專利名稱：用于膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的光學(xué)紅外定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的光學(xué)紅外定位系統(tǒng)
背景技術(shù)：
膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)(total knee replacement)的目的是將損傷的膝關(guān)節(jié)面按設(shè)計切除，并安裝匹配的人工關(guān)節(jié)假體。
根據(jù)人體下肢受力的模式，手術(shù)中醫(yī)生必須垂直下肢力線將股骨遠端關(guān)節(jié)面切除。這直接決定著手術(shù)質(zhì)量，大量的手術(shù)結(jié)果告訴我們，如果術(shù)中誤差超過5度，就可以認定手術(shù)失敗。
在傳統(tǒng)的手術(shù)中，醫(yī)生是根據(jù)病人膝關(guān)節(jié)的X光片，憑借手術(shù)經(jīng)驗插入引導(dǎo)管，估計股骨力線和股骨生理軸線的常規(guī)夾角進行股骨遠端關(guān)節(jié)面的切除。這就造成手術(shù)的精度低，質(zhì)量也不易保證。骨外科醫(yī)生對手術(shù)質(zhì)量的擔心來自對患者下肢力線不能準確確定。原因很簡單，因為人體的股骨生理軸線并不是下肢力線。常規(guī)的手術(shù)方法是根據(jù)普通人的股骨生理軸線憑經(jīng)驗進行判斷，自然就會導(dǎo)致股骨遠端關(guān)節(jié)面的切除質(zhì)量比較難以保證。可是股骨遠端關(guān)節(jié)面的切除對患者的影響是整個手術(shù)中最為重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的光學(xué)紅外定位系統(tǒng)，整個系統(tǒng)分為位置傳感計算和指示跟蹤兩個部分，具體包括1.位置傳感部分包括支架，兩個面陣CCD，兩個紅外濾波片，一個圖象采集卡，一臺主頻不低于500M的普通臺式計算機以及一個定位系統(tǒng)控制器。
1)支架有可調(diào)節(jié)活動旋鈕，可以調(diào)節(jié)支架本身的高度和方向。作用是使指示跟蹤裝置發(fā)出的紅外光能夠在手術(shù)中進入兩個CCD的視場。
2)兩個面陣CCD安裝在支架上的裝置盒內(nèi)，相對位置固定。是整個定位裝置的光學(xué)傳感部分。
3)兩個紅外濾波片是普通的1.44M磁盤介質(zhì)。分別安裝在兩個面陣CCD的鏡頭外，使選通指示跟蹤裝置發(fā)出的紅外光。
4)圖象采集卡安裝在臺式計算機中，有視頻線連接兩個面陣CCD.作用是進行圖象采集。
5)定位系統(tǒng)控制器在安裝在支架上的裝置盒內(nèi)，是整個定位系統(tǒng)的控制單元。與計算機通過RS232串口線相連。負責(zé)與指示跟蹤部分進行紅外通信以及控制。
2.指示跟蹤部分由指示器和跟蹤器組成，具體包括1)指示器上面固定著不共面的四個紅外發(fā)光點，由定位系統(tǒng)控制器控制其發(fā)光和關(guān)閉。作用是通過定位傳感部分間接得到棒尖的空間坐標。
2)跟蹤器上面固定著不共面的四個紅外發(fā)光點，由定位系統(tǒng)控制器控制其發(fā)光和關(guān)閉。作用是通過定位傳感部分得到手術(shù)中引起的位置移動信息。
所述切骨導(dǎo)航桿的前段有一導(dǎo)航桿尖端，在切骨導(dǎo)航桿上部有一中心凹槽，導(dǎo)航桿尖端與凹槽中心在導(dǎo)航桿的中心軸線上，在導(dǎo)航桿中心限位凹槽下方設(shè)有限位片，該限位片下方設(shè)置切骨槽，所述切骨槽所在的定位裝置上設(shè)有活動定位孔。


圖1為控制器邏輯控制框2為跟蹤器位置轉(zhuǎn)移矩陣計算3為指示器尖端位置計算4為光學(xué)紅外定位系統(tǒng)裝置分解5為切骨導(dǎo)航桿結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明如圖所示整個系統(tǒng)分為位置傳感計算和指示跟蹤兩個部分，具體包括1.位置傳感部分由支架1，兩個面陣CCD2，兩個紅外濾波片3，一個圖象采集卡4，一臺主頻不低于500M的普通臺式計算機6以及一個定位系統(tǒng)控制器5。
1)支架1有可調(diào)節(jié)活動旋鈕，可以調(diào)節(jié)支架本身的高度和方向。作用是使指示跟蹤裝置發(fā)出的紅外光能夠在手術(shù)中進入兩個CCD的視場。
2)兩個面陣CCD2安裝在支架1上的裝置盒內(nèi)，相對位置固定。是整個定位裝置的光學(xué)傳感部分。
3)兩個紅外濾波片3是普通的1.44M磁盤介質(zhì)。分別安裝在兩個面陣CCD2的鏡頭外，使選通指示跟蹤裝置發(fā)出的紅外光。
4)圖象采集卡4安裝在臺式計算機6中，有視頻線連接兩個面陣CCD2.作用是進行圖象采集。
5)定位系統(tǒng)控制器5在安裝在支架1上的裝置盒內(nèi)，是整個定位系統(tǒng)的控制單元。與計算機6通過RS232串口線相連。負責(zé)與指示跟蹤部分進行紅外通信以及控制。
2.指示跟蹤部分由指示器和跟蹤器組成，具體包括1)指示器9上面固定著不共面的四個紅外發(fā)光點12，并設(shè)置有紅外通信模塊11，由定位系統(tǒng)控制器控制其發(fā)光和關(guān)閉。作用是通過定位傳感部分間接得到棒尖的空間坐標。
2)跟蹤器10上面固定著不共面的四個紅外發(fā)光點1 2，由定位系統(tǒng)控制器控制其發(fā)光和關(guān)閉。作用是通過定位傳感部分得到手術(shù)中引起的位置移動信息。
所述切骨導(dǎo)航桿a的前端有一導(dǎo)航桿尖端g，在切骨導(dǎo)航桿a上有一中心凹槽b，導(dǎo)航桿尖端g與凹槽中心在導(dǎo)航桿的中心軸線上，在導(dǎo)航桿中心凹槽b下方設(shè)有限位片c，該限位片c下方設(shè)置切骨槽d，所述切骨槽d所在的定位裝置f上設(shè)有活動定位孔e。
權(quán)利要求
1.用于膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的光學(xué)紅外定位系統(tǒng)，其特征在于整個系統(tǒng)分為位置傳感計算和指示跟蹤兩個部分，具體包括(1)位置傳感部分由支架，兩個面陣CCD，兩個紅外濾波片，一個圖象采集卡，一臺主頻不低于500M的普通臺式計算機以及一個定位系統(tǒng)控制器。1)支架有可調(diào)節(jié)活動旋鈕，可以調(diào)節(jié)支架本身的高度和方向，作用是使指示跟蹤裝置發(fā)出的紅外光能夠在手術(shù)中進入兩個CCD的視場支架。2)安裝在支架上的裝置盒內(nèi)，相對位置固定，是整個定位裝置的光學(xué)傳感部分的兩個面陣CCD。3)由普通的1.44M磁盤介質(zhì)構(gòu)成，分別安裝在兩個面陣CCD的鏡頭外，使選通指示跟蹤裝置發(fā)出的紅外光的兩個紅外濾波片。4)安裝在臺式計算機中、有視頻線連接兩個面陣CCD、作用是進行圖象采集的圖象采集卡。5)在安裝在支架上的裝置盒內(nèi)，是整個定位系統(tǒng)的控制單元，與計算機通過RS232串口線相連并負責(zé)與指示跟蹤部分進行紅外通信以及控制的定位系統(tǒng)控制器。(2)指示跟蹤部分由指示器和跟蹤器組成。具體包括1)指示器9上面固定著不共面的四個紅外發(fā)光點，并設(shè)置有紅外通信模塊，由定位系統(tǒng)控制器控制其發(fā)光和關(guān)閉。作用是通過定位傳感部分間接得到棒尖的空間坐標。2)跟蹤器10上面固定著不共面的四個紅外發(fā)光點，并設(shè)置有紅外通信模塊，由定位系統(tǒng)控制器控制其發(fā)光和關(guān)閉。作用是通過定位傳感部分得到手術(shù)中引起的位置移動信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的光學(xué)紅外定位系統(tǒng)，其特征在于所述切骨導(dǎo)航桿的前段有一導(dǎo)航桿尖端，在切骨導(dǎo)航桿上部有一中心凹槽，導(dǎo)航桿尖端與凹槽中心在導(dǎo)航桿的中心軸線上，在導(dǎo)航桿中心限位凹槽下方設(shè)有限位片，該限位片下方設(shè)置切骨槽，所述切骨槽所在的定位裝置上設(shè)有活動定位孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的光學(xué)紅外定位系統(tǒng)，其特征在于整個系統(tǒng)分為位置傳感計算和指示跟蹤兩個部分，具體包括1.位置傳感部分由支架，兩個面陣CCD，兩個紅外濾波片，一個圖象采集卡，一臺主頻不低于500M的普通臺式計算機以及一個定位系統(tǒng)控制器。2.指示跟蹤部分由指示器和跟蹤器組成。具體包括1)指示器9上面固定著不共面的四個紅外發(fā)光點，并設(shè)置有紅外通信模塊，由定位系統(tǒng)控制器控制其發(fā)光和關(guān)閉。作用是通過定位傳感部分間接得到棒尖的空間坐標。2)跟蹤器10上面固定著不共面的四個紅外發(fā)光點，并設(shè)置有紅外通信模塊，由定位系統(tǒng)控制器控制其發(fā)光和關(guān)閉。作用是通過定位傳感部分得到手術(shù)中引起的位置移動信息。
文檔編號A61B17/56GK1481763SQ0213474
公開日2004年3月17日 申請日期2002年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者張玨, 方競, 周殿閣, 呂厚山, 張 玨 申請人:北京大學(xué)