DE2825204A1

DE2825204A1 - Vorrichtung zur dreidimensionalen erfassung und aufzeichnung der bewegung des unterkiefers, insbesondere der kiefergelenke eines patienten

Info

Publication number: DE2825204A1
Application number: DE19782825204
Authority: DE
Inventors: Hans Henning Dr Ohlrogge
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1978-06-08
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2825204C2

Description

Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung und Auf-
zeichnung der Bewegung des Unterkiefers, insbesondere der Kiefergelenke eines Patienten Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung und Aufzeichnung der Bewegung des Unterkiefers, insbesondere der Kiefergelenke (Kondylen) eines Patienten.
Für bestimmte diagnostische Zwecke, z.B. um Aussagen über die Okklusion zwischen Unterkiefer- und Oberkieferzähnen eines Patienten machen zu können, bedient man sich sogenannter Artikulatoren. Mit solchen Geräten kann nen anhand von Gebißmodellen außerhalb des Patientenmundes die Öffnungs- und Schließbewegungen des Unterkiefers um die Kiefergelenkscharnierachse und die Kiefergrenzbewegungen simuliert werden. Man unterscheidet im wesentlichen zwischen sogenannten teiljustierbaren Artikulatoren mit Checkbißeinstellung und sogenannten volljustierbaren Artikulatoren mit pantographischer Be- wegungsaufzeichnung. Mit den teiljustierbaren Artikulatoren erhält man im wesentlichen nur Momentanaufnahmen von der Kondylenbewegung; die damit gewonnenen Informationen reichen aber für einen Großteil der Behandlungsfälle aus. Die volljustierbaren Artikulatoren geben dagegen einen exakten Ablauf der Kiefergrenzbewegung wieder.Sie sind deshalb u.a.bei all jenen Rekonstruktionen angezeigt, bei denen aufgrund des Ausgangsbefundes sämtliche Bezugspunkte verlorengegangen sind oder entfernt werden müssen. Wenngleich zwar die volljustierbaren Artikulatoren exaktere Ergebnisse liefern, so erfordern sie im Gegensatz zu den teiljustierbaren oder Mittelwertartikulatoren ein erheblich aufwendigeres Einstellverfahren.
Um die Kieferbewegung im Artikulator simulieren zu können, ist es zunächst notwendig, die Position und Bewegung des Unterkiefers gegenüber dem Oberkiefer am Patienten festzustellen. Hierzu sind spezielle, am Patienten anlegbare Vorrichtungen, in der Fachsprache auch pantographische Aufzeichnungsgeräte genannt, bekannt, die im wesentlichen aus einem Oberrahmen, der oberhalb des Unterkiefers am Patienten befestigt wird und einem Unterrahmen, der über eine geeignete Bißgabel am Unterkiefer des Patienten befestigt wird, bestehen.
Am Gestänge des Oberrahmens sind im Bereich der Kiefergelenke (Kondylen) beidseitig der Gesichtshälfte Aufzeichnungsplatten vorhanden, auf die jeweils ein am Unterrahmen befestigter Schreibstift drückt. Bekannte Vorrichtungen dieser Art sind relativ kompliziert aufgebaut und erfordern bezüglich der Fixierung und Einstellung am Patienten und bei der Übertragung auf den Artikulator relativ viel Zeit.
Um nun entscheiden zu können, ob für eine Rekonstruktion im Modell das eingangs genannte, sehr arbeits-und zeitintensive Verfahren im volljustierbaren Artikulator erforderlich ist oder die Verwendung eines teiljustierbaren Artikulators ausreicht, muß nun jedes Mal das Meßverfahren mit den relativ aufwendigen pantographischen Aufzeichnungsgeräten am Patienten durchgeführt werden, was neben dem zeitlichen Aufwand auch eine erhöhte Patientenbelastung bedeutet. Außerdem kann es vorkommen, daß man nach einer solchen aufwendigen pantographischen Aufzeichnung feststellt, daß dabei die ermittelten Bewegungskurven für eine Nachahmung im teiljustierbaren Artikulator zwar geeignet sind, daß aber ein einfacheres Meßverfahren, z.B. mit Checkbißeinstellung, ausgereicht hätte.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung anzugeben, mit der es möglich ist, die Kieferbewegung analog der Pantographie rascher und mit geringerer Patientenbelastung darzustellen, so daß dadurch auch eine rasche Vorabfeststellung getroffen werden kann, welcher Registrieraufwand (ob Verwendung eines einfachen teiljustierbaren oder eines aufwendigen volljustierbaren Artikulators) für den betreffenden Patienten in Frage kommt. Die mit der Meßvorrichtung zu erzielenden Ergebnisse sollen trotz der vereinfachten Durchführmöglichkeit dennoch möglichst exakte, den wirklichen Verhältnissen am Patienten nahekommende Ergebnisse mit möglichst geringer Verfälschung durch die Meßanordnung selbst, z.B. infolge zu hohen Gewichts, Bißsperre od.dgl., erzielt werden können. Außerdem sollen mit der Meßvorrichtung Einstellwerte für bereits vorhandene oder neu zu schaffende Artikulatoren ermittelt werden können.
Das gestellte Ziel wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung erreicht, die gekennzeichnet ist durch einen am Unterkiefer des Patienten befestigbaren, zu beiden Seiten des Patientenkopfes bis zu den Kondylen sich erstreckenden bügelförmigen Rahmen, an dessen Enden angeordnete, vorzugsweise auf der Scharnierachse liegende Signalgeber, mit denen korrespondierende und in bzw.
parallel zu den drei zueinander senkrechten Ebenen (horizontal, frontal und sagittal) des Schädels in einem Abstand an einem gegen den Unterkiefer ortsfesten Halterungsteil angeordnete Signalaufnehmer sowie eine mit den Signalaufnehmern verbundene elektrische Signalauswert- und Indikatoreinrichtung.
Ein wesentlicher Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß relativ rasch und ohne große Patientenbelastung eine Darstellung der Kiefergrenzbewegungen analog der Pantographie möglich ist, wobei anhand der Aufzeichnungen (Seitenansicht und Draufsicht auf die Kondylenbahn) rasch ein Urteil darüber gefällt werden kann, welcher Registrieraufwand bei dem zu untersuchenden Patienten getroffen werden muß. Außerdem kann die vorher lokalisierte Scharnierachsenposition nochmals genau überprüft werden. Des weiteren ist eine ausreichend gute diagnostische Betrachtung pathologischer Bewegungsabläufe möglich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 wesentliche Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schaubildlicher Darstellung, Fig. 2 ein Teil der Vorrichtung auf einem zahnärztlichen Patientenstuhl befestigt, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Einrichtung zur Auswertung und Indikation der mit der Vorrichtung gewonnenen Meßwerte, Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel für einen Signalaufnehmer.
Die Fig. 1 zeigt einen wesentlichen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schaubildlicher Darstellung. Am Unterkiefer 1 eines Patientenkopfes 2 ist ein bügelförmiger starrer Rahmen 3 befestigt, dessen Schenkelenden 4 sich bis zum Bereich der'Kondylen 5 des Unterkiefers 1 erstrecken. Der bügelförmige Rahmen hat eine feste Breite, so daß dieser sehr leicht in Position gebracht werden kann, und zwar dergestalt, daß die Enden der Schenkel rechts und links gleichweit von den Scharnierachsenpunkten (Hautdurchtrittspunkte der Scharnierachse am Patientenkopf) entfernt sind. Der Mittelpunkt der Kugeln liegt dabei auf der Scharnierachse (Pos. 7) der Kiefergelenke. An den Enden des Rahmens 3 sind kugelförmige Signalgeber 6 angeordnet, die jeweils durch den Mittelpunkt der Kugel gehende und in Richtung der Scharnierachse 7 weisende Markierungsstifte 8 aufweisen.
Der bügelförmige Rahmen 3 ist in einem Mehrfachgelenk 9 verschiebbar gehaltert, an dem wiederum eine Bißgabel 10 längsverschiebbar gehaltert ist. Die Bißgabel 10 weist eine auf die Zahnreihe des Unterkiefers 1 auflegbare vakuumtiefgezogene Schiene 11 auf, welche aufgrund der geringen Wandstärke im Bereich der Zahnkauflächen einen exakten Ablauf einer frontzahngeführten Gelenkbewegung gestattet, die den natürlichen Verhältnissen sehr nahe kommt.
Das Mehrfachgelenk 9 besteht, wie dargestellt, aus zwei Teilen, die vorteilhafterweise noch um eine vertikale Achse drehbar sind, so daß der bügelförmige Rahmen 3 so ausgerichtet werden kann, daß die kugelförmigen Signalgeber 6 auf die Scharnierachse 7 genau ausgerichtet werden können.
Beidseitig des Patientenkopfes 1 und in einem freien Abstand zu den kugelförmigen Signalgebern 6 sind Signalaufnehmer 12 bis 14 angeordnet, die zusammen mit den Signalgebern 6 ein berührungsloses Aufnehmen der Bewegung der Achsenendpunkte des Unterkiefers ermöglichen.
Die Signalaufnehmer 12 bis 14 enthalten jeweils senkrecht zueinander stehende und parallel zu der horizontalen, frontalen und sagittalen Schädelebene verlaufende, elektrisch leitende Platten 15 bis 17, die jeweils die eine kapazitive Fläche eines Kondensators bilden, dessen andere die aus elektrisch leitendem Material bestehende Oberfläche der kugelförmigen Signalgeber 6 sind.
Die Signalaufnehmer 12 bis 14 sind an einem Gestänge 18 befestigt, das an einem ortsfesten Teil, entweder am Patientenkopf selbst oder, wie in Fig. 2 gezeigt, an einem zahnärztlichen Patientenstuhl, gehaltert ist.
Im Gestänge 18 verlaufen die Leitungen 19 von den Platten 15 bis 17 zu einem elektrischen Aufzeichnungsgerät (Pos. 26 in Fig. 3).
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, enthält das Gestänge 18 mehrere Führungs- und Halterungsteile 20, 21, welche eine Anpassung der Aufnehmer an den Patientenkopf und an den Rahmen 3, der in Fig. 2 nur schematisch dargestellt ist, ermöglichen. Die Befestigung des Gestänges 18 an der Kopfstütze 22 eines Patientenstuhles 23, wie in Fig. 2 dargestellt, ist besonders vorteilhaft, wobei das Gestänge entweder an der Kopfstütze abnehmbar gehaltert oder auch fester Bestandteil der Kopfstütze sein kann. In letzterem Falle wird, wenn eine Messung vorgenommen werden soll, einfach die normale Kopfstütze gegen die mit dem Gestänge und den Signalaufnehmern ausgetauscht. Die Verwendung einer Kopf stütze mit ringförmiger oder U-förmiger Auflage mit zusätzlicher seitlicher Fixiermöglichkeit des Kopfes ist besonders zweckmäßig.
Der am Unterkiefer befestigte Rahmen 3 mit den Signalgebern 6 kann, da er einen festen Schenkelabstand aufweist, also selbst keine weiteren Gelenke od.dgl. aufweist, sehr dünn und damit gewichtsmäßig leicht ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich eine geringe räumliche Ausdehnung der Anordnung, wodurch die freie Beweglichkeit des Unterkiefers für den Meßvorgang wenig beeinträchtigt wird. Hierzu trägt in erster Linie aber die berührungslose Meßmöglichkeit durch die im freien Abstand voneinander angeordneten Signalgeber und Signalaufnehmer bei.
Die in drei zueinander senkrechten Ebenen, die parallel zu der horizontalen, frontalen und sagittalen Schädelebene liegen, angeordneten Signalaufnehmerplatten ermöglichen es, in allen drei Bewegungsrichtungen entsprechende Meßwerte aufzunehmen. Die kugelförmige Ausbildung der Signalgeber 6 hat den Vorteil, daß bei einer Annäherung bzw. Entfernung an die bzw. von den elektrisch leitenden Platten stets gleiche Flächenanteile vorhanden sind und außerdem daß keine Rotationsbeweazb gen, sondern nur Translationsbewegungen gemessen werden. Wenn man die Ebenen mit x, y und z bezeichnet, so wird in der x-Ebene durch die dort angeordneten Auf- nehmer die Bewegung in x-Richtung gemessen, mit den in der y-Ebene angeordneten Aufnehmern die Bewegung in der y-Achse und analog mit den Signalaufnehmern in der z-Ebene die in der z-Richtung erfolgten Bewegungen. Die Signalgeber 6 liefern also in den drei Meßebenen ein bewegungs- bzw. wegabhängiges Signal.
Die Darstellung der Meßwerte erfolgt entsprechend dem in Fig. 3 angegebenen Schema über eine elektronische Meßauswert- und Indikatoreinrichtung, die im wesentlichen aus einem die Signale von den Aufnehmern 12 bis 14 aufnehmenden Wandler 24, einem Verstärker 25 und einem Oszillographen 26 besteht.
Auf dem Bildschirm 27 des Oszillographen 26 wird die in einer Ebene erhaltene Kondylenbahn 28 optisch angezeigt.
Die Neigung dieser Kondylenbahn 28 gegenüber einer Bezugslinie 27 wird mittels einer vor dem Bildschirm 27 angeordneten und um ihre Zentrumsachse drehbaren, durchsichtigen Scheibe 30, die mit einem Linienraster 31 versehen ist, bestimmt. Ortsfest am Oszillographen 26 ist eine von der Bezugslinie 29 ausgehende Gradeinteilung 32 vorhanden. Mit der drehbaren Scheibe 30 können die Linien parallel zum Bewegungsablauf der Kondylenbahn eingestellt und der Einstellwert an der Skala abgelesen werden. Dieser Wert ist dann bei der Gelenkbahneinstellung am teiljustierbarenArtikulator einzustellen.
Die vorgeschlagene Bildschirmdarstellung hat noch einen weiteren Vorzug; mit ihr können nämlich die zentriknahen Kieferbewegungen, die fur die Kaufunktionen ja entscheidend sind, relativ genau ausgemessen werden, im Gegensatz zu der Checkbißeinstellung.
Als weitere Darstellungsmöglichkeiten kommen sogenannte x-y-Schreiber sowie eine fotoelektrische Leuchtmatrix in Frage. Die Darstellung kann in einfacher Weise z.B. mittels einer Polaroidkamera oder auch als elektrisches Signal auf einem Tonträger gespeichert werden.
Als Signalgeber und Meßwertaufnehmer können auch optische Systeme vorgesehen werden, z.B. können auf den drei Meßebenen verteilt Lichtsensoren angeordnet werden (Fototransistoren), wobei die Sensoren je einer Ebene elektrisch miteinander verbunden sind. Als Signalgeber dient eine Lichtquelle (Leuchtdiode), die in den Sensoren der Meßebenen ein vom Abstand der Lichtquelle abhängiges elektrisches Signal erzeugt, das, wie im Fig. 3 gezeigt, entsprechend verarbeitet wird.
Anstelle einer Lichtquelle als Signalgeber kann auch, wie in Fig 4 dargestellt, ein optisch reflektierender Körper 33 vorgesehen sein, der Licht aus in den drei zueinander senkrechten Ebenen angeordnete Lichtquellen 34 (Leechtdioden) zurück auf die in denselben Ebenen angeawfflneten Sensoren 35 (Empfängerdioden) reflektiert.
Anstelle eines optischen Systems kann auch ein induktives sowie magnetisches oder im Ultraschallbereich arbeitendes Signalgeber- bzw. Meßwertaufnehmer-System vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche 1.1Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung und Aufzeichnung der Bewegung des Unterkiefers, insbesondere der Kiefergelenke (Kondylen) eines Patienten, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen am Unterkiefer (1) des Patienten befestigbaren, zu beiden Seiten des Patientenkopfes (2) bis zu den Kondylen sich erstreckenden bügelförmigen Rahmen (3), an dessen Enden angeordnete, vorzugsweise auf der Scharnierachse (7) liegende Signalgeber (6), mit denen korrespondierende und in bzw. parallel zu den drei zueinander senkrechten Ebenen (horizontal, frontal und sagittal) des Schädels (2) in einem Abstand an einem gegen den Unterkiefer (1) ortsfesten Halterungsteil (18) angeordnete Signalaufnehmer (12 bis 14) sowie eine mit den Signalaufnehmern verbundene elektrische Signalauswert-und Indikatoreinrichtung (24 bis 26).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie kapazitive Signalgeber (6) und -aufnehmer (15 bis 17) enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Signalgeber Kugeln (6) mit metallisch leitender Oberfläche vorgesehen sind, die jeweils die eine kapazitive Fläche eines Kondensators bilden, deren andere jeweils parallel zu den drei Schädelebenen angeordnete, elektrisch leitende Flächen (15 bis 17) der Signalaufnehmer (12 bis 14) sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kugeln (6) einen durch ihren Mittelpunkt gehenden und in Richtung der Scharnierachse (7) ausgerichteten Justier-und/oder Markierstift (8) enthalten.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Rahmen (3) mittels einer auf die Zähne des Unterkiefers (1) aufsetzbaren Bißgabel (10) mit vakuuntiefgezogener Schiene (11) am Kiefer gehaltert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h net , daß der Rahmen (3) starr ausgebildet ist und zur Verbindung des Rahmens (3) mit der Bißgabel (10) eine Mehrfachgelenkverbindung (9) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Signalaufnehmer (12 bis 14) mittels eines Gestänges (18) am Oberteil eines zahnärztlichen Patientenstuhles (23) gehaltert sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gestänge (18) an der Kopfstütze (22) des Patientenstuhles (23) befestigt ist und vorzugsweise mit dieser eine von der Rückenlehne des Stuhles abnehmbare Baueinheit bildet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Auswertung der Signale ein Oszillograph (26) vorgesehen ist, dessen Leuchtschirm (27) mit einer durchsichtigen, ein Linienraster (31) enthaltenden Maske (30) bedeckt ist, die um ihren Mittelpunkt gegen eine ortsfest angeordnete Bezugslinie (29) und eine sich daran anschließende Gradeinteilung (32) drehbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß optische Signalgeber und aufnehmer (33, 34) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Signalgeber eine Lichtquelle und als Aufnehmer in jeder der Ebenen eine Vielzahl von Fotoempfängern (35) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Signalgeber vorzugsweise kugelförmig ausgebildete Reflektoren (33) vorhanden sind, die von in den drei Ebenen der Signalaufnehmer (12 bis 14) angeordnete Lichtquellen (34) angestrahlt werden und deren abgestrahltes Licht von in den besagten Ebenen angeordneten lichtempfindlichen Aufnehmern (35) aufgenommen wird.