一种骨科手术系统的制作方法

本发明属于医疗器械，具体涉及一种骨科手术系统。

背景技术：

1、目前市场上已具有多种不同种类的骨科手术机器人系统用于辅助医生进行关节置换术。现有的骨科手术机器人系统在使用时，机械臂与患者躯体分离，且需要执行机械臂注册以建立机械臂基座与定位靶标之间的空间映射关系，以及执行骨注册以建立关节术区与定位靶标之间的空间映射关系。由于机械臂与患者的躯体分离，因此在手术过程中还需要实时采集连接在患者身体上的定位靶标的位姿，并对机械臂进行随动控制，以确保机械臂定位准确。这些操作的实现较为复杂，导致手术耗时长，而手术时间越长对患者的术后恢复越不利。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种骨科手术系统，旨在缩短注册时间，进而缩短手术时间。

2、为实现上述目的，本发明提供一种骨科手术系统，包括：

3、第一机械臂；

4、第一接合机构，包括相互连接的第一支撑平台和第一连接件；所述第一支撑平台与所述第一机械臂的基座连接，所述第一连接件用于与第一骨骼连接，以使得第一机械臂基座坐标系与第一骨骼坐标系之间具有第一转换矩阵；

5、注册探针，用于连接在所述第一机械臂的末端，并用于在所述第一骨骼的表面采集第一注册点信息；以及，

6、控制单元，与所述第一机械臂及所述注册探针通信连接，并被配置用于基于所述第一注册点信息获取所述第一骨骼影像坐标系与所述第一骨骼坐标系之间的第二转换矩阵和所述注册探针坐标系与所述第一机械臂基座坐标系之间的第三转换矩阵；所述控制单元还被配置用于基于所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述第三转换矩阵、以及与所述第一骨骼有关的第一规划坐标系与所述第一骨骼影像坐标系之间的第四转换矩阵，确定所述第一规划坐标系与所述注册探针坐标系之间的第一目标转换矩阵。

7、可选地，基于所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述第三转换矩阵以及所述第四转换矩阵，确定所述第一规划坐标系与所述注册探针坐标系之间的第一目标转换矩阵是指：

8、根据所述第四转换矩阵与所述第二转换矩阵，得到所述第一规划坐标系与所述第一骨骼坐标系之间的第一过渡转换矩阵；

9、根据所述第三转换坐标系与所述第一转换矩阵得到所述注册探针坐标系与所述第一骨骼坐标系之间的第二过渡转换矩阵；以及，

10、根据所述第一过渡转换矩阵及所述第二过渡转换矩阵得到所述第一目标转换矩阵。

11、可选地，所述骨科手术系统还包括第二机械臂和第二接合机构；所述第二接合机构包括相互连接的第二支撑平台和第二连接件，所述第二支撑平台与所述第二机械臂的基座连接，所述第二连接件用于与第二骨骼连接，以使得第二机械臂基座坐标系与第二骨骼坐标系之间具有第五转换矩阵；所述第二骨骼与所述第一骨骼有关；

12、所述注册探针还用于与所述第二机械臂的末端连接，并用于在所述第二骨骼的表面采集第二注册点信息；

13、所述控制单元还与所述第二机械臂通信连接，并被配置用于基于所述第二注册点信息获取所述第二骨骼影像坐标系与所述第二骨骼坐标系之间的第六转换矩阵和所述注册探针坐标系与所述第二机械臂基座坐标系之间的第七转换矩阵；所述控制单元还被配置用于基于所述第五转换矩阵、所述第六转换矩阵、所述第七转换矩阵、以及与所述第二骨骼有关的第二规划坐标系与所述第二骨骼影像坐标系之间的第八转换矩阵，确定所述第二规划坐标系与所述注册探针坐标系之间的第二目标转换矩阵。

14、可选地，基于所述第五转换矩阵、所述第六转换矩阵、所述第七转换矩阵及所述第八转换矩阵，确定所述第二规划坐标系与所述注册探针坐标系之间的第二目标转换矩阵是指：

15、基于所述第八转换矩阵与所述第六转换矩阵，获取所述第二规划坐标系与所述第二骨骼坐标系之间的第三过渡矩阵；

16、基于所述第七转换矩阵与所述第五转换矩阵，获取所述注册探针坐标系与所述第二骨骼坐标系之间的第四过渡矩阵；

17、基于所述第三过渡矩阵与所述第四过渡矩阵，获取所述第二目标转换矩阵。

18、可选地，所述第一机械臂包括第一机械臂本体和第一动力源，所述第一动力源与所述控制单元通信连接，并用于在所述控制单元的控制下向所述第一机械臂本体提供驱动力，以驱使所述第一机械臂本体运动；和/或，所述第二机械臂包括第二机械臂本体和第二动力源，所述第二动力源与所述控制单元通信连接，并用于在所述控制单元的控制下向所述第二机械臂本体提供驱动力，以驱使所述第二机械臂本体运动。

19、可选地，所述控制单元还被配置用于基于所述第一转换矩阵、所述第三转换矩阵、所述第五转换矩阵、第七转换矩阵，确定所述第二骨骼与所述第一骨骼之间的第三目标转换矩阵。

20、可选地，所述控制单元被配置用于基于所述第一转换矩阵与所述第三转换矩阵确定所述注册探针坐标系与所述第一骨骼坐标系之间的第二过渡转换矩阵、基于第七转换矩阵与第五转换矩阵确定所述注册探针坐标系与所述第二骨骼坐标系之间的第四过渡转换矩阵、以及根据所述第二过渡转换矩阵与所述第四过渡转换矩阵确定所述第三目标转换矩阵。

21、可选地，所述骨科手术系统还包括导航设备，所述第一接合机构用于连接所述第一机械臂的基座与所述第一骨骼；所述导航设备包括跟踪装置、基座靶标和骨靶标；所述基座靶标用于与所述第一接合机构连接，基座靶标坐标系与所述第一机械臂基座坐标系之间具有第九转换矩阵；所述骨靶标用于设置在第二骨骼上，骨靶标坐标系与所述第二骨骼坐标系之间具有第十转换矩阵，所述第二骨骼与所述第一骨骼有关；所述跟踪装置用于识别所述基座靶标及所述骨靶标；

22、所述控制单元还与所述跟踪装置通信连接，并被配置用于基于所述跟踪装置所识别的所述基座靶标和所述骨靶标确定所述基座靶标坐标系与所述骨靶标坐标系之间的第十二转换矩阵；所述第十二转换矩阵至少用于确定与所述第二骨骼有关的第二规划坐标系与所述注册探针坐标系之间的第二目标转换矩阵。

23、可选地，所述注册探针还用于在所述第二骨骼的表面采集第二注册点信息；

24、所述控制单元被配置为基于所述第三转换矩阵与所述第九转换矩阵确定所述注册探针坐标系与所述基座靶标坐标系之间的第十一转换矩阵，以及基于所述第二注册点信息确定第二骨骼影像坐标系与第二骨骼坐标系之间的第六转换矩阵；

25、所述控制单元还被配置用于基于所述第六转换矩阵、所述第十转换矩阵、所述第十一转换矩阵、所述第十二转换矩阵、以及与所述第二规划坐标系与所述第二骨骼影像坐标系之间的第八转换矩阵，确定所述第二规划坐标系与所述注册探针坐标系之间的第二目标转换矩阵。

26、可选地，控制单元被配置为基于所述第一转换矩阵、所述第三转换矩阵、所述第十转换矩阵、所述第十一转换矩阵及所述第十二转换矩阵确定所述第一骨骼与所述第二骨骼之间的第三目标转换矩阵。

27、与现有技术相比，本发明的骨科手术系统具有如下优点：

28、前述的骨科手术系统包括第一机械臂、第一接合机构、注册探针及控制单元；所述第一接合机构包括相互连接的第一支撑平台和第一连接件，所述第一支撑平台与所述第一机械臂的基座连接，所述第一连接件用于与第一骨骼连接，并使得第一机械臂基座坐标系与第一骨骼坐标系之间具有第一转换矩阵；所述注册探针用于连接在所述第一机械臂的末端，并用于在所述第一骨骼的表面采集第一注册点信息；所述控制单元与所述第一机械臂及所述注册探针通信连接，并被配置用于基于所述第一注册点信息获取所述第一骨骼影像坐标系与第一骨骼坐标系之间的第二转换矩阵和注册探针坐标系与所述第一机械臂基座坐标系之间的第三转换矩阵；所述控制单元还被配置用于基于所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述第三转换矩阵、以及与所述第一骨骼有关的第一规划坐标系与所述第一骨骼影像坐标系之间的第四转换矩阵，确定所述第一规划坐标系与所述注册探针坐标系之间的第一目标转换矩阵。第二转换矩阵通过对第一骨骼执行骨注册得到，第二转换矩阵通过对第一机械臂执行机械臂标定得到。也就是说，通过将注册探针连接在第一机械臂的末端，使得第一骨骼的骨注册操作及所述第一机械臂的机械臂标定操作都可以基于第一注册点信息执行，无需针对第一机械臂的机械臂标定另外获取特征点位姿，达到简化操作、缩短手术时间的目的。此外，所述第一机械臂被连接至第一骨骼，使得第一机械臂的基座与第一骨骼保持相对静止，降低因第一骨骼发生移位而对第一机械臂的定位造成的不良影响。