[go: up one dir, main page]

RU2803485C1 - Method of sizing and configuration of the palate and fiber-optic scanner for its implementation - Google Patents

Method of sizing and configuration of the palate and fiber-optic scanner for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2803485C1
RU2803485C1 RU2022118864A RU2022118864A RU2803485C1 RU 2803485 C1 RU2803485 C1 RU 2803485C1 RU 2022118864 A RU2022118864 A RU 2022118864A RU 2022118864 A RU2022118864 A RU 2022118864A RU 2803485 C1 RU2803485 C1 RU 2803485C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
palate
fiber
radiation source
optic scanner
optical
Prior art date
Application number
RU2022118864A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Ивановна Мурашкина
Елена Александровна Бадеева
Татьяна Владимировна Гайворонская
Дмитрий Иванович Серебряков
Алексей Николаевич Кукушкин
Фарида Сагитовна Аюпова
Юрий Анатольевич Васильев
Екатерина Юрьевна Плотникова
Татьяна Викторовна Паршикова
Арменак Валерьевич Арутюнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный медицинский университет" ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный медицинский университет" ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный медицинский университет" ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России
Application granted granted Critical
Publication of RU2803485C1 publication Critical patent/RU2803485C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: group of inventions can be used in dentistry to determine the configuration and dimensions of the palate in the diagnostics of a disease associated with abnormalities of the maxillofacial and oral cavity, primarily in children. The method of determining the size and configuration of the palate is as follows: with the help of an optical radiation source a luminous flux is formed, it is directed perpendicular to the surface of the palate along the vertical Y axis, using a radiation receiver, the luminous flux reflected from the palate is received, the intensity of which is used to determine the distance from the radiation source to the irradiated surface, the radiation source is moved along the y-axis to k-points at intervals ΔY of n-points along the X-axis at intervals ΔX, at each of the k-n-points, the values of the intensity of the light flux reflected from the palate are measured, by which the distance Z from the radiation source to the palate is determined in accordance with the normalized function of converting the intensity of the light flux from Z coordinate, a three-dimensional matrix of length is built, in accordance with which 3D model of the palate is made.
EFFECT: accurate determination of the shape and dimensions of the patient's palate with the help of the proposed fiber optic scanner of high precision that is easy to technically implement.
9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в медицине, а именно в стоматологии для определения конфигурации и размеров нёба при диагностике заболевания, связанного с аномалиями ротовой полости, челюстно-лицевых патологий, в первую очередь, у детей. Главное назначение - по результатам измерений изготовить 3D-модель полости рта (например, из безопасного для пациента пластика), которая будет установлена на мембрану датчика давления языка на нёбо и обеспечит точное позиционирование датчика в полости рта.The invention relates to measuring technology and can be used in medicine, namely in dentistry to determine the configuration and size of the palate when diagnosing diseases associated with anomalies of the oral cavity, maxillofacial pathologies, primarily in children. The main purpose is to use the measurement results to produce a 3D model of the oral cavity (for example, from patient-safe plastic), which will be installed on the membrane of the tongue pressure sensor on the palate and will ensure accurate positioning of the sensor in the oral cavity.

В работе [Ужумецкене И.И., Методы исследования в ортодонтии, М: изд. «Медицина» - 1970] приведены сведения о различных способах измерения высоты нёба: «Диагностическое значение измерений высоты нёба выдвинуто Simon. При помощи описанного им гнатографа сагиттальную и трансверсальную кривую нёба переносят на миллиметровую бумагу. Кривую нёба можно перенести на миллиметровую бумагу, применив также симметрограф Korkhaus со срезающей решеткой или с рисовальщиком. Срезающая решетка (конструкция, предложенная van Loon) состоит из большого количества тонких металлических прутов, которые при освобождении зажимного приспособления перерезают модель в сагиттальном или трансверсальном направлении, и кривую нёба с помощью острого карандаша переносят на миллиметровую бумагу. Рисовальщик кривую нёба отображает сразу графически на миллиметровой бумаге».In the work [Uzhumetskene I.I., Research methods in orthodontics, M: ed. “Medicine” - 1970] provides information about various methods of measuring the height of the palate: “The diagnostic value of measuring the height of the palate was put forward by Simon. Using the gnathograph he described, the sagittal and transversal curve of the palate is transferred to graph paper. The curve of the palate can be transferred to graph paper, also using a Korkhaus symmetrograph with a cutting grid or with a draftsman. The cutting grid (a design proposed by van Loon) consists of a large number of thin metal rods, which, when the clamp is released, cuts the model in a sagittal or transversal direction, and the curve of the palate is transferred to graph paper using a sharp pencil. The draftsman immediately displays the curve of the palate graphically on graph paper.”

Такой способ и устройства, их реализующие, сильно устарели, вызывают определенные неудобства у пациентов, а в отдельных случаях достаточно травматичны.This method and the devices that implement them are very outdated, cause some inconvenience for patients, and in some cases are quite traumatic.

Такой способ и устройства, их реализующие, сильно устарели, вызывают определенные неудобства у пациентов, а в отдельных случаях достаточно травматичны.This method and the devices that implement them are very outdated, cause some inconvenience for patients, and in some cases are quite traumatic.

В настоящее время для определения размеров и конфигурации нёба у пациентов стоматологи делают слепки из различных материалов: эластичных (анальгинатные, силиконовые), термопластичных, моделировочных, гипса [kosmetik-dent.ru].Currently, to determine the size and configuration of the palate in patients, dentists make impressions from various materials: elastic (analginate, silicone), thermoplastic, modeling, plaster [kosmetik-dent.ru].

Эластичные материалы хорошо отображают рельеф ротовой полости, но подвержены усадке, поэтому не используются для долгого хранения.Elastic materials reflect the relief of the oral cavity well, but are subject to shrinkage, so they are not used for long-term storage.

Силиконовые материалы хорошо сохраняют изображение всех участков зубов, в том числе придесневых. Применяются для изготовления бюгельных моделей и керамических коронок.Silicone materials well preserve the image of all areas of the teeth, including the gingival areas. Used for the manufacture of clasp models and ceramic crowns.

Недостатком силиконовых материалов является усадка, наступающая примерно через час после снятия слепка, поэтому техник должен успеть за это время изготовить гипсовую модель.The disadvantage of silicone materials is shrinkage, which occurs approximately an hour after taking an impression, so the technician must have time to make a plaster model during this time.

Для изготовления твердых слепков обычно применяется гипс.Plaster of Paris is usually used to make hard impressions.

Сейчас гипс используется редко, поскольку пациент испытывает неприятные ощущения при снятии слепка, к тому же затруднено снятие отпечатка с участков зубов, расположенных близко к деснам. Еще один недостаток гипса - неравномерное застывание: он крошится при высыхании, поэтому изо рта зачастую извлекается кусочками.Nowadays, plaster is rarely used, since the patient experiences discomfort when taking an impression, and it is also difficult to take an impression from areas of the teeth located close to the gums. Another disadvantage of gypsum is its uneven hardening: it crumbles when it dries, so it is often removed from the mouth in pieces.

Термопластичные материалы под воздействием температуры делаются мягкими, а при охлаждении затвердевают. К их недостаткам относят возможные деформации, случающиеся при выведении массы из ротовой полости.Thermoplastic materials become soft when exposed to temperature and harden when cooled. Their disadvantages include possible deformations that occur when removing the mass from the oral cavity.

Моделировочные материалы - это медицинский воск, содержащий парафин, стеарин. Они точно отображают ткани, отличаются удобством в применении.Modeling materials are medical wax containing paraffin and stearin. They accurately display fabrics and are easy to use.

Недостатком считают неустойчивость к воздействию температуры: при ее повышении, даже незначительном, они начинают плавиться.The disadvantage is considered to be instability to temperature: when it increases, even slightly, they begin to melt.

Способ применения перечисленных материалов заключается в следующем.The method of using the listed materials is as follows.

Замешивается материал специальным шпателем. Масса закладывается в ложку, вводится в рот, ложка прижимается к альвеолярному отростку. Если отпечаток снимается с верхней челюсти, нажим осуществляется сначала сзади, затем спереди, с нижней челюсти - наоборот. Масса находится во рту в течение определенного времени, чтобы зафиксировать все анатомические особенности ротовой полости. Края оттиска оформляются движениями языка и губ пациента. Извлечение оттиска из ротовой полости делается одним рывком, чтобы избежать деформаций. Слепок промывается проточной водой и погружается в специальный раствор, после чего можно приступать к изготовлению гипсовой модели. Оптимальное время для создания модели на основе отпечатка - первые 30 минут, пока масса не деформировалась. Техник заливает в ложку гипс в жидком состоянии, в результате получает диагностическую модель челюсти.The material is mixed with a special spatula. The mass is placed in a spoon, inserted into the mouth, and the spoon is pressed against the alveolar process. If an imprint is taken from the upper jaw, pressure is applied first from behind, then from the front, and from the lower jaw - vice versa. The mass remains in the mouth for a certain time in order to record all the anatomical features of the oral cavity. The edges of the impression are formed by the movements of the patient's tongue and lips. Removing the impression from the oral cavity is done with one jerk to avoid deformation. The cast is washed with running water and immersed in a special solution, after which you can begin making a plaster model. The optimal time to create a model based on a print is the first 30 minutes, until the mass is deformed. The technician pours liquid plaster into the spoon, resulting in a diagnostic model of the jaw.

Недостаток способа формирования оттиска заключается:The disadvantage of this method of forming an impression is:

- в низкой точности определения ротового оттиска, которая зависит от нескольких факторов: качества материала, точного выполнения алгоритма способа, правильного выполнения действий пациентом;- low accuracy of determining the oral impression, which depends on several factors: the quality of the material, accurate execution of the method algorithm, correct performance of the actions by the patient;

- процедура получения физических слепков вызывает у пациента кратковременный дискомфорт из-за материалов, размещаемых в ротовой полости на лотках для оттисков.- the procedure for obtaining physical impressions causes short-term discomfort in the patient due to the materials placed in the oral cavity on impression trays.

В дополнение к вышеперечисленным недостаткам необходимо отметить, что если определяется профиль ротовой полости у ребенка, то трудно говорить не только о точности, но и возможности реализация способа вообще.In addition to the above disadvantages, it should be noted that if the profile of a child’s oral cavity is determined, it is difficult to talk not only about the accuracy, but also about the possibility of implementing the method in general.

Известны интраоральные (внутриротовые) 3D-сканеры - устройства для создания цифровых слепков, которые проецируют свет на сканируемый объект, принимают отраженный световой сигнал и передают в компьютер для составления объемного изображения [carestreamdental.com].Intraoral (intraoral) 3D scanners are known - devices for creating digital impressions that project light onto the scanned object, receive the reflected light signal and transmit it to a computer to create a three-dimensional image [carestreamdental.com].

Но такие сканеры не могут быть применены для определения профиля и размеров нёба по нескольким причинам:But such scanners cannot be used to determine the profile and size of the palate for several reasons:

- имеют габаритные размеры, превышающие размеры полости ребенка;- have overall dimensions exceeding the dimensions of the child’s cavity;

- сложность в распознавании плохо видимых мест: в некоторых случаях, когда врачу важно расположить края протеза субгингивально, свету может быть сложнее правильно определить всю точную линию. В отличие от обычных оттискных материалов, свет не может физически отделить десну и, следовательно, не может просканировать «невидимые» области [qsttech.com];- difficulty in recognizing poorly visible areas: in some cases, when it is important for the doctor to position the edges of the prosthesis subgingivally, it may be more difficult for the light to correctly determine the entire exact line. Unlike conventional impression materials, light cannot physically separate the gum and therefore cannot scan “invisible” areas [qsttech.com];

- чувствительность преобразования оптического сигнала низкая, так как отражающая поверхность нёба имеет малый коэффициент отражения, соответственно точность измерения расстояний до нёба тоже низкая;- the sensitivity of optical signal conversion is low, since the reflective surface of the palate has a low reflection coefficient, and accordingly the accuracy of measuring distances to the palate is also low;

- в большинстве своем они рассчитаны на использование сложного программного обеспечения и сложной вторичной аппаратуры;- most of them are designed to use complex software and complex secondary equipment;

- предназначены не для измерения геометрических параметров полости рта, а для получения изображения, соответственно не нормированы по требуемым метрологическим характеристикам, в первую очередь, по диапазону измерения, диапазону выходного сигнала и по основным и дополнительным погрешностям.- are not intended for measuring the geometric parameters of the oral cavity, but for obtaining an image; accordingly, they are not standardized according to the required metrological characteristics, primarily, according to the measurement range, the output signal range and the main and additional errors.

В результате поиска по источникам патентной и технической информации не обнаружены устройства с совокупностью существенных признаков, совпадающих с предлагаемым изобретением и обеспечивающим заявленный технический результат.As a result of a search through sources of patent and technical information, no devices were found with a set of essential features that coincide with the proposed invention and provide the declared technical result.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является безопасное для здоровья пациента точное определение формы и размеров нёба пациента с помощью предлагаемого высокоточного простого в технической реализации волоконно-оптического сканера. Кроме того, возможно применение изобретения для определения размеров и конфигурации аналогичных труднодоступных узких полостей в других сферах народного хозяйства.The technical result of the proposed invention is an accurate determination of the shape and size of the patient’s palate, safe for the patient’s health, using the proposed high-precision fiber-optic scanner, which is easy to technically implement. In addition, it is possible to use the invention to determine the size and configuration of similar hard-to-reach narrow cavities in other areas of the national economy.

Технический результат достигается тем, что:The technical result is achieved by:

- способ определения размеров и конфигурации нёба заключается в том, что с помощью источника оптического излучения формируют световой поток, направляют его перпендикулярно поверхности нёба вдоль вертикальной оси Z, с помощью приемника излучения принимают отраженный от нёба световой поток, по интенсивности которого судят о расстоянии от источника излучения до облучаемой поверхности, и отличается тем, что источник излучения перемещают вдоль оси ординат Y в k-точки с интервалами ΔY из n-точек вдоль оси абсцисс X с интервалами ΔХ, в каждой из k-n-точек измеряют значения интенсивности отраженного от нёба светового потока, по которым определяют расстояние Z от источника излучения до нёба в соответствии с нормированной функцией преобразования интенсивности светового потока от координаты Z, строят трехмерную матрицу длины, в соответствии с которой строится 3D-модель нёба;- the method for determining the size and configuration of the palate is that using an optical radiation source, a light flux is formed, directed perpendicular to the surface of the palate along the vertical Z axis, and with the help of a radiation receiver, the light flux reflected from the palate is received, the intensity of which is used to judge the distance from the source radiation to the irradiated surface, and differs in that the radiation source is moved along the ordinate Y axis to k-points with intervals ΔY from n-points along the x-axis X with intervals ΔХ, at each of the k-n-points the intensity values of the light flux reflected from the sky are measured , by which the distance Z from the radiation source to the palate is determined in accordance with the normalized function of converting the intensity of the light flux from the Z coordinate, a three-dimensional matrix of length is constructed, in accordance with which a 3D model of the palate is constructed;

облучаемую поверхность нёба предварительно временно нормируют по коэффициенту отражения;the irradiated surface of the palate is first temporarily normalized by reflection coefficient;

волоконно-оптический сканер для определения размеров и конфигурации нёба, содержащий источник и приемник излучения, отличающийся тем, что содержит основание, в котором с интервалом ΔХ друг от друга выполнены n-направляющие в виде впадин глубиной h и шириной b, в которых поочередно перемещается корпус, внутри которого расположена оптическая система в виде подводящего и отводящего оптических волокон, причем первые торцы оптических волокон параллельны направлению перемещения корпуса, а их оптические оси перпендикулярны освещаемой поверхности, а вторые торцы подводящего волокна и отводящего волокна стыкуют с источником излучения и приемником излучения, соответственно;a fiber-optic scanner for determining the size and configuration of the palate, containing a radiation source and receiver, characterized in that it contains a base in which n-guides are made in the form of depressions with depth h and width b at intervals ΔX from each other, in which the body alternately moves , inside of which there is an optical system in the form of input and output optical fibers, with the first ends of the optical fibers parallel to the direction of movement of the housing, and their optical axes perpendicular to the illuminated surface, and the second ends of the input fiber and output fiber are connected to the radiation source and radiation receiver, respectively;

- основание может быть выполнено плоским, выпуклым, вогнутым;- the base can be made flat, convex, concave;

- форма основания может повторять форму поверхности, на которую оно установлено;- the shape of the base can follow the shape of the surface on which it is installed;

- на торце как минимум одного оптического волокна может быть сформирована микролинза;- a microlens can be formed at the end of at least one optical fiber;

- излучающий торец подводящего оптического волокна может быть расположен в окрестности фокуса собирающей линзы.- the emitting end of the supply optical fiber can be located in the vicinity of the focus of the collecting lens.

На фиг. 1 приведена упрощенная конструкция волоконно-оптического сканера нёба, на фиг. 2 - основание со сферическими впадинами, на фиг. 3 - основание с прямоугольными впадинами, на фиг. 4 - схема, поясняющая принцип действия сканера и способ сканирования.In fig. Figure 1 shows a simplified design of a fiber-optic palate scanner; Fig. 2 - base with spherical depressions, in Fig. 3 - base with rectangular depressions, in Fig. 4 is a diagram explaining the principle of operation of the scanner and the scanning method.

Волоконно-оптический сканер содержит основание 1, в котором с интервалами ΔХ друг от друга выполнены n-направляющие в виде впадин 2 глубиной h и шириной b, в которых перемещается корпус 3 с расположенной внутри него оптической системой в виде подводящего (ПОВ) 4 и отводящего (ООВ) 5 оптических волокон (фиг. 1). Первые торцы оптических волокон 4 и 5, расположенных в корпусе 3, параллельны направлению перемещения корпуса 3, а их оптические оси перпендикулярны освещаемой поверхности (нёба) 6 (фиг. 2 и 3). Вторые торцы оптических волокон 4 и 5 стыкуются с источником излучения 7 и приемником излучения 8 соответственно, расположенными в электронном блоке 9 сканера, где осуществляется электрооптическое и фотоэлектрическое преобразования (фиг. 4).The fiber-optic scanner contains a base 1, in which, at intervals ΔX from each other, n-guides are made in the form of depressions 2 with a depth h and a width b, in which a housing 3 moves with an optical system located inside it in the form of an inlet (POV) 4 and an outlet (OOB) 5 optical fibers (Fig. 1). The first ends of the optical fibers 4 and 5 located in the housing 3 are parallel to the direction of movement of the housing 3, and their optical axes are perpendicular to the illuminated surface (palate) 6 (Figs. 2 and 3). The second ends of the optical fibers 4 and 5 are connected to the radiation source 7 and the radiation receiver 8, respectively, located in the electronic unit 9 of the scanner, where electro-optical and photoelectric conversions are carried out (Fig. 4).

Впадины 2 в основании 3 могут быть цилиндрическими или прямоугольными. Форма и внешние размеры корпуса 3 могут совпадать с формой и внешними размерами впадин 2 (см. фиг. 2). Также возможен вариант, когда впадины 2 прямоугольные, а корпус 3 цилиндрический (см. фиг. 3). Размеры и допуски на размеры корпуса 3 и впадин 2 должны обеспечивать перемещение корпуса 3 во впадинах 2 по скользящей посадке, причем оптические оси торцов оптических волокон 4 и 5 должны быть перпендикулярны освещаемой поверхности 6 (см. фиг. 1-3).The depressions 2 in the base 3 can be cylindrical or rectangular. The shape and external dimensions of the housing 3 may coincide with the shape and external dimensions of the depressions 2 (see Fig. 2). It is also possible that the depressions 2 are rectangular and the body 3 is cylindrical (see Fig. 3). The dimensions and tolerances for the dimensions of the housing 3 and the depressions 2 must ensure that the housing 3 moves in the depressions 2 along a sliding fit, and the optical axes of the ends of the optical fibers 4 and 5 must be perpendicular to the illuminated surface 6 (see Fig. 1-3).

Верхняя и нижняя поверхности основания 3 могут быть выполнены плоскими, выпуклыми, вогнутыми. Кроме того, нижняя поверхность основания 3 может повторять форму поверхности, на которую оно установлено.The upper and lower surfaces of the base 3 can be made flat, convex, or concave. In addition, the lower surface of the base 3 can follow the shape of the surface on which it is installed.

При необходимости увеличения чувствительности преобразования оптического сигнала возможно применение фокусирующей линзы 10, которая формирует необходимое пространственное распределение светового потока с выхода излучающего торца подводящего оптического волокна 4.If it is necessary to increase the sensitivity of optical signal conversion, it is possible to use a focusing lens 10, which forms the necessary spatial distribution of the light flux from the output of the emitting end of the supply optical fiber 4.

На торце как минимум одного оптического волокна может быть сформирована микролинза.A microlens may be formed at the end of at least one optical fiber.

Предлагаемый способ определения размеров и конфигурации нёба с помощью предлагаемого волоконно-оптического сканера осуществляется следующим образом.The proposed method for determining the size and configuration of the palate using the proposed fiber-optic scanner is carried out as follows.

В одной из направляющей - впадине 2 устанавливается корпус 3 с закрепленными в нем первыми торцами ПОВ 4 и ООВ 5. Световой поток от источника излучения (светодиода) 7 по ПОВ 4 направляется на нёбо 6. Отраженный от нёба 6 световой поток поступает в приемный торец ООВ 5 и направляется по нему на приемник излучения 8, где преобразуется в электрический сигнал. Корпус 3 перемещается вдоль первой впадины 2 в направлении Y, соответственно в k-точках с интервалами ΔY с выхода приемника излучения 8 снимаются электрические сигналы (например, ток I), пропорциональные расстояниям zk1 от излучающего торца ПОВ 4 до нёба в данных точках. Результаты измерений заносят в 1-ую сроку матрицы электрических сигналов, которая в соответствии с уравнением (1) преобразуется в матрицу длины:In one of the guides - cavity 2, a housing 3 is installed with the first ends of the POV 4 and OOV 5 fixed in it. The light flux from the radiation source (LED) 7 along the POV 4 is directed to the palate 6. The light flux reflected from the palate 6 enters the receiving end of the OOV 5 and is sent along it to the radiation receiver 8, where it is converted into an electrical signal. The body 3 moves along the first cavity 2 in the Y direction, respectively, at k-points with intervals ΔY, electrical signals (for example, current I) are collected from the output of the radiation receiver 8, proportional to the distances z k1 from the radiating end of the POV 4 to the palate at these points. The measurement results are entered into the 1st term of the matrix of electrical signals, which, in accordance with equation (1), is converted into a length matrix:

где Ikn,zkn - значения электрических сигналов в точках сканирования и соответствующие им расстояния от корпуса 3 до нёба 6; m - коэффициент пропорциональности.where I kn ,z kn are the values of electrical signals at the scanning points and the corresponding distances from the body 3 to the palate 6; m is the proportionality coefficient.

Затем корпус 3 перемещают вдоль второй впадины 2 в направлении Y, соответственно в k-точках с интервалами ΔY с выхода приемника излучения 8 снимаются электрические сигналы, пропорциональные расстояниям zk2 от излучающего торца ПОВ 4 до нёба 6 в данных точках. Результаты измерений заносят во 2-ую сроку матрицы длины (1). Эту операцию повторяют в каждой из n-ой направляющей. В соответствии с заполненной матрицей длины (1) осуществляется 3D-моделирование профиля нёба и, при необходимости, по полученным размерам, например с помощью 3D-принтера, изготавливается деталь, повторяющая профиль и размеры нёба пациента. Полученная деталь может быть использована для измерения давления языка на нёбо в составе волоконно-оптического датчика давления при выявлении различных челюстно-лицевых патологий.Then the body 3 is moved along the second depression 2 in the Y direction, respectively, at k-points with intervals ΔY, electrical signals are taken from the output of the radiation receiver 8, proportional to the distances z k2 from the radiating end of the POV 4 to the palate 6 at these points. The measurement results are entered into the 2nd term of the length matrix (1). This operation is repeated in each of the n-th guides. In accordance with the filled length matrix (1), 3D modeling of the profile of the palate is carried out and, if necessary, using the obtained dimensions, for example, using a 3D printer, a part is made that repeats the profile and dimensions of the patient’s palate. The resulting part can be used to measure the pressure of the tongue on the palate as part of a fiber-optic pressure sensor when identifying various maxillofacial pathologies.

Для повышения точности измерения размеров и профиля нёба необходимо интервалы ΔY и ΔХ уменьшать.To increase the accuracy of measuring the size and profile of the palate, it is necessary to reduce the intervals ΔY and ΔХ.

На освещаемую поверхность (нёбо) 6 целесообразно временно нанести нормированную по коэффициенту отражения краску или пленку (например, безопасного для здоровья спрея, содержащий медицинский тальк или муку, используемого в стоматологии).On the illuminated surface (palate) 6 it is advisable to temporarily apply paint or film normalized by reflectance coefficient (for example, a safe spray containing medical talc or flour used in dentistry).

При проведении процедуры сканирования поверхности сканера протираются дезинфицирующим составом.During the scanning procedure, the surfaces of the scanner are wiped with a disinfectant.

Установление причинно-следственной связи заявляемых признаков и достигаемого технического эффекта проведем следующим образом.We will establish the cause-and-effect relationship between the claimed features and the achieved technical effect as follows.

Изготовление основания корпуса 3 плоским, выпуклым, вогнутым необходимо для уменьшения расстояния от излучающей поверхности ПОВ 4 или линзы 10 до нёба 6, что повышает чувствительность преобразования оптического сигнала и, соответственно, точность измерения и определения профиля и размеров нёба 6.Making the base of the body 3 flat, convex, or concave is necessary to reduce the distance from the emitting surface of the POV 4 or lens 10 to the palate 6, which increases the sensitivity of optical signal conversion and, accordingly, the accuracy of measurement and determination of the profile and size of the palate 6.

Введение в конструкцию сканера фокусирующей линзы 10 необходимо для фокусировки светового потока с выхода излучающего торца ПОВ 4, обеспечивающей увеличение чувствительности преобразования оптического сигнала, если расстояние до отдельных точек нёба 6 невозможно уменьшить изменением формы основания корпуса 3.The introduction of a focusing lens 10 into the design of the scanner is necessary to focus the light flux from the output of the emitting end of the POV 4, which provides an increase in the sensitivity of optical signal conversion if the distance to individual points of the palate 6 cannot be reduced by changing the shape of the base of the housing 3.

Формирование на торце как минимум одного оптического волокна микролинзы обеспечивает повышение чувствительности преобразования оптического сигнала без введения дополнительной линзы 10, тем самым способствует снижению высоты устройства в целом.The formation of at least one optical fiber of a microlens at the end provides an increase in the sensitivity of optical signal conversion without introducing an additional lens 10, thereby helping to reduce the height of the device as a whole.

Перемещение корпуса 3 во впадинах 2 по скользящей или более жесткой посадке снижает инструментальную составляющую погрешности измерения расстояний z.The movement of the housing 3 in the depressions 2 along a sliding or more rigid landing reduces the instrumental component of the error in measuring distances z.

Уменьшение интервалов ΔY и ΔХ снижает методическую составляющую погрешности измерения расстояний z.Reducing the intervals ΔY and ΔХ reduces the methodological component of the error in measuring distances z.

Расположение первого (излучающего) торца ПОВ 4 в окрестности фокуса собирающей линзы 10 обеспечивает снижение потерь светового потока в зоне измерения, и, соответственно, повышение точности измерения расстояний z.The location of the first (emitting) end of the POV 4 in the vicinity of the focus of the collecting lens 10 ensures a reduction in the loss of light flux in the measurement zone, and, accordingly, an increase in the accuracy of measuring distances z.

Нанесение на освещаемую поверхность (нёбо) 6 нормированной по коэффициенту отражения краски или пленки необходимо для повышения точности и повторяемости результатов измерений.Applying paint or film normalized by reflectance to the illuminated surface (sky) 6 is necessary to increase the accuracy and repeatability of measurement results.

Длина оптических волокон 4 и 5 может быть 2…200 м, что позволяет отнести электронный блок 9 от пациента на безопасное для его здоровья расстояние.The length of optical fibers 4 and 5 can be 2...200 m, which makes it possible to carry the electronic unit 9 away from the patient at a distance that is safe for his health.

Использование светодиодов 7 вместо лазеров позволяет снизить мощность оптического излучения до 5…10 мВт в зоне измерения, что обеспечивает абсолютную безопасность процедуры сканирования.The use of LEDs 7 instead of lasers makes it possible to reduce the power of optical radiation to 5...10 mW in the measurement area, which ensures absolute safety of the scanning procedure.

Технический результат предлагаемого изобретения следующий.The technical result of the proposed invention is as follows.

Предлагаемые способ и новая конструкция волоконно-оптического сканера позволяют снизить неудобства для пациентов, инструментальную и методическую погрешности измерений, расположить сканер в малом объеме рта пациента, использовать абсолютно безопасное оптическое излучение мощностью не более 10 мкВт, исключающее электромагнитное излучение в полости рта пациента.The proposed method and the new design of the fiber-optic scanner make it possible to reduce inconvenience for patients, instrumental and methodological measurement errors, position the scanner in a small volume of the patient’s mouth, and use absolutely safe optical radiation with a power of no more than 10 μW, which excludes electromagnetic radiation in the patient’s oral cavity.

Предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, являющееся новым, промышленно применимым и обладающим изобретательским уровнем, т.е. предлагаемое изобретение отвечает критериям патентоспособности.The proposed invention is a technical solution to a problem that is new, industrially applicable and has an inventive step, i.e. the proposed invention meets the patentability criteria.

Claims (9)

1. Способ определения размеров и конфигурации нёба, заключающийся в том, что с помощью источника оптического излучения формируют световой поток, направляют его перпендикулярно поверхности нёба вдоль вертикальной оси Y, с помощью приемника излучения принимают отраженный от нёба световой поток, по интенсивности которого судят о расстоянии от источника излучения до облучаемой поверхности, отличающийся тем, что источник излучения перемещают вдоль оси ординат Y в k-точки с интервалами ΔY из n-точек вдоль оси абсцисс X с интервалами ΔХ, в каждой из k-n-точек измеряют значения интенсивности отраженного от нёба светового потока, по которым определяют расстояние Z от источника излучения до нёба в соответствии с нормированной функцией преобразования интенсивности светового потока от координаты Z, строят трехмерную матрицу длины, в соответствии с которой строится 3D-модель нёба.1. A method for determining the size and configuration of the palate, which consists in forming a light flux using an optical radiation source, directing it perpendicular to the surface of the palate along the vertical Y axis, using a radiation receiver to receive the light flux reflected from the palate, the intensity of which is used to judge the distance from the radiation source to the irradiated surface, characterized in that the radiation source is moved along the ordinate Y axis to k-points with intervals ΔY from n-points along the x-axis X with intervals ΔХ, at each of the k-n-points the intensity values of the light reflected from the sky are measured flows, from which the distance Z from the radiation source to the palate is determined in accordance with the normalized function of converting the intensity of the light flux from the Z coordinate, a three-dimensional matrix of length is constructed, in accordance with which a 3D model of the palate is constructed. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучаемую поверхность нёба предварительно временно нормируют по коэффициенту отражения путем нанесения краски с известным коэффициентом отражения.2. The method according to claim 1, characterized in that the irradiated surface of the palate is previously temporarily normalized by reflectance by applying paint with a known reflectance. 3. Волоконно-оптический сканер для определения размеров и конфигурации нёба, содержащий источник и приемник излучения, отличающийся тем, что содержит основание, в котором с интервалом ΔХ друг от друга выполнены n-направляющие в виде впадин глубиной h и шириной b, в которых поочередно перемещается корпус, внутри которого расположена оптическая система в виде подводящего и отводящего оптических волокон, причем первые торцы оптических волокон параллельны направлению перемещения корпуса, а их оптические оси перпендикулярны освещаемой поверхности, а вторые торцы подводящего волокна и отводящего волокна стыкуют с источником излучения и приемником излучения соответственно.3. A fiber-optic scanner for determining the size and configuration of the palate, containing a source and a radiation receiver, characterized in that it contains a base in which n-guides are made in the form of depressions with depth h and width b, at intervals ΔX from each other, in which alternately the housing moves, inside of which the optical system is located in the form of incoming and outgoing optical fibers, and the first ends of the optical fibers are parallel to the direction of movement of the housing, and their optical axes are perpendicular to the illuminated surface, and the second ends of the incoming fiber and outlet fiber are connected to the radiation source and radiation receiver, respectively . 4. Волоконно-оптический сканер по п. 3, отличающийся тем, что основание выполнено плоским.4. Fiber-optic scanner according to claim 3, characterized in that the base is flat. 5. Волоконно-оптический сканер по п. 3, отличающийся тем, что основание выполнено выпуклым.5. Fiber-optic scanner according to claim 3, characterized in that the base is convex. 6. Волоконно-оптический сканер по п. 3, отличающийся тем, что основание выполнено вогнутым.6. Fiber-optic scanner according to claim 3, characterized in that the base is concave. 7. Волоконно-оптический сканер по п. 3, отличающийся тем, что форма основания повторяет форму поверхности, на которую оно установлено.7. Fiber-optic scanner according to claim 3, characterized in that the shape of the base follows the shape of the surface on which it is installed. 8. Волоконно-оптический сканер по п. 3, отличающийся тем, что на торце как минимум одного оптического волокна сформирована микролинза.8. Fiber-optic scanner according to claim 3, characterized in that a microlens is formed at the end of at least one optical fiber. 9. Волоконно-оптический сканер по п. 3, отличающийся тем, что первый торец подводящего оптического волокна расположен в окрестности фокуса собирающей линзы.9. Fiber-optic scanner according to claim 3, characterized in that the first end of the supply optical fiber is located in the vicinity of the focus of the collecting lens.
RU2022118864A 2022-07-11 Method of sizing and configuration of the palate and fiber-optic scanner for its implementation RU2803485C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803485C1 true RU2803485C1 (en) 2023-09-14

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU229892U1 (en) * 2023-09-18 2024-10-31 Татьяна Ивановна Мурашкина FIBER OPTIC PRESSURE SENSOR

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013155632A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-24 Biolux Research Limited Intra-oral light-therapy apparatuses and methods for their use
US20170347956A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-07 Peter John Zegarelli Oral data collecting device for diagnosis or prognosis
RU177476U1 (en) * 2017-07-21 2018-02-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" Device for measuring the height of the arch of the hard palate
WO2019005808A1 (en) * 2017-06-26 2019-01-03 Align Technology, Inc. Biosensor performance indicator for intraoral appliances
RU2755008C1 (en) * 2021-01-27 2021-09-09 Вероника Антоновна Павлович Method for eliminating cleft soft palate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013155632A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-24 Biolux Research Limited Intra-oral light-therapy apparatuses and methods for their use
US20170347956A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-07 Peter John Zegarelli Oral data collecting device for diagnosis or prognosis
WO2019005808A1 (en) * 2017-06-26 2019-01-03 Align Technology, Inc. Biosensor performance indicator for intraoral appliances
RU177476U1 (en) * 2017-07-21 2018-02-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" Device for measuring the height of the arch of the hard palate
RU2755008C1 (en) * 2021-01-27 2021-09-09 Вероника Антоновна Павлович Method for eliminating cleft soft palate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU229892U1 (en) * 2023-09-18 2024-10-31 Татьяна Ивановна Мурашкина FIBER OPTIC PRESSURE SENSOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1348193B1 (en) Method and system for imaging and modeling a three dimensional structure
CA2622460C (en) Improved optical composition for impressions or replicas of small objects
Schaefer et al. Impact of digital impression techniques on the adaption of ceramic partial crowns in vitro
US4575805A (en) Method and apparatus for the fabrication of custom-shaped implants
EP2439489B1 (en) Apparatus for imaging a three-dimensional structure
US7099732B2 (en) Sanitary sleeve or tip for intra-oral three-dimensional camera
EP2729048B1 (en) Three-dimensional measuring device used in the dental field
Amornvit et al. Confocal 3D Optical Intraoral Scanners and Comparison of Image Capturing Accuracy.
CN106073919B (en) Non-mold digital adaptation method for dental prosthesis
US20020055082A1 (en) Method and system for imaging and modeling a three dimensional structure
Al-Jubuori et al. An introduction to dental digitizers in dentistry. A systematic review
US20140186790A1 (en) Impression tray, and method for capturing structures, arrangements or shapes, in particular in the mouth or human body
JPH0252964B2 (en)
Joós-Kovács et al. Trueness of CAD/CAM digitization with a desktop scanner–an in vitro study
MacLarnon Applications of the Reflex instruments in quantitative morphology
Ye et al. Comparison of the accuracy (trueness and precision) of virtual dentofacial patients digitized by three different methods based on 3D facial and dental images
Husein et al. Accuracy of conventional and digital methods of obtaining full-arch dental impression (in vitro study)
RU2803485C1 (en) Method of sizing and configuration of the palate and fiber-optic scanner for its implementation
Sacher et al. Comparing the accuracy of intraoral scanners, using advanced micro computed tomography
CN108135472A (en) Optical tomography digital impression image capturing system and using method thereof
Atieh Accuracy evaluation of intra-oral optical impressions: A novel approach
Murashkina et al. A Fiber-Optic Scanner for Determining the Morphometric Parameters of the Palate in Patients
CN115381576B (en) A method for measuring the accuracy deviation of an intraoral scanner
Emmanouilidi Accuracy of various intraoral digital impression techniques
Dapeng Application of Artificial Intelligence Graphics and Intraoral Scanning in Medical Scenes