АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВНЕШНИЙ ДЕФИБРИЛЛЯТОР С СОКРАЩЕННОЙ ПАУЗОЙ ДЛЯ АНАЛИЗА РИТМА
AUTOMATIC EXTERNAL DEFIBRILLATOR WITH REDUCED PAUSE FOR RHYTHM ANALYSIS

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к усовершенствованному устройству и способу оказания помощи пациентам с остановкой сердца, в частности пациентам, которые нуждаются в сердечно-легочной реанимации (СЛР) и дефибрилляционной электротерапии.
[0002] Дефибриллятор подает импульс высокого напряжения к сердцу для восстановления его нормального ритма и сократительной функции у пациентов с аритмией в виде фибрилляции желудочков («ФЖ») или желудочковой тахикардии («ЖТ»), сопровождающихся отсутствием самостоятельного кровообращения. Существует несколько классов дефибрилляторов, в том числе ручные дефибрилляторы и автоматические внешние дефибрилляторы («АВД»). АВД отличаются от ручных дефибрилляторов тем, что АВД могут автоматически анализировать ритм на электрокардиограмме («ЭКГ») для принятия решения о необходимости дефибрилляции. После принятия решения о необходимости разряда, АВД самостоятельно приводится в готовность к подаче электротерапевтического разряда, после чего АВД рекомендует пользователю нажать кнопку разряда для подачи дефибрилляционного разряда. АВД, который работает таким образом, называют полуавтоматическим. Полностью автоматические АВД подают дефибрилляционный разряд без какого-либо вмешательства со стороны пользователя. Полностью автоматические АВД обычно называют полностью автоматическими дефибрилляторами с целью уменьшения путаницы в терминологии.
[0003] На ФИГ. 1 показан дефибриллятор 1, применяемый пользователем 2 для реанимации пациента 4 с остановкой сердца. Дефибриллятор 1 может быть выполнен в виде АВД или полностью автоматического дефибриллятора, выполненного с возможностью его использования сотрудниками экстренных служб. Кроме того, дефибриллятор 1 может быть выполнен в виде ручного дефибриллятора для использования парамедиками или другим высококвалифицированным медицинским персоналом. Пользователь 2 располагает два или более электродов 6 на грудной клетке пациента 4 для записи ЭКГ сердца пациента. После этого, дефибриллятор 1 анализирует сигнал ЭКГ на наличие признаков аритмии посредством алгоритма анализа разряда. Дефибриллятор 1 самостоятельно приводится в готовность к подаче разряда высокого напряжения, только если обнаружен ритм, требующий разряда, например при ФЖ или желудочковой тахикардии (ЖТ) с отсутствием кровообращения. Дефибриллятор 1 подает сигнал пользователю 2 посредством звуковых или визуальных подсказок о том, что рекомендуется разряд. После этого пользователь 2 нажимает на кнопку разряда на дефибрилляторе 1 для подачи дефибрилляционного разряда.
[0004] Хорошо известно, что чем быстрее будет восстановлено кровообращение (посредством СЛР и дефибрилляции) после приступа ФЖ, тем выше шансы на выживание пациента. По этой причине многие АВД, такие как показанный на ФИГ. 1, также содержат интерфейс пользователя, обеспечивающий выдачу акустических, звуковых и визуальных подсказок для обеспечения пользователю руководства по запрограммированной последовательности СЛР и разрядов дефибриллятора. Интерфейс пользователя может включать выдачу подробных звуковых подсказок для надлежащего проведения компрессий СЛР, звуковой метроном для обеспечения пользователю руководства по надлежащей частоте компрессий, визуальный дисплей для отображения состояния и процесса реанимации, сигнальные устройства, световые устройства и тому подобное. Последовательность предварительно запрограммирована в устройство в соответствии с протоколом, утвержденным местным медицинским органом управления.
[0005] Существует несколько алгоритмов анализа ЭКГ, которые выполняют автоматический анализ ЭКГ пациента для принятия решения в отношении того, подходит ли разряд дефибриллятора для восстановления текущего сердечного ритма. Один такой алгоритм в целом описан автором Листер и др. в переуступленном патенте США 6671547 под названием «Адаптивный способ анализа для устройства и аппарата электротерапии», который включен в настоящий документ посредством ссылки. Описанный алгоритм относится к алгоритму системы анализа пациентов (САП), который в настоящее время реализован в АВД, таких как АВД под названием «HeartstartTM FR3», производимый компанией «Koninklijke Philips, N. V.», Андовер, штат Массачусетс.
[0006] Однако САП и подобные алгоритмы ЭКГ для определения состояния, требующего разряда, требуют относительно бесшумных сигналов ЭКГ. Таким образом, САП требует прекращения СЛР во время анализа, поскольку СЛР обуславливает появление артефакта на ЭКГ, который может маскировать ФЖ при ее наличии или может проявляться в виде ФЖ при ее отсутствии. Первое состояние обуславливает нежелательное уменьшение чувствительности анализа, а последнее состояние обуславливает нежелательное уменьшение специфичности анализа. Следовательно, все существующие протоколы СЛР и дефибрилляции требуют периодических периодов «временного прекращения работы» (hands-off) продолжительностью по меньшей мере несколько секунд для обеспечения дефибриллятору возможности анализа ЭКГ с достаточной точностью для обеспечения безопасности, полезности и эффективности для пациента.
[0007] Необходимость в прекращении СЛР для анализа ЭКГ обуславливает несколько проблем. Было отмечено, что прекращение проведения компрессий при СЛР, даже на несколько секунд, может уменьшить вероятность успешной реанимации. В связи с этим, требуемое временное прекращение СЛР для анализа ЭКГ перед подачей дефибрилляционного разряда может снизить шансы на успешный исход для пациента. В целом, время «временного прекращения работы», которое необходимо для анализа ЭКГ, должно быть сведено к минимуму для улучшения исходов.
[0008] В уровне техники было разработано несколько решений данной проблемы, все из которых направлены на снижение задержки между прекращением СЛР и проведением электротерапии. Одним решением, например, является разработка алгоритма анализа ЭКГ, который может быть использован при наличии артефакта в виде помех, вызванных СЛР, и, следовательно, может снизить или устранить необходимость в периоде анализа «временного прекращения работы». Одна такая технология анализа ЭКГ включает анализ вейвлет-преобразования потоков данных ЭКГ. Такой подход описан автором Эддисон в патенте США № 7171269 под названием «Способ анализа медицинских сигналов», который включен в настоящий документ посредством ссылки. В патенте ‘269 описано использование анализа вейвлет-преобразований для дифференцировки сигналов на сигналы, относящиеся к работе сердца и к СЛР. Другой пример данного подхода выдвинут автором Коульт и др. в международной заявке на патент № PCT//US2012/045292 под названием «Системы и способы анализа электрокардиограмм для обнаружения фибрилляции желудочков». В нем сигнал электрокардиограммы детально исследуют с помощью вейвлета, такого как вейвлет Морле, Майерса или «мексиканская шляпа», перед анализом и разделением на ЭКГ, требующую и не требующую разряда.
[0009] К сожалению, многие технологии анализа ЭКГ не обладают той точностью, которая необходима для достоверного определения сердечного ритма, требующего разряда, при наличии артефакта в виде помех, вызванных СЛР, т.е. не обладают достаточной чувствительностью, при этом предотвращая «ложноположительные» решения о разряде, т.е. не обладают достаточной специфичностью. Кроме того, данные методики подвержены влиянию внешних электрических помех, таких как помехи в линии, в связи с чем они не стали общепринятыми. Ввиду того, что точный анализ ЭКГ очень важен для надлежащего лечения пациента, все еще существует необходимость в периодических бесшумных и свободных от артефактов периодах, которые также, безусловно, требуют времени «временного прекращения работы».
[0010] Алгоритм САП выполнен с возможностью работы только со свободным от помех потоком данных ЭКГ. Если текущий ритм ЭКГ требует разряда, то алгоритму САП может быть необходим лишь единственный пятисекундный буфер данных для принятия решения о разряде. Таким образом, время между концом СЛР и доставкой разряда может составлять максимум пять секунд.
[0011] Однако если текущий ритм ЭКГ не требует разряда, то САП необходим дополнительный пятисекундный буфер данных для принятия решения «не рекомендовано к разряду» (НРР) ввиду требований к специфичности и чувствительности алгоритма. Если текущий сигнал ЭКГ содержит помехи от компрессий СЛР или его искажает артефакт движения пациента, САП также могут быть необходимы один или более дополнительных буферов данных ЭКГ для принятия решения, которое соответствовало бы его требованиям точности и специфичности. Таким образом, для ритмов ЭКГ, отличающихся от тех, что требуют разряда, САП необходимо по меньшей мере 10 секунд времени «временного прекращения работы» для выполнения такого определения.
[0012] Существует необходимость в усовершенствованном способе и устройстве, снижающем время «временного прекращения работы», необходимое для анализа ЭКГ. В частности, данная необходимость имеет место при условиях, в которых текущий ритм ЭКГ не требует разряда или искажен независимо от требований к временному прекращению работы. Кроме того, такое усовершенствование не должно увеличивать время «временного прекращения работы» для других типов ритмов ЭКГ.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0013] Авторами настоящего изобретения были выявлены ограничения, установленные уровнем техники, и ими была разработана технология для устранения вторых и последующих буферов данных ЭКГ, т.е. продолжительных анализов, которые необходимы для анализа «временного прекращения работы», такого как САП. В частности, способ и устройство, в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают возможность использования анализа единственного буфера данных ЭКГ во время периода «временного прекращения работы», где анализ единственного буфера может быть завершен в течение пяти секунд. Это может быть выполнено даже если текущий ритм ЭКГ не требует разряда или искажен артефактом.
[0014] В соответствии с принципами настоящего изобретения, описан способ анализа ЭКГ в условиях тишины. В частности, способ направлен на интервал «временного прекращения работы» между концом планового периода компрессий СЛР и завершением решения в отношении того, выдавать ли предупреждение о дефибрилляционном разряде или рекомендацию по продолжению СЛР. В способе, в соответствии с настоящим изобретением, используют технологию, в которой ЭКГ анализируют двумя различными алгоритмами, каждый из которых работает с данными, находящимися в различных полосах частот. Первый алгоритм, подобно вышеуказанному САП, влияет на набор данных пониженной частоты в буфере данных ЭКГ. Второй алгоритм, который будет описан более подробно и называется алгоритмом оптимизированной методики распознавания аритмии (МРА), использует в целом набор данных повышенной частоты в буфере данных ЭКГ. Алгоритмы действуют одновременно и независимо. Критерий выбора, согласно настоящему изобретению, в последствии обеспечивает возможность более быстрого принятия решения во время периода тишины, при этом точность решения является подобной той, которой обладают способы из уровня техники.
[0015] В соответствии с принципами настоящего изобретения, автоматический внешний дефибриллятор (АВД) 810 для использования во время сердечно-легочной реанимации (СЛР) содержит устройство 812 ввода сигнала ЭКГ, интерфейс 818 пользователя, содержащий по меньшей мере одно из устройства вывода звуковой инструкции и визуального дисплея, первый анализатор 831 ЭКГ, сообщающийся с устройством ввода и выполненный с возможностью определения сердечного ритма, требующего разряда, во время периода временного прекращения работы, характеризующегося отсутствием артефакта в виде помех от сигнала, связанного с СЛР, от устройства ввода, и второй анализатор 832 ЭКГ, сообщающийся с устройством ввода и выполненный с возможностью определения сердечного ритма, требующего разряда, при наличии артефакта в виде помех от сигнала, связанного с СЛР, от устройства ввода. Процессор 834 сообщается с интерфейсом пользователя, первым анализатором ЭКГ и вторым анализатором ЭКГ. Процессор выполнен с возможностью исполнения программных инструкций для уменьшения длительности периода временного прекращения работы только, если первым и вторым анализаторами ЭКГ было определено, что сердечный ритм, требующий разряда, отсутствует. Кроме того, процессор выполнен с возможностью исполнения программных инструкций на выдачу пользователю подсказки об окончании периода временного прекращения работы и возобновлении СЛР в конце периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью.
[0016] В других вариантах реализации устройства второй последовательный буфер ЭКГ может быть использован первым анализатором ЭКГ для определения сердечного ритма, требующего разряда. В качестве альтернативы, решение о том, что сердечный ритм, требующий разряда, отсутствует, может быть принято на основании единственного буфера ЭКГ. Таким образом, длительность периода временного прекращения работы может быть уменьшена при некоторых условиях с десяти секунд до приблизительно пяти секунд.
[0017] В альтернативном варианте реализации второй анализатор ЭКГ может дополнительно действовать на буфер ЭКГ, который имеет место во время периода компрессий СЛР непосредственно перед периодом временного прекращения работы. Затем АВД может определить, что сердечный ритм, требующий разряда, отсутствует, исходя из анализа буфера ЭКГ перед периодом временного прекращения работы и анализа единственного буфера ЭКГ, который имеет место во время периода временного прекращения работы.
[0018] Кроме того, в соответствии с принципами настоящего изобретения, способ управления дефибриллятором во время проведения СЛР включает этапы, на которых:
обеспечивают дефибриллятор, содержащий первый анализатор ЭКГ, выполненный с возможностью определения сердечного ритма, требующего разряд, во время периода временного прекращения работы, характеризующегося отсутствием артефакта в виде помех от сигнала, связанного с СЛР, и второй анализатор ЭКГ, выполненный с возможностью определения сердечного ритма, требующего разряд, при наличии артефакта в виде помех от сигнала, связанного с СЛР,
принимают поток данных сигнала ЭКГ от двух или более внешних электродов, находящихся в электрическом контакте с пациентом и сообщающихся с первым и вторым анализаторами ЭКГ, при этом данные сигнала ЭКГ содержат сигнал работы сердца,
выдают подсказки с помощью одного из звуковых или визуальных выходных инструкций для обеспечения последовательных периодов СЛР, в которых сигнал ЭКГ характеризуется искажением со стороны артефакта в виде помех от компрессий СЛР, и периодов временного прекращения работы, в которых сигнал ЭКГ характеризуется отсутствием артефакта в виде помех от компрессий СЛР.
Способ продолжают этапом анализа сигнала работы сердца посредством первого анализатора ЭКГ во время периода временного прекращения работы и анализа сигнала работы сердца посредством второго анализатора ЭКГ. Способ продолжают этапом уменьшения длительности периода временного прекращения работы до периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью только, если первым и вторым анализаторами ЭКГ было определено, что сердечный ритм, требующий разряда, отсутствует, и затем выдают звуковые или визуальные выходные инструкции для завершения периода временного прекращения работы и/или для возобновления СЛР в конце периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью.
[0019] Еще в одном варианте реализации способ может включать период временного прекращения работы, который состоит из двух или более буферов данных ЭКГ, каждый из которых имеет заданную длину, причем период временного прекращения работы с уменьшенной длительностью по длительности соответствует одному буферу данных ЭКГ. Длительность периода временного прекращения работы может составлять приблизительно десять (10) секунд, а периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью - приблизительно пять (5) секунд.
[0020] В альтернативном варианте реализации способа второй анализатор ЭКГ может дополнительно действовать на буфер ЭКГ, который имеет место во время периода компрессий СЛР непосредственно перед периодом временного прекращения работы. Затем в способе могут определять то, что сердечный ритм, требующий разряда, отсутствует, исходя из анализа буфера ЭКГ перед периодом временного прекращения работы и анализа единственного буфера ЭКГ, который имеет место во время периода временного прекращения работы.
[0021] Термин «процессор», используемый в настоящем документе для целей настоящего раскрытия, в целом используется для описания различных устройств, относящихся к работе медицинского устройства, системы или способа. Процессор может быть реализован многочисленными способами (например, в виде аппаратного обеспечения специального назначения) для выполнения различных функций, описанных в настоящем документе. Кроме того, процессор является одним примером контроллера, который использует один или более микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы с использованием программного обеспечения (например, микрокода) на выполнение различных функций, описанных в настоящем документе. Контроллер может быть реализован с использованием процессора и без него, а также он может быть реализован в качестве комбинации аппаратного обеспечения специального назначения для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или более запрограммированных микропроцессоров и связанной схемы) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут быть использованы в различных вариантах реализации настоящего изобретения, включают, но без ограничения, традиционные микропроцессоры, интегральные схемы специального назначения (ИССН или ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (ППВМ).
[0022] В различных вариантах осуществления процессор или контроллер может быть связан с одним или более хранилищем в компьютере (которое в целом называют в настоящем документе «памятью», например, энергозависимая и энергонезависимая компьютерная память, такая как ОЗУ, ППЗУ, СППЗУ и ЭСППЗУ, дискеты, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и т.д.). В некоторых вариантах осуществления хранилище может быть кодировано одной или более программами, которые выполняют по меньшей мере некоторые функции, описанные в настоящем документе, при исполнении на одном или более процессорах и/или контроллерах. Различные хранилища могут находиться в пределах процессора или контроллера, или могут перемещаться таким образом, что одна или более программ, хранящихся на них, могут быть загружены в процессор или контроллер таким образом, чтобы реализовать различные аспекты настоящего изобретения, описанные в настоящем документе. Термины «программа» и «компьютерная программа» используют в настоящем документе в обобщенном смысле и они предполагают любой тип компьютерного кода (например, программного кода или микрокода), который может быть реализован для программирования одного или более процессоров или контроллеров.
[0023] В различных вариантах осуществления термины «резервная схема с низким потреблением энергии», «таймер», «монитор изменения состояния», «компаратор» применимы к компонентам, которые в целом известны из уровня техники и могут быть реализованы в традиционных микропроцессорах, интегральных схемах специального назначения (ASIC) и программируемых пользователем вентильных матрицах (ППВМ), или они могут быть интегрированы в описанный выше процессор или контроллер. Под «выходными сигналами» или «сигналами» следует понимать импульсы электрической или световой энергии, которые представляют собой конкретный результат обнаружения или обработки.
НА ЧЕРТЕЖАХ:
[0024] На ФИГ. 1 изображен дефибриллятор и его использование во время оказания кардиологической помощи, в соответствии с предшествующим уровнем техники.
[0025] На ФИГ. 2a изображена одна блок-схема варианта реализации способа, в соответствии с алгоритмом настоящего изобретения, для анализа ЭКГ при наличии артефакта в виде помех от компрессий СЛР.
[0026] На ФИГ. 2b изображена блок-схема способа определения сердечного ритма, требующего разряда, из проанализированной ЭКГ, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
[0027] На ФИГ. 3 изображены диапазоны частот ЭКГ для первичного использования в первом алгоритме анализа ЭКГ и втором алгоритме анализа ЭКГ, в соответствии с настоящим изобретением.
[0028] На ФИГ. 4 изображен пример буфера вывода ЭКГ из одного из фильтров для второго алгоритма анализа ЭКГ, показанного на ФИГ. 3, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
[0029] На ФИГ. 5 изображена иллюстративная двухмерная поверхность принятия решений для классификации сигнала ЭКГ в качестве ФЖ или неопределенного во втором алгоритме анализа ЭКГ, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
[0030] На ФИГ. 6 изображена блок-схема способа, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
[0031] На ФИГ. 7 изображена линия времени автоматических решений, принятых дефибриллятором во время работы, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
[0032] На ФИГ. 8 изображена функциональная блок-схема внешнего дефибриллятора, в соответствии с настоящим изобретением.
[0033] На ФИГ. 9 изображен интерфейс пользователя на внешней поверхности АВД, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0034] Рекомендательный алгоритм в отношении разряда, который может быть использован в настоящем изобретении, называют оптимизированной методикой распознавания аритмии (МРА). Данный алгоритм, в целом применяет принципы вышеописанного анализа вейвлет-преобразования к потоку сигналов ЭКГ, однако в отличие от этого, заменяет вейвлет-преобразование рядом полосовых фильтров с фиксированной частотой. Набор полосовых фильтров, предпочтительно, сконструирован так, что частотные окна имеют форму, подобную гауссовым окнам, которые используют для получения традиционных вейвлетов Морле. В нижеследующем описании упомянуто подавление артефакта в виде помех, вызванных СЛР, с использованием алгоритма МРА. Однако авторами настоящего изобретения было отмечено, что алгоритм МРА также может быть использован в бесшумном периоде временного прекращения работы при анализе без модификации. Такое использование МРА во время периодов тишины, в которых отсутствует какой-либо артефакт в виде помех, вызванных СЛР, действительно используется в способе и устройстве, в соответствии с настоящим изобретением.
[0035] Алгоритм МРА усиливает шум, связанный с артефактом СЛР, путем выборочного пропускания составляющих с относительно высокой частотой потенциально искаженного сигнала ЭКГ. МРА основана на выявлении авторами настоящего изобретения того, что хотя СЛР и организованный сердечный ритм могут иметь место при подобных частотах повторений, составляющих от около 1 до 2 Гц, обычный шум СЛР имеет относительно немного высокочастотных составляющих в его сигнале, т.е. сигнал имеет тенденцию к тому, чтобы иметь округлую форму волны. Активность сердца имеет тенденцию к тому, чтобы иметь относительно много высокочастотных составляющих ввиду быстрой поляризации и деполяризации миокарда за один цикл. Они и представляют собой те высокочастотные составляющие, которые подлежат захвату и анализу посредством МРА.
[0036] Переходя теперь к иллюстрациям, на ФИГ. 2a изображена блок-схема варианта реализации способа, в соответствии с алгоритмом 200 МРА настоящего изобретения, для анализа ЭКГ при наличии артефакта в виде шума от компрессий СЛР. На этапе 202 способа сначала принимают сигнал ЭКГ, предпочтительно, от двух или более электродов, которые находятся в электрическом контакте с кожей пациента. Сигнал ЭКГ представляет собой изменяющиеся со временем разности потенциалов, источником которых является сердце пациента, а также возможные разности потенциалов, индуцированные компрессиями при СЛР, проводимой пациенту. Кроме того, сигнал может содержать артефакты других сигналов, которые являются внешними по отношению к пациенту, таких как толкание и движение пациента, внешний электрический шум и т.д. Предпочтительно, сигнал ЭКГ оцифрован в поток данных о сигнале.
[0037] На этапе 206 фильтрации поток оцифрованного сигнала ЭКГ обрабатывают посредством алгоритма фильтрации МРА. В настоящем документе каждую точку данных в потоке сигнала фильтруют посредством набора от первого до четвертого параллельных фильтров на от первого до четвертого параллельных этапах 206’, 206’’ 206’’ и 206’’’’ фильтрации, каждый из которых имеет разную характеристику полосы пропускания. Предпочтительно, каждый фильтр представляет собой фильтр с конечной импульсной характеристикой. Количество фильтров и характеристики полосы пропускания каждого фильтра могут в некоторой степени отличаться в пределах объема настоящего изобретения.
[0038] Предпочтительная схема расположения фильтров 306 МРА является следующей и показана на ФИГ. 3. Может быть использовано четыре базовых фильтра, которые в целом применимы к соответствующим этапам 206 фильтрации на ФИГ. 2a. Один, называемый FLATS 306', и другой, называемый CLAS1 306", имеют тенденцию к пропусканию высокочастотных составляющих сигнала ЭКГ и могут представлять признаки для 1) отличия фибрилляции желудочков от асистолии; 2) отличия фибрилляции желудочков от организованной сердечной деятельности; 3) отличия фибрилляции желудочков от асистолии и организованной сердечной деятельности. Как FLATS 306', так и CLAS1 306", имеют тенденцию к уменьшению данных при частотах, связанных с артефактом СЛР, так что их выводы относятся к информации о сердце, которая отделена от сигнала шума компрессий при проведении СЛР. Как можно увидеть на иллюстративном и изображенном в качестве примера варианте реализации на ФИГ. 3, FLATS 306’ имеет среднюю частоту, составляющую около 35 Гц, а CLAS1 306" имеет среднюю частоту, составляющую около 25 Гц. CLAS5 306"" выполнен с возможностью обнаружения радиочастотного (РЧ) шума. А CLAS4 306"' может быть выполнен с возможностью пропускания низкочастотных составляющих, которые являются полезными для отклонения ложноположительных указателей на ФЖ, обусловленных некоторыми артефактами, например, ввиду транспортировки, сокращения мышц, радиочастотной помехи и т.д. В предпочтительной схеме размещения оцифрованный входной сигнал ЭКГ дает в результате четыре выходных потока отфильтрованного сигнала ЭКГ
[0039] Кроме того, на ФИГ. 3 изображено сравнение первичных диапазонов частоты в сигнале ЭКГ, используемых МРА 310, и диапазоном частоты первого алгоритма 320 ЭКГ, такого как САП. Ввиду того, что САП является оптимальным для использования с полосой частоты до двадцати (20) Герц, можно легко увидеть, что в каждом из двух алгоритмов анализа используются различные наборы данных сигнала ЭКГ из одного и того же сигнала или буфера данных ЭКГ. Это является показательным в отношении того, что решения, принимаемые первым и вторым анализаторами ЭКГ, которые используют первый и второй алгоритмы анализа ЭКГ, являются в некоторой степени независимыми.
[0040] Как можно увидеть на ФИГ. 4, в отфильтрованных сигналах имеет место множество колебаний, так что в буфере присутствует много нулевых или околонулевых образцов. Для удаления данных эффектов, при необходимости, к данным может быть применен дополнительный фильтр огибающей с целью удаления локализованных нулевых и ненулевых значений. На ФИГ. 4 изображены эффекты и необязательный этап 405 фильтрации огибающей на колеблющемся выходе 402 фильтра 306" CLAS1.
[0041] На этапе буферизации 204 каждый поток данных отфильтрованного сигнала ЭКГ сегментируют на последовательные временные сегменты, т.е. буферы ЭКГ1 ЭКГ2... ЭКГi. Одной предпочтительной схемой размещения является неперекрывающиеся граничащие буферы продолжительностью 3,5 секунды. Одна частота выборки составляет 250 образцов в секунду, что равняется 875 образцам ЭКГ на буфер. Длина временного сегмента и частоты выборки определены заранее и могут отличаться в пределах объема настоящего изобретения. Каждая точка данных из каждого буфера имеет значение, зависящее от входных данных и исходного фильтра. Пример массива данных отфильтрованного буфера ЭКГ для CLAS1 показан на ФИГ. 4.
[0042] Предпочтительно и преимущественно, чтобы этап 204 буферизации имел место после этапа 206 фильтрации. За счет фильтрации перед буферизацией, способ предотвращает переходные состояния фильтра на краю каждого буфера. В противном случае, способ будет требовать удлиненных, перекрывающихся буферов, что повлечет за собой более длительное время анализа с сопутствующими замедляющими воздействиями на исходы пациента.
[0043] На этапе 208 данные в каждом из отфильтрованных буферов ЭКГ сравнивают с пороговым значением. После этого вычисляют количество точек данных, попадающих в пределы порогового значения для данного отфильтрованного буфера ЭКГ, называющееся количественным показателем, для использования на этапе 210 анализа. Безусловно, любой математический эквивалент количеству точек данных, такой как пропорция или дробь, может быть замещен в пределах объема настоящего изобретения. В целях данной иллюстрации, количественный показатель для отфильтрованного буфера ЭКГ для фильтра FLATS обозначен, как количественный показатель FLATS. Количественный показатель для отфильтрованного буфера ЭКГ для CLAS1 обозначен, как количественный показатель CLAS. Следовательно, на ФИГ. 2a изображено то, что этап сравнения пороговых значений включает сравнение порогового значения для каждого из параллельных этапов фильтрации, т.е. от первого до четвертого параллельных этапов 208', 208’’, 208’’’ и 208"" сравнения порогового значения.
[0044] Пороговые значения для каждого количественного показателя отфильтрованного буфера ЭКГ могут быть получены рядом способов, определения которых входят в пределы объема настоящего изобретения. Пороговые значения могут быть фиксированными, например, заранее определены, или могут быть адаптивными, например, они вычислены на основе среднего значения всех точек данных в конкретном буфере. Например, массив данных буфера FLATS может быть количественно выражен в сравнении с фиксированным пороговым значением, а массив данных буфера CLAS может быть количественно выражен в сравнении с адаптивным пороговым значением.
[0045] Этап 210 анализа начинается со сравнения количественных показателей отфильтрованного буфера ЭКГ с заданной поверхностью решений. Поверхность решений, которая построена с использованием баз данных сигналов ЭКГ, содержащих шум искажения СЛР, определяет то, указывает ли заданный массив количественных показателей буфера на «ФЖ» или «неопределенный», т.е. отличный от ФЖ. Один пример поверхности решений в измерениях CLAS и FLATS изображен на ФИГ. 5. В этом примере поверхность 510 решений построена из соответствующих пар одного из количественных показателей CLAS и количественных показателей FLATS. Пары количественных показателей, которые попадают в пределы поверхности 510 решений, являются показательными в отношении состояния ФЖ. Пары количественных показателей, которые попадают за пределы поверхности 510 решений, являются показательными в отношении неопределенного состояния. При необходимости, могут быть добавлены дополнительные измерения поверхности решений с использованием пороговых значений для дополнительных отфильтрованных буферов ЭКГ с целью создания более точного решения в отношении ФЖ. Несмотря на то, что в настоящем документе показано только два измерения, для поверхности решений, которая также включает другие количественные показатели CLAS, могут быть использованы три или более измерений.
[0046] Этап 210 анализа продолжают путем сравнения двух или более количественных показателей буфера, которые представляют собой конкретные характеристики сигнала от сердца, с поверхностью решений для определения ФЖ или состояния, отличного от ФЖ. Для примера, показанного на ФИГ. 5, пример количественного показателя CLAS/FLATS показан как 520, указывающий на ФЖ. Пара 530 значений, которая попадает за пределы поверхности 510 решений, например, выше и/или справа, указывает на неопределенное, т.е. отличное от ФЖ, состояние.
[0047] Таким образом, каждый исходный сегментированный по времени буфер ЭКГ может быть обозначен, как «требующий разряда», т.е. соответствующий ФЖ, или «неопределенный», т.е. соответствующий «состоянию, отличному от ФЖ. Сразу после определения буфера ЭКГ в качестве требующего разряда или неопределенного, МРА повторяет этапы захвата, получения, фильтрации и анализа следующего буфера ЭКГ во временной последовательности, как показано на этапе 212 «Выбрать следующий буфер ЭКГ». Процесс повторения обеспечивает дополнительные способы комбинирования каждого нового буфера с предыдущими буферами для генерирования общего непрерывного определения наличия или отсутствия ФЖ.
[0048] Вышеописанный способ продемонстрировал идентификацию ФЖ с точностью, которая является достаточной для безопасного выполнения определения разряда во время проведения СЛР, и без необходимости в дополнительном подтверждении анализа во время «временного прекращения оказания помощи». Было продемонстрировано, что чувствительность МРА к ФЖ для одного буфера ЭКГ с помехами от СЛР превышает 70%, т.е. МРА обнаружит истинную ФЖ в более, чем 70% случаев. Подобным образом, было продемонстрировано, что спеифичность МРА превышает 95% для одного буфера ЭКГ, т.е. ложноположительное указание на ФЖ не будет сгенерировано более, чем из 95% случаев, «отличных от ФЖ».
[0049] Можно также отметить, что производительность МРА во время «бесшумных» периодов приближена к той, что продемонстрирована в существующем алгоритме САП. Чувствительность МРА к ФЖ на данных ЭКГ, в которых отсутствуют помехи в виде артефактов СЛР, превышает 80% по сравнению с САП на подобных данных при около 94%. Специфичность МРА и САП в отношении ложной ФЖ на буфере «чистой» ЭКГ практически такая же. Таким образом, МРА также может быть успешно и точно использована во время периодов временного прекращения работы при анализе.
[0050] Переходя теперь к ФИГ. 2b, способ продолжается. Один предпочтительный вариант реализации способа включает вышеописанные этапы 202-212, выполняемые в отдельном процессоре, таком как ЦСП (цифровой сигнальный процессор), из этапов, указанных в следующих нескольких параграфах. Такая схема размещения, в свою очередь, обеспечивает возможность анализа и классификации каждого буфера ЭКГ в качестве ФЖ или «неопределенного» относительно независимо от решения о разряде и управляющего процессора, что изначально требует только наличия потока данных о классификациях из потока сигнала ЭКГ. Другой предпочтительный вариант реализации способа включает дальнейшее разделение обработки на множество компонентов. Например, оцифровка входного сигнала ЭКГ на этапе 202 может быть проведена в чипе входного каскада, таком как схема ASIC, цифровой поток подают в ЦСП для фильтрации оцифрованного потока сигнала ЭКГ на отдельные отфильтрованные потоки, что соответствует этапу 206 способа. После этого, еще один другой процессор примет отфильтрованные потоки для окончательной классификации, принятия решения и функций обработки ответов, что будет описано в следующих параграфах.
[0051] Если на этапе 210 анализа из буфера ЭКГ определена ФЖ, т.е. «рекомендованный к разряду» результат, то исходный ритм на ЭКГ в целом считают сердечным ритмом, требующим разряда. Однако оптимальное реагирование на определение ФЖ может представлять собой не просто подготовку основного устройства к проведению электротерапии. Вместо этого, может быть предпочтительным получение подтверждающих определений или иная передача определения пользователю некоторым способом, который излишне не мешает оказываемой кардиологической помощи. Таким образом, отдельный этап 214 принятия решения оправдан для этих целей и показан на ФИГ. 2b в качестве приема входных данных с этапа 210 анализа. Примеры таких ситуаций будут представлены в следующих параграфах.
[0052] Ввиду того, что МРА последовательно анализирует множество буферов ЭКГ во время периода СЛР продолжительностью в минутах, накопленная чувствительность к текущему состоянию ФЖ пациента будет увеличиваться, т.е. увеличены шансы на определение истинного состояния ФЖ. Однако также ожидается, что накопленная специфичность будет уменьшаться, т.е. увеличены шансы на ошибочное определение «неопределенного» состояния в качестве ФЖ. Для поддержания специфичности всего способа на приемлемом уровне в течение данного относительно продолжительного периода времени, могут быть разработаны необязательные правила для множества буферов с целью принятия решения о разряде на основании решений о ФЖ/неопределенном состоянии по данным буферов ЭКГ, которые являются последовательными во времени. Результат повторяемого второго этапа 210 анализа буфера ЭКГ более позднего второго заданного временного сегмента выдают на этап 214 принятия решения. После этого, этап 214 принятия решения дополнительно обосновывает свое окончательное решение на втором этапе анализа.
[0053] Например, на этапе 210 анализа может быть определено, что сердечный ритм требует разряда, только если три буфера ЭКГ, которые являются последовательными во времени, указывают на ФЖ. В противном случае, этап анализа указывает на сердечный ритм, не требующий разряда. Было продемонстрировано, что по данным правилам МРА поддерживает специфичность >95% в течение длительных периодов СЛР, тогда как чувствительность остается >70%. В некоторых случаях, чувствительность может превышать 95%, а специфичность может превышать 98%. Такая производительность приемлема для принятия решений о разряде во время периодов СЛР. В заключение, исходя из того, что этап 214 принятия решения 14 по существу принимает текущий поток буфера ЭКГ о ФЖ/неопределенном состоянии, этап 214 применяет правила для окончательного решения о том, что основное устройство должно функционально сработать для подачи дефибрилляционного разряда.
[0054] Непосредственно после определения может быть инициирован этап 215 отображения, такой как вывод визуального графического или текстового сообщения на дисплее, светового сигнала или едва заметного звукового сигнала. Предпочтительно, этап 215 отображения обеспечен даже перед тем, как устройство полностью подготовлено к проведению электротерапии, но необременительным образом, который не мешает пользователю продолжать компрессии СЛР до тех пор, пока устройство не будет готово к подаче разряда. С другой стороны, существуют некоторые рабочие режимы, при которых может быть предпочтительно вовсе не выдавать какую-либо информацию об определении разряда пользователю до тех пор, пока не будет завершено приведение в готовность. Некоторые пользователи-непрофессионалы могут быть без надобности отвлечены от проведения компрессий СЛР или испуганы при простом указании на то, что устройство готовится к подаче разряда.
[0055] В ответ на определение наличия сердечного ритма, требующего разряда, и необходимости проведения электротерапии на этапе 214 принятия решения начинается этап 216 приведения в готовность. Этап 216 приведения в готовность может состоять из зарядки зарядной схемы высокого напряжения энергией, достаточной для дефибрилляции пациента. Этап 216 приведения в готовность может включать звуковую и/или визуальную индикацию о том, что этап приведения в готовность начался, вместе с некоторой индикацией прогресса до полной подготовки к подаче разряда, этап 217. Например, графический символ динамической полосы на визуальном дисплее может показывать постепенное заполнение полосы, соответствующее состоянию увеличения заряда схемы высокого напряжения. Кроме того, текстовое сообщение на дисплее может указывать на выполнение зарядки. Дисплей ЭКГ может быть отображен на дисплее состояния зарядки одновременно с индикаторами прогресса. На ФИГ. 7 изображен один иллюстративный вариант реализации такого дисплея. Звуковой индикатор прогресса может содержать непрерывный тон повышающейся частоты, который прекращается при достижении состояния полного заряда.
[0056] По завершению этапа 216 приведения в готовность, устройство для электротерапии полностью готово для подачи разряда. Предпочтительно, после приведения в готовность происходит этап 219 автоматической выдачи подсказки пользователю для прекращения СЛР с целью проведения электротерапии. Звуковая подсказка из динамика 830, подсвечиваемая или мигающая лампа кнопки 820 разряда и/или индикация 802 на дисплее могут быть использованы для сигнализирования пользователю о прекращении СЛР для подачи разряда. См. ФИГ. 8 для примера данных индикаторов на интерфейсе 818 пользователя. В случае АВД, подсказка также может инструктировать пользователя нажать кнопку 892 разряда для подачи разряда. В случае полностью автоматического дефибриллятора, разряд автоматически может быть подан немедленно после выполнения подсказки, по-прежнему на этапе 219. Если пользователь использует перчатки с электрической изоляцией или другое такое защитное приспособление, любая выдача подсказки на «остановку СЛР» на этапе 219, при необходимости, может быть полностью опущена.
[0057] При некоторых обстоятельствах может быть желательной задержка выдачи подсказки пользователю для прекращения СЛР на этапе 219 до тех пор, пока не будет проведен минимальный объем СЛР. Например, может быть желательным проведение непрерывной СЛР в течение по меньшей мере 30 секунд перед подачей разряда.
[0058] Непосредственно после проведения электротерапии пользователю может быть автоматически выдана подсказка на возобновление СЛР на этапе 222. При необходимости, устройство может быть выполнено с возможностью обнаружения проведения электротерапии на этапе 220. Обнаружение проведения может быть получено путем регистрации подаваемого тока, нажатия кнопки или т.п. После этого, процесс способа возвращается на этапы захвата, получения, фильтрации и анализа, в соответствии с эффективностью кардиологической помощи.
[0059] Если МРА достигает определения, не требующего разряда, на этапе 214 принятия решения, т.е. решения «НЕТ», то способ переходит непосредственно к этапу 222 выдачи подсказки. Как указано ранее, данная подсказка должна быть выдана как можно быстрее для уменьшения причиняющего вред времени «временного прекращения работы» до максимально возможной степени.
[0060] Вышеописанные этапы способа обеспечивают возможность продолжения СЛР вплоть до момента проведения электротерапии, а затем возобновления СЛР немедленно после нее. Результатом является то, что продолжительность времени проведения СЛР во время кардиологической помощи увеличивается, тем самым улучшая эффективность всего оказания помощи. Время прекращения работы при ожидании анализа ЭКГ при «временном прекращении работы» может быть по существу устранено, тем самым предотвращая снижение артериального давления и кровообращения, что происходит очень быстро после прекращения СЛР. Данные преимущества могут быть достигнуты вместе со способностью способа к купированию рецидива ФЖ во время проведения СЛР. Если происходит рецидив фибрилляции, способ просто обнаруживает ФЖ и готовится к электротерапии на фоне компрессий при проведении СЛР.
[0061] Другие преимущества предусмотрены способом, в соответствии с настоящим изобретением. Авторами настоящего изобретения было установлено, что использование фильтров вместо вейвлетов в некоторой степени уменьшает вычислительную нагрузку, требуемую для анализа на наличие ФЖ, и более эффективным образом подавляет помехи, создаваемые сетевой наводкой, или подобные высокочастотные шумы. Таким образом, большинство этапов способа может быть выполнено в одном цифровом сигнальном процессоре (ЦСП), который выполнен с возможностью приема потока сигнала ЭКГ, обработки потока и последующей выдачи непрерывного, синхронизированного по времени и трансформированного потока данных ЭКГ. Кроме того, ЦСП может работать параллельно со вторым процессором, который управляет окончательным решением о разряде и последовательностью подачи в АВД. Кроме того, ряд фильтров может быть с легкостью настроен также на обеспечение более точного отклонения сигналов, индуцированных смещениями составляющей постоянного тока, внешней сетевой наводкой с частотой 50 Гц и 60 Гц.
[0062] Переходя теперь к ФИГ. 6, описан способ управления дефибриллятором во время проведения СЛР. В частности, способ включает решения о разряде, принимаемые как вышеописанным алгоритмом МРА для анализа ЭКГ, так и известным алгоритмом САП для анализа ЭКГ. Предпочтительно, оба алгоритма запускают одновременно и во время бесшумного периода анализа, в котором отсутствует какой-либо артефакт в виде помех от сигнала, связанного с СЛР, в сигнале ЭКГ.
[0063] Способ начинают с начального этапа 602, на котором принято решение об использовании дефибриллятора, например, при оказании срочной кардиологической помощи или для обучающей сессии. Источник или устройство ввода сигналов ЭКГ прикреплен(о) к дефибриллятору, например, с помощью набора электродов пациента, соединенных с дефибриллятором через провода отведения.
[0064] На этапе 604 обеспечения обеспечивают дефибриллятор, который содержит два различных анализатора ЭКГ. Первый анализатор ЭКГ содержит алгоритм анализа ЭКГ, такой как упомянутый выше САП, который специально выполнен с возможностью автоматического определения ритма, требующего разряда, во время периода временного прекращения работы, характеризующегося отсутствием артефакта в виде помех сигнала в потоке данных ЭКГ. Выходные данные первого анализатора ЭКГ могут быть решением о том, что «разряд рекомендован» или «разряд не рекомендован». Если первый анализатор ЭКГ определяет вмешательство артефакта в виде помех, он может выдать выходное решение «артефакт».
[0065] Кроме того, на этапе 604 обеспечения обеспечивают второй анализатор ЭКГ. Второй анализатор ЭКГ содержит второй алгоритм анализа ЭКГ, такой как приведенный выше МРА, который специально выполнен с возможностью определения сердечного ритма, требующего разряда, при наличии артефакта в виде помех от сигнала, вызванного СЛР. Кроме того, второй анализатор ЭКГ, безусловно, может быть использован во время «бесшумных» периодов без артефактов. Ввиду того, что второй анализатор ЭКГ должен принимать во внимание неточности, вызываемые артефактом, его чувствительность и специфичность решений может быть в некоторой степени ниже, чем у первого анализатора ЭКГ. Безусловно, оба анализатора принимают входные данные от источника сигналов ЭКГ.
[0066]  Способ продолжают этапом 606 приема. Как первый, так и второй анализатор ЭКГ, принимают поток данных сигнала ЭКГ от устройства ввода, который может исходить от пары электродов, находящихся в контакте с пациентом. Таким образом, данные сигнала ЭКГ содержат сигнал работы сердца.
[0067] В начале этапа 606 приема компрессии СЛР уже могут проводиться или нет, в зависимости от статуса оказания кардиологической помощи в этот момент. В некоторых протоколах оказания помощи посредством АВД указано, что СЛР следует проводить перед первой дефибрилляцией: в некоторых протоколах АВД указано, что дефибрилляция должна быть выполнена в начале оказания помощи. В зависимости от протокола, этап 608 выдачи подсказки обуславливает АВД выдать звуковые и/или визуальные выходные инструкции, которые могут направить пользователя по последовательным периодам СЛР и дефибрилляции. Предпочтительно, периодам дефибрилляции предшествует период временного оказания помощи, являющийся результатом подсказки, так что поток данных ЭКГ, свободный от артефакта, может быть оценен на наличие ритма, требующего разряда.
[0068] Можно увидеть, что алгоритм анализа ЭКГ, подобный МРА, при необходимости, может функционировать перед любым этапом 608 выдачи подсказки. На этапе 607 анализа алгоритм МРА анализирует поток данных ЭКГ даже при наличии артефакта в виде помех от компрессий СЛР, при этом МРА может быть способна выдать решение о применении разряда даже перед периодом временного прекращения работы.
[0069] На этапе 608 выдачи подсказки выдают звуковую или визуальную подсказку в отношении начала периода временного прекращения работы, такую как инструкцию «Остановить СЛР» и/или «Не прикасаться к пациенту». Таким образом, сигнал ЭКГ, предположительно, затем характеризуется отсутствием артефакта в виде помех от компрессий СЛР.
[0070] Через короткое время после этапа 608 выдачи подсказки, как первый, так и второй анализатор ЭКГ, начинают анализировать сигнал работы сердца на первом этапе 610 анализа и втором этапе 612 анализа. Анализ изображен на ФИГ. 7, начинающийся в момент времени 702. Этап 610 анализа сигнала работы сердца посредством первого анализатора ЭКГ, предпочтительно, выполняют посредством алгоритма анализа ЭКГ, такого как САП, который оптимизирован для использования на сигнале ЭКГ, свободном от артефакта. Как можно увидеть на ФИГ. 7, первый анализ, предпочтительно, выполняют на последовательностях буферов 714, 716 данных сигнала ЭКГ, каждый из которых имеет длительность, составляющую приблизительно 5 секунд. Также предполагаются и другие длительности времени, в том числе пересечение буферов для части длительностей. Кроме того, на ФИГ. 7 изображено, что длительность анализа САП, как правило, составляет два буфера 714 и 716 данных ЭКГ, каждый из которых имеет заданную длину 707, которая в данном примере характеризует общую длительность 712, составляющую приблизительно десять (10) секунд. Таким образом, десять секунд является минимальной длиной периода временного прекращения работы, если используют только первый этап анализа. Как будет видно, данная длительность может быть существенно сокращена посредством настоящего изобретения.
[0071] Кроме того, на данном этапе 610 могут быть использованы другие алгоритмы анализа ЭКГ, такие как алгоритм «Соломона» для анализа ЭКГ, используемый в дефибрилляторе «Philips MRX», произведенном в городе Андовер, штат Массачусетс.
[0072] На этапе 614 выдачи первым анализатором выдают решение в отношении каждого буфера данных ЭКГ. Таким образом, на этапе 614 будут последовательно выдавать решения по мере завершения анализа каждого буфера данных, например, каждые пять (5) секунд или др. Предпочтительно, на данном этапе 614 выдачи выдают одно из следующих решений, как изображено на ФИГ. 6. «Разряд рекомендован», показанное выводом «Да»; «Разряд не рекомендован», показанное выводом «Нет», и «Артефакт». «Разряд рекомендован» с приемлемым статистическим допуском указывает на наличие ритма ЭКГ, требующего разряда. «Разряд не рекомендован» с приемлемым статистическим допуском указывает на отсутствие ритма ЭКГ, требующего разряда. «Артефакт» указывает на то, что сигнал помехи был обнаружен на уровнях, которые являются слишком высокими для принятия достоверного решения в отношении необходимости разряда/отсутствия необходимости в разряде. Результат этапа 614 выдачи первого анализатора по каждому буферу ЭКГ выдают на этап 618 принятия решения.
[0073] Второй анализатор 832 ЭКГ, см. ФИГ. 8, также работает с потоком данных ЭКГ в начале 702 периода временного прекращения работы и на этапе 612 анализа сигнала работы сердца посредством второго анализатора ЭКГ. Второй алгоритм анализа ЭКГ, такой как описанный выше алгоритм МРА, может быть оптимизирован до различной длины 706 буфера, такой как до 3,5 секунды, как показано на ФИГ. 7. Буфер 704 данных ЭКГ для второго анализатора ЭКГ основан на том же потоке данных, который используется первым анализатором ЭКГ, однако может быть оптимизирован в другом частотном диапазоне, см. ФИГ. 3. Предпочтительно, этап 616 выдачи второго анализатора является одним из: «Разряд рекомендован», как изображено выводом «Да» с этапа 616, или «Не определено», как изображено выводом «Нет» с этапа 616. Результат этапа 616 выдачи второго анализатора выдают на этап 618 принятия решения в конце каждого буфера данных ЭКГ длиной в 3,5 секунды.
[0074] Кроме того, на данном этапе 612 могут быть использованы другие алгоритмы анализа ЭКГ, такие как алгоритм анализа ЭКГ «Vrhythm», используемый в дефибрилляторе «Philips FR2», произведенном в городе Андовере, штат Массачучестс, или другие известные алгоритмы ЭКГ, которые учитывают артефакт в виде помех от компрессий СЛР в потоке данных ЭКГ.
[0075] На этапе 618 принятия решения из выходных данных первого и второго анализатора ЭКГ с этапов 614 и 616 определяют условия, при которых период временного прекращения работы может быть сокращен до периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью. Результат определения показан в виде таблицы на этапе 618, а также в таблице 1 ниже.
[0076] Таблица 1 - Р (разряд рекомендован), НР (разряд не рекомендован, не определено), А (Артефакт)
2-ая ЭКГ,Выходные данные МРА
Р
Р
Р
НР
НР
НР
1-ая ЭКГ,Выходные данные САП
Р
НР
А
Р
НР
А
Определение
Разряд
Необходим второй буфер
Разряд
Необходим второй буфер
Нет разряда
Необходим второй буфер
Уменьшить длительность?
Да
Нет
Да
Нет
Да
Нет
Новая длительность временного прекращения работы
5 с
10 с
5 с
10 с
5 с
10 c
[0077] Как показано в обеих таблицах, может иметь место несколько условий, при которых длительность временного прекращения работы может быть сокращена. В частности, условие, при котором как первым, так и вторым анализатором ЭКГ, на этапах 610, 614 и 612, 616 анализа было определено, что сердечный ритм, требующий разряда, отсутствует, может обеспечить период временного прекращения работы с уменьшенной длительностью. Таким образом, период временного прекращения работы с уменьшенной длительностью может содержать только один буфер данных ЭКГ, длина которого составляет, например, приблизительно пять (5) секунд. Для данного условия способ включает этап 624 уменьшения.
[0078] Другие условия, при которых может быть обозначен период временного прекращения работы с уменьшенной длительностью, также показаны на этапе 618 принятия решения и в таблице 1. Если обоими анализаторами ЭКГ определено, что «разряд рекомендован», в их соответствующем первом буфере данных ЭКГ, длительность может быть уменьшена. Если первый анализатор ЭКГ не может принять решение вследствие артефакта, а второй анализатор ЭКГ указывает на рекомендацию к разряду, то длительность может быть уменьшена. Для данных условий способ включает второй этап 628 уменьшения. Вновь, предпочтительная уменьшенная длительность составляет пять (5) секунд.
[0079] Другие условия в таблице 618 решений и таблице 1 указывают на то, что уменьшение длительности временного прекращения работы не указано или не подходит. В частности, если анализаторы ЭКГ на этапах 614 и 616 указывают на конфликтующие решения, т.е. один анализатор указывает «разряд рекомендован», а другой анализатор указывает «разряд не рекомендован», то необходим второй подтверждающий анализ ЭКГ, например, другой буфер 716 ЭКГ. Если вывод «разряд рекомендован» со второго анализатора ЭКГ сопровождается указанием на «артефакт» с первого анализатора ЭКГ, то второй подтверждающий анализ ЭКГ, например, другой буфер 716 ЭКГ, также необходим. Таким образом, на этапе 618 с таблицей решений сохраняют период временного прекращения работы при исходной длительности на этапе 620 нормальной длительности. Если указан артефакт от СЛР, за этапом 620 может следовать необязательный этап 622 выдачи подсказки для напоминания пользователю о необходимости не прикасаться к пациенту. Затем способ возвращают к этапам 610, 612 анализа.
[0080] Если указан вывод решения о разряде на этапе 618 принятия решения, и способ 600 реализует этап временного прекращения работы с уменьшенной длительностью на этапе 628, то дефибриллятор немедленно начинает подготовку своей цепи высокого напряжения к подаче дефибрилляционного разряда на этапе 630 подготовки к подаче разряда. Предпочтительно, способ 600 немедленно начинают на этапе 632 выдачи вместе с этапом 630 подготовки к подаче разряда. Этап 632 выдачи включает звуковые и/или визуальные инструкции для окончания периода временного прекращения работы и для предоставления пользователю рекомендаций в отношении доставки электротерапии. Если дефибриллятор является полностью автоматическим, на данном этапе 632 выдачи пользователю выдают рекомендацию о необходимости не прикасаться к пациенту и о доставке разряда. После завершения этапа 632 выдачи способ 600 завершают. Этап завершения затем может перейти к другому фиксированному интервалу СЛР или вернуться к этапу 606 для дополнительного анализа.
[0081] Этап 626 выдачи следует за решением «разряд не рекомендован» от каждого анализатора ЭКГ и реализацией периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью на этапе 624, затем процессор дефибриллятора реализует этап 626 выдачи «возобновить СЛР». Этап 626 выдачи включает выдачу инструкции на завершение периода временного прекращения работы и на возобновление СЛР в конце периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью посредством одного из звукового или визуального вывода. Предпочтительно, этап 626 выдачи выполняют немедленно в конце периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью. Этап 626 выдачи должен включать голосовую или визуальную подсказку, которая указывает на то, что разряд не рекомендован, и на немедленное начало СЛР. Одним примером голосовой подсказки является «Разряд не рекомендован, начать СЛР».
[0082] В альтернативном варианте реализации способа используют результат со второго анализатора ЭКГ, который получен на необязательном этапе 607, т.е. проведенном во время периода компрессий СЛР, который выполняют непосредственно перед периодом временного прекращения работы в начале этапа 608. Этап принятия решения «разряд необходим/разряд не необходим» с данного этапа 607 может быть выдан на этап 618 принятия решения вместо выходных данных с этапов 612, 616. После этого, остальные этапы способа 600 выполняют так, как описано ранее.
[0083] Далее описан пример выполнения предпочтительного варианта реализации. Анализаторы ЭКГ МРА и САП применяют для очистки аннотированных ритмов в базе данных развития ЭКГ. Анализ САП одного буфера требует 5 секунд данных, а анализ МРА одного буфера требует 3,5 секунды данных. Таким образом, общая длина требуемых данных составляет 5 секунд. Получены следующие результаты.
[0084] Асистолия - 96,8% (722/746) случаев асистолии требуют только один буфер для принятия решения. Специфичность (% отсутствия рекомендации к разряду) составляет 100%. Остальные 3,2% (24/746) случаев асистолии требуют анализ второго буфера.
[0085] Нормальный синусовый ритм (НСР) - 98,4% (438/445) случаев НСР требуют только один буфер для принятия решения. Специфичность (% отсутствия рекомендации к разряду) составляет 100%. Остальные 1,6% (7/445) случаев НСР требуют анализ второго буфера.
[0086] Равномерные ритмы и другие неасистолические и не требующие разряда ритмы (РДР) - 95,1% (1588/1670) случаев РДР требуют только один буфер для принятия решения. Специфичность (% отсутствия рекомендации к разряду) составляет 100%. Остальные 4,9% (82/1670) случаев РДР требуют анализ второго буфера.
[0087] Все не требующие разряда случаи (асистолия, НСР и РДР) - 96,1% (2748/2861) не требующих разряда случаев требуют только один буфер для принятия решения. Специфичность (% отсутствия рекомендации к разряду) составляет 100%. Остальные 3,9% (113/2861) не требующих разряда случаев требуют анализ второго буфера.
[0088] Фибрилляция желудочков (ФЖ) - 87,1% (532/611) случаев ФЖ требуют только один буфер для принятия решения. Чувствительность (% рекомендации к разряду) составляет 96,2% (512/532). Остальные 12,9% (79/611) случаев ФЖ требуют анализ второго буфера.
[0089] Желудочковая тахикардия (ЖТ) - 70,4% (38/54) случаев ЖТ требуют только один буфер для принятия решения. Чувствительность (% рекомендации к разряду) составляет 97,4% (37/38). Остальные 29,6% (16/54) случаев ЖТ требуют анализ второго буфера.
[0090] Все требующие разряда случаи (ФЖ и ЖТ) - 85,7% (570/665) требующих разряда случаев требуют только один буфер для принятия решения. Чувствительность (% рекомендации к разряду) составляет 96,3% (549/570). Остальные 14,3% (95/665) требующих разряда случаев требуют анализ второго буфера.
[0091] Пример способа, в котором используют оба алгоритма для чистого анализа, выдает результаты, которые соответствуют ограничениям чувствительности и специфичности в текущей области техники. В настоящее время ритм, не требующий разряда, требует приблизительно 10 секунд или даже больше чистого анализа посредством САП. За счет использования двух алгоритмов, 96,1% от них требуют лишь 5 секунд чистого анализа с чувствительностью в 100%. Подобным образом, большинство ритмов, требующих разряда, также требуют лишь 5 секунд анализа с высокой чувствительностью.
[0092] Далее переходя к ФИГ. 8, описано устройство, в котором реализован способ, в соответствии с настоящим изобретением. Устройство содержит медицинское устройство, такое как внешний дефибриллятор. На ФИГ. 8 изображена функциональная блок-схема внешнего дефибриллятора 810, в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения. Дефибриллятор 810 выполнен в виде АВД, предназначенного для использования во время оказания кардиологической помощи, которая включает СЛР. Он разработан в малом физическом размере, легком весе и с относительно простым интерфейсом пользователя, выполненным с возможностью управления персоналом, не имеющим высокого уровня подготовки, или теми, кто в ином случае будет использовать дефибриллятор 810 только в редких случаях. Несмотря на то, что настоящий вариант реализации изобретения описан относительно применения в АВД, другие варианты реализации включают применения в различных типах дефибрилляторов, например, ручных дефибрилляторах, полностью автоматических дефибрилляторах и дефибрилляторах/мониторах для парамедиков или используемых в условиях клиники.
[0093] Дефибриллятор 810 принимает входные данные 812 сигнала ЭКГ от, например, двух или более электродов 816, которые соединены с пациентом. Схема 814 входного каскада ЭКГ находится в электрической связи с вводом 812 посредством соединительного штепселя и розетки или т.п. Схема 814 входного каскада ЭКГ функционирует для усиления, буферизации, фильтрации и, при необходимости, оцифровки электрического сигнала ЭКГ, генерируемого сердцем пациента, для получения потока оцифрованных выборок ЭКГ. Оцифрованные выборки ЭКГ выдают на контроллер 830, который может представлять собой процессор, в котором скомбинированы ЦСП и процессор ARM. Один иллюстративный контроллер представляет собой семейство процессоров приложений, произведенных компанией «Texas Instruments Incorporated Inc.». В одном варианте реализации устройства, ЦСП выполняет всю ранее описанную фильтрацию по протоколу ARM, а затем передает множество потоков отфильтрованных данных ЭКГ на процессор ARM. ARM буферизует поток оцифрованных данных сигнала ЭКГ на сегменты (буферы), соответствующие заранее определенному времени. ARM выполняет анализ результатов данных на отфильтрованных ЭКГ для определения ФЖ, ЖТ, требующей разряда, или других ритмов, требующих разряда. В соответствии с настоящим изобретением, ARM использует анализ результатов для определения схемы оказания помощи, являющейся наиболее эффективной для пациента. Таким образом, данные ЦСП- и ARM-части контроллера 830 функционируют совместно в качестве первого анализатора 831 ЭКГ и второго анализатора 832 ЭКГ, как описано в вышеуказанных этапах 602-632 способа. Безусловно, объем настоящего изобретения не ограничен конкретной конфигурацией ЦСП/ARM. Вышеупомянутые и нижеследующие функции могут быть эквивалентным образом реализованы в одном процессоре или распространены по множеству процессоров, при этом функциями процессора управляет автоматическое выполнение программных инструкций, которые находятся в памяти, такой как память 840.
[0094] Первый анализатор 831 ЭКГ сообщается с устройством 812 ввода. Первый анализатор 831 ЭКГ выполнен с возможностью определения сердечного ритма, требующего разряда, во время периода временного прекращения работы, характеризующегося отсутствием артефакта в виде помех от сигнала, связанного с СЛР, от устройства ввода. Примером алгоритма анализа ЭКГ для данного первого анализатора 831 ЭКГ является САП, хотя могут быть использованы другие алгоритмы, разработанные подобным образом.
[0095] Второй анализатор 832 ЭКГ содержит алгоритм анализа, который может определять ритм, требующий разряда, при наличии артефакта в виде помех от сигнала, вызванного СЛР. Примером алгоритма второго анализатора 832 ЭКГ является алгоритм МРА, описанный ранее, или, в качестве альтернативы, он может содержать «Vrhythm» или другие алгоритмы подавления артефактов в ЭКГ. Предпочтительно, второй алгоритм обладает чувствительностью, которая больше, чем приблизительно 70%, и специфичностью, которая больше, чем приблизительно 95%, к сердечным ритмам, требующим разряда, при наличии артефакта, вызванного компрессиями СЛР. Такая точность анализатора ЭКГ является достаточной для безопасной и эффективной оценки кардиологического состояния входного сигнала при наличии шума компрессий СЛР. Как и первый анализатор 832 ЭКГ, второй анализатор 832 ЭКГ сообщается с устройством ввода.
[0096] Кроме того, дефибриллятор 810 содержит процессор 834, который сообщается с интерфейсом 818 пользователя и первым и вторым анализаторами 831, 832 ЭКГ. Процессор 834 исполняет программные инструкции, которые управляют дефибриллятором в целом для работы, в соответствии с ранее описанным способом, изображенным на ФИГ. 6. В частности, процессор 834 выполнен с возможностью исполнения программных инструкций, таких как те, что хранятся в памяти 840, для управления длительностью периода временного прекращения работы и уменьшения периода временного прекращения работы при указании анализаторами 831, 832. Например, процессор 834 может исполнять программные инструкции для уменьшения длительности периода прекращения работы только, если первым и вторым анализаторами 831, 832 ЭКГ было определено, что сердечный ритм, требующий разряда, отсутствует. Кроме того, процессор 834 выполнен с возможностью исполнения программных инструкций на выдачу пользователю подсказки об окончании периода прекращения работы и возобновлении СЛР в конце периода прекращения работы с уменьшенной длительностью.
[0097] Как описано ранее в способе 600, длительность периода временного прекращения работы может содержать исходную длительность, соответствующую двум или более последовательным буферам ЭКГ. В данном варианте реализации первый анализатор ЭКГ выполнен с возможностью определения сердечного ритма, требующего разряда, на каждом из буферов ЭКГ. Период временного прекращения работы с уменьшенной длительностью может представлять собой длительность одного буфера ЭКГ, используемого первым алгоритмом анализа ЭКГ. В данном варианте реализации из одного буфера ЭКГ определяют результат определения того, что сердечный ритм, требующий разряда, отсутствует, из первого анализатора ЭКГ. Таким образом, подсказка на возобновление СЛР может быть выдана пользователю в более ранний момент времени, давая в результате уменьшенное общее время временного прекращения работы. Подсказки о СЛР могут выдаваться, например, на пять секунд раньше в случае, когда период временного оказания помощи составляет приблизительно 10 секунд, а период временного прекращения работы с уменьшенной длительностью составляет приблизительно 5 секунд, т.е. анализ двух буферов ЭКГ сокращен до анализа одного буфера ЭКГ. В данном варианте реализации подсказка пользователю может содержать одно из визуальной подсказки и звуковой подсказки в отношении «разряд не рекомендован, начать СЛР».
[0098] В качестве альтернативы, дефибриллятор 810 может быть выполнен в соответствии с альтернативным способом работы, в котором процессор 834 использует результат определения со второго анализатора 832 ЭКГ, который получен из периода компрессий СЛР, который имеет место непосредственно перед началом периода временного прекращения работы. В данной альтернативной компоновке второй анализатор 832 ЭКГ во время СЛР определяет отсутствие сердечного ритма, требующего разряда, и затем вскоре после и во время периода временного прекращения работы первый анализатор 831 ЭКГ определяет отсутствие сердечного ритма, требующего разряда, в своем первом буфере данных ЭКГ. Результаты двух определений обуславливают процессор 834 реализовать период временного прекращения работы с уменьшенной длительностью, который завершается в конце первого буфера данных ЭКГ, например, в момент времени 707 на ФИГ. 7.
[0099] Кроме того, как описано ранее в способе, в соответствии с настоящим изобретением, если одним или обоими анализаторами 831, 832 ЭКГ было определено наличие ритма, требующего разряда, а процессором 834 было определено указание на дефибрилляционный разряд, то процессор 834 дополнительно отправляет сигнал на зарядную цепь 860 ВН (высокого напряжения) для заряда источника 870 энергии ВН для подготовки к доставке разряда. Когда источник 870 хранения энергии ВН полностью заряжен, процессор 834 обуславливает моргание кнопки 892 или 992 разряда с помощью освещения 920 на интерфейсе 918 пользователя, ФИГ. 9, для того, чтобы перенаправить внимание пользователя с задачи проведения компрессий СЛР на задачу проведения электротерапии.
[0100] Кроме того, дефибриллятор 810 может передавать звуковую информацию посредством бипера 824. Бипер 824 может быть активирован, например, контроллером монитора системы устройства или процессором 834, когда устройство для заряда ВН полностью зарядило устройство для доставки разряда, или для содействия пользователю при начале или остановке компрессий СЛР. Бипер 824 может оказывать помощь в этих функциях путем последующей активации СИД 826 для этих условий.
[0101] На ФИГ. 9 изображен вариант реализации конструкции дефибриллятора 900 и, в частности, интерфейса 918 пользователя дефибриллятора на наружных поверхностях АВД 800, который в целом соответствует интерфейсу 818 пользователя, изображенному на функциональной блок-схеме на ФИГ. 8. Интерфейс 918 пользователя может включать визуальный дисплей 902, который выдает графическую и текстовую информацию, относящуюся к состоянию кардиологической помощи. Кроме того, интерфейс 918 пользователя может содержать динамик 930, который выдает звуковые и слышимые подсказки. СИД 940 может выдавать сигнал на основе света в отношении готовности или неправильной работы. Конструкция СИД 940 соответствует СИД 826, изображенному на ФИГ. 8. Кроме того, интерфейс 918 пользователя может содержать первую, вторую и третью конфигурируемые кнопки 954, 956, 958, функция которых меняется в зависимости от эффективности оказания помощи или от конфигурации устройства. Кроме того, функции конфигурируемых кнопок могут быть указаны смысловыми обозначениями 904, 906, 908, отображаемыми на визуальном дисплее 902. Например, если устройство сконфигурировано для дополненного рабочего режима, на дисплее 902 может быть указано, что соседняя конфигурируемая кнопка 954 сконфигурирована в качестве кнопки 894 «анализа». Кнопка 894 анализа может функционировать для прерывания текущего протокола оказания помощи. Прерывание немедленно прекращает период СЛР и приводит в готовность дефибриллятор для немедленного проведения электротерапии.
[0102] Переходя к ФИГ. 10, изображены примеры интерфейса пользователя для частей способа, в соответствии с настоящим изобретением, выполняемым устройством. Непосредственно перед началом анализа при временном прекращении работы, интерфейс 918 пользователя может выдать пользователю предупреждение о том, чтобы перестать прикасаться к пациенту, например, «остановить СЛР», «держаться на расстоянии от пациента» или подобное, посредством визуального дисплея 902. Дисплей 1010 является одним примером визуального дисплея 902 в данный момент времени. Входная ЭКГ может быть отображена для отображения того, присутствует ли артефакт на ЭКГ или нет. Кроме того, дефибриллятор 810 может выдавать соответствующее текстовое сообщение или инструкцию о том, что он выполняет анализ, или о том, что все еще проводится определение компрессий СЛР. Звуковые инструкции и рекомендация могут быть выданы из динамика 930, который также соответствует дисплею 1010 для отображения инструкций. Кроме того, для привлечения внимания к дисплею также может быть использован СИД 940 или бипер 824.
[0103] Визуальный дисплей 1030 для возобновления СЛР или подсвеченная кнопка 1020 разряда на дисплее, предпочтительно, находится на интерфейсе 918 пользователя в конце периода временного прекращения работы или периода временного прекращения работы с уменьшенной длительностью. При этом, управление дисплеем 1030, 1020, и когда дисплей предусмотрен, происходит посредством процессора 834, согласно способу, в соответствии с настоящим изобретением. Если период временного прекращения работы может быть уменьшен, соответствующий дисплей 1030, 1020 выдают, например, в конце времени анализа первого буфера ЭКГ первым анализатором ЭКГ. В противном случае, соответствующий дисплей 1030, 1020 отображают в конце периода временного прекращения работы. Уменьшение времени указано ссылочной позицией 1040.
[0104] Визуальный дисплей 1030, предпочтительно, указывает на необходимость в начале или возобновлении СЛР. Как показано в 1030, на дисплее может находиться инструкция, а также запись ЭКГ и состояние определенных компрессий СЛР. Кроме того, может быть отображен индикатор таймера. Индикации могут сопровождаться звуковыми инструкциями «Разряд не рекомендован, начать СЛР» и мигающим светом, а также звуками бипера.
[0105] Подсвеченная кнопка разряда на дисплее 1020, предпочтительно, указывает на необходимость в немедленной доставке разряда путем подсвечивания кнопки разряда. В этот момент времени на визуальном дисплее 1030 может быть расположена соответствующая инструкция «Держитесь на расстоянии, теперь нажмите кнопку разряда». Кроме того, СИД 826 и бипер 824 могут быть активны для выдачи пользователю руководства.
[0106] Дополнительные модификации устройства, способа и дисплеев, описанных выше, находятся в объеме настоящего изобретения. Например, в объем пунктов формулы изобретения входят различные конфигурации дисплеев интерфейса пользователя и звуковых указателей, которые удовлетворяют целям описанного изобретения.