一种种植牙器械显示方法及装置、手术机器人及存储介质与流程

1.本发明涉及口腔种植牙技术领域，特别是涉及一种种植牙器械显示方法及装置、手术机器人及存储介质。


背景技术：

2.在口腔种植牙手术中，口腔内视野非直视、空间狭小，通常需要借助影像显示实施手术。
3.现有技术中，在将种植体植入口腔的过程中，医生通过软件系统导入患者的口腔医学影像，根据医学影像获取牙齿的冠状面图像，在冠状面图像上设置种植体的种植位置，然后由机械臂带动车针在种植体的种植位置处钻孔。上述过程中，为了便于医生观察车针的转孔过程上述软件系统会在冠状面图像上显示车针与种植位置之间的位置关系。
4.发明人在研究现有技术中发现，在实际应用中由于种植体是倾斜于冠状面放置的，车针的钻孔运动也倾斜于冠状面，在手术过程中医生无法在冠状面上直接观察判断车针的运动，对种植牙手术带来不便，增大了医生的操作难度，容易对患者造成伤害，影响手术效果。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种种植牙器械显示方法及装置、手术机器人及存储介质。
6.为了解决上述问题，本发明是这样实现的：第一方面，本发明实施例提供了一种种植牙器械操作显示方法，包括：获取患者口腔的医学影像信息并在虚拟三维空间内重建所述患者的口腔三维模型；将所述虚拟三维空间内的已确定的横断面调整为与种植体模型植入方向相垂直，得到用于显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面；根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，所述窝孔半径小于所述安全半径；将所述植体模型的模型中心点投影至所述植牙器械显示面得到显示中心点，以投影得到的显示中心点为圆心，以所述窝孔半径和所述安全半径分别绘制窝孔靶环及安全手术区域靶环；在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械。
7.可选地，所述横断面通过以下方式确定，包括：确定所述种植体模型的顶端中心点；以所述顶端中心点作为所述横断面内部坐标点确定出所述横断面。
8.可选地，所述将所述横断面调整为与所述种植体模型植入方向相垂直，得到用于
显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面，包括：在所述横断面内部任取一个第一方向向量；以所述第一方向向量为旋转轴，以所述横断面的中心点为旋转中心，将所述横断面旋转至第二方向向量的位置；以所述第二方向向量为旋转轴，以旋转至所述第二方向向量的位置的横断面的中心点为旋转中心，将旋转至所述第二方向向量的位置的横断面旋转至第三方向向量的位置；其中，所述第三方向向量垂直于所述种植体的种植方向的参考方向向量，所述第二向量垂直于所述参考方向向量以及所述第三方向向量。
9.可选地，所述种植牙器械为车针。
10.可选地，在绘制有所述窝孔靶环以及安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械，包括：在种植牙手术过程中，以预设时间间隔获取所述车针的车针尖端在所述虚拟三维空间内的车针方向向量；针对获得的每一车针方向向量，根据该车针方向向量以及所述车针的车针长度或钻孔深度，在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上绘制所述车针的车针姿态。
11.可选地，所述钻孔深度通过以下方式计算：在所述虚拟三维空间内，获取与所述种植体轴线垂直且经过所述种植体末端中心点的插入平面，以及所述车针在所述三维空间内的空间位置；根据所述车针的空间位置与所述插入平面交汇区域，确定所述车针与被插入物体之间的交汇中心点；计算所述交汇中心点和车针尖端位置之间的距离，获得所述钻孔深度。
12.可选地，所述方法还包括：在所述虚拟三维空间内确定种植体顶端中心点与所述车针尖端之间的尖端误差，以及确定种植体末端中心点与所述车针尖端之间的末端误差；将所述尖端误差与所述末端误差显示在所述种植牙器械显示面上。
13.可选地，所述方法还包括：在所述虚拟三维空间内确定所述车针尖端在所述种植体轴线上的车针投影点以及所述车针尖端到所述种植体轴线之间的第一距离；获取所述车针投影点与所述种植体末端中心点之间的第二距离；根据所述车针尖端、所述交汇中心点、所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点所构成的直角三角形，以及所述第二距离、所述第一距离、所述钻孔深度，计算所述交汇中心点与所述种植体末端之间的距离，获得所述车针中部与所述种植体末端之间的误差。
14.可选地，所述方法还包括：确定所述种植体顶端中心点到所述车针轴线的第三距离，以及所述种植体顶端中心点到所述车针尖端的第四距离；根据所述种植体顶端中心点、所述车针尖端、所述种植体顶端中心点在所述车针
轴线上的种植体投影点所构成的直角三角形，以及所述第三距离和所述第四距离，计算所述车针尖端与所述植体投影点之间的距离，获得所述深度参数。
15.可选地，所述方法还包括：在所述深度参数小于或者等于预设深度参数的情况下，显示警示信息。
16.可选地，所述方法还包括：分别比对所述尖端误差、所述末端误差与阈值范围，若所述尖端误差、所述末端误差皆在所述阈值范围内，显示所述窝孔靶环及安全手术区域靶环为目标颜色。
17.可选地，所述安全手术区域呈锥形。
18.可选地，所述安全区靶环包括外安全靶环和内安全区靶环；其中，所述内安全靶环对应所述安全手术区域的上锥面，所述外安全靶环对应所述安全手术区域的下锥面。
19.可选地，所述根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，包括：获得所述种植体模型沿轴线剖面的边缘轮廓线，并基于所述边缘轮廓线建立平面坐标系；基于所述边缘轮廓线上的目标像素点，进行直线拟合，得到多条拟合线段，所述目标像素点在所述平面坐标系的纵坐标值非负；基于所述多条拟合线段在所述平面坐标系中横轴上的投影的覆盖关系，对所述边缘轮廓线进行轴向分段，得到轴向的多个种植体模型段；确定所述多个种植体模型段各自对应的种植体参数，并基于所述种植体参数以及预设的种植体模型特征查找表结合插值算法，确定所述多个种植体模型段各自对应的安全区参数。
20.第二方面，本发明实施例提供了一种种植牙器械操作装置，包括：模型重建模块，用于获取患者口腔的医学影像信息并在虚拟三维空间内重建所述患者的口腔三维模型；显示面获取模块，用于将所述虚拟三维空间内的已确定的横断面调整为与种植体模型植入方向相垂直，得到用于显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面；半径计算模块，用于根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，所述窝孔孔径小于所述安全半径；靶环生成模块，用于将所述植体模型的模型中心点投影至所述植牙器械显示面得到显示中心点，以投影得到的显示中心点为圆心，以所述窝孔半径和所述安全半径分别绘制窝孔靶环及安全手术区域靶环；靶环绘制模块，在绘制有所述窝孔靶环以及安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械。
21.可选地，所述装置还包括：顶端中心点确定模块，用于确定所述种植体模型的顶端中心点；横断面确定模块，用于以所述顶端中心点作为所述横断面内部坐标点确定出所述横断面。
22.可选地，所述显示面获取模块包括：
第一向量模块，用于在所述横断面内部任取一个第一方向向量；第二向量模块，用于以所述第一方向向量为旋转轴，以所述横断面的中心点为旋转中心，将所述横断面旋转至第二方向向量的位置；第三向量模块，用于以所述第二方向向量为旋转轴，以旋转至所述第二方向向量的位置的横断面的中心点为旋转中心，将旋转至所述第二方向向量的位置的横断面旋转至第三方向向量的位置；其中，所述第三方向向量垂直于所述种植体的种植方向的参考方向向量，所述第二向量垂直于所述参考方向向量以及所述第三方向向量。
23.可选地，所述种植牙器械为车针。
24.可选地，所述靶环绘制模块包括：车针向量模块，用于在种植牙手术过程中，以预设时间间隔获取所述车针的车针尖端在所述虚拟三维空间内的车针方向向量；车针绘制模块，用于针对获得的每一车针方向向量，根据该车针方向向量以及所述车针的车针长度或钻孔深度，在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上绘制所述车针的车针姿态。
25.可选地，所述车针绘制模块包括：钻孔深度模块，用于在所述虚拟三维空间内，获取与所述种植体轴线垂直且经过所述种植体末端中心点的插入平面，以及所述车针在所述三维空间内的空间位置；根据所述车针的空间位置与所述插入平面交汇区域，确定所述车针与被插入物体之间的交汇中心点；计算所述交汇中心点和车针尖端位置之间的距离，获得所述钻孔深度。
26.可选地，所述装置还包括：误差确定模块，用于在所述虚拟三维空间内确定种植体顶端中心点与所述车针尖端之间的尖端误差，以及确定种植体末端中心点与所述车针尖端之间的末端误差；误差显示模块，用于将所述尖端误差与所述末端误差显示在所述种植牙器械显示面上。
27.可选地，所述装置还包括：第一距离模块，用于在所述虚拟三维空间内确定所述车针尖端在所述种植体轴线上的车针投影点以及所述车针尖端到所述种植体轴线之间的第一距离；第二距离模块，用于获取所述车针投影点与所述种植体末端中心点之间的第二距离车针中部误差模块，用于根据所述车针尖端、所述交汇中心点、所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点所构成的直角三角形，以及所述第二距离、所述第一距离、所述钻孔深度，计算所述交汇中心点与所述种植体末端之间的距离，获得所述车针中部与所述种植体末端之间的误差。
28.可选地，所述装置还包括：第三距离模块，用于确定所述种植体顶端中心点到所述车针轴线的第三距离，以及所述种植体顶端中心点到所述车针尖端的第四距离；深度参数模块，用于根据所述种植体顶端中心点、所述车针尖端、所述种植体顶端
中心点在所述车针轴线上的种植体投影点所构成的直角三角形，以及所述第三距离和所述第四距离，计算所述车针尖端与所述植体投影点之间的距离，获得深度参数。
29.可选地，所述装置还包括：警示模块，用于在所述深度参数小于或者等于预设深度参数的情况下，显示警示信息。
30.可选地，所述装置还包括：靶环显示模块，用于分别比对所述尖端误差、所述末端误差与阈值范围，若所述尖端误差、所述末端误差皆在所述阈值范围内，显示所述窝孔靶环及安全手术区域靶环为目标颜色。
31.可选地，所述安全手术区域呈锥形。
32.可选地，所述安全区靶环包括外安全靶环和内安全区靶环；其中，所述内安全靶环对应所述安全手术区域的上锥面，所述外安全靶环对应所述安全手术区域的下锥面。
33.第三方面，本发明实施例还提供了一种手术机器人，所述手术机器人包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的种植牙器械显示方法的步骤。
34.第四方面，本发明实施例还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的种植牙器械显示方法的步骤。
35.本发明包括以下优点：本发明的种植牙器械操作显示方法，通过获取患者口腔的医学影像信息并在虚拟三维空间内重建所述患者的口腔三维模型；将所述虚拟三维空间内的已确定的横断面调整为与种植体模型植入方向相垂直，得到用于显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面；根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，所述窝孔半径小于所述安全半径；将所述植体模型的模型中心点投影至所述植牙器械显示面得到显示中心点，以投影得到的显示中心点为圆心，以所述窝孔半径和所述安全半径分别绘制窝孔靶环及安全手术区域靶环；在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械。由此，通过显示种植牙器械与窝孔靶环及安全手术区域靶环的位置，将种植牙器械、所述窝孔靶环、所述安全手术区域靶环显示为同心圆，便于在种植牙手术过程中观察种植牙器械与所述种植窝孔靶环及所述安全手术区域的距离偏差，可以降低操作难度，提高手术效果，提升种植牙手术的稳定性及植入精度，降低了手术的风险，避免了对患者的伤害。
附图说明
36.图1是本发明的一种种植牙器械操作显示方法的结构框图；图2是本发明的牙科种植手术导航定位软件内口腔的横断面影像示意图；图3是本发明的牙科种植手术导航定位软件内口腔的冠状面影像示意图；图4是本发明的牙科种植手术导航定位软件内口腔的矢状面影像示意图；图5是本发明的牙科种植手术导航定位软件内规划种植体的口腔立体结构的示意图；
图6是本发明的种植体模型的结构示意图；图7是本发明的口腔内建立坐标系的结构示意图；图8是本发明的种植牙器械显示面一种显示示意图；图9是本发明的种植牙器械显示面另一种显示示意图；图10是本发明的车针中部与种植体末端之间的误差的计算示意图；图11是本发明的车针深度参数的计算示意图；图12是本发明实施例中植体沿轴线剖面的边缘轮廓线示意图；图13是本发明的旋转横断面为与所述种植体模型植入方向相垂直的调整方式示意图；图14是本发明的一种种植牙器械操作显示装置的结构示意图；图15是本发明的一种手术机器人的结构示意图。
37.附图标记：10-种植体模型；11-种植体顶端；12-种植体末端；13-种植体模型轴线；20-安全手术区域靶环；21-窝孔靶环；22-车针；23-车针尖端；24-车针轴线；25-车针末端；30-横断面；31-第一步旋转；32-第二步旋转。
具体实施方式
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.首先对种植手术系统进行简单介绍，种植手术系统通常包括主控台车、导航台车以及机械臂台车。其中，主控台车部署有种植手术软件系统，该软件系统能够对种植体的位置进行规划以及对种植体进行选型；机械臂台车用于控制机械臂携带车针对种植体放置位置进行钻孔；导航台车则用于采集手术区域的图像进而为机械臂台车进行导航。当然，可以理解的是，上述三个台车所组成的种植手术系统仅是一种种植手术系统实现方式，本领域技术人员可以根据实际情况对上述三个台车进行任意整合。
41.本发明所提供的一种种植牙器械操作显示方法，可以应用于上述种植手术系统中的主控台车、导航台车或是机械臂台车中。下面，将以本发明提供的种植牙器械操作显示方法应用于主控台车为例，对本发明进行描述。
42.实施例一参照图1，示出了本发明的一种种植牙器械操作显示方法的结构框图，具体可以包括：步骤101：获取患者口腔的医学影像信息并在虚拟三维空间内重建所述患者的口腔三维模型。
43.在本发明实施例中，可以通过主控车台的软件系统获取患者拍摄扫描的口腔的医学影像信息，所述医学影像信息可以包括患者口腔的cbct（cone beam computed tomography，锥形束电子计算机断层扫描）图像，包括患者口腔的三维实体的多张分层扫描
图像。
44.在软件系统内，可以设置虚拟的三维空间，基于上述得到的患者口腔的医学影像信息，在三维空间内根据多张分层扫描的口腔三维实体的图像，重建患者口腔的三维模型。
45.可选地，可以使用医学图像处理库mitk（medical imaging toolki）对cbct图像进行三维重建，获得患者口腔的三维模型。在本发明实施例中，在牙科种植手术导航定位系统（focus point）中通过牙科种植手术导航定位软件（dentalimplant_control）建立上述三维模型，其中，牙科种植手术导航定位系统属于上述mitk的一种系统。该牙科种植手术导航定位系统中设定了虚拟三维空间，该虚拟三维空间具有三维图像坐标系，从而本发明实施例中可以直接使用牙科种植手术导航定位系统中的牙科种植手术导航定位软件，基于上述扫描图像，在该虚拟三维空间中去重建患者的口腔三维模型。重构的患者口腔的三维模型如图6所示。
46.步骤102：将所述虚拟三维空间内的已确定的横断面调整为与所述种植体模型植入方向相垂直，得到用于显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面。
47.在本发明实施例中，还可以通过牙科种植手术导航定位软件直接获取三维模型内预设的医学影像的横断面的图像。如图2所示，医学影像中的横断面指的是沿垂直于人体长轴的横轴方向，将口腔横切为上、下两部分的切面，所述横断面也称为轴位面。如图3所示，相对应的，冠状面指的是沿人体的长轴将口腔纵切为前、后两部分的切面，所述冠状面也称为额状面，如图4所示，矢状面指的是沿人体的长轴将口腔纵切为左、右两部分的切面。
48.在本发明实施例中，确定所述虚拟三维空间内的横断面之后，获取种植体模型，由于种植体模型是倾斜于横断面放置的（人类口腔特性所决定，种植体基本上都不会垂直于横断面），如图5所示，在种植牙手术过程中，给医生观察带来不便，因此，将所述横断面调整为与所述种植体模型植入方向相垂直，根据调整后的横断面得到种植牙器械显示面，在所述种植牙器械显示面上，如图8至9所示，所述种植窝孔与所述安全手术区域显示为同心圆，进而在所述种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械，便于医生在种植牙手术过程中观察种植牙器械与所述种植窝孔与所述安全手术区域的位置。
49.步骤103：根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，所述窝孔孔径小于所述安全半径。
50.如图7所示，在三维空间内获取种植体模型的直径、高度等参数，得到种植体模型在三维空间内的坐标，确定种植体的种植窝孔的窝孔半径。设置安全参数，根据获得的种植体模型参数和安全参数，获得种植体外周的安全手术区域，得到安全手术区域的安全半径。由于安全手术区域围绕种植体模型设置，因此，所述窝孔孔径小于所述安全半径。通过窝孔孔径和所述安全半径，可以绘制窝孔靶环和安全手术区域靶环，便于医生在种植牙手术过程中观察手术操作的更为准确的范围。
51.需要说明的是，上述安全参数的具体数值可根据不同病人的牙齿骨质情况，由本领域技术人员对其进行设置。本发明实施例对所述安全参数的具体数值可以不做限定。
52.在所述牙科种植手术导航定位软件内预设有三维虚拟空间的图像坐标系，该坐标系的坐标轴和方向由该软件自动确定。该坐标系包括原点、x轴、y轴、z轴，该重构的口腔三维模型上的每个点都具有对应的x、y、z的坐标。示例地，获取所述种植体模型在x轴方向上
直径最大的边界的两个点的坐标x1和x2，在y轴方向上直径最大的边界的两个点的坐标y1和y2,以及在z轴方向上直径最大的边界的两个点的坐标z1和z2。用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径r1：r1=∣x1-x2∣/2设种植体模型的模型中心点为a，则a点的坐标的计算方法如下：ax=(x1+x2)/2ay=(y1+y2)/2az=(z1+z2)/2得到a点的坐标为（ax，ay，az）。
53.设置安全参数s，根据种植体模型和安全参数s，得到安全手术区域m的边界值mx1、mx2、my1、my2、mz1、mz2，计算安全手术区域m的边界值的方法如下：mx1=x1+smx2=x2+smy1=y1+smy2=y2+smz1=z1+smz2=z2+s可以计算种植体外周安全手术区域的安全半径r2：r2=∣mx1-mx2∣/2所述窝孔半径r1小于所述安全半径r2。
54.软件系统根据上述计算得到的安全手术区域m的边界值，即mx1、mx2、my1、my2、mz1，mz2，以及种植体模型的中心点a，软件系统在三维空间内生成安全手术区域。
55.其中，针对不同牙齿的种植体，安全参数s设置的不同，进而其上述靶环半径不同。
56.需要说明的是，安全参数s可以由本领域技术人员进行设置，根据不同病人的牙齿骨质情况、牙神经所在位置等等，由本领域技术人员对安全参数s可以进行设置，不同的种植体的安全参数不同。
57.步骤104：将所述中植体模型的模型中心点投影至所述植牙器械显示面得到显示中心点，以投影得到的显示中心点为圆心，以所述窝孔半径和所述安全半径分别绘制窝孔靶环及安全手术区域靶环。
58.如图8至9所示，以所述种植体模型的模型中心点的投影点为圆心，以所述窝孔半径为半径绘制窝孔靶环；以所述植体模型的模型中心点的投影点为圆心，以所述安全半径为半径绘制安全手术区域靶环。从而，将窝孔靶环和安全手术区域靶环显示为均以种植体模型的模型中心点的投影点为圆心的同心圆靶环，便于医生在种植牙手术过程中进行观察。
59.可选地，所述安全区靶环包括外安全靶环和内安全区靶环；由于所述种植体为锥形体，所述种植体模型也为锥形体，所述安全手术区域围绕所述种植体模型设置也为锥形体，所述锥形体的安全手术区域有相对分布的上锥面和下锥面，所述上锥面小于所述下锥面。绘制所述内安全靶环对应所述安全手术区域的上锥面，所述外安全靶环对应所述安全手术区域的下锥面，形成所述安全区靶环。
60.作为一个示例，上述的模型中心点可以是采用前述计算出a点的方式确定。
61.步骤105：在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械。
62.如图8至9，在所述种植牙器械显示面上绘制有所述窝孔靶环和所述安全手术区域靶环，在种植牙手术过程中，将种植牙器械实时显示在绘制有所述窝孔靶环和所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上，以此观察种植牙器械与种植窝孔和安全手术区域的位置关系，为手术过程提供便利。
63.在本发明实施例中，通过获取患者口腔的医学影像信息并在虚拟三维空间内重建所述患者的口腔三维模型；将所述虚拟三维空间内的已确定的横断面调整为与种植体模型植入方向相垂直，得到用于显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面；根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，所述窝孔半径小于所述安全半径；将所述植体模型的模型中心点投影至所述植牙器械显示面得到显示中心点，以投影得到的显示中心点为圆心，以所述窝孔半径和所述安全半径分别绘制窝孔靶环及安全手术区域靶环；在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械。由此，通过显示种植牙器械与窝孔靶环及安全手术区域靶环的位置，将种植牙器械、所述窝孔靶环、所述安全手术区域靶环显示为同心圆，便于在种植牙手术过程中观察种植牙器械与所述种植窝孔靶环及所述安全手术区域的距离偏差，可以降低操作难度，提高手术效果，提升种植牙手术的稳定性及植入精度，降低了手术的风险，避免了对患者的伤害。
64.可选地，所述横断面的确定方式，包括步骤106-107：步骤106：确定所述种植体模型的顶端中心点；如图5所示，在三维空间中获取所述种植体模型的顶端边缘处沿直径方向的两个坐标点a1和a2，所述种植体模型的顶端中心点的坐标am：am=(a1+a2)/2步骤107：以所述顶端中心点作为所述横断面内部坐标点确定出所述横断面。
65.基于所述顶端中心点am，将所述顶端中心点am所在的横断面确定为本步骤107所描述的横断面。
66.可选地，所述种植牙器械可以为车针。
67.可选地，步骤105包括子步骤1051-1052：子步骤1051：在种植牙手术过程中，以预设时间间隔获取所述车针的车针尖端在所述虚拟三维空间内的车针方向向量；在种植牙手术过程中，以时间间隔，获取机械臂台车上由机械臂夹持的车针尖端在机械臂基座坐标系下的车针位置，根据预设的坐标系转换关系将机械臂基座坐标系下的车针位置转换至上述三维空间内，得到车针尖端坐标和车针方向。根据所述车针位置在所述车针上任取两点连接为向量，获取所述车针方向的向量。
68.所述预设时间可以为0.1秒、0.2秒等等，本领域技术人员可以根据实际应用中车针的运动速度等进行设置，本发明实施例对所述预设时间的具体数值可以不做限定。
69.子步骤1052：针对获得的每一车针方向向量，根据该车针方向向量以及所述车针的车针长度或钻孔深度，在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械
显示面上绘制所述车针的车针姿态。
70.具体地，可以采用如下步骤：第一步，将车针尖端坐标投影至所述种植牙器械显示面；第二步，根据所述车针方向向量和预设的车针长度，确定所述车针末端的坐标；第三步，将所述车针末端坐标投影至所述种植牙器械显示面；第四步，完成所述车针整体的显示。
71.可选地，所述车针尖端和车针末端都可以显示为圆环，分别为尖端圆环和末端圆环，进一步地，可以将所述尖端圆环和所述末端圆环连接起来，形成所述车针的投影形状，便于本领域技术人员对所述车针进行观察。
72.基于获得的每一车针方向向量，根据该车针方向向量和车针长度，绘制车针的车针姿态，所述车针长度根据车针的规格可以预先得知，在种植牙器械显示面上同时显示所述窝孔靶环、所述安全手术区域靶环以及所述车针的车针姿态；或者，基于获得的每一车针方向向量，根据该车针方向向量和车针的钻孔深度，绘制车针的车针姿态，在种植牙器械显示面上同时显示所述窝孔靶环、所述安全手术区域靶环以及所述车针的车针姿态。
73.通过在种植牙器械显示面上同时显示所述车针姿态、所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环，可以判断车针是否处于所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环内，便于医生在手术过程中进行观察。
74.在种植牙手术过程中，由于车针在上/下颌骨上钻孔的时候容易超出种植窝孔的深度，因而容易伤害到深处的牙神经组织和其他器官组织，因此，需要实时监察钻孔深度，避免在手术过程中对患者造成伤害。
75.可选地，其中，所述钻孔深度通过以下方式计算：在所述虚拟三维空间内，获取与所述种植体轴线垂直且经过所述种植体末端中心点的插入平面，以及所述车针在所述三维空间内的空间位置；根据所述车针的空间位置与所述插入平面交汇区域，确定所述车针与被插入物体之间的交汇中心点；计算所述交汇中心点和车针尖端位置之间的距离，获得所述钻孔深度。
76.可选地，所述钻孔深度也可以通过在所述三维空间内，获取所述车针尖端在所述插入平面上的投影点，计算所述车针尖端到所述投影点的距离，得到所述钻孔深度。
77.通过以上两种方式中任一种方式，能够以简单的运算得到所述钻孔深度，计算量小，可以降低主控车台的软件系统的运行负荷。
78.通过以上方式得到钻孔深度，实时监察钻孔深度，避免伤害到深处的牙神经组织和其他器官组织，避免在手术过程中对患者造成伤害。
79.在本发明实施例中，为了清晰地显示窝孔靶环、安全手术区域靶环以及车针，通常种植牙器械显示面的尺寸为20、23寸等较大尺寸（医生所观察的显示器），因此在种植牙手术过程中，在种植牙器械显示面上会对口腔进行放大显示，如此一来，医生难以把握车针运行的距离长度，因而，需要显示车针与三维空间中种植体模型之间的误差，便于医生判断并调整车针的运行，进行手术操作。
80.在本发明实施例中，为了计算车针与三维空间中种植体模型之间的误差并显示，便于技术人员进行观察，设置了两种误差生成方式：其一，可选地，在所述虚拟三维空间内确定种植体顶端中心点与所述车针尖端之
间的尖端误差，以及确定种植体末端中心点与所述车针尖端之间的末端误差；将所述尖端误差与所述末端误差显示在所述种植牙器械显示面上。
81.所述种植体包括相对设置的顶端和末端，取所述顶端的中心为顶端中心点，取所述末端的中心为末端中心点，在所述虚拟三维空间内，确定所述种植体顶端中心点所在的顶端中心轴线，确定所述车针尖端到所述顶端中心轴线的距离即为种植体顶端中心点与所述车针尖端之间的尖端误差；以及确定所述种植体末端中心点所在的末端中心轴线，确定所述车针尖端到所述末端中心轴线的距离即为种植体末端中心点与所述车针尖端之间的末端误差；将所述尖端误差与所述末端误差显示在所述种植牙器械显示面上。
82.通过在所述种植牙器械显示面上显示所述尖端误差与所述末端误差，能够实时判断所述种植牙器械的钻入方向是否在安全范围内，便于技术人员能够及时调整所述种植牙器械的位置。
83.由此，在种植牙手术过程中，在种植牙器械显示面上对口腔进行放大显示的情况下，实时显示车针与三维空间中种植体模型之间的误差，便于医生把握车针运行的距离长度，进而判断并调整车针的运行，为手术操作提供便利。
84.可以理解，在本发明实施例中，该种植体顶端中心点和种植体末端中心点为在种植体模型在口腔三维模型中放置到相应位置后，比如图4显示，在虚拟三维空间中的坐标，上述植体顶端中心点和种植体末端中心点其为了规划种植的位置以及路径。
85.其二，可选地，在所述虚拟三维空间内确定所述车针尖端在所述种植体轴线上的车针投影点以及所述车针尖端到所述种植体轴线之间的第一距离；获取所述车针投影点与所述种植体末端中心点之间的第二距离；根据所述车针尖端、所述交汇中心点、所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点所构成的直角三角形，以及所述第二距离、所述第一距离、所述钻孔深度，计算所述交汇中心点与所述种植体末端之间的距离，获得所述车针中部与所述种植体末端之间的误差。
86.示例的，如图10所示，确定所述车针尖端在所述种植体轴线上的车针投影点，以及所述车针尖端到所述种植体轴线之间的距离为第一距离l1；获取所述车针投影点与所述种植体末端中心点之间的距离为第二距离l2；根据所述车针尖端、所述交汇中心点、所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点所构成的直角三角形，以及所述第二距离、所述第一距离、所述钻孔深度，计算所述交汇中心点与所述种植体末端之间的距离，获得所述车针中部与所述种植体末端之间的误差。
87.设所述第一距离为l1，所述第二距离为l2，所述钻孔深度为dz，所述车针尖端、所述交汇中心点与所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点构成直角三角形，所述车针尖端与所述交汇中心点之间的距离即为钻孔深度dz，所述车针尖端与所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点之间的距离等于所述车针投影点与所述种植体末端中心点之间的第二距离l2，可选地，所述车针尖端与所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点之间的距离l2也可以通过计算所述车针尖端到所述插入平面上的距离得到；所述交汇中心点与所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点之间的距离设为lt，计算lt：lt
²
+l2
²
=dz
²
所述种植体末端与所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点之间的距离等于所述第一距离l1，根据所述交汇中心点与所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点
之间的距离设为lt，以及所述种植体末端与所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点之间的距离l1，计算所述交汇中心点与所述种植体末端之间的距离lw：lw=lt-l1通过上述两种误差生成方式，可以通过简单的计算方式，简便地获得所述车针中部与所述种植体末端之间的误差，计算量小，容易获得，有利于降低主控车台的软件系统的运行负荷。
88.可选地，分别比对所述尖端误差、所述末端误差与阈值范围，若所述尖端误差、所述末端误差皆在所述阈值范围内，显示所述窝孔靶环及安全手术区域靶环为目标颜色。
89.预设一阈值范围，所述阈值范围可以根据患者口腔内牙床的厚度、牙神经所在的深度等，预先设定符合患者情况的阈值范围。比对所述尖端误差与阈值范围，所述末端误差与阈值范围，若所述尖端误差、所述末端误差皆在所述阈值范围内，将所述窝孔靶环及安全手术区域靶环显示为目标颜色，例如可以显示为绿色等，表示所述尖端误差、所述末端误差在安全范围内。本发明实施例对所述目标颜色的具体颜色可以不做限定。通过比对所述尖端误差、所述末端误差与阈值范围，将所述窝孔靶环及安全手术区域靶环显示为目标颜色，可以使得技术人员观察更为清晰方便。
90.可选地，确定所述种植体顶端中心点到所述车针轴线的第三距离，以及所述种植体顶端中心点到所述车针尖端的第四距离；根据所述种植体顶端中心点、所述车针尖端、所述种植体顶端中心点在所述车针轴线上的种植体投影点所构成的直角三角形，以及所述第三距离和所述第四距离，计算所述车针尖端与所述植体投影点之间的距离，获得所述深度参数。
91.示例的，参照图11，确定所述种植体顶端中心点到所述车针轴线的第三距离l3，以及所述种植体顶端中心点到所述车针尖端的第四距离l4；根据所述种植体顶端中心点、所述车针尖端、所述种植体顶端中心点在所述车针轴线上的种植体投影点所构成的直角三角形，以及所述第三距离l3和所述第四距离l4，计算所述车针尖端与所述植体投影点之间的距离，获得所述深度参数dp：dp
²
+l3
²
=l4
²
可选地，在所述深度参数小于或者等于预设深度参数的情况下，显示警示信息。
92.在系统软件中可以设置预设深度参数，所述预设深度参数可以根据患者口腔内牙床的厚度、牙神经所在的深度等，预先设定符合患者情况的预设深度参数。在获得的所述深度参数dp小于或者等于预设深度参数的情况下，在所述种植牙器械显示面上显示警示信息，例如显示“走位过深”的警示信息。由此，提示技术人员当前操作有误，便于在种植牙手术过程中提高手术精度，降低手术失误率。
93.可选地，为了保证车针的轴向与种植体模型的轴向在一条直线上，在所述三维空间内，将车针尖端设为e点，车针末端设为f点，将车针尖端e点与车针末端f点的连线作为车针向量v4。根据车针向量v4，以及上述获得的所述种植体的种植方向的参考方向向量v，计算向量v4和v之间的夹角θ：θ=cos(v*v4)可选地，如果θ小于预设度数阈值则判别为车针的轴向与种植体模型的轴向在一条直线上，车针达到到位条件，系统软件会显示指示标识，例如绿色通行标识，提示用户车
针的位置符合要求。可选地，所述预设度数阈值可以为0.5度，所述预设度数阈值的具体数值本发明实施例不对其加以限制。
94.相关技术中，有限元是一种高度复杂的方法，需要专业技术人员对模型进行预处理，同时计算时间往往需要多个小时，不能实时生成。同时还需要种植体的精细网格化数据，即有限元法虽然能够对模型进行处理，但是往往需要较长的处理时间，不能满足有实时需求的应用场景。
95.发明人在实践中，将种植体在颌骨种植位置受到影响的区域定义成安全手术区。而为了确定安全手术区域，通过模型骨的破坏性试验的得出粗略的影响范围，并采用有限元分析结合仿真骨实验的方法，我们得出结论，承受应力90%以内的区域都会受到明显影响。即安全手术区域的定义为承载种植体90%以上力的区域。由于安全手术区域可以略大于有限元分析的结果，这样就可以使得安全手术区域参数化。从而在进行计算时，无需对缺失牙附近的所有颌骨区域都进骨密度的计算，只需确定上述的影响区域，即只需确定并计算种植体的安全手术区域域的骨密度即可。
96.基于此，提出了安全手术区域的确定思路：通过预存的螺纹特征查找表和螺纹识别技术，无需有限元计算即可获得近似安全手术区域，将从而安全手术区域的实时建立转化为了识别长度、直径、螺纹类型、螺纹深度要素的过程。
97.安全手术区域的确定流程可以包括以下步骤：步骤1031:获得种植体沿轴线剖面的边缘轮廓线，并基于所述边缘轮廓线建立平面坐标系。
98.使用断层算法将种植体的三维模型延长轴刨开，轴向是指代三维模型较长轴的方向，即轴向方向。作为示例的，可以使用vtkcutter等现有工具，生成的结果类似于下图12所示，并基于生成的边缘轮廓线建立平面坐标系。
99.步骤1032：基于所述边缘轮廓线上的目标像素点，进行直线拟合，得到多条拟合线段，所述目标像素点在所述平面坐标系的纵坐标值非负。
100.为简化运算，只考虑对位于坐标系第一象限的边缘轮廓线上的像素点进行处理，即只对边缘轮廓线上横坐标值和纵坐标值均为正数的像素点进行处理。基于位于第一象限内的边缘轮廓线中各个曲线上的像素点进行直线拟合通过采用预设直线拟合规则，示例的，可以采用采样一致性(ranac)算法，霍夫变换（hough tranform）直线检测算法找到近似在一条直线上的像素点，并定义首尾像素点，从而得到拟合直线段，首尾像素点对应拟合直线段的首尾像素点。
101.步骤1033：基于所述多条拟合线段在所述平面坐标系中横轴上的投影的覆盖关系，对所述边缘轮廓线进行轴向分段，得到轴向的多个种植体段。
102.基于平行于x轴的拟合线段，可以对边缘轮廓线进行轴向分段，也是对边缘轮廓线表征的种植体进行分段，其进行分段的基于则是多条拟合线段在所述坐标系中x轴上的投影的覆盖关系，即基于多条拟合线段在x轴上的投影点的数量与该横坐标值的对应关系，进行分段。
103.步骤1034：确定所述多个种植体段各自对应的种植体参数，并基于所述种植体参数以及预设的种植体特征查找表结合插值算法，确定所述多个种植体段各自对应的安全手术区域参数。
104.种植体参数用于表征各个种植体段的特征信息，包括螺纹类型和螺纹深度，还可以包括长度特征，表征种植体的实际的长度，宽度特征可以表征种植体在宽度方向上的变化，反映了种植体的粗细，螺纹类型特征可以表征种植体上的螺纹的深度变化、形状变化等。通过查表的方式确定目标种植体的安全手术区域参数的范围值，安全手术区域参数用来定义生成安全手术区域模型的关键参数。
105.在一种可行的实施方式中，基于所述边缘轮廓线建立平面坐标系，包括:确定所述边缘轮廓线对应的尖端点；以所述尖端点为原点，并以所述边缘轮廓线的轴向方向为横轴，以所述边缘轮廓线的径向方向为纵轴，建立平面坐标系。
106.在本实施方式中，基于上述步骤1031获得种植体的三维模型沿轴线剖面的边缘轮廓线之后，基于生成的边缘轮廓线建立平面坐标系，首先识别出边缘轮廓线对应的种植体尖端，即种植体的头部位置上轴向长度值最大的一点，并以确定的边缘轮廓线对应的种植体尖端为原点，以种植体的轴向为x轴，以种植体的径向为y轴,建立x-y坐标系。
107.在一种可行的实施方式中，基于所述边缘轮廓线上的目标像素点，进行直线拟合，得到多条拟合线段，包括：步骤1032-1：采样所述边缘轮廓线上的多个像素点；步骤1032-2：基于各个所述像素点各自对应的第一象限的坐标值，基于预设直线拟合规则，生成长度不小于预设长度的多条拟合线段。
108.在步骤1032-1至步骤1032-2中，首先获得边缘轮廓线上的像素点的在x-y坐标系中的坐标值，示例的，对于任一点像素点k，其坐标值为（x,y），通过预设的采样一致性(ranac)算法，霍夫变换（hough tranform）直线拟合方法，可以在边缘轮廓线的第一象限获得多条拟合线段，定义获得的拟合线段的直线方程为y=ax+b。
109.在一种可行的实施方式中，在生成多条拟合直线段之后，需要对生成的拟合线段进行修正，其具体的过程如下步骤所示：步骤1032-3：按照所述多条拟合线段的长短顺序，依次对所述每条拟合线段进行旋转，使其平行于所述平面坐标系的横轴，并记录所述拟合线段的旋转角度和原始横坐标系数。
110.步骤1032-4：基于所述旋转角度，对边缘轮廓线上用于拟合所述拟合线段的目标像素点进行旋转。
111.在步骤1032-3至步骤1032-4中，从生成的多条拟合线段中，基于长度顺序，按照从长倒短或者从短到长的顺序，依次进行修正处理。其具体过程包括：对于任意一条拟合线段y=ax+b，首先将该拟合直线段的横坐标系数a置为1,从而使得该拟合直线段平行于x轴，并记录该拟合直线段的原始a值和旋转角度旋转角度为α，α=arctan（a）。并且将此拟合直线段对应的原始数据，即闭合曲线上用于拟合该直线段的像素点也同时旋转摆正。示例的，通过将将a置为1等效于对线段y=ax+b以线段的端点（x0，y0）点反向旋转α=arctan（a），得到的解析式为：将覆盖原始数据的点带入方程，一同旋转。从而使得不改变像素点与拟合直线段
的位置关系，并且使得拟合线段平行与x轴，从而实现拟合线段的修正，进而方便对种植体进行分段。
112.在一种可行的实施方中，基于所述多条拟合线段在所述平面坐标系中横轴上的投影的覆盖关系，对所述边缘轮廓线进行轴向分段，得到轴向的多个种植体段，包括：步骤1033-1：获得每个所述目标像素点的横坐标值；步骤1033-2：创建每个所述目标像素点对应的拟合线段计数器；步骤1033-3：针对每个所述目标像素点的横坐标值，判断其是否在每条拟合线段的横坐标取值范围内，若是，则对对应的拟合线段计数器执行加1操作；在步骤1033-1至步骤1033-3中，示例的，在获得边缘轮廓线上每个像素点横坐标值后，以拟合线段a、b、c、d为例，对于任意像素点k，生成其其对应的拟合线段计数器。像素点k对应的横坐标为x，拟合线段a在x轴上的投影点不包含横坐标为x的投影点，拟合线段b在x轴上的投影点包含横坐标为x的投影点，拟合线段c在x轴上的投影点不包含横坐标为x的投影点，拟合线段d在x轴上的投影点包含横坐标为x的投影点，则像素点k对应的多条拟合线段中投影在x轴上，与k点具有相同的横坐标x值的投影点为两个，则像素点k对应拟合线段计数器计数值为2。
113.在另一种可行的实施方式中，还可以分别判断像素点的x值覆盖几个y值,从而判断该像素点对应几条拟合线段。
114.步骤1033-4：基于每个所述目标像素点对应的拟合线段计数器的计数值，对所述边缘轮廓线进行轴向分段，得到轴向的多个种植体段，其中，同一种植体段内的目标像素点对应的拟合线段计数器的计数值相同。
115.在本步骤中，示例的，当确定出所有像素点的横坐标值对应的拟合线段计数器的计数值后，对于横坐标相邻的像素点k和p，即像素点k的横坐标为x，像素点p的横坐标为x+1,若像素点k对应的拟合线段计数器的计数值n与像素点p对应的拟合线段计数器的计数值m相等，则确定相邻的像素点k和p属于同一种植体段；若像素点k对应的拟合线段计数器的计数值n与像素点p对应的拟合线段计数器的计数值不相等，则确定相邻的像素点k和p属于不同种植体段，基于上述的分段原则，即可完成对边缘轮廓线的轴向分段，得到多个种植体段，种植体段对应不同螺纹类型的边缘轮廓线图像。
116.在一种可行的实施方式中，种植体参数包括螺纹类型和螺纹深度，确定所述多个种植体段各自对应的种植体参数，包括以下步骤：步骤1034-1：基于所述各种植体段中具有覆盖关系的拟合线段数量，确定各种植体段对应的螺纹类型。
117.在该步骤中，种植体参数包括螺纹类型和螺纹深度对于任意种植体段，基于该种植体段中具有覆盖关系的拟合线段数量，即基于该种植体段中具有的拟合线段数量来确定该植体段对应的螺纹类型。
118.作为示例的，在一种可行的实施方式中，基于所述各种植体段对应的拟合线段计数器的计数值，确定各种植体段对应的螺纹类型，包括：若该种植体段对应的拟合线段计数器的计数值为一条，则确定该种植体段对应的螺纹类型为三角螺纹或为非螺纹；若该种植体段对应的拟合线段计数器的计数值为两条，则确定该种植体段对应的
螺纹类型为普通梯形螺纹，并将此段的起止点确定为普通梯形螺纹的起止点；若该种植体段对应的拟合线段计数器的计数值为三条，则确定该种植体段对应的螺纹类型为交错梯形螺纹，并将此段的起止点确定为交错梯形螺纹的起止点。
119.由于仅仅基于植体段覆盖的拟合线段数量不能区分出螺纹类型为三角螺纹或为非螺纹。因此需要基于该植体段内对应的y坐标的变化峰值来确定螺纹类型的具体类型，y坐标的变化峰值即该植体段内对应的y坐标最大值与y坐标最小值的差值。其具体的判断过程如下述示例。
120.作为示例的，若该种植体段对应的拟合线段计数器的计数值为一条，且该种植体段的纵坐标峰值大于0.5mm，则确定该种植体段对应的螺纹类型为三角螺纹；若该种植体段对应的拟合线段计数器的计数值为预设第一数量，且该种植体段的纵坐标峰值小于0.5mm，则确定该种植体段对应的螺纹类型为非螺纹。
121.步骤1034-2：基于所述各种植体段的螺纹类型，确定各种植体段对应的螺纹深度。
122.在本步骤中，当确定出各种植体段的螺纹类型后，则需要基于螺纹类型与螺纹深度的对应关系，确定出该植体段对应的螺纹深度，具体的对应关系包括：若该种植体段对应的螺纹类型为三角螺纹，则确定该种植体段的螺纹深度为该种植体段内的目标像素点的纵坐标峰值的变化值；即d等于该植体段内像素点纵坐标的最大值与最小值的差值。
123.若该种植体段对应的螺纹类型为非螺纹，则基于与该种植体段相邻的两种植体段的螺纹深度，确定该种植体段的螺纹深度d；即d需要参考相邻种植体段的螺纹深度的来确定本植体段的螺纹深度。
124.若该种植体段对应的螺纹类型为普通梯形螺纹，则将该种植体段对应的拟合线段的纵坐标的差值，确定为该种植体段的螺纹深度;若普通梯形植体段内包括的拟合线段的数量为两条，螺纹深度d为两条拟合线段的间隔距离。
125.若该种植体段对应的螺纹类型为交错梯形螺纹，则将该种植体段对应的拟合线段的纵坐标的差值最大值，确定为该种植体段的螺纹深度。普通梯形植体段内包括的拟合线段的数量为三条条，螺纹深度d为三条拟合线段中任意两条间隔距离的最大值。
126.在一种可行的实施方式中，当确定出各种植体段的螺纹类型和对应的螺纹深度等种植体参数后，则可以基于种植体参数确定出该种植体段对应的安全手术区域参数，安全手术区域参数包括安全手术区域宽度和安全手术区域半径；种植体参数包括种植体段的螺纹类型、种植体段的螺纹深度、种植体段的长度、种植体段的直径；而基于植体参数以及预设的植体特征查找表确定安全手术区域参数的步骤包括：步骤1034-3：基于各种植体段的螺纹类型，查找对应的种植体特征查找表，其中，每个螺纹类型对应一个种植体特征查找表。
127.在本步骤中，当确定出种植体段的螺纹类型后，基于其螺纹类型确定对应的螺纹深度查找表，每个螺纹类型都对应一个螺纹深度查找表，多个不同螺纹类型的螺纹深度查找表的集合则为植体特征查找表，螺纹类型的螺纹深度查找表是预选建立的，由于安全手术区域宽度e不同的螺纹类型存在差异，相同的螺纹类型与螺钉近似外表面积成反比，而近似外表面积等于圆周律*种植体直径*长度的乘积，因此与螺纹深度有正相关性。故可以将其对应的数据关系预先存储在表中。
128.示例的，预先建立三角形螺纹的螺纹深度查找表，表中包含了具体螺纹深度d值与安全手术区域宽度e的对应关系。
129.步骤1034-4：基于种植体段的长度、直径和螺纹深度，通过查找到的所述种植体特征查找表，结合插值算法确定所述各种植体段对应的安全手术区域宽度。
130.在本步骤中，当确定出各种植体段对应的螺纹深度查找表后，以某一植体段对应的螺纹深度查找表为三角形螺纹的螺纹深度查找表为例，以该植体段对应的螺纹深度0.5mm为索引。但是，由于是采用了有限元分析得到的螺纹深度查找表，其精度是存在限制的。即实际螺纹深度0.5mm是落在螺纹深度查找表中实际储存的螺纹深度0.3mm和螺纹深度0.7mm的区间内，因此只能对应得到螺纹深度0.3mm对应的安全手术区域宽度e1和螺纹深度0.7mm对应的安全手术区域宽度e2。因此，该步骤中确定的安全手术区域宽度实际包括安全手术区域宽度e1和安全手术区域宽度e2两个值。
131.步骤1034-5：按照预定的修正函数对所述安全手术区域宽度进行修正，所述修正函数中，安全手术区域宽度与所述种植体段的长度成正比，与所述种植体段的直径成反比。
132.步骤1034-6：基于所述修正后的各种植体段的安全手术区域宽度，确定各种植体段的对应的安全手术区域半径。
133.在步骤1034-5至步骤1034-6中，包括两个修正步骤，第一个修正步骤是基于插值算法对e2和e1进行修正，从而得到螺纹深度0.5mm对应的全区宽度e3，然后进行第二个修正过程，得到最终的安全手术区域宽度e,第二个修正步骤过程为e=e3*种植体长度/种植体半径/2，种植体长度和种植体半径都也属于种植体参数。
134.基于最终修正后的安全手术区域宽度e确定各种植体段的对应的安全手术区域半径包括步骤：步骤1034-6-1：确定所述各种植体段的第一拟合线段，所述第一拟合线段为各种植体段中位置最外侧的拟合线段。
135.在本步骤中，对应任意种植体拟合线段y=ax+b，这里的a值为1，表征植体拟合线段平行x轴与首先确定分段点的x值，从而保证拟合线段在不同的种植体段分段，该x值对应的拟合线段中b值中最大的拟合线段，从图像上表现为最靠近外侧，即最远离x轴的拟合线段的分段线段即为第一拟合线段。
136.步骤1034-6-2：利用所述第一拟合线段对应的原始横坐标系数，对所述第一拟合线段进行旋转，得到第二拟合线段。
137.在本步骤中，第二拟合线段即为原始虚线部分对应的拟合线段，通过将原本平行与x轴的第一拟合线段和图像反向旋转，从得到第二拟合线段。
138.步骤1034-6-3：基于所述修正后各种植体段的安全手术区域宽度，对所述第二拟合线段进行平移，获得所述各种植体段的第三拟合线段。
139.在本步骤中，移动后的第二拟合线段即为第三拟合线段，即实线部分对应的线段。第三拟合线段的表达式为y=ax+b+e，式中，a为记录该拟合直线段的原a值。修正后各种植体段的安全手术区域宽度e是使得第二拟合线段向外移动的偏移量，第三拟合线段与x轴的距离，即第三拟合线段的y值为种植体段的安全手术区域半径。
140.步骤1034-6-4：将横坐标值最小的第三拟合线段沿横坐标轴负反向延伸预设距离，将横坐标值最大的第二拟合线段沿横坐标轴正反向延伸预设距离，所述各种植体段的
第三拟合线段与平面坐标系横轴的距离，为所述各种植体段的安全手术区域半径。
141.在本步骤中，将第三拟合线段横坐标最小值的点朝水平方向点延伸，延伸距离可以为预设的f长度，f基于拟合取种植体直径的三分之一，x最大值延伸到种植体尾部，从而保证生成的安全手术区域模型能够完整的包覆种植体。
142.实施例二参照图13，可选地，本发明实施例的步骤102包括：子步骤1021-1024：子步骤1021：在所述横断面内部任取一个第一方向向量；子步骤1022：以所述第一方向向量为旋转轴，以所述横断面的中心点为旋转中心，将所述横断面旋转至第二方向向量的位置；子步骤1023：以所述第二方向向量为旋转轴，以旋转至所述第二方向向量的位置的横断面的中心点为旋转中心，将旋转至所述第二方向向量的位置的横断面旋转至第三方向向量的位置；其中，所述第三方向向量垂直于所述种植体的种植方向的参考方向向量，所述第二向量垂直于所述参考方向向量以及所述第三方向向量。
143.示例地，在所述横断面内部任取一个第一方向向量v1，以第一方向向量v1为旋转轴，以所述横断面的中心点为旋转中心，将所述横断面旋转至第二方向向量v2的位置，第二方向向量v2垂直于参考方向向量d；以第二方向向量v2为旋转轴，以旋转至第二方向向量v2的位置的横断面的中心点为旋转中心，将旋转至第二方向向量v2的位置的横断面旋转至第三方向向量v3的位置，第三方向向量v3垂直于所述种植体的种植方向的参考方向向量v以及第三方向向量v3。
144.所述种植体的种植方向的参考方向向量d的计算方法可以包括，获取所述种植体模型的入点z1（z1x，z1y，z1z），以及所述种植体模型的出点z2（z2x，z2y，z2z），根据z1和z2确定参考方向向量d：dx=z1x-z2xdy=z1y-z2ydz=z1z-z2z根据向量的点乘计算法，计算与向量d垂直的向量v2：v2*dx=d*dzv2*dy=0v2*dz=-d*dx根据向量的叉乘原理，计算与向量d和v2都垂直的向量v3：v2*d=v3将所述横断面通过旋转的方式调整为与所述种植体模型植入方向相垂直包括，在所述横断面内部任取一个第一方向向量v1的方法包括，获取所述横断面内任一个点p1（p1x，p1y，p1z），以及所述横断面内另一个点p2（p2x，p2y，p2z），根据p1和p2确定所述横断面上的向量v1：v1x=p1x-p2xv1y=p1y-p2yv1z=p1z-p2z
具体地，如图13所示，第一步旋转操作：将所述横断面以向量v1为旋转轴，以所述横断面的中心点为旋转中心，旋转所述横断面至向量v2的位置。经过第一步旋转操作后，所述横断面经过向量v2，旋转角度θ为向量v1和向量v2夹角：θ=cos(v*v2)第二步旋转操作：将所述横断面以向量v2为旋转轴，以所述横断面的中心点为旋转中心，将所述横断面旋转至向量v3的位置，旋转角度β为向量v2和向量v3的夹角，β为90度。
145.通过上述第一步旋转操作和第二步旋转操作，通过简单的旋转操作将上述横断面调整为与种植体模型植入方向相垂直，计算量小，容易获得，有利于降低主控车台的软件系统的运行负荷。
146.在实际应用中，本领域技术人员也可以采用其他方式调整所述横断面与种植体模型植入方向相垂直，以上仅示出本发明的其中一种可实施方式。
147.在本发明实施例中，通过获取患者口腔的医学影像信息并在虚拟三维空间内重建所述患者的口腔三维模型；将所述虚拟三维空间内的已确定的横断面通过在所述横断面内部任取一个第一方向向量；以所述第一方向向量为旋转轴，以所述横断面的中心点为旋转中心，将所述横断面旋转至第二方向向量的位置；以所述第二方向向量为旋转轴，以旋转至所述第二方向向量的位置的横断面的中心点为旋转中心，将旋转至所述第二方向向量的位置的横断面旋转至第三方向向量的位置；其中，所述第三方向向量垂直于所述种植体的种植方向的参考方向向量，所述第二向量垂直于所述参考方向向量以及所述第三方向向量；将所述横断面调整为与种植体模型植入方向相垂直，得到用于显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面；根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，所述窝孔半径小于所述安全半径；将所述植体模型的模型中心点投影至所述植牙器械显示面得到显示中心点，以投影得到的显示中心点为圆心，以所述窝孔半径和所述安全半径分别绘制窝孔靶环及安全手术区域靶环；在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械。由此，通过显示种植牙器械与窝孔靶环及安全手术区域靶环的位置，将种植牙器械、所述窝孔靶环、所述安全手术区域靶环显示为同心圆，便于在种植牙手术过程中观察种植牙器械与所述种植窝孔靶环及所述安全手术区域的距离偏差，可以降低操作难度，提高手术效果，提升种植牙手术的稳定性及植入精度，降低了手术的风险，避免了对患者的伤害。
148.实施例三参照图14，示出了本发明实施例中一种种植牙器械操作装置的结构示意图。
149.本发明实施例的种植牙器械操作装置200，包括：模型重建模块210、显示面获取模块220、半径计算模块230、靶环生成模块240、靶环绘制模块250。
150.下面分别详细介绍各模块的功能以及各模块之间的交互关系。
151.模型重建模块210，用于获取患者口腔的医学影像信息并在虚拟三维空间内重建所述患者的口腔三维模型；显示面获取模块220，用于将所述虚拟三维空间内的已确定的横断面调整为与种植体模型植入方向相垂直，得到用于显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面；
半径计算模块230，用于根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，所述窝孔孔径小于所述安全半径；靶环生成模块240，用于将所述植体模型的模型中心点投影至所述植牙器械显示面得到显示中心点，以投影得到的显示中心点为圆心，以所述窝孔半径和所述安全半径分别绘制窝孔靶环及安全手术区域靶环；靶环绘制模块250，在绘制有所述窝孔靶环以及安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械。
152.可选地，所述装置还包括：顶端中心点确定模块260，用于确定所述种植体模型的顶端中心点；横断面确定模块270，用于以所述顶端中心点作为所述横断面内部坐标点确定出所述横断面。
153.可选地，在本发明实施例中，所述显示面获取模块220进一步可以包括：第一向量模块221，用于在所述横断面内部任取一个第一方向向量；第二向量模块222，用于以所述第一方向向量为旋转轴，以所述横断面的中心点为旋转中心，将所述横断面旋转至第二方向向量的位置；第三向量模块223，用于以所述第二方向向量为旋转轴，以旋转至所述第二方向向量的位置的横断面的中心点为旋转中心，将旋转至所述第二方向向量的位置的横断面旋转至第三方向向量的位置；其中，所述第三方向向量垂直于所述种植体的种植方向的参考方向向量，所述第二向量垂直于所述参考方向向量以及所述第三方向向量。
154.可选地，所述种植牙器械为车针。
155.可选地，所述靶环绘制模块250包括：车针向量模块251，用于在种植牙手术过程中，以预设时间间隔获取所述车针的车针尖端在所述虚拟三维空间内的车针方向向量；车针绘制模块252，用于针对获得的每一车针方向向量，根据该车针方向向量以及所述车针的车针长度或钻孔深度，在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上绘制所述车针的车针姿态。
156.可选地，所述车针绘制模块252包括：钻孔深度模块2521，用于在所述虚拟三维空间内，获取与所述种植体轴线垂直且经过所述种植体末端中心点的插入平面，以及所述车针在所述三维空间内的空间位置；根据所述车针的空间位置与所述插入平面交汇区域，确定所述车针与被插入物体之间的交汇中心点；计算所述交汇中心点和车针尖端位置之间的距离，获得所述钻孔深度。
157.可选地，所述装置还包括：误差确定模块280，用于在所述虚拟三维空间内确定种植体顶端中心点与所述车针尖端之间的尖端误差，以及确定种植体末端中心点与所述车针尖端之间的末端误差；误差显示模块290，用于将所述尖端误差与所述末端误差显示在所述种植牙器械显示面上。
158.可选地，所述装置还包括：第一距离模块310，用于在所述虚拟三维空间内确定所述车针尖端在所述种植体轴线上的车针投影点以及所述车针尖端到所述种植体轴线之间的第一距离；第二距离模块320，用于获取所述车针投影点与所述种植体末端中心点之间的第二距离车针中部误差模块330，用于根据所述车针尖端、所述交汇中心点、所述车针尖端在所述插入平面上的平面投影点所构成的直角三角形，以及所述第二距离、所述第一距离、所述钻孔深度，计算所述交汇中心点与所述种植体末端之间的距离，获得所述车针中部与所述种植体末端之间的误差。
159.可选地，所述装置还包括：第三距离模块340，用于确定所述种植体顶端中心点到所述车针轴线的第三距离，以及所述种植体顶端中心点到所述车针尖端的第四距离；深度参数模块350，用于根据所述种植体顶端中心点、所述车针尖端、所述种植体顶端中心点在所述车针轴线上的种植体投影点所构成的直角三角形，以及所述第三距离和所述第四距离，计算所述车针尖端与所述植体投影点之间的距离，获得深度参数。
160.可选地，所述装置还包括：警示模块360，用于在所述深度参数小于或者等于预设深度参数的情况下，显示警示信息。
161.可选地，所述装置还包括：靶环显示模块370，用于分别比对所述尖端误差、所述末端误差与阈值范围，若所述尖端误差、所述末端误差皆在所述阈值范围内，显示所述窝孔靶环及安全手术区域靶环为目标颜色。
162.可选地，所述安全手术区域呈锥形。
163.可选地，所述安全区靶环包括外安全靶环和内安全区靶环；其中，所述内安全靶环对应所述安全手术区域的上锥面，所述外安全靶环对应所述安全手术区域的下锥面。
164.在本发明实施例中，通过获取患者口腔的医学影像信息并在虚拟三维空间内重建所述患者的口腔三维模型；将所述虚拟三维空间内的已确定的横断面调整为与种植体模型植入方向相垂直，得到用于显示所述种植牙器械的种植牙器械显示面；根据所述种植体模型的模型参数确定出种植体外周安全手术区域的安全半径以及用于放置所述种植体的种植窝孔的窝孔半径，所述窝孔半径小于所述安全半径；将所述植体模型的模型中心点投影至所述植牙器械显示面得到显示中心点，以投影得到的显示中心点为圆心，以所述窝孔半径和所述安全半径分别绘制窝孔靶环及安全手术区域靶环；在绘制有所述窝孔靶环以及所述安全手术区域靶环的种植牙器械显示面上显示所述种植牙器械。由此，通过显示种植牙器械与窝孔靶环及安全手术区域靶环的位置，将种植牙器械、所述窝孔靶环、所述安全手术区域靶环显示为同心圆，便于在种植牙手术过程中观察种植牙器械与所述种植窝孔靶环及所述安全手术区域的距离偏差，可以降低操作难度，提高手术效果，提升种植牙手术的稳定性及植入精度，降低了手术的风险，避免了对患者的伤害。
165.参照图15，本发明实施例还提供了一种手术机器人，所述手术机器人包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被
所述处理器执行时实现如第一方面所述的种植牙器械显示方法的步骤。
166.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述种植牙器械显示方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器（read-only memory，简称rom）、随机存取存储器（random access memory，简称ram）、磁碟或者光盘等。
167.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
168.尽管已描述了本发明实施例的可选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括可选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
169.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
170.以上对本发明所提供的一种种植牙器械操作显示方法和装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。