[发明专利]牙科根尖片虚拟教学系统及虚拟根尖片的获取方法

说明书

本申请实施例提供了一种牙科根尖片虚拟教学系统及虚拟根尖片的获取方法，所述系统包括工作站和牙片机，其中，牙片机包括安装板、立柱、头部固定装置、五轴机械臂、球管和座椅，立柱设置在安装板上方，头部固定装置和座椅分别固定安装于立柱的上下位置，五轴机械臂包括五个关节模组和五个连杆，五轴机械臂的两端分别连接立柱的顶部和球管；工作站与牙片机通信连接，以使牙片机通过球管定位牙列模型中的标准位置牙在虚拟平面产生虚拟投影图像数据，并将图像数据发送到工作站进行渲染，得到牙列模型对应的虚拟根尖片。

技术领域

本申请涉及牙科根尖片技术领域，具体而言，涉及一种牙科根尖片虚拟教学系统及虚拟根尖片的获取方法。

背景技术

根尖片是通过牙片机拍摄的X光片，可以有效地帮助牙科医生诊断牙科病症，包括牙齿龋坏、根尖周炎、牙周炎等疾病都在根尖片上有对应的影像学表现。目前我国大部分医院和诊所使用的根尖片投影方式为分角线投照法(angle-bisecting technique)。该方法的原理是：由于口腔是一个狭小而无法直视的空间，因此一般来说很难确定患者口内每颗牙的角度，因此胶片很难做到与牙齿平行，而是会呈一个夹角。因此当X射线球管的中心线垂直于这个夹角的角平分线时，构成了一个等腰三角形，牙齿实际长度就和胶片上牙齿的投影长度相等，即分角线投照的原理。

根尖片作为临床上最常用的影像辅助诊断方法，每位牙科医生都必须掌握分角线投照技术，所以根尖片拍摄教学和考核就非常重要。但是由于X线放射对人体健康存在放射性，并且分角线技术本身就需要大量经验的积累。长期以来，分角线投照技术的学习和考核就是一个难题。在传统方法中，医学生只能机械式地记忆经验角，并且受到X射线的限制而无法大量练习，且没有直接图像反馈，导致学习效率很低。

针对相关技术中，医学生在根尖片学习过程中因受到X射线的限制而无法大量练习，且没有直接图像反馈，导致学习效率很低的问题，相关技术中尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种牙科根尖片虚拟教学系统及虚拟根尖片的获取方法，以至少解决相关技术中医学生在根尖片学习过程中因受到X射线的限制而无法大量练习，且没有直接图像反馈，导致学习效率很低的问题。

在本申请的一个实施例中，提出了一种牙科根尖片虚拟教学系统，包括工作站和牙片机，其中，所述牙片机包括安装板、立柱、头部固定装置、五轴机械臂、球管和座椅，所述立柱设置在所述安装板上方，所述头部固定装置和所述座椅分别固定安装于所述立柱的上下位置，所述五轴机械臂包括五个关节模组和五个连杆，所述五轴机械臂的两端分别连接所述立柱的顶部和所述球管；所述工作站与所述牙片机通信连接，以使所述牙片机通过所述球管对牙列模型中的标准牙进行定位，产生所述标准牙在虚拟平面的虚拟投影图像数据，并将所述虚拟投影图像数据发送到所述工作站进行渲染，得到所述牙列模型对应的虚拟根尖片。

在一实施例中，所述五轴机械臂包括：第一关节模组，设置在所述立柱与第一连杆之间；第二关节模组，设置在所述第一连杆和第二连杆之间；第三关节模组，设置在所述第二连杆和第三连杆之间；第四关节模组，设置在所述第三连杆和第四连杆之间；第五关节模组，设置在所述第四连杆和第五连杆之间，所述第五连杆连接所述球管；其中，每个所述关节模组内包含一多圈绝对值编码器，配置为获取对应所述关节模组的转动圈数。

在一实施例中，所述系统还包括：可编程逻辑控制器PLC和交换机，依次设置在所述牙片机和所述工作站之间，其中，每个所述关节模组的转动圈数通过所述PLC发送到所述交换机，然后通过所述交换机发送到所述工作站，所述工作站根据每个所述关节模组的转动圈数、每个所述关节模组的长度、每个所述连杆的长度以及所述牙列模型在世界坐标系下的坐标，确定所述牙列模型在球管坐标系下的坐标以及所述世界坐标系与所述球管坐标系之间的旋转矩阵，进而渲染得到对应的所述虚拟根尖片。

在一实施例中，所述牙片机还包括：脚轮，安装在所述安装板的下方。