用于去除車輛運動偽影的ecg降噪系統的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求享有于2013年3月15日提交的美國臨時申請61/799, 467的優先權。
技術領域
[0002] 下述的方法和設備涉及心肺復蘇（CPR)領域。
【背景技術】
[0003] 患者的ECG(心電圖）可以用于診斷患者心臟的多個問題。在心搏驟停的情況中， ECG可以用于確定患者是否處于纖維性顫動，以及如果是的話，患者的心臟是否對除顫敏 感。使用ECG，醫生或AED (自動體外除顫器）可以確定ECG信號是表示正常竇性節律還是 異常節律，其可以通過除顫電擊的實施來復位。ECG信號遭受到幾個噪聲源。當前借助數字 濾波器處理ECG信號，以降低由于其它生理源（肌肉、EGG、EMG等）及附近的電氣設備引起 的噪聲。
[0004] Halperin, et al.的 ECG Signal Processor and Method(美 國專利 6, 865, 413 (2005年3月22日））公開了一種ECG處理系統，其消除了由援救者或胸部壓縮 設備提供的胸部壓縮引起的噪聲。系統包括ECG用于測量患者的ECG信號的傳感器（電 極），用于產生表示患者的胸部的移動的加速度信號的加速度計，和可操作地連接到加速度 計和ECG傳感器的處理器。處理器使用加速度信號來識別ECG信號中的噪聲。處理器處理 加速度信號和測量的ECG信號，以產生包括估計的真實ECG信號的輸出。該系統和方法用 于ZOLL Medical的AED :Pr〇?自動體外除顫器的See-Thru CPR?部件中。
[0005] 除了這些噪聲源以外，患者會遭受到用于將患者運送到醫院的車輛的運動。這個 運動可以導致從患者測量的ECG信號中的噪聲和偽影。我們將這個偽影稱為車輛運動偽 影。這個噪聲是實際存在的，并且可以導致測量的ECG噪聲過多而無法可信地分析。噪聲 可以由患者和輪床在地面上的運動引起，或者由救護車或用于運送患者的其它運輸工具的 運動引起。運送可能距離較遠，以使得在長時間期間中不能適當地評估患者。不能評估ECG 可以導致有價值的診斷數據的丟失和在適當的時候不能實施除顫電擊。
【發明內容】
[0006] 下述的設備和方法提供了對來自患者的實際ECG的更準確的確定，其中，ECG取自 于遭受到車輛運送的患者，車輛運動將車輛運動偽影傳遞給測量的ECG。車輛運動偽影在患 者的測量的ECG中呈現為噪聲，其通過測量車輛運動來識別并使用測量的車輛運動來幫助 識別所得到的偽影。隨后從測量的ECG信號中減去預計的偽影，以獲得估計的真實ECG，其 適合于由醫生和自動除顫器分析以確定除顫電擊是否適當。車輛運動可以由車輛上的運動 傳感器來確定，運動傳感器可以安裝在車廂和/或車輛懸架上。在車廂運動的情況下，預期 該運動匹配患者的運動。在車輛懸架運動的情況下，預期該運動略微出現在所得到的車廂 運動之前，從而預測或預計患者的運動。車輛懸架運動可以用于預計并識別患者的測量的 ECG中的車輛運動偽影，可以去除該偽影以提供更緊密匹配患者的實際ECG的ECG。
【附圖說明】
[0007] 圖1示出了配備了 ECG電極組件的典型心搏驟停受害者。
[0008] 圖2示出了與受噪聲破壞的ECG信號的處理有關的幾個波形。
[0009] 圖3示出了用于檢測車輛運動的加速度計的放置，車輛運動可以在患者的測量的 ECG中導致車輛運動偽影。
[0010] 圖4示出了用于將測量的ECG信號處理為估計的真實ECG信號的算法。
【具體實施方式】
[0011] 圖1示出了配備了 ECG電極組件2的典型心搏驟停受害者1。電極組件包括適于 檢測心搏驟停受害者的ECG和將復律電擊傳送給患者的電極。如此視圖中所示的，ECG電 極組件2設置在患者的胸部上。這個組件包括胸骨電極3、頂點電極4、胸骨橋5和胸部壓 縮監視器6。胸骨電極和頂點電極用于檢測患者的ECG，并用于傳送電擊。相關聯的ECG處 理器7可以是獨立的ECG監視器，或者可以與手動除顫器或自動除顫器（AED)組合，ECG處 理器7可操作地連接到電極。ECG處理器提供用于如下所述地處理ECG信號的方法。其從 電極接收ECG信號，并且處理那些信號以生成表示ECG波形的信號。這個信號可以呈現在 顯示器上，以便醫生判讀，或者可以將它傳送到自動除顫器，以便由AED內的計算機自動分 析。胸部壓縮監視器用于檢測胸部壓縮，以便用于去除如在Halperin中所公開的ECG中 CPR引起的偽影，并且還用于針對對患者執行的任何CPR壓縮來測量壓縮的深度。胸部壓縮 設備的胸部壓縮帶8 (虛線示出）可以應用用于患者，并且如在Mollenauer的Modular CPR Assist Device (美國專利6, 066, 106 (2000年5月23日））中所述的那樣操作。
[0012] 將患者設置在輪床9上，其典型地用于運送患者。
[0013] 圖2示出了與受噪聲破壞的ECG信號的處理有關的幾個波形，包括波形ejt)、 ajt)、ap(t)、e'Jt)和e'a)。第一波形ejt)表示心搏驟停受害者的測量的ECG信號。 這個波形可以受到多個噪聲源的破壞，諸如來自環境源的電子噪聲（附近的設備和電源， 來自患者體內其它電活動的噪聲等），和由諸如CPR運動和車輛運動之類的機械運動引起 的噪聲。對于本公開內容，ejt)可以視為在去除環境噪聲（例如來自附近電源的噪聲）的 處理后的ECG波形，但可以包含CPR引起的偽影和車輛運動偽影。波形七(t) CPR和七(t) VMA表示如在患者的胸部所測量的運動傳感器信號（例如，加速度信號）（用于CPR)和如由 安裝在車輛或輪床上以用于檢測可以導致車輛運動偽影（VMA)的車輛運動的傳感器所測 量的運動傳感器信號（例如，加速度信號）。隨后的波形ap(t)CPR是可能由CPR運動產生 的預計偽影。波形ap(t)VMA是可能由車輛運動產生的預計偽影。接下來的波形e'Jt)是 經處理的ECG信號，其是已經經處理為從測量的ECG ejt)去除CPR引起的偽影。使用在 Halperin的美國專利6, 390, 996中所述的方法或類似的方法來實現波形e'Jt)。在沒有 車輛運動偽影的情況下，這個信號對于臨床使用是足夠的。然而，如果車輛運動偽影顯著， 就必須進一步處理ECG波形以獲得波形(t) VMA，其已經去除了由波形ap (t) VMA表示的 車輛運動偽影。波形VMA是估計的真實ECG，已經從其去除了車輛運動偽影。
[0014] 從設置在患者胸部上的加速度計獲得波形ap (t) CPR。這個加速度計信號還可以包 括其中運送患者的車輛的加速度。（加速度計信號由胸部壓縮監視器提供，但系統可以代之 以使用來自任何監視傳感器的波形。）從安裝在其中運送患者的車輛上的加速度計或運動 傳感器獲得波形ap(t)VMA (或者幾個此類波形），如下圖所示的。
[0015] 圖3示出了用于檢測車輛運動的加速度計的放置，車輛運動可以在患者的測量的 ECG中導致車輛運動偽影。如所示的，患者1設置在救護車10內的輪床9上。一個或多個 運動傳感器11設置在輪床上，或者在救護車廂上，或者在與患者步調一致運動的任何表面 上，或者在這些組件中的幾個組件上。（將運輸工具示出為救護車，但該方法和系統可適用 于任何車輛或運輸工具。）運動傳感器12設置在車輛懸架13的組件上（諸如板簧、螺旋 彈簧、減震器、撐桿、車軸、空氣彈簧、轉向器、聯動機構、臂、扭力梁、防傾桿、任何其它懸架 組件或與懸架組件相關聯的任何襯套、保護罩等）。同樣，幾個此類傳感器可以用于幾個此 類組件上。預計這些組件響應于在其上救護車行駛的道路上的表面特征而運動（典型的上 下運動）。因而，運動傳感器可以檢測運動，諸如車輛加速度和減速度，由于道路沖擊力的 振動，或者輪床在粗糙和顛簸表面上的隆隆運動。運動可以是周期性的，如在車道接縫上行 駛，或者是隨機的，如來自隨著車道隆起物的偶然沖擊。來自懸架組件的運動信號將指示也 可以在通過車輛懸架系統衰減并傳遞該運動后由患者的車廂傳感器（固定至車廂的傳感 器）/輪床傳感器檢測的運動。
[0016] 來自懸架上的傳感器的運動信號可以無線地或通過有線連接傳送到ECG處理器 7。可以通過收發器14傳送信號，收發器14可以是使多個運動傳感器和ECG處理器互連的 無線收發器或者有線收發器。
[0017] 運動傳感器包括加速度計、速度傳感器、振動換能器以及等效傳感器。用于檢測車 輛懸架運動的運動傳感器可以包括這些傳感器，并且還可以包括安裝在車輛的框架上并且 可操作用于檢測框架與懸架組件之間的相對運動的接近度傳感器、紅外或RF運動檢測器、 超聲運動檢測器等。用于感測運動的這些單元中的每一個單元可以用于獲取與車廂運動、 輪床運動或車輛懸架運動相對應的信號。用于獲取測量的ECG信號的單元包括電極。胸部 壓縮監視器充當用于獲取并提供表示CPR引起的偽影的信號的單元。如當前實踐的，胸部 壓縮監視器采用加速度計，但也可以裝入速度傳感器、距離傳感器、磁傳感器和根據其可以 確定胸部壓縮的定時的任何其它機構。
[0018] 運動傳感器用于生成噪聲的模型，該噪聲導致測量的ECG信號中的偽影。模型可 以包括來自車輛和來自胸部壓縮的噪聲成分。噪聲模型可以用于預測偽影，或用于估計偽 影，并且ECG處理器內的計算機系統可以被編程為從測量的ECG信號中減去按照預測或估 計的噪聲，以消除偽影并輸出估計的真實ECG信號。
[0019] 圖4示出了用于將測量的ECG信號處理為估計的真實ECG信號的算法。參考沒有 受到ECG噪聲破壞的測量的ECG來描述這個算法，因為患者沒有受到CPR壓縮或者因為已 經去除了 CPR引起的偽影。然而，可以在用于去除CPR引起的偽影所必需的處理前或后（或 者同時地）執行用于去除車輛運動偽影所必需的處理。從多個傳感器輸入運動數據（典型 地，來自加速度計的加速度信號或者來自速度傳感器的速度信號），該多個傳感器檢測輪床 運動、車廂運動和車輛懸架運動。至處理器中的輸入包括測量的ECG或者ejt)(項21)，和 與噪聲引發事件相關聯的多個信號，包括患者/輪床上安裝的運動傳感器信號22,來自車 廂上安裝的傳感器的車廂運動信號23,和車輛懸架運動信號24。車輛懸架運動信號可以與