[发明专利]一种无托槽无痕矫治器矫治力实时检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及口腔医学无托槽无痕矫治力测量领域，特别是一种无托槽无痕矫治器矫治力实时检测方法。

背景技术

无托槽无痕矫治器于1997年在美国出现。所谓无托槽无痕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”矫治器。无托槽无痕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。从三维牙颌数字模型信息的采集、矫治器的数字化设计、可视化的医技医患沟通方式，到矫治器的数字化加工，计算机相关技术的最新成果无处不在，并首次实现了无托槽矫治器的个性化批量定制加工。

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。无痕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，通过对无痕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。

由于口腔医学无痕矫治的矫治力微小，牙齿表面与无痕矫治器接触面积和接触间隙小，要精确直接测量无痕矫治力很难做到。目前国内外关于直接测量分析无痕矫治力的研究很少，主要有以下几种。

应力应变电测法是一种在技术上非常成熟的表面应力逐点测量方法，也普遍用于牙齿无痕矫治的应力应变分析，它的工作原理是将电阻应变片安装（或粘贴）在被测构件表面上，构件受力而变形时，从应变片电阻变化率得到构件测试表面应变值。在测量无痕矫治力时，将电阻应变片粘贴在无痕矫治器内侧面，将无痕矫治器佩戴在牙齿上，由此测出无痕矫治器发生弹性形变时的应变，再根据矫治器的弹性模量，计算出无痕矫治应力。但是这种测量方法存在着不少的问题：首先是牙齿的表面是凹凸不平的，与之对应的矫治器的内表面也是凹凸不平的，应变片是固态的，材料是硬的，不适合粘贴在这样的表面。其次，在无痕矫治器内侧面测试点难以定位，更重要的是，它测出的是应变和应力，不能直接测出矫治力。

澳大利亚的研究用感压纸测试矫治力，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。

测无痕矫治力最直接的方法就是用力传感器，但是传统的力传感器是固态的，受技术限制，尺寸和厚度也无法做到足够小，无法适应口腔医学无托槽无痕矫治器矫治力微小，牙齿表面与无痕矫治器接触面积和接触间隙小的测试情况。

薄膜压力传感器的发展历史仅有几十年，它是伴随着薄膜技术的发展而产生的。薄膜技术是薄膜制备、微加工、检测分析等相关技术的总称，薄膜是一种特殊的物质形态，与块状材料相比，薄膜材料的显著特点是表面与界面效应特别显著，膜层很薄，质量很小，所以力、热惯性很小，易实现不同材料的复合，制备方法灵活、多样。薄膜压力传感器的敏感元件是应用薄膜技术在基片(衬底)上形成导电或介质材料薄膜。虽然薄膜压力传感器的发展历史短，但由于它具有其它固态压力传感器无法比拟的优点，例如温度性能好、耐腐蚀等, 因而已成为当今压力传感器领域中的重点研究方向。

与其他测量无托槽无痕矫治力方法相比，选择用薄膜单点力传感器及其电路采集部分的优势在于：（1）薄膜单点力传感器为压阻式力传感器，可以测定静态的牙齿矫治力；（2）薄膜单点力传感器尺寸小（感应区域直径为1mm），材料软，厚度薄，适合牙齿表面和无痕矫治器接触面积和接触间隙小的情况；（3）薄膜单点力传感器及电路采集部分可以直接测量牙齿无痕矫治的微型矫治力，力的大小100g左右；（4）所述的薄膜单点力传感器及电路采集部分可以实时测量牙齿矫治力并通过通讯模块在计算机上显示。

发明内容