CN107582193A - 一种用于口腔种植手术的智能机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能化的口腔种植手术机器人系统，该系统包括机器人的机械臂、末端执行器、种植手术器械、手术导航系统、手术规划系统、力反馈系统、种植机器人骨质分析专家诊断系统、种植位点修整及实时数据采集系统、修复体实时设计及快速成型制作系统，以及适配于种植机器人的专用牙椅，还包括一种CT扫描空间与手术空间配准的方法及装置，并包括种植机器人系统的安全策略。克服口腔种植手术中空间狭小、非直视、手术医生水平参差不齐等不利条件，实现对种植器械路径和方位的精确控制，避免术中损伤正常组织，实现种植体的精确植入。
Description
技术领域：
本发明属于医疗器械领域，涉及一种智能机器人系统，尤其是一种用于口腔种植手术的智能机器人系统，用于完成种植体的植入及修复体的快速、即时制作。
背景技术：
口腔种植是目前修复牙缺失最有效的方法。口腔种植学的技术要点是在患者颌骨合适的位置上，精准的按预定位点、角度和深度预备窝洞并植入种植体。随着计算机辅助种植系统(CAI)的发展，尤其是CT技术在口腔种植领域的应用，解决了常规二维透视成像技术所固有的影像失真、重叠、三维空间关系不明确等问题，从三维立体图像精确判断术区解剖情况，包括骨质、骨量、下颌神经管以及上颌窦位置等，使医生能够在实际骨空间找出最佳的种植位点并规划出合适的植入角度和深度。随着CAD/CAM技术的发展，种植手术导板利用快速成型(RP)技术将虚拟的医学图像和口腔的实际环境结合起来，帮助医生准确地在预先规划好的路径上完成手术操作。RP技术与计算机辅助规划结合的方法提供了术前的精确方案设计，开环地为术中准备种植方案，但是没有形成闭环。IGI(Image-guidednavigational implantology)引入视觉传感器，帮助医生实时获取手术信息，准确把握窝洞预备的深度和角度误差。
这些技术虽然使得口腔种植技术有了很大的进步，但是种植操作仍然是通过人工完成的，手术时医生的主观因素对治疗结果影响很大：医生在狭小空间、非直视的情况下操作种植器械很不方便，尤其对于需要种植后牙的情况，并且手术医生的水平参差不齐，任何操作的微小失误和精度偏差都会影响到远期的功能和美观效果，甚至会损伤下颌神经、上颌窦底及鼻底黏膜等重要解剖结构，造成不必要的并发症。因此，极有必要采取某种手段进一步提高种植手术的精确度，并对种植手术的操作进行必要的规范和协助。
手术机器人以其手术精准、操控性强、微创等优点，给外科手术带来了革命性的变化，也给口腔医学的进一步发展提供了方向。但是已有外科机器人还不能很好地满足口腔治疗操作的要求，国际上现有口腔种植机器人相关工作中还存在一系列问题。
专利US 2016/0367343 A1中涉及一种种植机器人系统，该系统包括种植体植入装置、修复体制作装置、导航装置和手术规划装置。其中种植体植入装置用于完成种植窝洞的预备，修复体制作装置用于快速制作适配于种植体的修复体，导航装置用于引导种植体植入装置和修复体制作装置完成操作，手术规划装置用于术前设计种植体植入的位置、方向及设计修复体。该系统需要在病人口中戴入定位托盘前后各进行一次CT扫描，利用定位托盘通过触觉导航建立CT扫描空间与手术空间的映射关系；在导航的引导下，通过机器人完成术前规划设计的种植体植入,并快速制作修复体。该系统在实际应用中还存在以下不足：
①种植成功的关键是种植体与骨形成良好的骨结合，而骨结合的关键是种植体与预备的窝洞间不夹杂软组织，即种植体需要与骨组织完全接触。如果种植体与窝洞间夹杂了软组织，则容易形成纤维结合，种植体即会容易松动脱落，也就意味着种植失败。同时，种植体植入后，其周围至少有1mm厚的骨质包绕。否则，过薄的骨壁容易吸收，导致种植体暴露，除影响美观外，也会大大提高种植失败的风险。同时，如果种植位点是倾斜骨面，则会导致种植体一侧已经完全进入骨内，而另一侧暴露于骨外。这种情况同样会影响美观及种植成功率。所以，绝大多数种植手术需要在种植窝洞预备前进行种植位点的修整，以去除残留的骨膜、结缔组织及炎性肉芽组织等，避免软组织进入种植体与窝洞壁之间。同时，修除牙槽嵴上部较窄的牙槽骨、骨脊、骨尖及骨突等，为种植体创造一干净、平整、且足够宽度的骨床，确保种植体植入后至少有1mm厚的骨质包绕种植体，同时平整的骨床确保种植体上缘完全植入骨内。但是US 2016/0367343 A1中所述口腔种植机器人虽然可以根据预先规划好的路径进行种植窝洞的预备，却不具备种植位点的修整功能。这就使得种植机器人的适用范围大大缩窄，毕竟在临床实际操作中，能直接进行窝洞预备的情况是非常少的。绝大多数的种植位点都需要进行修整。将残留的骨膜、结缔组织及炎性肉芽组织完全去除，同时修整出一平整且足够宽度的骨床后，再行窝洞的预备及植体植入。
②US 2016/0367343 A1专利中是预先设计制作完成实心修复体，机器人种植后，在预成的修复体上打孔，直至修复体能完全戴入。这种方法与传统人工植入种植体相似，耗时耗力。也有一种技术，根据预先设计的种植体位置、角度及深度等，预先制作带孔、孔径不同的修复体。植入种植体、就位临时基台后，试戴不同孔径的修复体，将能够准确就位的修复体粘接在临时基台上。这种方法缩短了时间，但需要制作不同孔径的多个修复体，浪费材料增加成本。而且，所有现有的技术均不是根据种植体的最终位置、角度及深度的实时情况，个体化的实时设计制作修复体。
③虽然种植机器人系统可以大幅提高种植体植入的精度和稳定性，但是针对不同骨质仍需采用不同的程序。目前现有的颅颌面种植体植入均是医生根据个人经验来选择种植窝洞预备方式，但是由于个人的牙槽骨骨质骨量差异较大，个性化程度较高，对医生的临床经验要求较高。因此，在机器人程序化植入种植体的过程中，增加骨质骨量分析系统，根据不同骨质骨量采用不同的窝洞预备程序，对于提高种植机器人种植体植入的准确性和成功率大有裨益。
④医生在种植手术过程中，会根据实际的手感对患者的骨质进行判断，同时结合自己的经验对手术方式包括对器械施加压力的大小、提拉动作的速度和频率等进行实时调整，这样能够更顺利地完成手术，同时避免手术时产热过多，对于手术的成功非常重要。为了实现机器人对骨质的评判并主动进行调节，需要在种植机器人机械臂与末端执行器之间安装有高灵敏度的力传感器，能够实时感受到末端执行器与种植器械上受到的各种力，根据这些不同力量来源与作用力大小方向能够自动实现相应功能，完全就像临床医生实际操作时，会根据手中的感觉来指导具体操作一样，因而具有通过力传感来调节具体操作功能的机器人是更加智能化的。但目前已有的种植手术机器人系统均没有相关的功能。
⑤CT扫描空间与手术空间配准，是手术机器人能够实现精准手术的重要环节，通过这个过程，才能够将术前在CT扫描空间中的虚拟规划准确转化到实际手术空间中，控制机器人按照规划路径运动，完成手术。以往的所有CT扫描空间与手术空间配准(包括牙科机器人与全身的骨科机器人)都是需要在扫描CT时，患者扫描部位固定标记物，CT数据处理时，获取标记物与患者自身解剖结构的相对空间位置关系；此标记物在手术时能够直接被视觉(触觉)捕获或连接另一标记物而能够间接地被视觉(触觉)捕获。因此要求标记物在扫描CT时与实际手术时的位置相对于患者自身解剖结构保持一致，如果手术时这一位置发生改变，将会直接影响手术实施。这种两次扫描CT的配准方法，不仅增加了患者临床就诊的次数，还使患者多接受一次射线的辐射，因此本专利提供了一种仅需一次CT扫描就能完成CT扫描空间与手术空间配准的方法。
⑥现有牙科椅位或种植手术床缺少头部及下颌固定装置，由于机器人手术过程中缺少医生或助手的对患者头部及下颌的固定，并且机器人的反应速度还无法跟上人的神经反射速度，手术过程患者头部及下颌的任意活动会导致手术无法顺利实施，甚至发生手术意外。此外，常规的种植手术过程中，患者一般采用仰卧位，由于种植手术过程中有很多小的器械及部件，易落入患者口中存在误吞误吸风险，而种植机器人手术过程中不需要直视操作，因此可以采用患者头部直立的姿势操作，从而避免误吞误吸手术器械的风险，但是现有牙科椅位或手术床的靠背无法调整至使患者后背及头部90°直立的姿势，因此需增加椅背的调整角度。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于口腔种植手术的智能机器人系统，用于完成种植体的植入及修复体的快速、即时制作。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于口腔种植手术的智能机器人系统，包括：
一个机械臂、固定设置在机械臂末端的执行器、与执行器连接的手术导航系统、设置在执行器上的种植手术器械、手术规划系统、种植位点实时数据采集系统、修复体实时设计快速成型系统；手术规划系统制定种植手术规划和路径设计，手术导航系统捕捉固定于种植器械上和病人上的标记点，从而确定种植器械和病人的相对位置关系，根据导航系统确定的位置信息控制机械臂运动到规划位置，最终完成种植体的精确植入，并通过修复体实时设计快速成型系统完成修复体的实时制作。
还包括：种植机器人骨质分析系统通过分析预种植区的骨质和骨量，通过对比骨质和骨量数据库，从而确定预种植区的骨质和骨量的等级。
还包括：设置在机械臂与执行器之间的力反馈系统；力反馈系统由高灵敏度力传感器构成，高灵敏度力传感器能够实时感受到执行器与种植手术器械上的力，并根据种植机器人骨质分析系统确定的骨质和骨量的等级实时调整执行器与种植手术器械上的力。
依据力反馈系统反馈的力，通过在末端执行器上施加不同方向的较小的力量，机器人能够感应到力量的大小和方向，并根据力量的方向进行运动，运动速度与所感应到力量的大小成正比，而具体的运动路径又是严格按照术前规划来移动的，直接操作机器人能够将种植器械伸进或移出患者口腔，能够实现种植窝洞制备时的提拉动作。
依据力反馈系统反馈的力，实时调整窝洞制备的运动控制参数，包括种植机的转速、扭矩，器械提拉运动的频率、速度与深度。
还包括：CT扫描空间与手术空间配准的装置，该装置由配准平台的标记板上有视觉系统能够识别的标记a，以及另外一个夹具组成，利用视觉系统进行标定能够获得夹具与标记a之间的相对空间位置关系；在CT空间中，将与夹具相匹配的固定模块摆放在与患者颌骨相匹配的空间位置上，形成完整模型，并将其通过3D打印加工出实物；颌骨模型与模块的组合体装配到夹具上，这样配准平台的标记a即与颌骨模型具有了明确的相对空间位置关系；然后制作能够与颌骨模型紧密装配的定位托盘，定位托盘上带有标记b，定位托盘戴在颌骨模型上后，通过视觉系统获取标记a与标记b的位置关系，最终得到标记b与颌骨模型的位置关系。
一种CT扫描空间与手术空间配准的装置，由配准平台的标记板上有视觉系统能够识别的标记a，以及另外一个夹具组成，利用视觉系统进行标定能够获得夹具与标记a之间的相对空间位置关系；在CT空间中，将与夹具相匹配的固定模块摆放在与患者颌骨相匹配的空间位置上，形成完整模型，并将其通过3D打印加工出实物；颌骨模型与模块的组合体装配到夹具上，这样配准平台的标记a即与颌骨模型具有了明确的相对空间位置关系；然后制作能够与颌骨模型紧密装配的定位托盘，定位托盘上带有标记b，定位托盘戴在颌骨模型上后，通过视觉系统获取标记a与标记b的位置关系，最终得到标记b与颌骨模型的位置关系。
所述种植机器人中CT扫描空间与视觉空间配准的装置，包括配准平台(1)、标记板(2)、标记a(3)、夹具(4)、固定模块(5)、颌骨模型(6)、定位托盘(7)、标记b(8)；其特征在于，标记板(2)固定在配准平台(1)上，标记a(3)标记在标记版(2)上；固定模块(5)与夹具(4)相匹配，颌骨模型(6)通过3D打印加工；定位托盘(7)能够与颌骨模型紧密装配，定位托盘上带有标记b(8)；标记a(3)能够被视觉系统所识别；固定模块(5)能够与颌骨模型(6)在CT扫描空间中相匹配，并形成组合体可以装配夹具(4)上；定位托盘(7)上的标记b(8)能够被视觉系统所识别。
本发明的有益效果是：
①克服口腔种植手术中空间狭小、非直视、手术医生水平参差不齐等不利条件，实现对种植器械路径和方位的精确控制，避免术中损伤正常组织，实现种植体的精确植入。
②大大拓宽了种植机器人的适用范围。在实际临床种植操作中，能够直接进行窝洞预备的情况是非常少的，绝大多数种植位点在种植窝洞预备前，均需要进行骨面修整，去除残留骨膜、结缔组织、炎性肉芽组织等，同时为种植体提供一平整、足够宽度的骨床。同时，实时数据采集系统将采集的修整数据、修整后种植位点的有关数据一方面反馈给机器人实时导航及窝洞预备系统，根据修整数据对预先设计的窝洞预备数据进行实时修改后，再行窝洞预备。另一方面，修正数据传输给修复体的实时设计及制作系统。为修复体设计的实时修整提供数据参考。
③通过力反馈系统能够实时感受到末端执行器与种植器械上受到的各种力，根据这些不同力量来源与作用力大小能够自动实现相应功能，完全就像临床医生实际操作时，会根据手中的感觉来指导具体操作一样，因而具有通过力传感来调节具体操作功能的机器人是更加智能化的。
④利用骨质分析专家诊断系统，可以准确分析种植区骨质骨量，根据分析结果选择合适的种植窝预备程序，可以大大提高预备的准确性和初期稳定性，以满足不同种植区获得骨结合的需求，提高种植体成功率。
⑤利用修复体实时设计及快速成型制作系统大大提高了临时即刻修复体的精度，确保修复体的顺利戴入，大大缩短修复体的试戴时间。
⑥口腔种植机器人专用的种植手术椅位为种植机器人顺利实施种植体植入手术提供了良好的临床条件，保证手术的顺利实施，并减少种植体植入手术风险。
⑦本发明的配准方法使患者CT扫描时，不需要特殊装置因而较舒适，而且方法灵活，不需要患者进行第二次CT扫描。
⑧本发明为种植手术机器人系统加入安全策略，可以大大提高种植手术机器人系统的安全性。
附图说明：
图1为本发明的机器人系统结构图；
图2为是颌骨模型与模块的组合体装配到夹具上示意图；
其中：A为机械臂；B为力反馈系统；C为执行器；D为种植手术器械。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，一种智能化的口腔种植手术机器人系统，该系统包括机器人的机械臂、末端执行器、种植手术器械、手术导航系统、手术规划系统、力反馈系统、种植机器人骨质分析专家诊断系统、种植位点修整及实时数据采集系统、修复体实时设计及快速成型制作系统，以及适配于种植机器人的专用牙椅，还包括一种CT扫描空间与手术空间配准的方法及装置，并包括种植机器人系统的安全策略。
术前对患者进行CT扫描，重建种植部位组织的三维模型，制定种植手术规划和路径设计；术中导航系统通过视觉装置，捕捉固定于种植器械上和病人上的标记点，从而确定种植器械和病人的相对位置关系，而种植器械由末端执行器固定于机器人的机械臂，手术机器人根据导航系统确定的位置信息控制机械臂运动到规划位置，最终完成种植体的精确植入，并通过修复体实时设计及快速成型制作系统完成修复体的快速、即时制作。
①本发明包括种植位点修整及实时数据采集系统。该系统包括球钻、实时数据采集系统。球钻连接在机器人种植手机末端，根据种植位点翻瓣后的实际情况，在喷水冷却下进行位点骨面修整，一方面去除骨面残留的骨膜、结缔组织、炎性肉芽组织等，为种植窝洞的预备及种植体的植入创造干净的骨床；另一方面，必要时磨除上部较窄的刃状牙槽骨、骨脊、骨尖及骨突等，为种植体的植入创造足够宽度、平整的骨床。同时能通过机器人实时导航系统进行修整掉组织的量化数据采集及修整后骨床的实时数据采集。该数据一方面反馈给机器人实时导航及窝洞预备系统，根据修整数据对预先设计的窝洞预备数据进行实时修改后，再行窝洞预备。另一方面，修正数据传输给修复体的实时设计及制作系统。为修复体设计的实时修整提供数据参考。
②本发明包括力反馈系统。在种植机器人机械臂与末端执行器之间安装有高灵敏度力传感器，能够实时感受到末端执行器与种植器械上受到的各种力，根据这些不同力量来源与作用力大小方向能够自动实现相应功能。例如a、医生能够轻持末端执行器，在末端执行器上施加不同方向的较小的力量，机器人能够感应到力量的大小和方向，并根据力量的方向进行运动，运动速度与所感应到力量的大小成正比，而具体的运动路径又是严格按照术前规划来移动的，这样医生就能够直接操作机器人而不是用鼠标键盘，能够将种植器械伸进或移出患者口腔，能够实现种植窝洞制备时的提拉动作。再如b、种植窝洞制备时，由于骨质的硬度不同，种植器械受到阻力的大小与方向也不同，力传感器捕捉器械受到的阻力，根据阻力的变化来实时调整窝洞制备的运动控制参数，包括种植机的转速、扭矩，器械提拉运动的频率、速度与深度等等，这些与医生根据自己的手感结合经验进行操作的模式相一致，从而提高机器人的智能化程度。再如c、术前规划时，根据种植体植入路径上骨质密度的变化，能够预先得到一条深度-阻力曲线，实际手术时，根据力传感器捕捉器械受到的阻力，结合运动的路径，得到另一条实时的深度-阻力曲线，能够用来判断实际种植路径是否与规划路径发生偏差。
③本发明包括种植机器人骨质分析专家诊断系统。该系统能够提供一种针对不同骨质条件和类型采用的种植窝洞预备方案，以适用于不同植入区骨组织差异化的患者，促进种植机器人在不同植入区获得骨结合。主要通过下述技术手段实现，包括如下步骤：a利用先锋钻在预种植区进行预备；b根据先锋钻的阻力分析决定预种植区的骨质和骨量；c根据反馈启动相应的种植体机器人种植窝洞预备程序，包括逐级扩大窝洞时所用系列种植钻的型号及组合方式等；d完成种植窝洞预备，种植体机器人根据骨质植入种植体。
④本发明包括修复体实时设计及快速加工制作系统。该系统包含两种具体实施方案。方案一：如不需要种植位点修整，则按照术前规划的植入位点、角度、深度等数据，进行修复体的设计。最后，结合种植体植入完成后系统记录的实时植入数据，对预先设计完成的修复体进行实时设计修改及加工制作。方案二：如种植位点需要修整，则根据机器人的“种植位点修整及实时数据采集系统”记录的修整数据、修整后骨床数据、以及最终植入后的植体实时角度、深度等数据，再结合预先设计完成的修复体，进行临时即刻修复体的椅旁设计修改及加工制作。具体制作方式可采用数控切削技术或3D打印技术。
⑤本发明包括一种口腔种植机器人专用的种植手术椅位，用来保证种植机器人顺利实施种植体植入手术。采用半包围式的半圆形的高弹性材料头枕：现有的牙科椅位头枕一般采用类似平板式的设计，患者头部可以左右自由摆动，将其改进为半包围式的半圆形弹性头枕，患者头部嵌入头枕中，可以有效的限制患者头部较大范围的活动，但没有从正前方限制患者头部的运动，避免患者产生恐惧感。加装全包围式的低弹性材料颈托：利用该设计，固定患者下颌骨与胸骨锁骨的相对位置，避免患者下颌在受到向下的压力时发生非自主的低头等闪避活动，保证种植体植入手术的顺利实施。增加现有椅位的椅背调整角度：由于种植机器人实施种植手术不需要医生直视操作，因此不需要患者采用仰卧位，将椅位可调整至患者后背及头部与地面呈90°直立的状态，可以有效的避免患者误吞误吸掉落至口腔中的小型手术机械及种植体部件，减少手术风险。
⑥本发明包括一种CT扫描空间与手术空间配准的方法及装置。配准平台的标记板上有视觉系统能够识别的标记a，以及另外一个夹具组成，利用视觉系统进行标定能够获得夹具与标记a之间的相对空间位置关系；在CT空间中，将与夹具相匹配的固定模块摆放在与患者颌骨相匹配的空间位置上，形成完整模型，并将其通过3D打印加工出实物；颌骨模型与模块的组合体装配到夹具上，这样配准平台的标记a即与颌骨模型具有了明确的相对空间位置关系。然后制作能够与颌骨模型紧密装配的定位托盘，定位托盘上带有标记b，定位托盘戴在颌骨模型上后，通过视觉系统获取标记a与标记b的位置关系，最终得到标记b与颌骨模型的位置关系(相当于传统方法中标记1或标记2与颌骨的位置关系)。手术时定位托盘戴在患者牙齿上，视觉捕获标记b的位置，机器人系统就能够获得患者牙齿、颌骨在视觉空间下的精确位置，从而将术前CT空间里规划的手术方案准确地在视觉空间下实施。
参见图2，所述种植机器人中CT扫描空间与视觉空间配准的装置，包括配准平台(1)、标记板(2)、标记a(3)、夹具(4)、固定模块(5)、颌骨模型(6)、定位托盘(7)、标记b(8)；其特征在于，标记板(2)固定在配准平台(1)上，标记a(3)标记在标记版(2)上；固定模块(5)与夹具(4)相匹配，颌骨模型(6)通过3D打印加工；定位托盘(7)能够与颌骨模型紧密装配，定位托盘上带有标记b(8)；标记a(3)能够被视觉系统所识别；固定模块(5)能够与颌骨模型(6)在CT扫描空间中相匹配，并形成组合体可以装配夹具(4)上；定位托盘(7)上的标记b(8)能够被视觉系统所识别。
包括以下步骤：
a.标记a(3)与夹具(4)之间相对空间位置关系获取：标记a(3)位于标记板(2)上，标记板(2)与配准平台(1)相对位置固定；夹具(4)与配准平台相对位置固定；利用视觉系统进行标定能够获得夹具(4)与标记a(3)之间的相对空间位置关系；
b.标记a(3)与颌骨模型(6)相对位置关系获取：在CT扫描空间内，将固定模块(5)摆放在与患者颌骨相匹配的空间位置上，形成完整模型；通过3D打印加工出颌骨模型(6)；颌骨模型(6)与固定模块(5)的组合体装配到夹具(4)上；利用视觉系统可以获取标记a(3)与颌骨模型(6)的相对位置关系；
c.标记b(8)与颌骨模型(6)相对位置关系获取：定位托盘(7)能够与颌骨模型(6)紧密装配；定位托盘上有标记b(8)，利用视觉系统可以获取并标记b(8)与颌骨模型(6)的相对位置关系；
CT扫描空间与视觉空间配准：手术时，定位托盘(7)戴在患者牙齿上，定位托盘(7)与患者牙齿和颌骨模型(6)具有相同位置关系；视觉捕获标记b(8)的位置，机器人系统就能够获得患者牙齿、颌骨在视觉空间下的精确位置，获得CT扫描空间与视觉空间的配准，从而将术前CT扫描空间里规划的手术方案准确的在视觉空间下实施。
⑦本发明包括一种种植机器人系统的安全策略。包括两个途径：a、软件控制，通过大量的实例积累，结合术前的实际运动演练，能够获得机器人在实际操作中的运动空间范围，在控制软件中明确这一范围，保证机器人在实际手术时的运动不应超出这一安全范围。b、硬件阻止，通过大量的实例积累，获取机器人机械臂在手术时各个关节的运动范围，然后在机械臂的硬件上进行限制，例如安装挡板等，保证机器人在实际手术时的运动不超出安全范围。出现意外情况时，机器人应立即停止操作，包括种植机停止转动，以及机械臂停止移动。机械臂停止移动有两种情况：a、完全静止不动，适合用于患者头部没有出现较大或较快的移动时；b、患者头部出现较大或较快的移动时，机械臂不应静止不动，此时应结合上面的力反馈功能，机械臂根据传感器捕捉的作用力的方向进行运动，从而避免对患者造成伤害。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种用于口腔种植手术的智能机器人系统，其特征在于，包括：
一个机械臂、固定设置在机械臂末端的执行器、与执行器连接的手术导航系统、设置在执行器上的种植手术器械、手术规划系统、种植位点实时数据采集系统、修复体实时设计快速成型系统；手术规划系统制定种植手术规划和路径设计，手术导航系统捕捉固定于种植器械上和病人上的标记点，从而确定种植器械和病人的相对位置关系，根据导航系统确定的位置信息控制机械臂运动到规划位置，最终完成种植体的精确植入，并通过修复体实时设计快速成型系统完成修复体的实时制作。
2.如权利要求1所述的智能机器人系统，其特征在于，还包括：
种植机器人骨质分析系统通过分析预种植区的骨质和骨量，通过对比骨质和骨量数据库，从而确定预种植区的骨质和骨量的等级。
3.如权利要求2所述的智能机器人系统，其特征在于，还包括：
设置在机械臂与执行器之间的力反馈系统；力反馈系统由高灵敏度力传感器构成，高灵敏度力传感器能够实时感受到执行器与种植手术器械上的力，并根据种植机器人骨质分析系统确定的骨质和骨量的等级实时调整执行器与种植手术器械上的力。
4.如权利要求3所述的智能机器人系统，其特征在于：
依据力反馈系统反馈的力，通过在末端执行器上施加不同方向的较小的力量，机器人能够感应到力量的大小和方向，并根据力量的方向进行运动，运动速度与所感应到力量的大小成正比，而具体的运动路径又是严格按照术前规划来移动的，直接操作机器人能够将种植器械伸进或移出患者口腔，能够实现种植窝洞制备时的提拉动作。
5.如权利要求3所述的智能机器人系统，其特征在于：依据力反馈系统反馈的力，实时调整窝洞制备的运动控制参数，包括种植机的转速、扭矩，器械提拉运动的频率、速度与深度。
6.如权利要求2所述的智能机器人系统，其特征在于，还包括：一种种植手术椅位，包括：半包围式的高弹性材料头枕和低弹性材料颈托，该高弹性材料头枕是半圆形，低弹性材料颈托是全包围式；所述种植手术椅位的椅背与地面的角度为0-90°。
7.一种CT扫描空间与手术空间配准的装置，其特征在于：
由配准平台的标记板上有视觉系统能够识别的标记a，以及另外一个夹具组成，利用视觉系统进行标定能够获得夹具与标记a之间的相对空间位置关系；在CT空间中，将与夹具相匹配的固定模块摆放在与患者颌骨相匹配的空间位置上，形成完整模型，并将其通过3D打印加工出实物；颌骨模型与模块的组合体装配到夹具上，这样配准平台的标记a即与颌骨模型具有了明确的相对空间位置关系；然后制作能够与颌骨模型紧密装配的定位托盘，定位托盘上带有标记b，定位托盘戴在颌骨模型上后，通过视觉系统获取标记a与标记b的位置关系，最终得到标记b与颌骨模型的位置关系。
8.如权利要求2所述的智能机器人系统，其特征在于，还包括：CT扫描空间与手术空间配准的装置，该装置由配准平台的标记板上有视觉系统能够识别的标记a，以及另外一个夹具组成，利用视觉系统进行标定能够获得夹具与标记a之间的相对空间位置关系；在CT空间中，将与夹具相匹配的固定模块摆放在与患者颌骨相匹配的空间位置上，形成完整模型，并将其通过3D打印加工出实物；颌骨模型与模块的组合体装配到夹具上，这样配准平台的标记a即与颌骨模型具有了明确的相对空间位置关系；然后制作能够与颌骨模型紧密装配的定位托盘，定位托盘上带有标记b，定位托盘戴在颌骨模型上后，通过视觉系统获取标记a与标记b的位置关系，最终得到标记b与颌骨模型的位置关系。
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