呼吸頻率對(duì)人體生理信號(hào)影響

1、 呼吸頻率呼吸頻率 對(duì)人體生理信號(hào)的影響對(duì)人體生理信號(hào)的影響 學(xué)生姓名學(xué)生姓名指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師l研究背景研究背景l(fā)研究任務(wù)研究任務(wù)l研究方案研究方案l研究進(jìn)度安排研究進(jìn)度安排研究背景研究背景 生物反饋生物反饋(biofeedback(biofeedback，bf)bf)是最早出現(xiàn)于加世紀(jì)是最早出現(xiàn)于加世紀(jì)4040年代的一種治療和訓(xùn)練方法，它是基于操作性條件反射年代的一種治療和訓(xùn)練方法，它是基于操作性條件反射原理，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，將人們正常意識(shí)不到的身體原理，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，將人們正常意識(shí)不到的身體生物信號(hào)生物信號(hào)( (如肌電、腦電、皮溫、心率、血壓等如肌電、腦電、皮溫、心率、血壓等) )轉(zhuǎn)

2、變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)榭梢员蝗瞬煊X(jué)到的信號(hào)可以被人察覺(jué)到的信號(hào)( (如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)信號(hào)等如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)信號(hào)等) )，讓患者，讓患者根據(jù)這些信號(hào)，學(xué)會(huì)在一定范圍內(nèi)通過(guò)意識(shí)調(diào)控內(nèi)臟器根據(jù)這些信號(hào)，學(xué)會(huì)在一定范圍內(nèi)通過(guò)意識(shí)調(diào)控內(nèi)臟器官的活動(dòng)官的活動(dòng)，糾正偏離正常范圍的內(nèi)臟活動(dòng)。，糾正偏離正常范圍的內(nèi)臟活動(dòng)。 呼吸生物反饋呼吸生物反饋 呼吸生物反饋是生物反饋的一種。它是指以某種呼吸生物反饋是生物反饋的一種。它是指以某種方式呈現(xiàn)給受訓(xùn)者呼吸指示器，并指導(dǎo)受訓(xùn)者依照指方式呈現(xiàn)給受訓(xùn)者呼吸指示器，并指導(dǎo)受訓(xùn)者依照指示器顯示的呼吸頻率進(jìn)行呼吸。有研究表明，呼吸生示器顯示的呼吸頻率進(jìn)行呼吸。有研究表明，呼吸生物反饋訓(xùn)練可以自主

3、地增加呼吸性竇性心律不齊，也物反饋訓(xùn)練可以自主地增加呼吸性竇性心律不齊，也有研究報(bào)告指出呼吸生物反饋訓(xùn)練對(duì)一些自主神經(jīng)參有研究報(bào)告指出呼吸生物反饋訓(xùn)練對(duì)一些自主神經(jīng)參與發(fā)病的疾病的治療有幫助。與發(fā)病的疾病的治療有幫助。 應(yīng)用中的呼吸反饋是通過(guò)特定呼吸訓(xùn)練使實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)用中的呼吸反饋是通過(guò)特定呼吸訓(xùn)練使實(shí)驗(yàn)對(duì)象放松以達(dá)到治療某些疾病的目的，例如：呼吸性竇象放松以達(dá)到治療某些疾病的目的，例如：呼吸性竇性心律不齊睡眠呼吸暫停和低通氣綜合癥性心律不齊睡眠呼吸暫停和低通氣綜合癥 ，焦慮癥，焦慮癥等。等。還有應(yīng)用呼吸生物反饋原理制成的治療儀還有應(yīng)用呼吸生物反饋原理制成的治療儀下圖為某實(shí)驗(yàn)多名被試者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練

4、后的心律測(cè)下圖為某實(shí)驗(yàn)多名被試者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練后的心律測(cè)量結(jié)果量結(jié)果研究任務(wù)研究任務(wù)實(shí)驗(yàn)組基線與呼吸實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)組基線與呼吸實(shí)驗(yàn)15min15min和實(shí)驗(yàn)后和實(shí)驗(yàn)后5min5min相比，平均心相比，平均心率和最小心率變化顯著，而最大心率無(wú)顯著變化。對(duì)照率和最小心率變化顯著，而最大心率無(wú)顯著變化。對(duì)照組在實(shí)驗(yàn)組在實(shí)驗(yàn)3 3個(gè)階段上，最大心率、平均心率和最小心率均個(gè)階段上，最大心率、平均心率和最小心率均無(wú)顯著變化。由此可見(jiàn)呼吸訓(xùn)練確實(shí)對(duì)生理信號(hào)有影響。無(wú)顯著變化。由此可見(jiàn)呼吸訓(xùn)練確實(shí)對(duì)生理信號(hào)有影響。本課題計(jì)劃在前人研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究特定呼吸頻率與心率本課題計(jì)劃在前人研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究特定呼吸頻

5、率與心率信號(hào)、腦電信號(hào)以及肌電信號(hào)之間的關(guān)系。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采集人信號(hào)、腦電信號(hào)以及肌電信號(hào)之間的關(guān)系。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采集人體調(diào)節(jié)呼吸頻率時(shí)的心電、腦電、肌電數(shù)據(jù)，并通過(guò)信號(hào)分析方體調(diào)節(jié)呼吸頻率時(shí)的心電、腦電、肌電數(shù)據(jù)，并通過(guò)信號(hào)分析方法提取心率變異性、腦電功率譜、肌電功率譜等信號(hào)特征，研究法提取心率變異性、腦電功率譜、肌電功率譜等信號(hào)特征，研究呼吸頻率與這些特征之間的關(guān)系。課題的問(wèn)題和難點(diǎn)在于：呼吸頻率與這些特征之間的關(guān)系。課題的問(wèn)題和難點(diǎn)在于：1.1.人體生理信號(hào)微弱，且干擾大，可能會(huì)在檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)誤差。人體生理信號(hào)微弱，且干擾大，可能會(huì)在檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)誤差。后期處理時(shí)需濾去干擾。后期處理時(shí)需濾去干

6、擾。2.2.需采集的數(shù)據(jù)較多，被試者實(shí)驗(yàn)時(shí)間也較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)實(shí)施有一需采集的數(shù)據(jù)較多，被試者實(shí)驗(yàn)時(shí)間也較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)實(shí)施有一定難度。定難度。3.3.呼吸頻率的調(diào)節(jié)作用可能有延時(shí)性，要采集多個(gè)時(shí)段的數(shù)呼吸頻率的調(diào)節(jié)作用可能有延時(shí)性，要采集多個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)，而時(shí)間段的劃分尚不清楚。據(jù)，而時(shí)間段的劃分尚不清楚。4.4.對(duì)于不同生理信號(hào)，要有不同的信號(hào)處理方法，需要找到合對(duì)于不同生理信號(hào)，要有不同的信號(hào)處理方法，需要找到合適的處理方法。適的處理方法。 研究方案研究方案 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采取呼吸生物反饋訓(xùn)練，通過(guò)呼吸指示器讓設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采取呼吸生物反饋訓(xùn)練，通過(guò)呼吸指示器讓實(shí)驗(yàn)對(duì)象按設(shè)定的呼吸頻率進(jìn)行呼吸，并采集生理信號(hào)數(shù)實(shí)

7、驗(yàn)對(duì)象按設(shè)定的呼吸頻率進(jìn)行呼吸，并采集生理信號(hào)數(shù)據(jù)。據(jù)。 實(shí)驗(yàn)預(yù)計(jì)采用實(shí)驗(yàn)預(yù)計(jì)采用10-2010-20名實(shí)驗(yàn)對(duì)象，男女各半。所有實(shí)名實(shí)驗(yàn)對(duì)象，男女各半。所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象均排除有重性精神病史、腦器質(zhì)性疾病史、心肝腎驗(yàn)對(duì)象均排除有重性精神病史、腦器質(zhì)性疾病史、心肝腎疾病或代謝性疾病史、酒精藥物依賴史。疾病或代謝性疾病史、酒精藥物依賴史。 本實(shí)驗(yàn)計(jì)劃采用本實(shí)驗(yàn)計(jì)劃采用2x3x32x3x3的三因素混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。性別的三因素混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。性別( (男性、女性男性、女性) )為被試間變量，呼吸頻率為被試間變量，呼吸頻率 快速（快速（22-2422-24次次/ /分鐘），略慢速（分鐘），略慢速（12-1312-

8、13次次/ /分鐘），慢速（分鐘），慢速（8-108-10次次/ /分分鐘）鐘） 、實(shí)驗(yàn)間期、實(shí)驗(yàn)間期( (正常呼吸頻率期、控制呼吸頻率期、恢正常呼吸頻率期、控制呼吸頻率期、恢復(fù)期復(fù)期) )為被試內(nèi)變量。為被試內(nèi)變量。 實(shí)驗(yàn)前期先采集實(shí)驗(yàn)對(duì)象正常呼吸頻率的各項(xiàng)生理指標(biāo)（心實(shí)驗(yàn)前期先采集實(shí)驗(yàn)對(duì)象正常呼吸頻率的各項(xiàng)生理指標(biāo)（心電，腦電，肌電），作為后期比較的參量。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，分電，腦電，肌電），作為后期比較的參量。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，分9 9個(gè)時(shí)段采集生理指標(biāo)（心電，腦電，肌電），分別是：個(gè)時(shí)段采集生理指標(biāo)（心電，腦電，肌電），分別是：正常呼吸頻率期正常呼吸頻率期控制呼吸頻率期控制呼吸頻率期恢復(fù)期恢復(fù)期快

9、速（快速（22-24/m22-24/m）略慢速（略慢速（12-13/m12-13/m）慢速（慢速（8-10/m8-10/m）其中，一半被試者控制呼吸頻率由快到慢，一半被試者其中，一半被試者控制呼吸頻率由快到慢，一半被試者控制呼吸頻率由慢到快?？刂坪粑l率由慢到快。數(shù)據(jù)采集使用多參數(shù)生理信號(hào)檢測(cè)儀。數(shù)據(jù)采集使用多參數(shù)生理信號(hào)檢測(cè)儀。信號(hào)分析使用信號(hào)分析使用matlabmatlab軟件的多種算法實(shí)現(xiàn)。軟件的多種算法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)比較分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過(guò)比較分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 研究進(jìn)度安排研究進(jìn)度安排20092009年年1010月月2020日至日至20092009年年1111月月5 5日日 查閱文獻(xiàn)資料查閱文獻(xiàn)資料20092009年年1111月月6 6日至日至20092009年年1111月月3030日日 研究任務(wù)書，進(jìn)行資研究任務(wù)書，進(jìn)行資料翻譯料翻譯20092009年年1212月月1 1日至日至20102010年年3 3月月1515日日 閱讀文獻(xiàn)，方案設(shè)計(jì)及閱讀文獻(xiàn)，方案設(shè)計(jì)及論證，撰寫開(kāi)題報(bào)告論證，撰寫開(kāi)題報(bào)告20102010年年3 3月月1616日至日至20102010年年4 4月月1515日日 采集少量樣本數(shù)據(jù)，編采集少量樣本數(shù)據(jù)，編寫軟件分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫