一種柔性動靜脈內瘻監測預警手環及方法
2024-04-14 01:06:05
1.本技術涉及可穿戴醫療設備技術領域，尤其涉及一種柔性動靜脈內瘻監測預警手環及方法。
背景技術：
2.根據中國流行病學調查顯示，國內終末期腎病(ersd)患者數量巨大且不斷增長。血液透析作為ersd患者的主要治療方式，良好的血管通路是保證透析順利進行的必要條件。
3.自體動靜脈內瘻(avf)作為血液透析的主要通路，因大多數患者年齡偏大且自身健康基礎較差，由於其肥胖、高血壓和原發病等種種原因會出現內瘻的狹窄乃至阻塞，導致透析所需的血流量下降而影響治療。早期的內瘻狹窄或阻塞可以通過無創溶栓方法治療，一旦阻塞時間過長患者只能再次手術疏通血管，給病人帶來極大的痛苦。因此，有必要對動靜脈內瘻進行實時監測評估，及時發現內瘻存在的狹窄並實現預警，從而給患者和醫護贏得寶貴的治療時間，減少再次手術的可能性，降低患者的手術負擔與風險。
4.目前，臨床上針對動靜脈內瘻的日常監測主要依靠醫護人員使用聽診器對造瘻處以聽診加觸診的方式進行判斷，此方法非常依賴醫護人員的經驗水平，而且患者需要在醫院才能進行監測。同時，醫生在後期也會對患者進行培訓，使其能夠居家使用聽診器實現對動靜脈內瘻的自我監測；但往往因大多數患者年齡偏大，對聽診器的操作使用不熟悉，自我保健意識較差等原因，此方法難以推廣。更為準確的監測方法和設備主要有無創超聲都卜勒和侵入式稀釋濃度傳感器，但這些大型醫療設備往往一些大型醫院才會購買使用，普及率不高而且操作複雜，對於大部分透析患者來說難以應用於日常的內瘻監測，不能及時發現狹窄。
5.國內外針對這一現狀，在動靜脈內瘻的日常監測研究主要集中於對血流量的監測計算。通過使用光電容積描記法、可攜式超聲都卜勒、mems麥克風以及駐體拾音器等技術手段來對動靜脈內瘻進行監測，開發出了相應的可攜式測量設備。在實際的臨床實踐中，標準透析血流量值僅僅作為一個參考值並不能決定內瘻是否處於一個良好的工作狀態。血流量與狹窄息息相關，雖然患者出現了內瘻的狹窄，只要其能夠提供透析所需的最低血流量，內瘻就會被認為能夠正常工作，但僅以血流量來判斷內瘻狀態可能會產生一些錯誤判斷，易引起不必要的誤會和糾紛。因此，對內瘻狀態監測的精準性有待進一步提高。
技術實現要素：
6.本技術提供了一種柔性動靜脈內瘻監測預警手環及方法，其技術目的是解決當前動靜脈內瘻監測設備和方法的局限性，避開血流量測量的唯一性，提出通過監測動靜脈內瘻震動實現對內瘻狹窄程度的預測評估並進行早期預警。
7.本技術的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：
8.一種柔性動靜脈內瘻監測預警手環，包括手環主體，所述手環主體上設有磁性薄
片、柔性電路板、柔性顯示屏、柔性外殼、線性馬達、柔性電池、數字溫度傳感器、壓電薄膜傳感器、充電接口和電源按鍵；
9.所述磁性薄片內嵌於所述柔性外殼的兩端；所述柔性顯示屏內嵌於所述柔性外殼的上表面；所述柔性電路板、所述線性馬達和所述柔性電池均內置於所述柔性外殼內，所述線性馬達和所述柔性電池位於所述柔性電路板下方；所述數字溫度傳感器和所述壓電薄膜傳感器均內嵌於所述柔性外殼的下表面；所述柔性電池與所述柔性電路板、所述柔性顯示屏、所述線性馬達和所述數字溫度傳感器均連接；
10.所述充電接口和所述電源按鍵均設在所述柔性外殼外部，所述充電接口與所述柔性電池連接，所述電源按鍵與所述柔性電路板連接。
11.一種柔性動靜脈內瘻監測預警方法，包括：
12.壓電薄膜傳感器根據不同頻率的內瘻震動產生縱向應變，通過其壓電效應產生電壓信號；
13.通過信號採集處理電路對電壓信號進行放大、去噪、濾波，得到反映內瘻震動的第一真實信號；
14.通過微處理器對第一真實信號進行計算處理，得到第二真實信號，將第二真實信號存儲至存儲器中；
15.根據所述第二真實信號對應的狹窄程度，微處理器驅動柔性顯示屏和線性馬達實現震動和光報警。
16.本技術的有益效果在於：
17.(1)本技術結構簡單，設計輕巧，通過使用輕質柔性親膚材料使其擁有較小的重量，佩戴舒適且對動靜脈內瘻無壓迫，避免人為擠壓造成內瘻狹窄；柔性材料使得手環能夠完全貼合在內瘻處，且可以使用於不同部位如腕部、肘部等位置的動靜脈內瘻監測；提高了手環的適用性，舒適性。
18.(2)本技術通過直接測量內瘻震動來反映其狹窄程度，內部計算簡單；患者佩戴該監測手環，手環開始工作進行監測，將每天的震動信號計算後與手環內置特徵數據比對並進行存儲，經一周的監測後形成患者自身內瘻特徵數據，達到自學習的一個功能；後續的監測以此數據為基準實現對內瘻的預測評估預警。
19.(3)本技術以定性的監測方法為患者提供了一種評估動靜脈內瘻狀態的手段，直接明了，適用於廣大中老年ersd患者群體，避免了臨床上的誤解糾紛，為後續醫護實施進一步診斷治療節省了時間。
20.(4)本技術使用數字溫度傳感器對動靜脈內瘻處皮膚溫度進行監測，實現了對內瘻狀態的輔助監測。
附圖說明
21.圖1為本技術所述預警手環的結構示意圖；
22.圖2為手環主體外觀上表面和下表面示意圖；
23.圖3為預警手環的工作原理示意圖；
24.圖4為腕部佩戴預警手環效果示意圖；
25.圖5為肘部佩戴預警手環效果示意圖；
26.圖中：1-磁性薄片；2-柔性電路板；3-柔性顯示屏；4-柔性外殼；5-線性馬達；6-柔性電池；7-數字溫度傳感器；8-壓電薄膜傳感器；9-充電接口；10-電源按鍵。
具體實施方式
27.下面將結合附圖對本技術技術方案進行詳細說明。
28.如圖1至圖2所示，本技術所述的柔性動靜脈內瘻監測預警手環，包括手環主體，所述手環主體上設有磁性薄片1、柔性電路板2、柔性顯示屏3、柔性外殼4、線性馬達5、柔性電池6、數字溫度傳感器7、壓電薄膜傳感器8、充電接口9和電源按鍵10。
29.所述磁性薄片1內嵌於所述柔性外殼4的兩端。
30.所述柔性顯示屏3內嵌於所述柔性外殼4的上表面，具體地，所述柔性顯示屏3內嵌於所述手環主體的上表面並與所述手環主體處於同一平面。
31.所述柔性電路板2、所述線性馬達5和所述柔性電池6均內置於所述柔性外殼4內，所述線性馬達5和所述柔性電池6位於所述柔性電路板2下方。
32.所述數字溫度傳感器7和所述壓電薄膜傳感器8均內嵌於所述柔性外殼4的下表面，具體地，所述數字溫度傳感器7和所述壓電薄膜傳感器8均內嵌於所述手環主體的下表面並與所述手環主體處於同一平面，所述數字溫度傳感器7和所述壓電薄膜傳感器8並列排列。
33.所述柔性電池6與所述柔性電路板2、所述柔性顯示屏3、所述線性馬達5和所述數字溫度傳感器7均連接。
34.所述充電接口9和所述電源按鍵10均設在所述柔性外殼4外部，所述充電接口9與所述柔性電池6連接，所述電源按鍵10與所述柔性電路板2連接。
35.作為具體實施例地，所述柔性外殼4採用輕質親膚材料，能夠實現長期佩戴；在其兩端內置磁性薄片1使其能夠自由吸合，方便佩戴且可以適應不同的造瘻位置。
36.作為具體實施例地，如圖3所示，所述柔性電路板2為柔性絕緣基材製成的印刷電路，在其中集成了信號採集處理電路、微處理器和存儲器；所述信號採集處理電路與所述微處理器連接，所述微處理器與所述存儲器連接。所述信號採集處理電路包括信號採集電路和信號處理電路，所述信號採集電路包括運算放大電路，所述信號處理電路包括去噪濾波電路。
37.所述數字溫度傳感器7和所述壓電薄膜傳感器8均與所述傳感器信號採集電路連接。微處理器與分別連接至柔性顯示屏3和所述線性馬達5實現控制。柔性電池6分別連接至數字溫度傳感器7、微處理器所在柔性電路板2、線性馬達5和柔性顯示屏3對其進行供電。
38.作為具體實施例地，所述柔性電池6採用可充電鋰電池，通過充電接口9對其進行日常充電。
39.作為具體實施例地，壓電薄膜傳感器8採用瑞士泰科電子生產壓電薄膜傳感器；所述數字溫度傳感器7採用美國美信半導體生產的醫用級溫度傳感器；所述微處理器採用意法半導體公司生產的stm32f103系列晶片。
40.本技術所述的柔性動靜脈內瘻監測預警方法，包括：
41.s1：壓電薄膜傳感器根據不同頻率的內瘻震動產生縱向應變，通過其壓電效應產生電壓信號。
42.s2：通過信號採集處理電路對電壓信號進行放大、去噪、濾波，得到反映內瘻震動的第一真實信號。
43.s3：通過微處理器對第一真實信號進行計算處理，得到第二真實信號，將第二真實信號存儲至存儲器中。
44.s4：根據所述第二真實信號對應的狹窄程度，微處理器驅動柔性顯示屏3和線性馬達5實現震動和光報警。
45.另外，數字溫度傳感器7對內瘻皮膚溫度進行實時監測，且將監測數據傳送至微處理器進行處理，然後將處理後的監測數據存儲至存儲器中；若出現溫度驟減，微處理器驅動柔性顯示屏3和線性馬達5實現震動和光報警。
46.作為具體實施例地，如圖4所示，將手環佩戴於腕部動靜脈內瘻處，壓電薄膜傳感器8受內瘻震動產生縱向應變，通過其壓電效應產生電壓信號，電壓信號通過信號採集處理電路實現信號的放大、去噪、濾波，得到最能反映內瘻震動的真實信號，最後再由微處理器進行計算處理和存儲；根據不同頻率的震動計算得到相對應的狹窄程度，將不同的狹窄程度進行分類，0～30％，30％～50％，》50％分別對應不同程度的預警，即輕微狹窄、中度狹窄、嚴重狹窄。對內瘻震動信號持續進行監測，並與存儲器內置特徵數據比較，一旦內瘻出現相應程度的狹窄，微處理器則驅動線性馬達5和柔性顯示屏3實現震動和光報警。
47.由於動靜脈內瘻血流量大，導致內瘻附近皮膚溫度偏高，一旦內瘻出現阻塞導致失功，則皮溫會出現斷崖式下降。數字溫度傳感器7對內瘻皮膚溫度進行實時監測，數據傳送至微處理器進行處理存儲，一旦溫度值出現驟減，微處理器則驅動線性馬達5和柔性顯示屏3實現震動和光報警。
48.作為具體實施例地，如圖5所示，將手環佩戴於肘部動靜脈內瘻處，壓電薄膜傳感器8受內瘻震動產生縱向應變，通過其壓電效應產生電壓信號，電壓信號通過信號採集處理電路實現信號的放大、去噪、濾波，得到最能反映內瘻震動的真實信號，最後再由微處理器進行計算處理和存儲；根據不同頻率的震動計算得到相對應的狹窄程度，將不同的狹窄程度進行分類，0～30％，30％～50％，》50％分別對應不同程度的預警，即輕微狹窄、中度狹窄、嚴重狹窄。對內瘻震動信號持續進行監測，並與存儲器內置特徵數據比較，一旦內瘻出現相應程度的狹窄，微處理器則驅動線性馬達5和柔性顯示屏3實現震動和光報警。數字溫度傳感器7對內瘻皮膚溫度進行實時監測，數據傳送至微處理器進行處理存儲，一旦溫度值出現驟減，微處理器則驅動線性馬達5和柔性顯示屏3實現震動和光報警。
49.綜上所述，該預警手環使用便捷，適用於廣大ersd患者且不受造瘻位置的限制，極大改善了當前動靜脈內瘻監測的局限性。手環的定性分析預警功能，直觀明了，方便患者獲取報警信息並及時聯繫醫護採取進一步醫療措施，保證動靜脈內瘻的正常工作。
50.以上公開的本發明優選實施例只是用於幫助闡述本發明，優選實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容可以作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述的這些實施例，是為了更好的解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域的技術人員能更好的理解和利用本發明。任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，按照本發明的技術方案及其發明構思加以同等替換或者改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。