TWI637731B - Method and system for registering dental instruments for dental implants - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種用於植牙之牙科器具之位置註冊方法與系統，其包括下列步驟：一光學定位元件裝設步驟與一註冊步驟。系統可先依照追蹤主機拍攝光學定位元件位置與牙科器具的位置，藉以計算並記錄探針位置與其他光學定位元件的相對位置關係，進而達到註冊之目的，藉此可供醫師在手術的同時，透過顯示畫面了解牙科器具深入指定部位的位置，以提供輔助手術施術位置準確之功效。

Description

用於植牙之牙科器具之位置註冊方法與系統

本發明係為一種在進行植牙或牙科手術時，對所使用的牙科器具進行定位與註冊的方法與系統。

在植牙技術中，靜態導引是在術前對患者二維口腔掃瞄影像資料，進行影像處理取得骨頭組織的位置，再重建數位模型，最後利用機械加工方式產出定位輔助裝置，例如：植牙導板。此種裝置在手術中可以提供物理性的固定鑽孔方向輔助，但在手術進行時，因為導板會覆蓋手術部位，無法直接目視手術狀況，因此是依醫師的判斷在齒槽骨鑽入放置植體所需的孔洞，並且無法依照患者口腔內的即時狀況(如骨質、進行微調，而植入的深度亦由醫師的主觀認知為主，並在過程中需反覆確認，故存在手術風險與手術計劃的有效性。

由於植牙技術會將植體置入齒槽骨，透過齒槽骨癒合夾持植體，使得牙釘可以穩固地維持在預設的位置。倘若牙釘未達預定深度，則會容易在承受壓力時歪斜，甚致使得牙骨表面裂開，若超過預計深度，亦會在裝設過程中，牙骨表面撐裂。故如何使牙釘進入到最適當的位置，是相當重要的。在臨床手術多變的狀況下，如何結合醫師的專業，安排精 確的手術計劃，術中可以導引至規劃位置的設備，並能結合醫師的臨床經驗判斷，在術中有突發或是醫學影像無法判讀的意外狀況中，能有適當的判斷，尤其目前的技術均未能提供即時、正確的器具位置。故，目前急需一套最佳解決方案，以能提升植牙手術的成功率，達到降低植牙手術的風險。

為克服前述問題，本發明係提供一種用於植牙之牙科器具之位置註冊方法與系統。透過此方法與系統可在手術的同時了解牙科器具相對於牙骨深入的位置，達到提供輔助手術準確進行之功效。

為達上述目的，本發明所提供的一種牙科器具之位置註冊方法，係包括下列步驟：一光學定位元件裝設步驟與一註冊步驟。

光學定位元件裝設步驟：於一牙科器具上設置數個光學定位元件，其中，所述之牙科器具係裝設有一探針。

註冊步驟：將該探針插入一註冊組件內的一插槽，該插槽之周圍設置有數個光學定位元件，並經由一追蹤主機進行拍攝位於該牙科器具上之各光學定位元件與該註冊組件上之光學定位元件。其中，該追蹤主機將所拍攝的影像傳遞至所訊號連接的一系統中，該系統於記錄該牙科器具上的各光學定位元件與該註冊組件上之光學定位元件的位置後，即使該牙科器具完成位置註冊。

經由上述之方法，系統可先依照追蹤主機拍攝光學定位元件位置與牙科器具的位置，藉以計算並記錄探針位置與其他光學定位元件 的相對位置關係，進而達到註冊之目的。

進者，該追蹤主機可進一步包括二台光學攝影鏡頭，其中此二台光學攝影鏡頭係位於同一平面且其拍攝路徑具有一夾角，藉以可提升各光學定位元件的位置被追蹤主機定位的準確性。

較佳者，其中該追蹤主機進一步設置複數個具不可見紅外光之發光二極體，藉以提升定位的準確性。

較佳者，該牙科器具上的各光學定位元件與該註冊組件上之各光學定位元件可為反光貼紙或是反光球。

較佳者，該註冊組件進一步包括一連接端與一框體，該連接端鄰近於該插槽，用以與一外部架體或一手柄連接；該框體自該插槽兩側向上延伸形成，用以置放該些光學定位元件。藉以提升註冊時，手機與註冊組件位置的準確性。

本發明係再提供一種用於所述方法之註冊組件，包括一插槽、一連接端與一框體，其中該連接端鄰近於該插槽，用以與一外部架體或一手柄連接；該框體自該插槽兩側向上延伸形成，用以置放數個光學定位元件。藉此註冊組件可供植牙用手機進行位置的註冊作業，進而供設備精準即時分析手機相對於牙骨的位置，以利於手術的進行。

本發明再提供一種用於牙科器具之位置註冊系統，其包括一系統主機、一追蹤主機、一註冊組件與複數個光學定位元件。系統主機係用以運算、儲存與顯示資訊。追蹤主機係包括二台光學攝影鏡頭，其中此二台光學攝影鏡頭係位於同一平面且其拍攝路徑具有一夾角。註冊組件 包括一插槽、一連接端與一框體，其中該連接端鄰近於該插槽，用以與一外部架體或一手柄連接，該框體自該插槽兩側向上延伸形成。光學定位元件係分別裝設於該註冊組件與一牙科器具，其中，該些光學定位元件係具反光效果。

藉此註冊系統可供醫師在進行手術前，先對手機進行註冊作業，以完成定位作業，在進行手術時，可追蹤手機深入骨內的位置。

根據上述諸多優點，並為使審查委員對本發明能進一步的瞭解，故揭露一較佳之實施方式如下，配合圖式、圖號，將本發明之構成內容及其所達成的功效詳細說明如後。

10‧‧‧系統主機

20‧‧‧追蹤主機

21‧‧‧光學攝影鏡頭

22‧‧‧不可見紅外光之發光二極體

30‧‧‧註冊組件

31‧‧‧插槽

32‧‧‧連接端

33‧‧‧框體

34‧‧‧穿設部

40‧‧‧光學定位元件

θ‧‧‧夾角

T‧‧‧牙科器具

T2‧‧‧探針

S1‧‧‧光學定位元件裝設步驟

S2‧‧‧註冊步驟

S3‧‧‧步驟

第1圖係為本發明實施例之流程圖。

第2圖係為本發明實施例之光學攝影機的立體示意圖。

第3圖係為本發明實施例之器具的側視示意圖。

第4圖係為本發明實施例之器具進行定位之示意圖。

第5圖係為本發明實施例之器具於進行手術之立體模擬示意圖。

為了達成上述各項目的及功效，於此僅搭配圖式舉一實施例，俾便在本領域中具通常知識者能夠就各項目的據以實施。又，於下列實施例係將方法與系統同時進行闡述，以便於本領域之相關技術人員易於 了解本發明之實施方法。

請參閱第1圖所示牙科器具之位置註冊方法的流程圖與第2圖至第5圖所示之裝置示意圖，本方法係包括下列步驟：一光學定位元件裝設步驟S1、一註冊步驟S2與一步驟S3。

本實施例之方法將會配合第2圖至第5圖所示之註冊系統實施例示意圖進行解說。

註冊系統包括一系統主機10、一追蹤主機20、一註冊組件30與複數個光學定位元件40。系統主機10係用以運算、儲存與顯示資訊，尤其是對本實施例中的各追蹤主機20所拍攝取得的照片或是影像進行運算與分析，並可使用於手術的器械位置先經與註冊組件30進行位置的註冊作業，使得施術過程中，醫師可經由系統主機10所顯示的內容精準判斷角度與深度等數值。

追蹤主機20包括二台光學攝影鏡頭21，此二台光學攝影鏡頭21係位於同一平面且其拍攝路徑具有一夾角θ，藉以取得角度相交的畫面，而可進行距離位置的判斷。

如第4圖所示，註冊組件30包括一插槽31、一連接端32與一框體33。該連接端32鄰近於該插槽31，用以與一外部架體(圖未示)或一手柄(圖未示)連接。該框體33自該插槽31兩側向上延伸形成，用以設置數個光學定位元件40。再者，該框體33進一步包括一穿設部34，且該穿設部34與該插槽31相連通，且該插槽31位於該穿設部34旁，該穿設部34可供該牙科器具穿設後接觸該插槽31，藉以可限制牙科器具穿設的路徑，以可供定位註冊時使用。

如第3圖與第4圖所示，該些光學定位元件40分別裝設於該註冊組件30與一牙科器具T。該追蹤主機20之光學攝影鏡頭21於拍攝取得該些光學定位元件40的位置後(即包含裝設於該註冊組件30上與該牙科器具T上)，再於系統主機10選擇或儲存影像且位於該註冊組件30上的光學定位元件40，系統主機10即可判斷其他光學定位元件40是位於牙科器具T上，並根據在牙科器具T上之光學定位元件40的位置作為判別牙科器具T的位置與角度，如此即完成註冊之目的。又，因牙科器具T上之探針T2在進行註冊作業時，已將插入於該插槽31內，故除可根據光學定位元件40判斷牙科器具T位置外，更可先設定探針T2的位置與長度，再根據所攝像到的光學定位元件40判斷探針T2在施做時的位置深度，達到精確植牙手術之目的。

另，該些光學定位元件40皆可具反光效果，當該追蹤主機20在取得影像後，將會根據該些光學定位元件40所在的位置判斷手術器具的位置與角度，再據以推算及其目前深入齒骨的深度，藉以供醫生從畫面取得器具在骨內即時的位置，可減少誤判而造成的傷害。

本發明之註冊方法步驟係包括：光學定位元件40裝設步驟S1、註冊步驟S2與步驟S3。所述之光學定位元件40裝設步驟S1：係於一牙科器具T上設置數個光學定位元件40，又，所述之牙科器具T裝設有一探針T2，該探針T2係自該牙科器具T本體向外凸出。

註冊步驟S2：將該探針T2插入註冊組件30的插槽31，該插槽31之周圍設置有數個光學定位元件40，並經由一追蹤主機20進行拍攝位於該牙科器具T上與該註冊組件30上之光學定位元件40。

步驟S3：該追蹤主機20將所拍攝的影像傳遞至所訊號連接 的一系統主機10中，該系統主機10用以記錄該牙科器具T上的各光學定位元件40與該註冊組件30上之光學定位元件40的位置後，用以記錄各裝設於牙科器具T之光學定位元件40與註冊組件30上之各光學定位元件40的相對位置關係，即使該牙科器具T完成位置註冊。其中，各位於註冊組件30上之光學定位元件40可經由使用者透過手動進行選取，亦可先於系統主機設定註冊組件30的形狀大小，以進行自動識別判斷位於牙科器具T上之光學定位元件40。

如第2圖所示，該追蹤主機20包括二台光學攝影鏡頭21，其中此二台光學攝影鏡頭21係位於同一平面且其拍攝路徑具有一夾角θ，透過此二光學攝影鏡頭，可精準地將各光學定位元件40的相對位置計算而得，進而得到牙科器具T的位置。

如圖所示，該追蹤主機20進一步設置複數個具不可見紅外光之發光二極體22。藉此可提升追蹤主機20的光學攝影鏡頭21於拍攝影像時，可以使各光學定位元件40更加明確，利於追蹤主機20取得該些光學定位元件40的位置，進而於系統主機中判斷出牙科器具T的位置，並將其顯示於螢幕以供醫生作為手術判斷深度與位置之用。

該牙科器具T上的各光學定位元件40與該註冊組件30上之各光學定位元件40可為反光貼紙或是反光球等具有反光能力的元件，並且可為黏貼或是機械力固定之方式結合於該些器械上。客戶執行手術後可拆掉定位裝置，方便手機、器械清洗、消毒，下次執行手術前客戶可以再自行校正手機。該光學定位元件40為可拋棄式，避免光學反光點舊化影響光學註冊的精確度。

綜上所述，僅為本發明之實施例，其可據以衍生之運用範圍廣泛，倍增生產效率亦可兼顧生產成本，實具產業利用價值。凡與本發明技術思想相同之簡易轉換或等效轉換者，皆屬本發明之專利範圍之中。

Claims (7)

1. 一種牙科器具之位置註冊方法，係包括下列步驟：一光學定位元件裝設步驟，其係於一牙科器具上設置數個光學定位元件，其中，所述之牙科器具係裝設有一探針，且該些光學定位元件為可拋棄式材質；一註冊步驟，其係將該探針插入一註冊組件內，該註冊組件包括一插槽與一框體，該插槽設置於該框體，該框體設置有數個光學定位元件，並經由一追蹤主機進行拍攝位於該牙科器具上之各光學定位元件與該註冊組件上之光學定位元件，又，該框體進一步包括一穿設部，且該穿設部與該插槽相連通，並且該插槽位於該穿設部旁，該穿設部可供該牙科器具穿設後接觸該插槽；該追蹤主機將所拍攝的影像傳遞至所訊號連接的一系統中，該系統於記錄該牙科器具上的各光學定位元件與該註冊組件上之光學定位元件的位置後，即使該牙科器具完成位置註冊。
2. 如請求項1所述之牙科器具之位置註冊方法，其中該追蹤主機包括二台光學攝影鏡頭，其中此二台光學攝影鏡頭係位於同一平面且其拍攝路徑具有一夾角。
3. 如請求項2所述之牙科器具之位置註冊方法，其中該追蹤主機進一步設置複數個具不可見紅外光之發光二極體。
4. 如請求項1所述之牙科器具之位置註冊方法，其中該牙科器具上的各光學定位元件與該註冊組件上之各光學定位元件可為反光貼紙或是反光球。
5. 如請求項1所述之牙科器具之位置註冊方法，其中該註冊組件進一步包括一連接端，該連接端鄰近於該插槽，用以與一外部架體或一手柄連接。
6. 一種用於牙科器具之位置註冊系統，包括：一系統主機，係用以運算、儲存與顯示資訊；一註冊組件，係包括一插槽、一連接端與一框體，其中該連接端鄰近於該插槽，用以與一外部架體或一手柄連接；該插槽設置於該框體，又，該框體進一步包括一穿設部，且該穿設部與該插槽相連通，並且該插槽位於該穿設部旁，該穿設部可供該牙科器具穿設後接觸該插槽；以及，複數個光學定位元件，係分別裝設於該框體與一牙科器具，其中，該些光學定位元件係具反光效果，且該些光學定位元件為可拋棄式材質；一追蹤主機，係與該系統主機訊號連接，用以擷取影像來追蹤該些光學定位元件的位置。
7. 如請求項6所述之用於牙科器具之位置註冊系統，其中該追蹤主機包括二台光學攝影鏡頭，其中此二台光學攝影鏡頭係位於同一平面且其拍攝路徑具有一夾角。