改善响应者CRP执行的智能提示的制作方法

本发明涉及一种用于在对心肺复苏胸部按压的施用中引导施救者的改善的装置和方法。

背景技术：

已经证明执行cpr并且按压太快的响应者往往不能实现有效cpr按压所需的适当深度。这种缺陷的一个原因可能是因为同时有深度且快速地按压在体能上具有挑战性。

一些除颤器包含提示包括与用于确定是否需要除颤电击的“放手”ecg分析的提示时段(例如分析时段)交错的用于施用cpr按压的提示时段(例如cpr“暂停”时段)的心脏复苏的用户引导。在2005年11月16日提交的申请号为11/917,511的并且题为“aedhavingmandatorypauseforadministeringcpr”的美国专利中描述了提供不可中断的cpr暂停时段的一种这样的除颤器，其公开内容以引用方式被并入本文。

现有技术已经以若干方式解决了这个问题。题为“signalprocessingdeviceforprovidingfeedbackonchestcompressionincpr”的us20080145827a1描述了深度测量设备和力测量设备，其输出为用户提供cpr引导。题为“compressiondepthmonitorwithvariablereleasevelocityfeedback”的us20140323928a1描述了在胸部施用的设备中使用加速度计来监测cpr相关的胸部位移。并且，题为“cardio-pulmonaryresuscitationdevicewithfeedbackfrommeasurementofpulseand/orbloodoxygenation”的ep1491175a1描述了测量病人的脉膊率的脉搏传感器和测量血液氧合的spo2传感器。电子设备处理传感器的输出，并且确定执行心肺复苏(cpr)的施救者的动作。提示设备将动作传达给施救者。

发明人已经识别到现有技术教导的若干问题，诸如上面描述的那些。直接感测cpr按压的深度和力的设备是相对昂贵的。这样的设备通常也被配置为到其他施救装置(诸如除颤器和监测器)的辅助输入端，并且因此需要线缆或无线数据连接。这种设备已经被心脏施救机构广泛地采用。

监测cpr按压的现有技术设备都需要用于在cpr期间使用的额外设备。在这些设备的施用中所必需的延迟不利地影响治疗。这些设备也增加施救的复杂性。例如，对施救者的引导提示趋向于是漫长的(例如连续同步时钟)并且从其他努力分散注意力。例如，若干现有技术设备包含试图保持速率正确的节拍器。节拍器在一定程度上是有效的，但是一些用户将会劳累并且甚至随着声音而改变速率。总的来说，研究已经表明这种提示难以使用户调整到适当的按压速率和深度，尤其是在施救的整个持续时间内。

因此，所需的是一种引导cpr治疗的改善的装置和方法，其避免现有技术存在的问题。

技术实现要素：

发明人已经发现不正确的cpr按压速率并且尤其是cpr按压速率的大的变化往往也对应于不正确的按压深度。发明人进一步意识到用于响应者响应于感测到的按压速率或按压速率的变化而调整其按压深度的提示对将响应者引导到正确深度能够是有效的。这种改善能够在不需要额外的加速度、力或位移传感器被部署在患者的身体处的情况下被实现。该发现对简单地教导基于感测到的按压深度来调整深度、基于感测的按压速率来调整速率的提示以及与需要调整的特性直接相关的其他这样的提示的现有技术来说也是违反直觉的。

发明人已经特别地发现，通过监测在cpr期间的按压速率的变化，他们能够确定何时应当提供用于按压深度的适当提示。因此，在存在速率的大的变化的情况下“注意深度”的简单提示实际上可以将出错的cpr提供者引导到正确的她的按压深度和她的按压速率两者。该特征可以被包含到诸如除颤器的设备内，其能够经由经胸阻抗变化更容易地检测按压速率但是不能容易地检测按压深度。该发现的具体优点是更准确的cpr引导能够在不需要购买并施用额外的传感器(诸如加速度计、力传感器、spo2传感器等)的情况下获得。

根据本发明的原理并且在本发明的一个优选实施例中，描述了一种用于引导对心肺复苏(cpr)按压的施用的自动化外部除颤器(aed)。所述aed包括：电极对，其被配置为获得与经胸阻抗的变化相关的电信号，所述经胸阻抗的变化与多次cpr按压相关；前端电路，其与所述电极对电通信，并且被配置为将所述电信号转换成多个cpr按压信号；处理器，其与所述前端电路通信，并且被配置为基于所述多个cpr按压信号来确定cpr速率和所述cpr速率的变化；以及用户输出端，其被配置为至少发出听觉cpr引导提示。cpr引导提示与基于经确定的cpr速率的变化来调整按压深度相关。引导提示的范例是“用力推”、“推两英寸”、“检查深度”以及与深度相关的类似指令。另一相关的引导提示可以是“更用力推”。

在备选实施例中，所述aed还基于针对预定持续时间持续的不足的cpr速率(诸如经确定的零cpr速率)来至少发出与调整按压深度相关的听觉cpr引导提示。

在本发明的另一优选施例中，一种用于改善cpr引导的方法包括提供用于引导对心肺复苏(cpr)按压的施用的设备的步骤，所述设备包括：壳体；传感器，其能操作用于检测与cpr按压相关的参数并且输出所述参数；处理器，其被设置在所述壳体中，所述处理器被配置为：从所述传感器接收所述参数，基于所述参数来确定cpr速率并且根据所述cpr速率来确定cpr速率的变化；以及用户输出端，其被配置为基于经确定的cpr速率的变化来发出与调整按压深度相关的cpr引导提示。所述方法还包括以下步骤：通过所述设备来自动检测所述cpr速率的变化，以及基于所述自动检测步骤来发出与按压深度相关的引导指令。之前提供了引导指令的范例。

上面描述的方法包括多个备选实施例。所述发出步骤可以基于针对预定持续时间的经确定的零cpr速率来至少发出与调整所述按压深度相关的听觉cpr引导提示。所述发出步骤可以仅在cpr暂停时段期间发生。

根据cpr速率信息来识别不足按压深度的发明技术方案实现了对cpr的更有效引导，同时避免了将cpr位移传感器部署在救援场景处的成本、复杂性和混淆。

附图说明

图1图示了在心脏复苏期间使用的aed装置。

图2图示了根据本发明的一个实施例的aed。

图3图示了发明装置的示范性功能方框图。

图4图示了用于引导对cpr按压的施用的一种示范性发明方法的方法流程图。

具体实施方式

如本文中出于本公开的目的而使用的，术语“处理器”一般用来描述与医学装置、系统或方法的操作相关的各种装置。处理器能够以多种方式(例如，诸如利用专用硬件)实施，以执行本文中讨论的各种功能。处理器也是采用一个或多个微处理器的控制器的一个范例，所述一个或多个微处理器可以使用软件(例如，微代码)来编程以执行本文中讨论的各种功能。控制器可以在采用或不采用处理器的情况下实施，并且还可以被实施为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。可以在本公开的各种实施例中采用的控制器部件的范例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(asic)和现场可编程门阵列(fpga)。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个计算机存储介质(本文中一般称为“存储器”，例如，易失性和非易失性计算机存储器，诸如ram、prom、eprom和eeprom、软盘、压缩盘、光盘、磁带等)相关联。在一些实施方式中，存储介质可以利用一个或多个程序来编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时所述一个或多个程序执行本文中讨论的功能中的至少一些。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可运输的，使得存储在其上的一个或多个程序可以加载到处理器或控制器中，以便实施本文中讨论的本发明的各个方面。本文中在一般意义上使用的术语“程序”或“计算机程序”指的是能够被用来对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码(例如，软件或微代码)。

在各种实施方式中，术语“低功率待机电路”、“时钟”、“系统监测器”、“比较器”适用于本领域中一般已知的部件，并且可以被实现在常规微处理器、专用集成电路(asic)和现场可编程门阵列(fpga)中，或可以被集成到上面描述的处理器或控制器内。“输出”和“信号”可以被理解为是表示特定检测或处理结果的电或光能脉冲。

自动化外部除颤器(“aed”)将高电压脉冲递送到心脏以便恢复正在经历心律失常(诸如未伴随有明显脉搏的心室颤动(“vf”)或室性心动过速(“vt”))的患者中的正常节律和收缩功能。存在若干种类的除颤器，包括手动除颤器、可植入除颤器和自动外部除颤器。aed与手动除颤器不同在于aed被预先编程为自动分析心电图(“ecg”)节律以确定除颤是否是必要的并且提供施予措施(诸如电击序列和cpr时段)。不需要并且在多数情况下施救者不能考虑复苏协议的设置。这不同于被擅长设置具体复苏所需的所有除颤参数的专家医务人员使用的手动除颤器。

图1图示了被用户14用来对遭受心脏停搏的患者12进行复苏的aed100。在突然的心脏停搏中，患者患有对正常心脏节律的危及生命的中断，通常呈以未伴随有明显脉搏的vf或vt(即，可电击vt)的形式。在vf中，正常节律的心室收缩由导致无效的且严重降低的通过心脏的泵送的快速的、不规律的颤搐代替。如果正常节律未在通常被理解为大约8至10分钟的时间帧内未被恢复，那么患者将会死亡。相反，更快的除颤能够在vf的开始之后被施用，患者12将会幸免于心脏事件的几率越好。

为了使用aed，电极对110被用户14跨患者12的胸部施用，以便从患者的心脏采集ecg信号。电极110经由电接口或电连接器112为aed100内部电路提供ecg信号。aed100然后分析ecg信号是否有心律失常征兆。如果检测到可处置心律失常，那么aed100武装它自己，并且经由听觉提示和视觉提示通知用户14建议电击。通常，音频扬声器114发出听觉提示(诸如“保持不接触患者”、“建议电击”和“现在按压闪烁电击按钮”)以引导用户。用户14然后按压aed电击按钮以经由电极110将复苏除颤脉冲递送到患者12。

有效的sca处置通常涉及除颤和对cpr的施用两者。图1示出了用户14将cpr按压施用到患者12胸部。大多数aed包括协议，其使ecg分析和除颤时段(称为放手时段)与不可中断的cpr按压时段(称为cpr暂停时段)交错的协议。在放手时段期间，aed100警告用户14保持不接触患者12，使得通过该电极对110获得的ecg信号不被信号伪影损坏。

图1示出了在cpr暂停时段期间用户14正在施用cpr按压。在暂停时段期间跨ecg电极的传感器对获得的电信号在很大程度上被电噪声损坏。部分噪声源于由患者12胸部在cpr按压期间的运动生成的信号伪影。已经表明，能够从电信号获得与cpr按压速率相关的参数。aed100内部的处理器能够被配置为接收cpr相关的参数，并且根据该参数来确定cpr速率和cpr速率的趋势或变化两者。但是也已经证明从相同信号准确地获得cpr按压深度是不可能的。因此，aed100能够生成关于根据ecg参数控制cpr速率但不是关于cpr深度的引导。

图2图示了如被发明人改善的发明aed100的一个实施例。aed100被示为具有用于用户输出端的若干选项，包括用于提供cpr相关的语音提示的音频扬声器114、用于提供cpr相关的消息(诸如“按压2英寸”)的视觉显示器116和诸如led的闪烁指示灯108。用户输出端被最佳地排列在aed100壳体111上，该壳体还具有该电极对110被连接到的电极连接器112。壳体111还包含在壳体111内的内部信号处理、控制、高电压除颤电路、计算机存储器和功率源。

图3示出了被配置用于对cpr按压的施用的改善的引导的aed100的功能方框图。在该实施例中，aed300包括被配置为被施用到患者的皮肤的一对外部电极304。电极304也被配置为获得与患者的经胸阻抗的变化相关的电信号，并且尤其被配置为获得与如被施用到患者的多次cpr按压相关的电信号。电信号可以是直接经胸阻抗(tti)测量结果，或可以呈以共模电流信号的形式等。

电信号经由电极导线310和电极连接器312被提供给aed300电路。aed300电路包括被配置为将所获得的电信号转换成指示cpr按压的信号的前端电路302。前端电路302可以包括由硬件和软件执行以使用如本领域中已知的方法来获得cpr按压信号。这样的方法可以采用傅里叶分析或小波变换等来确定来自电信号流的多个cpr按压信号。

多个cpr按压信号从前端电路302输出并到达硬件处理器306。硬件处理器306优选地为在被存储在存储器340中的计算机程序和数据的控制下执行指令的微处理器。处理器306被配置为根据按压信号来确定cpr速率和cpr速率随着时间的变化的趋势。

图3可选地指示处理器306可以包括用于在心脏复苏协议的不同阶段期间进行操作的子处理器电路。例如，专用cpr速率确定电路307可以被配置为通过非常快速地确定速率来改善处理器306的功能性。此外，处理器306可以将一些基本功能交给系统监测器控制器318，其本身可以被配置为提供低功率待机状况功能性、或蜂鸣器324的低水平控制、闪烁led状态灯308、或对在电击按钮330和信息请求按钮328上的致动的感测。

处理器306比较cpr速率和cpr速率随着时间的变化中的一个或两者与具有已知将有效cpr与无效cpr分开的值的预定范围或阈值。例如，cpr速率的已知有效范围从每分钟大约80次按压至每分钟大约130次按压。引导方针优选每分钟100次按压的恒定速率。该速率的可接受变化为每分钟大约+/-10次按压，或在非常严格的协议的情况下在每分钟+/-5次按压。类似地，可以指示cpr从有效到无效的退化的cpr速率的预定幅值变化可以为每分钟大约40次按压，例如响应者将按压从每分钟120次按压减慢至每分钟80次按压或响应者将按压从每分钟90次按压增加至每分钟130次按压。前者范例可以指示响应者正越来越劳累，并且因此不能足够用力推。后者范例可以指示响应者正在疲劳下尝试加速中过浅地按压。处理器306可以可选地被配置为在仅在不可中断的cpr时段期间提供cpr相关的处理。当然，用于在确定有效cpr中使用的所有这些cpr速率和cpr速率的变化能够在本发明的范围内改变，但是应当在表明无效cpr按压的开始的偏差内进行选择。

处理器306还被配置为提供对一个或多个用户输出端(诸如音频扬声器314或视觉显示器316)的控制。用户输出端可以被配置为基于之前描述的速率或速率的变化确定来发出cpr引导提示。用户输出端的优选实施例被配置为从扬声器314发出与基于经确定的cpr速率的变化来调整cpr按压深度相关的听觉cpr引导提示。

与调整cpr按压深度相关的引导提示可以具有若干形式和其等价物。例如，引导提示可以包括“用力推”或“更用力推”的视觉消息或听觉消息。引导提示可以包括“推两英寸”，或“检查深度”。任何或所有这些引导提示被引导到用户，使得她可以尤其注意当cpr速率的大的变化发生时可能发生的可能不适当的按压深度。例如，视觉引导提示可以采取图形、文本消息或专用led/lcd光的形式。听觉提示和视觉提示可以连同其他适当的指示(诸如来自led308的闪烁光或来自蜂鸣器324的哔哔声)同时地或互补地发生以吸引用户注意。

处理器306也可以基于在已知为有效的预定cpr速率范围之外的检测到的cpr速率来生成cpr按压深度相关的引导提示。例如，为无效地过慢或过快的检测到的速率引起处理器306和用户输出端314/316发出“检查深度”或“推两英寸”的提示。cpr速率的有效范围为从每分钟大约80次按压至每分钟大约130次按压。如果检测到以大于每分钟大约130次按压的cpr速率，那么可以发出与深度调整相关的听觉提示。类似地，如果检测到持续预定持续时间(例如在cpr暂停时段期间达十秒)的零cpr速率，那么处理器306和用户输出端314/316可以发出“检查深度”的提示。十秒暂停已经被示为是用于cpr相关的灌注压力的倒塌的阈值，并且被理论推理为在cpr期间对患者有害。提示因此使用户注意对cpr按压的无效施用。当然，注意深度的提示也可以伴随有注意速率的提示。

如果处理器306正在执行心脏复苏协议的ecg分析时段部分，那么专用ecg分析器电路309可以被配置为通过非常快速地确定电击/非电击ecg状况来改善处理器306功能性。如果检测到电击状况，那么处理器306为高电压充电器控制电路360提供信号，所述高电压充电器控制电路进而将高电压能量存储源370(诸如电容器)充电至除颤电压。一旦到达这种“武装”状态，并且电击状况持续，处理器306就在扬声器314处发出“现在按压电击按钮”的听觉提示。设备电击按钮330的感测到的按压使处理器306经由电击递送电路380将除颤电流递送到电极304。

图4图示了用于改善来自被配置为引导对cpr的施用的设备(诸如前面描述的aed)的cpr引导的方法400。方法400被示为以开始步骤402开始，紧接着是对设备的提供的步骤404。在步骤404中提供的设备可以是之前关于图2和图3描述的aed或另一类似的除颤器。备选地，提供步骤可以是用于专用于cpr监测或心脏监测而不包括除颤部件的设备。该设备在患者外部，并且因此包括壳体、电路和用户输出端，所述电路包括被设置在壳体中的处理器，所述用户输出端被配置为基于经确定的cpr速率的变化来发出与调整按压深度相关的cpr引导提示。还提供了与处理器通信的传感器，所述传感器被配置为检测并输出与cpr按压相关的参数。优选的传感器是之前描述的电极对304，但是能够备选地呈以其他形式。血压传感器、氧合传感器、检测来自患者的肺部的压力或气流的呼吸传感器、在复苏期间的患者或用户的光学成像器是其他传感器的范例。每个传感器实施例具有被配置为检测cpr按压相关的参数的共同特性。

在步骤404提供的设备被部署并且被激活，以开始在确定cpr速率步骤408处检测cpr按压速率。之前描述了具体cpr速率确定方法和手段的范例。确定步骤408的输出是瞬时cpr按压速率，诸如每分钟100次按压。每个cpr按压速率数据点优选地被存储在存储器中，使得速率的时间序列被获得。

自动检测步骤410基于步骤408的来自设备的输出来检测cpr速率的变化。cpr速率的变化优选地被计算为幅值，但是也可以被识别为方向(随着时间减慢或增加速率)。在其内计算速率变化的时间段可以具有变化的持续时间，但是应当优选地小于cpr的一个协议时段的持续时间。cpr的典型协议时段是一分钟、两分钟或连续的。因此，期望时间段可以为大约三十秒或更少。

方法400使用经确定的cpr速率的变化来控制对与按压深度相关的引导指令的发出。一种优选控制方法是在比较步骤412处比较cpr速率的变化与预定阈值幅值。步骤412比较经确定的cpr速率的变化与阈值(诸如之前指示的每分钟40次按压变化)。阈值可以小到每分钟大约5次按压变化并且高达每分钟50次按压变化。如果方法步骤412考虑方向，那么阈值可以不同。例如，如果cpr速率减慢，比在cpr速率已经加速的情况下更小的幅值阈值可以提示引导。其他实施例可以规定比在cpr速率减慢的情况下更大的用于引导的幅值阈值。阈值也可以依据初始cpr速率而改变。如果例如速率处于有效速率的缓慢端处，并且cpr速率减慢，那么更小的幅值阈值可以适用于其中速率在有效速率的高端处开始并且cpr速率减慢的情况中。如果在比较步骤412处经确定的变化不超过阈值，那么方法400返回到提供步骤并且重复cpr速率分析步骤。重复继续直至设备被停用。

如果在步骤410处检测到的cpr速率的变化指示cpr质量的退化可能已经发生，那么发出步骤414发出与将注意引导到正在进行的cpr按压的深度相关的引导指令。如在图4中示出的，发出步骤414可以响应于在步骤412处cpr速率的变化超过预定阈值幅值而启动。如之前描述的，cpr深度相关的提示的性质可以是“更深推”、“(更)用力推”、“推两英寸”、“检查深度”等。提示可以通过来自扬声器的听觉提示、或通过显示器上的视觉引导指令文本或图形、或通过照亮的面板灯中的一个或多个被输出。

方法400可以可选地包括用于比较来自步骤408的经确定的cpr速率与已知为有效的cpr速率的预定范围的比较步骤409。如果经确定的cpr速率在之前例举为从每分钟大约80次按压至每分钟大约130次按压的有效范围内，那么该方法前进到步骤410。但是如果经确定的cpr速率在已知的有效范围之外，那么方法400启动cpr速率引导发出步骤411以将用户引导到适当的范围内。步骤411可以包括发出深度相关的提示或更优选地速率相关的提示。速率相关的提示可以是诸如“更快按压”、“减慢”、“开始按压”等。在步骤411的引导从用户输出端被输出之后，方法返回到提供步骤404并重复。通过在检查cpr速率的变化之前进行检查cpr速率的该步骤，设备能够首先将用户引导到对cpr的适当施用中，并且然后能够随后评价用户是否可能背离对cpr的适当施用。步骤的这种布置避免了在当施救者刚刚到达适当cpr按压速率时的复苏一开始时发出不必要且混淆的引导。

方法400的另一可选实施例包括提供步骤404，处理器被配置为执行包括不可中断的cpr暂停时段和ecg分析时段的心脏复苏协议，在所述不可中断的cpr暂停时段期间用户输出端被配置为自动发出与提供cpr按压相关的引导提示，在所述ecg分析时段期间用户输出端被配置为自动发出与制止cpr按压相关的引导提示。在进行cpr相关的分析步骤408至414之前，方法400首先在步骤405处确定协议在ecg分析时段和不可中断的cpr暂停时段中的哪一个中。如果在ecg分析时段中，那么不应当进行cpr相关的分析，并且方法400前进到ecg分析进行步骤406。此后，该方法返回到提供步骤404并重复。

只有在协议在步骤405中被确定为在不可中断的cpr暂停时段中的情况下，方法400才前进到在确定步骤408处开始的cpr引导步骤。在两个时段期间的使用之间的这种区别最小化处理器406混淆cpr相关的按压信号与ecg相关的信号的可能性，并且因此最小化电击/非电击决定的错误引导指令的可能性。

对如上面描述的设备、方法和显示的修改被包含在本发明的范围内。例如，所描述的听觉和视觉提示的类似且明显的修改落在本发明的范围内。