CN111529097A - 一种牙科手术定位装置及牙科手术系统 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供了一种牙科手术定位装置及牙科手术系统，牙科手术定位装置包括：第一定位组件，设置在患者口腔侧，用于获取第一目标牙齿的位置信息；第二定位组件，设置在医生操作端，用于获取手术工具的位置信息；第三定位组件，用于接收来自第一定位组件和第二定位组件的位置信息；第一处理器，用于将第一定位组件和第二定位组件反馈的位置信息与患者口腔的预设三维图像数据转换至同一坐标系中，以确定手术工具与第一目标牙齿的位置关系。本公开实施例可以准确的根据位置反馈信息进行磨削等手术操作，提升了磨削精准度，保证了手术过程的标准化。
Description
技术领域
本公开涉及位置检测领域，特别涉及一种牙科手术定位装置及牙科手术系统。
背景技术
口腔种植的理论是骨结合，将种植体锚定在骨内，影响骨结合质量的关键因素是种植体的位置和种植时的轴向角度(相对于其它牙体牙根)。
为了实现口腔种植，需要对患者的口腔进行磨削等准备过程，在准备后进行种植。当前医生对病人进行牙科手术时，通常凭经验对牙齿进行磨削或种植，手术后患者进行X光照射时才能检查确认磨削情况或种植位置。
上述这类牙科手术在实施的过程中，医生肉眼很难看清磨削量，手术很大程度取决于医生经验，磨削不准确导致种植效果不佳。现有手术过程虽然也有采用种植导板进行定向，但是种植导板制作周期较长，医生操作空间较小，精度较低，治疗成本增加。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提出了一种牙科手术定位装置及牙科手术系统，用以解决现有技术的如下问题：牙科手术在实施的过程中，医生肉眼很难看清磨削量，手术很大程度取决于医生经验，磨削不准确导致种植效果不佳。
一方面，本公开实施例提出了一种牙科手术定位装置，包括：第一定位组件，设置在患者口腔侧，用于获取第一目标牙齿的位置信息；第二定位组件，设置在医生操作端，用于获取手术工具的位置信息；第三定位组件，用于接收来自所述第一定位组件和所述第二定位组件的位置信息；第一处理器，用于将所述第一定位组件和所述第二定位组件反馈的位置信息与患者口腔的预设三维图像数据转换至同一坐标系中，以确定所述手术工具与所述第一目标牙齿的位置关系。
在一些实施例中，所述第三定位组件包括：光学接收器，用于向所述第一定位组件和所述第二定位组件发出光信号，并接收所述第一定位组件和所述第二定位组件返回的光反馈信号，以根据所述光反馈信号确定所述第一目标牙齿和所述手术工具的位置信息。
在一些实施例中，所述第一定位组件包括：用于嵌套在第二目标牙齿上的牙套，以及设置在所述牙套上的光学定位小球。
在一些实施例中，所述第二定位组件包括：光学定位小球。
另一方面，本公开实施例提出了一种牙科手术系统，包括：本公开任意实施例所述的牙科手术定位装置，以及，手术工具。
在一些实施例中，还包括：口腔扫描装置，用于获取患者口腔的二维图像数据；第二处理器，用于根据全部的二维图像数据建立患者口腔的三维图像数据。
在一些实施例中，所述口腔扫描装置为口腔颌面锥形束CT(Cone BeamComputerTomography，简称为CBCT)扫描设备。
在一些实施例中，所述手术工具为磨削设备。
在一些实施例中，所述磨削设备上设置有第一开关和第二开光，其中，在所述第一开关和所述第二开关同时处于开启的状态下所述磨削设备的磨削头开始工作。
在一些实施例中，还包括：所述第二处理器，还用于接收医生在所述三维图像数据中构建的磨削区域，并根据牙科手术定位装置反馈的所述磨削设备当前的位置信息更新所述三维图像数据中的磨削区域；显示器，用于根据所述磨削区域的实时磨削情况显示患者口腔当前的三维图像数据。
本公开实施例通过定位组件确定第一目标牙齿和手术工具的位置信息，再通过坐标关系转换将其置于同一个坐标系中，无论手术工具如何运动，都可以确定其相对于第一目标牙齿的位置，进而可以准确的根据位置反馈信息进行磨削等手术操作，提升了磨削精准度，保证了手术过程的标准化。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开第一实施例提供的牙科手术定位装置的结构示意图；
图2为本公开第一实施例提供的第一定位组件的示意图；
图3为本公开第二实施例提供的牙科手术系统的架构示意图。
附图标记：
11-第一定位组件，12-第二定位组件，13-第三定位组件，14-第一处理器，111-牙套，112-光学定位小球，21-第一开关，22-第二开光，23-磨削头。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含刀等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
本公开第一实施例提供了一种牙科手术定位装置，该装置的结构示意如图1所示，包括：
第一定位组件11，设置在患者口腔侧，用于获取第一目标牙齿的位置信息；
第二定位组件12，设置在医生操作端，用于获取手术工具的位置信息；
第三定位组件13，用于接收来自第一定位组件和第二定位组件的位置信息；
第一处理器14，用于将第一定位组件和第二定位组件反馈的位置信息与患者口腔的预设三维图像数据转换至同一坐标系中，以确定手术工具相对于第一目标牙齿的位置关系。
本公开实施例在第一目标牙齿和手术工具上都设置了定位组件，进而可以反馈第一目标牙齿和手术工具的位置信息，由于又预先建立了患者口腔的预设三维图像数据，所以，可以将各个位置信息转换到同一个坐标系中，以知晓当前手术工具相对于第一目标牙齿的位置，进而可以准确的对第一目标牙齿进行手术操作。
当然，上述第一目标牙齿可以是需要种植牙齿的虚拟牙齿，也可以是实际存在的需要磨削的真实牙齿，由于患者口腔的预设三维图像数据是完整的，所以，第一目标牙齿无论为哪颗牙齿都是可以的。
本公开实施例通过定位组件确定第一目标牙齿和手术工具的位置信息，再通过坐标关系转换将其置于同一个坐标系中，无论手术工具如何运动，都可以确定其相对于第一目标牙齿的位置，进而可以准确的根据位置反馈信息进行磨削等手术操作，提升了磨削精准度，保证了手术过程的标准化。
上述牙科手术定位装置第三定位组件可以包括光学接收器，用于向第一定位组件和第二定位组件发出光信号，并接收第一定位组件和第二定位组件返回的光反馈信号，以根据光反馈信号确定第一目标牙齿和手术工具的位置信息。
相对应的，第一定位组件包括用于嵌套在第二目标牙齿上的牙套以及设置在牙套上的光学定位小球；第二定位组件包括光学定位小球。具体的，光学定位小球为NDI光学导航小球，即第一定位组件至少包括一个或多个NDI光学导航小球，第二定位组件至少包括一个或多个NDI光学导航小球。光学接收器可以发出激光，通过光学小球的反射，再接收激光，由此来计算小球的位置。一般在测量处同时布置3至4个小球，以确定小球空间的位置和方向。
本公开实施例通过牙套的方式在牙齿上设置第一定位组件，该牙套可以是套住部分牙齿的牙套，也可以是套住一颗牙齿的牙套，不局限于牙套的位置及数量。
例如，如图2所示，牙套为设置了三颗牙齿的凹槽，其可以套在第一目标牙齿附近的第二目标牙齿上，牙套通过连接杆与光学定位小球连接，光学定位小球有四个，由于牙套和光学定位小球之间的位置关系是确定的，因此，就可以通过光学定位小球的位置确定牙套对应的三颗牙齿的位置，进而可以将三颗牙齿的位置进行坐标转换，以与患者口腔的预设三维图像数据融合到一个坐标系中。该实施例通过光学反射原理确定手术工具相对于第一目标牙齿的位置，测量精度高，且测量速度快。
本公开第二实施例提供了一种牙科手术系统，该系统架构如图3所示，包括：
牙科手术定位装置以及手术工具；其中，牙科手术定位装置包括：第一定位组件11，设置在患者口腔侧，用于获取第一目标牙齿的位置信息；第二定位组件12，设置在医生操作端，用于获取手术工具的位置信息；第三定位组件13，用于接收来自第一定位组件和第二定位组件的位置信息；第一处理器14(与第三定位组件13集成设置，因此图中未示出)，用于将第一定位组件和第二定位组件反馈的位置信息与患者口腔的预设三维图像数据转换至同一坐标系中，以确定手术工具相对于第一目标牙齿的位置关系。
本公开实施例在第一目标牙齿和手术工具上都设置了定位组件，进而可以反馈第一目标牙齿和手术工具的位置信息，由于又预先建立了患者口腔的预设三维图像数据，所以，可以将各个位置信息转换到同一个坐标系中，以知晓当前手术工具相对于第一目标牙齿的位置，进而可以准确的对第一目标牙齿进行手术操作。
当然，上述第一目标牙齿可以是需要种植牙齿的虚拟牙齿，也可以是实际存在的需要磨削的真实牙齿，由于患者口腔的预设三维图像数据是完整的，所以，第一目标牙齿无论为哪颗牙齿都是可以的。
本公开实施例通过定位组件确定第一目标牙齿和手术工具的位置信息，再通过坐标关系转换将其置于同一个坐标系中，无论手术工具如何运动，都可以确定其相对于第一目标牙齿的位置，进而可以准确的根据位置反馈信息进行磨削等手术操作，提升了磨削精准度，保证了手术过程的标准化。
上述牙科手术定位装置第三定位组件可以包括光学接收器，用于向第一定位组件和第二定位组件发出光信号，并接收第一定位组件和第二定位组件返回的光反馈信号，以根据光反馈信号确定第一目标牙齿和手术工具的位置信息。
相对应的，如图3所示，第一定位组件11包括用于嵌套在第二目标牙齿上的牙套111以及设置在牙套上的光学定位小球112；第二定位组件12也包括光学定位小球112。具体的，光学定位小球为NDI光学导航小球，即第一定位组件至少包括一个或多个NDI光学导航小球，第二定位组件至少包括一个或多个NDI光学导航小球。光学接收器可以发出激光，通过光学小球的反射，再接收激光，由此来计算小球的位置。一般在测量处同时布置3至4个小球，以确定小球空间的位置和方向。
上述第一定位组件可以采用3D打印方式实现。通过上述设置，在配准或手术时，只要将第一定位组件安装于患者第二目标牙齿之上，病人头部移动时，系统就也可自动追踪到位置变动。
本公开实施例通过牙套的方式在牙齿上设置第一定位组件，该牙套可以是套住部分牙齿的牙套，也可以是套住一颗牙齿的牙套，不局限于牙套的位置及数量。例如如图3所示的牙套为设置了三颗牙齿的凹槽，其可以套在第一目标牙齿附近的第二目标牙齿上，牙套通过连接杆与光学定位小球连接，光学定位小球有四个，由于牙套和光学定位小球之间的位置关系是确定的，因此，就可以通过光学定位小球的位置确定牙套对应的三颗牙齿的位置，进而可以将三颗牙齿的位置进行坐标转换，以与患者口腔的预设三维图像数据融合到一个坐标系中。该实施例通过光学反射原理确定手术工具相对于第一目标牙齿的位置，测量精度高，且测量速度快。
在一个优选实施例中，手术工具为磨削设备，如图3所示，该磨削设备上设置有第一开关21和第二开光22，其中，在第一开关21和第二开关22同时处于开启的状态下磨削设备的磨削头23开始工作。该手术工具设置两个开光能够有效防止误操作而引起的医疗事故。
由于需要预先建立患者口腔的预设三维图像数据，因此，该系统还可以包括口腔扫描装置和第二处理器，其中，口腔扫描装置用于获取患者口腔的二维图像数据，第二处理器用于根据全部的二维图像数据建立患者口腔的预设三维图像数据。具体实现时，该第二处理器可以和上述第一处理器合成为一个处理器，当然也可以以两个处理器形式存在，此处不进行限定。
在建立患者口腔的预设三维图像数据时，需要对患者牙齿部位进行扫描和三维重建。本实施例的口腔扫描装置优选为CBCT扫描设备。CBCT与体层CT(螺旋CT)的最大区别在于体层CT的投影数据是一维的，重建后的图像数据是二维的，重组的三维图像是连续多个二维切片堆积而成的，其图像金属伪影较重；而CBCT的投影数据是二维的，重建后直接得到三维图像。从他们的成像结构看，CBCT用三维锥形束X线扫描代替体层CT的二维扇形束扫描；与此相对应，CBCT采用一种二维面状探测器来代替体层CT的线状探测器。显然，CBCT采用锥形束X线扫描可以显著提高X线的利用率，只需旋转360度即可获取重建所需的全部原始数据，而且用面状探测器采集投影数据可以加速数据的采集速度，并且，CBCT各向同性空间分辨力较高。
为了方便医生对手术的观察，上述牙科手术系统还可以包括一个显示器，用于显示患者口腔当前的三维图像数据。具体实现时，第二处理器还可以用于接收医生在三维图像数据中构建的磨削区域，并根据牙科手术定位装置反馈的磨削设备当前的位置信息更新三维图像数据中的磨削区域；对于显示器，其具体可以用于根据磨削区域的实时磨削情况显示患者口腔当前的三维图像数据。通过该设置，医生可以在预设三维图像数据上进行手术规划，确定种植体位置与轴向角度待磨削区域。医生通过在三维图像上进行规划，手术过程中可将手术工具根据规划的路径或位置角度信息进行手术，医生可以实时观察其磨削的位置及磨削程度，进而可以准确的对第一目标牙齿进行手术操作。
通过该系统，医生可以可实时知晓牙齿磨削信息，医生精准磨削；末端手术工具尺寸较小，方便医生进行手术；定位组件(例如红外定位)安装于手术工具上，可实时追踪手术工具位置信息，进而实时反映牙齿被磨削的位置、角度、尺寸信息。医生通过观察屏幕牙齿磨削的信息，进行继续磨削或停止磨削或改变磨削角度方向的手术动作，使手术操作更加精准。
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种牙科手术定位装置，其特征在于，包括：
第一定位组件，设置在患者口腔侧，用于获取第一目标牙齿的位置信息；
第二定位组件，设置在医生操作端，用于获取手术工具的位置信息；
第三定位组件，用于接收来自所述第一定位组件和所述第二定位组件的位置信息；
第一处理器，用于将所述第一定位组件和所述第二定位组件反馈的位置信息与患者口腔的预设三维图像数据转换至同一坐标系中，以确定所述手术工具与所述第一目标牙齿的位置关系。
2.如权利要求1所述的牙科手术定位装置，其特征在于，所述第三定位组件包括：
光学接收器，用于向所述第一定位组件和所述第二定位组件发出光信号，并接收所述第一定位组件和所述第二定位组件返回的光反馈信号，以根据所述光反馈信号确定所述第一目标牙齿和所述手术工具的位置信息。
3.如权利要求1所述的牙科手术定位装置，其特征在于，所述第一定位组件包括：
用于嵌套在第二目标牙齿上的牙套，以及设置在所述牙套上的光学定位小球。
4.如权利要求1所述的牙科手术定位装置，其特征在于，所述第二定位组件包括：光学定位小球。
5.一种牙科手术系统，其特征在于，包括：
权利要求1至4中任一项所述的牙科手术定位装置，以及，手术工具。
6.如权利要求5所述的牙科手术系统，其特征在于，还包括：
口腔扫描装置，用于获取患者口腔的二维图像数据；
第二处理器，用于根据全部的二维图像数据建立患者口腔的三维图像数据。
7.如权利要求6所述的牙科手术系统，其特征在于，所述口腔扫描装置为口腔颌面锥形束CT扫描设备。
8.如权利要求6所述的牙科手术系统，其特征在于，所述手术工具为磨削设备。
9.如权利要求8所述的牙科手术系统，其特征在于，所述磨削设备上设置有第一开关和第二开光，其中，在所述第一开关和所述第二开关同时处于开启的状态下所述磨削设备的磨削头开始工作。
10.如权利要求9所述的牙科手术系统，其特征在于，还包括：
所述第二处理器，还用于接收医生在所述三维图像数据中构建的磨削区域，并根据牙科手术定位装置反馈的所述磨削设备当前的位置信息更新所述三维图像数据中的磨削区域；
显示器，用于根据所述磨削区域的实时磨削情况显示患者口腔当前的三维图像数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |