CN116942316B - 一种骨科手术用导航系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了骨科手术技术领域中的一种骨科手术用导航系统,包括:锁入点确认模块采集髓内钉植入骨内后的绞锁螺纹孔的轴向方向以及所述绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点的空间坐标及转角;锁进点确认模块控制调整钻入机构上绞锁螺纹钉的轴向布置方向与所述绞锁螺纹孔的轴向方向相对应,确定所述绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的初始空间坐标及转角。本发明能够实现通过仿真反推预测出绞锁螺纹钉上螺旋锁进点的转角,以保证在该转角下使得绞锁螺纹钉锁入髓内钉时,减少骨层的承力变形。

Description

一种骨科手术用导航系统
技术领域
本发明涉及骨科手术技术领域,尤其涉及一种骨科手术用导航系统。
背景技术
骨科手术导航系统是一种用于临床医学领域的医学科研仪器。在对长骨断裂进行手术时,通过先沿长骨长度方向植入髓内钉,再将绞锁螺纹钉导航钻入骨内并锁定在髓内钉的绞锁螺纹孔内,以实现对髓内钉的固定。
现有的在髓内钉植入骨内后,绞锁螺纹钉在钻入骨内到达髓内钉一侧的绞锁螺纹孔一侧时,常无法直接在达到绞锁螺纹孔进入端时直接锁入到绞锁螺纹孔内,而是需要绞锁螺纹钉转动一定的角度,使得绞锁螺纹钉上的螺旋凸起端点对应于绞锁螺纹孔内的螺旋槽端点,才能进一步的螺栓锁入到绞锁螺纹面内,而在绞锁螺纹钉转动角度时,对应的在骨层上也对应钻入一定的深度,进而再钻入绞锁螺纹孔时,会将绞锁螺纹钉对接到绞锁螺纹孔时,使得骨层向外侧受力位移而发生变形。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处,提供一种骨科手术用导航系统,以解决无法在骨科手术对绞锁螺纹钉导航时,钻入骨内的绞锁螺纹钉无法在到达绞锁螺纹孔时直接锁入绞锁螺纹孔内而导致骨承力变形的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种骨科手术用导航系统,包括:
锁入点确认模块,锁入点确认模块采集髓内钉植入骨内后的绞锁螺纹孔的轴向方向以及绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点的空间坐标及转角/>
锁进点确认模块,锁进点确认模块控制调整钻入机构上绞锁螺纹钉的轴向布置方向与绞锁螺纹孔的轴向方向相对应,确定绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的初始空间坐标及转角/>
转角预测模块,转角预测模块对导航骨基于骨密度分布进行仿真建模,预测从绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点的转角对应的绞锁螺纹钉在初始位置时的转角/>;以及
导航判断模块,导航判断模块判断转角是否与转角/>相对应,若不对应,则控制钻入机构将绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从转角/>调整至转角/>,再控制驱动钻入机构钻入骨,若对应,则直接控制驱动钻入机构钻入骨。
进一步的,锁入点确认模块还包括:
获取髓内钉植入骨内后的轴向方位信息,使绞锁螺纹孔对应的轴向方向对应于待植入绞锁螺纹钉的方向,得到在绞锁螺纹孔方向下的转角
进一步的,锁进点确认模块中,控制调整钻入机构上绞锁螺纹钉的轴向布置方向与绞锁螺纹孔的轴向方向相对应,还包括:
控制调整钻入机构的上表面与髓内钉轴向及绞锁螺纹孔轴向形成平面保持相互平行状态。
进一步的,转角预测模块包括:
计算髓内钉轴向及绞锁螺纹孔轴向形成平面的骨内壁距离螺纹锁入点的空间坐标的距离/>,基于绞锁螺纹钉的钻入参数,预测绞锁螺纹钉的螺旋锁进点到达骨内壁的转角/>
基于导航骨的仿真建模,预测螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角
预测螺旋锁进点从绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从骨外壁到达绞锁螺纹钉的初始位置的转角
进一步的,预测绞锁螺纹钉的螺旋锁进点到达骨内壁的转角时,还包括:
采集按照绞锁螺纹钉预定的钻入角速度对绞锁螺纹孔钻入时相应的移动速度,计算得到从骨内壁至螺纹锁入点转角/>的时间/>,预测在时间/>和钻入角速度下绞锁螺纹钉的螺旋锁进点到达骨内壁的转角/>
进一步的,预测螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角,还包括:
测算仿真建模下沿髓内钉轴向及绞锁螺纹孔轴向形成平面沿骨的厚度方向穿至骨内壁所需的时间/>,预测螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角/>
进一步的,预测螺旋锁进点从绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从骨外壁到达绞锁螺纹钉的初始位置的转角,还包括:
测算骨外壁至钻入机构处于初始位置下的螺旋锁进点的距离,计算移动速度下的螺旋锁进点移动至骨外壁所需时间/>,预测在时间/>和钻入角速度/>下绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从骨外壁到达初始位置的转角/>
进一步的,对导航骨基于骨密度分布进行仿真建模,还包括:
获取骨质各层的厚度数据以及骨质层沿钻入方向对应的骨密度数据,将各层骨密度数据沿钻入方向注入骨建模对应的位置处;
仿真绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从骨外壁穿入至骨内壁,测算到达骨内壁所需时间
进一步的,获取骨质各层的厚度数据以及骨质层沿钻入方向对应的骨密度数据,还包括:
获取沿转入方向对应的从骨外壁至骨内壁的骨图像数据,将骨图像数据对骨图像库进行查询,查找对应的骨质层类型;
基于骨质层类型,查询骨质层图像对应的骨质层类型下的图像数据库对应的骨图像的骨密度沿钻入方向的分布数据。
本发明的有益效果在于:
通过根据植入髓内钉上绞锁螺纹孔内的螺纹锁入点距离骨内壁的距离、绞锁螺纹孔的螺纹参数以及绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的钻入角速度,能够快速反推出螺旋锁进点在骨内壁的转角。再对绞锁螺纹钉从骨外壁至骨内壁的仿真模拟得到的钻穿时间,以反推得到螺旋锁进点在骨外壁的转角。再根据骨外壁至钻入机构调整至与髓内钉对应的初始位置下的螺旋锁进点距离骨外壁沿绞锁螺纹钉轴向方向的距离,以反推出绞锁螺纹钉位于初始位置下的螺旋锁进点的预测转角。从而将初始状态下的绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的转角对转角的相对调整,以实现在绞锁螺纹钉到达髓内钉上的绞锁螺纹孔时,直接通过转角调整后的螺旋锁入点通过螺纹锁入点进入到绞锁螺纹孔的螺纹面内,以解决因绞锁螺纹钉在到达绞锁螺纹孔一侧时,因螺旋锁进点与螺纹锁入点位置不对应,螺旋锁进点需要转动一定角度才能对应到螺纹锁入点,而导致与骨螺纹连接的绞锁螺纹钉向外侧撑顶骨,进而使骨承力而发生形变。
附图说明
图1为本发明导航系统的架构图;
图2显示为本发明绞锁螺纹钉转入过程的示意图;
图3显示为本发明绞锁螺纹孔的螺纹锁入点的位置示意图;
图4显示为本发明绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的位置示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种骨科手术用导航系统,包括:
锁入点确认模块,锁入点确认模块采集髓内钉植入骨内后的绞锁螺纹孔的轴向方向以及绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点的空间坐标及转角/>
锁进点确认模块,锁进点确认模块控制调整钻入机构上绞锁螺纹钉的轴向布置方向与绞锁螺纹孔的轴向方向相对应,确定绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的初始空间坐标及转角/>
转角预测模块,转角预测模块对导航骨基于骨密度分布进行仿真建模,预测从绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点的转角对应的绞锁螺纹钉在初始位置时的转角/>;以及
导航判断模块,导航判断模块判断转角是否与转角/>相对应,若不对应,则控制钻入机构将绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从转角/>调整至转角/>,再控制驱动钻入机构钻入骨,若对应,则直接控制驱动钻入机构钻入骨。
在本发明一实施例中,在进行骨科手术对长骨断裂情况进行打钉锁定时,通过锁入点确认模块以实现对髓内钉钻入骨内后,确定出相应髓内钉上绞锁螺纹孔的轴向方向以及螺纹锁入点的转角。再根据锁进点确认模块以确定出钻入机构上绞锁螺纹钉处于初始状态下的螺旋锁进点的转角/>。再通过转角预测模块在骨仿真建模状态下,且骨被植入对应骨质层骨密度的条件下,将绞锁螺纹钉从检索螺纹孔的螺纹锁入点的转角/>为初始位置,反推出绞锁螺纹钉在未钻入骨之前的被调整与髓内钉相对应状态下的初始位置的螺旋锁进点的预测转角/>。并且通过导航判断模块判断该预测转角/>是否与初始转角/>相同,若不相同,则需要控制钻入机构将绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的初始转角/>调整至预测转角/>,再控制钻入机构上的绞锁螺纹钉的螺旋锁进点处于预测转角/>下精准的钻入至骨内。若预测转角/>与初始转角/>恰好相同,则不需要再调整初始转角/>,直接控制钻入机构将绞锁螺纹钉钻入至骨内。
具体的,对长骨出现断裂时植入髓内钉和绞锁螺纹钉的过程中,通过控制髓内钉钻入骨内后对绞锁螺纹孔的位置进行确定,并确定出绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点即螺纹钻入的起始位置点的空间坐标,同时确定出该空间坐标A对应的转角/>。在确定转角/>时,可以以例如髓内钉轴向及绞锁螺纹孔轴向形成平面与空间坐标A转动平面的交错线作为基准线转动的/>。通过根据随内钉在植入长骨后的轴向布置情况,调整绞锁螺纹钉的轴向方向布置为与髓内钉的轴向方向相互垂直,同时使绞锁螺纹钉调整至能够沿着绞锁螺纹孔的轴向方向来回移动,再获取到绞锁螺纹钉上的螺旋锁进点对应的初始空间坐标/>及转角/>。在确定转角/>,也可以同样的以例如髓内钉轴向及绞锁螺纹孔轴向形成平面与空间坐标B转动平面的交错线作为基准线转动/>。在确定转角/>和/>之后,通过对导航骨进行仿真建模,并且注入骨密度数据至待钻入的骨上,进而依据建模骨后,通过控制绞锁螺纹钉模拟转入穿过骨外壁、骨内壁、髓内钉上的绞锁螺纹孔、再到骨另一侧的骨内壁、骨另一侧的骨外壁,以实现对绞锁螺纹钉锁定髓内钉的模拟,并在模拟时,通过预定绞锁螺纹钉的螺旋锁进点在到达绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点时,转角也保持/>,通过反推的方式预测出绞锁螺纹钉位于初始位置时的转角/>。基于该转角/>,通过判断初始位置的绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的位置/>是否与转角/>相同,若相同,则直接控制执行绞锁螺纹钉对骨和髓内钉的钻入动作,若不相同,则将绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的位置调整至转角/>,再执行钻入动作。
锁入点确认模块还包括:
获取髓内钉植入骨内后的轴向方位信息,使绞锁螺纹孔对应的轴向方向对应于待植入绞锁螺纹钉的方向,得到在绞锁螺纹孔方向下的转角
在本发明一实施例中,在调整髓内钉时,先通过确定髓内钉的轴向方向,即获取到轴向方向的偏转角度,再调整绞锁螺纹孔对应于骨表面的锁定位置,也就是绞锁螺纹钉的钻入方向,进而可以获取到基于绞锁螺纹孔轴向方向下的螺纹锁入点的转角
锁进点确认模块中,控制调整钻入机构上绞锁螺纹钉的轴向布置方向与绞锁螺纹孔的轴向方向相对应,还包括:
控制调整钻入机构的上表面与髓内钉轴向及绞锁螺纹孔轴向形成平面保持相互平行状态。
在本发明一实施例中,在钻入绞锁螺纹钉时,需要调整钻入机构的位置,而在调整钻入机构位置时,通过以钻入机构的上表面为基准面进行调节,能够实现的获取到绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的转角与转角/>的对应性,以便于根据对应的转角/>对应于转角
转角预测模块包括:
计算髓内钉轴向及绞锁螺纹孔轴向形成平面的骨内壁距离螺纹锁入点的空间坐标的距离/>,基于绞锁螺纹钉的钻入参数,预测绞锁螺纹钉的螺旋锁进点到达骨内壁的转角/>
基于导航骨的仿真建模,预测螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角
预测螺旋锁进点从绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从骨外壁到达绞锁螺纹钉的初始位置的转角
在本发明一实施例中,在髓内钉钻入长骨内后,通过基于三维仿真建模,得到骨内壁与螺纹锁入点之间的距离,根据绞锁螺纹钉对绞锁螺纹孔钻入时的预定钻入参数,可以反推出绞锁螺纹钉的螺旋锁进点位于螺纹锁入点时反向移动至骨内壁时对应的绞锁螺纹钉上的螺旋锁进点的转角/>。再根据该转角/>反推出螺旋锁进点位于骨外壁时的转角。再根据该转角/>反推出螺旋锁进点在绞锁螺纹钉位于调整与绞锁螺纹孔位置对应后的初始位置的转角/>
预测绞锁螺纹钉的螺旋锁进点到达骨内壁的转角时,还包括:
采集按照绞锁螺纹钉预定的钻入角速度对绞锁螺纹孔钻入时相应的移动速度,计算得到从骨内壁至螺纹锁入点转角/>的时间/>,预测在时间/>和钻入角速度/>下绞锁螺纹钉的螺旋锁进点到达骨内壁的转角/>
在本发明一实施例中,根据绞锁螺纹钉在预定角速度下钻入绞锁螺纹孔时,得到钻入机构的移动速度即绞锁螺纹钉的移动速度/>,从而得到绞锁螺纹钉从骨内壁移动至螺纹锁入点/>距离下的时间/>,再根据角速度公式(/>为整数,/>≤360°),计算得到转角/>
预测螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角,还包括:
测算仿真建模下沿髓内钉轴向及绞锁螺纹孔轴向形成平面沿骨的厚度方向穿至骨内壁所需的时间/>,预测螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角/>
在本发明一实施例中,在计算转角时,先根据仿真下沿钻入方向的骨厚度/>下,仿真得到螺旋锁进点从骨外壁到骨内壁的时间/>,再根据钻入角速度/>,进而计算得到转角/>(/>为整数,/>≤360°,/>为整数,/>≤360°)。
预测螺旋锁进点从绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从骨外壁到达绞锁螺纹钉的初始位置的转角,还包括:
测算骨外壁至钻入机构处于初始位置下的螺旋锁进点的距离,计算移动速度下的螺旋锁进点移动至骨外壁所需时间/>,预测在时间/>和钻入角速度/>下绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从骨外壁到达初始位置的转角/>
在本发明一实施例中,通过根据骨外壁与钻入机构处于初始位置时的螺旋锁进点之间沿绞锁螺纹钉轴向方向的距离,并根据钻入机构的移动速度/>,进而得到从初始位置到达骨外壁的时间/>,进而根据钻入角速度/>得到螺旋锁进点在初始位置的预测转角(/>为整数,/>≤360°,/>为整数,/>≤360°,/>为整数,/>≤360°)
对导航骨基于骨密度分布进行仿真建模,还包括:
获取骨质各层的厚度数据以及骨质层沿钻入方向对应的骨密度数据,将各层骨密度数据沿钻入方向注入骨建模对应的位置处;
仿真绞锁螺纹钉的螺旋锁进点从骨外壁穿入至骨内壁,测算到达骨内壁所需时间
在本发明一实施例中,骨质层包括外环骨板由表面数层骨板环绕骨干排列而成的外环骨板层、由近髓腔面的数层骨板环绕骨干排列而成的内环骨板层、为内、外环骨板层之间及骨干骨密质主体的骨单位。通过根据获取到骨质各层的厚度以及对应的骨密度情况,可以精准的仿真钻入方向下的骨结构,从而在绞锁螺纹钉模拟钻入骨结构时,能够精准的获取到从骨外壁钻至骨内壁的时间时间
获取骨质各层的厚度数据以及骨质层沿钻入方向对应的骨密度数据,还包括:
获取沿转入方向对应的从骨外壁至骨内壁的骨图像数据,将骨图像数据对骨图像库进行查询,查找对应的骨质层类型;
基于骨质层类型,查询骨质层图像对应的骨质层类型下的图像数据库对应的骨图像的骨密度沿钻入方向的分布数据。
在本发明一实施例中,可以通过利用例如超声检查法、双能X线检测法、CT检查测量等方式以获取到沿钻入方向各骨质层的骨密度情况。同时也可以通过获取到沿钻入方向的骨质层图像信息,确认各骨质层的边界,进而确认出各层骨质层对应的骨密度数据,进而根据骨密度数据注入到骨仿真建模中,模拟钻入绞锁螺纹钉,以获取到从骨外壁到骨内壁的时间
如图2所示,在反推各转角时,依次通过测算髓内钉上绞锁螺纹孔的螺纹锁入点距离骨内壁的距离、以及骨外壁至绞锁螺纹钉初始位置下的螺旋锁进点之间的距离/>,根据绞锁螺纹钉的移动速度/>计算得到各钻入时间,而骨内壁至骨外壁的距离/>可以通过仿真处理计算得到钻入时间。
如图3所示,在髓内钉位于骨内的位置调整完成后,得到绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点的转角
图4所示,在绞锁螺纹钉位于初始位置时,绞锁螺纹钉上的螺旋锁进点的初始转角为
综上,本发明通过根据植入髓内钉上绞锁螺纹孔内的螺纹锁入点距离骨内壁的距离、绞锁螺纹孔的螺纹参数以及绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的钻入角速度/>,能够快速反推出螺旋锁进点在骨内壁的转角/>。再对绞锁螺纹钉从骨外壁至骨内壁的仿真模拟得到的钻穿时间/>,以反推得到螺旋锁进点在骨外壁的转角/>。再根据骨外壁至钻入机构调整至与髓内钉对应的初始位置下的螺旋锁进点距离骨外壁沿绞锁螺纹钉轴向方向的距离,以反推出绞锁螺纹钉位于初始位置下的螺旋锁进点的预测转角/>。从而将初始状态下的绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的转角/>对转角/>的相对调整,以实现在绞锁螺纹钉到达髓内钉上的绞锁螺纹孔时,直接通过转角调整后的螺旋锁入点通过螺纹锁入点进入到绞锁螺纹孔的螺纹面内,以解决因绞锁螺纹钉在到达绞锁螺纹孔一侧时,因螺旋锁进点与螺纹锁入点位置不对应,螺旋锁进点需要转动一定角度才能对应到螺纹锁入点,而导致与骨螺纹连接的绞锁螺纹钉向外侧撑顶骨,进而使骨承力而发生形变。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
以上所述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 (3)

1.一种骨科手术用导航系统,其特征在于,包括:
锁入点确认模块,所述锁入点确认模块采集髓内钉植入骨内后的绞锁螺纹孔的轴向方向以及所述绞锁螺纹孔上的螺纹锁入点的空间坐标及转角/>
锁进点确认模块,所述锁进点确认模块控制调整钻入机构上绞锁螺纹钉的轴向布置方向与所述绞锁螺纹孔的轴向方向相对应,确定所述绞锁螺纹钉的螺旋锁进点的初始空间坐标及转角/>
转角预测模块,所述转角预测模块对导航骨基于骨密度分布进行仿真建模,预测从所述绞锁螺纹孔上的所述螺纹锁入点的转角对应的所述绞锁螺纹钉在初始位置时的转角;以及
导航判断模块,所述导航判断模块判断所述转角是否与所述转角/>相对应,若不对应,则控制所述钻入机构将所述绞锁螺纹钉的所述螺旋锁进点从所述转角/>调整至所述转角/>,再控制驱动所述钻入机构钻入所述骨,若对应,则直接控制驱动所述钻入机构钻入所述骨;
所述锁入点确认模块还包括:
获取所述髓内钉植入骨内后的轴向方位信息,使所述绞锁螺纹孔对应的轴向方向对应于待植入所述绞锁螺纹钉的方向,得到在所述绞锁螺纹孔方向下的所述转角
所述锁进点确认模块中,控制调整钻入机构上绞锁螺纹钉的轴向布置方向与所述绞锁螺纹孔的轴向方向相对应,还包括:
控制调整所述钻入机构的上表面与所述髓内钉轴向及所述绞锁螺纹孔轴向形成平面保持相互平行状态;
所述转角预测模块包括:
计算所述髓内钉轴向及所述绞锁螺纹孔轴向形成平面的骨内壁距离所述螺纹锁入点的空间坐标的距离/>,基于所述绞锁螺纹钉的钻入参数,预测所述绞锁螺纹钉的所述螺旋锁进点到达所述骨内壁的转角/>
基于所述导航骨的所述仿真建模,预测所述螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角
预测所述螺旋锁进点从所述绞锁螺纹钉的所述螺旋锁进点从所述骨外壁到达所述绞锁螺纹钉的初始位置的转角
预测所述绞锁螺纹钉的所述螺旋锁进点到达所述骨内壁的转角时,还包括:
采集按照所述绞锁螺纹钉预定的钻入角速度对所述绞锁螺纹孔钻入时相应的移动速度/>,计算得到从所述骨内壁至所述螺纹锁入点转角/>的时间/>,预测在所述时间和所述钻入角速度/>下所述绞锁螺纹钉的所述螺旋锁进点到达所述骨内壁的转角/>
预测所述螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角,还包括:
测算仿真建模下沿所述髓内钉轴向及所述绞锁螺纹孔轴向形成平面沿所述骨的厚度方向穿至所述骨内壁所需的时间/>,预测所述螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角/>
预测所述螺旋锁进点从所述绞锁螺纹钉的所述螺旋锁进点从所述骨外壁到达所述绞锁螺纹钉的初始位置的转角,还包括:
测算所述骨外壁至所述钻入机构处于初始位置下的所述螺旋锁进点的距离,计算所述移动速度/>下的所述螺旋锁进点移动至所述骨外壁所需时间/>,预测在所述时间/>和所述钻入角速度/>下所述绞锁螺纹钉的所述螺旋锁进点从所述骨外壁到达所述初始位置的转角/>
2.根据权利要求1所述的一种骨科手术用导航系统,其特征在于,
对所述导航骨基于骨密度分布进行仿真建模,还包括:
获取骨质各层的厚度数据以及骨质层沿钻入方向对应的骨密度数据,将各层所述骨密度数据沿所述钻入方向注入骨建模对应的位置处;
仿真所述绞锁螺纹钉的所述螺旋锁进点从所述骨外壁穿入至所述骨内壁,测算到达所述骨内壁所需时间
3.根据权利要求2所述的一种骨科手术用导航系统,其特征在于,
所述获取骨质各层的厚度数据以及所述骨质层沿钻入方向对应的骨密度数据,还包括:
获取沿转入方向对应的从所述骨外壁至所述骨内壁的骨图像数据,将所述骨图像数据对骨图像库进行查询,查找对应的骨质层类型;
基于所述骨质层类型,查询所述骨质层图像对应的骨质层类型下的图像数据库对应的骨图像的骨密度沿钻入方向的分布数据。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011007512A1 (de) * 2011-04-15 2012-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Setzen eines Bohrlochs für Verriegelungselemente eines Marknagels
CN107049496A (zh) * 2017-05-22 2017-08-18 清华大学 一种多任务手术机器人的视觉伺服控制方法
CN107616837A (zh) * 2017-10-27 2018-01-23 清华大学 一种视觉伺服控制髓内钉远端锁紧螺钉钉入方法及系统
CN109498106A (zh) * 2018-12-26 2019-03-22 哈尔滨工程大学 一种基于三维图像的髓内针钉孔的定位和导航方法
CN110946652A (zh) * 2019-11-29 2020-04-03 北京工业大学 一种骨螺钉的钉道规划方法和装置
CN111587092A (zh) * 2017-08-15 2020-08-25 奥斯托菲克斯集团有限公司 电磁髓内钉螺丝定位系统
CN114081628A (zh) * 2021-11-16 2022-02-25 河北瑞鹤医疗器械有限公司 一种基于ar技术的髓内钉导航装置及使用方法
CN115804649A (zh) * 2022-12-05 2023-03-17 河北瑞鹤医疗器械有限公司 一种髓内钉植入导航装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2489584C (en) * 2002-06-17 2011-02-15 Mazor Surgical Technologies Ltd. Robot for use with orthopaedic inserts
WO2020123705A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Tornier, Inc. Soft tissue structure determination from ct images

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011007512A1 (de) * 2011-04-15 2012-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Setzen eines Bohrlochs für Verriegelungselemente eines Marknagels
CN107049496A (zh) * 2017-05-22 2017-08-18 清华大学 一种多任务手术机器人的视觉伺服控制方法
CN111587092A (zh) * 2017-08-15 2020-08-25 奥斯托菲克斯集团有限公司 电磁髓内钉螺丝定位系统
CN107616837A (zh) * 2017-10-27 2018-01-23 清华大学 一种视觉伺服控制髓内钉远端锁紧螺钉钉入方法及系统
CN109498106A (zh) * 2018-12-26 2019-03-22 哈尔滨工程大学 一种基于三维图像的髓内针钉孔的定位和导航方法
CN110946652A (zh) * 2019-11-29 2020-04-03 北京工业大学 一种骨螺钉的钉道规划方法和装置
CN114081628A (zh) * 2021-11-16 2022-02-25 河北瑞鹤医疗器械有限公司 一种基于ar技术的髓内钉导航装置及使用方法
CN115804649A (zh) * 2022-12-05 2023-03-17 河北瑞鹤医疗器械有限公司 一种髓内钉植入导航装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于术中X 线片的髓内钉远端孔深度学习定位方法;王菲等;计算机辅助设计与图形学学报;第35卷;第2-9页 *
计算机导航在创伤骨科手术中的应用进展;陆声榆等;广西医科大学学报;第39卷(第5期);第849-853页 *

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