DE3620404C2

DE3620404C2 -

Info

Publication number: DE3620404C2
Application number: DE19863620404
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Dr. 2000 Hamburg De Edinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1989-04-06
Also published as: DE3620404A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Aufzeichnung bzw. Reproduktion von Unterkieferbewegungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen zur berührungslosen Aufzeichnung von Unterkiefer bewegungen sind z. B. durch die DE 31 17 174 A1 bekannt. Hier werden optoelektronische Sender und Empfänger so vor einem Reflektor angeordnet, daß bei einer Unterkieferbewegung durch die veränderte Distanz die Lichtintensität am Empfänger variiert wird. Die Messung wird jedoch verfälscht durch eine stets vorhandene zusätzliche Rotation, die das Reflexionsverhalten in nicht reproduzierbarer Weise beeinflußt. Dieser Fehler ist auch durch die notwendige umständliche Justierung nicht zu verhindern. Außerdem ist die Meßvorrichtung relativ schwer und beeinträchtigt damit die freie Bewegung des Unterkiefers.

Letzteres gilt erst recht für nicht berührungslose Registrier verfahren wie in DE 29 34 750 A1 oder DE 32 43 954 A1 beschrieben.

Auf magnetischem Prinzip beruhende Verfahren wie in DE 34 11 913 A1 sind zwar wenig störend, es wird lediglich ein kleiner Magnet am Unterkiefer befestigt. Da jedoch die Bewegungsregistrierung nur eines Punktes mölich ist, gestattet diese Vorrichtung nicht die vollständige Reproduktion der Unterkieferlage im Raum. Außerdem ist die Meßgenauigkeit durch störende Magnetfelder leicht beein trächtigt.

Das Prinzip der Laufzeitbestimmung eines Ultraschallimpulses wird in DE 32 42 284 A1 beschrieben. Hier handelt es sich jedoch um Ultraschallimpulse, die einen Untersuchungsbereich, z. B. bei der Ultraschall-Computertomographie, durchsetzt haben, und die nach Digitalisierung mit einem Referenzsignal verglichen werden. Dieses Referenzsignal wird dadurch erzeugt, daß zwischen Sender und Empfänger ein homogenes Medium plaziert wird. Insgesamt ist dieses Verfahren nicht zur einfachen Distanzmessung über eine Luftstrecke geeignet.

Ebenfalls auf dem Ultraschallprinzip beruht die DE 35 00 605 A1. Hier wird ein einzelner Schallimpuls von einem Sender am Unter kiefer zu drei Empfängern, die an einem Stirnband befestigt sind, ausgesandt; die Zeitdifferenz an den drei Empfängern wird ermittelt. Zur vollständigen räumlichen Erfassung werden nach einander drei getrennte Sender benutzt. Die bei Kieferbewegungen geforderte Genauigkeit von mindestens 0,1 mm ist mit dieser Anordnung aus folgenden Gründen nicht erreichbar:

Die genannte Flankensteilheit von 10 µs entspricht einer Ultraschallfrequenz von ca. 50 kHz. Die bei dieser Frequenz bereits ausgeprägte Richtwirkung der Ultraschallsender führt zu einer nicht kalkulierbaren Verringerung der Flankensteilheit an den diagonal angeordneten Empfängern.

Da die Ultraschallsender erst nach einigen Schwingungen ihre maximale Amplitude erreichen, ist es ebenfalls problematisch, bereits bei der ersten Schwingung die erforderliche Flanken steilheit zu erreichen. Außerdem entspricht eine Flannke von 10 µs bereits einer Strecke von mehr als 3 mm.

Schließlich ist bei den am Stirnband befestigten Empfängern durch die Hautverschiebung besonders während des Kauakts eine Verschiebung um einige Millimeter unvermeidlich.

Zur Diagnostik des Kiefergelenkknackens werden bisher lediglich die Bewegungsmuster des Unterkiefers herangezogen. Weitere bekannte diagnostische Elemente sind jedoch entweder sehr ungenau wie die Röntgendiagnostik oder sehr aufwendig bzw. invasiv wie Tomographie, Arthrographie und Arthroskopie.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Registriervorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei ausreichender Genauigkeit den Patienten möglichst wenig beeinträchigt. Außerdem soll die synchrone bzw. wiederholte Reproduktion der Unterkieferbewegung einschließlich des Kiefergelenkknackens möglich sein.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die gekennzeichneten Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der Laufzeitmessung wird durch die Auswertung der Phasen verschiebung zwischen dem vom Sender abgegebenen und dem vom Empfänger aufgenommenen Signal als Streckenmaß eine hohe Meßgenauigkeit erreicht. Die Phasenverschiebung ist hierbei ein Maß für relative Distanzänderungen innerhalb einer Wellenlänge. Da die absolute Distanz zwischen Sender und Empfänger für die Genauigkeit unkritisch ist, entfällt jede Justierung der Vorrichtung. Die Ultraschallmeßstrecken lassen sich beispielsweise bei gebräuchlichen hoch oder voll einstellbaren mechanischen Registriersystemen verwenden; so ist der Aufwand relativ gering, und die Meßsignale können einerseits ohne komplizierte Datenverarbeitung auf XY-Schreibern dargestellt werden.

Andererseits kann eine Datenverarbeitungsapparatur die ermit telten Phasenverschiebungen aufarbeiten:

1. Um Distanzen jenseits einer Wellenlänge messen zu können, wird der Mittelwert der letzten Distanzen gebildet. Der neue Meßwert wird wiederholt um eine Wellenlänge variiert, bis er möglichst nahe an diesem Mittelwert liegt.
2. Projektionsfehler werde korrigiert.
3. Die gemessenen Strecken werden auf andere gewünschte Bezugs punkte, wie z. B. die Kaufläche eines bestimmten Zahnes, umgerechnet.

Es sind sehr leichte Registriervorrichtungen möglich, die z. B. mit paraokklusalen Löffeln an Ober- und Unterkiefer befestigt werden. Hierdurch werden das sehr geringe Gewicht der Wandler und die mögliche größere Distanz zwischen Sendern und Empfängern ausgenutzt. Außerdem kann bei einer derartigen Anordnung die Lage der verschiedenen Meßstrecken so gewählt werden, daß die Halte arme möglichst kurz sind. Der gesamte Registrierbehelf wird aus den genannten Gründen so leicht, daß konfektionierte paraok klusale Löffel mit Klemmvorrichtung möglich sind.

Zur optimalen Kontrolle des Registriervorganges kann ein Artikulator angeschlossen werden, bei dem an den analogen Stel len, an denen beim Patienten die sechs Ultraschall-Meßstrecken angeordnet sind, sechs Schrittmotore so befestigt sind, daß sie die Bewegungen synchron nachvollziehen. Der Patient wird z. B. aufgefordert, bestimmte Zähne in Kontakt zu bringen. Es wird dann geprüft, ob auch im Artikulator diese Zähne Kontakt haben.

Außerdem kann ein Knacken der Kiefergelenke mit zwei Mikrofonen seitengetrennt aufgezeichnet und digitalisiert gespeichert werden. Diese akustische Aufzeichnung kann mit der Bewegungs aufzeichnung kombiniert werden und zur Diagnostik entweder am Schrittmotor-gesteuerten Artikulator oder bei der graphischen Bewegungsdarstellung herangezogen werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von zwei Zeichnungen beispielshalber be schrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Regis trieranordnung mit angeschlossener Datenverarbeitungsanlage und

Fig. 2 die perspektivische Ansicht der Meßstrecken.

Die sechs einzelnen Meßstrecken 1 sind an kurzen Haltearmen ventral von Ober- bzw. Unterkiefer gemäß Fig. 2 so angeordnet, daß sie eine vollständige räumliche Bewegungserfassung ermöglichen; der 40 kHz-Sender wird durch den Rechner 3 auf die einzelnen Ultra schallwandler geschaltet, gleichzeitig wird durch jede Flanke des angeschlossenen Rechners 3 ein Gate für einen 4 MHz-Generator geöffnet. Das empfangene, verstärkte und gleichgerichtete Ultra schallsignal schließt wiederum das Gate. Die zwischenzeitlich auf den Zähler geangte Impulszahl als Maß für die Phasenverschiebung wird an den Rechner 3 weitergegeben. Hier wird eine der Phasen lage entsprechende Distanz errechnet. Entsprechend dem Durchschnitt der vorhergehenden Meßwerte wird die Kurve konti nuierlich fortgeschrieben und so ist auch die Messung von Strecken möglich, die die eine Wellenlänge überschreiten. Die Bewegung wird z. B. auf Inzisal- und Kondylenpunkte umgerechnet und auf einem Plotter bzw. Monitor dargestellt.

Außerdem wird mit diesen umgerechneten Meßwerten ein Schrittmotor-gesteuerter Artikulator 4 synchron zur Messung betrieben. So können Registrierfehler sofort eindeutig fest gestellt werden. Der Patient nimmt bestimmte, zu diagnostischen und therapeutischen Zwecken erforderliche Unterkieferpositionen ein, die gespeichert und im Labor jederzeit, auch in Zeitlupe, reproduziert werden können. So kann z. B. die zentrische Relation völlig ohne äußere Krafteinflüsse registriert werden, die bei jeder Handbißnahme oder Stützstiftregistrierung vorhanden ist. Die Kiefergelenke werden durch den Meßvorgang weder komprimiert noch distrahiert und bleiben so in der gewünschten neutralen Position.

Geräusche der Kiefergelenke kommen nach Digitalisierung ebenfalls zur Darstellung. Die mit den Schallwandlern 5 aufgenommenen Kiefergelenkgeräusche werden digitalisiert und im Rechner 3 gespeichert. Die optische Wiedergabe der Geräusche und der Bewegungungskurven auf dem Monitor oder Plotter ermöglicht es, das Knacken genau einer Bewegungsphase zuzuordnen.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Bewegung des Unterkiefers relativ zum Oberkiefer mit einem am Oberkiefer befestigbaren ersten Halter, einem am Unterkiefer befestigbaren zweiten Halter und mit mehreren Abstandsmeßeinrichtungen, bestehend aus jeweils einem Sender und einem Empfänger für Ultraschall, die an den Haltern angebracht sind und die Positionen der Halter relativ zueinander ermitteln, wobei ein von der Phasenverschiebung zwischen dem vom Sender abgegebenen und dem vom Empfänger aufgenommenen Signal als Streckenmaß ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

- Sender und Empfänger paarweise aufeinander ausgerichtet sind und die Laufzeit der Ultraschallwellen zwischen diesen Paaren gemessen wird,

- mittels einer Meßvorrichtung (2) aus der genannten Phasen verschiebung ein zwischen Null und der Wellenlänge liegender Zwischenwert ermittelt wird, der durch eine Datenverarbeitungs einrichtung (3) entsprechend dem Mittelwert der letzten Meß werte auf beliebige Vielfache der Wellenlänge berichtigt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- beiderseits in der Kiefergelenkregion angeordnete Schallaufnehmer (5) zur Aufzeichnung der Kiefergelenkgeräusche, die einem Wiedergabegerät zuführbar sind, das die aufge zeichneten Signale mit der räumlichen Bewegung des Unterkiefers korreliert.