Development of a personalized device for the study of masticatory and temporal muscles in patients with TMJ dysfunction

Abstract

BACKGROUND: The current gold standard for diagnosing a masticatory muscle condition is electromyography (EMG). This method allows us to evaluate the bioelectric potential of the muscle selected for diagnosis, bioelectric rest, the average amplitude of the biopotentials, the time of one chewing cycle, and the number of chewing movements performed. EMG is used in dental practice, and the electrodes are attached to the skin with glue or an electrically conductive gel. Installation often takes a long time and the reliability of the results decreases due to the movement of the sensors. Furthermore, when conducting several EMG studies on a patient at various stages of treatment, the motor point may not be in the same place, suggesting that the data obtained and any comparisons are inaccurate.

AIM: To design and develop a personalized device for performing masticatory muscle EMG with accurate repetition.

MATERIALS AND METHODS: Analysis of information in the literature made it possible to develop and produce a device for conducting EMG.

RESULTS: The technical result was a simplification of the methodology, including improved fixation of the sensors, which reduced the EMG time, and the ability to repeat the study at various stages of a patient’s treatment.

CONCLUSION: This device and EMG method provide a simplified way to obtain an accurate result in a shorter time. Thus, the data obtained would be representative if the study was repeated.

Keywords

electromyography / bruxism / masticatory muscle hypertension / 3D printing / dental CAD/CAM technologies

References

[1] Bulycheva EA. Differentsirovannyi podkhod k razrabotke patogeneticheskoi terapii bol’nykh s disfunktsiei visochno-nizhnechelyustnogo sustava, oslozhnennoi gipertoniei zhevatel’nykh myshts. [dissertation abstract]. Saint Petersburg; 2010. (In Russ).

[2] Булычева Е.А. Дифференцированный подход к разработке патогенетической терапии больных с дисфункцией височно-нижнечелюстного сустава, осложнённой гипертонией жевательных мышц : автореф. дис. … д-ра мед. наук. Санкт-Петербург, 2010.

[3] Gaidarova TA, Liflyander-Pacherskikh AA. Miotonometriya v diagnostike bruksizma. In: Gaidarova TA, editor. Natsional’naya shkola chelyustno-litsevoi khirurgii i implantologii v Irkutske: Materials of the XII All-Russian Scientific and Practical Conference; 2021 March 03–04; Irkutsk. Irkutsk: Irkutsk Scientific Center of Surgery and Traumatology; 2021. P:115–120. (In Russ).

[4] Гайдарова Т.А., Лифляндер-Пачерских А.А. Миотонометрия в диагностике бруксизма // Национальная школа челюстно-лицевой хирургии и имплантологии в Иркутске : материалы XII Всероссийской научно-практической конференции; март 03–04, 2021; Иркутск / под общ. ред. Т.А. Гайдаровой. Иркутск : Иркутский научный центр хирургии и травматологии, 2021. С. 115–120.

[5] Lobbezoo F, Ahlberg J, Raphael KG, et al. International consensus on the assessment of bruxism: report of a work in progress. J Oral Rehabil. 2018;45(11):837–844. doi: 10.1111/joor.12663

[6] Lobbezoo F., Ahlberg J., Raphael K.G., et al. International consensus on the assessment of bruxism: Report of a work in progress // J Oral Rehabil. 2018. Vol. 45, N 11. P. 837–844. doi: 10.1111/joor.12663

[7] Bulycheva EA, Chikunov SO, Trezubov VN, Grishchenkov AS. Evidence of psychic genesis of hypertonia of mastication muscles (Part I). The Dental Institute. 2011;(4):40–43. (In Russ).

[8] Булычева Е.А., Чикунов С.О., Трезубов В.Н., Грищенков А.С. Доказательства психического генеза гипертонии жевательных мышц (Часть I) // Институт стоматологии. 2011. № 4. С. 40–43.

[9] Pikhour OL, Kalmyikova EA. Clinical morphological characteristics of dentition in patients with excessive dental abrasion associated with parafunctional activity of masticatory muscles. Pacific Medical Journal. 2013;(1):56–58. (In Russ).

[10] Пихур О.Л., Калмыкова Э.А. Клинико-морфологические особенности состояния зубочелюстной системы у больных с повышенной стираемостью зубов, сопровождающейся парафункцией жевательных мышц // Тихоокеанский медицинский журнал. 2013. № 1. С. 56–58.

[11] Ferrario VF, Serrao G, Dellavia C, Caruso E, Sforza C. Relationship between the number of occlusal contacts and masticatory muscle activity in healthy young adults. Cranio. 2002;20(2):91–98. doi: 10.1080/08869634.2002.11746196

[12] Ferrario V.F., Serrao G., Dellavia C., Caruso E., Sforza C. Relationship between the number of occlusal contacts and masticatory muscle activity in healthy young adults // Cranio. 2002. Vol. 20, N 2. P. 91–98. doi: 10.1080/08869634.2002.11746196

[13] Bulycheva EA, Chikunov SO, Trezubov VN, Grishchenkov AS. Evidence of psychic genesis of hypertonia of mastication muscles (Part II). The Dental Institute. 2012;(1):14–17. (In Russ).

[14] Булычева Е.А., Чикунов С.О., Трезубов В.Н., Грищенков А.С. Доказательства психического генеза гипертонии жевательных мышц (Часть II) // Институт стоматологии. 2012. № 1. С. 14–17.

[15] Amkhadova MA, Abdurakhmanova MSh, Khir BM, Batyrbekova FR, Khulaev IV. A comprehensive approach to the diagnosis of musculoskeletal dysfunction of the temporomandibular joint. Hospital Medicine: Science and Practice. 2022;5(3):5–11. (In Russ). doi: 10.34852/GM3CVKG.2022.87.95.001

[16] Амхадова М.А., Абдурахманова М.Ш., Кхир Б.М., Батырбекова Ф.Р., Хулаев И.В. Комплексный подход к диагностике мышечно-суставной дисфункции височно-нижнечелюстного сустава // Госпитальная медицина: наука и практика. 2022. Т. 5, № 3. С. 5–11. doi: 10.34852/GM3CVKG.2022.87.95.001

[17] Geletin PN, Karelina AN, Romanov AS, Mishutin EA. Method of diagnosis of the temporomandibular joint disorders. Russian Journal of Dentistry. 2016;20(2):82–84. (In Russ). doi: 10.18821/1728-28022016;20(2):82-84

[18] Гелетин П.Н., Карелина А.Н., Романов А.С., Мишутин Е.А. Способ диагностики синдрома болевой дисфункции височно-нижнечелюстного сустава // Российский стоматологический журнал. 2016. Т. 20, № 2. С. 82–84. doi: 10.18821/1728-28022016;20(2):82-84

[19] Gerasimova LP, Khayrutdinova AF, Usmanova IN. Electromyographic study of the functional state of the masticatory muscle group in musculoskeletal dysfunctions of the temporomandibular joint. Kazan Medical Journal. 2007;88(5):440–443. (In Russ).

[20] Герасимова Л.П., Хайрутдинова А.Ф., Усманова И.Н. Электромиографическое исследование функционального состояния жевательной группы мышц при мышечно-суставных дисфункциях височно-нижнечелюстного сустава // Казанский медицинский журнал. 2007. Т. 88, № 5. С. 440–443.

[21] Komantsev VN. Metodicheskie osnovy klinicheskoi elektroneiromiografii. Saint Petersburg: Lan’; 2001. (In Russ).

[22] Команцев В.Н. Методические основы клинической электронейромиографии. Руководство для врачей. Санкт-Петербург : Лань, 2001.

[23] Khudoroshkov YG, Karagozyan YS. Valuation of functional condition of masticatory muscles of patiens with malocclusion combined with TMJ dysfunction. Modern Problems of Science and Education. 2016;(4):86. (In Russ). doi: 10.17513/spno.25013 Available from: https://science-education.ru/ru/article/view?id=25013

[24] Худорошков Ю.Г., Карагозян Я.С. Оценка функционального состояния жевательных мышц у пациентов с постоянным прикусом в норме и с нарушениями окклюзии // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 4. doi: 10.17513/spno.25013 Режим доступа: https://science-education.ru/ru/article/view?id=25013

[25] Ferrario VF, Sforza S, Colombo A, Ciusa V. An electromyographic investigation of masticatory muscles symmetry in normo-occlusion subjects. J Oral Rehabil. 2000;27(1):33–40. doi: 10.1046/j.1365-2842.2000.00490.x

[26] Ferrario V.F., Sforza C., Colombo A., Ciusa V. An electromyographic investigation of masticatory muscles symmetry in normo-occlusion subjects // J Oral Rehabil. 2000. Vol. 27, N 1. P. 33–40. doi: 10.1046/j.1365-2842.2000.00490.x

[27] Andrade AS, Gavião MB, Derossi M, Gameiro GH. Electromyographic activity and thickness of masticatory muscles in children with unilateral posterior crossbite. Clin Anat. 2009;22(2):200–206. doi: 10.1002/ca.20726

[28] Andrade A.S., Gavião M.B., Derossi M., Gameiro G.H. Electromyographic activity and thickness of masticatory muscles in children with unilateral posterior crossbite // Clin Anat. 2009. Vol. 22, N 2. P. 200–206. doi: 10.1002/ca.20726

[29] Moyers RE. Temporomandibular muscle contraction patterns in Angle Class II, division 1 malocclusions; an electromyographic analysis. Am J Orthod. 1949;35(11):837–857. doi: 10.1016/0002-9416(49)90078-0

[30] Moyers R.E. Temporomandibular muscle contraction patterns in Angle Class II, division 1 malocclusions; an electromyographic analysis // Am J Orthod. 1949. Vol. 35, N 11. P. 837–857. doi: 10.1016/0002-9416(49)90078-0

[31] Cecilio FA, Regalo SCH, Palinkas M. Ageing and surface EMG activity patterns of masticatory muscles. J Oral Rehabil. 2010;37(4):248–255. doi: 10.1111/j.1365-2842.2010.02051.x

[32] Cecílio F.A., Regalo S.C.H., Palinkas M., et al. Ageing and surface EMG activity patterns of masticatory muscles // J Oral Rehabil. 2010. Vol. 37, N 4. P. 248–255. doi: 10.1111/j.1365-2842.2010.02051

[33] Brega IN, Zheleznyy PA, Adonyeva AV, Shchelkunov KS, Piven ED. Clinical and functional substantiation for complex treatment staging in patients with the temporomandibular joint disc displacement with reduction of bite pathology and the hypertonicity of the masticatory muscles. The Siberian Scientific Medical Journal. 2018;38(4):105–113. (In Russ). doi: 10.15372/SSMJ20180414

[34] Брега И.Н., Железный П.А., Адоньева А.В., Щелкунов К.С., Пивень Э.Д. Клинико-функциональное обоснование этапности комплексного лечения пациентов с вправляемым смещением суставного диска височно-нижнечелюстного сустава при патологии прикуса и гипертонусе жевательной мускулатуры // Сибирский научный медицинский журнал. 2018. Т. 38, № 4. С. 105–113. doi: 10.15372/SSMJ20180414

[35] Apresyan SV, Stepanov AG, Antonik MM, et al. Kompleksnoe tsifrovoe planirovanie stomatologicheskogo lecheniya. Moscow: Mozartika; 2020. (In Russ).

[36] Апресян С.В., Степанов А.Г., Антоник М.М., и др. Комплексное цифровое планирование стоматологического лечения. Москва : Мозартика, 2020.

[37] Apresyan SV, Stepanov AG, Retinskaya MV, Suonio VK. Development of complex of digital planning of dental treatment and assessment of its clinical effectiveness. Russian Journal of Dentistry. 2020;24(3):135–140. (In Russ). doi: 10.17816/1728-2802-2020-24-3-135-140

[38] Апресян С.В., Степанов А.Г., Ретинская М.В., Суонио В.К. Разработка комплекса цифрового планирования стоматологического лечения и оценка его клинической эффективности // Российский стоматологический журнал. 2020. Т. 24, № 3. С. 135–140. doi: 10.17816/1728-2802-2020-24-3-135-140

[39] Apresyan SV, Stepanov AG, Vardanyan BA. Digital protocol for comprehensive planning of dental treatment. Clinical case analysis. Stomatology. 2021;100(3):65–71. (In Russ). doi: 10.17116/stomat202110003165

[40] Апресян С.В., Степанов А.Г., Варданян Б.А. Цифровой протокол комплексного планирования стоматологического лечения. Анализ клинического случая // Стоматология. 2021. Т. 100, № 3. С. 65–71. doi: 10.17116/stomat202110003165

[41] Patent RUS № 2312588/ 20.12.07. Byul. № 35. Khajrutdinova AF. Method and device for carrying out electromyographic lateral pterygoid muscles examination. (In Russ).

[42] Патент РФ на изобретение № 2312588/ 20.12.07. Бюл. № 35. Хайрутдинова А.Ф. Способ электромиографии латеральных крыловидных мышц и устройство для его осуществления.

[43] Geht BM, Kasatkina LF, Samoilov MI, Sanadze AG. Elektromiografiya v diagnostike nervno-myshechnykh zabolevanii. Taganrog; 1997. (In Russ).

[44] Гехт Б.М., Касаткина Л.Ф., Самойлов М.И., Санадзе А.Г. Электромиография в диагностике нервно-мышечных заболеваний. Таганрог, 1997.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector