基于可穿戴系统的呼吸模式参数量化分析研究

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作   者：

王佳晨;  梁洪;  王雅静;  王伟涛;  兰珂;  曹璐;  张政波;  李玉柱;  刘志文;  曹德森; 

作者机构：

中国人民解放军总医院医学工程保障中心;  北京理工大学信息与电子学院;  解放军总医院;  东南大学计算机科学与工程学院;  北京海思瑞格科技有限公司; 

关键词：

慢性阻塞性肺疾病;  信号质量;  呼吸模式;  可穿戴系统;  呼吸感应体积描记; 

期刊名称：

生物医学工程学杂志

基金项目：

基于穿戴式心肺生理参数的健康状态辨识方法探索

i s s n：

1001-5515

年卷期：

2021 年 005 期

页   码：

893-902

摘   要：

呼吸模式参数是指呼吸运动的特征模式参数,包括幅度、周期、胸腹贡献度、协调性等。呼吸模式参数的量化分析对于研究呼吸系统的生理病理变化和指导肺康复训练具有重要价值。本文给出了呼吸模式参数量化方法,包括潮气量、呼吸率、吸气时间、呼气时间、吸气时间分数、胸呼吸贡献比、胸腹相位差、峰值吸气气流等。本文引入呼吸信号质量指数来解决长时间记录的胸腹呼吸运动信号质量评价和量化分析问题,并提出了呼吸模式参数变异性的分析方法。在此基础上,使用穿戴式心肺生理参数监测系统采集了23名慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者与22名肺功能正常者的15分钟自主呼吸状态下的胸腹呼吸运动信号,对呼吸模式参数及其变异性进行了量化分析。结果表明,COPD患者和肺功能正常者在呼吸频率、吸气时间、呼气时间、胸腹相位差、峰值吸气气流这五项参数上的差异有统计学意义,COPD患者呼吸模式参数的变异性要大于肺功能正常者,部分患者出现明显的胸腹不同步现象。基于穿戴式心肺生理参数监测系统的呼吸模式参数量化分析有望为呼吸系统疾病的诊断评估提供新的辅助决策支持信息,为心肺疾病患者健康状态监测提供新的参数和指标。