呼吸频率对人体生理信号影响

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1、呼吸频率对人体生理信号的影响学生姓名指导教师研究背景研究任务研究方案研究进度安排研究背景生物反馈(biofeedback，BF)是最早出现于加世纪40年代的一种治疗和训练方法，它是基于操作性条件反射原理，应用现代科学技术，将人们正常意识不到的身体生物信号(如肌电、脑电、皮温、心率、血压等)转变为可以被人察觉到的信号(如视觉、听觉信号等)，让患者根据这些信号，学会在一定范围内通过意识调控内脏器官的活动，纠正偏离正常范围的内脏活动。呼吸生物反馈呼吸生物反馈是生物反馈的一种。它是指以某种方式呈现给受训者呼吸

2、指示器，并指导受训者依照指示器显示的呼吸频率进行呼吸。有研究表明，呼吸生物反馈训练可以自主地增加呼吸性窦性心律不齐，也有研究报告指出呼吸生物反馈训练对一些自主神经参与发病的疾病的治疗有帮助。应用中的呼吸反馈是通过特定呼吸训练使实验对象放松以达到治疗某些疾病的目的，例如：呼吸性窦性心律不齐睡眠呼吸暂停和低通气综合症，焦虑症等。还有应用呼吸生物反馈原理制成的治疗仪下图为某实验多名被试者进行呼吸训练后的心律测量结果研究任务实验组基线与呼吸实验15min和实验后5min相比，平均心率和最小心率变化显著，而最大心

3、率无显著变化。对照组在实验3个阶段上，最大心率、平均心率和最小心率均无显著变化。由此可见呼吸训练确实对生理信号有影响。本课题计划在前人研究的基础上，继续研究特定呼吸频率与心率信号、脑电信号以及肌电信号之间的关系。通过设计实验采集人体调节呼吸频率时的心电、脑电、肌电数据，并通过信号分析方法提取心率变异性、脑电功率谱、肌电功率谱等信号特征，研究呼吸频率与这些特征之间的关系。课题的问题和难点在于：1.人体生理信号微弱，且干扰大，可能会在检测时出现误差。后期处理时需滤去干扰。2.需采集的数据较多，被试者实验时间

4、也较长，实验实施有一定难度。3.呼吸频率的调节作用可能有延时性，要采集多个时段的数据，而时间段的划分尚不清楚。4.对于不同生理信号，要有不同的信号处理方法，需要找到合适的处理方法。研究方案设计实验采取呼吸生物反馈训练，通过呼吸指示器让实验对象按设定的呼吸频率进行呼吸，并采集生理信号数据。实验预计采用10-20名实验对象，男女各半。所有实验对象均排除有重性精神病史、脑器质性疾病史、心肝肾疾病或代谢性疾病史、酒精药物依赖史。本实验计划采用2X3X3的三因素混合实验设计。性别(男性、女性)为被试间变量，呼吸频

5、率[快速（22-24次/分钟），略慢速（12-13次/分钟），慢速（8-10次/分钟）]、实验间期(正常呼吸频率期、控制呼吸频率期、恢复期)为被试内变量。实验前期先采集实验对象正常呼吸频率的各项生理指标（心电，脑电，肌电），作为后期比较的参量。实验开始后，分9个时段采集生理指标（心电，脑电，肌电），分别是：正常呼吸频率期控制呼吸频率期恢复期快速（22-24/m）略慢速（12-13/m）慢速（8-10/m）其中，一半被试者控制呼吸频率由快到慢，一半被试者控制呼吸频率由慢到快。数据采集使用多参数生理信号检测

6、仪。信号分析使用MATLAB软件的多种算法实现。通过比较分析得出实验结论。研究进度安排2009年10月20日至2009年11月5日查阅文献资料2009年11月6日至2009年11月30日研究任务书，进行资料翻译2009年12月1日至2010年3月15日阅读文献，方案设计及论证，撰写开题报告2010年3月16日至2010年4月15日采集少量样本数据，编写软件分析实验数据2010年4月16日至2010年5月15日算法优化，采集大样本数据并分析2010年5月16日至2010年6月撰写毕业论文与业务总结，准备答

7、辩谢谢