DE102008044746A1

DE102008044746A1 - Device for detecting movements of lower jaw relative to upper jaw of patient vertebrate, has processing unit combining measurement results of movement component to resulting measurement result that forms motion sequence of jaws

Info

Publication number: DE102008044746A1
Application number: DE200810044746
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Brunner
Original assignee: Zebris Medical GmbH
Current assignee: Zebris Medical GmbH
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-06-02

Abstract

The device (1) has an optical measuring system (20) with an optical marker (24) or active signal source (25) attached to a holder and an optical receiver (21) attached to another holder for receiving optical signals. Measurement results of a movement component are generated by position changes of the marker or source. A synchronization unit synchronizes an ultrasonic measuring system (10) with synchronization signals. A processing unit combines measurement results to a resulting measurement result that forms motion sequence of the lower jaw relative to the upper jaw.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen eines Unterkiefers relativ zum Oberkiefer eines Wirbeltiers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for detecting movements of a mandible relative to the upper jaw of a vertebrate according to the Preamble of claim 1.

Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So wird beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 002 953 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung aller Bewegungsfreiheitsgrade und Positionen des Unterkiefers bezüglich des Oberkiefers beschrieben, welches auf der Laufzeitmessung von Ultraschallimpulsen zwischen Sendern und Empfängern eines Ultraschallsystems beruht. Dabei ist es das Ziel, die Messgenauigkeit an entscheidenden virtuellen Punkten insbesondere im Bereich des Kiefergelenks bezüglich der gemessenen Bewegungsbahnen und Raumpositionen zu verbessern.Such devices are known in the art. For example, in the publication DE 10 2004 002 953 A1 a device and a method for determining all degrees of freedom of movement and positions of the lower jaw with respect to the upper jaw described, which is based on the transit time measurement of ultrasonic pulses between transmitters and receivers of an ultrasound system. The aim is to improve the measurement accuracy at crucial virtual points, in particular in the area of the temporomandibular joint, with respect to the measured trajectories and spatial positions.

Auch die Druckschrift DE 35 00 305 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Messung der Positionen und Bewegungen des Unterkiefers relativ zum Oberkiefer. Dabei ist am Kopf eines Patienten ortsfest ein erster Halter und am Unterkiefer ein zweiter Halter angebracht. Der erste Halter weist mehrere Empfänger für Ultraschallimpulse auf, und der zweite Halter besitzt mehrere verteilt angeordnete Ultraschallsender. Ein ausgesandter Ultraschallimpuls wird von den Empfängern des ersten Halters nacheinander empfangen. Die Laufzeiten der ausgesandten Ultraschallimpulse geben Aufschluss über die Abstände eines Ultraschallempfängers von einem Ultraschallsender, so dass damit die exakte Erfassung und Analyse der Bewegungen des Unterkiefers relativ zum Oberkiefer ermöglicht wird und sämtliche Freiheitsgrade des Systems eindeutig erfasst werden.Also the publication DE 35 00 305 A1 describes a device for measuring the positions and movements of the lower jaw relative to the upper jaw. In this case, a first holder is attached to the head of a patient and a second holder is attached to the lower jaw. The first holder has a plurality of receivers for ultrasonic pulses, and the second holder has a plurality of distributed ultrasonic transmitters. An emitted ultrasonic pulse is received by the receivers of the first holder in succession. The transit times of the emitted ultrasound pulses provide information about the distances of an ultrasound receiver from an ultrasound transmitter, so that the exact detection and analysis of the movements of the lower jaw relative to the upper jaw is made possible and all degrees of freedom of the system are clearly detected.

Diese Messsysteme sind insbesondere in der Zahnheilkunde von Bedeutung. Zur Herstellung von Zahnersatz werden die Zähne des Ober- und Unterkiefers als Modelle in Artikulatoren (mechanische Bewegungssimulatoren) eingebracht. Hierbei können dann die Kiefer- bzw. Zahnbewegungen des Patienten nachvollzogen und die prothetischen Maßnahmen überprüft und optimiert werden. Diese Bewegungen sind bei jedem Menschen individuell verschieden und maßgeblich von der Anatomie des Kiefergelenks abhängig. Die genaue Erfassung der individuellen Bewegungsabläufe des Kiefergelenks beispielsweise durch Kaubewegungen ist wichtig, um aufwändige und kostenintensive Nachbehandlungen nach dem Einsatz des Zahnersatzes oder Implantates bei dem Patienten zu minimieren bzw. zu vermeiden.These Measuring systems are particularly important in dentistry. For the production of dentures, the teeth of the upper and lower jaw as models in articulators (mechanical motion simulators) brought in. Here then can the jaw or tooth movements followed by the patient and checked the prosthetic measures and be optimized. These movements are individual in each person different and relevant from the anatomy of the temporomandibular joint dependent. The exact recording of individual movement sequences of the temporomandibular joint, for example, by chewing movements is important to costly and time-consuming post-treatments the use of the denture or implant in the patient to minimize or avoid.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Messgenauigkeit erhöht wird, so dass ein exakteres Erfassen der Bewegungen des Unterkiefers relativ zum Oberkiefers ermöglicht wird.Of the The present invention is therefore based on the object, a Device of the type mentioned in such a way, that the measurement accuracy is increased, so that a more accurate detection the movements of the lower jaw relative to the upper jaw allows becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a device solved with the features of claim 1.

Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.expedient Training of the inventive concept are the subject of each dependent claims.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass zwei unterschiedliche Messsysteme eingesetzt werden, um eine erste und eine zweite Bewegungskomponente, die in Summe einen Gesamtbewegungsablauf bilden, messtechnisch exakt zu erfassen.One essential point of the invention is that two different Measuring systems are used to a first and a second movement component, which together form an overall movement sequence, metrologically accurate capture.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass dessen Messgenauigkeit bei der vollständigen Erfassung von Bewegungen in verschiedenen Bewegungsrichtungen gegenüber Systemen, bei denen ausschließlich Ultraschallmesssysteme zur Bewegungs- und Positionserfassung eingesetzt werden, nicht mehr ausschließlich von möglichen Änderungen von Signallaufzeiten in den Signalübertragungsleitungen und im elektronischen Ultraschallmessgerät abhängt. Zudem minimiert die erfindungsgemäße Vorrichtung Einschränkungen bezüglich der Genauigkeit der Messwertaufnahme in einer bestimmten Bewegungsrichtung. Ult raschallmesssysteme sind zwar in der Lage, Messwerte von hoher Genauigkeit für Bewegungen in einer bestimmten, das heißt einer bevorzugten Tiefenkoordinate zu liefern. Sollen jedoch mit dem Ultraschallmesssystem gleichzeitig auch Bewegungen in einer anderen als der bevorzugten Tiefenkoordinate erfasst werden, erhöht sich der Messfehler.One Advantage of the device according to the invention is to see that its accuracy in the complete Detecting movements in different directions of movement Systems where only ultrasonic measuring systems used for motion and position detection, not more excluding possible changes of signal propagation times in the signal transmission lines and in the electronic ultrasonic device depends. In addition, the device according to the invention minimizes Restrictions on the accuracy of Measured value recording in a specific direction of movement. Ultrasonic measuring systems Although they are capable of providing high accuracy readings for Movements in a particular, that is a preferred To provide depth coordinate. But with the ultrasonic measuring system at the same time movements in other than the preferred one Depth coordinate are recorded, the measurement error increases.

Eine Kamera liefert jedoch eine gute Messgenauigkeit in der Messebene und eine schlechte Messgenauigkeit in der Tiefe.A Camera, however, provides a good measurement accuracy in the measurement plane and a bad measurement accuracy in depth.

Die Kombination der beiden durch jeweils ein eigenständiges Messsystem aufgenommenen Teilbewegungsabläufe zu einem resultierenden Gesamtmessergebnis stellt sicher, dass von dem jeweiligen Messsystem im wesentlichen nur diejenigen Messwerte für eine bestimmte Bewegungskomponente als Beitrag zum Gesamtmessergebnis geliefert werden, die eine hohe Messgenauigkeit aufweisen. Das Zusammensetzen der von den beiden Messsystemsystemen gelieferten Teilergebnisse zu einem Gesamtmessergebnis trägt somit zu einer verbesserten Messgenauigkeit des Gesamtergebnisses bei.The Combination of the two by each one independent Measuring system recorded partial movements to a resulting overall measurement result ensures that of the particular measuring system essentially only those readings for a given one Movement component delivered as a contribution to the overall measurement result which have a high measuring accuracy. The composition the partial results delivered by the two measuring system systems to a total measurement result thus contributes to an improved measurement accuracy of the overall result.

Die Funktionsweise und insbesondere die Messwertaufnahme beider Messsysteme ist derart aufeinander abzustimmen, dass die generierten Messergebnisse für die erste und zweite Bewegungskomponente in ein gemeinsames Koordinatensystem umgerechnet werden können, um darin ein resultierendes Endergebnis abzubilden, das den vollständigen Bewegungsablauf umfasst, der sich aus der ersten und zweiten Bewegungskomponente zusammensetzt.The functioning and in particular the measured value recording of both measuring systems is such to agree that the generated measurement results for the first and second component of motion can be converted into a common coordinate system in order to map therein a resulting end result comprising the complete sequence of movements, which is composed of the first and second movement components.

Eine Ausführung der optischen Empfangseinheit des optischen Messsystems sieht vor, ein elektronisches Kamerasystem mit mindestens einer Kamera einzusetzen. Die Kamera wird dabei vorzugsweise am Gesichtsbogen in fester Relation zum Oberkiefer befestigt. Dies kann auf der ersten Halterung erfolgen, die am Kopf des Patienten angebracht ist. Die Kamera kann als Infrarotkamera ausgebildet sein. Auf diese Weise lassen sich Infrarotsignale, die beispielweise von Infrarot-Leuchtdioden ausgesendet werden, aufnehmen.A Execution of the optical receiving unit of the optical Measuring system provides, an electronic camera system with at least to insert a camera. The camera is preferably on Facebow attached in fixed relation to the upper jaw. This can be done on the first bracket, which is on the patient's head is appropriate. The camera can be designed as an infrared camera. In this way, infrared signals, for example, from Infrared LEDs are emitted, record.

In einer Weiterbildung der vorgeschlagenen Vorrichtung kann an einer der Halterungen mindestens ein optisches aktives oder passives Markierungselement vorgesehen sein.In a development of the proposed device can at a the holders at least one optical active or passive marking element be provided.

Als passives Markierungselement, also ein Markierungselement, das selbst keine optischen Signale ausstrahlt, ist beispielsweise eine Fläche denkbar, auf deren Oberflächen geometrischer Muster abgebildet ist, welcher von dem optischen Messsystem aufgezeichnet werden kann. Bei der Verwendung von passiven optischen Markierungselementen kann es sinnvoll sein, diese mit einer eingebauten Beleuchtungseinheit zu bestrahlen. Dies kann etwa eine Infrarotbeleuchtung sein, wenn infrarotempfindliche Kameras als optische Empfangseinheiten eingesetzt werden. Als aktives Markierungselement, also ein Markierungselement, das Signale aussendet, können (Infrarot-)Leuchtdioden eingesetzt werden, die mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet werden können. Wenn außerdem die Muster oder Lichtpunkte auf der Fläche des optischen Markierungselements in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, dann kann auf sehr einfache Weise die Kalibrierung des Kamerasystems und die Analyse der Bewegungen erfolgen.When Passive marking element, so a marking element, the self no optical signals emits, is for example an area conceivable, with geometric patterns imprinted on their surfaces is, which can be recorded by the optical measuring system. When using passive optical marking elements it can make sense to use this with a built-in lighting unit too irradiate. This can be about infrared lighting if infrared-sensitive cameras be used as optical receiving units. As an active marking element, So a marking element that sends signals can (Infrared) LEDs are used with an infrared camera can be recorded. If also the Patterns or points of light on the surface of the optical marking element in can be arranged at a certain distance, then can be very simple How to calibrate the camera system and analyze the movements.

Damit die von den beiden Messsystemen gelieferten Messwerte in ein gemeinsames Koordinatensystem umgerechnet werden können, ist es erforderlich, dass die Arbeits- und Funktionsweise, und hier insbesondere die Messwertaufnahme während der Bewegungserfassung, des Ultraschallmesssystems mit dem optischen Messsystem zeitlich synchronisiert wird. Ein weiterer Aspekt für die Notwendigkeit der zeitsynchronen Übertragung der aufgenommenen Messwerte an eine Auswerteinheit einer Verarbeitungseinheit ist darin zu sehen, dass durch die in den verschiedenen Messsystemen verwendete Hard- und Software aufgrund von unterschiedlichen Verarbeitungszeiten nicht definierte Verzögerungszeiten entstehen können. Die Folge davon wäre, dass sich die von den jeweiligen Messsystemen generierten Messergebnisse bei der Verarbeitung zu einem resultierenden Messergebnis, das den gesamten Bewegungsablauf für eine erste und zweite Bewegungskomponente abbildet, nicht mehr eindeutig zuordnen ließe.In order to the measured values delivered by the two measuring systems in a common Coordinate system can be converted, it is necessary that work and functioning, and here in particular the Measured value recording during motion detection, of the ultrasonic measuring system is synchronized in time with the optical measuring system. Another Aspect of the need for time-synchronized transmission the recorded measured values to an evaluation unit of a processing unit is to be seen in that by the in the different measuring systems used hardware and software due to different processing times undefined delay times can arise. The consequence of this would be that of the respective Measuring systems generated measurement results during processing a resulting measurement that covers the entire movement for a first and second movement component, could no longer be clearly assigned.

Eine bevorzugte Ausführung der Synchronisationseinheit sieht deshalb vor, dass die Synchronisationseinheit als Synchronisations-Signalgeber wirkt, die über eine kabelgebundene oder drahtlose Synchronisationssignal-Übertragungsstrecke zwischen dem Ultraschallmesssystem oder optischen Messsystem und der Auswerteeinheit des jeweiligen Messsystems die notwendigen Synchronisationssignale generiert und übermittelt, so dass beide Messsysteme synchron arbeiten.A sees preferred embodiment of the synchronization unit Therefore, before that the synchronization unit acts as a synchronization signal generator, via a wired or wireless synchronization signal transmission link between the ultrasonic measuring system or optical measuring system and the evaluation of the respective measuring system, the necessary synchronization signals generated and transmitted so that both measuring systems are synchronous work.

Eine andere Möglichkeit der Synchronisation der Funktionsweise beider Messsysteme würde darin bestehen, dass zumindest zu einem Zeitpunkt der Messung von dem Ultraschallmesssystem zu dem optischen Messsystem oder umgekehrt ein Synchronisationssignal (beispielsweise ein Infrarotlichtimpuls) gesendet wird, dass dieses Synchronisationssignal mit Codierungsmerkmalen versehen ist und dass diese Codierung den Messsignalen der beiden Messsysteme überlagert (aufgeprägt) wird. Dabei muss sichergestellt werden, dass die das Synchronisationssignal empfangende Empfangs- und Auswerteeinheit des jeweiligen Messsystems entsprechende Mittel aufweist, die das empfangene Synchronisationssignal vom empfangenen Messsignal, insbesondere als Dekodierung, abkoppeln.A another way of synchronizing the operation Both measuring systems would consist in that at least at a time of measurement from the ultrasonic measuring system the optical measuring system or vice versa a synchronization signal (for example, an infrared light pulse) is sent that this Synchronization signal is provided with coding features and that this coding is superimposed on the measuring signals of the two measuring systems (imprinted) becomes. It must be ensured that the receiving and evaluating unit receiving the synchronization signal the respective measuring system has corresponding means, the received synchronization signal from the received measurement signal, in particular as decoding, decouple.

Ebenso wäre es jedoch denkbar, dass ein ähnliches Synchronisationssignal nicht während der Messwertaufnahme, sondern als Startsignal, beispielsweise als Infrarotsignal, von dem jeweiligen Messsystem oder der Synchronisationseinheit übertragen wird. Gegebenenfalls kann dann auf eine Codierung des Signals verzichtet werden. Wird die Synchronisation nur kurzzeitig während der Messwertaufnahme durchgeführt, so müssen beide Messsysteme intern eine stabile Zeitbasis, beispielsweise eine Quarz-Zeitbasis) aufweisen, damit die Zeitabläufe miteinander synchron rekonstruiert werden können.As well However, it would be conceivable that a similar synchronization signal not during the measurement, but as a start signal, for example as an infrared signal from the respective measuring system or the synchronization unit is transmitted. Possibly can then be dispensed with an encoding of the signal. Becomes the synchronization only briefly during the measurement recording performed, both measuring systems must internally have a stable time base, for example a quartz time base), so that the time sequences are reconstructed synchronously with each other can be.

Eine besonders einfache Möglichkeit zur zeitlichen Synchronisierung beider Messsysteme besteht darin, eine zusätzliche Beleuchtungseinheit zu verwenden, die vorzugsweise auf einem der Ultraschallempfangseinheiten installiert ist. Die Beleuchtungseinheit kann dabei als Leuchtdiode oder auch als Blitzlampe ausgebildet sein. Die Leuchtdiode sendet beispielsweise ein gepulstes Licht aus, dass heißt, die Leuchtdiode ist derart eingestellt, dass sie immer genau dann einen Lichtimpuls aussendet, wenn einer oder nur der erste der sequentiell arbeitenden Ultraschallsendeeinheiten einen entsprechenden Impuls abgibt. Auf diese Weise ist es möglich, die Funktionsweise beider Messsysteme derart miteinander zu synchronisieren, dass die Messergebnisse der jeweiligen Bewegungskomponenten zeitgleich an die Verarbeitungseinheit zu weiteren Verarbeitung übermittelt werden.A particularly simple possibility for temporally synchronizing both measuring systems is to use an additional lighting unit, which is preferably installed on one of the ultrasonic receiving units. The lighting unit can be designed as a light emitting diode or as a flash lamp. The light emitting diode emits, for example, a pulsed light that means that the light-emitting diode is set such that it always emits a light pulse if and only if one or only the first of the sequentially operating ultrasonic transmitting units emits a corresponding pulse. In this way, it is possible to synchronize the operation of both measuring systems with each other such that the measurement results of the respective movement components are simultaneously transmitted to the processing unit for further processing.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden skizzenartigen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den begleitenden Figuren schematisch dargestellt sind. Von diesen zeigen:advantages and advantages of the invention will become apparent for the rest from the following sketch-like description of embodiments shown in the accompanying figures are shown schematically. From these show:

1 eine skizzenartige Teilansicht einer Anordnung zur Erfassung von Bewegungen des Unterkiefers relativ zum Oberkiefer eines Menschen; und 1 a sketch-like partial view of an arrangement for detecting movements of the lower jaw relative to the upper jaw of a human; and

2 ein systemorientiertes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems. 2 a system-oriented block diagram of the system according to the invention.

1 zeigt am Kopf eines Patienten befestigten Teile einer Vorrichtung, bei der ein Ultraschallmesssystem 10 mit dem optischen Messsystem 20 kombiniert ist. Wesentliche Komponenten der beiden Messsysteme werden von einer ersten Halterung 30 und einer zweiten Halterung 40 gehalten. 1 shows attached to the head of a patient parts of a device in which an ultrasonic measuring system 10 with the optical measuring system 20 combined. Essential components of the two measuring systems are from a first holder 30 and a second holder 40 held.

An der ersten Halterung 30, die mit einem elastischen Kopfband 31 im Wesentlichen (d. h. für die relevanten Messungen hinreichend) ortsfest an der Stirn des Patienten gehalten wird, sind in der gezeigten Ausführungsform Ultraschallempfangseinheiten 12 angebracht. Des Weiteren ist an der ersten Halterung 30 eine optische Empfangseinheit 21 angebracht, die eine hochauflösende Kamera 23 und zwei LED-Lampen 26 als Beleuchtungseinheiten aufweist. Ein Verbindungskabel 32 dient in der dargestellten Ausführung zur Stromversorgung der Kamera 23 und der Lampen 26 und außerdem zur Übertragung von durch die Kamera gewonnenen Bildsignalen und weiteren Messsignalen (siehe weiter unten) zu entfernt angeordneten Auswertungseinheiten. Anstelle einer externen, leitungsgebundenen Stromversorgung können, im Hinblick auf den geringen Stromverbrauch einer modernen Digitalkamera und von LED-Lampen, in die erste Halterung 30 auch Akkus eingebaut sein, und die leitungsgebundene Signalübermittlung kann durch eine drahtlose Signalübermittlung (etwa mittels einer Bluetooth Strecke) ersetzt sein, sodass das Kabel 23 auch entfallen könnte.At the first bracket 30 that with an elastic headband 31 essentially (ie, sufficient for the relevant measurements) is held stationarily on the forehead of the patient, are in the illustrated embodiment ultrasound receiving units 12 appropriate. Furthermore, on the first bracket 30 an optical receiving unit 21 attached, which is a high-resolution camera 23 and two LED lamps 26 having as lighting units. A connection cable 32 used in the illustrated embodiment to power the camera 23 and the lamps 26 and also for transmitting image signals obtained by the camera and other measurement signals (see below) to remote evaluation units. Instead of an external, wired power supply, in view of the low power consumption of a modern digital camera and LED lamps, in the first bracket 30 Batteries may also be built-in, and the wired signal transmission may be replaced by a wireless signal transmission (such as a Bluetooth link), so that the cable 23 could also be omitted.

An der zweiten Halterung 40, die temporär starr am Unterkiefer des Patienten fixiert ist, sind Ultraschallsendeeinheiten 11 ausgebildet, die die entsprechenden Ultraschallsignale erzeugen. Ein Kabel 41 dient zur Stromversorgung und ggf. zur Synchronisation der Ultraschallsender 11. Auch dieses Kabel kann in einer alternativen Ausführung entfallen, wenn in der zweiten Halterung 40 eine Batterie- bzw. Akkustromversorgung vorgesehen ist. Die erzeugten Ultraschallsignale werden von den Ultraschallempfangseinheiten 12 an der ersten Halterung 30 aufgenommen und an eine (hier nicht dargestellte) Auswerteeinheit des Ultraschallmesssystems 10 gesendet. Die Auswerteeinheit des Ultraschallmesssystems berechnet aus den empfangenen Messwerten ein erstes Messergebnis für eine erste Bewegungskomponente.On the second bracket 40 , which is temporarily fixed rigidly to the patient's lower jaw, are ultrasonic transmitting units 11 formed, which generate the corresponding ultrasonic signals. A cable 41 is used for power supply and possibly for synchronization of the ultrasonic transmitter 11 , This cable can be omitted in an alternative embodiment, if in the second holder 40 a battery or battery power supply is provided. The generated ultrasonic signals are received by the ultrasonic receiving units 12 on the first bracket 30 recorded and to a (not shown here) evaluation of the ultrasonic measuring system 10 Posted. The evaluation unit of the ultrasonic measuring system calculates a first measurement result for a first movement component from the received measured values.

Auf der zweiten Halterung 40 ist darüber hinaus als optisches passives Markierungselement 24 eine Fläche mit einem Muster platziert. Die Anordnung des Musters auf der Fläche, mit definierten Abstandsbereichen, ermöglicht eine Kalibrierung der einzelnen Kameras 23. Das auf der Fläche abgebildete Muster wird von den Kameras 23 der optischen Empfangseinheit 21 aufgezeichnet und liefert bei einer Bewegung der zweiten Halterung 40 relativ zur ersten Halterung 30, entsprechende Signale an eine nicht dargestellte Auswerteeinheit des optischen Messsystems 20. Die Auswerteeinheit des optischen Messsystems 20 generiert daraus ein Messergebnis für eine zweite Bewegungskomponente, das anschließend an eine hier ebenfalls nicht dargestellte Verarbeitungseinheit (s. 2) übermittelt wird.On the second bracket 40 is also an optical passive marking element 24 an area with a pattern placed. The arrangement of the pattern on the surface, with defined distance ranges, allows calibration of the individual cameras 23 , The pattern shown on the surface is taken by the cameras 23 the optical receiving unit 21 recorded and delivered during a movement of the second holder 40 relative to the first holder 30 , corresponding signals to an evaluation unit, not shown, of the optical measuring system 20 , The evaluation unit of the optical measuring system 20 generates therefrom a measurement result for a second movement component, which is subsequently sent to a processing unit, likewise not shown here (see FIG. 2 ) is transmitted.

Darüber hinaus zeigt 1, dass auf der zweiten Halterung 40 eine Leuchtdiode 25 platziert ist. Die Leuchtdiode 25 kann beispielsweise derart angesteuert werden, dass sie nur dann einen Lichtimpuls abgibt, wenn einer der Ultraschallsendeeinheiten 11 einen Impuls abgibt. Auf diese einfache Weise lässt sich das Ultraschallmesssystem 10 mit dem optischen Messsystem 20 zeitlich synchronisieren.In addition, shows 1 that on the second bracket 40 a light emitting diode 25 is placed. The light-emitting diode 25 For example, it can be controlled in such a way that it only emits a light pulse when one of the ultrasonic transmitting units 11 gives off an impulse. In this simple way, the ultrasonic measuring system 10 with the optical measuring system 20 synchronize in time.

2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 mit dem Ultraschallmesssystem 10, dem optischen Messsystem 20, einer Synchronisationseinheit 50, einer Verarbeitungseinheit 60 und einer Anzeigeeinheit 70. 2 schematically shows a device 1 with the ultrasonic measuring system 10 , the optical measuring system 20 , a synchronization unit 50 , a processing unit 60 and a display unit 70 ,

Das Ultraschallmesssystem 10 weist die Ultraschallsendeeinheiten 11, die Ultraschallempfangseinheiten 12 und eine Auswerteeinheit 13 auf. Die Ultraschallempfangseinheiten 12 empfangen die von den Ultraschallsendeeinheiten 11 nacheinander ausgesandten Signale. Die empfangenen Signale werden in der Auswerteeinheit 13 des Ultraschallmesssystems 10 zu einem ersten Signal verarbeitet, das ein erstes Messergebnis für eine erste Bewegungskomponente darstellt. Dieses erste Messergebnis wird der Verarbeitungseinheit 60 über eine Schnittstellen 61 zugeführt.The ultrasonic measuring system 10 has the ultrasonic transmitting units 11 , the ultrasound receiving units 12 and an evaluation unit 13 on. The ultrasound receiver units 12 receive those from the ultrasonic transmitting units 11 consecutively emitted signals. The received signals are in the evaluation unit 13 of the ultrasonic measuring system 10 processed into a first signal representing a first measurement result for a first movement component. This first measurement result is the processing unit 60 via an interface 61 fed.

Das optische Messsystem 20 weist die optische Empfangseinheit 21 mit der Kamera 23 und eine Auswerteeinheit 22 auf. Die von der Kamera 23 aufgenommenen Bilder werden in der Auswerteeinheit 22 zu einem zweiten Signal verarbeitet, das ein zweites Messergebnis für eine zweite Bewegungskomponente darstellt. Auch dieses zweite Messergebnis wird der Verarbeitungseinheit 60 über eine zweite Schnittstelle 62 zugeführt.The optical measuring system 20 has the optical receiving unit 21 with the camera 23 and an evaluation unit 22 on. The from the camera 23 taken pictures are in the evaluation unit 22 is processed into a second signal representing a second measurement result for a second component of motion. This second measurement result is also the processing unit 60 via a second interface 62 fed.

Die Synchronisationseinheit 50, die in der Ausführungsform der 2 zwischen den beiden Messsystemen angeordnet ist, hat die Aufgabe, das Ultraschallmesssystem 10 mit dem optischen Messsystem 20 zeitlich zu synchronisieren. Die Synchronisationseinheit 50 umfasst dabei einen Synchronisations-Signalgeber und ein mit diesem verbundenes IR-Sendeelement, welches als Synchronisationssignal-Sender für Synchronisationssignale über Synchronisationssignal-Übertragungsstrecken 51, 52 als Schnittstellen zum ersten und zweiten Messsystem 10, 20 dient. Das Synchronisationssignal stellt dabei sicher, dass die Messwertaufnahme und -verarbeitung beider Messsysteme zeitsynchron erfolgt, so dass die Messergebnisse für die erste und zweite Bewegungskomponente, die von den jeweiligen Auswerteeinheiten 13 und 22 der beiden Messsysteme 10 und 20 generiert werden, zeitsynchron an die Verarbeitungseinheit 60 übertragen werden, um die Messergebnisse in einem gemeinsamen Koordinatensystem abbilden zu können.The synchronization unit 50 which in the embodiment of the 2 located between the two measuring systems, the task is to use the ultrasonic measuring system 10 with the optical measuring system 20 to synchronize in time. The synchronization unit 50 in this case comprises a synchronization signal transmitter and an IR transmitting element connected thereto which serves as a synchronization signal transmitter for synchronization signals via synchronization signal transmission paths 51 . 52 as interfaces to the first and second measuring system 10 . 20 serves. The synchronization signal ensures that the measured value recording and processing of both measuring systems takes place in a time-synchronized manner, so that the measurement results for the first and second components of motion, that of the respective evaluation units 13 and 22 of the two measuring systems 10 and 20 be generated synchronously to the processing unit 60 be transmitted in order to map the measurement results in a common coordinate system.

Die Verarbeitungseinheit 60 verarbeitet die von den beiden Messsystemen gelieferten Messergebnisse für die jeweiligen Bewegungskomponenten zu einem resultierenden Gesamtmessergebnis, das in ein einem gemeinsamen Koordinatensystem auf der Anzeigeeinheit 70 dargestellt wird.The processing unit 60 processes the measurement results supplied by the two measuring systems for the respective movement components into a resulting overall measurement result, which results in a common coordinate system on the display unit 70 is pictured.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004002953 A1 [0002]
- DE 3500305 A1 [0003]

Claims

Device for detecting movements of a lower jaw relative to the upper jaw of a vertebrate, with a first holder to be attached to the head of the vertebrate in fixed association with the upper jaw ( 30 ) for receiving transmitting or receiving units of a measuring system for detecting movement, to be attached to the lower jaw second holder ( 40 ) for receiving corresponding receiving or transmitting units of the measuring system, an ultrasonic measuring system ( 10 ), which has an ultrasonic transmitting unit ( 11 ) for emitting ultrasound signals, an ultrasound receiving unit ( 12 ) for receiving the emitted ultrasonic signals and a first evaluation unit ( 13 ) for processing the received ultrasound signals in order to detect changes in the position of the ultrasound transmission units connected to the movements of the lower jaw and detected by the ultrasound receiver unit (US Pat. 11 ) generate a first measurement result of a first movement component, further comprising an optical measurement system ( 20 ) which has an optical marking attached to the first or second holder ( 24 ) or active signal source ( 25 ) and an optical receiving unit attached to the other one of the first and second holders ( 21 ) for receiving by the mark or signal source ( 24 . 25 ) supplied optical signals and a second evaluation unit ( 22 ) to pass out through the optical receiving unit ( 21 ) detected position changes of the marking or optical signal source resulting from the movements of the lower jaw to generate a second measurement result of a second movement component, a synchronization unit ( 50 ), which the ultrasonic measuring system ( 10 ) with the optical measuring system ( 20 ) synchronized with synchronization signals, and a processing unit ( 60 ), which composes the first and second measurement results delivered by the two measuring systems in a time-synchronized manner to a resulting measurement result which images the movement of the lower jaw relative to the upper jaw as a whole.

Apparatus according to claim 1, wherein the optical receiving unit ( 21 ) of the optical measuring system ( 20 ) at least one camera ( 23 ) having.

Apparatus according to claim 1 or 2, wherein at the first ( 30 ) or second bracket ( 40 ) at least one optical active or passive marking element ( 24 . 25 ) for calibrating the optical receiving unit ( 21 ) is provided.

Apparatus according to claim 3, wherein as a passive optical marking element ( 70 ) a surface is provided with a pattern which is received from the optical receiving unit ( 21 ) is detectable.

Apparatus according to claim 4, wherein a lighting unit ( 26 ) for illuminating the surface of the optical marking element ( 24 ) is provided.

Device according to one of claims 3 to 5, wherein a control signal moderately with the synchronization unit ( 50 ) connected lighting unit ( 26 ) for the marking element ( 24 ) or a control signal with the synchronization unit ( 50 ) connected active optical signal transmitter ( 25 ) is provided, which at one time illuminates the marking element or emits an optical signal, to which the ultrasonic transmitting unit ( 11 ) emits a signal to thereby synchronize the ultrasonic measuring system ( 10 ) with the optical measuring system ( 20 ).

Device according to one of claims 1 to 6, wherein the ultrasonic measuring system ( 10 ) and the optical measuring system ( 20 ) Have means for transmitting a synchronization signal to the respective other measuring system, wherein the synchronization signal is impressed on the measurement signal used by the respective measuring system.