文件配置方法、系统、计算机设备和存储介质与流程

1.本技术涉及医疗系统领域，特别是涉及一种文件配置方法、系统、计算机设备和存储介质。


背景技术：

2.在骨科关节置换类手术导航系统中，计算机控制器通过从配置文件库中读取目标配置文件，从中获取相关参数的方式，对所用到的器械和假体进行导航、校验等操作。
3.现有的文件配置方法中，分别建立第一配置文件库、第二配置文件库和第三配置文件库。第一配置文件库存放第一类部件的配置文件，如该部件上校验点在其坐标系下的坐标值等。第二配置文件库存放第二类部件的配置文件，如该部件上特征点在其坐标系下的坐标值等。第三配置文件库存放指定第一类部件和指定第二类部件坐标系的转换关系。因此现有的文件配置方法需要配置较多的数据。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种文件配置方法、系统、计算机设备和存储介质。
5.第一方面，本发明实施例提出一种文件配置方法，用于手术导航系统，所述手术导航系统包括用于追踪导航的定位机构，所述定位机构与第一类部件连接，所述第一类部件与第二类部件相关联，所述方法包括：
6.基于第一类部件的第一特征信息建立第一类部件的第一配置文件，其中，所述第一特征信息包括基于定位机构对所连接的第一类部件的定位所确定的定位信息；以及
7.基于第二类部件的第二特征信息建立第二类部件的第二配置文件，其中，所述第二特征信息基于相关联的第一类部件的第一特征信息以及与相关联的第一类部件的配合关系所确定。
8.在一实施例中，所述定位机构对所连接的第一类部件的定位包括：
9.基于所述定位机构建立参考坐标系；
10.基于所述参考坐标系，根据所述第一类部件的结构特征在所述参考坐标系中的位姿，确定与所述定位机构所连接的第一类部件在所述参考坐标系中的定位信息。
11.在一实施例中，所述第一特征信息还包括与所述第一类部件一一对应的第一标签；所述第二特征信息还包括与所述第二类部件一一对应的第二标签。
12.在一实施例中，还包括：
13.基于所述第一类部件的第一配置文件以及所述第一标签，建立第一配置文件库；
14.基于所述第二类部件的第二配置文件以及所述第二标签，建立第二配置文件库。
15.在一实施例中，还包括：
16.基于目标第一类部件确定对应的第一标签，并基于所述第一标签在第一配置文件库中查找到对应的第一配置文件；
17.基于目标第二类部件确定对应的第二标签，并基于所述第二标签在第二配置文件库中查找到对应的第二配置文件；
18.基于所述第一配置文件以及所述第二配置文件，获取所述目标第一类部件与所述目标第二类部件之间的转换关系。
19.第二方面，本发明实施例提出一种文件配置系统，用于手术导航系统，所述手术导航系统包括用于追踪导航的定位机构，所述定位机构与第一类部件连接，所述第一类部件与第二类部件相关联，所述文件配置系统包括：
20.第一建立模块，用于基于第一类部件的第一特征信息建立第一类部件的第一配置文件，其中，所述第一特征信息包括基于定位机构对所连接的第一类部件的定位所确定的定位信息；
21.第二建立模块，用于基于第二类部件的第二特征信息建立第二类部件的第二配置文件，其中，所述第二特征信息基于相关联的第一类部件的第一特征信息以及与相关联的第一类部件的配合关系所确定。
22.在一实施例中，所述第一建立模块包括：
23.坐标系建立模块，用于基于所述定位机构建立参考坐标系；
24.确定模块，用于基于所述参考坐标系，根据所述第一类部件的结构特征在所述参考坐标系中的位姿，确定与所述定位机构所连接的第一类部件在所述参考坐标系中的定位信息。
25.在一实施例中，所述第一特征信息还包括与所述第一类部件一一对应的第一标签；所述第二特征信息还包括与所述第二类部件一一对应的第二标签。
26.第三方面，本发明实施例提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述文件配置方法的步骤。
27.第四方面，本发明实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述文件配置方法的步骤。
28.上述方法、系统、计算机设备和存储介质，基于第一类部件的第一特征信息建立第一类部件的第一配置文件，基于第二类部件的第二特征信息建立第二类部件的第二配置文件，第一特征信息包括基于定位机构对所连接的第一类部件的定位所确定的定位信息，第二特征信息基于相关联的第一类部件的第一特征信息以及与相关联的第一类部件的配合关系所确定。相比于现有技术，本技术方案只需要记录两类配置文件，减少了配置文件的数据量。
附图说明
29.图1为一个实施例中文件配置方法的应用环境图；
30.图2为一个实施例中文件配置方法的流程示意图；
31.图3为一个实施例中确定定位信息的流程示意图；
32.图4为一个示例实施例中打拔器和髓腔锉的结构示意图；
33.图5为一个实施例中第一配置文件库和第二配置文件库的结构示意图；
34.图6为一个实施例中获取转换关系的流程示意图；
35.图7为一个实施例中新增第一配置文件的示意图；
36.图8为一个实施例中文件配置系统的结构示意图；
37.图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
39.在本实施例中提供的方法实施例可以在终端、计算机或者类似的运算装置中执行。比如在终端上运行，图1是本实施例的文件配置方法的终端的硬件结构框图。如图1所示，终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102和用于存储数据的存储器104，其中，处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置。上述终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述终端的结构造成限制。例如，终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示出的不同配置。
40.存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如在本实施例中的文件配置方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
41.传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络包括终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(networkinterface controller，简称为nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(radio frequency，简称为rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
42.手术导航系统包括用于定位的定位系统，定位系统包括光学定位系统、电磁定位系统等。定位系统包括用于追踪导航的定位机构，定位机构包括光学阵列工具、电磁传感器等。
43.具体的，本实施例中的方法可以用于髋关节置换的骨科手术导航系统中，通常需要用到髋臼杯、内衬、球头和股骨柄等假体，髓腔锉、髋臼锉、打拔器、髋臼锉动力连杆和髋臼杯安装器等手术器械。系统需要从配置文件库中获得所选假体和器械的配置文件，以完成导航、显示、规划等过程。
44.在现有技术中，当两个或多个部件产生配合关联时，他们之间的配置文件传递则需依赖这两个或多个部件坐标系的转换关系，所以任意两个部件的坐标系转换关系也应当作为配置文件的一部分写入配置文件中。而两个坐标系的转换关系依赖所选择的两个部件，所以这种配置文件方法需穷举可能产生配合关联部件的所有组合，针对每一种组合配置文件库中都应有转换关系信息，这会使配置文件库显得冗杂且低效。
45.在一实施例中，如图2所示，提供了一种文件配置方法，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：
46.s202：基于第一类部件的第一特征信息建立第一类部件的第一配置文件。
47.需要说明的是，在本实施例中对第一类部件与第二类部件的分类与现有技术中对第一类部件与第二类部件的分类不同。在本实施例中，第一类部件连接有用于追踪导航的定位机构，第二类部件没有连接定位机构。
48.其中，第一特征信息基于定位机构对所连接的第一类部件的定位所确定。
49.s204：基于第二类部件的第二特征信息建立第二类部件的第二配置文件。
50.其中，第二特征信息基于相关联的第一类部件的第一特征信息以及与相关联的第一类部件的配合关系所确定。
51.在本实施例中，第一特征信息包括基于定位机构对所连接的第一类部件的定位所确定的定位信息，第二特征信息基于相关联的第一类部件的第一特征信息以及与相关联的第一类部件的配合关系所确定。相比于现有技术，本实施例所用的技术方案只需要记录两类配置文件，减少了配置文件的数据量。
52.在一实施例中，如图3所示，定位机构对所连接的第一类部件的定位包括：
53.s302：基于所述定位机构建立参考坐标系；
54.s304：基于所述参考坐标系，根据所述第一类部件的结构特征在所述参考坐标系中的位姿，确定与所述定位机构所连接的第一类部件在所述参考坐标系中的定位信息。
55.其中，参考坐标系固结在第一类部件上，由第一类部件的结构特征唯一确定。根据第一类部件的结构特征其在参考坐标系中的位姿，就可以确定与该定位机构所连接的第一类部件在所述参考坐标系中的定位信息。定位信息可以记录第一类部件的位置，例如装配面的圆心坐标等，还可以记录第一类部件的结构特征，例如颈部轴线在参考坐标系中的表示等。
56.第二类部件无需定义参考坐标系。由于其与相关联的第一类部件配合关系唯一确定，配合关系包括配合面、配合轴线、配合机构等。可通过相关联的第一类部件的第一特征信息以及与相关联的第一类部件的配合关系来表达第二类部件的第二特征信息。例如，基于第一特征信息中的装配面圆心坐标，确定第二类部件的中心点到装配面的距离；基于第一特征信息中的颈部轴线，确定第二类部件的体部轴线与颈部轴线的夹角等。
57.在一示例实施例中，图4为在髋关节置换的骨科手术导航系统中使用的髓腔锉402及其打拔器404。该组合体由打拔器和髓腔锉组成，打拔器为第一类部件，髓腔锉为第二类部件。打拔器的参考坐标系固结在其光学阵列406上，该阵列与打拔器主体刚性连接，结构唯一确定，其定位信息可表示在该参考坐标系下。
58.在本实施例中，不需要穷举可能产生配合关联部件的所有组合，不需要针对每一种组合配置文件库中都应有转换关系信息。根据需求选择一第一配置文件以及一第二配置文件，第一配置文件中包含第一类部件的结构特征在参考坐标系中的位姿，第二配置文件中包含与第二类部件相关联的第一类部件的定位信息以及与相关联的第一类部件的配合关系，
59.因此根据该第一配置文件以及该第二配置文件，就可以获取所对应的第一类部件与所对应的第二类部件之间的转换关系，从而可知第二类部件在参考坐标系下的位姿，无
需单独配置部件组合的配置文件，从而精简配置文件架构。
60.在一实施例中，为了方便配置文件的检索，针对第一类部件和第二类部件均有唯一的标签。标签可根据该部件的型号、尺寸、规格等生成。第一标签与第一类部件所一一对应，从而保证第一配置文件的唯一性。第二标签与第二类部件所一一对应，从而保证第二配置文件的唯一性。根据第一类部件的第一标签可以快速索引到对应的第一配置文件，根据第二类部件的第二标签可以快速索引到对应的第二配置文件，提高了配置文件检索的便携性。
61.在一实施例中，本方法还包括：
62.s206：基于所述第一类部件的第一配置文件以及第一标签，建立第一配置文件库；基于所述第二类部件的第二配置文件以及第二标签，建立第二配置文件库。
63.在一示例实施例中，如图4所示，髓腔锉402的特征量包括装配面圆心和颈部轴线，且表征特征量的特征点都位于髓腔锉对称面上。打拔器404和髓腔锉402的配合关系由带限位的定位机构406唯一确定。其配合关系为：打拔器404末端装配支撑柱轴线与髓腔锉402颈部轴线重合，打拔器404底平面与髓腔锉402顶平面重合。则髓腔锉402的特征信息可依据该配合关系来描述。髓腔锉402原点可由一距离值确定，该距离值为原点沿颈部轴线距离打拔器404底平面的距离。颈部轴线可由打拔器404末端装配支撑柱轴线确定，体部轴线可由一角度值确定，该角度值为颈部轴线与体部轴线的夹角。
64.基于上述特征信息生成第一配置文件和第二配置文件，第一配置文件在第一配置文件库中，第二配置文件在第二配置文件库中，具体如图5所示。在需要读取配置文件时，只需根据第一标签在第一配置文件库中检索目标第一类部件的第一配置文件，根据第二标签在第二配置文件库中检索特定目标第二类部件的第二配置文件。基于第一配置文件和第二配置文件中所包含的特征信息，就可以计算获得目标第一类部件和目标第二类部件的转换关系，从而确定两个部件之间的关系，而不需要专门存储两个部件之间转换关系的第三配置文件库，减少了配置文件的数据量。
65.在一实施例中，如图6所示，本方法还包括：
66.s402：基于目标第一类部件确定对应的第一标签，并基于所述第一标签在第一配置文件库中查找到对应的第一配置文件；
67.s404：基于目标第二类部件确定对应的第二标签，并基于所述第二标签在第二配置文件库中查找到对应的第二配置文件；
68.s406：基于所述第一配置文件以及所述第二配置文件，获取所述目标第一类部件与所述目标第二类部件之间的转换关系。
69.需要说明的是，第二类部件与第一类部件的配合关系指的是结构上的关系，包括连接的关系等。转换关系指的是数学层面的关系，包括两者之间的坐标关系等。
70.在一示例实施例中，目标第一类部件为打拔器，目标第二类部件为髓腔锉。首先基于打拔器确定对应的第一标签，并基于所述第一标签在第一配置文件库中查找到对应的第一配置文件；然后基于髓腔锉确定对应的第二标签，并基于所述第二标签在第二配置文件库中查找到对应的第二配置文件；最后基于所述第一配置文件以及所述第二配置文件，获取所述目标第一类部件与所述目标第二类部件之间的转换关系。
71.在髓腔锉和打拔器装配完成后，髓腔锉颈部轴线与打拔器安装孔轴向重合，髓腔
锉肩部面与打拔器下表面重合，则通过髓腔锉对应的第二配置文件中的“中心点与装配面距离”参数，即可算得中心点与打拔器的位置关系，通过“体部&颈部轴线夹角”即可算得体部轴线方向。
72.本发明文件配置方法直接去掉了现有技术中最臃肿的第三配置文件库，极大精简了配置文件库所占的资源，并将检索文件的次数从3次减少为2次，大大提高了配置文件的获取速度。
73.在本实施例中，当有新增第一类部件或第二类部件时，只需按照约定的规则和格式新增对应的配置文件即可，不需要新增该新增部件与所有可能产生配合关联部件的坐标系转换关系信息，因此可拓展性较高。现有技术中当系统需新增部件时，需要新增该新增部件与所有可能产生配合关联部件的坐标系转换关系信息，因此可拓展性较差。
74.在一示例实施例中，如图7所示，原第一配置文件库中包括第一类部件a、其标签cu00及其配置文件[-0.626,-0.1389,0.674]、[10,30,40]，第一类部件b、其标签cu01及其配置文件[-0.728,-0.021,0.6853]、[14,20,4]等，新增第一类部件c、其标签cu02及其配置文件[-0.7094,-0.1621,0.6859]、[9,5,17]。
[0075]
当需要删减第一类部件或第二类部件时，只需按照约定的规则和格式删除对应的配置文件即可。而现有技术中，则需要删除该部件与所有可能产生配合关联部件的坐标系转换关系信息，因此删除过程较为繁琐。
[0076]
应该理解的是，虽然上述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，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些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中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0077]
在一实施例中，如图8所示，本发明提供了一种文件配置系统5，用于手术导航系统，所述手术导航系统包括用于追踪导航的定位机构，所述定位机构与第一类部件连接，所述第一类部件与第二类部件相关联，所述文件配置系统包括：
[0078]
第一建立模块501，用于基于第一类部件的第一特征信息建立第一类部件的第一配置文件，其中，所述第一特征信息包括基于定位机构对所连接的第一类部件的定位所确定的定位信息；
[0079]
第二建立模块502，用于基于第二类部件的第二特征信息建立第二类部件的第二配置文件，其中，所述第二特征信息基于相关联的第一类部件的第一特征信息以及与相关联的第一类部件的配合关系所确定。
[0080]
在一实施例中，所述第一建立模块包括：
[0081]
坐标系建立模块，用于基于所述定位机构建立参考坐标系；
[0082]
确定模块，用于基于所述参考坐标系，根据所述第一类部件的结构特征在所述参考坐标系中的位姿，确定与所述定位机构所连接的第一类部件在所述参考坐标系中的定位信息。
[0083]
在一实施例中，所述第一特征信息还包括与第一类部件一一对应的第一标签；所述第二特征信息还包括与第二类部件一一对应的第二标签。
[0084]
在一实施例中，还包括：
[0085]
第一配置文件库建立模块，用于基于所述第一类部件的第一配置文件以及第一标签，建立第一配置文件库；
[0086]
第二配置文件库建立模块，用于基于所述第二类部件的第二配置文件以及第二标签，建立第二配置文件库。
[0087]
在一实施例中，还包括：
[0088]
第一查询模块，用于基于目标第一类部件确定对应的第一标签，并基于所述第一标签在第一配置文件库中查找到对应的第一配置文件；
[0089]
第二查询模块，用于基于目标第二类部件确定对应的第二标签，并基于所述第二标签在第二配置文件库中查找到对应的第二配置文件；
[0090]
获取模块，用于基于所述第一配置文件以及所述第二配置文件，获取所述目标第一类部件与所述目标第二类部件之间的转换关系。
[0091]
关于文件配置系统的具体限定可以参见上文中对于文件配置方法的限定，在此不再赘述。上述文件配置系统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。
[0092]
在一实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。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、计算机程序和数据库。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。该计算机设备的数据库用于存储动作检测数据。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上述任一项文件配置方法实施例中的步骤。
[0093]
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术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。
[0094]
在一实施例中，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上述任一项文件配置方法实施例中的步骤。
[0095]
在一实施例中，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上述任一项文件配置方法实施例中的步骤。
[0096]
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，本技术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易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
[0097]
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。
[0098]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。