基于CBCT设备的小牙片拍摄系统的制作方法

基于cbct设备的小牙片拍摄系统
技术领域
1.本发明涉及口腔医疗设备技术领域，具体涉及一种基于cbct设备的小牙片拍摄系统。


背景技术：

2.牙片机通常由x射线发生装置及其支撑部件组成，配合口内影像接收器使用，用于对牙齿进行x射线摄影，获得影像供临床诊断用。一般可以同时拍1到4颗牙齿的二维影像，其优点在于可以1：1比例真实再现口腔内牙齿、牙龈、牙骨等的相对位置情况，可以帮助确定个别牙齿龋坏程度、炎症扩散范围、牙齿周围骨头状况、隔壁牙齿情况等等。
3.牙科cbct，又称为口腔颌面锥形束ct、数字容积体层摄影。cbct设备主要包括有高压光源、平板探测器和运动系统，高压光源负责产生x射线，平板探测器负责接收x射线，运动系统负责带动高压光源和平板探测器移动和旋转。cbct设备能在十几秒时间内完成患者口腔扫描，进而生成高精度的三维影像，可以360
°
全方位立体观测牙床的骨质密度、牙槽骨本身的高度、宽度等数据，不仅能重建整个颅面区的结构，对颌面骨质结构进行测量，而且还能重建精细的解剖细节。
4.依据卫计委发布的《医疗机构基本标准(试行)》2017版，口腔诊所必须配备x光牙片机，同时诊所要开展正畸和种植业务，口腔cbct也是必不可少的设备。因此，口腔诊所一般会配备两种x射线影像设备：牙片机和cbct。
5.按照国家标准《gbz130-2020医用x射线诊断放射防护要求》，这两台独立的x射线影像设备必须分别放置在两个屏蔽间内。不管是从屏蔽间的建造成本考虑，还是从两台设备的分开采购成本、租房成本考虑，现有的诊所影像设备配置方式都增加了口腔诊所的开业和运营成本。利用cbct实现牙片机的功能，能够为客户节省较大的成本，因此基于cbct的牙片机拍摄方案具有重要的实用意义。


技术实现要素：

6.本发明为解决现有技术中口腔诊所需同时配备牙片机和cbct设备导致成本高的技术问题，提出了一种基于cbct设备的小牙片拍摄系统，使得cbct设备增加一个新的功能，可进行小牙片拍摄，替代传统的牙片机，为诊所节省更多的开业和运营成本。
7.本发明的技术方案：
8.一种基于cbct设备的小牙片拍摄系统，包括：
9.参数设置模块，用于选择待拍摄牙位和确定所述cbct设备的旋转臂的运动参数；
10.拍摄轨迹控制模块，用于根据所述运动参数控制所述旋转臂运动，使得在水平方向上，所述cbct设备的高压光源发出的射线与所述待拍摄牙位垂直；
11.万向小牙片颌托装置，用于调整人体的头部摆位，使得在垂直方向上，所述高压光源发出的射线与所述待拍摄牙位垂直。
12.进一步地，所述参数设置模块还用于确定曝光剂量，所述曝光剂量包括曝光电压、
曝光电流和曝光时间。
13.进一步地，所述曝光剂量和所述旋转臂的运动参数根据不同的待拍摄牙位预先设定。
14.进一步地，所述旋转臂的运动参数包括旋转中心平移参数和旋转角度参数，所述拍摄轨迹控制模块根据所述旋转中心平移参数控制所述旋转臂的旋转中心沿牙弓曲线的对称中心线从起始位置移动一定距离到达目标位置，所述拍摄轨迹控制模块根据所述旋转角度参数控制所述旋转臂旋转一定角度，使得在水平方向上，所述高压光源发出的射线与所述待拍摄牙位垂直；
15.所述旋转臂的旋转中心移动一定距离到达目标位置时，使得水平方向上，所述旋转臂的旋转中心和所述待拍摄牙位的连线与牙弓曲线上所述待拍摄牙位所在的切线垂直；所述旋转臂旋转一定角度后，使得在水平方向上，所述高压光源发出的射线与所述牙弓曲线上所述待拍摄牙位所在的切线垂直。
16.进一步地，所述万向小牙片颌托装置包括有上颌托和下颌托，所述上颌托包括有万向球体和用于承托人体头部的承托部，所述下颌托包括有万向球座和用于支撑固定的支撑部，所述上颌托和下颌托通过所述万向球体和万向球座配合进行万向运动。
17.进一步地，所述万向球体上均布设置有多个球头柱塞，所述万向球座内均布设置有若干个圆孔槽，所述万向球体和万向球座在进行万向运动时，通过球头柱塞的球头卡入圆孔槽内进行定位。
18.进一步地，所述万向球体包括相互垂直的第一经度框体和第二经度框体，所述第一经度框体和第二经度框体的底部连接点设有一个公共的球头柱塞，所述第一经度框体上间隔m度均匀设置有多个球头柱塞，所述第二经度框体上也间隔m度均匀设置有多个球头柱塞，所述万向球座内在经纬度方向上间隔n度均匀设置有若干个圆孔槽，其中m和n均为正整数，且m为n的整数倍。
19.进一步地，所述基于cbct设备的小牙片拍摄系统还包括有定位装置，所述定位装置包括口外定位环、连接杆和口内咬合部，所述口外定位环垂直于所述连接杆，所述连接杆在所述口内咬合部被咬合时与所述待拍摄牙位垂直，通过所述万向小牙片颌托装置调整人体的头部摆位，直至所述口外定位环对准所述高压光源。
20.进一步地，所述连接杆为可延长的伸缩式结构。
21.进一步地，所述基于cbct设备的小牙片拍摄系统还包括有用于成像的口内影像接收器。
22.采用上述技术方案后，本发明提供的一基于cbct设备的小牙片拍摄系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明通过参数设置模块进行待拍摄牙位的选择，然后通过拍摄轨迹控制模块来控制旋转臂的运动使得在水平方向上高压射线与待拍摄牙位垂直，以及通过万向小牙片颌托装置来调整人体的头部摆位使得在垂直方向上高压射线与待拍摄牙位垂直，从而最终保证射线与牙弓平面中待拍摄牙位所在的平面垂直，使得现有的cbct设备增加了小牙片拍摄功能，扩大了cbct设备的应用范围，可以替代传统牙片机，能够为诊所节省更多的运营费用，具有重要的实用意义。
附图说明
23.图1为本发明的参数设置模块和拍摄轨迹控制模块的工作原理示意图；
24.图2为本发明的万向小牙片颌托装置的整体结构示意图；
25.图3为本发明的万向小牙片颌托装置的爆炸示意图；
26.图4为本发明的定位装置的结构示意图；
27.图5为本发明的定位装置中的连接杆的结构示意图。
28.其中，
29.上颌托1，承托部11，万向球体12，第一经度框体121，第二经度框体122，球头柱塞13；下颌托2，支撑部21，万向球座22，圆孔槽23；口外定位环31，连接杆32。
具体实施方式
30.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
32.如图1-5所示，本实施例提供一种基于cbct设备的小牙片拍摄系统，包括有参数设置模块、拍摄轨迹控制模块和万向小牙片颌托装置，该系统能够使现有的cbct设备具备小牙片拍摄功能。
33.具体地，参数设置模块用于设置相关参数，如用于选择待拍摄牙位和确定cbct设备的旋转臂的运动参数，可通过工作站的软件界面进行设置，设置完成后旋转臂的运动参数被发送至拍摄轨迹控制模块。
34.拍摄轨迹控制模块根据接收到的旋转臂的运动参数控制旋转臂运动，包括但不限于直线运动、旋转运动等，使得在水平方向上，cbct设备的高压光源发出的射线与待拍摄牙位垂直，也就是从俯视角度看，高压光源发出的中心射线与牙弓曲线上待拍摄牙位所在的切线垂直，以保证相邻的牙齿尽可能的不重叠，但是由于各牙齿还偏向唇侧有一定的倾斜度，因此为了使得高压光源发出的射线与牙弓平面中待拍摄牙位所在的平面垂直，还需要在垂直方向上进行调整。
35.对此，本实施例通过设置万向小牙片颌托装置来调整人体的头部摆位，使得在垂直方向上，高压光源发出的射线与待拍摄牙位垂直，也就是从侧视角度看，高压光源发出的中心射线与待拍摄牙位垂直。如此通过水平方向和垂直方向的调整来保证高压光源发出的射线与牙弓平面中待拍摄牙位所在的平面垂直。
36.这样，本实施例通过参数设置模块进行待拍摄牙位的选择，然后通过拍摄轨迹控制模块来控制旋转臂的运动使得在水平方向上高压射线与待拍摄牙位垂直，以及通过万向小牙片颌托装置来调整人体的头部摆位使得在垂直方向上高压射线与待拍摄牙位垂直，从
而最终保证射线与牙弓平面中待拍摄牙位所在的平面垂直，配合口内胶片等口内影像接收器进行成像，使得现有的cbct设备增加了小牙片拍摄功能，扩大了cbct设备的应用范围，可以替代传统牙片机，能够为诊所节省更多的运营费用，具有重要的实用意义。
37.作为本发明的一个实施例，参数设置模块还用于确定曝光剂量，曝光剂量包括曝光电压、曝光电流和曝光时间，通过最佳的曝光剂量使得牙片更加清晰。本实施例中的曝光剂量和旋转臂的运动参数对应不同的牙位预先设定，当待拍摄牙位选择完成后，系统自动选择最佳的曝光剂量以及旋转臂的运动参数。当然，在其他实施例中也可手动进行设置。
38.作为本发明的一个实施例，旋转臂的运动参数包括旋转中心平移参数和旋转角度参数，其中，旋转中心平移参数为距离l，旋转角度参数为角度θ，每个拍摄牙位对应不同的距离l和角度θ。
39.首先，拍摄轨迹控制模块根据旋转中心平移参数控制旋转臂的旋转中心沿牙弓曲线的对称中心线方向从起始位置移动距离l到达目标位置，使得水平方向上，旋转臂的旋转中心和待拍摄牙位的连线与牙弓曲线上待拍摄牙位所在的切线垂直。具体地，如图1所示，旋转臂在起始位置(旋转中心起始点o1)时距离牙齿较远，此时旋转臂无论如何旋转均无法使得高压光源f发出的x射线与牙弓曲线上待拍摄牙位所在的切线垂直，因此需要根据待拍摄牙位所在的位置，先将旋转臂从起始位置(旋转中心起始点o1)移动距离l到达目标位置(旋转中心点o2)，使得目标位置即旋转中心点o2与待拍摄牙位之间的连线垂直于牙弓曲线上该待拍摄牙位所在的切线。
40.接着，拍摄轨迹控制模块根据旋转角度参数控制旋转臂旋转角度θ，使得在水平方向上，高压光源发出的射线与待拍摄牙位垂直。具体地，如图1所示，当旋转臂的旋转中心到达目标位置(旋转中心点o2)后，控制旋转臂绕该旋转中心旋转角度θ，以使得x射线穿过待拍摄牙位，即在水平方向上，高压光源发出的射线垂直于牙弓曲线上待拍摄牙位所在的切线。
41.作为本发明的一个实施例，如图2-3所示，万向小牙片颌托装置包括有上颌托1和下颌托2，上颌托1包括有万向球体12和用于承托人体头部的承托部11，下颌托2包括有万向球座22和用于支撑固定的支撑部21，上颌托1和下颌托2通过万向球体12和万向球座22配合进行万向运动。
42.理论上，万向球体12和万向球座22之间的万向运动可以采用现有技术中的任意一种配合方式来实现，例如通过万向球体和万向球座之间的摩擦力形成带有一定阻尼的万向运动形式。但是该种形式中没有对人体头部进行定位的功能，当人体头部摆位到合适位置后还是会存在摆动的可能，导致角度发生变化，影响拍摄结果。对此，本实施例在万向球体12上均布设置有多个球头柱塞13，通过调节球头柱塞13安装深度，使得上颌托1在装上球头柱塞13后可以顺利装入下颌托2，且不会脱离；同时，万向球座22内均布设置有若干个大小一致的圆孔槽23，使得球头柱塞13的球头在万向运动中遇到圆孔槽23便会卡位其中，起到定位的作用。如此既能实现万向角度的调节，而且能在调节后对人体下颌有效支撑和定位，满足小牙片的拍摄要求。
43.万向球体12上安装的球头柱塞13和万向球座22内的圆孔槽23分布的越密，最小调节角度越小，但是成本也会越高。本实施例对万向球体12的结构进一步简化，具体地，万向球体12包括有相互垂直的第一经度框体121和第二经度框体122，第一经度框体121和第二
经度框体122的顶部与承托部11连为一体，第一经度框体121和第二经度框体122的底部连接点设有一个公共的球头柱塞13，第一经度框体121上以该公共的球头柱塞13为中心，间隔m度均匀设置有多个球头柱塞13，第二经度框体122上也以该公共的球头柱塞13为中心，间隔m度均匀设置有多个球头柱塞13。而万向球座22内在经纬度方向上间隔n度均匀设置有若干个圆孔槽23，其中m和n均为正整数，且m为n的整数倍。示例性的，如图3所示，共包括有33颗防松球头柱塞13，其中，第一经度框体121上间隔18度均布设有17个(包括底部公共的一个)，第二经度框体122上也间隔18度均布设有17个(包括底部公共的一个)，而万向球座22内在经度和纬度方向上间隔9度均布设置若干个圆孔槽23。
44.这样，本实施例通过设置万向球体12包括第一经度框体121和第二经度框体122，而不是一个完整的球面，从而在满足调节角度需求的前提下，简化了万向球体12的结构和所需球头柱塞13的数量；并且通过设置万向球体12上球头柱塞13的间隔角度等于或者小于万向球座22中圆孔槽23的间隔角度，可在满足调节角度需求的前提下进一步减少球头柱塞13的数量。
45.通过该万向小牙片颌托装置可对人体的头部摆位进行调整，通过调节上颌托1的俯仰角和侧向角，使得牙弓曲线旋转一定角度，从而使得高压光源发出的射线与牙弓平面中待拍摄牙位所在的平面垂直。如图1所示，设待拍摄牙位的牙齿与竖向线的倾斜角度为β，那么通过对上颌托1在竖直方向上旋转调整β角度便可满足x射线垂直入射的拍摄要求。
46.每个拍摄牙位的牙齿的竖直倾斜角度不同，因此每个拍摄牙位对应要调整的旋转角度也不同。由于牙弓的对称性，只需给出8个不同位置的竖直倾斜角度即可拍摄14张牙片，在拍摄时，根据待拍摄牙位对应的竖直倾斜角度调整好倾斜放置的上颌托1，让患者适应上颌托1的位置，即根据有限数量的竖直倾斜角度来调整垂直方向的位置。根据小牙片的垂直摆位要求，具体的各拍摄牙位的倾斜方向和倾斜角度见下表表1，在使用时可略微进行调整，因人而异。
47.表1
48.[0049][0050]
虽然通过设置上述万向小牙片颌托装置可以对人体的头部摆位进行调整，但是在实际操作时仅通过肉眼的普通观察还是无法确定人体头部的摆位是否合适，因此为了尽可能地保证摆动角度的准确，本实施例还设置有定位装置来辅助定位。具体地，如图4所示，该定位装置包括有口外定位环31、连接杆32和口内咬合部(图中未示出)，口外定位环31垂直于连接杆32，连接杆32在口内咬合部被咬合时与待拍摄牙位垂直，通过万向小牙片颌托装置调整人体的头部摆位，直至口外定位环31的环口对准高压光源。如此在拍摄时，通过配合使用该定位装置，便可使得人体头部的摆位角度更加准确。需要说明的是，由于不同的拍摄牙位所处的位置和角度不同，因此对应不同的待拍摄牙位，需要配备相对应的定位装置，以使得连接杆32和待拍摄牙位垂直。
[0051]
优选地，如图5所示，该连接杆32为可延长的伸缩式结构，由于使用cbct设备在进行小牙片拍摄时，无法调节cbct设备的高压光源与所需拍摄的牙齿的距离，因此通过延长结构可减小口外定位环31与高压光源之间的距离，确保口外定位环31对准高压射线，从而确保人体头部的摆位角度准确。
[0052]
优选地，在拍摄过程中，还可以通过参数设置模块设置探测器抬升参数，以增加人体在旋转臂内的空间。
[0053]
下面对本实施例的基于cbct设备的小牙片拍摄系统的工作原理和工作步骤进行描述：
[0054]
步骤s1：在工作站端通过软件界面参数设置模块选择待拍摄牙位，发送小牙片拍摄模式参数；
[0055]
不同的拍摄牙位有相对应的默认的曝光剂量参数和旋转臂的运动参数，曝光剂量参数包括曝光电压、曝光电流和曝光时间，旋转臂的运动参数包括旋转中心平移参数和旋转角度参数。例如要拍摄左上4号牙，根据预先设定的对应该拍摄牙位所需的旋转中心平移参数和旋转角度参数，给出水平方向高压光源与牙弓曲线的位置关系，保证高压光源发出的射线与牙弓曲线上该待拍摄的4号牙所在的切线垂直。
[0056]
步骤s2：拍摄轨迹控制模块根据发送来的参数控制旋转臂运动，将旋转臂的旋转中心和旋转角度移动到特定位置，进入小牙片拍摄模式；
[0057]
首先旋转臂作平移运动，使得旋转中心从起始位置移动一定距离到达目标位置，然后旋转臂做旋转运动，绕旋转中心旋转一定角度，通过平移运动和旋转运动的配合，满足在水平方向上，高压光源发出的射线与牙弓曲线上该待拍摄的4号牙所在的切线垂直的要求。当然，也可先进行旋转运动再进行平移运动，本发明对两种运动的先后顺序不作限制。
[0058]
步骤s3：通过万向小牙片颌托装置调整倾斜角度，对患者进行摆位，达到预设值，满足小牙片的拍摄要求，然后进行拍摄。
[0059]
根据待拍摄牙位如上述4号牙位的倾斜角度要求，对万向小牙片颌托装置中的上颌托1进行倾斜角度调整，患者适应上颌托1的位置，并口含相对应的定位装置中的口内咬合部，根据定位装置中的口外定位环31与高压光源的对准关系适当调整上颌托1的倾斜角
度，从而确保口外定位环31的环口对准高压射线窗口，从而使得待拍摄的牙齿在垂直方向上也与射线垂直，即满足高压射线垂直入射待拍摄牙位的拍摄要求，然后配合口内胶片进行拍摄。
[0060]
由上述内容可知，本实施例提供的一种基于cbct设备的小牙片拍摄系统，使得现有的cbct设备增加了小牙片拍摄功能，扩大了cbct设备的应用范围，可以替代传统牙片机，能够为诊所节省更多的运营费用，具有重要的实用意义。
[0061]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。