一种检测3D打印种植牙咬合力的传感系统及方法技术方案

本发明专利技术属于医学口腔的医疗诊断技术领域，涉及一种检测3D打印种植牙咬合力的传感系统及方法，在3D打印种植牙中均匀布置微型柔性压力传感器感知咬合力，并使用嵌入牙冠中的有源RFID传输信号，组成一套牙齿咬合力测量报警系统；3D打印种植牙牙根周围涂抹有钛浆纳米涂层；种植体外侧分布镀有压力敏感材料；压力敏感材料连接到牙冠中的有源RFID芯片通过RFID芯片传输到移动设备端等。本发明专利技术为3D打印种植牙使用寿命提供准确量化依据；使得疗保健设备正从病房或医院向家庭转移；减轻了非健康生活方式和老龄化人口成本负担。

Sensing system and method for detecting 3D printing implant bite force

The invention belongs to the field of medical oral diagnosis technology, and relates to a sensing system and method for detecting occlusal force of 3D printed implants. A micro flexible pressure sensor is uniformly arranged in 3D printed implants to sense occlusal force, and an active RFID signal embedded in the crown is used to transmit signals to form a set of occlusal force measurement and alarm. Titanium pulp nano-coating was applied around the root of dental implant in 3D printing; pressure-sensitive materials were coated on the lateral surface of dental implant; active RFID chips connected to the crown of dental implant were transferred to mobile devices through RFID chips. The invention provides an accurate quantitative basis for the service life of 3D printed dental implants, makes the medical and health care equipment transfer from the ward or hospital to the family, and reduces the unhealthy lifestyle and the cost burden of the aging population.

【技术实现步骤摘要】
一种检测3D打印种植牙咬合力的传感系统及方法
本专利技术属于医学口腔的医疗诊断
，尤其涉及一种检测3D打印种植牙咬合力的传感系统及方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：3D打印种植牙是一种很好的牙列缺失的修复方式，以其良好的稳定性及外观，深被广大患者接受。从真正意义上来讲，不管是以生物化学性结合纤维方式还是骨性结合的方式，骨模块和种植义齿都无法形成牙周膜组织，所以它缺乏牙周膜对天然牙所起到的缓冲功能及神经末梢的感知能力，极容易受到过大咬合力的创伤，而不自知。例如，咬合超载时，种植体承受过大(比如咀嚼坚硬食物时)的咬合力会导致病理状态的压力和拉力，出现种植体周围牙槽嵴顶的刺激性吸收。种植体的三维有限元分析显示:在压力负载时种植体的颈部区域容易出现应力集中，引起边缘性骨吸收。动物实验也证实：当种植体周围组织健康的牙种植体在受到过大载荷的咬合力也会出现边缘性骨吸收，进而引发种植体周围炎。这是由于种植体颈部周围骨组织的刺激性吸收，致使种植体颈部或体部暴露，导致牙菌斑的附着且不便清洁，从而产生炎症，促使种植体周围炎的产生和发展，炎症再次加剧种植体周围的骨吸收。因此，如何能精准的调整，咬合时应避免早接触和牙合干扰，并且种植体牙冠的咬合应为轻接触，并能够实时监控，并主观控制咬合力，以调节咀嚼力，是现在种植牙研究的一个新的方向。国内外研究现状种植体能否长久牢固的在颌骨内行使功能，受到种植体本身的结构和种植体与周围颌骨结合的方式的影响。其中，一部分学者想通过改变种植体的结构及材料来提高种植体的性能。另一部分学者则考虑种植体与周围骨的结合方式。种植体的骨性结合是代谢活跃的骨组织和具有生物相容性的金属，不过这些主流材料与骨直接接触，形成骨性结合的时间较为长些，早期功能修复及负荷不利于形成，因而学者们试图通过对种植体的表面处理，促使两者之间的结合速度加快，从而达到缩短两者之间愈合时间的目的。表面纳米技术是把一些纳米材料打碎成纳米级的粉沫后，把这些粉沫固定在物理的表面，以使纳米材料重新具有新的功能用途。特别在纳米这种新技术出现之后，表面涂层的颗粒粒径的梯度变化被严格控制在了纳米级，从而这使得种植体进一步具备了高度的机械特性及其耐用性的优点。纳米传感器具有咀嚼这一功能，则是依照口腔系统的统一协调运动来完成的，口腔系统的统一协调运动又是通过运动器官的神经系统、感受器、中枢神经系统来调控完成的。牙周膜组织中有很多本体感受器是传到这个通路的起端，在维持口颌系统健康和口颌系统正常的咀嚼功能等一些方面有着非常重要的作用。近几年来科学家和工程师采用纳米传感器技术，研制出了纳米传感器（Nanosensor）这种新一代的微纳传感装置。将微纳传感器植入到所种植义齿的周围，一方面让种植义齿承受的咀嚼压力通过这种传感器转化成电脉冲来刺激种植义齿周围的神经，另一方面可以提高成骨细胞的活性，从而对周围骨组织的伤害降到了最低，并且更好的骨组织重建，促使种植体和骨组织的更好的相容，这样不但极大地提高了种植义齿对咬合力感知的功能，而且使种植义齿的成功率得到提高。综上所述，现有技术存在的问题是：目前3D打印种植牙修复术后，无感觉较弱带来的术后维护技术问题；易造成继发性创伤，却无法感知；不能辅助专业口腔种植医师种植成后，在发生意外时，医生更相对可视化地的诊断相应疾病，并做出相应的治疗；而且，不能对病人在咀嚼过程中造成的颌创伤及牙周炎症等的应对情况，进行量化的数据提示，进行合理的施加咀嚼压力；作为咬合力的实施者，病人不能参与到预防、诊断及治疗中，使得治疗效果较差；医患专业知识的缺失的不对等性，使得病人不自觉地依从性较差；数据的不能及时搜集，保存并整理，使得种植牙脱落几乎无因可循；现有对3D打印种植牙咬合检测的传感装置不能从理论和应用方面对实际应用提供指导意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种检测3D打印种植牙咬合力的传感系统及方法。解决基于材料应变技术及信息传输技术在3D打印种植牙中的应用。本专利技术是这样实现的，一种检测3D打印种植牙咬合力的传感系统，在3D打印种植牙中均匀布置微型柔性压力传感器感知咬合力，并使用嵌入牙冠中的有源RFID传输信号，组成一套牙齿咬合力测量报警系统；3D打印种植牙牙根周围涂抹有钛浆纳米涂层；种植体外侧分布镀有压力敏感材料；压力敏感材料连接到牙冠中的有源RFID芯片；牙齿咬合时，微型柔性压力传感器实时感受咬合力变化，通过RFID芯片传输到移动设备端；通过移动设备端分析显示咬合力数据；测量数据通过智能设备上传到云端数据库存储，通过分析数据库中的咬合力大数据，分析病人对种植牙的使用情况；对后续的打印种植牙提供改进建议，构建医生和病人同时参与对待3D打印种植牙寿命的预防体系。进一步，压力敏感材料镀在圆柱形种植体外围，成90°均匀分布，通过外接细线缆连接到有源RFID芯片，芯片内部电桥连接，实时感受应变电阻变化并向外传输测量信号；当应变电阻值达到超过一定范围时，开始向移动端传输信号，并持续记录一段时间。进一步，3D打印种植牙在一期种植过程中将周围骨骼组织、血液与种植牙合在一起，开始收集部分咬合力数据；二期种植过程中，通过对收集到的咬合力数据分析，合理改变3D种植牙的结构，使其更适应病人的咀嚼习惯。收集到的咬合力信号直接传输到移动设备端，移动设备端包括：具有NFC功能的手机、具有NFC功能的手环；在移动设备端上对数据进行校准、显示、传输。进一步，在装配种植牙前，在量程区间对牙体内的压敏材料进行在线校准，记录压敏材料漂移量及漂移特性，输入到移动设备端；移动设备端在接收到信号后进行补偿、记录。进一步，3D打印种植牙咬合力数据超出一定阈值通过移动设备端的模块进行报警；应力阈值峰值小于400psi。本专利技术的另一目的在于提供一种检测3D打印种植牙咬合力的方法包括：步骤一，3D打印种植牙内的压力敏感材料感受到咬合力；步骤二，咬合力出超过200psi时，内部电路导通，内置有源RFID芯片向外传输信号；步骤三，移动设备端接受到信号后，对模拟信号以0.1秒间隔抽取样值，使连续的信号变成离散的信号；抽取的样值变换为最接近的数字值，用数字量表示抽取样值的大小；量化的数值用一组设备可存储的二进制的数码来表示；最后对量化后的数值加上误差补偿信号，得到准确的咬合力数值；步骤四，将处理数据显示在种植牙咬合力显示模块，当咬合力数据超过400psi时，移动设备端发出报警信号，并进行相应显示。所述阈值根据种植体与颌骨的接触面骨模块接触应力过大、过小或过于集中进行确定。促进骨组织生长的最适应力峰值为400psi，约为2.75MPa；维持骨组织健康的应力峰值为450psi，约为4.83MPa，过高的应力可以使骨组织内的学业供应量降低或造成骨内血液的局部淤积，应力或可以直接激活牙槽骨内破骨细胞的相关感受器，从而造成骨局部坏死和吸收。种植时，在3D打印种植牙周围喷涂一层钛浆纳米涂层，形成种植体表面粗化，应变材料提前加工到种植体表面。咬合力作用在种植体上，使骨拉伸变形，间接反映在骨长度的变化上，应用微应变表示，1000代表0.1%的变形；拉伸变形的总量与加在骨上的应力相对应，例如种植体周围骨的负重。但这种应力同样依赖于骨所受的咬合力性质，这意味着一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测3D打印种植牙咬合力的方法，其特征在于，所述检测3D打印种植牙咬合力的方法包括：步骤一，3D打印种植牙内的压力敏感材料感受到咬合力；步骤二，咬合力出超过200psi时，内部电路导通，内置有源RFID芯片向外传输信号；步骤三，移动设备端接受到信号后，对模拟信号以0.1秒间隔抽取样值，使连续的信号变成离散的信号；抽取的样值变换为最接近的数字值，用数字量表示抽取样值的大小；量化的数值用一组设备可存储的二进制的数码来表示；最后对量化后的数值加上误差补偿信号，得到准确的咬合力数值；步骤四，将处理数据显示在种植牙咬合力显示模块，当咬合力数据超过400psi时，移动设备端发出报警信号，并进行相应显示。

【技术特征摘要】
1.一种检测3D打印种植牙咬合力的方法，其特征在于，所述检测3D打印种植牙咬合力的方法包括：步骤一，3D打印种植牙内的压力敏感材料感受到咬合力；步骤二，咬合力出超过200psi时，内部电路导通，内置有源RFID芯片向外传输信号；步骤三，移动设备端接受到信号后，对模拟信号以0.1秒间隔抽取样值，使连续的信号变成离散的信号；抽取的样值变换为最接近的数字值，用数字量表示抽取样值的大小；量化的数值用一组设备可存储的二进制的数码来表示；最后对量化后的数值加上误差补偿信号，得到准确的咬合力数值；步骤四，将处理数据显示在种植牙咬合力显示模块，当咬合力数据超过400psi时，移动设备端发出报警信号，并进行相应显示。2.如权利要求1所述的检测3D打印种植牙咬合力的方法，其特征在于，牙齿咬合时，微型柔性压力传感器实时感受咬合力变化，通过RFID芯片传输到移动设备端；通过移动设备端分析显示咬合力数据；测量数据通过智能设备上传到云端数据库存储，通过对数据库中的不同年龄、性别、地域、时间段的咬合力数据进行汇总、归类，分析咬合力大小与其中不同因素的关联，分析不同病人对种植牙的使用情况；对后续的打印种植牙提供建议，构建医生和病人同时参与对待3D打印种植牙寿命的预防体系。3.一种如权利要求1所述检测3D打印种植牙咬合力的方法的检测3D打印种...

【专利技术属性】
技术研发人员：康晓宁，卢业明，吕成志，李一鸣，阳庆玲，冷玉蓉，
申请(专利权)人：康晓宁，
类型：发明
国别省市：广东,44