CN110584943A - 具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及牙科设备技术领域，具体为具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，包括固定在地面上的底座，底座上设有座椅本体和辅助支架，辅助支架上设有平衡臂和操控台，操控台上设有测距定位模块，测距定位模块包括激光测距模块、第一控制模块和第一通信模块，第一控制模块用于通过激光测距模块检测车针切削或进入牙体的深度并将车针切削或进入牙齿的深度发送给导航显示装置。本发明提供的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，可以为操作者提供实时、精确的数字化操作引导，从而显著提高临床操作的精准性，减少牙科治疗中对操作者的手感和临床经验的依赖，从而大大降低口腔临床诊疗的难度并减少治疗中并发症或意外情况的发生。

Description

具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅

技术领域

本发明涉及牙科设备技术领域，具体为具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅。

背景技术

常见的牙科治疗如窝洞制备、根管治疗、桩道预备、固定修复体的基牙预备等操作过程中，往往需要精确定位根管治疗器械进入根管的长度或确定车针磨削牙体组织表面的深度。临床中，虽然可以依靠根尖X线片、根管长度测量仪或硅橡胶导板等辅助测量上述长度或深度，但操作中仍需要医师多次手工测量，并结合医生经验预估，不利于精确、快捷操作。牙科治疗中操作深度控制不当，在根管治疗中往往引起根尖止点破坏或根管壁侧穿，在牙体修复预备中则导致意外露髓、基牙抗力形下降等弊端。因此，临床操作中精确定位根管治疗器械或牙科车针在牙体组织中的深度对于提高牙科治疗的精确性、可靠性具有重要的意义。

近年来，牙科锥形束投照计算机重组断层影像技术(CBCT)、3D口腔扫描技术等技术迅猛发展，为数字化技术在口腔临床诊疗中的应用奠定了基础，并推动了包含诊断设计、导板制作、临床操作和术后评价等在内的口腔全程数字化诊疗概念的形成和发展。基于数字化技术引导的牙科精准治疗可以显著降低临床操作的技术门槛，改变传统技术中过度依赖医生经验和操作手感的诊疗方式，并有助于减少诊疗并发症的发生。如果能够准确的定位牙科手机的车针在牙体组织中的位置和深度，将为操作者提供精准的数字化操作引导，从而显著提高临床操作的精准性，同时大大降低口腔临床诊疗的难度。因此，临床亟需一种能够应用于牙根管内的车针定位方法来解决上述问题。如果研发一套能够对口腔环境、操作器械等进行数字化以及可视化的显示的系统或设备，为操作者提供直观的可视化引导和精准的数字化操作引导，则可以大大降低口腔临床诊疗的难度。

发明内容

本发明意在提供一种具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，能够对口腔环境、操作器械等进行数字化以及可视化的显示的系统或设备，为操作者提供直观的可视化引导和精准的数字化操作引导，从而在临床操作中快速实时地准确定位车针切割或进入牙齿的深度，为实现窝洞制备、根管治疗和固定修复体的基牙预备等的数字化技术引导下的精准操作提供数据支持，有效避免因工作长度不准确导致的意外露髓、根尖止点破坏、根管侧穿和根管治疗器械折断等情况的发生，提高治疗的精确性和有效性，并减少复杂牙科治疗中对操作者的手感和临床经验的依赖，降低精细根管治疗的技术门槛，最终提高复杂牙科治疗的成功率。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，包括固定在地面上的底座，底座上设有座椅本体和辅助支架，辅助支架上设有平衡臂和操控台，所述操控台上设有测距定位模块；测距定位模块包括激光测距模块和第一控制模块，激光测距模块用于检测牙科手机的机头表面到牙面的距离，所述第一控制模块用于根据激光测距模块的检测结果检测牙科手机的车针切削或进入牙体的深度。

本发明技术方案中，通过设置激光测距模块，能够实时检测机头和牙面的距离，进而计算出车针切割或进入牙齿内的深度，进而可以定位车针端部的位置，为实现窝洞制备、根管治疗和固定修复体的基牙预备等的数字化技术引导下的精准操作提供数据支持，有效避免因工作长度不准确导致的意外露髓、根尖止点破坏、根管侧穿和根管治疗器械折断等情况的发生，提高治疗的精确性和有效性，从而提高复杂牙科治疗的成功率。

进一步，所述操作台上还设有导航显示装置，所述测距定位模块还包括第一通信模块，所述第一控制模块用于将车针切削或进入牙齿的深度通过第一通信模块发送给导航显示装置；

所述导航显示装置包括第二控制模块、第二通信模块、显示模块、模型获取模块；所述第二控制模块通过第二通信模块接收牙科手机发送的数据，模型获取模块用于获取拟治疗的牙体的空间结构三维模型；所述第二控制模块用于控制显示模块显示所述空间结构三维模型，所述第二控制模块还用于根据车针切削或进入牙体的深度控制显示模块在所述空间结构三维模型上显示车针的实时位置。

在牙科综合治疗椅上配置导航显示装置，使得牙科手机的车针的位置深度数据实时发送给导航显示装置，导航显示装置可以在术前预先将患者的牙体的空间结构三维模型进行导入，在进行根管治疗过程中，通过在三维模型上实时显示牙根管治疗器械在牙体中当前所在根管内的精确定位，对使用者起到了提示的作用，使用者可以判断牙根管治疗器械当前是否处于牙根管分叉或根尖孔，进而辅助和实时引导使用者完成根管成形等关键步骤，减少使用者对操作手感和临床经验的依赖，实现根管治疗的可视化操作，提高治疗的精确性和有效性，从而提高根管治疗的成功率。

进一步，所述手机本体上设有姿态检测模块，所述姿态检测模块用于检测车针的倾斜角度，所述第一控制模块还用于将车针的倾斜角度通过第一通信模块发送给导航显示装置。通过添加对车针倾斜角度的判断，可以更加精准的获取车针的位置信息，为可视化操作提供更多的数据支持。

进一步，所述激光测距模块有多个，所述机头上设有多个通光孔，所述第一控制模块通过计算各个测距模块检测结果之间的差值判断车针的倾斜角度，所述第一控制模块根据测距模块的检测结果和车针的倾斜角度计算车针切削或进入牙齿的深度，所述第一控制模块还用于将车针角度的检测结果发送至上位机。

通过设置多个通光孔，对不同位置处进行测距，在较小的范围内，把牙面看作一个固定的平面，进而利用多处测距的距离查可以得出手机本体以及车针的倾斜角度，反过来也可以根据车身的倾斜角度准确的计算车针切削或进入牙齿内的深度。

进一步，所述通光孔为预设图形，所述激光测距模块还包括图像采集模块，所述图像采集模块用于采集激光照射在牙面后的形状，所述第一控制模块根据激光形状在牙体组织表面面上的畸变情况检测牙科手机的倾斜角度以及机头到牙面的距离。通过图形的畸变判断牙科手机的倾斜角度和牙面距离。

进一步，所述手机本体上还设有力矩传感器，所述力矩传感器用于检测车针所受力矩参数，所述第一控制模块还用于将力矩传感器的检测结果发送至导航显示装置，所述第二控制模块还用于根据力矩参数计算车针尖端所接触的根管壁的硬度参数及力矩方向并控制显示模块进行显示。通过设置力矩传感器，可以获取车针的受力数据，进而推断出根管壁的硬度参数，通过显示根管壁硬度、受力方向等物理参数，可以进一步辅助和引导操作者完成根管治疗过程。

进一步，所述第一控制模块还用于获取牙科手机的运行参数并发送给导航显示装置，所述显示模块还用于显示牙科手机的运行参数。对于牙科手机自身的一些运行参数进行采集，如转数、扭矩等数据，可以为操作人员提供更多的设备数据，让操作者掌握全局数据。

进一步，还包括调零校正按键，所述第一控制模块与调零校正按键电连接，所述第一控制模块接收到调零校正按键的信号后，根据激光测距模块的检测结果和车针的倾斜角度计算车针未切削或进入牙齿的长度并将其作为车针总长度。通过调零校正按键，自动对车针的长度进行检测和计算。

进一步，所述第一控制模块接收到调零校正按键的信号后，多次获取激光测距模块和姿态检测模块的数据并计算车针总长度，并以多次计算结果的平均值作为车针总长度。

取多次检测和计算的平均值，可以使得测量结果更加精确。

进一步，所述第一控制模块包括计时模块，在每次计算车针总长度时，所述第一控制模块通过姿态检测传感器的数据判断手机本体是否稳定，所述第一控制模块用于通过计时模块记录手机本体保持稳定的持续时间，所述第一控制模块用于在持续时间大于预设值后采集激光测距模块的检测结果和车针的倾斜角度并计算车针总长度。通过姿态检测模块来判断手机本体是否稳定，并根据稳定的时长来判断是否进行检测，进而可以确保操作者把手机的姿态调整好了以后再进行车针总长度的检测和计算，进而使得测量结果更加精准。

附图说明

图1为本发明具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅实施例一中的等轴测视图；

图2为本发明具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅实施例一中的逻辑框图；

图3为本发明具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅实施例中使用的牙科手机的逻辑框图；

图4为本发明具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅实施例中使用的牙科手机的等轴测视图；

图5为本发明具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅实施例中检测车针深度的原理图；

图6为本发明具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅实施例中显示模块的显示界面。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：底座1、座椅支架2、椅座3、椅背4、操控台6、导航显示装置7、牙科手机8、机身81、机头82、车针83、激光测距模块84、牙齿86。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，包括固定在地面上的底座1，底座1上设有座椅本体和辅助支架，座椅本体包括座椅支架2，座椅支架2上设有椅座3、椅背4和扶手，座椅支架2和底座1之间角度可调，辅助支架上设有平衡臂和操控台6，平衡臂上安装有数字口腔显微仪，操控台6上设有导航显示装置7和牙科手机8。

如图3和图4所示，所述牙科手机8包括手机本体，手机本体包括机头82和机体，所述机头82上设有车针83，手机本体还包括激光测距模块，所述激光测距模块用于检测机头82到牙齿86牙面的距离，，在本申请的其他实施例中，激光测距模块也可以采用超声波测距等其他测距方式。

机身81内部设有第一控制模块、第一通信模块和姿态检测模块，所述第一控制模块与第一通信模块、姿态检测模块以及激光测距模块均信号连接；所述第一控制模块用于根据激光测距模块的检测结果计算车针83切削或进入牙齿86的深度并将计算结果通过第一通信模块发送至导航显示装置7。所述第一控制模块用于通过姿态检测模块检测车针83的倾斜角度，所述第一控制模块根据激光测距模块的检测结果和车针83的倾斜角度计算车针83切削或进入牙齿86的深度，所述第一控制模块还用于将姿态检测模块的检测结果发送至导航显示装置7。

导航显示装置7包括第二控制模块、第二通信模块和显示模块，第二控制模块包括模型获取模块、模型加载模块、显示合成模块，所述第二控制模块通过第二通信模块接收牙科手机8发送的数据，模型获取模块用于获取拟治疗的牙体的空间结构三维模型；所述模型加载模块用于控制显示模块显示所述空间结构三维模型，所述显示合成模块用于根据车针83切削或进入牙体的深度以及车针83的倾斜角度控制显示模块在所述空间结构三维模型上显示车针83的实时位置。第一控制模块还用于获取牙科手机8的运行参数并发送给导航显示装置7，运行参数包括车针83转速，显示模块还用于显示牙科手机8的运行参数。所述数字口腔显微设备与导航显示装置7数据连接，所述显示模块还用于显示数字口腔显微设备的显微影像。

第一控制模块检测车针83切削或进入牙齿86深度的检测过程如图5所示，具体的，以s表示未深入牙齿86内的车针83长度，以d表示已经切削或进入牙齿86内的车针83长度，ds表示车针83的总长度，θ表示车针83的倾斜角度，激光测距模块84的测量结果为dm，dl表示激光测距模块84和车针83的间距，则：

s＝dl*arctan(θ)+dm

d＝ds-s

本实施例中，第一通信模块和第二通信模块均为无线通信模块，具体为蓝牙无线通信模块，在本申请的其他实施例中，通信模块可以为RS232串口通信模块、RS585串口通信模块或以太网通信模块、光纤通信模块等。本实施例中，车针83的总长度由操作者通过导航显示装置7下发给第一控制模块，第一控制模块接收到导航显示装置7的设置指令后，设置车针83总长度的数据值。在本申请的其他实施例中，也可以通过机身81上的按键进行车针83长度的手动设置。所述姿态检测模块包括陀螺仪和加速度计，第一控制模块对陀螺仪和加速度的数据进行融合，实现精准度额角度检测，第一控制模块优选为单片机，其上运行有相应的软件系统，以实现检测和传输的功能。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述机身81上设有调零校正按键，所述控制器与调零校正按键电连接，所述控制器接收到调零校正按键的信号后，根据激光测距模块的检测结果和车针83的倾斜角度计算车针83未切削或进入牙齿86的长度并将其作为车针83总长度。通过调零校正按键，自动对车针83的长度进行检测和计算。

第一控制模块接收到调零校正按键的信号后，多次获取激光测距模块和姿态检测模块的数据并计算车针83总长度，本实施例中，共计检测次车针83的总长度并以多次计算结果的平均值作为车针83总长度。在本申请的其他实施例中，检测计算的次数可以根据实际需要进行设置，计算车针83总长度时也可以以众数或采用其他算法得到的数据作为车针83总长度。

实施例三

本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中，所述姿态检测模块包括加速度计和陀螺仪，第一控制模块包括计时模块，在每次计算车针83总长度时，所述第一控制模块通过姿态检测传感器的数据判断手机本体是否稳定，具体的，是根据加速度计的数据变化率以及变化范围是否在预设范围内，若是则认定手机本体是稳定的，否则认定当前手机本体处于移动状态。所述第一控制模块用于通过计时模块记录手机本体保持稳定的持续时间，所述第一控制模块用于在持续时间大于预设值后采集激光测距模块的检测结果和车针83的倾斜角度并计算车针83总长度，所述第一控制模块还用于存储每次的激光测距模块和姿态检测模块检测结果和计算结果。通过姿态检测模块来判断手机本体是否稳定，并根据稳定的时长来判断是否进行检测，进而可以确保操作者把手机的姿态调整好了以后再进行车针83总长度的检测和计算，进而使得测量结果更加精准。

本实施例中，第一控制模块还包括角度差异检测模块，所述角度差异检测模块用于每次获取激光测距模块和姿态检测模块的数据并计算车针83总长度时，判断当前车针83角度相对上一次检测时是否有较大的角度变化，即判断本次车针83的角度和上一次检测时的车针83的角度差是否大于预设值，若是，则判定为有效的检测，若否，则判断为无效的检测，通过这样的设置，可以让用户从多个角度对车针83的总长度进行检测，进而实现多个角度的检测和记录，提高准确率。

实施例四

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中机头82上还设有力矩传感器，所述力矩传感器用于检测车针83所受力矩参数，第一控制模块还用于将力矩传感器的检测结果发送至导航显示装置7，第二控制模块可以根据力矩参数计算根管壁的硬度，将硬度数据发送至导航显示装置7。力矩传感器采用了当今流行的MEMS传感器技术，第二控制模块根据力矩与根管壁硬度的对照表，测算当前的根管壁硬度；这一对照关系表可以是第二控制模块内部预设的，也可以是从外界导入的，也可以是通过对大量离体牙做的采样测试所形成的，显示模块将根管壁硬度、力矩方向等数据进行显示，其显示结果如图6所示。

实施例五

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，手机本体内设有光纤，机头2上设有与光纤连通的通光孔，牙科手机采用现有的带光纤的牙科手机即可，激光测距模块4、第一控制模块以及通信模块集成在测距定位模块上，测距定位模块与手机本体独立设置，测距定位模块独立的设置在操控台上，激光测距模块4的激光收发端与光纤连接。为了尽可能提高检测精度，在其他实施例中，也可以在通光孔处设有镜头，以提高光线收集效率，保证激光测距模块4的正常运行。

实施例六

本实施例与实施例五的区别在于，本实施例中，测距模块有多个，机头2上设有多个通光孔，具体来讲，本申请中是共有三个通光孔和三个激光测距模块4，第一控制模块通过计算各个测距模块检测结果之间的差值判断车针3的倾斜角度，根据距离测算的差值以及激光测距模块4之间的间距求出倾斜角度，第一控制模块根据测距模块的检测结果和车针3的倾斜角度计算车针3切削或进入牙齿6的深度，原理与实施例一中原理相同，第一控制模块还用于将姿态检测模块的检测结果发送至上位机。

本实施例中，通过设置多个通光孔，对不同位置处进行测距，在较小的范围内，把牙面看作一个固定的平面，进而利用多处测距的距离查可以得出手机本体以及车针3的倾斜角度，反过来也可以根据车身的倾斜角度准确的计算车针3切削或进入牙齿6内的深度，无需配备姿态检测模块，可以降低成本。

实施例七

本实施例与实施例六的区别在于，本实施例中，通光孔为预设图形，或者多个通光孔组成一个预设的图形，如圆环形状，所述测距模块还包括图像采集模块，本实施例中，图像采集模块为摄像头，设置在机头2上，摄像头要采用微型摄像头，如用于内窥镜的CMOSOV6920摄像头，或者MEMS摄像头，以尽可能的减小体积，所述图像采集模块用于采集激光照射在牙面后的形状，所述第一控制模块根据激光在牙体组织表面上的畸变情况检测牙科手机的倾斜角度以及机头2到牙面的距离，通过图形畸变计算距离或角度是现有的图像处理算法实现。本实施例相比于实施例六可以在更为复杂的牙面上进行精准测距，适应牙面多变的环境。

实施例八

本实施例中，测距模块内设有可见光激光发射器和光源切换组件，当需要进行照明时，可以通过光源切换组件切换至可见光激光，可见光激光通过光源切换组件进入光纤，最后由通光孔照射出来，进而对口腔内部进行照明，方便医师操作。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，包括固定在地面上的底座，底座上设有座椅本体和辅助支架，辅助支架上设有平衡臂和操控台，所述操控台上设有测距定位模块；测距定位模块包括激光测距模块和第一控制模块，激光测距模块用于检测牙科手机的机头表面到牙面的距离，所述第一控制模块用于根据激光测距模块的检测结果检测牙科手机的车针切削或进入牙体的深度。

2.根据权利要求1所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：所述操作台上还设有导航显示装置，所述测距定位模块还包括第一通信模块，所述第一控制模块用于将车针切削或进入牙齿的深度通过第一通信模块发送给导航显示装置；

所述导航显示装置包括第二控制模块、第二通信模块、显示模块、模型获取模块；所述第二控制模块通过第二通信模块接收牙科手机发送的数据，模型获取模块用于获取拟治疗的牙体的空间结构三维模型；所述第二控制模块用于控制显示模块显示所述空间结构三维模型，所述第二控制模块还用于根据车针切削或进入牙体的深度控制显示模块在所述空间结构三维模型上显示车针的实时位置。

3.根据权利要求2所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：所述手机本体上设有姿态检测模块，所述姿态检测模块用于检测车针的倾斜角度，所述第一控制模块还用于将车针的倾斜角度通过第一通信模块发送给导航显示装置。

4.根据权利要求2所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：所述激光测距模块有多个，所述机头上设有多个通光孔，所述第一控制模块通过计算各个测距模块检测结果之间的差值判断车针的倾斜角度，所述第一控制模块根据测距模块的检测结果和车针的倾斜角度计算车针切削或进入牙齿的深度，所述第一控制模块还用于将车针角度的检测结果发送至上位机。

5.根据权利要求2所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：所述通光孔为预设图形，所述激光测距模块还包括图像采集模块，所述图像采集模块用于采集激光照射在牙面后的形状，所述第一控制模块根据激光形状在牙体组织表面面上的畸变情况检测牙科手机的倾斜角度以及机头到牙面的距离。

6.根据权利要求2所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：所述手机本体上还设有力矩传感器，所述力矩传感器用于检测车针所受力矩参数，所述第一控制模块还用于将力矩传感器的检测结果发送至导航显示装置，所述第二控制模块还用于根据力矩参数计算车针尖端所接触的根管壁的硬度参数及力矩方向并控制显示模块进行显示。

7.根据权利要求2所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：所述第一控制模块还用于获取牙科手机的运行参数并发送给导航显示装置，所述显示模块还用于显示牙科手机的运行参数。

8.根据权利要求3至5中任一项所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：还包括调零校正按键，所述第一控制模块与调零校正按键电连接，所述第一控制模块接收到调零校正按键的信号后，根据激光测距模块的检测结果和车针的倾斜角度计算车针未切削或进入牙齿的长度并将其作为车针总长度。

9.根据权利要求8所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：所述第一控制模块接收到调零校正按键的信号后，多次获取激光测距模块和姿态检测模块的数据并计算车针总长度，并以多次计算结果的平均值作为车针总长度。

10.根据权利要求9所述的具有激光辅助测距定深功能的牙科综合治疗椅，其特征在于：所述第一控制模块包括计时模块，在每次计算车针总长度时，所述第一控制模块通过姿态检测传感器的数据判断手机本体是否稳定，所述第一控制模块用于通过计时模块记录手机本体保持稳定的持续时间，所述第一控制模块用于在持续时间大于预设值后采集激光测距模块的检测结果和车针的倾斜角度并计算车针总长度。