牙齒受力測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種牙齒受力測試裝置及方法，其能夠?qū)ρ例X受力進(jìn)行多維參數(shù)測量，從而對牙齒受力情況進(jìn)行評估。
【背景技術(shù)】
[0002]為了對患者的牙齒進(jìn)行醫(yī)學(xué)矯正和治療，目前已開發(fā)出多種牙齒矯治器械。傳統(tǒng)的畸形矯治方法多采用粘接在牙齒上的固定托槽矯治器，托槽矯治器一般包括固定到單顆牙齒上的托槽支架和用于綁定托槽支架的彈性弓絲。
[0003]相對于傳統(tǒng)的固定托槽矯治技術(shù)而言，新型的隱形矯治技術(shù)不需要托槽和鋼絲，而是采用一系列隱形矯治器(也稱為殼矯治器)。這種隱形牙齒矯治器由安全的彈性高分子材料制成，使矯治過程幾乎在旁人無察覺中完成，不會影響日常生活和社交；由于患者可以自行摘戴，口腔衛(wèi)生可以正常維護(hù)，整個矯治過程省時又省力。上述隱形牙齒矯治器是一組具有能夠在內(nèi)部容納牙齒的空腔的聚合物殼體，它的容納牙齒的空腔的幾何形狀和該矯治器所要達(dá)到的牙齒的修正后狀態(tài)/排列相適應(yīng)，因此能通過使用一系列的牙齒矯治器使得牙齒重新定位。
[0004]不管是傳統(tǒng)的固定托槽矯治器，還是新型的隱形牙齒矯治器組，均需要在使用者的牙齒上佩戴一段時間，通過矯治器向牙齒施加力使得牙齒逐漸排列整齊。為了能優(yōu)化矯治效果，希望能體外模擬矯治器對于牙齒的施力情況，并測量牙齒的受力參數(shù)，從而能優(yōu)化矯治器的設(shè)計。
[0005]然而，目前還沒有一種標(biāo)準(zhǔn)化的手段，能夠在患者實(shí)際佩戴前在體外對牙齒矯治器的性能和預(yù)計治療效果進(jìn)行全方位的測試。尤其缺乏一種能同時、精確測量上牙頜和/或下牙頜中的多個牙齒受力情況的裝置和相應(yīng)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]從上述需求出發(fā)，本申請?zhí)峁┝艘环N牙齒受力測試裝置和方法，其能夠?qū)ι项M和/或下頜的多顆牙齒同時、同步、精確地測量牙齒矯治器的力學(xué)參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)多種錯頜畸形的模擬分析，為改進(jìn)醫(yī)學(xué)矯治方案、探索新型矯治附件提供幫助，并能有效地評估不同材料和幾何形狀對牙齒矯治器的性能的影響。
[0007]相應(yīng)地，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種牙齒受力測試裝置，其包括:至少一個牙冠模擬部件；以及與所述至少一個牙冠模擬部件相連接的傳感器，其中，所述至少一個牙冠模擬部件組合成牙列模型，并且所述至少一個傳感器用于測量所述牙列模型中的牙齒所受到的力。
[0008]根據(jù)本申請的一種實(shí)施方式，所述牙齒受力測試裝置還包括支撐底板，用于固定所述傳感器。
[0009]根據(jù)本申請的另一實(shí)施方式，所述牙齒受力測試裝置還包括底座，其中所述支撐底板被安裝在所述底座上。
[0010]優(yōu)選地，本申請所述牙齒受力測試裝置采用的傳感器可以是六維力傳感器。該六維力傳感器能夠同時測量牙齒在空間笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)所受到的3個力分量和3個力矩分量。
[0011]根據(jù)本申請的一種實(shí)施方式，所述牙冠模擬部件包括冠部和支撐部，并且所述冠部和支撐部為一體式結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述支撐部包括桿部。作為替換的，所述支撐部包括桿部和連接部，或者所述支撐部包括連接部。
[0012]根據(jù)本申請的另一種實(shí)施方式，所述牙冠模擬部件包括冠部、桿部和連接部，并且所述冠部和桿部為一體式結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選的，所述牙齒受力測試裝置還包括數(shù)據(jù)采集器，用于采集所述傳感器所檢測的牙齒受力數(shù)據(jù)。
[0014]優(yōu)選的，所述牙齒受力測試裝置還包括數(shù)據(jù)處理裝置，由所述數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)被傳輸至該數(shù)據(jù)處理裝置以供進(jìn)一步分析。
[0015]優(yōu)選的，所述牙齒受力測試裝置還包括傳感器保護(hù)裝置，所述傳感器保護(hù)裝置為位于牙列模型底部起支撐作用的直線往復(fù)運(yùn)動執(zhí)行元件。
[0016]根據(jù)本申請的一種實(shí)施方式，所述牙齒受力測試裝置包括上下兩個支撐底板，分別用于固定與上頜牙列模型相對應(yīng)的一組傳感器以及與下頜牙列模型相對應(yīng)的一組傳感器。
[0017]優(yōu)選的，測試上下頜咬合力時，牙列模型包括上頜牙列模型和下頜牙列模型，由分別和上頜牙列模型與下頜牙列模型相對應(yīng)的兩組傳感器測量所述上頜和下頜牙列模型中的牙齒所受到的咬合力。
[0018]優(yōu)選的，測試矯治器對于上下頜的咬合力的影響時，將牙齒矯治器佩戴于上頜牙列模型和下頜牙列模型上，由分別和上頜牙列模型與下頜牙列模型相對應(yīng)的兩組傳感器測量所述上頜和下頜牙列模型中的牙齒所受到的咬合力。
[0019]根據(jù)本申請的另一種實(shí)施方式，測試上頜或下頜的矯治力時，將牙齒矯治器佩戴于由所述至少一個牙冠模擬部件組合成的上頜或下頜的牙列模型上，由與所述上頜牙列模型或下頜牙列模型相對應(yīng)的一組傳感器測量所述牙列模型中的牙齒所受到的矯治力。
[0020]優(yōu)選的，所述牙齒矯治器包括托槽矯治器、隱形矯治器、帶附件的隱形矯治器、帶附件的托槽矯治器和具有特定厚度的隱形矯治器。優(yōu)選的，所述附件包括開口、突起、凹陷和小孔中的至少一個。
[0021]根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種牙齒受力測試方法，其包括以下步驟:制備至少一個牙冠模擬部件；將所述至少一個牙冠模擬部件連接到傳感器；以及通過所述傳感器測量由所述至少一個牙冠模擬部件組合成的牙列模型中的牙齒所受到的力。
[0022]優(yōu)選的，根據(jù)所述牙列模型制作一不帶矯治功能的初始矯治器，將所述初始矯治器佩戴到牙列模型上，并通過所述傳感器測量佩戴所述初始矯治器時的牙齒受力參數(shù)，以便利用該測量結(jié)果對測量初始值進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0023]根據(jù)本申請的一種實(shí)施方式，基于以下步驟制造所述牙冠模擬部件:提供單個牙齒的數(shù)字模型，在單個牙齒的數(shù)字模型上增加桿部的數(shù)字模型以生成冠部和桿部的數(shù)字模型；根據(jù)所述冠部和桿部的數(shù)字模型制備冠部和桿部的一體式物理結(jié)構(gòu)；以及將冠部和桿部的一體式物理結(jié)構(gòu)和連接部相連接以組成牙冠模擬部件。
[0024]根據(jù)本申請的再一個方面，提供了一種牙冠模擬部件，包括:冠部，其模擬單個牙齒的形狀；以及支撐部，其一端和所述冠部相連接，并且另一端放置于傳感器上以和所述傳感器相連接，其中，在進(jìn)行牙齒受力測試時，由至少一個牙冠模擬部件組合成牙列模型，并且由傳感器測量所述牙列模型中的牙齒所受到的力。
[0025]根據(jù)本申請的再一個方面，還提供了一種制備牙冠模擬部件的方法，包括:提供單個牙齒的數(shù)字模型，在單個牙齒的數(shù)字模型上增加支撐部的數(shù)字模型以生成牙冠模擬部件的數(shù)字模型；以及根據(jù)所述牙冠模擬部件的數(shù)字模型制備牙冠模擬部件，其中，在進(jìn)行牙齒受力測試時，由至少一個牙冠模擬部件組合成牙列模型，并且由與所述至少一個牙冠模擬部件相連接的傳感器測量所述牙列模型中的牙齒所受到的力。
[0026]最后，根據(jù)本申請的再一個方面，進(jìn)一步提供了一種制備牙冠模擬部件的方法，包括:提供單個牙齒的數(shù)字模型，在單個牙齒的數(shù)字模型上增加桿部的數(shù)字模型以生成冠部和桿部的數(shù)字模型；根據(jù)所述冠部和桿部的數(shù)字模型制備冠部和桿部的物理結(jié)構(gòu)；以及將冠部和桿部的物理結(jié)構(gòu)和連接部相連接以組成牙冠模擬部件，其中，在進(jìn)行牙齒受力測試時，由至少一個牙冠模擬部件組合成牙列模型，并且由與所述至少一個牙冠模擬部件相連接的傳感器測量所述牙列模型中的牙齒所受到的力。
[0027]通過上面所述的牙齒受力測試裝置及方法，能夠方便、快速、同時地全方位測量牙齒的受力參數(shù)。尤其能測量牙齒矯治器對于牙齒的矯治力參數(shù)并對其進(jìn)行評估、反饋和優(yōu)化設(shè)計，例如，可以通過在體外模擬患者的真實(shí)牙齒狀態(tài)，精確測量牙齒矯治力，從而對牙齒矯治器的預(yù)期矯治力施加效果等進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，從而為改進(jìn)矯治方案、提高矯治器性能提供可靠的依據(jù)。具體而言，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0028]1、結(jié)合數(shù)字模型制造牙冠模擬部件，一方面能夠最大程度減少在目前加工及生產(chǎn)水平條件下的加工誤差，另一方面能夠最大程度減少與隱形矯正單步移動量的偏差；
[0029]2、采用上下頜錯頜畸形牙列的排布方式，可以實(shí)現(xiàn)上頜或/和下頜牙列中多顆牙齒的同時，同步力及力矩的測量；以及
[0030]3、通過靈活設(shè)計不同形態(tài)的牙列模型，實(shí)現(xiàn)多種錯頜畸形模型的排列組合。
【附圖說明】
[0031]本申請的上述及其他特征將通過下面結(jié)合附圖及其詳細(xì)描述作進(jìn)一步說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些附圖僅示出了根據(jù)本申請的若干示例性的實(shí)施方式，因此不應(yīng)被視為是對本申請保護(hù)范圍的限制。除非特別說明，附圖不必是成比例的，并且其中類似的標(biāo)號表示類似的部件。
[0032]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的測力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的上頜牙列模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的單冠測力部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的牙冠模擬部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖7為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的傳感器保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖8為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的咬合力測力裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖9為圖8的后視圖；
[0041]圖10為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的傳感器在支撐底板上的排布示意圖；
[0042]圖11為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的下頜牙列模型和上頜牙列模型的組合狀態(tài)TJK意圖；
[0043]圖12為圖11的后視圖；
[0044]圖13為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的牙齒受力測試方法的流程圖；
[0045]圖14為根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的矯治力測試方法的流程圖；以及
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