[發(fā)明專利]基于神經(jīng)活動(dòng)調(diào)控的睡眠呼吸機(jī)呼/吸正壓調(diào)整方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710153787.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN107126609A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅語溪;孫琳;梁九興;曾令紫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): A61M16/00
• 分類號(hào): A61M16/00;A61B5/0402;A61B5/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于神經(jīng)活動(dòng)調(diào)控的睡眠呼吸機(jī)呼/吸正壓調(diào)整方法。

背景技術(shù)

睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（Sleep Apnea Hypopnea Syndrome， SAHS）越來越普遍，老年人口發(fā)病率達(dá)到22%-24%。SAHS常伴有打鼾、白天嗜睡、反應(yīng)遲鈍、判斷能力差等癥狀，不僅影響人們的工作和生活，而且會(huì)對(duì)人體各臟器造成危害。醫(yī)學(xué)上將睡眠過程中口鼻呼吸氣流均停止 10s以上稱為呼吸暫停。SAHS是指每晚 7 小時(shí)睡眠中，呼吸暫停反復(fù)發(fā)作 30 次以上或睡眠呼吸暫停低通氣指數(shù)(AHI) >=5次/小時(shí)。低通氣(hypopnea)是指睡眠過程中口鼻氣流較基礎(chǔ)水平降低≥30％，并伴有血氧飽和度下降≥4%，持續(xù)時(shí)間≥10s的情況。SAHS可以分為阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合癥、中樞性睡眠呼吸暫停綜合癥及混合型三種。

腦電波是一些自發(fā)的有節(jié)律的神經(jīng)電活動(dòng)，δ（0.5-3Hz）、θ（4-7Hz）、α（8-13Hz）、β（14-30Hz），四個(gè)頻段的腦電功率值可以表征腦電活動(dòng)的強(qiáng)弱，發(fā)生呼吸事件時(shí)，更低的腦電活動(dòng)表示發(fā)生微覺醒的可能性更大。睡眠時(shí)還可出現(xiàn)另一些波形較為特殊的正常腦電波，如K-復(fù)合波、梭形波，其中，Ｋ復(fù)合波是N2期的起始標(biāo)志，對(duì)睡眠分期、大腦皮質(zhì)活動(dòng)的表征意義重大。此外脈搏波推斷的心電RR間期、心率變異性，也反映了重要的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。

家用呼吸機(jī)的適用對(duì)象是能夠正常的自主呼吸，但是呼吸不順暢的患者，家用呼吸機(jī)提供的是空氣，通過面罩連接到患者，對(duì)患者無創(chuàng)傷性。按照不同的呼氣模式，將家用呼吸機(jī)分為：

（1）氣道持續(xù)正壓通氣式家用呼吸機(jī)（Continuous Positive Airway Pressure，CPAP），這種家用呼吸機(jī)在整個(gè)呼吸過程中始終向患者氣道提供持續(xù)正壓氣體，并使氣道內(nèi)的壓力維持在設(shè)定壓力值上，一般為4-20cmH₂O，臨床上用途比較廣泛，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，治療效果可靠。

（2）全自動(dòng)持續(xù)正壓通氣式家用呼吸機(jī)(AUTO CPAP)：在CPAP的基礎(chǔ)上增加智能控制算法調(diào)整，呼吸機(jī)通過傳感器判斷出患者的呼吸情況，包括呼吸動(dòng)作、呼吸是否暫停和呼吸氣流是否降低，自動(dòng)輸出變化的壓力。這種呼吸機(jī)舒適性比較好，在不同呼吸階段使用不同的治療壓力。

(3)雙水平氣道正壓通氣式家用呼吸機(jī)(Bi-level PositiveAirway Pressure，BIPAP)，通過傳感器判斷患者的呼吸動(dòng)作，當(dāng)患者在吸氣時(shí)，呼吸機(jī)輸出正常的吸氣壓力，幫助患者呼吸。當(dāng)患者在呼氣時(shí)，呼吸機(jī)調(diào)整輸出一個(gè)較低的呼氣壓力，使患者呼氣受阻情況減弱。

但是以上幾種家用呼吸機(jī)均存在人機(jī)同步性差的特點(diǎn)，不發(fā)生呼吸暫停或低通氣事件時(shí)，使用者會(huì)表現(xiàn)出明顯的不適；同時(shí)，傳統(tǒng)呼吸機(jī)的 PID 控制器在生理特征考慮上并未照顧完全，雖然對(duì)于吸氣和呼氣的壓力要求能達(dá)到非常好的快速響應(yīng)，但是這些相應(yīng)都是基于對(duì)呼吸波形進(jìn)行分析的，沒有綜合考慮使用者的實(shí)際生理狀況，尤其是重要的神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。腦電信號(hào)的強(qiáng)弱、心率變異性、呼吸道阻塞/低通情況、氣道順應(yīng)性、交感副交感神經(jīng)作用、心血管響應(yīng)等，對(duì)于呼吸事件的發(fā)生有至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。例如，AHI在40左右的患者，N3期發(fā)生呼吸事件時(shí)，通過自我的神經(jīng)調(diào)控機(jī)制，可以很快恢復(fù)呼吸氣流，但是目前的呼吸機(jī)并不能夠?qū)崟r(shí)判斷神經(jīng)調(diào)控狀態(tài)，會(huì)強(qiáng)行干預(yù)呼吸機(jī)輸出正壓，干擾使用者的正常睡眠，引起不適。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術(shù)提供的家用呼吸機(jī)人機(jī)同步性差、不考慮使用者生理情況導(dǎo)致使用者不適的缺陷，提供了一種基于神經(jīng)活動(dòng)調(diào)控的睡眠呼吸機(jī)呼/吸正壓調(diào)整方法。

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是：

基于神經(jīng)活動(dòng)調(diào)控的睡眠呼吸機(jī)呼/吸正壓調(diào)整方法，采集使用者的腦電信號(hào)、血氧飽和度、脈搏波和呼吸氣流這四種生理信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之后將轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)傳輸至主控系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)生理指標(biāo)的提取；主控系統(tǒng)基于提取的相應(yīng)生理指標(biāo)和采集的生理信號(hào)推測(cè)出使用者當(dāng)前的神經(jīng)調(diào)控活動(dòng)；基于當(dāng)前的神經(jīng)調(diào)控活動(dòng)調(diào)整并控制睡眠呼吸機(jī)的呼/吸正壓。

優(yōu)選地，所述提取的生理指標(biāo)包括腦電信號(hào)α、β、δ、θ各個(gè)頻段的腦電功率譜、脈搏波反映的RR間期、RR間期所表征的心率變異性、呼吸波形、由呼吸機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、呼吸波形、呼吸支持壓力共同推導(dǎo)的上呼吸道情況、腦電K復(fù)合波、腦電梭形波和腦電慢波。

優(yōu)選地，所述共同推導(dǎo)的上呼吸道情況包括呼吸道阻塞/低通情況、氣道順應(yīng)性。