负荷运动装置的控制方法及系统与流程

1.本技术涉及医疗仪器技术领域，特别是涉及一种负荷运动装置的控制方法及系统。


背景技术：

2.心电图(ecg)描述了构成心脏不同心室的肌肉群的电活性，心电图(ecg)信号为身体表面电极或者可植入的电极信号数据的记录，电极信号数据的记录表明心脏内扩展的电活动而导致的身体电势变化，心电图(ecg)是矢量，心脏的不同部位分布的位置不同，电流信号穿过身体的不同部位的速率不同，由此能够采集到区分于心脏的不同部位的心电图(ecg)信号，并且根据心脏的不同部位的心电图(ecg)信号进行分析和处理，来获得病人的心脏健康信息。
3.随着社会经济发展水平的提高，人们的生活水平也在逐年提高，越来越多的人从体力劳动过度到脑力劳动，使得人们的平均运动时间逐年减少，很多在过去属于老年人的疾病逐渐越来越多的出现在年轻人身上，如心肌梗死。近几年也不断地爆出有年轻人死于心肌梗死的病例，整个社会的年轻群体对心脏疾病的预防监测也逐年重视。
4.目前，主要是通过常规体检来实现心脏疾病预防监测的目的，现有技术通过ecg来识别心脏的健康状况，但心脏的微血管循环的健康状况往往难以识别。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高受测者在体检过程中识别心脏健康状况的准确度的负荷运动装置的控制方法及系统。
6.一种负荷运动装置的控制方法，所述方法包括：
7.获取受测者运动阶段的高频qrs心电信号，所述高频qrs心电信号为频率在100hz以上的qrs心电信号；
8.获取受测者运动阶段中第一预设时间段的最大心率值；
9.当控制模块接收到所述最大心率值未达到第一目标心率值时，控制所述运动阶段运行第二预设时间段。
10.在其中一个实施例中，所述第一预设时间段的阻力增速为a1，所述第二预设时间段的阻力增速为a2，a2＞a1。
11.在其中一个实施例中，所述第一预设时间段的阻力增加频率为b1，所述第二预设时间段的阻力增加频率为b2，b2＞b1。
12.在其中一个实施例中，所述第一预设时间段不超过6分钟，和/或所述第二预设时间段不超过3分钟。
13.在其中一个实施例中，在所述运动阶段运行第二预设时间段，所述受测者的最大心率值为第二目标心率值时，根据拟合函数关系式修正当前采集的运动阶段高频qrs心电信号形成的曲线，其中，所述第二目标心率值小于所述第一目标心率值。
14.在其中一个实施例中，在所述运动阶段运行第二预设时间段后，所述受测者的最大心率值未达到所述第二目标心率值时，控制负荷运动装置的运动模块进入停止模式。
15.在其中一个实施例中，当st段水平或下斜型压低＞2毫米或受测者的最大心率处于异常或受测者的血压数值处于异常时，控制负荷运动装置的运动模块进入阻力减小或空转模式。
16.一种负荷运动装置的控制系统，所述系统包括：
17.心电信号采集模块，用于获取受测者运动阶段的高频qrs心电信号，所述高频qrs心电信号为频率在100hz以上的qrs心电信号；
18.心率采集模块，用于获取受测者运动阶段中第一预设时间段的最大心率值；
19.控制模块，用于当接收到所述最大心率值未达到第一目标心率值时，控制所述运动阶段运行第二预设时间段。
20.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
21.获取受测者运动阶段的高频qrs心电信号，所述高频qrs心电信号为频率在100hz以上的qrs心电信号；
22.获取受测者运动阶段中第一预设时间段的最大心率值；
23.当控制模块接收到所述最大心率值未达到第一目标心率值时，控制所述运动阶段运行第二预设时间段。
24.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
25.获取受测者运动阶段的高频qrs心电信号，所述高频qrs心电信号为频率在100hz以上的qrs心电信号；
26.获取受测者运动阶段中第一预设时间段的最大心率值；
27.当控制模块接收到所述最大心率值未达到第一目标心率值时，控制所述运动阶段运行第二预设时间段。
28.上述负荷运动装置的控制方法及系统，在体检过程中，通过获取受测者的高频qrs心电信号，即频率在100hz以上的qrs心电信号，可大大提高体检时识别心脏健康状况的准确度。
29.该高频qrs心电信号的获取方式是通过受测者在进行负荷运动的过程中提取，在进行高频qrs心电信号采集期间，通过实时监测受测者的最大心率值，控制模块根据监测到的最大心率值是否达到第一目标心率值的监测结果，对运动阶段的运行时间进行适应性调整，以促使受测者达到第一目标心率值，确保能够获取到有效的高频qrs心电信号数据，提升负荷运动心电测试完成的成功率。另根据运动阶段的心率达成情况自动调控运动阶段的运行时间，无需工作人员时刻观察，操作便利，减少工作人员强度。
附图说明
30.图1为其中一个实施例中负荷运动装置的控制方法的流程图；
31.图2为其中另一个实施例中负荷运动装置的控制方法的流程图；
32.图3为一个实施例中负荷运动装置的控制系统的结构框图；
33.图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
35.负荷运动心电测试是通过一定量的运动增加心脏负荷，观察心电图变化的方法，由于其简便实用、费用低廉、无创伤、符合生理情况、相对安全，因而被公认为是一项重要的心血管检查手段，也因此被应用于心血管疾病，尤其是冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)的临床评估。
36.在负荷运动心电测试中，具体是分为三个阶段进行高频qrs心电信号采集，包括静息阶段、运动阶段和恢复阶段，即通过对人体各个不同状态时的心脏的血流变化所体现出来的电信号进行采集，现有技术通常是获取心电图中的s-t段信息来分析心脏活性相关信息，但存在很多心脏潜在问题在该s-t段表现并无异常，而在高频qrs段中则能获取到异常信息，能够更加直观的体现人体心脏的健康情况，以便后续通过生成的检验结果报告单，供医生进行参考和诊断。
37.本技术提供的负荷运动装置的控制方法的应用环境可包括电子设备、心电监测设备和平板车，电子设备、心电监测设备和平板车可以通过无线通信相互连接。首先，将心电监测设备的心电图信号数据获取端口置于受测者身体的对应部位，在测试过程中，受测者通过在平板车上运动进行负荷运动心电测试，心电监测设备获取受测者在静息阶段、运动阶段及恢复阶段三个阶段的高频qrs心电信号并发送给电子设备，电子设备根据心电信号数据获取受测者的最大心率值，并能够调整平板车的阻力。这里，平板车可以通过控制坡度来控制运动阻力，阻力越大，受测者就需要使用更大的力气来在平板车上运动。其中，心电监测设备可以为智能心电内衣、智能心电背心、穿戴设备等，电子设备可以为手机、平板电脑、台式电脑等。平板车为负荷运动装置的运动模块中的一种，还可为脚踏车、运动机、跑步机等。
38.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种负荷运动装置的控制方法，包括以下步骤：
39.s110，获取受测者运动阶段的高频qrs心电信号，高频qrs心电信号为频率在100hz以上的qrs心电信号。
40.其中，在进行高频qrs心电信号的采集过程中，例如，可采用10个电极片进行采集，电极片分布在人体的胸部和四肢，形成12条心电图导联，对应输出12条高频qrs波形数据，高频qrs波形数据种类分别为v1、v2、v3、v4、v5、v6、ⅰ、ⅱ、ⅲ、avl、avf和avr。可以理解的是，电极片的个数还可以设置为其它数目，从而根据不同的需要去进行高频qrs心电信号的采集。
41.在负荷运动心电测试中，通过心电图(ecg)检测和分析有关心脏活性的信息，这些信息集中在p-qrs-t段，尤其是根据高频qrs段的数据，判断曲线图形变长或变怪异，来确定心脏活性存在病变。其中，qrs波群反映左、右心室除极电位和时间的变化，第一个向下的波为q波，第一个向上的波为r波，第二个向下的波是s波。自qrs波群起点至qrs波群终点的时
间为qrs时限。高频指的是频率在100hz以上，时程＞10ms，幅度≤82uv的电变化。高频qrs心电信号通常为150hz-250hz区间的心电信号。
42.s120，获取受测者运动阶段中第一预设时间段的最大心率值。
43.其中，负荷运动心电测试主要分为静息阶段、运动阶段及恢复阶段，当处于静息阶段时，负荷运动装置的阻力为0，当处于运动阶段时，控制负荷运行装置的阻力值不断的提升，有利于促进受测者的心率提升，并达到目标心率值，当处于恢复阶段时，控制负荷运动装置的阻力值逐渐减小。另在负荷试验中，通常需要对受测者的血压按一定周期测量，以评估受测者在负荷试验过程中的身体状况。为保证试验结果的可靠性，需在运动阶段运行足够的时间且该阶段的最大心率值需要达到目标值。
44.s130，当控制模块接收到最大心率值未达到第一目标心率值时，控制运动阶段运行第二预设时间段。
45.上述负荷运动装置的控制方法，在体检过程中，通过获取受测者的高频qrs心电信号，即频率在100hz以上的qrs心电信号，可大大提高体检时识别心脏健康状况的准确度。
46.该高频qrs心电信号的获取方式是通过受测者在进行负荷运动的过程中提取，在进行高频qrs心电信号采集期间，通过实时监测受测者的最大心率值，控制模块根据监测到的最大心率值是否达到第一目标心率值的监测结果，对运动阶段的运行时间进行适应性调整，以促使受测者达到第一目标心率值，确保能够获取到有效的高频qrs心电信号数据，提升负荷运动心电测试完成的成功率。另根据运动阶段的心率达成情况自动调控运动阶段的运行时间，无需工作人员时刻观察，操作便利，减少工作人员强度。
47.在其中一个实施例中，第一目标心率值可以通过公式计算获取，该计算公式为hr＝(220-y)
×
85％，其中，hr表示第一目标心率值，y表示受测者的年龄。在其他实施例中，第一目标心率值也可以为目标数据库中受测者的心率数据的函数，即可调取受测者在云端存储的心率数据信息，通过函数获取到第一目标心率值，第一目标心率值是为基于受测者身体参数得到的预设值。
48.在其中一个实施例中，如图2所示，第一预设时间段的阻力增速为a1，第二预设时间段的阻力增速为a2，a2＞a1。
49.当受测者处于运动阶段的第一预设时间段内时，控制负荷运动装置的阻力按增速a1逐渐增加，当受测者经过第一预设时间段的运动后，部分运动体能好的受测者，在负载均匀增加的情况下，心率增加较为缓慢，在第一预设时间段内，由于心率过慢达不到第一目标心率值，此时，控制模块继续控制运动阶段延长第二预设时间段，并在运动阶段的第二预设时间段内将阻力增速由a1提升至a2，有利于促进心率的快速提升，保证运动负荷心电试验的正常开展，获取到有效的心电数据。
50.其中，阻力增速指的是阻力值按一定加速度进行增加，加速度是阻力变化量与发生这一变化所用的时间的比值。需要说明的是，当受测者处于第二预设时间段的运动阶段时，也可控制负荷运动装置的阻力增速设为a1，即维持原有增速不变，具体可根据受测者负荷试验的身体状况来适应性选择。
51.在其中一个实施例中，如图2所示，第一预设时间段的阻力增加频率为b1，第二预设时间段的阻力增加频率为b2，b2＞b1。
52.其中，通过增加阻力增加频率，即缩短第一阻力值增加至第二阻力值所用的时间，
以促进心率快速提升，提升心率目标达成的成功率。需要说明的是，当受测者处于第二预设时间段的运动阶段时，也可控制负荷运动装置的阻力增加频率为b1，即维持原有频率不变，具体可根据受测者负荷试验的身体状况来适应性选择。
53.在其中一个实施例中，为避免运动阶段测试时间过短而导致测试数据不可靠，避免运动阶段测试时间过长而导致受测者力竭，第一预设时间段可合理设置为不超过6分钟，第二预设时间段可合理设置为不超过3分钟。
54.在其中一个实施例中，负荷运动装置的控制方法还包括：
55.步骤s140，在运动阶段运行第二预设时间段，受测者的最大心率值达到第二目标心率值时，根据拟合函数关系式修正当前采集的运动阶段高频qrs心电信号形成的曲线，其中，第二目标心率值小于第一目标心率值。
56.当受测者在运动阶段运行了第二预设时间段时，如最大心率值未达到第一目标心率值，但是达到了第二目标心率值，此时通过拟合函数关系式修正当前的高频qrs心电信号形成的曲线，进一步确保获取到的高频qrs心电信号数据的有效性。为保证数值的可靠性，第二目标心率值可合理设置为不低于第一目标心率值的90％。该拟合函数关系式的构建方式可以为根据受测者的日常心率与年龄大小、工作强度大小至少其中之一的关系构建而成，拟合精度高，能更准确的反应出真实的高频qrs心电信号。
57.在本实施例中，负荷运动装置的控制方法还包括：
58.步骤s150，在运动阶段运行第二预设时间段后，受测者的最大心率值未达到第二目标心率值时，控制负荷运动装置的运动模块进入停止模式。
59.其中，在运动阶段延长运动第二预设时间段后，如受测者的最大心率值未达到第二目标心率值，则判定此次试验结果无效，即控制负荷运动装置的运动模块停止运转，例如控制平板车坡度降为0或停止运行等，避免继续进行无效试验。
60.在其中一个实施例中，负荷运动装置的控制方法还包括：
61.步骤s160，当st段水平或下斜型压低＞2毫米或受测者的最大心率处于异常或受测者的血压数值处于异常时，控制负荷运动装置的运动模块进入阻力减小或空转模式。
62.在负荷运动心电测试过程中，在受测者心电信号的st段水平或下斜型压低＞2毫米时，表明受测者当前的身体存在心绞痛等缺血性心律失常症状，又或者当受测者的最大心率处于异常或者受测者的血压数值处于异常时，表明受测者的身体状况存在危险，提早发现受测者处于危险状态的情况，及时对负荷运动装置的运动模块进入阻力减小或空转模式，防止持续负载运动，而错过最佳救治时机，无需工作人员时刻观察，实现负荷运动心电测试智能化，全程对受测者的身体状况全方位掌控，提高受测者的监测安全性，防止意外事故。
63.需要说明的是，负荷运动装置在工作过程中对采集的心电信号等数据是实时保存的，避免设备发生断电、死机等异常时数据丢失。当负荷运动装置的运动模块进入停止模式或者阻力减小或者空转等模式时，可控制发出相应的报警信号，报警信号可通过在负荷运动装置上的特定颜色的灯光闪烁或者发出特定声响等直观可视的方式展示。以能够提醒工作人员及时发现受测者或设备的问题，对当前负荷试验给予干预，减少意外发生的风险。
64.应该理解的是，虽然图1和图2的流程图中的各个步骤依次显示，但是这些步骤并不是必然按照指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严
格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和图2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个状态，这些步骤或者状态并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者状态的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者状态的至少一部分轮流或者交替地执行。
65.在一个实施例中，如图3所示，提供一种负荷运动装置的控制系统，包括：
66.心电信号采集模块10，用于获取受测者运动阶段的高频qrs心电信号，高频qrs心电信号为频率在100hz以上的qrs心电信号；
67.心率采集模块20，用于获取受测者运动阶段中第一预设时间段的最大心率值；
68.控制模块30，用于当接收到最大心率值未达到第一目标心率值时，控制运动阶段运行第二预设时间段。
69.上述负荷运动装置的控制系统，在体检过程中，通过获取受测者的高频qrs心电信号，即频率在100hz以上的qrs心电信号，可大大提高体检时识别心脏健康状况的准确度。
70.该高频qrs心电信号的获取方式是心电信号采集模块通过受测者在进行负荷运动的过程中提取，在进行高频qrs心电信号采集期间，心率采集模块实时监测受测者的最大心率值，控制模块根据监测到的最大心率值是否达到第一目标心率值的监测结果，对运动阶段的运行时间进行适应性调整，以促使受测者达到第一目标心率值，确保能够获取到有效的高频qrs心电信号数据，提升负荷运动心电测试完成的成功率。另根据运动阶段的心率达成情况自动调控运动阶段的运行时间，无需工作人员时刻观察，操作便利，减少工作人员强度。
71.在本实施例中，第一目标心率值可以通过公式计算获取，该计算公式为hr＝(220-y)
×
85％，其中，hr表示第一目标心率值，y表示受测者的年龄。在其他实施例中，第一目标心率值也可以为目标数据库中受测者的心率数据的函数，即可调取受测者在云端存储的心率数据信息，通过函数获取到第一目标心率值，第一目标心率值是为基于受测者身体参数得到的预设值。
72.在其中一个实施例中，负荷运动装置的控制系统包括阻力控制模块40，阻力控制模块40用于当运动阶段处于第一预设时间段内时，控制负荷运行装置的阻力增速为a1，用于当动阶段处于第二预设时间段内时，控制负荷运动装置的阻力增速为a2，a2＞a1。
73.在其中一个实施例中，阻力控制模块40还用于当运动阶段处于第一预设时间段内时，控制负荷运动装置的阻力增加频率为b1，用于当动阶段处于第二预设时间段内时，控制负荷运动装置的阻力增加频率为b2，b2＞b1。
74.在本实施例中，为了确保运动阶段的运行时间的可靠性，第一预设时间段可合理设置为不超过6分钟，第二预设时间段可合理设置为不超过3分钟。
75.在其中一个实施例中，控制模块30用于在运动阶段运行第二预设时间段，受测者的最大心率值为第二目标心率值时，根据拟合函数关系式修正当前采集的运动阶段高频qrs心电信号形成的曲线，其中，第二目标心率值小于第一目标心率值。
76.在其中一个实施例中，控制模块30还用于在运动阶段运行第二预设时间段后，受测者的最大心率值未达到第二目标心率值时，控制负荷运动装置的运动模块进入停止模式。
77.在其中一个实施例中，控制模块30还用于当st段水平或下斜型压低＞2毫米或受
测者的最大心率处于异常或受测者的血压数值处于异常时，控制负荷运动装置的运动模块进入阻力减小或空转模式。
78.在其中一个实施例中，负荷运动装置的控制系统还包括报警模块50，用于当负荷运动装置进入停止模式或者阻力减小或者空转等模式时，控制发出相应的报警信号。报警信号可通过在负荷运动装置上的特定颜色的灯光闪烁或者发出特定声响等直观可视的方式展示。以能够提醒工作人员及时发现受测者或设备的问题，对当前负荷试验给与干预，减少意外发生的风险。
79.关于负荷运动装置的控制系统的具体限定可以参见上文中对于负荷运动装置的控制方法的限定，在此不再赘述。上述负荷运动装置的控制系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
80.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储负荷运动装置的高频qrs心电信号数据及心率数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种负荷运动装置的控制方法。
81.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
82.在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
83.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
84.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
85.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
86.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。