[发明专利]一种用于口腔种植手术的智能机器人系统

说明书

技术领域：

本发明属于医疗器械领域，涉及一种智能机器人系统，尤其是一种用于口腔种植手术的智能机器人系统，用于完成种植体的植入及修复体的快速、即时制作。

背景技术：

口腔种植是目前修复牙缺失最有效的方法。口腔种植学的技术要点是在患者颌骨合适的位置上，精准的按预定位点、角度和深度预备窝洞并植入种植体。随着计算机辅助种植系统(CAI)的发展，尤其是CT技术在口腔种植领域的应用，解决了常规二维透视成像技术所固有的影像失真、重叠、三维空间关系不明确等问题，从三维立体图像精确判断术区解剖情况，包括骨质、骨量、下颌神经管以及上颌窦位置等，使医生能够在实际骨空间找出最佳的种植位点并规划出合适的植入角度和深度。随着CAD/CAM技术的发展，种植手术导板利用快速成型(RP)技术将虚拟的医学图像和口腔的实际环境结合起来，帮助医生准确地在预先规划好的路径上完成手术操作。RP技术与计算机辅助规划结合的方法提供了术前的精确方案设计，开环地为术中准备种植方案，但是没有形成闭环。IGI(Image-guided navigational implantology)引入视觉传感器，帮助医生实时获取手术信息，准确把握窝洞预备的深度和角度误差。

这些技术虽然使得口腔种植技术有了很大的进步，但是种植操作仍然是通过人工完成的，手术时医生的主观因素对治疗结果影响很大：医生在狭小空间、非直视的情况下操作种植器械很不方便，尤其对于需要种植后牙的情况，并且手术医生的水平参差不齐，任何操作的微小失误和精度偏差都会影响到远期的功能和美观效果，甚至会损伤下颌神经、上颌窦底及鼻底黏膜等重要解剖结构，造成不必要的并发症。因此，极有必要采取某种手段进一步提高种植手术的精确度，并对种植手术的操作进行必要的规范和协助。

手术机器人以其手术精准、操控性强、微创等优点，给外科手术带来了革命性的变化，也给口腔医学的进一步发展提供了方向。但是已有外科机器人还不能很好地满足口腔治疗操作的要求，国际上现有口腔种植机器人相关工作中还存在一系列问题。

专利US 2016/0367343 A1中涉及一种种植机器人系统，该系统包括种植体植入装置、修复体制作装置、导航装置和手术规划装置。其中种植体植入装置用于完成种植窝洞的预备，修复体制作装置用于快速制作适配于种植体的修复体，导航装置用于引导种植体植入装置和修复体制作装置完成操作，手术规划装置用于术前设计种植体植入的位置、方向及设计修复体。该系统需要在病人口中戴入定位托盘前后各进行一次CT扫描，利用定位托盘通过触觉导航建立CT扫描空间与手术空间的映射关系；在导航的引导下，通过机器人完成术前规划设计的种植体植入,并快速制作修复体。该系统在实际应用中还存在以下不足：

①种植成功的关键是种植体与骨形成良好的骨结合，而骨结合的关键是种植体与预备的窝洞间不夹杂软组织，即种植体需要与骨组织完全接触。如果种植体与窝洞间夹杂了软组织，则容易形成纤维结合，种植体即会容易松动脱落，也就意味着种植失败。同时，种植体植入后，其周围至少有1mm厚的骨质包绕。否则，过薄的骨壁容易吸收，导致种植体暴露，除影响美观外，也会大大提高种植失败的风险。同时，如果种植位点是倾斜骨面，则会导致种植体一侧已经完全进入骨内，而另一侧暴露于骨外。这种情况同样会影响美观及种植成功率。所以，绝大多数种植手术需要在种植窝洞预备前进行种植位点的修整，以去除残留的骨膜、结缔组织及炎性肉芽组织等，避免软组织进入种植体与窝洞壁之间。同时，修除牙槽嵴上部较窄的牙槽骨、骨脊、骨尖及骨突等，为种植体创造一干净、平整、且足够宽度的骨床，确保种植体植入后至少有1mm厚的骨质包绕种植体，同时平整的骨床确保种植体上缘完全植入骨内。但是US 2016/0367343 A1中所述口腔种植机器人虽然可以根据预先规划好的路径进行种植窝洞的预备，却不具备种植位点的修整功能。这就使得种植机器人的适用范围大大缩窄，毕竟在临床实际操作中，能直接进行窝洞预备的情况是非常少的。绝大多数的种植位点都需要进行修整。将残留的骨膜、结缔组织及炎性肉芽组织完全去除，同时修整出一平整且足够宽度的骨床后，再行窝洞的预备及植体植入。