CN103189103B - 利用动态进行中cpr规程的除颤器 - Google Patents

Abstract

描述了一种具有处置决策处理器（28）的自动外部除颤器（AED）（10），其根据分析救护开始时测量的患者参数做出的成功复苏概率估计，在识别可处置的心律失常之后，遵循“先电击”或“先CPR”的救护规程。本发明也可以根据估计遵循不同的CPR规程。本发明还可以使用实测患者参数的趋势来在CPR暂停期间或在初始CPR暂停之后调节CPR规程。于是该AED（10）实现了改进的救护规程。

Description

利用动态进行中CPR规程的除颤器

技术领域

本发明总体上涉及电疗电路，更具体而言，涉及一种除颤器，其分析患者的生理数据并确定是否应当进行电击或心肺复苏（CPR）治疗。更具体而言，AED节律分类，例如所谓的vRhythm分数决定了用于CPR的最佳规程，确定响应者应当执行例如仅挤压CPR还是常规CPR（挤压+呼吸）。可以利用vRhythm分数的趋势在救护期间调节CPR规程。此外，在CPR期间可以使用AED节律分类帮助确定是否提早停止CPR周期以便提供即刻的除颤电击。

背景技术

除颤器向心脏输送高压脉冲，以便恢复经受心律失常的患者的正常节律和收缩功能，心律失常例如是心室纤维性颤动（“VF”）或不伴随自主循环的心室性心搏过速（“VT”）。有几种类别的除颤器，包括人工除颤器、可植入除颤器和自动外部除颤器（“AED”）。AED与人工除颤器的不同之处在于其可以自动分析心电图（“ECG”）节律来确定除颤是否必要。在几乎所有的AED的设计中，当AED建议使用电击时，会提示用户按下电击按钮以便给患者输送除颤电击。

图1是用户12用于使心跳停搏患者14复苏的除颤器10的图示。心脏骤停通常是VF或不伴随自主循环的VT（即可电击的VT）的形式，患者遭受危及生命的正常心律的中断的折磨。在VF中，正常的节律性心室收缩被快速的不规则的颤搐代替，这种颤搐导致无效和严重减弱的心脏泵血功能。如果没有在通常理解为大约8-10分钟的时间内恢复正常心律，患者会死亡。反之，在VF发病后，患者14的循环越快被恢复（通过CPR或心脏除颤），其在此事件中幸存的几率越大。除颤器10也可以是第一响应者可以使用的AED的形式。除颤器10也可以是护理人员或其他受过高级培训的医务人员使用的人工除颤器形式。

用户12跨过患者的胸膛施加一对电极16，以便从患者心脏采集ECG信号。接着除颤器10便分析ECG信号获得心律失常的征兆。如果检测到VF，除颤器10便向用户12发出建议使用电击的信号。用户12在检测出是VF或其他可电击的节律后，便按下除颤器10的电击按钮，除颤器10输送除颤脉冲以便使患者14复苏。

最近的研究表明，根据各种因素，不同的患者采用不同的处置方法也许能更有效地复苏。影响成功除颤的可能性的一个因素是患者经受心律失常的时间量。该项研究表明，根据心脏停搏的持续时间，患者采用某项规程相较于使用其他规程将有更好的复苏概率。如果AED为特定的患者的复苏设置了不太有效的规程，那么患者复苏的概率可能会降低。这些研究表明，对其中一些患者先执行CPR将有更好的复苏几率，CPR开始于提供外部驱动的循环，其可将患者带入施加电击将会成功恢复自主循环的状态。

已做了各种尝试，试图从患者的生命体征中以自动方式做这个决定。因为是否建议使用电击的决定是从分析患者的ECG波形开始，所以这些尝试都专注于分析ECG波形，以便做出这个决定。这些研究的一项是观察ECG波形的振幅，发现相较于对有较低ECG振幅的患者采用除颤电击，对有较强ECG波形的患者（高振幅）采用除颤电击的复苏几率更大。由于VF发病后，ECG的振幅通常会随着时间的流逝而降低，这个结果是可以理解的。但是这一措施不是复苏成功的万无一失的预测器。ECG的另外一个已被研究的作为复苏成功的预测器的特性是ECG波形的频率成分，研究发现复苏成功与具有更高频率成分相关。此分析是通过执行ECG波形的频谱分析来进行的，比如通过快速傅里叶变换处理器来执行ECG波形的频谱分析。这同样也不是复苏成功的完全准确的预测器。其他研究人员将ECG的振幅和频率信息相乘以便产生一个加权高频度量作为复苏成功的预测器，这种方法利用了二者的特性。因此希望有一种除颤器，其自动并高精确度地确定成功概率高的处置方案。

进一步希望AED一连接到患者就迅速确定处置方案。无法这样做可导致严重的问题。例如，如果救护者带着AED到达现场先执行CPR(即先于除颤)，并发现良好的CPR已在进行中，除颤电击则被不必要地耽误了。另一方面，如果救护者带着AED到达现场首先输送电击（即先于CPR），发现长期停搏的患者没有进行CPR，则CPR也许就耽误了。在这些状况的每一种中，次最优的救护规程都可以降低存活可能。

此外，进行固定时间间隔的心肺复苏（CPR）而不暂停以分析ECG，这样会减少“无手（hands-off）”时间，但如果电击和重新纤维性颤动失败，则有耽误除颤的风险，给患者的治疗结果造成未知的影响。在CPR期间，一些具有可电击节律的患者将获益于提早的电击，但为做分析而中断CPR将会影响更多患者。因此需要一种检测具有高概率的自主循环恢复（ROSC）的可电击节律的分析算法，其优化了CPR的持续时间。本发明组合使用两种现有的算法：高特异性设计的AED电击咨询算法和ECG变化率的指数，该指数表明在除颤电击之后ROSC的概率。共同转让和共同待决的题为“DefibrillatorwithAutomaticShockFirst/CPRFirstAlgorithm”的美国申请No.11/917272描述了该分析算法的实施例，在此通过引用并入本文。

此外，已知响应者经常在CPR期间进行人工呼吸比较麻烦，这时只用手的CPR可能非常有效。还知道连续的以最小中断挤压（例如：给予呼吸）可以改进复苏。现有的救护除颤器的一个固有问题是除颤器不能确定进行哪种CPR规程（挤压和呼吸或仅挤压）以获得最佳存活率。

因为CPR在ECG中会导致伪迹，因而利用当前的技术不可能在CPR期间可靠确定重新纤维化颤动的开始。现代心肺复苏指导原则推荐不间断的CPR周期，因此不希望暂停CPR来分析心电图，而且可能不利地影响患者的存活。另一方面，对在CPR期间重新纤维化颤动的病人，延长CPR可能会不利地影响存活。因为与受益于不间断的CPR的大多数患者对比，受益于在CPR中做暂停以确认可电击节律的患者的部分是少数的，所以一种能够在CPR伪迹期间（即无暂停）确定存在可电击节律的高可能性的算法能够识别会受益于电击的患者而不影响大多数患者的复苏。

发明内容

根据本发明的原理，描述了一种除颤器，其自动分析ECG波形并估计返回自主循环（ROSC）可能性的分数。将ROSC分数与阈值比较，以建议更可能成功的处置方案。处置方案可以是首先对患者进行电击，然后进一步分析ECG，并且可能提供CPR。另一种可能的处置方案是在输送电击之前向患者提供CPR。

本发明进一步利用发明者的发现，即ROSC分数与患者的存活概率很相关。具体而言，本发明者发现，在救护过程中，ROSC分数提高通常指示更高的患者存活可能。因此，在救护过程中ROSC分数的趋势可能会用来调整整个救护过程中的CPR规程，以改善患者的结果。

本发明还认识到，如果患者处在VF中，只提供仅用手的CPR可能是最优的。如果患者处在不可电击的节律，提供挤压加呼吸可能是最优的。ROSC分数可通过增加值来增强这种认识，因为VF的“生命力”是通过ROSC分数指示的。如果ROSC分数显示较长的低水平时间（更低的生命力），可能应该提供仅挤压或呼吸和挤压。在不可电击节律的情况下，可能应提供呼吸和挤压。对于某些节律（例如，心动过缓低于40BPM），可以表明呼吸。根据本发明的原理，本发明的一个目的是描述用于输送电疗的一种除颤器和一种方法，其利用ROSC分数来从多种CPR工作模式中选择一种。例如，对于阈值以上的ROSC分数，除颤器可以选择仅挤压的CPR工作模式，或对于阈值以下的ROSC分数可以选择挤压加呼吸的CPR工作模式。该阈值是可调整的，以符合本地救援机构的特定规程。

本发明的另一个目的是一种除颤器和方法，其比较相继的ROSC估计值以确定从第一CPR工作模式变为第二CPR工作模式是否有益于患者。例如，如果在心脏救护过程中ROSC估计值变差，除颤器可以将CPR工作模式从仅挤压工作模式变为挤压加呼吸工作模式。

本发明的另一个目的是一种除颤器和方法，其计算除颤电击之前和之后刚过去的相继ROSC估计值并根据对比，利用补充电击来补充电击工作模式。例如，如果后续的ROSC估计值比之前的ROSC估计值要高，在原本是单电击规程的情况下，立刻输送第二次电击是有益的。

本发明的另一个目的是一种除颤器和方法，其计算相继的ROSC的估计值并基于比较发出用户反馈。例如，如果后续的ROSC分数比先前的ROSC分数高，除颤器就发出“CPR良好”或“患者改善中”的听觉或视觉反馈。

本发明的另一个目的是一种除颤器和方法，在CPR挤压期间计算ROSC估计值并确定是否应该中断CPR，以输送立即的电疗电击。为了使例如由于CPR伪迹导致的错误判断的有害影响最小化，本发明的一个实施例在CPR中断后确认该判断，之后，如果判断错误，调整判断标准。该调整可以是完全禁用中断特征。

本发明的又一个目的是以高效方式实现ROSC评分处理器的除颤器，该除颤器快速方便地产生ROSC分数。

附图说明

在附图中：

图1是除颤器施加于遭受心脏停搏的患者的图示。

图2是根据本发明的原理构造的除颤器方框图。

图3是根据本发明的原理构造的ROSC预测器的详细方框图。

图4是患者数据的图表，示出了可以在图3中的ROSC预测器中使用的阈值的确定。

图5针对四条具有不同灵敏度设置的ECG波形示出了由所构造的系统获得的结果。

图6示出了清洁数据（vR清洁）期间和CPR损坏数据（vRcpr）期间的vRhythm分数。

图7针对图6中“真连续CPR”情形示出了CPR（vRcpr）期间的vRhythm。

图8针对图6中的“真停止CPR”情形示出了vRcpr。

图9示出了心脏救护期间使用vRhythm分数趋势和电击确定算法决定CPR和除颤的程序流程图。

图10示出了基于vRhythm分数趋势决定是否在第一次电击刚刚开始前到刚刚结束后发出补充除颤电击的程序流程图。

图11示出了一个流程图，示出了在CPR期间使用vRhythm。在图11的实施例中，在CPR期间计算ROSC分数，如果分数指示立即电击是有利的，就引起CPR中断，否则，CPR继续直到CPR周期结束。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的原理构造的除颤器110。出于以下论述的目的，将除颤器110配置为AED，其设计成物理尺寸小，重量轻和相对简单的用户界面，使得训练水平不高的人员或本来很少使用除颤器110的人员能够操作。与此相反，通常由紧急医疗服务（EMS）响应者携带的辅助医疗或临床除颤器类型则往往更大，更重，且用户界面更复杂，能够支持更大数量的人工监测和分析功能。尽管结合AED中的应用描述本发明的本实施例，但是其他实施例包括在不同类型的除颤器中应用，例如，人工除颤器和辅助医疗或临床除颤器。

ECG前端电路202连接到跨过患者14胸膛连接的一对电极116。ECG前端电路202用于对患者心脏产生的ECG电信号进行放大、缓存、过滤及数字化，以便产生数字化ECG样本流。该数字化ECG样本流提供给控制器206，控制器206执行分析以检测VF、可电击的VT或其他可电击节律，依据本发明，其进行分析以确定可能获得成功的处置方案。如果检测到可电击节律，结合确定指示立即除颤电击的处置方案，控制器206向HV（高电压）输送电路208发送信号以进行充电，准备输送电击，用户界面214的电击按钮被激活，开始闪烁。当用户按下用户界面214上的电击按钮时，从HV输送电路208通过电极116向患者14输送除颤电击。

控制器206耦合到扩音器212，以进一步从扩音器212接收输入以产生语音条（voicestrip）。优选对来自扩音器212的模拟音频信号进行数字化以产生数字化音频样本流，数字化音频样本流可以被储存在存储器218中作为事件摘要130的一部分。用户界面214可包括显示器、音频扬声器和诸如开关按钮和电击按钮的控制按钮，用于提供用户控制以及视觉和听觉提示。时钟216向控制器206提供实时时钟数据，为包含在事件摘要130中的信息打上时间戳。存储器218被实现为板载RAM、可移除存储卡，或不同存储技术的组合，用于在处置患者14中汇集数据时以数字方式存储事件摘要130。事件摘要130可以包括数字化的ECG流、音频样本，和如前所述的其它事件数据。

图2中的AED有几种处置救护规程或处置模式，在EMS服务一开始接收AED时，在AED的设置期间，可以选择这几种模式。一种规程是“先电击”规程。当AED设置为此规程时，当其连接到患者并被激活时，AED将会立即分析患者的ECG心脏节律，对心脏节律进行分类。如果分析确定存在电除颤可处置的心律失常，通常是心室纤维性颤动（VF）或无脉性心室性心搏过速（VT），则告知救护者并使其能够提供电击。如果确定心律失常不能用除颤电击处置，则AED将进入“暂停”模式，在此期间可以进行CPR。

第二种规程是“先CPR”规程。在AED设置为此规程时，AED将通过指示救护者对患者施予CPR来开始工作。在施予CPR规定的时间段以后，AED开始分析ECG数据，看看是否存在利用电除颤可以处置的心律失常。

根据本发明的原理，AED110具有第三种设置，即一开始就推荐处置规程，要么是先电击，要么是先CPR。如下所述，AED通过分析患者的ECG波形开始工作，计算并评估ROSC分数，从而实现这个目的。根据ROSC分数的评估，推荐一种处置规程。推荐的规程可被AED立即执行，或将该建议提供给救护者，由他或她最终决定要执行的处置规程。

图3示出了根据本发明的原理运行的ECG前端电路202和控制器206的一部分。如前所述，电极116从患者处提供ECG信号，该信号被A/D转换器20采样（数字化）。数字化的ECG信号被耦合到控制器中的ECG分析处理器电路，该电路分析ECG波形以便确定是否建议施加电击。ECG样本还被耦合到处置决策处理器28，其包括任选的降采样器22、ROSC计算器24和阈值比较器26。任选的下采样器22将ECG样本流降采样到一个更低的数据速率。例如，可以将200个样本/秒的数据流降采样到100个样本/秒。ECG数据样本被耦合到ROSC计算器24，该计算器从ECG数据中确定ROSC分数。阈值比较器26将ROSC分数和阈值加以比较以确定最可能导致成功复苏的处置模式。这个模式的确定被耦合到控制器的模式选择部分，其要么自动选择所需模式，要么将这种模式作为推荐提交给救护者，然后救护者可以决定是遵循推荐模式还是替代处置方案。尽管处置决策处理器28被示为与控制器206分开的元件，但显然，处置决策处理器28和ECG分析处理器电路可以是控制器206的一部分。

可以通过几种方式操作ROSC计算器24。举一个例子，计算ECG在几秒钟时间内的带宽受限的一阶导数（或一阶差分，这是一个离散时间模拟量）的平均幅度作为ROSC分数。由于带宽受限的一阶导数可能已经被控制器206为检测心律失常而计算过，所以额外的计算可能仅涉及平均绝对值的额外计算。可以利用移动平均将这个过程实现为实时手段，移动平均仅需要每个样本一次加法和一次减法。例如，对于在4.5秒时间内以100个样本/秒的速率接收的样本流，可以取相继样本的差。丢弃差的符号以产生绝对值，在4.5秒时间内对绝对值求和。这产生了ROSC分数值，其等价于ECG波形的频率加权的平均振幅值。根据该系统的体系结构和需求，可以对该分数进行缩放或进一步处理。

由于一阶导数的频谱与频率成比例，所以ROSC分数大体上不受CPR伪迹影响，其大部分将是超低频。因此，以这种方式计算的ROSC分数能够提供在CPR期间关于患者心脏活力的有意义信息。

另一种计算平均值的替代方式是对相继样本的差求平方，然后将乘积相加，并取总和的平方根。这产生了RMS（均方根）形式的ROSC分数。

作为一种平均值计算的替代方法，另一种方法是使用一阶导数的中值大小。这种方法计算量更大，但有利的是，对噪声更鲁棒。必须小心避免削弱为该手段赋予其鉴别能力的信号。在另一个实施例中，裁剪均值或最小值-最大值计算可以提供一个有利的折衷。通过消除最大的离群值，可提供对脉冲伪迹（如电极片的物理干扰）更大的免疫力。通过消除最大的离群值，不用显著减少与心源性数据相关联的鉴别能力就可以消除发生相对较少的偶发高振幅伪迹。

构造一台AED以根据本发明工作。发明者已经发现，所实现的ROSC分数处理器以例如，约90％的高灵敏度识别出立即除颤后导致ROSC的ECG节律，特异性大于60％。灵敏度（Sn）是由ROSC分数正确识别的，响应于立即除颤电击而实现ROSC的患者的百分比。特异性由ROSC分数正确识别的，响应于立即除颤电击不会实现ROSC的患者的百分比。可以按照大致相等的比例对ROSC的灵敏度和特异性进行折衷处理。

图4的图表图示出了使用户可以使用替代设置灵敏度的实施方式。一个数据库集合了利用除颤处置的患者结果，其中一些患者响应于初始除颤电击实现了ROSC，一些没有实现。在长短不一的心脏停搏时间之后对患者进行处置。所实施系统计算的ROSC分数在2.5至40.0个单位范围内，其中每个单位对应于0.25mV/秒。图表中条状物的较浅阴影部分指示数据库中输送电击后显示出ROSC的患者。条状物的较深阴影部分指示处置后没有显示出ROSC的患者。图表图示出了该系统做出的ROSC评分结果，对ROSC分数高于3.0mV/秒（即12.0单位）的患者，显示出对初始电击后的ROSC的95%的灵敏度，对ROSC分数高于3.6mV/秒（即14.4单位）的患者，灵敏度为85%。在大约2.5mV/秒（即10单位）的ROSC分数以下，100%的患者群体未能因第一次电击实现ROSC，可能会从先CPR的处置方案中获益。在已实施的系统中使用了两个不同灵敏度的阈值，一个是95%的灵敏度，另外一个是85%的灵敏度。于是用户在设置AED期间能够选择所需灵敏度，选择较高灵敏度(95%)更支持使用先电击，选择较低灵敏度(85%)更支持使用先CPR。

还发现实施的系统为采用先电击规程处置的患者识别出有好结果的群体，经历的神经学意义上完好存活率为53％（95％CI[40％，67％]）。所实施的系统还识别了实现神经学意义上完好存活率仅为4％（95％CI[0.1％，20％]）的不良结果组，因此他们可能获益于先CPR复苏。

图5针对四条具有不同灵敏度设置的ECG波形示出了所构造系统获得的结果。在Auto1（较高）灵敏度设置300中，响应于前三条ECG波形340、350、360，建议先电击，对于第四条370，建议先CPR。在Auto2（较低）灵敏度设置320中，对于第一条ECG波形340，建议先电击，对于其他三条ECG波形350、360、370，建议先CPR。

本发明的替代实施例使用高特异性的AED电击咨询算法和ECG变化率指数（称为vRhythm，如美国专利申请序列No.11/917272中所述），该指数指示除颤电击后ROSC的可能性。在无伪迹的ECG中，在患者第一次出现VF时，使用两种算法来建议要么立即电击要么进行初始CPR时段。在这种情况下，如果AED电击咨询算法指示有可电击节律，将vRhythm分数与阈值比较——如果其大于或等于阈值，建议电击，如果小于阈值则建议CPR。复苏数据库表明，对vRhythm低于14.5个单位阈值的初始可电击节律，如果立即电击，患者非常可能无法生存，因此可能因初始的CPR时期获益。

随着复苏的进展，输送除颤电击后，目前的规程建议一个连续不间断的CPR时段（典型为2分钟）。不过，患者常常会在该CPR时段期间重新纤维化颤动。ECG中存在有力的VF波形可能指示如果立即给予电击则ROSC的可能性高，而对同一患者，连续的CPR可能引起ROSC的可能性降低。因为可能从立即电击获益的患者比例远少于从连续CPR中获益的患者，所以暂停CPR来精确评估患者节律将中断CPR，且较其帮助到的患者，其可能会减小更多患者的存活率。

本实施例在初始或随后的电击之后的CPR损坏的ECG期间，应用AED电击咨询算法和vRhythm分数来评估在不终止CPR情况下，有力的可电击节律的可能性。如果如高vRhythm分数所示，存在高可能性的可电击节律，CPR会被停止，在无伪迹的ECG的确认分析之后提供电击。将来的算法增强对CPR期间可能性极高的可电击节律的识别，该算法允许输送电击而无需中间的确认分析。因此本实施例将允许向通过立即电击可改善存活率的患者提供立即电击，不影响其他可能从连续CPR中获益更多的患者复苏。

现在参考图6，已经利用飞利浦患者分析系统（PAS）电击咨询算法，结合飞利浦vRhythm分数评估了本发明的实施。可以通过在本描述范围内简单修改这些算法的每一种来获得所报告实施例的性能改进。为了评估性能，ECG数据库（改编自纽约，WappingerFalls，LaerdalMedical编写的“Sister’s”数据库）包括来自具有各种各样代表实践中预计的那些的节律的复苏的ECG数据。数据库包含20秒的ECG条，前10秒记录是在CPR期间记录的，接下来是CPR停止后的10秒。在此描述中，将由下标“cpr”和“清洁（clean）”指称针对两个数据段来自算法的测量值和结果。

对来自清洁ECG段的数据使用PAS结果和vRhythm分数，以为数据库中的每个病例建立“真实注释”。与先前的飞利浦vRhythm发明相一致，将PAS结果指示“建议电击”且vRhythm分数大于或等于14.5的病例注释为“真”（以下简称为“真停止CPR”），表示从终止CPR输送除颤电击获益的可能性高。由于CPR和清洁数据段在时间上连续，所以假设在清洁数据中确定的这个真注释对CPR损坏的数据也为真（即假设在记录中的20秒期间，基础节律没有变化）。因此，这个数据库使我们能够评估CPR损坏数据中的性能并将其与从清洁ECG数据确定的“真”比较。

图6针对数据库中所有363个病例，示出了清洁数据（vR清洁）期间和CPR损坏的数据（vRcpr）期间的vRhythm分数。这些病例已经被排序，用于增加清洁数据段（PAS清洁）中的vR清洁和PAS决策。对于病例1-263，PAS清洁是没有电击，对于病例264-363，PAS清洁是有电击（100个病例）。病例324-363（40例）符合“真停止CPR”标准，即患者将被判定可能受益于立即电击而不是连续CPR的节律。其余病例（1-323）是“假停止CPR”，或也简称为“真继续CPR”。

图6还示出了vRcpr与vR清洁值的直接比较。该图表明，CPR伪迹使得vRhythm分数向更大的值偏移。为了适应这种偏移，对于在CPR期间评估的vRhythm，本实施将用于指示立即电击的阈值提高到大于或等于19（而不是用于清洁数据的阈值14.5）。还要指出的是，存在几个vRcpr极端值对vR清洁值而言是不典型的。因此，这种实施包括vRcpr阈值50，高于该阈值将不会中断CPR。

现在参考图7，针对图6中的“真连续CPR”病例示出了CPR期间的vRhythm（vRcpr）。在图7中，针对CPR损坏数据段（PAScpr），由vRcpr和PAS决策对数据排序。此数据允许确定假阳性和真阴性的停止CPR性能。有11个假阳性病例（310-320），其(PAScpr=电击)且(19<vRcpr<=50)。有312个真阴性病例：(1-309)和(321-323)。

图8示出了针对图6中“真停止CPR”病例的vRcpr。在图8中，针对CPR损坏数据段，由vRcpr和PAS决策对数据进行排序。此数据允许确定真阳性和假阴性的停止CPR性能。有19个假阴性病例：病例1-14，因为PAScpr=无电击，以及病例15-19，因为vRcpr<19。有21个真阳性停止CPR病例(20-40)。

可以组合使用图7和图8的性能数据计算标准的灵敏度、特异性和阳性预测力，在CPR期间，其预测来自这个数据库的病例，对于这些病例而言，中断CPR而输送救护除颤电击将具有潜在的益处。数据表明如下情形：灵敏度=53％，特异性=97％，阳性预测力=66％。

在现有技术除颤器的CPR时期中，CPR必须要么对所有患者都是连续的，要么对所有患者都中断以评估是否需要输送除颤电击。对连续CPR而言，这个数据集的323个病例可获得最有可能的最优治疗（89%），40个可从早期电击中获益的病例会接受次最优的治疗（11%）。中断所有救护以评估是否需要输送电击将导致323个病例（89%）获得次最优治疗，以及40个病例（11%）获得更优治疗。然而，根据本发明，将为32个病例中断CPR（21个真阳性和11个假阳性，9%）；将为331个病例继续CPR（19个假阴性和312个真阴性）。333个病例的治疗将是最优的（21个真阳性和312个真阴性，92%），仅30个病例的治疗是次最优的（11个假阳性和19个假阴性，8%）。于是，所发明的用于在CPR期间确定ROSC分数的vRhythm算法的总体性能实现了比现有技术CPR规程更好的性能。为清楚起见，以下使用术语“ROSC分数”指如上所述由vRhythm算法确定的vRhythm分数。

本领域的技术人员都知道算法标准的调节会改变这些性能统计。同样也知道性能标准取决于计算它们所在的数据库中节律的相对发生率。这个数据库似乎代表了世界范围内心脏停搏存活率极低，因此停止CPR可能有益的病例的发生率较低的许多紧急响应系统。对其他具有较短响应时间，因此具有较高存活率的系统，停止CPR可能获益的病例的发生率将较高，该算法的益处相应地更大。

在本发明的替代实施例中，例如，可以仅在检测到CPR挤压期间短暂的中断时，即在发生低伪迹噪声水平时，调节该算法来计算分数。可以通过辅助运动指标，如胸部施加的加速度计、共模电流、经胸阻抗的变化，或通过ECG信号分析，获得该检测。可以在足够数量的这些短暂的中断期间积累足够的数据，以指示在CPR期间重新纤维化颤动发生的可能。如果是这样指示的，AED可指示暂停作进一步的分析。如果假阴性不当地造成AED缩短CPR，那么可以在后续CPR期间额外地调节、过滤或完全中断分析。

本发明的这个实施例评估了一组标准。其他实施例可改变这些标准，或修改标准组合到的两种算法。例如，可以调节电击咨询算法以通过改变其内的标准产生较少假阴性病例，也可以修改vRhythm的计算（例如，修改带宽）以进一步抑制CPR伪迹对ROSC分数的影响。也可以将此前的ROSC分数，包括目前的ROSC分数，用作是否中断CPR以提供除颤电击的决策的输入。此外，本发明的这个实施例在估计是否需要输送除颤电击时仅使用了ECG数据。与ECG同时收集的其他信号（例如患者的小信号阻抗、共模电流和CPR期间的胸壁加速度）可允许进一步优化本发明的实施例。

现在参考图9，这是示出AED中自动决策标准的流程图。相关组织一直强调更简单的CPR，努力提高存活率并鼓励旁观者行动。如果仅用手的CPR是较好的选择（对特定的节律而言），那么这将帮助简化CPR。如果呼吸不是必须的，它将使给予呼吸的中断最小化，提高存活率。流程图中描述的这个救护规程考虑到这些原理以便在可能时提供更简单，更有效的CPR。

在图9中，一旦将电极片附着到心脏停搏的患者身上，AED就在步骤900获得ECG。在步骤902，AED采用其分析算法来确定ECG是否是可电击的，如前所述，并使用其vRhythm算法计算ROSC分数VR1。如果这个节律不是可电击的，在步骤904，AED进入第一CPR工作模式，在步骤906，定义为具有人工呼吸和挤压的CPR。如果ECG是可电击的，那么在步骤908，将ROSC分数VR1与阈值分数比较。如果ROSC分数VR1低，那么AED进入先电击规程，在步骤910，立即指导第一CPR工作模式，然后在步骤912进行除颤电击，在步骤914，进入另一个第一CPR工作模式时期。

在步骤908，如果ECG是可电击的，且ROSC分数高于阈值，那么AED在步骤916立即指示电击，然后在步骤918，进入第二CPR工作模式。在这里，将第二CPR工作模式定义为仅挤压的CPR。这种决策的原因是，具有高ROSC分数VR2的患者可从仅挤压CPR中获益更多。

图9还示出，在第一电击/CPR时段之后，在步骤920，再次分析ECG。AED计算第二ROSC分数VR2，在决定步骤924将VR2与第一ROSC分数VR1比较。ROSC分数增大指示“好”的CPR或存活率提高。于是，电击之后，如果ROSC分数增加，那么AED在步骤928继续第二CPR工作模式。不过，ROSC分数下降指示存活机会变差，可能被“差”的CPR恶化。如果ROSC分数下降，那么AED在步骤926指示变到第一CPR工作模式。

对呈现非可电击的ECG，AED在步骤906应用没有除颤电击的第一CPR工作模式。在CPR时期之后，AED在步骤930重复ECG分析并计算后续ROSC分数VR2。然后AED在决定步骤932将第一ROSC分数VR1与VR2比较。ROSC分数增加指示“好”的CPR和/或改善存活机会。于是，如果ROSC分数增加，那么AED在步骤934继续第二CPR工作模式。不过，ROSC分数下降则指示存活机会变差，也许指示CPR是无效的。因此这个手臂中ROSC分数下降导致AED在步骤936从第一CPR工作模式变到替代治疗。替代治疗可以是第二CPR工作模式，或指导使用药物治疗，例如肾上腺素，低温治疗或其它已知的心脏抢救技术。

在图9中用带圈的“1”表示的任何规程分支的末尾，心脏救护可以根据现有技术规程继续进行。更优选地，可通过返回到步骤900继续进行本发明的方法，以进一步进行后续分析。在整个救护过程中，重复该方法能够实现由患者ECG变化所保证的连续调整救护规程。可以进一步调整ROSC分数阈值或决策标准，例如，在步骤936确认应用替代治疗之后重新进入步骤900时。

在图10的流程图中示出了本发明的另一个实施例。图9示出了常规电击输送规程，在下一CPR周期之前其输送预设次数的电击；在这种情况下，这是单电击规程。发明人发现，电击之后立即计算的ROSC分数可以指示在进入CPR时期之前补充电击是否有利于患者。实际上，本实施例使用ROSC分数在继续救护之前来调整所输送的一系列电击数量。

图10示出了在图9的步骤916和步骤918之间插入的修改的决定过程。紧随步骤916的电击之后，AED获得ECG数据，在步骤1016计算后续ROSC分数VR1'。然后AED在决定步骤1018，将VR1'与第一个ROSC分数VR1比较。ROSC分数增大指示存活率改善，即便ECG节律没有被电击转换，因此补充电击可能是有根据的。于是，AED准备并指示在开始步骤918的CPR时期之前输送的补充电击。不过，在步骤1018检测到恶化的ROSC分数可能指示立即CPR对患者而言更好。在这种情况下，在步骤918AED开始CPR，不再拖延。

在图11的流程图中示出了本发明的另一个实施例。图11示出，在CPR时期使用ROSC分数VR3以根据图7和8的发现来优化治疗。在这里示出的是图9的步骤910的CPR时期，但可以理解，可以将本发明的方法并入到任何或所有这里所述的CPR时期中。

图11的实施例示出了AED处置决策处理器，其在CPR时期910期间采集ECG数据。在步骤1110，AED计算ROSC分数VR3，在步骤1112，将VR3与阈值比较。ROSC分数VR3低于阈值指示可电击节律的概率低。于是在这种情况下，AED在步骤1114指导继续施加CPR。

不过，ROSC分数VR3高于阈值指示可电击节律的可能性高，即足够有力以被立即电击转换。在这种事件中，AED在步骤1116借助用户界面214的听觉和/或视觉输出指示中断CPR。随后，AED在步骤1118通过前述任何方法检测CPR的终止，所述方法包括共模电流、患者阻抗或二次胸壁挤压传感器。然后AED在步骤1120分析ECG数据以确认是否有可电击节律。

如果在图11的步骤1122确认了可电击节律，AED在步骤1124准备并指导除颤电击的应用。提供电击之后，在步骤1126重新开始CPR，直到CPR时期结束。

分析步骤1120可能反而指示ROSC分数VR3是由CPR伪迹引起的假阳性。在这种情况下，重要的是，为确保不中断挤压，在随后的CPR时期不会再出现假阳性。所以AED在步骤1128通过指导立即重新开始CPR来对假阳性ROSC分数VR3做出响应。此外，AED优选在步骤1130减小在步骤1112中使用的ROSC评分阈值的灵敏度。

本发明想到了前述流程的替代方案。例如，AED在有可电击，低初始ROSC分数时指导的CPR工作模式可以是第一CPR工作模式而不是第二CPR工作模式。AED在电击之后并存在降低的（即下降的）vRhythm分数时指导的CPR工作模式可能是第二CPR工作模式而不是第一CPR工作模式。将基于评估的CPR质量采用这些替代方案。

另一个替代方案是采用阈值分数作为将第一CPR工作模式改变为第二CPR工作模式的决策标准，而不是采用仅增加或减少的分数标准。这项技术将有可能实现对CPR工作模式的更少调整，这会在救护期间在一定程度上减少混乱。此外，使用阈值与本发明的分析依据在某种程度上会更协调。

Claims (10)

1.一种除颤器，包括：

ECG前端电路，其耦合到ECG信号源；以及

控制器，其通信耦合到所述ECG前端电路，包括：

ECG数据分析电路，其对ECG信号做出响应，所述ECG数据分析电路分析所述ECG信号以确定推荐电击还是不推荐电击；以及

处置决策处理器，其对所述ECG信号做出响应，所述处置决策处理器用于估计从电击复苏的第一概率以及从电击复苏的后续概率；以及

除颤器模式电路，其对所述ECG数据分析电路和所述处置决策处理器做出响应，所述除颤器模式电路能够用于将所述除颤器设置为电击工作模式或CPR工作模式，并且进一步能够用于基于从所述第一概率到所述后续概率的变化将CPR工作模式从多种CPR工作模式中的一种改变为多种CPR工作模式中的另一种。

2.根据权利要求1所述的除颤器，其中，所述处置决策处理器包括ROSC计算器，所述ROSC计算器估计从电击复苏的所述第一概率和所述后续概率作为第一ROSC分数和后续ROSC分数。

3.根据权利要求1所述的除颤器，其中，所述多种CPR工作模式包括仅挤压工作模式和挤压加呼吸工作模式，并且其中，如果所述后续概率低于所述第一概率，所述除颤器模式电路将所述CPR工作模式从仅挤压工作模式改变为挤压加呼吸工作模式。

4.根据权利要求3所述的除颤器，其中，不论选择所述多种CPR工作模式中的哪一种，所述除颤器模式电路都交替使用所述电击工作模式和所述CPR工作模式。

5.根据权利要求1所述的除颤器，其中，所述多种CPR工作模式包括挤压加呼吸工作模式和替代工作模式，并且进一步其中，如果所述后续概率低于所述第一概率，所述除颤器模式电路将所述CPR工作模式从挤压加呼吸工作模式改变为所述替代工作模式。

6.一种除颤器，包括：

ECG前端电路，其耦合到ECG信号源；以及

控制器，其通信耦合到所述ECG前端电路，包括：

ECG数据分析电路，其对ECG信号做出响应，所述ECG数据分析电路分析所述ECG信号以确定推荐电击还是不推荐电击；以及

处置决策处理器，其对所述ECG信号做出响应，所述处置决策处理器用于估计从电击复苏的第一概率以及从电击复苏的后续概率；以及

除颤器模式电路，其对所述ECG数据分析电路和所述处置决策处理器做出响应，所述除颤器模式电路能够用于将所述除颤器设置为电击工作模式或CPR工作模式，并且进一步能够用于基于从所述第一概率到所述后续概率的变化，利用额外的电击补充所述电击工作模式。

7.根据权利要求6所述的除颤器，其中，如果所述后续概率高于所述第一概率，所述除颤器模式电路利用所述额外的电击补充所述电击工作模式。

8.一种除颤器，包括：

ECG前端电路，其耦合到ECG信号源；

控制器，其通信耦合到所述ECG前端电路，包括：

ECG数据分析电路，其对ECG信号做出响应，所述ECG数据分析电路分析所述ECG信号以确定推荐电击还是不推荐电击；以及

处置决策处理器，其对所述ECG信号做出响应，所述处置决策处理器用于估计从电击复苏的第一概率以及从电击复苏的后续概率；

除颤器模式电路，其对所述ECG数据分析电路和所述处置决策处理器做出响应，所述除颤器模式电路能够用于将所述除颤器设置为电击工作模式或CPR工作模式，并且进一步能够用于基于从所述第一概率到所述后续概率的变化将CPR工作模式从多种CPR工作模式中的一种改变为多种CPR工作模式中的另一种；以及

用户界面，其对所述控制器做出响应，所述用户界面输出与从所述第一概率到所述后续概率的所述变化相关的用户信息。

9.根据权利要求8所述的除颤器，其中，所述用户界面输出听觉信息。

10.根据权利要求8所述的除颤器，其中，所述用户界面输出视觉信息。