专利名称：用于在口腔中去除材料的系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及ー种系统用于在患者的口腔中去除固体材料。
背景技术：
在患者的口腔中通常通过钻孔实施固体材料(骨材料、牙齿材料、)的去除。最近也有可能通过钢针或激光实施这样的去除。在此只为了在颌中作出极小的孔，以便影响牙齿的运动，才使用钢针。在颌骨中钻孔以前，为了去除颌骨的齿銀，例如使用激光射线。这些钻孔例如在插入植入物时是常见的。如果要制出这些孔，已知事先制成齿条，其构成为齿轨型式并且指示事先在计算机上借助X射线照相或CT照相计划的各孔的位置。为此这样的齿轨，通常由塑料制成，一般具有由金属加强的孔，通过它们可以插入钻头。
但在可以钻孔之前，要去除在相应的位置的齿龈。
发明内容
本发明的目的是，提供一种系统，借其可以以较少的工作步骤和按特别精确和可靠的方式和方法实施在口腔中固体材料的去除。通过ー种按照权利要求1所述的系统达到该目的。各从属权利要求2至10说明有利的实施形式。按照本发明用于去除在人或动物的口腔中的固体材料的系统包括固定结构和引入装置。在此引入装置具有至少ー个用于去除固体材料的手段(means)。待去除的固体材料可以例如是颌骨、牙齿材料、填充到牙齿中的填料或齿龈。由此可以例如实施去除，以便引入植入物、补牙填料或镶嵌物，以用于齿冠的固定、用于牙齿运动，例如在快速正畸牙齿移动的疗法的范围内的牙齿运动。作为无接触的去除的手段在这里特别考虑激光射线或可以产生激光射线的激光器。但原则上也可设想其它的方法，借其可以去除这样的材料。在这里可设想例如超声波、强的无线电波或其它的应用，作为不无接触的方法例如是传统的钻孔。固定结构按照本发明这样设计，即它可固定在人的或动物的头上、特别在颌上、例如在颌骨上和/或牙齿上。在这里考虑例如齿轨或类似件。固定装置具有第一连接装置，引入装置具有相应的第二连接装置，其中这样设计各连接装置，即第二连接装置可刚性地连接于固定装置。此外这样构成固定装置和引入装置，即第二连接装置在与在头上固定的固定结构刚性连接以后具有一相对于人或动物的颌骨或牙齿固定的位置。这意味着，这样设计各连接装置或固定结构和引入结构，即，使固定结构相对于颌骨或牙齿可以处于固定的位置。这例如是可能的，方式为将第一连接元件固定和刚性连接于固定装置和将第二连接装置刚性连接于引入装置并且将各连接装置设计成使它们在连接时可以相互刚性连接。在这里例如可设想锁定装置、夹紧、滑动插销和/或磁力的定位装置。刚性的连接不必强制是固定的。一连接足够的是，它例如关于在垂直于压カ方向的平面内的定向在从下向上加压时是固定的。这可以例如通过各凹槽和各相应的突出部来实现。但有利地设置联锁装置和/或固定装置，使得该连接不仅是刚性的而且是固定的，使其在无待设置的脱开装置的操纵、如例如插销的拉回的情况下是不能被改变的。通过这样的系统达到弓I入装置的固定的位置。借此引入装置将所述至少ー个手段用于针对性地在确定的点上的去除。这能够进行更准确的工作，其例如不再依赖于去除手段的通过医生视觉引导的应用。它也例如与可能颤抖的手运动等无关。因此该系统可以明显更准确地实施计划的去除。借此例如提高植入物的稳定性并且明显减少在待插入的填料时待去除的材料量。可以这样使用这样的系统，即首先将固定装置固定在患者的头上、特别固定在患者的颌上并接着经由连接装置在其上固定引入装置。紧接其后可以实施去除。有利地这样设计引入装置，S卩，引入装置或引入装置的直接邻接第二连接装置的 端部段如此连接于第二连接装置，使引入装置或端部段在去除的方向上具有到在其中实施 去除的结构不可改变的间距。在此去除的方向是无接触的去除手段的中心的入射方向，因此在制出孔时引入装置或端部段在孔的引入方向、亦即沿其纵轴线的方向是不可移动的。有利地引入装置或端部段仅仅围绕去除的方向、特别是孔的纵轴线、亦即围绕孔的引入方向是可旋转的并且此外刚性连接于第二连接装置。在这种情况下有利地设置用于确定准确的旋转位置的位置确定装置。在另ー实施形式中端部段可以完全刚性连接于第二连接装置，在这种情况下不设置位置确定装置。有利地端部段具有至少ー个转向装置用于转动用于无接触去除的手段。在此优选转动60至120°、特别是90°。在此将转向装置有利地定位在一通过去除的方向的轴上。通过这样的转向装置可以提供一种引入装置，它特别是垂直于行进面地特别容易定位于具有有限的空间供应的口腔中。有利地固定的位置按照权利要求2是通过固定装置和连接装置预定的位置。在一这样的构成中可以例如首先取得处于口腔中的状况或其一部分的CT的或另ー图解的描述(例如通过口腔内的扫描器等)和例如在计算机上实施对去除进行计划。接着可以例如通过“迅速的原型化”制造固定结构，其同时可以适应于在口腔中待预见的形状并且具有一第一连接装置在一预定的位置和沿一预定的方向定位，从而接着引入装置可以经由该连接装置固定在固定装置上并且借助于用于去除的手段现在可以实施一去除，其在很大程度上符合事先计划的去除。这样例如有可能，提供一相应的计算机程序，描述由口腔形成的容纳空间和允许去除的计划。此外为此可以设计，经由相应的手段制造一固定装置，其这样设计，即紧接其后和固定装置的固定和引入装置与固定装置的连接之后可以实施自动的去除，其在最大程度上准确地符合事先计划的去除。代替这样的预定的固定的位置可设想，固定装置和/或引入装置具有至少ー个位置确定装置用以确定固定的位置。在此有利地相对固定装置实施这样的位置确定。在这种情况下如果固定装置具有一相对于颌或牙齿的预定的位置，则可以经由位置确定装置确定引入装置相对颌结构或牙齿的位置。这例如以这样的形式中可设想，即，连接装置建立一固定，其能够实现ー绕ー轴线的转动。这例如是有利的，以便可以将ー引入装置尽可能自由地定位于口腔中。
相应的处理方法于是具有在去除之前待实施的确定引入装置的位置的步骤。有利地将齿轨和/或颌轨作为固定装置用于形锁合夹紧到ー颌部分和/或牙齿和/或植入物上。这提供固定的特别简单的或可靠的可能性。特别有利地使用脉冲式的激光器或连接于脉冲式的激光器的光导体作为用于去除的手段。脉冲式的激光器特别适用于实施保护性的去除。在此这样设计引入装置，即它使用激光射线用以去除口腔中的固体的材料。脉冲式的激光器的使用是特别有利的，因为以此可以阻止颌骨结构的碳化并且可以保持较少的热量输入。有利地这样选择各连接装置，即连接是防水的。这样可以没有经由ロ水从口腔中进入细菌。特别有利地这样选择各连接装置，即没有粒子或液体可以进入引入装置。由此可以将引入装置按简单的方式用于不同的患者。为此引入装置只必须从外面消毒或设有可替换的外套。在此将无接触的去除手段、例如激光器不必绝对地定位于口腔中。更确切地说可以将其远离地定位并且经由传输装置、例如光导体导入口腔中。特别有利地引入装置特别是在使用脉冲式的激光器作为去除手段时具有扫描器。扫描器总的来说是对于去除手段的扫描运动或去除手段的作用点和/或命中点的控制或偏转有利的。这样的扫描器特别是包括至少ー个运动装置，在其上特别是固定ー扫描镜。通过对运动装置的针对性的控制可以例如可控制地偏转激光射线。为了可以继续利用关于固定的位置的信息，以便例如可以将激光射线针对性地转向到计划的点，将运动装置有利地刚性连接于第二连接装置。替代地也可以在没有这样的刚性连接的情况下设置扫描器。在这种情况下为了得到该信息，可以例如设置至少ー个传感器用以检测变化和/或位置和/或定向。替代地或附加地设置这样的装置，它即使在位置和/或定向改变时也确保相同的命中点或作用点。这例如通过特别的与各运动的和/或不运动的元件连接的镜组是可能的。例如这也可以通过各光导体在运动的元件和/或铰链和/或调节点上的使用得以确保，当例如通过扫描器改变向光导体中的入射方向吋。特别有利的是使用多个、特别是两个运动装置，其分别包括ー个扫描镜，因为在这种情况下可以向不同的平面偏转激光射线。通过这样的偏转有可能针对性地向不同的点控制激光射线并且只实施很局部的去除。由此可以減少热量输入并且实施特别是符合计划的去除。如果例如应该产生一孔，则也可以将不同模式的激光射线引导通过要形成孔的表面。由此在此期间激光不直接射入的各点可以重新冷却。由此也可以产生特别垂直的孔形状。孔平面图也可以不同于通常的利用钻孔的方法而具有几乎任意的几何形状、例如六边形的。因此，相应的方法在去除的范围内包括多个方法步骤接通脉冲式的激光器并经由运动装置的控制将激光射线转向，使得在期望的位置上实施去除，从而在结束时实现了计划的去除。特别有利地引入装置可以具有与第二连接件特别是刚性连接的端部段。在这样的端部段中设置与其固定连接的转向镜。该端部段又刚性连接于扫描器。与扫描器刚性连接入射部段用以入射激光脉冲，该入射部段特别是可移动地连接于扫描器。这样激光脉冲可以经由入射部段入射到扫描器中、通过相应的扫描镜转向和接着经由固定的转向镜被导向预定的点。附加于扫描器，这样的转向镜在一端部段中的使用能够稍微更远离各连接装置地和相对于孔延伸倾斜地设置扫描器，这能够实现较平的结构型式并且因此可以实现在ロ腔中的舒适的应用。特别优选将这样的系统构成或用于在颌中制出至少ー个特别是横截面为多角形的孔。这样的构成的特征在于用于计划和实行的相应的计算机系统、去除手段(例如激光能量形式或激光脉冲形式)、扫描器型式或各连接装置。多角形的孔是特别有利的，因为由此可以得到例如植入物的特别好的固定。因此构成了具有特别优点的系统，在颌骨中制出用于植入物的固定结构。相应的使用特别明显地突出该系统的优点。 替代地，这样的具有优点的系统构成或为此用于在牙齿中制出孔或凹槽。这样的构成通过用于计划和实行的相应的计算机系统特征可以是去除手段、例如激光能量形式或激光脉冲形式、扫描器型式或各连接装置。利用这样的系统可以制出特别准确的孔或凹槽，从而可能待插入的填料的固定是很牢的并且产生很少的待去除的材料量。这样例如在深孔的情况下比在移除牙齿的表面的和龋齿眼的位置的情况下需要耗费的扫描器。替代地，也可以将这样的系统有利地构成为或用于在牙齿的邻近处去除颌骨，以便在齿缺陷处校正时影响齿在颌中的运动。这可以例在快速正畸牙齿移动的疗法的范围内实现。这样的构成的特征在于用于计划和实行的相应的计算机系统、去除手段(例如激光能量形式或激光脉冲形式)、扫描器型式或各连接装置。与移除牙齿的表面的和龋齿眼的位置(其中去除手段一般可以从上面对准牙齿)不同，在这样的使用中必须这样设定扫描器和/或各连接装置，即，使其可以直接将去除手段导向邻接齿的颌区域，即经常导入齿间隙中。有利地将系统连接于相应的控制软件和硬件，其在理想情况下也能够实现嵌接计划或具有相应的接头。有利地引入装置包括距离测量装置。通过这样的距离测量装置可以例如确定到待去除的材料的距离。由此可以确定去除的成果或去除的深度或形状。这能够实现去除的更加准确的实施，因为相应的反馈是可能的。这样的距离测定可以例如设计成通过三角測量装置借助于激光三角測量实施距离測定。在此可以特别使用易转向的也用于去除的激光射线，然而该激光设计具有可能较小的强度，并且可以确定实行的去除或处在去除点上的材料的形式。替代地或附加地，这样的距离测量装置具有用于检测剥落破裂声的装置。在此适用例如麦克风。如果例如借助于激光射线去除材料，则产生等离子体和剥落破裂声。可以探测该剥落破裂声，这按不同的方式是可能的。这样的距离測定的优点是，它与去除同时实施。由此孔几何形状或去除的形式或处在去除点上的材料的形式的測量也是可能的。它相对激光三角測量提供优点，即在去除区域内存在较多的蒸汽或粒子时亦可提供较准确的结果。可以通过剥落破裂声的声波的传播时间的确定实现这样的測定，其接着根据在去除点与麦克风之间的声速可以换算成一在形成点(去除点)与接收的麦克风之间的距离。在此作为时间測定的起点可以使用去除手段(例如激光脉沖)的产生或去除手段(例如激光脉沖)通过引入装置，因为例如一般可以忽略激光射线的传播时间。这样可以例如測量通过在两个测定之间实施的去除引起的深度变化。在此前提是，在实施去除时引入装置的或至少麦克风的位置在这期间至少在到结构(在此结构处实施去除)的距离方面未发生改变。这通过上述的引入装置的构成和/或通过麦克风与第二连接装置的刚性连接达到。也有可能，在去除开始时求得到待去除的结构的距离。替代地在使用至少两个关于去除点不对称设置的麦克风或至少三个麦克风时也可以在不了解产生时刻的情况下实现距离确定。在此通过基于各个传播时间的计算，特别在使用关于去除手段的入射方向的知识的情况下，按已知和简单的方法通过三边測量可以确定距离。通过至少两个麦克风的使用，通过到至少两个或三个麦克风的传播时间的计算也可以实现激光射线的控制的监视。最終通过基于各传播时间的简单的计算可以算出产生位
置。 此外通过剥落破裂声的探测可以得出关于去除的材料或在去除的周围的材料的其它的特性的结论。这样可以例如大致确定仍存在的材料量或也可以求得去除的材料的强度，借此可以实现去除的特别好的控制。在使用激光作为去除手段时，通过剥落破裂声的探測可以确定需要的激光或脉冲能量。这按照颌骨或待去除的材料可以不同地产生。这样可以例如缓慢地提高激光能量，直到探測到剥落破裂声为止。由此可以特别准确地校准需要的激光能量和适应于去除的各个点并且因此达到特别保护性的去除或将热量输入减至最小。引入装置有利地按照权利要求4具有脉冲式的激光器或连接于脉冲式的激光器的光导体作为去除手段，并且包括用于检测剥落破裂声的装置，也具有装置用以探测在激光脉冲的产生或通过引入装置与剥落破裂声的检测之间的时间延迟。借此可以特别可靠地和准确地实现距离測定。在此一般可以忽略激光射线的传播时间。有利地设置聚焦装置，其特别是在引入装置中、在引入装置上或邻接引入装置。利用这样的聚焦装置，其特别包括两个或更多个透镜，可以将激光射线聚焦，特别向待实施去除的位置聚焦。有利地将聚焦装置这样设计，即焦点是可移动的并特别在去除的过程中可以被跟踪。这特别在深的去除时是有利的，因为去除手段的全部強度总是聚焦在去除点上。在此跟踪可以定向在计划的、算出的和/或测量的已完成的去除上和/或定向在计划的、算出的和/或测量的去除点的深度上。有利地在固定装置中或在其上包括用于冷却、特别是用于输入和可选地吸出冷却剂的装置。为此可以例如设置冷却剂供给装置，其特别是具有用于针对性地输入冷却剂的喷嘴。作为冷却剂考虑例如冷却水或冰水。为了吸出可以设置吸出通道。在这样的吸出通道上可以连接例如在牙医中存在的通常的吸出装置。但也可设想，设置这样的冷却剤，其例如可以蒸发并因此可以自行再次从相应的开口中排出和/或通过冷却剂流带走。 也可设想，设置用在插入件上冷却的装置。相应的方法因此包括下列步骤a.提供或制造固定装置、特别是根据口腔的图像资料提供或制造固定装置，b.将固定装置固定在头上、特别在颌上或在牙齿上，c.将引入装置经由各连接装置连接于固定装置，d.应用去除手段去除材料。
在此有利地事先实施去除的计划。特别有利地通过扫描的方法实现去除，总是只在各小点上实施去除并且这样逐渐地达到计划的或要求的去除。特别有利地实施距离测定，以便优化去除，例如为了在能量或聚焦方法达到更准确的去除控制和/或例如实施期望的去除与达到的去除的比较并且与之相应地匹配去除。特别有利地根据剥落破裂声的评价提出其它的数据，将它们同样用于去除的优化。
拟借助示意图描述本发明的其它的有利的实施例和其它的优点。在此详细示出各图；图1示出关于系统在口腔中应用的示意概况；图2示出关于按照本发明的系统的示意概况； 图3示出按照本发明的系统的功能方式的示意图；图4示出如图3中的示意图，但包括冷却；和图5示出距离测定的示意图；图6示出关于第二按照本发明的系统的示意的概况和图7示出关于第三按照本发明的系统的示意的概況。
具体实施例方式图1示出具有颌I的人的头。图1中具有两个示出的牙齿2。此外示出孔4，激光射线8对准该孔的底面。在使用手持件5的情况下将激光射线输入。同时可以由医生或使用者握住手持件5。握住只意味着，由医生支持其重量。手持件5的或至少端部段的准确的定位通过齿轨3和连接装置确定。通过激光射线8通过颌骨的去除而产生孔4。齿轨安放在该两齿2上并且用于手持件5的固定或定位。通过这样的系统可以针对性地产生孔4。图2示出一按照本发明的系统的示意图，其中齿轨3安放在不属于系统的颌I上。可看出与齿轨3固定和刚性连接的第一连接装置6。第二连接装置7固定和刚性连接于端部段14。端部段14又固定和刚性连接于扫描器11。但扫描器11与入射部段16可移动地连接，该入射部段通入激光器9。激光器9在该实施例中设置在大的可移动的壳体中并且将其激光脉冲入射到本身可多重运动的入射部段16中，该入射部段引导激光射线。激光射线从入射部段16中射出并且进入扫描器11，激光射线可以在那儿被偏转。接着激光射线进入端部段14中，在端部段中激光射线被向颌I的方向偏转。在那里激光射线可以去除颌材料。图3不出ー按照本发明的系统的横剖面图。还不出ー颌I。在颌I上安放ー齿轨3，齿轨在那里经由形锁合配合被固定。齿轨3具有第一连接装置6，该第一连接装置与第二连接装置7配合作用。端部段14和扫描器11与第二连接装置7固定连接。为了射入激光射线8，扫描器11具有光导体10，在激光器中产生的脉冲式的激光脉冲作为激光射线8被射入光导体中，进而进入到扫描器11中。在扫描器11中存在两个分别固定在一个运动装置13上的扫描镜12。这些运动装置13是被计算机控制的并且能够将激光射线8向不同的方向和平面偏转。这通过多个以不同的灰色级示出的激光射线8说明。这样偏转的激光射线8接着在端部段14中射向固定设置的转向镜15并由此被朝向颌I转向。这样激光射线去除颌材料并产生孔4。图4示出图3的视图，但包括冷却剂供给通道22、冷却剂喷嘴23和吸出通道24。通道22、24在外面具有相应的用于供给或吸出的接ロ。喷嘴23将冷却剂射流对准发生去除的点。通过箭头说明冷却剂的流动方向。图5示出手持件5。在此未示出各连接装置和齿轨。将激光射线8经由扫描器11和其扫描镜12和经由转向镜15射入孔4中。在那里激光射线被部分地反射并紧接着经由在附加安装的三角測量壁18中设置的三角測量镜20转向(XD19。经由激光射线8在(XD19上的移动可以确定孔4的深度的改变。在此有利地使用不导致剥落的激光射线。通过各扫描镜12的运动可以使激光射线8在孔4中运动。由此可以求得孔4在多个不同的点上的深度或深度的变化。如果提高激光射线8的能量，以便它导致剥落，则形成剥落破裂声21，其通过各波面说明。该剥落破裂声21传播到检测剥落破裂声的麦克风17上。由此可以了解其中形成剥落破裂声21的结构。此外如果已知激光射线8进入孔4或通过手持件5或在手持件5外部的时刻，则可以确定孔4的深度或其底面到麦克风17的间距。在此不需要知道到达孔底面的准确的时间，因为激光射线8的传播时间与剥落破裂声21的声波的传播时间相比小到可以忽略。图6示出第二按照本发明的系统的示意图，其包括可移动的臂用以引导激光射线8。该臂部分地具有光导体10。在臂中设置扫描器11。该臂在许多部位上是可旋转和可折叠的。通过各箭头说明这些自由度。在臂上连接设置手持件5。同样示出齿轨3。这样的具有可移动的臂的实施形式对于在口腔中的实际使用带来许多优点。图7类似于图6示出第三按照本发明的系统的示意图，其中扫描器11设置在臂的脚部上。由专业人员可以容易发现可能适应相应要求的其它的实施形式。附图标记清单1 颌2 牙齿3 齿轨4 孔5 手持件6 第一连接装置7 第二连接装置8 激光射线9 激光器10 光导体11 扫描器12 扫描镜13 运动装置14 端部段15 转向镜
16入射部段17麦克风18三角測量臂19CCD20三角測量镜21剥落破裂声22冷却剂供给通道23冷却剂喷嘴 24吸出通道
权利要求
1.一种用于在人或动物的口腔中去除固体材料的系统，该系统包括固定结构和引入装置(5、9、10、11、14、16)，该引入装置具有至少一个用于无接触去除固体材料的手段(8、9)并且固定装置(3)设计成用以固定在人或动物的头、特别是颌(I)上；其特征在于，固定装置(3)具有第一连接装置(6)并且引入装置(5、9、10、11、14、16)具有第二连接装置(7)，其中这样设计连接装置(6、7)，使得第二连接装置(7)能够与固定装置(3)刚性连接，并且这样构成固定装置(3)和引入装置(5、9、10、11、14、16)，使得第二连接装置(7)在与在头上固定的固定结构(3)刚性连接以后具有相对于人或动物的颌骨(I)或牙齿(2)固定的位置。
2.按照权利要求1所述的系统，所述固定的位置是通过固定装置(3)和连接装置(6、7)预定的位置。
3.按照上述权利要求之一项所述的系统，固定装置(3)包括齿轨和/或颌轨用以夹紧在颌部分(I)和/或牙齿(2 )和/或植入物上。
4.按照上述权利要求之一项所述的系统，所述至少一个用于去除的手段包括脉冲式的激光器(9)和与脉冲式的激光器(9)连接的光导体(10)。
5.按照上述权利要求所述的系统，其特征在于，引入装置包括扫描器(11)用以偏转所述至少一个用于无接触地去除的手段(8、9 )。
6.按照权利要求5所述的系统，其特征在于，扫描器(11)包括至少一个在一运动装置(13)上固定的扫描镜(12)用以可控地偏转激光射线(8)。
7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，运动装置(13)与第二连接装置(7)刚性连接。
8.按照上述权利要求所述的系统，其特征在于，引入装置包括扫描器(11)，该扫描器包括至少一个在一运动装置(13)上固定的扫描镜(12)用以可控地偏转激光射线(8)，并且运动装置(13)与第二连接装置(7)刚性连接。
9.按照上述权利要求之一项所述的系统，用于在颌骨(I)中引入至少一个孔(4)、特别是多角形的孔，特别是用于在颌骨(I)中引入用于植入物的固定结构。
10.按照权利要求1至7之一项所述的系统，设计成用于在牙齿(2)中引入孔(4)或凹槽。
11.按照权利要求1至7之一项所述的系统，设计成用于在牙齿(2)的邻近处去除颌骨Cl)以便影响牙齿(2)在颌(I)中的运动。
12.按照上述权利要求之一项所述的系统，引入装置(5、9、10、11、14、16)包含距离测定装置(17、18)。
13.按照权利要求11所述的系统，其特征在于，距离测定装置包含用以检测剥落破裂声的装置、特别是至少一个麦克风(17)。
全文摘要
本发明涉及一种方法用于在口腔中、特别在颌骨中去除固体材料。已知的系统具有在精度和对周围组织损伤方面的缺点。本发明的目的是，提供一种系统，使其能够简单、安全、保护、可靠和准确地实施去除。通过固定装置、特别是齿轨和与其固定连接的引入装置的使用达到该目的，引入装置特别设计成输入激光射线并因此去除材料并且在连接以后具有固定的、特别是预定的位置。
文档编号A61C1/08GK103025265SQ201180033413
公开日2013年4月3日 申请日期2011年4月12日 优先权日2010年7月6日
发明者赵庸旻 申请人:赵庸旻