CN111179718B - 一种心肺复苏培训仿真交互型模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其包括如下步骤：S1在模拟人体内或体外设置有体征参数模拟生成器；S2在模拟人的体表设置有体征参数传感器，传感器将采集的体征参数传输给医用监护仪；S3预设各体征参数的范围值和权重系数，计算医疗处理干预措施中各小项的评分值和大项的评分值s，并监测受训者施加医疗处理干预措施的时间因素t；S4：计算模拟人心电图ECG的实时评分值S并输出心电图波形；S5：心电图ECG的评分值S和心电图波形特性反馈至体征参数模拟生成器，以向模拟人输出体征参数。本发明的肺复苏培训仿真交互型模拟方法实现了在对心搏骤停患者进行抢救过程中的多种模拟，进而提高培训真实度和质量。
Description
技术领域
本发明涉及心肺复苏技术领域，特别是涉及一种心肺复苏培训仿真交互型模拟方法。
背景技术
每年有数以百万的患者因心搏骤停倒下，这种紧急情况基本都发生在非医疗环境，抢救这类患者最重要的途径是提升社会普遍的急救处理能力，因此进行各种普及性的和专业性的急救培训是非常重要的，针对心搏骤停病人的抢救主要是心肺复苏。有调查显示，在公众培训做到非常好的国家，如北欧北美国家，其院外发生心搏骤停患者的复苏成功率大大优于其它国家。
美国心脏协会(AHA)经过多年的经验积累，将心搏骤停病人的抢救实施分为基础生命支持(BLS)和高级生命支持(ALS)，并进行对应的不同培训。例如：判断心搏骤停，判断脉搏，判断呼吸，呼救120，胸外按压培训，通气培训，AED除颤培训等内容。这些内容旨在训练学员在紧急情况处理心搏骤停患者，但是现阶段的实际情况往往难以达到理想的培训效果，有医疗机构反映，许多医学学生在进行完成BLS甚至ALS培训以后，之后进入120急救中心工作，仍然需要大量的实际临床学习时间，并不能在完成培训后即能掌握急救处理能力。因为对于心搏骤停患者的抢救，不仅仅是需要抢救技能(抢救技能例如：胸外按压频率、深度等参数是否符合权威的指南要求)，更多的是抢救处理能力(抢救处理能力例如：结合现场环境获取帮助，根据患者情况使用专业医疗设备，跟进患者的情况变化进行不同的医学处理)。
这就需要培训过程尽可能的做到以下3点：1.场景仿真：培训场景越能仿真现实，培训中模拟的过程与处理实际病人的过程越一致，培训效果越好。2.模拟人仿真：模拟人系统越能仿真真实的病人，培训模拟系统与实际病人的形态、状态越是相近，培训效果越好。3.交互性：模拟人能真实的模拟病人在过程中的实时反映，并根据学员施加的不同救治措施，模拟产生对应的改变，学根据病人的反映和改变对应的改善救治处理手段，实现动态的变化的救治过程，极大的培训了学员的临场反映和处理能力。
而现有的心肺复苏培训存在模拟人不能真实的仿真患者形态和体征，也不能真实的模拟发病情况及场景。尤其，模拟的发病情况单一，施救人员进行的救治措施不能实时的影响和反映在模拟人系统内。这些都与实际的病人发病过程情况严重脱离。缺乏交互性，培训学员独自进行流程操作，完全不需要观察病人(模拟人)的反映和监测病人的体征，或者病人(模拟人)的反映和体征是预置的已知的固定流程，无法培训学员的临床反映和处理能力。培训过程缺少病人的病情变化，培训与实际临床过程差别巨大，临床实际过程中病人状态及体征情况各异，缺乏对应的模拟；不同的病人状态及体征对应有不同的处理方案和处理方案的具体参数。
在实际发病病例中，患者的ECG变化非常复杂而且多样，尤其是ECG幅值和频率。但在心搏骤停过程中，在受到某些干预治疗因素的影响下，ECG类型变化和幅值频率的变化也会呈现一些规律性的趋势。而且这些变化特点受到关键的时间因素的影响，大循环停止时间越长，心肌缺血时间越长，心肌损伤越大，心脏活动强度越小，ECG信号越弱，尤其是幅值越小，或者频率变小，或者两者同时变小。
在心搏骤停发生的短暂时间内，患者很快从窦性心律(NSR)变成无脉性室速(pVT)，无脉性室速(pVT)，一般持续时间在2分钟以内，就会变成室颤(VF)，室颤维持一段时间后，如果不进行任何干预治疗措施，在约10分钟内转为停搏(asystole)，停搏(asystole)过程心电信号微弱，并且不断变弱，在20分钟内心电信号消失，心肌失去活力，病人死亡。有些患者在心搏骤停后，不会变为无脉性室速(pVT)或室颤(VF)，而变成无脉性电活动(PEA)，进而变成停搏(asystole)后至死亡。
在上述过程中如果实施了心肺复苏，其心肺复苏质量直接影响到心脏泵血及心肌活力，可以大大延长每一种ECG信号的持续时间或者使得ECG信号发生变化，心肺复苏质量越好，心肌活力越强，ECG信号越能往正常窦性心律转换。例如，在室颤(VF)过程中，高质量的胸外按压和通气，可以维持患者在室颤状态，待AED进行除颤后，或多次除颤后，心电即有可能恢复正常窦性心律(NSR)，即抢救成功。
但现有的心肺复苏培训难以达到仿真交互性模拟培训，更缺少对施救人员现场处置能力、处置手段的培训内容，且难以对培训过程进行结合现场实际情况进行综合评价，为此有必要对心肺复苏培训技术进行研发，以期提高受训人员的业务能力，提高实训效果。
发明内容
为此，本发明要解决的技术问题是克服现有的心肺复苏模拟人培训过程中存在的上述不足，进而提供一种心肺复苏培训仿真交互型模拟方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在模拟人体内或体外设置有用于模拟患者体征参数变化和患者体表变化的体征参数模拟生成器；
S2：在模拟人的体表相应位置设置有用于监测对应位置体征参数的传感器，所述传感器将采集的体征参数传输给医用监护仪或医学处理干预设备；
S3：在医用监护仪或医学处理干预设备中预设各体征参数的范围值和权重系数，根据监测到的体征参数数据和受训者施加的医疗处理干预措施形成对每一个医疗处理干预措施中各小项的评分和每一次医疗处理干预措施大项的评价评分值s，并监测受训者施加医疗处理干预措施的时间因素t；
S4：根据步骤S3中每一次施加医疗处理干预措施的评价评分值s、医疗处理干预措施的时间因素t，计算模拟人心电图ECG的实时评分值S并输出心电图波形；
S5：根据步骤S4中的心电图ECG的评分值S和心电图波形特性反馈至体征参数模拟生成器，以向模拟人输出体征参数。
优选地，所述时间因素t包括发生心搏骤停的时间t0、胸外按压开始时间t2、胸外按压时间t2与发生心搏骤停时间t0的比值t1、心搏骤停发生到开始除颤放电的时间值t3、因除颤操作中断的按压时间t4、从开始除颤分析到除颤放电之间的时间t5、从心搏骤停发生到给药的时间t6，则时间因素t＝[t0，t1，t2，t3，t4，t5，t6]。
优选地，监控受训者施加的医疗处理干预措施大项的内容为BLS/ALS流程性操作、胸外按压操作、对模拟人进行通气操作、对模拟人的除颤操作、对模拟人的给药操作中的一项或两项以上，通过对上述医疗处理干预措施大项监控和施加的医疗处理干预措施的时间因素计算每一项医疗处理干预措施对应的大项权重系数，并计算对应医疗处理干预措施的评价评分s；其中BLS/ALS流程性操作的评分值为Sa,胸外按压操作的评分值为Sc,对模拟人进行通气操作的评分值为Sb,对模拟人的除颤操作的评分值为Sd，对模拟人的给药操作的评分值为Sm，对应医疗处理干预措施的评价评分为：
s＝[Sa，Sc，Sb，Sd，Sm]；
设定一次医疗处理干预措施中的BLS/ALS流程性操作、胸外按压操作、对模拟人进行通气操作、对模拟人的除颤操作的权重系数依次为Ka0、Kc0、Kb0、Kd0、Km0，则对应医疗处理干预措施的权重系数为k＝[Ka0，Kc0，Kb0，Kd0，Km0]。
优选地，时间因素t对EGG的评分影响为如下函数：f0(t0)、f1(t1)、f2(t2)、f3(t3)
第i次医疗处理干预措施的评分值为：
si＝[Sai，Sci，Sbi，Sdi，Smi]，
第i次医疗处理干预措施的权重系数：
ki＝[Ka0i，Kc0i，Kb0i，Kd0i，Km0i]，
则实时ECG评分值S的计算公式为：
优选地，所述f0(t0)、f1(t1)、f2(t2)、f3(t3)满足如下关系：
f1(t1)＝1000*t1
f2(t2)＝2000-t2
f3(t3)＝3000-t3。
优选地，所述BLS/ALS流程性操作各小项包括：
是否开放气道，其监测参数值为a1、小项权重为Ka1；
是否确认现场安全，其监测参数值为a2、小项权重为Ka2；
是否启动应急反应，其监测参数值为a3、小项权重为Ka3；
是否拍打患者反映，其监测参数值为a4、小项权重为Ka4；
是否触摸检查颈动脉，其监测参数值为a5、小项权重为Ka5；
则各小项的监测数据记为A＝[a1，a2，a3，a4，a5，a6]，其中a1至a6的数值为0或1；
设置各小项权重系数为Ka＝[Ka1，Ka2，Ka3，Ka4，Ka5，Ka6]，其中Ka1至Ka6的数值可设置为0到100之间的数值；
则BLS/ALS流程性操作的评分值为：Sa＝A·KaT，其中T表示矩阵转置。
优选地，所述胸外按压操作各小项包括：
按压频率,其监测参数值为c1、小项权重为Kc1；
按压深度，其监测参数值为c2、小项权重为Kc2；
按压力量，其监测参数值为c3、小项权重为Kc3；
按压滞留，其监测参数值为c4、小项权重为Kc4；
则检测数据C＝[c1，c2，c3，c4]，
权重系数Kc＝[Kc1，Kc2，Kc3，Kc4]，
则胸外按压操作的评分值为：Sc＝C·KcT，T表述矩阵转置。
优选地，c1∈(Rc11，Rc12)，c2∈(Rc21，Rc22)，c3∈(Rc31，Rc32)，则有：
其中Kc4＝10，c1∈(99，121)，单位：次/分钟；c2∈(49，61)单位：毫米；c3∈(199，1001)，单位：牛；c4的值为0或1。
优选地，所述通气操作各小项包括
通气流量，其监测参数值为b1、小项权重为Kb1；
通气量，其监测参数值为b2、小项权重为Kb2；
气道压力，其监测参数值为b3、小项权重为Kb3；
通气频率，其监测参数值为b4、小项权重为Kb4；
氧浓度，其监测参数值为b5、小项权重为Kb5；
是否建立高级气道，其监测参数值为b6、小项权重为Kb6；
则检测数据记录为B＝[b1，b2，b3，b4，b5，b6]；
权重系数Kb＝[Kb1，Kb2，Kb3，Kb4，Kb5，Kb6]；
则通气操作的评分值为：Sb＝B·KbT，T表述矩阵转置。
优选地，是否建立高级气道的b6的值为0或1，b1∈(Rb11，Rb12)，b2∈(Rb21，Rb22)，b3∈(Rb31，Rb32)，b4∈(Rb41，Rb42)，b5∈(Rb51，Rb52)；
其中Kb6＝10；b1∈(0，10)，单位：L/min；b2∈(0，1500)，单位：mL；b3∈(0，60)，单位：cmH2O，b4∈(0，12)，单位：次/分钟，b5∈(21，100)，单位：％。
优选地，所述除颤操作各小项包括：
是否黏贴电极片，其监测参数值为d1、小项权重为Kd1；
电极片位置正确程度，其监测参数值为d2、小项权重为Kd2；
除颤放电能量，其监测参数值为d3、小项权重为Kd3；
除颤检测数据D＝＝[d1，d2，d3]，
除颤参数权重系数Kd＝[Kd1，Kd2，Kd3]，
则除颤操作的评分值为：Sd＝D·KdT，T表述矩阵转置。
优选地，d1数值为0或者1，d2∈(Rd21，Rd22)，d3∈(Rd31，Rd32)，则
Kd1＝30；
其中d2∈(0，100)，单位：％；d3∈(100，200)，单位：焦耳。
优选地，所述给药操作各小项包括：
是否给药，其监测参数值为m1、小项权重为Km1；
给药种类，其监测参数值为m2、小项权重为Km2；
给药剂量，其监测参数值为m3、小项权重为Km3；
给药检测数据记录为M＝[m1，m2，m3]，
给药权重系数为Km＝[Km1，Km2，Km3]，
给药操作的评分值为：Sm＝M·KmT，其中T为矩阵转置。
优选地，给药操作的每个小项的权重系数和评分情况为：
Km1＝20；
Km2＝m2*15；
其中所述m1为0或者1；m2为1、2、3、4，分别代表4种药物：β-受体阻滞剂、利多卡因、加压素、肾上腺素；m3∈[f1(m2),f2(m2)]。
本发明的培训过程中各种心肺复苏处理过程及具体参数要求为：
1.BLS流程的主要步骤：a、确认现场环境安全，b、启动应急反映系统呼叫120，c、检查患者反映，检查有无呼吸脉搏，d、开放气道，e、心肺复苏胸外按压，f、按30：2进行通气，g、待AED到达进行除颤。
2.胸外按压：按压频率100-120次/分钟，按压深度50-60mm，按压充分回弹无滞留，尽可能减少按压中断。
3.通气：没有高级气道时每按压30次进行2次通气，有高级气道时在按压的同时每6秒给予一次呼吸。通气过程胸廓有浮动且避免过度通气。
4.除颤(AED)：到场后立即进行AED分析，分析过程不要接触患者，AED判断为可除颤时，在听到指示后即按下除颤键，并根据提示继续进行心肺复苏。AED操作需要依据提示准确操作无延迟，减少中断时间。且AED电极片的黏贴位置正确，且与皮肤充分接触。
5.药物应用：联合使用加压素和肾上腺素，不可除颤心律应尽早使用肾上腺素。恢复自主循环后给与利多卡因和β-受体阻滞剂。
关于心搏骤停患者的ECG类型介绍如下：
Asystole停搏：需要立即进行胸外按压，不可除颤；
VF室颤：需要立即进行除颤；
pVT无脉性室速：需要立即进行除颤；
NSR窦性心律：正常心律，代表救治成功，需要维持一段时间；
PEA无脉性电活动：需要立即进行胸外按压，不可除颤；
DEAD死亡：心脏无电活动。
各种类型的心电波形形态不一样，同一类型的心电波形其形状类似，但是心电波形幅值和频率也会不同，一般而言，同一心电波形的幅值可理解为心肌活动的强度，幅值越大表示心肌越有力，复苏成功率越高；频率代表心电活动的快慢，越是接近正常心率表示复苏成功率越高。
实际病人体征及生命体征的变化特点，发生心搏骤停的患者在发病初期、抢救过程即复苏成功后会有不同的生命体征：
皮肤颜色：心搏骤停发病时，患者由于心脏泵血不足，大循环几乎停滞，紫绀见于面部皮肤,唇、指甲等处变成紫黑色。恢复自主循环后，颜面、口唇、甲床及皮肤颜色恢复色泽红润。
体温：发病初期和抢救过程，一般体温呈正常或升高，复苏成功后也会有可能升高，现有临床研究表明，体温变化与发病及抢救过程无特定联系，但救治成功后进行压低温目标体温管理，可有效降低脑损伤。
呼吸参数：发病初期呼吸停止或短暂抽搐样，在心肺复苏过程中，胸外按压会产生微弱的被动通气，30：2模式或者建立高级气道通气后会产生对应的通气量和压力。恢复自主循环后可能进一步恢复自主呼吸。
呼末二氧化碳：血流经过肺循环才有CO2呼出；心搏骤停时，PetCO2值非常低几乎为0；在胸外按压过程中，PetCO2可作为心肺复苏的有效监测指标，其水平越高，表示复苏效果越好，复苏成功率越高。恢复自主循环后，PetCO2显著上升到正常人水平。
血氧浓度：血压浓度与血流量以及潮气量、肺氧合功能相关；心搏骤停时，血流量急剧降低，潮气量几乎为0，因此心搏骤停时的血压浓度急剧下降，随着心肺复苏的进行，按压产生的心脏泵血循环和通气产生的肺氧合，血氧浓度随之升高，恢复自主循环后，血压浓度进一步增高，恢复自主呼吸后，需要浓度恢复正常水平。
血压参数：心搏骤停时，心脏停搏，各项血压参数测不出；在心肺复苏胸外按压过程中，按压产生的泵血形成对应的血压值，按压效果越好，各项血压值越高；恢复自主循环后，各项血压基本恢复正常水平。
胸廓起伏特征：胸廓与通气量对应的起伏程度，与通气频率对应的起伏频率。
瞳孔特征：心脏停搏后30秒，瞳孔急性无力性散大；并固定为散大状态；恢复自主循环后，瞳孔缩小。
脉搏特征：心搏骤停后，颈动脉、股动脉脉搏均无；心肺复苏过程中，良好的胸外按压能促进心脏泵血产生对应的脉搏，恢复自主循环后，产生自主脉搏。
脉率：脉率与心率一致，即与ECG信号对应的心率一致。
关于ECG的变化特点：
1.在实际发病病例中，患者的ECG变化非常复杂而且多样，尤其是ECG幅值和频率。但在心搏骤停过程中，在受到某些干预治疗因素的影响下，ECG类型变化和幅值频率的变化也会呈现一些规律性的趋势。而且这些变化特点受到关键的时间因素的影响，大循环停止时间越长，心肌缺血时间越长，心肌损伤越大，心脏活动强度越小，ECG信号越弱，尤其是幅值越小，或者频率变小，或者两者同时变小。
在心搏骤停发生的短暂时间内，患者很快从窦性心律(NSR)变成无脉性室速(pVT)，无脉性室速(pVT)，一般持续时间在2分钟以内，就会变成室颤(VF)，室颤维持一段时间后，如果不进行任何干预治疗措施，在约10分钟内转为停搏(asystole)，停搏(asystole)过程心电信号微弱，并且不断变弱，在20分钟内心电信号消失，心肌失去活力，病人死亡。有些患者在心搏骤停后，不会变为无脉性室速(pVT)或室颤(VF)，而变成无脉性电活动(PEA)，进而变成停搏(asystole)后至死亡。
在上述过程中如果实施了心肺复苏，其心肺复苏质量直接影响到心脏泵血及心肌活力，可以大大延长每一种ECG信号的持续时间或者使得ECG信号发生变化，心肺复苏质量越好，心肌活力越强，ECG信号越能往正常窦性心律转换。例如，在室颤(VF)过程中，高质量的胸外按压和通气，可以维持患者在室颤状态，待AED进行除颤后，或多次除颤后，心电即有可能恢复正常窦性心律(NSR)，即抢救成功。
ECG信号的类型和强弱直接反映了心肌活力，可反馈心肺复苏的质量，也可作为心肺复苏的目标。
本发明的有益效果：
本发明的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法实现了在对心搏骤停患者进行抢救过程中的多种模拟，如场景模拟、生理参数模拟、变化模拟、反馈过程的模拟，进而实现了非常高的仿真现实的模拟人，以贴合救助现场的实际救助情况，进而提高培训真实度和质量。本发明还实现了动态交互治疗过程的仿真，动态实时的模拟患者的变化，尤其是ECG的变化。通过动态实时的模拟患者的体征变化，并且能够被医疗专业设备、或者医疗处理干预措施的设备、或者施救者(培训者)进行监测识别，进而大大的提高了仿真培训效果，且仿真交互的模拟过程可分析统计输出报告，实现对培训练习反馈。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法的原理框图；
图2是受训者与模拟人系统、医学处理手段、医用监护设备的互动原理图；
图3是本发明的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法的数据处理流程图；
图4是本发明的五种医学处理干预手段分别对应设置的传感器、检测参数值、设置参数范围、权重、时间参数的对应图；
图5是本发明的模拟方法对应模拟人本体上设置各类型模拟器的结构示意图；
具体实施方式
参见图1，一种心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在模拟人体内或体外设置有用于模拟患者体征参数变化和患者体表变化的体征参数模拟生成器；
S2：在模拟人的体表相应位置设置有用于监测对应位置体征参数的传感器，所述传感器将采集的体征参数传输给医用监护仪或医学处理干预设备；
S3：在医用监护仪或医学处理干预设备中预设各体征参数的范围值和权重系数，根据监测到的体征参数数据和受训者施加的医疗处理干预措施形成对每一个医疗处理干预措施中各小项的评分和每一次医疗处理干预措施大项的评价评分值s，并监测受训者施加医疗处理干预措施的时间因素t；
S4：根据步骤S3中每一次施加医疗处理干预措施的评价评分值s、医疗处理干预措施的时间因素t，计算模拟人心电图ECG的实时评分值S并输出心电图波形；
S5：根据步骤S4中的心电图ECG的评分值S和心电图波形特性反馈至体征参数模拟生成器，以向模拟人输出体征参数。
参见图2、图4，本实施例的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法需要在模拟人系统上设置多组传感器，各种传感器用于检测并获取所施加在模拟人上的各项医学处理操作的参数，检测的参数代表医学处理操作的正确与否或者优良程度，检测获取的参数经过处理器识别处理之后生成实时对应的ECG或者反馈给模拟人后对ECG进行实时对应的改变，ECG的变换包括ECG类型的改变和ECG特性的变化；同时，模拟人所模拟的患者体征特性，在模拟人处理器的控制下做出对应的改变和设置，或者依据ECG的变化形成对应的改变。除了各项医学处理干预措施的影响，从模拟人模拟的心搏骤停的时刻开始，随着抢救时间的流逝，即处理器会计算从心搏骤停开始后的时间，随时间的变化，模拟的心肌活动会下降，即ECG类型和特性发生对应的改变，同时对应的，模拟人所模拟的患者体征特性也会发生改变。
本实施例的模拟人所模拟的这些患者生理改变，主要通过三种途径反馈并影响对应的医学处理干预措施：
1.ECG的变化可以直接被医学处理干预所使用的设备所监测并分析，然后执行对应的操作，例如，ECG的变化可以被AED所检测到，如果检测分析结果是可除颤波形(VF或pVT)，则执行除颤操作指示，如果检测分析结果不是可除颤波形，则提示不建议除颤并继续进行胸外按压。ECG的变化也可以被其它设备如胸腔按压器、呼吸机等检测，并作为设备的控制输入。这一反馈途径可培训学员对急救设备的使用。
2.ECG的变化和模拟人体征可以由专业的医用监护设备进行监测，并通过语音、屏幕显示等方式提供给施救者。如心电监护仪，可以监测ECG、体温、呼末二氧化碳、血压等多项参数。施救者(培训学员)根据所获取的信息，人工调整对模拟人进行的抢救措施。
3.模拟人体征的特点和变化可以直接由施救者(培训学员)所观察到，如瞳孔、皮肤颜色、胸廓起伏这些特点，这些特点是施救者(培训学员)判断患者(模拟人)的生理状态的重要依据，例如抢救成功后，患者皮肤颜色恢复红润。以便进行对应的抢救措施的调整。
上述2和3这两项反馈途径，可以充分灵活的训练学员的临床反应和操作，更加贴近现实情况，进而能够大大提高模拟培训的效果。
在模拟人系统开始模拟之前，可以人工设置模拟人系统，通过人工设置处理器参数，控制模拟人系统的起始ECG形态和模拟人体征，或者设置模拟人系统的模拟模式：训练模式，教学模式，考核模式。以适应不同场合模拟培训的需要。
本实施例的所述时间因素t包括发生心搏骤停的时间t0、胸外按压开始时间t2、胸外按压时间t2与发生心搏骤停时间t0的比值t1、心搏骤停发生到开始除颤放电的时间值t3、因除颤操作中断的按压时间t4、从开始除颤分析到除颤放电之间的时间t5、从心搏骤停发生到给药的时间t6，则时间因素t＝[t0，t1，t2，t3，t4，t5，t6]。
监控受训者施加的医疗处理干预措施大项的内容为BLS/ALS流程性操作、胸外按压操作、对模拟人进行通气操作、对模拟人的除颤操作、对模拟人的给药操作中的一项或两项以上，通过对上述医疗处理干预措施大项监控和施加的医疗处理干预措施的时间因素计算每一项医疗处理干预措施对应的大项权重系数，并计算对应医疗处理干预措施的评价评分s；其中BLS/ALS流程性操作的评分值为Sa,胸外按压操作的评分值为Sc,对模拟人进行通气操作的评分值为Sb,对模拟人的除颤操作的评分值为Sd，对模拟人的给药操作的评分值为Sm，对应医疗处理干预措施的评价评分为：
s＝[Sa，Sc，Sb，Sd，Sm]；
设定一次医疗处理干预措施中的BLS/ALS流程性操作、胸外按压操作、对模拟人进行通气操作、对模拟人的除颤操作的权重系数依次为Ka0、Kc0、Kb0、Kd0、Km0，则对应医疗处理干预措施的权重系数为k＝[Ka0，Kc0，Kb0，Kd0，Km0]。
同理，随着救助时间打流逝，时间因素t对EGG的评分影响为如下函数：f0(t0)、f1(t1)、f2(t2)、f3(t3)
第i次医疗处理干预措施的评分值为：
si＝[Sai，Sci，Sbi，Sdi，Smi]，
第i次医疗处理干预措施的权重系数：
ki＝[Ka0i，Kc0i，Kb0i，Kd0i，Km0i]，
则实时ECG评分值S的计算公式为：
参见图3，本实施例的对模拟人监测数据及其处理过程如下：
模拟人的处理器得到设置的范围参数和权重系数后，根据获取的原始监测数据计算每一个医疗处理干预措施小项监测结果的权重系数；并进一步进行处理计算，计算结果为每一个医疗处理干预措施大项的评价评分值s，并计算所由医疗处理干预措施实施的时间因素t，以及根据医疗处理干预措施小项监测结果和时间因素，计算每一个医疗处理干预措施大项的权重系数k。依据s、k、t进行计算，得到ECG的评分值S，可确定ECG(心电图)的类型、幅值、频率，以及生成输出ECG波形，并根据ECG的评分值和ECG波形的特性，设置输出模拟人的特性参数,其中模拟人的体征特性由各种模拟器进行模拟生成。其中原始监测数据、小项权重系数、医疗处理干预措施的评价评分结果s时间因素t的结果进行分析统计，可生成练习、培训、考核报告。
参见图4所示，每一种医疗处理干预措施(BLS/ALS流程性操作、胸外按压操作、对模拟人进行通气操作、对模拟人的除颤操作、对模拟人的给药操作)都被多个传感器所监测，如BLS/ALS流程性操作被气道开放传感器、语音识别传感器、震动传感器、颈动脉接触传感器所检测，胸外按压操作被胸廓位移传感器、胸廓力传感器所检测等，以获取得到原始监测数据，每一项监测数据的种类特性不同，某些监测项的结果是正确与否的特性，某些监测参数项的结果是依据设置范围评判正确与否或者计算具体数值。
参见图4，BLS/ALS流程性操作，指的是施救者(培训者)在进行急救过程中的必要操作是否进行。通过语音识别传感器，获取施救者(培训者)的语言，判断其是否确认了现场环境安全，是否呼叫120并启动应急反应，是否呼叫患者判断患者(模拟人模拟的患者)是否有意识。震动传感器可进一步检测施救者(培训者)是否拍打患者确认患者有无意识。气道开放传感器用于检测模拟人的气道是否被开放，以便于后面的通气。颈动脉接触传感器用于检测施救者(培训者)是否触摸模拟人的颈动脉以检查脉搏确认患者是否属于心搏骤停。如图4所示，这些监测数据记为A＝[a1，a2，a3，a4，a5，a6]，其中a1至a6的数值为0或者1；对应的设置小项权重系数为Ka＝[Ka1，Ka2，Ka3，Ka4，Ka5，Ka6]，其中Ka1至Ka6的数值可设置为0到100之间的数值，优选的，Ka1＝30,Ka2＝10,Ka3＝10,Ka4＝15,Ka5＝15,Ka6＝20。因此，可计算BLS/ALS流程性操作的评分值为：Sa＝A·KaT。
参见图4，胸外按压参数通过胸廓位移传感器和胸廓力传感器检测，胸廓位移传感器被设置成可测量模拟人胸骨位移的变化量，胸廓力传感器被设置成可测量按压在胸骨上的力的大小。通过胸骨位移量的变化测量计算出按压频率c1和按压深度c2，通过力传感器测量出按压力c3，以及在每次按压结束后是否产生滞留c4。其中，是否滞留值c4为0或者1，频率c1和按压深度c2及按压力c3可以设置目标范围，对应范围分别为c1∈(Rc11，Rc12)，c2∈(Rc21，Rc22)，c3∈(Rc31，Rc32)，优选的：c1∈(99，121)单位：次/分钟，c2∈(49，61)单位：毫米，c3∈(199，1001)单位：牛。即监测数据为C＝[c1，c2，c3，c4]，对应的权重系数Kc＝[Kc1，Kc2，Kc3，Kc4]；依据设置的范围值和实际监测值判断每个小项的权重系数及评分情况，优选的：
Kc4＝10；
因此，可计算胸外按压操作的评分值为：Sc＝C·KcT。
参见图4，通气监测操作中，通过流量传感器监测通气流量b1及通气量b2，通过气道压力传感器监测气道压力b3及通气频率b4，通过氧浓度传感器检测通气的氧浓度值b5，气管插管传感器检测是否建立了气管插管高级气道b5。这些监测数据记为B＝[b1，b2，b3，b4，b5，b6]。其中，是否建立高级气道值为0或者1，通气流量b1，通气量b2，气道压力b3，通气频率b4及氧浓度值b5可设置目标范围值：对应范围值为b1∈(Rb11，Rb12)，b2∈(Rb21，Rb22)，b3∈(Rb31，Rb32)，b4∈(Rb41，Rb42)，b5∈(Rb51，Rb52)，优选的：b1∈(0，10)单位：L/min，b2∈(0，1500)单位：mL，b3∈(0，60)单位cmH2O，b4∈(0，12)单位：次/分钟，b5∈(21，100)单位：％。对应的权重系数Kb＝[Kb1，Kb2，Kb3，Kb4，Kb5，Kb6]；依据设置的范围值和实际监测值判断每个小项的权重系数和评分情况，优选的：
Kb6＝10；
因此，可计算通气操作的评分值为：Sb＝B·KbT。
参见图4，在除颤操作中，通过电极片传感器检测电极片是否粘贴，检测参数d1数值为0或者1，是否粘贴电极片的监测窗口是在按压中断的时间段内。电极片粘贴位置与理想粘贴位置的重合程度，该监测值d2；除颤放电后，被患者(模拟患者的模拟人系统)所接收的电能量，该监测值d3。即除颤监测参D＝＝[d1，d2，d3]。其中，电极片位置正确程度值d2和除颤放电能量d3可设置目标范围，对应的设置范围为：d2∈(Rd21，Rd22)，d3∈(Rd31，Rd32)，优选的：d2∈(0，100)单位：％，d3∈(100，200)单位：焦耳。对应的除颤参数权重系数Kd＝[Kd1，Kd2，Kd3]；依据设置的范围值和实际监测值判断每个小项的权重系数和评分情况，优选的：
Kd1＝30；
因此，可计算除颤操作的评分值为：Sd＝D·KdT。
给药监测参数中，是否给药检测在预设的时间周期内是否给患者(模拟患者的模拟人系统)注射药物，该监测值m1为0或者1。给药种类检测到给药的类别，该参数值m2为1、2或者3、4，分别代表4种药物：β-受体阻滞剂、利多卡因、加压素和肾上腺素。给药剂量监测数值m3，可设置目标范围值m3∈[f1(m2),f2(m2)],其中f1(m2)和f2(m2)为根据m2的不同数值得到的不同范围上下限。给药监测参数M＝[m1，m2，m3]。依据设置的范围值和实际监测值判断每个小项的权重系数和评分情况，优选的：
Km1＝20；
Km2＝m2*15；
给药权重系数为Km＝[Km1，Km2，Km3]
因此，可计算给药操作的评分值为：Sm＝M·KmT。
医疗处理干预措施的评价评分结果s＝[Sa，Sc，Sb，Sd，Sm]，其中Sa＝A·KaT，Sc＝C·KcT，Sb＝B·KbT，Sd＝D·KdT，Sm＝M·KmT。
本实施例的所述时间因素t是对心搏骤停患者实施抢救的关键。如果不对模拟人系统模拟的患者实施医疗处理干预措施，则模拟人系统模拟的患者的生理状态会随着时间的流逝急剧下降，因此发生心搏骤停的时间t0代表者模拟人患者心电心肌活性自然衰减的主要参数，t0越小，心肌活力越强，心电特性和模拟人生理特性越好。临床研究和统计表明，心搏骤停后，尽早开始胸外按压，可以有更好的救治成功率；胸外按压开始时间t2表示从开始心搏骤停到开始按压的时间，t2越小，心肌活力越强，心电特性和模拟人生理特性越好。CCF值t1表示胸外按压的时间与发生心搏骤停时间t0的比值，0<t1<1，t1值越大，胸外按压效果越好。临床研究和统计表明，心搏骤停后，尽早进行除颤，可以有更好的救治成功率；从心搏骤停发生到开始除颤放电的时间值t3，t3越小，除颤效果越好，救治成功率越高。围除颤时间t4表示因除颤操作中断的按压时间，除颤前中断时间t5表示从开始除颤分析到除颤放电之间的时间，时间t4和t5值越小，除颤效果越好，复苏成功率越高。心搏骤停发生后，尽早给与特定药物，可以提高救治成功率，因此从心搏骤停发生到给药的时间t6，t6值越小，心肌活力越强，心电特性和模拟人生理特性越好。
时间因素t＝[t0，t1，t2，t3，t4，t5，t6]；时间因素会影响到其它的医学处理干预措施的实施效果，即时间t会影响后者的对ECG的评分影响。
本实施例的五项医疗处理干预措施(BLS/ALS流程性操作、胸外按压操作、对模拟人进行通气操作、对模拟人的除颤操作、对模拟人的给药操作)并不是每时每刻都会进行，因此在计算ECG评分值S的过程中，没有进行的以及操作无效的医疗处理干预措施的大项权重系数为0。并且在任何一项医学处理干预措施发生时都进行一次计算。
在五个大项的医学处理干预措施以及时间因素中，可分别对每一个大小设置权重系数，BLS/ALS流程性操作、胸外按压、通气、除颤和给药的权重系数依次为Ka0、Kc0、Kb0、Kd0、Km0，权重系数k＝[Ka0，Kc0，Kb0，Kd0，Km0]。
BLS/ALS流程性操作在一次抢救过程中，只发生并评价一次，并且在按压开始前都应该完成。因此Ka0与时间因素CCF值t1相关，以及Sa相关。
优选的：ka＝0.15。
胸外按压操作过程中，如果发生滞留，则该次按压产生的泵血效果将非常小，因此该大项的权重系数Kc0与滞留监测结果c4相关，且当未发生胸外按压时(Sc值不改变)权重系数Kc0＝0，即未进行胸外按压就不计算评分。
优选的，kc＝1。
通气过程与气道是否气道开放a1、是否建立了高级气道b6、以及通气的氧浓度b5相关，良好的通气必须开放气道，建立高级气道后并提高通气氧浓度可进一步增加通气效果。即通气这一大项的权重系数Kb0与a1、b6、b5相关。且通气未进行时不计算评分值kb0＝0。
优选的，kb＝1，kb’＝2。
除颤操作的效果与围除颤时间t4、前除颤时间t5有很大关系，而且当没有发生除颤时(电极片没有粘贴或者电极片粘贴了但是没有除颤能量接收)，不进行评分计算。所以除颤这一大项的权重系数Kd0与参数d1、d3、t4和t5(单位：秒)相关。
优选的kd＝100。
如果没有给药，则给药因素对患者无影响，不进行评分计算，则给药这一大项的权重系数为0，即没有给药(m1＝0)或者给药剂量为0(m3＝0)时，Km0＝0。且给药时间t6(单位：秒)越小，Km值越大。
优选的，km＝2，km’＝1。
本实施例的五项医疗处理干预措施：BLS/ALS流程性操作、胸外按压、通气、除颤和给药，其中任何一项发生时都进行一次评价评分计算，即每次的评分结果为si＝[Sai，Sci，Sbi，Sdi，Smi]，同时计算一次大项的权重系数ki＝[Ka0i，Kc0i，Kb0i，Kd0i，Km0i]。
ECG在没有受到医疗处理干预措施的情况下，随时间的流逝，其信号逐渐变弱，记入评分函数f0(t0)、f1(t1)、f2(t2)、f3(t3)表示时间因素对ECG的评分影响。则可以得到实时的ECG评分值S：
优选的：
f1(t1)＝1000*t1
f2(t2)＝2000-t2
f3(t3)＝3000-t3
ECG波形类型的变化
将ECG的类型与其评分值的范围对应起来，如下表1：
表1
进一步的，在ECG类型变化的基础上，ECG频率PR和幅值A的变化由时间参数t0、t1和ECG评分值S共同决定。有函数关系PR＝g(t0,t1,S),A＝h(t0,t1,S)。其优选的对应计算取值关系见下表2(不考虑t0和t1的时间因素，S1……S4优选参数同表1)：
表2
模拟人体征特性或参数的模拟与ECG评分值S和ECG类型的对应关系，如表3(S1……S4优选参数同表1)：
表3
优选的，对模拟人体征特点进行模拟的模拟器位置如图5所示，其中标号1表示胸骨起伏支撑装置，以模拟胸骨在按压过程中起伏变化，标号2为呼末CO2模拟器，标号3为瞳孔模拟器，标号4为颈动脉搏模拟器，标号5为皮肤颜色及体温模拟，标号6为呼吸气流模拟模块，标号7为腕动脉搏模拟器，标号8为手指血氧模拟器。
本实施例的ECG信号可被专业的医疗设备监测，如心电监护仪、除颤器或AED(五项医疗处理干预措施的设备之一)监测识别。ECG信号可由心电模拟器生成并通过模拟人导电皮肤被ECG探讨获取导入到对应设备。模拟人的体征如皮肤颜色、瞳孔大小、胸廓起伏由施救者(培训者)直接肉眼观察。体温可由体温计测量或者体温探头接入心电监护仪实时监测。呼吸参数可由呼吸监护仪检测，或者可以被急救呼吸机(五项医疗处理干预措施的设备之一)监测识别。呼末CO2分压可通过呼末CO2探头监测并接入呼吸机或者心电监护仪实时监测。血氧浓度可由血氧浓度探头监测并接入呼吸机或者心电监护仪实时监测。颈动脉脉搏状态由施救者(培训者)通过手指触摸颈动脉处进行直接感知。手腕脉率可由施救者(培训者)通过手指触摸颈动脉处进行直接感知或者由腕脉传感器检测并显示。
上述信息通过检测或感知后反馈到施救者(培训者)，施救者(培训者)通过对应的调整医疗处理干预措施进行下一步治疗，进而影响和改变ECG评分值及ECG信号，以及模拟人模拟的体征。形成模拟人模拟的反馈闭环，实现动态的、灵活的操作培训。
如图4所示，模拟人的传感器获取的原始检测数据、各小项的权重系数、医疗处理干预措施的评价评分结果s以及时间因素t可单独输出，并分析统计计算，形成在救治过程时间轴上的动态事件和状态曲线，进而生成单次的考核报告，或者某一次练习报告，或者多次的培训统计形成的培训报告。这些都是对学员培训练习考核过程的综合反馈分析。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，如在其他实施例中还可以仅依据胸外按压和除颤操作的评价方法进行计。本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在模拟人体内或体外设置有用于模拟患者体征参数变化和患者体表变化的体征参数模拟生成器；
S2：在模拟人的体表相应位置设置有用于监测对应位置体征参数的传感器，所述传感器将采集的体征参数传输给医用监护仪或医学处理干预设备；
S3：在医用监护仪或医学处理干预设备中预设各体征参数的范围值和权重系数，根据监测到的体征参数数据和受训者施加的医疗处理干预措施形成对每一个医疗处理干预措施中各小项的评分和每一次医疗处理干预措施大项的评价评分值s，并监测受训者施加医疗处理干预措施的时间因素t；
S4：根据步骤S3中每一次施加医疗处理干预措施的评价评分值s、医疗处理干预措施的时间因素t，计算模拟人心电图ECG的实时评分值S并输出心电图波形；
S5：根据步骤S4中的心电图ECG的评分值S和心电图波形特性反馈至体征参数模拟生成器，以向模拟人输出体征参数；
所述时间因素t对EGG的评分影响为如下函数：f0(t0)、f1(t1)、f2(t2)、f3(t3)
第i次医疗处理干预措施的评分值为：
si＝[Sai，Sci，Sbi，Sdi，Smi]，
第i次医疗处理干预措施的权重系数：
ki＝[Ka0i，Kc0i，Kb0i，Kd0i，Km0i]，
则实时ECG评分值S的计算公式为：
所述f0(t0)、f1(t1)、f2(t2)、f3(t3)满足如下关系：
f1(t1)＝1000*t1
f2(t2)＝2000-t2
f3(t3)＝3000-t3。
2.根据权利要求1所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：所述时间因素t包括发生心搏骤停的时间t0、胸外按压开始时间t2、胸外按压时间t2与发生心搏骤停时间t0的比值t1、心搏骤停发生到开始除颤放电的时间值t3、因除颤操作中断的按压时间t4、从开始除颤分析到除颤放电之间的时间t5、从心搏骤停发生到给药的时间t6，则时间因素t＝[t0，t1，t2，t3，t4，t5，t6]。
3.根据权利要求1或2所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：监控受训者施加的医疗处理干预措施大项的内容为BLS/ALS流程性操作、胸外按压操作、对模拟人进行通气操作、对模拟人的除颤操作、对模拟人的给药操作中的一项或两项以上，通过对上述医疗处理干预措施大项监控和施加的医疗处理干预措施的时间因素计算每一项医疗处理干预措施对应的大项权重系数，并计算对应医疗处理干预措施的评价评分s；其中BLS/ALS流程性操作的评分值为Sa，胸外按压操作的评分值为Sc，对模拟人进行通气操作的评分值为Sb，对模拟人的除颤操作的评分值为Sd，对模拟人的给药操作的评分值为Sm，对应医疗处理干预措施的评价评分为：
s＝[Sa，Sc，Sb，Sd，Sm]；
设定一次医疗处理干预措施中的BLS/ALS流程性操作、胸外按压操作、对模拟人进行通气操作、对模拟人的除颤操作的权重系数依次为Ka0、Kc0、Kb0、Kd0、Km0，则对应医疗处理干预措施的权重系数为k＝[Ka0，Kc0，Kb0，Kd0，Km0]。
4.根据权利要求3所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：所述BLS/ALS流程性操作各小项包括：
是否开放气道，其监测参数值为a1、小项权重为Ka1；
是否确认现场安全，其监测参数值为a2、小项权重为Ka2；
是否启动应急反应，其监测参数值为a3、小项权重为Ka3；
是否拍打患者反映，其监测参数值为a4、小项权重为Ka4；
是否触摸检查颈动脉，其监测参数值为a5、小项权重为Ka5；
则各小项的监测数据记为A＝[a1，a2，a3，a4，a5，a6]，其中a1至a6的数值为0或1；
设置各小项权重系数为Ka＝[Ka1，Ka2，Ka3，Ka4，Ka5，Ka6]，其中Ka1至Ka6的数值可设置为0到100之间的数值；
则BLS/ALS流程性操作的评分值为：Sa＝A·KaT，其中T表示矩阵转置。
5.根据权利要求4所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：所述胸外按压操作各小项包括：
按压频率，其监测参数值为c1、小项权重为Kcl；
按压深度，其监测参数值为c2、小项权重为Kc2；
按压力量，其监测参数值为c3、小项权重为Kc3；
按压滞留，其监测参数值为c4、小项权重为Kc4；
则检测数据C＝[c1，c2，c3，c4]，
权重系数Kc＝[Kc1，Kc2，Kc3，Kc4]，
则胸外按压操作的评分值为：Sc＝C·KcT，T表述矩阵转置。
6.根据权利要求5所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：c1∈(Rc11，Rc12)，c2∈(Rc21，Rc22)，c3∈(Rc31，Rc32)，则有：
其中Kc4＝10，c1∈(99，121)，单位：次/分钟；c2∈(49，61)单位：毫米；c3∈(199，1001)，单位：牛；c4的值为0或1。
7.根据权利要求3所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：所述通气操作各小项包括
通气流量，其监测参数值为b1、小项权重为Kb1；
通气量，其监测参数值为b2、小项权重为Kb2；
气道压力，其监测参数值为b3、小项权重为Kb3；
通气频率，其监测参数值为b4、小项权重为Kb4；
氧浓度，其监测参数值为b5、小项权重为Kb5；
是否建立高级气道，其监测参数值为b6、小项权重为Kb6；
则检测数据记录为B＝[b1，b2，b3，b4，b5，b6]；
权重系数Kb＝[Kb1，Kb2，Kb3，Kb4，Kb5，Kb6]；
则通气操作的评分值为：Sb＝B·KbT，T表述矩阵转置。
8.根据权利要求7所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：是否建立高级气道的b6的值为0或1，b1∈(Rb11，Rb12)，b2∈(Rb21，Rb22)，b3∈(Rb31，Rb32)，b4∈(Rb41，Rb42)，b5∈(Rb51，Rb52)；
其中Kb6＝10；b1∈(0，10)，单位：L/min；b2∈(0，1500)，单位：mL；b3∈(0，60)，单位：cmH2O，b4∈(0，12)，单位：次/分钟，b5∈(21，100)，单位：％。
9.根据权利要求3所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：所述除颤操作各小项包括：
是否黏贴电极片，其监测参数值为d1、小项权重为Kd1；
电极片位置正确程度，其监测参数值为d2、小项权重为Kd2；
除颤放电能量，其监测参数值为d3、小项权重为Kd3；
除颤检测数据D＝[d1，d2，d3]，
除颤参数权重系数Kd＝[Kd1，Kd2，Kd3]，
则除颤操作的评分值为：Sd＝D·KdT，T表述矩阵转置。
10.根据权利要求9所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：d1数值为0或者1，d2∈(Rd21，Rd22)，d3∈(Rd31，Rd32)，则
Kd1＝30；
其中d2∈(0，100)，单位：％；d3∈(100，200)，单位：焦耳。
11.根据权利要求3所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：所述给药操作各小项包括：
是否给药，其监测参数值为m1、小项权重为Km1；
给药种类，其监测参数值为m2、小项权重为Km2；
给药剂量，其监测参数值为m3、小项权重为Km3；
给药检测数据记录为M＝[m1，m2，m3]，
给药权重系数为Km＝[Km1，Km2，Km3]，
给药操作的评分值为：Sm＝M·KmT，其中T为矩阵转置。
12.根据权利要求11所述的心肺复苏培训仿真交互型模拟方法，其特征在于：每个小项的权重系数和评分情况为：
Km1＝20；
Km2＝m2*15；
其中所述m1为0或者1；m2为1、2、3、4，分别代表4种药物：β-受体阻滞剂、利多卡因、加压素、肾上腺素；m3∈[f1(m2)，f2(m2)]。
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