CN102138796A - 基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，包括：用于录取患者的睡眠声音的录音器、根据所述睡眠声音进行智能分析的处理器；所述录音器的音频信号输出端与所述处理器的语音接口相连接；所述处理器包括声音采集模块、数据存储模块、数据读取模块、数据分析模块和报告模块；所述数据分析模块对声音数据进行计算处理，获得鼾声响度、鼾声频率、鼾声指数、呼吸暂停时间、低通气时间和睡眠呼吸紊乱指数；所述报告模块判断数值是否符合睡眠呼吸暂停综合症的标准，并根据所述数值判断上气道阻塞部位，输出判断结果。本睡眠监测阻塞定位仪能够检测睡眠呼吸紊乱程度、上气道阻塞部位，对患者无拘束，且操作简单。

Description

基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪。

背景技术

打鼾是睡眠呼吸暂停低通气综合征（Sleep Apnea Hypopnea Syndrome，SAHS）的一个主要临床表现，它不仅影响睡眠，导致打鼾者白天嗜睡、疲惫，而且还有可能与某些呼吸系统疾病、心血管疾病的发生有关。

多导睡眠图（Polysomnogram，PSG）又称睡眠脑电图，是诊断睡眠呼吸暂停低通气综合征的金标准，它通过脑电图、眼动图和肌电图记录睡眠，并对睡眠进行分析，同时对病人的呼吸、肢体运动和血压进行监测。PSG的问世对睡眠的研究具有决定意义。虽然基于PSG的睡眠呼吸检测技术能够准确地检测到呼吸的异常现象，但是由于这种检测手段需要患者佩戴面罩、胸腹带及较多电极，对患者有较大的生理、心理负荷，容易产生“首夜效应”影响睡眠监测的结果；而且，仪器操作复杂，检测费用昂贵。

基于SAHS的实验室诊断标准主要为睡眠呼吸紊乱指数和最低血氧饱和度等指标，为了适应睡眠呼吸监测的特点，应尽可能减少附着于人体的电极或传感器数量。纵观目前睡眠呼吸监测技术的研究，其主要沿两个方向发展：其一是以减少电极、传感器为目的，对现有系统中采集的原始信号进行数据挖掘，从单一传感器中提取多项生理监测指标；其二是无粘连或无电极、传感器的监测方式，不需在人体附着任何导联，在不干扰患者睡眠的前提下进行监测。睡眠床垫、脉搏血氧监测等睡眠监测在临床广泛应用。但是睡眠床垫价格贵，脉搏测定值会受到皮肤的厚度、色泽（如黄疸、黑皮肤等）、微循环容量是否存在休克的影响，需结合临床来分析测定值的意义。

鼾声分析是SAHS诊断中一个新兴的研究领域，它通过对鼾声频谱的分析，确定鼾声主要频率的解剖起源。SNAP是由SNAP实验室推出的一种鼾声分析的新型睡眠监测设备，它根据鼾声的频率将其分为5种类型，将频率< 180 Hz的鼾声确定为软腭起源，并以这种软腭起源的鼾声在所有鼾声类型中所占的百分比来确定鼾声是否为软腭起源。由于此项技术方便、无创，可弥补标准PSG检查的不足，适合于SAHS的筛查及术后效果的客观评估，使许多由于种种原因不能行PSG检查的患者有了新的选择。但该设备仅能对软腭平面阻塞初步判断，对整个上气道，尤其是多平面阻塞无法判断。

目前国内外尚无基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪。

发明内容

本发明实施例提出一种基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，能够检测睡眠呼吸紊乱程度、上气道阻塞部位，对患者无拘束，且操作简单。

本发明实施例提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，包括：用于录取患者的睡眠声音的录音器、根据所述睡眠声音进行智能分析的处理器；所述录音器的音频信号输出端与所述处理器的语音接口相连接；所述处理器包括声音采集模块、数据存储模块、数据读取模块、数据分析模块和报告模块；

所述声音采集模块与所述数据存储模块相连接；所述声音采集模块按照设定的采样频率对所述睡眠声音进行采样，将声音数据存入所述数据存储模块；

所述数据读取模块分别与所述数据存储模块、数据分析模块相连接；所述数据读取模块从所述数据存储模块中读取声音数据，并将所述声音数据传送至所述数据分析模块；

所述数据分析模块对所述声音数据进行计算处理，获得鼾声响度、鼾声频率、鼾声指数、呼吸暂停时间、低通气时间和睡眠呼吸紊乱指数；

所述报告模块与所述数据分析模块相连接；所述报告模块判断所述数据分析模块获取的数值是否符合睡眠呼吸暂停综合症的标准，并根据所述数值判断上气道阻塞部位和睡眠呼吸紊乱程度，输出判断结果。

本发明实施例提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，采用录音器录取患者的睡眠声音，通过分析睡眠声音获得鼾声响度、鼾声频率、鼾声指数、呼吸暂停时间、低通气时间和睡眠呼吸紊乱指数明确气流停止时间，以此判断是否符合睡眠呼吸暂停综合症，并检测睡眠呼吸紊乱程度和上气道阻塞部位。本睡眠监测阻塞定位仪不需借助电极来监测患者，对患者无拘束，不会造成患者的生理、心理负担；并且操作简单，可在患者家中使用。并且，无需食道测压、纤维喉镜、CT等有创检查，就能同步检测上气道阻塞部位。

附图说明

图1是本发明提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪的第二实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪的第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪的第一实施例的结构示意图。

本实施例提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪包括：用于录取患者的睡眠声音的录音器1、根据睡眠声音进行智能分析的处理器2；录音器1的音频信号输出端与处理器2的语音接口相连接。

优选的，录音器1为数字录音笔；录音笔悬吊于床体的枕部上方。

如图1所示，处理器2包括声音采集模块21、数据存储模块22、数据读取模块23、数据分析模块24和报告模块25；具体如下：

声音采集模块21与数据存储模块22相连接；声音采集模块21按照设定的采样频率对睡眠声音进行采样，将声音数据存入数据存储模块22；

数据读取模块23分别与数据存储模块22、数据分析模块24相连接；数据读取模块23从数据存储模块22中读取声音数据，并将声音数据传送至数据分析模块24；

数据分析模块24对声音数据进行计算处理，获得鼾声响度、鼾声频率、鼾声指数、呼吸暂停时间、低通气时间和睡眠呼吸紊乱指数；

报告模块25与数据分析模块24相连接；报告模块25判断数据分析模块24获取的数值是否符合睡眠呼吸暂停综合症的标准，并根据所述数值判断上气道阻塞部位和睡眠呼吸紊乱程度，输出判断结果。

参见图2，是本发明提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪的第二实施例的结构示意图。

更为具体的，如图2所示，声音采集模块21包括采样频率为20kHz的数据采集卡200；数据采集卡200按照20kHz的采样频率对睡眠声音进行采样，获得时长为10秒的声音数据。

数据存储模块22包括第一缓冲器201、第二缓冲器202和存储器203；处理器2还包括数据处理模块26。第一缓冲器201、第二缓冲器202分别与数据采集卡200相连接；数据采集卡200将声音数据依次存入第一缓冲区201、第二缓冲区202；当第一缓冲器201存满数据后，数据采集卡200继续将声音数据存入第二缓冲器202，同时向数据处理模块26发送第一缓冲器满的消息；当第二缓冲器202存满数据后，声音采集卡200将声音数据存入第一缓冲器201，同时向数据处理模块26发送第二缓冲器满的消息；

数据处理模块26分别与数据采集卡200、第一缓冲器201、第二缓冲器202、存储器203相连接；当数据处理模块26接收到第一缓冲器满的消息时，将第一缓冲器201的数据保存到存储器203中；当数据处理模块26接收到第二缓冲器满的消息时，将第二缓冲器202的数据保存到存储器203中。

其中，第一缓冲器201、第二缓冲器202是能够存放时长为0.25秒的声音数据的数据缓存器。可选的，处理器2还包括显示模块27；显示模块27与数据处理模块26相连接，实时显示声音数据。

本实施例采用双缓冲区数据采集技术，当数据处理模块26接收到缓冲器满的消息后，对声音数据进行存盘、显示等工作。实现了采样信号的实时显示，以便于对采样信号的质量进行监控。

参见图3，是本发明提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪的第三实施例的结构示意图。本实施例提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，还包括患者信息输入模块3和同步视频监测装置4。

其中，患者信息输入模块3与处理器2相连接；患者信息输入模块3向处理器2输入患者信息，包括患者姓名、年龄、性别、职业、通讯地址、电话、病史等信息。同步视频监测装置4通过有线或无线方式与处理器2相连接，同步视频监测装置4能够实时监测患者的鼾声、呼吸状态。

本发明实施例提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，通过录音器录取患者的睡眠声音，通过分析睡眠声音判断患者的症状是否符合睡眠呼吸暂停综合症，并检测睡眠呼吸紊乱程度和上气道阻塞部位。下面对鼾声监测及分析方法进行详细描述：

鼾声监测于晚间在安静环境中进行，患者睡前不使用任何镇静催眠药物，在自然状态下入睡。在患者仰卧时，使录音器垂直悬吊于患者头部之上，位于患者口鼻之间，监测时间为7小时。

录音器将监测到的睡眠声音传入处理器，处理器按照20kHz的采样频率对睡眠声音进行采样，将时长为10秒的声音数据保存到存储器。具体实施时，处理器采用双半缓冲区数据采集技术，设定半缓冲区（即第一缓冲器、第二缓冲器）可存放时长为0.25秒的声音数据。当向数据采集卡设置采样参数后，激活数据采样过程，则数据采集卡自动完成采样并将数据依次存入第一缓冲器、第二缓冲器；当第一缓冲器存满数据后，数据采集卡发出“缓冲器满”的消息，同时继续将数据存入第二缓冲器；当第二缓冲器存满数据后，数据采集卡发出“缓冲器满”的消息，同时继续将数据存入第一缓冲器。数据处理模块在接收到“缓冲器满”的消息后，对声音数据进行实时存盘、显示。

数据读取模块从存储器中读取声音数据，并将声音数据传送至数据分析模块进行分析处理。数据分析模块可采用DSSF3.Full.System.v5.0.2 crack （声音分析软件）、LMS.SYSNOISE_v5.5.（噪声分析软件）、Sono.Scope.v2.8 （强劲的频谱分析仪）等软件对患者的睡眠声音进行分析处理，获取鼾声响度、鼾声持续时间、 鼾声间隔时间、呼吸暂停时间、低通气时间、鼾声频率、睡眠呼吸紊乱指数和鼾声指数，具体如下：

（1）鼾声响度

鼾声响度用最大声压级、 最小声压级、 峰值等参数来评价，最大声压级相当于在取样时间内10%的时间超过的噪声级，它不受呼吸暂停时间及次数的影响，同时还根据不同评价量的需要设定最大值的时间窗，能较好地反映起伏噪声的响度。最小声压级相当于在取样时间内90%的时间超过的噪声级，等效于噪声的背景值，如果背景噪声过大，在评价鼾声响度时要进行必要的校正。峰值是反映信号幅值的参数，可表示观察时间内鼾声的最大值。在对鼾声响度进行评价时，主要选用最大声压级。

（2）鼾声持续时间、鼾声间隔时间

鼾声持续时间能反映气道阻塞的程度和呼吸肌活动状况，根据鼾声间隔时间可推算出观察时间内鼾声发生的频率。同时，也可以从测量记录图中算出鼾声间隔期中最低声压级的时间，它代表了呼吸阻断的时间。因为呼吸暂停时患者无呼吸声，这段时间的声压级为背景噪声。

（3）呼吸暂停时间

“呼吸暂停”是鼾声间隔期中最低声压级的时间>10s。

（4）低通气时间

“低通气”是指为声音幅值减少至基线幅值的25%以下，持续时间>10s，并满足下列任一条件：基线不是由鼾声产生；幅值的减少是幅值周期性下降和上升的一部分；在此过程中呼吸率及幅值明显下降。

（5）鼾声频率

将频率<180Hz的鼾声确定为软腭起源，并以这种软腭起源的鼾声在所有鼾声类型中所占的百分比来确定鼾声是否为软腭起源。

（6）睡眠呼吸紊乱指数

“睡眠呼吸紊乱指数”是指每小时呼吸暂停和低通气次数。

（7）鼾声指数

“鼾声指数”是指每小时打鼾次数。

打鼾是睡眠呼吸暂停低通气综合征主要症状，鼾声不规则，高低不等，往往是鼾声-气流停止-喘气-鼾声交替出现，因此通过鼾声分析可明确气流停止时间、次数记录每小时发生呼吸紊乱的次数，以此来计算呼吸紊乱指数。鼻音、咽音、喉音的声学特点不同，气道阻塞部位也是鼾声发生的部位，睡眠呼吸暂停低通气综合征阻塞部位主要位于鼻腔、咽腔、喉腔。

本发明实施例提供的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，通过对患者的睡眠声音进行分析，获取鼾声响度、鼾声持续时间、 鼾声间隔时间、呼吸暂停时间、低通气时间、鼾声频率、睡眠呼吸紊乱指数和鼾声指数，以此判断是否符合睡眠呼吸暂停综合症，并检测睡眠呼吸紊乱程度和上气道阻塞部位。

本睡眠监测阻塞定位仪不需借助电极来监测患者，对患者无拘束，不会造成患者的生理、心理负担；并且操作简单，可在患者家中使用。并且，无需食道测压、纤维喉镜、CT等有创检查，就能同步检测上气道阻塞部位。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，其特征在于，包括：用于录取患者的睡眠声音的录音器、根据所述睡眠声音进行智能分析的处理器；所述录音器的音频信号输出端与所述处理器的语音接口相连接；所述处理器包括声音采集模块、数据存储模块、数据读取模块、数据分析模块和报告模块；

所述声音采集模块与所述数据存储模块相连接；所述声音采集模块按照设定的采样频率对所述睡眠声音进行采样，将声音数据存入所述数据存储模块；

所述数据读取模块分别与所述数据存储模块、数据分析模块相连接；所述数据读取模块从所述数据存储模块中读取声音数据，并将所述声音数据传送至所述数据分析模块；

所述数据分析模块对所述声音数据进行计算处理，获得鼾声响度、鼾声频率、鼾声指数、呼吸暂停时间、低通气时间和睡眠呼吸紊乱指数；

所述报告模块与所述数据分析模块相连接；所述报告模块判断所述数据分析模块获取的数值是否符合睡眠呼吸暂停综合症的标准，并根据所述数值判断上气道阻塞部位和睡眠呼吸紊乱程度，输出判断结果。

2.如权利要求1所述的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，其特征在于，所述声音采集模块包括采样频率为20kHz的数据采集卡；所述数据采集卡按照20kHz的采样频率对睡眠声音进行采样，获得时长为10秒的声音数据。

3.如权利要求2所述的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，其特征在于，所述数据存储模块包括：第一缓冲器、第二缓冲器和存储器；所述处理器还包括数据处理模块；

所述第一缓冲器、第二缓冲器分别与所述数据采集卡相连接；所述数据采集卡将声音数据依次存入第一缓冲区、第二缓冲区；当所述第一缓冲器存满数据后，所述数据采集卡继续将声音数据存入第二缓冲器，同时向所述数据处理模块发送第一缓冲器满的消息；当所述第二缓冲器存满数据后，所述数据采集卡将声音数据存入第一缓冲器，同时向所述数据处理模块发送第二缓冲器满的消息；

所述数据处理模块分别与所述数据采集卡、第一缓冲器、第二缓冲器、存储器相连接；当所述数据处理模块接收到第一缓冲器满的消息时，将第一缓冲器的数据保存到所述存储器中；当所述数据处理模块接收到第二缓冲器满的消息时，将第二缓冲器的数据保存到所述存储器中。

4.如权利要求3所述的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，其特征在于，所述第一缓冲器、第二缓冲器是能够存放时长为0.25秒的声音数据的数据缓存器。

5.如权利要求4所述的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，其特征在于，所述处理器还包括显示模块；所述显示模块与所述数据处理模块相连接，实时显示声音数据。

6.如权利要求1～5任一项所述的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，其特征在于，所述录音器为数字录音笔；所述录音笔悬吊于床体的枕部上方。

7.如权利要求6所述的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，其特征在于，还包括患者信息输入模块；所述患者信息输入模块与所述处理器相连接。

8.如权利要求7所述的基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪，其特征在于，所述基于鼾声分析的睡眠监测阻塞定位仪还包括同步视频监测装置；所述同步视频监测装置通过有线或无线方式与所述处理器相连接。

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