用背心式呼吸感应体积描记系统实现通气量无创测量

以背心式呼吸感应体积描记系统为平台,经过标定实现通气量的无创测量,并检验测量结果的准确性。用背心式呼吸感应体积描记系统和呼吸速度描记仪同时记录15名受试者的呼吸数据,取前5min数据用诊断性定性校正技术(qualitative diagnostic calibration,QDC)标定背心式呼吸感应体积描记系统,后续数据用于对比检验背心式呼吸感应体积描记系统测量通气指标的准确性及有效性。结果表明,15组对比检验数据,背心式呼吸感应体积描记系统经过标定所测平均潮气量(总体平均潮气量为443±79ml)与呼吸速度描记仪所测平均潮气量(总体平均潮气量为446±83ml)相关性很好(R=0.9988,P<0.001,n=15),对两种方法所测平均潮气量进行t检验,P=0.918,说明两种测量方法在平均潮气量测量上无统计学差异。15组数据中,两种方法所测平均潮气量相对误差最大值为2.42%,比较逐呼吸潮气量,在15组数据共11 437次呼吸中,93.85%的点(10 734次)的相对误差落在10%之内,98.10%的点(11 220次)的相对误差落在15%之内,99.03%的点(11 326次)的相对误差落在20%之内。背心式呼吸感应体积描记系统采用诊断性定性校正技术标定后,能够准确测量通气指标,此系统是实现长时间、低负荷、动态呼吸模式监测的有效方法。

背心式呼吸感应体积描记系统设计

目的为解决呼吸感应体积描记技术存在的高信噪比与低系统功耗之间的固有矛盾,并消除胸、腹信号耦合干扰,研发一种新型的呼吸感应体积描记技术,并以可穿戴技术的设计理念,设计出可穿戴式呼吸感应体积描记系统。方法采用脉冲式分时激励的方案,在极短的时间内以极高的功率来依次轮流激励各传感线圈;设计了新型的传感线圈结构,将其嵌入背心中,实现了可穿戴式呼吸感应体积描记系统设计。结果获得了高信噪比(高激励功率)、低系统功耗的设计效果,消除了胸、腹信号之间的耦合干扰;背心式的系统设计,外形美观,使用方便,可用于长期动态测量使用。结论该系统性能优良,达到了设计要求,经过标定能够实现通气量无创测量,用于睡眠医学研究能够有效发现睡眠呼吸暂停事件并鉴别类型。

穿戴式动态睡眠呼吸监测系统的设计

本系统基于数字呼吸感应体积描记技术(R IP)和人体传感网络(BSN)开发平台,将织物传感器整合到衣物中,设计了穿戴式的睡眠呼吸监测系统,可以实现实时胸、腹呼吸监测。系统中的信号处理算法可以对信号质量进行评估,并提取出动态呼吸率和运动等信息。通过对10位测试者进行整夜的睡眠呼吸监测实验,并且和B iopac生理记录仪的结果进行对比分析,证明了本系统测量准确、工作稳定。由于其成本低,未来可以应用于家庭中进行睡眠呼吸疾病的监测。

基于可穿戴系统的呼吸模式参数量化分析研究

呼吸模式参数是指呼吸运动的特征模式参数,包括幅度、周期、胸腹贡献度、协调性等。呼吸模式参数的量化分析对于研究呼吸系统的生理病理变化和指导肺康复训练具有重要价值。本文给出了呼吸模式参数量化方法,包括潮气量、呼吸率、吸气时间、呼气时间、吸气时间分数、胸呼吸贡献比、胸腹相位差、峰值吸气气流等。本文引入呼吸信号质量指数来解决长时间记录的胸腹呼吸运动信号质量评价和量化分析问题,并提出了呼吸模式参数变异性的分析方法。在此基础上,使用穿戴式心肺生理参数监测系统采集了23名慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者与22名肺功能正常者的15分钟自主呼吸状态下的胸腹呼吸运动信号,对呼吸模式参数及其变异性进行了量化分析。结果表明,COPD患者和肺功能正常者在呼吸频率、吸气时间、呼气时间、胸腹相位差、峰值吸气气流这五项参数上的差异有统计学意义,COPD患者呼吸模式参数的变异性要大于肺功能正常者,部分患者出现明显的胸腹不同步现象。基于穿戴式心肺生理参数监测系统的呼吸模式参数量化分析有望为呼吸系统疾病的诊断评估提供新的辅助决策支持信息,为心肺疾病患者健康状态监测提供新的参数和指标。