Ученые Пермского Политеха, совместно с коллегами из Пермского государственного медицинского университета имени академика Е.А. Вагнера и Московского государственного медико-стоматологического университета имени А. И. Евдокимова, в рамках межвузовского консорциума, разработали smart-челюсть для практических занятий студентов-стоматологов и повышения квалификации практикующих врачей.
Smart-челюсть / ©Пресс-служба Пермского Политеха
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 твердых 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 жесткого полимерного основания, мягкой накладки — имитатора десны и набора съемных 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 тонкопленочных 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.
Ученые 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 тяжелые случаи, которые могут встретиться с реальным пациентом.
