CN113647930A - 核磁环境下人体下颌三角区施力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及检测用装置，具体涉及核磁环境下人体下颌三角区施力装置。所述装置包括下颌支撑架、角度可调式旋进施力杆、电阻式压力传感器、压头、中间连接体、上滑块体，下滑块体。本发明的装置能够在电磁环境下使用，并且不影响原电磁场分布的在体施力装置，该装置能够佩戴并固定于头颈部，其尺寸能够容纳于核磁共振仪舱，采用机械旋进装置施加可调载荷，避免了核磁扫描仪中禁用的电源驱动这一常规载荷施加方式。
Description
技术领域
本发明涉及检测用装置，具体涉及核磁环境下人体下颌三角区施力装置。
背景技术
了解人体软组织在体力学性质对人体生理功能的研究有重要意义，然而在体测量人体软组织力学参量始终是一个巨大的挑战。传统的拉伸法一般适用于测量离体组织的力学性质。目前，在体测量主要有压痕法，该方法可用于在体测量皮肤组织的力学性质，即适用于测量人体浅层组织在小变形下的力学性质。超声弹性成像技术虽然可用于在体测量深层软组织的力学参量，但超声弹性成像的可重复性较差，即测量结果与超声探头和人体接触的压力以及探头角度都有密切关系，另外，超声弹性成像取决于剪切波在组织中的传播速度，由于肌肉组织中肌纤维分布的各向异性，这使得沿某一固定方向传播的剪切波很难反映组织的在体力学性质。
核磁共振成像可用于在体测量人体组织的解剖结构形态，可以对软组织形变前后的空间形态成像测量，具有软组织力学形变测量的应用前景，是实现软组织在体力学性质测量的关键环节，但却很少有研究者或工程技术人员将其用于软组织在体力学测量。有多方面原因限制了核磁成像设备在这方面的应用，首先几乎所有力学测量装置都使用金属部件，并且需要电机驱动载荷的加载，而金属材质以及通电电流都会影响其在核磁环境下的磁场，因此在核磁环境下无法使用这些力学测量装置。除过以上这些困难，由于在体测量需要受试者佩戴测量装置在狭窄的核磁扫描舱中使用，这就需要限制力学测量装置的尺寸，使得受试者佩戴核磁扫描仪线圈后能够使用该装置。另外，如何将测量装置固定于人体并稳定地施加可调的载荷力，也是需要解决的困难。
由于测量软组织力学性质的困难，目前不同文献中报道的软组织的杨氏模量数值甚至相差2或3个数量级，较常见的是相差10倍左右，这些实验结果缺乏真实的在体测量数据进行检验和验证。本申请所涉及的装置是在核磁环境下实现在体力学测量的关键装置，将为确定软组织的在体力学性质测量提供关键的技术保障。
发明内容
本发明的目的是提供一种核磁环境下人体下颌三角区施力装置。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置包括下颌支撑架、角度可调式旋进施力杆、电阻式压力传感器、压头、中间连接体、上滑块体，下滑块体，其中，
所述下颌支撑架包括承托平台和弧形基座，其中，承托平台用于支撑下颌，所述弧形基座的顶面设有上滑轨，底面设有下滑轨；
所述上滑块体和所述下滑块体的两侧面设计有凹陷，可以分别沿所述弧形基座的上滑轨和下滑轨进行滑动；
所述下滑块体的中心两侧设有圆形挖孔，通过滑块固定体与所述弧形基座的下滑轨的开孔连接，将下滑块固定；
所述角度可调式旋进施力杆从所述下滑块体中间的圆孔向上旋入，穿过上滑块的中心孔，伸入所述中间连接体下方的开槽，中间连接体卡入所述上滑块体；
所述压头位于中间连接体的上端，压头的下方设有两个柱状凸起，与和所述中间连接体上部中心两侧的凹陷匹配，并结合；
所述电阻式压力传感器放置在所述连接体的凹陷部分，用于测量所述角度可调式旋进施力杆施加于下颌三角区的作用力大小。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，放置一个或多个传感器。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，压头表面形状设计为与下颌三角区形状相匹配的圆柱曲面，压头为分布式双面接触的设计。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，所述下颌支撑架两侧具有与所述承托平台相匹配的凹槽，凹槽有一定长度，螺栓上部插入凹槽，螺栓下部穿过所述承托平台的配套开孔，通过螺栓和螺母配合，与所述承托平台固定。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，所述承托平台为颈托。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，所述角度可调式旋进施力杆为螺纹杆采用旋进螺纹的方式施加大小可调节的压力，并在矢状面内通过不同方向的卡槽实现不同方向的载荷力。
据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，除压力传感器和信号传输导线外，整个装置全部采用硬质树脂材料。
本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置通过两侧的支撑架连接体固定于下颌位置，受试者下巴放置在下颌支撑架上方的承托平台上，压力传感器置于中间连接体放置传感器的凹槽处，将压头下方的柱状凸起置于中间连接体凹槽处，从而固定压头和传感器。然后将旋进杆调整到初始状态，通过所述角度可调式旋进施力杆带动压头向下移动，直到不能旋动位置，这时压头处于最低点。施力时，调整上下滑块，根据需要调整压头对下颌三角区的作用力角度，然后旋动旋进杆，推动压头向上移动，当压头接触到下颌软组织后，软组织对压头的反作用力传给压头，压头传给传感器，通过去取传感器的示数就可以得知下颌受到的力的大小。施力角度可通过下滑块体相对下颌支撑架下滑轨的移动来改变，从而实现对下颌区域施加可调大小和角度的力。
本申请的装置能够在电磁环境下使用，并且不影响核磁成像的在体施力装置，该装置能够佩戴并固定于头颈部，其尺寸能够容纳于核磁共振仪舱，采用机械旋进装置施加可调载荷，避免了电源驱动的施加载荷方式。
附图说明
图1为本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置的整体爆炸视图；
图2为本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置的整体展开轴测图；
图3为本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置的整体展开正视图；
图4显示本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置的下颌支撑架；
图5显示本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置的上滑块体；
图6显示本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置的下滑块体；
图7显示本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置的上滑块体、下滑块体和下颌支撑架的连接；
图8显示本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置的上滑块体、下滑块体、中间连接体的连接。
附图标记：
1：下颌支撑架；2：角度可调式旋进施力杆；3：压头；4：中间连接体；5：上滑块体；6：下滑块体。
具体实施方式
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置包括下颌支撑架、角度可调式旋进施力杆、电阻式压力传感器、压头、中间连接体、上滑块体，下滑块体，其中，
所述下颌支撑架包括承托平台和弧形基座，其中，承托平台用于支撑下颌，所述弧形基座的顶面设有上滑轨，底面设有下滑轨；
所述上滑块体和所述下滑块体的两侧面设计有凹陷，可以分别沿所述弧形基座的上滑轨和下滑轨进行滑动；
所述下滑块体的中心两侧设有圆形挖孔，通过滑块固定体与所述弧形基座的下滑轨的开孔连接，将下滑块固定；
所述角度可调式旋进施力杆从所述下滑块体中间的圆孔向上旋入，穿过上滑块的中心孔，伸入所述中间连接体下方的开槽，中间连接体卡入所述上滑块体；
所述压头位于中间连接体的上端，压头的下方设有两个柱状凸起，与和所述中间连接体上部中心两侧的凹陷匹配，并结合；
所述电阻式压力传感器放置在所述连接体的凹陷部分，用于测量所述角度可调式旋进施力杆施加于下颌三角区的作用力大小。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，放置一个或多个传感器。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，压头表面形状设计为与下颌三角区形状相匹配的圆柱曲面，压头为分布式双面接触的设计。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，所述下颌支撑架两侧具有与所述承托平台相匹配的凹槽，凹槽有一定长度，螺栓上部插入凹槽，螺栓下部穿过所述承托平台的配套开孔，通过螺栓和螺母配合，与所述承托平台固定。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，所述承托平台为颈托。
根据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，所述角度可调式旋进施力杆为螺纹杆采用旋进螺纹的方式施加大小可调节的压力，并在矢状面内通过不同方向的卡槽实现不同方向的载荷力。
据本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其中，除压力传感器和信号传输导线外，整个装置全部采用硬质树脂材料。
以下结合附图描述发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置。
如图1、图2和图3所示，本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置包括下颌支撑架1、角度可调式旋进施力杆2、电阻式压力传感器、压头3、中间连接体4、上滑块体5，下滑块体6。
如图4所示，所述下颌支撑架依托于下颌骨前端，起到部分支撑装置的作用。所述下颌支撑架包括承托平台和弧形基座。
如图5、图6和图7所示，所述上滑块体和所述下滑块体的两侧面设计有凹陷，可以分别沿着下颌支撑架的弧形基座的上、下滑轨部分进行滑动，其中，下滑块体的两侧设计有圆形挖孔，结合下颌支撑架的弧形基座的下方滑轨的挖孔，可以将下滑块固定。因此，调节下滑块体的圆孔和下方滑轨的圆孔的对齐位置，可以调节下滑块的位置，从而调节压头施压时的角度。
如图3所示，所述角度可调式旋进施力杆从下滑块中间的圆形挖孔(内表面有相匹配螺纹)向上旋入，穿过上滑块。如图8所示，角度可调式旋进施力杆旋上伸出上滑块一定距离后，中间连接体下方开槽处放入角度可调式旋进施力杆，对齐后将角度可调式旋进施力杆向下旋动，使中间连接体被上滑块中间挖孔处卡住，中间连接体卡入上滑块。
所述角度可调式旋进施力杆由下至上依次穿过下滑块体、上滑块体、中间连接体，将所述下滑块体、上滑块体、中间连接体固定于所述下颌支撑架，电阻式压力传感器位于压头和中间连接体之间，用于测量施力杆施加于下颌三角区的作用力大小。
如图1和图2所示，所述压头位于中间连接体的上端，压头表面形状设计为与下颌三角区形状相匹配的圆柱曲面，为了保证压头对接触面施加法向力的稳定性，采用了分布式双面接触的设计。压头下方靠近中间部分有两个圆柱状凸起，和中间连接体上方靠近中间部分的圆柱状凹陷结合，可以固定放置在连接体凹陷部分的传感器，可以设计放置两个传感器，压头下方两侧的凸起和中间连接体上方两边的挖孔匹配，起到固定压头的作用。
由使用者需要的角度确定，移动下滑块体到合适的位置，对齐下滑块体和支撑架下方的挖孔，让下滑块体穿过两个物体的孔，由此可以固定滑块，使之在测量的时候不发生移动。
根据本发明的装置，所述下颌支撑架两侧具有与所述承托平台相匹配的凹槽，凹槽有一定长度，螺栓上部插入凹槽，螺栓可以根据实际情况调整在凹槽中的相对位置，从而调整下颌支撑架相对于具体受试者的下颌位置，螺栓下部穿过颈托前端的圆形配套开孔。螺栓和螺母配合，旋进螺母，由此将装置固定在颈托。
本发明的装置所述承托平台可以为多种形式，例如颈托。本发明的装置的下颌支撑架两侧的凹槽开口可以为适配颈托特定设计的，如果是其他的固定物，两侧凹槽还可以再专门设计。
所述角度可调式旋进施力杆为螺纹杆，采用旋进螺纹的方式施加大小可调节的压力，并在矢状面内通过不同方向的卡槽实现不同方向的载荷力。
本发明的核磁环境下人体下颌三角区施力装置通过两侧的支撑架连接体固定于下颌位置，受试者下巴放置在下颌支撑架上方的承托平台上，压力传感器置于中间连接体放置传感器的凹槽处，将压头下方的柱状凸起置于中间连接体凹槽处，从而固定压头和传感器。然后将旋进杆调整到初始状态，通过所述角度可调式旋进施力杆带动压头向下移动，直到不能旋动位置，这时压头处于最低点。施力时，调整上下滑块，根据需要调整压头对下颌三角区的作用力角度，然后旋动旋进杆，推动压头向上移动，当压头接触到下颌软组织后，软组织对压头的反作用力传给压头，压头传给传感器，通过去取传感器的示数就可以得知下颌受到的力的大小。施力角度通过下滑块体相对下颌支撑架下滑轨的移动来改变，从而实现对下颌区域施加可调大小和角度的力。
由于整个施力装置需要在具有强磁场的环境下使用，除过压力传感器和信号传输导线外，整个装置全部采用硬质树脂材料。
本申请的在体施力装置是实现在体测量头颈部皮肤、颏舌肌力学性能的关键装置。该装置能够在核磁共振仪中使用，通过该装置施加大小和方向可调的载荷力，可实现在体情况下在给定载荷下下颌三角区毗邻软组织(皮肤和颏舌肌)的相应形变，由核磁共振仪可拍摄测量头颈部软组织在施力状态下的应变。根据有限元分析计算力学，可确定出组织在体的杨氏模量等力学参数。本发明的装置可通过核磁专用导线将压力传感器信号传递送至核磁室外部的信号采集设备，实现应变和压力信号的实时同步测量。相较于传统的压痕法或吮吸法在体测量皮肤弹性模量，本发明的装置可实现较深层的头颈部软组织载体力学性质的测量。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其特征在于，包括下颌支撑架、角度可调式旋进施力杆、电阻式压力传感器、压头、中间连接体、上滑块体，下滑块体，其中，
所述下颌支撑架包括承托平台和弧形基座，其中，承托平台用于支撑下颌，所述弧形基座的顶面设有上滑轨，底面设有下滑轨；
所述上滑块体和所述下滑块体的两侧面设计有凹陷，可以分别沿所述弧形基座的上滑轨和下滑轨进行滑动；
所述下滑块体的中心两侧设有圆形挖孔，通过滑块固定体与所述弧形基座的下滑轨的开孔连接，将下滑块固定；
所述角度可调式旋进施力杆从所述下滑块体中间的圆孔向上旋入，穿过上滑块的中心孔，伸入所述中间连接体下方的开槽，中间连接体卡入所述上滑块体；
所述压头位于中间连接体的上端，压头的下方设有两个柱状凸起，与和所述中间连接体上部中心两侧的凹陷匹配，并结合；
所述电阻式压力传感器放置在所述连接体的凹陷部分，用于测量所述角度可调式旋进施力杆施加于下颌三角区的作用力大小。
2.根据权利要求1所述的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其特征在于，放置一个或两个传感器。
3.根据权利要求1所述的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其特征在于，压头表面形状设计为与下颌三角区形状相匹配的圆柱曲面。
4.根据权利要求1所述的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其特征在于，所述下颌支撑架两侧具有与所述承托平台相匹配的凹槽，凹槽有一定长度，螺栓上部插入凹槽，螺栓下部穿过所述承托平台的配套开孔，通过螺栓和螺母配合，与所述承托平台固定。
5.根据权利要求1所述的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其特征在于，所述承托平台为颈托。
6.根据权利要求1所述的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其特征在于，所述角度可调式旋进施力杆为螺纹杆，采用旋进螺纹的方式施加大小可调节的压力，并在矢状面内通过不同方向的卡槽实现不同方向的载荷力。
7.根据权利要求1所述的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其特征在于，除压力所述传感器和信号传输导线外，整个装置全部采用硬质树脂材料。
8.根据权利要求1所述的核磁环境下人体下颌三角区施力装置，其特征在于，通过核磁专用导线将压力传感器信号传递送至核磁室外部的信号采集设备，实现应变和压力信号的实时同步测量。
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