本發(fā)明涉及急救裝置領域，尤其涉及一種心臟驟停急救一體化裝置。

背景技術：

心臟驟停每年都在我國造成近百萬的人口死亡，其中大部分病例都發(fā)生在院外。心肺復蘇是針對心臟驟?；颊咦钣行У木戎未胧?，主要包括：胸外按壓、人工通氣和電除顫三個主要環(huán)節(jié)。根據(jù)2015心肺復蘇指南的要求，針對心臟驟停患者的胸外按壓頻率要維持在100～120次/分，深度在5～6cm，且每進行30次胸外按壓還要同時給予2次人工通氣；當檢測到心電信號出現(xiàn)室顫時，及時實施電除顫。

目前的院外急救中，胸外按壓和人工通氣往往需要施救者人工實施，而大量報告表明，絕大多數(shù)院外心臟驟停急救中的胸外按壓質(zhì)量不合格，且難以按照適當?shù)谋壤M行人工通氣，施救者僅在連續(xù)實施2分鐘的胸外按壓后，按壓質(zhì)量就會出現(xiàn)顯著下降；更為嚴重的是，由于我國公眾心肺復蘇意識匱乏，目擊者心肺復蘇實施率僅為4.48％，絕大多數(shù)患者根本沒有得到及時的心肺復蘇救治，在醫(yī)護人員到達前就已經(jīng)死亡。

近年來，國內(nèi)外出現(xiàn)了一些心肺復蘇自動化裝置。例如：公開號為cn104434493a公開的“心肺復蘇胸外按壓裝置”，用機械按壓代替人工胸外按壓；公開號為cn203815857u公開的“心肺復蘇除顫監(jiān)護一體機”，將胸外按壓與電除顫裝置集成在了一起；公開號為cn204709363u公開的“心肺復蘇一體化自動裝置”將胸外按壓與輔助呼吸裝置集成在了一起；公開號為cn106390257a公開的“一種智能型心肺復蘇裝置”，將輔助通氣與電除顫裝置集成在了一起；公開號為cn204501574u公開的“一種多功能自動化心肺復蘇急救設備”，將電除顫裝置、胸外按壓和輔助通氣裝置三者集成在了一起，但其僅僅是硬件的堆砌，并未實現(xiàn)電路及控制的一體化。

上述現(xiàn)有技術雖在心臟驟停急救一體化上作了一些有益的嘗試，但均未實現(xiàn)心肺復蘇過程中按壓、通氣與電除顫三個關鍵環(huán)節(jié)的一體化、自動化、智能化設計，無法滿足實際應用中的多種需要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種心臟驟停急救一體化裝置，本發(fā)明克服傳統(tǒng)心肺復蘇體力耗費大、按壓與除顫無法同時實施等缺點，綜合利用生理信號實時電擊除顫、胸外按壓、輔助呼吸自動化、一體化技術，設計心肺復蘇自動控制程序，研發(fā)心臟驟停急救一體化裝置，實現(xiàn)心臟驟?；颊呒本冗^程一鍵化操作，施救人員可直接使用該裝置，根據(jù)語音提示對患者進行急救，過程中無需人為干預，詳見下文描述：

一種心臟驟停急救一體化裝置，所述裝置包括：微處理器、體外除顫模塊、胸外按壓模塊、輔助呼吸模塊、語音提示模塊，

所述微處理器同時向所述體外除顫模塊、所述胸外按壓模塊、所述輔助呼吸模塊發(fā)出開始工作的指令：所述胸外按壓模塊、所述輔助呼吸模塊按照30:2的比例進行胸外按壓和輔助通氣；

所述體外除顫模塊采集心電信號，所述微處理器對心電信號進行干擾噪聲濾除、辨識心電節(jié)律類型，所述微處理器判斷是否可以電擊除顫，如果是，所述微處理器控制所述體外除顫模塊自動發(fā)出電擊；

整個分析和電擊過程中，連續(xù)胸外按壓與電除顫前心電信號分析同步實施，無須在實施電除顫前暫停胸外按壓；所述胸外按壓模塊、所述輔助呼吸模塊實施不間斷胸外按壓和輔助通氣。

其中，所述微處理器對心電信號進行干擾噪聲濾除、辨識心電節(jié)律類型的步驟具體為：

對受胸外按壓噪聲干擾的心電信號進行經(jīng)驗模態(tài)分解，獲得一系列本征模函數(shù)組；

計算本征模函數(shù)組中每一個本征模函數(shù)分量的功率譜密度函數(shù)，標記每個本征模函數(shù)分量的最大功率譜密度對應的頻率，即該本征模函數(shù)分量的主頻率，選擇所有主頻率小于等于閾值的本征模函數(shù)分量，重新合成一個新信號；

標記該新信號的每一個極小值點，計算對應的相位函數(shù)，并構造同步參考信號和正交參考信號；

設定向量，通過向量、同步參考信號和正交參考信號獲取真實的信號，并作為殘差信號；每一階諧波指定一個不同的步長，組成一個對角矩陣；

根據(jù)向量、殘差信號、對角矩陣、同步參考信號和正交參考信號獲取更新后的濾波器系數(shù)；通過迭代，還原得到過濾干擾后真實心電信號；

計算濾除干擾后真實心電信號的幅度譜面積、二進制復雜度、短時自相關函數(shù)、多分辨率熵、閾值穿越間隔標準差、輔助計數(shù)值、二進制頻率及曲線下面積、第二幅度占比9個特征值，作為bp神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入向量；

bp神經(jīng)網(wǎng)絡的輸出即為心電信號是否為可電擊節(jié)律信號。

進一步地，所述裝置還包括：

電擊后，所述微處理器判斷患者是否恢復了自主循環(huán)；

如果是，停止急救過程，并通過所述語音提示模塊提示施救人員進行后續(xù)處理；

如果否，繼續(xù)進行急救。

進一步地，所述裝置還包括：

若心電信號為不可電擊節(jié)律，所述微處理器通過對胸外按壓模塊、輔助呼吸模塊不間斷進行胸外按壓和輔助通氣實施的同時，所述微處理器繼續(xù)分析，直到信號類型發(fā)生變化。

本發(fā)明提供的技術方案的有益效果是：該急救裝置根據(jù)檢測到的患者生理信息，自動實施胸外按壓、輔助呼吸、體外電除顫等心肺復蘇措施，直到患者恢復自主循環(huán)。急救人員利用該裝置，可實現(xiàn)心肺復蘇一鍵化操作，將大大簡化施救難度，提高心臟驟?；颊叩拇婊盥剩景l(fā)明具有以下幾個優(yōu)點：

1、心肺復蘇一鍵化操作，降低心臟驟停急救操作難度，提高普通施救者施救意愿；

2、語音提示施救者正確使用裝置，且使其在裝置開始實施心肺復蘇后與患者保持距離，保護了施救人員的安全；

3、自動實施胸外按壓，避免施救者因經(jīng)驗、體力不足或過度勞累，導致胸外按壓深度淺、頻率低，從而無法建立有效血流灌注；

4、胸外按壓和電除顫前心電信號分析同步實施，避免胸外按壓中斷，提高血流灌注時長，有利于自助循環(huán)建立；

5、胸外按壓和輔助呼吸按照國際指南標準30:2持續(xù)實施，保證心肺復蘇過程中患者的氧氣供應，避免了施救者與患者口對口人工呼吸導致的交叉感染。

附圖說明

圖1為一種心臟驟停急救一體化裝置的結構示意圖；

圖2為一種心臟驟停急救一體化裝置的工作流程圖。

附圖中，各部件的列表如下：

1：微處理器；2：體外除顫模塊；

3：胸外按壓模塊；4：輔助呼吸模塊；

5：語音提示模塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例1

一種心臟驟停急救一體化裝置，參見圖1，該裝置包括：微處理器1、體外除顫模塊2、胸外按壓模塊3、輔助呼吸模塊4、語音提示模塊5。

整個裝置由微處理器1控制，操作體外除顫模塊2、胸外按壓模塊3、輔助呼吸模塊4對患者進行急救，并利用語音提示模塊5指示施救人員。其中，患者的生理信號、按壓、呼吸相關參考信號由對應模塊中的集成傳感器上傳到微處理器1中，由微處理器1進行分析，決定下一步措施。

整個裝置的工作流程如圖2所示，施救人員根據(jù)語音提示模塊5將患者放置在正確位置后，一鍵開啟急救過程；并且連接好各個模塊，之后語音提示模塊5提示施救人員停止接觸患者并與其保持一定距離。

此時，微處理器1同時向體外除顫模塊2、胸外按壓模塊3、輔助呼吸模塊4發(fā)出開始工作的指令：胸外按壓模塊3、輔助呼吸模塊4按照30:2的比例進行胸外按壓和輔助通氣。

體外除顫模塊2采集心電信號，供微處理器1分析患者心電信號；微處理器1對該心電信號進行干擾噪聲濾除和心電節(jié)律類型辨識后，判斷是否可以電擊除顫，當微處理器1判斷應當電擊除顫時，微處理器1控制體外除顫模塊2自動發(fā)出電擊；整個分析和電擊過程中，微處理器1通過對胸外按壓模塊3、輔助呼吸模塊4不間斷進行胸外按壓和輔助通氣的實施。

電擊后，微處理器1判斷患者是否恢復了自主循環(huán)，如果恢復，則停止急救過程，并通過語音提示模塊5提示施救人員進行后續(xù)處理，如果沒有恢復，則按照上述流程繼續(xù)進行急救。

若心電信號為不可電擊節(jié)律，微處理器1通過對胸外按壓模塊3、輔助呼吸模塊4進行不間斷胸外按壓和輔助通氣實施的同時，微處理器1繼續(xù)分析，直到心電信號類型發(fā)生變化。

具體實現(xiàn)時，微處理器1的型號為bpc-7940，pcmb-6700；體外除顫模塊2的型號為heartstartonsite，aedplus；胸外按壓模塊3的型號為autopulse，lucas2；輔助呼吸模塊4的型號為impact706，medumateasy；語音提示模塊5的型號為xf-s4240，speechsynthesisshield。

本發(fā)明實施例僅給出了上述器件的部分型號，具體實現(xiàn)時，根據(jù)實際應用中的需要進行器件的選擇，本發(fā)明實施例對此不作限制。

綜上所述，該急救一體化裝置根據(jù)檢測到的患者生理信息，自動實施胸外按壓、輔助呼吸、體外電除顫等心肺復蘇措施，直到患者恢復自主循環(huán)。急救人員利用該裝置，可實現(xiàn)心肺復蘇一鍵化操作，將大大簡化施救難度，提高心臟驟停患者的存活率。

實施例2

下面結合具體的計算公式、實例對實施例1中的微處理器1對心電信號進行干擾噪聲濾除、以及心電節(jié)律類型辨識的過程作進一步地介紹，詳見下文描述：

由于胸外按壓過程會在心電圖中引入嚴重的噪聲干擾，使得心電分析算法無法準確對心電節(jié)律進行分類，因此，本發(fā)明實施例的目的在于濾除心電信號中的胸外按壓干擾噪聲，使連續(xù)胸外按壓與電除顫前心電信號分析可以同步實施，而無須在實施電除顫前暫停胸外按壓。

1)以250hz為采樣頻率，采樣10s的心電信號，共2500個采樣點；

具體實現(xiàn)時，本發(fā)明實施例對采樣頻率、采樣時間、以及采樣點的個數(shù)不做限制，根據(jù)實際應用中的需要進行設定，本發(fā)明實施例僅以上述數(shù)值為例進行說明。

2)對受胸外按壓噪聲干擾的心電信號secg_mixed進行經(jīng)驗模態(tài)分解，獲得一系列本征模函數(shù)組(本征模函數(shù)組為本領域技術人員所公知的技術術語，本發(fā)明實施例對此不做贅述)；

其中，上述模態(tài)分解、以及獲取本征模函數(shù)組的步驟為本領域技術人員所公知，本發(fā)明實施例對此不做贅述。

3)計算本征模函數(shù)組中每一個本征模函數(shù)分量的功率譜密度函數(shù)，標記每個本征模函數(shù)分量的最大功率譜密度對應的頻率，即該本征模函數(shù)分量的主頻率fimf，設定閾值tf＝2.5hz，選擇所有fimf≤tf的本征模函數(shù)分量，重新合成一個新信號；

具體實現(xiàn)時，本發(fā)明實施例對閾值tf的取值不做限制，根據(jù)實際應用中的需要進行設定，本發(fā)明實施例僅以上述數(shù)值為例進行說明。

4)標記該新信號的每一個極小值點，記作ni，計算ni的相位函數(shù)φ(n)；

其中，n為采樣點；ni+1為相鄰的下一個極小值點；δni為兩個相鄰極小值點間的距離。

5)設定向量a(n)和b(n)分別作為濾波器的同步系數(shù)和正交系數(shù)：

a(n)＝[a1(n),……，an(n)]^t(2)

b(n)＝[b1(n),……，bn(n)]^t(3)

其中，a1(n),……，an(n)、b1(n),……，bn(n)分別為向量中的元素；n為濾波器諧波總數(shù)；t為轉置。

帶入步驟4)中得到的相位函數(shù)φ(n)，構造同步參考信號si(n)和正交參考信號sq(n)分別表示為：

si(n)＝[cos(φ(n)),……，cos(kφ(n))](4)

sq(n)＝[sin(φ(n)),……，sin(kφ(n))](5)

其中，k為諧波階數(shù)。

進一步地，胸外按壓干擾噪聲scpr(n)和真實的信號secg(n)便可分別表示為：

scpr(n)＝si(n)a(n)+sq(n)b(n)(6)

secg(n)＝secg_mixed(n)-scpr(n)(7)

其中，每一階諧波指定一個不同的步長μk，多個步長μk組成一個對角矩陣m：

m＝diag(μ1,……，μk……μn)(8)

其中，μ0為初始學習步長。

將真實的信號secg(n)作為殘差信號帶入濾波器系數(shù)a、b的更新方程，獲得更新后的新值：

其中，a(n+1)、b(n+1)分別為濾波器系數(shù)a、b在每一步更新后產(chǎn)生的新值。

將濾波器系數(shù)a、b的初值a(0),b(0)均設為0，最優(yōu)化參數(shù)n＝2，μ0＝0.52。具體實現(xiàn)時，本發(fā)明實施例對上述參數(shù)的取值不做限制，根據(jù)實際應用中的需要進行設定，本發(fā)明實施例僅以上述數(shù)值為例進行說明。

6)將步驟5)中的式(6)、式(7)、式(10)和式(11)四式聯(lián)立，迭代，還原得到過濾干擾后的真實心電信號secg(n)；

7)計算步驟6)中還原出的真實心電信號secg(n)的幅度譜面積、二進制復雜度、短時自相關函數(shù)、多分辨率熵、閾值穿越間隔標準差、輔助計數(shù)值、二進制頻率及曲線下面積、第二幅度占比^[1](上述9個術語均為本領域專業(yè)術語，具體的計算步驟為本領域技術人員所公知，本發(fā)明實施例對此不做贅述)等9個特征值，作為bp神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入向量；bp神經(jīng)網(wǎng)絡的輸出即為該真實心電信號secg(n)是否為可電擊節(jié)律信號。

其中，上述計算心電信號secg(n)9個特征值的步驟、運用bp神經(jīng)網(wǎng)絡的步驟，以及如何通過bp神經(jīng)網(wǎng)絡訓練的過程為本領域技術人員所公知，本發(fā)明實施例對此不做贅述。

微處理器1對上述bp神經(jīng)網(wǎng)絡輸出的可電擊節(jié)律信號進行判斷，判斷是否可以電擊除顫，當判斷應當除顫時，微處理器1控制體外除顫模塊2自動發(fā)出電擊。

后續(xù)微處理器1處理的步驟參見實施例1，本發(fā)明實施例對此不做贅述。

綜上所述，該急救一體化裝置根據(jù)檢測到的患者生理信息，自動實施胸外按壓、輔助呼吸、體外電除顫等心肺復蘇措施，直到患者恢復自主循環(huán)。急救人員利用該裝置，可實現(xiàn)心肺復蘇一鍵化操作，將大大簡化施救難度，提高心臟驟停患者的存活率。

參考文獻

[1]余明,陳鋒,張廣,等.應用遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡的致死性心電節(jié)律辨識算法研究[j].生物醫(yī)學工程學雜志,2017(3):421-430.

本發(fā)明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本領域技術人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。