一种呼吸康复训练监测系统的制作方法

本发明涉及呼吸康复训练，具体为一种呼吸康复训练监测系统。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、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。

2、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：

3、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；

4、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；

5、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。

6、优选的，所述监测模块，包括：

7、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；

8、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；

9、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。

10、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。

11、优选的，所述处理模块，包括：

12、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；

13、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；

14、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。

15、优选的，所述计算模块的计算流程，具体包括：

16、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；

17、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；

18、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。

19、优选的，所述分析评估模块，包括：

20、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；

21、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；

22、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。

23、优选的，所述分析模块的分析过程，具体包括：

24、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；

25、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；

26、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。

27、优选的，所述评估模块的评估过程，具体包括：

28、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；

29、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；

30、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；

31、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；

32、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；

33、评估完成后，将评估完成的结果上传至数据上传模块。

34、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：

35、获取患者胸腔位置和腹部位置的皮肤肌电反馈信号；

36、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；

37、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；

38、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；

39、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；

40、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；

41、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；

42、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；

43、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。

44、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：

45、获取患者的呼吸信号；

46、将呼吸信号进行加窗分帧处理，获取处理结果；

47、根据处理结果确定患者呼吸信号的短时平均幅度：

48、

49、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；

50、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：

51、

52、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；

53、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。

54、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

55、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。