CN111529939A - 一种基于远程交互监控分析的心脏除颤系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，包括上位机和多个与上位机远程通信连接的下位机。上位机在接收到下位机上传的第一心电信号，确定第一心电信号对应的第一下位机，并分析第一心电信号是否满足除颤要求；若满足，则向第一下位机反馈第一除颤信号，以供第一下位机在收到信号后，测量患者的经胸阻抗，并匹配出相应的除颤能量，采用该能量对患者进行除颤放电；与此同时，上位机还与下位机建立多媒体交互通道，以便于医护人员通过多媒体交互通道，指导现场人员操作下位机执行除颤放电操作。采用本发明技术方案能支持多个远程下位机除颤器，有效存储病人发病时的心电信号，协助医务人员更好地远程指导除颤和后续的治疗。

Description

一种基于远程交互监控分析的心脏除颤系统

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于远程交互监控分析的心脏除颤系统。

背景技术

心脏猝死(SCD)是在临床症状出现1小时内迅即发生的非预期型循环虚脱及至心脏停搏，是心血管疾病的主要死亡原因。美国健康统计中心的流行病学研究结果显示，所有心血管病死亡中超过50％者为SCD，每年我国的SCD总数在54.4万例以上；同时在过去的几十年中，随着人口老龄化进程SCD的发生有上升趋势。其中，80％的SCD归因于恶性室性心律失常，如心室颤动(VF，简称室颤)。由于室颤等恶性室性心律失常发作常无预兆，发作时心室的电活动失去同步性，心脏泵血功能丧失，如不及时采取措施转复心律，数分钟之内将导致猝死。而这其中超过90％的室颤患者的发病地点是在医院外，往往无法及时获得救治。所以，在尽可能短的时间内终止室颤、恢复正常心脏节律、恢复血流动力学稳定，能避免和有效防止SCD发生，同时在患者进行除颤操作后，进行心肺复苏和必要的医疗措施在抢救环节也至关重要。

因此，除颤这一过程需要同时具备高效准确识别心电信号，并能准确在患者除颤前后做准确的医疗判断的功能，才能有效提高抢救率，而在抢救现场中出现懂得急救措施人员的概率微乎其微。传统除颤器存在以下不足：(1)存在大多基于微处理器同时进行分析心电信号和除颤功能，在分析除颤信号的实时性和高效性没有办法保证；(2)不具备医疗人员和医疗现场实时交互功能，很难在除颤后作出相应的医疗措施；(3)不能有效储存病人的发病史，不利于后续的医务人员对病人的病情分析。

发明内容

本发明实施例提供一种基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，能支持多个远程下位机除颤器，有效存储病人发病时的心电信号，协助医务人员更好地远程指导除颤和后续的治疗。

本发明一实施例提供一种基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，包括：上位机和与所述上位机远程通信连接的多个下位机；

所述上位机用于接收所述下位机所上传的第一心电信号，并识别所述第一心电信号信号源，确定所述第一心电信号对应的第一下位机；

所述上位机还用于根据预设的深度学习模型，判断所述第一心电信号是否满足除颤要求；若满足，则所述上位机向所述第一下位机反馈第一除颤信号，以供所述第一下位机在接收到所述第一除颤信号后，测量患者的经胸阻抗，并根据所述经胸阻抗，匹配出相应的除颤能量，采用所述除颤能量对所述患者进行除颤放电；若不满足，则判断所述第一心电信号是否为恶性心电信号；

所述上位机还用于在判断所述第一心电信号为恶性心电信号时，向医护人员发送通知信息，并存储所述第一心电信号；以及用于在判断所述第一心电信号不为恶性心电信号时，存储所述第一心电信号，并等待所述第一下位机上传下一周期采集的心电信号；

所述上位机还用于在所述上位机向所述第一下位机反馈第一除颤信号后，向医护人员发送通知信息，并与所述第一下位机建立多媒体交互通道，相互传输实时的音视频数据，以便于所述医护人员通过所述多媒体交互通道，指导现场人员操作所述第一下位机执行除颤放电操作。

进一步的，所述预设的深度学习模型为：基于神经网络构建的深度学习模型，模型输入为若干个心电信号，模型输出为是否满足除颤要求的判断结果。

进一步的，所述第一下位机在上传所述第一心电信号之前，还用于将所述第一下位机的电容充电到第一预设电压值，以便于后续除颤操作。

进一步的，在所述第一下位机采用所述除颤能量对所述患者进行除颤放电时，若检测到所述第一下位机的电容电压低于第二预设电压时，停止除颤放电，并将所述第一下位机的电容充电到第一预设电压值。

进一步的，所述第一下位机还用于在采用所述除颤能量对所述患者进行除颤放电后，如果未接收到所述上位机反馈的除颤停止信号，则重新测量患者的经胸阻抗，重新匹配出相应的除颤能量，采用新匹配的除颤能量对所述患者进行除颤放电；

如果接收到所述上位机反馈的除颤停止信号，则所述第一下位机停止除颤放电。

进一步的，所述下位机包括：微处理器、心电信号采集模块、人机交互模块、多媒体交互模块、充电模块、经胸阻抗检测模块和除颤放电模块；

其中，所述微处理器分别与所述心电信号采集模块、人机交互模块、多媒体交互模块、充电模块、经胸阻抗检测模块和除颤放电模块连接；

所述充电模块与所述除颤放电模块连接。

进一步的，所述除颤放电模块包括：储能电容、数控电阻桥和四个I GBT控制的H桥放电电路；

其中，所述储能电容分别与第一H桥放电电路、第三H桥放电电路连接；

所述第一H桥放电电路与第二H桥放电电路连接；

所述第三H桥放电电路与第四H桥放电电路连接；

所述数控电阻桥分别与所述第二H桥放电电路、所述第四H桥放电电路、所述储能电阻连接。

进一步的，所述下位机还包括与所述微处理器连接的个人与定位信息模块；

所述个人与定位信息模块用于采集当前的位置信息和个人信息，并将所述位置信息和个人信息发送给所述上位机。

由上可见，本发明提供的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，包括上位机和多个与上位机远程通信连接的下位机。上位机在接收到下位机上传的第一心电信号，确定第一心电信号对应的第一下位机，并分析第一心电信号是否满足除颤要求；若满足，则向第一下位机反馈第一除颤信号，以供第一下位机在收到信号后，测量患者的经胸阻抗，并匹配出相应的除颤能量，采用该能量对患者进行除颤放电；与此同时，上位机还与第一下位机建立多媒体交互通道，相互传输实时的音视频数据，以便于医护人员通过多媒体交互通道，指导现场人员操作第一下位机执行除颤放电操作。相比于现有技术现场没有医疗和救助经验的医护人员则无法正确使用除颤器，本发明能够自动分析心电信号，判断是否需要进行除颤，并通过多媒体交互通道建立上位机和下位机的音视频交互，使得远程的医务人员能够更好的指导现场人员进行除颤放电。此外，心电信号存储到上位机中，使医务人员能够了解患者的发病历史，便于后续诊断和对症下药。

附图说明

图1是本发明提供的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的心脏除颤系统的工作原理的一种实施例的流程示意图；

图3是本发明提供的下位机的一种实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的除颤放电模块的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统的一种实施例的结构示意图。如图1所示，该系统包括上位机1和与上位机1远程通信连接的多个下位机2。附图中以三个下位机举例，实际能接更多的下位机。为了更好的说明本系统的工作原理，参见图2，图2是本发明提供的心脏除颤系统的工作原理的一种实施例的流程示意图。该流程具体如下：

步骤201：上位机接收下位机所上传的第一心电信号，并识别第一心电信号信号源，确定第一心电信号对应的第一下位机。

在本实施例中，本发明的上位机远程控制多个下位机，因此在下位机上传心电信号后，需要识别信号源，从而确定上传的心电信号对应的是哪个下位机、哪个患者，避免数据错乱。此外，在确定了第一下位机后，上位机还可以对该下位机上传的心电信号建立数据档案，登记患者的基本信息和病况信息，便于后续的治疗。

在本实施例中，下位机运用流传输技术上传心电信号，确保数据传输的实时性。

步骤202：上位机根据预设的深度学习模型，判断第一心电信号是否满足除颤要求；若满足，执行步骤203；若不满足，执行步骤205。

在本实施例中，预设的深度学习模型为：基于神经网络构建的深度学习模型，模型输入为若干个心电信号，模型输出为是否满足除颤要求的判断结果。在初始时，可以基于混合波形识别模式的信号识别技术、多个混合LSTM/CNN神经网络结构深度预测模型及迁移学习模型进行模型构建和优化，对正常的心电信号、需要除颤的心电信号进行大数据采集后，得出每个心电信号是否满足除颤要求的判定结构。该除颤要求一般为信号在一个时间周期内的信号变化程度，该除颤要求也可以通过该模型不断优化和调整。

步骤203：上位机向第一下位机反馈第一除颤信号，向医护人员发送通知信息，并与第一下位机建立多媒体交互通道，相互传输实时的音视频数据，以便于医护人员通过多媒体交互通道，指导现场人员操作第一下位机执行除颤放电操作。

在本实施例中，在执行除颤放电前，上位机与第一下位机建立多媒体交互通道，实现实时的音视频交互，传递双方的音视频数据。医护人员可以实时查看现场情况，更好的指导现场人员操作第一下位机执行除颤放电操作。

步骤204：第一下位机在接收到第一除颤信号后，测量患者的经胸阻抗，并根据经胸阻抗，匹配出相应的除颤能量，采用除颤能量对患者进行除颤放电。

在本实施例中，参见图3，图3是本发明实施例提供的下位机的一种实施例的结构示意图。如图3所示，下位机包括：微处理器31、心电信号采集模块32、人机交互模块33、多媒体交互模块34、充电模块35、经胸阻抗检测模块36和除颤放电模块37。其中，微处理器31分别与心电信号采集模块32、人机交互模块33、多媒体交互模块34、充电模块35、经胸阻抗检测模块36和除颤放电模块37连接。充电模块35与除颤放电模块37连接。

微处理器31用于控制各模块的工作。心电信号采集模块32用于采集患者的心电信号。人机交互模块33用于供现场人员操作该下位机，并在上位机进行远程音视频显示和交互。多媒体交互模块34用于与上位机建立多媒体交互通道，完成音视频数据传输。充电模块35用于对除颤放电模块37进行充电。经胸阻抗检测模块36用于测量患者的经胸阻抗，并根据经胸阻抗，匹配出相应的除颤能量。除颤放电模块37用于供现场人员采用该除颤能量对患者进行除颤放电。

在本实施例中，第一下位机在上传第一心电信号之前，还用于将第一下位机的电容充电到第一预设电压值，以便于后续除颤操作。在第一下位机采用除颤能量对患者进行除颤放电时，若检测到第一下位机的电容电压低于第二预设电压时，停止除颤放电，并将第一下位机的电容充电到第一预设电压值。第一预设电压和第二预设电压值可根据除颤放电模块37的型号、电路结构和参数来设定。

在本实施例中，经胸阻抗检测和能量匹配为现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，除颤放电模块37包括：储能电容、数控电阻桥和四个I GBT控制的H桥放电电路；其中，储能电容分别与第一H桥放电电路(电桥1)、第三H桥放电电路(电桥3)连接；第一H桥放电电路与第二H桥放电电路(电桥2)连接；第三H桥放电电路与第四H桥放电电路(电桥4)连接；数控电阻桥分别与第二H桥放电电路、第四H桥放电电路、储能电阻连接。本模块更详细的结构可以但不限于参见图4，本模块的除颤流程主要由等待除颤指令、充电储能、胸抗检测、除颤放电四个部分构成。

步骤205：上位机判断第一心电信号是否为恶性心电信号；若是则执行步骤206，否则执行步骤207。

在本实施例中，上位机可以采用深度学习模型的识别方法，判断是否恶性心电信号的方法。如采集大量的正常心电信号，采用深度学习对正常心电信号进行学习，基于此可判别出不正常的心电信号(恶性心电信号)。

步骤206：向医护人员发送通知信息，并存储第一心电信号。

在本实施例中，在确定是恶性心电信号后，由于涉及的知识和病况较为复杂，因此需及时同时医护人员，并存储该心电信号。待医护人员到达后，上位机再与下位机建立多媒体交互通道，相互传输实时的音视频数据，以便于医护人员查看发病史和更准确的远程指导急救。

步骤207：存储第一心电信号，并等待第一下位机上传下一周期采集的心电信号。

在本实施例中，如果不是恶性心电信号，则只需存储第一心电信号，并等待下一次信号上传，系统循环监控每一个下位机上传的心电信号。

在本实施例中，第一下位机还用于在采用除颤能量对患者进行除颤放电后，如果未接收到上位机反馈的除颤停止信号，则重新测量患者的经胸阻抗，重新匹配出相应的除颤能量，采用新匹配的除颤能量对患者进行除颤放电；如果接收到上位机反馈的除颤停止信号，则第一下位机停止除颤放电。

在本实施例中，上位机还可以对每一个下位机进行远程控制，如控制下位机的充放电时间，心电采集。譬如，远程医务人员指导现场人员将下位机放在患者胸口，然后通过上位机远程控制下位机进行心电采集、经胸阻抗的检测、除颤放电、参数设定等操作，进一步降低现场人员的操作要求，有效降低恶性心室活动的发生概率。

作为本实施例的一种举例，下位机还可以包括与微处理器连接的个人与定位信息模块；个人与定位信息模块用于采集当前的位置信息和个人信息，并将位置信息和个人信息发送给上位机，以供上位机建立患者的档案，详细记录患者的发病史。

综上所述，本发明的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统具有以下创新：

(1)传统除颤器采取MCU进行心电信号分析，由于MCU运算能力有限，不能高效准确地分析病人的生理状况，而本除颤器可采取上位机利用基于神经网络的深度学习分析心电信息和病人的生理信息，能高效准确地确定病人的生理状况并作出准确的措施；

(2)拥有更加灵活的急救处理方式。本除颤器可以在远程深度学习自动分析信号后下达除颤命令或者在医务人员分析信号后再下达命令两种模式进行切换；

(3)拥有全面，精确的后台医疗监护系统。本除颤器将采集患者的心电信号传输到后台进行储存分析处理，可以清晰地让医务人员了解到病人的发病过程，协助医务人员更好地对症下药；

(4)在后台的强大计算能力支持下，能提前检测出患者的病灶，提醒病人及时到医院确诊，防止意外发生；

(5)可节省大量人力物力。一个强大的检测分析后台可以支持多个病人的除颤器，因而可在让每个除颤器都拥有较高的检测精度，能简化除颤器的结构，在保证除颤器检测效率的情况下极大地降低除颤器的成本，有利于除颤器的推广；

(6)除颤器配备远程监护交流系统，医务人员可与患者进行远程医疗指导，提高除颤器的使用灵活性和保证除颤操作的正常进行。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，其特征在于，包括：上位机和与所述上位机远程通信连接的多个下位机；

所述上位机用于接收所述下位机所上传的第一心电信号，并识别所述第一心电信号信号源，确定所述第一心电信号对应的第一下位机；

所述上位机还用于根据预设的深度学习模型，判断所述第一心电信号是否满足除颤要求；若满足，则所述上位机向所述第一下位机反馈第一除颤信号，以供所述第一下位机在接收到所述第一除颤信号后，测量患者的经胸阻抗，并根据所述经胸阻抗，匹配出相应的除颤能量，采用所述除颤能量对所述患者进行除颤放电；若不满足，则判断所述第一心电信号是否为恶性心电信号；

所述上位机还用于在判断所述第一心电信号为恶性心电信号时，向医护人员发送通知信息，并存储所述第一心电信号；以及用于在判断所述第一心电信号不为恶性心电信号时，存储所述第一心电信号，并等待所述第一下位机上传下一周期采集的心电信号；

所述上位机还用于在所述上位机向所述第一下位机反馈第一除颤信号后，向医护人员发送通知信息，并与所述第一下位机建立多媒体交互通道，相互传输实时的音视频数据，以便于所述医护人员通过所述多媒体交互通道，指导现场人员操作所述第一下位机执行除颤放电操作。

2.根据权利要求1所述的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，其特征在于，所述预设的深度学习模型为：基于神经网络构建的深度学习模型，模型输入为若干个心电信号，模型输出为是否满足除颤要求的判断结果。

3.根据权利要求1所述的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，其特征在于，所述第一下位机在上传所述第一心电信号之前，还用于将所述第一下位机的电容充电到第一预设电压值，以便于后续除颤操作。

4.根据权利要求3所述的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，其特征在于，在所述第一下位机采用所述除颤能量对所述患者进行除颤放电时，若检测到所述第一下位机的电容电压低于第二预设电压时，停止除颤放电，并将所述第一下位机的电容充电到第一预设电压值。

5.根据权利要求1所述的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，其特征在于，所述第一下位机还用于在采用所述除颤能量对所述患者进行除颤放电后，如果未接收到所述上位机反馈的除颤停止信号，则重新测量患者的经胸阻抗，重新匹配出相应的除颤能量，采用新匹配的除颤能量对所述患者进行除颤放电；

如果接收到所述上位机反馈的除颤停止信号，则所述第一下位机停止除颤放电。

6.根据权利要求1所述的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，其特征在于，所述下位机包括：微处理器、心电信号采集模块、人机交互模块、多媒体交互模块、充电模块、经胸阻抗检测模块和除颤放电模块；

其中，所述微处理器分别与所述心电信号采集模块、人机交互模块、多媒体交互模块、充电模块、经胸阻抗检测模块和除颤放电模块连接；

所述充电模块与所述除颤放电模块连接。

7.根据权利要求6所述的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，其特征在于，所述除颤放电模块包括：储能电容、数控电阻桥和四个IGBT控制的H桥放电电路；

其中，所述储能电容分别与第一H桥放电电路、第三H桥放电电路连接；

所述第一H桥放电电路与第二H桥放电电路连接；

所述第三H桥放电电路与第四H桥放电电路连接；

所述数控电阻桥分别与所述第二H桥放电电路、所述第四H桥放电电路、所述储能电阻连接。

8.根据权利要求6所述的基于远程交互监控分析的心脏除颤系统，其特征在于，所述下位机还包括与所述微处理器连接的个人与定位信息模块；

所述个人与定位信息模块用于采集当前的位置信息和个人信息，并将所述位置信息和个人信息发送给所述上位机。

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