CN109846561A - 数字化根管预备的方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字化根管预备的方法、装置及***，解决了现有技术中的根管预备术因手术器械与根管之间无法进行精确的定位，而导致的根管预备不当等问题。本发明的实施例所提供的一种数字化根管预备的方法，包括获取口腔的三维体素数据、手术器械的手术器械坐标数据和患牙的患牙坐标数据；根据所述三维体素数据确定根管入口，并设计根管路径；根据所述手术器械坐标数据确定所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系；以及根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系进行根管预备。

Description

数字化根管预备的方法、装置及***

技术领域

本发明涉及口腔医疗领域及导航领域，具体涉及一种数字化根管预备的方法、装置及***。

背景技术

牙髓病和根尖周病的治疗手段中，根管治疗术是目前最常规的手段。根管治疗由根管预备、根管消毒和根管充填三个步骤组成。随着根管治疗理论和器械的发展，根管预备的方法经历了一个不断完善的过程。根管预备方式可分为手用器械预备法和机用器械预备法。但是不管是手用机械器械还是机用机械器械，根管预备术都会因手术器械与根管之间无法进行精确的定位，而导致的根管预备不当等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例致力于提供一种数字化根管预备的方法、装置及***，以解决现有技术中的根管预备术因手术器械与根管之间无法进行精确的定位，而导致的根管预备不当等问题。

本发明一方面提供了一种数字化根管预备的方法，包括：获取口腔的三维体素数据、手术器械的手术器械坐标数据和患牙的患牙坐标数据；根据所述三维体素数据确定根管入口，并设计根管路径；根据所述手术器械坐标数据确定所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系；以及根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系进行根管预备。

在一个实施例中，在所述根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系进行根管预备之前，进一步包括：预设所述手术器械的手术器械尖端与所述根管路径之间的点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值。

在一个实施例中，所述根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关进行根管预备具体包括：根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管路径之间的所述点位偏差和所述角度偏差；以及根据所计算出的所述点位偏差和所述角度偏差，在所述手术器械尖端瞄准所述患牙的过程中提示医生按照所述根管路径进行根管预备。

在一个实施例中，所述根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管路径之间的所述点位偏差和所述角度偏差具体包括：根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算出所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管入口之间的所述点位偏差；以及根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算出所述手术器械的所述手术器械尖端所在的轴线与所述根管路径之间的所述角度偏差。

在一个实施例中，所述根据所计算出的所述点位偏差和所述角度偏差，在所述手术器械尖端瞄准所述患牙的过程中提示医生按照所述根管路径进行根管预备具体包括：当计算出的所述点位偏差大于等于所述点位偏差的最大安全值时和/或当计算出的所述角度偏差大于等于所述角度偏差的最大安全值时，停止根管预备。

在一个实施例中，进一步包括：在所述根管预备中实时显示所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系。

在一个实施例中，所述获取口腔的三维体素数据具体包括：导入经过拍摄患者所得的包含至少三个标记点的影像扫描数据，其中所述至少三个标记点包括所述患牙自身的特征点，和/或外部添加的显影标记点；以及根据所述影像扫描数据，通过三维重建过程获取所述患牙的三维体素数据。

在一个实施例中，在所述根据所述手术器械坐标数据确定所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系之前，进一步包括：标定所述手术器械以获得所述手术器械的手术器械尖端坐标数据和手术器械尖端轴线数据；以及根据所述至少三个标记点对所述患牙坐标数据和所述三维体素数据进行图像配准，及根据标定后的所述手术器械尖端坐标数据，将所述三维体素数据、所述手术器械坐标数据和所述患牙坐标数据集成到一个共同的坐标系中。

在一个实施例中，所述获取所述手术器械的所述手术器械坐标数据和所述患牙的所述患牙坐标数据具体包括：读取导航仪坐标数据，其中，所述导航仪坐标数据包括通过安装在所述手术器械上的手术器械定位装置而获得的所述手术器械坐标数据和通过安装在所述患牙上的患牙定位装置而获得的所述患牙坐标数据。

在一个实施例中，所述根据所述三维体素数据确定所述根管入口具体包括：根据所述三维体素数据中的灰度值的差异，确定所述根管入口。

在一个实施例中，所述根据所述三维体素数据设计所述根管路径具体包括：根据所述三维体素数据中的灰度值的差异，自动拟合出以所述根管入口为起点的预设长度的根管路径；和/或根据所述预设长度的根管路径中的至少两个离散的点的三维体素数据，自动拟合出以所述根管入口为起点的所述预设长度的根管路径。

本发明一实施例还提供一种数字化根管预备的装置，包括：数据获取模块，配置为获取口腔的三维体素数据、手术器械的手术器械坐标数据和患牙的患牙坐标数据；根管入口确定模块，配置为根据所述三维体素数据确定根管入口；根管路径设计模块，配置为根据所述三维体素数据设计根管路径；相对位置关系确定模块，配置为根据所述手术器械坐标数据确定所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系；以及根管预备导航模块，配置为根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，进行根管预备。

在一个实施例中，进一步包括：预设模块，配置为预设所述手术器械的手术器械尖端与所述根管路径之间的点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值。

在一个实施例中，所述根管预备导航模块具体包括：计算单元，配置为根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管路径之间的所述点位偏差和所述角度偏差；以及处理单元，配置为根据所计算出的所述点位偏差和所述角度偏差，在所述手术器械尖端瞄准所述患牙的过程中提示医生按照所述根管路径进行根管预备。

在一个实施例中，所述计算单元具体被配置为：

根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算出所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管入口之间的所述点位偏差；以及

根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算出所述手术器械的所述手术器械尖端所在的轴线与所述根管路径之间的所述角度偏差。

在一个实施例中，所述处理单元具体被配置为：当计算出的所述点位偏差大于等于所述点位偏差的最大安全值时和/或当计算出的所述角度偏差大于等于所述角度偏差的最大安全值时，停止根管预备。

在一个实施例中，进一步包括：显示模块，配置为在所述根管预备中实时显示所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系。

在一个实施例中，所述数据获取模块具体包括：导入单元，配置为导入经过拍摄患者所得的包含至少三个标记点的影像扫描数据，其中所述至少三个标记点包括所述患牙自身的特征点，和/或外部添加的显影标记点；以及三维重建单元，配置为根据所述影像扫描数据，通过三维重建过程获取所述患牙的三维体素数据。

在一个实施例中，进一步包括：标定模块，配置为标定所述手术器械以获得所述手术器械的手术器械尖端坐标数据和手术器械尖端轴线数据；以及配准模块，配置为根据所述至少三个标记点对所述患牙坐标数据和所述三维体素数据进行图像配准，及根据标定后的所述手术器械尖端坐标数据，将所述三维体素数据、所述手术器械坐标数据和所述患牙坐标数据集成到一个共同的坐标系中。

在一个实施例中，所述数据获取模块还包括：读取单元，配置为读取导航仪坐标数据，其中，所述导航仪坐标数据包括通过安装在所述手术器械上的手术器械定位装置而获得的所述手术器械坐标数据和通过安装在所述患牙上的患牙定位装置而获得的所述患牙坐标数据。

在一个实施例中，所述根管入口确定模块具体被配置为：根据所述三维体素数据中的灰度值的差异，确定所述根管入口。

在一个实施例中，所述根管路径设计模块具体被配置为：根据所述三维体素数据中的灰度值的差异，自动拟合出以所述根管入口为起点的预设长度的根管路径；和/或根据所述预设长度的根管路径中的至少两个离散的点的三维体素数据，自动拟合出以所述根管入口为起点的所述预设长度的根管路径。

本发明一实施例还提供一种数字化根管预备的***，包括：手术器械定位装置，用于获取手术器械坐标数据；患牙定位装置，用于获取患牙坐标数据；导航仪，用于接收所述手术器械坐标数据和/或所述患牙坐标数据；以及如权利要求12-22任意一项所述的数字化根管预备的装置。

在一个实施例中，所述导航仪通过接收所述手术器械定位装置发出的红外线以获得所述手术器械坐标数据，和/或导航仪通过接收所述患牙定位装置发出的红外线以获得所述患牙坐标数据。

本发明的实施例所提供的一种数字化根管预备的方法、装置及***，术前通过获取三维体素数据确定了根管入口，并拟合出根管路径；通过获取的手术器械坐标数据确定了手术器械与根管路径的相对位置关系；在后续的根管预备的过程中按照术前设计的根管路径进行根管预备，从而有效地避免了根管预备术中因手术器械与根管之间无法进行精确的定位，而导致的根管预备不当等问题。

附图说明

图1所示为本发明一个实施例提供的数字化根管预备的方法的流程示意图。

图2所示为本发明一个实施例提供的数字化根管预备的方法中的根管预备的具体流程示意图。

图3所示为本发明一个实施例提供的数字化根管预备的方法中的根管入口和根管路径的结构示意图。

图4所示为本发明一个实施例提供的数字化根管预备的装置的结构示意图。

图5所示为本发明另一个实施例提供的数字化根管预备的装置的结构示意图。

图6所示为本发明一个实施例提供的数字化根管预备的***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明一个实施例提供的数字化根管预备的方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤101：获取口腔的三维体素数据、手术器械的手术器械坐标数据和患牙的患牙坐标数据；

应当理解，口腔中的三维体素数据可先通过影像扫描技术获取口腔的影像扫描数据，该影像扫描数据可包括三维的点阵数据或连续的二维投影数据序列。再通过计算机算法对影像扫描数据进行三维重建，由此便获取了三维体素数据。

需要注意的是，还可以通过对所获取的三维体素数据进行分割以获得患牙的表面网格数据，从而可以从多个牙齿中分辨出患牙，同时也是为了将患牙的牙根分割出来，以便后续的根管预备过程。

步骤102：根据三维体素数据确定根管入口，并设计根管路径；

应当理解，因为根管入口与其它组织的灰度值是不同的，所以首先根据根管入口的三维体素数据的灰度值的差异确定根管入口，在这里，根管入口是指根管冠向入口处。再根据所确定的根管入口，以根管入口为起点，设计一个光滑的根管路径。

步骤103：根据手术器械坐标数据确定手术器械与根管路径的相对位置关系；

应当理解，在确定了手术器械坐标数据后，通过相应的坐标转换，即旋转或平移，以获得手术器械与根管路径的相对位置关系。

步骤104：根据手术器械与根管路径的相对位置关系进行根管预备。

术前通过获取三维体素数据确定了根管入口，并拟合出根管路径；通过获取的手术器械坐标数据确定了手术器械与根管路径的相对位置关系；在后续的根管预备的过程中按照术前设计的根管路径进行根管预备，从而有效地避免了根管预备术中因手术器械与根管之间无法进行精确的定位，而导致的根管预备不当等问题。

在本发明一实施例中，为了能够更加精确安全的进行根管预备，防止出现根管预备不当等问题，可以在进行根管预备之前，预设手术器械的手术器械尖端与根管路径之间的点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值。应当理解，点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值的预设只要是在每次根管预备手术开始之前进行预设即可，本发明实施例并不限制点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值的预设的时机。

这样如图2所述，在进行根管预备时，可进一步包括：

步骤201：根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算手术器械尖端与根管路径之间的点位偏差和角度偏差；

应当理解，手术器械尖端是指安装有手术器械配件的手术器械与患牙相接触的尖端部位；点位偏差和角度偏差用于表征在手术过程中手术器械与根管路径的相对位置关系，并在后续的过程中与预设的点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值进行比较。

步骤202：根据所计算出的点位偏差和角度偏差，在手术器械尖端瞄准患牙的过程中提示医生按照根管路径进行根管预备。

如果手术器械尖端在没有偏差的提示下进行根管预备，则当点位偏差和角度偏差分别大于等于点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值时，很有可能出现根管预备不当等问题。所以说需要通过数字化或图形化的方式返回一个提示信息以提示手术器械尖端与根管路径的相对位置关系已经超出了正常范围，这样医生可更加直观的观察到手术器械与根管路径的相对位置，即手术器械尖端已经远离了根管入口和手术器械尖端的手术路径已经偏离了根管路径，从而有助于医生准确的做出判断，提高了用户体验。

在本发明一实施例中，根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算手术器械尖端与根管路径之间的点位偏差和角度偏差具体包括：根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算出手术器械的手术器械尖端与根管入口之间的点位偏差；以及根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算出手术器械的手术器械尖端所在的轴线与根管路径之间的角度偏差。

具体而言，在根管预备的过程中，根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算出手术器械尖端距离根管入口的距离的偏差；当找到了根管入口后，根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算出手术器械尖端所在的轴线与根管路径的角度的偏差；当确定了手术器械尖端进入根管路径的角度后，根据手术器械与根管路径的相对位置关系及根管路径，通过数字化或图形化的方式观察手术器械尖端进入根管路径的深度，在偏差允许的最大安全值的范围内观察手术器械尖端进入根管路径的深度，当手术器械尖端的进入深度为设计好的根管路径的总长度时，即完成了整个根管预备。

在本发明一实施例中，根据所计算出的点位偏差和角度偏差，在手术器械尖端瞄准患牙的过程中提示医生按照根管路径进行根管预备具体包括：当计算出的点位偏差大于等于点位偏差的最大安全值时和/或当计算出的角度偏差大于等于角度偏差的最大安全值时，停止根管预备。

具体而言，当计算出的点位偏差大于等于点位偏差的最大安全值时和/或当计算出的角度偏差大于等于角度偏差的最大安全值时，会发出警示音，并且通过切断手术器械电源的方式，让手术器械停止工作；经过调整手术器械与根管路径的相对位置关系后，当点位偏差小于点位偏差的最大安全值，同时角度偏差小于角度偏差的最大安全值时，警示音停止并且手术器械供电恢复，从而避免了出现根管预备不当等问题。

在本发明一实施例中，该数字化根管预备的方法进一步包括：在根管预备中实时显示手术器械与根管路径的相对位置关系。

应当理解，在根管预备过程中，可通过图形化或数字化显示的方式实时显示手术器械与根管路径的相对位置关系，这样医生可更加直观的观察到手术器械与根管路径的相对位置，有助于医生准确的做出判断，提高了用户体验。

在本发明一实施例中，获取口腔的三维体素数据具体包括：导入经过拍摄患者所得的包含至少三个标记点的影像扫描数据，其中至少三个标记点包括患牙自身的特征点，和/或外部添加的显影标记点；根据影像扫描数据，通过三维重建过程获取患者的三维体素数据。

应当理解，上述提到的至少三个标记点是为了确定患牙的坐标系，同时也是为了使患牙图像与患牙进行图像配准。通过计算机算法对影像扫描数据的三维的点阵数据或连续的二维投影数据序列进行三维重建，由此便获取了三维体素数据。

在本发明一实施例中，在根据手术器械坐标数据确定手术器械与根管路径的相对位置关系之前，进一步包括：标定手术器械以获得手术器械的手术器械尖端坐标数据和手术器械尖端轴线数据；以及根据至少三个标记点对患牙坐标数据和三维体素数据进行图像配准，及根据标定后的手术器械尖端坐标数据，将三维体素数据、手术器械坐标数据和患牙坐标数据集成到一个共同的坐标系中。

应当理解，标定的过程是通过计算机算法标定安装有手术器械定位装置的手术器械以获得手术器械尖端坐标数据和手术器械尖端轴线数据。在这里，手术器械尖端轴线数据是为了确定手术器械尖端与根管路径之间的角度，以便在根管预备过程中来提示手术器械尖端的角度偏差。

还应当理解，配准的过程是通过至少三个标记点将患牙图像与患牙进行图像配准，同时将术前患牙的三维体素数据、术中患牙坐标数据及手术器械坐标数据集成到一个共同的坐标***中,这些组合信息最终将被医生用来在根管预备过程中准确的确定根管入口和根管路径。需要注意的是，配准过程具体还包括对相应坐标的转换，即平移或旋转。

在本发明一实施例中，获取手术器械的手术器械坐标数据和患牙的患牙坐标数据具体包括：读取导航仪坐标数据，其中，导航仪坐标数据包括通过安装在手术器械上的手术器械定位装置而获得的手术器械坐标数据和通过安装在患牙上的患牙定位装置而获得的患牙坐标数据。

应当理解，在根管预备的过程中，导航仪实时的通过手术器械定位装置获取手术器械坐标数据和通过患牙定位装置获取患牙坐标数据，这样手术器械坐标数据和患牙坐标数据就会被实时的读取到，从而在根管预备的过程中，可通过图形化或数字化显示的方式实时的显示手术器械与根管路径的相对位置关系，这样医生可更加直观的观察到手术器械与根管路径的相对位置，有助于医生准确的做出判断，提高了用户体验。

在本发明一实施例中，根据三维体素数据确定根管入口具体包括：根据三维体素数据中的灰度值的差异，确定根管入口，应当理解，因为根管入口与其它组织的灰度值是不同的，所以可以根据根管入口的三维体素数据的灰度值的差异来确定根管入口的位置。

在本发明一实施例中，根据三维体素数据中的灰度值的差异，自动拟合出以根管入口为起点的预设长度的根管路径；和/或根据预设长度的根管路径中的至少两个离散的点的三维体素数据，自动拟合出以根管入口为起点的预设长度的根管路径。

应当理解，如图3所示，预设长度包括从根管入口31到根管冠向上三分之一处32之间的任意的长度。具体的，根管路径的设计可以根据三维体素数据中的灰度值的差异，自动拟合出以根管入口31为起点的根管入口31与根管冠向上三分之一处32之间的任意一个长度的根管路径33，还可以根据在根管入口31与根管冠向上三分之一处32之间的至少两个离散的点的三维体素数据，自动拟合出以根管入口31为起点的根管入口31与根管冠向上三分之一处32之间的任意一个长度的根管路径33。

还应当理解，因为根管路径33与其它组织的灰度值是不同的，所以可以通过自动拟合的方法以根管入口31为起点来形成一个光滑的根管路径33；还可以在根管入口31与根管冠向上三分之一32处之间的手动选取至少两个离散的点，根据至少两个离散的点的三维体素数据，通过自动拟合的方法以根管入口31为起点形成一个光滑的根管路径33。在这里可以任意的选取所要形成的根管路径33的长度，本发明实施例并不限制根管路径33的长度，只要所形成的根管路径33的长度小于等于根管直线部分或近似直线部分的长度即可，需要说明的是，根管直线部分或接近直线部分是指从根管入口31到根管冠向上三分之一处32之间的部分。同时本发明实施例也不限制设计根管路径33所采取的方法，只要能够形成一个光滑的根管路径33即可。

基于如上所述的数字化根管预备的方法，本发明还提供一种数字化根管预备的装置，图4所示，该数字化根管预备的装置40包括：

数据获取模块41，配置为获取口腔的三维体素数据、手术器械的手术器械坐标数据和患牙的患牙坐标数据；

根管入口确定模块42，配置为根据三维体素数据确定根管入口；

根管路径设计模块43，配置为根据三维体素数据设计根管路径；

相对位置关系确定模块44，配置为根据手术器械坐标数据确定手术器械与根管路径的相对位置关系；以及

根管预备导航模块45，配置为根据手术器械与根管路径的相对位置关系进行根管预备。

在本发明一实施例中，如图5所示，该数字化根管预备的装置40进一步包括：预设模块46，配置为预设手术器械的手术器械尖端与根管路径之间的点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值。

在本发明一实施例中，如图5所示，根管预备导航模块45具体包括：

计算单元451，配置为根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算手术器械的手术器械尖端与根管路径之间的点位偏差和角度偏差；以及

处理单元452，配置为根据所计算出的点位偏差和角度偏差，在手术器械尖端瞄准患牙的过程中提示医生按照根管路径进行根管预备。

在本发明一实施例中，上述提到的计算单元451具体被配置为：

根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算出手术器械的手术器械尖端与根管入口之间的点位偏差；以及

根据手术器械与根管路径的相对位置关系，计算出手术器械的手术器械尖端所在的轴线与根管路径之间的角度偏差。

在本发明一实施例中，上述提到的处理单元452具体被配置为：

当计算出的点位偏差大于等于点位偏差的最大安全值时和/或当计算出的角度偏差大于等于角度偏差的最大安全值时，停止根管预备；

在本发明一实施例中，如图5所示，该数字化根管预备的装置进一步包括：

显示模块47，配置为在根管预备中实时显示手术器械与根管路径的相对位置关系。

在本发明一实施例中，如图5所示，数据获取模块41具体包括：

导入单元411，配置为导入经过拍摄患者所得的包含至少三个标记点的影像扫描数据，其中至少三个标记点包括患牙自身的特征点，和/或外部添加的显影标记点；

三维重建单元412，配置为根据影像扫描数据，通过三维重建过程获取患牙的三维体素数据。

在本发明一实施例中，如图5所示，该数字化根管预备的装置40进一步包括：

标定模块48，配置为标定手术器械以获得手术器械的手术器械尖端坐标数据和尖端轴线数据；

配准模块49，配置为根据至少三个标记点对患牙坐标数据和三维体素数据进行图像配准，及根据标定后的手术器械尖端坐标数据，将三维体素数据、手术器械坐标数据和患牙坐标数据集成到一个共同的坐标系中。

在本发明一实施例中，如图5所示，数据获取模块41还包括：读取单元413，配置为读取导航仪坐标数据，其中，导航仪坐标数据包括通过安装在手术器械上的手术器械定位装置而获得的手术器械坐标数据和通过安装在患牙上的患牙定位装置而获得的患牙坐标数据。

在本发明一实施例中，上述提到的根管入口确定模块52具体被配置为：根据三维体素数据中的灰度值的差异，确定根管入口。

在本发明一实施例中，上述提到的根管路径设计模块53具体被配置为：

根据三维体素数据中的灰度值的差异，自动拟合出以根管入口为起点的预设长度的根管路径；和/或

根据预设长度的根管路径中的至少两个离散的点的三维体素数据，自动拟合出以根管入口为起点的预设长度的根管路径。

应当理解，上述实施例所提供的数字化根管预备的装置50中记载的每个模块或单元都与前述的一个方法步骤相对应。由此，前述的方法步骤描述的操作、特征以及有益效果同样适用于该数字化根管预备的装置50及其中所包含的对应的模块和单元，重复的内容在此不再赘述。

本发明的教导还可以实现为一种计算机可读存储介质的计算机程序产品，包括计算机程序代码，当计算机程序代码由处理器执行时，其使得处理器能够按照本发明实施方式的方法来实现如本文实施方式的数字化根管预备的方法。计算机存储介质可以为任何有形媒介，例如软盘、CD-ROM、DVD、硬盘驱动器、甚至网络介质等。

应当理解，虽然以上描述了本发明实施方式的一种实现形式可以是计算机程序产品，但是本发明的实施方式的方法或装置可以被依软件、硬件、或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行***，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的方法和设备可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的方法和装置可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

应当理解，尽管在上文的详细描述中提及了该数字化根管预备的装置50的若干模块或单元，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本发明的示例性实施方式，上文描述的两个或更多模块/单元的特征和功能可以在一个模块/单元中实现，反之，上文描述的一个模块/单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块/单元来实现。此外，上文描述的某些模块/单元在某些应用场景下可被省略。

基于如上所述的数字化根管预备的装置，本发明还提供一种数字化根管预备的***，图6所示，该数字化根管预备的***包括：

手术器械定位装置601，用于获取手术器械坐标数据；

患牙定位装置602，用于获取患牙坐标数据；

导航仪603，用于接收手术器械坐标数据和/或患牙坐标数据；以及上述提到的数字化根管预备的装置604。

应当理解，如图6所示，手术器械定位装置601安装在手术器械上，且手术器械上安装有手术器械配件，通过上述提到的标定的方法可以获得手术器械尖端609的坐标数据和轴线数据。患牙定位装置602通过固定装置608固定在靠近患牙的一侧的牙齿上。

需要说明的是，本发明实施例对用于接收手术器械坐标数据和/或患牙坐标数据的导航仪并不做限制，其他可以实时获取手术器械坐标数据和/或患牙坐标数据的装置均在本发明的保护范围之内。同时，本发明实施例对用于获取手术器械坐标数据的手术器械定位装置和用于获取患牙坐标数据的患牙定位装置也并不做限制，其他可以实时确定手术器械坐标数据的装置和实时确定患牙坐标数据的装置均在本发明的保护范围之内。应当理解，该数字化根管预备的***中的数字化根管预备的装置604的若干模块或单元都会执行前述的方法及步骤。

在本发明一实施例，导航仪603通过接收手术器械定位装置601发出的红外线以获得手术器械坐标数据，和/或导航仪603通过接收患牙定位装置602发出的红外线以获得患牙坐标数据。

应当理解，导航仪通过接收手术器械定位装置上的控制器610发出的红外线而获得手术器械坐标数据，通过接收患牙装置上的控制器610发出的红外线而获得患牙坐标数据。数字化根管预备的装置604通过执行上述提到的数字化根管预备的方法，完成整个根管预备。需要注意的是，本发明实施例并不限制导航仪获得手术器械坐标数据和患牙坐标数据的方式，其他可以获得手术器械坐标数据和患牙坐标数据的方式均在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种数字化根管预备的方法，其特征在于，包括：

获取口腔的三维体素数据、手术器械的手术器械坐标数据和患牙的患牙坐标数据；

根据所述三维体素数据确定根管入口，并设计根管路径；

根据所述手术器械坐标数据确定所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系；以及

根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系进行根管预备。

2.根据权利要求1所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，在所述根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系进行根管预备之前，进一步包括：

预设所述手术器械的手术器械尖端与所述根管路径之间的点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值。

3.根据权利要求2所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，所述根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系进行根管预备具体包括：

根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管路径之间的所述点位偏差和所述角度偏差；以及

根据所计算出的所述点位偏差和所述角度偏差，在所述手术器械尖端瞄准所述患牙的过程中提示医生按照所述根管路径进行根管预备。

4.根据权利要求3所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，所述根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管路径之间的所述点位偏差和所述角度偏差具体包括：

根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算出所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管入口之间的所述点位偏差；以及

根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算出所述手术器械的所述手术器械尖端所在的轴线与所述根管路径之间的所述角度偏差。

5.根据权利要求3所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，所述根据所计算出的所述点位偏差和所述角度偏差，在所述手术器械尖端瞄准所述患牙的过程中提示医生按照所述根管路径进行根管预备具体包括：

当计算出的所述点位偏差大于等于所述点位偏差的最大安全值时和/或当计算出的所述角度偏差大于等于所述角度偏差的最大安全值时，停止根管预备。

6.根据权利要求1-5所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述根管预备中实时显示所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，所述获取口腔的三维体素数据具体包括：

导入经过拍摄患者所得的包含至少三个标记点的影像扫描数据，其中所述至少三个标记点包括所述患牙自身的特征点，和/或外部添加的显影标记点；以及

根据所述影像扫描数据，通过三维重建过程获取所述患牙的三维体素数据。

8.根据权利要求7所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，在所述根据所述手术器械坐标数据确定所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系之前，进一步包括：

标定所述手术器械以获得所述手术器械的手术器械尖端坐标数据和手术器械尖端轴线数据；以及

根据所述至少三个标记点对所述患牙坐标数据和所述三维体素数据进行图像配准，及根据标定后的所述手术器械尖端坐标数据，将所述三维体素数据、所述手术器械坐标数据和所述患牙坐标数据集成到一个共同的坐标系中。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，所述获取所述手术器械的所述手术器械坐标数据和所述患牙的所述患牙坐标数据具体包括：

读取导航仪坐标数据，其中，所述导航仪坐标数据包括通过安装在所述手术器械上的手术器械定位装置而获得的所述手术器械坐标数据和通过安装在所述患牙上的患牙定位装置而获得的所述患牙坐标数据。

10.根据权利要求1-5所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，所述根据所述三维体素数据确定所述根管入口具体包括：

根据所述三维体素数据中的灰度值的差异，确定所述根管入口。

11.根据权利要求1-5所述的数字化根管预备的方法，其特征在于，所述根据所述三维体素数据设计所述根管路径具体包括：

根据所述三维体素数据中的灰度值的差异，自动拟合出以所述根管入口为起点的预设长度的根管路径；和/或

根据所述预设长度的根管路径中的至少两个离散的点的三维体素数据，自动拟合出以所述根管入口为起点的所述预设长度的根管路径。

12.一种数字化根管预备的装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，配置为获取口腔的三维体素数据、手术器械的手术器械坐标数据和患牙的患牙坐标数据；

根管入口确定模块，配置为根据所述三维体素数据确定根管入口；

根管路径设计模块，配置为根据所述三维体素数据设计根管路径；

相对位置关系确定模块，配置为根据所述手术器械坐标数据确定所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系；以及

根管预备导航模块，配置为根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系进行根管预备。

13.根据权利要求12所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，进一步包括：

预设模块，配置为预设所述手术器械的手术器械尖端与所述根管路径之间的点位偏差的最大安全值和角度偏差的最大安全值。

14.根据权利要求13所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，所述根管预备导航模块具体包括：

计算单元，配置为根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管路径之间的所述点位偏差和所述角度偏差；以及

处理单元，配置为根据所计算出的所述点位偏差和所述角度偏差，在所述手术器械尖端瞄准所述患牙的过程中提示医生按照所述根管路径进行根管预备。

15.根据权利要求14所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，所述计算单元具体被配置为：

根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算出所述手术器械的所述手术器械尖端与所述根管入口之间的所述点位偏差；以及

根据所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系，计算出所述手术器械的所述手术器械尖端所在的轴线与所述根管路径之间的所述角度偏差。

16.根据权利要求14所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，所述处理单元具体被配置为：

当计算出的所述点位偏差大于等于所述点位偏差的最大安全值时和/或当计算出的所述角度偏差大于等于所述角度偏差的最大安全值时，停止根管预备。

17.根据权利要求12-16所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，进一步包括：

显示模块，配置为在所述根管预备中实时显示所述手术器械与所述根管路径的相对位置关系。

18.根据权利要求12-16任意一项所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，所述数据获取模块具体包括：

导入单元，配置为导入经过拍摄患者所得的包含至少三个标记点的影像扫描数据，其中所述至少三个标记点包括所述患牙自身的特征点，和/或外部添加的显影标记点；以及

三维重建单元，配置为根据所述影像扫描数据，通过三维重建过程获取所述患牙的三维体素数据。

19.根据权利要求18所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，进一步包括：

标定模块，配置为标定所述手术器械以获得所述手术器械的手术器械尖端坐标数据和手术器械尖端轴线数据；以及

配准模块，配置为根据所述至少三个标记点对所述患牙坐标数据和所述三维体素数据进行图像配准，及根据标定后的所述手术器械尖端坐标数据，将所述三维体素数据、所述手术器械坐标数据和所述患牙坐标数据集成到一个共同的坐标系中。

20.根据权利要求12-16任意一项所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，所述数据获取模块还包括：

读取单元，配置为读取导航仪坐标数据，其中，所述导航仪坐标数据包括通过安装在所述手术器械上的手术器械定位装置而获得的所述手术器械坐标数据和通过安装在所述患牙上的患牙定位装置而获得的所述患牙坐标数据。

21.根据权利要求12-16所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，所述根管入口确定模块具体被配置为：

根据所述三维体素数据中的灰度值的差异，确定所述根管入口。

22.根据权利要求12-16所述的数字化根管预备的装置，其特征在于，所述根管路径设计模块具体被配置为：

根据所述三维体素数据中的灰度值的差异，自动拟合出以所述根管入口为起点的预设长度的根管路径；和/或

根据所述预设长度的根管路径中的至少两个离散的点的三维体素数据，自动拟合出以所述根管入口为起点的所述预设长度的根管路径。

23.一种数字化根管预备的***，其特征在于，包括：

手术器械定位装置，用于获取手术器械坐标数据；

患牙定位装置，用于获取患牙坐标数据；

导航仪，用于接收所述手术器械坐标数据和/或所述患牙坐标数据；以及

如权利要求12-22任意一项所述的数字化根管预备的装置。

24.根据权利要求23所述的数字化根管预备的***，其特征在于，所述导航仪通过接收所述手术器械定位装置发出的红外线以获得所述手术器械坐标数据，和/或导航仪通过接收所述患牙定位装置发出的红外线以获得所述患牙坐标数据。