基于呼吸音多元特征参数优化的睡眠呼吸状态分析研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61901393
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0124.生物电子学与生物信息处理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In recent years, the incidence of sleep-related breathing disorders has been trending younger. Although the requirement of individual health management increases, the sleep-related breathing disorders can not get timely intervention limited by the lacking cognition of long-term accumulation effect of chronic diseases, the high cost and complex operation of clinical testing (polysomnography, PSG) and so on. So the sleep-related breathing disorders will effect the spirit condition and life quality of human being seriously. It will lead to kinds of cardiac-cerebral vascular diseases and the traffic accident, threatening people’s life and endangering public safety. Therefore, the project will design a portable sleep breathing sound acquisition system with higher cost performance. The multivariate features are extracted based on collected breathing sound signal and statistical optimization is applied to process the features. Then a new comprehensive identification index is proposed to identify various sleep breathing states. The efficiency of new index for analyzing sleep-related breathing disorders is confirmed by taking the apnea-hypopnea index (AHI) from PSG as an reference. The correlation between the new index and changes of breathing ventilation states is researched as well. Finally, the ratio of normal and abnormal breathing states and other parameters will be used to evaluate the sleep quality and spirit states. The project aims to provide a reliable theoretical evaluation system for developing the follow-up family personalized sleep intervention, popularize popular science knowledge to increase the awareness of sleep and mental health, and to promote the development of healthy society.
近年来,睡眠呼吸障碍人群呈年轻化趋势。虽然人们对自身健康管理需求日益增长,但由于对慢性病长期积累效应严重性认识不足,且受到临床检测手段(PSG)费用高且需要专业医师指导等客观限制,睡眠呼吸障碍未能得到及时干预和管理。这越来越严重影响人们精神状态和生活质量,引发多种心脑血管疾病,威胁生命健康,导致交通事故频发,危害公众安全。因此,本项目拟设计高性价比的便携式睡眠呼吸音采集系统;提取呼吸音多元特征参数并进行统计优化;提出综合判别新指标以识别各种睡眠呼吸状态;以临床金指标PSG得到的低通气指数AHI为参照,确认新指标分析睡眠呼吸障碍的有效性及其与呼吸换气状态变化的关联性;最终应用正常、异常呼吸状态比例等参数,评价睡眠质量并研究其与精神状态的关系。本项目旨在为后续深入开展家庭个性化睡眠干预提供可靠的理论评价体系,为提升睡眠及精神健康认知度进行科普宣传,为实现社会大健康的发展目标助力。

结项摘要

本项目以睡眠健康为关注点,以睡眠相关疾病检测和日常睡眠健康管理的社会需求为研究背景,以呼吸音信号为主要研究对象,结合睡眠相关生理信号对鼾症、睡眠呼吸暂停综合症进行深入分析,在智能有效地评价睡眠质量的同时对睡眠呼吸相关疾病进行风险管理。.项目针对长程睡眠健康管理的需求,设计并完善了睡眠呼吸音信号采集系统,该系统对市售的蓝牙耳机进行性能改造,通过智能手机或平板电脑便携、无侵入地采集和储存呼吸音信号,并上传数据至后台进行分析。.项目采用数字信号处理技术,从时域、频域、时频域、能量、高维度等多角度提取睡眠呼吸音的多元特征参数。从音频信号这一简单但信息量丰富的生理信号入手,对睡眠呼吸中气体交换状态进行关联性讨论,优化并提出有效特征组对鼾音、低通气、呼吸暂停等不同呼吸状态进行有效识别。与血氧饱和度、心率参数、体动频率等相关临床判定指标进行对比、参考及联合分析,实现测试者睡眠健康质量评估,预警睡眠呼吸相关疾病,并对确诊病情发展情况进行监测。.本项目完成计划的研究内容,发表相关论文9篇,其中SCI收录4篇。获得国家发明专利授权1项,实用新型专利授权3项。培养研究生6人,本科生10余人。.本项目成果为基于呼吸音信号的睡眠健康分析研究提供了可靠的理论研究参考,也为健康中国发展进程中的家庭健康监护研究方向提供了开阔的实验思路。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(4)
肥心病心音时频杂波特征提取识别算法研究
  • DOI:
    10.13382/j.jemi.b1902773
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电子测量与仪器学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小兰;房玉;刘栋博;王维博;王海滨
  • 通讯作者:
    王海滨
MonitoringofSleepBreathingStatesBasedonAudioSensorUtilizingMel-ScaleFeaturesinHomeHealthcare
利用家庭医疗保健中的梅尔等级功能,基于音频传感器监测睡眠呼吸状态
  • DOI:
    10.1016/j.rssm.2018.09.001
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Journal of Healthcare Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Fang;Dongbo Liu;Zhongwei Jiang;Haibin Wang
  • 通讯作者:
    Haibin Wang
基于EMD自适应重构的心音信号特征筛选及分类
  • DOI:
    10.16289/j.cnki.1002-0837.2020.06.009
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    航天医学与医学工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王彬蓉;王维博;周超;房玉;郑永康
  • 通讯作者:
    郑永康
Heart-Lung Sound Separation by Nonnegative Matrix Factorization and Deep Learning
通过非负矩阵分解和深度学习进行心肺声音分离
  • DOI:
    10.2139/ssrn.4017034
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Biomedical Signal Processing and Control
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Weibo Wang;Wang Shubo;Qin Dimei;Fang Yu;Zhen Yong Kang
  • 通讯作者:
    Zhen Yong Kang
Intelligent Rate-Dependent Hysteresis Control Compensator Design With Bouc-Wen Model Based on RMSO for Piezoelectric Actuator
基于 RMSO 的压电执行器 Bouc-Wen 模型的智能速率相关磁滞控制补偿器设计
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2984645
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu Dongbo;Fang Yu;Wang Haibin
  • 通讯作者:
    Wang Haibin

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其他文献

基于SSH框架的临床心音管理诊断系统设计与实现
  • DOI:
    10.16652/j.issn.1004-373x.2016.21.035
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    现代电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵逍;房玉;王海滨;甘凤萍;秦国瑾
  • 通讯作者:
    秦国瑾
一种先天性心脏病杂音分割及分析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    北京生物医学工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    房玉;江钟伟;王海滨
  • 通讯作者:
    王海滨
基于小波变换的呼吸音降噪新方法研究
  • DOI:
    10.16652/j.issn.1004-373x.2016.03.005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    现代电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦国瑾;吴昭萍;王馨平;房玉;王海滨;甘凤萍
  • 通讯作者:
    甘凤萍
基于STDP规则的脉冲神经网络研究
  • DOI:
    10.19678/j.issn.1000-3428.0055311
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    计算机工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    庄祖江;房玉;雷建超;刘栋博;王海滨
  • 通讯作者:
    王海滨
基于PSoC4的可视化心音采集系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    电子技术应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    游菡萏;房玉;王海滨;刘雪敬;甘凤萍
  • 通讯作者:
    甘凤萍

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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