浅析功率谱密度的打呼噜声提取研究

打呼噜是睡觉时的呼吸噪音，这是所有年龄层和男女都存在的一个常见问题，《中国卫生健康统计年鉴2019》有关于全国耳鼻喉疾病研究报告资料统计指出，我国大约有40%的人群(年龄段在5至70岁)患有严重打呼噜的症状，其中年龄在5~12岁的孩子占15%，12~22岁青少年占有30%，22~50岁的青年及中年人占30%，50~70岁人群占25%。

对呼噜声进行声学分析，可以作为临床上由打呼噜造成健康问题的一种评估参考，同时对治疗呼噜相关科学研发具有一定的启迪作用。为确定鼾声的特征，在汉斯出版社《声学与振动》期刊中，有论文定义并提取了基于频率域的功率谱密度的鼾声特征，对正常和异常鼾声进行了评价。

目前诊断和评估阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的主要技术手段是多导睡眠图，也称为睡眠研究。多导睡眠技术能测量睡眠过程中发生的生物生理变化，测试在夜间睡眠实验室进行。通过对睡眠中阻塞性呼吸的评估和对呼吸暂停低通气指数的评分来确定患病的严重程度。它要求患者在睡眠实验室过夜，并且需要在患者身体连接很多生理传感器。完整的多导睡眠图诊断麻烦，而且整个检测价格昂贵，实际检测过程繁琐，耗费大量时间。这也降低了其临床应用的价值。相对于多导睡眠图技术检测诊断，呼噜声的声学分析是一种非侵入性诊断技术，成本低，对呼噜声信号的采集具有安全、简单、经济的特点，具有极大的潜力和广阔前景。

信号会产生一定的功率，波的功率与频率之间的关系就被称之为功率谱。功率谱密度函数(PSD)通常是用来表述或者分析功率信号的，他的曲线一般横坐标是用频率表示，纵坐标是由功率表示。因为功率和频率没有负值单位的，所以功率谱曲线上的横纵坐标也没有负数值，频谱图像处于第一象限，并且功率谱曲线所覆盖的面积在数值上等于信号的总功率。它显示了哪些频率变化是强的，哪些频率变化是弱的，即信号功率在频域的分布状况。

用功率谱结合阈值线方法提取呼噜声特征，并对呼噜音特征进行评定。首先，基于微型音频采集器采集呼噜声及基于小波对呼吸音进行降噪预处理。然后，基于功率谱分析结合阈值线方法提取呼吸音信号特征数据。最后通过所提特征对正常与异常呼噜声进行定性分析。由于本研究中特征提取方法依赖于手动设置阈值，势必为医护人员或使用者带来诸多不便。鉴于此，后续会对如何自动提取呼吸音特征、如何提取更为有效特征进行研究，进而为医患用户提供更为直接、更有价值的关于打呼噜的健康诊断信息。