a的测量平面可以平行、垂直或斜相交，也即，连接杆13与横板14a的测量平面之间的夹角为[0°，90°]，进一步地，连接杆13与横板14a的测量平面仅平行或斜相交。当连接杆13与横板14a的测量平面斜相交时，连接杆13与横板14a的测量平面之间的夹角优选不超过20°。优选地，连接杆13与横板14a的测量平面之间的夹角为[0°，20°]，更优选为0°。当连接杆13与横板14a的测量平面的夹角为0°时，连接杆13与横板14a平行(包括共面)。当连接杆13与横板14a共面时，连接杆13优选与横板14a的上下表面之间的中轴面共面(即连接杆13的轴线经过横板14a的中轴面)，此时，结构的对称性好，能够更好的兼容左右两个膝关节，不仅减小探针设备1与膝关节切口周围的其他股骨肌肉组织之间的干涉，而且可确保光学靶标较好的朝向当前膝关节对侧的导航系统。

需要说明的是，导航系统一般放置在手术床侧，并位于患肢对侧，因此，光学靶标平面P需要朝向患肢对侧的导航系统，如测量右腿时，导航系统置于左腿一侧，而测量左腿时，导航系统置于右腿一侧。因此，本申请图示的实施方式中，在测量右腿时，光学靶标平面P都会朝向人眼看向图面时远离人眼方向的导航系统。导航系统一般放置于台车上，由台车进行支撑，而台车可移动至手术床侧。

参见图1b，探针设备1具有光学靶标平面P，该光学靶标平面P由至少三个共面且不共线的光学定位标记11确定。光学定位标记11能够被导航系统所跟踪识别，其可以是能够反射或主动发出光学的任意结构，如被动式红外反光球、逆反射球透镜、平面反光膜或主动发光的光源等。至少三个光学定位标记11设置于靶标支架上12，安装方式无特殊要求。至少三个光学定位标记11需要共面且不共线。本实施例中，以四个共面的光学定位标记11作为示例进行说明，但不以此为限，如本领域技术人员可以理解地，在其他实施方式中，四个光学定位标记11中的三个共面，另外一个可不共面。当光学定位标记11的数量超过三个如四个或更多个时，至少一个光学定位标记11作为校正装置使用，以校正另外三个共面的光学定位标记11之间的相对位置，以减小安装、加工制造误差的影响。鉴于光学靶标器械的数量和种类繁多，光学定位标记11在靶标支架12上一般会以预定的相互位置关系固定设置，那么，为了区分同时出现的不同光学靶标器械，不同的光学靶标器械应当具有不同的光学定位标记11的相互位置关系，以使得导航系统能够区分不同的光学靶标器械。一般地，光学定位标记11在不同的靶标支架12上呈现不同的分布方式，不同的分布方式可以是光学定位标记11之间的距离和/或角度的不同。此处，本领域技术人员可根据现有技术理解光学定位标记11在靶标支架12上的相互位置关系，本申请对此不限制。

连接杆13与光学靶标平面P之间的夹角需要根据连接杆13与横板14a的测量平面的夹角设置，最终确保探针设备1在一一贴合截骨平面时，光学靶标平面P能够始终朝向患肢对侧的导航系统。为此，本申请将连接杆13与光学靶标平面P之间的夹角设置为[0°，90°]，也即，连接杆13与光学靶标平面P可以平行、垂直或斜相交。本实施例中，光学靶标平面P与连接杆13垂直或斜相交。当光学靶标平面P与连接杆13斜相交时，连接杆13与光学靶标平面P之间的夹角优选不小于70°。优选地，连接杆13与光学靶标平面P之间的夹角为[70°，90°]，更优选为90°。本实施例中，以连接杆13与横板14a的测量平面平行，同时连接杆13垂直于光学靶标平面P为示意说明，此时，能最好地兼顾左右腿两个膝关节，使得探针设备1通过两个测量平面贴合任意一个患肢上的所有截骨平面时，不仅可减小其与膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织之间的干涉，还可确保光学靶标平面P最好的朝向患肢对侧的导航系统。

需说明的是，当连接杆13与横板14a的任意一个测量平面平行时，可增强结构的对称性，使探针设备1能最好地兼顾左右腿，也使得光学靶标平面P能最好地朝向导航系统，但是，即便连接杆13和横板14a的测量平面斜相交，也能使探针设备1兼容左右腿，例如左腿测量时，光学靶标平面P能完全朝向导航系统，那么，右腿测量时可能就会稍微歪斜，但是导航系统也能看到光学靶标平面P。进一步地考虑到，连接杆13与横板14a的测量平面斜相交时，若两者之间的夹角太大，导航系统容易看不到光学靶标平面P，因此，最好将连接杆13与横板14a的测量平面之间的夹角设计为不超过20°，进一步优选将连接杆13与光学靶标平面P之间的夹角设计为不小于70°。

可以理解地，连接杆13与横板14a的测量平面之间的夹角为连接杆13和连接杆13在测量平面上的正投影的夹角；连接杆13与光学靶标平面P的夹角为连接杆13和连接杆13在光学靶标平面P上的正投影的夹角。

本申请对横板14a的形状不限制，横板14a的形状不仅限于图示的矩形板，还可以为其他合适的形状，优选为形状对称的平板。还需理解，横板14a的上表面和下表面只不过是两个平行且相对的表面，而不能理解为上表面即在下表面的上方，即上表面可以在下表面的上方、下方或一侧等任意方位。

本实施例中，横板14a的上表面为第一测量平面141(A面)，横板14a的下表面为第二测量平面142(B面)。进一步地，测量部件14还具有一个或多个校验点143。优选地，任意一个测量平面上设置有三个校验点143，如本实施例中，三个校验点143设置在第一测量平面141上，当然在其他实施例中，第二测量平面142可设置三个校验点143。三个不共线的校验点143确定一个平面，每次截骨测量之前，只需将校验靶标的探针针头一一插入各个校验点143，即可校验探针设备1的精度以及测量部件14的测量平面是否发生变形。校验点143可与校验靶标的尖头探针配合，用标定过的尖头探针戳进校验点143来完成校验。进一步地，横板14a的测量平面上设置有测量面标识144，如第一测量平面141的测量面标识144为A，第二测量平面142的测量面标识144为B。每个测量平面上可选地具有唯一的测量面标识144。测量面标识144用来区分不同的测量平面，同时便于操作者根据导航系统中的手术导航软件的提示选择合适的测量平面来测量截骨平面。

进一步地，连接杆13的另一端优选通过弯头连接横板14a，这使得连接杆13与横板14a呈L型配置，此时，连接杆13即为L型杆，优选地，连接杆13与横板14a的测量平面平行。更进一步地，连接杆13的另一端连接于横板14a的侧面中心处，以使得横板14a的上表面和下表面关于连接杆13是对称的，那么，连接杆13和测量部件14之间的结构变得高度紧凑和对称，使探针设备1可以更好的兼顾左右腿，干涉风险更小。进一步地，连接杆13的一端径直连接于靶标支架12背离光学靶标平面P的一侧，如本实施例中，连接杆13与光学靶标平面P垂直，连接杆13与横板14a的测量平面平行，连接杆13的一端径直连接于靶标支架12背离光学靶标平面P的一侧的中心处。

接下去以连接杆13与横板14a呈L型配置，连接杆13垂直于光学靶标平面P为示意说明，并结合图2a至图2f，对本申请实施例一所述的探针设备1的截骨平面测量方式作进一步的说明。

首先，需要理解，在全膝关节置换术中，患肢保持在固定摆位，该固定摆位基本上为患肢屈膝90°，使股骨91和胫骨92呈90°的夹角；其中，股骨91上有5个截骨平面，分别为第一截骨平面911、第二截骨平面912、第三截骨平面913、第四截骨平面914、第五截骨平面915；胫骨92上有1个截骨平面，为第六截骨平面926；93为腓骨。

以右腿的截骨测量为例，在图示的实施方式中：

图2a示意了股骨91上的第一截骨平面911的截骨测量；如图2a所示，选用第二测量平面142(B面)贴合测量第一截骨平面911(股骨前髁截骨平面)，此时，连接杆13可从右腿膝关节切口伸出并朝向左腿，探针设备1基本上不干涉膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织，而且光学靶标平面P也能较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图2b示意了股骨91上的第二截骨平面912的截骨测量；如图2b所示，继续选用第二测量平面142(B面)测量第二截骨平面912(股骨前倾截骨平面)，此时，探针设备1的状态基本上与图2a类似；

图2c示意了股骨91上的第三截骨平面913的截骨测量；如图2c所示，改为选用第一测量平面141(A面)测量第三截骨平面913(股骨远端截骨平面)，通过切换至A面测量，能够较好的保持光学靶标平面P的朝向，这使得光学靶标平面P继续较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图2d示意了股骨91上的第四截骨平面914的截骨测量；如图2d所示，继续选用第一测量平面141(A面)测量第四截骨平面914(股骨后斜截骨平面)，此时，探针设备1的状态基本上与图2c类似；

图2e示意了股骨91上的第五截骨平面915的截骨测量；如图2e所示，继续选用第一测量平面141(A面)测量第五截骨平面915(股骨后髁截骨平面)；

图2f示意了胫骨92上的第六截骨平面926的截骨测量；如图2f所示，改为选用第二测量平面142(B面)测量第六截骨平面926(胫骨平台截骨平面)，通过重新切换至B面测量，既减小干涉风险，又能够较好的保持光学靶标平面P的朝向，这使得光学靶标平面P继续较好的朝向右腿对侧的导航系统。

在上述的测量方式中，探针设备1通过两个测量平面一一贴合右腿膝关节上的6个截骨平面时，很好的减小了探针设备1与右膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织之间的干涉，并使得光学靶标平面P始终朝向右腿对侧的导航系统。而且可以看出，在右腿测量时，只需要将横板14a绕连接杆13左右翻转，便可贴合所有截骨平面，操作较为简单和方便，虽然测量平面少，但是也能保证光学靶标平面P较好的朝向导航系统。

而左腿各测量平面选择相反的平面即可，具体地，在一实施方式中：

选用第一测量平面141(A面)测量第一截骨平面911(股骨前髁截骨平面)；

选用第一测量平面141(A面)测量第二截骨平面912(股骨前倾截骨平面)；

选用第二测量平面142(B面)测量第三截骨平面913(股骨远端截骨平面)；

选用第二测量平面142(B面)测量第四截骨平面914(股骨后斜截骨平面)；

选用第二测量平面142(B面)测量第五截骨平面915(股骨后髁截骨平面)；

选用第一测量平面141(A面)测量第六截骨平面926(胫骨平台截骨平面)。

需说明的是，以上针对右腿和左腿的截骨平面测量方式仅为优选推荐，实际上，还可以根据导航系统中的手术导航软件的提示选择任一测量平面来对指定的截骨平面进行测量，不以上述测量方式为限。

因此，本申请实施例一提供的探针设备1可以很好的兼顾左右腿的截骨测量，且在兼顾左右腿的截骨测量时无需配置双面对称靶标，使得探针设备1的结构可以被大大简化，从而降低制造和加工成本，与此同时整个探针设备1的重量减轻，方便医生握持操作。不仅如此，该探针设备1也能较好的避让左右膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织，使每个测量平面能较好地贴合全膝关节置换手术的截骨平面，同时光学靶标也能较好的朝向导航系统，最终可提高测量效率，使测量更准确和更可靠。

【实施例二】

应理解，本实施例与实施例一结构相同的部分采用了相同的符号标记，对于与实施例一相同的部分不再详细说明，以下主要描述与实施例一的区别之处。

图3a至图3e示意了本申请实施例二提供的探针设备2的示范性结构。如图3a至图3e所示，所述的探针设备2包括光学定位标记11、靶标支架12、连接杆23和测量部件14。靶标支架12设置于连接杆23的一端，测量部件14设置于连接杆23的另一端。本实施例中，测量部件14由一个横板14a组成，横板14a的上表面和下表面均为测量平面，即，本实施例的测量部件14也具有两个测量平面。本实施例二所述的连接杆23与横板14a的测量平面可以平行、垂直或斜相交，也即，连接杆23与横板14a的测量平面之间的夹角也为[0°，90°]，进一步地，连接杆23与横板14a的测量平面仅平行或斜相交。当连接杆23与横板14a的测量平面斜相交时，连接杆23与横板14a的测量平面之间的夹角优选不超过20°。优选地，连接杆23与横板14a的测量平面之间的夹角为[0°，20°]，更优选为0°。当连接杆23与横板14a的测量平面的夹角为0°时，连接杆23与横板14a平行(包括共面)。当连接杆23与横板14a共面时，连接杆23优选与横板14a的上下表面之间的中轴面共面(即连接杆23的轴线经过横板14a的中轴面)，此时，结构的对称性好，能够更好的兼容左右两个膝关节，不仅减小与膝关节切口周围的其他股骨肌肉组织之间的干涉，而且可确保光学靶标较好的朝向当前膝关节对侧的导航系统。

此外，连接杆23与光学靶标平面P可以平行、垂直或斜相交，即，连接杆23与光学靶标平面P之间的夹角设置为[0°，90°]。本实施例中，光学靶标平面P与连接杆23垂直或斜相交。当光学靶标平面P与连接杆23斜相交时，连接杆23与光学靶标平面P之间的夹角优选不小于70°。优选地，连接杆23与光学靶标平面P之间的夹角为[70°，90°]，更优选为90°。本实施例中，以连接杆23与横板14a的测量平面平行，同时连接杆23垂直于光学靶标平面P为示意说明，此时，能最好地兼顾左右两个膝关节，使得探针设备2通过两个测量平面贴合任意一个患肢上的所有截骨平面时，不仅可减小其与膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织之间的干涉，还可确保光学靶标平面P最好的朝向患肢对侧的导航系统。需了解，本实施例所述的连接杆23与横板14a及光学靶标平面P之间的夹角的设置方式与实施例一类似，具体的设置原理可参考实施例一，此处不再详细描述。

本实施例的连接杆23与实施例一不同在于，将连接杆23的另一端径直连接横板14a，以使得连接杆23与横板14a呈直线型配置。优选地，连接杆23与横板14a的测量平面平行，且连接杆23的另一端连接于横板14a的侧面中心处，这使得测量部件14和连接杆23连接后所形成的结构整体上左右和上下均对称，结构对称性好，能最好的兼顾左右腿。

然后，以连接杆23与横板14a呈直线型配置，以及连接杆23垂直于光学靶标平面P为示意说明，并结合图4a至图4f，对本申请实施例二所述的探针设备2的截骨平面测量方式作进一步的说明。

以右腿的截骨测量为例，在本申请实施方式中，全部采用A面测量右腿膝关节上的6个截骨平面，具体地：

图4a示意了股骨91上的第一截骨平面911的截骨测量；如图4a所示，选用第一测量平面141(A面)测量第一截骨平面911(股骨前髁截骨平面)，此时，连接杆23可从右腿膝关节切口伸出并朝向左腿，探针设备2基本上不干涉膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织，而且光学靶标平面P也能较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图4b示意了股骨91上的第二截骨平面912的截骨测量；如图4b所示，继续选用第一测量平面141(A面)测量第二截骨平面912(股骨前倾截骨平面)，此时，探针设备2的状态与图4a类似；

图4c示意了股骨91上的第三截骨平面913的截骨测量；如图4c所示，由于结构的高度对称性，因此，可继续选用第一测量平面141(A面)测量第三截骨平面913(股骨远端截骨平面)，能够继续较好的保持光学靶标平面P的朝向；

图4d示意了股骨91上的第四截骨平面914的截骨测量；如图4d所示，选用第一测量平面141(A面)测量第四截骨平面914(股骨后斜截骨平面)，此时，探针设备2的状态与图4c类似；

图4e示意了股骨91上的第五截骨平面915的截骨测量；如图4e所示，继续选用第一测量平面141(A面)测量第五截骨平面915(股骨后髁截骨平面)，此时，光学靶标平面P还是较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图4f示意了胫骨92上的第六截骨平面926的截骨测量；如图4f所示，选用第一测量平面141(A面)测量第六截骨平面926(胫骨平台截骨平面)，状态与图4e类似。

因此，在以上右腿的测量方式中，探针设备2仅需要通过1个测量平面一一贴合右腿膝关节上的6个截骨平面即可，此时，也能较好的减小探针设备2与右膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织之间的干涉，并使得光学靶标平面P始终朝向右腿对侧的导航系统。而且可以看出，在右腿测量时，只需要将横板14a绕连接杆23自转，便可贴合所有截骨平面，操作较为简单和方便，虽然测量平面少，但是也能保证光学靶标平面P较好的朝向导航系统。此外，本实施例仅需要一个测量平面，也能完成左右腿膝关节的测量，结构可以更简单，使用操作可更方便。

而左腿各测量平面选择相反的平面，即，在一实施方式中：

选用第二测量平面142(B面)测量第一截骨平面911(股骨前髁截骨平面)；

选用第二测量平面142(B面)测量第二截骨平面912(股骨前倾截骨平面)；

选用第二测量平面142(B面)测量第三截骨平面913(股骨远端截骨平面)；

选用第二测量平面142(B面)测量第四截骨平面914(股骨后斜截骨平面)；

选用第二测量平面142(B面)测量第五截骨平面915(股骨后髁截骨平面)；

选用第二测量平面142(B面)测量第六截骨平面926(胫骨平台截骨平面)。

同理，以上方式仅为优选推荐，还可以根据手术导航软件的提示选择任一测量平面来对指定的截骨平面进行测量，不以上述测量方式为限。比如，右腿测量时，也可全部用第二测量平面142(B面)贴合测量全部6个截骨平面。由于本实施例的探针设备2在构型上高度的对称性，那么，左腿也可以全部选择用第一测量平面141(A面)贴合测量全部6个截骨平面，或者全部用第二测量平面142(B面)贴合测量全部6个截骨平面。

因此，本申请实施例二提供的探针设备2可通过一个横板14a上的一个测量平面去贴合接触任意一个患肢上的所有截骨平面，不会与膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织发生干涉，还使得探针设备2可以兼顾左右腿的截骨测量，测量右腿和左腿时，在贴合所有截骨平面时，光学靶标平面P都能较好的朝向导航系统，被导航系统所看到。应用本实施例提供的探针设备2时，可以很好的兼顾左右腿的截骨测量，且在兼顾左右腿的截骨测量时无需配置双面对称靶标，使得探针设备2的结构可以被大大简化，从而降低制造和加工成本，方便医生握持操作。

【实施例三】

需说明的是，本实施例三与实施例一、二结构相同的部分采用了相同的符号标记，以下主要针对与实施例一、二的区别之处进行说明，而对于相同部分请参考实施例一和二。

图5a至图5e示意了本申请实施例三提供的探针设备3的示范性结构。如图5a至图5e所示，所述的探针设备3包括光学定位标记11、靶标支架12、连接杆33和测量部件34。靶标支架12设置于连接杆33的一端，测量部件34设置于连接杆33的另一端。本实施例中，测量部件34包括一个横板34a和一个撑板34b，撑板34b连接于横板34a的下表面(背离连接杆33的表面)，使得测量部件34成为T型结构。此外，横板34a的上表面和下表面分别以撑板34b为界限各自形成2个测量平面，而撑板34b的两个相对侧面均为测量平面，这使得测量部件34具有6个测量平面。

连接杆33与横板34a的测量平面可以平行、垂直或斜相交，即连接杆33与横板34a的测量平面之间的夹角为[0°，90°]。实施例三提供的探针设备3中，连接杆33与横板34a的测量平面最好垂直或斜相交而非平行。当连接杆33与横板34a的测量平面斜相交时，连接杆33与横板34a的测量平面之间的夹角优选不小于70°。优选地，连接杆33与横板34a的测量平面之间的夹角为[70°，90°]，更优选90°。连接杆33与横板34a的测量平面的夹角为90°时，连接杆33与横板34a垂直。进一步地，测量部件34为轴对称结构，且测量部件34的对称轴经过撑板34b，而连接杆33的另一端连接于测量部件34的对称轴处，这使得测量部件34自身具有高度对称性，而且测量部件34与连接杆33连接后所形成的结构也具有高度对称性，结构的高度对称性，使得探针设备3能够最好的兼顾左右腿，干涉风险更小，导航系统也能最好的跟踪识别光学靶标。因此，本实施例的测量部件34除了横板34a外还提供了撑板34b，这使得测量部件34可以提供更多的测量平面。

此外，连接杆33与光学靶标平面P可以平行、垂直或斜相交，即，连接杆33与光学靶标平面P之间的夹角为[0°，90°]。实施例三提供的探针设备3中，连接杆33与光学靶标平面P最好平行或斜相交而非垂直。当光学靶标平面P与连接杆33斜相交时，连接杆33与光学靶标平面P之间的夹角优选不超过20°。优选地，连接杆33与光学靶标平面P之间的夹角为[0°，20°]，更优选为0°。当连接杆33与光学靶标平面P的夹角为0°时，连接杆33与光学靶标平面P平行(包括共面)。本实施例中，以连接杆33与横板34a垂直，同时连接杆33与光学靶标平面P平行为示意说明，此时，能最好地兼顾左右腿两个膝关节，使得探针设备3通过6个测量平面贴合任意一个患肢上的所有截骨平面时，不仅可减小探针设备3与膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织之间的干涉，还可确保光学靶标平面P最好的朝向患肢对侧的导航系统。

应理解，当连接杆33与横板34a的任意一个测量平面垂直时，便于增强结构的对称性，使探针设备3能最好地兼顾左右腿，也使得光学靶标平面P能最好地朝向导航系统，但是，即便连接杆33和横板34a的测量平面斜相交，也能使探针设备3兼容左右腿，例如左腿测量时，光学靶标平面P能完全朝向导航系统，那么，右腿测量时可能就会稍微歪斜，但是导航系统也能看到光学靶标平面P。进一步地又考虑到，连接杆33与横板34a的测量平面之间斜相交时，若两者之间的夹角太小，导航系统很可能完全看不到光学靶标平面P，因此，最好将连接杆33与横板34a的任意一个测量平面的夹角设计为不小于70°，进一步优选将连接杆33与光学靶标平面P之间的夹角设计为不超过20°。

可以理解地，连接杆33与横板34a的测量平面之间的夹角为连接杆33和连接杆33在测量平面上的正投影的夹角；连接杆33与光学靶标平面P的夹角为连接杆33和连接杆33在光学靶标平面P上的正投影的夹角。

本申请对横板34a和撑板34b的形状不限制，横板34a和撑板34b的形状不仅限于图示的矩形板，还可以为其他合适的形状，优选为形状对称的平板。还需理解，本实施例中，横板34a的上表面为连接连接杆33的表面，而下表面为连接撑板34b的表面。

进一步地，撑板34b垂直连接于横板34a的下表面，以使得连接杆33与测量部件34呈十字型配置，并且横板34a的上表面和下表面分别以撑板34b为界限形成两个测量平面，进而使得测量部件34具有沿十字型周向布置的6个测量平面。由于探针设备3具有更多的测量平面，使得探针设备3可以更好的避开膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织，并使得光学靶标平面P较好的朝向导航系统。更详细地，测量部件34具有围绕十字型沿周向布置的第一测量平面341(L1面)、第二测量平面342(L2面)、第三测量平面343(L3面)、第四测量平面344(R3面)、第五测量平面345(R2面)和第六测量平面346(R1面)。例如从图5e的图面角度看，围绕十字型沿逆时针方向依次为L1面、L2面、L3面、R3面、R2面和R1面。其中，第三测量平面343(L3面)和第四测量平面344(R3面)为撑板34b的两个相对平行的侧面；第二测量平面342(L2面)和第五测量平面345(R2面)为横板34a的下表面位于撑板34b两侧的两个测量平面；第一测量平面341(L1面)和第六测量平面346(R1面)为横板34a的上表面的两个测量平面。本实施例的探针设备3为结构高度对称构型，可以最好地兼顾左右腿的截骨测量，而且测量平面数量多，干涉风险小。

进一步地，每个测量平面上可选地具有唯一的测量面标识144，例如，在第一测量平面341上的标识面标识144为“L1”，在第二测量平面342上的测量面标识144为“L2”，在第三测量平面343上的测量面标识144为“L3”，在第四测量平面344上的测量面标识144为“R3”，在第五测量平面345上的测量面标识144为“R2”，在第六测量平面346上的测量面标识144为“R1”。任意一个测量平面上可设置至少一个校验点143。同理，这些测量面标识144用来区分不同的测量平面，同时便于操作者根据手术导航软件的提示选择合适的测量平面来测量截骨平面。

进一步地，连接杆33可以完全为直杆或图示带有弯头的L型杆，也即，连接杆33可以弯折或不弯折地连接靶标支架12，本实施例中，连接杆33通过弯头连接靶标支架12为示意说明，但不以此为限。进一步地，连接杆33的一端连接于靶标支架12背离光学靶标平面P的一侧，如本实施例中，连接杆33与光学靶标平面P平行，连接杆33的一端通过弯头连接于靶标支架12背离光学靶标平面P的一侧的中心处，此时可以理解为，连接杆33的非弯头部分的杆体与光学靶标平面P平行。

接下去以连接杆33与横板34a垂直，且连接杆33与光学靶标平面P平行为示意说明，并参考图6a至图6f，对本申请实施例三所述的探针设备3的截骨平面测量方式作进一步的说明。

以右腿的截骨测量为例，在一实施方式中：

图6a示意了股骨91上的第一截骨平面911的截骨测量；如图6a所示，选用第五测量平面345(R2面)测量第一截骨平面911(股骨前髁截骨平面)，此时，连接杆33可从右腿膝关节切口的正上方伸出，探针设备3可以更好的不干涉膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织，而且光学靶标平面P也能较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图6b示意了股骨91上的第二截骨平面912的截骨测量；如图6b所示，继续选用第五测量平面345(R2面)测量第二截骨平面912(股骨前斜截骨平面)，此时，相比于图6a，连接杆33和靶标支架12会稍微向前倾斜，但是光学靶标平面P依然较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图6c示意了股骨91上的第三截骨平面913的截骨测量；如图6c所示，改为选用第二测量平面342(L2面)测量第三截骨平面913(股骨远端截骨平面)，此时，相比于图6c，连接杆33和靶标支架12进一步向前倾斜，但是光学靶标平面P也能较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图6d示意了股骨91上的第四截骨平面914的截骨测量；如图6d所示，可改为选用第四测量平面344(R3面)测量第四截骨平面914(股骨后斜截骨平面)，此时，相比于图6c，连接杆33又能从右腿膝关节切口的正上方伸出；

图6e示意了股骨91上的第五截骨平面915的截骨测量；如图6e所示，可选用第六测量平面346(R1面)测量第五截骨平面915(股骨后髁截骨平面)，此时的测量状态类似于图6d；

图6f示意了胫骨92上的第六截骨平面926的截骨测量；如图6f所示，选用第五测量平面345(R2面)测量第六截骨平面926(胫骨平台截骨平面)，此时，连接杆33也从右腿膝关节切口的上方伸出。

而左腿各测量平面选择相反的平面，即，左腿各测量平面以连接杆33为中心镜像选择相反的平面，具体地：

选用第二测量平面342(L2面)测量第一截骨平面911(股骨前髁截骨平面)；

选用第二测量平面342(L2面)测量第二截骨平面912(股骨前斜截骨平面)；

选用第五测量平面345(R2面)测量第三截骨平面913(股骨远端截骨平面)；

选用第三测量平面343(L3面)测量第四截骨平面914(股骨后斜截骨平面)；

选用第一测量平面341(L1面)测量第五截骨平面915(股骨后髁截骨平面)；

选用第二测量平面342(L2面)测量第六截骨平面926(胫骨平台截骨平面)。

当然，以上方式仅为优选推荐，还可以根据手术导航软件的提示选择任一测量平面来对指定的截骨平面进行测量，不以上述测量方式为限。

因此，本申请实施例三提供的探针设备3中，测量部件34虽为异形结构(T形)，但是测量部件34可具有高度的结构对称性，也能很好的兼顾左右腿，且在兼顾左右腿的截骨测量时无需配置双面对称靶标，使得探针设备3的结构可以被大大简化，从而降低制造和加工成本，与此同时整个探针设备3的重量减轻，方便医生握持操作。不仅如此，该探针设备3也能较好的避让左右膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织，使每个测量平面能较好地贴合全膝关节置换手术的截骨平面，同时光学靶标也能较好的朝向导航系统，最终可提高测量效率，使测量更准确和更可靠。而且与实施例一和实施例二相比，本实施例的探针设备3在贴合某些角度的截骨平面时，连接杆33可从膝关节切口的上方伸出，而切口上方几乎是没有肌肉组织，因此，干涉风险更低。

【实施例四】

需说明的是，本实施例四与上述实施例结构相同的部分采用了相同的符号标记，以下主要针对与上述实施例的区别之处进行说明，而对于相同部分请参考实施例一至实施例三。

图7a至图7e示意了本申请实施例四提供的探针设备4的示范性结构。如图7a至图7e所示，所述的探针设备4包括光学定位标记11、靶标支架12、连接杆33和测量部件44。靶标支架12设置于连接杆33的一端，测量部件44设置于连接杆33的另一端。本实施例中，测量部件44包括一个横板44a和一个撑板44b，撑板44b连接于横板44a的上表面(靠近连接杆33的表面)，使得测量部件44大体为三角型结构。此外，横板44a的上表面以撑板34b为界形成2个测量平面，而横板44a的下表面仅为1个测量平面，同时撑板44b的两个相对侧面均为测量平面，这使得测量部件44具有5个测量平面。

与实施例三类似，实施例四的连接杆33与横板44a的测量平面可以平行、垂直或斜相交，即连接杆33与横板44a的测量平面之间的夹角为[0°，90°]。实施例四提供的探针设备4中，连接杆33与横板44a的测量平面最好垂直或斜相交而非平行。当连接杆33与横板44a的测量平面斜相交时，连接杆33与横板44a的测量平面之间的夹角优选不小于70°。进一步地，连接杆33与横板44a的测量平面之间的夹角为[70°，90°]，更优选90°。连接杆33与横板44a的测量平面的夹角为90°时，连接杆33与横板44a垂直。进一步地，测量部件44自身为轴对称结构，且测量部件34的对称轴经过撑板44b，而连接杆33的另一端连接于测量部件44的对称轴处，这使得测量部件44自身具有高度对称性，并且测量部件44与连接杆33连接后所形成的结构也具有很好的对称性，结构的高度紧凑和对称，有利于探针设备4最好的兼顾左右腿，干涉风险更小，导航系统也能最好的跟踪识别光学靶标。因而，本实施例的测量部件44除了横板44a外还提供了撑板44b，这使得测量部件44可以提供更多的测量平面。

还应理解，本实施例的测量部件44可理解为由三个平板组成的等腰三角形结构，其中等腰三角形的底边由横板44a构成，底边两边外侧延伸出一段距离以形成边缘部。具体地，本实施例的撑板44b由两个呈夹角的侧撑板构造而成，两个所述侧撑板连接于横板44a的上表面，并与横板44a连接形成等腰三角形，连接杆33的另一端连接于等腰三角型的顶点处，并将横板44a延伸超过两个侧撑板的边缘部的上表面确定为两个测量平面，横板44a的下表面为一个测量平面，进而使得连接杆33与测量部件44呈三角型配置，也使得测量部件44具有沿等腰三角型周向布置的五个测量平面。更详细地，测量部件44具有围绕等腰三角型沿周向布置的五个测量平面，分别为第一测量平面441(L1面)、第二测量平面442(L2面)、第三测量平面443(B面)、第四测量平面444(R2面)和第五测量平面445(R1面)。例如从图7e的图面角度看，围绕等腰三角型沿逆时针方向依次为L1面、L2面、B面、R2面和R1面。可以理解地，第一测量平面441(L1面)、第五测量平面445(R1面)和第三测量平面443(B面)组成一个等腰三角形。第三测量平面443(B面)为等腰三角型的底部，第一测量平面441(L1面)和第五测量平面445(R1面)为等腰三角型的两个腰部。第一测量平面441(L1面)和第二测量平面442(L2面)位于等腰三角型的同一侧，第四测量平面444(R2面)和第五测量平面445(R1面)位于等腰三角型的另一同一侧。等腰三角形顶角的位置与连接杆33连接，在该等腰三角形的底边上向两腰的外部延伸形成第二测量平面442(L2面)和第四测量平面444(R2面)，第二测量平面442(L2面)和第四测量平面444(R2面)与第三测量平面443(B面)平行。需理解，本实施例的探针设备4也为结构高度对称构型，可以很好地兼顾左右腿的截骨测量，而且测量平面数量多，干涉风险小。

此外，连接杆33与光学靶标平面P可以平行、垂直或斜相交，即，连接杆33与光学靶标平面P之间的夹角为[0°，90°]。实施例四提供的探针设备4中，连接杆33与光学靶标平面P最好平行或斜相交而非垂直。当光学靶标平面P与连接杆33斜相交时，连接杆33与光学靶标平面P之间的夹角优选不超过20°。优选地，连接杆33与光学靶标平面P之间的夹角为[0°，20°]，更优选为0°。当连接杆33与光学靶标平面P的夹角为0°时，连接杆33与光学靶标平面P平行(包括共面)。本实施例中，以连接杆33与横板44a垂直，同时连接杆33与光学靶标平面P平行为示意说明，此时，能最好地兼顾左右腿两个膝关节，使得探针设备3通过6个测量平面贴合任意一个患肢上的所有截骨平面时，不仅可减小探针设备4与膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织之间的干涉，还可确保光学靶标平面P最好的朝向患肢对侧的导航系统。

同理，当连接杆33与横板44a的任意一个测量平面垂直时，连接杆33和测量部件44之间的结构对称性好，能最好地兼顾左右腿，也使得光学靶标平面P能最好地朝向导航系统，但是，即便连接杆33和横板44a的测量平面斜相交，也能使探针设备4兼容左右腿，例如左腿测量时，光学靶标平面P能完全朝向导航系统，那么，右腿测量时可能就会稍微歪斜，但是导航系统也能看到光学靶标平面P。进一步地又考虑到，连接杆33与横板44a的测量平面之间斜相交时，若两者之间的夹角太小，导航系统很可能完全看不到光学靶标平面P，因此，最好将连接杆33与横板44a的任意一个测量平面的夹角设计为不小于70°，进一步优选将连接杆33与光学靶标平面P之间的夹角设计为不超过20°。

可以理解地，连接杆33与横板44a的测量平面之间的夹角为连接杆33和连接杆33在测量平面上的正投影的夹角；同理，连接杆33与光学靶标平面P的夹角为连接杆33和连接杆33在光学靶标平面P上的正投影的夹角。

本申请对横板44a和撑板44b的形状不限制，横板44a和撑板34b的形状不仅限于图示的矩形板。本实施例的测量部件44可以分体或一体加工成型。每个测量平面上可选地具有唯一的测量面标识144，例如，第一测量平面441上的标识面标识144为“L1”，第二测量平面442上的标识面标识144为“L2”，第三测量平面443上的测量面标识144为“B”，第四测量平面444上的测量面标识144为“R2”，第五测量平面445上的测量面标识144为“R1”。任意一个测量平面上可设置至少一个校验点143。

本实施例中，连接杆33可以完全为直杆或图示带有弯头的L型杆，也即，连接杆33可以弯折或不弯折地连接靶标支架12，如图示，连接杆33通过弯头连接靶标支架12为示意说明，但不以此为限。进一步地，连接杆33的一端连接于靶标支架12背离光学靶标平面P的一侧的中心处。

接下去以连接杆33与横板44a垂直，且连接杆33与光学靶标平面P平行为示意说明，并参考图8a至图8f，对本申请实施例四所述的探针设备4的截骨平面测量方式作进一步的说明。

以右腿的截骨测量为例，在图示的实施方式中：

图8a示意了股骨91上的第一截骨平面911的截骨测量；如图8a所示，选用第三测量平面443(B面)测量第一截骨平面911(股骨前髁截骨平面)，与实施例三类似，连接杆33可从右腿膝关节切口的正上方伸出，使探针设备4可以更好的不干涉膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织，而且光学靶标平面P也可较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图8b示意了股骨91上的第二截骨平面912的截骨测量；如图8b所示，继续选用第三测量平面443(B面)测量第二截骨平面912(股骨前斜截骨平面)，相比于图8a，此时的连接杆33和靶标支架12稍微向前倾斜，但是光学靶标平面P依然较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图8c示意了股骨91上的第三截骨平面913的截骨测量；如图8c所示，继续选用第三测量平面443(B面)测量第三截骨平面913(股骨远端截骨平面)，此时，相比于图8c，连接杆33和靶标支架12进一步向前倾斜，但是光学靶标平面P也能较好的朝向右腿对侧的导航系统；

图8d示意了股骨91上的第四截骨平面914的截骨测量；如图8d所示，改为选用第五测量平面445(R1面)测量第四截骨平面914(股骨后斜截骨平面)，相比于图8c，连接杆33又能从右腿膝关节切口的正上方伸出；

图8e示意了股骨91上的第五截骨平面915的截骨测量；如图8e所示，可选用第四测量平面444(R2面)测量第五截骨平面915(股骨后髁截骨平面)，该测量状态类似于图8d；

图8f示意了胫骨92上的第六截骨平面926的截骨测量；如图8f所示，最后选用第三测量平面443(B面)测量第六截骨平面916(胫骨平台截骨平面)，该测量状态类似于图8a。

此外，左腿各测量平面以连接杆33为中心镜像选择相反的平面，具体地可包括如下操作：

选用第三测量平面443(B面)测量第一截骨平面911(股骨前髁截骨平面)；

选用第三测量平面443(B面)测量第二截骨平面912(股骨前斜截骨平面)；

选用第三测量平面443(B面)测量第三截骨平面913(股骨远端截骨平面)；

选用第一测量平面441(L1面)测量第四截骨平面914(股骨后斜截骨平面)；

选用第二测量平面442(L2面)测量第五截骨平面915(股骨后髁截骨平面)；

选用第三测量平面443(B面)测量第六截骨平面926(胫骨平台截骨平面)。

当然，以上方式仅为优选推荐，还可以根据手术导航软件的提示选择任一测量平面来对指定的截骨平面进行测量，不以上述测量方式为限。

因此，本申请实施例四提供的探针设备4中，测量部件44也为异形结构(大体为三角形)，但是测量部件44也具有高度的结构对称性，使得探针设备4可以很好的兼顾左右腿，且在兼顾左右腿的截骨测量时无需配置双面对称靶标，使得探针设备4的结构可以被大大简化，从而降低制造和加工成本，与此同时整个探针设备4的重量减轻，方便医生握持操作。不仅如此，该探针设备4也能较好的避让左右膝关节切口周围的其他骨骼肌肉组织，使每个测量平面能较好地贴合全膝关节置换手术的截骨平面，同时光学靶标也能较好的朝向导航系统，最终可提高测量效率，使测量更准确和更可靠。此外，与实施例三相比，本实施例的探针设备4贴合测量截骨平面时，干涉风险最小，且贴合也会更好。

最后，本申请还提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序用于实现任一实施例所述的探针设备的结构配置，所述结构配置包括以下步骤：

在探针设备上建立光学靶标坐标系，并标定探针设备上的关键特征在光学靶标坐标系下的空间位姿，所述关键特征至少包括测量平面；

将所述光学靶标坐标系和所述关键特征在所述光学靶标坐标系下的空间位姿进行保存而能够被导航系统所读取。

进一步地，所述关键特征还包括测量平面上的校验点。

所述程序，也可以称为计算机程序、软件、软件应用程序、应用程序、组件或代码，包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以用高级过程语言、面向对象的编程语言来实现语言、函数式编程语言、逻辑编程语言和/或汇编/机器语言。如本文所用，可读存储介质是指用于提供机器指令的任何计算机程序产品、装置和/或设备，例如磁盘、光盘、存储器和可编程逻辑设备(PLD)和/或数据到可编程处理器，包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。

如图9所示，以实施例一所述的探针设备1为例，其他构型探针设备同理，在执行膝关节置换手术时，探针设备1的使用过程大致包括以下操作：

首先，在靶标支架12上建立空间直角坐标系80(即光学靶标坐标系为空间直角坐标系)，并测量标定出探针设备1的关键特征，关键特征包括所有测量平面在空间直角坐标系80下的空间位姿，进一步地，关键特征还包括所有校验点143在空间直角坐标系80下的空间位姿；

然后，保存当前探针设备1的空间直角坐标系80和所有关键特征空间直角坐标系80下限的空间位姿，如通过软件和算法转化为该探针设备1对应的配置文件进行保存；配置文件一般存储于可读存储介质中，随匹配的探针设备配套使用，也就是说，配置文件是能够被导航系统所读取的文档，包含其所对应探针设备的关键特征在空间直角坐标系80下的空间位姿；之后，完成截骨后，使用探针设备1前，将配置文件导入导航系统，使导航系统能够识别配置文件所对应的探针设备及其各关键特征的空间位姿，进而用探针设备的测量平面贴合截骨平面时，测量平面的空间位姿与截骨平面的空间位姿重合，使得导航系统能够识别到所贴合的截骨平面的空间位姿，从而完成导航辅助下截骨平面的定位。

需说明的是，空间直角坐标系80可以建立在任意一个光学定位标记11处，也可以建立在靶标支架12上除光学定位标记11以外的任意位置，本申请对此不限制。本实施例中，以四个共面且不共线的光学定位标记11为示意说明，如从图9的角度看，顺时针方向依次设置第一个光学定位标记111、第二个光学定位标记112、第三个光学定位标记113、第四个光学定位标记114，其中第一个光学定位标记111上设定空间直角坐标系80，但不应以此为限。

本申请还提供一种骨科导航机器人，其包括：导航系统、任一项所述的探针设备以及可读存储介质；所述导航系统能够读取所述可读存储介质中的所述程序以获取所述探针设备的结构配置，完成截骨后，所述导航系统用于根据探针设备的结构配置，获取探针设备的测量平面所贴合的实际截骨平面的空间位姿。其中，导航系统可包括控制系统(计算机)和光学导航定位设备，光学导航定位设备跟踪并识别靶标，并将识别到的靶标信息反馈至控制系统。控制系统为骨科导航机器人的控制中心，其可以执行各种计算、处理和控制，比如术前的截骨规划均由控制系统完成，控制系统自带手术导航软件。

进一步地，所述的骨科导航机器人还包括导航台车、机械臂和机械臂台车。导航系统安装在导航台车上，机械臂安装在机械臂台车上。机械臂可携带截骨工具自动完成截骨。完成截骨后，根据导航系统中手术导航软件的提示，在光学导航定位设备视野内，使用探针设备指定的测量平面贴合指定的实际截骨平面，测量平面的空间位姿与实际截骨平面的空间位姿重合，测量平面的空间位姿参数就能代表实际截骨平面的空间位姿参数，使得导航系统能够识别和定位其所贴合的实际截骨平面的位姿，并与自身手术规划的截骨平面位姿数据做比较，比较实际截骨平面与规划截骨平面在位置(偏移距离)和姿态(倾斜角度)上的差值，以判定截骨精度是否满足要求。例如，可根据导航软件的提示，使用探针设备指定的测量平面贴合截骨后指定的骨骼平面，以定位其所贴合的骨骼平面的位置和角度，并与规划截骨数据做比较以判定截骨精度；若精度在预设值之内(比如距离偏差在±1mm内，倾斜角度偏差在±1°内)，则导航软件提示截骨合格；若精度超出预设值，则导航软件提示截骨不合格，并重新规划截骨平面引导截骨。

需要说明的，上述示范例所公开的骨科导航手术机器人可以是操作者直接操作截骨工具执行截骨手术，也可以是机械臂直接操作截骨工具执行截骨手术，本发明对此不限。还需说明的是，测量平面标识A、B、R1、L1等仅做示例，也可使用其他标识区分不同的测量平面；各实施例中，用所述特定测量平面贴合测量所述特定截骨平面仅为推荐操作方法，并非唯一方法，也可使用探针设备的其他测量平面贴合该特定截骨平面，也在本发明保护范围内。

需要说明的，上述若干实施例之间可相互组合。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种探针设备，用于膝关节截骨平面的测量，其特征在于，包括：

连接杆；

靶标支架，设置于所述连接杆的一端；

光学定位标记，设置于所述靶标支架上，至少三个所述光学定位标记共面且不共线并确定一光学靶标平面，所述光学靶标平面与所述连接杆平行或相交；以及，

测量部件，设置于所述连接杆的另一端，所述测量部件至少包括一个横板，所述横板具有至少一个测量平面，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行或相交；

所述探针设备被配置为通过至少一个所述测量平面贴合膝关节上的所有截骨平面。

2.根据权利要求1所述的探针设备，其特征在于，所述光学靶标平面与所述连接杆垂直或斜相交，所述测量部件由一个所述横板组成，所述横板的上表面和下表面均为所述测量平面，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行或斜相交。

3.根据权利要求2所述的探针设备，其特征在于，所述连接杆与所述横板的所述测量平面斜相交时，所述连接杆与所述横板的所述测量平面之间的夹角不超过20°，和/或，所述光学靶标平面与所述连接杆斜相交时，所述连接杆与所述光学靶标平面之间的夹角不小于70°。

4.根据权利要求2或3所述的探针设备，其特征在于，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行时，所述连接杆的另一端通过弯头连接所述横板，以使得所述连接杆与所述横板呈L型配置，或者，所述连接杆的另一端径直连接所述横板，以使得所述连接杆与所述横板呈直线型配置。

5.根据权利要求2或3所述的探针设备，其特征在于，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行时，所述连接杆的另一端连接于所述横板的侧面中心处，以使得所述横板的上表面和下表面关于所述连接杆对称。

6.根据权利要求2或3所述的探针设备，其特征在于，所述连接杆与所述横板的所述测量平面平行，所述连接杆与所述光学靶标平面垂直，所述连接杆的一端径直连接于所述靶标支架背离所述光学靶标平面的一侧。

7.根据权利要求1所述的探针设备，其特征在于，所述光学靶标平面与所述连接杆平行或斜相交，所述测量部件包括一个所述横板和一个撑板，所述撑板连接于所述横板的上表面或下表面，所述连接杆与所述横板的所述测量平面垂直或斜相交；所述撑板的两个相对侧面均为所述测量平面，所述横板的上表面和下表面中的至少一个以所述撑板为界限形成两个所述测量平面。

8.根据权利要求7所述的探针设备，其特征在于，所述测量部件为轴对称结构且对称轴经过所述撑板，所述连接杆的另一端连接于所述测量部件的对称轴处，所述连接杆与所述横板的所述测量平面垂直，所述光学靶标平面与所述连接杆平行。

9.根据权利要求8所述的探针设备，其特征在于，所述撑板垂直连接于所述横板的下表面，所述连接杆与所述测量部件呈十字型配置，所述横板的上表面和下表面分别以所述撑板为界限形成两个所述测量平面，所述测量部件具有沿十字型周向布置的六个所述测量平面。

10.根据权利要求8所述的探针设备，其特征在于，所述撑板由两个呈夹角的侧撑板构造而成，两个所述侧撑板连接于所述横板的上表面，并与所述横板连接成等腰三角形，所述连接杆的另一端连接于等腰三角型的顶点处，所述连接杆与所述测量部件呈三角型配置，所述横板具有延伸出两个所述侧撑板的边缘部，两个所述边缘部的上表面为两个所述测量平面，所述横板的下表面为一个所述测量平面，所述测量部件具有沿等腰三角型周向布置的五个所述测量平面。

11.根据权利要求7所述的探针设备，其特征在于，所述连接杆与所述光学靶标平面斜相交时，所述连接杆与所述光学靶标平面之间的夹角不超过20°，和/或，所述连接杆与所述横板的所述测量平面斜相交时，所述连接杆与所述横板的所述测量平面之间的夹角不小于70°。

12.根据权利要求7所述的探针设备，其特征在于，所述连接杆与所述光学靶标平面平行，所述连接杆的一端通过弯头连接于所述靶标支架背离所述光学靶标平面的一侧。

13.根据权利要求1所述的探针设备，其特征在于，所述测量平面上设置有校验点，和/或，所述测量平面上设置有测量面标识。

14.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序用于实现如权利要求1-13任一项所述的探针设备的结构配置，所述结构配置包括以下步骤：

在所述探针设备上建立光学靶标坐标系，并标定所述探针设备上的关键特征在所述光学靶标坐标系下的空间位姿，所述关键特征至少包括测量平面；

将所述光学靶标坐标系和所述关键特征在所述光学靶标坐标系下的空间位姿进行保存而能够被导航系统所读取。

15.一种骨科导航机器人，其特征在于，包括导航系统、如权利要求1-13任一项所述的探针设备以及如权利要求14所述的可读存储介质；所述导航系统能够读取所述可读存储介质中的所述程序以获取所述探针设备的结构配置；完成膝关节截骨后，所述导航系统用于根据所述探针设备的结构配置，获取所述探针设备的测量平面所贴合的实际截骨平面的空间位姿。

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