УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ДВИЖЕНИЙ НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ

Полезная модель относится к области медицины, а именно к ортопедической и ортодонтической стоматологии и применяется при изучении функциональной окклюзии с целью постановки диагноза, при планировании съемных и несъемных ортопедических конструкций, при разработке плана лечения. Изменение траекторий артикуляции нижней челюсти влияют на планируемое лечение, внося в это лечение этап коррекции измененных траекторий. Регистрация этих изменений возможна с помощью электронной системы записи - аксиографа.
Заявленное устройство для диагностики артикуляции нижней челюсти представляет аксиограф и включает лицевую дугу с расположенными на ней датчиками положения, закрепленную на лице пациента, по крайней мере одну видеокамеру, закрепленную на лицевой дуге, и графические маркеры, закрепленные на челюстях пациента с помощью прикусной вилки.
Движения нижней челюсти для каждого человека индивидуальны. Эти движения зависимы от строения височно-нижнечелюстных суставов, зубных рядов и мышечной компоненты. Изменение каждого из факторов влияет на артикуляцию нижней челюсти, изменяя ее. Все движения нижней челюсти можно разделить на две группы: движения, осуществляющиеся с учетом зубных рядов и без учета зубных рядов. Движения нижней челюсти могут быть комплексными (функциональная проба пережевывание пищи) и менее сложными (движения нижней челюсти вперед, вправо, влево).
Известно, что все электронные аксиографы позволяют регистрировать движения нижней челюсти в 3-D пространстве, разделяя записанные траектории на суставные и резцовые. Стандартная концепция электронных ультразвуковых систем заключается в улавливании ультразвуковых сигналов, исходящих от датчика, закрепленного на фиксаторе к зубному ряду нижней челюсти, специальным микрофоном, закрепленном на специальной лицевой дуге (фиг. 2).
Электронные ультразвуковые системы достаточно информативны, т.к. исследование регистрируется в трех плоскостях (3-d пространстве). Полученные данные возможно воспроизвести с любым количеством повторений и с любой скоростью. Известен ультразвуковой прибор, состоящий из лицевой дуги, ультразвуковых приемников, ультразвуковых датчиков, параокклюзионной вилки, прикусной ложки (см. статья «Применение электронного аксиографа Arcus Digma II в функциональной диагностике», опубликована в сети Интернет в режиме он-лайн доступа на сайте «Стоматологическая Клиника DentaGuard» по адресу: http://www.dentaguard.ru/teeth/38611602/). Исследование начинается после: крепления лицевой дуги с ультразвуковыми приемниками (Рис.2) на голове пациента, крепления параокклюзионной вилки с ультразвуковыми датчиками на нижнюю челюсть. Данное решение принято в качестве прототипа.
Однако у данных систем есть некоторые недостатки. Основным недостатком является разделение записанных траекторий движения нижней челюсти на зубные и суставные (фиг. 3).
Как показано на фиг. 4 область расположения сустава нижней челюсти находится вне зоны регистрации ультразвуковой системы. Таким образом, вычисление суставных траекторий производится с соблюдением серьезных ошибок. В электронных системах не описано как они высчитывают суставные траектории, при этом, не ориентируясь на область суставов.
К настоящему времени практически не существует устройств, позволяющих зарегистрировать траекторию нижнечелюстного сустава без серьезных погрешностей.
Заявленное устройство является электронным оптическим аксиографом, в котором все траектории движения записываются миниатюрными видеокамерами, улавливающих движения графических маркеров и/или с помощью датчиков положения: гироскопов и/или акселерометров.
Техническим результатом заявленного решения является расширение средств записи траектории движения анатомических частей головы с минимальным количеством погрешностей.
Технический результат реализуется за счет устройства для регистрации перемещений анатомических частей области головы, включающее лицевую дугу, с расположенными на ней датчиками положения, закрепленную на лице пациента, по крайней мере одну видеокамеру, закрепленную на лицевой дуге, и графические маркеры, закрепленные на челюстях пациента с помощью по крайней мере, одной прикусной вилки.
В предпочтительном варианте осуществления в графических маркерах установлены датчики положения.
В предпочтительном варианте осуществления датчики положения представлены акселерометром и/или гироскопом.
В предпочтительном варианте осуществления используются две прикусные вилки по одной для верхней и нижней челюсти, при этом на каждой прикусной вилке располагается по крайней мере по одному графическому маркеру.
В предпочтительном варианте осуществления используются две камеры, закрепленные на лицевой дуге.
В более предпочтительном варианте осуществления используются четыре камеры, закрепленные на лицевой дуге.
В предпочтительном варианте осуществления лицевая дуга закреплена на лице пациента в области ушей и переносицы.
В другом варианте осуществления лицевая дуга закреплена на лице пациента с помощью ленты (с натяжением), проходящей вокруг головы: в области лба, над ушами, на затылке.
В предпочтительном варианте осуществления лицевая дуга имеет изгиб вниз свободного конца.
При этом термин «анатомические части области головы» в данном тексте обозначает верхнюю и нижнюю челюсть, зубы, височно-нижнечелюстной сустав.
Термин «лицевая дуга» в данном тексте обозначает опорный элемент аксиографа, служит для крепления элементов аксиографа на голове человека.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг. 1. Оптический аксиограф.
1 - лицевая дуга
2, 3 - миниатюрные видеокамеры
4 - челюсти пациента (верхняя и нижняя)
5 - прикусная вилка
6 - маркеры, закрепленные на челюстях пациента (верхней и нижней, соответственно) с помощью прикусной вилки. Могут содержать один и/или несколько акселерометров и/или гироскопов.
7 - датчики положения в лицевой дуге (один и/или несколько акселерометров и/или гироскопов)
Фиг. 2 Аксиограф Arcus Digma II (Kavo, Германия). 1 - микрофон, 2 - ультразвуковой датчик.
Фиг. 3 Данные аксиографии. 1 - суставные траектории, 2 - зубная траектория.
Фиг. 4 Область расположение правого сустава нижней челюсти (1).
В данном электронном аксиографе все траектории записываются с помощью миниатюрных видеокамер, улавливающих движения специальных маркеров и/или с помощью датчиков положения: гироскопов и/или акселерометров.
Строение аксиографа:
1 - лицевая дуга - опорный элемент аксиографа, служит для крепления элементов аксиографа на голове человека, (представлены варианты для обозначения разных возможностей исполнения такого крепежа).
2, 3 - миниатюрные видеокамеры (2 или 4 камеры (разные комплектации устройства)
4 - челюсти пациента (верхняя и нижняя)
5 - прикусная вилка.
6 - маркеры, закрепленные на челюстях пациента (верхней и нижней, соответственно) с помощью прикусной вилки (по крайней мере по одному маркеру на каждой прикусной вилке). Могут содержать один и/или несколько акселерометров и/или гироскопов.
7 - датчики положения в лицевой дуге (один и/или несколько акселерометров и/или гироскопов)
В зависимости от решаемых задач в электронном аксиографе могут использоваться одна или несколько видеокамер, однотипных или отличных друг от друга по функциональным признакам, а также датчики для измерения положения в пространстве: акселерометры и/или гироскопы.
Маркер (графический маркер) представляет собой четкий контрастный объект, например: участок четкого контрастного изображения, объемный предмет, набор геометрических тел и/или других линий (черно-белый, черно-желтый, бело-красно-зеленый и т.п.), нанесенный на плоскую поверхность и/или кривую поверхность (например, часть сферы) и/или объемное тело (например, грань параллелепипеда).
Для получения данных о пространственном положении челюстей человека могут быть использованы установленные в маркерах датчики положения (см. выше), а также датчики положения установленные в лицевой дуге.
∧
В качестве датчика положения - акселерометра может быть использована модель акселерометра LSM303DLHC, выпускаемая компанией ST Microelectronics. Данная модель акселерометра измеряет ускорение сразу в 3 плоскостях (осях), существенной характеристикой этого акселерометра является диапазон измерений (мин. +/-2g (где g - единица измерения ускорения равная ~9,8 м/c2 (метров в секунду в квадрате), а также разрешение (мин. 1mg (милли g). Возможно применение (одного и более) одно или двух осевых акселерометров.
В качестве датчика положения - гироскопа может быть использована модель L3GD20 производства ST Microelectronics. Данная модель гироскопа позволяет измерять угловое отклонение сразу в 3 плоскостях (осях), существенной характеристикой этого гироскопа является диапазон измерений (мин. +/-250 градусов (угловых), а также разрешение (мин. 8,75 милли градусов (угловых)). Возможно применение одно или двухосевых гироскопов.
Для отслеживания траекторий движения челюстей (зубов, височно-нижнечелюстных суставов) могут быть задействованы видеокамеры одна или несколько.
Видеокамеры отслеживают перемещения маркеров. На основании данных полученных с видеокамер вычисляются траектории движения (перемещения) челюстей (зубов, ВНЧС).
Также при исследовании перемещений челюстей могут быть задействованы датчики положения находящиеся в маркерах, кроме того могут быть использованы датчики положения находящиеся в лицевой дуге. Данные получаемые с этих датчиков могут дать более точное вычисление траекторий движения челюстей, кроме того дать кардинально новую информацию о положении, ускорении, перемещении челюстей в пространстве.
Данное устройство закрепляется на голове пациента практически неподвижно, таким образом движения головы и ее положение не оказывают влияния на проходящие измерениям.
Данное устройство предназначено для регистрации движений нижней челюсти при полной амплитуде. Дополнительно расположенные видеокамеры на дуге предназначены для локальных сверхточных измерений начальных траекторий движений и конечных траекторий (когда зубные ряды начинают размыкаться и когда начинают смыкаться). Это предназначено для повышения точности измерений направленных на исследование начальных контактов и траекторий смыкания челюстей.
Размеры устройства позволяют его полностью разместить на голове пациента, тем самым устройство является мобильным, что не осложняет его транспортировку.
Отслеживания траектории движения челюстей человека решается следующим образом: миниатюрные видеокамеры, расположенные на лицевой дуге, следят за перемещением маркеров, закрепленных с помощью прикусных вилок к челюстям пациента. Положение маркера верхней челюсти считается точкой отсчета. Движение нижней челюсти измеряется по маркеру нижней челюсти относительно верхней. Т.к. измеряемое перемещение относительно, то в общем случае положение лицевой дуги не важно, также допустимы незначительные перемещения лицевой дуги на голове пациента во время проведения измерений (перемещения могут быть связаны с мимикой). Такие перемещения лицевой дуги не оказывают влияния на точность измерений.