[实用新型]个性化下颌骨生物力学模型的应力测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及下颌骨生物力学模型测量技术，尤其是一种下颌骨生物力学模型的应力测量系统。

背景技术

下颌骨是人体颌面部骨骼中体积和面积均最大的，也是唯一能活动的面部骨骼，通过颞下颌关节以及下颌肌肉与颅颌骨相连。下颌骨的生物力学模型是下颌骨骨折手术修复、下颌骨缺损重建修复、牙种植手术、牙齿正畸矫治等口腔或牙科疾病精确治疗方案制订以及颌面部模拟碰撞、创伤分析等的力学基础。下颌骨生物力学模型构建的难点在于两方面：一是下颌骨所具有的非均匀材料特性，二是下颌骨肌肉力作用的施加。

目前，以简化和假设为基础的下颌骨生物力学模型在下颌骨有限元分析中得到了应用。这些有限元模型中，一般将下颌骨简化成一种均匀材料，或者包含皮质骨和松质骨两种材料属性。在处理下颌骨肌肉作用时，将某个位置的咬合力通过一定的分配公式，以下颌骨整体力平衡为依据，换算出咀嚼肌、颞肌和翼肌等升颌肌群的等效作用力；或者将不同的肌肉简化成某一刚度的弹簧。由于这些有限元分析模型一般进行了较大的简化，又缺乏实验测试手段，其精确度缺乏验证。

现有的下颌骨生物力学检测模型一般基于真实的离体人体下颌骨，其力学分析数据作为通用数据，在其他病例中只能作为参考。对于具体的患者却无法进行个体化测量，得到相应的力学数据。虽然，根据患者下颌骨数据制作的个性化模型也得到了应用，但由于模型制作技术的限制，一般只能得到具有单一均匀材料特性的下颌骨模型。而对于肌肉力的作用，一般通过粘接橡皮筋或弹簧等比较复杂的处理工艺，限制了其应用。另一方面，现有下颌骨模型缺乏有效的力学模拟及测量系统，无法得到所需要的应力分布等力学数据。

发明内容

为了克服已有基于人体离体下颌骨的生物力学模型构建及测量中得到的通用数据无法用于具体手术案例进行力学分析、测试准确性较差的不足，本实用新型提供一种更能表达患者的真实状况、测试准确性较好的个性化下颌骨生物力学模型的应力测量系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种个性化下颌骨生物力学模型的应力测量系统，所述应力测量系统包括测量底座、肌力等效结构、肌力等效结构的固定装置、关节盘固定装置、加载平台和应变片，所述肌力等效结构的固定装置、关节盘固定装置和加载平台均安装在测量底座上，个性化下颌骨生物力学模型包括下颌骨和两个颞下颌关节盘，所述下颌骨上布置升颌肌群(颞肌、翼外肌、咬肌和翼内肌)的弹簧挂钩，所述应变片贴在下颌骨的测试区域，所述两个颞下颌关节盘固定到所述关节盘固定装置中，下颌骨模型上的两个髁状突装入关节盘中，下颌骨模型中承受咬合力的牙齿与所述加载平台的动作端接触，所述肌力等效结构的下端与所述弹簧挂钩连接，所述肌力等效结构的上端与肌力等效结构的固定装置连接。

进一步，所述肌力等效结构的固定装置包括刚性绳索、压板和滑杆，所述刚性绳索的下端与所述肌力等效结构的上端连接，所述刚性绳索的上端绕在压板上并穿过所述压板与滑杆之间的间隙，所述压板可伸缩地安装在滑杆上以调节间隙的大小。

优选的，所述滑杆上开有通孔，所述压板的两端带有螺杆，所述螺杆穿过所述通孔，螺杆可以选用滑杆上任意通孔位置，以获得所需的肌力方向，所述螺杆的下端安装调节螺母。也可以选用其他定位方式。

所述测量底座上安装立柱，所述立柱侧面带有滑槽，所述滑杆的两端用螺母固定在所述滑槽内。

所述加载平台包括加载立柱和舌形平台，所述舌形平台安装在加载立柱上，所述加载立柱安装在所述测量底座上。

所述测量系统还包括用于分析应变片接收的应力信息的信号处理器，所述应变片通过传输电缆连接所述信号处理器。

本实用新型的技术构思为：如果能够以患者自身的下颌骨数据为基础，设计并制作出具有皮质骨和松质骨分层、并考虑升颌肌群等效机构和力学测量方案的个性化下颌骨生物力学模型，并在专门构建的力学测量平台上进行测量，则可以得到该个性化下颌骨生物力学模型的精确力学测量数据以及应力分布情况，从而为复杂的手术方案设计提供理论数据。

根据本实用新型所述的个性化下颌骨生物力学模型，模型为患者下颌骨的个性化复制模拟模型，在其基础上得到的力学数据可以用于指导精确制订该患者的治疗方案；该模型包括皮质骨和松骨两种属性的材料；包括患者的完整牙列和弹簧挂钩，所述的完整牙列分为承受咬合力的牙齿和其它牙齿，其中承受咬合力的牙齿具有完整的牙根和牙周膜，其它牙齿和下颌骨为一个整体；所述的弹簧挂钩的安装位置是下颌骨升颌肌群(咬肌、颞肌、翼内肌、翼外肌)在下颌骨上连接面的中心处，用以连接弹簧。