CN111473740A - 一种能够在线监测扩弓形变的装置及其组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于骨性扩弓器领域；尤其涉及一种能够在线监测扩弓形变的装置及其组件，其结构为：基托为左、右对称设置的两组，其通过螺纹杆实现连接，螺纹杆上固定调节螺母，其位于两组基托之间，通过转动调节螺母能够带动螺纹杆在基托中旋转。基托上两侧均设置有螺钉孔，螺钉孔用于安装种植螺钉。支柱平行于螺纹杆设置，通过支柱实现同一侧的基托连接，且支柱能够在基托中自由运动。扩弓器固定在基托上，扩弓器与螺纹杆平行。一个基托上安装有反射镜，在另一个基托上安装有光纤，光纤与反射镜同轴设置，从而使反射镜的端面与光纤的端面构成珐珀腔。上述装置解决了现有扩弓器在扩弓操作中无法实时准确监测种植钉移动的距离或腭中缝打开的宽度的问题。

Description

一种能够在线监测扩弓形变的装置及其组件

技术领域

本发明属于骨性扩弓器领域；尤其涉及一种能够在线监测扩弓形变的装置及其组件。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

使用种植钉辅助上颌骨骨性快速扩弓是近年来口腔正畸领域用于矫治成人上颌骨横向发育不足的一种新方法。骨性扩弓器是通过在上颌腭中缝两侧区域植入微种植钉作为支抗，使扩弓器激活产生的力量通过种植钉直接作用于腭部骨组织，克服腭中缝处的锁结力量和上颌周围骨缝的阻力，产生最大化的骨性扩弓效应，使非生长发育期患者在非手术干预的条件下有效地实现上颌额中缝的打开和上颌骨与周围组织结构的分离。腭部种植钉临床上植入方便、创伤小、支抗效果好，可以作为扩大腭中缝的理想支抗，而且腭部种植钉平行位于腭中缝两旁上腭最高的部位，在正畸矫治力的作用下可以使上腭两侧的骨组织平行扩开，从而达到使上腭两侧骨段的倾斜减至最小的效果。

骨性扩弓器已应用于临床实践，大多采用中间螺旋结构，临床上主要通过旋转螺旋结构扩大扩弓器，扩张力通过种植钉传递到骨组织，并打开腭中缝。由于扩弓器在口腔内，空间半封闭，不易监测，一般通过螺旋结构旋转的圈数，结合医生的临床经验，或者采用肉眼观察的手段，估计种植钉移动的距离和腭中缝打开的宽度；结合后续的CT影像，确定种植钉移动的距离和腭中缝打开的宽度。然而，本发明人发现：现有的这种方法在扩弓过程中的肉眼观察、通过旋转圈数判断的手段缺乏准确性，往往容易产生偏差，容易出现矫正不足或过度的情况。

发明内容

基于上述的问题，需要一种能够与骨性扩弓器结合且能够跟扩弓器一起装入口腔内，同时在线监测扩弓形变的装置，以解决现有扩弓器在扩弓操作中无法实时准确监测种植钉移动的距离或腭中缝打开的宽度的问题。为此，本发明提出一种能够在线监测扩弓形变的装置及其组件。为实现上述目的，本发明公开如下技术方案。

在本发明的第一方面，公开一种能够在线监测扩弓形变的装置，包括：基托、支柱、螺纹杆、调节螺母、扩弓器、反射镜和光纤。所述基托为长条形结构，且基托为左、右对称设置的两组，其通过螺纹杆实现连接，所述螺纹杆上固定有调节螺母，其位于两组基托之间，通过转动调节螺母能够带动螺纹杆在基托中旋转，进而调节两组基托之间的距离。所述基托上两侧均设置有螺钉孔，所述螺钉孔用于安装种植螺钉。所述支柱平行于螺纹杆设置，通过支柱实现同一侧的基托连接，且支柱能够在基托中自由运动。所述扩弓器固定在基托上，且扩弓器与螺纹杆平行。至少一个所述基托上安装有反射镜，在另一个基托上安装有光纤，光纤与反射镜同轴设置，从而使反射镜的端面与光纤的端面构成珐珀腔。

优选地，所述反射镜为大芯径光纤，如直径200μm～800μm的石英光纤，且端面为经过抛光处理的平面。所述光纤为单模光纤，且端面为经过抛光处理的平面。

进一步地，所述反射镜端面镀有光学增返膜；优选地，所述增返膜包括介质膜、金属膜(如铝膜等)等中的任意一种，反射率0.04～1。

进一步地，所述反射镜、光纤还可以分别安装在相对于调节螺母在同侧的两个种植螺钉上，且光纤与反射镜在同一轴线上，反射镜的端面与光纤的端面构成珐珀腔干涉，从而测量两个种植钉之间的相对位移。

进一步地，还包括开设在基托上的定位槽，所述反射镜、光纤分别安装在两个基托上的所述定位槽中，且反射镜和光纤的同轴设置。可选地，所述反射镜通过光固化胶粘接在基托或者种植螺钉上或者定位槽中。

进一步地，还包括包覆在光纤外表上的安装套管，所述光纤通过安装套管安装在基托或者种植螺钉上，且实现反射镜、光纤、安装套管三者同轴设置。可选地，所述安装套管可以通过光固化胶粘接在基托上或者种植螺钉上或者定位槽中。

优选地，所述安装套管为毛细石英管，其内经大于光纤直径，以便于光纤能够紧密装配在毛细石英管中。安装套管的外径与反射镜一致，便于反射镜、安装套管、安装套管同轴设置。

进一步地，还包括柔性保护管，其用于安装在反射镜与光纤相面对的两个端面之间，从而使反射镜的端面与光纤的端面构成的珐珀腔位于柔性保护管中，以保护端面及珐珀腔不进入异物。

进一步地，所述支柱为两组，分别设置在螺纹杆两侧，且两组支柱平行于螺纹杆，通过支柱将同一侧的基托连接在一起，且支柱能够在基托中自由运动。

进一步地，每个基托上均固定有两组平行的扩弓器。

在本发明的第二方面，公开一种能够在线监测扩弓形变的组件，包括辅助装置以及上述第一方面的能够在线监测扩弓形变的装置。所述辅助装置包括光源、光纤环形器、光谱仪、处理器和显示器。所述光源与光纤环形器连接，光纤环形器的第一尾端与光纤连接，光纤环形器的第二尾端、光谱仪、处理器、显示器依次连接。处理器用于对光谱仪的光谱数据进行处理，并通过公式计算腔长d，最后通过显示器显示。

进一步地，所述光源为宽带光源，所述光谱仪可以是光纤波长解调仪或其他光谱测量装置，用于测量反射镜的端面与光纤的端面构成的珐珀腔干涉的光谱。

与现有技术相比，本发明取得了以下几方面的有益效果：

(1)本发明设计的这种具有光学测量形变功能的骨性扩弓装置，采用光纤传感技术，将光纤安装到骨性扩弓器上，形成光纤珐珀腔，进而通过光纤法珀腔的干涉条纹，测量骨性扩弓器的扩张形变，实现了骨性扩弓器扩张的在线、准确测量，且分辨率高。

(2)本发明的用于在线监测的测量部件(反射镜和光纤)构成了全光纤结构，其具有不受电磁干扰特点，从而在配合其他电子测量仪器应用时不影响测量精度；另外还具有耐腐蚀的特点。

(3)由于口腔的可操作空间小，既要实现对扩弓形变的在线监测，又不能影响扩弓装置在口腔内的安装以及对种植钉距离的调节，需要综合各个影响因素，而本发明通过采用光纤形成珐珀腔的原理设计的扩弓装置能够方便地装入到口腔内，实现对扩弓形变的在线监测的同时，不用影响对整个扩弓装置的操控，而且测量部件在后期能够从基托上拆卸，不会带来术后遗留问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中能够在线监测扩弓形变的装置的结构示意图。

图2为本发明另一实施例中用于在线监测的测量部件的结构示意图。

图3为本发明实施例中能够在线监测扩弓形变的组件的结构示意图。

图4为本发明实施例中反射镜的与光纤构成的珐珀腔干涉的光谱图。

上述附图中标记分别代表：010-基托，011-螺钉孔，012-种植螺钉，013-柔性保护管，020-支柱，030-螺纹杆，040-调节螺母，050-扩弓器，060反射镜，070-光纤，071-安装套管，100-光源，110-光纤环形器，120-光谱仪，130-处理器，140-显示器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

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发明的示例性实施方式。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。

正如前文所述，现有的一些方法在扩弓过程中的肉眼观察、通过旋转圈数判断的手段缺乏准确性，往往容易产生偏差，容易出现矫正不足或过度的情况。因此，本发明提出了一种能够在线监测扩弓形变的装置及其组件，现结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1，示例一种能够在线监测扩弓形变的装置，包括：基托010、支柱020、螺纹杆030、调节螺母040、扩弓器050、反射镜060和光纤070。

对于所述基托010，其为长条形板状结构，其中间厚度较两端要大，以便于开设用于安装螺纹杆030的螺孔。所述基托010为左、右对称设置的两组(或者也可以分别称为左部基托、右部基托)，两组基托010通过所述螺孔和螺纹杆030的啮合实现连接。所述螺纹杆030上固定有调节螺母040，其位于两组基托010之间，通过转动调节螺母040带动螺纹杆030在基托010上的螺孔中旋转，进而调节两组基托010之间的距离。

所述基托010上的两端均设置有螺钉孔011，所述螺钉孔011用于安装种植螺钉012。种植钉012用于植入到上颌骨中，形成骨性支抗，通过扭转调节螺母040带动螺纹杆030，进而驱动基托010反向移动，从而给种植螺钉012施加扩张力，实现骨性扩张。

对于所述支柱，其平行于螺纹杆030设置在基托010上，通过支柱020将两个基托010位于螺纹杆030同一侧的部分连接在一起，且支柱020能够在基托010中自由运动。支柱020的主要作用是保证两组基托在相对于螺纹杆030运动时，仅仅是基托之间的间距发生变化，但两者始终保持同轴设置，以便于反射镜060和光纤070始终同轴，保证监测的有效和准确。应当理解的是，支柱020的长度应该在两组基托之间距离增大时，仍然满足两组基托的连接。

对于所述扩弓器050，其为圆杆状结构，扩弓器050的一端固定在基托010的端面上，另一端向远离基托的方向延伸，且扩弓器050与螺纹杆030平行，每个基托010上均固定有两组相互平行的扩弓器050。扩弓器050的主要作用是配合牙支持扩弓使用。

对于所述反射镜060和光纤070，所述反射镜060为大芯径光纤(直径400μm的石英光纤)，其端面为经过抛光处理的平面。所述光纤070为单模光纤，其端面为经过抛光处理的平面，以便于形成端面反射。其中，反射镜060通过光固化胶粘接在左部基托上，光纤070通过光固化胶粘接在右部基托上，且光纤070与反射镜060同轴设置，从而使反射镜060与光纤070的相面对的两个端面之间构成珐珀腔，其能够在光谱上形成周期性光强变化的条纹，条纹间距与法珀腔的腔长d存在固定关系，所述法腔长d由公式(1)计算：

公式(1)中，所述λ₁和λ₂分别为珐珀腔干涉的光谱的两个相邻最大反射光强的波长，且λ₁<λ₂。

进一步地，为了实现更高的端面反射率，所述反射镜060端面镀有光学增返膜；如反射率0.04～1的介质膜、金属膜等中的一种作为所述增返膜。因此，在一些实施例中，选择镀铝膜为增返膜。

进一步地，在另一些实施例中，所述反射镜060、光纤070没有设置在基托上，而是分别通过光固化胶粘接在相对于调节螺母040在同一侧的两个种植螺钉012上，粘接时通过调整位置，使光纤070与反射镜060在同一轴线上，从而使反射镜060的端面与光纤070的端面构成珐珀腔干涉，便于测量两个种植钉之间的相对位移计算扩弓形变量。

另外，为了便于在安装时快速、便捷地保证反射镜060、光纤070的同轴设置，保证构成有效的珐珀腔干涉。在一些实施例中，还在基托010上开设了定位槽，两组基托010上各开设一个定位槽，且这两个定位槽位于螺纹杆030同一侧，所述反射镜060、光纤070分别通过光固化胶粘接在两个基托上的所述定位槽中，并保持同轴设置。

进一步地，参考图2，为了方便光纤070的安装和拆卸，且尽量避免拆卸时损伤光纤070还包括一根安装套管071，其紧密包覆在光纤070外表上，安装套管071通过固化胶粘接在基托010上，进而将光纤070通过安装套管071安装在基托010上，安装时，保证反射镜060、光纤070、安装套管071三者同轴设置。在一些实施例中，所述安装套管071为毛细石英管，其内经大于光纤070直径，以便于光纤070能够紧密装配在毛细石英管中。安装套管071的外径与反射镜060一致，便于反射镜060、安装套管071、安装套管071同轴设置。

应当理解的是，所述安装套管071不仅可以直接安装在基托010上，还可以安装在植螺钉012上，或者安装在所述定位槽中。

进一步地，在一些实施例中，还包括柔性保护管013，如硅胶毛细管等，其安装在反射镜060与光纤070相面对的两个端面之间，从而使反射镜060的端面与光纤070的端面构成的珐珀腔位于柔性保护管中013，以保护端面及珐珀腔不进入异物，从而避免影响法珀腔的光学性能，保证测量精度。

进一步地，在一些实施例中，所述支柱020为两组，分别位于螺纹杆030的两侧，且两组支柱020平行于螺纹杆030，通过支柱020将同一侧的基托010连接在一起，且支柱020能够在基托010中自由运动。

在上述实施例的基础上，参考图3，示例一种能够在线监测扩弓形变的组件，包括辅助装置以及上述的能够在线监测扩弓形变的装置。所述辅助装置包括光源100、光纤环形器110、光谱仪120、处理器130和显示器140。所述光源100为宽带光源，其与光纤环形器110连接，光纤环形器110的第一尾端与光纤070连接，光纤环形器110的第二尾端、光谱仪120、处理器130、显示器140依次连接。所述光谱仪120为光纤波长解调仪，用于测量反射镜060的端面与光纤070的端面构成的珐珀腔干涉的光谱。所述处理器130用于对光谱仪120的光谱数据进行处理，并通过上述公式(1)计算腔长d，最后通过显示器140显示。

进一步地，以上述实施例中的能够在线监测扩弓形变的组件为检测装置，进行扩弓形变的在线监测。测量原理为：测得珐珀腔干涉的光谱的两个相邻最大反射光强的波长分别为λ₁和λ₂，且λ₁<λ₂，所述法腔长d由上述公式(1)计算在处理器130，对采集的光谱仪120的光谱数据进行如(1)式处理，可以获得腔长数值。如图4所示，两个相邻最大反射光强的波长相近，约为1550nm，间隔约为4nm，由公式(1)计算，腔长为0.3mm，从而实现了骨性扩弓器扩张的在线、准确测量，且分辨率高。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能够在线监测扩弓形变的装置，其特征在于，包括：

基托，其为长条形结构，且基托为左、右对称设置的两组；

螺纹杆，所述两组基托通过螺纹杆实现连接；

调节螺母，其固定在所述螺纹杆上，且调节螺母位于两组基托之间，通过转动调节螺母能够带动螺纹杆在基托中旋转；

螺钉孔，其开设在所述基托上，所述螺钉孔用于安装种植螺钉；

支柱，其平行于螺纹杆设置，通过支柱实现同一侧的基托连接，且支柱能够在基托中自由运动；

扩弓器，其固定在基托上，且扩弓器与螺纹杆平行；以及

反射镜和光纤，至少一个所述基托上安装有反射镜，在另一个基托上安装有光纤，所述光纤与反射镜同轴设置。

2.根据权利要求1所述的能够在线监测扩弓形变的装置，其特征在于所述反射镜端面镀有光学增返膜；优选地，所述增返膜包括介质膜、金属膜中的任意一种，反射率0.04～1；

或者，所述反射镜为大芯径光纤，且端面为经过抛光处理的平面；所述光纤为单模光纤，且端面为经过抛光处理的平面；优选地，所述大芯径光纤为直径200μm～800μm的石英光纤；

或者，所述反射镜通过光固化胶粘接在基托上。

3.根据权利要求1所述的能够在线监测扩弓形变的装置，其特征在于，所述反射镜、光纤分别安装在相对于调节螺母在同侧的两个种植螺钉上，即采用该安装方式代替反射镜、光纤安装在基托上的方式，且光纤与反射镜在同一轴线上，反射镜的端面与光纤的端面构成珐珀腔干涉；优选地，所述反射镜通过光固化胶粘接在种植螺钉上。

4.根据权利要求1所述的能够在线监测扩弓形变的装置，其特征在于，还包括开设在基托上的定位槽，所述反射镜、光纤分别安装在两个基托上的所述定位槽中，且反射镜和光纤的同轴设置；优选地，所述反射镜通过光固化胶粘接在所述定位槽中。

5.根据权利要求1-4任一项所述的能够在线监测扩弓形变的装置，其特征在于，还包括包覆在光纤外表上的安装套管，所述光纤通过安装套管安装在基托或者种植螺钉上，且实现反射镜、光纤、安装套管三者同轴设置；优选地，所述安装套管通过光固化胶粘接在相应部位；

优选地，所述安装套管为毛细石英管，其内经大于光纤直径，安装套管的外径与反射镜一致。

6.根据权利要求1-4任一项所述的能够在线监测扩弓形变的装置，其特征在于，还包括柔性保护管，其用于安装在反射镜与光纤相面对的两个端面之间，使反射镜的端面与光纤的端面构成的珐珀腔位于柔性保护管中；优选地，所述柔性保护管为硅胶毛细管。

7.根据权利要求1-4任一项所述的能够在线监测扩弓形变的装置，其特征在于，所述支柱为两组，分别设置在螺纹杆两侧，且两组支柱平行于螺纹杆，通过支柱将同一侧的基托连接在一起，且支柱能够在基托中自由运动。

8.根据权利要求1-4任一项所述的能够在线监测扩弓形变的装置，其特征在于，每个基托上均固定有两组平行的扩弓器。

9.一种能够在线监测扩弓形变的组件，其特征在于，包括辅助装置和权利要求1-8任一项所述的能够在线监测扩弓形变的装置；所述辅助装置包括光源、光纤环形器、光谱仪、处理器和显示器；所述光源与光纤环形器连接，光纤环形器的第一尾端与光纤连接，光纤环形器的第二尾端、光谱仪、处理器、显示器依次连接。

10.根据权利要求9所述的能够在线监测扩弓形变的组件，其特征在于，所述光源为宽带光源，或者所述光谱仪为光纤波长解调仪。

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