不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法及系統(tǒng)，方法是：分別采集受試者在仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥姿勢下其胸部的電阻抗信號和BIOPACTSD117測得的呼吸流速信號；對采集到的電阻抗信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，分別獲得仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號；根據(jù)獲得的電阻抗數(shù)字信號及呼吸流速信號，分別提取參考特征值；根據(jù)參考特征值對所述受試者在不同睡眠姿勢下采集到的胸部呼吸信號進行校準(zhǔn)。系統(tǒng)包括：電阻抗信號采集裝置及BIOPACTSD117。本發(fā)明的方法簡單、易操作，且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾效果好，能快速準(zhǔn)確地采集受試者在不受睡眠姿勢影響下的胸部呼吸信號，進而實現(xiàn)對某些肺部疾病的早期檢測。
【專利說明】不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信 號采集方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，臨床上經(jīng)常使用如強迫動態(tài)肺量測定法，受迫振蕩，斷續(xù)器技術(shù)來獲得呼吸 道的力學(xué)參數(shù)。這些方法所需要的設(shè)備不僅笨重不易移動而且還需要患者積極耐心的合 作。標(biāo)準(zhǔn)多導(dǎo)睡眠圖儀卻只能在睡眠實驗室中使用，這極大地限制了它的普及應(yīng)用。呼吸 流量計是用來測量呼吸流速信號的金標(biāo)準(zhǔn)，但由于它測量時需要用到鼻夾或呼吸面罩來防 止漏氣，這易于給患者造成失眠或不適。此外，呼吸測量熱敏元件也是一個受歡迎的測量呼 吸信號的工具，但它在定量測量上仍然是不可靠的。胸阻抗容積描記術(shù)，是一種方便的呼吸 監(jiān)測技術(shù)，自從上個世紀(jì)中葉以來一直被使用。然而，最近的研究發(fā)現(xiàn)，它在監(jiān)測睡眠障礙 上有一些缺點。Brouillette等報道了當(dāng)使用胸阻抗容積描記術(shù)時一些典型的干擾，比如 由心臟誘發(fā)的變異性等。此外，Larsen等指出，身體的小幅運動也會極大地干擾呼吸監(jiān)測。 因此，監(jiān)測呼吸狀況的問題之一是如何精確測量呼吸信號而不會給病人造成不適。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種技術(shù)簡單易行，測量準(zhǔn)確 的不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法及系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的： 本發(fā)明所述的不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法，其特點是包括如下步驟： 51、 分別采集受試者在仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥姿勢下其胸部的電阻抗信號和BI0PAC TSD117測得的呼吸流速信號； 52、 對采集到的仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥姿勢下受試者胸部的電阻抗信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 分別獲得仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號； 53、 根據(jù)獲得的仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號及呼吸流速信 號，分別提取參考特征值； 54、 根據(jù)獲得的參考特征值，對所述受試者在不同睡眠姿勢下采集到的胸部呼吸信號 進行校準(zhǔn)。
[0005] 其中，上述步驟S1的具體操作方法如下： 511、 在左右乳頭的連線與左側(cè)腋中線的交點處的上下兩端分別固定激勵電極和測量 電極的正極，同時在左右乳頭的連線與右側(cè)腋中線的交點處的上下兩端分別固定激勵電極 和測量電極的負極； 512、 在受試者處于仰臥姿勢下時，用鼻夾夾緊鼻子，然后通過BIOPAC TSD117測得受試 者在不同睡眠姿勢下的呼吸流速信號，同時通過激勵電極向受試者輸入激勵電流； 513、 根據(jù)激勵電流及測量電壓，按照歐姆定律計算出受試者在不同睡眠姿勢下其胸部 的電阻抗信號。
[0006] 上述步驟S3的具體操作方法如下： 531、 根據(jù)獲得的仰臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號IPDD及呼吸流速信號PNTdd， 左側(cè)臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號ΙΡ ω及呼吸流速信號PNIYd，右側(cè)臥時受試者胸 部的電阻抗數(shù)字信號〇%及呼吸流速信號PNTKD，用濾波器濾波后均值為零，然后根據(jù)

【權(quán)利要求】
1. 一種不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法，其特征在于包括如下步驟： 51、 分別采集受試者在仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥姿勢下其胸部的電阻抗信號和BIOPAC TSD117測得的呼吸流速信號； 52、 對采集到的仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥姿勢下受試者胸部的電阻抗信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 分別獲得仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號； 53、 根據(jù)獲得的仰臥、左側(cè)臥和右側(cè)臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號及呼吸流速信 號，分別提取參考特征值； 54、 根據(jù)獲得的參考特征值，對所述受試者在不同睡眠姿勢下采集到的胸部呼吸信號 進行校準(zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法，其特征在于上述 步驟S1的具體操作方法如下： 511、 在左右乳頭的連線與左側(cè)腋中線的交點處的上下兩端分別固定激勵電極和測量 電極的正極，同時在左右乳頭的連線與右側(cè)腋中線的交點處的上下兩端分別固定激勵電極 和測量電極的負極； 512、 在受試者處于仰臥姿勢下時，用鼻夾夾緊鼻子，然后通過BIOPAC TSD117測得受試 者在不同睡眠姿勢下的呼吸流速信號，同時通過激勵電極向受試者輸入激勵電流； 513、 根據(jù)激勵電流及測量電壓，按照歐姆定律計算出受試者在不同睡眠姿勢下其胸部 的電阻抗信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法，其特征在于上述 步驟S3的具體操作方法如下： 531、 根據(jù)獲得的仰臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號IPDD及呼吸流速信號PNTdd， 左側(cè)臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號ΙΡ ω及呼吸流速信號PNIYd，右側(cè)臥時受試者胸 部的電阻抗數(shù)字信號〇%及呼吸流速信號PNTKD，用濾波器濾波后均值為零，然后根據(jù)
分別計算得到不同睡眠姿勢下的呼吸容積信號
532、 根據(jù)仰臥時受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號IPDD及呼吸容積信號VPNTDD，左側(cè)臥時 受試者胸部的電阻抗數(shù)字信號ΙΡ ω及呼吸容積信號VPNIYd，右側(cè)臥時受試者胸部的電阻抗 數(shù)字信號IPKI^呼吸容積信號VPN4，分別做線性回歸分析記為jfkA+bi，y 2=k2x2+b2， y3=k3x3+b3，然后把&作為第一參考特征值，k 2作為第二參考特征值，k3作為第三參考特征 值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法，其特征在于上述 步驟S4中是根據(jù)上述參考特征值kp k2, k3取平均值，即為
，然后把k作 為校正系數(shù)。
5. -種不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于上述任一權(quán)利要求所 述不受睡眠姿勢影響的胸部呼吸信號采集方法中，其特征在于包括用于采集受試者胸部的 電阻抗信號的電阻抗信號采集裝置及用于檢測受試者的呼吸流速信號的BIOPAC TSD117， 其中所述電阻抗信號采集裝置包括電源模塊、恒流源模塊、多通道開關(guān)模塊、數(shù)據(jù)采集模 塊、信號處理模塊、激勵電極和測量電極，所述恒流源模塊用于為測量電極提供電流激勵， 所述多通道開關(guān)模塊分別與激勵電極、測量電極、恒流源模塊和數(shù)據(jù)采集模塊連接且用于 控制固定在受試者胸部不同位置的激勵電極的激勵電流及接收測量電極的電壓信號并將 接收到的電壓信號傳輸給數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)接收到的電壓信號計算出 受試者胸部的電阻抗信號，所述信號處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接而用于對數(shù)據(jù)采集模塊 傳輸過來的電阻抗信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并對信號進行分析處理，所述電源模塊分別與恒流源 模塊、多通道開關(guān)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和信號處理模塊電連接而用于對各個模塊進行供電。
【文檔編號】A61B5/087GK104138259SQ201410311693
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】蔣慶, 周廣敏, 劉官正, 王瑛 申請人:中山大學(xué)