一种3D数字化口腔种植导航定位器

技术领域

本发明涉及口腔种植技术领域，具体为一种3D数字化口腔种植导航定位器。

背景技术

种植牙指的是一种以植入骨组织内的下部结构为基础来支持、固位上部牙修复体的缺牙修复方式。口腔种植使用口腔全景机(CBCT)，能够获取口腔三维影像，其原理是X线发生器以较低的射线量围绕投照体做环形DR(数字式投照)。然后将围绕投照体多次数字投照后“交集”中所获得的数据在计算机中“重组”后进而获得三维图像。该三维图像大多用于手术前的指导分析，在手术过程中，医师还是凭自身的判断进行钻孔、安装种植体。

现有的化口腔种植导航定位器大多采用图像传感器获取手术过程中种植区域的图像。再凭借医师的技术完成手术，存在种植体安装位置精度差，由于空腔神经密集，容易术后，患者的不适感强烈。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种3D数字化口腔种植导航定位器，解决了现有口腔种植手术中，种植体安装位置精度差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种3D数字化口腔种植导航定位器，包括下端抵住下颚、上端抵住上颚的支架和定位机构，根据嘴巴张开动作，可将支架设置成为弧形结构，支架可以设计成一次性或者重复性使用部件，设计成一次性时，支架的材质可以使用塑料，用以降低成本，重复使用时，支架的结构可以是金属材料，如不锈钢、钛金属等，由于金属材料的物理性能一般优于塑料，支架可以优先使用金属生产；

所述支架包括主体，所述主体的正面下部设置有卡槽，所述卡槽左右两侧为贯穿式设置，即卡槽在主体体现为具有上下侧壁的开口，在上下侧壁均设置有第一滑槽，所述定位机构包括第一固定件和第二固定件，并均与所述卡槽配合，所述第一固定件、第二固定件在外形上和卡槽的轮廓配合，并且第一固定件和第二固定件的上下端面均设置有第一凸条，所述第一凸条和第一滑槽配合，利于第一固定件和第二固定件在卡槽中的位置找准，进一步的，在卡槽的上下侧壁或者在第一固定件和第二固定件的上下端面设有可压缩的橡胶垫，通过过盈配合的方式，避免在手术过程中，定位机构从口腔中掉落；

所述定位机构还包括开口设置的环形配合件，所述配合件的两侧侧壁均固定连接有内杆，并且内杆的侧壁沿轴向设有凹槽，所述内杆上活动套接有套杆，且套杆的截面内轮廓和所述内杆的截面轮廓配合，两根所述套杆分别延伸至第一固定件和第二固定件的内部，采用套杆和内杆是为了调节配合件左右的位置，即套杆轴的方向，当配合件的位置确定后，并需要限定配合件左右的调节能力，可以在凹槽中注入粘结剂，粘结剂渗入套杆和内杆的间隙中，实现配合件左右方向的固定，凹槽以及相配合的套杆，其目的是套杆可以随着内杆进行转动，并且凹槽的结构利于粘结剂的注入，在此基础上可以设置多个凹槽，除此之外，套杆和内杆可以采用花键等配合方式；

所述第一固定件的内部设置有腔室和检测单元，所述腔室的内部转动连接中部设有圆环的转轴，转轴的两端和腔室内部转动连接处设置有阻尼，在无外力的作用下可以保持转轴相对静止，并且阻尼大小，可以根据转轴所连接部件进行设置，实现阻尼的一种方式为，在转轴的两端设置均调节有弹性套，如橡胶套、硅胶套等，并且转轴和腔室内壁转动连接时，保证弹性套受压，其内外侧壁跟所接触的表面产生摩擦力，即实现阻尼效果，且其中一根所述套杆穿过圆环并延伸至检测单元的内部，套杆和圆环为转动连接，同样也需要在和圆环的转动连接处设置阻尼，保证套杆无外力时保持相对静止，该套杆的端部穿插固定设置有磁柱，所述磁柱的轴向和套杆垂直，并且磁极位于磁柱的端部，所述检测单元包括外壳，所述外壳为长方体的结构，其一个侧壁和腔室的内壁滑动配合，所述外壳的内部设有霍尔元件，并且霍尔元件对着所述磁柱的一端，此时套杆和外壳为转动连接，在套杆转动时，磁柱和霍尔元件空间位置发生改变，并且作用在霍尔元件的磁场强度发生改变，所产生的霍尔电位差发生改变，通过磁柱的磁场强度在空间中的分布，以及霍尔电位差变化，获取套杆绕轴线转动的角度，从结构定位器的整体结构观察，使用霍尔元件、磁柱等部件获取配合件在前后方向的偏转角度；

所述外壳的一端固定连接有端盖，端盖为锥形结构，所述端盖延伸出端部为半球形的顶杆，即顶杆从锥形的顶部延伸出，所述端盖的内部设置有沿着顶杆轴向伸缩的弹性元件，弹性元件保持顶杆伸出的状态，所述弹性元件一端抵住设置垫板，所述垫板的另一侧固定连接有压力传感器，当有外力作用在顶杆上时，通过弹性元件、垫板将作用力传递至压力传感器上，由压力传感器获取相关压力信息，所述腔室的一侧壁设置有成螺旋线变化的曲面，以转轴的轴线为中心，曲面连续的点到中点的距离逐渐增加，且顶杆的球形端抵住所述曲面，故当套杆绕转轴的轴线转动时，顶杆抵住曲面的位置不同，即顶杆伸出的长度也不同，故压力传感器所获取的压力信息也不同，通过计算所获得的压力信息，可以获取套杆的倾斜角度，从结构定位器的整体结构观察，可以获取配合件左右倾斜角度的变化。

综上所述，配合件可以实现左右位置、左右倾斜角度和前后倾斜角度的改变，并且左右倾斜角度和前后倾斜角度在改变时反馈相关角度变化信息。

优选的，所述主体上设置有夹持区，夹持区为一个下凹的平面，且位于所述卡槽下方，所述夹持区正对设置有夹持片，所述夹持片的上部设置有螺钉，所述螺钉贯穿夹持片，并与主体螺纹连接，即使用螺钉将夹持片固定在主体上，而该夹持结构用于夹持下颚上的牙齿，实现支架的固定，所述夹持片上设置有第二凸条，而主体上的对应位置设置有第二滑槽，第二滑槽和第二凸条滑动配合，其目的是方便夹持片位置的确定。

优选的，所述夹持片的表面贴附设置有第一硅胶垫，所述第一硅胶垫的中部设置有凸柱一，且凸柱一和夹持片上预设的孔洞一配合，凸柱一和孔洞一采用过盈配合的方式，实现第一硅胶垫贴附在夹持片上，方便第一硅胶垫的取下，利于更换，以及支架的消毒处理，所述夹持区上贴附设有第二硅胶垫，所述第二硅胶垫的中部固定连接有凸柱二，且凸柱二和夹持区上预设的空洞二配合，凸柱二、孔洞二的作用和凸柱一、孔洞一的作用一样，所述第一硅胶垫和第二硅胶垫相对设置，使用第一硅胶垫和第二硅胶垫可以保护被夹持的牙齿。

优选的，所述主体的正面上部设置有托住上颚牙齿的凸起，所述凸起斜向上固定在主体，即凸起上端面和主体形成的夹角为锐角。

优选的，定位器还涉及牙钻，所述牙钻的端部固定连接有固定套，且牙钻上沿伸出的传动轴穿过固定套，即传动轴和固定套之间为转动连接，或者不接触设置，所述固定套上设置有定位杆，所述定位杆滑动配合于所述配合件上预设的通孔，使用时，传动轴从配合件的开口进入内部，此时定位杆从上部插入通孔，当传动轴的角度发生变化，联动配合件也发生改变，通过检测单元的反馈，可以计算出传动轴在左右倾斜角度和前后倾斜角度的改变。

优选的，所述第二固定件包括第二壳体，且第二壳体的内部设置有弧形槽，所述弧形槽上滑动配合设置有滑块，且另一根所述套杆的端部和滑块转动连接，该结构用于提高配合件的稳定性，根据需求该结构可以取消，此时使用一个支架、一个第一固定件以及只有一侧设置内杆的配合件。

优选的，所述第一壳体的侧壁固定连接有NFC线圈，所述腔室的内壁设置有若干条金属渡线，并与检测单元侧壁固定连接的若干个触点对应接触，即在检测单元滑动过程中，保证霍尔元件、压力传感器和NFC线圈电性连接，所述第一壳体上设置有计算单元，并且计算单元和NFC线圈、霍尔元件、压力传感器电性连接。

优选的，所述曲面的中部开设有对位槽，所述套杆垂直于第一壳体的一侧壁时，其顶杆的端部位于所述对位槽处，对位槽用于初始换配合件左右倾斜角度的设置。

优选的，所述弹性元件为柱形弹簧，所述弹簧的两端分别抵住顶杆的一端和垫板，在满足使用需求的情况下，柱形弹簧可以替换成其他的器件。

优选的，所述第一固定件的正面开设有注胶孔，并且延伸至腔室，即通过注胶孔向腔室中注入树脂，所述腔室的内壁固定连接UV灯珠，UV灯珠也和NFC线圈电性连接，用于固化树脂。

(三)有益效果

本发明提供了一种3D数字化口腔种植导航定位器。具备以下有益效果：

1、本发明，设置有检测单元、顶杆等部件，过程中压力传感器和霍尔元件的反馈，在手术过程中，可以获取传动轴的角度，配合三维影像，可以提高种植体的安装精度。

2、本发明，设置有注胶孔、UV灯珠等部件，在需要重复多次同一角度操作时，可以向腔室中注入树脂固化，固定配合件的位置，即在一次设定配合件的位置，方便后续的操作。

3、本发明，采用NFC线圈，通过该部件实现信息收发和定位机构上的电子元器件供电，有利于减小定位机构的体积。

附图说明

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明的支架立体示意图；

图3为本发明的定位机构立体示意图；

图4为本发明的定位机构中部局部俯视示意图；

图5为本发明的第一固定件内部结构示意图；

图6为本发明的第二固定件内部结构示意图；

图7为图5中A处的放大图；

图8为本发明的检测单元的内部示意图；

图9为图8中B处的放大图；

图10为牙钻钻头处结构示意图。

其中，1、支架；2、定位机构；3、牙钻；4、固定套；5、定位杆；

11、夹持片；12、第一硅胶垫；13、第二硅胶垫；14、夹持区；15、主体；16、第一滑槽；17、卡槽；18、第二滑槽；19、第二凸条；110、螺钉；111、凸起；21、第一固定件；22、第一凸条；23、套杆；24、内杆；25、配合件；26、第二固定件；27、凹槽；28、通孔；

211、注胶孔；212、NFC线圈；213、第一壳体；214、腔室；215、转轴；216、金属渡线；217、UV灯珠；218、检测单元；219、曲面；2110、对位槽；261、第二壳体；262、弧形槽；263、滑块；

181、顶杆；182、端盖；183、外壳；184、磁柱；185、霍尔元件；186、触点；187、弹簧；188、垫板；189、压力传感器。

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。

实施例一：

本发明实施例提供一种3D数字化口腔种植导航定位器，包括下端抵住下颚、上端抵住上颚的支架1和定位机构2，如图1所示，根据嘴巴张开动作，可将支架1设置成为弧形结构，支架1可以设计成一次性或者重复性使用部件，设计成一次性时，支架1的材质可以使用塑料，用以降低成本，重复使用时，支架1的结构可以是金属材料，如不锈钢、钛金属等，由于金属材料的物理性能一般优于塑料，支架1可以优先使用金属生产，保证手术的安全性；

如图2-3所示，支架1包括主体15，主体15为弧形结构，具体结构可以根据使用需求和生产进行细微的调整，主体15的正面下部设置有卡槽17，卡槽17左右两侧为贯穿式设置，即卡槽17在主体15体现为具有上下侧壁的开口，在上下侧壁均设置有第一滑槽16，定位机构2包括第一固定件21和第二固定件26，并均与卡槽17配合，第一固定件21、第二固定件26在外形上和卡槽17的轮廓配合，并且第一固定件21和第二固定件26的上下端面均设置有第一凸条22，第一凸条22和第一滑槽16配合，利于第一固定件21和第二固定件26在卡槽17中的位置找准，进一步的，在卡槽17的上下侧壁或者在第一固定件21和第二固定件26的上下端面设有可压缩的橡胶垫，通过过盈配合的方式，避免在手术过程中，定位机构2从口腔中掉落；

如图4和图5所示，定位机构2还包括开口设置的环形配合件25，配合件25的两侧侧壁均固定连接有内杆24，内杆24固定在配合件25侧壁中部，配合件25的高度控制为10～15mm，并且内杆24的侧壁沿轴向设有凹槽27，内杆24上活动套接有套杆23，且套杆23的截面内轮廓和内杆24的截面轮廓配合，两根套杆23分别延伸至第一固定件21和第二固定件26的内部，采用套杆23和内杆24是为了调节配合件25左右的位置，即套杆23轴的方向，当配合件25的位置确定后，并需要限定配合件25左右的调节能力，可以在凹槽27中注入粘结剂，粘结剂渗入套杆23和内杆24的间隙中，实现配合件25左右方向的固定，凹槽27以及相配合的套杆23，其目的是套杆23可以随着内杆24进行转动，并且凹槽27的结构利于粘结剂的注入，在此基础上可以设置多个凹槽27，除此之外，套杆23和内杆24可以采用花键等配合方式；

如图5和图8所示，第一固定件21的内部设置有腔室214和检测单元218，腔室214的内部转动连接中部设有圆环的转轴215，转轴215的两端和腔室214内部转动连接处设置有阻尼，在无外力的作用下可以保持转轴215相对静止，并且阻尼大小，可以根据转轴215所连接部件进行设置，实现阻尼的方式为，在转轴215的两端设置均调节有弹性套，如橡胶套、硅胶套等，并且转轴215和腔室214内壁转动连接时，保证弹性套受压，其内外侧壁跟所接触的表面产生摩擦力，即实现阻尼效果，且其中一根套杆23穿过圆环并延伸至检测单元218的内部，套杆23和圆环为转动连接，同样也需要在套杆23和圆环的转动连接处设置阻尼，保证套杆23无外力时保持相对静止，该套杆23的端部穿插固定设置有磁柱184，磁柱184的轴向和套杆23垂直，并且磁极位于磁柱184的端部，检测单元218包括外壳183，外壳183为长方体的结构，其一个侧壁和腔室214的内壁滑动配合，外壳183的内部设有霍尔元件185，并且霍尔元件185对着磁柱184的一端，此时套杆23和外壳183为转动连接，在套杆23转动时，磁柱184和霍尔元件185空间位置发生改变，并且作用在霍尔元件185的磁场强度发生改变，所产生的霍尔电位差发生改变，通过磁柱184的磁场强度在空间中的分布，以及霍尔电位差变化，获取套杆23绕轴线转动的角度，从结构定位器的整体结构观察，使用霍尔元件185、磁柱184等部件获取配合件25在前后方向的偏转角度；

如图8和图9所示，外壳183的一端固定连接有端盖182，端盖182可以采用胶接的方式或者螺纹连接的方式固定在外壳183上，端盖182为锥形结构，端盖182延伸出端部为半球形的顶杆181，顶杆181半球形的结构在抵触部件表面活动时，可以降低摩擦力，即顶杆181从锥形的顶部延伸出，端盖182的内部设置有沿着顶杆181轴向伸缩的弹性元件，弹性元件保持顶杆181伸出的状态，顶杆181位于端盖182内部的端部固定链接有挡板，并且顶杆181活动的孔设有一个缩径的结构，配合挡板，避免顶杆181从端盖182并弹性元件推出端盖182，弹性元件一端抵住设置垫板188，垫板188的另一侧固定连接有压力传感器189，压力传感器187可以直接固定在外壳183上，也可以在端盖182中设置背板，将压力传感器189固定在背板上，使用背板时，端盖182及其内部的部件构成一个整体，方便将端盖182安装在外壳183上；

当有外力作用在顶杆181上时，通过弹性元件、垫板188将作用力传递至压力传感器189上，由压力传感器189获取相关压力信息，腔室214的一侧壁设置有成螺旋线变化的曲面219，以转轴215的轴线为中心，曲面219连续的点到中点的距离逐渐增加，且顶杆181的球形端抵住曲面219，故当套杆23绕转轴215的轴线转动时，顶杆181抵住曲面219的位置不同，即顶杆181伸出的长度也不同，故压力传感器189所获取的压力信息也不同，通过计算所获得的压力信息，可以换算获得套杆23的倾斜角度，从结构定位器的整体结构观察，可以获取配合件25左右倾斜角度的变化。

综上，配合件25可以实现左右位置、左右倾斜角度和前后倾斜角度的改变，并且左右倾斜角度和前后倾斜角度在改变时反馈相关角度变化信息。

如图2所示，主体15上设置有夹持区14，夹持区14为一个下凹的平面，且位于卡槽17下方，夹持区14正对设置有夹持片11，夹持片11的上部设置有螺钉110，螺钉110贯穿夹持片11，并与主体15螺纹连接，即使用螺钉110将夹持片11固定在主体15上，而该夹持结构用于夹持下颚上的牙齿，实现支架1的固定，夹持片11上设置有第二凸条19，而主体15上的对应位置设置有第二滑槽18，第二滑槽18和第二凸条19滑动配合，其目的是方便夹持片11位置的确定。

夹持片11的表面贴附设置有第一硅胶垫12，第一硅胶垫12的中部设置有凸柱一，且凸柱一和夹持片11上预设的孔洞一配合，凸柱一和孔洞一采用过盈配合的方式，实现第一硅胶垫12贴附在夹持片11上，方便第一硅胶垫12的取下，利于更换，以及支架1的消毒处理，夹持区14上贴附设有第二硅胶垫13，第二硅胶垫13的中部固定连接有凸柱二，且凸柱二和夹持区14上预设的空洞二配合，凸柱二、孔洞二的作用和凸柱一、孔洞一的作用一样，第一硅胶垫12和第二硅胶垫13相对设置，使用第一硅胶垫12和第二硅胶垫13可以保护被夹持的牙齿，第一硅胶垫12和第二硅胶垫13设置有防滑纹，避免夹持过程中发生滑动。

主体15的正面上部设置有托住上颚牙齿的凸起111，凸起111斜向上固定在主体15，即凸起111上端面和主体15形成的夹角为锐角，该结构在抵住上颚时，凸起111用于抵住上颚上的牙齿，并且凸起111斜向上的设置，可以避免牙齿从凸起111上滑出。

如图10所示，定位器还涉及牙钻3，牙钻3的端部固定连接有固定套4，且牙钻3上延伸出的传动轴穿过固定套4，即传动轴和固定套4之间为转动连接，或者不接触设置，避免固定套4对传动轴造成影响，固定套4上设置有定位杆5，定位杆5滑动配合于配合件25上预设的通孔28，使用时，传动轴从配合件25的开口进入内部，传动轴的直径应小于配合件25的内径，避免两者之间出现摩擦，造成干扰，此时定位杆5从上部插入通孔28，当传动轴的角度发生变化，联动配合件25也发生改变，通过检测单元218的反馈，可以计算出传动轴在左右倾斜角度和前后倾斜角度的改变。

如图6所示，第二固定件26包括第二壳体261，且第二壳体261的内部设置有弧形槽262，弧形槽262上滑动配合设置有滑块263，且另一根套杆23的端部和滑块263转动连接，该结构用于提高配合件25的稳定性，弧形槽262的圆心位于转轴215的轴线上，或弧形槽262的宽度足够大，能够满足滑块263左右方向的移动，即平衡套杆23绕转轴215的轴线转动时，滑块263不会被卡住。

如图5所示，第一壳体213的侧壁固定连接有NFC线圈212，NFC线圈212用于信息的收发以及产生感应电，用于电子元器件的供电用，腔室214的内壁设置有若干条金属渡线216，金属渡线216均为圆弧线，并且其圆心位于转轴215的轴线上，并与检测单元218侧壁固定连接的若干个触点186对应接触，即在检测单元218滑动过程中，触点186和对应的金属渡线216保持电性连接，即保证霍尔元件185、压力传感器189和NFC线圈212电性连接，第一壳体213上设置有计算单元，用于分析计算，并且可以集成相关的射频电路，具体射频电路可以参照现有的射频技术，此处不再赘述，并且计算单元和NFC线圈212、霍尔元件185、压力传感器189电性连接。

如图7所示，曲面219的中部开设有对位槽2110，套杆23垂直于第一壳体213的一侧壁时，其顶杆181的端部位于对位槽2110处，对位槽2110用于初始换配合件25左右倾斜角度的设置。

如图9所示，弹性元件为柱形弹簧187，弹簧187的两端分别抵住顶杆181的一端和垫板188，在满足使用需求的情况下，柱形弹簧187可以替换成其他的器件。

工作原理：对门齿和犬齿处固定种植体时，可以使用两个支架1，两个支架1应该固定在种植区域的两侧，支架1使用时，将支架1竖直至于嘴中，接着支架1的上部贴在上颚牙齿的内壁，并且凸起111的上端面托住上颚牙齿，最后将支架1下部的夹持区14上的第二硅胶垫13贴合在下颚牙齿的内壁上，并使用螺钉110将夹持片11固定在主体15上，实现下颚牙齿的夹持，最终实现支架1固定在口腔中，此时使用口腔全景机，获取口腔以及固定其上的支架1三维影像并记录；

定位机构2扣合在支架1上预设的卡槽17中，并左右调节配合件25的位置，确保配合件25位于种植区域的正上方，并使用粘胶济固定内杆24和套杆23固定连接，将配合件25的位置输入至三维影像信息中，牙钻3设置在配合件25上，对种植区域钻孔时，通过第一固定件21上设置的检测单元218、NFC线圈212等部件，获得传动轴的左右倾斜角度和前后倾斜角度信息，结合三维影像，实现精准方位钻孔、种植体等安装操作。

实施例二：

基于实施例一：若种植区域位于臼齿处，此时口腔没有足够空间使用两个支架1，故使用一个支架1、一个第一固定件21以及只有一侧设置内杆24的配合件25，即将第二固定件26到配合件25之间的部件舍弃使用，使用方式上和实施例一一致。

实施例三：

基于实施例一或者实施例二，在口腔手术中，会种植区域的钻孔需要根据钻孔大小、牙床的结构等，需要进行多次，但是每次钻孔的方位大多一致，使用实施例一的方式，需要每次操作前需要结构三维影像确定传动轴的方位，较为费精力，故提供以下结构，第一固定件21的正面开设有注胶孔211，并且延伸至腔室214，即通过注胶孔211向腔室214中注入树脂，腔室214的内壁固定连接UV灯珠217，UV灯珠217也和NFC线圈212电性连接，用于固化树脂。

当配合件25的位置相对于第一固定件21进行固定时，可以通过注胶孔211注入树脂，腔室214中填充树脂后，通过NFC线圈212对UV灯珠217供电产生紫外线，实现树脂的固化，即将第一固定件21内部固定，从而实现配合件25的固定，再次同方位处理时，无需再次调整配合件25的方位。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。