微動(dòng)敏感床墊式睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)生理參數(shù)提取.pdf

1、睡眠是人體重要的生理狀態(tài)，睡眠質(zhì)量對(duì)人的健康至關(guān)重要。近20年來醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)證明，現(xiàn)代人類的許多重大疾病，如高血壓、冠心病、心律失常、糖尿病、心腦血管意外，以及精神心理疾患等，往往與睡眠中常發(fā)生的睡眠呼吸暫停綜合癥有關(guān)。因此，睡眠監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷中不可缺少的內(nèi)容。
　　 目前臨床睡眠分析的主要手段是多導(dǎo)睡眠圖（polysomnography,PSG），用儀器記錄被測(cè)者整晚的腦電、眼動(dòng)電和頦肌電等生理參數(shù)，計(jì)算機(jī)依據(jù)國(guó)際

2、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)睡眠分期，幾十年來PSG保持著睡眠分期金標(biāo)準(zhǔn)的地位。但PSG至少要在身上粘貼10枚以上電極，給被測(cè)者帶來一定的生理心理負(fù)荷。
　　 微動(dòng)敏感床摯式睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Micro-movement Sensitive Mattress SleepMonitoring System，MSMSMS)基本無需在體表粘貼電極即可記錄被測(cè)者的軀體活動(dòng)、呼吸活動(dòng)、心率等情況，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)睡眠呼吸暫停綜合癥進(jìn)行診斷，獲得被測(cè)者的整晚睡眠結(jié)構(gòu)

3、圖等功能，是一種無電極，無負(fù)荷的睡眠監(jiān)測(cè)方法。具有不影響自然睡眠、可靠性較好、自動(dòng)分析、同時(shí)檢測(cè)分析多床位等優(yōu)點(diǎn)，有利于將睡眠監(jiān)測(cè)普及到更廣闊的人群，也有助于拓展與睡眠有關(guān)的生理和醫(yī)學(xué)研究，在睡眠醫(yī)學(xué)日益受到重視的今天，具有很大的應(yīng)用潛力。本系統(tǒng)適用于常規(guī)、長(zhǎng)期或集體睡眠監(jiān)測(cè)，如用于監(jiān)測(cè)執(zhí)行特殊任務(wù)人群（如飛行員、火車司機(jī)、運(yùn)動(dòng)員等）的睡眠質(zhì)量。
　　 新一代16位A/D微動(dòng)敏感床墊式睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過硬件上的改進(jìn)，擴(kuò)大了信號(hào)的

4、動(dòng)態(tài)范圍，具有之前系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。新系統(tǒng)直接從硬件中輸出原始信號(hào)，所有的信號(hào)處理均在軟件中進(jìn)行。而本文的工作則是針對(duì)硬件輸出原始信號(hào)而展開，首先對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行分離，進(jìn)而提取床墊相關(guān)生理信息，包括被測(cè)者的在床狀態(tài)（即離床）、體動(dòng)、呼吸率、心率。從而為之后的睡眠分期和睡眠呼吸事件的判定提供依據(jù)。本文的主要工作為：
　　 (1)針對(duì)16位A/D的新一代床摯式睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提出了合適的床墊信號(hào)預(yù)處理方法，分離出胸沖擊、呼吸波和腿沖擊

5、，其中，呼吸波和腿沖擊的分離相對(duì)簡(jiǎn)單。而由于床摯信號(hào)的特點(diǎn)，胸沖擊的分離過程相對(duì)困難。本文利用軟件處理信號(hào)的靈活性，將數(shù)字信號(hào)處理方法和小波變換相結(jié)合對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行分離，所得結(jié)果，能充分顯示出所需信號(hào)的特征點(diǎn)，為準(zhǔn)確提取床墊系統(tǒng)相關(guān)生理信息打下基礎(chǔ)。
　　 (2)針對(duì)原始信號(hào)和分離出的信號(hào)，提取離床、體動(dòng)、呼吸率、心率。其中離床、體動(dòng)、呼吸率在以前的床墊系統(tǒng)中已經(jīng)使用。本文主要是針對(duì)新一代床墊系統(tǒng)的信號(hào)特點(diǎn)，提出了相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用的

6、算法，加快軟件系統(tǒng)的運(yùn)行速度。床墊心率為該睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第一次使用，該參數(shù)的使用，使得床墊監(jiān)測(cè)擺脫了脈搏檢測(cè)記錄儀對(duì)被測(cè)者的束縛變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，真正實(shí)現(xiàn)了睡眠的無負(fù)荷監(jiān)測(cè)。但由于被測(cè)者的睡姿、體重等各種原因，使得胸部沖擊信號(hào)、腿部沖擊信號(hào)表現(xiàn)形式不一，故提取床摯心率是本工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而本研究所用算法通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明其準(zhǔn)確性高，基本能反映出被測(cè)者整夜的心率變化，目前該算法已經(jīng)嵌入床墊系統(tǒng)。
　　 (3)研究了利用床摯心率提取SA