牙科手机用钻头的三维空间度的校正装置及校正方法

申请号 CN201510561065.8 申请日 2015-09-06 公开(公告)号 CN105455914B 公开(公告)日 2017-10-13
申请人 南允; 郑广友; 发明人 南允; 郑广友;
摘要 本 发明 的技术课题是提供了一种牙科手机用 钻头 的三维空间 角 度的校正装置及校正方法,这种装置不但没有为了追踪(tracking)的基准主体(reference body),或附加的摄像头等测定装备,而且使用起来也不受周边环境的限制。为了达成上述目标,根据本发明 实施例 的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,作为用来校正包括患者牙体和颌骨在内的 口腔 颌面领域的硬组织和包括软组织构造物在内的牙体构造物的牙科手机钻头的三维空间角度的牙科用手机钻头的三维空间角度的校正装置。
权利要求

1.一种牙科手机用钻头的三维空间度的校正装置,作为用来校正包括患者牙体和颌骨在内的口腔颌面领域的硬组织和包括软组织构造物在内的牙体构造物的牙科手机钻头的三维空间角度的牙科用手机钻头的三维空间角度的校正装置,其包含了:安装在上述牙科手机的固定部上的外壳;用来实时测定上述外壳角度的第1传感部;用来实时测定上述患者头部位置的第2传感部;对上述第1传感部测定的角度进行首次校正使其成为上述钻头的角度,并考虑上述第2传感部测定的角度,把上述经首次校正得到的钻头角度作为上述牙体构造物的上述钻头角度的校正值,实时进行第2次校正并计算出上述钻头三维空间角度的计算部;在上述计算部的三维空间角度中,把与上述牙体构造物相关的上述钻头的三维空间角度设定成为手术者所希望的三维空间角度并将所希望的三维空间角度设置成标准三维空间角度的设定部;以及当上述计算部的三维空间角度超出上述标准三维空间角度所设置的范围时,将发出警告信息的显示部;
其中,上述显示部包括:上述钻头向+X轴方向的右侧倾斜所显示的第1灯管;上述钻头向-Y轴方向的下方倾斜所显示的第2灯管;上述钻头向-X轴方向的左侧倾斜所显示的第3灯管,以及上述钻头向+Y轴方向的上侧倾斜所显示的第4灯管,
上述钻头的三维空间角度向一侧偏斜,脱离上述标准三维空间角度的设定范围时,上述钻头则向上述一侧的相反侧倾斜,安装在上述相反侧上的灯管中的第1颜色将持续发亮,安装在上述一侧的灯管中、具有上述第1颜色的灯管则一闪一闪从而进行显示。
2.根据权利要求1的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述外壳可以脱离上述牙科手机的固定部。
3.根据权利要求2的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述外壳为了能够脱离上述牙科手机的固定部还具备了中空部。
4.根据权利要求1的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述外壳与上述牙科手机的固定部是一体形成的。
5.根据权利要求3的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上 述中空部的内周面上安装了防震部件。
6.根据权利要求1的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述第1传感部及上述第2传感部分别是电子传感器
7.根据权利要求6的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述第1传感部及上述第2传感部分别包含了作为电子传感器的转速传感器加速度传感器。
8.根据权利要求1的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述显示部包括无线或有线通信模,上述通信模块向外部的终端机传送警告信息。
9.根据权利要求1的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述第1灯管、上述第2灯管、上述第3灯管、上述第4灯管分别是由具有一种以上颜色的灯组成的一个组合。
10.根据权利要求1的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述外壳是中空的圆筒形,上述第1灯管、上述第2灯管、上述第3灯管、上述第4灯管可以是一个灯管组合,而且上述灯管组合环绕在外壳的外周上,按照设定好的距离复数排列。
11.根据权利要求1的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述设定部还包括开关,手术者确定好上述钻头角度后按下开关就可以把确定好的角度设置成为上述标准的三维空间角度。
12.根据权利要求11的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,上述开关可以安装成用脚踩踏的脚板。
13.一种牙科手机用钻头的三维空间角度的校正方法,作为用来校正包括患者牙体和颌骨在内的口腔颌面领域的硬组织和包括软组织构造物在内的牙体构造物的牙科手机钻头的三维空间角度的牙科用手机钻头的三维空间角度的校正方法,其包含了:分别实时测定上述牙科手机的角度以及上述患者头部角度的测定阶段;对上述测定的牙科手机角度进行首次校正使其成为上述钻头的角度,并考虑上述头部的角度,把上述经首次校正得到的钻头角度作为上述牙体构造物的上述钻头角度的校正值,实时进行第2次校正并计算出上述钻头三维空间角度的计算阶段;在上述计算出的三维空间角度中,把与上述牙体构造物相关的上述钻头的三维空间角度 设定成为手术者所希望的三维空间角度并将所希望的三维空间角度设置成标准三维空间角度的设定阶段;以及当上述计算出的三维空间角度超出上述标准三维空间角度所设置的范围时,通过发出警告信息进行显示的显示阶段;
在上述显示阶段,若向作为+X轴方向的右侧偏斜,三维空间角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示为向作为-X轴方向的左边倾斜,若向作为-Y轴方向的下侧偏斜,三维空间角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示为向作为+Y轴方向的右侧倾斜,若向作为-X轴方向的左侧偏斜,三维空间角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示为向作为+X轴方向的右侧倾斜,然后,若向作为+Y轴方向的上侧偏斜,三维空间角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示为向作为-Y轴方向的下侧倾斜;
上述钻头的三维空间角度向一侧偏斜,脱离上述标准三维空间角度的设定范围时,上述钻头则向上述一侧的相反侧倾斜,安装在上述相反侧上的灯管中的第1颜色将持续发亮,安装在上述一侧的灯管中、具有上述第1颜色的灯管则一闪一闪从而进行显示。
14.根据权利要求13的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正方法,在上述计算阶段中,为了实时测量上述牙科手机的角度并较正上述钻头的角度,将使用以下方程式:
x,y,z是钻头的位置,x',y',z'是牙科手机的固定部位置,θ是固定部沿平方向延长的假想第1线和钻头的垂直假想第2线之间形成的角度。
15.根据权利要求13的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正方法,上述显示阶段还包括了通过无线或有线向外部的终端机传送警告信息的过程。

说明书全文

牙科手机用钻头的三维空间度的校正装置及校正方法

技术领域

[0001] 本发明是关于牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置及校正方法的。

背景技术

[0002] 一般来说,牙科手机主要用于切削、打洞或是牙槽骨打洞等,其末端安转了能够回转的钻头。
[0003] 需要准确使用此牙科手机的手术日渐增加。为了满足拔牙手术和种植牙植入手术——这两种被称之为现代牙科手术两大支柱——的要求,已经有了很大的发展。精准的牙科手术不仅可以提高手术的完成度,增加镶牙物的寿命,而且还能够减少手术所需的时间,使得减少术后并发症的微创手术(minimally invasive technique)成为可能。其中,角度的准确性在铸造金冠的基牙形成,以及种植牙植入中需要特别强调。
[0004] 为了防止铸造金冠脱落,需要有充分的固位和合适的牙体固位型。铸造修复体的固位力由基牙磨除部的轴壁聚合度、表面积、铸造物的内部表面粗糙度等决定的,其中聚合度是准素因子(primary factor),其相关研究也有很多。聚合度的定义是通过磨除牙体在基齿上形成的与其相对的两个轴壁的延长线所构成的角度,能够影响金冠的固位,最适的聚合度应该是在5°到12°之间。另外,角度的精准性对于牙科用种植牙植入的最佳审美效果以及延长寿命都是非常重要的。种植牙植入的角度是由施加在种植牙上的咬合力,以及修复体的固位力决定的。特别是,当植入两个以上的牙科用种植牙时,各个种植牙之间的植入角度将对种植牙的功能及寿命起到决定性的作用。
[0005] 在此类的牙科手术中,角度的精准性是非常重要的,但是现存的使用手机的牙科手术并没有表现出这一重要性。这一点在关于铸造用金冠基齿的聚合度的相关研究中被广泛指出。在实际的临床应用中,分析已形成的478个铸造金属管基齿的轴壁聚合度,其结果显示:实际轴壁聚合度为21°,也有报告称不同的手术者在聚合度上也有较大的差异。其他的研究显示,实际临床当中磨除基齿时轴壁聚合度是在14°到20°之间,支持了上述事实。这与理想中的数值相差甚远。这种轴壁聚合度的增加,与使用的粘固剂种类无关,是由于平均的固位力减少造成的。在固定的镶牙物中,陶瓷破损(16%)所引起的问题正是由于固位力不足导致的粘贴不良(15.1%),因此能够防止并预防聚合度的增加。
[0006] 上述不精准的临床后果都是因为在使用现存牙科手机的手术中,能依靠的往往只有手术者的运动能力和空间感知能力而已。特别是由于人类的生理局限性,是很难在三维空间内完成完美的手机钻头的三维角度的。除了具有特别才能和凭借着多年经验的一部分“匠人”,大多数牙科医生是很难实现理想的牙科手术。为了打破这种局限性、提高牙科治疗的整体平,我们需要更为客观地对手术进行测定并开发辅助器具。
[0007] 为此,现代人开发出了与电脑联动的新方法。特别是种植牙植入手术,可通过3D CT、计划软件(planning software)制定术前计划,利用手术指南(surgical guide)和光学跟踪(optical tracking),达到了能够体现术前计划的计算机制导导航技术(computer guided navigation system)的水准。另外,也有使用电磁跟踪器(electromagnetic tracker)的方式,磨除牙体时能够直接在区域内进行测量(surveying)的、类似Parallel-A-prep的器械也已投放市场。
[0008] 但是,虽然上述技术已经有了较大的发展,但是为了能够在临床上灵活使用计算机制导导航技术(computer guided navigation system),我们仍存在许多难题需要去克服。在使用上文举例中的手术指南(surgical guide)或光学跟踪(optical tracking)时,需要体积大且价格昂贵的硬件(hardware)以及繁杂的程序(process)。而且,手术指南(surgical guide)或是光学跟踪(optical tracking)的基准主体(reference body)是能够体现的,必须与患者完全合适才可以,而在所有手术中保证这一点是非常不现实、不可能做到的。特别是手术指南(surgical guide),为了用向种植牙手术的部位加入冷却水,钻头(drill)和孔眼(hole)之间必然会存在一些间隔。因此,经常会存在发生一定角度误差的可能,此误差,相较于牙槽骨冠部(coronal),在牙槽骨根尖部(apical)间将存在更大误差。另外,在使用电磁跟踪器(electromagnetic tracker)时也存在了许多局限,例如相对降低的精准性,口腔内金属镶牙物测定值变得不稳定。而且,在使用导航系统(navigation system)时,与现存的方法相比较,在种植牙植入术手术中,基本记录(referencing)和导航(navigation)自身所消耗的时间较长反而会导致手术时间延长。在磨除牙体时,为了精准的插入道(path of insertion)而使用Parallel-A-Prep时,其缺点为装置体积庞大、安装较为繁琐。

发明内容

[0009] 技术问题
[0010] 本发明的技术课题是提供了一种牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置及校正方法,这种装置不但没有为了追踪(tracking)的基准主体(reference body),或附加的摄像头等测定装备,而且使用起来也不受周边环境的限制。
[0011] 本发明的其他技术课题是为提供一种牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置及校正方法,使用这种装置不但可以通过小型化、简单化来减少手术者的妨碍因素,不受口腔内金属镶牙物等周边环境因素的影响,而且可以维持现有的精准性,费用低廉,使用起来比较直观且方便。
[0012] 技术方案
[0013] 为了达成上述目标,根据本发明实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置,作为用来校正包括患者牙体和颌骨在内的口腔颌面领域的硬组织和包括软组织构造物在内的牙体构造物的牙科手机钻头的三维空间角度的牙科用手机钻头的三维空间角度的校正装置,其包含了:安装在上述牙科手机固定部上的外壳;用来实时测定上述外壳角度的第1传感部;用来实时测定上述患者头部位置的第2传感部;对上述第1传感部测定的角度进行首次校正使其成为上述钻头的角度,并考虑上述第2传感部测定的角度,把上述经首次校正得到的钻头角度作为上述牙体构造物的上述钻头角度的校正值,实时进行第2次校正并出计算上述钻头三维空间角度的计算部;在上述计算部的三维空间角度中,把与上述牙体构造物相关的上述钻头的三维空间角度设定成为手术者所希望的三维空间角度的设定部;以及当上述计算部的三维空间角度超出上述基准三维空间角度所设置的范围时,将发出警告信息的显示部。
[0014] 举个例子,上述外壳是可以脱离上述牙科手机的固定部的。特别是,上述外壳为了能够脱离上述牙科手机的固定部还具备了中空部。
[0015] 其他例子,上述外壳与上述牙科手机的固定部是一体形成的。
[0016] 上述第1及第2传感部分别是电子传感器
[0017] 上述第1及第2传感部分别包含了作为电子传感器的转速传感器加速度传感器。
[0018] 上述显示部可包括了无线或有线通信模,上诉通信模块向外部的终端机传送警告信息。
[0019] 上述显示部包括了上述钻头向+X轴方向的右侧倾斜所显示的第1灯管;上述钻头向-Y轴方向的下方倾斜所显示的第2灯管;上述钻头向-X轴方向的左侧倾斜所显示的第3灯管,以及上述钻头向+Y轴方向的上侧倾斜所显示的第4灯管。
[0020] 上述第1、第2、第3、第4灯管分别是由具有一种以上颜色的灯组成的一个组合。
[0021] 上述外壳是中空的圆筒形,上述第1、第2、第3、第4灯管可以是一个灯管组合,而且上述灯管组合环绕在外壳的外周上,按照设定好的距离复数排列。
[0022] 上述设定部还包括开关,手术者确定好上述钻头角度后按下开关就可以把上述定好的角度设置成为上述标准的三围空间角度。
[0023] 上述开关开可以安装成用脚踩踏的脚板。
[0024] 另一方面,根据本发明实施例的牙科手机用钻头三维空间角度的校正方法,作为用来校正包括患者牙体和颌骨在内的口腔颌面领域的硬组织和包括软组织构造物在内的牙体构造物的牙科手机钻头的三维空间角度的牙科用手机钻头的三维空间角度的校正方法,其包含了:分别实时测定上述牙科手机的角度以及上述患者头部角度的测定阶段;对上述测定的牙科手机角度进行首次校正使其成为上述钻头的角度,并考虑上述头部的角度,把上述经首次校正得到的钻头角度作为上述牙体构造物的上述钻头角度的校正值,实时进行第2次校正并出计算上述钻头三维空间角度的阶段;在上述计算部的三维空间角度中,把与上述牙体构造物相关的上述钻头的三维空间角度设定成为手术者所希望的三维空间角度的阶段;以及当上述计算部的三维空间角度超出上述基准三维空间角度所设置的范围时,将发出警告信息的阶段。
[0025] 在上述计算阶段中,为了实时测量上述牙科手机的角度并校正上述钻头的角度,将使用以下方程式:
[0026]
[0027] (x,y,z是钻头的位置,x',y',z'是牙科手机的固定部位置,θ是固定部沿水平方向延长的假象第1线和钻头的垂直假象第2线之间形成的角度)
[0028] 在上述显示阶段,若向作为+X轴方向的右侧偏斜,三维空间的角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示为向作为-X轴方向的左边倾斜,,若向作为-Y轴方向的下侧偏斜,三维空间的角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示向作为+Y轴方向的右侧倾斜,若向作为-X轴方向的左侧偏斜,三维空间的角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示向作为+X轴方向的右侧倾斜,然后,若向作为+Y轴方向的上侧偏斜,三维空间的角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示向作为-Y轴方向的下侧倾斜。
[0029] 上述钻头的三维空间角度向一侧偏斜,脱离上述标准三维空间角度的设定范围时,上述钻头则向上述一侧的相反侧倾斜,安装在上述相反侧上的灯管中的第1颜色将持续发亮,安装在上述一侧的灯管中、具有上述第1颜色的灯管则一闪一闪从而进行显示。
[0030] 上述显示阶段还包括了通过无线或有线向外部的终端机传送警告信息的过程。
[0031] 有益效果
[0032] 如上文所述,根据本发明实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置及校正方法将得到以下效果。
[0033] 根据本发明的实施例,不仅不需要用于追踪(tracking)的基准主体(reference body),或附加的摄像头等测定装备,使用起来也不受周边环境的限制,而且还可以校正牙科手机钻头的三维空间角度维持在标准的三维空间角度的设定范围内。
[0034] 另外,根据本发明的实施例,不但可以通过小型化、简单化来减少手术者的妨碍因素,不受口腔内金属镶牙物等周边环境因素的影响,而且可以维持现有的精准性,费用低廉,使用起来比较直观且方便。
[0035] 另外,根据本发明的实施例,可以计算出手机主体部中牙科用钻头的角度,要求小型化的牙科手机的头部(钻头的收纳部)不增加也可以。附图说明
[0036] 图1图示的是把根据本发明一个实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度校正装置安装在牙科手机等的状态。
[0037] 图2图示的是图1中牙科手机用钻头的三维空间角度校正装置的流程图
[0038] 图3是图示的图1中牙科手机用钻头的三维空间角度校正装置中显示部的灯管组合中的其中一个。
[0039] 图4图示的是根据本发明一个实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正方法的连贯一览表。
[0040] 符号说明
[0041] 1:牙体(治疗对象)
[0042] 2:牙体(非治疗对象)
[0043] 10:牙科手机          11:钻头刃
[0044] 110:外壳             111:中空部
[0045] 120:第1传感部        U1:灯管组合
[0046] 130:第2传感部        140:计算部
[0047] 150:设定部           160:显示部
[0048] 200:护齿器           FP:脚板
[0049] 30:外部终端机        161:通信模块
[0050] 151:开关

具体实施方式

[0051] 以下,将参考附加图面对本发明的实施例进行更为详尽地解释说明,从而使具有本发明一般常识的人能够更轻松地实施本发明。但本发明并不仅限于下列展示的实施例,而是能够以多种不同的形态体现出的。
[0052] 图1图示的是把根据本发明一个实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度校正装置安装在牙科手机等的状态。图2图示的是图1中牙科手机用钻头的三维空间角度校正装置的流程图。图3是图示的图1中牙科手机用钻头的三维空间角度校正装置中显示部的灯管组合中的其中一个。
[0053] 根据本发明一个实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置如图1至图3所示,是关于包含了患者的牙体(1)和颌骨的口腔颌面领域的硬组织和包含软组织的构造物的牙体构造物[以下以牙体(1)为例子进行说明]的牙科手机(10)的钻头(11)的三维空间角度的校正装置,包含了外壳(110),第1传感部(120),第2传感部(130),计算部(140),设定部(150)以及显示部(160)。
[0054] 外壳(110)安装在牙科手机(10)的固定部(12)上,而外壳(110)上安装了第1传感部(120)和显示部(160)等。例如,外壳(110)是手术者抓着牙科手机(10)的固定部(12)时依靠手术者的手不会被遮挡的部位。比如大拇指和食指像握铅笔那样握着时,外壳(110)可以配置在大拇指和食指之间空着的空间。外壳(110)也可以够脱离牙科手机(10)固定部(12),另外的例子还可以实现与牙科手机(10)的固定部(12)成为一体。特别当外壳可以脱离牙科手机(10)固定部(12)时,清洗牙科手机(10)时可以去掉外壳(110),可以避免配置在外壳(110)上的第1传感部(120)或者显示部(160)等电子装置因清洗的水而造成短路(short)。进而,外壳(110)如图1可以脱离牙科手机(10)的固定部(12)形成中空部(111)。并且,驱动牙科手机(10)的话,末端配置的钻头(11)开始旋转,这时会发生震动,为了使外壳(110)上配置的第1传感部(120)等不受到震动影响,在中空部(111)的内面可以安装防震构件(未图示)。
[0055] 第1传感部(120)是电子传感器,可以实时测定外壳(110)的角度,,如图2所示还可以包含转速传感器(S1)和加速度传感器(S2)。转速传感器(S1)和加速度传感器(S2)是为了测定手机钻头的三维空间角度而使用的,加速度传感器(S2)测定相对重力加速度而言的相对加速度,转速传感器(S1)把测定的加速度积分之后求出旋转距离。由此可以准确的测定出可作为评价牙科手机(10)的钻头(11)的三维空间角度的基础信息的外壳(110)的角度。比如,可以使用内置有加速度传感器(S2)和转速传感器(S1)的MPU-6050模块。
[0056] 第2传感部(130)作为实时测定患者的头部角度的装置,对于患者的下颚等部位不需要治疗的牙体(2),可以通过护齿器(200)等来进行固定。此第2传感器(130)是为了应对患者的头部或者下颚需要移动的情况,当患者的头部或者下颚移动的话,患者需要治疗的牙体(1)角度或是通过变更,精准地测定此牙体(1)的移动时,通过计算部(140)就可以准确地提供关于牙体(1)的钻头(11)角度的校正值。另外,第2传感部(130)与上述第1传感部(120)一样,都是电子传感器,包含转速传感器(S1)和加速度传感器(S2)。转速传感器(S1)和加速度传感器(S2)是为了测定手机钻头的三维空间角度而使用的,加速度传感器(S2)测定相对重力加速度而言的相对加速度,转速传感器(S1)把测定的加速度积分之后求出旋转距离。由此可以准确的测定出可作为评价牙科手机(10)的钻头(11)的三维空间角度的基础信息的头部或是下颚牙体(2)的角度。比如,可以使用内置有加速度传感器(S2)和转速传感器(S1)的MPU-6050模块。
[0057] 计算部(140)是用来对第1传感部(120)中测定的外壳(110)角度进行首次校正使其成为钻头(11)的角度,并考虑把上述经首次校正得到的钻头角度(11)作为在第2传感器(130)中测定的头部(或是下颚)的牙体(2)的角度,把需要治疗的牙体(1)的钻头(11)角度的校正值,实时进行第2次校正并出计算上述关于牙体(1)的钻头(11)的三维空间角度,第1及第2传感部(120)(130)中分别得到的测定值通过卡尔曼滤波器算法(Kalman filter algorithm)等校正计算法通过校正的方式计算出钻头的三维空间角度。
[0058] 设定部(150)是把计算部(140)的三维空间角度中,把牙体(1)相关的钻头(11)的标准三维空间角度设定成为手术者所希望的三维空间角度的,手术者把钻头(11)的角度变为希望的角度后按下开关(151)就可以把此角度设置成为标准的三围空间角度。如图1中所示,开关(151)可以安装用脚踩踏的脚板。开关(151)和设定部(150)可以通过有线连接,虽然未图示,但也可用通过无线连接。另外,电源,虽未图示,但众所周知牙科手机(10)固定部(12)的后端链接了可以挥动的挥动部(未图示)。
[0059] 显示部(160)是当计算部(140)的三维空间角度超出标准的三维空间角度所设置的范围时,将发出警告信息。例如,显示部(160),如图2所示,包括了无线或有线通信模块(161),此通信模块(161)将通过谷歌眼睛瞪外部终端机传送警告信息。
[0060] 举例来说,显示部,如图3所示,包含了钻头(11)向作为+X轴方向的右侧倾斜显示出的第1灯管(161),钻头(11)向作为-Y轴方向的下侧倾斜显示出的第2灯管(162),钻头(11)向作为-X轴方向的右侧倾斜显示出的第3灯管(163),以及钻头(11)向作为+Y轴方向的上侧倾斜显示出的第4灯管(164)。另外,上述第1、第2、第3、第4灯管(161)(162)(163)(164)分别是由具有一种以上颜色的灯组成的组合。另外,如图1所示,当外壳(110)是中空的圆筒形状时,第1、第2、第3、第4灯管(161)(162)(163)(164)可形成一个灯管组合(U1),此灯管组合(U1)环绕在外壳(110)的外周上,按照设定好的距离复数排列。另外,具有第1颜色的灯和具有第2颜色的灯可以通过发光二级管(LED)来体现。另一方面,作为钻头(11)的轴的Z轴进行回转时,即使手术者移动了手机的主体,但是手机钻头的三维空间角度是不会发生改变的,因此Z轴相关的角度是显示不出来的。。事实上,显示部(160)上仅显示有关X轴以及Y轴的角度信息,与要一起显示Z轴相比使用起来更方便,也更适用于临床。
[0061] 举例来讲,分析显示部(160)操作的例子,如图3(a)所示,在钻头(11)标准角的设定范围内,以90°为间隔排列的第1、第2、第3、第4灯管(161)(162)(163)(164)开启时,各个灯光中包含的绿色灯将持续发光、显示。因此,不同的灯管(161)(162)(163)(164)中全部开启绿灯,手术者就比较容易认知+X轴,-X轴,+Y轴,-Y轴的相关准确信息。另外,如图3(b)所示,钻头(11)的三维空间角度若向-Y轴方向的下侧偏斜,脱离设定范围时,钻头(11)则将向作为-Y轴相反方向的+Y轴倾斜,+Y轴上所具备的第4灯管(164)中的红色灯将持续发光,-Y轴上具备的第2灯管(162)中的红的灯则一闪一闪作为显示。由此,手术者把钻头(11)向红色灯光持续发亮的+Y轴倾斜即可。剩下的关于X轴也可使用相同的方法实现。
[0062] 其他例子,分析显示部(160)不同的操作示例,虽未图示,没有颜色区分的第1、第2、第3、第4灯管(161)(162)(163)(164)全部打开时,处于设定范围之内,若其中某一个一闪一闪的话,则把钻头(11)向闪动的一侧倾斜也是可以的。
[0063] 以下,将参考图4,对根据本发明实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度校正方法进行解释说明。
[0064] 图4图示的是根据本发明一个实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正方法的连贯一览表。
[0065] 根据本发明一个实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度的校正方法,是关于包含了患者的牙体(1)和颌骨的口腔颌面领域的硬组织和包含软组织的构造物的牙体构造物[以下以牙体(1)为例子进行说明]的牙科手机(10)的钻头(11)的三维空间角度的校正方法,首先牙科手机(10)的角度(比如外壳(110)的角度)以及患者头部(或是下颚)的角度(例如不需要治疗的牙体(1)的角度)分别可以实时测定(S110)例如,转速传感器(S1)和加速度传感器(S2)成为一个组合,为别位于不同的位置进行测定。用来测定3轴加速度的转速传感器(S1)和加速度传感器(S2)测定相对重力加速度而言的相对加速度,转速传感器(S1)把测定的加速度积分之后求出旋转距离。由此可以准确的测定出可作为评价牙科手机(10)的钻头(11)的三维空间角度的基础信息的外壳(110)的角度。比如,可以使用内置有加速度传感器(S2)和转速传感器(S1)的MPU-6050模块。
[0066] 另外,测定好的牙科手机(10)的角度(即,外壳(110)的角度)进行首次校正使其成为钻头(11)的角度,并考虑把上述经首次校正得到的钻头角度(11)作为测定的头部(或是下颚)(即,不需要治疗的牙体(2)的角度),把牙体(1)的相关钻头(11)的角度作为校正值,实时进行第2次校正并出计算钻头(11)的三维空间角度(S120),例如,从转速传感器(S1)和加速度传感器(S2)中分别得到的测定值通过卡尔曼滤波器算法(Kalman  filter algorithm)等校正计算法通过校正的方式计算出钻头的三维空间角度。另外,在计算阶段(S120)中,为了实时测量牙科手机(10)的角度并校正钻头(11)的角度,将使用以下方程式:
[0067]
[0068] (以图1为基础来说明,x,y,z是钻头的位置,x',y',z'是牙科手机的固定部位置,θ是固定部沿水平方向延长的假象第1线和钻头的垂直假象第2线之间形成的角度)[0069] 计算出的三维空间的角度中可以按照手术者所希望的三维空间的角度来设定钻头对于牙体(1)的标准的三维空间(S130)。比如,手术者把钻头(11)的角度变为希望的角度后通过脚踩踏设定部(150)的开关(151)就可以把此角度设置成为标准的三围空间角度。
[0070] 计算出的三维空间角度如果脱离标准三维空间角度设定的范围,可以通过警告信息来显示(S140)。显示的方法为,若向作为+X轴方向的右侧偏斜,三维空间的角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示为向作为-X轴方向的左边倾斜,,若向作为-Y轴方向的下侧偏斜,三维空间的角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示向作为+Y轴方向的右侧倾斜,若向作为-X轴方向的左侧偏斜,三维空间的角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示向作为+X轴方向的右侧倾斜,然后,若向作为+Y轴方向的上侧偏斜,三维空间的角度脱离标准三维空间角度所设定的范围时,则将显示向作为-Y轴方向的下侧倾斜。更为具体来说,如图3(a)所示,以90°为间隔排列的第1、第2、第3、第4灯管(161)(162)(163)(164)开启时,各个灯光中包含第2颜色的灯将持续发光、显示。因此,不同的灯管(161)(162)(163)(164)中全部开启时,手术者就比较容易认知+X轴,-X轴,+Y轴,-Y轴的相关准确信息。另外,如图3(b)所示,钻头(11)的三维空间角度若向-Y轴方向的下侧偏斜,脱离设定范围时,钻头(11)则将向作为-Y轴相反方向的+Y轴倾斜,+Y轴上所具备的第2灯管(162)中的具有第1颜色的灯将持续发光,-Y轴上具备的第4灯管(164)中的第1颜色的灯则一闪一闪作为显示。由此,手术者把钻头(11)向第1颜色的灯灯光持续发亮的+Y轴倾斜即可。剩下的关于X轴也可使用相同的方法通过显示部(160)实现。
[0071] 以下,将根据本发明的实施例来说明牙科手机用钻头的三维空间角度的校正装置的效用性。
[0072] 根据本发明的一个实施例的牙科手机用钻头的三维空间的角度校正装置的验证[0073] 本发明所验证的三维空间角度的校正装置的效用性如下所示,第1、静止状态中和现存方式相比提高的基齿的三维空间角度;第2、对于患者移动的校正;第3、相较于现存的方式,缩短了了手术所需总时间。
[0074] 1、静止状态下基齿形成评价
[0075] 为了排除学习效果带来的影响,将分成两组进行试验:首先使用本发明的组(前使用组,学生10名,熟练牙科医生2名)和后来使用本发明的组(后使用组,学生10名,熟练牙科医生2名)。前后组使用本发明的三维空间角度校正装置仅仅是牙体预备(tooth preparation)的顺序不同,在其它条件相同的情况下进行实验,在牙齿假体(Dental phantom)上24,25号模型牙齿安装在上下颚的齿形(dentiform)上,根据标准(Standard reference)提前使用6°倾斜的铣削(milling)的24号模型牙齿,手术者不能明确的指出牙齿假体(Dental phantom)的位置和方向。
[0076] 一、使用三维空间角度的校正装置群
[0077] 标准参考齿(Standard reference tooth)的三维空间角度的校正装置对于三维空间角度输入后根据角度为了形成的深槽(depth groove),为了24-26号3unitPFM bridge的去掉轴壁(axial wall)的牙齿。在去掉牙齿的过程中将会持续的使用三维空间角度的校正装置来校正三维空间的角度。推算出全齿的制定时间(Total tooth preparation time)。
[0078] 二、现存牙体准备部(conventional tooth preparation)群
[0079] 以标准参考齿(sandard reference tooth)为标准,以标准方式在26号牙齿上为了做3unit PFM bridge,齿壁(axial wall)上将进行牙体准备(tooth preparation)。测定出全齿的牙体准备时间(Total tooth preparation time)。
[0080] 2、对患者移动修正评价
[0081] 测定好牙科假体(dental phantom)在平卧位时的标准参考(standard reference)角度后,26号基齿上将形成导向槽(guiding groove)。把牙科假体(dental phantom)的头部回转-60°后,在26号牙体的另一面将形成崭新的导向槽(guiding groove),比较两个槽是否平行。
[0082] 上述1号和2号试验中,形成基齿的26号模型牙体,将利用3D-scanner(4DCULTURE,Daegu,Korea)使几何学信息数字化,利用图像分析软件(image analysis software:3DSYSTEMS,Rock-Hill,SC,USA),测定出轴壁(axial wall)的平均聚合度和各个面的聚合度。这时,平均聚合度将假定为轴壁角(axial wall angulation)的平均值。
[0083] 3、与现存方式相比总手术时间减短的评价
[0084] 上述1号的甲,乙实验中,手术者从坐在手术椅开始到手术结束,测定各自总的手术时间进行比较。
[0085] 结论
[0086] 1.利用本发明的三维空间角度的校正装置形成基齿时,比使用现存方式形成基齿的三维空间角度减少,且具有统计学意义。利用现存方式时平均的三维空间角度为21°,利用三维空间角度的校正装置基齿的三维空间角度平均为12°。利用本发明的三维空间角度校正装置的时,三维空间角度的分散比现存方式有所减少,对于手术者能够精准连贯地进行诊疗具有帮助。
[0087] 2.整体手术时间具有统计学意义的减少。
[0088] 如上所示,根据本发明实施例的牙科手机用钻头的三维空间角度校正装置和校正方法具有以下效果。
[0089] 根据本发明的实施例,不仅不需要用于追踪(tracking)的基准主体(reference body),或附加的摄像头等测定装备,使用起来也不受周边环境的限制,而且还可以较正牙科手机钻头的三维空间角度维持在标准的三维空间角度的设定范围内。
[0090] 另外,根据本发明的实施例,不但可以通过小型化、简单化来减少手术者的妨碍因素,不受口腔内金属镶牙物等周边环境因素的影响,而且可以维持现有的精准性,费用低廉,使用起来比较直观且方便。
[0091] 虽然上文对理想实施例进行了解释说明,但本发明并不仅限于上述特定的实施例。即,具有本发明所述领域基本常识的人,都能够在不脱离附加权利要求书的思想及范围内对本发明进行多种变形及修订。因此,所有适当的变形及修订的均等物都必须认定为是属于本发明范围内的。
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