CN118592944B - 一种呼吸康复训练监测系统 - Google Patents
一种呼吸康复训练监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118592944B CN118592944B CN202410683922.0A CN202410683922A CN118592944B CN 118592944 B CN118592944 B CN 118592944B CN 202410683922 A CN202410683922 A CN 202410683922A CN 118592944 B CN118592944 B CN 118592944B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- patient
- chest
- respiratory
- breathing
- rehabilitation training
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 title claims abstract description 146
- 238000012549 training Methods 0.000 title claims abstract description 139
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 79
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 10
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 claims description 132
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 claims description 91
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 claims description 83
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 claims description 36
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 26
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 claims description 20
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 claims description 19
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 206010008469 Chest discomfort Diseases 0.000 claims description 8
- 210000003815 abdominal wall Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 206010006322 Breath holding Diseases 0.000 claims description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012854 evaluation process Methods 0.000 claims description 3
- 238000009432 framing Methods 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 210000000779 thoracic wall Anatomy 0.000 claims 5
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims 2
- 238000002567 electromyography Methods 0.000 claims 1
- 238000002106 pulse oximetry Methods 0.000 claims 1
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 claims 1
- 230000004202 respiratory function Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 4
- 210000000683 abdominal cavity Anatomy 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 description 2
- 208000006545 Chronic Obstructive Pulmonary Disease Diseases 0.000 description 1
- 208000000059 Dyspnea Diseases 0.000 description 1
- 206010013975 Dyspnoeas Diseases 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 208000037976 chronic inflammation Diseases 0.000 description 1
- 230000006020 chronic inflammation Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 208000010540 rapid respiration Diseases 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
- A61B5/113—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb occurring during breathing
- A61B5/1135—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb occurring during breathing by monitoring thoracic expansion
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/14542—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue for measuring blood gases
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4836—Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physiology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种呼吸康复训练监测系统，属于呼吸康复训练技术领域。一种呼吸康复训练监测系统，包括监测模块、处理模块和分析评估模块。本发明解决了现有技术不能实现对患者的呼吸康复训练的效果进行远程监督评估和随访，进而不能根据患者的呼吸康复训练情况制定相应的康复计划的问题，本发明通过对呼吸康复训练的过程和效果进行监督评估，自动收集、整合和分析患者的呼吸参数数据，整合智能腕表监测的步数、心率以及脉氧联合呼吸功能锻炼监测到的参数进行综合分析，不仅实现了远程监控患者的呼吸康复训练情况，而且还能根据患者的评估等级制定适合患者的呼吸康复计划，保证了患者在进行呼吸康复训练时的效果。
Description
技术领域
本发明涉及呼吸康复训练技术领域，具体为一种呼吸康复训练监测系统。
背景技术
呼吸康复训练是通过对呼吸运动的控制和调节，改善呼吸困难症状，减少耗氧和耗能，提高呼吸效率。主要应用于胸腹部创伤或术后、慢性炎症、慢性阻塞性肺疾病等。
公开号为CN212262296U的中国专利公开了一种智能呼吸康复训练系统及装置，包括控制单元，呼吸参数采集单元、信息存储单元和人机交互单元；信息存储单元与控制单元双向连接，呼吸参数采集单元输出端与控制单元连接，人机交互单元与控制单元双向连接，通过人机交互单元获取患者的呼吸功能基本信息，根据该基本信息为该患者匹配对应的常规呼吸康复训练模式进行呼吸康复训练；通过更换插设在呼吸参数采集管另一端的不同阻力值的呼吸阻力片，以匹配当前患者当前呼吸康复训练模式下的训练强度，实现了呼吸阻力的调节。
上述专利在实际使用过程中并不能实现对患者的呼吸康复训练的效果进行远程监督评估和随访，进而不能根据患者的呼吸康复训练情况制定相应的康复计划。
发明内容
本发明的目的在于提供一种呼吸康复训练监测系统，通过对呼吸康复训练的过程和效果进行监督评估，不仅实现了远程监控患者的呼吸康复训练情况，而且还能根据患者的评估等级制定适合患者的呼吸康复计划，保证了患者在进行呼吸康复训练时的效果，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种呼吸康复训练监测系统，包括：
监测模块，用于实时监测患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律，以及患者的步数、心率以及脉氧数据，并将接收的数据传输至处理模块；
处理模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，将接收模块所接收的数据进行整合并进行分类，根据分类结果计算患者呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况；
分析评估模块，用于对患者呼吸康复训练效果进行分析，根据分析结果对患者呼吸康复训练结果进行不同的评估级别，根据评估的结果为患者制定对应的康复计划。
优选的，所述监测模块，包括：
胸腹压力传感器，穿戴于患者的胸腹位置，用于感应患者的胸廓压力变化以及腹腔压力变化；
智能腕表，穿戴于患者的手腕，用于监测患者的步数、心率以及脉氧数据；
数据采集模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，并将胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据传输至处理模块。
优选的，所述胸腹压力传感器包括胸廓压力检测件、腹腔压力检测件、生物信号采集器及中央处理器，胸廓压力检测件包括用于感应胸廓压力变化的第一穿戴件以及设于第一穿戴件上的用于检测第一穿戴件的受力变化的第一传感器，腹腔压力检测件包括用于感应腹腔压力变化的第二穿戴件以及设于第二穿戴件上的用于检测第二穿戴件的受力变化的第二传感器，第一传感器、第二传感器与生物信号采集器通讯连接，生物信号采集器与中央处理器通讯连接。
优选的，所述处理模块，包括：
接收模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，将接收模块所接收的数据进行整合；
分类模块，用于将整合完成的数据按照患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律进行分类；
计算模块，用于根据患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律计算患者呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况。
优选的，所述计算模块的计算流程，具体包括：
根据呼吸时腹部的隆起数据和腹部内陷数据计算患者的呼吸次数；
根据胸廓的扩张数据和胸廓的收缩数据计算胸廓扩张训练的时间和幅度，根据计算得出的胸廓扩张训练时间计算胸廓扩张训练的次数；
根据胸部与腹部同时收缩的数据结合呼吸时腹部的隆起数据、腹部内陷数据、胸廓的扩张数据和胸廓的收缩数据计算用力呼气的次数和屏气的时间。
优选的，所述分析评估模块，包括：
分析模块，用于根据患者呼吸康复训练的呼吸控制以及胸廓扩张训练次数以及幅度对患者呼吸康复训练效果进行分析；
评估模块，用于根据分析模块所分析的结果对患者呼吸康复训练结果进行不同的评估级别，并将评估级别发送至数据上传模块；
数据上传模块，用于接收评估模块的评估结果，并将评估结果上传至医护人员的终端，医护人员根据评估的结果为患者制定对应的康复计划。
优选的，所述分析模块的分析过程，具体包括：
根据计算得到的患者的呼吸次数，分析患者在进行呼吸康复训练时的呼吸控制是否达标；
根据计算得到的胸廓扩张训练的时间和次数分析胸廓扩张训练的指数是否达标；
根据计算得到的用力呼气的次数和屏气的时间分析用力呼吸的指数是否达标。
优选的，所述评估模块的评估过程，具体包括：
采集呼吸康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的标准值，形成样本数据集；
求取样本数据集的标准差和均值，并采用标准化公式对样本数据集中的数据进行标准化操作；
接收康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的达标情况，将接收的康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的达标情况与样本数据集内的数据情况进行对比；
根据对比结果对患者的康复训练情况进行评级，当对比结果小于样本数据集内的数据时，则呼吸康复训练评估指标的数值评估等级为一级；
当对比结果大于样本数据集内的数据时，呼吸康复训练评估指标的数值评估等级为二级，呼吸康复评估指标的数值评估等级一级的康复效果大于二级；
评估完成后，将评估完成的结果上传至数据上传模块。
优选的，胸腹压力传感器穿戴于患者的胸腹位置的设置方法通过如下方式确定：
获取患者胸腔位置和腹部位置的皮肤肌电反馈信号；
确定皮肤肌电反馈信号的信号频率变化情况，根据信号频率变化情况确定出患者信号频率大于等于预设频率的多个胸腔区域和腹部区域；
对每个胸腔区域和腹部区域进行重复性周期肌电信号采集，根据采集结果构建每个胸腔区域和腹部区域的信号曲线；
基于信号曲线评估出每个胸腔区域和腹部区域的信号反馈活跃度，根据信号反馈活跃度选择出活跃度大于等于第一预设阈值的第一胸腔区域和第一腹部区域；
通过目标运动参数获取每个第一胸腔区域和第一腹部区域的活动水平情况；
根据每个第一胸腔区域和第一腹部区域的活动水平情况确定每个第一胸腔区域和第一腹部区域的传感信号量化难度阈值；
选择出传感信号量化难度阈值小于等于第二预设阈值的第二胸腔区域和第二腹部区域；
确定患者在呼吸时每个第二胸腔区域和第二腹部区域的活动段并提取活动段特征，根据活动段特征确定呼吸采样增益；
将呼吸采样增益最大的第三胸腔区域和第三腹部区域的中心位置作为胸腹压力传感器的设置位置。
优选的，在监测模块实时监测患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律之前，所述系统还用于对患者的呼吸进行评估判断是否为有效呼吸，判定为有效呼吸时再进行胸腹壁周径变化幅度和节律的监测，具体为：
获取患者的呼吸信号；
将呼吸信号进行加窗分帧处理，获取处理结果；
根据处理结果确定患者呼吸信号的短时平均幅度：
其中，S′表示为患者呼吸信号的短时平均幅度，N表示为呼吸信号的分帧数量，i表示为第i帧，Si表示为第i帧的信号幅度；
根据患者呼吸信号的短时平均幅度计算出患者呼吸信号的过零率：
其中，P表示为患者呼吸信号的过零率，β表示为患者的呼吸市场增益因子，θ表示为患者呼吸时的环境影响因子，μ表示为患者呼吸时的受压影响因子；
确定患者呼吸信号的过零率是否大于等于预设概率值，若是，判断为有效呼吸，若否，判断为无效呼吸。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过胸腹压力传感器监测呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律，对呼吸康复训练的过程和效果进行监督评估，自动收集、整合和分析患者的呼吸参数数据，整合智能腕表监测的步数、心率以及脉氧联合呼吸功能锻炼监测到的参数进行综合分析，并根据分析结果进行评估，根据评估结果制定康复计划，不仅实现了远程监控患者的呼吸康复训练情况，实时监测患者的康复进程，而且还能根据患者的评估等级制定适合患者的呼吸康复计划，保证了患者在进行呼吸康复训练时的效果，加快了患者康复的效率。
附图说明
图1为本发明的一种呼吸康复训练监测系统的工作流程示意图；
图2为本发明的一种呼吸康复训练监测系统模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有的专利在实际使用过程中并不能实现对患者的呼吸康复训练的效果进行远程监督评估和随访，进而不能根据患者的呼吸康复训练情况制定相应的康复计划的问题，请参阅图1-图2，本实施例提供以下技术方案：
一种呼吸康复训练监测系统，包括：
监测模块，用于实时监测患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律，以及患者的步数、心率以及脉氧数据，并将接收的数据传输至处理模块，通过胸腹压力传感器监测呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律，对呼吸康复训练的过程和效果进行监督评估，自动收集和整合，能够快速了解患者在进行呼吸康复训练时的具体情况，实现远程对患者的呼吸康复训练进行实时监督。
处理模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，将接收模块所接收的数据进行整合并进行分类，根据分类结果计算患者呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况，通过分析患者的呼吸参数数据，得到呼吸时腹部的隆起数据、腹部内陷数据、胸廓的扩张数据、胸廓的收缩数据。
分析评估模块，用于对患者呼吸康复训练效果进行分析，根据分析结果对患者呼吸康复训练结果进行不同的评估级别，根据评估的结果为患者制定对应的康复计划，通过患者呼吸时腹部的隆起数据、腹部内陷数据、胸廓的扩张数据、胸廓的收缩数据以及胸部与腹部同时收缩的数据计算患者的呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况，能够快速掌握患者在进行呼吸康复训练时，各项数据是否达标，根据达标情况对患者呼吸康复训练进行评估，使得医护人员能够根据患者的评估等级制定相应的康复计划，保证了患者的呼吸康复训练效果，提高了康复烦人效率。
监测模块，包括：
胸腹压力传感器，穿戴于患者的胸腹位置，用于感应患者的胸廓压力变化以及腹腔压力变化；
智能腕表，穿戴于患者的手腕，用于监测患者的步数、心率以及脉氧数据；
数据采集模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，并将胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据传输至处理模块。
能够实时采集患者的胸廓压力变化以及腹腔压力变化以及步数、心率以及脉氧数据，使得在对患者的呼吸康复训练数据进行分析时能够结合多种因素，保证了分析结果的准确性。
胸腹压力传感器包括胸廓压力检测件、腹腔压力检测件、生物信号采集器及中央处理器，胸廓压力检测件包括用于感应胸廓压力变化的第一穿戴件以及设于第一穿戴件上的用于检测第一穿戴件的受力变化的第一传感器，腹腔压力检测件包括用于感应腹腔压力变化的第二穿戴件以及设于第二穿戴件上的用于检测第二穿戴件的受力变化的第二传感器，第一传感器、第二传感器与生物信号采集器通讯连接，生物信号采集器与中央处理器通讯连接。
处理模块，包括：
接收模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，将接收模块所接收的数据进行整合；
分类模块，用于将整合完成的数据按照患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律进行分类，分类结果为呼吸时腹部的隆起数据、腹部内陷数据、胸廓的扩张数据、胸廓的收缩数据以及胸部与腹部同时收缩的数据；
计算模块，用于根据患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律计算患者呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况。
通过对患者呼吸训练时的呼吸次数、胸廓扩张训练的次数以及快速呼吸的次数和屏息的时间，使得在对患者进行呼吸康复训练进行评估时结果更加准确，能够准确无误的为患者制定适合患者身体素质的康复计划。
计算模块的计算流程，具体包括：
根据呼吸时腹部的隆起数据和腹部内陷数据计算患者的呼吸次数，吸呼比为1:2～1:4，呼吸次数为每组3-5次；
根据胸廓的扩张数据和胸廓的收缩数据计算胸廓扩张训练的时间和幅度，根据计算得出的胸廓扩张训练时间计算胸廓扩张训练的次数，胸廓扩张训练的次数为每组3-5次；
根据胸部与腹部同时收缩的数据结合呼吸时腹部的隆起数据、腹部内陷数据、胸廓的扩张数据和胸廓的收缩数据计算用力呼气的次数和屏气的时间，呼气的次数为1-2次，屏气的时间为3秒。
分析评估模块，包括：
分析模块，用于根据患者呼吸康复训练的呼吸控制以及胸廓扩张训练次数以及幅度对患者呼吸康复训练效果进行分析；
评估模块，用于根据分析模块所分析的结果对患者呼吸康复训练结果进行不同的评估级别，并将评估级别发送至数据上传模块；
数据上传模块，用于接收评估模块的评估结果，并将评估结果上传至医护人员的终端，医护人员根据评估的结果为患者制定对应的康复计划。
分析模块的分析过程，具体包括：
根据计算得到的患者的呼吸次数，分析患者在进行呼吸康复训练时的呼吸控制是否达标；
根据计算得到的胸廓扩张训练的时间和次数分析胸廓扩张训练的指数是否达标；
根据计算得到的用力呼气的次数和屏气的时间分析用力呼吸的指数是否达标。
通过对患者的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的情况进行分析，能够快速了解患者在进行呼吸康复训练时的具体情况，进而能够根据患者的呼吸康复训练结果进行等级评估，能够根据患者身体状况的不同制定对应的康复计划，使得患者能够适应呼吸康复训练，进而保证了康复的效果以及效率。
评估模块的评估过程，具体包括：
采集呼吸康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的标准值，形成样本数据集；
求取样本数据集的标准差和均值，并采用标准化公式对样本数据集中的数据进行标准化操作；
接收康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的达标情况，将接收的康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的达标情况与样本数据集内的数据情况进行对比；
根据对比结果对患者的康复训练情况进行评级，当对比结果小于样本数据集内的数据时，则呼吸康复训练评估指标的数值评估等级为一级；
当对比结果大于样本数据集内的数据时，呼吸康复训练评估指标的数值评估等级为二级，呼吸康复评估指标的数值评估等级一级的康复效果大于二级；
评估完成后，将评估完成的结果上传至数据上传模块。
在一个实施例中，胸腹压力传感器穿戴于患者的胸腹位置的设置方法通过如下方式确定：
获取患者胸腔位置和腹部位置的皮肤肌电反馈信号；
确定皮肤肌电反馈信号的信号频率变化情况，根据信号频率变化情况确定出患者信号频率大于等于预设频率的多个胸腔区域和腹部区域；
对每个胸腔区域和腹部区域进行重复性周期肌电信号采集，根据采集结果构建每个胸腔区域和腹部区域的信号曲线；
基于信号曲线评估出每个胸腔区域和腹部区域的信号反馈活跃度，根据信号反馈活跃度选择出活跃度大于等于第一预设阈值的第一胸腔区域和第一腹部区域；
通过目标运动参数获取每个第一胸腔区域和第一腹部区域的活动水平情况；
根据每个第一胸腔区域和第一腹部区域的活动水平情况确定每个第一胸腔区域和第一腹部区域的传感信号量化难度阈值；
选择出传感信号量化难度阈值小于等于第二预设阈值的第二胸腔区域和第二腹部区域；
确定患者在呼吸时每个第二胸腔区域和第二腹部区域的活动段并提取活动段特征，根据活动段特征确定呼吸采样增益；
将呼吸采样增益最大的第三胸腔区域和第三腹部区域的中心位置作为胸腹压力传感器的设置位置。
上述技术方案的有益效果为：通过对患者的胸腔区域和腹部区域进行多次评估以确定最终的传感器设置位置既可以保证传感器可以顺利稳定地继续拧信号采集同时还可以最大化地保证患者的呼吸反馈情况从而保证检测数据的可靠性的稳定性以及精度，为后续进行康复计划的制定奠定了条件，提高了实用性。
在一个实施例中，在监测模块实时监测患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律之前，所述系统还用于对患者的呼吸进行评估判断是否为有效呼吸，判定为有效呼吸时再进行胸腹壁周径变化幅度和节律的监测，具体为：
获取患者的呼吸信号；
将呼吸信号进行加窗分帧处理，获取处理结果；
根据处理结果确定患者呼吸信号的短时平均幅度：
其中，S′表示为患者呼吸信号的短时平均幅度，N表示为呼吸信号的分帧数量，i表示为第i帧，Si表示为第i帧的信号幅度；
根据患者呼吸信号的短时平均幅度计算出患者呼吸信号的过零率：
其中，P表示为患者呼吸信号的过零率，β表示为患者的呼吸市场增益因子，θ表示为患者呼吸时的环境影响因子，μ表示为患者呼吸时的受压影响因子；
确定患者呼吸信号的过零率是否大于等于预设概率值，若是，判断为有效呼吸，若否，判断为无效呼吸。
上述技术方案的有益效果为：通过判断出患者的每次呼吸是否为有效呼吸进而进行监测可以保证监测样本的精度和可靠性，进一步地为后续进行康复计划的制定奠定了条件，提高了实用性。
工作原理：在使用本发明的呼吸康复训练监测系统时，根据图1和图2，包括以下步骤：
步骤一，患者穿戴胸腹压力传感器和智能腕表，通过胸腹压力传感器和智能腕表实时监测患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律，以及患者的步数、心率以及脉氧数据，并将数据进行上传；
步骤二，接收患者的呼吸康复训练的监测数据，并对监测数据进行处理，将数据整合分类后传输至分析评估模块进行评估；
步骤三：根据呼吸时腹部的隆起数据、腹部内陷数据、胸廓的扩张数据、胸廓的收缩数据以及胸部与腹部同时收缩的数据计算患者的呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况；
步骤四：根据计算所得的呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况对患者的呼吸康复训练情况进行评估；
步骤五：将评估结果上传给医护人员，医护人员根据评估等级为患者制定相应的康复计划。
综上，本发明的一种呼吸康复训练监测系统，通过胸腹压力传感器监测呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律，对呼吸康复训练的过程和效果进行监督评估，自动收集、整合患者的呼吸参数数据并进行分类，结合智能腕表监测的步数、心率以及脉氧联合呼吸功能锻炼监测到的参数进行综合分析，实现远程监控患者的呼吸情况，同时通过胸腹压力传感器和智能腕表对患者的呼吸康复训练进行实时监测，使得医护人员能够实时了解患者的康复进程，通过对患者的呼吸训练情况进行分析和评估，根据患者的评估等级制定适合患者的呼吸康复计划，保证了患者在进行呼吸康复训练时的效果，加快了患者康复的效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种呼吸康复训练监测系统，其特征在于；包括：
监测模块，用于实时监测患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律，以及患者的步数、心率以及脉氧数据，并将接收的数据传输至处理模块；
监测模块，包括：
胸腹压力传感器，穿戴于患者的胸腹位置，用于感应患者的胸廓压力变化以及腹腔压力变化；
智能腕表，穿戴于患者的手腕，用于监测患者的步数、心率以及脉氧数据；
数据采集模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，并将胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据传输至处理模块；
处理模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，将接收模块所接收的数据进行整合并进行分类，根据分类结果计算患者呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况；
处理模块，包括：
接收模块，用于采集胸腹压力传感器以及智能腕表上传的数据，将接收模块所接收的数据进行整合；
分类模块，用于将整合完成的数据按照患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律进行分类；
计算模块，用于根据患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律计算患者呼吸康复训练的呼吸情况、胸廓扩张训练情况以及用力呼吸的情况；
分析评估模块，用于对患者呼吸康复训练效果进行分析，根据分析结果对患者呼吸康复训练结果进行不同的评估级别，根据评估的结果为患者制定对应的康复计划；
分析评估模块，包括：
分析模块，用于根据患者呼吸康复训练的呼吸控制以及胸廓扩张训练次数以及幅度对患者呼吸康复训练效果进行分析；
评估模块，用于根据分析模块所分析的结果对患者呼吸康复训练结果进行不同的评估级别，并将评估级别发送至数据上传模块；
数据上传模块，用于接收评估模块的评估结果，并将评估结果上传至医护人员的终端，医护人员根据评估的结果为患者制定对应的康复计划。
2.根据权利要求1所述的一种呼吸康复训练监测系统，其特征在于：所述胸腹压力传感器包括胸廓压力检测件、腹腔压力检测件、生物信号采集器及中央处理器，胸廓压力检测件包括用于感应胸廓压力变化的第一穿戴件以及设于第一穿戴件上的用于检测第一穿戴件的受力变化的第一传感器，腹腔压力检测件包括用于感应腹腔压力变化的第二穿戴件以及设于第二穿戴件上的用于检测第二穿戴件的受力变化的第二传感器，第一传感器、第二传感器与生物信号采集器通讯连接，生物信号采集器与中央处理器通讯连接。
3.根据权利要求1所述的一种呼吸康复训练监测系统，其特征在于：所述计算模块的计算流程，具体包括：
根据呼吸时腹部的隆起数据和腹部内陷数据计算患者的呼吸次数；
根据胸廓的扩张数据和胸廓的收缩数据计算胸廓扩张训练的时间和幅度，根据计算得出的胸廓扩张训练时间计算胸廓扩张训练的次数；
根据胸部与腹部同时收缩的数据结合呼吸时腹部的隆起数据、腹部内陷数据、胸廓的扩张数据和胸廓的收缩数据计算用力呼气的次数和屏气的时间。
4.根据权利要求1所述的一种呼吸康复训练监测系统，其特征在于：所述分析模块的分析过程，具体包括：
根据计算得到的患者的呼吸节律以及呼吸次数，分析患者在进行呼吸康复训练时的呼吸控制是否达标；
根据计算得到的胸廓扩张训练的时间和次数分析胸廓扩张训练的指数是否达标；
根据计算得到的用力呼气的次数和屏气的时间分析用力呼吸的指数是否达标。
5.根据权利要求1所述的一种呼吸康复训练监测系统，其特征在于：所述评估模块的评估过程，具体包括：
采集呼吸康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的标准值，形成样本数据集；
求取样本数据集的标准差和均值，并采用标准化公式对样本数据集中的数据进行标准化操作；
接收康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的达标情况，将接收的康复训练时的呼吸控制、胸廓扩张训练以及用力呼吸的达标情况与样本数据集内的数据情况进行对比；
根据对比结果对患者的康复训练情况进行评级，当对比结果小于样本数据集内的数据时，则呼吸康复训练评估指标的数值评估等级为一级；
当对比结果大于样本数据集内的数据时，呼吸康复训练评估指标的数值评估等级为二级，呼吸康复评估指标的数值评估等级一级的康复效果大于二级；
评估完成后，将评估完成的结果上传至数据上传模块。
6.根据权利要求2所述的一种呼吸康复训练监测系统，其特征在于：胸腹压力传感器穿戴于患者的胸腹位置的设置方法通过如下方式确定：
获取患者胸腔位置和腹部位置的皮肤肌电反馈信号；
确定皮肤肌电反馈信号的信号频率变化情况，根据信号频率变化情况确定出患者信号频率大于等于预设频率的多个胸腔区域和腹部区域；
对每个胸腔区域和腹部区域进行重复性周期肌电信号采集，根据采集结果构建每个胸腔区域和腹部区域的信号曲线；
基于信号曲线评估出每个胸腔区域和腹部区域的信号反馈活跃度，根据信号反馈活跃度选择出活跃度大于等于第一预设阈值的第一胸腔区域和第一腹部区域；
通过目标运动参数获取每个第一胸腔区域和第一腹部区域的活动水平情况；
根据每个第一胸腔区域和第一腹部区域的活动水平情况确定每个第一胸腔区域和第一腹部区域的传感信号量化难度阈值；
选择出传感信号量化难度阈值小于等于第二预设阈值的第二胸腔区域和第二腹部区域；
确定患者在呼吸时每个第二胸腔区域和第二腹部区域的活动段并提取活动段特征，根据活动段特征确定呼吸采样增益；
将呼吸采样增益最大的第三胸腔区域和第三腹部区域的中心位置作为胸腹压力传感器的设置位置。
7.根据权利要求1所述的一种呼吸康复训练监测系统，其特征在于：在监测模块实时监测患者呼吸时胸腹壁周径变化幅度和节律之前，所述系统还用于对患者的呼吸进行评估判断是否为有效呼吸，判定为有效呼吸时再进行胸腹壁周径变化幅度和节律的监测，具体为：
获取患者的呼吸信号；
将呼吸信号进行加窗分帧处理，获取处理结果；
根据处理结果确定患者呼吸信号的短时平均幅度：其中，表示为患者呼吸信号的短时平均幅度，N表示为呼吸信号的分帧数量，i表示为第i帧，表示为第i帧的信号幅度；
根据患者呼吸信号的短时平均幅度计算出患者呼吸信号的过零率：其中，表示为患者呼吸信号的过零率，表示为患者的呼吸市场增益因子，表示为患者呼吸时的环境影响因子，表示为患者呼吸时的受压影响因子；
确定患者呼吸信号的过零率是否大于等于预设概率值，若是，判断为有效呼吸，若否，判断为无效呼吸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410683922.0A CN118592944B (zh) | 2024-05-30 | 2024-05-30 | 一种呼吸康复训练监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410683922.0A CN118592944B (zh) | 2024-05-30 | 2024-05-30 | 一种呼吸康复训练监测系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118592944A CN118592944A (zh) | 2024-09-06 |
| CN118592944B true CN118592944B (zh) | 2024-11-15 |
Family
ID=92560194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410683922.0A Active CN118592944B (zh) | 2024-05-30 | 2024-05-30 | 一种呼吸康复训练监测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118592944B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120030314A (zh) * | 2025-04-24 | 2025-05-23 | 长春理工大学 | 基于多传感器信息融合的copd患者康复训练评估系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4014860A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-22 | Respit S.r.l. | System for monitoring the thoracic excursion to detect restriction of respiratory function |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2420185A3 (en) * | 2005-04-14 | 2012-09-05 | Hidalgo Limited | Apparatus and system for monitoring |
| DE102007035549A1 (de) * | 2007-07-28 | 2009-01-29 | Somnomedics Gmbh | Verfahren und Gerät zur Atmungsüberwachung |
-
2024
- 2024-05-30 CN CN202410683922.0A patent/CN118592944B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4014860A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-22 | Respit S.r.l. | System for monitoring the thoracic excursion to detect restriction of respiratory function |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN118592944A (zh) | 2024-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104883966B (zh) | 用于确定通气阈的方法和系统 | |
| CN109222969A (zh) | 一种基于多传感器数据融合的可穿戴式人体上肢肌肉运动疲劳检测及训练系统 | |
| CN118592944B (zh) | 一种呼吸康复训练监测系统 | |
| CN118940155B (zh) | 骨科患者康复进程跟踪方法及系统 | |
| CN117045216B (zh) | 一种基于模糊控制的血液指标非侵入性医疗分析系统 | |
| CN114469041B (zh) | 一种运动过程中心率变化数据特征分析方法 | |
| CN111613210A (zh) | 一种各类呼吸暂停综合征的分类检测系统 | |
| CN110353692A (zh) | 基于生物信号的体能、疲劳、恢复能力的评测系统及方法 | |
| Geng et al. | Personalized recognition of wake/sleep state based on the combined shapelets and K-means algorithm | |
| CN105266764B (zh) | 一种中医宗气测评装置 | |
| TWI434224B (zh) | 體適能評估分析器、分析方法及其腳踏健身裝置 | |
| KR100955716B1 (ko) | 생체데이터의 문자열 생성 방법 및 장치와, 이를 이용한 생체 파형 검출 방법 및 장치와 맥파 분류 방법 및 장치 | |
| CN113143263A (zh) | 一种用于构建睡眠呼吸暂停判别最优模型的系统 | |
| KR20220096278A (ko) | 맥파를 이용한 cnn 기반의 운동 강도 분류 시스템 | |
| TW202402235A (zh) | 睡眠呼吸中止症評估程式的建立方法、睡眠呼吸中止症評估系統與睡眠呼吸中止症評估方法 | |
| CN114652274A (zh) | 一种立体多维度数据的智能睡眠监测系统 | |
| TW202302032A (zh) | 基於心跳間隔下降率分組之呼吸暫停與不足事件偵測方法 | |
| CN119174617B (zh) | 一种智能听诊设备的管控系统及装置 | |
| CN112971721B (zh) | 检测入睡点的装置 | |
| TWI784513B (zh) | 基於心電圖延後反應的呼吸暫停事件偵測方法 | |
| CN118986293B (zh) | 一种睡眠数据智能采集处理方法及系统 | |
| CN114288634B (zh) | 基于肌电信号采集的健身动作自识别与报警系统 | |
| d'Arco et al. | Application Scenarios for Gait Analysis with Wearable Sensors and Machine Learning | |
| CN119296726A (zh) | 一种个性化康复方案辅助决策方法及系统 | |
| CN119498788A (zh) | 一种自主神经功能便携评估装置、方法、设备及程序产品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |