可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统，包括：输入饱和处理模块，用于将带通滤波后的信号PETCO2和Kchest进行输入饱和处理，处理后的信号反映了当前患者的血流灌注程度和骨折风险大小；模糊控制模块，用于基于处理后的信号，计算得到按压深度调节增量；输出饱和处理模块，用于对按压深度调节增量进行优化处理并输出；模糊PID自动调节模块，用于根据优化处理后的按压深度调节增量，自动调节胸外按压器的按压深度，按照目标按压深度值进行自动胸外按压。本发明专利技术实施例通过上述设计，可在自动胸外按压过程中，实时监测患者生理状态，根据患者生理状态自动调节胸外按压深度；提高了胸外按压的安全性，获得较好的血流灌注。

Closed loop automatic chest compression control system capable of adaptively adjusting chest compression depth

The invention discloses a closed loop automatic pressure control system that adaptively regulates the pressing depth of the chest outside the chest, including the input saturation processing module, which is used to input the signal PETCO2 and Kchest after the filter to input saturation treatment. The processed signal reflects the patient's blood flow perfusion and fracture risk. The fuzzy control module is used to calculate the pressure depth adjustment increment based on the processed signal, and the output saturation processing module is used to optimize the press depth adjustment increment and output. The fuzzy PID automatic regulation module is used to automatically adjust the chest compresso according to the depth adjustment increment after the optimized treatment. Press the depth and press the depth value according to the target to carry out automatic chest compression. Through the above design, the invention can monitor the physiological state of the patient in real time in the process of automatic chest compression and automatically adjust the press depth outside the chest according to the physiological state of the patient; improve the safety of the chest press and get better blood flow.

【技术实现步骤摘要】
可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统
本专利技术涉及胸外按压控制系统领域，尤其涉及一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统。
技术介绍
心脏骤停导致的各脏器功能衰竭源于突然缺氧性的打击。目前，心肺复苏(cardiopulmonaryresuscitation,CPR)是这类疾病唯一有效的救治途径。胸外按压是CPR的重要核心环节。胸外按压通过增加胸腔内压或直接挤压心脏产生血液流动，为脑和其他重要器官提供重建自主血液循环必备的氧气供给。因此，为了提高胸外按压质量，近年来涌现出了众多提高胸外按压效率的新技术。主要的技术革新，体现在胸外按压质量反馈和胸外按压自动化两个方面。一、胸外按压质量反馈方面：大量研究显示，由于缺乏按压深度和按压频率的实时反馈，仅凭经验和感觉实施的胸外按压质量普遍低下。通过反馈监测胸外按压质量，有效控制按压深度和按压频率，可以显著提高CPR的成功率。在胸外按压深度反馈监测方面，挪威斯塔万格大学的AaseSO于2002年率先提出利用加速度二次积分方法测量胸外按压深度[1]。这一技术目前广泛应用于心肺复苏急救产品中(Q-CPR、CPRMeter、AEDPlusPAD和iCPR)，并得到了临床实践的肯定[2,3]。此外，国内一些专利，也将胸外按压质量反馈功能作为其创新点。如专利201310284749.9公开的―一种胸外按压深度的监测方法、系统和除颤仪”，提供了基于胸阻抗测量技术的高可靠性胸外按压深度的监测方法。专利201510415072.7公开的―一种胸外按压控制装置、方法及系统”，可综合检测当前心电信号、胸阻抗信号和按压深度信号，从而反馈指导胸外按压。专利201510608362.3公开的―一种双传感器心肺复苏按压深度指示系统”和专利201510608411.3公开的―一种器械式CPR按压深度算法”，采用双传感器技术，分别检测前胸和后背的按压加速度，从而实现胸外按压深度的高精度检测。二、胸外按压自动化方面：为了提高心肺复苏效率，近年来亦涌现出了大量可实施自动胸外按压的胸外按压机。比较典型的自动胸外按压机如：可进行全自动主动按压-提拉心肺复苏的LUCAS自动心肺复苏器和ZOLL公司研发的具有全胸廓按压功能的Autopulse束带式自动心肺复苏器[4,5]。国内目前也涌现出了众多自动胸外按压的专利，比如，专利201710131561.9公开的―一种多功能胸外按压装置及其使用方法”，采用自动立体3D按压技术，即可以实施单点胸外按压，亦可实施束带式胸外按压、局部按压和全胸廓按压结合，适用于不同类型的患者。但是，在胸外按压质量反馈和胸外按压自动化两方面，目前，国内外研究人员强调提高血流灌注，却忽略了过深的胸外按压将导致胸骨骨折的危险。尽管提高胸外按压深度有利于促进患者的血流灌注，但是在增加按压深度的同时也增加了患者胸骨骨折的风险。过深的胸外按压将会导致患者产生严重的连枷胸(flailchest)，从而使得胸腔失去泵血功能，极大地影响心肺复苏效率。更严重的是胸肋骨的骨折将会导致严重的肺部、肝脏和其他脏器器官的损伤，威胁患者生命。有研究表明，大约三分之一的成人患者在接受传统胸外按压时会发生胸骨骨折[6]。胸骨骨折的风险取决于胸骨弹性模量的个体差异、不同的胸外按压深度等因素。基于人体尸体解剖系列研究表明，当按压深度达到胸部厚度的32％时，大部分肋骨将会发生骨折[7，8]，而此按压深度仅仅略大于2015年国际心肺复苏指南推荐的胸外按压深度。近年来，一些研究人员发现，心肺复苏急救过程中，95％的急救人员胸外按压深度并未达到心肺复苏推荐标准。部分原因可能是由于这些急救人员怀疑国际心肺复苏指南的按压深度要求，担心该标准将会导致胸骨骨折，从而单纯地依靠非专业的自身经验判断[9]。胸外按压是一把双刃剑，具有利弊的两面性。因此，只有综合患者血流灌注程度和胸骨骨折危险性才能得到满足患者个体特征的最佳胸外按压深度。但是，遗憾的是目前国际上缺乏对此问题的关注。尽管国际心肺复苏指南对胸外按压深度提出了要求，但是并未明确地指出针对不同患者的最优胸外按压深度数值，大部分急救人员仅仅依靠临床急救经验实施胸外按压。此外，众多自动胸外装备的按压深度恒定，并不能根据患者的个体差异进行按压利弊的综合评估。尽管专利201110068162.5可通过检测呼吸末二氧化碳和平均动脉压实现胸外按压质量的自动调节，但是该专利仅能评估胸外按压的血流灌注效果，无法评估胸外按压对胸骨骨折造成的风险。此外，该专利提及的平均动脉压为有创测量，导致操作复杂，限制其应用推广。因此，目前缺乏可进行胸外按压深度利弊权衡的无创闭环自动胸外按压装备。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统，本专利技术提高了胸外按压的安全性，获得较好的血流灌注，详见下文描述：一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统，所述闭环自动胸外按压控制系统包括：输入饱和处理模块，用于将带通滤波后的信号PETCO2和Kchest进行输入饱和处理，处理后的信号反映了当前患者的血流灌注程度和骨折风险大小；模糊控制模块，用于基于处理后的信号，计算得到按压深度调节增量；输出饱和处理模块，用于对按压深度调节增量进行优化处理并输出；模糊PID自动调节模块，用于根据优化处理后的按压深度调节增量，自动调节胸外按压器的按压深度，按照目标按压深度值进行自动胸外按压。其中，所述系统还包括：信号预处理模块，用于将滑动滤波后的PETCO2和Kchest信号输入进数字带通滤波器，消除基线干扰与高频噪声干扰。进一步地，所述模糊控制模块包括：模糊化处理子模块，用于获取PETCO2分级规则、Kchest分级规则，根据所述PETCO2分级规则、Kchest分级规则对输入、输出量的模糊分布进行设计。其中，所述PETCO2分级规则具体为：血流灌注级别Level1，数值范围为0mmHg—10mmHg；血流灌注级别Level2，数值范围为10mmHg—15mmHg；血流灌注级别Level3，数值范围为15mmHg—21mmHg或>21mmHg。其中，所述Kchest分级规则具体为：骨折风险级别Level1，数值范围为0N/cm—163N/cm；骨折风险级别Level2，数值范围为163N/cm—174N/cm；骨折风险级别Level3，数值范围为174N/cm—185N/cm；骨折风险级别Level4，数值范围为185N/cm—195N/cm或>195N/cm进一步地，所述根据所述PETCO2分级规则、Kchest分级规则对输入、输出量的模糊分布进行设计具体为：根据PETCO2、Kchest分级规则，输入量PETCO2、Kchest分别选定三个、四个模糊子集；输出量，即胸外按压深度调节量选定七个模糊子集。其中，所述模糊控制模块包括：模糊控制规则子模块，用于根据PETCO2值、Kchest值所位于的水平等级，输出相应的偏移量，作为模糊控制规则。所述用于对按压深度调节增量进行优化处理具体为：将最大目标按压深度限制在6cm以内。进一步地，模糊PID自动调节模块的输入变量为按压深度误差和按压深度误差变化量，输出变量为驱动胸外按压器进行机械按压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统，其特征在于，所述闭环自动胸外按压控制系统包括：输入饱和处理模块，用于将带通滤波后的信号PETCO2和Kchest进行输入饱和处理，将PETCO2和Kchest限定在合理正常范围内，处理后的信号反映了当前患者的血流灌注程度和骨折风险大小；模糊控制模块，用于基于处理后的信号，计算得到按压深度调节增量；输出饱和处理模块，模糊PID自动调节模块，用于根据优化处理后的按压深度调节增量，自动调节胸外按压器的按压深度，按照目标按压深度值进行自动胸外按压。

【技术特征摘要】
1.一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统，其特征在于，所述闭环自动胸外按压控制系统包括：输入饱和处理模块，用于将带通滤波后的信号PETCO2和Kchest进行输入饱和处理，将PETCO2和Kchest限定在合理正常范围内，处理后的信号反映了当前患者的血流灌注程度和骨折风险大小；模糊控制模块，用于基于处理后的信号，计算得到按压深度调节增量；输出饱和处理模块，模糊PID自动调节模块，用于根据优化处理后的按压深度调节增量，自动调节胸外按压器的按压深度，按照目标按压深度值进行自动胸外按压。2.根据权利要求1所述的一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统，其特征在于，所述系统还包括：信号预处理模块，用于将滑动滤波后的PETCO2和Kchest信号输入进数字带通滤波器，消除基线干扰与高频噪声干扰。3.根据权利要求1所述的一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统，其特征在于，所述模糊控制模块包括：模糊化处理子模块，用于获取PETCO2分级规则、Kchest分级规则，根据所述PETCO2分级规则、Kchest分级规则对输入、输出量的模糊分布进行设计。4.根据权利要求3所述的一种可自适应调节胸外按压深度的闭环自动胸外按压控制系统，其特征在于，所述PETCO2分级规则具体为：血流灌注级别Level1，数值范围为0mmHg—10mmHg；血流灌注级别Level2，数值范围为10mmHg—15mmHg；血流灌注级别Level3，数值范围为15mmHg—21mmHg或>21mmHg。5.根据权利要求3所述的一种可自适应调节胸外按压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广，徐新喜，吴太虎，陈锋，余明，宋振兴，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12