CN103037760B - 动态调整的cpr按压参数 - Google Patents

Abstract

用于使心脏停搏受害者复苏的复苏系统包括：ECG监视器，其被编程为监视来自经受救命的心脏护理的病人的心电图（ECG）信号的有组织、非可电击节律；处理器，其被编程为识别在ECG信号的心电图周期期间的时间，在其期间，将出现对ECG的颤动诱发的风险的易损期；以及控制电路，其用于生成促使描述胸部按压的参数被修改以最小化在易损期期间诱发颤动的风险的信号。

Description

动态调整的CPR按压参数

技术领域

本文档涉及用于对诸如心室颤动的心脏异常的受害者施行胸部按压的系统和技术，包括通过使用机械胸部按压装置。

背景技术

诸如心脏骤停的突然健康问题和事故造成的伤害每年杀死数千人，并且造成永久性伤害。使这些问题的这样的受害者复苏的快速和胜任护理对在这样的情况下的积极结果可能是必不可少的。例如，据说使心脏停搏存活的机会因提供有效治疗的每分钟延迟将降低百分之十。

对患有心脏停搏的病人的复苏治疗一般包括：清理并打开病人的气道；为病人提供人工呼吸；以及施加胸部按压以向受害者的心脏、大脑和其他重要器官提供血流。如果病人具有可电击心律（心室颤动或无脉性室性心动过速），复苏还可以包括除颤治疗。随同这样的动作，可以电子地捕捉、显示以及监视病人的心电图（ECG）信号，使得救助者可以确定病人的心脏何时已返回到正常或接近正常运作，以及确定心脏何时显出可电击节律。大约一半遭受心室颤动（VF）的病人在成功VF转换的几分钟之内会复发VF，其然后可能需要再转换。病人存活的机会随着在复苏期间反复的VF复发而降低。

发明内容

本文档描述了可以用来为正患有心室颤动或类似疾病的病人或受害者提供改进的胸部按压的系统和技术。具体地，在如由ECG波形的指示的T波区域中的人的心动周期的一部分表示心脏的周期的易损期。这是在其期间心室正复极化的心脏的周期部分，以及如下所述，是其中经由心脏按压或解压的心脏的外部物理操纵可以促使心脏进入或再进入心室颤动的时段，尤其当心脏刚被电击出颤动并且进入如同无脉性电活动（PEA）的有组织节律时。该时段可以别称为易损期。

通过在此描述的技术，在易损期期间，减少或消除了经由胸部按压的心脏的运动，诸如通过与从病人接收的ECG读数协调控制机械胸部按压设备的操作，使得在易损期避免用于按压或解压的移动。并且，心脏在其刚接受了较大除颤电击或诸如肾上腺素的药物之后尤其易损，以及在此描述的技术可以尤其在这样的时段期间避免突然的按压或解压。例如，按压或解压发生的速度可以在刚向病人供给电击之后被最小化，以及可以在供给电击之后并且在心脏已从电击恢复更多之后随时间流逝而增加。

在一个实施方式中，公开了用于在使心脏停搏受害者复苏时使用的复苏系统。该系统包括ECG监视器，其被编程为监视来自经受救命的心脏护理的病人的心电图（ECG）信号的有组织、非可电击节律；处理器，其被编程为识别在ECG信号的心电图周期期间的时间，在其期间，将出现对ECG的颤动诱发的风险的易损期；以及控制电路，其用于生成促使描述胸部按压的参数被修改以最小化在易损期期间诱发颤动的风险的信号。

在另一个实施方式中，公开了医疗胸部按压方法。该方法包括：监视来自经受救命的心脏护理的病人的心电图周期的心电图（ECG）信号，其中ECG信号表示有组织、非可电击节律；确定在心电图周期期间的时间，其中将出现对ECG的颤动诱发的风险的易损期；以及生成促使描述胸部按压的参数被修改以最小化在易损期期间诱发颤动的风险的信号。

在适当情况下，某些下述实施方式可以提供一个或多个优势。例如，可以以供给足够量的血流同时减少病人的心脏将再颤动的机会的方式，来控制医疗胸部按压系统。这样的控制可以是计算机仲裁和自动化的，以提高其响应性和性能，以及以允许人类救助者将其注意力集中在其他事情上。替选地，这样的方法可以被应用到手动胸部按压，以及在自动或手动按压下，其可以提高病人的在不利心脏事件中存活的机会。

在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施例的细节。其他特征和优势从描述和附图以及从权利要求将是显而易见的。

附图说明

图1A示出单个ECG周期和在该周期期间的可能胸部按压简档的比较。

图1B示出在除颤电击之间的ECG波形和可变胸部按压简档的比较。

图2以示意图形式示出用于向病人提供动态控制的胸部按压的示例系统。

图3是用于与ECG波形协调控制胸部按压的示例过程的流程图。

图4是为救命系统的组件示出示例操作的活动图。

图5示出在下行程和上行程阶段具有不同速度的示例按压波形。

图6示出按压波形，其中在深处阶段期间的深度不保持恒定，而是被逐步减小，以进一步最小化上行程速度。

图7是CPR反馈机制的示例截屏。

图8是可以利用来以如同在此论述的那些的方式操作医疗设备的一般计算系统的示意图。

具体实施方式

本文档描述了机制，通过该机制，用于患有心脏骤停的病人的胸部按压可以与病人的心律相协调，以减少病人将再进入心脏颤动或另一个不利心脏状态的机会。总的来说，可以单独或组合应用两个不同的技术。首先，物理按压和解压移动的定时可以与ECG波形相协调，使得这样的运动在心动周期的易损期期间不会出现或在这样的时段期间被最小化。例如，按压设备可以被控制，以直到度过易损期之后才开始按压、或可以保持已开始的按压直到易损期结束，然后释放该按压、或可以与ECG的R波同步，但是减少按压的持续时间，使得按压上行程与易损T波不重叠。其次，按压（无论在下行程还是上行程阶段）发生的相对速度可以跨电击间时间段变化。例如，速度在刚供给电击之后可以是最小的，并且越接近下一电击的开始越大。以这种方式，可以通过在电击周期结束提供更大泵送动力使血液循环最大化（还因此增加了下一电击的有效性），同时当心脏更易损时在周期的开始最小化了对心脏的干扰。

还可以分别并且独立地调整下行程和上行程的速度，以最大化血流，同时最小化再颤动的风险。例如，通过使下行程与为对再颤动一般不易损的时段的ECG的R波同步，可以（例如，用25-150毫秒的下行程持续时间）使下行程的速度最大化，来增加深度在最大值处的按压周期部分的持续时间，同时独立减小上行程速度（例如，>100毫秒，并且优选>150毫秒），使得即使上行程可以在易损T波期间发生，也减小了再颤动的风险（参见图5）。

还可以在深处阶段的持续时间期间调整在深处阶段的深度，以最小化在上行程时的深度。这将导致用于相同上行程持续时间的更低速度，使再颤动的风险最小化（图6）。

可以使用一系列相关和相互通信的医疗设备来实现这样的点。例如，可以经由放置在病人的胸部的电极将除颤器连接到病人，以以熟悉方式向病人供给电击的电输入。并且，可以应用机械胸部按压器，诸如以缠绕病人的躯干的带形式，以及机械胸部按压器可以对从除颤器以及同样从ECG机器接收的信号作出响应。还可以由救助者在来自除颤器或其他设备的提示（例如，说出的语音提示和在除颤器的显示器上的视觉反馈）下手动施行胸部按压。另外，在为病人确定胸部按压的定时和速度时，可以跟踪并合并病人的其他参数。为了便利性和便携性，还可以将每一个这样的医疗设备与在此论述的其他设备中的一个或多个组合在常见外壳中。在下面描述了关于这些系统和技术的进一步细节。

图1A示出单个ECG周期和可以在该周期期间施加到生成ECG信号的病人上的可能胸部按压简档的比较100。总的来说，在此显示的是，示出可以被适应的人类心脏的特性的时间线，以及可以被实现以适应那些特性的对应胸部按压简档。在附图的顶部示出了单个心跳的典型心脏ECG波形。该波形以熟悉方式包括PR间期104、QRS间期106和ST间期108。并且，QRS间期106（其包括QRS复合波）和组合的ST间期构成QT间期110。ECG波形或踪迹表示放置在病人的皮肤上的电极捕捉到的心脏的电活动，诸如经由典型12引线安排。

PR间期104从P波的开始延伸到QRS复合波的开始，并且反映电脉冲花费来从心脏的窦房结行进通过其AV结并且进入心室的时间。QRS复合波，以及引申开来QRS间期106，反映心脏的心室的快速去极化。在该时区中波形的较大振幅反映心室的相对大的肌肉质量。ST间期108是心室被去极化的时段。QT间期110是QRS间期106和ST间期108的组合。持续很久的QT间期是心室快速心律失常和猝死的风险因素。

在附图中由字母T指示并且典型地对应于易损期102的T波表示心室的复极化或恢复。

该ECG波形所表示的电改变是在每一个心动周期或心跳期间在心脏中发生的复杂化学和机械改变的函数。具体地，心脏肌肉细胞或心肌细胞的引起心跳的动作是导致心脏肌肉组织的快速去极化和缓慢极化的兴奋刺激的有序传播的结果。引起这样的动作的心脏动作电位是离子或带电原子通过离子通道流动的结果，离子通道是通过允许离子沿其电化学梯度向下流动来跨质膜控制电压梯度的细胞的质膜中的孔。例如，在心脏组织中的电压门控性钾通道在去极化时打开，以允许钾从细胞流出并且允许膜电位的复极化，以及终止动作电位。离子通过其他离子通道的恰当流动类似地影响那些细胞的恰当电状态和在心脏中的恰当电活动，使得可以发生心脏的有效和协调泵送。

施加到心脏组织的物理力可以影响在心脏中的离子通道的配置。例如，诸如以胸前捶击形式对胸骨的重击被认为促使某些离子通道保持打开或关闭达大于正常时间段，因此影响心脏的去极化或复极化。

同样地，心震荡是通过其对另外没有心脏问题的个人的胸骨的重击可以诱发心室颤动的过程。当如同棒球的项猛击人的胸骨时，其可以发生，尽管很少。人一般在心动周期的T波部分的较小部分期间遭受潜在心震荡。可能的是，与心震荡相关联的物理冲击干扰心脏组织的离子通道的自然打开和关闭，从而影响了离子通过通道的流动，进而消极地影响了电激励以恰当协调方式通过心脏组织的能力。

在一个研究（Link,Estes.Mechanically induced ventricularfibrillation(commotio cordis).Heart Rhythm,Vol4,No4,April2007）中，找到了对于非缺血性猪模型，T波的早期阶段是最易损的。在病人经受心脏停搏的情况下，当心脏已经受了显著的缺血时段以及一个或多个高电压除颤电击的损伤时，在许多情况下，将从在Link研究中观察到的内容显著扩展该易损性时段。因此，用于颤动诱发的易损窗口仅粗略对应于T波，并且在T波期间、紧接T波之前和继T波之后在子间期内，将存在变化的颤动诱发可能性。

两个胸部按压简档112、114表示产生于在T波中或附近对心脏的物理干扰可以促使心脏再颤动或具有类似不利响应的理解的技术。简档112、114每一个表示在其X轴上的与ECG的时间轴对齐的时间，并且表示病人的胸部的按压或解压的水平，诸如胸骨的垂直运动的英寸数或等价测量。

简档112表示已被定时来完全避免易损期120的按压。具体地，按压在PR间期104的开始处开始，保持同时稍微释放通过PR间期和QRS间期的部分，然后释放。简档112然后保持释放通过易损期102。出于图示简档112中的阶段的相关定时的目的，在此示出了简档112。虽然这样的简档是说明性的，然而，其将不是典型的，因为按压的速率低于每分钟60个周期，以及该按压被保持长于典型的。在实际操作中，在简档112中将典型地示出第二下行程-上行程周期。

简档114也是如此。然而，如在该示例中所图示，简档114的下行程稍微在易损期102之前。如此，实际情况是，按照在连续和重复周期中用于胸部按压的正常定时，可能没有时间在易损期102发生之前完成上行程。结果，在上行程已开始之前，在此的按压已被保持并且延伸通过易损期102。在简档112、114的示例中的每一个中，可以通过监视ECG信号，并且将胸部按压器的致动或对救助者的反馈与ECG信号相协调来作出何时应用下行程以及何时允许上行程的确定，以避免或减少在易损期102期间的按压运动（无论是下行程还是上行程还是两者）。

因为由于不利的血流动力学影响，一般不期望在P波期间发起按压，以及在R波期间或在R波后不久发起下行程是最有利的，正如心脏正开始其等容收缩，因此，下行程优选地被定时为在R波后不久发生。为了实现最优血液动力学，在深处持续时间应当大约250毫秒，其可以意为上行程将在与ECG的易损部分相同的时间发生。在这样的情况下，上行程的速度可以被独立减小，使得颤动将不会产生。如果上行程阶段在易损期期间发生，则由于按压的下行程阶段在R波附近发生，当心脏对按压诱发的颤动诱发相对不易损时，可以使下行程速度比上行程阶段的速度显著高。

当护理者正手动供给按压时，如所述，可以使按压与病人的ECG周期同步。在这样的情况下，下行程和上行程速度两者可以被减少低于阈值，以该阈值，在易损期期间颤动诱发的风险被显著减少。

因此，使用这样的技术，救助者可以减少心室颤动诱发在提供心肺复苏期间发生的机会。可以选择特定按压简档，以提供充分血液循环，同时还避免或最小化在易损期期间胸部按压的运动。

图1B示出在除颤电击间的时间段的ECG波形和该时段的可变胸部按压简档的比较。在该示例中，与单个示例按压简档按时间方向对齐示出了多个心动周期。在该示例中，上行程和下行程阶段被示出为避免整个易损期，尽管这样的运动可以在心动周期的易损部分期间发生、尽管以受控方式，诸如使速度低于限制。

周期在左边开始，其中除颤电击124刚被施加到病人。ECG120然后示出在该电击之后、并且正好在尚未发生但是将在显示的踪迹的右边缘外的随后电击之前病人的心脏的波形。在附图的中间的断裂线指示在两个电击之间将发生另外的心动周期。

在此的按压简档示例示出避免在病人的心动周期的易损期期间的下行程或上行程运动的努力，和还有改变下行程和上行程的速度作为在周期的电击间时段过程中来自电击的心脏的恢复的函数的努力两者。如最初所述，尽管技术人员将理解ECG波形120将以比附图中所示的内容更少的定义和重复的方式由电击产生，然而，在此为每一个心跳示出了标准常见ECG波形以更好突出波形的各个部分。

系统以各种方式构建了按压简档，以避免对病人的心脏的不利影响。例如，在所有各个易损期126A-G，减少或避免按压运动。在上面参考图1A论述了这样做的原因和这样做的机制。具体地，可以用已知技术监视并分析ECG波形120来识别波形的各个部分，并且可以作出预测以识别在未来何时将重复波形的特定部分。

第二点，其可以通过认识到ECG波形120和按压简档122在附图的中间下方被分成两部分（初始部分128A和后来部分128B）被更好理解，是与附图的左边相比，在附图的右边按压和解压的相对速度已增加。具体地，如简档122中所示，简档的前缘和后缘的斜度在电击124之后随着时间前进变得陡峭，因此示出下行程和上行程从电击124是进一步更剧烈的（更快的）。与更慢速度相比，由更陡峭边缘反映的这样的更高的下行程和上行程速度可以引起另外循环量，因此一般在过程的所有部分中可以是优选的，但是在刚发生电击124之后可能不是可行的，因为心室颤动（VF）诱发的风险。另外，在附图的右边缘的时间，其可以是用于另一个电击的时间，以及由更剧烈的运动引起的血液的更大准备的循环可以帮助该电击更有效。

因此，关于最佳血液动力学，速度和速度可以最初（在特定电击之后）被设置为低于最优设置，然后逐步增加，同时为是下行程或上行程的结果的诱发的电活动监视ECG。该电活动通常被称为异位搏动。典型地，在易损T波期间发生的这些异位搏动诱发颤动。通过逐步增加相关参数，异位搏动将是减少振幅的，因此对于颤动是更低风险的。如果作为下行程或上行程的结果，检测到异位搏动，则可以在没有不利影响其他按压参数的情况下，对按压波形的特定部分进行调整。

还可以在更低水平，诸如以起搏脉冲向心脏供给电激励，以及可以监视心脏对这样的输入的响应来确定心脏的当前状况，包括其避免在易损期附近的颤动的能力。可以在T波阶段期间引发这样的脉冲，然后可以监视由脉冲诱发的心脏的固有电活动。这样的活动的形状可以通知关于心脏将如何对输入作出反应的过程，以及可以使用这样的信息来影响按压简档，包括按压速度和/或定时。

如果触发了异位搏动，则可以使按压的定时变化来为颤动诱发确定哪些时间限制是易损窗口的。

因此，通过该理解，可以控制胸部按压设备或可以指示护理者，不仅避免在易损期期间的升高的按压速度，而且在外部除颤器刚向心脏提供了电击之后，在心脏处于其最脆弱的状态时提供更少猛烈的按压速度。可以考虑这样的问题，同时在CPR或其他救命过程期间仍然为血液的有效循环提供充分有力的按压。

图1A中的简档112和114以及在上面在图1B中的简档示出了特定示例，通过其，按压简档可以从在周期中重复的传统简档更改，其中每一个周期的简档匹配先前和随后周期的简档。相关周期可以是按压/解压周期（图1A）或每一个包封多个按压/解压周期的电击周期。虽然在此论述了简档的某些替选，然而，还可以将简档112和114从一个按压/解压周期改变成下一个——例如，通过改变按压或解压的开始的定时和/或通过改变按压或解压的速度或保持时段的长度（例如，以将其拖出经过易损期）——经由在可以被设置成在缺乏识别避免易损期的需要的情况下被执行的标准简档中的其他更改。类似地，在电击之间的时段期间可以提供除上面所示的那些外的其他更改，尽管一般这样的替选仍然将典型地在电击之后更久时间比紧接电击之后的时间涉及更多的侵略性动作。

图2以示意图形式示出用于向病人提供动态控制的胸部按压的示例系统200。总的来说，系统200包括可以用来向心脏骤停的受害者，诸如受害者202，提供救命护理的多个医疗设备。各个设备可以是单个单元或多个单元的一部分，以及可以用来监视受害者202的各种实时物理参数、在组件之间和与诸如中央护理器的远程系统通信、以及向受害者202提供护理或在向受害者202提供护理时向诸如护理者204的护理者提供指令。

在该示例中，受害者202是显然已经受心脏骤停并且正由护理者204进行治疗的个人。护理者204可以是例如在救命技术方面已进行了有限训练的平民响应者、急救医务人员（EMT）、医生或另一个医疗专业人员。在该示例中，护理者204可以单独行动或可以在来自诸如伙伴EMT的一个或多个其他护理者的帮助下行动。

受害者202在其中已向受害者202提供治疗的位置。例如，一组除颤器电极210已以典型方式被应用到病人的躯干，并且与便携式外部除颤器208有线连接。除颤器208可以是例如典型的自动外部除颤器（AED）、专业除颤器或其他类似类型的除颤装置。还已向受害者202提供了通气包206，以提供强制空气进入受害者的肺部来帮助对受害者202进行人工呼吸。除颤器208和通气包206可以由各个护理者以熟悉方式并且协调进行操作。并且，通气包206可以被装配有各种传感器和发射器，以与除颤器208电子地通信。例如，可以向通气包206提供容积流量传感器，以及可以将关于到和自受害者的空气流量的数据传递给除颤器208，使得除颤器208可以中继这样的信息、或还可以使用这样的信息来影响向受害者202提供除颤的方式。

还示出了与其他设备通信并且正由护理者204操纵的计算机平板电脑214。平板电脑可以用作护理者204的一般电子指挥所，用来接收关于受害者202的信息和其他项、与其他护理者通信、以及在控制系统200中的各个组件的操作时提供输入。可以向平板电脑214提供短程和远程无线通信能力，诸如在一方面蓝牙或WiFi，以及在另一方面蜂窝3G或4G。护理者204可以将信息输入到平板计算机214中，诸如描述受害者202的状况的信息和待由护理者204认识到和记录的其他类似信息。平板电脑214还可以与用于感知诸如血压、脉搏和类似实时病人参数的关于受害者202的实时信息的多个传感器数据通信。护理者204还可以将信息输入到平板电脑214，以控制正与受害者202一起使用的医疗设备中的一个或多个。例如，用户可以对提供给受害者202的治疗的类型、强度、速度或协调进行调整。

胸部按压单元（CCU）216是可以被提供以看护受害者202的医疗设备中的一个，其在物理上与其他设备集成在一起或在单独的独立单元中。在一个实施方式中，CCU216经由围绕病人的上胸部放置的负荷分布带来供给胸部按压。CCU216可以采用例如来自马萨诸塞州切姆斯福德的ZOLL Medical Corporation的AUTOPULSE无创性心脏支持泵的形式。可以使用这样的设备来均匀压紧受害者的胸部，从而在受害者202中提供改善的血流。

可以利用在主处理单元（MPU）212中的各种组件来与CCU216一起提供动态调整和潜在同步的胸部按压，其中按压在时间上与ECG波形协调并且被传送给CCU216。

CCU216在某些情况下可能不可用，使得胸部按压218还可以由护理者204手动供给。在这样的情况下，可以经由扬声器236a和显示器224向护理者204提供视听反馈。这样的反馈可以指引护理者204在必要时不那么有力地供给按压、或以不同速度供给按压。在向受害者提供护理时，其还可以另外指示护理者。

如在该示例中所示，接收表征受害者202的当前实时状况或物理参数的多个不同的输入信号。例如，ECG信号222可以由MPU212接收并且可以表示受害者202的当前和实时ECG波形，其可以由连接到除颤器208的引线获取。

SpO₂信号223或是循环流或灌注的直接或间接测量的其他生理上得到的信号也在框224被捕捉，并且可以用来进一步确定何时以及以什么力将胸部按压施加到受害者202。

尽管图2示出了输入信号的特定示例，诸如SpO₂，然而，装置可以使用生理信号的任何相关组合，生理信号诸如但不限于：ECG、心输出量的测量、心率的测量、血压、氧饱和度（SpO₂）、心音（包括心音描记法）、心脏成像（包括超声波）以及阻抗心动描记术。按压参数可以使用按压的特征或测量的任何相关组合，按压的特征或测量包括但不限于：按压速度；按压深度；工作周期；下行程和上行程的速度；在按压期间的胸内压；在按压期间的胸膜压力；胸骨位置、速度或加速度；胸壁或胸骨应变或变形；施加到胸部的力；以及机械胸部按压器用来按压胸部的压力。

胸骨运动信号226也被感侧作为到MPU212的输入，诸如以提供反馈回路来确定已被提供给受害者202的胸部按压的水平。具体地，MPU212可以继续向CCU216供应按压信号，直到来自胸骨运动信号226的反馈指示按压已达到在胸骨中移动的特定程度（例如，两英寸的垂直运动）。

还可以使用基于胸骨运动信号226的反馈来反馈护理者应当供给的下行程或上行程速度量，以最小化诱发颤动的风险。反馈可以以下述形式：言语提示，例如“更缓慢地释放”、或经由显示器224的视觉指示符（参见图7），其中在词“释放”之上的条将与救助者供给的每一个按压的上行程速度成比例地填充，但是如果确定上行程速度超出限制，高于该限制，诱发颤动的风险被确定为是过度的，则将变成红色。因此，救助者的目标是使“释放”条的填充部分最大化，但不使其变成红色。还可以提供声音和视觉反馈的协调组合。

提供信号处理单元228来对从病人接收以供微处理器230进一步分析的输入进行过滤，诸如ECG输入。例如，信号处理单元228可以对来自输入信号的噪声进行过滤，以及在ECG数据的情况下，可以对受害者202的胸部按压运动所产生的假象进行过滤，以移除这样的假象。ECG信号的这样的准备可以被称为SEE-THRU CPR，并且可以如在美国专利No.7,220,235中所论述的被执行，通过引用将其教导整体并入本文。

可以使用ECG的特性，具体地ECG波形的ST部分，来执行计算。例如，ST段抬高指示缺血性伤害和对颤动的按压诱发的发起可能升高的敏感度。基于ST特性或ECG的其他参数的测量，可以计算按压的参数——例如上行程或下行程速度——的最大安全阈值。用于确定最大安全阈值的过程还可以考虑状态变量，如同供给的电击数、为紧接先前电击供给的电流或能量量、为所有电击供给的累积能量或电流的总量、ECG的特定形态特性，诸如T波振幅和反转、QRS持续时间以及R波曲率或锐度。

基于对包括胸骨运动信号和ECG的同时记录以及病人结果数据的临床数据集或在动物模型中的临床前测试的回顾性数据分析，可能已开发了能够预测颤动诱发的风险的统计模型。可以进而使用该统计模型来确定待向病人提供以及待在时间上与病人的ECG数据对齐的适当按压简档。使用如多元逻辑回归这样的技术，该统计模型可以以线性或非线性回归方程的形式。

可以存在到回归方程的多个输入，诸如按压深度、上行程和下行程速度、以及相对于T波的按压阶段中的每一个的定时、以及如同除颤能量、电击数等的复苏信息、或诸如ST段抬高、T波振幅等的ECG信息，如上所述，因此形成输入向量。因此，回归方程将形成矩阵计算，其中输入向量X是1×n维矩阵，其中n是输入变量数，以及回归变换矩阵是n×n矩阵。输出向量Y是1×n矩阵，其中每一个元素是特定参数将诱发颤动的概率。

输入矩阵可以仅并入ECG、如同SpO2的其他生理信号、或其他灌注测量和复苏信息元素来形成具有p个元素的1×p矩阵，维数p×q的变换矩阵，其中q是待被优化的按压参数的数目，例如在深处持续时间的上行程和下行程速度等。基于先验取得的统计和按压参数对血流的影响的理论模型，可以利用本领域技术人员已知的最优控制方法，诸如如由Pontryagin提出的哈密顿控制理论或作为替选，高斯、拉道或洛巴托伪谱最优控制，来实现最大血流，同时使颤动诱发的风险最小化。

按压参数对血流的影响的理论模型可以是循环系统的数学描述，诸如在Crit Care Med2000Vol.28,No.11(Suppl.)中描述的。如该文章所述，已在多个出版物中描述了微分方程组。在该文章的特定实例中，“人类循环由七个顺应腔表示、由血液通过其可以流动的阻抗连接。顺应性对应于胸主动脉、腹主动脉、上腔大静脉和右心、腹部和下肢静脉、颈动脉以及颈静脉。另外，胸隔间包含表示肺部血管和左心顺应性的泵。该泵可以被配置成用作如同心脏的心脏泵，其中施加的压力挤压血液从心脏自身通过主动脉瓣、或作为全局胸压力泵，其中施加的压力挤压血液从肺部血管床通过左心，并且进入末梢。在该模型中，使用描述教科书正常“70公斤人”的生理变量的值来指定顺应性和阻抗。血管导电性（1/阻抗）在颅内、胸的和尾部组分的分布反映心输出量到各个身体区域的教科书分布”。然后，到模型的输入是在胸部按压期间的实时胸骨运动波形。

提供微处理器/分析器230来接收关于病人的实时参数的输入信息，包括ECG波形数据，以及来执行对这样的数据的分析以促使按压和解压被CCU216执行，以及动态调整待由CCU216执行的按压和解压、或修改在显示器224上提供以及由扬声器236a宣告的反馈提示。在该示例中，协调在以下之间：（a）ECG波形，（b）通过除颤器208的可选电击，以及（c）将信号提供给CCU216以促使CCU216以上述和下述方式与ECG协调致动。因此，例如，主MPU212可以接收ECG信号222，可以监视ECG信号以确定信号重复率（即，病人的心动周期）以及在信号中的当前位置，以及可以使用这样的信息来为下一易损期计算时间界限。使用这样的界限，执行已存储的软件代码的微处理器/分析器230可以计算待被应用到受害者202的按压简档，使得在受害者202的易损期期间避免CCU216的按压/解压运动，和/或使得运动的速度在提供了电击不久之后的时段被减小，以及在提供了电击之后更久并且接近于在待提供下一电击之前的时间的时间被增加。

触发电路238可以由MPU212在适当时间发信号，以生成促使CCU216对受害者202进行挤压和释放所需的信号。在这样的过程期间可以捕捉胸骨运动信号226，使得MPU212可以确定已实现的按压或解压的水平，以及使用熟悉的闭环控制技术，可以相应地调整发送给CCU216的信号。

然后，由系统200执行的过程可以是连续和循环过程，其中ECG数据流入MPU212并且被处理，使得一系列连续的胸部按压可以向受害者202提供并且与来自除颤器208的电击协调，直到护理者204干预（例如，通过改变某些参数或通过结束该过程，诸如当受害者202已恢复了他或她的正常或可持续心律时）。胸部按压中的特定胸部按压在其按压简档中可以不同于特定其他胸部按压，包括在按压或解压开始的相对定时、按压或解压的速率、在按压和解压之间的保持时间的长度、以及在按压周期的总体长度。

关于受害者202采取的胸部按压动作和/或其他动作也可以被手动采取，以及可以由包括MPU212的各种设备提示。上述按压简档的改变中的每一个还可以经由这样的手动过程被提示。例如，协调的胸部按压时间和速率可以由微处理器/分析器计算，并且可以由音频处理器/扬声器单元236a和236b以熟悉方式言语地宣告。例如可以播放哔哔声音的节拍器来向护理者204指示在CPR期间何时在受害者202的胸部向下按，以避免在易损期的按压或解压。并且，显示器224可以提供协调的视觉反馈，诸如通过示出ECG波形、示出受害者202的按压深度图、以及示出在帮助护理者204为受害者202作准备可以是有用的其他类似数据。

由于节拍器速度的突然改变对施行手动胸部按压的某人可能是不安的，因此，预测过程可以通过多个按压周期“预期”，以在在前的波形若干节拍中识别诸如易损区域的特定区域。系统然后可以以允许救助者跟上改变，并且仍然在相对于心脏波形的特定位置以及以特定速度放置按压/解压的速率逐步改变节拍器的速度。

图3是用于与ECG波形协调控制胸部按压的示例过程的流程图。总的来说，该过程是重复和连续过程，通过其，监视并分析来自病人的ECG数据，以用避免可能易于引起再颤动或病人的心脏的其他问题的按压或解压速度的方式向病人提供胸部按压。

该过程在框302开始，其中在一段时间，监视一个或多个病人输入。除来自病人的其他可能输入外，这样的输入可以包括ECG波形或表示在病人的心脏中的ECG活动的数据。ECG波形可以是典型形式的，包括以熟悉方式从例如12引线系统计算的电压的增加或降低。

在框304，该过程为ECG波形的T波部分（为即将到来的周期或周期的即将到来的部分）确定定时。可以以各种熟悉方式作出这样的确定，包括通过将实时进入的ECG数据与在心动周期的典型ECG波形的简档进行匹配，并且除沿着波形的特定点外，确定波形的开始和结束。可以跨多个心动周期作出这样的确定，以确定平均波形，因此将该平均形式（其可以被维护为在n个在前周期的运行平均）扩展到未来。例如，在已用除颤器电击心脏之后，波形的特征可能不那么明显，并且可以随着时间的推移开始倾向回到其正常特性。波形中的特征的识别可以依靠多个这样的周期，并且随着时间的推移当波形返回到其正常状态、速率和形状时可以被更新。

这样的监视和分析可以是连续的，并且可以使用趋势线或其他技术来预测对于未来心动周期，波形的这样的特征将出现的地方。例如，可以关于下一心动周期的可能长度以及易损区在该周期内的相对位置作出确定。因此，可以从这样的观察计算即将到来的易损区的界限。

因此，在框306，监视ECG波形的进展，以使得能够计算易损期将出现的未来一个或多个时间。使用这样的信息，在框308，确定按压波形。按压波形定义何时、以及以何速度和位移，胸部按压设备将为病人与ECG波形协调被致动，或护理者在施行CPR时将被指示或被提供反馈。计算按压波形或简档，以在病人内提供适当水平的循环，同时避免当在病人内心脏可能会诱发再颤动时，相对于ECG波形被定时的按压速度。

在框310，该过程根据计算的按压波形触发下行程和上行程。这样的触发可以是连续过程的一部分，其中以在此论述的方式监视ECG波形，并且为ECG波形确定未来定时，以及计算按压波形来与ECG波形对齐。并且，按压可以以与在框312所示类似的方式被触发，并且可以使其速度减慢或使其出现延迟或加速以避免可能诱发心室颤动（VF）的速度。

图4是为救命系统的组件示出示例操作的活动图。总的来说，该图示出在医疗紧急情况场景下使用的不同医疗设备在示例配置下可以采取的特定动作。在示例中，设备包括：生成来自病人的心电图信号的数据表示的心电图设备；对病人的各种参数进行分析并且生成电击来使病人除颤的除颤器；以及胸部按压器，其是用来与治疗病人的其他设备协调将自动机械胸部按压施加到受害者的机械设备。例如诸如图2中的系统200的系统可以执行该过程，并且出于说明目的，在此参考了该系统。

该过程在框402开始，其中MPU212的心电图功能检测并报告受害者的心脏中的可电击节律。在框404，除颤器208然后可以供给电击，以努力将受害者的心脏功能返回到正常和可持续状态。对心脏的这样的电击可以对心脏的ECG波形有实质影响，其可以在框406由MPU212的心电图功能拾取，并且被记录在ECG波形的不断发展的表示中。如点线所指示，波形的这样的报告在整个过程中可以是连续的。诸如通过形成与诸如平板电脑214的设备（其可以是加载有用于与系统中的其他组件通信并且管理系统中的其他组件的应用的一般平板计算设备）的无线短程数据通信链路215，建立与心电图设备的通信的任何设备可以获取来自MPU212的数据。

在框408，MPU212在指示CPR动作时开始指示救助者（该指令还将在电击被提供之前发生）。这样的指令可以包括来自MPU212的指示救助者施行人工呼吸、远离受害者的口语命令以及其他类似指令。同时，在框410，MPU212正对ECG波形进行分析。这样的分析可以采用多种形式，包括锁定波形以及确定波形的不同部分在未来周期出现的时间的努力。因此，这样的分析可以导致为每一个周期识别易损期，诸如通过识别T波的特性，然后识别可以用来确定易损期的在T波中或附近的波形部分。

在框414，CCU216以被协调以避免在已由该过程计算的相关易损区期间的较高胸部移动速度的方式，施行胸部按压。典型地，对ECG的处理将在MPU212内发生，以及基于该处理，MPU212将向CCU216发送调整其按压参数的控制信号。该处理还可以是分布式的，以及MPU212可以向CCU216发送ECG和其他相关病人和生理数据，CCU216然后将对ECG数据进行处理来确定最优按压参数。

另外，随着病人在时间上经过离在框404中提供的电击越来越远，可以增加下行程和上行程的速度（框416），以从CCU216或护理者204向病人提供甚至更大的血液动力学效果。最后，在框418，MPU212确定需要另外的电击（以及病人具有可电击节律），并且供给电击，同时与其他组件协调。例如，CCU216可以在提供电击时自动停止，然后可以在供给电击之后被重启。

然后，在此所示的过程可以以连续方式重复，其中MPU212重新获得用于心脏的活动的信号，并且对那些信号进行分析来再次确定心动周期的节律，以及确定应当更缓慢或根本不进行按压的时间的位置，以使对心脏的节律的消极中断的机会最小化。

图8是可以利用来以如同在此论述的那些的方式操作医疗设备的一般计算系统800的示意图。根据一个实施方式，系统800可以用于与前述计算机实现的方法中的任何联合描述的操作。系统800包括处理器810、存储器820、存储设备830和输入/输出设备840。组件810、820、830和840中的每一个使用系统总线850互连。处理器810能够处理用于在系统800内执行的指令。在一个实施方式中，处理器810是单线程处理器。在另一个实施方式中，处理器810是多线程处理器。处理器810能够处理存储在存储器820中或存储设备830上的指令来在输入/输出设备840上显示用户界面的图形信息。

存储器820存储在系统800内的信息。在一个实施方式中，存储器820是计算机可读介质。在一个实施方式中，存储器820是易失性存储器单元。在另一个实施方式中，存储器820是非易失性存储器单元。

存储设备830能够为系统800提供海量存储。在一个实施方式中，存储设备830是计算机可读介质。在各种不同的实施方式中，存储设备830可以是软盘设备、硬盘设备、光盘设备或带设备。

输入/输出设备840为系统800提供输入/输出操作。在一个实施方式中，输入/输出设备840包括键盘和/或指示设备。在另一个实施方式中，输入/输出设备840包括用于显示图形用户界面的显示单元。

所述特征可以以数字电子电路、或者以计算机硬件、固件、软件或其组合来实现。装置可以以计算机程序产品实现，所述计算机程序产品被有形地包含在信息载体中，例如在机器可读存储设备中，用于供可编程处理器执行；以及方法步骤可以由执行程序指令的可编程处理器执行，以通过操作输入数据并且生成输出来执行所描述的实施方式的功能。所述特征可以在一个或多个计算机程序中有利地实现，其中所述一个或多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行，所述至少一个可编程处理器被耦接以从数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令以及向数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备传送数据和指令。计算机程序是能够在计算机中直接或间接地用来执行某一活动或带来某一结果的指令集。计算机程序可以以任何形式的编程语言来编写，包括汇编或解释语言，并且其可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子程序或适于在计算环境中使用的其它单元。

用于执行程序指令的适当处理器包括例如通用和专用微处理器两者，以及任何类型的计算机的唯一处理器或多个处理器中的一个。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的必要元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器。通常，计算机还将包括用于存储数据文件的一个或多个海量存储设备，或者可操作地耦接以与所述一个或多个海量存储设备通信；这样的设备包括：磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及光盘。适于有形地包含计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，包括例如：半导体存储器设备，诸如EPROM、EEPROM以及闪存设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由ASIC（专用集成电路）所补充，或并入ASIC中。

为了提供与用户的交互，所述特征可以在具有下述的计算机上实现：用于向用户显示信息的显示设备，诸如CRT（阴极射线管）或LCD（液晶显示）监视器；以及用户通过其可以向计算机提供输入的键盘和指示设备，诸如鼠标或跟踪球。

所述特征可以在包括下述的计算机系统中实现：后端组件，诸如作为数据服务器；或者中间件组件，诸如应用服务器或因特网服务器；或者前端组件，诸如具有图形用户界面或因特网浏览器的客户端计算机；或者其任何组合。系统的组件可以通过诸如通信网络的任何形式或介质的数字数据通信连接。通信网络的示例包括例如LAN、WAN和形成因特网的计算机和网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离并且典型地通过诸如所述网络的网络交互。客户端和服务器的关系依靠在各个计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序产生。

计算机系统可以包括用于实现电子病人护理记录的软件，例如ZOLL数据系统（Broomfield CO）的ePCR软件。软件提供输入、存储和传送病人信息以及治疗交互的能力。计算机通常是已固化供院前使用的所谓的“平板”计算机系统，但是也可以采用IPHONE或IPAD的形式。优选地，在便携式“平板”计算机到MPU212之间实时传送数据，诸如指示将肾上腺素供给给受害者的数据。因为肾上腺素可以增加VF诱发的风险，因此，该供给的通知可以由MPU使用来调整按压参数以进一步最小化VF诱发的风险。向病人提供的其他独立治疗、或各种传感器所感知到的病人状况的参数也可以被提供给平板电脑，并且可以将对病人施行按压和解压的速率、定时、力或速度考虑进来。已经描述了多个实施例。然而，应当理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其他实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种用于使心脏停搏受害者复苏的复苏系统，所述系统包括：

心电图监视器，所述心电图监视器被编程为监视来自正经受救命的心脏护理的病人的心电图信号的有组织、非可电击节律；

处理器，所述处理器被编程为识别在所述心电图信号的心电图周期期间的时间，在所述时间期间，将出现对所述心电图信号的颤动诱发的风险的易损期，以及基于所述心电图信号的值来选择按压速度、按压深度、工作周期、下行程和上行程的速度、在按压期间的胸内压、胸骨位置、胸骨速度或胸骨加速度、胸壁或胸骨应变或变形、施加到病人胸部的力、以及在按压和解压之间的时间所限定的胸部按压下行程保持时间期间中的一个或多个；以及

控制电路，所述控制电路用于生成促使描述待对所述病人施行的胸部按压的参数被确定以减少在所述易损期期间诱发颤动的风险的信号，所述参数包括使得利用、按压速度、按压深度、工作周期、下行程和上行程的速度、在按压期间的胸内压、胸骨位置、胸骨速度或胸骨加速度、胸壁或胸骨应变或变形、施加到病人胸部的力、以及在按压和解压之间的时间所限定的胸部按压下行程保持时间期间中的所述一个或多个来执行胸部按压的数据。

2.一种用于医疗胸部按压的计算机控制的医疗设备，包括：

心电图监视器，所述心电图监视器被布置为监视来自正经受救命的心脏护理的病人的心电图周期的心电图信号，其中所述心电图信号表示有组织、非可电击节律；

胸部按压确定模块，所述胸部按压确定模块被布置为确定在所述心电图周期期间的时间，其中在所述时间中将出现对所述心电图信号的颤动诱发的风险的易损期，并且所述胸部按压确定模块被布置为基于所述心电图信号的值来确定、按压速度、按压深度、工作周期、下行程和上行程的速度、在按压期间的胸内压、胸骨位置、胸骨速度或胸骨加速度、胸壁或胸骨应变或变形、施加到病人胸部的力、以及在按压和解压之间的时间所限定的胸部按压下行程保持时间期间中的一个或多个；以及

胸部按压指引子系统，所述胸部按压指引子系统被布置为生成促使描述待被施加到所述病人的胸部按压的参数被设置以减少在所述易损期期间诱发颤动的风险的信号，其中所述胸部按压指引子系统生成的所述信号包括使得利用按压速度、按压深度、工作周期、下行程和上行程的速度、在按压期间的胸内压、胸骨位置、胸骨速度或胸骨加速度、胸壁或胸骨应变或变形、施加到病人胸部的力、以及在按压和解压之间的时间所限定的胸部按压下行程保持时间期间中的所述一个或多个来执行胸部按压的数据。

3.根据权利要求2所述的医疗设备，其中所述易损期在心脏T波的至少一些部分期间。

4.根据权利要求2所述的医疗设备，其中所述胸部按压指引子系统生成的所述信号作为所述心电图信号的所识别的形态特征的结果被生成。

5.根据权利要求2所述的医疗设备，所述医疗设备进一步被布置为执行以下操作：除所述心电图信号外，还监视指示血流的一个或多个生理信号，以及对描述胸部按压的参数进行修改以最小化颤动诱发的风险，同时最大化所述病人的血流。

6.根据权利要求2所述的医疗设备，所述医疗设备进一步被布置为执行以下操作：

对所述心电图信号监视由按压所述病人的胸部诱发的异位活动的发生；以及

如果检测到异位活动，则降低描述胸部按压的所述参数。

7.根据权利要求2所述的医疗设备，其中所述胸部按压指引子系统生成的所述信号包括控制计算机控制的机械胸部按压设备的胸部按压参数的一个或多个控制信号。

8.根据权利要求2所述的医疗设备，其中所述计算机控制的医疗设备包括被布置为向所述病人供给治疗水平的除颤能量的电磁治疗能量生成器。

9.根据权利要求2所述的医疗设备，其中监视所述心电图信号包括：从自附着到所述病人的电极接收到的所述心电图信号过滤胸部按压运动假象。

10.根据权利要求2所述的医疗设备，所述胸部按压指引子系统进一步被布置为执行以下操作：在向所述病人供给除颤电击之间的电击间时段期间改变用于生成所述信号的简档。

11.根据权利要求2所述的医疗设备，其中确定在其中将出现对所述心电图信号的颤动诱发的风险的易损期的所述心电图周期中的时间包括：为至少两个心电图周期识别时间来确定心电图时段，以及通过从所述至少两个心电图周期中的一个的易损期扩展时段来确定将出现所述易损期的时间。

12.一种胸部按压系统，包括：

心电图分析器，所述心电图分析器被编程为：(a)识别病人的心电图波形的一个或多个部分，包括所述心电图波形的时段，在所述时段期间所述病人的心脏对胸部按压诱发的颤动尤其易损，(b)基于从附着到所述病人的电极接收到的心电图信号的值来确定按压速度、按压深度、工作周期、下行程和上行程的速度、在按压期间的胸内压、胸骨位置、胸骨速度或胸骨加速度、胸壁或胸骨应变或变形、施加到病人胸部的力、以及在按压和解压之间的时间所限定的胸部按压下行程保持时间期间中的一个或多个，以及(c)生成指导胸部按压的发生以避免在所述病人的心脏对胸部按压诱发的颤动尤其易损的所述心电图波形的所述时段期间的运动的一个或多个信号；以及

触发电路，所述触发电路被布置为从所述心电图分析器接收所述一个或多个信号，以及与所述接收的一个或多个信号协调地促使为病人胸部的上行程、下行程或上行程和下行程发出指令，其中根据所确定的、按压速度、按压深度、工作周期、下行程和上行程的速度、在按压期间的胸内压、胸骨位置、胸骨速度或胸骨加速度、胸壁或胸骨应变或变形、施加到病人胸部的力、以及在按压和解压之间的时间所限定的胸部按压下行程保持时间期间中的所述一个或多个来使得执行所述上行程、下行程或上行程和下行程。

13.根据权利要求12所述的系统，进一步包括：胸部按压致动器，所述胸部按压致动器被布置为响应于来自所述触发电路的指导，向遭受心脏停搏的病人提供自动胸部按压。

14.根据权利要求12所述的系统，进一步包括：信号处理单元，所述信号处理单元被布置为从所述心电图信号过滤胸部按压运动假象。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述心电图分析器被进一步编程为：在向所述病人供给除颤电击之间的电击间时段期间改变用于生成所述一个或多个信号的简档。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述心电图分析器被进一步编程为保持所述胸部按压的在深处阶段来通过在所述病人的T波时段附近的时段，以及延迟上行程，直到在已度过所述易损期之后。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述心电图分析器被编程为：通过识别用于至少两个心电图周期的时间以确定心电图时段，来确定所述心电图的T波部分将出现的时间，以及通过从所述至少两个心电图周期中的一个的T波扩展所述心电图时段，来确定所述心电图的所述T波部分将出现的时间。

18.根据权利要求1所述的复苏系统，其中施加到病人胸部的力包括通过机械胸部按压器用来按压病人胸部的压力。

19.根据权利要求2所述的医疗设备，其中施加到病人胸部的力包括通过机械胸部按压器用来按压病人胸部的压力。

20.根据权利要求12所述的系统，其中施加到病人胸部的力包括通过机械胸部按压器用来按压病人胸部的压力。

21.根据权利要求1所述的复苏系统，其中胸内压包括在按压期间的胸膜压力。

22.根据权利要求2所述的医疗设备，其中胸内压包括在按压期间的胸膜压力。

23.根据权利要求12所述的系统，其中胸内压包括在按压期间的胸膜压力。