JP2010246574A - 下顎運動測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は人の下顎運動の状態を測定するための方法及び装置に関し、低コストで簡便、迅速に実施できる測定方法および測定装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は下顎運動の状態を測定するための測定方法および測定装置であり、両耳の外耳道内から左右顎関節骨頭の変位を同時に検知して、左右の顎関節骨頭の変位データを時系列的に求める。これにより、左右顎関節骨頭の変位量から下顎運動の状態を定量的に評価できる指標を与えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、人の下顎運動の状態を簡便に測定するための測定方法および測定装置に関するものである。

近年、噛み合わせの異常が原因で、「噛み合わせ症候群」等のさまざまな不快症状を引き起こしていることが知られている。噛み合わせの異常の原因として最も注目されているものが下顎の位置あるいは動きの異常である。

下顎運動が正常な場合、開口と同時に下顎は顔正目より見てほぼ鉛直に移動するが、顎関節の異常があると下顎は左右いずれかに回転動作を伴いながら移動する。また、咬合時の不全では一方の顎関節のみが変位するなどの状態が存在する。

これらの異常を判断および評価するためには咬合時の下顎の位置や運動が測定される。従来の技術における下顎運動の測定は、画像による方法、咬合筋の筋電図による方法、Ｘ線画像による方法、咬合力による方法、などの指標が存在する。

上記の画像による方法（例えば、特許文献１）とは、あらかじめ下顎皮膚表面の貼付したマーカの位置変化を顔正面より撮影した画像により捉え、下顎運動の動態を観察する方法である。

また、上記のＸ線画像による方法（例えば、特許文献２）は、Ｘ線で撮影した画像から直接下顎の位置や運動を観察する方法である。

上記の咬合力による方法とは、咬合筋の筋電位を測定し、その大きさより下顎の運動を測定するものや、咬合力計あるいは感圧シートを用いて咬合状態から下顎運動を推定する方法である。

特開２００５-３４９１７６号公報 特開２００３-０８８５１９号公報

しかしながら、例えば、特許文献１及び２に示す方法では装置が大掛かりとなり、装置コストも高く、運用に要する費用も大きい。また、被測定者に対する負担も大きく、歯科領域における治療中にベッドサイドにおいて簡便に測定できるとはいい難い。また、咬合力を測定するものでは必ずしも咬合力が下顎運動を反映しておらず、簡便でベッドサイドでの利用も可能であるが正確さに欠ける。

本発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、人の下顎運動を簡便かつ的確に測定するための測定方法および測定装置に関するものである。

本発明の下顎運動の測定方法は、左右両耳外耳道内の変位より左右顎関節骨頭の変位を同時並行して検出し、この検出値から下顎運動に伴う時系列的な左右の変位データを求めることを特徴とする。

また、本発明の下顎運動測定装置は、前記測定方法を実現するため、左右両耳の外耳道内に変位センサを配置し、その出力から左右顎関節骨の時系列的な変位データを同時並行して求める測定処理手段を備えていることを特徴とする。特に、上記変位センサを外耳道内に保持するセンサ保持手段をさらに設けることで、変位センサの外耳道内の位置が安定するので、左右顎関節骨の変位をより確実かつ正確に検出することができる。

本発明においては、体温の影響により外耳道内に装着する変位センサの出力の変動を、外耳道内に配置した温度センサの出力を用いて補償することが好ましい。これにより、装着後迅速に測定を開始できる。

本発明においては、上記左右の変位データの差分データを時系列的に求めることが好ましい。これにより、下顎運動の状態を容易に判定することができる。

以上のように構成された本発明によれば、変位センサを左右外耳道内に装着するだけで、顎関節骨頭の変位より咀嚼時や咬合時における下顎運動を簡便に測定でき、ベッドサイドでの治療中等にも容易に装着および測定が可能になる。

本発明の下顎運動測定方法の原理図である。 本発明の下顎運動測定方法により得られる測定データの波形を示す図である。 本発明の測定装置構成図である。 センサ部２０の構成図である。 センサ部３０の構成図である。 測定処理装置５０の構成図である。 口を閉じた状態より測定を開始し、開口動作を開始してから一定時間経過するまでの左右センサからの変位の時間的変化を示す（表示装置に並列に表示した）波形図。 口を閉じた状態より測定を開始し、開口動作を開始してから一定時間経過するまでの左右センサからの変位の差分データを示す（表示装置の表示結果を示す）波形図。

次に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明における測定方法について示す原理図である。

下顎骨1は左右の顎関節骨頭４，５により支持され、咀嚼や咬合時には顎関節骨頭の位置が上下に変化する。顎関節骨頭位置の変化は皮膚軟組織を介して両側の外耳道内２，３に伝達される。このとき、外耳道内では顎関節骨頭側の外耳道内皮膚表面と、これと対向した外耳道内皮膚表面との間の距離６，７に変化を生じる。

図２は本発明における下顎運動測定方法より得られる左右外道内の変位６,７の時系列的な変化を模式的に示す。ここで、時系列的な変化とは、人が下顎を開閉させる動作をした場合に当該動作に伴う顎関節の角度や位置の変化態様を言い、少なくとも左右のデータが時間的に対応付けられたものを言う。また、後述する時系列的な変位データや差分データとは、変位や差分の時間変動を表すデータ群を言う。図２(A)は下顎が鉛直に移動する場合、図２(B)は下顎運動に左右差がある場合である。

図２(A)に示すように、咀嚼あるいは咬合時に下顎骨が正面より見て鉛直下方に移動すれば、距離６および７の変化を時系列的にみると時間的にも振幅的にもほぼ同じ値となる。

図２(B)に示すように、咀嚼あるいは咬合時に下顎骨の運動が左右に不均等であると、距離６および７の変化に時間差が発生するほか、距離の変位量にも差異を生じる。

上記のように、顎関節骨頭の変位を両側の外耳道内の変位から同時に、かつ、時系列的に測定することにより下顎運動の状態を検知し評価することが可能になる。

図３は本発明における下顎運動測定装置の構成図の一例を示す。図３において、本実施例に示す下顎運動測定装置は、前記測定方法を利用して下顎運動を測定する装置である。本装置は、下顎運動にともなう左右外耳道内の変位を検出するセンサ部２０、３０と、これを体部に保持する支持具４０と、検出部から検出された変位に基づき、測定結果を演算および判定して表示する計測処理装置５０とを有する。

支持具４０は、左右耳内に装着したセンサ部２０又は３０を体部に固定するためのものである。ここではヘッドホン様の支持具を示し、左右のセンサを一括して保持するように構成されるが、左右のセンサについて耳介等を用いて左右独立に支持する構造を有するものでもかまわない。

図４は、検出部の構造の一例を示す。図４(A)は正面図、図４(B)は側面図を示す。センサ部２０は、外耳内に挿入されて外耳内の変形と共に変形し、内部に埋め込まれた変位検出センサ２３と、この変位検出センサ２３を外耳道内に保持するとともに当該センサ２３に変位を伝達するセンサカバー２１と、耳介内においてセンサ部の位置を正確に保持するためのセンサ保持部２２と、センサ部の体温による変動を補正するための温度センサ２４とを有する。なお、センサカバー２１、センサ保持部２２及び支持具４０はセンサ２３を外耳道内に保持するセンサ保持手段を構成する。ただし、前述のように支持具４０を設けずにセンサカバー２１及びセンサ保持部２２のみで左右別々にセンサ保持手段を構成してもよい。なお、この点は後述するセンサ部３０についても同様である。このセンサ保持手段はセンサ２３の外耳道内の安定性を高め、下顎運動に起因する顎関節の動作に対応する変位を正確に検出することを可能とする。

センサカバー２１は、外耳内でセンサ２３を位置決めするとともに外耳道の皮膚表面の変位をセンサ２３に伝達するため、外耳道内で保持可能でしかも変形可能とするため、柔軟な樹脂等であることが望ましい。また、より多くの変形を引起すように、図示のように軸孔を備えるなど中空であることが望ましく、さらに中空にすることで被験者の聴覚が妨げられず、被験者に対する測定者の指示伝達が容易になるメリットもある。

変位検出センサ２３は、センサ部２０の変位を電気的な信号に変換する素子である。ここに用いるセンサ２３は、下顎運動による変位を正確に測定するため、変位の検出量が変位量に対して線形であることが望ましい。そこで、抵抗性センサであるひずみゲージや圧電素子などを用いることが考えられる。また、変位検出センサ２３は、検出感度を高めるため複数個用いることが考えられる。

センサ保持部２２は、センサカバー２１を外耳道内に安定させて保持するためのものである。センサ２３の感度方向が顎関節骨頭の側の耳道内皮膚表面とこれと対向する耳道内皮膚表面との間に位置するように、耳介にフィットする形状であり、素材としては装着性と装着感を考慮するとセンサカバー２１よりも硬く、かつ装着性の良い樹脂材質であることが望ましい。

センサ２３は外耳内に装着した直後より、体温の影響を受けて温度が上昇する。これにともない、センサカバー２１の膨張によりセンサ出力に変化が生じる。したがって、このままではセンサ２３の温度が体温と平衡するまで正確な測定を行うことができない。

温度センサ２４は、センサ装着後体温によるセンサカバー２１の温度変化が測定値に影響しないように、あらかじめ求められている温度補正情報に従いセンサ出力を補正するためのもので、この構造を有することで装着後迅速に測定を開始できる利点を提供する。

図５は、上記センサ部２０と異なる構造を有するセンサ部３０の一例を示す。図５(A)は正面図、図５(B)は側面図を示す。

センサ部３０は、外耳内に挿入してセンサを保持するセンサカバー３１と、このセンサカバー３１内に配置された外耳道内の変位を検出する変位検出センサ３４とを有する。ここで、当該センサ３４は、これに変位を伝達する連結棒３２に接続され、連結棒３２の先端には外耳道内の皮膚表面接触する接触子３３が設けられている。また、センサカバー３１に装着され、接触子３３を外耳道内に加圧して押し付けるスプリング３６が設けられている。さらに、センサ部３０の体温による変動を補正するための温度センサ３７を有する。

センサカバー３１は外耳道内に挿入され、接触子３３の位置を顎関節骨頭の測定部位と一致させ固定するためのものであり、材質は硬質樹脂等であると良い。また、図示しないが、上記センサ部２０と同様のセンサ保持部２２をセンサカバー３１に取り付けてもよい。

連結棒３２の基部はセンサ３４の回転軸３５に連結され、先端は接触子３３に接続されている。接触子３３が外耳道内の変位を検出し、接触子３３が図上で上下に変位すると、連結棒３２によりセンサ３４の回転軸が回転し、センサ３４からは変位に対応した出力が得られる。連結棒３２は変位を伝達するため、剛性のある素材で構成されることが望ましい。

スプリング３６は、連結棒３２に適切な押し下げ力を与え、接触子を適切に外耳道内に接触させる役割を持つ。ただし、図示例とは異なり、例えばセンサ３４の回転軸３５上にコイルスプリングを装備し、このコイルスプリングで回転軸３５を常に接触子３３が皮膚表面に押し付けられる方向に付勢しても良い。

センサ３４は、連結棒より伝達された変位を電気信号に変換するためのものであり、ここでは回転式可変素子を想定しているが、圧電素子などで構成される連結棒３２のたわみを利用したものでも良い。

接触子３３は剛性のある素材で構成されている連結棒３２を直接耳道内に接触させず、装着時に違和感をもたせないためのもので、柔軟な樹脂によるものであることが望ましい。

温度センサ３７は、センサ２０において示すものと同様に温度補正を行うためのものである。

図６に計測処理装置５０の構成を示す。計測処理装置５０は、左右の変位および温度センサからの信号を増幅する増幅器５１と、増幅器５１からの電気信号をディジタル信号に変換するA/Dコンバータ５２と、測定動作処理および測定値の変換、記録処理を行うマイクロプロセッサ５３とを有する。また、必要に応じて、メモリ５４、記憶装置５５、表示装置５６および外部出力装置５７が設けられる。

増幅器５１は左右の変位および温度センサからの信号を増幅し、その出力はA/Dコンバータ５２に供給される。A/Dコンバータ５２で変換されたディジタルデータはプロセッサ５３に供給される。プロセッサ５３は所定の動作プログラムに従ってディジタルデータを変換および演算し、メモリ５４あるいは外部記憶装置５５に格納すると共に、測定結果を表示装置５６に表示するほか、外部出力装置５７を介して外部機器に出力する。

なお、メモリ５４はプロセッサ５３の作業用記憶領域として用いられる。また、外部記憶装置５５はハードディスクドライブあるいはフラッシュメモリであり、測定結果の記録および保存用に用いられる。表示装置５６はLCDパネルやLED、ブザー、スピーカ、プリンタなどであり、測定結果の変位波形をグラフィカルに表示するほか、音声、光を用いて測定の状態や測定結果を測定者に通知するために用いられる。表示装置５６には測定時のデータのほか、外部記憶装置５５に記録されている過去の履歴データなども表示することができる。外部出力装置は５７、携帯可能なメモリデバイスや、アナログレコーダに測定結果を表示するために用いられる。

プロセッサ５３は、図示しない操作部（操作スイッチなど）により測定開始の指示を受けると、左右センサから得られる変位情報と温度情報を一定時間毎に並行してサンプリングし、A/D変換する。

前記のA/D変換によって得られたディジタルデータからプロセッサ５３はセンサ温度を求め、同時にセンサの変位情報を演算してセンサの温度依存性を補償した結果を逐次メモリ５４に記録する。また、左右の変位データを表示装置５６に時系列のグラフとして並列に表示させる。

同時にプロセッサ５３は左右の変位量あるいは左右の変位量の差分を演算処理にて求め、適宜にメモリ５４に記録するとともに、この差分データを表示装置５６に時系列のグラフとして表示させる。

プロセッサ５３はあらかじめ設定されている測定時間あるいは測定者の測定終了の指示により変位情報の記録を終了する。

変位情報の記録が終了すると、プロセッサ５３はメモリ５４に記憶された情報から測定中の最大変位量、変位開始時間等を演算により求め、その数値を表示装置５６に出力する。また、図示しない発音手段により音声で報知するようにしてもよい。

記録されたデータは、測定者の操作に従い外部記録装置５５に保存できるほか、外部出力装置５７を介して外部機器に出力することもできる。

図７〜図８は下顎運動を測定したときの信号波形の表示例を示す図である。図７は、口を閉じた状態より測定を開始し、開口動作を開始してから一定時間経過するまでの左右センサからの変位の時間的変化をそのまま表示装置５６に表示した波形例である。左右顎関節の動きが同様であれば、下顎は鉛直に動いているものと判定できるが、変位の開始において時間差や振幅量に差異があると、下顎の運動は左右どちらかに偏りがあるものと判定される。

測定処理装置５０のマイクロプロセッサ５３において、前記時間差や振幅差を自動的に検出し、これらの値に基づいた下顎運動状態の判定結果を数値あるいは音声で表示装置５６に表示したり測定者に伝達したりする。

図８は、口を閉じた状態より測定を開始し、開口動作を開始してから一定時間経過するまでの左右センサからの変位の差分データを測定処理装置５０内のマイクロプロセッサ５３で求めて表示した結果で例を示したものである。

前記の図示例では、開口開始と共に左顎関節の動きが右側より大きく(a)、続いて右側顎関節の動きが左に対して大きくなる様子(b)が観察できる。この結果によれば、顎関節が左右にずれながら下降してゆく運動の状態を把握することができる。

前記の図示例において、左右顎関節の動きが等しければ、グラフは時間に対して直線となり、下顎運動が正常であると判定できる。

前記のように、測定処理装置５０のプロセッサ５３において左右顎関節の動きの差分の時間に対する変化量を逐次監視し、変化量の大小を出力することのみでも詳細な左右顎関節の変位量や時間差を評価することなく、簡便に下顎運動の正常あるいは異常判定を行うことができる。

１ 下顎骨
２ 右外耳道
３ 左外耳道
４ 右顎関節骨頭
５ 左顎関節骨頭
６ 右外耳道内距離
７ 左外耳道内距離
２０ センサ部
２１ センサカバー、２２ センサ保持部、２３ 変位検出センサ、２４ 温度センサ（サーミスタ）、３０ センサ部
３１ センサカバー、３２ 連結棒、３３ 接触子、３４ 変位検出センサ、３５ 回転軸、３６ スプリング、３７ 温度センサ（サーミスタ）
４０ 支持具
５０ 測定処理装置
５１ 増幅器（アンプ）、５２ A/Dコンバータ、５３ マイクロプロセッサ、５４ メモリ、５５ 外部記憶装置、５６ 表示装置、５７ 外部出力装置

Claims (6)

1. 左右両耳外耳道内において左右の顎関節骨頭の変位を同時並行して検出し、下顎運動に伴う左右の変位データを時系列的に求めることを特徴とする下顎運動測定方法。
2. 前記左右の変位の差分を時系列的な差分データとして求めることを特徴とする請求項１に記載の下顎運動測定方法。
3. 左右両耳の外耳道内にそれぞれ配置される一対の変位センサと、該一対の変位センサの出力に基づいて左右の顎関節骨頭の変位の時間的な変動に対応する左右の時系列的な変位データを同時並行して求める測定処理手段と、を具備することを特徴とする下顎運動測定装置。
4. 前記変位センサを左右の外耳道内にそれぞれ保持するセンサ保持手段をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載の下顎運動測定装置。
5. 前記外耳道内の温度を検出する温度センサをさらに具備し、前記測定処理手段は、該温度センサの検出値に応じて前記変位センサの出力の温度補償を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の下顎運動測定装置。
6. 前記測定処理手段は、前記左右の変位の差分を時系列的な差分データとして求めることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の下顎運動測定装置。

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