可视化旋转截骨持骨装置及系统的制作方法

1.本发明涉及夹钳技术领域，尤其是涉及一种可视化旋转截骨持骨装置及系统。


背景技术：

2.旋转截骨术常用于儿童四肢畸形，如先天性尺桡骨融合、下肢扭转畸形、发育性髋脱位等疾病的治疗。目前控制旋转角度的方法包括“手摸心会”法、量角法、画线法：“手摸心会”法是由经验丰富的手术医生根据术前的估计，术中凭借经验旋转大巾钳，此方法误差范围较大且不适于临床推广；量角法即在截骨远、近端分别打入一枚克氏针，要求此两枚克氏针在一个同心圆上，通过测量并控制两枚克氏针夹角来实现术中对大巾钳旋转角度的控制，然而实际手术时难以将两枚克氏针刚好交于截骨面圆心，影响大巾钳旋转角度的控制，亦会增加对患儿骨质的创伤；画线法简单、方便，但仅适用于管状骨，而且此方法将椭圆形的截骨端看作为圆形，因此在控制大巾钳旋转角度时也存在一定误差。综上所述，现有技术难以准确地控制大巾钳的旋转角度。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可视化旋转截骨持骨装置及系统，可以较好地辅助用户控制截骨持骨结构旋转，从而有效改善现有技术难以准确地控制截骨持骨结构的旋转角度的问题。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种可视化旋转截骨持骨装置，包括：截骨持骨结构和位姿采集结构，所述位姿采集结构安装于所述截骨持骨结构上；其中，
5.所述截骨持骨结构用于夹持目标对象的截骨块进行旋转；
6.所述位姿采集结构用于采集所述截骨持骨结构的当前位姿，并将所述当前位姿发送至指定关联终端，以通过所述指定关联终端基于所述当前位姿，提示用户将所述截骨持骨结构旋转至目标旋转角度。
7.在一种实施方式中，所述截骨持骨结构包括第一钳体和第二钳体，所述第一钳体包括一体化的第一指环、第一钳柄和第一钳头，所述第二钳体包括一体化的第二指环、第二钳柄和第二钳头，所述第一钳柄与所述第二钳柄枢轴连接。
8.在一种实施方式中，所述位姿采集结构紧固在所述第一钳柄或所述第二钳柄上，紧固方式至少包括焊接、铆接或螺丝栓接。
9.在一种实施方式中，所述位姿采集结构包括陀螺仪和通信模块，所述陀螺仪与所述通信模块之间通信连接；其中，
10.所述陀螺仪用于采集所述截骨持骨结构的当前位姿；
11.所述通信模块用于接收所述陀螺仪采集的所述当前位姿，并将所述当前位姿发送至指定关联终端。
12.在一种实施方式中，所述通信模块可以为蓝牙模块。
13.在一种实施方式中，所述位姿采集结构还包括壳体，所述陀螺仪和所述通信模块
固定于所述壳体内部。
14.在一种实施方式中，所述壳体的外表面设置有固定结构，以通过所述固定结构紧固至所述第一钳柄或所述第二钳柄上，紧固方式至少包括焊接、铆接或螺丝栓接。
15.第二方面，本发明实施例还提供一种可视化旋转截骨持骨系统，包括：第一方面提供的任一项所述的可视化旋转截骨持骨装置，以及所述可视化旋转截骨持骨装置通信连接的指定关联终端；其中，
16.所述可视化旋转截骨持骨装置中的截骨持骨结构用于夹持目标对象的截骨块进行旋转；
17.所述可视化旋转截骨持骨装置中的位姿采集结构用于采集所述截骨持骨结构的当前位姿，并将所述当前位姿发送至所述指定关联终端；
18.所述指定关联终端用于基于所述当前位姿，提示用户将所述截骨持骨结构旋转至目标旋转角度。
19.在一种实施方式中，所述指定关联终端包括控制器，所述控制器与所述位姿采集结构之间通信连接；其中，
20.所述控制器用于模拟截骨块坐标系下的目标旋转角度；
21.所述控制器还用于接收所述位姿采集结构发送的所述当前位姿，并将所述当前位姿从截骨持骨结构坐标系转换至所述截骨块坐标系下。
22.在一种实施方式中，所述指定关联终端还包括显示结构，所述显示结构与所述控制器之间通信连接；其中，
23.所述显示结构用于显示所述截骨块坐标系下的所述目标旋转角度和所述当前位姿，以及显示所述截骨持骨结构的目标旋转方向。
24.本发明实施例提供的可视化旋转截骨持骨装置及系统，包括：截骨持骨结构和位姿采集结构，位姿采集结构安装于截骨持骨结构上，截骨持骨结构用于夹持目标对象的截骨块；位姿采集结构用于采集截骨持骨结构的当前位姿，并将当前位姿发送至指定关联终端，以通过指定关联终端基于当前位姿，提示用户将截骨持骨结构旋转至目标旋转角度。上述装置通过安装于截骨持骨装置上的位姿采集结构采集其当前位姿，并将当前位姿传输至指定关联终端，以通过指定关联终端可视化该当前位姿，从而可以较好地辅助用户控制截骨持骨结构旋转至目标旋转角度，从而有效改善现有技术难以准确地控制截骨持骨结构的旋转角度的问题。
25.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例提供的一种可视化旋转截骨持骨装置的结构示意图；
29.图2为本发明实施例提供的一种可视化旋转截骨持骨系统的结构示意图；
30.图3为本发明实施例提供的一种截骨最佳旋转角度的示意图；
31.图4为本发明实施例提供的另一种可视化旋转截骨持骨系统的结构示意图。
32.图标：1-截骨持骨结构；2-位姿采集结构；100-可视化旋转截骨持骨装置；200-指定关联终端。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.目前，现有技术难以准确地控制大巾钳的旋转角度，基于此，本发明实施提供了一种可视化旋转截骨持骨装置及系统，可以较好地辅助用户控制截骨持骨结构旋转，从而有效改善现有技术难以准确地控制截骨持骨结构的旋转角度的问题。
35.为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种可视化旋转截骨持骨装置进行详细介绍，参见图1所示的一种可视化旋转截骨持骨装置的结构示意图，包括：截骨持骨结构1和位姿采集结构2，位姿采集结构2紧固在截骨持骨结构1上。
36.在一种实施方式中，截骨持骨结构1用于夹持目标对象的截骨块进行旋转。
37.其中，截骨持骨结构1可以采用由指环、钳柄和钳头组成的钳子结构，钳头可以夹持患者的截骨块进行旋转。
38.在一种实施方式中，位姿采集结构2用于采集截骨持骨结构1的当前位姿，并将当前位姿发送至指定关联终端，以通过指定关联终端基于当前位姿，提示用户将截骨持骨结构旋转至目标旋转角度。
39.在一例中，位姿采集结构2可以安装于截骨持骨结构1的钳柄上，当医护人员(也即，用户)手持截骨持骨结构1夹持患者的截骨块进行旋转的过程中，位姿采集结构2实时采集截骨持骨结构1的当前位姿，并将当前位姿实时传输至指定关联终端进行显示，从而辅助医护人员将截骨持骨结构旋转至目标旋转角度。
40.本发明实施例提供的可视化旋转截骨持骨装置，通过安装于截骨持骨装置上的位姿采集结构采集其当前位姿，并将当前位姿传输至指定关联终端，以通过指定关联终端可视化该当前位姿，从而可以较好地辅助用户控制截骨持骨结构旋转至目标旋转角度，从而有效改善现有技术难以准确地控制截骨持骨结构的旋转角度的问题。
41.在一种实施方式中，截骨持骨结构1包括第一钳体和第二钳体，请继续参见图1，图1示意出第一钳体包括一体化的第一指环、第一钳柄和第一钳头，第二钳体包括一体化的第二指环、第二钳柄和第二钳头，第一钳柄与第二钳柄枢轴连接。
42.可选的，截骨持骨结构1可以采用大巾钳。
43.在一例中，位姿采集结构2紧固在第一钳柄或第二钳柄上，安装方式不限于焊接、铆接和螺丝栓接。示例性的，位姿采集结构2可以焊接在截骨持骨结构1的第二钳柄上。
44.在一种实施方式中，位姿采集结构2包括陀螺仪和通信模块，陀螺仪与通信模块之间通信连接。
45.在一例中，陀螺仪用于采集截骨持骨结构1的当前位姿。在实际应用中，在截骨持骨结构1夹持截骨块并进行旋转的过程中，可以通过陀螺仪实时采集截骨持骨结构1的当前位姿，并将采集的当前位姿实时传输至通信模块。
46.在一例中，通信模块用于接收陀螺仪采集的当前位姿，并将当前位姿发送至指定关联终端。
47.可选的，通信模块可以采用蓝牙模块。在具体实现时，指定关联终端也配置有蓝牙模块，将可视化旋转截骨持骨装置上的蓝牙模块与指定关联终端上的蓝牙模块进行配对，当配对成功时即可实现当前位姿的传输，将陀螺仪采集的当前位姿传输至指定关联终端。
48.本发明实施例对传统大巾钳进行数字化改造，植入陀螺仪和蓝牙模块，陀螺仪实时感知大巾钳的位姿变化，并通过蓝牙模块发送到指定关联终端，指定关联终端的软件系统实时显示大巾钳位姿角度，将传统大巾钳改造成角度可视化旋转截骨持骨装置。
49.在一种可选的实施方式中，位姿采集结构2还包括壳体，陀螺仪和通信模块固定于壳体内部，具体的，陀螺仪和蓝牙模块固定于壳体内部。本发明实施例为避免实际应用过程中对陀螺仪和蓝牙模块造成损坏，本发明实施例在陀螺仪和蓝牙模块外部设置壳体，以对陀螺仪和蓝牙模块进行保护。
50.进一步的，上述壳体的外表面设置有固定结构，以通过固定结构固定至第一钳柄或第二钳柄上。可选的，固定结构可以为可拆卸式或不可拆卸式的结构。示例性的，通过焊接方式将壳体的外表面与第二钳柄进行固定，以使位姿采集结构不可拆卸的固定在第二钳柄上。
51.综上所述，本发明实施例提供了一种可视化旋转截骨持骨装置，主要包括大巾钳，其头端可夹持骨进行旋转，体部安装陀螺仪和蓝牙模块。cpu通过陀螺仪实时感知持骨装置的位姿变化，并通过蓝牙发送到pc，pc上的软件系统实时显示持骨装置的位姿角度，从而可以精确的了解截骨端的三维旋转情况。
52.对于前述实施例提供的可视化旋转截骨持骨装置，本发明实施例提供了一种可视化旋转截骨持骨系统，参见图2所示的一种可视化旋转截骨持骨系统的结构示意图，可视化旋转截骨持骨系统包括前述实施例提供的可视化旋转截骨持骨装置100，以及与可视化旋转截骨持骨装置100通信连接的指定关联终端200。
53.在一种实施方式中，可视化旋转截骨持骨装置100中的截骨持骨结构1用于夹持目标对象的截骨块进行旋转。在具体实现时，截骨持骨结构1的具体结构可参见前述实施例，本发明实施例在此不再进行赘述。
54.在一种实施方式中，可视化旋转截骨持骨装置100中的位姿采集结构2用于采集截骨持骨结构1的当前位姿，并将当前位姿发送至指定关联终端200。在具体实现时，位姿采集结构2的具体结构可参见前述实施例，本发明实施例在此不再进行赘述。
55.在一种实施方式中，指定关联终端200用于基于当前位姿，提示用户将截骨持骨结构1旋转至目标旋转角度。其中，指定关联终端200可以为个人计算机(pc，personal computer)、智能手机、平板电脑等设备。指定关联终端200将显示截骨持骨结构1当前位姿以及目标旋转角度，从而起到提示用户将截骨持骨结构1旋转至目标旋转角度的目的。
56.本发明实施例提供的可视化旋转截骨持骨系统，通过安装于截骨持骨装置上的位姿采集结构采集其当前位姿，并将当前位姿传输至指定关联终端，以通过指定关联终端可视化该当前位姿，从而可以较好地辅助用户控制截骨持骨结构旋转至目标旋转角度，从而有效改善现有技术难以准确地控制截骨持骨结构的旋转角度的问题。
57.在一种实施方式中，指定关联终端包括控制器，控制器与位姿采集结构之间通信连接，具体的，可以通过控制器的蓝牙模块与位姿采集结构的蓝牙模块之间进行通信连接。
58.在一例中，控制器用于模拟截骨块坐标系下的目标旋转角度。在一种具体的实施方式中，可以通过mimics软件模拟获取截骨最佳旋转角度[δx,δy,δz]。将患者的ct影像学资料导入mimics软件，进行三维重建，根据三维方向不同的旋转角度模拟截骨手术，测量截骨手术后的各影像学参数，最满意的影像学参数所对应的旋转角度即为最佳的旋转角度。诸如图3所示的一种截骨最佳旋转角度的示意图，该截骨最佳旋转角度也即目标旋转角度。
[0059]
可选的，目标旋转角度可以携带旋转方向，以提醒医护人员按照正确的旋转方向旋转截骨持骨结构。
[0060]
在一例中，控制器还用于接收位姿采集结构发送的当前位姿，并将当前位姿从截骨持骨结构坐标系转换至截骨块坐标系下。在实际应用中，控制器将角度可视化截骨持骨装置与患者截骨块坐标系通过坐标系转换进行同步，具体的，参见图4所示的另一种可视化旋转截骨持骨系统的结构示意图，可视化旋转截骨持骨装置与指定关联终端之间进行无线传输，从而使可视化旋转截骨持骨装置的控制器可以接收到位姿采集结构发送的当前位姿。
[0061]
进一步的，角度可视化旋转截骨持骨装置夹紧截骨块后，将角度可视化旋转截骨持骨装置位置角[x0,y0,z0]调整到[δx+x0,δy+y0,δz+z0]，此时截骨块便被旋转到最佳位置。
[0062]
在一种实施方式中，指定关联终端还包括显示结构，显示结构与控制器之间通信连接。
[0063]
在一例中，显示结构用于显示截骨块坐标系下的目标旋转角度和当前位姿，以及显示截骨持骨结构的目标旋转方向。在具体实现时，可通过图形用户界面显示截骨块坐标系下的目标旋转角度和当前位姿，以及显示截骨持骨结构的目标旋转方向。进一步的，当截骨持骨结构旋转至目标旋转角度时，还可以发出停止提示，以提示医护人员停止旋转截骨持骨结构。
[0064]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的可视化旋转截骨持骨系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0065]
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0066]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0067]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种可视化旋转截骨持骨装置，其特征在于，包括：截骨持骨结构和位姿采集结构，所述位姿采集结构紧固在所述截骨持骨结构上；其中，所述截骨持骨结构用于夹持目标对象的截骨块进行旋转；所述位姿采集结构用于采集所述截骨持骨结构的当前位姿，并将所述当前位姿发送至指定关联终端，以通过所述指定关联终端基于所述当前位姿，提示用户将所述截骨持骨结构旋转至目标旋转角度。2.根据权利要求1所述的可视化旋转截骨持骨装置，其特征在于，所述截骨持骨结构包括第一钳体和第二钳体，所述第一钳体包括一体化的第一指环、第一钳柄和第一钳头，所述第二钳体包括一体化的第二指环、第二钳柄和第二钳头，所述第一钳柄与所述第二钳柄枢轴连接。3.根据权利要求2所述的可视化旋转截骨持骨装置，其特征在于，所述位姿采集结构紧固在所述第一钳柄或所述第二钳柄上。4.根据权利要求3所述的可视化旋转截骨持骨装置，其特征在于，所述位姿采集结构包括陀螺仪和通信模块，所述陀螺仪与所述通信模块之间通信连接；其中，所述陀螺仪用于采集所述截骨持骨结构的当前位姿；所述通信模块用于接收所述陀螺仪采集的所述当前位姿，并将所述当前位姿发送至指定关联终端。5.根据权利要求4所述的可视化旋转截骨持骨装置，其特征在于，所述通信模块为蓝牙模块。6.根据权利要求4所述的可视化旋转截骨持骨装置，其特征在于，所述位姿采集结构还包括壳体，所述陀螺仪和所述通信模块固定于所述壳体内部。7.根据权利要求6所述的可视化旋转截骨持骨装置，其特征在于，所述壳体的外表面设置有固定结构，以通过所述固定结构紧固至所述第一钳柄或所述第二钳柄上，紧固方式至少包括焊接、铆接或螺丝栓接。8.一种可视化旋转截骨持骨系统，其特征在于，包括：权利要求1-7任一项所述的可视化旋转截骨持骨装置，以及所述可视化旋转截骨持骨装置通信连接的指定关联终端；其中，所述可视化旋转截骨持骨装置中的截骨持骨结构用于夹持目标对象的截骨块进行旋转；所述可视化旋转截骨持骨装置中的位姿采集结构用于采集所述截骨持骨结构的当前位姿，并将所述当前位姿发送至所述指定关联终端；所述指定关联终端用于基于所述当前位姿，提示用户将所述截骨持骨结构旋转至目标旋转角度。9.根据权利要求8所述的可视化旋转截骨持骨系统，其特征在于，所述指定关联终端包括控制器，所述控制器与所述位姿采集结构之间通信连接；其中，所述控制器用于模拟截骨块坐标系下的目标旋转角度；所述控制器还用于接收所述位姿采集结构发送的所述当前位姿，并将所述当前位姿从截骨持骨结构坐标系转换至所述截骨块坐标系下。10.根据权利要求9所述的可视化旋转截骨持骨系统，其特征在于，所述指定关联终端还包括显示结构，所述显示结构与所述控制器之间通信连接；其中，
所述显示结构用于显示所述截骨块坐标系下的所述目标旋转角度和所述当前位姿，以及显示所述截骨持骨结构的目标旋转方向。

技术总结
本发明提供了一种可视化旋转截骨持骨装置及系统，包括：截骨持骨结构和位姿采集结构，位姿采集结构紧固在截骨持骨结构上；其中，截骨持骨结构用于夹持目标对象的截骨块进行旋转；位姿采集结构用于采集截骨持骨结构的当前位姿，并将当前位姿发送至指定关联终端，以通过指定关联终端基于当前位姿，提示用户将截骨持骨结构旋转至目标旋转角度。本发明可以较好地辅助用户控制截骨持骨结构旋转，从而有效改善现有技术难以准确地控制截骨持骨结构的旋转角度的问题。转角度的问题。转角度的问题。


技术研发人员：黄聪 王玉琨 李强 周源 董轶非 杨劼 吕学敏 杨征
受保护的技术使用者：北京积水潭医院
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/6