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Die
Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Messverfahren zur
Dokumentation von Schädelformveränderungen
von Menschen.
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Schädelformveränderungen
werden in Syndrome eingeteilt, die für besondere Abnormitäten charakteristisch
sind und beruhen auf primären,
sekundären
und metabolischen Ursachen. Zu den primären Ursachen gehören alle
intrauterinen Vorgänge der
pränatalen
Anlage- bzw. Entwicklungsstörungen. Diese
pränatalen
primären
Prozesse, wie Chromosomendefekte und Störungen der Wachstumsanlage führen zu
direkter Fehlentwicklung der knochenbildenden Matrix, sodass bei
Chromosomendefekten der betreffenden Chromosomen sich Schädelformauffälligkeiten
ausbilden können,
die dann postnatal mit entsprechenden Messverfahren dokumentiert werden
können.
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Zu
den sekundären
Ursachen zählen
alle mechanischen Ursachen für
eine Schädelformveränderung.
Dabei können
Konstriktionen des kindlichen Schädels durch maternale Beckenausgangsverengungen
bzw. durch Fehllagen des Kindes in der späten Schwangerschaft auftreten.
Die dabei auftretenden Druckerhöhungen
verändern
die Überlappung der
Suturränder
und bremsen die periodische Trennung der Mikrospiculae. Eine verminderte
Expansion des Schädelinhalts
oder Störungen
der Schädelbasisentwicklungen
können
indirekt zu Nahtsynostosen führen.
Zerebrale Entwicklungsstörungen,
Hirnatrophie, frühkindliche
Meningitis und operative Eingriffe können den Wachstumsdruck des
Gehirns verringern. Dies verringert die Distraktion der Sutu ren
und macht frühzeitige
Fusionen möglich.
Nahtverschlüsse
des Schädels
können
auch auf Dysplasien der Schädelbasis
basieren, wobei die Fehlbildungen über veränderte Spannungsverhältnisse
der Dura und ihrer Duplikatoren auf die Karlotte übertragen werden.
Die Basisdeformierungen können
jedoch auch eine Folge der Synostose sein.
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Zu
den metabolischen Ursachen der Schädelformveränderungen gehören Hyperkalzämie, Hyperthyreose,
Hyperparathyreose, Hypophosphatasie, Rachitis, Mukopolysaccharidose
und Mukolipidose. Andere metabolische Ursachen der Schädeldeformation
beruhen auf teratogenen Substanzen, wie dem Antiepileptika Phenytoin
und der Valproinsäure, dem
Folsäureantagonist
Aminopergin, sowie auf Derivaten der Vitamin A-Säure. Ihre strukturellen und funktionellen
Einflüsse
können
die Entstehung einer Kraniosynostose und damit einer Schädelformveränderung
fördern.
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Um
derartige Schädelformveränderungen postnatal
zu dokumentieren und zu messen, werden in der Medizin verschiedene
Methoden, um den Schädel
zu scannen, eingesetzt. Um eine dreidimensionale Darstellung zu
erlangen, stehen in der Medizin mehrere Verfahren zur Verfügung. Ein
Lichtschnittverfahren, eine Streifenprojektion, eine Weißlicht-Interferometrie,
eine Lasermesstechnik sowie eine Magnetresonanztomographie bzw.
MRT (auch Kernspintomographie genannt) und eine Computertomographie
mittels Röntgenstrahlen
stehen dazu zur Verfügung.
Für die
Anwendbarkeit in der täglichen
Praxis sind jedoch diese dreidimensionalen Messtechniken insbesondere
für Säuglinge
und Kleinkinder zur Dokumentation von Schädelformveränderungen ungeeignet. Sie stellen
eine hohe Belastung für
das Kind in Form von Strahlen dar. Die Belichtungszeit ist zum Teil
zu lang für
einen Säugling oder
ein Kleinkind. Die An schaffungskosten der technischen Geräte sind
für eine
postnatale Dokumentation von Schädelauffälligkeiten
von Säuglingen
und Kleinkindern zu hoch. Auch die Kosten der Durchführung stehen
in keinem Verhältnis
zu der gewünschten Dokumentation
von Schädelformveränderungen
der Säuglinge
und Kleinkinder, um im frühen
Stadium des Wachstums und der Entwicklung Korrekturen rechtzeitig
vornehmen zu können.
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Schließlich sind
die technischen Geräte
für die
dreidimensionale Darstellung des Schädels für einen mobilen Einsatz ungeeignet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine geeignete Messmethode und eine Messvorrichtung
zu schaffen, um Schädelformveränderungen
zu dokumentieren, die praxisnah und mit geringem zeitlichem und
finanziellem Aufwand einsetzbar sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, die Entwicklung einer Messmethode zur Erkennung und
Dokumentation der morphologischen Schädelform und ihrer Veränderung
im Zeitablauf zu dokumentieren. Dabei soll die Messmethode den Ansprüchen des
Qualitätsmanagements
gerecht werden und die Möglichkeiten der
Dokumentation in der Osteopathie verbessern.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird eine
Messvorrichtung zur Dokumentation von Schädelformveränderungen von Menschen geschaffen.
Die Messvorrichtung weist einen ersten Speicher auf, der Speicherplätze zum
Speichern von Pixeldaten einer mittels Digitalkamera erfassten Gesichtsfront
eines Menschen besitzt. Die Messvorrichtung weist weiterhin einen Rechner
mit einem Re chenprogramm zum Berechnen von charakteristischen Winkelrelationen
und Längenproportionen
der Gesichtsfront auf.
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Mit
einem zweiten Speicher werden Speicherplätze zum Speichern von Pixeldaten
einer mittels Digitalkamera erfassten Schädeldeckenfront eines Menschen
bereitgestellt. Dazu weist der Rechner weitere Rechenprogramme auf,
die eine Symmetrieachse der gespeicherten Daten der Schädeldeckenfront
berechnen und vergleichend die Anzahl der Pixel beider Schädeldeckenfronthälften unter Spiegelung
der Pixeldaten der Schädeldeckenfront überlagern
und negative sowie positive Symmetrieabweichungen relativ zur Symmetrieachse
berechnen. Schließlich
weist die Messvorrichtung einen dritten Speicher auf, der Speicherplätze zur
Hinterlegung der Symmetrieabweichungen der Schädeldeckenfront und zur Hinterlegung
der charakteristischen Winkelrelationen und Längenproportionen der Gesichtsfront
aufweist.
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Diese
Vorrichtung hat den Vorteil, dass mit lediglich zwei digitalen Aufnahmen,
die einerseits kranial die Schädeldeckenfront
charakterisieren und andererseits ventral die Gesichtsfront kennzeichnen, ein
einfaches preiswertes Mittel zur Verfügung steht, die Schädelformation
eines Menschen kurzzeitig zu erfassen und auszuwerten. Die Anwendbarkeit
in der Praxis wird durch die mobile Einsetzbarkeit der Digitalkamera
und durch den geringen zeitlichen und finanziellen Aufwand begünstigt.
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Wenn
auch die Digitalkamera eine zentrische Projektion der Gesichtsfront
und Schädeldeckenfront
erfasst, sind dennoch die ventrale und kraniale Erfassung der Schädelform
nur geringfügig durch
die zentrale Projektion verzerrt, wenn der Abstand a zwischen Kamera
und Gesichtsfront und der Abstand b zwischen Kamera und Schädeldeckenfront
eine ausreichende Größe erreicht.
Diese Abstandsgröße liegt
bei > 1 m. Somit können eine
ventrale und eine kraniale Dokumentation mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung
gewonnen werden, ohne dass große
und spezielle Praxisräume
bereitgestellt werden müssen.
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Insbesondere
zur Dokumentation von Schädelformveränderungen
bei Säuglingen
und Kleinkindern ist diese Messvorrichtung geeignet. Denn im Gegensatz
zu alternativen Methoden wie beispielsweise der Röntgentomographie
arbeitet die erfindungsgemäße Messvorrichtung
nicht mit ionisierender Strahlung. Es muss also bei der Messung
keine hohe Strahlungsdosis in Kauf genommen werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die ersten und zweiten Speicher dynamische Zugriffsspeicher
(DRAMs). Diese haben den Vorteil, dass sie mit dem Rechner und den
dort vorgesehenen Rechenprogrammen in Wechselwirkung treten können und
eine Ausgabe erzeugen können,
die bereits eine Hinterlegung der Symmetrieabweichung der Schädelfront
und eine Hinterlegung der charakteristischen Winkelrelation oder
Längenproportionen der
Gesichtsfront ermöglichen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der dritte Speicher ein Langzeitspeicher und weist
einen Magnetspeicher, vorzugsweise FD (Floppy Disc), oder einen
optischen Speicher, vorzugsweise eine CD (Compact Disc) oder einen
elektronischen Speicher, vorzugsweise einen FMC (Flash Memory Chip)
auf. Diese Langzeitspeicher sind besonders für die Hinterlegung der Schädelformveränderungen
in der Gesichtsfront und in der Schädeldeckenfront geeignet. Die
hinterlegten Daten können
für einen
späteren
Vergleich mit zeitlich beispielsweise im Monats- oder Jahresabstand nachfolgen den
Erfassungen der Schädelformveränderungen
auch unter Berücksichtigung
zwischenzeitlicher medizinischer Behandlung der Schädelformveränderungen
herangezogen werden.
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Weiterhin
gehören
die Rechner der Messvorrichtung zu einem Mikroprozessor, der entsprechende
Auswerteprogramme besitzt, um die Symmetrieabweichungen der Schädeldeckenfront
und die Winkelrelationen sowie die Längenproportionen der Gesichtsfront
auszuwerten.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Anordnung eine Digitalkamera auf, in der
die drei Speicher und der Rechner voll integriert sind. Das hat
den Vorteil, dass damit ein Messgerät vorliegt, das preiswert herstellbar
ist und für
den speziellen Anwendungsfall von Schädelformveränderungen in räumlich begrenzter
Umgebung eingesetzt werden kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist die Messvorrichtung als Ausbaustufe einen Zusatzrechner
auf, der Schädelformveränderungen
eines Menschen in mehreren Altersstufen vergleicht. Dieser Zusatzrechner
kann ein Personal Computer (PC) in Form eines ortsgebundenen Standgerätes, eines
ortsungebundenen Notebooks und/oder eines handgehaltenen Laptops
sein. Damit wäre
es auf einfache Weise möglich,
die zeitliche Entwicklung in wöchentlicher,
monatlicher und/oder jährlicher
Folge zu dokumentieren und die Änderungen
und Teilerfolge der medizinischen Behandlung von Schädelformveränderungen
insbesondere bei Säuglingen
und Kleinkindern zu dokumentieren.
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Ein
Messverfahren zur Dokumentation von Schädelformveränderungen von Menschen weist
die nachfolgenden Verfahrensschrit te auf. Zunächst wird die Gesichtsfront
eines Menschen ventral mittels Digitalkamera erfasst. Anschließend werden
charakteristische Winkelrelationen und Längenproportionen der Gesichtsfront
berechnet. Außerdem
wird eine Schädeldeckenfront
eines Menschen kranial mittels der Digitalkamera erfasst. Zur Auswertung
wird eine Symmetrieachse der Schädeldeckenfront
zunächst berechnet
und anschließend
werden die beiden Schädeldeckenfronthälften unter
Spiegelung und Überlagerung
der erfassten Pixeldaten der Schädeldeckenfront
in Bezug auf die Symmetrieachse verglichen und überlagert. Dabei werden negative
und positive Symmetrieabweichungen relativ zur Symmetrieachse der
Schädeldeckenfront
erfasst.
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Schließlich werden
die Symmetrieabweichungen der Schädeldeckenfront und die charakteristischen
Winkelrelationen und Lageverhältnisse
der Gesichtsfront in einen Langzeitspeicher für zukünftige Vergleiche von Veränderungen
der Schädelformveränderungen
in mehreren Altersstufen des Menschen gespeichert.
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Dieses
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass eine Messmethode für die Osteopathie zur Verfügung steht,
die bei geringem zeitlichen und finanziellen Aufwand für jeden
Säugling
angewandt werden kann. Bei einer Feststellung von Anomalien des
Schädels
können
die einmal erfassten Daten in zeitlicher Folge mit späteren Daten
verglichen werden, um Fortschritte in der Osteopathie zu überprüfen und
zu dokumentieren. Das Verfahren hat darüber hinaus den Vorteil, dass
die Auswertung der kranialen und ventralen digitalen Daten weitestgehend automatisch
erfolgt und dennoch die Möglichkeit
besteht, Justagen vorzunehmen beispielsweise bei der Festlegung
der Symmetrieachse oder der Festlegung der Schädeldeckenumrisse im Rahmen
der Auswertung der digitalen Bilder.
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Auch
bei der Auswertung des ventralen Abbildes der Gesichtsfront kann
nach einem Markieren markanter Fixpunkte im Gesicht des Menschen
die Berechnung charakteristischer Winkelrelationen und Längenproportionen
automatisch mithilfe des Mikroprozessors erfolgen.
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Dazu
wird vorzugsweise beim Berechnen charakteristischer Winkelrelationen
zunächst
eine Mittelkennlinie der Gesichtsfront definiert, die als Gerade
durch einen Oberlippenmittelpunkt und einen Nasenwurzelmittelpunkt
gebildet wird. Bei der Wahl dieser beiden Fixpunkte in einer Ventralaufnahme stehen
dem Mediziner wegen der Weichteilummantelung keine direkten knöchernen
Bezugspunkte zur Verfügung.
Dennoch scheinen zur Definition der Mittellinie der Nasenwurzelmittelpunkt
und der Oberlippenmittelpunkt Fixpunkte darzustellen, die im direkten
Bezug zu dem Knochenaufbau des Kopfes des Menschen stehen.
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Zum
Berechnen einer charakteristischen Winkelrelation wird ferner eine
Augenlinie definiert, die eine Gerade durch die inneren Augenwinkel
bildet, wobei als eine erste Winkelrelation der Gesichtsfront der
Winkel zwischen Mittelkennlinie und Augenkennlinie definiert wird
und die Winkelabweichung von einem idealen 90° Winkel der beiden Kennlinien durch
den Rechner erfasst wird. Auch für
die Augenkennlinie ist die Wahl des Fixpunktes eine kritische Maßnahme jedoch
scheint es sinnvoller, die inneren Augenwinkel für diese Augenkennlinie zu verbinden, als
die äußeren Augenwinkel,
da der Bezug der inneren Augenwinkel zu dem Knochenaufbau des Kopfes enger
ist als bei den äußeren Augenwinkeln.
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Zum
Berechnen einer weiteren charakteristischen Winkelrelation wird
die Winkelabweichung von einem idealen 90° Winkel der Mittelkennlinie
zu einer Mundlinie erfasst, wobei als Mund kennlinie eine Verbindungsgerade
durch die Mundwinkel definiert wird. Dabei wird vorausgesetzt, dass
die Mundwinkel Fixpunkte sind, die in engem Zusammenhang mit dem Aufeinanderliegen
von Unterkiefer und Oberkiefer stehen, sodass als Mundkennlinie
ein deutlicher Bezug zu dem oberen feststehenden Schädelknochen der
Gesichtsfront möglich
ist.
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Zum
Berechnen einer weiteren charakteristischen Winkelrelation wird
vorzugsweise die Winkelabweichung von einem idealen 90° Winkel der
Mittelkennlinie zu einer Ohrenkennlinie der Gesichtsfront erfasst.
Dabei wird als Ohrenkennlinie der Gesichtsfront eine Verbindungsgerade
durch die Flächenschwerpunkte
der Projektion der Ohrmuscheln in die Gesichtsfrontebene definiert.
Eine derartige Ohrenkennlinie ist problematischer in ihrem Bezug
zu dem Schädelaufbau
als eine Augenkennlinie oder eine Mundkennlinie, dennoch kann in
einigen Fällen
auch mit der Ohrenkennlinie eine Fehlbildung oder Schädelformveränderung
dokumentarisch festgehalten werden.
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Zum
Berechnen einer charakteristischen Längenproportion der Gesichtsfront
werden die Abstände
der inneren Augenwinkel zu der Mittelkennlinie erfasst und in Relation
gesetzt. Weitere charakteristische Längenproportionen der Gesichtsfront
können
durch die Abstände
der Mundwinkel zu der Mittelkennlinie erfasst und in Relation gesetzt
werden. Die Berechnung der Längenproportionen
für die
Abstände
der Flächenschwerpunkte
der Ohrmuscheln zu der Mittelkennlinie kann in einigen Fällen vor
Vorteil sein.
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Zum
Berechnen von negativen und positiven Symmetrieabweichungen relativ
zur Symmetrieachse der Schädeldeckenfront
werden die Abstände
zwischen einem Schädeldeckenumriss
und der Symmetrieachse auf Vermessungslinien senkrecht zur Symmetrieach se
erfasst und evtl. mit Vorzeichen versehen. Dabei werden die Schädeldeckenumrisse
einer Schädeldeckenhälfte der
Symmetrieachse gespiegelt, sodass ein symmetrisches Bild entsteht,
dass die Abweichungen von der Symmetrie des realen Schädeldeckenumrisses
hervorhebt. Die Vermessungslinien sind dabei ein Hilfsmittel, um
in vorteilhafter Weise den Rechenaufwand zu begrenzen und können in
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung als die Strecke von der Vorderseite bis zur Rückseite
des Kopfes in 10 gleiche Teile unterteilend für eine erste Näherung der
Schädelformveränderungen
ausgeführt
werden. Für
genauere Untersuchungen kann der Abstand zwischen den Vermessungslinien
die senkrecht zur Symmetrieachse einzuordnen sind beliebig bis hinunter
zu einer Pixelbreite verkleinert werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird als Schädeldeckensymmetrieachse
eine Gerade definiert, welche die Projektion der Nasenspitze des
Menschen in die Schädeldeckenfrontebene
miterfasst, sodass die Gerade durch die Nasenspitze verläuft und
im Bereich der Schädeldecke
wird die Schädeldeckensymmetrieachse
derart berechnet, dass die Summe der Pixel innerhalb des Schädeldeckenumrisses
durch die Schädeldeckensymmetrieachse
halbiert wird. Mit dieser Festlegung der Schädeldeckensymmetrieachse wir
in vorteilhafter Weise eine Normierung für das Vermessen von Symmetrieabweichungen
in der Schädeldeckenfront
bereitgestellt.
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Eine
weitere Schädelformveränderung
kann in Form von einer Winkelabweichung von einem idealen 90° Winkel zwischen
der Schädeldeckensymmetrieachse
und einer Ohrenkennlinie der Schädeldeckenfront
erfasst werden. Dabei wird als Ohrenkennlinie der Schädeldeckenfront
die Verbindungsgerade durch die Flächenschwerpunkte der Projektion
der Ohrmuscheln in die Schädeldeckenfrontebene
definiert. Während
für die
Gesichtsfront die Ohrenkennlinie relativ kritisch ist, bedeutet
die Ohrenkennlinie für
die Beurteilung der Schädeldeckenanomalie
eine weitere hilfreiche Kennzeichnung.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beifügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt
eine Prinzipskizze einer Messvorrichtung einer Ausführungsform
der Erfindung zur Erfassung von Schädelformveränderungen;
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2 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild der Messvorrichtung gemäß 1;
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3 zeigt
schematisch eine Gesichtsfront mit Fixpunkten und Kennlinien zur
Berechnung der Schädelformveränderungen;
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4 zeigt
schematisch eine Erfassung einer Winkelabweichung zwischen Mittelkennlinie
und Augenkennlinie in der Gesichtsfront;
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5 zeigt
schematisch eine Schädeldeckenfront
mit einer ermittelten Symmetrieachse;
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6 zeigt
schematisch eine Schädeldeckenfront
mit Spiegelung an der Symmetrieachse und Überlagerung des Spiegelbildes;
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7 zeigt
schematisch eine Schädeldeckenfront
mit Vermessungslinien zur Erfassung von Symmetrieabweichungen.
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1 zeigt
eine Prinzipskizze einer Messvorrichtung 1 zur Erfassung
von Schädelformveränderungen
von Menschen, insbesondere von Säuglingen
und Kleinkindern. Dazu ist im Abstand a, der größer als 1 m ist, eine Digitalkamera 2 angeordnet,
die ventral den Kopf 34 eines Säuglings oder Kleinkindes mit
seiner Gesichtsfront 8 digital erfasst. Durch den Abstand
a wird gewährleistet,
dass die Zentralprojektion der Digitalkamera 2 einer Parallelprojektion
nahe kommt. Je größer das
Verhältnis
zwischen dem Abstand a und der Höhe
h der Gesichtsfront 8 ist, umso geringer wird der Abbildungsfehler
der Zentralprojektion gegenüber
der Parallelprojektion. Wenn dieses Verhältnis 5 bis 10 ist, wird der
Abbildungsfehler vernachlässigbar
gering.
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Ein
derartiges Ventralfoto des Gesichts des Menschen genügt, um eine
Mittelkennlinie zu definieren, die eine Gerade durch zwei Fixpunkte
darstellt, wobei als Fixpunkte der Mittelpunkt der Nasenwurzel und
der Mittelpunkt der Oberlippe definiert werden. Die dazu im Idealfall
senkrecht angeordneten Augenkennlinien und Mundkennlinien werden
bei der Projektion des Gesichts in die aufzunehmende Gesichtsfront 8 in
keiner Weise verzerrt.
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In
dieser Ausführung
der Erfindung wurde eine Digitalkamera 2 des Typs Kodak
Easy Share LS443 mit einer Auflösung
von 4,0 Megapixel eingesetzt. Die Bildauflösung beträgt bei dieser Digitalkamera 2 2488 × 1632 Pixel.
Ferner besitzt die Digitalkamera 2 einen 10-fachen Zoom,
der sich wiederum aus einem 3-fachen optischen Zoom und einem 3,3-fachen
digitalen Zoom zusammensetzt. Die Brennweite des Objektes beträgt 35 bis
105 mm, und der Schärfebereich
ist 0,6 m bis unendlich. Im Makromodus ist der Abstandsbereich 13
cm. Die Bilderfassung und damit die Pixeldaten werden im JPEG-Format
gespeichert.
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Die
gleiche Digitalkamera 2 wird bei der Messvorrichtung 1 auch
für eine
kraniale Aufnahme der Schädeldeckenfront 9 eingesetzt
und auch hier werden die Fehler der Aufnahme durch die Zentralprojektion
der Digitalkamera 2 vernachlässigbar klein, wenn das Verhältnis des
Abstandes b zwischen Digitalkamera 2 und Schädeldeckenfront
und der Breite w der Schädeldeckenfront 9 zwischen
5 und 10 beträgt.
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2 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild der Messvorrichtung 1 gemäß 1.
Die digitale Kamera 2 erfasst zunächst die Gesichtsfront und
gibt die Pixeldaten über
die Datenleitung 36 an den Hauptspeicher 41, der
durch eine doppelpunktierte Linie gekennzeichnet ist. Der Hauptspeicher 41 weist einen
ersten Speicher 3 mit Speicherplätzen zum Speichern von Pixeldaten
der mittels der digitalen Kamera 2 erfassten Gesichtsfront
eines Menschen auf. Ferner weist der Hauptspeicher 41 einen
zweiten Speicher 4 auf, der Speicherplätze zum Speichern von Pixeldaten
einer der mittels der Digitalkamera 2 erfassten Schädeldeckenfront 9 eines
Säuglings oder
Kleinkindes aufweist. Ein elektronischer Schalter 35 in
dem Hauptspeicher 41 liefert die Daten der digital erfassten
Gesichtsfront über
die Datenleitung 37 zum ersten Speicher 3. Für ein Erfassen
der Daten der Schädeldeckenfront
liefert der elektronische Schalter 35 innerhalb des Hauptspeichers 41 die
Daten über
die Datenleitung 38 zum zweiten Speicher 4.
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Von
dort aus werden die Daten weitergeleitet zu einem Mikroprozessor 42,
der durch eine dreifach punktierte Linie gekennzeichnet ist und
unterschiedliche Rechenprogramme aufweist. Dabei wertet ein erster
Rechner 5 die über
die Daten leitung 39 übermittelten
Daten der digital erfassten Gesichtsfront aus, indem mithilfe der
Rechnerprogramme des Rechners 5 charakteristische Winkelrelationen
und Längenproportionen
der Gesichtsfront berechnet werden. Ein zweiter Rechner 6 des
Mikroprozessors 42 empfängt über die
Datenleitung 40 die Daten der Schädeldeckenfront. Der zweite
Rechner 6 weist Rechnerprogramme auf, die eine Symmetrieachse der
gespeicherten Pixeldaten der Schädeldeckenfront
berechnen und die Anzahl der Pixel beider Schädeldeckenfronthälften vergleichen.
Außerdem berechnen
die Rechenprogramme des zweiten Rechners 6 unter Spiegelung
der Pixeldaten der Schädeldeckenfronthälften Symmetrieabweichungen
relativ zu der Symmetrieachse.
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Die
erfassten Kenndaten der Gesichtsfront werden über die Datenausgangsleitung 43 einem dritten
Datenspeicher 7 zugeleitet und die erfassten und berechneten
Symmetrieabweichungen der Schädeldeckenfront
werden über
die Datenausgangsleitung 44 an den Datenspeicher 7 weitergeleitet,
wobei der Datenspeicher 7 ein Langzeitspeicher ist, der
in dieser Ausführungsform
der Erfindung einen FMC (flash memory chip) aufweist. Sowohl der Hauptspeicher 41 als
auch der Mikroprozessor 42 sind integral in der digitalen
Kamera 2 angeordnet. Der Langzeitspeicher 7 kann
hingegen von der digitalen Kamera 2 abgezogen werden und über entsprechende
Anschlüsse
mit einem Zusatzrechner 14 verbunden werden. Andererseits
ist es auch möglich, dass
lediglich die digitalen Aufnahmen der Gesichtsfront und der Schädeldeckenfront
in dem Langzeitspeicher 7 gespeichert werden, der damit
die Funktion des Hauptspeichers 41 übernimmt.
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Nach
Erfassung der Gesichtsfront und der Schädeldeckenfront durch den dritten
Speicher 7 kann dieser mit einem Zusatz rechner 14 verbunden werden,
der ein PC (Personal Computer) ist. In dieser Ausführungsform
der Erfindung ist der Zusatzrechner 14 ein Notebook. Dieses
Notebook verfügt über eines der
Betriebsprogramme Windows 98, 98 SI, 2000, ME oder XP. Der Mikroprozessor
weist eine Schaltfrequenz von 233 MHz oder höher auf. Ferner verfügt er über einen
RAM-Speicher von mindestens 64 MB, vorzugsweise 128 MB. Um eine
Vielzahl von Symmetrieabweichungen von Schädelformveränderungen speichern zu können, weist
der Festplattenspeicher freie Speicherplätze in der Größenordnung
von 200 MB auf. Außerdem
verfügt
das Notebook über
ein CD-ROM-Laufwerk und über
einen USB-Anschluss und besitzt einen Farbmonitor als Display mit
mindestens 800 × 600
Pixeln. Mit diesem Zusatzgerät
für die
Messvorrichtung 1 wird die Auswertung der Gesichtsfront
und der Schädeldeckenfront
zur Feststellung von Schädelauffälligkeiten
vereinfacht. Als Software kann Grafik-Works 5.0 von DataBecker eingesetzt
werden.
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3 zeigt
schematisch eine Gesichtsfront 8 mit Fixpunkten und Kennlinien
zur Berechnung der Schädelformveränderungen.
Dazu werden als Fixpunkte für
die Mittelkennlinie 20 der Gesichtsfront 8 ein
Punkt in Augenhöhe
mit dem Mittelpunkt 19 der Nasenwurzel festgelegt und ein
Fixpunkt im Mundbereich als Mittelpunkt 18 der Oberlippe
gekennzeichnet. Die Mittelkennlinie 20 durch die beiden
Fixpunkte 18 und 19 teilt die Gesichtsfront 8 in
zwei Hälften. Ferner
wird die Gesichtsfront 8 dadurch charakterisiert, dass
eine Augenkennlinie 23 und eine Mundkennlinie 24 definiert
werden.
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Die
Augenkennlinie 23 ist dabei eine Gerade durch die Fixpunkte 21 und 22,
welches die Punkte der Innenwinkel der Augen sind. Die Mundkennlinie 24 wird
durch die Fixpunkte 25 und 26 gekennzeichnet,
welche die Außenwinkel
des Mundes um fassen. Bei der hier gezeigten Gesichtsfront 8 eines
Kleinkindes verlaufen die Augenkennlinie 23 und die Mundkennlinie 24 in
Bezug auf die Mittelkennlinie 20 nicht rechtwinklig. Vielmehr
ist der Winkel zwischen Mittelkennlinie und Augenkennlinie α mit 89,3° kleiner
als 90°,
und der Winkel β mit
87,2° zwischen
Mittelkennlinie 20 und Mundkennlinie 24 ist ebenfalls
kleiner als der ideale Winkel von 90°.
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Diese
Schiefstellung in der Gesichtsfront 8 kann auch durch einen
einzigen Differenzwinkel gekennzeichnet werden, bei dem der Winkel
zwischen Augenkennlinie 23 und Mundkennlinie 24 angegeben wird,
der in diesem Beispiel 2,3° beträgt. Eine
derartige Asymmetrie des Gesichts kann für die spätere Entwicklung Probleme insbesondere
für die
Zahn- und Gebissentwicklung bedeuten. Speziell für die Zahnmedizin wäre es wichtig,
dass der Schädel schon
im Säuglingsalter
von Mobilitätseinschränkungen
des Gewebes befreit wird, da der ganze orofaciale Gewebsbereich
ab der ersten Stunde in Form von Schreien, Saugen und späterem Essen
von Brei und fester Nahrung trainiert wird.
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Je
länger
jedoch der Körper
in einer asymmetrischen Stellung, wie sie hier mit 3 gezeigt wird,
oder in einem Spannungszustand trainiert bzw. die Muskulatur benutzt
wird, desto stärker
ist dieses Bewegungsmuster im Gewebe und im Nervensystem gespeichert
und die Muskulatur auf diese Asymmetrie trainiert. Auf dieser nicht
korrigierten Asymmetrie würde
dann später
in der sensomotorischen Entwicklung des Kindes weiter aufgebaut.
Dieses kann die spätere
Ausbildung von kieferfehlstellungsbedingten Sprachentwicklungsstörungen oder
ein Zervikalsyndrom im Kinder- und Jugendalter verursachen, sodass
dann kostspielige kieferorthese Versorgungen notwendig werden, die
jedoch durch frühzeitige
Erfassung, Dokumentation und Behandlung von Schädelformveränderungen vermieden oder doch
in ihrer Häufigkeit
reduziert werden können.
Von dieser Problematik ist nicht allein die Zahnmedizin betroffen, sondern
auch die Allgemeinmedizin, die Orthopädie, die Kinderheilkunde, die
Augenheilkunde, die Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde sowie die Osteopathie.
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Somit
erscheint die frühzeitige
Erfassung mithilfe der erfindungsgemäßen Messvorrichtung der Gesichtsfront 8 und
der Schädeldeckenfront
für Kinderärzte, Zahnmediziner,
Kieferorthopäden,
Augenärzte,
Orthopäden,
Allgemeinmedizinern, Hebamen, Chirurgen, Gynäkologen und Neurochirurgen
von entscheidender Bedeutung. Um die unterschiedlichen medizinischen
Fakultäten
auf ein einheitliches Beurteilungskriterium von Schädelformveränderungen
zu führen,
wäre es
sinnvoll, die Kennlinien der Gesichtsfront 8 und die Merkmale,
die sich mit der Schädeldeckenfront
erfassen lassen, zu normieren. Dabei können auch weitere und andere
Kennlinien eine Berücksichtigung
finden, wie bspw. eine Ohrenkennlinie, die in der Gesichtsfront 8 als
Gerade zwischen den Flächenschwerpunkten
der projizierten Ohrmuscheln in die Gesichtsfront 8 definiert
werden kann. Bei der hier gezeigten Gesichtsfront 8 kann ohne
rechtzeitige Behandlung im Rahmen der Osteopathie die Asymmetrie
im Laufe der Entwicklung des Kindes noch weiter vergrößert werden,
sodass die Probleme in der Entwicklung statt abzunehmen sogar noch
zunehmen.
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4 zeigt
schematisch eine Erfassung einer Winkelabweichung zwischen Mittelkennlinie 20 und
Augenkennlinie 23 in der Gesichtsfront 8. Dazu wird
in 4 ein digitales Pixelfeld 45 gezeigt,
sodass zwischen den inneren Augenwinkeln 21 und 22 siebenundzwanzig
Pixel erfassbar sind, die bei diesem Messbeispiel exakt in einer
Reihe auf der Augenkennlinie 23 liegen. Die Mittelkennlinie 20 zeigt jedoch
eine Neigung, die nicht dem 90°-Winkel
entspricht, sondern einen Winkel α in
einem Pixelverhältnis
von 1 zu 8 kennzeichnet, der eine Winkelabweichung von dem idealen
90°-Winkel
definiert. Die Winkelabweichung der Augenkennlinie 23 zu
der Mittelkennlinie 20 lässt sich leicht aus dem Pixelverhältnis 1
zu 8 ermitteln und kann gespeichert werden.
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5 zeigt
schematisch eine Schädeldeckenfront 9 mit
einer ermittelten Symmetrieachse 10. Die Ermittlung der
Symmetrieachse 10 in der Schädeldeckenfront 9 ist
nicht so einfach, wie die Ermittlung der Winkelabweichungen der
Gesichtsfront. Die Symmetrieachse 10 soll zwei Bedingungen
erfüllen; einmal
soll sie in dieser Ausführungsform
der Erfindung durch die Projektion der Nasenspitze 33 in
die Schädeldeckenfrontebene
als ein erster Fixpunkt verlaufen und der weitere Verlauf der Symmetrieachse 10 soll
durch Summation der Pixelpunkte innerhalb eines Schädeldeckenumrisses 31 bestimmt werden,
wozu die Summe dieser Pixelpunkte innerhalb des Schädeldeckenumrisses 31 halbiert
wird und somit Schädeldeckenfronthälften 11 und 12 ermittelt
werden.
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Der
Schädeldeckenumriss 31 kann
bei behaarten Säuglingen
und Kleinkindern durch entsprechendes Anlegen der Haare an die Kopfhaut
relativ eindeutig festgelegt werden. In 5 ist der
Schädeldeckenumriss 31 und
die ermittelte Symmetrieachse 10 dargestellt. In einigen
Anwendungsfällen
erscheint es sinnvoll, zusätzlich
eine Ohrenkennlinie 27 der Schädeldeckenfront 9 zu
definieren, die durch die Projektion der Schwerpunkte 28 der
Ohrmuscheln 29 und 30 in die Schädeldeckenfrontebene 9 ermöglicht wird.
Dieser Winkel γ zwischen
der Symmetrieachse 10 und der Ohrenkennlinie 27 kann
auf zusätzliche Schädelasymmetrien
hinweisen.
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6 zeigt
schematisch eine Schädeldeckenfront 9 mit
Spiegelung des Schädeldeckenumrisses 31 an
der Symmetrieachse 10 und Überlagerung des Spiegelbildes.
Die Schädeldeckenfläche in der
Schädeldeckenfront 9 ist
wie in 5 auch in der Darstellung der 6 schraffiert,
während
die Fläche der
spiegelsymmetrischen Umrisse nicht schraffiert ist. Somit ergeben
sich Symmetrieabweichungen 16 und 17, die keine
Schraffur aufweisen. Die Pixel dieser Symmetrieabweichungsflächen 16 und 17 können ausgezählt werden
und als Maß für die Schädelformveränderung
in dem Langzeitspeicher gespeichert werden. Eine weitere Möglichkeit
der Speicherung der Symmetrieabweichungen 13 wird mit 7 gezeigt.
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7 zeigt
schematisch eine Schädeldeckenfront 9 mit
Vermessungslinien 32 zur Erfassung von Symmetrieabweichungen 13.
Dazu werden die Messungslinien 32 äquidistant und rechtwinklig
zu der Symmetrieachse 10 angeordnet und die Anzahl der
Pixel gezählt,
die auf den Vermessungslinien 32 in den Bereichen, welche
die Symmetrieabweichungen 16 und 17 kennzeichnen,
gezählt.
Bei diesem Verfahren wird die Schädelformveränderung durch weniger Pixel
gekennzeichnet als im obigen Beispiel der 6, solange
der Abstand zwischen den Vermessungslinien 32 größer ist
als eine Pixelbreite.
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In
dieser Ausführungsform
der 7 ist der Abstand zwischen den Vermessungslinien 32 jeweils 10
mm. Mit diesem Messverfahren und der Erfassung und Dokumentation
der Schädelformveränderungen
kann Säuglingen
und Kindern durch osteopathische Behandlung mithilfe der Ausgleichungen
der Schädelstrukturen
geholfen werden, Probleme wie 3-Monats-Koliken, Schlafstörungen,
Trinkprobleme, Schreiphasen und im späteren Alter Kopfschmerzen eventuell
zu ersparen. Da spätestens
8 bis 12 Wochen postnatal die spontanen Rückbildungen der Schädelformveränderungen
eines Säuglinge
bzw. eines Kleinkindes abgeschlossen sind, erscheint es sinnvoll,
diese Schädelformveränderungen
bereits in einem sehr frühen
Stadium festzustellen, und bereits nach zwei Wochen durch entsprechende
Osteopathie medizinisch zu behandeln.
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Dabei
kann die erfindungsgemäße Messvorrichtung
und das erfindungsgemäße Messverfahren entsprechende
Hilfestellungen leisten und kann die Heilungsfortschritte dokumentieren.
Darüber
hinaus kann mithilfe der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und des
erfindungsgemäßen Messverfahrens unmittelbar
nach der Geburt entschieden werden, ob die Schädelformation zu behandelnde
Schädelauffälligkeiten
zeigt oder nicht. Die bisherigen groben Messverfahren, mit einem
flexiblen Massband von Nasenspitze zum Stirnansatz oder vom Kinn
zum Hinterschädel
oder von Ohrmuschel zu Ohrmuschel zu messen, sind hinreichend ungenau
für die
Beurteilung von Schädelformveränderungen
und sollten nicht weiter eingesetzt werden. Mit den hier aufgezeigten
Ausführungsbeispielen
kann gezeigt werden, dass eine Normierung von Kennlinien und Symmetrieabweichungen
ein sinnvolles Mittel ist, um rechtzeitig Schädelformveränderungen zu erkennen und zu
behandeln.