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膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)機(jī)器人是一種用于輔助或執(zhí)行膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的 醫(yī)療設(shè)備。它通過(guò)結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺、人工智能和機(jī)器人技術(shù)，提供 可重復(fù)的手術(shù)操作，以改善手術(shù)質(zhì)量和患者康復(fù)。

技術(shù)方案如下：

1. 機(jī)器人系統(tǒng)：選擇適合的機(jī)器人系統(tǒng)，如Mako系統(tǒng)或NAVIO系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)由機(jī)器人臂、手術(shù)臺(tái)和控制臺(tái)組成，通過(guò) 的定位和運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)工具的 操作。

2. 圖像引導(dǎo)：利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，機(jī)器人系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取患者膝關(guān)節(jié)的三維影像數(shù)據(jù)。通過(guò)匹配患者的解剖結(jié)構(gòu)，機(jī)器人系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地識(shí)別關(guān)節(jié)部位、骨骼結(jié)構(gòu)和軟組織。

3. 規(guī)劃和導(dǎo)航：基于患者的影像數(shù)據(jù)，機(jī)器人系統(tǒng)可以生成個(gè)性化的手術(shù)方案和導(dǎo)航路徑。醫(yī)生可以在控制臺(tái)上進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃，包括骨切割、植入物選擇和關(guān)節(jié)對(duì)齊等。

4. 手術(shù)操作：機(jī)器人系統(tǒng)能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的手術(shù)方案，通過(guò)機(jī)器人臂 地執(zhí)行手術(shù)操作。機(jī)器人系統(tǒng)可以提供實(shí)時(shí)的視覺反饋和力覺感知，幫助醫(yī)生調(diào)整手術(shù)策略，并確保手術(shù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

5. 數(shù)據(jù)記錄和分析：機(jī)器人系統(tǒng)能夠記錄手術(shù)過(guò)程的數(shù)據(jù)，包括手術(shù)時(shí)間、力度和角度等。這些數(shù)據(jù)可以用于手術(shù)評(píng)估和后續(xù)研究，以進(jìn)一步改進(jìn)手術(shù)技術(shù)和康復(fù)方案。

總的來(lái)說(shuō)，膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)機(jī)器人通過(guò)結(jié)合 的圖像引導(dǎo)、規(guī)劃導(dǎo)航和手術(shù)操作技術(shù)，可以提供 可重復(fù)的手術(shù)操作，從而改善手術(shù)質(zhì)量和患者康復(fù)效果。這項(xiàng)技術(shù)方案將為膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)帶來(lái)更高的安全性、準(zhǔn)確性和可預(yù)測(cè)性，為患者提供更好的 體驗(yàn)和長(zhǎng)期效果。

軟件功能模塊

主要為手術(shù)機(jī)器人SDK，手術(shù)機(jī)器人SDK的開發(fā)環(huán)境為"windows VS2017以上 QT5.12"，開發(fā)語(yǔ)言為C ，同時(shí)為用戶提供示例工程與API文檔,示例工程可實(shí)現(xiàn)從“影像導(dǎo)入-三維可視化-手術(shù)路徑規(guī)劃-空間注冊(cè)-機(jī)器人標(biāo)定-機(jī)器人導(dǎo)航”全過(guò)程。

01影像管理模塊

該模塊提供的接口包括:文件加載、文件信息獲取、文件信息設(shè)置、文件輸出、文件關(guān)閉，能處理CT/MRI/CBCT等醫(yī)學(xué)影像DICOM數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)解析與加載。開發(fā)人員可以基于該模塊獲取到的影像數(shù)據(jù)，自行進(jìn)行圖像分割、圖像融合等二次開發(fā)。

02手術(shù)規(guī)劃模塊

該模塊主要包含二三維影像顯示、選點(diǎn)與交互的相關(guān)接口，可以實(shí)現(xiàn)三維可視化、二三維界面的交互以及二維面上點(diǎn)的選取(選取的點(diǎn)可以是手動(dòng)選取或數(shù)據(jù)自動(dòng)生成)，開發(fā)人員可根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃的二次開發(fā)。

03手術(shù)導(dǎo)航模塊

該模塊提供的接口包括:定位儀控制的相關(guān)接口、標(biāo)記球提取、空間注冊(cè)、工具注冊(cè)和工具信息讀取等，實(shí)現(xiàn)圖像空間與實(shí)際空間的配準(zhǔn)、手術(shù)工具末端信息獲取以及導(dǎo)航功能。

04機(jī)械臂控制模塊

當(dāng)前支持UR大族)思靈|遨博珞石等機(jī)械臂，該模塊提供的接口包括:機(jī)械臂控制、機(jī)械臂標(biāo)定、機(jī)械臂導(dǎo)航、定位儀與機(jī)械臂的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、以及VTK三維坐標(biāo)與定位儀坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂導(dǎo)航功能