一種器械式cpr按壓深度算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療急救技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種器械式CPR按壓深度算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在醫(yī)療急救中，心肺復(fù)蘇技術(shù)是最常見(jiàn)也是最為有效的急救方法。實(shí)驗(yàn)表明，在實(shí) 施胸腔按壓過(guò)程中，按壓的深度和頻率直接決定了急救成功與否，因此，最新修訂的《2010 美國(guó)心臟協(xié)會(huì)（AHA)心肺復(fù)蘇（CPR)及心血管急救（ECC)指南》中規(guī)定，按壓頻率至少要 100次/分鐘，按壓深度至少要5厘米。
[0003] 傳統(tǒng)的急救過(guò)程采用的是人工按壓，按壓深度則由施救人員的現(xiàn)場(chǎng)救濟(jì)經(jīng)驗(yàn)、按 壓力度等因素決定。在急救過(guò)程中高頻率、高強(qiáng)度的按壓動(dòng)作對(duì)救護(hù)人員的體質(zhì)要求較高， 一旦救護(hù)人員的體力不支，則按壓頻率和按壓深度很難保證，進(jìn)而直接影響救助效果。且在 人工救助過(guò)程中，施救人員為了防止過(guò)度按壓傷害患者，往往并不能充分按壓，其結(jié)果施救 按壓深度達(dá)不到指南要求，施救效果較差。
[0004] 鑒于此，越來(lái)越多的器械式（電動(dòng)或氣動(dòng)等）CPR心肺復(fù)蘇設(shè)備被研制出來(lái)，器械 式CPR心肺復(fù)蘇設(shè)備的按壓深度通過(guò)控制按壓頭（活塞桿端部）的頂出長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，預(yù)設(shè) 好活塞桿的頂出長(zhǎng)度后，即默認(rèn)施救過(guò)程對(duì)前胸的按壓深度為設(shè)定值。實(shí)際上，由于人體背 部脊椎具有一定彎曲度，且患者所躺的位置多數(shù)為柔軟支撐物（如軟床、軟墊等），施救者 從患者胸部向下按壓時(shí)，患者整個(gè)胸腔（前胸和后背）在壓力的作用下會(huì)先向下運(yùn)動(dòng)或變 形一定距離，等患者背部得到有效支撐后，施救者的下壓力才能使前胸向下變形，也即開(kāi)始 進(jìn)行心肺復(fù)蘇動(dòng)作。因此，在實(shí)際施救過(guò)程中，按壓動(dòng)作的最初一端時(shí)間并沒(méi)起到壓迫胸腔 的效果，雖然設(shè)定的按壓深度是5厘米，但絕大多數(shù)的按壓動(dòng)作都達(dá)不到5厘米以上，進(jìn)而 對(duì)施救效果造成嚴(yán)重不利影響。
[0005] 因此，有必要設(shè)計(jì)出一種有效算法應(yīng)用于器械式CPR心肺復(fù)蘇設(shè)備，以準(zhǔn)確反映 施救過(guò)程中的按壓深度值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題克服現(xiàn)有器械式CPR在設(shè)置按壓深度上存在的上 述不足，進(jìn)而提供一種能夠準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠地反映器械式CPR按壓深度的算法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種器械式CPR按壓深度算法，其包括如下步驟：
[0009] 步驟一：原始數(shù)據(jù)的采集，通過(guò)設(shè)置在人體前胸和后背上的加速度傳感器，分別獲 取按壓過(guò)程中前胸處的加速度值和后背處的加速度值，并繪制加速度值隨時(shí)間變化的曲線 圖；
[0010] 步驟二：去除步驟一中加速度值在曲線圖上的奇異值，將加速度傳感器采集到的 原始數(shù)值中明顯偏離曲線圖的奇異值去除；
[0011] 步驟三：滑動(dòng)平滑濾波，將按壓過(guò)程中測(cè)得的加速度值采用濾波法對(duì)曲線圖進(jìn)行 處理，獲得較為平滑的加速度曲線圖；
[0012] 步驟四：從步驟三中獲得的曲線圖中選取按壓起始點(diǎn)、按壓最大點(diǎn)、按壓結(jié)束點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的加速度值；
[0013] 步驟五：將步驟四中相鄰的按壓起始點(diǎn)和按壓最大點(diǎn)取單段對(duì)加速度進(jìn)行二次積 分，分別獲取X、Y、Z軸的位移；
[0014] 步驟六：將X、Y軸的位移投影到Z軸上，分別計(jì)算出前胸處的按壓深度值和后背的 下沉位移值；
[0015] 步驟七：將步驟六算得的前胸按壓深度值減去后背下沉位移值即可得到對(duì)胸腔按 壓的實(shí)際深度值。
[0016] 優(yōu)選的，在上述步驟五中，對(duì)加速度二次積分的公式為：
[0020] 其中g(shù)表示加速度；$表示速度；g表示位移；t表示時(shí)間。
[0021] 優(yōu)選的，上述步驟三中的平滑濾波為五點(diǎn)三次平滑濾波。
[0022] 優(yōu)選的，在上述步驟二和步驟三之間增設(shè)對(duì)步驟二獲得的加速度值進(jìn)行均值濾波 的步驟。
[0023] 優(yōu)選的，上述步驟五中的二次積分均采用梯形法求解。
[0024] 優(yōu)選的，上述步驟一中所述的加速度傳感器為三軸加速度傳感器。
[0025] 本發(fā)明的有益效果：
[0026] 本發(fā)明的器械式CPR按壓深度算法撇開(kāi)了傳統(tǒng)的將活塞桿的頂出長(zhǎng)度默認(rèn)為按 壓深度的非科學(xué)的計(jì)算方式，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地將器械式CPR心肺復(fù)蘇設(shè)備的活塞桿對(duì)人體 胸腔的實(shí)際按壓深度反映出來(lái)，確保急救過(guò)程中的有效按壓深度"不少于5厘米";本發(fā)明的 胸腔按壓深度算法簡(jiǎn)單實(shí)用，且科學(xué)有效，能夠在CPR急救過(guò)程中實(shí)時(shí)反映準(zhǔn)確的按壓深 度數(shù)值，進(jìn)而提高急救效率。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳 細(xì)的說(shuō)明，其中：
[0028] 圖1是本發(fā)明的器械式CPR按壓深度算法的原理框圖；
[0029] 圖2是加速度傳感器測(cè)得的加速度的原始數(shù)據(jù)；
[0030] 圖3是去除奇異值后的加速度曲線圖；
[0031] 圖4是通過(guò)均值濾波法處理后的加速度曲線圖；
[0032] 圖5是通過(guò)五點(diǎn)三次平滑濾波處理后的加速度曲線圖；
[0033] 圖6是在加速度曲線圖上選取按壓起始點(diǎn)、按壓最大點(diǎn)、按壓結(jié)束點(diǎn)；
[0034] 圖7是按壓過(guò)程波形圖，橫軸代表時(shí)間（單位：10ms)，縱軸代表距離（單位：分 米）；
[0035] 圖8是采用梯形法求積分的參考圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 參見(jiàn)圖1-6,其中圖2-6中的橫軸代表時(shí)間（單位：l/200ms)，縱軸代表加速度（單 位:m/s2)。一種器械式CPR按壓深度算法，其包括如下步驟：
[0037] 步驟一：原始數(shù)據(jù)的采集，通過(guò)設(shè)置在人體前胸和后背上的加速度傳感器，分別獲 取按壓過(guò)程中前胸處的加速度值和后背處的加速度值，并繪制加速度值隨時(shí)間變化的曲線 圖，參見(jiàn)圖2 ;在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，預(yù)先對(duì)加速度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度 和錯(cuò)誤率，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器，三軸加速度傳感器可以實(shí)現(xiàn)雙軸正負(fù) 90度或雙軸0-360度的傾角，通過(guò)校正后期精度要高于雙軸加速度傳感器大于測(cè)量角度為 60度的情況。
[0038] 步驟二：去除步驟一中加速度值在曲線圖上的奇異值，將加速度傳感器采集到的 原始數(shù)值中明顯