專利名稱：應(yīng)用聲反射儀檢驗(yàn)人體上呼吸道建模準(zhǔn)確性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢驗(yàn)人體上呼吸道的方法，更具體的說(shuō)，是涉及一應(yīng)用聲反射儀檢驗(yàn)人體上呼吸道建模準(zhǔn)確性的方法。
背景技術(shù)：
人體上呼吸道是人呼吸的主要通道，隨著對(duì)鼻竇炎和阻塞性睡眠呼吸低通氣暫停綜合征等疾病發(fā)病機(jī)理的研究，人們逐漸認(rèn)識(shí)到上呼吸道解剖結(jié)構(gòu)的變異與許多上呼吸道疾病有關(guān)。解剖結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致機(jī)理功能的改變，從而引起組織器官功能的失調(diào)，最終導(dǎo)致出現(xiàn)臨床癥狀。近年來(lái)，建模和仿真技術(shù)推進(jìn)了生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，外界環(huán)境刺激和重建人體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。許多學(xué)者對(duì)上呼吸道進(jìn)行了數(shù)值模擬，發(fā)表在1998年〈〈Inhalation Toxicology〉〉中的“Computational fluid dynamics simulations ofinspiratory airflow in t he human nose and nasopharynx，，——文，手艮道了巴拉蘇巴馬廉等人對(duì)一例成人鼻腔進(jìn)行了三維重建，用有限單元法求解在穩(wěn)定狀態(tài)下不同吸氣率時(shí)的氣流分布。另外在2004年《Journal of Biomechanical Engineering》中的“Computationalsimulations of airflow in an in vitro model of the pediatric upper airways”一文報(bào)道，艾倫等人根據(jù)MRI醫(yī)學(xué)圖像建立了小兒上呼吸道(口腔、咽腔至氣管分叉)三維模型，應(yīng)用FLUENT軟件，采用有限體積法對(duì)其中的氣體流場(chǎng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬及分析。前人研究的模型都是根據(jù)醫(yī)學(xué)圖像建立的，并未對(duì)所建立模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，所得數(shù)值模擬結(jié)果雖然在一定程度上可以反映實(shí)際情況，但仍有偏差。由此可見，若使得到的數(shù)值計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際情況、更準(zhǔn)確，那么建立真實(shí)且能夠準(zhǔn)確反映人體上呼吸道的解剖結(jié)構(gòu)的模型尤為重要，對(duì)于模型準(zhǔn)確性的檢驗(yàn)則必不可少。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種應(yīng)用聲反射儀檢驗(yàn)人體上呼吸道建模準(zhǔn)確性的方法，通過(guò)應(yīng)用聲反射儀測(cè)試所得到的上呼吸道相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)與建立的上呼吸道模型的比對(duì)，來(lái)評(píng)估和改進(jìn)所建模型。本發(fā)明方法內(nèi)容如下:
聲反射儀包括鼻聲反射儀和咽聲反射儀；鼻聲反射儀可繪制出鼻腔氣道的深度與腔內(nèi)橫截面積二者間關(guān)系曲線，咽聲反射儀可繪制出咽腔深度與腔內(nèi)橫截面積二者間關(guān)系曲線.通過(guò)鼻/咽聲反射儀測(cè)試所得到的上呼吸道橫截面積數(shù)據(jù)，與所需檢驗(yàn)的模型的截面面積數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性；
方法步驟如下:
⑴測(cè)試在安靜的房間里進(jìn)行，室溫保持在20°C 25°C，相對(duì)濕度為50% 60% ；
⑵受試者在房間靜坐15 分鐘以上；
⑶應(yīng)用鼻聲反射儀測(cè)試時(shí)受試者取坐位，眼睛凝視對(duì)面墻上一個(gè)定點(diǎn)；選擇合適的鼻探頭，涂上耦合劑，使之與受試者前鼻孔緊密連接，但保持前鼻孔不變形；
⑷應(yīng)用咽聲反射儀測(cè)試時(shí)，受試者取臥位，波管與受試者面部垂直；
(5)在測(cè)試過(guò)程中，囑受試者屏氣；應(yīng)用鼻/咽聲反射儀分別采集受試者鼻腔和咽腔的橫截面積值，鼻聲反射儀可顯示出從鼻孔前至6cm 12cm的鼻腔橫截面積值，咽聲反射儀可顯示從門牙前至5cm 20cm的咽腔橫截面積值；
(6)通過(guò)鼻/咽聲反射儀測(cè)試所得到的上呼吸道橫截面積數(shù)據(jù)，繪制聲反射儀測(cè)量曲線:鼻聲反射儀測(cè)量曲線、咽聲反射儀測(cè)量曲線；
(7)采用表面重建的方法建立本例受試者的上呼吸道三維模型，將所建模型分別沿氣流通過(guò)上呼吸道的方向每隔5_取其截面，讀取截面面積值，并繪制模型曲線；
⑶對(duì)于鼻聲反射儀測(cè)量曲線和咽聲反射儀測(cè)量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標(biāo)范圍進(jìn)行研究；對(duì)比鼻/咽聲反射儀測(cè)量曲線與根據(jù)模型所繪制曲線，檢驗(yàn)所建模型的準(zhǔn)確性，曲線吻合度好，表明所建立的模型是準(zhǔn)確的，若吻合度不好，則需對(duì)相應(yīng)位置進(jìn)行模型修改。本發(fā)明的有益處在于:將鼻聲反射儀與咽聲反射儀結(jié)合使用，檢驗(yàn)所建模型準(zhǔn)確性的效果好；采用的方法具有時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，整體過(guò)程受試者無(wú)痛苦，具有無(wú)創(chuàng)性。
圖1為鼻聲反射儀測(cè)量曲線；
圖2為咽聲反射儀測(cè)量曲線；
圖3為受試者上呼吸道建模曲線。圖標(biāo)說(shuō)明:左鼻道1、右鼻道2、鼻腔最小橫截面積關(guān)鍵點(diǎn)A、中鼻甲前緣關(guān)鍵點(diǎn)B、中鼻甲中部和上頜竇自然開口處關(guān)鍵點(diǎn)C、鼻中隔結(jié)束關(guān)鍵點(diǎn)D、口咽結(jié)合處關(guān)鍵點(diǎn)E、會(huì)厭處關(guān)鍵點(diǎn)F、聲門處關(guān)鍵點(diǎn)G。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
受試者為一名健康的27歲中國(guó)男性，鼻中隔無(wú)偏曲，無(wú)打鼾史。⑴測(cè)試在安靜的房間里進(jìn)行，室溫保持在20°C 25°C，相對(duì)濕度為50% 60%。(2)受試者在房間靜坐18分鐘。(3)應(yīng)用鼻聲反射儀測(cè)試時(shí)受試者取坐位，眼睛凝視對(duì)面墻上一個(gè)定點(diǎn)；選擇合適的鼻探頭，涂上耦合劑，使之與受試者前鼻孔緊密連接，但保持前鼻孔不變形。(4)應(yīng)用咽聲反射儀測(cè)試時(shí)，受試者取臥位，波管與受試者面部垂直。(5)在測(cè)試過(guò)程中，囑受試者屏氣；應(yīng)用鼻/咽聲反射儀分別采集受試者鼻腔和咽腔的橫截面積值，鼻聲反射儀可顯示出從鼻孔前至6cm 12cm的鼻腔橫截面積值，咽聲反射儀可顯示從門牙前至5cm 20cm的咽腔橫 截面積值。(6)通過(guò)鼻/咽聲反射儀測(cè)試所得到的上呼吸道橫截面積值數(shù)據(jù)，繪制鼻聲反射儀測(cè)量曲線和咽聲反射儀測(cè)量曲線。如圖1所示，在鼻聲反射儀測(cè)量曲線中可以清晰地顯示出鼻腔的4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，第I個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(A點(diǎn))為距離鼻孔約2cm處的鼻腔最小橫截面積(鼻閾區(qū))，此截面通常位于臨近下鼻甲前緣的前方；第2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(B點(diǎn))距離鼻孔約為4cm處，位于中鼻甲前緣；第3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(C點(diǎn))為距離鼻孔約為6cm的位置，它大致位于中鼻甲中部和上頜竇自然開口處；第4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(D點(diǎn))為鼻中隔結(jié)束的位置。如圖2所示，咽聲反射儀測(cè)量曲線中可以顯示出3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位置(E、F、G)，它們分別對(duì)應(yīng)口咽結(jié)合處、會(huì)厭和聲門。(7)采用表面重建的方法建立本例受試者的上呼吸道三維模型，將所建模型分別沿氣流通過(guò)上呼吸道的方向每隔5mm取其截面，讀取截面面積值，并繪制受試者上呼吸道建模曲線(見圖3)。(8)對(duì)于鼻聲反射儀測(cè)量曲線和咽聲反射儀測(cè)量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標(biāo)范圍進(jìn)行研究；對(duì)比鼻/咽聲反射儀測(cè)量曲線與根據(jù)模型所繪制曲線，檢驗(yàn)所建模型的準(zhǔn)確性，曲線吻合度好，模型是準(zhǔn)確的。實(shí)施例2
受試者為一名48歲中國(guó)男性，肥胖，睡眠時(shí)打鼾，憋氣，覺(jué)醒，白天嗜睡，精神不振，查體咽腔狹窄，經(jīng)多導(dǎo)睡眠儀診斷為睡眠呼吸暫停低通氣綜合征；
方法步驟如下:
(2)受試者在房間靜坐20分鐘；
⑶對(duì)于鼻聲反射儀測(cè)量曲·線和咽聲反射儀測(cè)量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標(biāo)范圍進(jìn)行研究；對(duì)比鼻/咽聲反射儀測(cè)量曲線與根據(jù)模型所繪制曲線，檢驗(yàn)所建模型的準(zhǔn)確性，曲線吻合度較好，模型是準(zhǔn)確的。其它步驟同實(shí)施例1。實(shí)施例3
受試者為一名7歲中國(guó)兒童，患兒有鼻塞感，伴有睡眠打鼾，經(jīng)鼻咽側(cè)位片及電子喉鏡，CT診斷為腺樣體肥大；
方法步驟如下:
(2)受試者在房間靜坐15分鐘；
⑶對(duì)于鼻聲反射儀測(cè)量曲線和咽聲反射儀測(cè)量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標(biāo)范圍進(jìn)行研究；對(duì)比鼻/咽聲反射儀測(cè)量曲線與根據(jù)模型所繪制曲線，檢驗(yàn)所建模型的準(zhǔn)確性，曲線吻合度不好，對(duì)模型相應(yīng)位置進(jìn)行了修改。其它步驟同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用聲反射儀檢驗(yàn)人體上呼吸道建模準(zhǔn)確性的方法，其特征在于:所述方法內(nèi)容如下: 聲反射儀包括鼻聲反射儀和咽聲反射儀；鼻聲反射儀可繪制出鼻腔氣道的深度與腔內(nèi)橫截面積二者間關(guān)系曲線，咽聲反射儀可繪制出咽腔深度與腔內(nèi)橫截面積二者間關(guān)系曲線.通過(guò)鼻/咽聲反射儀測(cè)試所得到的上呼吸道測(cè)量曲線，與所需檢驗(yàn)上呼吸道建模曲線對(duì)比，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性； 方法步驟如下: ⑴測(cè)試在安靜的房間里進(jìn)行，室溫保持在20°C 25°C，相對(duì)濕度為50% 60% ； ⑵受試者在房間靜坐15分鐘以上； ⑶應(yīng)用鼻聲反射儀測(cè)試時(shí)受試者取坐位，眼睛凝視對(duì)面墻上一個(gè)定點(diǎn)；選擇合適的鼻探頭，涂上耦合劑，使之與受試者前鼻孔緊密連接，但保持前鼻孔不變形； ⑷應(yīng)用咽聲反射儀測(cè)試時(shí)，受試者取臥位，波管與受試者面部垂直； (5)在測(cè)試過(guò)程中，囑受試者屏氣；應(yīng)用鼻/咽聲反射儀分別采集受試者鼻腔和咽腔的橫截面積值； (6)通過(guò)鼻/咽聲反射儀測(cè)試所得到的上呼吸道橫截面積數(shù)據(jù)，繪制聲反射儀測(cè)量曲線:鼻聲反射儀測(cè)量曲線，咽聲反射儀測(cè)量曲線； (7)采用表面重建的方法建立本例受試者的上呼吸道三維模型，將所建模型分別沿氣流通過(guò)上呼吸道的方向每隔5mm取其截面，讀取截面面積值，并繪制受試者上呼吸道建模曲線； (8)對(duì)比聲反射儀測(cè)量曲線與根據(jù)模型所繪制曲線，檢驗(yàn)所建模型的準(zhǔn)確性，曲線吻合度好，表明所建立的模型是準(zhǔn)確的，若吻合度不好，則需對(duì)相應(yīng)位置進(jìn)行模型修改。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用聲反射儀檢驗(yàn)人體上呼吸道建模準(zhǔn)確性的方法，其特征在于:所述應(yīng)用鼻/咽聲反射儀分別采集受試者鼻腔和咽腔的橫截面積值，鼻聲反射儀可顯示出從鼻孔前至6cm 12cm的鼻腔橫截面積值,咽聲反射儀可顯示從門牙前至5cm 20cm的咽腔橫截面積值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用聲反射儀檢驗(yàn)人體上呼吸道建模準(zhǔn)確性的方法，其特征在于:所述對(duì)比聲反射儀測(cè)量曲線與根據(jù)模型所繪制曲線，其中鼻聲反射儀測(cè)量曲線和咽聲反射儀測(cè)量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標(biāo)范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開一種應(yīng)用聲反射儀檢驗(yàn)人體上呼吸道建模準(zhǔn)確性的方法，通過(guò)應(yīng)用聲反射儀測(cè)試所得到的上呼吸道相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)與建立的上呼吸道模型的比對(duì)，來(lái)評(píng)估和改進(jìn)所建模型；本發(fā)明方法內(nèi)容如下聲反射儀包括鼻聲反射儀和咽聲反射儀；通過(guò)鼻/咽聲反射儀測(cè)試所得到的上呼吸道深度與腔內(nèi)橫截面積數(shù)據(jù)，繪制二者間關(guān)系的聲反射儀測(cè)量曲線鼻聲反射儀測(cè)量曲線，咽聲反射儀測(cè)量曲線;對(duì)比聲反射儀測(cè)量曲線與根據(jù)模型所繪制曲線，檢驗(yàn)所建模型的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的有益處在于將鼻聲反射儀與咽聲反射儀結(jié)合使用，檢驗(yàn)所建模型準(zhǔn)確性的效果好；采用的方法具有時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，整體過(guò)程受試者無(wú)痛苦，具有無(wú)創(chuàng)性。
文檔編號(hào)A61B8/00GK103239257SQ20131013360
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者于馳, 王剛 申請(qǐng)人:大連大學(xué)