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)是最常見也是最為有效的急救方法。實驗表明，在實 施胸腔按壓過程中，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 美國心臟協(xié)會（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)的急救過程采用的是人工按壓，按壓深度則由施救人員的現(xiàn)場救濟經(jīng)驗、按 壓力度等因素決定。在急救過程中高頻率、高強度的按壓動作對救護人員的體質(zhì)要求較高， 一旦救護人員的體力不支，則按壓頻率和按壓深度很難保證，進而直接影響救助效果。且在 人工救助過程中，施救人員為了防止過度按壓傷害患者，往往并不能充分按壓，其結(jié)果施救 按壓深度達不到指南要求，施救效果較差。
[0004] 鑒于此，越來越多的器械式（電動或氣動等）CPR心肺復(fù)蘇設(shè)備被研制出來，器械 式CPR心肺復(fù)蘇設(shè)備的按壓深度通過控制按壓頭（活塞桿端部）的頂出長度來實現(xiàn)，預(yù)設(shè) 好活塞桿的頂出長度后，即默認施救過程對前胸的按壓深度為設(shè)定值。實際上，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，患者整個胸腔（前胸和后背）在壓力的作用下會先向下運動或變 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，也即開始 進行心肺復(fù)蘇動作。因此，在實際施救過程中，按壓動作的最初一端時間并沒起到壓迫胸腔 的效果，雖然設(shè)定的按壓深度是5厘米，但絕大多數(shù)的按壓動作都達不到5厘米以上，進而 對施救效果造成嚴重不利影響。
[0005] 因此，有必要設(shè)計出一種有效算法應(yīng)用于器械式CPR心肺復(fù)蘇設(shè)備，以準確反映 施救過程中的按壓深度值。

【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，進而提供一種能夠準確、及時、可靠地反映器械式CPR按壓深度的算法。
[0007] 為實現(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：滑動平滑濾波，將按壓過程中測得的加速度值采用濾波法對曲線圖進行 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、按壓最大點、按壓結(jié)束點對 應(yīng)的加速度值；
[0013] 步驟五：將步驟四中相鄰的按壓起始點和按壓最大點取單段對加速度進行二次積 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胸腔按 壓的實際深度值。
[0016] 優(yōu)選的，在上述步驟五中，對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表示時間。
[0021] 優(yōu)選的，上述步驟三中的平滑濾波為五點三次平滑濾波。
[0022] 優(yōu)選的，在上述步驟二和步驟三之間增設(shè)對步驟二獲得的加速度值進行均值濾波 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按壓深度算法撇開了傳統(tǒng)的將活塞桿的頂出長度默認為按 壓深度的非科學(xué)的計算方式，能夠?qū)崟r準確地將器械式CPR心肺復(fù)蘇設(shè)備的活塞桿對人體 胸腔的實際按壓深度反映出來，確保急救過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單實用，且科學(xué)有效，能夠在CPR急救過程中實時反映準確的按壓深 度數(shù)值，進而提高急救效率。
【附圖說明】
[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，對本發(fā)明作進一步詳 細的說明，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是通過均值濾波法處理后的加速度曲線圖；
[0032] 圖5是通過五點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、按壓最大點、按壓結(jié)束點；
[0034] 圖7是按壓過程波形圖，橫軸代表時間（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。
【具體實施方式】
[0036] 參見圖1-6,其中圖2-6中的橫軸代表時間（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間變化的曲線 圖，參見圖2 ;在進行數(shù)據(jù)采集之前，預(yù)先對加速度傳感器進行校準，以提高測量的準確度 和錯誤率，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現(xiàn)雙軸正負 90度或雙軸0-360度的傾角，通過校正后期精度要高于雙軸加速度傳感器大于測量角度為 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