自動體外除顫儀的研究及應(yīng)用進(jìn)展

廖彥昭 陳子奇 張煥基

目前我國心血管病患病率及死亡率均處于上升階段，心血管病已成為我國居民的首位死因。其中，心源性猝死(sudden cardiac death,SCD)占到25%，在家中或公眾場所發(fā)生高達(dá)80% ，但院外救治成功率低于2%。研究表明，普及城市公眾場所自動體外除顫儀(automated external defibrillator，AED)的使用，可以有效提高院外SCD的搶救成功率。

1 AED及公共場所除顫方案

據(jù)統(tǒng)計，我國SCD總?cè)藬?shù)居全球之首[1]。在早期階段對心臟驟停者實施電除顫極其重要[2]。據(jù)統(tǒng)計，除顫時間延遲1 min，患者生存率將降低7%～10%[3]。突發(fā)心臟驟停后的前5 min內(nèi)為最佳搶救時間，該時間段內(nèi)搶救患者生存率約為60%，而在3 min內(nèi)治療者，生存率可達(dá)70%以上。若10 min后接受電除顫，患者生存率幾乎降為0[4]。AED是一種便攜式醫(yī)療設(shè)備，最早于1979年在美國用于臨床，隨著人們認(rèn)識到盡早除顫在猝死搶救中的重要性，AED的應(yīng)用開始走向院外。由于AED儀器內(nèi)置操作指南錄音，只要根據(jù)提示操作，即可完成心電圖自動分析和除顫，其最大特點是無需使用者具備高水平判讀心電圖能力，因此便于普及。

2015年美國心臟協(xié)會(American Heart Association，AHA)心肺復(fù)蘇及心血管救助指南建議，在人流量及院外心臟驟停發(fā)生率較高的公共場所(如機(jī)場、賭場、運(yùn)動場所等)，當(dāng)可以立即取得AED時，應(yīng)盡快實施公共場所除顫(public access defibrillation， PAD)方案。否則，應(yīng)在準(zhǔn)備行AED前開始心肺復(fù)蘇(CPR)，并且在設(shè)備可供使用后立即進(jìn)行除顫。AHA推薦PAD方案應(yīng)在以下情況下實施[5]：①在心臟驟停高風(fēng)險地點，并很有可能需要合理使用AED；②通過電話求助急救系統(tǒng)5 min內(nèi)無法到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行除顫；③通過培訓(xùn)實現(xiàn)第一目擊者在5 min內(nèi)完成識別心臟驟停、撥打急救電話、進(jìn)行CPR和操作AED。

2 國外現(xiàn)狀

2.1國外AED覆蓋率及使用率 據(jù)統(tǒng)計，在日本，每10萬人安裝AED 393.7臺，美國198.9臺，英國25.6臺，澳洲44.5臺，德國17.6臺。AHA和歐洲復(fù)蘇委員會建議將AED放置在每2～5年預(yù)期發(fā)生一次心臟驟停的地點[6-7]。2004年，全美各州已基本完善了AED公共化配置，覆蓋全國范圍內(nèi)的公共場所。日本AED委員會指出，在學(xué)校內(nèi)通過合理配置AED和規(guī)范的培訓(xùn)，AED的使用率達(dá)38%，搶救成功率或至少1個月內(nèi)存活率達(dá)72%，并且認(rèn)為如果AED能及時使用，達(dá)到100%的存活率也是有可能的[8]。胡大一等[9]在4年的研究周期里，對英國110個常發(fā)生SCD的公共場所安裝和使用AED后帶來的效果進(jìn)行了分析和統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)這些場所發(fā)生的172起SCD中，有134例為心室顫動(VF)(78%)，均用AED給予及時的除顫，除顫時間平均4 min，搶救成功率為28.3%，隨后的出院存活率達(dá)23%。既往院外猝死AED的搶救成功率分別為：世界平均成功率<1%，美國和歐洲成功率均<5%?，F(xiàn)在配備了充足數(shù)量AED的美國大城市搶救成功率可達(dá)40%～50%，成功率已顯著提高[11]。在美國拉斯維加斯賭場配備AED后，使得急救存活率從14% 提高到57%，尤其是3 min內(nèi)進(jìn)行除顫生存率達(dá)到74%[11]。Capucci 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，心臟驟停發(fā)生時盡快單獨進(jìn)行有效的AED治療，而不進(jìn)行心肺復(fù)蘇，其存活率可能更高。

2.2AED的培訓(xùn)和相關(guān)政策法規(guī) 美國西雅圖于1972年開始實施公眾CPR培訓(xùn)計劃，是最早開展公眾CPR培訓(xùn)的城市，其院外心臟驟停搶救成功率遠(yuǎn)高于美國的國家平均水平[13]。

新加坡接受院外急救常識培訓(xùn)的比例為1∶5，美國為1∶3；在法國，占總?cè)丝?0%的民眾掌握急救的技能，在澳大利亞為50%，德國則高達(dá)80%。美國鼓勵私營公司購買 AED 以及派出雇員參加培訓(xùn)。意大利的外勤警察必須學(xué)會AED操作并通過考核[14]。瑞士法律規(guī)定每個公民都要接受急救知識培訓(xùn)[15]。比利時建議從兒童青少年期開始進(jìn)行AED培訓(xùn)[16]。政策法規(guī)方面，以美國為例，美國國會于1997年與AHA共同立法，廢除了非專業(yè)人員不允許使用AED的法律約束，該國食品藥品監(jiān)督局(food and drug administration， FDA)于1999年認(rèn)可AED由非醫(yī)務(wù)人員使用，并完成 PAD 計劃的立法工作，目的是允許目擊者在院外使用AED挽救心臟驟?；颊呱耐瑫r得到相應(yīng)的法律保障。相關(guān)法律寫明“在緊急情況下，施救者( 目擊者或“第一反應(yīng)人”)以無償救助為目的的行為，若給被救助者造成了某種損害，可免除責(zé)任”[17]。

3 國內(nèi)現(xiàn)狀

3.1國內(nèi)AED使用現(xiàn)狀及存在的問題 中國每年心臟驟停多達(dá)55萬人，平均每天至少1 000人[18-19]，若AED使用恰當(dāng)，我國每年因心臟驟停引起的死亡可降低20%[20]。中國AED工程于2004年啟動，比西方國家滯后5～10年。目前，我國主要在大中城市的機(jī)場、車站、體育場等地方配置AED，重大活動期間也流動配置。北京奧運(yùn)會、上海世博會及廣州亞運(yùn)會期間，活動場所也裝配了AED。2015年9月，大連市陸續(xù)在市內(nèi)四區(qū)安放超過200臺AED，主要分布在交通樞紐及人口密集區(qū)域，如國際會議中心、市民健身中心、火車站、購物中心等處。2016年民營組織心喚基金給予廣州、深圳、長沙、義烏等地自發(fā)捐贈數(shù)臺AED放置于公共場所。2016年12月騰訊“互聯(lián)網(wǎng)+急救”項目上線，發(fā)布了“AED地圖”的公眾服務(wù)性產(chǎn)品，全面覆蓋了深圳與上海兩個城市，兩市市民可通過微信、手機(jī)QQ的“城市服務(wù)”，快速查找附近的AED急救設(shè)備。許臻曄等[21]對近5年國內(nèi)馬拉松賽事發(fā)生的30例心臟驟停及救援情況做出統(tǒng)計分析，在10例有完整數(shù)據(jù)的救援成功案例中，有8例使用了AED(80%)，其中4例進(jìn)行了電除顫(50%)。然而，中國每10萬人只有0.2～0.3臺AED，加上普通民眾對其缺乏認(rèn)識，導(dǎo)致配置后的使用率很低。政府資金投入不足，國內(nèi)媒體宣傳力度不夠，推廣AED進(jìn)程形勢令人擔(dān)憂。另外，AED在我國之前一直被定義為第三類醫(yī)療器械，必須由專業(yè)人員使用，使群眾施救得不到法律保障。

3.2國內(nèi)AED培訓(xùn)及相關(guān)政策法規(guī) 根據(jù)中國紅十字會提供的數(shù)據(jù)，2011～2015年我國接受紅十字會系統(tǒng)急救培訓(xùn)的人員1 900萬人，進(jìn)而推算出我國群眾性急救培訓(xùn)的普及率達(dá)到1.5%左右。實際上，群眾受過急救培訓(xùn)的比例還不到1%，表明國民的急救知識與技能相當(dāng)匱乏。慶幸的是，AED在法律保障上正逐步走向公共場所。2010年7月海南省首次通過立法要求在公共場所配置AED及社會化普及急救知識技能，同時對培訓(xùn)合格人員的資質(zhì)進(jìn)行法律認(rèn)可[22]。2014年9月杭州市審議通過的《杭州市院前醫(yī)療急救管理條例》[23]，這是全國首部明確急救免責(zé)的法規(guī)。深圳和上海也分別在2016年1月和7月出臺條例，明確緊急現(xiàn)場救護(hù)行為受法律保護(hù)，對患者造成損害的，依法不承擔(dān)法律責(zé)任[24]。

4 AED的局限性

盡管AED在SCD中起至關(guān)重要的作用，但在使用上仍存在一定問題及局限性。例如：AED不能完全準(zhǔn)確識別室性心動過速和室上性心動過速[25]；多項研究[26-28]認(rèn)為，AED的數(shù)量并不能保證成功使用，除了人為因素外，AED在使用過程中會出現(xiàn)意外斷電、未能完成心律分析、不除顫或意外除顫等情況，并且AED的維護(hù)費(fèi)用不低。此外，在醫(yī)院內(nèi)，假如緊急救援反應(yīng)足夠快，并不推薦院內(nèi)使用AED[29]。

5 AED設(shè)備的研究進(jìn)展

上世紀(jì)50年代，美國研制成功出世界上第一臺除顫儀，之后經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，目前AED的公司主要有菲康、ZOLL和飛利浦等。AED產(chǎn)品因研制公司少，技術(shù)門檻高，行業(yè)發(fā)展保守，因此市場價格非常昂貴。2013年我國自主研發(fā)的AED產(chǎn)品投放市場后，價格大幅下降，使得AED在中國的普及率逐步提升。目前AED的發(fā)展方向主要圍繞檢測傳感、精密機(jī)械、信息技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、信號處理等五大領(lǐng)域發(fā)展。

AED實現(xiàn)電除顫需要采集心電信號、精確檢測VF/VT、分析電擊心律、自動充放電4個環(huán)節(jié)。目前心電信號采集技術(shù)已經(jīng)比較成熟，電除顫技術(shù)主要有兩個方向的改進(jìn)優(yōu)化，包括：①對除顫波形和能量的研究；②對分析識別可電除顫信號的研究。

除顫時，選擇不同的能量檔位,電流大小是不同的，而電流大小的控制又依賴于脈沖波形的選擇，正確的波形選擇在很大程度上決定了除顫儀的除顫效果。目前除顫波形主要有：單相波、雙相波、三相波和四相波。其中，雙相波技術(shù)經(jīng)過大量實驗，已證明比單相波具有更大優(yōu)勢，如更高的自主心律恢復(fù)率，更小的心肌損傷度，更快的心肌恢復(fù)能力，更小的疼痛感等，因此雙相波目前已成為主流。三相波、四相波是近些年來新的研究，仍處在初級階段，仍需大量的臨床實驗驗證。

AED對自動檢測可除顫心電信號算法的準(zhǔn)確度要求極高。目前在除顫時機(jī)算法研究中主要有時域、頻域、時頻域和非線性動力學(xué)等幾個方面?；诜蔷€性理論的快速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)對信號系統(tǒng)進(jìn)行評估只需要比較短的數(shù)據(jù)熵，多分辨率熵、短時窗口熵、Kolmogorov 熵等多種基于熵的算法應(yīng)用到研究中，大大提高了檢測的特異性和準(zhǔn)確率。特別是基于樣本熵VF識別算法，使特異性可達(dá)89.3%，準(zhǔn)確率達(dá)86.7%[30]。

6 建議與展望

Folke等[31]研究發(fā)現(xiàn)，相對于公共場所，住宅區(qū)發(fā)生SCD的患者預(yù)后更差，提示住宅區(qū)內(nèi)或附近也需要AED的配置。我國社區(qū)康復(fù)中心承擔(dān)著人口密集社區(qū)的基本醫(yī)療服務(wù)和健康存檔任務(wù)，基本覆蓋周邊小區(qū)，在此基礎(chǔ)上可延展和承載更多的醫(yī)療探索。按照PAD方案，可在每個社區(qū)康復(fù)中心配備AED，并向周邊居民宣傳宣教，不但可起到AED應(yīng)用的推廣，還可在居民目擊倒下的患者時馬上通知附近社區(qū)康復(fù)中心醫(yī)護(hù)人員，在有除顫指征的情況下，盡快使用AED進(jìn)行除顫治療。

AED在中國的開展還有很長的道路，在借鑒歐美國家成功使用經(jīng)驗及分析國內(nèi)形勢問題后，在有針對性地改進(jìn)和推廣后，AED可使我國每年近百萬的猝死患者有望獲得及時救治，從而挽救更多寶貴的生命。

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