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申请/专利权人：杭州键嘉医疗科技股份有限公司

摘要：本发明为一种用于髋关节置换手术中的髋骨配准方法，包括步骤：S100术前规划：对患者CT影像进行分割重建，得到患者术侧髋关节三维模型，通过髋关节三维模型，规划出粗配准选点及精配准选点方案；S200术中粗配准：根据导航相机、反光阵列、手术探针，将髋关节实体与术前规划时重建的三维模型相配准，得到髋骨参考架与三维模型粗略的转换关系；S300术前规划的精配准选点，采集后进行点云配准；S400点云配准算法，得到精度更高的配准结果，最终实现髋关节实体与术前的三维模型的精确配准。解决了传统配准方法对髋关节实体进行配准时容易陷入局部最优解的问题，避免在髋臼窝沿着臼沿旋转之后的误差无法识别的情况出现，提升了对髋关节实体配准鲁棒性及精度。

主权项：1.一种用于髋关节置换手术中的髋骨配准装置，其特征在于，包括：术前规划模块，其配置用髋关节三维模型，规划出粗配准选点及精配准选点方案，得出髋关节三维模型中的髋臼窝中心坐标；术中粗配准模块，其配置用于根据导航相机、反光阵列、手术探针，将髋关节实体与术前规划时重建的三维模型相配准，得到髋骨参考架与三维模型粗略的转换关系；术中精配准模块，其配置用于术前规划的精配准选点，采集后进行点云配准；点云配准模块：其配置采用新的三维点云刚性配准方法实现髋关节实体与术前的三维模型的精确配准；所述髋关节置换手术中的髋骨配准装置用于实现髋关节置换手术中的髋骨配准方法，具体包括以下步骤：S100，术前规划：对患者的CT影像进行分割重建，得到患者术侧的髋关节三维模型，通过髋关节三维模型，规划出粗配准选点及精配准选点方案，并记录其中粗配准点的坐标、利用系统软件计算出髋关节三维模型中的髋臼窝中心坐标并记录；S200，术中粗配准：将反光阵列安装在患者的髋臼侧称为髋骨参考架，开启导航相机，将手术系统切换到髋骨导航界面，显示出术前规划的粗配准选点，手术人员手持同样安装反光阵列的手术探针，将手术探针尖端对准粗配准选点的位置，点击采集按钮，计算出采集点在髋骨参考架坐标系下的空间位置，按照规划顺序依次采集完所有粗配准点，即可得到一组粗配准点分别在髋骨参考架坐标系和术前三维模型坐标系的空间坐标点对，通过SVD分解即可得到髋骨参考架与三维模型粗略的转换关系，将两者大致对齐；S300，术中精配准：依据术前规划的精配准选点，手术人员依次选取，每采集完一组6个点后，其中将本轮外的所有点进行一次点云配准，将本轮选点作为验证点应用该次配准结果，计算误差并显示；随着采集点的不断进行，手术人员通过观察配准误差来评估配准精度的变化，在共计5组30个点采集完成后，将进行最后的点云配准，即将当前所有采集点都加入点云配准；S400，点云配准算法，首先进行一次传统的ICP配准算法，即将步骤S200的粗配准结果应用于采集点云作为其初始位置；ICP的配准结果作为PICP的初始矩阵，接着以步骤S100中术前规划中计算的髋臼窝中心作为坐标原点，以髋臼窝切平面为z轴构建坐标系，分别绕该坐标系的x轴、y轴、z轴旋转随机度数得到一个扰动矩阵，并施加在初始矩阵上得到一个新的矩阵称为震荡矩阵，在得到10个震荡矩阵后，分别应用该矩阵并计算对应点的误差，比较得出误差最小的震荡矩阵，将当前最优矩阵作为初始矩阵进行一次ICP，比较其误差与上一次ICP的误差，取较小者的配准结果作为当前最优矩阵，至此称为完成了一轮震荡；接着再基于当前最优矩阵进行新一轮的震荡，并逐步减小扰动时的最大角度，从而保证本算法最后能逐步收敛；最终将PICP的配准结果作为初始矩阵，进行基于点到平面ICP配准，作为后处理，得到精度更高的配准结果，最终实现髋关节实体与术前的三维模型的精确配准。

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