JP2001095768A - ペースメーカが定めたペースの心電図を自動的に検出しかつ解釈する方法および装置 - Google Patents
ペースメーカが定めたペースの心電図を自動的に検出しかつ解釈する方法および装置Info
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Abstract
システム、ならびに患者モニタリング・システムでペー
スメーカ・パルスの存在を検出する方法を提供するこ
と。 【解決手段】 アナログECG波形を取得し、そのアナ
ログECG波形を解析して第1のペースメーカ・パルス
・マーカとエネルギー計測値を生成し、アナログECG
波形をディジタル化してディジタルのECGデータを生
成する。さらに、このディジタルECGデータを解析し
て第2のペースメーカ・パルス・マーカを生成し、第1
のペースメーカ・パルス・マーカとエネルギー計測値を
第2のペースメーカ・パルス・マーカと比較する。検出
したペースメーカ・パルスと特定のECGフィーチャと
の間のタイミングの関係を解析して、埋め込まれたペー
スメーカのペース・モードを判定する。
Description
よび診断装置に関し、詳細には、マルチプルリード(mu
ltiple-lead)式の心電計(ECG)信号を取得し、そ
の信号に対してリズム解析を実行することできる患者モ
ニタリングおよび診断装置に関する。
にはマルチプルリード機能付きのECG装置に、複雑な
ECGリズム解析を行う能力を備えさせることは、当技
術分野ではよく知られている。このリズム解析能力は、
通常その装置を制御しているソフトウェアの機能であ
る。一般に、ECG波形をフィルタ処理し、かつディジ
タル化する、すなわち、アナログ−ディジタル(A/
D)変換器に入力する。ディジタル化された波形は、次
いでリズム解析ソフトウェアにより解析される。リズム
解析の目的は、評価しようとする患者の心臓の状態を正
確に診断することである。
価した患者すべてのうち概ね2ないし3パーセントは、
患者の心臓の動作を補助するためのペースメーカを埋め
込んでいたと推定されている。正確なリズム解析を行う
ためには、そのECG装置はECG波形内でペースメー
カ・パルスの存在を検出でき、かつ臨床医に対しECG
波形上の特定のイベントがペースメーカが起こしたイベ
ントであり、異所性心臓拍動などの異常な生理学的イベ
ントではないという表示を出すことができねばならな
い。ペースメーカ・パルスは、通常はECG波形上で高
周波数のスパイクとして観察される。次いで、アルゴリ
ズムは検出したパルスのECGの特徴に対するタイミン
グ関係を利用して、埋め込まれたペースメーカのペース
・モードを判定する。
ムでは、ECG波形のディジタル化に先だってペースメ
ーカ・パルス検出を実行する。この検出はアナログ信号
処理技法を用いて実行する。詳細には、ハイパス・フィ
ルタを利用して、ペースメーカ・パルスが生じた時を示
すECG波形の高周波数要素の存在を見付ける。次い
で、そのディジタル化したECGデータ内のペースメー
カ・パルスが存在すると推定される箇所に人工的マーカ
を挿入することにより、検出したペースメーカ・パルス
に関する情報がECG解析ソフトウェアに渡される。次
いで、この解析ソフトウェアはこれらのマーカを検出
し、イベント・マーカはペースメーカ・パルスを示して
いるという認識の下にECG波形を解析する。
ようにしてECG波形内でペースメーカ・パルスを検出
するこの従来の方法には、2つの大きな欠点があると判
断している。その1つは、高周波数のペースメーカ・パ
ルスを検出するために使用するアナログ検出回路は、一
般に臨床環境に存在する高周波数ノイズに概して影響さ
れやすいことである。この高周波数ノイズはペースメー
カ・パルスであると誤って識別されることが多い。
パルスはディジタル化したECG波形データ内に挿入さ
れるため、検出アナログ回路による誤検出が高率になる
と、このディジタル化したECGデータを劣化させるこ
とになる。こうしたディジタル化したECGデータの劣
化は不可逆的であると共に、アルゴリズムや臨床医のも
つECG波形に対する正確な解析能力を著しく制限して
しまう。データの劣化を防ぐために、臨床医は一般に周
知の患者モニタリングおよび診断システムのペースメー
カ検出機能を「オフ」にしてしまうことが多い。
した状態では、リズム解析ソフトウェアは、処理されデ
ィジタル化されたECG信号内に残っている残留ペース
メーカ・パルスに頼らざるを得ない。このような残留パ
ルスは、その装置のフロントエンドで実行されたローパ
ス・フィルタ処理のために、概して振幅が小さくまた継
続時間が短い。これによりソフトウェアの検出パフォー
マンスが制限を受ける(低感度となる)。一方、アナロ
グ検出を「オフ」にした状態で解釈アルゴリズムがペー
スメーカ・パルスを検出しようとする場合には、偽りの
ペースメーカ・パルスを検出することはめったにない
(特異性が高い)。
りECG波形を解析してペースメーカ・パルスを検出し
その中のペース・モードを判定するための方法を提供す
る。本発明はさらに、ECG波形を解析しその中のペー
スメーカ・パルスを検出するための方法を利用した患者
モニタリング・システムを提供する。この患者モニタリ
ング・システムはフロントエンドの計測増幅器を介して
患者から生理学的波形を取得する。この生理学的波形は
アナログ・ペース検出回路とECG処理回路に同時に送
られる。アナログ・ペース検出回路は、そのアナログ波
形内の潜在的ペースメーカ・パルスを検出するハイパス
・フィルタを含む。このハイパス・フィルタにより、ペ
ースメーカ・パルスに特徴的な高スルー・レート(高周
波数成分)を有する波形イベントを探し出す。アナログ
・ペース検出回路は、アナログ検出マーカを、検出した
パルスのそれぞれに含まれるエネルギーの計測値と共に
解釈アルゴリズムに送信する。解釈アルゴリズムはタイ
ミング制約を利用してアナログ検出マーカのタイミング
を解析し、かつアナログ検出マーカのエネルギーを解析
して、潜在的にペースメーカ・パルスであると誤って識
別されたノイズその他のアーチファクトから実際のペー
スメーカ・パルスを区別するのを助ける。解釈アルゴリ
ズムは誤って検出された検出マーカを削除する。別の言
い方をすると、解釈アルゴリズムはアナログ検出マーカ
と対応するエネルギー計測値とを調べ、連続したランを
無視することによりノイズに起因する可能性のあるマー
カを削除し、時間的に互いに極めて接近しているアナロ
グ検出マーカを削除し、低エネルギーのパルスに相当す
るアナログ・マーカを削除する。アナログ・ペース検出
回路によりECG波形が処理されているのと同時に、E
CG波形の第2のチャネルが、ECG波形をフィルタ処
理し、デジタル化するECG処理回路に入力される。こ
のECG処理回路はディジタル化したECGデータを解
釈アルゴリズムに出力する。
は、ディジタル化したECGデータを独立に解析し、ア
ナログ・ペース検出回路が生成したアナログ検出マーカ
とはっきりと異なる別のディジタル・ペース検出マーカ
を確立する。これらのマーカは、ディジタル化したEC
Gデータ内での残留ペースメーカ・パルスの検出に基づ
き生成され、アルゴリズムにより「真の」パルスとして
自動的に登録される。アナログ検出マーカはディジタル
化したECGからの登録されたマーカと比較される。ア
ナログ検出マーカがディジタル化したECGからの登録
されたマーカと対応する場合はいずれも、ペースメーカ
・パルスが発生したことが明瞭である。しかし、ディジ
タル化したECGからの対応する登録されたマーカをも
たないアナログ検出マーカのそれぞれに対しては、その
ディジタル化したECGデータを部分的に解析し、アナ
ログ検出マーカにより示されたペースメーカ・パルスの
存在を立証する高周波数の証拠を探索する。こうした証
拠が発見された場合、新たにペース検出マーカを「真
の」パルスとして登録する。
リズムは検出したパルスのタイミング情報を利用し、そ
のタイミングを特定のECGのフィーチャ(QRS、P
波など)のタイミングおよび形態と比較し、埋め込まれ
たペースメーカのペース・モードを決定する。
ースメーカ・パルスを検出するための極めて特異的で、
極めて高感度の患者モニタリングおよび診断システムを
提供することである。本発明のその他の特徴および利点
は以下の図面、詳細な説明、並びに特許請求の範囲に記
載されている。
心電計による、ペースメーカがペースを定めた心電図
(ECG)の検出および表示の方法を示す。図1に示す
ように、この心電計では、ECG波形を取得し、そのE
CG波形をペース検出回路に入力する。ペース検出回路
はこのECG波形を解析し、ペースメーカ・パルスの特
性を有するECG波形成分の検出に応答してペースメー
カ・パルス・マーカを生成する。このペースメーカ・パ
ルス・マーカはECG波形に追加され、「ペース強調
(pace-enhanced)」のECG波形が作られ、この波形
がECG解釈アルゴリズムに入力される。解釈アルゴリ
ズムにより「ペース強調」ECG波形の臨床解析を行う
ことができる。図1に示す例では、その解釈アルゴリズ
ムにより、ECG波形の対象である患者が心室ペーシン
グを起こしていることを正しく判定できた。
検出回路を使用することによりデータの劣化を起こす可
能性がある。詳細には、図2に示すように、ペースメー
カ・パルス検出回路が臨床環境内の周囲ノイズをペース
メーカ・パルスであると誤って判別した場合、そのEC
G波形は劣化する可能性がある。誤って検出されたペー
スメーカ・パルスのうちの幾つかは図2のマーカ「E」
と判別される。この間違った検出により、ECG波形内
に誤ったペースメーカ・パルス・マーカが挿入される結
果となる。図2に示すように、従来技術のペース検出回
路および解釈アルゴリズムを使用して生成された誤って
検出したペースメーカ・パルスにより、そのECG波形
は劣化する。
グ・システムである。この患者モニタリング・システム
は心電図すなわちECG波形を取得する任意の患者モニ
タを含むことができるが、好ましい実施形態の患者モニ
タリング・システムはマルチプルリード式心電計装置1
0である。この心電計10は、患者18に接続された複
数の電極(図示せず)を有するリード・セット14を含
む。ECGモニタリングは3セット、5セット、12セ
ット、あるいはさらに多くのリード・セットを使用して
管理されることが一般に知られている。これらの電極は
フロントエンドの増幅器または計測増幅器22に接続さ
れ、この増幅器は生理学的な電気活動を電極から受け取
り、そのアナログECG波形を増幅する。次いで、この
アナログECG波形はアナログ・ペース検出回路26と
ECG処理回路30とに同時に送られる。
・フィルタを含む。このハイパス・フィルタはアナログ
波形内の潜在的なペースメーカ・パルスを検出する。こ
のハイパス・フィルタは、一般のペースメーカ・パルス
に特徴的な高スルー・レートを有するECG波形成分
(すなわち高周波数成分)を通過させる。アナログ・ペ
ース検出回路26は、検出したパルスのそれぞれに含ま
れるエネルギーの計測値と共に、検出した潜在的なペー
スメーカ・パルスの位置を示すアナログ検出マーカを解
釈アルゴリズム34に送信する。アナログ検出マーカの
幾つかは、周辺の環境からの高周波数ノイズによるエラ
ーである可能性がある。解釈アルゴリズム34は、タイ
ミング制約およびエネルギー・レベル制約をアナログ検
出マーカに適用し、実際のペースメーカ・パルスを、潜
在的なアナログ・ペースメーカ・パルスであると誤って
識別されたノイズその他のアーチファクトから区別する
ことを助ける。詳細には、解釈アルゴリズム34はアナ
ログ検出マーカを解析し、さらに連続したランを無視す
ることにより、ノイズに由来するマーカを削除し、時間
的に互いに極めて接近しているアナログ検出マーカを削
除し、かつ低エネルギーのパルスに相当するアナログ・
マーカを削除する。
ECG波形をフィルタ処理し、ディジタル化する。EC
G処理回路30はディジタル化したECGデータを第2
のチャネル上の解釈アルゴリズム34に出力する。
4は、ディジタル化したECGデータを独立に解析し
て、アナログ・ペース検出回路26が生成したアナログ
検出マーカとはっきりと異なる別のペース検出マーカを
生成する。これらのマーカは、アルゴリズムにより「真
の」ペースメーカ・パルスとして自動的に登録される。
アナログ検出マーカはディジタル化したECGからの登
録されたマーカと比較される。アナログ検出マーカがデ
ィジタル化したECGからの登録されたマーカと対応す
る場合はいずれも、ペースメーカ・パルスが発生したこ
とが明瞭である。しかし、ディジタル化したECGから
の対応する登録されたマーカをもたないアナログ検出マ
ーカのそれぞれに対しては、そのディジタル化したEC
Gデータを部分的に解析して、アナログ検出マーカによ
り示されたペースメーカ・パルスの存在を立証する高周
波数の証拠を探索する。こうした証拠が発見された場
合、新たにペース検出マーカを「真の」パルスとして登
録する。
る動作を示す。詳細には、解釈アルゴリズムはタイミン
グ制約およびエネルギー・レベル制約を適用し、誤った
アナログ検出マーカを除去する(100)。次いで、解
釈アルゴリズムはディジタル化したECGリード・デー
タに対するペースメーカ・パルス検出を実行し(10
5)、検出したパルスを「真の」ペースメーカ・パルス
として登録する(110)。次に、第1のアナログ検出
マーカを検査し(115)、登録した検出マーカと比較
して(120)、そのアナログ検出マーカに対応する
「真の」ペースメーカ・パルスが存在するか否かを判定
する。登録されたマーカに対応しないアナログ検出マー
カのいずれに対しても、そのECG波形を解析し、その
ディジタル化したECGリード・データ内にペースメー
カ活動の証拠が存在するか否かを判定する(130)。
そうした証拠が存在せず、かつ動作135での判定によ
り別のアナログ検出マーカが存在する場合には、次のア
ナログ検出マーカのためにこの処理が繰り返される(1
40)。一方、ペースメーカ活動の証拠が存在する場合
には、「真の」ペースメーカ・パルスを登録する(14
5)。この場合にも、検査すべきアナログ検出マーカが
まだほかにある場合には(135)、次のアナログ検出
マーカのためにこの処理が繰り返される(140)。す
べてのアナログ検出マーカを上記の方式により検査した
後に、登録した「真の」パルスと特定のECGのフィー
チャ(QRS、P波など)の間のタイミングの関係を用
いて、埋め込まれたペースメーカのペース・モードを決
定する(150)。こうして処理は完了となる(15
5)。
に、本発明がその出願において、上述の説明に記載した
あるいは図面で示した要素の構成や配置の詳細に限定さ
れるものではないことを理解されたい。本発明はその他
の実施形態によることが可能であり、かつ様々な方法に
より実現あるいは実施することが可能である。さらに、
本明細書で用いる表現や用語は説明を目的としたもので
あって限定的なものと見なすべきでないことを理解され
たい。
の範囲に記載してある。
略図である。
出されたペースメーカ・パルスにより劣化したECG波
形の一例を示す図である。
ムを示す概略ブロック図である。
ロジックの流れ図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 アナログECG信号を取得する入力回路
と、 この入力回路に接続され、アナログECGからアナログ
・ペースメーカ・パルス・マーカを生成するアナログ・
ペース検出回路と、 アナログECGのディジタル化した出力を提供するディ
ジタルECG処理回路と、 このディジタル化した出力を解析し、ディジタル・ペー
ス検出マーカを確立する手段と、 アナログ・ペースメーカ・パルス・マーカをディジタル
・ペース検出マーカと比較し誤って検出されたペースメ
ーカ・パルスを削除する手段と、 タイミングおよびエネルギー・コンテント情報に基づき
誤って検出されたアナログ検出マーカを削除する手段
と、を備える患者モニタリング・システム。 - 【請求項2】 前記入力回路が増幅器を含む請求項1に
記載の患者モニタリング・システム。 - 【請求項3】 前記ディジタルECG処理回路がA/D
変換器を含む請求項1に記載の患者モニタリング・シス
テム。 - 【請求項4】 前記患者モニタリング・システムが心電
計である請求項1に記載の患者モニタリング・システ
ム。 - 【請求項5】 前記アナログ・ペース検出回路が、アナ
ログ・ペースメーカ・パルス・マーカのそれぞれのエネ
ルギーの計測値も生成する請求項1に記載の患者モニタ
リング・システム。 - 【請求項6】 アナログECG波形を取得するステップ
と、 このアナログECG波形を解析して第1のペースメーカ
・パルス・マーカを生成するステップと、 この第1のペースメーカ・パルス・マーカのタイミング
情報およびエネルギー・コンテントを解析して誤ったペ
ースメーカ・パルス・マーカを削除するステップと、 アナログECG波形をディジタル化してディジタルのE
CGデータを生成するステップと、 このディジタルECGデータを解析して第2のペースメ
ーカ・パルス・マーカを生成するステップと、 第1のペースメーカ・パルス・マーカを第2のペースメ
ーカ・パルス・マーカと比較するステップと、を含むE
CG波形内のペースメーカ・パルスを検出する方法。 - 【請求項7】 前記方法がさらに、第1のペースメーカ
・パルス・マーカをタイミング制約およびエネルギー・
レベル制約と比較し、誤って検出されたパルス・マーカ
を削除するステップを含む請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記方法がさらに、ディジタルECGデ
ータを検査しペースメーカ・パルスを検出するステップ
を含む請求項6に記載の方法。 - 【請求項9】 前記方法がさらに、検出したペースメー
カ・パルスに応答してペースメーカ・パルス・マーカを
追加するステップを含む請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 アナログECG波形を解析する前記ス
テップが、アナログ・ペースメーカ・パルス・マーカの
それぞれのエネルギーの計測値を生成することを含む請
求項6に記載の方法。 - 【請求項11】 アナログECG波形を取得すること
と、 このアナログECG波形を解析して第1のペースメーカ
・パルス・マーカを生成することと、 アナログECG波形をディジタル化してディジタルのE
CGデータを生成することと、 このディジタルECGデータを解析して第2のペースメ
ーカ・パルス・マーカを生成することと、 第1のペースメーカ・パルス・マーカを第2のペースメ
ーカ・パルス・マーカと比較することとを実行する、E
CGを取得することができる患者モニタリング・システ
ム用のソフトウェア・プログラム。 - 【請求項12】 さらに、第1のペースメーカ・パルス
・マーカをタイミング制約と比較し誤って検出されたパ
ルス・マーカを削除することを含む請求項11に記載の
ソフトウェア・プログラム。 - 【請求項13】 さらに、ディジタルECGデータを検
査してペースメーカ・パルスを検出することを含む請求
項11に記載のソフトウェア・プログラム。 - 【請求項14】 さらに、検出したペースメーカ・パル
スに応答してペースメーカ・パルス・マーカを追加する
ことを含む請求項11に記載のソフトウェア・プログラ
ム。 - 【請求項15】 アナログECG波形を解析すること
が、アナログ・ペースメーカ・パルス・マーカのそれぞ
れのエネルギーの計測値を生成することを含む請求項1
1に記載のソフトウェア・プログラム。 - 【請求項16】 アナログECGを取得する入力回路
と、 この入力回路と接続され、アナログECGからアナログ
・ペースメーカ・パルス・マーカを生成するアナログ・
ペース検出回路と、 アナログECGのディジタル化した出力を提供するディ
ジタルECG処理回路と、 そのディジタル化した出力を解析してディジタル・ペー
ス検出マーカを確立し、アナログ・ペースメーカ・パル
ス・マーカをディジタル・ペース検出マーカと比較して
誤って検出されたペースメーカ・パルスを削除するソフ
トウェアと、を備える患者モニタリング・システム。 - 【請求項17】 前記入力回路が増幅器を含む請求項1
6に記載の患者モニタリング・システム。 - 【請求項18】 前記ディジタルECG処理回路がA/
D変換器を含む請求項16に記載の患者モニタリング・
システム。 - 【請求項19】 前記患者モニタリング・システムが心
電計である請求項16に記載の患者モニタリング・シス
テム。 - 【請求項20】 前記アナログ・ペース検出回路がさら
に、アナログ・ペースメーカ・パルス・マーカのそれぞ
れのエネルギーの計測値を生成する請求項16に記載の
患者モニタリング・システム。
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