一种智能左心室辅助系统的制作方法

1.本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种智能左心室辅助系统。


背景技术：

2.心室辅助系统是一种新型产品，它有区别于传统心室辅助装置或者心脏血泵，主要是用于手术过程中对于患者的心脏进行支持的，它的主要优势在于不需要做开胸手术，通常是通过穿刺或切开股动脉等微创的方式伸入到心脏内，很大程度降低了手术风险。它可以维持严重心衰患者的生命体征，或是在高风险手术中辅助心脏功能，降低手术风险。
3.现有的对于手术期间患者心脏的支持，手术期间术者需要根据实时监测患者的各项数据然后让设备操作者手动调节泵血量，这样会使得术者观察到信息后传输给设备操作者有延迟和错误的风险，同时现有的监测都是基于血压、血氧含量和其对应的标准值的差值调整泵血量的，仅利用差值作为标准对泵血量调节不够精确，且未关注泵血量的调节幅度对于患者的影响。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种智能左心室辅助系统，所采用的技术方案具体如下：
5.本发明一个实施例提供了一种智能左心室辅助系统：该系统包括数据检测模块、监控模块和泵血调节模块；
6.数据检测模块，用于采集患者的手术时的血压监测数据和血氧监测数据；将所述血压监测数据和血氧监测数据反馈到监控模块；
7.监控模块，用于分别对血压监测数据和血氧监测数据进行分析获得每种监测数据对应的趋势对比指标和稳定性指标；
8.泵血调节模块，用于根据所述血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标和稳定性指标获取两种监测数据分别对应的调节指标；利用血压监测数据和血氧监测数据分别对应的调节指标对泵血量进行调节。
9.优选地，用于采集患者的手术时的血压监测数据和血氧监测数据，包括：
10.设定预设时长，按照时序采集血压监测数据和血氧监测数据，其采样频率为预设频率；且每种监测数据的采集结束时间为当前时刻，采集时长为预设时长。
11.优选地，在所述获得每种监测数据对应的趋势对比指标和稳定性指标之前，还包括：
12.按照预设时长获得血压监测数据和血氧监测数据分别对应的血压历史监测数据和血氧历史监测数据；其血压历史监测数据和血氧历史监测数据为患者术前所采集数据。
13.优选地，获取获得每种监测数据对应的趋势对比指标，包括：
14.计算任意一种监测数据和其对应的历史监测数据的皮尔逊相关性系数，并归一化，得到血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标。
15.优选地，稳定性指标，包括：
16.计算任意一种监测数据的极差和方差，求取极差和方差的和，并归一化，得到血压监测数据和血氧监测数据分别对应的稳定性指标。
17.优选地，调节指标的计算公式为：
[0018][0019]
其中，tji表示第i种监测数据对应的调节指标；qi表示第i种监测数据对应的趋势对比指标；wi表示第i种监测数据对应的稳定性指标；α和β分别为权重系数，且α小于β；exp[]表示以自然常数e为底的指数函数。
[0020]
优选地，利用血压监测数据和血氧监测数据分别对应的调节指标对泵血量进行调节，包括：
[0021]
将血压监测数据和血氧监测数据对应的调节指标求平均，得到当前时刻的平均调节指标；
[0022]
若当前时刻的血压监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行升高调节，直至泵血量超出最大流量；
[0023]
若当前时刻的血压监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则按照第二调节幅度对泵血量进行升高调节，直至泵血量超出最大流量；
[0024]
若当前时刻的血压监测数据高于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行降低调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量低于最小流量；
[0025]
若当前时刻的血压监测数据高于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则按照第二调节幅度对泵血量进行降低调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量低于最小流量；
[0026]
若当前时刻的血氧监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行升高调节，直至血压监测数据超出对应的标准范围或泵血量高于最大流量；
[0027]
若当前时刻的血氧监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则按照第二调节幅度对泵血量进行升高调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量高于最大流量。
[0028]
优选地，智能左心室辅助系统还包括流量处理模块，用于监测患者的实时血液流量，若实时血液流量与人体标准血液流量的差值大于流量阈值，发出警报。
[0029]
本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明通过检测患者在术中的血压监测数据和血氧监测数据，来了解患者在手术过程中的心脏状况，能够实时监测患者的心脏功能，为左心室辅助系统调节泵血量提供依据；同时将采集到的血压监测数据和血氧监测数据反馈到监控模块进行分析，获得每种监测数据对应的趋势对比指标和稳定性指标，其中趋势对比指标能够反映一段时间内血压监测数据和血氧监测数据与术前患者的历史数据相比，变化趋势的相似性，通过趋势对比指标能够将术前患者血压和血氧信息带入，更加准确的调节泵血量；稳定性指标能够反映术中患者的血压检测数据和血氧监测数据变化的稳定性，根据稳定性指标和趋势对比指标获取调节指标，分析了一段时间内的血压和血氧的稳
定性和趋势，能够更加准确稳定的对泵血量进行调节，同时本技术实现了泵血量的自动调节，可以减少利用人工调节泵血量时的误差和时延。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0031]
图1为本发明实施例提供的一种智能左心室辅助系统的系统框图；
[0032]
图2为本发明实施例提供的导管示意图；
[0033]
图3为本发明实施例提供的导管位置示意图。
具体实施方式
[0034]
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种智能左心室辅助系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0035]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0036]
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种智能左心室辅助系统的具体方案。
[0037]
实施例：
[0038]
本发明的主要应用场景为：在患者手术中，需要监测患者的各项数据，以保证患者的手术正常进行，同时需要对患者的心脏进行支持，以保证患者的血压和血氧量保证在正常范围内，因此需要根据患者在术中的血压和血氧的含量对泵血量进行调节，使得患者在术中时血压和血氧始终保持在正常范围内。
[0039]
请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种智能左心室辅助系统的系统框图，该系统包括数据检测模块、监控模块、泵血调节模块和流量处理模块，具体为：
[0040]
数据检测模块，用于采集患者的手术时的血压监测数据和血氧监测数据；将所述血压监测数据和血氧监测数据反馈到监控模块。
[0041]
在手术室，有些病人的心脏需要利用维持设备进行维持，以保证患者在手术中的健康状态，而血压和血氧又是较为重要的指标，因此需要实时监测血压和血氧的变化，然后根据血压和血氧的变化来进行后续的分析得到对于泵血量的调节。
[0042]
具体的，在获取血压监测数据和血氧监测数据时，若只获取当前时刻的数据，不足以分析其血压和血氧的变化趋势，因此需要在时序上获取一段时间内的血氧和血压的监测数据，优选地，本发明设置预设时长，其中预设时长为t，需要说明的是，预设时长可以由实施者根据实际情况进行调整，选取合适的时长，不易过长，也不易过短，过长容易造成系统的时延，过短会造成数据量过少，导致分析不够准确；进一步的，按照时序采集血压监测数据和血氧监测数据，采集数据时，其采样频率为预设采样频率f，每种监测数据都是按照预
设时长进行采集的，例如采集了第一个预设时长的血压监测数据和血氧监测数据后，接着采集第二个预设时长的血压监测数据和血氧监测数据，每个预设时长的监测数据采集完成的结束时刻为当前时刻。
[0043]
采集每个预设时长的血压监测数据和血氧监测数据时，将心室辅助系统中安装有血压、血氧传感器的连接器连接于病人手指或耳垂等部位，然后通过血压传感器和血氧传感器采集数据。
[0044]
至此，可以获得预设时长内的血压监测数据和血氧监测数据，其中每个预设时长内的血压监测数据为一个数据集合，每个预设时长内的血氧监测数据为一个数据集合。
[0045]
监控模块，用于分别对血压监测数据和血氧监测数据进行分析获得每种监测数据对应的趋势对比指标和稳定性指标。
[0046]
在数据检测模块采集了血压监测数据和血氧监测数据后，需要将血压监测数据和血氧监测数据反馈到监控模块，进行后续的分析；在对病人的血压监测数据和血氧监测数据进行分析时不能仅仅与两种数据的标准范围作对比，这样会造成调节的误差，因此需要对这两种监测数据进行进一步的分析。
[0047]
进一步的，采集患者术前的历史数据，其采集方式与获取患者术中的血压监测数据和血氧监测数据相同，按照预设时长获得血压监测数据和血氧监测数据分别对应的血压历史监测数据和血氧历史监测数据；其血压历史监测数据和血氧历史监测数据为患者术前所采集数据。
[0048]
然后，获取每种监测数据的趋势对比指标，具体的，计算任意一种监测数据和其对应的历史监测数据的皮尔逊相关性系数，并归一化，使其值在0到1之间，得到血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标。皮尔逊相关系数广泛用于度量两个变量之间的相关程度，其值介于-1与1之间，其值越大说明两个变量之间的变化趋势越相关，其值越小，说明两个变量之间的变化趋势越不相关。
[0049]
获得血压监测数据对应的对比趋势指标和血氧监测数据的对比趋势指标能够将患者术前和术中血压和血氧的变化情况作对比，并将将患者术前的信息带入进行分析，获得更多信息，准确的对泵血量进行调节。
[0050]
同时还需要分析预设时长内血压监测数据和血氧监测数据的稳定性，也即是波动性，当患者的情况较为健康时，其数据的稳定性肯定是较高的，具体的，计算任意一种监测数据的极差和方差，求取极差和方差的和并归一化，得到血压监测数据和血氧监测数据分别对应的稳定性指标。
[0051]
至此，可以获得血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标，血压监测数据和血氧监测数据分别对应的稳定性指标。
[0052]
泵血调节模块，用于根据所述血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标和稳定性指标获取两种监测数据分别对应的调节指标；利用血压监测数据和血氧监测数据分别对应的调节指标对泵血量进行调节。
[0053]
在对心脏进行泵血时，需要将泵通过导管伸入左心室，其中导管如图2所示，流量传感器、泵位于导管头端的位置，导管中还有显影环。导管处于心室的位置如图3所示，导管通过主动脉进入左心室后，最远端流量传感器置于左心室中，近端流量传感器和泵置于主动脉中。
[0054]
用来泵血的泵的控制是控制模块中电机的转动速度，通过导管内部传动装置带动导管头端泵处的叶轮转动，计算出理论泵血量，同时结合导管头端的流量传感器实时检测值，达到快速准确的控制泵血量。
[0055]
在获取了血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标，血压监测数据和血氧监测数据分别对应的稳定性指标后，需要将每种监测数据的趋势对比指标和稳定性指标进行综合分析获得血压监测数据的调节指标、血氧监测数据的调节指标。调节指标的计算公式具体为：
[0056][0057]
其中，tji表示第i种监测数据对应的调节指标；qi表示第i种监测数据对应的趋势对比指标；wi表示第i种监测数据对应的稳定性指标；α和β分别为权重系数，其中α小于β，优选地，本发明中α的取值为0.1，β的指标为0.9；exp[]表示以自然常数e为底的指数函数。
[0058]
需要说明的是，由于患者的术前的血压和血氧数据不一定是健康的，但是需要以患者术前的血压和血氧数据做一定量的参考，所以给予趋势对比指标较小的权重，给予稳定性指标较高的权重；另外，tji的值越大，说明此时监测数据的变化越靠近患者健康时指标的变化情况，在进行泵血量调节时，调节幅度需要较小，以充分保证患者术中的健康状态。
[0059]
其中每种监测数据的调节指标计算方式相同，由此可以获得血压监测数据的调节指标、血氧监测数据的调节指标，进一步的将血压监测数据对应的调节指标和血氧监测数据对应的调节指标求平均，得到当前时刻的平均调节指标。
[0060]
具体的调节步骤为，若当前时刻的血压监测数据和血氧监测数据都在对应的标准范围内，则不对泵血量进行调节；
[0061]
若当前时刻的血压监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行升高调节，直至泵血量超出最大流量，停止调节；
[0062]
若当前时刻的血压监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则按照第二调节幅度对泵血量进行升高调节，直至泵血量超出最大流量，停止调节；
[0063]
若当前时刻的血压监测数据高于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行降低调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量低于最小流量，停止调节；
[0064]
若当前时刻的血压监测数据高于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则按照第二调节幅度对泵血量进行降低调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量低于最小流量，停止调节；
[0065]
若当前时刻的血氧监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行升高调节，直至血压监测数据超出对应的标准范围或泵血量高于最大流量，停止调节；
[0066]
若当前时刻的血氧监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则按照第二调节幅度对泵血量进行升高调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量高于最大流量，停止调节；
[0067]
需要说明的是，血氧量对于患者来说，一般不会出现过饱和的情况。在对泵血量调节停止后，如果血压监测数据和血氧监测数据仍然达不到其对应的标准范围，此时会发出警报，提醒医生介入，如血压还是过高，需要给予相应的药物，待血压正常后，继续手术，若血氧仍过低，则可能会给患者，进行临时吸氧提高血氧量。
[0068]
其中预设阈值的取值在本发明实施例中取值为0.75，当前时刻的平均调节指标小于或等于预设阈值时，说明患者的各项数据不够稳定，此时调节泵血量时可以适当的增大调节的幅度，若当前时刻的平均调节指标大于预设阈值时，说明患者的各项数据较为稳定，此时调节泵血量时可以适当的减小调节的幅度，平稳调节，实施者可以根据实际情况对其进行调整，第一调节幅度大于第二调节幅度，也即以第一调节幅度调节一次泵血量的变化量大于以第二调节幅度调节一次泵血量的变化量，具体调节的是泵血调节模块中的电机的转速，因此第一调节幅度和第二调节幅度可以为电机功率的变化量，在本发明实施例中分别为b1和b2，b1大于b2，电机通过导管内部传动装置带动导管头端泵处的叶轮转动，进行泵血。
[0069]
本技术中的智能左心室辅助系统还包括流量处理模块，通过导管中的两个传感器测量患者术中的实时血液流量，如当泵血量接近人体最大泵血量时，其血氧和血压依然无法达到标准范围时，此时系统有相应的提示，告知术者此时实际血液流量已近最大，但患者的血压、血压仍未达到预期值；需要医务人员人工介入。
[0070]
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0071]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0072]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智能左心室辅助系统，其特征在于，该系统包括数据检测模块、监控模块和泵血调节模块；数据检测模块，用于采集患者的手术时的血压监测数据和血氧监测数据；将所述血压监测数据和血氧监测数据反馈到监控模块；监控模块，用于分别对血压监测数据和血氧监测数据进行分析获得每种监测数据对应的趋势对比指标和稳定性指标；泵血调节模块，用于根据所述血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标和稳定性指标获取两种监测数据分别对应的调节指标；利用血压监测数据和血氧监测数据分别对应的调节指标对泵血量进行调节。2.根据权利要求1所述的一种智能左心室辅助系统，其特征在于，所述用于采集患者的手术时的血压监测数据和血氧监测数据，包括：设定预设时长，按照时序采集血压监测数据和血氧监测数据，其采样频率为预设频率；且每种监测数据的采集结束时间为当前时刻，采集时长为预设时长。3.根据权利要求1所述的一种智能左心室辅助系统，其特征在于，在所述获得每种监测数据对应的趋势对比指标和稳定性指标之前，还包括：按照预设时长获得血压监测数据和血氧监测数据分别对应的血压历史监测数据和血氧历史监测数据；其血压历史监测数据和血氧历史监测数据为患者术前所采集数据。4.根据权利要求1所述的一种智能左心室辅助系统，其特征在于，所述获取获得每种监测数据对应的趋势对比指标，包括：计算任意一种监测数据和其对应的历史监测数据的皮尔逊相关性系数，并归一化，得到血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标。5.根据权利要求1所述的一种智能左心室辅助系统，其特征在于，所述稳定性指标，包括：计算任意一种监测数据的极差和方差，求取极差和方差的和，并归一化，得到血压监测数据和血氧监测数据分别对应的稳定性指标。6.根据权利要求1所述的一种智能左心室辅助系统，其特征在于，所述调节指标的计算公式为：其中，tj
i
表示第i种监测数据对应的调节指标；q
i
表示第i种监测数据对应的趋势对比指标；w
i
表示第i种监测数据对应的稳定性指标；α和β分别为权重系数，且α小于β；exp[]表示以自然常数e为底的指数函数。7.根据权利要求1所述的一种智能左心室辅助系统，其特征在于，所述利用血压监测数据和血氧监测数据分别对应的调节指标对泵血量进行调节，包括：将血压监测数据和血氧监测数据对应的调节指标求平均，得到当前时刻的平均调节指标；若当前时刻的血压监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行升高调节，直至泵血量超出最大流量；若当前时刻的血压监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则
按照第二调节幅度对泵血量进行升高调节，直至泵血量超出最大流量；若当前时刻的血压监测数据高于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行降低调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量低于最小流量；若当前时刻的血压监测数据高于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则按照第二调节幅度对泵血量进行降低调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量低于最小流量；若当前时刻的血氧监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标小于或等于预设阈值，则按照第一调节幅度对泵血量进行升高调节，直至血压监测数据超出对应的标准范围或泵血量高于最大流量；若当前时刻的血氧监测数据低于对应的标准范围，且平均调节指标大于预设阈值，则按照第二调节幅度对泵血量进行升高调节，直至血氧监测数据超出对应的标准范围或泵血量高于最大流量。8.根据权利要求1所述的一种智能左心室辅助系统，其特征在于，所述智能左心室辅助系统还包括流量处理模块，用于监测患者的实时血液流量，若实时血液流量与人体标准血液流量的差值大于流量阈值，发出警报。

技术总结
本发明涉及医疗领域技术领域，具体涉及一种智能左心室辅助系统。该系统包括：数据检测模块，用于采集患者的手术时的血压监测数据和血氧监测数据；监控模块，用于将所述血压监测数据和血氧监测数据反馈到监控模块，并分别对血压监测数据和血氧监测数据进行分析获得每种监测数据对应的趋势对比指标和稳定性指标；泵血调节模块，用于根据所述血压监测数据和血氧监测数据分别对应的趋势对比指标和稳定性指标获取两种监测数据分别对应的调节指标；利用血压监测数据和血氧监测数据分别对应的调节指标对泵血量进行调节。本发明能够更加准确的对泵血量进行调节，实现了泵血量的自动调节，可以减少利用人工调节泵血量时的误差和时延。延。延。


技术研发人员：赵闯 孙辉 王贝贝 胡登脉 张坤
受保护的技术使用者：上海玮启医疗器械有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15