CN110361122A - 一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法 - Google Patents

Abstract

一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法，该检测方法对采用压迫治疗过程中的绷带缠绕力进行实时检测，通过在将柔性传感器分布在患者进行压迫治疗的区域进行缠绕力的检测，传感器的数据被传送至信息处理单元，信息处理单元将数据滤波校正后发送给显示单元；消除绷带和皮肤弹性等引入的干扰因素，具有检测准确、快速的特点。

Description

一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法

技术领域

本发明属于医疗仪器技术领域，特别涉及一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法。

背景技术

患有静脉曲张，静脉溃疡等疾病，需要缠绕绷带等手段施加压迫力来消除患部的静脉高压，压迫治疗亦是静脉溃疡最主要治疗和预防复发的方法。在压迫治疗过程中，施加缠绕力的大小是压迫治疗的关键，缠绕力过小达不到治疗效果，缠绕力过大，会引起动脉供血不足，研究表明60mmHg以上的压力会引起动脉闭塞。因此在对患者进行压迫治疗时，根据治疗的部位以及病情的差异都需要对缠绕力进行相应的调整，如静脉曲张伴有轻度水肿需要的缠绕力为23-32mmHg；显著的静脉曲张伴有明显水肿需要的缠绕力为34-46mmHg，且肢体远端到近端所需的压力逐渐降低。

当前医疗上对绷带的缠绕主要依赖于进行绷带缠绕的医护人员的感觉和经验进行，人为因素大，无法科学准确判断缠绕力度，亦无法科学量化缠绕力度。此外，还有一种采用气压检测的方法，通过检测在缠绕部位检测充入气体的压力变化进行缠绕力检测，从而获得缠绕力的大小，但该测量方法的结果误差比较大。另外现有的测量方式不能实现多点测量，不能对治疗部位进行分若干区域进行反馈，分散性大影响医生治疗的效果。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法，具有检测准确、快速的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法，包括以下步骤：

步骤1，柔性压力传感器的分布及数量

本缠绕力检测单元包含多个柔性压力传感器，在压迫治疗部位进行绷带缠绕直径的轴向方向，在缠绕绷带内每间隔20mm～200mm加入一个柔性传感器，可根据压迫治疗部位的轴向长度确定柔性压力传感器的数量；

步骤2，在压迫治疗过程中，当缠绕压力值进行调整，柔性压力传感器两端的阻值会相应的变化，进而柔性压力传感器两端的电压也随之变化，该电压与缠绕压力近似满足比例函数曲线，绷带缠绕时对治疗部位的缠绕力被转换为相应的电压信号。由于皮肤弹性，绷带弹性等因素该反馈信号中存在较大的扰动信号，因此需要进一步处理；

步骤3，消除干扰因素

由步骤2获得的电压信号存在较大的扰动信号，再进一步经过由步骤2获得的电压信号存在较大的扰动信号，因此再进一步经过基于Huber估计的卡尔曼滤波算法进行处理，消除干扰因素,当误差信号幅度突变时，Huber估计器变化缓慢，降低滤波器对干扰值的敏感性，减少干扰信号对采集数据的不利影响；卡尔曼滤波算法使用上一次测量的数据对下一次数据进行估计，并且与下一次测量的数据进行比较运算，得到一个相对准确的测量值；消除干扰因素，使得数据能够正确地显示绷带缠绕力的数值；

步骤4，经过步骤3处理后的数据，通过与单片机控制器相连的设有触摸屏或LED显示屏的人机交互界面，将检测值显示出来。

步骤3所述的Huber函数的定义为：

其中a指测量值与预测值之间的差值，ε是误差值，如果|a|≤ε，函数使用最小均方误差准则；；如果|a|≥ε，函数则使用平均绝对值误差准则减少在绷带缠绕过程中引入的干扰信号对测量数据的不利影响。

本发明所述的缠绕过程中由于不同部位所需缠绕力大小有差异，医护人员可根据柔性压力传感器的反馈到显示屏上的数据更为准确的施加缠绕力，以达到精确缠绕治疗的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明采用了柔性压力传感器、单片机控制器相连的设有触摸屏或LED显示屏的人机交互界面，可将绷带缠绕过程的力度准确量化，通过多点测量的方法，在绷带缠绕治疗期间，可有效地设置和检测不同部位缠绕力度；且实时检测绷带缠绕力度，消除绷带和皮肤弹性等引入的干扰因素，检测准确快速，有利于监控缠绕过程中以及长期治疗过程绷带缠绕力变化的情况。

本发明通过将传感器的数字采集并经信息处理单元进行数据处理后，可由显示屏等界面显示不同部位的缠绕力的大小以及实时的变化情况。从而医护人员可以根据病情的发展变化，治疗部位的差异等治疗因素，在相应部位分别确定合适的缠绕力大小，设置缠绕的受力梯度，为精确缠绕治疗提供参考数据的目的。

附图说明

图1为本发明的传感器检测模块分布示意图。

图2为本发明的缠绕力梯度示意图。

图3为本发明的检测装置结构框图。

图4为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图3，一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法，包括以下步骤：

步骤1，柔性压力传感器的分布及数量

本缠绕力检测单元包含多个柔性压力传感器，在压迫治疗部位进行绷带缠绕直径的轴向方向，在缠绕绷带内每间隔20mm～200mm加入一个柔性传感器，可以根据压迫治疗部位的轴向长度确定柔性压力传感器的数量；

步骤2，在压迫治疗过程中，当缠绕压力值进行调整，柔性压力传感器两端的阻值会相应的变化，进而柔性压力传感器两端的电压也随之变化，该电压与缠绕压力近似满足比例函数曲线，绷带缠绕时对治疗部位的缠绕力被转换为相应的电压信号。由于皮肤弹性，绷带弹性等因素该反馈信号中存在较大的扰动信号，因此需要进一步处理；

步骤3，消除干扰因素

由步骤2获得的电压信号存在较大的扰动信号，因此再进一步经过基于Huber估计的卡尔曼滤波算法进行处理，消除干扰因素,当误差信号幅度突变时，Huber估计器变化缓慢，降低滤波器对干扰值的敏感性，减少干扰信号对采集数据的不利影响；卡尔曼滤波算法使用上一次测量的数据对下一次数据进行估计，并且与下一次测量的数据进行比较运算，获得一个相对准确的测量值。消除干扰因素，使得数据能够正确地显示绷带缠绕力的数值；

所述的在缠绕过程中由于传感器处于动态变化的状态中，有很多干扰因素使得采集的数据容易出现干扰信号，本发明中采用Huber估计器应用在传感器反馈数据的滤波函数中，当误差信号幅度突变时，Huber估计器变化缓慢，从而降低滤波器对干扰值的敏感性，减少了干扰信号对采集数据的不利影响；Huber估计器使用上一次测量的数据对下一次数据进行估计，并且与下一次测量的数据进行比较运算，得到一个相对准确的测量值；从而消除了很多干扰因素，使得数据能够正确地显示绷带缠绕力的数值；

步骤4，经过步骤3处理后的数据，通过与单片机控制器相连的设有触摸屏或LED显示屏的人机交互界面，将检测值显示出来。

本发明所述的柔性压力传感器两端的阻值随着压力大小的变化而变化，进而传感器两端的电压也随之变化，根据测试的大量样本，拟合出来一条电压随压力变化的曲线。

本发明所述的柔性压力检测单元有多个柔性压力传感器，医护人员在给患者治疗过程中，可以根据病情的发展变化，治疗部位的差异等治疗因素，选取柔性压力传感器的数量，并将其传感器分布于患者的相应部位，方便缠绕过程中对相应部位缠绕力的准确反馈。

本发明所述检测方法中由于皮肤的弹性、绷带的弹性等因素使得在缠绕过程有很多干扰因素影响传感器反馈数据准确性和快速性，从而使用Huber估计器应用在传感器反馈数据的滤波函数中，当误差信号幅度突变时，Huber估计器变化缓慢，从而降低滤波器对干扰值的敏感性，减少了皮肤和绷带的弹性干扰信号对采集数据的不利影响。Huber估计器使用上一次测量的数据对下一次数据进行估计，并且与下一次测量的数据进行比较运算，得到正确的测量值。Huber函数的定义为：

其中a指测量值与预测值之间的差值，ε是误差值。如果|a|≤ε，函数使用最小均方误差准则。然而，如果|a|≥ε，函数则使用平均绝对值误差准则减少在绷带缠绕过程中引入的干扰信号对测量数据的不利影响。

本发明所述的缠绕过程中由于不同部位所需缠绕力大小有差异，医护人员可根据传感器的反馈到显示屏上的数据更为准确的施加缠绕力，以达到精确缠绕治疗的目的。

如图1所示，图中1,2,3,4所指的是选取的4个柔性压力传感器，将传感器放置在患者的相应部位，方便缠绕过程中对相应部位缠绕力的准确反馈，从而达到精确缠绕治疗的目的。

如图2所示，下肢患有静脉曲张的患者从肢体远端到近端需要的缠绕力大小逐渐降低，进而放置于相应部位的柔性压力传感器可以准确反馈缠绕力大小。

如图3所示，本实例给出了一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法的系统设计框图，包括多个柔性压力检测单元，信息处理单元，及显示单元。

本实例中，柔性压力检测单元采用多个电阻式薄膜压力传感器，信息处理单元采用STM32F103单片机，显示单元采用液晶显示。

该装置的基本工作原理如下：

本实例通过将4个柔性压力传感器放置在患者的相应部位，当系统开始工作时，对于缠绕过程中不同部位所需缠绕力大小不同，医护人员可根据此传感器的反馈到显示屏上的数据更准确的施加缠绕力。

本实例中柔性压力检测单元采用4个电阻式薄膜压力传感器。该传感器的电阻值随着压力值的增大而减小，且压力值和电阻的倒数值近似呈线性关系，从而大大提升了检测缠绕力的精确度。

本实例中信息处理单元通过单片机采集传感器的数据，并经过M-估计器滤波算法处理后，发送给液晶显示单元实时显示每个传感器反馈的缠绕力大小。

本实例中液晶显示单元采用液晶显示屏。显示屏第一行至第四行分别显示传感器反馈的实时缠绕力数据，以方便医护人员的观测。

Claims (2)

1.一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，柔性压力传感器的分布及数量

本缠绕力检测单元包含多个柔性压力传感器，在压迫治疗部位进行绷带缠绕直径的轴向方向，在缠绕绷带内每间隔20mm～200mm加入一个柔性传感器，可根据压迫治疗部位的轴向长度确定柔性压力传感器的数量；

步骤2，在压迫治疗过程中，当缠绕压力值进行调整时，柔性压力传感器两端的阻值会相应的变化，进而柔性压力传感器两端的电压也随之变化，该电压与缠绕压力近似满足比例函数曲线，绷带缠绕时对治疗部位的缠绕力被转换为相应的电压信号,由于皮肤弹性，绷带弹性等因素该反馈信号中存在较大的扰动信号，因此需要进一步处理；

步骤3，消除干扰因素

由步骤2获得的电压信号存在较大的扰动信号，再进一步经过基于Huber估计的卡尔曼滤波算法进行处理，消除干扰因素,当误差信号幅度突变时，Huber估计器变化缓慢，降低滤波器对干扰值的敏感性，减少干扰信号对采集数据的不利影响；卡尔曼滤波算法使用上一次测量的数据对下一次数据进行估计，并且与下一次测量的数据进行比较运算，得到一个相对准确的测量值；消除干扰因素，使得数据能够正确地显示绷带缠绕力的数值；

步骤4，经过步骤3处理后的反馈数据，通过与单片机控制器相连的设有触摸屏或LED显示屏的人机交互界面，将检测值显示出来。

2.根据权利要求1所述的一种针对压迫治疗缠绕力动态检测方法，其特征在于，所述的Huber函数的定义为：

其中a指测量值与预测值之间的差值，ε是误差值，如果|a|≤ε，函数使用最小均方误差准则；如果|a|≥ε，函数则使用平均绝对值误差准则减少在绷带缠绕过程中引入的干扰信号对测量数据的不利影响。