CN102973402A - 实施心肺复苏时确定心肺复苏质量参数的方法及辅助设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实施心肺复苏时确定复苏质量的方法及其辅助设备，该辅助设备包括激励模块，用于对被监测对象施加激励信号；信号采集模块，用于采集被监测对象对激励信号所产生的响应信号；信号处理模块，用于分析处理所采集的响应信号得到其直流分量和交流分量，并根据直流分量和交流分量分析计算得到被监测对象的心肺复苏质量参数。本发明的设备和方法通过对被监测对象施加一个激励信号，并检测由被监测对象胸阻抗响应激励信号而产生的响应信号，再根据该响应信号进行分析计算，从而获得与心肺复苏质量相关的参数，进而可通过这些参数实时了解实施心肺复苏的整体质量并及时调整心肺复苏措施，以达到最佳的心肺复苏效果。

Description

实施心肺复苏时确定心肺复苏质量参数的方法及辅助设备

技术领域

本发明专利涉及医疗器械领域，特别涉及一种实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法及监测心肺复苏质量的辅助设备。 

背景技术

心肺复苏(CPR)是针对心跳呼吸骤停的急症危重病人所采取的抢救关键措施，即胸外心脏按压形成暂时的人工循环并恢复自主搏动，采用人工/机械通气代替自主呼吸，快速电除颤转复心室颤动，以及尽早使用血管活性药物来重新恢复自主循环的急救技术。心肺复苏的目的是开放气道、重建呼吸和循环。心肺复苏主要包括胸外按压和人工通气。胸外心脏按压是临床上抢救呼吸心跳骤停病人的一种重要措施，及时有效进行高质量的胸外心脏按压对心跳骤停的复苏至关重要。最新的国际心肺复苏指南规定：按压频率至少为每分钟100次；成人按压深度至少为5厘米；保证每次按压后胸部回弹；尽可能减少胸外按压的中断；适度的人工/机械通气。 

目前临床实践中，胸外心脏按压一般采用人工来完成，人工按压是短时间内最有效的按压方式，然而人工按压存在下列不足：1)胸外按压频率和深度较难掌握，即使是专业人员，也很难达到恒定、高效的理想按压；2)胸外按压体力消耗大，易疲劳，为保证按压质量医护人员必须每两分钟交换一次按压职责，造成按压中断；3)在病人运送过程中以及一些特殊场所难以进行人工按压。 

为解决人工心脏按压的不足，出现了能够实现恒定、高质量胸外按压的机械按压设备，在病人运送过程中仍然可以提供标准的按压，目前已有越来越多的医疗机构采用了机械按压设备。但无论是人工还是采用机械设备进行的胸外心脏按压，在复苏过程中都存在因为没有监测或者监测不到反映实际按压质量的客观指 标的问题，从而无法达到最佳的心肺复苏效果，严重影响着心肺复苏的成功率。 

因此，需探索一种结构简单、使用方便、可单独或与现有复苏设备组合使用的实时监测心肺复苏质量的新方法，以克服或弥补现有心肺复苏设备的不足。 

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法及监测心肺复苏质量的辅助设备，可获得与心肺复苏质量相关的各类型的参数包括如按压频率、按压深度等按压参数，以及呼吸频率、潮气量等呼吸参数，从而为实时评价心肺复苏的质量提供了依据。 

本发明专利通过以下技术手段解决上述技术问题： 

本发明提供了一种监测心肺复苏质量的辅助设备，包括： 

激励模块，用于对被监测对象施加激励信号； 

信号采集模块，用于采集被监测对象对所述激励信号所产生的响应信号； 

信号处理模块，用于分解所述信号采集模块所采集的响应信号，得到其直流分量和交流分量，并反馈根据所述直流分量和交流分量分析计算得到的被监测对象的心肺复苏质量参数。 

本发明还提供了一种实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法，包括步骤： 

对被监测对象施加激励信号； 

采集被监测对象对所述激励信号所产生的响应信号； 

分解所述响应信号，得到其直流分量和交流分量； 

根据所述直流分量和交流分量分析计算得到所述被监测对象的至少一个心肺复苏质量参数，并反馈所计算得到的所述至少一个心肺复苏质量参数。 

本发明的监测心肺复苏质量的辅助设备和确定至少一个心肺复苏质量参数的方法，通过对被监测对象施加一个激励信号，采集被监测对象胸阻抗响应该激励信号而产生的响应信号，并将其分解获得直流分量和交流分量，再根据该直流分量和交流分量分析计算得到心肺复苏质量参数，从而可根据这些参数实时了解 实施心肺复苏的质量，并及时调整心肺复苏措施，以达到最佳的心肺复苏效果，进而提高了工作效率，也增大了心肺复苏的成功率。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 

图1为本发明的监测心肺复苏质量的辅助设备的一实施例的功能模块图； 

图2为本发明的监测心肺复苏质量的辅助设备的又一实施例的功能模块图； 

图3为本发明的实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法的一实施例的流程示意图； 

图4为本发明的实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法的又一实施例的流程示意图； 

图5为本发明的实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法的一实施例中响应信号的交流分量示意图； 

图6为本发明的实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法的一实施例中响应信号的直流分量的示意图。 

具体实施方式

以下将结合附图对本专利进行详细说明。 

参见图1，为本发明的一种监测心肺复苏质量的辅助设备的一实施例的功能模块图，具体实施时，本实施例的该辅助设备具体包括： 

激励模块1，用于对被监测对象施加激励信号；具体实施时，本实施例中该激励模块1可采用低电流高频激励恒流源，用于向被监测对象施加10kHz以上的高频低电流恒流激励信号； 

信号采集模块2，用于采集被监测对象对激励模块1施加的激励信号所产生 的响应信号；具体实施时，本实施例中该信号采集模块2包括：除颤体外/心电监测电极，当实施心肺复苏时，将该除颤体外/心电监测电极置于被监测对象胸前，从而将激励模块1产生的激励信号，即将低电流高频激励恒流源施加的10kHz以上的高频低电流恒流激励信号，导向被监测对象；当被施加激励信号后，被监测对象胸阻抗将响应该激励信号而产生一定的响应信号，即被监测对象的胸阻抗将对施加的10kHz以上的高频低电流恒流激励信号产生一定的电压信号，以此响应该激励信号，并由该除颤体外/心电监测电极来采集该电压信号(即响应信号)；本实施例的信号采集模块2还包括信号提取子模块，用于提取除颤体外/心电检测电极所采集的响应信号，并将其进行放大； 

信号处理模块3，用于分解信号采集模块2所采集的响应信号，得到其直流分量和交流分量，并反馈根据该直流分量和该交流分量分析计算得到的被监测对象的心肺复苏质量参数；具体实施时，本实施例中该信号处理模块3具体包括： 

第一处理子模块31，用于分解信号采集模块2所采集的响应信号，并分别获取该响应信号的直流分量和交流分量；具体实施时，本实施例中该第一处理子模块32具体包括： 

直流分量获取单元，用于对信号采集模块2所采集的响应信号进行整流、滤波，得到该响应信号的直流分量；具体实施时，该直流分量获取单元与信号采集模块2的信号提取子模块相连，即获取信号提取子模块放大后的响应信号的直流分量，在一具体实施例中，该直流分量获取单元具体包括：与信号提取子模块电连接的整流电路，用于对信号提取子模块31放大后的响应信号进行整流；与整流电路电连接的滤波电路，用于对经过整流后的响应信号进行滤波，从而得到该响应信号的直流分量； 

交流分量获取单元，用于对信号采集模块2所采集的响应信号进行高频解调、微分和低通滤波，得到该响应信号的交流分量；具体实施时，该交流分量获取单元与信号采集模块2的信号提取子模块相连，即获取该信号提取子模块放大后的响应信号的交流分量，在一具体实施例中，该交流分量获取单元具体包括：与信号提取子模块电连接的解调电路，用于对信号提取子模块放大后的响应信号 进行高频解调；与解调电路电连接的微分电路，用于对经过解调后的响应信号进行微分；与微分电路电连接的滤波电路，用于对经过微分后的响应信号进行低通滤波，从而得到交流分量；由于在实施心肺复苏期间，对被监测对象实施各种类型的心肺复苏措施时，例如胸外按压，或者人工/机械通气等，也会对其产生的响应信号的波形产生不同的影响，因此，本实施例中该交流分量获取单元将获取到不同类型的交流分量，例如按压交流分量和呼吸交流分量等； 

第二处理子模块32，用于根据第一处理子模块31所获取的直流分量和交流分量分析计算得到至少一个心肺复苏参数；具体实施时，本实施例中该第二处理子模块33具体包括： 

信号识别单元，用于识别出第一处理子模块32所获取的交流分量的类型，包括按压交流分量和呼吸交流分量；由于人体的胸阻抗会对激励信号产生响应信号，但当对被监测对象采取不同的心肺复苏措施，例如人工/机械对被监测对象通气，以及胸外按压被监测对象时，被监测对象产生的响应信号(即胸阻抗信号)的波形也会受到影响，即该响应信号中既包括了因通气影响产生的呼吸信号，又包括了因按压产生的按压信号，因此，为了准确地确定相应参数，需要识别出所采集的响应信号中，因不同心肺复苏措施而产生的不同类型的交流分量，具体实施时，该信号识别单元首先剔除交流分量中的干扰信号，然后基于主成分分析的特征识别方法对该交流分量信号的波形进行分析，从而识别出按压交流分量和呼吸交流分量； 

处理器，用于根据第一处理子模块32的直流分量获取单元所获取的直流分量，对该识别单元所识别出的各种类型的交流分量进行加权校正，并根据加权校正后的各种类型的交流分量计算出对应类型的心肺复苏质量参数。由于每个人的胸阻抗可能不尽相同，因此为了避免个体差异，首先需要根据与个体特征相关的直流分量对交流分量进行加权校正，然后再根据校正后的交流分量计算得到心肺复苏质量参数；具体实施时，该加权系数为预设时间内直流分量的平均值与标准人体的胸阻抗的比值，该预设时间可为采集响应信号的采集时间，也可为采集时间的一段。 

本实施例的监测心肺复苏质量的辅助设备，通过激励模块对被监测对象施加一个激励信号，并由信号采集模块来采集被监测对象响应该激励信号所产生的响应信号，再由信号处理模块对所采集的响应信号来进行分析处理，包括将该响应信号分解为与个体特征相关的直流信号和与心肺复苏质量相关的交流分量，并根据直流分量和交流分量计算得到心肺复苏质量参数，例如按压频率、按压深度、按压时间占心肺复苏时间的百分比，以及呼吸频率和、潮气量等，从而使得实施者可根据计算得到的心肺复苏质量参数与指南中的心肺复苏质量的标准参数进行对比，以实时评价心肺复苏的质量，进而根据该评价结果进行相应的改进。 

参见图2，为本发明的监测心肺复苏的辅助设备的又一实施例的功能模块图，具体实施时，本实施例的该辅助设备包括上述实施例中辅助设备的各个功能模块，且相同的功能模块采用相同的附图标记；不同的是本实施例的该辅助设备还包括： 

存储模块，用于预先存储心肺复苏质量的标准参数；本实施例中该心肺复苏质量的标准参数为根据复苏指南中的标准要求设定的； 

评估模块，用于根据该存储模块中存储的心肺复苏质量标准参数对信号处理模块得到的各个心肺复苏质量参数进行评估，并反馈评估结果。本实施例中的该评估结果包括按压深度过深或者过浅，或者按压频率过快或者过慢，或者呼吸频率过快或过慢，以及中断时间过长等等。 

当然本实施例中该辅助设备也可不设置存储模块，而相应地设置输入模块，由实施心肺复苏的实施者来输入心肺复苏质量标准参数，继而再通过该评估模块根据输入的心肺复苏质量标准参数对计算得到心肺复苏质量参数进行评估，并反馈评估结果。 

本实施例的监测心肺复苏质量的辅助设备，通过激励模块对被监测对象施加一个激励信号，并由信号采集模块来采集被监测对象响应该激励信号所产生的响应信号，再由信号处理模块对所采集的响应信号来进行分析处理，包括将该响应信号分解为与个体特征相关的直流信号和与心肺复苏质量相关的交流分量，并根据直流分量和交流分量计算得到心肺复苏参数，例如按压频率、按压深度、按压 时间占心肺复苏时间的百分比，以及呼吸频率和潮气量等，并由评估模块根据计算得到的心肺复苏质量参数进行实时评价，从而得到心肺复苏的质量，即对所实施的心肺复苏质量进行总体评价，并反馈评估结果，即给出相应的输出和提示，如按压频率过低则提示加快按压速度，如呼吸频率过高则降低通气次数，如按压深度不足则提示增加按压深度等。 

参见图3，为本发明的一种实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法的一实施例的流程图，具体实施时，本实施例的该方法具体包括步骤： 

S1，对被监测对象施加激励信号。具体实施时，本实施例中通过在被监测对象的胸前放置除颤体外/心电监测电极，并向被监测对象施加10kHz以上的高频低电流恒流激励信号。在一具体实施例中，可采用低电流高频激励恒流源作为激励模块向被监测对象施加激励信号。 

S2，采集被监测对象对所述激励信号所产生的响应信号。具体实施时，本实施例中通过在被监测对象的胸前放置除颤体外/心电监测电极，从而采集被监测对象响应该高频激励所产生的电压信号，即响应信号，并由信号提取子模块来提取并放大该响应信号，以便于后续获取该响应信号的直流分量和交流分量。在一具体实施例中采用信号提取放大电路来提取响应信号，并将其进行放大。 

S3，分解该响应信号，得到其直流分量和交流分量。具体实施时，该步骤S3具体包括步骤： 

对所采集的响应信号进行整流和滤波，得到其的直流分量；在一具体实施例中，可通过整流电路和滤波电路对该放大后的高频响应信号进行整流滤波，从而获得人体胸阻抗信号的直流分量，即响应信号的直流分量； 

对所采集的响应信号进行高频解调、微分和低通滤波，得到其交流分量；在一具体实施例中，可通过解调电路、微分电路和滤波电路对该放大后的高频响应信号进行整流、积分和低通滤波后，从而获取人体胸阻抗信号的交流分量，即响应信号的交流分量。 

S4，根据上述的直流分量和交流分量分析计算得到该被监测对象的至少一个心肺复苏质量参数，并反馈所计算得到的至少一个心肺复苏质量参数。具体实施 时，该步骤S4具体包括步骤： 

识别出所得到的交流分量的类型，包括按压交流分量和呼吸交流分量；由于人体的胸阻抗会对激励信号产生响应信号，但当对被监测对象采取不同的心肺复苏措施，例如人工/机械对被监测对象通气，以及胸外按压被监测对象时，被监测对象产生的响应信号(即胸阻抗信号)的波形也会受到影响，即该响应信号中既包括了因通气影响产生的呼吸信号，又包括了因按压产生的按压信号，因此，为了准确地确定相应参数，需要识别出所采集的响应信号中，因不同心肺复苏措施而产生的不同类型的交流分量；具体实施时，首先去除干扰信号，然后根据各种信号的主要成分特征进行信号识别，在一具体实施例中，如图5所示，为所采集的响应信号的10s的交流分量的示意图，首先用基于多分辨率的极值检测方法，标记交流分量的波峰或极大值，以及波谷点或极小值，然后基于时间回溯法对所标记的波峰和波谷点进行筛选，并剔除干扰信号，如图中圆圈标记所示；再重新对所有的波峰和波谷进行标记；最后基于主要成分分析的特征识别方法对每个波形(第一个波谷与第二个波谷之间的波形)进行分析，从而识别出前10个和最后两个波形为按压波形(即按压交流分量)，第11个和第12个波形为呼吸波形(呼吸交流分量)。 

根据直流分量分别对识别出的各种类型的交流分量进行加权校正；其中，加权系数为预设时间内直流分量的平均值与标准人体的胸阻抗的比值；在一具体实施例中，如图6所示，为所采集的响应信号的10s的直流分量示意图，将该10s的直流分量的平均值与标准人体的胸阻抗的比值作为交流阻抗的校正系数，然后根据该校正系数对各类型的交流分量进行加权校正。 

根据加权校正后的各种类型的交流分量计算对应类型的心肺复苏参数，并反馈计算得到的各种类型的心肺复苏质量参数，包括按压参数和呼吸参数。具体实施时，分别根据加权校正后的按压交流分量和呼吸交流分量计算出按压参数和呼吸参数。在一具体实施例中，根据10s内按压交流分量的波形的个数计算出按压频率，即每分钟的按压次数，对于其他按压参数，计算按压交流分量波形的波峰与波谷之间幅度的平均值，并通过由直流分量计算出的校正系数进行校正之后， 利用阻抗幅度与按压深度的线性关系，得到按压深度；根据10s内呼吸交流分量的波形的个数计算出呼吸频率，即每分钟的呼吸次数，对于其他呼吸参数，计算出呼吸交流分量波形的波峰与波谷之间幅度的平均值，并通过由直流分量计算出的校正系数进行校正之后，利用阻抗幅度与潮气量的线性关系，得到潮气量。 

实施本实施例的方法，通过对被监测对象施加一个激励信号，采集被监测对象胸阻抗响应该激励信号而产生的响应信号，并将其分解获得直流分量和交流分量，再根据该直流分量和交流分量分析计算得到心肺复苏质量参数，从而可根据这些参数实时了解实施心肺复苏的整体质量，并及时根据这些参数调整心肺复苏措施，以达到最佳的心肺复苏效果，进而提高了工作效率，也增大了心肺复苏的成功率。 

参见图4，为本发明的一种在实施心肺复苏期间确定至少一个心肺复苏质量参数的方法的又一实施例的流程示意图，具体实施时，本实施例的方法包括上述实施例的步骤S1至步骤S4，不同的是，本实施例的方法还包括步骤： 

S5，根据预先存储的心肺复苏质量的标准参数对计算得到的所述至少一个心肺复苏质量参数进行评估，并反馈评估结果。本实施例中的心肺复苏标质量的准参数为根据复苏指南中标准要求设定的。 

本实施例的方法通过将计算出的按压深度、按压频率和按压分数等按压参数，以及通气频率和潮气量等呼吸参数与预先存储的心肺复苏质量标准参数相对比，即运用多参数比较法，对所实施的心肺复苏的质量进行整体评价并反馈给操作者，以指导急救人员优化心肺复苏质量，提高心肺复苏的效果。 

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。 

Claims (10)

1.一种监测心肺复苏质量的辅助设备，其特征在于，包括：

激励模块，用于对被监测对象施加激励信号；

信号采集模块，用于采集被监测对象对所述激励信号所产生的响应信号；

信号处理模块，用于分解所述信号采集模块所采集的响应信号，得到其直流分量和交流分量，并反馈根据所述直流分量和交流分量分析计算得到的被监测对象的心肺复苏质量参数。

2.如权利要求1所述的辅助设备，其特征在于，信号处理模块包括：

第一处理子模块，用于分析处理所述信号采集模块所采集的响应信号，分别获取所述响应信号的直流分量和交流分量；

第二处理子模块，用于根据所述第一处理子模块所获取的直流分量和分流分量分析计算得到至少一个心肺复苏质量参数。

3.如权利要求2所述的辅助设备，其特征在于，所述第二处理子模块包括：

信号识别单元，用于识别出所述第一处理子模块得到的交流分量的类型，包括按压交流分量和呼吸交流分量；

处理器，用于根据所述第一处理子模块得到的直流分量分别对所述信号识别单元识别出的各种类型的交流分量进行加权校正，并根据加权校正后的各种类型的交流分量计算出对应类型的心肺复苏质量参数。

4.如权利要求2所述的辅助设备，其特征在于，所述第一处理子模块包括：

直流分量获取单元，用于对所述信号采集模块所采集的响应信号进行整流、滤波，得到其直流分量；

交流分量获取单元，用于对所述信号采集模块所采集的响应信号进行高频解调、微分和低通滤波，得到其交流分量。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的辅助设备，其特征在于，还包括：

存储模块，用于存储心肺复苏质量的标准参数；

评估模块，用于根据所述存储模块中存储的心肺复苏质量的标准参数对所述信号处理模块计算得到的心肺复苏质量参数进行评估，并反馈评估结果。

6.如权利要求5所述的辅助设备，其特征在于，所述信号采集模块包括：

除颤体外/心电监测电极，用于将所述激励模块产生的激励信号导向被监测对象，以及采集被监测对象对所述激励信号产生的响应信号；

信号提取子模块，用于提取所述响应信号，并放大。

7.一种实施心肺复苏时确定至少一个心肺复苏质量参数的方法，其特征在于，包括步骤：

对被监测对象施加激励信号；

采集被监测对象对所述激励信号所产生的响应信号；

分解所述响应信号，得到其直流分量和交流分量；

根据所述直流分量和交流分量分析计算得到所述被监测对象的至少一个心肺复苏质量的参数，并反馈所计算得到的所述至少一个心肺复苏质量参数。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述直流分量和所述交流分量计算得到被监测对象的至少一个心肺复苏质量的参数，并反馈所计算得到的所述至少一个心肺复苏质量参数的步骤，具体包括步骤：

识别出所述交流分量的类型，包括按压交流分量和呼吸交流分量；

根据所述直流分量分别对识别出的各种类型的交流分量进行加权校正；其中，加权系数为预设时间内直流分量的平均值与标准人体胸阻抗的比值；

根据加权校正后的各种类型的交流分量计算对应类型的心肺复苏参数，并反馈计算得到的各种类型的心肺复苏质量参数，包括按压参数和呼吸参数。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分解所述响应信号，得到其直流分量和交流分量的步骤，具体包括：

对所述响应信号进行整流和滤波，得到所述响应信号的直流分量；

对所述响应信号进行高频解调、微分和低通滤波，得到所述响应信号的交流分量。

10.如权利要求7至9中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

根据预先存储的心肺复苏质量标准参数对计算得到的所述至少一个心肺复苏质量参数进行评估，并反馈评估结果。

Images