CN109330569A - 一种动静脉内瘘血栓预警装置及其控制方法 - Google Patents

一种动静脉内瘘血栓预警装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动静脉内瘘血栓预警装置，包括壳体、电路板、电源模块和USB接口，壳体一侧设有USB接口；电路板上设有传感器、主芯片、预警模块和供电模块，传感器、预警模块和供电模块分别与主芯片连接，传感器、预警模块和主芯片分别与供电模块连接，USB接口、电源模块和供电模块依次连接；还包括手机客户端，电路板上设有蓝牙模块，主芯片和供电模块分别与蓝牙模块连接。其控制方法为：获取瘘管震颤信号；对瘘管震颤信号进行解析处理；将震颤指数图形化显示。本发明通过电路板上的传感器和主芯片能够准确获取瘘管的震颤指数，克服了现有凭手感判断瘘管震颤不精确的缺点，其操作过程简单便捷，患者回家后能够自行实施，所需要花费的成本较低。

Description

一种动静脉内瘘血栓预警装置及其控制方法
技术领域
本发明具体涉及一种动静脉内瘘血栓预警装置及其控制方法。
背景技术
血液透析是维持终末期肾病患者生命的重要手段。血液透析时，为了清除血液中的毒素，需要把病人的血液按一定的流量迅速引入透析器(俗称“人工肾”)内，经洗净后再流回体内。浅部静脉容易穿刺，但由于一般人体静脉中的血流速度只有每分钟几十毫升，血流量难以达到透析的要求；动脉血流量大可满足血透要求，但其所在部位较深，穿刺难度大且不宜反复使用。因此需要进行手术将动脉与浅部静脉连接起来，医学称之为动静脉造瘘手术，这样浅部静脉里流的是动脉血，使血流量达到透析的要求。动静脉造瘘技术是将上肢动脉和皮下表浅静脉缝合在一起，借助动脉的压力，经过一段时间使静脉动脉化，提高血液流速，以便于在血液透析时穿刺该静脉。
在造瘘处，由于动脉血与静脉血混合形成湍流，从而产生强烈的震颤。造瘘手术后应经常检查震颤情况，以便早期发现血栓形成及时处理，如果发现震颤减弱或者消失，则患者需要进行溶栓手术或者重新造瘘以形成长期的血管通路。目前临床上，判断瘘管是否通畅主要有三种常规方法，一是通过手摸瘘管震颤情况来判断，二是医生用听诊器听血管杂音，三是通过超声检查。现有瘘管检测技术存在以下缺点：(1)患者自己手摸瘘管震颤不精确，具有许多不确定性的因素；(2)医生听诊次数有限，患者回家后难以实施；(3)超声检查瘘管震颤所需费用较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种动静脉内瘘血栓预警装置及其控制方法，以解决现有瘘管检测技术中手摸瘘管震颤不精确，患者回家后难以实施，以及超声检查瘘管震颤所需费用较高的问题。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一方面，提供一种动静脉内瘘血栓预警装置，包括壳体、电路板、电源模块和USB接口，电路板和电源模块位于壳体内部，壳体一侧设有USB接口；所述电路板上设有
传感器，用于获取动静脉造瘘手术部位瘘管震颤的加速度模拟信号；
主芯片，用于对瘘管震颤的加速度模拟信号进行采样，对采样的信号进行解析处理以获得震颤指数，根据震颤指数判定是否发出血栓预警信号；
预警模块，用于在收到主芯片发出的血栓预警信号时发出声光报警信号；
供电模块，用于为传感器、主芯片和预警模块提供适配电源；
所述传感器、预警模块和供电模块分别与主芯片连接，传感器、预警模块和主芯片分别与供电模块连接，USB接口、电源模块和供电模块依次连接；
还包括手机客户端，接收和储存主芯片的解析处理数据，以及记录主芯片发出的血栓预警信号，并将解析处理获得的震颤指数以波形图的样式显示出来；所述电路板上设有用于主芯片和手机客户端进行数据传输的蓝牙模块，主芯片和供电模块分别与蓝牙模块连接。
作为优选，所述壳体整体呈圆形，壳体一面设有自粘式硅胶贴，自粘式硅胶贴的表面设有可反复撕下和粘上的防粘胶片。
作为优选，所述壳体上侧设有穿绳环，穿绳环上设有能够挂在使用者脖子上的吊坠绳。
作为优选，所述电源模块包括可充电锂电池。
作为优选，所述传感器为MEMS传感器。
另一方面，提供一种动静脉内瘘血栓预警装置的控制方法，包括以下步骤，
包括以下步骤，
S1，获取瘘管震颤信号：通过传感器获取动静脉造瘘手术部位瘘管震颤的加速度模拟信号，加速度模拟信号包括X、Y、Z三个互相垂直轴向的加速度信号；
S2，对瘘管震颤信号进行解析处理：通过主芯片对瘘管震颤的加速度模拟信号进行采样和解析处理，根据震颤指数判定是否发出血栓预警信号；
所述解析处理过程如下
信号预处理：主芯片对采样的加速度模拟信号进行预处理，以获得X，Y，Z三个互相垂直轴向的具体加速度数值ax，ay，az，并以此计算对应的合加速度数值a，计算合加速度数值a的表达式为
提取震颤信号：主芯片采用离散傅里叶变换将随着时间变化的合加速度信号变换到频率域，其变换表达式为其中A[k]表示变换后频谱序列，N表示加速度的采样点数，a(n)表示当前输入的加速度数值，n表示当前输入序列点数，e表示指数运算,i表示复数虚部，k表示当前输出序列点；频率域可以看到不同加速度模拟信号所处的频段，其中的干扰信号位于低频段，将低频段的信号变换后的值乘以一个高通滤波器，从而使低频段的干扰信号衰减为零，从而滤除干扰信号并保留高频段的加速度模拟信号，再通过傅里叶逆变换得到时域的信号就是震颤信号；
计算震颤指数：这里我们将震颤指数定义为震颤信号在其最大周期内的所有时间点的加速度平方和，计算震颤指数的表达式为其中t0，t1分别表示开始时间和结束时间，t表示时间；
形成血栓的风险判定：当震颤指数VI大于预设的预警阈值时，该装置继续对瘘管进行监测；当震颤指数VI小于或等于预设的预警阈值时，向预警模块发出血栓预警信号，预警模块收到血栓预警信号后发出声光报警信号，以提示使用者瘘管有形成血栓的风险；
S3，将震颤指数图形化显示：手机客户端通过蓝牙模块接收和储存主芯片的解析处理数据，以及记录主芯片发出的血栓预警信号，并将解析处理获得的震颤指数以波形图的样式显示出来。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过电路板上的传感器和主芯片能够准确获取瘘管的震颤指数，克服了现有凭手感判断瘘管震颤不精确的缺点，其操作过程简单便捷，患者回家后能够自行实施，所需要花费的成本较低。
2.本发明将传感器、主芯片、预警模块、蓝牙模块、供电模块、电源模块和USB接口集成到壳体中，电路板刚性连接固定在壳体内，不会影响传感器的灵敏度，因此整个设备轻巧易于携带；该装置是低功耗的，电源模块带有可充电锂电池，大大延长了使用寿命。
3.本发明的主芯片需要用到的处理算法不复杂，有足够的内存进行算法编写，数据处理算法不复杂，开发难度低，极大地缩小了开发成本。
4.本发明不需要患者进行复杂的操作，只需要每天多次将设备开机，贴着待测点数秒后关机即可。
附图说明
图1为动静脉内瘘血栓预警装置的原理框图；
图2为动静脉内瘘血栓预警装置的结构示意图。
其中：1、吊坠绳；2、穿绳环；3、壳体；4、自粘式硅胶贴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1、2，本实施例提供一种动静脉内瘘血栓预警装置，包括壳体3、电路板、电源模块和USB接口，电路板和电源模块位于壳体3内部，壳体3一侧设有USB接口；所述电路板上设有
传感器，用于获取动静脉造瘘手术部位瘘管震颤的加速度模拟信号；
主芯片，用于对瘘管震颤的加速度模拟信号进行采样，对采样的信号进行解析处理以获得震颤指数，根据震颤指数判定是否发出血栓预警信号；
预警模块，用于在收到主芯片发出的血栓预警信号时发出声光报警信号；
供电模块，用于为传感器、主芯片和预警模块提供适配电源；
所述传感器、预警模块和供电模块分别与主芯片连接，传感器、预警模块和主芯片分别与供电模块连接，USB接口、电源模块和供电模块依次连接；
还包括手机客户端，接收和储存主芯片的解析处理数据，以及记录主芯片发出的血栓预警信号，并将解析处理获得的震颤指数以波形图的样式显示出来；所述电路板上设有用于主芯片和手机客户端进行数据传输的蓝牙模块，主芯片和供电模块分别与蓝牙模块连接。
所述壳体3整体呈圆形，壳体3一面设有自粘式硅胶贴4，自粘式硅胶贴4的表面设有可反复撕下和粘上的防粘胶片。
所述壳体3上侧设有穿绳环2，穿绳环2上设有能够挂在使用者脖子上的吊坠绳1。
所述电源模块包括可充电锂电池。
所述传感器为MEMS传感器。
提供一种动静脉内瘘血栓预警装置的控制方法，包括以下步骤，
包括以下步骤，
S1，获取瘘管震颤信号：通过传感器获取动静脉造瘘手术部位瘘管震颤的加速度模拟信号，加速度模拟信号包括X、Y、Z三个互相垂直轴向的加速度信号；
S2，对瘘管震颤信号进行解析处理：通过主芯片对瘘管震颤的加速度模拟信号进行采样和解析处理，根据震颤指数判定是否发出血栓预警信号；
所述解析处理过程如下
信号预处理：主芯片对采样的加速度模拟信号进行预处理，以获得X，Y，Z三个互相垂直轴向的具体加速度数值ax，ay，az，并以此计算对应的合加速度数值a，计算合加速度数值a的表达式为
提取震颤信号：主芯片采用离散傅里叶变换将随着时间变化的合加速度信号变换到频率域，其变换表达式为其中A[k]表示变换后频谱序列，N表示加速度的采样点数，a(n)表示当前输入的加速度数值，n表示当前输入序列点数，e表示指数运算,i表示复数虚部，k表示当前输出序列点；频率域可以看到不同加速度模拟信号所处的频段，其中的干扰信号位于低频段，将低频段的信号变换后的值乘以一个高通滤波器，从而使低频段的干扰信号衰减为零，从而滤除干扰信号并保留高频段的加速度模拟信号，再通过傅里叶逆变换得到时域的信号就是震颤信号；
计算震颤指数：这里我们将震颤指数定义为震颤信号在其最大周期内的所有时间点的加速度平方和，计算震颤指数的表达式为其中t0，t1分别表示开始时间和结束时间，t表示时间；
形成血栓的风险判定：当震颤指数VI大于预设的预警阈值时，该装置继续对瘘管进行监测；当震颤指数VI小于或等于预设的预警阈值时，向预警模块发出血栓预警信号，预警模块收到血栓预警信号后发出声光报警信号，以提示使用者瘘管有形成血栓的风险；
S3，将震颤指数图形化显示：手机客户端通过蓝牙模块接收和储存主芯片的解析处理数据，以及记录主芯片发出的血栓预警信号，并将解析处理获得的震颤指数以波形图的样式显示出来。
本发明通过低功耗蓝牙模块将获得的震颤指数同步到手机客户端，手机客户端作为可视化工具将震颤指数以波形图的样式显示出来，可以更加直接的看到患者每天每次使用设备得到的值，这些值会一直存储在手机客户端，形成患者自己的数据库，软件根据该数据库会给出相应的建议，比如患者饮食上的一些建议。该数据库还可以上传至云端与医生对接，医生凭借其专业知识能够更加精准地给出判断和建议。
本发明可以实现动静脉内瘘的震颤测量获得震颤指数，为更好判断瘘管是否形成血栓提供依据，操作简单，克服了现有凭手感判断瘘管震颤不精确的缺点；随着时间推移能够形成同一患者的历史记录，根据这些数据可以很好地预测患者是否有形成血栓的风险，能够及时提醒病人到医院进行诊断和治疗；所使用的传感器是一种灵敏度很高的传感器，其原理简单，实施比较容易，大大降低了开发和使用成本。
本发明将传感器、主芯片、预警模块、蓝牙模块、供电模块、电源模块和USB接口集成到壳体3中，电路板刚性连接固定在壳体3内，不会影响传感器的灵敏度，因此整个设备轻巧易于携带；该装置是低功耗的，电源模块带有可充电锂电池，大大延长了使用寿命。
本发明的主芯片需要用到的处理算法不复杂，有足够的内存进行算法编写，数据处理算法不复杂，开发难度低，极大地缩小了开发成本。本发明不需要患者进行复杂的操作，只需要每天多次将设备开机，贴着待测点数秒后关机即可。
综上所述可知，本发明通过电路板上的传感器和主芯片能够准确获取瘘管的震颤指数，克服了现有凭手感判断瘘管震颤不精确的缺点，其操作过程简单便捷，患者回家后能够自行实施，所需要花费的成本较低。
上述实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种动静脉内瘘血栓预警装置，其特征在于，包括壳体(3)、电路板、电源模块和USB接口，电路板和电源模块位于壳体(3)内部，壳体(3)一侧设有USB接口；所述电路板上设有
传感器，用于获取动静脉造瘘手术部位瘘管震颤的加速度模拟信号；
主芯片，用于对瘘管震颤的加速度模拟信号进行采样，对采样的信号进行解析处理以获得震颤指数，根据震颤指数判定是否发出血栓预警信号；
预警模块，用于在收到主芯片发出的血栓预警信号时发出声光报警信号；
供电模块，用于为传感器、主芯片和预警模块提供适配电源；
所述传感器、预警模块和供电模块分别与主芯片连接，传感器、预警模块和主芯片分别与供电模块连接，USB接口、电源模块和供电模块依次连接；
还包括手机客户端，接收和储存主芯片的解析处理数据，以及记录主芯片发出的血栓预警信号，并将解析处理获得的震颤指数以波形图的样式显示出来；所述电路板上设有用于主芯片和手机客户端进行数据传输的蓝牙模块，主芯片和供电模块分别与蓝牙模块连接。
2.根据权利要求1所述的动静脉内瘘血栓预警装置，其特征在于，所述壳体(3)整体呈圆形，壳体(3)一面设有自粘式硅胶贴(4)，自粘式硅胶贴(4)的表面设有可反复撕下和粘上的防粘胶片。
3.根据权利要求2所述的动静脉内瘘血栓预警装置，其特征在于，所述壳体(3)上侧设有穿绳环(2)，穿绳环(2)上设有能够挂在使用者脖子上的吊坠绳(1)。
4.根据权利要求1所述的动静脉内瘘血栓预警装置，其特征在于，所述电源模块包括可充电锂电池。
5.根据权利要求1所述的动静脉内瘘血栓预警装置，其特征在于，所述传感器为MEMS传感器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的动静脉内瘘血栓预警装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1，获取瘘管震颤信号：通过传感器获取动静脉造瘘手术部位瘘管震颤的加速度模拟信号，加速度模拟信号包括X、Y、Z三个互相垂直轴向的加速度信号；
S2，对瘘管震颤信号进行解析处理：通过主芯片对瘘管震颤的加速度模拟信号进行采样和解析处理，根据震颤指数判定是否发出血栓预警信号；
所述解析处理过程如下
信号预处理：主芯片对采样的加速度模拟信号进行预处理，以获得X，Y，Z三个互相垂直轴向的具体加速度数值ax，ay，az，并以此计算对应的合加速度数值a，计算合加速度数值a的表达式为
提取震颤信号：主芯片采用离散傅里叶变换将随着时间变化的合加速度信号变换到频率域，其变换表达式为其中A[k]表示变换后频谱序列，N表示加速度的采样点数，a(n)表示当前输入的加速度数值,n表示当前输入序列点数，e表示指数运算,i表示复数虚部，k表示当前输出序列点；
频率域可以看到不同加速度模拟信号所处的频段，其中的干扰信号位于低频段，将低频段的信号变换后的值乘以一个高通滤波器，从而使低频段的干扰信号衰减为零，从而滤除干扰信号并保留高频段的加速度模拟信号，再通过傅里叶逆变换得到时域的信号就是震颤信号；
计算震颤指数：这里我们将震颤指数定义为震颤信号在其最大周期内的所有时间点的加速度平方和，计算震颤指数的表达式为其中t0，t1分别表示开始时间和结束时间，t表示时间；
形成血栓的风险判定：当震颤指数VI大于预设的预警阈值时，该装置继续对瘘管进行监测；当震颤指数VI小于或等于预设的预警阈值时，向预警模块发出血栓预警信号，预警模块收到血栓预警信号后发出声光报警信号，以提示使用者瘘管有形成血栓的风险；
S3，将震颤指数图形化显示：手机客户端通过蓝牙模块接收和储存主芯片的解析处理数据，以及记录主芯片发出的血栓预警信号，并将解析处理获得的震颤指数以波形图的样式显示出来。
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