專利名稱：用于確定胸部按壓的深度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于例如在心肺復(fù)蘇術(shù)(CPR)的施行期間確定胸部按壓的深度的系統(tǒng)和方法。特別是，本公開涉及通過(guò)使用位置傳感器和參考傳感器來(lái)確定胸部按壓深度。背景目前每年在加拿大有估計(jì)40，000例心搏停止事件，其中大多數(shù)發(fā)生在醫(yī)院環(huán)境之外。醫(yī)院外心搏停止的可能性目前保持在大約5%。在美國(guó)，每年有大約164，600個(gè)這樣的事例，或每1000人大約0. 55。降低從這些醫(yī)院外心搏停止事件產(chǎn)生的死亡的數(shù)量可能是合乎需要的。某些地方例如運(yùn)動(dòng)區(qū)域和某些個(gè)體例如老年人處于特別的危險(xiǎn)，且在這些地方和對(duì)于這些人，方便的解決方案可能是幸存和死亡之間的差異。心肺復(fù)蘇術(shù)(CPR)是醫(yī)療和非醫(yī)療職業(yè)人員提高經(jīng)受心力衰竭的患者的生存機(jī)會(huì)的被證明有效的技術(shù)。CPR迫使血液通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)，直到專業(yè)醫(yī)療救助人員到達(dá)，從而維持在整個(gè)患者身體中的氧分布。然而，CPR的質(zhì)量常常很差。適當(dāng)CPR技術(shù)和規(guī)程的保持可能在大部分個(gè)體中是不夠的，且緊急情況的焦慮可能在提供正確的治療中迷惑和阻礙個(gè)體。根據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)000 的期刊，心肺復(fù)蘇術(shù)(CPR)常常被不一致和低效率地執(zhí)行，導(dǎo)致可預(yù)防的死亡。在標(biāo)準(zhǔn)CPR訓(xùn)練和測(cè)試完成之后的數(shù)月，個(gè)體執(zhí)行有效的胸部按壓的能力常常明顯降低。這個(gè)發(fā)現(xiàn)被發(fā)現(xiàn)適用于未經(jīng)訓(xùn)練的執(zhí)行者以及經(jīng)訓(xùn)練的職業(yè)人員例如護(hù)理人員、護(hù)士和甚至醫(yī)師。國(guó)際復(fù)蘇聯(lián)盟在2005年描述了施行CPR的有效方法和與有效的技術(shù)相關(guān)的參數(shù)。 參數(shù)包括胸部按壓速率和胸部按壓深度。胸部按壓速率被定義為每分鐘產(chǎn)生的按壓的數(shù)量。胸部按壓深度被定義為患者的胸骨在每次按壓被移動(dòng)得多遠(yuǎn)。有效的按壓速率可以是以大約45cm的按壓深度的每分鐘100次胸部按壓。根據(jù)在挪威的Ulleval大學(xué)醫(yī)院的實(shí)際CPR施行的2005年的研究，平均起來(lái)，按壓速率小于每分鐘90次按壓，而對(duì)于37%的按壓來(lái)說(shuō)，按壓深度太淺。因此，便于在緊急情況中正確給予CPR的系統(tǒng)可能是有用的。此外，也可以在客觀地訓(xùn)練和測(cè)試個(gè)體中使用的系統(tǒng)可能對(duì)CPR訓(xùn)練過(guò)程和規(guī)程保持是有用的。大多數(shù)現(xiàn)有的CPR輔助技術(shù)使用用于確定按壓深度的加速計(jì)。一個(gè)這樣的設(shè)備在美國(guó)專利號(hào)7，074，199中被公開。然而，來(lái)自用于在CPR期間測(cè)量胸部按壓的深度的加速計(jì)的任何加速度數(shù)據(jù)容易有累積誤差和漂移誤差。因此，這些傳感器不適合于關(guān)于CPR參數(shù)的高度精確或詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集，且可能只對(duì)近似的深度值被依賴。此外，如果患者或CPR 施行者是移動(dòng)的，在沒有外部參考的CPR監(jiān)控設(shè)備中的加速計(jì)的使用容易出錯(cuò)。例如，如果患者正在救護(hù)車、直升飛機(jī)中或輪床上在醫(yī)療上被運(yùn)輸，則加速計(jì)不能夠區(qū)分開患者的外部運(yùn)動(dòng)與胸部按壓。在任何類型的非固定環(huán)境中，基于加速計(jì)的設(shè)備可能是不可靠和無(wú)效的。計(jì)算按壓深度的加速計(jì)的使用也依賴于復(fù)雜和容易出錯(cuò)的計(jì)算，以補(bǔ)償按壓設(shè)備的角度和傾斜度。如果加速計(jì)在患者的胸部上不是完全水平的，且其運(yùn)動(dòng)不是完全垂直的，則誤差可能累積且必須通過(guò)兩個(gè)水平軸的角度來(lái)計(jì)算出。此外，任何外部參考點(diǎn)的缺乏使設(shè)備在任何給定的時(shí)間知道其在空間中的位置很難。所有的距離測(cè)量是相對(duì)的，且運(yùn)動(dòng)的原點(diǎn)難以在測(cè)量的過(guò)程中確定和維持。這可能使按壓的開始或起始點(diǎn)隨著時(shí)間的過(guò)去漂移，導(dǎo)致深度測(cè)量中的誤差。某些商業(yè)產(chǎn)品目前使用加速計(jì)技術(shù)，例如來(lái)自hll Medical的AED PlUS D-PadZ ，其中加速計(jì)嵌入去纖顫器的襯墊內(nèi)。由于襯墊內(nèi)的額外的電路和傳感器， 這些去纖顫器襯墊實(shí)質(zhì)上更昂貴，且必須在每次使用之后被處理掉。因此，由于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，相對(duì)昂貴的傳感器常規(guī)上必須被丟棄。Kenneth F. Olson等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2007/0276300公開了使用超聲傳輸來(lái)計(jì)算按壓深度的設(shè)備。聲信號(hào)從患者胸部上的設(shè)備傳輸?shù)皆诹硪晃恢蒙系慕邮諜C(jī)。該設(shè)備具有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，超聲信號(hào)必須具有從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的清晰視線，以便操作。在信號(hào)的路線中的任何干擾、物體、人或甚至用戶的手可能導(dǎo)致信號(hào)損失或劣化。發(fā)射機(jī)必須指向接收機(jī)，且發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的相對(duì)方位是極其重要的。其次，超聲波相對(duì)慢，且超聲信號(hào)的飛行時(shí)間測(cè)量可能遭受明顯的滯后和時(shí)延。第三，超聲信號(hào)高度依賴于外界條件， 例如空氣溫度。如果空氣溫度波動(dòng)，則聲速也是這樣，這可導(dǎo)致不精確性。最后，如果胸部按壓的平面最初是未知的，則按壓深度的計(jì)算可能被明顯損害。飛行時(shí)間超聲距離插值法不能分辨接收機(jī)在六個(gè)自由度中的位置，且如果患者、接收機(jī)或發(fā)射機(jī)不是水平的，向下平移運(yùn)動(dòng)的確定可能很難。即使使用超聲三角測(cè)量法，時(shí)延也可能明顯，分辨率可能低，且可能需要在不同位置上的多個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)?，F(xiàn)有的CPR輔助設(shè)備和系統(tǒng)在測(cè)量胸部反彈時(shí)相對(duì)效率低。胸部反彈是在按壓之后胸部被釋放的程度。為了使胸部按壓完全有效，胸部必須在開始另一按壓之前完全被釋放。當(dāng)按壓被釋放時(shí)，彈性反彈將產(chǎn)生將血液拉到胸部?jī)?nèi)的負(fù)壓。不完全的解壓將減少可用來(lái)對(duì)下一按壓循環(huán)的血液的量。基于加速計(jì)的設(shè)備缺乏建立在最大按壓處的參考點(diǎn)的能力，該能力可用于充分測(cè)量反彈。因?yàn)闆]有外部參考，加速計(jì)信號(hào)可隨著時(shí)間的過(guò)去漂移， 且設(shè)備可能在確定是否胸部被完全釋放時(shí)變得無(wú)效。最近的研究(Resuscitation. 2009 Jan ；80(1) :79-82. Epub 2008 Oct 25 ‘ Compression feedback devices over estimate chest compression depth when performed on a bed')披露了在目前的(PR輔助設(shè)備中的另一不足。該研究指示，CPR輔助設(shè)備往往當(dāng)患者在床墊上時(shí)過(guò)高地估計(jì)按壓深度。設(shè)備往往將床墊的運(yùn)動(dòng)錯(cuò)誤地記錄為胸部按壓的部分。其它CPR輔助工具使用機(jī)械力測(cè)量作為按壓深度的指示。這些設(shè)備由于其不能補(bǔ)償變化的胸部依從性而可能是不準(zhǔn)確的。它們往往依賴于用戶對(duì)患者身體尺寸的主觀印象來(lái)幫助校準(zhǔn)待給予的力的正確的量。此外，最近的研究(Resuscitation. 2008 Jul ； 78(1) :66-70. Epub 2008 Apr 18 TDoes use of the CPREzy involve more work than CPR without feedback ？')表明，由于設(shè)備的內(nèi)部機(jī)制，在沒有輔助工具的情況下，這些設(shè)備往往需要比CPR更多的工作。在設(shè)備內(nèi)的彈簧可對(duì)CPR過(guò)程增加額外的20%的工作負(fù)荷，導(dǎo)致用戶疲勞的更快開始。目前可用的CPR輔助設(shè)備和系統(tǒng)一般具有一個(gè)主要缺點(diǎn)。它們往往通過(guò)首先確定加速度、速度或力來(lái)間接地測(cè)量深度。最后，按壓深度是位置的度量，且加速度的確定需要對(duì)所接收的信號(hào)雙重地積分以獲得有用的數(shù)據(jù)。這樣的積分在測(cè)量中引入明顯的誤差源。提供通過(guò)測(cè)量位置而不是加速度、速度或力來(lái)確定CPR按壓深度的方法可能是合乎需要的。通過(guò)直接測(cè)量位置，沒有引入與信號(hào)的積分或患者胸部的依從性有關(guān)的誤差。位置數(shù)據(jù)可用于直接計(jì)算胸部按壓的深度。提供精確地測(cè)量相關(guān)CPR參數(shù)例如按壓深度和速率而沒有前述技術(shù)中的問(wèn)題的容易使用和廉價(jià)的系統(tǒng)可能是合乎需要的。概述本公開目的在于用于在施行CPR期間確定按壓參數(shù)的方法和系統(tǒng)。系統(tǒng)包括在專利申請(qǐng)?zhí)?1/158，002和61/235，584中公開的特征和方法，并提供額外的處理策略和硬件部件。前述應(yīng)用描述了場(chǎng)發(fā)生器和場(chǎng)探測(cè)器的使用。發(fā)生器和探測(cè)器可用作參考傳感器和位置傳感器。參考傳感器是相對(duì)固定的，而位置傳感器放置在患者的胸部上，并按照每次胸部按壓移動(dòng)。場(chǎng)發(fā)生器和場(chǎng)探測(cè)器特別產(chǎn)生并探測(cè)場(chǎng)，例如電磁場(chǎng)，而不是簡(jiǎn)單地發(fā)送和接收信號(hào)。在一些方面，提供了用于確定接受胸部按壓的患者的胸部按壓的深度的復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器，探測(cè)器包括彼此相距固定的距離的至少兩個(gè)線圈；其中探測(cè)器適合于產(chǎn)生表示探測(cè)場(chǎng)的至少兩個(gè)線圈的任一個(gè)的響應(yīng)信號(hào)。在一些方面，提供了使用具有場(chǎng)發(fā)生器和復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器來(lái)確定接受胸部按壓的患者的胸部按壓的深度的方法，復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器包括彼此相距固定和已知的距離的至少兩個(gè)線圈，該方法包括從復(fù)合探測(cè)器的每個(gè)線圈接收信號(hào)，所述信號(hào)響應(yīng)于場(chǎng)發(fā)生器所產(chǎn)生的場(chǎng)；確定每個(gè)線圈的位置信息；確定線圈之間的表觀距離；基于線圈之間的表觀距離與固定和已知的距離之間的任何差異來(lái)確定校正因子；以及使用位置信息和校正因子來(lái)確定胸部按壓深度。在一些方面，提供了用于確定接受胸部按壓的患者的胸部按壓的深度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括場(chǎng)發(fā)生器，其適合于產(chǎn)生場(chǎng)；復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器，其包括彼此相距固定的距離的至少兩個(gè)線圈，場(chǎng)探測(cè)器適合于產(chǎn)生表示探測(cè)場(chǎng)的至少兩個(gè)線圈的任一個(gè)的響應(yīng)信號(hào)；以及處理器，其適合于從響應(yīng)信號(hào)確定場(chǎng)探測(cè)器相對(duì)于場(chǎng)發(fā)生器的位置信息，并從所確定的位置信息確定胸部按壓深度；其中場(chǎng)發(fā)生器和場(chǎng)探測(cè)器中的一個(gè)是適合于當(dāng)胸部接受按壓時(shí)與胸部一致地移動(dòng)的位置傳感器，而場(chǎng)發(fā)生器和場(chǎng)探測(cè)器中的另一個(gè)是適合于相對(duì)于患者是固定的參考傳感器。由于胸部按壓的相對(duì)一致性和可預(yù)測(cè)的性質(zhì)，各種計(jì)算算法可用于相對(duì)精確地計(jì)算CPR參數(shù)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)適合于胸部按壓的特性的均衡和/或過(guò)濾技術(shù)，可減小或消除由高度含鐵和導(dǎo)電的金屬引起的預(yù)期誤差源，例如信號(hào)抖動(dòng)和畸變。除計(jì)算算法以外，其它技術(shù)可用于減少或消除所測(cè)量的CPR參數(shù)中的誤差、噪聲和/或畸變。如在軟件中的，與胸部按壓的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的唯一特性可實(shí)現(xiàn)唯一的硬件設(shè)計(jì)，其導(dǎo)致更明確、更可靠的位置和/或深度估計(jì)。具體地，場(chǎng)發(fā)生器和場(chǎng)探測(cè)器線圈可配置成減少在操作環(huán)境中的金屬干擾的效應(yīng)。在一些例子中，可使用復(fù)合探測(cè)器，其中在固定的關(guān)系中的兩個(gè)或多個(gè)探測(cè)器可一起使用。在這兩個(gè)或多個(gè)探測(cè)器的中心之間的已知間隔距離可用于探測(cè)并補(bǔ)償環(huán)境中的畸變(例如，由于金屬物體)。在一些例子中，第二感測(cè)方法的增加可有助于進(jìn)一步通過(guò)探測(cè)畸變的或在其它方面不正確的數(shù)據(jù)的存在來(lái)減少誤差。例如， 壓力或力傳感器可探測(cè)起源于不影響壓力或力傳感器但影響場(chǎng)線圈的源的誤差(例如，來(lái)自金屬物體的畸變)。在一些方面，提供了可用于補(bǔ)償或校正從系統(tǒng)的外部擾動(dòng)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差或故障的潛在源的方法。例如，如果參考傳感器在CPR的施行期間移動(dòng)，則系統(tǒng)可探測(cè)這樣的移動(dòng)，并相應(yīng)地重新校準(zhǔn)深度計(jì)算以補(bǔ)償該移動(dòng)。在一些例子中，系統(tǒng)可在該擾動(dòng)期間繼續(xù)操作。在參考傳感器的移動(dòng)期間的連續(xù)操作可通過(guò)添加未被移動(dòng)影響的外部傳感器例如力或壓力傳感器來(lái)完成。在一些方面，還提供了用于補(bǔ)償系統(tǒng)可在其中被操作的令人不滿意或容易出錯(cuò)的環(huán)境的方法。例如，系統(tǒng)可配置成補(bǔ)償患者在其中被支撐在非剛硬表面例如床墊上的情況。 非剛硬表面可在CPR的施行期間展示運(yùn)動(dòng)或移位，其如果不被考慮就可導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量。 例如，在CPR期間，患者下面的床墊連同胸部一起被按壓。這可導(dǎo)致錯(cuò)誤地大的按壓深度測(cè)量，其不指示在沒有床墊時(shí)只有胸部被按壓的實(shí)際深度。額外的場(chǎng)探測(cè)器的使用可以克服這個(gè)問(wèn)題。給出第一探測(cè)器、第二探測(cè)器和發(fā)生器這三個(gè)部件，一個(gè)部件可適合于與非剛硬表面一致地移動(dòng)(例如，放置在患者下面的床墊上)，第二個(gè)部件可適合于與患者的胸部一致地移動(dòng)(例如，放置在患者胸部上)，以及第三個(gè)部件可適合于相對(duì)于患者是固定的?？山又ㄟ^(guò)確定與非剛硬表面一起移動(dòng)的部件(例如第一探測(cè)器)和與患者的胸部一起移動(dòng)的部件(例如第二探測(cè)器)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，例如通過(guò)從另一個(gè)部件的位置減去一個(gè)部件的位置，來(lái)確定實(shí)際按壓深度。在一些例子中，根據(jù)特定的情況，系統(tǒng)可適合于緊急情況。例如，位置傳感器可以可移除地容納在外殼或外罩中。外殼可保護(hù)用戶的手，同時(shí)提供額外的舒適。在一些例子中，當(dāng)系統(tǒng)用于對(duì)幼兒進(jìn)行CPR時(shí)，外殼可從位置傳感器移除。外殼的移除可將位置傳感器從成人尺寸的襯墊轉(zhuǎn)換為幼兒尺寸的襯墊。在一些例子中，位置傳感器還可固定或容納在緊急場(chǎng)景處找到的很多產(chǎn)品中。例如，發(fā)生器和探測(cè)器中的一個(gè)或兩個(gè)可固定到患者背靠板，嵌入在去纖顫器的電極內(nèi)，或連接到輪床或病床。附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明參考附圖，下面將詳細(xì)討論本公開的方面，其中

圖1是根據(jù)本公開的實(shí)施方式的CPR輔助系統(tǒng)的圖示；圖2是示出在患者胸部上的襯墊內(nèi)的CPR輔助系統(tǒng)的場(chǎng)探測(cè)器的平面頂視圖；圖3是由示例性場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生并由適合于CPR輔助系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的示例性場(chǎng)探測(cè)器可探測(cè)的場(chǎng)的圖示；圖4是示出用于計(jì)算位置的示例性算法的流程圖；圖5是示出通過(guò)首先形成空間中的平面來(lái)計(jì)算胸部按壓深度的示例性方法的圖示；圖6是示出平行于胸部按壓的路徑的正交矢量及其在空間中的對(duì)應(yīng)平面的圖；圖7是示出容納示例性位置傳感器的示例性襯墊和將襯墊一分為二的平面的圖示；
圖8是容納示例性位置傳感器的示例性襯墊的圖示，其中坐標(biāo)軸被標(biāo)在襯墊上；圖9是示出CPR輔助系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的圖示，其中第二場(chǎng)探測(cè)器放置在環(huán)境中的固定位置上；圖10是示出在復(fù)合探測(cè)器中的彼此以固定的關(guān)系放置的兩個(gè)示例性位置傳感器；圖11是示出在圖10的配置中連接位置傳感器的正交矢量的圖；圖12是示出在圖10的配置中的每個(gè)場(chǎng)探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)的圖示；圖13是示出放置在另一示例性復(fù)合探測(cè)器中的兩個(gè)示例性探測(cè)器的圖示；圖14是另一示例性復(fù)合探測(cè)器的圖示，其中每個(gè)探測(cè)器共享一個(gè)或多個(gè)公共線圈；圖15是示例性復(fù)合探測(cè)器的圖示，其中探測(cè)器不共享任何公共線圈；圖16是示出從空間中的兩個(gè)象限之間移動(dòng)的復(fù)合探測(cè)器的圖示；圖17是具有示例性力傳感器的示例性復(fù)合探測(cè)器的分解圖；圖18是示出示例性基本單元的圖示，基本單元包括放置在救護(hù)車的壁上的夾持器中的示例性參考傳感器和在患者胸部上的示例性位置傳感器；圖19是示例性基本單元的圖示，其中示例性可分離的位置傳感器在其關(guān)閉配置中；圖20是示例性基本單元的圖示，其中示例性可分離的位置傳感器從該單元分離并準(zhǔn)備使用；圖21是示出從基本單元分離并放置在患者之下的示例性場(chǎng)發(fā)生器和放置在患者胸部上的示例性場(chǎng)探測(cè)器；圖22是示出在基本單元中的示例性場(chǎng)發(fā)生器和兩個(gè)示例性場(chǎng)探測(cè)器的圖示，一個(gè)放置在患者之下，一個(gè)放置在患者的胸部上；圖23是示出放置在患者之下的示例性參考傳感器和放置在患者的胸部上的示例性位置傳感器的圖示，反饋在示例性位置傳感器上被提供；圖M是示出示例性患者背靠板的圖示，示例性參考傳感器嵌入背靠板中；圖25是示出容納示例性位置傳感器的示例性襯墊的旋轉(zhuǎn)角的圖；圖沈是在適當(dāng)形式的例子中進(jìn)行CPR的用戶的圖示；圖27是示出CPR輔助系統(tǒng)的示例性可佩戴的實(shí)施方式的圖示；圖觀是示出位于脈動(dòng)血氧計(jì)上或鄰近于脈動(dòng)血氧計(jì)的示例性參考傳感器的圖示；圖四是示出在去纖顫器的襯墊之間的胸部阻抗測(cè)量的圖示，示例性位置傳感器嵌入襯墊之一中；圖30是示出示例性位置傳感器的示例性可移除的外殼的圖示；圖31是示出示例性位置傳感器的圖示，反饋在位置傳感器上被提供；以及圖32是示出顯示示例性反饋提示的示例性基本單元的圖示。詳細(xì)描述本公開目的在于用于在施行心肺復(fù)蘇術(shù)(CPR)期間確定并計(jì)算胸部按壓參數(shù)例如胸部按壓深度的方法和系統(tǒng)。系統(tǒng)還可稱為CPR輔助系統(tǒng)。
系統(tǒng)包括場(chǎng)發(fā)生器和場(chǎng)探測(cè)器。在一些實(shí)施方式中，場(chǎng)探測(cè)器是位置傳感器，而場(chǎng)發(fā)生器是參考傳感器。位置傳感器可放置在相應(yīng)于患者胸部的運(yùn)動(dòng)的位置處，而參考傳感器可放置在相對(duì)固定的位置處。例如電磁場(chǎng)的信號(hào)由參考傳感器產(chǎn)生，并由位置傳感器探測(cè)。在其它實(shí)施方式中，場(chǎng)探測(cè)器是參考傳感器，而場(chǎng)發(fā)生器是位置傳感器，在這種情況下， 可以是場(chǎng)的信號(hào)由位置傳感器產(chǎn)生，并由參考傳感器探測(cè)。技術(shù)人員將清楚，位置傳感器和參考傳感器是可互換的。系統(tǒng)中的處理器根據(jù)信號(hào)確定位置傳感器相對(duì)于參考傳感器的位置。根據(jù)所確定的位置，處理器在CPR的施行期間確定胸部按壓參數(shù)，包括胸部按壓深度?，F(xiàn)在參考圖1和2。在本例中，CPR輔助系統(tǒng)可包括相對(duì)固定的基本單元1，其包含在緊急環(huán)境中的參考傳感器4和可根據(jù)患者的胸部運(yùn)動(dòng)相對(duì)于參考傳感器4移動(dòng)的位置傳感器2，因而在CPR期間跟蹤患者胸部的運(yùn)動(dòng)。在本例中，參考傳感器4是場(chǎng)發(fā)生器，而位置傳感器2是場(chǎng)探測(cè)器。參考傳感器4能夠產(chǎn)生信號(hào)，例如場(chǎng)5，其由位置傳感器2產(chǎn)生。 在本例中，位置傳感器2設(shè)置在放置于患者胸部上的結(jié)構(gòu)例如塊、襯墊6或其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)中，并通過(guò)電纜8連接到基本單元1。CPR施行者或用戶9可通過(guò)將他或她的手7放在襯墊 6上來(lái)直接按壓患者的胸部。在此，基本單元1放置在地面10上，其相對(duì)于患者是相對(duì)固定的。雖然示出基本單元1，但在一些例子中，系統(tǒng)不包括基本單元。如圖3所示，場(chǎng)探測(cè)器(例如，在上面的例子中的位置傳感器)配置成感測(cè)從場(chǎng)發(fā)生器(例如，在上面的例子中的參考傳感器)產(chǎn)生的磁場(chǎng)。場(chǎng)探測(cè)器可接著產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)。 處理器根據(jù)響應(yīng)信號(hào)確定位置傳感器相對(duì)于參考傳感器的位置，例如其三維位置坐標(biāo)。處理器可與基本單元中的參考傳感器設(shè)置在一起，可設(shè)置在位置傳感器上，或可以是單獨(dú)的部件。處理器可通過(guò)有線或無(wú)線通信從位置傳感器接收信息。例如，位置傳感器可包括用于與參考傳感器和/或處理器耦合的金屬線，或可包括用于與參考傳感器和/或過(guò)程無(wú)線耦合的無(wú)線傳輸部件。類似地，參考傳感器可通過(guò)有線或無(wú)線通信與處理器進(jìn)行通信。通過(guò)測(cè)量從場(chǎng)發(fā)生器探測(cè)的場(chǎng)的強(qiáng)度，可完成位置傳感器的坐標(biāo)的確定。位置信息可由處理器使用來(lái)確定胸部按壓參數(shù)，例如胸部按壓深度。胸部按壓參數(shù)(例如，胸部按壓深度)可通過(guò)反饋部件例如通過(guò)聽覺、視覺和觸覺反饋提供給用戶。通過(guò)確定相應(yīng)于單次按壓的開始和結(jié)束的初始和最終的位置并從另一個(gè)減去一個(gè)，可確定胸部按壓深度。其它公共計(jì)算可用于確定胸部按壓深度。在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/3M，913中公開了可用于計(jì)算三個(gè)自由度坐標(biāo)位置信息的可能硬件和軟件，該申請(qǐng)的公開特此通過(guò)引用被全部并入。該申請(qǐng)公開了對(duì)響應(yīng)信號(hào)解調(diào)和濾波以產(chǎn)生表示九個(gè)發(fā)生器-探測(cè)器耦合的3x3信號(hào)矩陣的方法。使用類似于在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?，314，251中公開的那些方法的方法可實(shí)現(xiàn)計(jì)算位置，該申請(qǐng)的公開特此通過(guò)引用被全部并入。計(jì)算位置的一種方法使用三軸場(chǎng)探測(cè)器。三軸傳感器確定在位置傳感器位置處由場(chǎng)發(fā)生器的每個(gè)激發(fā)矢量產(chǎn)生的完整的信號(hào)矢量。位置傳感器相對(duì)于參考傳感器的方位最初是未知的，且位置可因此從未被未知的傳感器方位影響的信號(hào)參數(shù)確定?？筛鶕?jù)傳感器輸出矢量的平方幅度和點(diǎn)積來(lái)制定對(duì)傳感器的未知位置的解決方案。這兩個(gè)量在傳感器旋轉(zhuǎn)下都是不變的。例如，傳感器的位置的這三個(gè)坐標(biāo)的幅度可通過(guò)方程的系統(tǒng)基于所有三個(gè)激發(fā)矢量所產(chǎn)生的三軸位置傳感器的輸出來(lái)確定。三角關(guān)系和相應(yīng)于激發(fā)矢量的位置-框架傳感器-輸出矢量可用于確定平方矢量幅度以及X、y和Z坐標(biāo)之間的關(guān)系。
一旦χ、y和ζ值被確定，坐標(biāo)就可在適當(dāng)時(shí)被去標(biāo)準(zhǔn)化。X、y和ζ坐標(biāo)的符號(hào)由傳感器輸出矢量的點(diǎn)積確定?？蓪?duì)少于或多于三個(gè)軸的傳感器和源來(lái)更改用于計(jì)算x、y和 Z的過(guò)程。圖4示出了計(jì)算位置傳感器的位置的一個(gè)示例性方法。當(dāng)獲得傳感器的位置的X、y和ζ坐標(biāo)時(shí)，可執(zhí)行按壓深度和其它參數(shù)的計(jì)算。很多方法可用于計(jì)算胸部按壓深度。例如，在場(chǎng)發(fā)生器為系統(tǒng)提供參考系的場(chǎng)合，胸部按壓深度的計(jì)算可通過(guò)在空間中形成虛平面11來(lái)完成，虛平面11實(shí)質(zhì)上平行于患者胸部，如圖5 所示。該平面11形成胸部按壓開始的參考位置，且胸部按壓深度被計(jì)算為離平面的距離。 通過(guò)形成沿著第一次按壓的向下運(yùn)動(dòng)的初始矢量12可以計(jì)算該平面的方程。沿著按壓的長(zhǎng)度的起始參考或“出發(fā)點(diǎn)”坐標(biāo)13和一個(gè)或多個(gè)其它坐標(biāo)14可被確定并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，如圖6所示?？墒褂眠@些坐標(biāo)來(lái)計(jì)算平面的正交矢量12。平面的方程是Ax+By+Cz+D = 0，其中(A，B，C)是垂直于平面的矢量。通過(guò)將“出發(fā)點(diǎn)”坐標(biāo)代入平面方程中并求解，可計(jì)算D的值。所計(jì)算的平面代表在胸部按壓期間位置傳感器可達(dá)到的最高深度水平。例如， 平面可以實(shí)質(zhì)上平行于患者的胸部，并實(shí)質(zhì)上平行于容納位置傳感器2的襯墊6的頂表面， 如圖7所示。按壓深度可接著被計(jì)算為當(dāng)前坐標(biāo)離該平面的距離。從任何當(dāng)前坐標(biāo)(x，y， ζ)到平面的距離被計(jì)算為
權(quán)利要求
1.一種用于確定接受胸部按壓的患者的胸部按壓的深度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括場(chǎng)發(fā)生器，其適合于產(chǎn)生場(chǎng)；復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器，其包括彼此相距固定距離的至少兩個(gè)線圈，所述場(chǎng)探測(cè)器適合于產(chǎn)生表示探測(cè)所述場(chǎng)的所述至少兩個(gè)線圈中的任一個(gè)的響應(yīng)信號(hào)；以及處理器，其適合于從所述響應(yīng)信號(hào)確定所述場(chǎng)探測(cè)器相對(duì)于所述場(chǎng)發(fā)生器的位置信息，并從所確定的位置信息確定所述胸部按壓深度；其中所述場(chǎng)發(fā)生器和所述場(chǎng)探測(cè)器中的一個(gè)是適合于當(dāng)所述胸部接受按壓時(shí)與所述胸部一致地移動(dòng)的位置傳感器，而所述場(chǎng)發(fā)生器和所述場(chǎng)探測(cè)器中的另一個(gè)是適合于相對(duì)于所述患者是靜止的參考傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器中的每個(gè)線圈包括繞組，且每個(gè)線圈的繞組實(shí)質(zhì)上平行于每個(gè)其它線圈的繞組。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器中的每個(gè)線圈包括繞組，每個(gè)線圈具有垂直于相應(yīng)的繞組所界定的平面的縱軸，其中每個(gè)線圈的縱軸實(shí)質(zhì)上與所述胸部按壓的方向平行。
4.如權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述場(chǎng)發(fā)生器通過(guò)金屬線與所述場(chǎng)探測(cè)器耦合。
5.如權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述場(chǎng)發(fā)生器與所述場(chǎng)探測(cè)器無(wú)線地耦合。
6.如權(quán)利要求1到5中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適合于從每個(gè)所述線圈接收信號(hào)，確定所述線圈之間的表觀距離，并確定校正因子以校正所述位置信息中的畸變，所述校正因子基于所述線圈之間的所述表觀距離和所述固定距離之間的任何差異來(lái)確定。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適合于在給定的時(shí)間定義每個(gè)所述線圈的初始位置，其中所述表觀距離基于所述至少兩個(gè)線圈中的一個(gè)從其自己的初始位置到所述至少兩個(gè)線圈中的另一個(gè)的初始位置所行進(jìn)的表觀距離來(lái)確定。
8.如權(quán)利要求1到7中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述胸部按壓深度通過(guò)形成在空間中實(shí)質(zhì)上垂直于所述胸部按壓深度的方向的平面來(lái)計(jì)算。
9.如權(quán)利要求1到8中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述位置信息的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)到所述位置傳感器的參考系中。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述胸部按壓深度通過(guò)確定從胸部按壓的起始位置坐標(biāo)到胸部按壓的最終位置坐標(biāo)的距離來(lái)計(jì)算，所述最終位置坐標(biāo)相應(yīng)于胸部按壓的最終深度。
11.如權(quán)利要求1到10中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述場(chǎng)探測(cè)器是所述位置傳感器， 而所述場(chǎng)發(fā)生器是所述參考傳感器。
12.如權(quán)利要求1到11中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述場(chǎng)發(fā)生器適合于放置在所述患者的胸部上，而所述場(chǎng)探測(cè)器適合于相對(duì)于所述患者是靜止的。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述位置信息在所述場(chǎng)發(fā)生器的參考系中，且所述胸部按壓深度通過(guò)確定從胸部按壓的起始位置坐標(biāo)到胸部按壓的最終位置坐標(biāo)的距離來(lái)計(jì)算，所述最終位置坐標(biāo)相應(yīng)于胸部按壓的最終深度。
14.如權(quán)利要求1到13中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述位置信息包括所述位置傳感器的所測(cè)量的方位角。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中胸部按壓的方向相對(duì)于垂直于所述患者的胸部的軸的角使用所述方位角來(lái)計(jì)算。
16.如權(quán)利要求1到15中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述位置傳感器是可佩戴的。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述位置傳感器設(shè)置有彎曲傳感器，用于感測(cè)所述位置傳感器的方位。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中來(lái)自所述彎曲傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)用于校正來(lái)自所述位置傳感器所測(cè)量的方位信息的噪聲和畸變。
19.如權(quán)利要求1到18中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中在操作環(huán)境中的已知畸變的畸變圖存儲(chǔ)在所述處理器中，且所述處理器還適合于使用所述畸變圖來(lái)校正所述已知畸變。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適合于探測(cè)在所述環(huán)境中已知畸變的存在，且響應(yīng)于所探測(cè)的存在而自動(dòng)發(fā)起所述畸變圖的使用以校正所述已知畸變。
21.如權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述畸變圖通過(guò)將所述場(chǎng)發(fā)生器和所述場(chǎng)探測(cè)器放置在所述操作環(huán)境中并確定在所述環(huán)境內(nèi)的具體位置處的電磁場(chǎng)來(lái)創(chuàng)建。
22.如權(quán)利要求19到21中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述操作環(huán)境是救護(hù)車內(nèi)部。
23.如權(quán)利要求1到22中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括用于考慮支持所述患者的非剛硬表面的任何運(yùn)動(dòng)或移位的第二場(chǎng)探測(cè)器。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器、所述第二場(chǎng)探測(cè)器和所述場(chǎng)發(fā)生器中的第一個(gè)適合于與所述非剛硬表面一致地移動(dòng)，所述復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器、所述第二場(chǎng)探測(cè)器和所述場(chǎng)發(fā)生器中的第二個(gè)適合于與所述患者的胸部一致地移動(dòng)，而所述復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器、所述第二場(chǎng)探測(cè)器和所述場(chǎng)發(fā)生器中的第三個(gè)適合于相對(duì)于所述患者是靜止的。
25.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中通過(guò)確定適合于與所述非剛硬表面一致地移動(dòng)的所述復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器、所述第二場(chǎng)探測(cè)器和所述場(chǎng)發(fā)生器中的所述第一個(gè)與適合于與所述患者的胸部一致地移動(dòng)的所述復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器、所述第二場(chǎng)探測(cè)器和所述場(chǎng)發(fā)生器中的所述第二個(gè)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)考慮所述非剛硬表面的運(yùn)動(dòng)或移位。
26.如權(quán)利要求1到25中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括隨所述位置傳感器提供的力傳感器和壓力傳感器中的至少一個(gè)。
27.如權(quán)利要求沈所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適合于使用來(lái)自所述力傳感器和所述壓力傳感器中的所述至少一個(gè)的數(shù)據(jù)來(lái)校正所述位置信息中的噪聲、畸變和半球模糊度中的至少一個(gè)。
28.如權(quán)利要求沈或27所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適合于使用所述位置信息計(jì)算來(lái)自所述力傳感器和所述壓力傳感器中的至少一個(gè)的數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)常數(shù)。
29.如權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中所述校準(zhǔn)常數(shù)將來(lái)自所述力傳感器和所述壓力傳感器中的所述至少一個(gè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成位置數(shù)據(jù)和深度數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。
30.如權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適合于在沒有位置信息的情況下使用來(lái)自所述力傳感器和所述壓力傳感器中的所述至少一個(gè)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算所述胸部按壓深度。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)從電源接收功率，且所述處理器還適合于切斷到所述場(chǎng)發(fā)生器的功率并使用來(lái)自所述力傳感器和所述壓力傳感器中的所述至少一個(gè)的數(shù)據(jù)，來(lái)節(jié)省系統(tǒng)功率。
32.如權(quán)利要求沈到31中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適合于使用來(lái)自所述力傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)確定胸部反彈。
33.如權(quán)利要求1到32中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括隨所述參考傳感器提供的加速計(jì)。
34.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述加速計(jì)適合于探測(cè)所述參考傳感器的運(yùn)動(dòng)。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述加速計(jì)所探測(cè)的運(yùn)動(dòng)用于校正所述參考傳感器的任何運(yùn)動(dòng)。
36.如權(quán)利要求1到35中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適合于接收胸部阻抗數(shù)據(jù)并使用所述胸部阻抗數(shù)據(jù)來(lái)校正所述位置信息中的任何噪聲和畸變。
37.如權(quán)利要求1到36中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括外殼，所述位置傳感器可移除地包含在所述外殼內(nèi)。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述可移除的外殼是可移除的，用于對(duì)幼兒進(jìn)行CPR。
39.如權(quán)利要求1到38中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括用于基于所確定的位置信息和所確定的胸部按壓深度中的至少一個(gè)來(lái)向CPR施行者提供反饋的反饋部件。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述反饋包括視覺提示、音頻提示和觸覺提示中的至少一個(gè)。
41.如權(quán)利要求1到40中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述參考傳感器和所述處理器設(shè)置在基本單元中，且所述位置傳感器與所述基本單元進(jìn)行通信。
42.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中電源設(shè)置在所述基本單元中，且所述位置傳感器設(shè)置有輔助電源。
43.如權(quán)利要求41或權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述基本單元包括用于基于所確定的位置信息和所確定的胸部按壓深度的至少一個(gè)來(lái)向CPR施行者提供反饋的反饋部件。
44.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中所述反饋包括視覺提示、音頻提示和觸覺提示中的至少一個(gè)。
45.一種使用具有場(chǎng)發(fā)生器和復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器的系統(tǒng)來(lái)確定接受胸部按壓的患者的胸部按壓的深度的方法，所述復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器包括彼此相距固定和已知的距離的至少兩個(gè)線圈， 所述方法包括從所述復(fù)合探測(cè)器的每個(gè)所述線圈接收信號(hào)，所述信號(hào)響應(yīng)于所述場(chǎng)發(fā)生器所產(chǎn)生的場(chǎng)；確定每個(gè)線圈的位置信息； 確定所述線圈之間的表觀距離；基于所述線圈之間的所述表觀距離和所述固定和已知的距離之間的任何差異來(lái)確定校正因子；以及使用所述位置信息和所述校正因子來(lái)確定所述胸部按壓深度。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述固定和已知的距離實(shí)質(zhì)上平行于胸部按壓的方向。
47.如權(quán)利要求45或權(quán)利要求46所述的方法，其中在給定的時(shí)間為每個(gè)線圈確定初始位置，以及所述表觀距離是基于確定所述至少兩個(gè)線圈中的一個(gè)從其自己的初始位置到所述至少兩個(gè)線圈中的另一個(gè)的初始位置所行進(jìn)的表觀距離來(lái)確定的。
48.一種用于確定接受胸部按壓的患者的胸部按壓的深度的復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器，所述探測(cè)器包括彼此相距固定距離的至少兩個(gè)線圈；其中所述探測(cè)器適合于產(chǎn)生表示探測(cè)場(chǎng)的所述至少兩個(gè)線圈中的任一個(gè)的響應(yīng)信號(hào)。
49.如權(quán)利要求48所述的探測(cè)器，其中每個(gè)線圈包括繞組，且每個(gè)線圈的繞組實(shí)質(zhì)上平行于每個(gè)其它線圈的繞組。
50.如權(quán)利要求48或權(quán)利要求49所述的探測(cè)器，其中每個(gè)線圈包括繞組，每個(gè)線圈具有垂直于由相應(yīng)的繞組所界定的平面的縱軸，其中每個(gè)線圈的縱軸實(shí)質(zhì)上與所述胸部按壓的方向平行。
51.如權(quán)利要求49所述的探測(cè)器，還包括至少一個(gè)垂直場(chǎng)探測(cè)線圈，該至少一個(gè)垂直場(chǎng)探測(cè)線圈具有垂直于并圍繞所述至少兩個(gè)平行線圈的繞組。
52.如權(quán)利要求49或51所述的探測(cè)器，其中每個(gè)平行的線圈由多達(dá)兩個(gè)的垂直場(chǎng)探測(cè)線圈圍繞，所述垂直場(chǎng)探測(cè)線圈具有垂直于所述平行線圈并垂直于每個(gè)其它垂直線圈的繞組。
53.如權(quán)利要求51或52所述的探測(cè)器，其中所述平行線圈共享至少一個(gè)公共垂直線圈。
54.如權(quán)利要求48到53中的任一項(xiàng)所述的探測(cè)器，還包括用于耦合到場(chǎng)發(fā)生器的金屬線。
55.如權(quán)利要求48到53中的任一項(xiàng)所述的探測(cè)器，其中所述探測(cè)器還適合于無(wú)線地耦合到場(chǎng)發(fā)生器。
全文摘要
公開了一種用于確定接受胸部按壓或心肺復(fù)蘇術(shù)(CPR)的患者的胸部按壓的深度的系統(tǒng)和方法。諸如電磁場(chǎng)的場(chǎng)由相對(duì)于患者是固定的場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生，并由與患者的胸部一起移動(dòng)的復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器探測(cè)。復(fù)合場(chǎng)探測(cè)器包括處于固定距離的至少兩個(gè)線圈，并適合于產(chǎn)生表示探測(cè)所述場(chǎng)的至少兩個(gè)線圈中的至少一個(gè)的響應(yīng)信號(hào)。
文檔編號(hào)A61H31/00GK102368991SQ201080010025
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者科里·森藤 申請(qǐng)人:阿特雷奧醫(yī)療公司,美敦力加拿大公司分公司