CN113345308A - 一种监测心肺复苏操作安全性的反馈装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种监测心肺复苏操作安全性的反馈装置，包括心肺复苏人体训练模型适用的传感器、数据处理模块和显示单元。除传统心肺复苏训练监测装置可以提供的按压频率、按压深度数据外，该训练监测装置可通过胸骨处运动加速度的大小和方向，判断按压方向是否垂直及垂直方向压力是否过大，即存在冲击。适当的按压频率、深度和回弹是心肺复苏有效性的保证；垂直按压并减少冲击可有效减少心肺复苏副作用，如肋骨骨折，确保心肺复苏操作的安全性。该监测装置可以实时计算各项按压参数，与设定阈值相比较得到判别结果并通过视觉或听觉实时反馈给操作者，帮助其纠正动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于人体模型的心肺复苏(Cardio-pulmonary Resuscitation,CPR)训练监测装置。
背景技术
据世界卫生组织对2019年的估计，缺血性心脏病是全球第一致死原因，导致全世界16％的死亡；还是2000年来死亡人数增加最多的疾病，2019年达到890 万人(世界卫生组织《全球卫生估计》2020)。心脏病会导致心脏骤停(OHCA)。北美OHCA的发病率为每年55/10万人，在亚洲为每年59/10万人。我国心源性猝死的发病率为每年41.84/10万人，约54.4万例，平均每分钟就有1个人因心脏原因在发病1小时内死亡。OHCA后果严重，如未得到及时抢救，患者4-6 分钟后将进入不可逆的生物学死亡。心脏骤停引发的猝死有74％发生在院外，而猝死前只有33.1％的患者有症状。在我国，遭遇心脏骤停的幸存者不到1％。
心肺复苏术(Cardiology-pulmonary resuscitation，CPR)是挽救心脏骤停患者生命的关键技术，有效的按压使血液重新流向重要器官，特别是心脏和大脑，帮助心脏骤停患者迅速重建呼吸与循环，高质量的胸外按压可使血流量达到正常值的30％，促使心肌收缩，恢复正常心律，并减少脑损伤的发生。
受到师资、教具等条件的制约我国心肺复苏普及率只有约1％。对CPR操作进行自动多参数实时监测，可以减轻师资的工作量，提高培训效率，是普及CPR 技术的必由之路。
和许多医用技术一样，心肺复苏技术是安全有效的技术。在培训中，其有效性表现为适当的按压频率(100-120次每分钟)、按压深度(约成人胸廓的 1/3，至少5cm)及充分的回弹、减少按压的中断和避免过度通气；现有心肺复苏教具(CN103329183A)可以做到这五点的实时反馈。而安全性表现在有效的建立循环的同时，不发生肋骨骨折等并发症。肋骨骨折是CPR最常见的并发症，其发生率为25％到50％。除了老年人骨质疏松，容易骨折外，按压时过大的冲击和不垂直作用的力是肋骨骨折的主要因素。目前尚未提出教学时针对CPR操作按压冲击和不垂直作用力的安全性考察指标，也没有针对操作安全性的教具或装置。随着公众对心肺复苏技术的了解和日益认同，我国公共区域AED等急救设施的日益健全，以及民法总则对见义勇为的法律支持，会有越来越多的普通民众，学习和掌握心肺复苏等急救技术。而针对心肺复苏操作安全性的监测装置，将促进这一社会进步过程。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种监测心肺复苏操作安全性的反馈装置，在监测操作有效性的同时实时监测操作的安全性并给操作者提供反馈，辅助规范化训练。
本发明的心肺复苏训练操作反馈装置，包括位于心肺复苏训练模型内的传感器(1)、数据处理模块(2)和显示模块(3)。
传感器(1)设置于训练模型胸骨下半段按压板(5)底部，通过数据线(4) 与数据处理模块(2)连接；
数据处理模块(2)与训练模型外部的显示模块(3)相连；
训练监测装置通过传感器(1)采集与CPR训练相关的数据，数据处理模块 (2)分析数据，通过显示模块(3)实时反馈操作质量。
本发明的一种监测心肺复苏操作安全性的反馈装置，实时监测按压深度、回弹、速度、力的大小和方向等指标是否合格，实时显示结果，对操作进行反馈和评价。可在教学中帮助教师同时监督多名学员CPR操作，从安全性和有效性两个方面提高操作质量，减少教师工作量，提高培训效率和质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的算法流程图。
图3为本发明的显示器面板示意图。
附图标记如下：1-传感器、2-数据处理模块、3-显示模块、4-数据线、5- 按压板、6-弹簧、7-教具底部、8-弹簧引导柱、31-速度指示灯、32-回弹指示灯、33-深度指示灯、34-冲击指示灯、35-垂直指示灯、36-成绩显示框。
具体实施方式
如图1-图3所示：本实施例的一种监测心肺复苏操作安全性的反馈装置，包括传感器(1)、数据处理模块(2)和显示模块(3)；传感器(1)安装在按压板(5)底部；按压板(5)底部与弹簧引导柱(8)相连，弹簧(6)位于按压板(5)和教具底部(7)之间，套在弹簧引导柱(8)外；
传感器(1)采用MPU6050陀螺仪加速度传感器，数据处理模块(2)采用树莓派4b，4G内存。MPU6050的SCL、SDA和GND管脚分别与树莓派数据接口的同名管脚相连。MPU6050的电源管脚与树莓派数据接口5V电源管脚相连。
数据处理模块(2)，如图2所示，首先读取加速度计各方向的数值，对竖直方向数据进行Kalman滤波得到加速度大小和方向，与预设阈值向比较，获得安全性指标：即按压是否含有过大的冲击、按压是否垂直。对加速度滤波后的信号进行频谱分析和垂直方向位移函数重建，也可以计算出反映按压有效性的按压深度和按压频率，在其他专利中有涉及，这里不再赘述。
监测结果可以采用视觉或听觉反馈，本实施例显示模块(3)采用LED灯与文字结合的方式进行反馈。如图3所示，速度指示灯(31)为三色，其中黄色代表慢、绿色代表适中，红色代表过快。回弹指示灯(32)、深度指示灯(33) 和冲击指示灯(34)都是双色，红色代表不合格，绿色代表合格。垂直指示灯(35)为一圈LED，点亮的LED代表水平分量方向，若都不点亮，表示只有垂直分量。成绩显示框(36)显示前一段操作得的分数。
在CPR操作中，有效性体现在按压深度、按压速度和回弹程度三个方面，安全性体现在力的方向和是否产生冲击两个方面，根据重要性的不同，各个指标占总成绩的比例不同。
CPR的质量受各个要素的综合作用的影响，并且各个要素在实际抢救过程中可相互影响，比如按压深度及回弹可能会影响按压频率，单一要素在实际抢救中的效应难以评价。这里采用“集束化(BUNDLE)”的理念评价CPR操作。
由此，一次持续按压的总成绩G计算公式为：
G＝D*30％+R*30％+AZ*15％+AH*15％+g*10％
其中D为按压深度成绩，若在5-6cm范围内D为满分，比6cm每超出1cm，减40分，比5cm每小1cm，减50分；R为速率成绩，若R在100-120次/分钟之间，为满分，比100每小10次/分钟，或比120每大10次/分钟，则减50分； AZ为冲击情况，若有则为0分，若无冲击，则为100分；AH为水平方向分力情况，若水平方向分力小于阈值，则AH为100分，反之为0分，g为前5次成绩的平均值。
本实施例装置监测操作的安全性可以结合有效性监测装置使用。计算成绩中的有效性指标数据根据已有专利方法可以得到。虽然本实施例涉及到有效性指标，但权利要求中并未涉及。
也可仅给出安全性分数。一次持续按压的安全性成绩Gs计算公式为:
Gs＝AZ*40％+AH*40％+g*20％
AZ为冲击情况，若有则为0分，若无冲击，则为100分；AH为水平方向分力情况，若水平方向分力小于阈值，则AH为100分，反之为0分，g为前5次成绩的平均值。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种监测心肺复苏操作安全性的反馈装置，其特征在于：包括传感器、数据处理模块和显示模块；
数据处理模块具有输入、分析、计算、存储和输出功能；可将传感器获得的加速度数据去噪，得到按压压力大小和方向，并与预设安全阈值进行分析比较，得到安全性判断结果；安全性是指CPR过程中，作用于患者胸骨垂直方向的力不存在瞬间过大冲击，水平方向的力尽可能小，以免造成不必要的肋骨骨折。
2.根据权利要求1所述的一种监测心肺复苏操作安全性的反馈装置，其特征在于：
所述传感器为加速度传感器，可以监测加速度大小和方向数据；传感器设置于CPR训练模拟人按压位置按压板底部，通过数据线与数据处理模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种监测心肺复苏操作安全性的反馈装置，其特征在于：
所述显示模块能够显示数据处理模块计算出的安全性判断结果，将结果反馈给操作者；显示模块通过有线或无线方式与数据处理模块相连，在模拟人外部，可改变位置，以便操作者观察。
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