JP2001218747A - Electrocardiogram analysis system and computer readable recording medium having program therefor recorded thereon - Google Patents

Electrocardiogram analysis system and computer readable recording medium having program therefor recorded thereon

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JP2001218747A
JP2001218747A JP2000034238A JP2000034238A JP2001218747A JP 2001218747 A JP2001218747 A JP 2001218747A JP 2000034238 A JP2000034238 A JP 2000034238A JP 2000034238 A JP2000034238 A JP 2000034238A JP 2001218747 A JP2001218747 A JP 2001218747A
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JP
Japan
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waveform
electrocardiogram
wave
maximum value
value
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Application number
JP2000034238A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Mitsui
和幸 三井
Kazuo Katagiri
一雄 片桐
Jintaro Shibata
仁太郎 柴田
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Tokyo Denki University
Original Assignee
Tokyo Denki University
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrocardiogram analysis system capable of automatically extracting a target waveform from electrocardiogram waveforms, reducing the time and labor of electrocardiogram analysis and improving the reliability and a computer readable recording medium having a program recorded thereon. SOLUTION: This analysis system is provided with a transformation and extraction part 11 for obtaining a feature amount by wavelet-transforming electrocardiogram waveform data and extracting a maximum value or a minimum value from the feature amount and a pattern analysis part 12 for extracting the target waveform included in the electrocardiogram waveform by pattern-analyzing the maximum value or the minimum value extracted in the transformation and extraction part 11. By the system, the target waveform is automatically extracted from the electrocardiogram waveform, the time and labor of the electrocardiogram analysis are reduced and the reliability is improved by performing objective analysis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、心電図の波形デー
タからR波やT波等の各種目的波形を抽出するための心
電図解析システムに関する。また、本発明は、このよう
な各種目的波形の抽出を実現するためのプログラムを記
録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrocardiogram analyzing system for extracting various target waveforms such as R wave and T wave from electrocardiogram waveform data. Further, the present invention relates to a computer-readable recording medium on which a program for realizing such extraction of various target waveforms is recorded.

【0002】[0002]

【従来の技術】人体の諸状態を診断・分析するために
は、人体の活動源である心臓の状態を把握することが重
要になる。このための一つの手法として、従来から心電
図を取得することが行われている。この心電図は、心臓
各部の拡張・伸縮に伴って発生される起電力の電位差
(活動電位)を皮膚表面から導出し、これを増幅して記
録したものである。この心電図の例を図16に示す。こ
の図16に示すように、心電図の波形(心電図波形)
は、P波、Q波、R波、S波、T波などの複数の基本波
によって構成されることが一般に知られており、特に、
隣接するR波の相互間隔は心拍間隔、隣接するQ波とT
波の相互間隔はQT間隔と呼ばれている。この心拍間隔
は心拍数を測定する際の基準となり(心拍数=1分間毎
の心拍間隔の数)、また、QT間隔は活動電位の持続時
間を表している。
2. Description of the Related Art In order to diagnose and analyze various states of the human body, it is important to grasp the state of the heart, which is the source of the human body. As one method for this, acquisition of an electrocardiogram has been conventionally performed. In the electrocardiogram, a potential difference (action potential) of an electromotive force generated due to expansion and contraction of each part of the heart is derived from the surface of the skin, and is amplified and recorded. FIG. 16 shows an example of this electrocardiogram. As shown in FIG. 16, an electrocardiogram waveform (electrocardiogram waveform)
Is generally known to be composed of a plurality of fundamental waves such as a P wave, a Q wave, an R wave, an S wave, and a T wave.
The interval between adjacent R waves is the heartbeat interval, the interval between adjacent Q waves and T
The mutual spacing of the waves is called the QT spacing. The heartbeat interval is a reference when measuring the heart rate (heart rate = the number of heartbeat intervals per minute), and the QT interval represents the duration of the action potential.

【0003】これら心拍間隔やQT間隔は常に変動を繰
り返しており、人体の生体調節系メカニズムを間接的に
反映することが知られている。具体的には、QT間隔は
定性的に心拍間隔の関数として求めることができ(Baze
ttの式)、また、心拍間隔は人体の自律神経によって制
御されている。このため、これら心拍間隔やQT間隔を
観察する事によって、被験者に負担をかけずに、自律神
経の状態を始めとする生体機能の一端を知ることができ
る。
[0003] It is known that these heartbeat intervals and QT intervals constantly fluctuate, and indirectly reflect the mechanism of the biological regulation system of the human body. Specifically, the QT interval can be qualitatively determined as a function of the heartbeat interval (Baze
tt equation), and the heartbeat interval is controlled by the autonomic nerves of the human body. Therefore, by observing the heartbeat interval and the QT interval, it is possible to know one end of the biological function including the state of the autonomic nerve without putting a burden on the subject.

【0004】ここで、これら心拍間隔やQT間隔を求め
るためには、当然のことながら、R波、Q波、およびT
波の各波形が、心電図波形の何処に位置するのかを特定
する必要がある。また、その他のP波およびS波も生体
機能の指標となるため、これらP波およびS波が心電図
波形の何処に位置するのかを特定したいとの要望がある
(以下、P波、Q波、R波、S波、T波の如き基本波の
波形を目的波形と称する)。具体的には、心電図波形の
時間軸上における、目的波形の頂点の位置(目的波形の
発生位置)や、その開始点および終了点を特定する必要
がある(以下、このように心電図波形の時間軸上におけ
る目的波形の頂点の位置、開始点、終了点の全てまたは
一部を特定することを「目的波形を抽出する」と称す
る)。
Here, in order to obtain the heartbeat interval and the QT interval, naturally, the R wave, the Q wave, and the T wave are used.
It is necessary to specify where each waveform of the wave is located in the electrocardiogram waveform. Further, since other P waves and S waves also serve as indices of biological functions, there is a demand to specify where these P waves and S waves are located in the electrocardiogram waveform (hereinafter, P waves, Q waves, The waveform of a fundamental wave such as an R wave, an S wave, and a T wave is referred to as a target waveform). Specifically, it is necessary to specify the position of the top of the target waveform (the generation position of the target waveform) and its start point and end point on the time axis of the electrocardiogram waveform (hereinafter, the time of the electrocardiogram waveform as described above). Specifying all or a part of the position, the start point, and the end point of the vertex of the target waveform on the axis is referred to as “extracting the target waveform”).

【0005】このように心電図波形から目的波形を抽出
する方法としては、従来から種々の方法が検討されてい
る。例えば、心電図波形を構成する波形データ(以下、
心電図波形データ)の各部の値や傾きに基づいて、目的
波形を抽出する試みが行われている。また、近年、心電
図波形から目的波形を抽出する方法としてウェーブレッ
ト変換(Wavelet Transform)を応用した方法が提案され
ている。このウェーブレット変換においては、まず、ウ
ェーブレット関数として知られる基本的な波形(以下、
基本波形)の波形データ(以下、基本波形データ)がス
ケール変換され、複数の相似的な波形(以下、変換波
形)の波形データ(変換波形データ)が取得される。そ
して、この複数の変換波形データと、心電図波形データ
とのパターンマッチングが行われ、心電図波形データの
特徴を示す指標値が抽出される(以下、ウェーブレット
変換により得られた指標値を特徴量と称する)。
As a method of extracting a target waveform from an electrocardiogram waveform, various methods have been conventionally studied. For example, waveform data (hereinafter, referred to as an ECG waveform)
Attempts have been made to extract a target waveform based on the value or slope of each part of the electrocardiogram waveform data). In recent years, a method that applies a wavelet transform (Wavelet Transform) has been proposed as a method of extracting a target waveform from an electrocardiogram waveform. In this wavelet transform, first, a basic waveform (hereinafter, referred to as a wavelet function)
The waveform data (hereinafter referred to as “basic waveform data”) of the basic waveform is scale-converted to obtain waveform data (converted waveform data) of a plurality of similar waveforms (hereinafter referred to as “converted waveforms”). Then, pattern matching between the plurality of converted waveform data and the electrocardiogram waveform data is performed, and an index value indicating a characteristic of the electrocardiogram waveform data is extracted (hereinafter, an index value obtained by wavelet transform is referred to as a feature amount). ).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような心電図の解析システムにおいて、心電図波形
から目的波形を抽出することは、種々の理由によって困
難であった。この理由の一つとしては、心電図波形自体
が種々の要因の影響を受けて変化するということが挙げ
られる。すなわち、被験者の姿勢や呼吸が変化すること
に伴って心電図波形の基線が動揺したり、被験者が動い
ている場合には各部筋肉の動作から生ずる筋電が心電図
波形に混入してノイズとなったり、あるいは、心電図波
形中に急峻なステップ状信号が介在したり、あるいは、
個人差による心電図データのバラツキがあるため、目的
波形を一律に特定することが困難であった。
However, in such a conventional ECG analysis system, it is difficult to extract a target waveform from an ECG waveform for various reasons. One of the reasons is that the electrocardiogram waveform itself changes under the influence of various factors. That is, the baseline of the electrocardiogram waveform fluctuates due to changes in the posture and respiration of the subject, or when the subject is moving, the myoelectricity resulting from the operation of the muscles of each part mixes into the electrocardiogram waveform and becomes noise. Or, a steep step-like signal intervenes in the ECG waveform, or
Since there are variations in electrocardiogram data due to individual differences, it has been difficult to uniformly identify a target waveform.

【0007】したがって、上述のように、単に心電図波
形データの値や傾きに基づいて目的波形を抽出すること
は実際には極めて困難であった。また、ウェーブレット
変換を用いた方法においては、目的波形の不連続点を調
べることがある程度は可能になったものの、パターンマ
ッチングによって得られた特徴量の取り扱い等において
未だに多くの議論の余地があり、目的波形を抽出するこ
とは依然として困難であった。このような状況下におい
ては、医師等が自己の経験に基づいて目的波形を視察し
て特定しているのが実情であり、心電図の解析に非常に
手間を要すると共に、その判断基準にバラツキが生じる
ことによって解析結果の信頼性が低下するという問題が
あった。そこで、波形抽出を自動で確実に行うことので
きるシステムが要望されていた。
Therefore, as described above, it is actually extremely difficult to simply extract a target waveform based on the value or gradient of the electrocardiogram waveform data. In addition, in the method using the wavelet transform, although it has become possible to some extent to check the discontinuity point of the target waveform, there is still much room for debate in the handling of feature amounts obtained by pattern matching. It was still difficult to extract the target waveform. Under such circumstances, the actual situation is that a doctor or the like inspects and specifies the target waveform based on his or her own experience, and the analysis of the electrocardiogram requires a great deal of time, and the judgment criteria vary. As a result, there is a problem that the reliability of the analysis result is reduced. Therefore, there has been a demand for a system capable of automatically and reliably extracting a waveform.

【0008】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、心電図波形から目的波形を自動的に抽出することを
可能とし、心電図解析の手間を軽減すると共に、その信
頼性を向上させることのできる心電図解析システムを提
供することを目的とする。また、本発明は、このような
各種目的波形の抽出を実現するためのプログラムを記録
したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and enables a target waveform to be automatically extracted from an electrocardiogram waveform, thereby reducing the labor of the electrocardiogram analysis and improving its reliability. An object of the present invention is to provide an electrocardiogram analysis system. Another object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium on which a program for realizing such extraction of various target waveforms is recorded.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項1記載の本発明は、心電図解析システムにか
かるものであり、解析対象となる心電図波形の波形デー
タをウェーブレット変換して特徴量を求め、この特徴量
から極大値または極小値を抽出する変換抽出手段と、変
換抽出手段にて抽出された極大値または極小値をパター
ン分析することにより、上記心電図波形に含まれる目的
波形を抽出するパターン分析手段とを備えて構成されて
いる。
In order to achieve this object, the present invention according to claim 1 relates to an electrocardiogram analyzing system, in which waveform data of an electrocardiogram waveform to be analyzed is subjected to wavelet transform. The target waveform included in the electrocardiogram waveform is obtained by performing a pattern analysis on the maximum value or the minimum value extracted by the conversion extraction unit that extracts the maximum value or the minimum value from the feature amount and the conversion extraction unit. And a pattern analysis means for extracting.

【0010】このシステムにおいては、心電図波形デー
タがウェーブレット変換されることによってその特徴量
が抽出され、この特徴量から極大値または極小値が抽出
される。この極大値または極小値の相互間等には、一定
の傾向が存在することが本願発明者によって明らかにさ
れているので、この極大値または極小値のパターンを分
析することによって、各極大値や極小値が、目的波形の
うちのいずれに該当するものであるかを明らかにするこ
とができる。ここで、極大値や極小値は各目的波形の頂
点等に対応するので、この頂点等の位置を特定すること
ができ、目的波形を抽出することができる。この解析シ
ステムによれば、心電図波形から目的波形を自動的に抽
出することができ、心電図解析の手間を軽減することが
できると共に、客観的な解析を行なうことによってその
信頼性を向上させることができる。
In this system, electrocardiogram waveform data is subjected to a wavelet transform to extract its characteristic amount, and a maximum value or a minimum value is extracted from this characteristic amount. The present inventor has clarified that a certain tendency exists between the maximum values or the minimum values, and the like.Therefore, by analyzing the pattern of the maximum value or the minimum value, each maximum value or the minimum value is analyzed. It is possible to clarify which of the target waveforms the minimum value corresponds to. Here, since the maximum value and the minimum value correspond to the vertices of each target waveform, the positions of the vertices and the like can be specified, and the target waveform can be extracted. According to this analysis system, the target waveform can be automatically extracted from the electrocardiogram waveform, thereby reducing the labor of the electrocardiogram analysis and improving the reliability by performing an objective analysis. it can.

【0011】また、請求項2記載の本発明は、請求項1
記載の本発明において、上記変換抽出手段は、所定の基
本波形データを複数のスケール次数にてスケール変換す
ることにより、複数の変換波形データを取得するスケー
ル変換手段と、スケール変換手段にて取得された複数の
変換波形データと、上記心電図波形の波形データとのウ
ェーブレット変換を行うことにより、複数の特徴量を取
得するウェーブレット変換手段と、ウェーブレット変換
手段にて取得された複数の特徴量から、複数の極大値ま
たは極小値を抽出する極値抽出手段とを備え、上記パタ
ーン分析手段は、極値抽出手段にて抽出された複数の極
大値または極小値の変化傾向を、上記目的波形毎の既知
の変化傾向と比較することにより、上記目的波形を抽出
することを特徴として構成されている。
The present invention described in claim 2 is the same as the claim 1.
In the present invention described above, the conversion and extraction unit converts the predetermined basic waveform data into a plurality of scale orders to obtain a plurality of conversion waveform data, and the conversion conversion unit obtains a plurality of conversion waveform data. Wavelet transform between the plurality of transformed waveform data and the waveform data of the electrocardiogram waveform, thereby obtaining a plurality of feature amounts, and a plurality of feature amounts acquired by the wavelet transform unit. Extreme value extracting means for extracting a local maximum value or a local minimum value of the target waveform, wherein the pattern analysis means determines a change tendency of a plurality of local maximum values or local minimum values extracted by the local value extracting means for each of the target waveforms. The above-mentioned target waveform is extracted by comparing with the change tendency of the above.

【0012】これは、変換抽出手段およびパターン分析
手段の構成内容をより具体的に示したものである。この
構成によれば、基本波形データが複数のスケール次数に
てスケール変換されて複数の変換波形データが取得さ
れ、これら複数の変換波形データを用いてウェーブレッ
ト変換が行なわれることにより、複数の特徴量が取得さ
れる。そして、複数の特徴量から、複数の極大値または
極小値が抽出される。このように複数の極大値または極
小値を得ることによって、これら極大値または極小値に
存在する一定の傾向を基準として、目的波形を得ること
ができる。
This shows the configuration of the conversion extracting means and the pattern analyzing means more specifically. According to this configuration, the basic waveform data is scale-converted by a plurality of scale orders to obtain a plurality of converted waveform data, and the plurality of converted waveform data is used to perform a wavelet transform, thereby obtaining a plurality of feature amounts. Is obtained. Then, a plurality of maximum values or minimum values are extracted from the plurality of feature amounts. By obtaining a plurality of maximum values or minimum values in this manner, a target waveform can be obtained based on a certain tendency existing in these maximum values or minimum values.

【0013】また、請求項3記載の本発明は、請求項1
または2記載の本発明において、上記パターン分析手段
は、極大値または極小値が得られるスケール次数の範
囲、スケール次数の変化に対応した極大値または極小値
の変化パターン、極大値または極小値の値やスケール次
数間の偏差の少なくとも一つを基準として、上記目的波
形を抽出することを特徴として構成されている。
Further, the present invention described in claim 3 is based on claim 1.
Or in the present invention according to 2, the pattern analysis means comprises a range of scale orders at which the maximum value or the minimum value is obtained, a change pattern of the maximum value or the minimum value corresponding to the change of the scale order, a value of the maximum value or the minimum value. And extracting at least one of the target waveforms based on at least one of the deviations between the scale orders.

【0014】これはパターン分析手段におけるパターン
分析の基準を一層明確に示すものである。すなわち、上
述のように、極大値または極小値の相互間等には一定の
傾向が存在することが本願発明者によって明らかにされ
ているので、この傾向を3つの基準に大別してパターン
分析に適用することにより、目的波形の抽出を容易かつ
確実に行なうことができる。この3つの基準は、その全
部を用いることもでき、あるいは、任意の一部の基準の
みを用いてもよい。各基準の具体的内容については後述
する。
[0014] This clearly shows the standard of pattern analysis in the pattern analysis means. In other words, as described above, the present inventor has clarified that there is a certain tendency between the maximum value and the minimum value and the like, and this tendency is roughly classified into three criteria and applied to pattern analysis. By doing so, the target waveform can be extracted easily and reliably. All of these three criteria may be used, or only some arbitrary criteria may be used. The specific contents of each criterion will be described later.

【0015】また、請求項4記載の本発明は、請求項1
〜3記載の本発明において、上記パターン分析手段は、
目的波形のうちのR波を最初に抽出し、このR波に対す
る時間的位置を判断基準の一つに用いて、目的波形のう
ちのR波以外の波を抽出することを特徴として構成され
ている。
The present invention according to claim 4 provides the present invention as claimed in claim 1.
In the present invention as set forth in any one of Items 1 to 3, the pattern analysis means may include:
It is characterized in that an R-wave of a target waveform is first extracted, and a time position relative to the R-wave is used as one of criteria for extracting waves other than the R-wave of the target waveform. I have.

【0016】これは目的波形のうちの抽出順序を一層明
確に示すものである。このように最初にR波を抽出する
のは、R波が目的波形のうちで最もピーク値が大きいの
で抽出が比較的容易であり、また、R波は、目的波形の
うちの時間的中心位置にあるため、このR波を最初に抽
出することによって、他の目的波形の抽出が一層容易に
なるからである。ただし、必ずしもR波を最初に抽出す
る必要はなく、他の目的波形を最初に抽出してもよく、
あるいは、並列的に抽出することも可能である。
This shows the extraction order of the target waveform more clearly. The first extraction of the R wave in this manner is relatively easy because the R wave has the largest peak value in the target waveform, and the R wave is located at the temporal center position in the target waveform. Therefore, by extracting this R wave first, it becomes easier to extract another target waveform. However, it is not always necessary to extract the R wave first, and other target waveforms may be extracted first.
Alternatively, it is also possible to extract in parallel.

【0017】また、請求項5記載の本発明は、心電図解
析のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り
可能な記録媒体にかかるものであり、解析対象となる心
電図波形の波形データをウェーブレット変換して特徴量
を求め、この特徴量から極大値または極小値を抽出する
変換抽出手順と、この変換抽出手順において抽出された
極大値または極小値をパターン分析することにより、上
記心電図波形に含まれる目的波形を抽出するパターン分
析手順とを順次実行するためのプログラムを記録したコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されてい
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium on which a program for analyzing an electrocardiogram is recorded, wherein a waveform data of an electrocardiogram waveform to be analyzed is subjected to a wavelet transform. The target waveform contained in the electrocardiogram waveform is obtained by performing a pattern analysis on the maximum value or the minimum value extracted in the conversion extraction procedure for extracting the maximum value or the minimum value from the feature amount, and extracting the maximum value or the minimum value from the feature amount. It is configured as a computer-readable recording medium that records a program for sequentially executing a pattern analysis procedure to be extracted.

【0018】この記録媒体をコンピュータに読み取らせ
てプログラムを実行させることにより、心電図波形デー
タがウェーブレット変換されることによってその特徴量
が抽出され、この特徴量から極大値または極小値が抽出
される。そして、これら極大値または極小値をパターン
分析することにより、各目的波形の頂点等を特定するこ
とができ、波形を抽出することができる。このような手
順をコンピュータにて自動的に実行させることができる
ので、心電図波形から目的波形を自動的に抽出すること
ができ、心電図解析の手間を軽減することができると共
に、客観的な解析を行なうことによってその信頼性を向
上させることができる。
By causing the computer to read the recording medium and executing the program, the ECG waveform data is subjected to a wavelet transform to extract a feature amount thereof, and a maximum value or a minimum value is extracted from the feature amount. Then, by performing a pattern analysis of these local maximum values or local minimum values, it is possible to specify the vertices of each target waveform and extract the waveform. Since such a procedure can be automatically executed by a computer, a target waveform can be automatically extracted from an electrocardiogram waveform, so that the labor of the electrocardiogram analysis can be reduced and objective analysis can be performed. By doing so, the reliability can be improved.

【0019】また、請求項6記載の本発明は、請求項5
記載の本発明において、上記変換抽出手順は、所定の基
本波形データを複数のスケール次数にてスケール変換す
ることにより、複数の変換波形データを取得するスケー
ル変換手順と、このスケール変換手順にて取得された複
数の変換波形データと、上記心電図波形の波形データと
のウェーブレット変換を行うことにより、複数の特徴量
を取得するウェーブレット変換手順と、ウェーブレット
変換にて取得された複数の特徴量から、極大値または極
小値を抽出する極値抽出手順とを順次行う手順であり、
上記パターン分析手順は、極値抽出手順において抽出さ
れた複数の極大値または極小値の変化傾向を、上記目的
波形毎の既知の変化傾向と比較することにより、上記目
的波形を抽出する手順であることを特徴として構成され
ている。
The present invention according to claim 6 provides the invention according to claim 5
In the present invention described above, the conversion and extraction procedure includes a scale conversion procedure of obtaining a plurality of converted waveform data by performing scale conversion on predetermined basic waveform data by a plurality of scale orders; A wavelet transform is performed between the plurality of converted waveform data obtained and the waveform data of the electrocardiogram waveform to obtain a plurality of feature amounts, and a maximum is obtained from the plurality of feature amounts obtained by the wavelet transform. And an extreme value extraction procedure for extracting a value or a minimum value.
The pattern analysis procedure is a procedure for extracting the target waveform by comparing a change tendency of a plurality of maximum values or minimum values extracted in the extreme value extraction procedure with a known change tendency for each of the target waveforms. It is configured as a feature.

【0020】これは、変換抽出手順およびパターン分析
手順の実行内容を一層具体的に示したものである。この
手順によれば、基本波形データが複数のスケール次数に
てスケール変換されて複数の変換波形データが取得さ
れ、複数の特徴量が取得される。そして、複数の極大値
または極小値が抽出される。このように複数の極大値ま
たは極小値を得ることによって、これら極大値または極
小値に存在する一定の傾向を基準として、目的波形を得
ることができる。このような手順をコンピュータにて自
動的に実行させることができるので、容易に目的波形を
抽出することができる。
This shows the contents of execution of the conversion extraction procedure and the pattern analysis procedure more specifically. According to this procedure, the basic waveform data is scale-converted by a plurality of scale orders to obtain a plurality of converted waveform data, and a plurality of feature amounts are obtained. Then, a plurality of maximum values or minimum values are extracted. By obtaining a plurality of maximum values or minimum values in this manner, a target waveform can be obtained based on a certain tendency existing in these maximum values or minimum values. Since such a procedure can be automatically executed by a computer, a target waveform can be easily extracted.

【0021】また、請求項7記載の本発明は、請求項5
または6記載の本発明において、上記パターン分析手順
は、極大値または極小値が得られるスケール次数の範
囲、スケール次数の変化に対応した極大値または極小値
の変化パターン、スケール次数間の偏差情報の少なくと
も一つを基準として、上記目的波形を抽出する手順であ
ることを特徴として構成されている。
The present invention according to claim 7 provides the present invention as claimed in claim 5.
Or in the present invention according to 6, the pattern analysis procedure includes a range of a scale order at which a maximum value or a minimum value is obtained, a change pattern of a maximum value or a minimum value corresponding to a change of the scale order, and a deviation information between scale orders. It is characterized in that it is a procedure for extracting the target waveform on the basis of at least one.

【0022】これはパターン分析手順におけるパターン
分析の基準を明確に示すものである。上述のように、極
大値または極小値の相互間等には一定の傾向が存在する
ので、この傾向を3つの基準に大別してパターン分析に
適用している。このような手順をコンピュータにて自動
的に実行させることができるので、明確な基準に基づい
て容易かつ確実に目的波形を抽出することができる。
This clearly shows the standard of pattern analysis in the pattern analysis procedure. As described above, since there is a certain tendency between the maximum value and the minimum value and the like, this tendency is roughly classified into three criteria and applied to the pattern analysis. Since such a procedure can be automatically executed by a computer, a target waveform can be easily and reliably extracted based on a clear standard.

【0023】また、請求項8記載の本発明は、請求項5
〜7記載の本発明において、上記パターン分析手順は、
目的波形のうちのR波を最初に抽出し、このR波に対す
る時間的位置を判断基準の一つに用いて、目的波形のう
ちのR波以外の波を抽出する手順であることを特徴とし
て構成されている。
The present invention according to claim 8 provides the present invention according to claim 5.
In the present invention as set forth in any one of claims 7 to 7, the pattern analysis procedure comprises:
A procedure for extracting an R wave of the target waveform first, and extracting a wave other than the R wave in the target waveform by using a temporal position with respect to the R wave as one of criteria. It is configured.

【0024】これは目的波形のうちの抽出順序を明確に
示すものである。上述のようにR波が目的波形のうちで
最もピーク値が大きいので抽出が容易であり、また、目
的波形のうちの時間的中心位置にあるため、このR波を
最初に抽出することによって、他の目的波形の抽出を一
層容易に行なうことができる。このような手順をコンピ
ュータにて自動的に実行させることができるので、目的
波形を一層高速かつ確実に行なうことができる。
This clearly shows the extraction order of the target waveform. As described above, since the R wave has the largest peak value among the target waveforms, the extraction is easy, and since the R wave is at the temporal center position of the target waveform, by extracting this R wave first, Extraction of another target waveform can be performed more easily. Since such a procedure can be automatically executed by the computer, the target waveform can be performed more quickly and more reliably.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる心電図解析
システム、および、これを実現するためのプログラムを
記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体につい
て、一つの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。なお、この実施の形態によりこの発明が限定される
ものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of an electrocardiogram analysis system according to the present invention and a computer-readable recording medium on which a program for realizing the same is recorded will be described in detail with reference to the drawings. I do. The present invention is not limited by the embodiment.

【0026】(解析の概要)この実施の形態による心電
図解析処理は、概略的に以下のように行われる。まず、
心電図波形データをウェーブレット変換することによっ
て特徴量を算出し、さらに、この特徴量の極大値または
極小値を抽出する。ここで、心電図波形データのウェー
ブレット変換は、基本波形データを複数のスケール次数
でスケール変換して取得された複数の変換波形データを
用いて行われる。このため、特徴量の極大値または極小
値は、複数のスケール次数に対応して複数抽出される。
このように抽出された複数の極大値または極小値の相互
間には、目的波形毎に異なる一定のパターンがあること
が本願発明者によって解明されているので、このパター
ンを用いたパターンマッチングを行うことによって、心
電図波形から目的波形を抽出することができる。
(Outline of Analysis) The electrocardiogram analysis processing according to this embodiment is performed roughly as follows. First,
The feature amount is calculated by performing a wavelet transform on the electrocardiogram waveform data, and further, a maximum value or a minimum value of the feature amount is extracted. Here, the wavelet transform of the electrocardiogram waveform data is performed using a plurality of transformed waveform data obtained by performing a scale transform of the basic waveform data by a plurality of scale orders. Therefore, a plurality of maximum values or minimum values of the feature amount are extracted corresponding to a plurality of scale orders.
The inventors of the present application have clarified that there is a certain pattern different for each target waveform between a plurality of maximum values or minimum values extracted in this manner. Therefore, pattern matching using this pattern is performed. Thus, a target waveform can be extracted from the electrocardiogram waveform.

【0027】(システム構成)このような目的波形の抽
出を行うためのシステムの構成について説明する。図1
はこの実施の形態にかかる心電図解析システムの構成を
示すブロック図である。この図1に示すように、本シス
テムは、演算制御部1、RAM(Random AccessMemory)
2、ROM(Read Only Memory)3、HD(Hard Disk)
4、入力制御インターフェース(入力制御IF)5、出
力制御インターフェース(出力制御IF)6、キーボー
ド7、マウス8、および、モニタ9を備えて構成されて
おり、これら各部がバス10を介してデータ通信可能に
接続されている。この本システムは、例えば、パーソナ
ルコンピュータによって実現することができる。
(System Configuration) The configuration of a system for extracting such a target waveform will be described. FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electrocardiogram analysis system according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the system includes an arithmetic control unit 1 and a random access memory (RAM).
2, ROM (Read Only Memory) 3, HD (Hard Disk)
4, an input control interface (input control IF) 5, an output control interface (output control IF) 6, a keyboard 7, a mouse 8, and a monitor 9. These components perform data communication via a bus 10. Connected as possible. This system can be realized by, for example, a personal computer.

【0028】このうち、演算制御部1は、本システムの
各部を制御するものであり、機能概念的に、変換抽出部
11およびパターン分析部12を備えて構成されてい
る。変換抽出部11は、基本波形データのスケール変
換、心電図波形データのウェーブレット変換、および、
極大値または極小値の抽出を行うものである。これら各
処理はそれぞれ、変換抽出部11に設けられたスケール
変換部13、ウェーブレット変換部14、極値抽出部1
5によって行われる。これら各部による処理の詳細につ
いては後述する。また、パターン分析部12は、変換抽
出部11で抽出された特徴量をパターン分析することに
より、心電図波形に含まれる目的波形を抽出するもので
ある。
The arithmetic and control unit 1 controls each unit of the present system, and is conceptually provided with a conversion extracting unit 11 and a pattern analyzing unit 12. The conversion extraction unit 11 performs scale conversion of basic waveform data, wavelet conversion of electrocardiogram waveform data, and
The maximum value or the minimum value is extracted. These processes are respectively performed by a scale conversion unit 13, a wavelet conversion unit 14, and an extreme value extraction unit 1 provided in the conversion extraction unit 11.
5 is performed. Details of the processing by these units will be described later. Further, the pattern analysis unit 12 extracts a target waveform included in the electrocardiogram waveform by performing pattern analysis on the feature amount extracted by the conversion extraction unit 11.

【0029】これら演算制御部1の各部は、その全部ま
たは任意の一部を、CPUおよび当該CPUにて解釈実
行されるプログラムにて実現することができる。すなわ
ち、ROM3またはHD4には、OS(Operating Syst
em)と協動してCPUに命令を与え、各種処理を行うた
めのコンピュータプログラムが格納されている。このコ
ンピュータプログラムは、主記憶部としてのRAM2に
ロードされることによって実行され、CPUと協動して
各処理部を構成する。しかしながら、このコンピュータ
プログラムは、本システムに対して任意のネットワーク
を介して接続されたアプリケーションプログラムサーバ
等に格納されて、必要に応じてその全部または一部をダ
ウンロードして実行することも可能である。あるいは、
各処理部の全部または任意の一部を、ワイヤードロジッ
ク等によるハードウェアとして実現することも可能であ
る。なお、HD4には上記プログラムの他、後述する心
電図波形データを記録することができる。
All or any part of each unit of the arithmetic control unit 1 can be realized by a CPU and a program interpreted and executed by the CPU. That is, the OS (Operating System) is stored in the ROM 3 or the HD 4.
A computer program for giving instructions to the CPU in cooperation with em) and performing various processes is stored. This computer program is executed by being loaded into the RAM 2 as a main storage unit, and configures each processing unit in cooperation with the CPU. However, this computer program can be stored in an application program server or the like connected to the present system via an arbitrary network, and can be downloaded and executed in whole or in part as necessary. . Or,
All or any part of each processing unit can be realized as hardware such as wired logic. In addition, in addition to the above-mentioned program, electrocardiogram waveform data described later can be recorded on the HD 4.

【0030】その他、キーボード7およびマウス8は、
心電図解析処理の開始指示等の任意の入力内容を入力す
るための入力手段である。これらキーボード7およびマ
ウス8は、入力制御IF5を介してバス10に接続され
ている。また、この入力制御IF5を介して、任意に構
成された心電図計から出力された心電図波形データが直
接的または間接的に取り込まれる。また、モニタ9は、
解析結果等を出力するための出力手段である。このモニ
タ9は、出力制御IF6を介してバス10に接続されて
いる。なお、モニタ9は、マウス8と協働してポインテ
ィングディバイス機能を実現する。
In addition, the keyboard 7 and the mouse 8
This is an input unit for inputting arbitrary input contents such as an instruction to start an electrocardiogram analysis process. The keyboard 7 and the mouse 8 are connected to the bus 10 via the input control IF 5. In addition, electrocardiogram waveform data output from an arbitrarily configured electrocardiograph is directly or indirectly acquired via the input control IF 5. Also, the monitor 9
Output means for outputting an analysis result or the like. The monitor 9 is connected to the bus 10 via the output control IF 6. The monitor 9 realizes a pointing device function in cooperation with the mouse 8.

【0031】(心電図解析処理)このように構成された
本システムにおける心電図解析処理について説明する。
図2は本システムによる心電図解析処理のメインフロー
チャート、図3は図2の変換抽出処理のフローチャー
ト、図4、5は図2のパターン分析処理のフローチャー
トである。なお、以下の処理においては、心電図波形の
時間軸上における目的波形の頂点の位置(目的波形の発
生位置)を自動的に特定することを目的とする。
(Electrocardiogram analysis processing) The electrocardiogram analysis processing in the present system configured as described above will be described.
FIG. 2 is a main flowchart of the electrocardiogram analysis processing by the present system, FIG. 3 is a flowchart of the conversion extraction processing of FIG. 2, and FIGS. 4 and 5 are flowcharts of the pattern analysis processing of FIG. In the following processing, the purpose is to automatically specify the position of the top of the target waveform on the time axis of the electrocardiogram waveform (the generation position of the target waveform).

【0032】(心電図解析処理−波形データの取り込
み)まず、図2に示すように本処理は、キーボード7お
よびマウス8を介して心電図解析処理の開始が指示され
た場合(ステップS2−1)、心電図波形データの取り
込みが行われる(ステップS2−2)。この心電図波形
データは、心臓各部の拡張・伸縮に伴って発生される活
動電位を皮膚表面から導出して増幅し(上述の図16参
照)、これをA/D変換することによって得られたもの
である。この活動電位の導出および増幅は心電図計にて
行われ、A/D変換はA/D変換カード等のA/D変換
器を用いて行われる。このように取得された心電図波形
データは、入力制御IF5を介して本システム内にリア
ルタイムに取り込まれ、HD4に記録される。あるい
は、この波形データは、本処理の開始前に予め取り込ん
でHD4に格納してもよい。
(Electrocardiogram analysis processing-capture of waveform data) First, as shown in FIG. 2, this processing is performed when an instruction to start the electrocardiogram analysis processing is issued via the keyboard 7 and the mouse 8 (step S2-1). The acquisition of the electrocardiogram waveform data is performed (step S2-2). The electrocardiogram waveform data is obtained by deriving and amplifying an action potential generated along with expansion and contraction of each part of the heart from the skin surface (see FIG. 16 described above) and A / D converting this. It is. The derivation and amplification of the action potential are performed by an electrocardiograph, and the A / D conversion is performed using an A / D converter such as an A / D conversion card. The electrocardiogram waveform data obtained in this way is taken into the system in real time via the input control IF 5 and recorded on the HD 4. Alternatively, the waveform data may be pre-fetched and stored in the HD 4 before the start of this processing.

【0033】ここで、ステップS2−2における心電図
波形データの取り込みと、後述するステップS2−3、
S2−4における処理は、A/D変換時のサンプリング
レートに対応した数のデータによって構成されるデータ
組毎(例えば、サンプリングレート=1kHzの場合、
8bit×1000≒8192=213個毎)に、かつ、各
データ組が相互に重複するように行われる。このような
データの格納および処理のタイミングチャートを図6に
示す。この図6において、最初に取り込みおよび処理が
行われるデータ組Data1と、2回目に取り込みおよび処
理が行われるデータ組Data2は相互に重複しており、そ
れ以降のデータ組Data3〜Datanについても同様に重複
して行われる。そして、各処理で得られた結果のうち、
斜線にて示す部分Out1〜Outnのみが抽出されて相互に
繋ぎ合わされ、最終的な結果として出力される。これ
は、単にサンプリングレートに対応した数のデータ組毎
(8192個毎)に順次処理を行った場合には、各デー
タ組の相互間におけるデータの連続性が保持できない等
の理由により、全体として正しい結果が得られなくなる
ことがあるからである。ただし、このような問題を考慮
する必要がない場合には、単に最初のデータから順次取
り込みおよび処理を行うことができる。
Here, the acquisition of the electrocardiogram waveform data in step S2-2 and the later-described step S2-3,
The processing in S2-4 is performed for each data set composed of data corresponding to the sampling rate at the time of A / D conversion (for example, when the sampling rate = 1 kHz,
8 bits × 1000 ≒ 8192 = 2 13 ) and the data sets overlap each other. FIG. 6 shows a timing chart for storing and processing such data. In FIG. 6, a data set Data1 that is first captured and processed is overlapped with a data set Data2 that is secondly captured and processed, and the subsequent data sets Data3 to Datan are similarly overlapped. It is done repeatedly. And among the results obtained in each process,
Only the portions Out1 to Outn indicated by oblique lines are extracted and connected to each other, and output as a final result. This is because, if the processing is simply performed sequentially for each data set of the number corresponding to the sampling rate (every 8192 data sets), the continuity of data between the data sets cannot be maintained, and so on as a whole. This is because correct results may not be obtained. However, when it is not necessary to consider such a problem, it is possible to simply take in and process sequentially from the first data.

【0034】(心電図解析処理−変換抽出処理)このよ
うに心電図波形データを取り込んだ後、変換抽出部11
の制御下において、この心電図波形データの変換抽出処
理が行われる(ステップS2−3)。この変換抽出処理
においては、図3に示すように、まず、心電図波形デー
タの電位(振幅)が適当な大きさであるか否かが判断さ
れる(ステップS3−1)。ここで、「適当な大きさ」
とは、後述するウェーブレット変換処理においてスケー
ル次数j=3〜4における変換波形データを用いてウェ
ーブレット変換された場合においても、R波の特徴量の
みが消失・収束することなく残っている程度の大きさで
ある。例えば、このような大きさに相当する電位を予め
実験値等から得て基準値として設定しておき、心電図波
形データの電位をこの基準値と比較することによって、
大きさの適否を判断することができる。このステップS
3−1において適当な大きさでないと判断された場合に
は、適当な大きさとなるように増幅等されレベル調整が
行われる(ステップS3−2)。このような処理を行な
うことによって、心電図波形データ間のバラツキによる
悪影響を低減することができる。なお、心電図波形デー
タについては後述するステップS3−4において基本波
形データとの内積値が演算されるので、ステップS3−
2においては心電図データに代えて基本波形データをレ
ベル調整しても同じ結果を得ることができる。特に、基
本波形データの方が心電図データよりもデータ数が少な
いので、ステップS3−2においては基本波形データを
レベル調整する方が計算量を低減できる点において好ま
しい。
(Electrocardiogram analysis processing-conversion extraction processing) After the electrocardiogram waveform data is fetched in this way, the conversion extraction section 11
Under this control, the conversion and extraction processing of the electrocardiogram waveform data is performed (step S2-3). In this conversion extraction process, as shown in FIG. 3, first, it is determined whether or not the potential (amplitude) of the electrocardiogram waveform data is an appropriate magnitude (step S3-1). Here, "appropriate size"
This means that even when the wavelet transform is performed using the transformed waveform data at the scale order j = 3 to 4 in the wavelet transform process described later, only the feature amount of the R wave remains without disappearing or converging. That's it. For example, by obtaining in advance a potential corresponding to such a magnitude from an experimental value or the like and setting it as a reference value, and comparing the potential of the electrocardiogram waveform data with this reference value,
Appropriateness of the size can be determined. This step S
If it is determined in 3-1 that the size is not appropriate, the level is adjusted by amplification or the like so as to obtain an appropriate size (step S3-2). By performing such processing, it is possible to reduce adverse effects due to variations between electrocardiogram waveform data. Since the inner product value of the electrocardiogram waveform data and the basic waveform data is calculated in step S3-4 described later, step S3-
In 2, the same result can be obtained by adjusting the level of the basic waveform data instead of the electrocardiogram data. In particular, since the number of basic waveform data is smaller than that of electrocardiogram data, it is preferable to adjust the level of the basic waveform data in step S3-2 in that the amount of calculation can be reduced.

【0035】(心電図解析処理−変換抽出処理−ウェー
ブレット変換処理)次に、スケール変換処理(ステップ
S3−3)、ウェーブレット変換処理(ステップS3−
4)、極値抽出処理(ステップS3−5)が順次行われ
る。これらはそれぞれスケール変換部13、ウェーブレ
ット変換部14、極値抽出処理部15によって行なわれ
る。まず、スケール変換について説明する前に、ウェー
ブレット変換処理について説明する。この前提となる理
論として、雑音を含んだ信号から目的とする信号の発生
時刻を検出するパターンマッチング理論(マッチドフィ
ルタの理論)が知られている(“時間−周波数解析の展
望[II〜IV]”、電子情報通信学会誌 Vol.79 No.6 pp.
597-602 1996年6月、No.7 pp.746-751 1996年7月、No.8
pp.820-830 1996年8月)。ここでは、雑音を含んだ信
号=x(t)、比較対象となるテンプレート信号=g
(t)、テンプレート信号の時間軸上の位置=τとした
場合、下記の式(1)で示される畳み込み演算(相互相
関関数の計算、パターンマッチング)を行うことによっ
て、目的とする信号の発生時刻を検出可能であることが
示されている。
(Electrocardiogram analysis processing-conversion extraction processing-wavelet conversion processing) Next, scale conversion processing (step S3-3) and wavelet conversion processing (step S3-
4), extreme value extraction processing (step S3-5) is sequentially performed. These are performed by the scale conversion unit 13, the wavelet conversion unit 14, and the extreme value extraction processing unit 15, respectively. First, before describing the scale transformation, the wavelet transformation processing will be described. As a premise theory, a pattern matching theory (matched filter theory) for detecting a generation time of a target signal from a signal containing noise is known (“Prospects of time-frequency analysis [II to IV]). ”, IEICE Journal Vol.79 No.6 pp.
597-602 June 1996, No.7 pp.746-751 July 1996, No.8
pp.820-830 August 1996). Here, a signal including noise = x (t), a template signal to be compared = g
(T) When the position of the template signal on the time axis = τ, a convolution operation (calculation of a cross-correlation function, pattern matching) represented by the following equation (1) is performed to generate a target signal. It is shown that the time can be detected.

【数1】 (Equation 1)

【0036】しかしながら、雑音を含んだ信号x(t)
を構成する各成分の波形が未知である場合、適当な波形
(一般にウェーブレット関数系と称される)を集め、こ
の波形と分析対象データとを比較する方法がとられる。
この方法がステップS3−4のウェーブレット変換であ
る。このウェーブレット変換W(a、τ)を式(2)、
ウェーブレット関数系(a、τ)を式(3)に示す(な
お、a=スケール変換係数)。
However, the noise-containing signal x (t)
If the waveform of each component constituting is unknown, a method of collecting appropriate waveforms (generally called a wavelet function system) and comparing this waveform with data to be analyzed is adopted.
This method is the wavelet transform in step S3-4. This wavelet transform W (a, τ) is expressed by equation (2),
The wavelet function system (a, τ) is shown in Expression (3) (where a = scale conversion coefficient).

【数2】 (Equation 2)

【数3】 (Equation 3)

【0037】(心電図解析処理−変換抽出処理−スケー
ル変換処理)このウェーブレット変換にて用いられるウ
ェーブレット関数系は、所定の基本波形データをスケー
ル変換することによって構築される。このため、図3の
ステップS3−3において、予めスケール変換処理を行
って、ウェーブレット関数系を取得しているのである。
このステップS3−3のスケール変換においては、基本
波形として、ウェーブレット関数として良く知られてい
るメキシカンハット(mexican hat)を用いている。この
メキシカンハットを用いるのは、これが波形のPeak検出
に優れているとして知られているからである(“単発波
形処理における適正なアナライジングウェーブレットの
構成”、医用電子と生体工学 第37巻特別号(1999)p
p.227)。このメキシカンハットは、下記の式(4)に
て示されるように、ガウス関数の2階導関数で表現され
る関数である。
(Electrocardiogram analysis processing-conversion extraction processing-scale conversion processing) The wavelet function system used in this wavelet conversion is constructed by performing scale conversion of predetermined basic waveform data. For this reason, in step S3-3 in FIG. 3, a scale conversion process is performed in advance to obtain a wavelet function system.
In the scale conversion in step S3-3, a Mexican hat well-known as a wavelet function is used as a basic waveform. This Mexican hat is used because it is known to be excellent in peak detection of a waveform (“Configuration of an appropriate analyzing wavelet in single-shot waveform processing”, Medical Electronics and Biotechnology, Vol. 37, Special Issue) (1999) p
p.227). This Mexican hat is a function represented by the second derivative of the Gaussian function as shown in the following equation (4).

【数4】 このメキシカンハットを図7に示す。ただし、基本波形
としては、メキシカンハット以外の任意の波形を使用す
ることも可能である。
(Equation 4) This Mexican hat is shown in FIG. However, any waveform other than the Mexican hat can be used as the basic waveform.

【0038】この基本波形に対するスケール変換を行う
方法としては種々の方法があるが、本実施形態において
は、スケール次数jによる2のべき乗(2-j)によって
行われる(離散2進ウェーブレット変換)。このように
離散的な変換を行うのは、データ数を適当な数に抑える
ためであり、この点を考慮する必要がない場合には連続
的な他の変換を行うことも可能である。このスケール変
換においては、スケール次数jを変えることで、複数の
変換波形データが取得される。図8には、心電図波形H
W、スケール次数j=0〜3における各変換波形TW0
〜TW3、および、ウェーブレット変換処理にて抽出さ
れた特徴量WTD0〜WTD3を示す(この特徴量につい
ては後述する)。この図8に示すように、スケール次数
j=0〜3における各変換波形TW0〜TW3は、徐々に
急峻な波形に変換されている。なお、図8には、スケー
ル次数j=0〜3における各変換波形TW0〜TW3のみ
を示しているが、本処理においては、スケール次数j=
−2〜4を用いてスケール変換が行われ、変換波形TW
-2〜TW4が取得される(このようなスケール次数を選
択した理由については後述する)。
There are various methods for performing the scale conversion on the basic waveform. In this embodiment, the scale conversion is performed by a power of 2 (2- j ) by the scale order j (discrete binary wavelet conversion). The discrete conversion is performed in order to reduce the number of data to an appropriate number. If it is not necessary to consider this point, another continuous conversion can be performed. In this scale conversion, a plurality of converted waveform data is obtained by changing the scale order j. FIG. 8 shows the ECG waveform H
W, each converted waveform TW 0 at scale order j = 0 to 3
To TW 3 and feature amounts WTD 0 to WTD 3 extracted by the wavelet transform process (the feature amounts will be described later). As shown in FIG. 8, each conversion waveform TW 0 ~TW 3 in scale orders j = 0 to 3 is converted gradually steep waveform. Incidentally, in FIG. 8 shows only the conversion waveform TW 0 ~TW 3 in scale orders j = 0 to 3, in this process, the scale degree j =
The scale conversion is performed using −2 to 4, and the converted waveform TW
−2 to TW 4 are obtained (the reason why such a scale order is selected will be described later).

【0039】(心電図解析処理−変換抽出処理−ウェー
ブレット変換処理の結果)このように取得された変換波
形TW-2〜TW4の変換波形データと心電図波形HWの
波形データとに基づくウェーブレット変換処理(上述の
式(2)にて示される畳み込み演算)の結果として、特
徴量WTD-2〜WTD4が抽出される(なお、上述した
ように、スケール変換処理においてはスケール次数j=
−2〜4における各変換波形データが取得されるので、
このウェーブレット変換処理においても、実際には図8
に示した内容と異なり、スケール次数j=−2〜4に対
応する数の特徴量WTD-2〜WTD4が抽出される)。
この計算は、時間軸のシフト変換を考慮しない場合に
は、単なる内積値の計算として行うことができる。
(Results of Electrocardiogram Analysis Processing-Conversion Extraction Processing-Wavelet Transformation Processing) Wavelet conversion processing based on the conversion waveform data of the conversion waveforms TW -2 to TW 4 thus obtained and the waveform data of the electrocardiogram waveform HW ( As a result of the convolution operation shown by the above equation (2), the feature amounts WTD -2 to WTD 4 are extracted (as described above, the scale order j =
Since each converted waveform data in −2 to 4 is obtained,
In this wavelet transform process, actually, FIG.
Unlike the contents shown in (1), the feature amounts WTD -2 to WTD4 corresponding to the scale orders j = −2 to 4 are extracted.)
This calculation can be performed simply as the calculation of the inner product value when the time axis shift conversion is not considered.

【0040】(心電図解析処理−変換抽出処理−極値抽
出処理)次に、極値抽出処理が行われる(ステップS3
−5)。ここでは、ウェーブレット変換にて得られた特
徴量WTD-2〜WTD4を極大値および極小値で標本化
することにより、各特徴量の極大値および極小値が抽出
される(以下、極大値および極小値を必要に応じて極値
と総称する)。このように極大値と極小値の両方を抽出
するのは、図16からも明らかなように、R波、T波、
および、P波は基線に対してプラス電位となるために特
徴量がプラス値となり、Q波およびS波は逆にマイナス
電位となるために特徴量がマイナス値となるからであ
る。したがって、例えば、R波のみを抽出すればよい場
合には、各特徴量の極大値のみを抽出してもよい。この
ように抽出された極値のうち、極大値の一例を図9に示
す。
(Electrocardiogram analysis processing-conversion extraction processing-extreme value extraction processing) Next, extreme value extraction processing is performed (step S3).
-5). Here, the maximum value and the minimum value of each feature value are extracted by sampling the feature values WTD -2 to WTD 4 obtained by the wavelet transform with the maximum value and the minimum value (hereinafter, the maximum value and the minimum value). The minimum value is collectively referred to as an extreme value as needed). Extracting both the maximum value and the minimum value in this manner is, as is clear from FIG. 16, the R wave, the T wave,
Also, since the P wave has a positive potential with respect to the base line, the feature value has a positive value, and the Q wave and the S wave have a negative potential, and the feature value has a negative value. Therefore, for example, when only the R wave needs to be extracted, only the local maximum value of each feature amount may be extracted. FIG. 9 shows an example of the maximum value among the extreme values extracted in this way.

【0041】(心電図解析処理−パターン分析処理−概
要)図2に示すように、変換抽出処理を終えた後、パタ
ーン分析処理が行われる(ステップS2−4)。このパ
ターン分析処理を行う理由は、下記の通りである。すな
わち、実際に記録される心電図波形には個人差があるた
め、変換抽出処理で抽出された極値の個々の値自体は一
定ではない。したがって、極値の個々の大小によって目
的波形を抽出することは困難である。しかしながら、極
値の変化パターンは、多くの心電図波形に関して一致す
ることが本願発明者によって確認されている。このた
め、これら極値の変化傾向を用いてパターン分析を行な
うことにより、目的波形を抽出することができる。
(Electrocardiogram Analysis Process-Pattern Analysis Process-Outline) As shown in FIG. 2, after the conversion extraction process is completed, a pattern analysis process is performed (step S2-4). The reason for performing this pattern analysis processing is as follows. That is, since the actually recorded electrocardiogram waveform has individual differences, the individual extreme values themselves extracted in the conversion extraction processing are not constant. Therefore, it is difficult to extract a target waveform based on the magnitude of each extreme value. However, it has been confirmed by the inventor of the present application that the extreme value change pattern is consistent for many electrocardiogram waveforms. Therefore, a target waveform can be extracted by performing a pattern analysis using the change tendency of the extreme values.

【0042】この変化傾向について説明する。図10
は、各目的波形毎の極値の変化傾向を表わすものであ
り、各スケール次数(横軸)と、特徴量から抽出した極
値(縦軸)との関係を示すグラフである。この図10に
は、R波の極大値R-2〜R4、T波の極大値T-2〜T3
P波の極大値P-2〜P1を示す(なお、この極値の値
は、ステップS3−2のレベル調整の結果に応じて変化
する)。この他、Q波およびS波の極小値も同様に取得
されるが、この図示を省略する。
The change tendency will be described. FIG.
Is a graph showing the tendency of the change of the extreme value for each target waveform, and is a graph showing the relationship between each scale order (horizontal axis) and the extreme value (vertical axis) extracted from the feature amount. FIG. 10 shows the maximum values R -2 to R 4 of the R wave, the maximum values T -2 to T 3 of the T wave,
The maximum values P -2 to P 1 of the P wave are shown (note that the value of this extreme value changes according to the result of the level adjustment in step S3-2). In addition, the minimum values of the Q wave and the S wave are obtained in a similar manner, but are not shown.

【0043】この図10に示す如き目的波形毎の極値の
変化傾向は、極大値または極小値が得られるスケール次
数jの範囲に関する傾向(第1の傾向)、スケール次数
jの変化に対応した極大値または極小値の変化パターン
に関する傾向(第2の傾向)、および、極大値または極
小値の数値や、スケール次数j間の偏差に関する傾向
(第3の傾向)に大別される。第1の傾向としては、例
えば、図10に示すように、スケール次数j=4におけ
る極大値としては、R4のみが存在しており、T4やP4
が存在していないか、収束していることが挙げられる。
また、第2の傾向としては、例えば、R波では極大値R
-1>極大値R-2の傾向が強いのに対して、T波では極大
値T-1<極大値T-2の傾向が強いことが挙げられる。ま
た、第3の傾向としては、例えば、R1>30となる傾向
が強いことや、R1>T1>P1となる傾向が強いことが挙
げられる。
The tendency of the change of the extremum for each target waveform as shown in FIG. 10 corresponds to the tendency (first tendency) relating to the range of the scale order j at which the maximum value or the minimum value is obtained, and the change of the scale order j. It is roughly classified into a tendency relating to a change pattern of the maximum value or the minimum value (second tendency), a tendency relating to the numerical value of the maximum value or the minimum value, and a tendency relating to the deviation between the scale orders j (third tendency). As a first tendency, for example, as shown in FIG. 10, only R 4 exists as a maximum value at the scale order j = 4, and T 4 and P 4
Does not exist or has converged.
Also, as a second tendency, for example, the maximum value R
-1 > the maximum value R -2 tends to be strong, while the T wave has a strong tendency of the maximum value T -1 <the maximum value T -2 . The third tendency is, for example, that R 1 > 30 or R 1 > T 1 > P 1 .

【0044】このような第1〜第3の傾向は、多くの心
電図波形に関して一致する。したがって、ステップS3
−5にて得られた極値に対して、これら各傾向の全部ま
たは任意の一部を用いてパターン分析を行なうことによ
り、各極値が目的波形のいずれの極値であるのかが特定
される。そして、極値の位置は各目的波形の頂点の位置
であるため、各目的波形の頂点の位置を特定することが
できる。
These first to third tendencies are consistent with respect to many ECG waveforms. Therefore, step S3
By performing pattern analysis on all or any part of these trends with respect to the extremum obtained in -5, it is specified which extremum of the target waveform each extremum is. You. Since the position of the extremum is the position of the vertex of each target waveform, the position of the vertex of each target waveform can be specified.

【0045】このパターン分析の内容について具体的に
説明する前に、上述のスケール変換処理において用いた
スケール次数j=−2〜4の範囲の設定根拠を示す。ま
た、このパターン分析処理においては、これまで心電図
解析を困難にしていた諸問題が解決されているので、こ
の点についても併せて説明する。まず、前提となる理論
として、ウェーブレット変換極大値から元の波形を再構
成する方法(逆ウェーブレット変換)が知られている
(Stephane Mallat and Wen Liang Hwang: Singularity
Detection and Processing with Wavelets IEEE Tran
s. on info. theory, Vol. 38, No2, March 1992 (617-
643))。ここでは、波形から抽出された極大値に基づい
て、元の波形を再構成可能であることが示されている。
この再構成の例を図11に示す。この図11において、
(a)は元の波形、(b)はスケール次数j=1〜6に
おける変換波形(W(21、τ)〜W(26、τ))と、
スケール次数j=6よりも大きなスケール次数jにおけ
る変換波形中に残された低周波成分S(26、τ)を示
す。また、(c)は各変換波形から抽出した極大値の位
置、(d)は(c)の極大値から再構成された信号に低
周波成分S(26、τ)を付加して再構成された波形で
ある。
Before specifically describing the contents of the pattern analysis, the basis for setting the range of the scale order j = −2 to 4 used in the above-described scale conversion processing will be described. Further, in this pattern analysis processing, various problems that have made the electrocardiogram analysis difficult so far have been solved, and this point will be described together. First, as a premise theory, a method of reconstructing the original waveform from the wavelet transform maximum value (inverse wavelet transform) is known (Stephane Mallat and Wen Liang Hwang: Singularity)
Detection and Processing with Wavelets IEEE Tran
s. on info. theory, Vol. 38, No2, March 1992 (617-
643)). Here, it is shown that the original waveform can be reconstructed based on the local maximum value extracted from the waveform.
FIG. 11 shows an example of this reconfiguration. In FIG. 11,
(A) is an original waveform, (b) is a converted waveform (W (2 1 , τ) to W (2 6 , τ)) at a scale order j = 1 to 6 , and
The low-frequency component S (2 6 , τ) left in the converted waveform at the scale order j larger than the scale order j = 6 is shown. (C) shows the position of the local maximum value extracted from each converted waveform, and (d) shows the signal reconstructed from the local maximum value of (c) by adding a low frequency component S (2 6 , τ) to the signal. FIG.

【0046】ここで、心電図解析における一般的な問題
として、心電図波形に「基線の動揺」、「筋電の混
入」、または「急峻なステップ状信号の介在」が含まれ
ている点が挙げられる。そこで、スケール変換処理にお
けるスケール次数jを適当に設定することや、パターン
分析において適当な処理を行うことによって、これら問
題要素を除去することを検討する。このうち、「基線の
動揺」とは、被験者の姿勢変化等に血圧変化等の影響に
よって心電図波形のベースラインが変動することであ
り、心電図波形データ中には低周波のうねりとして現れ
る。この低周波のうねりは、上述の図11における低周
波成分S(26、τ)に相当するため、このような低周
波成分S(26、τ)を生じさせる高次のスケール次数
jにおける極大値または極小値を排除することにより、
心電図波形データから排除することができる。
Here, as a general problem in the electrocardiogram analysis, it is pointed out that the electrocardiogram waveform includes "swaying of the base line", "mixing of myoelectricity", or "intervention of a steep step signal". . Therefore, it is considered to appropriately set the scale order j in the scale conversion process and to remove these problem elements by performing an appropriate process in the pattern analysis. Of these, "baseline fluctuation" means that the baseline of the electrocardiogram waveform fluctuates due to the influence of a change in the blood pressure or the like on the change in the posture of the subject, and appears as low-frequency swell in the electrocardiogram waveform data. Since this low-frequency undulation corresponds to the low-frequency component S (2 6 , τ) in FIG. 11 described above, the high-frequency scale order j that generates such a low-frequency component S (2 6 , τ) By eliminating local maxima or minima,
It can be excluded from ECG waveform data.

【0047】このことから、高次のスケール次数jの範
囲を例えば6以下とすることにより、基線の動揺を排除
することができる。ただし、図10に示されるように、
スケール次数j=4においてはR波の極大値R4のみが
存在しており、それ以上のスケール次数jにおいては、
全ての波の極大値が消失もしくは収束する可能性が高い
ので、本実施の形態では、高次のスケール次数jの範囲
を最終的に4としている。次に、低次のスケール次数j
の範囲を考える。図10に示されるように、スケール次
数j=−2からスケール次数j=−1に至るにつれて、
R波の極大値R-2、R-1は増加傾向にあるのに対して、
T波の極大値T-2、T-1は減少傾向にある。このような
顕著な違いは、両波を区別するために重要である。しか
し、それ以上の低次のスケール次数jにおいては、極大
値や極小値が存在しなくなる場合があるために適当でな
いため、本実施の形態では、低次のスケール次数jの範
囲を最終的に−2としている。すなわち、結論として、
本実施の形態においては、スケール次数j=−2〜4の
範囲でスケース変換を行うことにより変換波形データを
取得し、この変換波形データと、心電図波形データによ
るウェーブレット変換を行っている。
Thus, by setting the range of the higher-order scale order j to, for example, 6 or less, the fluctuation of the baseline can be eliminated. However, as shown in FIG.
At the scale order j = 4, only the maximum value R 4 of the R wave exists, and at the scale order j higher than that,
In this embodiment, the range of the higher-order scale order j is finally set to 4 because there is a high possibility that the maximum value of all waves disappears or converges. Next, the lower-order scale order j
Think of the range. As shown in FIG. 10, as the scale order j = −2 to the scale order j = −1,
While the maximum values R -2 and R -1 of the R wave tend to increase,
The maximum values T -2 and T -1 of the T wave tend to decrease. Such a noticeable difference is important for distinguishing both waves. However, in the lower scale order j higher than that, it is not appropriate because the local maximum value and the local minimum value may not be present. Therefore, in this embodiment, the range of the lower order scale order j is finally changed. -2. That is, in conclusion
In the present embodiment, converted waveform data is obtained by performing skewing conversion in the range of scale order j = −2 to 4, and wavelet conversion is performed using the converted waveform data and electrocardiogram waveform data.

【0048】また、「筋電の混入」とは、筋肉活動等の
影響によって心電図波形が微動することであり、心電図
波形データ中においては細かい高周波のノイズとして現
れる。この高周波のノイズは、高い周波数に相当する低
次のスケール次数jを用いて得られた極大値のうち、そ
の値が小さいものを排除することにより、心電図波形デ
ータから排除することができる。したがって、本実施の
形態においては、後述するステップS4−1においてこ
の処理を行っている。
Further, "mixing of electromyogram" means that the electrocardiogram waveform slightly fluctuates due to the influence of muscle activity or the like, and appears as fine high-frequency noise in electrocardiogram waveform data. This high-frequency noise can be excluded from the electrocardiogram waveform data by excluding the one having a small value among the maximal values obtained using the low-order scale order j corresponding to the high frequency. Therefore, in the present embodiment, this processing is performed in step S4-1 described below.

【0049】また、「急峻なステップ状信号の介在」と
は、心電図波形データ中において顕著に急峻なピーク値
として現れる。このステップ状信号は、スケール次数j
間において全く同じ極値、もしくはほとんどスケール次
数間において偏差のない極値として現れるので、このよ
うな値を排除することにより、心電図波形データから排
除することができる。したがって、本実施の形態におい
ては、後述するステップS4−5においてこの処理を行
っている。
Further, "the presence of a steep step signal" appears as a remarkably steep peak value in the electrocardiogram waveform data. This step-like signal has a scale order j
Since they appear as the same extreme value between the two, or as an extreme value having almost no deviation between the scale orders, such values can be excluded from the electrocardiogram waveform data. Therefore, in the present embodiment, this processing is performed in step S4-5 described later.

【0050】(心電図解析処理−パターン分析処理−小
さな極値の除去)このような根拠に基づいて行なわれ
る、パターン分析処理の各ステップについて説明する。
まず始めに、ステップS3−5で取得した極値のうち、
所定値よりも小さな極大値または極小値が除去される
(ステップS4−1)。これは、上述したように、筋電
の混入を除去するためである。ここで、所定値とは、例
えば絶対値において約5の値に設定することができる。
(Electrocardiogram analysis processing-Pattern analysis processing-Removal of small extremum) Each step of the pattern analysis processing performed based on such grounds will be described.
First, among the extreme values obtained in step S3-5,
The maximum value or the minimum value smaller than the predetermined value is removed (step S4-1). This is to remove myoelectric contamination as described above. Here, the predetermined value can be set to, for example, a value of about 5 in absolute value.

【0051】(心電図解析処理−パターン分析処理−R
波の抽出処理)その後、まずR波の抽出処理が行われ
る。このように最初にR波を抽出するのは、図16に示
すように、R波が目的波形のうちで最もピーク値が大き
いので抽出が容易であり、また、R波は、目的波形のう
ちの時間的中心位置にあるため、このR波を最初に抽出
することによって、他の目的波形の抽出が容易になるか
らである。ただし、必ずしもR波を最初に抽出する必要
はなく、他の目的波形を最初に抽出してもよく、あるい
は、並列的に抽出することも可能である。
(Electrocardiogram analysis processing-Pattern analysis processing-R
Thereafter, an R-wave extraction process is performed. As shown in FIG. 16, the first extraction of the R wave is easy because the R wave has the largest peak value among the target waveforms, and the R wave is easily extracted from the target waveform. This is because extracting the R wave first makes it easier to extract another target waveform. However, it is not always necessary to extract the R wave first, and other target waveforms may be extracted first, or it is also possible to extract them in parallel.

【0052】このR波の抽出処理においては、まず、先
に抽出されたスケール次数j=1における極大値のう
ち、所定値以上の極大値であって、時間的に次順の位置
(最初の処理では、最も早い位置)にある極大値が、R
波頂点(R1)の候補として抽出される(ステップS4
−2、図9参照)。これは上述のように、スケール次数
j=1においては、R波が目的波形のうちで最もピーク
値が大きい傾向(第3の傾向)にあることに対応する基
準である。ここで、所定値とは、例えば、極大値=30
が設定される。例えば、スケール次数j=1における極
大値が18、70、5、17、68、6の順で抽出され
ている場合には、極大値70がR1の候補として抽出さ
れる。なお、スケール次数j=1の極大値から選択して
いるのは、このスケール次数であればR波の極大値が消
失・収束している可能性はないからであるが、その他の
スケール次数の極大値から選択することも可能である。
In the R-wave extraction processing, first, among the maximum values at the scale order j = 1 previously extracted, the maximum value that is equal to or greater than a predetermined value and is temporally the next position (first position) In the processing, the local maximum at the earliest position) is R
It is extracted as a candidate for a wave vertex (R 1 ) (step S4)
-2, see FIG. 9). As described above, this is a reference corresponding to the tendency that the R wave has the largest peak value (third tendency) among the target waveforms at the scale order j = 1. Here, the predetermined value is, for example, a maximum value = 30
Is set. For example, when the maximum value of the scale order j = 1 are extracted in the order of 18,70,5,17,68,6 is maximum value 70 is extracted as a candidate for R 1. The reason why the maximum value of the scale order j = 1 is selected is that there is no possibility that the maximum value of the R wave disappears and converges with this scale order. It is also possible to select from local maxima.

【0053】次に、1以外のスケール次数j(ここで
は、J=−2〜0、2〜4)における極大値のうち、ス
テップS4−2にて抽出された極大値R1に対して、所
定範囲(例えば、±20ms以内)にある極大値または
極小値が、各スケール次数におけるR波頂点の候補とし
て抽出される(ステップS4−3、図9参照)。すなわ
ち、さらに極大値R-2、R-1、R0、R2、R3、およ
び、R4が抽出されることになる。これら抽出された極
大値は一次元配列に格納される。なお、このように所定
範囲を設定するのは、本来であれば他のスケール次数の
極大値の中から、極大値R1に対して最も近い位置の極
大値を抽出したいのであるが、スケール次数によっては
極大値が消失または収束している可能性があるので、所
定範囲にある極大値に限定して抽出を行っている。
Next, among the maximum values at the scale order j other than 1 (here, J = −2 to 0, 2 to 4), the maximum value R 1 extracted at step S4-2 is A maximum value or a minimum value within a predetermined range (for example, within ± 20 ms) is extracted as a candidate of an R-wave vertex in each scale order (step S4-3, see FIG. 9). That is, the maximum values R -2 , R -1 , R 0 , R 2 , R 3 , and R 4 are further extracted. These extracted maximum values are stored in a one-dimensional array. Incidentally, setting such a predetermined range, would otherwise among other scales orders of local maxima, but we want to extract the maximum value of the closest position relative to the maximum value R 1, the scale degree Depending on the maximum value, there is a possibility that the maximum value disappears or converges. Therefore, the extraction is limited to the maximum value within a predetermined range.

【0054】そして、これまでに抽出された極大値R-2
〜R4のそれぞれ全てが、0より大きいか否かが判断さ
れる(ステップS4−4)。これは、図10に示される
ように、極大値R-2〜R4は全て0より大きい傾向(第
3の傾向)にあることに対応する基準である。特に、P
波はR1より上のスケールにおいてはほぼ存在しない傾
向にあるために、この基準を判断することによってP波
を除外することができる。
Then, the maximum value R -2 extracted so far
All respective to R 4 is greater than or not is judged 0 (Step S4-4). This is a criterion corresponding to the fact that the local maximums R -2 to R 4 all tend to be larger than 0 (third trend) as shown in FIG. In particular, P
Wave to tend not substantially exist in the scale of the above R 1, it is possible to exclude P waves by determining the reference.

【0055】極大値R-2〜R4の全てが0より大きい場
合には、さらに極大値R-2〜R4相互間の関係が所定パ
ターンに合致するか否かが判断される(ステップS4−
5)。具体的には、極大値R-1>極大値R-2、極大値R0
>極大値R2、極大値R2>極大値R3、および、極大値R1
>極大値R3の全ての条件に合致するか否かが判断され
る。これらは、第2の傾向のうち、特に明確である傾向
に基づくものである。
If all of the maximum values R -2 to R 4 are larger than 0, it is further determined whether or not the relationship between the maximum values R -2 to R 4 matches a predetermined pattern (step S4). −
5). Specifically, the maximum value R -1 > the maximum value R -2 , the maximum value R 0
> Maximum value R 2 , Maximum value R 2 > Maximum value R 3 , and Maximum value R 1
> Whether they meet all the conditions of the maximum value R 3 is judged. These are based on the second tendency, which is particularly clear.

【0056】例えば、極大値R-1は極大値R-2より大き
い傾向にあると言えるので、極大値R-1>極大値R-2
条件の一つとしている。特に、R波とT波は全体として
パターンが似ているために分離し難いが、上述のよう
に、R波では極大値R-1>極大値R-2の傾向が強いのに
対して、T波では極大値T-1<極大値T-2の傾向が強い
ため、極大値R-1>極大値R-2を条件の一つとすること
によってT波を除外することができる。また、このよう
な条件を判断することにより、スケール次数間において
極大値が同値である場合が除外されるので、上述のよう
に「急峻なステップ状信号の介在」の問題を除外するこ
とができる。ここで、その他の極大値間の関係を用いて
もよいが、差異が比較的小さいものについては、条件と
して考慮しないことにしている。例えば、極大値R0
極大値R1を比較すると、極大値R1が若干大きい傾向に
あるが、この差異は小さいので条件から除外している。
[0056] For example, since it can be said that the maximum value R -1 is the maximum value R -2 greater tendency, and a maximum value R -1> maximum value R -2 and one of the conditions. In particular, it is difficult to separate the R wave and the T wave because the patterns are similar as a whole. However, as described above, the R wave has a strong tendency of the maximum value R −1 > the maximum value R −2 , Since the T wave has a strong tendency of the maximum value T -1 <the maximum value T -2 , the T wave can be excluded by setting the maximum value R -1 > the maximum value R -2 as one of the conditions. Also, by judging such a condition, the case where the local maximum value is the same between the scale orders is excluded, so that the problem of “the presence of a steep step-like signal” can be excluded as described above. . Here, other relations between local maxima may be used, but those having a relatively small difference are not considered as conditions. For example, comparing the local maximum value R 0 and the local maximum value R 1 , the local maximum value R 1 tends to be slightly large, but this difference is small and is excluded from the conditions.

【0057】次に、極大値R4が所定値より大きいか否
かが判断される(ステップS4−6)。この所定値とし
ては、例えば、約20を用いることができる。これは、
スケール次数j=4においては、P波は消失または収束
しており、T波も10未満に収束している傾向(第1の
傾向)にあるので、この条件によってP波およびT波を
一層確実に除外できるからである。
Next, whether or not the maximum value R 4 is greater than a predetermined value is determined (step S4-6). As this predetermined value, for example, about 20 can be used. this is,
At the scale order j = 4, the P wave disappears or converges, and the T wave also tends to converge to less than 10 (first tendency). Because it can be excluded.

【0058】その後、R波頂点の候補として抽出された
極大値R-2〜R4の時間的位置を基準とする前後の所定
範囲以内に、他のR波がないか否かが判断される(ステ
ップS4−7)。これは、稀にR波が近接範囲に重複し
て生じることがあるので、これを除外するために行われ
る。この所定範囲としては、例えば、約±300msが
設定される。なお、これまでのステップS4−4〜S4
−7において、いずれかの判断条件に合致しない場合に
は、これまでに抽出された極大値R-2〜R4が破棄さ
れ、再び上記ステップS4−2に以降する。そして、先
に抽出されたR1より後の極大値から、改めてR1候補が
抽出される。
Thereafter, it is determined whether or not there is another R wave within a predetermined range before and after the temporal position of the maximum value R -2 to R 4 extracted as a candidate of the R wave apex. (Step S4-7). This is performed in order to exclude the R wave, which may rarely occur in the near range. As the predetermined range, for example, about ± 300 ms is set. Steps S4-4 to S4
In -7, if any of the judgment conditions is not met, the maximum values R -2 to R 4 extracted so far are discarded, and the process returns to step S4-2 again. Then, R 1 candidates are extracted again from the local maximum value after R 1 extracted earlier.

【0059】一方、ステップS4−7において条件に合
致すると判断された場合には、心電図波形データのう
ち、これまでに抽出された極大値R-2〜R4の時間的位
置を基準とする前後の所定範囲以内にある一番高い電位
E1が抽出され、この電位E1がR波の頂点であると特
定される(ステップS4−8、図9参照)。これは、各
極大値の位置は、スケール変換処理によって元の波形の
位置から多少ずれる傾向にあるため、このずれを除外す
るために行われる。この所定範囲としては、例えば、約
±10msが設定される。これまでのステップS4−2
〜S4−8までの処理によってR波の頂点の位置を特定
することができるが、これらステップの一部を省略して
もよく、あるいは、さらなる処理を付加してもよい。例
えば、ステップS4−5、S4−6の2つの処理のみを
行なった場合でも、R波の抽出精度がある程度高いこと
が分かっているので、この2つの処理のみを行なうよう
にして処理の高速化を図ることができる。
Meanwhile, if it is determined that meets the conditions in step S4-7, of the electrocardiogram wave data, before and after the basis of the temporal position of the maximum value R -2 to R 4, which are extracted so far The highest potential E1 within the predetermined range is extracted, and this potential E1 is specified as the peak of the R wave (step S4-8, see FIG. 9). This is performed in order to eliminate the deviation since the position of each local maximum value tends to slightly deviate from the position of the original waveform due to the scale conversion processing. As this predetermined range, for example, about ± 10 ms is set. Step S4-2 so far
Although the positions of the vertices of the R wave can be specified by the processes from S4 to S4-8, some of these steps may be omitted, or further processes may be added. For example, even when only the two processes of steps S4-5 and S4-6 are performed, it is known that the accuracy of extracting the R wave is high to some extent, so that only these two processes are performed to speed up the process. Can be achieved.

【0060】その後、ステップS4−2〜S4−7にお
いて特定されたR波の頂点の位置を基準として、P波、
T波、Q波、および、S波のそれぞれの頂点の位置を特
定することができる。まず、スケール次数j=0におい
て、R波の頂点の一つ前にある極大値P0が、P波の頂
点の位置として特定され、この頂点に対応する電位E2
がP波の頂点であると特定される。(ステップS5−
1、図9参照)。このスケール次数は0でなくともよ
く、少なくともP波が消失・収束していることのない任
意のスケール次数における極大値を用いることができ
る。またこの場合にも、先のステップS4−8と同様の
処理を行なうことによって、極大値と心電図波形データ
とのずれを解消してもよい。あるいは、さらにステップ
S4−2〜S4−8と同様の基準を適用して抽出しても
よい。
Thereafter, with reference to the position of the vertex of the R wave specified in steps S4-2 to S4-7, the P wave,
The positions of the vertices of the T wave, the Q wave, and the S wave can be specified. First, at the scale order j = 0, the maximum value P 0 immediately before the vertex of the R wave is specified as the position of the vertex of the P wave, and the potential E2 corresponding to this vertex is determined.
Is identified as the peak of the P-wave. (Step S5-
1, see FIG. 9). The scale order need not be 0, and a local maximum value in an arbitrary scale order at least where the P wave does not disappear or converge can be used. Also in this case, the difference between the local maximum value and the electrocardiogram waveform data may be eliminated by performing the same processing as in step S4-8. Or you may extract further by applying the same reference | standard as step S4-2 to S4-8.

【0061】以降、同様にして、T波、Q波、および、
S波の頂点の位置を特定することができる(ステップS
5−2〜S5−4)。なお、Q波およびS波の頂点特定
においては、上述した理由により、極大値でなく極小値
が用いられる。また、基準とするスケール次数として
は、図5の各ステップにて図示するように、各波の特性
に応じたスケール次数を用いることができる。これによ
って、第1回目のパターン分析処理が終了する。その
後、図2に示すように、全てのデータ組の処理が終了す
るまでステップS2−2〜S2−4が繰り返され(ステ
ップS2−5)、本処理が終了する。
Thereafter, similarly, the T wave, the Q wave, and
The position of the top of the S wave can be specified (step S
5-2 to S5-4). Note that in specifying the vertices of the Q wave and the S wave, a minimum value is used instead of a maximum value for the above-described reason. Further, as the reference scale order, a scale order corresponding to the characteristics of each wave can be used as shown in each step of FIG. Thus, the first pattern analysis processing ends. Thereafter, as shown in FIG. 2, steps S2-2 to S2-4 are repeated until the processing of all data sets is completed (step S2-5), and this processing ends.

【0062】(T波の終了点の抽出)さて、上述した解
析処理においては、目的波形の頂点の位置を自動的に求
めることが可能である。これによって、心電図解析の重
要な指標の一つである心拍間隔(隣接するR波の頂点の
相互間隔)を自動的に求められることが分かる。しかし
ながら、他の重要な指標であるQT間隔は隣接するQ波
(開始点)とT波(終了点)との相互間隔として定義さ
れるために、Q波の開始点とT波の終了点を自動抽出す
ることができなければ、QT間隔を自動的に求めること
ができない。このうち、Q波は他の目的波形に比べて小
さいので、その開始点はあまり問題とならないが、T波
は比較的大きい波でありその終了点については問題とな
る。
(Extraction of T Wave End Point) In the above-described analysis processing, the position of the vertex of the target waveform can be automatically obtained. This shows that the heartbeat interval (interval between the vertices of adjacent R waves), which is one of the important indices of the electrocardiogram analysis, can be automatically obtained. However, since the QT interval, which is another important index, is defined as the mutual interval between the adjacent Q wave (start point) and T wave (end point), the start point of the Q wave and the end point of the T wave are defined. If automatic extraction is not possible, the QT interval cannot be determined automatically. Of these, the Q wave is smaller than the other target waveforms, so its starting point does not matter much, but the T wave is a relatively large wave and its ending point becomes a problem.

【0063】そこで、本願発明者は、T波の終了点を抽
出するための処理についても検討済みである。この処理
の概要を図12に示す。この図12において(a)、
(b)、(c)はそれぞれ、上述した図11の(a)、
(b)、(c)とほぼ同じである(ただし、低周波成分
S(26、τ)を省略している)。この図12(c)に
おいて、スケール次数j=1〜6における変換波形W
(21、τ)〜W(26、τ)から抽出した特徴量を見る
と、この特徴量がスケール次数6において消失してお
り、かつ、この消失位置が波形の終了時点にほぼ一致し
ていることが分かる。したがって、このような特徴量の
消失位置(あるいは、極大値や極小値の消失位置)に基
づいて、T波の終了位置を特定することができる(な
お、図12は、本願の解析手法自体による結果でなく、
本願の解析手法が包括しているウェーブレット解析の結
果である)。このT波の終了位置特定のための具体的な
処理は、変換抽出部11およびパターン分析部12の処
理の下、上述した目的波形の頂点の特定処理と一連に行
なうことができ、あるいは、個別的な処理として行なう
ことができる。また、T波以外の目的波形の終了点につ
いても、同様に抽出することができる。また、例えば、
スケール次数j=0〜2までの極小値の時間的位置と、
その極値に基づいて、T波等の終了点を定義することも
可能である。例えば、極値T1と極値T2の平均値を算出
し、この平均値の時間的位置をT波の終了点としてもよ
い。
Therefore, the inventor of the present application has also studied a process for extracting the end point of the T wave. FIG. 12 shows an outline of this processing. In FIG. 12, (a),
(B) and (c) respectively show (a) and (b) of FIG.
This is almost the same as (b) and (c) (however, the low-frequency component S (2 6 , τ) is omitted). In FIG. 12C, the converted waveform W at the scale order j = 1 to 6 is shown.
Looking at the feature quantity extracted from (2 1 , τ) to W (2 6 , τ), this feature quantity has disappeared at the scale order 6, and this disappearance position almost coincides with the end point of the waveform. You can see that it is. Therefore, the end position of the T wave can be specified based on such a disappearance position of the feature amount (or a disappearance position of the local maximum value or the local minimum value). Not the result
This is the result of the wavelet analysis included in the analysis method of the present application). The specific processing for specifying the end position of the T-wave can be performed in series with the above-described processing for specifying the apex of the target waveform under the processing of the conversion extraction unit 11 and the pattern analysis unit 12, or It can be performed as a typical process. In addition, the end point of the target waveform other than the T wave can be similarly extracted. Also, for example,
The temporal position of the local minimum for the scale order j = 0-2,
It is also possible to define the end point of the T wave or the like based on the extreme value. For example, an average value of the extremum T 1 and extreme T 2, the temporal position of the average value may be used as the end point of the T-wave.

【0064】(心電図解析結果)これまで説明した本解
析システムによる心電図の解析結果の一例について説明
する。本願発明者は、失神患者11名(60±16歳)
に対し、サンプリングレート1[kHz]で心電図を90
(S)記録した。そして、このように得られた心電図の
心電図波形データを本システムにて解析することによっ
て、P波、Q波、R波、S波、および、T波を自動認識
し、この認識結果をモニタ9にて表示させている。この
自動認識結果を図13に示す。この図13において、
(a)は基線の動揺が激しい心電図の解析結果、(b)
は筋電が混入した心電図の解析結果、(c)は急峻なス
テップ状の波形を含む心電図の解析結果である。これら
各図において、矢印で示した位置が自動認識された目的
波形の位置である(P波、Q波、R波、S波、T波の頂
点の位置をPp、Qp、Rp、Sp、Tp、T波の終了点を
Eとして示す)。
(Electrocardiogram Analysis Result) An example of an electrocardiogram analysis result by the analysis system described above will be described. The present inventor has 11 syncope patients (60 ± 16 years old)
On the other hand, an ECG was sampled at 90 at a sampling rate of 1 [kHz].
(S) Recorded. Then, by analyzing the electrocardiogram waveform data of the electrocardiogram thus obtained by the present system, the P wave, the Q wave, the R wave, the S wave, and the T wave are automatically recognized, and the recognition results are monitored. Is displayed. This automatic recognition result is shown in FIG. In this FIG.
(A) is an analysis result of an electrocardiogram in which the baseline is violent, (b)
(C) is an analysis result of an electrocardiogram including a steep step-like waveform, and (c) is an analysis result of an electrocardiogram including a steep step-like waveform. In each of these figures, the position indicated by the arrow is the position of the automatically recognized target waveform (the positions of the vertices of the P, Q, R, S, and T waves are denoted by Pp, Qp, Rp, Sp, Tp). indicates the end point of the T-wave as T E).

【0065】さらに、心電図をノイズや基線の動揺の目
立つ波形(記録不良例)とそうではない波形(記録良好
例)に分け、本システムによる自動認識結果と、心電専
門医の視察による判定(用手法)との一致率比較を行っ
た。この結果を図14に示す。この図14から分かるよ
うに、記録良好例では全ての波形で99%以上、記録不
良例ではT波の終了点を除き94%以上の極めて高い認
識率を得ることができた。また、T波の終了点(T-en
d)に関しても、記録良好例では100%、記録不良例
では80.1%という高認識率を得ることができた。
Further, the electrocardiogram is divided into a waveform in which noise or fluctuation of the baseline is noticeable (a poor recording example) and a waveform in which the noise or baseline fluctuation is not good (a good recording example). Method). The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 14, an extremely high recognition rate of 99% or more was obtained for all the waveforms in the good recording example and 94% or more except for the end point of the T wave in the poor recording example. The end point of the T wave (T-en
Regarding d), a high recognition rate of 100% was obtained in the good recording example and 80.1% in the poor recording example.

【0066】(心電図表示等への応用)このように目的
波形の頂点や終了点を高い認識率で認識することができ
るので、心拍間隔やQT間隔を自動認識することがで
き、これまで行なうことのできなかった新しい形態の心
電図表示等を行なうことが可能となった。以下、この心
電図表示の一例について説明する。本件発明者は、本シ
ステムの有用性を検討するため、起立テスト(Head up
tilt : HUT)試験を実施した。この起立テストは、姿勢
の変化というストレスに対する自律神経をはじめとする
生体の応答をみる検査であり、失神患者の鑑別では代表
的な検査として知られている。ここで、失神患者とは長
い間立っていると交感・副交感神経系(自律神経)バラ
ンスが崩れ、貧血(血圧低下)状態に陥る人を指す。
(Application to Electrocardiogram Display, etc.) Since the peaks and end points of the target waveform can be recognized at a high recognition rate, the heartbeat interval and the QT interval can be automatically recognized. It is now possible to display a new form of electrocardiogram that could not be performed. Hereinafter, an example of the electrocardiogram display will be described. In order to examine the usefulness of this system, the present inventor set up a standing test (Head up
tilt: HUT) test was performed. This standing test is a test for examining the response of the living body, including the autonomic nervous system, to the stress of a change in posture, and is known as a typical test for identifying syncope patients. Here, a syncope patient refers to a person who, when standing for a long time, loses the sympathetic / parasympathetic nervous system (autonomic nervous system) balance and falls into an anemia (low blood pressure) state.

【0067】この起立テストにおいては、20代前半の
健常男性10例(平均22歳±0.70)と失神患者2
例を対象とした。始めに寝た(安静)状態を5分間、そ
の後立った(80°)状態を30分間、再び寝た状態を
5分間持続し、その間の心電図を連続記録した。この心
電図の心電図波形データから本システムにて目的波形を
自動抽出し、心拍間隔およびQT間隔を自動算出して、
これらの変化をモニタ9に表示させた。図15には、健
常者と失神患者の心拍間隔(横軸)と、QT間隔(縦
軸)との関係の典型的一例を示す。なお、この図15で
は両者の心拍間隔とQT間隔の帯域が明らかに異なる
が、これは個差によるもので病状との関係はない。
In this standing test, 10 healthy males in their early twenties (mean 22 years ± 0.70) and 2 syncope patients
Examples were targeted. The state of sleeping at first (rest) was maintained for 5 minutes, the state of standing (80 °) was maintained for 30 minutes, and the state of sleeping again was maintained for 5 minutes, during which the electrocardiogram was continuously recorded. A target waveform is automatically extracted by the present system from the electrocardiogram waveform data of the electrocardiogram, and a heartbeat interval and a QT interval are automatically calculated.
These changes are displayed on the monitor 9. FIG. 15 shows a typical example of the relationship between the heartbeat interval (horizontal axis) and the QT interval (vertical axis) between healthy subjects and syncope patients. In FIG. 15, the bandwidths of the heartbeat interval and the QT interval are clearly different from each other, but this is due to the individual difference and has no relationship with the medical condition.

【0068】この図15から分かるように、まず健常者
については、下記の事実が確認された。まず、寝た(安
静)状態では心拍間隔の変化のみが顕著(図15のA)
であり、立った状態では心拍間隔およびQT間隔が共に
短縮する(図15のB)。その後、再び寝ると元の状態
には(20分時間経過させても)戻らない(図15の
C、ただし、5°の状態にすると元に戻る)。また、各
々の状態に安定するまでの心拍間隔に伴うQT間隔の変
化は、反時計周りの軌跡を描いた。一方、失神患者につ
いては、下記の事実が確認された。まず、心拍間隔に伴
うQT間隔の変化の挙動は、立った状態後14分間まで
は健常者と同様であった(図15のD→E)。その後、
徐々に心拍間隔とQT間隔が延長し始め(図15の波
線)、急激に心拍間隔が3000mS以上(心拍数20)とな
り失神状態に陥った(図15のF)。
As can be seen from FIG. 15, first, the following facts were confirmed for healthy subjects. First, in the sleeping (resting) state, only a change in the heartbeat interval is remarkable (A in FIG. 15).
In the standing state, both the heartbeat interval and the QT interval are shortened (B in FIG. 15). After that, when sleeping again, it does not return to the original state (even after 20 minutes) (see FIG. 15).
C, however, it returns to its original state when it is set at 5 °). Further, the change in the QT interval accompanying the heartbeat interval until each state was stabilized drawn a counterclockwise trajectory. On the other hand, the following facts were confirmed for syncope patients. First, the behavior of the change of the QT interval accompanying the heartbeat interval was the same as that of a healthy person up to 14 minutes after standing (D → E in FIG. 15). afterwards,
The heartbeat interval and the QT interval gradually began to elongate (dashed line in FIG. 15), and the heartbeat interval suddenly exceeded 3000 ms (heart rate 20), resulting in a syncope state (F in FIG. 15).

【0069】このように本システムによれば、目的波形
を確実に抽出することができるので、容易かつ客観的な
心電図解析を行なうことができる。さらに、心拍間隔や
QT間隔についても自動的に認識することができるの
で、上述のように心拍間隔とQT間隔の関係を表示する
ことができる等、これまでになかった新しい角度からの
心電図解析を行なうことができる。特に、これらの解析
をリアルタイムで行なうことができるので、例えば、心
拍間隔を監視することによって失神を予測することがで
きる等、これまで不可能であった診断等を行なうことが
できる。この他、自動認識された目的波形を任意の方法
で出力・解析等して、種々の角度からの診断等に用いる
ことができる。
As described above, according to the present system, the target waveform can be reliably extracted, so that an easy and objective electrocardiogram analysis can be performed. Furthermore, since the heartbeat interval and the QT interval can also be automatically recognized, the relationship between the heartbeat interval and the QT interval can be displayed as described above. Can do it. In particular, since these analyzes can be performed in real time, for example, it is possible to predict syncope by monitoring the heartbeat interval, and to perform a diagnosis or the like that has been impossible so far. In addition, the automatically recognized target waveform can be output / analyzed by any method and used for diagnosis from various angles.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
請求項1記載の心電図解析システムによれば、心電図波
形データをウェーブレット変換して特徴量を求め、この
特徴量から極大値または極小値を抽出する変換抽出手段
と、変換抽出手段にて抽出された極大値または極小値を
パターン分析することにより、上記心電図波形に含まれ
る目的波形を抽出するパターン分析手段とを備えている
ので、この極大値または極小値のパターンを分析するこ
とによって、各極大値や極小値が、目的波形のうちのい
ずれに該当するものであるかを明らかにすることがで
き、ひいては、目的波形を抽出することができる。この
解析システムによれば、心電図波形から目的波形を自動
的に抽出することができ、心電図解析の手間を軽減する
ことができると共に、客観的な解析を行なうことによっ
てその信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the electrocardiogram analysis system according to the first aspect of the present invention, the feature value is obtained by wavelet transforming the electrocardiogram waveform data, and the maximum value or the minimum value is obtained from the feature value. And a pattern analysis means for extracting a target waveform included in the electrocardiogram waveform by pattern-analyzing the maximum value or the minimum value extracted by the conversion extraction means. By analyzing the pattern of the maximum value or the minimum value, it is possible to clarify whether each maximum value or the minimum value corresponds to one of the target waveforms, and thus to extract the target waveform. Can be. According to this analysis system, the target waveform can be automatically extracted from the electrocardiogram waveform, thereby reducing the labor of the electrocardiogram analysis and improving the reliability by performing an objective analysis. it can.

【0071】また、請求項2記載の心電図解析システム
によれば、変換抽出手段は、複数の変換波形データを取
得するスケール変換手段と、複数の特徴量を取得するウ
ェーブレット変換手段と、極大値または極小値を抽出す
る極値抽出手段とを備え、パターン分析手段は、複数の
極大値または極小値の変化傾向を既知の変化傾向と比較
することにより目的波形を抽出するので、複数の極大値
または極小値を得ることによって、これら極大値または
極小値に存在する一定の傾向を基準として、目的波形を
得ることができる。
According to the electrocardiogram analyzing system of the second aspect, the conversion extracting means includes a scale converting means for obtaining a plurality of converted waveform data, a wavelet converting means for obtaining a plurality of feature amounts, An extreme value extracting means for extracting a local minimum value, wherein the pattern analyzing means extracts the target waveform by comparing a change tendency of the plurality of local maximum values or the local minimum value with a known change tendency. By obtaining the minimum value, a target waveform can be obtained based on a certain tendency existing in the maximum value or the minimum value.

【0072】また、請求項3記載の心電図解析システム
によれば、パターン分析手段は、極大値または極小値が
得られるスケール次数の範囲、スケール次数の変化に対
応した極大値または極小値の変化パターン、極大値また
は極小値の値やスケール次数間の偏差の少なくとも一つ
を基準として、上記目的波形を抽出するので、明確な基
準に基づいて容易かつ確実に目的波形を抽出することが
できる。
According to the electrocardiogram analyzing system of the third aspect, the pattern analyzing means includes a range of the scale order at which the maximum value or the minimum value is obtained, and a change pattern of the maximum value or the minimum value corresponding to the change of the scale order. Since the target waveform is extracted based on at least one of the maximum value or the minimum value and the deviation between the scale orders, the target waveform can be easily and reliably extracted based on a clear reference.

【0073】また、請求項4記載の心電図解析システム
によれば、パターン分析手段は、目的波形のうちのR波
を最初に抽出し、このR波に対する時間的位置を判断基
準の一つに用いて、目的波形のうちのR波以外の波を抽
出するので、R波を最初に抽出することによって、他の
目的波形の抽出を一層容易に行なうことができる。
According to the electrocardiogram analysis system of the fourth aspect, the pattern analysis means first extracts the R wave out of the target waveform and uses the time position with respect to this R wave as one of the criteria. Then, since a wave other than the R wave in the target waveform is extracted, by extracting the R wave first, it is possible to more easily extract another target waveform.

【0074】また、請求項5記載のプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、心電
図波形データをウェーブレット変換し、極大値または極
小値を抽出する変換抽出手順と、変換抽出手順において
抽出された極大値または極小値をパターン分析すること
により、目的波形を抽出するパターン分析手順とを順次
実行するプログラムを記録しているので、この記録媒体
をコンピュータに読み取らせてプログラムを実行させる
ことにより、各極大値や極小値が、目的波形のうちのい
ずれに該当するものであるかを明らかにすることがで
き、ひいては、目的波形を抽出することができる。この
解析システムによれば、心電図波形から目的波形を自動
的に抽出することができ、心電図解析の手間を軽減する
ことができると共に、客観的な解析を行なうことによっ
てその信頼性を向上させることができる。
According to a computer-readable recording medium having recorded thereon the program according to the fifth aspect, the ECG waveform data is subjected to wavelet transform to extract a local maximum value or a local minimum value, and the conversion extraction procedure is performed in the conversion extraction procedure. By performing a pattern analysis on the maximum value or the minimum value obtained, a program for sequentially executing a pattern analysis procedure for extracting a target waveform is recorded, so that the recording medium is read by a computer to execute the program. It is possible to clarify which maximum value or minimum value corresponds to which of the target waveforms, and to extract the target waveform. According to this analysis system, the target waveform can be automatically extracted from the electrocardiogram waveform, thereby reducing the labor of the electrocardiogram analysis and improving the reliability by performing an objective analysis. it can.

【0075】また、請求項6記載のプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、変換
抽出手順は、複数の変換波形データを取得するスケール
変換手順と、複数の特徴量を取得するウェーブレット変
換手順と、極大値または極小値を抽出する極値抽出手順
とを順次行う手順であり、パターン分析手順は、複数の
極大値または極小値の変化傾向を既知の変化傾向と比較
して目的波形を抽出する手順であることから、これら極
大値または極小値に存在する一定の傾向を基準として目
的波形を得ることができる。このような手順をコンピュ
ータにて自動的に実行させることができるので、容易に
目的波形を抽出することができる。
According to a computer-readable recording medium having recorded thereon the program according to claim 6, the conversion and extraction procedure includes a scale conversion procedure for obtaining a plurality of converted waveform data and a wavelet for obtaining a plurality of feature values. A conversion procedure and an extreme value extraction procedure for extracting a local maximum value or a local minimum value are sequentially performed.The pattern analysis procedure compares a change trend of a plurality of local maximum values or local minimum values with a known change tendency, and compares the target waveform with a target waveform. , The target waveform can be obtained based on a certain tendency existing in these local maximum values or local minimum values. Since such a procedure can be automatically executed by a computer, a target waveform can be easily extracted.

【0076】また、請求項7記載のプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、パタ
ーン分析手順は、極大値または極小値が得られるスケー
ル次数の範囲、スケール次数の変化に対応した極大値ま
たは極小値の変化パターン、スケール次数間の偏差情報
の少なくとも一つを基準として、上記目的波形を抽出す
る手順であることから、このような手順をコンピュータ
にて自動的に実行させることができるので、明確な基準
に基づいて容易に目的波形を抽出することができる。
According to a computer-readable recording medium on which the program according to claim 7 is recorded, the pattern analysis procedure includes a range of a scale order at which a maximum value or a minimum value is obtained, and a maximum value corresponding to a change in the scale order. Since the procedure is for extracting the target waveform based on at least one of the change pattern of the value or the minimum value and the deviation information between the scale orders, such a procedure can be automatically executed by a computer. Therefore, the target waveform can be easily extracted based on a clear criterion.

【0077】また、請求項8記載のプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、パタ
ーン分析手順は、目的波形のうちのR波を最初に抽出
し、このR波に対する時間的位置を判断基準の一つに用
いて、目的波形のうちのR波以外の波を抽出する手順で
あることから、R波を最初に抽出することによって、他
の目的波形の抽出を容易化することができる。このよう
な手順をコンピュータにて自動的に実行させることがで
きるので、目的波形を一層高速かつ確実に行なうことが
できる。
According to a computer-readable recording medium having recorded thereon the program according to the eighth aspect, the pattern analysis procedure first extracts an R wave from a target waveform, and determines a time position with respect to the R wave. Since it is a procedure for extracting a wave other than the R wave in the target waveform by using one of the criteria, it is easy to extract the other target waveforms by extracting the R wave first. it can. Since such a procedure can be automatically executed by the computer, the target waveform can be performed more quickly and more reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態にかかる心電図解析システ
ムの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electrocardiogram analysis system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本システムによる心電図解析処理のメインフロ
ーチャートである。
FIG. 2 is a main flowchart of an electrocardiogram analysis process by the present system.

【図3】図2の変換抽出処理のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a conversion extraction process of FIG. 2;

【図4】図2のパターン分析処理のフローチャートであ
る。
FIG. 4 is a flowchart of a pattern analysis process of FIG. 2;

【図5】図2のパターン分析処理のフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart of a pattern analysis process of FIG. 2;

【図6】データの格納および処理のタイミングチャート
である。
FIG. 6 is a timing chart of data storage and processing.

【図7】基本波形として用いたメキシカンハットを示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a Mexican hat used as a basic waveform.

【図8】心電図波形、スケール次数j=0〜3における
各変換波形データ、および、ウェーブレット変換処理に
て抽出された特徴量を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an electrocardiogram waveform, converted waveform data at scale orders j = 0 to 3, and feature amounts extracted by wavelet transform processing.

【図9】極値抽出処理において抽出された極値の一例を
示す。
FIG. 9 shows an example of an extreme value extracted in the extreme value extracting process.

【図10】各目的波形毎の極値の変化傾向を表わすもの
であり、各スケール次数と、特徴量から抽出した極値と
の関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a tendency of change of an extreme value for each target waveform, and showing a relationship between each scale order and an extreme value extracted from a feature amount.

【図11】逆ウェーブレット変換による波形の再構成の
例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of waveform reconstruction by inverse wavelet transform.

【図12】T波の終了点を抽出する処理の概要を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an outline of a process of extracting an end point of a T wave.

【図13】P波、Q波、R波、S波、および、T波の自
動認識結果を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing automatic recognition results of a P wave, a Q wave, an R wave, an S wave, and a T wave.

【図14】本システムによる自動認識結果と、心電専門
医の視察による判定との一致率比較の結果を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing the result of comparison of the coincidence rate between the result of automatic recognition by the present system and the judgment by inspection by an electrocardiologist.

【図15】健常者と失神患者の心拍間隔と、QT間隔と
の関係の典型的一例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a typical example of a relationship between a heartbeat interval between a healthy person and a syncope patient and a QT interval.

【図16】心電図の例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of an electrocardiogram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 演算制御部 2 RAM 3 ROM 4 HD 5 入力制御インターフェース 6 出力制御インターフェース 7 キーボード 8 マウス 9 モニタ 10 バス 11 変換抽出部 12 パターン分析部 13 スケール変換部 14 ウェーブレット変換部 15 極値抽出部 Reference Signs List 1 arithmetic control unit 2 RAM 3 ROM 4 HD 5 input control interface 6 output control interface 7 keyboard 8 mouse 9 monitor 10 bus 11 conversion extraction unit 12 pattern analysis unit 13 scale conversion unit 14 wavelet conversion unit 15 extreme value extraction unit

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 解析対象となる心電図波形の波形データ
をウェーブレット変換して特徴量を求め、この特徴量か
ら極大値または極小値を抽出する変換抽出手段と、 変換抽出手段にて抽出された極大値または極小値をパタ
ーン分析することにより、心電図波形に含まれる目的波
形を抽出するパターン分析手段と、を備えることを特徴
とする心電図解析システム。
1. A conversion extracting means for obtaining a characteristic amount by performing a wavelet transform on waveform data of an electrocardiogram waveform to be analyzed, and extracting a maximum value or a minimum value from the characteristic amount, and a maximum value extracted by the conversion extracting means. Pattern analysis means for extracting a target waveform included in the electrocardiogram waveform by pattern-analyzing the value or the minimum value.
【請求項2】 上記変換抽出手段は、 所定の基本波形データを複数のスケール次数にてスケー
ル変換することにより、複数の変換波形データを取得す
るスケール変換手段と、 スケール変換手段にて取得された複数の変換波形データ
と、上記心電図波形の波形データとのウェーブレット変
換を行うことにより、複数の特徴量を取得するウェーブ
レット変換手段と、 ウェーブレット変換にて取得された複数の特徴量から、
複数の極大値または極小値を抽出する極値抽出手段とを
備え、 上記パターン分析手段は、 極値抽出手段にて抽出された複数の極大値または極小値
の変化傾向を、上記目的波形毎の既知の変化傾向と比較
することにより、上記目的波形を抽出すること、を特徴
とする請求項1記載の心電図解析システム。
2. The scale conversion means for obtaining a plurality of converted waveform data by performing scale conversion on predetermined basic waveform data by a plurality of scale orders; By performing a wavelet transform between the plurality of converted waveform data and the waveform data of the electrocardiogram waveform, a wavelet transform unit for acquiring a plurality of feature amounts, and a plurality of feature amounts acquired by the wavelet transform,
An extreme value extracting means for extracting a plurality of local maximum values or local minimum values, wherein the pattern analysis means determines a change tendency of the local maximum values or local minimum values extracted by the extreme value extracting means for each of the target waveforms. The electrocardiogram analysis system according to claim 1, wherein the target waveform is extracted by comparing the target waveform with a known change tendency.
【請求項3】 上記パターン分析手段は、極大値または
極小値が得られるスケール次数の範囲、スケール次数の
変化に対応した極大値または極小値の変化パターン、極
大値または極小値の値やスケール次数間の偏差の少なく
とも一つを基準として、上記目的波形を抽出することを
特徴とする請求項1または2記載の心電図解析システ
ム。
3. The pattern analysis means according to claim 1, wherein a range of the scale order at which the maximum value or the minimum value is obtained, a change pattern of the maximum value or the minimum value corresponding to the change of the scale order, a value of the maximum value or the minimum value, and a scale order. 3. The electrocardiogram analysis system according to claim 1, wherein the target waveform is extracted based on at least one of the deviations between the two.
【請求項4】 上記パターン分析手段は、目的波形のう
ちのR波を最初に抽出し、このR波に対する時間的位置
を判断基準の一つに用いて、目的波形のうちのR波以外
の波を抽出することを特徴とする請求項1〜3記載の心
電図解析システム。
4. The pattern analysis means first extracts an R wave of a target waveform, and uses a time position with respect to the R wave as one of criteria for determining an R wave of the target waveform other than the R wave. The electrocardiogram analysis system according to claim 1, wherein a wave is extracted.
【請求項5】 解析対象となる心電図波形の波形データ
をウェーブレット変換して特徴量を求め、この特徴量か
ら極大値または極小値を抽出する変換抽出手順と、 変換抽出手順において抽出された極大値または極小値を
パターン分析することにより、上記心電図波形に含まれ
る目的波形を抽出するパターン分析手順と、を順次実行
するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り
可能な記録媒体。
5. A conversion extraction procedure for obtaining a feature amount by performing a wavelet transform on waveform data of an electrocardiogram waveform to be analyzed and extracting a maximum value or a minimum value from the feature amount, and a maximum value extracted in the conversion extraction procedure. Alternatively, a computer-readable recording medium recording a program for sequentially executing a pattern analysis procedure of extracting a target waveform included in the electrocardiogram waveform by performing a pattern analysis of the minimum value.
【請求項6】 上記変換抽出手順は、 所定の基本波形データを複数のスケール次数にてスケー
ル変換することにより、複数の変換波形データを取得す
るスケール変換手順と、 スケール変換手順にて取得された複数の変換波形データ
と、上記心電図波形の波形データとのウェーブレット変
換を行うことにより、複数の特徴量を取得するウェーブ
レット変換手順と、 ウェーブレット変換にて取得された複数の特徴量から、
複数の極大値または極小値を抽出する極値抽出手順とを
順次行う手順であり、 上記パターン分析手順は、 極値抽出手順において抽出された複数の極大値または極
小値の変化傾向を、上記目的波形毎の既知の変化傾向と
比較することにより、上記目的波形を抽出する手順であ
ることを特徴とする請求項5記載のプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
6. The conversion and extraction procedure includes the steps of: converting a predetermined basic waveform data by a plurality of scale orders to obtain a plurality of converted waveform data; By performing a wavelet transform between a plurality of converted waveform data and the waveform data of the electrocardiogram waveform, a wavelet transform procedure for acquiring a plurality of feature amounts, and a plurality of feature amounts acquired by the wavelet transform,
And an extremum extraction procedure for extracting a plurality of maxima or minima is sequentially performed. The pattern analysis procedure comprises: determining a change tendency of the plurality of maxima or minima extracted in the extremum extraction procedure; 6. A computer-readable recording medium storing a program according to claim 5, wherein said procedure is a procedure for extracting said target waveform by comparing with a known change tendency for each waveform.
【請求項7】 上記パターン分析手順は、極大値または
極小値が得られるスケール次数の範囲、スケール次数の
変化に対応した極大値または極小値の変化パターン、ス
ケール次数間の偏差情報の少なくとも一つを基準とし
て、上記目的波形を抽出する手順であることを特徴とす
る請求項5または6記載のプログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体。
7. The pattern analysis procedure according to claim 1, wherein at least one of a range of the scale order at which the maximum value or the minimum value is obtained, a change pattern of the maximum value or the minimum value corresponding to the change of the scale order, and deviation information between the scale orders. 7. A computer-readable recording medium on which the program according to claim 5 or 6 is a procedure for extracting the target waveform with reference to the following.
【請求項8】 上記パターン分析手順は、目的波形のう
ちのR波を最初に抽出し、このR波に対する時間的位置
を判断基準の一つに用いて、目的波形のうちのR波以外
の波を抽出する手順であることを特徴とする請求項5〜
7記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可
能な記録媒体。
8. The pattern analysis procedure according to claim 1, wherein an R wave of the target waveform is first extracted, and a temporal position with respect to the R wave is used as one of criteria for determining an R wave of the target waveform other than the R wave. 6. A procedure for extracting waves.
A computer-readable recording medium recording the program according to claim 7.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006521888A (en) * 2003-03-31 2006-09-28 メドトロニック・インコーポレーテッド Technique for removing noise from biological signals
JP2006523517A (en) * 2003-04-16 2006-10-19 メドトロニック・インコーポレーテッド Biomedical signal processing method and apparatus using wavelets
JP2013103130A (en) * 2011-11-11 2013-05-30 Biosense Webster (Israel) Ltd Accurate time annotation of intracardiac ecg signal
JP2016500016A (en) * 2012-10-30 2016-01-07 ヴァイタル コネクト, インコーポレイテッドVital Connect, Inc. Measurement of psychological stress from cardiovascular and activity signals
JP2016140713A (en) * 2015-02-05 2016-08-08 株式会社ペリテック Electrocardiograph, electrocardiographic wave extractor, electrocardiographic wave extraction program and electrocardiographic wave extraction method
WO2017208304A1 (en) * 2016-05-30 2017-12-07 株式会社島津製作所 Peak detection method and data processing device
JP2018529470A (en) * 2015-09-30 2018-10-11 ハート テスト ラボラトリーズ,インコーポレイテッド Quantitative cardiac examination
CN112587152A (en) * 2020-11-11 2021-04-02 上海数创医疗科技有限公司 12-lead T wave extraction method fusing U-net network and filtering method

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006521888A (en) * 2003-03-31 2006-09-28 メドトロニック・インコーポレーテッド Technique for removing noise from biological signals
JP4722835B2 (en) * 2003-03-31 2011-07-13 メドトロニック,インコーポレイテッド Technique for removing noise from biological signals
JP2006523517A (en) * 2003-04-16 2006-10-19 メドトロニック・インコーポレーテッド Biomedical signal processing method and apparatus using wavelets
JP4668175B2 (en) * 2003-04-16 2011-04-13 メドトロニック,インコーポレイテッド Biomedical signal processing method and apparatus using wavelets
JP2013103130A (en) * 2011-11-11 2013-05-30 Biosense Webster (Israel) Ltd Accurate time annotation of intracardiac ecg signal
JP2016500016A (en) * 2012-10-30 2016-01-07 ヴァイタル コネクト, インコーポレイテッドVital Connect, Inc. Measurement of psychological stress from cardiovascular and activity signals
JP2016140713A (en) * 2015-02-05 2016-08-08 株式会社ペリテック Electrocardiograph, electrocardiographic wave extractor, electrocardiographic wave extraction program and electrocardiographic wave extraction method
JP2018529470A (en) * 2015-09-30 2018-10-11 ハート テスト ラボラトリーズ,インコーポレイテッド Quantitative cardiac examination
US10561327B2 (en) 2015-09-30 2020-02-18 Heart Test Laboratories, Inc. Quantitative heart testing
US11445968B2 (en) 2015-09-30 2022-09-20 Heart Test Laboratories, Inc. Quantitative heart testing
WO2017208304A1 (en) * 2016-05-30 2017-12-07 株式会社島津製作所 Peak detection method and data processing device
CN109219748A (en) * 2016-05-30 2019-01-15 株式会社岛津制作所 Blob detection method and data processing equipment
CN109219748B (en) * 2016-05-30 2021-03-12 株式会社岛津制作所 Peak detection method and data processing apparatus
CN112587152A (en) * 2020-11-11 2021-04-02 上海数创医疗科技有限公司 12-lead T wave extraction method fusing U-net network and filtering method
CN112587152B (en) * 2020-11-11 2022-08-16 上海数创医疗科技有限公司 12-lead T wave extraction method fusing U-net network and filtering method

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