CN117860449B - 一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，涉及手术机器人系统技术领域，该装置包括：第一压敏膜带，其设置在髋臼试模内面，且用于检测头臼接触压力区域阵列；第二压敏膜带，其设置在髋臼试模边缘，且用于检测髋臼边缘挤压力区域阵列；机器人控制器，用于：获取术者对应髋关节测试动作组合的压力点阵数据集；根据压力点阵数据集确定安全检测结果；在安全检测结果指示存在安全隐患的情况下，根据各个髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，确定针对髋关节假体的安装校准位置。由此，基于柔性传感技术的压力监测和精准数据分析，有效提高了THA手术的精度和安全性。
Description
技术领域
本申请涉及手术机器人系统技术领域，尤其涉及一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置。
背景技术
全髋关节置换术（Total Hip Arthroplasty，THA）是目前髋关节终末期疾病的最佳治疗选择，可有效解决患者疼痛、活动受限、功能障碍等问题，提高术后生活质量。虽然THA是21世纪最成功的手术之一，但还存在假体脱位、下肢不等长等问题，其中髋关节股骨柄颈部与髋臼杯撞击是导致脱位、加速磨损和患者疼痛的主要原因。合理安装髋臼杯和股骨柄角度是保证髋关节正常活动范围内不发生撞击的先决条件。
随着精准化、微创化及快速康复等理念的推广，手术机器人已成为国内外竞相研究的热门领域，其带来的好处包括精准、定制三维术前方案、手术部位更清楚、减少震颤和提高手术精度、减少对健康骨骼和组织的损伤、减少失血、保护神经、缩短住院时间和加快康复，关节外科手术机器人具有巨大的应用潜力与研究价值。
在目前的机器人辅助THA手术中，往往基于手工经验判断来验证试模复位后假体位置和角度的准确性和稳定性，致使验证试模复位后假体位置和角度无法量化和精确。
针对上述问题，目前业界暂未提出较佳的技术解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置、控制方法、电子设备及存储介质，用于至少解决上述技术问题之一。
第一方面，本申请实施例提供一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，包括：
第一压敏膜带，所述第一压敏膜带设置在髋臼试模内面，且用于检测髋臼试模与股骨头试模之间的头臼接触压力区域阵列；所述第一压敏膜带包含点阵分布的多个第一压敏薄膜传感器；待置换的髋关节假体包含所述髋臼试模、所述股骨头试模和股骨柄，所述股骨柄用于支撑所述股骨头试模，且所述股骨柄支持活动伸缩；
第二压敏膜带，所述第二压敏膜带设置在髋臼试模边缘，且用于检测所述股骨柄与所述髋臼试模的边缘之间的髋臼边缘挤压力区域阵列；第二压敏膜带包含点阵分布的多个第二压敏薄膜传感器，且各个所述第二压敏薄膜传感器分别具有不同的灵敏度；
机器人控制器，用于执行的操作包括：
获取术者对应髋关节测试动作组合的压力点阵数据集；所述髋关节测试动作组合包含以下髋关节测试动作中的至少一个：针对术侧髋关节的屈曲、后伸、外展、内收、内旋和外旋动作；所述压力点阵数据集中的每一压力点阵数据均包括对应指定髋关节测试动作的目标头臼接触压力区域阵列和目标髋臼边缘挤压力区域阵列；
根据所述压力点阵数据集确定安全检测结果；所述安全检测结果包括用于指示各个所述髋关节测试动作所对应的头臼接触压力区域是否满足预设的安全压力条件的第一结果，和用于指示所述髋臼试模边缘与所述股骨柄之间是否存在撞击风险的第二结果；
当所述安全检测结果指示所述髋关节假体的当前试模安装位置存在安全隐患时，获取各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，并根据各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置确定针对所述髋关节假体的安装校准位置。
可选地，所述第一压敏薄膜传感器和所述第二压敏薄膜传感器为石墨烯压敏薄膜传感器。
可选地，所述试模装置还包括：
蓝牙模块，用于将所述头臼接触压力区域阵列和所述髋臼边缘挤压力区域阵列发送至所述机器人控制器。
可选地，所述股骨柄包括股骨颈试模外套筒和股骨颈试模内芯；所述股骨颈试模外套筒与所述股骨颈试模内芯之间的相对距离支持调节，所述股骨柄支持活动伸缩。
可选地，所述获取各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，包括：
针对各个所述髋关节测试动作，获取所述髋关节测试动作所对应的压力点阵数据，并根据所述压力点阵数据中的头臼接触压力区域阵列确定在股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置：
根据所述头臼接触压力区域阵列，确定在股骨头试模与髋臼试模之间的股骨头试模受力区域；
根据所述股骨头试模受力区域，确定所述股骨头试模与所述髋臼试模之间的相对位置。
可选地，所述根据所述股骨头试模受力区域，确定所述股骨头试模与所述髋臼试模之间的相对位置，包括：
确定所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标，所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的横坐标的计算公式为公式（1），所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的纵坐标的计算公式为公式（2），所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的竖坐标的计算公式为公式（3）：
（1）
（2）
（3）
其中，为第i个第一压敏薄膜传感器在第/>个动作所检测到的压力值，所述第i个第一压敏薄膜传感器的位置坐标为/>；对应第/>个动作的压力中心点的位置坐标为；M为第一压敏膜带中包括的第一压敏薄膜传感器的集合；U表示髋关节测试动作组合中包括的髋关节测试动作的集合；
获取对应髋臼试模的中心点的标定位置坐标，并根据所述标定位置坐标和所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标确定股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标，股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的横坐标的计算公式为公式（4），股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的纵坐标的计算公式为公式（5），股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的竖坐标的计算公式为公式（6）：
（4）
（5）
（6）
其中，表示对应髋臼试模的中心点的标定位置坐标，（/>）为对应第/>个动作的股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标。
可选地，所述根据各个所述股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标确定股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，包括：
根据髋关节测试动作组合中各个髋关节测试动作的各个股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标的平均值，确定股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的横坐标的计算公式为公式（7），股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的纵坐标的计算公式为公式（8），股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的竖坐标的计算公式为公式（9）：
（7）
（8）
（9）
其中，（）为股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，N为所述髋关节测试动作组合中髋关节测试动作的总数；
根据所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置。
可选地，所述根据所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，包括：
当所述第二结果为髋臼试模边缘与所述股骨柄之间不存在撞击风险时，将所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标确定为针对所述髋关节假体的安装校准位置；
当所述第二结果为髋臼试模边缘与所述股骨柄之间存在撞击风险时，获取与用于指示所述撞击风险的风险髋关节测试动作相对应的目标髋臼边缘挤压力区域阵列；
根据所述目标髋臼边缘挤压力区域阵列和所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置。
可选地，所述根据所述目标髋臼边缘挤压力区域阵列和所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，包括：
根据所述目标髋臼边缘挤压力区域阵列，确定在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的位置，在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的横坐标的计算公式为公式（10），在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的纵坐标的计算公式为公式（11），在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的竖坐标的计算公式为公式（12）：
(10)
（11）
（12）
其中，为在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的位置的坐标；
为第k个第二压敏薄膜传感器在风险髋关节测试动作所检测到的压力值；/>为第k个第二压敏薄膜传感器的压力灵敏度权重；/>为第k个第二压敏薄膜传感器的位置坐标；G为髋关节测试动作组合中出现的风险髋关节测试动作的集合；
根据在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的位置的坐标和股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，髋关节假体的安装校准位置的横坐标的计算公式为公式（13），髋关节假体的安装校准位置的纵坐标的计算公式为公式（14），髋关节假体的安装校准位置的竖坐标的计算公式为公式（15）:
（13）
（14）
（15）
其中，为髋关节假体的安装校准位置的坐标，/>为风险相对校准权重。
可选地，所述机器人控制器还用于执行包括以下的操作：
获取用户输入信息；
根据所述用户输入信息，更新所述风险相对校准权重和各个所述第二压敏薄膜传感器的压力灵敏度权重。
第二方面，本申请实施例提供了一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法，包括：获取术者对应髋关节测试动作组合的压力点阵数据集；所述髋关节测试动作组合包括以下中的至少一个髋关节测试动作：针对术侧髋关节的屈曲、后伸、外展、内收、内旋和外旋动作；所述压力点阵数据集中的每一压力点阵数据均包括对应指定髋关节测试动作的目标头臼接触压力区域阵列和目标髋臼边缘挤压力区域阵列；根据所述压力点阵数据集确定安全检测结果；所述安全检测结果包括用于指示各个髋关节测试动作所对应的头臼接触压力区域是否满足预设的安全压力条件的第一结果，和用于指示髋臼试模边缘与股骨柄之间是否存在撞击风险的第二结果；在所述安全检测结果指示所述髋关节假体的当前试模安装位置存在安全隐患的情况下，获取各个髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标，并根据各个所述相对坐标确定针对所述髋关节假体的安装校准位置坐标。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有一个或多个包括执行指令的程序，所述执行指令能够被电子设备（包括但不限于计算机，服务器，或者网络设备等）读取并执行，以用于执行本申请上述方法的步骤。
第五方面，本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机程序执行上述方法的步骤。
针对机器人辅助全髋关节置换术（Total Hip Arthroplasty, THA）中存在的精确度和安全性问题，通过本申请提供的一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置、控制方法、电子设备及存储介质，能够至少产生如下的技术效果：
（1）通过使用第一压敏膜带和第二压敏膜带，装置能够详细检测髋臼试模与股骨头试模之间以及股骨柄与髋臼边缘之间的接触压力阵列区域，能够提供精确的压力分布数据，帮助更准确地调整假体位置和角度，从而提高手术精度。
（2）通过检测和分析股骨柄颈部的活动伸缩情况和髋臼边缘的压力分布，能够评估并指示是否存在脱位或撞击风险，并自动确定待进行调整的安装校准位置，可以有效减少术后假体脱位和髋关节撞击的风险，提高手术的长期成功率。
（3）由于压敏膜带的灵敏度不同，可以根据不同患者的具体情况（如骨质密度、关节状况等）进行个性化的压力测试，实现针对不同患者定制最适合其身体状况的手术方案。
（4）通过确保股骨柄颈部和髋臼杯之间的正确相对位置关系，手术后患者的关节运动范围可以更接近正常，优化了术后功能恢复，有助于改善术后的运动功能和生活质量。
（5）机器人控制器获取的压力点阵数据集可以为术者提供即时反馈，帮助其在手术过程中做出更为精确和安全的决策，以支持减少手术中基于经验的判断错误。
通过本申请实施例，基于柔性传感器的精确压力监测和数据分析，实现了指导机器人实施精确的假体安装，极大地提高了THA手术的精度和安全性，可以减少对周围健康骨骼和软组织的损伤，从而减少术中出血和术后恢复期的疼痛和术后并发症风险，加快患者的康复过程，降低患者进行二次手术的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的一示例的结构示意图；
图2示出了根据本申请实施例的髋关节假体的一示例的结构示意图；
图3示出了根据本申请实施例的髋关节假体发生髋臼试模边缘撞击风险时的一示例的效果示意图；
图4示出了根据本申请实施例的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法的一示例的流程图；
图5示出了根据本申请实施例的试模显示装置的一示例的效果示意图；
图6示出了髋关节测试动作的一示例的效果示意图；
图7示出了根据图4中的步骤S430中获取股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标的一示例的流程图；
图8为本申请的电子设备的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
需要说明的是，本申请中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
需强调的是，目前机器人系统迫切需要获取术中稳定性测试中可检测、可分析的数据，如头臼之间的压力、股骨柄相对髋臼活动范围、潜在撞击位置以及软组织张力等。
图1示出了用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的一示例的结构示意图。
如图1所示，用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置包括试模信号采样单元10、信号传输单元20和机器人控制器30。具体地，通过试模信号采样单元10采集在机器人辅助髋关节置换手术中针对所置换的髋关节假体的各类信号，例如压力传感信号、撞击传感信号等等。进而，经由信号传输单元20发送至机器人控制器30进行分析，应理解的是，信号传输单元20可以采用多样化类型的设备，例如光缆、蓝牙或wifi信号等，在此应不作限制。进一步地，通过机器人控制器30基于传感信号进行分析，或者也可以综合假体的相关固有设置信息进行综合处理，以确定是否需要对试模方案进行调整，能有效提高髋关节假体置换术的成功率。
如图1所示，试模信号采样单元10包括第一压敏膜带110和第二压敏膜带120。第一压敏膜带110包括点阵分布的多个第一压敏薄膜传感器111，第二压敏膜带120包括点阵分布的多个第二压敏薄膜传感器121，且各个第二压敏薄膜传感器121分别具有不同的灵敏度。
图2示出了根据本申请实施例的髋关节假体的一示例的结构示意图。
如图2所示，髋关节假体包括髋臼试模210、股骨头试模220和股骨柄230，股骨柄230是可活动伸缩的。具体地，髋臼试模内面211上设置有第一压敏膜带110，在第一压敏膜带110中，各个第一压敏薄膜传感器111均匀地设置在髋臼试模内面211，以检测髋臼试模210与股骨头试模220之间的头臼接触压力区域阵列。在髋臼试模边缘213上设置有第二压敏膜带120，第二压敏膜带120中的各个第二压敏薄膜传感器121均匀地分布在髋臼试模边缘213，以检测股骨柄230与髋臼试模边缘213之间的髋臼边缘挤压力区域阵列。此外，各个第二压敏薄膜传感器121具有不同的压力灵敏度，可以根据不同患者的具体情况（如骨质密度、关节状况等）进行个性化的压力测试。
在一些实施方式中，各个第一压敏薄膜传感器111和第二压敏薄膜传感器121均采用石墨烯压敏薄膜传感器，由此采用柔性传感器技术，实现更快速的采样响应时间和更宽的工作范围，具有较强的环境适应性。更具体地，压力传感器监测灵敏度至少为5N，压力传感器密度不超过1mm2。
更优选地，针对股骨头试模220的第一压敏薄膜传感器111点阵分布于髋臼试模210的半球体，由此避免了组合点阵压力形状重叠带来的干扰。
需说明的是，待置换的髋关节假体包括股骨头试模220和用于支撑股骨头试模220的股骨柄230，且股骨柄230是可活动伸缩的，以支持个性多样化的髋关节试模方案。股骨柄230包括股骨颈试模外套筒231和股骨颈试模内芯233，股骨颈试模外套筒231与股骨颈试模内芯233之间的相对距离是可调节的，以实现活动伸缩的股骨柄230。由此，通过调整颈部长度来对髋关节软组织张力进行调整，并还能支持实时选择合适型号的股骨头试模220。
图3示出了根据本申请实施例的髋关节假体发生髋臼试模边缘撞击风险的一示例的效果示意图。
如图3所示，在术者佩戴髋关节假体进行动作时，股骨柄230的活动范围有可能会触及髋臼试模边缘，此时会发生撞击风险，此时则需要对试模方案进行调整，以解除撞击风险，提升髋关节假体的安装成功率。另一方面，还需要对术者佩戴髋关节假体之后的头臼接触压力进行监测，以保障假体受力分布和大小是满足安全范围条件的，例如避免头臼脱离风险。
图4示出了根据本申请实施例的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法的一示例的流程图。
关于本申请实施例方法的执行主体，其可以是任意具有计算或处理能力的机器人控制器或处理器，以实现向医生或机器人提供试模辅助功能。在一些示例中，其可以是通过软件、硬件或软硬件结合的方式被集成配置在客户端中，例如台式机、手机或平板电脑等，在此应不加限制。
图5示出了根据本申请实施例的试模显示装置的一示例的效果示意图。如图5所示，在显示装置上直观显示了头臼接触区域分布图和髋臼边缘撞击分布图，其显示了当股骨柄颈部与衬垫边缘发生撞击时，挤压产生的压力通过无线或有线的方式显示在显示器上的效果。
如图4所示，在步骤S410中，获取术者对应髋关节测试动作组合的压力点阵数据集。
这里，髋关节测试动作组合可以是多样化的，并可以根据术者（即，待置换髋关节假体的患者）的具体情况而进行调整规划，例如髋关节测试动作组合包括以下中的至少一个髋关节测试动作：针对术侧髋关节的屈曲、后伸、外展、内收、内旋和外旋动作。
图6示出了髋关节测试动作的一示例的效果示意图。如图6所示，术中术者在进行髋关节稳定性测试时，通过对术侧髋关节进行屈曲、后伸、外展、内收、内旋、外旋以及组合动作时，记录不同动作和角度头臼接触部位的压力大小、点阵组成形状，以及髋臼衬边缘是否存在撞击。
此外，压力点阵数据集中的每一压力点阵数据均包括对应指定髋关节测试动作的由第一压敏膜带110所检测的目标头臼接触压力区域阵列和由第二压敏膜带120所检测的目标髋臼边缘挤压力区域阵列。
在步骤S420中，根据压力点阵数据集确定安全检测结果。
这里，安全检测结果包括用于指示各个髋关节测试动作所对应的头臼接触压力区域是否满足预设的安全压力条件的第一结果，和用于指示髋臼试模边缘与股骨柄230之间是否存在撞击风险的第二结果。
在步骤S430中，在安全检测结果指示髋关节假体的当前试模安装位置存在安全隐患的情况下，获取各个髋关节测试动作所对应的股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对坐标，并根据各个相对坐标确定针对髋关节假体的安装校准位置坐标。
在一些实施方式中，通过选用的股骨头直径，压力点阵分布区域的形状，测算股骨头相对髋臼杯的位置，依据加减头情况及股骨柄230形状，可以判断股骨柄230相对髋臼的位置。然后，在髋关节稳定性测试过程中，依据股骨柄230相对髋臼位置关系，判断股骨柄230活动范围是否在安全范围，以及可能的撞击脱位风险，利用髋臼安全区计算器对机器人的关节假体规划作出实时调整，引导机器人改变假体安装角度。进一步的，由于股骨柄230与股骨头通过股骨颈部相连接，批次的相对位置固定，因此依据使用股骨头加减头的情况，通过股骨头相对髋臼衬的旋转方向和角度，可以测算出股骨假体相对髋臼的位置关系。
结合如图3所示的示例，当存在髋臼试模边缘撞击风险时，可以调整髋臼试模210的安装位置，以消除髋臼试模210的边缘撞击风险。此外，还可以对头臼接触区域和头臼接触压力进行分析，以确定存在脱离风险或承压超出预设安全压力阈值的情况下，对股骨头试模220或骨颈部的位置进行调整，以得到较佳的试模安装方案，能极大地提高THA手术的精度和安全性，可以减少对周围健康骨骼和软组织的损伤。
通过本申请实施例，利用柔性压力传感器技术，设计特殊结构的髋臼和股骨头试模220，能够实现在术中感知关节位姿及应力。通过采集试模复位后股骨头与髋臼接触区域压力大小、接触面分布形状及关键参数，测算股骨头相对髋臼的位置，获取头臼之间的压力、股骨柄230相对髋臼活动范围、潜在撞击位置以及软组织张力等数据，分析预判撞击风险，在术前智能规划的基础上，进一步确定个性化的臼杯与股骨假体植入位置。
图7示出了根据图4中的步骤S430中获取股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对坐标的一示例的流程图。
如图7所示，在步骤S710中，针对各个髋关节测试动作，获取髋关节测试动作所对应的压力点阵数据，并根据该压力点阵数据中的头臼接触压力区域阵列确定在股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对坐标。
在步骤S720中，根据头臼接触压力区域阵列，确定在股骨头试模220与髋臼试模210之间的股骨头试模受力区域。
在步骤S730中，根据股骨头试模受力区域，确定股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对坐标。
通过本申请实施例，利用头臼接触压力区域阵列模拟构建头臼受力区域，并根据头臼受力区域通过三维影像几何分析，以较精准地确定股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对坐标。
在一些实施方式中，通过以下方式来确定股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标：
（1）
（2）
（3）
式中，表示第i个第一压敏薄膜传感器111在第/>个动作所检测到的压力值，该第一压敏薄膜传感器111所对应的位置坐标为/>，对应第/>个动作的股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标为/>，M表示第一压敏膜带110中所包含的第一压敏薄膜传感器111的集合，U表示髋关节测试动作组合中所包含的髋关节测试动作的集合。
获取对应髋臼试模210的中心点的标定位置坐标，并根据标定位置坐标和股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标确定股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对坐标：
（4）
（5）
（6）
式中，表示对应髋臼试模210的中心点的标定位置坐标，其可以通过距离传感器检测标定或由用户输入信息而预先标定，（/>）表示对应第/>个动作的股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对坐标。
通过本申请实施例，基于压力分布和几何数据的分析方法，将由压敏薄膜传感器收集的压力数据转换为量化的数值，通过压力对各个传感器位置的加权平均，以确定股骨头接触区域的压力中心，并基于压力中心与预标定的髋臼试模210的中心点之间的位置偏移来确定股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对坐标，实现了基于压力几何区域分析来拟合确定相对坐标的过程。
进一步地，通过以下方式来确定针对髋关节假体的安装校准位置坐标：
首先，根据各个股骨头试模220与髋臼试模210之间的相对位置所对应的平均值，确定综合相对坐标：
（7）
（8）
（9）
式中，表示股骨头试模220与髋臼试模210之间的综合相对坐标，N表示髋关节测试动作组合中所包含的髋关节测试动作的动作总数。
然后，根据综合相对坐标，确定针对髋关节假体的安装校准坐标。
通过本申请实施例，对于每一个髋关节测试动作（如屈曲、后伸、外展等），重复之前的步骤，计算每个动作的压力中心，继而，对于所有测试动作的压力中心，通过求所有单独偏差的平均值的方式来计算综合的位置偏差。由此，综合考虑所有测试动作的数据，以确定髋关节假体的安装校准坐标或位置调整量，为股骨头相对于髋臼的最佳校准方位提供更精确的指导。
在本申请实施例中，通过点阵石墨烯压敏膜技术，将目前凭经验进行的髋关节稳定性测试环节具体量化，更直观的将撞击及脱位风险显示给术者，便于术中调整假体位置。
在本申请实施例的一些示例中，当第二结果为髋臼试模边缘与股骨柄230之间不存在撞击风险时，将综合相对坐标确定为针对髋关节假体的安装校准位置坐标。另一方面，当第二结果为髋臼试模边缘与股骨柄230之间存在撞击风险时，获取与用于指示撞击风险的风险髋关节测试动作相对应的目标髋臼边缘挤压力区域阵列。进而，根据目标髋臼边缘挤压力区域阵列和综合相对坐标，确定针对髋关节假体的安装校准位置坐标。
通过本申请实施例，综合考虑了头臼位置偏差风险和股骨柄230撞击风险，在确定不存在股骨柄撞击风险的情况下，直接利用头臼压力阵列分析所得到的综合相对坐标来确定安装校准位置坐标。另外，在确定存在股骨柄撞击风险的情况下，综合利用对应发生股骨柄撞击风险的髋关节测试动作的髋臼边缘挤压力区域阵列，对综合相对坐标进行校准，以确保能够实现较精确的安装位置引导。
在一些实施方式中，根据所述目标髋臼边缘挤压力区域阵列，确定在髋臼试模边缘与股骨柄230之间的撞击区域所对应的压力中心的位置为：
(10)
（11）
（12）
式中，表示髋臼试模边缘与股骨柄230之间的撞击区域所对应的压力中心的位置，/>表示第k个第二压敏薄膜传感器121在风险髋关节测试动作所检测的压力值，/>表示第k个第二压敏薄膜传感器121的压力灵敏度权重，/>表示第k个第二压敏薄膜传感器121的坐标位置，G表示髋关节测试动作组合中出现的风险髋关节测试动作的集合。
由此，通过压力几何区域分析，实现了拟合确定撞击区域所对应的压力中心的位置。作为更优选的实施方式，结合各个第二压敏薄膜传感器121的面积，拟合撞击区域，并在显示器中进行显示（参照如图5中的示例）。
此外，在本申请实施例中，在选定撞击区域压力中心时，加入了针对传感器灵敏度的权重考量，例如对髋臼边缘不同位置设置更灵敏传感器或更高的权重的偏差设计，实现对关键位置（例如，主要负重位置）和非关键位置的撞击点的偏差区域拟合效果。
需说明的是，压力灵敏度权重可以是直接根据压力敏感度而进行设置的，例如二者之间呈正相关关系的。而在其他可附加的实施方式中，压力敏感度权重还可以是基于用户需求而进行调整的，且都属于本申请实施例的实施范围内。
进一步地，根据撞击区域所对应的压力中心的位置和综合相对坐标，确定针对髋关节假体的安装校准位置坐标：
（13）
（14）
（15）
式中，表示安装校准位置坐标，/>表示风险相对校准权重。
由此，将对应股骨柄撞击风险的撞击位置与对应头臼位置偏差风险的偏差位置进行综合加权，以确定最终的安装校准位置坐标，能够实现同时对股骨柄撞击风险和头臼位置偏差风险的规避路径引导。
需说明的是，灵敏度权重反映了各个传感器所处位置点在手术的相对重要性。用于平衡撞击位置与头臼偏差位置的偏离权重，其在某种程度上可以反映头臼位置偏差风险与股骨柄撞击风险之间的重要性，例如如果撞击风险导致的后果非常严重，则相应的取值也应较大，例如/>＞0.5。
在本申请实施例的一些示例中，结合实际医疗场景需求，医生或操作员还可以通过输入参数的方式来对和/>进行调整。具体地，获取用户输入信息，并根据用户输入信息，更新风险相对校准权重/>和各个第二压敏薄膜传感器121所对应的压力灵敏度权重/>，实现更个性化的试模方案，具有更广泛的适用性。
通过本申请实施例，利用点阵石墨烯压敏膜技术，将目前凭经验进行的髋关节稳定性测试环节具体量化，更直观的将撞击及脱位风险显示给术者，便于术中调整假体位置。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作合并，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在一些实施例中，本申请实施例提供一种非易失性计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有一个或多个包括执行指令的程序，所述执行指令能够被电子设备（包括但不限于计算机，服务器，或者网络设备等）读取并执行，以用于执行本申请上述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法。
在一些实施例中，本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法。
在一些实施例中，本申请实施例还提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法。
图8是本申请另一实施例提供的执行用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法的电子设备的硬件结构示意图，如图8所示，该设备包括：
一个或多个处理器810以及存储器820，图8中以一个处理器810为例。
执行用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法的设备还可以包括：输入装置830和输出装置840。
处理器810、存储器820、输入装置830和输出装置840可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
存储器820作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法对应的程序指令/模块。处理器810通过运行存储在存储器820中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法。
存储器820可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器820可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器820可选包括相对于处理器810远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置830可接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的信号。输出装置840可包括显示屏等显示设备。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器820中，当被所述一个或者多个处理器810执行时，执行上述任意方法实施例中的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置的控制方法。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
本申请实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:
(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等。
(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)其他具有数据交互功能的机载电子装置，例如安装上车辆上的车机装置。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，包括：
第一压敏膜带，所述第一压敏膜带设置在髋臼试模内面，且用于检测髋臼试模与股骨头试模之间的头臼接触压力区域阵列；所述第一压敏膜带包含点阵分布的多个第一压敏薄膜传感器；待置换的髋关节假体包含所述髋臼试模、所述股骨头试模和股骨柄，所述股骨柄用于支撑所述股骨头试模，且所述股骨柄支持活动伸缩；
第二压敏膜带，所述第二压敏膜带设置在髋臼试模边缘，且用于检测所述股骨柄与所述髋臼试模的边缘之间的髋臼边缘挤压力区域阵列；第二压敏膜带包含点阵分布的多个第二压敏薄膜传感器，且各个所述第二压敏薄膜传感器分别具有不同的灵敏度；
机器人控制器，用于执行的操作包括：
获取术者对应髋关节测试动作组合的压力点阵数据集；所述髋关节测试动作组合包含以下髋关节测试动作中的至少一个：针对术侧髋关节的屈曲、后伸、外展、内收、内旋和外旋动作；所述压力点阵数据集中的每一压力点阵数据均包括对应指定髋关节测试动作的目标头臼接触压力区域阵列和目标髋臼边缘挤压力区域阵列；
根据所述压力点阵数据集确定安全检测结果；所述安全检测结果包括用于指示各个所述髋关节测试动作所对应的头臼接触压力区域是否满足预设的安全压力条件的第一结果，和用于指示所述髋臼试模边缘与所述股骨柄之间是否存在撞击风险的第二结果；
当所述安全检测结果指示所述髋关节假体的当前试模安装位置存在安全隐患时，获取各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，并根据各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置确定针对所述髋关节假体的安装校准位置；
所述获取各个所述髋关节测试动作所对应的股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置，包括：
针对各个所述髋关节测试动作，获取所述髋关节测试动作所对应的压力点阵数据，并根据所述压力点阵数据中的头臼接触压力区域阵列确定在股骨头试模与髋臼试模之间的相对位置：
根据所述头臼接触压力区域阵列，确定在股骨头试模与髋臼试模之间的股骨头试模受力区域；
根据所述股骨头试模受力区域，确定所述股骨头试模与所述髋臼试模之间的相对位置；
所述根据所述股骨头试模受力区域，确定所述股骨头试模与所述髋臼试模之间的相对位置，包括：
确定所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标，所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的横坐标的计算公式为公式（1），所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的纵坐标的计算公式为公式（2），所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置的竖坐标的计算公式为公式（3）：
（1）
（2）
（3）
其中，为第i个第一压敏薄膜传感器在第/>个动作所检测到的压力值，所述第i个第一压敏薄膜传感器的位置坐标为/>；对应第/>个动作的压力中心点的位置坐标为/>；M为第一压敏膜带中包括的第一压敏薄膜传感器的集合；U表示髋关节测试动作组合中包括的髋关节测试动作的集合；
获取对应髋臼试模的中心点的标定位置坐标，并根据所述标定位置坐标和所述股骨头试模受力区域的压力中心点的位置坐标确定股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标，股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的横坐标的计算公式为公式（4），股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的纵坐标的计算公式为公式（5），股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标的竖坐标的计算公式为公式（6）：
（4）
（5）
（6）
其中，表示对应髋臼试模的中心点的标定位置坐标，
为对应第/>个动作的股骨头试模受力区域的压力中心点与髋臼试模的中心点的标定位置的相对坐标。
2.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述第一压敏薄膜传感器和所述第二压敏薄膜传感器为石墨烯压敏薄膜传感器。
3.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述试模装置还包括：
蓝牙模块，用于将所述头臼接触压力区域阵列和所述髋臼边缘挤压力区域阵列发送至所述机器人控制器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述股骨柄包括股骨颈试模外套筒和股骨颈试模内芯；所述股骨颈试模外套筒与所述股骨颈试模内芯之间的相对距离支持调节，所述股骨柄支持活动伸缩。
5.根据权利要求1所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，包括：首先，根据各个所述股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标确定股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，所述根据各个所述股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标确定股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，包括：
根据髋关节测试动作组合中各个髋关节测试动作的各个股骨头试模与髋臼试模之间的相对坐标的平均值，确定股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的横坐标的计算公式为公式（7），股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的纵坐标的计算公式为公式（8），股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标的竖坐标的计算公式为公式（9）：
（7）
（8）
（9）
其中，为股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，N为所述髋关节测试动作组合中髋关节测试动作的总数；
根据所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置。
6.根据权利要求5所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述根据所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，包括：
当所述第二结果为髋臼试模边缘与所述股骨柄之间不存在撞击风险时，将所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标确定为针对所述髋关节假体的安装校准位置；
当所述第二结果为髋臼试模边缘与所述股骨柄之间存在撞击风险时，获取与用于指示所述撞击风险的风险髋关节测试动作相对应的目标髋臼边缘挤压力区域阵列；
根据所述目标髋臼边缘挤压力区域阵列和所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置。
7.根据权利要求6所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述根据所述目标髋臼边缘挤压力区域阵列和所述股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，包括：
根据所述目标髋臼边缘挤压力区域阵列，确定在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的位置，在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的横坐标的计算公式为公式（10），在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的纵坐标的计算公式为公式（11），在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的竖坐标的计算公式为公式（12）：
（10）
（11）
（12）
其中，为在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的位置的坐标；
为第k个第二压敏薄膜传感器在风险髋关节测试动作所检测到的压力值；/>为第k个第二压敏薄膜传感器的压力灵敏度权重；/>为第k个第二压敏薄膜传感器的位置坐标；G为髋关节测试动作组合中出现的风险髋关节测试动作的集合；
根据在髋臼试模边缘与所述股骨柄之间的撞击区域所对应的压力中心的位置的坐标和股骨头试模与髋臼试模之间的综合相对坐标，确定针对所述髋关节假体的安装校准位置，髋关节假体的安装校准位置的横坐标的计算公式为公式（13），髋关节假体的安装校准位置的纵坐标的计算公式为公式（14），髋关节假体的安装校准位置的竖坐标的计算公式为公式（15）：
（13）
（14）
（15）
其中，为髋关节假体的安装校准位置的坐标，/>为风险相对校准权重。
8.根据权利要求7所述的用于机器人辅助髋关节置换术的试模装置，其特征在于，所述机器人控制器还用于执行包括以下的操作：
获取用户输入信息；
根据所述用户输入信息，更新所述风险相对校准权重和各个所述第二压敏薄膜传感器的压力灵敏度权重。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102688097A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-09-26 | 清华大学 | 人工髋关节置换术中髋臼及股骨头姿态获取方法与系统 |
| CN102885626A (zh) * | 2012-09-20 | 2013-01-23 | 清华大学 | 新型的髋置换术中获取髋臼及股骨头姿态的方法与系统 |
| CN111214316A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-06-02 | 南京冬尚生物科技有限公司 | 一种人工髋关节压力测量仪 |
| CN113599028A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-05 | 中国人民解放军总医院第四医学中心 | 一种可监测头臼位置关系及边缘撞击风险的试模装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2017354043B9 (en) * | 2016-11-02 | 2019-08-29 | Zimmer, Inc. | Device for sensing implant location and impingement |
| US11291549B2 (en) * | 2019-12-11 | 2022-04-05 | Depuy Ireland Unlimited Company | Ceramic acetabular shell liners with augments |
-
2024
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102688097A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-09-26 | 清华大学 | 人工髋关节置换术中髋臼及股骨头姿态获取方法与系统 |
| CN102885626A (zh) * | 2012-09-20 | 2013-01-23 | 清华大学 | 新型的髋置换术中获取髋臼及股骨头姿态的方法与系统 |
| CN111214316A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-06-02 | 南京冬尚生物科技有限公司 | 一种人工髋关节压力测量仪 |
| CN113599028A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-05 | 中国人民解放军总医院第四医学中心 | 一种可监测头臼位置关系及边缘撞击风险的试模装置 |
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