Способ функциональной диагностики зубочелюстной системы с помощью анализа биопотенциалов мышц и оценки их координированной деятельности
METHOD FOR FUNCTIONAL DIAGNOSIS OF THE DENTOFACIAL SYSTEM BY ANALYZING MUSCLE BIOPOTENTIALS AND EVALUATING THEIR COORDINATED ACTIVITY

Изобретение относится к области стоматологии, а именно к ортодонтии, и может быть использовано для функциональной диагностики зубочелюстной системы.
Известна программа оценки состояния сенсорно-моторной и осязательной функции опорно-удерживающего аппарата зуба, включающий введение в полость рта пациента горизонтально между исследуемыми зубами датчика с полусферой ореха (см. «Способ оценки состояния сенсорно-моторной и осязательной функции опорно-удерживающего аппарата зуба и устройство для его осуществления» RU (11) 2190983 (13) С1 (51) 7 А61С 19/04 (12) Описание изобретения относится к патенту Российской Федерации. Лебеденко И.Ю.; Гемонов В.В.; Малик М.В.; Софронов П.Д.; Саносян Г.В.; Молчанов И.В.; Карпов Л.Е.; Гришкевич В.А.).
Недостатком данной программы является то, что несмотря на то, что авторами описано, что изобретение может быть использовано для функциональной диагностики зубочелюстной системы, оно ограничено изучением только лишь изучением функции опорно-удерживающенго аппарата зубов, тогда как функциональная диагностика зубочелюстной системы должна включать в себя и анализ функционирования мышц челюстно-лицевой области.
Известен способ комплексной оценки функционирования мышц челюстно-лицевой области при жевании, предложенный Персиным Л.С. (см. Персии, Л.С. Электрофизиологические исследования мышц челюстно-лицевой области и височно-нижнечелюстных суставов у детей с нормальным и аномалийным (прогнатическим) прикусом в период смены зубов: дис. … д-ра мед. наук: 14.00.21 / Персии Леонид Семенович. - М., 1978. - 226 с.), основанный на оценке миодинамического равновесия мышц челюстно-лицевой области по показателям биопотенциалов (БП) височных, жевательных, наподъязычных правой и левой сторон лица, разница в параметрах которых в норме не должна превышать 10%. Однако, оценка БП мышц челюстно-лицевой области производилась вручную.
Для унифицированной комплексной оценки функционирования мышц челюстно-лицевой области при жевании была предложена формула расчета коэффициента координации мышц, основанная на показателях БП (в мкВ) мышц синергистов и антагонистов.
где γжд - коэффициента координации мышц в фазе жевательного движения, ϕжв - среднее значение БП жевательной и височной мышц, ϕн - среднее значение БП надподъязычной мышцы.
В свою очередь средние значения рассчитываются по формуле
где x - исследуемая мышца; А - средняя величина БП исследуемой, полученная из трех максимальных амплитуд показателей электромиограмм в фазе биоэлектрической активности мышц; К - коэффициент активности исследуемой мышцы.
Коэффициент активности (К) мышцы рассчитывается по формуле
a
n
где Т - длительность биоэлектрической активности исследуемой мышцы (в секундах); Т - длительность биоэлектрического покоя исследуемой мышцы (в секундах).
Несмотря на высокую информативность данного коэффициента его расчет требует больших временных затрат, что ограничивает его применение в практической работе врача-стоматолога.
Кроме того в указанных расчетах коэффициента не учтена биоэлектрическая активность грудино-ключично-сосцевидной мышцы, роль которой в работе зубочелюстной системе немаловажна. Эта мышца участвует в изменении формы и положения языка, глотки, гортани, смещает нижнюю челюсть кзади и напрягается при перемещении нижней челюсти вперед. Совместно с трапециевидными мышцами грудино-ключично-сосцевидная мышца помогает удерживать стабильное положение головы при движении нижней челюсти во время жевания или разговора. Известна роль грудино-ключично-сосцевидной мышцы в формировании взаимосвязи зубочелюстной системы и постурального статуса. Функциональная активность грудино-ключично-сосцевидной мышцы, синхронизируется с мышцами, участвующими в закрывании рта, как во время жевания, так и при непроизвольном сжатии зубов. Слабость мышцы часто встречается у пациентов с дисфункцией височно-нижнечелюстного сустава.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа функциональной диагностики зубочелюстной системы с помощью анализа биопотенциалов мышц и оценки их координированной деятельности путем определения значений БП и коэффициента координации мышц поднимающих и опускающих нижнюю челюсть и мышц шеи, при помощи программы EmgprogJ для расчета коэффициента координации за жевательный период, используя предложенную расчетную формулу, графической регистрации структуры каждой мышцы, вычисления периодов покоя и активности каждой мышцы.
Поставленная задача решается за счет того, что способ оценки функционального состояния зубочелюстной системы с помощью анализа биопотенциалов мышц поднимающих нижнюю челюсть и мышц опускающих нижнюю челюсть и оценки их координированной деятельности, дополнительно содержит анализ БП грудино-ключично-сосцевидных мышц, графическая регистрация структуры каждой мышцы, вычисление периодов покоя и активности каждой мышцы, а также определение коэффициент координации мышц за жевательный период по предлагаемой формуле.
Способ включает в себя исследование биопотенциалов (БП) (в мкВ) в группе мышц:
- поднимающих нижнюю челюсть - передние части правой и левой височных, правой и левой жевательных мышц,
- в мышцах опускающих нижнюю челюсть - правой и левой надподъязычных мышц,
- в шейных мышцах, уравновешивающих положение головы на позвоночном столбе, обеспечивая положение нижней челюсти в покое - правой и левой грудино-ключично-сосцевидных мышц.
Регистрация проводилась при помощи компьютеризированного электромиографа «БКН» (Италия). Регистрировали БП мышц поверхностными электродами с учетом рекомендаций Л.С. Персина, (1974, 1978) и J.R. Cram, G.S. Kasman, J. Holtz, (1998), Н.В. Набиев, (2011). Основываясь на данных о роли мышц шеи в осуществлении движений нижней челюсти, формула Л.С. Персина для расчета коэффициента координации мышц в фазе жевательного движения была дополнена электромиографическими показателями грудино-ключично-сосцевидной мышцей и приобрела следующий вид:
где γждв - коэффициент жевательного движения, ϕжд - суммарное значение биопотенциалов жевательных и височных мышц, ϕн - значение биопотенциала надподъязычной мышцы, ϕгкс - значение биопотенциала грудино-ключично-сосцевидной мышцы.
Предложенный способ и компьютерная программа позволили впервые графически зарегистрировать структуру каждой мышцы, вычислить периоды покоя и активности каждой мышцы, а также определить коэффициент координации мышц за жевательный период.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на фиг. 1 - Расположение электродов на лице обследуемого пациента М., 25 лет, на фиг. 2 - Электромиограмма мышц челюстно-лицевой области, правая. На фиг. 3 - Интрфейс программы, где 1 - Время опыта, 2 - Латинское сокращение названия мышцы, 3 - Кодировка цвета каждой мышцы, 4 - Средние амплитудные значения RMS/. На фиг. 4 - Электромиограмма мышц челюстно-лицевой области, левая, на фиг. 5 - График работы мыщцы, созданный программой EmgProgJ, где а - височная мышца, 6 - жевательная мышца, в - надподъязыная мышца, г - грудино-ключично-сосцевидная мышца.
На практике, способ определения коэффициента координации за жевательный период осуществляется следующим образом. Создаются специальные условия и выполняются определенные требования, где проводится исследование.
Пациент сидит на стуле с жесткой и прямой спинкой и мягким сидением, ноги согнуты в коленях и равномерно упирались в пол. Руки не скрещивались и свободно лежали на коленях. На кожу в области моторной зоны исследуемой мышцы, параллельно мышечным волокнам, фиксируем одноразовые самоклеющиеся электроды (межэлектродное расстояние 10 мм) с нанесенным гелем-проводником, имеющие положительные и отрицательные полюса (Фиг. 1).
Биоэлектрический сигнал от мышцы, посредством электродов, передавался в компьютер. Усиленный и очищенный биоэлектрический сигнал визуализировался на экране монитора в режиме реального времени. Специально разработанная компьютерная программа позволяет осуществлять автоматический расчет коэффициента координации мышц в фазе жевательного движения, что до этого момента производилось только вручную.
Проводят функциональную пробу «Жевание ореха фундук» в течение 8 секунд, жевание одного ореха сначала с правой стороны, потом второго ореха с левой. В результате проведения электромиографического исследования при помощи цифрового электромиографа «БКН» (Италия), получают график работы каждой исследуемой мышцы (Фиг. 2). Вносят в программу изображение графиков БП мышц, полученных при помощи электромиографии в ходе проведения пробы «Жевание ореха», устанавливают в окне программы «Время опыта», которое составляло 8 секунд. Каждая мышца кодировалась определенным цветом и латинским сокращением мышцы с правой стороны: височная мышца (musculus temporalis (TAD)) - бирюзовый, жевательная (musculus masseter (MSTD)) - красный, надподъязычная (musculus digastricus (DIGD)) - белым, грудино-ключично-сосцевидная (musculus sternocleidomastoideud (SCMD)) - желтый цвет (Фиг. 3).
И с левой стороны: височная мышца (musculus temporalis (TAS)) - зеленый, жевательная (musculus masseter (MSTS)) - синий, надподъязычная (musculus digastricus (DIGS)) - розовый, грудино-ключично-сосцевидная (musculus sternocleidomastoideud (SCMS)) - серый цвет (Фиг. 4).
Напротив каждой исследуемой мышцы выставляют средние амплитудные значения RMS (root mean square), полученные при помощи электромиографа «БКН» (Италия), рассчитанные, как средне-квадратичное значение сигнала (мкВ).
Изобретение (программа) повторяет и обрисовывает графическое изображение БП мышц и создает новый график, где красным выделяется время активности (Фиг. 5).
Вычисляется коэффициент активности и покоя исследуемой мышцы и определяется значение ее БП, а также рассчитывает коэффициент координации за жевательный период.
Клинический пример.
В клинику ортодонтии обратилась пациентка М., 25 лет с жалобами на боли в области жевательных мышц, затруднения при осуществлении максимальных движений нижней челюсти, смещение нижней челюсти в сторону при ее опускании.
Из опроса пациентки установлено, что она испытывает стрессовые ситуации на работе. Отмечает резкое ухудшение состояния.
Для постановки правильного диагноза и определения плана лечения было принято решение о назначении пациентке ряда диагностических мероприятий, а именно:
- осмотр полости рта, фотопротокол;
- получение оттисков зубных рядов и изготовление гипсовых моделей челюстей;
- ОПТГ (ортопантомограмма для оценки морфологических структур и состояния зубов и околозубных тканей);
- МРТ ВНЧС (для оценки морфологических структур ВНЧС)
- кинезиография - для оценки движений нижней челюсти при ее максимальных и минимальных движениях;
- электромиографическое исследование биопотенциалов мышц правых и левых височных, жевательных, надподъязычных, а также мышц шеи - грудиноключично-сосцевидных (ГКСм) при проведении функциональной пробы «жевание», с использованием ореха фундук, который необходимо было пережевывать по 8 секунд с правой и с левой сторон (один орех справа, один орех слева), с последующим расчетом коэффициента координации мышц челюстно-лицевой области (ЧЛО) в фазе жевательного движения в одном случае по формуле Л.С. Персина без учета показателей грудино-ключично-сосцевидных мышц, а во втором по предложенной формуле с учетом показателей ГКСм (коэффициента координации мышц и шеи в фазе жевательного движения).
В ходе проведенных исследований было установлено:
- смещение нижней челюсти при опускании влево и ограничение ее опускания;
- зубные ряды интактные, без наличия каких-либо деформаций и аномалий окклюзии, что подтверждается антропометрическими измерениями гипсовых моделей челюстей;
- на ОПТГ не отмечено какой-либо патологии, наблюдается наличие всех зубов в полости рта, в том числе и зубов мудрости;
- отсутствие изменений в ВНЧС по данным МРТ;
- по показателям кинезиографии установлен «мышечный» характер нарушений движений челюсти
Расчет по формулам Персина и по предложенной формуле:
1. При помощи электромиографа «BKN» были получены средние значения амплитуды электромиограмм (RMS) жевательных (ж), височных (в), надподъязычных (н) и грудино-ключично-сосцевидных (гкс) мышц:
Ав - 115.8 мкВ
Аж - 146.9 мкВ
Ан - 35.6 мкВ
Агкс - 25 мкВ
2. Формула расчета коэффициента координации в фазе жевательного движения Л.С. Персина.
У пациента М. с физиологической окклюзией зубных рядов по формуле Л.С. Персина коэффициент координации в фазе жевательного движения равен 0.7, что говорит нам о миодинамическом равновесии мышц челюстно-лицевой области.
3. При помощи компьютерной программы и предложенной формулы, были рассчитаны коэффициенты активности жевательной, височной, надподъязычных и грудино-ключично-сосцевидной мышц, где получили:
Кв - 1.2
Кж - 1
Кн - 2.6
Кгкс - 0.4
Также, в программе рассчитан коэффициент координации грудино-ключично-сосцевидной мышцы (для включения ее в предложенную формулу)
Модернизированная формула (с добавлением ГКСм) расчета коэффициента координации в фазе жевательного движения:
У пациента М. с физиологической окклюзией зубных рядов по предлагаемой модернизированной формуле, коэффициент координации в фазе жевательного движения равен 8.2, что значительно выше коэффициента координации по формуле Л.С. Персина.
Таким образом,
- при расчете коэффициента координации мышц ЧЛО в фазе жевательного движения по показателям ЭМГ по формуле Л.С. Персина без учета показателей БП ГКСм определяет отсутствие дискоординации в работе мышц (коэффициент в норме), а при расчете коэффициента координации мышц ЧЛО и шеи (показатели ГКСм) в фазе жевательного движения по предложенной формуле установлена дискоординация в работе мышц.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать заключение, что все морфологические показатели пациентки (ОПТГ, антропометрия, МРТ) в норме, наблюдаемые нарушения движений нижней челюсти обусловлены нарушением координации мышц, которое выявляется только при расчете коэффициента координации мышц ЧЛО и шеи в фазе жевательного движения по предложенной формуле.
После проведения диагностических мероприятий установлено, что все жалобы, предъявляемые пациенткой связаны с дискоординацией работы ГКС мышц. Рекомендована консультация и лечение у смежных специалистов (мануального терапевта, остеопата, специалиста по осанке, психолога), для нормализации состояния ГКС мышц и психологического статуса пациентки, связанного с напряженной работой, что напрямую отражается на состоянии ГКС мышц и как следствие - на нарушение движений нижней челюсти и болей в области мышц ЧЛО. Рекомендована повторная ЭМГ-диагностика после курса у специалиста по осанке.
После проведение курса у специалиста по осанке пациентка перестала предъявлять жалобы на боли в области мышц ЧЛО, ограничения опускания и смещения нижней челюсти.
При повторном исследовании ЭМГ мышц ЧЛО и шеи по окончанию лечения, установлена нормализация значений коэффициента координации мышц ЧЛО и мышц шеи в фазе жевательного движения (4 единицы справа и 4 единицы слева).
Таким образом, представленный клинический случай свидетельствует о необходимости, с целью улучшения диагностики, модернизации формулы коэффициента координации мышц ЧЛО Л.С. Персина и добавлением в нее показателей БП ГКСм, и расчета коэффициента координации мышц ЧЛО и шеи в фазе жевательного движения по предложенной формуле.
Таким образом, настоящее изобретение позволит повысить эффективность, точность и информативность диагностики функционального состояния зубочелюстной системы, а также произвести автоматический расчет коэффициента координации мышц в фазе жевательного движения.