自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)及其定位方法
【專利摘要】一種自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)及其定位方法，所述定位系統(tǒng)包括建立三維牙頜模型的計算機系統(tǒng)、獲取口腔內(nèi)坐標記錄的咬合記錄裝置以及將口腔正畸的正畸托槽黏合于牙齒表面或石膏齒模表面的正畸托槽自動定位裝置。本發(fā)明涉及的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，通過與建立數(shù)字化三維牙頜模型的計算機系統(tǒng)連結(jié)的正畸托槽自動定位裝置，將口腔正畸托槽準確的定位在病人的牙齒表面或石膏齒模表面，取代牙醫(yī)人力執(zhí)行正畸托槽黏結(jié)固定于牙齒表面的過程，減輕了牙醫(yī)人力的負擔，并降低了傳統(tǒng)正畸過程的高度困難性。
【專利說明】自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)及其定位方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及牙科齒列矯正領域，特別是涉及一種自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)及 其定位方法。
【背景技術】
[0002] 在牙科領域中牙齒錯位咬合已確認會影響患者口腔功能的正常發(fā)揮，降低牙齒的 咀嚼效率，衍生吞咽問題，引起消化不良、腸胃疾病。嚴重的牙齒錯位會影響顏面骨骼、關 節(jié)、肌肉生長發(fā)育，造成面部形象損害，發(fā)音/語言表達不良，對患者心理造成負面影響。上 前牙前突、上下前牙前突，會導致雙唇不能自由閉合，導致不良的張口呼吸。牙列不齊亦會 使口腔菌斑易于附著，難以清潔，易引發(fā)牙齦、牙槽骨炎癥。
[0003] 錯位咬合起因于牙齒不整齊及/或頜關節(jié)位置比例的問題。為了矯正這個問 題，達到全面的口腔正畸效果，可使用牙齒矯正牙套（orthodontic braces)或正畸托槽 (bracket)固定在牙齒表面。每一個正畸托槽（bracket)--黏結(jié)在牙齒表面，金屬線 (metal wire)結(jié)合在正畸托槽上，通過金屬線與正畸托槽的交互作用將牙齒移動至預期的 正常位置。
[0004] 在以往，正畸托槽相對于牙齒表面的位置（position)和方向（orientation)取決 于牙醫(yī)的經(jīng)驗和技術。正畸托槽結(jié)合于牙齒表面的方式可通過直接結(jié)合方式或間接結(jié)合 方式完成。直接結(jié)合方式是由牙醫(yī)憑借其經(jīng)驗和技術，將正畸托槽 結(jié)合于每一顆牙齒 的表面，牙醫(yī)要花費許多的時間，而且有些口腔內(nèi)的區(qū)域（例如：大臼齒或齒舌側(cè)）實在難 以通過視線詳細的觀察，增加了正畸托槽安裝的困難性。間接程序則需要牙醫(yī)制做病人的 牙齒印模（impression model),從牙齒印模打造與病人牙列形態(tài)相近的石膏齒模（dental cast)，之后牙技師在實驗室中將正畸托槽黏結(jié)在齒模上，正畸托槽的黏結(jié)位置可通過客制 化的印模托盤（custom impression tray)記錄下來。牙醫(yī)在臨床上可通過該印模托盤將 正畸托槽轉(zhuǎn)移并黏結(jié)固定在病人的牙齒上。
[0005] 目前，數(shù)字化牙頜模型（digital model)在口腔正畸領域中快速的成長。所謂的數(shù) 字化牙頜模型是通過病人口腔內(nèi)掃描技術并通過運算、分析、繪圖而建立的3D數(shù)位齒模， 所述的3D數(shù)位齒模也可以通過已知的技術（例如：3D打?。┺D(zhuǎn)換成實體齒模。數(shù)字化牙 頜模型可以幫助牙醫(yī)更正確的診斷及擬定正畸計劃，也可以在正畸治療過程中預測及模擬 牙齒移動的方向和結(jié)果。
[0006] 數(shù)字化牙頜模型提供口腔正畸輔助，但正畸托槽以直接結(jié)合方式或間接結(jié)合方式 結(jié)合于牙齒上的每一個步驟仍需通過牙醫(yī)來執(zhí)行。這實際上是一項困難的工作。首先，一 些區(qū)域，例如位于口腔深部的牙齒或牙齒舌側(cè)（lingual surface)不容易看見也不容易確 位。其次，黏著操作也是不容易，因為黏膠是采用光固化黏膠，容易在正畸托槽確定位置之 前硬化，或者是太晚硬化而導致正畸托槽從正確位置移位，最終都導致正畸托槽的黏結(jié)位 置非預期位置的問題；因此黏膠硬化時點的控制考驗著牙醫(yī)。再者，嚴重錯位的牙齒使正畸 托槽的確位及固定變得更加困難，甚至難以通過手動方式實現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 基于此，有必要提供一種將齒列矯正的正畸托槽正確的定位于牙齒表面或齒模型 表面的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)。
[0008] -種自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，包括： 正畸托槽自動定位裝置，所述正畸托槽自動定位裝置具有多關節(jié)機械手臂、夾持器及 驅(qū)動所述夾持器的驅(qū)動模塊，所述夾持器連接于所述多關節(jié)機械手臂的一端部； 咬合記錄裝置，所述咬合記錄裝置具有咬合記錄器、傳感器，所述咬合記錄器具有匹配 于上齒列和下齒列的基板以及設在該基板上的至少兩個校準標記，所述基板的上表面、下 表面均涂布有預定厚度的印模材料形成印模層，所述傳感器連接于所述正畸托槽自動定位 裝直。
[0009] 計算機系統(tǒng)，所述驅(qū)動模塊、咬合記錄器均與所述計算機系統(tǒng)耦合。
[0010] 在其中一個實施例中，所述夾持器具有至少兩個夾臂，所述夾臂均具有轉(zhuǎn)動樞軸、 嵌卡件、第一桿件、第二桿件及軸； 各個所述第一桿件的一端分別通過所述轉(zhuǎn)動樞軸鉸接于所述多關節(jié)機械手臂的端部， 各個所述第一桿件的另一端分別通過所述軸鉸接于所述第二桿件的一端，各個所述第二桿 件的另一端均連接于所述嵌卡件。
[0011] 在其中一個實施例中，所述驅(qū)動模塊包括作動桿，以及控制該作動桿相對于所述 多關節(jié)機械手臂主軸方向做往復移動的驅(qū)動元件； 所述夾持器還具有支撐桿，其數(shù)量與所述夾臂數(shù)量相同，各個所述支撐桿的一端通過 旋轉(zhuǎn)樞軸鉸接于所述作動桿的另一端，各個所述支撐桿的另一端分別與各個第二桿件朝向 所述第一桿件的一端固定連接。
[0012] 在其中一個實施例中，所述驅(qū)動模塊還包括接觸件及復位彈簧，所述驅(qū)動元件通 過所述接觸件與所述作動桿連接，所述接觸件與所述多關節(jié)機械手臂的端部之間的作動桿 上套設有所述復位彈簧。
[0013] 在其中一個實施例中，所述傳感器設置于所述多關節(jié)機械手臂上具有夾持器的端 部，或者所述傳感器設置于所述夾持器。
[0014] 在其中一個實施例中，所述正畸托槽自動定位裝置還包括基座及支托并定位人頭 部的頭部支架，所述頭部支架包括前額定位器及頦定位器； 所述前額定位器、頦定位器分別位于所述正畸托槽自動定位裝置沿縱向方向的上端、 下端，所述前額定位器及頦定位器均固定于所述基座。
[0015] 在其中一個實施例中，所述夾持器匹配于所述正畸托槽。
[0016] 在其中一個實施例中，所述正畸托槽自動定位裝置具有至少一個光源模塊，所述 光源模塊的發(fā)光部均朝向于所述夾持器的端部方向。
[0017] 在其中一個實施例中，所述多關節(jié)機械手臂還連接有用于檢測正畸托槽被放置到 牙齒表面時的反作用力的壓力感測器。
[0018] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)的定位方法。
[0019] 一種自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)的定位方法，包括如下步驟： 口腔內(nèi)獲取各個牙齒模型，進行口外掃描各個牙齒的3D模型，或者口腔內(nèi)直接進行3D 掃描各個牙齒模型，獲取各個牙齒外形信息；口腔內(nèi)利用咬合記錄裝置，記錄牙齒咬合關 系，進行口外3D掃描咬合記錄裝置，獲取牙齒咬合信息及校準標記信息,牙齒外形信息、牙 齒咬合信息及校準標記信息傳送至計算機系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)根據(jù)牙齒外形信息、牙齒咬合 信息建立數(shù)字化三維牙額模型，所述計算機系統(tǒng)依據(jù)建立的數(shù)字化三維牙額模型預測一正 畸托槽在牙齒表面的位置； 將基板置于人的上齒列和下齒列之間，基板置于人的上齒列和下齒列之間，上齒列和 下齒列咬住所述基板，傳感器偵測所述校準標記信息，并將偵測信息傳輸至計算機系統(tǒng)，所 述計算機系統(tǒng)將所述偵測信息轉(zhuǎn)換為口腔內(nèi)的坐標記錄，所述計算機系統(tǒng)使用該坐標記錄 修正三維牙頜模型，使正畸托槽的預測位置準確對應到牙齒表面； 所述計算機系統(tǒng)控制驅(qū)動模塊，帶動夾持器夾住正畸托槽，并按照上述預測位置將正 畸托槽轉(zhuǎn)移至牙齒表面，且通過連接層與牙齒表面固定； 所述計算機系統(tǒng)控制所述驅(qū)動模塊，帶動所述多關節(jié)機械手臂使夾持器張開與正畸托 槽分離。
[0020] 本發(fā)明涉及的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)及其定位方法具有如下有益效果： 本發(fā)明涉及的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，通過與建立數(shù)字化三維牙頜模型的計算 機系統(tǒng)連結(jié)的正畸托槽自動定位裝置（automatic bracket positioning device),將口腔 正畸托槽準確的定位在病人的牙齒表面或石膏齒模表面。
[0021] 本發(fā)明植黏正畸托槽的自動化作業(yè)縮短了植入及固定正畸托槽所需的時間和程 序，減少牙醫(yī)或牙技師在口腔正畸過程中的負擔。
[0022] 本發(fā)明通過光源模塊可快速穩(wěn)定的實現(xiàn)所述連接層上的光固化黏膠的固化作用， 且固定牢固，不會影響正畸托槽的準確位置，也進一步地縮短了固化時間，節(jié)約了植入及固 定正畸托槽所需的時間和程序。
[0023] 本發(fā)明通過夾持器和多關節(jié)機械手臂可以探及口腔中較不易被牙醫(yī)目視和確位 的困難區(qū)域，從而將正畸托槽輕易的植于該困難區(qū)域的牙齒表面。
[0024] 本發(fā)明的正畸托槽自動定位裝置取代牙醫(yī)人力執(zhí)行正畸托槽黏結(jié)固定于牙齒表 面的過程，減輕了牙醫(yī)人力的負擔，并降低了傳統(tǒng)正畸過程的高度困難性。
[0025] 本發(fā)明通過所述計算機系統(tǒng)指揮、控制、命令、管理所述正畸托槽自動定位裝置的 夾持器和多關節(jié)機械手臂，使其以全自動的方式將正畸托槽一個一個從托盤（tray)中取 出并一一準確的粘結(jié)在病人的牙齒表面或石膏齒模的表面，全過程自動化操作，簡約時間， 節(jié)約工序，且完全不會使得正畸托槽位置偏移，保證了正畸托槽植入的準確性。
[0026] 由上述計算機系統(tǒng)、夾持器、多關節(jié)機械手臂執(zhí)行的正畸程序是幾乎是全自動化 的，在本發(fā)明的正畸程序中，牙醫(yī)和牙技師是一個監(jiān)督者，監(jiān)督整個自動化系統(tǒng)的運作，簡 約監(jiān)督者的時間和精力。
[0027] 本發(fā)明涉及的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)的定位方法，操作簡單，設備要求低， 節(jié)約時間，節(jié)約成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實施例自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例咬合記錄器的結(jié)構示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例咬合記錄器于病人口腔內(nèi)的示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例正畸托槽自動定位裝置的結(jié)構示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例正畸托槽自動定位裝置的結(jié)構示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例正畸托槽自動定位裝置、頭部支架、病人頭部的位置關系示意圖。
[0029] 附圖標記說明 2、咬合記錄裝置；20、咬合記錄器；21、基板；22、校準標記；23、傳輸連接器；24、傳感 器；25、印模層；30、正畸托槽自動定位裝置；31、夾持器；32、正畸托槽；321、固定板；322、 連接層；323、基座；324、線槽；325、凹入部；33、第一夾臂；331、轉(zhuǎn)動樞軸；332、嵌卡件； 333、第一桿件；334、第二桿件；335、軸；34、第二夾臂；341、轉(zhuǎn)動樞軸；342、嵌卡件；343、第 一桿件；344、第二桿件；345、軸；35、定位板；351、連接件；353、旋轉(zhuǎn)樞軸；354、第一支撐 桿；355、第二支撐桿；41、驅(qū)動模塊；411、作動桿；412、驅(qū)動元件；51、光源模塊；61、多關節(jié) 機械手臂；62、遠端肘節(jié)；621、端板；622、接觸件；623、復位彈簧；70、頭部支架；71、前額定 位器；72、頦定位器；73、底座；80、計算機系統(tǒng)；81、數(shù)字化三維牙頜模型。
【具體實施方式】
[0030] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹 全面。
[0031] 需要說明的是，當元件被稱為"固定于"另一個元件，它可以直接在另一個元件上 或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是"連接"另一個元件，它可以是直接連接 到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0032] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的【技術領域】的 技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語"和/或"包括一個或多個 相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0033] 如圖1所示，本發(fā)明涉及的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)包括：咬合記錄裝置2、 正畸托槽自動定位裝置30、以及計算機系統(tǒng)80。所述咬合記錄器20及正畸托槽自動定位 裝置30與所述計算機系統(tǒng)80耦合。
[0034] 所述計算機系統(tǒng)80建立數(shù)字化三維牙頜模型81，所述計算機系統(tǒng)80如何建立數(shù) 字化三維牙頜模型81是已知的技術，例如以接觸式量測法、口腔內(nèi)掃描法、或?qū)游龇ㄍㄟ^ 軟件程序運算分析，從而獲得上齒列和下齒列的的牙齒方向、位置信息、以及下顎、上頜的 相對位置關系，并制做數(shù)字化三維牙頜模型81。所述計算機系統(tǒng)80依據(jù)所述數(shù)字化三維牙 頜模型81估算口腔正畸的每一個正畸托槽32在病人的牙齒表面或石膏齒模表面的預測位 置；所述計算機系統(tǒng)80控制所述正畸托槽自動定位裝置30依據(jù)所述預測位置將正畸托槽 32定位在病人的牙齒表面或石膏齒模表面（請參閱圖4)。
[0035] 所述咬合記錄裝置2包含一咬合記錄器（bite recorder) 20,以及感應所述咬合 記錄器20的傳感器（sensor) 24。所述咬合記錄器20,如圖2、3所示，為一個扁平圓弧形 且堅固的基板21，所述基板21的上表面、下表面涂布有預定厚度的牙科用印模材料形成印 模層25,其中，預定厚度為能夠記錄出牙齒的咬合印記為準；所述基板21放在病人的口腔 中，并由病人的上齒列和下齒列輕輕的咬住，通過所述印模層25可記錄牙齒的咬合狀況， 并且穩(wěn)定地將所述咬合記錄器20固定在齒列上，使咬合記錄器20不致于病人口腔中發(fā)生 位移，以確保后續(xù)的偵測動作得以精準執(zhí)行。所述基板21在預定的數(shù)個位置分別設校準標 記（calibrating markers) 22 ;所有的校準標記22最終與傳輸連接器23稱合，所述傳輸連 接器23組合于所述基板21的前端并向外延伸，它不會進入病人的口腔中。所述傳輸連接 器23與所述計算機系統(tǒng)80連接。所述傳感器24裝設在所述正畸托槽自動定位裝置30的 多關節(jié)機械手臂61的遠端肘節(jié)62或夾持器31 (如圖4所示），用以偵測所述校準標記22 ; 其中，所述多關節(jié)機械手臂61分為遠端肘節(jié)62和近端肘節(jié)，所述遠端肘節(jié)62即為所述多 關節(jié)機械手臂的末端，所述近端肘節(jié)即為所述多關節(jié)機械手臂與所述底座73連接的一端。 所述校準標記22做為病人口腔內(nèi)參考點，所述傳感器24偵測所述口腔內(nèi)參考點，產(chǎn)生多組 關于牙齒表面空間位置的數(shù)位點集（point sets)，通過傳輸線（圖中未標示）將所述數(shù)位 點集傳輸于所述計算機系統(tǒng)80,所述計算機系統(tǒng)80通過程序運算將所述等數(shù)位點集匯整 轉(zhuǎn)換為口腔內(nèi)坐標記錄，所述計算機系統(tǒng)80接收并使用所述口腔內(nèi)坐標記錄以修正所述 數(shù)字化三維牙頜模型81，使實際口腔內(nèi)坐標（intra-oral coordinate)與數(shù)字化三維牙頜 模型81的空間坐標（computation coordinate) -致，所述計算機系統(tǒng)80所計算出的正畸 托槽32的預測位置才能完全準確的對應到病人的牙齒表面。此外，當正畸托槽自動定位裝 置30將正畸托槽32移轉(zhuǎn)至病人的牙齒表面時，所述計算機系統(tǒng)80通過所述傳感器24與 所述校準標記22可得知正畸托槽32與牙齒表面的相對位置關系，并且通過所述相對位置 關系控制所述多關節(jié)機械手臂61，直到所述正畸托槽32依照預測位置準確的移轉(zhuǎn)至牙齒 表面為止。
[0036] 如圖4、5所示，所述正畸托槽自動定位裝置30包括夾持器31、驅(qū)動模塊41、光源 模塊51、多關節(jié)機械手臂61。
[0037] 所述夾持器31用以夾持或松開正畸托槽32。正畸托槽32是現(xiàn)有的實體結(jié)構，包 括固定板321，所述固定板321的一側(cè)具有連接層322,所述連接層322涂上一層光固化黏 膠，所述固定板321的另一側(cè)設有基座323,所述基座323的中間具備了承接金屬線（metal wire)的線槽324,所述基座323的兩個相對側(cè)各設一個承接所述夾持器31的凹入部325。 所述夾持器31具有第一夾臂33和第二夾臂34,所述第一夾臂33和第二夾臂34的其中一 端分別通過轉(zhuǎn)動樞軸331、341連接于定位板35,所述第一夾臂33和第二夾臂34的另一端 分別連接有可嵌卡或脫離所述夾持器31的凹入部325的嵌卡件332、342。所述第一夾臂 33和第二夾臂34分別具有第一桿件333、343和第二桿件334、344,第一桿件333、343和第 二桿件334、344均由軸335、345連接固定。所述定位板35以連接件351連接固定于所述 多關節(jié)機械手臂61的一端(遠端肘節(jié)62)。
[0038] 所述驅(qū)動模塊41包括作動桿411以及控制所述作動桿411往復移動的驅(qū)動元件 412。所述作動桿411軸向穿于所述連接件351中，所述作動桿411的其中一端穿過所述遠 端肘節(jié)62的端板621而伸入所述遠端肘節(jié)62內(nèi)，所述作動桿411的內(nèi)端連接有一個接觸 件622,所述接觸件622與所述端板621之間的作動桿411上穿套有復位彈簧623。所述作 動桿411的另一端穿過所述定位板35,以旋轉(zhuǎn)樞軸353連接第一支撐桿354及第二支撐桿 355的一端，所述第一支撐桿354的另一端通過所述第一夾臂33的軸335連接于所述第二 桿件334朝向所述第一桿件333的一端，所述第二支撐桿355的另一端通過所述第二夾臂 34的軸345連接于所述第二桿件344朝向所述第一桿件343的一端。
[0039] 本發(fā)明涉及的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)在使用時，其定位方法包括如下步 驟： 口腔內(nèi)獲取各個牙齒模型，進行口外掃描各個牙齒的3D模型，或者口腔內(nèi)直接進行3D 掃描各個牙齒模型，獲取各個牙齒外形信息；口腔內(nèi)利用咬合記錄裝置2，記錄牙齒咬合 關系，進行口外3D掃描咬合記錄裝置2,獲取牙齒咬合信息及校準標記信息，牙齒外形信 息、牙齒咬合信息及校準標記信息傳送至計算機系統(tǒng)；計算機系統(tǒng)80根據(jù)牙齒外形信息、 牙齒咬合信息建立數(shù)字化三維牙額模型81，所述計算機系統(tǒng)80依據(jù)建立的數(shù)字化三維牙 額模型81預測一正畸托槽32在牙齒表面的位置； 將咬合記錄裝置2重新置于口腔中，基板21置于人的上齒列和下齒列之間，人的上齒 列和下齒列咬住所述基板21，所述傳感器24偵測所述校準標記22,并將偵測信息傳輸至所 述計算機系統(tǒng)80,所述計算機系統(tǒng)80將所述偵測信息轉(zhuǎn)換為口腔內(nèi)坐標記錄，計算機系統(tǒng) 80使用該坐標記錄修正數(shù)字化三維牙頜模型81，使正畸托槽32的預測位置準確對應到牙 齒表面； 所述計算機系統(tǒng)80控制所述驅(qū)動模塊41，帶動所述多關節(jié)機械手臂61使得所述夾持 器31夾住所述正畸托槽32,并按照上述預測位置將正畸托槽32轉(zhuǎn)移至牙齒表面，且通過所 述連接層322與牙齒表面固定； 所述計算機系統(tǒng)80命令控制所述驅(qū)動模塊41，帶動所述多關節(jié)機械手臂61使夾持器 31張開與正畸托槽32分離。具體詳述如下。
[0040] 當作動桿411沿著所述連接件351的軸方向往復位移時，通過所述第一支撐桿354 及第二支撐桿355將所述作動桿411的線性運動轉(zhuǎn)換成所述第一夾臂33和第二夾臂34的 連桿運動，從而使嵌卡件332、342嵌入或脫離所述正畸托槽32的凹入部325,使得所述夾持 器31得以夾持或釋放所述正畸托槽32。
[0041] 所述驅(qū)動元件412設于所述多關節(jié)機械手臂61的遠端肘節(jié)62內(nèi)，所述驅(qū)動元件 412可為機械組件或者也可為磁力組件。在本發(fā)明實施例的附圖圖例中，所述驅(qū)動元件412 是一個磁力組件，通過線圈和導線耦合至所述計算機系統(tǒng)80。所述計算機系統(tǒng)80指揮、控 制、命令所述驅(qū)動元件412,使驅(qū)動元件412施加推力于所述接觸件622或解除對所述接觸 件622的推力。施加推力給予所述接觸件622,所述作動桿411往夾持器31方向移動，壓縮 所述復位彈簧623,使夾持器31釋放所述正畸托槽32 ;解除推力，所述接觸件622受復位彈 簧623的釋能復位，帶動所述作動桿411反向復位，使夾持器31得以收合并夾住正畸托槽 32〇
[0042] 所述光源模塊51設于所述多關節(jié)機械手臂61遠端肘節(jié)62的端板621，耦合于所 述計算機系統(tǒng)80。所述計算機系統(tǒng)80指揮、控制、命令所述光源模塊51啟動或關閉。所述 光源模塊51相對于所述夾持器31的方向提供光源。所述光源用以固化所述正畸托槽32 的連接層322上的光固化黏膠。通過光源模塊51可快速穩(wěn)定的實現(xiàn)所述連接層322上的 光固化黏膠的固化作用，且固定牢固，不會影響正畸托槽32的準確位置。
[0043] 所述多關節(jié)機械手臂61受所述計算機系統(tǒng)80的指揮、控制、命令執(zhí)行多角度、多 軸、多曲度移動，配合所述夾持器31、驅(qū)動模塊41的共同運作，將正畸托槽32從托盤（圖中 未標示）中拾取出來，并依照所述計算機系統(tǒng)80所演算出的預測位置，將正畸托槽32放在 病人的牙齒表面。每一個正畸托槽32按著牙齒順序及左上、左下、右上、右下的區(qū)域一一擺 置于托盤中。
[0044] 所述多關節(jié)機械手臂61設有壓力感測器（圖中未標示），當正畸托槽32被放置在 病人的牙齒表面時，當有反作用力從牙齒表面?zhèn)鬟f至所述多關節(jié)機械手臂61，所述壓力感 測器感測所述壓力達到預設值，表示正畸托槽32已經(jīng)穩(wěn)定的接觸病人的牙齒表面，此時， 所述計算機系統(tǒng)80即命令所述光源模塊51啟動，光源照射所述正畸托槽32,使所述連接 層322上的光固化黏膠固化，將正畸托槽32黏固于病人的牙齒表面。之后，所述計算機系 統(tǒng)80命令所述驅(qū)動模塊41運作，使夾持器31張開，以便與病人牙齒表面的正畸托槽32分 離。
[0045] 如圖6所示，為了使正畸托槽32能準確的黏固在病人的牙齒表面，需要對病人頭 部進行定位。本發(fā)明還包括頭部支架70，所述頭部支架70包括前額定位器71以及頦定位器 72 ;所述前額定位器71位于所述正畸托槽自動定位裝置30的上方，所述頦定位器72位于 所述正畸托槽自動定位裝置30的下方，所述前額定位器71及頦定位器72固定于底座73。 在粘結(jié)正畸托槽32于病人牙齒表面的整個過程中，病人的下巴被所述頦定位器72托住，病 人的前額接觸所述前額定位器71，使頭部盡可能的保持直立的狀態(tài)。在正畸托槽32植入的 過程中，病人得持續(xù)咬住所述咬合記錄器20,病人的嘴唇由牙科擴口器適當?shù)膿伍_，使牙齒 盡可能的顯露出來，所述正畸托槽自動定位裝置30在病人的面前，將正畸托槽32 -一的植 入病人的牙齒表面，最終再由牙醫(yī)師將金屬線結(jié)合在正畸托槽32上，通過金屬線與正畸托 槽的交互作用于預定期間內(nèi)將牙齒漸漸的移動至期望的位置。
[0046] 本發(fā)明涉及的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，通過與建立數(shù)字化三維牙頜模型的 計算機系統(tǒng)連結(jié)的正畸托槽自動定位裝置，將口腔正畸托槽準確的定位在病人的牙齒表面 或石膏齒模表面。
[0047] 在正畸托槽植于病人牙齒表面的自動化程序開始之前直至結(jié)束，所述咬合記錄 器（bite recorder)被放置在病人的口中，并且被病人的上下齒列輕輕咬住。所述傳感器 (sensor)偵測所述校準標記（calibrating markers)。所述校準標記做為病人口腔內(nèi)參考 點，所述傳感器偵測所述口腔內(nèi)參考點，產(chǎn)生多組關于牙齒表面空間位置的數(shù)位點集，通過 傳輸線（圖中未標示）將所述數(shù)位點集傳輸予所述計算機系統(tǒng)，所述計算機系統(tǒng)通過程序 運算將所述數(shù)位點集匯整轉(zhuǎn)換為口腔內(nèi)坐標記錄，所述計算機系統(tǒng)接收并使用所述口腔內(nèi) 坐標記錄以修正所述數(shù)字化三維牙頜模型，使實際口腔內(nèi)坐標與數(shù)字化三維牙頜模型的空 間坐標一致，所述計算機系統(tǒng)所計算出的正畸托槽的預測位置可以準確的對應到病人的牙 齒表面。此外，當正畸托槽自動定位裝置將正畸托槽移植在病人的牙齒表面時，所述計算機 系統(tǒng)通過所述傳感器與所述校準標記可得知正畸托槽與牙齒表面的相對位置關系，并且通 過所述相對位置關系控制所述多關節(jié)機械手臂，直到所述正畸托槽依照預測位置準確的移 轉(zhuǎn)至牙齒表面為止。
[0048] 正畸托槽自動定位裝置更提供用以固化正畸托槽的黏膠的光源，當多關節(jié)機械手 臂和夾持器正確的將正畸托槽接觸病人的牙齒表面或齒模表面時，所述光源就啟動使正畸 托槽的黏膠固化，將正畸托槽粘結(jié)固定在牙齒或齒模表面。黏膠在最適當?shù)臅r間點被固化， 且在完全固化之前，多關節(jié)機械手臂和夾持器始終支持著所述正畸托槽，正畸托槽不會發(fā) 生移動，確保正畸托槽的黏結(jié)位置是正確的。
[0049] 受所述計算機系統(tǒng)控制的正畸托槽自動定位裝置，可將正畸托槽直接粘合在病人 的牙齒表面（直接結(jié)合方式），或者將正畸托槽粘合在實體齒模表面（間接結(jié)合方式）。如 同已知的，采用間接結(jié)合方式，正畸托槽的黏結(jié)位置可通過客制化的印模托盤記錄下來，牙 醫(yī)在臨床上通過所述印模托盤將正畸托槽轉(zhuǎn)移并黏結(jié)固定在病人的牙齒上。
[0050] 不論是直接結(jié)合方式或間接結(jié)合方式，本發(fā)明植黏正畸托槽的自動化作業(yè)縮短了 植入及固定正畸托槽所需的時間和程序，減少牙醫(yī)或牙技師在口腔正畸過程中的負擔。
[0051] 通過夾持器和多關節(jié)機械手臂可以探及口腔中較不易被牙醫(yī)目視和確位的困難 區(qū)域，從而將正畸托槽輕易的植于該困難區(qū)域的牙齒表面。
[0052] 本發(fā)明的正畸托槽自動定位裝置取代牙醫(yī)人力執(zhí)行正畸托槽黏結(jié)固定于牙齒表 面的過程，減輕了牙醫(yī)人力的負擔，并降低了傳統(tǒng)正畸過程的高度困難性。
[0053] 所述計算機系統(tǒng)指揮、控制、命令、管理所述正畸托槽自動定位裝置的夾持器和多 關節(jié)機械手臂，使其以全自動的方式將正畸托槽一個一個從托盤中取出并一一準確的粘結(jié) 在病人的牙齒表面或石膏齒模的表面。
[0054] 由上述計算機系統(tǒng)、夾持器、多關節(jié)機械手臂執(zhí)行的正畸程序是幾乎是全自動化 的，在本發(fā)明的正畸程序中，牙醫(yī)和牙技師是一個監(jiān)督者，監(jiān)督整個自動化系統(tǒng)的運作。
[0055] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，包括： 正畸托槽自動定位裝置，所述正畸托槽自動定位裝置具有多關節(jié)機械手臂、夾持器及 驅(qū)動所述夾持器的驅(qū)動模塊，所述夾持器連接于所述多關節(jié)機械手臂的一端部； 咬合記錄裝置，所述咬合記錄裝置具有咬合記錄器、傳感器，所述咬合記錄器具有匹配 于上齒列和下齒列的基板以及設在該基板上的至少兩個校準標記，所述基板的上表面、下 表面均涂布有預定厚度的印模材料形成印模層，所述傳感器連接于所述正畸托槽自動定位 裝置； 計算機系統(tǒng)，所述驅(qū)動模塊、咬合記錄器均與所述計算機系統(tǒng)耦合。
2. 根據(jù)權利要求1所述的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，所述夾持器具 有至少兩個夾臂，所述夾臂均具有轉(zhuǎn)動樞軸、嵌卡件、第一桿件、第二桿件及軸； 各個所述第一桿件的一端分別通過所述轉(zhuǎn)動樞軸鉸接于所述多關節(jié)機械手臂的端部， 各個所述第一桿件的另一端分別通過所述軸鉸接于所述第二桿件的一端，各個所述第二桿 件的另一端均連接于所述嵌卡件。
3. 根據(jù)權利要求2所述的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動模塊 包括作動桿，以及控制該作動桿相對于所述多關節(jié)機械手臂主軸方向做往復移動的驅(qū)動元 件； 所述夾持器還具有支撐桿，其數(shù)量與所述夾臂數(shù)量相同，各個所述支撐桿的一端通過 旋轉(zhuǎn)樞軸鉸接于所述作動桿的另一端，各個所述支撐桿的另一端分別與各個第二桿件朝向 所述第一桿件的一端固定連接。
4. 根據(jù)權利要求3所述的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動模塊 還包括接觸件及復位彈簧，所述驅(qū)動元件通過所述接觸件與所述作動桿連接，所述接觸件 與所述多關節(jié)機械手臂的端部之間的作動桿上套設有所述復位彈簧。
5. 根據(jù)權利要求1-4任一項所述的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，所述 傳感器設置于所述多關節(jié)機械手臂上具有夾持器的端部，或者所述傳感器設置于所述夾持 器。
6. 根據(jù)權利要求1-4任一項所述的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，所述 正畸托槽自動定位裝置還包括基座及支托并定位人頭部的頭部支架，所述頭部支架包括前 額定位器及頦定位器； 所述前額定位器、頦定位器分別位于所述正畸托槽自動定位裝置沿縱向方向的上端、 下端，所述前額定位器及頦定位器均固定于所述基座。
7. 根據(jù)權利要求1-4任一項所述的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，所述 夾持器匹配于所述正畸托槽。
8. 根據(jù)權利要求1-4任一項所述的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，所述 正畸托槽自動定位裝置具有至少一個光源模塊，所述光源模塊的發(fā)光部均朝向于所述夾持 器的端部方向。
9. 根據(jù)權利要求1-4任一項所述的自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)，其特征在于，所述 多關節(jié)機械手臂還連接有用于檢測正畸托槽被放置到牙齒表面時的反作用力的壓力感測 器。
10. -種自動化口腔正畸托槽定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于，包括如下步驟： 口腔內(nèi)獲取各個牙齒模型，進行口外掃描各個牙齒的3D模型，或者口腔內(nèi)直接進行3D 掃描各個牙齒模型，獲取各個牙齒外形信息；口腔內(nèi)利用咬合記錄裝置，記錄牙齒咬合關 系，進行口外3D掃描咬合記錄裝置，獲取牙齒咬合信息及校準標記信息,牙齒外形信息、牙 齒咬合信息及校準標記信息傳送至計算機系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)根據(jù)牙齒外形信息、牙齒咬合 信息建立數(shù)字化三維牙額模型，所述計算機系統(tǒng)依據(jù)建立的數(shù)字化三維牙額模型預測一正 畸托槽在牙齒表面的位置； 將咬合記錄裝置重新置于口腔中，基板置于人的上齒列和下齒列之間，上齒列和下齒 列咬住所述基板，傳感器偵測所述校準標記信息，并將偵測信息傳輸至計算機系統(tǒng)，所述計 算機系統(tǒng)將所述偵測信息轉(zhuǎn)換為口腔內(nèi)的坐標記錄，所述計算機系統(tǒng)使用該坐標記錄修正 三維牙頜模型，使正畸托槽的預測位置準確對應到牙齒表面； 所述計算機系統(tǒng)控制驅(qū)動模塊，帶動夾持器夾住正畸托槽，并按照上述預測位置將正 畸托槽轉(zhuǎn)移至牙齒表面，且通過連接層與牙齒表面固定； 所述計算機系統(tǒng)控制所述驅(qū)動模塊，帶動所述多關節(jié)機械手臂使夾持器張開與正畸托 槽分離。
【文檔編號】A61C7/02GK104083224SQ201410316398
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權日:2014年7月4日
【發(fā)明者】譚榮光, 譚榮基 申請人:譚榮基