專利名稱：基于二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵自動(dòng)判別室速室顫的體外除顫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)體外除顫器。
背景技術(shù)：
心臟性猝死(S⑶)是指由于心臟原因引起的突然發(fā)生的自然死亡。造成心臟性猝死的原因大部分是在各類心血管病變基礎(chǔ)上發(fā)生的一時(shí)性功能障礙和電生理改變，并引起惡性室性心律失常如室性心動(dòng)過速(室速，VT)、心室纖顫(室顫，VF)等。惡性室性心律失常發(fā)作后，搶救成功率會(huì)隨時(shí)間的流逝不斷降低，在7-10分鐘后，搶救成功率一般會(huì)低至 10%，因此迅速地電擊除顫是終止多數(shù)快速性惡性室性心律失常、挽救患者生命的首選有效方法。自動(dòng)體外除顫器(AED)是實(shí)現(xiàn)早期除顫的主要工具。由于惡性室性心律失常的突發(fā)性，醫(yī)院外的患者存活率很可能依賴于對(duì)公眾培訓(xùn)的肺復(fù)蘇搶救(cardiopulmonary resuscitation, CPR)和組織完備的公眾除顫(public access defibrillation, PAD) 工程。為了推廣公眾除顫，1997年美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)(AHA)推出了公眾場(chǎng)所用AED (AED for Public Access Defibrillation)指南。根據(jù)除顫的風(fēng)險(xiǎn)和可能的收益，該指南將心律分為以下三大類可電擊復(fù)律心律(shockable rhythms, ShR)，不可電擊復(fù)律心律 (nonshockable rhythms, NShR)禾口中間心律(Intermediate rhythms)。為協(xié)、助非專業(yè)人士正確使用AED，快速準(zhǔn)確地自動(dòng)檢測(cè)出可電擊復(fù)律心律(SiR)是AED實(shí)現(xiàn)其功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。AHA建議對(duì)患有心室纖顫的成人進(jìn)行初次能量為120J-200J雙相波除顫或360J的單相波除顫，對(duì)穩(wěn)定型單型性室性心動(dòng)過速進(jìn)行首劑量100J的單相波或雙相波電復(fù)律，對(duì)復(fù)雜的多型性心動(dòng)過速或無(wú)脈搏室性心動(dòng)過速需類同心室纖顫處理。另一方面，植入式自動(dòng)復(fù)律除顫器(ICD)在臨床上已取得廣泛應(yīng)用。已有研究表明80%的除顫電擊實(shí)際上是由室速誤觸發(fā)，這些誤電擊不僅對(duì)患者的心臟造成一定的損傷，給意識(shí)尚清楚的患者帶來強(qiáng)烈的疼痛感，而且會(huì)影響ICD的使用壽命。因此，有必要研究出可靠的室速室顫判別算法。除顫能量過小很可能導(dǎo)致除顫失敗；除顫能量過大則會(huì)大大增加對(duì)患者機(jī)體的熱損傷，同時(shí)增加患者的疼痛感。除顫極板間的經(jīng)胸阻抗決定了相同大小的電壓下施加在患者上的能量。本發(fā)明即是在根據(jù)二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵判別出室速/室顫的基礎(chǔ)上，決策合適的除顫方案，并由經(jīng)胸阻抗調(diào)整合適的除顫電壓。本發(fā)明不僅可提高除顫的針對(duì)性和成功率，還可降低對(duì)患者心肌的損傷率和疼痛感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅可提高除顫的針對(duì)性和成功率，還可降低對(duì)患者心肌的損傷率和疼痛感的自動(dòng)體外除顫器。
本發(fā)明提供的自動(dòng)體外除顫器，是基于一種本發(fā)明提出的自動(dòng)判別可電擊復(fù)律心律為室速和室顫的方法的。本發(fā)明提出的自動(dòng)判別可電擊復(fù)律心律是否為室速或室顫的方法，具體步驟如下
1.對(duì)采到的心電信號(hào)進(jìn)行濾波預(yù)處理；具體步驟包括
(1)通過一個(gè)5階的滑動(dòng)平均濾波器濾除高頻噪聲；
(2)通過一個(gè)截止頻率為IHz的高通濾波器抑制基線漂移；
(3)通過一個(gè)截止頻率為30Hz的低通濾波器進(jìn)一步濾除無(wú)關(guān)的高頻成分；
2.識(shí)別預(yù)處理后的心電信號(hào)是否為可電擊復(fù)律心律，根據(jù)可電擊復(fù)律心律識(shí)別方法， 判別心電信號(hào)是否為可電擊復(fù)律心律。(此步可根據(jù)專利《一種改進(jìn)的可電擊復(fù)律識(shí)別儀器》(專利號(hào) ZL 2009 1 0045152. 2,ZL 2009 1 0045153. 7,ZL 2009 1 0045151. 8)進(jìn)行)。3.對(duì)可電擊復(fù)律心律，計(jì)算可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵；具體步驟包括
(0對(duì)可電擊復(fù)律心律進(jìn)行降采樣處理，以降低計(jì)算量；
(2)對(duì)長(zhǎng)度為N的時(shí)間序列{u(i)，i=l，2，...，N}，求其(即可電擊復(fù)律心律信號(hào))二階導(dǎo)
數(shù)絕對(duì)值和均值；這里N —般取600-1000為宜，具體可根據(jù)實(shí)際情況確定。在一個(gè)實(shí)施例中，取N=800 ；
(3)構(gòu)建m維二階導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值矢量X(i)= [s⑴，s (i+1), -",S (i+m-1) ]，i=l，2，… ，Ν-m+l，數(shù)值m由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確定。一般m為15 — 30，在一個(gè)實(shí)施例中，m=20 ；
(4)將二階導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值矢量^TU轉(zhuǎn)化為符號(hào)序列SX(i)
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)判別可電擊復(fù)律心律是室速還是室顫的方法，其特征在于具體步驟為一、對(duì)采到的心電信號(hào)進(jìn)行濾波預(yù)處理；二、識(shí)別預(yù)處理后的心電信號(hào)是否為可電擊復(fù)律心律，根據(jù)可電擊復(fù)律心律識(shí)別方法， 判別心電信號(hào)是否為可電擊復(fù)律心律；三、對(duì)可電擊復(fù)律心律，計(jì)算可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵；具體步驟 包括(O對(duì)可電擊復(fù)律心律進(jìn)行降采樣處理，以降低計(jì)算量；(2)對(duì)長(zhǎng)度為N的時(shí)間序列{u(i)，i=l，2，一，N}，求可電擊復(fù)律心律信號(hào)二階導(dǎo)數(shù)絕對(duì) 值s O和均值；⑶構(gòu)建m維二階導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值矢量X(i) = [s⑴，s (i+1), -",S (i+m-1) ]，i=l，2，… ，N-m+1，數(shù)值m由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確定；⑷將二階導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值矢量KU轉(zhuǎn)化為符號(hào)序列SX(i)
2.一種基于權(quán)利要求1所述方法的用于自動(dòng)體外除顫器的自動(dòng)判別可電擊復(fù)律心律 是室速還是室顫的系統(tǒng)，其特征在于，包括Sl預(yù)處理模塊，對(duì)采集到的心電信號(hào)進(jìn)行濾波；S2識(shí)別模塊，用于識(shí)別心電信號(hào)是否為可電擊復(fù)律心律；S3熵計(jì)算模塊，用于計(jì)算可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵；S4判別模塊，通過符號(hào)序列熵5 與閾值進(jìn)行比較，判別可電擊復(fù)律心律是室速還是室顫；上述4個(gè)模塊分別對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求1中步驟一 步驟四；其中，所述的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列的熵計(jì)算模塊，包括如下子模塊S31子模塊，用于將心電信號(hào)降采樣至IOOHz ；S32子模塊，用于求心電信號(hào)序列的二階導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值和均值；S33子模塊，用于構(gòu)建二階導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值矢量；S34子模塊，用于將絕對(duì)值矢量轉(zhuǎn)化為符號(hào)序列；S36子模塊，用于計(jì)算符號(hào)序列熵；這里的6個(gè)子模塊對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求1中可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵計(jì)算的6個(gè)步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的預(yù)處理模塊，包括如下子模塊 Sll子模塊，一個(gè)5階的滑動(dòng)平均濾波器，用于濾除高頻噪聲；S12子模塊，一個(gè)截止頻率為IHz的高通濾波器，用于抑制基線漂移；S13子模塊，一個(gè)截止頻率為30Hz的低通濾波器，用于進(jìn)一步濾除無(wú)關(guān)的高頻成分。
4.一種自動(dòng)體外除顫器，其特征在于包括心電采集及分析單元(20)、經(jīng)胸阻抗測(cè)量單元(30)、充電/放電電路單元(40)、人機(jī)交互界面單元(50)、總控單元(60)和存儲(chǔ)打印功能單元(70);其中，所述心電采集及分析單元(20)和經(jīng)胸阻抗測(cè)量單元(30)分別將采集到的心電信號(hào)和經(jīng)胸阻抗值發(fā)送給總控單元(60);總控單元(60)主要用于自動(dòng)判別可電擊復(fù)律心律為室速或室顫，決策合適的除顫方案，并向充電/放電電路單元(40)發(fā)送除顫指令；充電/放電電路單元(40)接收到除顫指令后對(duì)患者實(shí)施除顫，同時(shí)將除顫器自身狀況參數(shù)發(fā)送給總控單元(60)；此外，還設(shè)有可視化的人機(jī)交互界面(50)，操作者可對(duì)體外除顫器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或直接手動(dòng)操作體外除顫器進(jìn)行除顫；存儲(chǔ)打印功能單元(70) 用于存儲(chǔ)和打印現(xiàn)場(chǎng)的有關(guān)數(shù)據(jù)；所述總控單元(60)包括權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明屬于醫(yī)用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵自動(dòng)判別室速室顫的體外除顫器。本發(fā)明通過計(jì)算信號(hào)的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵，自動(dòng)判別可電擊復(fù)律心律是室速或室顫，在此基礎(chǔ)上決策合適的除顫方案，具體包括預(yù)處理對(duì)采集到的心電信號(hào)進(jìn)行濾波；識(shí)別心電信號(hào)是否為可電擊復(fù)律心律；計(jì)算可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號(hào)序列熵；根據(jù)符號(hào)序列熵判別室速/室顫；根據(jù)室速/室顫決策除顫方案。本發(fā)明可降低對(duì)患者的身心損傷，提高除顫的針對(duì)性和成功率。
文檔編號(hào)A61N1/39GK102284138SQ20111022094
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者劉聰, 方祖祥, 楊圣均, 鄔小玫 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)