本发明专利技术公开了一种用于药液推注的预测自适应控制方法及其控制系统，涉及临床手术推药自控技术领域。本发明专利技术用于药液推注的预测自适应控制方法包括以下步骤：（1）采集血压值；（2）得到相关参数；（3）计算推药时刻；（4）启动药液推注模块；（5）推注的自适应。本发明专利技术中药液推注模块中的推药速度、推注时刻、推注停止时刻以及推药量通过主控制模块来控制，提高了药液推注模块的反应速度和实时控制能力，实现了科学、合理、安全用药，即以较少的药物剂量，在局部器官获得最大的药物浓度并停留足够长的时间而无返流，减少伤害健康组织。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及临床手术推药自控
，特别涉及一种用于药液推注的预测自适应控制方法及其控制系统。
技术介绍
目前，临床上对癌症的治疗，普遍采用的是经血管介入注药的化学疗法，即在数字减影X光机(DSA)的监控下穿刺、插管，将导管引入给肿瘤供血动脉分支入口，在导管入口端推注化疗药。该方法最先用于心血管疾病，以后很快应用到神经系统、肿瘤等全身各部位多种疾病诊断与治疗。在我国介入治疗用于肿瘤特别多，已占介入治疗大部分，已成为肿瘤综合治疗中ー种常用的疗法。介入方式也从血管性介入到肺动肺介入、支气管动脉介入，腔内介入，肿瘤内直接介入。 当前临床上经血管介入推药时，普遍存在着只关注肿瘤病灶、癌细胞，因而采取了以消灭癌细胞为目标，用简单手推式注射器进行大剂量、高速灌注的攻击性推药化疗。但利用这种传统手工推药方式吋，药液进入血管后便跟随着血管内血液流动方向流向全身各部，无法与病人的血压值、心率等会随着病人自身的调节机制做出反应而改变的參数相联系，使得药液只有部分进入病变肿瘤血管，造成该药液既杀了癌细胞、也杀了正常细胞的结果；并且推药过程中，药液的推进量过大或者速度过快还会引发诸多临床问题，不但増加病人的经济负担，也増加了医护人员的工作量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种可减少伤害健康组织的用于药液推注的预测自适应控制方法及其控制系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案一种用于药液推注的预测自适应控制方法，包括以下步骤(I)采集血压值通过主控制模块中的检测模块实时采集人体血压值，以递推的方式储存至主控制模块中的内存区形成血压值数组；(2)得到相关參数主控制模块中的识别模块通过识别血压值数组得到实时的心动周期及周期中的特征參数；通过体检得到患者的病征參数；(3)计算推药时刻根据病征參数设置推药时刻；主控制模块根据推药时刻、实时的心动周期及周期中的特征參数，通过预测控制算法计算出下一个心动周期中的推药时刻tr(k+l)；(4)启动药液推注模块主控制模块将计算出的下一个心动周期中的推药时刻tr (k+1)发送至药液推注模块中的微控制器，所述微控制器根据该推药时刻并提前tdelay，启动药液推注模块中微推注器进行药液推注，所述tdelay为药液推注模块的时延；(5)推注的自适应检测模块采集新的血压值，将新得到的采样血压值、新识别出的心动周期及周期中的特征參数与之前采集的血压值、心动周期及周期中的特征參数加权平均，更新预测控制算法的參数，实现药液预测控制推注的自适应性。依据解算出的心动周期及周期中的特征參数，预测在下一心动周期中推出的药液进入血管入口处的时相，提前启动药液推注模块的时间，可方便医护人员快速处理。推药时刻根据患者的血压值、心动周期及周期中的特征參数相关联，可即时调整推药时刻，避免造成患者的不适而影响治疗后果。优选的，上述用于药液推注的预测自适应控制方法中，所述步骤(I)中，递推的方式是指采样新血压值进入血压值数组时，同时丢掉ー组最早的采样血压值，使血压值数组的维数保持不变。优选的，上述用于药液推注的预测自适应控制方法中，所述步骤(3)中，下ー个心动周期中的推药时刻tjk+l)通过等式tjk +l)’ =tr(k) +Tm(k) +I [(tr(k)-tr(k)’，tr(k-l)-tr(k-l)’，...tr(k-m)-tr(k=m)’]T 来计算，其中，tr(k)为当前心动周期中该时相的起始时刻，即当前的推药时刻；b(k)’为预测控制算法根据上一次心动周期中的特征參数计算得出的当前心动周期中该时相的起始时刻；Tm(k)为灰色预测模型根据之前的心动周期波动规律计算出的当前心动周期的时长；m为预测时域长度，且m>0 ； I为误差系数向量，决定各误差分量的权重，ln]，0〈ln〈l，n=l,2,6, “.，m。优选的，上述用于药液推注的预测自适应控制方法中，所述步骤(3)中，推药时刻是指心动周期的特征參数的其中一个时相的起始时刻。一种用于药液推注的预测自适应控制系统，包括主控制模块和药液推注模块，所述主控制模块包括用于采集人体血压值的检测模块，所述检测模块将该血压值传递至内存区进行储存，形成血压值数组，所述内存区连接有识别模块，所述识别模块识别内存区的血压值数组得到实时的心动周期及周期中的特征參数，所述识别模块还连接有预测控制算法模块，所述预测控制算法模块通过对特征參数的计算得到下一个心动周期的推注时刻；所述药液推注模块连接于主控制模块的预测控制算法模块，所述药液推注模块包括微控制器和医用注射器，所述药液推注模块通过微控制器连接于预测控制算法模块，所述预测控制算法模块将下一个心动周期的推注时刻发送至微控制器，所述微控制器连接有微推进器，所述微推进器连接有医用注射器，所述微控制器控制微推进器的推进速度、推注时刻和推注停止时刻，进而控制医用注射器的注射速度、推注时刻和推注停止时刻。优选的，上述用于药液推注的预测自适应控制系统中，所述检测模块包括血压传感器。优选的，上述用于药液推注的预测自适应控制系统中，所述药液推注模块中的微控制器连接于主控制模块的预测控制算法模块；所述微推进器包括外壳和步进电机，所述步进电机通过联轴器连接有丝杆，所述丝杆另一端固定干与步进电机相対的ー侧，所述丝杆连接有针筒顶头；所述医用注射器固定于所述微推进器的外壳，所述医用注射器的活塞杆尾端与所述针筒顶头的位置相适配。步进电机通过联轴器带动针筒顶头运动，丝杆可将联轴器的旋转运动转换为针筒顶头的直线运动，从而使针筒顶头可推动活塞杆推注药液。优选的，上述用于药液推注的预测自适应控制系统中，所述微推进器外売上还设置有用于限制针筒顶头移动的第一限位开关和第二限位开关，当针筒内活塞与针筒顶端接触时，所述第一限位开关与针筒顶头接触，所述第一限位开关与第二限位开关之间的距离小于针筒长度，且第二限位开关位于活塞杆的运动方向并远离针筒的ー侧。优选的，上述用于药液推注的预测自适应控制系统中，所述第一限位开关和第二限位开关连接有报警装置。第一限位开关在与针筒顶头接触时进行报警，通知医护人员针筒内药液注射完毕，可提醒医护人员及时更换针筒。第二限位开关与针筒顶头接触时进行报警，提醒医护人员针筒内的活塞杆已到达最后位置。优选的，上述用于药液推注的预测自适应控制系统中，所述针筒顶头与所述活塞杆尾端之间还设置有压カ应变片。微控制器通过压カ应变片感知的压カ进行计算，并控制步进电机的速度，使得步进电机的推进カ与血压回推力相平衡，在不进行药液推注时，可避免药液被推出针筒且血液也不会回流，处于压力平衡状态。药液推注模块中的推药速度以及推药量通过主控制模块来控制，提高了药液推注模块的反应速度和实时控制能力，井能实现在血流速度缓慢的心舒张期时相进行药液的推注，使得药液进入人体血管时不被高速的血流迅速稀释，从而保持较高浓度，更利于药液杀死癌细胞，因而实现了科学、合理、安全用药，即以较少的药物剂量，在局部器官获得最大的 药物浓度并停留足够长的时间而无返流，减少伤害健康组织。不仅改变了当前经血管介入推药中靠手工推注不可忽视的不规范、高速、大剂量注药而引发的诸多临床问题，还极大地减轻了国家和病人的经济负担、減少了医务人员体力和精力。与现有技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于药液推注的预测自适应控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）采集血压值：通过主控制模块中的检测模块实时采集人体血压值，以递推的方式储存至主控制模块中的内存区形成血压值数组；（2）得到相关参数：主控制模块中的识别模块通过识别血压值数组得到实时的心动周期及周期中的特征参数；通过体检得到患者的病征参数；（3）计算推药时刻：根据病征参数设置推药时刻；主控制模块根据推药时刻、实时的心动周期及周期中的特征参数，通过预测控制算法计算出下一个心动周期中的推药时刻tr(k+1)；（4）启动药液推注模块：主控制模块将计算出的下一个心动周期中的推药时刻tr(k+1)发送至药液推注模块中的微控制器，所述微控制器根据该推药时刻并提前tdelay，启动药液推注模块中微推注器进行药液推注，所述tdelay为药液推注模块的时延；（5）推注的自适应：检测模块采集新的血压值，将新得到的采样血压值、新识别出的心动周期及周期中的特征参数与之前采集的血压值、心动周期及周期中的特征参数加权平均，更新预测控制算法的参数，实现药液预测控制推注的自适应性。
【技术特征摘要】
1.一种用于药液推注的预测自适应控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)采集血压值通过主控制模块中的检测模块实时采集人体血压值，以递推的方式储存至主控制模块中的内存区形成血压值数组；(2)得到相关参数主控制模块中的识别模块通过识别血压值数组得到实时的心动周期及周期中的特征参数；通过体检得到患者的病征参数；(3)计算推药时刻根据病征参数设置推药时刻；主控制模块根据推药时刻、实时的心动周期及周期中的特征参数，通过预测控制算法计算出下一个心动周期中的推药时刻 tr (k+1)；(4)启动药液推注模块主控制模块将计算出的下一个心动周期中的推药时刻tjk+l) 发送至药液推注模块中的微控制器，所述微控制器根据该推药时刻并提前tdelay，启动药液推注模块中微推注器进行药液推注，所述tdelay为药液推注模块的时延；(5)推注的自适应检测模块采集新的血压值，将新得到的采样血压值、新识别出的心动周期及周期中的特征参数与之前采集的血压值、心动周期及周期中的特征参数加权平均，更新预测控制算法的参数，实现药液预测控制推注的自适应性。2.根据权利要求1所述的用于药液推注的预测自适应控制方法，其特征在于，所述步骤(I)中递推的方式是指采样新血压值进入血压值数组时，同时丢掉一组最早的采样血压值，使血压值数组的维数保持不变。3.根据权利要求1所述的用于药液推注的预测自适应控制方法，其特征在于，所述步骤(3冲，下一个心动周期中的推药时刻tr (k+1)通过等式tr (k+1) ’ =tr (k) +Tffl (k) + ξ [ (tr (k )-tr(k)'，tr (k-l)-tr (k-1)'，…tjk-m)-1^(k=m) ’ ]T 来计算，其中，tr (k)为当前心动周期中该时相的起始时刻，即当前的推药时刻；k(k)’为预测控制算法根据上一次心动周期中的特征参数计算得出的当前心动周期中该时相的起始时刻；Tm(k)为灰色预测模型根据之前的心动周期波动规律计算出的当前心动周期的时长；111为预测时域长度，且m>0 ； ξ为误差系数向量，决定各误差分量的权重，I=Kj2…ξη]，0〈ξη〈1，η=1，2，3，…，m。4.根据权利要求3所述的用于药液推注的预测自适...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂海燕，袁支润，熊瑞平，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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