[發明專利]一種基于腦波頻率的非穩定睡眠狀態評估方法模型

有效

• 申請號: 202011163005.8
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112294263B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 鄢姬鈴;陳剛;許晏菁
• 申請（專利權）人: 杭州云睡吧健康管理有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/369;A61B5/0205;G16H50/20;A61B5/11;A61B5/316;A61B5/389
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 陳健凌

1.一種基于腦波頻率的非穩定睡眠狀態評估方法模型，包括依序進行的以下步驟：

第一步，定義非穩定睡眠狀態及各階段特征：根據不同腦波頻率定義入睡依序經歷階段，包括準備入睡期、入睡潛伏期與淺睡N1期；所述準備入睡期為腦波頻率為γ波且頻率范圍在31～50HZ，入睡潛伏期為腦波頻率β波且頻率范圍在8～30HZ，淺睡N1期為θ波且頻率范圍4～7HZ；所述入睡潛伏期根據腦波β波的頻率范圍分為依序經歷的認知喚醒階段、注意力轉移階段、初步放松階段、深度放松階段，所述認知喚醒階段的β波頻率范圍在26～30HZ，所述注意力轉移階段的β波頻率在20～25HZ，所述初步放松階段的β波頻率在14～19HZ，所述深度放松階段的β波頻率在8～13HZ；

第二步，通過以下步驟生成特定群體的腦波頻率計算模型：

(1)選擇具有相同特征的群體作為目標群體，從目標群體中篩選人選參與群體實驗；所述步驟(1)中的相同特征包括年齡、性別、年收入、工作類型、睡眠作息、入睡潛伏期耗時、運動習慣均相同；所述篩選人選參與群體實驗為分別測量群體特征，并將測量結果匯總計算各特征指標的平均值，如果有任意人選的任意指標水平超出群體平均值正負1個標準差，則將該人選剔除，剩下的人選N作為被試參與接下來的群體實驗；

(2)對群體實驗的數據進行收集與分析，所述步驟(2)中數據收集，包括使用多導睡眠監測儀同時監測腦電、肌電、眼電數據；所述步驟(2)中數據收集還包括呼吸頻率、心率、體動、皮電和皮溫中的至少一種數據，所述呼吸頻率、心率和體動數據使用多導睡眠監測儀同時監測，所述皮電和皮溫數據使用能以30秒為單位收集和輸出的生理指標測量工具進行整夜睡眠監測，且整夜監測時間T_N大于等于7個小時；

所述步驟(2)中數據收集同時包括呼吸頻率、心率、體動、皮電和皮溫數據，并且步驟(2)中數據分析按以下步驟處理：

①匯總所有被試整夜監測的睡眠數據后，以30秒為單位將個體整晚睡眠分成j_TOT個階段(j_TOT-N＝T_N/30)，N取不同值時，表示不同的被試，例如當N＝1時，T₁表示1號被試整晚的睡眠時間，j_TOT-1表示1號被試整晚的睡眠階段，并根據美國睡眠醫學會睡眠分期判讀標準依次對每一位被試的整夜睡眠進行判讀，以30秒為一幀依次標注出整晚的睡眠分期；

②將被試整夜的睡眠階段j_TOT進一步區分成準備入睡期j_pre，入睡潛伏期j_sol，淺睡期j_N1與j_N2，深睡期j_N3，快速眼動期j_REM，并匯總準備入睡期j_pre、入睡潛伏期j_sol、淺睡期j_N1組成非穩定睡眠期j；

③將非穩定睡眠期j中所有階段按照時間順序依次排列，并在每個被試的數據中，以30秒為單位依次計算每個階段中腦波頻率的平均值EEG_mean-j-N、呼吸頻率的平均值RESP_mean-j-N、心率的平均值HR_mean-j-N、肌電的平均值EMG_mean-j-N、皮電的平均值SC_mean-j-N、皮溫的平均值TEMP_mean-j-N、體動的平均值BOD_mean-j-N共7項數據的平均值；

④將所有被試的數據匯總成總體，在總體中再次計算非穩定睡眠狀態每個階段中腦波頻率的平均值EEG_mean-j、呼吸頻率的平均值RESP_mean-j、心率的平均值HR_mean-j、肌電的平均值EMG_mean-j、皮電的平均值SC_mean-j、皮溫的平均值TEMP_mean-j、體動的平均值BOD_mean-j共7項數據的平均值；

⑤依次計算心率、呼吸頻率、肌電、皮溫、皮電、體動這六項生理指標與腦波頻率之間的初步敏感系數；

⑥計算⑤得到的各敏感系數r_b的顯著性T_rb，并設定顯著性檢驗閾值T_rb'，當T_rb＞T_rb'時，說明對應的指標是腦波頻率的初級敏感指標；

⑦通過⑥得到的初級敏感指標計算各項初級敏感指標與睡眠狀態之間的權重因子β_b；

⑧計算上述各項初級敏感指標對睡眠狀態權重因子的顯著性T_βb，并設定顯著性檢驗閾值T_βb'，當T_βb＞T_βb'時，說明對應的指標是睡眠狀態的高級敏感指標；當初級敏感指標未被設定為高級敏感指標時，初級敏感指標為0；其中權重系數最大的為主要敏感指標，其余為次要敏感指標；

⑨將腦波頻率的敏感指標及其權重因子代入計算得到腦波頻率估計值當腦波頻率估計值位于31～50HZ之間時，表示個體過去30秒的狀態是準備入睡期；當腦波頻率估計值位于26～30HZ之間時，表示個體過去30秒的狀態是入睡潛伏期第1階段--認知喚醒階段；當腦波頻率估計值位于20～25HZ之間時，表示個體過去30秒的狀態是入睡潛伏期第2階段--注意力轉移階段；當腦波頻率估計值位于14～19HZ之間時，表示個體過去30秒的狀態是入睡潛伏期第3階段--初步放松階段；當腦波頻率估計值位于8～13HZ之間時，表示個體過去30秒的狀態是入睡潛伏期第4階段--深度放松階段；當腦波頻率估計值位于4～7HZ之間時，表示個體過去30秒的狀態是淺睡N1期。

2.根據權利要求1所述的基于腦波頻率的非穩定睡眠狀態評估方法模型，其特征是所述步驟⑤采用下述公式計算各項生理指標與腦波頻率之間的初步敏感系數

當b取不同數值時，M_b-N和r_b表示不同的指標；

例如當b＝1時，r₁表示心率和腦波頻率之間的相關系數，M_1-N＝HR_mean-j-N,以此類推；

所述步驟⑥中使用下述公式計算各敏感系數r_b的顯著性T_rb，

所述步驟⑦中使用下述公式計算權重因子β_b，M_EEG＝M_HR*β_HR+M_RESP*β_RESP+M_EMG*β_EMG+M_TEMP*β_TEMP+M_SC*β_SC+M_BOD*β_BOD+E

所述步驟⑧中使用下述公式計算顯著性T_βb，

當參數b對應的初級敏感指標未被設定為高級敏感指標時，對應的參數β_b＝0；其中權重系數最大的為主要敏感指標，其余為次要敏感指標；

所述步驟⑨中使用下述公式計算腦波頻率估計值