专利名称：牙科临床与教学训练模拟追踪系统及其评鉴方法
技术领域：
本发明是关于一种牙科教学评鉴装置及其方法，尤其是关于一种利用光学 定位装置，辅助量测一操作区域并且加以评量使用者成绩的牙科临床与教学训 练模拟追踪系统及其评鉴方法。
背景技术：
齿科医师制作齿模的训练方法，是将目标齿模样式放在一旁，以肉眼对照， 同时在人体头部口腔模型中以手工具进行齿型的雕塑，完成后将齿模取出，再 由实习教师进行肉眼比对以判断学生切割后的形状与尺寸是否合乎标准。
因为对齿模相似性的判断往往会因人而异，会显得过于主观。相较于传统 方法，以光学追踪的方法，在医学上是学生以手工具雕塑齿模的同时追踪手工 具位置，并以数学方式推导出其雕塑的齿模形状，在进行误差比对分析时可以 有更客观的结果。
先前技术中，已存在一些技术是用以追踪医疗器材的位置。举例而言，1997 年4月8日颁予Chander的美国专利第5,617,857号，发明名称为"具有互动式 的医疗器材的成^象系统与方法(Imaging System Having Interactive Medical Instruments And Methods)",其揭示一种成像的系统及方法。此成像系统包括一 医疗器材主体以及一发射可被侦测的能源的发射器。进一步利用 一侦测器及处 理器，以侦测该医疗器材的位置。
2004年1月6日颁予Cosman的美国专利第6,675,040号，发明名称为"光 学目标寻迹系统(Optical Object Tracking System)",其揭示一种光学侦测系统， 用以记录连接有光学上可侦测的物件的仪器在空间中的位置。数个摄影机是与 数据处理器、影像扫瞄数据、以及电脑与相关的图形显示器相结合，而能够在 手术、诊断、治疗设定中，搜寻仪器、标的、病人、以及装置的位置。
2002年2月26日及2005年2月22日颁予Vilsmeier的美国专利第6,351,659 号及第6,859,660号，发明名称为"神经导航系统(Neuro-Navigation System)",其揭示一种神经导航系统，其包括一反射器参考系统。该参考系统具有一主动 反射器及一标记系统，其加装或配置于手术治疗的身体上以及手术仪器上的结 构，能够有助于正确将其定位。
2003年10月28曰颁予Vilsmeier的美国专利第6,640,128号，发明名称为" 用于辅助导航的牙医治疗方法及装置 (Method And Device For The Navigation-Assisted Dental Treatment)",其揭示一种辅助牙医治疗的方法。首先， 对病人的牙齿及或下颚区域提供一组三维的体积数据组。 一电脑辅助导航或寻 迹系统利用该体积数据组记录该病人的牙齿或下颚区域。相对于该电脑辅助的 导航或寻迹系统，医疗仪器或装置将会被记录。
然而，前述的先前技术无法搭配现有的牙科装备加以升级，例如其无法搭 配现有的常用牙科手术台以及手钻机(手工具)，且前述的现有技术无法根据 使用者的习惯进行操作的调整，在装置的定位以及矫正上亦不便于藉助现有的 个人电脑架构，造成更换系统的费用昂贵，进而限制了市场的可能性。
因此， 一种能使用低成本的摄影机建立三维手术器械的运动追踪器，能利 用现有装置加以升级，且能配合使用者的操作习惯(例如左手或右手)，并以 自动化方式来改善传统以人工比对的方法，对齿科医师训练时的准确性及便利 性是有其存在必要性的。
发明内容
本发明的目的是提供一种牙科临床与教学训练模拟追踪系统，利用光学式 追踪的方式，将两台摄影机与激光发射单元进行定位，配合空间定位技术的使 用来简化影像处理的过程，而可以利于在医师以手工具雕塑齿模时追踪手工具 位置，并将使用历程加以储存，方便让日后可针对使用历程的疏失加以改进。
本发明的另 一 目的是提供一种牙科临床与教学训练模拟追踪系统，除了可 用于将现有的模拟或临床系统直接连接该牙科临床与教学训练模拟追踪系统以 进行升级外，亦可直接用于牙医师临床的训练、操作以及评比上，将可不用更 换任何系统与设备，大幅降低成本，将可更容易应用在教学用途上，为达上述 目的，本发明提供一种牙科临床与教学训练模拟追踪系统，用以追踪一使用者 利用一手工具的定位，包括一手工具套筒、 一定位单元、 一光学定位模块、一 信息处理装置以及一显示单元，该一手工具套筒是用以套接于与该手工具上并 有有复数个定位点。该定位单元是用于定位该手工具，设有复数个标记点，并设有一吊挂结构可固定在一齿颚模型上。该光学定位模块是侦测该手工具套筒 的位置与角度以及该定位单元的位置，藉此追踪该手工具与该操作区间相对的 位移，并至少包含两台摄影机，对准该定位单元与该手工具套筒，并与该信息 处理装置连接，用以取得该定位单元上的该标记点以及该手工具套筒上的该定
位点的进而产生一影像更包含 一激光发射单元，与该信息处理装置连接，发 出一光线以定义出该选定区。 一信息处理装置，是处理系统间各元件所有讯号 的处理，建立所有操作历程中相对应之一座标点，并储存所有运动模拟的历程 与结果。 一显示单元，显示该手工具的运动、定位以及使用者操作该系统的评 比结果。
本发明还提供了提供牙科临床与教学训练模拟追踪系统的评鉴方法，通过 本方法将可用自动化方式来改善传统以人工比对的方法，降低人为主观判定的 疏失，让齿科医师训练时可以更准确找到错误以及增加训练上的便利性，更可 轻易的让齿科医师反复练习提升齿科医师的养成教育，本方法将可通过下列步 骤加以实施首先通过牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立待测牙齿模型档 案，接着通过系统将待测牙齿模型档案加以量化，再来判断是否没有严重性的 错误，没有产生错误之后，从资料库撷取出一笔特定规则与一笔标准牙齿模型 档案，将可产生该标准牙齿模型档案与该待测牙齿模型档案之一剖面比较图， 然后在该标准牙齿模型档案上找到设定之一特征点位置，接下来便计算该特征 点符合该特定规则的程度，计算完成后，再判断是否还要在撷取下一条特定规 则，最后便计算出评鉴结果。
本发明具有如下有益效果(1)系统利用光学式追踪的方式，将两台摄影 机与激光发射单元进行定位，配合空间定位技术的使用来简化影像处理的过程， 而可以利于在医师以手工具雕塑齿模时追踪手工具位置，并将使用历程加以储 存，方便让日后可针对使用历程的疏失加以改进；(2)可用于将现有的模拟或 临床系统直接连接该牙科临床与教学训练模拟追踪系统以进行升级，亦可直接 用于牙医师临床的训练、操作以及评比上，可不用更换任何系统与设备，大幅 降低成本，将可更容易应用在教学用途上；(3)提供牙科临床与教学训练模拟 追踪系统的评鉴方法，通过本方法将可用自动化方式来改善传统以人工比对的 方法，降低人为主观判定的疏失，让齿科医师训练时可以更准确找到错误以及 增加训练上的便利性，更可轻易的让齿科医师反复练习提升齿科医师的养成教 育。为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显，下文特举本发 明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是本发明的牙科临床与教学训练模拟追踪系统的装置架构图2是本发明手工具套筒的示意图3是本发明手工具套筒上定位点的分布图4是本发明定位单元的示意图5是本发明定位单元与手工具套筒结合的示意图6是本发明所揭露之一种座标系统建立方法的流程图7是本发明的牙科临床与教学训练模拟追踪系统的应用示意图8是本发明牙科临床操作模拟追踪的评鉴方法的评鉴规则建立流程图9是本发明牙科临床与教学训练模拟追踪系统的评鉴方法的流程图。
附图标记说明
100-光学定位模块；110-摄影机；112-摄影机；114-激光发射单元；116 -横轴；200-手工具套筒；210-上側定位点群组；212-下侧定位点群组；300 -定位单元；310-标记点；320 -定位板；400-手工具；500 -临床操作追踪 装置；510-齿顎模型；520-显示单元；530 -灯臂组；540-发光单元；550 -底座；
步骤610 -左右影像二值化；步骤620 -计算光点的影像位置；步骤630 -将影像位置作镜头曲扭补偿；步骤640-影像点分为空间座标以及手工具套筒两 组；步骤650-对两组影像点群进行角度排序；步骤660 -找出左右影像起始对 应点；步骤670-依序配对左右影像点；步骤680 -删去无法配对成功的影像点； 步骤690-空间座标以及手工具套筒的空间座标计算；
步骤700-通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立一标准牙齿模型 档案；步骤710-通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立一现有牙齿模型 档案；步骤720-设定所要取样的剖面位置及角度；步骤730 -产生该标准牙齿 模型档案与该现有牙齿模型档案之一剖面比较图；步骤740-在该剖面比较图上 设定评估的重要位置或角度；步骤750 -产生一笔特定规则并存入资料库；步骤 760 -判断是否不用继续建立新的评鉴规则；
步骤800 -通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立 一待测牙齿模型
9档案；步骤810-通过该系统将该待测牙齿模型档案加以量化；步骤820 -判断 是否没有严重性的错误；步骤830 -从资料库撷取出一笔特定规则与一笔一标准 牙齿模型档案；步骤840-产生该标准牙齿模型档案与该待测牙齿模型档案之一 剖面比较图；步骤850 -在该标准牙齿模型档案上找到设定之一特征点位置；步 骤860 -计算该特征点符合该特定规则的程度；步骤870-判断是否不用在撷取 下一条特定规则；步骤880 -计算出评鉴结果。
具体实施例方式
请参考图1，图l是本发明的牙科临床与教学训练模拟追踪系统的装置架构 图，如图所示本装置的架构图，牙科临床操作追踪装置500，包括光学定位模块 100、定位单元300、手工具400、手工具套筒200,本装置500更与信息处理装 置与显示单元连接，但图未示。
光学定位冲莫块100至少包含两台#_影才几110及112用以对准定位单元300 与手工具套筒200,并与信息处理装置连接，用以取得定位单元300上的标记点 310以及手工具套筒200上的定位点，进而产生一影像,其还包含 一激光发射 单元114 ,其中该等摄影机110及112是固定于横轴116的两侧，并与该信息 处理装置连接，发出一光线以定义出该选定区，其固定于横轴116上。此外， 于本实施例中，横轴116可依使用者的习惯以及作业需要进行左右以及上下的 调整，并客通过调整使得该等摄影机IIO及112、以及激光发射单元114位于光 学定位的较佳位置，而该激光发射单元114则被置于该等摄影机110及112之 间，通过将该等摄影机IIO及112的侦测范围进行切割以增进光学定位模块100 的效能。
定位单元300，是设有复数个标记点310,这里复数是指两个或两个以上， 并设有一吊挂结构可固定在一齿颚模型上，可固定于该齿颚模型外的左右两側 之一，并可以将该齿颚模型定位为一操作区，值得一提的是，该定位单元300 可选择性的固定于该齿颚模型的左右两侧，均能实现相同的定位功能，因此可 配合使用者的操作习惯(例如惯用左手或右手)，且不影响定位的功能，此外 定位单元300至少具有4个由发光二极管(Light Emitting Diode; LED)或光学反 光标志所产生的标记点310;而该齿颚模型是可通过一注册函数配合该定位单元 300的座标轴建立该手工具套筒200于该齿颚模型中的运动以及定位。
手工具400是套接固定于手工具套筒200,手工具套筒200设有复数个定位点，而通通过该手工具套筒200，将可相对地定位该手工具400于该齿颚模型操 作区的运动。该手工具400是为是用于牙科临床操作，可为一电动或气动钻头 或为牙科操作所需的手钻工具，但亦可为其他牙科所需的临床工具，而将手工 具的定位以该手工具套筒200加以实现，则避免了需要更换整组特定手工具的 费用，因而降低了成本而增加系统实施的可能。
信息处理装置是进行装置间各元件所有讯号的处理，建立所有操作历程中 相对应之一座标点，并储存所有运动模拟的历程与结果，可用于实现用于光学 定位模块100的演算法，读取摄影机110及112传回的资料，配合依据本发明 所需的一特定演算法，定位该手工具套筒200的位置以及该手工具400于该齿 颚模型操作区的运状态，以实现本发明的目的，更有一显示单元，显示该手工 具的运动、定位以及使用者操作该系统的评比结果。
值得一提的是，本发明中，该信息处理装置是利用一个人电脑通过一影像 撷取卡与该等摄影机110及112连接，并安装一具有实现该特定演算法功能的 软件于该个人电脑中加以实现，而激光发射单元114则通过一 USB标准的接口 与该个人电脑连接，以提供该激光发射单元114所需的电源并藉此连接该激光 发射器114以及该信息处理装置。该信息处理装置可将信息传递至该显示单元， 而使定位的座标关系影像化，或是将评分的结果呈现在该显示单元上。
值得注意的是，前述实施例中，仅陈述了本发明创新之处，本发明还可提 供一牙科临床与教学训练模拟追踪系统，牙科临床与教学训练模拟追踪系统包 含了该牙科临床操作追踪装置500、齿颚模型、显示单元、灯臂组以及发光单元 等元件。然而，诸如手工具400 (手钻)、显示单元、灯臂组以及光源等元件， 通常已备于现有的牙科临床设备中，因此本发明于构思时即已特别规划使得该 牙科临床操作追踪装置500搭配现有的该类临床设备即可加以实施，而无须购 买更换整套相关的牙科设备，使得原有的牙科设备能发挥其原有的功能，或是 与该牙科临床操作追踪装置500结合以实现本发明的目标之一可用于将现有 的模拟或临床系统直接连接该牙科临床与教学训练模拟追踪系统以进行升级。
除此之外，本发明提供的该牙科临床与教学训练模拟追踪系统可用于牙医 师的训练以及技能的评比，除此之外，更得以实际应用于牙科的临床操作上。 而通过灯臂以及定位器可左右自由互换的特性，本发明更得适用于使用者特殊 的操作习惯，而无须再为其进行特殊调整。
为了实现前述的定位，该牙科临床与教学训练模拟追踪系统由该摄影机110及112所撷取的光点影像开始，进行一系列的运算，直到该定位单元300以及 手工具套筒200的空间位置都被计算出来，再将两者的位置进行关联，使其可 以该定位单元300为准，得到手工具套筒200的相对方位。最后载入该手工具 400的注册座标，进行转换而取得该手工具400的定位。
其中灯臂组，是指固定光学定位模块100于一定位位置，而发光单元固定 于该灯臂，提供该牙科临床与教学训练模拟追踪系统(装置)所需光源。
现请参考图2，图2是为本发明手工具套筒的示意图；该手工具套筒200大 体上是为圆柱形，可用以套设在该手工具400上。因此，当通过该光学定位模 块100决定该手工具套筒200的位置时，便可以得知该手工具的位置。如图所 示，该手工具套筒200的该复数个定位点可分为一上侧定位点群组210以及一 下侧定位点群组212,该等定位点可为一特定波长的光源，该光源可设置为一发 光二极管(Light Emitting Diode; LED)。根据本发明之一特定实施例，该发光二 极管可为红外光发光二极管，或是以光学反光标志取代。根据本发明的又一实 施例，该手工具套筒200共具有18个定位点于上侧定位点群组210及18个定 位点于下侧定位点群组212,沿着该手工具套筒200圆周均勻的配置，再举例来 说，可每40度配置一个。如此，在任何一个视角下，可以看到至少三个定位点 于上侧定位点群组210及至少三个定位点于下侧定位点群组210。此外，该手工 具套筒200上的上侧定位点群组210以及该下侧定位点群组212各自为一环状 排列，上面的定位点均不置于同一直线上，而采用一交错排列或错位排列的状 态，以避免该等上侧或下侧发光二极管同时遭到遮蔽。
关于该手工具套筒200侧面的定位点的展开图，请参照图3，图3是本发明 手工具套筒上定位点的分布图，如图所示，该手工具套筒200具有特殊的几何 排列。上排和下排的对应点为一对。在任何时候，该光学定位模块100可共同 取到连续3(或更多)对的亮点。根据图3的排列，可以定义出何者为上排，何者 为下排，各对亮点所在角度是第几度都可得知。由此可定义出手工具套筒200 本身在2个摄影机110、 112的座标系统中的旋转方位与位置。在得知手工具套 筒200与参考座标的方位后，可以将手工具套筒200的方位再转换到参考座标 系统上。
据前所述，精于本技艺者将可了解，该光学定位模块100可以通过该上侧 定位点群组210及下侧定位点群组212计算该手工具套筒200的三维位置。进 一步得利用已经输入该信息处理装置中的该手工具套筒200相关的几何资料，来计算出该手工具400的位置以及角度。
现请参考图4，图4是为本发明定位单元300的示意图；本领域技术人员将 可了解，当在雕塑齿型时，病人的头部可能会有些许的移动。为了准确追踪牙 齿的位置，该定位单元300是架设于该病人的牙床上。再者，该定位单元300 具有复数个标记点310,举例而言，具有4个标记点310。 4个发光二才及管是配 置于该标记点310上。同样的，该标记点310可为红外光发光二极管。如此， 该光学定位模块100可以追踪该定位单元300的位置，同时亦可计算该牙医手 工具相对于该定位单元300的位置。
请参考图5，图5是为本发明定位单元与手工具套筒结合的示意图，为该定 位单元300于该手工具位置400，在操作区注册上的应用，如图所示
定位单元300的定位板320上有四个标记点310,而标记点310的中间会有 一个小孔，大小刚好可以让该手工具400的钻头穿过。该定位单元300，可外接 一固定座，用来支持该手工具400,且高度刚好可以让该手工具400末端钻头穿 过中央的孔洞，并且让该手工具400末端与钻头连"l妄的平面可以贴平该定位单 元300,使得钻头的轴向垂直参考座标板。
使用该光学定位模块100做一次定位，抓取该参考定位单元300上的红外 光LED灯或光学反光标志的亮点，与该手工具套筒200上的LED灯或光学反 光标志的亮点，计算出相对位置的关系，如此可定位出钻头的轴向与该手工具 套筒200的关系，接着便可将操作区与定位单元300进行注册，而该操作区与 该定位单元300以不干扰该光学定位模块IOO抓取红外光LED为原则做连结， 并且^L为一刚体，两者间的相对关系不变。
本实施例中，已事先有建立电脑三维立体视觉模型，并且可以展示在显示 单元上。该操作区的电脑三维立体视觉模型与真实的该操作区上有互相对应的 数个标准点。因此，本实施例可使用手工具末端钻头的校正后的位置，对真实 操作区上的数个标准点做定位，算出相对于该定位单元300的空间点位置。得 到该数个空间点位置后，便可将相对应的电脑三维操作区模型的空间座标位置， 转换至与真实操作区与参考座标点相对关系相同的位置上，如此便完成该操作 区与该定位单元300的注册。
请参阅图6,图6为本发明所揭露之一种座标系统建立方法，在建立座标系 统前，我们首先要计算出各标记点310的空间位置，主要的流程如图所示，包 括下列步骤首先先将左右影像二值化(步骤610),也就是将激光发射单元114所分割的 左右两側的影像进行数字化(亦即转为二进制系统)，接着计算光点的影像位 置(步骤620),并将影像位置作镜头曲扭补偿(步骤630),也就是缺陷补偿，再将 影像点分为空间座标以及手工具套筒两组(步骤640)，对两组影像点群进行角度 排序(步骤650)，找出左右影像起始对应点(步骤660)，依序配对左右影像点(步 骤670)，再删去无法配对成功的影像点(步骤680),最后于完成空间座标以及手 工具套筒的空间座标计算(步骤690)。经过上述步骤，可以计算出参考座标与该 手工具套筒200的标记点310位置。影像经过计算，可以将参考座标与该手工 具套筒200的标记点群分开。接下来再将参考座标的标记点位置进行一些计算。
请参阅图7，图7是为本发明的牙科临床与教学训练模拟追踪系统的应用示 意图，如图所示，在本图中所显示本系统完整应用的态样，与前述相同，本系 统包含光学定位模块100、手工具套筒200、定位单元300、手工具400、齿颚 模型510、显示单元520、灯臂组530、发光单元540、底座550，所有的元件均 在前面做过陈述，再此不多赘述，本图仅是将完整的系统呈现出来并清楚的展 现元件间的连接关系。
接着请参阅图8,图8是本发明牙科临床操作模拟追踪的评鉴方法的评鉴规 则建立流程如图所示，首先通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立一标准牙齿 模型档案(步骤700),建立完成后，再通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统 建立一现有牙齿模型档案(步骤710),再来设定所要取样的剖面位置及角度(步骤 720),确认好之后，便产生该标准牙齿模型档案与该现有牙齿模型档案之一剖面 比较图(步骤730)，在该剖面比较图上设定评估的重要位置或角度(步骤740)，产 生一笔特定规则并存入资料库(步骤750)，最后判断是否不用继续建立新的评鉴 规则(步骤760),若要继续建立新的评鉴规则会到步骤720,若不用建立新的评 鉴，则结束本流程。
再来参阅图9，图9是为本发明牙科临床与教学训练模拟追踪系统的评鉴方 法的流程如图所示，首先通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立一待测牙齿 模型档案(步骤800),然后通过该系统将该待测牙齿模型档案加以量化(步骤 810),再判断是否没有严重性的错误(步骤820),所谓的严重性的错误是指使用 者在切削的过程中有产生下列任一的情况伤害到邻牙、伤害到该牙的牙髓及切削到该牙以外的区域，若有产生严重性的错误便直接结束本流程；若没有产 生严重性的错误，则从资料库撷取出一笔特定规则与一笔一标准牙齿模型档案 (步骤830),然后产生该标准牙齿模型档案与该待测牙齿模型档案之一剖面比较 图(步骤840),本步骤是强调在使用者在过程中切削的量、切削的深度及切削的 角度，接着在该标准牙齿模型档案上找到设定之一特征点位置(步骤850),该特 征点是根据每一不同的该特定规则所定的，找到特征点之后，则计算该特征点 符合该特定规则的程度(步骤860),计算完成后，便判断是否不用在撷取下一条 特定规则(步骤870)，若还要撷取下一条特定规则，则回到步骤830;若不用再 撷取下一条特定规则，那便计算出评鉴结果(步骤880)，并结束本流程。
通过上述揭露方法，得模拟出牙齿被磨削的情况。配合一些牙医课程的安 排，让实习医生可以雕塑出其所需要的齿型，而在此训练系统中进行模拟、评 分。但自然亦不以此为限，通过本发明所揭露的座标的定位以及结合而获得的 信息应用均应视为已为本发明所揭露，举例来说，通过座标信息的数字化，诸 如利用远距网路传输以及监控的手工具操作以及评分均成为可能。
值得一提的是，通过本发明所揭露的系统，医疗人员可双手(左撇子/右撇 子)进行设备的操作，并可提供现有医疗院所半套设备升级，以及设备可用于 临床上使用等，并且配合校正程序加以应用。
以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解， 在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它 们都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于，包括一定位单元，是设有复数个标记点，并设有一吊挂结构用于固定在一齿颚模型上；一手工具套筒，设有复数个定位点，并套接于一手工具上；一信息处理装置，是进行装置间各元件所有讯号的处理，建立所有操作历程中相对应之一座标点，并储存所有运动模拟的历程与结果；一显示单元，显示该手工具的运动、定位以及使用者操作该系统的评比结果；以及一光学定位模块，至少包含两台摄影机，对准该定位单元与该手工具套筒，并与该信息处理装置连接，用以取得该定位单元上的该标记点以及该手工具套筒上的该定位点的进而产生一影像，更包含一激光发射单元，与该信息处理装置连接，发出一光线以定义出该选定区。
2. 根据权利要求1所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于， 该定位单元至少具有4个由发光二极管或光学反光标志所构成的标记点。
3. 根据权利要求1所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于， 该齿颚模型通过一注册函数配合该定位单元的座标轴建立该手工具套筒于该齿 颚模型中的运动以及定位。
4. 根据权利要求1所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于， 该手工具套筒的该复数个定位点分为一上侧定位点群组以及一下侧定位点群 组。
5. 根据权利要求4所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于， 该手工具套筒的该复数个定位点的配置是采用下列之一或其组合以避免该上侧 定位点群组或该下侧定位点群组同时被遮蔽 一错位排列以及一交错排列。
6. 根据权利要求4所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于，该上侧定位点群组以及该下侧定位点群组各自为一环状排列。
7. 根据权利要求1所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于， 该手工具套筒的该复数个定位点以及该定位单元的该复数个标记点为发光二极 管或光学反光标志中任一种。
8. 根据权利要求1所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于， 该装置还包含一灯臂组，其固定于该光学定位模块于一定位位置。
9. 根据权利要求8所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在于， 该灯臂组更包含一发光单元，固定于该灯臂，提供该牙科临床与教学训练模拟 追踪系统所需光源。
10. 根据权利要求1所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在 于，该手工具是用于牙科临床操作，其为电动或气动钻头中任一种。
11. 一牙科临床与教学训练模拟追踪系统，包括一定位单元，设有复数个标记点，并设有一吊挂结构用以固定在一齿颚模 型上；一手工具套筒，设有复数个定位点，并套接于一手工具上；手工具，是用于牙科临床操作，为一电动或气动钻头；该齿颚模型是通过一注册函数配合该定位单元的座标轴建立该手工具套筒 于该齿颚模型中的运动以及定位；一信息处理装置，进行系统间各元件所有讯号的处理，建立所有操作历程 中相对应之一座标点，并储存所有运动模拟的历程与结果；一显示单元，显示该手工具的运动、定位以及使用者操作该系统的评比结果；一光学定位模块，至少包含两台摄影机，对准该定位单元与该手工具套筒， 并与该信息处理装置连接，用以取得该定位单元上的该标记点以及该手工具套 筒上的该定位点的进而产生一影像，其包含一激光发射单元，与该信息处理装置连接，发出一光线以定义出该选定区；一灯臂组，固定该光学定位模块于一定位位置；以及一发光单元，固定于该灯臂，提供该牙科临床与教学训练模拟追踪系统 所需光源。
12. 根据权利要求11所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在 于，该定位单元至少具有4个由发光二极管或光学反光标志所产生的标记点。
13. 根据权利要求11所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在 于，该手工具套筒的该复数个定位点分为一上侧定位点群组以及一下侧定位点 群组。
14. 根据权利要求13所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在 于，该手工具套筒的该复数个定位点的配置是采用下列之一或其组合以避免该 上侧定位点群组或该下侧定位点群组同时被遮蔽 一错位排列以及一交错排列。
15. 根据权利要求13所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在 于，该上侧定位点群组以及该下侧定位点群组各自为一环状排列。
16. 根据权利要求11所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统，其特征在 于，该手工具套筒的该复数个定位点以及该定位单元的该复数个标记点是为一 特定波长的光源，该光源设置为一发光二极管的灯具。
17. —牙科临床与教学训练模拟追踪系统的评鉴方法，是运用该系统的功能 预先建立一评鉴规则于该系统中，再根据该评鉴规则来评鉴使用者操作后的成 绩，至少包含下列步骤通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立一待测牙齿模型档案； 通过该系统将该待测牙齿模型档案加以量化； 判断是否没有严重性的错误；从资料库撷取出一笔特定规则与一笔一标准牙齿模型档案；产生该标准牙齿模型档案与该待测牙齿模型档案之一剖面比较图；在该标准牙齿模型档案上找到设定之一特征点位置；计算该特征点符合该特定规则的程度；判断是否还不用撷取下一条特定规则；以及计算出评鉴结果。
18. 根据权利要求17所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统的评鉴方法， 其中建立该评鉴规则更包含下列步骤通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立一标准牙齿模型档案； 通过一牙科临床与教学训练模拟追踪系统建立一现有牙齿模型档案； 设定所要取样的剖面位置及角度；产生该标准牙齿模型档案与该现有牙齿模型档案之一剖面比较图； 在该剖面比较图上设定评估的重要位置或角度； 产生一笔特定规则并存入资料库；以及 判断是否不用继续建立新的评鉴规则。
19. 根据权利要求18所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统的评鉴方法， 其中该在该剖面比较图上设定评估的重要位置或角度的步骤，是评估在使用者 在过程中切削的量、切削的深度及切削的角度。
20. 根据权利要求17所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统的评鉴方法， 其中该严重性的错误是指使用者在切削的过程中有产生下列任一的情况伤害 到邻牙、伤害到该牙的牙髓及切削到该牙以外的区域。
21. 根据权利要求17所述的牙科临床与教学训练模拟追踪系统的评鉴方法， 其中该特征点是根据每一不同的该特定规则所定的。
全文摘要
一种牙科临床与教学训练模拟追踪系统及其评鉴方法，用以追踪并产生一使用者操作的坐标状况，该系统至少包括可用以与手工具结合之一手工具套筒，该手工具套筒具有复数个定位点，使该手工具套筒得以被定位、一定位单元，具有复数个标记点，用以建立坐标，以及一光学定位模块，用以侦测该手工具套筒的位置与角度以及该定位单元的位置，藉此追踪该手工具与该定位单元的相对的位移，并加以建立评鉴规则，进而完成教学评鉴的目的。
文档编号A61C3/02GK101582213SQ20081008187
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月13日 优先权日2008年5月13日
发明者洪纯正, 黄大可 申请人:医百科技股份有限公司