Systemlogik

Abstrakt

Dieses Kapitel schließt den Kreis der 'Logik der medizinischen Sprache', um ein diagnostisches Modell im Bereich der Kau- und Schluckfunktionen einzuführen, das die Konzeptualität der Systemlogik mit der Quantenmechanik kombiniert. Die statistisch-mathematischen Modelle einer Systemlogik können daher weder subjektiv noch approximativ sein, geschweige denn vage und informell im Kontext des klinischen Modells. Um diese Eigenschaften zu erlangen, ist es notwendig, die Grundkonzepte der 'Systemtheorie' zu berücksichtigen.

Der unbestreitbare diagnostische Durchbruch in den meisten medizinischen Disziplinen liegt in der Bioingenieurwissenschaft, den technologischen Fortschritten und speziell in der Systemtheorie. Diese ermöglicht es, den Zustand eines Systems zu überprüfen, indem die Ausgangsvariablen mit den Eingangsvariablen verglichen werden. Dieser enorme Fortschritt liegt in der Einführung des Triggerkonzepts. Die Bioingenieurwissenschaft im trigeminalen elektrophysiologischen Kontext hat die Verwendung einer Reihe von Triggern ermöglicht (transkranielle elektrische Stimulation, transkranielle magnetische Stimulation, mechanische Stimulation des trigeminalen Gebiets), die es uns ermöglichen, das System mit einer viel höheren Auflösung zu testen als ohne das Reagieren auf einen externen Trigger. Ein weiteres Schlüsselelement ist, dass das Triggermodell viele Jahre vor dem Auftreten eines offensichtlichen pathologischen klinischen Zeichens einen Momentaufnahme des Systemzustands liefern kann.

In diesem Kapitel werden einige grundlegende Schritte erläutert, die bei der Modellierung diagnostischer Methoden nach den Grundsätzen der Systemtheorie zu beachten sind.

 

 

Vorwort

Warum sind wir zur 'Systemlogik' gelangt? Die Schritte sind weder trivial noch persönlich, und um den Mehrwert der 'Systemlogik' wahrzunehmen, müssen wir zwangsläufig zwei wesentliche Gründe erwähnen, die diesen Weg geprägt haben: den der zahnärztlichen klinischen Indizes und den der Logik der medizinischen Sprache.

Zahnärztliche klinische Indizes

Es gibt "Indizes", die als Elemente der Systemlogik betrachtet werden können, da sie objektive Daten liefern, wie z.B. die "Henderson-Hasselbalch-Gleichung" (für die Blut-pH-Analyse) und andere "Indizes", die in verschiedenen medizinischen Disziplinen entwickelt wurden.

Ein Test, ein normatives Referenzdatum oder ein "Index" (sowie eine "Konstante") sind Strategien, die mit mathematisch-statistischen Modellen verbunden sind und Daten generieren. Diese Daten sind für die Genauigkeit der Diagnose, für die differenzielle Diagnose sowie für die therapeutischen Leitlinien unerlässlich. Auf diesen Referenzdaten basieren in der wissenschaftlichen Zahnmedizingeschichte Implementierungen und Modifikationen, aber auch Unsicherheiten und Überzeugungen, die in Form von Axiomen oder Denkschulen Richtlinien festgelegt haben, die nicht immer wissenschaftlich gerechtfertigt und manchmal sogar unrichtig sind.

In der Literatur

Wir können die in der Literatur gemeldeten Daten in Bezug auf die untersuchten "Indizes" bei Patienten mit "Temporomandibulären Störungen" berücksichtigen oder genauer gesagt die Themen der klinischen Indizes in orthodontischen Disziplinen überprüfen.

In einem kürzlich erschienenen Artikel von Andrea Scribante und Kollegen werden beispielsweise die folgenden Absätze abgeleitet:

1. Die Einleitung besagt, dass die Bewertung der Ergebnisse der kieferorthopädischen Behandlung traditionell auf der Erfahrung und den subjektiven Meinungen der Kliniker beruht. In diesem ersten Absatz wird das Limit des ausgedrückten Konzepts verstanden, nämlich dass ein diagnostischer Test und/oder eine therapeutische Leitlinie niemals wissenschaftlich anhand subjektiver Parameter bewertet werden sollten.
2. Jedoch wurden seit den 1990er Jahren spezifische Indizes entwickelt, um die Gesundheitsergebnisse objektiv zu bewerten, indem die Qualität der Behandlung analysiert wird. Diese Indizes vergleichen Vor- und Nachbehandlungsdaten, um das Ergebnis der kieferorthopädischen Therapie zu bestimmen und die Qualität zukünftiger Behandlungen zu verbessern. Dieser zweite wissenschaftlich akzeptable Absatz hebt den Zweck der "Indizes" hervor, nämlich den Vorher-Nachher-Vergleich. Es ist jedoch wichtig zu berücksichtigen, wer festlegt, dass der Zustand nach der Behandlung als "Normokklusion" betrachtet wird, während der Zustand vor der Behandlung als "Malokklusion" im Sinne der Zahnstellung kategorisiert wird?
3. Der am häufigsten verwendete Index zur Bewertung des Erfolgs von kieferorthopädischen Maßnahmen ist der Peer Assessment Rating Index (PAR), der entwickelt wurde, um zu messen, wie weit sich ein Patient von einer normalen Okklusion und Ausrichtung entfernt. Dieser Index wurde verwendet, um die Auswirkungen der Therapie in verschiedenen Situationen zu bewerten: die Verwendung von festen und mobilen Geräten, den Vergleich der kieferorthopädischen Behandlung zwischen privaten Praxen und kieferorthopädischen Schulen, die Bewertung der okklusalen Stabilität nach kieferorthopädischer Behandlung, frühzeitige Behandlungen und Ergebnisse kieferorthopädischer Chirurgie. Wir müssen berücksichtigen, dass der PAR je nach Abweichung von einem festgelegten Standard nicht den gesunden oder kranken Zustand, die Normokklusion oder Malokklusion anzeigt, sondern angesichts einer Reihe von eingehenden Merkmalen eine breite Spektrumantwort (Index) liefert, die für kieferorthopädische Behandlungen und Kieferorthopädische Operationen gültig ist. Diese Denkweise ist legitim, aber die Kliniker müssen vorsichtig sein, da die Eingangsvariablen (die 'Konstruktoren') des Modells oder Inputs möglicherweise nicht mit dem Referenzkontext zusammenhängen oder es möglicherweise andere versteckte Variablen gibt, die das Ergebnis ungültig machen würden. Diese Aussagen werden wir in der Darstellung der Kapitel von Masticationpedia noch stärker zu schätzen wissen.

Der Hauptpunkt der Studie von Andrea Scribante und seinen Mitarbeitern konzentriert sich darauf:

«Der am häufigsten verwendete Index zur Bewertung des Erfolgs der Kieferorthopädie ist der Peer Assessment Rating Index (PAR), der entwickelt wurde, um zu messen, wie stark sich ein Patient von einer normalen Okklusion und Ausrichtun»
(Einschränkend ... der Index kann eine Genauigkeit und Wahrhaftigkeit in Bezug auf die Zahnstellung haben, aber nicht zur Validierung einer Normokklusion, diese letztere Aussage ist viel komplexer zu formulieren und kann sicherlich nicht ausschließlich auf eine 'okklusale Beobachtung' reduziert werden.)

Spyridon N. Papageorgiou stellt in einer sehr interessanten Studie eine mutige Aussage auf, die das bestätigt, was gerade dargelegt wurde:

Deutliche langfristige okklusale Veränderungen werden nach der Entfernung der Zahnspange beobachtet, die größtenteils eine bessere Abrechnung begünstigen. Die höhere Qualität des Abschlusses bei der Entfernung der Zahnspange beeinflusste signifikant die Möglichkeiten für Verbesserungen. Die Festlegung eines Grenzwertes zur Kennzeichnung von Behandlungsexzellenz hat sich jedoch im Laufe der Zeit als erheblich instabil erwiesen.

Andere Autoren geben an, dass Rückfälle nach kieferorthopädischer Behandlung auch in Fällen mit guter funktioneller Okklusion auftreten können.

Weitere Überlegungen

Die Ätiologie des Rückfalls ist weder vollständig verstanden noch kann sie vollständig aus einem einzelnen Faktor vorhergesagt werden, sondern umfasst Faktoren wie die Reaktion der Zug- und dekonstruierten parodontalen Fasern, die physiologische Reifung der menschlichen Dentition, die deren Breite, Länge oder Umfang beeinflusst, Veränderungen des kraniofazialen Komplexes und Parafunktionen.

Die Erhaltung der Behandlungsergebnisse wird daher als eines der schwierigsten Probleme in der Kieferorthopädie betrachtet, und Rückfälle, insbesondere der Unterkiefer-Inzisiven, können auch bei Verwendung von Retentionsgeräten nach der Entfernung der Zahnspange beobachtet werden. Die meisten bestehenden Studien zur postbehandlungsstabilität bewerten kurzfristige Rückfälle im vorderen Bereich, indem sie hauptsächlich die Unregelmäßigkeit der Inzisiven nach extraktiver oder nicht-extraktiver Behandlung messen und verschiedene Retentionsmuster vergleichen. Diese Studien verwenden weitgehend den Peer Assessment Rating (PAR)-Index, der jedoch keinen trigeminalen elektrophysiologischen Analyseansatz zur Berücksichtigung von "Normokklusion" oder gar der Details einer gut ausbalancierten Okklusion (wie Kontakte, Neigungen und Ausrichtung jedes Zahns) verwendet, noch berücksichtigen sie Veränderungen der Retention nur auf kurze Sicht.

Nach Kenntnis der Autoren zum Zeitpunkt der Veröffentlichung ihrer Studie hat nur eine Studie das detaillierte objektive Klassifikationssystem des American Board of Orthodontics (ABO) für Modelle und Röntgenaufnahmen verwendet, das die Details einer gut ausgeführten und ausbalancierten Okklusion misst.

«Die oben genannte Studie ist nicht nur interessant, sondern auch aus wissenschaftlicher Sicht stimulierend, da sie besagt, dass Rückfälle auch in Anwesenheit einer ausreichend funktionellen Okklusion auftreten könnten.»
(Die konstruktive Kritik, die in der Aussage selbst enthalten ist, betrifft die Definition einer effizienten Kaufunktion und damit einer "Normokklusion".)

In Masticationpedia möchten wir interessante und konstruktive Anregungen geben, um die Frage zu beantworten, die wir gerade gestellt haben: "Wie wird eine effiziente Kau­funktion und somit eine Norm­okklusion definiert?"

Schauen wir uns die beiden Fälle unten an, in Abbildung 1 und in Abbildung 2: Welchen der beiden klinischen Fälle halten Sie für von einer Malokklusion betroffen?

• 

  Abbildung 1: Patient mit offenem Biss und rechtem posteriorem Kreuzbiss, der nach klassischen kieferorthopädischen Indizes nur als 'Malokklusion' betrachtet werden kann.

• 

  Abbildung 2: Tochter des Patienten in Abbildung 1, die ähnliche anatomische Merkmale wie der rechte posteriore Kreuzbiss aufweist. In diesem Fall liegt kein offener Biss vor.

Es scheint ungebührlich für die Kanons der orthodoxen Orthodontie zu sein, die Diagnose 'Malokklusion' nicht zu teilen, aber wir lassen den Leser ein wenig in Spannung. Wir beabsichtigen, das Thema "Systemlogik" und "Systemtheorie" in einigen Kapiteln ausführlich zu behandeln, nachdem wir das Thema vertieft haben. Wir möchten nur darauf hinweisen, dass der Patient in Abbildung 1 bereits im Kapitel "Einführung" vorgestellt wurde, sodass wir bereits unsere klinisch-wissenschaftliche Meinung kennen. Aber wenn er uns so viel gibt, dann...

«Die Tochter sollte ebenfalls in gleicher Weise reagieren.»
(... Geduld haben und du wirst sehen.)

Medizinische Sprachlogik

Abbildung 3: Das Universum der klassischen und der unscharfen Logik.

In den vorherigen Kapiteln haben wir die extremen Schwierigkeiten hervorgehoben, die wir bei der Definition einer exakten, detaillierten und zeitnahen Diagnose zur rechten Zeit hatten; und dies liegt nicht nur an der 'Komplexität' des lebenden Systems, sondern auch an einer fragwürdigen und vagen Logik der medizinischen Sprache. Wenn die klassische Logik zu selektiv ist (wahr oder falsch, und daher "es gibt keine dritte Antwort" - Prinzip des ausgeschlossenen Dritten), so ist es auch wahr, dass die probabilistische Logiksprache, die trivialerweise das Vorhandensein einer spezifischen Krankheit angibt, im Parameter der 'Signifikativität' zusammenbricht, der einen bestimmten Wert nur in einem 'Fachkontext' annimmt.

Wir haben den Bedarf an einem flexibleren Modell namens "Fuzzy-Logik" wahrgenommen, das die Unsicherheit, die in einigen menschlichen Sprachdaten inhärent ist, in mathematische Formalismen übersetzen könnte. Dabei werden die "elastischen" Konzepte (wie fast hoch, ziemlich gut usw.) codiert, um sie für Computer verständlich und handhabbar zu machen.

Daher haben wir in dem Kapitel "Einführung" ein viel diskutiertes und umstrittenes Konzept eingeführt: Wir legen keine klare Trennung zwischen spezialisiertem Fachwissen fest, sondern überlagern stattdessen interdisziplinäres Wissen durch einen "Fuzzy"-Ansatz (siehe Fuzzy-Sprachlogik).

«Es ist jedoch nicht so offensichtlich, eine formalere Sprache im medizinischen Bereich zu entwickeln, wo Ereignisse komplex und dynamisch sind und, wie wir sehen werden, nicht trivial deterministisch sind. Um die 'Systemlogik' besser zu verstehen und gleichzeitig das Konzept der klinischen 'Indizes' einzuführen, ist es erforderlich, mit der Beschreibung der 'Systemtheorie' zu beginnen.»

Systemtheorie

Im wissenschaftlichen Bereich bezeichnet die Systemtheorie, genauer gesagt die Allgemeine Systemtheorie (Definition von Ludwig von Bertalanffy), ein oft interdisziplinäres Studienfeld, das Mathematik und Naturwissenschaften umfasst und sich mit der Analyse der Eigenschaften und der Zusammensetzung eines Systems befasst. Sie besteht im Wesentlichen aus der Theorie dynamischer Systeme (einfach und komplex) und der Steuerungstheorie: Sie bildet die Grundlage verschiedener Disziplinen wie Automatisierung, Robotik und kybernetische Physik sowie des technisch-wissenschaftlichen Studiums von Systemen im Allgemeinen, sowohl in der Biologie als auch in der Medizin.

Die Systemtheorie ist das interdisziplinäre Studium von Systemen, die als zusammenhängende Gruppen von miteinander verbundenen und voneinander abhängigen Teilen beschrieben werden können, die natürlich oder von Menschen gemacht sein können. Jedes System ist durch Raum und Zeit begrenzt, wird von seiner Umgebung beeinflusst, durch seine Struktur definiert und durch seine Funktionsweise ausgedrückt. Ein System kann mehr sein als die Summe seiner Teile, wenn es aufkommende Synergien oder Verhaltensweisen ausdrückt.

Die Veränderung eines Teils eines Systems kann andere Teile oder das gesamte System beeinflussen. Es ist möglicherweise möglich, diese Veränderungen in Verhaltensmustern vorherzusagen. Einige Systeme unterstützen andere Systeme, um das Versagen der anderen zu verhindern. Die Ziele der Systemtheorie sind es, die Dynamik, Einschränkungen und Bedingungen eines Systems zu modellieren und die Prinzipien (wie Zweck, Maßnahme, Methoden, Werkzeuge) zu klären, die identifiziert und auf andere Systeme in jeder Einbettungsebene und in einer breiten Palette von Bereichen angewendet werden können, um eine optimierte Äquifinalität zu erreichen.

Um praktisch und effektiv die Konzept der 'Systemlogik' zu beschreiben, betrachten wir einen Ansatz zu einem Teil des trigeminalen motorischen Systems, da es der Eckpfeiler dieser wissenschaftlichen Arbeit ist, in der eine konzeptuelle Verbindung zur 'Systemtheorie' hergestellt wird.

Logik des Kauapparates

In Bezug auf die Analyse des Zustands des Kausystems wurde die EMG-Technik weit verbreitet eingesetzt, aber es bestehen immer noch Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Messungen, die auf der interferentiellen EMG basieren.

Deshalb zielten die meisten bisher durchgeführten Studien darauf ab, eine mögliche Korrelation zwischen EMG-Signalen und temporomandibulären Störungen (TMD), orofazialem Schmerz (OP) oder Malokklusion (IO) aufzuzeigen, aber sie haben keine überzeugenden Ergebnisse erbracht.

Bei einem unbekannten Prozentsatz von OP-Patienten, die von Fachzahnärzten aufgesucht werden, sind einige neurologische Erkrankungen wie intrakranielle Tumoren, Multiple Sklerose usw. die zugrunde liegenden Symptome von TMD oder OP.

Diese Patienten, die tatsächlich unter neurologischen Symptomen leiden, die sich auf zahnärztlich-faziale Beschwerden überlagern, können unnötige zahnärztliche Eingriffe durchlaufen, bevor die richtige Diagnose gestellt wird, manchmal zu spät.

«Wenn man sich der Modellierung eines diagnostischen 'Index' nähert, ist es wesentlich, die 'Fundamentale Einheit' des zu untersuchenden Systems mathematisch zu betrachten.»
(... wie bereits gesagt, kann das 'Beobachtbare' nicht das okklusale Element sein, da es hierarchisch unter dem Trigeminusnervensystem liegt.)

Abbildung 4: Virtuelle Segmentierung des Trigeminusnervensystems und Anmerkung der motorischen Wurzelebene, von der aus die trigeminalen motorisch evozierten Potenziale (R-MEPs) ausgelöst werden.

Die kortikalen Projektionen zu den trigeminalen Motoneuronen werden im Allgemeinen als bilateral und symmetrisch angesehen und können elektrophysiologisch durch elektrische oder magnetische Hirnstimulation durch die intakte Kopfhaut analysiert werden.

Bei der ipsilateralen Massetermuskulatur ist die transkranielle elektrische Stimulation (eTCS) in der Lage, ein großes kurzlatentes Potential in entspannten und aktiven Muskeln hervorzurufen. Die Merkmale der ipsilateralen motorisch evozierten Potenziale (MEPs) ändern sich nicht unter entspannten oder aktiven Bedingungen. Die mittlere Anfangslatenz beträgt etwa 2 ms, die Spitzenlatenz 3,9 ms und die Amplitude 5,4 mV, und es gibt keine Latenzvariabilität unter ähnlichen Stimulationsbedingungen. Diese motorischen Potenziale, die als sekundär zur Erregung der trigeminalen Motorwurzel betrachtet werden, wurden als Root-MEP (Root-MEP oder vereinfacht als R-MEPs) bezeichnet, um sie von M-Wellen und Cortex-MEPs zu unterscheiden.

Um das Verständnis der 'Systemtheorie' für den Kontext des Kausystems besser geeignet zu machen, berichten wir über einige trigeminale elektrophysiologische Verfahren und implementieren sie mit den mathematischen Modellen der Theorie.

Mathematischer Formalismus in der "Systemtheorie

Die "Systemtheorie" untersucht orientierte Systeme, in denen es möglich wird, die interessierenden Größen in zwei Kategorien einzuteilen:

• Größen, die sich unabhängig voneinander im Laufe der Zeit ändern (Eingaben)
• Größen, deren Entwicklung im Laufe der Zeit abhängig von den Eingaben untersucht werden soll, werden Ausgaben genannt.

Ein reales System kann mehrere Eingaben und mehrere Ausgaben haben. Insbesondere bezeichnen wir mit:

• $u(t)=(u_{1}(t),...,u_{r}(t))$der Vektor der Eingaben zur Zeit ${t}$
• $y(t)=(y_{1}(t),...,u_{m}(t))$der Vektor der Ausgaben zur Zeit ${t}$

Es wird auch allgemein als der Zustandsvektor des Systems in einem beliebigen Zeitpunkt ${\tilde {t}}$ definiert, die Information, die sofort ${\tilde {t}}$ notwendig ist, um die Ausgabe $y(t)$ für jedes $t\geq {\displaystyle {\tilde {t}}}$ eindeutig zu bestimmen, sobald die Eingabe $u(t),$ $t\geq {\displaystyle {\tilde {t}}}$ zugewiesen wurde.

Wir bezeichnen den Zustandsvektor, dessen Komponenten als Zustandsvariablen definiert sind, mit der Notation $x(t)=(x_{1}(t),...,x_{n}(t))$.

Die Eingaben wirken auf den Zustand des Systems und verändern seine Eigenschaften zu einem bestimmten Zeitpunkt; diese Änderungen werden von den Zustandsvariablen erfasst. Die Werte der Systemausgaben, normalerweise die einzigen messbaren Variablen, hängen wiederum von den Zustandsvariablen des Systems und den Eingaben ab.

Die Eingabe-, Zustands- und Ausgabegrößen sind Funktionen der Zeitvariable.

Diese nimmt Werte in einer geordneten Teilmenge $T\subseteq \mathbb {R}$ an, die kontinuierlich oder diskret sein kann. In der folgenden Diskussion betrachten wir eine diskrete Teilmenge von Zeitpunkten:

$T=\{t_{0},...,t_{s}\}$

Daher können wir, gegeben eine Menge von Zeitpunkten $T=\{t_{0},...,t_{s}\}$, ein System formal als das Paar von Gleichungen definieren:

$x(t_{k+1})=f{\bigl (}x(t_{k}),u(t_{k}),t_{k}{\bigr )}$

$y(t_{k})=g{\bigl (}x(t_{k}),u(t_{k}),t_{k}{\bigr )}$

mit $x(t_{0})=x_{0}$​, wobei $f$ als Erzeugungsfunktion bezeichnet wird und $g$ als Ausgangstransformation.

Im Bereich der Biosignale werden die Modelle ($g$) verwendet, um EEG- und Vibrationsysteme in Fahrzeugen, das menschliche Hörsystem und vaskuläre Systeme usw. zu analysieren. Während noch vieles über den physiologischen Mechanismus oder das Muster interner Veränderungen im getesteten System unbekannt ist, ermöglicht uns die Ausgangsübertragungs- oder Transformationsfunktion $g$ in unserem Kontext, eine Wellenfunktion zu rekonstruieren, indem die Punkte interpoliert werden, die vom Instrument erfasst wurden, das seine eigene spezifische Abtastrate hat. Diese $g$-Funktion ist für unsere Zwecke eine Rekonstruktion einer Wellenfunktion, auf der nach Latenzen, Amplituden und integralen Bereichen gesucht werden kann, um die notwendigen Schlussfolgerungen zu ziehen. Offensichtlich kann durch erneutes Testen des Systems in nachfolgenden Epochen die Integrität des Systems selbst verglichen werden.

Im Ingenieurswesen sind verschiedene mathematische Modellierungen eines Systems möglich, je nachdem, ob sie explizit die Zustandsvariablen berücksichtigen oder nicht.

Abbildung 5: A. Positionierung der Elektroden für die Lieferung des elektrischen Reizes. B. Darstellung des elektrischen Feldes innerhalb der Gehirnstruktur. C. Lokalisierung des induzierten elektrischen Feldes auf der Ebene der Trigeminuswurzeln.

Mathematischer Formalismus der Logik des Trigeminussystems

Wir betrachten das Trigeminale Motorische System als eine Blackbox mit Eingängen (Abbildung 5) und Ausgängen (Abbildung 6), und versuchen, die oben beschriebene Theorie darauf anzuwenden.

Abbildung 6 zeigt die neuromotorischen Reaktionen auf die transkranielle elektrische Stimulation der Trigeminuswurzel der rechten Hemisphäre. Wir wollten den Test gemäß dem mathematischen Modell der 'Systemtheorie' einrichten, um den Unterschied zwischen den Informationen zu verstehen, die aus einem inzwischen fast veralteten Test wie der interferenziellen EMG und einem komplexeren Test wie einem motorischen und/oder somatosensorischen evozierten Potential erhalten werden; das evozierte Potential hat das Privileg einer Systemantwort auf einen externen Eingang namens 'Trigger', der in diesem Kontext elektrischer Art ist.

Wir haben den Test aufgeteilt, indem wir eine Serie von progressiv stärkeren elektrischen Reizen zu den geordneten Zeiten geliefert haben, die den Zeitpunkten entsprechen:

$T=\{t_{0},t_{1},t_{2}......t_{8}\}$

In unserem Kontext haben wir einen Eingang, nämlich die Amplitude der elektrischen Stimulation, und zwei Ausgänge, nämlich Latenz und Amplitude.

Daher haben wir:

${\bigl (}u(t_{0}),u(t_{1}),u(t_{2}),u(t_{3}),u(t_{4}),u(t_{5}),u(t_{6}),u(t_{7}),u(t_{8}){\bigr )}={\bigl (}0,20,30,40,50,70,80,90,100{\bigr )}$mA.

Für jeden dieser Eingänge werden zwei Zustandsvariablen zugeordnet: Latenz ${\bigr (}y_{1}(t){\bigl )}$ und Amplitude ${\bigr (}y_{2}(t){\bigl )}$.

${\bigl (}y_{1}(t_{0}),y_{1}(t_{1}),y_{1}(t_{2}),y_{1}(t_{3}),y_{1}(t_{4}),y_{1}(t_{5}),y_{1}(t_{6}),y_{1}(t_{7}),y_{1}(t_{8}){\bigr )}={\bigl (}0,2.4,2.4,2.3,2.1,2,1.9,1.9,1.9{\bigr )}$ms

${\bigl (}y_{2}(t_{0}),y_{2}(t_{1}),y_{2}(t_{2}),y_{2}(t_{3}),y_{2}(t_{4}),y_{2}(t_{5}),y_{2}(t_{6}),y_{2}(t_{7}),y_{2}(t_{8}){\bigr )}={\bigl (}0,0.6,0.8,1.1,1.7,2.8,4.6,4.6,4.6{\bigr )}$mV

All diese Variablen erzeugen eine Darstellung mehrerer vermittelter Spuren wie in Abbildung 6, in der einige wichtige Überlegungen angestellt werden können, wie z.B. die Abnahme der Latenz und die Zunahme der Amplitude mit zunehmender Amperage.

Abbildung 6: Ipsilaterales trigeminales motorisch evoziertes Potential

Abschluss

Abbildung 7: Die Abbildung zeigt drei Möglichkeiten zur Analyse des Systems. In A ist die interferenzielle EMG-Spur, in B die bilateralen Wurzel-MEPs und in C der Kieferreflex zu sehen.

Es ist durchaus möglich, dass der Leser oder ein Kollege, der nicht mit spezifischen elektrophysiologischen Verfahren des Trigeminus vertraut ist, diese Art von bioingenieurstechnischen Diagnosemodellen für übertrieben hält, sowohl aufgrund der Schwierigkeiten bei der Durchführung (was die Methodik gefährlich erscheinen lassen kann - die Wurzel-MEPs liefern einen elektrischen Strom von 100 V mit einem Strom von 100 mA), als auch aufgrund des Gefühls, dass das Kosten-Nutzen-Verhältnis nicht gerechtfertigt ist. Er könnte daher bevorzugen, weiterhin mit der mittlerweile routinemäßigen Methodik in der Zahnmedizin zu arbeiten, wie zum Beispiel die Durchführung eines einfachen, schnellen und kostengünstigen interferentiellen EMG (Abbildung 7A). Wir akzeptieren sicherlich die Meinung unseres hypothetischen Kollegen, teilen sie aber nicht, denn um ein menschliches Leben zu retten, ist immer und entscheidend Kompetenz erforderlich, zusammen mit Hingabe und sowohl intellektuellen als auch wirtschaftlichen Investitionen.

Der unbestreitbare Fortschritt in der Diagnostik in den meisten medizinischen Disziplinen liegt genau in der Bioingenieurwissenschaft, im technologischen Fortschritt; speziell die Systemtheorie hat es uns ermöglicht, den Systemzustand zu überprüfen, indem wir Ausgangsvariablen mit den variablen Eingängen vergleichen, die im Wesentlichen Auslöser verschiedener Arten sind.

Abbildung 7 ist eine Möglichkeit, dies zu demonstrieren. Bemerkenswert ist, dass wie das interferentielle EMG-Test zeigt (Abbildung 7A), nur eine Art von interferentiellem Ungleichgewicht beobachtet werden kann, das typisch für klinische Situationen mit Malokklusion ist, während durch ein Trigger-Modell (speziell die bilaterale transkranielle elektrische Stimulation der trigeminalen Wurzeln) das System mit einem großen Amplituden-Ungleichgewicht reagiert (Abbildung 7B) und sogar mit einer Abwesenheit der Kieferreflexantwort (ausgelöst durch einen mechanischen Auslöser durch Schlagen des Kinns mit einem neurologischen piezoelektrischen Hammer) (Abbildung 7C). Die diagnostische Schlussfolgerung dieses Patienten war ein Schädelbasis-Meningeom.

Für Experten reicht natürlich ein Blick, um zu verstehen, ob das trigeminale motorische System, das durch die transkranielle elektrische Stimulation der motorischen Wurzeln ausgelöst wird, in einem physiologischen oder pathologischen Zustand ist; aber, wie wir in den nächsten Kapiteln sehen werden, ist die biologische Realität so komplex und paradoxerweise indeterministisch, dass ein bioingenieurstechnisches Modell, gepaart mit einem angemessenen statistischen Mathematiker, es uns ermöglichen wird, den realen physiopathologischen Zustand des Systems genauer zu erfassen, die Unsicherheit der Messung zu reduzieren und folglich den Fehler in der differenzialen Diagnose zu verringern, aber vor allem eine frühzeitige Diagnose zu ermöglichen.

In jedem Fall wäre dieser Patient, wenn er das beschriebene diagnostische Modell durchlaufen hätte, nicht gestorben, denn das Wachstum der Tumormasse eines Meningeoms ist extraenzephalisch und langsam und hätte viele Jahre vor der schwindelerregenden Symptomatik eine elektrophysiologisch dokumentierbare Strukturveränderung gezeigt. (siehe: 3. 3° Klinischer Fall: Meningiom)

Bibliography & references

Masticationpedia is a charity, a not-for-profit organization operating in dentistry medical research,
particularly focusing on the field of the neurophysiology of the masticatory system
 

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