口腔医学的应用现状以及新进展论文（共4篇）(4)

　　一些学者[36-37]基于德国St?ubliTec-Systems公司的6自由度RX60机器人构建了一种用于研究种植体植入角度、深度以及种植窝洞尺寸、不同直径种植体，对植入时的扭矩和初期稳定性的影响的口腔种植机器人系统，其由机械臂、角度传感器、扭力/扭矩传感器等组成，可以测量分析种植过程中的力学变化。结果显示：植入角度在60°～70°时，植入扭矩最大；植入扭矩过大，会增加义齿种植失败的概率；种植体植入越深，植入扭矩越大；植入孔直径过大会导致植入扭矩和种植体稳定性降低。

　　2011年，Sun等[38]采用MELFARV-3S机器人构建了一套图像引导的口腔种植机器人系统。该系统主要包括术前规划软件、机械臂和坐标测量机，术前在患者3D图像上完成手术规划，术中通过坐标测量机以两步坐标配准法达成空间坐标映射转换，最终实现了机器人按规划方案，自动完成植入孔预备。体外实验表明：整个系统的手术误差为（1.42±0.70）mm。

　　2014年，Syed等[39]构建了一套基于力反馈技术操作的口腔种植机器人系统，该系统包括手术方案规划软件、Omaga6型力反馈仪、手术机器人和红外光学导航仪。完成术前准备，建立空间映射及力反馈装置和机器人的关联后，便可通过力反馈仪来遥控操作机械手进行手术操作。

　　2016年，赵铱民教授的团队[40-41]从临床应用出发，以丹麦UR型机器人为平台，开发了一套高度自动化的口腔种植机器人系统。该系统由手术方案规划系统、机械臂、应力传感器、末端手术执行器、可见光导航系统等组成。目前，已完成了原型机的制作，并开展了体外实验，结果显示：用其制备的种植孔肩部偏差为±0.6mm，顶部偏差为±1mm，角度偏差为±2°，可满足临床需求。

　　5小结和展望

　　医疗机器人具有操作精确、稳定性高以及智能化、标准化等优点，将其引入口腔医学领域，势必会促使现代口腔诊疗活动向着精准化、定量化、高效化的方向发展，因此，口腔医学机器人已成为医疗机器人领域的研究热点。除上文所述外，见于文献的还有分析咀嚼运动中牙齿受力机器人[42]、口腔教学机器人[43]以及模拟下颌运动机器人[44]等，可见口腔医学领域的机器人研究已经取得了较大的进展，但是还不够完善，主要表现有：1）其智能化水平普遍不高，尤其是口腔诊疗类机器人只是辅助医生进行操作，而无法彻底将医生从繁重的临床工作中解放出来；2）其功能单一，只能进行某一方面或某一步骤的操作，无法应对复杂多变的口腔疾病；3）其结构复杂，体积较大，人机交互性能不甚友好。但随着人工智能技术、纳米机器人技术[45-46]和机器人控制理论的不断发展完善，未来这些问题将会迎刃而解，从而使机器人在口腔医学领域得到更为广泛的应用，为口腔医学新一轮的技术变革增添活力。

　　第3篇：石英晶体微天平在口腔医学研究中的应用

　　黄明娣，滕伟：中山大学光华口腔医学院?附属口腔医院口腔修复科?广东省口腔医学重点实验室广州510055

　　[摘要]石英晶体微天平（QCM）是一种高精度、实时测量的传感器，利用压电效应的原理检测痕量的变化。由于它能够检测到纳克级的质量变化，目前在分子生物学、疾病诊断和治疗、药物分析、有机化学、环境污染监测、食品卫生监督等领域得到了广泛的应用。本文主要阐述了QCM的工作原理以及其在口腔医学研究中的应用进展，包括QCM在聚电解质膜及涂层改性、蛋白吸附、种植体抗菌性、唾液、牙菌斑形成等方面的研究应用。

　　[关键词]石英晶体微天平；界面；质量

　　1959年Sauerbrey发现石英谐振频率的移动与增加的质量呈正比[1]，由此引出了石英晶体微天平（quartzcrystalmicrobalance，QCM）技术。QCM利用压电效应转化为电极的振动频率变化，从而推导出被分析物质的质量变化。它具有快速、实时监控、痕量分析的特点，可以用于气体、液体的成分分析，以及微质量的监测、薄膜厚度的检测等。近年来QCM在医学研究领域受到越来越多的关注。本文将阐述QCM的检测原理，并且总结它在口腔医学研究中的应用进展。

　　1QCM的组成结构、原理、特点以及在生物医学中的运用

　　QCM主要由以下4个部分组成：石英晶体传感器、振荡电路、频率计数器和数据处理器。

　　QCM应用了压电效应的原理进行测量。交变电压施加于两侧的金属电极，从而产生机械振荡，当交变电压的频率与石英晶体的固有频率相同时，形成压电谐振。当一定质量的物质沉积在石英晶体表面，晶体振荡的频率就会发生相应的变化[2]。

　　其振荡的谐振频率和表面负载质量变化之间的关系可用Sauerbrey[1]方程表示：pagenumber_ebook=121，pagenumber_book=735（ΔF为石英晶体吸附外来物质后振荡频率的变化；K为常数；A为被吸附物所覆盖的面积，m2；F0压电晶体的基本频率，MHz；ΔM为被吸附物质的质量，g），ΔF和ΔM呈反比线性关系。该方程只适用于气相反应环境中。在液相环境中的黏弹性、密度和界面效应会影响ΔF和ΔM之间的关系。因此，1985年Kanazawa等[3]通过建立模型的方法提出了石英晶体在液相中的振动频率方程：Δf=f3/2（ρη/πρqηq）1/2，其中，ρ为溶液的密度；η为溶液的黏度；ρq为纯水的密度；ηq为纯水的黏度。

　　第二代耗散型石英晶体微天平（quartzcrystalmicrobalancewithdissipation，QCM-D）不仅能提供频率变化ΔF，还能展现耗散变化ΔD，目前已经成为蛋白质吸附的主要研究方法[4]。

　　QCM的特点：1）能实时记录材料表面质量的痕量变化；2）响应迅速，特异性好、灵敏度高；3）晶片可清洗重复利用，使用成本低；4）样品无需特殊标记；5）操作简便。

　　在生物医学方面，研究者在QCM电极上修饰具有特异性选择功能的生物活性膜，以其为压电生物传感器，具有特异性好、灵敏度高的优点，目前广泛应用于抗原、抗体、微生物、核酸、酶、细胞等方面的检测。应用最广的一类是基于抗原与抗体特异性识别和结合的免疫传感器原理，如病毒抗体的检测[5]。另一类是基于核苷酸的杂交反应原理，如应用于检测基因突变，如果目标基因存在错配碱基对，就能发生亲和结合反应，复合物发生沉积引起电极振动导致频率下降[6]。

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