專利名稱：基于二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號序列熵自動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，搶救成功率會隨時間的流逝不斷降低，在7-10分鐘后，搶救成功率一般會低至 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。自動體外除顫器(AED)是實現(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年美國心臟病協(xié)會(AHA)推出了公眾場所用AED (AED for Public Access Defibrillation)指南。根據(jù)除顫的風(fēng)險和可能的收益，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)確地自動檢測出可電擊復(fù)律心律(SiR)是AED實現(xiàn)其功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。AHA建議對患有心室纖顫的成人進行初次能量為120J-200J雙相波除顫或360J的單相波除顫，對穩(wěn)定型單型性室性心動過速進行首劑量100J的單相波或雙相波電復(fù)律，對復(fù)雜的多型性心動過速或無脈搏室性心動過速需類同心室纖顫處理。另一方面，植入式自動復(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%的除顫電擊實際上是由室速誤觸發(fā)，這些誤電擊不僅對患者的心臟造成一定的損傷，給意識尚清楚的患者帶來強烈的疼痛感，而且會影響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；除顫能量過大則會大大增加對患者機體的熱損傷，同時增加患者的疼痛感。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性和成功率，還可降低對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性和成功率，還可降低對患者心肌的損傷率和疼痛感的自動體外除顫器。
本發(fā)明提供的自動體外除顫器，是基于一種本發(fā)明提出的自動判別可電擊復(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.對采到的心電信號進行濾波預(yù)處理；具體步驟包括
(1)通過一個5階的滑動平均濾波器濾除高頻噪聲；
(2)通過一個截止頻率為IHz的高通濾波器抑制基線漂移；
(3)通過一個截止頻率為30Hz的低通濾波器進一步濾除無關(guān)的高頻成分；
2.識別預(yù)處理后的心電信號是否為可電擊復(fù)律心律，根據(jù)可電擊復(fù)律心律識別方法， 判別心電信號是否為可電擊復(fù)律心律。(此步可根據(jù)專利《一種改進的可電擊復(fù)律識別儀器》(專利號 ZL 2009 1 0045152. 2,ZL 2009 1 0045153. 7,ZL 2009 1 0045151. 8)進行)。3.對可電擊復(fù)律心律，計算可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號序列熵；具體步驟包括
(0對可電擊復(fù)律心律進行降采樣處理，以降低計算量；
(2)對長度為N的時間序列{u(i)，i=l，2，...，N}，求其(即可電擊復(fù)律心律信號)二階導(dǎo)
數(shù)絕對值和均值；這里N —般取600-1000為宜，具體可根據(jù)實際情況確定。在一個實施例中，取N=800 ；
(3)構(gòu)建m維二階導(dǎo)數(shù)絕對值矢量X(i)= [s⑴，s (i+1), -",S (i+m-1) ]，i=l，2，… ，Ν-m+l，數(shù)值m由實驗驗證確定。一般m為15 — 30，在一個實施例中，m=20 ；
(4)將二階導(dǎo)數(shù)絕對值矢量^TU轉(zhuǎn)化為符號序列SX(i)
權(quán)利要求
1.一種自動判別可電擊復(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、對采到的心電信號進行濾波預(yù)處理；二、識別預(yù)處理后的心電信號是否為可電擊復(fù)律心律，根據(jù)可電擊復(fù)律心律識別方法， 判別心電信號是否為可電擊復(fù)律心律；三、對可電擊復(fù)律心律，計算可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號序列熵；具體步驟 包括(O對可電擊復(fù)律心律進行降采樣處理，以降低計算量；(2)對長度為N的時間序列{u(i)，i=l，2，一，N}，求可電擊復(fù)律心律信號二階導(dǎo)數(shù)絕對 值s O和均值；⑶構(gòu)建m維二階導(dǎo)數(shù)絕對值矢量X(i) = [s⑴，s (i+1), -",S (i+m-1) ]，i=l，2，… ，N-m+1，數(shù)值m由實驗驗證確定；⑷將二階導(dǎo)數(shù)絕對值矢量KU轉(zhuǎn)化為符號序列SX(i)
2.一種基于權(quán)利要求1所述方法的用于自動體外除顫器的自動判別可電擊復(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，對采集到的心電信號進行濾波；S2識別模塊，用于識別心電信號是否為可電擊復(fù)律心律；S3熵計算模塊，用于計算可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號序列熵；S4判別模塊，通過符號序列熵5 與閾值進行比較，判別可電擊復(fù)律心律是室速還是室顫；上述4個模塊分別對應(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)編碼的符號序列的熵計算模塊，包括如下子模塊S31子模塊，用于將心電信號降采樣至IOOHz ；S32子模塊，用于求心電信號序列的二階導(dǎo)數(shù)絕對值和均值；S33子模塊，用于構(gòu)建二階導(dǎo)數(shù)絕對值矢量；S34子模塊，用于將絕對值矢量轉(zhuǎn)化為符號序列；S36子模塊，用于計算符號序列熵；這里的6個子模塊對應(yīng)于權(quán)利要求1中可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號序列熵計算的6個步驟。
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5階的滑動平均濾波器，用于濾除高頻噪聲；S12子模塊，一個截止頻率為IHz的高通濾波器，用于抑制基線漂移；S13子模塊，一個截止頻率為30Hz的低通濾波器，用于進一步濾除無關(guān)的高頻成分。
4.一種自動體外除顫器，其特征在于包括心電采集及分析單元(20)、經(jīng)胸阻抗測量單元(30)、充電/放電電路單元(40)、人機交互界面單元(50)、總控單元(60)和存儲打印功能單元(70);其中，所述心電采集及分析單元(20)和經(jīng)胸阻抗測量單元(30)分別將采集到的心電信號和經(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患者實施除顫，同時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)有可視化的人機交互界面(50)，操作者可對體外除顫器的各項參數(shù)進行設(shè)置或直接手動操作體外除顫器進行除顫；存儲打印功能單元(70) 用于存儲和打印現(xiàn)場的有關(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)編碼的符號序列熵自動判別室速室顫的體外除顫器。本發(fā)明通過計算信號的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號序列熵，自動判別可電擊復(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)處理對采集到的心電信號進行濾波；識別心電信號是否為可電擊復(fù)律心律；計算可電擊復(fù)律心律的二階導(dǎo)數(shù)編碼的符號序列熵；根據(jù)符號序列熵判別室速/室顫；根據(jù)室速/室顫決策除顫方案。本發(fā)明可降低對患者的身心損傷，提高除顫的針對性和成功率。
文檔編號A61N1/39GK102284138SQ20111022094
公開日2011年12月21日 申請日期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 申請人:復(fù)旦大學(xué)