CN113393716A - 一种可视化的智能交互除颤培训装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本案提供一种可视化的智能交互除颤培训系统和方法，通过操作终端的数据库存储多种模拟病例情景，在第一输入模块输入第一输入指令后，通过无线通讯接口向无线通讯模块发送控制信号。主控模块在接收到数据库和控制信号后，运行模拟病例程序，并控制显示模块显示模拟病例情景的实景互动画面，同时，控制语音模块输出音频。电源管理模块用于向各模块供电。当运行的模拟病例程序需要进行进一步急救操作时，在第二输入模块输入第二输入指令并反馈至主控模块控制信号。采用上述可视化的智能交互除颤培训系统和方法，可以为AED的操作使用提供培训指导，完全满足操作者针对AED操作的可视化培训需要，有效提高操作人员对操作的熟练程度。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备培训技术领域，特别涉及一种可视化的智能交互除颤培训装置和方法。
背景技术
自动体外除颤器(简称AED)是一种便携式的医疗设备，它可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。
目前市场上缺乏对使用AED进行培训、训练的系统，现有的AED培训教育主要以课堂现场培训为主，由于受到时间、场地、培训师资和受训人员数量限制，导致培训效率较低且效果不佳，最终导致实际操作能力不高，急救人员无法通过前期模拟训练来提前熟悉AED，导致缺乏必备的基础操作技能，容易在实际急救环境中造成失误。
因此，如何解决满足操作者针对AED操作的可视化培训需要，有效提高操作人员对操作的熟练程度的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可视化的智能交互除颤培训装置和方法，可满足操作者针对AED操作的可视化培训需要，有效提高操作人员对操作的熟练程度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种可视化的智能交互除颤培训装置，包括用于选取模拟情景方案的操控终端，以及用于以第一视角显示所述操控终端选取的模拟情景方案的实景互动画面的交互终端；
所述操控终端包括多种模拟病例情景的数据库、第一输入模块和无线通讯接口，所述交互终端包括主控模块、第二输入模块、显示模块、语音模块、无线通讯模块和电源管理模块；
其中，所述第一输入模块用于接收第一输入指令并向所述主控模块发出控制信号；
所述无线通讯接口与所述无线通讯模块通讯连接，用于向所述无线通讯模块发送所述数据库和所述控制信号；
所述无线通讯模块用于接收所述数据库和所述控制信号并传输至所述主控模块；
所述主控模块用于接收所述数据库和所述控制信号、运行模拟病例程序并控制所述无线通讯模块、所述显示模块和所述语音模块的输出；
所述第二输入模块用于接收第二输入指令并向所述主控模块发出控制信号；
所述显示模块用于显示模拟病例情景的实景互动画面，所述语音模块用于输出模拟病例情景的讲解音频和提示音频，所述电源管理模块用于向所述交互终端的各模块供电。
可选的，还包括具有心肺复苏反馈功能的高级模拟人，所述高级模拟人包括采集装置和反馈装置，所述采集装置用于监测操作者的急救操作并传送至所述反馈装置，所述反馈装置用于将所述采集装置的数据信号传送至所述无线通讯模块；所述主控模块还用于判断操作者是否符合标准化急救操作。
可选的，所述操控终端为手持终端，所述手持终端为手机、平板或电脑；
所述交互终端为除颤培训装置主机。
可选的，所述第一输入指令包括模式设置指令、暂停/继续指令、音量大小调节指令和/或模拟情景环节指令。
可选的，所述第一输入指令可按照采用消息队列配合实时查询方式的架构来依次实现。
可选的，所述数据库包括需要除颤的室颤情景、除颤仪电极片情景、不需要除颤情景、电池电量低情景和仪器故障情景中的一种或多种。
可选的，所述数据库还包括用于根据急救培训的模块化环节，编辑创建自定义培训场景数据库。
本方案还包括一种可视化的智能交互除颤培训方法，利用上述可视化的智能交互除颤培训装置，包括以下步骤：
S1.管理人员登录所述操作终端，通过所述第一输入模块选择第一输入指令，开始AED模拟培训；
S2.所述主控模块根据管理人员的模式选择，进行模拟病例程序运行，直至程序结束，并控制所述无线通讯模块、所述显示模块和所述语音模块的输出；
S3.操作者通过所述交互终端的显示模块和语音模块的提示，进行学习和操作；当运行的模拟病例程序需要进行进一步急救操作时，通过所述第二输入模块输入第二输入指令并反馈至所述主控模块控制信号，跳至步骤S2，所述交互终端显示操作是否符合规范，并通过语音提示；
S4.操作者通过所述高级模拟人进行急救操作；当需要急救时，所述采集装置监测操作者对所述高级模拟人的急救操作并传送至所述反馈装置，所述反馈装置将所述采集装置的数据信号传送至所述无线通讯模块；所述主控模块判断操作者是否符合标准化急救操作，跳至步骤S2，所述交互终端显示操作是否符合规范，并通过语音提示。
可选的，所述步骤S2中，所述运行模拟病例程序为：根据所述操作终端的第一输入模块的第一输入指令，触发心电数据波形输出，所述交互模块进行算法心律分析，判断是否需要除颤以及是否继续急救，结束急救。
本发明提供一种可视化的智能交互除颤培训系统和方法，通过操作终端的数据库存储多种模拟病例情景，在第一输入模块输入第一输入指令后，通过无线通讯接口向交互终端的无线通讯模块发送控制信号。主控模块在接收到数据库和控制信号后，运行模拟病例程序，并控制显示模块显示模拟病例情景的实景互动画面，同时，控制语音模块输出模拟病例情景的讲解音频和提示音频。电源管理模块用于向主控模块、显示模块、语音模块和无线通讯模块供电。当运行的模拟病例程序需要进行进一步急救操作时，在第二输入模块输入第二输入指令并反馈至主控模块控制信号。采用上述可视化的智能交互除颤培训系统和方法，可以为AED的操作使用提供培训指导，完全满足操作者针对AED操作的可视化培训需要，有效提高操作人员对操作的熟练程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本方案提供的可视化的智能交互除颤培训装置的示意图；
图2为本方案提供的可视化的智能交互除颤培训装置的软件运行流程图；
图3为本方案提供的可视化的智能交互除颤培训装置的模拟病例程序流程图；
图4为本方案提供的可视化的智能交互除颤培训方法中一种模拟病例的除颤流程图。
上图的标记中：
1-主控模块，2-电源管理模块，3-显示模块，4-语音模块，5-无线通讯模块。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种可视化的智能交互除颤培训装置和方法，可满足操作者针对AED操作的可视化培训需要，有效提高操作人员对操作的熟练程度。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1-图4，本发明提供一种可视化的智能交互除颤培训装置，包括用于选取模拟情景方案的操控终端，以及用于以第一视角显示操控终端选取的模拟情景方案的实景互动画面的交互终端。
操控终端包括多种模拟病例情景的数据库、第一输入模块和无线通讯接口，交互终端包括主控模块、第二输入模块、显示模块、语音模块、无线通讯模块和电源管理模块。
其中，第一输入模块用于接收第一输入指令并向主控模块发出控制信号；
无线通讯接口与无线通讯模块通讯连接，用于向无线通讯模块发送数据库和控制信号；
无线通讯模块用于接收数据库和控制信号并传输至主控模块；
主控模块用于接收数据库和控制信号、运行模拟病例程序并控制无线通讯模块、显示模块和语音模块的输出；
第二输入模块用于接收第二输入指令并向主控模块发出控制信号；
显示模块用于显示模拟病例情景的实景互动画面，语音模块用于输出模拟病例情景的讲解音频和提示音频，电源管理模块用于向交互终端的各模块供电。
通过操作终端的数据库存储多种模拟病例情景，在第一输入模块输入第一输入指令后，通过无线通讯接口向交互终端的无线通讯模块发送控制信号。主控模块在接收到数据库和控制信号后，运行模拟病例程序，并控制显示模块显示模拟病例情景的实景互动画面，同时，控制语音模块输出模拟病例情景的讲解音频和提示音频。当运行的模拟病例程序需要进行进一步急救操作时，在第二输入模块输入第二输入指令并反馈至主控模块控制信号。电源管理模块用于向主控模块、显示模块、语音模块和无线通讯模块供电。
采用上述可视化的智能交互除颤培训装置在培训指南、训练程序方面可以完全模拟真实AED设备的各种情景。目的在于帮助急救人员前期熟悉AED，并掌握在急救过程中使用AED的一些必备的基础操作技能，从而避免在实际急救环境中因粗心大意造成错误的使用。此外，上述培训装置不具备真实除颤设备所需要的高压充电储能过程，以及对外释放除颤电流波形的功能，可以确保在使用过程中的安全。
在具体实施方式中，本案的智能交互除颤培训装置还包括具有心肺复苏反馈功能的高级模拟人，高级模拟人包括采集装置和反馈装置，采集装置用于监测操作者的急救操作(按压频率和按压深度)并传送至反馈装置，反馈装置用于将采集装置的数据信号传送至无线通讯模块；主控模块还用于判断操作者是否符合标准化急救操作。通过配合高级模拟人训练使用，可通过电子程序模拟技术，智能检测电极片是否与身体部位正确连接。
该采集装置可包括薄膜压力传感器，反馈装置包括单片机和数据处理器，传感器连接单片机，将薄膜压力传感器贴在高级模拟人相应的急救按压处。当操作者触碰薄膜压力传感器时，传感器内置应变片发生形变，并将其转化为数值信号通过单片机输入到上。数据处理器再通过无线通讯方式或USB接口方式传输给交互终端的主控模块1。
智能交互除颤培训装置与高级模拟人配合，主控模块基于采集装置监测到的操作者的急救操作步骤，获取CPR过程的按压频率和深度，与标准化急救操作的动作信息进行对比，判断模拟操作是否符合规范。如果错误，主控模块控制显示模块显示动作错误并播放正确操作画面，同时控制语音模块发出错误提示音频。操作员可以根据通过操作视频，通过语音和图像的方式，及时找出错误原因并予以纠正，从而可在模拟操作中判断操作员的操作技能掌握程度，指导、纠正培训者的标准化急救操作，提高培训效率的技术效果。
在具体实施方式中，操控终端为手持终端，手持终端为手机、平板或电脑。交互终端为除颤培训装置主机。
第一输入指令包括模式设置指令、暂停/继续指令、音量大小调节指令和/或模拟情景环节指令。模式设置指令即为多个可选的菜单栏。模拟情景环节指令即为多种系统预设的病例情景。当第一输入指令为多个时，第一输入指令可按照采用消息队列配合实时查询方式的架构来依次实现。
优选地，数据库包括需要除颤的室颤情景、除颤仪电极片情景、不需要除颤情景、电池电量低情景以及仪器故障情景的一种或多种。上述数据库中的情景模式均为提前编程好的模拟病例程序，在选择其中一种情景模式后，即可运行。
本装置除上述固定编程好的模拟病例程序外，培训者根据自己的需求，通过手持终端APP自定义创建新的模拟病例，使用无线通讯接口将新建的模拟病例配置传输到智能交互除颤培训装置，重启开机即可进入新创建的模拟病例培训流程。
上述模拟病例情景，通过手持终端APP选择，可以进行相对应处理的语音提示，包括：模拟“人工移动患者”、模拟除颤电极片未贴好、模拟除颤电极片贴好、模拟需要除颤、模拟不需要除颤、模拟电池电量低、模拟仪器故障状态等。
上述病例情景可通过三种典型的心电数据波形：室颤(VF)心律、窦性(Sinus)心律和心室停搏(Asystole)模拟出来。
在一种具体实施例中，本案提供的可视化的智能交互除颤培训装置，主要包括：除颤培训装置主机和手持终端APP。可以通过手持终端APP对除颤培训装置主机遥控和管理。两者之间通过无线WiFi进行通信，完成交互除颤培训功能。
其中，除颤培训装置主机组成部分：主控模块1，电源管理模块2，显示模块3，语音模块4，无线通讯模块5。主控模块1与无线通讯模块5使用串口连接。显示模块选用TFT液晶屏，使用集成的背光驱动芯片。主控模块1通过读取Flash中存储的图片文件，进行解码，写入内部专用的缓存，即可通过操作显示控制器实现图像的显示。语音模块4由音频编解码芯片、音频功放、喇叭构成。主控模块1使用串行音频接口输出播放声音数据，经过音频编解码芯片转换输出声音信号给功率放大器进行放大，最后用喇叭释放出来。
智能交互除颤培训装置可预设9种病例情景，通过手持终端APP选择，模拟不同种类型的真实急救过程，使培训者具备应对各种病例情景的措施，以备在真实环境时不慌乱。同时，具有多种情景环节模拟功能，使用手持终端APP选择触发，让培训者充分了解AED的各项提示功能。
其中，手持终端APP具有遥控功能，包括：数字键“1-9”，对应选择9种病例情景；模式设置按键；暂停/继续按键；音量大小调节按键；模拟情景环节按键。
以下为9种病例情景的实现方法：
1)只需要单次除颤的室颤情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；第二次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤；重复CPR操作，直至病人恢复意识。
2)需要多次除颤的室颤情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第二次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第三次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第四次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤；重复CPR操作，直至病人恢复意识。
3)发现并解除故障—除颤仪电极片情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；CPR操作过程中电极片松动，设备故障，语音报“检查电极”；电极片松动故障排除后；第二次分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第三次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤；重复CPR操作，直至病人恢复意识。
4)反复颤动的室颤情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第二次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤，病人有脉搏，但是未恢复意识；2分钟CPR操作；第三次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤；除颤1次；2分钟CPR操作；第四次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤；重复CPR操作，直至病人恢复意识。
5)不需要除颤情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为心室停搏(Asystole)，不需要除颤，病人无脉搏；2分钟CPR操作；第二次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤；重复CPR操作，直至病人恢复意识。
6)需要2次除颤的室颤情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第二次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第三次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤；重复CPR操作，直至病人恢复意识。
7)发现并解决故障—电池电量低情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第二次AED操作，发现电池电量低，仪器报警，更换电池(开关机一次)；再次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第三次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤；重复CPR操作，直至病人恢复意识。
8)一直处于室颤情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；重复上述情景，整个过程在室颤。
9)发现并解决故障—触碰病人情景：
第一次AED操作，分析心律：结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；分析心律过程中发生触碰病人的情况，仪器报警，该情况持续20秒；20秒后，再次分析心律，结果为室颤(VF)心律，需要除颤，病人无脉搏；除颤1次；2分钟CPR操作；第二次AED操作，分析心律：结果为窦性(Sinus)心律，不需要除颤；重复CPR操作，直至病人恢复意识。
此外，还能够与具有无线心肺复苏反馈装置的高级模拟人搭配培训，获取按压过程的频率和深度参数，通过本装置的语音和图像指示，实现心肺复苏的规范化操作，更好的指导培训者标准化急救操作。可按照最新版的心肺复苏与心血管急救指南标准规范，通过无线WiFi升级更新急救流程。
智能交互过程通过LCD显示屏和喇叭以图像、声音的方式来实现。LCD显示屏和AED设备显示同样的内容，即：实时心电信号、实时心律、除颤次数、救助过程时间、除颤电击提示。喇叭的音量可通过APP遥控实现增大、减小、静音操作。
智能除颤培训装置主机具有心肺复苏(CPR)过程暂停/继续机制，实现教学过程在任意模拟场景下可中断的功能，方便教学过程中的培训和讲解。开机后立刻通过语音提示CPR前的准备工作，“保持镇定”，“检查病人反应”，“呼叫援助”，“开放气道”，“检查呼吸”。
除颤培训装置主机通过软件任务实现，任务的运行采用消息队列配合实时查询方式来完成。实时性较低的任务，采用消息队列查询后再执行的方式。实时性较高的任务，有触发标志置位就会立刻去执行，要求须在20ms以内执行完成。
本方案还提供一种可视化的智能交互除颤培训方法，利用上文描述的可视化的智能交互除颤培训装置，包括以下步骤：
S1.管理人员登录操作终端，通过第一输入模块选择第一输入指令，开始AED模拟培训；
S2.主控模块根据管理人员的模式选择，进行模拟病例程序运行，直至程序结束，并控制无线通讯模块、显示模块和语音模块的输出；
S3.操作者通过交互终端的显示模块和语音模块的提示，进行学习和操作；当运行的模拟病例程序需要进行进一步急救操作时，通过第二输入模块输入第二输入指令并反馈至主控模块控制信号，跳至步骤S2，交互终端显示操作是否符合规范，并通过语音提示；
S4.操作者通过高级模拟人进行急救操作；当需要急救时，采集装置监测操作者对高级模拟人的急救操作并传送至反馈装置，反馈装置将采集装置的数据信号传送至无线通讯模块；主控模块判断操作者是否符合标准化急救操作，跳至步骤S2，交互终端显示操作是否符合规范，并通过语音提示。
在步骤2中，运行模拟病例程序为：根据操作终端的第一输入模块的第一输入指令，触发心电数据波形输出，交互模块进行算法心律分析，判断是否需要除颤以及是否继续急救，结束急救。
本方案适用于社会心肺复苏培训机构、医院、医学院、卫校、公司、商场、交通运营等单位进行心肺复苏(CPR)的培训，可帮助更多的人员提供准确的急救培训知识。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种可视化的智能交互除颤培训装置，其特征在于，包括用于选取模拟情景方案的操控终端，以及用于以第一视角显示所述操控终端选取的模拟情景方案的实景互动画面的交互终端；
所述操控终端包括多种模拟病例情景的数据库、第一输入模块和无线通讯接口，所述交互终端包括主控模块、第二输入模块、显示模块、语音模块、无线通讯模块和电源管理模块；
其中，所述第一输入模块用于接收第一输入指令并向所述主控模块发出控制信号；
所述无线通讯接口与所述无线通讯模块通讯连接，用于向所述无线通讯模块发送所述数据库和所述控制信号；
所述无线通讯模块用于接收所述数据库和所述控制信号并传输至所述主控模块；
所述主控模块用于接收所述数据库和所述控制信号、运行模拟病例程序并控制所述无线通讯模块、所述显示模块和所述语音模块的输出；
所述第二输入模块用于接收第二输入指令并向所述主控模块发出控制信号；
所述显示模块用于显示模拟病例情景的实景互动画面，所述语音模块用于输出模拟病例情景的讲解音频和提示音频，所述电源管理模块用于向所述交互终端的各模块供电。
2.根据权利要求1所述的智能交互除颤培训装置，其特征在于，还包括具有心肺复苏反馈功能的高级模拟人，所述高级模拟人包括采集装置和反馈装置，所述采集装置用于监测操作者的急救操作并传送至所述反馈装置，所述反馈装置用于将所述采集装置的数据信号传送至所述无线通讯模块；所述主控模块还用于判断操作者是否符合标准化急救操作。
3.根据权利要求1或2所述的智能交互除颤培训装置，其特征在于，所述操控终端为手持终端，所述手持终端为手机、平板或电脑；
所述交互终端为除颤培训装置主机。
4.根据权利要求1或2所述的智能交互除颤培训装置，其特征在于，所述第一输入指令包括模式设置指令、暂停/继续指令、音量大小调节指令和/或模拟情景环节指令。
5.根据权利要求4所述的智能交互除颤培训装置，其特征在于，所述第一输入指令可按照采用消息队列配合实时查询方式的架构来依次实现。
6.根据权利要求1所述的智能交互除颤培训装置，其特征在于，所述数据库包括需要除颤的室颤情景、除颤仪电极片情景、不需要除颤情景、电池电量低情景和仪器故障情景中的一种或多种。
7.根据权利要求1或6所述的智能交互除颤培训装置，其特征在于，所述数据库还包括用于根据急救培训的模块化环节，编辑创建自定义培训场景数据库。
8.一种可视化的智能交互除颤培训方法，利用权利要求2所述的可视化的智能交互除颤培训装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1.管理人员登录所述操作终端，通过所述第一输入模块选择第一输入指令，开始AED模拟培训；
S2.所述主控模块根据管理人员的模式选择，进行模拟病例程序运行，直至程序结束，并控制所述无线通讯模块、所述显示模块和所述语音模块的输出；
S3.操作者通过所述交互终端的显示模块和语音模块的提示，进行学习和操作；当运行的模拟病例程序需要进行进一步急救操作时，通过所述第二输入模块输入第二输入指令并反馈至所述主控模块控制信号，跳至步骤S2，所述交互终端显示操作是否符合规范，并通过语音提示；
S4.操作者通过所述高级模拟人进行急救操作；当需要急救时，所述采集装置监测操作者对所述高级模拟人的急救操作并传送至所述反馈装置，所述反馈装置将所述采集装置的数据信号传送至所述无线通讯模块；所述主控模块判断操作者是否符合标准化急救操作，跳至步骤S2，所述交互终端显示操作是否符合规范，并通过语音提示。
9.根据权利要求8所述的智能交互除颤培训方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述运行模拟病例程序为：根据所述操作终端的第一输入模块的第一输入指令，触发心电数据波形输出，所述交互模块进行算法心律分析，判断是否需要除颤以及是否继续急救，结束急救。
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