一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法技術方案

本發明專利技術實施例公開了一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法，關節鏡手術系統，用于觀察待手術關節內部結構，并實時監控前交叉韌帶重建手術過程；采點建模系統，與關節鏡手術系統連接，依據待手術關節內部結構定位隧道的位置，構建隧道空間路徑模型；機械臂定位系統，與采點建模系統連接，依據隧道空間路徑模型，對隧道進行物理輔助定位，為前交叉韌帶重建手術提供導向，本發明專利技術通過關節鏡手術系統觀察關節內部結構，并精準觀察手術的整個過程，通過采點建模系統，并構建隧道空間路徑模型，模擬出隧道路徑，進而通過機械臂定位系統輔助術者用導針一次性建立脛骨隧道和股骨隧道，降低手術難度，提高手術質量和效率。

【技術實現步驟摘要】
一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法
本專利技術涉及輔助醫療手術領域，尤其涉及一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法。
技術介紹
膝關節是人體最復雜的關節之一，膝關節韌帶損傷是運動醫學的常見病，為避免膝關節不穩進一步發展成骨關節炎等不良后果，應對斷裂的韌帶及時重建。膝關節韌帶重建通常涉及診斷性關節鏡檢查、切取準備韌帶移植物、建立以韌帶解剖附著點為出入口的骨隧道、移植物的植入和固定，其中建立用于固定重建韌帶的骨隧道是手術的重點和難點。以最常見的前交叉韌帶重建手術為例，理論上，根據前交叉韌帶在股骨和脛骨上的兩個附著點就可以確定出一條直線，兩端都走行于骨質內；然而，經脛骨隧道達到股骨隧道解剖定點的方法對術者的空間定位感要求極高，對于缺乏經驗的術者來說不易完成?，F有的手術導航系統可以將足印區定位過程可視化，輔助術者調整至合適的定位器鉤端位置和導針角度，但總體精度仍有待提高。隨著近年機器人導航手術技術的研發和應用，機械臂輔助定位有望成為經脛骨隧道準確建立股骨隧道的可靠保障，有助于消除技術壁壘。同樣地，在其他膝關節韌帶重建手術中，將導航系統和機械臂空間定位相結合可以降低手術難度、提高手術質量和精度以及推廣新技術。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法，解決以上技術問題。本專利技術所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：一種膝關節韌帶重建智能控制系統，包括關節鏡手術系統，用于觀察待手術關節內部結構，并實時監控前交叉韌帶重建手術過程；采點建模系統，與所述關節鏡手術系統連接，依據所述待手術關節內部結構定位隧道的位置，構建隧道空間路徑模型；機械臂定位系統，與所述采點建模系統連接，依據所述隧道空間路徑模型，對所述隧道進行物理輔助定位，為所述前交叉韌帶重建手術提供導向。優選地，所述關節鏡手術系統包括空心棒，所述空心棒的內部固定有透鏡、光導纖維和攝像裝置，所述攝像裝置連接顯示裝置，所述空心棒連接一動力裝置，通過所述動力裝置將所述空心棒的一端導入所述關節內部。優選地，所述采點建模系統包括探針、追蹤器和計算機，所述探針連接所述追蹤器，所述追蹤器連接所述計算機。優選地，所述探針用于采集關節鏡下的多個采樣點，所述追蹤器將所述采樣點傳輸至所述計算機，多個所述采樣點構成采樣點集，所述計算機依據所述采樣點集構建三維坐標系和所述隧道空間路徑模型，并依據預定算法確定脛骨和股骨隧道內口的位置。優選地，所述機械臂定位系統包括機械臂，所述機械臂的一端設置一空心套筒。優選地，所述機械臂為七自由度機械臂。優選地，所述空心套筒的內徑比所述隧道內徑大。另外，依據上述所述的膝關節韌帶重建智能控制系統，本專利技術還提供一種膝關節韌帶重建智能控制方法，操作方法包括：S100、在關節鏡系統的視線范圍內采集若干位置點，組成所述采樣點集，依據所述采樣點集建立三維坐標系；S200、于所述三維坐標系內選取若干特征點，依據所述特征點建立所述隧道空間路徑模型；S300、依據所述隧道空間路徑模型，定位所述隧道內口的位置；S400、依據所述隧道內口的位置，通過所述機械臂定位所述空心套筒，使所述空心套筒的內腔對準所述隧道內口；S500、依據所述空心套筒的導引，通過工具建立隧道。優選地，步驟S200包括：S201、用剛性探針分別對股骨、脛骨關節面上進行多點采點；計算機依據所述多點采點模擬關節面效果圖；S202、再次進行精細采點，采集包括過頂點、下參考點、外側半月板游離緣任一點、內側髁間嵴外側坡面任一點，計算機依據預定算法和所述精細采點確認所述脛骨和所述股骨的隧道內口位置。優選地，步驟S500包括S501、使空心套筒對準脛骨隧道內口，用鉆頭插入所述空心套筒內并鉆出脛骨隧道外口凹槽，通過導針插入所述脛骨隧道外口凹槽建立脛骨隧道；S502、使空心套筒對準股骨隧道內口，用鉆頭插入所述空心套筒內并鉆出股骨隧道外口凹槽，通過導針插入所述股骨隧道外口凹槽建立股骨隧道。有益效果：本專利技術通過關節鏡手術系統觀察關節內部結構，并精準觀察手術的整個過程，通過采點建模系統，定位關節內部隧道的位置，并構建隧道空間路徑模型，模擬出隧道路徑，進而通過機械臂定位系統對隧道路徑進行物理定位，從而為手術提供導向，輔助術者用導針一次性建立脛骨隧道和股骨隧道，以避免前內側入路建立股骨隧道的極度屈膝、隧道定位欠準確、隧道長度過短、外口過低、易損傷腓總神經和刺激髂脛束等劣勢，降低手術難度，提高手術質量和效率。附圖說明圖1為本專利技術的膝關節韌帶重建智能控制系統結構組成圖；圖2為本專利技術的膝關節韌帶重建智能控制方法流程圖。圖中：1-關節鏡手術系統；10-關節鏡；2-采點建模系統；20-探針；21-追蹤器；22-計算機；3-機械臂定位系統；30-機械臂；31-空心套筒；4-顯示裝置。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本專利技術中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步說明，但不作為本專利技術的限定。如圖1所示，本專利技術提供了一種膝關節韌帶重建智能控制系統，包括關節鏡手術系統1，用于觀察待手術關節內部結構，并實時監控前交叉韌帶重建手術過程；采點建模系統2，與關節鏡手術系統連接，依據待手術關節內部結構定位隧道的位置，構建隧道空間路徑模型；機械臂定位系統3，與采點建模系統連接，依據隧道空間路徑模型，對隧道進行物理輔助定位，為前交叉韌帶重建手術提供導向。本專利技術的優點在于：本專利技術通過關節鏡手術系統觀察關節內部結構，并精準觀察手術的整個過程，通過采點建模系統，定位關節內部隧道的位置，并構建隧道空間路徑模型，模擬出隧道路徑，進而通過機械臂定位系統對隧道路徑進行物理定位，從而為手術提供導向，輔助術者用導針一次性建立脛骨隧道和股骨隧道，以避免前內側入路建立股骨隧道的極度屈膝、隧道定位欠準確、隧道長度過短、外口過低、易損傷腓總神經和刺激髂脛束等劣勢，降低手術難度，提高手術質量和效率。作為本專利技術一種優選的實施方式，關節鏡手術系統1包括關節鏡10和顯示裝置4，顯示裝置4為顯示屏。關節鏡10包括空心棒，空心棒的內部固定有透鏡、光導纖維和攝像裝置，攝像裝置連接顯示裝置4，空心棒連接一動力裝置，通過動力裝置將空心棒10的一端導入關節內部。空心棒為長20余厘米，粗4-5毫米的細棒，用來插入關節腔，棒內含一組光導纖維和一組透鏡，光導纖維將光線傳入關節，透鏡則將關節內的影像傳出。在關節外，一根光纜將光導纖維與冷光源相連接，這樣冷光源可以照亮關節；一個攝像本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種膝關節韌帶重建智能控制系統，其特征在于，包括/n關節鏡手術系統，用于觀察待手術關節內部結構，并實時監控前交叉韌帶重建手術過程；/n采點建模系統，與所述關節鏡手術系統連接，依據所述待手術關節內部結構定位隧道的位置，構建隧道空間路徑模型；/n機械臂定位系統，與所述采點建模系統連接，依據所述隧道空間路徑模型，對所述隧道進行物理輔助定位，為所述前交叉韌帶重建手術提供導向。/n

【技術特征摘要】
1.一種膝關節韌帶重建智能控制系統，其特征在于，包括
關節鏡手術系統，用于觀察待手術關節內部結構，并實時監控前交叉韌帶重建手術過程；
采點建模系統，與所述關節鏡手術系統連接，依據所述待手術關節內部結構定位隧道的位置，構建隧道空間路徑模型；
機械臂定位系統，與所述采點建模系統連接，依據所述隧道空間路徑模型，對所述隧道進行物理輔助定位，為所述前交叉韌帶重建手術提供導向。


2.根據權利要求1所述的一種膝關節韌帶重建智能控制系統，其特征在于，所述關節鏡手術系統包括空心棒，所述空心棒的內部固定有透鏡、光導纖維和攝像裝置，所述攝像裝置連接顯示裝置，所述空心棒連接一動力裝置，通過所述動力裝置將所述空心棒的一端導入所述關節內部。


3.根據權利要求1所述的一種膝關節韌帶重建智能控制系統，其特征在于，所述采點建模系統包括探針、追蹤器和計算機，所述探針連接所述追蹤器，所述追蹤器連接所述計算機。


4.根據權利要求3所述的一種膝關節韌帶重建智能控制系統，其特征在于，所述探針用于采集關節鏡下的多個采樣點，所述追蹤器將所述采樣點傳輸至所述計算機，多個所述采樣點構成采樣點集，所述計算機依據所述采樣點集構建三維坐標系和所述隧道空間路徑模型，并依據預定算法確定脛骨和股骨隧道內口的位置。


5.根據權利要求1所述的一種膝關節韌帶重建智能控制系統，其特征在于，所述機械臂定位系統包括機械臂，所述機械臂的一端設置一空心套筒。


6.根據權利要求5所述的一種膝關節韌帶重建智能控制系統，其特征在于，所述機械臂為七自由度機械臂。


7.根據權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙金忠，王少白，蔣佳，燕曉宇，侯堯，周武建，李軍軍，伍晨亮，葉梓鵬，鄭智，
申請(專利權)人：上海卓夢醫療科技有限公司，上海市第六人民醫院，
類型：發明
國別省市：上海;31