心臟驟停已成為威脅人類生命健康的一大主要醫(yī)學問題,心肺復蘇是幫助心臟驟停病人恢復自主血液循環(huán),挽救其生命的唯一有效措施,目前廣泛利用心肺復蘇訓練模型對學員進行心肺復蘇培訓。然而現(xiàn)有的訓練模型在人體胸廓的模擬效果以及操作結束后的質量評價方法上尚存在不足之處,這些問題制約著心肺復蘇訓練者操作的改進和技能的提高。針對上述問題,本文在現(xiàn)有心肺復蘇訓練模型的基礎上,設計一種基于真實人體胸廓的力學模擬結構,同時參考人工操作質量評價領域的常用方法,提出一種基于信號相似性度量的胸外按壓操作質量評價方法,對于完善現(xiàn)有的心肺復蘇教學設備,更好地指導醫(yī)護人員進行心肺復蘇訓練具有重要意義。本文的主要內容如下:1、基于真實人體胸廓的幾何特征,利用CAD軟件SolidWorks初步完成模型的三維設計,采用CAE軟件ANSYS對模型進行力學性能分析,利用ANSYS Fatigue Tool工具對模型進行疲勞壽命預測。在確保模型的力學特性與真實的人體胸廓等效以及疲勞壽命滿足實際臨床教學需求的情況下,最終確定薄肋板-彈簧組合的方案,選用“肋骨”厚度為0.5mm的人體胸廓模擬結構,加上3根壓縮彈簧,完成心肺復蘇訓練模型的優(yōu)化設計。2、采集胸外按壓過程中的按壓力信號和按壓深度信號,采用FIR數(shù)字低通濾波器對信號進行預處理,提高信噪比;確定按壓最大深度、按壓頻率、按壓位置偏離度、胸廓回彈率、按壓與放松時間比這五個常規(guī)特征以及按壓過程中的最大加速度、平均加速度、按壓過程中的最大按壓力、平均按壓力這四個力學特征為胸外按壓操作質量的影響因素;利用基于小波變換的極值搜索算法對按壓深度信號和力信號進行峰值檢測,進而順利計算出胸外按壓常規(guī)特征和力學特征。3、通過特征提取,一個完整的胸外按壓操作過程將轉換為一組由特征構成的多元時間序列,結合夾角余弦和主成分分析方法,設計相似性度量算法,將學員胸外按壓全過程的操作信號和高質量的胸外按壓操作信號作相似度計算,以此來評價學員該次操作的質量。最后設計實驗利用該方法對不同群體的胸外按壓操作進行了相似性度量,實驗結果驗證了該方法的可行性。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：R459.7;TN911.7
【部分圖文】：

(a) (b) (c)圖 1-2 心肺復蘇訓練模型與人體胸廓結構。(a)模型整體；(b)模型內部結構；(c)人體胸廓結構1.1.3 心肺復蘇操作質量評價方法存在的問題

的日益進步，包括計算機技術、生物醫(yī)學工程在內的多學科的發(fā)展，心肺復蘇訓練模型的功能越來越多樣化。眾多知名的醫(yī)療器械研發(fā)生產(chǎn)單位紛紛推出了各具特色的心肺復蘇訓練產(chǎn)品，其中典型的有挪威挪度公司的QCPR，如圖1-3(a)所示，該心肺復蘇訓練模型基于歐美人種的解剖結構，是一款全身型的模擬人，模型內部放置多種傳感器實時監(jiān)測心肺復蘇過程中的各項數(shù)據(jù)并通過人性化界面供用戶查看，操作結束后 QCPR 還能提供當前的訓練報告方便練習者對操作過程進行回顧、整改和提高[28]。日本 YAGAMI 是另一家專注于心肺復蘇相關產(chǎn)品研發(fā)的公司，該公司應用于心肺復蘇訓練的模擬人如圖 1-3(b)所示。該款產(chǎn)品的頭頸部具有仿生結構，其體內同樣布置有各類傳感器，可采集學員在心肺復蘇過程中的按壓時間、按壓位置、按壓深度、人工呼吸速度、潮氣量等生理參數(shù)，同時結合人機界面進行實時顯示[29]。德國 3B Scientific 公司研發(fā)的 CPR Lilly AIR 是另一款比較具有代表性的心肺復蘇訓練模型

6(c) (d)圖 1-4 胸外按壓評價曲線。(a)按壓頻率的評價曲線；(b)按壓深度的評價曲線；(c)按壓時間占空比的評價曲線；(d)按壓位置的評價曲線[28]
【參考文獻】

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本文編號：2875561