CN107997764A - 一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测和治疗的系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于睡眠呼吸暂停综合症的监测系统，包括阻抗信号采集贴片、口鼻压力信号采集模块、信号处理模块及显示模块，同时本发明还提供了一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的系统及其方法，该系统包括阻抗信号采集模块、口鼻呼吸采集模块、信号处理模块、显示模块以及刺激模块。

Description

一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测和治疗的系统及其方法
技术领域
本发明涉及医疗监测领域，尤其涉及一种监测、治疗睡眠呼吸暂停综合症的系统及其方法。
背景技术
睡眠呼吸暂停综合症近年来成为医疗领域的研究热点，依据《美国睡眠医学会(AASM)判读标准》，睡眠呼吸暂停事件可分为阻塞型呼吸暂停、中枢型呼吸暂停和混合型呼吸暂停；当呼吸暂停事件发生时，整个气流缺失期间存在持续或增强的吸气努力，则认为是阻塞型呼吸暂停；若整个呼吸气流缺失期间不存在吸气努力，则认为是中枢型呼吸暂停；若呼吸暂停起始部分没有吸气努力但事件后半部分吸气努力恢复，则认为是混合型呼吸暂停。
在临床测试中，通常通过食管压力监测或胸腹运动监测来探测吸气努力。食管压力监测的灵敏度和准确度比胸腹运动监测的要高，但其需要特殊设备和专门技能，所以仅少数睡眠中心将其列为常规检查。
睡眠呼吸暂停发生时，如果测试者存在吸气努力，那么人体胸腹部会有向两侧扩张和收缩的动作，此时分别贴在胸腹部两侧边缘位置的两个电极片之间的距离，也会随之发生改变。在呼吸暂停发生时，由于胸腹部没有或极少气体进出，所以此时阻抗值的变化主要是由电极间的距离变化导致，即：电极间距离增大时，测得的阻抗值变大，反之，测得的阻抗值变小。因此，通过测试胸腹阻抗信号可有效反映吸气努力。
目前，多导睡眠监测(PSG)是临床上诊断睡眠呼吸暂停综合症的金标准，大多数PSG测试时还是通过胸腹运动的监测来判断是否有吸气努力发生，在整夜的睡眠中PSG能同时监测人体的多路生理信号并能计算出较多的监测结果参数。但在实际应用中，多导睡眠监测设备体积大、便携性差、系统复杂、操作繁琐，测试者需要在医护人员的协助下才能完成测试；测试者在测试过程中佩戴舒适性差，且医院环境极大地影响患者的睡眠质量；此外，该测试费用昂贵。
现有的便携式睡眠呼吸监测设备通常集成多个传感器于一体，例如心电监测模块、鼻气流监测模块、加速度传感器、血氧监测模块、胸腹阻抗测试模块等。这种便携式设备为了全面监测睡眠相关生理参数的目的而忽略了过多的测试模块会造成人体佩戴不适外，还无形中增加了设备成本。
发明内容
本发明提供一种用于睡眠呼吸暂停综合症的监测系统，其目的是监测睡眠过程中呼吸暂停事件的发生并对呼吸暂停事件进行种类分型，该系统包括信号采集模块、信号处理模块及显示模块，信号处理模块分别与信号采集模块和显示存储模块通信连接，其中信号采集模块包括阻抗信号采集贴片和口鼻压力信号采集模块；对呼吸气流的监测不仅针对鼻气流进行采集，也对口呼吸气流进行采集，且选用压力传感器可保证对呼吸监测的准确性。阻抗信号采集贴片测得的原始胸腹阻抗信号，由于存在基线漂移、接触阻抗、心电伪迹、电磁杂波等干扰因素，所以需要对其进行信号处理后，才能从中检测出吸气努力产生的阻抗信号波动。信号处理模块对阻抗信号及口鼻压力信号进行分析处理判断是否发生呼吸暂停事件并对呼吸暂停事件的类型进行识别并将结果发送至显示模块。
本发明的另一目的是提供一种治疗睡眠呼吸暂停综合症的系统，该系统除了包括阻抗信号采集模块、口鼻呼吸采集模块、信号处理模块和显示模块外，还包括与信号处理模块通信连接的刺激模块及体位采集模块，其中体位采集模块为加速度传感器，刺激模块可以是震动模块、电刺激模块、扬声器等，当信号处理模块判断出呼吸暂停事件发生时，信号处理模块发出信号启动刺激模块，刺激模块可随时间变化而加大刺激强度。刺激模块可针对不同类型的呼吸暂停事件做出对应的刺激，上述设备中的刺激模块可产生第一刺激行为和第二刺激行为，其中第一刺激性为针对阻塞型呼吸暂停事件，第二刺激行为针对中枢型及混合型呼吸暂停事件。在一种实施例中，第一刺激行为的强度低于第二刺激行为，具体地，例如刺激模块为震动模块时，二者震动频率不同；又如刺激模块为扬声器时，二者音调或响度不同；再如刺激模块为电刺激电极时，二者电流强度不同。在另一种实施例中，刺激模块包括第一刺激组件和第二刺激组件，其中第一刺激组件作用于咽喉部，第一刺激行为促使使用者产生吞咽动作，打开呼吸通道；第二刺激组件作用于人体敏感部位如耳后，第二刺激行为刺激使用者神经系统，使控制呼吸的神经系统恢复工作。当口鼻呼吸模块采集到正常呼吸信号时或加速度传感器监测到体位变化时，信号处理模块发出信号停止刺激模块运行。
本发明的又一目的是提供一种用于监测和治疗睡眠呼吸暂停综合症的方法，所述方法包括：根据阻抗信号和呼吸信号识别睡眠呼吸暂停类别；根据其呼吸暂停种类产生对应刺激行为；根据呼吸暂停持续时间改变刺激强度；根据呼吸信号或体位信号停止刺激行为。
采用本发明提供的系统或方法，使用简单，佩戴舒适，患者完全可以在家使用；同时系统结构简单，免去了不必要的信号采集模块，成本低，但依然对睡眠呼吸暂停的监测全面，同时采用不同刺激对不同类型呼吸暂停事件，刺激行为有针对性，能有效预防和减少呼吸暂停事件再次发生。
附图说明
附图1为一种用于监测和治疗睡眠呼吸暂停综合症的系统示意图；
附图2为第二种用于监测和治疗睡眠呼吸暂停综合症的系统示意图；
附图3为第三种用于监测和治疗睡眠呼吸暂停综合症的系统示意图；
附图4为附图3所示系统的佩戴示意图；
附图5为一种用于监测和治疗睡眠呼吸暂停综合症的方法。
具体实施方式
实施例一
图1是本发明一种用于监测和治疗睡眠呼吸暂停综合症的系统示意图，系统100包括信号采模块10、信号处理模块20、及显示模块31，其中信号采集模块10包括阻抗信号采集贴片11和口鼻压力采集模块12。阻抗信号采集贴片11贴于人体胸部及腹部，用于采集胸腹部的呼吸运动信号，采用电极片进行阻抗信号采集使用方便，不影响使用者的正常睡眠，避免采用传统胸腹带带来的压迫感，同时也避免了因测试者对胸腹带松紧的调节不当对测试结果准确度产生的影响。口鼻压力采集模块12选用口鼻气流管及压力传感器配合进行口鼻呼吸信号的采集可消除采用热敏电阻传感器进行呼吸监测易受温度变化影响的缺点。信号处理模块20对胸腹运动信号及呼吸信号进行分析处理，判断是否发生呼吸暂停事件，更进一步地，对发生的呼吸暂停事件类型进行识别并发送命令至显示模块31。具体地，信号处理模块20根据口鼻压力信号判定呼吸暂停事件是否发生，并通过胸腹阻抗信号来对呼吸暂停事件的类型进行识别：如果胸腹阻抗信号检测到因为吸气努力产生的幅度波动，则认为此次呼吸暂停事件为阻塞型呼吸暂停；如果胸腹阻抗信号没有检测到因为吸气努力产生的幅度波动，则认为此次呼吸暂停事件为中枢型呼吸暂停；如果胸腹阻抗信号只有部分时间检测到因为吸气努力产生的幅度波动，则认为此次呼吸暂停事件为混合型呼吸暂停。在一些具体实施方式中，显示模块31为一指示灯，当系统100正常工作并未监测到呼吸暂停事件时，指示灯为绿色并保持常亮状态；当阻抗信号采集贴片脱落时，指示灯为红色并保持常亮状态；当监测到阻塞型睡眠呼吸暂停事件时，指示灯闪烁且呈红色；当监测到中枢型睡眠呼吸暂停事件时，指示灯闪烁且为黄色；当监测到混合型睡眠呼吸暂停事件时，指示灯闪烁且为蓝色。通过指示灯的不同颜色及状态有利于监护人员的实时观察。本实施例结构简单、成本低，仅通过两路信号采集通道便完成对睡眠呼吸暂停事件的识别及分型，且佩戴舒适。
实施例二
图二为本发明的又一系统示意图，系统200包括信号采模块10、信号处理模块20、及显示模块31，其中信号采集模块10包括阻抗信号采集模块13和口鼻呼吸采集模块14，还包括用于刺激使用者的刺激模块32及体位检测模块15，其中体位检测模,15通常使用加速度传感器来监测使用者的睡眠体位并将体位信号发送至信号处理模块20。刺激模块32优选为震动模块，该震动模块具有多种震动模式，由信号处理模块20进行震动模式的控制，包括低频率段和高频率段。信号处理模块20按照不同类型的呼吸暂停事件发送不同命令至刺激模块32，刺激模块32开启相应的震动模式。具体地，刺激模块32以震动贴片形式贴附在人体敏感部位，但为了不影响胸腹阻抗的测试，不能过于靠近阻抗采集贴片11，刺激模块32的第一震动模式为震动频率范围在0.1～10hz的低频率震动，其主要是在不唤醒使用者的情况下使其作出体位变化的反应从而打开阻塞的气道；第二震动模式为震动频率范围在10～100hz的高频率震动，其主要目的是刺激使用者神经系统，恢复呼吸。当监测到阻塞型呼吸暂停事件时，信号处理模块20向刺激模块32发出启动第一震动模式的命令；当监测到中枢型或混合型呼吸暂停事件时，信号处理模块20向刺激模块32发出启动第二震动模式的命令。特别地，信号处理模块20包括一单片机，该单片机具有计时功能，在同一种震动模式中，震动频率随呼吸暂停的持续时间的增加而升高，例如，第一震动模式开启后，刺激模块32以初始频率f0运行，当呼吸暂停持续时间达到t1时，刺激模块32以频率f1运行，当呼吸暂停持续时间达到t2秒时，刺激模块32以频率f2运行，当呼吸暂停时间达到t3秒时，刺激模块32以频率f3运行，其中t1<t2<t3,f0<f1<f2<f3；同理，第二震动模式中也以类似模式运行。刺激模块32分段提高震动频率的方式可有效地唤醒使用者或促使使用者做出改变体位的反应。针对中枢型及混合型呼吸暂停，当口鼻压力采集模块12采集的信号恢复正常时，信号处理模块20发送停止命令至刺激模块32。针对阻塞型呼吸暂停事件，当信号处理模块20发送启动命令至刺激模块32时，信号处理模块20同时发送信号至加速度传感器开启体位监测，用以监测使用者的睡眠体位；当加速度传感器监测到体位变化并发送至信号处理模块20，信号处理模块20发送停止命令至刺激模块32及加速度传感器。在一种特殊情况下，在一次阻塞型呼吸暂停事件结束后即当信号处理模块20重新监测到正常的口鼻压力信号时，信号处理模块20发送命令给刺激模块32使其回复到初始震动频率；只有当加速度传感器监测到体位变动并发送至信号处理模块20，信号处理模块20发送停止运行的命令至刺激模块32以及加速度传感器。本实施方式对比一旦呼吸暂停事件结束刺激手段就停止的好处在于，使阻塞型呼吸暂停综合症患者必须改变睡眠体位，预防短时间内呼吸暂停事件的再次发生。本实施例中刺激手段以及刺激手段的强度变化仅为一种示例，任何与本实施例中举例类似的手段均视为本发明的保护范围。
实施例三
附图3为与实施例二相似的一种系统300的示意图，附图4为本实施例系统300的佩戴示意图。阻抗信号采集模块13为贴于胸腹的两个电极片；信号处理模块20及体位采集模块15位于一主机40内，该主机上还设有显示模块31；口鼻呼吸采集模块14包括口鼻气流管和位于主机40接口处的压力传感器。
刺激模块32包括刺激组件33和刺激组件34，其中刺激组件33为震动贴片或刺激电极或其他类似的一种，作用于人体咽喉部，其在运行时能促使使用者产生吞咽动作进而打开呼吸气道；刺激组件34能产生与刺激组件33同种或不同种类型的感官刺激，例如，当刺激组件33为震动贴片时，刺激组件34可以是震动贴片也可以是刺激电极或是音频发生装置。优选地，刺激组件34佩戴于人体敏感部位如耳后，其作用在于刺激神经系统，从而使使用者恢复呼吸。当发生阻塞型呼吸暂停事件时，信号处理模块20发送启动命令至刺激组件33；当发生中枢型或混合型呼吸暂停事件时，信号处理模块20发送启动命令至刺激组件34。刺激组件33及刺激组件34可采取与实施例二中类似的分段增强手段运行及停止。
本实施例中信号采集模块10及刺激模块32均以有线方式与主机40相连，若为了进一步提高舒适性，信号采集模块10及刺激模块32可优选无线方式完成与主机40的通信。
实施例四
附图5为本发明提供的一种监测和治疗睡眠呼吸暂停综合症的方法，包括如下步骤：
第一步：采集胸腹阻抗信号及口鼻压力信号。
第二步：分析处理采集的胸腹阻抗信号及口鼻压力信号得到胸腹运动信号及呼吸信号，判断是否发生呼吸暂停事件并识别类型。
第三步：判断结果为阻塞型呼吸暂停事件，启动第一刺激行为；
或，判断结果为中枢型及混合型呼吸暂停事件，启动第二刺激行为并开始监测体位。
第一刺激行为与第二刺激行为的区别可以是同种刺激行为但刺激强度不同，例如，二者均为震动刺激，但第一刺激行为的震动频率小于第二刺激行为的震动频率。
第一刺激行为与第二刺激行为的区别还可以是作用位置不同，例如，第一刺激行为作用于使用者咽喉部或使用者胸部以上其他部位，第二刺激行为作用于使用者耳后或其他敏感部位。
特别地，第一刺激行为和第二刺激行为的区别还可以是刺激方式的种类不同，例如，第一刺激行为为震动刺激，第二刺激行为为声音刺激。
在具体实施中，在同一呼吸暂停事件内，刺激行为强度可随呼吸暂停持续时间逐渐增强。
第四步：针对中枢型及混合型呼吸暂停事件，监测到正常口鼻压力信号时停止刺激行为；
或，针对阻塞型呼吸暂停事件，监测到体位变化后停止刺激行为，包括当重新采集到正常的口鼻压力信号后适当减小刺激行为的强度，直到监测到体位变化时停止刺激行为。
上述实施例仅描述和呈现本发明，本发明不限于上述公开实施例的范围，任何涵盖在权利要求范围内的或等效的修改都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种用于睡眠呼吸暂停综合症的监测系统，包括阻抗信号采集贴片、口鼻压力信号采集模块、信号处理模块及显示模块，其中所述阻抗信号采集贴片、口鼻压力信号采集模块及显示模块分别与所述信号处理模块通信连接。
2.一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的系统，包括阻抗信号采集模块、口鼻呼吸采集模块、信号处理模块、体位监测模块、显示模块以及刺激模块，所述阻抗信号采集模块、口鼻呼吸采集模块、体位监测模块、显示模块及刺激模块分别与所述信号处理模块通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的系统，其特征在于，所述刺激模块可产生强度不同的第一刺激行为和第二刺激行为。
4.根据权利要求3所述的一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的系统，其特征在于，所述刺激模块为震动模块，所述第一刺激行为与第二刺激行为震动频率范围不同。
5.根据权利要求2所述的一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的系统，其特征在于，所述刺激模块包括第一刺激组件和第二刺激组件。
6.根据权利要求5所述的一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的系统，其特征在于，所述第一刺激组件与第二刺激组件作用位置不同。
7.根据权利要求6所述的一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的系统，其特征在于，所述第一刺激组件作用于咽喉部，所述第二刺激组件作用于耳后部位。
8.一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的方法，所述方法包括：根据阻抗信号和呼吸信号识别睡眠呼吸暂停类别；根据其呼吸暂停类别产生第一刺激行为或第二刺激行为；根据呼吸暂停持续时间增强刺激行为的刺激强度；根据呼吸信号或体位信号停止刺激行为。
9.根据权利要求8所述的一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的方法，其特征在于，所述第一刺激行为与所述第二刺激行为均为震动行为，所述第一刺激行为与所述第二刺激行为的震动频率范围不同。
10.根据权利要求8所述的一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测及治疗的方法，其特征在于，所述第一刺激行为与第二刺激行为作用位置不同。
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慈书平 等: "《睡眠与睡眠疾病》", 31 December 2005, pages: 572 *

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CN110037702A (zh) * 2019-04-22 2019-07-23 江苏人先医疗科技有限公司 一种呼吸监测方法及装置

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