Desenvolvimento e validação in vitro de um sistema embarcado com sensores inerciais para a quantificação da posição natural da cabeça - PNC

Abstract

A Posição Natural da Cabeça, ou Natural Head Position (NHP) é definida como uma posição padronizada e reprodutível da cabeça de um indivíduo. Considerada como individual, fisiológica e funcional, ela é responsável pela real representação da aparência de um indivíduo. Sua aplicabilidade na odontologia reflete em um papel fundamental na tomada de decisão dos profissionais em processos como diagnóstico, planejamento e tratamento de deformidades dento-esqueléticas. Aferida na maioria dos casos de forma subjetiva, novas tecnologias podem ser desenvolvidas utilizando como exemplo, Sistemas Embarcados (SE) com sensores inerciais, os quais objetivam melhorar a forma de aquisição dos dados. Para isso, duas versões de SE em forma de tiara possuindo sensores como acelerômetros, giroscópios e magnetômetros foram desenvolvidos para a validação de dados da NHP em testes comparativos de bancada, onde houve o auxílio de um manequim e de uma plataforma de testes para a análise da repetibilidade dos dados. Como resultado, os testes da primeira versão de SE com os sensores acelerômetro e giroscópio validou a forma de aquisição de dados através de uma tiara para a aquisição da NHP por testes de precisão em um manequim. As variações angulares foram abaixo de 2° entre dois operadores em dias diferentes. A segunda versão, realizada apenas com o sensor magnetômetro, apresentou dados de repetibilidade também satisfatórios com variações abaixo de 2° em uma plataforma de testes validada com um segundo dispositivo comercial. Conclui-se assim que um SE do tipo tiara com acelerômetro e giroscópio, bem como com o magnetômetro, possuem validações de repetibilidade e reprodutibilidade para a aquisição da NHP de forma in vitro, sendo o próximo desafio a realização de testes clínicos (in vivo), auxiliando assim na quantificação dos dados para profissionais da ortodontia.

Abstract: The \"Posição Natural da Cabeça'', or Natural Head Position (NHP) is defined as a standardized and reproducible position of an individual's head. Considered to be individual, physiological and functional, it is responsible for the true representation of an individual's appearance. Its applicability in dentistry is reflected in its fundamental role in decision-making by professionals in processes such as diagnosis, planning and treatment of dento-skeletal deformities. In most cases this is measured subjectively, but new technologies can be developed, such as Embedded Systems (ES) with inertial sensors, which aim to improve the way data is acquired. For this purpose, two versions of a headband-shaped ES with sensors such as accelerometers, gyroscopes and magnetometers were developed to validate NHP data in comparative bench tests, using a mannequin and a test platform to analyze data repeatability. As a result, the tests of the first version of the SE with the accelerometer and gyroscope sensors validated the way of acquiring data through a headband for the acquisition of the NHP by precision tests on a mannequin. The angular variations were below 2° between two operators on different days. The second version, using only the magnetometer sensor, also showed satisfactory repeatability data with variations of less than 2° on a test platform validated with a second commercial device. It can therefore be concluded that a headband-type SE with accelerometer and gyroscope, as well as with the magnetometer, have validated repeatability and reproducibility for acquiring NHP in vitro. The next challenge is to carry out clinical tests (in vivo), thus helping to quantify the data for orthodontic professionals.