一种用于个性化牙种植体性能检测的实验平台及实验方法与流程

本发明涉及牙种植体检测设备技术领域。

背景技术：

随着3D技术的出现，牙种植体的结构设计不再受传统机加工制造方式的限制。为寻求牙种植体的最优机械力学性能与生物力学性能，个性化牙种植体的设计概念相继被提出。但是，传统的性能检测方式已经无法完全适用于个性化牙种植体，这是由于标准单一化的传统的性能检测方式不能满足不同个体差异性的检测要求，导致实验所得的结果不具有说服力。

技术实现要素：

针对以上缺点，本发明提供了一种用于个性化牙种植体性能检测的实验平台。

一种用于个性化牙种植体性能检测的实验平台，包括平台架，所述平台架上设有牙槽骨夹具和模拟负载加载机构，所述牙槽骨夹具包括支撑板，以及位于支撑板上的夹持机构，所述夹持机构包括两个平行且相向并排竖立于支撑板上的固定桩，所述固定桩设有螺纹孔，所述夹持机构还包括与螺纹孔相适配的螺杆，以及位于螺杆端部的夹持块，所述模拟负载加载机构由龙门架、加载臂、直线电机、负载传感器、加载触头组成，所述龙门架固定于平台架上，所述龙门架上部设有滑轨，所述加载臂与滑轨滑动连接，且悬吊于龙门架内，所述加载臂呈直杆状，其上设有沿加载臂上下升降的直线电机，所述直线电机的输出端具有加载触头，所述加载触头末端带有控制直线电机运动的负载传感器。

进一步，所述负载传感器的表面附着有一层弹性橡胶构件。

进一步，所述夹持块具有直角状的接触端，所述接触端的内侧面附着有一层弹性橡胶构件。

进一步，所述龙门架由两个垂直于平台架的竖直梁与平行于平台架的水平梁组成，所述竖直梁底部设计有两个用于拧入螺钉将模拟负载加载机构固定在平台架上的螺纹孔，所述水平梁与竖直梁垂直且通过焊接固定连接。

本发明还提供了使用上述实验平台的方法，包括步骤：

1)扫描缺牙处的牙槽骨，获取牙槽骨的皮质骨厚度、缺牙处邻齿与对齿的位置、形态等数据，确定牙槽骨模型与种植牙模型的形态结构参数；同时通过压力薄膜传感器测量缺牙处正常健康邻齿的咬合力，取得平均数作为缺牙处的咬合力，以及获取咬合面与咀嚼力角度的参数，并记录每分钟的咀嚼次数，最终取得平均值x；

2)根据步骤1获取的参数通过选择性激光熔化技术3D打印出至少两枚种植牙模型，通过选择性激光熔化技术结合数字光处理技术制造出牙槽骨模型，通过α-氰基丙烯酸乙,将种植牙模型与牙槽骨模型组合为一体；

3)将牙槽骨模型安装固定在上述用于个性化牙种植体性能检测的实验平台的牙槽骨夹具内，针对第一枚种植牙模型调整加载臂的角度，使之咬合力角度与步骤1测得数值一致，同时将加载触头充分接触到种植牙模型的牙冠表面，再固定住加载臂；调节负载传感器的控制阀值为咬合力，并设置电机往复运动的次数为x的10950倍；

4)通过共振频率分析仪测量种植牙模型的稳定性系数，然后打开直线电机进行模拟咀嚼实验，之后再次通过共振频率分析仪测量种植牙模型的稳定性系数，再同时使用扭矩传感器测量使得种植体发生较大明显动度的扭矩峰值；

5)针对另一枚种植牙模型重复模拟咀嚼实验，同时测量稳定性系数，之后使用拉力传感器测量使得种植牙模型脱离牙槽骨模型或者发生较大明显动度的拉力；

6)取出牙种植体，通过显微镜观察其本身是否有裂纹，对比裂纹大小等指标综合评价牙种植体的机械力学性能。

其中，所述牙槽骨模型由皮质骨模型和松质骨模型组成，所述皮质骨模型由选择性激光熔化技术使用二级商业纯钛粉末制备，松质骨模型由数字光处理技术使用液态光敏树脂3D打印制造，随后通过紫外光照射进一步使其固化，最后通过α-氰基丙烯酸乙酯将松质骨模型与皮质骨模型粘连在一起组合成牙槽骨模型。所述皮质骨模型和松质骨模型通过调整孔隙率的方法调整其杨氏模量，所述皮质骨模型的厚度与缺牙处皮质骨的平均厚度相等。所述液态光敏树脂包括环氧丙烯酸型树脂低聚物。

本发明公开的实验方法通过采集用户的具体关键参数，建立高度仿真的个性化实验平台，通过个性化实验针对性的检测出个性化牙种植体在具体患者的真实口腔环境下的性能。从而使得测量出来的数据更加具有参考价值。使用稳定性系数结合种植体拔出力峰值与松动扭矩峰值的对比方法来评价种植体的抵抗松动脱落的能力，可以较为全面具体的评价出种植体生物力学性能。生物力学性能结合机械力学性能检测可以较为全面的检测出种植体的性能评价。发明中的实验平台结构紧凑、运行稳定、操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设方案和附图。

图1是所述用于个性化牙种植体性能检测的实验平台的装配图；

图2是所述牙槽骨夹具的侧视图；

图3是所述模拟负载加载机构的主视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

如图1～3所示，一种用于个性化牙种植体性能检测的实验平台，包括平台架1，所述平台架1上设有牙槽骨夹具2、模拟负载加载机构3、扭矩传感器、拉力传感器和共振频率分析仪，所述牙槽骨夹具2包括支撑板21，以及位于支撑板21上的夹持机构，所述夹持机构包括两个平行且相向并排竖立于支撑板21上的固定桩22，所述固定桩22设有螺纹孔，所述夹持机构还包括与螺纹孔相适配的螺杆23，以及位于螺杆23端部的夹持块24，所述模拟负载加载机构3由龙门架31、加载臂32、直线电机33、负载传感器、加载触头34组成，所述龙门架31固定于平台架1上，所述龙门架31上部设有滑轨，所述加载臂32与滑轨滑动连接，且悬吊于龙门架31内，所述加载臂32呈直杆状，其上设有沿加载臂32上下升降的直线电机33，所述直线电机33的输出端具有加载触头34，所述加载触头34末端带有控制直线电机33运动的负载传感器。

作为进一步优选的实施方式，所述负载传感器的表面附着有一层弹性橡胶构件。

作为进一步优选的实施方式，所述夹持块24具有直角状的接触端，所述接触端的内侧面附着有一层弹性橡胶构件。

作为进一步优选的实施方式，所述龙门架31由两个垂直于平台架1的竖直梁与平行于平台架1的水平梁组成，所述竖直梁底部设计有两个用于拧入螺钉将模拟负载加载机构固定在平台架上的螺纹孔311，所述水平梁与竖直梁垂直且通过焊接固定连接。

上述平台的实验方法包括步骤：

1)扫描缺牙处的牙槽骨，获取牙槽骨的皮质骨厚度、缺牙处邻齿与对齿的位置、形态等数据，确定牙槽骨模型与种植牙模型的形态结构参数；同时通过压力薄膜传感器测量缺牙处正常健康邻齿的咬合力，取得平均数作为缺牙处的咬合力，以及获取咬合面与咀嚼力角度的参数，并记录每分钟的咀嚼次数，最终取得平均值x；

2)根据步骤1获取的参数通过选择性激光熔化技术3D打印出至少两枚种植牙模型，通过选择性激光熔化技术结合数字光处理技术制造出牙槽骨模型，通过α-氰基丙烯酸乙,将种植牙模型与牙槽骨模型组合为一体；

3)将牙槽骨模型安装固定在上所述的用于个性化牙种植体性能检测的实验平台的牙槽骨夹具内，针对第一枚种植牙模型调整加载臂的角度，使之咬合力角度与步骤1测得数值一致，同时将加载触头充分接触到种植牙模型的牙冠表面，再固定住加载臂；调节负载传感器的控制阀值为咬合力，并设置电机往复运动的次数为x的10950倍；

4)通过共振频率分析仪测量种植牙模型的稳定性系数，然后打开直线电机进行模拟咀嚼实验，之后再次通过共振频率分析仪测量种植牙模型的稳定性系数，再同时使用扭矩传感器测量使得种植体发生较大明显动度的扭矩峰值；

5)针对另一枚种植牙模型重复模拟咀嚼实验，同时测量稳定性系数，之后使用拉力传感器测量使得种植牙模型脱离牙槽骨模型或者发生较大明显动度的拉力；

6)取出牙种植体，通过显微镜观察其本身是否有裂纹，对比裂纹大小等指标综合评价牙种植体的机械力学性能。

其中，所述牙槽骨模型由皮质骨模型和松质骨模型组成，所述皮质骨模型由选择性激光熔化技术使用二级商业纯钛粉末制备，松质骨模型由数字光处理技术使用液态光敏树脂3D打印制造，随后通过紫外光照射进一步使其固化，最后通过α-氰基丙烯酸乙酯将松质骨模型与皮质骨模型粘连在一起组合成牙槽骨模型。所述皮质骨模型和松质骨模型通过调整孔隙率的方法调整其杨氏模量，所述皮质骨模型的厚度与缺牙处皮质骨的平均厚度相等。所述液态光敏树脂包括环氧丙烯酸型树脂低聚物。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。