(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210923264.9 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 中国医学 科学院北京协和医院 地址 100005 北京市东城区王府井帅府园1 号 (72)发明人 朱华栋　吴及　刘业成　高键东　 刘继海　王项　张挺　 (74)专利代理 机构 上海沣成知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 31425 专利代理师 徐洋洋 (51)Int.Cl. G06V 20/40(2022.01) G06V 10/54(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06V 10/80(2022.01)G06V 10/82(2022.01) G08B 21/18(2006.01) G08B 21/24(2006.01) A61M 16/00(2006.01) A61M 16/04(2006.01) (54)发明名称 一种有创机 械通气患者脱管 预警系统 (57)摘要 本发明涉及一种有创机械通气患者脱管预 警系统， 涉及医疗器械监护领域， 其包括数据采 集模块， 用于采集医疗场景中目标对象的影像数 据； 数据处理模块， 与数据采集模块相连， 用于对 所述数据采集模块采集到的影像数据进行处理； 目标识别模块， 与数据处理模块相连， 用于对经 过数据处理后的所述影像数据进行目标识别； 异 常分级模块， 与目标识别模块相连， 根据目标识 别结果， 检测影像数据中的异常事件， 进行危险 等级判定； 分级预警模块， 与所述异常分级模块 相连， 根据异常分级的结果向用户发出预警提 示。 本申请检测准确率高， 能够有效检测出患者 异常事件并及时发出提醒， 适于实际医疗场景 中。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115424162 A 2022.12.02 CN 115424162 A 1.一种有创机械通气患 者脱管预警系统， 其特征在于， 包括数据采集模块、 数据处理模 块、 目标识别模块、 异常 分级模块以及分级预警模块； 其中： 数据采集模块， 用于采集医疗场景中目标对象的影 像数据； 数据处理模块， 与数据采集模块相连， 用于对所述数据采集模块采集到的影像数据进 行处理； 目标识别模块， 与数据处理模块相连， 用于对经过数据处理后的所述影像数据进行目 标识别； 异常分级模块， 与目标识别模块相连， 根据目标识别结果， 检测影像数据中的异常事 件， 进行危险等级判定； 分级预警模块， 与所述异常 分级模块相连， 根据异常 分级的结果向用户发出 预警提示。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述数据采集模块包括双摄像头， 通过对 目标对象所在医疗场景进行计算， 得 出两个摄像头的相对角度及位置 。 3.根据权利要求2所述的系统， 其特征在于， 所述数据处理模块基于低 通滤波及腐蚀膨 胀算法的数据处理算法， 对影像进行初步的清理， 将不重要的线路、 细琐的杂物及其他干扰 信息做初步滤除， 并对可能为目标的物体进行信号加强。 4.根据权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述目标识别模块包括患 者头部与上肢识 别模块、 插管识别模块， 医护识别模块， 所述患者头部与上肢识别模块、 插管识别模块， 医护 识别模块均采用yolov5或SSD算法构建目标检测模型， 通过所述目标检测模型实现相应目 标的识别。 5.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述异常分级模块包括输入模块、 通道提 升模块、 纹理提取模块、 映射模块、 特征融合模块以及分级模块； 其中， 输入模块以时刻t、 时 刻t‑1……时刻t‑T的双摄像头影像数据为输入， 总 计(T+1)*2帧影像作为输入， 其中T为进 行异常事 件检测时采纳的帧数。 6.根据权利要求5所述的系统， 其特征在于， 所述通道提升模块针对时刻t、 时刻t ‑ 1……时刻t‑T的影像数据， 以(T+1)组N1个1*1*6的卷积核进行卷积， 再经过激活函数运算 得到输出并作为下一层神经网络模型的输入。 7.根据权利要求5所述的系统， 其特征在于， 所述纹理提取模块对通道提升模块的输出 以数层(T+1)组N2个3*3*N1的卷积核进行卷积， 再经过激活函数运算； 所述纹理提取模块用 数层3*3的卷积结构提取影 像中的纹 理特征。 8.根据权利要求7所述的系统， 其特征在于， 所述特征融合模块将时刻t、 时刻t ‑1…… 时刻t‑T的(T+1)组M维特征向量， 以注意力机制进行特征融合， 注意力机制的公式为:Att (Q,K,V)＝ω(QKT)V， 其中， Q、 K、 V 是查询向量矩阵、 键向量矩阵、 及值向量矩阵， 分别是由该 模块的输入乘上3个待训练的矩阵Wq、 Wk、 Wv所得到， ω是Softmax激活函数。 9.根据权利要求8所述的系统， 其特征在于， 所述分级模块将特征融合模块的输出， 输 入全连阶层及激活函数进 行运算， 实现将 输入映射为C类的输出， 完成一个C 分类的任务， 其 中分类数C由临床需求制定 。 10.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述分级预警模块根据所述异常分级模 块进行异常分级的结果 发出不同程度的预警， 具体分级方式和预警途径依具各医院临床实 际需求进行调整。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115424162 A 2一种有创机械 通气患者脱管 预警系统 技术领域 [0001]本发明涉及医疗器械监护领域， 更具体的涉及一种有创机械通气患者脱管预警系 统。 背景技术 [0002]有创机械通气是急诊科临床护理单位常见的治疗手段之一。 对于自主呼吸难以维 持身体需要的危重症患者， 常需要进 行气管插管， 依靠呼吸机协助患者呼吸。 插 管过程中会 对患者进行深度镇静， 在之后的镇静维持方面， 因为过量镇静会延迟患者康复后的脱机过 程， 目前的公认理念是最小化镇静原则， 因此镇静强度下降后， 患者可能恢复意识， 半清醒 的患者可能会因为术后伤口的疼痛， 或对陌生环境的心理恐惧， 或身体的不舒服而扭动头 部和身躯。 上述的挣扎行为， 可能会造成患者的气管损伤， 更重要的是， 若患者无意识的自 行拔出气管插管或插管在挣扎中意外脱落， 这种脱管情况会对患者的声门造成严重损伤， 并影响机 械通气， 一 旦医护人员未及时发现， 可能会危及患者的生命， 甚至导 致患者死 亡。 [0003]现行临床对于患者异常的发现， 常见解决方案是由医护人员加强巡视， 多加注意， 然而， 相较于庞大 的病患数量， 医疗人员是相对稀缺的， 一位医护人员需要照顾多位病患。 因此难免会出现上述机械通气异常， 却未及时发现的问题。 中国专利文献CN112386414A公 开了一种麻醉苏醒辅助装置， 通过改进地面上 的护理床、 护理床上 的摇摆装置以及起伏装 置， 在病患唤醒的过程中节省人力， 并持续对病患唤醒， 但 缺点是需要对病床等装置进行较 大的改动。 中 国专利文 献CN111481174公开了一种麻醉与意识深度监护系统， 包括头部的麻 醉深度传感器、 脑血氧饱和度传感器及与两传感器通过线缆连接的主控制器。 同步脑电和 脑血氧采集， 实现同步采集、 分析与相关指标的实时提取， 但缺点是须佩戴较多传感设备于 病患身上， 影响病患舒 适度以及医护人员对患者的治疗。 发明内容 [0004]本发明的目的是克服现有技术的上述不足， 基于人工智能的计算机视觉处理能 力， 提供一种有创机械通气患者脱管预警系统， 其以双摄像头影像为输入， 进 行场景的全角 度分析。 本发明的技 术方案如下： [0005]一种有创机械通气患者脱管预警系统， 其特征在于， 包括数据采集模块、 数据处理 模块、 目标识别模块、 异常 分级模块以及分级预警模块； 其中： [0006]数据采集模块， 用于采集医疗场景中目标对象的影 像数据； [0007]数据处理模块， 与数据采集模块相 连， 用于对所述数据采集模块采集到的影像数 据进行处 理； [0008]目标识别模块， 与数据处理模块相 连， 用于对经过数据处理后的所述影像数据进 行目标识别； [0009]异常分级模块， 与目标识别模块相连， 根据目标识别结果， 检测影像数据中的异常 事件， 进行危险等级判定；说　明　书 1/5 页 3 CN 115424162 A 3