阅读说明：本技术 具有辅助测距定深功能的牙科手机 (Dental handpiece with auxiliary distance measuring and depth fixing functions ) 是由 熊宇 黄葳 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及牙科设备技术领域,具体为具有辅助测距定深功能的牙科手机,包括手机本体,所述手机本体包括机头,所述机头上设有车针,还包括测距模块、控制模块和通信模块,所述测距模块用于检测机头到牙面的距离,所述控制模块与通信模块以及测距模块均信号连接；所述控制模块用于根据测距模块的检测结果计算车针切割或进入牙齿的深度并将计算结果通过通信模块发送至上位机。本发明提供的具有辅助测距定深功能的牙科手机,在窝洞制备、根管治疗、桩道预备和固定修复体的基牙预备等牙科复杂治疗中可以快速准确地指示和确定车针尖端切削或进入牙体组织的深度,为数字化技术引导下的牙科精准操作提供数据基础。(The invention relates to the technical field of dental equipment, in particular to a dental handpiece with a function of assisting in distance measurement and depth setting, which comprises a handpiece body, a distance measurement module, a control module and a communication module, wherein the handpiece body comprises a handpiece, a needle is arranged on the handpiece, the distance measurement module is used for detecting the distance from the handpiece to a tooth surface, and the control module is in signal connection with the communication module and the distance measurement module; the control module is used for calculating the depth of the cutting or tooth entering of the needle according to the detection result of the distance measuring module and sending the calculation result to the upper computer through the communication module. The dental handpiece with the auxiliary ranging and depth-fixing functions provided by the invention can rapidly and accurately indicate and determine the depth of the tip of the lathe needle for cutting or entering the dental tissue in complex dental treatments such as cavity preparation, root canal treatment, abutment preparation for fixing a prosthesis and the like, and provides a data base for precise dental operation guided by a digital technology.)

具有辅助测距定深功能的牙科手机

技术领域

本发明涉及牙科设备技术领域，具体为具有辅助测距定深功能的牙科手机。

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，在根管治疗中往往会引起根尖止点破坏或根管壁侧穿，在牙体修复预备中则会导致意外露髓、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。

发明内容

本发明意在提供具有辅助测距定深功能的牙科手机，可以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，为数字化技术引导下的牙科精准操作提供数据基础。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

具有辅助测距定深功能的牙科手机，包括手机本体，所述手机本体包括机头，所述机头上设有车针，还包括测距模块、控制模块和通信模块，所述测距模块用于检测机头到牙面的距离，所述控制模块与通信模块以及测距模块均信号连接；所述控制模块用于根据测距模块的检测结果计算车针切割或进入牙齿的深度并将计算结果通过通信模块发送至上位机。

本发明技术方案中，通过在牙科手机机头设置测距模块，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，将数据通过通信模块发送至上位机，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，所述测距模块为激光测距模块。激光测距准确度高。

进一步，所述手机本体内设有光纤，所述机头上设有与光纤连通的通光孔，所述测距模块、控制模块以及通信模块均与手机本体独立设置，所述测距模块的激光收发端与光纤连接。

现有的一些牙科手机本身自带有光纤通道，因此可以将测距模块、控制模块以及通信模块相对于牙科手机独立设置，如集成至与手机本体独立设置的装置上，然后通过光纤将激光测距模块的光线进行传导，进而使得测距模块成为独立的模块，可以匹配现有的牙科手机，而无需对手机本体做过多的改造，有利于降低成本，提高设备通用性。

进一步，所述测距模块有多个，所述机头上设有多个通光孔，所述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割或进入牙齿的深度，所述控制模块还用于车针的倾斜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割或进入牙齿内的深度。

进一步，所述通光孔为预设图形，所述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姿态检测模块，所述姿态检测模块与控制模块信号连接，所述控制模块用于通过姿态检测模块检测车针的倾斜角度，所述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割或进入牙齿的深度，所述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。

通过姿态传感器检测车针的倾斜角度，进而将由于激光测距模块和车针之间的距离而带来的偏差进行抵消，保证测量更加准确。通过将姿态检测模块的检测结果发送至上位机，可以使上位机获取更加全面的数据，进一步为数字化精准操作提供数据基础。

进一步，还包括调零校正按键，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，根据测距模块的检测结果和车针的倾斜角度计算车针未切割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，所述控制模块接收到调零校正按键的信号后，多次获取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，所述控制模块包括计时模块，在每次计算车针总长度时，所述控制模块通过测距模块或/和姿态检测传感器的数据判断手机本体是否稳定，所述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，所述控制模块用于在持续时间大于预设值后采集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。

进一步，所述机头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，所述控制模块还用于将力矩传感器的检测结果发送至上位机。

通过力矩传感器测算车针尖端所受的力矩参数，进而测算其所接触的根管壁的硬度参数，进一步提供数据支持。

附图说明

图1为本发明具有辅助测距定深功能的牙科手机实施例一中的等轴测视图；

图2为本发明具有辅助测距定深功能的牙科手机实施例一中的逻辑框图；

图3为本发明具有辅助测距定深功能的牙科手机实施例一中的原理图；

图4为本发明具有辅助测距定深功能的牙科手机实施例六中的原理图。

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：机身1、机头2、车针3、激光测距模块4、照明灯5、牙齿6。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例的具有辅助测距定深功能的牙科手机，包括手机本体，所述手机本体包括机头2和机身1，所述机头2上设有车针3、测距模块和照明灯5，所述测距模块用于检测机头2到牙齿6牙面的距离，本实施例中，测距模块采用激光测距模块4，在本申请的其他实施例中，测距模块也可以采用超声波测距等其他测距方式。

机身1内部设有控制模块、通信模块、姿态检测模块，所述控制模块与通信模块、姿态检测模块以及测距模块均信号连接；所述控制模块用于根据测距模块的检测结果计算车针3切割或进入牙齿6的深度并将计算结果通过通信模块发送至上位机。所述控制模块用于通过姿态检测模块检测车针3的倾斜角度，所述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切割或进入牙齿6的深度，所述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。

检测过程如图3所示，具体的，以s表示未深入牙齿6内的车针3长度，以d表示已经切割或进入牙齿6内的车针3长度，ds表示车针3的总长度，θ表示车针3的倾斜角度，激光测距模块4的测量结果为dm，dl表示激光测距模块4和车针3的间距，则：

s＝dl*arctan(θ)+dm

d＝ds-s

本实施例中，通信模块为无线通信模块，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3的总长度通过上位机下发给控制模块，控制模块接收到上位机的设置指令后，设置车针3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1上的按键进行车针3长度的手动设置。所述姿态检测模块包括陀螺仪，通过陀螺仪时间角度的检测，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。

本发明技术方案中，通过在牙科手机机头2设置测距模块，能够实时检测机头2和牙齿6牙面的距离，进而计算出车针3切割或进入牙齿6内的深度，进而可以定位车针3端部的位置，将数据通过通信模块发送至上位机，为为实现窝洞制备、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，从而提高根管治疗的成功率。

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1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，根据测距模块的检测结果和车针3的倾斜角度计算车针3未切割或进入牙齿6的长度并将其作为车针3总长度。通过调零校正按键，自动对车针3的长度进行检测和计算。

控制模块接收到调零校正按键的信号后，多次获取测距模块和姿态检测模块的数据并计算车针3总长度，本实施例中，共计检测3次车针3的总长度并以多次计算结果的平均值作为车针3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3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3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，控制模块包括计时模块，在每次计算车针3总长度时，所述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，所述控制模块用于在持续时间大于预设值后采集测距模块的检测结果和车针3的倾斜角度并计算车针3总长度，所述控制模块还用于存储每次的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3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，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测距模块和姿态检测模块的数据并计算车针3总长度时，判断当前车针3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3的角度和上一次检测时的车针3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3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2上还设有力矩传感器，所述力矩传感器用于检测车针3所受力矩参数，控制模块还用于将力矩传感器的检测结果发送至上位机，控制模块也可以根据力矩参数计算根管壁的硬度，将硬度数据发送至上位机。力矩传感器采用了当今流行的MEMS传感器技术，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。机头2上设有LED照明灯5，方便操作人员进行操作。

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，激光测距模块4、控制模块以及通信模块集成在一个装置上，该装置与手机本体独立设置，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，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，其原理如图4所示，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，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切割或进入牙齿6的深度，该过程原理如图3所示，与实施例一中原理相同，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切割或进入牙齿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***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。