每個人都會偶爾打鼾，但對某些人來說，打鼾可能意味著更嚴(yán)重的問題：睡眠呼吸障礙。這指的是一系列與睡眠有關(guān)的呼吸系統(tǒng)疾病，包括阻塞性睡眠呼吸暫停，據(jù)估計，這種疾病影響著全球 10 億人。
一種常見的治療方法是氣道正壓通氣(PAP)療法，即讓睡眠中的患者戴上一個面罩，面罩連接到一臺機器上，機器向患者的上呼吸道吹出穩(wěn)定的氣流，使患者上呼吸道保持暢通，以便在睡眠期間正常呼吸。
盡管 PAP 療法在治療睡眠呼吸障礙方面有效，但從長遠(yuǎn)來看，它對許多患者來說是一項挑戰(zhàn)。新加坡科技設(shè)計大學(xué) (SUTD) 助理教授宋鵬 (Song Peng) 解釋說：“由于面罩貼合度不佳，許多患者無法耐受 PAP 治療。”他強調(diào)，面罩貼合度不佳不僅會導(dǎo)致患者不適，還會導(dǎo)致漏氣問題，從而降低治療效果。
為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，宋助理教授帶領(lǐng)一支由中國大學(xué)研究人員和新加坡樟宜綜合醫(yī)院臨床醫(yī)生組成的團隊，利用計算模型設(shè)計出PAP面罩，以優(yōu)化舒適度，同時確保最小的漏氣量。這項研究發(fā)表在《計算機與圖形》雜志上。
該團隊首先利用兩個組件來建模定制的 PAP 面罩，以形成面罩與患者的接口——與患者接觸的面罩墊和將墊子連接到通用面罩框架的連接器。此前，該團隊觀察到大多數(shù)市售 PAP 面罩的形狀可以用所謂的“掃掠表面”來表示，然后利用 3D 掃掠軌跡的參數(shù)對面罩墊進(jìn)行建模。
為了優(yōu)化定制 PAP 面罩以適應(yīng)不同的臉型，該團隊首先掃描了四名志愿者的臉部，創(chuàng)建了 3D 模型。然后，這些模型與各種 PAP 面罩設(shè)計相結(jié)合，模擬每個面罩在“平衡狀態(tài)”下的貼合情況，這代表了面罩在考慮了綁帶和患者面部特征所施加的力之后的最終形狀。
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