استكشاف علمي جديد: استشعار صحة الأسنان باستخدام فرشاة أسنان صوتية
تعد نظافة الأسنان عنصرا مهما للصحة العامة للشخص. الكشف المبكر عن أمراض الأسنان أمر بالغ الأهمية في منع النتائج السلبية. في حين أن الأشعة السينية هي حاليا المعيار الذهبي الأكثر دقة للكشف عن أمراض الأسنان، إلا أنه لا يمكن للكثيرين في جميع أنحاء العالم الوصول إليها.
تعاون باحثو كلية كارنيجي ميلون للهندسة مع كلية طب الأسنان بجامعة بيتسبرغ لإنشاء نظام استشعار صحة الأسنان يستخدم فرش الأسنان الكهربائية الجاهزة للكشف عن حالة الأسنان. تم نشر العمل في مجلة Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.
وفقا لمراكز مكافحة الأمراض، اعتبارا من عام 2024، يعيش ما يقرب من 57 مليون أمريكي في منطقة نقص في أخصائيي صحة الأسنان وحوالي 67% من مناطق النقص هذه في المجتمعات الريفية. من خلال تقديم فرشاة أسنان كهربائية يمكنها إجراء فحوصات ذاتية للأسنان في المنزل، فإن الأمل هو توفير رعاية الأسنان لملايين الأشخاص الذين لم يتلقوها لولا ذلك.
تستكشف ToMoBrush (فرشاة مراقبة الأسنان / فرشاة أسنان الغد) إمكانية استخدام فرشاة أسنان كهربائية جاهزة مع الحد الأدنى من تعديل الأجهزة لاستشعار صحة الأسنان لتمكين الفحص الذاتي المنتظم للأسنان في المنزل.
بدلا من النظر إلى فرشاة الأسنان كأداة تنظيف بحتة، تستفيد ToMoBrush من حقيقة أن فرشاة الأسنان الكهربائية تنبعث منها إشارات صوتية تتولد عن اهتزازات شعيرات تلقائية سريعة. عندما تكون الفرشاة على اتصال بالسن، يهتز السن أيضا مع فرشاة الأسنان وينتج إشارات صوتية متميزة اعتمادا على حالة كل سن.
يوضح كوانغ يوان، طالب الدكتوراه في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر: ”يعد مرض الأسنان تحديا كبيرا للصحة العامة يمكن أن يسبب الألم والالتهابات، مما قد يؤدي إلى مشاكل في الأكل والتحدث وحتى التفاعل الاجتماعي“. ”لقد استكشفنا حلا منخفض التكلفة لمراقبة صحة الأسنان يمكن للمرضى استخدامه بانتظام في راحة منازلهم.“
طور الفريق خط أنابيب لمعالجة الإشارات القائم على البيانات للكشف عن حالات الأسنان المختلفة والتمييز بينها، مثل التجاويف والبلاك والتأثير الغذائي، بالإضافة إلى الاختلافات في فرش الأسنان الكهربائية، مثل العلامة التجارية وشحن البطارية وتشكيل الشعيرات. لمعالجة هذه المتغيرات، قام الفريق بنمذجة نظام الاهتزاز بما في ذلك فرشاة الأسنان ورنين الأسنان بالإضافة إلى قوة التنظيف بالفرشاة والحركة.
في ورقتهم، يقترح الباحثون خوارزمية algorithm t لفصل هذه العوامل المختلفة واستخراج توقيعات رنين الأسنان النظيفة بناء على ملاحظة رئيسية. على الرغم من أن هذه العوامل تشترك في نفس نطاق التردد، إلا أن معدلات تغيرها عبر الترددات مختلفة. من خلال تكييف تقنية تستخدم على نطاق واسع في معالجة الكلام لفصل الإثارة المزمارية ورنين الجهاز الصوتي، يقترح الفريق تحويل الإشارة إلى مجال سيبستروم حيث يمكن فصل هذه السلوكيات المتميزة بسهولة.
يوضح يوان: ”بعد الحصول على توقيع رنين الأسنان، قمنا بتطوير خوارزمية algorithm t اختيار الميزات لتحديد مناطق محددة من التوقيع المتخصصة للكشف عن ثلاث حالات أسنان مختلفة“. يمكننا إجراء الكشف الصحي عن طريق مقارنة التوقيعات بالقياسات المرجعية الصحية السابقة.
يعتقد الفريق أن مثل هذا النظام يمكن أن يكمل نظام الرعاية الصحية للأسنان، حتى بالنسبة لأولئك الذين لديهم إمكانية الوصول إلى رعاية الأسنان المهنية، من خلال توفير تحذيرات مبكرة من المشكلات المحتملة بين زيارات طب الأسنان.
سيقدم يوان نتائج الفريق في الندوة الدولية للحوسبة المنتشرة والمنتشرة في كل مكان / الندوة الدولية حول الحوسبة القابلة للارتداء (UbiComp / ISWC) في ملبورن، بأستراليا.
