СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К РАЗРАБОТКЕ ГНАТОДИНАМОМЕТРОВ И ИХ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ В СТОМАТОЛОГИИ Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

УДК 616.314

Сексенбаева Ж.К.

магистрант 2 курса, кафедры Робототехники и технических средств автоматики Казахский национальный исследовательский технический университет

им. К. И. Сатпаева (г. Алматы, Казахстан)

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К РАЗРАБОТКЕ ГНАТОДИНАМОМЕТРОВ И

ИХ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ В СТОМАТОЛОГИИ

Аннотация: в данном систематическом обзоре рассмотрены современные подходы к разработке гнатодинамометров, их конструктивные особенности и клиническое применение. Анализ охватывает 10 научных публикаций, в которых детально описаны используемые компоненты гнатодинамометра, методики измерений и результаты клинических исследований. В работе представлены основные характеристики различных моделей гнатодинамометров, их преимущества и недостатки. Особое внимание уделено применению этих устройств для диагностики и лечения бруксизма, дисфункции височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС) и других стоматологических патологий. Полученные данные систематизированы в виде таблиц, что позволяет наглядно оценить особенности различных устройств и их эффективность в клинической практике. Результаты обзора подтверждают, что современные гнатодинамометры различаются по типу используемых датчиков (тензометрические, пьезоэлектрические, ёмкостные и др.), точности измерений и удобству использования. Клинические исследования доказывают их эффективность в диагностике и мониторинге стоматологических заболеваний. Будущие разработки должны быть направлены на повышение точности, удобства эксплуатации и интеграцию с цифровыми технологиями.

Ключевые слова: гнатодинамометр, тензодатчик, максимальная сила укуса, жевательная функция, бруксизм, ВНЧС, окклюзия, клиническое применение.

Введение. Гнатодинамометры являются важным инструментом для диагностики и мониторинга жевательной функции, силы прикуса и состояния височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС). Измерение окклюзионной силы играет ключевую роль в оценке функционального состояния зубочелюстной системы и позволяет своевременно выявлять патологические процессы, включая бруксизм, нарушения окклюзии и мышечные дисфункции [1], [4]. Современные исследования показывают, что изменения в силе прикуса могут быть связаны не только со стоматологическими, но и с общими соматическими заболеваниями, такими как дисфункция височно-нижнечелюстного сустава и миофасциальные боли [3], [7].

Развитие технологий гнатодинамометрии направлено на повышение точности измерений, удобства использования и интеграции с цифровыми методами анализа [6], [8]. В последние годы особый интерес представляют устройства, использующие пьезоэлектрические, тензометрические и ёмкостные сенсоры, которые обеспечивают высокую точность и воспроизводимость измерений [2], [5]. Однако, несмотря на значительный прогресс в этой области, остаются нерешённые вопросы, связанные с калибровкой приборов, их стандартизацией и адаптацией к различным клиническим ситуациям [9], [10].

Актуальность исследования обусловлена растущей потребностью в объективных методах диагностики и контроля за состоянием зубочелюстной системы. Измерение силы прикуса с использованием гнатодинамометров позволяет оценивать динамику лечения, выявлять функциональные нарушения и прогнозировать развитие окклюзионных проблем [4], [6]. Современные клинические исследования подтверждают необходимость дальнейшей оптимизации методик измерения и разработки новых устройств, способных учитывать индивидуальные особенности пациентов [3], [8].

Материалы и методы. Для проведения систематического обзора были проанализированы 10 научных публикаций, доступных в базах данных PubMed, 1.Е.Е.Е. Xplore и MedInform. Отбор статей проводился по следующим критериям: публикации за последние 15 лет, наличие описания конструкции

гнатодинамометра и проведение клинических исследований с помощью данного устройства.

В ходе анализа были изучены основные составляющие компоненты гнатодинамометров, их преимущества и недостатки, а также клинические аспекты их использования. Полученные данные представлены в виде таблиц 1 и 2.

Таблица 1. Конструктивные особенности гнатодинамометров.

Гнатодинамометр Компоненты Преимущества Недостатки

Цифровой Пьезоэлектричес Высокая Чувствительность

гнатодинамометр кий датчик, точность, к температурным

(DMD™, Kratos пластиковый долговечность изменениям

Equipamentos корпус,

Industriais Ltda, микроконтролле

Cotia, SP, р

Бразилия)

Digital bite force Тензодатчик, Высокая Требует

meter силиконовый точность, удобно калибровки,

корпус, для ограниченная

программное многоразового чувствительность

обеспечение использования

T-scan III Тонкопленочны Позволяет Высокая

й сенсорный получить стоимость,

лист для высокоточное и сложность

картирования точное обслуживания

давления, изображение

системное окклюзии,

программное экономия

обеспечение времени, данные получаются в режиме реального времени, датчик тонкий для прикуса

Гнатодинамометр Компоненты Преимущества Недостатки

Innobyte Насадка для укуса с тензодатчиком, подключенный к дисплею Удобный, простая интеграция, высокая точность 95%, энергоэффективн ый Дорогое оборудование

Gnathodynamometri c System GD500.1 Программируем ый индикатор GD 500.1 с классом точности 0,1, тензометрически й силоизмеритель ный модуль 500N с диапазоном измерения от 0 до 500 (650)Н, электрическое зарядное устройство Высокая точность измерения максимальной силы прикуса, многоразовое применение Ограниченная совместимость с другими устройствами, неудобство при использовании

Датчик силы двустороннего укуса человека Датчик основан на четырех датчиках нагрузки, которые расположены между двумя вилками для прикуса Может выполнять двусторонние измерения в широком диапазоне ротовых отверстий, для фиксации прикуса используются пластиковые прокладки Дорогое оборудование, толщина оборудования большая для прикуса

Гнатодинамометр Компоненты Преимущества Недостатки

Безметалловый Устройство Измерение с Полученные

измеритель силы состоит из помощью данные неточные

прикуса пластикового безметаллового

пакета для воды, накусочного

соответствующе силоизмерителя

го зубной дуге является более

каждого чувствительным

пациента, показателем

который был активности

подсоединен отдельных мышц

через

пластиковый

трубопровод к

датчику

микродавления,

изготовленному

из оптического

волокна, и

обратному

клапану

Датчик Датчик давления Простой и Устройство

картирования емкостного типа удобный в проводное и нет

давления имеет толщину использовании, подключенного

емкостного типа 1,6 мм, и имеет стоимость дисплея, который

для измерения 63 точки дешевая, точно и выводил бы на

силы укуса измерения, эффективно экран полученные

датчик состоит измеряет силу значения

из сенсорного прикуса

листа

(чувствительная

к давлению),

печатной платы

для измерения

значения

емкости и ^В-

кабеля для

подключения к

ПК

Гнатодинамометр Компоненты Преимущества Недостатки

Инновационный 1 .Металлическая Регистратор силы Отсутствие

миниатюрный вилка и датчик, прикуса более гибкости

регистратор силы 2.Электронный чувствителен, наконечника

укуса инструмент, точен,

Э.Батареи для воспроизводим,

инструментальн компактен,

ого усилителя, работает от

цифрового батареек,

панельного гигиеничен

измерителя и благодаря

моста Уинстона, одноразовым

4.Устройство чехлам и

мгновенной способен

стандартизации, выдавать точные

5.Одноразовые показания

полипропиленов

ые колпачки

Occlusal Force- OFMD-CPS Высокая точность Не всегда

Measuring состоит из измерений, подходит для

Device сенсорной легкость в пациентов с

пластины использовании, определенными

(чувствительной подходит для стоматологически

к давлению пожилых людей ми условиями,

области) и требуется

основного периодическое

корпуса со калибровка

встроенной устройства

печатной платой

для измерения

значения

емкости

Таблица 2. Клиническое применение гнатодинамометров.

Гнатодинамометр Область Клиническое Результаты

исследования применение

Цифровой Бруксизм Оценка силы укуса у Повышенная сила

гнатодинамометр пациентов при укуса у пациентов с

(DMD™, Kratos бруксизме бруксизмом, требует

Equipamentos лечения

Industriáis Ltda, Cotia,

SP, Бразилия)

Digital bite force meter Оценка Понимание - МОББ

максимальной нормальных увеличивается с

окклюзионной показателей силы возрастом и стадией

силы укуса у укуса у детей в зубного развития:

школьников в разных возрастных 18,04 Н в периоде

разных стадиях группах, что важно молочных зубов (3-5

зубного развития для диагностики и лет), 47,64 Н в

планирования смешанном прикусе

лечения в детской (6-11 лет) и 108,39

стоматологии Н в постоянном

прикусе (12-13 лет),

Сила укуса имеет

значимую

корреляцию с

возрастом, ростом и

весом

Гнатодинамометр Область Клиническое Результаты

исследования применение

T-scan III Оценка влияния Помогает в оценке Ортодонтическое

схемы удаления функционального лечение

зубов на конечную баланса окклюзии у способствует

окклюзию пациентов до и достижению

после функционального

ортодонтического окклюзионного

лечения баланса, способствуя

равномерному

распределению силы

укуса на обе стороны

зубного ряда

Innobyte Оценка Система Innobyte - Факторы,

максимальной силы используется для влияющие на

укуса у здоровых измерения MBF: положительная

взрослых с MBF, что помогает в связь была

естественным оценке жевательной обнаружена с

прикусом функции, мужским полом,

диагностике и процентом

мониторинге мышечной массы,

лечения в глубиной

стоматологии и перекрытия резцов,

протезировании силой сжатия руки и

возможным

бруксизмом,

- Основные

предикторы

MBF: глубина

перекрытия резцов,

сила сжатия руки и

возможный бруксизм

объясняют 27%

вариации MBF

Гнатодинамометр Область Клиническое Результаты

исследования применение

Gnathodynamometric Оценка силы укуса Измерение силы Сила укуса мужчин

System GD500.1 при различных укуса и диагностики выше, чем у женщин,

зубных позициях нарушений в Молярные зубы

стоматологии, таких показывают

как бруксизм, большую силу укуса

проблемы с по сравнению с

окклюзией, а также резцами,

для мониторинга Индивидуальные

эффективности различия в силе

ортодонтического укуса также связаны

лечения и с возрастом и

протезирования состоянием

зубочелюстной

системы

Датчик силы Измерение силы Точные измерения Сенсор показал

двустороннего укуса укуса для силы укуса, анализа высокую точность

человека диагностики проблем с ВНЧС, измерений при

нарушений диагностики двустороннем

ВНЧС и оценки бруксизма, измерении силы

жевательной мониторинга укуса,

функции заболеваний Линейность и

височно- надежность данных

нижнечелюстного подтвердили его

сустава и эффективность для

стоматологических использования в

заболеваний, таких диагностике ВНЧС

как дисгнатия

Гнатодинамометр Область Клиническое Результаты

исследования применение

Безметалловый Оценка вклада Измерение силы - Разработан новый

измеритель силы различных укуса с метод для точной

прикуса жевательных мышц использованием оценки общей

в силу укуса магнитно- активности мышц с

резонансной использованием

томографии безметаллического

(МРТ) для оценки гнатодинамометра,

активности - МРТ позволяет

жевательных мышц, оценить

диагностики эффективность

нарушений работы жевательных

окклюзии и мышц и их

жевательной индивидуальный

функции вклад в силу укуса,

что важно для

диагностики

дисфункции ВНЧС и

других заболеваний

жевательной

системы

Датчик картирования Измерение силы Использование Сенсор показал

давления емкостного укуса с ёмкостного сенсора высокую точность

типа для измерения использованием для мониторинга при измерении силы

силы укуса ёмкостной распределения силы укуса,

технологии для укуса, диагностики Методы на основе

точного ВНЧС и улучшения емкостного датчика

распределения планирования позволяют

нагрузки по зубам стоматологических мониторить

процедур, таких как распределение силы

протезирование и укуса и обеспечивать

ортодонтическое более точную

лечение диагностику

Гнатодинамометр Область Клиническое Результаты

исследования применение

Инновационный Измерение силы Применение в Устройство является

миниатюрный укуса у детей с детской удобным для детей,

регистратор силы использованием стоматологии для не мешая обычному

укуса миниатюрного измерения силы процессу жевания,

устройства укуса и оценки Помогает в анализе

жевательной жевательных

функции функций у детей и

оценке воздействия

различных

стоматологических

вмешательств

Occlusal Force- Оценка силы укуса Используется для Устройство

Measuring у пожилых людей в мониторинга силы продемонстрировало

Device рамках укуса, диагностики высокую валидность

исследования стоматологических и достоверность

Оташа нарушений у измерений силы

пожилых людей укуса, установлены

стандартные

значения силы укуса

для пожилых людей

Результаты и обсуждение. По результатам анализа статей было выявлено (рис.1), что чаще всего в гнатодинамометре используется тензометрический датчик (50%), пьезоэлектрический и ёмкостный датчики (20%) и волоконно-оптический датчик (10%).

я П ьезоэл ектр ичес кий да тч и к

■ Текэо метрический датчик

■ Вэлоконно -ошичес кн V. ллтч нк

■ Смкостны й датч нк

Рис. 1. Датчики гнатодинамометра.

Также было выявлено (рис.2), что гнатодинамометры применяются для диагностики и мониторинга максимальной силы укуса (30% исследований), окклюзии (20%), бруксизма (20%), дисфункции ВНЧС, нарушения прикуса и детской стоматологии (10%).

■ Бруксмэм и Нарушение прикуй

■ Дисфуикцяя ВНЧС

■ Максимальная сила укуса (общие исследовании!

■ Детская стоматология

■ Окклюзия

Рис. 2. Основные области клинического применения гнатодинамометра.

Заключение. В результате проведённого анализа были рассмотрены современные гнатодинамометры, их конструктивные особенности и клинические области применения. Устройства используются для диагностики бруксизма, дисфункции височно-нижнечелюстного сустава, окклюзионных нарушений, а также для оценки силы прикуса в общей и детской стоматологии.

Сравнительный анализ показал, что приборы с высокочувствительными датчиками обеспечивают наибольшую точность, но некоторые модели всё ещё требуют доработки для повышения надёжности и простоты использования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. da Silva Ramalho JA, Palma LF, Ramalho KM, Tedesco TK, Morimoto S. Effect of botulinum toxin A on pain, bite force, and satisfaction of patients with bruxism: A randomized single-blind clinical trial comparing two protocols. Saudi Dent J. 2023 Jan,35(1):53-60. doi: 10.1016/j.sdentj.2022.12.008. Epub 2022 Dec 24. PMID: 36817026, PMCID: PMC9931508;

2. Mutt NH, Mallela George MK, Nallanchakrava S, Charlet RV, Alampally HS, Animireddy D. Estimation of Maximum Occlusal Bite Force of School-going Children in Different Dentition: A Cross-sectional Study. Int J Clin Pediatr Dent. 2023 Nov-Dec,16(6):804-809. doi: 10.5005/jp-journals-10005-2718. PMID: 38344370, PMCID: PMC10854255;

3. Fathalla R, Samih H, Abdel Fattah Ramadan A. An In Vivo Study Using T-scan III Occlusal Analysis System: Does the Extraction Pattern Affect the Final Occlusion in Orthodontics? Cureus. 2023 Oct 30,15(10):e47965. doi: 10.7759/cureus.47965. PMID: 38034277, PMCID: PMC10685985;

4. Ustrell-Barral M, Zamora-Olave C, Khoury-Ribas L, Rovira-Lastra B, Martinez-Gomis J. Reliability, reference values and factors related to maximum bite force measured by the Innobyte system in healthy adults with natural dentitions. Clin Oral Investig. 2024 Oct 31,28(11):620. doi: 10.1007/s00784-024-06014-5. PMID: 39482396, PMCID: PMC11527963;

5. Apostolov, Nickolay & Chakalov, Ivan & Drajev, Todor. (2014). Measurement of the Maximum Bite Force in the Natural Dentition with a Gnathodynamometer. Journal of Medical and Dental Practice. 1. 70-75. 10.18044/MedInform.201412.70;

6. S. Suppelt, R. Chadda, N. Schäfer, R. Sader and M. Kupnik, "Sensor for Bilateral Human Bite Force Measurements," 2021 I.E.E.E. Sensors, Sydney, Australia, 2021, pp. 1-4, doi: 10.1109/SENSORS47087.2021.9639818;

7. Takahashi M, Yamaguchi S, Fujii T, Watanabe M, Hattori Y. Contribution of each masticatory muscle to the bite force determined by MRI using a novel metal-frbite force gauge and an index of total muscle activity. J Magn Reson Imaging. 2016 Oct,44(4):804-13. doi: 10.1002/jmri.25223. Epub 2016 Mar 11. PMID:

26970439;

8. Iwasaki M, Maeda I, Kokubo Y, Tanaka Y, Ueno T, Takahashi W, Watanabe Y, Hirano H. Capacitive-Type Pressure-Mapping Sensor for Measuring Bite Force. Int J Environ Res Public Health. 2022 Jan 24,19(3): 1273. doi: 10.3390/ijerph19031273. PMID: 35162299, PMCID: PMC8834865;

9. Singh S, Utreja AK, Sandhu N, Dhaliwal YS. An Innovative Miniature Bite Force Recorder. Int J Clin Pediatr Dent. 2011 May-Aug,4(2):113-8. doi: 10.5005/jp-journals-10005-1093. Epub 2010 Apr 15. PMID: 27672249, PMCID: PMC5030496;

10. Iwasaki M, Maeda I, Kokubo Y, Tanaka Y, Ueno T, Ohara Y, Motokawa K, Hayakawa M, Shirobe M, Edahiro A, Kawai H, Fujiwara Y, Ihara K, Kim H, Watanabe Y, Obuchi S, Hirano H. Standard Values and Concurrent Validity of a Newly Developed Occlusal Force-Measuring Device among Community-Dwelling Older Adults: The Otassha Study. Int J Environ Res Public Health. 2022 May 4,19(9):5588. doi: 10.3390/ijerph19095588. PMID: 35564983, PMCID: PMC9104369.

Seksenbayeva Zh.K.

Kazakh National Research Technical University named after K.I. Satbayev (Almaty, Kazakhstan)

SYSTEMATIC REVIEW OF MODERN APPROACHES TO THE DEVELOPMENT OF GNATHODYNAMOMETERS AND THEIR CLINICAL APPLICATION IN DENTISTRY

Abstract: this systematic review discusses modern approaches to the development of gnathodynamometers, their design features, and clinical applications. The analysis covers 10 scientific publications that provide detailed descriptions of the components used in gnathodynamometers, measurement techniques, and clinical study results. The paper presents the main characteristics of different gnathodynamometer models, their advantages and disadvantages. Special attention is given to the use of these devices for the diagnosis and treatment of bruxism, temporomandibular joint (TMJ) dysfunction, and other dental pathologies. The obtained data are organized in tables, allowing for a clear comparison of the features of various devices and their effectiveness in clinical practice. The review results confirm that modern gnathodynamometers vary by sensor type (strain gauge, piezoelectric, capacitive, etc.), measurement accuracy, and ease of use. Clinical studies prove their effectiveness in the diagnosis and monitoring of dental diseases. Future developments should focus on improving accuracy, ease of use, and integration with digital technologies.

Keywords: gnathodynamometer, strain gauge, maximum bite force, chewing function, bruxism, TMJ, occlusion, clinical application.