輔助口頜系統進行康復訓練的系統和運動參數記錄方法
2023-10-07 06:59:04
專利名稱：輔助口頜系統進行康復訓練的系統和運動參數記錄方法
技術領域：
本發明涉及一種康復訓練裝置，尤其涉及一種幫助口頌繫統(包括顳下頌關節、 上下牙列咬合和相關肌群等)進行康復訓練的系統和運動參數記錄方法。
背景技術：
人體下頌運動是由牙、咀嚼肌和顳下頌關節共同參與的一種複雜的三維運動，其運動模式與口頌繫統的健康狀況密切相關，可以通過下頌運動的特徵分析並認識咀嚼、吞咽及語言等功能，對顳下頌關節病變作分析診斷及療效判斷，也可以根據下頌運動的規律設計牙合架，還需要根據下頌運動的個體特徵設計製作修復體。下頌運動軌跡的記錄手段最初是通過屍體解剖探索下頌運動規律，1921年， B. McCollum研製了一種機械式的下頌運動描記儀，通過夾板、面弓和描記筆板記錄下頌的運動，儘管目前應用的運動面弓做了許多改進，仍然過於繁瑣和複雜，不利於推廣。1975年 Jankelson等發明了下頌運動儀系統，該系統是一種磁電量轉換方式的描記儀，能從矢狀面、冠狀面和水平面觀測下頌中切牙切點運動軌跡，但容易受外界微磁場或電磁場環境幹擾；20世紀80年代，美國Grth公司研製成功的髁突運動軌跡描記儀，將經典的髁突運動軌跡描記與計算機相結合，還可以通過分析軟體進行定性、定量的研究；近年來，德國KaVo公司研發了 ARCUS digma下頌運動軌跡記錄儀，該設備集成了超聲波傳感器技術和計算機技術，能夠測量和顯示上下頌咬合運動軌跡。但這些裝置結構複雜不僅價格高昂，而且操作不方便，在設備維護、材料消耗等環節上投入成本過高。下頌偏斜(Mandible deviation)為下頌骨相對於顱骨正中出現位置不居中，即人們常說的臉歪，往往是由生長發育期間顳下頌關節、上下牙列咬合和相關肌群運動不正常所導致，最終形成骨性的偏頌畸形，其治療也是口腔醫學研究的重點。目前功能性下頌偏斜的治療都是採用機械外力的手段，使下頌處於一個新的、理想的位置。常見康復訓練的系統有一 給口內牙齒上帶用兩側高低不一致的塑料咬合板，矯正治療。二 在上下頌牙齒之間掛斜行牽拉的橡皮圈，矯正治療。以上兩種方法都是下頌位置的改變在先，而肌功能的適應性改變在後，只有肌功能真正適應了機械作用時的下頌位置，才能在去除機械作用後永久地改變下頌的偏斜位置。上述2種康復訓練的系統缺點還包括是被動治療，治療過程長，效果差，不是實時根據患者下頌運動變化進行動態輔助康復訓練。
發明內容
本發明是提供一種輔助口頌繫統(包括顳下頌關節、上下牙列咬合和相關肌群等)進行康復訓練的系統和運動參數記錄方法，其系統測試準確度高，能快速輔助恢復口頌繫統的正常運動功能。本發明提供了一種輔助口頌繫統進行康復訓練的系統，包括運動跟蹤裝置、綜合處理裝置、用於輔助康復訓練的提示裝置、與所述綜合處理裝置連接的電機驅動設備、以及電機驅動設備控制運轉的臉部託架；所述運動跟蹤裝置用於記錄測試者下頌骨的部分運動參數，包括運動軌跡、運動速度、加速度；所述提示裝置顯示記錄的運動參數，並給測試者提供視覺反饋信息，提示測試者根據所述視覺反饋信息進行主動調整顳下頌關節的運動；所述綜合處理裝置可以為電腦主機，用於分析計算記錄的運動參數，與存儲的標準值進行比較，判斷測試者下頌骨的運動偏差值，根據偏差值通過電機驅動設備控制臉部託架對測試者進行機械力輔助矯正訓練。進一步，系統還包括壓力傳感器，通過數據採集電路與綜合處理裝置連接，用於感應測試者下頌骨與臉部託架的相互作用力；測量電極，通過肌電放大濾波電路與數據採集電路連接，用於採集對應下頌骨的面部肌肉的肌電信號變化；功能電刺激器，與綜合處理裝置連接，所述功能電刺激器配置有刺激電極，用於當系統的綜合處理裝置通過實時採集面部肌肉的肌電信號變化和下頌骨的運動軌跡，與存儲的標準值進行比較，計算出下頌骨的運動偏差值時，通過刺激電極對相關肌肉進行電刺激矯正訓練；所述測量電極與刺激電極可以組合設置在一起，或分別單獨設置。上述運動參數包括運動軌跡、運動速度、加速度、下頌骨與臉部託架的相互作用力、面部肌肉的肌電信號。其中所述運動跟蹤裝置用於記錄測試者下頌骨的運動軌跡、運動速度、加速度；壓力傳感器記錄下頌骨與臉部託架的相互作用力；通過測量電極、肌電放大濾波電路記錄面部肌肉的肌電信號。根據系統檢測和選擇治療的方式不同，所述提示裝置可顯示所述記錄的運動參數包括下頌骨運動軌跡、運動速度、加速度、下頌骨與臉部託架的相互作用力、面部肌肉的肌電信號。進一步，所述運動跟蹤裝置包括測試標記杆、至少兩個紅外攝像頭，所述測試標記杆後端固定在測試者的下頌切牙部位，所述測試標記杆前端連接一個標記物露出口外隨著下頌一起運動，反映下頌運動軌跡，所述紅外攝像頭記錄所述測試標記杆前端標記物的運動軌跡，將所述運動軌跡數據傳送給所述綜合處理裝置分析處理，判斷下頌運動和上下牙列咬合是否正常。進一步，所述測試標記杆前端的標記物為一個表面塗有反光材料的小圓球，可隨著下頌一起運動，反映下頌運動軌跡；所述測試標記杆對應上切牙的部位彎曲呈凹形，用於對應避讓上切牙的咬合，所述測試標記杆後端由鋼絲或塑料絲通過牙間隙固定在下頌切牙部位；或者所述測試標記杆後端通過磁性裝置固定在下頌切牙部位；或者所述測試標記杆後端通過壓膜方式固定在下頌切牙部位。進一步，所述紅外攝像頭通過可調整高度和角度的支架固定在測試者面部周圍； 當採用兩個所述紅外攝像頭時，其中一個紅外攝像頭放於測試者面部正前方，記錄所述測試標記杆前端的標記物在冠狀面上的運動軌跡，另一個紅外攝像頭放於測試者的側面，記錄所述測試標記杆前端的標記物在矢狀面上的運動軌跡；當採用三個或者以上所述紅外攝像頭時，測試標記杆前端的標記物至少被三個所述紅外攝像頭拍到，根據三維重建算法可得到標記物在三維空間的運動軌跡。進一步，所述綜合處理裝置根據力傳感器實時採集的面部和託架相互作用力大小，或者結合紅外攝像頭採集的下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出下頌骨的運動偏差值，通過控制電機帶動臉部託架對顳下頌關節進行機械輔助運動訓練。進一步，所述綜合處理裝置根據測量電極實時採集面部肌肉的肌電信號變化，或者結合紅外攝像頭採集的下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出下頌骨的運動偏差值，控制功能電刺激器產生電脈衝通過刺激電極對相關神經肌肉進行電刺激矯正，並給測試者提供視覺反饋信息，以幫助測試者通過訓練恢復正常的顳下頌關節及相關肌肉功能。本發明還提供一種下頌骨運動參數的記錄方法，包括步驟a、系統通過運動跟蹤裝置中的紅外攝像頭實時記錄測試者下頌骨的運動軌跡、運動速度、運動加速度；通過壓力傳感器採集面部和臉部託架作用力大小；通過測量電極、肌電放大濾波電路採集面部肌肉肌電信號變化；記錄的運動參數包括運動軌跡、運動速度、加速度、下頌骨與臉部託架的相互作用力、面部肌肉的肌電信號；b、系統將所述記錄的運動參數傳送給綜合處理裝置進行分析處理；C、顯示所述記錄的運動參數，與存儲的標準值做比較，並給測試者提供比較後的視覺反饋信息；或者系統判斷測試者下頌骨的運動偏差值，產生機械控制信號或電刺激信號。系統根據比較分析後的單個運動參數，產生機械控制信號或電刺激信號；或者系統根據比較分析後的多個運動參數，產生機械控制信號或電刺激信號。比如系統通過實時採集面部和託架相互作用力大小，和下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出偏差值，產生機械控制信號來控制電機帶動臉部託架對顳下頌關節進行機械輔助運動，並給測試者提供視覺反饋信息以幫助測試者通過訓練恢復正常的顳下頌關節及相關肌肉功能；系統還可選擇通過實時採集面部肌肉的肌電信號變化，和下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出偏差值，產生電刺激信號控制刺激電極輸出脈衝電流，對相關神經肌肉進行電刺激矯正，並給測試者提供視覺反饋信息，以幫助測試者通過訓練恢復正常的顳下頌關節及相關肌肉功能。進一步，下頌骨運動參數的記錄方法還包括系統控制電機帶動臉部託架對顳下頌關節區施加恆定的力或者一個實時改變的力，對抗刺激相關咀嚼肌，系統通過運動跟蹤裝置中的紅外攝像頭實時記錄測試者下頌骨的運動軌跡、運動速度、運動加速度；通過測量電極、肌電放大濾波電路採集面部肌肉肌電信號變化，觀察在不同載荷下，下頌運動軌跡的變化和相關肌肉的肌電信號變化。作為一種實施方式，系統通過控制電機帶動臉部託架提供一個適當的載荷，例如可使得面部和託架相互作用力為恆定值，或者實時改變面部和託架相互作用力，同時，實時採集下頌骨的運動軌跡以及面部肌肉肌電信號變化，並與系統存儲的標準值作比較，計算出偏差值，並給測試者提供視覺反饋信息；
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作為另一種實施方式，系統通過控制電機帶動臉部託架提供一個適當的載荷，例如可使得面部和託架相互作用力為恆定值，或者實時改變面部和託架相互作用力，同時，實時採集下頌骨的運動軌跡以及面部肌肉肌電信號變化，並與系統存儲的標準值作比較，計算出偏差值，控制功能電刺激器輸出脈衝電流。採用本發明的一種幫助口頌繫統(包括顳下頌關節、上下牙列咬合和相關肌群等)進行康復訓練的系統和運動參數記錄方法。可準確記錄測試者在張閉口、側方運動、下頌前伸、後退、咀嚼運動等典型運動中下前牙切點的運動軌跡，直接反映下頌運動及牙齒咬合匹配程度，並由運動軌跡圖的特徵可以認識顳下頌關節、上下牙列咬合運動異常的客觀現象。亦可通過對顳下頌關節施加一定的載荷，觀察下頌骨在不同負載情況下運動軌跡和相關肌肉的肌電變化情況。同時在出現異常的情況下，可選擇機械力輔助矯正訓練或者採用電刺激矯正訓練配合視覺反饋。實時根據患者下頌運動變化進行動態輔助康復訓練，這樣康復治療過程短、患者痛苦少、主動參與性強、康復訓練效果最好。
圖1是本發明一種輔助口頌繫統進行康復訓練的系統實施例一的信號處理方框示意圖。圖2是本發明一種輔助口頌繫統進行康復訓練的系統實施例二的信號處理方框示意圖。圖3是本發明一種輔助口頌繫統進行康復訓練的系統操作示意圖。圖4是本發明採用電極刺激進行康復訓練的處理流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。本發明提供了一種輔助口頌繫統進行康復訓練的系統實施例一，如圖1所示，包括運動跟蹤裝置、綜合處理裝置、用於輔助康復訓練的提示裝置、與所述綜合處理裝置連接的電機驅動設備、以及電機驅動設備控制運轉的臉部託架；所述運動跟蹤裝置用於記錄測試者下頌骨的部分運動參數，包括運動軌跡、運動速度、加速度；所述提示裝置顯示記錄的運動參數，並給測試者提供視覺反饋信息，提示測試者根據所述視覺反饋信息進行主動調整顳下頌關節的運動；所述系統的機械部分包括電機驅動設備和電機控制運轉的臉部託架，測試者可以採用坐姿或者平躺進行測試。所述臉部託架緊貼在測試者下頌兩側(或固定於頦部、或固定於牙列)。所述綜合處理裝置可以為電腦主機，用於分析計算記錄的運動軌跡、運動速度、 加速度，與存儲的標準值進行比較，算出下頌運動的偏差值，根據偏差值控制電機帶動臉部託架運動，以幫助測試者按照下頌標準運動軌跡來恢復正常的口頌繫統功能。測試者可以根據系統提示裝置顯示記錄的運動軌跡、運動速度、加速度，自主來控制整顳下頌關節的運動。當然也可將系統設置成機械輔助治療模式，通過綜合處理裝置控制電機帶動臉部託架運動，以幫助測試者按照下頌標準運動軌跡來恢復正常的口頌繫統功能。
作為實施例一的改進方式，本發明提供了一種輔助口頌繫統進行康復訓練的系統實施例二，如圖2所示，在實施例一的基礎上，實施例二的系統包括運動跟蹤裝置、綜合處理裝置、用於輔助康復訓練的提示裝置、與所述綜合處理裝置連接的電機驅動設備、以及電機驅動設備控制運轉的臉部託架。系統還包括壓力傳感器，通過數據採集電路與綜合處理裝置連接，用於感應測試者下頌骨與臉部託架的相互作用力；測量電極，通過肌電放大濾波電路與數據採集電路連接，用於採集對應下頌骨的面部肌肉的肌電信號變化；功能電刺激器，與綜合處理裝置連接，所述功能電刺激器配置有刺激電極，用於當系統的綜合處理裝置通過實時採集面部肌肉的肌電信號變化和下頌骨的運動軌跡，與存儲的標準值進行比較，計算出下頌骨的運動偏差值時，通過刺激電極對相關肌肉進行電刺激矯正訓練；由於附著於下頌骨的肌肉分為升頌肌群和降頌肌群兩個種類，二腹肌電位活動明顯增強時，就會產生張口運動(下頌向下運動)，而當顳肌、咬肌電位活動明顯增強時，就會產生閉口運動(下頌向上運動)。因此所述測量電極與刺激電極可以放在相應的升頌與降頌肌群，並根據需要將測量電極與刺激電極組合設置在一起，或分別單獨設置。上述運動參數包括運動軌跡、運動速度、加速度、下頌骨與臉部託架的相互作用力、面部肌肉的肌電信號。其中所述運動跟蹤裝置用於記錄測試者下頌骨的運動軌跡、運動速度、加速度；壓力傳感器記錄下頌骨與臉部託架的相互作用力；通過測量電極、肌電放大濾波電路記錄面部肌肉的肌電信號。根據系統檢測和選擇治療的方式不同，系統實施例二中的提示裝置可顯示的運動參數包括下頌骨運動軌跡、運動速度、加速度、下頌骨與臉部託架的相互作用力、面部肌肉的肌電信號。所述運動跟蹤裝置包括測試標記杆、至少兩個紅外攝像頭、傳感器，所述測試標記杆後端固定在測試者的下頌切牙部位，所述測試標記杆前端連接一個標記物露出口外隨著下頌一起運動，反映下頌運動軌跡，所述紅外攝像頭記錄所述測試標記杆前端標記物的運動軌跡，將所述運動軌跡數據傳送給所述綜合處理裝置分析處理，判斷下頌運動和上下牙列咬合是否正常。所述測試標記杆前端的標記物為一個表面塗有回光反射材料的小圓球，可隨著下頌一起運動，反映下頌運動軌跡；所述測試標記杆對應上切牙的部位彎曲呈凹形，用於對應避讓上切牙的咬合，所述測試標記杆後端由鋼絲或塑料絲通過牙間隙固定在下頌切牙部位；或者所述測試標記杆後端通過磁性裝置固定在下頌切牙部位；或者所述測試標記杆後端通過壓膜方式固定在下頌切牙部位。比如用彈性橡膠套或壓膜將所述測試標記杆後端固定在4顆下頌切牙表面。如圖3所示，上述系統的紅外攝像頭通過可調整高度和角度的支架固定在測試者面部周圍；當採用兩個所述紅外攝像頭時，其中一個紅外攝像頭放於測試者面部正前方， 記錄所述測試標記杆前端的標記物在冠狀面上的運動軌跡，另一個紅外攝像頭放於測試者的側面，記錄所述測試標記杆前端的標記物在矢狀面上的運動軌跡。兩個從不同位置拍攝的運動軌跡組合起來，通過電腦中的坐標重建算法可得到測試標記杆標記物的三維運動軌跡，即對應符合測試者的下頌三維運動軌跡。比如一個攝像頭拍攝x(左右)方向和ζ (上下)方向，另外一個攝像頭拍攝y (前後)方向和Z (上下)方向，兩個攝像頭拍攝畫面合在一塊就能還原X，y，Z三個方向的坐標。或者通過至少三個攝像頭和三維重建算法就能得到更為精確的標記物的三維運動軌跡。當採用三個或者以上所述紅外攝像頭時，測試標記杆前端的標記物至少被三個所述紅外攝像頭拍到，根據三維重建算法可得到標記物在三維空間的運動軌跡。系統通過綜合處理裝置分析處理所述測試者的下頌三維運動軌跡，和標準下頌運動軌跡及閥值比較，具體是在張閉口、側方運動、下頌前伸、後退、咀嚼運動等典型運動中下前牙切點的運動軌跡，由運動軌跡圖的特徵可以認識顳下頌關節、上下牙列咬合運動異常情況，從而選擇配合機械力輔助矯正訓練和採用電刺激矯正訓練。所述綜合處理裝置根據力傳感器實時採集的面部和託架相互作用力大小，以及下頌骨的運動軌跡、運動速度、加速度，與系統存儲的標準值作比較，計算出下頌骨的運動偏差值，通過控制電機帶動臉部託架相對動作對顳下頌關節進行機械輔助訓練。當然，所述綜合處理裝置還可根據測試電極實時採集面部肌肉神經的肌電信號變化，以及下頌骨的運動軌跡、運動速度、加速度，與系統存儲的標準值作比較，計算出下頌骨的運動偏差值，控制對相關功能性神經肌肉進行電刺激矯正，並給測試者提供視覺反饋信息，以幫助測試者通過訓練恢復正常的顳下頌關節及相關肌肉功能。比如如圖4所示，在進行開閉口訓練時，首先設置相關肌肉的收縮距離閥值，系統識別下頌運動軌跡與中線(即下頌標準運動軌跡)之間的偏差值，判斷偏差值是否符合閥值，如果下頌運動向左邊偏離的話，則系統可實時控制刺激電極對右側神經肌肉進行刺激， 使下頌骨恢復正常運動軌跡。反之，則系統可實時控制刺激電極對左側神經肌肉進行刺激， 如果患者是在做張口運動，則刺激二腹肌，如果患者是在進行閉口運動，則刺激顳肌、咬肌， 通過這樣對運動軌跡進行糾正，同時患者可以根據視覺反饋主動調整。電刺激器的刺激強度可與偏差有以下的關係U (t) = Kpx(t) + K1 [ x(t)dt + KD —
dt其中u(t)為電刺激器的輸出強度，X (t)可為在t時刻相對目標位置的水平偏離， Kp, K1, Kd為根據經驗預先設置的控制參數。當進行下頌邊緣運動軌跡測試時，系統比較側方向的運動位移差是否超過規定的閥值；如果判斷超過閥值，則表明對應某個方向的咬合與肌功能不協調，系統可實時控制電刺激器對對應神經肌肉進行刺激，對運動軌跡進行糾正。當然系統還可通過測試電極採集的肌電信號發現下頌單側肌肉力不足，使得下頌運動向一側偏移無法達到足夠的收縮距離，可通過電刺激器輸出一個脈衝電流，刺激該下頌肌肉收縮，達到收縮距離閥值，來按照標準運動軌跡運動。長時間反覆訓練後會大大改善下頌骨運動功能。本發明實施例還公開了本發明還提供一種下頌骨運動參數的記錄方法，包括步驟a、系統通過運動跟蹤裝置中的紅外攝像頭實時記錄測試者下頌骨的運動軌跡、運動速度、運動加速度；通過壓力傳感器採集面部和臉部託架作用力大小；通過測量電極、肌電放大濾波電路採集面部肌肉肌電信號變化；記錄的運動參數包括運動軌跡、運動速度、加速度、下頌骨與臉部託架的相互作用力、面部肌肉的肌電信號；b、系統將所述記錄的運動參數傳送給綜合處理裝置進行分析處理；C、顯示所述記錄的運動參數，與存儲的標準值做比較，並給測試者提供比較後的視覺反饋信息；或者系統判斷測試者下頌骨的運動偏差值，產生機械控制信號或電刺激信號。系統根據比較分析後的單個運動參數，產生機械控制信號或電刺激信號；或者系統根據比較分析後的多個運動參數，產生機械控制信號或電刺激信號。比如系統通過實時採集面部和託架相互作用力大小，和下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出偏差值，產生機械控制信號來控制電機帶動臉部託架對顳下頌關節進行機械輔助運動，並給測試者提供視覺反饋信息以幫助測試者通過訓練恢復正常的顳下頌關節及相關肌肉功能；系統還可選擇通過實時採集面部肌肉的肌電信號變化，和下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出偏差值，產生電刺激信號控制刺激電極輸出脈衝電流，對相關神經肌肉進行電刺激矯正，並給測試者提供視覺反饋信息，以幫助測試者通過訓練恢復正常的顳下頌關節及相關肌肉功能。步驟b還具體包括當進行頌位及牙頌穩定性測試時，從測試者閉口的靜止姿勢位開始記錄，張口至最大位置，然後閉口下頌前伸至上切牙對下切牙回到閉口的靜止姿勢位，系統同步顯示其運動軌跡及位移值，重複該運動至少2次，將運動學參數和肌電信號傳給所述綜合處理裝置分析處理；當進行開閉口軌跡的運動速率及平滑度測試時，從測試者牙尖交錯位開始記錄， 先自然開閉口 1次，繼而大而快地開閉口 1次，將運動學參數和肌電信號傳給所述綜合處理裝置分析處理，系統同步顯示出2次運動的軌跡及速率；當進行下頌邊緣運動軌跡測試時，測試者依次完成最大開閉口運動，最大前伸運動，最大左、右側方運動，要求每項運動都以閉口的靜止姿勢位為起點及終點，將數據傳給所述綜合處理裝置分析處理，系統同步記錄顯示下頌邊緣運動軌跡和相關肌肉的肌電信號。下頌骨運動參數的記錄方法還具體包括控制電機帶動臉部託架對顳下頌關節區逐步施加外力，加力的方向取頦頂點到顳下頌關節的連線，或者根據病情需要對翼外肌上下頭、顳肌、二腹肌等相關肌肉進行載恆定載荷刺激，重複步驟b，觀察在不同載荷下，下頌運動軌跡的變化和相關肌肉的肌電信號變化。系統通過實時採集面部和託架相互作用力大小，和下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出下頌骨的運動偏差值，控制電機帶動臉部託架相對動作對顳下頌關節進行機械輔助，並給測試者提供視覺反饋信息；同時可選擇利用系統通過實時採集面部肌肉神經的肌電信號變化，和下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出下頌骨的運動偏差值，控制對相關功能性神經肌肉進行電刺激矯正，並給測試者提供視覺反饋信息，以幫助測試者通過訓練恢復正常的顳下頌關節及相關肌肉功能。採用本發明的一種幫助口頌繫統(包括顳下頌關節、上下牙列咬合和相關肌群等)進行康復訓練的系統和方法。可準確記錄測試者在張閉口、側方運動、下頌前伸、後退、 咀嚼運動等典型運動中下前牙切點的運動軌跡，直接反映下頌運動及牙齒咬合匹配程度， 並由運動軌跡圖的特徵可以認識顳下頌關節、上下牙列咬合運動異常的客觀現象。同時可選擇配合機械力輔助矯正訓練和採用電刺激矯正訓練。實時根據患者下頌運動變化進行動態輔助康復訓練，這樣康復治療過程短，患者痛苦少，康復訓練效果最好。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下， 還可以做出若干改進和變動，這些改進和變動也視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種輔助口頌繫統進行康復訓練的系統，其特徵在於，包括運動跟蹤裝置、綜合處理裝置、用於輔助康復訓練的提示裝置、與所述綜合處理裝置連接的電機驅動設備、以及電機驅動設備控制運轉的臉部託架；所述運動跟蹤裝置用於記錄測試者下頌骨的部分運動參數，包括運動軌跡、運動速度、 加速度；所述提示裝置顯示記錄的運動參數，並給測試者提供視覺反饋信息，提示測試者根據所述視覺反饋信息進行主動調整顳下頌關節的運動；所述綜合處理裝置用於分析計算記錄的運動參數，與存儲的標準值進行比較，判斷測試者下頌骨的運動偏差值，根據偏差值通過電機驅動設備控制臉部託架對測試者進行機械力輔助矯正訓練。
2.根據權利要求1所述輔助口頌繫統進行康復訓練的系統，其特徵在於，系統還包括壓力傳感器，通過數據採集電路與綜合處理裝置連接，用於感應測試者下頌骨與臉部託架的相互作用力；測量電極，通過肌電放大濾波電路與數據採集電路連接，用於採集對應下頌骨的面部肌肉的肌電信號變化；功能電刺激器，與綜合處理裝置連接，所述功能電刺激器配置有刺激電極，用於當系統的綜合處理裝置通過實時採集面部肌肉的肌電信號變化和下頌骨的運動軌跡，與存儲的標準值進行比較，計算出下頌骨的運動偏差值時，通過刺激電極對相關肌肉進行電刺激矯正訓練；所述測量電極與刺激電極可以組合設置在一起，或分別單獨設置。
3.根據權利要求1所述輔助口頌繫統進行康復訓練的系統，其特徵在於，所述運動跟蹤裝置包括測試標記杆、至少兩個紅外攝像頭，所述測試標記杆後端固定在測試者的下頌切牙部位，所述測試標記杆前端連接一個標記物露出口外隨著下頌一起運動，反映下頌運動軌跡，所述紅外攝像頭記錄所述測試標記杆前端標記物的運動軌跡，將所述運動軌跡數據傳送給所述綜合處理裝置分析處理，判斷下頌運動和上下牙列咬合是否正常。
4.根據權利要求3所述輔助口頌繫統進行康復訓練的系統，其特徵在於，所述測試標記杆前端的標記物為一個表面塗有反光材料的小圓球，可隨著下頌一起運動，反映下頌運動軌跡；所述測試標記杆對應上切牙的部位彎曲呈凹形，用於對應避讓上切牙的咬合，所述測試標記杆後端由鋼絲或塑料絲通過牙間隙固定在下頌切牙部位；或者所述測試標記杆後端通過磁性裝置固定在下頌切牙部位；或者所述測試標記杆後端通過壓膜方式固定在下頌切牙部位。
5.根據權利要求3所述輔助口頌繫統進行康復訓練的系統，其特徵在於，所述紅外攝像頭通過可調整高度和角度的支架固定在測試者面部周圍；當採用兩個所述紅外攝像頭時，其中一個紅外攝像頭放於測試者面部正前方，記錄所述測試標記杆前端的標記物在冠狀面上的運動軌跡，另一個紅外攝像頭放於測試者的側面，記錄所述測試標記杆前端的標記物在矢狀面上的運動軌跡；當採用三個或者以上所述紅外攝像頭時，測試標記杆前端的標記物至少被三個所述紅外攝像頭拍到，綜合處理裝置根據三維重建算法得到標記物在三維空間的運動軌跡。
6.根據權利要求1或2所述輔助口頌繫統進行康復訓練的系統，其特徵在於，所述綜合處理裝置根據力傳感器實時採集的面部和託架相互作用力大小，或者結合紅外攝像頭採集的下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出下頌骨的運動偏差值，通過控制電機帶動臉部託架對顳下頌關節進行機械輔助運動訓練。
7.根據權利要求1或2所述輔助口頌繫統進行康復訓練的系統，其特徵在於，所述綜合處理裝置根據測量電極實時採集面部肌肉的肌電信號變化，或者結合紅外攝像頭採集的下頌骨的運動軌跡，與系統存儲的標準值作比較，計算出下頌骨的運動偏差值， 控制功能電刺激器產生電脈衝通過刺激電極對相關神經肌肉進行電刺激矯正，並給測試者提供視覺反饋信息，以幫助測試者通過訓練恢復正常的顳下頌關節及相關肌肉功能。
8.一種下頌骨運動參數的記錄方法，其特徵在於，包括步驟a、系統通過運動跟蹤裝置中的紅外攝像頭實時記錄測試者下頌骨的運動軌跡、運動速度、運動加速度；通過壓力傳感器採集面部和臉部託架作用力大小；通過測量電極、肌電放大濾波電路採集面部肌肉肌電信號變化；記錄的運動參數包括運動軌跡、運動速度、加速度、下頌骨與臉部託架的相互作用力、 面部肌肉的肌電信號；b、系統將所述記錄的運動參數傳送給綜合處理裝置進行分析處理；C、顯示所述記錄的運動參數，與存儲的標準值做比較，並給測試者提供比較後的視覺反饋信息；或者系統判斷測試者下頌骨的運動偏差值，產生機械控制信號或電刺激信號。
9.根據權利要求8所述下頌骨運動參數的記錄方法，其特徵在於，系統根據比較分析後的單個運動參數，產生機械控制信號或電刺激信號；或者系統根據比較分析後的多個運動參數，產生機械控制信號或電刺激信號。
10.根據權利要求8所述下頌骨運動參數的記錄方法，其特徵在於，所述系統控制電機帶動臉部託架對顳下頌關節區施加恆定的力或者一個實時改變的力，對抗刺激相關咀嚼肌，系統通過運動跟蹤裝置實時記錄測試者下頌骨的運動軌跡、運動速度、運動加速度；通過測量電極、肌電放大濾波電路採集面部肌肉肌電信號變化，並觀察在不同載荷下，下頌運動軌跡的變化和相關肌肉的肌電信號變化。
全文摘要
本發明公開了一種輔助口頜系統進行康復訓練的系統和運動參數記錄方法。其方法包括步驟a、記錄測試者的運動參數，包括測試者下頜骨的運動軌跡、運動速度、加速度、下頜骨與託架的相互作用力、面部肌肉的肌電信號；b、將記錄的運動參數傳送給綜合處理裝置進行分析處理；c、顯示記錄的運動參數，並給測試者提供視覺反饋信息用於調整顳下頜關節的運動；或者系統判斷測試者下頜骨的運動參數與設定值的偏差，對測試者進行機械力輔助矯正訓練；或者系統判斷測試者下頜骨的運動偏差值，通過電刺激器刺激神經肌肉，幫助測試者訓練相關肌群和恢復正常下頜運動。採用本發明的系統，其功能多樣，操作方便，能快速輔助恢復口頜系統正常運動功能。
文檔編號A61C19/045GK102499780SQ20111032383
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者宋嶸, 張志光, 李樂, 蔣慶, 許躍 申請人:中山大學