具有利用患者生理数据的cpr通气分析的除颤器的制作方法

专利名称：具有利用患者生理数据的cpr通气分析的除颤器的制作方法
具有利用患者生理数据的CPR通气分析的除颤器
本发明涉及用于提供对心脏状况的紧急处理的系统和方法，更具体地， 本发明涉及用于处理心室颤动的系统和方法。
在心脏骤停时，患者被危及生命的正常心脏节律的中断折磨，该中断 典型地以并不伴有自主循环(例如可电击的VT)的心室颤动(VF)或室性 心动过速(VT)的形式。在VF时，正常的节律性心室收縮被导致心脏的 低效且严重减少的泵血的快速且不规则的颤搐所取代。如果正常的节律在 通常理解为大约8至10分钟的时间范围内得不到恢复，患者将死亡。相反， 在VF发作后，循环越快可以得以恢复(经由CPR和除颤)，患者幸免于该 事件的机会就越好。
血液循环的中止停止向身体各个部分递送氧气。脑缺氧或到脑部的氧 气供应的缺乏使得受害者丧失意识并且停止正常的呼吸。因此，对VF的处 理可能需要通气，诸如通过口对口的复苏。外行的救护者经常很不情愿执 行口对口的复苏。专业的救护者克服这一不情愿，并且具有屏障或气囊-活 瓣面罩以消除该问题。然而，外行的救护者不能利用这些装置并且因此可 能会不情愿提供紧急救援。
鉴于上述内容，存在对在紧急情况下指导救护者应当何时执行通气从 而避免不必要的口对口通气的需要。
本发明的一个方面提供一种用于处理心脏紊乱的方法，该方法包括测 量患者心脏的电活动以及处理所测量的电活动以确定描述心室颤动的数 值。该方法还包括将该数值与阈值进行比较以及根据该数值与阈值的比较 产生输出，该输出指导救护者执行具有通气或不具有通气的心肺复苏。本 发明的另一方面提供一种除颤器，该除颤器包括配置为检测来自患者的电 信号的一对电极、配置为根据界面控制信号向救护者提供指导的用户界面 以及电耦合至电极和用户界面的控制器。控制器可用于处理来自该对电极描述心室颤动的数值。控制器还可用于比较该数值，并 且根据该数值与阈值的比较，生成界面控制信号以控制用户界面向救护者 传达指导以执行具有通气或不具有通气的心肺复苏。
在附图中


图1是应用于遭受心脏骤停的患者的除颤器的图示说明； 图2是根据本发明的实施例构造的除颤器的方框图3是根据图2的除颤器的本发明的实施例的一部分ECG前端电路和 控制器的方框图4是根据本发明的实施例的用于处理VF的方法的过程流程图5是根据本发明的实施例的用于处理VF的替代方法的过程流程图。
图1是由用户12应用以使遭受心脏骤停的患者14复苏的除颤器10的 图示说明。除颤器向心脏给予高压脉冲以便恢复正在经历诸如并不伴有自 主循环的VF或VT等的心律失常的患者的正常节律和收縮功能。存在若干 类除颤器，包括手动除颤器、植入式除颤器和自动体外除颤器(AED)。 AED 与手动除颤器的不同之处在于，AED可以自动地分析心电图(ECG)节律 以确定除颤是否必要。在几乎所有AED设计中，在AED建议电击时提示 用户按压电击按钮以向患者给予除颤电击。除颤器IO可以以能够由外行的 第一响应者使用的AED的形式。除颤器10还可以以用于由护理人员或其 他受过很高培训的医务人员使用的手动除颤器的形式。
用户12将一对电极16横跨患者14的胸部而应用，以便从患者的心脏 釆集ECG信号。可以对除颤器10进行编程以针对诸如VF或VT等的心律 失常征象分析ECG信号。
图2图示说明了根据本发明的原理构造的除颤器10的实施例。为了随 后进行的讨论的目的，将除颤器10配置为AED，并且针对小的物理尺寸、 轻的重量以及能够由不具有很高培训水平的人员或其他只是偶尔使用除颤 器10的人员操作的相对简单的用户界面而设计。相反，通常由急救医疗服 务(EMS)响应者携带的这类护理人员除颤器或临床除颤器趋向于更大、 更重并且具有能够支持大量手动监测和分析功能的更复杂的用户界面。尽管关于AED中的应用来描述本发明的本实施例，但其他实施例包括例如手
动除颤器和护理人员或临床除颤器的不同种类的除颤器中的应用。
ECG前端电路18连接至横跨患者14的胸部而连接的这对电极16。ECG 前端电路18可用于对患者的心脏所生成的电ECG信号进行放大、缓冲、 过滤并将其数字化以产生数字化ECG样本流。将数字化ECG样本提供给 控制器20，其执行分析以检测VF、可电击VT或其他可电击节律，并且根 据本发明，执行分析以确定很可能成功的处理方案。如果检测到可电击节 律并且确定了指示出立即除颤电击的处理方案，控制器20就向HV (高压) 给予电路22发送信号，以进行充电以便为给予除颤电击作准备，并且启动 用户界面24上的电击按钮以开始闪烁。当用户按压用户界面24上的电击 按钮时，通过电极116向患者14给予来自HV给予电路22的除颤电击。
可以耦合控制器20以进一步接收来自麦克风26的 俞入以产生语音条。 优选地将来自麦克风26的模拟音频信号数字化以产生数字化音频样本流， 其可以与ECG和AED事件标记一起作为事fj^概要28的部分而存储在存储 器30中。用户界面24可以由显示器、音频扬声器和诸如开关按钮等的控 制按钮以及电击按钮组成，以便提供用户控制以及视觉提示和可听提示。 用户界面24可以用于显示和提供指导，以便指导救护者如何适当地提供处 理。时钟32向控制器20提供用于事件概要28中所包含的时间戳信息的实 时时钟数据。实现为板载RAM、可移动存储卡或不同存储技术的组合的存 储器30可用于数字地存储事件概要28，这是因为在患者14的处理期间对 事件概要28进行了编译。如先前所描述的，事件概要28可以包括数字化 ECG、音频样本流以及其他事件数据。
众所周知，VF从其发作起就随时间改变。具体地，自VF发作起随着 时间推移，心肌波动变得较不强健。生理实验还支持这样的前提主要由 于血液中的残余氧气，在VF早期通气可能并非必要。因此，在VF的早期， 救护者集中于执行不具有通气的胸部按压以便在残余氧气耗尽之前使残余 氧气在血液中循环是更好的。结果，可以使救护者减轻此时提供通气的负 担(以及不情愿)并且全神贯注于执行胸部按压。
根据本发明的实施例，对VF的特性进行测量以评估VF已发生了多久， 以便确定在施予CPR期间是否应当与胸部按压一起执行通气并且相应地指导救护者。
在标题为"Defibrillator with Automatic Shock First/CPR First Algorithm " 的国际公开号WO 2006/136974[在下文中称为…74公开]中描述了一种基于 ECG来表征VF的示例性方法，以引用的方式将其并入本文。如'974公开 中所描述的，根据诸如除颤器IO (图2)等的除颤器所收集的ECG数据可 以计算自主循环恢复(ROSC)分数。然后，可以将ROSC分数与一个或多 个阈值比较以在处理患者方面建议救护者。在'974公开中所描述的一个示 例使用ROSC分数以确定是建议救护者优先施予电击还是执行CPR。
如'974公开中所讨论的，可以以若干方式计算ROSC分数。例如，可 以将ROSC分数计算为几秒时段内的ECG的有限带宽一阶导数(或一阶差 分，其为离散时间模拟)的均值大小。另一示例是根据ECG的一阶导数的 中值大小计算ROSC分数。'974公开提供了对ROSC分数的计算的更详细 的描述。
在本发明的实施例中，ROSC分数用于确定在施予CPR期间是否应当 与胸部按压一起执行通气并且相应地指导救护者。<974公开中的用于确定 是优先施予电击还是优先执行CPR的ROSC数值的阈值还可用于本发明 中，以便评价在施予CPR时何时包括通气。在替代实施例中，还可以使用 不同的阈值。在其他实施例中，诸如幅值、频率含量、特定频带中的频率 含量或这些特性的任意组合等的ECG的特性可用于表征患者的VF，并且 因此为确定在施予CPR期间是否应当与胸部按压一起执行通气提供基础并 且相应地指导救护者。
图3图示说明了根据本发明的实施例操作的ECG前端电路18和控制 器20。如先前所提到的，电极116提供来自患者的ECG信号，A/D转换器 21对ECG信号进行采样(将其数字化)。将数字化ECG信号耦合至控制器 20中的处理器，其分析ECG波形以确定是否建议应用电击。将ECG样本 耦合至下采样器23，其将ECG样本流子采样至较低的数据率。例如，可以 将200样本/秒的数据流下采样至100样本/秒。将经下采样的ECG数据耦 合至ROSC计算器25，其根据ECG数据确定ROSC分数。阈值比较器27 将ROSC分数与阈值比较，以确定最可能带来成功复苏的处理模式。如先 前所讨论的，将ROSC分数与阈值比较以确定在施予CPR期间应当指导救护者执行具有通气还是不具有通气的胸部按压。
图4图示说明了根据本发明的实施例的用于处理VF的过程34。可以 对控制器20 (图2)进行编程以执行过程34。过程34包括在方框36处测 量患者心脏的电活动并且生成表示患者ECG的ECG数据。在步骤38根据 ECG数据确定一个或多个VF特性。如先前所讨论的，该特性可以包括诸 如幅值、频率含量、特定频带中的频率含量或这些特性的任意组合等的ECG 的特性。在一些实施例中，如在'974公开中所描述的，VF特性是ROSC 分数。
在步骤40将VF特性与通气阈值比较。如果VF特性不低于阈值，表 明VF最近才开始并且可以计算血液中存在的残余氧气，在步骤42，如果 必要，除颤器10指导救护者在施予CPR期间执行不具有通气的胸部按压。 这种指导允许救护者集中于提供胸部按压，这具有的益处在于解决了救护 者由于使患者通气而产生的执行CPR的不情愿并且限制了胸部按压期间的 中断。相反，如果VF特性低于阈值，表明VF已进行并且残余氧气己耗尽， 在步骤46，如果必要，除颤器IO指导救护者在施予CPR期间执行具有通 气的胸部按压。
图5图示说明了将CPR优先或电击优先的治疗确定(诸如'974公开 中所描述的)与CPR结合的本发明的协议的示例，包括基于CPR是否应当 包括通气的VF特性的确定。参考图5，该协议从患者是有意识的还是无意 识的的初步评估50开始。如果评估52为患者是有意识的，则在54救护者 注意患者状况，因为有意识的患者还没有经历VF。如果患者是无意识的， 则在56从患者采集ECG数据以测量患者心脏的电活动。在58对ECG数 据进行处理，并且如果确定出可电击节律，则在60将被称为fl的VF特性 与电击阈值比较。VF特性可以包括诸如幅值、频率含量、特定频带中的频 率含量或这些特性的任意组合等的ECG的特性。在一些实施例中，如在'974 公开中所描述的，VF特性是ROSC分数。如果VF特性高于可应用的电击 阈值，则如先前所描述的，在62建议电击，并且提示救护者按压电击按钮。
然而，如果在58没有识别出可电击节律或在62不建议电击，则在70 将被称为f2的同一 VF特性或另一 VF特性与通气阈值比较。如果这一 VF 特性高于可应用的通气阈值，指示出某些残余氧气仍然存在于血流中，则产生提示以便建议执行CPR但不包括通气，例如仅执行胸部按压。然而，
如果VF特性与通气阈值的比较显示该特性低于通气阈值，则建议进行具有 通气的CPR，以通过诸如口对口复苏等的通气将氧气引入血流中，并且利 用胸部按压使含氧血通过身体。如在美国专利6,306,107 (Myklebust等人) 中所描述的，优选地，在附接于除颤器的按压盘的帮助下执行CPR，由此 如果需要则除颤器提示可以辅助给予CPR。 Myklebust等人的系统响应于每 次胸部按压而接收信号，并且因此能够监测CPR胸部按压何时开始和结束。 在CPR结束时，图5的协议再次重复患者评估50。
在图4的过程34和图5的协议期间，如果在任何时间发生自主循环恢 复，则过程停止并且继续进行处理的下一阶段。
从上述内容将意识到，尽管为了图示说明的目的在本文中描述了本发 明的特定实施例，但在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种 修改。因此，本发明不受除所附权利要求书外的限制。
权利要求
1、一种用于处理心脏紊乱的方法，包括测量患者心脏的电活动；处理所测量的电活动以确定描述心室颤动的数值；将所述数值与阈值比较；根据所述数值与所述阈值的比较产生输出，所述输出指导救护者执行具有通气或不具有通气的心肺复苏。
2、 如权利要求1所述的方法，其中，测量电活动包括采集心电图数据。
3、 如权利要求2所述的方法，其中，所述数值对应于所述心电图数据 的幅值。
4、 如权利要求2所述的方法，其中，所述数值对应于所述心电图数据 的频率含量。
5、 如权利要求4所述的方法，其中，所述数值是所述心电图数据的所 述频率含量和幅值这两者的函数。
6、 如权利要求2所述的方法，其中，测量电活动是使用除颤器执行的。
7、 如权利要求6所述的方法，其中，所述阈值是第一阈值并且所述输 出是第一输出，所述方法还包括将所述数值与第二阈值比较；以及根据所述数值和所述第二阈值的比较产生第二输出，所述第二输出指 导操作者施予电击然后执行心肺复苏(CPR)或者执行CPR然后施予电击。
8、 如权利要求6所述的方法，其中，所述第二输出是在所述第一输出 之前产生的。
9、 如权利要求1所述的方法，其中，测量电活动包括采集心电图数据，并且其中，处理所测量的电活动以确定描述心室颤动的数值包括处理所述 心电图数据以确定与所述心电图数据的一阶导数有关的数值。
10、 一种除颤器，包括一对电极，将其配置为检测来自患者的电信号；用户界面，将其配置为根据界面控制信号向救护者提供指导；控制器，其电耦合至所述电极和用户界面，所述控制器可用于处理来自所述对电极的电信号并且确定描述心室颤动的数值，所述控制器还可用 于比较所述数值，并且根据所述数值与所述阈值的比较生成界面控制信号， 以控制所述用户界面将指导传达给救护者以执行具有通气或不具有通气的 心肺复苏。
11、 如权利要求10所述的除颤器，其中，所述控制器可用于采集心电 图数据。
12、 如权利要求ll所述的除颤器，其中，所述控制器可用于根据所述 心电图数据的幅值确定所述数值。
13、 如权利要求ll所述的除颤器，其中，所述数值对应于所述心电图 数据的频率含量。
14、 如权利要求13所述的除颤器，其中，所述数值是所述心电图数据 的所述频率含量和幅值这两者的函数。
15、 如权利要求10所述的除颤器，其中，所述阈值是第一阈值，并且 其中，所述控制器还可用于将所述数值与第二阈值比较，并且根据所述数 值与所述第二阈值的比较生成界面控制信号，以控制所述用户界面将指导 传达给所述救护者，从而指示出用于施予电击的序列和心肺复苏。
16、 如权利要求15所述的除颤器，其中，所述控制器可用于首先将所述第二阈值与所述数值比较并且然后将所述第一阈值与所述数值比较。
17、 如权利要求10所述的除颤器，其中，所述用户界面是扬声器，并 且其中，传达给所述救护者的所述指导对应于多个可听消息。
18、 如权利要求10所述的除颤器，其中，所述用户界面是显示器，并 且其中，传达给所述救护者的所述指导对应于在所述显示器上显示的多个 消息。
全文摘要
用于处理心脏紊乱的除颤系统和方法包括测量患者心脏的电活动以及处理所测量的电活动以确定描述心室颤动的数值。将该数值与阈值比较，并且根据该数值与阈值的比较，生成传达给救护者的输出以执行具有通气或不具有通气的心肺复苏。
文档编号A61N1/39GK101652158SQ200880011311
公开日2010年2月17日 申请日期2008年4月4日 优先权日2007年4月11日
发明者J·K·拉塞尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司