CN114206252A - 用于模拟牙科手术的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种牙科手术模拟器(1)，包括支撑结构和悬挂于所述支撑结构的联动装置(40)。所述联动装置(40)由被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机(80)控制。手持件(30)耦连到所述联动装置(40)并且被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间(W)中操纵。模体头(10)设置有模体上颌(13)和模体下颌(14)而且由所述支撑结构支撑并布置在所述工作空间(W)内。所述模体下颌(14)被布置为相对于所述模体上颌(13)可移动。

Description

用于模拟牙科手术的设备和方法

技术领域

本公开涉及用于模拟医疗和牙科手术和方法的设备和方法，特别是使用虚拟、混合和/或增强现实来模拟医师、牙医、牙科/口腔/颌面外科医生、牙科保健员或牙科治疗师的活动的设备和方法。

背景技术

牙科学，也称为牙科和口腔医学，是医学的一个分支，包括研究、诊断、预防和治疗口腔疾病、障碍和病症，它们通常在齿列中，但也在口腔黏膜，以及邻近和相关的结构和组织中，特别是在颌面(颌和面)区域。牙科包括与口腔相关的实践，由牙医、牙科外科医生、口腔外科医生、颌面外科医生、牙科保健员和牙科治疗师以牙科手术和治疗的形式进行。

牙科学生需要训练设施，而使用真实患者具有明显的缺点。

用于模拟牙科手术的牙科模拟器在本领域中是已知的。这些模拟器用于培训牙科学生，从而减少了针对具有塑料模体牙齿的塑料模体头(其不能提供准确的模拟，不允许客观评估或跟踪工作，并且不环保)的培训需求并减少了针对真实患者的培训需求。已知的牙科模拟器包括控制模拟并托管虚拟环境的计算机、显示模拟环境的显示屏以及连接到计算机以提供输入的一个或两个手持件。模拟环境包括对象、虚拟牙齿组、由手持件控制的工具的虚拟版本，以及手持件本身的虚拟版本。工具可以是手术器械(手术刀、注射器等)或其他装置(诸如镜子或探针)。手持件连接到确定其位置和方向的传感器，其用于控制(显示)工具在虚拟环境中的位置。通常，手持件中的一个安装在触觉反馈系统上，计算机通过该系统控制用户通过手持件感受到的力。

静止的U形导轨等用作牙科学生(用户)的手/手指的放手架。在真实的牙科手术或治疗中，牙医通常会将他的手指放在患者的牙齿和颌上，并且在已知的牙科模拟器中使用单个固定U形导轨进行的模拟不是真实的模拟。

视觉显示屏设置在用户的眼睛与手持件和导轨之间，并呈现显示虚拟颌上的虚拟牙齿组的虚拟环境。已知的模拟器包括控制模拟并托管虚拟环境的计算机、显示模拟环境的显示屏以及连接到计算机以提供输入/输出的一个或两个手持件。模拟环境包括对象，以及由手持件控制的工具的虚拟版本。工具可以是手术器械(手术刀、注射器等)或其他装置(诸如镜子或探针)。手持件连接到确定其位置的传感器，用于控制工具在虚拟环境中的位置。手持件中的一个安装在触觉反馈系统上，该系统允许计算机控制用户通过手持件感受到的力，从而使更逼真的模拟成为可能。因此，手持件的虚拟版本显示在显示屏上，但用户看不到他或她自己的手指或手，这是一个缺点，因为它使得用户无法进行重要的视觉输入。

发明内容

目的是提供一种克服或至少减少上述问题中的至少一个的牙科模拟器。

前述和其他目的通过独立权利要求的特征来实现。另外的实现方式在从属权利要求、说明书和附图中显现。

根据第一方面，提供了一种牙科手术模拟器，其包括：支撑结构，显示屏，被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机，悬挂于支撑结构的联动装置，所述联动装置由计算机控制以通过提供触觉力反馈来模拟医疗手术或治疗，可操作地耦连到联动装置并被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间中的工作空间中操纵的手持件，由支撑结构支撑并布置在工作空间中的模体上颌和模体下颌，模体下颌优选地被布置为相对于模体上颌可移动，计算机被配置为在显示屏上显示虚拟环境，所述虚拟环境包括与模体上颌或模体下颌共同定位的至少一个虚拟牙齿。

通过提供模体上颌和下颌，牙科手术的计算机模拟对用户来说变得更加逼真，这是由上和/或下颌的存在引起的混合的现实造成的。存在模体颌，用户可以在其上支撑他们的手/手指，方式密切模拟牙医在真实患者身上支撑手/手指的方式，并增强了计算机模拟体验。此外，上颌和下颌的视觉存在为具有真实患者的工作环境提供了更真实的表示，因此提供了更逼真的模拟。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌和模体下颌相对于支撑结构是可移动的，牙科手术模拟器包括一个或多个传感器，该传感器被配置为感测模体上颌和模体下颌相对于支撑结构的位置和方向，其中计算机通过一个或多个传感器接收模体上颌和模体下颌的位置和方向，并且所述计算机被配置为根据所述模体上颌或模体下颌的运动调整至少一个虚拟牙齿的方向和位置，使得当模体上颌或模体下颌移动时，所述至少一个虚拟牙齿保持与模体上颌或模体下颌在显示屏上保持共同定位。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌和模体下颌可由用户手动移动。

根据第一方面的一种可能的实现方式，计算机被配置为至少显示虚拟上颌的一部分和虚拟下颌的一部分，计算机被配置为在显示屏上将虚拟上颌与模体上颌共同定位并且将虚拟下颌与模体下颌共同定位，当模体上颌或模体下颌移动时也是如此。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体下颌通过铰链机构例如四杆运动链，优选模拟人颌运动的铰链机构悬挂于模体上颌。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体下颌悬挂于模体上颌，以允许在打开位置和闭合位置之间运动。

根据第一方面的一种可能的实现方式，牙科手术模拟器包括位置传感器，所述位置传感器被配置为产生指示模体下颌相对于模体上颌的位置的信号。

根据第一方面的一种可能的实现方式，闭合位置对应于用于检查咬合减少(occlusal reduction)的位置。

根据第一方面的一种可能的实现方式，计算机被配置为在显示屏上显示用于模体上颌的虚拟上牙齿组和用于模体下颌的虚拟下牙齿组，从而允许对处于闭合位置的虚拟牙齿组进行视觉咬合检查。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌悬挂于支撑结构，以允许以一个、两个或三个旋转自由度旋转，优选地每个自由度的旋转中心位于模体上颌和模体下颌之间。

根据第一方面的一种可能的实现方式，优选地一个、两个或三个自由度的旋转被手动赋予，并且其中牙科手术模拟器包括一个或多个旋转位置传感器，用于针对一至三个自由度中的每一个感测模体上颌的旋转。

根据第一方面的一种可能的实现方式，计算机接收来自一个或多个旋转位置传感器的信号，并且其中计算机(80)被配置为根据来自旋转位置传感器的信号调整牙科手术或治疗的模拟。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌通过第一机构悬挂于支撑结构，所述第一机构允许上颌围绕设置在工作空间中的第一水平轴线Y旋转，而第一机构不侵入工作空间，第一机构优选地包括远程中心联动装置，优选地两个间隔开的平行远程中心联动装置。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌通过第二机构悬挂于支撑结构，所述第二机构允许模体上颌围绕设置在工作空间中的第二水平轴线旋转，而第二机构不与工作空间相交。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌通过第三机构悬挂于支撑结构，所述第三机构允许模体上颌围绕竖直轴线Z旋转，而第三机构不与工作空间相交。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌包括上支撑构件，所述上支撑构件具有可拆卸地附连到其上的可拆卸上颌元件，并且其中模体下颌包括下支撑构件，所述下支撑构件具有可拆卸地附连到其上的可拆卸下颌元件。

根据第一方面的一种可能的实现方式，可拆卸上颌元件是通用上颌元件，所述通用上颌元件优选地不具有/限定牙齿，并且其中可拆卸下颌元件是通用下颌元件，所述可拆卸下颌元件优选地不具有/限定牙齿。

根据第一方面的一种可能的实现方式，可拆卸上颌元件是设置有模体牙齿的特定上颌元件，模体牙齿优选地可拆卸地附连至特定上颌元件，具有其模体牙齿的特定上颌元件优选地是具有其牙齿的真实人上颌的一部分的精确复制品，并且其中可拆卸下颌元件是设置有模体牙齿的特定下颌元件，模体牙齿优选地可拆卸地附连至特定下颌元件，并且具有其模体牙齿的特定下颌元件优选地是具有其牙齿的真实人下颌的一部分的精确复制品。

根据第一方面的一种可能的实现方式，计算机设置有特定上颌元件和/或特定下颌元件的虚拟模型。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌和模体下颌是模体头的一部分，所述模体头及其模体下颌和模体上颌优选地被配置为彼此一致地移动。

根据第一方面的一种可能的实现方式，计算机被配置为指导用户在支撑构件上/从支撑构件安装/移除特定上或下颌元件，计算机优选地还被配置为指导用户在特定颌元件上或从特定颌元件安装/移除模体牙齿。

根据第一方面的一种可能的实现方式，计算机耦连到显示屏，并且其中牙科手术模拟器被配置为通过部分透明的反射元件将来自显示屏的图像投射到用户的眼睛，同时允许用户通过部分透明的反射元件查看工作空间、手持件、模体上颌和模体下颌。

根据第一方面的一种可能的实现方式，计算机被配置为响应于用户在工作空间中对手持件的操纵，通过力反馈来模拟医疗或牙科手术或治疗。

根据第一方面的一种可能的实现方式，模体上颌和/或模体下颌是分段的模体颌，其中至少一个节段是可拆卸的。

通过使用分段的模体颌，其中至少一个或多个或全部节段可以被移除，并且当然也可以重新安装，可以避免触觉臂和模体颌之间的邻接，这可能特别在涉及模拟治疗与下颌相关的虚拟牙齿的活动时发生。换句话说，在一些情况下，模体颌的一部分挡住了触觉臂，并且通过移除相关分段的模体颌的段，为触觉臂留出位置，同时大部分模体颌仍然存在，供用户用作手的支撑并为模拟提供真实感。

根据第二方面，提供了一种牙科手术模拟器，包括：

支撑结构，被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机，

悬挂于支撑结构的联动装置，所述联动装置由计算机控制以通过提供被配置为模拟牙科手术或治疗的触觉力反馈来模拟医疗手术或治疗，可操作地耦连到联动装置并且被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵的手持件，由支撑结构可移动地支撑并布置在工作空间中的模体上颌，其中模体上颌通过机构悬挂于支撑结构，所述机构允许模体上颌围绕设置在工作空间中的至少一个轴线旋转，而机构不与工作空间相交。

通过提供不侵入工作空间的联动装置，可以在不干扰手持件运动所需工作空间的牙科手术或治疗的计算机模拟中使用模体头。

根据第二方面的一种可能的实现方式，模体上颌通过第一机构悬挂于支撑结构，所述第一机构允许上颌围绕设置在工作空间内的水平轴线旋转，而第一机构不侵入工作空间，第一机构优选地包括至少一个间隔开的平行远程中心联动装置。

根据第二方面的一种可能的实现方式，模体上颌通过第二机构悬挂于支撑结构，所述第二机构允许模体上颌围绕水平轴线旋转，而第二机构不与工作空间相交，第二机构优选地包括在模体头和模体上颌之间延伸的L形板。

根据第二方面的一种可能的实现方式，模体上颌通过第三机构悬挂于支撑结构，所述第三机构允许模体上颌围绕竖直轴线旋转，而第三机构不与工作空间相交，第三机构优选地包括将第一机构连接到L形板并允许L形板围绕竖直轴线旋转的铰链销。

根据第三方面，提供了一种用于模拟或训练牙科手术或治疗的设备，所述设备包括：被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵的手持件，由被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机控制的触觉臂，所述手持件机械连接到触觉臂，具有用于驱动牙钻的马达的动力牙科手持件，用于在工件空间中支撑至少一个模体牙齿的支撑件。

通过提供用于牙科手术或治疗的计算机模拟的手持件和用于牙科手术的物理模拟的手持件两者，两种类型的训练都可以由单个机器进行，从而显著节省成本和空间。

根据第三方面的一种可能的实现方式，动力牙科手持件通过连接到动力牙科手持件的缆线提供电功率或气动功率。

根据第三方面的一种可能的实现方式，设备包括用于支撑至少一个模体牙齿的至少一个模体颌。

根据第三方面的一种可能的实现方式，模体牙齿至少部分由聚合物材料制成。

根据第三方面的一种可能的实现方式，计算机至少具有用于使用手持件模拟牙科手术或治疗的第一操作模式和用于使用动力牙科手持件训练牙科手术或治疗的第二操作模式。

根据第三方面的一种可能的实现方式，所述手持件为不包括任何马达并且不被配置为操作牙钻的无源手持件。

根据第四方面，提供了一种医疗手术模拟器，包括：被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵的手持件，以及由被配置为模拟医疗手术或治疗的计算机控制的联动装置，所述联动装置包括长型主联接件、第一曲柄、第二曲柄和第三曲柄、驱动第一曲柄的第一致动器、驱动第二曲柄的第二致动器、驱动第三曲柄的第三致动器，手持件通过机械接头连接到主联接件的末端，第一曲柄被布置为沿纵向方向致动主联接件，第二曲柄被布置为沿第一横向方向致动主联接件，并且第三曲柄被布置为沿不同于第一横向方向的第二横向方向致动主联接件，第一曲柄通过第二机械接头直接耦连到主联接件，第二曲柄通过第一连杆耦连到主联接件，第一连杆在第一端部耦连到第二曲柄并且第一连杆在第二端部耦连到主联接件，并且第三曲柄通过第二连杆耦连到主联接件，第二连杆在第一端部耦连到第三曲柄，并且第二连杆在第二端部耦连到主联接件。

医疗手术模拟器的联动装置并不复杂，并因此可靠且便宜，因为其包含的组件数量相对较少。此外，联动装置适合提供长方体的工作空间，工作空间的边是竖直和水平的。

在第四方面的第一种可能的实现方式中，第一曲柄在第一轴向位置处连接到主联接件，第一连杆在末端和第一轴向位置之间的第二轴向位置处耦连到主联接件，并且第二连杆在末端和第一位置之间的第三轴向位置处耦连到主联接件，第二和第三轴向位置优选地基本相同。

在第四方面的第二种可能的实现方式中，主联接件包括三维力传感器，用于感测用户对手持件施加的三个维度的力，三维力传感器设置在末端位置和第二和/或第三轴向位置之间，并且三维力传感器优选地是主联接件的组成部分。

在第四方面的第三种可能的实现方式中，第一、第二和/或第三曲柄耦连到旋转位置传感器或编码器。

在第四方面的第四种可能的实现方式中，第一、第二和/或第三致动器是旋转致动器。

在第四方面的第五种可能的实现方式中，第一、第二和第三曲柄的各自的旋转轴线相互正交布置。

在第四方面的第六种可能的实现方式中，第一连杆基本水平延伸，第二连杆基本竖直延伸，并且第一曲柄的旋转轴线基本竖直延伸。

在第四方面的第七种可能的实现方式中，计算机被配置为通过利用联动装置的触觉反馈，优选地触觉力控制反馈以及通过利用显示屏的视觉反馈来模拟医疗手术或治疗。

在第四方面的第八种可能的实现方式中，医疗手术模拟器包括基准件，其中第一、第二和第三曲柄安装在基准件上。

在第四方面的第九种可能的实现方式中，医疗手术模拟器包括基准件，其中相对于基准件，联动装置为手持件提供至少六个独立的自由度。

在第四方面的第十种可能的实现方式中，联动装置将手持件连接到基准件。

在第四方面的第十一种可能的实现方式中，手持件包括惯性测量单元，所述惯性测量单元优选地被配置为产生指示手持件的旋转方向，优选地手持件在真实空间中和/或相对于基准件的旋转方向的方向数据。

在第四方面的第十二种可能的实现方式中，第一曲柄的自由端部耦连到主联接件，优选地通过在主联接件和第一曲柄之间提供具有至少两个自由度的相对运动的机械接头，诸如例如万向接头。

在第一方面的第十三种可能的实现方式中，第二横向方向与第一横向方向基本垂直。

在第四方面的第十四种可能的实现方式中，计算机被配置为通过使用来自三维力传感器的信号作为输入并相应地控制末端的速度来模拟医疗手术或治疗。

根据第五方面，提供了一种医疗手术模拟器，包括耦连到提供触觉力反馈的触觉力反馈系统的手持件，所述力反馈系统包括至少一个致动器，控制系统，该控制系统包括：被配置为计算虚拟力的虚拟模型和被配置为感测施加到手持件的力的力传感器，所述虚拟模型接收代表手持件速度的信号，对虚拟力和感测力求和的求和点，接收求和点的输出的超前-滞后补偿器，接收滞后-超前补偿器的输出的PI或PID控制器，接收来自PI或PID控制器的速度命令的马达驱动器，由马达驱动器电驱动的至少一个致动器。

通过在医疗手术模拟器中使用超前-滞后补偿器，从PI或PID控制器的输入信号中消除了由接触不稳定或系统共振引起的高频，从而使医疗手术模拟器的运行更加稳定平稳，具有逼真的感觉。

在第五方面的可能实现方式中，虚拟模型接收指示手持件30的方向的信号。

在第二方面的另一种可能的实现方式中，虚拟模型接收指示虚拟钻的旋转速度的信号。

根据第六方面，提供了一种牙科手术模拟器，包括被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机，被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵的手持件，所述计算机被配置为产生模拟的牙科手术的图像以显示在显示屏上，被设置为将显示屏上的图像反射到用户的眼睛的部分透明的反射元件，被设置为通过部分透明的反射元件对用户可见的工作空间。

通过提供部分透明的反射屏幕，用户可以在进行医疗手术训练时看到自己的手。这是重要的视觉反馈，极大地增强了用户体验。由此产生的混合现实增强了整体用户体验。

根据第一方面的第六种可能的实现方式，牙科手术模拟器被配置为通过在部分透明的反射元件上的反射将来自显示屏的图像反射到用户的眼睛，并且被配置为将图像与用户通过部分透明的反射元件看到的工作空间(W)的视图混合。

根据第六方面的第一种可能的实现方式，显示屏上的图像被反射到用户的眼睛，并且其中当用户从观看空间观看部分透明的反射元件时，工作空间可以同时通过部分透明的反射元件对用户可见。

根据第六方面的第三种可能的实现方式，显示屏为立体显示屏。

根据第六方面的第四种可能的实现方式，计算机被配置为向立体显示屏发送立体图像。

根据第六方面的第五种可能的实现方式，立体显示屏为自动立体显示屏。

根据第六方面的第六种可能的实现方式，计算机被配置为产生与手持件共同定位的虚拟手持件的图像，所述图像优选地是立体图像。

根据第六方面的第七种可能的实现方式，计算机被配置为提供三维虚拟环境，所述三维虚拟环境包括具有第一虚拟位置和第一虚拟方向的第一虚拟工具，第一虚拟工具在大小和形状上与手持件相对应，并且第一虚拟工具与手持件共同定位。

根据第六方面的第八种可能的实现方式，部分透明的反射元件是部分透明的镜子或半透明的镜子。

根据第六方面的第九种可能的实施方式，牙科手术模拟器在工作空间上设置有可调节的照明。

根据第六方面的第十种可能的实施方式，牙科手术模拟器设置有模体上颌和模体下颌，两者均设置在工作空间中。

根据第六方面的第十一种可能的实施方式，牙科手术模拟器设置有模体头，所述模体头设置在工作空间中，所述模体头优选地包括模体上颌和模体下颌。

根据第七方面，提供了一种模拟牙科手术或治疗的方法，包括：提供牙科手术模拟器，所述牙科手术模拟器包括被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵的手持件，在显示屏上产生具有模拟的牙科手术或治疗的虚拟环境的图像，通过部分透明的反射元件将图像反射给用户，以及允许用户通过部分透明的反射元件同时查看工作空间和通过部分透明的反射元件反射的虚拟环境的图像。

根据第七方面的第一种可能的实现方式，工作空间包括至少一个可移动的模体颌和/或可移动的模体头，并且其中虚拟环境包括至少一个具有虚拟牙齿的虚拟颌，并且所述方法包括调整具有虚拟牙齿的虚拟颌的位置以保持与模体颌的共同定位。

根据第八方面，提供了一种牙科手术模拟器，包括：被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机，由计算机控制的并联机器人，并联机器人提供至少三个平移自由度，并联机器人由计算机控制以通过经由并联机器人提供触觉力反馈来模拟牙科手术或治疗，通过提供至少三个旋转自由度的机构可操作地耦连到并联机器人的手持件，手持件被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵，以及自动立体显示屏，计算机被配置为产生模拟的牙科手术的立体图像以显示在自动立体显示屏上，并且计算机被配置为产生与手持件共同定位的虚拟手持件的立体图像。

通过提供具有力反馈并联机器人的牙科手术模拟器，结合自动立体显示器，可以为牙科医师或学生提供高度逼真的培训，而无需受训者使用3D(快门)眼镜。

根据第八方面的一种可能的实现方式，牙科手术模拟器包括由计算机控制的并联机器人，并联机器人提供至少三个平移自由度，并联机器人由计算机控制以通过经由并联机器人提供触觉力反馈来模拟牙科手术或治疗，手持件通过提供至少三个旋转自由度的机构可操作地耦连到所述并联机器人。

根据第八方面的一种可能的实现方式，并联机器人包括用于每个平移自由度的一个致动器。

根据第八方面的一种可能的实现方式，牙科手术模拟器包括用于感测手持件的方向的传感器。

根据第八方面的一种可能的实现方式，牙科手术模拟器包括部分透明的反射元件，所述反射元件被布置为将来自自动立体显示屏的图像反射到用户的眼睛，工作空间被布置为通过部分透明的反射元件对用户可见。

根据第八方面的一种可能的实现方式，计算机被配置为产生包括具有第一虚拟位置和第一虚拟方向的第一虚拟工具的三维虚拟环境，所述第一虚拟工具优选地在大小和形状上与手持件相对应，并且计算机被配置为将第一虚拟工具与手持件共同定位。

根据第九方面，提供了一种牙科手术模拟器，包括：被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机，基准件，模拟牙钻的第一手持件，所述第一手持件被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵，耦连到基准件的联动装置，所述联动装置被计算机控制，所述计算机被配置为通过经由联动装置提供触觉反馈来模拟牙科手术或治疗，用于模拟牙镜的第二手持件，所述第二手持件被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间中的工作空间中操纵，通过提供第一和第二自由度的一个或多个接头耦连到基准件的主联接件，通过提供第三和第四自由度的一个或多个接头耦连到主联接件的副联接件，所述第二手持件通过提供第五和第六自由度的一个或多个接头连接到所述副联接件，以形成以六个自由度将第二手持件连接到基准件的串联链，用于感测第一自由度的运动的第一传感器，用于感测第二自由度的运动的第二传感器，用于感测第三自由度的运动的第三传感器，所述第一、第二和第三位置传感器与计算机数据连接，以及布置在第二手持件中的惯性测量单元，所述惯性测量单元与计算机数据连接，并且所述惯性测量单元被配置为感测至少第四、第五和第六自由度的运动。

三个位置传感器与手持件中的惯性测量单元的组合提供了一种相对简单但仍然准确的系统，用于确定手持件相对于基准件的准确位置，因为来自位置传感器的信号可以用于补偿惯性测量单元。

在第九方面的第一种可能的实现方式中，手持件通过提供第六自由度的一个或多个接头连接到副联接件，所述第六自由度允许手持件围绕手持件的轴线旋转并且惯性测量单元被配置为感测第六自由度。

在第九方面的第二种可能的实现方式中，第一传感器、第二传感器或第三传感器是旋转位置传感器。

在第九方面的第三种可能的实现方式中，主联接件是长型联接件，其通过允许主联接件围绕其纵向轴线旋转以实现第一自由度的第三枢轴接头耦连到基准件。

在第九方面的第四种可能的实现方式中，第一传感器是旋转位置传感器，其被配置为感测围绕主联接件的纵向轴线的旋转。

在第九方面的第五种可能的实现方式中，主联接件是长型联接件，其通过允许主联接件围绕横向轴线旋转以获得第二自由度的铰链耦连到基准件。

在第九方面的第六种可能的实现方式中，第二位置传感器是旋转位置传感器，其被配置为感测主联接件围绕横向轴线的旋转。

在第九方面的第七种可能的实现方式中，副联接件是长型联接件，其通过允许副联接件围绕横向轴线旋转以获得第三自由度的第三铰链耦连到主联接件。

在第九方面的第八种可能的实施方式中，第三传感器是旋转位置传感器，其被配置为感测副联接件围绕横向轴线的旋转运动。

在第九方面的第九种可能的实现方式中，副联接件是长型联接件，其通过允许副联接件围绕其纵向轴线旋转以获得第四自由度的第二枢轴接头耦连到主联接件。

在第九方面的第十种可能的实现方式中，医疗手术模拟器包括耦连到四级联接件的三级联接件，所述三级联接件耦连到主联接件或副联接件，并且所述四级联接件耦连到第三传感器以形成串联链，所述串联链将副联接件围绕副联接件的横向轴线的旋转转化为第三传感器的旋转运动。

在第九方面的第十一种可能的实现方式中，医疗手术模拟器包括为手持件提供第五自由度的第二铰链。

在第九方面的第十二种可能的实现方式中，医疗手术模拟器包括允许手持件围绕手持件的轴线旋转以提供第六自由度的第四枢轴接头。

在第九方面的第十三种可能的实现方式中，医疗手术模拟器包括在手持件内部的旋转位置传感器，用于感测手持件围绕手持件的轴线的旋转。

在第九方面的第十四种可能的实施方式中，惯性测量单元被配置为感测手持件围绕手持件的轴线的旋转。

在第九方面的第十五种可能的实现方式中，惯性测量单元被配置为感测最多达六个自由度、优选三个旋转自由度的运动，并且其中计算机被配置为使用来自第一、第二和或第三传感器的信号作为校准惯性测量单元的参考。

根据第十方面，提供了一种医疗手术模拟器，包括：被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵的手持件，由被配置为模拟医疗手术或治疗的计算机控制的联动装置，所述手持件包括延伸到外部部分中的内部部分，其中所述外部部分被配置为围绕所述内部部分旋转，所述内部部分的一部分从所述外部部分突出，所述部分通过具有至少两个自由度的接头耦连到联动装置，安装到内部部分并耦连到计算机的惯性测量单元，以及用于感测外部部分相对于内部部分的旋转运动的旋转位置传感器，所述旋转位置传感器耦连到计算机，所述旋转位置传感器的至少第一部分安装在内部部分上，并且所述第一部分通过由内部部分引导或支撑的缆线连接到计算机。

手持件的内部部分和外部部分布置使得用户用他或她的手操作手持件的自由度增加。旋转传感器的至少第一部分安装在内部部分上的布置允许外部部分相对于内部部分无限旋转，从而为手持件提供围绕其纵向轴线的非限定旋转。由于旋转位置传感器可以至少部分地布置在内部部分上，因此可以通过缆线将旋转传感器连接到计算机而不需要滑环等来允许旋转，因为缆线不暴露于旋转。在旋转位置传感器和计算机之间的连接中不具有滑环等提供了旋转位置传感器和计算机之间的更可靠的连接。

在第十方面的第一种可能的实现方式中，惯性测量单元被配置为产生指示手持件的旋转方向的方向数据。

在第十方面的第二种可能的实现方式中，惯性测量单元通过由内部部分引导或支撑的缆线耦连到计算机。

在第十方面的第三种可能的实现方式中，医疗手术模拟器包括位于内部部分和外部部分之间的第一旋转轴承，并且优选地包括与第一旋转轴承轴向间隔开的第二旋转轴承。

在第十方面的第四种可能的实现方式中，外部部分被布置为围绕内部部分的纵向轴线旋转。

在第十方面的第五种可能的实现方式中，内部部分是长型的并且在内部部分的第一末端处连接到接头，旋转位置传感器布置在内部部分的第二末端处或附近，所述第二末端位于外部部分的内部。

在第十方面的第六种可能的实现方式中，惯性测量单元被配置用于产生手持件在真实空间中的位置和/或方向数据，优选地相对于基准件。

在第十方面的第七种可能的实现方式中，惯性测量单元到计算机的耦连包括从惯性测量单元到计算机的数据联接件以用于传输位置和/或方向数据。

在第十方面的第八种可能的实现方式中，旋转位置传感器到计算机的耦连包括从旋转位置传感器到计算机的数据联接件以用于传输旋转位置数据。

在第十方面的第九种可能的实现方式中，外部部分相对于内部部分具有非限定旋转。

在第十方面的第十种可能的实现方式中，外部部分的纵向范围包括近侧部分和与所述近侧部分成一定角度延伸的远侧部分，其中内部部分通过所述远侧部分从外部部分突出。

根据第十一方面，提供了一种具有正面和背面的牙科手术模拟器，所述牙科手术模拟器包括：被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机，由计算机控制的联动装置，耦连到联动装置并被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间的工作空间中操纵的手持件，耦连到计算机用于显示由计算机产生的图像的的显示屏，底座，具有基本平坦的底部的主结构，所述联动装置至少部分地容接在主结构中，以及将主结构支撑在底座上方的柱，在基本平坦的底部和底座之间具有距离以在基本平坦的底部和底座之间产生空间，所述柱是高度可调节的，以将放置底座的表面与基本平坦的底部之间的距离改变到优选地包括至少70至80cm的距离，更优选地至少包括65至85cm的距离的范围，柱(3)相对于底座和相对于基本平坦的底部横向偏移设置，所述柱从邻近底座的正面，优选地在底座的正面处的位置延伸到邻近主结构的正面，优选地在主结构的正面处的位置。

基本平坦的底部与底座之间的空间允许牙科手术模拟器占用更少的空间，因为其可以很容易地适应不同的余地(room)设置。特别地，主壳体的基本平坦的底部和柱的高度可调节性允许主壳体布置在例如工作台或桌面上，从而节省宝贵的余地空间。

在第十一方面的第一种可能的实现方式中，底座与平坦底部之间的空间是仅与柱相交的空的空间。

在第十一方面的第二种可能的实现方式中，该空间可从所有横向方向进入，除了柱阻碍进入的地方。

在第十一方面的第三种可能的实现方式中，牙科手术模拟器包括两个或更多个柱，其中两个或更多个柱都横向偏移设置在底座和主壳体的同一侧。

在第十一方面的第四种可能的实现方式中，主壳体仅由一个柱支撑。

在第十一方面的第五种可能的实现方式中，所述空间对环境开放，除了空间被底座、基本平坦的底部或柱遮蔽的地方。

在第十一方面的第六种可能的实现方式中，柱是高度可调节的，用于改变底座与基本平坦的底部之间的距离，优选地机动化的高度可调节的柱。

在第十一方面的第七种可能的实现方式中，柱包括用于高度调节的线性致动器。

在第十一方面的第八种可能的实现方式中，显示屏设置在设置于主壳体上方的显示器壳体中，所述显示器壳体优选地由连接到柱或主壳体的臂支撑在主壳体上方。

在第十一方面的第九种可能的实施方式中，底座包括下壳体。

在第十一方面的第十种可能的实现方式中，主壳体包括用于支撑联动装置的基准件。

在第十一方面的第十一种可能的实现方式中，底座被配置用于放置在地板上，并且优选地底座是带轮子的。

在第十一方面的第十二种可能的实现方式中，计算机被配置为产生模拟的牙科手术或治疗的图像以显示在显示屏上。

在第十一方面的第十三种可能的实现方式中，柱从底座延伸至主壳体。

在第十一方面的第十四种可能的实现方式中，柱从邻近底座的侧面的位置延伸至邻近主壳体的侧面的位置。

这些和其他方面将从下面描述的实施例中变得明显。

附图说明

在本公开的以下详细部分中，将参照附图中所示的示例性实施方式更详细地解释各方面、实施方式和实现方式，其中：

图1是根据实施方式的牙科手术模拟器的俯视图(elevated view)，

图2是图1的牙科手术模拟器在第一高度的侧视图；

图3是图1的牙科手术模拟器在低于第一高度的第二高度的侧视图；

图4示出了图1的牙科手术模拟器的显示器壳体的正视图，

图5是穿过图4的显示器壳体的截面图，还图示了工作空间、用户的眼睛和视觉空间，

图6是图1的牙科手术模拟器的从用户视角通过显示器壳体中的半透明镜子到工作空间的俯视图，还示出了通过来自半透明镜子的反射的虚拟环境，

图7是由图1的牙科手术模拟器显示的混合现实虚拟环境的图像，

图8至11是图1的牙科手术模拟器中使用的特定模体颌的俯视图，

图12是使用特定下颌和特定模体上颌的模体头及其安装系统的俯视图，

图13是图12的模体头的侧视图，

图14和15是在图1的牙科手术模拟器中使用的通用模体颌的俯视图，

图16是图12的模体头的俯视图，示出了模体头相对于牙科手术模拟器的三个旋转轴线，其安装了通用模体颌，

图17和18是图16的模体头的俯视图，图示了围绕Z轴线和X轴线的旋转，

图19和20是图12的模体头的侧视图，图示了模体下颌相对于模体上颌的不同位置，

图21和22是图16的模体头的侧视图，图示了围绕Y轴线的旋转，

图23至26分别是具有其驱动系统的联动装置和连接到联动装置的手持件的实施方式的俯视图和等距视图，

图27是通过根据实施方式的手持件的剖视图，

图28和29是图27的手持件的侧视图，

图30是根据另一种实施方式的包括辅助工具的牙科手术模拟器的俯视图，

图31是辅助工具的实施方式的俯视图，

图32和33分别是图31的辅助工具的端视图和侧视图，

图34是图1的牙科手术模拟器的示意图，还示出了用户的眼睛和视觉空间，

图35是可以在牙科手术模拟器中使用的控制系统的实施方式的示意图，

图36示出了具有训练钻入塑料模体牙齿的额外功能的牙科手术模拟器的另一种实施方式，以及

图38和38图示了用于牙科手术模拟器的分段模体颌的实施方式。

具体实施方式

参考附图，特别是图1至7和34，其示出了医疗手术模拟器1，特别是用于模拟牙科手术和治疗的牙科手术模拟器1的第一实施方式。医疗手术模拟器1旨在用于培训医疗专业人员或学生的技巧和能力。在牙科手术模拟器1的情况下，牙科手术模拟器旨在用于训练牙医、牙科外科医生、口腔外科医生、颌面外科医生、牙科保健员和牙科治疗师的技巧和能力。接受牙科手术模拟器培训的用户可以是学生或专业人士。牙科手术模拟器1通常包括：第一手持件30，在此实施方式中，代表牙钻手柄的第一手持件30；底座2，在此实施方式中，具有容纳计算机80的下壳体的底座；柱3，在此实施方式中高度可调节的柱；容纳连接第一手持件30的联动装置40的主壳体4；模体头10和支撑显示器壳体6的支撑臂5。

底座2在实施方式中是带轮子的底座，用于允许用户容易地将医疗手术模拟器1滚动到另一个位置。柱3从底座2延伸到主壳体4并且将主壳体4支撑在底座2上方，在主壳体4的基本平坦的底部与底座2之间具有距离以在基本平坦的底部和底座2之间产生空间R。柱3相对于底座2并相对于基本平坦的底部横向偏移设置，以允许从所有侧面(除了布置柱3的侧面)进入空间R。在实施方式中，柱3从紧邻底座2的侧面(正面)的位置延伸到紧邻主壳体4的侧面(正面)的位置。

底座2与平坦底部之间的空间R是仅与柱3相交的空的空间R。除了柱3阻挡进入的地方之外，空间R可从所有横向方向进入。

在实施方式(未示出)中，牙科手术模拟器1包括两个或更多个柱3，这些柱3都横向偏移设置在底座2和主壳体4的同一侧。在所示实施方式中，主壳体4是仅由一个柱3支撑。除了空间R被底座2、基本平坦的底部或柱3遮蔽的地方外，空间R对环境是开放的。

如图2和3中的双线箭头所示，主壳体4的高度可通过柱3的操作来调节，在实施方式中，柱3是机动化的，例如通过电动线性致动器。柱3将主结构支撑在底座2上方，在主壳体4的基本平坦的底部与底座2之间具有距离，从而在基本平坦的底部与底座2之间形成空间。柱的高度是可调节的，用于将放置底座的表面(例如地板)与基本平坦的底部之间的距离改变到优选地包括至少70至80cm的距离，更优选地至少65至85cm的距离的范围。柱3相对于底座2和相对于基本平坦的底部横向偏移设置。柱3从邻近底座2的正面，优选地在底座2的正面处的位置延伸到邻近主结构101的正面，优选地在主结构101的正面处的位置。

模体头10悬挂于主壳体4的正面，并且显示器壳体6通过支撑臂5悬挂于主壳体4，使得当调整主壳体4的高度时，模体头10和显示器壳体6以及第一手持件30与主壳体4同步移动。主壳体4与支撑臂5和显示器壳体6一起形成主结构101 2，其还附连有模体头10。

如图2所示，主壳体4具有基本平坦的底部，其连同高度可调节性允许主壳体4布置在工作台或桌面85上方，从而节省宝贵的训练室空间。图3示出了处于较低位置的主外壳。高度可调节性还允许牙科手术模拟器1的工作高度根据个人用户进行调节，因为模体头10和手持件30将与主外壳4同时上下移动。

医疗手术模拟器1包括位于底座2上的下壳体，其中布置有计算机80以及用于计算机80的电源和医疗手术模拟器1的其他电气部件。在实施方式中，医疗手术模拟器1包括多于一个计算机。

计算机80具有存储器和处理器。处理器被布置为执行存储在存储器上的软件，特别是被配置为模拟医疗手术或治疗的软件，尤其是在训练或教学环境中模拟。

计算机80连接到显示屏9、工作空间W中的模型、安装到主壳体4的联动装置40以及也布置在工作空间W中的第一手持件30。联动装置40(下面参考图23至26详细描述的)机械连接到第一手持件30。工作空间W是现实世界中的三维空间，并且第一手持件30可以由用户在该空间内操纵而不会受到来自联动装置40的约束(由第一手持件30所连接的联动装置的末端在真实空间中的正交方向上的范围造成的约束受到限制)。

该模型代表对象的一部分(例如，具有或不具有模体牙齿组以及具有或不具有模体头10的模体上颌13和下颌14)并为待进行的医疗手术或治疗提供必要的机械环境。例如，外科医生/牙医可以在手术过程中将他/她的手放在模体颌/牙齿/头10、13、14、22上，并从而以与治疗真实患者相同的方式放置他/她的手。

手持件30的速度响应于用户施加到第一手持件30的力以及虚拟钻30'与具有牙齿29的颌的虚拟模型的虚拟牙齿的相互作用而调整。虚拟环境包括算法，用于确定虚拟钻30'的速度应如何变化以响应用户在第一手持件30上施加的x、y、z力的总和(来自3DOF传感器50)以及来自虚拟钻或手持件30'与虚拟牙齿的虚拟接触的任何反作用力。虚拟环境在一些方面使用牛顿物理学(即力＝弹簧常数×挠度)来模仿虚拟钻30’与虚拟牙齿之间的反作用力，同时使用PID控制回路确定手持件30的速度变化。虚拟牙齿被赋予硬度和刚度。刚度与当接触时牙齿提供的弹簧常数相关，并且硬度与虚拟钻必须做多少功才能钻掉虚拟牙齿的体积有关。真实钻(第一手持件)30的位置用于确定是否与虚拟牙齿存在接触。

一旦虚拟环境计算出作用在虚拟钻30'上的虚拟力，其就会将该力命令到PID控制回路，该回路控制系统中致动器的速度(下面将进一步详细描述)以改变第一手持件30的真实世界速度。用户感测第一手持件30的运动。尽管第一手持件30的速度由牙科手术模拟器1控制，而第一手持件30的方向由用户控制。该系统测量由用户控制的第一手持件30的方向，并作为响应更新虚拟环境中的虚拟钻30'的方向。计算机80还被配置为更新虚拟钻30'在虚拟环境中的位置。

可移动悬挂的模体头10用于调整显示器9上显示的虚拟环境的方向。可以手动调整模体头10的方向，并使用耦连到计算机80的测量模体头10的旋转的传感器(未示出)相应地调整虚拟模型的方向。因此，模体头10和模体颌共同定位并与虚拟模体头和虚拟颌连接。当用户转动模体头10时，虚拟头在场景中旋转，当用户改变下颌的张开度时，虚拟下颌相应地调整其在虚拟环境中的位置。模体头10是虚拟模型方向的直观控件。

计算机80为用户提供界面，用于选择待模拟的不同的虚拟环境手术和治疗并运行各种训练软件应用手术。训练应用程序监测用户与虚拟环境和第一手持件30的交互并测量各种标准以评估用户的表现。

现在特别参考图4至7，视觉壳体6设置有朝向显示器壳体6的后部设置的显示屏9。在显示器壳体6的上侧中朝向显示器壳体6的前端部的观看开口或窗口8允许用户从观看区域V观看部分透明的反射元件7。部分透明的反射元件7设置在显示器壳体6的下侧朝向显示器壳体6的前端部并且允许用户通过部分透明的反射元件7从观看区域V看到工作空间W。部分透明的反射元件7布置成将显示屏9上显示的图像反射到用户的眼睛，工作空间W可以通过部分透明的反射元件7同时对用户可见(假设用户的眼睛位于观看区域V中并且用户正在看向部分透明的反射元件7)。因此，在用户看来，虚拟环境的虚拟图像与工作空间W的现实图像混合在一起。

显示屏9和部分透明的反射元件7定位成使得视图与第一手持件30的位置共同定位。这允许系统产生虚拟钻30’的图像，这些图像在用户的视线中与真实世界的第一手持件30对齐。

牙科手术模拟器被配置为通过在部分透明的反射元件7上的反射将来自显示屏9的图像反射到用户的眼睛，并且被配置为将虚拟环境的图像与用户通过部分透明的反射元件7看到的工作空间(W)的视图混合。

因此，显示屏9上的图像被反射到用户的眼睛，并且当用户从观看空间V观看半反射元件7时，工作空间W通过部分透明的反射元件7同时对用户可见。

在实施方式中，显示屏9为立体显示屏，并且计算机80被配置为向立体显示屏9发送立体图像。在实施方式中，立体显示屏9是自动立体显示屏9。在实施方式中，显示屏9是立体显示屏，其中立体水平是可调节的，使得它可以将其调整到特定用户的最佳水平。

计算机80被配置为提供三维虚拟环境，包括具有第一虚拟位置和第一虚拟方向的第一虚拟工具30'，第一虚拟工具30'在大小和形状上与手持件30相对应，并且第一虚拟工具30'与手持件30共同定位。虚拟钻99和至少一个虚拟牙齿被显示为3维虚拟环境的一部分。在图7的实例中，显示了完整的虚拟下颌29。在实施方式中，显示了虚拟下颌29和虚拟上颌两者。

计算机80将模拟的牙科手术或治疗的图像发送到显示屏9。显示屏上的图像通过半透明反射元件7(诸如例如半透明镜子)反射给用户眼睛(假设用户的眼睛位于视觉空间V内且用户面对半透明反射元件7)。视觉空间是用户可以同时通过半透明反射元件7的反射观察来自显示屏9的图像和通过半透明反射元件7观察工作空间W中的物体的三维空间。

软件被配置为呈现包括至少一个虚拟物体(例如虚拟牙齿)的虚拟环境，所有这些都由用户通过部分透明的反射元件7观察。虚拟环境包括虚拟工具，在该实施方式中，对应于真实世界触觉钻柄30的虚拟牙钻30'。

在实施方式中，牙科手术模拟器1在工作空间W上设置有可调节的照明(未示出)。在实施方式中，照明安装到显示器壳体6的下侧并指向工作空间W。可调节的照明便于为给定用户产生通过部分透明的反射元件7看到的工作空间W的图像和从压力透明反射元件7反射的虚拟环境的图像的适当平衡。

现在特别参考图8至图22，模体上颌13和模体下颌14由牙科手术模拟器1的结构支撑并布置在工作空间W中。模体下颌14布置成相对于模体上颌13(手动)可移动。模体下颌14通过铰链机构15(在实施方式中为四杆运动链)悬挂于模体上颌13。优选地，铰链机构15模仿人颌的运动以使模型逼真。

模体下颌14悬挂于模体上颌13，以允许(手动赋予)在分别如图19和20所示的完全打开位置和闭合位置之间的运动。位置传感器(未示出)被配置为产生指示模体下颌14相对于模体上颌13的位置的信号并且连接到计算机80。软件被配置为根据传感器的信号调整虚拟下颌的位置。

模体下颌14的闭合位置对应于用于检查咬合减少的位置。该软件被配置为在显示屏9上显示用于虚拟上颌的虚拟上牙齿组和用于虚拟下颌的下虚拟牙齿组，从而允许对虚拟牙齿组进行咬合检查。

模体上颌13悬挂于支撑结构以允许在三个自由度上旋转，每个自由度的旋转中心位于模体上颌13和模体下颌14之间，即位于工作空间W的中心，使得模体上颌13不会离开工作空间W，然后它被旋转。X、Y、Z旋转轴线如图16所示。旋转是手动赋予的，并且优选与模体头10一致。用于感测上颌13的旋转的三个旋转位置传感器(未示出)被设置用于感测三个自由度中的每一个的旋转。计算机80接收来自三个旋转位置传感器的信号。软件被配置为根据来自旋转位置传感器的信号调整牙科手术或治疗的模拟，特别地，软件调整虚拟上颌的方向和位置以及虚拟下颌的方向和位置。

模体上颌13通过第一机构11悬挂于支撑结构，第一机构允许上颌围绕延伸通过工作空间W的中心的第一水平轴线Y旋转，而第一机构11不与工作空间W相交，该机构包括远程中心联动装置11，优选地两个间隔开的平行远程中心联动装置11，以使模体头10的安装结构更加刚性和稳定。联动装置11通过支架17连接到主壳体4。

模体上颌13通过第二机构悬挂于支撑结构，第二机构允许模体上颌13围绕设置在工作空间W中的第二水平轴线X旋转，而第二机构不与工作空间W相交。第二机构包括在模体头10和模体上颌13之间延伸的L形板12。模体上颌13通过铰链销(图中不可见)经由L形板12连接，该铰链销允许模体上颌13和模体头10围绕第二水平轴线X一致地旋转。

模体上颌13通过第三机构16悬挂于支撑结构，第三机构允许模体上颌13围绕延伸通过工作空间W的中心的竖直轴线Z旋转，而第三机构16不与工作空间W相交。第三机构16包括将第一机构11连接到L形板12并允许L形板12围绕竖直Z轴线旋转的铰链销。

模体上颌13包括上支撑构件19，该上支撑构件具有可拆卸地附连到其上的可拆卸模体上颌元件21、25，并且模体下颌14包括下支撑构件18，该下支撑构件具有可拆卸地附连到其上的可拆卸模体下颌元件20、24。在实施方式中，可拆卸模体颌元件20、21、24、25通过来自分别与支撑元件和模体颌元件相关联的永磁体和磁性材料构件的组合的磁力可释放地附连到上或下支撑元件18、19。

通用模体上颌元件25和通用模体下颌元件24不具有模体牙齿，但仍被认为分别构成模体上颌和模体下颌。因此，模体下颌或模体上颌可由简单的U形构件形成，该构件的形状和大小基本类似于人的下颌或上颌，优选地普通人的下颌或上颌，但没有牙齿，并且没有用于容接牙齿的凹槽。通用模体上颌和下颌可以由聚合物材料制成，诸如，塑料、天然和/或合成橡胶。

特定模体上颌元件20和特定下颌元件21设置有模体牙齿22。通过将模体牙齿22插入特定模体上或下颌元件20、21中的特定凹槽23中，模体牙齿22可拆卸地附连。在实施方式中，具有其模体牙齿22的特定上和下颌元件20、21是具有其上牙齿的真实人上颌和下颌的一部分的精确模型。移除待进行牙科手术或治疗的一个或多个模体牙齿22，以便为第一手持件30提供空间以不受相关模体牙齿22的阻碍而移动。在图8至11中，一个模体牙齿22已经作为实例被移除并且在相关模体牙齿20、21中的凹槽23是空的。用户可以使用剩余的模体牙齿22来支撑用户的手和/或手指。虚拟牙齿将与(上或下)模体颌13、14(或特定下颌元件20/特定上颌元件21)中的相关牙齿的空位置/凹槽一起显示、连接和共同定位。由于计算机80通过传感器通知相应的上和下模体颌13、14的方向和位置，计算机80相应地调整虚拟牙齿的位置和方向，并且在实施方式中还相应地调整虚拟模型中的虚拟颌的位置和方向。

当使用特定上和/或下模体颌元件20、21时，计算机80设置有特定下颌元件20和/或特定上颌元件21的虚拟模型。这种虚拟模型可以包括相关颌的所有牙齿或者仅与没有提供模体牙齿22的相应的模体颌中的位置/凹槽相对应的一个或多个牙齿的虚拟模型。

计算机80被配置为在显示屏9上显示虚拟环境，该虚拟环境包括与模体上颌13或模体下颌14共同定位的至少一个虚拟牙齿。

模体上颌13和模体下颌14、20相对于支撑结构可移动。计算机80通过一个或多个传感器接收模体上颌13、21和模体下颌14、20的位置和方向，并且计算机80被配置为根据模体上颌13、21或模体下颌14、20的运动调整至少一个虚拟牙齿的方向和位置，使得当模体上颌13、21或模体下颌14、20移动时，至少一个虚拟牙齿与模体上颌13、21或模体下颌14、20在显示屏9上保持共同定位。

在实施方式中，计算机80被配置为显示虚拟上颌的至少一部分和虚拟下颌29的一部分，并且计算机被配置为在显示屏9上将虚拟上颌与模体上颌13共同定位并且将虚拟下颌29与模体下颌14共同定位，当模体上颌13、21或模体下颌14、20相对于支撑结构移动时也是如此。

在实施方式中，计算机80被配置为将虚拟牙齿与所述模体上颌13、21或模体下颌14、20共同定位。因此，无论用户可能对模体颌13、14施加何种运动，计算机都会将虚拟牙齿与模体颌13、14共同定位。

在实施方式中，计算机80被配置为显示多于一个虚拟牙齿并且被配置为将虚拟牙齿与相应的上或下模体颌13、14共同定位。

计算机80指导用户为给定的练习安装哪个颌元件(通用的或特定的)。因此，计算机80被配置为指导用户安装通用上或下颌元件25、24或具体地特定上或下颌元件20、21。

在图12至21中所示的实施方式中，模体上颌13和模体下颌14是模体头10的一部分。模体头10及其模体下颌14和模体上颌13被布置为可相对于牙科手术模拟器1和模体头10的支撑结构移动，其模体下颌14和模体上颌13彼此一致地移动。

图37和38示出了分段的上颌22的实施方式。在该实施方式中，模体上颌21和/或模体下颌20是分段的模体颌，其中至少一个节段是可拆卸的。在所示的实施方式中，分段的模体颌具有五个节段21a、21b、21c、21d和21e。优选地，至少一个节段是可拆卸的。图38示出了去除了中央段21c的模体颌。在实施方式中，所有的段都是可拆卸的，即其可以在不使用工具的情况下取出并且在不使用工具的情况下重新安装。这些段可以滑入导轨、磁性附连、附连但使用Velcro或其他合适的可释放附连装置。

通过使用分段的模体颌，其中至少一个或多个或所有节段可以被移除，可以避免触觉臂和模体颌之间的邻接，这可能特别在涉及模拟治疗与下颌相关的虚拟牙齿的活动时发生。换句话说，在一些情况下，模体颌的一部分挡住了触觉臂，特别是手持件联接件31，并且通过移除相关分段的模体颌的段21a、21b、21c、21d或21e，为触觉臂留下了位置，而大部分模体颌仍然存在，供用户用作手的支撑并为模拟提供真实感。

现在特别参考图23至26，其图示了由计算机80控制以模拟医疗手术或治疗的联动装置40。联动装置40包括主联接件41(在实施方式中是长型的直构件)，并且第一手持件30通过具有至少两个自由度的机械接头连接到主联接件41的前端，这将在下面更详细地解释。联动装置40具有由第一旋转致动器47驱动的第一曲柄42、由第二旋转致动器48驱动的第二曲柄44和由第三旋转致动器49驱动的第三曲柄46。第一、第二和第三曲柄42、44、46的相应旋转轴线在实施方式(未示出)中可以相对于彼此正交布置。

第一曲柄42的旋转轴线基本竖直延伸。第一曲柄42通过具有两个自由度的铰链例如万向接头在位于或靠近主联接件41的后末端的第一位置处直接(即，在其间没有中间联接件)耦连到主联接件41。

第二曲柄44通过第一水平延伸的连杆43，优选地通过允许围绕两个轴线旋转的万向接头直接(即，在其间没有中间联接件)耦连到主联接件41，并且第三曲柄46通过第二竖直延伸的连杆45耦连到主联接件41。第一曲柄42被布置为沿第一(水平)轴向方向X致动主联接件41。第二曲柄44被布置为沿第二(水平)横向方向Y致动主联接件41，并且第三曲柄46被布置为沿第二(竖直)横向方向Z致动主联接件41。

第一连杆43在前端和第一位置之间的第二轴向位置处耦连到主联接件41，并且第二连杆45在前端和第一位置之间的第三轴向位置处耦连到主联接件41位置。在实施方式中，第二和第三轴向位置基本重合。

主联接件41包括三维力传感器(3DOF传感器)50，用于感测用户在三个维度上施加到第一手持件30的力。三维力传感器50设置在前端位置与第二和/或第三轴向位置之间，并且三维力传感器50优选地是主联接件41的组成部分。三维力传感器50耦连(数据连接)到计算机80，例如通过信号缆线。

第一、第二和第三曲柄42、44、46耦连(直接或到驱动相应曲柄的旋转马达)到与计算机80数据连接的相应的第一、第二和第三旋转位置传感器或编码器26、27、28。在所示实施方式中，第二曲柄44和第三曲柄46的旋转轴线均水平且平行地延伸。然而，第二曲柄44和第三曲柄46主要实施方式的旋转轴线也水平地延伸并且彼此成一角度，例如，直角。

第一、第二和第三曲柄42、44、46安装在基准件51(例如框架或底座)上。基准件51由主壳体4或由牙科手术模拟器1的支撑结构支撑。联动装置40将手持件30连接到基准件51，并且相对于基准件51，联动装置40为手持件30提供六个独立的自由度。

当不使用第一手持件30时，手持件支架32为第一手持件30提供停放位置。停放传感器59与手持件支架32相关联以检测第一手持件30的停放位置。

联动装置40的布置产生了其中可以由用户操纵第一手持件30的工作空间W，其被成形为具有水平顶部和底部的长方体。

现在特别参考图27至29，其更详细地图示了第一手持件30。第一手持件30包括延伸到外部部分37的内部部分38，外部部分被配置为围绕内部部分38旋转。外部部分37形成第一手持件30的外壳并且被配置为围绕内部部分38绕手持件30的纵向轴线L旋转。内部部分38的一部分57从外部部分37突出并且部分57通过具有至少两个自由度的接头耦连到联动装置40的前端。该接头包括在其末端之一处通过第一枢轴铰链34耦连到内部部分38的手持件联接件31，以提供一个自由度。手持件联接件31的另一端通过第一枢轴接头36附连到连接元件56以提供第二自由度。连接元件56刚性连接到主联接件41的末端。

第一惯性测量单元52安装到内部部分38。第四旋转位置传感器53感测外部部分37相对于内部部分38的旋转运动。第四旋转位置传感器53安装在内部部分38上并被布置为测量外部部分37相对于内部部分38的旋转位置。第四旋转位置传感器53的至少第一部分安装在内部部分38上，并且第一部分通过由内部部分38引导或支撑的缆线58连接到计算机80。

第一惯性测量单元52和第四旋转位置传感器53通过缆线58耦连到计算机80，该缆线被接收在延伸通过内部部分38的缆线通道35中。缆线58在第一铰链34附近离开内部部分38，以及然后进入延伸通过手持件联接件31的缆线通道33。缆线58在惯性测量单元52和计算机80之间建立数据联接件以传输位置和/或方向数据，以及在第四旋转位置传感器54和计算机80之间建立数据联接件以传输旋转位置数据。

帽39形成第一手持件30的自由端部。第一旋转轴承54和轴向隔开的第二旋转轴承55布置在内部部分38和外部部分37之间。由于没有限制结构，外部部分37相对于内部部分38具有非限定滚动。

内部部分38是长型的并且在内部部分38的第一末端处连接到手持件联接件31。第四旋转位置传感器53布置在内部部分38的第二末端处或附近，第二末端位于外部部分37的内部。

外部部分37的纵向范围包括近侧部分(靠近用户)和远侧部分(远离用户)。远侧部分与近侧部分成一定角度延伸，内部部分38通过远侧部分从外部部分37突出。

第一惯性测量单元52定位在手持件30的外壳37内并安装在内部部分38上。第一惯性测量单元52被配置为测量平移加速度、旋转速度和磁场。因此，第一惯性测量单元52还能够使用本领域已知的数据处理技术来确定第一手持件30的速度和位移。在实施方式中，第一惯性测量单元52具有九个传感器，其包括三轴线陀螺仪、三轴线加速度计和三轴线磁力计。第一惯性测量单元52设置有嵌入式数字运动处理器，其从加速度计、陀螺仪、磁力计获取数据并处理数据。惯性测量单元芯片输出四元数，其描述了空间中相对于参考的方向，例如在真实空间中。该数据输出与来自第四旋转位置传感器53的信号一起沿着缆线58传送到计算机80。

惯性测量单元52在使用前通过以下校准：将手持件30放置在定义的方向上使得环境参考对齐。该实施方式使用图28所示的手持件支架32上的停放位置进行校准。

现在特别参考图30至33，其图示了牙科手术模拟器1的另一个实施方式。在该实施方式中，为了简化，与本文先前描述或示出的相应结构和特征相同或相似的结构和特征由与先前使用的相同的附图标记表示。

在该实施方式中，添加了具有第二手持件61的辅助工具60，例如，以模拟牙医使用的镜子工具。与真实世界位置由牙科手术模拟器1控制的第一手持件30不同，第二手持件61的真实世界位置由用户控制(辅助工具60未被致动并且在没有触觉反馈的情况下手动移动)。辅助工具60悬挂于支撑臂5并且包括用户可以在工作空间W中操纵的第二手持件61。辅助工具60通过联动装置悬挂于牙科手术模拟器的主结构。计算机80被配置为显示虚拟环境中相应的虚拟辅助工具，例如与现实世界牙镜手柄相对应的虚拟牙镜。虚拟第二手持件的位置和运动被调整以直接匹配第二手持件61的真实世界位置。

辅助工具60包括通过提供第一和第二自由度的一个或多个接头耦连到牙科手术模拟器1的结构的主联接件63和通过提供第三和第四自由度的一个或多个接头耦连到主联接件63的副联接件66。第二手持件61通过提供第五和第六自由度的一个或多个接头连接到副联接件66，以形成以六个自由度将手持件61连接到牙科手术模拟器1的主结构的串联链。第五旋转位置传感器68感测第一自由度的运动，第六旋转位置传感器72用于感测第二自由度的运动，并且第七旋转位置传感器73用于感测第三自由度的运动。第五、第六和第七位置传感器68、72、73与计算机80数据连接，

第二惯性测量单元74设置在第二手持件61中并且与第二手持件61一致地移动。第二惯性测量单元74与计算机80数据连接，并且第二惯性测量单元74被配置为感测至少第四、第五和第六自由度的运动。在实施方式中，第二惯性测量单元74在技术上与第一惯性测量单元52相同。

第二手持件61通过提供第六自由度的第四枢轴接头69连接到副联接件66。第六自由度允许第二手持件61围绕第二手持件61的(纵向)轴线旋转。第二惯性测量单元74被配置为感测第六自由度。

第四枢轴接头69通过提供第二手持件61的第五自由度的第二铰链62连接到副联接件的末端。

第二手持件61可以在三个平移自由度中移动，并且第二手持件61本身可以在三个旋转自由度中移动。

主联接件63是长型联接件，诸如例如，杆或管。主联接件63通过第四铰链75耦连到基准件(例如牙科手术模拟器1的支撑结构)，第四铰链允许主联接件63围绕横向轴线(横向于主联接件63的纵向范围)旋转以获得第二自由度。

主联接件63通过第三枢轴接头67耦连到第四铰链75，第三枢轴接头允许主联接件63绕其纵向轴线旋转以实现第一自由度。

第五旋转位置传感器68被布置为感测围绕主联接件63的纵向轴线的旋转，并且第二旋转位置传感器72被布置为感测围绕第三铰链75的旋转。

副联接件66是长型联接件，其通过第三铰链65耦连到主联接件63，第三铰链允许副联接件66绕横向轴线(横向于副联接件66的纵向轴线)旋转以获得第三自由度。

第七旋转位置传感器73被配置为感测副联接件66围绕第三铰链65的旋转运动。副联接件66通过第二枢轴接头64耦连到第三铰链65，第二枢轴接头允许副联接件66围绕其纵向轴线旋转以获得第四自由度。

三级联接件70耦连到四级联接件71。三级联接件70耦连到主联接件63或副联接件66，以及四级联接件71耦连到第七旋转位置传感器73以形成串联链，该串联链将副联接件66围绕副联接件66的横向轴线(围绕第三铰链65)的旋转转化为第七旋转位置传感器73的旋转运动。

第二惯性测量单元74被配置为感测手持件61围绕手持件61的(纵向)轴线的旋转，即，感测第六自由度的运动。第二惯性测量单元74与计算机80进行数据通信，优选地通过无线(RF)数据连接。

在实施方式(未示出)中，旋转位置传感器布置在第二手持件61内，用于感测手持件61围绕手持件61的纵向轴线的旋转。

在实施方式中，第二惯性测量单元74被配置为感测所有六个自由度的运动，并且计算机80被配置为使用来自第五、第六和/或第七传感器68、72、73的信号作为参考来校准惯性第二测量单元74。

通常，计算机80被配置为：接收指示第一、第二和第三曲柄的旋转位置的信息，以及控制第一、第二和第三曲柄的致动(第一手持件30的全局线性运动，以接收指示第一手持件30和第二手持件61的致动的信息，以及从第一惯性测量单元52接收指示第一手持件30的方向(旋转位置)的信息，以及从第二惯性测量单元74接收指示第二手持件61的方向(旋转位置)的信息。使用控制方案，其中第一手持件30的位置、方向和致动由计算机80感知，其还能够通过致动器47、48、49向第一手持件30提供触觉反馈，如由虚拟模型的特性所确定的。虚拟环境中虚拟工具的位置显示在显示屏9上。

通过使用来自与第一联动装置40和第二联动装置60相关联的旋转位置传感器26、27、28、68、72、73以及来自第一和第二惯性测量单元52、74以及旋转位置传感器53的数据，虚拟环境中虚拟工具的位置和方向显示在显示屏9上，以便与真实工具的位置和方向共同定位。

在实施方式中，计算机80被配置为通过利用联动装置40及其相关联的致动器47、48、49的触觉反馈，优选地触觉力反馈，以及通过利用显示屏9的视觉反馈来模拟医疗手术或治疗。至此，计算机80被配置为使用来自三维力传感器50的信号作为输入，并相应地控制联动装置40的末端的位置。

在实施方式中，计算机80包括软件应用程序，用于提供训练平台、提供教导材料和视频，记录、回放和评估用户表现；提供通过计算机网络与远程讲师的音频、视频和文本通信；提供远程讲师向触觉系统提供力输入的能力；以及向虚拟环境中提供不同的虚拟物体(例如牙齿、颌或完整的头)、工具和物理规则。

在实施方式中，计算机80被配置为检测虚拟牙钻的钻之间的碰撞(使用第一工具30的真实位置)，以基于虚拟钻位置、虚拟钻模型和虚拟牙齿模型确定待施加到虚拟钻的相互作用力。计算机80还被配置为基于相互作用力和用户输入(诸如来自脚踏板)来计算虚拟钻速。

在实施方式中，牙齿模型体积被表示为三维像素或体素集。每个体素都具有与之相关的硬度值，代表牙齿材料(即牙本质、牙釉质、牙髓)的类型/质量。传统的步进式立方体算法用于产生牙齿模型体素集的等值面的三角形网格。

虚拟手持件解析地或通过体素建模。因此，手持件物理模型是有限数量的体素，或通过完全解析定义的形状。手持件模型还具有手持件三维速度的矢量参数。虚拟工具设置有虚拟钻。虚拟钻或虚拟手持件可以与虚拟牙齿虚拟接触。至此，虚拟钻的形状针对虚拟牙齿的体素进行渲染。第一手持件30的真实位置用于确定虚拟钻的位置以及确定虚拟钻与虚拟牙齿之间的接触。

现在特别参考图35，控制回路用于控制主联接件41末端的一个方向上的速度，并从而控制第一手持件30的速度。这些力控制回路中的总共3个被激活以控制3个运动方向(3DOF)。力控制回路使用由虚拟环境90计算的虚拟力与根据求和点86处的3DOF力传感器50测量的力计算的一个方向上的真实力之间的差。求和点86处的输出是用于去除高频并连接到标准PI或PID控制器88的超前-滞后(lead-lag)补偿器87的输入。PI或PID控制器计算马达驱动器89的速度命令。马达驱动器89还接收来自旋转位置传感器(编码器)26、27、28的信号并根据位置信号确定手持件30的实际速度。马达驱动器89电驱动第一旋转致动器47，(另外两个控制回路的马达驱动器驱动第二旋转致动器48和第三旋转致动器49)。马达驱动器使用PI或PID控制器的速度命令与根据相应旋转致动器46、47、48上的位置传感器(编码器)26、27、28测量的实际位置计算的实际速度之间的差。接收位置信号的微分器92提供实际速度作为输出信号。微分器92的输出被提供给马达驱动器89和虚拟环境90。在实施方式中，微分器92是马达驱动器89的组成部分。第一、第二和第三旋转致动器47、48、49通过连接到上述不同的传感器(力、位置和方向)的联动装置40连接到第一手持件30。自脚踏板传感器91(通过数据缆线连接到牙科手术模拟器1并连接到计算机80)的输入用于确定虚拟钻的旋转速度。虚拟环境从IMU 52接收信号以被告知第一手持件30的方向。虚拟环境90包括钻模型、牙齿模型和颌模型，并使用第一手持件30的真实位置和真实方向来确定虚拟钻的位置和方向。虚拟钻模型和虚拟牙齿模型或颌模型用于计算所得虚拟力，其作为命令发送回力控制回路并施加到手持件30。

当开始使用牙科手术模拟器1时，用户将自己定位在牙科手术模拟器1前面的椅子(未示出)上。如果显示屏9是自动立体显示屏，则用户不需要使用快门眼镜或带有偏光镜片的眼镜。主壳体4的高度被适当地调整到相关用户的理想工作高度。椅子高度也可以根据用户的需要进行调整。

在实施方式中，牙科手术模拟器设置有通过计算机80的网络(例如LAN、WAN)连接。

图36示出了另一种实施方式，其中牙科手术1模拟器的功能因通过使用包括马达驱动的钻的传统牙科手持件130钻入塑料牙齿来增加训练用户的可能性而得到增强。在该实施方式中，至少上或下模体颌设置有一个或多个适合用牙钻钻入的由聚合物(塑料)材料制成的模体牙齿22。通过将模体牙齿22插入特定模体上或下颌元件20、21中的特定凹槽23中，模体牙齿22可拆卸地附连。因此，聚合物材料牙齿22可以在它们被钻入之后被替换，或者它们可以被替换以便用不同的牙齿22提供另一个练习。在该实施方式中，具有其模体牙齿22的特定上和下颌元件20、21优选是由合适的聚合物(塑料)材料制成的具有其牙齿的真实人上颌和下颌的一部分的精确模型。通过使用传统牙科手持件130钻入待接受牙科手术或治疗以训练(有抱负的)牙医的模体牙齿22。传统牙科手持件130通过缆线133供电(电动或气动)，缆线将传统牙科手持件130连接到主壳体4，用于为传统牙科手持件130中的气动或电动马达供电。气动或电动马达驱动用于钻入塑料牙齿22的牙钻(未示出)。缆线133还向常规牙科手持件130提供加压水，用于将水喷射到工作空间上。

在该实施方式的变型中，设备1被配置为当用户使用传统牙科手持件130钻入塑料牙齿时以另一种模式操作。因此，计算机80运行适合于通过用常规牙科手持件130钻入塑料牙齿22中进行训练的特定训练程序。

可以对计算机80进行编程以通过显示屏9上的图形和/或通过经由扬声器的音频信息增强使用传统牙科手持件130钻入塑料牙齿22时的用户体验。因此，可以通过在显示屏9上或通过扬声器提供关于用户表现的指令或反馈来增强训练体验。

计算机80至少具有用于使用手持件30模拟牙科手术或治疗的第一操作模式和用于使用传统动力牙科手持件130训练牙科手术或治疗的第二操作模式。

在本公开中，对身体部位诸如牙齿、下颌、上颌或头的任何引用通常指的是这些身体部位的人版本。因此，在本公开中，例如模体下颌是人下颌的物理模型，并且例如虚拟下颌是人下颌的虚拟模型。模体身体部位与真实身体部位的相似度优选地处于这样的水平，即至少模体身体部位的形状与真实身体部位的形状非常相似，达到模体身体部位为用户提供了有关身体部位的真实印象的程度。

已经结合本文的各个实现方式描述了各个方面和实现。然而，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的主题时可以理解和实现对所公开实施方式的其他变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列举了某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能有利地使用。计算机程序可以存储/分发在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供或是作为其一部分提供的光存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分发，诸如通过互联网或其他有线或无线电信系统。

权利要求中使用的参考标号不应被解释为限制范围。除非另有说明，否则附图旨在与说明书一起阅读(例如，交叉影线、部件的布置、比例、程度等)，并且将被视为本公开的整个书面描述的一部分。如描述中所使用的，术语“水平的”、“竖直的”、“左”、“右”、“上”和“下”，以及其形容词和副词派生词(例如，“水平地”、“向右”，“向上”等)，仅指特定的附图面向读者时的图示结构的方向。类似地，术语“向内”和“向外”一般指表面相对于其伸长轴线或旋转轴线的方向，视情况而定。

Claims (82)

1.一种牙科手术模拟器(1)，包括：

支撑结构，

显示屏(9)，

被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机(80)，

悬挂于所述支撑结构的联动装置(40)，所述联动装置(40)由所述计算机(80)控制以通过提供触觉力反馈来模拟医疗手术或治疗，

手持件(30)，所述手持件可操作地耦连到所述联动装置(40)并且被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间(W)中操纵，

由所述支撑结构可移动地支撑并布置在所述工作空间(W)中的模体上颌(13，21)和/或模体下颌(14，20)，

所述计算机(8)被配置为在所述显示屏(9)上显示虚拟环境，所述虚拟环境包括与所述模体上颌(13，21)或与所述模体下颌(14，20)共同定位的至少一个虚拟牙齿。

2.根据权利要求1所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述计算机(80)被配置为产生包括虚拟手持件、虚拟上颌和虚拟下颌的虚拟环境，所述计算机(80)被配置为在所述显示屏(9)上显示所述虚拟环境，

并且所述计算机(80)被配置为：

将所述虚拟手持件与所述手持件(30)共同定位，

将所述虚拟上颌与所述模体上颌(13)共同定位，和/或

将所述虚拟下颌与所述模体下颌(14)共同定位。

3.根据权利要求1或2所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体下颌(14)优选布置为相对于所述模体上颌(13)可移动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)和所述模体下颌(14)设置有用于容接模体牙齿(22)的一个或多个凹槽(23)，并且其中所述至少一个虚拟牙齿与用于容接模体牙齿(22)的所述一个或多个凹槽中的一个在所述显示屏(9)上共同定位，所述一个或多个凹槽中的所述一个优选地不具有容接在其中的模体牙齿(22)。

5.根据权利要求1至5中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)优选地与所述模体下颌(14)一致地相对于所述支撑结构可移动，

所述牙科手术模拟器(1)包括一个或多个传感器，所述传感器被配置为感测所述模体上颌(13)和所述模体下颌(14)相对于所述支撑结构的位置和方向，

其中所述计算机(80)通过所述一个或多个传感器接收所述模体上颌(13，21)和优选地所述模体下颌(14，20)的位置和方向，并且

所述计算机(80)被配置为根据所述模体上颌(13，21)或优选地所述模体下颌(14，20)的运动调整所述至少一个虚拟牙齿的方向和位置，使得当所述模体上颌(13，21)或模体下颌(14，20)移动时，所述至少一个虚拟牙齿与所述模体上颌(13，21)或模体下颌(14，20)在所述显示屏(9)上保持共同定位。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述计算机(80)被配置为至少显示所述虚拟上颌的一部分和所述虚拟下颌的一部分，所述计算机被配置为在所述显示屏上将所述虚拟上颌与所述模体上颌(13，21)共同定位并且将所述虚拟下颌与所述模体下颌(14，20)共同定位，当所述模体上颌(13，21)或所述模体下颌(14，20)移动时也是如此。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体下颌(14)通过铰链机构(15)例如四杆运动链，优选模拟人颌运动的铰链机构(15)悬挂于所述模体上颌(13)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体下颌(14)悬挂于所述模体上颌(13)以允许在打开位置和闭合位置之间运动。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，包括位置传感器，所述位置传感器被配置为产生指示所述模体下颌(14)相对于所述模体上颌(13)的位置的信号。

10.根据权利要求8或9所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述闭合位置对应于用于检查咬合减少的位置，并且其中所述计算机(80)优选地被配置为在显示屏上显示用于所述模体上颌(13)的虚拟上牙齿组和用于所述模体下颌(14)的虚拟下牙齿组，从而允许对处于所述闭合位置的虚拟牙齿组进行视觉咬合检查。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)悬挂于所述支撑结构以允许以一个、两个或三个旋转自由度旋转，优选地每个自由度的旋转中心位于所述模体上颌(13)和所述模体下颌(14)之间。

12.根据权利要求8所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述一个、两个或三个自由度的旋转优选地被手动赋予，并且其中所述牙科手术模拟器(1)包括一个或多个旋转位置传感器，用于感测所述模体上颌(13)的所述一至三个自由度中的每一个的旋转。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)通过第一机构(11)悬挂于所述支撑结构，所述第一机构允许所述上颌围绕布置在所述工作空间(W)中的第一水平轴线Y旋转，而所述第一机构(11)不侵入所述工作空间(W)，所述第一机构(11)优选地包括远程中心联动装置，优选地两个间隔开的并联远程中心联动装置。

14.根据权利要求1至10中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)通过第二机构悬挂于所述支撑结构，所述第二机构允许所述模体上颌(13)围绕布置在所述工作空间(W)中的第二水平轴线X旋转，而所述第二机构不与所述工作空间(W)相交。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)通过第三机构(16)悬挂于所述支撑结构，所述第三机构允许所述模体上颌(13)围绕竖直轴线Z旋转，而所述第三机构(16)不与所述工作空间(W)相交。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)包括上支撑构件(19)，所述上支撑构件具有可拆卸地附连到其上的可拆卸上颌元件(21，24)，并且其中所述模体下颌(14)包括下支撑构件(18)，所述下支撑构件具有可拆卸地附连到其上的可拆卸下颌元件(20，25)，所述可拆卸上颌元件优选地是通用上颌元件(25)，所述通用上颌元件(25)优选地不具有/限定牙齿，并且其中所述可拆卸下颌元件优选地是通用下颌元件(24)，所述可拆卸下颌元件(24)优选地不具有/限定牙齿。

17.根据权利要求16所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述可拆卸上颌元件是设置有模体牙齿(22)的特定上颌元件(21)，所述牙齿(22)优选可拆卸地附连到所述特定上颌元件(21)，具有其牙齿(22)的所述特定上颌元件(21)优选地是具有其牙齿的真实人上颌的一部分的精确复制品，并且其中所述可拆卸下颌元件是设置有模体牙齿(22)的特定下颌元件(20)，所述牙齿(22)优选可拆卸地附连到所述特定下颌元件(20)，并且具有其牙齿(22)的所述特定下颌元件(20)优选地是具有其牙齿的真实人下颌的一部分的精确复制品。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌和/或所述模体下颌是分段的模体颌，其中至少一个节段被布置为可拆卸的。

19.一种牙科手术模拟器(1)，包括：

支撑结构，

被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机(80)，

悬挂于所述支撑结构的联动装置(40)，所述联动装置(40)由所述计算机(80)控制以通过提供被配置为模拟牙科手术或治疗的触觉力反馈来模拟医疗手术或治疗，

手持件(30)，所述手持件可操作地耦连到所述联动装置(40)并且被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间(W)中操纵，

由所述支撑结构可移动地支撑并布置在所述工作空间(W)中的模体上颌(13，21)，

其中所述模体上颌(13)通过机构悬挂于所述支撑结构，所述机构允许所述模体上颌(13)围绕布置在所述工作空间(W)中的至少一个轴线旋转，而所述机构不与所述工作空间(W)相交。

20.根据权利要求19所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)通过第一机构(11)悬挂于所述支撑结构，所述第一机构允许所述上颌围绕布置在所述工作空间(W)中的水平轴线(Y)旋转，而所述第一机构(11)不侵入所述工作空间(W)，所述第一机构(11)优选地包括至少一个间隔开的并联远程中心联动装置。

21.根据权利要求19或20所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)通过第二机构悬挂于所述支撑结构，所述第二机构允许所述模体上颌(13)围绕水平轴线(X)旋转，而所述第二机构不与所述工作空间(W)相交，所述第二机构优选地包括在所述模体头(10)和所述模体上颌(13)之间延伸的L形板(12)。

22.根据权利要求21至21中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述模体上颌(13)通过第三机构(16)悬挂于所述支撑结构，所述第三机构允许所述模体上颌(13)围绕竖直轴线(Z)旋转，而所述第三机构(16)不与所述工作空间(W)相交，所述第三机构(16)优选地包括将所述第一机构(11)连接到L形板(12)并且允许所述L形板(12)围绕竖直轴线(Z)旋转的铰链销。

23.一种用于模拟或训练牙科手术或治疗的设备(1)，所述设备包括：

手持件(30)，所述手持件被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间中操纵，

触觉臂(40)，所述触觉臂由被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机(80)控制，

所述手持件(30)机械连接到所述触觉臂(40)，

具有用于驱动牙钻的马达的动力牙科手持件(130)，

在所述工作空间中的用于支撑至少一个模体牙齿(22)的支撑件。

24.根据权利要求23所述的设备(1)，其中，所述动力牙科手持件(130)通过连接到所述动力牙科手持件(30)的缆线(133)提供电功率或气动功率。

25.根据权利要求23或24所述的设备(1)，其中，所述设备(1)包括用于支撑所述至少一个模体牙齿(22)的至少一个模体颌(13，14)。

26.根据权利要求23至25中任一项所述的设备(1)，其中，所述模体牙齿(22)至少部分地由聚合物材料制成。

27.根据权利要求23至26中任一项所述的设备(1)，其中，所述计算机(80)至少具有用于使用所述手持件(30)模拟牙科手术或治疗的第一操作模式和用于使用所述动力手持件(130)训练牙科手术或治疗的第二操作模式。

28.根据权利要求23至27中任一项所述的设备(1)，其中，所述手持件(30)是不包括任何马达并且不被配置为操作牙钻的无源手持件，所述手持件(30)优选地成形为牙钻手持件。

29.一种医疗手术模拟器(1)，包括：

手持件(30)，所述手持件被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间中操纵，以及

联动装置(40)，所述联动装置由被配置为模拟医疗手术或治疗的计算机(80)控制，

所述联动装置(40)包括长型主联接件(41)，

第一曲柄(42)、第二曲柄(44)和第三曲柄(46)，

驱动所述第一曲柄(42)的第一致动器(47)，

驱动所述第二曲柄(44)的第二致动器(48)，

驱动所述第三曲柄(46)的第三致动器(49)，

所述手持件(30)通过机械接头连接到所述主联接件(41)的末端，

所述第一曲柄(42)被布置为沿纵向方向致动所述主联接件(41)，

所述第二曲柄(44)被布置为沿第一横向方向致动所述主联接件(41)，并且

所述第三曲柄(46)被布置为沿不同于所述第一横向方向的第二横向方向致动所述主联接件(41)，

其特征在于

所述第一曲柄(42)通过第二机械接头直接耦连到所述主联接件(41)，

所述第二曲柄(44)通过第一连杆(43)耦连到所述主联接件(41)，所述第一连杆(43)在第一端部耦连到所述第二曲柄(44)并且所述第一连杆(43)在第二端部耦连到所述主联接件(41)，以及

所述第三曲柄(46)通过第二连杆(45)耦连到所述主联接件(41)，所述第二连杆(45)在第一端部耦连到所述第三曲柄(46)并且所述第二连杆(45)在第二端部耦连到所述主联接件(41)。

30.根据权利要求29所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述第一曲柄(42)在第一轴向位置处连接到所述主联接件(41)，所述第一连杆(43)在所述末端和所述第一轴向位置之间的第二轴向位置处耦连到所述主联接件(41)并且所述第二连杆(45)在所述末端和所述第一轴向位置之间的第三轴向位置处耦连到所述主联接件(41)，所述第二和第三轴向位置优选地基本相同。

31.根据权利要求30所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述主联接件(41)包括三维力传感器(50)，用于感测由所述用户在三个维度上施加到所述手持件(30)的力，所述三维力传感器(50)设置在所述末端位置和所述第二和/或第三轴向位置之间，并且所述三维力传感器(50)优选地是所述主联接件(41)的组成部分。

32.根据权利要求29至32中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述第一、第二和/或第三曲柄(42，44，46)耦连到旋转位置传感器或编码器(26，27，28)。

33.根据权利要求29至32中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述第一、第二和/或第三致动器(47，48，49)是旋转致动器。

34.根据权利要求29至33中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述第一、第二和第三曲柄(42，44，46)的相应旋转轴线相对于彼此正交布置。

35.根据权利要求29至34中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述第一连杆(43)基本水平地延伸，所述第二连杆(45)基本竖直地延伸，并且所述第一曲柄的旋转轴线基本竖直地延伸。

36.根据权利要求29至35中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述计算机(80)被配置为通过利用所述联动装置(40)的触觉反馈、优选地触觉力控制反馈以及通过利用显示屏(9)的视觉反馈来模拟医疗手术或治疗。

37.根据权利要求29至36中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，包括基准件(51)，其中所述第一、第二和第三曲柄(42，44，46)安装在所述基准件(51)上。

38.根据权利要求29至38中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，包括基准件，其中相对于所述基准件(51)，所述联动装置(40)为所述手持件(30)提供至少六个独立的自由度。

39.一种牙科手术模拟器(1)，包括：

被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机(80)，

由所述计算机(80)控制的并联机器人(40)，

所述并联机器人提供至少三个平移自由度，所述并联机器人(40)由所述计算机(80)控制以通过经由所述并联机器人(40)提供触觉力反馈来模拟牙科手术或治疗，

手持件(30)，所述手持件通过提供至少三个旋转自由度的机构(31，34，36)可操作地耦连到所述并联机器人(40)，

所述手持件(30)被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间中的工作空间(W)中操纵，

所述计算机(80)被配置为产生所述模拟牙科手术的图像以显示在显示屏(9)上，

部分透明的反射元件(7)，所述反射元件被布置为将来自所述显示屏(9)的图像反射到所述用户的眼睛，

所述工作空间(W)被布置为通过所述部分透明的反射元件(7)对所述用户可见。

40.根据权利要求39所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述并联机器人(40)包括用于每个平移自由度的一个致动器。

41.根据权利要求39或40所述的牙科手术模拟器(1)，包括用于感测所述手持件(30)的方向的传感器。

42.根据权利要求39至41中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，被配置为通过所述部分透明的反射元件(7)上的反射将来自所述显示屏(9)的所述图像反射到所述用户的眼睛，并且被配置为将所述图像与所述用户通过所述部分透明的反射元件(7)看到的所述工作空间(W)的视图混合。

43.根据权利要求39至42中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述显示屏(9)上的所述图像被反射到所述用户的眼睛，并且其中当所述用户从观看空间(V)看所述部分透明的反射元件(7)时，所述工作空间(W)同时通过所述部分透明的反射元件(7)对所述用户可见。

44.根据权利要求39至43中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述显示屏(9)是立体显示屏，优选地自动立体显示屏(9)。

45.根据权利要求44所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述计算机(80)被配置为将立体图像发送到所述立体显示屏(9)。

46.根据权利要求39至45中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述计算机(80)被配置为产生与所述手持件(30)共同定位的虚拟手持件的图像，所述图像优选地是立体图像。

47.根据权利要求39至46中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述计算机(80)被配置为提供包括具有第一虚拟位置和第一虚拟方向的第一虚拟工具的三维虚拟环境，所述第一虚拟工具在大小和形状上与所述手持件(30)相对应，并且所述第一虚拟工具与所述手持件(30)共同定位。

48.根据权利要求39至47中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述部分透明的反射元件(7)是部分透明的镜子或半透明的镜子。

49.一种牙科手术模拟器(1)，包括：

被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机(80)，

由所述计算机(80)控制的并联机器人(40)，

所述并联机器人提供至少三个平移自由度，

所述并联机器人(40)由所述计算机(80)控制以通过经由所述并联机器人(40)提供触觉力反馈来模拟牙科手术或治疗，

手持件(30)，所述手持件通过提供至少三个旋转自由度的机构(31，34，36)可操作地耦连到所述并联机器人(40)，

所述手持件(30)被配置为握在用户的手中并由用户在真实空间中的工作空间(W)中操纵，以及

自动立体显示屏(9)，

所述计算机(80)被配置为产生模拟的牙科手术的立体图像以显示在所述自动立体显示屏(9)上，并且所述计算机(80)被配置为产生与所述手持件(30)共同定位的虚拟手持件的立体图像。

50.根据权利要求49所述的牙科手术模拟器(1)，包括由所述计算机(80)控制的并联机器人(40)，

所述并联机器人提供至少三个平移自由度，

所述并联机器人(40)由所述计算机(80)控制以通过经由所述并联机器人(40)提供触觉力反馈来模拟牙科手术或治疗，

所述手持件(30)通过提供至少三个旋转自由度的机构(31，34，36)可操作地耦连到所述并联机器人(40)。

51.根据权利要求50所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述并联机器人(40)包括用于每个平移自由度的一个致动器。

52.根据权利要求49至51中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，包括用于感测所述手持件(30)的方向的传感器。

53.根据权利要求49至52中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，包括部分透明的反射元件(7)，所述部分透明的反射元件被布置为将来自所述自动立体显示屏(9)的图像反射到所述用户的眼睛，

所述工作空间(W)被布置为通过所述部分透明的反射元件(7)对所述用户可见。

54.根据权利要求49至53中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述计算机(80)被配置为产生包括具有第一虚拟位置和第一虚拟方向的第一虚拟工具的三维虚拟环境，所述第一虚拟工具优选地在大小和形状上与所述手持件(30)相对应，并且所述计算机(80)被配置为将所述第一虚拟工具与所述手持件(30)共同定位。

55.一种牙科手术模拟器(1)，包括：

被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机(80)，

基准件(51)，

模拟牙钻手柄的第一手持件(30)，所述第一手持件被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间(W)中操纵，

耦连到所述基准件(51)的联动装置(40)，所述联动装置由所述计算机(80)控制以通过经由所述联动装置(40)提供触觉反馈来模拟牙科手术或治疗，

其特征在于

用于模拟牙镜的第二手持件(61)，所述第二手持件被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间(W)中操纵，

主联接件(63)，所述主联接件通过提供第一和第二自由度的一个或多个接头耦连到所述基准件，

副联接件(66)，所述副联接件通过提供第三和第四自由度的一个或多个接头耦连到所述主联接件(63)，

所述第二手持件(61)通过提供第五和第六自由度的一个或多个接头连接到所述副联接件(66)，以形成以六个自由度将所述第二手持件(61)连接到所述基准件(51)的串联链，

用于感测所述第一自由度的运动的第一传感器(68)，

用于感测所述第二自由度的运动的第二传感器(72)，

用于感测所述第三自由度的运动的第三传感器(73)，

所述第一、第二和第三位置传感器(68，72，73)与所述计算机(80)数据连接，以及

布置在所述第二手持件(61)中的惯性测量单元(74)，所述惯性测量单元(74)与所述计算机(80)数据连接，并且所述惯性测量单元(52)被配置为感测至少所述第四、第五和第六自由度的运动。

56.根据权利要求55所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述第二手持件(61)通过提供第六自由度的一个或多个接头连接到所述副联接件(66)，所述第六自由度允许所述第二手持件(61)围绕所述第二手持件(61)的轴线旋转，并且所述惯性测量单元(74)被配置为感测所述第六自由度。

57.根据权利要求55或56所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述第一传感器(68)、所述第二传感器(72)和/或所述第三传感器(73)是旋转位置传感器。

58.根据权利要求55至57中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述主联接件(63)是长型联接件，其通过第三枢轴接头(67)耦连到所述基准件，第三枢轴接头允许所述主联接件(63)围绕其纵向轴线旋转以实现所述第一自由度。

59.根据权利要求58所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述第一传感器(68)是旋转位置传感器，其被配置为感测围绕所述主联接件(63)的所述纵向轴线的旋转。

60.根据权利要求55至59中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述主联接件(63)是长型联接件，其通过铰链(75)耦连到所述基准件，所述铰链允许所述主联接件(63)围绕横向轴线旋转以获得所述第二自由度。

61.根据权利要求60所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述第二位置传感器(72)是旋转位置传感器，其被配置为感测所述主联接件(63)围绕所述横向轴线的旋转。

62.根据权利要求55至61中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述副联接件是长型联接件，其通过第三铰链(65)耦连到所述主联接件(63)，所述第三铰链允许所述副联接件围绕横向轴线旋转以获得所述第三自由度。

63.根据权利要求62所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述第三传感器(73)是旋转位置传感器，其被配置为感测所述副联接件(66)围绕所述横向轴线的旋转运动。

64.根据权利要求55至63中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述副联接件(66)是长型联接件，其通过第二枢轴接头(64)耦连到所述主联接件(63)，所述第二枢轴接头允许所述副联接件(66)围绕其纵向轴线旋转以获得所述第四自由度。

65.一种医疗手术模拟器(1)，包括：

手持件(30)，所述手持件被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间中操纵，

联动装置(40)，所述联动装置由被配置为模拟医疗手术或治疗的计算机(80)控制，

所述手持件(30)包括延伸到外部部分(37)中的内部部分(38)，其中所述外部部分(37)被配置为围绕所述内部部分(38)旋转，

从所述外部部分(37)突出的所述内部部分(38)的一部分(57)，所述部分(57)通过具有至少两个自由度的接头(31，34，36)耦连到所述联动装置(40)，

其特征在于

惯性测量单元(52)，其安装到所述内部部分(38)并耦连到所述计算机(80)，以及

旋转位置传感器(53)，用于感测所述外部部分(37)相对于所述内部部分(38)的旋转运动，所述旋转位置传感器耦连到所述计算机(80)，所述旋转位置传感器(53)的至少第一部分安装在所述内部部分(38)上，以及

通过由所述内部部分(38)引导或支撑的缆线(58)将所述第一部分连接到所述计算机(80)。

66.根据权利要求65所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述惯性测量单元(52)被配置为产生指示所述手持件(30)的旋转方向的方向数据。

67.根据权利要求65或66所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述惯性测量单元(52)通过由所述内部部分(38)引导或支撑的缆线(58)耦连到所述计算机(80)。

68.根据权利要求65至67中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，包括在所述内部部分(38)和所述外部部分(37)之间的第一旋转轴承(54)。

69.根据权利要求68所述的医疗手术模拟器(1)，包括与所述第一旋转轴承(54)轴向隔开的第二旋转轴承(55)。

70.根据权利要求65至69中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述内部部分(38)是长型的并且在所述内部部分(38)的第一末端处连接到所述接头，所述旋转位置传感器(53)布置在所述内部部分(38)的第二末端处或附近，所述第二末端位于所述外部部分(37)的内部。

71.根据权利要求65至70中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述惯性测量单元(52)被配置用于产生所述手持件(30)在真实空间中的位置和/或方向数据。

72.根据权利要求65至71中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述惯性测量单元(52)到所述计算机(80)的所述耦连包括从所述惯性测量单元到所述计算机(80)的数据联接件，用于传输位置和/或方向数据。

73.根据权利要求65至72中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述旋转位置传感器(53)到所述计算机(80)的所述耦连包括从所述旋转位置传感器(53)到所述计算机(80)的数据联接件，用于传输旋转位置数据。

74.根据权利要求65至73中任一项所述的医疗手术模拟器(1)，其中，所述外部部分(37)相对于所述内部部分(38)具有非限定旋转。

75.一种具有正面和背面的牙科手术模拟器(1)，所述牙科手术模拟器(1)包括：

被配置为模拟牙科手术或治疗的计算机(80)，

由所述计算机(80)控制的联动装置(40)，

手持件(30)，所述手持件耦连到所述联动装置(40)并且被配置为握在用户的手中并由所述用户在真实空间中的工作空间(W)中操纵，

耦连到所述计算机(80)的显示屏(9)，用于显示由所述计算机(80)产生的图像，

底座(2)，

具有基本平坦的底部的主结构(101)，

所述联动装置(40)至少部分地容接在所述主结构中，以及

柱(3)，其在所述底座上方支撑所述主结构(101)，其中在所述基本平坦的底部和所述底座(2)之间具有距离以在所述基本平坦的底部和所述底座(2)之间产生空间(R)，

所述柱(3)的高度可调节，以将放置所述底座(2)的表面与所述基本平坦的底部之间的距离改变到优选地包括至少70至80cm的距离，更优选地至少65至80cm的距离的范围，

所述柱(3)相对于所述底座(2)和相对于所述基本平坦的底部横向偏移布置，

所述柱(3)从邻近所述底座(2)的正面，优选地在所述底座(2)的所述正面处的位置延伸到邻近所述主结构(101)的正面，优选地在所述主结构(101)的所述正面处的位置。

76.根据权利要求75所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述柱(3)的高度可调节性以及所述柱(3)相对于所述正面的横向偏移允许所述主结构(101)布置在工作台或桌面上方。

77.根据权利要求75或76所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述主结构(4)的重心基本布置在所述底座(2)的中间的上方。

78.根据权利要求75至77中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述柱包括用于高度调节的线性致动器。

79.根据权利要求75至78中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述主结构(101)包括主壳体(4)和支撑在所述主壳体(4)上方的显示器壳体(6)，布置在设置在主壳体(4)上方的所述显示器壳体(6)中的显示屏(9)，所述显示器壳体(6)优选地由连接到所述柱(3)或所述主壳体(4)的臂(5)支撑在所述主壳体(4)上方。

80.根据权利要求75至79中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述底座(2)包括下壳体。

81.根据权利要求75至80中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述底座(2)被配置用于放置在所述表面上，并且所述底座优选地是带轮子的。

82.根据权利要求75至81中任一项所述的牙科手术模拟器(1)，其中，所述计算机(80)被配置为产生模拟的牙科手术或治疗的图像以显示在所述显示屏(9)上。

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