[发明专利]利用ECG信号检测睡眠呼吸暂停的测量方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于诊断目的的测量方法，尤其涉及一种利用ECG信号 检测睡眠呼吸暂停的测量方法，属于希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang Transform)技术领域。

背景技术：

睡眠呼吸暂停综合症(sleep apnea syndrome，SAS)是一种危险性的 常见病。近年来，随着生活水平的提高，SAS的发病率呈上升趋势。由于该 病均在睡眠时发病，因而常被患者忽视而不能被及时发现。目前，对SAS的 诊断，需要患者到医院利用多导生理记录仪对患者进行整夜的睡眠监测，这 不但对患者的睡眠产生影响，而且由于多导生理记录仪价格昂贵、操作复杂 而难以在临床推广使用。

心率变异(Heart Rate Variability，HRV)是指连续心跳R-R间期的变 化。临床研究证明，健康人正常呼吸时，连续心跳间期虽然也存在微小涨落， 但其波动呈现宽带、功率谱在较大的频率范围内近似按指数规律变化的。对 于SAS患者，在其睡眠呼吸暂停的发生和恢复期间，心跳间期明显出现周期 性的波动，这种波动的频率范围比较狭窄，一般位于0.01～0.04Hz之间。 这一特征是患者在正常呼吸时所没有的。由于心跳间期的波动幅度和波动频 率具有瞬时性、非线性、非平稳的特点，因此，传统的分析技术如傅立叶分 析、自回归分析方法完全失效。现有技术的检测方法已经不方便对睡眠呼吸 暂停进行监测，即使到医院利用多导生理记录仪对患者进行整夜的睡眠监 测，其效果也不理想。

发明内容：

本发明的目的，是为了克服现有多导生理记录仪存在价格高昂、操作复 杂的缺点，解决传统分析技术如傅立叶分析、自回归分析方法完全失效的问 题，提供一种利用ECG信号检测睡眠呼吸暂停的测量方法。

本发明的目的可以通过采取如下措施达到：

利用ECG信号检测睡眠呼吸暂停的测量方法，其特征在于：

利用便携式睡眠呼吸暂停检测记录分析仪对患者进行整夜的监测，记录 心电、口鼻气流、血氧饱和度信号，然后利用含有睡眠呼吸暂停的一段心电 信号进行如下步骤处理，

1)利用斜率阀值法进行QRS波检测，计算R-R间期时间序列，并利用 最小二乘法直线拟合对R-R间期时间序列进行局部检波得到心率变异信号 HRV；

2)把HRV随心跳次数的变化作为一种随机信号，选择连续的500～800 个(最佳为600个)数据点作为滑动窗口，对窗口内的HRV信号进行经验模 态分解EMD，将HRV信号分解为一组内在模态函数IMF；

3)对每个IMF进行Hilbert变换得到HH谱，既HRV信号的幅度和频率 的时间分布；

4)根据IMF的HH谱计算各个IMF分量的瞬时频率的平均值、瞬时幅度 的标准差、各IMF分量的能量与总能量的比值作为特征值，根据特征值的变 化检测出睡眠呼吸暂停的时间和次数。

本发明的目的还可以通过采取如下措施达到：

本发明的一种实施方式是：进行前述第1)步聚时，为了排除QRS波检 测过程中因R波漏检而引起的不正常的R-R间期，采用移动平均窗口滤波器 滤除这些脉冲噪声，其方法是，取连续的41个R-R间期数据，计算除第21 个数据点以外的其它40个数据的平均值，然后用第21个数据点与该局部平 均值进行比较，若该数据点大于局部平均值的20％或低于局部平均值的20％， 则将其移除；然后改变窗口位置，重复上述计算对所有数据点进行滤波处理。

本发明的一种实施方式是：在前述第1)步中利用最小二乘法直线拟合 进行局部检波得到心率变异信号HRV的方法是，取连续的80个数据点组成 滑动窗口，进行最小二乘法直线拟合，计算公式如下式：

S_i＝y_i-(ax_i+b)

其中Si为检波后的HRV信号，yi是心率信号，xi是时间数据，a、b 的计算公式如下：