阻抗式呼吸檢測(cè)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性研究.pdf

1、呼吸是維持人體生命活動(dòng)所必須的最基本的生理活動(dòng)之一，通過(guò)呼吸，人體不斷地從外界環(huán)境攝取O2，以氧化體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)將氧化過(guò)程中產(chǎn)生的CO2排出體外，以免CO2過(guò)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(guò)程，對(duì)人體呼吸的監(jiān)護(hù)檢測(cè)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。
　　 隨著人民生活水平的提高和對(duì)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(shí)時(shí)、動(dòng)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(lái)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(lái)困難。因此，開(kāi)發(fā)一種便攜式的呼吸監(jiān)護(hù)儀器成為一種趨勢(shì)。現(xiàn)代監(jiān)護(hù)技術(shù)要求連續(xù)監(jiān)測(cè)各種生理參數(shù)，做到無(wú)創(chuàng)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定，盡可能減少不適感，無(wú)過(guò)敏反映，這其中需要解決的問(wèn)題很多?，F(xiàn)階段要實(shí)現(xiàn)用便攜式呼吸監(jiān)護(hù)設(shè)備實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)呼吸各個(gè)參數(shù)是非常困難的。呼吸頻率是呼吸行為的一項(xiàng)重要參數(shù)，通

3、過(guò)對(duì)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(duì)它的檢測(cè)也較易實(shí)現(xiàn)，所以現(xiàn)有的呼吸監(jiān)護(hù)設(shè)備主要監(jiān)測(cè)的就是呼吸頻率。
　　 目前，呼吸設(shè)備中最常用的呼吸檢測(cè)方法是生物組抗法，它具有無(wú)創(chuàng)、安全、簡(jiǎn)單、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)；但是由于呼吸信號(hào)是低頻信號(hào)，容易受心動(dòng)、血流、運(yùn)動(dòng)干擾等干擾的影響，其中身體運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)偽差的影響尤為顯著，影響呼吸頻率的計(jì)算。多年以來(lái)國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都在探討消除呼吸檢測(cè)中的干擾特別是運(yùn)動(dòng)干擾的方法，但

4、是一直都沒(méi)有解決，本文針對(duì)此問(wèn)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(dòng)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(cè)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(cè)，針對(duì)傳統(tǒng)的二電極法和四電極法的缺點(diǎn)，對(duì)如何降低呼吸檢測(cè)中的干擾進(jìn)行了一些探索性研究。根據(jù)呼吸信號(hào)具有周期性的特點(diǎn)，而干擾信號(hào)則具有隨機(jī)性，提出了時(shí)域?yàn)V波和空域?yàn)V波相結(jié)合來(lái)降低干擾的新方法。在空間上增加電極，通過(guò)多路呼吸信號(hào)疊加來(lái)降

5、低心動(dòng)、血流、運(yùn)動(dòng)干擾的影響，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電極放在胸部不同位置時(shí)所獲得的波形的區(qū)別，以此為基礎(chǔ)對(duì)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(hào)(四個(gè)電極)進(jìn)行空域和時(shí)域?yàn)V波；(4)兩路呼吸信號(hào)(八個(gè)電極)進(jìn)行空域和時(shí)域?yàn)V波；(5)三路呼吸信號(hào)(六個(gè)電極)進(jìn)行空域和時(shí)域?yàn)V波；(6)四路呼吸信號(hào)(八個(gè)電極)進(jìn)行空域和時(shí)域?yàn)V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(hào)八個(gè)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(jì)。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(hào)的解調(diào)效果；采用了對(duì)呼吸信號(hào)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(dòng)平均算法和中位值平均算法消除噪聲，使呼吸信號(hào)更加平滑和穩(wěn)定。為了檢驗(yàn)樣機(jī)的抗干擾性能，我們進(jìn)行了人體測(cè)試實(shí)驗(yàn)，人體實(shí)驗(yàn)證明該儀器能夠降低干擾對(duì)呼吸信號(hào)的影響，可以獲得較為平滑的呼吸波形，