本發(fā)明涉及磁導(dǎo)航定位，具體為一種用于骨科的磁導(dǎo)航定位方法。

背景技術(shù)：

1、磁導(dǎo)航定位是一種利用磁場和磁敏感器實現(xiàn)精確定位和導(dǎo)航的先進技術(shù)；它主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是在微創(chuàng)手術(shù)中，用于幫助醫(yī)生準(zhǔn)確定位和操作手術(shù)器械或?qū)Ш降教囟ǖ慕馄式Y(jié)構(gòu)；通過在患者體內(nèi)植入微型磁敏感器或在手術(shù)器械上安裝磁感應(yīng)器，可以感知周圍磁場的變化；這些磁感應(yīng)器與外部的磁源相互作用，通過測量磁場的強度和方向，可以確定磁感應(yīng)器的位置和方向；通過將磁感應(yīng)器與定位系統(tǒng)連接，定位系統(tǒng)可以接收和處理磁感應(yīng)器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并計算出手術(shù)器械或骨骼的精確位置和方向。

2、現(xiàn)有的磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)，通常都是提高定位系統(tǒng)的泛用性，使磁導(dǎo)航定位能夠在更多領(lǐng)域進行使用，比如在發(fā)明公開號為cn113116522a的中國專利中，公開了磁導(dǎo)航氣管定位機器人，該方案就是通過利用磁感應(yīng)器確定位置，通過移動攝像頭實現(xiàn)對病灶位置進行拍攝；其他的磁導(dǎo)航定位方法，通常都是用于提高磁導(dǎo)航定位的準(zhǔn)確性，確保獲取到的位置信息準(zhǔn)確；而當(dāng)涉及骨骼微創(chuàng)手術(shù)時，由于手術(shù)器械沒有足夠空間安裝攝像頭，因此無法獲取準(zhǔn)確的圖像信息，且現(xiàn)有的磁導(dǎo)航定位方法缺少對病灶位置以及手術(shù)器械位置進行細(xì)致的分析，導(dǎo)致需要人工參與判斷手術(shù)器械移動方向以及移動距離的判斷，影響手術(shù)的效率，鑒于此，有必要對現(xiàn)有的磁導(dǎo)航定位方法進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題之一，通過對磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行校準(zhǔn)，獲取待移感應(yīng)器位置，對待移感應(yīng)器位置進行函數(shù)擬合，基于擬合結(jié)果得到實際方向函數(shù)；基于目標(biāo)骨骼位置以及實際方向函數(shù)進行分析計算，基于計算結(jié)果輸出移動信息；以解決現(xiàn)有的磁導(dǎo)航方法無法廣泛應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)，且對獲取到的位置信息缺少進一步的分析，導(dǎo)致需要人工判斷手術(shù)器械移動方向以及移動距離，進而無法對手術(shù)的精準(zhǔn)度進行輔助的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供一種用于骨科的磁導(dǎo)航定位方法，包括：

3、步驟s1，部署磁源，啟動磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)，將磁源以及手術(shù)器械與磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行通訊連接，輸出連接詳情信息；所述手術(shù)器械包括閑置磁感應(yīng)器以及手術(shù)刀，所述手術(shù)刀配置有位于手術(shù)刀前端的前端磁感應(yīng)器以及位于手術(shù)刀中端的中端磁感應(yīng)器；

4、步驟s2，接收連接詳情信息，利用磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取磁源位置，標(biāo)記為零點位置；基于零點位置控制手術(shù)器械進行移動，獲取移動后的手術(shù)器械位置，標(biāo)記為待校準(zhǔn)位置；基于待校準(zhǔn)位置對磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行校準(zhǔn)，輸出校準(zhǔn)完成信息；

5、步驟s3，接收校準(zhǔn)完成信息，將閑置磁感應(yīng)器植入骨骼，獲取閑置磁感應(yīng)器位置，標(biāo)記為目標(biāo)骨骼位置；獲取前端磁感應(yīng)器以及中端磁感應(yīng)器的位置，對前端磁感應(yīng)器以及中端磁感應(yīng)器的位置進行函數(shù)擬合，基于擬合結(jié)果得到實際方向函數(shù)；

6、步驟s4，對目標(biāo)骨骼位置以及實際方向函數(shù)進行分析計算，基于計算結(jié)果輸出移動信息。

7、進一步地，所述步驟s1包括如下子步驟：

8、步驟s101，部署磁源，所述磁源能夠產(chǎn)生穩(wěn)定磁場；

9、步驟s102，啟動磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)，獲取磁源、閑置磁感應(yīng)器、前端磁感應(yīng)器以及中端磁感應(yīng)器的位置；所述位置包括橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)以及豎坐標(biāo)；

10、步驟s103，獲取磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)的連接數(shù)量，當(dāng)連接數(shù)量等于第一器械數(shù)量時，輸出連接完成信息；當(dāng)連接數(shù)量小于第一器械數(shù)量時，輸出連接未完成信息。

11、進一步地，所述待校準(zhǔn)位置包括待校閑置位置以及待校前端位置，所述步驟s2包括如下子步驟：

12、步驟s2011，接收連接詳情信息；

13、步驟s2012，當(dāng)接收到連接未完成信息時，重復(fù)進行步驟s2011；當(dāng)接收到連接完成信息時，獲取零點位置；

14、步驟s2013，以零點位置為零點，建立空間直角坐標(biāo)系；

15、步驟s2014，控制閑置磁感應(yīng)器自零點位置移動第一移動距離；獲取閑置磁感應(yīng)器位置，標(biāo)記為待校閑置位置；

16、步驟s2015，控制手術(shù)刀自零點移動第一移動距離；獲取前端磁感應(yīng)器位置，標(biāo)記為待校前端位置。

17、進一步地，所述步驟s2還包括如下子步驟：

18、步驟s2021，基于第一移動距離利用位置校準(zhǔn)公式對待校準(zhǔn)位置進行計算得到校準(zhǔn)數(shù)值；

19、所述位置校準(zhǔn)公式配置為：其中x1、y1以及z1分別為在橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)以及豎坐標(biāo)上的校準(zhǔn)數(shù)值，x待為待校準(zhǔn)位置的橫坐標(biāo)，y待為待校準(zhǔn)位置的縱坐標(biāo)，z待為待校準(zhǔn)位置的豎坐標(biāo)，yd1、yd2以及yd3為常數(shù)；

20、步驟s2022，基于校準(zhǔn)數(shù)值對磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行校準(zhǔn)；輸出校準(zhǔn)完成信息。

21、進一步地，所述步驟s3包括如下子步驟：

22、步驟s301，接收校準(zhǔn)完成信息，當(dāng)接收到校準(zhǔn)完成信息時，將閑置磁感應(yīng)器植入骨骼，獲取目標(biāo)骨骼位置；

23、步驟s302，獲取前端磁感應(yīng)器位置，標(biāo)記為待移前端位置；獲取中端磁感應(yīng)器位置，標(biāo)記為待移中端位置；

24、步驟s303，對待移前端位置以及待移中端位置進行函數(shù)擬合，基于擬合結(jié)果得到實際方向函數(shù)；

25、所述實際方向函數(shù)配置為：其中x前、y前、z前分別為待移前端位置的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)以及豎坐標(biāo)，x中、y中、z中分別為待移中端位置的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)以及豎坐標(biāo)。

26、進一步地，所述步驟s4包括如下子步驟：

27、步驟s4011，將目標(biāo)骨骼位置代入實際方向函數(shù)進行計算，當(dāng)計算結(jié)果為等式成立時，輸出方向正確信息；當(dāng)計算結(jié)果不為等式成立時，輸出方向錯誤信息；

28、步驟s4012，當(dāng)接收到方向正確信息時，獲取待移前端位置，利用距離計算公式計算得到前端移動距離；

29、所述距離計算公式配置為：其中jl為移動距離，x骨、y骨、z骨分別為目標(biāo)骨骼位置的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)以及豎坐標(biāo)；

30、步驟s4013，輸出前端移動距離，所述移動信息包括前端移動距離。

31、進一步地，所述步驟s4還包括如下子步驟：

32、步驟s4021，當(dāng)接收到方向錯誤信息時，獲取待移前端位置以及待移中端位置；

33、步驟s4022，對待移前端位置以及目標(biāo)骨骼進行函數(shù)擬合，基于擬合結(jié)果得到目標(biāo)方向函數(shù)；

34、所述目標(biāo)方向函數(shù)配置為：其中x骨、y骨、z骨分別為目標(biāo)骨骼位置的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)以及豎坐標(biāo)；將x骨減x前標(biāo)記為l，將y骨減y前標(biāo)記為m，將z骨減z前標(biāo)記為n；

35、步驟s4023，利用點線距離公式計算得到中端移動距離；

36、所述點線距離公式配置為：其中，xl為中端移動距離；

37、步驟s4024，輸出中端移動距離，所述移動信息還包括中端移動距離；

38、步驟s4025，獲取待移前端位置，利用距離計算公式計算得到前端移動距離，輸出前端移動距離。

39、第二方面，本發(fā)明還提供一種用于骨科的磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)，包括位置獲取模塊、校準(zhǔn)判斷模塊以及位置計算模塊；所述位置獲取模塊用于獲取零點位置、待校準(zhǔn)位置、目標(biāo)骨骼位置以及待移感應(yīng)器位置；所述校準(zhǔn)判斷模塊用于控制磁源以及手術(shù)器械與磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)連接，輸出連接詳情信息；還用于控制手術(shù)器械進行移動，對零點位置以及待校準(zhǔn)位置進行計算，基于計算結(jié)果對磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行校準(zhǔn)，輸出校準(zhǔn)完成信息；所述位置計算模塊包括函數(shù)擬合單元以及距離計算單元；所述函數(shù)擬合單元用于對待移感應(yīng)器位置進行函數(shù)擬合，得到實際方向函數(shù)；所述距離計算單元用于對目標(biāo)骨骼位置以及實際方向函數(shù)進行計算，輸出移動信息。

40、第三方面，本技術(shù)提供一種電子設(shè)備，包括處理器以及存儲器，所述存儲器存儲有計算機可讀取指令，當(dāng)所述計算機可讀取指令由所述處理器執(zhí)行時，運行如上所述方法中的步驟。

41、第四方面，本技術(shù)提供一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，運行如上所述方法中的步驟。

42、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過將磁源以及手術(shù)器械與磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行通訊連接，基于連接數(shù)輸出連接詳情信息，當(dāng)連接詳情信息為連接未完成信息時，繼續(xù)獲取連接詳情信息，當(dāng)獲取到連接完成信息時開始控制手術(shù)器械進行移動，通過獲取移動后的待校準(zhǔn)位置對磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行校準(zhǔn)；這樣的好處在于，能夠確保將需要使用的器械全部與磁導(dǎo)航定位系統(tǒng)完成連接；同時控制手術(shù)器械進行移動而不是提前將手術(shù)器械移動至指定位置，能夠判斷通訊連接的質(zhì)量，若在移動過程中通訊連接中斷則不會獲取到待校準(zhǔn)位置，提高了校準(zhǔn)步驟的智能性以及準(zhǔn)確性；

43、本發(fā)明通過在手術(shù)刀內(nèi)設(shè)置兩處磁感應(yīng)器，獲取兩處磁感應(yīng)器位置并進行函數(shù)擬合，能夠得到在空間直角坐標(biāo)系內(nèi)代表手術(shù)刀方向的實際方向函數(shù)；再將獲取到的目標(biāo)骨骼位置代入實際方向函數(shù)，能夠判斷目標(biāo)骨骼位置與手術(shù)刀方向的位置關(guān)系；當(dāng)目標(biāo)骨骼位置位于手術(shù)刀方向的延長線上時，僅需計算前端移動距離；當(dāng)不位于延長線上時，計算前端移動距離以及中端移動距離；這樣的好處在于，能夠計算得到前端或中端移動距離供醫(yī)生參考，提高了磁導(dǎo)航定位輔助骨骼微創(chuàng)手術(shù)的實用性以及高效性。

44、本技術(shù)的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本技術(shù)了解。本技術(shù)的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。