使用血氧饱和度信号辨别潮式呼吸模式的制作方法_2

文档序号:8437657阅读:来源:国知局
件特征的方法。该方法还可包括计算例如通过傅里叶分析 或利用小波变换得到的光谱特征。
[0023] CSR的另一个特征,即饱和延迟,可用于提供一种方法,该方法用于计算与呼吸同 步的去饱和再饱和延迟的延迟量,作为CSR的另一个指示。
[0024] 该技术还可包括一种方法,该方法用于训练执行以辨别CSR的分类器的处理器, 并用于产生指示CSR存在的、血氧饱和度数据的每个时元片段的概率值。
[0025] 在该技术的一些实施例中,计算机通过一个或多个编程的处理器进行检测潮式呼 吸的发生。所述处理器的方法可包括获取代表测定的血气信号的血气数据。该方法还可包 括从所述血气数据中确定变化的血气饱和度的一个或多个连续周期的持续时间。该方法 还包括检测潮式呼吸的发生,通过比较确定的持续时间与由潮式呼吸饱和度的变化与阻塞 性睡眠呼吸暂停饱和度的变化的不同得到的阈值来进行。在一些实施例中,所述变化的饱 和度的一个或多个连续周期可以是再饱和周期,所述测定的血气信号可以是血氧饱和度信 号。在另一些实施例中,所述确定的持续时间可以是平均周期长度,并且当所述平均周期长 度超过阈值时,所述检测指示发生。在一些实施例中,所述阈值包括判别函数。检测所述发 生可选择地包括确定从所述阈值的距离,并将该距离与进一步的阈值进行比较。该方法还 可选择地包括在所述血气数据的去饱和和再饱和周期的预定频率范围中确定峰的存在,并 将该确定的存在与所述判别函数进行比较。
[0026] 本技术的实施例还可包括用于检测潮式呼吸发生的装置。该装置可包括用于代表 测定的血气信号的血气数据的存储器。该装置还可包括与所述存储器连接的处理器。所述 存储器可构造为(a)用来从所述血气数据中确定变化的血气饱和度的一个或多个连续周 期的持续时间(b)用来检测潮式呼吸的发生,通过比较确定的持续时间与由潮式呼吸饱和 度的变化与阻塞性睡眠呼吸暂停饱和度的变化的不同得到的阈值来进行。在所述装置的一 些实施例中,当所述测定的血气信号可以是血氧饱和度信号时(可通过血氧定量计测定), 所述变化的饱和度的一个或多个连续周期可以是再饱和周期。在一些实施例中,所述确定 的持续时间可以是平均周期长度,并且当所述平均周期长度超过阈值时,所述检测指示发 生,该阈值可选择的为判别函数。在处理器中,装置还可构造为通过进一步确定从所述判别 参数的距离,并将该距离与进一步的阈值比较从而检测所述发生。在其他实施例中,所述处 理器还可构造为确定在所述血气数据的去饱和和再饱和周期的预定频率范围中的峰的存 在,并将该确定的存在与所述判别函数进行比较。
[0027] 考虑下面说明书、摘要和权利要求中所包含的信息,本技术的其他特征将很明显。
【附图说明】
[0028] 在下面附图中,通过举例而非限制的方式说明本技术,图中相同的附图标记代表 相似的部件: 图1为患者在半小时(1800秒)的持续时间内血氧饱和度信号的振幅和一阶差分的 图; 图2展示了在CSR中的所述平均饱和度持续时间,作为以秒测定的时间的函数; 图3展示了在OSA中的所述平均饱和度持续时间,作为以秒测定的时间的函数; 图4展示了CSR的光谱特征,其中所述光谱特征为所述饱和度的傅里叶变换的最大值 和平均值的区别; 图5展示了OSA的光谱特征,其中所述光谱特征为所述饱和度的傅里叶变换的最大值 和平均值的区别; 图6展示了典型CSR时元的氧饱和度; 图7展示了作为傅里叶等效频谱函数的CSR的小波全谱; 图8展示了计算的氧饱和度延迟、通气和通气延迟,作为时间秒的函数; 图9描述了判别界线及其与训练数据集分布的关系; 图10和11描述了判别界线以及该判别界线与验证数据集分布的关系; 图12为方法步骤的流程图例子,涉及对数据分布的修改或对CSR血氧饱和度时元的分 类; 图13示意地展示了使用本技术分类器作为计算机辅助诊断工具,为了CSR证据检查患 者; 图14展示了在不同患者基础上的接收者操作特征; 图15进一步解释了本技术一些实施例中的CSR检测和/或训练系统的部件。
【具体实施方式】
[0029] 本技术的实施例可包括:系统、装置、分类器、和/或方法。此处结合附图特别是图 1-13和15,描述实施例。
[0030]CSR是一种周期性的呼吸,人们相信是由于中枢神经系统控制通气的不稳定引起 的。CSR患者呼吸的特点是呼吸容量的消长变化,在呼吸暂停/呼吸不足和呼吸过度之间重 复发作。在压缩时间刻度鼻流信号的记录显示了与调幅(AM)波相似的模式。
[0031] 在潮式呼吸或CSR周期中,可从作为肺功能直接测试的鼻流信号看出的呼吸容量 的消长变化模式在其他心肺参数上,如血氧饱和度水平也表现出周期性改变。例如,在持续 的呼吸暂停期,由于心肺系统的动力学,血氧饱和度可能降低。氧饱和度的测试使用的脉搏 血氧饱和度,显示了周期性的去饱和和再饱和,这模拟了CSR引起的通气的上升和下降。
[0032] 在CSR中的血氧饱和度水平的周期模式与连续发生的阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA) 事件序列模式不同。潮式呼吸模式的病理生理机制与二氧化碳的动脉局部压力水平 (PaCO2)有关。低的?&0)2可能阻碍患者的中枢驱动对碳酸过少做出呼吸反应,这通常引发 浅呼吸,随后如果驱动低于呼吸暂停阈值,部分或全部撤回呼吸,造成中枢性睡眠呼吸暂停 (CSA)。在呼吸暂停周期之后,随后PaCCVlf会上升,这可能导致超通气反应。因此,PaCO2 可能下降,这样该周期通常重复进行。
[0033] 对通气的这种振荡反应可能产生呼吸容量的消长变化,并使血氧饱和度水平逐渐 发生摆动。血氧饱和度水平的上升和下降被延迟,但是经常与换气过量或换气不足同时发 生。在中枢呼吸驱动中的潜在的振荡与心肺的相互作用共同导致正在记录的血氧饱和度的 振荡,这CSR中具有的独特规律。该光谱特征目的是在所述血氧饱和度信号中获得规律性 模式,作为CSR的标志。
[0034] 有证据表明心脏功能损害是造成CSA的危险因子。据报道在充血性心力衰 竭(CHF)人 口中,CSA的患病率为 30 % 至 50 %(Javaherietal.,Circulation. 1998 ; 97:2154-2159.;Sinetal.,AmJRespirCritCareMed1999,-160:1101-1106.)。人们 也支持,高的PaCO2的呼吸暂停阈值易于导致CSA和CSR。
[0035] 在PSG研宄中,单纯的潮式呼吸周期是以连续发生的CSA事件序列表现的。CSA 的发展构成的单纯的潮式呼吸起因并非是高碳酸血,通常周期长度为60秒(Eckertet al.,Chest, 2007 ; 131:595-607)。它是区别于其他形式的CSA,如先天性CSA或由于应用慢 性疼痛药物引起的麻醉诱导CSA。这些形式的CSA通常具有更短的周期长度。用于训练所 述分类器的血氧饱和度记录的选择排除了在预划线过程临床专家评估和检查的数据。这保 证了仅仅感兴趣的特定形式的CSA用于训练所述分类器。
[0036]CSRversusOSA: CSR与OSA: 潮式呼吸(CSR)为周期性呼吸形式,通常通过肺功能的直接测试检查出,例如鼻流记 录或气道流量记录。由于心脏和肺系统的连接,也可通过血氧饱和度信号将CSR确定为去 饱和和再饱和的交替周期。因此,血氧饱和度信号可提供用于分析潮式呼吸的信息来源。这 种方式的优点可包括使用血氧定量计以非侵入性的方式测量血氧饱和度水平,这是对患者 健康状况的非常重要的决定因素。血氧饱和度记录可提供CSR发生的证据,或者也可由血 氧饱和度信号表现的其他呼吸异常,如阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)情况。优选在训练所述 分类器时就考虑到这点,以辨别CSR和0SA。
[0037]OSA通常可能由于上呼吸道的塌陷而引起。在OSA事件中,如从PSG研宄中连续的 呼吸努力看出的,呼吸并未撤回。在OSA事件之后的初始呼吸通常为深呼吸并具有大的呼 吸容量,经常伴随氧饱和度水平的急速上升。因而相信在连续发生的OSA事件序列中,氧饱 和度水平的急速再饱和为OSA发生的标志。
[0038] OSA事件的发生于上呼吸道的力学状态和解剖学密切相关。咽头的倒下会引起 0SA,这通常以循环的方式发生,但是不像CSR,这不是周期性的呼吸形式。从在先的OSA事 件的开始至下一个的OSA事件的开始时间长度的变化往往比CSR的周期长度短。在OSA记 录的血氧饱和度中可发现更多的去饱和和
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