每个人都会偶尔打鼾，但对某些人来说，打鼾可能意味着更严重的问题：睡眠呼吸障碍。这指的是一系列与睡眠有关的呼吸系统疾病，包括阻塞性睡眠呼吸暂停，据估计，这种疾病影响着全球 10 亿人。
一种常见的治疗方法是气道正压通气(PAP)疗法，即让睡眠中的患者戴上一个面罩，面罩连接到一台机器上，机器向患者的上呼吸道吹出稳定的气流，使患者上呼吸道保持畅通，以便在睡眠期间正常呼吸。
尽管 PAP 疗法在治疗睡眠呼吸障碍方面有效，但从长远来看，它对许多患者来说是一项挑战。新加坡科技设计大学 (SUTD) 助理教授宋鹏 (Song Peng) 解释说：“由于面罩贴合度不佳，许多患者无法耐受 PAP 治疗。”他强调，面罩贴合度不佳不仅会导致患者不适，还会导致漏气问题，从而降低治疗效果。
为了应对这些挑战，宋助理教授带领一支由中国大学研究人员和新加坡樟宜综合医院临床医生组成的团队，利用计算模型设计出PAP面罩，以优化舒适度，同时确保最小的漏气量。这项研究发表在《计算机与图形》杂志上。
该团队首先利用两个组件来建模定制的 PAP 面罩，以形成面罩与患者的接口——与患者接触的面罩垫和将垫子连接到通用面罩框架的连接器。此前，该团队观察到大多数市售 PAP 面罩的形状可以用所谓的“扫掠表面”来表示，然后利用 3D 扫掠轨迹的参数对面罩垫进行建模。
为了优化定制 PAP 面罩以适应不同的脸型，该团队首先扫描了四名志愿者的脸部，创建了 3D 模型。然后，这些模型与各种 PAP 面罩设计相结合，模拟每个面罩在“平衡状态”下的贴合情况，这代表了面罩在考虑了绑带和患者面部特征所施加的力之后的最终形状。
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