一种用于机器人制作种植导板的装置的制作方法

本实用新型属于外科医疗器械技术领域，具体涉及一种用于机器人制作种植导板的装置。

背景技术：

口腔种植是目前修复牙缺失最有效的方法。由于解剖条件的限制和修复学、美学方面的要求，种植体的植入位置、角度以及深度等需要做精确的规划。随着计算机辅助种植系统（cai）的发展，已实现了术前在计算机中对种植手术进行精确的规划和模拟。种植导板作为模拟手术信息的载体，在术前设计与手术操作间起到了不可替代的桥梁作用，术中通过种植导板的准确定位和引导，便可将植体植入术前设计的位置，对于种植修复这一复杂工程的安全以及功能与美学效果的获取均具有重要的临床意义。目前，种植导板的制作主要是手工制作和使用快速成形技术制作。手工制作种植导板的材料主要是压膜片或是牙用自凝塑料，制作过程中需要人工测量并计算植体的植入角度和深度，并且需要借助于定位柱、角度转移平台等辅助工具，而后通过人工使用钻孔工具制备出导板上的导向孔，这种做法虽然成本较低但工作量大，费时费力，且其稳定性和准确性受制作者本人的技术影响较大；使用快速成型技术制作种植导板虽然快捷方便，但是由于其设备和所用的材料昂贵，且制作周期长，因此造价高、耗时长成为这种导板主要缺点。

机器人具有定位精准、操作精细、性能稳定和效率高等优点，因此，可以考虑使用其来代替人工制备种植导板上的种植导向孔，而其所用材料均和手工制作种植导板的材料相同，如此不仅降低了造价同时也提高了导板的稳定性和准确性。

机器人的视觉导航系统相当于机器人的眼睛，可以使其准确定位预定的种植导板上的导向孔位点，但由于该“眼睛”只能识别特定的标记（marker），因此就需要设计一套带有特定标记（marker）装置使其与种植导板刚性联结在一起，机器人视觉系统通过识别其上的标记（marker）来间接定位种植导板上预定的种植导向孔位点，最后，按设定的方案制备出种植导向孔。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于机器人制作种植导板的装置，用来辅助其进行种植导板上导向孔的制备。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于机器人制作种植导板的装置，包括定位标记板、扫描座、定位销、固位螺丝，其特征在于，扫描座通过定位销固定在定位标记板中心的扫描座卡口中，装置通过固位螺丝或夹具固定在水平台面上。

所述的标记板的标记采用直径30mm的圆形黑白harris角点，由所采用的microntracker双目视觉导航仪识别要求决定，标记按照安装规则准确粘贴在标记板的标记安装区。

所述的定位标记板为长250mm、宽200mm、厚5mm的平板，其中心位置为扫描座卡口，四角各有一个标记安装区，四个边的中点各有一个固位螺丝孔，所述扫描座卡口为一左右对称的七边形盒状结构，高10mm，厚2mm，在其左右壁和后壁的中心位置各有一个直径3mm的定位销插孔；所述标四个记安装区均为直径30mm的圆形，它们的分布情况为对角关系的两个圆的圆心连线相互垂直，其中一条连线长200mm，另一条长190mm，且两连线的交点亦为两条连线的中点并与定位标记板的中心重合。

所述的扫描座包括底座，三根扫描杆，所述底座为高10mm的七棱柱，其外形与扫描座卡口相吻合，在其左右壁和后壁中心各有一个直径3mm、深8mm的定位销插孔；所述扫描杆包括上部的截面为梯形的扫描头，直径为3mm的圆柱形杆部以及距离底座上表面3mm的直径为5mm圆柱形的防脱位卡；所述三根扫描杆的长度分别为30mm、35mm、40mm，它们的分布情况为扫描杆底面圆形的连线构成的三角形的边长分别是30mm、40mm、50mm，其中长为40mm和50mm的边所成角的角平分线与底座上表面的对称轴重合，且该三角形的中心与底座上表面的中心重合。

本实用新型的有益效果是：

通过本实用新型可以实现采用机器人技术制作种植导板的目的，与当前技术相比，采用机器人制作种植导板不仅简化了制作过程，也可以在降低造价的同时，保证制作的质量和精度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

图2是定位标记板的结构示意图

图3是扫描座的前视示意图

图4是扫描底座的后视示意图

其中，1为定位标记板；2为扫描座；3为定位销；4为固位螺丝；5为扫描座卡口；6为标记安装区；7为扫描座卡口的定位销孔；8为固位螺丝孔；9为扫描座底座；10为扫描杆；11为扫描座底座的定位销孔；12为扫描头；13为扫描杆杆部；14为防脱位卡。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步叙述。

如图1所示，一种用于机器人制作种植导板的装置，包括定位标记板1、扫描座2、定位销3以及固位螺丝4，扫描座2通过定位销3固定于定位标记板1上，定位标记板1通过固位螺丝或夹具固定在水平台面上。

如图2所示，所述的定位标记板1为长250mm、宽200mm、厚5mm的平板，其中心位置为扫描座卡口5，四角各有一个标记安装区6，四个边的中点各有一个固位螺丝孔7，所述扫描座卡口5为一左右对称的七边形盒状结构，高10mm，厚2mm，在其左右壁和后壁的中心位置各有一个直径3mm的定位销插孔8；所述标四个记安装区6均为直径30mm的圆形，它们的分布情况为对角关系的两个圆的圆心连线相互垂直，其中一条连线长200mm，另一条长190mm，且两连线的交点亦为两条连线的中点并与定位标记板1的中心重合。

如图3、4所示，所述的扫描座2包括底座9，三根扫描杆10，所述底座9为高10mm的七棱柱，其外形与扫描座卡口5相吻合，在其左右壁和后壁中心各有一个直径3mm、深8mm的定位销插孔11；所述扫描杆10包括上部的截面为梯形的扫描头12，直径为3mm的圆柱形杆部13以及距离底座9上表面3mm的直径为5mm圆柱形的防脱位卡14；所述三根扫描杆10的长度分别为30mm、35mm、40mm，它们的分布情况为扫描杆底面圆形的连线构成的三角形的边长分别是30mm、40mm、50mm，其中长为40mm和50mm的边所成角的角平分线与底座9上表面的对称轴重合，且该三角形的中心与底座9上表面的中心重合。

具体实施时，主要分为以下步骤：

1）使用压膜片或牙用自凝树脂，在患者的牙列模型上，制备出种植导板的基体（基体近远中方向跨度以保证其自身就位稳定位准），然后在其颊舌侧各均匀制备4～5个直径约2.5mm的窝洞，将牙胶置入窝洞内作为放射标记点，使其成为放射导板。然后采用二次cbct扫描配准的方法，获取放射导板与患者颌骨、牙列的位置关系及它们的三维虚拟模型，然后，在术前规划软件中完成种植体的虚拟植入，而后在放射导板的三维虚拟模型上设计与虚拟种植体方向一致的导向孔道，并用反求技术和布尔运算将导向孔道添加到放射导板的三维虚拟模型上，从而得到最终的种植导板的三维虚拟模型，最后，将种植导板的三维虚拟模型以stl格式保存。

2）在患者牙列模型的底座上中心位置制备一孔洞，大小以可使扫描座的三根扫描杆同时穿过为宜，然后，将患者的牙列模型安装在扫描底座上（牙列向上），最后，在扫描杆与与牙列模型底座上的孔洞的间隙填上调拌好的牙科用白石膏，待其完全结固后，牙列模型和扫描座就被刚性的联结在了一起，最后将放射导板安装在牙列模型的对应位置上。

3）将放射导板、牙列模型和扫描底座的装配体用牙科三维扫描仪进行扫描，将所得的装配体的三维虚拟模型以stl格式保存。

4）分别将本实用新型的三维虚拟模型（各部分以按图1所示完成装配）、种植导板三维虚拟模型以及牙列模型和扫描底座的装配体的三维模型导入到机器人主控电脑中，然后在处理软件中运用特征配准法完成这三者的配准与装配，具体为：首先，将种植导板的虚拟模型配准到放射导板、牙列模型和扫描座的装配体上，然后，将所形成的整个复合体通过扫描头配准到本实用新型的装配体上。如此，种植导板的三维虚拟模型就被配准到了本实用新型的装配体上，最后，分别求出种植导板上各个种植导向孔的轴线的起点和终点的坐标。

5）将定位标记板用固定螺丝或夹具固定在一水平台面上，然后将该台面置于机器人的视野内（使定位标记板位于机器人的视野中央），然后将放射导板、牙列模型和扫描座的装配体安装在定位标记板的扫描座卡口中，最后用定位销固定。

6）在机器人末端安装好合适的钻孔工具后，启动机器人，当视觉系统完成对定位标记板上的标记识别与定位后，将各个种植导向孔的轴线的起点和终点的坐标，输入到机器人控制软件的相应栏目中，机器人便会在放射导板上按设定的轴线坐标依次制备出各个种植导向孔，同时可在屏幕上的虚拟三维模型上观察钻孔的进度和偏差情况。

7）完成导向孔制备后，将机器人复位关机，从牙列模型上拿下种植导板在导向孔内安装合适孔径的金属管，并固定牢靠，至此，完成种植导板的制作。

8）将扫描座从定位标记板上卸下，破坏牙列模型和扫描杆间的白石膏后，将牙列模型从扫描座上卸下，最后，将扫描座清洗干净连同本实用新型的其他部件一起保存于专用盒。