一种根管冲洗效果动态检测模型装置及其检测方法

摘要

一种根管冲洗效果动态检测模型装置及其检测方法，其特点是该装置依次由透明牙模型(1)、显微镜(2)、电子目镜(3)、笔记本电脑(4)、万能力学测试机(5)、注射器(6)，根管冲洗针头(7)，透明牙与注射器固定装置(8)和基台固定装置(9)通过连接件将各装置和器件连接构成整体。其检测方法包括以下步骤：根管冲洗效果动态检测模型装置连接完成后，向透明牙模型(1)中灌注带颜色的示踪剂，同时注射器(6)内装满冲洗液体，由万能力学实验机(5)驱动注射器(6)并通过根管冲洗针头(7)对透明牙模型(1)内的示踪剂进行冲洗，同时显微镜(2)、电子目镜(3)进行显微动态拍摄并存储至笔记本电脑(4)便于分析根管冲洗动态效果及其影响因素，该方法将为根管冲洗提供科学的研究方法和临床治疗依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根管冲洗效果动态检测模型装置及其检测方法，属于口腔医疗实验模型器械或者口腔医学领域。

背景技术

牙髓病和根尖周病是最常见的口腔慢性细菌性、感染性疾病，根管治疗术是治疗牙髓病和根尖周病最有效的方法，根管治疗通过机械-化学预备有效的减少根管内的微生物，有效的促进根尖周病变的愈合。由于根管形态复杂，其解剖形态因牙而异，非常复杂。研究显示现有预备技术无法预备整个根管系统，大约有61％的面积无法被预备器械接触，这些无法预备的死角存在有大量的微生物与牙本质碎屑，因此根管冲洗通过化学灭菌-机械冲洗作用能有效的去除根管内的牙本质碎屑与感染物，对根管器械预备起到一个重要的补充作用。

根管冲洗的效率主要依赖于根管冲洗液的消毒作用与机械冲刷作用，根管冲洗液的消毒作用通过根管冲洗液与根管内微生物作用，清除根管内微生物，Chow(J Endod1983；9：475-9)研究了不同根管消毒液的冲洗效率，结果显示机械冲洗作用比根管冲洗液的类型是一个更为重要的因素。因此当在研究根管冲洗液的效率的时候，根管冲洗的流体动力学应该充分考虑。影响根管冲洗的效率的流体边界与性质因素有以下几点，根管的几何形状，冲洗针头的直径，冲洗针头进入根管的深度，预备后的根管形态，根管冲洗的速度，冲洗针头的设计。上述因素对根管冲洗效率起着重要的影响。由于以上因素不同组合起来形成了不同的根管内流场及其相关边界条件，从而能够影响具有消毒作用根管冲洗液的交换，分布，影响不同位置微生物的去除。因此，对根管冲洗效率进行研究，对根管的几何形状，冲洗针头的直径，冲洗针头进入根管的深度，预备后的根管形态，根管冲洗的速度及冲洗针头的设计等几个重要因素对根管冲洗效率进行研究；为合理选择根管冲洗技术提供理论基础和科学依据，对于提高根管治疗的成功率具有重要的意义。

由于根管系统位于牙体内，包括主根管、侧支根管、副根管、根管狭区、根管交通支、根尖分叉和分歧等复杂解剖形态，同时牙本质为不透明材质，内部的冲洗过程无法直接观察。目前研究实验上主要是通过冲洗后将牙齿劈开，在扫描电子显微镜下进行观察，从而评估冲洗效率。这种方法存在一定的缺陷和影响因素：①观察区域非常有限，某些特定区域无法观察，难以把握整个根管区域内的冲洗效果；②劈开牙齿后观察根管通常得到是冲洗一定时间后的效果，无法动态连续的的观察冲洗效果，并研究与时间的相关关系；③由于根管解剖形态因牙而异，牙齿劈开后无法继续使用，难以研究某一特定因素对根管冲洗效率的影响，如根管的几何形状，冲洗针头的直径，冲洗针头进入根管的深度，根管冲洗的速度及冲洗针头的设计；基于以上的缺陷，尤其当评估不同针头设计对冲洗效果影响的时候，来研究其冲洗效率是困难和不可靠的。

因此，如何克服上述牙本质的不透明特性，同时保持根管的因人而异的个体性，采用恒定的冲洗速度，动态的观测根管冲洗过程，研究根管的几何形状，冲洗针头的直径，冲洗针头进入根管的深度，根管冲洗的速度及冲洗针头的设计等相关因素对根管冲洗效率的影响。针对这个问题，目前国内外未见有专门的装置和解决办法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种根管冲洗效果动态检测的模型装置及其检测方法，其特点是透明牙模型使用基于真实牙的根管形态通过高精3D打印机使用透明材料制作而成，同时使用万能力学测试机可以特定的速度推动注射器，注射器通过根管冲洗针头对透明牙模型内带颜色的示踪剂进行冲洗，同时显微镜、电子目镜进行显微动态拍摄并存储至笔记本电脑后并分析，实现对根管冲洗效果进行全程实时检测，进而确定各种影响根管冲洗的因素及其作用机制，为临床根管冲洗提供实践指导。

本发明的目的由以下技术措施实现：

根管冲洗效果动态检测模型装置依次由透明牙模型、显微镜、电子目镜、笔记本电脑、万能力学实验机、注射器，根管冲洗针头和基台固定装置通过连接件将各装置和器件连接构成整体。

透明牙模型为真实的牙齿通过显微CT扫描同时生成几何STL文件，然后提交至高精度3D打印机使用透明材料制作而成。

根管冲洗针头安装在注射器的前端，并插入透明牙模型的根管中，注射器尾端与万能力学测试机连接。

电子目镜安装在显微镜的尾端，与笔记本电脑相连。

透明牙模型置于显微镜镜头的前端便于拍摄。

万能力学测试机运行时应保证注射器末端推注速度范围应达到0.01-6mm/s。

显微镜倍数范围应达到0.1-10倍，电子目镜运行时应保证在130万象素下能达到每秒30帧拍摄速度。

透明牙模型与注射器固定装置和基台固定装置由金属制作而成，透明牙模型与注射器固定装置之间设有滑道，可以调节注射器与透明牙模型之间的相对位置。

根管冲洗效果检测装置的检测方法，包括以下步骤：

1.根管冲洗效果动态检测模型装置连接完成后，向透明牙模型的根管中灌注带颜色的示踪剂，同时在注射器内装满冲洗液体，由万能力学测试机驱动注射器末端并通过根管冲洗针头对透明牙模型内带颜色的示踪剂进行冲洗。

2.通过显微镜、电子目镜对透明牙模型内带颜色的示踪剂进行冲洗的过程进行显微动态拍摄并以图片，动画的形式存储至笔记本电脑中，同时可在屏幕上显示，后期根据剩余的根管内的示踪剂的多少，高度差别定性与定量的分析根管冲洗效率动态检测并评估其影响因素。

本发明具有如下优点：

1、根管冲洗效果动态检测模型装置观察根管内所有区域，结合显微镜的放大功能，充分掌握整个根管区域内的冲洗效果；同时与之连接的高分辨的电子目镜与电脑相连可进行高分辨拍摄并以动画形式保存便于后期分析。

2、观察根管冲洗效果与时间之间的关系，动态连续的的观察根管冲洗效果，同时可更换不同材质的示踪剂来模拟实际的根管冲洗情况。

3、构建不同根管解剖形态的透明牙模型，该模型可以反复使用，研究某一特定因素，如根管的几何形状，冲洗针头的直径，冲洗针头进入根管的深度，根管冲洗的速度及冲洗针头的设计对根管冲洗效果的影响。

附图说明

图1为根管冲洗效果动态检测模型装置的整体结构示意图

1、透明牙模型2、显微镜3、电子目镜4、笔记本电脑5、万能力学实验机6、注射器7、根管冲洗针头8、透明牙与注射器固定装置9、基台固定装置

图2为透明牙与注射器固定装置结构示意图

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例

根管冲洗效果动态检测模型装置如图1-2所示，依次由透明牙模型1、显微镜2、电子目镜3、笔记本电脑4、万能力学测试机5、注射器6、根管冲洗针头7、透明牙模型与注射器固定装置8基台与固定装置9通过过连接件将各装置和器件连接构成整体。透明牙模型1为真实的牙齿通过显微CT(μ-80)扫描同时生成几何STL文件，然后提交至高精度3D打印机(objet)使用透明材料制作而成。根管冲洗针头7安装在注射器6的前端，注射器6一般为5ml注射器，并插入透明牙模型1的根管中，根管冲洗针头7距根尖为5毫米，注射器尾端与万能力学测试机(Instron5565)连接。万能力学测试机运通过设置可保证注射器末端所需的恒定推注速度(0.01-6mm/s)，电子目镜3Pro-microscan安装在显微镜2STK-745的尾端，与笔记本电脑4hp(8510w)连接。透明牙模型1置于显微镜2镜头的前端便于拍摄。透明牙模型1与注射器固定装置8和基台固定装置9由金属制作而成，透明牙模型1与注射器固定装置8之间设有滑道，可以调节注射器6与透明牙模型1之间的相对位置。显微镜2倍数为0.1-10倍。电子目镜3运行时应保证在130万象素下能达到每秒30帧拍摄速度。显微镜2通过放大倍数可细致的观察根管冲洗的情况，通过电子目镜3采集的冲洗图像可传输至笔记本电脑4观察，存储。

根管冲洗效果动态检测方法：

1.根管冲洗效果动态检测模型装置连接完成后，向透明牙模型1的根管中灌注带颜色的示踪剂(红墨水)，同时注射器6内装满冲洗液体，由万能力学测试机设定相应的进给速度驱动注射器末端并通过根管冲洗针头7对透明牙模型1内带颜色的示踪剂进行冲洗。

2.通过显微镜2、电子目镜3对透明牙模型1内带颜色的示踪剂进行冲洗的过程进行显微动态拍摄，同时电子目镜3运行时在130万象素(1280*1024)下能达到每秒30帧拍摄速度，可动态的存取为图片(tiff格式)与动画(avi格式)并存储至笔记本电脑4，后期根据剩余在根管内示踪剂的多少，高度差别通过ImageJ免费软件定性与定量的分析根管冲洗效果并进行动态检测，同时评估其影响因素。