CN117462806A - 呼气撤换点控制方法、系统及呼吸机 - Google Patents

呼气撤换点控制方法、系统及呼吸机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种呼气撤换点控制方法、系统及呼吸机，所述方法包括：对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点，并根据所述吸气触发点构建呼吸状态转换直线；在所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据有交点时，确定对应于所述呼吸波形数据的呼吸流量采样点集合；以预设距离间隔计算所述呼吸流量采样点集合中若干呼吸流量采样点的斜率值，根据所述斜率值确定对应的呼气撤换点。该方法通过自适应构建呼吸状态转换直线，使其在出现低通气等呼吸事件时也可与呼吸波形数据存在交点，确保呼吸机的呼气撤换操作与用户的呼气动作保持一致，实现人机同步，自适应性强、改善用户体验效果。

Description

呼气撤换点控制方法、系统及呼吸机
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种呼气撤换点控制方法、系统及呼吸机。
背景技术
在医学领域，无创双水平呼吸机在用户呼气的时候，需要输出较低压力，呼吸机从用户吸气对应的高压输出到用户呼气对应的低压输出，在此过程中需要对用户自主呼吸的呼气相进行精准的判断。如果在用户自主呼吸时不能准确地识别呼气相，可能会导致呼吸机在调整压力时会与用户呼气产生的压力发生冲突，从而给用户带来不适。
目前呼吸机的呼气撤换点算法通常包括以下两种方法。一是基于流量阈值的撤换方法。所述流量阈值撤换方法是通过判断呼吸流量是否低于预设流量阈值来检测是否进入呼气状态。但是该方法存在以下两方面问题：一方面，当预设阈值设定过大时，会导致呼吸相位滞后，导致呼吸跟随性较差、呼吸舒适度较低；另一方面，当预设阈值设定过小时，可能会产生呼气开始阶段呼气困难的情况，会影响呼气触发的灵敏度判断，可靠性较差。
二是基于流量图形的撤换方法，该方法通过将本呼吸周期的流量波形曲线延迟一定时间后向下平移，向下平移的曲线与本呼吸周期流量波形曲线的第一个交点为呼气触发点。但该方法需要流量波形较为规则和平滑，呼气触发的灵敏度受流量波形形状影响，可靠性较差；而且，后续呼吸流量数据的不确定性导致变化的波形曲线与流量曲线的交点也不确定，如此会造成呼吸机撤换过慢或者过快，呼吸机的撤换与用户的呼气动作不一致。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种呼气撤换点控制方法，以解决现有技术在处理包含低通气的呼吸流量数据时，无法自适应调整呼气撤换点，导致呼吸机的呼气点撤换操作与用户的呼气动作不一致，体验效果差的技术问题。
本发明的目的之一在于提供一种呼气撤换点控制系统。
本发明的目的之一在于提供一种呼吸机。
为了实现上述发明目的之一，本发明提供一种呼气撤换点控制方法，包括：对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点，并根据所述吸气触发点构建呼吸状态转换直线；其中，所述呼吸状态转换直线表征单位呼吸周期内吸气阶段呼吸流量的变化情况；在所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据有交点时，确定对应于所述呼吸波形数据的呼吸流量采样点集合；以预设距离间隔计算所述呼吸流量采样点集合中若干呼吸流量采样点的斜率值，根据所述斜率值确定对应的呼气撤换点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述呼吸波形数据表征单位呼吸周期内呼吸流量数据的变化情况。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点”具体包括：采集单位呼吸周期内的呼吸气流速度信号，对所述呼吸气流速度信号进行滤波操作，生成对应的呼吸气流波形数据；判断所述呼吸气流波形数据上的若干呼吸流量采样点对应的呼吸气流速度是否达到预设气流速度阈值；若是，则判定对应的呼吸流量采样点为吸气触发点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点”具体包括：采集单位呼吸周期内的呼吸气流速度信号，对所述呼吸气流速度信号进行滤波操作，生成对应的呼吸气流波形数据；计算并判断所述呼吸气流波形数据上的若干呼吸气流采样点对应的呼吸容量数据是否达到预设容量阈值；若是，则判定对应的呼吸容量采样点为吸气触发点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“根据所述吸气触发点构建呼吸状态转换直线”具体包括：获取所述吸气触发点对应的当前呼吸周期；根据所述当前呼吸周期，确定对应于所述呼吸状态转换直线的初始点位置坐标和斜率值；根据所述初始点位置坐标和所述斜率值，构建所述呼吸状态转换直线。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“根据所述当前呼吸周期，确定对应于所述呼吸状态转换直线的初始点位置坐标和斜率值”具体包括：判断所述当前呼吸周期是否为第一个呼吸周期；若否，则获取并根据前一个呼吸周期的吸气峰值，计算得到第一采样点和第二采样点；其中，所述第一采样点和所述第二采样点表示前一个呼吸周期内吸气流量变化阶段的起点和终点；计算所述第一采样点和所述第二采样点的斜率值，作为当前呼吸周期的斜率值；获取并以当前呼吸周期的吸气触发点对应的横坐标作为初始点位置坐标的横坐标值，所述第一采样点的纵坐标值作为所述初始点位置坐标的纵坐标值，生成所述初始点位置坐标。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“根据前一个呼吸周期的吸气峰值，计算得到第一采样点和第二采样点”具体包括：根据所述吸气峰值，计算得到所述第一采样点的纵坐标值和所述第二采样点纵坐标值；其中，所述第一采样点的纵坐标值等于所述吸气峰值与第一预设阈值的乘积，所述第二采样点的纵坐标值等于所述吸气峰值与第二预设阈值的乘积；基于采样点时间的滑动窗口，确定所述第一采样点的纵坐标值在所述呼吸波形数据中的第一索引位置，作为所述第一采样点的横坐标值；基于采样点时间的滑动窗口，确定所述第二采样点的纵坐标值在所述呼吸波形数据中的第二索引位置，作为所述第二采样点的横坐标值；分别根据所述第一采样点的横坐标值和所述第一采样点的纵坐标值，以及所述第二采样点的横坐标值和所述第二采样点的纵坐标值，形成所述第一采样点和所述第二采样点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“根据所述当前呼吸周期，确定对应于所述呼吸状态转换直线的初始点位置坐标和斜率值”具体包括：判断所述当前呼吸周期是否在第二个呼吸周期周期之后；若是，则以预设数量分别对当前呼吸周期前的若干历史呼吸周期的吸气峰值和斜率值计算平均值，得到平均吸气峰值和平均斜率值；获取并以当前呼吸周期的吸气触发点对应的横坐标作为初始点位置坐标的横坐标值，所述平均吸气峰值作为所述初始点位置坐标的纵坐标值，生成所述初始点位置坐标；所述“根据所述初始点位置坐标和所述斜率值，构建所述呼吸状态转换直线”具体包括：根据所述初始点位置坐标和所述平均斜率值，构建对应于当前呼吸周期的呼吸状态转换直线。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“在所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据有交点时，确定对应于所述呼吸信号数据的呼吸流量采样点集合”具体包括：根据所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据的交点，获取交点后的呼吸信号；对所述呼吸信号执行模数转换操作，得到对应于所述呼吸信号的模数化离散数字信号；根据所述模数化离散数字信号，采样滤波算法确定对应的呼吸流量采样点集合。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“以预设距离间隔计算所述呼吸流量采样点集合中若干呼吸流量采样点的斜率值，根据所述斜率值确定对应的呼气撤换点”具体包括：以预设距离间隔分别计算所述呼吸流量采样点集合中所有相邻两个采样点的斜率，得到若干斜率值；分别判断相邻两个斜率值是否为异号；若是，则将所述相邻两个斜率值对应的共同呼吸流量采样点作为最大值候选点；根据所述最大值候选点，判断并根据当前呼吸周期内呼吸波形数据是否存在流量回弹，确定所述呼气撤换点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“根据所述最大值候选点，判断当前呼吸周期内呼吸波形数据是否存在流量回弹，根据判断结果确定所述呼气撤换点”具体包括：获取对应于所述最大值候选点的待替换候选点集合；其中，所述待替换候选点集合表征所述最大值候选点后呼吸流量数据点的状况；分别计算并判断所有待替换候选点的斜率值是否均为负值；若是，则判定当前呼吸周期内呼吸波形数据不存在流量回弹，根据所述最大值候选点确定所述呼气撤换点；若否，则确定斜率值为正值的异常候选点，根据所述异常候选点更新所述呼吸流量采样点集合，并根据更新后的呼吸流量采样点集合迭代计算新的最大值候选点，直至确定呼气撤换点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“获取对应于所述最大值候选点的待替换候选点集合”具体包括：获取并根据所述最大值候选点在所述呼吸流量采样点集合中的第一位置，选择所述第一位置后的若干呼吸流量采样点，形成所述待替换候选点集合；其中，所述待替换候选点集合是所述呼吸流量采样点集合的子集。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“根据所述异常候选点更新所述呼吸流量采样点集合”具体包括：获取所述异常候选点在所述呼吸流量采样点集合中的第二位置；删除所述呼吸流量采样点集合中从初始位置到所述第二位置之间的所有集合元素，得到更新后的呼吸流量采样点集合。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种呼气撤换点控制系统，包括：存储器和处理器，所述存储器有能在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项所述呼气撤换点控制方法的步骤。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种呼吸机，所述呼吸机在触发呼气过程中，执行上述任意一项所述呼气撤换点控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例具有如下至少一种有益效果：
本发明采用一种呼气撤换点控制方法，根据单位呼吸周期内的吸气波形数据，自适应构建呼吸状态转换直线，使其在出现低通气等呼吸事件时也可与呼吸波形数据存在交点，更好地适应不同用户的呼吸需求；同时，根据当前呼吸周期的呼吸流量数据自适应调整呼气撤换点，确保呼吸机的呼气撤换操作与用户的呼气动作保持一致，实现人机同步，自适应性强、改善用户体验效果。
附图说明
图1是本发明一实施方式中呼气撤换点控制方法的步骤示意图。
图2是本发明第一实施方式中呼气撤换点控制方法的部分步骤示意图。
图3是本发明一实施方式中呼气撤换点控制方法的呼吸波形数据中动态转换直线示意图。
图4是本发明一实施方式中呼气撤换点控制方法的第一实施例的部分步骤示意图。
图5是本发明一实施方式中呼气撤换点控制方法的步骤S13212的细化步骤示意图。
图6是本发明一实施方式中呼气撤换点控制方法的第二实施例的部分步骤示意图。
图7是本发明第二实施方式中呼气撤换点控制方法的部分步骤示意图。
图8是本发明第三实施方式中呼气撤换点控制方法的部分步骤示意图。
图9是本发明一实施方式中呼气撤换点控制方法的步骤S34的细化步骤示意图。
图10是本发明一实施方式中呼气撤换点控制方法的最大值候选点替换示意图。
图11是本发明一实施方式中呼气撤换点控制方法的一较优实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在本发明具体实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
呼气撤换点是呼吸机从呼气模式切换到吸气模式的关键时刻，通过研究呼气撤换点，有助于了解用户的呼吸生理特征，优化呼吸机的参数配置，提高用户的舒适度和治疗效果，因为研究呼气撤换点不仅可以解决当前临床问题，还具有指导未来研究的价值。
基于此，本发明提供一种呼气撤换点控制方法，如图1所示，所述呼气撤换点控制方法具体包括如下步骤：
步骤S1，对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点，并根据所述吸气触发点构建呼吸状态转换直线；
步骤S2，在所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据有交点时，确定对应于所述呼吸波形数据的呼吸流量采样点集合；
步骤S3，以预设距离间隔计算所述呼吸流量采样点集合中若干呼吸流量采样点的斜率值，根据所述斜率值确定对应的呼气撤换点。
如此，通过构建呼吸状态转换直线，使其在出现低通气等呼吸事件时也可与呼吸波形数据有交点，可更好地适应不同用户的呼吸需求，确保呼吸机的呼气撤换操作与用户的呼气动作保持一致，实现人机同步。
其中，所述呼吸状态转换直线可以表征单位呼吸周期内吸气阶段呼吸流量的变化情况；所述呼吸波形数据可以表征单位呼吸周期内呼吸流量数据的变化情况。
所述吸气触发点可以指用户开始吸气时，呼吸机开始送气的时刻。它是呼吸机在呼气末期判断用户是否需要吸气的依据，也是呼吸机切换到吸气模式的重要时刻。
具体地，在一种实施方式中，对于步骤S1中所述“对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点”部分，本发明提供了细化步骤，具体可以包括：
步骤S111，采集单位呼吸周期内的呼吸气流速度信号，对所述呼吸气流速度信号进行滤波操作，生成对应的呼吸气流波形数据；
步骤S112，判断所述呼吸气流波形数据上的若干呼吸流量采样点对应的呼吸气流速度是否达到预设气流速度阈值；
若是，则跳转步骤S113，判定对应的呼吸流量采样点为吸气触发点。
如此，通过对呼吸气流速度信号进行滤波操作，可有效地降低噪声和干扰，生成更为准确的呼吸气流波形数据，提高吸气触发点检测的准确性。
在另一种实施方式中，对于步骤S1中所述“对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点”部分，本发明提供了细化步骤，具体可以包括：
步骤S121，采集单位呼吸周期内的呼吸气流速度信号，对所述呼吸气流速度信号进行滤波操作，生成对应的呼吸气流波形数据；
步骤S122，计算并判断所述呼吸气流波形数据上的若干呼吸气流采样点对应的呼吸容量数据是否达到预设容量阈值；
若是，则跳转步骤S123，判定对应的呼吸容量采样点为吸气触发点。
如此，通过对呼吸容量信号进行滤波操作，不仅可以有效地降低噪声和干扰，还有助于更全面地监测呼吸过程，生成更为准确的呼吸气流波形数据，提高吸气触发点检测的准确性。
其中，所述呼吸气流速度可以指单位时间内呼吸气体流动的速度，可以以升/分钟(L/min)或毫升/秒(ML/s)为单位进行衡量。所述呼吸容量可以指一次呼吸中所吸入或呼出的气体总量，可以以升(L)或毫升(ML)为单位进行衡量。在呼吸机应用中，呼吸气流速度和呼吸容量是两个重要的参数，可以反映用户的呼吸状态、通气功能和呼吸需求。
此外，所述滤波操作可以指采用基于FIR(Finite Impulse Response，有限脉冲响应)的带通数字滤波器进行的滤波操作，因基于呼吸的频率能量集中在0.3Hz-0.5Hz之间，故采用带通滤波进行处理，其带通频率设置为0.3Hz-0.5Hz，如此可得到平稳光滑的呼吸流量波形数据。当然，本发明并不排斥其他滤波算法。
需说明地，根据不同呼吸周期内的不同吸气触发点，可以构建不同的呼吸状态转换直线。换言之，通过采集不同呼吸周期内的呼吸流量信号，可以确定每个呼吸周期的吸气触发点，并进一步构建对应的呼吸状态转换直线。
基于此，如图2所示，在第一实施方式中，所述呼气撤换点控制方法可以具体包括如下步骤：
步骤S131，获取所述吸气触发点对应的当前呼吸周期；
步骤S132，根据所述当前呼吸周期，确定对应于所述呼吸状态转换直线的初始点位置坐标和斜率值；
步骤S133，根据所述初始点位置坐标和所述斜率值，构建所述呼吸状态转换直线。
如此，通过根据每个呼吸周期内的吸气触发点，确定对应的初始点位置坐标和斜率值，可提高呼吸状态转换直线的一致性和准确性。
具体而言，如图3示出一种较优实施例下，动态转换直线与呼吸波形数据的示意图。假设用户在呼吸过程包括N个呼吸周期，并存在N个吸气触发点；根据所述N个吸气触发点可确定N个初始点位置坐标和N个斜率值；根据所述N个初始点位置坐标和N个斜率值，构建N条呼吸状态转换直线。如此，可实现对呼吸状态的动态监测和调整，不同呼吸周期内的呼吸状态转换直线是动态变化的，能够实时根据当前的呼吸状态进行动态调整，从而更好地适应用户的呼吸变化，提高呼气撤换点的可靠性和适应性。
进一步地，如图4所示，在第一种实施例中，对于步骤S132部分，本发明提供了细化步骤，具体包括：
步骤S13211，判断所述当前呼吸周期是否为第一个呼吸周期；
若否，则跳转步骤S13212，获取并根据前一个呼吸周期的吸气峰值，计算得到第一采样点和第二采样点；
步骤S13213，计算所述第一采样点和所述第二采样点的斜率值，作为当前呼吸周期的斜率值；
步骤S13214，获取并以当前呼吸周期的吸气触发点对应的横坐标作为初始点位置坐标的横坐标值，所述第一采样点的纵坐标值作为所述初始点位置坐标的纵坐标值，生成所述初始点位置坐标。
如此，基于呼吸流量变化趋势的连续性，通过利用前一呼吸周期内吸气流量变化情况，可以更准确地确定当前呼吸周期的斜率值，可衡量当前呼吸周期内吸气流量的变化情况，及时准确发现呼气撤换点。
其中，所述第一采样点和所述第二采样点表示前一个呼吸周期内吸气流量变化阶段的起点和终点。换言之，所述第一采样点和所述第二采样点可以反映出上一个呼吸周期内吸气流量的变化情况。
具体而言，如图5所示，在一种实施方式种，对于步骤S13212，本发明提供了细化步骤，具体包括：
步骤S132121，根据所述吸气峰值，计算得到所述第一采样点的纵坐标值和所述第二采样点纵坐标值；
步骤S132122，基于采样点时间的滑动窗口，确定所述第一采样点的纵坐标值在所述呼吸波形数据中的第一索引位置，作为所述第一采样点的横坐标值；
步骤S132123，基于采样点时间的滑动窗口，确定所述第二采样点的纵坐标值在所述呼吸波形数据中的第二索引位置，作为所述第二采样点的横坐标值；
步骤S132124，分别根据所述第一采样点的横坐标值和所述第一采样点的纵坐标值，以及所述第二采样点的横坐标值和所述第二采样点的纵坐标值，形成所述第一采样点和所述第二采样点。
如此，通过结合使用预设阈值和滑动窗口，可动态获得前一呼吸周期内的呼吸流量数据、灵活性和自适应性强；同时，利用滑动窗口还可简化当前呼吸周期内斜率值和初始点位置坐标的计算过程、提高效率。
其中，所述第一采样点的纵坐标值等于所述吸气峰值与第一预设阈值的乘积，所述第二采样点的纵坐标值等于所述吸气峰值与第二预设阈值的乘积。
在正常呼吸情况下出现低通气事件，如果设置的动态转换直线初始点位置坐标值过大，可能导致设置的动态转换直线与低通气的吸气流量数据不能产生交点。优选地，所述第一预设阈值可以设置为0.7，所述第二预设阈值可以设置为0.3；为了便于描述，假设前一呼吸周期的吸气峰值为peak，分别计算前一呼吸周期内的吸气流量数据从0.7*peak变为0.3*peak的流量数据变化量，该范围内可以反映上一呼吸周期内吸气流量强度的变化率。当然，本发明并不排斥其他预设阈值，可根据不同用户实际发生的呼吸事件自行调整。
其中，所述第一预设阈值和所述第二预设阈值可以基于临床对于低通气事件的判定，该判定可以定义为“睡眠过程种呼吸气流强度或幅度较基础水平降低30％以上”。亦即，0.3*peak可以表示上一呼吸周期内吸气流量数据达到正常水平的30％，同理，0.7*peak可以表示上一呼吸周期内吸气流量数据达到正常水平的70％。
具体而言，假设前一个呼吸周期内吸气流量数据为0.7*peak对应的吸气时间点坐标为in_index，前一个呼吸周期内吸气流量数据为0.3*peak对应的吸气时间点坐标为end_index，则从吸气时间点in_index到end_index这段时间内吸气流量数据的变化量为(0.7*peak-0.3*peak)/(in_index-end_index)。亦即，获取所述第一采样点的位置坐标为(in_index，0.7*peak)，所述第二采样点的位置坐标为(end_index，0.3*peak)，根据所述第一采样点的位置坐标和所述第二采样点的位置坐标，计算得到当前呼吸周期内呼吸状态转换直线的斜率值为0.4*peak/(in_index-end_index)。
此外，所述滑动窗口是一种基于双指针的思想，两个指针指向的元素之间形成一个窗口。在本发明中，所述采样点时间的滑动窗口可以以时间轴为基准，在呼吸波形数据上选择一个连续的时间段，该时间段的大小由滑动窗口的大小决定，亦即，所述滑动窗口可以理解为是在时间轴上滑动的一个窗口。所述第一采样点的横坐标和所述第二采样点的横坐标可以分别表示所述第一采样点和所述第二采样点在呼吸波形数据中的时间位置。
为了防止出现因呼吸事件而导致动态转换直线与呼吸流量波形数据无交点的情况，在一种优选的实施例中，还可以综合考虑若干历史呼吸周期的历史呼吸波形数据。
基于此，如图6所示，在第二实施例中，对于步骤S132本发明提供了细化步骤，具体包括：
步骤S13221，判断所述当前呼吸周期是否在第二个呼吸周期周期之后；
若是，则跳转步骤S13222，以预设数量分别对当前呼吸周期前的若干历史呼吸周期的吸气峰值和斜率值计算平均值，得到平均吸气峰值和平均斜率值；
步骤S13223，获取并以当前呼吸周期的吸气触发点对应的横坐标作为初始点位置坐标的横坐标值，所述平均吸气峰值作为所述初始点位置坐标的纵坐标值，生成所述初始点位置坐标；
基于此，步骤S133可具体包括：
步骤S133’，根据所述初始点位置坐标和所述平均斜率值，构建对应于当前呼吸周期的呼吸状态转换直线。
如此，通过计算若干历史吸气峰值的平均值，可减少单个呼吸周期的异常值或随机噪声，提供更准确和可靠的吸气峰值。
其中，所述预设数量可优选为3。亦即，获取当前呼吸周期的前3个历史呼吸周期的3个历史吸气峰值和3个动态转换直线的斜率值；分别计算所述3个历史吸气峰值和3个动态转换直线的斜率值的平均值。当然，本发明并不排斥其它预设数量，在此不作具体限制。
结合图1和图7所示，在第二实施方式中，所述呼气撤换点控制方法可以包括如下步骤：
步骤S21，根据所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据的交点，获取交点后的呼吸信号；
步骤S22，对所述呼吸信号执行模数转换操作，得到对应于所述呼吸信号的模数化离散数字信号；
步骤S23，根据所述模数化离散数字信号，采样滤波算法确定对应的呼吸流量采样点集合。
如此，通过交点可确定该呼吸波形数据中的关键呼吸状态转换点，为后续准确提取呼吸流量采样点奠定基础。
其中，所述模数转换操作可指将采集的模拟呼吸信号(即，对应于步骤S21中的呼吸信号)转化为数字信号(即，对应于步骤S22中模数化离散数字信号)，基于滤波算法对转换后的数字信号执行过滤操作，得到有效呼吸流量采样点集合。
结合图1和图8所示，在第三实施方式中，所述呼气撤换点控制方法可以包括如下步骤：
步骤S31，以预设距离间隔分别计算所述呼吸流量采样点集合中所有相邻两个采样点的斜率，得到若干斜率值；
步骤S32，分别判断相邻两个斜率值是否为异号；
若是，则跳转步骤S33，将所述相邻两个斜率值对应的共同呼吸流量采样点作为最大值候选点；
步骤S34，根据所述最大值候选点，判断并根据当前呼吸周期内呼吸波形数据是否存在流量回弹，确定所述呼气撤换点。
如此，通过计算相邻两个斜率值的异号情况，有助于找到当前呼吸周期内吸气流量的变化方向发生改变的点，从而更加准确地了解当前的呼吸状态和呼吸机的适应情况。
其中，所述预设距离间隔可优选为1，亦即，分别计算所述呼吸流量采样点集合中相邻两个采样点的斜率值。举例而言，假设呼吸流量采样点集合包括{P1，P2，P3，...，PN}，则当预设距离间隔为1时，分别计算(P1，P2)、(P2，P3)、...、(Pn-1，Pn)之间的斜率值；当预设距离间隔为2时，分别计算(P1，P3)、(P3，P5)、...、(Pn-2，Pn)之间的斜率值；以此类推，在此不详细展开论述。
在吸气过程中，如果用户面罩未佩戴号，可能会出现轻微漏气情况，这时呼吸机内部的压力会使得气流有短暂的上升，这一阶段的流量斜率值也会出现正负异号的情况；此外，如果用户出现咳嗽、打鼾等行为也有可能出现吸气流量骤然下降或上升，造成流量振荡，也会出现斜率值异号的情况。因此，为了进一步判断所述斜率值异号情况是否是由于吸气时偶发性的振荡或者是一些轻微漏气情况所引起，需确定当前最大值候选点之后是否还存在大幅度的流量回弹情况。
基于此，如图9所示，在一种实施方式中，对于步骤S34可具体包括如下步骤：
步骤S341，获取对应于所述最大值候选点的待替换候选点集合；
步骤S342，分别计算并判断所有待替换候选点的斜率值是否均为负值；
若是，则跳转步骤S343A，判定当前呼吸周期内呼吸波形数据不存在流量回弹，根据所述最大值候选点确定所述呼气撤换点；
若否，则跳转步骤S343B，确定斜率值为正值的异常候选点，根据所述异常候选点更新所述呼吸流量采样点集合，并根据更新后的呼吸流量采样点集合迭代计算新的最大值候选点，直至确定呼气撤换点。
如此，通过判断当前呼吸周期内的呼吸流量回弹情况，可排除随机干扰因素，避免误判，提高呼气撤换点判断的准确性和可靠性。
其中，所述流量回弹指在呼吸过程中，呼吸流量数据在经历一个降低的过程后，又出现反弹的现象。引起该现象的原因可以包括用户呼吸状态发生变化或呼吸机的工作状态或参数调整不当。
此外，所述待替换候选点集合可以表征所述最大值候选点后呼吸流量数据点的状况；优选地，所述待替换候选点集合可以选择所述最大值候选点后的10个呼吸流量采样点，当然，本发明也并不局限于10个采样点，可根据实际情况自由选择。所述呼气撤换点可选择所述最大值候选点对应的呼吸流量值与预设阈值的乘积，所述预设阈值可根据实际需求自行调整。
基于此，对于步骤S341可具体包括：
步骤S341’，获取并根据所述最大值候选点在所述呼吸流量采样点集合中的第一位置，选择所述第一位置后的若干呼吸流量采样点，形成所述待替换候选点集合。
如此，可确定所述最大值候选点后是否存在流量回弹情况，提高呼气撤换点判断的可靠性。其中，所述待替换候选点集合可以是所述呼吸流量采样点集合的子集。
其中，步骤S133’可理解为是步骤S133的衍生步骤；步骤S341’可理解为是步骤S341的衍生步骤；步骤S13211至步骤S13214可整体设置在步骤S13221至步骤S13223之后，也可整体设置在步骤S13221至步骤S13223之之前，也可穿插设置在步骤S13221、步骤S13222和步骤S13223任意两个步骤之间，对此，不发明不做具体限制。
当所述待替换候选点集合中出现异常候选点后，则表明所述最大值候选点可能并不是真正的呼气撤换点，此时需继续计算异常候选点后的若干采样点的斜率值是否均为负值，换言之，判断最大值候选点后的呼吸流量数据是否连续一段时间(优选为50ms)内递减，故需更新所述呼吸流量采样点集合。
基于此，在一种实施方式中，对于步骤S343B，本发明提供了细化步骤：
步骤S343B1，获取所述异常候选点在所述呼吸流量采样点集合中的第二位置；
步骤S343B2，删除所述呼吸流量采样点集合中从初始位置到所述第二位置之间的所有集合元素，得到更新后的呼吸流量采样点集合。
如此，通过更新所述呼吸流量采样点集合，可及时反映用户呼吸状态的变化情况，有助于提高呼吸监测的准确性和效率。其中，所述第一位置和所述第二位置可以指向同一索引位置。
为了便于理解更新和迭代过程，举例而言，如图10示出一种较优实施例下，当前呼吸周期内最大值候选点替换示意图。假设当前呼吸周期内所述呼吸流量采样点集合{P1，P2，P3，...，PN}中的P6点为最大值候选点，则选择P6后的十个采样点形成集合，亦即待替换候选点集合为{P7，P8，...，P16}；分别计算所述待替换候选点集合中每个待替换候选点的斜率值是否都为负值，若这十个采样点的斜率值均为负值，则确定P6为当前呼吸周期内的最大值候选点(即对应图中的“吸气峰值”点)，根据所述最大值候选点，确定呼气撤换点(优选为“吸气峰值”点对应的气流流量与预设阈值乘积)；若在P10点的斜率值为正，则P10点为异常候选点；更新原有的呼吸流量采样点集合{P1，P2，P3，...，PN}为{P10，P11，P12，...，PN}，并重新计算更新后的呼吸流量采样点集合{P10，P11，P12，...，PN}所对应的新最大值候选点，直至确定呼气撤换点。
本发明提供的上述多种实施方式、实施例或具体示例之间可以相互进行组合，从而最终形成多个更优的实施方式。
图11示出了一种较优实施例下，呼气撤换点控制方法的流程示意图。下面结合图11概括该较优实施例的处理过程。
采集单位呼吸周期内的呼吸流量数据，根据所述呼吸流量数据确定该呼吸周期内的吸气触发点。
根据所述吸气触发点构建对应的动态转换直线；实时检测所述动态转换直线与呼吸流量波形数据的交点，获取交点后对应于所述呼吸波形数据的呼吸流量采样点集合。
计算并判断所述呼吸流量采样点集合中每个呼吸流量采样点的斜率值是否异号，确定并标记最大值候选点。
当所述最大值候选点后的呼吸流量数据连续递减(或若干采样点的斜率值均为负值)时，根据所述最大值候选点可以确定当前呼吸周期的呼气撤换点；当所述最大值候选点后的呼吸流量数据不是连续递减(或若干采样点的斜率值存在正值)时，更新呼吸流量采样点集合并迭代计算更新后的呼吸流量采样点集合的新最大值候选点，再继续判断新最大值候选点后的呼吸流量数据是否连续递减，直至确定呼气撤换点。
本发明还提供一种呼气撤换点控制系统，包括：存储器和处理器，所述存储器有能在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述呼气撤换点控制方法。
本发明还提供一种呼吸机，所述呼吸机在触发呼气过程中，执行上述所述呼气撤换点控制方法。
综上所述，本发明提供的呼气撤换点控制方法，通过确定单位呼吸周期内的吸气触发点，自适应构建呼吸状态转换直线，使其在出现低通气等呼吸事件时也可与呼吸波形数据存在交点，更好地适应不同用户的呼吸需求；同时，根据当前呼吸周期的呼吸流量数据自适应调整呼气撤换点，确保呼吸机的呼气撤换操作与用户的呼气动作保持一致，实现人机同步，自适应性强、改善用户体验效果。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种呼气撤换点控制方法，其特征在于，包括：
对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点，并根据所述吸气触发点构建呼吸状态转换直线；其中，所述呼吸状态转换直线表征单位呼吸周期内吸气阶段呼吸流量的变化情况；
在所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据有交点时，确定对应于所述呼吸波形数据的呼吸流量采样点集合；
以预设距离间隔计算所述呼吸流量采样点集合中若干呼吸流量采样点的斜率值，根据所述斜率值确定对应的呼气撤换点。
2.根据权利要求1所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述呼吸波形数据表征单位呼吸周期内呼吸流量数据的变化情况。
3.根据权利要求1所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点”具体包括：
采集单位呼吸周期内的呼吸气流速度信号，对所述呼吸气流速度信号进行滤波操作，生成对应的呼吸气流波形数据；
判断所述呼吸气流波形数据上的若干呼吸流量采样点对应的呼吸气流速度是否达到预设气流速度阈值；
若是，则判定对应的呼吸流量采样点为吸气触发点。
4.根据权利要求1所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“对单位呼吸周期内的呼吸波形数据进行吸气触发检测，确定吸气触发点”具体包括：
采集单位呼吸周期内的呼吸气流速度信号，对所述呼吸气流速度信号进行滤波操作，生成对应的呼吸气流波形数据；
计算并判断所述呼吸气流波形数据上的若干呼吸气流采样点对应的呼吸容量数据是否达到预设容量阈值；
若是，则判定对应的呼吸容量采样点为吸气触发点。
5.根据权利要求1所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“根据所述吸气触发点构建呼吸状态转换直线”具体包括：
获取所述吸气触发点对应的当前呼吸周期；
根据所述当前呼吸周期，确定对应于所述呼吸状态转换直线的初始点位置坐标和斜率值；
根据所述初始点位置坐标和所述斜率值，构建所述呼吸状态转换直线。
6.根据权利要求4所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“根据所述当前呼吸周期，确定对应于所述呼吸状态转换直线的初始点位置坐标和斜率值”具体包括：
判断所述当前呼吸周期是否为第一个呼吸周期；
若否，则获取并根据前一个呼吸周期的吸气峰值，计算得到第一采样点和第二采样点；其中，所述第一采样点和所述第二采样点表示前一个呼吸周期内吸气流量变化阶段的起点和终点；
计算所述第一采样点和所述第二采样点的斜率值，作为当前呼吸周期的斜率值；
获取并以当前呼吸周期的吸气触发点对应的横坐标作为初始点位置坐标的横坐标值，所述第一采样点的纵坐标值作为所述初始点位置坐标的纵坐标值，生成所述初始点位置坐标。
7.根据权利要求6所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“根据前一个呼吸周期的吸气峰值，计算得到第一采样点和第二采样点”具体包括：
根据所述吸气峰值，计算得到所述第一采样点的纵坐标值和所述第二采样点纵坐标值；其中，所述第一采样点的纵坐标值等于所述吸气峰值与第一预设阈值的乘积，所述第二采样点的纵坐标值等于所述吸气峰值与第二预设阈值的乘积；
基于采样点时间的滑动窗口，确定所述第一采样点的纵坐标值在所述呼吸波形数据中的第一索引位置，作为所述第一采样点的横坐标值；
基于采样点时间的滑动窗口，确定所述第二采样点的纵坐标值在所述呼吸波形数据中的第二索引位置，作为所述第二采样点的横坐标值；
分别根据所述第一采样点的横坐标值和所述第一采样点的纵坐标值，以及所述第二采样点的横坐标值和所述第二采样点的纵坐标值，形成所述第一采样点和所述第二采样点。
8.根据权利要求4所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“根据所述当前呼吸周期，确定对应于所述呼吸状态转换直线的初始点位置坐标和斜率值”具体包括：
判断所述当前呼吸周期是否在第二个呼吸周期周期之后；
若是，则以预设数量分别对当前呼吸周期前的若干历史呼吸周期的吸气峰值和斜率值计算平均值，得到平均吸气峰值和平均斜率值；
获取并以当前呼吸周期的吸气触发点对应的横坐标作为初始点位置坐标的横坐标值，所述平均吸气峰值作为所述初始点位置坐标的纵坐标值，生成所述初始点位置坐标；
所述“根据所述初始点位置坐标和所述斜率值，构建所述呼吸状态转换直线”具体包括：
根据所述初始点位置坐标和所述平均斜率值，构建对应于当前呼吸周期的呼吸状态转换直线。
9.根据权利要求1所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“在所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据有交点时，确定对应于所述呼吸信号数据的呼吸流量采样点集合”具体包括：
根据所述呼吸状态转换直线与所述呼吸波形数据的交点，获取交点后的呼吸信号；
对所述呼吸信号执行模数转换操作，得到对应于所述呼吸信号的模数化离散数字信号；
根据所述模数化离散数字信号，采样滤波算法确定对应的呼吸流量采样点集合。
10.根据权利要求1所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“以预设距离间隔计算所述呼吸流量采样点集合中若干呼吸流量采样点的斜率值，根据所述斜率值确定对应的呼气撤换点”具体包括：
以预设距离间隔分别计算所述呼吸流量采样点集合中所有相邻两个采样点的斜率，得到若干斜率值；
分别判断相邻两个斜率值是否为异号；
若是，则将所述相邻两个斜率值对应的共同呼吸流量采样点作为最大值候选点；
根据所述最大值候选点，判断并根据当前呼吸周期内呼吸波形数据是否存在流量回弹，确定所述呼气撤换点。
11.根据权利要求10所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“根据所述最大值候选点，判断当前呼吸周期内呼吸波形数据是否存在流量回弹，根据判断结果确定所述呼气撤换点”具体包括：
获取对应于所述最大值候选点的待替换候选点集合；其中，所述待替换候选点集合表征所述最大值候选点后呼吸流量数据点的状况；
分别计算并判断所有待替换候选点的斜率值是否均为负值；
若是，则判定当前呼吸周期内呼吸波形数据不存在流量回弹，根据所述最大值候选点确定所述呼气撤换点；
若否，则确定斜率值为正值的异常候选点，根据所述异常候选点更新所述呼吸流量采样点集合，并根据更新后的呼吸流量采样点集合迭代计算新的最大值候选点，直至确定呼气撤换点。
12.根据权利要求11所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“获取对应于所述最大值候选点的待替换候选点集合”具体包括：
获取并根据所述最大值候选点在所述呼吸流量采样点集合中的第一位置，选择所述第一位置后的若干呼吸流量采样点，形成所述待替换候选点集合；其中，所述待替换候选点集合是所述呼吸流量采样点集合的子集。
13.根据权利要求11所述的呼气撤换点控制方法，其特征在于，所述“根据所述异常候选点更新所述呼吸流量采样点集合”具体包括：
获取所述异常候选点在所述呼吸流量采样点集合中的第二位置；
删除所述呼吸流量采样点集合中从初始位置到所述第二位置之间的所有集合元素，得到更新后的呼吸流量采样点集合。
14.一种呼气撤换点控制系统，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器有能在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～13中任意一项所述呼气撤换点控制方法的步骤。
15.一种呼吸机，其特征在于，所述呼吸机在触发呼气过程中，执行权利要求1～13中任意一项所述呼气撤换点控制方法的步骤。
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