呼吸频率呼吸频率 对人体生理信号的影响对人体生理信号的影响 学生姓名学生姓名指导教师指导教师呼吸频率对人体生理信号影响课件l研究背景研究背景l研究任务研究任务l研究方案研究方案l研究进度安排研究进度安排呼吸频率对人体生理信号影响课件研究背景研究背景 生生物物反反馈馈(biofeedback(biofeedback，BF)BF)是是最最早早出出现现于于加加世世纪纪4040年年代代的的一一种种治治疗疗和和训训练练方方法法，它它是是基基于于操操作作性性条条件件反反射射原原理理，应应用用现现代代科科学学技技术术，将将人人们们正正常常意意识识不不到到的的身身体体生生物物信信号号( (如如肌肌电电、脑脑电电、皮皮温温、心心率率、血血压压等等) )转转变变为为可可以以被被人人察察觉觉到到的的信信号号( (如如视视觉觉、听听觉觉信信号号等等) )，让让患患者者根根据据这这些些信信号号，学学会会在在一一定定范范围围内内通通过过意意识识调调控控内内脏脏器器官的活动官的活动，纠正偏离正常范围的内脏活动。，纠正偏离正常范围的内脏活动。 呼吸频率对人体生理信号影响课件呼吸生物反馈呼吸生物反馈 呼呼吸吸生生物物反反馈馈是是生生物物反反馈馈的的一一种种。它它是是指指以以某某种种方方式式呈呈现现给给受受训训者者呼呼吸吸指指示示器器，并并指指导导受受训训者者依依照照指指示示器器显显示示的的呼呼吸吸频频率率进进行行呼呼吸吸。有有研研究究表表明明，呼呼吸吸生生物物反反馈馈训训练练可可以以自自主主地地增增加加呼呼吸吸性性窦窦性性心心律律不不齐齐，也也有有研研究究报报告告指指出出呼呼吸吸生生物物反反馈馈训训练练对对一一些些自自主主神神经经参参与发病的疾病的治疗有帮助。与发病的疾病的治疗有帮助。 应应用用中中的的呼呼吸吸反反馈馈是是通通过过特特定定呼呼吸吸训训练练使使实实验验对对象象放放松松以以达达到到治治疗疗某某些些疾疾病病的的目目的的，例例如如：呼呼吸吸性性窦窦性性心心律律不不齐齐睡睡眠眠呼呼吸吸暂暂停停和和低低通通气气综综合合症症 ，焦焦虑虑症症等。等。呼吸频率对人体生理信号影响课件还有应用呼吸生物反馈原理制成的治疗仪还有应用呼吸生物反馈原理制成的治疗仪呼吸频率对人体生理信号影响课件下图为某实验多名被试者进行呼吸训练后的心律测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量结果研究任务研究任务实验组基线与呼吸实验实验组基线与呼吸实验15min15min和实验后和实验后5min5min相比，平均心相比，平均心率和最小心率变化显著，而最大心率无显著变化。对照率和最小心率变化显著，而最大心率无显著变化。对照组在实验组在实验3 3个阶段上，最大心率、平均心率和最小心率均个阶段上，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。无显著变化。由此可见呼吸训练确实对生理信号有影响。呼吸频率对人体生理信号影响课件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：呼吸频率与这些特征之间的关系。课题的问题和难点在于：1.1.人体生理信号微弱，且干扰大，可能会在检测时出现误差。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。后期处理时需滤去干扰。2.2.需采集的数据较多，被试者实验时间也较长，实验实施有一需采集的数据较多，被试者实验时间也较长，实验实施有一定难度。定难度。3.3.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。据，而时间段的划分尚不清楚。4.4.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。适的处理方法。 呼吸频率对人体生理信号影响课件研究方案研究方案 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。据。 实验预计采用实验预计采用10-2010-20名实验对象，男女各半。所有实名实验对象，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。疾病或代谢性疾病史、酒精药物依赖史。 本实验计划采用本实验计划采用2X3X32X3X3的三因素混合实验设计。性别的三因素混合实验设计。性别( (男性、女性男性、女性) )为被试间变量，呼吸频率为被试间变量，呼吸频率 快速（快速（22-2422-24次次/ /分钟），略慢速（分钟），略慢速（12-1312-13次次/ /分钟），慢速（分钟），慢速（8-108-10次次/ /分分钟）钟） 、实验间期、实验间期( (正常呼吸频率期、控制呼吸频率期、恢正常呼吸频率期、控制呼吸频率期、恢复期复期) )为被试内变量。为被试内变量。 呼吸频率对人体生理信号影响课件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，分电，脑电，肌电），作为后期比较的参量。实验开始后，分9 9个时段采集生理指标（心电，脑电，肌电），分别是：个时段采集生理指标（心电，脑电，肌电），分别是：正常呼吸频率期正常呼吸频率期控制呼吸频率期控制呼吸频率期恢复期恢复期快速（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，一半被试者控制呼吸频率由快到慢，一半被试者其中，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。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仪。数据采集使用多参数生理信号检测仪。信号分析使用信号分析使用MATLABMATLAB软件的多种算法实现。软件的多种算法实现。通过比较分析得出实验结论。通过比较分析得出实验结论。 呼吸频率对人体生理信号影响课件研究进度安排研究进度安排20092009年年1010月月2020日至日至20092009年年1111月月5 5日日 查阅文献资料查阅文献资料20092009年年1111月月6 6日至日至20092009年年1111月月3030日日 研究任务书，进行资料研究任务书，进行资料翻译翻译20092009年年1212月月1 1日至日至20102010年年3 3月月1515日日 阅读文献，方案设计及阅读文献，方案设计及论证，撰写开题报告论证，撰写开题报告20102010年年3 3月月1616日至日至20102010年年4 4月月1515日日 采集少量样本数据，编采集少量样本数据，编写软件分析实验数据写软件分析实验数据20102010年年4 4月月1616日至日至20102010年年5 5月月1515日日 算法优化，采集大样本算法优化，采集大样本数据并分析数据并分析20102010年年5 5月月1616日至日至20102010年年6 6月月 撰写毕业论文与业务总结，撰写毕业论文与业务总结，准备答辩准备答辩呼吸频率对人体生理信号影响课件谢谢谢谢呼吸频率对人体生理信号影响课件