一种心内科急救除颤器

1.本发明属于医疗设备领域，尤其涉及一种心内科急救除颤器。


背景技术：

2.心脏室颤的死亡率极高，主要在于发病的大部分地点是在加重或者公共场合，发病后不能得到及时救治，就算是现有的除颤器相对便携，方便携带，但是对于除颤器的操作大部分人不能掌握，急救效率大打折扣。
3.现有的除颤器一般通过根据人体电阻检测模块检测到电阻值，在短时间内充电到预定电压，并选择时机放电。来进行除颤，功能单一，导致救治效率偏低；患者发生室颤的同时往往伴有心脏停博、呼吸停止、处于休克状态，要时常伴随心肺复苏，胸部按压，但是目前几乎没有专一用于按压的器具，全靠施救人员自行掌握，导致胸部按压操作不及时，按压频率和按压力度得不到保证，心肺复苏效果差，同时影响除颤效果，降低时就效率。
4.中国专利申请号201711460467.4公开了一种除颤器分析仪，其包括电极接口，用于连接待测除颤器；采集电路，用于获得待测除颤器的除颤能量信号；控制模块，包括stm32f103re芯片，用于获得待测除颤器的除颤能量信号，存储能量信号数据，计算待测除颤器的电压值和能量值,所述控制模块还输出pwm波形；滤波电路，用于将所述控制模块的pwm波形进行滤波并形成模拟波形；显示模块，用于显示待测除颤器释放除颤能量的电压值和能量值。上述技术方案，缺少系统的心电分析、除颤分析，精确度差，缺少按压分析的有机结合，导致除颤施救效率大打折扣。
5.中国专利申请号201610202254.0公开了一种带有一次性电极的便携式自动体外除颤器，包括一除颤器箱体、一对一次性电极、一导线、一充电电池和一除颤控制电路板，所述除颤控制电路板固定安装在所述除颤器箱体中，所述充电电池可拆卸安装在所述除颤器箱体中并与所述除颤控制电路板电性连接，所述一次性电极通过所述导线与所述除颤控制电路板电性连接。功能单一，无法进行远程指导，除颤效率低。


技术实现要素：

6.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种心内科急救除颤器，通过设置按压模块，通过按压检测分析结合除颤功能，提高除颤施救的效率，通过按压模块与除颤模块的相互结合、在进行除颤救治时，配和精确控制胸部按压深度和力度，大大提高救治效果；通过设置心率监测和心率分析，根据患者的心率进行除颤判定和除颤选择，进一步提高除颤的精确度，使患者及时消除房颤或者室颤，恢复心脏功能；通过设置gprs通信，医护人员进行远程指导，增加除颤救治的精准程度，及时没有使用过设备的人，也能通过远程指导进行操作；通过房颤和室颤的检测，降低检测敏感度，减少误判，进一步除颤的成功率。
7.本发明提供如下技术方案：一种心内科急救除颤器；包括控制模块、除颤模块；所述控制模块连接有人体电阻检测模块、心率监测模块、按压模块；心率监测模块采集心电信号并处理呈数字信号通过显
示模块进行显示；同时通过gprs通信将心电信号传输至医护人员的移动端，随时掌握患者心率情况；所述按压模块与控制模块进行串行通信，按压模块集成重力加速度传感器，获取加速度数据，通过usart接口将数据传输至控制模块，控制模块通过串口通信接受按压模块发送的串口数据，控制模块进行数据存储；按压模块用于提醒医护人员的按压力度，按压模块包括按压检测分析和按压度显示，所述按压度以数字形式在显示模块显示，根据按压力度进行同步除颤和异步除颤，确保除颤效果和心肺复苏效果；所述控制模块为stm32单片机。
8.优选的，所述按压检测分析过程如下，首先控制模块通过重力加速度传感器读取心电信号采样和静息时的重力加速度，作为数据传输的基值；然后按照设定参数接收底层上传的原始心电信号数据，并将电信号数据转化为对应的重力加速度值。
9.优选的，电信号数据转化之后进行低通滤波，进行降噪；之后进行数据分段、求取数据峰值，通过数据峰值间距设定和峰值前后谷值的形态关系，剔除不符合按压形态参数的峰值；进行极值计算，确定积分的起点终点，最后进行二次积分，求出按压深度和按压频率。
10.优选的，所述除颤模块的处理流程为，a先加载心电信号和按压数据信息到控制模块中，对心电信号和按压数据信息进行预处理分析检测；b,数据加载之后通过显示模块进行显示；c,之后选择除颤模式，调用检测算法进行分析，分析之后，将分析数据传输至控制模块；d,控制模块通过显示模块显示，并进行存储，控制除颤模块进行除颤。
11.优选的，心电信号预处理分析检测方法为，a1，根据心电信号心搏的数据斜率信息，设定初始检测阈值；a2，通过设定初始检测阈值，检测当前心搏波型是否为qrs波；a3，满足阈值之后，判断是否满足平均rr间期要求；a4，满足检测要求后，当前的监测数据和平均rr间期替代之前的原始数据；a5，不满足阈值要求，判断是否检测超时，若超时，降低检测阈值，重新检测。
12.优选的，心率监测模块对心率进行心率数据采集，对心率数据的计算和分析，控制模块根据心率数据进行除颤分析，进行合理的除颤模式选择；同时通过按压分析出合理的按压深度，按压结合除颤达到良好的心肺复苏效果。
13.优选的，一种心内科急救除颤器的除颤方法，包括以下步骤：s1，心率数据的获取和计算，获取患者的心电信号并进行计算；s2，对心电信号进行qrs波检测，进行除颤检测分析，除颤结果通过显示模块显示；s3，判断患者是否有房颤、室颤、停博、心律失常；根据需要选择除颤模式，进行除颤，并且结合按压分析和心率计算选择合适的除颤时机，增加除颤成功率，一次除颤不成功，重复除颤2
‑
3次；s4，gprs通信将除颤检测分析、心电信号计算、按压分析数据远程传输至医护人员的移动端app，医护人员对远程现场人员进行指导。
14.另外，按压检测分析过程中，控制模块通过重力加速度传感器读取心电信号采样和静息时的重力加速度之前，首先对原始心电信号进行噪声处理，对原始数据进行一个10hz的低通滤波，过滤高于10hz的数据噪声；对心电信号数据进行积分时，会形成累计的积分误差，为了消除这种误差，增加按压分析的精确性，采用识别每次按压的起止点，对每一次按压过程进行单独积分，计算按压深度，具体过程为：在下压过程中，一个周期加速度的
最大峰值，在峰值30
‑
150ms内寻找最小值为积分终点，通过相邻两点幅值求差的方式，找到峰值前150ms内的拐点作为凹点，在凹点向前30
‑
150ms寻找下一拐点作为积分起点；在寻找峰值点的过程中，采用数据分段，求取心电信号数据段每一段的最大值，之后进行阈值设定，剔除不是下压过程中的峰值，之后通过相邻峰值点的时间间隔阈值，进行二次替换，删除掉其他因素形成的伪峰值。通过除颤手柄进行按压的过程中，设备通过显示模块进行显示和语音报警，显示模块为led显示屏，显示屏上显示深度指示条，显示按压胸腔的深度，按压深度在3.5
‑
4.5cm之间时，指示条显示绿色，绿色表示按压深度适当，当按压深度持续小于3.5cm时，指示条显示红色，并发出语音提示按压力度增加，当按压深度超过4.5cm时，指示条显示黄色，并发出报警语音，提醒施救者减小压力，防止对患者造成二次损伤；为了按压分析检测的准确性，防止误报、错报，报警语音阈值在未获得控制模块按压深度结果时，根据按压状态下的正常数据，计算按压深度指标，然后根据这些按压深度指标的均值μ和标准方差σ实现语音报警，则报警阈值z满足以下关系：z=δ
·
3（μ+σ）
1/2
；δ为关系系数，取值范围为0.635
‑
3.362。
15.通过按压分析，增加按压深度的精确性，与除颤相互结合，在进行除颤救治时，保证良好的除颤时机，配和精确控制胸部按压深度和力度，大大提高救治效果。在对原始心电信号进行采集时，为了消除身体抖动噪音与噪声信号幅值不同的应该能够，将心电信号进行处理，在通过滤波之后加入数据库噪声得到不同的信噪比信号段，通过将噪声信号乘以不同系数实现信号噪音的大小调节，信噪比s满足s=λ
·
lg（t1/t2）；上式中λ为调节系数，取值范围0.86
‑
16.32；t1为纯净心搏信号方差，t2为噪声干扰的信号方差；以此在对心电信号的峰值进行检测时，随着信噪比的增大，心电信号周期变得明显，特征随之突出，增加心电信号检测精度，减少检测时间，提高检测效率。
16.另外，心率采集过程中，通过电极片进行心电信号数据采集，之后对数据进行缓存，缓存的过程中查看缓存数据是否存储满，若存储满之后，判断是否进行心电数据分析，否则继续进行缓存；对于需要进行数据分析的进行分析之后，且更新数据分析结果，更新分析结果之后，清空缓存区；对于无需进行数据分析的数据，更新数据缓存区，存储缓存区心电数据。缓存区心电信号分析之后被清除，并且进行循环，能够满足不间断采集心电数据，保证除颤模块识别室颤信号的准确度，更加准确的确定除颤时机，提升除颤的成功率。
17.gprs通信采用a6通信模块，通过a6通讯模块封路并连接gprs网络中，a6通信模块满足gprs通信at指令集合要求，单片机通过串口通信实现与a6通信模块和gprs模块之间的at指令交换，实现a6通信模块登录联网控制，从而实现除颤器与手机之间的数据连接；通过设置gprs通信，医护人员进行远程指导，增加除颤救治的精准程度，及时没有使用过设备的人，也能通过远程指导进行操作。
18.另外，房颤的检测方法为，输入rr间期，想计算相连rr间期的差异，如果差异超过设定的时间阈值，儿女为异常处理，若异常连续，且持续时间超过房颤时间阈值，认为当前有房颤报警；若连续差异超过15s，认为当前出发房颤，若连续差异超过30s，如果之前已发生房颤，则取消房颤报警；若rr间期差异超过100ms，统计出现差异的时长；室颤的检测方法为，缓存间隔时间心电数据，计算间隔时间数据的幅值和阈值，转换为0/1序列兵记性复杂度计算，对称性、颤动频率判断、斜率计算，最后进行综合决策是否发声室颤；斜率计算的步骤为，缓存的间隔时间心电数据中，计算每秒的数据斜率，并获得每秒斜率的最大值，若超
过3s的斜率最大值小于180，且间隔时间段的斜率最大值亦小于180，则认为当前斜率满足室颤要求，再结合室颤信号颤动频率的穿越次数，进行综合判断室颤。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明一种心内科急救除颤器，通过设置按压模块，通过按压检测分析结合除颤功能，提高除颤施救的效率，通过按压模块与除颤模块的相互结合、在进行除颤救治时，配和精确控制胸部按压深度和力度，大大提高救治效果。
20.（2）本发明一种心内科急救除颤器，通过设置心率监测和心率分析，根据患者的心率进行除颤判定和除颤选择，进一步提高除颤的精确度，使患者及时消除房颤或者室颤，恢复心脏功能。
21.（3）本发明一种心内科急救除颤器，通过设置gprs通信，医护人员进行远程指导，增加除颤救治的精准程度，及时没有使用过设备的人，也能通过远程指导进行操作；通过房颤和室颤的检测，降低检测敏感度，减少误判，进一步除颤的成功率。
22.（4）本发明一种心内科急救除颤器，在通过滤波之后加入数据库噪声得到不同的信噪比信号段，通过将噪声信号乘以不同系数实现信号噪音的大小调节；以此在对心电信号的峰值进行检测时，随着信噪比的增大，心电信号周期变得明显，特征随之突出，增加心电信号检测精度，减少检测时间，提高检测效率。
23.（5）本发明一种心内科急救除颤器，心率采集过程中，缓存区心电信号分析之后被清除，并且进行循环，能够满足不间断采集心电数据，保证除颤模块识别室颤信号的准确度，更加准确的确定除颤时机，提升除颤的成功率。
24.（6）本发明一种心内科急救除颤器，通过限定按压深度指标的均值和标准方差与报警阈值之间的关系，提升按压分析检测的准确性，防止误报、错报，减小按压检测误差，进一步提升除颤的成功率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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发明的某些实施例，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他相关的附图。
26.图1是本发明的系统框架结构图。
27.图2是本发明的数据处理流程图。
28.图3是本发明的心电信号采集结流程图。
29.图4是本发明的房颤检测流程图。
30.图5是本发明的室颤检测流程图。
31.图6是本发明的按压检测分析流程图。
32.图7是本发明的心率监测流程图。
具体实施方式
33.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实
施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
34.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
35.实施例一：如图1
‑
3所示，一种心内科急救除颤器；包括控制模块、除颤模块；所述控制模块连接有人体电阻检测模块、心率监测模块、按压模块；心率监测模块采集心电信号并处理呈数字信号通过显示模块进行显示；同时通过gprs通信将心电信号传输至医护人员的移动端，随时掌握患者心率情况；所述按压模块与控制模块进行串行通信，按压模块集成重力加速度传感器，获取加速度数据，通过usart接口将数据传输至控制模块，控制模块通过串口通信接受按压模块发送的串口数据，控制模块进行数据存储；按压模块用于提醒医护人员的按压力度，按压模块包括按压检测分析和按压度显示，所述按压度以数字形式在显示模块显示，根据按压力度进行同步除颤和异步除颤，确保除颤效果和心肺复苏效果；所述控制模块为stm32单片机。
36.一种心内科急救除颤器的除颤方法，包括以下步骤：s1，心率数据的获取和计算，获取患者的心电信号并进行计算；s2，对心电信号进行qrs波检测，进行除颤检测分析，除颤结果通过显示模块显示；s3，判断患者是否有房颤、室颤、停博、心律失常；根据需要选择除颤模式，进行除颤，并且结合按压分析和心率计算选择合适的除颤时机，增加除颤成功率，一次除颤不成功，重复除颤2
‑
3次；s4，gprs通信将除颤检测分析、心电信号计算、按压分析数据远程传输至医护人员的移动端app，医护人员对远程现场人员进行指导。
37.gprs通信采用a6通信模块，通过a6通讯模块封路并连接gprs网络中，a6通信模块满足gprs通信at指令集合要求，单片机通过串口通信实现与a6通信模块和gprs模块之间的at指令交换，实现a6通信模块登录联网控制，从而实现除颤器与手机之间的数据连接；通过设置gprs通信，医护人员进行远程指导，增加除颤救治的精准程度，及时没有使用过设备的人，也能通过远程指导进行操作。
38.实施例二：如图4
‑
5所示，在实施例一的基础上，所述除颤模块的处理流程为，a先加载心电信号和按压数据信息到控制模块中，对心电信号和按压数据信息进行预处理分析检测；b,数据加载之后通过显示模块进行显示；c,之后选择除颤模式，调用检测算法进行分析，分析之后，将分析数据传输至控制模块；d,控制模块通过显示模块显示，并进行存储，控制除颤模块进行除颤。
39.房颤的检测方法为，输入rr间期，想计算相连rr间期的差异，如果差异超过设定的时间阈值，儿女为异常处理，若异常连续，且持续时间超过房颤时间阈值，认为当前有房颤报警；若连续差异超过15s，认为当前出发房颤，若连续差异超过30s，如果之前已发生房颤，
则取消房颤报警；若rr间期差异超过100ms，统计出现差异的时长；室颤的检测方法为，缓存间隔时间心电数据，计算间隔时间数据的幅值和阈值，转换为0/1序列兵记性复杂度计算，对称性、颤动频率判断、斜率计算，最后进行综合决策是否发声室颤；斜率计算的步骤为，缓存的间隔时间心电数据中，计算每秒的数据斜率，并获得每秒斜率的最大值，若超过3s的斜率最大值小于180，且间隔时间段的斜率最大值亦小于180，则认为当前斜率满足室颤要求，再结合室颤信号颤动频率的穿越次数，进行综合判断室颤。
40.实施例三：如图6所示，所述按压检测分析过程如下，首先控制模块通过重力加速度传感器读取心电信号采样和静息时的重力加速度，作为数据传输的基值；然后按照设定参数接收底层上传的原始心电信号数据，并将电信号数据转化为对应的重力加速度值。
41.电信号数据转化之后进行低通滤波，进行降噪；之后进行数据分段、求取数据峰值，通过数据峰值间距设定和峰值前后谷值的形态关系，剔除不符合按压形态参数的峰值；进行极值计算，确定积分的起点终点，最后进行二次积分，求出按压深度和按压频率。
42.按压检测分析过程中，控制模块通过重力加速度传感器读取心电信号采样和静息时的重力加速度之前，首先对原始心电信号进行噪声处理，对原始数据进行一个10hz的低通滤波，过滤高于10hz的数据噪声；对心电信号数据进行积分时，会形成累计的积分误差，为了消除这种误差，增加按压分析的精确性，采用识别每次按压的起止点，对每一次按压过程进行单独积分，计算按压深度，具体过程为：在下压过程中，一个周期加速度的最大峰值，在峰值30
‑
150ms内寻找最小值为积分终点，通过相邻两点幅值求差的方式，找到峰值前150ms内的拐点作为凹点，在凹点向前30
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150ms寻找下一拐点作为积分起点；在寻找峰值点的过程中，采用数据分段，求取心电信号数据段每一段的最大值，之后进行阈值设定，剔除不是下压过程中的峰值，之后通过相邻峰值点的时间间隔阈值，进行二次替换，删除掉其他因素形成的伪峰值。通过除颤手柄进行按压的过程中，设备通过显示模块进行显示和语音报警，显示模块为led显示屏，显示屏上显示深度指示条，显示按压胸腔的深度，按压深度在3.5
‑
4.5cm之间时，指示条显示绿色，绿色表示按压深度适当，当按压深度持续小于3.5cm时，指示条显示红色，并发出语音提示按压力度增加，当按压深度超过4.5cm时，指示条显示黄色，并发出报警语音，提醒施救者减小压力，防止对患者造成二次损伤；为了按压分析检测的准确性，防止误报、错报，报警语音阈值在未获得控制模块按压深度结果时，根据按压状态下的正常数据，计算按压深度指标，然后根据这些按压深度指标的均值μ和标准方差σ实现语音报警，则报警阈值z满足以下关系：z=δ
·
3（μ+σ）
1/2
；δ为关系系数，取值范围为0.635
‑
3.362。
43.通过按压分析，增加按压深度的精确性，与除颤相互结合，在进行除颤救治时，保证良好的除颤时机，配和精确控制胸部按压深度和力度，大大提高救治效果。在对原始心电信号进行采集时，为了消除身体抖动噪音与噪声信号幅值不同的应该能够，将心电信号进行处理，在通过滤波之后加入数据库噪声得到不同的信噪比信号段，通过将噪声信号乘以不同系数实现信号噪音的大小调节，信噪比s满足s=λ
·
lg（t1/t2）；上式中λ为调节系数，取值范围0.86
‑
16.32；t1为纯净心搏信号方差，t2为噪声干扰的信号方差；以此在对心电信号的峰值进行检测时，随着信噪比的增大，心电信号周期变得明显，特征随之突出，增加心电信号检测精度，减少检测时间，提高检测效率。
44.实施例四：如图7所示，在实施例一的基础上，心电信号预处理分析检测方法为，a1，根据心电信号心搏的数据斜率信息，设定初始检测阈值；a2，通过设定初始检测阈值，检测当前心搏波型是否为qrs波；a3，满足阈值之后，判断是否满足平均rr间期要求；a4，满足检测要求后，当前的监测数据和平均rr间期替代之前的原始数据；a5，不满足阈值要求，判断是否检测超时，若超时，降低检测阈值，重新检测。
45.心率监测模块对心率进行心率数据采集，对心率数据的计算和分析，控制模块根据心率数据进行除颤分析，进行合理的除颤模式选择；同时通过按压分析出合理的按压深度，按压结合除颤达到良好的心肺复苏效果。
46.心率采集过程中，通过电极片进行心电信号数据采集，之后对数据进行缓存，缓存的过程中查看缓存数据是否存储满，若存储满之后，判断是否进行心电数据分析，否则继续进行缓存；对于需要进行数据分析的进行分析之后，且更新数据分析结果，更新分析结果之后，清空缓存区；对于无需进行数据分析的数据，更新数据缓存区，存储缓存区心电数据。缓存区心电信号分析之后被清除，并且进行循环，能够满足不间断采集心电数据，保证除颤模块识别室颤信号的准确度，更加准确的确定除颤时机，提升除颤的成功率。
47.通过上述技术方案得到的装置是一种心内科急救除颤器，通过设置按压模块，通过按压检测分析结合除颤功能，提高除颤施救的效率，通过按压模块与除颤模块的相互结合、在进行除颤救治时，配和精确控制胸部按压深度和力度，大大提高救治效果；通过设置心率监测和心率分析，根据患者的心率进行除颤判定和除颤选择，进一步提高除颤的精确度，使患者及时消除房颤或者室颤，恢复心脏功能；通过设置gprs通信，医护人员进行远程指导，增加除颤救治的精准程度，及时没有使用过设备的人，也能通过远程指导进行操作；通过房颤和室颤的检测，降低检测敏感度，减少误判，进一步除颤的成功率；在通过滤波之后加入数据库噪声得到不同的信噪比信号段，通过将噪声信号乘以不同系数实现信号噪音的大小调节；以此在对心电信号的峰值进行检测时，随着信噪比的增大，心电信号周期变得明显，特征随之突出，增加心电信号检测精度，减少检测时间，提高检测效率；心率采集过程中，缓存区心电信号分析之后被清除，并且进行循环，能够满足不间断采集心电数据，保证除颤模块识别室颤信号的准确度，更加准确的确定除颤时机，提升除颤的成功率；通过限定按压深度指标的均值和标准方差与报警阈值之间的关系，提升按压分析检测的准确性，防止误报、错报，减小按压检测误差，进一步提升除颤的成功率。
48.本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。
49.以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。