CN121264996A - 心室弹性值预估方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种心室弹性值预估方法及装置，该方法包括：获取第一参数和第二参数，该第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标主动脉压、目标肺动脉压，该第二参数包括目标心室辅助装置的泵送流量以及目标用户的心动周期；将第一参数和第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；根据目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。本申请通过决策模型预估当前用户的心室容积，进而通过心室压与心室容积的比值计算出预估的心室弹性值，可无需依赖超声设备就可实时、准确地预测患者的心室弹性值。

Description

心室弹性值预估方法及装置

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种心室弹性值预估方法及装置。

背景技术

心脏每次搏动分为收缩期和舒张期，患者的心室弹性值能够反映患者心功能的状态，即一个有弹性的心室在舒张早期能够迅速放松，在舒张晚期能低压力地容纳血液；而心室壁变厚或心肌本身变硬时，其心室僵硬度增加，导致心脏需要更高的压力才能被充盈。因此患者的心室弹性值对于心室辅助装置的运行具有重要作用。目前基本上是通过超声心动图来评估心室弹性，然而超声心动图无法实时进行检测，使得心室辅助装置无法根据心室弹性的变化来调整其运行参数。

发明内容

本申请实施例提供了一种心室弹性值预估方法及装置，能够准确预估心室弹性值。

第一方面，本申请实施例提供一种心室弹性值预估方法，应用于心室辅助系统，所述心室辅助系统包括控制模块和植入目标用户的目标心室辅助装置，所述方法包括：

获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标主动脉压、目标肺动脉压，所述第二参数包括所述目标心室辅助装置的泵送流量以及所述目标用户的心动周期；

将所述第一参数和所述第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；

根据所述目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。

第二方面，本申请实施例提供的一种心室辅助系统的控制装置，所述心室辅助系统还包括目标心室辅助装置，所述控制装置包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于：

获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标主动脉压、目标肺动脉压，所述第二参数包括所述目标心室辅助装置的泵送流量以及所述目标用户的心动周期；

将所述第一参数和所述第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；

根据所述目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。

第三方面，本申请实施例提供一种心室辅助系统，所述心室辅助系统包括：

植入目标用户的目标心室辅助装置；

与所述目标心室辅助装置连接的控制模块，所述控制模块用于执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。

第四方面，本申请实施例提供一种医疗设备，所述医疗设备包括处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤的指令。

本申请提供的技术方案，获取第一参数和第二参数，该第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标主动脉压、目标肺动脉压，该第二参数包括目标心室辅助装置的泵送流量以及目标用户的心动周期；将第一参数和第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；根据目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。本申请通过决策模型预估当前用户的心室容积，进而通过心室压与心室容积的比值计算出预估的心室弹性值，可无需依赖超声设备就可实时、准确地预测患者的心室弹性值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种心室辅助系统的示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种心室辅助系统的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种心室辅助装置的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种心室弹性值预估方法的流程示意图；

图5是本申请实施例提供的一种血流动力学仿真模型的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图。

具体实施方式

为了本技术领域人员更好理解本申请的技术方案，下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的部分实施例，而并非全部的实施例。基于本申请实施例的描述，本领域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，都属于本申请所保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、软件、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是还包括没有列出的步骤或单元，或还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种心室辅助系统的示意图，该心室辅助系统包括两个心室辅助装置，分别为用于左心的左心室辅助装置和用于右心的右心室辅助装置、以及控制装置。左心室辅助装置设置于患者的左心室，用于将血液从患者的左心室泵送到主动脉；右心室辅助装置设置于患者的右心室，用于将血液从患者的右心室泵送到肺动脉。左心室辅助装置和右心室辅助装置与控制装置连接，控制装置用于控制和监测左心室辅助装置和右心室辅助装置的运行。

示例的，如图2所示，该心室辅助系统包括一个心室辅助装置以及与该心室辅助装置连接的控制装置。该心室辅助装置可为用于左心的左心室辅助装置、也可为用于右心的右心室辅助装置（图中以用于左心为例）。

其中，从用户血液的流向上，流体系统彼此串联布置，血液先通过肺动脉流向肺，肺系统与左心室直流流体连通，在肺中的血液充氧之后，血液返回左心室。血液再从左心室泵入主动脉，主动脉内的血液经由用户血管系统流经至右心室。因此，血液依次在肺动脉、右心室、左心室和主动脉中形成流体循环。其中将血液从右心室流向肺动脉流向的称为肺循环，将血液从左心室流向主动脉的流向称为体循环。

左心室辅助装置作用于左心脏，其可设置在左心室的心尖上，其流体入流位于用户左心室内、流体出口连接用户的主动脉，该左心室辅助装置也可跨过用户的主动脉瓣，使其近端位于用户主动脉内、远端位于用户左心室，从而将用户左心室内的血液泵送至主动脉内。右心室辅助装置作用于右心脏，其可设置在右心室的心尖上，其流体入口位于用户右心室内、其流体出口连接用户肺动脉；或该右心室辅助装置可跨过用户的肺动脉瓣，使其近端位于用户肺动脉内、远端位于用户右心室，用户将右心室内的血液泵送至肺动脉中，从而实现血液的循环。

示例的，左心室辅助装置可以经由心室连接组件（如顶环、心室套囊、心室袖带）附接到心脏左心室的心尖位置，该心室连接组件可以缝合到心脏左心室的心尖上并被联接到心室辅助装置上，心室辅助装置的另一端可经由出口管和/或与出口管连接的人工血管连接到主动脉上，这样使得心室辅助装置可以有效地转移来自弱化左心室的血液并且将其推进到主动脉，从而循环到患者的血管系统的剩余部分，为患者提供心室辅助功能。同理，右心室辅助装置也可通过心室连接组件附接到心脏右心室的心尖位置，为患者提供心室辅助功能。

其中，控制装置可为内部控制电路和/或外部控制电路，控制装置可通信连接左心室辅助装置和右心室辅助装置，用于控制左心室辅助装置和右心室辅助装置的运行。示例的，左心室辅助装置和右心室辅助装置通过经皮线缆穿过患者的腹部皮肤连接到设置在体外控制装置，控制装置用于实现对左心室辅助装置和右心室辅助装置的相互独立的驱动。基于体循环与肺循环组成人体的血流流向，控制装置对其中一个心室辅助装置的调整也会影响另一个心室辅助装置，即控制之间具有相互调制，血流量有预定的相互关系，且心室辅助装置泵送的流体流量与心室内的血液容积以及压力相关，从而使得一个心室辅助装置流体流量的变化会引起另一个心室辅助装置流体流量的相应变化。例如，第一心室辅助装置的转速增加，左心室内血液容积的减少使得左心室内的压力减小，左心室压力减小有利于肺中的血液流向左心室，从而使得肺动脉压力降低。肺动脉压力降低使肺动脉压力与右心室压力的压差减小，使右心室内的血液能更好的泵送至肺动脉中。

请参阅图3，图3是本申请实施例提出的一种心室辅助装置100的结构示意图。心室辅助装置100包括具有入口管50的壳体、用于推动流体的叶轮20、用于驱动叶轮20悬浮旋转的电机30。壳体上还分别开设有连通腔室10的流体入口14和流体出口15。叶轮20能够悬浮旋转于腔室10内，叶轮20旋转能够产生输送流体的离心力，以使流体能够从流体入口14进入腔室10，并从流体出口15输出。其中，叶轮20的悬浮旋转指的是叶轮20在旋转时不与腔室10的腔壁接触。

壳体包括第一侧壁11和第二侧壁12，电机30包括分列第一侧壁11两侧的定子31和转子32。其中，定子31固定于第一侧壁11相对腔室10的外侧，相对应的转子32位于腔室10内。进一步，转子32与叶轮20固定连接，当定子31驱动转子32在腔室10内旋转时，叶轮20也随转子32同步在腔室10内旋转。

心室辅助装置100还包括控制电路33，控制电路33分别与定子31电性连接，控制电路33可通过调节流经定子31的电流来控制转子32的旋转速度和悬浮高度。

示例的，入口管50的外表面上设置有压力传感器（图中未示出），在心室辅助装置100植入患者左心室时，压力传感器可检测入口管50管外压力。在心室辅助装置100用于左心时，压力传感器检测到的压力可作为患者的左心室压；在心室辅助装置100用于右心时，压力传感器检测到的压力可作为患者的右心室压。

对于左心和/或右心患有心衰的患者，右心和/或左心的心功能状态实时影响患者的安全。患者的心室弹性值能够直接反映患者心功能的状态，对于调整心室辅助装置的工况具有重要指示作用。目前临床上主要通过超声心动图来预估心室弹性，但是这种方式不能实时监测患者的心功能状态。在心室辅助装置的输出与患者的需求没有达到一致时，就会对患者造成伤害，如在心脏稍加恢复而心室辅助装置的转速没有及时降低，可能会造成灌注不足；又或者心功能恶化，心室辅助装置的转速没有及时增加，造成心输出量不足，直接影响患者的生命安全。

基于此，本申请提出了一种心室弹性值预测方法，通过将心室辅助装置的运行参数以及用户的生理参数输入决策模型中，预估当前用户的心室容积，进而通过心室压与心室容积的比值计算出预估的心室弹性值，可无需依赖超声设备就可实时、准确地预测患者的心室弹性值，简化了心脏功能评估过程，帮助医生制定个性化的治疗方案。

结合上述描述，下面从方法示例的角度描述本申请。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种心室弹性值预估方法流程示意图，应用于如图1-图3所示的心室辅助系统。如图4所示，该方法包括如下步骤。

S410、获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标动脉压，所述第二参数包括所述目标心室辅助装置的泵送流量以及所述目标用户的心动周期。

其中，该目标心室辅助装置可为用于左心的左心室辅助装置，也可为用于右心室的右心室辅助装置。在目标心室辅助装置用于左心时，该目标心室压可为目标用户的左心室压，目标动脉压可为目标用户的主动脉压；在目标心室辅助装置用于右心时，该目标心室压可为目标用户的右心室压，目标动脉压可为目标用户的肺动脉压；在目标心室辅助装置包括左心室辅助装置和右心室辅助装置时，该目标心室压可为目标用户的左心室压和右心室压，目标动脉压可为目标用户的主动脉压和肺动脉压。心脏每次搏动分为收缩期（心室收缩泵血）和舒张期（心室放松充盈），一个“有弹性”的心室在舒张早期能迅速放松，在舒张晚期能低压力地容纳血液。但当心室弹性值变化，如心室壁变厚（如高血压）或心肌本身变硬（如心肌纤维化）时，心脏需要更高的压力才能被充盈，长期这样会导致肺部淤血和全身性症状。因此，在患者心室内的压力、或者是主动脉压或肺动脉压变化，使得左心室压与主动脉压之间的压差变小、导致左心室内的血液无法及时泵送至主动脉内、或右心室压与肺动脉压之间的压差变小导致右心室内的血液无法及时泵送至肺动脉内，长期这样会导致心室壁逐渐变厚。同时在目标心室辅助装置运行时，转速过低也会造成心脏泵血不足，使得心室壁逐渐变厚。心室壁变厚会使得目标心室辅助装的转速与当前患者的需求不符，影响患者安全。

其中，所述获取第二参数包括：获取第一时长内所述目标心室辅助装置的电流曲线和转速；根据所述电流曲线和转速估计所述目标心室辅助装置的泵送流量曲线；将所述泵送流量曲线中波峰之间的时间确定为所述心动周期。

在心室辅助装置100内设置压力传感器时，控制装置可实时获取压力传感器检测的左心室压。同时控制装置还可以实时获取目标心室辅助装置的转速以及流经定子31的电流曲线，进而根据预先存储的电流-泵送流量的特征曲线，确定目标心室辅助装置在第一时长内的泵送流量曲线。从泵送流量曲线中可获取当前目标心室辅助装置的泵送流量。进一步地，在心室收缩期，左心室内的血容量达到最大，目标心室辅助装置的泵送流量逐渐增加至最大；在左心室压小于主动脉压时，目标心室辅助装置的泵送流量逐渐减小；在心室舒张期，左心室压持续低于主动脉压，目标心室辅助装置的泵送流量逐渐减小至最小值。因此泵送流量曲线与目标用户的心动周期同步，控制装置可将泵送流量曲线中波峰或波谷之间的时间确定为目标用户的心动周期。

进一步地，控制装置可以预先存储不同转速下的流量-压力特征曲线，根据目标心室辅助装置的转速确定对应的流量-压力特征曲线，进而根据第一时长内的泵送流量曲线确定主动脉压与左心室压之间的压差曲线（肺动脉压与右心室压之间的压差曲线）。在获取到压力传感器检测到的左心室压（右心室压）后，可计算出对应的主动脉压（肺动脉压）。

S420、将所述第一参数和所述第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积。

在获取到第一参数和第二参数后，控制装置可将其输入到训练好的目标决策模型中，输出所需的左心室容积和/或右心室容积。

其中，目标决策模型可为决策回归树模型，决策回归树模型能够有效处理复杂的非线性关系以及输入特征之间的交互作用，因此决策回归树模型可无需考虑线性与否，根据输入特征来划分数据集，可以精确的预测心室容积。

示例的，所述目标决策模型的训练方法包括：根据血流动力学仿真模型获取n组训练数据集和对应的n个标记心室容积，n为正整数；将所述n组训练数据集输入到待训练决策模型中，得到n个预估心室容积；根据所述多个预估心室容积和所述多个标记心室容积对所述待训练决策模型进行更新，得到所述目标决策模型。

左心室和右心室的容积受多种因素的相互作用影响，尤其是心脏的压力和流量状态。左心室和右心室的压力反应了各自的工作状态和符合，而心脏的流量则反映了心脏在每个心动周期中的排血效率和输出量。这些因素共同作用，决定了心室在每个周期内的充盈和排空程度，从而影响心室容积的变化。因此，为了获取更多的心功能状态的训练数据，本申请构建了血流动力学仿真模型，该血流动力学仿真模型可模拟人体的心脏运行和在运行中的衡量心功能状态的参数。

如图5所示，血流动力学仿真模型依次包括：左心室模块、左心房模块、主动脉模块、小动脉模块、右心房模块、右心室模块、肺动脉模块、肺小动脉模块、肺毛细血管模块，且各个模块之间相互连接，可模拟患者的体循环和肺循环。血流动力学仿真模型还包括左心室辅助装置和右心室辅助装置，左心室辅助装置设置于左心室模块与主动脉模块之间，右设置于右心室模块与肺动脉模块之间。在目标心室辅助装置用于目标用户的左心时，目标心室辅助装置为该左心室辅助装置，右心室辅助装置不运行；在目标心室辅助装置用于目标用户的右心时，目标心室辅助装置为右心室辅助装置，左心室辅助装置不运行；在目标心室辅助装置用于双心时，目标心室辅助装置包括左心室辅助装置和右心室辅助装置，从而可模拟心室辅助装置在患者体内运行时的心功能状态。

其中，左心室模块和右心室模块的输入参数均为心室收缩末期弹性值、心室舒张末期弹性值和心动周期；左心房模块和右心房模块的输入参数均为心房收缩末期弹性值、心房舒张末期弹性值和心动周期；主动脉模块和肺动脉模块的输入参数均为血管顺应性、血流惯性和血流阻力；小动脉模块和肺小动脉模块的输入参数均为血管顺应性和血流阻力；肺毛细血管模块的输入参数为血流阻力；目标心室辅助装置的输入参数为转速。血流动力学仿真模型的输入参数由上述所有模块的输入参数共同组成，将这些确定好的参数输入到血流动力学仿真模型中，运行仿真模型，可以实时获取患者血管内的流量和压力。

心室弹性值在血流动力学仿真模型中是输入参数，不同的心室弹性值对应着不同的心脏状态，不同的心脏状态影响着射血强度和心率，从而进一步影响心室压力（左心室压和右心室压）、容积（左心室容积和右心室容积）和动脉压力（主动脉压和肺动脉压）。心室压力与动脉压力之间的压差会影响目标心室辅助装置的泵送流量，心室弹性值的变化会影响患者的左心室压力、右心室压力、左心室容积、右心室容积、主动脉压力、肺动脉压力、心率、目标心室辅助装置的泵送流量等生理特征指标。因此将影响生理特征指标作为输入参数对决策树模型进行训练，来预测患者的心室弹性值。

在本申请中，所述方法还包括：获取n组仿真参数集，每组仿真参数集包括以下至少一项：心室收缩末期弹性值、心室舒张末期弹性值、心房收缩末期弹性值、心房舒张末期弹性值、血管顺应性、血流惯性、血流阻力、所述心动周期，相邻两组的所述仿真参数集中的所述心动周期之间相差第一值、所述心室收缩末期弹性值之间相差第二值、所述心房收缩末期弹性值之间相差第三值；将所述n组仿真参数集与所述目标心室辅助装置的转速输入所述血流动力学仿真模型，输出每组的多个预估参数曲线；对所述每组的多个预估参数曲线进行处理，得到所述n组训练数据集和所述对应的n个标记心室容积。

为了获取足以覆盖所有心功能状态的训练数据，在驱动血流动力学仿真模型运行时，可根据患者存在的心衰程度，如重度心衰、重度心衰、轻度心衰、正常的状态下的心室弹性值范围，将不同的心室弹性值输入到血流动力学仿真模型，模拟在不同心室弹性值下患者对应的心功能状态的参数值。例如，从正常状态到严重心衰下左心室收缩末期弹性值的范围为（0.4，2.3）、右心室收缩末期弹性值的范围为（0.3，1.3）。

其中，血流动力学仿真模型的输入参数包括各个模块的输入参数，具体有心室收缩末期弹性值、心室舒张末期弹性值、心房收缩末期弹性值、心房舒张末期弹性值、血管顺应性、血流惯性、血流阻力、心动周期、以及心室辅助装置的转速。该各个模块的输入参数可根据临床实验数据设置。将不同的输入参数输入到血流动力学仿真模型中，以模拟在该参数下患者的心功能状态，输出在该输入参数下的左心室压力、右心室压力、主动脉压力、肺动脉压力。

设计血流动力学仿真模型的驱动程序，在驱动程序中设置心室收缩末期弹性值和心房收缩末期弹性值的最低阈值和最高阈值，并在血流动力学仿真模型中设置数据导出模块，导出左心室压力、右心室压力、主动脉压力、肺动脉压力。由于需要预测的是心室收缩末期的弹性值，因此需要准确识别并提取出收缩末期时的左心室压力、右心室压力、左心室容积、右心室容积、主动脉压力、肺动脉压力、心动周期、以及心室辅助装置的泵送流量。但是不同用户的心动周期存在区别，也即心动周期是变化的，为了避免每次心动周期变化时都需要重新调整获取训练数据，对血流动力学仿真模型输出的多个预估参数曲线进行处理，保证了血流动力学仿真模型输出的训练数据之间的时间统一性，提高心室弹性值预估的精确性。

可选的，所述方法还包括：获取心室弹性值范围和心动周期范围；根据所述目标决策模型的精度确定所述n；根据所述n与所述心动周期范围确定所述第一值；根据所述n与所述心室弹性值范围确定所述第二值。

左心室收缩末期弹性值、右心室收缩末期弹性值和心动周期的变动会对心室弹性值产生较大的影响，因此将左心室收缩末期弹性值、右心室收缩末期弹性值和心动周期设置为变换参数。为了覆盖严重心衰、中度心衰、轻度心衰、正常的全部状态，获取左心室收缩末期弹性值设置范围以及右心室收缩末期弹性值设置范围，进而根据目标决策模型的精度要求确定所需的训练数据的组数n，根据组数n确定每组训练数据中心室收缩末期弹性值之间的差值（即第二差值）、以及心动周期之间的差值（即第一差值）。例如，在目标心室辅助装置用于左心时，左心室收缩末期弹性值设置范围为(0.4-2.3)、心动周期的设置范围为（0.5-1），在需要获得2496组训练数据时，第二值可计算为0.02，第一差值计算为0.02；在目标心室辅助装置用于右心时，右心室收缩末期弹性值设置范围为（0.3-1.3），心动周期的设置范围为（0.5-1），在需要获得2626组训练数据时，第二值可计算为0.01，第一差值计算为0.02。

可选的，所述对所述每组的多个预估参数曲线进行处理，得到所述n组训练数据集和所述对应的n个标记心室容积，包括：根据所述心动周期确定目标采样频率；根据所述目标采样频率分别对所述多个预估参数曲线进行采样，得到每个预估参数的多个采样点；确定目标采样点，所述目标采样点的心室压最大；将所述目标采样点的心室容积作为所述标记心室容积；将第一压力和第二压力作为一组训练数据集，所述第一压力为所述目标采样点对应的心室压，所述第二压力为所述多个采样点的动脉压的平均值。

其中，预估参数曲线可包括左心室压曲线、右心室压曲线、主动脉压曲线、肺动脉压曲线、右心室容积曲线、左心室容积曲线等。为使输入决策模型的训练数据是心室收缩末期对应的压力值，可根据当前目标用户的心动周期设置对预估参数曲线的采用频率，如将采样频率f设置心动周期HR的5倍、10倍、20倍等，以采样频率对血流动力学仿真模型输出的多个预估参数曲线进行采样，得到每个预估参数曲线的采样值。一个心动周期的时间T是60/HR，每个心动周期的采样点=T*f=600。这样无论心动周期如何变化，每个心动周期内每个预估参数的采样点均为600个，可以便于提取心室收缩末期对应的生理特征指标。在心室收缩末期左心室压和右心室压均处于压力峰值期，因此直接将左心室压或右心室压的最大值所对应的采样点作为心室收缩末期的目标采样点。为了保证各个生理特征指标的时间统一性，将心室压力最大值的采样点作为索引，以此来确定准确对应心室收缩末期的心室容积值，即将一个心动周期内目标采样点的左心室压或右心室压、主动脉压或肺动脉压作为待训练决策模型的训练数据、将一个心动周期内肺动脉压或主动脉压的采样点的平均值作为待训练决策模型的训练数据、将一个心动周期内目标采样点的左心室容积或右心室容积作为待训练决策模型的标记数据。其中，一个左心室压或右心室压、肺动脉压或主动脉压作为一组训练数据，其对应的左心室容积或右心室容积作为对应的标记心室容积。

在本申请中，构建能够模拟人体血液循环和心功能的血流动力学仿真模型，来生成决策模型的训练数据，使得训练数据既能够覆盖所有患者的心功能状态，也能够与患者人体的真实数据相同，解决的人体心功能数据的难以获取的难题，使得训练出来的目标决策模型能够准确预测出心室弹性值。

在得到n组训练数据集以及对应的标记心室容积后，可将该n组训练数据集分别输入到待训练决策模型中，输出预估心室容积。然后计算输出的预估心室容积与标记心室容积的损失函数，即计算预估心室容积与标记心室容积的均方误差，根据损失函数对待训练决策模型进行更新，直至损失函数达到收敛状态。

S430、根据所述目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。

心室弹性值可用于量化心室的僵硬度，心室的弹性可体现在心室收缩期的行为，即一个弹性好的心室，在压力增加很小的情况下也能容纳较多的血液；而一个僵硬的心室，在收缩期的泵送功能随着容积的增加所需的压力会急剧上升。心室弹性值与患者心室压以及心室容积强相关。控制装置可直接计算目标心室压与目标决策模型输出的目标心室容积的比值，得到该心室弹性值。在目标心室辅助装置用于左心室时，该目标心室压为左心室收缩末期压力，输出的目标心室容积为左心室收缩末期容积，从而可计算出左心室弹性值。在目标心室辅助装置用于右心室时，该目标心室压为右心室收缩末期压力，输出的目标心室容积为右心室收缩末期容积，从而可计算出右心室弹性值。在目标心室辅助装置包括左心室辅助装置和右心室辅助装置时，该目标心室压可包括左心室收缩末期压力和右心室收缩末期压力，进而目标决策模型输出的目标心室容积包括左心室收缩末期容积和右心室收缩末期容积，通过计算可分别得到左心室弹性值和右心室弹性值。

可以看出，本申请提出了一种心室弹性值预估方法，获取第一参数和第二参数，该第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标主动脉压、目标肺动脉压，该第二参数包括目标心室辅助装置的泵送流量以及目标用户的心动周期；将第一参数和第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；根据目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。本申请通过决策模型预估当前用户的心室容积，进而通过心室压与心室容积的比值计算出预估的心室弹性值，可无需依赖超声设备就可实时、准确地预测患者的心室弹性值。

上述主要从方法侧执行过程的角度对本申请实施例的方案进行了介绍。可以理解的是，网络设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所提供的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

示例的，本申请实施例还提供一种心室辅助系统的控制装置，所述心室辅助系统还包括目标心室辅助装置，所述控制装置包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于：

获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标主动脉压、目标肺动脉压，所述第二参数包括所述目标心室辅助装置的泵送流量以及所述目标用户的心动周期；

将所述第一参数和所述第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；

根据所述目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。

示例的，本申请还提供一种心室辅助系统，所述心室辅助系统包括：

植入目标用户的目标心室辅助装置；

与所述目标心室辅助装置连接的控制模块，所述控制模块用于执行如图4所述方法的步骤。

示例的，本申请还提供一种医疗设备，该医疗设备包括上述所述控制电路或心室辅助装置。

其中，上述各个方案的控制装置具有实现上述方法中医疗设备执行的相应步骤的功能；所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。

在本申请的实施例，控制装置可以具有硬件和软件的控制单元或控制电路，也可以是芯片或者芯片系统，例如：片上系统（system on chip，SoC）。

请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图，该医疗设备包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个通信接口，以及一个或多个程序；所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述一个或多个处理器执行。

上述程序包括用于执行以下步骤的指令：

获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标主动脉压、目标肺动脉压，所述第二参数包括目标心室辅助装置的泵送流量以及所述目标用户的心动周期；

将所述第一参数和所述第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；

根据所述目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。

其中，上述方法实施例涉及的各场景的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

应理解，上述存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

在本申请实施例中，上述装置的处理器可以是中央处理单元（CentralProcessing Unit，CPU），该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

应理解，本申请实施例中涉及的“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

以及，除非有相反的说明，本申请实施例提及“第一”、“第二”等序数词是用于对多个对象进行区分，不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度。例如，第一信息和第二信息，只是为了区分不同的信息，而并不是表示这两种信息的内容、优先级、发送顺序或者重要程度等的不同。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器执行存储器中的指令，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者TRP等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种心室弹性值预估方法，其特征在于，应用于心室辅助系统，所述心室辅助系统包括控制模块和植入目标用户的目标心室辅助装置，所述方法包括：

获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标动脉压，所述第二参数包括所述目标心室辅助装置的泵送流量以及所述目标用户的心动周期；

将所述第一参数和所述第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；

根据所述目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标决策模型的训练方法包括：

根据血流动力学仿真模型获取n组训练数据集和对应的n个标记心室容积，所述n为正整数；

将所述n组训练数据集输入到待训练决策模型中，得到n个预估心室容积；

根据所述n个预估心室容积和所述n个标记心室容积对所述待训练决策模型进行更新，得到所述目标决策模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述血流动力学仿真模型包括依次连接的左心室模块、左心房模块、主动脉模块、小动脉模块、右心房模块、右心室模块、肺动脉模块、肺小动脉模块、肺毛细血管模块，；所述目标心室辅助装置设置于所述左心室模块与所述主动脉模块之间、或所述右心室模块与所述肺动脉模块之间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取n组仿真参数集，每组仿真参数集包括以下至少一项：心室收缩末期弹性值、心室舒张末期弹性值、心房收缩末期弹性值、心房舒张末期弹性值、血管顺应性、血流惯性、血流阻力、所述心动周期，相邻两组的所述仿真参数集中的所述心动周期之间相差第一值、所述心室收缩末期弹性值之间相差第二值、所述心房收缩末期弹性值之间相差第三值；

将所述n组仿真参数集与所述目标心室辅助装置的转速输入所述血流动力学仿真模型，输出每组的多个预估参数曲线；

对所述每组的多个预估参数曲线进行处理，得到所述n组训练数据集和所述对应的n个标记心室容积。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述每组的多个预估参数曲线进行处理，得到所述n组训练数据集和所述对应的n个标记心室容积，包括：

根据所述心动周期确定目标采样频率；

根据所述目标采样频率分别对所述多个预估参数曲线进行采样，得到每个预估参数的多个采样点；

确定目标采样点，所述目标采样点的心室压最大；

将所述目标采样点的心室容积作为所述标记心室容积；

将第一压力和第二压力作为一组训练数据集，所述第一压力为所述目标采样点对应的心室压，所述第二压力为所述多个采样点的动脉压的平均值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取心室弹性值范围和心动周期范围；

根据所述目标决策模型的精度确定所述n；

根据所述n与所述心动周期范围确定所述第一值；

根据所述n与所述心室弹性值范围确定所述第二值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第二参数包括：

获取第一时长内所述目标心室辅助装置的电流曲线和转速；

根据所述电流曲线和转速估计所述目标心室辅助装置的泵送流量曲线；

将所述泵送流量曲线中波峰之间的时间确定为所述心动周期。

8.一种心室辅助系统的控制装置，其特征在于，所述心室辅助系统还包括目标心室辅助装置，所述控制装置包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于：

获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括目标用户的以下至少一项：目标心室压、目标主动脉压、目标肺动脉压，所述第二参数包括所述目标心室辅助装置的泵送流量以及所述目标用户的心动周期；

将所述第一参数和所述第二参数输入到目标决策模型，输出目标心室容积；

根据所述目标心室压与所述目标心室容积的比值预估目标心室弹性值。

9.一种心室辅助系统，其特征在于，所述心室辅助系统包括：

植入目标用户的目标心室辅助装置；

与所述目标心室辅助装置连接的控制模块，所述控制模块用于执行如权利要求1-7所述方法的步骤。

10.一种医疗设备，其特征在于，包括处理器、存储器和通信接口，所述存储器存储有一个或多个程序，并且所述一个或多个程序由所述处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法中的步骤的指令。