针对不同异常心律的自适应同步除颤仪及除颤控制方法

本发明属于除颤，尤其涉及心电检测以及针对不同异常心律的自适应同步除颤仪及除颤控制方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、除颤的方式包括同步除颤和非同步除颤。对于室颤、心室扑动和无脉性心室过速等严重心律失常患者，其意识完全丧失，电击时无需考虑患者的自身节律，可以直接进行充电放电完成除颤操作。但是，对于心房颤动、房扑和室上速等异常心律，患者虽然心律失常，但是尚有自身节律，应该采用同步除颤方式，即放电脉冲的发出必须和患者的心博同步，使放电脉冲信号落在心脏的绝对不应期内，通常是在心电信号r波的下降沿。这是因为，在绝对不应期内，无论施加多大的刺激，都不会引起新的兴奋，以避免放电脉冲落入心电信号t波顶峰附近的心室易损期，引起更严重的室颤。由于不同异常心律的波形和反映出的生理状态不用，所需要的除颤能量也不同。

3、然而，目前的除颤仪对不同异常心律都是手动或者固定能量输出模式，无法实现对不同异常心律自适应同步除颤。同时，目前的除颤仪都是利用软件方式或者硬件方式之一来处理心电。基于软件方式的心电处理准确度高，但是从心律分析到除颤执行的延时较大；基于硬件方式的心电处理执行效率高，从r波到达到放电除颤的延时很低，但是能分析的心律很少，因而应用范围较窄。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供针对不同异常心律的自适应同步除颤仪及除颤控制方法，其将软硬件的优势相结合，可在处理多种异常心律的基础上，实现高效率、低延迟、高质量的同步除颤，极大地减少心源性猝死的发生率。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供针对不同异常心律的自适应同步除颤仪，包括控制模块、充电电路、储能电容、高压检测电路、放电电路以及r波检测电路；

4、所述控制模块对输入的心电信号进行分类得到异常心律分类结果，判断是否需要除颤，若需要，输出第一控制信号控制充电电路向储能电容进行充电，同时高压检测电路检测储能电容当前两端电压值，若到达充电电压阈值则停止充电，反之则继续向储能电容进行充电；

5、储能电容充电完成后，判断该心电信号是否为需要同步除颤心电信号，若是，输出第二控制信号调用r波检测电路在心电r波的下降沿放电，以实现同步除颤，否则直接驱动放电电路进行放电，以完成除颤。

6、作为一种实施方式，所述r波检测电路包括r波带通滤波器、峰值检测电路、比例电路和比较触发电路；

7、所述r波带通滤波器将心电信号中的r波信号从心电信号中提取出来，输出至峰值检测电路，所述峰值检测电路能检测输入信号的峰值，将检测得到的心电峰值输入至比例电路，比例电路将峰值乘一个小于1的系数k，所述比较触发电路用于比较r波带通滤波器和比例电路的输出信号，当r波带通滤波器的输出大于比例电路的输出时，输出高电平时即为r波到达。

8、作为一种实施方式，所述自适应同步除颤仪还包括心电电极、心电采集模块和滤波电路模块，所述心电电极和心电采集模块的输入端连接，所述心电采集模块的输出端连接滤波电路模块的输入端，所述滤波电路模块的输出端至连接至控制模块。

9、作为一种实施方式，所述控制模块对输入的心电信号进行分类采用基于snn的轻量级心电分类方法。

10、本发明的第二个方面提供针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法，包括如下步骤：

11、获取患者的心电信号；

12、将心电信号进行分类得到异常心律分类结果，根据分类结果判断是否需要除颤，若需要，设定每一种待除颤心信号电对应的除颤能量阈值，控制充电电路向储能电容进行充电，同时高压检测电路检测储能电容当前两端电压值，若到达充电电压阈值则停止充电，反之则继续向储能电容进行充电；

13、储能电容充电完成后，判断该心电信号是否为需要同步除颤的心电信号，若是，调用r波检测电路在心电r波的下降沿放电，以实现同步除颤，否则直接驱动放电电路进行放电，以完成除颤。

14、作为一种实施方式，所述将心电信号进行分类中，采用基于snn的轻量级心电分类方法。

15、作为一种实施方式，心电r波到达的判断方法为：通过r波带通滤波电路将心电信号中的r波信号从心电信号中滤出来，将过滤得到的心电信号通过峰值检测电路检测出心电峰值，经过比例电路将峰值乘一个小于1的系数k，将过滤得到的心电信号与比例电路的输出比较，当过滤得到的心电信号大于输出时，输出高电平，通过检测输出的高电平即可判断r波到达。

16、作为一种实施方式，在将心电信号进行分类之前还包括心电信号的预处理，根据心电信号和噪声在不同尺度下的频率分布，对心电信号进行小波变换得到各层小波系数，对各层小波系数进行阈值处理，将各层小波系数三维振幅和阈值比较后对心电信号进行重构得到降噪后的心电信号。

17、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

18、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法中的步骤。

19、本发明的第四个方面提供一种计算机设备。

20、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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如上述所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法中的步骤。

21、本发明的有益效果是：

22、1、本发明的自适应同步除颤仪综合了软件除颤和硬件除颤的优点，可在保证心电分类的准确性的同时，实现对多种不同异常心律的检测分析和同步除颤，具有高效率、低延迟、高质量的优势，对减少多种异常心律引发临床症状具有重要意义。

23、2、本发明以低功耗来处理分类任务，并捕获心电信号的时间、形态和特征。当患者心电输入系统中后，可以快速进行分类，确定当前疾病类型，通过疾病类型来判断是否需要除颤和是否需要同步除颤。该系统可以高效、准确、低功耗地实现心电心律失常的自动诊断。

24、3、本发明通过硬件的方式进行心电的r波检测，硬件的方式具有极好的实时性，r波检测电路由r波带通滤波器、峰值检测电路、比例电路、比较触发电路组成，能够在r波到达时准确定位r波位置，并输出一个+5v的高电平，通过检测到高电平到达即可检测到r波到达，并控制放电，实现同步除颤。

技术特征：

1.针对不同异常心律的自适应同步除颤仪，其特征在于，包括控制模块、充电电路、储能电容、高压检测电路、放电电路以及r波检测电路；

2.根据权利要求1所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤仪，其特征在于，所述r波检测电路包括r波带通滤波器、峰值检测电路、比例电路和比较触发电路；

3.根据权利要求1所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤仪，其特征在于，所述自适应同步除颤仪还包括心电电极、心电采集模块和滤波电路模块，所述心电电极和心电采集模块的输入端连接，所述心电采集模块的输出端连接滤波电路模块的输入端，所述滤波电路模块的输出端至连接至控制模块。

4.根据权利要求1所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤仪，其特征在于，所述控制模块对输入的心电信号进行分类采用基于snn的轻量级心电分类方法。

5.针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法，其特征在于，所述将心电信号进行分类中，采用基于snn的轻量级心电分类方法。

7.根据权利要求5所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法，其特征在于，心电r波到达的判断方法为：通过r波带通电路将心电信号中的r波信号从心电信号中滤出来，将过滤得到的心电信号通过峰值检测电路检测出心电峰值，经过比例电路将峰值乘一个小于1的系数k，将过滤得到的心电信号与比例电路的输出比较，当过滤得到的心电信号大于输出时，输出高电平，通过检测高电平即可判断r波到达。

8.根据权利要求5所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法，其特征在于，在将心电信号进行分类之前还包括心电信号的预处理，根据心电信号和噪声在不同尺度下的频率分布，对心电信号进行小波变换得到各层小波系数，对各层小波系数进行阈值处理，将各层小波系数三维振幅和阈值比较后对心电信号进行重构得到降噪后的心电信号。

9.一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，该程序被处理器执行时实现如权利要求5-8中任一项所述的所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求5-8中任一项所述的所述的针对不同异常心律的自适应同步除颤控制方法中的步骤。

技术总结
本发明属于除颤技术领域，提供了针对不同异常心律的自适应同步除颤仪及除颤方法，解决了目前的无法实现对不同异常心律自适应同步除颤的问题。该系统包括控制模块、充电电路、储能电容、高压检测电路、放电电路以及波检测电路；控制模块根据不同的心电分类结果，控制是否调用R波检测模块、驱动电路、充电电路、高压检测电路及放电电路。综合利用软件和硬件除颤的优势，可针对多种不同异常心律实现自适应的同步除颤，具有高效率、低延迟、高质量的除颤性能。

技术研发人员：李可,孟繁昌,陈玉国,徐峰,王甲莉,潘畅,庞佼佼,边圆,李贻斌
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12