摘要：睡眠呼吸暂停综合征（Sleep Apnea Syndrome, SAS）是一种常见的睡眠障碍疾病，患者在睡眠过程中会出现反复呼吸暂停或低通气现象，长期可能导致心血管疾病、认知功能下降等严重健康问题。传统睡眠监测方法通常依赖专业设备和人工分析，存在检测流程复杂、分析效率较低以及结果可视化不足等问题。
项目概览
项目简介
本文设计并实现了一种基于 MATLAB 的睡眠呼吸暂停信号分析与辅助检测系统。系统以 MATLAB GUI 开发环境为基础，构建了集信号预处理、特征分析、异常事件检测和结果可视化于一体的智能分析平台。首先，通过带通滤波方法对原始呼吸信号进行噪声抑制和有效成分提取，提高信号质量；随后利用峰值检测算法提取呼吸周期、幅值变化以及异常暂停特征，实现睡眠呼吸暂停事件的辅助识别；同时结合时域波形分析和时频可视化方法，对正常呼吸区域与疑似暂停区域进行直观展示。
系统采用三栏式交互界面设计，包括左侧流程控制区、中部信号可视化分析区以及右侧检测结果评估区，实现了信号处理过程和诊断结果的同步显示。实验结果表明，该系统能够有效完成睡眠呼吸信号分析任务，为睡眠呼吸暂停辅助筛查提供一种直观、高效的软件工具。
系统架构
本系统采用模块化分层架构设计，由用户交互层、业务逻辑层、数据处理层和可视化展示层四层构成。用户交互层通过MATLAB App Designer实现的Pro UI界面提供参数配置、分析控制和结果查看功能；业务逻辑层包括信号生成模块、信号处理模块、特征提取模块和诊断评估模块，分别负责模拟呼吸信号合成、带通滤波与峰值检测、呼吸间期计算与统计分析、以及基于阈值的风险等级判定；数据处理层运用数字信号处理算法对呼吸信号进行时域和频域分析，提取呼吸频率、呼吸间期、疑似事件等核心指标；可视化展示层则通过五个独立图表和三大指标面板实现多维度、实时化的结果呈现，各层之间通过清晰的接口和回调机制实现松耦合、高内聚的协同工作。
图1 系统架构图
技术创新
创新点1：多特征融合的呼吸暂停辅助检测方法
系统将带通滤波、峰值检测、呼吸间期计算和阈值判定进行组合，通过相邻呼吸峰间隔提取最大间期、平均间期、呼吸频率及疑似暂停事件数量，实现从信号预处理到风险评估的一体化分析。相比仅观察呼吸波形的方法，该方案能够将呼吸节律变化转化为可量化的检测指标，提高异常事件识别的直观性和可解释性。
创新点2：多视图同步联动的三栏式可视化界面
系统采用“参数控制—信号分析—结果评估”三栏式界面，将原始呼吸信号、滤波信号、呼吸峰值、间期变化、间期分布及时频谱集中展示，并通过异常区域高亮、指标卡片和风险提示实现分析过程与检测结果的同步更新。该设计增强了系统的交互性，使用户能够直观查看信号处理过程及暂停事件判定依据。
快速开始
将 sleep_apnea_gui.m 放入 MATLAB 当前目录并运行，在左侧设置参数后点击“开始信号分析”即可查看检测结果。
环境要求
建议使用 MATLAB R2020a 及以上版本，并安装 Signal Processing Toolbox。
运行展示
运行sleep_apnea_gui.m
图2 主界面
图3 时域信号：疑似呼吸暂停
图4 间期分析：疑似呼吸暂停
图5 频域分析：疑似呼吸暂
图6 时域信号：呼吸节律正常
图7 间期分析：呼吸节律正常
图8 频域分析：呼吸节律正常
项目资源
配套文档
点击查看：基于MATLAB的睡眠呼吸暂停信号分析与辅助检测系统的设计与实现 注意：免费提供！
配套文件
包括完整的项目源代码、演示视频、运行截图，开箱即用。
项目信息
作者信息
作者：Bob (张家梁)
项目编号：SD-9-M
原创声明：本项目为原创作品
联系方式
开源协议
本项目采用AGPL-3.0开源协议，允许个人和组织自由使用、修改和分发代码，但基于本项目的衍生作品必须同样开源，且用于提供网络服务时需向用户提供完整源代码。本项目仅供学习研究使用，作者不对使用本项目产生的任何后果承担责任，使用者应遵守当地法律法规，合理合法使用本项目。如本项目对您的研究或工作有所帮助，欢迎引用并注明出处。
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