JP2010523252A - 患者の生理学的データを利用するｃｐｒ換気分析を備える除細動器 - Google Patents

Abstract

患者の心臓の電気的活動を測定すること、及び心室細動を描写している値を決めるために、前記測定した電気的活動を処理することを含む、心疾患を治療するための除細動システム及び方法である。前記値は、しきい値と比較され、この値としきい値との比較に従って、換気を伴う又は伴わない心肺蘇生を行うかを救助者に伝達する出力が生成される。

Description

本発明は、心臓の異常に対し応急処置を提供するためのシステム及び方法、特に、心室細動を治療するためのシステム及び方法に関する。

突然の心停止時、患者は、一般に心拍を伴わない心室頻拍（ＶＴ）（すなわちショック可能な(shockable)ＶＴ）又は心室細動（ＶＦ）の形態である、正常な心臓のリズムにとって生命を脅かす中断で苦しめられる。ＶＦにおいて、正常な律動的心室収縮は、効果のない、大幅に減少した心臓によるポンプ活動(pomping)に陥る、速くて不規則な単収縮(twitching)に取って代わる。約８分から１０分であると一般に理解されている時間枠内に正常なリズムが回復しない場合、患者は亡くなるだろう。逆に言えば、ＶＦの発症後、（ＣＰＲ及び除細動により）循環が回復するのが早いほど、患者がこの事態から生還する可能性は高くなる。

血液循環の停止は、身体の全部位への酸素の送出を停止する。脳低酸素、すなわち脳へ供給する酸素の不足は、被害者の意識を失わせ、正常な呼吸を停止させる。従って、ＶＦの処置は、例えばマウス・トゥ・マウスの人工呼吸によるような換気(ventilation)を必要とする。市民救助者(lay rescuer)の中には、マウス・トゥ・マウスの人工呼吸を行うことは、しばしば気の進まないことである。プロの救命員は、この気が進まないことを克服し、この問題を未然に防ぐバリア又はバッグバルブマスク(bag-valve mask)を持っている。しかしながら、市民救助者は、これら手段を用意してなく、故に緊急援助を行いたがらない。

上述したことを考慮して、換気が行われるべき緊急事態において、不必要なマウス・トゥ・マウスの人工呼吸が避けられるように、救助者に指示する必要がある。

本発明の１つの態様は、患者の心臓の電気的活動を測定すること、及び心室細動を描写している値を決めるために、測定した電気的活動を処理することを含む心疾患を治療するための方法を提供する。この方法はさらに、前記値をしきい値と比較すること、及びこの値としきい値との比較に従って出力を生成することを含み、この出力は換気を伴う又は伴わない心配蘇生を行うよう救助者に指示をする。本発明のもう１つの態様は、患者から電気信号を検出するよう構成される一対の電極、インタフェース制御信号に従って救助者に指示を供給するよう構成されるユーザインタフェース、及び前記電極及び前記ユーザインタフェースに電気結合される制御器を含む除細動器を提供する。この制御器は、前記一対の電極からの電気信号を処理し、心室細動を描写している値を決めるように動作可能である。この制御器はさらに、前記値を比較し、この値としきい値との比較に従って、換気を伴う又は伴わない心配蘇生を行う指示を救助者に伝達するように前記ユーザインタフェースを制御するインタフェース制御信号を生成するように動作可能である。

心停止で苦しんでいる患者に適用される除細動器の説明図。 本発明の実施例に従って構成される除細動器のブロック図。 本発明の実施例に従う、図２の除細動器のＥＣＧフロントエンド回路及び制御器の一部のブロック図。 本発明の実施例に従う、ＶＦを治療するための方法の処理フロー図。 本発明の実施例に従う、ＶＦを治療するための代替方法の処理フロー図。

図１は、心停止で苦しんでいる患者１４を蘇生させるために、ユーザ１２により用いられる除細動器１０の説明図である。除細動器は、心拍を伴わないＶＦ又はＶＴのような不整脈を起こしている患者に正常なリズム及び収縮機能を回復させるために、心臓に高電圧インパルスを送出する。手動式除細動器、植え込み型除細動器及び自動体外式除細動器（ＡＥＤ）を含む様々な種類の除細動器が存在している。ＡＥＤは除細動が必要であるかを判断するために、心電図（ＥＣＧ）のリズムを自動的に分析することができるという点で、ＡＥＤは手動式除細動器とは異なる。ほぼ全てのＡＥＤの構造において、ＡＥＤによるショックが助言されるとき、ユーザは、患者に除細動のショックを送出するために、ショックボタンを押すよう促される。除細動器１０は、素人の第一応答者が使用することが可能であるＡＥＤの形式でもよい。この除細動器１０は、救急医療隊員又は他の高度な訓練を受けた医療関係者が使用する手動式除細動器の形式でもよい。

一対の電極１６は、患者の心臓からＥＣＧ信号を取得するために、ユーザ１２により患者１４の胸部をまたぐように貼られる。除細動器１０は、ＥＣＧ信号の例えばＶＦ又はＶＴのような不整脈の徴候を分析するようにプログラムされている。

図２は、本発明の原理に従って構成される除細動器１０の実施例を説明する。その後の説明のために、除細動器１０は、ＡＥＤとして構成され、並びに物理的大きさは小さく、軽量であり及び高い訓練レベルを持たない人間又はほんの時たまにしか除細動器１０を使用しない人が操作することが可能である比較的簡単なユーザインタフェースに対し考案される。対照的に、救急医療（ＥＭＳ）応答者が一般に所持している型式の救急医療又は臨床用除細動器は、大きく、重量があり、並びに多数の手動の監視及び分析機能をサポートすることが可能であるより複雑なユーザインタフェースを持つ傾向がある。本発明の実施例がＡＥＤの利用に関して説明されていたとしても、他の実施例は、異なる型式の除細動器、例えば手動式除細動器及び救急医療又は臨床用除細動器の利用を含んでいる。

ＥＣＧフロントエンド回路１８は、患者１４の胸部にまたがって接続される一対の電極１６に接続されている。このＥＣＧフロントエンド回路１８は、患者の心臓により生じた電気ＥＣＧ信号を増幅、バッファリング、フィルタリング及びデジタル化するよう動作し、デジタル化したＥＣＧサンプルのストリームを生成する。これらデジタル化したＥＣＧサンプルは、ＶＦ、ショック可能なＶＴ又は他のショック可能なリズムを検出するための分析を行い、本発明に従って、うまくいきそうな治療計画を決めるための分析を行う制御器２０に供給される。早急の除細動のショックを示す治療計画の判断と組み合わせて、ショック可能なリズムが検出される場合、制御器２０は、ショックを送出するのに備えて充電するためにＨＶ（高電圧）送出回路２２に信号を送り、ユーザインタフェース２４上のショックボタンが稼働し、点滅し始める。ユーザがこのユーザインタフェース２４上のショックボタンを押したとき、除細動のショックは、前記ＨＶ送出回路２２から電極１１６を介し患者１４へ送出される。

制御器２０は、ボイスストリップ(voice strip)を作成するために、マイク２６からの入力をさらに受信するように結合される。このマイク２６からアナログの音声信号は、好ましくはデジタル化され、メモリ３０においてイベントサマリ２８の一部として、ＥＣＧ及びＡＥＤイベントマーカーと一緒に記憶されるデジタル化した音声サンプルのストリームを生成する。ユーザインタフェース２４は、表示器、音声スピーカ、並びに例えばオン・オフボタン及びショックボタンのような、視覚的且つ可聴式プロンプトと同様にユーザ制御を提供するための制御ボタンからなる。ユーザインタフェース２４は、適切に治療を行う方法を救助者に指示するために、指示を表示及び提供するのに役立つ。クロック３２は、リアルタイムのクロックデータを前記イベントサマリ２８に含まれる情報にタイムスタンプを付す制御器２０に供給する。搭載ＲＡＭ、脱着可能なメモリカード又は異なるメモリ技術の組み合わせの何れかとして実装されるメモリ３０は、患者１４の治療中ずっと応じられるように、前記イベントサマリ２８をデジタルで記憶するよう動作する。このイベントサマリ２８は、デジタル化したＥＣＧ、音声サンプル及び上述した他のイベントデータのストリームを含んでいる。

知られるように、ＶＦは、それの発生から時間と共に変化する。特に、ＶＦの発生から時間が経つにつれて、心筋の変動はあまり激しくならない。生理学的実験は、主に血液中に残存する酸素のおかげで、ＶＦの初期に換気が必要ではないという前提も支持する。従って、ＶＦの初期段階において、酸素が欠乏する前に、救助者は、血液中に残存する酸素を循環させるために、換気を伴わない胸部圧迫を行うことに集中するのがよい。結果として、この救助者は、このとき換気を行う重荷（及び気のすすまないこと）から解放され、胸部圧迫を行うことに集中することができる。

本発明の実施例によって、ＶＦの特性は、ＣＰＲの適用中、胸部圧迫を用いて換気が行われるべきかを判断し、それに応じて救助者に指示するために、ＶＦがどのくらい長く起きているかを評価するために測定される。

ＥＣＧに基づいてＶＦを特徴付けする１つの例示的な方法は、発明の名称が"Defibrillator With Automatic Shock First/CPR First Algorithm"である国際出願公開番号WO2006/136974号（以下'974公報）に開示され、これはここで参照することにより含まれるものとする。'974公報に開示されるように、心拍再開（ＲＯＳＣ）スコアは、除細動器、例えば除細動器１０（図２参照）により集められたＥＣＧデータから計算されることができる。このＲＯＳＣスコアは、救助者に患者の治療に関する助言をするために、（１つ又は複数の）しきい値と比較されることができる。'974公報に開示される一例は、救助者に最初にショック（ショックファースト）を施すか又はＣＰＲを行うかの助言を決めるために、ＲＯＳＣスコアを使用している。

'974公報に論じられるように、ＲＯＳＣスコアは、幾つかの方法で計算されることができる。ある実施例とって、前記ＲＯＳＣスコアは、数秒の期間にわたるＥＣＧの帯域幅を制限した一次導関数（又は離散時間アナログである第１差分）の平均の大きさとして計算されることができる。もう１つの実施例は、前記ＥＣＧの一次導関数の中央の大きさからＲＯＳＣスコアを計算することである。'974公報は、ＲＯＳＣスコアの計算のさらに詳細な説明を提供している。

本発明の実施例において、ＲＯＳＣスコアは、ＣＰＲの適用中、胸部圧迫を用いた換気が行われるべきかを判断し、それに応じて救助者に指示するのに使用される。'974公報において、最初にショックを施す又は最初にＣＰＲ（ＣＰＲファースト）を行うタイミングを決めるのに使用されるＲＯＳＣの値に対するしきい値は、ＣＰＲを適用しているときに換気を含めるタイミングを評価するために、本発明において使用されてもよい。他の実施例において、ＥＣＧの特性、例えば振幅、周波数成分、特定の周波数帯域の周波数成分又はこれら特性の如何なる組み合わせは、患者のＶＦを特徴付け、その結果、ＣＰＲの適用中、胸部圧迫を用いた換気が行われるべきかを判断する根拠を提供し、それに応じて救助者に指示するのに使用される。

図３は、本発明の実施例に従って動作する、ＥＣＧフロントエンド回路１８及び制御器２０の一部を説明している。上述したように、電極１６は、Ａ／Ｄ変換器２１によってサンプリング（デジタル化）された、患者からのＥＣＧ信号を供給する。これらデジタル化されたＥＣＧ信号は、ショックの印加が助言されるかを判断するためにＥＣＧ波形を分析する前記制御器２０にあるプロセッサに結合される。ＥＣＧサンプルは、これらＥＣＧサンプルのストリームを低いデータレートにサブサンプリングするダウンサンプラー２３に結合される。例えば、２００サンプル／秒のデータストリームは、１００サンプル／秒にダウンサンプリングされる。このダウンサンプリングされたＥＣＧデータは、前記ＥＣＧデータからＲＯＳＣスコアを決めるＲＯＳＣ計算器２５に結合される。前記ＲＯＳＣスコアは、うまくいく蘇生となる可能性が最も高い治療のモードを決めるために、しきい値比較器２７によってしきい値と比較される。上述したように、ＲＯＳＣスコアはしきい値と比較され、救助者は、ＣＰＲの適用中に換気を伴う又は伴わない胸部圧迫を行うよう指示されるべきかを決める。

図４は、本発明の実施例に従ってＶＦを治療するための処理３４を説明する。制御器２０（図２参照）は、前記処理３４を行うようプログラムされている。処理３４は、ブロック３６において、患者の心臓の電気的活動を測定すること、及び患者のＥＣＧを表すＥＣＧデータを生成することを含む。１つ（又は複数）のＶＦ特性は、ステップ３８においてＥＣＧデータから決められる。上述したように、前記特性は、例えば振幅、周波数成分、特定の周波数帯域の周波数成分又はこれら特性の如何なる組み合わせのようなＥＣＧの特性を含んでいる。幾つかの実施例において、前記ＶＦ特性は、'974公報に開示されるようなＲＯＳＣスコアである。

ステップ４０において、ＶＦ特性は、換気のしきい値と比較される。ＶＦが始まったばかりである及び血液中にある残存する酸素が循環され得ることを示唆する、前記ＶＦ特性がこのしきい値よりも低くない場合、除細動器１０は、必要であれば、ステップ４２においてＣＰＲの適用中、換気を伴わない胸部圧迫を行うよう救助者に指示する。このような指示は、前記救助者が胸部圧迫を提供することに集中することを可能にさせ、これは、胸部圧迫中の中断を制限するのと同様に、患者を換気するために、ユーザがＣＰＲを行うことに対する如何なる気の進まないことを対処する利点を有する。対照的に、ＶＦが継続している及び残存する酸素が使い果たされたことを示唆する、ＶＦ特性がこのしきい値よりも低い場合、除細動器１０は、必要であれば、ステップ４６においてＣＰＲの適用中、換気を伴う胸部圧迫を行うよう救助者に指示する。

図５は、ＶＦ特性に基づいて、ＣＰＲが換気を含むべきかの判断を含む、（例えば'974公報に開示される）ＣＰＲファースト又はショックファースト治療判断をＣＰＲと組み合わせる本発明のプロトコルの一例を説明する。図５を参照すると、前記プロトコルは、意識がある又は意識がないとする、患者の初期評価５０で始まる。患者は意識があると評価する（５２）場合、意識のある患者はＶＦを受けていないので、５４において、救助者は患者の状態に気をつける。患者の意識がない場合、５６において、患者の心臓の電気的信号を測定するために、患者からＥＣＧデータが取得される。このＥＣＧデータが処理され、５８において、ショック可能なリズムが確認される場合、６０において、ｆ１と呼ばれるＶＦ特性がショックしきい値と比較される。前記ＶＦ特性は、例えば振幅、周波数成分、特定の周波数帯域の周波数成分又はこれら特性の如何なる組み合わせのようなＥＣＧの特性を含んでもよい。幾つかの実施例において、前記ＶＦ特性は、'974公報に開示されるようなＲＯＳＣスコアである。ＶＦ特性が適用されるショックしきい値より上にある場合、６２において、ショックが助言され、救助者は、上述したようにショックボタンを押すよう促される。

しかしながら、５８においてショック可能なリズムが確認されない、又は６２においてショックが助言されない場合、７０において、ｆ２と呼ばれる同じ又はもう１つのＶＦ特性は換気しきい値と比較される。血流中に幾らか残存する酸素が残っていることを示す、このＶＦ特性が適用される換気しきい値より上にある場合、ＣＰＲは、換気を含まない、例えば胸部圧迫のみ行われることを助言するプロンプトが作成される。しかしながら、前記ＶＦ特性と換気しきい値との比較がこの特性は換気しきい値より下にあると示す場合、例えばマウス・トゥ・マウスの人工呼吸のような換気を介して、血流中に酸素を取り入れ、胸部圧迫を用いて酸素を豊富に含んだ血液を身体に通させるために、換気を用いたＣＰＲが助言される。好ましくは、前記ＣＰＲは、除細動器に添付された圧縮用パック(compression puck)を用いて行われ、この除細動器により、除細動器のプロンプトは、米国特許番号US6,306,107号（Myklebust他）に開示されるように、必要であるなら、ＣＰＲの送出を支援することができる。このミクレビュスト他のシステムは、各胸部圧迫に応じて信号を入力し、それに従って、ＣＰＲの胸部圧迫を始める及び終わる時を監視することができる。

図４の処理３４及び図５のプロトコル中、如何なる時点でも心拍再開が起こったら、前記処理は中止し、次の段階の治療に進む。

上述したことから、本発明の特定の実施例が説明を目的としてここに開示されたとしても、本発明の意図及び範囲から外れることなく様々な修正が行われてもよいことは分かっている。従って、本発明は添付される特許請求の範囲によるのを除き、限定されない。

Claims (18)

1. 患者の心臓の電気的活動を測定すること、
   心室細動を描写している値を決めるために、前記測定した電気的活動を処理すること、
   前記値をしきい値と比較すること、及び
   前記値と前記しきい値との比較に従って、出力を生成すること
   を含む心疾患を治療する方法において、
   前記出力は、換気を伴う又は伴わない心肺蘇生を行うよう救助者に指示する方法。
2. 電気的活動を測定することは、心電図のデータを取得することを含んでいる請求項１に記載の方法。
3. 前記値は、前記心電図のデータの振幅に対応している請求項２に記載の方法。
4. 前記値は、前記心電図のデータの周波数成分に対応している請求項２に記載の方法。
5. 前記値は、前記心電図のデータの前記振幅及び前記周波数成分の両方の関数である請求項４に記載の方法。
6. 電気的活動を測定することは、除細動器を用いて行われる請求項２に記載の方法。
7. 請求項６に記載の方法において、前記しきい値は第１のしきい値であり、前記出力は第１の出力であり、
   前記値を第２のしきい値と比較すること、
   前記値と前記第２のしきい値との比較に従って、ショックを加え、次いで心配蘇生（ＣＰＲ）を行うか、又はＣＰＲを行い、次いでショックを加えるかを操作者に指示する第２の出力を生成すること、
   をさらに有する方法。
8. 前記第２の出力は、前記第１の出力より先に生成される請求項６に記載の方法。
9. 請求項１に記載の方法において、電気的活動を測定することは、心電図のデータを取得することを有し、及び心室細動を描写している値を決めるために、前記測定した電気的活動を処理することは、前記心電図のデータの一次導関数に関する値を決めるために、前記心電図のデータを処理することを有する方法。
10. 患者から電気信号を検出するよう構成される一対の電極、
    インタフェース制御信号に従って、救助者に指示を供給するよう構成されるユーザインタフェース、
    前記電極及び前記ユーザインタフェースに電気結合される制御器
    を有する除細動器において、前記制御器は、前記一対の電極からの電気信号を処理し、心室細動を描写している値を決めるよう動作可能であり、前記制御器はさらに、前記値をしきい値と比較し、前記値と前記しきい値との比較に従って、換気を伴う又は伴わない心配蘇生を行うよう救助者に指示を伝達するために、前記ユーザインタフェースを制御するためのインタフェース制御信号を生成するよう動作可能である除細動器。
11. 前記制御器は、心電図のデータを取得するよう動作可能である請求項１０に記載の除細動器。
12. 前記制御器は、前記心電図のデータの振幅から前記値を決めるよう動作可能である請求項１１に記載の除細動器。
13. 前記値は、前記心電図のデータの周波数成分に対応している請求項１１に記載の除細動器。
14. 前記値は、前記心電図のデータの前記周波数成分及び振幅の両方の関数である請求項１３に記載の除細動器。
15. 請求項１０に記載の除細動器において、前記しきい値は第１のしきい値であり、前記制御器はさらに、前記値を第２のしきい値と比較し、前記値と前記第２のしきい値との比較に従って、ショック及び心配蘇生を加えるシーケンスを示している指示を前記救助者に伝達するために、ユーザインタフェースを制御するためのインタフェース制御信号を生成するよう動作可能である除細動器。
16. 前記制御器は、最初に前記第２のしきい値を前記値と比較し、次いで前記第１のしきい値を前記値と比較するよう動作可能である請求項１５に記載の除細動器。
17. 前記ユーザインタフェースは、スピーカであり、前記救助者に伝達される前記指示は、複数の音響メッセージに対応している請求項１０に記載の除細動器。
18. 前記ユーザインタフェースは、表示装置であり、前記救助者に伝達される前記指示は、前記表示装置上に表示される複数のメッセージに対応している請求項１０に記載の除細動器。

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