[发明专利]一种基于反向传播算法的呼吸机治疗压力稳定方法

摘要

本发明公开一种基于反向传播算法的呼吸机治疗压力稳定方法，包括以下步骤：先判定样本数量；若样本量小于N，再增加新样本，读取新样本的各样本参数，将该状态下的各样本参数采用反向传播算法得到训练阶段的计算治疗压力值，判定训练阶段的治疗压力值‑训练阶段的计算治疗压力值的均方误差是否小于阈值；若小于阈值，计算各参数的权值并替换，若均方误差大于或等于阈值，则重新判断样本量，进入循环。在治疗过程中，读取治疗状态下的实际参数值，调用存储区域中的各参数的权值，再计算出静态治疗状态下的计算治疗压力，采用该面罩端治疗压力给病患治疗。本发明能够实现漏气量的快速、精确补偿，有效保证治疗的效果和患者使用的舒适度。

主权项

1.一种基于反向传播算法的呼吸机治疗压力稳定方法，所述呼吸机包括主机、呼吸管路、面罩、压力传感器以及流量传感器，所述压力传感器以及流量传感器用于检测主机风道内的压力值和流量值，其特征在于：所述治疗压力稳定方法包括学习阶段和使用阶段，所述学习阶段包括以下步骤：步骤1.1：开启呼吸机进行学习，令呼吸机的学习次数为i，i为0、1、2、3、……，设定学习次数i的上限值为N，N为正整数，设六个权值存储单元用于存储六个参数的权值，其中：第一权值存储单元用于存储压力参数P的权值Wp；第二权值存储单元用于存储流量参数F的权值Wf；第三权值存储单元用于存储面罩泄气量参数Lm的权值Wlm；第四权值存储单元用于存储漏气量参数Lv的权值Wlv；第五权值存储单元用于存储控制压力参数Pc的权值Wpc；第六权值存储单元用于存储呼吸管路压力损耗参数Pl的权值Wpl；i=0为呼吸机开启后的初始状态，设六个参数的初始权值为常数C1；步骤1.2：使用呼吸机模拟第一漏气量的漏气状态，令i=1，并在该漏气状态下主机获取以下六个参数的数值作为第一个样本：压力参数P，该压力参数P的数值为所述主机通过压力传感器获得的压力值P1；流量参数F，该流量参数F的数值为所述主机通过流量传感器获得的流量值F1；面罩泄气量参数Lm，该面罩泄气量参数Lm的数值为将流量参数F的数值代入面罩厂家给出的面罩特性曲线获得的面罩泄气量值Lm1；漏气量参数Lv，该漏气量参数Lv的数值为流量平均值减去面罩泄气量参数Lm的数值，所述流量平均值为流量传感器在采样时间段内所采集到的所有样本的流量值叠加后除以采样次数所获得的值Lv1；控制压力参数Pc，该控制压力参数Pc的数值为预先设定的面罩端的治疗压力理论值Pc1；呼吸管路压力损耗参数Pl，该呼吸管路压力损耗参数Pl的数值为将压力参数P的数值以及所述流量参数F的数值代入管路厂家给出的管路特性曲线获得的呼吸管路压力损耗的值Pl1；主机将第一个样本中的数值P1乘以常数C1，数值F1乘以常数C1，数值Lm1乘以常数C1，数值Lv1乘以常数C1，数值Pc1乘以常数C1，数值Pl1乘以常数C1，得到六个输入值，再将该六个输入值作为输入代入反向传播算法公式：并且，中计算得到学习阶段的计算治疗压力值Ps1以及第一个样本对应的六个参数的权值，即压力参数P的权值Wp1、流量参数F的权值Wf1、面罩泄气量参数Lm的权值Wlm1、漏气量参数Lv的权值Wlv1、控制压力参数Pc的权值Wpc1和呼吸管路压力损耗参数Pl的权值Wpl1；其中，δ=0.712~0.895，C2=4500~5500；η=0.1~0.2；所述计算治疗压力值Ps1用于调整风机转速；步骤1.3：将Wp1存入第一权值存储单元，Wf1存入第二权值存储单元， Wlm1存入第三权值存储单元，Wlv1存入第四权值存储单元，Wpc1存入第五权值存储单元，Wpl1存入第六权值存储单元；步骤1.4：判定学习次数i是否大于或等于N；若i小于N，则转到步骤1.5；若i大于或等于N，则转到步骤1.8；步骤1.5：使用呼吸机模拟第二漏气量的漏气状态，该漏气状态的呼吸机学习次数为i+1；并在该漏气状态下主机获取以下六个参数的数值作为第二个样本，按照第一样本的方式对应获得以下第二个样本的六个参数：压力参数P的数值P2；流量参数F的数值F2；面罩泄气量参数Lm的数值Lm2；漏气量参数Lv的数值Lv2；控制压力参数Pc的数值Pc2；呼吸管路压力损耗参数Pl的数值Pl2；主机将第二样本中的数值P2乘以第一权值存储单元中的当前数值，数值F2乘以第二权值存储单元中的当前数值，数值Lm2乘以第三权值存储单元中的当前数值，数值Lv2乘以第四权值存储单元中的当前数值，数值Pc2乘以第五权值存储单元中的当前数值，数值Pl2乘以第六权值存储单元中的当前数值，得到六个输入值，再将该六个输入值作为输入代入反向传播算法公式：并且，中计算得到第二个样本的学习阶段的计算治疗压力值Ps2以及第二个样本对应的六个参数的权值，即压力参数P的权值Wp2、流量参数F的权值Wf2、面罩泄气量参数Lm的权值Wlm2、漏气量参数Lv的权值Wlv2、控制压力参数Pc的权值Wpc2和呼吸管路压力损耗参数Pl的权值Wpl2；其中，δ=0.712~0.895，C2=4500~5500；η=0.1~0.2；所述计算治疗压力值Ps2用于调整风机转速；步骤1.6：将Wp2替换第一权值存储单元的值，Wf2替换第二权值存储单元的值，Wlm2替换第三权值存储单元的值，Wlv2替换第四权值存储单元的值， Wpc2替换第五权值存储单元的值，Wpl2替换第六权值存储单元的值；步骤1.7：判定学习阶段的实际治疗压力值Pm2与学习阶段的计算治疗压力值Ps2的均方误差是否小于第一阈值T1，该第一阈值T1预先设定；所述学习阶段的实际治疗压力值Pm2等于压力参数P的数值P2减去呼吸管路压力损耗参数Pl的数值Pl2，再减去面罩泄气量参数Lm的数值Lm2在面罩特性曲线上所对应的压力值所得到的数值；若该均方误差小于第一阈值T1，则转到步骤1.8；若该均方误差大于或等于第一阈值T1，则回到步骤1.4，进行第三个样本的学习，第三个样本模拟第三漏气量的漏气状态，并在该漏气状态下主机获取的六个参数的数值作为第三个样本；第三漏气量与第二漏气量不同；以此循环往复，进行第四个样本、第五个样本、第六个样本……的学习，直至均方误差小于第一阈值T1或者i等于N时为止；步骤1.8：结束学习；所述使用阶段包括以下步骤：步骤2.1：使用学习结束后的呼吸机对患者进行辅助呼吸，主机获取使用状态下的六个参数的数值，该六个参数是使用状态下的压力参数P′、流量参数F′、面罩泄气量参数Lm′、漏气量参数Lv′、控制压力参数Pc′以及呼吸管路压力损耗参数Pl′，该使用状态下的六个参数的数值与学习阶段中样本的六个参数的数值的获取方式一致；步骤2.2：主机将使用状态下压力参数P′的数值乘以第一权值存储单元中的当前数值，流量参数F′的数值乘以第二权值存储单元中的当前数值，面罩泄气量参数Lm′的数值乘以第三权值存储单元中的当前数值，漏气量参数Lv′的数值乘以第四权值存储单元中的当前数值，控制压力参数Pc′的数值乘以第五权值存储单元中的当前数值，呼吸管路压力损耗参数Pl′的数值乘以第六权值存储单元中的当前数值，得到六个输入值，再将该六个输入值作为输入代入以下反向传播算法公式：并且，中计算得到使用阶段的计算治疗压力值Ps′以及使用阶段对应的六个参数的权值；其中，δ=0.712~0.895，C2=4500~5500；η=0.1~0.2；步骤2.3：主机根据计算治疗压力值Ps′，调整风机电机转速以满足呼吸机治疗压力要求；步骤2.4：将使用阶段中的压力参数P′的权值替换第一权值存储单元的值，流量参数F′的权值替换第二权值存储单元的值，面罩泄气量参数Lm′的权值替换第三权值存储单元的值，漏气量参数Lv′的权值替换第四权值存储单元的值，控制压力参数Pc′的权值替换第五权值存储单元的值，呼吸管路压力损耗参数Pl′的权值替换第六权值存储单元的值；所述呼吸机在使用阶段实时监测患者治疗压力，主机实时获取使用状态下的六个参数的数值，并按照步骤2.1至步骤2.4的方式重复操作，以此循环往复，直至结束使用。