CN115497352A - 牙齿种植模拟装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种牙齿种植模拟装置及系统。该牙齿种植模拟装置包括：装置主体；以及，至少一个凹坑，至少一个凹坑设置于装置主体上，凹坑的开口为具有预定半径的圆形，凹坑的开口的半径R满足：0.5mm≤R≤1.0mm；凹坑用于钻针伸入以使钻针通过凹坑钻入装置主体进行牙齿种植模拟；其中，装置主体的密度ρ满足：5pcf≤ρ≤40pcf，且装置主体的材质包括聚氨酯材料。本申请中的牙齿种植模拟装置能够便于进行牙齿种植体外模拟研究。

Description

牙齿种植模拟装置及系统

技术领域

本申请实施例涉及医疗工具技术领域，尤其涉及一种牙齿种植模拟装置及系统。

背景技术

现如今，牙齿种植手术通常通过医生依据操作经验和实际患者情况手动操作钻针在患者的颌骨上钻孔或者利用医疗机器人系统操作钻针自动在患者的颌骨上钻孔进行，在钻孔完成后将种植体植入到颌骨的孔洞中，完成牙齿种植手术。因此，在临床牙齿种植手术之前，医生需要利用实体模型进行牙齿种植的体外模拟研究以及训练，此外医生操作机器人系统自动钻孔也需要在实体模型上进行钻孔的体外模拟训练，以便于让医生可以直观的判断机器人系统的精度。

相关技术中存在一些用于进行牙齿种植体外模拟研究的实体模型，它们可以辅助提升医生的牙齿种植手术经验，例如相关技术中的实体模型包括石膏灌注模型，3D打印模型，丙烯酸材质模型、成品树脂模型等。在使用这些实体模型进行牙齿种植体外模拟研究时，可以由医生手动操作钻针在实体模型上钻孔或者由医生利用医疗机器人系统操作钻针自动在实体模型上钻孔，钻孔完成后，可将种植体植入到实体模型上的孔洞中，医生通过种植体植入实体模型的情况判断自身的牙齿种植手术操作是否满足要求，或者分析验证医疗机器人系统的手术操作、医疗机器人系统的精度是否满足要求。

但是，相关技术中的这些实体模型由于无法有效地模拟人类颌骨特性，导致牙齿种植体外模拟研究的效果存在争议，使得医生难以积累有效的操作经验和训练经验，且也难以得到较客观的对医疗机器人系统的手术操作、医疗机器人系统的精度进行分析验证的结果。

发明内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种牙齿种植模拟装置及系统，以至少部分地改善上述问题。

根据本申请中的第一方面，本申请提供了一种牙齿种植模拟装置，其包括：装置主体；以及，至少一个凹坑，至少一个凹坑设置于装置主体上，凹坑的开口为具有预定半径的圆形，凹坑的开口的半径R满足：0.5mm≤R≤1.0mm；凹坑用于钻针伸入以使钻针通过凹坑钻入装置主体进行牙齿种植模拟；其中，装置主体的密度ρ满足：5pcf≤ρ≤40pcf，且装置主体的材质包括聚氨酯材料。

在一些可选的实施方式中，凹坑包括半球形凹坑。

在一些可选的实施方式中，牙齿种植模拟装置还包括至少一个定位杆，装置主体上还开设有至少一个定位孔，每个定位杆用于穿设在一个定位孔内，不同的定位杆穿设在不同的定位孔内；其中，在定位杆穿设在定位孔内时，定位杆垂直于装置主体开设该定位孔的面。

在一些可选的实施方式中，至少一个定位杆可拆卸地穿设于定位孔中。

在一些可选的实施方式中，装置主体上设置有网格状线条，至少一个凹坑开设于网格状线条的网格交点处。

在一些可选的实施方式中，装置主体还包括第一安装结构，用于与外部的标识装置上的第二安装结构可拆卸地配合连接。

在一些可选的实施方式中，装置主体包括多个装置主体块，多个装置主体块中的每个装置主体块均至少与一个装置主体块相接触，每个装置主体块与其相接触的至少一个装置主体块的密度不同；至少一个凹坑设置于至少一个装置主体块上，和/或，至少一个凹坑由相接触的两个装置主体块拼接形成。。

在一些可选的实施方式中，牙齿种植模拟装置包括四个装置主体块，四个装置主体块两两依次接触，且该四个装置主体块的密度依次增加。

在一些可选的实施方式中，牙齿种植模拟装置还包括夹紧组件，夹紧组件设置于多个装置主体块的外侧，并固定多个装置主体块彼此之间的相对位置。

在一些可选的实施方式中，牙齿种植模拟装置还包括：导板，导板设置于装置主体上，导板上设置有至少一个开孔，至少一个开孔与至少一个凹坑的至少部分对齐。

根据本申请中的第二方面，本申请提供了一种牙齿种植模拟系统，包括：如前述第一方面的牙齿种植模拟装置；以及，机器人系统，机器人系统包括：标识装置；采集装置，用于采集包含标识装置和牙齿种植模拟装置的第一图像数据；操作装置，操作装置包括钻针；控制装置，与采集装置和操作装置连接，并用于接收采集装置发送的第一图像数据，并根据第一图像数据，控制钻针从凹坑钻入装置主体进行牙齿种植模拟。

本申请实施例中的牙齿种植模拟装置，由于其装置主体的密度ρ满足5pcf≤ρ≤40pcf，与人类的颌骨的骨密度范围接近，且由于装置主体的材质包括聚氨酯材料，使得可以利用该装置主体更真实可靠地模拟人类的颌骨特性，此外由于装置主体上设置有凹坑2，凹坑的开口为具有预定半径的圆形，其能够在牙齿体外种植模拟研究时提供直观的种植位点，且凹坑的开口的半径R满足0.5mm≤R≤1.0mm，在该取值范围内的凹坑的开口的尺寸不会过大也不会过小，有助于使用者(例如医生)在手动操作钻针进行牙齿种植模拟时或者使用者(例如医生)控制机器人系统进行牙齿种植模拟时直观地观察种植点位是否偏移，进而能更方便使用者(例如医生)手动操作钻针或者控制机器人系统操作钻针伸入凹坑，以使钻针通过凹坑钻入装置主体进行牙齿种植模拟。因此，本申请实施例中的牙齿种植模拟装置可以作为牙齿种植体外研究的实体模型，相对于相关技术中的其他类型的实体模型来说其能够更好地模拟人类颌骨特性，从而在使用其进行牙齿种植体外研究能够获得更好的效果，使用者(例如医生)在使用其进行牙齿种植模拟时也能得到更有效的操作经验和训练经验，也能够使使用者更客观地得到对医疗机器人系统的手术操作、医疗机器人系统的精度进行分析验证的结果。因此，本申请实施例中的牙齿种植模拟装置具有较高的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本申请的一个可选的牙齿种植模拟装置的示意图。

图2A示出了根据本申请的另一个可选的牙齿种植模拟装置的示意图。

图2B示出了根据本申请的再一个可选的牙齿种植模拟装置的示意图。

图2C示出了根据本申请的再一个可选的牙齿种植模拟装置的示意图。

图3示出了根据本申请的一个可选的牙齿种植模拟装置与标识装置连接的示意图。

图4示出了根据本申请的另一个可选的牙齿种植模拟装置与标识装置连接的示意图。

图5示出了根据本申请的一个可选的牙齿种植模拟装置包括四个装置主体的示意图。

图6示出了根据本申请的牙齿种植模拟系统的示意图。

附图标记说明：

100、牙齿种植模拟装置；200、牙齿种植模拟系统；300、机器人系统；1、装置主体；11、定位孔；12、第一安装结构；13、装置主体块；14、固定结构；2、凹坑；3、定位杆；4、标识装置；41、第二安装结构；42、定位标识点；5、网格状线条；6、夹紧组件；61、固定板；62、固定螺钉；7、采集装置；8、操作装置；9、控制装置。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

需要说明的是，本申请的各个说明书附图仅用于便于说明和理解本实施例，而不作为对本申请中的任何限制，其未必是按照实际比例绘制的。

现如今，牙齿种植手术通常通过医生依据操作经验和实际患者情况手动操作钻针在患者的颌骨上钻孔或者利用医疗机器人系统操作钻针自动在患者的颌骨上钻孔进行，在钻孔完成后将种植体植入到颌骨的孔洞中，完成牙齿种植手术。因此，在临床牙齿种植手术之前，医生需要利用实体模型进行牙齿种植的体外模拟研究以及训练，此外医生操作机器人系统自动钻孔也需要在实体模型上进行钻孔的体外模拟训练，以便于让医生可以直观的判断机器人系统的精度。相关技术中存在一些用于进行牙齿种植体外模拟研究的实体模型，它们可以辅助提升医生的牙齿种植手术经验，例如相关技术中的实体模型包括石膏灌注模型，3D打印模型，丙烯酸材质模型、成品树脂模型等。在使用这些实体模型进行牙齿种植体外模拟研究时，可以由医生手动操作钻针在实体模型上钻孔或者由医生利用医疗机器人系统操作钻针自动在实体模型上钻孔，钻孔完成后，可将种植体植入到实体模型上的孔洞中，医生通过种植体植入实体模型的情况判断自身的牙齿种植手术操作是否满足要求，或者分析验证医疗机器人系统的手术操作、医疗机器人系统的精度是否满足要求。但是，相关技术中的这些实体模型由于无法有效地模拟人类颌骨特性，导致牙齿种植体外模拟研究的效果存在争议，使得医生难以积累有效的操作经验，且也难以得到较客观的对医疗机器人系统的手术操作、医疗机器人系统的精度进行分析验证的结果。

针对于此，参照图1-图5所示，根据本申请实施例的一方面，提供了一种牙齿种植模拟装置100，其包括：装置主体1；以及，至少一个凹坑2，至少一个凹坑2设置于装置主体1上，凹坑2的开口为具有预定半径的圆形，凹坑2的开口的半径R满足：0.5mm≤R≤1.0mm；凹坑2用于钻针伸入以使钻针通过凹坑2钻入装置主体1进行牙齿种植模拟；其中，装置主体1的密度ρ满足：5pcf≤ρ≤40pcf，且装置主体1的材质包括聚氨酯材料。

本申请实施例中的牙齿种植模拟装置100，由于其装置主体1的密度ρ满足5pcf≤ρ≤40pcf，与人类的颌骨的骨密度范围接近，且由于装置主体1的材质包括聚氨酯材料，使得可以利用该装置主体1更真实可靠地模拟人类的颌骨特性，此外由于装置主体1上设置有凹坑2，凹坑2的开口为具有预定半径的圆形，其能够在牙齿体外种植模拟研究时提供直观的种植位点，且凹坑2的开口的半径R满足0.5mm≤R≤1.0mm，在该取值范围内的凹坑2的开口的尺寸不会过大也不会过小，有助于使用者(例如医生)在手动操作钻针进行牙齿种植模拟时或者使用者(例如医生)控制机器人系统进行牙齿种植模拟时直观地观察种植点位是否偏移，进而能更方便使用者(例如医生)手动操作钻针或者控制机器人系统操作钻针伸入凹坑2，以使钻针通过凹坑2钻入装置主体1进行牙齿种植模拟。因此，本申请实施例中的牙齿种植模拟装置100可以作为牙齿种植体外模拟研究的实体模型，相对于相关技术中的其他类型的实体模型来说其能够更好地模拟人类颌骨特性，从而在使用其进行牙齿种植体外模拟研究能够获得更好的效果，使用者(例如医生)在使用其进行牙齿种植模拟时也能得到更有效的操作经验和训练经验，也能够使使用者更客观地得到对医疗机器人系统的手术操作、医疗机器人系统的精度进行分析验证的结果。因此，本申请实施例中的牙齿种植模拟装置100具有较高的应用价值。

下面对本申请实施例中的牙齿种植模拟装置100进行详细说明，应理解，下文中的内容并不作为对本申请实施例的任何限制。

本申请中，凹坑2的开口为具有预定半径的圆形，但凹坑2的具体形状在此不进行限制，例如在一些示例中，凹坑2可以为圆柱形凹坑等。优选地，在一些可选的实施例中，凹坑2包括半球形凹坑。设置于装置主体1上的半球型凹坑相对于其他形状的凹坑，能更好地在牙齿体外种植模拟研究时提供直观的种植位点，以保证牙齿种植体外模拟研究的效果。

本申请的凹坑2的开口的半径满足0.5mm≤R≤1.0mm，处于这样的取值范围内，使得凹坑2尺寸不会过大也不会过小，有助于使用者(例如医生)在手动操作钻针进行牙齿种植模拟时或者使用者(例如医生)控制机器人系统进行牙齿种植模拟时直观地观察种植点位是否偏移，进一步保证牙齿种植体外模拟研究的效果。

本申请中，在同一个装置主体1上，各个凹坑2的开口的半径可以相同或者也可以不同，本申请在此不进行限制。示例地，以凹坑2的开口的半径满足0.5mm≤R≤1.0mm为例，例如一个装置主体1上可以设置有16个凹坑2，则16个凹坑2中可以有4个0.5mm半径的凹坑2、8个0.8mm半径的凹坑2、4个1.0mm半径的凹坑2；或者，一个装置主体1上设置的16个凹坑2的半径均为1.0mm。应理解，这示例并不作为对本申请的限制。

本申请中的装置主体1可以是任意合适的形状，可以是规则形状也可以是不规则形状，在此不进行限制，例如装置主体1为规则形状时可以是长方体形状、圆柱体形状等。此外，对于装置主体1的大小，在此也不进行限制，可以依据需要制成合适的形状。

本申请中的装置主体1可以利用聚氨酯材料制成。聚氨酯材料被批准作为测试仪器和口腔植入物的标准材料，与其它模拟生物力学特性的离体骨模型相比，本申请的牙齿种植模拟装置100的装置主体1采用聚氨酯材料可以克服解剖学限制，同时存在着伦理优势，且对储存条件也没有过高要求。作为牙齿种植手术常用的材料，密度合适的聚氨酯材料可以模拟人类骨骼(例如人类颌骨等)的生物力学特性，且密度合适的聚氨酯材料具有较好的均一性和一致性，本申请中利用聚氨酯材料制成装置主体1，相对于其他材料来说，可使牙齿种植体外模拟研究更具真实感和可靠性，从而提高牙齿种植体外模拟研究的效果。

本申请中的装置主体1的密度ρ满足4pcf≤ρ≤45pcf，进一步可选地，装置主体1的密度ρ满足5pcf≤ρ≤40pcf。处于这样的取值范围内，使得装置主体1更好地模拟颌骨，以保证牙齿种植体外模拟研究的效果。

由于人类的颌骨的不同位置一般存在不同的密度，经研究，颌骨一般可以分为I类颌骨、Ⅱ类颌骨、Ⅲ类颌骨、Ⅳ类颌骨，这四种类型的骨密度依次降低。本申请针对这样的颌骨特性，可以依据实际需要将装置主体1制成合适的密度，例如以聚氨酯材料、5pcf≤ρ≤40pcf的装置主体1为例，可采用30pcf＜ρ≤40pcf的聚氨酯材料制成装置主体1以模拟I类颌骨，采用20pcf＜ρ≤30pcf的聚氨酯材料制成装置主体1以模拟Ⅱ类颌骨，采用10pcf＜ρ≤20pcf的聚氨酯材料制成装置主体1以模拟Ⅲ类颌骨，采用5pcf≤ρ≤10pcf的聚氨酯材料制成装置主体1以模拟Ⅳ类颌骨。

可选地，本申请的一个装置主体1的密度可以是基本均匀的，即整个装置主体1的密度基本相同，以5pcf≤ρ≤40pcf为例，则该装置主体1的密度ρ可以为5pcf、10pcf、15pcf、20pcf、25pcf、30pcf、35pcf、40pcf。

或者，在另一些实施例中，一个装置主体1可以包括多个密度不同的区域，例如模拟Ⅱ类颌骨的装置主体1，一个装置主体1分为4个区域，4个区域的密度分别为20pcf、25pcf、28pcf、30pcf。其余情况可类推，在此不进行限制和赘述。

又或者，在再一些实施例中，一个装置主体1的不同区域的密度可以逐渐过渡，例如模拟Ⅱ类颌骨的装置主体1，其不同区域的密度可以由20pcf逐渐过渡到30pcf。其余情况可类推，在此不进行限制和赘述。

可选地，在其他实现方式中，也可以选择不同的聚氨酯材料来模拟不同骨质的颌骨。例如，对于骨质为松质骨的颌骨来说，可选择不同的弹性模量的聚氨酯材料来进行模拟，示例地，可以选择弹性模量为137MPa、47.5MPa、23MPa、12.4MPa的聚氨酯材料来模拟不同的颌骨，当然这几个弹性模量取值仅作为示例并不作为对本实施例的限制。又例如，对于骨质为皮质骨来说，可选择不同的厚度的聚氨酯材料来进行模拟，示例地，可以选择厚度为1mm、2mm、3mm的聚氨酯材料来模拟不同的颌骨，当然这几个厚度取值仅作为示例并不作为对本实施例的限制。通过将不同密度、不同弹性模量、不同厚度的聚氨酯材料进行组合制作装置主体1，能够满足不同的牙齿种植体外模拟研究的需要。

在一些可选的实施方式中，牙齿种植模拟装置100还包括至少一个定位杆3，装置主体1上还开设有至少一个定位孔11，每个定位杆3用于穿设在一个定位孔11内，不同的定位杆3穿设在不同的定位孔11内；其中，在定位杆3穿设在定位孔11内时，定位杆3垂直于装置主体1开设该定位孔11的面。

本申请通过这样的结构，在使用者利用该牙齿种植模拟装置100进行牙齿种植模拟时，可以通过该穿设在定位孔11内且垂直于装置主体1开设该定位孔11的面的定位杆3进行定位，定位杆3能作为参考物，便于使用者直观观察到钻针植入时轴向的准确性，以便于能够直观地观察钻针伸入凹坑2时是否偏离预定方向，使用者可以更方便地操作钻针沿垂直于装置主体1的面的方向伸入凹坑2，以更好地进行牙齿种植模拟，提升使用者(例如医生等)牙齿种植手术的操作经验和训练经验。另外，在该牙齿种植模拟装置100用于使用者控制机器人系统操作钻针自动进行牙齿种植模拟时，由于现如今很多机器人系统使用摄像头等图像采集装置进行数据采集和定位，因此该定位杆3也可以用于在图像中给机器人系统操作钻针时作为其中一个定位参考物。

可选地，至少一个定位杆3可拆卸地穿设于定位孔11中。这样能够满足牙齿种植体外模拟研究的不同的需要。

本申请中不限制定位杆3的个数和在装置主体1上的具体设置位置，可以依据需要进行设置。例如，参照图2A、图2B、图2C所示，可以设置5个定位杆3，5个定位杆3分别设置于装置主体1的不同位置，在实际使用时，5个定位杆3可以全部安装在装置主体1上，也可以不全部安装在装置主体1上，在此不进行限制。

在一些可选的实施方式中，装置主体1上设置有网格状线条5，至少一个凹坑2开设于网格状线条5的网格交点处。

本申请通过这样的结构，在使用者利用该牙齿种植模拟装置100进行牙齿种植模拟时，可以通过眼视网格状线条5以及网格交点来辅助手动操作钻针时的定位，起到较好的定位效果，便于操作钻针从凹坑2更准确地钻入装置主体1，以提高牙齿种植体外模拟研究的效果；或者在使用者(例如医生等)控制机器人系统操作钻针进行牙齿种植体外模拟研究时，通过这样的网格状线条5以及网格交点也可以起到一定的定位作用。

可选地，网格状线条5形成的小网格可以是矩形等，优选为正方形，使得网格状线条中的每根线条彼此垂直形成各个网格交点。网格状线条5可以是涂画在装置主体1上的线条，或者参照图1、图2A、图3和图4所示的示例，网格状线条5也可以是刻上去的凹痕状线条，本申请中不进行限制。

可选地，在同一个装置主体1上，所有的凹坑2均设置于网格状线条5的网格交点处，不同的凹坑2设置于网格状线条5的不同的网格交点处，凹坑2的开口的圆形形状的圆心可与对应的网格交点重叠，以提高定位效果。

在一些实施例中，参照图2B、图2C，该牙齿种植模拟装置100也可以不采用网格状线条5，而是采用横向的线条或纵向的线条，这些线条均可以是刻痕状线条，本申请中对此不进行限制。

在一些可选的实施方式中，牙齿种植模拟装置100还包括导板(图中未示出)，导板设置于装置主体1上，导板上设置有至少一个开孔，至少一个开孔与至少一个凹坑2的至少部分对齐。

可选地，导板在不使用时可以从装置主体1上拆下，在使用时可以装到装置主体1上。导板的开孔可以为圆形形状，开孔的圆形形状的圆心可以和凹坑2的开口的圆形形状的圆心相对齐。通过导板，可以在使用本申请中的牙齿种植模拟装置100进行牙齿种植体外模拟研究时，更方便使用者操作钻针或使用者控制机器人系统操作钻针对准所要伸入的凹坑2，减小钻针伸入时的偏移，且由于导板固定较为稳固且稳定性较高，因此不会出现影响种植精度的情况，从而提高牙齿种植体外模拟研究的效果。

在一些可选的实施方式中，参照图1、图2A、图3所示，装置主体1还包括第一安装结构12，用于与外部的标识装置4上的第二安装结构41可拆卸地配合连接。

在此不限制第一安装结构12以及第二安装结构41的具体结构，可以依据标识装置4的第二安装结构41的形状制作出能够与之相适应的装置主体1的第一安装结构12。作为示例地，参照图1、图2A、图3所示，第一安装结构12包括安装槽，而对应的，参照图3所示，标识装置4上的第二安装结构41则包括能与该安装槽形成可拆卸配合的安装块。在实际安装时，将安装块和安装槽相配合，以使第一安装结构12与外部的标识装置4上的第二安装结构41形成配合连接。

本申请中的标识装置4可以用于机器人系统(例如医疗机器人系统)进行定位，例如，机器人系统采用采集装置(例如摄像头)采集包含标识装置4以及牙齿种植模拟装置100的图像数据，可以通过该图像进行定位，以操作钻针深入凹坑2进行牙齿种植体外模拟研究。本申请中不限制标识装置4的结构，例如参照图3、图4、图5所示，标识装置4可以包括多个定位标识点42，该定位标识点42可以是由不同颜色的色块(例如，可以由黑色色块和白色色块组成)组成，以便于摄像头拍摄后进行定位。对于这一部分的细节，在这里不进行赘述，将在下文中的牙齿种植模拟系统200的实施例中进行介绍。

可选地，参照图4所示，为了便于使用本申请的牙齿种植模拟装置100，可将装置主体1固定于一个固定结构14上，固定结构14使装置主体1倾斜，这样更方便使用者利用牙齿种植模拟装置100进行牙齿种植体外模拟研究。

在一些可选的实施方式中，参照图5所示，牙齿种植模拟装置100的装置主体1包括多个装置主体块13，多个装置主体块13中的每个装置主体块13均至少与一个装置主体块13相接触，每个装置主体块13与其相接触的至少一个装置主体块13的密度不同；至少一个凹坑2设置于至少一个装置主体块13上，和/或，至少一个凹坑2由相接触的两个装置主体块13拼接形成。

由前所述，人类的颌骨可以分为I类颌骨、Ⅱ类颌骨、Ⅲ类颌骨、Ⅳ类颌骨，这四种类型的骨密度依次降低，而在实际中，人类颌骨经常存在颌骨的骨密度不均匀的状态(例如常常是I～Ⅱ类颌骨的骨密度、Ⅱ～Ⅲ类颌骨的骨密度、Ⅲ～Ⅳ类颌骨的骨密度)，而本申请中的装置主体1通过设置多个装置主体块13，且多个装置主体块13中的每个装置主体块13均至少与一个装置主体块13相接触，每个装置主体块13与其相接触的至少一个装置主体块13的密度不同，可以针对性地模拟这种情况，例如可以由一个装置主体块13模拟一种类型的颌骨，多个装置主体块13针对性地模拟多种类型的颌骨。此外由于至少一个凹坑2可以是由相接触的两个装置主体块13拼接形成，使得在利用由相接触的两个装置主体块13拼接形成的凹坑2进行牙齿种植体外模拟研究时，可以在钻针通过凹坑2钻入由多个装置主体块13组成的装置主体1后，通过分析该两个装置主体块13的状态(例如可以是被挤压的状态)，来分析钻针钻入时对不同骨密度的颌骨的影响，以便于使用者(例如医生)获得更好的牙齿种植体外模拟研究的效果，提升实操经验。

可选地，凹坑2设置于装置主体块13上时，可以设置于装置主体块13的任意位置，本申请在此不进行限制。

可选地，而凹坑2由相接触的两个装置主体块13拼接形成时，例如参照图2B、图2C、图5所示，该凹坑2可以是由一个装置主体块13的边缘处设置的1/4球形凹坑与另一个装置主体块13的边缘处设置的另一个1/4球形凹坑拼接而成的半球型凹坑，两个1/4球形凹坑的半径相等，拼接形成的凹坑2的开口的半径R满足0.5mm≤R≤1.0m，且由于两个装置主体块13的密度不同，因此可以在钻针通过该凹坑2钻入由多个装置主体块13组成的装置主体1后，通过分析该两个装置主体块13的状态(例如可以是被挤压的状态)，来分析钻针钻入时对不同骨密度的颌骨的影响。

参照图2B、图2C所示，其示出了装置主体1由两个装置主体块13组成的状态，图2B中两个装置主体块13沿纵向依次排布，图2C中两个装置主体块13沿横向依次排布。这两个示例中，均示出了凹坑2设置在装置主体块13上的情况，也示出了凹坑2由相接触的两个装置主体块13拼接形成的情况。再参照图5所示，其示出的凹坑2均由相接触的两个装置主体块13拼接形成，未示出凹坑2设置于装置主体块13上的情况，但应理解这仅作为一个示例，其显然也可以同时存在凹坑2设置于装置主体块13上的情况。当然，这些示例并不作为对本申请中的任何限制。

可选地，各装置主体块13的大小和形状可以相同也可以不同，本申请中在此不进行限制。具体可以参照图2B、图2C、图5进行理解。

可选地，前述的装置主体1的第一安装结构12也可以由多个装置主体块13拼接形成，参照图2C所示的示例，该第一安装结构12由两个装置主体块13拼接形成；或者，前述的装置主体1的第一安装结构12也可以设置于一个装置主体块13上，参照图2B所示的示例，其中一个装置主体块13上设置有第一安装结构12，另一个装置主体块13上未设置第一安装结构12。当然，这些示例并不作为对本申请中的任何限制。

在一些可选的实施方式中，参照图5所示，牙齿种植模拟装置100的装置主体1包括四个装置主体块13，四个装置主体块13两两依次接触，且该四个装置主体块13的密度依次增加。

可选地，四个装置主体块13可以分别模拟I类颌骨、Ⅱ类颌骨、Ⅲ类颌骨、Ⅳ类颌骨，使得在同一牙齿种植模拟装置100可以同时模拟I～Ⅱ类颌骨的骨密度、Ⅱ～Ⅲ类颌骨的骨密度、Ⅲ～Ⅳ类颌骨的骨密度的状态，使得在使用这种实施方式中的牙齿种植模拟装置100进行牙齿种植体外模拟研究的结果更具说服力，从而提供更好的牙齿种植体外模拟研究的效果。

例如，参照图5所示，四个装置主体块13沿顺时针方向依次拼接设置。当然，这种结构仅作为示例，而不作为对本申请中的任何限制。

为了使得多个装置主体块13组装成装置主体1时彼此接触的稳定性，在一些可选的实施方式中，参照图5所示，牙齿种植模拟装置100还包括夹紧组件6，夹紧组件6设置于多个装置主体块13的外侧，并固定多个装置主体块13彼此之间的相对位置。

可选地，参照图5所示，夹紧组件6可以包括多个固定板61和多个固定螺钉62，该多个固定板61通过多个固定螺钉62固定，多个固定板61可以设置在多个装置主体块13的外侧，并固定多个装置主体块13彼此之间的相对位置，固定螺钉62防止多个固定板61散开，以维持多个装置主体块13安装时彼此接触的稳定性。

可选地，夹紧组件6(例如包括多个固定板61和多个固定螺钉62)可以采用在拍摄CBCT(Cone beam CT的简称，即锥形束CT，是一种口腔手术时常用的影像技术)时不易显影的材料，在牙齿种植体外模拟研究时操作钻针钻入由多个装置主体块13组成的装置主体1后，可以拍摄CBCT影像来验证钻针的位置是否达到预定位置，采用不易显影的材料制成夹紧组件6可以减少CBCT影像上的伪影，从而可降低干扰。

例如，夹紧组件6可以采用ABS材料、PVC材料等，或者也可以为其他材料，本申请中不进行限制。例如，在一些实施例中，可以是固定板61采用ABS材料，固定螺钉62采用PVC材料。固定螺钉62可以采用任意类型的螺钉，例如可以是十字盘头螺钉。

可以理解的是，以上内容仅是本申请实施例中的牙齿种植模拟装置100的一些可选的实施例，其并不作为对本申请实施例中的任何限制。

综合以上内容可以看出，本申请实施例中的牙齿种植模拟装置100，由于其装置主体1的密度ρ满足5pcf≤ρ≤40pcf，与人类的颌骨的骨密度范围接近，且由于装置主体1的材质包括聚氨酯材料，使得可以利用该装置主体1更真实可靠地模拟人类的颌骨特性，此外由于装置主体1上设置有凹坑2，凹坑2的开口为具有预定半径的圆形，其能够在牙齿体外种植模拟研究时提供直观的种植位点，且凹坑2的开口的半径R满足0.5mm≤R≤1.0mm，在该取值范围内的凹坑2的开口的尺寸不会过大也不会过小，有助于使用者(例如医生)在手动操作钻针进行牙齿种植模拟时或者使用者(例如医生)控制机器人系统进行牙齿种植模拟时直观地观察种植点位是否偏移，进而能更方便使用者(例如医生)手动操作钻针或者控制机器人系统操作钻针伸入凹坑2，以使钻针通过凹坑2钻入装置主体1进行牙齿种植体外模拟研究。因此，本申请实施例中的牙齿种植模拟装置100可以作为牙齿种植体外研究的实体模型，相对于相关技术中的其他类型的实体模型来说其能够更好地模拟人类颌骨特性，从而在使用其进行牙齿种植体外研究能够获得更好的效果，使用者(例如医生)在使用其进行牙齿种植体外模拟研究时也能得到更有效的操作经验和训练经验，也能够使使用者更客观地得到对医疗机器人系统的手术操作、医疗机器人系统的精度进行分析验证的结果。因此，本申请实施例中的牙齿种植模拟装置100具有较高的应用价值。

根据本申请实施例中的另一方面，参照图6所示，还提供了一种牙齿种植模拟系统200，包括：如前述实施例中任一项的牙齿种植模拟装置100以及机器人系统300；机器人系统300包括：标识装置4、采集装置7、操作装置8、控制装置9；采集装置7，用于采集包含标识装置4和牙齿种植模拟装置100的第一图像数据；操作装置8包括钻针；控制装置9，与采集装置7和操作装置8连接，并用于接收采集装置7发送的第一图像数据，并根据第一图像数据，控制钻针从凹坑2钻入装置主体1进行牙齿种植模拟。

本申请中的机器人系统300，可以是医疗机器人系统，例如可以专用于牙科手术，使用者(例如医生)可以通过控制该机器人系统300自动进行牙齿种植手术。该牙齿种植模拟系统200由于包括前述实施例中的牙齿种植模拟装置100，因此使用者可以利用该牙齿种植模拟系统200对机器人系统300进行牙齿种植体外模拟研究，从而提升经验不足的医生使用机器人系统300进行牙齿种植手术的实操经验，也能够使使用者(例如医生)更客观地得到对医疗机器人系统的手术操作、医疗机器人系统的精度进行分析验证的结果。

例如，采集装置7可包括一个或者多个能够获取图像数据的摄像头，操作装置8还可包括机械臂，钻针连接在机械臂上，控制装置9根据第一图像数据，控制机械臂运动，进而控制钻针从凹坑2钻入装置主体1进行牙齿种植模拟。

本申请中的标识装置4可以用于机器人系统300进行定位，可选地，参照图3、图4、图5所示，该标识装置4可包括多个定位标识点42，该定位标识点42可以是由不同颜色的色块(例如，可以由黑色色块和白色色块组成)组成，以便于采集装置7包括的摄像头拍摄后进行定位。

可选地，控制装置9具体用于：根据第一图像数据中包含的多个定位标识点42的图像，建立坐标系；根据第一图像数据中包含的牙齿种植模拟装置100的图像，确定装置主体1和各个凹坑2在坐标系中的坐标集；根据凹坑2的坐标集和装置主体1的坐标集，控制钻针从凹坑2钻入装置主体1。

例如，建立坐标系的过程例如可以是通过至少三个定位标识点42的图像来进行，至少三个定位标识点形成两条相互垂直的直线作为两条坐标轴(例如作为X轴、Y轴)，再取垂直于该两条坐标轴的直线作为第三条坐标轴(例如Z轴)，从而形成坐标系(该坐标系为三维坐标系)。当确定了该坐标系后，可以为空间内的任一点分配唯一的坐标点，依据第一图像数据对牙齿种植模拟装置100的装置主体1和凹坑2的各点分别分配坐标，以确定装置主体1和各个凹坑2在坐标系中的坐标集，可以通过对控制装置9进行配置(例如编程等)，使得控制装置9根据凹坑2的坐标集和装置主体1的坐标集控制操作装置8的钻针从预定的凹坑2钻入预定的装置主体。通过这样的方式，可以完成控制装置9控制钻针从凹坑2钻入装置主体1以进行牙齿种植体外模拟研究的目的。

可选地，控制装置9具体用于：根据凹坑2的坐标集和装置主体1的坐标集，确定钻针预计钻入装置主体1内的预计位置的第一位置坐标集；基于第一位置坐标集，控制钻针从凹坑2钻入装置主体1。

例如，在利用该牙齿种植模拟系统200进行牙齿种植体外模拟研究时，可以预先设定钻针伸入装置主体内的预定位置，该位置对应一个第一位置坐标集，之后控制装置9控制操作装置8的钻针从凹坑2钻入装置主体1，在理想情况下钻针在钻入装置主体1能够达到该预定位置，以完成牙齿种植体外模拟研究的目的。

可选地，采集装置7还用于：采集钻针钻入装置主体1内的第二图像数据；控制装置9还用于：接收采集装置7发送的第二图像数据；根据第二图像数据，确定钻针钻入装置主体1内的所处的实际位置的第二位置坐标集；确定第二位置坐标集和第一位置坐标集之间的偏差数据。

可选地，第二图像数据可以是CBCT影像数据，拍摄时可以对钻入装置主体1的钻针进行显影，而后可根据第二图像数据确定钻针钻入装置主体1内的所处的实际位置在前述的坐标系中的坐标集(即第二位置坐标集)，之后通过确定第二位置坐标集和第一位置坐标集之间的偏差数据，可以依据该偏差数据分析得到机器人系统300在进行牙齿种植手术时的精度数据，从而有利于使用者(例如医生等)基于该偏差数据以及分析出的精度数据更客观地得到对机器人系统300的手术操作、机器人系统300的精度进行分析验证的结果，并可以基于该偏差数据以及分析出的精度数据对机器人系统300进行调整，从而获得牙齿种植体外模拟研究的更好的效果，并使机器人系统300在后续使用时能够更好地满足实际牙齿种植手术时的需要。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。需要注意，本申请中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种牙齿种植模拟装置(100)，其特征在于，包括：

装置主体(1)；以及，

至少一个凹坑(2)，所述至少一个凹坑(2)设置于所述装置主体(1)上，所述凹坑(2)的开口为具有预定半径的圆形，所述凹坑(2)的开口的半径R满足：0.5mm≤R≤1.0mm；

所述凹坑(2)用于钻针伸入以使所述钻针通过所述凹坑(2)钻入所述装置主体(1)进行牙齿种植模拟；

其中，所述装置主体(1)的密度ρ满足：5pcf≤ρ≤40pcf，且所述装置主体(1)的材质包括聚氨酯材料。

2.根据权利要求1所述的牙齿种植模拟装置(100)，其特征在于，所述凹坑(2)包括半球形凹坑。

3.根据权利要求1所述的牙齿种植模拟装置(100)，其特征在于，

所述牙齿种植模拟装置(100)还包括至少一个定位杆(3)，所述装置主体(1)上还开设有至少一个定位孔(11)，每个定位杆(3)用于穿设在一个定位孔(11)内，不同的定位杆(3)穿设在不同的定位孔(11)内；

其中，在所述定位杆(3)穿设在所述定位孔(11)内时，所述定位杆(3)垂直于所述装置主体(1)开设该定位孔(11)的面。

4.根据权利要求3所述的牙齿种植模拟装置(100)，其特征在于，至少一个定位杆(3)可拆卸地穿设于定位孔(11)中。

5.根据权利要求1所述的牙齿种植模拟装置(100)，其特征在于，所述装置主体(1)上设置有网格状线条(5)，所述至少一个凹坑(2)开设于所述网格状线条(5)的网格交点处。

6.根据权利要求1所述的牙齿种植模拟装置，其特征在于，所述装置主体(1)还包括第一安装结构(12)，用于与外部的标识装置(4)上的第二安装结构(41)可拆卸地配合连接。

7.根据权利要求1所述的牙齿种植模拟装置(100)，其特征在于，所述装置主体(1)包括多个装置主体块(13)，所述多个装置主体块(13)中的每个装置主体块(13)均至少与一个装置主体块(13)相接触，每个装置主体块(13)与其相接触的至少一个装置主体块(13)的密度不同；

至少一个凹坑(2)设置于至少一个装置主体块(13)上，和/或，至少一个凹坑(2)由相接触的两个装置主体块(13)拼接形成。

8.根据权利要求7所述的牙齿种植模拟装置(100)，其特征在于，所述牙齿种植模拟装置(100)包括四个装置主体块(13)，四个装置主体块(13)两两依次接触，且该四个装置主体块(13)的密度依次增加。

9.根据权利要求7或8所述的牙齿种植模拟装置(100)，其特征在于，所述牙齿种植模拟装置(100)还包括夹紧组件(6)，所述夹紧组件(6)设置于多个装置主体块(13)的外侧，并固定所述多个装置主体块(13)彼此之间的相对位置。

10.一种牙齿种植模拟系统(200)，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的牙齿种植模拟装置(100)；以及，

机器人系统(300)，所述机器人系统(300)包括：

标识装置(4)；

采集装置(7)，用于采集包含标识装置(4)和所述牙齿种植模拟装置(100)的第一图像数据；

操作装置(8)，所述操作装置(8)包括钻针；

控制装置(9)，与采集装置(7)和操作装置(8)连接，并用于接收所述采集装置(7)发送的第一图像数据，并根据所述第一图像数据，控制所述钻针从所述凹坑(2)钻入装置主体(1)进行牙齿种植模拟。

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