JP2010142285A - System and apparatus for tracking lower anterior tooth part movement and temporomandibular joint noise analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は顎関節症の診断に用いられる顎関節雑音の分析並びに下顎前歯部運動軌跡を追尾するシステムおよび下顎前歯部運動追尾装置に関するものである。 The present invention relates to an analysis of temporomandibular joint noise used for diagnosis of temporomandibular disorders, a system for tracking a mandibular anterior tooth movement locus, and a mandibular anterior tooth movement tracking apparatus.
顎関節症とは「顎関節雑音」、「開口障害（運動障害）」、「疼痛」の３症状をともなう疾患である。
今日では、顎関節症の患者が増加の傾向にあるといわれている。
現代において、多くの顎関節症の患者がいるにも関わらず、顎関節症の診断装置は存在しない。ただし、顎運動を記録描記する装置は市販されており、これを用いれば顎の動きの診断は可能である。
この装置は、患者に大掛かりな測定器具を装着し、患者の下顎前歯に直接マーカとなるものを付けて、外部から測定するものである。
そこで、安価で患者への負担が少ない顎関節症専用の診断装置が開発され、市販されるようになれば、歯科医が正しく顎関節症を定量的に診断し、治療効果を判定することが出来るようになる。
Temporomandibular disorder is a disease with three symptoms of “temporomandibular joint noise”, “opening disorder (movement disorder)”, and “pain”.
Today, it is said that patients with temporomandibular disorders tend to increase.
Although there are many patients with temporomandibular disorders in modern times, there is no diagnostic device for temporomandibular disorders. However, devices for recording and drawing jaw movements are commercially available, and it is possible to diagnose jaw movements using this device.
In this apparatus, a large measurement instrument is attached to a patient, and a patient is directly attached to an anterior jaw of the patient's lower jaw, and measurement is performed from the outside.
Therefore, if a diagnostic device dedicated to temporomandibular disorders that is inexpensive and less burdensome for patients is developed and put on the market, dentists can correctly diagnose temporomandibular disorders and determine the therapeutic effect. become able to do.
顎関節症の診断には以下の要因を解析する必要がある。
１．下顎運動障害
開閉口運動を、カメラを用いて記録し、あるエリアをテンプレートと指定し、画像マッチング処理行うことにより開口から閉口までの下顎前歯部の移動軌跡を測定し、開口度・左右変位量を表示する。
２．顎関節雑音測定
顎関節雑音を、聴診器、マイクロフォンおよび骨伝導マイクロフォンのうち、少なくとも１つを用いて測定し、その雑音についてフーリエスペクトル解析を行う。
３．疼痛の定量評価
VAS（Visual Analog Scale）法を用いる。
The following factors need to be analyzed to diagnose temporomandibular disorders.
1. Mandibular movement disorder Opening and closing mouth movements are recorded using a camera, a certain area is designated as a template, and image matching processing is performed to measure the movement trajectory of the mandibular anterior teeth from the opening to the mouth. Is displayed.
2. Temporomandibular joint noise measurement Temporomandibular joint noise is measured using at least one of a stethoscope, a microphone, and a bone conduction microphone, and Fourier spectrum analysis is performed on the noise.
3. Quantitative assessment of pain
The VAS (Visual Analog Scale) method is used.
本発明は、「１．下顎運動障害」における下顎前歯部運動追尾システムを提案し、かつ「２．顎関節雑音測定」による顎関節雑音の解析を行わんとするものである。 The present invention proposes a mandibular anterior tooth movement tracking system in “1. Mandibular movement disorder” and analyzes temporomandibular joint noise by “2. Measurement of temporomandibular joint noise”.
従来の顎運動の計測では、測定位置に磁気を発生するものを取り付け、その動作に伴う磁場の変化を患者の頭部にアンテナを取り付け測定するものや、測定位置にLED光源を取り付け、光を検出するセンサを頭部に取り付け測定するようにしている。従って、位置検出に特別な装置が必要となる。 In conventional jaw movement measurement, an object that generates magnetism is attached to the measurement position, and the change in the magnetic field that accompanies the movement is measured by attaching an antenna to the patient's head, or an LED light source is attached to the measurement position, and light is emitted. A sensor to be detected is attached to the head for measurement. Therefore, a special device is required for position detection.
この場合には、装置の構成が大きくなり、従ってその設置に大きなスペースも必要となる。また測定位置の個所（例えば唇又は歯）に磁石やLED光源を取り付けるため、患者へも負担がかかってくる。（特許文献１、特許文献２参照）
In this case, the configuration of the apparatus becomes large, and thus a large space is required for the installation. In addition, since a magnet and an LED light source are attached to the measurement position (for example, lips or teeth), a burden is imposed on the patient. (See
また、従来の顎関節雑音の分析においては、顎関節症患者の主要症状である顎機能障害と顎関節雑音の関連性を総合的に診査し、鑑別診断と原因の推定、経過の観察、治療用プレートの咬合採得を支援するようにしている。 In the conventional analysis of temporomandibular joint noise, comprehensively examine the relationship between temporomandibular dysfunction and temporomandibular joint noise, which are the main symptoms of patients with temporomandibular disorders, and perform differential diagnosis, cause estimation, follow-up observation, treatment It is designed to support the occlusal acquisition of plates.
従来技術では、顎機能障害と顎関節雑音の関連性を総合的に診査するために、デジタイザーを顎位測定用座標入力装置としたゴシックアーチ描記システムのパーソナルコンピューターと、マイクロホンをセンサーとする振動測定装置とをＡ／Ｄ変換器とインターフェイスを介することによって接続し、両装置を設定された咬合高径に於ける水平面上の顎位置と顎関節雑音を同時に測定するようにしている。（特許文献３参照） In the conventional technology, in order to comprehensively examine the relationship between dysfunction of the jaw and temporomandibular joint noise, a personal computer of a Gothic arch writing system using a digitizer as a coordinate input device for jaw position measurement and vibration measurement using a microphone as a sensor The devices are connected to the A / D converter through an interface, and both devices are configured to simultaneously measure the jaw position on the horizontal plane and the temporomandibular joint noise at the set occlusal height. (See Patent Document 3)
この特許文献３においては、パーソナルコンピューターへの顎位置測定用座標入力装置としてデジタイザーを用いたゴシックアーチ描記システム（特許文献４参照）を、顎運動測定装置として使用しているが、このゴシックアーチ描記システムは構成が複雑であり、しかも、デジタイザー本体を口腔内に装着する必要があり、患者に多大な負担がかかる。そして、何よりもゴシックアーチ描記そのものはそれ程精度の良いものではない。また、このゴシックアーチ描記装置を有歯顎患者に中心咬合位を取らせた状態で設置することは不可能である。主として、特許文献４は無歯顎患者用である。また、マイクロホンにより顎関節雑音を採音するが、マイクロホンを被検者のどこに設置し、採取した波形でクリック音が抽出されたとして、これをゴシックアーチ上で位置決定されても、なんの意味もない。
In this
更に、特許文献３においては、取得した顎関節雑音の波形分析を行っているだけで、顎関節雑音の周波数分析は行っていない。
本発明の目的は、ヘッドセットのような器具・マーカ等の装着物を取付けず、患者に接触することなく、患者の下顎の開閉口運動を自動追尾するシステムを提供せんとするものである。
本発明の他の目的は顎関節症の主要症状である顎運動の異常に対してこれまで主観的に行われていた顎運動診断にかわって、定量測定ができる下顎前歯部運動追尾装置を開発し、下顎前歯部運動軌跡の解析から、顎運動異常のパラメータを抽出し、診断法の確立、更には顎関節症の病態、病因の解明を図らんとするものである。
本発明の更に他の目的は顎関節雑音のクリック音およびクレピタス音を音響学的に採取解析し、その波形解析、フーリエスペクトル解析および周波数分析を行って顎関節雑音の特徴を描出することにより顎関節雑音の発生のメカニズムを解析し、最終的に顎関節症の病因解明を図らんとするものである。
An object of the present invention is to provide a system that automatically tracks the opening / closing movement of the lower jaw of a patient without attaching an attachment such as a headset or a marker such as a headset and without contacting the patient.
Another object of the present invention is to develop a mandibular anterior tooth movement tracking device that can perform quantitative measurement instead of the jaw movement diagnosis that has been subjectively performed for abnormal jaw movement, which is a major symptom of temporomandibular disorders. From the analysis of the mandibular anterior tooth movement trajectory, the parameters of the jaw movement abnormalities are extracted to establish a diagnostic method and to elucidate the pathophysiology and pathogenesis of temporomandibular disorders.
Still another object of the present invention is to acoustically collect and analyze temporomandibular joint noise click and clepitas sounds, and perform waveform analysis, Fourier spectrum analysis and frequency analysis to depict characteristics of temporomandibular joint noise. The aim of this study is to analyze the mechanism of joint noise generation and finally elucidate the pathogenesis of temporomandibular disorders.
本発明下顎前歯部運動追尾システムは、
口腔開口器によって開口させた被検者の開閉口運動の動画像をカメラにより撮影し、
該撮影された動画像をコンピュータの記録手段に保存し、
該コンピュータの記録手段において保存された動画像を１フレーム毎の静止画像に変換し、
該変換された静止画像のうち、上下顎前歯部が僅かに離開した状態の画像をスタート画像とし、コンピュータの記録手段から読み出し、画像表示手段に表示させ、該スタート画像のうち軌跡を確認したい下顎前歯部の関心部位にマークし、
該マークした点を中心にある範囲の関心領域（ROI）をあらかじめ設定しておき、
該設定された関心領域を第１テンプレートとして抽出し、
該抽出された第１テンプレートを用いて次の２枚目のフレーム画像に対して画像マッチング処理を施し、
該２枚目のフレーム画像で最大マッチングを示す該マークした点の座標を記憶して位置測定を行い、該２枚目のフレーム画像の画像マッチング処理された画像の最大マッチングを示す該マークした点の位置を中心に第１テンプレートと同じ範囲の関心領域を切り出し、これを第２テンプレートとし、該第２テンプレートと３枚目のフレーム画像とで画像マッチング処理を行い、
かかる処理を繰り返すことによってテンプレート作成と画像マッチング処埋を最後の静止画像まで行い、全画像について関心部位の該マークした点の位置を測定し、
各静止画像から得られる画像マッチング処理された位置座標の全てから開閉口運動の全軌跡を求めるようにしたことを特徴とする。
The mandibular anterior tooth movement tracking system of the present invention,
Taking a moving image of the opening and closing movement of the subject opened by the mouth opener with a camera,
Storing the captured moving image in a recording means of a computer;
Converting a moving image stored in the recording means of the computer into a still image for each frame;
Out of the converted still images, an image in which the upper and lower jaw anterior teeth are slightly separated is used as a start image, read from the recording means of the computer, displayed on the image display means, and the lower jaw whose locus is to be confirmed in the start image Mark the area of interest in the anterior teeth,
Set a region of interest (ROI) in the range centered on the marked point,
Extracting the set region of interest as a first template;
An image matching process is performed on the next second frame image using the extracted first template,
The coordinates of the marked point indicating the maximum matching in the second frame image are stored to measure the position, and the marked point indicating the maximum matching of the image subjected to the image matching processing of the second frame image A region of interest in the same range as the first template is cut out centered on the position of, and this is used as the second template, and image matching processing is performed between the second template and the third frame image,
By repeating such processing, template creation and image matching processing are performed up to the last still image, and the position of the marked point of the region of interest is measured for all images,
It is characterized in that the entire locus of the opening / closing movement is obtained from all the position coordinates obtained from each still image and subjected to image matching processing.
本発明下顎前歯部運動追尾システムによれば、前記スタート画像とカメラによって撮影された中心咬合位の画像との間のデータ未取得部分は、直線補間とする。
中心咬合位とは、歯の最大咬合接触時における上下顎の位置関係であり、正常な中心咬合位の顎位は「安静時顎位から２〜４ｍｍかみ込んだところに存在する。
また、安静時顎位とは、下顎頭の最も安定した位置は、上下歯の咬合しないリラックスした顎位であり、咀嚼筋や靭帯が最もリラックスした状態で上下***がかるく接したときの顎位である。
スタート画像として用いた顎位は安静時顎位に相当する。カメラによって撮影された中心咬合位の画像にある被検者の中心咬合位と安静時顎位における２ｍｍから４ｍｍという距離は下顎窩と下顎頭の関係に大きな影響を与えることがなく、咬んだときであっても、下顎窩と下顎頭の隙間は咬まない状態である安静時顎位の下顎窩と下顎頭の位置関係とほぼ同じであると考えられるため、中心咬合位の状態のフレーム画像から安静時顎位の状態であるスタート画像間のデータ未取得部分は直線で補間することが可能である。
According to the mandibular anterior tooth movement tracking system of the present invention, the data unacquired portion between the start image and the central occlusal image photographed by the camera is linear interpolation.
The central occlusal position is the positional relationship between the upper and lower jaws at the time of maximum occlusal contact of the teeth, and the normal central occlusal position is “located at a
In the resting jaw position, the most stable position of the mandibular head is the relaxed jaw position where the upper and lower teeth do not bite, and the jaw position when the upper and lower lips touch lightly with the masticatory muscles and ligaments in the most relaxed state. It is.
The jaw position used as the start image corresponds to the resting jaw position. The distance from 2mm to 4mm in the central occlusal position and the resting jaw position in the image of the central occlusal position taken by the camera bite without significantly affecting the relationship between the mandibular fossa and the mandibular head Even if, the gap between the mandibular fossa and the mandibular head is considered to be almost the same as the positional relationship between the mandibular fossa and the mandibular head in a resting jaw position in which the bite is not bitten. From the start image, the data unacquired portion between the start images in the resting jaw position can be interpolated with a straight line.
本発明下顎前歯部運動追尾システムによれば、前記静止画像のうち軌跡を確認したい下顎前歯部の関心部位を下顎の正中線の両側にあたる中切歯の隣接面である切端隅角部、すなわち下顎前歯部中点の一点とする。 According to the mandibular anterior tooth movement tracking system of the present invention, the region of interest of the mandibular anterior tooth for which the locus is to be confirmed in the still image, the incisal corner that is the adjacent surface of the central incisor on both sides of the midline of the mandible, that is, the mandibular One point at the midpoint of the anterior teeth.
本発明下顎前歯部運動追尾システムによれば、前記動画像を正面動画像とする。 According to the mandibular anterior tooth movement tracking system of the present invention, the moving image is a front moving image.
本発明下顎前歯部運動追尾システムによれば、前記動画像を正面動画像とは直交する側面動画像とする。 According to the lower anterior tooth movement tracking system of the present invention, the moving image is a side moving image orthogonal to the front moving image.
本発明下顎前歯部運動追尾システムによれば、前記正面動画像からの画像マッチング処理と前記側面動画像からの画像マッチング処理とから三次元的に下顎前歯部の開閉口運動を追尾する。 According to the mandibular anterior tooth movement tracking system of the present invention, the opening / closing movement of the mandibular anterior tooth is tracked three-dimensionally from the image matching process from the front moving image and the image matching process from the side moving image.
本発明下顎前歯部運動追尾システムによれば、被検者の上下顎前歯部の動画像を撮影するカメラと、被検者の開閉口運動時の顎関節雑音を採音する採音器と、Ａ／Ｄコンバータと、カメラからの動画像および採音器からの採音をＡ／Ｄ変換されたデータとして保存するコンピュータの記録手段とを備え、口腔開口器によって開口させた被検者の上下顎前歯部を露出させた状態、および、採音器を被検者の顎関節部にあてた状態で、被検者に開閉口運動を行わせ、該開閉口運動の動画像をカメラによって撮影し、該撮影された動画像をコンピュータの記録手段に保存すると同時に開閉口運動時の被検者の顎関節雑音を採音し、Ａ／Ｄコンバータを経てコンピュータの記録手段にデータを保存し、該顎関節雑音発生時の静止画像と採音データとを同期させてコンピュータの記録手段に保存し、開閉口運動時の顎関節雑音の発生したフレーム画像を検知し得るようにする。 According to the mandibular anterior tooth movement tracking system of the present invention, a camera that captures a moving image of the subject's upper and lower jaw anterior teeth, a sound collector that collects temporomandibular joint noise during opening and closing movements of the subject, An A / D converter and a computer recording means for storing a moving image from the camera and a sound collection from the sound collection device as A / D converted data, and a top of the subject opened by the oral opening device With the mandibular anterior teeth exposed and with the sound collector applied to the subject's temporomandibular joint, the subject is caused to perform opening and closing movements, and a moving image of the opening and closing movements is captured by a camera The recorded moving image is stored in the computer recording means, and at the same time, the subject's temporomandibular joint noise during the opening / closing movement is sampled, and the data is stored in the computer recording means via the A / D converter, A still image and sound collection data when the temporomandibular joint noise is generated Thereby synchronize stored in the recording means of the computer, is adapted to detect a frame image generated TMJ noise during off opening movement.
顎関節雑音の採音時にクリック音やクレピタス音が発生した場合には、その部分がピークとして検出できる。このクリック音やクレピタス音のピーク音を検出し、それをトリガーとしてとらえ、その時のフレーム画像をコンピュータの記録手段に保存する。解析時には保存されたクリック音やクレピタス音発生時のフレーム画像を読み出し、抽出した静止画像のマークした点の座標を得ることで、開閉口運動の全軌跡における顎関節雑音の発生位置を特定することができる。 If a click sound or crapitas sound is generated during the temporomandibular joint noise collection, that portion can be detected as a peak. The click sound or the peak sound of the crepitas sound is detected and is used as a trigger, and the frame image at that time is stored in the recording means of the computer. To identify the position of the temporomandibular joint noise generation in the entire locus of the opening and closing movement by reading the frame image when the click sound and crepitus sound generated at the time of analysis are read and obtaining the coordinates of the marked point of the extracted still image Can do.
本発明下顎前歯部運動追尾システムによれば、前記採音器は聴診器、マイクロフォンおよび骨伝導マイクロフォンの少なくとも１つを使用する。 According to the mandibular anterior tooth movement tracking system of the present invention, the sound collector uses at least one of a stethoscope, a microphone, and a bone conduction microphone.
本発明下顎前歯部運動追尾システムによれば、前記採音器を２つ使用する。 According to the mandibular anterior tooth movement tracking system of the present invention, the two sound collectors are used.
更に、本発明下顎前歯部運動追尾装置は、口腔開口器によって開口させ、被検者に開閉口運動を行わせ、該開閉口運動をカメラによって動画像を撮影する手段と、該撮影された動画像をコンピュータの記録手段に保存する手段と、該コンピュータの記録手段において保存された動画像を１フレーム毎の静止画像に変換する手段と、該変換された静止画像のうち、上下顎前歯部が僅かに離開した状態の画像をスタート画像とし、コンピュータの記録手段から読み出し、画像表示手段に表示させる手段と、該表示された該スタート画像のうち軌跡を確認したい下顎前歯部の関心部位にマークする手段と、該スタート画像を用いて軌跡のテンプレート設定を行う手段と、該マークした点を中心にある範囲の関心領域（ROI）をあらかじめ設定する手段と、該設定された関心領域を第１テンプレートとして抽出する手段と、第１テンプレートを用いて次の２枚目のフレーム画像に対して画像マッチング処理を施す手段と、該２枚目のフレーム画像で最大マッチングを示す該マークした点の座標を記憶して位置測定を行う手段と、該２枚目のフレーム画像の画像マッチング処理された画像の最大マッチングを示す該マークした点の位置を中心に第１テンプレートと同じ範囲の関心領域を切り出し、これを第２テンプレートとする手段と、かかる処理を繰り返すことによってテンプレート作成と画像マッチング処埋を最後の静止画像まで行い、全静止画像について関心部位の該マークした点の位置を測定する手段と、各静止画像から得られる画像マッチング処理された該マークした点の位置座標の全てから開閉口運動の全軌跡を求める手段とを備えたことを特徴とする。 Further, the lower anterior tooth movement tracking device according to the present invention comprises means for opening a mouth opening device, causing the subject to perform opening / closing movement, and taking a moving image of the opening / closing movement using a camera, and the captured moving image. Means for storing an image in a recording means of a computer; means for converting a moving image stored in the recording means of the computer into a still image for each frame; An image in a slightly separated state is used as a start image, read from the recording means of the computer, displayed on the image display means, and marked on the region of interest of the anterior part of the lower jaw where the locus is to be confirmed in the displayed start image Means for setting a trajectory template using the start image, and means for presetting a region of interest (ROI) in a range centered on the marked point Means for extracting the set region of interest as a first template, means for performing an image matching process on the next second frame image using the first template, and the second frame image Means for measuring the position by storing the coordinates of the marked point indicating the maximum matching, and the position of the marked point indicating the maximum matching of the image that has been subjected to the image matching processing of the second frame image; A region of interest in the same range as one template is cut out, and this is used as a second template. By repeating such processing, template creation and image matching processing are performed up to the last still image. Means for measuring the position of the marked point, and the position coordinates of the marked point subjected to image matching processing obtained from each still image; Characterized by comprising a means for determining the total trajectory of closure motion from.
本発明下顎前歯部運動追尾装置は、前記スタート画像とカメラによって撮影された中心咬合位の画像との間のデータ未取得部分を直線補間する手段を備える。 The mandibular anterior tooth movement tracking device of the present invention includes means for linearly interpolating a data unacquired portion between the start image and the central occlusal position image taken by the camera.
本発明顎関節雑音分析装置は、被検者の顎関節部に装着した採音器と、該採音器に接続された増幅手段と、該増幅手段に接続された波形出力記録手段と、波形出力を解析する波形解析手段と、採取されたオリジナル波形に、スムージング処理を施す手段と、ウインドウ関数処理を施し、かつフーリエ変換する手段とを備え、または該採音器から採取されたオリジナル波形に、スムージング処理を施す手段と、関心領域を設定し、これを切り出す手段と、ウインドウ関数処理を施し、かつフーリエ変換する手段とを備えることを特徴とする。 The temporomandibular joint noise analyzer of the present invention includes a sound collection device attached to a temporomandibular joint of a subject, amplification means connected to the sound collection device, waveform output recording means connected to the amplification means, and waveform Waveform analyzing means for analyzing the output, means for performing smoothing processing on the collected original waveform, means for performing window function processing and Fourier transform, or the original waveform collected from the sound collector And a means for performing a smoothing process, a means for setting and extracting a region of interest, and a means for performing a window function process and performing a Fourier transform.
本発明顎関節雑音分析装置によれば、前記採音器は聴診器、マイクロフォンおよび骨伝導マイクロフォンの少なくとも１つを使用する。 According to the temporomandibular joint noise analyzer of the present invention, the sound collector uses at least one of a stethoscope, a microphone, and a bone conduction microphone.
本発明顎関節雑音分析装置によれば、前記採音器を２つ使用する。 According to the temporomandibular joint noise analyzer of the present invention, the two sound collectors are used.
上述したように、本発明によれば、患者への装着物を使用しないため患者の負担が減ると共に装着物がないことによる位置付け操作が容易となる。
更に、小型カメラを用いているため小スペース（例えば、チェアサイド） においての測定が可能となる。
As described above, according to the present invention, since the attachment to the patient is not used, the burden on the patient is reduced and the positioning operation due to the absence of the attachment is facilitated.
Furthermore, since a small camera is used, measurement in a small space (for example, a chair side) is possible.
図１に示す本発明下顎前歯部運動追尾装置１において、被検者の顔の正面に、顔正面からカメラ２までの距離を一定に保たせるための器具（鼻下点と額を支点としたもの（図示せず）) を使用し固定されたカメラ２により、***と頬を十分に覆いながら開口し、術野が広範囲に拡大される口腔開口器１５によって開口された被検者の上下顎前歯部の開閉口運動の動画像を撮影し、これをカメラ２に接続されているコンピュータ３の記録手段にて記録する。このコンピュータ３の前方には、Ａ／Ｄコンバータ４が設けられているが、このＡ／Ｄコンバータ４は後述する顎関節雑音の採取に使用するものである。
In the mandibular anterior tooth
この下顎前歯部運動追尾装置１によって撮影される患者の下顎前歯部運動の軌跡の追跡手段を図２ａ−図２ｇにつき説明する。
まず、口腔開口器１５（図１参照）によって開口させた患者５の開閉口運動の動画像の撮影をカメラ２により行い（図２ａ）、この動画像をコンピュータ３の記録手段に保存する。
本発明の口腔開口器１５としてはオプトラゲート（Optra gate（商標名））を使用するが、被検者の上下顎前歯部を露出させることが出来るものであればこれに限定されない。
変換された静止画像のうち上下顎前歯部がわずかに離開した状態の画像をスタート画像としコンピュータ３の記録手段から読み出し、画像表示手段に表示させ、表示させたスタート画像のうち、歯科医が軌跡を確認したい下顎前歯部の関心領域を画像表示手段上にマークして、１枚目の静止画像を用いて軌跡の初期設定を行い（図２ｂ）、このマークした点を中心にある範囲の関心領域（ROI）をあらかじめ設定しておき、そのエリアを第１テンプレートとして抽出する（図２ｃ）。斯様にして抽出した第１テンプレートを用いて次の２枚目のフレーム画像に対して画像マッチング処理を施し、２枚目のフレーム画像の画像マッチング処理した画像の中心位置の位置座標を記憶して位置測定を行うと共に画像マッチング処理した画像の最大マッチングを示す該マークした点の位置を中心に第１テンプレートと同じ範囲の関心領域を切り出し、これを次のフレームの第２テンプレートとして使用する（図２ｄ）。かかる処理を繰り返し、このテンプレート作成と画像マッチング処埋を最後の静止画像まで行い、全静止画像（開口から閉口まで）について関心部位の該マークした点の位置を測定し、その各画像から得られる画像マッチング処理した該マークした点の位置座標の全てから開閉口運動の全軌跡を求める（図２ｅ、図２ｆ）、また開口から最大開口度までと最大開口度から閉口までの軌跡の色を変えて表示する、又は矢印表示することが可能である。斯様にして全軌跡から開口度や左右への変位量を測定し、その測定結果としての下顎の運動軌跡を図２ｇに示す。
これら全運動軌跡から最初のマーク点を中心とし、左右への変位量や最大開口の定量測定も行うことが出来る。
The tracking means of the trajectory of the mandibular anterior tooth movement taken by the mandibular anterior tooth
First, a moving image of the opening and closing movement of the
As the
Of the converted still image, the image in which the upper and lower jaw anterior teeth are slightly separated is read as a start image from the recording means of the
Centering on the first mark point from all the motion trajectories, it is also possible to measure the displacement to the left and right and the maximum aperture quantitatively.
また、本発明によれば、正面動画像と側面動画像を組み合わせることによって三次元的な下顎前歯部運動の軌跡を得ることができる。
この場合には、１つのカメラによって、複数のミラーを用いて正面画像と該正面画像とは直交する側面画像を取得することができる（図３参照）。
斯様にして、得られた側面軌跡および正面軌跡のプロット点より三次元データを取得することで、開閉口運動を三次元的に表示することが可能となる。
In addition, according to the present invention, a three-dimensional mandibular anterior tooth movement trajectory can be obtained by combining a front moving image and a side moving image.
In this case, a front image and a side image orthogonal to the front image can be acquired by a single camera using a plurality of mirrors (see FIG. 3).
In this way, by obtaining three-dimensional data from the obtained plot points of the side and front trajectories, it is possible to display the opening / closing movement three-dimensionally.
まず、下顎前歯部運動軌跡の非接触測定法について説明する。
本発明では、被検者に非接触で測定できる装置を開発し、測定の基本原理は、画像工学で用いられる画像マッチング処理を応用する。
図４および図５にテンプレートの設定を示す。
測定方法は、被検者に口腔開口器１５を用いて上下顎前歯部を露出させ、開口から閉口に到る１周期の顎運動を行わせる。この間の下顎前歯部の動きを、被検者正面に設置したカメラ２（図１参照）から規格撮影を行い、動画像を採取し、コンピュータ３の記録手段に保存する。次に保存された動画像を１フレーム毎の静止画像に変換し、変換された静止画像のうち上下顎前歯部がわずかに離開した状態の画像をスタート画像として決め、基本となるテンプレートを切り出し、次のフレーム画像の位置を画像マッチング処理によって検出する。
First, a non-contact measurement method for the mandibular anterior tooth movement locus will be described.
In the present invention, a device capable of measuring without contact with a subject is developed, and the basic principle of measurement is application of image matching processing used in image engineering.
4 and 5 show template settings.
In the measurement method, the subject exposes the upper and lower jaw anterior teeth using the
本発明でのテンプレートの設定では、ある画像サイズを切り出し、その重心を基準点とし、この基準点を下顎左右中切歯切縁の中点に設定する。
画像マッチング処理は、相関係数を求めて判定する方法を採用した。
画像マッチング処理は以下に示す数式で説明する。
スタート画像をｆ１（ｘ，ｙ）とし、この画像中に設定したテンプレートをｔ（ｘ，ｙ）とし、あるｉ時間後のフレーム画像をｆｉ（ｘ，ｙ）とし、ｆｉ（ｘ，ｙ）の中のどの位置にｔ（ｘ，ｙ）があるかを見出すため、２つの画像すなわちｔ（ｘ，ｙ）とｆｉ（ｘ，ｙ）の相互相関係数Ｒを求めてマッチングの判定を行う。
In setting a template in the present invention, a certain image size is cut out, its center of gravity is used as a reference point, and this reference point is set as the midpoint of the lower left and right central incisor incisions.
The image matching process employs a method of determining and determining a correlation coefficient.
The image matching process will be described with the following mathematical formula.
Start image as f 1 (x, y), the template set in the image and t (x, y), and the frame image after a certain i times f i (x, y) and, f i (x, In order to find out where t (x, y) is in y), the cross correlation coefficient R between the two images, ie, t (x, y) and f i (x, y) is obtained. Make a decision.
これを式に表すと、次のようになる。
（数１）
R(m , n) = ΣΣt(x , y)fi(x+m , y+n) / ΣΣfi 2(x+m , y+n)‥‥ （１）
ここにRは相互相関係数、ｍ、ｎはｆｉ（ｘ，ｙ）画像の中で、
ｔ（ｘ，ｙ）の位置を表すものとする。
This can be expressed as follows.
(Equation 1)
R (m, n) = ΣΣt (x, y) f i (x + m, y + n) / ΣΣf i 2 (x + m, y + n) (1)
Here, R is a cross-correlation coefficient, m and n are f i (x, y) images,
Let us denote the position of t (x, y).
顎関節症患者の顎運動異常について、定量的な測定法の開発と診断パラメータ設定のため、以下に示すような実験項目を設定した。 In order to develop quantitative measurement methods and set diagnostic parameters for jaw movement abnormalities in patients with temporomandibular disorders, the following experimental items were set.
実験項目：
下顎前歯部運動追尾装置の作製
基礎実験
１ 下顎前歯部運動追尾装置の測定精度
２ 下顎前歯部運動軌跡の測定時変化
３ 下顎前歯部運動軌跡の経日的変化
下顎前歯部運動軌跡の臨床応用
１ 健常者の下顎前歯部運動軌跡
２ クリック音を呈する被検者の下顎前歯部運動軌跡
３ クレピタス音を呈する被検者の下顎前歯部運動軌跡
下顎前歯部運動時における顎関節のＭＲＩ解析
１ 健常者の顎関節
２ クリック音を呈する顎関節
３ クレピタス音を呈する顎関節
下顎前歯部運動軌跡の三次元解析
１ 三次元下顎前歯部運動追尾法の開発と装置の作製
２ 三次元下顎前歯部運動軌跡の測定と診断パラメータ
Experimental items:
Basic experiment of mandibular anterior tooth
下顎前歯部運動追尾装置の作製
図１に、下顎前歯部運動追尾装置１のブロックダイアグラムを示す。
カメラ２にはＵＳＢカメラを用い、カメラからの信号は、３０ｆｐｓのフレームレートでコンピュータ３の記録手段であるメモリに記録した。
カメラ２から被検者の口元までの距離は、３０ｃｍとし、撮影時間は、患者の開口から閉口までの１周期を約４秒とした。すなわち採取されるフレーム枚数は約１２０フレームとなる。
約１２０枚のフレーム画像の中から、テンプレート設定内に上下顎前歯部がわずかに離開した状態で上顎前歯部が入らない最小開口度の画像をスタート画像とする。
Production of Mandibular Anterior Tooth Movement Tracking Device FIG. 1 shows a block diagram of the mandibular anterior tooth
A USB camera was used as the
The distance from the
From about 120 frame images, an image having a minimum opening degree in which the maxillary anterior teeth do not enter when the upper and lower jaw anterior teeth are slightly separated within the template setting is set as a start image.
テンプレートの設定を図６に示す。図６に示すように、下顎左右中切歯切縁の中点を基準点（マークした点）として、この点を中心にＸ軸方向に左右５０画素、Ｙ軸方向に上下１０画素のサイズをテンプレートとして自動的に切り出すようにし、テンプレートのサイズは２０×１００画素となった。 The template setting is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the midpoint of the mandibular left and right central incisors is defined as a reference point (marked point). The template is automatically cut out, and the size of the template is 20 × 100 pixels.
各フレーム画像についてテンプレート作成と画像マッチング処理を最後のフレーム画像まで行い、画像マッチング処理されたマークした点の位置座標が決定した後、各座標点を撮影開始の最初の画像である中心咬合位の画像に転記し、更に前述したように中心咬合位と安静時顎位の下顎窩と下顎頭の位置関係は、ほぼ同じである為、中心咬合位のフレーム画像から安静時顎位の状態であるスタート画像間の未取得分のデータ部分は、直線で補間し、そして全ての座標点を結んで開口から閉口にいたる軌跡を下顎前歯部運動軌跡とした。
下顎前歯部運動軌跡の計測については、撮影時に図６の左端に示されるメジャーを同時撮影して、実際に動いた距離をｍｍ単位で算出した。
Template creation and image matching processing is performed for each frame image up to the last frame image, and after the position coordinates of the marked points subjected to image matching processing are determined, each coordinate point is the first image of the central occlusion position that is the start of imaging. Since the positional relationship between the central occlusal position and the resting jaw position of the mandibular fossa and mandibular head is almost the same as described above, it is in the state of the resting jaw position from the frame image of the central occlusal position. The unacquired data portion between the start images was interpolated with a straight line, and the trajectory from the opening to the closing by connecting all the coordinate points was used as the mandibular anterior tooth movement trajectory.
For measurement of the mandibular anterior tooth movement trajectory, the measure shown at the left end of FIG. 6 was simultaneously photographed during photographing, and the distance actually moved was calculated in mm.
図７に診断パラメータの設定を示す。
下顎前歯部運動計測のため、軌跡が描記されたフレーム画像に座標を設定した。座標は、中心咬合位で下顎中切歯切縁中点である基準点を原点とし、原点を通り矢状平面に平行な縦軸をＹ軸、Ｙ軸に直交する水平軸をＸ軸とした。
また、以下に示すような計測項目を設定した。
FIG. 7 shows the setting of diagnostic parameters.
Coordinates were set on the frame image in which the trajectory was drawn to measure the mandibular anterior tooth movement. As for the coordinates, the reference point that is the midpoint of the mandibular central incisor at the central occlusal position is the origin, the vertical axis passing through the origin and parallel to the sagittal plane is the Y axis, and the horizontal axis orthogonal to the Y axis is the X axis. .
In addition, the following measurement items were set.
即ち、
垂直的計測としてDMO（最大開口距離（Distance of Maximum Open ））とは、 Ｙ軸上の最大の開口距離を示す。
水平的計測としてSDR（右側変移距離（Shift Distance of Right side））とは、 患者の右側（Ｘ軸上をマイナス方向）にＹ軸から変移した最大距離を示す。さらに、水平的計測としてSDL（左側変移距離（Shift Distance of Left side））とは、患者の左側（Ｘ軸上をプラス方向）にＹ軸から変位した最大距離を示す。さらに、水平的計測としてSDT（総変移距離（Shift Distance Totality））とは、左右側の総変移距離を示す。これらを基本的な検査項目とした。
That is,
As a vertical measurement, DMO (Distance of Maximum Open) is the maximum opening distance on the Y axis.
As a horizontal measurement, SDR (Shift Distance of Right side) is the maximum distance that has shifted from the Y axis to the patient's right side (on the X axis in the negative direction). Further, as a horizontal measurement, SDL (Shift Distance of Left side) indicates the maximum distance displaced from the Y axis on the patient's left side (on the X axis in the plus direction). Furthermore, as a horizontal measurement, SDT (Shift Distance Totality) indicates the total shift distance on the left and right sides. These were the basic inspection items.
基本的実験として、下顎前歯部運動追尾装置の軌跡描出の測定精度について検討した。
方法は、画像マッチング処理に用いられたフレーム画像をプリントアウトし、フレーム画像の基準点を視覚的に判断し、画像上に印記した。各フレーム画像のマークした印記点を、中心咬合位置の画像に転記して肉眼による下顎前歯部運動軌跡を描出し、標準顎運動軌跡（以後、標準軌跡と称する）とした。
As a basic experiment, we examined the measurement accuracy of trajectory drawing of the mandibular anterior tooth movement tracking device.
In the method, a frame image used in the image matching process is printed out, a reference point of the frame image is visually determined, and the frame image is marked on the image. The marked points of each frame image were transferred to the image of the central occlusal position, and the mandibular anterior tooth movement trajectory with the naked eye was drawn to obtain a standard jaw movement trajectory (hereinafter referred to as a standard trajectory).
標準軌跡と画像マッチング処理によって描出された自動軌跡から、上述した検査項目のDMOと左右に変移したSDRまたはSDLの大きい方を算出した。そして標準軌跡と自動軌跡の差に対する標準軌跡の比を以って、下顎前歯部運動追尾装置の測定誤差とした。 From the standard trajectory and the automatic trajectory drawn by the image matching process, the DMO of the above-mentioned inspection item and the larger one of the SDR or SDL shifted to the left and right were calculated. The ratio of the standard locus to the difference between the standard locus and the automatic locus was taken as the measurement error of the mandibular anterior tooth movement tracking device.
図８は、自動軌跡と、標準軌跡を示す。両者のDMOとSDLについて計測した値を表１に示す。この結果をみると、両者の測定誤差は最大で５％であり、この程度の誤差であれば、臨床に十分利用できるものと考えることができる。
下顎前歯部運動軌跡の測定時変化：
下顎前歯部運動軌跡が、測定時にどの程度の違いを示すかを、あらかじめ把握しておくため、顎関節症を呈する被検者の中から最も顎運動に変化のみられた１名を選定し、下顎前歯部運動軌跡を３度連続して測定した。それらの軌跡の比較から、下顎前歯部運動の動きの変化と、代表値を決定するための条件設定について検討した。
Changes in measurement of mandibular anterior tooth movement trajectory:
In order to know in advance how much the mandibular anterior tooth movement trajectory will show at the time of measurement, select one person who had the most change in jaw movement from subjects with temporomandibular disorders, The mandibular anterior tooth movement trajectory was measured three times in succession. From the comparison of these trajectories, we examined the changes in mandibular anterior tooth movement and the condition settings for determining the representative value.
図９に３回それぞれの運動軌跡と１座標に記録したものを示し、表２に検査項目の結果を示す。
従って、以後の軌跡の採取にあたっては、まず顎の最大開口度に注意を払いつつ、十分な開閉口運動の訓練を行った後に、３回軌跡を採取し２回同じ軌跡を示したものを代表値として採用した。
FIG. 9 shows the motion trajectory recorded on each of the three times and one coordinate, and Table 2 shows the results of the inspection items.
Therefore, in the subsequent collection of the trajectory, first, paying attention to the maximum degree of jaw opening, after performing sufficient opening and closing movement training, the trajectory was collected three times and represented the same trajectory twice Adopted as value.
下顎前歯部運動軌跡の経日変化を測定するために、顎関節症を呈する被検者と同じ被検者について計測を行った。
測定期間は、１週間の間隔を置き２週間にわたり観察した。下顎前歯部運動軌跡は、前実験同様、下顎前歯部運動軌跡を３回測定し２回ほぼ同じ軌跡を示したものを試料とした。
In order to measure the daily change of the mandibular anterior tooth movement trajectory, measurement was performed on the same subject as the subject exhibiting temporomandibular disorder.
The measurement period was observed over 2 weeks with an interval of 1 week. As in the previous experiment, the mandibular anterior tooth movement trajectory was measured three times as the mandibular anterior tooth movement trajectory, and a sample showing the same trajectory twice was used as a sample.
図１０に２週間の経過を置いて採取した３回の下顎前歯部運動軌跡と、１座標に記録したものを示し、表３に検査項目の測定値を示す。開閉口運動の訓練を行ったため、安定した結果が得られたが、大きな顎変移を示す閉口時の下顎前歯部運動軌跡に差異を認めた。 FIG. 10 shows the movements of the mandibular anterior tooth movement taken three times after 2 weeks and those recorded in one coordinate. Table 3 shows the measured values of the inspection items. Although the opening / closing movement training was carried out, stable results were obtained, but there was a difference in the mandibular anterior tooth movement trajectory during closing, which showed a large jaw transition.
このうちSDRの誤差が３０％と大きな値を示したが、SDRの実際の距離差は、表３に示すように０．５ｍｍであった。この程度の差であれば臨床上、問題にならないと考えられ、他の測定値は極めて良い一致を得ることができた。
下顎前歯部運動軌跡の臨床応用：
健常者の下顎前歯部運動軌跡；
臨床的に健常と思われる被検者３人について、下顎前歯部運動軌跡と検査項目を測定し、下顎前歯部運動軌跡の標準値を求めた。
Clinical application of mandibular anterior tooth movement trajectory:
The mandibular anterior tooth movement trajectory in healthy subjects;
For three subjects who were considered to be clinically healthy, the mandibular anterior tooth movement trajectory and examination items were measured, and the standard value of the mandibular anterior tooth movement trajectory was obtained.
図１１に健常者の下顎前歯部運動軌跡を示し、表４に、検査項目の測定値を示す。
クリック音を呈する被検者の下顎前歯部運動軌跡：
クリック音を主とする顎関節症を呈する被検者３名について下顎前歯部運動軌跡を求め、クリック音を呈する側と顎変移側を比較・測定し、健常者と比較した。
Mandibular anterior tooth movement trajectory of subject presenting click sound:
The movement trajectory of the mandibular anterior teeth was obtained for 3 subjects with temporomandibular joint disorders mainly consisting of click sounds, and the click sound side and jaw transition side were compared and measured, and compared with normal subjects.
図１２にクリック音を呈する下顎前歯部運動軌跡を示し、表５に、検査項目の測定値を示す。
クレピタス音を呈する被検者の下顎前歯部運動軌跡：
クレピタス音を有する被検者３名を選び、これらの下顎前歯部運動軌跡を求め、クレピタス音を呈する側と顎変移側とを比較した。また測定値を求め、健常者とクリック音を有する被検者と比較した。
Mandibular anterior tooth movement trajectory with a crepitus sound:
Three subjects having a crepitas sound were selected, the mandibular anterior tooth movement trajectory was obtained, and the side exhibiting the clepitas sound and the jaw transition side were compared. Moreover, the measured value was calculated | required and compared with the test subject who has a clicking sound with a healthy person.
図１３にクレピタス音を呈する被検者の下顎前歯部運動軌跡を示す。Ｇ被検者では、顎の変移は殆んどみられず、Ｈ、Ｉ被検者については、クレピタス音を発する側とは反対側に顎の変移がみられた。
夫々の被検者について、検査項目の一覧を表６に示す。
Table 6 shows a list of inspection items for each subject.
顎運動時における顎関節のＭＲＩ解析：
本実施例は、顎運動と関節円板とがどのような関係にあるかを検証するために行う。
MRI analysis of the temporomandibular joint during jaw movement:
This embodiment is performed in order to verify the relationship between jaw movement and the joint disk.
ＭＲＩ（日立製Airis-mate（商標名））を使用し、撮像条件は、ＦＯＶを１５０ｍｍ、ＴＲを３０００ｍｓ、ＴＥを３０ｍｓ、スライス厚を４ｍｍ、積算回数を２（前頭断像も同様）とし、ＦＳＥ（Fast Spin Echo）にて矢状断層を得た。さらに設定した関節円板の位置判定基準を
正常（Ａ）： 下顎頭に上部に関節円板が位置するもの
やや前方（Ｂ）： 関節円板の後方端に下顎頭が位置するもの
前方転位（Ｃ）： 関節円板が完全に下顎頭より前方に位置するものとし、
さらに、それぞれに外側内側転位がみられれば、それを加味する。
Using MRI (Hitachi Airis-mate (trade name)), FOV is 150 mm, TR is 3000 ms, TE is 30 ms, slice thickness is 4 mm, and the number of integration is 2 (same for frontal image) A sagittal fault was obtained by FSE (Fast Spin Echo). Furthermore, the criteria for determining the position of the joint disc is normal (A): the joint disc is located above the mandibular head slightly forward (B): the mandible is located at the rear end of the joint disc C): Assume that the joint disc is completely in front of the mandibular head,
Furthermore, if the outer dislocation is observed in each, it is taken into account.
健常者の顎関節：
本実施例では、健常者の下顎前歯部運動軌跡と同じ健常者について、中心咬合位の閉口位と、開口位とに対しＭＲＩ撮影による検査を行い、ＭＲＩ画像から、関節円板の位置と顎運動変位の関係について検討した。
Healthy human temporomandibular joint:
In this example, for a healthy subject having the same movement trajectory as the mandibular anterior teeth of the healthy subject, the closed position of the central occlusal position and the open position are examined by MRI imaging. From the MRI image, the position of the joint disk and the jaw The relationship of motion displacement was examined.
表７に３名の被検者について、開閉口位で下顎頭と関節円板との位置関係を判定した結果を示し、図１４にＭＲＩ画像を示す。
従って、左右側閉口位での関節円板のやや前方転位は、運動機能に影響するものでないと判断した。
Table 7 shows the results of determining the positional relationship between the mandibular head and the joint disc in the open / closed mouth position for three subjects, and FIG. 14 shows the MRI image.
Therefore, it was determined that a slight forward shift of the joint disc in the left and right closed positions does not affect the motor function.
Ｃ被検者のＭＲＩ画像で関節円板の関係をみると、左側では閉口位で前方転位を認めたが、開口位は正常な位置であり、右側では閉口位でやや前方位置であるが、開口位では正常に位置した。
その動きの特徴は、前方転位側である左側顎関節の動きが良いことを意味している。したがって閉口位で関節円板の前方転位があっても、開口位に関節円板が正常位置に復帰すれば、顎運動に障害を及ぼさないことがわかる。この被検者の関節円板は復位性であり、復位性の関節円板では顎運動の障害に繋がらないと考えられる。
When looking at the relationship between the joint discs in the MRI image of the C subject, the left side showed a forward dislocation in the closed position, but the open position was a normal position, and the right side was a slightly forward position in the closed position. It was located normally in the open position.
The feature of the movement means that the movement of the left temporomandibular joint on the anterior dislocation side is good. Therefore, even if there is a forward displacement of the joint disc in the closed position, it can be seen that if the joint disc returns to the normal position in the open position, the jaw movement will not be disturbed. The subject's joint disc is reversible, and it is considered that a repositionable joint disc does not lead to disturbance of jaw movement.
クリック音を呈する顎関節
クリック音を呈する被検者３名についても同様にＭＲＩ撮像を行った。その結果を図１５に示す。表８には、下顎頭と関節円板の位置関係を判定した結果を示す。図１５にはＭＲＩ画像を示す。
被検者ＤのＭＲＩ画像をみると、左側閉口位では前方転位、開口位では前外側転位であった。右側閉口位では正常であるものの、開口位に前外側転位を認め、この被検者の関節円板は、左右側とも非復位性であると判断された。
左側開閉口位とも関節円板の前方転位により、左側顎関節での運動が障害されていることが推測された。その理由は、最大開口位で右側の顎関節にエミネンス・クリックがみられるのに対し、左側では見られなかったからである。さらに右側のエミネンス・クリックと同時に顎は左側に変移する動きを示した。これらのことから左側顎関節では、運動障害が起こっていると推測することができる。
Looking at the MRI image of Subject D, it was a forward dislocation in the left closed position and an anterior-lateral dislocation in the open position. Although it was normal in the right closed position, anterior-lateral dislocation was observed in the open position, and this subject's joint disc was judged to be non-repositioning on both the left and right sides.
It was speculated that the movement of the left temporomandibular joint was hindered by the forward displacement of the joint disc in both the left and right open / closed positions. The reason is that Eminence Crick was seen in the right temporomandibular joint at the maximum open position, but not on the left side. The jaw moved to the left side at the same time as the Eminence click on the right side. From these facts, it can be inferred that movement disorders occur in the left temporomandibular joint.
この被検者の顎の動きは、左側では関節円板の前方転位のために、最大開口に至る動きが制限され、対照的に右側下顎頭の動きは関節円板前方転位がみられ、最大開口位で顎が左に変移するものと考えられる。
閉口運動に入っても、右側下顎頭はすぐに結節を後戻りすることが出来ないため、顎は左に変移したまましばらく閉口運動を行い、ある程度閉口してから元に戻るものと推測される。
The subject's jaw movement is limited to the maximum opening on the left side due to the anterior displacement of the articular disk, in contrast to the movement of the right mandibular head, which is seen as an anterior displacement of the joint disk. It is considered that the jaw shifts to the left at the open position.
Even after closing, the right mandibular head cannot immediately move back to the nodule. Therefore, it is presumed that the jaw moves to the left while moving to the left, closes for a while and then returns to its original position.
さらに下顎頭の形態を左右で比較すると、右側はほぼ正常な形であるのに対し、左側は平坦化して変形性顎関節症の状態を呈しており、これも動きを反映したものであると考えることができる。 Furthermore, when comparing the shape of the mandibular head on the left and right, the right side is almost normal, whereas the left side is flattened to show a state of degenerative temporomandibular disorder, which also reflects movement. Can think.
Ｅ被検者は、左右側共に閉口位でやや前方を呈したが、開口位では正常であった。
Ｆ被検者は、左側の関節円板は開閉口位とも正常な位置にあったが、右側では閉口位で前方転位を示し、開口位で正常な位置に戻っていた。
その動きを考えると、右側の関節円板が前方転位でありながら、最大開口時に顎が左側に変移を示した。このことは、関節円板前方転位の右側顎関節の動きが良いことになり、健常者であるＣ被検者の顎の動きと一致するものであった。
The E subject presented slightly forward in the closed position on both the left and right sides, but was normal in the open position.
In the F subject, the left joint disk was in a normal position in both the open / closed position, but on the right side, it showed a forward shift in the closed position and returned to the normal position in the open position.
Considering the movement, the jaw on the right side showed a shift in the left side at the time of maximum opening, while the joint disc on the right side was in an anterior dislocation. This means that the movement of the right temporomandibular joint in the joint disc anterior displacement is good, and is consistent with the movement of the jaw of the C subject who is a healthy person.
クリックを呈する被検者の解析からは、関節円板の非復位性の前方転位は、顎の動きに影響することが考えられた。 Analysis of subjects with clicks suggested that non-retroverted anterior dislocation of the articular disc may affect jaw movement.
クレピタス音を呈する顎関節
下顎前歯部運動軌跡の経日的変化でクレピタス音を発する被検者（Ｇ、Ｈ、Ｉ）の閉口位と開口位についてＭＲＩ撮影を行った。
表９に関節円板の位置関係を判定した結果を示し、図１６にＭＲＩ画像を示す。
Table 9 shows the result of determining the positional relationship of the joint disk, and FIG. 16 shows the MRI image.
Ｇ被検者については、左右側の開閉口位ともに、関節円板と下顎頭の関係は正常であった。
Ｈ被検者については、左側閉口位でやや前方を呈し、右側では前方転位を示した。開口位は左右側ともに正常であった。
Ｉ被検者は、左側閉口位では関節円板のやや内側転位がみられたが、開口位では正常に位置していた。右側では位置関係に異常はみられなかった。
顎の開閉運動は咀嚼筋の作用するところであり、筋の伸縮が関与の可能性も考慮する。
For G subjects, the relationship between the joint disk and the mandibular head was normal in both the left and right open / closed positions.
For the H subjects, the left closed position was slightly forward and the right side was forward dislocation. The open position was normal on both the left and right sides.
The subject I had a slightly inward dislocation of the joint disc in the left closed position, but was normally located in the open position. On the right side, there was no abnormality in the positional relationship.
Jaw opening and closing movements are where the masticatory muscles act, and the possibility of muscle expansion and contraction is also considered.
次に、本発明顎関節雑音分析装置の実施例を図１７のブロック図を参照して説明する。
この装置の概要は、顎関節雑音を採音するために、例えば、聴診器１０と骨伝導マイクロフォン１１とを組合せた顎関節雑音採取器１２（以後採音器と称す）を作製し、かかる採音器を２つ採用した。採音器１２によって電気信号に変換された顎関節雑音は増幅手段１３で増幅され、波形出力記録手段１４で波形として記録する。波形出力記録手段１４に記録された波形を波形解析手段１６によって波形解析を行った。
顎関節雑音の採音条件としては開閉口運動の周期を一定にしておくことが必要である。
本発明では、採音器として聴診器と骨伝導マイクロフォンとを組み合わせたが、これに限定されることはなく、例えば、骨伝導マイクロフォン単独のものを採音器としても良い。
Next, an embodiment of the temporomandibular joint noise analysis apparatus of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG.
The outline of this apparatus is that, for example, a temporomandibular joint noise collector 12 (hereinafter referred to as a “sound collector”) that combines a
As a condition for collecting temporomandibular joint noise, it is necessary to keep the period of the opening and closing movement constant.
In the present invention, a stethoscope and a bone conduction microphone are combined as a sound collecting device, but the present invention is not limited to this. For example, a bone conduction microphone alone may be used as the sound collecting device.
本実施例では顎関節雑音の発生メカニズムは、開閉口運動時に顎関節内で起こるインパルスによって顎顔面頭蓋内の特定部位で共振が起こり、顎関節雑音として採音されるため、１つの採音器１２は顎関節雑音発生部位である被検者の顎関節部上に固定し、もう一つの採音器１２は顎関節雑音発生部位の共振部位にあて、開口から閉口までの１周期を約２秒とし、スピードが安定した時点で顎関節雑音採音を行うようにした。データの採取条件としては、クリック音の場合サンプリングレートを１０ｍｓ／ｄｉｖ、クレピタス音の場合５０ｍｓ／ｄｉｖとした。これをサンプリングピッチに変換すると、夫々５０μｓと１１７．２μｓとなる。サンプリングの総数はいずれも５，１２０点である。
In this embodiment, the temporomandibular joint noise generation mechanism is such that resonance occurs at a specific part in the maxillofacial skull due to an impulse generated in the temporomandibular joint during opening and closing movements, and sound is collected as temporomandibular joint noise.
波形解析は図１８に示すように、採音器１２から採音されたオリジナル波形（Ｓ１）に、前処理としてまずスムージング処理（Ｓ２），例えば５点スムージング処理を行った。次に、波形内に関心領域（Ｓ３）を設定し、これを切り出した。ROIのサンプル数はクリック音では１，０２４点、クレピタス音では２，０４８点とした。切り出した波形についてウインドウ関数としてハミング関数処理（Ｓ４）を行い、次いで高速フーリエ変換（以後、ＦＦＴと称する）（Ｓ５）を行い、アウトプット（Ｓ６）した。フーリエスペクトルはＦＦＴの絶対値で表示した。フーリエスペクトルは既存のＦＦＴソフトを用いて解析した。
この解析結果から治療するにつれて数値の減少は顎関節雑音が小さくなっていることを表し、治療効果の判定に繋がる。
なお、本実施例ではオリジナル波形にスムージング処理を行ってからROI設定を行ったが、ROI設定を行った後にスムージング処理を行ってもよい。
As shown in FIG. 18, in the waveform analysis, the original waveform (S1) sampled from the
A decrease in the numerical value from the analysis result indicates that the temporomandibular joint noise is reduced, which leads to the determination of the therapeutic effect.
In this embodiment, the ROI setting is performed after performing the smoothing process on the original waveform. However, the smoothing process may be performed after the ROI setting is performed.
次に顎関節雑音発生時の静止画像と採音データとを同期保存し、開閉口運動時の顎関節雑音の発生したフレーム画像を検知する実施例を図１を用いて説明する。被検者５の口腔に口腔開口器１５を装着し、開口させ、上下顎前歯部を露出させた状態での被検者５による開閉口運動の動画像をカメラ２により撮影し、該開閉口運動時の顎関節雑音を採音器１２により採音して、カメラからの動画像および採音器からの採音をＡ／Ｄコンバータ４によりＡ／Ｄ変換して得たデータをコンピュータ３の記録手段に保存し、被検者５による開閉口運動の動画像撮影と、該開閉口運動時の顎関節雑音の採音とを同時に行い、クリック音やクレピタス音が発生した場合には、該クリック音やクレピタス音のピーク音を検出し、それをトリガーとしてとらえ、その時のフレーム画像をコンピュータ３の記録手段に保存する。解析時には保存されたクリック音やクレピタス音発生時のフレーム画像をコンピュータ３の記録手段から読み出し、抽出した静止画像のマークした点の座標を得ることで、開閉口運動の全軌跡における顎関節雑音の発生位置を特定することができる。
Next, an embodiment in which a still image at the time of temporomandibular joint noise generation and sound collection data is synchronously stored and a frame image in which the temporomandibular joint noise is generated at the time of opening / closing movement is detected will be described with reference to FIG. A
本発明では、関心領域の設定については、関心部位のマークした点を中心にある範囲の関心領域を自動で設定することも可能であり、さらに術者が任意に関心領域を設定することも可能である。 In the present invention, regarding the setting of the region of interest, it is possible to automatically set the region of interest in the range centered on the marked point of the region of interest, and the operator can arbitrarily set the region of interest. It is.
更に本発明では、第１テンプレートを使用して、第２テンプレートを作成し、第２テンプレートを使用して、第３テンプレートを作成していくという方法であるが、被検者の上下顎前歯部を撮影するカメラを望遠カメラにし、被検者と該望遠カメラとの距離を離すことにより、開閉口運動を行っても関心領域をほぼ平行に同形状で捉えることが可能なので、第１テンプレートだけですべてのフレーム画像の画像マッチング処理を行うことが出来る。
また望遠カメラの他、光学的処理が行えるカメラを使用することで、被検者とカメラの距離をさほど離さずに撮影及び画像マッチング処理を行うことが出来る。
Further, in the present invention, the second template is created using the first template, and the third template is created using the second template. The telephoto camera is used as the camera that captures the distance between the subject and the telephoto camera, so that the region of interest can be captured in the same shape in almost the same shape even if the opening / closing movement is performed. The image matching process can be performed for all frame images.
In addition to the telephoto camera, by using a camera capable of optical processing, it is possible to perform imaging and image matching processing without greatly separating the subject and the camera.
１ 下顎前歯部運動測定装置
２ カメラ
３ コンピュータ
４ Ａ／Ｄコンバータ
５ 被検者
１０ 聴診器
１１ 骨伝動マイクロフォン
１２ 採音器
１３ 増幅器
１４ デジタルオシロスコープ
１５ 口腔開口器
１６ 波形解析手段
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Claims (14)
該撮影された動画像をコンピュータの記録手段に保存し、
該記録手段において保存された動画像を１フレーム毎の静止画像に変換し、該変換された静止画像のうち、上下顎前歯部がわずかに離開した状態の画像をスタート画像としてコンピュータの記録手段から読み出し、画像表示手段に表示させ、該スタート画像のうち軌跡を確認したい下顎前歯部の関心部位にマークし、
該マークした点を中心にある範囲の関心領域（ROI）をあらかじめ設定し、該設定された関心領域を第１テンプレートとして抽出し、
該抽出された第１テンプレートを用いて次の２枚目のフレーム画像に対して画像マッチング処理を施し、
該２枚目のフレーム画像で最大マッチングを示す該マークした点の座標を記憶して位置測定を行い、
該２枚目のフレーム画像の画像マッチング処理された画像の最大マッチングを示す該マークした点の位置を中心に第１テンプレートと同じ範囲の関心領域を切り出し、
これを第２テンプレートとし、該第２テンプレートと３枚目のフレーム画像とで画像マッチング処理を行い、
かかる処理を繰り返すことによってテンプレート作成と画像マッチング処埋を最後の静止画像まで行い、
全静止画像について関心部位の該マークした点の位置を測定し、
各静止画像から得られる画像マッチング処理された該マークした点の位置座標の全てから開閉口運動の全軌跡を求めるようにしたことを特徴とする下顎前歯部運動追尾システム。 In a state where the subject's upper and lower jaw front teeth are exposed, the subject is caused to perform opening and closing movement, and the opening and closing movement is photographed by a camera,
Storing the captured moving image in a recording means of a computer;
The moving image stored in the recording means is converted into a still image for each frame, and from the converted still image, an image in which the upper and lower jaw front teeth are slightly separated is used as a start image from the recording means of the computer. Read out, display on the image display means, mark the region of interest in the anterior part of the lower jaw where you want to check the locus of the start image,
A region of interest (ROI) in a range centered on the marked point is set in advance, and the set region of interest is extracted as a first template,
An image matching process is performed on the next second frame image using the extracted first template,
Store the coordinates of the marked point showing the maximum matching in the second frame image, and perform position measurement,
Cutting out the region of interest in the same range as the first template around the position of the marked point indicating the maximum matching of the image subjected to image matching processing of the second frame image;
This is used as a second template, and image matching processing is performed between the second template and the third frame image.
By repeating such processing, template creation and image matching processing are performed until the last still image,
Measure the position of the marked point of the region of interest for all still images,
A mandibular anterior tooth movement tracking system characterized in that the entire locus of the opening and closing movement is obtained from all the position coordinates of the marked points obtained from each still image and subjected to image matching processing.
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