DE2825204C2 - Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung und Aufzeichnung der Bewegung der Kiefergelenke eines Patienten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung und Aufzeichnung der Bewegung der Kiefergeienke eines Patienten, mit einem mit dem Unterkiefer des Patienten über eine geeignete Halterung verbindbaren, zu beiden Seiten des Patientenkopfes bis zu den Kiefergelenken sich erstreckenden Rahmen, an dessen Enden in Höhe der Scharnierachse Signalgeber angeordnet sind, die mit an einem relativ zum Unterkiefer ortsfesten Halterungsteil angeordneten Signalaufnehmern in bzw. parallel zu den zueinander senkrechten Ebenen eines Schädels korrespondieren und mit einer elektrischen Signalauswerteinrichtung verbunden sind.

Für bestimmte diagnostische Zwecke, z. B. um Aussagen über die Schlußbißstellung zwischen Unterkiefer-

jo und Oberkieferzähnen eines Patienten machen zu können, bedient man sich sogenannter Artikulatoren. Mit solchen Geräten können anhand von Gebißmodellen außerhalb des Patientenmundes die Öffnungs- und Schließbewegungen des Unterkiefers um die Kieferge-

v> lenkscharnierachse und die Kiefergrenzbewegungen simuliert werden. Man unterscheidet im wesentlichen zwischen sogenannten teiljustierbaren Artikulatoren mit Testbißeinstellung und sogenannten volljustierbaren Artikulatoren mit pantographischer Bewegungsaufzeichnung. Mit den teiljustierbaren Artikulatoren erhält man im wesentlichen nur Momentanauinahmen von der Kiefergelenkbewegung; die damit gewonnenen Informationen reichen aber für einen Großteil der Behandlungsfälle aus. Die volljustierbaren Artikulatoren gegen 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 werden spezielle, am Patienten anlegbare Vorrichtungen, in der Fachsprache auch pantographische Aufzeichnungsgeräte genannt, verwendet. Bekannte solche Vorrichtungen (DE-OS 24 39 125 und US-PS 40 14 097) bestehen im wesentlichen aus einem am Kopf oder direkt am Oberkiefer des Patienten befestigbaren Oberrahmen und einem über eine geeignete Bißgabel am Unterkiefer befestigbaren

b5 Unterrahmen. Beide Rahmen erstrecken sich zu beiden Seiten des Patientenkopfes bis zu den Kiefergelenken, wobei der Unterrahmen an seinen Enden Signalgeber in Form von Schreib- oder Druckstiften enthält, welche

gegen Aufzeichnungsplatten drücken, die am ortsfesten Oberrahmen befestigt sind und die Signalaufnehmer bilden. Bei einer speziellen Ausführung ist anstelle eines Schreibstiftes auch ein mit einem elektrischen Signalgeber verbundener Griffel vorgesehen, der mit seiner Spitze auf eine Aufzeichnungsplatte drückt, in der ein Gitter aus isolierten elektrischen Drähten eingesetzt ist. Bei Bewegung des Kiefers in Ebene der Aufzeichnungsplatte bewegt sich der Griffel über die Gitterdrähte, wobei Stromsignale erzeugt werden. Diese gewonnenen Strom .ignale werden einer geeigneten Auslesevorrichtung zugeführt und aufgezeichnet Zur Messung von seitlichen Bewegungen des Kiefers ist der Griffel teleskopartig geführt. Die Bewegung des Griffels in dieser Ebene wird auf fotoelektrischem Wege mittels Lichtquelle, Meßgitter und Fotozelle erfaßt.

Vorrichtungen dieser Art sind relativ kompliziert aufgebaut und umständlich zu handhaben. Insbesondere ist das Obertragen der Werte auf den Artikulator sehr zeitaufwendig. Die mechanische Verbindung von Griffel und Aufzeichnungsplatte erfordert außerdem ein genaues Justieren der Teile zueinander. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß beim Erfassen der Kieferseitwärtsbewegung mit geometrischen Verzerrungen der erhaltene Informationssignale zu rechnen ist, denn der teleskopartig geführte Griffe! liegt mit zunehmender Schwenkung immer stärker geneigt auf der Aufzeichnungsplatte auf.

Um 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 Artikulator 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 Testbißeinstellung, ausgereicht hätte.

Aufgabe 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 die betreffende Diagnose in Frage kommt. Die mit der Meßvorrichtung zu erzielenden Ergebnisse sollen trotz der vereinfachten Durchführmöglichkeit dennocii 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., erzieh werden können. Außerdem sollen mit der Meßvorrichtung EinsteH-werte für bereits vorhandene oder neu zu schaffende Artikulatoren ermittelt werden können.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Signalgeber kapazitive oder fotoelektrische Signalgeber sind, daß die Signalaufnehmer aus in einem Abstand zu den Signalgebern angeordneten Trägerplatten mit mehreren darauf verteilt angeordneten, den Signalgebern entsprechenden Aufnehmern eebildet sind und dau an dem den Patienten aufnehmenden Patientenstühl das Hulterungsteil angeordnet ist, an dem die Signalaufnehmer verstellbar angeordnet sind.

Ein wesentlicher Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß eine Darstellung der Kiefergrenzbewegungen analog der Pantographie sowie eine ausreichend gute diagnostische Betrachtung pathologischer Bewegungsabläufe relativ rasch und ohne große Patientenbelastung möglich ist, wobei anhand der Aufzeichnungen (Seitenansicht und Draufsicht auf die Kondylenbahn) ohne größeren Zeitaufwand ein Urteil darüber gefällt werden kann, welcher Registrieraufwand bei dem zu untersuchenden Patienten getroffen werden muß. Infolge der Verwendung von berührungslos arbeitenden Signalgebern und -aufnehmern sind keine mechanischen Kräfte zu übertragen; die Vorrichtung kann u. a. dadurch sehr leicht und graziel gestaltet werden. Dadurch, daß die Signalaufnehmer nicht am Patientenkopf, sondern an geeigneter Stelle des den Patienten aufnehmenden Stuhles angeordnet sind, läßt sich eine weitere Reduzierung der Patientenbelastung erzielen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Verwendung eines starren, in sich nicht verstellbaren bügeiförmigen Rahmens hat den besonderen Vorteil, daß die vorhandenen Markierungsstifte stets miteinander fluchten, also jeder in seiner gesamten Länge dem Verlauf der Gelenkachse entspricht; im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, bei denen sich — wegen der Vielzahl der vorhandenen Justierpunkte — praktisch nur die Griffelspitze am Hautdurchtrittspunkt der Gelenkachse exakt auf der Gelenkachse befindet. Durch die Verwendung eines starren Bügels und zweier definierter Achsenpunkte wird somit sowohl die Justierung des Bügels am Kopf des Patienten als auch zur Aufnahmeeinrichtung erheblich vereinfacht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anliand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 wesentliche Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schaubildlicher Darstellung,

F i g. 2 ein Teil der Vorrichtung auf einem zahnärztlichen Patientenstuhl befestigt,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Einrichtung zur Auswertung der mit der Vorrichtung gewonnenen Meßwerte,

Fig. 4 ein anders 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 bügeiförmiger starrer Rahmen 3 befestigt, dessen Enden 4 sich bis zum Bereich der Gelenkköpfe 5 des Unterkiefers 1 erstrecken. Der bügeiförmige 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 (Hauptdurchtrittspunkte der Scharnierachse am Patientenkopf) entfernt sind. Der Mittelpunkt der Kugeln liegt dabei auf der Scharnierachse 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 Markierstifte 8 auiweisen. Der bügeiförmige Rahmen 3 ist in einer Mehrfachgelenkverbindung 9 verschiebbar gehaltert, an dem wiederum eine Bißgabel 10 längsverschiebbar gehaltert ist. Die Bißgabel 10 weist eine auf die Zahnreihe des Unterkierfers 1 auflegbare vakuumtiefgezogene

Schiene 11 auf, welche aufgrund der geringen Wandstärke im Bereich der Zahnkauflächen einen exakten Ablauf einer frontzahngeführten Gelenkbewcgung gestattet, die den natürlichen Verhältnissen sehr nahe kommt.

Die Mehrfachgelenkverbindung 9 besteht, wie dargestellt, aus zwei Teilen, die vorteilhafterweise noch um eine vertikale Achse drehbar sind, so daß der bügeiförmige Rahmen 3 so ausgerichtet werden kann, daß die kugelförmigen Signalgeber 6 auf die Scharnierachse 7 genau ausgerichtet werden können.

Beidseitig des Patientenkopfes 2 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 Achsenendpunkie 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 Flächen 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 und 14 sind an einem Halterungsteil 18 befestigt, das an einem ortsfesten Teil, wie in Fig. 2 gezeigt, an einem zahnärztlichen Patientenstuhl, gehaltert ist. Im Halterungsteil 18 verlaufen die Leitungen 19 von den Flächen 15 bis 17 zu einem elektrischen Aufzeichnungsgerät 26(F ig. 3).

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, enthält das Halterungsteil 18 mehrere Führungs- und Halterungsteile 20, 21, welche eine Anpassung der Aufnehmer an den Patientenkopf und an den Rahmen 3, der in F i g. 2 nur schematisch dargestellt ist, ermöglichen. Die Befestigung des Halterungsteils 18 an der Kopfstütze 22 eines Patientenstuhles 23 erfolgt so, daß das Gestänge entweder an der Kopfstütze abnehmbar gehaltert ist 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 Kopfstützte mit ringförmiger oder U-förmiger Auflage bringt eine zusätzliche seitliche Fixiermöglichkeit des Kopfes.

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 ff-ΛΙΟ Ro»lir>nli'-'Ki'i-i!» Anf I \ r** n~\*\nt nrr- f i\ *· Ann Kllnflon·· 1 ι V-H- L/<» ·· >.gllV.llfVCIl UVJ VJIIH.I MtILIJ IUI ULIl IVICIJVUI ' gang 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 b/u. von den elektrisch leitenden Platten stets gleiche Flächenanteile vorhanden sind und außerdem daß keine Rotationsbewegungen, sondern nur Translalionsbewegungen gemessen werden. Wenn man die Ebenen mit v. y und ζ bezeichnet, so wird in der Α-Ebene durch die dort angeordneten Aufnehmer die Bewegung in a-Richtung gemessen, mit den in der y-Ebene angeordneten Aufnehmern die Bewegung in der y-Achse und analog mit den ίο 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 iMeßausweri- und !ndikatoreinrichiung, die im wesentlichen aus einem die Signale von den Signalaufnehmern 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 Gelenkkopfbahn 28 optisch angezeigt. Die Neigung dieser Gelenkkopfbahn 28 gegenüber einer Bezugslinie 29 wird mittels einer vor dem Bildschirm 27 angeordneten und um ihre Zentrumsachse drehbaren, durchsichtigen Maske 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 Maske 30 können die Linien parallel zum Bewegungsablauf der Gelenkkopfbahn eingestellt und der Einstellwert an der Skala abgelesen werden. Dieser Wert ist dann bei der Gelenkbahneinstellung am teiljustierbaren Artikulator einzustellen.

Die vorgeschlagene Bildschirmdarstcllung hat noch einen weiteren Vorzug; mit ihr können nämlich die zentriknahen Kieferbewegungen, die für die Kaufunktionen ja entscheidend sind, relativ genau ausgemessen werden, im Gegensatz zu der Testbißeinstellung.

Als weitere Darstellungsmöglichkeiten kommen sogenannte Abschreiber sowie eine fotoelektrische Leuchtmatrix in Frage. Die Darstellung kann in einfacher Weise z. ti. mittels einer Sofortbildkamera 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, so Als Signalgeber dient eine Lichtquelle (Leuchtdiode), die in den Sensoren der Meßebenen ein vom Abstand der Lichtquelle abhängiges elektrisches Signa! erzeugt, das, wie in Fig. 3 gezeigt, entsprechend verarbeitet wird.

Anstelle einer Lichtquelle als Signalgeber kann auch, wie in F i g. 4 dargestellt, ein optischer Reflektor 33 vorgesehen sein, der Licht aus in den drei zueinander senkrechten Ebenen angeordnete Lichtquellen 34 (Leuchtdioden) zurück: auf die in denselben Ebenen angeordneten lichtempfindlichen Elemente 35 (Empfängerdioden) reflektiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung und Aufzeichnung der Bewegung der Kiefergeienke eines Patienten, mit einem mit dem Unterkiefer des Patienten über eine geeignete Halterung verbindbaren, zu beiden Seiten des Patientenkopfes bis zu den Kiefergelenken sich erstreckenden Rahmen, an dessen Enden in Höhe der Scharnierachse Signalgeber angeordnet sind, die mit an einem relativ zum Unterkiefer ortsfesten Halterungsteil angeordneten Signalaufnehmern in bzw. parallel zu den zueinander senkrechten Ebenen eines Schädels korrespondieren und mit einer elektrischen Signalauswerteinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeber kapazitätive od-^r fotoehktrische Signalgeber (6, 33, 34) sind, daß die Signalaufnehmer (12 bis 14) aus in einem Abstand zu den Signalgebern (6, 33) angeordneten Trägerplatten mit mehreren darauf verteilt angeordneten, den Signalgebern (6, 33, 34) entsprechenden Aufnehmern (15 bis 17,35) gebildet sind und daß an dem den Patienten aufnehmenden Patientenstuhl (23) das Halterungsteil (18) angeordnet ist, an dem die Signalaufnehmer (12 bis 14) verstellbar angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitiven Signalgeber als Kugeln (6) mit metallisch leitenden Oberflächen ausgebildet sind, die jeweils die eine Fläche eines Kondensators bilden, dessen andere, jeweils parallel zu den drei Schädelebenen angeordnete, elektrisch leitende Flächen (15 bis 17) die Aufnehmer sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Signalgeber und -aufnehmer (33, 34, 35) als Signalgeber eine Lichtquelle (34) und als Aufnehmer in jeder der Ebenen eine Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen (ü) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle an den Enden (4) des Rahmens angeordnete, kugelförmig ausgebildete Reflektoren (33) dienen, die von in den drei Ebenen der Signalaufnehmer(12 bis 14) angeordneten weiteren Lichtquellen (34) angestrahlt werden und deren abgestrahltes Licht von in den besagten Ebenen angeordneten lichtempfindlichen Elementen (25) aufgenommen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (6, 33) einen durch ihren Mittelpunkt gehenden und in Richtung der Scharnierachse (7) ausgerichteten Justier- und/oder Markierstift (8) enthalten.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsteil (18) an der Kopfstütze (22) des Patientenstuhles (23) befestigt ist und vorzugsweise mit dieser eine von der Rückenlehne des Stuhles abnehmbare Baueinheil bildet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein starrer, in sich nicht verstellbarer bügeiförmiger Rahmen (3) vorgesehen ist, der mittels einer auf die Zähne des Unterkiefers (1) aufsetzbaren Bißgabel (10) mit vakuumtiefgezogener Schiene (11) am Unterkiefer zu haltern ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Rahmens (3) mit

der Bißgabel (10) eine Mehrfachgelenkverbindung (9) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der Signale ein Oszillograph (26) vorgesehen ist, dessen Bildschirm (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.