7、呼吸参数的测量与分析

呼吸参数的测量与分析

1. 呼吸信号可靠性分析

呼吸信号的可靠性是衡量其质量的重要指标。通常，使用可靠性函数 $r_b(t)$ 来评估呼吸信号的可靠性，其最大值为 1，对应于纯正弦波信号。

以两位患者为例，一位患有高血压，另一位患有心房颤动。在 120 秒的观察时间内，高血压患者的可靠性函数平均值约为 $r_b(t) = 0.8$，但在 $t = 65$ 秒和 $t = 85$ 秒附近有两个区域可靠性较低；而心房颤动患者的可靠性函数平均值约为 $r_b(t) = 0.4$，这与该患者呼吸信号的不规则性相符。

2. 呼吸频率的估计方法

2.1 数据块处理原则

在估计呼吸频率时，采用基于块处理的方法。数据块长度应尽可能短，以避免长时间平均导致结果与瞬时频率差异过大。对于周期性信号的频率估计，数据块内的周期数应至少为 5 个且不超过 8 个。

对于成年人，呼吸频率范围通常在 17 bpm ≤ $f$ ≤ 23 bpm。当呼吸频率 $f = 17$ bpm 时，一个周期的长度为 $\Delta t = 3.52$ 秒；当 $f = 23$ bpm 时，长度为 $\Delta t = 6.61$ 秒。因此，长度为 $\Delta t = 20$ 秒的数据块分别可以容纳 5.7 或 7.7 个周期，满足周期数的要求。

数据块采用重叠方式，每秒计算一次新的估计值。将原始振动计信号的采样频率 $f_s = 480$ Hz 降低到 $f_s = 120$ Hz 后，数据块包含 $N = 20 \times 120 = 2400$ 个样本，重叠 2280 个样本。

2.2 四种估计方法 </