一种截骨平面定位方法、系统及装置与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种截骨平面定位方法、系统及装置。


背景技术：

2.手术对象的关节或骨骼可能会发生病变，例如，手术对象的腿部产生膝骨关节炎，可能伴有膝内翻畸形并造成关节内的持重应力分布改变，导致力线的不平衡，继而加速膝骨关节炎的病变。为了治疗病症可以对手术对象进行截骨，在进行截骨手术时需要定位截骨平面，并沿截骨平面向骨骼中打入两根克氏针，用摆锯沿着两根克氏针标记的截骨平面进行截骨，截骨平面定位的准确与否决定了截骨手术的效果。
3.现有技术中，在进行截骨手术的过程中，医生需要手动定位截骨平面并进行截骨，此方法基于医生自身的经验，定位的截骨平面准确度较低，从而会影响截骨手术的效果。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种截骨平面定位方法、系统及装置，以提高截骨平面定位的准确度。具体技术方案如下：
5.第一方面，本发明实施例提供了一种截骨平面定位方法，应用于截骨手术系统中的控制设备，所述系统还包括：位姿采集设备、机械臂、ct机、用于安装于手术对象的固定架、固定有配准标识物的配准板，所述方法包括：
6.在手术对象上安装所述固定架之后，获取所述位姿采集设备实时采集的、位于机械臂末端的第一标识物相对于所述位姿采集设备的第一位姿；
7.获取所述ct机采集的、包含截骨区域的ct图像，其中，所述ct图像中包含所述配准板上固定的配准标识物；
8.确定所述配准标识物在所述ct图像中的第一位置，并基于所述第一位姿、所述第一位置、所述第一标识物与所述配准标识物之间的第一相对位置，确定所述ct图像表示的区域相对于所述位姿采集设备的第二位姿；
9.获取在所述ct图像中规划的截骨平面的第二位置；
10.基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第二位置、所述第一标识物与所述机械臂之间的第二相对位置，确定所述截骨平面相对于所述机械臂的位置。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种截骨平面定位系统，所述系统包括：控制设备、位姿采集设备、机械臂、ct机、用于安装于手术对象的固定架、固定有配准标识物的配准板，所述方法包括：
12.所述位姿采集设备，用于在手术对象上安装所述固定架之后，实时采集位于机械臂末端的第一标识物相对于所述位姿采集设备的第一位姿，并向所述控制设备发送所述第一位姿；
13.所述ct机，用于在手术对象安装于所述固定架之后，采集包含截骨区域的ct图像，并向所述控制设备发送所述ct图像，其中，所述ct图像中包含所述配准板上固定的配准标
识物；
14.所述控制设备，用于确定所述配准标识物在所述ct图像中的第一位置，并基于所述第一位姿、所述第一位置、所述第一标识物与所述配准标识物之间的第一相对位置，确定所述ct图像表示的区域相对于所述位姿采集设备的第二位姿；获取在所述ct图像中规划的截骨平面的第二位置；基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第二位置、所述第一标识物与所述机械臂之间的第二相对位置，确定所述截骨平面相对于所述机械臂的位置。
15.第三方面，本发明实施例提供了一种截骨平面定位装置，应用于截骨手术系统中的控制设备，所述系统还包括：位姿采集设备、机械臂、ct机、用于安装于手术对象的固定架、固定有配准标识物的配准板，所述装置包括：
16.第一位姿获取模块，用于在手术对象上安装所述固定架之后，获取所述位姿采集设备实时采集的、位于机械臂末端的第一标识物相对于所述位姿采集设备的第一位姿；
17.ct图像获取模块，用于获取所述ct机采集的、包含截骨区域的ct图像，其中，所述ct图像中包含所述配准板上固定的配准标识物；
18.第二位姿确定模块，用于确定所述配准标识物在所述ct图像中的第一位置，并基于所述第一位姿、所述第一位置、所述第一标识物与所述配准标识物之间的第一相对位置，确定所述ct图像表示的区域相对于所述位姿采集设备的第二位姿；
19.第二位置获取模块，用于获取在所述ct图像中规划的截骨平面的第二位置；
20.第一位置确定模块，用于基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第二位置、所述第一标识物与所述机械臂之间的第二相对位置，确定所述截骨平面相对于所述机械臂的位置。
21.第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
22.存储器，用于存放计算机程序；
23.处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一所述的方法步骤。
24.第五方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一所述的方法步骤。
25.第六方面，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面任一所述的方法步骤。
26.本发明实施例有益效果：
27.本发明实施例提供了一种截骨平面定位方法，获取位姿采集设备实时采集的、位于机械臂末端的第一标识物相对于位姿采集设备的第一位姿；在手术过程中，获取包含截骨区域的ct图像，其中，ct图像中包含配准板上固定的配准标识物；确定配准标识物在ct图像中的第一位置，并基于第一位姿、第一位置、第一标识物与配准标识物之间的第一相对位置，确定ct图像表示的区域相对于位姿采集设备的第二位姿；获取截骨平面在ct图像中的第二位置；基于第一位姿、第二位姿、第二位置、第一标识物与机械臂之间的第二相对位置，确定截骨平面相对于机械臂的位置。
28.由以上可见，本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿，并且在手术对象上安装固定架之后，获取手术过程中截骨区域的ct图像，上述ct图像与
第一位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。在手术过程中获取的ct图像中确定截骨平面的第二位置，所确定的第二位置与手术过程中截骨区域的实际情况相匹配。以第一位姿、ct图像以及所确定的第二位置为基础进行多轮计算可以获得手术过程中截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的ct图像以及第一位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例提供的第一种截骨平面定位方法的流程示意图；
31.图2为本发明实施例提供的第二种截骨平面定位方法的流程示意图；
32.图3为本发明实施例提供的第三种截骨平面定位方法的流程示意图；
33.图4为本发明实施例提供的第四种截骨平面定位方法的流程示意图；
34.图5为本发明实施例提供的一种截骨平面定位系统的结构示意图；
35.图6为本发明实施例提供的第五种截骨平面定位方法的流程示意图；
36.图7为本发明实施例提供的第六种截骨平面定位方法的流程示意图；
37.图8为本发明实施例提供的第七种截骨平面定位方法的流程示意图；
38.图9为本发明实施例提供的一种截骨平面定位装置的结构示意图；
39.图10为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本技术所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.现有技术中，在进行截骨手术时，往往依靠医生手动定位截骨平面进行截骨，存在截骨平面定位的准确度较低的问题，为解决这一问题，本发明实施例提供了一种截骨平面定位方法、系统及装置。
42.本发明实施例提供了一种截骨平面定位方法，应用于截骨手术系统中的控制设备，上述系统还包括：位姿采集设备、机械臂、ct机、用于安装于手术对象的固定架，固定有配准标识物的配准板，上述方法包括：
43.获取上述位姿采集设备实时采集的、位于机械臂末端的第一标识物相对于上述位姿采集设备的第一位姿；
44.在手术对象上安装上述固定架之后，获取上述ct机采集的、包含截骨区域的ct图像，其中，上述ct图像中包含上述配准板上固定的配准标识物；
45.确定上述配准标识物在上述ct图像中的第一位置，并基于上述第一位姿、上述第一位置、上述第一标识物与上述配准标识物之间的第一相对位置，确定上述ct图像表示的
区域相对于上述位姿采集设备的第二位姿；
46.获取在上述ct图像中规划的截骨平面的第二位置；
47.基于上述第一位姿、上述第二位姿、上述第二位置、上述第一标识物与上述机械臂之间的第二相对位置，确定上述截骨平面相对于上述机械臂的位置。
48.由以上可见，本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿，并且在手术对象上安装固定架之后，获取手术过程中截骨区域的ct图像，上述ct图像与第一位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。在手术过程中获取的ct图像中确定截骨平面的第二位置，所确定的第二位置与手术过程中截骨区域的实际情况相匹配。以第一位姿、ct图像以及所确定的第二位置为基础进行多轮计算可以获得手术过程中截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的ct图像以及第一位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
49.本发明实施例应用于截骨手术的过程中，手术对象可以是人、动物等，被截骨的骨骼可以为手术对象体内的任意骨骼，例如，可以为手术对象腿部的胫骨等，则上述截骨手术为胫骨截骨手术。
50.另外，本发明实施例应用于截骨手术系统中的控制设备，上述系统还包括：位姿采集设备、机械臂、ct机、用于安装在手术对象上的固定架、固定有配准标识物的配准板。
51.上述控制设备可以为控制电脑，控制设备可以安装于控制台车上，控制台车上除了安装有控制设备，还可以安装显示器、键盘、鼠标、交换机、台车和吊臂。
52.其中，显示器可以显示控制设备在截骨手术过程中接收到的各类信息以及计算得到的各类信息。用户可以通过键盘、鼠标操作控制设备。交换机用于协助控制设备与位姿采集设备、机械臂、ct机之间进行通信。台车用于承载控制设备并调整控制设备的位置。
53.另外，上述位姿采集设备可以是双目视觉系统，双目视觉系统采集的位姿是三维信息，上述位姿采集设备可以安装于上述控制台车的吊臂上，位姿采集设备与交换机连接，能够与控制设备进行通信。其中，上述双目视觉系统采集位姿的方式属于现有技术，本发明实施例对此不再赘述。
54.再者，上述机械臂可以安装于手术机器人台车上，除了机械臂之外，上述手术机器人台车还可以包含用于控制机械臂运动的机械臂控制模块、用于与控制设备进行通信的通信模块，用于调整手术机器人台车的位置的台车升降模块。
55.另外，机械臂的末端始终安装有第一标识物，上述配准板、导向器、摆锯和撑开器可以更换安装于机械臂末端。
56.其中，导向器用于指示截骨平面的位置、摆锯用于进行截骨、撑开器用于在截骨后撑开创口。
57.由于第一标识物始终安装于机械臂的固定位置处，因此第一标识物与机械臂之间的第二相对位置是固定且可以预先获知的，并且在配准板安装于机械臂末端时，安装的位置同样是固定的，因此第一标识物与配准板上的配准标识物之间的第一相对位置同样是固定且可以预先获知的。
58.参见图1，为本发明实施例提供的第一种截骨平面定位方法的流程示意图，应用于上述控制设备，上述方法包括以下步骤s101-s105。
59.s101：在手术对象上安装上述固定架之后，获取上述位姿采集设备实时采集的、位于机械臂末端的第一标识物相对于上述位姿采集设备的第一位姿。
60.其中，上述第一位姿为：相对于上述位姿采集设备的位姿。上述第一位姿为三维数据。上述第一位姿可以以位姿采集设备坐标系中的三维坐标表示，上述位姿采集设备坐标系的坐标原点可以为位姿采集设备自身所在的位置。
61.具体的，位姿采集设备安装于上述控制台车的吊臂上，在固定架上完成消毒铺巾，并将手术对象安装于固定架之后，可以将吊臂移动到手术对象的截骨区域附近，位姿采集设备便可以开始采集第一标识物的第一位姿。
62.位姿采集设备采集到第一位姿后可以将第一位姿发送至控制设备，使得控制设备获取到上述第一位姿。
63.s102：获取上述ct机采集的、包含截骨区域的ct图像。
64.其中，上述ct图像中包含上述配准板上固定的配准标识物。
65.具体的，医生可以预测截骨区域的大致区域，将ct机移动到上述截骨区域附近，并将配准板安装于机械臂的末端，将机械臂移动到截骨区域附近。ct机便可以开始采集包含截骨区域与配准标识物的ct图像。
66.另外，上述ct图像为三维图像，ct图像中包含的位置信息为三维数据。上述位置信息可以以ct图像坐标系中的三维坐标表示。
67.s103：确定上述配准标识物在上述ct图像中的第一位置，并基于上述第一位姿、上述第一位置、上述第一标识物与上述配准标识物之间的第一相对位置，确定上述ct图像表示的区域相对于上述位姿采集设备的第二位姿。
68.具体的，第一位姿为第一标识物相对于位姿采集设备的位姿，第一相对位置为第一标识物与配准标识物之间的相对位置，基于第一位姿与第一相对位置可以确定配准标识物相对于位姿采集设备的位姿。
69.另外，第一位置是配准标识物在ct图像中的位置，对比统一的配准标识物在ct图像中的第一位置与配准标识物相对于位姿采集设备的位姿，可以确定ct图像表示的区域相对于上述位姿采集设备的第二位姿。
70.其中，获取第二位姿的过程属于现有技术，在此不再赘述。
71.s104：获取在上述ct图像中规划的截骨平面的第二位置。
72.具体的，上述第二位置可以是医生在ct图像中手动规划的，也可以是通过现有技术中的截骨平面规划软件在ct图像中自动规划的。
73.其中，上述第二位置可以以截骨平面中不在同一直线上的三个点在ct图像中的位置表示。在确定上述第二位置后，可以在显示器上显示的ct图像中的第二位置处显示截骨平面，以使得医生可以查看到所规划的截骨平面在ct图像中的位置。
74.s105：基于上述第一位姿、上述第二位姿、上述第二位置、上述第一标识物与上述机械臂之间的第二相对位置关系，确定上述截骨平面相对于上述机械臂的位置。
75.本发明的一个实施例中，可以通过以下步骤a-步骤c确定上述截骨平面相对于上述机械臂的位置。
76.步骤a：基于上述第一位姿、上述第一标识物与上述机械臂之间的第二相对位置，确定机械臂位置信息与设备位置信息之间的第一转换关系。
77.其中，上述机械臂位置信息用于表示：应用场景中的点相对于上述机械臂的位置，上述设备位置信息用于表示：应用场景中的点相对于上述位姿采集设备的位置。
78.具体的，第一位姿是第一标识物相对于位姿采集设备的位姿，第二相对位置是第一标识物相对于机械臂的位置，以第一识别物的位置为基准，对比上述第一位姿与第二相对位置，可以确定机械臂位置信息与设备位置信息之间的第一转换关系。
79.其中，上述设备位置信息可以以设备坐标系中的三维坐标的形式表示，上述设备坐标系的坐标原点可以为位姿采集设备自身所在的位置。上述机械臂位置信息可以以机械臂坐标系中的三维坐标的形式表示，上述机械臂坐标系的原点可以为机械臂上的任一点。
80.步骤b：基于上述第二位置、上述第二位姿，确定上述截骨平面相对于上述位姿采集设备的第三位姿。
81.具体的，上述第二位姿为ct图像表示的区域相对于位姿采集设备的位姿，第一位置为ct图像表示的区域中截骨平面的位置，基于第二位姿，可以将第二位置转换为截骨平面相对于位姿采集设备的第三位姿。
82.步骤c：基于上述第三位姿、上述第一转换关系，计算上述截骨平面相对于上述机械臂的位置。
83.具体的，第三位姿为截骨平面相对于位姿采集设备的位姿，第一转换关系为机械臂位置信息与设备位置信息之间的转换关系，因基于第一转换关系可以将截骨平面相对于位姿采集设备的第三位姿转换为截骨平面相对于机械臂的位置。
84.由以上可见，本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿，并且在手术对象上安装固定架之后，获取手术过程中截骨区域的ct图像，上述ct图像与第一位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。在手术过程中获取的ct图像中确定截骨平面的第二位置，所确定的第二位置与手术过程中截骨区域的实际情况相匹配。以第一位姿、ct图像以及所确定的第二位置为基础进行多轮计算可以获得手术过程中截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的ct图像以及第一位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
85.参见图2，为本发明实施例提供的第二种截骨平面定位方法的流程示意图，与前述图1所示的实施例相比，上述步骤s105可以通过以下步骤s105a-s105b实现。
86.s105a：获取上述位姿采集设备实时采集的、第二标识物相对于上述位姿采集设备的第四位姿。
87.其中，上述第二标识物固定在于上述固定架上，设置于手术对象上、上述截骨平面所在的截骨区域中。
88.上述固定架上固定有第二标识物，则在固定架安装于手术对象上预设截骨平面所在的截骨区域上之后，相当于第二标识物被设置在截骨区域中。手术对象发生移动或形变之后，固定架会随着手术对象发生移动，第二标识物也会随着固定架发生相同的移动，因此第二标识物的移动会反映手术对象的移动情况。
89.具体的，在完成图1所示的实施例之前，难以确定截骨平面在手术对象上的具体位置，但医生可以基于ct图像的内容确定截骨区域的大致位置，并将第二标识物固定于手术对象上，则上述第二标识物能够被插入固定于手术对象截骨区域的骨骼中。
90.本发明的一个实施例中，位姿采集设备可以实时采集第二标识物，并获取第二标识物的第四位姿，并将第四位姿发送至控制设备，使得控制设备获取到上述第四位姿。
91.s105b：基于实时获取的第四位姿、上述第一位姿、上述第二位姿、上述第二位置、上述第一标识物与上述机械臂之间的第二相对位置，实时确定上述截骨平面相对于上述机械臂的位置。
92.具体的，可以采用前述步骤s105所示的方式，基于第一位姿、上述第二位姿、上述第二位置、上述第一标识物与上述机械臂之间的第二相对位置，实时确定上述截骨平面相对于上述机械臂的位置。
93.另外，由于第二标识物固定于截骨区域内，因此若截骨区域发生移动或形变，则第二标识物的第四位姿会随之发生改变，所以若基于实时采集的第四位姿确定第二标识物发生变化，则可以确定截骨区域发生移动或形变，截骨平面相对于机械臂的位置也会随之发生变化。
94.具体的，可以基于第四位姿的变化幅度确定截骨平面的移动幅度，在已经确定的截骨平面相对与机械臂的位置的基础上，调整上述移动幅度，得到截骨平面当前相对于上述机械臂的位置。
95.由以上可见，本实施例基于实时采集的第二标识物的第四位姿确定手术对象上的截骨区域是否发生变化，若第四位姿发生变化，则可以实时对所确定的截骨平面相对于上述机械臂的位置进行调整，使得所确定的位置能够反映当前截骨平面与机械臂的相对位置，使得定位结果更准确。在后续基于所确定的位置进行截骨时也能够得到最好的截骨效果。
96.本发明的另一个实施例中，在确定上述截骨平面相对于上述机械臂的位置之后，可以将机械臂末端安装的器件更换为摆锯，并执行以下步骤d。
97.步骤d：控制上述机械臂通过安装于自身末端的摆锯按照所确定的截骨平面的位置进行截骨。
98.具体的，控制设备可以向机械臂发送计算得到的、截骨平面相对于机械臂的位置，并向机械臂发送截骨控制信号，使得机械臂在接收到截骨控制信号之后使用上述摆锯向所确定的位置进行切割，完成截骨。
99.由以上可见，在准确的确定截骨平面相对于机械臂的位置之后，可以直接控制机械臂基于截骨平面相对于自身的位置，使用自身安装的摆锯完成截骨，由于定位得到的截骨平面的位置较为准确，因此截骨手术的效果较好。
100.本发明的又一个实施例中，在确定截骨平面相对于机械臂的位置之后，可以将机械臂末端安装的器件更换为导向器，并执行以下步骤e。
101.步骤e：控制上述机械臂通过安装于自身末端的导向器指示所确定的截骨平面的位置。
102.具体的，控制设备可以向机械臂发送计算得到的、截骨平面相对于机械臂的位置，并向机械臂发送导向控制信号，使得机械臂在接收到导向控制信号之后移动导向器，将导向器指向所确定的截骨平面的位置。则医生可以沿导向器指示的位置向手术对象的骨骼中打入两根平行的克氏针，再沿克氏针切割手术对象的骨骼，完成截骨。
103.由以上可见，在准确的确定预设截骨平面相对于机械臂的位置之后，可以直接控
制机械臂基于截骨平面相对于自身的位置，使用自身安装的导向器指示截骨平面的位置，使得医生可以向所指示的位置进行截骨，由于定位得到的截骨平面的位置较为准确，因此截骨手术的效果较好。
104.参见图3，为本发明实施例提供的第三种截骨平面定位方法的流程示意图，与前述图1所示的实施例相比，在确定截骨完成并且截骨处已插入撑开器之后，在上述步骤s105之后，还包括以下步骤s106-s107。
105.具体的，在完成截骨之后可以将机械臂末端的器件更换为撑开器，控制器可以向机械臂发送撑开控制信号，则机械臂可以将撑开器移动至步骤s105确定的位置处，并将撑开器插入创口，撑开截骨处。
106.另外，在完成截骨之后也可以由医生完成在创口插入撑开器并撑开截骨处的过程。
107.s106：获取上述位姿采集设备实时采集的各个第三标识物的第五位姿。
108.其中，上述第三标识物固定于上述固定架上，在上述截骨区域中、各个第三标识物分别设置于截骨处的两侧。上述第三标识物分别被插入固定于手术对象截骨区域的截骨处两侧的骨骼中。
109.具体的，在截骨之后，截骨处两侧的区域不再连接在一起，各个第三标识物分别设置于截骨处的两侧的不同截骨子区域内，各个第三标识物的第五位姿可以分别表示截骨处两侧的两个截骨子区域的位姿。
110.s107：基于实时采集的第五位姿计算上述撑开器撑开截骨处的角度。
111.具体的，第三标识物分别安装于截骨处的两侧，各个第三标识物的第五位姿分别可以表示截骨处两侧的截骨子区域当前的位姿，基于第五位姿便可以计算得到截骨处两侧的截骨子区域之间的夹角度数，也就是撑开器撑开截骨处的角度。在获取到上述角度之后可以将上述角度显示在显示器上，使得医生可以实时确定上述角度，便可以确定是否需要继续增大撑开截骨处的角度。
112.另外，除了步骤s106-s107之外，还可以执行步骤以下步骤f-步骤g。
113.步骤f：基于各个第三标识物的第五位姿、上述第二位姿，计算第一ct子图像包含的位置信息与设备位置信息之间的第二转换关系，并计算第二ct子图像包含的位置信息与设备位置信息之间的第三转换关系。
114.其中，上述第一ct子图像与第二ct子图像分别是上述截骨平面两侧的子图像。
115.具体的，可以按照以下公式计算上述第二转换关系：
116.m＝yp
b-1
117.其中，上述m为第二转换关系，y为上述第二位姿，pb为位于所述第一ct子图像表示的区域中的第三标识物的第五位姿。
118.另外，可以按照以下公式计算上述第三转换关系：
119.n＝yp
c-1
120.其中，上述n为第三转换关系，y为上述第二位姿，pc为位于所述第二ct子图像表示的区域中的第三标识物的第五位姿。
121.步骤g：基于上述第二转换关系、第三转换关系、第五位姿计算第一ct子图像表示的区域与第二ct子图像表示的区域之间的相对位置关系。
122.其中，第三标识物分别安装于截骨处两侧，位于第一ct子图像表示的区域中的第三标识物的第五位姿，可以表示第一ct子图像标识的区域的位姿，位于第二ct子图像表示的区域中的第三标识物的第五位姿，可以表示第二ct子图像标识的区域的位姿。
123.另外，基于第二转换关系将位于第一ct子图像表示的区域中的第三标识物的第五位姿转换为第一ct子图像中的位置，再基于第三转换关系将位于第二ct子图像表示的区域中的第三标识物的第五位姿转换为第二ct子图像中的位置，基于所确定的位姿可以获得第一ct子图像表示的区域与第二ct子图像表示的区域之间的相对位置关系。
124.在获得上述相对位置关系之后，控制设备也可以将相对位置关系实时显示在显示屏上，以供医生查看。
125.由以上可见，本技术实施例在完成截骨并在截骨处插入撑开器之后，可以实时获得撑开器撑开截骨处的角度，使得医生可以实时获得当前撑开器撑开截骨处的情况，在撑开器撑开截骨处的角度达到预设角度后，便可以锁定撑开器。与医生凭借经验使用撑开器撑开截骨处相比，本发明实施例可以准确的获得撑开器撑开截骨处的角度，达到较好的手术效果。
126.参见图4，为本发明实施例提供的第四种截骨平面定位方法的流程示意图，与前述图1所示的实施例相比，在完成截骨后，在上述步骤s105之后，还包括以下步骤s108-s109。
127.s108：在为截骨处放置钢板并拧入螺丝的过程中，获取上述位姿采集设备实时采集的上述螺丝的第六位姿。
128.具体的，医生可以手动在截骨处放置钢板并拧入螺丝。
129.s109：基于上述第六位姿与上述第二位姿，实时确定上述螺丝在上述ct图像中的位置。
130.具体的，上述第六位姿是螺丝相对于位姿采集设备的位姿，第二位姿是ct图像相对于位姿采集设备的位姿，因此对比第六位姿与第二位姿可以确定螺丝在ct图像中的位置。
131.另外，在获取上述螺丝在上述ct图像中的位置之后，可以在显示器中显示的ct图像中标识出上述位置，使得医生可以实时确定螺丝在截骨处的位置，从而可以确定螺丝是否已经固定到了手术效果较好的预设位置。
132.由以上可见，本技术实施例在完成截骨并在为截骨处放置钢板并拧入螺丝的过程中，可以实时获得螺丝在ct图像中的位置，使得医生可以实时获得螺丝当前拧入的情况，在螺丝拧入预设位置后，便可以停止拧入螺丝。与医生凭借经验拧入螺丝相比，本发明实施例可以准确的获得螺丝的位置，达到较好的手术效果。
133.与前述应用于控制设备的截骨平面定位方法相对应，本发明实施例还提供了一种截骨平面定位系统。
134.参见图5，为本发明实施例提供的一种截骨平面定位系统的结构示意图，上述系统包括：控制设备501、位姿采集设备502、机械臂503、ct机504、用于安装于手术对象的固定架505、固定有配准标识物的配准板506。
135.其中，控制设备501能够分别与位姿采集设备502、机械臂503与ct机504通信连接。
136.参见图6，为本发明实施例提供的第五种截骨平面定位方法的流程示意图。
137.s601：上述位姿采集设备502在手术对象上安装上述固定架505之后，实时采集位
于机械臂503末端的第一标识物相对于上述位姿采集设备502的第一位姿。
138.s602：上述位姿采集设备502向上述控制设备501发送上述第一位姿。
139.s603：上述ct机504在手术对象安装于上述固定架505之后，采集包含截骨区域的ct图像。
140.其中，上述ct图像中包含上述配准板上固定的配准标识物。
141.s604：上述ct机504并向上述控制设备501发送上述ct图像。
142.s605：上述控制设备501确定上述配准标识物在上述ct图像中的第一位置，并基于上述第一位姿、上述第一位置、上述第一标识物与上述配准标识物之间的第一相对位置，确定上述ct图像表示的区域相对于上述位姿采集设备502的第二位姿。
143.s606：上述控制设备501获取在上述ct图像中规划的截骨平面的第二位置。
144.s607：上述控制设备501基于上述第一位姿、上述第二位姿、上述第二位置、上述第一标识物与上述机械臂503之间的第二相对位置，确定上述截骨平面相对于上述机械臂503的位置。
145.由以上可见，本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿，并且在手术对象上安装固定架之后，获取手术过程中截骨区域的ct图像，上述ct图像与第一位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。在手术过程中获取的ct图像中确定截骨平面的第二位置，所确定的第二位置与手术过程中截骨区域的实际情况相匹配。以第一位姿、ct图像以及所确定的第二位置为基础进行多轮计算可以获得手术过程中截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的ct图像以及第一位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
146.本发明的一个实施例中，上述控制设备501，具体用于：
147.基于上述第一位姿、上述第一标识物与上述机械臂503之间的第二相对位置，确定机械臂位置信息与设备位置信息之间的第一转换关系。
148.其中，上述机械臂位置信息用于表示：应用场景中的点相对于上述机械臂503的位置，上述设备位置信息用于表示：应用场景中的点相对于上述位姿采集设备502的位置；
149.基于上述第二位置、上述第二位姿，确定上述截骨平面相对于上述位姿采集设备502的第三位姿；
150.基于上述第三位姿、上述第一转换关系，计算上述截骨平面相对于上述机械臂503的位置。
151.本发明的一个实施例中，上述控制设备501，具体用于：
152.获取上述位姿采集设备502实时采集的、第二标识物相对于上述位姿采集设备502的第四位姿，其中，上述第二标识物固定于上述固定架上，设置于手术对象上、上述截骨平面所在的截骨区域中；
153.基于实时获取的第四位姿、上述第一位姿、上述第二位姿、上述第二位置、上述第一标识物与上述机械臂503之间的第二相对位置，实时确定上述截骨平面相对于上述机械臂503的位置。
154.由以上可见，本实施例基于实时采集的第二标识物的第四位姿确定手术对象上的截骨区域是否发生变化，若第四位姿发生变化，则可以实时对所确定的截骨平面相对于上
述机械臂的位置进行调整，使得所确定的位置能够反映当前截骨平面与机械臂的相对位置，使得定位结果更准确。在后续基于所确定的位置进行截骨时也能够得到最好的截骨效果。
155.参见图7，为本发明实施例提供的第五种截骨平面定位方法的流程示意图，与前述图6所示的实施例相比，还包括以下步骤s608。
156.s608：上述控制设备501控制上述机械臂503通过安装于自身末端的摆锯按照所确定的截骨平面的位置进行截骨。
157.由以上可见，在准确的确定截骨平面相对于机械臂的位置之后，可以直接控制机械臂基于截骨平面相对于自身的位置，使用自身安装的摆锯完成截骨，由于定位得到的截骨平面的位置较为准确，因此截骨手术的效果较好。
158.参见图8，为本发明实施例提供的第六种截骨平面定位方法的流程示意图，与前述图6所示的实施例相比，还包括以下步骤s609。
159.s609：上述控制设备501控制上述机械臂503通过安装于自身末端的导向器指示所确定的截骨平面的位置。
160.由以上可见，在准确的确定预设截骨平面相对于机械臂的位置之后，可以直接控制机械臂基于截骨平面相对于自身的位置，使用自身安装的导向器指示截骨平面的位置，使得医生可以向所指示的位置进行截骨，由于定位得到的截骨平面的位置较为准确，因此截骨手术的效果较好。
161.本发明的一个实施例中，在确定截骨完成并且截骨处已插入撑开器之后，上述控制设备501还用于：
162.获取上述位姿采集设备502实时采集的各个第三标识物的第五位姿，其中，上述第三标识物固定于上述固定架上，在上述截骨区域中、各个第三标识物分别设置于截骨处的两侧；
163.基于实时采集的第五位姿计算上述撑开器撑开截骨处的角度。
164.由以上可见，本技术实施例在完成截骨并在截骨处插入撑开器之后，可以实时获得撑开器撑开截骨处的角度，使得医生可以实时获得当前撑开器撑开截骨处的情况，在撑开器撑开截骨处的角度达到预设角度后，便可以锁定撑开器。与医生凭借经验使用撑开器撑开截骨处相比，本发明实施例可以准确的获得撑开器撑开截骨处的角度，达到较好的手术效果。
165.本发明的一个实施例中，所述控制设备501还用于：
166.基于各个第三标识物的第五位姿、上述第二位姿，计算第一ct子图像包含的位置信息与设备位置信息之间的第二转换关系，并计算第二ct子图像包含的位置信息与设备位置信息之间的第三转换关系。
167.其中，上述第一ct子图像与第二ct子图像分别是上述截骨平面两侧的子图像。
168.基于上述第二转换关系、第三转换关系、第五位姿计算第一ct子图像表示的区域与第二ct子图像表示的区域之间的相对位置关系。
169.本发明的一个实施例中，在完成截骨后，上述控制设备501还用于：
170.在为截骨处放置钢板并拧入螺丝的过程中，获取上述位姿采集设备502实时采集的上述螺丝的第六位姿；
171.基于上述第六位姿与上述第二位姿，实时确定上述螺丝在上述ct图像中的位置。
172.由以上可见，本技术实施例在完成截骨并在为截骨处放置钢板并拧入螺丝的过程中，可以实时获得螺丝在ct图像中的位置，使得医生可以实时获得螺丝当前拧入的情况，在螺丝拧入预设位置后，便可以停止拧入螺丝。与医生凭借经验拧入螺丝相比，本发明实施例可以准确的获得螺丝的位置，达到较好的手术效果。
173.与前述应用于控制设备的截骨平面定位方法相对应，本发明实施例还提供了一种应用于控制设备的截骨平面定位装置。
174.参见图9，为本发明实施例提供的一种截骨平面定位装置的结构示意图，应用于截骨手术系统中的控制设备，所述系统还包括：位姿采集设备、机械臂、ct机、用于安装于手术对象的固定架、固定有配准标识物的配准板，所述装置包括：
175.第一位姿获取模块901，用于在手术对象上安装所述固定架之后，获取所述位姿采集设备实时采集的、位于机械臂末端的第一标识物相对于所述位姿采集设备的第一位姿；
176.ct图像获取模块902，用于获取所述ct机采集的、包含截骨区域的ct图像，其中，所述ct图像中包含所述配准板上固定的配准标识物；
177.第二位姿确定模块903，用于确定所述配准标识物在所述ct图像中的第一位置，并基于所述第一位姿、所述第一位置、所述第一标识物与所述配准标识物之间的第一相对位置，确定所述ct图像表示的区域相对于所述位姿采集设备的第二位姿；
178.第二位置获取模块904，用于获取在所述ct图像中规划的截骨平面的第二位置；
179.第一位置确定模块905，用于基于所述第一位姿、所述第二位姿、所述第二位置、所述第一标识物与所述机械臂之间的第二相对位置，确定所述截骨平面相对于所述机械臂的位置。
180.由以上可见，本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿，并且在手术对象安装于固定架之后，获取截骨手术的过程中截骨区域的ct图像，上述ct图像与第一位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。在手术过程中获取的ct图像中确定截骨平面的第二位置，所确定的第二位置与手术过程中截骨区域的实际情况相匹配。以第一位姿、ct图像以及所确定的第二位置为基础进行多轮计算可以获得手术过程中截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的ct图像以及第一位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
181.本发明的一个实施例中，上述第一位置确定模块905，具体用于：
182.基于所述第一位姿、所述第一标识物与所述机械臂之间的第二相对位置，确定机械臂位置信息与设备位置信息之间的第一转换关系，其中，所述机械臂位置信息用于表示：应用场景中的点相对于所述机械臂的位置，所述设备位置信息用于表示：应用场景中的点相对于所述位姿采集设备的位置；
183.基于所述第二位置、所述第二位姿，确定所述截骨平面相对于所述位姿采集设备的第三位姿；
184.基于所述第三位姿、所述第一转换关系，计算所述截骨平面相对于所述机械臂的位置。
185.本发明的一个实施例中，上述第一位置确定模块905，具体用于：
186.获取所述位姿采集设备实时采集的、第二标识物相对于所述位姿采集设备的第四位姿，其中，所述第二标识物固定于所述固定架上，设置于手术对象上、所述截骨平面所在的截骨区域中；
187.基于实时获取的第四位姿、所述第一位姿、所述第二位姿、所述第二位置、所述第一标识物与所述机械臂之间的第二相对位置，实时确定所述截骨平面相对于所述机械臂的位置。
188.由以上可见，本实施例基于实时采集的第二标识物的第四位姿确定手术对象上的截骨区域是否发生变化，若第四位姿发生变化，则可以实时对所确定的截骨平面相对于上述机械臂的位置进行调整，使得所确定的位置能够反映当前截骨平面与机械臂的相对位置，使得定位结果更准确。在后续基于所确定的位置进行截骨时也能够得到最好的截骨效果。
189.本发明的一个实施例中，所述装置还包括：
190.截骨控制模块，用于控制所述机械臂通过安装于自身末端的摆锯按照所确定的截骨平面的位置进行截骨。
191.由以上可见，在准确的确定截骨平面相对于机械臂的位置之后，可以直接控制机械臂基于截骨平面相对于自身的位置，使用自身安装的摆锯完成截骨，由于定位得到的截骨平面的位置较为准确，因此截骨手术的效果较好。
192.本发明的一个实施例中，所述装置还包括：
193.截骨指示模块，用于控制所述机械臂通过安装于自身末端的导向器指示所确定的截骨平面的位置。
194.由以上可见，在准确的确定预设截骨平面相对于机械臂的位置之后，可以直接控制机械臂基于截骨平面相对于自身的位置，使用自身安装的导向器指示截骨平面的位置，使得医生可以向所指示的位置进行截骨，由于定位得到的截骨平面的位置较为准确，因此截骨手术的效果较好。
195.本发明的一个实施例中，在确定截骨完成并且截骨处已插入撑开器之后，上述装置还包括：
196.第五位姿获取模块，用于获取所述位姿采集设备实时采集的各个第三标识物的第五位姿，其中，所述第三标识物固定于所述固定架上，在所述截骨区域中、各个第三标识物分别设置于截骨处的两侧；
197.角度计算模块，用于基于实时采集的第五位姿计算所述撑开器撑开截骨处的角度。
198.由以上可见，本技术实施例在完成截骨并在截骨处插入撑开器之后，可以实时获得撑开器撑开截骨处的角度，使得医生可以实时获得当前撑开器撑开截骨处的情况，在撑开器撑开截骨处的角度达到预设角度后，便可以锁定撑开器。与医生凭借经验使用撑开器撑开截骨处相比，本发明实施例可以准确的获得撑开器撑开截骨处的角度，达到较好的手术效果。
199.本发明的一个实施例中，上述装置还包括：
200.相对关系确定模块，用于基于所述第二位姿、第五位姿计算第一ct子图像表示的区域与第二ct子图像表示的区域之间的相对位置关系，其中，所述第一ct子图像与第二ct
子图像分别为：所述ct图像中位于所述截骨平面两侧的子图像。
201.本发明的一个实施例中，在完成截骨后，上述装置还包括：
202.第六位姿获取模块，用于在为截骨处放置钢板并拧入螺丝的过程中，获取所述位姿采集设备实时采集的所述螺丝的第六位姿；
203.第二位置确定模块，用于基于所述第六位姿与所述第二位姿，实时确定所述螺丝在所述ct图像中的位置。
204.由以上可见，本技术实施例在完成截骨并在为截骨处放置钢板并拧入螺丝的过程中，可以实时获得螺丝在ct图像中的位置，使得医生可以实时获得螺丝当前拧入的情况，在螺丝拧入预设位置后，便可以停止拧入螺丝。与医生凭借经验拧入螺丝相比，本发明实施例可以准确的获得螺丝的位置，达到较好的手术效果。
205.本发明实施例还提供了一种电子设备，如图10所示，包括处理器1001、通信接口1002、存储器1003和通信总线1004，其中，处理器1001，通信接口1002，存储器1003通过通信总线1004完成相互间的通信，
206.存储器1003，用于存放计算机程序；
207.处理器1001，用于执行存储器1003上所存放的程序时，实现上述前述方法实施例中截骨平面定位方法的步骤。
208.应用本发明实施例提供的电子设备进行截骨平面定位时，本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿，并且在手术对象上安装固定架之后，获取手术过程中截骨区域的ct图像，上述ct图像与第一位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。在手术过程中获取的ct图像中确定截骨平面的第二位置，所确定的第二位置与手术过程中截骨区域的实际情况相匹配。以第一位姿、ct图像以及所确定的第二位置为基础进行多轮计算可以获得手术过程中截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的ct图像以及第一位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
209.上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
210.通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
211.存储器可以包括随机存取存储器(random access memory，ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory，nvm)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
212.上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
213.在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述前述方法实施
例中截骨平面定位方法的步骤。
214.执行本发明实施例提供的计算机可读存储介质中存储的计算机程序进行截骨平面定位时，本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿，并且在手术对象上安装固定架之后，获取手术过程中截骨区域的ct图像，上述ct图像与第一位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。在手术过程中获取的ct图像中确定截骨平面的第二位置，所确定的第二位置与手术过程中截骨区域的实际情况相匹配。以第一位姿、ct图像以及所确定的第二位置为基础进行多轮计算可以获得手术过程中截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的ct图像以及第一位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
215.在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述前述方法实施例中截骨平面定位方法的步骤。
216.执行本发明实施例提供的计算机程序进行截骨平面定位时，本实施例在进行截骨手术的过程中，实时获取第一标识物的第一位姿，并且在手术对象上安装固定架之后，获取手术过程中截骨区域的ct图像，上述ct图像与第一位姿能够反映手术过程中截骨区域的信息。在手术过程中获取的ct图像中确定截骨平面的第二位置，所确定的第二位置与手术过程中截骨区域的实际情况相匹配。以第一位姿、ct图像以及所确定的第二位置为基础进行多轮计算可以获得手术过程中截骨平面相对于机械臂的位置。由于最终定位得到的位置是基于能够反映手术过程中截骨区域信息的、准确的ct图像以及第一位姿确定的，因此基于本实施例定位得到的截骨平面相对于机械臂的位置较为准确。
217.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(ssd))等。
218.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
219.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统、装置、电子设备、存储介质、计算机程序产品实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
220.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。