磁共振環(huán)境下睡眠訓(xùn)練機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振、噪聲分頻、呼吸睡眠領(lǐng)域、適應(yīng)性模擬訓(xùn)練。
【背景技術(shù)】
[0002]阻塞性睡眠呼吸暫停(Obstructive sleep apnea, OSA)是一種在睡眠狀態(tài)下,上氣道反復(fù)塌陷、阻塞引起呼吸間歇性暫停的常見(jiàn)疾病。臨床癥狀為打鼾、高血壓、日間專注力和認(rèn)知力降低、日間嗜睡、情緒不穩(wěn)、暴躁及易怒、還可導(dǎo)致產(chǎn)生心血管系統(tǒng)嚴(yán)重疾病。臨床診斷多采用多導(dǎo)睡眠儀(PSG)來(lái)監(jiān)測(cè)OSA患者睡眠時(shí)的腦電、眼電、肌電、口鼻氣流、呼吸運(yùn)動(dòng)、血氧等多種參數(shù)，醫(yī)護(hù)人員根據(jù)睡眠多導(dǎo)圖來(lái)量化呼吸暫停次數(shù)，作出診斷，睡眠多導(dǎo)圖是目前臨床診斷OSA的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]手術(shù)是OSA臨床治療的重要手段之一。通過(guò)切掉氣道狹窄部位的某些組織，達(dá)到擴(kuò)大上呼吸道相應(yīng)部位橫截面積，改善患者呼吸功能的目的。由于OSA患者個(gè)體間差異大，阻塞部位因人而異，所以需要針對(duì)不同對(duì)象，設(shè)計(jì)個(gè)性化的手術(shù)方案。因此患者自然(非藥物作用)睡眠狀態(tài)下上氣道的醫(yī)學(xué)影像將為醫(yī)生制定有針對(duì)性的個(gè)性化手術(shù)方案，提高手術(shù)成功率提供重要的參考信息。此外，健康與患有睡眠呼吸暫停的受試者在自然睡眠狀態(tài)下頭頸部的醫(yī)學(xué)影像還將為深入研究OSA疾病機(jī)理及新治療手段，研究睡眠狀態(tài)下大腦活動(dòng)和功能等提供重要的幫助。由于磁共振(MRI)成像對(duì)軟組織的分辨率遠(yuǎn)高于CT，且不存在射線輻射，獲得受試者自然睡眠狀態(tài)下頭頸部的MRI圖像便顯得尤為重要。但是磁共振儀在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大的噪聲和一定的振動(dòng)，狹窄的空間也會(huì)使某些人產(chǎn)生緊張甚至恐懼感，導(dǎo)致處于磁共振儀中的受試者很難進(jìn)入睡眠狀態(tài)。噪音在機(jī)器開(kāi)停和序列切換的瞬時(shí)表現(xiàn)尤為突出。
[0004]眾所周知，人體對(duì)外界環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，處于某一環(huán)境下一定的時(shí)間，人體常可自主調(diào)整自身的肌體狀態(tài)來(lái)適應(yīng)該環(huán)境，對(duì)一些噪音等外界干擾的存在變得不敏感，使得在該環(huán)境中也能自然入眠。由于不可能通過(guò)將受試者長(zhǎng)時(shí)間滯留在磁共振室及掃描裝置中的方式使其適應(yīng)噪聲及空間環(huán)境，達(dá)到能在磁共振儀運(yùn)行環(huán)境下自然入睡的目的，本專利旨在發(fā)明一種用于訓(xùn)練在磁共振環(huán)境下自然睡眠的模擬訓(xùn)練機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]通過(guò)模擬真實(shí)的磁共振測(cè)試環(huán)境，包括磁共振儀運(yùn)行聲音、振動(dòng)、以及圓筒狀測(cè)試空間等，運(yùn)用特定的方法及程序幫助受試者在家中或醫(yī)院病床上提前進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練，使其達(dá)到可在真實(shí)磁共振掃描環(huán)境下自然入眠的目的。這樣就使醫(yī)生及研究人員能夠獲得患者或其他受試者自然睡眠情況下頭頸部的磁共振影像，為OSA手術(shù)或科學(xué)研究提供重要幫助。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]1、將事先處理好的多段磁共振掃描序列的運(yùn)行、啟停聲音分段存儲(chǔ)在U盤/SD卡中；通過(guò)7寸彩色電阻觸摸屏和Andr1d/1s智能手機(jī)客戶端進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)。
[0007]2、用圓筒形模擬測(cè)試艙及頭頸線圈模型來(lái)模擬磁共振的空間環(huán)境；智能手環(huán)、腹帶式呼吸傳感器、指夾式脈搏血氧傳感器來(lái)感知受訓(xùn)者的體位和呼吸頻率、心率、血氧等生命體征。
[0008]3、用耳機(jī)來(lái)播放不同訓(xùn)練模式下對(duì)應(yīng)的磁共振噪音，在床底安裝電機(jī)來(lái)模擬磁共振環(huán)境下的振動(dòng)。
[0009]4、分頻漸進(jìn)式訓(xùn)練方法。
[0010]5、采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控受訓(xùn)者的訓(xùn)練情況及各種傳感數(shù)據(jù)，并對(duì)訓(xùn)練進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
[0011 ] 6、采用紅外夜視攝像機(jī)來(lái)記錄受訓(xùn)者睡眠期間的影像資料，存儲(chǔ)在SD卡/U盤中。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1訓(xùn)練機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
[0013]圖2模擬測(cè)試艙結(jié)構(gòu)
[0014]圖3模擬頭頸部線圈結(jié)構(gòu)
[0015]圖4.噪音按頻率分區(qū)濾波示意圖
[0016]a截止頻率為600HZ的低通濾波器
[0017]b截止頻率為900HZ的低通濾波器
[0018]c截止頻率為1100HZ的低通濾波器
[0019]d截止頻率為1300HZ的低通濾波器
[0020]e截止頻率為2000HZ的低通濾波器[0021 ] f截止頻率為5000HZ的低通濾波器
[0022]圖5.加入粉噪聲的訓(xùn)練模式
[0023]a訓(xùn)練模式一
[0024]b訓(xùn)練模式二
[0025]c訓(xùn)練模式三
[0026]d訓(xùn)練模式四
【具體實(shí)施方式】
[0027]1、訓(xùn)練機(jī)的工作流程:
[0028]將事先處理好的多段磁共振掃描序列的運(yùn)行、啟停聲音分段存儲(chǔ)在U盤/SD卡中，當(dāng)訓(xùn)練機(jī)開(kāi)啟時(shí)，用戶根據(jù)自身的情況和訓(xùn)練階段通過(guò)觸摸屏或智能手機(jī)客戶端選擇默認(rèn)訓(xùn)練模式或調(diào)整訓(xùn)練模式。將圓筒形模擬測(cè)試艙固定到床上，受訓(xùn)者安裝好智能手環(huán)、腹帶式呼吸傳感器、指夾式脈搏血氧傳感器及耳機(jī)，平躺在床上并將頭部置于模擬頭頸線圈內(nèi)部，然后將整個(gè)上半身置于模擬測(cè)試倉(cāng)內(nèi)，該過(guò)程可由家人或者醫(yī)務(wù)人員協(xié)助完成。
[0029]當(dāng)傳感器檢測(cè)到受訓(xùn)者已躺下，或按照預(yù)先設(shè)定的開(kāi)啟時(shí)間，訓(xùn)練機(jī)自動(dòng)開(kāi)始工作。根據(jù)事先選定的訓(xùn)練模式，訓(xùn)練機(jī)模擬不同程度及頻率的磁共振噪音和震動(dòng)環(huán)境(主要改變聲音強(qiáng)度、音色中各頻率之比、振動(dòng)強(qiáng)度等)，用戶在該環(huán)境下進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練。當(dāng)一個(gè)訓(xùn)練階段結(jié)束后，用戶可以選擇下一個(gè)訓(xùn)練模式，循序漸進(jìn)，直至能夠適應(yīng)真實(shí)的磁共振掃描環(huán)境，實(shí)現(xiàn)在磁共振儀運(yùn)行狀態(tài)下能夠進(jìn)入和保持自然睡眠狀態(tài)。
[0030]當(dāng)開(kāi)啟遠(yuǎn)程模式后，醫(yī)生或其它控制人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控受訓(xùn)者的訓(xùn)練情況，并可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)訓(xùn)練進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以期在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到訓(xùn)練目的。
[0031]2、各部分結(jié)構(gòu)的功能(如圖1所示):
[0032]睡眠監(jiān)測(cè)智能手環(huán):采用帶有微運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能的智能手環(huán)來(lái)監(jiān)測(cè)患者的睡眠狀態(tài)，智能手環(huán)可將接受訓(xùn)練者(簡(jiǎn)稱為受訓(xùn)者)的睡眠信息自動(dòng)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)桨沧炕蛱O果智能手機(jī)和電腦上，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道該智能手環(huán)對(duì)睡眠的監(jiān)測(cè)與PSG對(duì)睡眠的監(jiān)測(cè)相關(guān)度可達(dá)70% -90%，可在一定程度上替代PSG來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)受訓(xùn)者的睡相和呼吸暫停等信息。
[0033]呼吸傳感器:采用腹帶式呼吸傳感器來(lái)感應(yīng)患者的呼吸情況，并與脈搏血氧傳感器協(xié)同判斷受訓(xùn)者是否進(jìn)入睡眠狀態(tài)，為自動(dòng)控制系統(tǒng)提供反饋信號(hào)。
[0034]脈搏血氧傳感器:采用指夾式脈搏血氧傳感器，用來(lái)測(cè)量患者的心率和血氧，與呼吸傳感器采集的呼吸頻率信息協(xié)同判斷受訓(xùn)者是否進(jìn)入睡眠狀態(tài)，為自動(dòng)控制系統(tǒng)提供反饋信號(hào)。
[0035]微型攝像頭:用以實(shí)時(shí)記錄受訓(xùn)者的睡眠情況。結(jié)合錄像和呼吸、脈搏、血氧傳感器以及智能手環(huán)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可對(duì)受訓(xùn)者的訓(xùn)練進(jìn)展作出更為準(zhǔn)確的判斷，為調(diào)整受訓(xùn)者訓(xùn)練模式和訓(xùn)練強(qiáng)度提供依據(jù)。
[0036]電阻觸摸屏:分為設(shè)置界面和運(yùn)行界面。運(yùn)行界面用來(lái)顯示系統(tǒng)運(yùn)行信息、系統(tǒng)的時(shí)間、訓(xùn)練持續(xù)的時(shí)間、訓(xùn)練程式的運(yùn)行階段、呼吸頻率、心率、每小時(shí)呼吸暫停次數(shù)等信息；設(shè)置界面用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)間調(diào)整、用戶訓(xùn)練模式的選