一种急救培训与考核系统及方法与流程

1.本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种急救培训与考核系统及方法。


背景技术：

2.心脏骤停若能得到及时救助能大幅度增长存活率，为此，我国政策陆续出台，完善公共场所急救设施设备配备标准，在公共场所开始配置自动体外除颤器（aed），自动体外除颤器（aed）的普及率逐年提升，而目前我国对于自动体外除颤器（aed）和心肺复苏急救知识普及率仍较低。
3.另外，目前急救培训凭人工监考，主观判断较强，效率低，成本高，培训效果和培训效率都无法得到保证。
4.因此，针对急救研发一种急救培训与考核系统及方法具有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种急救培训与考核系统及方法。
6.本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种急救培训与考核系统，包括至少一个服务器主机、至少一个显示终端、至少一个模拟人、aed训练机、图像采集模块、心肺复苏数据采集器和通信装置，其中，所述服务器主机包含培训考核模块、图像分析模块以及心肺复苏数据分析模块，其中，培训考核模块用于对培训学员进行培训和考核；图像分析模块用于对图像采集模块采集的音视频数据进行分析；心肺复苏数据分析模块用于接收心肺复苏数据采集器采集的心肺复苏（cpr）数据，分析心肺复苏数据是否符合要求；所述显示终端通过网络与服务器主机连接，显示终端用于对系统进行配置，通过显示终端可以访问服务器主机上的培训考核模块。
7.所述aed训练机包括操作面板以及除颤电极，操作面板用于操作aed训练机，除颤电极通过电极片与模拟人连接；其中，操作面板上设有按键和指示灯。
8.所述图像采集模块包括至少一个摄像装置，所述摄像装置与服务器主机连接，用于采集培训学员在训练和考核过程中音视频数据。
9.所述心肺复苏数据采集器用于采集培训学员在培训和考核过程中模拟人的心肺复苏数据。
10.所述通信装置设置在心肺复苏数据采集器与服务器主机之间，实现心肺复苏数据采集器与服务器主机之间的连接通信。
11.进一步的，所述培训考核模块包括设备管理、模板管理和数据统计，其中，所述设备管理用于配置图像采集模块设备与服务器主机的匹配策略；所述模板管理用于配置考核培训动作步骤以及每个步骤分数权重占比，用于系统评判打分依据；所述数据统计用于对学员的考核数据进行统计，便于培训回述，查找不足。
12.进一步的，所述图像分析模块包括动作分析模块和语音分析模块，所述动作分析模块抽取视频流中的图像，运用人体动作识别方法，得到人体动作识别结果，判断各项动作是否到位；所述语音分析模块用于对操作者的语音进行识别，生成语音识别结果，判断所说话术是否正确。
13.进一步的，所述心肺复苏数据采集器设置在模拟人体内，或者为独立的一个模块。
14.进一步的，所述通信装置设置在模拟人体内或aed训练机中，或者为独立的一个模块。
15.培训学员信息可以是导师录入也可以是学员自行录入，当培训学员自行录入信息时，还包括移动装置6，所述移动装置6通过网络与服务器主机连接，用于提交培训学员的个人信息，进行训练和考核。
16.作为优选，所述服务器主机采用物理服务器、虚拟主机、虚拟专用服务器（vps）、云服务器、裸金属服务器中的至少一种。
17.作为优选，所述显示终端为笔记本电脑、平板电脑、台式电脑中的至少一种。
18.一种急救培训与考核方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：培训组织人员通过培训考核模块配置培训考核信息、摄像装置信息以及通信装置信息；所述培训考核信息包括但不限于考核步骤评分标准、考核步骤所占权重和考核综合评分标准；s2：将摄像装置摆放在固定位置，确认摄像装置的拍摄视角能覆盖培训学员及模拟人；s3：培训学员进入培训考核流程，培训考核流程包括培训流程和考核流程，其中，s3.1：培训流程：将急救流程切分为多个动作片段，每个动作片段对应一个视频，视频中包含老师急救的操作示范和关键点讲解，培训学员根据视频进行学习，每个视频播放完成后，预留一定时间供培训学员采用aed训练机在模拟人上进行练习，之后继续播放下一个动作片段的视频，直至结束，完成一个培训流程；培训视频可以反复观看、点播，也可以按顺序自动播放。
19.在有导师的情况下，可以由导师判断培训学员何时可以进行考核，在没有导师的情况下，由培训学员自行判断，何时进行考核。
20.s3.2：考核流程：培训学员根据培训步骤运用aed训练机对模拟人进行急救，摄像装置采集考核过程中培训学员急救操作的音视频数据，并将采集到的音视频数据传输到服务器主机，同时，心肺复苏数据采集器采集培训学员考核过程模拟人胸部的心肺复苏数据，并将采集到的模拟人胸部心肺复苏数据通过通信装置传输到服务器主机；服务器主机将收到的数据进行分析，判断各项动作是否到位，所说话术是否正确，按压数据是否符合要求，综合评判得出培训考核成绩。
21.s4：培训学员通过小程序或app等方式查询考核结果及考核分析报告。
22.进一步的，步骤s3中培训学员进入培训考核流程包括两种方式：（1）培训学员利用移动设备提交个人信息到服务器主机的培训考核模块，进入培训考核流程，移动设备上配置有急救培训与考核的app和/或小程序；（2）导师通过显示终端将培训学员个人信息录入服务器主机中培训考核模块中，进入培训考核流程。
23.进一步的，为了在培训过程中提高培训的效率，保证培训的质量，在步骤s3.1的培训流程中还包括以下步骤：图像采集模块的摄像装置采集培训学员急救训练过程中的音视频数据，并将采集到的音视频数据传输到服务器主机，由服务器主机内的图像分析模块进行分析和识别，判断培训学员各项动作是否到位，所说话术是否正确；同时，心肺复苏数据采集器采集的心肺复苏数据，并将采集的心肺复苏数据传输到服务器主机，由服务器主机上的心肺复苏数据分析模块进行分析，判断按压数据是否符合要求；当动作不到位或话术不正确或按压数据不符合要求时，由服务器主机通过显示终端或语音设备给予培训学员提示。通过在培训过程中监控培训学员操作的规范性，并及时对不规范不合格的操作给出提示，使培训学员及时改正，从而在保证操作规范性的前提下，提高了培训的效率。
24.进一步的，步骤s3.2中服务器主机将收到的数据进行分析包括以下过程：服务器主机将收到的音视频数据交给图像分析模块中的动作分析模块和语音分析模块分别进行动作识别和语音识别，其中，所述动作识别是将音视频数据采用机器视觉技术抽取图像，基于深度学习的人体动作识别方法，将图像输入到已训练的人体动作识别模型中，得到人体动作识别结果，并计算出操作者与模拟人各关键点的位置和相互关系，判断各项动作是否到位；所述人体动作识别模型需要事先采集足够数量的正确的急救动作，经过创建模型、图像标注、数据清洗、训练、校验、发布模型；所述语音识别是获取音视频数据中的语音数据，将语音数据输入至训练好的目标语音识别模型，输出语音识别结果，判断所说语句是否符合培训话术；所述语音识别模型在训练阶段将考核话术的特征向量作为模板存入模板库，在识别阶段，将输入语音的特征向量序列，依次与模板库中的模板进行相似度比较，将相似度最高者作为识别结果输出。
25.具体的，所述动作识别模块对原子粒度的动作信息进行结构化输出，其中，动作信息包括发生时间和持续时间，上层业务对动作的顺序性、完备性的规则进行判断，最终给出得分结果。其中，上层业务是指培训考核系统的业务。
26.具体的，所述动作识别模块是在研发阶段对大量样本数据进行样本训练，得到目标、关键点检测和特定动作识别的算法模型，在实际考核时对输入的动作信息进行算法分析，得到结构化动作识别结果，返回上层应用，其中，上层应用是指培训考核系统。
27.具体的，所述样本数据分为正样本数据和负样本数据，正样本数据为多组不同场景或者不同人物的施救全流程视频样本，每组视频样本由两个点位视角视频组成；负样本数据对于每个识别动作，需要多组不同场景或者不同人物的视频片段，每组视频片段由两个点位视角视频片段组成，且负样本数据的视频片段要求尽可能覆盖常见的错误动作样例场景。作为优选，正样本数据至少取500组，负样本数据至少取300组。
28.具体的，所述样本训练是指将样本数据上传至对象存储空间中，经过算法任务管理对视频进行目标、关键点检测和特定动作识别，在算法模型仓库中更新迭代，得到结构化动作识别结果。
29.具体的，所述算法模型中的算法通过深度学习进行半结构化信息提取，首先读取视频序列，然后经过目标检测神经网络，获得目标识别结果，再经过姿态关键点估计神经网络，获得关键点计算结果，最后基于图像与关键点的时序动作识别神经网络，多模态融合分析，输出结构化动作识别结果，返回上层应用。
30.进一步的，步骤s3.2中服务器主机将收到的数据进行分析还包括以下过程：服务器主机将收到的心肺复苏数据交给心肺复苏数据分析模块进行分析，由心肺复苏数据分析模块依据考核评判标准判断合格或不合格。
31.本发明的有益效果是：本发明提供的一种急救培训与考核系统及方法，可确保考核的公正公平并降低培训成本，大大提高心肺复苏培训的效率，增强培训效果，可广泛应用于医疗技术培训领域。
附图说明
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
33.图1是本发明急救培训与考核系统的组成示意图。
34.图2是本发明急救培训与考核系统的控制示意图。
35.图3是本发明急救培训与考核系统的结构示意图。
36.图中：1、摄像机，2、模拟人，3、电极片，4、aed训练机，5、显示终端，6、移动装置，7、通信装置，8、服务器主机。
具体实施方式
37.现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
38.如图1-图2所示，本发明的一种急救培训与考核系统，包括至少一个服务器主机8、至少一个显示终端5、至少一个模拟人2、aed训练机4、图像采集模块、心肺复苏数据采集器、通信装置7和移动装置6（即移动端），其中，作为优选，所述服务器主机8采用物理服务器、虚拟主机、虚拟专用服务器（vps）、云服务器、裸金属服务器中的至少一种。所述服务器主机8包含培训考核模块、图像分析模块以及心肺复苏数据分析模块，培训考核模块、图像分析模块以及心肺复苏数据分析模块是在同一个培训考核软件中实现的，属于培训考核软件的不同功能模块，其中，培训考核模块用于对培训学员进行培训和考核；图像分析模块用于对图像采集模块采集的音视频数据进行分析；所述图像分析模块包括动作分析模块和语音分析模块，所述动作分析模块抽取视频流中的图像，运用人体动作识别方法，得到人体动作识别结果，判断各项动作是否到位；所述语音分析模块用于对操作者的语音进行识别，生成语音识别结果，判断所说话术是否正确。心肺复苏数据分析模块用于接收心肺复苏数据采集器采集的心肺复苏数据，分析心肺复苏数据是否符合要求；所述显示终端5通过网络与服务器主机8连接，显示终端5用于对系统进行配置，可以是笔记本电脑、平板电脑、台式电脑中的至少一种；所述aed训练机4包括操作面板以及除颤电极，操作面板用于操作aed训练机4，除颤电极通过电极片3与模拟人2连接，其中，操作面板上设有按键和指示灯；所述图像采集模块包括至少一个摄像装置，所述摄像装置与服务器主机8连接，用于采集培训学员在训练和考核过程中音视频数据；所述心肺复苏数据采集器用于采集培训学员在培训和考核过程中模拟人2的心肺复苏数据；所述心肺复苏数据采集器可以在模拟人2体内，还可以是独立的一个模块。所述通信装置7设置在心肺复苏数据采集器与服务器主机8之间，实现心肺复苏数据采集器与服务器主机8之间的连接通信；所述通信装置7可以模拟人2体内，也可以在aed训练机4中，还可以是独立模块。本实施例中所述模拟人2内置心肺复苏数据采集器，与
所述通信装置7相连；所述通信装置7通过无线网络向服务器主机8传输数据。
39.如图3所示，本发明系统结构包括培训考核模块、图像分析模块、心肺复苏数据分析模块。所述培训考核模块由培训考核软件构成，包含设备管理、模板管理、数据统计；所述模板管理用于配置考核培训动作步骤以及每个步骤分数权重占比，用于系统评判打分依据；所述设备管理用于配置图像采集模块设备与服务器主机8的匹配策略；所述数据统计用于对学员的考核数据进行统计，便于培训回述，查找不足。所述图像分析模块用于判断各项动作是否正确，所说话术是否正确；所述心肺复苏数据分析模块是对采集到的心肺复苏数据进行分析，根据预先设置的评分标准进行打分。
40.一种急救培训与考核方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：培训组织人员通过培训考核模块配置培训考核信息、摄像装置信息以及通信装置7信息；所述培训考核信息包括但不限于考核步骤评分标准、考核步骤所占权重和考核综合评分标准；本实施例在培训考核之前，需要在图3所示的模板管理中配置考核计划信息，其中包括考核步骤评分标准、考核步骤所占权重以及考核综合评分标准，同时需要在设备管理中配置摄像机1信息，以便获取摄像机1音视频数据，通信装置7配置好服务器主机8地址，以便发送按压数据。
41.s2：将摄像装置摆放在固定位置，确认摄像装置的拍摄视角能覆盖培训学员及模拟人2；本实施例中图像采集模块采用三个网络摄像机1作为摄像装置，分别位于模拟人2的正前方、正上方和侧边位置，高度不高于培训学员高度，以画面能覆盖培训学员和模拟人2为准，服务器主机8通过网络获取摄像机1数据流。
42.s3：培训学员可以通过不同的方式进入培训考核流程，本实施例中，培训学员利用移动设备提交个人考试信息，进入培训考核流程，移动设备上配置有急救培训与考核的app和/或小程序。培训考核流程包括培训流程和考核流程，其中，s3.1：培训流程：将急救流程切分为多个动作片段，每个动作片段对应一个视频，视频中包含老师急救的操作示范和关键点讲解，培训学员根据视频进行学习，每个视频播放完成后，预留一定时间供培训学员采用aed训练机4在模拟人2上进行练习，之后继续播放下一个动作片段的视频，直至结束，完成一个培训流程；培训视频可以反复观看、点播，也可以按顺序自动播放。
43.为了在培训过程中提高培训的效率，保证培训的质量，在步骤s3.1的培训流程中还包括以下步骤：图像采集模块的摄像装置采集培训学员急救训练过程中的音视频数据，并将采集到的音视频数据传输到服务器主机，由服务器主机内的图像分析模块进行分析和识别，判断培训学员各项动作是否到位，所说话术是否正确；同时，心肺复苏数据采集器采集的心肺复苏数据，并将采集的心肺复苏数据传输到服务器主机，由服务器主机上的心肺复苏数据分析模块进行分析，判断按压数据是否符合要求；当动作不到位或话术不正确或按压数据不符合要求时，由服务器主机通过显示终端或语音设备给予培训学员提示。通过在培训过程中监控培训学员操作的规范性，并及时对不规范不合格的操作给出提示，使培训学员及时改正，从而在保证操作规范性的前提下，提高了培训的效率。
44.本实施例中，由学员自行判断何时进行考核，在急救培训与考核的小程序的页面有两个菜单，“练习”和“考核”，按需点击。
45.s3.2：考核流程：本实施例考核开始后，培训学员根据培训步骤运用aed训练机4对
模拟人2进行急救，摄像装置采集考核过程中培训学员急救操作的音视频数据，并将采集到的音视频数据传输到服务器主机8，同时，心肺复苏数据采集器采集培训学员考核过程模拟人2胸部的心肺复苏数据，并将采集到的模拟人2胸部心肺复苏数据通过通信装置7传输到服务器主机8；服务器主机8将收到的数据进行分析，判断各项动作是否到位，所说话术是否正确，按压数据是否符合要求，综合评判得出培训考核成绩。
46.步骤s3.2中服务器主机8将收到的数据进行分析包括以下过程：服务器主机8将收到的音视频数据交给图像分析模块中的动作分析模块和语音分析模块分别进行动作识别和语音识别，其中，所述动作识别是将音视频数据采用机器视觉技术抽取图像，基于深度学习的人体动作识别方法，将图像输入到已训练的人体动作识别模型中，得到人体动作识别结果，并计算出操作者与模拟人2各关键点的位置和相互关系，判断各项动作是否到位；所述人体动作识别模型需要事先采集足够数量的正确的急救动作，经过创建模型、图像标注、数据清洗、训练、校验、发布模型；所述语音识别是获取音视频数据中的语音数据，将语音数据输入至训练好的目标语音识别模型，输出语音识别结果，判断所说语句是否符合培训话术；所述语音识别模型在训练阶段将考核话术的特征向量作为模板存入模板库，在识别阶段，将输入语音的特征向量序列，依次与模板库中的模板进行相似度比较，将相似度最高者作为识别结果输出。
47.具体的，所述动作识别模块对原子粒度的动作信息进行结构化输出，其中，动作信息包括发生时间和持续时间，上层业务对动作的顺序性、完备性的规则进行判断，最终给出得分结果。所述动作识别模块是在研发阶段对大量样本数据进行样本训练，得到目标、关键点检测和特定动作识别的算法模型，在实际考核时对输入的动作信息进行算法分析，得到结构化动作识别结果，返回上层应用。所述样本数据分为正样本数据和负样本数据，作为优选，正样本数据至少取500组，负样本数据取至少取300组。本实施例中，正样本数据为1000组不同场景或者不同人物的施救全流程视频样本，每组视频样本由两个点位视角视频组成；负样本数据对于每个识别动作，采用600组不同场景或者不同人物的视频片段，每组视频片段由两个点位视角视频片段组成，且负样本数据的视频片段要求尽可能覆盖常见的错误动作样例场景。所述样本训练是指将样本数据上传至对象存储空间中，经过算法任务管理对视频进行目标、关键点检测和特定动作识别，在算法模型仓库中更新迭代，得到结构化动作识别结果。所述算法模型中的算法通过深度学习进行半结构化信息提取，首先读取视频序列，然后经过目标检测神经网络，获得目标识别结果，再经过姿态关键点估计神经网络，获得关键点计算结果，最后基于图像与关键点的时序动作识别神经网络，多模态融合分析，输出结构化动作识别结果，返回上层应用。
48.步骤s3.2中服务器主机8将收到的数据进行分析还包括以下过程：心肺复苏数据采集装置将采集到的模拟人2胸部心肺复苏数据，即模拟人2胸部按压数据，包括按压深度、频率、胸腔回弹，通过通信装置7传输到服务器主机8，服务器主机8将收到的心肺复苏数据交给心肺复苏数据分析模块进行分析，由心肺复苏数据分析模块依据考核评判标准判断合格或不合格。
49.然后，由培训考核模块综合图像分析模块和心肺复苏数据分析模块的结果，判断各项动作是否到位，所说话术是否正确，按压数据是否符合要求，综合评判得出培训考核成
绩。
50.s4：培训学员通过小程序或app等方式查询考核结果及考核分析报告。考核结束后，所述培训考核软件系统依据所述图像分析模块和所述心肺复苏数据分析模块的评判结果，根据预先设置的考核标准综合评判，得出考核结果（通过/未通过），并生成考核报告，所述考核报告中会列出本次考核的所有项目和每一项的考核结果，可以回述查找问题；所述考核报告可在微信小程序中查看，并可分享给好友和朋友圈。
51.下面为自动体外除颤器（aed）急救培训与考核步骤及指标：1、检查患者有无反应：轻拍患者双肩并呼喊；2、检查呼吸呼吸是否正常：反复扫视头部到胸部至少5秒，但不超过10秒，观察胸部起伏；3、打开aed电源：按下开机键；4、除去患者衣物：确保胸部裸露；5、贴靠电极片3：（1）将一个电极片3放在患者胸部右上方，锁骨正下方；（2）将另一个电极片3放在患者胸部左侧腋下；6、远离患者，aed分析心律：双手举起，确保没有任何人接触患者；7、若aed建议电击，远离患者：大声说“离开”，“不要接触患者”，同时确保没有任何人接触患者；8、释放电击：按下除颤按键（30s以内，越快越好）；9、给予胸外按压：（1）一只手得掌根放在患者胸部中央（胸骨下半部）；（2）另一只手叠放在第一只手上方；（3）深度：垂直向下至少5cm；（4）频率：100-120次/分钟；（5）每次按压后，保证胸部恢复到正常位置；10、开放气道：（1）一只手放在前额，另一只手得手指放在下颌的骨性部位；（2）使头部后仰并抬起下颌；11、给予人工呼吸：（1）保持气道开放的同时，用拇指和手指捏住患者鼻子；（2）正常吸一口气，用嘴将患者嘴封住；（3）给予人工呼吸，每次1秒；（4）确保胸部隆起；（5）按压中断时间不超过10秒。
52.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。