屈曲傳感器在喉運動監(jiān)測中的有效性驗證及其在吞咽中與舌壓傳感器的同步應(yīng)用.pdf

1、吞咽是指食物進入口腔,經(jīng)由咽部、食管,最終到達胃部的全過程;它可以分為口腔期、咽期和食管期。作為一個復(fù)雜的生理行為,吞咽由吞咽中樞調(diào)控,以自主神經(jīng)肌肉運動開始,隨后為非自主神經(jīng)肌肉運動,整個過程需要眾多生理結(jié)構(gòu)的協(xié)同參與。首先,攝入的食物經(jīng)過咀嚼形成合適性狀的食團,然后舌-硬腭接觸產(chǎn)生舌壓將食物后送,當食物流到達咽部時刺激這一區(qū)域的感受器激發(fā)吞咽反射開始,隨后一系列的生理運動按照一定節(jié)奏有序進行,包括舌骨-喉復(fù)合體的上抬前移、會厭的翻轉(zhuǎn)

2、倒置、真聲襞和假聲襞的關(guān)閉以及食管上括約肌的開放,在有效運送食團通過咽喉進入食管的同時避免誤吸的發(fā)生,最后食團在自上而下食管蠕動波的作用下進入胃部。吞咽功能的正常發(fā)揮對于食物下咽、營養(yǎng)攝取、身體發(fā)育乃至生命延續(xù)至關(guān)重要,這一過程中任何結(jié)構(gòu)的運動異?；蛘邊f(xié)調(diào)性偏差都可能引發(fā)吞咽困難,輕者損害健康,重者危及生命。
　　在臨床中,中風(fēng)、帕金森病、阿爾茨海默癥、偏癱、重癥肌無力等疾病導(dǎo)致的吞咽障礙已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)日益關(guān)注的問題之一,許多神經(jīng)

3、內(nèi)科、耳鼻喉、康復(fù)醫(yī)學(xué)等專業(yè)的?？漆t(yī)生開始將越來越多的精力放在吞咽功能評估以及各種疾病引起的吞咽困難診治工作中來。在口腔醫(yī)學(xué)中,牙列缺損患者、牙列缺失患者、唇腭裂患者以及口頜面部創(chuàng)傷、腫瘤術(shù)后患者,由于咀嚼功能的降低、腭咽閉合不全、口腔頜面部畸形或者舌和舌骨等生理器官運動功能障礙等原因,同樣飽受吞咽困難的困擾。因此,口腔醫(yī)生在針對口腔常見疾患進行義齒修復(fù)、正畸治療、頭頸部創(chuàng)傷或腫瘤手術(shù)及愈后康復(fù)訓(xùn)練的同時,也要考慮患者在疾病診斷前、治療

4、中以及醫(yī)治后的吞咽功能,這一點對于患者口腔機能的康復(fù)至關(guān)重要。如果在口腔臨床工作中能夠借助簡便、有效的儀器方法進行吞咽功能評估以及吞咽困難早期診治,不僅可以降低醫(yī)生臨床工作強度、提高醫(yī)療質(zhì)量,而且也有助于減輕病患疾苦,提高病人生活質(zhì)量。
　　目前臨床上被用來進行吞咽功能評估的儀器方法包括X線活動影像造影術(shù)(Videofluorography,VF)、電子內(nèi)窺鏡檢查術(shù)(Videoendoscopy,VE)、核磁共振成像術(shù)（Magna

5、tic Resonance Imaing, MRI)、計算機斷層掃描術(shù)（Computed Tomography,CT)、超聲波掃描術(shù)(Ultrasonography,US)和肌電圖(Electromyography, EMG)等等,其中VF被認為是吞咽功能評估和吞咽困難診斷的金標準。不可否認,這些測量方法都有助于我們了解、認識吞咽這一復(fù)雜的生理活動,并為我們提供了重要的吞咽生理數(shù)據(jù)和臨床參考價值。然而,上述儀器均存在著或多或少的缺點,如

6、監(jiān)測過程中的輻射性、儀器操作的復(fù)雜性、檢查費用的昂貴性、對臥床病人的不便性等等,不同程度地限制了它們在臨床中的廣泛應(yīng)用,給病患的疾病診治帶來麻煩的同時,也存在倫理學(xué)的爭議。
　　事實上,口腔和咽部都參與了吞咽運動,其中許多重要結(jié)構(gòu)的正常生理功能會受到口腔疾病的影響,從而造成吞咽功能異常。而且,口腔疾病的治愈不僅包含生理結(jié)構(gòu)的恢復(fù),更需要生理功能的恢復(fù),這已經(jīng)成為現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)發(fā)展的一個必然趨勢。因此,作為醫(yī)療工作者的口腔醫(yī)生,在口腔

7、治療過程中同樣有責任、有義務(wù)參與到吞咽功能評估和針對因口腔疾患引起的吞咽困難早期診治工作中來。在這種情況下,研發(fā)便于牙椅旁、病床邊簡單操作、無創(chuàng)定量評估吞咽相關(guān)結(jié)構(gòu)生理運動和功能的儀器方法成為亟需解決的問題之一。
　　課題組早期已成功研發(fā)出舌壓傳感器,并通過測量多個舌-硬腭接觸位點產(chǎn)生舌壓有效地判斷了吞咽口腔期的舌體運動。本實驗擬在前期工作的基礎(chǔ)上,將康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中用來記錄人類某些精細動作的屈曲傳感器應(yīng)用到吞咽時舌骨-喉復(fù)合體運動

8、的監(jiān)測中,在確定受試者頸部合適的貼附位置以及所記錄波形的標志時間點和特征后,同步應(yīng)用VF來明確所得波形代表的舌骨運動生理意義,驗證屈曲傳感器在吞咽咽期喉運動監(jiān)測中的有效性。在此基礎(chǔ)上,利用舌壓傳感器和屈曲傳感器同步監(jiān)測吞咽過程中舌壓變化和舌骨運動的生理協(xié)同性,為未來借助生物傳感器系統(tǒng)無創(chuàng)、簡單、定量、有效地評估吞咽口咽期功能提供理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù),同時也為椅旁、床邊吞咽困難的早期診治提供臨床實驗支撐。
　　本課題共分為兩個部分,內(nèi)

9、容包括:
　　第一部分,屈曲傳感器監(jiān)測吞咽時喉運動的有效性驗證。
　　首先,選取12名健康成年男性做為受試者,對屈曲傳感器最佳貼附位置的確定進行研究。分別將屈曲傳感器沿受試者頸前部中線貼附在3個位置上,囑受試者在聽到指令后一次性吞咽5 ml水。通過對各個貼附位置所得波形的重復(fù)性以及波形最大震動幅值分析后可見,盡管屈曲傳感器在3個不同貼附位置上記錄到的喉運動相似波形出現(xiàn)頻率無統(tǒng)計學(xué)差異,但當屈曲傳感器頂端貼附在吞咽時甲狀軟骨最

10、突點到達的最高位置時,吞咽過程中喉運動所產(chǎn)生的波形簡單、清晰、便于后期分析,所產(chǎn)生的波形最大震動幅值也明顯大于貼附在其它兩個位置時的這一參數(shù)。這說明吞咽時甲狀軟骨最突點到達的最高位置為屈曲傳感器測量吞咽時喉運動的合適貼附位置。在此基礎(chǔ)上,對吞咽液體時所得喉運動波形的特征進行了描述,并通過微分法準確定位波形上7個標志時間點,為后期實驗分析做準備。
　　隨后,選取6名健康成年男性做為受試者,將屈曲傳感器頂端貼附在吞咽時甲狀軟骨最突點到

11、達的最高位置,并同步應(yīng)用VF觀察吞咽5 ml液態(tài)鋇餐過程中舌骨的生理運動。統(tǒng)計結(jié)果顯示,屈曲傳感器記錄的喉運動波形某些標志時間點與VF記錄的舌骨某些生理運動時間非常接近,它們之間具有明顯的正相關(guān)性,從而證明波形各個標志時間點所代表的舌骨生理運動意義,比較后還發(fā)現(xiàn)屈曲傳感器記錄喉運動波形各時期與VF記錄舌骨生理運動各時期的時間相似。
　　第二部分,利用生物傳感器進行吞咽過程中舌壓變化與舌骨運動生理協(xié)同作用的研究。
　　首先,選

12、取14名健康成年男性做為受試者,用以觀察正常吞咽過程中舌壓的變化模式。將舌壓傳感器貼附在硬腭,測量受試者吞咽5 ml水時5個舌-硬腭接觸位點的舌壓變化模式。結(jié)果顯示,舌中線前部最先與硬腭接觸,然后是舌邊緣與硬腭接觸,最后是舌中線后部與硬腭接觸;所有測量位點的舌壓快速達到峰值,然后緩慢降低直至消失。舌中線后部的舌壓持續(xù)時間、峰值以及舌壓積分值明顯低于其它4個位點,而舌與硬腭兩側(cè)邊緣接觸的舌壓沒有統(tǒng)計學(xué)差異。這一實驗結(jié)果表明,吞咽時舌與硬腭

13、接觸的順序以及各個位點舌壓的時間、峰值存在精確的協(xié)調(diào)性。、
　　然后,選取12名健康成年男性做為受試者,研究舌壓傳感器對屈曲傳感器記錄波形的影響。比較同一受試者在同時貼附屈曲傳感器和舌壓傳感器或者僅貼附屈曲傳感器而不貼附舌壓傳感器的情況下吞咽5 ml水后屈曲傳感器的記錄參數(shù)變化。統(tǒng)計顯示,無論貼附舌壓傳感器與否,屈曲傳感器所記錄波形的同一標志時間點之間的時間差非常微小,無統(tǒng)計差異,而且屈曲傳感器記錄的喉運動各時期持續(xù)時間也沒有明顯

14、變化,表明舌壓傳感器的貼附對屈曲傳感器吞咽過程中喉運動的波形記錄不產(chǎn)生任何影響。
　　最后,為了探討吞咽過程中舌壓變化與舌骨運動的生理協(xié)同性,選取14名健康男性做為受試者。將舌壓傳感器和屈曲傳感器分別貼附在硬腭和頸前部同步記錄吞咽5 ml水時的舌壓變化和喉運動。統(tǒng)計結(jié)果表明,舌壓傳感器記錄的舌-硬腭接觸各個位點舌壓變化時程與前期實驗結(jié)果一致;各個位點舌壓產(chǎn)生時間接近舌骨上向運動的開始時間,舌壓峰值出現(xiàn)時間略早于舌骨到達最上前位置的

15、時間但無統(tǒng)計差異,而舌-硬腭接觸消失與舌骨離開最上前位置開始回復(fù)運動幾乎同時發(fā)生;吞咽過程中喉運動波形某些標志時間點與各位點舌壓變化具有正相關(guān)性。
　　本課題的創(chuàng)新點:
　　1、首次將康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用來監(jiān)測四肢精細運動的屈曲傳感器應(yīng)用到吞咽口咽期舌骨-喉復(fù)合體運動的無創(chuàng)監(jiān)測中來;
　　2、第一次通過數(shù)學(xué)分析方法客觀準確地定位了屈曲傳感器記錄波形上的標志時間點,避免了統(tǒng)計分析中實驗人員的主觀性誤差;
　　3、實現(xiàn)了舌