專利名稱：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
技術領域：
本發明涉及體外反搏裝置的使用及控制方法。
背景技術：
現有的體外反搏器使用是在心臟舒張期的某一時刻以與心臟跳動相同的頻率按壓人體的下肢和臀部等部位，以加速血液的回流，通過這樣一種方式來治療人體的某些疾病，而按壓的時機可以是在公認的心臟舒張期特定安全時間以后的一段范圍內選擇，而在這一段范圍內，必然會有一最佳的按壓起始點，而這一最佳的按壓起始點對于不同的人、不同的身體狀況下是不同的。人們發明了采用調整壓力施加和釋放(例如充氣和排氣)的方法，有通過動態規劃算法來確定反搏時最優加壓時間的，如申請號為97112592、申請日為1997年6月28日、發明名稱為確定體外反搏過程中的最優加壓時間的方法及采用該方法的體外反搏裝置的專利申請，屬于體外反搏控制技術領域，它是在小波變換方法實時檢測心電信號QRS波的基礎上，采用確定反搏時最優加壓時間的控制方法，它由實時檢測QRS波、確定臨界點、建立評價指標、動態規劃求最優加壓時間、實施反搏過程五個步驟組成。具體步驟為[1]實時檢測QRS波的位置，其具體步驟如下①抽取心電數字信號，每5毫秒采一點，可選出750個點，用Mallat算法對該信號進行小波變換，得到小波輸出序列，取3尺度上高分辨率下的小波輸出序列；②求斜率閾值s和距離閾值d，具體為假設750個點有三個周期，先找到這三個周期的極大值—極小值對，取這三個正極大值—負極小值斜率平均值的一半作為斜率閾值s，三段距離平均值作為距離閾值d；③實時過程開始，采一點前取15點補足進行變換；④在3尺度上，對經小波變換后的16個點從最后一點開始依次判斷是否為極大值或極小值；⑤找到極大值后，記其位置為m，其值為B；找到極小值后，記其位置為n，其值為A，若|m-n|＜d+s，計算其斜率SR＝|B--1-A/m-n|其中，SR為斜率；⑥若SR＜s，則m與n之間的零值為QRS波的R波位置，否則，取下一信號點，重復①、②、③、④、⑤過程；[2]在實時檢測R波位置的基礎上，確定臨界點；[3]建立反搏功能評價指標J＝∫↓[Tg]↑[ta]P(t)dt+∫↓[ta]↑[T]P(t)dt其中，J為心血管血流量，ta為加壓起始時間，Ts為收縮壓與舒張壓的臨界點，T為心動周期，P(t)為脈壓值；[4]分別對小腿、大腿、臀部及其聯合進行反搏測試，根據設置的小腿、大腿及臀部各自不同的加壓起始時間ta↑[(1)]、ta↑[(2)]、ta↑[(3)]，記錄它們反搏后的脈壓值，然后根據上述反搏功能評價指標，采用動態規劃算法，得到反搏時最優加壓時間ta↑[(1)]、ta↑[(2)]、ta↑[(3)]；[5]根據QRS波的R波位置及最優加壓時間，實施實時反搏過程。其所采用的裝置由采樣電路采集心電(脈壓)信號，經放大電路、A/D轉換器后傳給計算機，計算機發指令給氣囊控制電路，驅動與氣泵和氣囊相連的電磁閥，直接控制反搏過程。
此方法僅是根據心血管血流量來確定反搏功能評價指標，然后采用動態規劃算法來確定最優加壓時間，如
圖1所示。這種方法得到的最優加壓時間結果不夠準確，而且不能準確地反映人體的反搏效果。
發明內容
本發明的目的在于解決上述之不足，而提供一種簡單可靠，自動尋找、調整施加和釋放壓力時間的方法。在使用體外反搏裝置時能自動跟蹤、尋找最佳時間，對人體進行施加和釋放壓力。
本發明是通過下述技術方案來實現的其方法步驟為(1)在公認的心臟舒張期，特定安全時間以后到心臟收縮期特定安全時間以前的這段時間范圍內，設定一個施加壓力時間Inf(0)和釋放壓力時間Def(0)；(2)根據設定的Inf(0)和Def(0)對病人進行反搏，采集指脈(或顳動脈或耳脈)信號，計算出收縮波峰值(S點)和舒張波峰值(D點)，計算出D/Sp(0)的比值，以收縮波峰轉到舒張波峰的拐點為分界點，得出收縮波峰面積和舒張波峰面積，計算出D/Sa(0)的比值；(3)按設定的時間間隔調整施加壓力時間為Inf(1)和釋放壓力時間為Def(1)對病人進行反搏，得出另一個D/Sp(1)和D/Sa(1)的比值；(4)重復步驟3，不斷地調整施加和釋放壓力時間為Inf(n)和Def(n)對病人進行反搏，得出n個D/Sp(n)和D/Sa(n)的比值；(5)比較D/Sp(n)和D/Sa(n)的比值，找出D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值，D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值所對應的施加壓力時間Inf(N)和釋放壓力時間Def(N)即是最佳的施加和釋放壓力時間；若D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值所對應的時間不同，則以D/Sa(n)的最大值所對應的時間為優選。
(6)使用上述最佳的施加和釋放壓力時間可以通過對病人進行反搏治療一段時間后，再在這最佳的時間值的附近查找，以便獲得更準確的最佳的施加和釋放壓力時間。以此循環，不斷更新最佳的施加和釋放壓力時間。
(7)使用上述獲得的最佳的施加和釋放壓力時間可以作為同一個病人進行下一次反搏治療的起始的施加和釋放壓力時間。這樣的反搏治療效果最佳。
本發明的優點在于由于通過查找D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值來確定病人的反搏的最佳施加和釋放壓力時間值，與已有技術相比，不僅僅是通過單一的心血管血流量來確定反搏功能評價指標，采用單一的心血管血流量來確定得到的最優加壓時間結果不夠準確，而且不能準確地反映人體的反搏效果；本發明簡單可靠；因此，在體外反搏裝置中使用本發明時能自動尋找、跟蹤最佳施加和釋放壓力時間。
以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明圖1為現有技術的申請號為97112592的建立反搏功能評價指標的方法；圖2-圖3為人體指脈(或顳動脈或耳脈)信號在反搏前、反搏中的變化圖；圖4為本發明的計算DSa和DSp的方法；圖5-圖7為人體指脈(或顳動脈或耳脈)信號在反搏過程中受施加和釋放壓力時間變化影響(太早、最佳、太晚)的示意圖；圖8自動尋找、跟蹤最佳施加和釋放壓力時間的流程圖具體實施方式
本發明自動尋找、跟蹤調整體外反搏裝置最佳施加和釋放壓力時間的方法，其使用D/Sp和D/Sa比值自動尋找、跟蹤調整施加和釋放壓力時間的流程如圖8所示。具體它是這樣實現的指脈(或顳動脈或耳脈)信號就是人體手指部位(或顳動脈部位或耳部位)的血流量波形，通過能量轉換器，將此生物信號轉換為電信號；通過放大、濾波、A/D轉換等處理后，由CPU采集并保存，等待軟件處理。人體指脈(或顳動脈或耳脈)信號在反搏前、反搏中的變化如圖2、圖3所示；圖中所示為一個周期內反搏前和反搏過程中的的指脈(或顳動脈或耳脈)信號；可以看出，在反搏前的指脈信號(或顳動脈或耳脈)的變化特征不明顯，而在反搏過程中指脈信號(或顳動脈或耳脈)的變化特征非常明顯。圖中，S點為收縮波峰，D為舒張波峰，B為拐點(B點左邊為收縮期，右邊為舒張期)。可見反搏中，D點升高，所對應的舒張期血流量(面積)也增大。
設P(t)為采集處理后的指脈(或顳動脈或耳脈)信號，TD為舒張波D/Sp=P(TD)P(TS)]]>D/Sa=∫TbTcP(t)dt∫TaTbP(t)dt]]>
峰值(D點)的時間，Ts為收縮波峰值(S點)的時間，Ta為收縮波谷值(A點)的時間，Tb為收縮波和舒張波之間拐點(B點)的時間，Tc為收縮波谷值(C點)的時間，如圖3所示。用D/Sp表示舒張波與收縮波的峰值比，而D/Sa表示舒張波與收縮波的面積比，那么計算D/Sp和D/Sa的方法如下在開始對新病人進行反搏治療時，首先在公認的心臟舒張期特定安全時間以后到心臟收縮期特定安全時間以前的這段時間范圍內，設定一個施加壓力時間和釋放壓力時間，分別定義為Inf(0)和Def(0)；然后對病人進行反搏，采集指脈(或顳動脈或耳脈)信號，得到收縮波峰值(S點)和舒張波峰值(D點)，根據D/Sp和D/Sa的計算公式分別計算出D/Sp(0)和D/Sa(0)的比值。
根據心電信號的變化，來確定調整施加壓力時間和釋放壓力時間的間隔，定義為T1；當時間間隔T1到后，調整施加壓力時間為Inf(1)和釋放壓力時間為Def(1)對病人進行反搏，得出另一個D/Sp(1)和D/Sa(1)的比值；等待時間間隔T1到后，重復此操作，調整施加和釋放壓力時間為充排氣時間Inf(n)和Def(n)對病人進行反搏，得出n個D/Sp(n)和D/Sa(n)的比值。
在計算所得的D/Sp(0)，D/Sp(1)......D/Sp(n)和D/Sa(0)，D/Sa(1)......D/Sa(n)比值序列中，找出D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值，D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值所對應的施加壓力時間Inf(N)和釋放壓力時間Def(N)即是最佳的施加和釋放壓力時間，其中N在0到n之間。
若D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值所對應的時間不同，則以D/Sa(n)的最大值所對應的時間為優選。
記錄最佳的施加和釋放壓力時間，在此時間上對病人進行反搏治療一段時間后，再在這最佳的施加和釋放壓力時間值的附近查找，以便獲得更準確的最佳的施加和釋放壓力時間。
每次治療結束后，都對本次反搏的最佳的施加和釋放壓力時間進行保存，可以作為同一個病人進行下一次反搏治療的起始的施加和釋放壓力時間。
通過測試可知，在反搏過程中施加和釋放壓力時間的變化對指脈(或顳動脈或耳脈)信號變化的影響很大，圖5-圖7表示了施加壓力時間太早、最佳和太晚的情況。
權利要求
1.一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，其方法步驟如下首先在公認的心臟舒張期，特定安全時間以后到心臟收縮期特定安全時間以前的這段時間范圍內，設定一個施加壓力時間Inf(0)和釋放壓力時間Def(0)；根據設定的Inf(0)和Def(0)對病人進行反搏，采集指脈(或顳動脈或耳脈)信號，計算出收縮波峰值S點和舒張波峰值D點，計算出D/Sp(0)的比值，以收縮波峰轉到舒張波峰的拐點為分界點，得出收縮波峰面積和舒張波峰面積，計算出D/Sa(0)的比值；)按設定的時間間隔調整施加壓力時間為Inf(1)和釋放壓力時間為Def(1)對病人進行反搏，得出另一個D/Sp(1)和D/Sa(1)的比值；不斷地調整施加和釋放壓力時間Inf(n)和Def(n)對病人進行反搏，得出n個D/Sp(n)和D/Sa(n)的比值；比較D/Sp(n)和D/Sa(n)的比值，找出D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值，D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值所對應的施加壓力時間Inf(N)和釋放壓力時間Def(N)即是最佳的施加和釋放壓力時間；若D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值所對應的時間不同，則以D/Sa(n)的最大值所對應的時間為優選。在此最佳的施加和釋放壓力時間可以通過對病人進行反搏治療一段時間后，再在這最佳的施加和釋放壓力時間值的附近查找，以便獲得更準確的最佳的施加和釋放壓力時間。
2.根據權利要求1所述的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，其特征在于所述最佳的時間可以用于對病人進行反搏治療，一段時間后，再在這最佳的施加和釋放壓力時間值的附近查找，以獲得更準確的最佳的施加和釋放壓力時間。
3.根據權利要求1或2所述的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，其特征在于獲得的最佳的施加和釋放壓力時間可以作為同一個病人進行下一次反搏治療的起始施加和釋放壓力時間。
全文摘要
本發明公開了一種自動尋找、跟蹤調整體外反搏裝置最佳施加和釋放壓力時間的方法，其通過反搏裝置采集人體指脈(或顳動脈或耳脈)信號，計算反搏過程中D/Sp和D/Sa的比值，不斷調整得出最佳的施加和釋放壓力時間后，不斷反搏得出更準確的施加和釋放壓力時間。本發明通過查找D/Sp(n)和D/Sa(n)的最大值來確定病人的反搏的最佳施加和釋放壓力時間值，簡單、直接、可靠；因此，具有在使用體外反搏裝置時能自動跟蹤、尋找最佳施加和釋放壓力時間的優點。
文檔編號A61H31/00GK1647789SQ20051003314
公開日2005年8月3日 申請日期2005年2月6日 優先權日2005年2月6日
發明者李錫昌, 馬俊, 陳占林 申請人:佛山市利強機電設備有限公司