基于心率变异性的呼吸暂停期间自主神经系统功能评价及呼吸暂停检测的研究
发布时间：2022-01-22 13:25
目的:经常进行呼吸暂停会增加心律失常的发病率。研究证明心脏活动是在自主神经系统的调控下进行的。心率变异性作为一种能够测定自主神经系统功能的方法已经被广泛应用。因此,本研究使用短时心率变异性的方法来分析呼吸暂停是如何影响自主神经系统的功能。在临床上,不能及时纠正的呼吸暂停会导致心脏功能的失衡以及身体器官组织的缺氧,因此对于呼吸暂停的检测越来越受到重视。我们打算使用心率变异性指标建立机器学习模型来检测呼吸暂停。研究方法:1.我们采集了45名健康受试者在正常呼吸以及10次呼吸暂停状态下的数据。同时在PhysioNet数据库中下载了36名患者正常呼吸和10次呼吸暂停状态下的数据。然后,我们分别计算并比较了这些受试者在正常呼吸和呼吸暂停状态下的心率变异性指标值。2.基于研究1中所计算的心率变异性指标建立多种机器学习模型来检测呼吸暂停。结果:相比于正常呼吸时,呼吸暂停会导致Mean-RR、nLF、LF/HF和α1的值显著增加,rMSSD和nHF的值显著减小。使用心率变异性指标检测呼吸暂停的准确率可达到94.62%,灵敏度可达到93.68%,特异度可达到95.93%。结论:呼吸暂停不仅会导致自主神经...
【文章来源】：中国医科大学辽宁省
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RR间期示意图
中国医科大学硕士学位论文4第一部分：使用HRV分析呼吸暂停对ANS功能的影响2材料与方法2.1数据的采集呼吸暂停可以分为自主性呼吸暂停以及非自主性呼吸暂停，自主性呼吸暂停一般受到人为意识的控制，非自主性呼吸暂停不受人为意识的控制。本研究为了更加全面地分析不同类型呼吸暂停对ANS功能的影响，我们不仅分析了健康受试者在自主性呼吸暂停状态下的生理数据还分析了睡眠障碍患者在非自主性呼吸暂停状态下的生理数据。本研究的受试者包含健康受试者和睡眠障碍患者两类。对于健康受试者，我们共采集了45名受试者的生理数据。所有参加实验的受试者经过调查没有系统性疾病，没有显著的内科疾病，没有心血管类疾病，也没有吸毒史及吸烟史，身体状况良好。这项研究已经取得了受试者的知情同意，经过中国医科大学人文机构审查委员会批准后，在中国临床试验注册中心进行注册，注册编号为ChiCTR-DDD-17014238。在数据的采集过程中我们要求每名健康受试者以平躺的姿势先进行2分钟时长的正常呼吸，然后保持20秒时长的自主性呼吸暂停，接着正常呼吸40秒，这种间歇性的呼吸共重复进行10次，最后进行3分钟时长的正常呼吸，总时长共计约15分钟，如图2.1所示。在实验的数据采集过程中我们利用多导睡眠监测仪（polysomnographg，PSG）采集所有受试者的ECG信号、鼻气流压力信号、血氧饱和度、脉率信号等13项生理信号，所有的信号都是通过多通道同步进行采集。其中，鼻气流压力信号和ECG信号的采样率均为200HZ。图2.1呼吸流程图
中国医科大学硕士学位论文5对于睡眠障碍患者，我们从PhysioNet数据库随机下载了300名睡眠障碍患者的数据（https://physionet.org/physiobank/database/challenge/2018/#files）。然后以每名受试者最少有5分钟时长的正常呼吸数据以及最少10次15秒时长以上的呼吸暂停数据为标准对这些睡眠障碍患者进行筛选，最终得到符合我们实验要求的有36名睡眠障碍患者。我们对这36名受试者的睡眠呼吸暂停低通气指数进行了统计，结果表明32名受试者都可明确为阻塞性睡眠呼吸暂停患者（7小时发生大于30次呼吸暂停），其余4名为混合性睡眠呼吸暂停患者。共下载了这些睡眠障碍患者夜间约7小时的生理信号数据，包括ECG信号、鼻气流压力信号和血氧饱和度等13项生理信号。这些生理信号均为多通道同步采集，其中鼻气流压力信号和ECG信号的采样率均为200HZ。2.2数据的处理流程我们对每一位受试者采集得到的生理信号均做了预处理，如图2.2所示。图2.2数据处理流程图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于呼吸音的呼吸率监测方法研究[J]. 李文宇,刘静,于璐. 中国医疗器械杂志. 2018(06)
[2]关于深度学习的综述与讨论[J]. 胡越,罗东阳,花奎,路海明,张学工. 智能系统学报. 2019(01)
[3]脉率变异性估计心率变异性的可行性分析[J]. 徐礼胜,周树然,姚阳,齐林. 东北大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]短时非线性方法用于心率变异性分析[J]. 刘红夺儿,朱逸,湛萍,王志刚,彭屹. 中国生物医学工程学报. 2015(02)
[5]基于呼吸音的呼吸监测方法初探[J]. 于璐,刘阳,黄德生. 中国医疗器械杂志. 2015(01)
[6]心率变异性的研究及应用进展[J]. 陈尔冬,周菁. 心血管病学进展. 2014(04)
[7]基于Poincare差值散点图的心率变异性分析方法研究[J]. 霍铖宇,庄建军,黄晓林,侯凤贞,宁新宝. 物理学报. 2012(19)
[8]心率变异性分析新进展[J]. 周星彤,周宇政,刘畅,谢明亮. 中国医药指南. 2011(23)
[9]心率变异性分析方法的研究进展[J]. 王步青,王卫东. 北京生物医学工程. 2007(05)
[10]基于Mexican-hat小波的QRS检测新方法[J]. 邱雅竹,丁显峰,冯俊,莫智文. 生物医学工程学杂志. 2006(06)
博士论文
[1]心率变异性的非线性分析与模型仿真[D]. 李程.复旦大学 2010
本文编号：3602275
【文章来源】：中国医科大学辽宁省
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RR间期示意图
中国医科大学硕士学位论文4第一部分：使用HRV分析呼吸暂停对ANS功能的影响2材料与方法2.1数据的采集呼吸暂停可以分为自主性呼吸暂停以及非自主性呼吸暂停，自主性呼吸暂停一般受到人为意识的控制，非自主性呼吸暂停不受人为意识的控制。本研究为了更加全面地分析不同类型呼吸暂停对ANS功能的影响，我们不仅分析了健康受试者在自主性呼吸暂停状态下的生理数据还分析了睡眠障碍患者在非自主性呼吸暂停状态下的生理数据。本研究的受试者包含健康受试者和睡眠障碍患者两类。对于健康受试者，我们共采集了45名受试者的生理数据。所有参加实验的受试者经过调查没有系统性疾病，没有显著的内科疾病，没有心血管类疾病，也没有吸毒史及吸烟史，身体状况良好。这项研究已经取得了受试者的知情同意，经过中国医科大学人文机构审查委员会批准后，在中国临床试验注册中心进行注册，注册编号为ChiCTR-DDD-17014238。在数据的采集过程中我们要求每名健康受试者以平躺的姿势先进行2分钟时长的正常呼吸，然后保持20秒时长的自主性呼吸暂停，接着正常呼吸40秒，这种间歇性的呼吸共重复进行10次，最后进行3分钟时长的正常呼吸，总时长共计约15分钟，如图2.1所示。在实验的数据采集过程中我们利用多导睡眠监测仪（polysomnographg，PSG）采集所有受试者的ECG信号、鼻气流压力信号、血氧饱和度、脉率信号等13项生理信号，所有的信号都是通过多通道同步进行采集。其中，鼻气流压力信号和ECG信号的采样率均为200HZ。图2.1呼吸流程图
中国医科大学硕士学位论文5对于睡眠障碍患者，我们从PhysioNet数据库随机下载了300名睡眠障碍患者的数据（https://physionet.org/physiobank/database/challenge/2018/#files）。然后以每名受试者最少有5分钟时长的正常呼吸数据以及最少10次15秒时长以上的呼吸暂停数据为标准对这些睡眠障碍患者进行筛选，最终得到符合我们实验要求的有36名睡眠障碍患者。我们对这36名受试者的睡眠呼吸暂停低通气指数进行了统计，结果表明32名受试者都可明确为阻塞性睡眠呼吸暂停患者（7小时发生大于30次呼吸暂停），其余4名为混合性睡眠呼吸暂停患者。共下载了这些睡眠障碍患者夜间约7小时的生理信号数据，包括ECG信号、鼻气流压力信号和血氧饱和度等13项生理信号。这些生理信号均为多通道同步采集，其中鼻气流压力信号和ECG信号的采样率均为200HZ。2.2数据的处理流程我们对每一位受试者采集得到的生理信号均做了预处理，如图2.2所示。图2.2数据处理流程图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于呼吸音的呼吸率监测方法研究[J]. 李文宇,刘静,于璐. 中国医疗器械杂志. 2018(06)
[2]关于深度学习的综述与讨论[J]. 胡越,罗东阳,花奎,路海明,张学工. 智能系统学报. 2019(01)
[3]脉率变异性估计心率变异性的可行性分析[J]. 徐礼胜,周树然,姚阳,齐林. 东北大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]短时非线性方法用于心率变异性分析[J]. 刘红夺儿,朱逸,湛萍,王志刚,彭屹. 中国生物医学工程学报. 2015(02)
[5]基于呼吸音的呼吸监测方法初探[J]. 于璐,刘阳,黄德生. 中国医疗器械杂志. 2015(01)
[6]心率变异性的研究及应用进展[J]. 陈尔冬,周菁. 心血管病学进展. 2014(04)
[7]基于Poincare差值散点图的心率变异性分析方法研究[J]. 霍铖宇,庄建军,黄晓林,侯凤贞,宁新宝. 物理学报. 2012(19)
[8]心率变异性分析新进展[J]. 周星彤,周宇政,刘畅,谢明亮. 中国医药指南. 2011(23)
[9]心率变异性分析方法的研究进展[J]. 王步青,王卫东. 北京生物医学工程. 2007(05)
[10]基于Mexican-hat小波的QRS检测新方法[J]. 邱雅竹,丁显峰,冯俊,莫智文. 生物医学工程学杂志. 2006(06)
博士论文
[1]心率变异性的非线性分析与模型仿真[D]. 李程.复旦大学 2010
本文编号：3602275
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