CN215821251U - 一种直测型齿科用微动测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直测型齿科用微动测量装置，属于医疗器械领域。包括测量部、驱动部、固定部及连接所述测量部与所述驱动部的索杆机构，所述固定部包括用于固定所述测量部的咬合台，所述测量部包括垂直于所述咬合台方向的轴向滑块及用于测量所述待测齿侧向微动位移的位移传感器，所述驱动部用于驱动所述轴向滑块沿相对于所述咬合台垂直的方向移动。本方法用于测量待测齿的实际微动量，待测物的对立颌面抵接于测量装置的固定部，同时待测齿抵接于测量装置的轴向滑块，位移传感器可测量待测齿的横向位移，驱动部可直接得到待测齿相对于咬合面的垂直位移。该装置能够获得待测齿在生理咬合载荷类型下的实际微动量，并计算出刚度值。

Description

一种直测型齿科用微动测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种齿科用微动测量装置，主要用于测量天然牙和种植牙在咬合类载荷下的实际微动量，属于医疗器械领域。

背景技术

牙齿是人体负责食物切咬、咀嚼的器官，分为牙冠、牙颈和牙根三个部分。牙齿通过牙根外的牙周膜纤维连接固定在牙槽上。当牙齿出现牙龈炎、牙周炎等疾病时，牙周膜发生变化，导致牙齿固定出现松动，严重时会出现牙齿脱落或需要拔除。据统计，35-44岁年龄段中有69％的人已经缺失了至少一颗牙，74岁以上年龄段中有26％的人已失去所有牙齿。目前，种植牙已成为修复单一缺失牙或牙列缺损的主要治疗方式之一。种植过程主要分为固定种植体、骨整合、连接牙冠三个环节。其中，骨整合过程中牙床骨组织通过重建，长入种植体的螺纹结构或多孔表面内，形成种植体的稳定固定，一般需要几个月的时间。在此期间，种植体-牙床骨界面如果出现了“过度微动”(百微米量级及以上)，会导致界面上生成纤维状组织、阻碍骨整合的形成，造成种植牙手术的失败。可见，种植体-牙床骨界面微动是影响种植体固定效果的关键因素，决定着种植手术的成败。不仅如此，微动还可以表征天然牙的稳定性，用来确定牙齿相关疾病的具体病情和治疗方案。因此，实现对天然齿和种植牙微动情况的定量测量，具有非常重要的临床意义和应用价值。

目前，国内外已开展了牙齿微动测量仪相关的研发工作，测量方式主要有接触法和振动法两种。市场上用于非侵入式评估种植体稳定性的仪器主要是

和

微动测量仪在种植体侧面施加循环敲击载荷，由撞击头和种植体间的接触时间来计算种植体-牙床骨间的阻尼特性，将其转化为牙周测量值(periotest value,PTV)来表征固定的稳定性(PTV值为-8～+50)。然而，该测量仪存在可重复性差(如PTV值受敲击位置、敲击角度和距离等人为操作影响明显)、特异性和灵敏度差(除微动度外，PTV还与其他很多因素有关)、所施加的侧向载荷与真实生理咬合载荷类型不同等不足。专利WO2015048908-A1公布的微动测量装置在类似原理基础上增加了限制撞击角度和位置的导向器，由加载接触过程中的撞击幅度、振动波长、频率等数据计算商数值(Quotient numbervalue,QNV)来表征固定稳定性(QNV值为-10～+10)。然而，通过该商数值仍然无法得出实际微动的具体大小，难以为临床诊断和评估提供具有组织学意义的可靠依据。相比较下，

微动测量仪则是基于振动理论来测量种植体在声波下的共振频率，计算种植体稳定系数(implant stability quotient,ISQ)来表征固定的稳定性。然而，该测量仪只能针对种植体或者基台部件进行加载，无法检测上部牙冠固定修复后的种植体稳定性；由于共振频率与被测物的结构和材料参数密切相关，因此针对不同种植系统时需定制更换传感器，操作复杂、成本较高。专利JP2020146072-A也公布了一种类似的微动测量仪，通过发射声波激发种植体共振的原理来表征其固定稳定性。

除此之外，研究人员也公布了一些可测量牙齿/种植体真实微动量大小的装置。在专利US3943913公布的牙齿微动测量装置中，位移传感器一端通过柔性杆固定在健康对侧牙床上、一端接触待测牙齿内侧面，通过操作杆在牙齿外侧面手动施加侧向推力测量固定稳定性。然而，该装置传感器固定方式复杂，手动加载方式受操作者影响太大，且侧向载荷与真实生理载荷类型不同。专利RU177114-U1公布的微动测量装置包含了弹性悬臂梁、加速度计、永磁铁、弹性螺旋线圈等多个部件，通过悬臂梁变形和加速度计来测量微动量，通过螺旋线圈内电流来估测受力大小。然而，该装置设计复杂、部件较多、测量稳定性较差，施加的侧向载荷也与真实生理载荷类型不同；由于微动测量范围在百微米量级，需要高精度的悬臂梁及加速度计，导致成本过高。专利JP2008048992-A公布的种植牙微动测量仪在牙冠侧面施加推力并测量位移和受力，同时由另一个传感器获取对应牙根部的位移值，最终使用牙冠侧面与牙根间的位移测量差值来表征种植体的微动值。然而，该装置仍然存在测量可重复性差(如侧推位置和角度等受操作者影响较大)、所施加的侧向载荷与真实生理咬合载荷类型不同等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有齿科固定稳定度测量中无法获得咬合载荷类型下的真实微动量的问题。

本实用新型提供了一种直测型齿科用微动测量装置，该装置能够获得天然齿和种植牙在生理咬合载荷类型下的实际微动量，结构简单、易于控制、成本低廉。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

本实用新型的一种直测型齿科用微动测量装置，用于获得天然齿和种植牙在生理咬合载荷类型下的实际微动量，包括测量部、驱动部、固定部及连接所述测量部与所述驱动部的索杆机构，所述固定部包括用于固定所述测量部的咬合台，所述测量部包括垂直于所述咬合台方向的轴向滑块及用于测量所述待测齿侧向微动位移的位移传感器，所述驱动部用于驱动所述轴向滑块沿相对于所述咬合台垂直的方向移动。

作为一种优选：所述驱动部包括电机，所述测量部包括上连杆及下连杆，所述电机连接至所述索杆机构的其中一端，所述上连杆及所述下连杆同时转动连接于所述索杆机构的另一端，且所述上连杆及所述下连杆均相对于所述索杆机构倾斜。

作为一种优选：所述测量部还包括力传感器及复位弹簧，所述索杆机构包括拉杆拉索及电机拉索；所述力传感器设置于所述拉杆拉索与所述电机拉索之间，所述复位弹簧的弹力方向背离所述电机拉索的方向。

作为一种优选：所述测量部还包括可拆卸连接的压头，所述压头相对于所述轴向滑块的位置固定。

作为一种优选：所述压头包括凹槽，所述凹槽用于配合待测齿的形状。

作为一种优选：所述装置包括加载器及手柄，所述测量部设置于所述加载器，所述固定部包括设置于所述加载器的咬合台，所述驱动部设置于所述手柄。

作为一种优选：所述咬合台的宽度大于或等于所述手柄的宽度。

作为一种优选：所述加载器转动连接于所述手柄，所述加载器的转动平面相对于所述测量部的测量方向垂直。

本实用新型的工作过程是：首先，打开微动测量装置手柄处的电源开关，设定载荷大小。随后，将加载器两端的咬合台放置于上下牙齿之间，调整压头的位置，使其从上方对准所要测的天然齿或种植体。然后，病人进行咬合动作，使对应的上下齿固定住咬合台，从而实现加载器在上下齿间位置的稳定。点击手柄处的开始按钮，电机开始转动，依次带动电机拉索、力传感器、推杆拉索和上下连杆间铰链向手柄端移动，上下连杆与轴向滑块组成的机构将该移动转化为压头的竖直向下运动。在压头下移过程中，压头与天然齿或种植体接触，并逐步增大法向载荷，由力传感器测量载荷大小，由位移传感器测量天然齿或种植体的侧向微动位移大小，由驱动器获得天然齿或种植体的垂直微动位移大小，经由数据线传递给数采控制器进行分析和实时控制。当力传感器测得的力达到载荷设定值时，电机反向转动，由数采控制器将此时的垂直微动量、垂直刚度值、侧向微动量和侧向刚度值输出给显示器，实现测量数值的显示。随着施加载荷的减小，压头在复位弹簧的作用下向上移动，恢复到初始位置。之后，病人解除咬合动作，微动测量装置从病人口腔中移除，整个微动测量操作结束。测量位于口腔靠内侧的牙齿和种植体时，可调节加载器与手柄间的夹角，方便微动测量装置进行放置，此时电机拉索在拉索转向器处出现偏转。对臼齿、犬齿、切齿三种形状的天然齿和种植牙进行测量时，分别使用平头型、锥槽型、V槽型压头，保证压头与被测物间在加载过程中稳定接触。

本直测型齿科用微动测量装置相较于现有的齿科用微动测量装置具有以下优点：

1、本装置包括用于固定测量装置的咬合台，在自然咬合状态下，牙齿之间的位置相对固定测量数据具有较好的重复性；

2、本装置的压头沿相对于咬合台垂直的方向移动，施加的载荷更符合人体的实际生理载荷；

3、本装置设置的驱动器及位移传感器可分别获得被测物在垂直载荷作用下的垂直微动量和横向微动量，测量的数据更符合医学原理；

4、本装置设置的力传感器可在测量牙齿位置信息的同时提供力学数据，进而计算出刚度值，使测量数据更全面。

本实用新型还提供了一种齿科微动直测型测量方法，在自然咬合状态下，待测齿的对立颌面抵接于测量装置的固定部，同时待测齿抵接于测量装置的测量滑块，读取测量滑块的位置信息可测量待测齿相对于咬合面的垂直微动位移，读取位移传感器可得出待测齿的横向微动位移，进而计算出刚度值。

作为一种优选：所述电机用于驱动所述压头抵接于所述待测齿，所述位移传感器测量待测齿的侧向微动位移，当所述力传感器测得的力达到设定值时，可得到待测齿的侧向微动量和侧向刚度值。

采用此齿科微动直测型测量方法具有以下优点：

1、避免了侧推位置和角度对测量结果的影响；

2、所施加的载荷更贴近真实生理咬合载荷类型，

3、采用电机驱动，更利于精准控制测量。

附图说明

图1为本实用新型的组成示意图；

图2为本实用新型的原理示意图；

图3为加载器的结构示意图；

图4为手柄的结构示意图；

图5为压头的结构示意图；其中，图a为平头型压头，图b为锥槽型压头，图c为V槽型压头；

图6为该实用新型测量位于口腔后侧位置的天然齿及其种植体时的示意图；

图7为该实用新型测量位于口腔前侧位置的天然齿及其种植体时的示意图；

图8为微动量的测量控制流程。

其中，1-加载器；2-手柄；3-压头；4-待测齿；101-上连杆；102-咬合台；103-连杆拉索；104-力传感器；105-摆动轴；106-位移传感器；107-轴向滑块；108-下连杆；109-复位弹簧；201-电机拉索；202-力传感器数据线；203-电机；204-显示器；205-电池；206-显示器数据线；207-数采控制器电源线；208-数采控制器；209-电机控制线；210-位移传感器数据线；211-拉索转向器；212-轴承；213-操作按钮；301-压头固定端；302-销钉孔；303-平头型加载端；304-锥槽型加载端；305-V槽型加载端。

具体实施方式

下面结合实例和附图对本实用新型做进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。

本实用新型提出了一种直测型齿科用微动测量装置。其具体实施方法参照图1，包括测量部、驱动部、固定部及连接测量部与驱动部的索杆机构，其特征在于：固定部包括用于固定测量部的咬合台102，测量部包括垂直于咬合台102方向的轴向滑块107及用于测量待测齿4侧向微动位移的位移传感器106，驱动部用于驱动轴向滑块107沿相对于咬合台102垂直的方向移动。

参考图2，加载器1由上连杆101、咬合台102、连杆拉索103、力传感器104、摆动轴105、位移传感器106、轴向滑块107、下连杆108、复位弹簧109组成，手柄2包括电机拉索201、力传感器数据线202、电机203、显示器204、电池205、显示器数据线206、数采控制器电源线207、数采控制器208、电机控制线209、位移传感器数据线210、拉索转向器211、轴承212、操作按钮213。其中上连杆101通过铰链分别与加载器1中间下凹外壳的内侧面和下连杆108上端连接，下连杆108下端与轴向滑块107上端铰链连接，轴向滑块107下端与压头3的上端进行铰链连接，轴向滑块107能在加载器1的下侧孔道里轴向平移。复位弹簧109一端与连杆101和108间铰链左侧相连，另一端固定在加载器外壳前壁的内侧面。力传感器104左侧通过连杆拉索103与连杆间铰链右侧相连，力传感器104右侧通过电机拉索201与电机203连接，电机拉索201在手柄1的轴承212附近穿过拉索转向器211。位移传感器106固定在加载器1的下部外壳内，位于压头3的后侧，与微动测量时的种植体处于同一水平位置。初始状态下的复位弹簧拉伸使连杆101和108向左偏转。摆动轴105与手柄2的轴承212进行连接，实现加载器左右自由摆动。电池205位于手柄末端，通过数采控制器电源线207为数采控制器208供电。数采控制器208通过力传感器数据线202、位移传感器数据线210、电机控制线209和显示器数据线206分别与力传感器104、位移传感器106、电机203、显示器204相连，实现功能控制和数据采集。

参考图3，加载器1的两侧为咬合台102，两侧咬合台间的部位上侧为下凹外壳、下侧含有轴向滑块107可移动的孔道，加载器后侧上部为摆动轴105、与手柄间进行连接，加载器后侧下部为位移传感器106，处于轴向滑块107的后下方。

参考图4，手柄2前端的轴承212为与加载器1的摆动轴105连接，手柄2的外壳上侧有显示测量结果的显示器204和操作按钮213。

参考图5，压头3由压头固定端301和加载端两部分组成。压头固定端301上有销钉孔302，与轴向滑块107下端进行铰链连接。加载端分为平头型加载端303、锥槽型加载端304、V槽型加载端305三种，分别针对天然臼齿及其种植体、天然犬齿及其种植体、天然切齿及其种植体进行测量。

下面参照附图，对本实用新型的具体实施方案作出更为详细的说明：

参考图6，使用该实用新型测量口腔后侧位置牙齿和种植体的过程：首先，将加载器1旋转至手柄2侧面，方便进行后侧位置牙齿及种植体的微动测量；随后，点击手柄处的操作按钮213，打开微动测量装置的电源，并设定加载载荷大小；将加载器1的咬合台102放置于上下牙齿之间，调整压头3的位置，使其从上方对准所要测的天然齿或种植体。病人进行咬合动作，使用上下齿牢固固定住咬合台102，实现加载器位置的固定。再次点击手柄处的操作按钮213，法向加载开始，电机203开始转动，依次带动电机拉索201、力传感器104、连杆拉索103，使上下连杆间铰链向手柄端移动，上下连杆与轴向滑块107组成的机构将该移动转化为压头3的竖直向下运动。压头3与天然齿或种植体接触后，法向载荷继续增大，由力传感器104测量载荷大小，由位移传感器106测量天然齿或种植体的侧向微动位移大小，由电机203获得天然齿或种植体的垂直微动位移大小，经由数据线传递给数采控制器208进行分析和实时控制。当力传感器104测得的力达到设定值时，电机203反向转动，由数采控制器208将此时的微动量和计算得到的刚度值输出给显示器204。随着施加载荷的减小，压头3在复位弹簧109的作用下向上移动，恢复到初始位置。之后，病人解除咬合动作，微动测量装置从病人口腔中移除，整个微动测量操作结束。在测量处于口腔后侧的臼齿及其种植牙微动时，使用具有平头型加载端303的压头类型，方便压头与牙齿间的稳定接触。

参考图7，使用该实用新型测量口腔前侧位置牙齿和种植体的过程：首先，保证加载器1在手柄2的正前方，用于测量口腔前侧位置的牙齿及种植体；随后，点击手柄处的操作按钮213，打开微动测量装置的电源，并设定加载载荷大小；将加载器1的咬合台102放置于上下牙齿之间，调整压头3的位置，使其从上方对准所要测的天然齿或种植体。病人进行咬合动作，使用上下齿牢固固定住咬合台102，实现加载器位置的固定。再次点击手柄处的操作按钮213，法向加载开始，电机203开始转动，依次带动电机拉索201、力传感器104、连杆拉索103，使上下连杆间铰链向手柄端移动，上下连杆与轴向滑块107组成的机构将该移动转化为压头3的竖直向下运动。压头3与天然齿或种植体接触后，法向载荷继续增大，由力传感器104测量载荷大小，由位移传感器106测量天然齿或种植体的侧向微动位移大小，由电机203获得天然齿或种植体的垂直微动位移大小，经由数据线传递给数采控制器208进行分析和实时控制。当力传感器104测得的力达到设定值时，电机203反向转动，由数采控制器208将此时的微动量和计算得到的刚度值输出给显示器204。随着施加载荷的减小，压头3在复位弹簧109的作用下向上移动，恢复到初始位置。之后，病人解除咬合动作，微动测量装置从病人口腔中移除，整个微动测量操作结束。在测量处于口腔前侧的犬齿及其种植牙微动时，使用具有锥槽型加载端304的压头类型；在测量处于口腔前侧的门齿及其种植牙微动时，使用具有V槽型加载端305的压头类型，方便压头与牙齿间的稳定接触。

参考图8，使用该实用新型测量牙齿和种植体的加卸载及控制过程：首先，打开测量装置电源；随后，根据实际的咬合动作数据设定法向载荷大小。待将微动测量装置的咬合台放置在病人上下牙齿之间、压头对应着待测牙齿/种植体上方时，点击开始按钮，电机转动带动连杆-滑块机构运动，使压头逐渐向下移动。整个过程中，力传感器和位移传感器分别一直测量法向载荷大小及待测物的侧向微动位移值，由电机可获得天然齿或种植体的垂直微动位移值，并将力与位移测量数据传送给数采控制器进行监测和分析。当所测得的法向载荷增大到设定载荷时，数采控制器对所收集的载荷和位移数据进行保存，将最后测得的微动位移和刚度结果显示在显示器上，并控制电机反转进行卸载。此时，完成天然齿和种植体在生理咬合载荷类型下的微动测量过程，该微动测量装置从病人口中移出。

以上所述的具体描述，对实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直测型齿科用微动测量装置，其特征在于：用于获得天然齿和种植牙在生理咬合载荷类型下的实际微动量，包括测量部、驱动部、固定部及连接所述测量部与所述驱动部的索杆机构，所述固定部包括用于固定所述测量部的咬合台，所述测量部包括垂直于所述咬合台方向的轴向滑块及用于测量待测齿侧向微动位移的位移传感器，所述驱动部用于驱动所述轴向滑块沿相对于所述咬合台垂直的方向移动。

2.根据权利要求1所述的直测型齿科用微动测量装置，其特征在于：所述驱动部包括电机，所述测量部包括上连杆及下连杆，所述电机连接至所述索杆机构的其中一端，所述上连杆及所述下连杆同时转动连接于所述索杆机构的另一端，且所述上连杆及所述下连杆均相对于所述索杆机构倾斜。

3.根据权利要求1所述的直测型齿科用微动测量装置，其特征在于：所述测量部还包括力传感器及复位弹簧，所述索杆机构包括拉杆拉索及电机拉索；所述力传感器设置于所述拉杆拉索与所述电机拉索之间，所述复位弹簧的弹力方向背离所述电机拉索的方向。

4.根据权利要求1所述的直测型齿科用微动测量装置，其特征在于：所述测量部还包括可拆卸连接的压头，所述压头相对于所述轴向滑块的位置固定。

5.根据权利要求4所述的直测型齿科用微动测量装置，其特征在于：所述压头包括凹槽，所述凹槽用于配合待测齿的形状。

6.根据权利要求1所述的直测型齿科用微动测量装置，其特征在于：所述装置包括加载器及手柄，所述测量部设置于所述加载器，所述固定部包括设置于所述加载器的咬合台，所述驱动部设置于所述手柄。

7.根据权利要求6所述的直测型齿科用微动测量装置，其特征在于：所述咬合台的宽度大于或等于所述手柄的宽度。

8.根据权利要求6所述的直测型齿科用微动测量装置，其特征在于：所述加载器转动连接于所述手柄，所述加载器的转动平面相对于所述测量部的测量方向垂直。

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