體外反搏的雙閉環控制方法、系統及存儲介質與流程
1.本發明涉及體外反搏技術領域，特別涉及一種體外反搏的雙閉環控制方法、系統及存儲介質。
背景技術：
2.傳統的體外反搏觸發時刻點的計算主要依賴于心電信號，臨床經驗一般在心電r波出現280ms后觸發充氣，下一個心電r波出現前放氣(可調)。因此，目前體外反搏的觸發時刻點屬于手動調節模式，計算機計算了大致的觸發時刻點，操作者可以根據實際反搏情況手動來調節充放氣時刻點。在實際的臨床中，由于氣囊袖帶充氣需要一定時間，同時執行的機械結構也存在一定的延時，這使得觸發充放氣命令發生到實際壓力達到指定要求有著較大的時間差，這樣往往使得觸發時刻點的準確性大幅度降低，反搏的效果大打折扣。
3.相比于雙閉環反饋控制，單閉環控制反饋算法從每次搏動的角度去反饋觸發時刻的精準性，在很大程度上提高反搏的精準性和有效性，但局限于關注每個心動周期的血流動力學參數，對宏觀以及遠期的血流動力學參數不敏感。
技術實現要素：
4.本發明實施例的目的在于提供一種體外反搏的雙閉環控制方法、系統及存儲介質，使得體外反搏的控制更加科學。
5.為了實現上述目的，本發明一方面提供了一種體外反搏的雙閉環控制方法，所述的雙閉環控制方法由內環控制和外環控制組成；
6.所述內環控制是使用心電信號觸發、通過反搏后變化的icg信號、ppg信號動態調整觸發充放氣時刻點及充氣壓力；
7.所述外環控制是通過預期的遠期血流動力學參數與實際測量的血流動力學參數進行比較，動態調整外環參數。
8.可選地，在內環控制時，當心電特征識別后發送充放氣命令，算法計算由體外反搏產生的反搏壓信號，通過反搏壓位置判斷充放氣時刻點是否合適，通過d/s值判斷充氣壓力是否達到要求；
9.當充氣或放氣時刻不合適，則通過小步伐微調，直到充放氣時刻點達到要求的誤差范圍內；當d/s值不在預期范圍，適當調整充氣壓力。
10.可選地，在判斷充氣時機時，根據充氣后的反搏波與主動脈瓣關閉形成的重搏波之間的位置關系，如果前者減去后者大于40ms，則認為充氣過早；
11.對于反搏波與重搏波之間有明顯的距離，能夠檢測到完整的重搏波，則認為充氣過晚；
12.在判斷放氣時機時，若反搏放氣后的下一個心動周期的收縮壓沒有減小，則說明放氣過早；
13.若反搏放氣后的舒張壓大于正常無反搏時的舒張壓，則說明放氣過晚。
14.可選地，在判斷充氣壓力是否達到要求時，若d/s《1.2時，通過小步伐增加壓力以使得d/s》1.2；
15.若充氣壓力超過45kpa時，d/s值仍小于1.2，則系統不再繼續加壓。
16.可選地，所述遠期血流動力學參數包括心輸出量、平均壁面剪切應力。
17.另一方面，本發明還提供了一種體外反搏的雙閉環控制系統，所述系統包括處理器，所述處理器用于執行上述的方法。
18.再一方面，本發明還提供了一種存儲介質，所述存儲介質存儲有指令，用于被機器讀取以使得所述機器執行上述的方法。
19.與現有技術相比，本發明提供的雙閉環式反饋控制同時著眼于體外反搏短期和長期的血流動力學參數，使得反搏過程更加科學。
附圖說明
20.圖1示出為根據本發明具體實施方式提供的一種雙閉環控制策略的流程圖。
具體實施方式
21.為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡明本發明。
22.本發明實施例提供了一種體外反搏的雙閉環控制方法，所述的雙閉環控制方法由內環控制和外環控制組成；
23.所述內環控制是使用心電信號觸發、通過反搏后變化的icg信號、ppg信號動態調整觸發充放氣時刻點及充氣壓力；
24.所述外環控制是通過預期的遠期血流動力學參數與實際測量的血流動力學參數進行比較，動態調整外環參數。
25.具體如圖1所示為本發明提供的雙閉環控制策略的流程圖，其中，y為血流動力學參數，y
+
為期望的血流動力學參數，u為控制體外反搏壓力，u
+
是理想的心血管血流動力學關鍵參數，
△u+
是基于反饋控制的心血管血流動力學關鍵參數修正值，u為心血管血流動力學關鍵參數d/s值，x為反映心血管功能的血流動力學信息，如血流量、剪切力等。
26.本發明中，所述內環控制著眼于體外反搏短期的血流動力學參數的變化，它保證了反搏過程不會使得心臟負擔增大(觸發時刻點不合理，可能使得心臟后負荷增加)，并且對器官有一定的灌注(d/s》1.2)，d/s在一定程度反映血管的血液灌注壓，但灌注壓越大不代表灌注流量一定越大，同時血液灌注量也僅僅只是體外反搏過程中復雜血流動力學變化的一個方面，因此僅僅將調控目標設為d/s值并不合理。
27.考慮到反搏過程中遠期的血流動力學的改善，為此本發明將雙閉環控制的外環控制目標設定為心輸出量以及壁面剪切應力等遠期的血流動力學參數。內環外環處理策略，內環外環兩個反饋采用疊加的方法處理，但在內環與外環反饋沖突時，雙閉環反饋將以內環反饋為主，主要是由于內環的目標血流動力學參數是d/s值，它是傳統體外反搏效果的唯一評價指標。因此，基于心阻抗血流圖的體外反搏系統的雙閉環反饋是在傳統的體外反搏控制基礎上做了新的擴展，最終反饋優化結果也與傳統的體外反搏控制邏輯相兼容。
28.對于心臟冠脈來說反搏壓力較低時(此時d/s較小)常常達不到增加冠脈灌注的效
果；但反搏壓力較大時，對灌注壓往往又過大，使得冠脈開始啟動保護機制，難以起到增加冠脈灌注的作用。另一方面，從微觀的遠期血流動力學角度來看，壁面剪切應力過大或者過小也難以達到期望的效果，較小的壁面剪切應力會促進血管粥樣動脈硬化，起不到改善微循環以及獲得良好血管環境的作用；壁面剪切應力過大，會損傷血管內皮細胞，對于潰瘍斑塊患者甚至可導致斑塊破裂。因此，同時考慮內環和外環的雙閉環反饋控制使得體外反搏的控制更加科學。
29.根據本發明提供的雙閉環控制方法，本發明中，在內環控制時，當心電特征識別后發送充放氣命令，算法計算由體外反搏產生的反搏壓信號，通過反搏壓位置判斷充放氣時刻點是否合適，通過d/s值判斷充氣壓力是否達到要求；
30.當充氣或放氣時刻不合適，則通過小步伐微調，直到充放氣時刻點達到要求的誤差范圍內；當d/s值不在預期范圍，適當調整充氣壓力。
31.進一步的，在判斷充氣時機時，根據充氣后的反搏波與主動脈瓣關閉形成的重搏波之間的位置關系，如果前者減去后者大于40ms，則認為充氣過早；
32.對于反搏波與重搏波之間有明顯的距離，能夠檢測到完整的重搏波，則認為充氣過晚；
33.在判斷放氣時機時，若反搏放氣后的下一個心動周期的收縮壓沒有減小，則說明放氣過早，這主要是放氣使得血管舒張產生的負壓已經被血流回流填滿；
34.若反搏放氣后的舒張壓大于正常無反搏時的舒張壓，則說明放氣過晚，這時候由于放氣時間過晚，新的心動周期來臨時主動脈血管依舊被擠壓。
35.進一步的，本發明中，在判斷充氣壓力是否達到要求時，若d/s《1.2時，通過小步伐增加壓力以使得d/s》1.2；具體的，小步伐增加壓力是指每次增加2-3kpa；
36.若充氣壓力超過45kpa時，d/s值仍小于1.2，則系統不再繼續加壓，如此，可實現對受試者的保護。
37.在本發明的一些實施例中，所述遠期血流動力學參數包括心輸出量、平均壁面剪切應力。需要說明的是，在本發明中，心輸出量預期值在4-6l，平均壁面剪切應力的預期在4-7pa；
38.預期的遠期血流動力學參數可參考臨床經驗值，例如血管壁面剪切應力，動脈發生粥樣硬化病變的主要原因是動脈血管內的血流剪切應力的降低，發生動脈粥樣硬化部位的剪切應力常常在1.0pa以下，而剪切應力高于1.2pa的部位通常不易發生動脈粥樣硬化，較高的剪切應力有助于抑制動脈粥樣硬化的發生，因此體外反搏將剪切力提高到1.2pa可以是外環的調控目標。
39.本發明中，外環支持心血管功能參數離線檢測，如超聲心動圖測量的參數射血分數值等，支持外環控制目標的擴展。
40.需要說明的是，內環控制和外環控制最終都是通過調整外環的充放氣時刻點和充放氣壓力值來調整血流動力學參數，在兩者沖突的情況下，內環優先。
41.以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的特點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求保護的范圍由所附的權利要求書
及其等效物界定。
技術特征：
1.一種體外反搏的雙閉環控制方法，其特征在于，由內環控制和外環控制組成；所述內環控制是使用心電信號觸發、通過反搏后變化的icg信號、ppg信號動態調整觸發充放氣時刻點及充氣壓力；所述外環控制是通過預期的遠期血流動力學參數與實際測量的血流動力學參數進行比較，動態調整外環參數。2.根據權利要求1所述的體外反搏的雙閉環控制方法，其特征在于，在內環控制時，當心電特征識別后發送充放氣命令，算法計算由體外反搏產生的反搏壓信號，通過反搏壓位置判斷充放氣時刻點是否合適，通過d/s值判斷充氣壓力是否達到要求；當充氣或放氣時刻不合適，則通過小步伐微調，直到充放氣時刻點達到要求的誤差范圍內；當d/s值不在預期范圍，適當調整充氣壓力。3.根據權利要求2所述的體外反搏的雙閉環控制方法，其特征在于，在判斷充氣時機時，根據充氣后的反搏波與主動脈瓣關閉形成的重搏波之間的位置關系，如果前者減去后者大于40ms，則認為充氣過早；對于反搏波與重搏波之間有明顯的距離，能夠檢測到完整的重搏波，則認為充氣過晚；在判斷放氣時機時，若反搏放氣后的下一個心動周期的收縮壓沒有減小，則說明放氣過早；若反搏放氣后的舒張壓大于正常無反搏時的舒張壓，則說明放氣過晚。4.根據權利要求2所述的體外反搏的雙閉環控制方法，其特征在于，在判斷充氣壓力是否達到要求時，若d/s<1.2時，通過小步伐增加壓力以使得d/s>1.2；若充氣壓力超過45kpa時，d/s值仍小于1.2，則系統不再繼續加壓。5.根據權利要求1所述的體外反搏的雙閉環控制方法，其特征在于，所述遠期血流動力學參數包括心輸出量、平均壁面剪切應力。6.一種體外反搏的雙閉環控制系統，其特征在于，所述系統包括處理器，所述處理器用于執行如權利要求1-5任意一項所述的方法。7.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質存儲有指令，用于被機器讀取以使得所述機器執行如權利要求1-5任意一項所述的方法。
技術總結
本發明涉及體外反搏技術領域，特別涉及一種體外反搏的雙閉環控制方法、系統及存儲介質，所述雙閉環控制方法由內環控制和外環控制組成；所述內環控制是使用心電信號觸發、通過反搏后變化的ICG信號、PPG信號動態調整觸發充放氣時刻點及充氣壓力；所述外環控制是通過預期的遠期血流動力學參數與實際測量的血流動力學參數進行比較，動態調整外環參數；與現有技術相比，本發明提供的雙閉環式反饋控制同時著眼于體外反搏短期和長期的血流動力學參數，使得反搏過程更加科學。使得反搏過程更加科學。使得反搏過程更加科學。
