膝关节骨科手术导航系统的制作方法

1.本发明涉及医疗仪器技术领域，具体涉及一种膝关节骨科手术导航系统。

背景技术：

2.骨科手术导航系统是应用计算机辅助骨科手术技术，基于术中图像，采用相应定位手段对手术部位和术中的手术器械进行精确的实时跟踪、显示和引导，从而使骨科医生能够根据导航图像开展手术。骨科手术导航系统的工作原理为：在患者的手术部位附近和手术器械上安装能够发出信号的装置，通常采用红外线作为发射源、ccd相机为接收器，利用发出的信号对患者的骨骼位置和手术器械的位置以及运动轨迹进行跟踪，同时将这些信息通过显示器展示给医生；在术中进行患者手术部位的x线透视，并将透视图像与得到的患者骨骼位置和手术器械位置图像进行合成，从而得到医生进行手术采用的导航图像。采用骨科手术导航系统后，医生在手术中首先在患者手术部位附近和手术器械上安装示踪器，然后拍摄患者手术部位的透视图像，此时，在导航软件模块上就能看到手术器械进入患者身体内部的虚拟图像，这样就能在导航显示器上实时观看手术器械与患者手术部位的位置关系，并可以根据导航系统制定的手术规划完成整个手术。
3.膝关节由于运动范围大，对运动功能和力学功能均有较高的要求，同时膝关节的受损机会也比较多。目前传统的膝关节骨科手术中，医生较少关注个体化手术数据的差异性，术前二维影像诊断存在局限性，术中凭借医生的经验确定的截骨角度和截骨量存在很大的主观性，采用髓内定位具有较大的伤害性，人工假体的定位和安装存在不确定性。而采用骨科手术导航系统能够改善手术质量，提高手术效率，有利于实现精准医疗与微创操作。
4.但是现有技术中的骨科手术导航系统并没有在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，也就无法完成手术器械和患者肢体的正确映射；而且在术中调整假体与患者骨模型的相对位置时，没有考虑截骨后伸、屈膝时膝关节内外侧的间隙，无法准确调整假骨位置；另外，现有技术中的骨科手术导航系统没有安全预警装置，导航位置超过安全范围时会对患者造成伤害。

技术实现要素：

5.本发明旨在提供一种膝关节骨科手术导航系统，所要解决的技术问题至少包括如何在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，从而完成模型和患者肢体的正确映射；术中调整假体与患者骨模型的相对位置时，如何更加准确地调整假骨位置；以及如何增加手术的安全性。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种膝关节骨科手术导航系统，包括主机、光学定位设备、手术导航工具和显示器，所述的光学定位设备和显示器均与所述的主机通讯连接；所述的手术导航工具用于发射或反射光信号以确定手术器械的位置；所述的光学定位设备用于接收所述的手术导航工具发射或反射的光信号从而监视跟踪手术器械的位置；所述的显示器用于反映手术器械的位置和患者的影像资料；所述的光学定位设备中设置有光学追
踪系统台车，该光学追踪系统台车用于实时捕捉固定在患肢股骨和胫骨上的追踪标靶的坐标；所述的主机至少用于根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉到的追踪标靶的坐标并结合解剖学标记点和探针的点位注册，在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，将术前或术中获得的影像资料形成三维可视图像，将该三维可视图像标记在所述的参照坐标系中，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射；同时还用于控制标记在所述的参照坐标系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。
7.优选地，所述的主机在患者的股骨建立参照坐标系的具体步骤为：将光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢股骨上的追踪标靶的坐标作为股骨头表面点的位置信息，将股骨头的中心作为圆心，股骨头的中心与股骨头表面点之间的距离作为半径，从而抽象出一个近似圆球，采用最小二乘法完成该近似圆球的函数拟合并将拟合函数的误差最小化，设拟合后所述的近似圆球的圆心坐标为(α,β,γ)，半径为r，拟合后所述的近似圆球的表面上的任意一点的坐标为(xi,yi,zi)，每一点拟合后估计值与实际值之间的差值ei(α,β,γ,r)的拟合函数为：ei(α,β,γ,r)=(xi–
α)2+(yi–
β)2+(zi–
γ)
2-r2；所述的拟合函数的误差的平方和e(α,β,γ,r)的数学模型为：；其中n为大于或等于3的整数；使所述的拟合函数的误差的平方和e(α,β,γ,r)对α,β,γ,r分别求偏导数，令所述的偏导数分别等于0，从而求出α,β,γ,r的数值解；以该数值解中的α,β,γ作为原点建立患者的股骨参照坐标系。
8.优选地，所述的主机在患者的胫骨建立参照坐标系的具体步骤为：根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢胫骨上的追踪标靶的坐标，确定胫骨内髁中心点的坐标和胫骨外髁中心点的坐标，以胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的中点作为胫骨拟合虚拟圆球的球面上的一个固定点，该固定点的位置信息是胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的中点的坐标，为已知值；以解剖学标记点和探针的点位注册标记的点之间的距离作为半径，采用最小二乘法完成所述的胫骨拟合虚拟圆球的函数拟合并将拟合函数的误差最小化，采用与在患者的股骨建立参照坐标系的方法相同的方法建立拟合后所述的胫骨拟合虚拟圆球的表面上的任意一点的拟合后估计值与实际值之间的差值的差值拟合函数，并进而建立所述的差值拟合函数的误差的平方和函数，使所述的差值拟合函数的误差的平方和函数对所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标分别求偏导数，令所述的偏导数分别等于0，从而求出所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标的数值解；以所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标的数值解作为原点建立患者的胫骨参照坐标系。
9.优选地，所述的主机将所述的三维可视图像分别标记在所述的股骨参照坐标系和胫骨参照坐标系中，使在所述的股骨参照坐标系中确定的手术器械进给路径与在所述的胫骨参照坐标系中确定的手术器械进给路径相互印证，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射。
10.优选地，所述的主机还与脚踏板连接。
11.优选地，所述的主机还与键盘和鼠标连接，所述的键盘和鼠标用于供用户输入所
述探针的点位注册信息。
12.优选地，所述的三维可视图像中包括患者骨模型和假体，当所述的三维可视图像被标记在所述的参照坐标系中并在所述的显示器中显示时，允许用户在术中调整假体与患者骨模型的相对位置；所述的患者骨模型中能够显示股骨远端和胫骨近端的截骨平面位置，所述的主机能够由所述的截骨平面位置模拟出截骨后伸、屈膝时膝关节内外侧的间隙，并控制所述的显示器显示截骨后伸、屈膝时膝关节内外侧的间隙的伸屈膝间隙图；医生能够以所述的伸屈膝间隙图作为依据微调假骨位置或进行软组织松解。
13.优选地，所述的光学追踪系统台车还用于在术中通过校准所述的手术导航工具而获得该手术导航工具与患者患侧的映射关系；所述的手术导航工具能够引导医生将截骨板调整到术中规划的位置；按照术中规划截骨完成后，将手术导航工具放到截骨平面上，所述的光学追踪系统台车收集导航工具坐标后，所述的主机能够计算出实际截骨面的数据，包括角度和深度。
14.优选地，假体复位后，在所述光学追踪系统台车的视野下由0到90度弯曲患者膝关节，所述的主机能够结合实际截骨面的数据计算出复位后的伸屈膝间隙图并给出一份术后报告。
15.优选地，所述的膝关节骨科手术导航系统设有安全范围，导航位置超过安全范围时，安全预警装置会自动断电，停止工作从而保护患者，增加手术的安全性。
16.优选地，所述的膝关节骨科手术导航系统还包括膝关节撑开装置，用于固定开口周围的软组织，保障开口处不被软组织干扰，可有效去除骨赘，保护皮下软组织不被骨钉等利器伤害。
17.有益效果与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的膝关节骨科手术导航系统中，光学追踪系统台车能够在术中实时捕捉固定在患肢股骨和胫骨上的追踪标靶的坐标，结合解剖学标记点和探针的点位注册，在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，且在该坐标系中可精确定位，完成手术器械和患者肢体的正确映射。
18.本发明所述的膝关节骨科手术导航系统能够在术中调整假体与患者骨模型的相对位置，确定股骨远端和胫骨近端的截骨平面位置，并由截骨面位置模拟出截骨后伸、屈膝时膝关节内外侧的间隙；允许医生以伸屈膝间隙图作为依据微调假骨位置或进行软组织松解。
19.本发明所述的膝关节骨科手术导航系统中，光学追踪系统台车能够在术中通过校准手术导航工具获得该工具与患者患侧的映射关系；导航工具将引导医生将截骨板调整到术中规划的位置；按照术中规划截骨完成后，将导航工具放到截骨平面上，光学追踪系统台车收集导航工具坐标后系统可计算出实际截骨面的数据（角度、深度）。
20.假体复位后，在光学追踪系统台车视野下由0到90度弯曲患者膝关节，本发明所述的膝关节骨科手术导航系统可结合实际截骨面数据计算出复位后伸屈膝间隙图并给出一份术后报告。
21.本发明所述的膝关节骨科手术导航系统设有安全范围，导航位置超过安全范围时，安全预警装置会自动断电，停止工作从而保护患者，增加手术的安全性。
附图说明
22.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的具体实施方式一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
23.图1是本发明所述的膝关节骨科手术导航系统的结构示意图。
具体实施方式
24.在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
25.如图1所示，本发明所述的膝关节骨科手术导航系统包括主机、光学定位设备、手术导航工具和显示器，所述的光学定位设备和显示器均与所述的主机通讯连接；所述的手术导航工具用于发射或反射光信号以确定手术器械的位置；所述的光学定位设备用于接收所述的手术导航工具发射或反射的光信号从而监视跟踪手术器械的位置；所述的显示器用于反映手术器械的位置和患者的影像资料；所述的光学定位设备中设置有光学追踪系统台车，该光学追踪系统台车用于实时捕捉固定在患肢股骨和胫骨上的追踪标靶的坐标；所述的主机至少用于根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉到的追踪标靶的坐标并结合解剖学标记点和探针的点位注册，在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，将术前或术中获得的影像资料形成三维可视图像，将该三维可视图像标记在所述的参照坐标系中，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射；同时还用于控制标记在所述的参照坐标系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。
26.优选地，所述的主机在患者的股骨建立参照坐标系的具体步骤为：将光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢股骨上的追踪标靶的坐标作为股骨头表面点的位置信息，将股骨头的中心作为圆心，股骨头的中心与股骨头表面点之间的距离作为半径，从而抽象出一个近似圆球，采用最小二乘法完成该近似圆球的函数拟合并将拟合函数的误差最小化，设拟合后所述的近似圆球的圆心坐标为(α,β,γ)，半径为r，拟合后所述的近似圆球的表面上的任意一点的坐标为(xi,yi,zi)，每一点拟合后估计值与实际值之间的差值ei(α,β,γ,r)的数学模型（拟合函数）为：ei(α,β,γ,r)=(xi–
α)2+(yi–
β)2+(zi–
γ)
2-r2；所述的拟合函数的误差的平方和e(α,β,γ,r)的数学模型为：；其中n为大于或等于3的整数；使所述的拟合函数的误差的平方和e(α,β,γ,r)对α,β,γ,r分别求偏导数，令所述的偏导数分别等于0，从而求出α,β,γ,r的数值解；以该数值解中的α,β,γ作为原点建立患者的股骨参照坐标系。
27.优选地，所述的主机在患者的胫骨建立参照坐标系的具体步骤为：根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢胫骨上的追踪标靶的坐标，确定胫骨内髁中心点的坐标和胫骨外髁中心点的坐标，以胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的中点作为胫骨拟合虚拟圆球的球面上的一个固定点，该固定点的位置信息是胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的中点的坐标，为已知值（因为胫骨内髁中心点的坐标和胫骨外髁中心点
的坐标均是根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢胫骨上的追踪标靶的坐标确定的，为已知值，所以胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的中点的坐标也能够计算出来，也是已知值）；以解剖学标记点和探针的点位注册标记的点之间的距离作为半径，采用最小二乘法完成所述的胫骨拟合虚拟圆球的函数拟合并将拟合函数的误差最小化，采用与在患者的股骨建立参照坐标系的方法相同的方法建立拟合后所述的胫骨拟合虚拟圆球的表面上的任意一点的拟合后估计值与实际值之间的差值的差值拟合函数，并进而建立所述的差值拟合函数的误差的平方和函数，使所述的差值拟合函数的误差的平方和函数对所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标分别求偏导数（由于本技术以解剖学标记点和探针的点位注册标记的点之间的距离作为半径，因此半径为已知值，不需要针对半径求解，也不需要针对半径求偏导数），令所述的偏导数分别等于0，从而求出所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标的数值解；以所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标的数值解作为原点建立患者的胫骨参照坐标系。
28.优选地，所述的主机将所述的三维可视图像分别标记在所述的股骨参照坐标系和胫骨参照坐标系中，使在所述的股骨参照坐标系中确定的手术器械进给路径与在所述的胫骨参照坐标系中确定的手术器械进给路径相互印证，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射。
29.本技术中，所述的光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢股骨和胫骨上的追踪标靶的坐标是建立在一个真实坐标上的，即世界坐标系。而所述主机在患者的股骨和胫骨建立的参照坐标系是一个虚拟坐标系，之所以建立虚拟坐标系是因为膝关节骨科手术导航系统需要在虚拟现实（vr）的环境中展示手术器械进入患者身体内部的虚拟图像，无法直接使用世界坐标系。虚拟坐标系与世界坐标系越匹配，导航手术的精确度越高。
30.膝关节运动机理复杂，膝关节骨科手术的主要目标是调整力线以恢复膝关节的功能，力线的恢复情况影响术后远期疗效。正常状态下力线应该通过髋关节、膝关节和踝关节三者的中心。如果力线未通过膝关节中心则存在内翻与外翻畸形的风险。股骨与胫骨的解剖轴中心贯穿二者的髓腔中心，该解剖轴轴线易于寻，术中常作为定位参考线。确定股骨与胫骨的解剖轴中心的关键是提取解剖中心点，然后才能通过计算机模拟定位的方法在三维空间提取髋、膝、踝三个关节的近似旋转中心，连接三个关节的近似旋转中心并得出力线夹角。
31.解剖中心点是一个虚拟点，位于骨骼内部而无解剖标志，在影像资料和术中均不可见，但是只有准确到并提取解剖中心点才能准确确定下肢力线，才能精准测量解剖数据。本技术通过提取股骨头表面点的位置信息、胫骨内髁中心点的坐标和胫骨外髁中心点的坐标，采用最小二乘法完成虚拟圆球的函数拟合并将拟合函数的误差最小化的方法，能够得出精准的解剖中心点。通过将解剖中心点作为原点构建患者的股骨参照坐标系和患者的胫骨参照坐标系，能够实现虚拟坐标系与世界坐标系的完美匹配。
32.本技术的发明人采用本技术提出的膝关节骨科手术导航系统针对志愿者进行了人工全膝关节置换手术。在2018年1月至2021年12月期间，采用导航下进行人工全膝关节置换手术的志愿者33例36膝，其中男12例12膝，女21例24膝，年龄62至75岁，平均68.4岁。对照组采用非导航下进行人工全膝关节置换手术的患者32例36膝，其中男12例14膝，女20例22膝，年龄64至73岁，平均67.5岁。对导航组和对照组患者的原始疾病、年龄、术前hss评分做
两样本t检验，差异无统计学意义，存在可比性。
33.通过对上述病例进行总结，发现导航组患者股骨和胫骨对线误差不超过2
°
，而对照组患者股骨和胫骨对线误差均超过3
°
，这还是在对照组全部由经验丰富的医生进行手术的情况下得到的数据，如果由经验不够丰富的医生进行手术，可以预期对照组的误差会更大。同时导航组患者88%的下肢力线在
±3°
，而对照组仅72%在此范围内。实验结果表明，本技术提出的膝关节骨科手术导航系统可以明显提高下肢力线的矫正度，假体安放位置也更好。
34.优选地，所述的主机还与脚踏板连接。
35.优选地，所述的主机还与键盘和鼠标连接，所述的键盘和鼠标用于供用户输入所述探针的点位注册信息。
36.优选地，所述的三维可视图像中包括患者骨模型和假体，当所述的三维可视图像被标记在所述的参照坐标系中并在所述的显示器中显示时，允许用户在术中调整假体与患者骨模型的相对位置；所述的患者骨模型中能够显示股骨远端和胫骨近端的截骨平面位置，所述的主机能够由所述的截骨平面位置模拟出截骨后伸、屈膝时膝关节内外侧的间隙，并控制所述的显示器显示截骨后伸、屈膝时膝关节内外侧的间隙的伸屈膝间隙图；医生能够以所述的伸屈膝间隙图作为依据微调假骨位置或进行软组织松解。
37.优选地，所述的光学追踪系统台车还用于在术中通过校准所述的手术导航工具而获得该手术导航工具与患者患侧的映射关系；所述的手术导航工具能够引导医生将截骨板调整到术中规划的位置；按照术中规划截骨完成后，将手术导航工具放到截骨平面上，所述的光学追踪系统台车收集导航工具坐标后，所述的主机能够计算出实际截骨面的数据，包括角度和深度。
38.优选地，假体复位后，在所述光学追踪系统台车的视野下由0到90度弯曲患者膝关节，所述的主机能够结合实际截骨面的数据计算出复位后的伸屈膝间隙图并给出一份术后报告。
39.优选地，所述的膝关节骨科手术导航系统设有安全范围，导航位置超过安全范围时，安全预警装置会自动断电，停止工作从而保护患者，增加手术的安全性。
40.优选地，所述的膝关节骨科手术导航系统还包括膝关节撑开装置，用于固定开口周围的软组织，保障开口处不被软组织干扰，可有效去除骨赘，保护皮下软组织不被骨钉等利器伤害。
41.以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

技术特征：

1.一种膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的膝关节骨科手术导航系统包括主机、光学定位设备、手术导航工具和显示器，所述的光学定位设备和显示器均与所述的主机通讯连接；所述的手术导航工具用于发射或反射光信号以确定手术器械的位置；所述的光学定位设备用于接收所述的手术导航工具发射或反射的光信号从而监视跟踪手术器械的位置；所述的显示器用于反映手术器械的位置和患者的影像资料；所述的光学定位设备中设置有光学追踪系统台车，该光学追踪系统台车用于实时捕捉固定在患肢股骨和胫骨上的追踪标靶的坐标；所述的主机至少用于根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉到的追踪标靶的坐标并结合解剖学标记点和探针的点位注册，在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，将术前或术中获得的影像资料形成三维可视图像，将该三维可视图像标记在所述的参照坐标系中，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射；同时还用于控制标记在所述的参照坐标系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。2.根据权利要求1所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的主机在患者的股骨建立参照坐标系的具体步骤为：将光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢股骨上的追踪标靶的坐标作为股骨头表面点的位置信息，将股骨头的中心作为圆心，股骨头的中心与股骨头表面点之间的距离作为半径，从而抽象出一个近似圆球，采用最小二乘法完成该近似圆球的函数拟合并将拟合函数的误差最小化，设拟合后所述的近似圆球的圆心坐标为(α,β,γ)，半径为r，拟合后所述的近似圆球的表面上的任意一点的坐标为(x
i
,y
i
,z
i
)，每一点拟合后估计值与实际值之间的差值e
i
(α,β,γ,r)的拟合函数为：e
i
(α,β,γ,r)=(x
i
–
α)2+(y
i
–
β)2+(z
i
–
γ)
2-r2；所述的拟合函数的误差的平方和e(α,β,γ,r)的数学模型为：；其中n为大于或等于3的整数；使所述的拟合函数的误差的平方和e(α,β,γ,r)对α,β,γ,r分别求偏导数，令所述的偏导数分别等于0，从而求出α,β,γ,r的数值解；以该数值解中的α,β,γ作为原点建立患者的股骨参照坐标系。3.根据权利要求2所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的主机在患者的胫骨建立参照坐标系的具体步骤为：根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉的固定在患肢胫骨上的追踪标靶的坐标，确定胫骨内髁中心点的坐标和胫骨外髁中心点的坐标，以胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的中点作为胫骨拟合虚拟圆球的球面上的一个固定点，该固定点的位置信息是胫骨内髁中心点和胫骨外髁中心点的连线的中点的坐标，为已知值；以解剖学标记点和探针的点位注册标记的点之间的距离作为半径，采用最小二乘法完成所述的胫骨拟合虚拟圆球的函数拟合并将拟合函数的误差最小化，采用与在患者的股骨建立参照坐标系的方法相同的方法建立拟合后所述的胫骨拟合虚拟圆球的表面上的任意一点的拟合后估计值与实际值之间的差值的差值拟合函数，并进而建立所述的差值拟合函数的误差的平方和函数，使所述的差值拟合函数的误差的平方和函数对所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标分别求偏导数，令所述的偏导数分别等于0，从而求出所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标的数值解；以所述的胫骨拟合虚拟圆球的圆心坐标的数值解作为原点
建立患者的胫骨参照坐标系。4.根据权利要求3所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的主机将所述的三维可视图像分别标记在所述的股骨参照坐标系和胫骨参照坐标系中，使在所述的股骨参照坐标系中确定的手术器械进给路径与在所述的胫骨参照坐标系中确定的手术器械进给路径相互印证，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射。5.根据权利要求1所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的主机还与脚踏板连接。6.根据权利要求1所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的主机还与键盘和鼠标连接，所述的键盘和鼠标用于供用户输入所述探针的点位注册信息。7.根据权利要求1所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的三维可视图像中包括患者骨模型和假体，当所述的三维可视图像被标记在所述的参照坐标系中并在所述的显示器中显示时，允许用户在术中调整假体与患者骨模型的相对位置；所述的患者骨模型中能够显示股骨远端和胫骨近端的截骨平面位置，所述的主机能够由所述的截骨平面位置模拟出截骨后伸、屈膝时膝关节内外侧的间隙，并控制所述的显示器显示截骨后伸、屈膝时膝关节内外侧的间隙的伸屈膝间隙图；医生能够以所述的伸屈膝间隙图作为依据微调假骨位置或进行软组织松解。8.根据权利要求1所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的光学追踪系统台车还用于在术中通过校准所述的手术导航工具而获得该手术导航工具与患者患侧的映射关系；所述的手术导航工具能够引导医生将截骨板调整到术中规划的位置；按照术中规划截骨完成后，将手术导航工具放到截骨平面上，所述的光学追踪系统台车收集导航工具坐标后，所述的主机能够计算出实际截骨面的数据，包括角度和深度。9.根据权利要求8所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，假体复位后，在所述光学追踪系统台车的视野下由0到90度弯曲患者膝关节，所述的主机能够结合实际截骨面的数据计算出复位后的伸屈膝间隙图并给出一份术后报告。10.根据权利要求1所述的膝关节骨科手术导航系统，其特征在于，所述的膝关节骨科手术导航系统设有安全范围，导航位置超过安全范围时，安全预警装置会自动断电，停止工作从而保护患者，增加手术的安全性。

技术总结

本发明涉及一种膝关节骨科手术导航系统，该系统包括主机、光学定位设备、手术导航工具和显示器，光学定位设备中设置有光学追踪系统台车，该光学追踪系统台车用于实时捕捉固定在患肢股骨和胫骨上的追踪标靶的坐标；所述的主机至少用于根据所述的光学追踪系统台车实时捕捉到的追踪标靶的坐标并结合解剖学标记点和探针的点位注册，在患者的股骨和胫骨建立参照坐标系，将术前或术中获得的影像资料形成三维可视图像，将该三维可视图像标记在所述的参照坐标系中，从而完成手术器械和患者肢体的正确映射；同时还用于控制标记在所述的参照坐标系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。系中的三维可视图像在所述的显示器上显示。