Умные зубы: учёные Пермского Политеха создали smart-челюсть для студентов-стоматологов
11.07.2023
Практика является очень важной частью в процессе обучения любого специалиста. Особенно это касается врачей, так как в будущем от них будут зависеть жизни людей. Из-за этого всё чаще занятия студентов-медиков стараются приблизить к максимально реалистичным условиям. То же самое касается и стоматологов, ведь любое неверное действие может привести к ошибкам с настоящим пациентом, что может испортить его здоровье или эстетику лица. Учёные Пермского Политеха, совместно с коллегами из Пермского государственного медицинского университета имени академика Е.А. Вагнера и Московского государственного медико-стоматологического университета им. А. И. Евдокимова, в рамках межвузовского консорциума, разработали smart-челюсть для практических занятий студентов-стоматологов и повышения квалификации практикующих врачей. Работа выполнена при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование», а также в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Статья с результатами исследования опубликована в Российском стоматологическом журнале.
По мнению разработчиков, наиболее сложной для понимания и освоения темой для студентов-стоматологов является эндодонтическое лечение зубов, то есть обработка корневых каналов, что связано с практически полным отсутствием визуализации рабочего поля внутри зубца и необходимостью осуществления манипуляций с основой на тактильных ощущениях. Одним из способов решения данной проблемы является использование специальных smart-зубов, встроенных в smart-челюсть.
- Мануальные умения отрабатываются продолжительным и многократным препарированием фантомных зубов. В данном контексте использование smart-челюсти со smart-зубами обеспечивает наглядность и реалистичность, присущие клиническим этапам, особенно в части диагностических навыков. Благодаря реализованной обратной связи по обработке зуба, появляется возможность проводить дифференциальную диагностику между различными патологическими состояниями твёрдых тканей на основании определения специфических симптомов или вовсе их отсутствия, - говорит заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, доктор технических наук, Александр Южаков.
Smart-челюсть представляет собой имитатор нижней челюсти человека с интегрированными сенсорными элементами, а также электронный блок — управляющий контроллер для обработки данных. Сам механизм состоит из жёсткого полимерного основания, мягкой накладки — имитатора десны и набора съёмных зубов. В smart-челюсть и зубы встроено множество датчиков, что позволяет использовать мультисенсорный подход для увеличения точности измерений (введение регистраторов внешнего давления, температурного воздействия, глубины погружения инструмента при препарировании и так далее).
- Для реализации функции зонального отслеживания давления основание челюсти механически разделено на четыре чувствительные рабочие зоны. В них расположены датчики давления, реагирующие на степень относительного изгиба чувствительной области относительно неподвижной несущей платформы. С технической точки зрения они представляют собой массив тонкоплёночных керамических SMD-резисторов, установленных с верхней и нижней стороны. Определение текущей температуры зуба выполняется с использованием специально разработанного термопарного датчика. Определение угла наклона, поворота и мгновенных ускорений выполняется с использованием специализированного сенсора IMU 9250 (гироскоп, акселерометр, магнетометр). Обработанные данные передаются потребителям с помощью HTTP-сервера с использованием протокола обмена данными, основанного на спецификации JSON, - рассказывает доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, кандидат технических наук Игорь Безукладников.
Учёные ПНИПУ уже внедрили свою разработку в антропоморфного робота-симулятора Promobot-Ct, который был ими создан для подготовки врачей-стоматологов в Пермском государственном медицинском университете имени академика Е.А. Вагнера. Это поможет студентам-стоматологам, а также уже действующим врачам максимально реалистично изучать и отрабатывать самые тяжёлые случаи, которые могут встретиться с реальным пациентом.
Статья с результатами исследования опубликована в Российском стоматологическом журнале.
По мнению разработчиков, наиболее сложной для понимания и освоения темой для студентов-стоматологов является эндодонтическое лечение зубов, то есть обработка корневых каналов, что связано с практически полным отсутствием визуализации рабочего поля внутри зубца и необходимостью осуществления манипуляций с основой на тактильных ощущениях. Одним из способов решения данной проблемы является использование специальных smart-зубов, встроенных в smart-челюсть.
- Мануальные умения отрабатываются продолжительным и многократным препарированием фантомных зубов. В данном контексте использование smart-челюсти со smart-зубами обеспечивает наглядность и реалистичность, присущие клиническим этапам, особенно в части диагностических навыков. Благодаря реализованной обратной связи по обработке зуба, появляется возможность проводить дифференциальную диагностику между различными патологическими состояниями твёрдых тканей на основании определения специфических симптомов или вовсе их отсутствия, - говорит заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, доктор технических наук, Александр Южаков.
Smart-челюсть представляет собой имитатор нижней челюсти человека с интегрированными сенсорными элементами, а также электронный блок — управляющий контроллер для обработки данных. Сам механизм состоит из жёсткого полимерного основания, мягкой накладки — имитатора десны и набора съёмных зубов. В smart-челюсть и зубы встроено множество датчиков, что позволяет использовать мультисенсорный подход для увеличения точности измерений (введение регистраторов внешнего давления, температурного воздействия, глубины погружения инструмента при препарировании и так далее).
- Для реализации функции зонального отслеживания давления основание челюсти механически разделено на четыре чувствительные рабочие зоны. В них расположены датчики давления, реагирующие на степень относительного изгиба чувствительной области относительно неподвижной несущей платформы. С технической точки зрения они представляют собой массив тонкоплёночных керамических SMD-резисторов, установленных с верхней и нижней стороны. Определение текущей температуры зуба выполняется с использованием специально разработанного термопарного датчика. Определение угла наклона, поворота и мгновенных ускорений выполняется с использованием специализированного сенсора IMU 9250 (гироскоп, акселерометр, магнетометр). Обработанные данные передаются потребителям с помощью HTTP-сервера с использованием протокола обмена данными, основанного на спецификации JSON, - рассказывает доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, кандидат технических наук Игорь Безукладников.
Учёные ПНИПУ уже внедрили свою разработку в антропоморфного робота-симулятора Promobot-Ct, который был ими создан для подготовки врачей-стоматологов в Пермском государственном медицинском университете имени академика Е.А. Вагнера. Это поможет студентам-стоматологам, а также уже действующим врачам максимально реалистично изучать и отрабатывать самые тяжёлые случаи, которые могут встретиться с реальным пациентом.
Марина Осипова © Вечерние ведомости
Читать этот материал в источнике
Читать этот материал в источнике
73% екатеринбурженок ждут подарок-сюрприз на День матери
Суббота, 23 ноября, 16.43
Бастрыкин поручил доложить о расследовании ДТП, в котором погибли двое юных велосипедистов
Суббота, 23 ноября, 16.42
Дмитрий Медведев посетил «Уралвагонзавод» в Нижнем Тагиле
Суббота, 23 ноября, 16.19