心脏除颤关键技术及应用系统研制

发布时间：2020-07-11 19:05

【摘要】：心血管疾病已成为我国发病率最高的疾病,由此导致的心源性猝死也越发多见。目前,电击除颤是治疗心源性猝死的唯一有效手段。电击除颤技术涉及多领域知识,技术门槛高,安全性、可靠性和准确性等相关的性能指标要求也相当严格,而且国内尚缺乏自主对除颤技术以及相关急救技术的研究。至今为止,只有迈瑞一家公司有自主知识产权的除颤产品推出,这远远无法满足国内除颤市场的需求,同时也使得国外产品大量涌入国内市场。所以除颤产品在国内市场具有很大发展潜力,自主研发可靠的除颤关键技术及实现方法已是迫在眉睫。本文通过对国内外除颤技术的调研,综合分析了国内外除颤技术现状、电击除颤的生理基础、除颤仪的工作原理、电击除颤关键技术以及发展趋势,提出了《心脏除颤关键技术及应用系统研制》课题,并展开研究。首先,本文根据除颤基本原理及最新的技术进步开展除颤系统的方案设计及关键部件选型,依此搭建了新的除颤系统架构,在对硬件系统做出整体规划的基础上,分析各个功能模块需求,依次设计了心电信号采集电路,经胸阻抗检测电路、R波识别电路、高压充电电路、桥式放电电路以及主控电路等模块,并完成了PCB绘制、电路板焊接、硬件测试和系统集成等工作。其次,对系统的软件功能进行了分析说明,完成了下位机和上位机程序的架构搭建及详细程程序设计:其中,下位机程序包括各个模块的控制流程驱动、经胸阻抗的计算以及充电电压和放电能量的计算等程序;上位机包括人机交互程序和数据显示与存储等功能的程序;并且为上下位机的通信建立了完整的通信协议。最后,我们对系统进行了软件与硬件的集成测试与系统验证,并给出了详细的测试流程与结果。测试包括了各个模块的硬件电路测试、经胸阻抗数据验证、充电时间和电压验证、放电能量验证等测试。测试结果显示:各个模块硬件电路达到设计指标要求;经胸阻抗测量范围为20-200Ω,误差在2Ω范围内;充电电压误差小于5%,最大能量充电时间小于4s;放电能量误差小于15%,放电方式为双相波,满足了本文预期的设计要求。本文的输出将为后续产品应用提供重要的参考。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.6
【图文】：

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心脏除颤关键技术及应用系统研制美国的普遍使用，触电事故骤增，人们开始注意到被电击与心脏骤停的关系。1899年 Prevost 和 Battelli 通过动物实验证实，使用当时的交流市电电击心脏会导致室颤，然而高强度的电击却可以终止室颤，这开启了电击除颤的大门。1933 年约翰霍普金斯大学对狗诱颤和除颤实验的成功，证实了电除颤的可能性。1947 年，Dr.Beck 通过电击患者心脏，成功实现了临床上第一例人体电击除颤。1955 年Zoll 完成了第一例交流电经胸体外除颤。随后电除颤技术迅速发展：1960 年Lown团队研发出第一台便携式交流体外除颤仪；同时，该团队通过验证大量动物实验数据，提出了直流电击除颤效果优于交流电击除颤的观点，促进了直流电击除颤技术的发展； 1996 年飞利浦推出了第一台双相波除颤仪，将除颤带入双相波时代；1999 年美国相关机构认证了自动体外除颤仪（ Automatic ExternalDefibrillator，AED），AED 开始进入市场[12]- [18]。

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心脏除颤关键技术及应用系统研制现在全球市场上比较主流的产品主要包括美国卓尔（Zoll）、荷兰飞利Philips）、瑞士席勒（Schiller）、日本光电（Nihon Kohden）等大公司的产些公司的除颤产品研发历史相对较长，技术比较成熟，并且都拥有自主研发术专利，且拥有各自的产品特色。美国 Zoll 公司是除颤产品市场占有率最高的公司，其技术也一直处于领地位，其主要产品涵盖除颤监护仪、全自动体外除颤仪（AED）、起搏器、复苏产品等设备，可帮助临床医师、紧急医疗服务人员和消防专业人士以及业救护人员治疗需要复苏和急性重症监护的患者。Zoll 公司 1999 年率先推低能量的双相方波除颤仪，开创了双相波除颤仪的先河。2009 年 Zoll 又一先其他公司率先推出了可穿戴除颤仪 Life Vest，再一次引领了除颤产品的。

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图 1-3 飞利浦除颤产品席勒（SCHILLER）公司是全球范围内技术领先的除颤仪生产公司。席 2000 年，成功的收购了著名的除颤产品制造商布鲁克公司 (BRUKER务范围扩展到心脏治疗的除颤领域，并在该领域独树一帜，研发出独具相脉冲方波除颤仪，首次除颤成功率高达 99.6%，在除颤领域占有重要地

【参考文献】