心臟驟停已成為威脅人類生命健康的一大主要醫(yī)學(xué)問題,心肺復(fù)蘇是幫助心臟驟停病人恢復(fù)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(fù)蘇訓(xùn)練模型對(duì)學(xué)員進(jìn)行心肺復(fù)蘇培訓(xùn)。然而現(xiàn)有的訓(xùn)練模型在人體胸廓的模擬效果以及操作結(jié)束后的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法上尚存在不足之處,這些問題制約著心肺復(fù)蘇訓(xùn)練者操作的改進(jìn)和技能的提高。針對(duì)上述問題,本文在現(xiàn)有心肺復(fù)蘇訓(xùn)練模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一種基于真實(shí)人體胸廓的力學(xué)模擬結(jié)構(gòu),同時(shí)參考人工操作質(zhì)量評(píng)價(jià)領(lǐng)域的常用方法,提出一種基于信號(hào)相似性度量的胸外按壓操作質(zhì)量評(píng)價(jià)方法,對(duì)于完善現(xiàn)有的心肺復(fù)蘇教學(xué)設(shè)備,更好地指導(dǎo)醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行心肺復(fù)蘇訓(xùn)練具有重要意義。本文的主要內(nèi)容如下:1、基于真實(shí)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(shè)計(jì),采用CAE軟件ANSYS對(duì)模型進(jìn)行力學(xué)性能分析,利用ANSYS Fatigue Tool工具對(duì)模型進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測。在確保模型的力學(xué)特性與真實(shí)的人體胸廓等效以及疲勞壽命滿足實(shí)際臨床教學(xué)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(jié)構(gòu),加上3根壓縮彈簧,完成心肺復(fù)蘇訓(xùn)練模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。2、采集胸外按壓過程中的按壓力信號(hào)和按壓深度信號(hào),采用FIR數(shù)字低通濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)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(shí)間比這五個(gè)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(gè)力學(xué)特征為胸外按壓操作質(zhì)量的影響因素;利用基于小波變換的極值搜索算法對(duì)按壓深度信號(hào)和力信號(hào)進(jìn)行峰值檢測,進(jìn)而順利計(jì)算出胸外按壓常規(guī)特征和力學(xué)特征。3、通過特征提取,一個(gè)完整的胸外按壓操作過程將轉(zhuǎn)換為一組由特征構(gòu)成的多元時(shí)間序列,結(jié)合夾角余弦和主成分分析方法,設(shè)計(jì)相似性度量算法,將學(xué)員胸外按壓全過程的操作信號(hào)和高質(zhì)量的胸外按壓操作信號(hào)作相似度計(jì)算,以此來評(píng)價(jià)學(xué)員該次操作的質(zhì)量。最后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)利用該方法對(duì)不同群體的胸外按壓操作進(jìn)行了相似性度量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(fù)蘇訓(xùn)練模型與人體胸廓結(jié)構(gòu)。(a)模型整體；(b)模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)；(c)人體胸廓結(jié)構(gòu)1.1.3 心肺復(fù)蘇操作質(zhì)量評(píng)價(jià)方法存在的問題

的日益進(jìn)步，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程在內(nèi)的多學(xué)科的發(fā)展，心肺復(fù)蘇訓(xùn)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(fù)蘇訓(xùn)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(fù)蘇訓(xùn)練模型基于歐美人種的解剖結(jié)構(gòu)，是一款全身型的模擬人，模型內(nèi)部放置多種傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測心肺復(fù)蘇過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并通過人性化界面供用戶查看，操作結(jié)束后 QCPR 還能提供當(dāng)前的訓(xùn)練報(bào)告方便練習(xí)者對(duì)操作過程進(jìn)行回顧、整改和提高[28]。日本 YAGAMI 是另一家專注于心肺復(fù)蘇相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)的公司，該公司應(yīng)用于心肺復(fù)蘇訓(xùn)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(jié)構(gòu)，其體內(nèi)同樣布置有各類傳感器，可采集學(xué)員在心肺復(fù)蘇過程中的按壓時(shí)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(shí)結(jié)合人機(jī)界面進(jìn)行實(shí)時(shí)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(fù)蘇訓(xùn)練模型

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

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本文編號(hào)：2875561