JP2000350709A - 多変数アーチファクト査定 - Google Patents

多変数アーチファクト査定

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    • A61N1/3904—External heart defibrillators [EHD]

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号の破損を検出する新規の方法及び装置を
提供すること。 【解決手段】 一実施態様では、破損の可能性のある事
象信号(100)が、アーチファクトに関連する可能性のある2つ又
は3つ以上の非事象信号(102)と共存する環境でアーチファクト
による事象信号の破損を検出する装置(10)が提供され
る。この装置は、2つ又は3つ以上の非事象信号と共存す
る事象信号を含む入力信号を提供するセンサ(16,18)と、該
センサから入力信号を受信し該受信した信号をその構成要
素へと分離させる測定システムであって、入力信号を受信す
る受信器、該受信した入力信号から事象信号を検出する
検出器、及び受信した入力信号から非事象信号を検出す
る検出器を含む測定システム(106)と、検出した事象信号を
検出した非事象信号の各々と比較して個々の相関信号を
生成する相関器(122,124,126)と、相関信号を解析して
信号破損の指示を生成する推論フ゜ロセッサ(108,116,118,12
0)とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、多変数ア
ーチファクト解析を利用して、アーチファクトによる信
号の破損を検出するためのアーチファクト査定方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】測定機器の利用に関連した共通問題の１
つは、関心のある事象信号にアーチファクト信号が導入
された結果として生じる誤った測定結果である。一般
に、測定機器は、関心のある事象信号と、１つ又は２つ
以上の非事象信号に関連するあるレベルのアーチファク
トとから構成される単一の測定信号を検出する。結果的
に得られる測定信号は、かなりの破損を生じることにな
る可能性があるので、事象信号を正確に表現するものと
して信頼すべきではない。事象信号を破損させるアーチ
ファクトは、センサの機械的外乱、電磁干渉等によって
生じる可能性がある。当業者には明らかなように、アー
チファクト信号の性質は、測定機器の性質、及び測定が
行われる環境条件に応じて変動するものとなる。
【０００３】アーチファクト信号の存在によって生命を
脅かす可能性のある問題が生じる領域の１つが、医療診
断及び機器の領域にある。未検出の非事象信号が患者の
モニタ装置に現れると、臨床医が患者の治療に関して間
違った決定を行うことになる可能性があり、また、アル
ゴリズムを利用して決定を下す装置は、その装置自体が
患者の状態について間違った査定を行うことになる可能
性がある。
【０００４】心臓モニタの領域では、コモンモード信号
は、関心のある事象信号の測定結果に破損をもたらす可
能性のある非事象信号のまさに１つのタイプである。心
臓モニタは、２つ又は３つ以上の電極間で差動モード信
号を測定する。差動モード信号を測定する装置の典型的
な例として、心電図（ＥＣＧ）モニタ・システム及び細
動除去システムが挙げられる。これらのシステムは、複
数の電極を用いて、心臓により生成される差分信号を測
定する。動作時には、複数の電極が患者に有効に取り付
けられる。臨床医には周知のように、これらの差動モー
ド信号が、関心のある信号となる。これは、該差動モー
ド信号が、患者の心臓の状態（例えば「正常な拍動パタ
ーン」対「心室細動（VF）」）の指示を与えるからであ
る。
【０００５】当業界で周知のように、コモンモード信号
（即ち、振幅、周波数、及び位相がほぼ等しい、差動増
幅器の両入力に同時に生じる信号）は、関心のある差動
モード信号（例えば心臓により生成されるＥＣＧ信号）
と重なった状態になる可能性があり、システムにより差
動モード信号自体へと変換される場合がある。Leyde等
の米国特許第5,632,280号に解説のように、この変換
は、関心のある差動モード信号を最終的に破損させるも
のとなる可能性があり、除細動器の場合には、患者の真
の心臓状態について危害を及ぼす恐れのある誤診を生じ
ることもあり得る。
【０００６】コモンモード信号に加え、電極の機械的動
作の結果として生じる信号によって事象信号が破損する
可能性もある。心臓モニタ装置では、かかる機械的動作
は、例えば、患者に施されているＣＰＲの結果として生
じるものとなり得る。患者の胸部の機械的運動が電極に
伝達し、これにより事象信号にアーチファクト信号が重
ね合わせられて破損信号が生じ、該信号が装置により測
定されることになる。
【０００７】誤診は、潜在的に重大な結果を生じる可能
性があるので、事象信号におけるアーチファクトの影響
を最小限に抑えるべく幾つかの試みがなされてきた。こ
れらの努力は、概ね、アーチファクト信号の除去又は抑
止に関するものであった。アーチファクト信号を低減さ
せることにより、装置によって測定される合成信号に対
する影響も同様に軽減される。
【０００８】特定の例では、コモンモード信号の低減
は、幾つかの形をとるものとなった。第１の一般的な方
法は、キャパシタンスの低減である。当業界で周知のよ
うに、コモンモード電圧は、患者、システム、及びコモ
ンモード電圧源の間のループの全インピーダンスに反比
例するコモンモード電流を生じさせる。このコモンモー
ド電流を減少させるために、システムとその外界に対す
るケーブルとの間のキャパシタンスを最小限にすること
により、前記インピーダンスをできる限り大きくする。
【０００９】それにもかかわらず、キャパシタンスの最
小化には限界がある。回路及びケーブルは、一定の最小
限の物理的領域を占めるものであり、キャパシタンス
は、これらの回路から外部の基準までの距離を増大させ
ることにより低減させることしかできない。外部の基準
は、大地又は機器外部の物体とすることが可能であり、
又は同じ機器のうち異なる基準電位を有する別の部分と
することも可能である。
【００１０】例えば、多くの医療用機器は、安全のた
め、患者に接続された回路を「分離された」状態に保
つ。これらの回路は、偶発的な電気的な傷害を低減させ
るために、他の基準電位に電気的に接続されていない局
所的な基準電位を維持する。これらの場合、かかる「分
離された」回路に対するキャパシタンスの低減は、即
ち、機器内において、分離された回路と、機器の他の部
分、機器のエンクロージャ、又は外界の物体との間の間
隔を最大にしなければならないことを意味している。し
かし、機器の物理サイズを制限することも重要であるた
め、利用可能な間隔の増大は、コモンモード電流を制限
する手段としては、実際上の限界を有するものとなる。
【００１１】コモンモード電流を減少させる第２の主た
る努力はシールド処理である。この場合、シールドは、
機器及び配線内への電磁界の侵入を阻止するために用い
られる金属エンクロージャといった等電位面である。か
かる電磁界は、例えば、電源ライン、無線送信機、又は
近くの移動中の荷電物体から発せられる可能性がある。
【００１２】しかし、機器のシールド処理には、主たる
コモンモードの結合源である患者が含まれていない。こ
のため、機器のシールド処理は、電極接続時における大
きなコモンモード発生源の存在の防止に対しては全く無
力であり、該接続の後には、コモンモード／差動モード
変換が阻止されることなく続行される。実際には、シー
ルド処理は、機器のアースと大地アースとの間のキャパ
シタンスを増大させ、このためコモンモード電流の流れ
が促進されて、事態を悪化させるものとなる。
【００１３】シールドの不十分さに厳密に対応する第３
のコモンモード信号低減方法は、コモンモード電流を除
去する努力において、リードまわりの電流を分流させる
ための補助電極を使用する。システムによっては、差動
電極のリードまわりのコモンモード電流を分流させるた
めに、第３の電極が患者に取り付けられると共に機器の
基準電位に接続される。その結果として、差動入力のリ
ードにおけるコモンモード電流が減少する（ただし除去
はされない）。また、第３の電極の追加は、最小限２つ
の患者用電極しか必要としない回路要素に複雑性を加え
るものとなる。
【００１４】コモンモード信号の影響を低減させるため
の第４の方法はフィルタリングである。コモンモード信
号の一部、特に低周波数（例えば1Hz未満）又は電力ラ
イン周波数のコモンモード信号は、ＥＣＧ信号にとって
望ましい通常の通過帯域（普通は0.5〜40Hz）の範囲外
にあり、このため、合成信号をバンドパスフィルタリン
グによって改善することが可能である。それにもかかわ
らず、コモンモードアーチファクト及びＥＣＧ信号の両
方におけるエネルギーの大部分は、スペクトルの同じ部
分を占めており、このためフィルタリングの有効性が制
限される。患者の治療時に遭遇する多くのアーチファク
トは、通常のＥＣＧ通過帯域の範囲内にあり、ＥＣＧ信
号によく似た時間特性を有している。
【００１５】上述のように、コモンモード信号の存在を
取り扱うこれらの方法はいずれも、コモンモード／差動
モード変換信号の影響を完全に排除するものではない。
従って、これら上記の抑止技術を適用した後であって
も、誤診の可能性は、依然として極めて現実的で深刻な
ものとなる。
【００１６】アーチファクトの影響を最小限にとどめる
ためのもう１つのアプローチは、破損の可能性のあるＥ
ＣＧ信号内におけるコモンモードのアーチファクト信号
を検出することである。Leyde等に対する米国特許第5,6
50,750号には、コモンモード信号により信号が破損され
ている可能性がある場合に差動モード信号の存在を検出
する装置及び方法が開示されている。該装置は、比較的
高い差動モードインピーダンスと共に低いコモンモード
信号インピーダンスを提供する。この装置は、コモンモ
ードの小電流が望ましくないことにコモンモードの高電
圧（これは次いで増幅ブロックを通過する可能性があ
る）へと変換されるのを防止する。当業者には明らかな
ように、かかるコモンモード電圧の通過は望ましくない
ものである。これは、該電圧が後に差動モード電圧に重
畳され、患者の細動除去の必要性に関する誤った肯定的
診断又は誤った否定的診断に通ずる可能性があるからで
ある。しかし、Leydeの装置は、動作によって生じるア
ーチファクトを必ずしも検出できるとは限らない。更
に、かかる装置及び方法では、他のタイプのアーチファ
クトを検出できない可能性もある。
【００１７】もう１つの例である、Sjoquist等に対する
米国特許第5,247,939号には、ＥＣＧ信号中にアーチフ
ァクト信号を生じさせ得る動きを検出する方法が記載さ
れている。Sjoquistは、患者と電極との界面における動
きを検出する制御及び処理回路を備えた動き検出回路を
用いたデフィブリレータ（細動除去器）／モニタを開示
している。詳細には、患者用電極を用いて、患者からの
ＥＣＧ信号が検出され、更に、デフィブリレータ／モニ
タによる患者からのＥＣＧ信号の誤認を生じさせる可能
性のある、異なる電極／患者界面における動きにより誘
導されるインピーダンス変動が検出される。従って、デ
フィブリレータ／モニタは、動きがもはや存在しなくな
るまで、該動きを検出して動作を抑止することが可能で
ある。このため、検出されたインピーダンス変動が特定
の値を超えた際に、ＥＣＧ信号が破損したものと判定さ
れ、細動除去の衝撃が阻止される。しかし、十分なイン
ピーダンス変動が検出されなくても、ＥＣＧに動きに関
連する大きなアーチファクトが存在する可能性がある。
また、この実施例では、存在する可能性のある他のタイ
プのアーチファクトは検出されない。例えば、コモンモ
ード電流により誘導されるアーチファクトは検出されな
い。これは、コモンモード電流に起因して必ずしもイン
ピーダンス変動が生じるとは限らないからである。従っ
て、衝撃が、不適切に加えられ又は阻止される可能性が
ある。
【００１８】更に、ＥＣＧ信号を大幅に変化させるアー
チファクトを生じさせることのない動き（検出されるこ
とになるもの）が存在する可能性がある。動き検出信号
と破損の可能性のあるＥＣＧ信号とを相関させるプロセ
スが存在しないため、該装置では、ＥＣＧ信号に影響す
る動きとＥＣＧ信号に影響しない動きとの区別がつか
ず、その結果として治療が不適切に差し控えられる可能
性のある状況が生じる。例えば、心停止に起因して痙攣
している患者は、大きな筋肉の収縮に起因する何らかの
動作（例えば苦悶の喘ぎ）をする可能性がある。この動
作は、ＥＣＧ信号中に識別可能なアーチファクトを生成
する動きを生じさせる可能性はない。従って、かかる場
合には、アーチファクトの存在及びそれによる関心のあ
る事象信号への影響をより正確に検出して、患者により
有効な治療が施されるようにするのが望ましい。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】従って、事象信号を破
損させる可能性のあるアーチファクト信号の存在及び重
要性を検出する改善された方法が必要とされている。特
に、心臓の事象信号又はＥＣＧ信号における考え得る複
数の発生源からアーチファクトの存在及び重要性を検出
する改善された方法が必要である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、事象信号にお
けるアーチファクトの存在によって関心のある事象信号
の正確な査定が妨げられるか否かの判定を行うために、
破損の可能性のある事象信号及び１つ又は２つ以上の非
事象信号を解析する、新規の方法及び装置である。
【００２１】一実施態様では、破損の可能性のある事象
信号が、アーチファクトに関連する可能性のある２つ又
は３つ以上の非事象信号と共存している環境において、
アーチファクトによる事象信号の破損を検出する装置が
提供される。この装置は、２つ又は３つ以上の非事象信
号と共存する事象信号を含む入力信号を提供するセンサ
と、該センサからの入力信号を受信して該受信した信号
をその構成要素へと分離する測定システムであって、入
力信号を受信する受信器、該受信された入力信号から事
象信号を検出する検出器、及び前記受信された入力信号
から非事象信号を検出する検出器を備えている、測定シ
ステムと、前記検出した事象信号を前記検出した非事象
信号の各々と比較して個々の相関信号を生成する相関器
と、該相関信号を解析して信号破損の表示を生成する推
論プロセッサとを備えている。
【００２２】この第１の実施態様としては、幾つかの特
定の実施例が考えられる。例えば、ある特定の実施例で
は、この装置は、複数の患者のパラメータをモニタする
ことが可能な患者モニタシステムとなる。患者のパラメ
ータとしては、ＥＣＧ、ＥＥＧ、脈拍、体温、又は、他
の任意の生物学的な機能又は働きが挙げられる（但し、
これらに限定されるものではない）。これらの患者のパ
ラメータが、関心のある事象信号となる。より特定の実
施例では、この装置は、ＥＣＧを測定可能なデフィブリ
レータとなる。この場合には、ＥＣＧが関心のある事象
信号となる。
【００２３】この装置の推論プロセッサは、相関信号を
解析して、事象信号が破損しているか否かを判定するこ
とが可能である。代替的には、推論プロセッサは、相関
信号を解析して、事象信号の破損度を判定することが可
能である。推論プロセッサは、典型的には、ピーク検出
手段、多項回帰手段、ファジー集合演算手段、神経網(n
eural network)手段、確率推定手段、及び統計分類手段
から構成されるグループから選択される。
【００２４】入力信号の一部である共存信号は、典型的
には、差動電圧、インピーダンス、及びコモンモード電
流から構成されるグループから選択される。相関付けの
前に事象信号及び非事象信号を処理する複数の信号プロ
セッサを設けることが可能である。これらの信号プロセ
ッサは、典型的には、線形変換手段及び非線形変換手段
から構成されるグループから選択されることになる。代
替的には、信号プロセッサは、フィルタ手段、フーリエ
変換手段、小波(wavelet)変換手段、及び時間・周波数
結合分光(joint time-frequency spectrograms)手段か
ら構成されるグループから選択することが可能である。
【００２５】本発明の代替的な実施態様では、この装置
は、事象信号を含む第１の入力信号を提供するセンサ
と、非事象信号を含む少なくとも１つの追加入力信号を
提供する少なくとも１つの追加のセンサと、前記センサ
から入力信号を受信して事象信号及び非事象信号を検出
する測定システムであって、前記第１の入力信号を受信
する受信器、受信した該第１の入力信号から事象信号を
検出する検出器、追加入力信号を受信する受信器、及び
受信した該追加入力信号から非事象信号を検出する検出
器を含む、測定システムと、前記検出した事象信号を前
記検出した非事象信号の各々と比較して個々の相関信号
を生成する相関器と、該相関信号を解析して信号破損の
表示を生成する推論プロセッサとを備えたものとなる。
【００２６】上記実施態様と同様に、第２の実施態様と
しては、幾つかの特定の実施例が企図されている。例え
ば、ある特定の実施例では、この装置は、複数の患者の
パラメータをモニタすることが可能な患者モニタシステ
ムである。患者のパラメータには、ＥＣＧ、ＥＥＧ、脈
拍、体温、又は、他の任意の生物学的な働きが含まれる
（但し、これらに限定されるものではない）。これらの
患者のパラメータが、関心のある事象信号になる。より
特定の実施例では、この装置は、ＥＣＧを測定可能なデ
フィブリレータとなる。この場合には、ＥＣＧが関心の
ある事象信号になる。
【００２７】この実施態様には、代替的に、複数の非事
象入力信号を提供するための複数の追加のセンサを設け
ることも可能である。
【００２８】いずれの場合にも、推論プロセッサは、相
関信号を解析して、事象信号が破損しているか否かを判
定する。代替的には、推論プロセッサは、相関信号を解
析して、事象信号の破損度を判定することが可能であ
る。かかる推論プロセッサは、典型的には、ピーク検出
手段、多項回帰手段、ファジー集合演算手段、神経網手
段、確率推定手段、及び統計分類手段から構成されるグ
ループから選択される。また、この装置は、相関付けに
先だって事象信号及び非事象信号の処理を行う複数の信
号プロセッサを備えることも可能である。これらの信号
プロセッサは、典型的には、線形変換手段及び非線形変
換手段から構成されるグループから選択される。より詳
細には、信号プロセッサは、フィルタ手段、フーリエ変
換手段、小波変換手段、及び時間・周波数結合スペクト
ル手段から構成されるグループから選択される。
【００２９】いずれの場合も、代替的に、追加の共存す
る非事象信号が入力信号に含まれる可能性のある環境で
は、測定システムは、センサからの入力信号をその構成
要素へと更に分離させて更なる非事象信号が得られるよ
うにすることが可能である。
【００３０】幾つかの方法を用いて、本発明、即ち上記
特定の実施態様の任意の１つを実施することが可能であ
る。第１の方法では、破損の可能性のある事象信号が、
アーチファクトに関連する可能性のある２つ又は３つ以
上の非事象信号と共存する環境において、アーチファク
トによる事象信号の破損を検出する装置を使用して、事
象信号の完全性が判定される。この完全性は、入力信号
を検知し、該入力信号を測定システムにより検出し、該
入力信号を構成要素へと分離させ、その結果として得ら
れる構成要素の相関付けを行って相関信号を生成し、該
相関信号を推論プロセッサに提供し、事象信号が確信を
もって利用できるか否かを判定する、という各ステップ
により判定される。推論プロセッサーに２つ以上の相関
信号が提供されるように、分離ステップ及び相関ステッ
プが複数回繰り返される。
【００３１】推論プロセッサは、相関信号をしきい値と
比較することも可能である。代替的には、推論プロセッ
サは、相関信号データを解析して、アーチファクトの確
率を判定することが可能である。また、前記検出ステッ
プを複数回数繰り返して、該装置に２つ以上の入力を提
供することも企図されている。
【００３２】本発明の代替的な方法では、本方法は、複
数のセンサを用いて複数の入力信号を検知し、該センサ
からの入力信号を測定システムにより検出し、少なくと
も１つの入力信号を構成要素へと分離させし、その結果
として得られる構成要素の相関付けを行って相関信号を
生成し、少なくとも１つの追加の入力信号と共に前記相
関信号を推論プロセッサに提供し、事象信号を確信をも
って利用することができるか否かを判定する、という各
ステップにより実施される。
【００３３】この場合も、推論プロセッサは、相関信号
をしきい値と比較することが可能である。代替的には、
推論プロセッサは、相関信号データを解析してアーチフ
ァクトの確率を判定することが可能である。
【００３４】本発明を十分に理解するには、望ましい実
施態様に関する詳細な説明及び添付図面を参照すべきで
ある。しかし、当業者であれば、望ましい実施態様に関
する下記の説明及び特許請求の範囲の記載から本発明の
他の特徴及び利点が明らかとなろう。
【００３５】
【発明の実施の形態】図１は、本方法に従って動作する
装置が、破損の可能性のある事象信号を、共存する非事
象信号及び独立した非事象信号と共に受信し、及び該共
存する信号を構成要素へと分離する方法を例証する高レ
ベルブロック図である。その後、破損の可能性のある事
象信号が非事象信号（アーチファクト基準信号としても
知られる）と比較されて、破損の可能性のある事象信号
がアーチファクトにより大きく破損されているか否かが
判定される。図１に示すように、対象となる破損の可能
性のある事象信号100は、アーチファクトと機能的に関
連する可能性のある１つ又は２つ以上の非事象信号102
と共存している。測定システム106は、該共存する信号1
00,102、並びにアーチファクトと機能的に関連する可能
性のある独立した非事象信号101を測定する。これらの
非事象信号は、合成入力信号の成分とすること、又は別
個のセンサから得ることが可能である。測定システム10
6は更に、前記共存する信号を分離させて、破損の可能
性のある事象信号104、及びアーチファクト基準として
働く個々の非事象信号110,112,114を提供する。
【００３６】これらの事象信号及び非事象信号は、信号
プロセッサ108,116,118,120により処理される。当業者
には明らかなように、適当な信号処理ステップとして
は、例えば、バンドパスフィルタ、フーリエ変換、小波
変換、及び時間・周波数結合分光が挙げられる。
【００３７】次いで、これらの処理済み信号の組み合わ
せが相関器122,124,126に送られる。該相関器は、処理
済みの事象信号と処理済みの非事象信号の各々との間で
相関付けを行う。該相関付けの各々の結果は、事象信号
104の破損度の指示を提供するために推論プロセッサ128
に提供されて評価される。
【００３８】更に、データの相関付けの方法は、当業界
で既知の任意の方法とすることが可能である。例えば、
相関付けの方法には、データを有効に相関付けする既知
の数学的関数並びに任意のプロセスを含む特定の一般的
な相互相関技術が含まれる。特定の実施例は、相互共分
散(cross-covariance)及び相互相関（何れも偏りのある
もの及び不偏のものがある）についての有限の標本抽出
による推定又は連続的な推定が含まれる（但し、これに
限定されるものではない）。代替的には、相関付けは、
複数の信号の内の任意の信号間の類似性を比較すること
が可能である。
【００３９】最後に、推論プロセッサは、事象信号中に
存在するアーチファクトの度合いをより精密に推定する
ために相関器からの受信データを検査することが可能な
問題解決アルゴリズムを含む任意のエキスパートシステ
ムである。該推論プロセッサからの代替的な出力として
は、アーチファクトの確率の指示、「信号レベル」対
「アーチファクトレベル」の比の推定値、ファジー集合
メンバーシップ関数、又は、アーチファクトの存在のブ
ール標識が挙げられる（但しこれらに限定されるもので
はない）。
【００４０】当業者には明らかなように、このアーチフ
ァクト検出技術は、任意の測定入力信号源からアーチフ
ァクトを検出するために使用することが可能なものであ
る。例えば、海洋温度、地震活動等の測定に用いられる
装置をセットアップして、関心のある信号がアーチファ
クトによって破損されているか否かを判定するために該
関心のある信号の信号処理及び相関付けを行うための追
加入力信号が得られるようにすることが可能である。更
に、この技術は、複数の事象信号を測定するシステムに
も適用することが可能であり、この場合には、各事象信
号毎にこのアーチファクト検出法が用いられることにな
る。例証のため、以下、心臓モニタ装置、特にデフィブ
リレータに関してアーチファクト検出技術を解説する。
【００４１】図２は、本発明に従って構成された細動除
去システム10の一態様を例証するブロック図である。デ
フィブリレータ10は、差動モード信号ＶECGを出力する
心臓14に近接して有効に配置された電極16,18によって
患者12に接続されている。電極16,18は、それぞれ関連
するインピーダンスを有しており、概略的にＺ1,Ｚ2で
示されている。電極16,18はまた、互いに対して相対的
に環状をなす複数の導電要素から構成することが可能で
ある。かかる電極については、本願と同日に出願された
同時係属出願「Electrode System for Improved Detect
ion of Pad Contactand Artifact Detection」に一層詳
細に説明されている。
【００４２】上述のように、コモンモード信号は、心臓
モニタ環境における一般的なアーチファクト発生源であ
る。当業界で周知のように、コモンモード信号は、多く
の信号源から生じる可能性がある。かかる信号源26（Ｖ
CM）によって、コモンモード電流28（ＩCM(t)）が誘導
され、該電流が、アース接地24から、患者12及び電極1
6,18を通り、デフィブリレータ10を通り、漂遊キャパシ
タンス30（ＣINS）を介してアース接地24へと戻る、図
２の経路を辿ることになる。ＩCM（t）のようなコモン
モード電流は、心臓により生成される差動モード信号
（この場合には「関心のある事象信号」である）と共存
する（重畳されている）。
【００４３】これらの共存するコモンモード信号は、電
極16,18を介して、差動モード信号と共にデフィブリレ
ータ10内の差動及びコモンモード増幅ブロック32に入力
される。不平衡状態の電極インピーダンス20,22によ
り、コモンモード電流ＩCMが、心臓事象信号14と組み合
わせられる差動電圧へと変換されることになる。更に、
典型的な増幅器の場合には、ある量のコモンモード信号
が、差動モード信号へと変換され、差動モード信号とし
て出力に通される。かかる変換されたコモンモード信号
は、増幅器の差動出力で支配的になって関心のある差動
モード信号の解析を誤らせる可能性がある。次いで、こ
の入力信号（コモンモード信号及び差動モード信号の両
方を含む）が処理されて相関器へ提供され、信号にかな
りの量のアーチファクトが存在するか否かの判定が行わ
れる。この処理は、同時係属出願第08/755,273号に一層
詳細に記載されているように実施することが可能であ
る。
【００４４】図３Ａは、本発明の一実施態様である、非
事象信号（アーチファクト基準信号）として用いられる
コモンモード電流を検出するための信号処理方法を示す
単純化された回路図である。入力信号は、電極16,18に
わたって受信され、差動モード増幅器50及びコモンモー
ド増幅器52へと伝送されて、信号プロセッサに送られる
前に増幅される。次いで、破損の可能性のある事象信号
及びアーチファクト基準信号をそれぞれ表す結果的に得
られた信号が、信号プロセッサ54,56にそれぞれ送られ
て、特定の特徴を強調するよう処理される。次いで、そ
の結果として得られた処理済みの信号が相関器58に送ら
れて、信号の相関付けが行われる。次いで、該相関器の
結果が推論プロセッサ100に提供されて、該相関器の結
果が評価され、出力102が生じることになる。出力102の
扱いについては、図４に関連して後述する。
【００４５】図３Ｂは、図３Ａに示す回路を拡張したも
のであり、アーチファクト基準信号として用いられるコ
モンモード電流及び経胸腔インピーダンス(transthorac
ic impedance)の両方を検出するための信号処理方法を
示す単純化した回路図である。この場合も、入力信号
が、電極16,18にわたって受信され、差動モード増幅器5
0及びコモンモード増幅器52に伝送されて、信号プロセ
ッサに送る前に増幅される。次いで、その結果として得
られた信号が、信号プロセッサ54,56にそれぞれ送られ
て、特定の特徴を強調するよう処理される。次いで、そ
の結果として得られた処理済みの信号が相関器58に送ら
れて、信号の相関付けが行われる。更に、入力信号は、
インピーダンス検出器60に伝送される。該インピーダン
ス検出器60は、電極間(trans-electrode)インピーダン
ス信号を信号プロセッサ64に提供する。信号プロセッサ
64は、インピーダンス検出器60からの信号を処理して該
信号の特定の特徴を強調させる。次いで、その結果とし
て得られた処理済みの信号が相関器66に送られて、差動
増幅器54からの処理済みの信号との相関付けが行われ
る。それぞれの相関器58,66における信号の相関付けが
完了すると、その結果として得られた信号が推論プロセ
ッサ100に送られ、次いで該推論プロセッサ100が相関器
58,66の結果を評価して、関心のある事象信号の破損度
の指示を提供する。推論プロセッサ100は出力102を提供
する。該出力は、図４に関連して後述するように更に解
析することが可能である。
【００４６】図３Ｃは、図３Ｂと同様の単純化された回
路図であるが、追加の独立した非事象信号として用いる
ための動きを検出するために追加のセンサ20が設けられ
ている点で図３Ｂとは異なるものである。動きセンサ20
は、動き測定回路80に信号を送り、発生した動きのレベ
ルが検出される。その後、信号が信号プロセッサ82に送
られ、次いで相関器84に提供されて、差動増幅器54から
の処理済みの信号との相関付けが行われる。次いで、相
関付けされた信号が、推論プロセッサ100に送られ、図
３Ｂに関して説明したように獲得された相関付けされた
信号と共に処理される。次いで、推論プロセッサ100
が、それらの信号の評価を行い、出力102を生成する。
【００４７】図４Ａ及び４Ｂは、図３Ａないし図３Ｃか
らの推論出力102を処理する２つの代替的な方法を示す
ブロック図である。図４Ａに示すように、出力102は、
推論しきい値110と比較される。出力がしきい値以下で
ある場合、該装置は、破損の可能性のある事象信号（差
動増幅器50により提供される）の解析に取りかかる（ブ
ロック112）。また、出力102が推論しきい値を超えてい
る場合には、該装置は信号の解析を行わない（ブロック
114）。従って、推論しきい値110は、事象信号の処理に
関するYES／NO意思決定手段として働く。
【００４８】図４Ｂに示すように、出力102は、患者解
析システム120に提供される。患者解析システム120は、
アーチファクト102の確率を組み込むことにより、患者
の律動（差動増幅器50により提供される）の一層強力な
解析を提供し、これにより、装置が衝撃122又は無衝撃1
24の決定を下すことが可能となる。
【００４９】図５は、破損の可能性のある心臓事象信号
の解析を行うべきか否かを判定するために行う患者の入
力信号の解析に関連する処理ステップを例示するフロー
チャートである。ステップＳ１において、入力信号は、
非事象信号と組み合わせられた破損の可能性のある事象
信号を含む。ステップＳ２では、実施態様に応じて、１
つ又は２つ以上の信号処理ステップ（例えば図３Ａ〜３
Ｃに関連して上述したステップ）が行われる。該信号処
理は、入力信号におけるデータの特定の特徴を強調する
ために実施される。上述の様々な処理の実施態様には、
フィルタ、フーリエ変換、小波変換、及び時間・周波数
結合分光といった既知の技術が含まれている。
【００５０】例えば、ＥＣＧ信号のフーリエ変換の下方
スペクトル部分は、モニタされている患者にデフィブリ
レータのオペレータがＣＰＲを実施した結果として生じ
るアーチファクトの検出を強化するために、同様に処理
されたインピーダンス信号との相関付けを行うことが可
能である。
【００５１】別の例によれば、ＥＣＧ信号の小波変換の
小さなスケールでの細部とコモンモード電圧の同様に処
理された細部とを相関付けして、静電放電の結果として
生じるアーチファクトの検出を強化することが可能であ
る。かかる放電は、個人が、（特に乾燥した気候におい
て）患者のモニタ中にデフィブリレータにごく近接する
ことになる場合に発生する可能性がある。
【００５２】比較／相関ステップＳ３では、処理済みの
心臓事象信号と処理済みの非事象信号との間の類似性を
測定する機能が実施される。この場合も、比較／相関ス
テップの特定の実施態様は上述の通りとなる。
【００５３】次いで、ステップＳ４における推論処理に
よって、破損の可能性のある心臓事象信号内に存在する
アーチファクトの度合の表示を決定するために、上記の
比較結果が共に解析される。推論処理ステップＳ４の出
力は、上述のように、図４Ａ又は図４Ｂのいずれかのブ
ロック図に従って用いることが可能である。
【００５４】当業者には明らかなように、図５のステッ
プは、本発明の範囲から逸脱することなく、単一の事象
信号が存在する状況にも複数の事象信号が存在する状況
にも適用することが可能である。
【００５５】心臓モニタ装置に関連して本発明の説明を
行ってきたが、当業者には明らかなように、本発明の思
想は、例えば地震計を含む他のタイプの測定機器にも適
用可能である（但しこれに限定されるものではない）。
【００５６】本発明の望ましい実施態様を開示した本明
細書及び添付の図面を検討すれば、本発明の多くの変
更、修正、改変、及び、他の用途及び応用例が明らかに
なる、ということが当業者には理解されよう。本発明の
思想及び範囲を逸脱することのないかかる変更、修正、
改変、及び他の用途及び応用例は全て、特許請求の範囲
によってのみ制限される本発明に包含されるものとみな
される。
【００５７】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １． 破損の可能性のある事象信号（104）が、アーチ
ファクトに関連する可能性のある２つ又は３つ以上の非
事象信号（102）と共存する環境において、前記アーチ
ファクト（100）による前記事象信号の破損を検出する
装置（10）であって、２つ又は３つ以上の非事象信号
（102）と共存する事象信号（104）を含む入力信号（10
0,102）を提供するセンサ（16,18）と、前記センサ（1
6,18）から前記入力信号（100,102）を受信し、該受信
した信号（100,102）をその構成要素へと分離させるた
めの測定システム（106）であって、前記入力信号（10
0,102）を受信する受信器、該受信した入力信号（100,1
02）から前記事象信号を検出する検出器、及び前記受信
した入力信号（100,102）から前記非事象信号を検出す
る検出器を含む、測定システム（106）と、前記検出し
た事象信号（100）を前記検出した非事象信号（101,10
2）の各々と比較して個々の相関信号を生成する相関器
（122,124,126）と、前記相関信号を解析して信号破損
（102）の指示を生成する推論プロセッサ（128,100）と
を備えている、事象信号の破損を検出する装置（10）。 ２． 前記推論プロセッサ（128,100）が、前記相関信
号を解析して、前記事象信号（100）が破損されている
か否かを判定する、前項１に記載の装置（10）。 ３． 前記推論プロセッサ（128,100）が、前記相関信
号を解析して、前記事象信号（100）の破損度を判定す
る、前項１に記載の装置（10）。 ４． 前記推論プロセッサ（128,100）が、ピーク検出
手段、多項回帰手段、ファジー集合演算手段、神経網手
段、確率推定手段、及び統計分類手段から構成されるグ
ループから選択される、前項１に記載の装置（10）。 ５． 前記共存する信号（102,100）が、差動電圧、イ
ンピーダンス、及びコモンモード電流から構成されるグ
ループから選択される、前項１に記載の装置（10）。 ６． 前記装置（10）が、相関付けに先立って前記事象
信号及び前記非事象信号を処理する複数の信号プロセッ
サ（54,56,64,108,116,118,120）を備えている、前項１
に記載の装置（10）。 ７． 前記信号プロセッサ（54,56,64,108,116,118,12
0）が、線形変換手段及び非線形変換手段から構成され
るグループから選択される、前項６に記載の装置（1
0）。 ８． 前記信号プロセッサ（54,56,64,108,116,118,12
0）が、フィルタ手段、フーリエ変換手段、小波変換手
段、及び時間・周波数結合スペクトル手段から構成され
るグループから選択される、前項７に記載の装置（1
0）。 ９． 破損の可能性のある事象信号（100）とアーチフ
ァクトに関連する可能性のある非事象信号（101,102）
とが別個に存在する環境において、前記アーチファクト
による前記事象信号（100）の破損を検出する装置（1
0）であって、前記事象信号（100）を含む第１の入力信
号を提供するセンサ（16,18）と、非事象信号を含む少
なくとも１つの追加の入力信号を提供する少なくとも１
つの追加のセンサ（20）と、前記センサ（16,18,20）か
ら前記入力信号を受信して事象信号（100）及び非事象
信号（101,102）を検出する測定システム（106）であっ
て、前記第１の入力信号を受信する受信器、該受信した
第１の入力信号から事象信号を検出する検出器、前記追
加の入力信号を受信する受信器、及び該受信した追加の
入力信号から非事象信号を検出する検出器を含む、測定
システム（106）と、前記検出した事象信号を前記検出
した非事象信号の各々と比較して個々の相関信号を生成
する相関器と、前記相関信号を解析して信号破損の指示
を生成する推論プロセッサ（128,100）とを備えてい
る、事象信号（100）の破損を検出する装置（10）。 10． 複数の非事象入力信号を提供するために複数の追
加のセンサ（20）が設けられている、前項９に記載の装
置（10）。 11． 前記推論プロセッサ（128,100）が、前記相関信
号を解析して、前記事象信号が破損しているか否かを判
定する、前項９又は前項10に記載の装置（10）。 12． 前記推論プロセッサ（128,100）が、前記相関信
号を解析して、前記事象信号の破損度を判定する、前項
９又は前項10に記載の装置（10）。 13． 前記推論プロセッサ（128,100）が、ピーク検出
手段、多項回帰手段、ファジー集合演算手段、神経網手
段、確率推定手段、及び統計分類手段から構成されるグ
ループから選択される、前項９又は前項10に記載の装置
（10）。 14． 前記装置（10）が、相関付けに先立って前記事象
信号及び前記非事象信号を処理する複数の信号プロセッ
サ（54,56,64,82,108,116,118,120）を備えている、前
項９又は前項10に記載の装置（10）。 15． 前記信号プロセッサ（54,56,64,82,108,116,118,
120）が、線形変換手段及び非線形変換手段から構成さ
れるグループから選択される、前項９又は前項10に記載
の装置（10）。 16． 前記信号プロセッサ（54,56,64,82,108,116,118,
120）が、フィルタ手段、フーリエ変換手段、小波変換
手段、及び時間・周波数結合スペクトル手段から構成さ
れるグループから選択される、前項９又は前項10に記載
の装置（10）。 17． 前記入力信号（100,102）が追加の共存する非事
象信号を含み得る環境において、前記測定システム（10
6）が、前記センサ（16,18,20）からの前記入力信号（1
00,102）をその構成要素へと更に分離させ、これにより
追加の非事象信号が提供される、前項９又は前項10に記
載の装置（10）。 18． 破損の可能性のある事象信号が、アーチファクト
に関連する可能性のある２つ又は３つ以上の非事象信号
と共存する環境で、前記アーチファクトによる前記事象
信号の破損を検出する装置（10）において、前記事象信
号の完全性を判定する方法であって、（a）入力信号を
検知し、（b）測定システムにより前記入力信号を検出
し（S1）、（c）前記入力信号を事象信号と２つ又は３
つ以上の非事象信号とを含む構成要素へと分離させ（S
2）、（d）結果的に得られる前記事象信号を結果的に得
られる前記非事象信号の各々と相関付けして個々の相関
信号を生成し（S3）、（e）前記相関信号を推論プロセ
ッサに提供し（S4）、（f）前記事象信号が確信をもっ
て利用できるか否かを判定する、という各ステップを有
する、事象信号の完全性を判定する方法。 19． 前記推論プロセッサ（128,100）により、前記相
関信号を検査して、前記事象信号が破損しているか否か
を判定する、前項19に記載の方法。 20． 前記推論プロセッサ（128,100）により、前記相
関信号を解析して、前記事象信号の破損度を判定する、
前項19に記載の方法。 21． 複数回数にわたり前記ステップ（b）を繰り返し
て２又は３つ以上の入力を前記装置に提供する、前項19
に記載の方法。 22． 破損の可能性のある事象信号（100）とアーチフ
ァクトに関連する可能性のある非事象信号とが別個に存
在する環境で前記アーチファクトによる前記事象信号の
破損を検出する装置（10）における、前記事象信号の保
全性を判定する方法であって、（a）複数のセンサで複
数の入力信号を検知し、（b）１つの入力信号から事象
信号を検出し（S1）、（c）もう１つの入力信号から非
事象信号を検出し、（d）結果的に得られた前記事象信
号を各非事象信号と相関付けして個々の相関信号を生成
し（S3）、（e）該相関信号を推論プロセッサに提供し
（S4）、（f）前記事象信号を確信をもって利用するこ
とができるか否かを判定する、という各ステップを有す
る、事象信号の保全性を判定する方法。 23． 前記ステップ（c）を複数回数にわたり繰り返し
て２つ又は３つ以上の非事象信号を前記装置に提供す
る、前項23に記載の方法。 24． 検出した入力信号をその構成要素へと更に分離さ
せて追加の非事象信号を前記装置に提供する、前項23に
記載の方法。 25． 前記推論プロセッサにより前記相関信号を検査し
て前記事象信号が破損しているか否かを判定する、前項
23に記載の方法。 26． 前記推論プロセッサにより前記相関信号を解析し
て前記事象信号の破損度を判定する、前項23に記載の方
法。
【図面の簡単な説明】
【図１】アーチファクト信号と組み合わせられた関心の
ある事象信号が測定システムによって獲得され、次いで
処理及び相関付けが行われた後、推論プロセッサによる
解析を受け、該推論プロセッサにより、アーチファクト
による破損度を示す出力が生成される、本発明の一般的
な実施態様を示すブロック図である。
【図２】アーチファクト検出器の後続部分による利用に
備えて、入力信号の差動モード成分とコモンモード成分
とを分離させることにより事象信号及び非事象信号を検
出する、入力増幅器を備えたデフィブリレータを単純化
して示す概略図である。
【図３Ａ】入力信号が差動モード増幅器及びコモンモー
ド増幅器に接続され、次いで該増幅器から信号プロセッ
サへと信号が提供されて、該信号プロセッサにより信号
の処理が行われ、及び処理済み信号が相関器へと提供さ
れ、更に該相関器から推論プロセッサへと提供される態
様を示す単純化された概略図である。
【図３Ｂ】入力信号がインピーダンス検出器にも接続さ
れ、また検出されたインピーダンス信号が処理されて、
処理済み信号が相関器及び推論プロセッサへと提供され
る態様を示す、図３Ａと同様の単純化された概略図であ
る。
【図３Ｃ】動き検出器といった追加のセンサの信号が測
定及び処理されて相関器及び推論プロセッサへと提供さ
れる態様を示す、図３Ｂと同様の単純化された概略図で
ある。
【図４Ａ】図３Ａ〜３Ｃからの出力を推論しきい値と比
較して、更なる査定のために心臓事象信号を受容するか
拒絶するかについてYES/NO決定が行われる態様を示す、
図３Ａ〜３Ｃからの出力の処理に関する変形例の１つを
示すブロック図である。
【図４Ｂ】図３Ａ〜３Ｃからの出力を患者解析システム
といった査定システムに提供し、該出力を破損の可能性
のある事象信号104に関連して利用して、より信頼性の
高い治療を勧めるものとなる、図３Ａ〜３Ｃからの出力
の処理に関するもう１つの変形例を示すブロック図であ
る。
【図５】共存する事象信号及び非事象信号を含む１つの
入力信号が用いられる本発明の方法を例証するフローチ
ャートである。
【符号の説明】
10 破損検出装置 16 センサ 18 センサ 20 追加センサ 54 信号プロセッサ 56 信号プロセッサ 64 信号プロセッサ 106 測定システム 108 信号プロセッサ 116 信号プロセッサ 118 信号プロセッサ 120 信号プロセッサ 122 相関器 124 相関器 126 相関器 128 推論プロセッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ディー・ライスター アメリカ合衆国ワシントン州98021，ボス エル，トゥエンティファースト・アベニュ ー・サウスイースト・23309

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】破損の可能性のある事象信号（104）が、
    アーチファクトに関連する可能性のある２つ又は３つ以
    上の非事象信号（102）と共存する環境において、前記
    アーチファクト（100）による前記事象信号の破損を検
    出する装置（10）であって、 ２つ又は３つ以上の非事象信号（102）と共存する事象
    信号（104）を含む入力信号（100,102）を提供するセン
    サ（16,18）と、 前記センサ（16,18）から前記入力信号（100,102）を受
    信し、該受信した信号（100,102）をその構成要素へと
    分離させるための測定システム（106）であって、前記
    入力信号（100,102）を受信する受信器、該受信した入
    力信号（100,102）から前記事象信号を検出する検出
    器、及び前記受信した入力信号（100,102）から前記非
    事象信号を検出する検出器を含む、測定システム（10
    6）と、 前記検出した事象信号（100）を前記検出した非事象信
    号（101,102）の各々と比較して個々の相関信号を生成
    する相関器（122,124,126）と、 前記相関信号を解析して信号破損（102）の指示を生成
    する推論プロセッサ（128,100）とを備えている、事象
    信号の破損を検出する装置（10）。
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