專利名稱：用于定位進行口腔測量的測量設(shè)備的方法
用于定位進行口腔測量的測量設(shè)備的方法本發(fā)明涉及一種用于對可相對于病人的咀嚼系統(tǒng)(kauorgan)移動來進行口腔測 量的測量設(shè)備進行定位的方法，利用該測量設(shè)備來測量在咀嚼系統(tǒng)或在咀嚼系統(tǒng)區(qū)域中的 位置，其中該測量設(shè)備的位置借助與測量設(shè)備關(guān)系固定的定位傳感器而被測量。本發(fā)明還 涉及用于評估比如測量牙周袋(Zahnfleischtasche)的位置和齦袋深度的方法和配置。在EP-A-1733 693 (Goldbach)中公開了一種醫(yī)學(xué)跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于紅外線 來工作。但在手術(shù)室中需要具有紅外發(fā)射器和接收器的諸如其他系統(tǒng)(比如EP-A-1 523 950 (Foley))的附加的支架來進行參照。該系統(tǒng)將來自成像方法的數(shù)據(jù)和導(dǎo)航系統(tǒng)的位置 信息相關(guān)聯(lián)，以便比如在神經(jīng)外科中對立體定位手術(shù)的儀器進行定位。在牙科學(xué)中第一次公開了上述系統(tǒng)在置入體定位中的應(yīng)用(Mischkowski等人 白勺“Comparison of static and dynamiccomputer-assisted guidance methods in implantology，，，Int. J. Comput. Dent. 2006 年 1 月；9(1) :23_35)。在此還把圖像數(shù)據(jù)與導(dǎo) 航數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以便為置入體確定鉆孔方向。Marmulla R 等人的“Intraoperat ive precision of mechanical， electromagnetic， infrared and laser-guided navigation Systems incomputer-assisted surgery, in Mund Kiefer Gesichtschir，，，1998年五月；2補充 1 頁 145-8描述了基于電磁的導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用。在此對金屬對象的存在產(chǎn)生了不精確的結(jié)果。在牙齒的口腔掃描時，從中測量3D數(shù)據(jù)的牙齒或頌骨片段的可見部分大多遠小 于全部牙齒或頌骨，如此使得需要把不同視圖方向的多個圖像組合為牙齒或頌骨片段的總 數(shù)據(jù)組。咀嚼系統(tǒng)區(qū)域、也即下頌骨和上頌骨、牙齒以及其他所關(guān)注區(qū)域如齦袋(Taschen) 的精確定位的困難另外還出于以下的情況，即不僅上頌骨和下頌骨相互移動，而且病人頭 部本身以及另外手持的掃描儀對于頌骨本身也在移動。在此在不同的位置和角度來進行頌 骨區(qū)域的拍攝，由此不管多成熟的軟件都可能組合產(chǎn)生錯誤。按照現(xiàn)有技術(shù)，單次拍攝的軟件組合或結(jié)合困難之處在于，牙齒不具有清晰的邊 緣和棱角。此外如果不知道拍攝的相互位置關(guān)系(相機位置)，那么就產(chǎn)生了大的計算耗 費，其比如在CaDent公司的口腔掃描系統(tǒng)中明顯大于30分鐘，因為在相機位置完全未知以 及牙齒形狀不如愿的情況下算法僅緩慢地收斂。這導(dǎo)致操作者和病人在評估電子圖像以及判斷在必要時是否需要重復(fù)該過程時 不可接受的等待時間。為了解決該問題，可以在口中插入一個參照物(US-B-7，065，243)。在此通過在同 時存在參照的情況下對一個或多個牙齒的口腔測量通過該參照來確定相機的位置，借助該 相機來測量牙齒。在知道相對于牙齒的相機位置之后，然后就根據(jù)測量來生成3D模型，該 模型用于制造假牙。一種相應(yīng)的方法是費事的，并且此外所具有的缺點是，作為矩形開口盒 構(gòu)造的參照遮擋了牙齒。US-A-2003/0219148還涉及一種方法，其用于借助三維參照來生成牙弓的三維模型。
在US-A-2006/0212260中公開了一種口腔掃描方法。為此使用了一種掃描儀，其 包括慣性或跟蹤系統(tǒng)，以確定位置。US-A-2005/0020910在一種口腔測量系統(tǒng)中規(guī)定了以下的可能，其中不僅掃描儀 而且固定在用戶頭上的接收器都設(shè)置有三維跟蹤系統(tǒng)。DE-B-100 45 381涉及用于確定醫(yī)學(xué)儀器或設(shè)備或身體部分的位置的裝置。為此 其位置應(yīng)該被確定的對象具有有源或無源的參照體，以利用導(dǎo)航系統(tǒng)來進行位置確定。在 此可以采用傾斜傳感器和磁場傳感器。在EP-A-1 088 525中公開了用于調(diào)整病人醫(yī)學(xué)圖像的一種方法和一種裝置。為 此設(shè)置有可與病人身體相連接的固定單元，該固定單元設(shè)置有標(biāo)記和定位工具。由此應(yīng)該 為計算機輔助手術(shù)提供了一種三維定位系統(tǒng)，以實現(xiàn)醫(yī)學(xué)手術(shù)處理的校準。在齦袋深度測量時或者在齲齒診斷時，與現(xiàn)有技術(shù)相對應(yīng)，沒有增加使用位置數(shù) 據(jù)。從而不能實現(xiàn)自動的方法以把測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄嶋H的病人管理程序中。為了確定牙周病，目前進行一種工作，使得在齦袋中人工插入一個測量探頭，并借 助該探頭的刻度通過讀數(shù)來確定深度。然后在測量位置由助理醫(yī)生來通知該值，該助理醫(yī) 生根據(jù)牙齒以及相對于牙齒的測量位置來關(guān)注相應(yīng)的數(shù)據(jù)。這是耗費時間和耗費人力的。在齲齒診斷時，同樣口頭傳遞具有牙齒定位說明的診斷，或者由操作者本身人工 輸入到實際計算機中。除了時間損失之外這還存在衛(wèi)生問題，因為必須與對病人的工作相 并行地操作鍵盤，這總是不能保持充分無菌。按照現(xiàn)有技術(shù)，其僅僅公開了一種用于檢測齦袋深度的電磁設(shè)備，但該設(shè)備沒有 確定位置數(shù)據(jù)。(Florida probe www.floridaprobe.de)。齦袋深度通過一個機械止動器 被確定，通過該止動器來導(dǎo)送針狀探頭，直到其接觸到袋底。探針直至袋底所需的行程通過 機械伸展裝置的角度變化而被轉(zhuǎn)換為電信號，該信號被傳輸給PC。PC中的語音輸入至少在 Florida-Probe中降低了鍵盤情況中的污染風(fēng)險。在DE-A-37 12 054中公開了一種用于檢測齦袋深度的測量探頭。在此可以采用 感應(yīng)或光學(xué)測量值生成器，其中還采用了光導(dǎo)體。按照US-A-5，100318，借助超聲來測量牙齦的齦袋深度。同樣適用于 US-A-5, 755，571，其推薦了用于齦袋深度測量的一種超聲測量設(shè)備。在此還可以借助一個 傳感器來測量該測量設(shè)備的尖端相對于齦袋的位置。DE-C-38 36 743規(guī)定一種電容式測量方法，以確定冠式假牙和橋式假牙的擬合精確度。為了探測在齒冠與齒根尖端之間的距離，按照DE-A-198 54 223推薦了一種設(shè) 備，利用該設(shè)備來生成第一和第二測量信號，根據(jù)該測量信號來進行位置確定。本發(fā)明所基于的任務(wù)是，對用于可相對于病人咀嚼系統(tǒng)移動的第一傳感器定位的 方法進行改進，其中利用該傳感器來測量在咀嚼系統(tǒng)或咀嚼系統(tǒng)區(qū)域的位置，尤其牙齒和/ 或齦袋區(qū)域的或其上的位置，使得在治療室中不需要獨立于病人而存在的參照，尤其在支 架上進行定位的參照系統(tǒng)。該方法還應(yīng)該對口腔中的金屬不敏感。另外與現(xiàn)有技術(shù)相比要 處理的數(shù)據(jù)量還應(yīng)該被降低，而不必承受精確度損失。在測量期間病人的移動應(yīng)該不導(dǎo)致 測量失真。在作為傳感器來使用一種口腔掃描儀時，通過提供粗略的位置數(shù)據(jù)使得部分測量數(shù)據(jù)組合為一個整體3D數(shù)據(jù)組被加速。另一任務(wù)是，在齦袋深度測量和/或齲齒探測/牙石探測時實現(xiàn)優(yōu)選的全自動的 數(shù)據(jù)檢測，如果測量的起始位置是已知的，那么尤其是這樣。根據(jù)本發(fā)明，前述問題的至少部分方面基本以如下方式解決使得測量設(shè)備的位 置數(shù)據(jù)在補充考慮與咀嚼系統(tǒng)的上頌骨關(guān)系固定地設(shè)置的至少一個第二定位傳感器的情 況下而被確定，其中尤其在觸發(fā)起始信號之后該第二定位傳感器的位置數(shù)據(jù)被同步分析。本發(fā)明根據(jù)一個獨立解決方案還規(guī)定，借助該定位傳感器在被選擇為起始點的起 始信號處來進行測量設(shè)備位置的確定。在此該起始信號可以是空間的，也即具有與咀嚼系 統(tǒng)位置固定的關(guān)系。從第一位置測量出發(fā)，其中該測量比如可以在一個給定的起始點作為參照點來進 行，然后借助另一時間錯開的測量來確定測量設(shè)備位置數(shù)據(jù)變化。在此該測量設(shè)備的位置變化借助在該測量設(shè)備中所集成的或具有的或與之位置 關(guān)系已知的慣性平臺來確定。測量三個平移和三個旋轉(zhuǎn)自由度，其確定了掃描傳感器相對 于病人咀嚼系統(tǒng)的位置變化。優(yōu)選地，該位置變化可以考慮到第二定位傳感器(慣性平臺) 的數(shù)據(jù)來進行，其中該傳感器與上頌骨的位置關(guān)系固定地被設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明，通過移動變化的積分(Aufintegrieren)來計算與第一測量相比新 的相對位置?？臻g中的傾斜在必要時可以直接被測量。在此本發(fā)明的解決方案不涉及借助成像方法所已獲得的數(shù)據(jù)而工作，而是甚至能 夠自己提供三維成像數(shù)據(jù)。使用慣性平臺雖然可能具有以下的缺點，即可能出現(xiàn)時間漂移，如其在航空的陀 螺系統(tǒng)中是已知的。這原則上需要時而重新校正為一個固定的坐標(biāo)系統(tǒng)。但在其間記錄 咀嚼系統(tǒng)3D數(shù)據(jù)的短的測量時間內(nèi)，該偏移是如此微小，使得多次校正其實可能是不必要 的。對于一些測量，其中病人的移動與測量設(shè)備或傳感器位置相比可以假定為微不足 道的，在該測量設(shè)備中的慣性平臺就足夠了。如果病人的移動是不可忽略的，那么根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，在病人頭部的、也即與咀嚼 系統(tǒng)的上頌骨位置關(guān)系固定的所述另外的定位傳感器(慣性平臺)檢測在該測量時間段中 所進行的移動。從而病人頭部移動可以與實際的測量設(shè)備移動分開地被檢測。為此可以采用像眼鏡架的支架。也可以使用面弓來固定該第二傳感器?？商鎿Q地， 也可以把具有慣性平臺的咬叉固定到上頌骨或下頌骨。另一種可能是，包含有至少一個第二慣性平臺的咬塊被放置在牙行之間，并請病 人咬合牙行。在此尤其規(guī)定該第一定位傳感器、也即第一傳感器(慣性平臺)的位置數(shù)據(jù)作為 第一坐標(biāo)與可選的至少第二定位傳感器、也即第二傳感器(慣性平臺)的位置數(shù)據(jù)作為第 二坐標(biāo)被關(guān)聯(lián)(verknu印ft)，并且由所關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)在一個共同的坐標(biāo)系統(tǒng)中來生成針對該 第一傳感器和所述至少一個第二傳感器的坐標(biāo)，在該坐標(biāo)系統(tǒng)中咀嚼系統(tǒng)的位置坐標(biāo)或區(qū) 域的坐標(biāo)被確定。在下頌骨上進行測量時，優(yōu)選地應(yīng)該與下頌骨位置關(guān)系固定地設(shè)置至少另外一個 慣性平臺。這比如可以利用咬塊或設(shè)置于下頌骨上的咬叉來進行。然而在臨床應(yīng)用中不合適的位置關(guān)系可能要求放棄與下頌骨位置固定地設(shè)置至少一個慣性平臺。如果在咬合面內(nèi) 足以進行定位，那么這也是可以的。在這種情況下，為了考慮下頌骨相對于上頌骨的移動， 可以從以下的認識出發(fā)即下頌骨相對于上頌骨沿著由頌關(guān)節(jié)所確定的一個弧形移動軌跡 移動。如果在下頌骨張開移動期間測量一個比如在牙31和41之間的測量點，那么就知道 下頌骨如何移動。下頌骨的其他每個點都以數(shù)學(xué)意義上類似的曲線來移動。補充地，還可 以考慮典型的張口，以能夠進行其他粗略的確定。齦袋位置將總是相當(dāng)近似地在相同的弧形軌跡上移動。通過與測量設(shè)備(口腔掃描儀)固定連接的慣性平臺，其中該慣性平臺提供位 置變化數(shù)據(jù)(或者不具有或者明顯更精確地具有相對于上頌骨固定地設(shè)置的其他慣性平 臺)，就知道了該掃描傳感器相對咀嚼系統(tǒng)的當(dāng)前粗略位置以及相對于時間上較早的位置 的位置變化。從而能夠加速單個3D數(shù)據(jù)組的組合，并且在苛刻幾何形狀的一些情況下這也 是可以的，因為所使用的算法正是在粗略確定兩個或多個單個數(shù)據(jù)組的相互位置上是存在 困難的。如果知道了粗略位置，那么就可以明顯更簡單和更快速地進行之后的、數(shù)據(jù)組的精 細調(diào)整，從而使得這些掃描數(shù)據(jù)能夠以相對小的計算耗費被關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明提供了一種口腔掃描系統(tǒng)，該掃描系統(tǒng)包含有用于粗略定位以及其相 對于咀嚼系統(tǒng)的變化的一種裝置。按照本發(fā)明的推薦，該進行口腔測量的測量設(shè)備不僅用于掃描牙弓及其片段，以 確定牙的位置或者應(yīng)該用于牙重建的區(qū)域的位置，而且還用于確定齦袋深度或位置以及齲 齒和牙石的長度。如果比如應(yīng)該測量齦袋及其深度，而不通過調(diào)用測量點來進行通常的數(shù)據(jù)檢測， 那么上述后者是尤其有意義的。相反，如果一個牙齒的要測量的牙周袋或牙周袋區(qū)域的起 始位置是已知的，那么接著就可以對同一牙齒的或相鄰牙齒的牙周袋區(qū)域?qū)嵤┳詣訙y量并 從而可以進行存儲，因為由此所獲得的位置坐標(biāo)的位置是根據(jù)該測量設(shè)備的位置、也即第 一傳感器(慣性平臺)相對于至少一個第二傳感器的位置來獲得的，其中該第二傳感器關(guān) 于上頌骨是位置固定的。根據(jù)本發(fā)明，這可以全自動或半自動地實施。如果該測量設(shè)備測量齦袋深度的部 分被推移到袋中，那么就可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)來自動地確定并存儲該測量設(shè)備的位置。 然后在半自動測量時，只是需要在測量設(shè)備上(比如在從該測量設(shè)備出發(fā)的探頭刻度上) 讀出齦袋深度，并比如借助語音識別系統(tǒng)而傳輸?shù)絇C中的病人檔案程序。該測量設(shè)備的位 置本身被自動地檢測。為了實現(xiàn)自動的位置檢測，必須說明一個起始點，比如在牙31和41 之間牙齦的鄰近接觸處。如果該位置是已知的，那么根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)就在移動該測量設(shè) 備時自動地確定相對于第一位置的新位置，使得每個測量位置都可以自動地被檢測。在半 自動探測時，如前所述，僅需要在每次測量時比如通過計算機的鍵盤來輸入齦袋深度或通 過語音識別來傳輸齦袋深度，而位置本身被自動地存儲。除了測量位置的自動位置檢測之外，該測量過程本身也可以自動地實施，而不需 要讀出數(shù)據(jù)。對此也可以參見本身有創(chuàng)造性的推薦。這可以以不同的方式來進行，比如利 用具有電子讀出裝置的拖動指示器(比如Florida探頭)、超聲齦袋深度測量、光電或利用 阻抗變化方法。利用相應(yīng)的方法所確定的測量結(jié)果然后可以自動地連同位置一起被存儲在一個病人管理系統(tǒng)中。尤其借助一種光導(dǎo)體來進行齦袋深度測量，該光導(dǎo)體以對于電磁輻射透明的材料 比如玻璃、藍寶石或塑料的一個或多個光纖的形式，并且該光導(dǎo)體被插入到袋中。在此該光 導(dǎo)體的直徑比如可以處于50 y m和1000 u m之間的范圍中，而不會由此對本發(fā)明的構(gòu)想造 成限制。在該光導(dǎo)體插入到袋中之時起，由該光導(dǎo)體通過其前端面所收集并傳導(dǎo)給一個接 收器的光強度及光譜分布由于牙齦和牙齒的光學(xué)特性而發(fā)生變化。由此可以確定該光導(dǎo)體 的頂端在該袋中的進入深度，其中如果該光導(dǎo)體的前端面接觸到袋底部，那么就結(jié)束測量。 然后根據(jù)確定開始進入到袋中的位置和在z方向上(齦袋深度方向)不再繼續(xù)移動的位置 之間的差來計算齦袋深度。由該光導(dǎo)體所檢測的光線可以是由治療椅的照明所發(fā)出的環(huán)境光。然而也可以是 由該光導(dǎo)體本身所傳導(dǎo)的光線，并且在光纖頂端所反射的光線也可以借助一個光電二極管 或另一光探測器來測量。也可以測量反射返回到該光導(dǎo)體覆層中的光線及其變化。另一推薦規(guī)定，在袋中插入至少兩個光導(dǎo)體，其中光線通過一個或多個光導(dǎo)體被 發(fā)射并通過至少另一導(dǎo)體被接收，并然后被分析。由此提高了反射信號的探測靈敏度，并能 夠通過不同的數(shù)字孔徑、光導(dǎo)體的直徑以及在光導(dǎo)體相互之間的間距來選擇區(qū)域，其中在 該區(qū)域中反射到該光導(dǎo)體中的光線優(yōu)選地應(yīng)該被接收。在采用多個光導(dǎo)體情況下在所述光 導(dǎo)體之間的間距應(yīng)該優(yōu)選地在一個光導(dǎo)體的0. 5至3倍直徑之間，但不應(yīng)對此進行限制。也可以采用光導(dǎo)管以及在管中寬松地插入光導(dǎo)體的這種同軸配置。根據(jù)另一推薦，規(guī)定使用一個光導(dǎo)體，其中該光導(dǎo)體的覆層和外套被去除，并且線 芯被粗糙化。然后粗糙化的光導(dǎo)體被空氣夾層或者由具有較小折射率x的材料制成的至少 一個涂層所圍繞，其中x << 1. 3。這種構(gòu)造保證了該光纖在粗糙區(qū)域近似各向同性地輻 射?？商鎿Q地，可以在光纖的端部設(shè)置由散射介質(zhì)制成的棒，該介質(zhì)在適當(dāng)?shù)剡x擇散 射系數(shù)(0. 1/mm < u s < 100/mm)的情況下同樣產(chǎn)生在棒長度上分布盡可能均勻的光強度。然后可以對該光纖比如借助LED、激光二極管或另外的光源來施加一個或多個波 長的光線。在必要時也可以不進行光纖的照明，而是該光纖僅僅吸收環(huán)境光。與此有關(guān)的 測量可能產(chǎn)生錯誤。如果對該光纖施加光線，那么光線或多或少地各向同性地從粗糙端輻射，并收集 相應(yīng)反射的光線。一旦粗糙區(qū)域進入到袋中，那么光纖到空氣相對于光纖到組織的反射率 或相反的反射率就發(fā)生變化。這導(dǎo)致反射光線的強度和光譜分布的變化。變化的程度對應(yīng) 于傳感器進入到牙周袋中的深度。該傳感器一直是激活的，并直接檢測至袋中的進入。該 傳感器插入到袋中越深，觀測到的信號變化越強。為了提高敏感性。也可以使用兩個相應(yīng)的光纖，該光纖圍繞有空氣或極低折射率 的夾層，其中一個光纖用作傳感器，另一光纖用作針對其粗糙區(qū)域的接收器。通過在傳感器 之間進行屏蔽，來避免從發(fā)送器到接收器的直接光傳輸。在該情況下，用作接收器的光導(dǎo)體 僅僅探測從牙或組織所反射的光線，其中針對每個波長的反射光線不同地衰減和散射，使 得能夠?qū)Ψ瓷涔饩€或透射光線的組織或牙齒的特性做出結(jié)論。在波長之間的差別隨著光纖到材料中的進入深度而增加。通過測量反向散射光線的頻譜，也可以確定組織或牙齦是否發(fā)炎。從而組織充血 根據(jù)發(fā)炎的程度而發(fā)生變化。血液具有與組織不同的光學(xué)特性。如果利用所使用光線的 合適波長，那么就可以確定充血的程度。組織的兩個成分、也即蛋白質(zhì)和水可以用作參照， 其中對于蛋白質(zhì)要注意的是吸收低于350nm的波長，對于水吸收大于1500nm的波長。血液 在約400nm處具有最大的吸收，在650nm和lOOOnm之間的范圍中具有中等的吸收。如果 現(xiàn)在測量在波長范圍< 350nm和波長> 1500nm中減少的血液吸收與在波長范圍400nm至 lOOOnm中顯著的血液吸收之比，那么就可以推出在組織中的充血。與此相應(yīng)的方法可以與 用于借助光纖來確定牙周袋深度的任何形式相組合。然而齦袋深度也可以通過阻抗測量來確定。那么就可以在袋中插入一個導(dǎo)電尖端 比如牙周探頭，其中同時測量組織電阻。一旦探頭尖端接觸到充滿袋液的袋，那么該電阻就 下降比如為小于200kQ的值。在空氣中該電阻大于1MQ。然后尖端插入袋的進入深度通 過移動傳感器而被確定，以便以這樣的方式來計算齦袋深度。也可以使用雙極針，其中該雙 極針涂覆有防唾液的表面比如聚四氟乙烯?？商鎿Q地，也可以使用不導(dǎo)電的探頭基體，其在與探頭尖端的不同距離上具有局 部導(dǎo)電的環(huán)形段。在把探頭插入到袋中時，一個環(huán)到另一環(huán)被覆蓋液體，并且在環(huán)之間的阻 抗發(fā)生變化。也可以實施電容測量。通過作為探頭上的涂層來涂覆一個中間的或高的電阻層，也可以測量該探頭在牙 周袋中的逐漸浸入。這利用了電位計的特性。本身具有創(chuàng)造性的教導(dǎo)還能夠借助第一定位傳感器來進行對齲齒或牙石的定位 以及表面延伸確定。在此齲齒或牙石與健康的牙區(qū)域相比具有不同的反射特性。如果一個定位傳感器(慣性平臺)固定在病人頭部，另一定位傳感器(慣性平臺) 固定在下頌骨上，那么同樣也可以檢測下頌骨相對于上頌骨的移動。從而尤其可以實施動 態(tài)的咬合測量。本發(fā)明其他的細節(jié)、優(yōu)點和特征不僅參見權(quán)利要求(其中可獲得的特征單獨地或 組合地)，而且還參見下文中優(yōu)選實施例的


。其中圖1示出了對準咀嚼系統(tǒng)的第一和第二定位傳感器的原理圖，圖2示出了一個流程圖，圖3示出了用于測量牙周袋深度的一種配置的第一實施方案，圖4示出了測量傳感器的另一原理圖，圖5示出了用于測量齦袋深度的一個第三實施方案，圖6示出了用于測量齦袋深度的一個第四實施方案，圖7示出了用于測量齦袋深度的一個第五實施方案，圖8示出了用于測量齦袋深度的一個第六實施方案，以及圖9示出了用于測量齦袋深度的一個第七實施方案。在圖1中單純原理性地示出了稱作口腔掃描儀10的一個測量設(shè)備，其中集成了一 個慣性平臺(第一傳感器)，通過該慣性平臺可以根據(jù)其在X-、Y-和Z方向的移動以及圍 繞相應(yīng)軸的旋轉(zhuǎn)來檢測該測量設(shè)備的位置。該慣性平臺比如可以利用ADIS 16355來構(gòu)造。
借助計算機16相對于至少一個第二定位傳感器14的位置來確定該測量設(shè)備10 的位置以及從而該第一定位傳感器11的位置，其中該第一定位傳感器10和該第二定位傳 感器14的數(shù)據(jù)理想情況下無線地被傳輸給該計算機。該第二傳感器14也包含有一個慣性 平臺。該第二定位傳感器14在此可以集成到眼鏡的鏡腿上或者集成到一個面弓上，或者集 成到可以放置在下頌骨和上頌骨之間的一個咬塊中。設(shè)置了一個配重12以變在眼鏡架上 構(gòu)成對稱的重量分配。從而由該計算機根據(jù)該第一定位傳感器11的數(shù)據(jù)以及關(guān)于上頌骨位置固定地放 置的第二定位傳感器14的數(shù)據(jù)來確定該口腔掃描儀的位置，并把在相應(yīng)位置上所測量的 3D數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。從而加速了單個數(shù)據(jù)組在共同坐標(biāo)系統(tǒng)中的粗略定位(圖2中的步驟20)。 在步驟20之后，3D數(shù)據(jù)組處于一個共同的坐標(biāo)系統(tǒng)中(步驟22)。接著實施精細校正，其 把數(shù)據(jù)組設(shè)置于盡可能相互匹配的位置(步驟24)。如此獲得的統(tǒng)一的3D數(shù)據(jù)組26現(xiàn)在 可以通過其他已知的步驟來用于制造假牙。尤其為了數(shù)字顯示上頌骨和/或下頌骨區(qū)域，本發(fā)明的方法在計算時間上大大節(jié) 省了，并避免了錯誤顯示；因為借助該慣性平臺或者相應(yīng)的技術(shù)作用相同的定位工具至少 粗略地確定了該口腔掃描儀關(guān)于要掃描區(qū)域的位置，由此便于根據(jù)不同的記錄角度來記錄 子數(shù)據(jù)組。由此排除了在掃描儀位置完全未知的情況下所可能出現(xiàn)的錯誤分配。根據(jù)使用兩個定位傳感器的該實施例，該第一定位傳感器傳輸數(shù)據(jù)(加速度值)， 利用該數(shù)據(jù)來計算該測量設(shè)備關(guān)于之前測量位置的位置變化。該第二定位傳感器 傳輸數(shù) 據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)可以獲得病人關(guān)于其起始位置的位置變化。顯然本發(fā)明并未放棄僅使用一個定位傳感器的情況，其中該定位傳感器的數(shù)據(jù)確 定了在單個測量位置之間的位置變化。這基于利用該慣性平臺所確定的數(shù)據(jù)也即加速度值 的記錄來進行，其中這些加速度值與其時間變化相結(jié)合能夠計算所形成的位置變化。基本上沒有檢測到在所有6個自由度中的絕對位置。但是可以關(guān)于已知的起始位 置來確定絕對位置。為了尤其測量在牙的不同位置上齦袋的深度，本發(fā)明的方法從而可以用于利用單 獨的第一定位傳感器或者與一個第二定位傳感器14相結(jié)合來確定該測量設(shè)備10的位置， 其中從該測量設(shè)備10出發(fā)來引出諸如針或光導(dǎo)體的傳感器單元，借助該傳感器單元來測 量齦袋深度。但是也可以借助超聲來確定齦袋深度。發(fā)送器和接收器那么就從該傳感器出 發(fā)。同樣可以借助阻抗測量來測量齦袋深度。但優(yōu)選地也可以進行光電測量。在此對應(yīng)于圖3，優(yōu)選以由塑料或玻璃制成的光導(dǎo) 纖維28形式的光導(dǎo)體由一個光導(dǎo)外套30圍繞著。然后該光導(dǎo)體插入到一個牙周袋32中。 通過該光導(dǎo)體28來發(fā)射光發(fā)射器諸如至少一個發(fā)光二極管或激光二極管34的光線，以便 然后在袋32中所反射的光線通過光纖28傳導(dǎo)返回到該光傳感器36。同樣在短的距離上通 過在該外套30的前端面34至一個接收器的輸入耦合而實現(xiàn)了反射光線的返回傳導(dǎo)。這所 具有的優(yōu)點是傳感器光路和接收器光路的空間去耦。在該光纖的前端面接觸到牙齦或者進 入到該齦袋的時間點處，所反射的光線在強度上發(fā)生變化，在使用多于一個波長的情況下， 光譜也發(fā)生變化。從而知道進入到齦袋的時間點。在袋底上在齦袋方向上的移動停止。從 進入時間點以來所經(jīng)過的路徑對應(yīng)于齦袋深度，并能夠借助來自該慣性平臺的已知位置數(shù) 據(jù)來確定齦袋深度。
也可以把兩個光導(dǎo)體38、40并行地插入到齦袋中，其中通過一個光導(dǎo)體比如該光 導(dǎo)體38來輸入光線，以便由該光導(dǎo)體或光纖40來收集在齦袋中或由組織或由形成齦袋邊 界的牙齒所反射的射線，并傳導(dǎo)給接收器來進行分析。在導(dǎo)體38、40之間的距離d在此應(yīng) 該優(yōu)選地是每個導(dǎo)體38、40的直徑的0. 5至3倍。如在圖5中所示，可以使用一種同軸實施方案。在一個玻璃-藍寶石或石英管40 中以如下方式設(shè)置了一個光導(dǎo)體42 即使得它與該玻璃管的內(nèi)表面不接觸。一旦該配置接 觸到該牙齦或插入到齦袋中，在管的材料中所傳導(dǎo)返回的光線就在強度和頻譜分布方面發(fā) 生變化。為了在該空氣隙40a中不浸入液體，該配置利用與該管相同材料的透明窗口來密 封。按照圖6的實施例使用了一種光導(dǎo)體44，其在它的末端區(qū)域46中是粗糙化的。此 外，不僅該光導(dǎo)體的覆層(Cladding) 48、而且該外套50 (Coating)都被去除。粗糙化的末 端區(qū)域46然后被設(shè)置在一個包封50a中，并與其內(nèi)表面有間隔，其中該中間空間填充有空 氣。從而得到了一個折射率跳躍，其實現(xiàn)了光線近似相同的輻射。除了具有空氣隙的包封 50a之外，粗糙化的區(qū)段46也可以比如利用低折射率的材料比如聚四氟乙烯來涂覆。粗糙化的區(qū)域所具有的優(yōu)點是，光線近似各向同性地被發(fā)射，反射光線近似各向 同性地被收集。一旦該粗糙化區(qū)域移動到齦袋中，由于光線所穿過的牙周組織的光學(xué)特性， 反向散射光線的量以及光譜分布根據(jù)進入到牙周齦袋中的深度而變化。這樣不僅可以確定齦袋深度，而且可以探測牙齦可能的發(fā)炎。為此給該光導(dǎo)體施 加在一個波長范圍內(nèi)的光線，其中在該波長范圍內(nèi)表現(xiàn)組織特性的成分、蛋白質(zhì)和水或血 液尤其強地吸收光線。接著把表現(xiàn)特性的吸收區(qū)域的強度進行聯(lián)系，以便對發(fā)炎的類型和 范圍進行預(yù)測。圖7推薦了一種實施方案，其中相應(yīng)于圖6在末端去除覆層和外套并經(jīng)粗糙化的 光導(dǎo)體54把光線傳導(dǎo)或輻射到所關(guān)注的或要測量的區(qū)域中，同樣地提供的光導(dǎo)體56從該 區(qū)域中收集反射的輻射，并傳輸給接收器。在此該光導(dǎo)體54、56在其有效的、也即粗糙化的 區(qū)域中相互光學(xué)分隔或遮擋。由于這種屏蔽，光線在組織中必須經(jīng)過較長的路徑。該配置 從而對組織的光線特性上的差別以及至牙周袋中的進入深度變得更敏感。也可以進行阻抗測量以確定齦袋深度。為此可以使用一個導(dǎo)電尖端諸如牙周探 頭，其阻抗根據(jù)與袋內(nèi)液體的接觸而發(fā)生變化。如果該尖端沒有接觸到液體，而是被移動到 空氣中，那么該電阻就總共大于1MQ。在與牙周袋中的液體進行接觸時，該電阻下降為小于 200kQ的值。這種阻抗變化被用作進入到齦袋中的指示。然后該尖端進入到牙周袋中并調(diào) 節(jié)到直至其底部，并借助具有慣性平臺的第一傳感器來確定調(diào)節(jié)路徑，以自動地確定深度。 至袋內(nèi)的移動的停止被用作結(jié)束點。也可以把一種尖端導(dǎo)入到袋中，該尖端具有平行延伸并相互電氣絕緣的平面，這 些平面通過組織和位于齦袋中的液體而被導(dǎo)電連接。在圖8中示出了一種相應(yīng)的構(gòu)造。絕 緣層59和導(dǎo)電層62交替成組圍繞著導(dǎo)電芯60。那么就形成了導(dǎo)電環(huán)，其分別具有自己的 連接電極61。如果在電極之間的絕緣層被浸濕了導(dǎo)電液體，或者組織與兩個相鄰電極相接 觸，那么在兩個電極之間的電阻就明顯下降。從而探頭在液體或牙周袋中的進入深度就可 以被逐步測量。有意義的實施可以分辨0.5mm-lmm的進入深度變化。該導(dǎo)電芯60以及導(dǎo) 電層的自由端結(jié)束于不同的平面，如圖所示，以實施深度測量。
一種電容性測量也可以用于齦袋深度測量。為此在由低介電常數(shù)的材料比如聚四 氟乙烯或聚丙烯制成的載體棒63上施加有相對的兩個或多個電極64，這些電極與該探頭 所浸入的組織構(gòu)成電容器。這些電極64覆蓋有優(yōu)選疏水的絕緣層，并利用連接導(dǎo)線67與 分析電極相連接。根據(jù)浸入深度65，該整體配置的電容發(fā)生變化。如果在圖9的實施中忽略絕緣66，并利用一種中歐姆至高歐姆材料來實施該電極 64，那么就可以根據(jù)該配置的連續(xù)電阻變化來確定浸入深度。借助口腔掃描儀10，不僅可以自動確定在咀嚼系統(tǒng)中或咀嚼系統(tǒng)區(qū)域中的位置比 如牙齒的空間布置，或者利用同時的牙周袋深度測量來對測量點進行自動確定，而且還可 以測量齲齒或牙石以及其大小和位置。為此利用了健康牙齒與齲齒所位于的或者具有牙石 的區(qū)域不同的反射頻譜，其中這些區(qū)域在該第一傳感器的定位時可以一同被分析。
權(quán)利要求
用于對可相對于病人的咀嚼系統(tǒng)移動的進行口腔測量的測量設(shè)備進行定位的方法，利用該測量設(shè)備來測量在咀嚼系統(tǒng)或咀嚼系統(tǒng)區(qū)域中的位置，尤其用于牙齦的齦袋深度測量和/或用于齲齒探測或牙石探測，其中該測量設(shè)備的位置借助與該測量設(shè)備位置關(guān)系固定的定位傳感器來測量，其特征在于，該測量設(shè)備的位置數(shù)據(jù)在補充考慮與咀嚼系統(tǒng)的上頜骨位置關(guān)系固定地設(shè)置的至少一個第二定位傳感器的情況下而被確定，其中尤其在觸發(fā)起始信號之后對這兩個定位傳感器的位置數(shù)據(jù)進行同步分析。
2.用于對可相對于病人的咀嚼系統(tǒng)移動的進行口腔測量的測量設(shè)備進行定位的方法， 利用該測量設(shè)備來測量在咀嚼系統(tǒng)或咀嚼系統(tǒng)區(qū)域中的位置，尤其用于牙齦的齦袋深度測 量和/或用于齲齒探測或牙石探測，其中該測量設(shè)備的位置借助與該測量設(shè)備位置關(guān)系固 定的定位傳感器來測量，其特征在于，借助該定位傳感器在被選擇作為起始點的起始信號處來進行該測量設(shè)備位置的確定， 其中該起始信號尤其與該咀嚼系統(tǒng)的位置關(guān)系固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一定位傳感器的位置數(shù)據(jù)作為第一坐標(biāo)和所述至少一個第二定位傳感器的位置 數(shù)據(jù)作為第二坐標(biāo)被關(guān)聯(lián)，并且由經(jīng)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)為該第一定位傳感器和所述至少一個第二 定位傳感器在一個共同的坐標(biāo)系統(tǒng)中來生成坐標(biāo)，在該坐標(biāo)系統(tǒng)中確定位置或咀嚼系統(tǒng)區(qū) 域的坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，該第一和/或所述至少一個第二定位傳感器作為慣性平臺來構(gòu)造，或者設(shè)置有慣性平臺。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，該第一定位傳感器的位置或坐標(biāo)借助至少一個第二定位傳感器來確定，該第二定位傳 感器優(yōu)選地設(shè)置在病人頭部。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，所述至少一個第二定位傳感器被固定在諸如眼鏡架的支架上或者固定在面弓上或者 固定在被設(shè)置于下頌骨與上頌骨之間的咬塊中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，為了確定下頌骨區(qū)域的位置坐標(biāo)，補充考慮下頌骨沿著從上頌骨出發(fā)的弧形的移動。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，為了確定下頌骨和/或上頌骨區(qū)域的位置坐標(biāo)，相對于下頌骨或上頌骨位置固定地設(shè)置另外的或該第一定位傳感器。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，為了確定下頌骨的位置或其坐標(biāo)，位置固定地給該下頌骨分配了一個第三定位傳感 器，其中該第三定位傳感器具有慣性平臺。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，利用該測量設(shè)備來測量牙齒的齦袋深度。
11.優(yōu)選地根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，該齦袋深度借助超聲、拖動指示器、光電測量、電感測量、電容測量或通過電阻測量來 確定。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，該測量設(shè)備具有針形元件，利用它來測量齦袋。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，借助該針形元件通過該測量設(shè)備的位置變化來以電和/或光電的方式測量齦袋的深 度和/或狀態(tài)。
14.根據(jù)優(yōu)選前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，利用該測量設(shè)備根據(jù)該第一定位傳感器相對于第二定位傳感器的位置來測量齦袋深度。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，把光導(dǎo)體插入到齦袋中，并且根據(jù)通過該光導(dǎo)體輸送給接收器的光線來確定齦袋深度。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，分析該光導(dǎo)體傳輸給該接收器的光線的強度和/或頻譜分布的變化，以確定齦袋深度。
17.根據(jù)優(yōu)選前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，使用了光導(dǎo)體來照明以及傳導(dǎo)回反向散射光線，以測量齦袋深度。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，由該光導(dǎo)體所接收的環(huán)境光被分析，以測量齦袋深度。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，該光導(dǎo)體被導(dǎo)光的外套圍繞，通過分析其前端面耦合輸入的光線以測量齦袋深度。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，在齦袋中插入了至少兩個光導(dǎo)體，分析通過其中一個導(dǎo)體所輸入并通過其中另一導(dǎo)體 所接收的光線。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，作為光導(dǎo)體使用了光纖或光纖束，其中該光導(dǎo)體具有優(yōu)選為50 y m < D < 1000 y m的直徑D。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，在使用兩個光導(dǎo)體的情況下，它們具有光間距D，其中該光間距優(yōu)選為0. 5D < d < 3D， 其中D等于光導(dǎo)體的直徑。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，在一種同軸配置中，光導(dǎo)體設(shè)置于比如由藍寶石制成的透明管中，而不與其接觸。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，作為光導(dǎo)體使用了在其自由端被去除覆層和外套的、經(jīng)粗糙化的光導(dǎo)纖維， 給該光導(dǎo)體施加優(yōu)選波長經(jīng)選擇的或波長范圍經(jīng)選擇的光線，其中波長尤其在 350nm ^ A < lOOOOnm范圍中，優(yōu)選是400nm < A < 2000nm，并且分析通過該經(jīng)粗糙化的 端所反射回該光導(dǎo)體中的光線，以確定齦袋深度。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，所接收光線的強度變化和/或頻譜分布變化被分析，以確定齦袋深度。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，兩個局部粗糙化的光導(dǎo)體被插入到齦袋中，并且通過一個導(dǎo)體把光線傳導(dǎo)到齦袋中， 并通過另一導(dǎo)體把齦袋中所反射的光線傳導(dǎo)至接收器。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，光導(dǎo)體在其粗糙化區(qū)域被相互屏蔽。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，關(guān)于齦袋的吸收特性來分析通過該光導(dǎo)體傳輸給該接收器的光線。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法， 其特征在于，確定在波長范圍Xp、中的輻射與在波長范圍AX的輻射之間的吸收比，其中 入！彡 350nm, A 2 > 1500nm，400nm ^ A A ^ lOOOnm。
30.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，插入到齦袋中的導(dǎo)電測量傳感器的電阻變化根據(jù)其在齦袋中的進入深度而被測量。
31.根據(jù)前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，由電絕緣材料制成的測量傳感器被插入到齦袋中，在該測量傳感器的相同橫截面的平 面中具有相互有間距的電極區(qū)段，并且在所述電極區(qū)段之間的阻抗變化被測量，以確定齦 袋深度。
32.根據(jù)優(yōu)選前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，由電絕緣材料制成的測量傳感器被插入到齦袋中，其中該測量傳感器具有相互有間距 的、在傳感器縱向上呈條狀的測量傳感器電極區(qū)段，并且在這些電極區(qū)段之間的阻抗變化 被測量，以確定齦袋深度。
33.根據(jù)前述權(quán)利31或32所述的方法，其特征在于，該測量傳感器涂覆有疏水層。
34.根據(jù)優(yōu)選前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，所接收輻射的頻譜分布由該測量設(shè)備分析，以進行定位和/或確定齲齒和/或牙石的 大小。
35.根據(jù)優(yōu)選前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，測量下頌骨相對于上頌骨的移動，其中一個定位傳感器被固定到病人的頭部，另一定 位傳感器被固定到下頌骨上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對相對于病人的具有系統(tǒng)移動的進行口腔測量的測量設(shè)備進行定位的一種方法，其中利用該測量設(shè)備來測量在咀嚼系統(tǒng)或咀嚼系統(tǒng)區(qū)域中的位置。為了能夠不用位置固定的參照來進行測量，本發(fā)明推薦，不依賴與病人無關(guān)的參照，借助一個與該測量設(shè)備位置關(guān)系固定的定位傳感器，來測量該測量設(shè)備的位置。
文檔編號A61C19/04GK101854880SQ200880115589
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者T·埃特爾 申請人:德固薩有限責(zé)任公司