[发明专利]评估牙种植体稳定性的扭转振动共振频率测量法及新型变幅杆

说明书

技术领域

本发明涉及一种口腔医学领域的评估牙种植体稳定性的测量方法，特别是涉及一种评估牙种植体稳定性的扭转振动共振频率测量法及新型变幅杆。

背景技术

进入二十一世纪，由于技术的完善以及种植理论的丰富与发展，牙种植已成为一项成熟的缺牙修复临床技术。它不仅仅能够满足对缺牙功能的恢复，而且更能实现自然牙齿的美学重现。作为种植成功的一个基本要素，牙种植体与周围骨组织之间的骨结合长期以来一直是学术界关注的焦点和研究的热点。牙种植体唯有与周围牙槽骨实现骨结合，才能起到支撑、固定修复体的作用，才能正常行使功能。不同牙种植体设计、不同牙种植体表面改性影响着种植体骨结合的进程以及骨结合率，人们对骨愈合速度和骨结合率的追求反映在最终目的上是缩短治疗周期，提高牙种植体与骨组织的结合强度，增加它的稳定性和支撑能力。因此，针对牙种植体骨界面的生物力学评价就成为骨结合研究的一项重要内容，目前一个主要研究目标是寻找一种无损伤、准确反映牙种植体愈合进程中骨界面的力学特性即稳定性且可连续观察的研究手段也即适用于临床研究牙种植体骨结合的评价方法，从而客观评价牙种植体的骨结合水平。共振频率分析作为研究结构物体与结构力学特性的一种成熟手段，有可能为实现上述目标提供一种有效的技术方法。该设想自上个世纪九十年代由Meredith和Huang正式提出，但是随后大量的基础和临床研究证实他们建立的牙种植体共振频率分析方法不能准确、客观地反映出牙种植体的骨愈合进程和界面结合特性，导致单次测量结果缺乏具体的临床指导意义。造成上述问题的根源是他们在研究牙种植体共振频率时片面地选取了弯曲振动模态作为研究对象。虽然此弯曲振动模态具有容易被促发和被仪器识别捕捉等优点，但是却不能直接反映牙种植体骨界面力学特性，而扭转振动才是揭示牙种植体骨界面结构特性的理想模态。

纵观牙种植体骨结合的研究手段，除组织学方法以外，生物力学研究是一项重要内容，尤其在临床研究方面显得更为重要。围绕牙种植体骨结合强度和牙种植体稳定性，先后出现了众多研究方法。

牙种植体推出试验、旋出试验是目前牙种植体骨结合常用的力学研究手段，它们给出的是牙种植体骨界面最大破坏强度，是一种破坏性检测方法，不能针对牙种植体随时间进行纵向连续观察，更不适用于临床研究；牙种植体叩诊是临床判断牙种植体稳定性、骨结合与否的一种定性检查方法，缺乏客观定量标准；根据阻尼原理开发出的Periotest动度测量仪，弥补了牙种植体单纯叩诊的主观、定性的缺点，将牙种植体的动度输出为Periotest值（PTVs），通常测量值在－5到＋5之间，然而该方法重复性差，操作手法对结果影响很大，而且研究证实测量数值不能准确反映牙种植体骨界面的生物力学性能。

一定质量的物体和由物体组成的结构本身存在着固有频率，它由物体的硬度（stiffness）以及结构之间的界面刚性（interfacial stiffness）所决定，当外界激励频率与物体或结构界面自身的固有频率重叠时将发生共振，共振频率分析是了解物体和结构界面刚性的成熟技术。在上个世纪九十年代它已被成功应用于人长骨的硬度研究，并且作为评价骨折愈合和骨质疏松方法的可行性也得到了初步证明。牙种植体与骨组织之间的直接结合是保证其成功的基础，牙种植体在植入初期，由于受到手术的创伤，周围骨组织将出现吸收，随着骨愈合的进行，界面骨的硬度以及骨结合刚性逐渐增大，实验表明牙种植体骨界面的结合刚性反映骨愈合的成熟程度。基于上述原理，Meredith等将共振频率分析技术引入牙种植体稳定性研究中，推出首台Osstell牙种植体共振频率分析仪，它的工作原理（参见示意图）将“L”形变幅杆采用螺丝固定于牙种植体上，变幅杆内外侧各安装一个微型压电陶瓷换能器，一个用于发射5－15KHz的连续正弦波，激励变幅杆－牙种植体振动，另一个是接收换能器，接收变幅杆的振幅和频率，通过分析仪记录频率与振幅的曲线图，并计算得出共振频率，它测量的是牙种植体低阶弯曲振动模态下的共振频率。