基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法技术

本发明专利技术涉及一种基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法，采集使用者的脑电信号、血氧饱和度、脉搏波和呼吸气流这四种生理信号，进行模数转换之后将转换得到的信号传输至主控系统进行相应生理指标的提取；主控系统基于提取的相应生理指标和采集的生理信号推测出使用者当前的神经调控活动；基于当前的神经调控活动调整并控制睡眠呼吸机的呼/吸正压。

Regulation of sleep apnea / positive pressure based on neural activity regulation

The invention relates to a control based on neural activity called sleep respirator / suction pressure adjustment method, the user acquisition of EEG signals, oxygen saturation, pulse wave and the breath of this four kinds of physiological signals, after extraction analog-to-digital conversion to convert the signal to the main control system to get the corresponding physiological indexes of main control; the corresponding system of physiological and physiological signal acquisition based on the extraction of inferred user neural control current; current control and adjust the nerve regulation activities of sleep apnea / suction pressure based on call.

【技术实现步骤摘要】
基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法
本专利技术涉及医疗设备领域，更具体地，涉及一种基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法。
技术介绍
睡眠呼吸暂停低通气综合征（SleepApneaHypopneaSyndrome，SAHS）越来越普遍，老年人口发病率达到22%-24%。SAHS常伴有打鼾、白天嗜睡、反应迟钝、判断能力差等症状，不仅影响人们的工作和生活，而且会对人体各脏器造成危害。医学上将睡眠过程中口鼻呼吸气流均停止10s以上称为呼吸暂停。SAHS是指每晚7小时睡眠中，呼吸暂停反复发作30次以上或睡眠呼吸暂停低通气指数(AHI)>=5次/小时。低通气(hypopnea)是指睡眠过程中口鼻气流较基础水平降低≥30％，并伴有血氧饱和度下降≥4%，持续时间≥10s的情况。SAHS可以分为阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合症、中枢性睡眠呼吸暂停综合症及混合型三种。脑电波是一些自发的有节律的神经电活动，δ（0.5-3Hz）、θ（4-7Hz）、α（8-13Hz）、β（14-30Hz），四个频段的脑电功率值可以表征脑电活动的强弱，发生呼吸事件时，更低的脑电活动表示发生微觉醒的可能性更大。睡眠时还可出现另一些波形较为特殊的正常脑电波，如K-复合波、梭形波，其中，Ｋ复合波是N2期的起始标志，对睡眠分期、大脑皮质活动的表征意义重大。此外脉搏波推断的心电RR间期、心率变异性，也反映了重要的神经调节机制。家用呼吸机的适用对象是能够正常的自主呼吸，但是呼吸不顺畅的患者，家用呼吸机提供的是空气，通过面罩连接到患者，对患者无创伤性。按照不同的呼气模式，将家用呼吸机分为：（1）气道持续正压通气式家用呼吸机（ContinuousPositiveAirwayPressure，CPAP），这种家用呼吸机在整个呼吸过程中始终向患者气道提供持续正压气体，并使气道内的压力维持在设定压力值上，一般为4-20cmH2O，临床上用途比较广泛，经济实用，治疗效果可靠。（2）全自动持续正压通气式家用呼吸机(AUTOCPAP)：在CPAP的基础上增加智能控制算法调整，呼吸机通过传感器判断出患者的呼吸情况，包括呼吸动作、呼吸是否暂停和呼吸气流是否降低，自动输出变化的压力。这种呼吸机舒适性比较好，在不同呼吸阶段使用不同的治疗压力。(3)双水平气道正压通气式家用呼吸机(Bi-levelPositiveAirwayPressure，BIPAP)，通过传感器判断患者的呼吸动作，当患者在吸气时，呼吸机输出正常的吸气压力，帮助患者呼吸。当患者在呼气时，呼吸机调整输出一个较低的呼气压力，使患者呼气受阻情况减弱。但是以上几种家用呼吸机均存在人机同步性差的特点，不发生呼吸暂停或低通气事件时，使用者会表现出明显的不适；同时，传统呼吸机的PID控制器在生理特征考虑上并未照顾完全，虽然对于吸气和呼气的压力要求能达到非常好的快速响应，但是这些相应都是基于对呼吸波形进行分析的，没有综合考虑使用者的实际生理状况，尤其是重要的神经系统的调节。脑电信号的强弱、心率变异性、呼吸道阻塞/低通情况、气道顺应性、交感副交感神经作用、心血管响应等，对于呼吸事件的发生有至关重要的调节作用。例如，AHI在40左右的患者，N3期发生呼吸事件时，通过自我的神经调控机制，可以很快恢复呼吸气流，但是目前的呼吸机并不能够实时判断神经调控状态，会强行干预呼吸机输出正压，干扰使用者的正常睡眠，引起不适。
技术实现思路
本专利技术为解决以上现有技术提供的家用呼吸机人机同步性差、不考虑使用者生理情况导致使用者不适的缺陷，提供了一种基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法。为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是：基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法，采集使用者的脑电信号、血氧饱和度、脉搏波和呼吸气流这四种生理信号，进行模数转换之后将转换得到的信号传输至主控系统进行相应生理指标的提取；主控系统基于提取的相应生理指标和采集的生理信号推测出使用者当前的神经调控活动；基于当前的神经调控活动调整并控制睡眠呼吸机的呼/吸正压。优选地，所述提取的生理指标包括脑电信号α、β、δ、θ各个频段的脑电功率谱、脉搏波反映的RR间期、RR间期所表征的心率变异性、呼吸波形、由呼吸机风机转速、呼吸波形、呼吸支持压力共同推导的上呼吸道情况、脑电K复合波、脑电梭形波和脑电慢波。优选地，所述共同推导的上呼吸道情况包括呼吸道阻塞/低通情况、气道顺应性。优选地，所述主控系统通过生理指标推测出使用者的睡眠分期、交感/副交感神经控制情况、心率变化所反映的心血管响应情况、中枢神经呼吸控制情况、睡眠呼吸暂停/低通气事件的发生这些神经调控活动。优选地，所述对提取得到的生理信号进行模数转换后，先对转换的信号进行放大滤波处理，然后将经过放大滤波的信号传输至主控系统进行相应生理指标的提取。优选地，所述信号通过有线或无线的方式传输至主控系统。优选地，所述主控系统为计算机或移动终端。优选地，所述通过3M表贴式电极片采集脑电信号。优选地，所述呼吸气流通过设置在呼吸机呼吸面罩的热敏电阻式传感器和压力流量传感器检测得到。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的方法首先采集使用者的生理信号，然后对采集的生理信号进行生理指标的提取，根据提取的生理指标推测出使用者当前的神经调控活动，最后基于当前的神经调控活动调整并控制睡眠呼吸机的呼/吸正压。本专利技术的方法基于使用者当前的神经调控活动智能地对睡眠呼吸机进行调压，在充分考虑使用者的生理基础上，给使用者提供更舒适的呼吸体验和更好的治疗效果。附图说明图1为方案的流程示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述。实施例1如图1所示，本专利技术提供的方法首先进行使用者当前生理信号的采集。采集的生理信号包括脑电信号、血氧饱和度、脉搏波和呼吸气流信号这四种生理信号。对采集到的生理信号进行模数转换后将转换得到的信号传输至主控系统进行生理指标的提取，所述提取的生理指标包括脑电信号α、β、δ、θ各个频段的脑电功率谱、脉搏波反映的RR间期、RR间期所表征的心率变异性、呼吸波形、由呼吸机风机转速、呼吸波形、呼吸支持压力共同推导的上呼吸道情况（包括呼吸道阻塞/低通情况，气道顺应性等）、脑电K复合波、脑电梭形波和脑电慢波。基于提取的生理指标推测出使用者的睡眠分期、交感/副交感神经控制情况、心率变化所反映的心血管响应情况、中枢神经呼吸控制情况、睡眠呼吸暂停/低通气事件的发生这些神经调控活动。最后基于当前的神经调控活动调整并控制睡眠呼吸机的呼/吸正压。在具体的实施过程中，所述对提取得到的生理信号进行模数转换后，先对转换的信号进行放大滤波处理，然后将经过放大滤波的信号传输至主控系统进行相应生理指标的提取。在具体的实施过程中，所述信号通过有线或无线的方式传输至主控系统。在具体的实施过程中，所述主控系统为计算机或移动终端。在具体的实施过程中，所述通过3M表贴式电极片采集脑电信号。在具体的实施过程中，所述呼吸气流通过设置在呼吸机呼吸面罩的热敏电阻式传感器和压力流量传感器检测得到。显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法，其特征在于：采集使用者的脑电信号、血氧饱和度、脉搏波和呼吸气流这四种生理信号，进行模数转换之后将转换得到的信号传输至主控系统进行相应生理指标的提取；主控系统基于提取的相应生理指标和采集的生理信号推测出使用者当前的神经调控活动；基于当前的神经调控活动调整并控制睡眠呼吸机的呼/吸正压。

【技术特征摘要】
1.基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法，其特征在于：采集使用者的脑电信号、血氧饱和度、脉搏波和呼吸气流这四种生理信号，进行模数转换之后将转换得到的信号传输至主控系统进行相应生理指标的提取；主控系统基于提取的相应生理指标和采集的生理信号推测出使用者当前的神经调控活动；基于当前的神经调控活动调整并控制睡眠呼吸机的呼/吸正压。2.根据权利要求1所述的基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法，其特征在于：所述提取的生理指标包括脑电信号α、β、δ、θ各个频段的脑电功率谱、脉搏波反映的RR间期、RR间期所表征的心率变异性、呼吸波形、由呼吸机风机转速、呼吸波形、呼吸支持压力共同推导的上呼吸道情况、脑电K复合波、脑电梭形波和脑电慢波。3.根据权利要求1所述的基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法，其特征在于：所述共同推导的上呼吸道情况包括呼吸道阻塞/低通情况、气道顺应性。4.根据权利要求2所述的基于神经活动调控的睡眠呼吸机呼/吸正压调整方法，其特征在于：所述主控系统通过生理指标...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗语溪，孙琳，梁九兴，曾令紫，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44