一种互动式口腔模拟系统技术方案

本发明专利技术公开了一种互动式口腔模拟系统，包括显示装置和操作装置，所述显示装置用于展示所述装置和口腔模型的相对位置，所述操作装置用于模拟用户对与口腔器械的操作并反馈口腔器械的位置、空间姿态、状态信息。本发明专利技术提供的互动式口腔模拟系统，能直观的显示口腔牙齿、骨骼、牙周组织、舌、相关肌肉等组织，给用户直观的印象，同时还能模拟实际观察口腔的角度和视觉效果，更进一步的能模拟使用各种口腔操作器械，应用于口腔教学、展示以及模拟操作，可以给用户留下更直观的印象，甚至可以帮助用户积累操作经验。

An interactive oral simulation system

The invention discloses an interactive oral simulation system, including a display device and an operation device for displaying the relative position of the device and the oral model, and the operation device for simulating the user's operation with the oral device and feeding back the position, spatial posture and state information of the oral device. The Interactive Oral simulation system provided by the invention can visually display oral teeth, bones, periodontal tissues, tongues, related muscles and other tissues, give users an intuitive impression, at the same time can simulate the actual observation of oral angle and visual effect, and further can simulate the use of various oral manipulation instruments, and is applied to oral cavity. Teaching, displaying and simulating operations can leave users with a more intuitive impression and even help them accumulate operational experience.

【技术实现步骤摘要】
一种互动式口腔模拟系统
本专利技术属于虚拟现实领域，更具体地，涉及一种互动式口腔模拟系统。
技术介绍
口腔科教学中，需要深入理解牙齿的外部形态、内部构造以及头颈部与口腔相关的肌肉、骨骼等，相互关系错综复杂。虽然已经能用数字技术构造口腔各结构的立体模型，可以使学员对结构有比较直观的认识。然而口腔科教学中有许多手术操作，仅仅对口腔结构的视觉认识，不足以使得学员了解手术操作难度，因此需要有更直观和互动式的方式，进行口腔教学和操作模拟。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种互动式口腔模拟系统，其目的在于通过数字化的口腔3D模型显示及互动式的模拟器械操作，由此解决现有口腔教学展示手段不直观、无法进行操作模拟的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种互动式口腔模拟系统，包括显示装置和操作装置，所述显示装置用于展示所述装置和口腔模型的相对位置，所述操作装置用于模拟用户对与口腔器械的操作并反馈口腔器械的位置、空间姿态、状态信息。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其显示装置，可为外接式头显设备或者头戴式显示设备。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其显示装置包括头部姿态获取部件、上位机、图像显示部件；所述头部姿态获取部件，用于获取用户头部姿态信息；所述上位机，用于实时计算虚拟空间模型，所述虚拟空间包括口腔模型、以及所述操作装置模拟的操作模型，所述口腔模型相对于所述虚拟空间是位置固定的，所述操作装置模型根据所述操作装置的位置、空间姿态、以及状态信息呈现不同的影像，其相对于所述虚拟空间是位置可变的；所述图像显示部件，用于根据所述头部姿态获取部件获取的头部姿态以及所述上位机计算的虚拟空间模型，计算所述虚拟空间模型呈现于具有所述头部姿态的用户的图像，并将所述图像进行显示。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其头部姿态获取部件为外接式头显设备或者头戴式显示设备。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其虚拟空间模型，包括用于模拟口腔的口腔模型和用于模拟操作器械的操作装置模型。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其口腔模型按照如下方法建立：1)获取不同年龄段标准的口腔结构信息，所述年龄段包括：乳牙列时期、混合牙列时期、以及恒牙列时期，包括：上下颌骨、颞下颌关节、骨骼的位置、形状、硬度参数、以及上下颌骨内部结构结构；各牙齿位置、形状、内部结构、硬度参数；牙周组织位置、形状、硬度参数；舌肌、咬肌、颞肌、翼内肌、翼外肌的位置、形状；以及三叉神经以及面神经分布。2)根据步骤1)中获得的不同年龄段标准的口腔结构信息，针对每一年龄阶段，分别构建上下颌骨立体结构模型、各牙齿立体结构模型、牙周组织立体结构模型、舌立体结构模型、面部肌肉立体模型、以及神经分布立体结构模型；3)将步骤2)中获得的上下颌骨立体结构模型、各牙齿立体结构模型、牙周组织立体结构模型、舌立体结构模型、面部肌肉立体模型、以及神经分布立体结构模型复合为所述口腔模型。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其操作装置模型按照如下方法建立：A、获取不同操作器械的结构及状态信息，所述操作器械至少包括口腔内科器械，优选还包括口腔拔牙器械、口腔修复器械、口腔种植器械、和/或口腔正畸器械。所述口腔内科器械至少包括检查器械，优选还包括充填器械、抛光器械、根管预备器械、和/或窝洞预备器械。所述结构信息包括所述器械各部件的形状、大小及结合方式；所述状态信息包括状态种类、各状态下所述器械各个部件的相对位置、姿态；B、根据步骤A中获得的各种操作器械的结构及状态信息，构所述器械的立体模型；C、将步骤B中构建的所述器械的立体模型，与所述操作装置空间位置和姿态关联，根据所述操作装置空间位置和姿态的变化，确定所述操作装置模型与所述口腔模型的相对位置和相对空间姿态。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其操作装置，包括左操作臂和右操作臂，所述左右操臂作对称设置。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其左操作臂和右操作臂在与所述虚拟空间模型相应的实体空间内自由活动。优选地，所述互动式口腔模拟系统，其左操作臂和右操作臂具有传感器，用于获取所述左操作臂和右操作臂相对于所述实体空间的位置和空间姿态信息，所述位置和空间姿态信息与所述显示装置的虚拟空间模型相关联。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术提供的互动式口腔模拟系统，能直观的显示口腔牙齿、骨骼、牙周组织、舌、相关肌肉等组织，给用户直观的印象，同时还能模拟实际观察口腔的角度和视觉效果，更进一步的能模拟使用各种口腔操作器械，应用于口腔教学、展示以及模拟操作，可以给用户留下更直观的印象，甚至可以帮助用户积累操作经验。附图说明图1是本专利技术提供的互动式口腔模拟系统结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的口腔模型示意图；图3是本专利技术实施例提供的探针模型结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的口镜模型结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的镊子模型结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的操作装置例一的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的操作装置例二的结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：101为头部姿态获取部件，102为上位机，103为图像显示部件，201为左操作臂，202右操作臂,601为固定点，602为下臂，603为上臂，604为模拟臂，605为伸缩电缸,701为支撑臂。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种互动式口腔模拟系统，包括显示装置和操作装置，所述显示装置用于展示所述装置和口腔模型的相对位置，所述操作装置用于模拟用户对与口腔器械的操作并反馈口腔器械的位置、空间姿态、状态信息。所述显示装置，可为外接式头显设备或者头戴式显示设备。优选方案，所述显示装置包括头部姿态获取部件、上位机、图像显示部件。所述头部姿态获取部件，用于获取头部姿态信息，可为固定在用户头部的多个位移传感器，当所述装置为头戴式设备时，所述头部姿态获取部件为重力感应传感器和/或三轴陀螺仪。所述上位机，用于实时计算虚拟空间模型，所述虚拟空间包括口腔模型、以及所述操作装置模拟的操作模型，所述口腔模型相对于所述虚拟空间是位置固定的，所述操作装置模型根据所述操作装置的位置、空间姿态、以及状态信息呈现不同的影像，其相对于所述虚拟空间是位置可变的。所述图像显示部件，用于根据所述头部姿态获取部件获取的头部姿态信息以及所述上位机计算的虚拟空间模型，计算所述虚拟空间模型呈现于具有所述头部姿态的用户的图像，并将所述图像进行显示。所述虚拟空间模型，包括用于模拟口腔的口腔模型和用于模拟操作器械的操作装置模型，分别按照如下方法建立：口腔模型建立：1)获取不同年龄段标准的口腔结构信息，所述年龄段包括：乳牙列时期、混合牙列时期、以及恒牙列时期，包括：上下颌骨、颞下颌关节、骨骼的位置、形状、硬度参数、以及上下颌骨内部结构结构；各牙齿位置、形状、内部结构、硬度参数；牙周组织位置、形状、硬度参数；舌肌、咬肌、颞肌、翼内肌、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种互动式口腔模拟系统，其特征在于，包括显示装置和操作装置，所述显示装置用于展示所述装置和口腔模型的相对位置，所述操作装置用于模拟用户对与口腔器械的操作并反馈口腔器械的位置、空间姿态、状态信息。

【技术特征摘要】
1.一种互动式口腔模拟系统，其特征在于，包括显示装置和操作装置，所述显示装置用于展示所述装置和口腔模型的相对位置，所述操作装置用于模拟用户对与口腔器械的操作并反馈口腔器械的位置、空间姿态、状态信息。2.如权利要求1所述的互动式口腔模拟系统，其特征在于，所述显示装置，可为外接式头显设备或者头戴式显示设备。3.如权利要求1所述的互动式口腔模拟系统，其特征在于，所述显示装置包括头部姿态获取部件、上位机、图像显示部件；所述头部姿态获取部件，用于获取用户头部姿态信息；所述上位机，用于实时计算虚拟空间模型，所述虚拟空间包括口腔模型、以及所述操作装置模拟的操作模型，所述口腔模型相对于所述虚拟空间是位置固定的，所述操作装置模型根据所述操作装置的位置、空间姿态、以及状态信息呈现不同的影像，其相对于所述虚拟空间是位置可变的；所述图像显示部件，用于根据所述头部姿态获取部件获取的头部姿态以及所述上位机计算的虚拟空间模型，计算所述虚拟空间模型呈现于具有所述头部姿态的用户的图像，并将所述图像进行显示。4.如权利要求3所述的互动式口腔模拟系统，其特征在于，所述头部姿态获取部件为外接式头显设备或者头戴式显示设备。5.如权利要求3所述的互动式口腔模拟系统，其特征在于，所述虚拟空间模型，包括用于模拟口腔的口腔模型和用于模拟操作器械的操作装置模型。6.如权利要求5所述的互动式口腔模拟系统，其特征在于，所述口腔模型按照如下方法建立：1)获取不同年龄段标准的口腔结构信息，所述年龄段包括：乳牙列时期、混合牙列时期、以及恒牙列时期，包括：上下颌骨、颞下颌关节、骨骼的位置、形状、硬度参数、以及上下颌骨内部结构结构；各牙齿位置、形状、内部结构、硬度参数；牙周组织位置、形状、硬度参数；舌肌、咬肌、颞肌、翼内肌、翼外肌的位置、形状；以及三叉神经以及面神经分布。2)根据步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春桃，杜颖，杨春艳，
申请(专利权)人：泉州医学高等专科学校，
类型：发明
国别省市：福建,35