專利名稱：胸外心臟按壓節(jié)律提示器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于自動體外除顫器的胸外心臟按壓節(jié)律提示器及其方 法，以正確指導實施心肺復(fù)蘇急救措施，也特別涉及到一種由于胸外心臟按壓引 起的胸阻抗變化的檢測，屬于醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
心臟驟停多數(shù)是由于心室顫動(VF)導致，室顫時心臟停止搏動，導致心臟、 大腦和其它器官的血流供血不足。如果不及時終止室顫，使心臟恢復(fù)其自己的正 常節(jié)律，通常將會導致死亡?？焖俪澥腔謴?fù)正常心率并防止心臟驟停后由于心 室顫動導致死亡的唯一有效手段。在心臟驟停發(fā)生1分鐘內(nèi)進行除顫，患者存活 率可達90%，每延遲1分鐘，成功率將下降7~10%。
心肺復(fù)蘇(CPR)是一種現(xiàn)場急救的技術(shù)，如果患者倒地心跳呼吸停后4分鐘 之內(nèi)進行CPR，八分鐘內(nèi)開始進行高級心臟救護術(shù)(ACLS)，則患者救活率高達 43%。在發(fā)生心臟驟停后，急救人員只有幾分鐘內(nèi)立即重新建立有效的呼吸和循 環(huán)，CPR可在短時間內(nèi)維持患者的重要器官功能，雖不能直接恢復(fù)正常心律， 卻能為早期除顫奠定基礎(chǔ)，數(shù)分鐘內(nèi)進行電除顫以及進一步治療才能恢復(fù)有效的 自主循環(huán)。
自動體外除顫器(AED)只適用于無反應(yīng)、無呼吸和無循環(huán)體征的患者。對 于無循環(huán)體征的患者，無論是室上性心動過速、室速還是室顫都有除顫指征。近 來研究表明電擊后5秒鐘心電圖顯示心搏停止或無室顫電活動均視為電除顫成 功。"除顫指征"指的是如重新出現(xiàn)室顫，3次除顫后，病人的循環(huán)體征仍未恢 復(fù)，復(fù)蘇者應(yīng)立即實施1分鐘的CPR，若心律仍為室顫，應(yīng)繼續(xù)進行除顫和實 施CPR，直至儀器出現(xiàn)"無除顫指征"信息或?qū)嵤└呒壣С諥CLS。"無除 顫指征"指的是無循環(huán)體征AED儀提示"無除顫指征"信息，檢査病人的循 環(huán)體征，如循環(huán)未恢復(fù)，繼續(xù)行CPR。因此，行1 2分鐘的CPR后，需再次行 心律分析，心律分析時，停止CPR。循環(huán)體征恢復(fù)如果病人循環(huán)體征恢復(fù)， 檢查病人呼吸，如無自主呼吸，即給予人工通氣，10~12次/分；若有呼吸，將病
3人置于復(fù)蘇體位，除顫器應(yīng)仍連接在病人身體上，如再出現(xiàn)室顫，AED會發(fā)出 提示并自動充電，再行電除顫。
一項基本生命支持(BLS)技術(shù)包括早期到達現(xiàn)場，早期CPR和早期電除顫。 目前廣泛應(yīng)用的AED都會具有相應(yīng)的心電檢測系統(tǒng)，根據(jù)患者的情況以提示用 戶是否進行除顫或者進行CPR操作。CPR結(jié)合人工呼吸和胸外心臟按壓，成為 近曰CPR流行的雛形。有學者認為，在心搏驟停后，如果立即開始胸外按壓， 此時心臟仍有氧合血液，即使有室顫存在也可在數(shù)秒內(nèi)恢復(fù)血液循環(huán)，且胸外按 壓及其后的胸廓回彈也有助于肺通氣。在心搏驟停后，即使不通氣，由于十分迅 速的胸外按壓(80 100次/分)，氧氣仍可通過彌散作用進入血液，并使其保持 滿意的氧合狀態(tài)。 一些學者認為在CPR時，應(yīng)盡量使胸外按壓與人工通氣同步 進行，但如搶救人員在技術(shù)或體力上難以勝任，則可先行單純胸外按壓。
胸外心臟按壓使血液流向心臟，并輔助以適當?shù)暮粑涂梢越o腦和其他重 要器官提供充足的氧氣以便行電除顫。這種技術(shù)操作一般為按壓頻率100次/分， 按壓與放松間隔比為1:1。同時，胸外心臟按壓會引起胸腔容積的變化，從而產(chǎn) 生胸阻抗的變化，通過檢測這種變化，就可以測得按壓的頻率和力度。
實施CPR在急救中十分重要，但是一些情況下，救護人員未必經(jīng)過正確的 CPR操作培訓。據(jù)國外報道，未經(jīng)指導培訓者進行CPR時90%按壓太快，40% 按壓太深，僅4%用力不夠，以上不規(guī)范的操作都會給急救效果帶來影響。
因此，在AED中帶有一種胸外心臟按壓節(jié)律提示器就變得更加重要，它不 僅給CPR實施者一種正確操作的指導，同時也可以檢測到錯誤的操作方法，能 夠及時提醒實施者糾正，以進一步提高患者的救治成功率。
中國專利200710046179.4 "用窄脈沖實現(xiàn)低能量除顫的方法及裝置"中提到 了在除顫裝置的心電采集模塊中，輸入的人體心電信號經(jīng)過差分前置放大器放 大，輸入信號中的差膜成分得到放大而共模成分受到抑制，為了消除極化電壓和 50HZ工頻干擾的影響，差分前置放大器的輸出要經(jīng)過RC高通濾波器和50HZ 陷波器的濾波處理，然后進入主放十增益控制電路，在這個環(huán)節(jié)，心電信號得到 進一步的放大，主放+增益控制電路的輸出接至二階有源濾波器的輸入端，以減 小高頻干擾的影響；二階有源濾波器的輸出連接到輸出放大器，將信號放大到要 求的幅度；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸出放大器的輸出信號進行釆樣，將模擬信號轉(zhuǎn)化為
4數(shù)字信號，并傳送給總控模塊。專利CN200720075386.8A "用于心臟除顫器的 心電圖R波快速檢測電路"中心電放大模塊為心電采集的主要部分，由前置放 大器、50HZ濾波器、高通濾波器、可調(diào)增益控制器和有源低通濾波器依次連接 組成。以上專利只提到了 AED的心電檢測系統(tǒng)，并沒有涉及到通過檢測系統(tǒng)采 集到的信號經(jīng)過比較后，給操作者提示的功能。專利CN03813923.5A "用于醫(yī) 療設(shè)備的用戶界面的方法和設(shè)備"公開了一種與除顫器一起使用的用戶界面方法 和設(shè)備，該用戶界面設(shè)備包括多個分層的用戶界面組件，這些組件均在除顫器操 作和病人處理的過程中在需要或適當?shù)臅r候提供給除顫器的操作者，但未具體描 述提示功能的實施應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于自動體外除顫器的胸外心臟按壓節(jié)律提 示器及其方法，胸外心臟按壓節(jié)律提示器是自動體外除顫器內(nèi)部的一個模塊，通 過聲音、燈光和圖像三種提示方式給操作者以正確指導，并且通過檢測實際的按 壓節(jié)律和力度，對錯誤的按壓操作給出具體提示，提醒操作者及時進行糾正。
本發(fā)明的技術(shù)方案是胸外心臟按壓節(jié)律提示器，包括檢測模塊，檢測模塊 中激勵脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路、心電電極、前置差分預(yù)放大電路、二極管檢波及調(diào) 節(jié)電路、濾波電路、增益調(diào)節(jié)及電位平移、A/D轉(zhuǎn)換電路依次電連接；其特征在
于還包括ARM/DSP控制器和節(jié)律提示模塊；節(jié)律提示模塊中的聲音、燈光和 圖像產(chǎn)生電路分別由ARM/DSP控制器控制；檢測模塊中A/D轉(zhuǎn)換電路電連接 ARM/DSP控制器，激勵脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路和增益調(diào)節(jié)及電位平移由ARM/DSP 控制器控制。
如上所述的胸外心臟按壓節(jié)律提示器，其特征在于節(jié)律提示模塊中節(jié)律音 產(chǎn)生電路、音頻功放電路和揚聲器電連接，LED和燈光控制電路電連接，LCD 控制器和LCD圖像顯示屏電連接，以上分別構(gòu)成聲音、燈光和圖像產(chǎn)生電路； ARM/DSP控制器分別連接節(jié)律音產(chǎn)生電路、燈光控制電路、LCD控制器。
胸外心臟按壓節(jié)律提示器方法，其特征在于ARM/DSP的定時器定時控制 每次產(chǎn)生1分鐘頻率為100次/分的正常胸外心臟按壓節(jié)律脈沖，同時也產(chǎn)生激 勵脈沖信號施加到與人體相連的心電電極之上，由檢測模塊得到反映胸阻抗變化
5的A/D采樣值；通過ARM/DSP控制器的內(nèi)部固化控制程序比較A/D采樣值變 化的時間和大小，來得到胸外心臟按壓頻率的快慢和力度的大小，分別以節(jié)律提 示模塊中的聲音、燈光和圖像三種方式顯示正常胸外心臟按壓節(jié)律脈沖和提示實 施者正確的操作方法。
如上所述的胸外心臟按壓節(jié)律提示器方法，其特征在于通過ARM/DSP控 制器的內(nèi)部固化控制程序，將正常胸外心臟按壓節(jié)律產(chǎn)生時間與A/D釆樣值變 化的時間相比較，如果后者提前或滯后時間超過10%,節(jié)律提示模塊提醒操作者 及時調(diào)整按壓頻率。
如上所述的胸外心臟按壓節(jié)律提示器方法，其特征在于通過ARM/DSP控 制器的內(nèi)部固化控制程序判斷A/D采樣值變化過大或者過小，節(jié)律提示模塊提 醒操作者及時調(diào)整按壓力度。
本發(fā)明的有益效果是AED由本發(fā)明的ARM/DSP控制器的定時器定時控 制每次產(chǎn)生1分鐘100次/分的胸外心臟節(jié)律脈沖，分別以節(jié)律提示模塊中的聲 音、燈光和圖像三種方式提示實施者正確的操作方法；同時也產(chǎn)生激勵脈沖施加 到與人體相連的心電電極之上，根據(jù)胸阻抗變化的原理，由A/D采樣值得到胸 阻抗變化的時間和大小，也就可以測量胸外心臟按壓頻率的快慢和力度的大小， 將產(chǎn)生胸外心臟按壓節(jié)律的時間與得到A/D采樣值變化的時間相比較，如果后 者提前或滯后時間超過10%或A/D采樣值變化過大或者過小，此時ARM/DSP 控制音頻發(fā)生器發(fā)出錯誤的聲音提示提醒胸外心臟按壓實施者及時調(diào)整成為正 確操作方法，能進一步提高緊急情況下的救治率。


圖1是本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)框架圖。
圖2是圖1中ARM/DSP控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖1中ARM/DSP控制器固化程序流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
圖1中標記的說明1-ARM/DSP控制器，2-節(jié)律音產(chǎn)生電路，3-音頻功放電路，4-揚聲器，5-LED， 6-燈光控制電路，7-LCD控制器，8-LCD圖像顯示屏， 9-激勵脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路，10-心電電極，11-前置差分預(yù)放大電路，12-二極管 檢波及調(diào)節(jié)電路，13-濾波電路，14-增益調(diào)節(jié)及電位平移，15-A/D轉(zhuǎn)換電路。
圖2中標記的說明GPIO-通用輸入/輸出，I2C —Inter Integrated Circuit串 行總線，Timer-定時器，MCASP-復(fù)通道音頻接入接口 ， SDRAM-Synchronous Dynamic Random Access Memory 同步動態(tài)隨機存取存儲器， MMC/SD-MultiMedia/ Secure Digital儲存卡。
如圖1所示，本發(fā)明實施例適用于自動體外除顫器的胸外心臟按壓節(jié)律提示 器，包括ARM/DSP控制器1、 ARM/DSP控制器1控制的節(jié)律提示模塊和檢測 模塊；節(jié)律提示模塊由節(jié)律音產(chǎn)生電路2、音頻功放電路3、揚聲器4、 LED5、 燈光控制電路6、 LCD控制器7和LCD圖像顯示屏8構(gòu)成；檢測模塊包括激勵 脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路9、心電電極10、前置差分預(yù)放大電路11、 二極管檢波及 調(diào)節(jié)電路12、濾波電路13、增益調(diào)節(jié)及電位平移14和A/D轉(zhuǎn)換電路15。
節(jié)律提示模塊中，由ARM/DSP控制器1產(chǎn)生的胸外心臟按壓節(jié)律脈沖有3 種提示方式節(jié)律音產(chǎn)生電路2通過音頻功放電路3和揚聲器4發(fā)出頻率為100 次/分的提示音，燈光控制電路6控制LED5按100次/分的頻率點亮，LCD控制 器7控制LCD圖像顯示屏8按100次/分的頻率顯示不同的胸外心臟按壓動作圖 像ARM/DSP控制器1分別電連接節(jié)律音產(chǎn)生電路2、燈光控制電路6、 LCD 控制器7;
檢測模塊中，由ARM/DSP控制器1控制激勵脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路9將激勵 脈沖施加到與人體相連的心電電極10之上，兩電極之間由于胸阻抗變化所引起 的電信號就調(diào)制在激勵脈沖之上，心電電極io上得到的心電信號和調(diào)制信號經(jīng) 過前置差分預(yù)放大電路11進行放大，二極管檢波及調(diào)節(jié)電路12解調(diào)，濾波電路 13進行低通濾波，由ARM/DSP控制器1控制的增益調(diào)節(jié)及電位平移14調(diào)節(jié)信 號與A/D轉(zhuǎn)換電路15相匹配，提取到能夠反映胸阻抗變化的電壓變化信號，最 后通過A/D轉(zhuǎn)換電路15將信號送入ARM/DSP控制器1進行處理。胸阻抗的變 化，在進行胸外心臟按壓時反映的是按壓的頻率和力度，停止按壓時則反映的是 人體自主的呼吸變化。該檢測模塊完成AED中的心電信號采集、檢測功能。
如圖2所示，ARM/DSP控制器1是一種雙核處理器，由ARM和DSP兩個
7內(nèi)核組成,通過控制總線控制GPIO-A產(chǎn)生激勵脈沖，GPIO-B控制燈光，TFT LCD Ctrl控制LCD, 32Bit Timer定時控制節(jié)律音的產(chǎn)生，I2C電路控制增益調(diào)節(jié)及電 位平移14的數(shù)字電位器，MCASP為多功能串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換。
由ARM/DSP控制器1的定時器控制每次產(chǎn)生1分鐘的頻率為100次/分的 胸外心臟按壓節(jié)律脈沖，1分鐘后，就會提示停止按壓，等待AED自動進行心 電、呼吸檢測，判斷是否有"除顫指征"進行再次除顫或者繼續(xù)進行胸外心臟按 壓。
由圖3可知以下為ARM/DSP控制器1的固化程序控制部分
(1) 程序首先進入狀態(tài)初始化，進行各個部分的初始參數(shù)設(shè)置。
(2) 狀態(tài)初始化完成后，進入主程序控制。由定時器定時每次1分鐘的頻率為 100次/分的胸外心臟按壓節(jié)律，同時也產(chǎn)生激勵脈沖信號施加到與人體相連的心 電電極10之上，進行A/D采樣。
(3) 之后，將產(chǎn)生胸外心臟按壓節(jié)律的時間與得到A/D采樣值變化的時間相比 較，如果后者提前超過10%，此時主程序就會控制音頻終端揚聲器4發(fā)出"按壓 操作過快"提示；如果后者滯后超過10%，揚聲器4就發(fā)出"按壓操作過慢"提 示，提醒操作者及時調(diào)整按壓頻率。如果在正常范圍內(nèi)，提示正常的提示信息。
(4) 與此同時，A/D采樣過來的數(shù)據(jù)，通過固化程序的算法比較前后兩次的變 化，主程序通過判斷A/D采樣值變化過大或者過小，揚聲器4會發(fā)出"用力過 大"或"用力過小"的聲音提示，提醒操作者及時調(diào)整按壓力度。
按壓時間提示ARM/DSP控制器1的定時器定時每次產(chǎn)生1分鐘的胸外心 臟按壓節(jié)律，然后提示CPR實施者停止操作，等待AED自動進行心電和呼吸檢 測，判斷是否需要進行再次除顫或繼續(xù)實施胸外心臟按壓。
ARM/DSP內(nèi)部固化控制程序通過比較正常按壓節(jié)律產(chǎn)生時間和A/D釆樣值 的變化時間之間的差異，檢測胸外心臟按壓的頻率是否在正常操作范圍內(nèi)，同時 也通過A/D采樣值變化的大小檢測胸外心臟按壓力度的大小。A/D采樣時間的 大小反映呼吸節(jié)律，采樣大小的變化可以反映出按壓力度的大小。
權(quán)利要求
1、胸外心臟按壓節(jié)律提示器，包括檢測模塊，檢測模塊中激勵脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路、心電電極、前置差分預(yù)放大電路、二極管檢波及調(diào)節(jié)電路、濾波電路、增益調(diào)節(jié)及電位平移、A/D轉(zhuǎn)換電路依次電連接；其特征在于還包括ARM/DSP控制器和節(jié)律提示模塊；節(jié)律提示模塊中的聲音、燈光和圖像產(chǎn)生電路分別由ARM/DSP控制器控制；檢測模塊中A/D轉(zhuǎn)換電路電連接ARM/DSP控制器，激勵脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路和增益調(diào)節(jié)及電位平移由ARM/DSP控制器控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的胸外心臟按壓節(jié)律提示器，其特征在于節(jié)律提 示模塊中節(jié)律音產(chǎn)生電路、音頻功放電路和揚聲器電連接，LED和燈光控制電 路電連接，LCD控制器和LCD圖像顯示屏電連接，以上分別構(gòu)成聲音、燈光和 圖像產(chǎn)生電路；ARM/DSP控制器分別連接節(jié)律音產(chǎn)生電路、燈光控制電路、LCD 控制器。
3、 胸外心臟按壓節(jié)律提示器方法，其特征在于ARM/DSP的定時器定時 控制每次產(chǎn)生1分鐘頻率為100次/分的正常胸外心臟按壓節(jié)律脈沖，同時也產(chǎn) 生激勵脈沖信號施加到與人體相連的心電電極之上，由檢測模塊得到反映胸阻抗 變化的A/D采樣值；通過ARM/DSP控制器的內(nèi)部固化控制程序比較A/D采樣 值變化的時間和大小，來得到胸外心臟按壓頻率的快慢和力度的大小，分別以節(jié) 律提示模塊中的聲音、燈光和圖像三種方式顯示正常胸外心臟按壓節(jié)律脈沖和提 示實施者正確的操作方法。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的胸外心臟按壓節(jié)律提示器方法，其特征在于通 過ARM/DSP控制器的內(nèi)部固化控制程序，將正常胸外心臟按壓節(jié)律產(chǎn)生時間與 A/D采樣值變化的時間相比較，如果后者提前或滯后時間超過10%,節(jié)律提示模 塊提醒操作者及時調(diào)整按壓頻率。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的胸外心臟按壓節(jié)律提示器方法，其特征在于通 過ARM/DSP控制器的內(nèi)部固化控制程序判斷A/D釆樣值變化過大或者過小， 節(jié)律提示模塊提醒操作者及時調(diào)整按壓力度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于自動體外除顫器的胸外心臟按壓節(jié)律提示器及其方法，包括ARM/DSP控制器、節(jié)律提示模塊和檢測模塊；節(jié)律提示模塊中的聲音、燈光和圖像產(chǎn)生電路分別由ARM/DSP控制器控制；檢測模塊中激勵脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路、心電電極、前置差分預(yù)放大電路、二極管檢波及調(diào)節(jié)電路、濾波電路、增益調(diào)節(jié)及電位平移、A/D轉(zhuǎn)換電路依次電連接，A/D轉(zhuǎn)換電路電連接ARM/DSP控制器，激勵脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路和增益調(diào)節(jié)及電位平移由ARM/DSP控制器控制。本發(fā)明通過聲音、燈光和圖像三種提示方式給操作者以正確指導，并且通過檢測實際的按壓節(jié)律和力度，對錯誤的按壓操作給出具體提示，提醒操作者及時進行糾正。
文檔編號A61H31/00GK101496767SQ200910060899
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者余維新, 孫逸華, 廖家華, 曹傳花 申請人:武漢依瑞德醫(yī)療設(shè)備新技術(shù)有限公司