本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械及其用法，特別涉及磁共振兼容呼吸訓(xùn)練及自主調(diào)節(jié)裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

受檢者經(jīng)常被要求在屏氣狀態(tài)下進(jìn)行磁共振掃描，或者利用呼吸門控進(jìn)行成像，特別是在胸腹部成像上，如三維成像、心臟成像、無(wú)需對(duì)比劑血管成像，血管斑塊成像、胸腹部定量和定性成像等技術(shù)在臨床上已被廣泛應(yīng)用。此類檢查技術(shù)要求在檢查前對(duì)受檢者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練以保證成像質(zhì)量。受檢者很難確保整個(gè)檢查過(guò)程中呼吸的一致性，在檢查過(guò)程中常出現(xiàn)呼吸節(jié)律紊亂、閉氣不佳、每次閉氣深度不一導(dǎo)致圖像模糊或錯(cuò)層等情況，直接影響圖像質(zhì)量，同時(shí)也對(duì)組織的定量、定性、體積測(cè)量、放療靶向治療區(qū)域測(cè)量等結(jié)果帶來(lái)較大的誤差?，F(xiàn)有的磁共振檢查用被動(dòng)式呼吸調(diào)節(jié)裝置，該裝置能節(jié)律性壓迫臍周腹壁，通過(guò)臍周腹壁被動(dòng)調(diào)節(jié)受檢者腹式呼吸節(jié)律，使受檢者被動(dòng)呼吸，并適時(shí)調(diào)節(jié)呼吸頻率和幅度保持穩(wěn)定。但許多受檢者，尤其術(shù)后，腹部疼痛，下腹部檢查等受檢者在接受臍周腹壁被動(dòng)壓迫而強(qiáng)制性調(diào)節(jié)呼吸時(shí)會(huì)出現(xiàn)不適、疼痛反應(yīng)及影響腹部檢查時(shí)腹部線圈的放置等情況。

有鑒于此，如何有效地控制受檢者的呼吸，又能保證受檢者舒適安全受檢，已成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為解決受檢者呼吸節(jié)律紊亂、閉氣不佳、每次閉氣深度不一及檢查過(guò)程中所面臨的安全隱患等問題而提供一種操作簡(jiǎn)單、安全實(shí)用的磁共振兼容呼吸訓(xùn)練及自主調(diào)節(jié)裝置。該裝置實(shí)現(xiàn)無(wú)任何壓力裝置于體表，受檢者在舒適的情況下，進(jìn)行呼吸訓(xùn)練并自主適應(yīng)調(diào)節(jié)成規(guī)律的呼吸后進(jìn)行成像，而非磁共振設(shè)備適應(yīng)受檢者的實(shí)時(shí)呼吸進(jìn)行成像。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

磁共振兼容呼吸訓(xùn)練及自主調(diào)節(jié)裝置，包括呼吸檢測(cè)裝置、顯示器、處理終端、移動(dòng)支架、伸縮桿，所述呼吸檢測(cè)裝置和顯示器分別與處理終端電連接，所述移動(dòng)支架與伸縮桿一端連接，所述顯示器與伸縮桿另一端連接。

優(yōu)選的，所述移動(dòng)支架包括倒“U”型的主支架，所述主支架的兩個(gè)底端分別連接有一根水平的橫桿，每一根橫桿兩端的下表面分別設(shè)有滾輪。

優(yōu)選的，所述伸縮桿水平設(shè)置，伸縮桿與移動(dòng)支架的頂端連接。

進(jìn)一步的，所述伸縮桿為套筒式伸縮桿。

進(jìn)一步的，所述呼吸檢測(cè)裝置、顯示器、處理終端、移動(dòng)支架、伸縮桿均為非磁性材質(zhì)。

優(yōu)選的，所述呼吸檢測(cè)裝置和顯示器與處理終端由核磁共振成像兼容光纖連接或無(wú)線連接。

優(yōu)選的，所述處理終端以外周門控的方式與磁共振設(shè)備連接。

磁共振兼容呼吸訓(xùn)練及自主調(diào)節(jié)裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

第一步，應(yīng)用呼吸檢測(cè)裝置采集受檢者N個(gè)周期的呼吸波形圖，所述呼吸波形圖為呼吸強(qiáng)度隨著呼吸時(shí)間變化的波形圖，所述呼吸強(qiáng)度既胸腔內(nèi)外氣壓差，所述N≥10，所述呼吸波形圖為：

y＝f(t) (Ⅰ)

其中t為一個(gè)呼吸周期內(nèi)的呼吸時(shí)間，y為呼吸強(qiáng)度；

第二步，將第一步采集的數(shù)據(jù)輸入處理終端處理得到背景呼吸波形圖：

y_b＝g(t) (Ⅱ)

其中y_b為背景呼吸波形圖中的呼吸強(qiáng)度；

第三步，將第二步得到的背景呼吸波形圖輸入顯示器指導(dǎo)受檢者呼吸，同時(shí)將背景呼吸波形圖用于檢測(cè)儀器脈沖序列的檢測(cè)數(shù)據(jù)收集；

所述第三步中，背景呼吸波形圖作為標(biāo)準(zhǔn)波形顯示在顯示器上，同時(shí)將由呼吸檢測(cè)裝置檢測(cè)的實(shí)時(shí)呼吸波形顯示在顯示器上，以指導(dǎo)受檢者呼吸。

優(yōu)選的，所述第二步中，

首先通過(guò)N個(gè)呼吸周期的總時(shí)間計(jì)算得到單個(gè)呼吸周期的平均呼吸時(shí)間：

$t_p=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^N{t}_i}{N}---\left(III\right)$

其中t_p為平均一個(gè)呼吸周期的呼吸時(shí)間，t_i為第i個(gè)呼吸周期的呼吸時(shí)間；

再利用平均時(shí)間將每個(gè)呼吸周期的呼吸波形圖進(jìn)行時(shí)間歸一化處理：

$y_i=f\left(t\frac{t_p}{t_i}\right)---\left(IV\right)$

其中y_i為第i個(gè)呼吸周期時(shí)間歸一化處理后的呼吸強(qiáng)度；

然后再將時(shí)間歸一化處理后的N個(gè)呼吸波形圖進(jìn)行平均得到背景呼吸波形圖：

$y_b=g\left(t\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^N{y}_i}{N}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^{N}f\left(t\frac{t_p}{t_i}\right)}{N}---\left(V\right)$

所述y_b為(Ⅱ)中的y_b。

進(jìn)一步的，所述第二步與第三步之間還可以增加步驟a：

訓(xùn)練受檢者的呼吸方式，使受檢者連續(xù)不少于三個(gè)呼吸周期的實(shí)時(shí)呼吸波形圖與背景呼吸波形圖的呼吸強(qiáng)度誤差≤最大呼吸強(qiáng)度的10％，所述最大呼吸強(qiáng)度為背景呼吸波形圖的最大呼吸強(qiáng)度。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，安全實(shí)用。

2.使用本發(fā)明的受檢者能夠自主調(diào)整獲得規(guī)律的呼吸后進(jìn)行磁共振成像，而非磁共振適應(yīng)受檢者未做調(diào)整的實(shí)時(shí)呼吸進(jìn)行成像。

3.本發(fā)明能夠保證受檢者受檢的舒適性，無(wú)任何壓力裝置于體表。

4.本發(fā)明能夠提高涉及磁共振屏氣成像或呼吸門控成像技術(shù)的應(yīng)用成功率，而非單一某部位的或某技術(shù)的的成功率，涵蓋范圍廣泛。

5.本發(fā)明能夠提高圖像質(zhì)量，指導(dǎo)臨床對(duì)癥精準(zhǔn)治療。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為顯示器、移動(dòng)支架、伸縮桿的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為檢測(cè)流程示意圖；

圖中：1-呼吸檢測(cè)裝置、2-顯示器、3-處理終端、4-移動(dòng)支架、5-伸縮桿、6-檢測(cè)儀器、41-主支架、42-橫桿、43-滾輪。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1-2所示，磁共振兼容呼吸訓(xùn)練及自主調(diào)節(jié)裝置，包括呼吸檢測(cè)裝置1、顯示器2、處理終端3、移動(dòng)支架4、伸縮桿5，呼吸檢測(cè)裝置1和顯示器2分別與處理終端3電連接，移動(dòng)支架4與伸縮桿5一端連接，顯示器2與伸縮桿5另一端連接，移動(dòng)支架4包括倒“U”型的主支架41，主支架41的兩個(gè)底端分別連接有一根水平的橫桿42，每一根橫桿42兩端的下表面分別設(shè)有滾輪43，伸縮桿5水平設(shè)置，伸縮桿5與移動(dòng)支架4的頂端連接，伸縮桿5為套筒式伸縮桿，呼吸檢測(cè)裝置1、顯示器2、處理終端3、移動(dòng)支架4、伸縮桿5均為非磁性材質(zhì)，呼吸檢測(cè)裝置1和顯示器2與處理終端3由核磁共振成像兼容光纖連接或無(wú)線連接，處理終端3以外周門控的方式與磁共振設(shè)備連接。

如圖3所示，磁共振兼容呼吸訓(xùn)練及自主調(diào)節(jié)裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

第一步，應(yīng)用呼吸檢測(cè)裝置1采集受檢者N個(gè)周期的呼吸波形圖，呼吸波形圖為呼吸強(qiáng)度隨著呼吸時(shí)間變化的波形圖，呼吸強(qiáng)度既胸腔內(nèi)外氣壓差，N≥10，呼吸波形圖為：

y＝f(t) (Ⅰ)

其中t為一個(gè)呼吸周期內(nèi)的呼吸時(shí)間，y為呼吸強(qiáng)度；

第二步，將第一步采集的數(shù)據(jù)輸入處理終端3處理得到背景呼吸波形圖：

y_b＝g(t) (Ⅱ)

其中y_b為背景呼吸波形圖中的呼吸強(qiáng)度，

首先通過(guò)N個(gè)呼吸周期的總時(shí)間計(jì)算得到單個(gè)呼吸周期的平均呼吸時(shí)間：

$t_p=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^N{t}_i}{N}---\left(III\right)$

其中t_p為平均一個(gè)呼吸周期的呼吸時(shí)間，t_i為第i個(gè)呼吸周期的呼吸時(shí)間；

再利用平均時(shí)間將每個(gè)呼吸周期的呼吸波形圖進(jìn)行時(shí)間歸一化處理：

$y_i=f\left(t\frac{t_p}{t_i}\right)---\left(IV\right)$

其中y_i為第i個(gè)呼吸周期時(shí)間歸一化處理后的呼吸強(qiáng)度；

然后再將時(shí)間歸一化處理后的N個(gè)呼吸波形圖進(jìn)行平均得到背景呼吸波形圖：

$y_b=g\left(t\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^N{y}_i}{N}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^{N}f\left(t\frac{t_p}{t_i}\right)}{N}---\left(V\right)$

y_b為(Ⅱ)中的y_b；

步驟a：訓(xùn)練受檢者的呼吸方式，使受檢者連續(xù)不少于三個(gè)呼吸周期的實(shí)時(shí)呼吸波形圖與背景呼吸波形圖的呼吸強(qiáng)度誤差≤最大呼吸強(qiáng)度的10％，最大呼吸強(qiáng)度為背景呼吸波形圖的最大呼吸強(qiáng)度；

第三步，將第二步得到的背景呼吸波形圖輸入顯示器2指導(dǎo)受檢者呼吸，同時(shí)將背景呼吸波形圖用于檢測(cè)儀器脈沖序列的檢測(cè)數(shù)據(jù)收集，第三步中，背景呼吸波形圖作為標(biāo)準(zhǔn)波形顯示在顯示器2上，同時(shí)將由呼吸檢測(cè)裝置1檢測(cè)的實(shí)時(shí)呼吸波形顯示在顯示器2上，以指導(dǎo)受檢者呼吸。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。