申请/专利权人：安徽通灵仿生科技有限公司

申请日：2021-04-01

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN113288103B

主分类号：A61B5/029

分类号：A61B5/029

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2021.09.10#实质审查的生效;2021.08.24#公开

摘要：本发明涉及生物医学工程技术和信息处理技术领域，具体涉及一种无创心排量监测系统与方法，监测系统包括上位工控机、下位嵌入式系统；下位嵌入式系统包括心电信号、胸阻抗和加速度检测模块；通过下位嵌入式系统将采集到的心电信号、胸阻抗信号和运动状态信号发送至上位工控机，上位工控机依次对心电信号和胸阻抗信号进行带通滤波、去趋势及标准化处理，再经过集合经验模态分解和典型相关分析处理后，结合算法得到信号波形的重要特征点，再结合建立的生物模型计算血流动力学参数；本发明在硬件上通过注入人体高频低振幅的电流，避免了测量信号受到来自其它电子或生理发射器的低频噪声干扰；克服了传统的ICG模型依赖于人体基阻抗Z0的弊端。

主权项：1.一种无创心排量监测系统，其特征在于：包括上位工控机及与其数据通信连接的下位嵌入式系统，所述的下位嵌入式系统包括心电信号采集模块、胸阻抗采集模块和三轴加速度检测模块；通过下位嵌入式系统将实时采集到的心电信号、胸阻抗信号和运动状态信号发送至所述的上位工控机，所述的上位工控机依次对心电信号和胸阻抗信号进行带通滤波、去趋势及标准化算法处理，再经过集合经验模态分解和典型相关分析处理后，提取信号波形的重要特征点，再结合电测速模型建立可靠的血流动力学模型计算相关生物参数；测量系统采用四电极测量胸阻抗，胸阻抗波形中B为主动脉瓣打开时刻、X为主动脉瓣关闭时刻、VET为射血时间、SV为每搏量，O波为房收缩波，ICG为心阻抗信号，可以实时反映心脏状态、且特征点明显；拟构建心排量模型原理基于红细胞的周期规律排列与心脏射血周期对应，在心脏舒张期红细胞排列杂乱，心脏射血期红细胞排列整齐；当主动脉瓣打开时，红细胞从随机方向向排列方向的变化会导致传导率的急剧上升；ΔZt信号的斜率越陡，ΔZt为胸阻抗波形，或dZtdt的峰值振幅越高，dZtdt为胸阻抗一阶微分，排列一致过程越快，因此心脏的收缩性越高；电测速模型以dZtdt的峰值振幅除以阻抗变化量△Z作为主动脉峰值速度的指标V＝dZtdtmax△Zmax-ΔZmin*1000，心排量SV与患者常数BSA与射血时间、心率和脉压相关，具体的心排量模型计算公式如下每搏量SV＝K1*BSA*V*FTC*K2*PP+K3*HR其中BSA与人体重量、身高有关，血流速度V主要与dZtdtmax阻抗信号微分最大值决定，对射血时间VET矫正：TRR为心电RR间期，HR为心率，PP是实测的脉压，K1，K2，K3分别是校正系数，取决于硬件与软件滤波后阻抗波形变化；血流动力学的射血分数、心收缩指数、左心做功指数、外周血管阻力指数参数都依赖于心排量计算的值，因此只要通过心排量模型计算出心排量值即可；根据心排量模型及关键参数计算公式来计算动态下心排量SVd，并利用静态SVcal进行校准；关键参数计算公式如下：心输出量CO＝HR*SV1000心功能指数CI＝COBSA心每搏指数SVI＝SVBSA外周血管阻力SVR＝80*MAP-CVPCO左心做功指数LCWi＝0.0144*CI*MAP，MAP为平均血压；射血分数EF＝84-64*PEPVET，其中PEP是射血前期时间，VET为心脏射血时间；动态下心排量SVd公式如下：SVd＝SVcal*dzdtmaxdzdtmaxcal*VETcalVET13*K7，K7为校正系数，dzdtcal和VETcal是校准值；该系统采用六导联电极测量方式，两电极ECG1和ECG2单导联方式用于监测人体心率与算法触发处理，而另外四电极包括Z1、Z2、Z3和Z4，Z1和Z2贴于颈动脉位置，而Z3与Z4贴于胸部剑突处右侧肋骨，用于测量胸阻抗信号，采集待监测对象某一时间点的心电信号、胸阻抗信号和运动状态信号。

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