骨科手术导航方法、装置、计算机设备、系统和存储介质与流程

本申请涉及医疗技术领域，特别是涉及一种骨科手术导航方法、装置、计算机设备、系统和存储介质。

背景技术：

传统骨科手术需要医生通过经验来判断置入物的植入位置和方向，然后在患者骨骼的相应位置进行钻孔和置入操作，但是在手术过程中手工操作精度难以保证。因而为了治疗安全，需要对患者进行多次拍片操作，而这一过程也给患者和医生带来辐射风险。

为了解决上述问题，传统技术推出了大量的骨科手术辅助导航产品，例如天玑系统，但是，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统骨科手术导航技术手术精度不高、安全性差。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高手术精度和安全性的骨科手术导航方法、装置、计算机设备、系统和存储介质。

一种骨科手术导航方法，包括以下步骤：

获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径；三维模型为处理待手术骨头部位的医学图像得到；医学图像为ct图像、超声图像或mri图像；

基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准，以将手术路径转换成处于手术机器人坐标系下的手术操作路径；手术操作路径用于控制手术机器人动作；

通过定位系统实时获取待手术骨头部位和手术机器人的动态空间位置信息，并根据动态空间位置信息，生成手术机器人的手术实际路径；

若手术实际路径相对于手术操作路径发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息对手术实际路径进行补偿。

在其中一个实施例中，获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径的步骤中，包括步骤：

获取起点标识指令，依据起点标识指令在三维模型上标识手术起点坐标；

获取方向标识指令，依据方向标识指令在三维模型上标识手术方向；

获取终点标识指令，依据终点标识指令在三维模型上标识手术终点坐标；

依据手术起点坐标、手术方向和手术终点坐标，生成手术路径。

在其中一个实施例中，路径规划指令包括起点标识指令、方向标识指令以及终点标识指令；基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准的步骤中，包括步骤：

获取定位系统坐标系到患者坐标系的第一变换矩阵；

获取定位系统坐标系到手术机器人坐标系的第二变换矩阵；

获取患者坐标系到三维模型的坐标系的第三变换矩阵；

基于第一变换矩阵、第二变换矩阵和第三变换矩阵，得到机器人坐标系到三维模型的坐标系的目标变换矩阵，以进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准。

在其中一个实施例中，获取患者坐标系到三维模型的坐标系的第三变换矩阵的步骤中，包括步骤：

获取定位系统坐标系到三维模型的坐标系的第四变换矩阵；

基于第一变换矩阵和第四变换矩阵，得到第三变换矩阵。

在其中一个实施例中，基于第一变换矩阵、第二变换矩阵和第三变换矩阵，得到机器人坐标系到三维模型的坐标系的目标变换矩阵的步骤中，基于以下公式获取目标变换矩阵：

^rtm＝(^otr)-¹⁰tp^ptm

其中，r表示机器人坐标系；m表示三维模型的坐标系；o表示定位系统坐标系；p表示患者坐标系；t表示矩阵变换；^otp表示第一变换矩阵；^otr表示第二变换矩阵；^ptm表示第三变换矩阵；^rtm表示目标变换矩阵。

一种骨科手术导航装置，包括以下模块：

路径规划模块，用于获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径；三维模型为处理待手术骨头部位的医学图像得到；医学图像为ct图像、超声图像或mri图像；

坐标系转换模块，用于基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准，以将手术路径转换成处于手术机器人坐标系下的手术操作路径；手术操作路径用于控制手术机器人动作；

实际路径计算模块，用于通过定位系统实时获取待手术骨头部位和手术机器人的动态空间位置信息，并根据动态空间位置信息，生成手术机器人的手术实际路径；

补偿控制模块，用于若手术实际路径相对于手术操作路径发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息对手术实际路径进行补偿。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

一种骨科手术导航系统，包括上述计算机设备；还包括手术机器人以及定位系统；

计算机设备分别连接手术机器人和定位系统的定位仪；

定位系统的位置标记器设置患者和手术机器人上；

其中，定位仪用于检测位置标记器的空间位置，以确认患者和手术机器人的空间位置。

在其中一个实施例中，定位系统为红外定位系统、光学定位系统或者超声波定位系统。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请各实施例提供的骨科手术导航方法基于以下步骤：获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径；基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准，以将手术路径转换成处于手术机器人坐标系下的手术操作路径；手术操作路径用于控制手术机器人动作；通过定位系统实时获取待手术骨头部位和手术机器人的动态空间位置信息，并根据动态空间位置信息，生成手术机器人的手术实际路径；若手术实际路径相对于手术操作路径发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息对手术实际路径进行补偿，实现术前精确地规划手术路径，并将手术路径转换到手术机器人坐标系下，以精确控制手术机器人，在手术机器人操作过程，实时监控患者和手术机器人的位置，若手术实际路径偏离手术操作路径，则对手术实际路径进行修正补偿，以使其符合手术操作路径，提高手术的精度和安全性。

附图说明

图1为一个实施例中骨科手术导航方法的流程示意图；

图2为一个实施例中坐标系配准步骤的流程示意图；

图3为一个实施例中骨科手术导航装置的结构框图；

图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为了解决传统骨科手术导航技术手术精度不高、安全性差的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种骨科手术导航方法，包括以下步骤：

步骤s110，获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径；三维模型为处理待手术骨头部位的医学图像得到；医学图像为ct(computedtomography，即电子计算机断层扫描)图像、超声图像或mri(magneticresonanceimaging，磁共振图像)图像。

需要说明的是，本申请骨科手术导航方法用于控制手术机器人操作手术，特别是用于骨科手术领域。本申请手术辅助方法可在计算机设备中运行。

医学图像是通过医疗设备拍摄的待手术骨头部位的影像，在规划手术路径之前，使用ct扫描仪拍摄待手术骨头部位的ct图像，或使用超声仪拍摄待手术骨头部位的超声图像，或使用核磁共振仪拍摄待手术骨头部位的mri图像。

通过处理ct图像、超声图像或mri图像来建立待手术骨头部位的三维模型，三维模型便于医生更直观地观测待手术骨头部位，在建立三维模型之后，还可将三维模型可视化显示在显示屏上。在一个示例中，通过对医学图像进行分割、重建以及渲染处理得到三维模型。在另一个示例中，通过提取医学图像的图像特征信息，依据图像特征信息重建待手术对象的三维模型；读取三维模型的几何信息，依据几何信息对三维模型进行渲染，获取渲染后的三维模型；其中，图像特征信息为灰度或边界信息，几何信息包括顶点、网格面和网格面的法方向。

路径规划指令为通过指令输入设备(例如，鼠标、键盘等)输入。路径规划指令用于识取三维模型中的坐标以及三维模型中的方向。依据路径规划指令在三维模型中手术路径，例如在骨头内植入钢钉的手术中，通过规划手术起点、手术终点和手术方向，可以确定钢钉的植入方向和植入深度。

具体的，在一个示例中，路径规划指令包括起点标识指令、方向标识指令以及终点标识指令；获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径的步骤中，包括步骤：

获取起点标识指令，依据起点标识指令在三维模型上标识手术起点坐标；

获取方向标识指令，依据方向标识指令在三维模型上标识手术方向；

获取终点标识指令，依据终点标识指令在三维模型上标识手术终点坐标；

依据手术起点坐标、手术方向和手术终点坐标，生成手术路径。

需要说明的是，医生通过观察待手术骨头部位的三维模型规划手术方案，通过指令输入设备输入起点标识指令在三维模型内标识手术起点坐标，输入方向标识指令在三维模型内标识手术方向，输入终点标识指令在三维模型内标识手术终点坐标，实现规划手术路径。

步骤s120，基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准，以将手术路径转换成处于手术机器人坐标系下的手术操作路径；手术操作路径用于控制手术机器人动作。

需要说明的是，步骤s110中是在三维模型的坐标系中规划手术路径，为了基于手术路径实现对手术机器人的控制，需要将处于三维模型的坐标系中的手术路径转换至手术机器人坐标系中。其中，三维模型的坐标系是计算机设备内安装用于设计三维模型的软件内置的坐标系。

患者坐标系是以患者为参考建立的坐标系，具体的，通过定位系统采集患者(在患者上布置定位系统的位置标记物，定位系统的定位仪通过感知位置标记物的空间位置来采集患者的空间位置)的空间位置，依据患者的空间位置建立患者坐标系。

定位系统坐标系为定位系统内置的坐标系。手术机器人坐标系是以手术机器人为参考，具体的，通过定位系统采集手术机器人的空间位置，依据手术机器人的空间位置建立手术机器人坐标系。

在一个示例中，如图2所示，基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准的步骤中，包括步骤：

步骤s210，获取定位系统坐标系到患者坐标系的第一变换矩阵。

需要说明的是，利用定位系统的定位仪采集布置在待手术骨头部位的位置标记物的空间位置，通过处理采集到的空间位置得到定位系统坐标系到患者坐标系的第一变换矩阵^otp(o表示定位系统坐标系，p表示患者坐标系，t表示矩阵变换)。

步骤s220，获取定位系统坐标系到手术机器人坐标系的第二变换矩阵。

需要说明的是，利用定位系统的定位仪采集布置在手术机器人的位置标记物的空间位置，通过处理采集到的空间位置得到定位系统坐标系到患者坐标系的第一变换矩阵^otr(o表示定位系统坐标系，r表示机器人坐标系，t表示矩阵变换)。

步骤s230，获取患者坐标系到三维模型的坐标系的第三变换矩阵。

需要说明的是，在一个示例中，基于以下步骤获取第三变换矩阵：

获取定位系统坐标系到三维模型的坐标系的第四变换矩阵；

基于第一变换矩阵和第四变换矩阵，得到第三变换矩阵。

具体的，定位系统坐标系(o)和三维模型的坐标系(m)之间的转换^otm，需要以定位系统和三维模型中不少于三组对应的特征点为共同基准来建：

设定位系统的三个点坐标为o1＝(x1y1z1)、o2＝(x2y2z2)、o3＝(x3y3z3)，先建立这三个点的空间坐标系，三个点可以定义两个向量a＝(o1-o2)＝(x1-x2y1-y2z1-z2)，b＝(o3-o2)＝(x3-x2y3-y2z3-z2)，作为旋转矩阵的两个列向量，向量a和向量b的叉积结果为法向量axb，该法向量的三个标量元素可表示为s1＝(y1-y2)(z3-z2)-(z1-z2)(y3-y2)，s2＝(z1-z2)(x3-x2)-(x1-x2)(z3-z2)，s3＝(x1-x2)(y3-y2)-(y1-y2)(x3-x2)，将o2作平移向量，从而建立定位系统坐标系，可表示为下述旋转矩阵to:

设定位系统的三个点坐标为m1＝(u1v1w1)、m2＝(u2v2w2)、m3＝(u3v3w3)，先建立这三个点的空间坐标系，三个点可以定义两个向量c＝(m1-m2)＝(u1-u2v1-v2w1-w2)，d＝(m3-m2)＝(u3-u2v3-v2w3-w2)，作为旋转矩阵的两个列向量，向量c和向量d的叉积结果为法向量cxd，该法向量的三个标量元素可表示为k1＝(v1-v2)(w3-w2)-(w1-w2)(v3-v2)，k2＝(w1-w2)(u3-u2)-(u1-u2)(w3-w2)，k3＝(u1-u2)(v3-22)-(v1-v2)(u3-u2)，将m2作平移向量，从而建立定位系统坐标系,可表示为下述旋转矩阵tm:

定位系统坐标系到三维模型的坐标系的第四变换矩阵⁰tm:

⁰tm＝(to)^-1tm

基于第一变换矩阵和第四变换矩阵，得到第三变换矩阵^ptm：

^ptm＝(^otp)^-1otm

步骤s240，基于第一变换矩阵、第二变换矩阵和第三变换矩阵，得到机器人坐标系到三维模型的坐标系的目标变换矩阵，以进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准。

需要说明的是，在一个示例中，基于第一变换矩阵、第二变换矩阵和第三变换矩阵，得到机器人坐标系到三维模型的坐标系的目标变换矩阵的步骤中，基于以下公式获取目标变换矩阵：

^rtm＝(^otr)^-1otp^ptm

其中，r表示机器人坐标系；m表示三维模型的坐标系；o表示定位系统坐标系；p表示患者坐标系；t表示矩阵变换；^otp表示第一变换矩阵；^otr表示第二变换矩阵；^ptm表示第三变换矩阵；^rtm表示目标变换矩阵。

步骤s130，通过定位系统实时获取待手术骨头部位和手术机器人的动态空间位置信息，并根据动态空间位置信息，生成手术机器人的手术实际路径。

需要说明的是，手术实际路径是指手术机器人实际操作手术时的手术路径，但是在手术过程中，由于某些原因会导致手术骨头部位和手术机器人发生移位，从而使得手术实际路径会偏离手术操作路径，因此为了保证手术的精确度和安全性，需要实时监控手术骨头部位和手术机器人的空间位置，并对手术实际路径进行补偿。

定位系统用于实时跟踪定位待手术骨头部位和手术机器人的空间位置，定位系统将采集到的动态空间位置信息通过socket通信端口传输给计算机设备。计算机设备处理空间位置信息得到手术机器人操作手术时的手术实际路径。在一个示例中，定位系统可为电磁定位系统或光学定位系统等。其中，手术设备包括手术设备(如导针、手钻)以及操作执行模块(如机械臂)。

步骤s140，若手术实际路径相对于手术操作路径发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息对手术实际路径进行补偿。

需要说明的是，计算机设备将手术操作路径与手术实际路径进行对比，检测手术是否实施在既定的手术操作路径上，若手术实际路径与手术操作路径不相符，即发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息修正手术设备的动作，以使手术实际路径符合手术操作路径，实现实时修正补偿手术实际路径，保证手术正常的操作。

本申请骨科手术导航方法的各实施例中，获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径；基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准，以将手术路径转换成处于手术机器人坐标系下的手术操作路径；手术操作路径用于控制手术机器人动作；通过定位系统实时获取待手术骨头部位和手术机器人的动态空间位置信息，并根据动态空间位置信息，生成手术机器人的手术实际路径；若手术实际路径相对于手术操作路径发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息对手术实际路径进行补偿，实现术前精确地规划手术路径，并将手术路径转换到手术机器人坐标系下，以精确控制手术机器人，在手术机器人操作过程，实时监控患者和手术机器人的位置，在手术实际路径偏离手术操作路径，则对手术实际路径进行修正补偿，以使其符合手术操作路径，提高手术的精度和安全性。

进一步的，通过术前规划实现个性化手术方案定制，减少了传统手术中对于经验的依赖，便于医生找到更适合患者的手术方案，利用定位系统对手术过程进行实时检测并根据实际需要对规划路径进行补偿，提高了骨科手术的准确性、安全性和稳定性，利用定位系统实时定位手术机器人及患者体位，保证手术精度，减少术中x光片拍摄次数，提高手术效率并减少对医生的辐射伤害。

应该理解的是，虽然图1和2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种骨科手术导航装置，包括以下模块：

路径规划模块31，用于获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径；三维模型为处理待手术骨头部位的医学图像得到；医学图像为ct图像、超声图像或mri图像；

坐标系转换模块33，用于基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准，以将手术路径转换成处于手术机器人坐标系下的手术操作路径；手术操作路径用于控制手术机器人动作；

实际路径计算模块35，用于通过定位系统实时获取待手术骨头部位和手术机器人的动态空间位置信息，并根据动态空间位置信息，生成手术机器人的手术实际路径；

补偿控制模块37，用于若手术实际路径相对于手术操作路径发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息对手术实际路径进行补偿。

在一个实施例中，路径规划模块包括以下模块：

起点规划单元，用于获取起点标识指令，依据起点标识指令在三维模型上标识手术起点坐标；

方向规划单元，用于获取方向标识指令，依据方向标识指令在三维模型上标识手术方向；

终点规划单元，用于获取终点标识指令，依据终点标识指令在三维模型上标识手术终点坐标；

起点规划单元，用于依据手术起点坐标、手术方向和手术终点坐标，生成手术路径。

在一个实施例中，坐标系转换模块包括以下模块：

第一矩阵变换单元，用于获取定位系统坐标系到患者坐标系的第一变换矩阵；

第二矩阵变换单元，用于获取定位系统坐标系到手术机器人坐标系的第二变换矩阵；

第三矩阵变换单元，用于获取患者坐标系到三维模型的坐标系的第三变换矩阵；

坐标系转换单元，用于基于第一变换矩阵、第二变换矩阵和第三变换矩阵，得到机器人坐标系到三维模型的坐标系的目标变换矩阵，以进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准。

关于骨科手术导航装置的具体限定可以参见上文中对于骨科手术导航方法的限定，在此不再赘述。上述骨科手术导航装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种骨科手术导航方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径；三维模型为处理待手术骨头部位的医学图像得到；医学图像为ct图像、超声图像或mri图像；

基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准，以将手术路径转换成处于手术机器人坐标系下的手术操作路径；手术操作路径用于控制手术机器人动作；

通过定位系统实时获取待手术骨头部位和手术机器人的动态空间位置信息，并根据动态空间位置信息，生成手术机器人的手术实际路径；

若手术实际路径相对于手术操作路径发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息对手术实际路径进行补偿。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

获取起点标识指令，依据起点标识指令在三维模型上标识手术起点坐标；

获取方向标识指令，依据方向标识指令在三维模型上标识手术方向；

获取终点标识指令，依据终点标识指令在三维模型上标识手术终点坐标；

依据手术起点坐标、手术方向和手术终点坐标，生成手术路径。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

获取定位系统坐标系到患者坐标系的第一变换矩阵；

获取定位系统坐标系到手术机器人坐标系的第二变换矩阵；

获取患者坐标系到三维模型的坐标系的第三变换矩阵；

基于第一变换矩阵、第二变换矩阵和第三变换矩阵，得到机器人坐标系到三维模型的坐标系的目标变换矩阵，以进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准。

在一个实施例中，还提供了一种骨科手术导航系统，包括前述实施例所述的计算机设备；还包括手术机器人以及定位系统；

计算机设备分别连接手术机器人和定位系统的定位仪；

定位系统的位置标记器设置患者和手术机器人上；

其中，定位仪用于检测位置标记器的空间位置，以确认患者和手术机器人的空间位置。

需要说明的是，计算机设备用于执行骨科手术导航方法。在一个示例中，定位系统为红外定位系统、光学定位系统或者超声波定位系统。

本申请骨科手术导航系统各实施例，手术过程中，光学系统实时追踪各个位置标记物的移动位置，计算机设备计算出标记物的姿势变化，以便依据姿势控制手术机器人调整自身运动的修正以确保手术器械尖端的运动和医生规划的手术路径保持一致。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取路径规划指令，并依据路径规划指令在待手术骨头部位的三维模型上生成手术路径；三维模型为处理待手术骨头部位的医学图像得到；医学图像为ct图像、超声图像或mri图像；

基于患者坐标系和定位系统坐标系，进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准，以将手术路径转换成处于手术机器人坐标系下的手术操作路径；手术操作路径用于控制手术机器人动作；

通过定位系统实时获取待手术骨头部位和手术机器人的动态空间位置信息，并根据动态空间位置信息，生成手术机器人的手术实际路径；

若手术实际路径相对于手术操作路径发生偏差，则依据手术操作路径和动态空间位置信息对手术实际路径进行补偿。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

获取起点标识指令，依据起点标识指令在三维模型上标识手术起点坐标；

获取方向标识指令，依据方向标识指令在三维模型上标识手术方向；

获取终点标识指令，依据终点标识指令在三维模型上标识手术终点坐标；

依据手术起点坐标、手术方向和手术终点坐标，生成手术路径。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

获取定位系统坐标系到患者坐标系的第一变换矩阵；

获取定位系统坐标系到手术机器人坐标系的第二变换矩阵；

获取患者坐标系到三维模型的坐标系的第三变换矩阵；

基于第一变换矩阵、第二变换矩阵和第三变换矩阵，得到机器人坐标系到三维模型的坐标系的目标变换矩阵，以进行从三维模型的坐标系到手术机器人坐标系的配准。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。