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题目:基于可穿戴呼吸感应体积描记系统的睡眠呼吸模式参数提取

关键词:呼吸感应体积描记技术;呼吸模式参数;肺潮气量;多导睡眠图;REM睡眠;参数提取

  摘要

可穿戴技术是实现低生理、心理负荷下人体生理信号获取的有效手段。本论文利用可穿戴呼吸感应体积描记系统获取人体整晚不同睡眠时相的胸腹呼吸曲线,并由此提取睡眠期间的呼吸模式参数,获得呼吸模式参数在不同睡眠时相的变化规律。并验证所得到的规律应用于初步睡眠结构分析的准确性。本论文采用与呼吸速度描记仪(pneumotachometer:PTM)相对照的方法来验证可穿戴呼吸感应体积描记系统(Respiratory Inductive Plethysmography RIP)用于无创通气量的准确性。RIP和PTM同步记录受试者的肺通气量数据,数据分析时,取开始的一段数据用于标定,后续的数据用于检验标定结果的准确性。即将RIP系统计算的潮气量、肺通气量等数据,与呼吸速度描记仪测量的结果对比, 10组数据的总体平均潮气量分别是468 77ml(RIP)和466 85ml(PTM),相对误差为0.43%,所测每组平均潮气量相对误差最大值为2.79%。RIP和PTM在平均潮气量测量上不存在显著差异。利用标定之后的RIP系统和多导睡眠图仪(PSG)同步记录被试者整晚的睡眠数据。先采用R&K标准根据PSG脑电进行睡眠结构分析,然后对照PSG检测出的睡眠时相,分析RIP系统得到的胸、腹呼吸运动曲线及其衍生的容量、流量变化曲线,从而得到不同睡眠时相睡眠呼吸模式参数的不同规律:睡期呼吸幅度最大,呼吸最为稳定;浅睡期稳定性介于深睡期和REM期之间;REM期胸、腹呼吸幅度有明显的拟周期变化;胸呼吸贡献率在REM期比NREM期有明显下降;各个睡眠时相中,REM期各个呼吸参数的变异性最大。其中胸呼吸贡献率可作为分辨NREM睡眠和REM睡眠的特异性参数。利用此参数,RIP的判断结果与PSG对照,达到了100%的符合率。可穿戴呼吸感应体积描记系统可用于无创通气量的准确测量,能准确描记胸、腹呼吸运动曲线;可以在更低生理、心理负荷的条件得到不同睡眠时相的呼吸模式参数规律;利用其中的胸呼吸贡献率这个参数区分REM期,可取得与PSG相当的检测结果,却具有更加方便、易实施的优点。