磁共振环境下睡眠训练机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁共振、噪声分频、呼吸睡眠领域、适应性模拟训练。
【背景技术】
[0002]阻塞性睡眠呼吸暂停(Obstructive sleep apnea, OSA)是一种在睡眠状态下,上气道反复塌陷、阻塞引起呼吸间歇性暂停的常见疾病。临床症状为打鼾、高血压、日间专注力和认知力降低、日间嗜睡、情绪不稳、暴躁及易怒、还可导致产生心血管系统严重疾病。临床诊断多采用多导睡眠仪(PSG)来监测OSA患者睡眠时的脑电、眼电、肌电、口鼻气流、呼吸运动、血氧等多种参数，医护人员根据睡眠多导图来量化呼吸暂停次数，作出诊断，睡眠多导图是目前临床诊断OSA的黄金标准。
[0003]手术是OSA临床治疗的重要手段之一。通过切掉气道狭窄部位的某些组织，达到扩大上呼吸道相应部位横截面积，改善患者呼吸功能的目的。由于OSA患者个体间差异大，阻塞部位因人而异，所以需要针对不同对象，设计个性化的手术方案。因此患者自然(非药物作用)睡眠状态下上气道的医学影像将为医生制定有针对性的个性化手术方案，提高手术成功率提供重要的参考信息。此外，健康与患有睡眠呼吸暂停的受试者在自然睡眠状态下头颈部的医学影像还将为深入研究OSA疾病机理及新治疗手段，研究睡眠状态下大脑活动和功能等提供重要的帮助。由于磁共振(MRI)成像对软组织的分辨率远高于CT，且不存在射线辐射，获得受试者自然睡眠状态下头颈部的MRI图像便显得尤为重要。但是磁共振仪在运行过程中会产生大的噪声和一定的振动，狭窄的空间也会使某些人产生紧张甚至恐惧感，导致处于磁共振仪中的受试者很难进入睡眠状态。噪音在机器开停和序列切换的瞬时表现尤为突出。
[0004]众所周知，人体对外界环境有一定的适应能力，处于某一环境下一定的时间，人体常可自主调整自身的肌体状态来适应该环境，对一些噪音等外界干扰的存在变得不敏感，使得在该环境中也能自然入眠。由于不可能通过将受试者长时间滞留在磁共振室及扫描装置中的方式使其适应噪声及空间环境，达到能在磁共振仪运行环境下自然入睡的目的，本专利旨在发明一种用于训练在磁共振环境下自然睡眠的模拟训练机。
【发明内容】
[0005]通过模拟真实的磁共振测试环境，包括磁共振仪运行声音、振动、以及圆筒状测试空间等，运用特定的方法及程序帮助受试者在家中或医院病床上提前进行适应性训练，使其达到可在真实磁共振扫描环境下自然入眠的目的。这样就使医生及研究人员能够获得患者或其他受试者自然睡眠情况下头颈部的磁共振影像，为OSA手术或科学研究提供重要帮助。本发明所采用的技术方案如下:
[0006]1、将事先处理好的多段磁共振扫描序列的运行、启停声音分段存储在U盘/SD卡中；通过7寸彩色电阻触摸屏和Andr1d/1s智能手机客户端进行人机互动。
[0007]2、用圆筒形模拟测试舱及头颈线圈模型来模拟磁共振的空间环境；智能手环、腹带式呼吸传感器、指夹式脉搏血氧传感器来感知受训者的体位和呼吸频率、心率、血氧等生命体征。
[0008]3、用耳机来播放不同训练模式下对应的磁共振噪音，在床底安装电机来模拟磁共振环境下的振动。
[0009]4、分频渐进式训练方法。
[0010]5、采用互联网技术进行远程控制，实时监控受训者的训练情况及各种传感数据，并对训练进行适当的调整。
[0011 ] 6、采用红外夜视摄像机来记录受训者睡眠期间的影像资料，存储在SD卡/U盘中。
【附图说明】
[0012]图1训练机的系统结构框图
[0013]图2模拟测试舱结构
[0014]图3模拟头颈部线圈结构
[0015]图4.噪音按频率分区滤波示意图
[0016]a截止频率为600HZ的低通滤波器
[0017]b截止频率为900HZ的低通滤波器
[0018]c截止频率为1100HZ的低通滤波器
[0019]d截止频率为1300HZ的低通滤波器
[0020]e截止频率为2000HZ的低通滤波器[0021 ] f截止频率为5000HZ的低通滤波器
[0022]图5.加入粉噪声的训练模式
[0023]a训练模式一
[0024]b训练模式二
[0025]c训练模式三
[0026]d训练模式四
【具体实施方式】
[0027]1、训练机的工作流程:
[0028]将事先处理好的多段磁共振扫描序列的运行、启停声音分段存储在U盘/SD卡中，当训练机开启时，用户根据自身的情况和训练阶段通过触摸屏或智能手机客户端选择默认训练模式或调整训练模式。将圆筒形模拟测试舱固定到床上，受训者安装好智能手环、腹带式呼吸传感器、指夹式脉搏血氧传感器及耳机，平躺在床上并将头部置于模拟头颈线圈内部，然后将整个上半身置于模拟测试仓内，该过程可由家人或者医务人员协助完成。
[0029]当传感器检测到受训者已躺下，或按照预先设定的开启时间，训练机自动开始工作。根据事先选定的训练模式，训练机模拟不同程度及频率的磁共振噪音和震动环境(主要改变声音强度、音色中各频率之比、振动强度等)，用户在该环境下进行适应性训练。当一个训练阶段结束后，用户可以选择下一个训练模式，循序渐进，直至能够适应真实的磁共振扫描环境，实现在磁共振仪运行状态下能够进入和保持自然睡眠状态。
[0030]当开启远程模式后，医生或其它控制人员可实时监控受训者的训练情况，并可根据实际情况对训练进行适当的调整，以期在最短的时间内达到训练目的。
[0031]2、各部分结构的功能(如图1所示):
[0032]睡眠监测智能手环:采用带有微运动检测功能的智能手环来监测患者的睡眠状态，智能手环可将接受训练者(简称为受训者)的睡眠信息自动通过蓝牙传输到安卓或苹果智能手机和电脑上，据文献报道该智能手环对睡眠的监测与PSG对睡眠的监测相关度可达70% -90%，可在一定程度上替代PSG来实时监测受训者的睡相和呼吸暂停等信息。
[0033]呼吸传感器:采用腹带式呼吸传感器来感应患者的呼吸情况，并与脉搏血氧传感器协同判断受训者是否进入睡眠状态，为自动控制系统提供反馈信号。
[0034]脉搏血氧传感器:采用指夹式脉搏血氧传感器，用来测量患者的心率和血氧，与呼吸传感器采集的呼吸频率信息协同判断受训者是否进入睡眠状态，为自动控制系统提供反馈信号。
[0035]微型摄像头:用以实时记录受训者的睡眠情况。结合录像和呼吸、脉搏、血氧传感器以及智能手环的数据进行分析，可对受训者的训练进展作出更为准确的判断，为调整受训者训练模式和训练强度提供依据。
[0036]电阻触摸屏:分为设置界面和运行界面。运行界面用来显示系统运行信息、系统的时间、训练持续的时间、训练程式的运行阶段、呼吸频率、心率、每小时呼吸暂停次数等信息；设置界面用来实现系统时间调整、用户训练模式的选