一种放疗患者呼吸运动管理自主训练系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及呼吸训练设备技术领域，公开了一种放疗患者呼吸运动管理自主训练系统及其控制方法，可自动分析练习者的呼吸规律，针对不同练习者的自身呼吸特性给出适合练习者的个性化训练标准曲线，也避免人为吸气量设定的局限性；练习者在家可自主通过该训练系统中的主动引导模式或跟随模式进行呼吸训练，可完成自由呼吸和屏气的自由切换训练，尤其是在胸腹部肿瘤精准放射治疗前进行呼吸及屏气训练，提高放疗过程中患者的依从性；采用将呼吸训练数据功能性集成于手机客户端或者VR眼镜中进行显示，练习者观察手机内或者VR眼镜内呼吸曲线走势以及与训练标准曲线之间重合效果，完成练习者呼吸训练及呼吸效果的评价，指导练习者自主进行呼吸运动管理。主进行呼吸运动管理。主进行呼吸运动管理。

【技术实现步骤摘要】
一种放疗患者呼吸运动管理自主训练系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及呼吸训练设备
，具体涉及一种放疗患者呼吸运动管理自主训练系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]由于呼吸本身的特点（非自主，在无意识状态下，呼吸没有固定节律；但呼吸的频率和强度可以控制），无论是自由呼吸还是屏气管理都离不开患者的规范呼吸训练，因此呼吸运动管理已成为胸腹部肿瘤精准放射治疗不可回避的问题。
[0003]目前，各个单位的患者呼吸训练给予患者的时间很有限，且缺乏规范性和指导，致使患者模拟定位和治疗实施之间呼吸的状态差异性较大，治疗的效果和时间管理差强人意。
[0004]而且，现有的呼吸训练装置不仅结构和操作流程复杂（如：ABC），还存在如下方面的问题：1）患者自主性的呼吸训练装置市面上还很匮乏，患者无法提前训练，加之治疗实施和模拟定位环节时间长，给患者和工作人员带去更多负担；2）呼吸训练装置在图像采集和治疗过程中，患者的呼吸可能在幅度、周期和规律三个方面发生变化，呼吸基线也会发生系统变化，不同患者的呼吸运动也有明显区别，呼吸管理方法因人而异，没有针对不同患者的个性化的训练装置和方法；3）自由呼吸更注重呼吸的规律性以及呼吸深浅，在胸腹部肿瘤精准放射治疗过程中，呼吸间隙的屏气能力也是重要的影像因素，主要考虑每次吸气量的一致并能稳定和重复，同时需要关注肺内空气排空。

技术实现思路

[0005]基于以上问题，本专利技术提供一种放疗患者呼吸运动管理自主训练系统及其控制方法，针对不同练习者的自身呼吸特性给出适合练习者的个性化训练标准曲线，也避免人为吸气量设定的局限性；练习者在家可自主进行呼吸训练，可完成自由呼吸和屏气的自由切换训练，尤其是在胸腹部肿瘤精准放射治疗前进行呼吸及屏气训练，提高放疗过程中患者的依从性。
[0006]为实现上述技术效果，本专利技术所采用的技术方案是：一种放疗患者呼吸运动管理自主训练系统包括：呼吸流量采集模块：包括呼吸罩和导管，以及设置于呼吸罩或导管内的呼吸计量传感器，用于采集呼吸时的吸气流量和呼气流量，并将采集的数据传递至数据分析模块；处理器：与呼吸流量采集模块通讯连接，处理器包括数据分析模块和数据对比模块；用于接收、处理各模块或装置传递的信号，并根据相关信号产生相应的控制信号发送给对应的模块或装置；数据分析模块：用于根据接收到的吸气流量和呼气流量数据，转化成呼吸时吸气
流量、呼气流量随时间变化曲线，即呼吸曲线；并根据呼吸曲线生成适应练习者舒适区间的训练标准曲线，以及呼吸曲线与训练标准曲线之间的允许偏差阈值曲线；数据对比模块：用于读取练习者的训练标准曲线以及呼吸训练过程中的呼吸曲线，计算练习者呼吸曲线与训练标准曲线之间的差值；辅助气流生成装置：其与处理器通讯连接，并与导管连通，用于根据生成的训练标准曲线和允许偏差阈值曲线产生相应的气流；在吸气时通过导管和呼吸面罩向练习者输送气流，呼气时通过导管和呼吸面罩抽出气流；视觉模块：与处理器通讯连接，用于读取数据分析模块中的数据，显示为训练标准曲线，以及训练时练习者的呼吸曲线走势；还包括可使导管与外界大气连通的通断阀。
[0007]进一步地，还包括与处理器通讯连接的报警模块，用于在练习者的呼吸时差值超过对应允许偏差阈值曲线时，向练习者发出报警提示。
[0008]进一步地，辅助气流生成装置包括可压缩气囊，可压缩气囊通过可控伸缩机构的抽拉或者按压实现输送或者抽出气流；可控伸缩机构的控制端与处理器通讯连接，处理器根据训练标准曲线和允许偏差阈值曲线生成用于控制可控伸缩机构抽拉或者按压可压缩气囊的控制信号。
[0009]进一步地，包括用于安装可压缩气囊的底座，底座为中空结构，底座与可压缩气囊接触处开设有连通可压缩气囊内腔和底座中空结构内腔的连通孔；可控伸缩机构包括固定于底座的伺服电机，伺服电机的输出端同轴安装有齿轮，可压缩气囊内壁固定有可与齿轮啮合的齿条，齿条用于抽拉可伸缩气囊，底座上设置有可供齿条沿轴向移动的限位导槽。
[0010]进一步地，还包括预先设置于处理器内的宣教模块，用于通过视觉模块输出视频或文字，指导患者呼吸训练的注意事项和系统的使用方法。
[0011]为实现上述技术效果，本专利技术还提供了一种放疗患者呼吸运动管理自主训练系统的控制方法，包括如下步骤：采集练习者一次或多次完整呼吸动作中的气流量，生成练习者吸气流量、呼气流量随时间变化曲线，即呼吸曲线；分析练习者的呼吸曲线，生成适应练习者舒适区间的训练标准曲线，以及呼吸曲线与训练标准曲线之间的允许偏差阈值曲线；选择训练模式，并基于选择的训练模式进行训练控制，训练模式包括：主动引导模式：使辅助气流生成装置与导管连通，练习者吸气时辅助气流生成装置通过导管和呼吸面罩向练习者输送气流，呼气时通过导管和呼吸面罩抽出气流，且通过数据分析模块产生的呼吸曲线与训练标准曲线之间的差值在允许偏差阈值曲线内；跟随模式：关闭辅助气流生成装置，控制通断阀使导管与外界大气导通；采集练习者自主呼吸时的吸气流量和呼气流量，生成吸气流量、呼气流量随时间变化的呼吸曲线；在选定模式进行呼吸训练时，通过视觉模块对生成训练标准曲线，以及训练时练习者的呼吸曲线走势进行以视图信息形式进行显示。
[0012]进一步地，生成的训练标准曲线包括吸气段、屏气段和呼气段。
[0013]进一步地，生成训练标准曲线前，吸气流量采集的是练习者吸气时能够达到的最大吸气量，生成的训练标准曲线的吸气段的吸气量值是最大吸气量的60
‑
80%。
[0014]进一步地，在采用主动引导模式或跟随模式进行呼吸训练时，练习者呼吸曲线与训练标准曲线之间的差值超过对应允许偏差阈值曲线时，向练习者发出报警提示。
[0015]进一步地，训练时训练标准曲线，以及训练时练习者的呼吸曲线走势在VR眼镜中形成视图进行显示。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过可自动分析练习者的呼吸规律，针对不同练习者的自身呼吸特性给出适合练习者的个性化训练标准曲线，也避免人为吸气量设定的局限性；练习者在家可自主通过该训练系统中的主动引导模式或跟随模式进行呼吸训练，可完成自由呼吸和屏气的自由切换训练，尤其是在胸腹部肿瘤精准放射治疗前进行呼吸及屏气训练，提高放疗过程中患者的依从性。
[0017]2.采用将呼吸训练数据功能性集成于手机客户端或者VR眼镜中进行显示，练习者观察手机内或者VR眼镜内呼吸曲线走势以及与训练标准曲线之间重合效果，完成练习者呼吸训练及呼吸效果的评价，指导练习者自主进行呼吸运动管理。
附图说明
[0018]图1为实施例中放疗患者呼吸运动管理自主训练系统的结构框图；图2为实施例中训练时一个呼吸流程的呼吸曲线、训练标准曲线以及允许偏差阈值曲线图；图3为实施例中呼吸流量采集模块与辅助气流生成装置的连接示意图；图4为实施例中可控伸缩机构与底座的位置关系示意图；其中，1、呼吸流量采集模块；2、呼吸罩；3、导管；4、呼吸计量传感器；5、数据分析模块；6、辅助气流生成装置；7、数据对比模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放疗患者呼吸运动管理自主训练系统，其特征在于，包括：呼吸流量采集模块：包括呼吸罩和导管，以及设置于呼吸罩或导管内的呼吸计量传感器，用于采集呼吸时的吸气流量和呼气流量，并将采集的数据传递至数据分析模块；处理器：与呼吸流量采集模块通讯连接，处理器包括数据分析模块和数据对比模块；用于接收、处理各模块或装置传递的信号，并根据相关信号产生相应的控制信号发送给对应的模块或装置；数据分析模块：用于根据接收到的吸气流量和呼气流量数据，转化成呼吸时吸气流量、呼气流量随时间变化曲线，即呼吸曲线；并根据呼吸曲线生成适应练习者舒适区间的训练标准曲线，以及呼吸曲线与训练标准曲线之间的允许偏差阈值曲线；数据对比模块：用于读取练习者的训练标准曲线以及呼吸训练过程中的呼吸曲线，计算练习者呼吸曲线与训练标准曲线之间的差值；辅助气流生成装置：其与处理器通讯连接，并与导管连通，用于根据生成的训练标准曲线和允许偏差阈值曲线产生相应的气流；在吸气时通过导管和呼吸面罩向练习者输送气流，呼气时通过导管和呼吸面罩抽出气流；视觉模块：与处理器通讯连接，用于读取数据分析模块中的数据，显示为训练标准曲线，以及训练时练习者的呼吸曲线走势；还包括可使导管与外界大气连通的通断阀。2.根据权利要求1所述的放疗患者呼吸运动管理自主训练系统，其特征在于，还包括与处理器通讯连接的报警模块，用于在练习者的呼吸时差值超过对应允许偏差阈值曲线时，向练习者发出报警提示。3.根据权利要求1所述的放疗患者呼吸运动管理自主训练系统，其特征在于：辅助气流生成装置包括可压缩气囊，所述可压缩气囊通过可控伸缩机构的抽拉或者按压实现输送或者抽出气流；所述可控伸缩机构的控制端与处理器通讯连接，处理器根据训练标准曲线和允许偏差阈值曲线生成用于控制可控伸缩机构抽拉或者按压可压缩气囊的控制信号。4.根据权利要求3所述的放疗患者呼吸运动管理自主训练系统，其特征在于：包括用于安装可压缩气囊的底座，所述底座为中空结构，所述底座与可压缩气囊接触处开设有连通可压缩气囊内腔和底座中空结构内腔的连通孔；所述可控伸缩机构包括固定于底座的伺服电机，所述伺服电机的输出端同轴安装有齿轮，所述可压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，王相飞，何勇，张德康，
申请(专利权)人：四川省肿瘤医院，
类型：发明
国别省市：