АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО МЕХАНОТЕРАПИИ ВИСОЧНО-НИЖНЕЧЕЛЮСТНОГО СУСТАВА
AUTOMATED DEVICE OF MECHANICAL TREATMENT OF JAW JOINT

Изобретение относится к медицине, в частности, к стоматологии и может быть использовано для лечения заболеваний, связанных с ограниченным открыванием рта или тугоподвижностью височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС) при болевой дисфункции, нейро-мускулярно дисфункциональном синдроме ВНЧС, привычном вывихе подвывихе нижней челюсти, а также после хирургического вмешательства.
Известно устройство для лечения нарушений артикуляции нижней челюсти, состоящее из головного шлема, жестко соединенной с ним направляющей, с которой подвижно взаимодействует упор подбородка. Устройство жестко ограничивает движения нижней челюсти в сагиттальной и трансверзальной плоскостях и исключает возможность асинхронного движения головок височно-нижнечелюстного сустава. / Патент РФ на полезную модель №14123, МПК A61F 5/00 Устройство для лечения нарушений артикуляций нижней челюсти/ В.Д. Пантелеев, заявл. Тверская государственная медицинская академия, В.Д. Пантелеев, 27.01.2000, опубл. 10.07.2000./ Принято за прототип.
Недостатками известного устройства являются низкая функциональность устройства для лечения, связанная с невозможностью задания конкретной величины перемещения нижней челюсти и с ограничением направлений движения нижней челюсти при проведении лечебных процедур, а также с отсутствием возможности контролируемого воздействия на конкретную группу мышц ВНЧС.
Сущность изобретения - повышение эффективности лечения височно-нижнечелюстного сустава за счет обеспечения контроля и регулировки степени раскрытия рта и нагрузки на височно-нижнечелюстной сустав при проведении лечебных процедур с учетом индивидуальных особенностей каждого пациента и его заболевания. А также обеспечение универсальности, мобильности устройства для механотерапии височно-нижнечелюстного сустава, повышение комфортности, снижение утомляемости, исключение травм при проведении лечебных процедур и необходимости приложения физических сил для раскрытия рта пациента медицинским персоналом.
Технический результат изобретения - обеспечение механотерапии височно-нижнечелюстного сустава, автоматизация профилактики и лечения заболеваний височно-нижнечелюстного сустава. Сокращение времени лечения и профилактики заболеваний височно-нижнечелюстного сустава. Обеспечение универсальности и мобильности устройства для механотерапии, повышение его функциональности, комфортности и надежности при использовании, а также упрощение изготовления и использования устройства для механотерапии.
Технический результат изобретения достигается тем, что в известном устройстве механотерапии височно-нижнечелюстного сустава, состоящем из головного шлема, упора подбородка, направляющей, с которой подвижно взаимодействует упор подбородка, и крепления, особенность заключается в том, что оно снабжено системой автоматического управления, включающей в себя сервоприводы, программные задатчики и вторичный источник питания и дополнительно содержит вертикальные кронштейны, снабженные сагиттальными направляющими, горизонтальные кронштейны, снабженные пластинами, на которых установлены фронтальные направляющие и ходовой винт, а крепления снабжены болтами и гайками-барашками; упор подбородка расположен на ходовом винте и снабжен гайкой, посредством которой подвижно взаимодействует с ходовым винтом, входя в зацепление с ним; фронтальные направляющие расположены параллельно ходовому винту, свободно проходят через сквозные отверстия на основании упора подбородка; горизонтальные кронштейны соединены с пластинами посредством болтов, входящих в пазы горизонтальных кронштейнов с возможностью регулировки положения пластин, совместно с упором подбородка в горизонтальной плоскости, с последующей фиксацией выбранного положения гайками-барашками; вертикальные кронштейны установлены на головном шлеме с двух сторон, в зоне боковых височно-челюстных связок, на неподвижных креплениях, болты которых установлены в пазы вертикальных кронштейнов, расположенные в верхней их части, с возможностью регулировки положения вертикальных кронштейнов по высоте с последующей фиксацией гайками-барашками; сервоприводы, расположенные на вертикальных кронштейнах соединены с горизонтальными кронштейнами посредствам кривошипно-ползунных механизмов; на другом конце горизонтальных кронштейнов, на одой из пластин, установлен сервопривод, который жестко соединен с ходовым винтом с возможностью обеспечения ему вращательного движения, обеспечивающего возвратно-поступательное движение упору подбородка; система автоматического управления имеет система автоматического управления имеет два независимых контура, получающих независимые настройки программных задатчиков движения височно-нижнечелюстного сустава, при этом вход вторичного источника питания соединен с первичным источником питания, а выход соединен с входами питания сервоприводов; выход программного задатчика одного контура соединен с информационными входами двух сервоприводов, расположенных на вертикальных кронштейнах; выход программного задатчика другого контура соединен с информационным входом сервопривода, расположенного на пластине.
Упор подбородка выполнен в форме чаши, имеющей сменную вставку из упругого противоскользящего материала с индивидуальным оттиском подбородка пациента. Головной шлем с внутренней стороны снабжен конструкцией, состоящей из ремней с крепежными и стягивающими механизмами, обеспечивающими регулировку и надежную фиксацию шлема на голове пациента. Устройство снабжено экстренным выключателем, приводимым в действие пациентом.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид устройства для механотерапии височно-нижнечелюстного сустава, где приняты следующие обозначения: головной шлем - 1, вертикальный кронштейн - 2, гайка-барашек - 3, сервопривод - 4, горизонтальный кронштейн - 5, пластина - 6, фронтальная направляющая - 7, упор подбородка - 8, кривошип - 9, цилиндрический стержень - 10, тяга - 11, ползун - 12, сагиттальная направляющая - 13, ходовой винт - 14, гайка - 15.
На фиг. 2 изображена структурная схема системы управления устройством механотерапии височно-нижнечелюстного сустава, где показаны: сервопривод - 4, вторичный источник питания - 16, программный задатчик А - 17, программный задатчик Б - 18, выключатель - 19.
min
max
в
На фиг. 3 изображен график настройки параметров движения упора подбородка в одной из плоскостей, где приняты следующие обозначения: перемещение по выбранной оси - X, минимально допустимое значение перемещения по выбранной оси - , максимально допустимое значение перемещения по выбранной оси - , минимальная крайняя точка положения височно-нижнечелюстного сустава в процессе механотерапии -X, максимальная крайняя точка положения височно-нижнечелюстного сустава в процессе механотерапии - X, время выдержки упора подбородка в крайних точках - t скорость перемещения височно-нижнечелюстного сустава - V.
Устройство механотерапии височно-нижнечелюстного сустава состоит из головного шлема 1, снабженного внутренней конструкцией (на фигурах не показано), которая состоит из ремней с крепежными и стягивающими механизмами, обеспечивающими регулировку под любой размер и надежную фиксацию шлема на голове пациента. На головной шлем 1 с двух сторон, в зоне боковых височно-челюстных связок, на неподвижных креплениях, снабженных болтами и гайками-барашками 3, установлены вертикальные кронштейны 2. Болты креплений установлены в пазы вертикальных кронштейнов 2 и гайками-барашками 3 надежно фиксируют их в нужном положении. Пазы вертикальных кронштейнов 2 позволяют регулировать их положение по высоте. На вертикальных кронштейнах 2 смонтированы сервоприводы 4. Каждый сервопривод 4 включает в себя электродвигатель, редуктор, датчик обратной связи и локальную систему автоматической коррекции угла поворота выходного вала сервопривода 4. Сервоприводы 4, расположенные на вертикальных кронштейнах 2, соединены с горизонтальными кронштейнами 5 посредствам кривошипно-ползунных механизмов. Кривошипно-ползунный механизм состоит из вала сервопривода 4, на котором жестко закреплен кривошип - 9, на его конце расположен цилиндрический стержень - 10, входящий в продольную сквозную прорезь горизонтального кронштейна 5, который в свою очередь соединен с ползуном 12 через тягу 11. Ползун 12 установлен на сагиттальных направляющих 13 через два его сквозных отверстия и имеет возможность свободного перемещаться по ним.
На другом конце каждого горизонтального кронштейна 5 закреплена пластина 6, на одной из них расположен сервопривод 4. Соединение горизонтального кронштейна 5 с пластиной 6 реализовано посредством болтов, входящих в пазы горизонтальных кронштейнов 5, позволяющих регулировать положение пластин 6 в горизонтальной плоскости и фиксировать выбранное положение гайками-барашками 3. На пластинах 6 жестко закреплены две параллельно расположенные фронтальные направляющие 7 и ходовой винт 14. Ходовой винт 14 жестко соединен с сервоприводом 4, установленным на одной из пластин 6. На ходовом винте 14 расположен упор подбородка 8, снабженный, у его основания, гайкой 15 входящей в зацепление с ходовым винтом 14. Упор подбородка 8 выполнен в виде чаши с углублением, в которую укладывается вставка из упругого противоскользящего материала с индивидуальным оттиском подбородка пациента и в части основания имеет также два отверстия для фронтальных направляющих 7, обеспечивающих его свободное скольжение по ним.
Питание всех сервоприводов 4 производится от вторичного источника питания 16, подключенного к первичному. В качестве первичного источника питания может выступать электрическая сеть, аккумулятор или химические источники тока.
min
max
в
Система автоматического управления имеет два независимых контура: контур А и контур Б, получающих независимые настройки программных задатчиков движения височно-нижнечелюстного сустава. Контур А включает в себя два сервопривода 4, которые расположены на вертикальных кронштейнах 2 и обеспечивают перемещение упора подбородка 8 в сагиттальный плоскости. Контур Б включает в себя один сервопривод 4, который расположен на пластине 6 и обеспечивает перемещение упора подбородка 8 во фронтальной плоскости. Каждый из контуров имеет программный задатчик, в котором заданы настройки движения упора подбородка (два крайних положения: минимальная крайняя точка положения височно-нижнечелюстного сустава в процессе механотерапии - X и максимальная крайняя точка положения височно-нижнечелюстного сустава в процессе механотерапии - X (фиг. 3), время выдержки упора подбородка в крайних точках t, скорость перемещения височно-нижнечелюстного сустава V) в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Программные задатчики формируют программную траекторию движения упора подбородка и выдают на свой выход текущую координату X в каждый момент времени. Выход программного задатчика А 17 соединен с информационными входами двух сервоприводов 4, расположенных на вертикальных кронштейнах 2; выход программного задатчика Б 18 соединен с информационным входом сервопривода 4, расположенного на пластине 6.
Автоматизированное устройство механотерапии снабжено экстренным выключателем 19, которым пациент может воспользоваться, при возникновении дискомфорта или внештатной ситуации. При этом упор подбородка 8 выводится в начальное (нулевое) положение и работа устройства прекращается.
Автоматизированное устройство механотерапии височно-нижнечелюстного сустава работает следующим образом.
Производятся подгонка конструкции аппарата механотерапии височного-нижнечелюстного сустава под физиологические особенности строения головы пациента. Для этого сначала для упора подбородка 8, из упругого противоскользящего материала (например, силикона), изготавливают вставку с индивидуальным оттиском подбородка пациента и укладывают ее в углубление упора подбородка 8. Затем головной шлем 1 надевают на пациента и при помощи ремней и стягивающих механизмов надежно его фиксируют на голове пациента. После этого, учитывая размеры черепа и височно-нижнечелюстного сустава пациента, при помощи болтов установленных в пазы вертикальных кронштейнов 2 и горизонтальных кронштейнов 5 и гаек-барашков 3 регулируют положение вертикальных кронштейнов 2 и горизонтального кронштейна 5, тем самым обеспечивают фиксацию височно-нижнечелюстного сустава пациента с помощью упора подбородка 8. После подгонки устройства механотерапии под индивидуальные размеры пациента, упор подбородка 8 выводят в начальное (нулевое) положение, находящееся в середине возможных перемещений в сагиттальной и фронтальной плоскостей.
min
max
min
max
в
Затем вторичный источник питания 16 устройства механотерапии височно-нижнечелюстного сустава подключается к первичному источнику питания. После этого производятся определение крайних точек положения височно-нижнечелюстного сустава в сагиттальный и фронтальной плоскостях. А именно позиций X и X (фиг. 3) внутри допустимого  и  диапазона изменения перемещения X в данной плоскости. Определение крайних точек положения височно-нижнечелюстного сустава. Минимальной крайней точки положения височно-нижнечелюстного сустава в процессе механотерапии - X или максимальной крайней точки положения височно-нижнечелюстного сустава в процессе механотерапии - X, в выбранной плоскости, производится путем медленного отклонения упора подбородка 8, с помощью сервоприводов 4, от нулевого положения до возникновения болевых ощущений пациента, затем производится возврат височно-нижнечелюстного сустава в сторону нулевого положения на некоторую малую величину. Эта операция производится в двух направлениях в выбранной плоскости. Затем производится задание времени выдержки упора подбородка в крайних точках t (фиг. 3), скорости перемещения височно-нижнечелюстного сустава V исходя из предписаний врача и субъективных ощущений пациента.
Описанная выше настройка производится по каждой из плоскостей движения височно-нижнечелюстного сустава.
min
max
в
Далее включается система управления автоматизированного устройства механотерапии височно-челюстного сустава, включающая в себя два независимых контура. Контур А включает в себя два сервопривода 4, которые обеспечивают перемещение упора подбородка 8 в сагиттальный плоскости. Контур Б включает в себя один сервопривод 4, который обеспечивает перемещение упора подбородка 8 во фронтальной плоскости. Каждый из контуров имеет программный задатчик, в котором заданы настройки движения упора подбородка 8 (два крайних положения: минимальная крайняя точка положения височно-нижнечелюстного сустава в процессе механотерапии - X и максимальная крайняя точка положения височно-нижнечелюстного сустава в процессе механотерапии - X, время выдержки упора подбородка в крайних точках t, скорость перемещения височно-нижнечелюстного сустава V) в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Программные задатчики формируют программную траекторию движения упора подбородка 8 и выдают на свой выход текущую координату X в каждый момент времени.
Сигналы программного задатчика А 17 и программного задатчика Б 18 поступают на сервоприводы 4, в которых имеется локальная система автоматической стабилизации угла поворота вала. Сервоприводы 4 поворачивают свои выходные валы на величину, заданную программными задатчиками.
При синхронной работе двух сервоприводов 4, установленных на вертикальных кронштейнах 2 происходит синхронный поворот их валов и передача движения с помощью кривошипно-ползунных механизмов на упор подбородка 8, что приводит его к движению в сагиттальной плоскости.
При работе сервопривода 4, установленного на одной из пластин 6, происходит поворот его вала, что приводит к повороту ходового винта 14 и перемещению гайки 15 установленной в упоре подбородка 8. При этом происходит перемещение упора подбородка 8 во фронтальной плоскости.
Движение височно-нижнечелюстного сустава в сагиттальной и фронтальной плоскостях может осуществляться раздельно и совмещено, в зависимости от назначений врача.
Пример.
Больная Н., лет, обратилась в Клиники Самарского государственного медицинского университета с жалобами на затрудненное открывание рта, боли в области височно-нижнечелюстного сустава. За ортопедической помощью ранее не обращалась. При осмотре лицо симметричное, носогубные, подбородочные складки резко выражены, высота нижнего отдела лица снижена. Амплитуда открывания рта составляет 2,8 см. При пальпации жевательные мышцы болезненные. В полости рта частичное отсутствие зубов, двусторонние концевые дефекты на верхней и нижней челюстях.
После клинического обследования и проведения компьютерной томографии был поставлен диагноз: частичное отсутствие зубов на верхней и нижней челюстях 1 класс по Кеннеди, мышечно-суставная дисфункция височно-нижнечелюстного сустава. Было проведено рациональное протезирование. После проведенного ортопедического лечения была проведена механотерапия автоматизированным устройством механотерапии височно-нижнечелюстного сустава. Механотерапия проводилась в течение 20 дней. По прошествии этого времени больная могла открывать рот до физиологической нормы 4 см. Исчезли боли при пальпации жевательных мышц, появилась свобода движений в сагиттальном, трансверзальном, фронтальном направлении. Открывание рта свободное, без смещения. Полностью восстановлены синхронность сокращения жевательных мышц, что подтверждено клинически, электромиографически и компьютерной томографией. Автоматизированное устройство механотерапии височно-нижнечелюстного сустава может широко использоваться в практической стоматологии.
При использовании предложенного автоматизированного устройства механотерапии височно-нижнечелюстного сустава значительно сокращается время лечения и профилактики заболеваний височно-нижнечелюстного сустава за счет регулярного проведения восстанавливающих процедур, чему способствуют удобство и комфорт при использовании предложенного устройства, а также возможность регулирования нагрузок при проведении лечения и профилактики, с учетом конкретного заболевания. Использование предложенного устройства позволяет исключить необходимость приложения физических сил для раскрытия рта пациента медицинским персоналом, что способствует предотвращению травм пациентов и медперсонала.