[发明专利]用于确定牙科器械的空间坐标的混合现实系统和方法

说明书

本公开内容涉及一种用于确定牙科器械的空间坐标的混合现实系统和方法。公开了一种用于在不具有固定的口腔内参考点的情况下确定牙科器械的空间位置的混合现实系统和方法。提供了包括至少两个摄像机的基于口腔内图像传感器的定位装置，以感测和跟踪正在使用的牙科器械的移动。获得与牙科器械的移动和定向有关的三维坐标，用于在混合现实环境中实时或延迟使用。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月2日提交的临时申请第62/566,841号在35 U.S.C.§119(e)下的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用

通过引用致密盘上提交的材料的并入

不适用

联合研究协议各方的名称

不适用

技术领域

本发明涉及用于确定牙科器械的空间坐标的混合现实系统和方法。

背景技术

本发明涉及用于确定牙科器械的空间坐标的混合现实系统和方法。混合现实(“MR”)指的是将真实环境和虚拟环境融合以创建新的环境和可视化，其中物理和数字对象共存并且实时交互。在医疗领域，MR已经被用于协助外科医生计划和执行外科手术。医学相关的MR环境中的精度和准确度至关重要，因为精度和准确度不足可能导致严重的患者伤害。

在牙科领域中，已经使用摄像机来提供患者口腔内解剖结构(例如颅骨、上颌骨、下颌骨和齿列)的图像，然后将其用于制造牙科植入物或假体或者提供口腔内对象的静止位置/定位，例如口腔内映射。此外，为了提供定位或映射数据，在患者口腔内固定参考点。然而，在MR环境中执行牙科手术时，能够精确地跟踪主动移动的牙科器械的位置是至关重要的。因此，需要用于确定牙科器械的空间坐标的系统和方法。

本发明使得牙科专业人员能够在不具有固定的口腔内参考点的情况下在MR环境中确定牙科器械(其可以是静止的或主动移动的)的空间位置，使得牙科专业人员可以计划、设计以及精确且准确地执行要对患者执行的牙科手术。本发明包括基于口腔内图像传感器的位置检测装置。基于口腔内图像传感器的位置检测装置包括检测牙科器械的空间坐标的两个或更多个摄像机，生成其数据，并且在延迟时间或实时提供要在MR环境中使用的所述数据。重建并显示患者的颅面解剖结构的图像和牙科器械的位置以供牙科专业人员观看。通过各种显示器，牙科专业人员将能够精确地控制和跟踪牙科器械的移动，以确保精确地执行外科手术。

发明内容

本发明公开了一种位于患者口腔中的基于口腔内传感器的定位和导航装置，其感测和跟踪牙科器械(其可以可选地包括传感器)的移动和位置。本发明的用途之一是使人能够在不具有固定的口腔内参考点的情况下在MR环境中确定牙科器械(其可以是静止的或主动移动的)的空间位置。MR环境可以基于限定空间，例如患者的口腔内空间。限定空间可以由一定数目的平行平面限定，其中每个平面包括一定数目的点，其中每个点具有一组三维坐标(X，Y，Z)。就数字图形表示而言，每个点可以与像素同义。例如，如果33mm(毫米)乘33mm的平面包括1280乘1280像素，那么每个像素将在限定空间内表示大约0.02578mm(33mm除以1280)乘0.02578mm的子空间。因此，每个像素的坐标将表示限定空间内的某个子空间。如果诸如牙科器械的对象的点位于某个子空间内，则该子空间的像素的坐标可以用于识别对象的点的空间位置。如果平面包括更多像素，则每个像素将表示更小(或更精细)的空间，或更高的分辨率，如图示中所述，这将转化为高精度或高准确度。