一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置及测量方法，包括相对应的下颌模型和上颌模型，所述下颌模型一侧设有带动下颌模型转动的模拟运动部件，模拟运动部件包括机械手和转动连接于机械手上的转轴组件；所述转轴组件的旋转中心线对应下颌模型的旋转点设置；与现有技术相比，通过模拟下颌和上颌之间的复合运动，并通过肌肉模拟弹簧测量下颌在运动过程中所需的驱动力，更加精准的还原不同下颌复合运动数据，得到下颌手术前的力学信息，并通过改变下颌的肌肉附着点观察肌肉力的变化情况，得到下颌手术后的力学信息，根据力学信息对下颌手术进行预测和调整。手术进行预测和调整。手术进行预测和调整。
【技术实现步骤摘要】
一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置及测量方法
[0001]本专利技术涉及下颌肌肉力测量
，具体涉及一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置及测量方法。
技术介绍
[0002]在现代颌面外科的临床研究中，发现许多患者在智齿拔除、种植体手术和下颌双侧矢状劈开手术BSSO后，存在下颌张开度不足、张开不协调，甚至更严重的关节弹跳、颞下颌关节紊乱TMDs等并发症症状，目前的研究无法揭示这些并发症的根本原因，也无法提前预测患者在手术后是否会出现这些并发症导致二次伤害，从而避免并发症。
[0003]在下颌手术过程中，患者需要长时间的维持下颌运动边缘位姿，容易造成肌肉痉挛；同时，下颌手术后伴随的炎症也会影响肌肉的力学性能，即下颌术后如果与术前进行同样的运动时，肌肉所需要提供的收缩力将增加。另一种情况是进行下颌双侧矢状劈开术BSSO后，上下颌肌肉附着点将发生改变，从生物力学的角度看，相当于改变了肌肉的预紧力，病人在使用术前肌肉所记忆的驱动力进行工作时，会造成前牙区发生干涉，使后续的肌肉驱动力对关节窝造成额外的负载，导致应力集中，严重的将造成颞下颌关节疾病。
[0004]目前对下颌肌肉在下颌运动过程中的工作状态采集依靠肌电信号进行，表面肌电传感器通过测量皮肤表面的电位变化来感知肌肉收缩，这种测量方法存在不直观，难以进行后续的数学模型计算和对手术方案的评估等缺点。针这这一问题，需要设计一种下颌运动模拟和测量装置，用于下颌肌肉在生理断面系数和附着点位姿改变后，模拟进行同样的下颌复合运动，并测量下颌运动过程中的肌肉力变化，用于下颌骨手术方案的制订和术后并发症的预防。
技术实现思路
[0005]本专利技术是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种精准还原下颌复合运动的用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置及测量方法。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置，包括相对应的下颌模型和上颌模型，所述下颌模型一侧设有带动下颌模型转动的模拟运动部件，模拟运动部件包括机械手和转动连接于机械手上的转轴组件；所述转轴组件的旋转中心线对应下颌模型的旋转点设置；所述下颌模型底部设有与下颌模型相连接的支撑板，转轴组件中部设有与支撑板相连接的连接轴，连接轴带动支撑板同步转动；所述下颌模型和上颌模型之间连接有若干肌肉模拟弹簧。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述转轴组件包括错位轴和连接于错位轴端部的旋转轴，机械手上设有用于夹紧旋转轴的夹具，旋转轴的中心线为转轴组件的旋转中心线。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述错位轴与旋转轴平行设置，且旋转轴沿错位轴端部向外延伸。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，所述错位轴中部形成有与连接轴相连接的连接座，
连接轴穿过支撑板与支撑板下表面抵接。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述上颌模型下方设有与上颌模型底部抵接的支撑块，且支撑块下方设有支撑杆。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述肌肉模拟弹簧连接于下颌模型和上颌模型的肌肉附着点。
[0012]一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取患者口腔数据，采用CT和核磁共振获得病人的颌骨和肌肉组织的图像数据；步骤S2：设计转轴组件，根据所得到的图像数据设计相对应的转轴组件，并将转轴组件与机械手相连通；步骤S3：建构颌骨三维模型，利用图像数据得到上颌骨和下颌骨的三维模型，并对上颌骨和下颌骨上的肌肉附着点进行位置标记；步骤S4：下颌运动特征参数提取，下颌运动重现通过提取上颌关节窝嵴线，下颌升支法向量，髁突连线及中点坐标和切牙矢状面曲线特征来构建相对应的个性化复合运动矩阵；步骤S5：构建下颌运动矩阵，建立下颌骨运动的坐标系，根据下颌运动特征参数，可以构建出满足前伸、侧方、开口的运动矩阵；步骤S6：构建颌骨模型和转轴组件，利用3D打印技术，将颌骨和转轴组件的三维模型输入到三维打印机进行立体打印；步骤S7：安装肌肉弹簧，通过患者肌肉的生理横断面积计算肌肉力，并选择与之匹配的线径、外径的弹簧，在上颌骨和下颌骨上的肌肉附着点安装异形自攻螺钉，并安装弹簧；步骤S8：安装坐标测试系统，在上颌骨、下颌骨的肌肉附着点贴上标志贴，并在肌肉附着点上安装横向方向和竖直方向的直线模组和用于测量纵向方向距离的激光位移传感器，通过直线模组的控制器面板和激光位移传感器的显示面板可以获得下颌模型在任意姿态下肌肉附着点和牙颌面的位置信息；步骤S9：采集传感器信号，在机械手上安装与转轴组件相对应的六维力传感器，并对转轴组件受到的力学信息进行信号采集；步骤S10：对照实验，使用同样的运动模型，增大肌肉模拟弹簧的参数以模拟临床手术导致肌肉疲劳或改变肌肉模拟弹簧的肌肉附着点位置以模拟临床手术导致肌肉痉挛，并通过六维力传感器记录对照试验过程中转轴组件受到的力学信息进行信号采集，并记录为对照试验数据；步骤S11：数据对比，将对照试验数据与初始实验数据进行对比。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S5中前伸运动以嵴线为滑动轨迹，旋转角度由切牙水平坐标改变量和嵴线的水平坐标改变量确认。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S5中侧方运动以髁突连线中点处的垂直于冠状面的轴线作旋转，赋予升支法向量的位移。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S5中开口运动为绕髁突连线的旋转运动。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，所述选用与初始实验数据相同的力学数据模拟改变肌肉模拟弹簧参数后的下颌模型转动量，观察下颌模型的开合情况。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，所述通过转轴组件模拟与初始实验相同的下颌模型开合角度下，改变肌肉模拟弹簧的肌肉附着点位置后的下颌模型的力学信息。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，所述对照试验测得下颌模型转动至与初始实验相同开合角度时，对照试验数据的力学数据大于初始实验数据的力学数据时，判定肌肉痉挛后下颌难以开合至初始实验的开合角度。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过模拟下颌和上颌之间的复合运动，并通过肌肉模拟弹簧测量下颌在运动过程中所需的驱动力，更加精准的还原不同下颌复合运动数据，得到下颌手术前的力学信息，并通过改变下颌的肌肉附着点观察肌肉力的变化情况，得到下颌手术后的力学信息，根据力学信息对下颌手术进行预测和调整。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的结构示意图；图2是转轴组件的结构示意图；图3是夹具的结构示意图；图4是下颌的运动分析平面及局部坐标系；图5是本专利技术的使用状态图；附图标记：下颌模型1，上颌模型2，肌肉模拟弹簧3，转轴组件4，旋转轴41，错位轴42，连接座43，夹具44，连接轴45，肌肉附着点5，支撑块6，支撑板7，支撑杆8，六维力传感器9。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术实施例作详细说明。
[0022]如图1
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图4所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置，包括相对应的下颌模型（1）和上颌模型（2），其特征在于，所述下颌模型（1）一侧设有带动下颌模型（1）转动的模拟运动部件，模拟运动部件包括机械手和转动连接于机械手上的转轴组件（4）；所述转轴组件（4）的旋转中心线对应下颌模型（1）的旋转点设置；所述下颌模型（1）底部设有与下颌模型（1）相连接的支撑板（7），转轴组件（4）中部设有与支撑板（7）相连接的连接轴（45），连接轴（45）带动支撑板（7）同步转动以模拟下颌运动；所述下颌模型（1）和上颌模型（2）之间连接有若干肌肉模拟弹簧（3）；所述模拟运动部件上设有用于检测所述肌肉模拟弹簧（3）在所述模拟下颌运动过程中的力学数据的六维力传感器（9）。2.根据权利要求1所述的一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置，其特征在于，所述转轴组件（4）包括错位轴（42）和连接于错位轴（42）端部的旋转轴（41），机械手上设有用于夹紧旋转轴（41）的夹具（44），旋转轴（41）的中心线为转轴组件（4）的旋转中心线。3.根据权利要求2所述的一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置，其特征在于，所述错位轴（42）与旋转轴（41）平行设置，且旋转轴（41）沿错位轴（42）端部向外延伸。4.根据权利要求3所述的一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置，其特征在于，所述错位轴（42）中部形成有与连接轴（45）相连接的连接座（43），连接轴（45）穿过支撑板（7）与支撑板（7）下表面抵接。5.根据权利要求1所述的一种用于下颌模拟复合运动中肌肉力测量装置，其特征在于，所述上颌模型（2）下方设有与上颌模型（2）底部抵接的支撑块（6），且支撑块（6）下方设有支撑杆（8）。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯思鹏，刘云峰，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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