基于多生理参数的重症中暑患者运动康复安全评估方法与流程

本发明属于运动康复，特别是涉及基于多生理参数的重症中暑患者运动康复安全评估方法。

背景技术：

1、重症中暑是机体在高温高湿环境下体温调节中枢功能严重障碍、核心体温骤升所致的危急重症，可遗留持续性神经系统损伤及体温调节功能低下等后遗症。患者进入恢复期后，适当的运动康复训练有助于改善心肺耐力与自主神经调节能力，但运动本身会额外增加内源性产热，对尚未完全恢复的体温调节系统构成考验。为保证运动康复的安全性，临床上需要持续监测与热调节相关的生理参数。其中，核心温度指下丘脑、肺及腹部脏器周围等深部组织的温度，临床多通过直肠温度、食道温度或经校准的耳道红外温度等逼近值反映体内热蓄积状态。皮肤血管舒缩振荡是皮肤微血管在交感神经节律性支配下产生的收缩与舒张波动，其频率集中于0.01至0.05赫兹附近，直接参与体表散热的动态调节。心率变异性信号经频谱分析得到的低频功率分量通常位于0.04至0.15赫兹频段，同时受到交感与迷走神经活动的调制，与体温调节中枢的节律性输出存在关联。

2、目前，重症中暑患者运动康复训练的常规安全监控方法主要依赖核心温度阈值判断。康复监护中普遍采用可穿戴式体温监测装置连续感测耳道或腋窝温度，并以事先设定的核心温度安全上限作为终止运动或降低负荷的决策依据；同时辅以心率监测，观察运动过程中心率增长幅度或心率储备占用比，以判断心血管负荷。部分方案还会观察末梢皮肤温度或计算前臂与躯干的皮温差，用于辅助判断外周散热是否顺畅。这些指标中，核心温度阈值作为决定性参数，一旦实测温度越过预设限值，即给出停止运动的指令，以此预防复发性热损伤。

3、然而，上述以核心温度阈值为核心的安全评估方式存在一个较为突出的问题：核心温度的变化滞后于热调节系统功能状态的早期衰退。重症中暑患者在康复期往往存在皮肤血管舒张能力下降、血管舒缩节律减弱以及交感-迷走神经协同调控异常等情况，这些异常可导致散热效率在核心温度显著升高之前就已经降低，形成热调节网络内部的失联状态。当外周血管收缩异常、皮肤振荡减弱而与心率低频节律失去正常耦合时，机体虽可通过暂时加大心输出量等方式维持散热，但核心温度可能并未立即突破安全阈值。此时，若仅凭核心温度未超标而继续维持当前运动强度，患者可能突然面临热调节系统失代偿，出现快速体温攀升甚至再次发生热损伤的风险。现有常规监测技术难以捕捉这一发生在核心温度升高之前的血管-迷走调节解耦过程，使早期预警存在盲区，成为重症中暑患者运动康复安全管理中待解决的主要问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于多生理参数的重症中暑患者运动康复安全评估方法，通过提取皮肤血管舒缩振荡与心率变异性低频节律的瞬态耦合特征，并融合核心温度动态变化及皮肤-核心温度梯度构建热调节失稳指数，能够反映运动过程中热调节网络的协同状态，在核心温度显著升高前察觉到血管-迷走调节解耦的早期迹象，解决了现有单纯依赖核心温度阈值判断难以捕捉热调节系统功能早期衰退、导致安全预警滞后的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为基于多生理参数的重症中暑患者运动康复安全评估方法，包括以下步骤：

4、采集患者运动过程中的核心温度、至少一路皮肤温度、心电信号以及运动加速度信号；

5、根据所述运动加速度信号识别有效运动段，并提取相应时段的核心温度、皮肤温度和心电信号；

6、对所述心电信号进行心率变异性分析，提取反映交感-迷走调控的心率变异性低频振荡曲线；

7、对所述皮肤温度信号进行自适应信号分解，根据预设的血管舒缩振荡频带和能量准则筛选出血管舒缩振荡成分，得到血管舒缩振荡曲线；

8、计算所述血管舒缩振荡曲线与心率变异性低频振荡曲线之间的瞬时相位耦合指数；

9、基于所述核心温度的时间变化率、所述皮肤温度与核心温度之间的梯度、以及所述耦合指数，构建热调节失稳指数；

10、将所述热调节失稳指数和核心温度分别与预设阈值比较，生成运动安全评估结果。

11、进一步地，所述至少一路皮肤温度包括胸骨皮肤温度和左前臂皮肤温度；所述血管舒缩振荡曲线包括针对胸骨皮肤温度得到的第一振荡曲线和针对前臂皮肤温度得到的第二振荡曲线；所述计算所述血管舒缩振荡曲线与心率变异性低频振荡曲线之间的瞬时相位耦合指数，包括：

12、分别计算第一振荡曲线与心率变异性低频振荡曲线的第一耦合指数，和第二振荡曲线与心率变异性低频振荡曲线的第二耦合指数，取所述第一耦合指数与第二耦合指数的平均值作为所述耦合指数。

13、进一步地，所述自适应信号分解为变分模态分解，其分解层数k=5；所述预设的血管舒缩振荡频带为0.01hz至0.05hz；所述能量准则为：模态分量的能量在原始皮肤温度信号总能量中的占比大于0.15。

14、进一步地，所述对所述心电信号进行心率变异性分析，提取心率变异性低频振荡曲线，具体包括：

15、从心电信号检测r波并提取rr间期序列，去除异常间期后通过插值重采样得到心率变异性信号；

16、利用滑动时间窗截取所述心率变异性信号，在每个窗内采用burg自回归模型估计功率谱密度，对0.04hz至0.15hz频段的功率谱进行积分得到低频功率，将所有滑窗的低频功率连接并进行平滑处理，获得所述心率变异性低频振荡曲线。

17、进一步地，所述计算所述血管舒缩振荡曲线与心率变异性低频振荡曲线之间的瞬时相位耦合指数，包括：

18、对所述血管舒缩振荡曲线和心率变异性低频振荡曲线分别进行连续小波变换并进行重排，得到重排小波谱；

19、基于所述重排小波谱计算交叉小波相位差；

20、在局部时间窗口内，根据所述交叉小波相位差计算相位锁定值plv，当所述相位锁定值高于预设锁定阈值时判定该局部时间窗口为耦合状态；

21、将预设分析时间范围内被判定为耦合状态的窗口数与总窗口数之比作为所述瞬时相位耦合指数。

22、进一步地，所述预设锁定阈值为0.8。

23、进一步地，所述热调节失稳指数按下式构建：

24、

25、式中，为时刻的热调节失稳指数；为由核心温升速率经映射得到的风险值；为由皮肤-核心温度梯度经映射得到的风险值；为平均血管-心率耦合指数；为核心温度；为皮肤-核心温度梯度；为各项权重系数。

26、进一步地，还包括运动负荷修正步骤：

27、根据运动段内的所述运动加速度信号计算运动负荷量化指标；

28、当所述运动负荷量化指标低于预设低强度阈值，且当前大于0.6时，将修正为0.8。

29、进一步地，所述将所述热调节失稳指数和核心温度分别与预设阈值比较，生成运动安全评估结果，具体为：

30、当核心温度大于或等于39.0℃时，生成核心温度越限的紧急停止指令；

31、当核心温度小于39.0℃、且所述热调节失稳指数大于或等于0.65并连续维持30秒以上时，生成热调节失稳预警信号，提示终止运动；

32、当核心温度小于39.0℃且所述热调节失稳指数小于0.65时，判定当前运动负荷安全。

33、进一步地，所述根据所述运动加速度信号识别有效运动段，包括：

34、计算三轴加速度的合加速度幅值；

35、对所述合加速度幅值进行低通滤波获得运动强度包络；

36、以静息状态下运动强度包络的预设百分位数作为基线阈值；

37、利用滑窗扫描，当窗内连续满足运动强度包络大于基线阈值的采样点比例超过预设比例，且持续时间超过预设时间长度时，标记为有效运动段；

38、截取所述有效运动段对应的核心温度、皮肤温度和心电信号。

39、本发明具有以下有益效果：

40、本发明通过提取皮肤血管舒缩振荡与心率变异性低频节律的耦合特征，从热调节网络协同角度评估运动安全，为重症中暑患者的康复监护提供了一种基于生理机制的分析思路。采用变分模态分解自适应增强微弱血管振荡信号，结合重排小波与相位锁定值量化瞬态耦合强度，能够减弱运动伪差与个体差异对振荡提取的影响。在此基础上融合核心温度动态变化和皮肤-核心温度梯度，构建热调节失稳指数，可反映运动过程中热蓄积与散热调节的失衡倾向。与仅依赖核心温度阈值的方法相比，该方法有助于更早察觉到热调节功能失代偿的迹象，为调整运动强度、降低复发性热损伤风险提供参考信息。

41、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。