CN103040535A - 一种三维正畸力检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种三维正畸力检测装置，包括力传感器、测量杆和固定杆，所述测量杆的一端与待检测牙模固定连接，所述测量杆的另一端与固定杆的上端连接，所述固定杆的下端与所述力传感器连接，所述力传感器安装在力传感器滑动座上，所述力传感器滑动座与用以带动力传感器远离或靠近移动以及以牙模圆心为圆心的圆弧移动的导轨机构上，所述导轨机构固定在底座上。本发明提供一种直接测量、便于应用到临床、并及时修正正畸方案的三维正畸力检测装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种口腔固定矫治器的正畸力检测装置。
背景技术
口腔固定正畸是针对牙齿排列畸形或错牙合（牙合为一个字，下同），利用弓丝、托槽等组成的矫治器械，对牙齿施加机械矫治力和力矩，调整颜面骨骼、牙齿和颌面肌肉三者间的平衡和协调，经过一段时间的矫治后改善面型、排齐牙列并提高咀嚼效能。
在正畸中，无论方丝弓矫治器还是直丝弓矫治器，都是通过弓丝的变形将持续载荷实施在牙齿上，实现牙齿的移动。因此矫治器提供给牙齿的三维正畸力和力矩将决定牙齿的移动过程和移动量，正畸治疗过程中要实现牙齿精确的按需要移动必须先清楚地知道正畸系统所提供的力和力矩。许多不希望的牙齿移动正是因为对正畸力的认识和控制不清晰造成的。不正确的力和力矩会导致牙齿移动过量或不足，此时需要根据实际情况调整弓丝以加力或减力，这样将大为延长矫治的时间，同时可能造成牙周组织的吸收，增加矫治失败的风险，出现较大的不确定性。
目前正畸力的测量存在的问题：目前国内关于正畸力检测的报道一种是用四根弹簧作为测力元件来换算矫治器的力，这种方法需要复杂换算，而且无法得到牙齿所受的力矩值，也无法同时进行多牙测量。还有一种是用基于力传感器的测量装置进行测量，声称直接可以用于口内测量，但由于需要在托槽与和牙齿之间插入插拔垫片，在临床实际使用中是不可能实现的，因为现有的正畸矫治器械都是根据人体口 腔尺寸设计成标准尺寸的元件，不允许插入多余辅件，否则会影响病人戴上器械后舒适性和治疗效果，而且也会大大增加临床医生的工作量，无法得到真正的实施；更为重要的是测量的力学数据是已经佩戴了矫治器后的数据，无法用于临床实施前的正畸治疗方案的设计中，即使测量的力学数据不满意，也无法对正畸治疗方案进行根本的修改了。
发明内容
为了克服已有正畸力的测量方式的换算复杂、无法应用于临床、不能修正正畸方案的不足，本发明提供一种直接测量、便于应用到临床、并及时修正正畸方案的三维正畸力检测装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种三维正畸力检测装置，包括力传感器、测量杆和固定杆，所述测量杆的一端与待检测牙模固定连接，所述测量杆的另一端与固定杆的上端连接，所述固定杆的下端与所述力传感器连接，所述力传感器安装在力传感器滑动座上，所述力传感器滑动座与用以带动力传感器远离或靠近移动以及以牙模中心为圆心的圆弧移动的导轨机构上，所述导轨机构固定在底座上。
进一步，所述导轨机构为弧形导轨，所述弧形导轨以所述牙模中心为圆心。
再进一步，所述弧形导轨、直线导轨通过固定螺钉与底座连接，所述底座上设有供固定螺钉安装的调节孔。
所述固定杆的下端可转动地安装在所述力传感器上。
所述固定杆的上端开第一槽口，所述测量杆的另一端开有第二槽 口，固定螺栓分别穿过所述第一槽口和第二槽口。
所述第二槽口为直槽，所述固定螺栓可滑动地套装在第二槽口内。
本发明的有益效果主要表现在：简化换算、便于应用到临床、并及时修正正畸方案。
附图说明
图1是三维正畸力检测装置的示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图2的A-A示意图。
图4是牙模的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4，一种三维正畸力检测装置，包括力传感器4、测量杆6和固定杆5，所述测量杆6的一端与待检测牙模8固定连接，所述测量杆6的另一端与固定杆5的上端连接，所述固定杆5的下端与所述力传感器4连接，所述力传感器4安装在力传感器滑动座3上，所述力传感器滑动座3与用以带动力传感器远离或靠近移动以及以牙模中心为圆心的圆弧移动的导轨机构2上，所述导轨机构2固定在底座1上， 通过三颗固定螺栓10固定。
进一步，所述导轨机构2为弧形导轨，所述弧形导轨以所述牙模中心为圆心。
再进一步，所述弧形导轨、直线导轨通过固定螺钉与底座1连接，所述底座1上设有供固定螺钉安装的调节孔。
所述固定杆5的下端可转动地安装在所述力传感器4上。
所述固定杆5的上端开第一槽口，所述测量杆6的另一端开有第二槽口，固定螺栓分别穿过所述第一槽口和第二槽口。
所述第二槽口为直槽，所述固定螺栓可滑动地套装在第二槽口内。
本实施例中，预测出正畸矫治器提供给患者牙齿的三个方向的正畸矫治力和力矩，需要根据患者自身的口腔数据，设计治疗方案，并制作该方案的模型，在模型上测量出真实的矫治力和力矩，然后在一些辅助导航工具的支持下，将该方案转移到患者的牙齿上。因此，个性化的精确正畸治疗需要专门的正畸力检测装置的支持。
导轨机构2通过固定螺钉固定在底座1上，松动固定螺栓10后通过导轨机构2上的固定槽可以调节导轨在底座1上的位置，进而实现牙模8与测量杆6在纵向的相对位置。
力传感器4通过力传感器滑动座3可以在导轨机构2上滑动，实现不同牙位的力测量。滑动座3与导轨机构2之间通过如图2的A-A剖视图所示的结构保证滑动中的位置，并用两个固定螺钉9固定力传感4的位置。
力传感器4上连接有固定杆5，固定杆5可绕本身轴线旋转以调节水平面内的测量角度，并用固定螺钉固定；固定杆5上端开槽放置测量杆6，通过固位螺栓固定，测量杆6放置在固定杆5的槽内尾端部分同样有槽，这样可以调节测量杆6伸出的长度，同时可绕固位螺栓旋转，测量杆在高度方向的位置也可调节，使测量杆6的另一端可以方便地与需要测量的牙齿部位接触。
为了节省测量空间，使更多的牙齿能够同时被测量，力传感器尽量选用外形尺寸足够小的微型传感器（如美国ATI公司的Nano17），其所能测量的最大力不小于50N，最大力矩不小于0.5N.m，测量点到传 感器中心的最大距离不小于50毫米。微型力传感器提供与电脑连接的配套接口和接口函数，用计算机编程实现电脑界面对传感器的标定、数据显示和数据保存。
用于正畸力测量的患者牙模的设计和制作：制作测量牙模需要根据患者的CT数据，进行三维重建，得到每颗牙齿（包括牙根）、骨骼和牙周膜的三维模型，牙周膜可以通过牙根表面往外扩大一定的距离如0.25毫米后与骨骼模型进行布尔运算得到。对于需要测量的牙位，在电脑三维模型中需要先将其与周围的牙槽骨进行初步分离，分离面通过1-2个圆柱连接，在实际测量时当分离牙位的牙及牙槽骨与测量杆固定后再通过切割工具将连接圆柱切断后分离，如图4所示。患者牙模三维模型可以通过三维立体打印设备如以色列Objet公司的Connex 500系列一次性成形出来，该类设备可以同时使用软材料和硬材料打印软硬复合模型，使牙齿、牙周膜和牙槽骨的复合模型一次成形。
用测量设备进行力和力矩测量的过程：
1.将牙模用螺栓固定在牙模底座7上；
2.牙医根据患者CT数据和三维重建模型设计治疗方案，并在牙模上粘接托槽并固定弓丝；
3.将微型力传感器调整到合适的位置并固定，使测量杆与需要测量的牙及牙槽骨接触并用强力粘胶粘接固定；
4.将需要测量牙位的牙齿及牙槽骨上的连接圆柱切断后分离，使弓丝力加载到牙齿上；
5.用电脑上的测量界面将力传感器标定，使测量的力和力矩自动换算到牙齿中心；
6.测量读数，得到牙上的力及力矩；
7.将测量结果用于调节牙模上的正畸方案，并将最终方案通过间接粘接托槽转移到临床上。
Claims (6)
1.一种三维正畸力检测装置，其特征在于：所述检测装置包括力传感器、测量杆和固定杆，所述测量杆的一端与待检测牙模固定连接，所述测量杆的另一端与固定杆的上端连接，所述固定杆的下端与所述力传感器连接，所述力传感器安装在力传感器滑动座上，所述力传感器滑动座与用以带动力传感器远离或靠近移动以及以牙模中心为圆心的圆弧移动的导轨机构上，所述导轨机构固定在底座上。
2.如权利要求1所述的三维正畸力检测装置，其特征在于：所述导轨机构为弧形导轨，所述弧形导轨以所述牙模中心为圆心。
3.如权利要求2所述的三维正畸力检测装置，其特征在于：所述弧形导轨、直线导轨通过固定螺钉与底座连接，所述底座上设有供固定螺钉安装的调节孔。
4.如权利要求1~3之一所述的三维正畸力检测装置，其特征在于：所述固定杆的下端可转动地安装在所述力传感器上。
5.如权利要求1~3之一所述的三维正畸力检测装置，其特征在于：所述固定杆的上端开第一槽口，所述测量杆的另一端开有第二槽口，固定螺栓分别穿过所述第一槽口和第二槽口。
6.如权利要求1~3之一所述的三维正畸力检测装置，其特征在于：所述第二槽口为直槽，所述固定螺栓可滑动地套装在第二槽口内。
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