一种参数自动优化的起搏频率自适应调节装置和心脏起搏装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种参数自动优化的起搏频率自适应调节装置和心脏起搏装置，包括加速度信号采集模块、运动量评估和统计模块、目标心率计算和统计模块、起搏频率调节和统计模块、参数自动优化模块；通过运动量评估值确定目标心率值，通过目标心率值与实际心率值的大小关系选择选择时间

【技术实现步骤摘要】
一种参数自动优化的起搏频率自适应调节装置和心脏起搏装置


[0001]本专利技术属于医疗器械领域，具体涉及一种参数自动优化的起搏频率自适应调节装置和心脏起搏装置。

技术介绍

[0002]心脏起搏器是通过脉冲发生器发出一定形式的电脉冲刺激心脏，从而使心脏恢复正常的电活动。针对心脏起搏器，起搏频率自适应调节是为满足起搏器患者在不同代谢需求下获得足够的心输出量而设置的一项重要功能。起搏频率自适应调节可在相当程度上弥补心脏变时性功能不全的症状，极大地提高了起搏器患者的运动耐受量。目前在临床应用的频率自适应起搏实现方案主要是基于每分通气量、闭环刺激或加速度传感器，其中加速度传感器是根据人体运动的加速度信号调整起搏频率，是目前在起搏器中应用最广泛的传感器，其优点为长期稳定性好、灵敏度高，缺点为特异性较差、不能直接感应生理状态变化。
[0003]采用加速度传感器进行起搏频率自适应调节，需经过以下步骤：根据加速度信号评估运动量；根据运动量计算目标心率；根据目标心率和当前起搏频率的相对关系，按照一定策略从当前心率逐步过渡到目标心率。频率自适应起搏相关可程控参数至少包括以下六项：下限传感器频率、上限传感器频率、运动量阈值、目标心率斜率、起搏频率上升时间和起搏频率下降时间。其中，下限传感器频率决定了患者在静息状态下所能达到的最低起搏频率，上限传感器频率决定了患者在剧烈运动下所能达到的最大起搏频率，运动量阈值决定了触发心率加快所需的最小运动量，目标心率斜率决定了患者不同运动量下心率变化的速率，起搏频率上升时间决定了患者开始高强度运动时起搏频率从下限传感器频率上升到上限传感器频率所需的时间，起搏频率下降时间决定了患者高强度运动后休息时起搏频率从上限传感器频率下降到下限传感器频率所需的时间。
[0004]为满足不同患者的需求，医生通常会在随访过程中手动设置或调整频率自适应起搏相关参数，但手动设置会存在以下问题：(1)医生通常是依据个人经验和患者问询来确定相关参数，这导致参数设置具有很大主观性和不确定性，很难使起搏器工作于最佳参数状态；(2)医生设置参数时，仅能从有限的档位中选择一组固定的参数，无法满足所有患者个性化的需求；(3)医生随访时只能依据患者当前的身体状态和活动水平来设置参数，但患者的日常生活状态是处于动态变化的，固定参数无法满足患者实时动态的需求；(4)患者随访周期通常为数月至一年，在随访间期患者的身体状况和日常活动状态很可能发生较大变动，如果相关参数不能及时调整，可能会影响患者日常生活质量。另外，鉴于频率适应性起搏参数配置和优化过程繁琐耗时，在临床实践中很多植入频率适应性起搏器的患者，其起搏参数仍是出厂的设置(默认参数)而未作调整，这种做法显然对患者并不友好。

技术实现思路

[0005]鉴于上述采用加速度传感器的频率自适应起搏器手动设置或调整相关参数时存
在的局限性，本专利技术提供一种参数自动优化的起搏频率自适应调节装置和心脏起搏装置，以实现相关参数的自动优化。
[0006]第一方面，实施例提供的一种参数自动优化的起搏频率自适应调节装置，包括加速度信号采集模块、运动量评估和统计模块、目标心率计算和统计模块、起搏频率调节和统计模块、参数自动优化模块；
[0007]所述加速度信号采集模块用于将加速度传感器采集的患者身体活动信号转换为加速度信号；
[0008]所述运动量评估和统计模块用于利用阈值比较法根据采集的加速度信号评估患者的运动量以得到运动量评估值，并统计预设周期内加速度信号在不同加速度阈值区间范围内的分布情况，以及预设周期内运动量评估值在不同运动量区间范围内的分布情况；
[0009]所述目标心率计算和统计模块用于根据运动量
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目标心率曲线确定运动量评估值所应达到的目标心率值，并统计预设周期内目标心率值在不同心率区间范围内的分布情况；
[0010]所述起搏频率调节和统计模块用于根据目标心率值与实际心率值的大小关系，选择时间
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起搏频率上升/下降曲线确定下一时刻的起搏频率值，并统计预设周期内起搏频率值在不同心率区间范围内的分布情况；
[0011]所述参数自动优化模块用于根据加速度信号、运动量评估值、目标心率值和起搏频率值的统计分布情况，自动优化调节参数：相对加速度阈值、下限运动量、上限运动量、下限起搏频率、上限起搏频率、起搏频率的上升时间和下降时间。
[0012]第二方面，实施例提供了一种心脏起搏装置，其特征在于，包括：
[0013]第一方面所述的参数自动优化的起搏频率自适应调节装置；
[0014]起搏控制单元，与所述起搏频率自适应调节装置通信连接，用于依据所述起搏频率自适应调节装置输出的心脏起搏频率发送心脏起搏事件，即心脏起搏脉冲信号。
[0015]上述实施例提供的技术方案，具有的有益效果至少包括：
[0016]实施例提供的起搏频率自适应调节装置，通过运动量评估值确定目标心率值，通过目标心率值与实际心率值的大小关系选择选择时间
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起搏频率上升/下降曲线确定下一时刻的起搏频率值，同时根据加速度信号、运动量评估值、目标心率值和起搏频率值的统计分布情况，自动优化调节起搏相关参数，从而简化频率自适应调节功能的程控设置，并使该功能始终工作于最佳参数状态，改善患者日常生活质量；患者日常生活状态变化后，起搏相关参数也会自动优化调整，可满足不同动态变化的需求；上、下限运动量自动优化后，运动量
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目标心率曲线可采用多种调整策略，可满足不同患者个性化的需求。
[0017]实施例提供的心脏起搏装置，采用了起搏频率自适应调节装置能够输出合适的心脏起搏频率，依据该心脏起搏频率发送心脏起搏脉冲信号，能够提升起搏效果，保证生命安全。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根
据这些附图获得其他附图。
[0019]图1是一实施例提供的参数自动优化的起搏频率自适应调节装置的结构示意图；
[0020]图2是一实施例提供的运动量评估和相关参数统计流程图；
[0021]图3是一实施例提供的起搏频率调节和相关参数统计流程图；
[0022]图4是一实施例提供的加速度信号采集示意图，其中，(a)、(b)和(c)分别是相对加速度阈值过大、阈值过小和阈值适中时的加速度信号采集示意图；
[0023]图5是一实施例提供的运动量
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目标心率曲线示意图，其中，(a)、(b)和(c)分别是三种下限运动量自动优化方案所对应的运动量
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目标心率曲线示意图；
[0024]图6是一实施例提供的运动量
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目标心率曲线示意图，其中，(a)、(b)和(c)分别是三种上限运动量自动优化方案所对应的运动量
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种参数自动优化的起搏频率自适应调节装置，其特征在于，包括加速度信号采集模块、运动量评估和统计模块、目标心率计算和统计模块、起搏频率调节和统计模块、参数自动优化模块；所述加速度信号采集模块用于将加速度传感器采集的患者身体活动信号转换为加速度信号；所述运动量评估和统计模块用于利用阈值比较法根据采集的加速度信号评估患者的运动量以得到运动量评估值，并统计预设周期内加速度信号在不同加速度阈值区间范围内的分布情况，以及预设周期内运动量评估值在不同运动量区间范围内的分布情况；所述目标心率计算和统计模块用于根据运动量
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目标心率曲线确定运动量评估值所应达到的目标心率值，并统计预设周期内目标心率值在不同心率区间范围内的分布情况；所述起搏频率调节和统计模块用于根据目标心率值与实际心率值的大小关系，选择时间
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起搏频率上升/下降曲线确定下一时刻的起搏频率值，并统计预设周期内起搏频率值在不同心率区间范围内的分布情况；所述参数自动优化模块用于根据加速度信号、运动量评估值、目标心率值和起搏频率值的统计分布情况，自动优化调节起搏相关参数：相对加速度阈值、下限运动量、上限运动量、下限起搏频率、上限起搏频率、起搏频率的上升时间和下降时间。2.根据权利要求1所述的参数自动优化的起搏频率自适应调节装置，其特征在于，在所述运动量评估和统计模块中，根据每一采样时刻的加速度信号计算主轴相对加速度值，比较主轴相对加速度值与设定的多个档位相对加速度阈值，并统计主轴相对加速度值在各相对加速度阈值区间的比例，以得到预设周期内加速度信号在不同加速度阈值区间范围内的分布情况；主轴相对加速度值位于不同相对加速度阈值区间，对应不同权重的运动量得分，将一段时间内所有采样时刻的运动量得分之和作为当前时刻的运动量评估值，依据最大运动量的等分区间，统计预设周期内运动量评估值在各等分区间的比例，以得到运动量评估值在不同运动量区间范围内的分布情况。3.根据权利要求1所述的参数自动优化的起搏频率自适应调节装置，其特征在于，在所述目标心率计算和统计模块中，预设下限运动量，在当前时刻的运动量评估值小于下限运动量时，判断当前时刻处于静止状态，静止状态对应的目标心率为下限起搏频率；在当前时刻的运动量评估值不小于下限运动量时，判断当前时刻处于运动状态，运动状态对应的目标心率根据当前时刻的运动量评估值M(N)、下限运动量Mmin、上限运动量Mmax、下限起搏频率HRmin和上限起搏频率HRmax计算得到；优选地，目标心率TR(N)＝(HRmax
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HRmin)/(Mmax
‑
Mmin)
×
(M(N)
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Mmin)+HRmin；依据区间[HRmin，HRmax]的等分区间，统计预设周期内目标心率值在各等分区间的比例，以得到目标心率值在不同心率区间范围内的分布情况。4.根据权利要求1所述的参数自动优化的起搏频率自适应调节装置，其特征在于，在所述起搏频率调节和统计模块中，当前实际心率值小于等于目标心率值时，通过时间
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起搏频率上升曲线确定下一时刻的起搏频率值；当前实际心率值大于目标心率值时，通过时间
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起搏频率下降曲线确定下一时刻的起搏频率值；依据区间[HRmin，HRmax]的等分区间，统计预设周期内起搏频率值在各等分区间的比例，以得到起搏频率值在不同心率区间范围内的分
布情况；优选地，所述时间
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起搏频率上升曲线为线性函数曲线或指数型函数曲线；所述时间
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起搏频率下降曲线为线性函数曲线或指数型函数曲线。5.根据权利要求1所述的参数自动优化的起搏频率自适应调节装置，其特征在于，在所述参数自动优化模块中，相对加速度阈值的自动优化调节过程包括：根据最新的预设周期内加速度信号在不同加速度阈值区间范围内的分布情况，根据预设判别标准判断当前相对加速度阈值设置是否合理，若判断阈值设置过高则将各档加速度阈值降低一定量，若判断阈值设置过低则将各档加速度阈值增加一定量，若判断阈值设置合理则保持不变。6.根据权利要求1所述的参数自动优化的起搏频率自适应调节装置，其特征在于，在所述参数自动优化模块中，下限运动量的自动优化调节过程包括：预设日常运动量，根据最新的预设周期内运动量评估值在不同运动量区间范围内的分布情况，分析处于[下限运动量，日常运动量]区间内的运动量占总运动量的第一比例以判断当前下限运动量设置是否合理，若第一比例大于设定的第一比例上限值，则判断下限运动量设置偏低，令下限运动量增加一定量；若第一比例小于设定第一比例下限值，则判断下限运动量设置偏高，令下限运动量减去一定量；若第一比例处于设定第一比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建飞，黎贵玲，黄敏，方成，熊建劬，
申请(专利权)人：丹源医学科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：