CN117357393A - 一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机 - Google Patents
一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117357393A CN117357393A CN202311381443.5A CN202311381443A CN117357393A CN 117357393 A CN117357393 A CN 117357393A CN 202311381443 A CN202311381443 A CN 202311381443A CN 117357393 A CN117357393 A CN 117357393A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ventilation
- signal
- compression
- area
- pressing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 173
- 238000003825 pressing Methods 0.000 title claims abstract description 107
- 238000002680 cardiopulmonary resuscitation Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 title claims description 20
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 100
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 100
- 238000012549 training Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 55
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 31
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 27
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 52
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 11
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 4
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 4
- 206010049418 Sudden Cardiac Death Diseases 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 2
- 238000000968 medical method and process Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 208000014221 sudden cardiac arrest Diseases 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000002976 pectoralis muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H31/00—Artificial respiration or heart stimulation, e.g. heart massage
- A61H31/004—Heart stimulation
- A61H31/005—Heart stimulation with feedback for the user
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/389—Electromyography [EMG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H31/00—Artificial respiration or heart stimulation, e.g. heart massage
- A61H31/004—Heart stimulation
- A61H31/006—Power driven
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H31/00—Artificial respiration or heart stimulation, e.g. heart massage
- A61H31/004—Heart stimulation
- A61H31/007—Manual driven
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
- A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
- A61M16/021—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
- A61M16/022—Control means therefor
- A61M16/024—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
- G06F18/10—Pre-processing; Data cleansing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
- G06F18/20—Analysing
- G06F18/21—Design or setup of recognition systems or techniques; Extraction of features in feature space; Blind source separation
- G06F18/214—Generating training patterns; Bootstrap methods, e.g. bagging or boosting
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
- G06F18/20—Analysing
- G06F18/24—Classification techniques
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N20/00—Machine learning
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/50—Control means thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/50—Control means thereof
- A61H2201/5058—Sensors or detectors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/50—Control means thereof
- A61H2201/5058—Sensors or detectors
- A61H2201/5071—Pressure sensors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
- A61H2205/08—Trunk
- A61H2205/084—Chest
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M2230/00—Measuring parameters of the user
- A61M2230/08—Other bio-electrical signals
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2218/00—Aspects of pattern recognition specially adapted for signal processing
- G06F2218/02—Preprocessing
- G06F2218/04—Denoising
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2218/00—Aspects of pattern recognition specially adapted for signal processing
- G06F2218/12—Classification; Matching
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Hematology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Percussion Or Vibration Massage (AREA)
- Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Biophysics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机,其方法包括:通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号,对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率,通过预设按压参数和通气规则参数训练机器学习模型,将当前按压频率和通气设备的模式设置参数输入到机器学习模型中确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率以及通气时间窗口,根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气。通过根据对于目标人员的当前按压效率来自动预测出通气时间窗口并进行自动通气可以经由设备在不依赖于心肺复苏设备的通气指令的前提下自动对目标人员进行心脏按压和及时通气,提高了安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗急救技术领域,尤其涉及一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机。
背景技术
目前,心肺复苏(CPR)是最基本的和最重要的抢救心搏骤停患者生命的医学方法,胸外按压配合强制通气通常是这类患者需要尽快获得的抢救手段,以维持基本血循环、心跳和呼吸恢复,现有的心肺复苏通常包括两个重要的组成部分:心脏按压和通气(呼吸);心脏按压通常有人工按压和机械(设备)按压两种形式,无条件时采用人工按压;在医院有条件时用机械(设备)按压。按压的临床要求通常要遵循:有效的胸外按压的频率在100~120次/分钟,深度在5~6厘米;通气(呼吸)在心肺复苏急救时通常采用:人工吹气、呼吸球囊通气和呼吸机通气。通气的要求根据临床要求配合30次按压中间的2次通气、15次按压2次通气和连续不间断按压每10次按压通气1次,现有的心肺复苏按压与通气的配合通常由医护人员进行协调,或是心肺复苏按压设备与呼吸机通过通讯协议协同进行,其存在无法自动协同进行的问题,而人工协调方法难以精确而稳定地长时间准确控制,降低了实用性。
发明内容
针对上述所显示出来的问题,本发明提供了一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机用以解决背景技术中提到的现有的心肺复苏按压与通气的配合通常由医护人员进行协调,或是心肺复苏按压设备与呼吸机通过通讯协议协同进行,其无法实现自动协同进行的,而人工协调方法难以精确而稳定地长时间准确控制,降低了实用性的问题。
一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,包括以下步骤:
通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号;
对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率;
通过预设按压参数和通气规则参数训练机器学习模型;
将当前按压频率和通气设备的模式设置参数输入到机器学习模型中确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率以及通气时间窗口,根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气。
优选的,所述通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号,包括:
检测并定位目标人员的胸腔区域并在胸腔区域上设置按压传感垫;
通过按压传感垫检测对于目标人员的胸腔按压深度,判定胸腔按压深度是否合格,若是,启动检测模式,若否,发出胸腔按压深度不合格的提醒;
在检测模式激活后配置按压传感垫的检测参数,配置完毕后发出检测请求,所述检测请求包括自动检测或者手动检测;
根据检测请求对通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号。
优选的,在对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率之前,还包括:
将压力反馈信号和肌电信号确认为初始信号;
使用低频滤波器去除初始信号中的高频噪声信号和其他杂波信号,获取第一处理后的初始信号;
通过消除直流信号的方式消除第一处理后的初始信号中的基线偏移信号,获取第二处理后的初始信号;
根据第二处理后的初始信号生成干净的近端压力信号。
优选的,所述对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率,包括:
对压力反馈信号和肌电信号进行频域分析获取信号频域特征;
对信号频域特征进行解析,根据解析结果确定高维信号特征向量;
对高维信号特征向量进行时域分析,获取分析结果;
根据分析结果确定当前按压频率。
优选的,通过预设按压参数和通气规则参数训练机器学习模型,包括:
基于预设机器学习算法根据预设按压参数生成按压规律参数;
根据按压规律参数生成第一训练样本,对第一训练样本进行时序向量检查和调整,获取第二训练样本;
基于通气规则参数设置模型学习参数和模型输出参数;
基于模型学习参数和模型输出参数,通过第二训练样本训练机器学习模型。
优选的,所述将当前按压频率和通气设备的模式设置参数输入到机器学习模型中确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率以及通气时间窗口,根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气,包括:
根据通气设备的模式设置参数获取不同通气模式的通气按压比、目标频率和通气阈值;
根据对于目标人员的当前按压频率和不同模式的通气按压比、目标频率和通气阈值确定目标通气模式;
获取在目标通气模式下的通气按压相位,根据对于目标人员的按压相位使用动态阈值法匹配通气按压相位;
根据匹配结果确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率,根据通气按压相位和对于目标人员的按压相位的位置关系确定通气时间窗口;
根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气。
优选的,检测并定位目标人员的胸腔区域并在胸腔区域上设置按压传感垫,包括:
检测目标人员的当前正躺姿势参数,根据当前正躺姿势参数确定目标人员是否为合格平躺状态,若是,启动定位指令,若否,发出调整目标人员姿势的语音指令;
根据定位指令扫描目标人员上半身区域,获取扫描图像;
对扫描图像中的胸部轮廓进行检测和定位,获取定位区域;
根据定位区域和按压传感垫的面积比例在定位区域中选择目标区域设置按压传感垫。
优选的,所述对压力反馈信号和肌电信号进行频域分析获取信号频域特征,包括:
对压力反馈信号和肌电信号使用窗函数、傅里叶变换进行时频转换得到频谱信号;
标记频谱信号的峰值,截取峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积;
获取峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积各自对应的区域信号;
通过频域分析算法将峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积各自对应的区域信号进行几何运算,获取信号频域特征。
优选的,所述根据按压规律参数生成第一训练样本,对第一训练样本进行时序向量检查和调整,获取第二训练样本,包括:
确定第一训练样本中的向量变化特征,根据向量变化特征确定第一训练样本的向量变化规则;
将当前向量变化规则和按压规律参数的预设向量变化规则进行对比,若二者相同,确认第一训练样本时序向量无误,若二者不同,确认第一训练样本时序向量有误;
检测第一训练样本在预设时间窗口内的分类向量,根据检测结果筛选出异常时序向量;
对异常时序向量进行调整,生成第二训练样本。
一种呼吸机,该装置包括:呼吸机主体、通气管路、通气面罩、压力板和按压传感垫;
压力板用于对目标人员进行胸部心脏人工或机器按压;
通气面罩用于遮盖目标人员的口鼻区域;
按压传感垫用于采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号;
呼吸机主体用于对压力反馈信号和肌电信号进行分析,得到目标人员心肺复苏按压频率信息,根据目标人员心肺复苏按压的频率信息分析得出通气的时间窗口,发出通气指令和进行通气操作;
通气管路用于将呼吸机主体中的待通气体通入到目标人员的口鼻中。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
图1为本发明所提供的一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法的工作流程图;
图2为本发明所提供的一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法的另一工作流程图;
图3为本发明所提供的一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法的又一工作流程图;
图4为本发明所提供的一种呼吸机的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
目前,心肺复苏(CPR)是最基本的和最重要的抢救心搏骤停患者生命的医学方法,胸外按压配合强制通气通常是这类患者需要尽快获得的抢救手段,以维持基本血循环、心跳和呼吸恢复,现有的心肺复苏通常包括两个重要的组成部分:心脏按压和通气(呼吸);心脏按压通常有人工按压和机械(设备)按压两种形式,无条件时采用人工按压;在医院有条件时用机械(设备)按压。按压的临床要求通常要遵循:有效的胸外按压的频率在100~120次/分钟,深度在5~6厘米;通气(呼吸)在心肺复苏急救时通常采用:人工吹气、呼吸球囊通气和呼吸机通气。通气的要求根据临床要求配合30次按压中间的2次通气、15次按压2次通气和连续不间断按压每10次按压通气1次,现有的心肺复苏按压与通气的配合通常由医护人员进行协调,或是心肺复苏按压设备与呼吸机通过通讯协议协同进行,其存在无法自动协同进行的问题,而人工协调方法难以精确而稳定地长时间准确控制,降低了实用性。为了解决上述问题,本实施例公开了一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法。
一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,如图1所示,包括以下步骤:
步骤S101、通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号;
步骤S102、对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率;
步骤S103、通过预设按压参数和通气规则参数训练机器学习模型;
步骤S104、将当前按压频率和通气设备的模式设置参数输入到机器学习模型中确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率以及通气时间窗口,根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气。
在本实施例中,当前按压频率表示为对于目标人员的胸腔进行按压时的计数频率;
在本实施例中,预设按压参数和通气规则参数表示为预设的按压次数和通气时机之间的对应规则参数,例如:按压30次进行一次通气;
在本实施例中,通气设备的模式设置参数表示为通气设备在各个工作模式下的通气设置参数;
在本实施例中,通气概率以及通气时间窗口表示为用户在受胸部每次按压时进行通气的概率以及确认进行通气的胸部按压次数的时长窗口。
上述技术方案的工作原理为:通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号,对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率,通过预设按压参数和通气规则参数训练机器学习模型,将当前按压频率和通气设备的模式设置参数输入到机器学习模型中确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率以及通气时间窗口,根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气。
上述技术方案的有益效果为:通过根据对于目标人员的当前按压效率来自动预测出通气时间窗口并进行自动通气可以经由设备在不依赖于心肺复苏设备的通气指令的前提下自动对目标人员进行心脏按压和及时通气,降低了人力成本的同时也精准地把控了通气时机,提高了安全性和可靠性以及稳定性,避免了医护人员主观因素带来的影响,提高了客观性,解决了背景技术中提到的现有的心肺复苏按压与通气的配合通常由医护人员进行协调,或是心肺复苏按压设备与呼吸机通过通讯协议协同进行,其无法实现自动协同进行的,而人工协调方法难以精确而稳定地长时间准确控制,降低了实用性的问题。
在本实施例中,在通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号之前,还包括:
采集目标人员胸腔的表面肌电反馈信号;
对表面肌电反馈信号进行信号分析,根据分析结果确定目标人员胸腔的肌电活动水平指数;
根据目标人员胸腔的肌电水平活动指数确定目标人员胸腔的表面肌电反馈信号是否合格,若否,对目标人员的胸腔进行微电刺激;
将微电刺激后的目标人员的左右胸腔各自划分为多个等面积区域;
获取每个划分区域的周期性肌电信号,根据每个划分区域的周期性肌电信号绘制该划分区域的信号曲线;
根据每个划分区域的信号曲线确定该划分区域的肌电信号活跃度;
选择目标人员的左右胸腔各自的肌电信号活跃度的目标区域作为按压区域;
采集目标人员在按压区域的肌肉图像;
对肌肉图像进行频域滤波,利用交叉相关方法提取肌肉厚度参数,根据肌肉厚度参数确定目标人员的胸部肌肉绷紧程度;
根据肌肉绷紧程度确定按压区域的肌电信号量化难度阈值;
基于按压区域的肌电信号量化难度阈值确定对于目标人员的胸腔进行按压时的按压方式;
采集利用按压方式对于目标人员的胸腔进行按压时的手部活动图像;
根据手部活动图像绘制对于目标人员的胸腔进行按压时的当前按压轨迹,将当前按压轨迹和按压方式的标准按压轨迹进行比较,获取比较结果;
若比较结果为二者的相似度大于等于预设阈值,确认按压动作合格,若比较结果为二者的相似度小于预设阈值,确认按压动作不合格并发出调整按压动作的提醒;
在确认按压动作合格后,启动按压传感垫并通过气采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号。
上述技术方案的有益效果为:通过在采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号之前对目标人员的肌肉信号反应进行评估进而选择出合适的按压动作既可以保证对于肌电信号的采集稳定性同时还可以保证对于目标人员胸腔按压的效果,提高了实用性的同时也提高了稳定性,进一步地,通过定位出对于目标人员胸腔部位的最合适的按压区域可以进一步地保证按压效果,提高了目标人员的安全性。
在一个实施例中,如图2所示,所述通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号,包括:
步骤S201、检测并定位目标人员的胸腔区域并在胸腔区域上设置按压传感垫;
步骤S202、通过按压传感垫检测对于目标人员的胸腔按压深度,判定胸腔按压深度是否合格,若是,启动检测模式,若否,发出胸腔按压深度不合格的提醒;
步骤S203、在检测模式激活后配置按压传感垫的检测参数,配置完毕后发出检测请求,所述检测请求包括自动检测或者手动检测;
步骤S204、根据检测请求对通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号。
在本实施例中,胸腔按压深度表示为对于目标人员进行胸腔按压时目标人员的胸腔起伏高低落差;
在本实施例中,检测参数表示为按压传感垫检测信号的信号频率、信号强度等。
上述技术方案的有益效果为:通过判定对于目标人员的胸腔按压深度是否合格可以直观地评估出按压效果,保证了目标人员的救援安全性,进一步地,通过配置按压传感垫的检测参数来进行检测可以保证对于信号采集的精度和稳定性,提高了实用性。
在一个实施例中,在对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率之前,还包括:
将压力反馈信号和肌电信号确认为初始信号;
使用低频滤波器去除初始信号中的高频噪声信号和其他杂波信号,获取第一处理后的初始信号;
通过消除直流信号的方式消除第一处理后的初始信号中的基线偏移信号,获取第二处理后的初始信号;
根据第二处理后的初始信号生成干净的近端压力信号。
在本实施例中,基线偏移信号表示为第一处理后的初始信号中信号基线发生偏移的姆目标信号。
上述技术方案的有益效果为:可以保证信号的纯洁度以及去除干扰信号的影响,为后续进行信号解析奠定了条件,提高了实用性。
在一个实施例中,所述对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率,包括:
对压力反馈信号和肌电信号进行频域分析获取信号频域特征;
对信号频域特征进行解析,根据解析结果确定高维信号特征向量;
对高维信号特征向量进行时域分析,获取分析结果;
根据分析结果确定当前按压频率。
上述技术方案的有益效果为:通过进行频域和时域两个维度的分析可以精准地确定信号频域特征进而对信号频域特征进行深度分析来确定当前按压频率,保证了数据的精度和准确性,进一步地提高了实用性。
在一个实施例中,如图3所示,通过预设按压参数和通气规则参数训练机器学习模型,包括:
步骤S301、基于预设机器学习算法根据预设按压参数生成按压规律参数;
步骤S302、根据按压规律参数生成第一训练样本,对第一训练样本进行时序向量检查和调整,获取第二训练样本;
步骤S303、基于通气规则参数设置模型学习参数和模型输出参数;
步骤S304、基于模型学习参数和模型输出参数,通过第二训练样本训练机器学习模型。
上述技术方案的有益效果为:通过生成训练样本并且同时设置模型学习参数和输出参数可以保证在模型训练的过程中实现稳定的收敛工作,保证模型后续的识别稳定性,提高了实用性和可靠性,进一步地,通过对第一训练样本进行时序向量检查和调整可以保证训练样本的精度和稳定性,从而使得其更加符合按压规律,保证了模型精度。
在一个实施例中,所述将当前按压频率和通气设备的模式设置参数输入到机器学习模型中确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率以及通气时间窗口,根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气,包括:
根据通气设备的模式设置参数获取不同通气模式的通气按压比、目标频率和通气阈值;
根据对于目标人员的当前按压频率和不同模式的通气按压比、目标频率和通气阈值确定目标通气模式;
获取在目标通气模式下的通气按压相位,根据对于目标人员的按压相位使用动态阈值法匹配通气按压相位;
根据匹配结果确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率,根据通气按压相位和对于目标人员的按压相位的位置关系确定通气时间窗口;
根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气。
上述技术方案的有益效果为:既可以把握对于目标人员的通气时机又可以把精准地确定按压手法从而确定通气规则,保证了目标人员的安全性和救助成功概率。
在一个实施例中,检测并定位目标人员的胸腔区域并在胸腔区域上设置按压传感垫,包括:
检测目标人员的当前正躺姿势参数,根据当前正躺姿势参数确定目标人员是否为合格平躺状态,若是,启动定位指令,若否,发出调整目标人员姿势的语音指令;
根据定位指令扫描目标人员上半身区域,获取扫描图像;
对扫描图像中的胸部轮廓进行检测和定位,获取定位区域;
根据定位区域和按压传感垫的面积比例在定位区域中选择目标区域设置按压传感垫。
上述技术方案的有益效果为:通过进行平躺姿势评估可以保证对于目标人员胸腔区域的定位准确性,提高了稳定性和实用性,进一步地,通过根据面积比例设置按压传感垫可以基于按压传感垫的大小来设定在最合适的位置,为后续进行信号稳定采集奠定了条件,进一步地提高了实用性和可靠性。
在一个实施例中,所述对压力反馈信号和肌电信号进行频域分析获取信号频域特征,包括:
对压力反馈信号和肌电信号使用窗函数、傅里叶变换进行时频转换得到频谱信号;
标记频谱信号的峰值,截取峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积;
获取峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积各自对应的区域信号;
通过频域分析算法将峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积各自对应的区域信号进行几何运算,获取信号频域特征。
上述技术方案的有益效果为:可以最大化地获取到信号对应的频域分析结果,保证了信号频域特征的完整性和可靠性。
在一个实施例中,所述根据按压规律参数生成第一训练样本,对第一训练样本进行时序向量检查和调整,获取第二训练样本,包括:
确定第一训练样本中的向量变化特征,根据向量变化特征确定第一训练样本的向量变化规则;
将当前向量变化规则和按压规律参数的预设向量变化规则进行对比,若二者相同,确认第一训练样本时序向量无误,若二者不同,确认第一训练样本时序向量有误;
检测第一训练样本在预设时间窗口内的分类向量,根据检测结果筛选出异常时序向量;
对异常时序向量进行调整,生成第二训练样本。
上述技术方案的有益效果为:可以直观地分段评估出训练样本是否合格,提高了评估精度和评估效率。
在一个实施例中,本实施例还公开了一种呼吸机,适用于上文中提到的的心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,该装置包括:呼吸机主体1、通气管路2、通气面罩3、压力板4和按压传感垫5;
压力板用于对目标人员进行胸部心脏人工或机器按压;
通气面罩用于遮盖目标人员的口鼻区域;
按压传感垫用于采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号;
呼吸机主体用于对压力反馈信号和肌电信号进行分析,得到目标人员心肺复苏按压频率信息,根据目标人员心肺复苏按压的频率信息分析得出通气的时间窗口,发出通气指令和进行通气操作;
通气管路用于将呼吸机主体中的待通气体通入到目标人员的口鼻中。
上述技术方案的工作原理及有益效果在方法权利要求中已经说明,此处不再赘述。
本领域技术用户员在考虑说明书及实践这里公开的公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号;
对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率;
通过预设按压参数和通气规则参数训练机器学习模型;
将当前按压频率和通气设备的模式设置参数输入到机器学习模型中确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率以及通气时间窗口,根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气。
2.根据权利要求1所述心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,所述通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号,包括:
检测并定位目标人员的胸腔区域并在胸腔区域上设置按压传感垫;
通过按压传感垫检测对于目标人员的胸腔按压深度,判定胸腔按压深度是否合格,若是,启动检测模式,若否,发出胸腔按压深度不合格的提醒;
在检测模式激活后配置按压传感垫的检测参数,配置完毕后发出检测请求,所述检测请求包括自动检测或者手动检测;
根据检测请求对通过按压传感垫采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号。
3.根据权利要求1所述心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,在对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率之前,还包括:
将压力反馈信号和肌电信号确认为初始信号;
使用低频滤波器去除初始信号中的高频噪声信号和其他杂波信号,获取第一处理后的初始信号;
通过消除直流信号的方式消除第一处理后的初始信号中的基线偏移信号,获取第二处理后的初始信号;
根据第二处理后的初始信号生成干净的近端压力信号。
4.根据权利要求1所述心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,所述对压力反馈信号和肌电信号进行分析以确定当前按压频率,包括:
对压力反馈信号和肌电信号进行频域分析获取信号频域特征;
对信号频域特征进行解析,根据解析结果确定高维信号特征向量;
对高维信号特征向量进行时域分析,获取分析结果;
根据分析结果确定当前按压频率。
5.根据权利要求1所述心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,通过预设按压参数和通气规则参数训练机器学习模型,包括:
基于预设机器学习算法根据预设按压参数生成按压规律参数;
根据按压规律参数生成第一训练样本,对第一训练样本进行时序向量检查和调整,获取第二训练样本;
基于通气规则参数设置模型学习参数和模型输出参数;
基于模型学习参数和模型输出参数,通过第二训练样本训练机器学习模型。
6.根据权利要求1所述心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,所述将当前按压频率和通气设备的模式设置参数输入到机器学习模型中确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率以及通气时间窗口,根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气,包括:
根据通气设备的模式设置参数获取不同通气模式的通气按压比、目标频率和通气阈值;
根据对于目标人员的当前按压频率和不同模式的通气按压比、目标频率和通气阈值确定目标通气模式;
获取在目标通气模式下的通气按压相位,根据对于目标人员的按压相位使用动态阈值法匹配通气按压相位;
根据匹配结果确定每个压力反馈信号和肌电信号的通气概率,根据通气按压相位和对于目标人员的按压相位的位置关系确定通气时间窗口;
根据通气时间窗口控制通气设备对目标人员进行自动通气。
7.根据权利要求2所述心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,检测并定位目标人员的胸腔区域并在胸腔区域上设置按压传感垫,包括:
检测目标人员的当前正躺姿势参数,根据当前正躺姿势参数确定目标人员是否为合格平躺状态,若是,启动定位指令,若否,发出调整目标人员姿势的语音指令;
根据定位指令扫描目标人员上半身区域,获取扫描图像;
对扫描图像中的胸部轮廓进行检测和定位,获取定位区域;
根据定位区域和按压传感垫的面积比例在定位区域中选择目标区域设置按压传感垫。
8.根据权利要求4所述心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,所述对压力反馈信号和肌电信号进行频域分析获取信号频域特征,包括:
对压力反馈信号和肌电信号使用窗函数、傅里叶变换进行时频转换得到频谱信号;
标记频谱信号的峰值,截取峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积;
获取峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积各自对应的区域信号;
通过频域分析算法将峰值周边区域面积、和低频区域面积以及高频区域面积各自对应的区域信号进行几何运算,获取信号频域特征。
9.根据权利要求5所述心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,所述根据按压规律参数生成第一训练样本,对第一训练样本进行时序向量检查和调整,获取第二训练样本,包括:
确定第一训练样本中的向量变化特征,根据向量变化特征确定第一训练样本的向量变化规则;
将当前向量变化规则和按压规律参数的预设向量变化规则进行对比,若二者相同,确认第一训练样本时序向量无误,若二者不同,确认第一训练样本时序向量有误;
检测第一训练样本在预设时间窗口内的分类向量,根据检测结果筛选出异常时序向量;
对异常时序向量进行调整,生成第二训练样本。
10.一种呼吸机,适用于权利要求1所述的心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法,其特征在于,该装置包括:呼吸机主体、通气管路、通气面罩、压力板和按压传感垫;
压力板用于对目标人员进行胸部心脏人工或机器按压;
通气面罩用于遮盖目标人员的口鼻区域;
按压传感垫用于采集对于目标人员的胸腔进行按压时的压力反馈信号和肌电信号;
呼吸机主体用于对压力反馈信号和肌电信号进行分析,得到目标人员心肺复苏按压频率信息,根据目标人员心肺复苏按压的频率信息分析得出通气的时间窗口,发出通气指令和进行通气操作;
通气管路用于将呼吸机主体中的待通气体通入到目标人员的口鼻中。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311381443.5A CN117357393A (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311381443.5A CN117357393A (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117357393A true CN117357393A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89403711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311381443.5A Pending CN117357393A (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117357393A (zh) |
-
2023
- 2023-10-23 CN CN202311381443.5A patent/CN117357393A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2005263032B2 (en) | Method and system for monitoring ventilations | |
CN107233204B (zh) | 一种心脏骤停急救一体化装置 | |
CN102973402B (zh) | 实施心肺复苏时确定心肺复苏质量参数的方法及辅助设备 | |
CN112233516A (zh) | 一种医师cpr考试训练与考核的评分方法及系统 | |
US20060011203A1 (en) | Method and system to determine correct tube placement during resuscitation | |
WO2011154499A1 (en) | Methods and systems for ventilating or compressing | |
CN113470820A (zh) | 一种艾灸机器人智能控制方法 | |
CN115881305A (zh) | 一种睡眠趋稳性检测量化及辅助干预的方法、系统和装置 | |
CN112233515A (zh) | 一种应用于医生cpr考核的无人值考和智能评分方法 | |
CN112232256A (zh) | 一种无接触式运动及体测数据采集系统 | |
CN109833045B (zh) | 一种智能护理床用起身意图监测方法 | |
CN111832537A (zh) | 异常心电信号识别方法及异常心电信号识别装置 | |
CN117357393A (zh) | 一种心肺复苏按压压力及肌电自动反馈通气方法和呼吸机 | |
CN117159862B (zh) | 一种心肺复苏气道压自动反馈通气方法和呼吸机 | |
CN104757967A (zh) | 心肺耦合反馈方法及其装置 | |
CN205359476U (zh) | 一种呼吸参数监测与评价装置 | |
US11944464B2 (en) | Methods and system for detecting inhalations and extracting measures of neural respiratory drive from an EMG signal | |
CN116844709B (zh) | 心脏复苏机控制系统及方法 | |
CN114870187B (zh) | 一种基于心电信号智能判断及解决过度通气的方法及装置 | |
KR20130103394A (ko) | 방사선 치료시 바이오피드백 원리를 이용한 호흡유도 시스템 | |
CN115920236A (zh) | 一种呼吸分析装置以及体外膈肌起搏器 | |
CN118000713A (zh) | 睡眠呼吸平稳量化及辅助调节方法、系统和装置 | |
CN113808078B (zh) | 一种基于电阻抗断层成像识别无效吸气努力的方法 | |
CN117747117B (zh) | 基于声响的睡眠呼吸评价及辅助调节方法、系统和装置 | |
CN117747118B (zh) | 睡眠呼吸周期评价及辅助调节方法、系统和装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |