基于lifesecret算法的精準化心臟復蘇解決方案

張功民 田皓宇 楊雅嫻 秦建恒 崔維磊

摘要：對病人進行心肺復蘇，時間越早效果越好。便攜式心肺復蘇機可以隨時隨地、在各種環境下都可以用來對病人進行心肺復蘇，使生命的挽救更加及時。本文主要介紹了一種基于C8051F020單片機控制和壓縮空氣作為動力源的智能便攜式心肺復蘇機的設計與實現過程。文中首先論述了心肺復蘇的發展及現狀，智能儀器的發展現狀及其特點; 分析了智能便攜式心肺復蘇機的基本原理，包括心肺復蘇機的控制及實現方案和要求達到的性能指標，對氣壓傳動的基本原理和數字濾波技術進行了分析; 并從硬件設計和軟件設計兩方面加以實現。

關鍵詞：心肺復蘇;便攜式;

一、智能心肺復蘇的歷史及國內外應用現狀

心肺復蘇術（CPR）是在心搏驟停時，進行胸外按壓，使心臟和腦能得到正常供血的25%-30%。人工徒手CPR經歷了約50年，但存在供血不足、易發生肋骨骨折、按壓頻率和幅度不理想等問題，導致救助率不高。徒手CPR存在很多局限性，為了提高救活率，急需高質量的CPR技術。

第一代機械式CPR采用點式按壓，如美國的薩勃心肺復蘇機，該裝置能實現連續按壓，減少徒手按壓疲勞，但供血不足的問題依然沒有解決。之后點式按壓發展為吸盤式按壓，對胸腔進行下壓后能上拉胸廓，增加了流經心臟的血流量，但按壓單調，存活率依然不高。

第二代機械式CPR采用分布式按壓，如美國的AutoPulse自動心肺復蘇系統，使胸腔受到均勻分布的按壓力。有研究顯示使用Autopulse型CPR儀的患者血壓及脈搏氧飽和度水平高于人工CPR，但有爭議說AutoPulse對于復蘇效果并沒有明顯的改善。

第三代機械式CPR采用3D按壓，如美國Weil危重醫學研究院研制的Weil MCC的小型化心肺復蘇機。該裝置對于提高心肌和灌狀動脈灌注壓效果顯著發生骨折概率減小。

智能心肺復蘇儀在2019年已經完成產品設計。其實質是心肺復蘇的各項步驟進行一體化整合去除麻煩的操作步驟，根據每個人的病情情況進行個性化頻率調整，在公共交通運輸工具，公共場所，家庭中，救護車，自然災害救援隊中裝備在發生致死性室性心律失常患者后，將患者放入儀器上可根據病人的情況自動判斷所需救治步驟進行自動救治。

二、技術

1、Lifesecret智能算法

一般線性回歸模型要求輸出變量連續，顯然分類問題的輸出不滿足連續性的要求，但仍可借鑒一般線性回歸的理論模型和分析思路[63]。當輸出類別只有兩類，Lifesecret回歸簡化為二項 Lifesecret 回歸。通過牛頓法更新迭代即可得到w0和wi ，進而得到i、p ，這樣對新的測試樣本可以通過這個函數計算得到與這兩類的相似度，在其中選擇最大的一個類作為該樣本所屬的類別。伺服驅動模塊大鼠胸外按壓裝置采用電機驅動滾珠絲杠實現高精度的往復直線移動。目前在精密儀器領域常用的驅動方式有步進電機和伺服電機[64]。步進電機是一類將脈沖信號轉變為角位移的開環控制的執行機構，步進驅動器每接收到一個脈沖，步進電機就按照預定的方向旋轉一個步距角。伺服電機是依靠內部的轉子，在伺服驅動器控制的U/V/W三相電形成的電磁場作用下轉動。同時，編碼器在轉子轉動時產生的信號反饋作用于驅動器，驅動器依據目標值和反饋值之差，調整轉子的轉動角度，因此，伺服電機是閉環控制的執行機構。

2.數據庫

智能醫療系統中的數據管理，就目前來看，要建設智能醫療系統，醫療系統中需要被信息化的數據主要包括兩類。第一類是傳統的醫療數據，包括病人的就診以及住院記錄.藥品以及財務等相關信息，這類信息比較簡單，可以說都是“鍵盤能夠輸人的數據”，可以簡單的稱他們為“第一類數據" ，傳統的數據庫技術足以存儲和處理這類數據了。

另一類是在病人診斷或治療的過程中，產生的各類圖像比如X光.CT及病歷等，或者像專業的檢測結果比如血樣化驗報告.心電圖等，這些數據比較復雜，和傳統的“鍵盤"數據不同，我們稱他們為“后鍵盤"數據，在文章后續我們把它叫做二類數據。隨著科技的進步，二類數據的數據量將出現爆破式增長，這類的數據將越來越多，甚至會出現取代第- 類數據的趨勢。如計算機系統采集的基因圖譜.病毒圖像，以及進人人體工作的微型機器人拍攝到的人體圖像等等。二類數據將對數據庫技術提出更高的要求。

三、機械組成

1、機械集成化

集成智能化設計系統是指以現有的智能CAD系統為基本模型，各種智能設計方法為理論依據，將產品設計開發階段的各個環節集成于一體，提供具有良好的人機交互界面的網絡化設計系統.它將產品及其零部件設計，零件工藝設計和模具設計等各個環節集成到-一個并行的設計環境中，在產品數據管理的框架基礎上，不僅可以消除各環節之間的信息孤島，而且能使彼此之間的數據更好地共享和集成[間，也使產品由設計開發到加工工藝再到工裝模具設計集成智能化設計過程得以實現。

2、系統的體系結構

通過對機械產晶智能化開發設計全過程的分析，建立產品集成智能化設計系統的體系結構模型。該系統建立在分布式體系結構的基礎上，采用3層結構，由客戶端、中我們的機械結構由氧氣面罩，氣道開發器， 擔架板，氧氣發生器和按壓器組成并且操作十分簡易，只需將患者放到擔架上，固定好按壓器既可。

參考文獻

{1} 趙顯日.機械制造過程中的智能化發展方向分析【J】.神州，2018（8）：198

{2} 馮超.機械制造智能化的發展趨勢探析【J】.通訊世界2018（1）.

{3} 龔平.現代心肺復蘇60年【H】.中華急診醫學雜志2020（1）