基于鼾声声学特性的上气道阻塞部位分类

发布时间：2021-02-21 09:29

　　本文提出用鼾声信号的频谱特性和完整上气道声学模型联合对阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者的上气道阻塞部位做分类.用子带能量对数比能较好地区分上气道中两种不同的阻塞模式,还利用自回归滑动平均模型对上气道的生理结构进行估计.使用子带能量对数比和咽腔内声管的横截面积共同作为支持向量机的输入特征,对20名受试者包含有软腭游离缘平面以上和以下阻塞两类鼾声片段,共4 638个做分类.结果表明:分类的非加权平均正确率达85%,说明用本文的方法预测阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者上气道阻塞部位的有效性. 

【文章来源】：复旦学报(自然科学版). 2020,59(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

AG的传感器的放置示意图和阻塞分类

2.2 鼾声的频谱特性OSAHS患者进入睡眠状态时，其比正常人狭窄的上气道由于肌肉自主收缩的减弱而导致上气道塌陷，当气流通过塌陷部位时，冲击气道引起振动出现鼾声．由于上阻塞和下阻塞是在上气道的不同部位发生阻塞所产生的，故二者可能具有不同的声学特性．图2给出了上阻塞和下阻塞鼾声信号的频谱和LPC(Linear Prediction Coefficients）谱包络，上阻塞和下阻塞在中高频区域差异性较大．在2～2.5kHz之间下阻塞有明显的共振峰，而上阻塞却较为平坦．下阻塞在3～4kHz区域的分量幅值明显低于上阻塞．因此，可以利用上阻塞和下阻塞的频谱分布差异，提取它们的频谱特征来实现对二者的区分．

图3 上气道3个腔体的结构图图4中的红色和蓝色阶梯线分别表示基于上、下阻塞鼾声的各级声管横截面积的估计结果，阶梯线的高度为估计结果的均值，每级阶梯中间的纵线表示估计结果的上、下四分位点．这里设咽腔为8段声管，声门作为咽腔的起始端第1段声管．会厌大致在咽腔的中间部位，因此可认为对应着第3～5段声管，舌根大致在软腭和会厌的中间，因此按照比例关系可认为舌根对应着第6、7段声管，而软腭在咽腔的末端，大约对应着第7、8段声管．一般把软腭阻塞归为上阻塞，舌根与会厌阻塞归为下阻塞．因此可认为，当第7、8段声管横截面积较小时发生上阻塞的可能性大一些，第3～6段声管横截面积较小时发生下阻塞的可能性大．用ARMA模型估计的CAP均有着随声管级数的增加而减小的趋势，这符合上气道存在阻塞的咽腔从声门至软腭游离缘逐渐狭窄的实际生理结构．用咽腔的声管横截面积和1阶、2阶差分构成咽腔的生理结构特征集{CAP}．

【参考文献】：
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本文编号：3044159