汪斐，徐灏，姜江，杨萃，贾蕊，杜冰冉，李鉴轶

1.南方医科大学基础医学院人体解剖学教研室，广东省数字医学与生物力学重点实验室，广州 510515；2.华南理工大学，广州 510641

膝关节是人体最复杂的关节，由胫股关节及髌股关节组成，有重要的支撑作用，存在较高的损伤风险，易使膝部出现相关功能障碍，影响日常生活及工作[1]。因此，探究膝关节损伤机理，早期预防膝关节损伤尤为关键[2]。准确安全的在体运动检测是分析膝关节损伤机制的基础，对膝关节早期诊断及功能评价起重要作用，但传统X 线、CT、MRI 等影像学方法只能提供静态图像，无法检测动态运动。基于运动捕捉分析系统及表面肌电的检测方法可进行在体运动评价，但由于其采集皮肤运动信息，皮肤具有较大的伸缩性，用以评价骨的运动其精度有较大偏差[3～5]。随着医学超声成像技术的发展，超声检测在临床广泛应用，超声-CT 图像配准可以对膝关节进行运动分析[6]。本研究组前期设计了基于机械臂的自动三维超声成像系统，尚未应用于膝关节在体运动检测[7]，本研究应用机械臂超声成像结合超声-CT 配准技术构建胫股关节在体检测系统，并对该系统的测试精度进行评价，为实现膝关节在体运动检测提供基础。

1 材料和方法

1.1 材料与设备

1.1.1 基于机械臂的自动三维超声成像系统 该系统如图1 所示，主件包括：带有获取2D 超声图的线阵（L9-4/38）及凸阵（C7-3/50）超声探头的医学超声设备（Ultrasonix Medical Corporation，加拿大）；一个搭载探头的六自由度机械臂（重复定位精度为0.02 mm）（EPSON C4-A601S，Seiko Epson Corporation，日本）；……