應用聲反射儀檢驗人體上呼吸道建模準確性的方法
2023-10-09 20:28:14
專利名稱：應用聲反射儀檢驗人體上呼吸道建模準確性的方法
技術領域：
本發明涉及檢驗人體上呼吸道的方法，更具體的說，是涉及一應用聲反射儀檢驗人體上呼吸道建模準確性的方法。
背景技術：
人體上呼吸道是人呼吸的主要通道，隨著對鼻竇炎和阻塞性睡眠呼吸低通氣暫停症候群等疾病發病機理的研究，人們逐漸認識到上呼吸道解剖結構的變異與許多上呼吸道疾病有關。解剖結構的改變導致機理功能的改變，從而引起組織器官功能的失調，最終導致出現臨床症狀。近年來，建模和仿真技術推進了生物醫學的發展，外界環境刺激和重建人體結構之間的關係已經成為人們關注的焦點。許多學者對上呼吸道進行了數值模擬，發表在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一例成人鼻腔進行了三維重建，用有限單元法求解在穩定狀態下不同吸氣率時的氣流分布。另外在2004年《Journal of Biomechanical Engineering》中的「Computationalsimulations of airflow in an in vitro model of the pediatric upper airways」一文報導，艾倫等人根據MRI醫學圖像建立了小兒上呼吸道(口腔、咽腔至氣管分叉)三維模型，應用FLUENT軟體，採用有限體積法對其中的氣體流場進行穩態模擬及分析。前人研究的模型都是根據醫學圖像建立的，並未對所建立模型的準確性進行檢驗，所得數值模擬結果雖然在一定程度上可以反映實際情況，但仍有偏差。由此可見，若使得到的數值計算結果更符合實際情況、更準確，那麼建立真實且能夠準確反映人體上呼吸道的解剖結構的模型尤為重要，對於模型準確性的檢驗則必不可少。
發明內容
本發明公開一種應用聲反射儀檢驗人體上呼吸道建模準確性的方法，通過應用聲反射儀測試所得到的上呼吸道相對應的數據與建立的上呼吸道模型的比對，來評估和改進所建模型。本發明方法內容如下:
聲反射儀包括鼻聲反射儀和咽聲反射儀；鼻聲反射儀可繪製出鼻腔氣道的深度與腔內橫截面積二者間關係曲線，咽聲反射儀可繪製出咽腔深度與腔內橫截面積二者間關係曲線.通過鼻/咽聲反射儀測試所得到的上呼吸道橫截面積數據，與所需檢驗的模型的截面面積數據對比，驗證模型的準確性；
方法步驟如下:
⑴測試在安靜的房間裡進行，室溫保持在20°C 25°C，相對溼度為50% 60% ；
⑵受試者在房間靜坐15 分鐘以上；
⑶應用鼻聲反射儀測試時受試者取坐位，眼睛凝視對面牆上一個定點；選擇合適的鼻探頭，塗上耦合劑，使之與受試者前鼻孔緊密連接，但保持前鼻孔不變形；
⑷應用咽聲反射儀測試時，受試者取臥位，波管與受試者面部垂直；
(5)在測試過程中，囑受試者屏氣；應用鼻/咽聲反射儀分別採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)通過鼻/咽聲反射儀測試所得到的上呼吸道橫截面積數據，繪製聲反射儀測量曲線:鼻聲反射儀測量曲線、咽聲反射儀測量曲線；
(7)採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上呼吸道的方向每隔5_取其截面，讀取截面面積值，並繪製模型曲線；
⑶對於鼻聲反射儀測量曲線和咽聲反射儀測量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標範圍進行研究；對比鼻/咽聲反射儀測量曲線與根據模型所繪製曲線，檢驗所建模型的準確性，曲線吻合度好，表明所建立的模型是準確的，若吻合度不好，則需對相應位置進行模型修改。本發明的有益處在於:將鼻聲反射儀與咽聲反射儀結合使用，檢驗所建模型準確性的效果好；採用的方法具有時間短、操作簡單的特點，整體過程受試者無痛苦，具有無創性。
圖1為鼻聲反射儀測量曲線；
圖2為咽聲反射儀測量曲線；
圖3為受試者上呼吸道建模曲線。圖標說明:左鼻道1、右鼻道2、鼻腔最小橫截面積關鍵點A、中鼻甲前緣關鍵點B、中鼻甲中部和上頜竇自然開口處關鍵點C、鼻中隔結束關鍵點D、口咽結合處關鍵點E、會厭處關鍵點F、聲門處關鍵點G。
具體實施例方式實施例1
受試者為一名健康的27歲中國男性，鼻中隔無偏曲，無打鼾史。⑴測試在安靜的房間裡進行，室溫保持在20°C 25°C，相對溼度為50% 60%。(2)受試者在房間靜坐18分鐘。(3)應用鼻聲反射儀測試時受試者取坐位，眼睛凝視對面牆上一個定點；選擇合適的鼻探頭，塗上耦合劑，使之與受試者前鼻孔緊密連接，但保持前鼻孔不變形。(4)應用咽聲反射儀測試時，受試者取臥位，波管與受試者面部垂直。(5)在測試過程中，囑受試者屏氣；應用鼻/咽聲反射儀分別採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)通過鼻/咽聲反射儀測試所得到的上呼吸道橫截面積值數據，繪製鼻聲反射儀測量曲線和咽聲反射儀測量曲線。如圖1所示，在鼻聲反射儀測量曲線中可以清晰地顯示出鼻腔的4個關鍵點，第I個關鍵點(A點)為距離鼻孔約2cm處的鼻腔最小橫截面積(鼻閾區)，此截面通常位於臨近下鼻甲前緣的前方；第2個關鍵點(B點)距離鼻孔約為4cm處，位於中鼻甲前緣；第3個關鍵點(C點)為距離鼻孔約為6cm的位置，它大致位於中鼻甲中部和上頜竇自然開口處；第4個關鍵點(D點)為鼻中隔結束的位置。如圖2所示，咽聲反射儀測量曲線中可以顯示出3個關鍵點位置(E、F、G)，它們分別對應口咽結合處、會厭和聲門。(7)採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上呼吸道的方向每隔5mm取其截面，讀取截面面積值，並繪製受試者上呼吸道建模曲線(見圖3)。(8)對於鼻聲反射儀測量曲線和咽聲反射儀測量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標範圍進行研究；對比鼻/咽聲反射儀測量曲線與根據模型所繪製曲線，檢驗所建模型的準確性，曲線吻合度好，模型是準確的。實施例2
受試者為一名48歲中國男性，肥胖，睡眠時打鼾，憋氣，覺醒，白天嗜睡，精神不振，查體咽腔狹窄，經多導睡眠儀診斷為睡眠呼吸暫停低通氣症候群；
方法步驟如下:
(2)受試者在房間靜坐20分鐘；
⑶對於鼻聲反射儀測量曲·線和咽聲反射儀測量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標範圍進行研究；對比鼻/咽聲反射儀測量曲線與根據模型所繪製曲線，檢驗所建模型的準確性，曲線吻合度較好，模型是準確的。其它步驟同實施例1。實施例3
受試者為一名7歲中國兒童，患兒有鼻塞感，伴有睡眠打鼾，經鼻咽側位片及電子喉鏡，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對於鼻聲反射儀測量曲線和咽聲反射儀測量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標範圍進行研究；對比鼻/咽聲反射儀測量曲線與根據模型所繪製曲線，檢驗所建模型的準確性，曲線吻合度不好，對模型相應位置進行了修改。其它步驟同實施例1。
權利要求
1.一種應用聲反射儀檢驗人體上呼吸道建模準確性的方法，其特徵在於:所述方法內容如下: 聲反射儀包括鼻聲反射儀和咽聲反射儀；鼻聲反射儀可繪製出鼻腔氣道的深度與腔內橫截面積二者間關係曲線，咽聲反射儀可繪製出咽腔深度與腔內橫截面積二者間關係曲線.通過鼻/咽聲反射儀測試所得到的上呼吸道測量曲線，與所需檢驗上呼吸道建模曲線對比，驗證模型的準確性； 方法步驟如下: ⑴測試在安靜的房間裡進行，室溫保持在20°C 25°C，相對溼度為50% 60% ； ⑵受試者在房間靜坐15分鐘以上； ⑶應用鼻聲反射儀測試時受試者取坐位，眼睛凝視對面牆上一個定點；選擇合適的鼻探頭，塗上耦合劑，使之與受試者前鼻孔緊密連接，但保持前鼻孔不變形； ⑷應用咽聲反射儀測試時，受試者取臥位，波管與受試者面部垂直； (5)在測試過程中，囑受試者屏氣；應用鼻/咽聲反射儀分別採集受試者鼻腔和咽腔的橫截面積值； (6)通過鼻/咽聲反射儀測試所得到的上呼吸道橫截面積數據，繪製聲反射儀測量曲線:鼻聲反射儀測量曲線，咽聲反射儀測量曲線； (7)採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上呼吸道的方向每隔5mm取其截面，讀取截面面積值，並繪製受試者上呼吸道建模曲線； (8)對比聲反射儀測量曲線與根據模型所繪製曲線，檢驗所建模型的準確性，曲線吻合度好，表明所建立的模型是準確的，若吻合度不好，則需對相應位置進行模型修改。
2.根據權利要求1所述應用聲反射儀檢驗人體上呼吸道建模準確性的方法，其特徵在於:所述應用鼻/咽聲反射儀分別採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.根據權利要求1所述應用聲反射儀檢驗人體上呼吸道建模準確性的方法，其特徵在於:所述對比聲反射儀測量曲線與根據模型所繪製曲線，其中鼻聲反射儀測量曲線和咽聲反射儀測量曲線分別取從鼻孔前至6cm 12cm和從門牙前至5cm 20cm的橫坐標範圍。
全文摘要
本發明公開一種應用聲反射儀檢驗人體上呼吸道建模準確性的方法，通過應用聲反射儀測試所得到的上呼吸道相對應的數據與建立的上呼吸道模型的比對，來評估和改進所建模型；本發明方法內容如下聲反射儀包括鼻聲反射儀和咽聲反射儀；通過鼻/咽聲反射儀測試所得到的上呼吸道深度與腔內橫截面積數據，繪製二者間關係的聲反射儀測量曲線鼻聲反射儀測量曲線，咽聲反射儀測量曲線;對比聲反射儀測量曲線與根據模型所繪製曲線，檢驗所建模型的準確性。本發明的有益處在於將鼻聲反射儀與咽聲反射儀結合使用，檢驗所建模型準確性的效果好；採用的方法具有時間短、操作簡單的特點，整體過程受試者無痛苦，具有無創性。
文檔編號A61B8/00GK103239257SQ20131013360
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月17日 優先權日2013年4月17日
發明者於馳, 王剛 申請人:大連大學