體外反搏裝置治療效果自動優化方法
【專利摘要】本發明提出了一種體外反搏裝置治療效果自動優化方法，包括用于計算峰值比和面積比的步驟，具體為：先根據非治療狀態下的指脈波預設起始點和峰值點的位置；截取2周期的指脈波數據并計算極值點；利用極值點個數和時間上的相對關系判斷數據是否錯誤；然后利用起始點位置和心電R波的周期確定治療狀態下指脈波的A點和E點，接著利用峰值點確定治療狀態下指脈波的D點，接著利用D點確定H點，再接著利用H點和E點確定S點；最后計算峰值比和面積比。其顯著效果是：各個參數點定位準確，避免了充氣壓力不穩、氣路泄氣漏氣等現象造成的干擾，結合切跡點和氣壓調節方法，保證了充、排氣時刻的準確性，提高了體外反搏治療的效果。
【專利說明】體外反搏裝置治療效果自動優化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療器械中的體外反搏裝置，具體涉及一種體外反搏裝置治療效果自動優化方法。
【背景技術】
[0002]現有的體外反搏裝置用氣囊對下肢和臀部在心臟舒張期施加外壓，使下肢血液反流致上半身，增加心腦等重要臟器的血液灌流，以改善缺血組織的血液供應。尤其對冠心病、心肌梗塞、腦中風等心腦血管疾病有顯著的治療效果.[0003]然而，擠壓的時機可以在公認的心臟舒張期特定時間范圍內選擇，由于不同人的身體狀況不同，其最佳擠壓點也有所不同。中國專利200510033145.2公開了一種自動跟蹤調整體外反搏器最佳壓力施加和釋放時間的方法，該方法通過采集人體指脈信號，計算反搏過程中舒張波峰與收縮波峰的峰值比和面積比，通過查找峰值比和面積比的最大值來確定病人的反搏最佳施加和釋放壓力時間。該方法雖然公開了利用峰值比和面積比作為參考標準實現體外反搏的控制，但在實施過程中，根據采集所得的指脈波，難以準確確認一個周期內舒張波峰點、收縮波峰點以及轉折點的具體位置，從而導致計算所得的峰峰比和面積比不準確，影響治療效果。
[0004]本 申請人:也曾申請過中國專利:201110325536.7，該專利公開了一種體外反搏裝置充排氣時間自動調節方法，該方法通過采集顳脈波信號，調節體外反搏裝置的充氣時間，使得反搏時顳脈波的舒張波升高起始點正好落在原切跡點處，從而實現反搏充氣時間的自動控制。
[0005]具體可以參見圖1所示的波形，該波形為體外反搏治療狀態下的指脈波形或顳脈波形，圖中的A點為一個周期的起始點，D點為收縮波峰，S點為舒張波峰，H點為拐點，E點為一個周期的結束點，同時也為下一周期的起始點。通過上述分析可知，不論是哪一種方法，準確的尋找A、D、H、S和E這5個點的位置才能保證其可靠的治療效果，由于在反搏過程中存在充氣壓力不穩、氣路泄氣漏`氣、指脈采樣精度不高等現象，波形中的各點位置還難以實現精確的定位。
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種體外反搏裝置治療效果自動優化方法，在提高各個點定位精度的前提下，利用峰值比、面積比以及尋找切跡點的方法實現體外反搏治療效果的自動優化。
[0007]為了達到上述目的，本發明所采用的具體技術方案如下:
[0008]一種體外反搏裝置治療效果自動優化方法，包括用于計算峰值比和面積比的步驟，其關鍵在于:所述用于計算峰值比和面積比的步驟具體為:
[0009]S1:開始時，根據非治療狀態下的指脈波預設起始點和峰值點的位置；
[0010]S2:截取2周期的指脈波數據并計算極值點；[0011]S3:判斷極值點的個數是否大于3，如果大于3，則進入步驟S4，；如果不大于3，則輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算；
[0012]S4:判斷是否正在進行體外反搏治療；如果是，則進入步驟S5，；如果不是，則更新起始點和峰值點的位置，返回步驟S2 ；
[0013]S5:利用非治療狀態下的指脈波起始點位置和心電R波的周期確定治療狀態下指脈波的A點和E點,其中A點為治療狀態下的指脈波周期起始點,E點為治療狀態下的指脈波周期結束點；如果在非治療狀態下的指脈波起始點位置預設范圍內不能找到極小值點，則A點、E點定位不成功，輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算；
[0014]S6:利用非治療狀態下的指脈波峰值點確定治療狀態下指脈波的D點,D點為治療狀態下的收縮波峰點；如果在非治療狀態下的指脈波峰值點位置預設范圍內不能找到極大值點，則D點定位不成功，輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算；
[0015]S7:利用D點確定H點，選擇D點之后的極小值點為H點，H點即為治療狀態下指脈波的拐點；
[0016]S8:利用H點和E點確定S點，選擇H點和E點之間幅值最大的極值點作為S點，S點為治療狀態下的舒張波峰點；
[0017]S9:根據S點和D點的幅值計算峰值比，以H點為拐點計算面積比。
[0018]根據具體的應用場景，所述指脈波可替換為顳脈波或耳脈波。
[0019]除了準確計算峰值比和面積比的步驟外，本方法還包括用于判斷峰值比和面積比是否達到期望值的步驟，如果計算所得的峰值比和面積比都達到期望值，則優化算法結束，如果計算所得的峰值比和面積比未達到期望值，則進入步驟Sio ；
[0020]SlO:利用切跡點判斷充氣時刻是否準確，如果準確，則進入步驟S11，通過增加治療壓力來改變峰值比和面積比；如果不準確，則進入步驟sir;通過調整充氣點的時間來改變峰值比和面積比。
[0021]綜合上述步驟可以發現，本方法計算出準確的峰值比和面積比后，將其與預設的期望值進行比較，如果滿足期望值，則說明達到治療效果，如果未滿足期望值，則先檢查充氣時刻是否準確，如果充氣時刻準確，則通過調壓來改變治療效果，如果充氣時刻不準確，則通過修正充氣時間來優化治療效果，在保證峰值比和面積比計算準確的基礎上，利用峰值比、面積比作為評價標準，結合切跡點調整充氣時刻的方法，最終實現體外反搏治療效果的最優化。
[0022]作為進一步描述，所述步驟SlT中，首先調整充氣點到最佳時刻，然后延時10秒重新計算峰值比和面積比，接著判斷調整后的峰值比和面積比是否達到期望值，如果達到則優化算法結束；如果還未達到，則進入步驟S11，通過增加治療壓力來改變峰值比和面積比。
[0023]再進一步描述，所述步驟SI I中，首先增加治療壓力，然后延時10秒重新計算峰值比和面積比，接著判斷調整后的峰值比和面積比是否達到期望值，如果達到則優化算法結束；如果仍未達到，則提醒檢查氣路系統是否存在故障，最終優化算法結束。
[0024]根據具體設備參數的設計，所述步驟Sll中，治療壓力的調整范圍為0.0OOMPa~0.060MPa。
[0025]根據具體設備參數的設計，所述峰值比和面積比的期望值為1.0~3.0。[0026]本發明的顯著效果是:方法步驟簡單，在計算峰值比和面積比時，各個參數點定位準確，避免了充氣壓力不穩、氣路泄氣漏氣等現象造成的干擾，結合切跡點和氣壓調節方法，保證了充、排氣時刻的準確性，提高了體外反搏治療的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]本發明的上述和/或附加的方面和優點從下面附圖和實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0028]圖1是體外反搏治療狀態下的指脈波波形圖；
[0029]圖2是本發明計算峰值比和面積比的方法步驟圖；
[0030]圖3是利用圖2計算所得的峰值比和面積比進行優化控制的流程圖；
[0031]圖4是非治療狀態下體外反搏裝置儀表顯示波形截圖；
[0032]圖5是治療狀態下充氣過早時體外反搏裝置儀表顯示波形截圖；
[0033]圖6是治療狀態下充氣過晚時體外反搏裝置儀表顯示波形截圖；
[0034]圖7是治療狀態下充氣最佳時體外反搏裝置儀表顯示波形截圖。
[0035]圖4-圖7的每幅圖中，第一個波形為心電信號波形圖，第二個波形為充氣脈沖波形圖，第三個波形為指脈波波形圖，每幅圖中右邊所示的R-I表示R波到充氣時刻的距離，R-D表示R波到排氣時刻的距離。
【具體實施方式】
[0036]下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0037]如圖2所示，一種體外反搏裝置治療效果自動優化方法，包括用于計算峰值比和面積比的步驟，該步驟具體為:
[0038]S1:開始時，根據非治療狀態下的指脈波預設起始點和峰值點的位置，本例以指脈波為例進行介紹，當然也可以選擇顳脈波或耳脈波作為檢測信號；
[0039]S2:截取2周期的指脈波數據并計算極值點，這里是通過求斜率的方式確定各個極值點的位置；
[0040]S3:判斷極值點的個數是否大于3，如果大于3，則進入步驟S4，；如果不大于3，則輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算；
[0041]本步驟通過極值點的個數來初步判斷數據采樣是否準確，如果2個周期的指脈波數據極值點個數小于3個，則說明采樣不準確，需要輸出錯誤信息，檢測指脈采集設備或相應電路是否連接準確，只有在采樣準確的情況下再進入步驟S4進行下一步判斷。
[0042]S4:判斷是否正在進行體外反搏治療；如果是，則進入步驟S5，；如果不是，則更新起始點和峰值點的位置，返回步驟S2 ；
[0043]步驟S4是用于判斷設備是否處于治療狀態，如果在非治療狀態，則利用采集的新數據更新非治療狀態下的指脈波起始點和峰值點的位置，如果處于治療狀態，則一個周期指脈波將會出現收縮波峰和舒張波峰兩個峰值點，進而確定各個極值點的準確位置。
[0044]S5:利用非治療狀態下的指脈波起始點位置和心電R波的周期確定治療狀態下指脈波的A點和E點,其中A點為治療狀態下的指脈波周期起始點,E點為治療狀態下的指脈波周期結束點；如果在非治療狀態下的指脈波起始點位置預設范圍內不能找到極小值點，則A點、E點定位不成功，輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算；
[0045]S6:利用非治療狀態下的指脈波峰值點確定治療狀態下指脈波的D點，D點為治療狀態下的收縮波峰點；如果在非治療狀態下的指脈波峰值點位置預設范圍內不能找到極大值點，則D點定位不成功，輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算；
[0046]步驟S5和S6中的預設范圍通常為正負50ms。
[0047]S7:利用D點確定H點,選擇D點之后的極小值點為H點，H點即為治療狀態下指脈波的拐點；
[0048]S8:利用H點和E點確定S點，選擇H點和E點之間幅值最大的極值點作為S點，S點為治療狀態下的舒張波峰點；
[0049]S9:根據S點和D點的幅值計算峰值比，以H點為拐點計算面積比。
[0050]如圖3所示，在具體進行體外反搏治療控制時，先根據專利201110325536.7所公開的利用切跡點法設置一個初始的充排氣時刻，然后利用圖2所示的步驟可以準確算出峰值比和面積比，接下來判斷峰值比和面積比是否達到期望值，如果計算所得的峰值比和面積比都達到期望值，則優化算法結束，如果計算所得的峰值比和面積比未達到期望值，則進入步驟SlO ；
[0051]這里的峰值比和面積比的期望值為1.0~3.0，本例中設置峰值比的期望值為1.2，面積比的期望值為2.0。
[0052]接下來SlO:利用切跡點判斷充氣時刻是否準確，如果準確，則進入步驟S11，通過增加治療壓力來改變峰值比和面積比；如果不準確，則進入步驟sir;通過調整充氣點的時間來改變峰值比和面積比。
[0053]而步驟SlT中，首先調整充氣點到最佳時刻，然后延時10秒重新計算峰值比和面積比，接著判斷調整后的峰值比和面積比是否達到期望值，如果達到則優化算法結束；如果還未達到，則進入步驟S11，通過增加治療壓力來改變峰值比和面積比。
[0054]而步驟SI I中，首先增加治療壓力，然后延時10秒重新計算峰值比和面積比，接著判斷調整后的峰值比和面積比是否達到期望值，如果達到則優化算法結束；如果仍未達到，則提醒檢查氣路系統是否存在故障，最終優化算法結束。
[0055]步驟Sll中，治療壓力的調整范圍為0.0OOMPa~0.060MPa,通常設置為
0.030MPa。
[0056]下面結合圖4-圖7來說明本方法的優化效果:
[0057]圖4所示非治療狀態下體外反搏裝置儀表顯示波形截圖，第一個波形為裝置采集所得的心電信號，主要用于獲取R波的周期和切跡點的位置，第二個波形為充氣脈沖控制信號波形，這里為O表示沒有充氣控制信號，第三個波形為指脈波的波形圖，從圖中可以看出，在非治療狀態下，一個周期的指脈波只具有一個收縮波峰點。
[0058]當其進入體外反搏治療時，如果充氣過早，體外反搏裝置儀表顯示波形截圖如圖5所示，圖中靠右部分所示的R_I=112，表示R`波到充氣時刻的時間為112ms，R-D=416，表示R波到排氣時刻的時間為416ms，該狀態下的峰值比為1.03，面積比為1.43，均未達到預設的期望值，因此需要調整充氣時刻。
[0059]如果充氣過晚，體外反搏裝置儀表顯示波形截圖如圖6所示，圖中靠右部分所示的R_I=168，表示R波到充氣時刻的時間為168ms，R_D=448，表示R波到排氣時刻的時間為448ms，該狀態下的峰值比為1.08，面積比為1.41，也未達到預設的期望值，同樣需要調整充氣時刻。
[0060]通過尋找切跡點法將充氣時刻調整到最佳位置后，體外反搏裝置儀表顯示波形截圖如圖7所示，圖中靠右部分所示的R-1=136，表示R波到充氣時刻的時間為136ms，R-D=424，表示R波到排氣時刻的時間為424ms，該狀態下的峰值比為1.31，面積比為2.02，達到了預設的期望值，從而滿足治療效果的需求。
[0061]本例中的充氣壓力設置在0.030Mpa上，檢測出的壓力0.029Mpa，在正常壓力范圍內，因此不存在泄氣和漏氣狀況，只調整了充排氣時間即實現體外反搏裝置治療效果的自動優化。
[0062]最后需要說明的是，盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的`范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種體外反搏裝置治療效果自動優化方法，包括用于計算峰值比和面積比的步驟，其特征在于:所述用于計算峰值比和面積比的步驟具體為: S1:開始時，根據非治療狀態下的指脈波預設起始點和峰值點的位置； 52:截取2周期的指脈波數據并計算極值點； 53:判斷極值點的個數是否大于3，如果大于3，則進入步驟S4，；如果不大于3，則輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算； 54:判斷是否正在進行體外反搏治療；如果是，則進入步驟S5，；如果不是，則更新起始點和峰值點的位置，返回步驟S2 ； 55:利用非治療狀態下的指脈波起始點位置和心電R波的周期確定治療狀態下指脈波的A點和E點，其中A點為治療狀態下的指脈波周期起始點，E點為治療狀態下的指脈波周期結束點；如果在非治療狀態下的指脈波起始點位置預設范圍內不能找到極小值點，則A點、E點定位不成功，輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算； 56:利用非治療狀態下的指脈波峰值點確定治療狀態下指脈波的D點，D點為治療狀態下的收縮波峰點；如果在非治療狀態下的指脈波峰值點位置預設范圍內不能找到極大值點，則D點定位不成功，輸出錯誤信息，結束峰值比和面積比的計算； 57:利用D點確定H點，選擇D點之后的極小值點為H點，H點即為治療狀態下指脈波的拐點； 58:利用H點和E點確定S點，選擇H點和E點之間幅值最大的極值點作為S點，S點為治療狀態下的舒張波峰點； 59:根據S點和D點的幅值計算`峰值比，以H點為拐點計算面積比。
2.根據權利要求1所述的體外反搏裝置治療效果自動優化方法，其特征在于:所述指脈波可替換為顳脈波或耳脈波。
3.根據權利要求1或2所述的體外反搏裝置治療效果自動優化方法，其特征在于:還包括用于判斷峰值比和面積比是否達到期望值的步驟，如果計算所得的峰值比和面積比都達到期望值，則優化算法結束，如果計算所得的峰值比和面積比未達到期望值，則進入步驟SlO ； SlO:利用切跡點判斷充氣時刻是否準確，如果準確，則進入步驟S11，通過增加治療壓力來改變峰值比和面積比；如果不準確，則進入步驟sir;通過調整充氣點的時間來改變峰值比和面積比。
4.根據權利要求3所述的體外反搏裝置治療效果自動優化方法，其特征在于:所述步驟SlT中，首先調整充氣點到最佳時刻，然后延時10秒重新計算峰值比和面積比，接著判斷調整后的峰值比和面積比是否達到期望值，如果達到則優化算法結束；如果還未達到，則進入步驟S11，通過增加治療壓力來改變峰值比和面積比。
5.根據權利要求3所述的體外反搏裝置治療效果自動優化方法，其特征在于:所述步驟Sll中，首先增加治療壓力，然后延時10秒重新計算峰值比和面積比，接著判斷調整后的峰值比和面積比是否達到期望值，如果達到則優化算法結束；如果仍未達到，則提醒檢查氣路系統是否存在故障，最終優化算法結束。
6.根據權利要求5所述的體外反搏裝置治療效果自動優化方法，其特征在于:所述步驟Sll中，治療壓力的調整范圍為0.0OOMPa~0.060MPa。
7.根據權利要求5所述的體外反搏裝置治療效果自動優化方法，其特征在于:峰值比和面積比的期望值為1.0~3.0。
【文檔編號】A61H31/00GK103550053SQ201310571438
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】王智慧, 肖前軍, 曹曉春, 樊鑫 申請人:重慶普施康科技發展有限公司