СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ МЫШЦ ЯЗЫКА НА СЕГМЕНТЫ СМЕЖНЫХ АНАТОМИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ ПОЛОСТИ РТА
METHOD FOR MEASUREMENT OF TONGUE MUSCLE PRESSURE FORCE ON ADJACENT SEGMENTS OF ORAL CAVITY ANATOMICAL FORMATIONS

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано в общей медицинской клинике, в частности в клинике ортопедической и терапевтической стоматологии.
Известен способ измерения силы давления пластинчатых протезов на анатомические образования полости рта, заключающийся в том, что датчики усилия распределены внутри полости рта; сигналы датчиков усилия обрабатываются аппаратными средствами (см., например, А.С. №171961 СССР, автор Коробко В.Т. «Способ регистрации давления на опорные ткани пластинчатым протезом», опубликован 22.06.1965, бюллетень №12). Недостатком известного способа является невозможность измерения силы давления мышц языка.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков способом того же назначения и принятым за прототип является способ измерения силы давления мышц языка, заключающийся в том, что в полость рта пациента вводят датчик усилия, преобразующий механическую силу в электрический сигнал и электрически соединенный с разъемом вне полости рта, и датчик усилия закреплен на держателе со стороны контакта с языком; пациент фиксирует положение держателя смыканием челюстей; измеряют силу давления мышц языка датчиком усилия во время выполнения пациентом функциональных проб; электрический сигнал, пропорциональный силе давления мышц языка, передают с датчика усилия через разъем и кабель на аппаратное средство; преобразуют электрический сигнал аппаратным средством и осуществляют отображение измеряемой величины в единицах силы (см. Уракова Е.В. Морфофункциональная оценка языка и ее клиническое значение. Диссертация на соискание уч. степени канд. мед. наук. Специальность 14.00.21 - стоматология. Казань, 1998, с. 131).
Недостатком способа является то, что измеряется сила давления только одной группы мышц языка, действующей в направлении, перпендикулярном к фронтальной плоскости зубочелюстного аппарата. Причем в этом направлении положение датчика усилия не фиксируется, что является причиной дополнительной погрешности измерения силы, вызванной отклонением оси датчика усилия от перпендикуляра к фронтальной плоскости как в процессе измерения, так и при повторных измерениях.
Технический результат заключается в измерении силы давления мышц языка на выбранные сегменты смежных анатомических образованиях полости рта и в уменьшении погрешности измерения.
Указанный технический результат достигается тем, что в полость рта пациента вводят датчик усилия, электрически соединенный с разъемом вне полости рта, при этом датчик усилия закреплен на держателе со стороны контакта с языком, а пациент фиксирует положение держателя смыканием челюстей, измеряют силу давления мышц языка датчиком усилия во время выполнения пациентом функциональных проб и передают электрический сигнал, пропорциональный силе давления мышц языка, через разъем и кабель на аппаратное средство, преобразуют электрический сигнал и отображают измеряемую величину в единицах силы, отличие заключается в том, что в полость рта вводят по меньшей мере два датчика усилия по числу выбранных сегментов смежных анатомических образований полости рта, каждый из которых закреплен на отдельном держателе, которые изготавливают в виде пластин, форма и размер которых соответствуют выбранным сегментам анатомических образований, и закрепляют их на съемной шине нижнего ряда зубов для измерения силы давления мышц языка на нижние фронтальные и боковые зубы, для измерения силы давления мышц языка на твердое нёбо и верхние фронтальные и боковые зубы на держателе закрепляют консоль в виде пружинящей проволоки или ленты, причем положение съемной шины пациент фиксирует смыканием челюстей, при этом каждый датчик усилия прикреплен к съемной шине через разъем с возможностью образования параллельного канала, с каждого датчика усилия при произношении пациентом функциональной пробы считывают электрический сигнал за выбранный промежуток времени, интегрируют и отображают измеряемую величину в средних значениях силы давления мышц языка, съемные шины, держатели, датчики усилия и разъем изготавливают сменными для каждого нового измерения силы давления мышц языка, при этом положение, форму и размеры держателей оставляют постоянными, каждый из датчиков усилия на держателе располагают в центре держателя или со смещением относительно центра.
Сущность изобретения заключается в следующем. Язык изменяет свою форму и размеры с увеличением возраста человека, что сопровождается изменением размера и формы нёба. Соответственно, сила давления языка на смежные анатомические образования полости рта, а именно на твердое нёбо и фронтальные и боковые зубы обеих челюстей, с увеличением возраста и в зависимости от целостности зубов, характера прикуса будет изменяться. Изменение силы давления языка можно проследить, выполняя определенные функциональны пробы, такие как глотательные, произношение отдельных звуков и букв и т.д.
Чтобы измерить силу давления языка в прототипе используют датчик усилия, введенный в ротовую полость. Датчик усилия преобразует механическую силу в электрический сигнал. Однако из всех возможных направлений силы давления мышц языка таким датчиком можно измерить только силу давления в направлении перпендикуляра к фронтальной плоскости зубочелюстного аппарата. Погрешность измерения силы давления мышц языка зависит от степени отклонения оси симметрии держателя датчика усилия от перпендикуляра к фронтальной плоскости зубочелюстного аппарата, и так как положение датчика усилия в этом положении не фиксируется (фиксируется только глубина ввода в полость рта держателя датчика усилия), то возникает дополнительная погрешность измерения. Известно, что сила давления мышц языка в перпендикулярном направлении к фронтальной плоскости зубочелюстного аппарата на площади в один квадратный сантиметр отличается от силы давления по средней линии верхних фронтальных зубов примерно на 450 грамм (см., например, Ямашев И.Г., Матвеев Р.С. Язык: клинико-функциональные методы диагностики патологических состояний. - Чебоксары: АУ Чувашии ИУВ, 2012. - С. 48). Можно показать, что при длине держателя датчика усилия, равной, например, 10 см, и приняв распределение силы давления языка на сегменте от оси держателя до средней линии верхних фронтальных зубов равномерной, получим оценку относительной погрешности измерения силы давления при отклонении держателя от перпендикулярного направления к фронтальной плоскости зубочелюстного аппарата, которая составляет не менее 10-15%/град.
Диагностика состояния мышечного тонуса языка только по результатам измерения силы давления в одном направлении недостаточна. Поэтому необходимо ввести несколько датчиков усилия, а в качестве держателей использовать пластины, перекрывающие выбранные сегменты смежных анатомических образований полости рта - фронтальных и боковых зубов нижней и верхней челюстей внутренней полости рта и нёбо. Датчики усилия закрепляют на поверхности каждой пластины со стороны контакта с языком, и каждый датчик усилия электрически соединен с разъемом. Форма и размер пластин соответствуют выбранным сегментам анатомических образований.
Фиксацию держателей с датчиками усилия осуществляют с помощью съемной шины, накладываемой на нижний ряд зубов. Первую часть держателей закрепляют на съемной шине с перекрытием сегментов поверхностей нижних фронтальных и боковых зубов, а держатели, перекрывающие сегменты поверхности твердого нёба и верхних фронтальных и боковых зубов, крепят к съемной шине консолью в виде пружинящей проволоки или ленты. Положение съемной шины пациент фиксирует смыканием челюстей и при повторных измерениях держатели перекрывают те же самые сегменты анатомических образований полости рта.
При введении съемной шины с держателями и датчиками усилия в полость рта (разъем остается за пределами полости рта) и при смыкании челюстей консоли в виде пружинящей проволоки или ленты начинают прогибаться вовнутрь полости рта за счет давления сегментов анатомических образований на держатели, стремятся развернуться в обратном направлении и прижимают держатели к сегментам полости рта (твердого нёба и верхних зубов), а съемная шина прижимается к нижнему ряду зубов, как показано стрелками на фиг. 3. Таким образом, при каждом повторном введении съемной шины с держателями и датчиками усилия в полость рта пациента места соприкосновения пластин с сегментами поверхности полости рта будут повторяться, что уменьшает погрешность измерения силы давления языка.
Каждый датчик усилия электрически соединен с разъемом. Язык пациента при выполнении им определенных функциональных проб давит на сегменты смежных анатомических образований полости рта с различной силой. Измерение силы давления мышц языка проводят одновременно всеми датчиками. Измеренные электрические сигналы передаются по параллельному каналу, причем каждый датчик по своему каналу передает сигнал, пропорциональный силе давления одного из сегмента смежного анатомического образования. Электрические сигналы через разъем по кабелю поступают на аппаратное средство и преобразуются аппаратным средством параллельно. Аппаратное средство считывает электрические сигналы каждого датчика за выбранный промежуток времени, преобразует их до необходимой формы и длительности, интегрирует и отображает измеряемые величины в средних значениях силы.
Ввиду расхождения в строении внутренней полости рта у разных пациентов, наибольшее изменение силы давления мышц языка проявляется в разных точках внутри выбранного сегмента полости рта, перекрываемого держателем. Для поиска наибольшего изменения силы давления мышц языка съемные шины, держатели и датчики усилия делают сменными. От их количества N зависит разрешающая способность способа. Чем больше N, тем точнее диагностирование. В каждой сменной съемной шине с держателями и датчиками усилия перекрытие выбранных сегментов анатомических образований полости рта, форму и размер держателей оставляют постоянными, а датчики усилия располагают или в центре держателя, или со смещением относительно центра. Пример расположения датчика усилия на держателе приведен на фиг. 4. С каждой сменной съемной шиной с держателями и датчиками усилия проводят измерение силы давления мышц языка.
На фиг. 1 представлен измеритель, реализующий способ измерения силы давления мышц языка на сегменты смежных анатомических образований полости рта.
На фиг. 2 изображена съемная шина с держателями и датчиками усилия во фронтальной плоскости проекции (фиг. 2а) и в профильной плоскости проекции (фиг. 2б). Электрическое соединение датчиков усилия с разъемом условно не показано.
На фиг. 3 изображено положение съемной шины, держателей и датчиков усилия в полости рта пациента.
На фиг. 4 изображено положение датчика усилия на держателе для сменных съемных шин с держателями и датчиками усилия: а) - при расположении датчика усилия в центре держателя; б) - при расположении датчика усилия со смещением относительно центра.
Реализация способа измерения силы давления мышц языка на сегменты смежных анатомических образований полости рта показана на примере конструкции съемной шины с шестью держателями и с расположенными датчиками усилия в центре держателей. Измеритель содержит датчики усилия 1, держатели 2 в форме пластины, съемную шину 3 нижнего ряда зубов, консоль 4 в виде пружинящей проволоки или ленты, электрический разъем 5, кабель 6 с разъемом, предварительный преобразователь 7 аппаратного средства, первую шину данных 8, блок интеграторов 9, вторую шину данных 10, выходной преобразователь 11, третью шину данных 12, индикатор 13 (см. фиг. 1).
Измерение проводят следующим образом. Кабелем 6 с разъемом (например, разъем типа USB) подключают аппаратное средство к разъему 5. В полость рта пациента вводят съемную шину 3 с держателями 2 и датчиками усилия 1 (см. фиг. 3), надевают съемную шину 3 на нижний ряд зубов и пациент производит смыкание челюстей до сжатия съемной шины 3 верхним и нижним рядами зубов. Разъем 5 при этом находится вне полости рта. Положение съемной шины с шестью держателями и шестью датчиками усилия во фронтальной плоскости проекции и в профильной плоскости проекции показаны на фиг. 2а) и 2б). Держатели 2 с датчиками усилия 1 перекрывают сегменты смежных анатомических образований внутренней полости рта, причем сегменты фронтальных и боковых зубов нижнего ряда перекрываются держателями, закрепленными на съемной шине 3, а сегменты фронтальных и боковых зубов верхнего ряда и нёба перекрываются держателями, закрепленными к съемной шине 3 консолью 4 в виде пружинящей проволоки или ленты. Консоли 4 прогибаются, стремятся распрямиться и прижимают держатели 2 с датчиками усилия 1 к сегментам фронтальных и боковых зубов верхнего ряда и нёба.
Пациент выполняет функциональную пробу - произносит звуки или оказывает давление языком на определенные сегменты внутренней полости рта. Язык оказывает давление на датчики усилия 1, которые преобразуют силу давления языка в электрический сигнал. Каждый датчик усилия 1 электрически соединен с разъемом 5 с образованием, в данном примере, шести независимых параллельных каналов. Электрические сигналы по кабелю 6 с разъемом поступают на предварительный преобразователь 7 аппаратного средства, где преобразуются до определенных уровней напряжения и длительности. Далее по первой шине данных 8 преобразованные электрические сигналы поступают на интеграторы 9 аппаратного средства, причем сигнал с каждого датчика усилия поступает на свой интегратор, на нашем примере, 9.1-9.6. Сигналы с интеграторов 9 по второй шине данных 10 поступают на выходной преобразователь 11, где преобразуются к виду, соответствующему для нормальной работы выбранного индикатора результатов измерения 13 аппаратного средства. Электрические сигналы на индикатор 13 поступают по третьей шине данных 12 с выходного преобразователя 11. На индикаторе 13 отображается сила давления мышц языка в выбранной единице силы.
После проведения измерений с одной съемной шиной 3 с держателями 2 и датчиками усилия 1 процесс измерения повторяют с другими съемными шинами с держателями и датчиками усилия, но датчики усилия 1 на держателях 2 в этом случае расположены со смещением относительно центра, как показано на фиг. 4. Увеличение количества точек соприкосновения языка с датчиками усилия на поверхности полости рта повышает качество диагностирования заболеваний.