基于心肺复苏模拟器的胸腔横截面积变化率检测方法技术

一种基于心肺复苏模拟器的胸腔横截面积变化率检测方法，其特征在于：在按压作用下，利用心肺复苏模拟器来检测模拟的人体胸腔轮廓上各个参考点的运动数据，利用测得的运动数据和数学模型来构建人体胸腔轮廓曲线方程，从而得到人体胸腔轮廓变化前和变化后的曲线，利用人体胸腔轮廓变化前和变化后的曲线计算模拟的人体胸腔横截面积变化率。本发明专利技术建立了一种全新的检测模拟人体胸腔横截面积变化率的方法，是心肺复苏机产品测试方法和测试设备的创新和突破,为测试和研究心肺复苏机提供了一个新的平台。也可以应用于人工按压或者其他按压装置测试。装置测试。装置测试。

【技术实现步骤摘要】
基于心肺复苏模拟器的胸腔横截面积变化率检测方法


[0001]本专利技术涉及医用急救装置和方法
，特别涉及一种基于心肺复苏模拟器的胸腔横截面积变化率检测方法。

技术介绍

[0002]心肺复苏简称CPR，是针对骤停的心脏和呼吸采取的救命技术，用于对出现急性心脏骤停的患者进行胸外心脏按压，目的是为了恢复患者自主行为。目前，大多数的心肺复苏主要以胸外按压为救助方式，通常包括机械和徒手。不论采取何种按压机制，最终目的都是为了在某一频率下改变人体胸腔的横截面积，以实现有效的血流灌注，防止患者脑死亡。
[0003]心肺复苏机通常也称作心肺复苏仪等，是一类以机械代替人力实施人工呼吸（机械通气）和胸外按压等基础生命支持操作的设备。此类设备可提供高水平无间断的人工循环和通气支持，并且某些便携可移动式的心肺复苏机可被用于院前急救中，即使在转运患者的过程中其工作也不会受到明显影响。
[0004]随着科学技术的发展在心肺复苏领域中，心肺复苏机产品不断迭代更新，产品种类繁多而心肺复苏效果参差不齐。另一方面对心肺复苏机产品的测试方法和测试设备也在不断更新发展。因此，如何对心肺复苏机产品进行性能测试和性能研究显得非常重要，其中为了提高患者存活机会，通过建立人体胸腔心肺复苏模拟器来测试和研究心肺复苏机是一种新的研发方向和发展趋势。然而通过人体胸腔心肺复苏模拟器来测试心肺复苏机改变人体胸腔横截面积的能力（比如胸腔横截面积变化率）十分重要。其实际意义不仅仅在于测试心肺复苏机，还可以让研究者进一步知晓胸腔横截面积的变化情况及数据，甚至可以用来制作关于心肺复苏方面的宣传动画。
[0005]当前，据专利技术人了解在心肺复苏领域中尚未见有关胸腔横截面积变化率检测方法内容的报道。因此，如何建立一种基于心肺复苏模拟器的胸腔横截面积变化率检测方法是本专利技术研究的课题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于心肺复苏模拟器的胸腔横截面积变化率检测方法，其目的是要建立一种检测模拟人体胸腔横截面积变化率的方法，填补心肺复苏领域中的空白。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于心肺复苏模拟器的胸腔横截面积变化率检测方法，其创新在于：在按压作用下，利用心肺复苏模拟器来检测模拟的人体胸腔轮廓上各个参考点的运动数据，利用测得的运动数据和数学模型来构建人体胸腔轮廓曲线方程，从而得到人体胸腔轮廓变化前和变化后的曲线，利用人体胸腔轮廓变化前和变化后的曲线计算模拟的人体胸腔横截面积变化率。
[0008]所述心肺复苏模拟器是一个用来模拟人体胸腔横截面变化的装置，该装置包括移动部、弹性部以及数据采集部，其中：所述移动部为用来承受外部按压力和/或挤压力后产生移动的结构，多个移动部
围绕模拟的人体胸腔横截面中心，并且沿模拟的人体胸腔轮廓布置。
[0009]所述弹性部为用来给移动部提供弹性力的结构，弹性部对应于每个移动部并作用于移动部，在初始状态下，各个移动部在弹性部的弹性力作用下均位于平衡位置上，此时各个移动部上的工作面形成模拟的人体胸腔轮廓，在按压作用下各个移动部沿着各自的移动路径靠近或者远离所述人体胸腔横截面中心，以此模拟人体胸腔横截面变化。
[0010]所述数据采集部为用来获取移动部的位置、运动和力学数据信息的模块，该模块至少包括测距传感器，当各个移动部在初始状态下或者按压作用下发生移动时，数据采集部能够获取移动部对应的位置数据信息。
[0011]所述胸腔横截面积变化率检测方法的具体内容如下：第一步，以心肺复苏模拟器的人体胸腔横截面中心为原点建立机械坐标系，其中，人体胸腔横截面的水平方向为X轴，竖直方向为Y轴；设定人体胸腔轮廓变化前为初始状态，设定人体胸腔轮廓变化后为按压状态。
[0012]第二步，定义第一端点和第二端点，其中，第一端点是X轴一端与人体胸腔轮廓的相交点，第二端点是X轴另一端与人体胸腔轮廓的相交点；在初始状态下，第一端点和第二端点在所述机械坐标系中的位置值均能够从心肺复苏模拟器的数据采集部获取的位置数据信息得到，或者再经过几何换算得到。
[0013]除了第一端点和第二端点而外，沿人体胸腔轮廓一圈间隔设置若干个参考点；在初始状态下，每个参考点在所述机械坐标系中的位置值均能够从心肺复苏模拟器的数据采集部获取的位置数据信息得到，或者再经过几何换算得到。
[0014]第三步，在所有参考点中，将纵坐标大于零的参考点归为上部参考点，将纵坐标小于零的参考点归为下部参考点，对上部参考点和下部参考点分别构造曲线，即在上部参考点和第一端点及第二端点基础上构造上部曲线，在下部参考点和第一端点及第二端点基础上构造下部曲线，以此拟合初始状态下首尾相接的人体胸腔轮廓变化前闭合曲线。
[0015]所述上部曲线（17）和下部曲线（18）均使用下列算法之一进行构造：三次样条插值算法；线性插值算法；最近邻插值算法；据此能够拟合出初始状态下首尾相接的人体胸腔轮廓变化前闭合曲线。
[0016]第四步，在按压状态下，利用心肺复苏模拟器的数据采集部获取的位置数据信息，经过几何换算得到第一端点、第二端点以及各个参考点在所述机械坐标系中的位置值，然后参照所述第三步可以获得按压状态下人体胸腔轮廓变化后闭合曲线。
[0017]第五步，对人体胸腔轮廓变化前闭合曲线和人体胸腔轮廓变化后闭合曲线分别计算相对应的面积，得到变化前面积和变化后面积，然后计算胸腔横截面积变化率:E= (M1
‑
M2)/M1式中：M1为人体胸腔轮廓变化前闭合曲线面积；M2为人体胸腔轮廓变化后闭合曲线面积；E为胸腔横截面积变化率；从而得到按压前和按压后的胸腔横截面积变化率。
[0018]上述技术方案中的有关内容解释如下：1. 上述方案中，所述按压作用可以使用心肺复苏机，或者使用人工按压或者其他按压装置。当使用心肺复苏机时在检测开始之前先利用绷带将心肺复苏机安装于心肺复苏
模拟器上，其中，心肺复苏机的按压头作用于心肺复苏模拟器的人体胸骨位置上，绷带的两端对应固定在心肺复苏机的机体上，绷带的中部围绕模拟的人体胸腔轮廓的侧部和背部。
[0019]2. 上述方案中，在所述第三步中，上部曲线和下部曲线均使用三次样条插值算法分别进行构造，在应用中采用分段插值方式，假设已知的第一端点、各个上部参考点、第二端点对应的坐标为：（x0,y0）；（x1,y1）；
………
；（xn,yn）；即以第一端点及第二端点作为曲线的两个端点，将上部曲线按照参考点在X轴上分成n个区间，n个区间的X轴坐标为：（x0,x1）；（x1,x2）；
………
；（xn
‑
1,xn）；共有n+1个点，其中x0和xn为两个端点的X轴坐标。
[0020]三次样条就是将每个小区间的曲线定义成一个三次方程，在区间：xi,xi+1中对应的三次函数为：式一式一中：a
i
、b
i
、c
i
、d
i
分别表示三次函数中的四个未知常数，i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于心肺复苏模拟器的胸腔横截面积变化率检测方法，其特征在于：在按压作用下，利用心肺复苏模拟器（6）来检测模拟的人体胸腔轮廓上各个参考点（15）的运动数据，利用测得的运动数据和数学模型来构建人体胸腔轮廓曲线方程，从而得到人体胸腔轮廓变化前和变化后的曲线，利用人体胸腔轮廓变化前和变化后的曲线计算模拟的人体胸腔横截面积变化率；所述心肺复苏模拟器（6）是一个用来模拟人体胸腔横截面变化的装置，该装置包括移动部（1）、弹性部（2）以及数据采集部（4），其中：所述移动部（1）为用来承受外部按压力和/或挤压力后产生移动的结构，多个移动部（1）围绕模拟的人体胸腔横截面中心，并且沿模拟的人体胸腔轮廓布置；所述弹性部（2）为用来给移动部（1）提供弹性力的结构，弹性部（2）对应于每个移动部（1）并作用于移动部（1），在初始状态下，各个移动部（1）在弹性部（2）的弹性力作用下均位于平衡位置上，此时各个移动部（1）上的工作面形成模拟的人体胸腔轮廓，在按压作用下各个移动部（1）沿着各自的移动路径靠近或者远离所述人体胸腔横截面中心，以此模拟人体胸腔横截面变化；所述数据采集部（4）为用来获取移动部（1）的位置、运动和力学数据信息的模块，该模块至少包括测距传感器，当各个移动部（1）在初始状态下或者按压作用下发生移动时，数据采集部（4）能够获取移动部（1）对应的位置数据信息；所述胸腔横截面积变化率检测方法的具体内容如下：第一步，以心肺复苏模拟器（6）的人体胸腔横截面中心为原点（O）建立机械坐标系，其中，人体胸腔横截面的水平方向为X轴，竖直方向为Y轴；设定人体胸腔轮廓变化前为初始状态，设定人体胸腔轮廓变化后为按压状态；第二步，定义第一端点（13）和第二端点（14），其中，第一端点（13）是X轴一端与人体胸腔轮廓的相交点，第二端点（14）是X轴另一端与人体胸腔轮廓的相交点；在初始状态下，第一端点（13）和第二端点（14）在所述机械坐标系中的位置值均能够从心肺复苏模拟器（6）的数据采集部（4）获取的位置数据信息得到，或者再经过几何换算得到；除了第一端点（13）和第二端点（14）而外，沿人体胸腔轮廓一圈间隔设置若干个参考点（15）；在初始状态下，每个参考点（15）在所述机械坐标系中的位置值均能够从心肺复苏模拟器（6）的数据采集部（4）获取的位置数据信息得到，或者再经过几何换算得到；第三步，在所有参考点（15）中，将纵坐标大于零的参考点（15）归为上部参考点，将纵坐标小于零的参考点（15）归为下部参考点，对上部参考点和下部参考点分别构造曲线，即在上部参考点和第一端点（13）及第二端点（14）基础上构造上部曲线（17），在下部参考点和第一端点（13）及第二端点（14）基础上构造下部曲线（18），以此拟合初始状态下首尾相接的人体胸腔轮廓变化前闭合曲线（19）；所述上部曲线（17）和下部曲线（18）均使用下列算法之一进行构造：三次样条插值算法；线性插值算法；最近邻插值算法；据此能够拟合出初始状态下首尾相接的人体胸腔轮廓变化前闭合曲线（19）；第四步，在按压状态下，利用心肺复苏模拟器（6）的数据采集部（4）获取的位置数据信
息，经过几何换算得到第一端点（13）、第二端点（14）以及各个参考点（15）在所述机械坐标系中的位置值，然后参照所述第三步可以获得按压状态下人体胸腔轮廓变化后闭合曲线（20）；第五步，对人体胸腔轮廓变化前闭合曲线（19）和人体胸腔轮廓变化后闭合曲线（20）分别计算相对应的面积，得到变化前面积和变化后面积，然后计算胸腔横截面积变化率:E= (M1
‑
M2)/M1式中：M1为人体胸腔轮廓变化前闭合曲线（19）面积；M2为人体胸腔轮廓变化后闭合曲线（20）面积；E为胸腔横截面积变化率；从而得到按压前和按压后的胸腔横截面积变化率。2.根据权利要求1所述的胸腔横截面积变化率检测方法，其特征在于：所述按压作用使用心肺复苏机（7），此时在检测开始之前先利用绷带（8）将心肺复苏机（7）安装于心肺复苏模拟器（6）上，其中，心肺复苏机（7）的按压头（9）作用于心肺复苏模拟器（6）的人体胸骨位置上，绷带（8）的两端对应固定在心肺复苏机（7）的机体上，绷带（8）的中部围绕模拟的人体胸腔轮廓的侧部和背部。3.根据权利要求1所述的胸腔横截面积变化率检测方法，其特征在于：所述按压作用使用人工按压或者其他按压装置。4.根据权利要求1所述的胸腔横截面积变化率检测方法，其特征在于：在所述第三步中，上部曲线（17）和下部曲线（18）均使用三次样条插值算法分别进行构造，在应用中采用分段插值方式，假设已知的第一端点（13）、各个上部参考点、第二端点（14）对应的坐标为：（x0,y0）；（x1,y1）；
………
；（xn,yn）；即以第一端点（13）及第二端点（14）作...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡奎，陈友根，刘立嫱，孔伟方，章军辉，
申请(专利权)人：苏州尚领医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：