利用腰帶式多參數(shù)生理信號監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行咳嗽檢測與辨識

裴曉娟，俞夢孫，成奇明，楊 軍

0 引言

咳嗽是人體最重要的呼吸防御反射之一，能夠有效清除氣道內(nèi)的異物及過多的分泌物[1]。非自主的咳嗽由完整的反射弧構(gòu)成：感覺神經(jīng)末梢的咳嗽感受器受到刺激后產(chǎn)生的神經(jīng)沖動經(jīng)迷走神經(jīng)、舌咽神經(jīng)和三叉神經(jīng)等傳到腦干咳嗽中樞，信號整合后經(jīng)喉下神經(jīng)、膈神經(jīng)和脊神經(jīng)分別傳到咽肌、聲門、膈肌、胸腹肌群，引起咳嗽動作[2-3]。少量咳嗽是人體的一種保護(hù)性反射動作，頻繁的、刺激性的咳嗽則會影響人們正常的活動與休息。當(dāng)咳嗽癥狀持續(xù)出現(xiàn)時，其頻率與強(qiáng)度等特征在一定程度上反映了呼吸系統(tǒng)疾病的類型與嚴(yán)重程度，這在呼吸疾病的臨床診斷中具有重要價值。

鑒于咳嗽的重要診斷價值，對咳嗽進(jìn)行自動監(jiān)測和統(tǒng)計是非常必要的。近年來，對咳嗽的研究成果主要有2個方面：（1）計算機(jī)自動分析算法的研究，集中于在含有背景噪聲的聲音信號中自動檢測咳嗽事件和咳嗽事件的自動分類[4-5]；（2）對咳嗽監(jiān)測儀的研究，目前的咳嗽監(jiān)測儀大多是記錄咳嗽聲音或同時記錄咳嗽聲音與肌電，采樣率高、數(shù)據(jù)量龐大，為長時間監(jiān)測增加了難度。腰帶式多參數(shù)生理信號監(jiān)測系統(tǒng)（簡稱“腰帶”）通過檢測受試者腹部的呼吸運(yùn)動，能夠同時得到加速度、呼吸波和心電信號，采樣率低、數(shù)據(jù)量小，便于分析處理。本文提出一種利用改進(jìn)的腰帶式多參數(shù)生理信號監(jiān)測系統(tǒng)，通過實時記錄加速度、呼吸波、振動和聲音信號來檢測咳嗽的方法，并針對后期信號回放處理設(shè)計了自動識別咳嗽事件的算法。……