用于支持牙科植入手術(shù)的方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】在一種用于支持牙科植入手術(shù)的方法和設(shè)備中，采集對象下巴的三維CT圖像。在三維CT圖像中設(shè)定下巴的參考部位和下巴中牙齦的植入位置。在該植入位置處植入物被植入。然后產(chǎn)生對象口腔內(nèi)側(cè)的三維光學(xué)圖像。通過在三維光學(xué)圖像中識別參考部位的形狀，來在三維光學(xué)圖像中在位置上設(shè)定參考部位?；趇）三維CT圖像中參考部位的位置和牙齦的植入位置之間的關(guān)系以及ii)三維光學(xué)圖像中參考部位的位置，將手術(shù)工具（13）在位置上控制到口腔中的植入位置。
【專利說明】用于支持牙科植入手術(shù)的方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于支持牙科植入手術(shù)的方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]牙科植入物是植入下巴中來保持牙冠或支撐假體器具的人工牙根。需要在病人到病人的基礎(chǔ)上，并且根據(jù)牙科植入物被植入的部位的狀況來確定牙科植入物的參數(shù)，諸如大小、方向、形狀等。例如，專利文獻(xiàn)JP-A-2009-501036提出了在基于計(jì)算機(jī)的模擬器上確定這些參數(shù)的方法。
[0003]在植入牙科植入物時(shí)，需要在病人的口腔中執(zhí)行精確的定位。為此目的，專利文獻(xiàn)US2009/0253095A1提出一種方法，其中使用導(dǎo)向部件固定患者頭部位置，來使用與導(dǎo)向部件互鎖的手術(shù)裝置在預(yù)定位置處植入牙科植入物。
[0004]然而，對于傳統(tǒng)技術(shù)的設(shè)備來說，在控制手術(shù)工具的位置的同時(shí)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定植入位置尚且是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，期望提供一種用于支持牙科植入手術(shù)的設(shè)備，其能夠解決該問題。
[0006]作為本公開的一個(gè)方面，提供 了一種用于支持牙科植入手術(shù)的設(shè)備。該設(shè)備包括CT (計(jì)算機(jī)斷層掃描)圖像采集裝置(3)，用于采集對象下巴的三維CT圖像；第一設(shè)定部
[7]，用于在三維CT圖像中設(shè)定下巴的參考部位和下巴中牙齦的植入位置，在該牙齦的植入位置處植入物被植入；三維光學(xué)圖像采集部(11，21)，用于采集對象口腔內(nèi)側(cè)的三維光學(xué)圖像；第二設(shè)定部(21)，用于通過在三維光學(xué)圖像中識別參考部位的形狀來在三維光學(xué)圖像中設(shè)定參考部位的位置；以及控制部(15，21)，用于基于i)三維CT圖像中參考部位的位置和牙齦的植入位置之間的關(guān)系以及ii)三維光學(xué)圖像中參考部位的位置，將手術(shù)工具
(13)的位置控制到口腔中的植入位置。
[0007]作為本公開的另一個(gè)方面，提供了一種支持牙科植入手術(shù)的方法。該方法包括以下步驟:采集對象下巴的三維CT圖像；在三維CT圖像中第一設(shè)定下巴的參考部位和下巴中牙齦的植入位置，在該牙齦的植入位置處植入物被植入；采集對象口腔內(nèi)側(cè)的三維光學(xué)圖像；通過在三維光學(xué)圖像中識別參考部位的形狀，來在三維光學(xué)圖像中第二設(shè)定參考部位的位置；以及基于i)三維CT圖像中參考部位的位置和牙齦的植入位置之間的關(guān)系以及ii)三維光學(xué)圖像中參考部位的位置，將手術(shù)工具(13)的位置控制到口腔中的植入位置。
[0008]根據(jù)該設(shè)備和方法，可基于三維CT圖像來設(shè)定適當(dāng)?shù)闹踩胛恢茫⑶铱煽刂剖中g(shù)工具以便將其帶到植入位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]在附圖中:
圖1是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于支持牙科植入手術(shù)的設(shè)備的配置的框圖；圖2是圖示了由設(shè)備執(zhí)行的一系列處理步驟的流程圖；
圖3是圖示了從圖2中所圖示的流程圖繼續(xù)的一系列處理步驟的流程圖；
圖4是圖示了從圖3中所圖示的流程圖繼續(xù)的一系列處理步驟的流程圖；
圖5是圖示了三維CT (計(jì)算機(jī)斷層掃描)圖像的說明圖；
圖6是圖示了與植入物、操作禁止區(qū)域和參考部位疊加的三維CT圖像的說明圖；
圖7是圖示了三維光學(xué)圖像的說明圖；
圖8是圖示了與植入物、操作禁止區(qū)域和參考部位疊加的三維光學(xué)圖像的說明圖；
圖9是圖示了包括三維測量裝置、機(jī)器人和手術(shù)工具的配置的透視圖；
圖1OA是圖示了在下頜移動之前，參考部位和手術(shù)工具位置的說明圖；以及 圖1OB是圖示了在下頜移動之后，參考部位和手術(shù)工具位置的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]參照附圖，下文中描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0011]參考圖1和9，下文中描述了用于支持牙科植入手術(shù)的設(shè)備I的配置(下文中也僅稱之為“設(shè)備I”)。
[0012]圖1是用繪圖概述了設(shè)備I配置的框圖。設(shè)備I包括圖像產(chǎn)生部3、輸入計(jì)算部
5、分析部7、存儲器9、圖像 捕獲部11、坐標(biāo)捕獲部13、坐標(biāo)輸出部15、控制參數(shù)輸出部17、傳感器輸入部19和計(jì)算部21。設(shè)備I的這些組件執(zhí)行隨后將被描述的一系列處理步驟。通過在眾所周知的計(jì)算機(jī)中安裝程序來實(shí)現(xiàn)這些組件。該程序被存儲在存儲器9中。替代地，該程序可被存儲在其他各種眾所周知的存儲介質(zhì)中。
[0013]設(shè)備I連同CT (計(jì)算機(jī)斷層掃描)成像儀(或掃描儀)101、輸入裝置103、顯示器105、三維測量裝置107、照明裝置109、機(jī)器人111和手術(shù)工具113 —起配置用于支持牙科植入手術(shù)的系統(tǒng)100。
[0014]CT成像儀101是眾所周知的可拾取具有患者P (即，正經(jīng)受牙科植入手術(shù)的對象)的牙齦的下巴JW的CT圖像(例如，水平橫截面中的CT圖像；更實(shí)際地，多個(gè)片段中每一個(gè)的CT圖像)的設(shè)備。設(shè)備I的圖像產(chǎn)生部3 (CT圖像采集裝置)采集由CT成像儀101所拾取的CT圖像。
[0015]替代地，CT成像儀101可以是三維CT掃描儀，其使用多行X射線檢測器，該多行X射線檢測器的多行X射線元件針對每個(gè)投影角同時(shí)地輸出多組X射線投影數(shù)據(jù)。多組X射線投影數(shù)據(jù)因此經(jīng)受三維重建以提供三維CT圖像數(shù)據(jù)。
[0016]輸入裝置103是眾所周知的輸入裝置，諸如鍵盤、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、觸摸板或其他各種開關(guān)，用戶通過其可輸入數(shù)據(jù)。設(shè)備I的輸入計(jì)算部5獲得輸入裝置103的輸入。
[0017]顯示器105是眾所周知的圖像顯示裝置，諸如液晶顯示器、有機(jī)EL (電致發(fā)光)顯示器或陰極射線管顯示器。顯示器105基于從設(shè)備I輸出的圖像信號來顯示圖像。
[0018]三維測量裝置107是可拾取患者口腔內(nèi)側(cè)的光學(xué)圖像(即可見圖像)的相機(jī)。照明裝置109是已知的可照亮患者口腔內(nèi)側(cè)的燈。如圖9中所示出的，三維測量裝置107與手術(shù)工具113 —起被安裝到機(jī)器人111的末端。測量裝置107和手術(shù)工具113具有恒定固定的相對位置關(guān)系。
[0019]圖9是圖示了包括三維測量裝置107、機(jī)器人111和手術(shù)工具112的配置的透視圖。如圖9中所示出的，機(jī)器人111是具有多關(guān)節(jié)臂的眾所周知的機(jī)器人。多關(guān)節(jié)臂具有測量裝置107和手術(shù)工具113被安裝到的末端。機(jī)器人111能夠在三維空間中，自由地移動安裝到末端的測量裝置107和手術(shù)工具113?；谌S坐標(biāo)系統(tǒng)，控制機(jī)器人111的移動。當(dāng)從設(shè)備I的坐標(biāo)輸出部15輸入特定坐標(biāo)時(shí)，機(jī)器人111移動測量裝置107和手術(shù)工具113到對應(yīng)于特定坐標(biāo)的位置。此外，機(jī)器人111輸出此時(shí)手術(shù)工具113的坐標(biāo)到設(shè)備I的坐標(biāo)捕獲部13。
[0020]手術(shù)工具113為鉆頭。設(shè)備I的控制參數(shù)輸出部17傳送用于指示轉(zhuǎn)數(shù)的信號到手術(shù)工具113。作為響應(yīng)，手術(shù)工具113以與信號相對應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)來旋轉(zhuǎn)鉆頭。手術(shù)工具113輸出此時(shí)的鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)和施加到鉆頭的扭矩到設(shè)備I的傳感器輸入部19。
[0021]參考圖2至4，下文中描述了由設(shè)備I執(zhí)行的一系列處理步驟。
[0022]圖2至4示出了由設(shè)備I執(zhí)行的一系列處理步驟的流程圖。如圖2中所示出的，在步驟SI處，圖像產(chǎn)生部3采集由CT成像儀101拾取的患者P的下巴JW的CT圖像。在水平橫截面中拾取CT圖像。在步驟SI處，圖像產(chǎn)生部3采集下巴片段的兩個(gè)或更多個(gè)CT圖像，每個(gè)片段在稍微不同的位置(層面)處具有成像面?？捎稍O(shè)備I控制CT成像儀101。
[0023]在步驟S2處，圖像產(chǎn)生部(三維CT圖像產(chǎn)生裝置)3在步驟SI處所采集的兩個(gè)或更多個(gè)CT圖像的基礎(chǔ)上，使用眾所周知的圖像處理技術(shù)來產(chǎn)生三維CT圖像。三維CT圖像以三維方式表達(dá)患者P的下巴JW。圖5中示出了三維CT圖像的示例。
[0024]在CT成像儀101提供三維CT圖像數(shù)據(jù)的情況下，步驟S2可被省略。
[0025]步驟S3處，圖像產(chǎn)生部3使用圖像識別技術(shù)，來在步驟S2處所產(chǎn)生的三維CT圖像中逐個(gè)標(biāo)識牙齒和牙根。
[0026]步驟S4處，圖像產(chǎn)生部3在顯示器105上顯示三維CT圖像。
[0027]步驟S5處，輸入計(jì)算部5采集植入物被植入的植入位置。由用戶通過輸入裝置103來輸入植入位置。替代地，可由設(shè)備I基于三維CT圖像來自動確定植入位置。
[0028]步驟S6處，在三維CT圖像中，分析部7計(jì)算在植入位置附近的信息(區(qū)域信息)并在存儲器9中存儲所計(jì)算的信息。區(qū)域信息包括植入位置附近的牙齒間縫隙的大小、骨頭的形狀和與骨頭相對應(yīng)的部分的像素強(qiáng)度等等。
[0029]步驟S7處，分析部(第一設(shè)定裝置)7在三維CT圖像中設(shè)定植入位置和三個(gè)參考部位。該植入位置是在步驟S5處已被獲得的植入位置。參考部位可均對應(yīng)于具有特征形狀的牙齒。優(yōu)選的是，三個(gè)參考部位被設(shè)定為三個(gè)牙齒，該三個(gè)牙齒在下巴中的高度水平上與彼此不同并且與彼此遠(yuǎn)離。然后，分析部7在存儲器9中存儲植入位置、參考部位的形狀和在三維CT圖像中指示參考部位位置的坐標(biāo)(下文中稱為三維CT圖像中的坐標(biāo))。參考部位的數(shù)目并不局限為三個(gè)，而可以是三個(gè)以上的不同數(shù)目(利如4、5、6等)。
[0030]步驟S8處，分析部7提取操作禁止區(qū)域。操作禁止區(qū)域?qū)?yīng)于神經(jīng)或血管存在的區(qū)域。分析部7能夠使用圖像識別技術(shù)，基于對神經(jīng)和血管特定的形狀和像素強(qiáng)度來提取操作禁止區(qū)域。
[0031]步驟S9處，分析部7計(jì)算包括要被植入的植入物的直徑、鉆孔開始位置、植入方向、植入深度和工具處理區(qū)域的參數(shù)。根據(jù)預(yù)定的程序，基于在步驟S6處已被存儲的區(qū)域信息和在步驟S8處已被提取的操作禁止區(qū)域，來計(jì)算這些參數(shù)。在這種情況下，如此計(jì)算參數(shù)，使得植入物將不干擾鄰近牙齒，并且植入物的一端將不到達(dá)操作禁止區(qū)域。[0032]步驟SlO處，分析部7選擇適合于步驟S9處所計(jì)算的參數(shù)的植入物。存儲器9提前被存儲有具有各種形狀和大小的植入物的庫。因此，分析部7能夠選擇適合于步驟S9處所計(jì)算的參數(shù)的植入物。
[0033]步驟Sll處，分析部7將步驟SlO處所選擇的植入物的形狀、步驟S8處所提取的操作禁止區(qū)域和參考部位疊加到三維CT圖像中。然后，分析部7在顯示器105上顯示疊加的圖像。這里顯示的植入物的位置是在步驟7處已被設(shè)定的植入位置。而且，這里顯示的植入方向和植入深度是在步驟S9處已被計(jì)算的那些。此外，這里顯示的參考部位是在步驟S7處已被設(shè)定的那些。圖6中示出了步驟Sll處顯示的疊加的圖像的示例。疊加的圖像包括植入物201 (植入物的形狀)、操作禁止區(qū)域203和參考部位205。
[0034]步驟S12處，分析部7在存儲器9中存儲步驟SlO處所選擇的植入物的形狀、步驟S9處所計(jì)算的植入方向和植入深度、以及步驟S8處所計(jì)算的操作禁止區(qū)域。
[0035]步驟S13處，輸入計(jì)算部5確定是否已經(jīng)接收匹配開始信息。該匹配開始信息對應(yīng)于由用戶通過輸入裝置103所輸入的預(yù)定信號。如果匹配開始信息已被接收，則控制進(jìn)行到步驟S14。如果匹配開始信息還沒有被接收，則控制返回到步驟S13。
[0036]步驟S14處，圖像捕獲部(光學(xué)圖像采集裝置)11采集由三維測量裝置107所拾取的患者口腔內(nèi)側(cè)的光學(xué)圖像。當(dāng)圖像被拾取時(shí)，由照明裝置109照亮口腔內(nèi)側(cè)?？捎稍O(shè)備I控制測量裝置107和照明裝置109。通過改變成像位置和角度來拾取兩個(gè)或更多個(gè)這樣的光學(xué)圖像。
[0037]步驟S15處，使用眾所周知的圖像處理技術(shù)，在步驟S14處所采集的兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)圖像基礎(chǔ)上，計(jì)算部(三維光學(xué)圖像產(chǎn)生裝置)21產(chǎn)生三維光學(xué)圖像。該三維光學(xué)圖像以三維方式指示患者口腔的內(nèi)側(cè)。圖7中示出了三維光學(xué)圖像的示例。
[0038]步驟S16處，計(jì)算部( 第二設(shè)定裝置)21對步驟S7處所存儲的三個(gè)參考部位的形狀進(jìn)行搜索并使用圖像識別技術(shù)，在步驟S15處所產(chǎn)生的三維光學(xué)圖像中識別它們。然后，計(jì)算部21在三維光學(xué)圖像中設(shè)定三個(gè)參考部位的位置。
[0039]步驟S17處，計(jì)算部(部分控制裝置)21將三維CT圖像在三維光學(xué)圖像上疊加，使得從前圖像中的三個(gè)參考部位與后來圖像中相應(yīng)的三個(gè)參考部位相重合。然后，計(jì)算部21使用三個(gè)參考部位之一作為原點(diǎn)，在三維光學(xué)圖像中設(shè)定坐標(biāo)系。在三維光學(xué)圖像中的坐標(biāo)系中，由特定坐標(biāo)指示植入位置。特定坐標(biāo)允許三維光學(xué)圖像中的參考部位相對于植入位置的位置關(guān)系與三維CT圖像中二者的位置關(guān)系相一致。
[0040]步驟S18處，校準(zhǔn)機(jī)器人111的坐標(biāo)系和步驟S17處已被設(shè)定的坐標(biāo)系。具體地，進(jìn)行以下的處理。首先，手術(shù)工具113的一端被移動到患者口腔中的三個(gè)參考部位之一的正上方。此移動可由用戶手動地進(jìn)行或者可以由機(jī)器人111自動地進(jìn)行。(在自動移動時(shí)，機(jī)器人111可在由三維測量裝置107所拾取的圖像中定位參考部位，并移動手術(shù)工具113到所定位的部位)。在手術(shù)工具113該端被帶到參考部位之一的正上方的狀態(tài)中，坐標(biāo)捕獲部13捕獲在機(jī)器人111的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。然后，計(jì)算部21將捕獲的坐標(biāo)設(shè)定為原點(diǎn)。由坐標(biāo)輸出部15輸出原點(diǎn)的坐標(biāo)到機(jī)器人111。
[0041]在那之后，手術(shù)工具113的該端被移動到三個(gè)參考部位中第二個(gè)的正上方。然后，坐標(biāo)捕獲部13捕獲此時(shí)在機(jī)器人111的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。然后，計(jì)算部21將捕獲的坐標(biāo)設(shè)定為與第二參考部位相對應(yīng)的坐標(biāo)(作為在步驟S17處所設(shè)定的坐標(biāo)系中第二參考部位的坐標(biāo))。然后，坐標(biāo)輸出部15輸出坐標(biāo)到機(jī)器人111。
[0042]在那之后，手術(shù)工具113的該端被移動到三個(gè)參考部位中的第三個(gè)的正上方。然后，坐標(biāo)捕獲部13捕獲此時(shí)在機(jī)器人111的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。然后，計(jì)算部21將捕獲的坐標(biāo)設(shè)定為與第三參考部位相對應(yīng)的坐標(biāo)(作為在步驟S17處所設(shè)定的坐標(biāo)系中第三參考部位的坐標(biāo))。然后，坐標(biāo)輸出部15輸出坐標(biāo)到機(jī)器人111。最后，在機(jī)器人111的坐標(biāo)系中，計(jì)算部21轉(zhuǎn)換機(jī)器人111的坐標(biāo)系，使得三個(gè)參考部位的坐標(biāo)將位于如上所述的位置中。
[0043]將通過如上所述的處理來完成校準(zhǔn)。因此，機(jī)器人111的坐標(biāo)系將與在步驟S17處已被設(shè)定的三維光學(xué)圖像中的坐標(biāo)系相重合。
[0044]步驟S19處，計(jì)算部21將步驟SlO處所選擇的植入物的形狀、步驟S8處所提取的操作禁止區(qū)域和參考部位疊加到三維光學(xué)圖像中。然后，計(jì)算部21在顯示器105上顯示疊加的圖像。這里指示的植入物的植入方向和植入深度是步驟S9處已被計(jì)算的那些。圖8中示出了步驟S19處所顯示的圖像的示例。疊加的圖像包括植入物201 (植入物的形狀)、操作禁止區(qū)域203和三個(gè)參考部位205。
[0045]步驟S20處，計(jì)算部21在存儲器9中存儲步驟SlO處所選擇的植入物的形狀、步驟S9處所計(jì)算的植入方向和植入深度、以及步驟S8處所計(jì)算的操作禁止區(qū)域。
[0046]步驟S21處，以類似于步驟14和15的方式來產(chǎn)生三維光學(xué)圖像。具體地，根據(jù)需要，每次執(zhí)行步驟21時(shí)，設(shè)備I更新三維光學(xué)圖像。
[0047]步驟S22處，計(jì)算部(按時(shí)間順序變化檢測裝置)21在緊接前面的步驟21處所采集的三維光學(xué)圖像中識別參考部位。然后，計(jì)算部21計(jì)算參考部位的位置中的按時(shí)間順序變化量，即，從步驟S17處所采集的位置到本步驟S22處所識別的位置的變化量。具體地，設(shè)備I計(jì)算三維光學(xué)圖像中參 考部位的按時(shí)間順序的位置變化。例如，由患者身體的物理移動等引起參考部位的按時(shí)間順序的位置變化。
[0048]步驟S23處，計(jì)算部(校正裝置)21基于步驟S22處所計(jì)算的變化量，來校正手術(shù)工具113的位置(植入位置)。例如，當(dāng)在步驟S17處所獲得的植入位置在三維光學(xué)圖像中的坐標(biāo)是(X，y，z),且步驟S22處所獲得的變化量為(Δχ，Ay, Δ Ζ)時(shí),植入位置被校正為(X+ Δ X, y+ Δ y, ζ+ Δ ζ)。
[0049]步驟S24處，計(jì)算部(操作條件設(shè)定裝置)21在步驟S21處已產(chǎn)生的三維光學(xué)圖像中，讀出在步驟23處被校正的植入位置處的像素強(qiáng)度。該像素強(qiáng)度具有與植入位置處骨頭硬度的相關(guān)性。具體地，當(dāng)像素強(qiáng)度具有更高的程度時(shí)，骨頭具有更高程度的硬度。
[0050]步驟S25處，計(jì)算部21計(jì)算適合于步驟S24處所讀出的像素強(qiáng)度的手術(shù)工具113的推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度(手術(shù)工具的操作條件)。這里的推進(jìn)速度指的是朝向骨頭輸送鉆頭的速度，而這里的旋轉(zhuǎn)速度指的是鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)。設(shè)備I的存儲器9包括在輸入一定程度的像素強(qiáng)度時(shí)，輸出推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度的映射。計(jì)算部21使用該映射來計(jì)算推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)輸入的強(qiáng)度具有更高程度(即，當(dāng)骨頭具有更高程度的硬度)時(shí)，該映射允許推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度變得更低?？刂茀?shù)輸出部17輸出計(jì)算的推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度到機(jī)器人111和手術(shù)工具113。因此，根據(jù)如上面所計(jì)算的推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度，操作機(jī)器人111和手術(shù)工具113。
[0051]步驟26處，坐標(biāo)輸出部(部分控制裝置)15輸出步驟S23處所校正的植入位置到機(jī)器人111，并致動機(jī)器人111，使得手術(shù)工具113的位置與植入位置重合。然后，準(zhǔn)許手術(shù)工具113在預(yù)定的時(shí)段內(nèi)執(zhí)行處理(在植入位置處鉆孔)。使用步驟25處所計(jì)算的推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度來執(zhí)行處理。此外，在處理中，機(jī)器人111和手術(shù)工具113檢測旋轉(zhuǎn)中的阻力和推進(jìn)中的阻力，并將檢測的阻力輸出到傳感器輸入部19。
[0052]步驟S27處，計(jì)算部21計(jì)算步驟S26處所執(zhí)行的鉆孔的深度(推進(jìn)速度和處理時(shí)段的乘積)。然后，計(jì)算部21將計(jì)算的乘積加到直到此時(shí)的累積鉆孔量，以由此計(jì)算最新的累積鉆孔量。
[0053]步驟S28處，計(jì)算部21確定是否已經(jīng)滿足了以下條件中的至少任一個(gè)。
[0054](條件I):步驟S27處所計(jì)算的累積鉆孔量已經(jīng)變得等同于允許手術(shù)工具113到達(dá)步驟S20處已被存儲的操作禁止區(qū)域的量。
[0055](條件2):步驟S27處所計(jì)算的累積鉆孔量已經(jīng)變得等同于允許手術(shù)工具113到達(dá)預(yù)設(shè)的處理結(jié)束點(diǎn)的量。
[0056]如果滿足這兩個(gè)條件中的至少任一個(gè)，控制進(jìn)行到步驟S29。如果任一條件均不滿足，控制返回到步驟S21。
[0057]步驟S29處，計(jì)算部21停止手術(shù)工具113和機(jī)器人111的操作。
[0058]然后，步驟S30處，計(jì)算部21確定是否已通過輸入裝直103輸入撤回指令。如果已輸入撤回指令，則控制進(jìn)行到步驟S31，但如果沒有輸入，則控制返回到步驟S30。
[0059]步驟S31處，坐標(biāo)輸出部15輸出坐標(biāo)到機(jī)器人111，這將允許手術(shù)工具113從植入部分移開。結(jié)果，手術(shù)工具113從植入部分撤回。
[0060][由用于支持牙科植入手術(shù)的設(shè)備I所發(fā)揮的作用] (I)設(shè)備I能夠基于三維CT圖像來設(shè)定植入位置，并控制手術(shù)工具113以便在植入位置處定位。
[0061](2)根據(jù)需要，設(shè)備I更新三維光學(xué)圖像。如果三維光學(xué)圖像中的參考部位隨時(shí)間改變其位置，則設(shè)備I根據(jù)參考部位的按時(shí)間順序的位置變化來校正手術(shù)工具113的位置。因此，在手術(shù)期間存在患者頭部的位置或方向上的變化的情況下，可以在適當(dāng)?shù)奈恢锰幈３质中g(shù)工具113的位置。例如，圖1OA中示出的位置處的患者下頜JW可移動到圖1OB中所示出的位置(其中與圖1OA中示出的位置相比，參考部位已向下移動)。在這樣的情況下，手術(shù)工具113相對于參考部位的位置(鉆孔開始位置)207可被穩(wěn)固保持。
[0062](3)設(shè)備I基于三維CT圖像中的植入位置處的像素強(qiáng)度，來設(shè)定手術(shù)工具113的操作條件(推進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度)。因此，可設(shè)定適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件以便適合于骨頭的硬度。
[0063](4)設(shè)備I能夠獲得三維CT圖像中的區(qū)域信息和操作禁止區(qū)域。然后，基于所獲得的區(qū)域信息和操作禁止區(qū)域，設(shè)備I能夠設(shè)定植入物的直徑、鉆孔開始位置、植入方向、植入深度和工具處理區(qū)域。
[0064]可以按照若干其他形式來體現(xiàn)本發(fā)明，而不脫離本發(fā)明的精神。因此到目前為止所描述的實(shí)施例僅意在是說明性而非限制性的，因?yàn)橛伤降臋?quán)利要求而不是由在它們前面的描述來限定本發(fā)明的范圍。因此，落入權(quán)利要求的邊界和界限或這樣的邊界和界限的等同方式內(nèi)的所有改變，均意在被權(quán)利要求所包含。
【權(quán)利要求】
1.一種用于支持牙科植入手術(shù)的設(shè)備(1)，包括: CT (計(jì)算機(jī)斷層掃描)圖像采集裝置(3)，用于采集對象下巴的三維CT圖像； 第一設(shè)定裝置(7)，用于在所述三維CT圖像中設(shè)定所述下巴的參考部位和所述下巴中牙齦的植入位置，在所述牙齦的植入位置處植入物被植入； 三維光學(xué)圖像采集裝置(11、21)，用于采集所述對象口腔內(nèi)側(cè)的三維光學(xué)圖像； 第二設(shè)定裝置(21)，用于通過在所述三維光學(xué)圖像中識別所述參考部位的形狀，來在所述三維光學(xué)圖像中設(shè)定所述參考部位的位置；以及 控制裝置(15、21 )，用于基于i )所述三維CT圖像中所述參考部位的位置和所述牙齦的植入位置之間的關(guān)系以及ii)所述三維光學(xué)圖像中所述參考部位的位置，將手術(shù)工具(13)的位置控制到所述 口腔中的所述植入位置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述CT圖像采集裝置(3)包括: CT圖像接收裝置(3)，用于接收所述下巴的多個(gè)CT圖像；以及 三維CT圖像產(chǎn)生裝置，用于從所接收的所述多個(gè)CT圖像產(chǎn)生所述三維CT圖像，以及 三維光學(xué)圖像采集裝置(11、21)，包括 光學(xué)圖像接收裝置(11)，用于接收多個(gè)所述光學(xué)圖像；以及 三維光學(xué)圖像產(chǎn)生裝置(21)，用于從所接收的多個(gè)所述光學(xué)圖像產(chǎn)生所述三維光學(xué)圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述參考部位在數(shù)目上為多個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述三維光學(xué)圖像產(chǎn)生裝置具有以規(guī)則間隔更新三維光學(xué)圖像的能力，以及 所述設(shè)備包括 按時(shí)間順序變化檢測裝置(21)，用于檢測所述三維光學(xué)圖像中所述參考部位的按時(shí)間順序的位置變化；以及 校正裝置(21)，用于根據(jù)所述參考部位的暫時(shí)位置變化來校正所述手術(shù)工具(13)的位置。
5.如權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括 操作條件設(shè)定裝置(21)，用于基于所述三維CT圖像中所述植入位置的像素強(qiáng)度，設(shè)定所述手術(shù)工具(13)的操作條件。
6.一種支持牙科植入手術(shù)的方法，包括以下步驟: 采集對象下巴的三維CT圖像； 在所述三維CT圖像中第一設(shè)定所述下巴的參考部位和所述下巴中牙齦的植入位置，在所述牙齦的植入位置處植入物被植入； 采集所述對象口腔內(nèi)側(cè)的三維光學(xué)圖像； 通過在所述三維光學(xué)圖像中識別參考部位的形狀，來在所述三維光學(xué)圖像中第二設(shè)定所述參考部位的位置；以及 基于i)所述三維CT圖像中所述參考部位的位置和所述牙齦的植入位置之間的關(guān)系以及ii)所述三維光學(xué)圖像中所述參考部位的位置，將手術(shù)工具(13)的位置控制到所述口腔中的所述植入位置。
7.如權(quán)利要求6的方法，包括步驟:在以規(guī)則間隔被更新的所述三維光學(xué)圖像中檢測所述參考部位的按時(shí)間順序的位置變化；以及 根據(jù)所述參考 部位的暫時(shí)位置變化，來校正所述手術(shù)工具(13)的位置。
【文檔編號】A61C19/00GK103445875SQ201310179196
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月15日
【發(fā)明者】池上達(dá)也, 小山俊彥, 奧田英樹, 大岡忠雄, 橋爪誠, 大內(nèi)田理一, 豐田和孝, B.曹 申請人:株式會社電裝, 國立大學(xué)法人九州大學(xué)