基於多自由度變形模擬的弓絲回復力測量裝置的製作方法

2023-04-30 15:01:26 2

本實用新型涉及牙齒正畸領域，尤其是一種弓絲回復力測量裝置。

背景技術：

臨床正畸中，錯位牙齒的矯治力主要來自正畸弓絲的變形，變形之後的弓絲產生形狀回復力，回復力通過託槽傳遞到牙齒，再經牙周膜的緩衝和傳遞，最終作用在牙槽骨上，從而引起牙槽骨的一系列的改建，達到正畸矯正的目的。但目前的牙齒矯正技術仍存在不足之處，例如：牙齒在移動矯正過程中，弓絲變形所產生的回覆力並不清楚，不能準確的判斷牙齒所受到的力和力矩的大小、方向，矯治力過小則不能達到預期的效果，增加矯正周期，矯治力過大則可能導致病人的不舒適，而且過大矯治力有可能導致牙槽骨應力集中而破壞原有的口腔組織。

目前牙齒移動所需矯治力主要依靠醫生主觀判斷，醫生根據個人臨床經驗確定病人在不同矯治時期所需要的矯治力，進一步選擇不同截面、材料的弓絲用以施加該矯治力，幫助病人達到預期的矯治效果。這種方式主要依賴醫生臨床經驗，可靠性較差，弓絲通過變形所產生正畸矯治力並不能確定，不符合精確正畸的發展方向。

正畸治療中，牙齒矯治力主要由弓絲變形回復產生，弓絲在不同的變形方式下會產生不同的回覆力。因此，準確的測量正畸過程中弓絲在不同變形方式下所產生的回覆力系成為實現牙齒精確移動、進而實現口腔精確正畸的突破口。

技術實現要素：

為了克服已有口腔正畸治療中正畸弓絲在不同變形方式下所產生回復力無法準確測量的不足，本實用新型提供一種基於多自由度變形模擬的弓絲回復力測量裝置，實現不同牙列分布、多種空間變形下的弓絲矯治力測量；實現口腔正畸治療中正畸弓絲在不同變形方式下所產生回復力的精確測量，進一步指導醫生弓絲型號選擇和弓絲彎制，從而獲得高精度、高可靠性的正畸矯治方案。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種基於多自由度變形模擬的弓絲回復力測量裝置，所述測量裝置包括底板、弓絲形變加載裝置和用於模擬弓絲在人體口腔下的矯治環境的正畸矯治模擬平臺，所述弓絲形變加載裝置和正畸矯治模擬平臺位於所述底板上，

所述的弓絲形變加載裝置包括支座、多維移動裝置、力學傳感器固位底座、力學傳感器、力學傳感器前夾持裝置和測量連杆，所述的支座用於支持和固位弓絲形變加載裝置，所述測量連杆與弓絲在同一水平面，且測量連杆的軸向與弓絲測量點的外法線方向一致，所述支座底端與底板相連，所述支座頂端與多維移動裝置連接；所述的力學傳感器固位底座用於連接力學傳感器與六維移動裝置；所述的力學傳感器用於弓絲變形產生的正畸力系的測量；所述的力學傳感器前夾持裝置用於連接力學傳感器與測量連杆；所述的測量連杆連接力學傳感器前夾持裝置與裝配在弓絲上的託槽。

進一步，所述多維移動裝置為六維移動裝置，所述六維移動裝置實現沿空間坐標系XYZ軸的移動和轉動，坐標軸的轉動中心為弓絲測量點，從而對弓絲施加任意形式的移動載荷。

再進一步，所述正畸矯治模擬平臺包括模擬導軌、模擬牙齒和託槽，所述的模擬導軌與底板相連接，形狀輪廓與標準牙列形態一致，在不同牙位處導軌的弧度不同；所述的模擬牙齒為圓柱體，所述的模擬牙齒底端布置有與模擬導軌相匹配的滑槽，模擬牙齒可沿模擬導軌相對滑動，模擬牙齒之間間隙可調；待測試的正畸弓絲處的牙齒預設，弓絲的載荷通過測量點處的託槽施加；所述的託槽為臨床正畸用託槽，託槽與測量連杆連接在一起，測量弓絲通過託槽裝配在模擬牙齒上，弓絲與託槽之間可相對滑動。

更進一步，所述的待測試的正畸弓絲是標準弧形弓絲、T型弓絲或彎制的個性化弓絲。

所述測量裝置還包括用於弓絲回復力的數據採集和圖形繪製的計算機測量系統，所述力學傳感器與所述計算機測量系統連接。

所述計算機測量系統包括計算機和數據線，所述力學傳感器與所述數據線連接，所述數據線與所述計算機連接。

本實用新型的技術構思為：針對現有技術的問題，本實用新型提出一種基於多自由度變形模擬的弓絲回復力測量方法及裝置，可幫助臨床醫生在確定患者牙齒矯正量的情況下，測得弓絲因變形產生的矯治力大小，參照臨床最佳矯治力，進一步指導弓絲系列型號選擇和弓絲彎制，從而獲得更佳的正畸治療方案。

本實用新型的有益效果主要表現在：1、可以模擬弓絲在臨床正畸中受載荷而導致的任意變形情況；2、可以實現不同牙位、不同牙列間隙狀況下的弓絲回復力測量；3、該裝置同時可以實現弓絲變形過程中回復力的實時、動態測量；4、不同系列弓絲矯治力的測量，可用於指導臨床醫生弓絲型號選擇和弓絲彎制；5、正畸治療中，可用於模擬牙齒矯治過程，從而獲得矯治過程中的矯治力，為臨床正畸治療方案的設計作指導。

附圖說明

圖1是正畸弓絲回復力測量裝置示意圖；

圖2是弓絲形變加載裝置結構示意圖；

圖3是正畸矯治模擬平臺局部簡圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。

參照圖1～圖3，一種基於多自由度變形模擬的弓絲回復力測量裝置，包括底板1、弓絲形變加載裝置2、正畸矯治模擬平臺3和計算機測量系統4。

所述的底板1是整個弓絲回復力測量裝置的基礎；所述的弓絲形變加載裝置2主要用於對測量弓絲施加不同形式的形變載荷，包括牙齒根冠向、頰舌向以及近遠中向的位移和轉角，共六個方向的自由度，可以模擬測量弓絲在臨床正畸中受到的任意形式的載荷狀況。

所述的弓絲形變加載裝置2主要包括支座21、六維移動裝置22、力學傳感器固位底座23、力學傳感器24、力學傳感器前夾持裝置25、測量連杆26。所述的支座21用於支持和固位弓絲形變加載裝置2，保持測量連杆26與弓絲33在同一水平面，且測量連杆26的軸向與弓絲33測量點的外法線方向一致，支座21底端與底板1相連，頂端與六維移動裝置22連接；所述的六維移動裝置22可以實現沿空間坐標系XYZ軸的移動和轉動，坐標軸的轉動中心為弓絲33測量點，從而可以對弓絲33施加任意形式的移動載荷。所述的力學傳感器固位底座23用於連接力學傳感器24與六維移動裝置22；所述的力學傳感器24用於弓絲33變形產生的正畸力系的測量；所述的力學傳感器前夾持裝置25用於連接力學傳感器24與測量連杆26；所述的測量連杆26連接力學傳感器前夾持裝置25與裝配在弓絲33上的託槽34。

所述的正畸矯治模擬平臺3用於模擬弓絲在人體口腔下的矯治環境，其特徵在於包括模擬導軌31、模擬牙齒32、弓絲33、託槽34。所述的模擬導軌31與底板1相連接，形狀輪廓與標準牙列形態一致，在不同牙位處導軌的弧度不同；所述的模擬牙齒32為牙齒的簡化結構，假設牙齒為圓柱體，其底端布置有與模擬導軌31相匹配的滑槽，模擬牙齒32可沿模擬導軌31相對滑動，模擬牙齒32之間間隙可調，從而模擬不同牙位、不同間隙情況下的牙列分布；所述的弓絲33為待測試的正畸弓絲，弓絲33可以是標準弧形弓絲或者T型弓絲，也可以是彎制的個性化弓絲，弓絲33測量點出的牙齒預設，弓絲33的載荷通過測量點處的託槽34施加；所述的託槽34為臨床正畸用託槽，託槽34與測量連杆26連接在一起，測量弓絲33通過託槽34裝配在模擬牙齒32上，弓絲33與託槽34之間可以相對滑動。

所述的計算機測量系統4用於弓絲33回復力的數據採集和圖形繪製，主要包括數據線41和計算機42。

本實施例的基於多自由度變形模擬的弓絲回復力測量裝置實現的測量方法，包括以下步驟：

(1)構建弓絲回復力測量裝置，該裝置包括用於實現弓絲33沿牙齒根冠向、頰舌向以及近遠中向的移動和轉動，從而模擬弓絲33在人體口腔環境下的複雜變形情況的弓絲形變加載裝置2和用於模擬弓絲33在不同牙位處、不同牙齒間隙下的變形情況的正畸矯治模擬平臺3；

(2)將待測量弓絲33通過託槽34裝配在測量裝置上，調整模擬牙齒32的牙齒位置和牙齒間隙，模擬弓絲33在不同牙列狀況下受載情況；

(3)以裝配在弓絲33上的託槽34為載體，對弓絲33施加載荷，包括根冠向、頰舌向以及近遠中向的位移和轉角；

(4)通過計算機測量系統4進行數據採集和圖形繪製，從而獲得弓絲33變形回復力隨時間的變化情況。

本說明書實施例1所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護範圍不應當被視為僅限於實施例1所陳述的具體形式，本實用新型的保護範圍也包括本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。