[發明專利]一種睡眠呼吸暫停低通氣指數的測量設備

有效

• 申請號: 201610150793.4
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105769122B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 方震;盛婷鈺;趙湛;陳賢祥;杜利東
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/0452
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;高燕燕

1.一種睡眠呼吸暫停低通氣指數的測量設備，其特征在于，所述設備為貼片式測量設備，包括一個可以依附在人體皮膚上的貼片和一個用于進行數據采集和處理的電子模塊；其中，貼片包括采集單導雙極心電圖的兩個心電電極；所述電子模塊的具體測量方法為：

步驟一、將兩個心電電極采集到的單導雙極心電圖進行分析，電子模塊分別采用以下兩種方法，獲得兩路呼吸信號：

1)、根據心率變異性理論，采集R峰到R峰間期時間序列，處理獲得第一呼吸信號BR1；

2)、查找單導雙極心電圖中所有R峰在時間窗口閾值內的相鄰的最大值和最小值，并求差，獲得一系列心電圖QRS波振幅，之后，對獲得的所有心電圖QRS波振幅進行重采樣，得到振幅隨時間變化的連續波形，對所述波形進行低通濾波，獲得第二呼吸信號BR2；

步驟二、以貼片式測量設備所在位置作為原點，電子模塊將人體的寬度方向、身高方向和胸廓前后方向分別對應地作為x軸、y軸和z軸方向，建立人體三維坐標系；無論當前待測者為仰臥狀態還是側臥狀態：

在先呼氣并憋住的狀態下，電子模塊找到人體三維坐標系中與重力方向相垂直的兩個坐標軸，定義為N1和N2；

之后，在吸氣并憋住的狀態下，電子模塊獲取偏轉角度α和偏轉角度β，其中，N1相對于吸氣并憋住狀態時的坐標軸偏轉角度為α，N2相對于吸氣并憋住狀態時的坐標軸偏轉角度為β；

將偏轉角度α和偏轉角度β近似相等，定義偏轉角度為θ；計算重力在呼氣并憋住狀態下坐標軸N1的分量以及在吸氣并憋住狀態下坐標軸N1的分量，獲得重力的改變量；計算在呼氣并憋住狀態下坐標軸N2的分量以及在吸氣并憋住狀態下坐標軸N2的分量，獲得重力的改變量；將獲得的兩個改變量進行融合，獲得第三呼吸信號BR3；

步驟三、電子模塊根據BR1、BR2和BR3三路信號賦予權值，并進行加權平均后，獲得融合修正后的呼吸信號；

其中，BR1、BR2和BR3三路信號賦予權值的具體方法為：

第1步：選取時間窗口，獲得在所述時間窗口內當前呼吸信號所有波峰點和波谷點的值，相鄰的波峰值減去波谷值作為波形振幅，獲得波形振幅的平均值并與設定的預期標準值P相減并取絕對值，得到f₁；

第2步：根據第1步獲得的當前呼吸信號波形振幅平均值，獲得對應的呼吸信號波形振幅的標準差，并作為系數f₂；

第3步：用第1步的時間窗口，選取當前呼吸信號中的所有最小值點，并計算標準差，并作為系數f₃；

根據E＝f₁+f₂+f₃，獲得組合系數E；并根據獲得對應呼吸信號的權值；其中，τ是一個大于零的常數；

步驟四、電子模塊采用線性支持向量機對步驟三中獲得的呼吸融合信號進行分類，判斷當前是否存在呼吸暫停情況；并根據獲得一小時內發生呼吸暫停情況的事件數EPH；WL是步驟三中選定的時間窗窗口長度；的物理含義是一小時內的窗口數量；P為累積一小時內有事件的分鐘數，N為沒有發生事件的分鐘數；

步驟五、電子模塊采用多導睡眠數據庫中保留的EPH結果和睡眠呼吸暫停低通氣指數AHI結果，用最小二乘估計的方法使用二階回歸模型擬合EPH和AHI值之間的關系y＝β₂x²+β₁x+β₀；其中，x是EPH的值，y是非負的AHI值，β₂是二次效應的參數，β₁是線性效應參數，截距β₀設置為零；獲得參數β₂、β₁和β₀；建立模型；在實際使用時，根據獲得一小時內發生的事件數x，代入y＝β₂x²+β₁x+β₀中，即可獲得睡眠呼吸暫停低通氣指數。