高精度心肺復(fù)蘇儀的設(shè)計(jì)

田皓宇 張連壯 顏安 劉美強(qiáng)

摘要：猝死是21世紀(jì)人類(lèi)與醫(yī)學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)之一，指平素身體健康或貌似健康的病人，在出乎意料的短時(shí)間內(nèi)，因自然疾病而突然死亡。目前多數(shù)人接受的有關(guān)心臟性猝死的概念是：“由于心臟原因所致的非預(yù)見(jiàn)性的自然死亡，患者即往可以患有心臟病或無(wú)心臟病史，從發(fā)病到死亡的時(shí)間一般在瞬間至一小時(shí)之內(nèi)?！扁婪譃樾脑葱遭篮头切脑葱遭溃脑葱遭酪卜Q(chēng)心臟性猝死，占全部猝死病人的75%，心臟性猝死的年發(fā)生率為41.84/10萬(wàn)，心臟性猝死人數(shù)占總死亡人數(shù)的9.5%。器質(zhì)性心臟病，尤其是冠心病是心臟性猝死最常見(jiàn)的病因，有數(shù)據(jù)調(diào)查表明，我國(guó)每年猝死的國(guó)人約為60萬(wàn)，美國(guó)心臟協(xié)會(huì)研究指出：“25%左右的冠心病患者以心臟性猝死為首發(fā)臨床表現(xiàn)?！毙呐K性猝死是指由心臟原因引起的急性發(fā)作后1小時(shí)內(nèi)非創(chuàng)傷性自然死亡，是心源性疾病發(fā)作引起的，患者在未能預(yù)見(jiàn)的情況下突然死亡。

關(guān)鍵字：心肺復(fù)蘇;便攜式;

一、智能心肺復(fù)蘇的歷史及國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

心肺復(fù)蘇術(shù)（CPR）是在心搏驟停時(shí)，進(jìn)行胸外按壓，使心臟和腦能得到正常供血的25%-30%。人工徒手CPR經(jīng)歷了約50年，但存在供血不足、易發(fā)生肋骨骨折、按壓頻率和幅度不理想等問(wèn)題，導(dǎo)致救助率不高。徒手CPR存在很多局限性，為了提高救活率，急需高質(zhì)量的CPR技術(shù)。

第一代機(jī)械式CPR采用點(diǎn)式按壓，如美國(guó)的薩勃心肺復(fù)蘇機(jī)，該裝置能實(shí)現(xiàn)連續(xù)按壓，減少徒手按壓疲勞，但供血不足的問(wèn)題依然沒(méi)有解決。之后點(diǎn)式按壓發(fā)展為吸盤(pán)式按壓，對(duì)胸腔進(jìn)行下壓后能上拉胸廓，增加了流經(jīng)心臟的血流量，但按壓?jiǎn)握{(diào)，存活率依然不高。

第二代機(jī)械式CPR采用分布式按壓，如美國(guó)的AutoPulse自動(dòng)心肺復(fù)蘇系統(tǒng)，使胸腔受到均勻分布的按壓力。有研究顯示使用Autopulse型CPR儀的患者血壓及脈搏氧飽和度水平高于人工CPR，但有爭(zhēng)議說(shuō)AutoPulse對(duì)于復(fù)蘇效果并沒(méi)有明顯的改善。

第三代機(jī)械式CPR采用3D按壓，如美國(guó)Weil危重醫(yī)學(xué)研究院研制的Weil MCC的小型化心肺復(fù)蘇機(jī)。該裝置對(duì)于提高心肌和灌狀動(dòng)脈灌注壓效果顯著發(fā)生骨折概率減小。

智能心肺復(fù)蘇儀在2019年已經(jīng)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。其實(shí)質(zhì)是心肺復(fù)蘇的各項(xiàng)步驟進(jìn)行一體化整合去除麻煩的操作步驟，根據(jù)每個(gè)人的病情情況進(jìn)行個(gè)性化頻率調(diào)整，在公共交通運(yùn)輸工具，公共場(chǎng)所，家庭中，救護(hù)車(chē)，自然災(zāi)害救援隊(duì)中裝備在發(fā)生致死性室性心律失?；颊吆?，將患者放入儀器上可根據(jù)病人的情況自動(dòng)判斷所需救治步驟進(jìn)行自動(dòng)救治。

二、技術(shù)

1、Lifesecret智能算法

一般線(xiàn)性回歸模型要求輸出變量連續(xù)，顯然分類(lèi)問(wèn)題的輸出不滿(mǎn)足連續(xù)性的要求，但仍可借鑒一般線(xiàn)性回歸的理論模型和分析思路[63]。當(dāng)輸出類(lèi)別只有兩類(lèi)。Lifesecret回歸簡(jiǎn)化為二項(xiàng) Lifesecret 回歸。通過(guò)牛頓法更新迭代即可得到w0和wi ，進(jìn)而得到i、p ，這樣對(duì)新的測(cè)試樣本可以通過(guò)這個(gè)函數(shù)計(jì)算得到與這兩類(lèi)的相似度，在其中選擇最大的一個(gè)類(lèi)作為該樣本所屬的類(lèi)別。伺服驅(qū)動(dòng)模塊大鼠胸外按壓裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)高精度的往復(fù)直線(xiàn)移動(dòng)。目前在精密儀器領(lǐng)域常用的驅(qū)動(dòng)方式有步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)[64]。步進(jìn)電機(jī)是一類(lèi)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频拈_(kāi)環(huán)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器每接收到一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就按照預(yù)定的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。伺服電機(jī)是依靠?jī)?nèi)部的轉(zhuǎn)子，在伺服驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成的電磁場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，編碼器在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)反饋?zhàn)饔糜隍?qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器依據(jù)目標(biāo)值和反饋值之差，調(diào)整轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，因此，伺服電機(jī)是閉環(huán)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2、數(shù)據(jù)庫(kù)

智能醫(yī)療系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理，就目前來(lái)看，要建設(shè)智能醫(yī)療系統(tǒng)，醫(yī)療系統(tǒng)中需要被信息化的數(shù)據(jù)主要包括兩類(lèi)。第一類(lèi)是傳統(tǒng)的醫(yī)療數(shù)據(jù)，包括病人的就診以及住院記錄.藥品以及財(cái)務(wù)等相關(guān)信息，這類(lèi)信息比較簡(jiǎn)單，可以說(shuō)都是“鍵盤(pán)能夠輸人的數(shù)據(jù)”，可以簡(jiǎn)單的稱(chēng)他們?yōu)椤暗谝活?lèi)數(shù)據(jù)" ，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)足以存儲(chǔ)和處理這類(lèi)數(shù)據(jù)了。

另一類(lèi)是在病人診斷或治療的過(guò)程中，產(chǎn)生的各類(lèi)圖像比如X光.CT及病歷等，或者像專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)結(jié)果比如血樣化驗(yàn)報(bào)告.心電圖等，這些數(shù)據(jù)比較復(fù)雜，和傳統(tǒng)的“鍵盤(pán)"數(shù)據(jù)不同，我們稱(chēng)他們?yōu)椤昂箧I盤(pán)"數(shù)據(jù)，在文章后續(xù)我們把它叫做二類(lèi)數(shù)據(jù)。隨著科技的進(jìn)步，二類(lèi)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量將出現(xiàn)爆破式增長(zhǎng)，這類(lèi)的數(shù)據(jù)將越來(lái)越多，甚至?xí)霈F(xiàn)取代第- 類(lèi)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)。如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集的基因圖譜.病毒圖像，以及進(jìn)人人體工作的微型機(jī)器人拍攝到的人體圖像等等。二類(lèi)數(shù)據(jù)將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)提出更高的要求。

三、機(jī)械組成

1、機(jī)械集成化

集成智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是指以現(xiàn)有的智能CAD系統(tǒng)為基本模型，各種智能設(shè)計(jì)方法為理論依據(jù)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段的各個(gè)環(huán)節(jié)集成于一體，提供具有良好的人機(jī)交互界面的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)系統(tǒng).它將產(chǎn)品及其零部件設(shè)計(jì)，零件工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)集成到-一個(gè)并行的設(shè)計(jì)環(huán)境中，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的框架基礎(chǔ)上，不僅可以消除各環(huán)節(jié)之間的信息孤島，而且能使彼此之間的數(shù)據(jù)更好地共享和集成[間，也使產(chǎn)品由設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)到加工工藝再到工裝模具設(shè)計(jì)集成智能化設(shè)計(jì)過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)。

2、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)機(jī)械產(chǎn)晶智能化開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)全過(guò)程的分析，建立產(chǎn)品集成智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模型。該系統(tǒng)建立在分布式體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用3層結(jié)構(gòu)，由客戶(hù)端、中我們的機(jī)械結(jié)構(gòu)由氧氣面罩，氣道開(kāi)發(fā)器， 擔(dān)架板，氧氣發(fā)生器和按壓器組成并且操作十分簡(jiǎn)易，只需將患者放到擔(dān)架上，固定好按壓器既可。

參考文獻(xiàn)

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