一种齿科实时训练和评估装置、系统以及方法
【专利摘要】本发明公开了一种齿科实时训练和评估装置，通过导航仪与被动反光小球的配合可以实现精准的定位，整体结构合理、制备成本较低。本发明还提供了一种齿科实时训练和评估系统及其方法，可以为学校、医院、诊所等口腔专业人员提供示教、临床训练、考试等操作服务，通过仿真训练，为专业人员提供实时指导和专业评估，提高操作者实际操作技术。针对一些医学院校和医院已有一些齿科训练设备的，可依据实际情况，在已有设备上增加零部件，实现功能的拓展。同时也可根据客户的要求提供“私人定制”服务，满足各种医疗院校和医院的需要，也将为我国培养更多的优秀口腔医务人员做出贡献。
【专利说明】一种齿科实时训练和评估装置、系统以及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗【技术领域】，具体地是涉及一种齿科实时训练和评估装置、系统以 及方法。
【背景技术】
[0002] 目前，齿科实习医师或者学生在学习或者实习训练以及评估过程中，通常是在牙 齿训练模型中以手工具进行相应的操作，整个操作过程需要老师在旁观察，从而可以在训 练人员完成操作后对其水平进行点评和评分。但是这种方式不仅需要占用老师的时间，而 且以人来判定，其主观性太强，评分结果无法保证。
【发明内容】
[0003] 本发明旨在提供一种既可以降低训练的时间成本，又可以消除个人判断的主观性 的用于齿科实时训练和评估的装置、系统以及方法。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0005] -种齿科实时训练和评估装置，包括导航仪、被动反光小球、安装基座、牙齿训练 模型、齿科手机、手机夹具。
[0006] 其中所述安装基座的数量为两个，一个安装在所述牙齿训练模型的操作侧牙床 上，另一个安装在所述齿科手机上，每一所述安装基座上均设置有多个所述被动反光小球； 所述导航仪、所述牙齿训练模型和所述齿科手机通过所述手机夹具连接。
[0007] 所述导航仪用于发射红外光线至所述被动反光小球上，同时接收所述被动反光小 球发射回的红外光线并进行分析，确定所述齿科手机和所述牙齿训练模型的位置。
[0008] 进一步地还包括连接座，每一所述被动反光小球通过所述连接座固定在所述安装 基座上；所述安装基座为被动刚体安装基座，所述齿科手机为齿科1?速润轮手机并通过空 压机产生的气压推动运行。
[0009] -种齿科实时训练和评估系统，采用上述所述的齿科实时训练和评估装置，其具 体包括：
[0010] 人员管理模块，用于供管理人员对训练人员的信息进行录入、权限授予和分配课 程的操作。
[0011] 课程向导模块，对于不同的科目和课程，给出当前选中课程的课程介绍，引导具有 相应授权权限的所述训练人员完成课程选择的操作。
[0012] 实时导航捕捉模块，用于通过导航仪和被动反光小球，以及所述被动反光小球和 齿科手机的相对位置关系，计算出所述齿科手机的钻头尖端的空间坐标、训练模型的牙齿 的空间坐标并发送给3D模型跟踪显示模块。
[0013] 3D模型跟踪显示模块，用于通过把所述训练模型进行3D建模，将实物显示在计算 机屏幕上，并且根据所述实时导航捕捉模块中计算出来的实物坐标，在计算机中虚拟出所 述齿科手机，并将所述齿科手机和牙齿的位置进行实时显示。
[0014] 指导及评分模块，用于指导课程训练并且对训练结果进行评分。
[0015] 进一步地所述指导及评分模块包括备牙实时指导及评分单元和/或种植实时指 导及评分单元和/或窝洞实时指导及评分单元和/或根管实时指导及评分单元。
[0016] 进一步地还包括信息保存模块，用于存储所述训练人员的信息及其评分结果。
[0017] 进一步地还包括车针库导入模块，用于将车针和/或钻头工具导入到所述3D模型 跟踪显示模块中。
[0018] 一种齿科实时训练和评估系统方法，采用上述所述的齿科实时训练和评估系统， 包括如下步骤：
[0019] S1 :管理人员通过人员管理模块对训练人员的信息进行录入、权限授予和分配课 程的操作；
[0020] S2:具有相应授权权限的所述训练人员在所述课程向导模块的引导下完成课程选 择的操作；
[0021] S3 :判断导航仪是否正确连接，若是进入步骤S4 ;
[0022] S4 :所述训练人员在指导及评分模块的指导下进行操作，同时实时导航捕捉模块 通过导航仪和被动反光小球，以及所述被动反光小球和齿科手机的相对位置关系，计算出 所述齿科手机的钻头尖端的空间坐标、训练模型的牙齿的空间坐标并发送给3D模型跟踪 显示模块；
[0023] S5 :所述3D模型跟踪显示模块通过把所述训练模型进行3D建模，将实物显示在计 算机屏幕上，并且根据所述实时导航捕捉模块中计算出来的实物坐标，在计算机中虚拟出 所述齿科手机，并将所述齿科手机和牙齿的位置进行实时显示；
[0024] S6 :所述指导及评分模块对训练结果进行评分。
[0025] 进一步地所述指导及评分模块包括备牙实时指导及评分单元和/或种植实时指 导及评分单元和/或窝洞实时指导及评分单元和/或根管实时指导及评分单元。
[0026] 进一步地还包括：通过信息保存模块存储所述训练人员的信息及其评分结果。
[0027] 进一步地还包括：通过车针库导入模块将车针和/或钻头工具导入到所述3D模型 跟踪显示模块中。
[0028] 采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
[0029] 1.本发明所述的齿科实时训练和评估装置，结构合理、制备成本较低。通过导航仪 与被动反光小球的配合可以实现精准的定位，再结合计算机进行建模，既可以精准的测定 训练人员的训练水平，同时也有利于教学水平和训练人员实际操作能力的提高。其中所述 被动反光小球不需要电力提供红外光，而且由被动反光小球组成的集合个体小，并且不受 电线限制，可灵活自由安置在手术器械的各个位置。更为重要的是被动反光小球不会产生 红外光源，干扰其他手术器械，可以根据需求定制被动反光小球集合的形状和位置，扩大 手术器械的可见范围。
[0030] 2.本发明所述的齿科实时训练和评估系统，可以为学校、医院、诊所等口腔专业人 员提供示教、临床训练、考试等操作服务，通过仿真训练，为专业人员提供实时指导和专业 评估，提高操作者实际操作技术。针对一些医学院校和医院已有一些齿科训练设备的，可依 据实际情况，在已有设备上增加零部件，实现功能的拓展。同时也可根据客户的要求提供 "私人定制"服务，满足各种医疗院校和医院的需要，也将为我国培养更多的优秀口腔医务 人员做出贡献。
[0031] 3.本发明所述的齿科实时训练和评估方法，可以为学校、医院、诊所等口腔专业人 员提供示教、临床训练、考试等操作服务，通过仿真训练，为专业人员提供实时指导和专业 评估，提高操作者实际操作技术。针对一些医学院校和医院已有一些齿科训练设备的，可依 据实际情况，在已有设备上增加零部件，实现功能的拓展。同时也可根据客户的要求提供 "私人定制"服务，满足各种医疗院校和医院的需要，也将为我国培养更多的优秀口腔医务 人员做出贡献。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1为一种实施例所述的安装基座与被动反光小球组合后的结构示意图；
[0033] 图2为一种实施例所述的被动反光小球的结构示意图；
[0034] 图3为一种实施例所述的一种齿科实时训练和评估系统结构示意图；
[0035] 图4为一种实施例所述的一种齿科实时训练和评估方法流程图。
[0036] 其中：1.安装基座，11.安装孔，2.被动反光小球，21.球体，22.反光镀膜，23.连 接座入口。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0038] 实施例1
[0039] 本实施例所述的一种齿科实时训练和评估装置，包括导航仪、被动反光小球2、安 装基座1、牙齿训练模型、齿科手机、手机夹具。
[0040] 其中所述安装基座1的数量为两个，一个安装在所述牙齿训练模型的操作侧牙床 上，另一个安装在所述齿科手机上，每一所述安装基座1上均设置有多个所述被动反光小 球2,所述安装基座1上设有安装孔11，通过所述安装孔11与所述牙齿训练模型的操作侧 牙床或所述齿科手机固定；所述导航仪、所述牙齿训练模型和所述齿科手机通过所述手机 夹具连接。如图1所示，为本实施例所述的一种安装基座1与被动反光小球2组合后的结 构示意图，所述安装基座1的具体形状可以为十字架结构，也可以为其他结构，本实施例对 此不作限定。
[0041] 所述导航仪用于发射红外光线至所述被动反光小球2上，同时接收所述被动反光 小球2发射回的红外光线并进行分析，确定所述齿科手机和所述牙齿训练模型的位置。
[0042] 本实施例还包括连接座，每一所述被动反光小球2通过所述连接座固定在所述安 装基座1上；所述安装基座1为被动刚体安装基座1，所述齿科手机为齿科1?速润轮手机并 通过空压机产生的气压推动运行。由于所述牙齿训练模型、所述齿科手机和所述手机夹具 的结构及设计本领域技术人员应当知晓，故此处不再赘述。
[0043] 如图2所示，所述被动反光小球2包括球体21、反光镀膜22和连接座入口 23,所 述反光镀膜22粘结在所述球体21外围，所述球体21内设有一连接座入口 23,所述球体21 的直径为11. 5mm，所述反光镀膜22的厚度为50 μ m，所述连接座通过所述连接座入口 23固 定所述被动反光小球2。
[0044] 本实施例所述的齿科实时训练和评估装置，结构合理、制备成本较低。通过导航仪 与被动反光小球2的配合可以实现精准的定位，再结合计算机进行建模，既可以精准的测 定训练人员的训练水平，同时也有利于教学水平和训练人员实际操作能力的提高。其中所 述被动反光小球2不需要电力提供红外光，而且由被动反光小球2组成的集合个体小，并 且不受电线限制，可灵活自由安置在手术器械的各个位置。更为重要的是被动反光小球2 不会产生红外光源，干扰其他手术器械，可以根据需求定制被动反光小球2集合的形状和 位置，扩大手术器械的可见范围。
[0045] 实施例2
[0046] 如图3所示为本实施例所述的一种齿科实时训练和评估系统，采用实施例1所述 的齿科实时训练和评估装置，其具体包括：
[0047] 人员管理模块，用于供管理人员对训练人员的信息进行录入、权限授予和分配课 程的操作。
[0048] 课程向导模块，对于不同的科目和课程，给出当前选中课程的课程介绍，引导具有 相应授权权限的所述训练人员完成课程选择的操作。所述课程介绍包括但不限于课程图片 预览和/或课程内容说明和/或课程注意点说明。
[0049] 实时导航捕捉模块，用于通过导航仪和被动反光小球，以及所述被动反光小球和 齿科手机的相对位置关系，计算出所述齿科手机的钻头尖端的空间坐标、训练模型的牙齿 的空间坐标并发送给3D模型跟踪显示模块。
[0050] 3D模型跟踪显示模块，用于通过把所述训练模型进行3D建模，将实物显示在计算 机屏幕上，并且根据所述实时导航捕捉模块中计算出来的实物坐标，在计算机中虚拟出所 述齿科手机，并将所述齿科手机和牙齿的位置进行实时显示。所述3D模型跟踪显示模块可 以按照实际坐标与虚拟坐标1:1的比例显示所述齿科手机和牙齿的位置，也可以按照其他 比例来显示，由于其设定为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。
[0051] 指导及评分模块，用于指导课程训练并且对训练结果进行评分。所述指导及评分 模块预先内置有设定好的训练步骤，并结合所述实时导航捕捉模块内获得的实际的空间坐 标位置来指引所述训练人员进行相应的操作，其指引方式可以是文字也可以是语音，由于 其为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。所述指导及评分模块还预先内置 有判定标准与评分标准，其结合所述3D模型跟踪显示模块的3D建模的结果进行判定和评 分，从而可以以数字这种更为直观的方式判定所述训练人员的水平，使得教与学都更为简 单。
[0052] 优选地所述指导及评分模块包括备牙实时指导及评分单元和/或种植实时指导 及评分单元和/或窝洞实时指导及评分单元和/或根管实时指导及评分单元。本领域技术 人员应当知晓，所述指导及评分模块包括但不限于上述，本领域技术人员完全可以根据实 际的使用需求对其进行功能扩展和形式变换，任何显而易见的形式变化和功能拓展均在本 实施例的保护范围之内。
[0053] 本实施例还包括信息保存模块，用于存储所述训练人员的信息及其评分结果。不 仅便于记录所述训练人员的训练结果，同时也有利于对所述训练人员的长期训练结果进行 分析和比较，有利于促进所述训练人员的实际操作水平。
[0054] 优选地还包括车针库导入模块，用于将车针和/或钻头工具导入到所述3D模型跟 踪显示模块中。为了适应不同的教学环境，针对某些院校已有的车针、钻头，把已有的车针、 钻头录入到系统中，避免重复购买功能相同的车针、钻头。
[0055] 本实施例所述的齿科实时训练和评估系统，可以为学校、医院、诊所等口腔专业人 员提供示教、临床训练、考试等操作服务，通过仿真训练，为专业人员提供实时指导和专业 评估，提高操作者实际操作技术。针对一些医学院校和医院已有一些齿科训练设备的，可依 据实际情况，在已有设备上增加零部件，实现功能的拓展。同时也可根据客户的要求提供 "私人定制"服务，满足各种医疗院校和医院的需要，也将为我国培养更多的优秀口腔医务 人员做出贡献。
[0056] 实施例3
[0057] 如图4所示为本实施例所述的一种齿科实时训练和评估系统方法，采用实施例2 所述的齿科实时训练和评估系统，其具体包括如下步骤：
[0058] S1 :管理人员通过人员管理模块对训练人员的信息进行录入、权限授予和分配课 程的操作；
[0059] S2:具有相应授权权限的所述训练人员在所述课程向导模块的引导下完成课程选 择的操作；当所述训练人员进行课程选择时，对于不同的科目和课程，所述课程向导模块给 出当前选中课程的课程介绍，引导所述训练人员完成课程选择的操作。其中所述课程介绍 包括但不限于课程图片预览和/或课程内容说明和/或课程注意点说明。
[0060] S3 :判断导航仪是否正确连接，若是进入步骤S4 ;如果不能正确连接，手工进行调 整直至可以正确连接。其判断方法可以人为判断也可以通过进行验证性试验判断，由于其 为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。
[0061] S4 :所述训练人员在指导及评分模块的指导下进行操作，同时实时导航捕捉模块 通过导航仪和被动反光小球，以及所述被动反光小球和齿科手机的相对位置关系，计算出 所述齿科手机的钻头尖端的空间坐标、训练模型的牙齿的空间坐标并发送给3D模型跟踪 显示模块；
[0062] S5 :所述3D模型跟踪显示模块通过把所述训练模型进行3D建模，将实物显示在计 算机屏幕上，并且根据所述实时导航捕捉模块中计算出来的实物坐标，在计算机中虚拟出 所述齿科手机，并将所述齿科手机和牙齿的位置进行实时显示；所述3D模型跟踪显示模块 可以按照实际坐标与虚拟坐标1:1的比例显示所述齿科手机和牙齿的位置，也可以按照其 他比例来显示，由于其设定为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。
[0063] S6 :所述指导及评分模块对训练结果进行评分。所述指导及评分模块预先内置有 设定好的训练步骤，并结合所述实时导航捕捉模块内获得的实际的空间坐标位置来指引所 述训练人员进行相应的操作，其指引方式可以是文字也可以是语音，由于其为本领域技术 人员的常规技术手段，故此处不再赘述。所述指导及评分模块还预先内置有判定标准与评 分标准，其结合所述3D模型跟踪显示模块的3D建模的结果进行判定和评分，从而可以以数 字这种更为直观的方式判定所述训练人员的水平，使得教与学都更为简单。
[0064] 优选地所述指导及评分模块包括备牙实时指导及评分单元和/或种植实时指导 及评分单元和/或窝洞实时指导及评分单元和/或根管实时指导及评分单元。本领域技术 人员应当知晓，所述指导及评分模块包括但不限于上述，本领域技术人员完全可以根据实 际的使用需求对其进行功能扩展和形式变换，任何显而易见的形式变化和功能拓展均在本 实施例的保护范围之内。
[0065] 本实施例还包括：通过信息保存模块存储所述训练人员的信息及其评分结果。如 此不仅便于记录所述训练人员的训练结果，同时也有利于对所述训练人员的长期训练结果 进行分析和比较，有利于促进所述训练人员的实际操作水平。
[0066] 优选地还包括：通过车针库导入模块将车针和/或钻头工具导入到所述3D模型跟 踪显示模块中。为了适应不同的教学环境，针对某些院校已有的车针、钻头，把已有的车针、 钻头录入到系统中，避免重复购买功能相同的车针、钻头。
[0067] 本实施例所述的齿科实时训练和评估方法，可以为学校、医院、诊所等口腔专业人 员提供示教、临床训练、考试等操作服务，通过仿真训练，为专业人员提供实时指导和专业 评估，提高操作者实际操作技术。针对一些医学院校和医院已有一些齿科训练设备的，可依 据实际情况，在已有设备上增加零部件，实现功能的拓展。同时也可根据客户的要求提供 "私人定制"服务，满足各种医疗院校和医院的需要，也将为我国培养更多的优秀口腔医务 人员做出贡献。
[0068] 以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的任何等同变化，均 应仍处于本发明的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1. 一种齿科实时训练和评估装置，其特征在于，包括导航仪、被动反光小球、安装基座、 牙齿训练模型、齿科手机、手机夹具； 其中所述安装基座的数量为两个，一个安装在所述牙齿训练模型的操作侧牙床上，另 一个安装在所述齿科手机上，每一所述安装基座上均设置有多个所述被动反光小球；所述 导航仪、所述牙齿训练模型和所述齿科手机通过所述手机夹具连接； 所述导航仪用于发射红外光线至所述被动反光小球上，同时接收所述被动反光小球发 射回的红外光线并进行分析，确定所述齿科手机和所述牙齿训练模型的位置。
2. 如权利要求1所述的齿科实时训练和评估装置，其特征在于：还包括连接座，每一所 述被动反光小球通过所述连接座固定在所述安装基座上；所述安装基座为被动刚体安装基 座，所述齿科手机为齿科高速涡轮手机并通过空压机产生的气压推动运行。
3. -种齿科实时训练和评估系统，其特征在于，采用权利要求1或2任一所述的齿科实 时训练和评估装置，其具体包括： 人员管理模块，用于供管理人员对训练人员的信息进行录入、权限授予和分配课程的 操作； 课程向导模块，对于不同的科目和课程，给出当前选中课程的课程介绍，引导具有相应 授权权限的所述训练人员完成课程选择的操作； 实时导航捕捉模块，用于通过导航仪和被动反光小球，以及所述被动反光小球和齿科 手机的相对位置关系，计算出所述齿科手机的钻头尖端的空间坐标、训练模型的牙齿的空 间坐标并发送给3D模型跟踪显示模块； 3D模型跟踪显示模块，用于通过把所述训练模型进行3D建模，将实物显示在计算机屏 幕上，并且根据所述实时导航捕捉模块中计算出来的实物坐标，在计算机中虚拟出所述齿 科手机，并将所述齿科手机和牙齿的位置进行实时显示； 指导及评分模块，用于指导课程训练并且对训练结果进行评分。
4. 如权利要求3所述的齿科实时训练和评估系统，其特征在于：所述指导及评分模块 包括备牙实时指导及评分单元和/或种植实时指导及评分单元和/或窝洞实时指导及评分 单元和/或根管实时指导及评分单元。
5. 如权利要求4所述的齿科实时训练和评估系统，其特征在于：还包括信息保存模块， 用于存储所述训练人员的信息及其评分结果。
6. 如权利要求3-5任一所述的齿科实时训练和评估系统，其特征在于：还包括车针库 导入模块，用于将车针和/或钻头工具导入到所述3D模型跟踪显示模块中。
7. -种齿科实时训练和评估系统方法，其特征在于，采用权利要求3-6任一所述的齿 科实时训练和评估系统，包括如下步骤： 51 :管理人员通过人员管理模块对训练人员的信息进行录入、权限授予和分配课程的 操作； 52 :具有相应授权权限的所述训练人员在所述课程向导模块的引导下完成课程选择的 操作； 53 :判断导航仪是否正确连接，若是进入步骤S4 ; 54 :所述训练人员在指导及评分模块的指导下进行操作，同时实时导航捕捉模块通过 导航仪和被动反光小球，以及所述被动反光小球和齿科手机的相对位置关系，计算出所述 齿科手机的钻头尖端的空间坐标、训练模型的牙齿的空间坐标并发送给3D模型跟踪显示 模块； 55 :所述3D模型跟踪显示模块通过把所述训练模型进行3D建模，将实物显示在计算机 屏幕上，并且根据所述实时导航捕捉模块中计算出来的实物坐标，在计算机中虚拟出所述 齿科手机，并将所述齿科手机和牙齿的位置进行实时显示； 56 :所述指导及评分模块对训练结果进行评分。
8. 如权利要求7所述的齿科实时训练和评估方法，其特征在于：所述指导及评分模块 包括备牙实时指导及评分单元和/或种植实时指导及评分单元和/或窝洞实时指导及评分 单元和/或根管实时指导及评分单元。
9. 如权利要求8所述的齿科实时训练和评估方法，其特征在于，还包括： 通过信息保存模块存储所述训练人员的信息及其评分结果。
10. 如权利要求7-9任一所述的齿科实时训练和评估方法，其特征在于，还包括： 通过车针库导入模块将车针和/或钻头工具导入到所述3D模型跟踪显示模块中。
【文档编号】G06F17/50GK104123874SQ201410397152
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】陈云, 卢曙光, 王国泰, 侯文露, 朱国华 申请人:苏州迪凯尔医疗科技有限公司