醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)計(jì)量校準(zhǔn)領(lǐng)域，特別是涉及醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)2013年世界衛(wèi)生組織發(fā)布消息稱冠心病已連續(xù)四年居世界十大死因之首，其中我國的冠心病患者數(shù)位列世界第二。我國公布的一項(xiàng)調(diào)查顯示，從1998年至2008的十年間，男性冠心病發(fā)病率較以往同期增加26.1%，女性增加19.0%。并且每年死于各種冠心病的人數(shù)估計(jì)超過100萬人，占所有心臟病死亡人數(shù)近20%。這表明，冠心病已經(jīng)成為當(dāng)前威脅我國人民健康的主要疾病。通常情況下，冠心病具有隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，許多患者即使其冠狀動脈擴(kuò)張的最大儲備能力已經(jīng)明顯下降，但靜息時(shí)冠狀動脈血流量仍可維持正常，無心肌缺血現(xiàn)象，心電圖顯示正常。在發(fā)病前也無明顯癥狀，易被忽視，但是一旦發(fā)病就容易形成心肌梗塞，導(dǎo)致猝死。因此，提高對早期冠心病患者診斷的準(zhǔn)確率，是預(yù)防冠心病突發(fā)的關(guān)鍵。
[0003]近年來因冠脈造影技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用運(yùn)動平板成為心血管領(lǐng)域的一種最為有效的無創(chuàng)性檢測設(shè)備，對指導(dǎo)診療冠心病具有重要價(jià)值。平板試驗(yàn)是讓受試者在運(yùn)動平板(醫(yī)用跑步機(jī))上做有氧運(yùn)動，來增加心臟工作負(fù)荷，而使其心肌耗氧量增加的一種心臟功能試驗(yàn)，以判斷冠狀循環(huán)功能的一種測試方法。由于其具有無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、高靈敏度和特異度、最符合生理負(fù)荷的情況、安全方便等特點(diǎn)，所以目前在二甲及以上醫(yī)院臨床中得到廣泛應(yīng)用。該設(shè)備可以在受試者的運(yùn)動試驗(yàn)過程中同步實(shí)時(shí)觀察血壓、心率及血流動力學(xué)變化情況，嚴(yán)格掌握適應(yīng)癥和禁忌癥，有效保障了受試者試驗(yàn)過程中的安全?？梢哉f運(yùn)動平板心電分析系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了 QRS波群十二導(dǎo)聯(lián)的同步采集與分析，還可實(shí)時(shí)觀察ST段變化情況，在臨床醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域占有十分重要的地位。由此可見，該設(shè)備是在動態(tài)中監(jiān)測人體心臟功能，可對醫(yī)生制定用藥和治療方案提供重要參考數(shù)據(jù)。
[0004]平板試驗(yàn)主要采集受試者心電功能和有氧運(yùn)動速度等參數(shù)。在長期使用中，該設(shè)備的特性有可能發(fā)生改變，若產(chǎn)生誤診則將造成嚴(yán)重后果。為確保診斷的高效準(zhǔn)確，應(yīng)定期對運(yùn)動平板心電分析系統(tǒng)的各參數(shù)進(jìn)行檢測，使其相關(guān)參數(shù)能溯源至國家計(jì)量基準(zhǔn)或社會公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。而目前我國尚無運(yùn)動平板心電分析系統(tǒng)的計(jì)量技術(shù)規(guī)范或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更無醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)裝置或系統(tǒng)，各技術(shù)機(jī)構(gòu)計(jì)量、檢測、測試無統(tǒng)一的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和方法，檢測技術(shù)良莠不齊，已成為冠心病患者嚴(yán)重的安全隱患。因?yàn)?，亟需能夠?qū)︶t(yī)用運(yùn)動平板進(jìn)行校準(zhǔn)的裝置以準(zhǔn)及一套完整的校系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對心電分析系統(tǒng)中相關(guān)心電參數(shù)和共模抑制比，以及運(yùn)動平板跑步帶速度等參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對【背景技術(shù)】所述的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)系統(tǒng)，來對醫(yī)用運(yùn)動平板的平板速度、心電參數(shù)以及共模抑制比等參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0006]醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括醫(yī)用運(yùn)動平板、醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)裝置、外接設(shè)備，所述的醫(yī)用運(yùn)動平板由帶心電分析系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)和運(yùn)動平板組成；醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)裝置主要由測速機(jī)械部分和儀器部分組成；儀器部分主要由共模抑制比測試模塊、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊和測速電路模塊組成；外接設(shè)備包括筆記本和打印機(jī)。
[0007]所述的帶心電分析系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)與運(yùn)動平板連接；測速機(jī)械部分與儀器部分連接，共模抑制比測試模塊通過導(dǎo)聯(lián)與計(jì)算機(jī)連接來測量共模抑制比，標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊通過導(dǎo)聯(lián)將標(biāo)準(zhǔn)信號傳送至帶心電分析系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，測速機(jī)械部分裝有傳感器，用于測量運(yùn)動平板的速度，將傳感器信號傳送至測速電路模塊，測速電路模塊采集傳感器信號，處理與運(yùn)算后，將速度測量值傳至帶上位機(jī)處理軟件的筆記本；筆記本接收計(jì)算機(jī)的輸出圖像和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號參數(shù)的設(shè)定值；筆記本內(nèi)安裝有上位機(jī)處理軟件，打印機(jī)與筆記本連接，進(jìn)行校準(zhǔn)報(bào)告的打印。
[0008]進(jìn)一步說，所述的儀器部分硬件電路由接口模塊、處理器模塊、檢測模塊和輸出模塊組成；接口模塊由USB接口模塊和RS232接口模塊組成，處理器模塊由MCU、鍵盤、液晶、存儲和電源組成，檢測模塊由共模抑制比測試模塊、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊、測速電路模塊組成，信號調(diào)理模塊接收標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊的輸出信號，通過調(diào)理后傳送至導(dǎo)聯(lián)接口模塊，導(dǎo)聯(lián)接口模塊通過導(dǎo)聯(lián)線與計(jì)算機(jī)連接。
[0009]所述的MCU選用型號為STM32F103ZET6的ARM核芯片，液晶選用4.3寸電容觸摸屏，分辨率為800*480，測速機(jī)械部分傳感器選用松下SUNX系列型號為LX-111的色標(biāo)傳感器。
[0010]進(jìn)一步說，所述的醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)裝置進(jìn)行心電參數(shù)校準(zhǔn)時(shí)，有自動校準(zhǔn)和手動校準(zhǔn)兩種方式；自動校準(zhǔn)方式自動選擇標(biāo)準(zhǔn)信號的參數(shù)并自動進(jìn)入下一心電參數(shù)的校準(zhǔn)，手動校準(zhǔn)必須手動選擇標(biāo)準(zhǔn)信號的參數(shù)并手動選擇校準(zhǔn)參數(shù)。
[0011]一種基于上述裝置的校準(zhǔn)方法:包括下位機(jī)處理算法和上位機(jī)處理算法，所述的下位機(jī)處理算法步驟如下:
51:對MCU及其外設(shè)進(jìn)行初始化；
52:選擇平板速度校準(zhǔn)，心電參數(shù)校準(zhǔn)或共模抑制比校準(zhǔn)，若選擇平板速度校準(zhǔn)，則采集測速機(jī)械部分的傳感器信號，將信號進(jìn)行處理后，計(jì)算得到平板速度的測量值；若選擇心電參數(shù)校準(zhǔn)，則啟動標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)信號，根據(jù)被校準(zhǔn)參數(shù)選擇輸出方波、正弦波或標(biāo)準(zhǔn)心率信號，并通過切換繼電器來選通導(dǎo)聯(lián)連接；若選擇共模抑制比校準(zhǔn)時(shí)，啟動共模抑制比測試模塊來對共模抑制比進(jìn)行測量。
[0012]S3:將速度測量值、標(biāo)準(zhǔn)信號波形以及幅值和頻率的設(shè)定值、共模抑制比的測量值通過RS232接口模塊傳送至上位機(jī)、在液晶上顯示以及存儲。
[0013]所述的上位機(jī)軟件處理算法步驟如下:
51:接收計(jì)算機(jī)輸出的EMF圖像以及下位機(jī)傳送的速度測量值、標(biāo)準(zhǔn)信號波形以及幅值和頻率的設(shè)定值、共模抑制比的測量值；
52:對接收到的EMF圖像進(jìn)行圖譜分析，識別EMF圖像中波形的類別，幅值以及頻率，將得到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)信號參數(shù)的設(shè)定值進(jìn)行對比計(jì)算，得到各個(gè)校準(zhǔn)參數(shù)的相對誤差；將速度測量值與速度的設(shè)定值進(jìn)行對比計(jì)算，得到速度的相對誤差值；共模抑制比測量值是否大于等于60dB ;將測得值與標(biāo)準(zhǔn)值相減，差值除以標(biāo)準(zhǔn)值可得相對誤差。
[0014]S3:將標(biāo)準(zhǔn)信號參數(shù)的設(shè)定值、圖譜分析后得到的波形參數(shù)值、被校準(zhǔn)參數(shù)相對誤差值、平板速度測量值、平板速度設(shè)定值、平板速度相對誤差值以及共模抑制比測量值等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，生成校準(zhǔn)報(bào)告，并進(jìn)行報(bào)表打印。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明填補(bǔ)了醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)系統(tǒng)的空白；
本發(fā)明統(tǒng)一了醫(yī)用運(yùn)動平板的校準(zhǔn)方法和檢測技術(shù)，解決了醫(yī)用運(yùn)動平板量值傳遞與溯源的問題；
本發(fā)明提高了醫(yī)用運(yùn)動平板參數(shù)的準(zhǔn)確性，減少了對冠心病患者的誤診和漏診，一定程度上減小了冠心病患者的安全隱患。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖；
圖2是本發(fā)明的硬件電路設(shè)計(jì)框圖；
圖3是本發(fā)明的操作流程框圖；
圖4是本發(fā)明的處理算法流程框圖；
圖中1.醫(yī)用運(yùn)動平板，1-1.運(yùn)動平板，1-2.帶心電分析系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，2.醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)裝置，2-1.測速機(jī)械部分，2-2.儀器部分，2-3.共模抑制比測試模塊，2-4.標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊，2-5.測速電路模塊，3.外接設(shè)備，3-1.打印機(jī)，3-2帶上位機(jī)處理軟件的筆記本。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示的醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖，包括醫(yī)用運(yùn)動平板1、醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)裝置2、外接設(shè)備3。醫(yī)用運(yùn)動平板1由帶心電分析系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)1-2和運(yùn)動平板1-1組成。醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)裝置2由測速機(jī)械部分2-1和儀器部分2-2構(gòu)成；儀器部分2-2主要由共模抑制比測試模塊2-3、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊2-4和測速電路模塊2-5組成。外接設(shè)備3包括筆記本3-2和打印機(jī)3-1。帶心電分析系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)1-2與運(yùn)動平板1-1連接，將人體在靜息運(yùn)動運(yùn)動狀態(tài)下的心率，血壓，血流動力學(xué)變化情況在計(jì)算機(jī)上顯示。儀器部分2-2與測速機(jī)械部分2-1連接，測速機(jī)械部分2-1裝有傳感器，用于測量運(yùn)動平板1-1的速度，將傳感器信號傳送至測速電路模塊2-5，測速電路模塊2-5采集傳感器信號，處理與運(yùn)算后，將速度測量值傳至帶上位機(jī)處理軟件的筆記本3-2。筆記本3-2接收計(jì)算機(jī)1-2的輸出圖像和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生模塊2-4輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號參數(shù)的設(shè)定值；筆記本3-2內(nèi)安裝有上位機(jī)處理軟件，打印機(jī)3-1與筆記本3-2連接，進(jìn)行校準(zhǔn)報(bào)告的打印。
[0018]如圖2所示的醫(yī)用運(yùn)動平板校準(zhǔn)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)框圖，儀器部分2-2硬件電路由接口模塊、處理器模塊、檢測