專利名稱：基于二階導數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
技術領域：
本發明屬于醫用設備技術領域，具體涉及一種自動體外除顫器。
背景技術：
心臟性猝死(S⑶)是指由于心臟原因引起的突然發生的自然死亡。造成心臟性猝死的原因大部分是在各類心血管病變基礎上發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)是實現早期除顫的主要工具。由于惡性室性心律失常的突發性，醫院外的患者存活率很可能依賴于對公眾培訓的肺復蘇搶救(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年美國心臟病協會(AHA)推出了公眾場所用AED (AED for Public Access Defibrillation)指南。根據除顫的風險和可能的收益，該指南將心律分為以下三大類可電擊復律心律(shockable rhythms, ShR)，不可電擊復律心律 (nonshockable rhythms, NShR)禾口中間心律(Intermediate rhythms)。為協、助非專業人士正確使用AED，快速準確地自動檢測出可電擊復律心律(SiR)是AED實現其功能的關鍵環節。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律，對復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，植入式自動復律除顫器(ICD)在臨床上已取得廣泛應用。已有研究表明80%的除顫電擊實際上是由室速誤觸發，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致除顫失??；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。本發明即是在根據二階導數編碼的符號序列熵判別出室速/室顫的基礎上，決策合適的除顫方案，并由經胸阻抗調整合適的除顫電壓。本發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。

發明內容
本發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。
本發明提供的自動體外除顫器，是基于一種本發明提出的自動判別可電擊復律心律為室速和室顫的方法的。本發明提出的自動判別可電擊復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的高頻成分；
2.識別預處理后的心電信號是否為可電擊復律心律，根據可電擊復律心律識別方法， 判別心電信號是否為可電擊復律心律。(此步可根據專利《一種改進的可電擊復律識別儀器》(專利號 ZL 2009 1 0045152. 2,ZL 2009 1 0045153. 7,ZL 2009 1 0045151. 8)進行)。3.對可電擊復律心律，計算可電擊復律心律的二階導數編碼的符號序列熵；具體步驟包括
(0對可電擊復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(即可電擊復律心律信號)二階導
數絕對值和均值；這里N —般取600-1000為宜，具體可根據實際情況確定。在一個實施例中，取N=800 ；
(3)構建m維二階導數絕對值矢量X(i)= [s⑴，s (i+1), -",S (i+m-1) ]，i=l，2，… ，Ν-m+l，數值m由實驗驗證確定。一般m為15 — 30，在一個實施例中，m=20 ；
(4)將二階導數絕對值矢量^TU轉化為符號序列SX(i)
權利要求
1.一種自動判別可電擊復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處理；二、識別預處理后的心電信號是否為可電擊復律心律，根據可電擊復律心律識別方法， 判別心電信號是否為可電擊復律心律；三、對可電擊復律心律，計算可電擊復律心律的二階導數編碼的符號序列熵；具體步驟 包括(O對可電擊復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}，求可電擊復律心律信號二階導數絕對 值s O和均值；⑶構建m維二階導數絕對值矢量X(i) = [s⑴，s (i+1), -",S (i+m-1) ]，i=l，2，… ，N-m+1，數值m由實驗驗證確定；⑷將二階導數絕對值矢量KU轉化為符號序列SX(i)
2.一種基于權利要求1所述方法的用于自動體外除顫器的自動判別可電擊復律心律 是室速還是室顫的系統，其特征在于，包括Sl預處理模塊，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律心律；S3熵計算模塊，用于計算可電擊復律心律的二階導數編碼的符號序列熵；S4判別模塊，通過符號序列熵5 與閾值進行比較，判別可電擊復律心律是室速還是室顫；上述4個模塊分別對應于權利要求1中步驟一 步驟四；其中，所述的二階導數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數絕對值和均值；S33子模塊，用于構建二階導數絕對值矢量；S34子模塊，用于將絕對值矢量轉化為符號序列；S36子模塊，用于計算符號序列熵；這里的6個子模塊對應于權利要求1中可電擊復律心律的二階導數編碼的符號序列熵計算的6個步驟。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于所述的預處理模塊，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)和經胸阻抗測量單元(30)分別將采集到的心電信號和經胸阻抗值發送給總控單元(60);總控單元(60)主要用于自動判別可電擊復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發送給總控單元(60)；此外，還設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進行設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) 用于存儲和打印現場的有關數據；所述總控單元(60)包括權利要求2所述的系統。
全文摘要
本發明屬于醫用設備技術領域，具體為基于二階導數編碼的符號序列熵自動判別室速室顫的體外除顫器。本發明通過計算信號的二階導數編碼的符號序列熵，自動判別可電擊復律心律是室速或室顫，在此基礎上決策合適的除顫方案，具體包括預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律心律；計算可電擊復律心律的二階導數編碼的符號序列熵；根據符號序列熵判別室速/室顫；根據室速/室顫決策除顫方案。本發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 優先權日2011年8月3日
發明者劉聰, 方祖祥, 楊圣均, 鄔小玫 申請人:復旦大學