RO134874A2 - Assembly and method of head immobilization for three-dimensional examination - Google Patents

Abstract

The invention relates to an assembly and a method of head immobilization for three-dimensional examination, meant for correct sampling of data in view of various maneuvers or operations of analysis of patient's condition using mobile inspection means. According to the invention, the assembly consists of a set of rods (1, 2...9) and a set of articulations (a, b...e) supporting and allowing the positioning of a previously customized tray (0). The method, as claimed by the invention, consists in placing and immobilizing the head of a patient sitting in decubitus on a dental chair and supporting his head with a head rest (15) after swinging back the immobilization assembly to support the tray (0).

Description

Invenția se referă la un ansamblu și metodă de imobilizare a capului pentru examinări tridimensionale destinate prelevării corecte a informației pentru diverse manopere sau operații de analiză a stării pacienților cu ajutorul unor mijloace mobile de inspecție.The invention relates to an assembly and method of immobilization of the head for three-dimensional examinations intended for the correct sampling of information for various operations or operations of analysis of the condition of patients with the aid of mobile means of inspection.

Pentru imobilizarea capului în vederea pregătirii intervențiilor chirurgicale sau a altor manopere medicale este cunoscut un ansamblu realizat sub forma unui suport în care se așează porțiunea posterioară a capului pacientului [1] sau o altă variantă în care se așează fața pacientului care este acoperita în proporție ridicată de către suport.[2]For the immobilization of the head in order to prepare surgeries or other medical procedures, an assembly made in the form of a support in which the posterior part of the patient's head is placed [1] or another variant in which the patient's face is placed which is covered in a high proportion is known. by the support. [2]

In ambele cazuri mișcările de flexie înspre anterior și înspre posterior nu sunt limitate cu ajutorul suportului.In both cases the forward and backward flexion movements are not limited by the support.

Alte soluții propun imobilizarea capului prin aplicarea unor centuri submandibular sau în jurul calotei craniene, centru care oferă o restricționare parțială a mișcărilor capului. [3]Other solutions suggest immobilizing the head by applying submandibular belts or around the skull cap, a center that offers a partial restriction of head movements. [3]

O altă soluție prezintă un suport aplicat la nivelul părților laterale și unul submandibular rezolvă problema restricționării mișcărilor în laterală și a mișcărilor de flexie anterioară dar nu rezolvă problema mișcării de extensie a capului pacientului. [4]Another solution has a support applied to the sides and a submandibular one solves the problem of restricting lateral movements and anterior flexion movements but does not solve the problem of extension movement of the patient's head. [4]

In ceea ce privește efectuarea unor scanări tridimensionale, cum ar fi cea ultrasonografică, se cunoaște o soluție tehnică alcătuită dintr-un ecograf prins la nivelul unui braț articulat a cărui extremitate era deplasată liniar într-un mod controlat cu ajutorul unui motor pas cu pas prin care s-au realizat scanări ale zonei parodontale a unui pacient imobilizat [5].Regarding the performance of three-dimensional scans, such as ultrasonography, a technical solution is known consisting of an ultrasound caught at an articulated arm whose end was moved linearly in a controlled manner using a stepper motor through which were performed scans of the periodontal area of an immobilized patient [5].

In zonele cu o curbură accentuată, precum regiunea canină, datorită faptului că mișcarea transductorului era liniară, la nivelul imaginilor apar artefacte. Tot din același motiv, al curburilor zonelor examinate, scanarea efectuată cu această tehnică se poate face prin segmente, fiind necesară întreruperea ei în mod repetat pentru repoziționarea transductorului raportat la pacient și reluarea scanării ulterior repoziționării acestuia. O altă problemă este cea a utilizării unui suport cu centuri tensionate care să fixeze calota craniană a pacientului pe parcursul examinărilor. Datorită faptului că tegumentul are o oarecare reziliență și mobilitate la nivel osos, imobilizarea a fost parțială și există mișcări de amplitudine redusă ale subiectului pe parcwsijiT'scanării cu inconvenientul că și în acest caz se ajunge la artefactexf5] /In areas with a sharp curvature, such as the canine region, due to the fact that the movement of the transducer was linear, artifacts appear in the images. Also for the same reason, of the curves of the examined areas, the scan performed with this technique can be done in segments, being necessary to interrupt it repeatedly to reposition the transducer relative to the patient and resume the scan after repositioning it. Another problem is the use of a bracket with tensioned belts to secure the patient's skull cap during examinations. Due to the fact that the skin has a certain resilience and mobility at the bone level, the immobilization was partial and there are movements of small amplitude of the subject on the parcwsijiT'scanarii with the inconvenience that in this case also reaches the artefactexf5] /

Problema pe care o rezolvă invenția este imobilizarea capului pacientului si eliminarea inclusiv a mișcărilor de amplitudine mică în vederea obținerii unor reconstrucții tridimensionale ultrasonografice fidele și sistematice ale țesuturilor moi și suprafețelor țesuturilor dure din zona capului pacientului.The problem solved by the invention is the immobilization of the patient's head and the elimination of small amplitude movements in order to obtain accurate and systematic three-dimensional reconstructions of soft tissues and hard tissue surfaces in the patient's head area.

Ansamblul și metoda de imobilizare ale unor zone de interes ale capului în raport cu sistemul de referință al scanerului ultrasonografic tridimensional înlătură dezavantajele de mai sus întrucât: a) pentru pregătirea pacientului în vederea prelevării de informații acesta este introdus și imobilizat într-un ansamblu de tije, articulații și piese mobile completate cu o gutieră; b) pentru preluarea sistematică a informației, capul de preluare a imaginii sonografice este dispus pe un braț robotic în relație bine determinată față de ansamblul de imobilizare.The assembly and method of immobilization of some areas of interest of the head in relation to the reference system of the three-dimensional ultrasonic scanner removes the above disadvantages because: a) for preparing the patient for information he is inserted and immobilized in a set of rods , joints and moving parts completed with a gutter; b) for the systematic taking over of the information, the head for taking over the sonographic image is arranged on a robotic arm in a well determined relation to the immobilization assembly.

Ansamblul de imobilizare a capului potrivit invenției înlătură dezavantajele de mai sus întrucât imobilizarea se realizează prin utilizarea unui suport lateral prin două tije poziționate preauricular, cât și prin utilizarea în zona posterioară a capului, a tetierei unui scaun stomatologic, precum și prin aplicarea unui element de fixare direct la nivelul unor structuri dure, dinți, numit gutieră și care este parte componentă a acestui ansamblu de imobilizare pentru eliminarea mișcărilor de flexie și extensie antero-posterioara a capului, inclusiv a celor de amplitudine redusa.The head immobilization assembly according to the invention removes the above disadvantages since the immobilization is achieved by using a lateral support by two pre-positioned rods, as well as by using in the back of the head, the headrest of a dental chair, and by applying an element of fixing directly to hard structures, teeth, called the gutter and which is part of this immobilization assembly to eliminate flexion and antero-posterior extension movements of the head, including those of low amplitude.

Avantajele invenției sunt: a) fixarea la nivelul unor țesuturi dure, și anume a dinților pentru reducerea mișcărilor de amplitudine redusă datorate rezilienței și flexibilității țesuturilor la nivelul cărora se aplică; b) zona de interes a feței este liberă pentru examinări imagistice tridimensionale; c) realizarea ansamblului de fixare este cu costuri reduse față de alte forme cunoscute mai ales pentru sisteme optice de poziționare spațială utilizate în chirurgia ghidată imagistic.The advantages of the invention are: a) the fixation at the level of some hard tissues, namely of the teeth for the reduction of the movements of reduced amplitude due to the resilience and flexibility of the tissues at the level to which it is applied; b) the area of interest of the face is free for three-dimensional imaging examinations; c) the realization of the fixation assembly is with reduced costs compared to other forms known especially for optical spatial positioning systems used in imaging guided surgery.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției și în legătură cu Fig. 1 și Fig. 2 care prezintă:An embodiment of the invention is given below in connection with FIG. 1 and FIG. 2 showing:

Fig. 1 - părțile componente ale ansamblului de fixare în reprezentare axonometrică;FIG. 1 - the component parts of the fixing assembly in axonometric representation;

Fig. 2 - ansamblul de fixare în poziție aplicată;FIG. 2 - the fixing assembly in the applied position;

Ansamblul de imobilizare potrivit invenției este alcătuit (Fig. 1) dintr-o gutieră 0, o piesă personalizata, proprie fiecărui pacient realizată pe baza amprentei maxilarului la nivelul caruia va fi aplicata gutieră. Amprentele vor fi înregistrate clasic, prin folosirea de materiale de amprentă sau, prin folosirea unui un scaner optic intraoral, un element de conexiune a gutierei cu ansamblul de fixare a pacientului 0’ care face corp comun cu gutieră, niște elemente de articulație blocabile f, respectiv g, ale unui ansamblu de tije 1, 2, respectiv 3 care au rolul de susținere și fixare a gutierei.The immobilization assembly according to the invention consists (Fig. 1) of a gutter 0, a customized piece, specific to each patient made based on the impression of the jaw at which the gutter will be applied. The fingerprints will be recorded classically, by using impression materials or, by using an intraoral optical scanner, a gutter connecting element with the patient fixing assembly 0 'which forms a common body with a gutter, some lockable articulation elements f, respectively g, of an assembly of rods 1, 2, respectively 3 which have the role of supporting and fixing the gutter.

Niște elemente de articulație blocabile a, b, c, d, respectiv e, poziționate la extremitățile tijelor componente dau posibilitatea de glisare și rotire pențrtrăTfe două piese/tije adia^nte ale anRO 134874 A2 samblului, tijele 4, respectiv 5 care au posibilitatea de culisare spre median sau lateral la nivelul altei tije, 6. Tijele 4, 5, respectiv 6 au rolul de fixare a capului pacientului prin susținerea părților laterale ale acestuia prin alcătuirea unui subansamblu de încadrare a capului pacientului.Lockable articulation elements a, b, c, d and e, respectively, positioned at the ends of the component rods allow the possibility of sliding and rotating between two adjacent parts / rods of the assembly, rods 4 and 5, which have the possibility of sliding towards the middle or side at the level of another rod, 6. Rods 4, 5, respectively 6 have the role of fixing the patient's head by supporting its lateral parts by forming a subassembly of framing the patient's head.

O piesă de conectare i care asigură legătura între gutieră și restul ansamblului de fixare a zonelor examinate ale pacientului dă posibilitatea de ajustare a lungimii segmentului format din tija 9 si piesa gutierei 0’ prin culisarea acestora, întrucât piesa de conectare culisanta i permite ajustarea lungimii acestui segment si apoi asigura fixarea gutierei deoarece este un element blocabil.A connecting piece that ensures the connection between the splint and the rest of the fixing assembly of the examined areas of the patient gives the possibility to adjust the length of the segment formed by the rod 9 and the splint piece 0 'by sliding them, as the sliding connection piece allows segment and then secures the gutter because it is a lockable element.

Un suport 7, de fixare a brațului articulat 10, face corp comun cu tija 6 și formează un ansamblu rigid.A support 7, for fixing the articulated arm 10, forms a common body with the rod 6 and forms a rigid assembly.

Ansamblul format de piesele 1, 2, 3, 4 respectiv 5 prin intermediul elementelor de articulație d și e poate fi basculat cu cel puțin 180° în jurul axei tijei 6.The assembly formed by the parts 1, 2, 3, 4 and 5 respectively by means of the articulation elements d and e can be tilted at least 180 ° around the axis of the rod 6.

Ansamblul format din piesele 1,2 respectiv 3 poate glisa la nivelul pieselor 4, 5 pentru a da posibilitate poziționării gutierei pe verticală, cranio-caudal în dreptul cavității orale a pacientului.The assembly consisting of pieces 1,2 and 3 respectively can slide at the level of pieces 4, 5 to give the possibility to position the gutter vertically, cranio-caudally near the patient's oral cavity.

Un subansamblu format din niște piese 8, respectiv 9 susține gutiera și are posibilitatea de glisare laterală prin intermediul elementului de articulație a și posibilitatea de ajustare a înclinării tjjei 9 printr-un element de articulație h de tip bilă.A subassembly consisting of parts 8 and 9 respectively supports the gutter and has the possibility of lateral sliding by means of the articulation element a and the possibility of adjusting the inclination of the frame 9 by means of a hinge element h of the ball type.

Prinderea ansamblului de imobilizare a capului pacientului, în care este fixată gutiera, 0 va fi realizată rigid la nivelul suportului pe care este așezat și sistemul de poziționare spațiala, 7 în așa fel încât să nu existe posibilitatea de mobilitate a unuia față de celălalt.The attachment of the immobilizer assembly of the patient's head, in which the splint is fixed, 0 will be made rigidly at the level of the support on which the spatial positioning system is placed, 7 so that there is no possibility of mobility of each other.

Pacientul va fi așezat în decubit dorsal în scaunul stomatologic și capul acestuia este susținut de tetiera 15.The patient will be lying on his back in the dental chair and his head is supported by the headrest 15.

înainte ca pacientul să se așeze în scaunul stomatologic ansamblul de imobilizare este basculat înspre înapoi pentru a da posibilitatea pacientului să își poziționeze capul la nivelul tetierei. Bascularea înainte și înapoi a întregului ansamblu de imobilizare a capului se face prin rotirea acestuia în jurul tijei 6 cu ajutorul articulațiilor blocabile d și e. Tijele 4 și 5 vor fi deplasate înspre lateral în momentul aplicării ansamblului pentru a permite încadrarea de către acesta a capului pacientului. Prin rotirea ansamblului în jurul tijei 6 prin folosirea articulațiilor d și e, ansamblul va fi adus în poziție de scanare, prin încadrarea capului pacientului. Tijele 4 și 5 se vor poziționa prin culisare preauricular și intră în contact cu tegumentul feței. Ulterior ajungerii în această poziție, articulațiile d și e vor fi blocate. In acest moment tijele 4, 5, 6 vor alcătui un ansamblu de încadrare a capului și se vor afla în poziția de scanare.before the patient sits in the dental chair, the immobilizer assembly is tilted back to allow the patient to position his head at the head restraint. Tilting the entire head restraint assembly back and forth is done by rotating it around the rod 6 using the lockable joints d and e. Rods 4 and 5 will be moved to the side when applying the assembly to allow it to frame the head. the patient. By rotating the assembly around the rod 6 by using the joints d and e, the assembly will be brought into the scanning position, by framing the patient's head. Rods 4 and 5 will be positioned by sliding preauricularly and come into contact with the skin of the face. After reaching this position, the joints d and e will be locked. At this point, the rods 4, 5, 6 will form a head frame assembly and will be in the scanning position.

Ansamblul de susținere a gutierei, alcătuit din tijele 1, 2, 3, 8 și 9 va avea articulațiile componente a, b, c, f, g, h, i mobile. Intr-o fază ulterioară, acest ansamblu este glisat în direcție cranio-caudală prin intermediul articulațiilor culisante b și c până în momentul în care gutiera se află în dreptul cavității orale a pacientului. Urmează imprimarea unei-înclinări și poziționărpănRO 134874 A tero-posterioare gutierei cu ajutorul articulațiilor culisante a și i și a articulațiilor mobile g, f și a articulației tip bilă, h pentru a fi poziționată la nivelul suprafețelor ocluzale ale dinților.The gutter support assembly, consisting of rods 1, 2, 3, 8 and 9, shall have the component joints a, b, c, f, g, h, and movable. At a later stage, this assembly is slid in the cranio-caudal direction through the sliding joints b and c until the splint is near the patient's oral cavity. The following is the printing of an inclination and positioning of the gutter with the sliding joints a and i and the movable joints g, f and the ball-type joint, h to be positioned at the occlusal surfaces of the teeth.

După fixarea gutierei la nivelul arcadei dentare, articulațiile a, b, c, f, g, h, i, vor fi blocate pentru a putea începe examinarea tridimensională.After fixing the gutter at the level of the dental arch, the joints a, b, c, f, g, h, i, will be blocked in order to start the three-dimensional examination.

In acest caz, scanarea tridimensionala va fi efectuată prin utilizarea unui scanner tridimensional alcătuit dintr-un braț articulat de măsură în coordonate spațiale, 10 la nivelul sondei sale fiind prins in unitar 12 un dispozitiv de preluare a informației cum ar fi un transductor bidimensional al unui ecograf 13.In this case, the three-dimensional scan will be performed using a three-dimensional scanner consisting of an articulated measuring arm in spatial coordinates, 10 at the level of its probe being caught in the unit 12 a data retrieval device such as a two-dimensional transducer of a ultrasound 13.

înregistrarea cadrelor bidimensionale se va realiza cu ajutorul transductorului bidimensional liniar sau orice fel de sonda ecografică bidimensională 13 corespunzătoare scanării bidimensionale a zonei de interes, cu care urmează să fie prelevate cadrele bidimensionale care vor sta la baza reconstrucțiilor tridimensionale.the recording of the two-dimensional frames will be done with the help of the linear two-dimensional transducer or any kind of two-dimensional ultrasound probe 13 corresponding to the two-dimensional scanning of the area of interest, with which the two-dimensional frames will be taken.

Claims (8)

1. Ansamblu de imobilizare a capului pentru examinări tridimensionale destinat prelevării corecte a informației pentru diverse manopere sau operații de analiză a stării pacienților cu ajutorul unor mijloace mobile de inspecție este caracterizat prin aceea că este alcătuit dintr-o gutieră (0), o piesă personalizata, proprie fiecărui pacient realizată pe baza amprentei maxilarului la nivelul căruia va fi aplicata gutiera.1. The head restraint assembly for three-dimensional examinations intended for the correct sampling of information for various operations or operations of analysis of the condition of patients with the aid of mobile means of inspection is characterized in that it consists of a gutter (0), a custom part , specific to each patient based on the jaw impression at which the splint will be applied. 2. Ansamblu de imobilizare ca la revendicarea 1 este caracterizat prin aceea că un element de conexiune a gutierei cu ansamblul de fixare a pacientului (0’) care face corp comun cu gutiera, cuprinde niște elemente de articulație blocabile (f, respectiv g) ale unui ansamblu de tije de susținere (1, 2, respectiv 3) care au rolul de susținere și fixare a gutierei.Immobilizer assembly as claimed in claim 1 is characterized in that a gutter connecting element with the patient fixing assembly (0 ') forming a common body with the gutter comprises lockable articulation elements (f and g) respectively of a set of support rods (1, 2, respectively 3) which have the role of supporting and fixing the gutter. 3. Ansamblu de imobilizare ca la revendicarea 1 este caracterizat prin aceea că mai cuprinde niște elemente de articulație blocabile (a, b, c, d, respectiv e) poziționate la extremitățile tijelor componente și dau posibilitatea de glisare și rotire pentru alte două piese/tije adiacente ale ansamblului, tijele mobile (4, respectiv 5) care au posibilitatea de culisare spre median sau lateral la nivelul altei tije centrală (6) cu rolul de fixare a capului pacientului prin susținerea părților laterale ale acestuia prin alcătuirea unui subansamblu de încadrare a capului pacientului.The immobilizer assembly as in claim 1 is characterized in that it further comprises lockable articulation elements (a, b, c, d, respectively e) positioned at the ends of the component rods and give the possibility of sliding and rotating for two more parts / adjacent rods of the assembly, movable rods (4 and 5, respectively) which have the possibility of sliding to the middle or side at the level of another central rod (6) with the role of fixing the patient's head by supporting its lateral parts by forming a subassembly of framing the patient's head. 4. Ansamblu de imobilizare ca la revendicarea 1 este caracterizat prin aceea că o piesă de conectare (i) care asigură legătura între gutieră și restul ansamblului de fixare a zonelor examinate ale pacientului dă posibilitatea de ajustare a lungimii segmentului format dintro altă tijă (9) și piesa gutierei (0’) prin culisarea acestora, întrucât piesa de conectare culisantă (i) permite ajustarea lungimii acestui segment și asigură apoi fixarea gutierei deoarece este un element blocabil.The immobilizer assembly as claimed in claim 1 is characterized in that a connecting piece (i) which provides the connection between the gutter and the rest of the fixing assembly of the examined areas of the patient makes it possible to adjust the length of the segment formed by another rod (9). and the gutter piece (0 ') by sliding them, as the sliding connection piece (i) allows the length of this segment to be adjusted and then ensures that the gutter is fixed because it is a lockable element. 5. Ansamblu de imobilizare ca la revendicarea 1 este caracterizat prin aceea că un suport (7) de fixare a unui braț articulat (10) face corp comun cu tija centrală (6) și formează un ansamblu rigid iar subansamblul format de tijele componente (1, 2, 3, 4 respectiv 5) prin intermediul elementelor de articulație (d și e) poate fi basculat cu cel puțin 180° în jurul axei tijei centrale (6).Immobilizer assembly as claimed in claim 1 is characterized in that a support (7) for securing an articulated arm (10) forms a common body with the central rod (6) and forms a rigid assembly and the subassembly formed by the component rods (1) , 2, 3, 4 and 5, respectively) by means of the articulation elements (d and e) can be tilted at least 180 ° around the axis of the central rod (6). 6. Ansamblu de imobilizare ca la revendicarea 1 este caracterizat prin aceea că subansamblul format din tijele de susținere (1, 2 respectiv 3) poate glisa la nivelul tijelor mobile (4, respectiv 5) pentru a da posibilitate poziționării gutierei pe verticală, cranio-caudal în dreptul cavității orale a pacientului în timp ce un alt subansamblu format din niște tije de susținere (8, respectiv 9) care susțin gutiera și are posibilitatea de glișare-datefaîă prin intermediul elementului de articulație (a) și posibilitatea de ajustare a înclinării unei alte tije de orientare (9) printr-un element de articulație (h) de tip bilă.Immobilizer assembly as in claim 1 is characterized in that the subassembly consisting of the support rods (1, 2 and 3 respectively) can slide at the level of the movable rods (4, respectively 5) to allow the positioning of the chute vertically, cranio- in the oral cavity of the patient while another subassembly consisting of support rods (8 and 9, respectively) which support the splint and has the possibility of sliding-data through the articulation element (a) and the possibility of adjusting the inclination of a other guide rods (9) by a ball-type articulation element (h). 7. Metodă de imobilizare este caracterizată prin aceea că pacientul este așezat în decubit dorsal în scaunul stomatologic și capul acestuia este susținut de o tetieră (15) după ce ansamblul de imobilizare este basculat înspre înapoi pentru a da posibilitatea pacientului să își poziționeze capul la nivelul tetierei iar bascularea înainte și înapoi a întregului ansamblu de imobilizare a capului se face prin rotirea acestuia în jurul tijei centrale (6) cu ajutorul articulațiilor blocabile (d și e), tijele mobile (4 și 5) vor fi deplasate înspre lateral în momentul aplicării ansamblului pentru a permite încadrarea de către acesta a capului pacientului iar prin rotirea ansamblului în jurul tijei centrale (6) prin folosirea articulațiilor blocabile (d și e) ansamblul va fi adus în poziție de scanare, prin încadrarea capului pacientului în timp ce tijele mobile (4 și 5) se vor poziționa prin culisare preauricular și intră în contact cu tegumentul feței unde articulațiile blocabile (d și e) vor fi rigidizate.7. Method of immobilization is characterized in that the patient is lying on his back in the dental chair and his head is supported by a head restraint (15) after the immobilization assembly is tilted backwards to enable the patient to position his head at the level head restraint and tilting the whole head restraint back and forth is done by rotating it around the central rod (6) with the help of lockable joints (d and e), the movable rods (4 and 5) will be moved sideways when the assembly to allow the patient's head to be framed and by rotating the assembly around the central rod (6) using lockable joints (d and e) the assembly will be brought into the scanning position by framing the patient's head while the movable rods ( 4 and 5) will be positioned by preauricular sliding and come into contact with the skin of the face where the lockable joints (d and e) will r be stiffened. 8. Metodă de imobilizare este caracterizată prin aceea că într-o fază ulterioară ansamblul de susținere a gutierei este glisat în direcție cranio-caudală prin intermediul articulațiilor culisante (b și c) până în momentul în care gutiera se află în dreptul cavității orale a pacientului și se produce o înclinare și o poziționare antero-posterioare a gutierei cu ajutorul articulațiilor culisante (a și i) și a articuțatiilor mobile (g, f) respectiv articulației tip bilă (h) pentru ca gutiera să fie poziționată la nivelul suprafețelor ocluzale ale dinților.8. Method of immobilization is characterized in that at a later stage the splint support assembly is slid in the cranio-caudal direction through the sliding joints (b and c) until the gutter is near the patient's oral cavity. and there is an antero-posterior tilt and positioning of the gutter by means of the sliding joints (a and i) and the movable joints (g, f) and the ball joint (h) respectively so that the splint is positioned at the occlusal surfaces of the teeth .