本發(fā)明涉及戰(zhàn)創(chuàng)傷現(xiàn)場實(shí)時止血方法，具體的說涉及基于生物信息傳感技術(shù)的戰(zhàn)創(chuàng)傷現(xiàn)場實(shí)時止血方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前基于生物信息傳感技術(shù)的戰(zhàn)創(chuàng)傷現(xiàn)場實(shí)時止血方法雖然在精準(zhǔn)度、自動化、自適應(yīng)調(diào)控等方面取得了突破性進(jìn)展，但仍然存在諸多不足和局限性，這些問題主要集中在傳感器性能、算法可靠性、實(shí)時響應(yīng)能力、生物兼容性、戰(zhàn)場適應(yīng)性以及設(shè)備能耗等多個方面。首先，在傳感器性能方面，盡管目前微型生物傳感器可以實(shí)時監(jiān)測出血速率、血小板活性、血流動力學(xué)參數(shù)等關(guān)鍵生理信息，但由于戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜，傳感器的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度仍存在一定挑戰(zhàn)。例如，光學(xué)傳感器在極端天氣條件下(如強(qiáng)烈陽光照射、雨霧環(huán)境)可能會受到干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集精度下降，而柔性壓力傳感器在劇烈運(yùn)動或外部機(jī)械沖擊下可能會產(chǎn)生誤差，影響傷口區(qū)域的壓力計(jì)算。此外，超聲傳感器在高噪聲環(huán)境下的信號衰減問題仍然未能完全解決，特別是在戰(zhàn)場爆炸、高速彈道沖擊等極端情況下，超聲信號的干擾會影響其對出血點(diǎn)的精確定位。

2、其次，在算法可靠性方面，當(dāng)前的動態(tài)壓力優(yōu)化模型主要依賴于生物力學(xué)有限元分析和時間序列建模，但由于人體生理特征的高度個體化，算法在不同個體間的泛化能力仍然有限。例如，血管順應(yīng)性、血流剪切力、組織剛度等參數(shù)在不同個體之間存在較大差異，固定的算法模型可能無法精準(zhǔn)適應(yīng)所有戰(zhàn)創(chuàng)傷患者，導(dǎo)致止血壓力調(diào)整不夠精確。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)算法雖然能夠通過歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練優(yōu)化止血策略，但在戰(zhàn)場環(huán)境下，由于數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時性要求高，缺乏足夠的個體生理特征數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致算法在面對突發(fā)情況時可能無法快速做出最佳決策，存在一定延遲。此外，止血系統(tǒng)的實(shí)時響應(yīng)能力仍然存在瓶頸，盡管傳感器能夠在毫秒級別內(nèi)采集生理信號，但整個系統(tǒng)的計(jì)算和反饋閉環(huán)仍需一定時間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和決策，特別是在動態(tài)調(diào)整壓力時，微型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械響應(yīng)時間較長，可能導(dǎo)致傷口區(qū)域的壓力調(diào)整存在滯后效應(yīng)，這對于快速止血至關(guān)重要，特別是在高流速的動脈破裂情況下，即便延遲幾秒鐘也可能導(dǎo)致大量失血，影響傷員存活率。另一個關(guān)鍵問題是生物兼容性，目前用于止血的殼聚糖納米凝膠、可逆性止血材料、智能凝血因子釋放系統(tǒng)等，盡管在實(shí)驗(yàn)室測試中表現(xiàn)出較好的止血效果，但在長期應(yīng)用過程中仍然可能引發(fā)局部炎癥、免疫排斥反應(yīng)或影響組織修復(fù)。例如，部分納米級止血材料在高溫環(huán)境下可能發(fā)生物理或化學(xué)降解，導(dǎo)致凝血因子釋放速率無法穩(wěn)定控制，進(jìn)而影響止血效果。

3、此外，由于戰(zhàn)場環(huán)境充滿細(xì)菌和病毒，止血材料在封閉傷口的同時，也可能會為細(xì)菌提供溫床，增加感染風(fēng)險(xiǎn)，而目前的智能止血系統(tǒng)尚未完全具備抗菌防感染的功能。另一方面，戰(zhàn)場適應(yīng)性問題也是當(dāng)前技術(shù)的一大挑戰(zhàn)，盡管該系統(tǒng)可以適應(yīng)多種創(chuàng)傷類型，但在面對高爆炸沖擊波、極端低溫環(huán)境(如高原戰(zhàn)場)或高溫高濕環(huán)境(如熱帶叢林作戰(zhàn))時，其止血效果仍然可能受到影響。例如，在極端寒冷條件下，生物傳感器的電化學(xué)性能可能下降，導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀取不準(zhǔn)確，而在高濕度環(huán)境下，柔性電子元件可能受潮，影響設(shè)備的耐久性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供基于生物信息傳感技術(shù)的戰(zhàn)創(chuàng)傷現(xiàn)場實(shí)時止血方法，從而解決背景技術(shù)中所指出的部分弊端和不足。

2、本發(fā)明解決其上述的技術(shù)問題所采用以下的技術(shù)方案于包括以下步驟：

3、s1、傷口生物信號動態(tài)建模：

4、s1.1、引入時間序列生物信號建模，對戰(zhàn)創(chuàng)傷狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)預(yù)測；以生物傳感器數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，構(gòu)建多維時序狀態(tài)空間，包括：出血速率的非線性變化趨勢、組織生理參數(shù)的演化模式、凝血進(jìn)程的動態(tài)演化過程；

5、s2、智能止血決策系統(tǒng)：

6、s2.1、通過主動學(xué)習(xí)在動態(tài)調(diào)整止血策略的同時，最小化外部干預(yù)需求；

7、s2.2、定義止血效率、組織損傷最小化、壓力適配度關(guān)鍵目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化建模；

8、s2.3、估算不同止血策略成功概率的分布預(yù)測；

9、s3、自適應(yīng)凝血材料的智能響應(yīng)機(jī)制：

10、所述智能響應(yīng)機(jī)制由納米級凝血因子載體和相變調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)：

11、s3.1、構(gòu)建環(huán)境觸發(fā)響應(yīng)模型，凝血因子載體根據(jù)包括ph值、溫度、出血速率的生物信號選擇性釋放凝血因子；

12、s3.2、所述凝血因子載體采用柔性調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，根據(jù)傷口數(shù)據(jù)變化適時調(diào)整止血效果；

13、s3.3、采用可逆性控制模型構(gòu)建，對于潛在的血栓風(fēng)險(xiǎn)凝血因子載體智能降低凝血強(qiáng)度，保證血流平衡；

14、s4、計(jì)算驅(qū)動的動態(tài)壓力優(yōu)化模型：

15、s4.1、生物力學(xué)壓力分布建模：基于傳感器反饋，計(jì)算傷口周圍的壓力分布點(diǎn)；

16、s4.2、壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)：結(jié)合智能凝血材料的作用，計(jì)算所需的有效壓力；

17、s4.3、反饋閉環(huán)優(yōu)化：通過收集組織響應(yīng)數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)整壓力分布，形成止血。

18、進(jìn)一步地，所述傷口生物信號動態(tài)建模方法包括：

19、通過流體力學(xué)仿真結(jié)合時間序列分析，建立非線性出血速率變化模型，并基于光學(xué)傳感+超聲傳感融合，實(shí)時計(jì)算傷口開口大小、動靜脈破損情況，同時結(jié)合脈搏波分析，預(yù)測血流趨勢，并利用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測二次出血風(fēng)險(xiǎn)；出血速率非線性演化過程表示如下：

20、

21、其中：

22、q(t)表示時間t時刻的出血速率；α1代表初始出血速度，取決于血管破損程度；β1為血管自身收縮及凝血過程導(dǎo)致的出血衰減系數(shù)；α2反映脈搏波對出血速率的周期性影響；γ1為脈搏驅(qū)動的血流脈動頻率；δ1代表環(huán)境及外力影響的微小擾動項(xiàng)。

23、進(jìn)一步地，所述傷口生物信號動態(tài)建模方法包括：

24、通過微型ph傳感器檢測局部酸堿度變化，并結(jié)合紅外熱成像與局部溫度傳感，建立組織代謝狀態(tài)預(yù)測模型，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動建模分析組織缺氧、微循環(huán)衰竭及潛在壞死風(fēng)險(xiǎn)；生理狀態(tài)演化模型表示如下：

25、s(t)＝λ1tanh(λ2ph(t)λ3t(t))+δ2

26、其中：

27、s(t)為組織代謝活性指數(shù)，用于評估組織存活能力；ph(t)表示時間t時刻的組織局部酸堿度，范圍在6.8-7.4之間；t(t)為局部組織溫度，單位為攝氏度，用于評估微循環(huán)狀態(tài)；λ1為代謝活動靈敏度因子，決定整體生理狀態(tài)變化速率；λ2影響酸堿度在組織代謝中的權(quán)重，由生物傳感數(shù)據(jù)擬合確定；λ3影響溫度因子在組織存活狀態(tài)中的作用；δ2代表外部因素帶來的誤差修正項(xiàng)。

28、進(jìn)一步地，所述傷口生物信號動態(tài)建模方法包括：

29、基于凝血因子動態(tài)分析+時間序列建模，建立凝血進(jìn)程的動態(tài)反饋控制機(jī)制，采用生物傳感+機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，跟蹤血小板活化、纖維蛋白聚合及凝血因子釋放，并通過遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測凝血過程的未來狀態(tài)，而凝血進(jìn)程演化模型可表示如下：

30、

31、其中：

32、c(t)為時間t時刻的凝血效率指數(shù)；f(t)表示凝血因子濃度，由生物傳感器實(shí)時檢測；θ1為凝血過程對數(shù)增長因子，描述初始凝血因子的活化速率；θ2反映血小板響應(yīng)對凝血因子的依賴程度；θ3為凝血因子隨時間衰減的速率；θ4控制凝血過程的指數(shù)衰減速率；δ3代表異常出血或炎癥反應(yīng)帶來的干擾項(xiàng)。

33、進(jìn)一步地，所述計(jì)算驅(qū)動的動態(tài)壓力優(yōu)化模型構(gòu)建方法：

34、基于生物力學(xué)有限元建模的壓力分布優(yōu)化，并結(jié)合柔性壓力傳感器陣列，實(shí)時計(jì)算傷口區(qū)域的壓力分布；并感知不同組織的生理狀態(tài)，包括局部血管順應(yīng)性、血流動力學(xué)參數(shù)以及組織剛度，進(jìn)而動態(tài)調(diào)整施加壓力；針對包括動脈、靜脈、毛細(xì)血管出血不同類型的血管損傷，建層次式壓力優(yōu)化模型；并定義傷口區(qū)域的壓力分布函數(shù)如下：

35、

36、其中：

37、p(x,y,t)代表傷口區(qū)域坐標(biāo)(x,y)處在時間t時刻的局部壓力；α1為初始施加的基礎(chǔ)壓力，取決于傷口類型和生物力學(xué)特性；β1控制壓力在傷口周圍的擴(kuò)散程度；α2反映脈搏波動對局部壓力的周期性影響；γ1代表脈搏頻率，決定壓力調(diào)節(jié)的脈動特性；δ1代表環(huán)境噪聲項(xiàng)，用于修正外部干擾造成的誤差。

38、進(jìn)一步地，所述計(jì)算驅(qū)動的動態(tài)壓力優(yōu)化模型構(gòu)建方法：

39、包括殼聚糖納米凝膠的智能凝血材料根據(jù)出血情況自適應(yīng)調(diào)節(jié)凝血因子的釋放速率，進(jìn)而影響所需的止血壓力；通過實(shí)時監(jiān)測血小板活性、纖維蛋白形成速率、局部血氧濃度生物參數(shù)，調(diào)整壓力至最優(yōu)范圍；壓力的自適應(yīng)調(diào)整由以下公式描述：

40、pc(t)＝λ1tanh(λ2c(t)λ3o(t))+δ2

41、其中：

42、pc(t)為時間t時刻的局部調(diào)節(jié)壓力；c(t)代表凝血因子的活性水平；o(t)為局部血氧濃度；λ1設(shè)定壓力調(diào)節(jié)的幅度；λ2影響凝血因子活性對壓力調(diào)整的權(quán)重；λ3控制血氧濃度在壓力調(diào)節(jié)中的影響程度；δ2為微調(diào)修正項(xiàng)，考慮個體生理差異。

43、進(jìn)一步地，所述計(jì)算驅(qū)動的動態(tài)壓力優(yōu)化模型構(gòu)建方法：

44、結(jié)合脈搏波傳感器+血氧檢測，通過實(shí)時生物信號反饋優(yōu)化止血策略；

45、具體調(diào)節(jié)策略包括：

46、若檢測到傷口區(qū)域脈搏信號異常增強(qiáng)，則提高局部壓力；

47、若血氧濃度急劇下降，則降低施加壓力；

48、若血液成分監(jiān)測顯示凝血過程已穩(wěn)定，則逐步減少壓力，使止血進(jìn)入傷口修復(fù)階段；

49、基于生物信號反饋的壓力調(diào)節(jié)可由以下模型描述：

50、

51、其中：

52、pd(t)表示局部壓力的動態(tài)調(diào)整幅度；b(t)代表脈搏信號強(qiáng)度，用于評估血流變化情況；θ1控制脈搏波對壓力調(diào)整的影響幅度；θ2設(shè)定脈搏信號在壓力調(diào)節(jié)中的權(quán)重；θ3設(shè)定壓力調(diào)整的衰減速度；θ4影響調(diào)節(jié)速率的時間因子；δ3代表外部噪聲修正項(xiàng)。

53、本發(fā)明基于生物信息傳感技術(shù)的戰(zhàn)創(chuàng)傷現(xiàn)場實(shí)時止血方法，通過智能生物傳感器、計(jì)算驅(qū)動的壓力優(yōu)化模型、凝血因子動態(tài)分析及自適應(yīng)止血策略，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)場環(huán)境下高效、精準(zhǔn)、智能化的止血方案。其有益效果包括以下幾個方面：

54、通過光學(xué)、超聲及微型生物傳感器，實(shí)時監(jiān)測傷口的出血速率、血管破損情況、凝血因子濃度及組織代謝狀態(tài)，結(jié)合時間序列建模和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(rnn)預(yù)測二次出血風(fēng)險(xiǎn)，動態(tài)調(diào)整止血策略。

55、采用計(jì)算驅(qū)動的動態(tài)壓力優(yōu)化模型，結(jié)合柔性壓力傳感器，實(shí)時評估傷口區(qū)域的壓力分布，并依據(jù)生物力學(xué)有限元分析動態(tài)調(diào)整施加壓力。通過納米級殼聚糖凝血材料與可逆性止血調(diào)控策略，系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時監(jiān)測的血小板活性、纖維蛋白形成速率及局部血氧濃度，智能調(diào)節(jié)凝血因子的釋放速率，既能加速止血，又能在血栓形成風(fēng)險(xiǎn)增加時降低凝血強(qiáng)度，確保血流平衡。

56、通過實(shí)時生物信號反饋優(yōu)化止血策略。例如，若檢測到傷口區(qū)域脈搏波異常增強(qiáng)，系統(tǒng)自動提高局部壓力；若血氧急劇下降，系統(tǒng)降低施加壓力以防止組織壞死；若凝血過程穩(wěn)定，系統(tǒng)逐步減少壓力，使止血進(jìn)入修復(fù)階段。