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技術 心電図解析方法、心電図解析装置、心電図解析プログラム、及び心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体

出願人 日本光電工業株式会社
発明者 斧嘉伸高柳恒夫貝阿彌隆
出願日 2015年9月10日 (5年9ヶ月経過) 出願番号 2015-178764
公開日 2017年3月16日 (4年2ヶ月経過) 公開番号 2017-051496
状態 特許登録済
技術分野 生体の電気現象及び電気的特性の測定・記録
主要キーワード ウェアラブルデバイス 複数ワーク 心電図センサ センサインターフェース 周波数解析結果 最大エントロピー法 心電図解析 低周波数帯
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年3月16日)のものです。
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図面 (10)

課題

PVC発生前後のRR間隔周波数解析することで、比較的容易に患者圧受容体反射等の自律神経機能検査することができる心電図解析装置を提供する。

解決手段

心電図データ取得部21と、RR間隔データを取得するRR間隔データ取得部22と、代償性休止期を伴うPVCを検出する検出部23と、PVCの発生時及びその前後における複数のRR間隔を抽出する第1抽出部24と、PVCの発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、PVCの発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とを抽出する第2抽出部26と、第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行う第1解析部27と、第2のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行う第2解析部28と、第1解析部27によって得られた第1解析結果と、第2解析部28によって得られた第2解析結果とを比較する比較部29と、を備える。

概要

背景

従来、心電図波形から得られるHRT(Heart Rate Turbulence)を利用することで患者圧受容体反射等の自律神経機能検査し、心筋梗塞後心不全による突然死予測する手法が知られている(特許文献1参照)。ここで、HRTとは、代償性休止期を伴う心室期外収縮(以下、PVCという。)が出現した直後の洞調律の変動を意味する。

特許文献1は、心電図波形からPVC直後の心拍番号と隣接心拍間時間間隔に相当するRR間隔との間の関係を表わすグラフを取得し、TO(Turbulence Onset)やTS(Turbulence Slope)等のHRT解析手法によって当該グラフを時間領域上で解析することを開示している。ここで、TOはPVC後のRR間隔の短縮量を表し、TSはRR間隔の延長の速度を表している。

概要

PVC発生前後のRR間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電解析装置を提供する。心電データ取得部21と、RR間隔データを取得するRR間隔データ取得部22と、代償性休止期を伴うPVCを検出する検出部23と、PVCの発生時及びその前後における複数のRR間隔を抽出する第1抽出部24と、PVCの発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、PVCの発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とを抽出する第2抽出部26と、第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行う第1解析部27と、第2のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行う第2解析部28と、第1解析部27によって得られた第1解析結果と、第2解析部28によって得られた第2解析結果とを比較する比較部29と、を備える。

目的

本発明は、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得する第1取得工程と、前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示す複数のRR間隔を含むRR間隔データを取得する第2取得工程と、代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出する検出工程と、前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出する第1抽出工程と、前記複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出する第2抽出工程と、前記第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行う第1解析工程と、前記第2のRR間隔群に対して前記所定の周波数解析を行う第2解析工程と、前記第1解析工程によって得られた第1解析結果と、前記第2解析工程によって得られた第2解析結果とを比較する比較工程と、を含む心電図解析方法。

請求項2

前記検出工程では、前記代償性休止期を伴う心室期外収縮を複数検出し、前記第1抽出工程では、前記検出された複数の心室期外収縮の各々の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出し、前記心電図解析方法は、前記複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔を平均化する平均化工程をさらに備え、前記第2抽出工程では、前記平均化された複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出する、請求項1に記載の心電図解析方法。

請求項3

前記所定の周波数解析は、高速フーリエ変換FFT)を用いた周波数解析である、請求項1又は請求項2に記載の心電図解析方法。

請求項4

前記平均化工程では、前記心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔の各々は、前記心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、複数のRR間隔は、前記心拍波形の順番ごとに平均化される、請求項2又は3に記載の心電図解析方法。

請求項5

前記比較工程では、前記第1解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワー合計値と前記第2解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比が演算される、請求項1から4のうちいずれか一項に記載の心電図解析方法。

請求項6

前記比較工程では、前記第1解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と前記第2解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分が演算される、請求項1から4のうちいずれか一項に記載の心電図解析方法。

請求項7

時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得するように構成された心電図データ取得部と、前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示す複数のRR間隔を含むRR間隔データを取得するように構成されたRR間隔データ取得部と、代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出するように構成された検出部と、前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出するように構成された第1抽出部と、前記複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出するように構成された第2抽出部と、前記第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行うように構成された第1解析部と、前記第2のRR間隔群に対して前記所定の周波数解析を行うように構成された第2解析部と、前記第1解析部によって得られた第1解析結果と、前記第2解析部によって得られた第2解析結果とを比較するように構成された比較部と、を備える心電図解析装置

請求項8

前記検出部は、前記代償性休止期を伴う心室期外収縮を複数検出するように構成され、前記第1抽出部は、前記検出された複数の心室期外収縮の各々の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出するように構成され、前記心電図解析装置は、前記複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔を平均化するように構成されたRR間隔平均化部をさらに備え、前記第2抽出部は、前記平均化された複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出するように構成されている、請求項7に記載の心電図解析装置。

請求項9

前記所定の周波数解析は、高速フーリエ変換(FFT)を用いた周波数解析である、請求項7又は請求項8に記載の心電図解析装置。

請求項10

前記心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔の各々は、前記心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、前記RR間隔平均化部は、前記心拍波形の順番ごとに複数のRR間隔を平均化するように構成される、請求項8又は9に記載の心電図解析装置。

請求項11

前記比較部は、前記第1解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値と前記第2解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比を演算するように構成される、請求項7から10うちいずれか一項に記載の心電図解析装置。

請求項12

前記比較部は、前記第1解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と前記第2解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分を演算するように構成される、請求項7から10のうちいずれか一項に記載の心電図解析装置。

請求項13

時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得する第1取得機能と、前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示すRR間隔を含むRR間隔データを取得する第2取得機能と、代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出する検出機能と、前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出する第1抽出機能と、前記複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出する第2抽出機能と、前記第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行う第1解析機能と、前記第2のRR間隔群に対して前記所定の周波数解析を行う第2解析機能と、前記第1解析機能によって得られた第1解析結果と、前記第2解析機能によって得られた第2解析結果とを比較する比較機能と、をコンピュータに実現させるための心電図解析プログラム

請求項14

請求項13に記載の心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体

技術分野

0001

本発明は、心電図解析方法に関する。また、本発明は、心電図解析装置、心電図解析プログラム及び心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。

背景技術

0002

従来、心電図波形から得られるHRT(Heart Rate Turbulence)を利用することで患者圧受容体反射等の自律神経機能検査し、心筋梗塞後心不全による突然死予測する手法が知られている(特許文献1参照)。ここで、HRTとは、代償性休止期を伴う心室期外収縮(以下、PVCという。)が出現した直後の洞調律の変動を意味する。

0003

特許文献1は、心電図波形からPVC直後の心拍番号と隣接心拍間時間間隔に相当するRR間隔との間の関係を表わすグラフを取得し、TO(Turbulence Onset)やTS(Turbulence Slope)等のHRT解析手法によって当該グラフを時間領域上で解析することを開示している。ここで、TOはPVC後のRR間隔の短縮量を表し、TSはRR間隔の延長の速度を表している。

先行技術

0004

米国特許第6496722号明細書

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に開示されたHRT解析手法では、2つの評価パラメータであるTO及びTSを用いているので、一方の評価パラメータが正常値を示す一方、他方の評価パラメータが異常値を示す場合等で、診断結果に迷いが生じる可能性がある。
また、圧受容体反射等は、PVC前後のRR間隔の変動を解析することで評価されるが、TOによるHRT解析手法はRR間隔の短縮量を評価しているだけであって、RR間隔の変動を直接的に評価していない。

0006

本発明は、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析方法を提供することを目的とする。また、当該心電図解析方法を実現するための心電図解析装置、心電図解析プログラム、及び当該心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一態様に係る心電図解析方法は、
時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得する第1取得工程と、
前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示す複数のRR間隔を含むRR間隔データを取得する第2取得工程と、
代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出する検出工程と、
前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出する第1抽出工程と、
前記複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出する第2抽出工程と、
前記第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行う第1解析工程と、
前記第2のRR間隔群に対して前記所定の周波数解析を行う第2解析工程と、
前記第1解析工程によって得られた第1解析結果と、前記第2解析工程によって得られた第2解析結果とを比較する比較工程と、を含む。

0008

上記によれば、心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析が行われる(第1解析工程)とともに、心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群に対して所定の周波数解析が行われる(第2解析工程)。その後、第1解析工程によって得られた第1解析結果と第2解析工程によって得られた第2解析結果とが比較される。このように、心室期外収縮の前後のRR間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析方法を提供することができる。

0009

また、前記検出工程では、前記代償性休止期を伴う心室期外収縮を複数検出し、
前記第1抽出工程では、前記検出された複数の心室期外収縮の各々の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出し、
前記心電図解析方法は、前記複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔を平均化する平均化工程をさらに備え、
前記第2抽出工程では、前記平均化された複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出してもよい。

0010

上記によれば、複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔が平均化される。その後、平均化された複数のRR間隔から、第1のRR間隔群と第2のRR間隔群がそれぞれ抽出されて、第1のRR間隔群と第2のRR間隔群に対してそれぞれ所定の周波数解析が行われる。このように、平均化工程を設けることで、複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔に対して個々に周波数解析を行う必要がなく、平均化された複数のRR間隔に対してのみ周波数解析を行なえばよいので、心電図解析方法の演算回数を減らすことができる。

0011

また、前記所定の周波数解析は、高速フーリエ変換FFT)を用いた周波数解析でもよい。

0012

上記によれば、第1の間隔群及び第2の間隔群をFFTにより周波数解析することで、各解析工程における解析結果を早く得ることができる。

0013

また、前記平均化工程では、前記心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔の各々は、前記心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、複数のRR間隔は、前記心拍波形の順番ごとに平均化されてもよい。

0014

上記によれば、心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔の各々は、心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、当該心拍波形の順番ごとに平均化される。このように、心拍波形の順番に関連した複数の平均化されたRR間隔を得ることができる。

0015

また、前記比較工程では、前記第1解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワー合計値と前記第2解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比が演算されてもよい。

0016

上記によれば、第1解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値と第2解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比が演算されることで、第1解析結果と第2解析結果が比較される。このように、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析手法を提供することができる。さらに、HRTを直接的に評価しているので、圧受容体反射等の自律神経機能を高精度に評価することができる。

0017

また、前記比較工程では、前記第1解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と前記第2解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分が演算されてもよい。

0018

上記によれば、第1解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と第2解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分が演算されることで、第1解析結果と第2解析結果が比較される。このように、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析手法を提供することができる。さらに、HRTを直接的に評価しているので、圧受容体反射等の自律神経機能を高精度に評価することができる。

0019

本発明の一態様に係る心電図解析装置は、
時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得するように構成された心電図データ取得部と、
前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示す複数のRR間隔を含むRR間隔データを取得するように構成されたRR間隔データ取得部と、
代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出するように構成された検出部と、
前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出するように構成された第1抽出部と、
前記複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出するように構成された第2抽出部と、
前記第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行うように構成された第1解析部と、
前記第2のRR間隔群に対して前記所定の周波数解析を行うように構成された第2解析部と、
前記第1解析部によって得られた第1解析結果と、前記第2解析部によって得られた第2解析結果とを比較するように構成された比較部と、を備える。

0020

上記によれば、心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析が行われるとともに、心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群に対して所定の周波数解析が行われる。その後、第1解析部によって得られた第1解析結果と第2解析部によって得られた第2解析結果とが比較される。このように、心室期外収縮の前後のRR間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析装置を提供することができる。

0021

また、前記検出部は、前記代償性休止期を伴う心室期外収縮を複数検出するように構成され、
前記第1抽出部は、前記検出された複数の心室期外収縮の各々の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出するように構成され、
前記心電図解析装置は、前記複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔を平均化するように構成されたRR間隔平均化部をさらに備え、
前記第2抽出部は、前記平均化された複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出するように構成されてもよい。

0022

また、前記所定の周波数解析は、高速フーリエ変換(FFT)を用いた周波数解析であってもよい。

0023

また、前記心室期外収縮ごとに抽出された複数のRR間隔の各々は、前記心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、
前記RR間隔平均化部は、前記心拍波形の順番ごとに複数のRR間隔を平均化するように構成されてもよい。

0024

前記比較部は、前記第1解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値と前記第2解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比を演算するように構成されてもよい。

0025

また、前記比較部は、前記第1解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と前記第2解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分を演算するように構成されてもよい。

0026

本発明の一実施形態に係る心電図解析プログラムは、
時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得する第1取得機能と、
前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示すRR間隔を含むRR間隔データを取得する第2取得機能と、
代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出する検出機能と、
前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のRR間隔を前記RR間隔データから抽出する第1抽出機能と、
前記複数のRR間隔から、前記心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出する第2抽出機能と、
前記第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析を行う第1解析機能と、
前記第2のRR間隔群に対して前記所定の周波数解析を行う第2解析機能と、
前記第1解析機能によって得られた第1解析結果と、前記第2解析機能によって得られた第2解析結果とを比較する比較機能と、をコンピュータに実現させる。

0027

上記によれば、心室期外収縮の発生前のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群に対して所定の周波数解析が行われるとともに、心室期外収縮の発生後のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群に対して所定の周波数解析が行われる。その後、第1解析機能によって得られた第1解析結果と第2解析機能によって得られた第2解析結果とが比較される。このように、心室期外前後のRR間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析プログラムを提供することができる。

0028

また、前記心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体が提供されてもよい。

発明の効果

0029

本発明によれば、PVC発生前後のRR間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0030

本発明の一実施形態に係る心電図解析装置を示すハードウェア構成図である。
制御部の機能ブロックを示す図である。
本発明の一実施形態に係る心電図解析方法を説明するためのフローチャートである。
(a)複数の心室期外収縮の各々の近傍における複数のRR間隔と心拍波形の順番(以下、拍番号という。)との関係を示す図である。(b)拍番号ごとに平均化された複数のRR間隔と拍番号との関係を示す図である。
第1のRR間隔群と第2のRR間隔群を示す図である。
第1のRR間隔群と第2のRR間隔群のパワースペクトルを示す図である。
(a)複数の心室期外収縮の各々の近傍における複数のRR間隔と拍番号との関係を示す参考図である。(b)拍番号ごとに平均化された複数のRR間隔と拍番号との関係を示す参考図である。
第1のRR間隔群と第2のRR間隔群を示す参考図である。
第1のRR間隔群と第2のRR間隔群のパワースペクトルを示す参考図である。

実施例

0031

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の説明において既に説明された要素と同一の参照番号を有する要素については、説明の便宜上、その説明は省略する。

0032

図1は、本発明の一実施形態に係る心電図解析装置1のハードウェア構成図を示す。図1に示すように、心電図解析装置1は、制御部2と、記憶部3と、センサインターフェース4と、ネットワークインターフェース5と、出力部6と、入力部7とを備える。これらはバス8を介して互いに通信可能に接続されている。

0033

心電図解析装置1は、心電図波形を解析するための専用装置であるが、例えば、パーソナルコンピュータスマートフォンタブレット、Apple Watch等のウェアラブルデバイスであってもよい。

0034

制御部2は、メモリプロセッサを備えている。メモリは、例えば、各種プログラム等が格納されたROM(Read Only Memory)やプロセッサにより実行される各種プログラム等が格納される複数ワークエリアを有するRAM(Random Access Memory)等から構成される。プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)であって、ROMに組み込まれた各種プログラムから指定されたプログラムをRAM上に展開し、RAMとの協働で各種処理を実行するように構成されている。

0035

特に、プロセッサが後述する心電図解析プログラムをRAM上に展開し、RAMとの協働で当該心電図解析プログラムを実行することで、制御部2は、心電図解析装置1の各種動作を制御してもよい。制御部2及び心電図解析プログラムの詳細については後述する。

0036

記憶部(ストレージ)3は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリ等の記憶装置であって、プログラムや各種データを格納するように構成されている。記憶部3には、心電図解析プログラムが組み込まれてもよい。また、図示しない心電図センサによって取得された心電図データが記憶部3に保存されていてもよい。心電図センサは、患者の心臓から生成される微弱電気信号を測定することで、心電図データを取得するように構成される。ここで、心電図データは、時間軸上で連続的に発生する心拍波形(QRS波形等)を有する心電図波形を表す。

0037

センサインターフェース4は、心電図解析装置1を心電図センサに通信可能に接続するように構成されている。例えば、心電図センサによって取得された心電図データがセンサインターフェース4を介して制御部2又は記憶部3に送信される。センサインターフェース4は、A/D変換機能を有してもよい。

0038

ネットワークインターフェース5は、心電図解析装置1を図示しない通信ネットワークに接続するように構成されている。ここで、通信ネットワークは、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)又はインターネット等を含む。例えば、制御部2から出力された解析結果は、ネットワークインターフェース5を介して通信ネットワーク上に配置された別のコンピュータに送信されてもよい。

0039

出力部6は、液晶ディスプレイ有機ELディスプレイ等のディスプレイ装置や、インクジェットプリンタレーザプリンタ等のプリンタ装置を含む。例えば、制御部2から出力された解析結果は、ディスプレイ装置の表示画面に表示され、又はプリンタによって印刷されてもよい。

0040

入力部7は、心電図解析装置1を操作する操作者入力操作を受付けると共に、当該入力操作に応じて操作信号を出力するように構成されている。入力部7は、例えば、出力部6のディスプレイ装置上に重ねて配置されたタッチパネル筐体に取り付けられた操作ボタンマウスキーボード等である。

0041

図2は、図1に示した心電図解析装置1の制御部2の機能ブロックを示した図である。図2に示すように、制御部2は、心電図データ取得部21と、RR間隔データ取得部22と、検出部23と、第1抽出部24と、RR間隔平均化部25と、第2抽出部26と、第1解析部27と、第2解析部28と、比較部29とを備える。

0042

図2に示す制御部2の各機能について図3を参照しながら以下に説明する。図3は、本実施形態に係る心電図解析装置1が実行する心電図解析方法を説明するためのフローチャートを示す。

0043

最初に、図3に示すステップS10において、心電図データ取得部21は、記憶部3に保存された心電図データ(または、センサインターフェース4を介して取得された心電図データ)を取得する。次に、ステップS11において、RR間隔データ取得部22は、心電図データ取得部21によって取得された心電図データから複数のRR間隔を含むRR間隔データを取得する。ここで、RR間隔とは、隣接する2つの心拍波形のうち一方の心拍波形のR波と他方の心拍波形のR波との間の間隔であって、隣接する心拍波形間の時間間隔を示す。例えば、RR間隔データは、全てのRR間隔の各RR間隔に割り振られた番号(以下、拍番号Nという。)とその拍番号Nに対応するRR間隔が一対で構成されてもよい。拍番号Nは、時間軸上において心拍波形が出現する順番に従って割り振られてもよい。

0044

次に、ステップS12において、検出部23は、RR間隔データ取得部22によって取得されたRR間隔データに基づいて、代償性休止期を伴う複数の心室期外収縮(以下、単にPVCという。)を検出する。例えば、検出部23は、拍番号に対するRR間隔の変動に基づいてPVCを検出することができる。PVCが発生すると、V拍(異常心拍波形)の出現前後においてRR間隔が大きく変動するため(図4(a)参照)、検出部23は、このRR間隔の大きな変動を検出することでPVCを検出する。なお、検出部23は、心電図データ(心電図波形の形状)に基づいてPVCを検出してもよい。この場合、予め記憶部3に保存されたV拍の基準波形(以下、PVC基準波形という。)を読み出して、心電図波形の形状とPVC基準波形の形状とを比較することで、検出部23は、PVCを検出してもよい。また、V拍は様々な形状を有するので、当該様々な形状のV拍がPVC基準波形として記憶部3に保存されてもよい。

0045

次に、ステップS13において、第1抽出部24は、検出部23によって検出された複数のPVCの各々の発生時及びその前後における複数のRR間隔をRR間隔データから抽出する。例えば、図4(a)に示すように、PVCによって生じるV拍とその直前に出現するN拍(正常心拍波形)との間のRR間隔が拍番号N=0におけるRR間隔として設定される。また、V拍とその直後に出現するN拍との間のRR間隔が拍番号N=1におけるRR間隔として設定される。さらに、V拍の直後に出現するN拍と当該N拍の直後に出現するN拍との間のRR間隔が拍番号N=2におけるRR間隔として設定される。このように、V拍を基準として拍番号Nが設定される。この場合、第1抽出部24は、拍番号N=−25〜+25の合計51個のRR間隔を抽出する。また、図4(a)に示すように、第1抽出部24は、検出された複数のPVCの各々に対して51個のRR間隔(拍番号N=−25〜+25)を抽出する。尚、本実施形態では、一例として、拍番号Nの範囲を−25〜+25としており、当該拍番号Nの範囲や抽出すべきRR間隔の数は適宜変更することができる。また、複数のPVCごとに抽出された複数のRR間隔の各々は、図4に示すように、V拍を基準として設定された拍番号Nに関連付けられてもよい。

0046

次に、ステップS14において、RR間隔平均化部25は、複数のPVCごとに抽出された複数のRR間隔を拍番号Nごとに平均化する。例えば、最初に出現したPVCにおける拍番号N=1のRR間隔をR11とし、2番目に出現したPVCにおける拍番号N=1のRR間隔をR21とすると、m番目(最後)に出現したPVCにおける拍番号N=1のRR間隔はRm1となる。このように、拍番号N=1におけるRR間隔の平均Rav−1は以下式(1)のように求められる。尚、ここでは検出されたPVCの数をm個としている。

Rav−1=(R11+R21+・・・Rm1)/m・・・(1)

同様に、拍番号N=nにおけるRR間隔の平均Rav−nは以下式(2)のように求められる。

Rav−n=(R1n+R2n+・・・Rmn)/m・・・(2)

上記のように、RR間隔平均化部25は、複数のRR間隔を拍番号ごとに平均化することで、図4(b)に示すように拍番号に関連した複数の平均化したRR間隔を得ることができる。尚、本実施形態では、ステップS12において、複数のPVCが検出されることを前提としているが、PVCが一つしか検出されない場合には、後述する複数のRR間隔を平均化するためのステップS14は行われない。

0047

次に、ステップS15において、第2抽出部26は、図4(b)に示すような平均化された複数のRR間隔から、PVC発生前の複数のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群と、PVC発生後の複数のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出する。例えば、第2抽出部26は、図5に示すように、PVC発生前である拍番号N=−1〜−16のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群(点線で表示されたグラフ)と、PVC発生後である拍番号N=+1〜+16のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群(実線で表示されたグラフ)を抽出する。尚、本ステップにおいて抽出すべき拍番号Nの範囲は任意に決定することができる。また、PVCが一つしか検出されない場合には、第2抽出部26は、当該PVCの発生前の複数のRR間隔によって構成される第1のRR間隔群とPVCの発生後の複数のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群とをそれぞれ抽出する。尚、図5に示すグラフの横軸は、第2のRR間隔群の拍番号のみを表している。

0048

その後、ステップS16において、第2抽出部26は、第1のRR間隔群と第2のRR間隔群のそれぞれから直流成分を除去する。ここで、図5では、直流成分が除去された第1のRR間隔群と第2のRR間隔群が示されている。

0049

次に、ステップS17において、第1解析部27は、第1のRR間隔群に対して高速フーリエ変換(FFT)を用いた周波数解析を行うと共に、第2解析部28は、第2のRR間隔群に対して高速フーリエ変換を用いた周波数解析を行う。図6は、第1解析部27によって得られた第1のRR間隔群のパワースペクトル(点線で示すグラフ)と、第2解析部28によって得られた第2のRR間隔群のパワースペクトル(実線で示すグラフ)を示している。尚、図6に示すグラフの横軸は周波数(RR間隔/cycle)を表し、グラフの縦軸はパワーを表す。

0050

本実施形態では、第1のRR間隔群及び第2のRR間隔群をFFTにより周波数解析することで、周波数解析の結果を早く得ることができる。また、本実施形態では、FFTを用いた周波数解析が説明されているが、その他の手法、例えば最大エントロピー法MEM)などを用いた周波数解析が行われてもよい。

0051

最後に、ステップS18において、比較部29は、第1解析部27によって得られた第1解析結果と、第2解析部28によって得られた第2解析結果とを比較する。具体的には、比較部29は、第1解析部27によって得られた第1のRR間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーの合計値(積分値)P1totalと、第2解析部28によって得られた第2のRR間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーの合計値(積分値)P2totalとの比を演算する。例えば、図6に示す例では、P2total/P1totalは約2.5となる。

0052

また、比較部29は、第1解析部27によって得られた第1のRR間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーのピーク値P1maxと、第2解析部28によって得られた第2のRR間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーのピーク値P2maxとの比(P2max/P1max)又は差分(P2max−P1max)を演算してもよい。

0053

比較部29によって得られた比較結果は、出力部6に入力される。例えば、当該比較結果は、ディスプレイ装置の表示画面に表示され、又はプリンタによって印刷されてもよい。さらに、図4図6に示す各グラフがディスプレイ装置に表示又はプリンタに印刷されてもよい。

0054

図6に示す例では、P1totalに対するP2totalの比(P2total/P1total)が約2.5となる。また、P1maxに対するP2maxの比(P2max/P1max)は、約2.9となる。さらに、P2maxとP1maxとの差分(P2max−P1max)が約94となる。これらの値はいずれも十分に大きい。このような比較結果に基づいて、医療従事者は、心電図データを提供した患者の圧受容体反射等の自律神経機能は正常であると判断することができる。

0055

図4図6では、自律神経機能が正常である患者のグラフを示している。一方、自律神経機能が異常である患者のグラフの一例を参考例として図7図9に示す。図7(a)は、複数のPVCの各々の近傍における複数のRR間隔と拍番号との関係を示す参考図である。図7(b)は、拍番号ごとに平均化された複数のRR間隔と拍番号との関係を示す参考図である。図8は、第1のRR間隔群と第2のRR間隔群をそれぞれ示す参考図である。図9は、第1のRR間隔群と第2のRR間隔群のパワースペクトルをそれぞれ示す参考図である。図7図4に対応し、図8図5に対応し、図9図6に対応する。

0056

図9に示すグラフでは、図6に示すグラフとは反対に、低周波数帯において第1のRR間隔群のパワースペクトルが第2のRR間隔群のパワースペクトルよりも大きくなっている。このように、図9に示す例では、P1totalに対するP2totalの比(P2total/P1total)が約0.5となると共に、P1maxに対するP2maxの比(P2max/P1max)が小さい。さらに、P2maxとP1mazとの差分(P2max−P1max)は負の値となる。このように、自律神経機能が正常である患者の周波数解析結果と自律神経機能が異常である患者の周波数解析結果との間には顕著な差が認められることが理解される。

0057

本実施形態によれば、PVCの発生前のRR間隔によって構成される複数の第1のRR間隔群に対して周波数解析が行われるとともに、PVCの発生後の複数のRR間隔によって構成される第2のRR間隔群に対して周波数解析が行われる。その後、第1解析部27によって得られた第1解析結果と第2解析部28によって得られた第2解析結果とが比較される。このように、PVC前後の複数のRR間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析装置1又は心電図解析方法を提供することができる。

0058

また、本実施形態によれば、複数のPVCごとに抽出された複数のRR間隔が平均化される。その後、平均化された複数のRR間隔から、第1のRR間隔群と第2のRR間隔群がそれぞれ抽出されて、第1のRR間隔群と第2のRR間隔群に対してそれぞれ周波数解析が行われる。このように、平均化工程を設けることで、複数のPVCごとに抽出された複数のRR間隔に対して個々に周波数解析を行う必要がなく、平均化された複数のRR間隔に対してのみ周波数解析を行なえばよいので、心電図解析装置1(又は、心電図解析方法)の演算回数を減らすことができる。

0059

また、本実施形態によれば、第1のRR間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーの合計値P1totalと第2のRR間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーの合計値P2totalとの比が演算されることで、第1解析部27によって得られた第1解析結果と第2解析部28によって得られた第2解析結果とが比較される。

0060

また、第1のRR間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーのピーク値P1maxと第2のRR間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーのピーク値P2maxとの比又は差分が演算されることで、第1解析部27によって得られた第1解析結果と第2解析部28によって得られた第2解析結果とが比較されてもよい。

0061

このように、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析装置1を提供することができる。さらに、本実施形態に係る心電図解析装置1によれば、HRTを直接的に評価しているので、圧受容体反射等の自律神経機能を高精度に評価することができる。

0062

また、本実施形態に係る心電図解析装置1をソフトウェアによって実現するためには、心電図解析プログラムが記憶部3又はROMに予め組み込まれていてもよい。または、心電図解析プログラムは、磁気ディスク(HDD、フロッピー登録商標ディスク)、光ディスクCD−ROM,DVD−ROM、Blu−ray(登録商標)ディスク等)、光磁気ディスク(MO等)、フラッシュメモリ(SDカードUSBメモリ、SSD等)等のコンピュータ読取可能な記憶媒体に格納されていてもよい。この場合、記憶媒体が心電図解析装置1に接続されることで、当該記憶媒体に格納された心電図解析プログラムが、記憶部3に組み込まれる。そして、記憶部3に組み込まれた当該プログラムがRAM上にロードされて、プロセッサがロードされた当該プログラムを実行することで、制御部2は図2に示す各種処理を実行する。換言すれば、当該プログラムがプロセッサにより実行されることで、制御部2は、心電図データ取得部21、RR間隔データ取得部22、検出部23、第1抽出部24、RR間隔平均化部25、第2抽出部26、第1解析部27、第2解析部28、比較部29としてそれぞれ機能する。

0063

また、心電図解析プログラムは、通信ネットワーク上のコンピュータからネットワークインターフェース5を介してダウンロードされてもよい。この場合も同様に、ダウンロードされた当該プログラムが記憶部3に組み込まれる。

0064

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではない。本実施形態は一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

0065

1心電図解析装置
2 制御部
3 記憶部
4センサインターフェース
5ネットワークインターフェース
6 出力部
7 入力部
8バス
21心電図データ取得部
22RR間隔データ取得部
23 検出部
24 第1抽出部
25RR間隔平均化部
26 第2抽出部
27 第1解析部
28 第2解析部
29 比較部

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