牙床種植體扭矩測(cè)量方法的研究.pdf

1、近年來，在牙修復(fù)領(lǐng)域發(fā)展起來一種新的骨支持義齒技術(shù)——種植義齒，種植義齒技術(shù)不僅將頜骨的潛能進(jìn)行了充分挖掘，其頜力傳遞方式更接近天然牙，并且適應(yīng)癥廣泛。種植義齒的發(fā)展為口腔臨床瓶頸的突破提供了一種新的方向和有效手段。種植體-骨結(jié)合的成功與否受到許多因素的影響，臨床中常用種植體的穩(wěn)定性來反映種植體與骨的結(jié)合情況。種植體-骨結(jié)合過程中的穩(wěn)定性越高，種植體種植的成功率就越高。在種植義齒的操作過程中，需要對(duì)種植體的穩(wěn)定性作定期的測(cè)試，判斷種植體

2、與骨的結(jié)合情況，以便醫(yī)生采取相應(yīng)的措施。因此，對(duì)高精度、便捷和準(zhǔn)確的種植體穩(wěn)定性檢測(cè)方法的研究，具有及其重要的意義。
　　目前，對(duì)種植體穩(wěn)定性檢測(cè)的各類方法中，諧振頻率法和扭矩測(cè)量法是人們比較關(guān)注的。諧振頻率法已被用于臨床檢測(cè)，如：Osstell?儀器。它雖然可以測(cè)量種植體抗側(cè)向力的能力，但不能判斷種植體與骨質(zhì)之間的非骨性結(jié)合的情況?，F(xiàn)有扭矩測(cè)量法主要是測(cè)量旋出扭矩和植入扭矩能夠較準(zhǔn)確地反應(yīng)種植體抗旋轉(zhuǎn)力的能力，但是這種測(cè)量具有破

3、壞性，不能應(yīng)用于臨床。本課題針對(duì)種植體穩(wěn)定性的檢測(cè)現(xiàn)狀，希望通過非破壞性種植體的扭矩測(cè)量來反映種植體的穩(wěn)定性。本課題的重點(diǎn)在于研究利用聲表面波諧振器測(cè)量轉(zhuǎn)軸扭矩。
　　聲表面波（SAW）諧振器（433.92MHz）具有高靈敏度、高穩(wěn)定性、尺寸小和線性度好的特點(diǎn)。利用 SAW諧振器測(cè)量扭矩的基本原理是：當(dāng)轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)扭矩時(shí)，轉(zhuǎn)軸上的切應(yīng)力發(fā)生變化，會(huì)使SAW諧振器的諧振頻率發(fā)生變化，通過對(duì)SAW諧振器的諧振頻率的測(cè)量，即可得到轉(zhuǎn)軸上扭矩

4、的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量。論文工作主要涉及以下幾個(gè)方面：（1）提出了梯度應(yīng)力場(chǎng)條件下，SAW諧振器的諧振頻率和梯度應(yīng)力場(chǎng)之間的理論關(guān)系，并給出了轉(zhuǎn)軸扭矩和SAW諧振器的諧振頻率之間的理論公式。利用ANSYS軟件對(duì)上述理論模型進(jìn)行了模擬仿真；（2）設(shè)計(jì)制作了基于表面聲波諧振器的轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)試系統(tǒng)；（3）設(shè)計(jì)制作了 SAW信號(hào)的采集、處理電路和基于FPGA的數(shù)字頻率計(jì)；（4）對(duì)不同力矩下的SAW諧振頻率進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，再用諧振頻率與扭矩的關(guān)

5、系計(jì)算出轉(zhuǎn)軸扭矩。
　　ANSYS仿真結(jié)果表明 SAW諧振器的諧振頻率和剪切應(yīng)力之間呈線性關(guān)系，與理論關(guān)系是一致的，說明利用SAW諧振測(cè)量轉(zhuǎn)軸扭矩是可行的。從扭矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，扭矩測(cè)量值與施加力矩的變化規(guī)律一致。因此，本課題中設(shè)計(jì)的SAW扭矩測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸扭矩的定性測(cè)量，但兩者之間存在一定的偏差。實(shí)驗(yàn)偏差主要來源于實(shí)驗(yàn)裝置比較粗陋，一方面SAW諧振器的壓電基底剛度與金屬轉(zhuǎn)軸的剛度不匹配，另一方面測(cè)量裝置的損耗較大，所以不