牙床种植体扭矩测量方法的研究

发布时间：2020-06-14 06:56

【摘要】：近年来，在牙修复领域发展起来一种新的骨支持义齿技术——种植义齿，种植义齿技术不仅将颌骨的潜能进行了充分挖掘，其颌力传递方式更接近天然牙，并且适应症广泛。种植义齿的发展为口腔临床瓶颈的突破提供了一种新的方向和有效手段。种植体-骨结合的成功与否受到许多因素的影响，临床中常用种植体的稳定性来反映种植体与骨的结合情况。种植体-骨结合过程中的稳定性越高，种植体种植的成功率就越高。在种植义齿的操作过程中，需要对种植体的稳定性作定期的测试，判断种植体与骨的结合情况，以便医生采取相应的措施。因此，对高精度、便捷和准确的种植体稳定性检测方法的研究，具有及其重要的意义。目前，对种植体稳定性检测的各类方法中，谐振频率法和扭矩测量法是人们比较关注的。谐振频率法已被用于临床检测，如：Osstell仪器。它虽然可以测量种植体抗侧向力的能力，但不能判断种植体与骨质之间的非骨性结合的情况。现有扭矩测量法主要是测量旋出扭矩和植入扭矩能够较准确地反应种植体抗旋转力的能力，但是这种测量具有破坏性，不能应用于临床。本课题针对种植体稳定性的检测现状，希望通过非破坏性种植体的扭矩测量来反映种植体的稳定性。本课题的重点在于研究利用声表面波谐振器测量转轴扭矩。声表面波（SAW）谐振器（433.92MHz）具有高灵敏度、高稳定性、尺寸小和线性度好的特点。利用SAW谐振器测量扭矩的基本原理是：当转轴出现扭矩时，转轴上的切应力发生变化，会使SAW谐振器的谐振频率发生变化，通过对SAW谐振器的谐振频率的测量，即可得到转轴上扭矩的相关信息，实现转轴扭矩测量。论文工作主要涉及以下几个方面：（1）提出了梯度应力场条件下， SAW谐振器的谐振频率和梯度应力场之间的理论关系，并给出了转轴扭矩和SAW谐振器的谐振频率之间的理论公式。利用ANSYS软件对上述理论模型进行了模拟仿真；（2）设计制作了基于表面声波谐振器的转轴扭矩测试系统；（3）设计制作了SAW信号的采集、处理电路和基于FPGA的数字频率计；（4）对不同力矩下的SAW谐振频率进行实际测量，再用谐振频率与扭矩的关系计算出转轴扭矩。 ANSYS仿真结果表明SAW谐振器的谐振频率和剪切应力之间呈线性关系，与理论关系是一致的，说明利用SAW谐振测量转轴扭矩是可行的。从扭矩测试实验结果来看，扭矩测量值与施加力矩的变化规律一致。因此，本课题中设计的SAW扭矩测量系统可以实现转轴扭矩的定性测量，但两者之间存在一定的偏差。实验偏差主要来源于实验装置比较粗陋，一方面SAW谐振器的压电基底刚度与金属转轴的刚度不匹配，另一方面测量装置的损耗较大，所以不能将转轴上施加的力矩完全转换为转轴上的扭矩。因此，要实现种植体上扭矩的测量，还需要进行诸多改进。 【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R783.6;TP274

【图文】：

仪器,种植体,物理测试

谐振频率的变化，通过信号检测电路测量出其频率信号的频率值，最后根据 S谐振器的谐振频率变化量和转轴上的扭矩间的理论模型，得出转轴的扭矩。1.2 国内外研究现状与进展经过几十年的发展，种植体稳定性测量方法已从实验室研究开始进入临床的应用。美国、瑞士和日本等发达国家对种植体稳定度测量的研究工作比较发展了多种对种植体-骨结合过程中种植体稳定性的测量方法，如物理测试方影像学观察法。物理测试方法，即用物理参数（如位移、频率和扭矩等）反植体的稳定度；影像学观察法，即用 X 线等影像学的手段观察种植体与牙床合面的骨密度变化、新骨形成情况来反映种植体的稳定性。影像学观察法只致反映种植体与牙床的结合情况，不能给出定量的分析结果。而物理测试方仅简单、便捷，，而且能够定量、准确的反映种植体的稳定度。现有物理测试法按其检测量大致可分为四种类型：即位移测量、阻抗测量、频率测量和扭矩[6]。

仪器,振实

图 1.3 Periotest 仪器Fig.1.3 Periotest instrument一般情况下，Periotest 仪器中探头反复与牙齿相碰撞的过程中，探头的振实的反映牙齿的振动情况，且测量结果受施力位置和角度的影响，同时中不能避免由操作人员产生的误差。因此，测量误差较大，且测量过程造成患者疼痛。因此，临床应用较少。A

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