[實用新型]個性化下頜骨生物力學模型的應力測量系統

有效

• 申請號: 201621124774.6
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN206399559U
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 范瑩瑩;劉云峰;仵健磊;周東
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;G09B23/28
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本實用新型涉及下頜骨生物力學模型測量技術，尤其是一種下頜骨生物力學模型的應力測量系統。

背景技術

下頜骨是人體頜面部骨骼中體積和面積均最大的，也是唯一能活動的面部骨骼，通過顳下頜關節以及下頜肌肉與顱頜骨相連。下頜骨的生物力學模型是下頜骨骨折手術修復、下頜骨缺損重建修復、牙種植手術、牙齒正畸矯治等口腔或牙科疾病精確治療方案制訂以及頜面部模擬碰撞、創傷分析等的力學基礎。下頜骨生物力學模型構建的難點在于兩方面：一是下頜骨所具有的非均勻材料特性，二是下頜骨肌肉力作用的施加。

目前，以簡化和假設為基礎的下頜骨生物力學模型在下頜骨有限元分析中得到了應用。這些有限元模型中，一般將下頜骨簡化成一種均勻材料，或者包含皮質骨和松質骨兩種材料屬性。在處理下頜骨肌肉作用時，將某個位置的咬合力通過一定的分配公式，以下頜骨整體力平衡為依據，換算出咀嚼肌、顳肌和翼肌等升頜肌群的等效作用力；或者將不同的肌肉簡化成某一剛度的彈簧。由于這些有限元分析模型一般進行了較大的簡化，又缺乏實驗測試手段，其精確度缺乏驗證。

現有的下頜骨生物力學檢測模型一般基于真實的離體人體下頜骨，其力學分析數據作為通用數據，在其他病例中只能作為參考。對于具體的患者卻無法進行個體化測量，得到相應的力學數據。雖然，根據患者下頜骨數據制作的個性化模型也得到了應用，但由于模型制作技術的限制，一般只能得到具有單一均勻材料特性的下頜骨模型。而對于肌肉力的作用，一般通過粘接橡皮筋或彈簧等比較復雜的處理工藝，限制了其應用。另一方面，現有下頜骨模型缺乏有效的力學模擬及測量系統，無法得到所需要的應力分布等力學數據。

發明內容

為了克服已有基于人體離體下頜骨的生物力學模型構建及測量中得到的通用數據無法用于具體手術案例進行力學分析、測試準確性較差的不足，本實用新型提供一種更能表達患者的真實狀況、測試準確性較好的個性化下頜骨生物力學模型的應力測量系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種個性化下頜骨生物力學模型的應力測量系統，所述應力測量系統包括測量底座、肌力等效結構、肌力等效結構的固定裝置、關節盤固定裝置、加載平臺和應變片，所述肌力等效結構的固定裝置、關節盤固定裝置和加載平臺均安裝在測量底座上，個性化下頜骨生物力學模型包括下頜骨和兩個顳下頜關節盤，所述下頜骨上布置升頜肌群(顳肌、翼外肌、咬肌和翼內肌)的彈簧掛鉤，所述應變片貼在下頜骨的測試區域，所述兩個顳下頜關節盤固定到所述關節盤固定裝置中，下頜骨模型上的兩個髁狀突裝入關節盤中，下頜骨模型中承受咬合力的牙齒與所述加載平臺的動作端接觸，所述肌力等效結構的下端與所述彈簧掛鉤連接，所述肌力等效結構的上端與肌力等效結構的固定裝置連接。

進一步，所述肌力等效結構的固定裝置包括剛性繩索、壓板和滑桿，所述剛性繩索的下端與所述肌力等效結構的上端連接，所述剛性繩索的上端繞在壓板上并穿過所述壓板與滑桿之間的間隙，所述壓板可伸縮地安裝在滑桿上以調節間隙的大小。

優選的，所述滑桿上開有通孔，所述壓板的兩端帶有螺桿，所述螺桿穿過所述通孔，螺桿可以選用滑桿上任意通孔位置，以獲得所需的肌力方向，所述螺桿的下端安裝調節螺母。也可以選用其他定位方式。

所述測量底座上安裝立柱，所述立柱側面帶有滑槽，所述滑桿的兩端用螺母固定在所述滑槽內。

所述加載平臺包括加載立柱和舌形平臺，所述舌形平臺安裝在加載立柱上，所述加載立柱安裝在所述測量底座上。

所述測量系統還包括用于分析應變片接收的應力信息的信號處理器，所述應變片通過傳輸電纜連接所述信號處理器。

本實用新型的技術構思為：如果能夠以患者自身的下頜骨數據為基礎，設計并制作出具有皮質骨和松質骨分層、并考慮升頜肌群等效機構和力學測量方案的個性化下頜骨生物力學模型，并在專門構建的力學測量平臺上進行測量，則可以得到該個性化下頜骨生物力學模型的精確力學測量數據以及應力分布情況，從而為復雜的手術方案設計提供理論數據。

根據本實用新型所述的個性化下頜骨生物力學模型，模型為患者下頜骨的個性化復制模擬模型，在其基礎上得到的力學數據可以用于指導精確制訂該患者的治療方案；該模型包括皮質骨和松骨兩種屬性的材料；包括患者的完整牙列和彈簧掛鉤，所述的完整牙列分為承受咬合力的牙齒和其它牙齒，其中承受咬合力的牙齒具有完整的牙根和牙周膜，其它牙齒和下頜骨為一個整體；所述的彈簧掛鉤的安裝位置是下頜骨升頜肌群(咬肌、顳肌、翼內肌、翼外肌)在下頜骨上連接面的中心處，用以連接彈簧。