[发明专利]一种用于AMS风险评估的数字仿真器

说明书

本发明公开了一种用于AMS风险评估的数字仿真器，包括人群模拟模块、测量干扰模拟模块以及AMS风险评估模块；人群模拟模块通过应用人体低氧应激系统的数学模型以及多个实例实验数据，创建具备不同低氧耐受能力的模拟人群；测量干扰模拟模块用于模拟SpO₂信息内的测量干扰与深呼吸生理干扰，并将模拟的干扰信号叠加到所模拟人群的SpO₂生成曲线上；AMS风险评估模块获取用于评估AMS风险的指标，该指标设计基于所辨识模型的参数，用于表征不同虚拟人群的真实低氧适应能力；本发明能够为AMS风险评估算法研究获取更丰富的研究数据，并且实现有效可靠的AMS风险评估。

技术领域

本发明属于急性高原病测试与评估的技术领域，具体涉及一种用于AMS风险评估的数字仿真器。

背景技术

当快速上升到海拔约2500米及以上的高原地区时，部分人会产生包括头痛、恶心、呕吐和失眠等不适症状，这一系列的表现统称为急性高原病(acute mountain sickness，AMS)。导致这一现象发生的原因在于高原环境下过低的氧气浓度以及大气压，这使得人们在高原地区的正常健康生活难以得到保障。

为探明人体高原低氧下适应能力与各因素之间的关联关系，不少学者们对血氧饱和度(SpO₂)、心率、血压等生理因素进行了广泛的研究，然而大部分研究大多探讨的是稳定状态下单次测量的生理参数值的低氧适应能力反映情况，存在受干扰大，准确性低等特点。

间歇性低氧训练(intermittent hypoxia training，IHT)是一种通过周期性低氧刺激，使得机体组织发生一系列复杂适应性变化的训练方法。该方法常用于体育领域，可在低氧和运动的双重刺激下，显著提高的运动员的有氧能力。有相关研究表明，该方法也能有效改善机体的高原环境适应能力。受试者在IHT期间连续监测的动态生理数据潜藏着可表征AMS风险的关键特征，如何捕捉动态数据内的有效信息反映低氧应激能力，仍具有一定的阻碍和挑战。

一方面，该研究的探索往往依托于人体实验，然而试验的开展存在困难。具体地，实验设计中，首先需要对受试者进行IHT训练，随后将其带入到真实高原环境或者可模拟高原的低氧舱中进行相关的生理参数测量和问卷评分等，以获得其真实的适应水平，验证所设计AMS风险评估算法的优劣。处于高原环境下，受试者会承受很大的生理痛苦，严重者面临生命危险，且实验需要消耗大量的人力物力，成本过高导致研究难以持续进行；另一方面，AMS风险评估的算法设计需要大量数据支持，以保证其较高的准确性，受客观条件限制，该实验往往无法大规模进行，使得数据难以获得。

计算机仿真因其能够以成本效益高的方式排除无效方案策略，省去许多昂贵的实验成本，加快开发过程，在各个领域得到广泛的应用和发展。针对AMS风险评估问题，充分利用有限的小样本数据，设计能够生成多个具有不同低氧耐受能力虚拟人群的仿真器，可增加数据的多样性和丰富性，对于提高AMS风险评估算法设计的可操作性和准确性具有重要意义。因此，为了AMS风险评估算法的研究和发展，构建一种能够模拟具备不同低氧耐受能力人群的AMS仿真器是有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于AMS风险评估的数字仿真器，能够为AMS风险评估算法研究获取更丰富的研究数据，并且实现有效可靠的AMS风险评估。

实现本发明的技术方案如下：

一种用于AMS风险评估的数字仿真器，包括人群模拟模块、测量干扰模拟模块以及AMS风险评估模块；

人群模拟模块，通过应用人体低氧应激系统的数学模型以及多个实例实验数据，创建具备不同低氧耐受能力的模拟人群；

所述人体低氧应激系统的数学模型通过利用实例实验数据并采取系统辨识理论辨识得出；