心脏骤停已成为威胁人类生命健康的一大主要医学问题,心肺复苏是帮助心脏骤停病人恢复自主血液循环,挽救其生命的唯一有效措施,目前广泛利用心肺复苏训练模型对学员进行心肺复苏培训。然而现有的训练模型在人体胸廓的模拟效果以及操作结束后的质量评价方法上尚存在不足之处,这些问题制约着心肺复苏训练者操作的改进和技能的提高。针对上述问题,本文在现有心肺复苏训练模型的基础上,设计一种基于真实人体胸廓的力学模拟结构,同时参考人工操作质量评价领域的常用方法,提出一种基于信号相似性度量的胸外按压操作质量评价方法,对于完善现有的心肺复苏教学设备,更好地指导医护人员进行心肺复苏训练具有重要意义。本文的主要内容如下:1、基于真实人体胸廓的几何特征,利用CAD软件SolidWorks初步完成模型的三维设计,采用CAE软件ANSYS对模型进行力学性能分析,利用ANSYS Fatigue Tool工具对模型进行疲劳寿命预测。在确保模型的力学特性与真实的人体胸廓等效以及疲劳寿命满足实际临床教学需求的情况下,最终确定薄肋板-弹簧组合的方案,选用“肋骨”厚度为0.5mm的人体胸廓模拟结构,加上3根压缩弹簧,完成心肺复苏训练模型的优化设计。2、采集胸外按压过程中的按压力信号和按压深度信号,采用FIR数字低通滤波器对信号进行预处理,提高信噪比;确定按压最大深度、按压频率、按压位置偏离度、胸廓回弹率、按压与放松时间比这五个常规特征以及按压过程中的最大加速度、平均加速度、按压过程中的最大按压力、平均按压力这四个力学特征为胸外按压操作质量的影响因素;利用基于小波变换的极值搜索算法对按压深度信号和力信号进行峰值检测,进而顺利计算出胸外按压常规特征和力学特征。3、通过特征提取,一个完整的胸外按压操作过程将转换为一组由特征构成的多元时间序列,结合夹角余弦和主成分分析方法,设计相似性度量算法,将学员胸外按压全过程的操作信号和高质量的胸外按压操作信号作相似度计算,以此来评价学员该次操作的质量。最后设计实验利用该方法对不同群体的胸外按压操作进行了相似性度量,实验结果验证了该方法的可行性。