在心肺復蘇（cpr）過程中實時識別自主循環(huán)恢復（rosc）的制作方法

在心肺復蘇（cpr）過程中實時識別自主循環(huán)恢復（rosc）的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在心肺復蘇（CPR）過程中實時識別自主循環(huán)（ROSC）恢復。一種用于在CPR過程中實時識別ROSC的ROSC識別設(shè)備，所述設(shè)備包括信號采集裝置，用于采集患者的脈搏血氧波形信號；以及信號分析裝置，用于對所述信號進行分析以實時地確定在CPR過程中ROSC是否恢復。
【專利說明】在心肺復蘇(CPR)過程中實時識別自主循環(huán)恢復(ROSC)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及識別自主循環(huán)恢復(restoration of spontaneouscirculation, ROSC),更具體地涉及用于在心肺復蘇(cardio-pulmonary resuscitation,CPR)過程中實時識別ROSC的設(shè)備、ROSC識別與質(zhì)量評估系統(tǒng)以及CPR過程中的ROSC反饋控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]心血管疾病已成為人類發(fā)病和死亡的最主要病因，每年導致全球約17,000,000人死亡，其中許多表現(xiàn)為心源性猝死。心源性猝死已經(jīng)成為威脅人類生命健康的重要殺手，而針對這一情況最有效和直接的醫(yī)療手段就是心肺復蘇(CPR)。CPR通過增加胸內(nèi)壓(胸泵機制)或直接擠壓心臟(心泵機制)產(chǎn)生血流，使氧氣輸送到大腦和其他生命器官，從而建立臨時性的人工循環(huán)。2010年心肺復蘇指南強調(diào):心肺復蘇成功的關(guān)鍵是盡早進行高質(zhì)量的心肺復蘇，胸外按壓頻率為至少100次/分鐘，按壓深度至少5厘米，才能達到高質(zhì)量的心肺復蘇，在高質(zhì)量CPR過程中，心輸出量(CO)僅僅能夠達到正常心輸出量的1/4或1/3。實際臨床工作中，經(jīng)常會出現(xiàn)CPR過程中，病人恢復自主循環(huán)(ROSC)的現(xiàn)象。由于不能及時發(fā)現(xiàn)，CPR搶救過程持續(xù)進行，胸外按壓會增加病人的心臟負荷，甚至對病人的心臟和血流動力學造成負面影響。因此，在心肺復蘇過程中(CPR)如何識別病人是否恢復自主循環(huán)顯得尤為重要。雖然指南中提出呼氣末二氧化碳及有創(chuàng)血壓監(jiān)測可以監(jiān)測心肺復蘇質(zhì)量，但在人工按壓過程中必然會導致一定程度的過度通氣，這種過度通氣可能并不能準確的反應心肺質(zhì)量，而對自主循環(huán)的識別也可能出現(xiàn)一定程度的滯后，此外呼氣末二氧化碳不僅需要特殊設(shè)備還需要進行基準定標，操作繁瑣費時；有創(chuàng)動脈血壓監(jiān)測的最大難點是在于心跳停止情況下進行動脈置管，且有創(chuàng)血壓監(jiān)測同樣需要壓力基準定標，因此這兩種推薦方法在實際工作中均難以實施。便捷、無創(chuàng)、經(jīng)濟、能實時跟蹤反映R0SC、且能廣泛推廣應用的ROSC監(jiān)測反饋系統(tǒng)亟需開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于以上現(xiàn)狀和需求，我們提出了本發(fā)明。血氧飽和度監(jiān)測在臨床上已經(jīng)得以廣泛認可及應用，近年來研究發(fā)現(xiàn)脈搏血氧波形(波幅、曲線下面積)與患者的心輸出量(CO)、容量狀態(tài)、外周組織灌注等血流動力學指標具有相關(guān)性。通過《脈搏血氧波形在心肺復蘇質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)應用研究 》課題研究發(fā)現(xiàn)，脈搏血氧波形不僅能夠?qū)崟r反饋心肺復蘇質(zhì)量，也能夠反映CPR過程中ROSC的特性。由此，本發(fā)明利用動脈血氧飽和度的測定一近紅外光檢測原理，建立脈搏血氧波形的相關(guān)參數(shù)，通過連續(xù)的無創(chuàng)方法建立自動識別CPR過程中ROSC的評價指標。
[0004]本發(fā)明基于動脈脈搏血氧技術(shù)，結(jié)合臨床生理特性和數(shù)字信號處理方法，綜合識別心肺復蘇(CPR)過程中自主循環(huán)恢復(ROSC)的特征，以提示醫(yī)生如何進行下一步臨床決策。[0005]一般情況下，臨床醫(yī)生在實施胸外按壓過程中，很難區(qū)分人工循環(huán)與自主循環(huán)，所以在胸外按壓過程中對自主循環(huán)的識別是一個臨床難題。如果在胸外按壓過程中病人已經(jīng)R0SC，此時，醫(yī)生仍然實施胸外按壓，則按壓的節(jié)律與時相難以與自主循環(huán)下心臟的舒縮功能同步，將會對心臟及循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生負面效應，導致心輸出量下降，甚至心臟再次停搏，從而使實際組織灌注低于預期。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于在心肺復蘇(CPR)過程中實時識別自主循環(huán)恢復(ROSC)的ROSC識別設(shè)備，所述設(shè)備包括信號采集裝置，用于采集患者的脈搏血氧波形信號；以及信號分析裝置，用于對所述信號進行分析以實時地確定在CPR過程中是否ROSC。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種自主循環(huán)恢復(ROSC)識別與質(zhì)量評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上述的ROSC識別設(shè)備以及用于評估ROSC質(zhì)量的ROSC質(zhì)量評估裝置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種心肺復蘇(CPR)過程中的自主循環(huán)恢復(ROSC)反饋控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括ROSC識別與質(zhì)量評估裝置，用于實時地識別在CPR過程中是否R0SC，并且評估ROSC質(zhì)量；以及心肺復蘇裝置，用于對患者進行按壓輸出；其中，所述ROSC識別與質(zhì)量評估裝置在確定ROSC時，控制所述心肺復蘇裝置停止按壓輸出，同時啟動ROSC質(zhì)量評估；并且在評估ROSC質(zhì)量不穩(wěn)定時，控制所述心肺復蘇裝置再次啟動按壓輸出，重新啟動對ROSC的識別。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種心肺復蘇(CPR)過程中的自主循環(huán)恢復(ROSC)反饋控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括ROSC識別與質(zhì)量評估裝置，用于實時地識別在CPR過程中是否R0SC，并且評估ROSC質(zhì)量；心肺復蘇裝置，用于對患者進行按壓輸出；CPR質(zhì)量評估裝置，用于評估CPR質(zhì)量 ；以及其中，所述ROSC識別與質(zhì)量評估裝置在確定ROSC時，控制所述心肺復蘇裝置停止按壓輸出，同時啟動ROSC質(zhì)量評估；并且在評估ROSC質(zhì)量不穩(wěn)定時，控制所述心肺復蘇裝置再次啟動按壓輸出，重新啟動對ROSC的識別；并且其中所述CPR質(zhì)量評估裝置在所述心肺復蘇裝置工作期間與之交互以識別CPR按壓狀態(tài)并反饋控制所述心肺復蘇裝置達到最有效按壓輸出。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的又另一個方面，提供了一種用于在除顫后無胸外按壓的情況下識別自主循環(huán)恢復(ROSC)的設(shè)備，包括:信號采集裝置，用于采集患者的脈搏波信號；以及信號分析裝置，用于對所述信號進行分析以實時地確定除顫后是否R0SC。
[0011]通過本發(fā)明的上述設(shè)備和系統(tǒng)，醫(yī)生在按壓間期甚至持續(xù)按壓過程中獲得病人是否ROSC的信息，以便迅速、及時地進行臨床決策，從而避免胸外按壓對已經(jīng)ROSC病人的循環(huán)系統(tǒng)及其他系統(tǒng)造成二次損傷。
[0012]根據(jù)以下對于本發(fā)明各個實施例的結(jié)合附圖所做出的說明，將會更徹底地理解本發(fā)明的這些及其它特征和優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]當結(jié)合附圖閱讀時，本發(fā)明的示例性實施例的下面詳細描述可以最好地理解，其中相同的結(jié)構(gòu)以相同的附圖標記來表示，并且在附圖中:
圖1是示出血氧飽和度測定的示意圖。
[0014]圖2是示出由血氧飽和度傳感器所檢測的信號的示意圖。[0015]圖3和4示出心肺復蘇過程中心臟運動的生理特性的兩種變化模式。
[0016]圖5是示出描述除顫后是否ROSC的識別方法的流程圖。
[0017]圖6是示出人工按壓信號和自主循環(huán)信號的混合波形的示意圖。
[0018]圖7A-7D是示出在0°相位、90°相位、180°相位、270°相位偏差下人工按壓信號和自主循環(huán)信號的混合波形的示意圖。
[0019]圖8是示出在胸外按壓過程中自主心律存在漸變的情況下人工按壓信號和自主循環(huán)信號的混合波形的示意圖。
[0020]圖9A-9D是分別示出在0°相位、90°相位、180°相位、270°相位偏差下且在胸外按壓過程中自主心律存在漸變的情況下人工按壓信號和自主循環(huán)信號的混合波形的示意圖。
[0021]圖10是示出實現(xiàn)示例性ROSC時域識別邏輯的流程圖。
[0022]圖11示出ROSC時域識別邏輯的部分關(guān)鍵計算參數(shù)在波形上的示例。
[0023]圖12示出ROSC時域識別邏輯應用于動物試驗過程所產(chǎn)生的波形的示例。
[0024]圖13是示出在受到干擾的情況下人工按壓信號和自主循環(huán)信號的混合波形的示意圖。
[0025]圖14是示出在人工按壓頻率與自主心律頻率不一致的情況下人工按壓信號和自主循環(huán)信號的混合波形和頻譜分布的示意圖。
[0026]圖15是示出在人工按壓頻率與自主心律頻率不一致且人工按壓信號和自主心律信號存在頻譜的諧波分量信息的情況下人工按壓信號和自主循環(huán)信號的混合波形和頻譜分布的示意圖。
[0027]圖16是示出在人工按壓頻率和自主心律頻率基本一致的情況下人工按壓信號和自主循環(huán)信號的頻譜分布的示意圖。
[0028]圖17是示出在人工按壓信號和自主心律信號存在頻譜的諧波分量信息且在人工按壓頻率和自主心律頻率基本一致的情況下人工按壓信號和自主循環(huán)信號的頻譜分布的示意圖。
[0029]圖18-21是示出應用示例性ROSC頻域識別邏輯過程中人工按壓信號和自主循環(huán)信號的頻譜分布變化的示意圖。
[0030]圖22是示出患者的血氧采樣信號的交流成分的示意圖。
[0031]圖23是示出對血氧采樣信號進行驅(qū)動電流調(diào)節(jié)的示意圖。
[0032]圖24以心臟每搏輸出量為例示出自主心律質(zhì)量評估的圖形示意。
[0033]圖25以脈率為例示出自主心律質(zhì)量評估的圖形示意。
[0034]圖26是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于在CPR過程中實時識別ROSC的ROSC識別設(shè)備的功能框圖。
[0035]圖27是示出圖26的ROSC識別設(shè)備作為單參數(shù)醫(yī)療器械實現(xiàn)的形狀因子的示例。
[0036]圖28示出了圖26的ROSC識別設(shè)備的示例性硬件實現(xiàn)示意圖。
[0037]圖29示出了圖28的ROSC識別設(shè)備中的ROSC識別子板的示例性電路原理圖。
[0038]圖30是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的ROSC識別與質(zhì)量評估系統(tǒng)的功能框圖。
[0039]圖31出了圖30的ROSC識別與質(zhì)量評估系統(tǒng)的示例性硬件實現(xiàn)示意圖。
[0040]圖32是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的CPR過程中的ROSC反饋控制系統(tǒng)的示意圖。
[0041]圖33詳細示出了圖32的系統(tǒng)在工作時的內(nèi)部交互。
[0042]圖34詳細示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的CPR過程中的ROSC反饋控制系統(tǒng)在工作時的內(nèi)部交互。
[0043]圖35是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于在除顫后無胸外按壓的情況下識別ROSC的設(shè)備的功能框圖。
【具體實施方式】
[0044]為了促進對本發(fā)明的原理的理解的目的，現(xiàn)將參照在附圖中示出的多個示例性實施例，并且特定的語言將被用于描述這些實施例。
[0045]脈搏血氧基本原理
血氧飽和度測定原理包括分光光度測定和血液容積描記兩部分。分光光度測定是采用波長為660nm的紅光和940nm的紅外光，根據(jù)氧合血紅蛋白(HbO2)對660nm紅光吸收量較少，而對940nm紅外光吸收量較多；血紅蛋白(Hb)則反之，用分光光度法測定紅外光吸收量與紅光吸收量之比值，就能確定血紅蛋白的氧合程度，即血氧飽和度(SaO2)。
[0046]圖1圖示了血氧飽和度測定的示意圖。探頭的一側(cè)安裝了兩個發(fā)光管，一個發(fā)出紅光，一個發(fā)出紅外光，另一側(cè)安裝有一個光電檢測器(即接收管)，將檢測到的透過手指動脈血管的紅光和紅外光轉(zhuǎn)換成電信號。由于皮膚、肌肉、脂肪、靜脈血、色素和骨頭等對這兩種光的吸收系數(shù)是恒定的，只有動脈血流中的HbO2和Hb濃度隨著血液的動脈周期性的變化，從而引起光電檢測器輸出的信號強度隨之周期性變化，將這些周期性變化的信號進行處理，就可測出對應的`血氧飽和度，同時也計算出脈率。
[0047]脈搏血氧飽和度測定的另一個重要原理是必須要有血液灌注。用光束透照外周組織時，檢測透照光能的衰減程度與心動周期有關(guān)。心臟收縮時，外周血容量最多，光吸收量也最大，檢測到的光能最??；心臟舒張時恰好相反。光吸收量的變化反映了血容量的變化。只有變化的血容量才能變動透照光能的強弱。
[0048]光電感應器測得搏動時光強較小，兩次搏動間光強較大，減少值即搏動性動脈血所吸收的光強度。這樣可計算出兩個波長的光吸收比率(R): R=AC660/DC660+ (AC940/DC940)。R與SaO2呈負相關(guān)，根據(jù)正常志愿者數(shù)據(jù)建立起的標準曲線換算可得病人血氧飽和度。氧飽和度表達式為:氧飽和度％ =氧合血紅蛋白/ (氧合血紅蛋白+去氧血紅蛋白)XlOO %。
[0049]在SaO2傳感器中，其中一側(cè)有兩對發(fā)光二極管LED , 一對發(fā)射660nm的紅光,另一對發(fā)射940nm的紅外光；相對側(cè)只有一個光電探測器，因此，需要對LED交替打開或關(guān)閉，光電探測器才能分辨出不同波長的吸收量。為了消除環(huán)境光對檢測的影響，應從每一波長的透射光中減去這一影響。當660nm、940nm的光透過生物組織后，Hb02、Hb對光的吸收差異很大，每個波長的吸收是皮膚顏色、皮膚構(gòu)成、組織、骨筋、血液以及光程中經(jīng)過的所有其他組織的函數(shù)。其吸收可看作搏動吸收與非搏動吸收之和。圖2示出SaO2傳感器所檢測的信號的示意圖，其中交流分量AC部分為搏動的動脈血所致，直流分量DC部分為恒定吸收，由非搏動的動脈血、靜脈血、組織等吸收所致。灌注指數(shù)(PI)為AC占DC的百分比(PI=AC /DCX 100% )。在圖2中可以看出，接收器接收信息中包含交流分量和直流分量，交流分量與脈動血量相關(guān)，當血流最弱時，血液吸收光量最小，透射信號最強，交流信號為最大值，當血液最充盈時，血液吸收光量最大，透射信號最弱，交流信號為最小值；直流分量為肌肉骨骼等非脈動透射量，直流成份為信號的最小值。
[0050]信號轉(zhuǎn)換過程
根據(jù)SpO2采樣系統(tǒng)特性可知，Mindray血氧系統(tǒng)采樣信號電壓范圍為[O - 5] V，映射采樣數(shù)據(jù)范圍為[O - 2097152]。從而可以計算得到LSB值為2.38，即采樣值每點對應
2.38 ,。本文依據(jù)電壓特性來描述CPR過程中血氧參數(shù)的各項指標變化特征。
[0051]除顫后無胸外按壓的情況下ROSC的特征識別
心臟停搏時,血流動力學基本特征也隨之消失。對應采樣信號來看,基本為一條噪聲線。ROSC出現(xiàn)時，對應采樣信號會出現(xiàn)規(guī)律性的脈搏特征。因此，結(jié)合噪聲線和規(guī)律脈搏特征的變化，可以識別出除顫后是否R0SC。基于采樣信號的脈搏特征識別，具有無創(chuàng)、便利、響應速度快的特點，適用于緊迫且忙亂的心肺復蘇過程。因此，本發(fā)明提出了基于紅外光和/或紅光采樣信號的基礎(chǔ)，識別除顫后是否ROSC的方法。由于紅外光受擾程度相對紅光偏低，本發(fā)明以紅外光原始采樣信號為例，描述除顫后是否ROSC的識別方法，如圖5所示。
[0052]使用0.34Hz~5.0Hz的帶通濾波器，對紅外光信號進行實時濾波，以消除生理頻帶外的噪聲干擾；建立滑動時間窗，考察滑動時間窗內(nèi)脈搏特征是否出現(xiàn)。若時間窗前段是噪聲線，后段出現(xiàn)規(guī)律的脈搏波，脈搏波的個數(shù)滿足4~6個，且單次脈搏波的質(zhì)量比較好，則認為除顫后R0SC。根據(jù)現(xiàn)行心肺復蘇指南規(guī)定，按壓中斷時間不應超過10秒?；诖?，在10秒之內(nèi)如果出現(xiàn)不少于6個脈搏波，即可進行準確識別。因此，本方法可以準確識別36次/分以上的自主心律(自主心律(次/每分)=自主心律頻率X 60)。判斷所依據(jù)的脈搏數(shù)量可根據(jù)系統(tǒng)特點自適應定制，滑動時間窗的時間長度根據(jù)脈搏波的頻率自適應調(diào)整；單次脈搏波質(zhì)量可通過脈搏波的幅度、寬度、形態(tài)等方向綜合判斷。幅度考察當前脈搏波幅度和歷史至少3個脈搏波幅度的一致性(波動小于10%)，如果不一致，幅度質(zhì)量偏差；寬度考察當前 脈搏波的時間長度(即心律)與歷史至少3個脈搏峰幅度的一致性(波動小于10%)，如果不一致，寬度質(zhì)量偏差；形態(tài)考察當前脈搏波的形態(tài)與歷史至少3個脈搏波形態(tài)的相關(guān)性，如果相關(guān)性低于80%，形態(tài)質(zhì)量偏差。通過幅度、寬度、形態(tài)三個方向可獲得單次脈搏波的質(zhì)量水平，用以進一步的識別判斷。其中設(shè)置閾值可根據(jù)系統(tǒng)特性自適應調(diào)整?；瑒訒r間窗內(nèi)脈搏波的識別可以采用差分法、拐點法等常見技術(shù)方法識別。
[0053]基于心肺復蘇過程中心臟運動的生理特性，心臟搏動從無到有，存在兩種模式:1.心臟搏動突然出現(xiàn)，且脈搏非常穩(wěn)定；2.心臟搏動恢復，脈搏從弱到強逐漸恢復并持續(xù)穩(wěn)定。圖3和圖4分別給出了兩類變化的示意圖。
[0054]圖3中“除顫”段，演示了在除顫過程中，采樣信號無脈搏波的生理特征?！癛0SC”段演示了除顫成功后，病人恢復自主循環(huán)，出現(xiàn)穩(wěn)定的規(guī)律性脈搏波。
[0055]圖4中“除顫”段，演示了在除顫過程中，采樣信號無脈搏波的生理特征?！癛0SC”段演示了除顫成功后，病人恢復自主循環(huán)，規(guī)律性脈搏波從弱到強逐步穩(wěn)定。
[0056]胸外按壓過程中ROSC的識別 生理特異性
在自主循環(huán)存在的情況下進行胸外按壓，由于人工按壓的節(jié)律與時相難以與自主循環(huán)下的心臟舒縮同步，干擾正常心臟的充盈與射血，嚴重影響正常的泵血機制，產(chǎn)生負面效應，導致每搏輸出量減少。一般情況下，在自主循環(huán)恢復初期，由于搶救過程中使用血管活性藥物、胸外按壓的強烈刺激以及生理代償機制，患者心率會出現(xiàn)由慢到快的漸變過程。自主心律漸變現(xiàn)象在某些嚴重心衰或者心臟電活動或傳導異常的患者中可能難以出現(xiàn)，這與病理性的代償機制喪失有關(guān)。這類病人多存在緩慢或快速性心律失常，這類病人的自主心律多小于60次/分，或者大于120次/分，會有與按壓頻率的明顯差距。
[0057]綜上所述，在CPR過程中病人恢復自主循環(huán)，如患者基礎(chǔ)心臟功能較好，人工按壓將擾亂正常自主循環(huán)，通常會出現(xiàn)自主心律漸變現(xiàn)象；如果病人基礎(chǔ)心臟功能較差，自主心律多數(shù)維持在小于60次/分，或者大于120次/分的狀態(tài)。這為我們識別CPR過程是否ROSC提供了非常有利的生理特征。本發(fā)明結(jié)合這種生理變化的特異性，深度剖析了如何在CPR過程中識別ROSC。
[0058]時域特征識別
分析CPR實施過程中ROSC的特點可以發(fā)現(xiàn)，存在兩路信號混合的特性。即人工按壓形成一路波形信號，自主循環(huán)形成一路波形信號。人工按壓信號和自主循環(huán)信號相互疊加混合，形成了 CPR實施過程中存在ROSC的特殊波形。
[0059]假設(shè)人工按壓信號為固定頻率和固定深度的穩(wěn)定按壓所形成的一路信號，例如:100BPM的sin波，自主循環(huán)信號為固定頻率信號，例如80BPM的sin波。人工按壓信號和自主循環(huán)信號的混合波形呈現(xiàn)非常規(guī)律的包絡(luò)特性，如圖6所示。如圖中“Effect of MixedROSC and CPR”部分，如包絡(luò)線所描述，呈現(xiàn)非常規(guī)律的包絡(luò)節(jié)律特性。這種特性是任意單路信號所不能呈現(xiàn)的。這就為識別CPR過程中的ROSC提供了非常有效的特征點。
[0060]在實際應用中，人 工按壓信號和自主循環(huán)信號必然存在相位偏差。即兩者不是絕對的0°相位對齊。如圖7A-7D所示，理論推導人工按壓信號和自主循環(huán)信號分別存在0°相位、90°相位、180°相位、270°相位偏差時，混合波形的包絡(luò)存在的特異性，其中“TimeTrend”表示時間趨勢，“Amplitude”表示幅度。理論分析證明，相位的固定偏移，不會對混合信號的包絡(luò)特性產(chǎn)生明顯的影響。即相位差的存在，不影響包絡(luò)節(jié)律性的規(guī)律。
[0061]如前述生理特征所述，胸外按壓過程中，自主心律存在漸變的現(xiàn)象。本發(fā)明基于這種演變給出了理論模型推導。假設(shè)人工按壓信號固定為100BPM的sin波，自主心律信號為80BPM向120BPM漸變的sin波。兩者的混合波形如圖8所示。
[0062]根據(jù)模型推導可知，自主心律漸變升高時,仍然呈現(xiàn)規(guī)律性的包絡(luò)節(jié)律特性。此時的包絡(luò)形態(tài)，取決于自主心律和按壓頻率。兩者頻率偏差越大，所形成的包絡(luò)寬度就越窄，反之，兩者頻率越接近，所形成的包絡(luò)寬度就越大。圖8中最寬的包絡(luò)，對應的是自主心律和按壓頻率基本相等的情況。
[0063]根據(jù)理論推導可知，自主心律和按壓頻率的相位偏差，不影響包絡(luò)的節(jié)律特性，如圖9A-9D所示。
[0064]綜上所述，胸外按壓過程中，伴隨ROSC的出現(xiàn)，其生理信號必然呈現(xiàn)包絡(luò)特性。因此，識別到連續(xù)有規(guī)律包絡(luò)特征時，可以認為病人已經(jīng)恢復了自主循環(huán)?；诖颂卣?，可以建立如下示例性特征識別邏輯。
[0065]示例性時域識別邏輯
1.識別生理信號的每個脈搏波的峰值點(可采用差分變換法、斜率變換法等方法，不局限于這類方法實現(xiàn)峰值點識別)，并采用線性插值或者曲線擬合的方式，補充脈搏波峰值點之間的缺失部分，以保持和原釆樣信號時間同步，從而形成正向包絡(luò)曲線PE (PositiveEnvelope)；
2.識別并記錄(可釆用差分變換法、斜率變換法等方法，不局限于這類方法實現(xiàn)
峰值點識別)PE包絡(luò)曲線的包絡(luò)峰值點的時間信息
【權(quán)利要求】
1.一種用于在心肺復蘇(CPR)過程中實時識別自主循環(huán)恢復(ROSC)的ROSC識別設(shè)備，包括: 信號采集裝置，用于采集患者的脈搏血氧波形信號；以及 信號分析裝置，用于對所述信號進行分析以實時地確定在CPR過程中是否R0SC。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中: 所述信號分析裝置包括時域識別邏輯和/或頻域識別邏輯； 其中所述時域識別邏輯用于通過檢測信號的時域包絡(luò)來確定在CPR過程中是否ROSC并且所述頻域識別邏輯用于通過檢測信號的頻域頻譜峰隨時間變化的特征來確定在CPR過程中是否ROSC。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中: 所述時域識別邏輯被配置為在識別到連續(xù)有規(guī)律包絡(luò)特征時，確定已經(jīng)R0SC。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中: 所述頻域識別邏輯被配置為在識別到不同頻率點的頻譜峰連續(xù)存在或者一段時間內(nèi)的頻譜峰幅度存在明顯的變化時，確定已經(jīng)R0SC。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中:所述信號采集裝置利用紅光和/或紅外光來采集患者的脈搏血氧波形信號。
6.一種自主循環(huán)恢復(ROSC)識別與質(zhì)量評估系統(tǒng),包括如權(quán)利要求1-5中任一項所述的ROSC識別設(shè)備以及用于評估ROSC質(zhì)量的ROSC質(zhì)量評估裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的ROSC識別與質(zhì)量評估系統(tǒng)，其中所述ROSC質(zhì)量評估裝置被配置為基于一定時間段內(nèi)心臟每搏輸出量的變化狀態(tài)來評估ROSC質(zhì)量。
8.如權(quán)利要求7所述的ROSC識別與質(zhì)量評估系統(tǒng)，其中所述ROSC質(zhì)量評估裝置被配置為在ROSC識別設(shè)備確定已經(jīng)ROSC的情況下，針對ROSC識別設(shè)備所采集的脈搏信號的交流成分，計算其面積特性，用以評估自主心律的每搏心輸出量的變化以反映自主心律的恢復質(zhì)量。
9.如權(quán)利要求6所述的ROSC識別與質(zhì)量評估系統(tǒng)，其中所述ROSC質(zhì)量評估裝置被配置為基于脈率的變化狀態(tài)來評估ROSC質(zhì)量。
10.一種心肺復蘇(CPR)過程中的自主循環(huán)恢復(ROSC)反饋控制系統(tǒng)，包括: ROSC識別與質(zhì)量評估裝置，用于實時地識別在CPR過程中是否R0SC，并且評估ROSC質(zhì)量；以及 心肺復蘇裝置，用于對患者進行按壓輸出； 其中，所述ROSC識別與質(zhì)量評估裝置在確定ROSC時，控制所述心肺復蘇裝置停止按壓輸出，同時啟動ROSC質(zhì)量評估；并且在評估ROSC質(zhì)量不穩(wěn)定時，控制所述心肺復蘇裝置再次啟動按壓輸出，重新啟動對ROSC的識別。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中: 所述ROSC識別與質(zhì)量評估裝置包括時域識別邏輯和/或頻域識別邏輯； 其中所述時域識別邏輯用于通過檢測采樣信號的時域包絡(luò)來確定在CPR過程中是否ROSC并且所述頻域識別邏輯用于通過檢測采樣信號的頻域頻譜峰隨時間變化的特征來確定在CPR過程中是否ROSC。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中:所述時域識別邏輯被配置為在識別到連續(xù)有規(guī)律包絡(luò)特征時，確定已經(jīng)ROSC。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中: 所述頻域識別邏輯被配置為在識別到不同頻率點的頻譜峰連續(xù)存在或者一段時間內(nèi)的頻譜峰幅度存在明顯的變化時，確定已經(jīng)R0SC。
14.一種心肺復蘇(CPR)過程中的自主循環(huán)恢復(ROSC)反饋控制系統(tǒng)，包括: ROSC識別與質(zhì)量評估裝置，用于實時地識別在CPR過程中是否R0SC，并且評估ROSC質(zhì)量； 心肺復蘇裝置，用于對患者進行按壓輸出； CPR質(zhì)量評估裝置，用于評估CPR質(zhì)量；以及 其中，所述ROSC識別與質(zhì)量評估裝置在確定ROSC時，控制所述心肺復蘇裝置停止按壓輸出，同時啟動ROSC質(zhì)量評估；并且在評估ROSC質(zhì)量不穩(wěn)定時，控制所述心肺復蘇裝置再次啟動按壓輸出，重新啟動對ROSC的識別；并且 其中所述CPR質(zhì)量評估裝置在所述心肺復蘇裝置工作期間與之交互以識別CPR按壓狀態(tài)并反饋控制所述心肺復蘇裝置達到最有效按壓輸出。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中: 所述ROSC識別與質(zhì)量評估裝置包括時域識別邏輯和/或頻域識別邏輯； 其中所述時域識別邏輯用`于檢測采樣信號的時域包絡(luò)來確定在CPR過程中是否ROSC并且所述頻域識別邏輯用于檢測采樣信號的頻域頻譜峰隨時間變化的特征來確定在CPR過程中是否ROSC。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中: 所述時域識別邏輯被配置為在識別到連續(xù)有規(guī)律包絡(luò)特征時，確定已經(jīng)R0SC。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中: 所述頻域識別邏輯被配置為在識別到不同頻率點的頻譜峰連續(xù)存在或者一段時間內(nèi)的頻譜峰幅度存在明顯的變化時，確定已經(jīng)R0SC。
18.一種用于在除顫后無胸外按壓的情況下識別自主循環(huán)恢復(ROSC)的設(shè)備，包括: 信號采集裝置，用于采集患者的脈搏波信號；以及 信號分析裝置，用于對所述信號進行分析以實時地確定除顫后是否R0SC。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中:所述信號采集裝置利用紅光和/或紅外光來采集患者的脈搏波信號。
20.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中:所述信號分析裝置被配置為在對信號進行分析之前，使用帶通濾波器對信號進行實時濾波以消除生理頻帶外的噪聲干擾。
21.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中:所述信號分析裝置被配置為針對所述信號建立滑動時間窗，確定滑動時間窗內(nèi)是否出現(xiàn)脈搏特征。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中:所述信號分析裝置進一步被配置為在所述滑動時間窗內(nèi)出現(xiàn)的脈搏波的數(shù)量超過閾值且單次脈搏波的質(zhì)量水平超過閾值的情況下確定除頗后ROSC。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中:單次脈搏波的質(zhì)量水平根據(jù)脈搏波的幅度、寬度和形態(tài)來確定。
24.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中:所述滑動時間窗的時間長度根據(jù)脈搏波的頻率進行自適應調(diào)整。
【文檔編號】A61B5/1455GK103860180SQ201310685817
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】于學忠, 徐軍, 韓飛, 鄭亮亮, 朱華棟, 王澄, 張曉毳, 李晨, 楊景明, 金星亮, 付陽陽, 姚冬奇 申請人:中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)院, 深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司