一种根管手术机器人的制作方法

本发明属于医疗设备领域，具体涉及一种根管手术机器人。

背景技术：

根管治疗手术是治疗牙髓病、根尖周病等齿科疾病常用且有效的治疗方法，目前根管治疗操作步骤主要分为5步：1、开髓，使髓室充分暴露；2、根管预备和根管冲洗，进行根管系统的预备成形和化学药物冲洗，去除髓室与根管系统内的感染牙髓组织等；3、根管消毒：机械预备的根管和化学药物冲洗后再进行根管封药，以进一步控制微生物和毒素；4、根管充填，使用牙胶尖和根管封闭剂填满预备完成的主根管系统和侧支根管等；5、嵌体/高嵌体修复：对患牙外形进行修复。根管治疗见效快，但会对健康的牙体组织产生一定的破坏；且治疗时间较长，操作复杂，手术器械繁多，给治疗医师带来较大的工作强度，并降低了患者的治疗舒适度。

目前进行根管治疗的仪器多为牙髓科医师的治疗器械，主要的控制与操作都由医师手动完成，自动化程度低。同时根管治疗所需的器械种类繁多，治疗过程中需要进行多次器械更换，且可能需要时长1-2周的根管封药，降低了根管治疗的效率。

技术实现要素：

本发明目的是解决目前根管手术自动化程度低，手术治疗耗时长、步骤繁琐、对牙体组织损害较大等问题，提供了一种根管手术机器人。

本发明的技术方案：

一种根管手术机器人，包括移动控制台(1)、根管清理器(2)、根管充填器(3)三部分，所述根管清理器(2)与根管填充器(3)为根管手术操作中的执行器械，所述移动控制台(1)内搭载主机，用以控制根管清理器(2)和根管填充器(3)的自动化操作。同时根管清理器(2)和根管充填器(3)尾端分别通过复合软管与移动控制台(1)相连。上述移动控制台上还设有根管手术器械支架。

所述的移动控制台(1)，搭载根管手术主要治疗器械与设备，同时搭载主机用于分析数据、接受指令并控制根管治疗器械的自动化操作；

根管清理器(2)，用于清除髓室与根管系统中的残髓和感染组织，并对髓室与根管系统进行多谐波清洗与消毒；

根管充填器(3)，用于给根管系统充填相应材料。

所述的移动控制台(1)内搭载主机(1-1)，所述主机(1-1)通过串口与各根管手术器械中的电机(2-10，3-6)、加热电路(3-11)和多谐波振荡器(1-7)相连；所述主机(1-1)通过串口与触摸显示屏(1-2)相连，所述触摸显示屏(1-2)上设人机交互界面(1-3)；所述移动控制台(1)内安装药液罐模块组(1-4)、废液桶(1-5)、干燥气体压缩罐(1-6)与多谐波振荡器(1-7)，所述药液罐模块组(1-4)通过软管与根管清理器注入管(2-7)相连，所述废液桶(1-5)通过软管及抽吸式电机(2-10)与根管清理器抽吸管(2-8)相连；所述干燥气体压缩罐(1-6)通过软管与根管清理器注入管(2-7)连接；所述移动控制台(1)顶层一侧并列设有多个凹型支架(1-8)。

所述的根管清理器(2)由复合软管(2-1)与根管清理操作头(2-2)组成，所述根管清理操作头(2-2)通过复合软管(2-1)与移动控制台(1)相连，所述复合软管(2-1)前端、根管清理操作头(2-2)尾端为操作头底座(2-3)。所述根管清理操作头(2-2)外部为塑形软管(2-4)，所述塑形软管(2-4)具有良好的可塑性与密封性，所述塑形软管(2-4)内部中空形成空管(2-5)，所述空管(2-5)内设有单层膜(2-6)将空管(2-5)分隔为双腔结构；所述塑形软管(2-4)尾部固定在操作头底座(2-3)上，所述操作头底座(2-3)后连复合软管(2-1)，所述复合软管(2-1)内设有药液注入管(2-7)与废液抽吸管(2-8)，所述药液注入管(2-7)与废液抽吸管(2-8)分别与根管清理操作头空管(2-5)内的两个管腔中的一个连接；所述药液注入管(2-7)末端有两个分支，药液注入管主干与每个分支均设有活塞型开关(2-9)，其中一个分支连接药液罐模块组(1-4)，另一个分支与干燥气体压缩罐(1-6)相连；所述药液罐模块组(1-4)具有多个药液罐，每个药液罐均设有独立的分支软管并均与药液注入管(2-7)上的一个分支连接；所述药液罐模块组(1-4)底部设有多谐波振荡器(1-7)；所述多谐波振荡器(1-7)内置压电陶瓷电路(1-9)，所述压电陶瓷电路(1-9)通过串口与主机(1-1)相连；所述废液抽吸管(2-8)末端有开关(2-9)，所述开关(2-9)后连接抽吸式电机(2-10)，所述抽吸电机(2-10)后通过软管连接废液桶(1-5)。

所述的根管充填器(3)由复合软管(3-1)与根管充填操作头(3-2)组成，所述复合软管(3-1)前端为操作头底座(3-3)；所述根管充填操作头(3-2)通过复合软管(3-1)与主机(1)相连；所述根管充填操作头(3-2)外部为塑性软管(3-4)，所述塑形软管(3-4)具有良好的可塑性与密封性，所述塑性软管(3-4)内壁为不可伸缩材料，所述不可伸缩材料形成形状较为稳定的中空管腔(3-5)，所述中空管腔(3-5)连接抽压式电机(3-6)，所述抽压式电机(3-6)前端设有气压传感器(3-7)；所述中空管腔(3-5)内部设有耐热性软管(3-8)，所述耐热性软管(3-8)直径略小于牙髓洞口，所述耐热性软管(3-8)前端设有一次性耐热薄膜(3-9)，后端接有注胶器(3-10)，所述注胶器(3-10)最外层设有加热电路(3-11)，所述加热电路(3-11)内部包裹金属圆管(3-12)，所述金属圆管(3-12)前端连接耐热性软管(3-8)，后端设有牙胶充填器(3-13)与推杆(3-14)。

本发明的优点和有益效果：

本发明涉及的根管手术机器人可取代现有根管治疗5步骤之中的2、3、4步骤操作，使得传统根管手术过程中难度最大、最为繁琐的根管预备步骤不再需要。本发明提出的多功能复合根管清理器，利用液体的不可压缩性对波的良好传导，在髓室与根管系统中的药液中产生适应性强的适合根管形状的多谐波横向震荡，从而实现对患牙的彻底清理与消毒，并可在此基础上直接进行根管充填。由于根管的直径较小、长度较长，且多见不规则形状，传统治疗方法在根管充填前多会进行根管预备，因此会对健康的牙体组织产生破坏。而本发明提出的多功能复合根管充填器可以在牙髓与根管系统中产生合适负压，并利用该负压将热牙胶吸入根管中，从而免除了根管预备操作，能最大程度保护健康牙体组织。

在对患牙进行根管治疗的过程中，主治医师通过移动控制台上的人机交互界面对手术进程进行监控，根据反馈信息判断当前操作是否达到预期治疗效果，或是否需要进一步的治疗操作。使用该根管手术机器人可以减轻牙髓科医师的工作强度、提高根管手术的操作精度和充填质量、缩短治疗时间，同时仍依赖医师的经验进行判断，能大幅提升根管治疗的效率。

附图说明

图1是移动控制台示意简图。

图2是根管清洗器操作头示意图。

图3是根管填充器操作头示意图。

图中，1移动控制台，1-1主机，1-2显示屏，1-3人机交互界面，1-4药液罐组，1-5废液桶，1-6干燥气体压缩罐，1-7多谐波振荡器，1-8凹型支架，1-9压电陶瓷电路；2根管清理器，2-1复合软管，2-2根管冲洗操作头，2-3操作头底座，2-4软管，2-5空管，2-6单层膜，2-7药液注入管，2-8废液抽吸管，2-9活塞开关，2-10抽吸式电机；3根管充填器，3-1复合软管，3-2根管填充操作头，3-3操作头底部，3-4塑形软管，3-5中空管腔，3-6抽压式电机，3-7气压传感器，3-8耐热性软管，3-9一次性耐热薄膜，3-10注胶器，3-11加热电路，3-12金属圆管，3-13牙胶填充器，3-14推杆。

具体实施方式

实施例1：

如图1至图3所示，根管手术机器人，包括移动控制台(1)、根管清理器(2)与根管充填器(3)。上述根管清理器和根管充填器尾端分别通过复合软管与移动控制台相连，上述移动控制台上设有根管手术器械支架(1-8)。

所述的移动控制台(1)内搭载主机(1-1)，所述主机(1-1)通过串口与各根管手术器械中的电机(2-10，3-6)、加热电路(3-11)和多谐波振荡器(1-7)相连；所述主机(1-1)通过串口与触摸显示屏(1-2)相连，所述显示屏(1-2)上设人机交互界面(1-3)；所述移动控制台(1)内安装药液罐模块组(1-4)、废液桶(1-5)、干燥气体压缩罐(1-6)与多谐波振荡器(1-7)，所述药液罐模块组(1-4)通过软管与根管清理器注入管(2-7)相连，所述废液桶(1-5)通过软管及抽吸式电机(2-10)与根管清理器抽吸管(2-8)相连；所述干燥气体压缩罐(1-6)通过软管与根管清理器注入管(2-7)连接；所述移动控制台(1)顶层一侧并列设有多个凹型支架(1-8)。

所述的根管清理器(2)由复合软管(2-1)与根管清理操作头(2-2)组成，所述根管清理操作头(2-2)通过复合软管(2-1)与移动控制台(1)相连，所述复合软管(2-1)前端、根管清理操作头(2-2)尾端为操作头底座(2-3)。所述根管清理操作头(2-2)外部为塑形软管(2-4)，所述塑形软管(2-4)具有良好的可塑性与密封性，所述塑形软管(2-4)内部中空形成空管(2-5)，所述空管(2-5)内设有单层膜(2-6)将空管(2-5)分隔为双腔结构；所述塑形软管(2-4)尾部固定在操作头底座(2-3)上，所述操作头底座(2-3)后连复合软管(2-1)，所述复合软管(2-1)内设有药液注入管(2-7)与废液抽吸管(2-8)，所述药液注入管(2-7)与废液抽吸管(2-8)分别与根管清理操作头空管(2-5)内的两个管腔中的一个连接；所述药液注入管(2-7)末端有两个分支，药液注入管主干与每个分支均设有活塞型开关(2-9)，其中一个分支连接药液罐模块组(1-4)，另一个分支与干燥气体压缩罐(1-6)相连；所述药液罐模块组(1-4)具有多个药液罐，每个药液罐均设有独立的分支软管并均与药液注入管(2-7)上的一个分支连接；所述药液罐模块组(1-4)底部设有多谐波振荡器(1-7)；所述多谐波振荡器(1-7)内置压电陶瓷电路(1-9)，所述压电陶瓷电路(1-9)通过串口与主机(1-1)相连；所述废液抽吸管(2-8)末端有开关(2-9)，所述开关(2-9)后连接抽吸式电机(2-10)，所述抽吸电机(2-10)后通过软管连接废液桶(1-5)。

所述的根管充填器(3)由复合软管(3-1)与根管充填操作头(3-2)组成，所述复合软管(3-1)前端为操作头底座(3-3)；所述根管充填操作头(3-2)通过复合软管(3-1)与主机(1)相连；所述根管充填操作头(3-2)外部为塑性软管(3-4)，所述塑形软管(3-4)具有良好的可塑性与密封性，所述塑性软管(3-4)内壁为不可伸缩材料，所述不可伸缩材料形成形状较为稳定的中空管腔(3-5)，所述中空管腔(3-5)连接抽压式电机(3-6)，所述抽压式电机(3-6)前端设有气压传感器(3-7)；所述中空管腔(3-5)内部设有耐热性软管(3-8)，所述耐热性软管(3-8)直径略小于牙髓洞口，所述耐热性软管(3-8)前端设有一次性耐热薄膜(3-9)，后端接有注胶器(3-10)，所述注胶器(3-10)最外层设有加热电路(3-11)，所述加热电路(3-11)内部包裹金属圆管(3-12)，所述金属圆管(3-12)前端连接耐热性软管(3-8)，后端设有牙胶充填器(3-13)与推杆(3-14)。

移动控制台搭载主机，用于收集与分析采集到的图像、位置等数据、接受医师指令并控制根管治疗器械的自动化操作。当主机接收到患牙显影图像后，对其进行识别并记录髓室与根管系统的形状与位置，用于辅助后续根管系统的定位与多谐波参数设定。所述主机通过串口与显示屏相连，所述显示屏上设人机交互界面，所述人机交互界面上有图像与传感器数据显示窗口、根管手术器械控制按钮、根管治疗进程选择界面等。

使用实例如下：

1、开始使用根管手术机器人前，医师需完成患牙的开髓操作，基本清理髓室，并暴露所有根管口。

2、根管手术机器人的根管清理操作，步骤如下。

医师将根管清理操作头塑形软管挤压于患牙上直至完全包裹患牙后，通过控制面板确认开始注液，主机接受命令后控制药液箱将根管冲洗药液通过注液管注入髓腔，髓室与根管系统中的空气通过软管中另一个管腔排除。直至髓室与根管系统、药液软管连通器系统中全部充满药液，关闭吸液管末端开关。医师确定开启多谐波振荡器，主机根据牙髓图像数据设定多谐波参数，并启动多谐波振荡器，振荡器直接作用于药液罐中药液，并将多谐波通过软管中的药液传导至髓腔，产生震荡以清除髓室与根管系统中的感染。清除完毕后，开启抽吸管处的电机，此时髓室与根管系统中的药液被抽入废液桶中，直至废液被全部抽出。将此流程重复数次以保证清理完全。随后根据牙髓清理需求可更换注液管所连接的药液罐，进行与上述流程相同操作，重复数次，以保证患牙髓室与根管系统清理与消毒完全。医师确定开始髓腔(包括髓室和根管)干燥操作，此时气体压缩罐中的干燥无菌气体过注入管通向髓腔，并从抽吸管中排除，持续通气较长时间直至髓腔完全干燥。完成根管清理操作后，医师可将牙髓清洗操作头从患牙拆除。

3、根管手术机器人的根管充填操作，步骤如下。

医师需将根管充填器操作头橡胶管挤压于患牙上，使软管完全包裹住患牙。随后开启中空管腔连接的抽压电机，同时检测髓室压力，当压力到达合适范围时停止抽压，并关闭电机保持腔内负压。医师确定开始充填操作后，电机带动推杆推动注胶器与耐热软管向下通过开髓洞口压紧根管口。同时主机控制加热电路加热金属圆管中的固体牙胶，当温度到达设定值后，牙胶充填器开始推注液体牙胶，当压力大于一定阈值时，耐热软管前端一次性薄膜破裂。此时根管内负压会将耐热软管内的牙胶吸入，并填满根管。医师确定完成根管充填后打开开关平衡气压，并拆卸根管充填器操作头。

4、根管手术完成后，医师在充填完毕的患牙开髓洞处进行复合树脂充填操作，并视情况决定是否进行嵌体/高嵌体修复。