[发明专利]呼吸信息检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，尤其涉及一种呼吸信息检测方法及系统。

背景技术

呼吸是人体重要的生理过程，对人体呼吸的监护检测也是现代医学监护技术的一个重要组成部分。呼吸事件，例如呼吸暂停、低通气、打鼾、气流受限等在临床上具有重要的意义。而呼吸强度和呼吸频率(简称呼吸率)是呼吸行为表现的两项重要生理参数，通过对呼吸强度和呼吸率的动态分析，可以获得许多隐藏在其背后的内在的生理信息。因此，通过探究呼吸信号的强度（瞬时强度和平均强度）和呼吸率（瞬时呼吸率和平均呼吸率）对指导临床具有一定的价值。目前对于呼吸信号的检测多为呼吸率，下面是国内外一些相关的研究和专利。

中国专利CN101843489A中提到了一种呼吸信号处理方法，其将信号变换到频率域内，然后对信号的能量包络进行峰值检测，通过筛选出合适的波峰并将其转为呼吸率，结合既往呼吸率的测定值来确定当前时刻的呼吸率。由于需要将采集信号分段进行傅立叶变换来提取呼吸率，因此该方法无法实时计算呼吸率，计算量过多，同时，该技术只能提取呼吸率一个参数。

中国专利CN101087559A中提到了从呼吸信号中检测和区别呼吸模式的方法，具体是将采集信号分成相等间隔的单元，统计分析表征信号事件的单元（时元），得到主要特征和次要特征等，对次要特征采用一定的算法进行模式分组，进而实现区别呼吸模式的其他模式，例如呼吸暂停等。

中国专利CN103169449A中主要涉及一种在强噪声环境下（例如超宽带雷达应用于地质灾害废墟下生命搜救等）识别呼吸信号的方法，其中提到一种呼吸信号检测方法和装置，该专利采用呼吸信号的谐波结构确定滤波参数，进行滤波处理，从而确定是否存在呼吸信号，当呼吸信息存在时，该方法还包括后续的呼吸率计算和目标距离估算模块。但是，该专利提出的技术也只涉及呼吸率一个参数。

可以知道的是，对于目前的呼吸检测设备，主要检测的是呼吸频率，而很少涉及呼吸强度。而呼吸频率和呼吸强度本身包含有丰富的生理意义，特别是对于睡眠呼吸暂停等疾病，是重要的生理检测参数之一。目前现有技术对于呼吸信号的长时监测，多局限于呼吸频率信号，常用的方法是时域上的波形法，即通过一定的阈值来判断有效的波峰和波谷，并根据一段时间内波形的幅度平均值大小来进行呼吸窒息判断。但是呼吸信号是低频信号，极易受到运动或其他信号的干扰，因此采用波形法来检测呼吸信号的抗干扰能力还不够强。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可以解决现有技术存在的上述问题的呼吸信息检测方法及系统。

一种呼吸信号处理方法，其包括如下步骤：

S101、对呼吸信号进行预处理，实现信号频带选择，获得限定带宽信号；

S103、对所述限定带宽信号进行Teager能量算子变换，获得所述呼吸信号的瞬时幅值和瞬时频率；

S105、对所述瞬时幅值和所述瞬时频率分别进行时域和频率变换，获得瞬时呼吸强度和瞬时呼吸率；

S107、对所述瞬时呼吸强度和所述瞬时呼吸率分别进行滤波处理，得到平均呼吸强度和平均呼吸率。

本发明一实施例中，步骤S101之前，还包括使用呼吸信号传感器采集所述呼吸信号。

本发明一实施例中，所述呼吸信号传感器为压电传感器、多模光纤及光栅传感器、热电阻传感器或红外传感器。

本发明一实施例中，步骤S101中，所述预处理为数字带通滤波处理。

本发明一实施例中，所述数字带通滤波处理采用通带范围在0.1～1.2Hz的3阶以上Butterworth带通滤波器。

本发明一实施例中，步骤S107中，所述滤波处理为低通滤波处理，其采用平均滤波技术或者等效的无限冲激响应低通滤波器。

本发明一实施例中，步骤S107中，所述滤波处理采用中值均滤波技术或者加权中值滤波技术。

本发明另外提供一种呼吸信号处理系统，其包括：

采集呼吸信号的呼吸信号传感器；及

对所述呼吸信号进行带通滤波、Teager能量算子变换及呼吸参数序列低通滤波处理，获得平均呼吸率和平均呼吸强度的信号处理单元。

本发明一实施例中，所述信号处理单元对所述呼吸信号进行带通滤波处理，获得限定带宽信号；所述信号处理单元对所述限定带宽信号进行Teager能量算子变换，获得所述呼吸信号的瞬时幅值和瞬时频率；所述信号处理单元对所述瞬时幅值和所述瞬时频率分别进行时域和频率变换，获得瞬时呼吸强度和瞬时呼吸率；所述信号处理单元对所述瞬时呼吸强度和所述瞬时呼吸率分别进行滤波处理，得到平均呼吸强度和平均呼吸率。