用于区分手动与自动cpr的系统和方法
【技术领域】
[0001 ]下文描述的发明涉及CPR和除颤的领域。
【背景技术】
[0002] 对于心脏骤停受害者，挽救包括CPR胸部按压、人工呼吸和除颤。除颤仅在能够从 受害者获得可靠的ECG时才执行，并且CPR胸部按压在ECG信号中诱发如此多的噪声，以至于 它们通常必须被中止12秒至15秒的安静时段，以便使AED获得足够未被污染的ECG数据以做 出电击患者的可靠决策。在这一安静时段期间，由CPR按压诱发的任何血流都停止，而这是 非常不期望的。
[0003] 同样地，如在包括我们的在先专利的各种参考文献中所描述的，即Sherman等人， Chest Compression device with Electro-Stimulation，美国专利6213960(2001 年4月 10 日），有益是在CPR按压循环中的特定时段期间，通常接近胸部的最压缩状态，但是最好在按 压或下行冲程(downstroke)结束之后并且在胸部正在上行冲程(upstroke)中扩展时，来应 用来自除颤器的复律电击。尽管有益，但必须在考虑到两种障碍的情况下执行复律电击与 CPR胸部按压的同步。首先，最好避免按压的中断，因为从历史角度来看需要获得干净的ECG 数据。第二，如果CPR按压由CPR提供者手动提供，则不应执行同步的电击，因为有电击到这 个人的风险(其可能导致CPR提供者的心跳停止）。
[0004] 第一个问题由在Halperin，CG Signal Processor And Method，美国专利6865413 (2005年3月8日）中描述的运动伪影减少技术来解决。Halperin以及具体化在各种除颤器中 的See ThruCPR?技术使得能够在CPR胸部按压正在进行中时分析ECG信号。第二个问题通 过利用诸如Z0LL循环AutoPu丨se?胸部按压设备的自动胸部按压设备提供CPR胸部按压来 解决。zoll的自动外部除颤器(aed的）能够与AutoPulse?设备互连，并且被编程为在按压 循环中心脏被高度压缩并且响应于电击的点期间应用除颤/复律电击(这在必须由AED的操 作者选择的运行模式中提供）。
[0005] 可能有益的是提供能够在CPR胸部按压期间分析ECG数据而不与胸部按压设备互 连的AED，但是尽管如此能用于在按压正在进行时提供诸如除颤和/或复律电击的电疗并且 当CPR胸部按压由自动系统执行时也提供与按压循环同步的电疗，并且不能用于在CPR胸部 按压被手动地执行（由可以与CPR受害者电连通的人执行)且按压正在进行时提供同步的除 颤/复律电击。
【发明内容】
[0006] 下文描述的设备和方法提供了在CPR期间的除颤的经改进的施予。通过使用现在 被用于测量在CPR过程期间的胸部按压深度的胸部按压监测器，生成对应于胸壁运动的信 号(加速度、速度或深度信号)并将其用于确定按压循环中用于电击的最佳点。控制系统，诸 如接收和解读来自受害者胸部上的电极的ECG信号并且控制除颤器以通过电极递送除颤/ 复律电击的AED控制箱，也接收和解读对应于胸壁运动的信号。如下文所描述的，这一系统 也能够被用于确定CPR是由胸部按压设备提供还是由CPR提供者提供。
[0007] 为了确保在CPR提供者正在执行手动按压时除颤器不电击患者(其将导致电击CPR 提供者并且可能诱发救助者的心脏停搏），能够分析从胸部按压监测器获得的按压波形以 检测CPR胸部按压并且确定患者是被手动按压还是由机器按压，并且AED能够在CPR胸部按 压正在进行中时基于按压的源来自动地确定电击或不电击，以确保CPR提供者在按压患者 时不被电击。对于由机器递送的电击，AED能够使电击的递送与按压冲程同步，而无需将AED 连接到按压设备或依赖来自按压设备的反馈。同样地，因为基于束带和基于活塞的胸部按 压设备的按压波形充分不同，所以能够分析从胸部按压监测器获得的按压波形以确定患者 是正在由按压束带按压还是由活塞按压，并且AED能够基于按压的源来自动地确定电击或 不电击，以确保在由同步电击尚未被批准的系统提供的按压期间不提供电击。
[0008] 所述系统能够在CPR胸部按压正在进行时被用于控制任何电疗的递送。电疗可以 包括用于心脏刺激的除颤电击、复律电击、电神经刺激以及脉冲磁场。
【附图说明】
[0009] 图1图示了用在患者身上的胸部按压监测器的使用，其中，救助者提供手动胸部按 压。
[0010] 图2是图1的电极组件的顶视图。
[0011] 图3图示了在Z0LL医学的Real CPRHelp?胸部按压监测器中实施的胸部按压监测 器。
[0012] 图4图示了用在患者身上的胸部按压监测器的使用，其中胸部按压设备被安装在 患者身上。
[0013] 图5图示了用在患者身上的胸部按压监测器的使用，其中基于活塞的胸部按压设 备被安装在患者身上。
[0014] 图6图示了CPR胸部按压的加速度、速度和按压深度的关系。
[0015] 图7、图8和图9图示了表示手动CPR、Aut〇Pulse?CPR胸部按压和活塞CPR胸部按 压的按压波形。
[0016] 图10和图11是在构造为模仿典型中位百分位男性人类在按压下的行为的测试人 体模型上测量的来自按压的实际波形。
[0017] 图12是也在构造为模仿典型中位百分位男性人类在按压下的行为的测试人体模 型上测量的来自Lucas?按压设备的实际波形。
[0018] 图13图示了叠加在单个图表中以供比较的图11和图12的波形。
[0019] 图14图示了通过胸部按压设备的操作而变化以便唯一可识别的多组按压波形。
[0020] 图15图示了通过胸部按压设备的操作而变化以便唯一可识别的按压波形。
【具体实施方式】
[0021] 图1图示了胸部按压监测器用在患者1身上的使用，其中救助者2提供手动胸部按 压。作为挽救努力的部分，救助者已经将ECG电极组件3应用到患者的胸部上。这种组件包括 胸骨电极4、心尖电极5和胸骨桥6。胸部按压监测器7被设置在胸骨桥之内，夹在包括该桥的 泡沫层之间。所述桥连同十字准线(cross-hair)标记一起用作在受害者的胸骨之上恰当布 置胸部按压监测器的模板，并且确保胸骨电极和心尖电极被恰当地放置(针对大范围尺寸 的患者）。电极组件被连接到除颤器8(通过电缆9)，该除颤器8装配有一个或多个控制系统， 所述一个或多个控制系统能够控制(并被编程为控制)ECG和除颤功能并且能够控制(并被 编程为控制)解读来自胸部按压监测器的传感器信号（例如，加速度信号、速度信号或距离 信号）的胸部按压监测器功能，根据这些传感器信号来确定按压的深度，并且生成并提供反 馈给救助者。所述反馈可以是通过信号器提供的声音反馈(语音提示)或者在显示器上提供 的视觉反馈。这些按压监测器功能也能够通过构建到胸部按压监测器自身中的控制系统来 实现，如在Halperin的413中所描述的以及如在我们的PocketCPR?设备中所实施的。所 述反馈能够包括按压更深的提示、以更快或更慢的速率按压的提示以及在每次按压之后快 速且完全地释放患者的胸部的提示。
[0022] 图2是图1的电极组件的顶视图，其包括胸部按压监测器7。在这一视图中，胸骨电 极4和心尖电极5的位置以及在桥6之内的胸部按压监测器7被更清楚地示出。胸部按压监测 器被设置在壳体之内或者被设置在等价结构上，其自身被设置在图1中所示的夹在泡沫层 之间的电极定位桥6之内，从而当被应用于患者时，CPR胸部按压监测器被设置在患者的胸 骨上切迹上方。这一胸部按压监测器及其壳体在开发技术中被称为盘体(puck)。
[0023] 图3图示了如在Z0LL医学的CPRstat-padz?或CPR-D- padz?中并且也在Z0LL 医学的Real CPRHelp?胸部按压监测器(单机设备）中实施的胸部按压监测器7。所述盘体 包括具有壳底部分13和壳顶部分14的壳体12。所述壳底部分具有稍微凸形的底表面15 (其 与患者的胸部或胸部的前表面相对），以便符合患者胸骨上的切迹。所述壳顶部分具有稍微 凹形的顶表面16(相对于患者是在表面上的），其便于在使用期间将手放在盘体上。测量盘 体的加速度的加速度计组件17被设置在其封装件中并且被设置在壳体内位于安装板18上。 通常，加速度计组件是多轴加速度计组件，其中两个或三个不同的加速度计被布置成彼此 正交，其能够检测在两个或三个正交轴线上的加速度。优选地，所述轴线与胸部按压监测器 对齐以便与按压轴线19重合(通常是对应于患者仰卧时的前部/后部轴线的垂直轴线)并且 一个或两个轴线与按压轴线正交(通常是两个水平轴线）。利用这种布置，如在Halperin专 利中所描述的，能够测量胸部按压深度。所述加速度计组件也可以包括独立的加速度计，其 中，两个或三个加速度计可旋转地安装到壳体。如在Halperin和Palazzolo中所描述的，加 速度计产生对应于在CPR胸部按压期间实现的胸壁的加速度的加速度信号，并且控制系统 处理这一加速度信号以确定按压深度。同样地，如在Geheb中所描述的，控制系统处理这一 加速度信号以确定速度，包括在CPR提供者应该正在释放胸部以允许它扩张的时段期间胸 壁的速度(释放速度）。
[0024] 如图1、图2和图3中所图示的胸部按压监测器包括壳体，所述壳体适于与胸部尤其 是胸骨上方的胸部前表面保持固定关系，以使得在CPR胸部按压期间胸部按压监测器和该 监测器的传感器的运动紧密地对应于患者的胸壁的向下和向上运动。
[0025] 基于加速度计的按压监测器被呈现为用于获得关于按压深度、速度和加速度的信 息的最方便配置。然而，可操作用于感测按压深度、速度和加速度或者感测信号或获得可以 根据其导出或确定出按压深度、速度和加速度的数据的任何设备都可被用于替换基于加速 度计的按压监测器。因此，用于确定按压深度、速度和加速度的部件可以包括以上描述的加 速度计、直接测量速度的速度传感器以及跟踪按压模块的位移的距离传感器或接近度传感 器。例如，接近度传感器能够被用于测量胸部的实际位移，并且控制系统能够容易地确定作 为位移曲线的导数的速度，所述接近度传感器包括超声距离传感器装置、光学距离传感器、 磁性运动传感器、RFID传感器和发射器/检测器装置，例如，Freeman和Her ken，Chest Compression Belt with Belt Position Monitoring System，2012年6月 1 日提交的美国 临时申请61/654642(通过引用以其整体并入本文）中所描述的那些。固定到盘体的可变电 阻器和机械联动器可以被用于测量位移，如在Gruben等人，Sternal Force Displacement Relationship During Cardiopulmonary Resuscitation,115Journal of Biomedical Engineering 195(May 1993)(其描述了使用合并有位置感测换能器的机械联动器以测量 CPR期间的胸部位移）中所描述的，并且控制