陳月玲 張道宮 呂亞峰 樊兆民*

[文章編號(hào)] 1672-8270(2018)08-0012-03 [中圖分類號(hào)] R197.39 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

良性陣發(fā)性位置性眩暈(benign paroxysmal positional vertigo，BPPV)是一種常見病，其發(fā)病原理為游離的耳石進(jìn)入半規(guī)管，改變了半規(guī)管內(nèi)淋巴液在重力作用下的流動(dòng)性而引起B(yǎng)PPV，且對(duì)其的診斷、治療及療效評(píng)估均通過(guò)調(diào)整患者的體位(頭位)進(jìn)行[1]。由于手法復(fù)位受限于醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)、患者的配合、患者頸椎腰椎等禁忌癥等多種因素，以及不易觀察記錄等缺點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)了多種半自動(dòng)和自動(dòng)化診斷治療系統(tǒng)，進(jìn)行眩暈癥診斷治療時(shí)，患者被固定在設(shè)備檢查座椅上，座椅的運(yùn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確數(shù)字化控制。在診斷和治療過(guò)程中，無(wú)需患者主動(dòng)配合，其運(yùn)動(dòng)的速度、角度及加減速度精確可調(diào)，患者身體隨座椅進(jìn)行整體運(yùn)動(dòng)，能夠有效降低患者受傷的風(fēng)險(xiǎn)，減輕患者的恐懼感，其基本原理為將患者固定在特制的座椅上，患者座椅可以沿相互垂直的兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸定義為主軸，用來(lái)調(diào)整患者座椅的相對(duì)重力方向的位置；垂直于主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸定義為輔軸，以實(shí)現(xiàn)在4 π球面上自由調(diào)整患者頭位，從而完成對(duì)患者的診斷及治療。為此，本研究通過(guò)軟件、硬件的加裝改善提升主軸復(fù)位的可操控性。

1 主軸復(fù)位提升電路設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)中使用的SRM-IV型眩暈診療系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的臨床驗(yàn)證以及多家醫(yī)院的臨床實(shí)踐，提高了BPPV患者診斷的準(zhǔn)確性，治療也取得了不錯(cuò)的效果[2-4]。然而，在臨床使用中也發(fā)現(xiàn)其存在一些缺點(diǎn)[5-6]。設(shè)備中主軸的定位是通過(guò)安裝在設(shè)備上固定位置的定位開關(guān)進(jìn)行，不能客觀的表現(xiàn)患者檢查座椅相對(duì)重力線的位置，其準(zhǔn)確性取決于定位開關(guān)安裝位置的準(zhǔn)確性，如果安裝位置不準(zhǔn)確或長(zhǎng)時(shí)間使用后位置發(fā)生了變化，或因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用后未進(jìn)行重新標(biāo)定，均會(huì)造成患者檢查座椅的實(shí)際位置與診斷、治療程序中設(shè)定的位置存在較大的偏差，從而影響診斷與治療的效果。因?yàn)橹鬏S用來(lái)調(diào)整患者檢查座椅相對(duì)重力方向的位置，其準(zhǔn)確性對(duì)診斷治療效果有明顯的影響，輔軸用來(lái)調(diào)整患者檢查座椅在水平平面內(nèi)的位置，其準(zhǔn)確性對(duì)診斷治療效果的影響不大。原有BPPV診療系統(tǒng)帶有主軸復(fù)位調(diào)試，但需進(jìn)入調(diào)試界面進(jìn)行，且要由操作人員按情況實(shí)施，故不方便。為此考慮加裝一款傳感器，或者限位開關(guān)，實(shí)時(shí)檢測(cè)主軸位置，并且在開機(jī)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)、按需矯正，極大方便了操作人員且能及時(shí)矯正主軸誤差。

1.1 傳感器的選擇

MXD2020E傳感器是美國(guó)MEMSIC公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款加速度傳感器，其可檢測(cè)傳感器封裝表面平面內(nèi)互相垂直的2個(gè)加速度分量[7-8]。MXD2020E傳感器的供電電壓為(5±0.25)V，工作時(shí)耗電電流≤5 mA，其管腳定義如圖1所示，見表1。

圖1 MXD2020E傳感器管腳圖

表1 MXD2020E傳感器管腳定義

在靜止?fàn)顟B(tài)下，MXD2020E傳感器輸出的加速度就是重力加速度在其表面的投影，其中DOUT計(jì)算為公式1：

式中g(shù)為重力加速度；A為MXD2020E傳感器封裝表面與水平面的夾角。

DOUT輸出是以g為單位，因此夾角A的計(jì)算為公式2：

根據(jù)DOUT就可以計(jì)算出夾角A。

1.2 外圍電路設(shè)計(jì)

MXD2020E傳感器需要的外圍電路非常簡(jiǎn)單，考慮到與計(jì)算機(jī)通信的需要，此處使用AT89C2051單片機(jī)(美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn))及MAX 232E[9]接口芯片(美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn))，以標(biāo)準(zhǔn)RS232接口與主機(jī)通信。

考慮到設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境為室內(nèi)環(huán)境，溫度的變化不大，溫度變動(dòng)對(duì)輸出結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)，此處不進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其傾斜角測(cè)量電路如圖2所示。

圖2 傾斜角測(cè)量電路圖

1.3 程序設(shè)計(jì)

主機(jī)通過(guò)RS232接口獲取傾斜角測(cè)量電路輸出的數(shù)據(jù)，在主機(jī)軟件中增加測(cè)量、顯示及調(diào)整模塊，在診療設(shè)備開始診斷和治療前的準(zhǔn)備時(shí)間內(nèi)，主機(jī)讀取傳感器電路板輸出的數(shù)據(jù)[10-13]并根據(jù)公式2轉(zhuǎn)換成角度顯示。為保證設(shè)備及患者的安全，操作者根據(jù)需要選擇設(shè)備檢查座椅調(diào)整或忽略，建議在設(shè)備檢查座椅位置誤差＞2°時(shí)要進(jìn)行調(diào)整，選擇調(diào)整前操作者應(yīng)確認(rèn)設(shè)備附近無(wú)人員及雜物。操作者選擇了調(diào)整功能后，設(shè)備根據(jù)讀取的位置數(shù)據(jù)將檢查座椅調(diào)整到0.1°之內(nèi)，其工作流程如圖3所示。

圖3 工作流程圖

2 主軸復(fù)位提升電路板的安裝及調(diào)試

安裝時(shí)保證傳感器電路板的牢固及位置十分重要，傳感器電路板通過(guò)4個(gè)螺釘牢固固定在檢查座椅的背板上，MXD2020E傳感器的X軸為垂直方向，Y軸為水平方向，此應(yīng)用中只用到MXD2020E傳感器的Y軸輸出。安裝時(shí)先將檢查座椅調(diào)整的重力方向，用精度高于0.05°的水平尺測(cè)量，以保證其準(zhǔn)確性，然后將座椅鎖緊。調(diào)整傳感器電路板的方向，使其Y軸輸出為0°，然后牢固固定。固定完成后，手動(dòng)將檢查座椅分別調(diào)整到0°、5°及10°驗(yàn)證傳感器電路的輸出是否正確，其安裝示意如圖4所示。

圖4 傳感器電路板安裝示意圖

3 主軸復(fù)位提升電路的應(yīng)用效果

通過(guò)上述對(duì)BPPV診療系統(tǒng)電路和軟件的改進(jìn)提升，解決了實(shí)際工作中主軸偏差校正操作麻煩的問(wèn)題，并提高了校正精度。經(jīng)過(guò)測(cè)量，當(dāng)檢查座椅位于0°附近時(shí)，主軸和垂直重力線的夾角測(cè)量精度高于0.1°。使用設(shè)備軟件中增加的測(cè)量、顯示及調(diào)整模塊，可以將患者檢查座椅的位置偏差調(diào)整到0.5°以內(nèi)，提高了主軸復(fù)位的精準(zhǔn)度，有效改善了患者診療的精準(zhǔn)性，減少了累積誤差，醫(yī)務(wù)人員的操作更加直觀便捷。由于此操作系統(tǒng)的偏差是多次使用后的累積誤差，所以校正的精確性還有待于在長(zhǎng)期的工作中進(jìn)一步驗(yàn)證和提高。

4 結(jié)語(yǔ)

BPPV診療系統(tǒng)主軸位置的精準(zhǔn)度直接影響了診療效果，通過(guò)主軸復(fù)位電路的提升設(shè)計(jì)極大提高了對(duì)主軸位置測(cè)量的精確度，并通過(guò)電路及程序提示及時(shí)準(zhǔn)確的復(fù)位，改善了主軸位置偏差對(duì)診療的影響，主軸復(fù)位電路的提升設(shè)計(jì)是有效的。