PediaRespECG：一个开源的合成儿科心电图平台，用于呼吸监测应用

《Scientific Reports》：PediaRespECG: open-source synthetic pediatric ECG platform for respiratory monitoring applications

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摘要

利用基于轻量级心电图（ECG）的传感器进行精确的呼吸监测是数字健康技术的一项新兴能力，尤其是在儿科护理领域具有巨大潜力。然而，由于缺乏能够捕捉从出生到青春期心肺耦合变化的生理学数据集，基于ECG的呼吸率（EDRR）和呼吸暂停检测算法在儿童人群中的开发和评估受到限制。ECG编码的呼吸信号存在与年龄相关的变化，包括幅度调制、呼吸性窦性心律不齐以及基线漂移等现象，这些因素使得算法验证变得复杂。现有的ECG模拟器无法模拟儿童生理学特性，也无法独立控制这些呼吸编码机制。我们推出了PediaRespECG这一开源Python平台，该平台能够根据年龄相关的生理模型或用户指定的心率和呼吸频率生成呼吸编码的儿童ECG波形，并支持独立可调的编码机制以及基于种子控制的随机扰动进行确定性合成。该框架支持可配置的呼吸暂停和低通气事件，同时还提供可选的、可单独参数化的心动过缓响应功能。它能够输出ECG信号、真实的呼吸注释以及机器可读的元数据，从而实现EDRR和生理推断算法的透明基准测试和可重复评估。

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