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发布时间：2019年06月05号，星期三 快速评论
一、研究背景
睡眠是人类正常生理发育的需要，睡眠的质量直接影响着人类的身心健康。
现如今，人们的生活节奏越来越快，工作和生活所带来的竞争压力不断加剧，睡眠所引发的一系列亚健康状况也日趋严重。目前全球有27%的人口患有睡眠障碍性疾病，其中以睡眠呼吸暂停综合征(Sleep Apnea Syndrome,SAS)最为代表。
SAS作为一种常见的睡眠障碍性疾病，是当前严重威胁人类健康的多发病之一，其主要病理特征是整晚睡眠中反复出现10秒以上的呼吸停止现象。这种病理状态常常会造成机体缺氧，进而损害多种组织和器官。研究表明，SAS是诱发中风、高血压、冠心病、心律失常等疾病的重要因素，其重度患者甚至会出现“猝死”的情况。
早在上个世纪90年代，美国睡眠专家就开始呼吁“唤醒美国”,并大力宣传睡眠健康知识，增强民众的防范意识，日本也警告称“睡眠呼吸紊乱疾病将是21世纪的国民病”,而我国针对睡眠学的研究起步较晚，目前患病的诊治率还不足2‰。
SAS不但直接危害着患者的自身健康，还常常会因为患者的认知不足，而导致工伤、车祸等事故的发生。美国一学者对高速公路发生的严重事故进行了统计学分析，结果发现，超过8成的肇事司机患有SAS[11]
.瑞典研究人员也发现，SAS是导致交通事故的首要原因，患有该病的驾驶人肇事机率大约为正常人的6倍左右。
2002年，国内研究人员通过汽车驾驶模拟技术，对SAS患者和过量饮酒患者进行了模拟驾驶实验，实验结果显示：正常人醉酒后的驾驶技术仍要好于SAS的患者。目前，美国、加拿大等许多国家已经制定了相关法规，要求驾驶人员在获得驾照之前必须接受SAS的患病检查。
目前用于SAS诊断的设备主要为多导睡眠仪(Polysolnogram,PSG)，但该仪器检测费用昂贵，操作复杂，需要专业的医护人员连续实时的进行监控，同时还需要在患者身上佩戴多种传感器，严重影响患者的睡眠，会给患者带来诸多的约束和干扰，不宜为患者所接受。因此，研究与开发一种便携式的SAS检测装置是十分必要的，它不仅有利于SAS的早期发现与治疗，还能改善患者的健康状态，提高生活质量，易于在广大家庭中推广，具有很高的实用价值。
二、国内外研究现状
近年来，睡眠呼吸的研究热点主要集中在通过少量的生理信号，来实现SAS的检测，以减小PSG所带来的不便。为此，国内外相关领域的专家学者都投入到了SAS检测的研究之中，并为之做出了巨大的贡献。目前用于替代PSG的SAS筛查方法主要包含以下几种。
1.2.1口鼻气流检测法
SAS患者常常会因为呼吸道肌肉松弛塌陷而导致呼吸暂停或低通气的发生，其最直观的表现为口鼻处有无气体流出。因此，可通过监测SAS患者的口鼻气流来实现SAS的检测，其基本原理是通过温度传感器来感受患者口鼻部的温度变化，经过一系列放大滤波处理后即可直观的反映出患者呼吸暂停的发生情况。该方法因其操作简单、效果明显，常被应用于各类监护仪中作为一种辅助检测手段，但该方法在长期的睡眠监测中，会严重的干扰患者的睡眠质量，影响SAS的检测结果。
随着科学技术的发展，通过温度来实现SAS的检测又有了新的进展。
2012年，第四军医大学的焦腾等人发明了一种基于红外辐射检测的睡眠呼吸功能监测系统。他们利用平面阵红外非接触传感器来对准患者的面部，依据红外热成像技术来判断患者二氧化碳的呼出含量，进而给出患者的患病情况，从而实现了SAS的初步筛查，但该方法目前的准确性还有待提高。
1.2.2胸腹运动检测法
从生理学上讲，人体的呼吸运动主要表现为胸、腹两个部位的活动。因此可以通过监测患者的胸腹部运动情况来实现SAS的检测。常用的检测方法为胸部阻抗法和呼吸腰带法。当人体发生呼吸运动时，由于胸壁肌肉的张弛，其组织机体的电阻抗也会随之产生变化，胸部阻抗法就是基于这一原理，通过在受试者的胸壁两端加入恒流源，进而测量恒流源两端的电位变化，从而获得呼吸信号。呼吸腰带法的原理是通过将压电材料以腰带的形式置于测试者腹部，进而测量由腹部呼吸运动而产生的电荷变化，从而实现呼吸信号的测量。然而，上述两种方法由于容易受到患者翻身、挤压等额外因素的干扰，稳定性较差，不能单独用于SAS检测之中。
三、研究内容
本论文在吉林省科技发展计划项目“基于主成分神经网络的ECG-SAS自动检测模型研究”(20140101063JC)的基础之上，开发设计了一种基于脉搏与血氧信号的SAS检测装置。其主要研究内容包括环绕式脉搏血氧探头的设计、系统硬件电路的设计、脉搏信号的消噪处理与峰值点识别以及SAS特征参数提取。
第一章，绪论，主要介绍了SAS检测的研究背景及意义，国内外的研究现状，然后总结了多种SAS检测技术的特点，提出了开展基于脉搏与血氧信号的SAS检测装置研究与开发的研究意义。
第二章，基于脉搏与血氧信号的SAS检测原理，首先介绍了光电容积脉搏波的产生原理，并结合朗伯-比尔定律，阐述了血氧饱和度的测量原理及方法，以及实际测量中影响血氧饱和度测量结果的主要因素。
第三章，系统硬件设计与实现，首先针对睡眠监测的特点，设计开发了环绕式脉搏血氧探头，并依据脉搏血氧检测原理，对系统的硬件电路设计进行了详细的说明，包括电流电压转换电路、信号分离电路、放大滤波电路以及A/D采集电路等一系列外围电路的设计。
第四章，脉搏信号消噪处理与峰值点检测，介绍了影响脉搏信号质量的常见噪声干扰，并基于小波多分辨率原理对噪声信号进行了消除。在此基础上，利用二次样条小波模极大值算法，实现了脉搏波峰值点的有效识别。
第五章，实验设计与结果分析，首先通过对比实验，将自制环绕式血氧探头应用于迈瑞监护仪中，以检验自制环绕式血氧探头的有效性。然后将本文所设计装置与商用血氧仪进行血氧饱和度对比，并结合模拟呼吸暂停测试，来验证该装置检测结果的准确性与灵敏性。最后，通过研究SAS患者的患病特点以及常规HRV分析理念，结合课题组前期的研究基础，给出了SAS检测的特征参数。
第六章，总结与展望，总结全文工作内容，分析了目前工作中存在的不足，并对后续研究工作进行展望。
四、提纲
摘要
第1章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 口鼻气流检测法
1.2.2 胸腹运动检测法
1.2.3 鼾声检测法
1.2.4 脑电检测法
1.2.5 血氧饱和度检测法
1.2.6 心率变异性检测法
1.2.7 脉率变异性检测法
1.3 论文的主要研究内容及结构安排
第2章 脉搏与血氧信号的检测原理
2.1 光电容积脉搏波的产生原理
2.2 血氧饱和度的测量原理
2.3 影响血氧饱和度的因素
第3章 系统硬件设计与实现
3.1 环绕式脉搏血氧探头的设计
3.1.1 环绕式脉搏血氧探头的接口设计
3.1.2 环绕式脉搏血氧探头的结构设计
3.2 光源选择及驱动电路设计
3.3 信号调理电路设计
3.3.1 电流电压转换电路设计
3.3.2 前置放大电路设计
3.3.3 信号分离电路设计
3.3.4 交直流分离电路设计
3.4 主控单元设计
3.5 蓝牙通信模块应用
3.6 电源管理模块设计
第4章 脉搏信号消噪处理与峰值点检测
4.1 脉搏信号的特征及干扰类型
4.2 脉搏信号的消噪算法研究
4.2.1 小波变换理论
4.2.2 基于小波多分辨率分析的脉搏信号消噪算法
4.3 脉搏信号的峰值点检测
第5章 实验设计与结果分析
5.1 环绕式脉搏血氧探头的功能测试
5.2 血氧饱和度测试实验
5.2.1 血氧饱和度标定实验
5.2.2 血氧饱和度测量的准确性验证
5.2.3 血氧饱和度测量的灵敏性验证
5.3 特征参数提取
5.3.1 基于脉率变异性分析的特征参数提取
5.3.2 基于血氧饱和度分析的特征参数提取
第6章 总结与展望
6.1 主要工作内容总结
6.2 下一步计划及展望
参考文献
五、进度安排
20XX年11月01日-11月07日 论文选题、
20XX年11月08日-11月20日 初步收集毕业论文相关材料，填写《任务书》
20XX年11月26日-11月30日 进一步熟悉毕业论文资料，撰写开题报告
20XX年12月10日-12月19日 确定并上交开题报告
20XX年01月04日-02月15日 完成毕业论文初稿，上交指导老师
20XX年02月16日-02月20日 完成论文修改工作
20XX年02月21日-03月20日 定稿、打印、装订
20XX年03月21日-04月10日 论文答辩
六、参考文献
[1] Hea Ree Park, Eun Yeon Joo, Seung Bong Hong. Electrophysiological Characteristics ofObstructive Sleep Apnea Syndrome with Insomnia: Polysomnography and CardiopulmonaryCoupling Analysis[J].Sleep Med. 2015, 12(2)：53-58.
[2] T. Penzel, J. Mc Names, P. de Chazal et al. Systematic comparison of different algorithms forapnoea detection based on electrocardiogram recordings[J]. Medical and BiologicalEngineering and Computing 2002, 40: 402-407.
[3] Yaggi, H., Concato, J., Kernan, W., Lichtman, J., Obstructive sleep apnea as a risk factor forstroke and death[J]. N. Engl. J. Med. 2005, 353:2034–2041.
[4] C F P George. Driving and Automobile Crashes in Patients with Obstructive SleepApnea/Hypopnoea Syndrome[J]. Thorax 2004, 59(9)：804-807.
[5]孙建平，阻塞性睡眠呼吸暂停综合征对机体危害[J].临床荟萃，2012,27(8)：735-737.
[6]李建瑞，李瑞杰，睡眠呼吸暂停低通气综合征的危害与识别[J].中国医刊，2008,43(1)：61-65.
[7] BJ Selim, MR Junna, TI Morgenthaler. Central Sleep Apnea: The Complex Sleep ApneaSyndrome (Comp SAS)[J]. Sleep Medicine Clinics, 2014, 9(1)：37-47.
[8]李赛男，基于RBF神经网络的ECG-SAS自动检测方法研究[D].长春：吉林大学，2014.
[9]孟伟，基于脉搏波传导时间的便携式睡眠呼吸监测仪的研制[D].石家庄：河北科技大学，2010.
[10] Amer. Acad. Sleep Med.Task Force. Sleep-related breathing disorders in adults:
Recommendations for syndrome definition and measurement techniques in clinicalresearch[J]. Sleep 1999, 22(5)： 667-689.
[11]新 浪 网 , 专 家 提 醒 警 惕 睡 眠 呼 吸 暂 停 综 合 征[EB/OL].http://health.sina.com.cn/d/2013-03-19/091976378.shtml.
[12]互动百科网，睡眠呼吸暂停综合征[EB/OL]./睡眠呼吸暂停综合征。
[13]张开逊，睡眠呼吸暂停综合症--本世纪致命疾病[J].技术创新，2002(11)：38-39.
[14]叶志前，郑涛，裘利坚，睡眠监护技术的发展[J].国外医学生物医学工程分册，2003(6)：244-248.