基于AR技术的牙齿种植手术训练系统及方法

文档序号:26013449发布日期:2021-07-23 21:34阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于ar技术的牙齿种植手术训练系统,其特征在于,包括虚拟模型建模模块、ar识别模块、碰撞检测模块、力反馈模块、无牙颌组织形变模块以及手术操作模块;所述虚拟模型建模模块建立无牙颌组织模型和虚拟手术工具模型;所述虚拟手术工具模型与手术操作模块、ar识别模块、碰撞检测模块分别连接;所述无牙颌组织模型与识别模块连接;所述碰撞检测模块还分别与识别模块、力反馈模块、无牙颌组织形变模块分别连接;所述手术操作模块与力反馈模块、无牙颌组织形变模块分别连接。

2.根据权利要求1所述的基于ar技术的牙齿种植手术训练系统,其特征在于,所述无牙颌模型由选取的无牙志愿者cbct影像数据,经mimics、geomagic以及solidworks软件逆向建模方法建立其三维实体模型。

3.根据权利要求2所述的基于ar技术的牙齿种植手术训练系统,其特征在于,所述无牙颌模型包括黏膜组织模型、颌骨组织模型以及神经管模型,分别赋予不同材质进行区分。

4.根据权利要求1所述的基于ar技术的牙齿种植手术训练系统,其特征在于,所述三维虚拟手术工具模型据牙齿种植手术需使用的手术工具通过solidworks软件建立,在系统中通过将力反馈设备末端手柄映射成模型中相应的手术工具供使用者操作。

5.根据权利要求4所述的基于ar技术的牙齿种植手术训练系统,其特征在于,所述手术工具包括手术刀、球钻、先锋钻、扩孔钻、测深杆、成型钻、攻丝钻、适配器、螺丝刀、固定板手、棘轮扳手以及种植体。

6.根据权利要求1所述的基于ar技术的牙齿种植手术训练系统,其特征在于,所述手术操作模块的手术操作包含黏膜切割、球钻在颌骨标点定位并打穿皮质骨、先锋钻钻孔导向、扩孔钻扩孔、成型钻颈部成型、攻丝钻攻内螺纹、固定板手与棘轮扳手配合使用将固位体旋入颌骨;所述牙齿种植手术通过改变颌骨组织透明度来确定手术工具钻孔或种植的位置情况。

7.根据权利要求1所述的基于ar技术的牙齿种植手术训练系统,其特征在于,所述力反馈模块包括力反馈装置和力反馈装置末端手柄。

8.一种基于ar技术的牙齿种植手术训练系统的训练方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤s1:虚拟颌骨模型和手术器械通过识别模块在虚拟环境中呈现,通过力反馈装置末端手柄选择相应的手术工具,并映射显示在虚拟环境中;系统图形界面显示手术步骤图标,使用者通过手柄点击进入对应手术步骤进行训练;

步骤s2:使用者通过手持力反馈装置末端手柄选择对应的手术工具,使用碰撞检测模块检测到手柄碰撞到黏膜组织模型,触发切割黏膜组织操作;

步骤s3:使用者通过所述操作手柄选择对应的手术工具,降低颌骨模型透明度以便观察到手术工具在颌骨模型内的位置;使用碰撞检测模块检测到手柄碰撞到颌骨组织模型,执行球钻在颌骨标点定位操作;所述力反馈模块根据所述操作手柄提供的信号,提供力觉反馈给所述操作手柄,所述组织形变模块根据力反馈设备末端手柄提供的信号,相应模型有对应的形变反馈回显示器中;

步骤s4:使用者通过所述操作手柄选择对应的手术工具,使用碰撞检测模块检测到手柄碰撞到颌骨组织模型,执行先锋钻钻孔导向和扩孔钻扩孔操作;所述力反馈模块根据所述操作手柄提供的信号,提供力觉反馈给所述操作手柄,所述组织形变模块根据力反馈设备末端手柄提供的信号,相应模型有对应的形变反馈回显示器中;

步骤s5:使用者通过所述操作手柄选择对应的手术工具,使用碰撞检测模块检测到手柄碰撞到颌骨组织模型,执行成型钻颈部成型与攻丝钻攻内螺纹操作;所述力反馈模块根据所述操作手柄提供的信号,提供力觉反馈给所述操作手柄,所述组织形变模块根据力反馈设备末端手柄提供的信号,相应模型有对应的形变反馈回显示器中;

步骤s6:使用者通过所述操作手柄选择对应的手术工具,进行种植体的植入操作;

并通过所述力反馈模块根据所述操作手柄提供的信号,提供力觉反馈给所述操作手柄;进行操作时,降低颌骨模型透明度以观察种植体植入的情况;

步骤s7:完成牙齿种植手术后,提示手术结束;

整个过程处理器会记录使用人员的每个步骤操作,给出评估结果。


技术总结
本发明涉及一种基于AR技术的牙齿种植手术训练系统,其特征在于,包括虚拟模型建模模块、AR识别模块、碰撞检测模块、力反馈模块、无牙颌组织形变模块以及手术操作模块;虚拟模型建模模块建立无牙颌组织和虚拟手术工具三维模型,利用其它模块实现操作现实中的力反馈设备末端手柄与电脑中的虚拟种牙环境交互进行牙齿种植虚拟手术训练。本发明可以反复训练,解决实验教学中资源短缺问题,增强培训的真实感,降低培训成本,让使用者更好的认识和理解牙齿种植手术。

技术研发人员:郭晓宁;刘晓强;李彬;张鎔;王海涛
受保护的技术使用者:福州大学
技术研发日:2021.05.08
技术公布日:2021.07.23
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