阻抗式呼吸檢測的動態(tài)適應(yīng)性研究.pdf

1、呼吸是維持人體生命活動所必須的最基本的生理活動之一，通過呼吸，人體不斷地從外界環(huán)境攝取O2，以氧化體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)，同時將氧化過程中產(chǎn)生的CO2排出體外，以免CO2過多擾亂人體機(jī)能，從而保證新陳代謝的正常進(jìn)行。因此，呼吸是人體的重要生理過程，對人體呼吸的監(jiān)護(hù)檢測是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)技術(shù)的一個重要組成部分。
　　 隨著人民生活水平的提高和對自身健康狀況的關(guān)注程度增加，沿襲已久的以醫(yī)院為中心的模式正在向以預(yù)防為主，以社區(qū)醫(yī)療為中心的模式轉(zhuǎn)變

2、。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)實時、動態(tài)、連續(xù)監(jiān)護(hù)人體生理指標(biāo)的便攜式監(jiān)護(hù)設(shè)備就成為未來健康保健的首選。而現(xiàn)有的呼吸監(jiān)護(hù)設(shè)備只在醫(yī)院中用作床頭監(jiān)護(hù)，給呼吸監(jiān)護(hù)走向社區(qū)和家庭帶來困難。因此，開發(fā)一種便攜式的呼吸監(jiān)護(hù)儀器成為一種趨勢?，F(xiàn)代監(jiān)護(hù)技術(shù)要求連續(xù)監(jiān)測各種生理參數(shù)，做到無創(chuàng)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定，盡可能減少不適感，無過敏反映，這其中需要解決的問題很多?，F(xiàn)階段要實現(xiàn)用便攜式呼吸監(jiān)護(hù)設(shè)備實時、連續(xù)監(jiān)測呼吸各個參數(shù)是非常困難的。呼吸頻率是呼吸行為的一項重要參數(shù)，通

3、過對呼吸頻率的研究分析，可以獲得許多隱藏在其背后的生理信息，并且對它的檢測也較易實現(xiàn)，所以現(xiàn)有的呼吸監(jiān)護(hù)設(shè)備主要監(jiān)測的就是呼吸頻率。
　　 目前，呼吸設(shè)備中最常用的呼吸檢測方法是生物組抗法，它具有無創(chuàng)、安全、簡單、廉價等優(yōu)點；但是由于呼吸信號是低頻信號，容易受心動、血流、運動干擾等干擾的影響，其中身體運動所帶來的運動偽差的影響尤為顯著，影響呼吸頻率的計算。多年以來國內(nèi)外許多學(xué)者都在探討消除呼吸檢測中的干擾特別是運動干擾的方法，但

4、是一直都沒有解決，本文針對此問題，進(jìn)行了探索性研究，如何消除干擾獲得光滑的呼吸波形，提高其動態(tài)適應(yīng)性，是本課題的主旨。
　　 本文在深入研究當(dāng)前呼吸檢測方法及其原理的基礎(chǔ)上，采用生物組抗法進(jìn)行呼吸檢測，針對傳統(tǒng)的二電極法和四電極法的缺點，對如何降低呼吸檢測中的干擾進(jìn)行了一些探索性研究。根據(jù)呼吸信號具有周期性的特點，而干擾信號則具有隨機(jī)性，提出了時域濾波和空域濾波相結(jié)合來降低干擾的新方法。在空間上增加電極，通過多路呼吸信號疊加來降

5、低心動、血流、運動干擾的影響，并通過實驗驗證了電極放在胸部不同位置時所獲得的波形的區(qū)別，以此為基礎(chǔ)對以下6種情況進(jìn)行了觀察比較：(1)傳統(tǒng)的二電極法；(2)傳統(tǒng)的四電極法；(3)兩路呼吸信號(四個電極)進(jìn)行空域和時域濾波；(4)兩路呼吸信號(八個電極)進(jìn)行空域和時域濾波；(5)三路呼吸信號(六個電極)進(jìn)行空域和時域濾波；(6)四路呼吸信號(八個電極)進(jìn)行空域和時域濾波。最終確定了穩(wěn)定性和效果都比較好的方法(4)即兩路呼吸信號八個電極配置

6、的方式。
　　 本文完成了基于MSP430F149單片機(jī)的便攜式、低功耗樣機(jī)設(shè)計。硬件方面，采用了改進(jìn)的包絡(luò)檢波電路，提高了呼吸信號的解調(diào)效果；采用了對呼吸信號衰減小且去噪效果好的二階巴特沃斯低通濾波器，有效地降低了干擾的影響；軟件方面，采用滑動平均算法和中位值平均算法消除噪聲，使呼吸信號更加平滑和穩(wěn)定。為了檢驗樣機(jī)的抗干擾性能，我們進(jìn)行了人體測試實驗，人體實驗證明該儀器能夠降低干擾對呼吸信號的影響，可以獲得較為平滑的呼吸波形，