整合慣性感測肌動、呼動、姿動、鼾動、心震量測技術之氣道阻力式呼吸肌訓練器材、居家睡眠監測系統及生理回饋氣道阻塞緩解治療輔具開發與驗證 (第二年與第三年)

隨著國内人口老化，睡眠障礙如睡眠呼吸中止症病患人數日益增加，因此如何開發合適之 監測、訓練及治療性醫療器材己成為呼吸照護領域重要之研究主題。本計晝係以建立並實現基 於穿戴式感測技術，適於睡眠呼吸中止症病患使用之系列醫療器材，並進行驗證測試。由於本 研究團隊經長庚醫院人體試驗計晝實驗發現，利用慣性感測技術偵測體表適當部位物理震動量 測，是一種有效辨識肌肉誘發(肌動圖）、姿體動作(姿動圖）、呼吸頻率(呼動圖）、心跳率(心震圖) 及鼾聲強度(鼾動圖)之新的非侵入式方法，因此本計晝將透過量測肌動圖、姿動圖、呼動圖與鼾 動圖等生理訊號即時運算、回饋，發展氣道負壓阻力式呼吸肌訓練器、居家用睡眠生理及體位 動作同步監測系統與生理回饋式睡眠呼吸中止氣道阻塞緩解治療輔具，並進行功能驗証測試為 主要目標。本項研究計晝為三年期，各年度研究目標與工作重點說明如下： 第(1)年：開發即時肌動圖同步量測之負壓阻力式呼吸肌訓練器:使用慣性感測技術設計肌動圖感測模組並整合設計氣道阻力式呼吸肌訓練器，使有效強化呼吸肌肌力，進而緩解病患睡 眠期間呼吸中止症狀、改善其睡眠品質。主要工作包括(1)建構一套肌動圖(Mechnomyography, MMG)量測模組並進行針對先導實驗；（2)設計可同步監測肌動圖及其他呼吸生理參數之 Powerlab評估平台；（3)開發即時肌動圖同步量測之負壓阻力式呼吸肌訓練器，並依據訓練 適應理論，提出漸進式及固定式氣道負壓阻力之呼吸肌訓練機制與規範；（4)進行人體試驗-負壓阻力之呼吸肌訓練臨床驗證。 第(2)年：開發居家用睡眠生理及體位動作同步監測系統:針對睡眠呼吸中止症病患居家睡眠自我篩檢需求以及睡眠檢查瓶頸，整合慣性感測姿動圖、呼動圖、心震圖及鼾動圖同步量測 與血氧濃度感測技術，開發居家用睡眠監測系統，以期能使病患利用居家睡眠時整夜之血氧 濃度、呼吸頻率及姿體動作之定量監測、紀錄及分析，達到自我評估、呼吸異常預警與呼吸 照護療效追蹤之目的。主要工作包括(1)以慣性感測技術開發多頻道姿動、呼動、心震及鼾 動量測模組，並結合無線藍芽生理回饋主機，開發一套無線姿動圖、呼動圖、心震圖及鼾動 圖等同步量測共伴模組；（2)開發健康風險評估應用軟體；（3)整合開發居家用睡眠呼吸生 理、姿態及體位動作同步監測系統；（4)進行居家睡眠生理監測系統與市售睡眠生理量測模 組功能比較驗證。 第(3)年：開發生理回饋式睡眠呼吸中止氣道阻塞緩解治療輔具:根據2011年荷蘭研究團隊之研究報告首次指出睡眠呼吸中止症(OSAS)之呼吸道自然緩解和病患睡眠時瞬間轉頭有直 接相關，因此將整合呼吸生理量測回饋、頭枕角度調控機制，開發閉迴路睡眠呼吸中止氣道 阻塞緩解治療輔具；主要工作包括(1)設計電控氣動式頭部角度調整枕頭裝置；（2)即時判定 呼吸中止與淺呼吸事件發生之演算法開發與模擬測試；（3)閉迴路控制及人機介面軟體開發; (4)生理回饋式睡眠呼吸中止氣道阻塞緩解治療輔具軟硬體整合與功能驗證。 本研究計晝所擬開發之肌動圖、姿動圖、呼動圖、心震圖及鼾動圖等感測模組單元，將可 進一步延伸推廣開發成各種穿、戴、貼式人體感測網絡(Body Sensor Network)之關鍵感測元件。 至於本研究針對阻塞型睡眠呼吸中止症呼吸肌訓練及居家睡眠評估、治療之需求，所擬開發之 三項設備（負壓阻力式呼吸肌訓練器、居家用睡眠生理、姿態及體位動作同步監測系統及生理回 饋式睡眠呼吸中止氣道阻塞緩解治療輔具），均已申請專利，並具有臨床實用、成本低廉及量化 分析等特色，將可成為醫療院所或居家病患呼吸肌訓練與睡眠中止評估及治療工具。

系統編號:PB10507-2945
原計畫編號:MOST105-2221-E182-015-MY2