新型變幅桿的制作方法
【專利摘要】本實用新型是關于一種新型變幅桿，由防旋轉水平雙翼部件和中央螺栓組成，其中防旋轉水平雙翼部件由雙側水平翼、中央立柱和防旋轉構件組成水平、對稱、立式雙翼的一體成形結構，中央螺栓穿過中央立柱的通孔且與牙種植體的內螺紋緊密連接，將新型變幅桿緊密固定于牙種植體之上，形成新型幅桿與牙種植體為一體的牙種植體－變幅桿系統(tǒng)。本實用新型有利于激勵牙種植體的扭轉振動，由此檢測扭轉振動模態(tài)下的牙種植體共振頻率，提高對牙種植體骨界面區(qū)骨質剛性的敏感性，避免非相關因素的混雜影響，探測牙種植體的穩(wěn)定性，為連續(xù)檢測和研究牙種植體的骨愈合提供一種科學、有效的檢測手段。
【專利說明】新型變幅桿
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種口腔醫(yī)學領域的變幅桿，特別是涉及一種評估牙種植體穩(wěn)定性的扭轉振動共振頻率測量法的新型變幅桿。
【背景技術】
[0002]進入二十一世紀，由于技術的完善以及種植理論的豐富與發(fā)展，牙種植已成為一項成熟的缺牙修復臨床技術。它不僅僅能夠滿足對缺牙功能的恢復，而且更能實現自然牙齒的美學重現。作為種植成功的一個基本要素，牙種植體與周圍骨組織之間的骨結合長期以來一直是學術界關注的焦點和研究的熱點。種植體唯有與周圍牙槽骨實現骨結合，才能起到支撐、固定修復體的作用，才能正常行使功能。不同牙種植體設計、不同牙種植體表面改性影響著種植體骨結合的進程以及骨結合率，人們對骨愈合速度和骨結合率的追求反映在最終目的上是縮短治療周期，提高種植體與骨組織的結合強度，增加它的穩(wěn)定性和支撐能力。因此，針對牙種植體骨界面的生物力學評價就成為骨結合研究的一項重要內容，目前一個主要研究目標是尋找一種無損傷、準確反映種植體愈合進程中骨界面的力學特性即穩(wěn)定性且可連續(xù)觀察的研究手段也即適用于臨床研究牙種植體骨結合的評價方法，從而客觀評價種植體的骨結合水平。共振頻率分析作為研究結構物體與結構力學特性的一種成熟手段，有可能為實現上述目標提供一種有效的技術方法。該設想自上個世紀九十年代由Meredith和Huang正式提出，但是隨后大量的基礎和臨床研究證實他們建立的牙種植體共振頻率分析方法不能準確、客觀地反映出種植體的骨愈合進程和界面結合特性，導致單次測量結果缺乏具體的臨床指導意義。造成上述問題的根源是他們在研究牙種植體共振頻率時片面地選取了彎曲振動模態(tài)作為研究對象。雖然此彎曲振動模態(tài)具有容易被促發(fā)和被儀器識別捕捉等優(yōu)點，但是卻不能直接反映種植體骨界面力學特性，而扭轉振動才是揭示種植體骨界面結構特性的理想模態(tài)。
[0003]縱觀牙種植體骨結合的研究手段，除組織學方法以外，生物力學研究是一項重要內容，尤其在臨床研究方面顯得更為重要。圍繞牙種植體骨結合強度和種植體穩(wěn)定性，先后出現了眾多研究方法。
[0004]牙種植體推出試驗、旋出試驗是目前牙種植體骨結合常用的力學研究手段，它們給出的是種植體骨界面最大破壞強度，是一種破壞性檢測方法，不能針對種植體隨時間進行縱向連續(xù)觀察，更不適用于臨床研究；牙種植體叩診是臨床判斷種植體穩(wěn)定性、骨結合與否的一種定性檢查方法，缺乏客觀定量標準；根據阻尼原理開發(fā)出的Periotest動度測量儀，彌補了種植體單純叩診的主觀、定性的缺點，將種植體的動度輸出為Periotest值(PTVs)，通常測量值在一 5到+ 5之間，然而該方法重復性差，操作手法對結果影響很大，而且研究證實測量數值不能準確反映種植體骨界面的生物力學性能。
[0005]一定質量的物體和由物體組成的結構本身存在著固有頻率，它由物體的硬度(stiffness)以及結構之間的界面剛性(interfacial stiffness)所決定，當外界激勵頻率與物體或結構界面自身的固有頻率重疊時將發(fā)生共振，共振頻率分析是了解物體和結構界面剛性的成熟技術。在上個世紀九十年代它已被成功應用于人長骨的硬度研究，并且作為評價骨折愈合和骨質疏松方法的可行性也得到了初步證明。牙種植體與骨組織之間的直接結合是保證其成功的基礎，種植體在植入初期，由于受到手術的創(chuàng)傷，周圍骨組織將出現吸收，隨著骨愈合的進行，界面骨的硬度以及骨結合剛性逐漸增大，實驗表明種植體骨界面的結合剛性反映骨愈合的成熟程度?；谏鲜鲈?，Meredith等將共振頻率分析技術引入牙種植體穩(wěn)定性研究中，推出首臺Osstell種植體共振頻率分析儀，它的工作原理(參見示意圖)將“L”形變幅桿采用螺絲固定于種植體上，變幅桿內外側各安裝一個微型壓電陶瓷換能器，一個用于發(fā)射5 — 15KHz的連續(xù)正弦波，激勵變幅桿一種植體振動，另一個是接收換能器，接收變幅桿的振幅和頻率，通過分析儀記錄頻率與振幅的曲線圖，并計算得出共振頻率，它測量的是種植體低階彎曲振動模態(tài)下的共振頻率。
[0006]在由種植體、周圍頜骨以及換能器等構成的系統(tǒng)中，種植體的共振頻率由多因素決定，概括起來可包括種植體的硬度、質量、振動力臂、種植體周圍骨的密度與結構、種植體骨界面的剪切剛性等等,振動形式呈現為彎曲振動、垂直振動、水平振動、扭轉振動等多種模態(tài)，因此種植體的共振頻率并非只有一個，而是由相應多個組成，表現出多階性。不同的振動模態(tài)下，共振頻率的影響因素有所不同，反映種植體一頜骨結構系統(tǒng)中的力學特性亦有所側重。目前關于牙種植體的共振頻率研究是以種植體的彎曲振動模態(tài)為基礎，此模態(tài)下的共振頻率主要由種植體周圍骨組織的結構與質量、種植體伸出骨面以上高度等因素所決定，重點反映的是種植體的穩(wěn)定性。由于受到眾多因素的影響，當前基于彎曲振動模態(tài)的牙種植體共振頻率分析方法不能客觀、準確地反映出種植體骨界面的力學特性以及骨結合水平，單次測量結果缺乏具體的臨床指導意義，而且換能器的連接位置與排列方向對測量結果有很大影響，致使它的臨床及科研應用價值受到質疑。
[0007]由此可見，上述現有的牙種植體的穩(wěn)定性測量方法仍存在有諸多的缺陷，而亟待加以改進。有鑒于上述現有的牙種植體的穩(wěn)定性測量方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于豐富的實務經驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，經過不斷的研究、設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設出本實用新型。

【發(fā)明內容】

[0008]本實用新型的發(fā)明目的在于，克服現有的變幅桿存在的缺陷，而提供一種新型結構的新型變幅桿，所要解決的技術問題是使其測量扭轉振動模態(tài)下的共振頻率，利用該模態(tài)下共振頻率與牙種植體周圍骨界面骨質剛性之間的相關性，提高測量結果對牙種植體穩(wěn)定性判定的客觀性，避免其它非骨結合相關因素的混雜影響，增加其對牙種植體骨愈合的敏感性，從而更加適于實用。
[0009]本實用新型擬從牙種植體的扭轉振動模態(tài)入手，依據切向激勵促發(fā)扭轉振動模態(tài)的原理，采用三維有限元方法研究激勵扭轉振動模態(tài)理想的變幅桿設計，參照Meredith的彎曲共振頻率測量技術原理，建立牙種植體扭轉振動模態(tài)共振頻率分析方法；通過三維有限元、體外模型實驗和動物實驗研究揭示扭轉振動共振頻率與牙種植體骨結合之間的相關關系。本實用新型將為臨床研究牙種植體骨結合提供一種有效的評價新方法。其不僅可為研究牙種植體骨結合、開展牙種植體性能優(yōu)化提供一項重要評價指標，具有重要的科學研究價值，而且也將成為判斷牙種植體成功與否、決定牙種植體修復時機的一項臨床評價手段，具有重要的臨床應用價值。
[0010]本實用新型的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現。依據本實用新型提出的一種新型變幅桿，包括防旋轉水平雙翼部件和中央螺栓。其中，防旋轉水平雙翼部件由雙側水平翼、中央立柱和防旋轉構件組成水平、對稱、立式雙翼的一體成形結構。其中所述的雙側水平翼具有兩個水平翼。該兩個水平翼分別從中央立柱的上部兩側沿著平行于牙種植體的頸部端面方向水平展開，且是對稱于該中央立柱的中軸線，且該雙側水平翼的兩個水平翼垂直于牙種植體頸部上端面呈立式。該中央立柱內設有通孔。在該中央立柱下部設有防旋轉構件，該防旋轉構件與各種牙種植體的頸部上端的內部結構相匹配，實現二者間緊密嵌合，完全嚙合限位。其中所述的中央螺栓穿過中央立柱的通孔且與牙種植體的內螺紋緊密連接，將新型變幅桿緊密固定于牙種植體之上，形成新型變幅桿與牙種植體為一體的牙種植體一變幅桿系統(tǒng)，使在激勵振動時，該新型變幅桿與牙種植體為一體的牙種植體一變幅桿系統(tǒng)以整體結構形式產生振動。
[0011]前述的新型變幅桿，其中所述防旋轉構件呈錐面或凹面，該防旋轉錐面上或凹面上為六方形或八角形或三葉形的防旋轉結構，其形狀與待測量牙種植體的頸部上端的內部結構相匹配。
[0012]前述的新型變幅桿，其特征在于:所述的雙側水平翼從一側水平翼的外側端到另一側水平翼外側端的沿水平方向總長度在IOmm - 30mm之間，該雙側水平翼的厚度在
0.5mm — 3mm之間，該雙側水平翼的高度在3mm — IOmm之間。其中，所述的雙側水平翼的最佳總長度在15mm — 20mm之間，該雙側水平翼的最佳厚度在1.3mm 一 1.6mm之間，該雙側水平翼的最佳高度在3mm — 6mm之間。
[0013]前述的新型變幅桿，其采用的材料包括鋁合金、純鈦金屬、鈦合金和醫(yī)用不銹鋼，其中最佳材料為鋁合金。
[0014]本實用新型與現有技術相比，其至少具有下列優(yōu)點:
[0015]1、牙種植體切線方向上施力是激勵其扭轉振動的一個有效手段，本實用新型中的新型水平立式雙翼變幅桿的結構設計為牙種植體切線激勵創(chuàng)造有利條件，通過有效激勵可將牙種植體扭轉振動模態(tài)轉變?yōu)橹饕駝幽B(tài)，便于信號采集。
[0016]2、與現有技術采用牙種植體彎曲共振頻率為技術原理相比，本實用新型測量扭轉共振頻率更能直接反映牙種植體骨界面的介質和結合剛性，排除其它非骨結合相關因素的影響，提高對牙種植體骨結合以及穩(wěn)定性評價的敏感性。
[0017]3、牙種植體骨愈合表現在力學特性上呈現為骨組織力學剛性的不斷增加，本實用新型在監(jiān)測牙種植體穩(wěn)定性的同時也能夠更加敏感地反映牙種植體的骨愈合程度，借以指導牙種植體的修復時機，同時也為研究牙種植體骨結合提供一種新的研究手段。
[0018]上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1A是本實用新型的新型變幅桿主視示意圖；
[0020]圖1B是本實用新型的新型變幅桿俯視示意圖；[0021]圖1C是本實用新型的新型變幅桿外觀立體示意圖；
[0022]圖2是本實用新型新型變幅桿的分解立體示意圖；
[0023]圖3是本實用新型新型變幅桿與牙種植體的裝配示意圖；
[0024]圖4是本實用新型新型變幅桿與牙種植體的扭轉振動示意圖；
[0025]其中:
[0026]1:防旋轉水平雙翼部件
[0027]11:雙側水平翼12:中央立柱
[0028]13:防旋轉構件 [0029]2:中央螺栓3:牙種植體【具體實施方式】
[0030]為更進一步闡述本實用新型為達成預定實用新型目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的評估牙種植體穩(wěn)定性的扭轉振動共振頻率測量法及新型變幅桿，是基于物體固有的多級共振頻率屬性，設計新型變幅桿的結構，實現在切線方向上對牙種植體一變幅桿系統(tǒng)施加激勵，使牙種植體一變幅桿系統(tǒng)發(fā)生振動，并將系統(tǒng)扭轉振動激勵成主要振動模態(tài),通過信號采集、分析,測量牙種植體的扭轉共振頻率。直接敲擊或采用電磁信號作用于變幅桿水平翼遠端均可實現對牙種植體一變幅桿系統(tǒng)的切線激勵，單側或雙側同步激勵可達到相同的扭轉振動激勵效果。其具體實施方法、步驟詳細說明如下。
[0031]實施例1
[0032]請參閱圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型較佳實施例的新型變幅桿，其主要包括:防旋轉水平雙翼部件I和中央螺栓2，其中，防旋轉水平雙翼部件I由雙側水平翼11、中央立柱12和防旋轉構件13組成水平、對稱、立式雙翼的一體成形結構，其中所述的雙側水平翼11具有兩個水平翼，該兩個水平翼分別從中央立柱12的上部兩側沿著平行于牙種植體3的頸部端面方向水平展開，且是對稱于該中央立柱12的中軸線，且該雙側水平翼11的兩個水平翼垂直于牙種植體頸部上端面呈立式。該中央立柱12內設有通孔，在該中央立柱12下部設有防旋轉構件13。該防旋轉構件13與各種牙種植體3的頸部上端的內部結構相匹配，實現二者間緊密嵌合，完全嚙合限位。其中所述的中央螺栓2穿過中央立柱12的通孔且與牙種植體3的內螺紋緊密連接，將新型變幅桿緊密固定于牙種植體3之上，形成新型變幅桿與牙種植體3為一體的牙種植體一變幅桿系統(tǒng)，使在激勵振動時，該新型變幅桿與牙種植體3為一體的牙種植體一變幅桿系統(tǒng)以整體結構形式產生振動。
[0033]所述防旋轉構件12呈錐面或凹面，該防旋錐面上或凹面上為六方形或八角形或三葉形防旋轉結構，其形狀與待測量牙種植體3的頸部上端的內部結構相匹配，實現完全嚙合限位。
[0034]本實施例的防旋轉構件13為防旋轉錐面，該防旋轉錐面形狀是根據與待測量牙種植體3的頸部上端的內部結構相匹配，以實現完全嚙合限位。本實施例防旋轉錐面上為六方形或八角形或三葉形防旋轉結構。其中所述的中央螺栓2穿過防旋轉構件13的通孔且與牙種植體3的內螺紋緊密連接，將新型變幅桿緊密固定于牙種植體3之上，形成新型變幅桿與牙種植體3為一體的牙種植體-變幅桿系統(tǒng)，使在激勵振動時，該新型變幅桿與牙種植體3為一體的牙種植體-變幅桿系統(tǒng)以整體結構形式產生振動。
[0035]其中所述雙側水平翼11從一側水平翼的外側端到另一側水平翼外側端的沿水平方向總長度在IOmm — 30mm之間，該雙側水平翼11的厚度在0.5mm — 3mm之間，該雙側水平翼11的高度在3mm — IOmm之間，其中，所述的雙側水平翼11的最佳總長度在15mm — 20mm之間，該雙側水平翼11的最佳厚度在1.3mm 一 1.6mm之間，該雙側水平翼11的最佳高度在3mm — 6mm之間。本實施例中采用雙側水平翼11總長度為18mm,厚度1.5mm,高度4mm。
[0036]所采用的材料包括鋁合金、純鈦金屬、鈦合金和醫(yī)用不銹鋼，其中最佳材料為鋁合金。本實施例米用招合金。
[0037]另外，本實施例中的防旋轉構件13為防旋轉凹面，在該防旋轉凹面上為六方形或八角形或三葉形防旋轉結構，與待測量牙種植體3的頸部上端的內部結構相匹配，實現完全嚙合限位。實施例1
[0038]請參閱圖4所示，利用本實用新型進行評估牙種植體穩(wěn)定性的扭轉振動共振頻率測量法，其主要包括以下步驟:
[0039]步驟1:安裝新型變幅桿
[0040]在牙種植體3上安裝共振測量用水平、對稱、立式雙翼結構的新型變幅桿，采用新型變幅桿的中央螺栓2將新型變幅桿緊密固定于牙種植體3之上，是采用3 -1ONcm的扭力緊固新型變幅桿的中央螺栓2，將二者緊密相連，構成牙種植體一變幅桿系統(tǒng)。其中所述的緊固新型變幅桿的中央螺栓2的較佳的扭力4-6Ncm。本實施例采用的扭力是5Ncm。
[0041]步驟2:扭轉振動模態(tài)激勵
[0042]在該牙種植體一變幅桿系統(tǒng)中采用接觸或非接觸式方法來激勵新型變幅桿的雙側水平翼11的單側或雙側，給牙種植體3施加以切線方向上的激勵，使扭轉振動成為牙種植體一變幅桿系統(tǒng)的主要振動模態(tài)。
[0043]本實施例中采用接觸方式即敲擊方式。其中所述的激勵新型變幅桿的雙側水平翼11的單側或雙側的作用點是在新型變幅桿的雙側水平翼11的遠心端，方向垂直于新型變幅桿的雙側水平翼11，與待測量牙種植體3軸向呈切線方向。
[0044]步驟3:共振信號采集
[0045]采用電磁信號接收器記錄新型變幅桿的振動頻率和振幅；
[0046]步驟4:共振頻率分析
[0047]利用計算機采集處理數據，并描繪振幅-頻率曲線圖，根據扭轉振動模態(tài)即主振峰計算扭轉共振頻率。扭轉共振頻率值與牙種植體3的穩(wěn)定性以及牙種植體3骨愈合程度呈正相關。
[0048]另外，其中在牙種植體一變幅桿系統(tǒng)中采用非接觸激勵方法為電磁激勵變幅桿的雙側水平翼11的單側或雙側，其中，采用電磁信號作為激勵源時，頻率范圍在O — 20000赫茲，本實施例采用微型壓電陶瓷作為激勵源以相同旋轉方向同步作用于雙側水平翼11。其他步驟同上述步驟。
[0049]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種新型變幅桿，其特征在于:其包括防旋轉水平雙翼部件和中央螺栓，其中，防旋轉水平雙翼部件由雙側水平翼、中央立柱和防旋轉構件組成水平、對稱、立式雙翼的一體成形結構，其中所述的雙側水平翼具有兩個水平翼，該兩個水平翼分別從中央立柱的上部兩側沿著平行于牙種植體的頸部端面方向水平展開，且是對稱于該中央立柱的中軸線，且該雙側水平翼(11)的兩個水平翼垂直于牙種植體頸部上端面呈立式，該中央立柱內設有通孔，在該中央立柱下部設有防旋轉構件，該防旋轉構件形狀與待測量牙種植體的頸部上端的內部結構相匹配，實現二者間緊密嵌合，完全嚙合限位；其中所述的中央螺栓穿過中央立柱的通孔且與牙種植體的內螺紋緊密連接，將新型變幅桿緊密固定于牙種植體之上，形成新型變幅桿與牙種植體為一體的牙種植體一變幅桿系統(tǒng)，使在激勵振動時，該新型變幅桿與牙種植體為一體的牙種植體一變幅桿系統(tǒng)以整體結構形式產生振動。
2.根據權利要求1所述的新型變幅桿，其特征在于:所述防旋轉構件呈錐面或凹面，該防旋轉錐面上或凹面上為六方形或八角形或三葉形的防旋轉結構，其形狀與待測量牙種植體的頸部上端的內部結構相匹配。
3.根據權利要求1-2中任意一項所述的新型變幅桿，其特征在于:所述的雙側水平翼(11)從一側水平翼的外側端到另一側水平翼外側端的沿水平方向總長度在IOmm — 30mm之間，該雙側水平翼(11)的厚度在0.5mm 一 3mm之間，該雙側水平翼(11)的高度在3mm —IOmm之間，其中，所述的雙側水平翼(11)的總長度在15mm — 20mm之間，該雙側水平翼(11)的厚度在1.3mm — 1.6mm之間，該雙側水平翼(11)的高度在3mm — 6mm之間。
4.根據權利要求1所述的新型變幅桿，其特征在于:其采用的材料包括鋁合金、純鈦金屬、鈦合金和醫(yī)用不銹鋼。
【文檔編號】G01N29/12GK203772805SQ201320545275
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權日:2013年9月3日
【發(fā)明者】李德華, 湯雨龍, 李冰 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學