一种骨科手术用导航系统

本发明涉及骨科手术，尤其涉及一种骨科手术用导航系统。

背景技术：

1、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。

2、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。

技术实现思路

1、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。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种骨科手术用导航系统，包括：

4、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；

5、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；

6、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

7、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。

8、进一步的，锁入点确认模块还包括：

9、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。

10、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：

11、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。

12、进一步的，转角预测模块包括：

13、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；

14、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；

15、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。

16、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：

17、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。

18、进一步的，预测螺旋锁进点即将钻入骨外壁的转角，还包括：

19、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。

20、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：

21、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。

22、进一步的，对导航骨基于骨密度分布进行仿真建模，还包括：

23、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；

24、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。

25、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：

26、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；

27、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。

28、本发明的有益效果在于：

29、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。

技术特征：

1.一种骨科手术用导航系统，其特征在于，包括：

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，

3.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，

4.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，

5.根据权利要求4所述的一种骨科手术用导航系统，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的一种骨科手术用导航系统，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的一种骨科手术用导航系统，其特征在于，

8.根据权利要求4所述的一种骨科手术用导航系统，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的一种骨科手术用导航系统，其特征在于，

技术总结
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。

技术研发人员：李亚伟,江绍涛,黄玥琳,侯木舟,熊力,林良武
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15