本发明涉及到医疗手术导航，具体涉及到一种髋关节置换手术导航系统的精度试验装置及方法。
背景技术：
1、髋关节置换手术是一种常见的骨科手术，用于治疗严重的髋关节疾病，如骨折、关节炎等。手术的目的是移除受损的关节并用人工关节替代，以恢复关节的功能和减轻疼痛。手术过程中，医生会沿着预先规划的直线进行精确的切割和打磨，以确保假体能够正确地安放并固定在患者的骨骼上。这个过程需要极高的精确度，以避免对周围组织和神经的损伤，并确保假体的稳定性和功能。
2、yy/t 1901-2023是中国的一项行业标准，规定了采用机器人技术的骨科手术导航设备的要求和试验方法。其中5.4.1.2节提到的"基于线规划的系统精度"，是指在机器人辅助手术中，系统根据预先规划的路径进行精确操作的能力。这种技术可以提高手术的精确度和安全性。然而，髋关节导航手术可能不涉及使用机械臂，而主要是依靠纯导航系统来辅助医生进行手术。在没有机械臂辅助的情况下，yy/t 1901-2023中的某些标准可能不完全适用。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种髋关节置换手术导航系统的精度试验装置及方法，评估在没有机械臂辅助的条件下，髋关节置换手术导航系统的精度，为手术导航系统的改进和优化提供依据，确保导航系统的可靠性，从而提高手术的准确性。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种髋关节置换手术导航系统的精度试验装置，包括：工装，包括主体平台、设于所述主体平台表面的注册点、设于所述主体平台一侧的第一参考阵列以及设于所述主体平台的若干个立柱，每个所述立柱上均设有测试点，用于连接第二靶球；敲击杆，包括把持装置以及与所述把持装置共轴连接的敲击头，所述把持装置连接第二参考阵列，所述敲击头的端部通过螺纹连接转接件，所述转接件连接第一靶球，所述第一靶球与所述敲击头共轴设置；万向臂，用于将所述敲击杆稳定地固定在所述工装上。
4、所述转接件通过磁性吸附连接所述第一靶球；所述测试点可通过磁性吸附连接所述第二靶球。
5、一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，包括：
6、拍摄工装的cbct影像并将其导入到导航影像系统中；
7、测量并记录测试点a、f在导航系统坐标系中的坐标值，并将测试点a与测试点f分别设置为术前规划线的起点和终点；
8、将敲击杆末端的转接件轴向旋松，并调整敲击杆的位置，使其轴线与测试点a、f的连接线重合，并使第一靶球与测试点a位置重合，固定敲击杆的位置不变，测量并记录此时第一靶球在导航系统坐标系下的坐标点p；
9、轴向旋紧转接件，测量并记录此时第一靶球在导航系统坐标系下的坐标点q；
10、连接点p和点q形成直线pq，计算直线pq与术前规划线的拟合误差。
11、所述拍摄工装的cbct影像并将其导入到导航影像系统中包括：
12、利用设于主体平台表面上的若干个注册点进行配准，通过匹配这些注册点在cbct影像和实际空间中的位置，建立工装坐标系和导航空间坐标系的转换矩阵t。
13、所述测量并记录测试点a、f在导航系统坐标系中的坐标值包括：
14、将第二靶球放置在测试点a的凹槽处，使用激光测距仪测量并记录测试点a的工装坐标系坐标值；
15、将第二靶球移动到测试点f的凹槽处，使用激光测距仪测量并记录测试点f的工装坐标系坐标值；
16、将测试点a、f的工装坐标系坐标值根据转换矩阵t转换为导航系统坐标系下的坐标值。
17、所述调整敲击杆的位置，使其轴线与测试点a、f的连接线重合，并使第一靶球与测试点a位置重合包括：
18、利用光学追踪系统追踪第一参考阵列与第二参考阵列，从而确定敲击杆相对于工装的位置，手动调整敲击杆的位置，使第一靶球球心到测试点a的距离为0，第一靶球球心到直线af的最短距离为0，敲击杆轴线与直线af的角度为0。
19、所述计算直线pq与术前规划线的拟合误差包括：
20、计算直线pq与术前规划线的点-点距离误差，即第一靶球球心到术前规划线的起点的距离；
21、计算直线pq与术前规划线的点-线距离误差，即第一靶球球心到术前规划线的最短距离；
22、计算直线pq与术前规划线的线-线角度误差，即直线pq与术前规划线之间的角度。
23、所述计算直线pq与术前规划线的点-点距离误差包括：
24、计算a与p的距离，记为d，
25、
26、其中，xa、ya、za为测试点a的三轴坐标,xp、yp、zp为点p的三轴坐标，d即为点-点距离误差。
27、所述计算直线pq与术前规划线的点-线距离误差包括：
28、根据点a，点f，点p，点q的坐标，计算点p，点q到直线af的距离分别为记为l1，l2,
29、
30、l1，l2为点-线距离误差。
31、所述计算直线pq与术前规划线的线-线角度误差包括：
32、根据点a，点f，点p，点q的坐标，计算直线af和直线pq的角度，记为θ，
33、
34、θ为线-线角度误差。
35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
36、提出了一种专用的测试装置，通过工装、敲击杆、转接件和靶球的设置，模拟了手术中安放假体的过程，通过比较敲击杆轴线与术前规划直线的拟合情况，评估在没有机械臂辅助的条件下，髋关节置换手术导航系统的精度，为手术导航系统的改进和优化提供依据，确保导航系统的可靠性，从而提高手术的准确性；
37、将行业标准中的核心测试项目，点-点距离误差、点-线距离误差、线-线角度误差，从机械臂辅助的测试环境中分离出来，创新性地设计了专用的工装和测试方法，评估在没有机械臂辅助的条件下，髋关节置换手术导航系统的精度。
1.一种髋关节置换手术导航系统的精度试验装置，其特征在于，包括：
2.一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，所述转接件(8)通过磁性吸附连接所述第一靶球(9)；所述测试点可通过磁性吸附连接所述第二靶球。
3.应用权利要求1所述装置的一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，所述拍摄工装的cbct影像并将其导入到导航影像系统中包括：
5.根据权利要求4所述的一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，所述测量并记录测试点a、f在导航系统坐标系中的坐标值包括：
6.根据权利要求3所述的一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，所述调整敲击杆的位置，使其轴线与测试点a、f的连接线重合，并使第一靶球与测试点a位置重合包括：
7.根据权利要求3所述的一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，所述计算直线pq与术前规划线的拟合误差包括：
8.根据权利要求7所述的一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，所述计算直线pq与术前规划线的点-点距离误差包括：
9.根据权利要求7所述的一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，所述计算直线pq与术前规划线的点-线距离误差包括：
10.根据权利要求7所述的一种髋关节置换手术导航系统的精度试验方法，其特征在于，所述计算直线pq与术前规划线的线-线角度误差包括：
