توقف ناگهانی فعاليت مکانيکی قلب و متعاقب آن فقدان علائم گردش خون با عنوان «ايست قلبی ناگهانی» يا (SCD (Sudden Cardiac Arrest شناخته ميشود. ايست قلبی با فقدان نبض، عدم توانايی حرکت بيمار، پاسخ ندادن به تحريکات لمسی و شنيداری و درنهايت فقدان تنفس همراه است. درصورتی که با SCD مقابله نشود مرگ در کمتر از يکساعت از شروع آن قطعی است. پيشبينی وقوع SCD يکي از مهمترين اولويت های تحقيقات مرتبط با قلب و عروق در دنياست. مهمترين ريسک شناخته شده SCD درحالحاضر بيماری های زمينه‌ای و اساسی قلب به عنوان مثال، سابقه سکته قلبی است. با اين وجود متاسفانه در دو سوم مواردی که به اولين SCD ختم ميشود اين ريسک شناخته شده وجود ندارد. تنها در يک سوم موارد وقوع SCD احتمال بروز آن از قبل جدی تلقی ميشود. اين دليل موجهی برای وجود ابزاری همگانی و دردسترس عموم برای کاهش تلفات ناشی از SCD است. AED يا دستگاه دفيبريلاتور اتوماتيک خارجی (Automated External Defibrillator) دقيقاً به همين منظور ساخته شده است. با فرض آشنايی خوانندگان اين مطلب با دستگاه دفيبريلاتور قلبی، اين نوشته به نحوه کار دستگاه AED اختصاص دارد.
اهميت موضوع SCD
SCD مهمترين عامل مرگ و مير غيرمنتظره بالغين در کشورهای صنعتی است. دليل بروز SCD در اغلب موارد ناشناخته است. آمار SCD را در ايالات متحده (با توجه به تعاريف مختلف و شرايطی که براي آن ذکر شده است) تا نزديک به نيم ميليون نفردر سال ذکر کرده‌اند. يک تخمين قابل قبول سيصد هزار نفر در سال، به طور متوسط صد تا دويست مورد مرگ در هر صد هزار نفر را شامل ميشود. اين به تنهايی پنجاه درصد مرگ های مرتبط با قلب در افراد بالای 35 سال است.
SCD چگونه اتفاق مي افتد؟
مهمترين عامل پديدآورنده SCD دو آريتمی بطنی کشنده است. اين دو عبارتاند از فيبريلاسيون بطني يا (VF (Ventricular Fibrillation و تاکيکاردی بطنی يا به اختصار (VT (Ventricular Tachycardia. به بيان دقيقترVT که به مرور به VF ختم ميشود اکثر ايست هاي قلبي را شامل ميشود. در زمان VF بطنها به سرعت دپولاريزه و رپولاريزه ميشوند و قلب عملکرد هماهنگ خود را از دست ميدهد و پمپاژ خون از قلب تقريباً متوقف ميشود. بهترين راه براي پاياندادن بهVF متوقف کردن ريتم غيرطبيعی و راه اندازی دوباره قلب با ريتم طبيعی با استفاده از دفيبريلاتور است. تاکيکاردی بطنی ضربآهنگ تند قلب با فرکانس بيش از 150 بار در دقيقه است که از عملکرد نامطلوب بطن ها ناشي ميشود. تاکيکاردی بطنی با افت فشار خون شديد و درد قفسه سينه همراه است و درصورت عدم مقابله با آن ميتواند به VF تبديل شود. درصورتی که VT با از دست دادن هوشياری همراه باشد شوک الکتريکی قلب ضروری است.
نکته مهم ديگر در مورد SCD آن است که بسياری از آنها در خارج از بيمارستان اتفاق می افتند. در اين گونه موارد يعني ايست قلبي خارج بيمارستان يا (OHCA (Out of Hospital Cardiac Arrest عمدتاٌ دسترسی به واحدهای اورژانس وجود ندارد و الکتروکارديوگرام بيمار درصورت عدم رسيدگی، به آسيستول (Asystole) يعنی فقدان هرگونه فعاليت الکتريکی قلب و درنهايت مرگ منتهی ميشود. درصورت بروز آسيستول حتی دفيبريلاتور هم کارساز نيست و ممکن است با سرکوب هرچه بيشتر گره های نوسان ساز قلب احيای بيمار را دشوارتر کند.
چرخه احياي بيمار دچار OHCD
در سال 1990، انجمن قلب آمريکا يا (AHA (American Heart Association اعمال لازم برای احياي بيمار دچار ايست قلبی را در چهار قدم خلاصه کرده است. اين چرخه شامل تماس تلفني و دسترسی سريع به اورژانس، احيای قلبی ريوی (CPR) سريع، استفاده از دفيبريلاتور در موارد لزوم و در اولين فرصت و نهايتاٌ دسترسی به امکانات مراقبت های قلبی پيشرفته است.
شکل شماره (1) اين چرخه را نمايش ميدهد.
شکل شماره (۱)
چرا AED ؟
به جز پرسنل يا پزشک متخصص درصد کمي از افراد توان تشخيص VF و VT را برای اعمال شوک دارند. شوک الکتريکي در موارد غير ضروری) اگر چه کشنده نيست!) ميتواند برای بيمار مخاطره‌آميز باشد. بنابراين دستگاه بايد بتواند با تحليل خودکار الکتروکارديوگرام، آريتمی نيازمند شوک (Shockable) را تشخيص داده و در نهايت سادگی برای عموم افراد قابل استفاده باشد. اين کاری است که منحصراٌ از دستگاه AED برميآيد. کارکردن با دستگاه شامل حداکثر چهار مرحله ساده است. دستگاه را روشن کنيد، الکترودها را بچسبانيد، اجازه دهيد دستگاه سيگنال قلبی را برای چند ثانيه آناليز کند و درصورتی که دستگاه تشخيص داد که شوک الکتريکی لازم است کليد اعمال شوک را فشار دهيد. حتی انجام مرحله آخر در AED تمام خودکار نياز نيست. شکل شماره (2) اجزای دستگاه را نمايش ميدهد.
شکل شماره (۲)
AED چگونه کار ميکند؟
به جز مدار مولد ولتاژ بالاي DC و ساير بلوکهای الکترونيکی که الکتروشوک های معمولی و ساده دارند، تشخيص VT و VF مهمترين وظيفه دستگاه AED است. اين کار در سه مرحله انجام ميگيرد که به ترتيب شامل، فيلترينگ ECG، استخراج ويژگی‌ها (Feature Extraction) و درنهايت الگوريتم تصميم گيری (Decision Algorithm) است. در شکل شماره (3) اين مراحل به صورت شماتيک نمايش داده شده اند.
شکل شماره (۳)
فيلترينگ سيگنال
فيلترينگ سيگنال شامل سه مرحله حذف اختلالات ناشي از برق شهر (50 يا 60 هرتز) يک مرحله فيلتر پايينگذر(Low Pass) با فرکانس قطع 20 هرتز و درنهايت يک فيلتر بالاگذر (Pass High) با فرکانس قطع دو هرتز است. فرکانس های قطع فيلترها ممکن است کمی در دستگاه های مختلف متفاوت باشند اما ماهيت عملکرد آنها يکسان است.
فيلتر پايينگذر 20 هرتز اگرچه جزئيات تيز سيگنال را از بين ميبرد و سيگنال قلبی خروجی آن برای مقاصد تشخيص کلينيکی غيرقابل استفاده است ولی سيگنال پالايش شده و بدون اختلال (Artifact) را که براي تحليل ماشينی آريتمی لازم است فراهم ميکند. همچنين فيلتر بالاگذر دو هرتز، هرگونه اختلال فرکانس پايين و به ويژه تغييرات زمينه ناشی از تنفس را از سيگنال ECG حذف ميکند و اندازه گيری بازه های زماني از سيگنال را با دقت بالا ممکن ميکند. خطی بودن فاز فيلترها به ويژه برای فيلتر بالاگذر از اهميت حياتی برخوردار است چرا که اعوجاج ناشی از عملکرد فيلترهای با فازغيرخطی ميتواند سيگنال خروجی را از ورودی آنها نيز آشفته‌تر کرده و هرگونه تحليل مکانيزه را غير ممکن کند. فيلترينگ مطلوب برای ECG از آن جهت که سيستم دريافت الکتروکارديوگرام دو رشته و فاقد اتصال پای راست است از اهميت مضاعفي برخوردار است.
استخراج ويژگي هاي سيگنال
اين قسمت شامل استخراج پارامترهايي است که براساس آنها پاسخ نهايي به اين سئوال که «آيا بيمار نيازمند شوک است يا خير؟» داده ميشود. اين پارامترها ميتوانند معيارهايي در ميدان زمان، نظير دامنه و شيب و عرض امواج تشکيلدهنده ECG يا پارامترهايی در ميدان فرکانس نظير طيف توان و انرژی سيگنال در بازه های مختلف فرکانسی را شامل شوند. علاوه بر تحليل های زمان پايه و استفاده از تبديل فوريه و هيلبرت حتی استفاده از شبکه هاي عصبی و تکنيکهای هوش مصنوعی نيز در استخراج ويژگيها و تصميم گيری نهايی به کمک ميآيند. متاسفانه توضيح پيرامون همه آنها از حوصله اين نوشته خارج است.
به بيان ساده، ويژگی های سيگنال شامل آشکارسازی کمپلکس QRS (و اندازه گيری جزئيات آن)، محاسبه ضربان قلب، اندازه گيری های مربوط به دامنه و شيب امواج، تشخيص ريتم غالب بر سيگنال، تغييرات ريتم و ضربان قلب در زمان و درنهايت مرفولوژی و شکل شناسی کمپلکس QRS و سايرامواج تشکيل دهندهECG هستند.
الگوريتم تصميم گيري
هدف نهايی از استخراج ويژگيها و درخت تصميمگيری آن است که سيگنال ECG در يکی از دو گروه شناخته شده قرار گيرد. اگر علائم روشنی از VT يا VF در سيگنال مشاهده ميشود به عنوان «قابل شوکدادن» و اگر اين دو آريتمی مشاهده نميشود «غيرقابل شوکدادن» تعريف ميشود. به همت پيشرفتهای انجام گرفته از سال‌های 1990 به بعد، دستگاه های امروزی از دقت و قابليت اطمينان بسيار بالايی برخوردارند و موارد خطا در تصميم نهايی بسيار کاهش يافته و از پنج درصد تجاوز نميکند (در بسياری از اين موارد که خطا محسوب ميشود حتی پزشکان متخصص نظر واحدی ندارند). در شکل شماره (4) بلوک دياگرام تصميمگيری اعمال شوک، برای يک دستگاه AED عملياتی مشاهده ميشود.
همانگونه که ديده ميشود هر بار حدود ده ثانيه از سيگنال مورد بررسی قرار ميگيرد. سيگنال به سه قسمت مساوی تقسيم شده و هر قسمت، جداگانه آناليز ميشود. درنهايت دو نتيجه يکسان از سه قسمت، معيار تصميمگيری خواهد بود.
شکل شماره (۴)
در اولين مرحله، اگر الکتروکارديوگرام بيمار به‌طور متوسط دارای دامنهای کمتر از يک دهم ميلی ولت باشد به عنوان آسيستول تعريف ميشود که چنانچه پيشتر اشاره شد مستحق اعمال شوک نيست. در مرحله بعد وجود QRS طبيعی در نوار قلب يا به اختصار PR (Pulse Rhythms) بررسی ميشود. اين موارد نيز به عنوان غير قابل شوک تعريف ميشوند. بررسی تکرارپذيری نوار قلب مرحله بعدی است. تشخيص VF در اين مرحله صورت ميگيرد، همچنين تاکيکاردی‌های فوق بطنی (SVT) کنار گذاشته ميشوند و تاکيکاردی های بطنی نيز با توجه به مقدار ضربان قلب به دو دسته آرام (sVT) و سريع (rVT) تقسيم ميشوند. درنهايت فيبريلاسيون بطنی و تاکيکاردی سريع بطنی به عنوان آريتمی های نيازمند شوک برچسب گذاری ميشوند. مشاهده جدول شکل شماره (5) برای درک بهتر مفيد خواهد بود.
شکل شماره (۵)
در شکل شماره 6 دو نمونه از سيگنال الکتروکارديوگرامِ بيمار نيازمند شوک نمايش داده شده است.
شکل شماره (۶)
همچنين در شکل شماره 7 دو نمونه از سيگنال با برچسب «غيرقابل شوک» مشاهد ميشود.
شکل شماره (۷)
سابقه AED در ايران
اگرچه به همت اورژانس کشور نصب دستگاه های دفيبريلاتور و AED حتی در مراکز درمانی کوچک و آمبولانسها و مراکز پرجمعيت در ايران به سرعت در حال گسترش است اما تا رسيدن به استانداردهای قابل قبول جهانی راه درازی در پيش است. به عنوان نمونه در ژاپن قوانين مدونی برای وجود AED در مدارس و مراکز پرجمعيت (که امکان حضور بيش از صد نفر در آنها وجود دارد) پيشبينی شده است. آموزش عمومی برای همه افراد براساس قوانين توصيه شده است و براساس آمار معتبر حداقل 300 هزار دستگاه فعال وجود دارد (حداقل يک دستگاه برای هر 500 نفر).
خوشبختانه در اواخر سال گذشته هيئت محترم دولت مصوب های را به تصويب رساند که براساس آن همه ادارت و سازمانهای دولتی و نهادهای انقلاب اسلامی موظف شدند مراکز پرجمعيت را به دستگاه AED مجهز کنند. درکنار آن، آموزش آحاد مردم و گسترش فرهنگ استفاده از دستگاه نيز مهم است.
خوشبختانه در زمينه طراحی و توليد دستگاه نيز در کشور از چند سال گذشته تلاش هايی صورت گرفته که اميدواريم شاهد نتايج آن در نمايشگاه ايران هلث سال جاری باشيم.
منابع
[1] Application note for AED algorithm ,Philips.com
[2] AED Analysys algorithm overviews , cardiacscience.com
[3] Automated external defibrillator , japantimes.co
[4] The history of defibrillation and AEDS , aed.com
[5] Type of defibrillators , HaeartSaver.com
[6] BMEcenter.ir
[7] Gmed.ir
دیدگاه ها