专利名称：胸外心脏按压节律提示器及其方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于自动体外除颤器的胸外心脏按压节律提示器及其方 法，以正确指导实施心肺复苏急救措施，也特别涉及到一种由于胸外心脏按压引 起的胸阻抗变化的检测，属于医疗设备技术领域。
背景技术：
心脏骤停多数是由于心室颤动(VF)导致，室颤时心脏停止搏动，导致心脏、 大脑和其它器官的血流供血不足。如果不及时终止室颤，使心脏恢复其自己的正 常节律，通常将会导致死亡。快速除颤是恢复正常心率并防止心脏骤停后由于心 室颤动导致死亡的唯一有效手段。在心脏骤停发生1分钟内进行除颤，患者存活 率可达90%，每延迟1分钟，成功率将下降7~10%。
心肺复苏(CPR)是一种现场急救的技术，如果患者倒地心跳呼吸停后4分钟 之内进行CPR，八分钟内开始进行高级心脏救护术(ACLS)，则患者救活率高达 43%。在发生心脏骤停后，急救人员只有几分钟内立即重新建立有效的呼吸和循 环，CPR可在短时间内维持患者的重要器官功能，虽不能直接恢复正常心律， 却能为早期除颤奠定基础，数分钟内进行电除颤以及进一步治疗才能恢复有效的 自主循环。
自动体外除颤器(AED)只适用于无反应、无呼吸和无循环体征的患者。对 于无循环体征的患者，无论是室上性心动过速、室速还是室颤都有除颤指征。近 来研究表明电击后5秒钟心电图显示心搏停止或无室颤电活动均视为电除颤成 功。"除颤指征"指的是如重新出现室颤，3次除颤后，病人的循环体征仍未恢 复，复苏者应立即实施1分钟的CPR，若心律仍为室颤，应继续进行除颤和实 施CPR，直至仪器出现"无除颤指征"信息或实施高级生命支持ACLS。"无除 颤指征"指的是无循环体征AED仪提示"无除颤指征"信息，检査病人的循 环体征，如循环未恢复，继续行CPR。因此，行1 2分钟的CPR后，需再次行 心律分析，心律分析时，停止CPR。循环体征恢复如果病人循环体征恢复， 检查病人呼吸，如无自主呼吸，即给予人工通气，10~12次/分；若有呼吸，将病
3人置于复苏体位，除颤器应仍连接在病人身体上，如再出现室颤，AED会发出 提示并自动充电，再行电除颤。
一项基本生命支持(BLS)技术包括早期到达现场，早期CPR和早期电除颤。 目前广泛应用的AED都会具有相应的心电检测系统，根据患者的情况以提示用 户是否进行除颤或者进行CPR操作。CPR结合人工呼吸和胸外心脏按压，成为 近曰CPR流行的雏形。有学者认为，在心搏骤停后，如果立即开始胸外按压， 此时心脏仍有氧合血液，即使有室颤存在也可在数秒内恢复血液循环，且胸外按 压及其后的胸廓回弹也有助于肺通气。在心搏骤停后，即使不通气，由于十分迅 速的胸外按压(80 100次/分)，氧气仍可通过弥散作用进入血液，并使其保持 满意的氧合状态。 一些学者认为在CPR时，应尽量使胸外按压与人工通气同步 进行，但如抢救人员在技术或体力上难以胜任，则可先行单纯胸外按压。
胸外心脏按压使血液流向心脏，并辅助以适当的呼吸，就可以给脑和其他重 要器官提供充足的氧气以便行电除颤。这种技术操作一般为按压频率100次/分， 按压与放松间隔比为1:1。同时，胸外心脏按压会引起胸腔容积的变化，从而产 生胸阻抗的变化，通过检测这种变化，就可以测得按压的频率和力度。
实施CPR在急救中十分重要，但是一些情况下，救护人员未必经过正确的 CPR操作培训。据国外报道，未经指导培训者进行CPR时90%按压太快，40% 按压太深，仅4%用力不够，以上不规范的操作都会给急救效果带来影响。
因此，在AED中带有一种胸外心脏按压节律提示器就变得更加重要，它不 仅给CPR实施者一种正确操作的指导，同时也可以检测到错误的操作方法，能 够及时提醒实施者纠正，以进一步提高患者的救治成功率。
中国专利200710046179.4 "用窄脉冲实现低能量除颤的方法及装置"中提到 了在除颤装置的心电采集模块中，输入的人体心电信号经过差分前置放大器放 大，输入信号中的差膜成分得到放大而共模成分受到抑制，为了消除极化电压和 50HZ工频干扰的影响，差分前置放大器的输出要经过RC高通滤波器和50HZ 陷波器的滤波处理，然后进入主放十增益控制电路，在这个环节，心电信号得到 进一步的放大，主放+增益控制电路的输出接至二阶有源滤波器的输入端，以减 小高频干扰的影响；二阶有源滤波器的输出连接到输出放大器，将信号放大到要 求的幅度；模/数转换器对输出放大器的输出信号进行釆样，将模拟信号转化为
4数字信号，并传送给总控模块。专利CN200720075386.8A "用于心脏除颤器的 心电图R波快速检测电路"中心电放大模块为心电采集的主要部分，由前置放 大器、50HZ滤波器、高通滤波器、可调增益控制器和有源低通滤波器依次连接 组成。以上专利只提到了 AED的心电检测系统，并没有涉及到通过检测系统采 集到的信号经过比较后，给操作者提示的功能。专利CN03813923.5A "用于医 疗设备的用户界面的方法和设备"公开了一种与除颤器一起使用的用户界面方法 和设备，该用户界面设备包括多个分层的用户界面组件，这些组件均在除颤器操 作和病人处理的过程中在需要或适当的时候提供给除颤器的操作者，但未具体描 述提示功能的实施应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于自动体外除颤器的胸外心脏按压节律提 示器及其方法，胸外心脏按压节律提示器是自动体外除颤器内部的一个模块，通 过声音、灯光和图像三种提示方式给操作者以正确指导，并且通过检测实际的按 压节律和力度，对错误的按压操作给出具体提示，提醒操作者及时进行纠正。
本发明的技术方案是胸外心脏按压节律提示器，包括检测模块，检测模块 中激励脉冲产生及驱动电路、心电电极、前置差分预放大电路、二极管检波及调 节电路、滤波电路、增益调节及电位平移、A/D转换电路依次电连接；其特征在
于还包括ARM/DSP控制器和节律提示模块；节律提示模块中的声音、灯光和 图像产生电路分别由ARM/DSP控制器控制；检测模块中A/D转换电路电连接 ARM/DSP控制器，激励脉冲产生及驱动电路和增益调节及电位平移由ARM/DSP 控制器控制。
如上所述的胸外心脏按压节律提示器，其特征在于节律提示模块中节律音 产生电路、音频功放电路和扬声器电连接，LED和灯光控制电路电连接，LCD 控制器和LCD图像显示屏电连接，以上分别构成声音、灯光和图像产生电路； ARM/DSP控制器分别连接节律音产生电路、灯光控制电路、LCD控制器。
胸外心脏按压节律提示器方法，其特征在于ARM/DSP的定时器定时控制 每次产生1分钟频率为100次/分的正常胸外心脏按压节律脉冲，同时也产生激 励脉冲信号施加到与人体相连的心电电极之上，由检测模块得到反映胸阻抗变化
5的A/D采样值；通过ARM/DSP控制器的内部固化控制程序比较A/D采样值变 化的时间和大小，来得到胸外心脏按压频率的快慢和力度的大小，分别以节律提 示模块中的声音、灯光和图像三种方式显示正常胸外心脏按压节律脉冲和提示实 施者正确的操作方法。
如上所述的胸外心脏按压节律提示器方法，其特征在于通过ARM/DSP控 制器的内部固化控制程序，将正常胸外心脏按压节律产生时间与A/D釆样值变 化的时间相比较，如果后者提前或滞后时间超过10%,节律提示模块提醒操作者 及时调整按压频率。
如上所述的胸外心脏按压节律提示器方法，其特征在于通过ARM/DSP控 制器的内部固化控制程序判断A/D采样值变化过大或者过小，节律提示模块提 醒操作者及时调整按压力度。
本发明的有益效果是AED由本发明的ARM/DSP控制器的定时器定时控 制每次产生1分钟100次/分的胸外心脏节律脉冲，分别以节律提示模块中的声 音、灯光和图像三种方式提示实施者正确的操作方法；同时也产生激励脉冲施加 到与人体相连的心电电极之上，根据胸阻抗变化的原理，由A/D采样值得到胸 阻抗变化的时间和大小，也就可以测量胸外心脏按压频率的快慢和力度的大小， 将产生胸外心脏按压节律的时间与得到A/D采样值变化的时间相比较，如果后 者提前或滞后时间超过10%或A/D采样值变化过大或者过小，此时ARM/DSP 控制音频发生器发出错误的声音提示提醒胸外心脏按压实施者及时调整成为正 确操作方法，能进一步提高紧急情况下的救治率。
图1是本发明实施例结构框架图。
图2是图1中ARM/DSP控制器内部结构图。
图3是图1中ARM/DSP控制器固化程序流程图。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
图1中标记的说明1-ARM/DSP控制器，2-节律音产生电路，3-音频功放电路，4-扬声器，5-LED， 6-灯光控制电路，7-LCD控制器，8-LCD图像显示屏， 9-激励脉冲产生及驱动电路，10-心电电极，11-前置差分预放大电路，12-二极管 检波及调节电路，13-滤波电路，14-增益调节及电位平移，15-A/D转换电路。
图2中标记的说明GPIO-通用输入/输出，I2C —Inter Integrated Circuit串 行总线，Timer-定时器，MCASP-复通道音频接入接口 ， SDRAM-Synchronous Dynamic Random Access Memory 同步动态随机存取存储器， MMC/SD-MultiMedia/ Secure Digital储存卡。
如图1所示，本发明实施例适用于自动体外除颤器的胸外心脏按压节律提示 器，包括ARM/DSP控制器1、 ARM/DSP控制器1控制的节律提示模块和检测 模块；节律提示模块由节律音产生电路2、音频功放电路3、扬声器4、 LED5、 灯光控制电路6、 LCD控制器7和LCD图像显示屏8构成；检测模块包括激励 脉冲产生及驱动电路9、心电电极10、前置差分预放大电路11、 二极管检波及 调节电路12、滤波电路13、增益调节及电位平移14和A/D转换电路15。
节律提示模块中，由ARM/DSP控制器1产生的胸外心脏按压节律脉冲有3 种提示方式节律音产生电路2通过音频功放电路3和扬声器4发出频率为100 次/分的提示音，灯光控制电路6控制LED5按100次/分的频率点亮，LCD控制 器7控制LCD图像显示屏8按100次/分的频率显示不同的胸外心脏按压动作图 像ARM/DSP控制器1分别电连接节律音产生电路2、灯光控制电路6、 LCD 控制器7;
检测模块中，由ARM/DSP控制器1控制激励脉冲产生及驱动电路9将激励 脉冲施加到与人体相连的心电电极10之上，两电极之间由于胸阻抗变化所引起 的电信号就调制在激励脉冲之上，心电电极io上得到的心电信号和调制信号经 过前置差分预放大电路11进行放大，二极管检波及调节电路12解调，滤波电路 13进行低通滤波，由ARM/DSP控制器1控制的增益调节及电位平移14调节信 号与A/D转换电路15相匹配，提取到能够反映胸阻抗变化的电压变化信号，最 后通过A/D转换电路15将信号送入ARM/DSP控制器1进行处理。胸阻抗的变 化，在进行胸外心脏按压时反映的是按压的频率和力度，停止按压时则反映的是 人体自主的呼吸变化。该检测模块完成AED中的心电信号采集、检测功能。
如图2所示，ARM/DSP控制器1是一种双核处理器，由ARM和DSP两个
7内核组成,通过控制总线控制GPIO-A产生激励脉冲，GPIO-B控制灯光，TFT LCD Ctrl控制LCD, 32Bit Timer定时控制节律音的产生，I2C电路控制增益调节及电 位平移14的数字电位器，MCASP为多功能串口实现数据的A/D转换。
由ARM/DSP控制器1的定时器控制每次产生1分钟的频率为100次/分的 胸外心脏按压节律脉冲，1分钟后，就会提示停止按压，等待AED自动进行心 电、呼吸检测，判断是否有"除颤指征"进行再次除颤或者继续进行胸外心脏按 压。
由图3可知以下为ARM/DSP控制器1的固化程序控制部分
(1) 程序首先进入状态初始化，进行各个部分的初始参数设置。
(2) 状态初始化完成后，进入主程序控制。由定时器定时每次1分钟的频率为 100次/分的胸外心脏按压节律，同时也产生激励脉冲信号施加到与人体相连的心 电电极10之上，进行A/D采样。
(3) 之后，将产生胸外心脏按压节律的时间与得到A/D采样值变化的时间相比 较，如果后者提前超过10%，此时主程序就会控制音频终端扬声器4发出"按压 操作过快"提示；如果后者滞后超过10%，扬声器4就发出"按压操作过慢"提 示，提醒操作者及时调整按压频率。如果在正常范围内，提示正常的提示信息。
(4) 与此同时，A/D采样过来的数据，通过固化程序的算法比较前后两次的变 化，主程序通过判断A/D采样值变化过大或者过小，扬声器4会发出"用力过 大"或"用力过小"的声音提示，提醒操作者及时调整按压力度。
按压时间提示ARM/DSP控制器1的定时器定时每次产生1分钟的胸外心 脏按压节律，然后提示CPR实施者停止操作，等待AED自动进行心电和呼吸检 测，判断是否需要进行再次除颤或继续实施胸外心脏按压。
ARM/DSP内部固化控制程序通过比较正常按压节律产生时间和A/D釆样值 的变化时间之间的差异，检测胸外心脏按压的频率是否在正常操作范围内，同时 也通过A/D采样值变化的大小检测胸外心脏按压力度的大小。A/D采样时间的 大小反映呼吸节律，采样大小的变化可以反映出按压力度的大小。
权利要求
1、胸外心脏按压节律提示器，包括检测模块，检测模块中激励脉冲产生及驱动电路、心电电极、前置差分预放大电路、二极管检波及调节电路、滤波电路、增益调节及电位平移、A/D转换电路依次电连接；其特征在于还包括ARM/DSP控制器和节律提示模块；节律提示模块中的声音、灯光和图像产生电路分别由ARM/DSP控制器控制；检测模块中A/D转换电路电连接ARM/DSP控制器，激励脉冲产生及驱动电路和增益调节及电位平移由ARM/DSP控制器控制。
2、 根据权利要求1所述的胸外心脏按压节律提示器，其特征在于节律提 示模块中节律音产生电路、音频功放电路和扬声器电连接，LED和灯光控制电 路电连接，LCD控制器和LCD图像显示屏电连接，以上分别构成声音、灯光和 图像产生电路；ARM/DSP控制器分别连接节律音产生电路、灯光控制电路、LCD 控制器。
3、 胸外心脏按压节律提示器方法，其特征在于ARM/DSP的定时器定时 控制每次产生1分钟频率为100次/分的正常胸外心脏按压节律脉冲，同时也产 生激励脉冲信号施加到与人体相连的心电电极之上，由检测模块得到反映胸阻抗 变化的A/D采样值；通过ARM/DSP控制器的内部固化控制程序比较A/D采样 值变化的时间和大小，来得到胸外心脏按压频率的快慢和力度的大小，分别以节 律提示模块中的声音、灯光和图像三种方式显示正常胸外心脏按压节律脉冲和提 示实施者正确的操作方法。
4、 根据权利要求3所述的胸外心脏按压节律提示器方法，其特征在于通 过ARM/DSP控制器的内部固化控制程序，将正常胸外心脏按压节律产生时间与 A/D采样值变化的时间相比较，如果后者提前或滞后时间超过10%,节律提示模 块提醒操作者及时调整按压频率。
5、 根据权利要求3所述的胸外心脏按压节律提示器方法，其特征在于通 过ARM/DSP控制器的内部固化控制程序判断A/D釆样值变化过大或者过小， 节律提示模块提醒操作者及时调整按压力度。
全文摘要
本发明提供了一种适用于自动体外除颤器的胸外心脏按压节律提示器及其方法，包括ARM/DSP控制器、节律提示模块和检测模块；节律提示模块中的声音、灯光和图像产生电路分别由ARM/DSP控制器控制；检测模块中激励脉冲产生及驱动电路、心电电极、前置差分预放大电路、二极管检波及调节电路、滤波电路、增益调节及电位平移、A/D转换电路依次电连接，A/D转换电路电连接ARM/DSP控制器，激励脉冲产生及驱动电路和增益调节及电位平移由ARM/DSP控制器控制。本发明通过声音、灯光和图像三种提示方式给操作者以正确指导，并且通过检测实际的按压节律和力度，对错误的按压操作给出具体提示，提醒操作者及时进行纠正。
文档编号A61H31/00GK101496767SQ200910060899
公开日2009年8月5日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者余维新, 孙逸华, 廖家华, 曹传花 申请人:武汉依瑞德医疗设备新技术有限公司