一种正畸支抗钉标定方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110974454A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911313781.9(22)申请日2019.12.19(71)申请人长春理工大学地址130033吉林省长春市卫星路7089号(72)发明人师为礼李永辉张晗蒋振刚李岩芳何巍苗语赵家石张科何飞秦俊张丽媛杨华民(74)专利代理机构长春众邦菁华知识产权代理有限公司22214代理人尹庆娟(51)Int.Cl.A61C7/02(2006.01)A61C7/12(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种正畸支抗钉标定方法及装置(57)摘要一种正畸支抗钉标定方法及装置属于医用辅助器械技术领域，目的在于解决现有技术存在的支抗钉植入过程无法获得尖端位置导致植入位置产生偏差的问题。本发明的标定方法包括对支抗钉尖端的标定以及对支抗钉中心轴轴线方向的标定；对支抗钉尖端的标定包括以下步骤：组合标定装置，配合V型凹锥，在光学跟踪设备坐标系下跟踪跟踪刚体的位置信息进而获取质心，将其转换到刚体跟踪坐标系，作为支抗钉的尖端的位置坐标；对支抗钉中心轴轴线方向的标定包括以下步骤：测量获得对长柄不同位置夹持状态下跟踪刚体旋转中心的空间坐标；通过最小二乘法拟合直线，再转换到跟踪刚体坐标系，将该中心轴的方向归一化后作为支抗钉中心轴的方向。CN110974454ACN110974454A权利要求书1/2页1.一种正畸支抗钉标定方法，其特征在于，包括对支抗钉(1)尖端的标定以及对支抗钉(1)中心轴轴线方向的标定；所述对支抗钉(1)尖端的标定包括以下步骤：步骤一：拆除植入装置的手柄(202)，将植入装置的长柄(201)和两个轴承(301)的内圈固定连接，两个所述轴承(301)的外圈和一个延长杆(302)的一端固定连接，所述延长杆(302)的另一端固定有跟踪刚体(6)；步骤二：使用光学跟踪设备(5)获取跟踪刚体(6)的空间位置信息，建立跟踪刚体(6)坐标系；步骤三：将支抗钉(1)装入植入装置的长柄(201)端部；步骤四：将支抗钉(1)尖端和一个V型凹锥(402)的内锥面的底部接触，转动长柄(201)，使长柄(201)绕支抗钉(1)尖端点旋转，通过光学跟踪设备(5)实时采集跟踪刚体(6)位置信息即跟踪刚体坐标系原点的位置，将采集到的数据每四帧分为一组，最后一组不够四帧的忽略该组数据，对每组数据根据球面方程计算球心cj，j＝1，2，3……m，m≥10，从而得到m个球心，计算这m个球心的质心p；步骤五：将支抗钉(1)从V型凹锥(402)取下，再重复步骤四k次，k≥3，获得k个质心，计算这k个质心的质心o；步骤六：将步骤五中获得的质心o从光学跟踪设备(5)坐标系O-XYZ转换至跟踪刚体(6)坐标系o-xyz，得到跟踪刚体(6)坐标系下的质心坐标，将跟踪刚体(6)坐标系下的质心坐标作为支抗钉(1)的尖端的位置坐标，完成支抗钉(1)尖端的标定；所述对支抗钉(1)中心轴轴线方向的标定包括以下步骤：步骤一：拆除植入装置的手柄(202)，将植入装置的长柄(201)和两个轴承(301)的内圈固定连接，两个所述轴承(301)的外圈和一个延长杆(302)的一端固定连接，所述延长杆(302)的另一端固定有跟踪刚体(6)；步骤二：将植入装置的长柄(201)从装入支抗钉(1)一端到轴承(301)位置分为n份，将分割点记为ni，i＝1，2，3……n，n≥5；步骤三：将ni分别固定在一个夹持工具(403)上，旋转跟踪刚体(6)，并通过光学跟踪设备(5)实时采集跟踪刚体(6)的位置信息，将每个分割点处采集到的数据每四帧分为一组，最后一组不够四帧的忽略该组数据，对每组数据根据球面方程计算球心cj，j＝1，2，3……m，m≥10，从而得到m个球心，计算每个分割点处m个球心的质心p，作为每个分割点处的跟踪刚体(6)的旋转中心空间坐标，进而获得n个分割点处的空间坐标；步骤四：将步骤三中获得的n个点通过最小二乘法拟合直线l，计算这n个点到直线l的距离，将距离超过0.5mm的点剔除，再次使用最小二乘法将剩余点拟合直线ln，将ln作为长柄(201)的中心轴在光学跟踪设备(5)坐标系下的空间位置；将长柄(201)的中心轴在光学跟踪设备(5)坐标系下的空间位置转换到跟踪刚体(6)坐标系，从而得到跟踪刚体(6)坐标系下长柄(201)的中心轴的位置，将该中心轴的位置归一化后作为支抗钉(1)中心轴的方向，完成支抗钉(1)中心轴轴线方向的标定。2.基于权利要求1所述的一种正畸支抗钉标定方法的标定装置，其特征在于，包括：延长装置(3)，所述延长装置(3)相对支抗钉(1)植入工具(2)的长柄(201)倾斜设置，一端和长柄(201)转动配合；2CN11097445