CN106308952A - 基于导航技术的开髓器械定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于导航技术的开髓器械定位方法及装置，其中，所述定位方法包括如下步骤：S1、利用计算机建立开髓路径，并根据建立的开髓路径，布置3D位点；S2、通过布置的3D位点，定位目标牙齿和开髓器械，并采集目标牙齿和开髓器械的坐标信息，根据采集的坐标信息在计算机中建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型；S3、根据建立的位置关系模型，引导开髓器械至开髓路径中的开髓位置进行开髓。本发明基于导航及图形图像配准技术，建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型，通过该位置关系模型，对开髓器械进行精确导航，可实时显示开髓的效果并提示开髓器械距离开髓目标的边界值，如此引导开髓器械进行精确定位，克服了去除髓室顶过多或过少的问题。

Description

基于导航技术的开髓器械定位方法及装置

技术领域

本发明涉及一种定位方法及装置，尤其涉及一种基于导航技术的开髓器械定位方法及装置。

背景技术

开髓术是为了使进入髓腔的窝洞入口能够和根管连成近似直线的通道，可使根管治疗的开髓器械能无阻碍进入所有根管并达到根管狭窄部；便于清除感染牙髓和髓角的内容物、便于根管预备，并最后严密充填根管封闭根尖孔的方法。

具体地，传统开髓窝洞的形状、大小和方向应与牙髓腔解剖形状相同，并最终利用开髓器械将髓室顶完全揭除干净。但是，在现有的开髓过程中，由于开髓器械与设计的开髓路径的开髓位置之间无法进行精确的定位，如此导致在去除髓室顶时，还会存在去除太多、去除太少等问题。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于导航技术的开髓器械定位方法及装置，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于导航技术的开髓器械定位方法，其包括如下步骤：

S1、利用计算机建立开髓路径，并根据建立的开髓路径，布置3D位点；

S2、通过布置的3D位点，定位目标牙齿和开髓器械，并采集目标牙齿和开髓器械的坐标信息，根据采集的坐标信息在计算机中建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型；

S3、根据建立的位置关系模型，引导开髓器械至开髓路径中的开髓位置进行开髓。

作为本发明的基于导航技术的开髓器械定位方法的改进，所述3D位点分别布置于所述开髓路径对应的患者自身特征点或外部添加的参考点，所述参考点和开髓路径为刚体固定。

作为本发明的基于导航技术的开髓器械定位方法的改进，所述步骤S2中，利用布置的3D位点，通过光学追踪器定位目标牙齿和开髓器械，并对目标牙齿和开髓器械进行图形图像配准，在同一坐标系下建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型。

作为本发明的基于导航技术的开髓器械定位方法的改进，在经典开髓中，所述步骤S3具体包括：

S31、在建立的位置关系模型中，显示需要揭除的牙体部分；

S32、根据位置关系模型中显示需要揭除的牙体部分，实时显示开髓器械距离开髓目标边界的距离值；根据位置关系模型中的髓室，建立髓室底平面，所述平面为深度警戒值，术中实时显示开髓器械距离所述平面的长度值；根据所述距离值和长度值，引导开髓器械进行开髓。

作为本发明的基于导航技术的开髓器械定位方法的改进，在微创开髓中，所述步骤S3具体包括：

S31’、根据建立的位置关系模型，显示开髓路径的入口点和深度，根据入口点和深度，在距离入口点0.5mm的深度内，对开髓器械进行定点引导；

S32’、在对开髓器械进行定点引导的基础上，显示开髓路径的角度和深度，在大于0.5mm的深度内，对开髓器械的角度进行调整。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于导航技术的开髓器械定位装置，其包括：

开髓路径建立模块，其利用计算机建立开髓路径，并根据建立的开髓路径，布置3D位点；

位置关系模型建立模块，其通过布置的3D位点，定位目标牙齿和开髓器械，并采集目标牙齿和开髓器械的坐标信息，根据采集的坐标信息在计算机中建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型；

开髓器械引导模块，其根据建立的位置关系模型，引导开髓器械至开髓路径中的开髓位置进行开髓。

作为本发明的基于导航技术的开髓器械定位装置的改进，所述3D位点分别布置于所述开髓路径对应的患者自身特征点或外部添加的参考点，所述参考点和开髓路径为刚体固定。

作为本发明的基于导航技术的开髓器械定位装置的改进，所述位置关系模型建立模块还用于：

根据布置的3D位点，通过光学追踪器定位目标牙齿和开髓器械，并对目标牙齿和开髓器械进行图形图像配准，在同一坐标系下建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型。

作为本发明的基于导航技术的开髓器械定位装置的改进，在经典开髓中，所述开髓器械引导模块还用于：

在建立的位置关系模型中，显示需要揭除的牙体部分；

根据位置关系模型中显示需要揭除的牙体部分，实时显示开髓器械距离开髓目标边界的距离值；根据位置关系模型中的髓室，建立髓室底平面，所述平面为深度警戒值，术中实时显示开髓器械距离所述平面的长度值；根据所述距离值和长度值，引导开髓器械进行开髓。

作为本发明的基于导航技术的开髓器械定位装置的改进，在微创开髓中，所述开髓器械引导模块还用于：

根据建立的位置关系模型，显示开髓路径的入口点和深度，根据入口点和深度，在距离入口点0.5mm的深度内，对开髓器械进行定点引导；

在对开髓器械进行定点引导的基础上，显示开髓路径的角度和深度，在大于0.5mm的深度内，对开髓器械的角度进行调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的开髓器械定位方法及装置基于导航及图形图像配准技术，建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型，通过该位置关系模型，对开髓器械进行精确导航，可实时显示开髓的效果并提示开髓器械距离开髓目标的边界值，如此引导开髓器械进行精确定位，克服了去除髓室顶过多或过少的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的基于导航技术的开髓器械定位方法一具体实施方式的方法流程示意图；

图2为在经典开髓的实施方式中，在建立的位置关系模型中显示需要揭除的牙体部分的图片，其中，B、L、D、M代表导航方向；

图3为在经典开髓的实施方式中，开髓器械按照引导提示正常进行开髓时需要揭除的牙体部分的图片，其中，B、L、D、M代表导航方向；

图4为在经典开髓的实施方式中，开髓器械偏离引导提示进行开髓时需要揭除的牙体部分的图片，其中，B、L、D、M代表导航方向；

图5为在微创开髓的实施方式中，显示开髓器械与开髓路径的入口点之间的距离差的示意图；

图6为在微创开髓的实施方式中，在距离入口点0.5mm的深度内，显示开髓路径的深度的示意图；

图7为在微创开髓的实施方式中，显示开髓器械角度偏差的示意图；

图8为在微创开髓的实施方式中，大于0.5mm的深度内，显示开髓路径的深度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明的基于导航技术的开髓器械定位方法包括如下步骤：

S1、利用计算机建立开髓路径，并根据建立的开髓路径，布置3D位点。

其中，所述3D位点可以为有源3D位点或无源3D位点。布置3D位点时，所述3D位点分别布置于所述开髓路径对应的患者自身特征点或外部添加的参考点，同时，保证开髓位置和开髓器械上的3D位点同为有源3D位点或无源3D位点。所述参考点和开髓路径为刚体固定。

S2、通过布置的3D位点，定位目标牙齿和开髓器械，并采集目标牙齿和开髓器械的坐标信息，根据采集的坐标信息在计算机中建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型。

其中，利用布置的3D位点，通过光学追踪器捕捉3D位点对应的坐标信息，并进一步定位目标牙齿和开髓器械空间位置。根据定位的空间位置，在计算机中对目标牙齿和开髓器械进行图形图像配准，在同一坐标系下建立虚拟的目标牙齿和开髓器械位置关系模型。优选地，所述光学追踪器的型号为Polaris Vicra或Polaris Spectra。

S3、根据建立的位置关系模型，引导开髓器械至开髓路径中的开髓位置进行开髓。

下面分别结合经典开髓和微创开髓两种方式，对具体的引导方式进行进一步的介绍。

如图2-4所示，具体地，在经典开髓中，所述步骤S3具体包括：

S31’、在建立的位置关系模型中，显示需要揭除的牙体部分；

S32’、根据位置关系模型中显示需要揭除的牙体部分，实时显示开髓器械距离开髓目标边界的距离值，根据位置关系模型中的髓室，建立髓室底平面，所述平面为深度警戒值，术中实时显示开髓器械距离所述平面的长度值；根据所述距离值和长度值，引导开髓器械进行开髓。从而，在引导过程中，当开髓器械与开髓目标还存在距离即进行开髓时，或者开髓器械与开髓目标还存在距离即完成开髓时，提示报警信息。

在微创开髓中，对开髓器械进行导航时，其包括定点阶段和定角度阶段。具体地，所述步骤S3具体包括：

S31、根据建立的位置关系模型，显示开髓路径的入口点和深度，根据入口点和深度，在距离入口点0.5mm的深度内，对开髓器械进行定点引导。

如图5、6所示，步骤S31中，当开髓器械为车针时，为了实现对车针的定点引导，在距离入口点0.5mm的深度内，保持车针尖端位置固定，并引导其沿开髓路径逐步深入。本实施方式中，通过十字和实心圆点显示开髓器械与开髓路径的入口点之间的距离差，十字为开髓器械的实际位置，实心圆点为入口点的目标位置，同时，参照B、L、D、M所示的方向判断车针尖端的偏差方向。

进一步地，通过一维距离坐标显示开髓路径的深度。当车针在开髓路径中前进时，该深度值会减小，直至减小到0mm。如果此时再向前，图中会出现红色警报，并且深度值会显示负值。

S32、在对开髓器械进行定点引导的基础上，显示开髓路径的角度和深度，在大于0.5mm的深度内，对开髓器械的角度进行调整。

如图7、8所示，本实施方式中，开髓器械为车针时，通过十字和方块的组合代表车针尖端的实际位置，背景球心代表目标位置，从而，根据二者之间的偏差实现对车针的角度调整。深度可采用如上所述的一维距离坐标的方式，此处不再重复叙述。

通过对开髓器械定点引导和定角度引导，可实现开髓器械的精确引导，使其到达准确的开髓位置，从而在进一步的去除髓室顶过程中，克服了去除髓室顶过多或过少的问题，上述引导方式适用于微创开髓中。

相应地，本发明还提供一种基于导航技术的开髓器械定位装置，其包括：开髓路径建立模块、位置关系模型建立模块、开髓器械引导模块。

所述开髓路径建立模块利用计算机建立开髓路径，并根据建立的开髓路径，布置3D位点。所述3D位点为有源3D位点或无源3D位点。进一步地，所述3D位点分别布置于所述开髓路径对应的患者自身特征点或外部添加的参考点。所述参考点和开髓路径为刚体固定。

所述位置关系模型建立模块通过布置的3D位点，定位目标牙齿和开髓器械，并采集目标牙齿和开髓器械的坐标信息，根据采集的坐标信息在计算机中建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型。

进一步地，位置关系模型建立模块还可根据布置的3D位点，通过光学追踪器定位目标牙齿和开髓器械，并对目标牙齿和开髓器械进行图形图像配准，在同一坐标系下建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型。

所述开髓器械引导模块根据建立的位置关系模型，引导开髓器械至开髓路径中的开髓位置进行开髓。

具体地，所述开髓器械引导模块用于：

在建立的位置关系模型中，显示需要揭除的牙体部分；

根据位置关系模型中显示需要揭除的牙体部分，实时显示开髓器械距离开髓目标边界的距离值，根据位置关系模型中的髓室，建立髓室底平面，所述平面为深度警戒值，术中实时显示开髓器械距离所述平面的长度值；根据所述距离值和长度值，引导开髓器械进行开髓。从而，在引导过程中，当开髓器械与开髓目标还存在距离即进行开髓时，或者开髓器械与开髓目标还存在距离即完成开髓时，装置提示报警信息。

此外，在另一种实施方式中，所述开髓器械引导模块还用于：

所述开髓器械引导模块根据建立的位置关系模型，显示开髓路径的入口点和深度，根据入口点和深度，在距离入口点0.5mm的深度内，对开髓器械进行定点引导。同时，在对开髓器械进行定点引导的基础上，显示开髓路径的角度和深度，在大于0.5mm的深度内，对开髓器械的角度进行调整。

综上所述，本发明的开髓器械定位方法及装置基于导航及图形图像配准技术，建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型，通过该位置关系模型，对开髓器械进行精确导航，可实时显示开髓的效果并提示开髓器械距离开髓目标的边界值，如此引导开髓器械进行精确定位，克服了去除髓室顶过多或过少的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于导航技术的开髓器械定位方法，其特征在于，所述定位方法包括如下步骤：

S1、利用计算机建立开髓路径，并根据建立的开髓路径，布置3D位点；

S2、通过布置的3D位点，定位目标牙齿和开髓器械，并采集目标牙齿和开髓器械的坐标信息，根据采集的坐标信息在计算机中建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型；

S3、根据建立的位置关系模型，引导开髓器械至开髓路径中的开髓位置进行开髓。

2.根据权利要求1所述的基于导航技术的开髓器械定位方法，其特征在于，所述3D位点分别布置于所述开髓路径对应的患者自身特征点或外部添加的参考点，所述参考点和开髓路径为刚体固定。

3.根据权利要求1所述的基于导航技术的开髓器械定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，利用布置的3D位点，通过光学追踪器定位目标牙齿和开髓器械，并对目标牙齿和开髓器械进行图形图像配准，在同一坐标系下建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型。

4.根据权利要求1所述的基于导航技术的开髓器械定位方法，其特征在于，在经典开髓中，所述步骤S3具体包括：

S31、在建立的位置关系模型中，显示需要揭除的牙体部分；

S32、根据位置关系模型中显示需要揭除的牙体部分，实时显示开髓器械距离开髓目标边界的距离值；根据位置关系模型中的髓室，建立髓室底平面，所述平面为深度警戒值，术中实时显示开髓器械距离所述平面的长度值；根据所述距离值和长度值，引导开髓器械进行开髓。

5.根据权利要求1所述的基于导航技术的开髓器械定位方法，其特征在于，在微创开髓中，所述步骤S3具体包括：

S31’、根据建立的位置关系模型，显示开髓路径的入口点和深度，根据入口点和深度，在距离入口点0.5mm的深度内，对开髓器械进行定点引导；

S32’、在对开髓器械进行定点引导的基础上，显示开髓路径的角度和深度，在大于0.5mm的深度内，对开髓器械的角度进行调整。

6.一种基于导航技术的开髓器械定位装置，其特征在于，所述定位装置包括：

开髓路径建立模块，其利用计算机建立开髓路径，并根据建立的开髓路径，布置3D位点；

位置关系模型建立模块，其通过布置的3D位点，定位目标牙齿和开髓器械，并采集目标牙齿和开髓器械的坐标信息，根据采集的坐标信息在计算机中建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型；

开髓器械引导模块，其根据建立的位置关系模型，引导开髓器械至开髓路径中的开髓位置进行开髓。

7.根据权利要求6所述的基于导航技术的开髓器械定位装置，其特征在于，所述3D位点分别布置于所述开髓路径对应的患者自身特征点或外部添加的参考点，所述参考点和开髓路径为刚体固定。

8.根据权利要求6所述的基于导航技术的开髓器械定位装置，其特征在于，所述位置关系模型建立模块还用于：

根据布置的3D位点，通过光学追踪器定位目标牙齿和开髓器械，并对目标牙齿和开髓器械进行图形图像配准，在同一坐标系下建立目标牙齿和开髓器械位置关系模型。

9.根据权利要求6所述的基于导航技术的开髓器械定位装置，其特征在于，在经典开髓中，所述开髓器械引导模块还用于：

在建立的位置关系模型中，显示需要揭除的牙体部分；

根据位置关系模型中显示需要揭除的牙体部分，实时显示开髓器械距离开髓目标边界的距离值；根据位置关系模型中的髓室，建立髓室底平面，所述平面为深度警戒值，术中实时显示开髓器械距离所述平面的长度值；根据所述距离值和长度值，引导开髓器械进行开髓。

10.根据权利要求6所述的基于导航技术的开髓器械定位装置，其特征在于，在微创开髓中，所述开髓器械引导模块还用于：

根据建立的位置关系模型，显示开髓路径的入口点和深度，根据入口点和深度，在距离入口点0.5mm的深度内，对开髓器械进行定点引导；

在对开髓器械进行定点引导的基础上，显示开髓路径的角度和深度，在大于0.5mm的深度内，对开髓器械的角度进行调整。