一种非接触式的睡眠分期和睡眠呼吸障碍检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种非接触式的睡眠分期和睡眠呼吸障碍检测方法，具体涉及一种非接触式的基于呼吸率和呼吸幅度和心率变异性监控的睡眠分期和睡眠呼吸障碍检测方法。
【背景技术】
[0002]长久以来人们一直认为，睡眠是机体消除疲劳所需要的一种完全休息的过程。可是给人们和动物测定的脑电活动发现在睡眠阶段的脑活动并非处于静止状态，而是表现出一系列主动调节的周期性变化，此时机体的各种生理功能，如感觉功能，运动功能和自主神经功能也随着睡眠深度的变化在不同程度上进行着规律的活动。国际上通用的方法是根据睡眠过程中脑电表现，眼球运动情况和肌肉张力的变化将睡眠分为两种不同的时相，即非眼球快速运动睡眠(NREM)和眼球快速运动睡眠(REM)。
[0003]非眼球快速运动睡眠(NREM):其特点是从夜间入睡开始，随着睡眠加深而进展的。在这个阶段中，人的呼吸变浅、变慢而均匀，心率变慢、血压下降，全身肌肉松弛(仍然能够保持一定姿势)，无明显的眼球运动。在这个阶段中，还可以分4期，第I期为入睡期，第2期为浅睡期，第3期为中度睡眠期，第4期为深度睡眠期。
[0004]眼球快速运动睡眠(REM):进入睡眠约90分钟后，人体进入快动眼，其特征是眼球快速转动。在这个阶段，人体的感觉功能进一步减退，肌肉也更加松弛，肌腱反射消失。这时的血压较慢动眼睡眠时升高，呼吸稍快且不规则，体温、心率也有所升高。这个阶段，体内各种代谢功能都显著增加，以保证大脑组织蛋白的合成和消耗物质的补充，使神经系统正常发育，并为第二天的活动积蓄能量。研究认为，NREM睡眠主要是大脑皮层的休息，而在REM睡眠中主要是全身性的休息。
[0005]睡眠呼吸暂停综合症是严重危害身体健康的常见疾病。主要发病人群是40岁以上的中年男性和60岁以上的老年人。睡眠呼吸暂停综合症的表现症状为，在每天7小时的睡眠周期内发生呼吸暂停或呼吸低通气事件超过30次，或者在每小时内发生这两种呼吸障碍事件超过5次。呼吸暂停事件是指在睡眠状态下，连续10秒内无气流从呼吸道通过。呼吸低通气事件是指在睡眠状态下，呼吸气流的流量或者胸腹部位呼吸运动的幅度小于正常值的50%。
[0006]目前医学常用的方法是采用测试胸带测试呼吸率，呼吸导管测试吸气量，配合心电图、脑电图、肌电以及耳氧饱和度测量的方法来综合诊断。传统测试和诊断方法需要同时用到多种测试仪器，在某些场合使用很不方便，初期测试的患者也很不习惯，反而影响到测试结果，另外这种方法也不太方便用于多次多天的长时监控。
【发明内容】
[0007]针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种非接触式的睡眠分期和睡眠呼吸障碍检测方法，这种系统方法发射的无线信号，功率非常低，在20mw以内，对人体无害。因为是非接触式测量，所以使用方便，也便于长时间动态的监控和测试。
[0008]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:一种非接触式的睡眠分期和睡眠呼吸障碍检测方法，其检测步骤为:1、测试时，被测人躺在床上，无线收发机的天线布置在被测人周围，接收天线和发送天线对准人体；2、无线收发机将接收到的信号通过数字信号处理、模式识别，最后进行障碍时间的记录和上报。
[0009]所述的无线收发机的发送天线是一种定制的超宽带天线，发送的信号是宽度小于15ns的窄脉冲，脉冲宽度越窄，信号的频谱越宽，这种含有超宽带脉冲的无线电波在直射到人体胸部时，人体胸腹部会对无线电波进行反射，反射的回波会随着时间变化，带有胸腹部呼吸运动和心跳带来的周期性机械波信息。接收天线也是一种超宽带天线。在接收天线会收到的回波，经过处理，输入到数字信号处理模块。数字信号处理模块主要通过弱信号数字信号处理方法复原出呼吸波信号，体动信号和心脏搏动信号。然后这些信号输入到模式识另IJ，模式识别模块首先经过体征提取，然后和预先训练的模板进行模式识别，就可以动态地检测出睡眠分期和睡眠呼吸障碍事件发生的开始时间，结束时间和持续时间。模式识别的结果通过结果记录和上报软件上报给上级设备。
[0010]所述的无线收发机采用中心频率从4G到10.5G左右的超宽带电磁波直射到人体的胸腹部躯干时，人体的皮肤，体内骨骼和内脏的脂肪，根据其自身的发射介质特性，会对电磁波进行一定程度的反射。通过无线接收机在短距离内收到的反射电磁波，我们称为回波。短时脉冲的时间宽度在纳秒级别时，发射波和回波都是一个带宽很宽的频域信号，具有良好的时间分辨率。
[0011]无线发射机采用中心频率从IG到10.5G左右的超宽带电磁波直射到人体的胸腹部躯干时，人体的皮肤，体内骨骼和内脏的脂肪，根据其自身的介质特性，会对电磁波进行一定程度的反射。通过无线接收机在短距离内收到的反射电磁波，我们称为回波。短时脉冲的时间宽度在纳秒级别时，发射波和回波都是一个带宽很宽的频域信号，具有良好的空间分辨率。
[0012]系统有效检测的距离为0.5m到10m，无线信号中心频率IG到10G，窄脉冲宽度小于 15ns。
[0013]本发明通过专用定制的发射天线，发射一种在20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或带宽大于中心频率25%的超宽带无线脉冲信号，直射到被测试人的胸腹呼吸部位，人体呼吸和心跳的周期性机械运动对这种波反射回来形成回波信号，再通过专用定制的宽带接收天线，接收到这种回波信号，对回波信号，通过弱信号的数字信号处理提取方法，提取出呼吸波和体动信号以及心脏搏动信号，然后提取特征，再经过包含有训练信息数据模板的模式识别方法，动态地检测出睡眠分期以及睡眠呼吸暂停和睡眠呼吸低通气两种睡眠呼吸障碍事件，并报告出发生的开始时间，结束时间和延续时间。
[0014]本发明的有益效果:这种系统方法发射的无线信号，功率非常低，在20mw以内，对人体无害。因为是非接触式测量，所以使用方便，也便于长时间动态的监控和测试。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明；
图1为本发明的系统框图； 图2为本发明的模式识别框图。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0018]参照图1-2，本【具体实施方式】采用以下技术方案:一种