CN113208755B - 用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描装置，包括套筒，所述套筒底部中心开有竖直的盲孔，盲孔孔径与钻针相匹配，所述盲孔顶部一侧开有贯穿套筒侧壁的可视窗口，所述套筒顶部设有由两根呈十字状指针构成的指向结构。本发明配合口扫***，对种植术中钻针位置及角度进行实时核查，并结合扫描装置指示方向推导骨内洞形三向位置并与术前设计进行比对纠正，进一步提高了种植手术过程中种植窝洞预备的精度，有助于后续修复的顺利实施。该方式操作方便简单，良好匹配口扫***，减少医生操作时间及患者就诊时间。本专利与钻针直接嵌套连接，适用性广，且产品小巧不占据过多口内空间。

Description

用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描的装置及方法
技术领域
本发明属于种植牙技术领域，具体涉及一种用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描的装置及方法。
背景技术
牙科种植手术过程中最为核心的过程是种植窝洞的预备以及种植体的植入。在牙科种植手术前，首先会进行数字化影像检查，对上下颌骨的CT三维重建后，评估患者术区的骨质骨量情况，然后结合最终修复体的位置，模拟进行种植窝洞的预备，确定种植体的理想植入方向与深度。术中通过自由手、静态导板、动态视频导航等几种引导方式完成手术操作。自由手操作是指术者手持种植手术工具(种植手机)，凭自己的经验和手感，在患者口腔中进行手术操作。该方法缺乏精确稳定的引导，容易导致种植体实际植入位置与术前规划方案偏差过大，影响后续修复方案的顺利实施。静态导板虽然能在一定程度上对钻针的位置及角度进行约束，但导板引导的种植手术存在散热困难、操作空间受限、视野狭窄、灵活性不足、开口度要求高等缺点。同时由于钻针在导板套环内依旧有一定的活动范围，导板引导下的窝洞预备会出现偏差，但其本身不具有核查及纠错功能，偏差累积致使术后种植***置难以与术前设计保持一致；动态导航将种植手机、患者术区和术前设计纳入同一坐标系，可以实现钻针和种植***置的实时追踪，引导医生准确地完成手术。由于术中医生需要看着屏幕进行操作，相关导航设备价格昂贵，使用复杂度较高。另外，动态导航的引导精度在于医生与设备之间的配合，由于引导预备和植入均没有刚性稳定的约束，动态导航引导种植手术的精度同样有类似的偏差。
现有扫描装置主要是基于不同种植体***设计的，目的是获取术后种植体在颌骨中的实际位置，此时已然属于种植术后的修复阶段，并且由于其与种植体适配的特殊接口设计，必然不能用于种植体植入前的扫描核查。
而现有的术中核查主要包括以下三种方式：(1)术中使用轴向指示杆参考邻牙和对颌牙目测检查预备窝洞的轴向和深度；(2)完成某一阶段的预备后，***轴向指示杆拍摄根尖片检查；(3)动态导航引导下的术中核查。这三种核查方式存在以下缺点：(1)目测检查容易受术区视野、观察角度、个性化解剖特征以及术者经验的影响而产生误判；(2)术中开放伤口的前提下进行影像检查，会增加术区感染的风险，增加患者的辐射暴露量和手术时间，方向指示性差，不利于术者建立检查结果与实际操作之间的直接对应关系；(3)设备昂贵，技术敏感度高，不利于方案推广。
另外，如专利文献“牙种植导向规(201410037034.8)”公开的一种术中轴向核查装置，其用于对比的颌骨厚度安全范围是基于平均值的估计，因此测量结果与轴向之间并非一一对应的关系，并且实际操作中该装置易受邻牙、前庭沟以及唇颊侧组织的阻挡，测量过程存在较多人为因素干扰，如测深杆未放置到位、针尖没有完全抵到骨面等，测量结果自身会存在较大的偏差，另外个性化的颌骨形状和厚度也会影响参考值范围的合理性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描的装置，它能够可连接任何种植***的钻针柄，配合口内扫描设备，能对术中钻针位置及角度进行实时扫描核查，在有偏差的情况下，可及时纠正。
本发明所采用的技术方案是：一种用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描装置，包括套筒，所述套筒底部中心开有竖直的盲孔，盲孔孔径与钻针相匹配，所述盲孔顶部一侧开有贯穿套筒侧壁的可视窗口，所述套筒顶部设有由两根呈十字状指针构成的指向结构，所述指向结构的中心线与套筒轴心线重合，且指向结构的其中一根指针与可视窗口对齐。
一种利用所述用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描装置的扫描方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1将钻针分为数次钻入种植窝洞内；
S2每次钻入一定位移量后，卸下种植手机，将扫描装置的套筒通过盲孔套装在钻针顶部，通过可视窗口观察钻针顶部是否与盲孔顶部贴合匹配，贴合匹配后，从咬合方向观察，旋转套筒使指向结构的其中一根指针朝向颊舌向；
S3使用口内扫描设备对扫描装置及邻牙区域进行扫描，获得数字化模型，然后从咬合方向观察扫描装置，并通过指向结构来确定颊舌向和近远中向，从而最终确定扫描装置的方向与位置；
S4建立钻针三维模型数据库，根据S4所得扫描装置的方向与位置与钻针三维模型数据库内数据进行匹配，从而确定钻针的实际方向与位置；
S5通过选取牙列上的标志点拟合术前设计与实际获取的数字化模型，将钻针的实际位置和设计位置拟合在同一数字化模型上；
S6提取钻针的实际位置和设计位置，根据指向结构确定的方向，对钻针实际位置数据进行分析，从而指导后续手术；
S7每次钻入一定位移量重复步骤S2-S6。
作为优选，步骤S7中，根据指向结构来确定方向是通过在指向结构的中心点建立坐标系，从而分析钻针实际位置在冠根向、颊舌向和近远中向与设计位置的偏差。
本发明的有益效果在于：
(1)扫描装置的盲孔设计，实现与钻针的直接套接，使用方便、快捷；
(2)扫描装置的可视窗口设计，实现了扫描装置与钻针套接后，便于快速核查扫描装置与钻针的套接是否匹配，为后续的扫描工作提供了充足的保障；
(3)扫描装置的指向结构设计，用于后续扫描、调整过程中进行位置指向；
(4)指向结构的其中一根指针与可视窗口在竖直方向上对齐，从而在将指向结构的指针调向颊舌向时，可以通过可视窗口的朝向来调节；
(5)扫描装置采用套筒式的结构，并在套筒顶部设置与其同轴设置的指向结构，从而便于扫描后建立坐标系，同时扫描前调整一根指针指向颊舌向，则另一根指针就指向近远中向，即建立的坐标系是以颊舌向和近远中向建立，便于分析与设计位置的偏差；
(6)使用口内扫描设备配合扫描装置完成钻针在术中的位置定向，从而与钻针设计位置进行数字化拟合，拟合后进行比对、纠正，提高种植手术过程中种植窝洞预备的精度，有助于后续修复的顺利实施。
本发明配合口扫***，对种植术中钻针位置及角度进行实时核查，并结合扫描装置指示方向推导骨内洞形三向位置并与术前设计进行比对纠正，进一步提高了种植手术过程中种植窝洞预备的精度，有助于后续修复的顺利实施。该方式操作方便简单，良好匹配口扫***，减少医生操作时间及患者就诊时间。本专利与钻针直接嵌套连接，适用性广，且产品小巧不占据过多口内空间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的另一种结构示意图；
图3为本发明的剖面图；
图4为本发明步骤S2钻入钻针后的示意图；
图5为本发明步骤S2中钻针套装扫描装置的示意图；
图6为本发明步骤S4中扫描后从咬合方向观察的示意图；
图7为本发明步骤S6中数字化模型拟合后钻针实际位置和设计位置的示意图；
图8为本发明步骤S7中提取的钻针实际位置和设计位置的示意图。
图中：1、套筒；2、盲孔；3、可视窗口；4、指向结构。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
如图1、图2和图3所示，本实施例提供的用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描装置，包括套筒1，所述套筒1底部中心开有竖直的盲孔2，盲孔2与套筒1同轴设置，所述盲孔2孔径与钻针相匹配，即钻针套入盲孔2后，钻针与盲孔2间隙配合，所述盲孔2顶部一侧开有贯穿套筒1侧壁的可视窗口3，所述套筒1顶部设有由两根呈十字状指针构成的指向结构4，所述指向结构4的中心线与套筒1轴心线重合，且指向结构4的其中一根指针与可视窗口3对齐。
本实施例还提供了一种利用上述扫描装置的扫描方法，包括以下步骤：
S1将钻针分为数次钻入种植窝洞内，本实施例分为三次钻入，每次钻入深度为种植窝洞的三分之一；
S2钻针钻入三分之一窝洞后，卸下钻针顶部的种植手机，如图4所示；并将扫描装置的套筒1通过盲孔2套装在钻针顶部，如图5所示；通过可视窗口3观察钻针顶部是否与盲孔2顶部贴合匹配，贴合匹配后，从咬合方向观察，旋转套筒1使指向结构4的其中一根指针朝向颊舌向，则另一根指针与近远中向同向，即是指向结构4的一根指针代表颊舌向，另一根指针代表近远中向；S2中的同向是指方向大致一致，并不是完全相同；
S3使用口内扫描设备对扫描装置及邻牙区域进行扫描，获得数字化模型，然后从咬合方向观察扫描装置，如图6所示；由于与牙列一起扫描，因此可通过指向结构4的指针来确定颊舌向和近远中向，从而确定扫描装置在牙列上的方向与位置；
S4在术前进行扫描装置和钻针的扫描，并建立钻针和扫描装置的三维模型数据库，将三维模型数据库中扫描装置的数据与步骤S4所得扫描装置的方向与位置数据进行匹配，匹配后即可获得三维数据库中相对应钻针的方向和位置，此时从数据库中获取的钻针方向和位置即是术中钻针的实际方向与位置；
S5如图7所示，通过选取牙列上的标志点拟合术前设计的数字化模型和实际获取的数字化模型，将钻针的实际位置和设计位置拟合在同一数字化模型上；
S6在拟合后的数字化模型中，以套筒1轴心建立圆柱体模型，并以该圆柱体模型底面中心为原点，指向结构4的一根指针为X轴，另一根指针为Y轴，圆柱体轴线方向为Z轴建立坐标系，然后在建立的坐标系中提取钻针的实际位置和设计位置，如图8所示，通过坐标系分析钻针的实际位置在冠根向、颊舌向和近远中向与设计位置的偏差，即是分析钻针在Z轴方向、X轴方向和Y轴方向上的偏差，从而指导后续手术，以便于及时纠正；在单独将钻针的实际位置和设计位置提取后，由于没有牙列则指向结构4的指针方向不能确定是哪个方向，此时可根据可视窗口3来确定颊舌向，确定后与可视窗口3同向的指针即是为颊舌向，另一根指针则为近远中向。
S7再次将钻针钻入三分之一，重复步骤S2-S6；
S8最后将钻针钻入三分之一，重复步骤S2-S6。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于获取种植钻针术中实时位置的可定向扫描装置，其特征在于：包括套筒，所述套筒底部中心开有竖直的盲孔，盲孔孔径与钻针相匹配，所述盲孔顶部一侧开有贯穿套筒侧壁的可视窗口，所述套筒顶部设有由两根呈十字状指针构成的指向结构，所述指向结构的中心线与套筒轴心线重合，且指向结构的其中一根指针与可视窗口对齐。
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