[发明专利]一种无痕矫治器的三维力测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及口腔医学无托槽无痕矫治力在三维坐标中的测量领域，特别是无痕矫治器的三维矫治力测量系统及测量方法，测量并分析牙齿无痕矫治过程中在三维坐标中的受力情况。

背景技术

所谓无托槽隐形矫治技术是相对于传统的固定矫治技术而言，其矫治器是由医用树脂膜片加工而成，无带环、托槽、弓丝等固定矫治器的矫正装置，因而称为“无托槽”隐形矫治器。无托槽隐形矫治技术的产生与发展融合了现代正畸学、数字化图像采集与处理技术、快速成型技术等多学科、多领域的科技成果。

在牙齿萌出和移动的过程中，受压侧的牙槽骨骨质吸收，而牵引侧的牙槽骨骨质增生。临床上即利用此原理进行牙颌畸形的矫正治疗，即加一定强度的压力于牙齿，一定时间后，受压侧牙槽骨被吸收，牙齿的位置随之移动。隐形矫正器的矫正原理是，矫治器的形状与牙冠的外形存在差异，当被戴到牙齿上后，由于被强制性的发生了形状改变（有位移产生），产生分布式反作用力（即矫治力） 刺激牙周组织产生一定的生物学效应发生组织重建，致使牙齿移动，达到牙齿矫治的目的。目前，矫正各阶段牙齿的平动量和转动量更多的是依据医师临床经验确定，由于个体组织特性的差异往往造成在矫治过程中作用力过大，使患者产生疼痛感。因此，通过对隐形矫治器的作用力系以及作用效果的研究，可以使正畸医生制定更加合理有效的治疗方案，设计人员也可以设计出更完美的个性化无痕矫治器。

测隐形矫治力最直接的方法就是用力传感器，将力传感器置于牙齿和矫治器的接触面，测量两者之间的挤压力。目前有些学者研究隐形矫治力是用了应变片，力传感器等，但是由于口腔医学隐形矫治的矫治力微小，牙齿表面与隐形矫治器接触面积小和接触间隙紧，测量过程中对传感器的尺寸、厚度及柔软度要求高，要直接精确测量隐形矫治力很难做到。而且用这种方法测量隐形矫治力，只能研究牙齿在倾斜移动下的力，且是单一方向的力，不能研究牙齿旋转运动或牙齿复合运动时的矫治力及分析其在三维方向上的力的分布。

之前有澳大利亚的学者用感压纸测量隐形矫治力，感压纸是由两层薄膜组成，一是传讯膜，二是显色膜。将裁切后的感压纸贴在需要测量矫治器上需要测量压力的位置，一段时间后取出感压纸，根据颜色的变化情况检查压力的大小（与标准色卡对比），这样可以分析各个点的压力分布情况，由此推算出矫治力的大小。这种方法虽然可以分析各个点的压力分布情况，但是一旦将感压纸取出，就很难确定各个颜色点在牙齿上的对应位置，而且这种方法更适合于定性分析，而不是定量分析矫治力。

 本发明提出的一种无痕矫治器的三维力测量系统及测量方法，逆向测量无痕矫治力的方法和系统，将单颗待矫治牙从整体牙颌石膏模型中分离出来，六维力传感器是与单颗待矫治牙固定连接，用X,Y,R轴位移微调平台模拟正畸过程控制单颗待矫治牙的位置变化，迫使无痕矫治器发生变形，产生变形回复力，从而测定无痕矫治在三维坐标上的矫治力。这样就避免了对传感器的尺寸、厚度及柔软度要求高的问题，而且借助六维力传感器，可以全方位的分析牙齿在三维力空间中的受力情况，为正畸治疗提供有力的参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无痕矫治器的三维力测量方法，该方法测量精度高，实时性好，且测量过程简单易行。

    为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种无痕矫治器的三维力测量方法，其特征在于，利用真空成型技术制作原始整体牙颌石膏模型的无痕矫治器，用金刚石磨盘切割原始整体牙颌石膏模型，将单颗待矫治牙从原始整体牙颌石膏模型中分离出来，并保持单颗待矫治牙和原始整体牙颌石膏模型相对位置关系不变；将无痕矫治器正确佩戴在切割后的整体牙颌石膏模型上，用恒温箱模拟真实口腔环境，通过X,Y,R轴位移微调平台控制单颗待矫治牙齿的移动和旋转以模拟口腔正畸矫治过程，同时通过六维力传感器测量由无痕矫治器施加给牙齿的变形回复力，包括X,Y,Z轴3个方向的移动力和3个方向的转矩。 

进一步地，所述的测量矫治力方法是牙齿无痕矫治的逆过程，即先使牙齿按照正畸方案发生位置变化，迫使无痕矫治器发生变形，产生变形回复力和回复转矩。

进一步地，所述的测试结果是单颗牙在三维方向受到的整体力，该力包括X,Y,Z轴3个方向上的移动力和3个方向的转矩，以综合分析牙齿在无痕矫治过程中在三维方向上的受力情况。

    本发明另提供一种无痕矫治器的三维力测量系统，能实现无痕矫治器的三维力测量，其特征在于包括：

双层固定平台；

X,Y,R轴位移微调平台，设置于所述双层固定平台的下层，用以牙齿正畸过程的模拟；