[发明专利]从呼吸信号中检测和区别呼吸模式的方法

说明书

本申请是申请日为2005年12月21日、申请号为200580044321.0、发明名称为“从呼吸信号中检测和区别呼吸模式的方法”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年11月23日提交的美国临时专利申请60/638,169的优先权。

技术领域

本发明涉及用于下面应用的方法，算法和诊断装置：检测睡眠呼吸紊乱模式，和区别例如阻塞性睡眠呼吸暂停，中枢性睡眠呼吸暂停和Cheyne-Stokes呼吸以及混合型睡眠呼吸暂停这些不同疾病状态的模式。

背景技术

呼吸紊乱

睡眠呼吸紊乱(SDB)包括一组紊乱，其中，在睡眠过程中呼吸模式或通气质量异常。阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)，是最常见的这样的紊乱(可能影响4-5％的成年人)，其特征在于上气道的反复闭合或者塌陷以及呼吸部分或者完全减少。该阻塞通常是由上气道肌肉作用以清除阻塞时暂时唤醒患者而解除的。在阻塞和觉醒的反复循环过程中，OSA患者将会一直不断地“努力”呼吸，换言之，对于呼吸周期来说，没有中枢或者脑介导的呼吸中断。

相反地，在中枢性睡眠呼吸暂停(CSA)中，存在着源自于脑和控制中枢的呼吸中断。Cheyne-Stokes呼吸(CSB)是一种较为常见的CSA形式。它是由患者呼吸控制器的异常极限周期(limit cycle)的不稳定性所引起的，在极限周期中存在通气增强和减弱(waxing and waning ventilation)的节律性交替周期。心衰患者(心脏泵血功能不足的病征)通常患有CSA，特别是随着病情恶化或者治疗已经不能够有效地补偿心脏功能时。Cheyne-Stokes呼吸在心衰患者中表现为潮气量周期性的变化。该周期包括过度呼吸后伴随的呼吸暂停和低通气(hypopnoea)，其特征通常(但并不是总是)在于也被称为“悉尼海港大桥(Sydney Harbor Bridge)”形的驼背形态。CS呼吸的确切原因尚不完全清楚。然而，特征性的增强和减弱的周期很容易使人想到在具有失调增益或失稳反馈环延迟的调节欠佳的控制系统中的极限周期。

各种类型的睡眠呼吸紊乱都是不期望的，因为它破坏了睡眠体系(不同类型睡眠的模式和比例)进而导致白天嗜睡。通气的反复停止或者通气量的减少引起血氧水平的(有时显著地)下降。这些和其它并发症很可能是造成目前确定的心血管疾病后遗症的原因。

OSA的治疗方案是首先由Sullivan[Sullivan CE等.Reversal of obstructive sleep apnea by continuous positive airway pressure applied through the nare

根据多重信号的诊断

SDB和睡眠呼吸暂停诊断的黄金标准是多导睡眠图(PSG)：住在睡眠实验室中整夜测量并记录大量生理学信号。简要地说，PSG信号集合通常包括一个或多个指示呼吸参数的信号，所述呼吸参数例如患者呼吸气流速率(用于计算通气量以及检测呼吸暂停和低通气)，复合(multiple)脑电图(EEG)，眼动图(EOG)和肌电图(EMG)信号(用于确定患者的睡眠状态和体位以及检测睡眠中的觉醒)，呼吸努力信号(或者是胸腔和腹腔膨胀带或者是食道压力测量导管)，打鼾幅度，以及氧饱和度。诊断SDB的另外一种方法是多种波动描记器(PG)，其在患者睡觉期间记录的参数减少。这些参数包括：鼻/口气流速率，打鼾幅度，氧饱和度，呼吸努力(胸和腹)以及体位。

在PSG和PG中，记录呼吸努力信号，使得能够从CSA或Cheyne-Stokes呼吸中区别出OSA事件。(也有可能是第三类呼吸事件——混合型呼吸暂停——其中，该事件因呼吸驱动的中枢介导缺乏而开始，因气道阻塞和随后的觉醒而结束)。在不参考至少气流信号和呼吸努力的量度的情况下，没有经验的观察者不可能可靠地确定呼吸暂停的类型。然而，经过培训的有经验的观察者(专家)经常能轻易地检测出事件(呼吸暂停/低通气)运行中的模式，从而能够可靠地确定潜在的疾病类型。这个对于具有通气增强和减弱模式特征的Cheyne-Stokes呼吸尤其正确。

简单的记录设备