JP2002521079A - デジタルecg検出システム - Google Patents
デジタルecg検出システムInfo
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- JP2002521079A JP2002521079A JP2000560820A JP2000560820A JP2002521079A JP 2002521079 A JP2002521079 A JP 2002521079A JP 2000560820 A JP2000560820 A JP 2000560820A JP 2000560820 A JP2000560820 A JP 2000560820A JP 2002521079 A JP2002521079 A JP 2002521079A
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/30—Input circuits therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
- A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
- A61B5/352—Detecting R peaks, e.g. for synchronising diagnostic apparatus; Estimating R-R interval
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
- A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
Abstract
(57)【要約】
R波検出システムは心臓の電気的活性を検知するために心臓に極めて接近して、または心臓に接して設置するための電極12を含む。シグナルプロセッサ16を電極と接続し、電極からのアナログシグナルの受信に応答してノイズ及び遠電界効果を考慮に入れてシグナルを調整する。システムは調整したシグナルが動的閾値を超過するかどうかを決定し、そして超過する場合、システムがR波の立ち上がりを示す同期パルスを発生するように作動する。
Description
【0001】
本出願は1998年7月23日出願の米国仮出願番号60/093、918に
基づき35U.S.C.§119に従って優先権を主張するものであり、そこに開
示された内容は全て本明細書の一部とする。
基づき35U.S.C.§119に従って優先権を主張するものであり、そこに開
示された内容は全て本明細書の一部とする。
【0002】
本発明は電気的モニター監視システムに関する。より具体的には本発明は心臓
の電気的活性をモニター監視するためのモニター監視システムであって、R波の
立ちあがりの検出時にトリガをかけるモニター監視システムに関する。
の電気的活性をモニター監視するためのモニター監視システムであって、R波の
立ちあがりの検出時にトリガをかけるモニター監視システムに関する。
【0003】
ヒトの心臓は適切に機能するために機械的作動及び電気的作動の両方に依存す
る非常に複雑な器官である。何らかの複雑な機構を有すると問題が生じる可能性
があり、また生じ、心臓はその例外ではない。例えば、時を重ねるうちに心臓の
電気的経路(続いて心房及び心室の筋肉の収縮を引き起こす)が機能しなくなり
、それにより、不整脈として周知のように、心臓がそのリズムを失うことになる
。かかる場合、心臓をモニター観察しなければならず、心臓が正常な洞リズムを
取り戻すために外部刺激を与えなければならない。別の多くの場合、患者の心拍
数をモニター監視しなければならず、例えば大抵の外科的処置の間、患者の心拍
数はかかる処置の間の患者の状態をうまく表示する。その理由から、医学的処置
に使用される多くの電気的装置は患者の心拍数の分析に用いられる。心電図(「
ECG」)は心臓の心拍数を決定するのみならず患者の心筋に潜在する異常の可
能性をも決定する慣用的な方法の一つである。当業者に周知であるように、EC
Gは心臓拍動中の心臓内に生じる電位の変化を追跡する。ECGでは心房の収縮
による最初の上方向への偏向を「P波」と称し、一方「Q波」、「R波」、「S
波」及び「T波」は心室の動作による偏向である。
る非常に複雑な器官である。何らかの複雑な機構を有すると問題が生じる可能性
があり、また生じ、心臓はその例外ではない。例えば、時を重ねるうちに心臓の
電気的経路(続いて心房及び心室の筋肉の収縮を引き起こす)が機能しなくなり
、それにより、不整脈として周知のように、心臓がそのリズムを失うことになる
。かかる場合、心臓をモニター観察しなければならず、心臓が正常な洞リズムを
取り戻すために外部刺激を与えなければならない。別の多くの場合、患者の心拍
数をモニター監視しなければならず、例えば大抵の外科的処置の間、患者の心拍
数はかかる処置の間の患者の状態をうまく表示する。その理由から、医学的処置
に使用される多くの電気的装置は患者の心拍数の分析に用いられる。心電図(「
ECG」)は心臓の心拍数を決定するのみならず患者の心筋に潜在する異常の可
能性をも決定する慣用的な方法の一つである。当業者に周知であるように、EC
Gは心臓拍動中の心臓内に生じる電位の変化を追跡する。ECGでは心房の収縮
による最初の上方向への偏向を「P波」と称し、一方「Q波」、「R波」、「S
波」及び「T波」は心室の動作による偏向である。
【0004】 最近ECGのR波の自動検出が重要になってきている。R波の検出により患者
の心拍数が正確に測定できるようになる。自動検出により外科医またはその他の
熟練した専門家がその機能を実行することから開放される。電気系統の干渉、基
線偏流及び呼吸によるECG振幅変調、電気的外科的処置のノイズ等のごときノ
イズが存在するためにR波検出のために提示された方法の多くは十分には正確で
ない。加えてペーシング・スパイク及びT波から誤読を生じる可能性があり、こ
れはこれらの提示されている方法では原因不明である。
の心拍数が正確に測定できるようになる。自動検出により外科医またはその他の
熟練した専門家がその機能を実行することから開放される。電気系統の干渉、基
線偏流及び呼吸によるECG振幅変調、電気的外科的処置のノイズ等のごときノ
イズが存在するためにR波検出のために提示された方法の多くは十分には正確で
ない。加えてペーシング・スパイク及びT波から誤読を生じる可能性があり、こ
れはこれらの提示されている方法では原因不明である。
【0005】 さらに慣用的なECGは表面に装着した電極を用いて心臓の電気的活性をモニ
ター観察するが、これにはR波上昇の検出に関して欠点がある。とりわけ、表面
に装着する電極にしばしば電極接触ノイズを生じ、これは電極と患者の皮膚との
間の接触が一時的に失われることにより引き起こされる一過性の干渉からなる。
加えて患者の皮膚に対応する電極の動きがインピーダンスに変化をきたし、続い
て測定される電圧に変化をきたし得る。このように表面に装着した電極によるR
波検出には多くの欠点がある。
ター観察するが、これにはR波上昇の検出に関して欠点がある。とりわけ、表面
に装着する電極にしばしば電極接触ノイズを生じ、これは電極と患者の皮膚との
間の接触が一時的に失われることにより引き起こされる一過性の干渉からなる。
加えて患者の皮膚に対応する電極の動きがインピーダンスに変化をきたし、続い
て測定される電圧に変化をきたし得る。このように表面に装着した電極によるR
波検出には多くの欠点がある。
【0006】 従って、ノイズを考慮に入れ、ペーシング・スパイク、T波等による誤読を避
けるように設計されたR波検出装置及び方法が依然必要とされているのは明らか
である。本発明はこれらの必要性等に取り組んでいる。
けるように設計されたR波検出装置及び方法が依然必要とされているのは明らか
である。本発明はこれらの必要性等に取り組んでいる。
【0007】
簡単には、また一般的には、本発明は一つの実例的な態様において患者の心臓
からのR波を検出する装置を指示する。システムは心臓の電気的活性を検知し、
R波の立ち上がりを検出し、それに応答して同期パルスシグナルを発生するよう
に作動する。システムはさらに多くの型の不整脈の間適切に機能し続けることが
でき、T波またはペーシング・スパイクの間引き金を引かないように設計されて
いる。
からのR波を検出する装置を指示する。システムは心臓の電気的活性を検知し、
R波の立ち上がりを検出し、それに応答して同期パルスシグナルを発生するよう
に作動する。システムはさらに多くの型の不整脈の間適切に機能し続けることが
でき、T波またはペーシング・スパイクの間引き金を引かないように設計されて
いる。
【0008】 このように、本発明は一つの実例的な態様において心臓の電気的活性をモニタ
ー観察し、予め決定した条件をモニター観察したときに対応するパルスシグナル
を発生する装置であって:心臓の電気的活性を検知する電極;及び電極に接続さ
れ、電極からの電気的活性のデータを受け取り、電気的活性の大きさを決定する
シグナルプロセッサ;からなり、シグナルプロセッサは電気的活性の大きさが適
応性をもたせて決定した閾値を超過するかどうかを決定し、そして超過する場合
、対応するパルスシグナルを発生するようにプログラムされている。
ー観察し、予め決定した条件をモニター観察したときに対応するパルスシグナル
を発生する装置であって:心臓の電気的活性を検知する電極;及び電極に接続さ
れ、電極からの電気的活性のデータを受け取り、電気的活性の大きさを決定する
シグナルプロセッサ;からなり、シグナルプロセッサは電気的活性の大きさが適
応性をもたせて決定した閾値を超過するかどうかを決定し、そして超過する場合
、対応するパルスシグナルを発生するようにプログラムされている。
【0009】 本発明は別の実例的な態様において、少なくとも心臓の心室の電気的活性の大
きさを検出する;閾値を設定する;検出した心室の電気的活性の大きさを閾値と
比較する;検出した電気的活性の大きさが閾値を超過する場合を決定する;及び
対応するパルスシグナルを発生する;工程を含む、心臓の電気的活性を決定する
方法を指示する。
きさを検出する;閾値を設定する;検出した心室の電気的活性の大きさを閾値と
比較する;検出した電気的活性の大きさが閾値を超過する場合を決定する;及び
対応するパルスシグナルを発生する;工程を含む、心臓の電気的活性を決定する
方法を指示する。
【0010】 本発明の前記した、及びさらなる目的、特徴及び利点は以下のその具体的な態
様の詳細な記載を、とりわけ添付の図面と共に考慮することにより明らかになろ
う。
様の詳細な記載を、とりわけ添付の図面と共に考慮することにより明らかになろ
う。
【0011】
ここで図1を参照して、R波検出システム10の一つの実例的な態様を示す。
R波検出システム10は好ましくは患者の心臓のR波上昇を検知して、患者の心
拍数の分析を利用する別の医療用装置で用いるために対応する同期パルスを発生
するように作動する。示した実例的な態様では、システム10は電極12、増幅
器14及びパルス波発生器20を含むシグナルプロッセッサ16を含む。電極1
2は心臓の電気的活性を検知するために心臓に非常に接近してまたは接触して設
置するように構成されている。増幅器は電極との伝達のために電気的に電極に接
続し、以下に詳記するように電極からのシグナルの受信に応答してシグナルを増
幅し、ろ過する。シグナルプロセッサは増幅器から増幅されろ過されたシグナル
を受け取り、さらにノイズ及び遠電界効果を考慮に入れてシグナルを調整する。
次いでシステムは調整されたシグナルが閾値の下の値から閾値の上の値までの動
的閾値を通過するかどうかを決定し、そして通過するがシステムがブランキング
区間ではない場合にシステムがR波の立ち上がりの検出を示す同期パルスを発生
するように作動する。
R波検出システム10は好ましくは患者の心臓のR波上昇を検知して、患者の心
拍数の分析を利用する別の医療用装置で用いるために対応する同期パルスを発生
するように作動する。示した実例的な態様では、システム10は電極12、増幅
器14及びパルス波発生器20を含むシグナルプロッセッサ16を含む。電極1
2は心臓の電気的活性を検知するために心臓に非常に接近してまたは接触して設
置するように構成されている。増幅器は電極との伝達のために電気的に電極に接
続し、以下に詳記するように電極からのシグナルの受信に応答してシグナルを増
幅し、ろ過する。シグナルプロセッサは増幅器から増幅されろ過されたシグナル
を受け取り、さらにノイズ及び遠電界効果を考慮に入れてシグナルを調整する。
次いでシステムは調整されたシグナルが閾値の下の値から閾値の上の値までの動
的閾値を通過するかどうかを決定し、そして通過するがシステムがブランキング
区間ではない場合にシステムがR波の立ち上がりの検出を示す同期パルスを発生
するように作動する。
【0012】 電極12は当業者に周知のように、多くの異なる形態を取り得る。一つの具体
例的な態様では、電極は心室電位図(「VEG」)の形態で心臓の電気的活性を
検知するために心臓の心筋に対してまたは非常に接近して設置するように構成さ
れた心筋電極からなる。電極を、増幅器14と一方向伝達するために増幅器14
に至るシグナルワイヤー22に接続する。一つの好ましい態様では、増幅器は電
極から入ってきたアナログシグナルを受け取り、シグナルを増幅するアイソレー
ション増幅器からなる。好ましくは増幅器は約1から250Hzの通過帯域を有
する帯域通過フィルター23を含む。増幅器はまた入力時に根気良く単離する。
適当な増幅器はイントロニクス・オブ・ニュートン、マサチューセッツ州から入
手可能なIA294型である。
例的な態様では、電極は心室電位図(「VEG」)の形態で心臓の電気的活性を
検知するために心臓の心筋に対してまたは非常に接近して設置するように構成さ
れた心筋電極からなる。電極を、増幅器14と一方向伝達するために増幅器14
に至るシグナルワイヤー22に接続する。一つの好ましい態様では、増幅器は電
極から入ってきたアナログシグナルを受け取り、シグナルを増幅するアイソレー
ション増幅器からなる。好ましくは増幅器は約1から250Hzの通過帯域を有
する帯域通過フィルター23を含む。増幅器はまた入力時に根気良く単離する。
適当な増幅器はイントロニクス・オブ・ニュートン、マサチューセッツ州から入
手可能なIA294型である。
【0013】 増幅器14からのろ過され、増幅されたアナログシグナルをシグナルプロセッ
サ16に至るシグナルライン24に出力する。シグナルプロセッサはアナログシ
グナルを受け取り、予め決定した周波数でシグナルをサンプリングするように作
動する。次いで図2及び図3を伴い以下により詳細に記載するように、サンプリ
ングしたシグナルをろ過し、さらに調整して処理デジタルVEGシグナルを提供
する。適切なシグナルプロセッサの一つはSHARC評価ボード及びADSP−
21061SHARC浮動小数点シグナルプロセッシングチップを含み、アナロ
グ・デバイシズから入手できる。
サ16に至るシグナルライン24に出力する。シグナルプロセッサはアナログシ
グナルを受け取り、予め決定した周波数でシグナルをサンプリングするように作
動する。次いで図2及び図3を伴い以下により詳細に記載するように、サンプリ
ングしたシグナルをろ過し、さらに調整して処理デジタルVEGシグナルを提供
する。適切なシグナルプロセッサの一つはSHARC評価ボード及びADSP−
21061SHARC浮動小数点シグナルプロセッシングチップを含み、アナロ
グ・デバイシズから入手できる。
【0014】 シグナルプロセッサ16はさらに処理デジタルVEGシグナルの大きさをシグ
ナルプロセッサにより算定される動的閾値と比較するために提供されるコンパレ
ーター26を含む。VEGシグナルが閾値の下の値から閾値の上の値までで閾値
を通過し、システムがブランキング区間にない(これは以下でより詳細に記載す
る)場合、シグナルプロセッサはパルス波発生器20を調整し、アウトプットラ
イン30に沿って同期パルスシグナルを出力する。例えばシグナルプロセッサの
出力と一方向伝達するように接続された電気的医療用装置のコントローラー18
がパルス信号を受け取る。
ナルプロセッサにより算定される動的閾値と比較するために提供されるコンパレ
ーター26を含む。VEGシグナルが閾値の下の値から閾値の上の値までで閾値
を通過し、システムがブランキング区間にない(これは以下でより詳細に記載す
る)場合、シグナルプロセッサはパルス波発生器20を調整し、アウトプットラ
イン30に沿って同期パルスシグナルを出力する。例えばシグナルプロセッサの
出力と一方向伝達するように接続された電気的医療用装置のコントローラー18
がパルス信号を受け取る。
【0015】 ここで図2及び図3を参照して、R波検出システム10についてより詳細に記
載する。最初に電極を心臓に非常に接近したまたは心臓と接触した場所、例えば
心筋に操作する。次いで電極12により検知される電気的活性に関わらず、シス
テム10による同期パルスが発生しない間に、シグナルプロセッサ16が工程3
8で最初に初期ブランキング状態に入るようにプログラムされているシステム1
0を好ましく作動させる。工程40では心臓の電気的活性を検知し、対応するア
ナログシグナルを発生するように電極を作動させる。工程42では増幅器14に
よりアナログシグナルを受け取り、帯域通過フィルター23によりろ過し、増幅
する。一つの実例的な態様では、増幅器は50の利得がある。次にろ過し、増幅
したシグナルをシグナルプロセッサ16に移し、工程44でシグナルを調整する
。
載する。最初に電極を心臓に非常に接近したまたは心臓と接触した場所、例えば
心筋に操作する。次いで電極12により検知される電気的活性に関わらず、シス
テム10による同期パルスが発生しない間に、シグナルプロセッサ16が工程3
8で最初に初期ブランキング状態に入るようにプログラムされているシステム1
0を好ましく作動させる。工程40では心臓の電気的活性を検知し、対応するア
ナログシグナルを発生するように電極を作動させる。工程42では増幅器14に
よりアナログシグナルを受け取り、帯域通過フィルター23によりろ過し、増幅
する。一つの実例的な態様では、増幅器は50の利得がある。次にろ過し、増幅
したシグナルをシグナルプロセッサ16に移し、工程44でシグナルを調整する
。
【0016】 図3に示すように、シグナルプロセッサ16により増幅され、ろ過されたアナ
ログシグナルの調整が多くの機能に関連する。第1に工程46でシグナルを予め
選択した周波数fsでサンプリングする。一つの実例的な態様ではサンプリング
周波数は1kMzである。次に工程48で、以下の異なる等式:
ログシグナルの調整が多くの機能に関連する。第1に工程46でシグナルを予め
選択した周波数fsでサンプリングする。一つの実例的な態様ではサンプリング
周波数は1kMzである。次に工程48で、以下の異なる等式:
【0017】 y[n]=x[n]−x[n−1]+ay[n−1] 式中、a=1−40/fs n=現行のサンプリング番号 x[n]=サンプリングしたシグナル を用いるシグナルプロセッサにより実行される単純なIIR高域フィルターによ
りサンプリングしたシグナルをろ過する。IIR高域フィルターの周波数応答は
高域6から7Hzの間で−3dBのカットオフとされる。
りサンプリングしたシグナルをろ過する。IIR高域フィルターの周波数応答は
高域6から7Hzの間で−3dBのカットオフとされる。
【0018】 次に工程50では、入ってくるシグナルの極性は未知であるので、ろ過し、サ
ンプリングしたシグナルの絶対値をとる。次いで、工程52では遠電界ペーシン
グ・スパイク等を考慮に入れ、ノイズからのスパイクを抑制するためにシグナル
プロセッサ16は最低5ミリ秒以上かかる。実例的な態様ではこれは最低5ポイ
ントである。換言すれば、プロセッサは5個の連続した値をとり、5個の値の最
低値をとる。処理VEGシグナルz[n]は以下の等式:
ンプリングしたシグナルの絶対値をとる。次いで、工程52では遠電界ペーシン
グ・スパイク等を考慮に入れ、ノイズからのスパイクを抑制するためにシグナル
プロセッサ16は最低5ミリ秒以上かかる。実例的な態様ではこれは最低5ポイ
ントである。換言すれば、プロセッサは5個の連続した値をとり、5個の値の最
低値をとる。処理VEGシグナルz[n]は以下の等式:
【0019】 z[n]=min{|y[n−m]|;m=0,1,2,3,4} により得られる。
【0020】 次に、工程54(図2)ではシステムがモニター観察される電気的シグナルの
スルー・レートをチェックし、これは検出された電気的活性が心臓自体の電気的
活性ではなくてペーシング・スパイクであるかどうかを決定するためのさらなる
手段である。工程56では、「|x[n]−x[n−1]|fs>Smaxであれば
ペーシング・ブランクカウンターは0.01fs=10ミリ秒に設定する」こと
によりスルー・レートチェックを実施する。Smaxの値は予め選択した最大許容
スルー・レートに定常的に設定する。ブランクカウントがペーシング・ブランク
カウント以下である場合、ブランク・カウントをペーシング・ブランクカウント
に等しく設定する。
スルー・レートをチェックし、これは検出された電気的活性が心臓自体の電気的
活性ではなくてペーシング・スパイクであるかどうかを決定するためのさらなる
手段である。工程56では、「|x[n]−x[n−1]|fs>Smaxであれば
ペーシング・ブランクカウンターは0.01fs=10ミリ秒に設定する」こと
によりスルー・レートチェックを実施する。Smaxの値は予め選択した最大許容
スルー・レートに定常的に設定する。ブランクカウントがペーシング・ブランク
カウント以下である場合、ブランク・カウントをペーシング・ブランクカウント
に等しく設定する。
【0021】 閾値を通過するかどうかを決定するために、工程58ではシステム10が以下
の記述: 1)z[n−1]<t[n−1];及び 2)z[n]≧t[n] が真実であるかどうかをチェックする。
の記述: 1)z[n−1]<t[n−1];及び 2)z[n]≧t[n] が真実であるかどうかをチェックする。
【0022】 このように、z[n]が上から下までで閾値を通過する場合、二つの記述のう
ちの最初の記述が真実ではないのでシステム10がトリガされないことは理解さ
れよう。このように、調整VEGシグナルが下から上までで閾値を通過する場合
のみ、システムがトリガされて同期パルスを発生する。
ちの最初の記述が真実ではないのでシステム10がトリガされないことは理解さ
れよう。このように、調整VEGシグナルが下から上までで閾値を通過する場合
のみ、システムがトリガされて同期パルスを発生する。
【0023】 閾値を通過しない場合、操作は工程60まで進み、シグナルプロセッサは工程
54での調整VEGシグナルz[n]と比較するための可変性閾値t[n]を算
出する(図2)。閾値は処理VEGシグナルz[n]の値に向かい指数関数的に
減衰する値を有する適応閾値である。閾値t[n]は以下の等式:
54での調整VEGシグナルz[n]と比較するための可変性閾値t[n]を算
出する(図2)。閾値は処理VEGシグナルz[n]の値に向かい指数関数的に
減衰する値を有する適応閾値である。閾値t[n]は以下の等式:
【0024】 t[n]=max{αz[n]+(1−α)t[n−1],tmin} 式中、ペーシング・ブランクカウント>0の場合、α=0; z[n]>t[n−1]である場合、α=1; その他の場合、α=7/fs; により得られる。
【0025】 異なる時定数を用いると、結果的に閾値t[n]は急速に上昇し、ゆっくりと
下降してVEGシグナルz[n]を追跡できる。閾値を上昇させると減衰時間は
相対的に短く、閾値を低下させると減衰時間は比較的長いので、閾値はピーク検
出器として作用し、それによりノイズ及び遠電界ペーシング・スパイクを選別で
きる。時定数を0に設定することによりペーシング・スパイクが検出される場合
、閾値はペーシング中に潜在する大きな電圧の振れに応答しない。以下により詳
記するように最低閾値tminは検知した平均ピークの関数である。閾値を算出し
た後、操作は工程40に戻り、システム10によりさらに心臓の電気的活性を検
知する。
下降してVEGシグナルz[n]を追跡できる。閾値を上昇させると減衰時間は
相対的に短く、閾値を低下させると減衰時間は比較的長いので、閾値はピーク検
出器として作用し、それによりノイズ及び遠電界ペーシング・スパイクを選別で
きる。時定数を0に設定することによりペーシング・スパイクが検出される場合
、閾値はペーシング中に潜在する大きな電圧の振れに応答しない。以下により詳
記するように最低閾値tminは検知した平均ピークの関数である。閾値を算出し
た後、操作は工程40に戻り、システム10によりさらに心臓の電気的活性を検
知する。
【0026】 しかしながら、閾値を実際に通過する場合、次に工程62に進み、ここでシグ
ナルプロセッサ16がブランキング区間カウンターがゼロに等しいかどうかをチ
ェックする。以下により詳細に記載するように、システムがブランキング状態に
ない場合、ブランキング区間カウンターはゼロに等しい。ブランキング区間カウ
ンターがゼロに等しくない場合、システムはブランキング状態にあり、操作は工
程64に進み、瞬時的ピーク変数pzは新規のz[n]値で更新され、その後操
作は工程40に戻る。瞬時的ピーク変数pはブランキング期間中の調整VEGシ
グナルz[n]のピークを記録する。
ナルプロセッサ16がブランキング区間カウンターがゼロに等しいかどうかをチ
ェックする。以下により詳細に記載するように、システムがブランキング状態に
ない場合、ブランキング区間カウンターはゼロに等しい。ブランキング区間カウ
ンターがゼロに等しくない場合、システムはブランキング状態にあり、操作は工
程64に進み、瞬時的ピーク変数pzは新規のz[n]値で更新され、その後操
作は工程40に戻る。瞬時的ピーク変数pはブランキング期間中の調整VEGシ
グナルz[n]のピークを記録する。
【0027】 一方、ブランキング区間カウンターがゼロに等しい場合、システムはブランキ
ング状態になく、代りに操作は工程66に進み、そこではシステムはブランキン
グ状態に入り、ブランキング状態の間にさらに引き金を引くのを防ぐようにブラ
ンキング区間カウンターがリセットされる。シグナルプロセッサ16は予め決定
した値、例えば0.2fsにブランキングカウンターを設定する。これによりブ
ランキング区間が効果的に設定され、その間は同期パルスシグナルを発生しない
。これによりシステムがR波の検出の直後のT波が誤って引き金を引くことを防
ぐ。ブランキング区間が0.2fs以外の特定の値に設定することができること
は明らかであろう。
ング状態になく、代りに操作は工程66に進み、そこではシステムはブランキン
グ状態に入り、ブランキング状態の間にさらに引き金を引くのを防ぐようにブラ
ンキング区間カウンターがリセットされる。シグナルプロセッサ16は予め決定
した値、例えば0.2fsにブランキングカウンターを設定する。これによりブ
ランキング区間が効果的に設定され、その間は同期パルスシグナルを発生しない
。これによりシステムがR波の検出の直後のT波が誤って引き金を引くことを防
ぐ。ブランキング区間が0.2fs以外の特定の値に設定することができること
は明らかであろう。
【0028】 工程66でも、拍動−拍動間のばらつきをなだらかにするために平均ピークρ z [n]を更新する。好ましくは平均ピークは以下のIIRフィルター関数:
【0029】 ρz[n]=βρz[n]+(1−β)ρz[n−1]、 式中、nは現行の検出されたR波、n−1は以前に検出したR波であり、
βは0.3の値の定数である; により定義される。
βは0.3の値の定数である; により定義される。
【0030】 平均ピークρz[n]を用いて以下の等式: tmin=max{ρz[n]/3,Tmin}、 ここでTminは予め決定した値、例えば50mVに設定した定数である;
に従って最低閾値tminを算出する。
に従って最低閾値tminを算出する。
【0031】 さらに工程66では、検出したR波間の平均期間を記録する平均R−R区間τ r を更新するようにシグナルプロセッサをプログラムする。平均区間τrは以下の
IIRフィルター等式:
IIRフィルター等式:
【0032】 τr=βTr+(1−β)τr 式中、β=0.3; で定義される瞬時的R−R区間Trの関数である。
【0033】 一つの具体例的な態様ではτrは最初にTrと比較し、Trがτrの3倍以上であ
る場合、τrは更新されない。一方、Trがτrの3倍以下である場合、τrは更新
される。
る場合、τrは更新されない。一方、Trがτrの3倍以下である場合、τrは更新
される。
【0034】 次に工程68ではシステムは直前の5秒以内にR波が検出されているかどうか
をチェックする。検出されていない場合、操作は工程38に戻る。R波が直前の
5秒以内に検出されている場合、操作は工程70に進み、シグナルプロセッサ1
6は患者の心拍数が予め決定された最大心拍数、例えば1分間に240回以下で
あるかどうかを決定する。これは: τr≧60fs/240; であるかどうかをチェックすることにより決定される。
をチェックする。検出されていない場合、操作は工程38に戻る。R波が直前の
5秒以内に検出されている場合、操作は工程70に進み、シグナルプロセッサ1
6は患者の心拍数が予め決定された最大心拍数、例えば1分間に240回以下で
あるかどうかを決定する。これは: τr≧60fs/240; であるかどうかをチェックすることにより決定される。
【0035】 患者の心拍数が予め決定された最大心拍数を越える場合(すなわちτr<60
fs/240)、操作フローは工程40に戻る。越えない場合、操作は工程72
に進み、シグナルプロセッサ16はシステム10が初期ブランキング状態にある
かどうかを決定する。ブランキング状態にある場合、操作フローは工程40に戻
り、最初のブランキング状態が終わるまでその過程を続ける。
fs/240)、操作フローは工程40に戻る。越えない場合、操作は工程72
に進み、シグナルプロセッサ16はシステム10が初期ブランキング状態にある
かどうかを決定する。ブランキング状態にある場合、操作フローは工程40に戻
り、最初のブランキング状態が終わるまでその過程を続ける。
【0036】 シグナルプロセッサ16により患者の心拍数が1分間に240回以下であり、
システムが最初のブランキング状態ではないことが決定された場合、操作は工程
74に進み、シグナルプロセッサ16はパルス波発生器20にシグナルを送り、
例えばコントローラー18により受信されるようにシグナルライン30に沿って
同期パルス波を出力する。次いで操作を工程40に戻し、その過程を繰り返す。
システムが最初のブランキング状態ではないことが決定された場合、操作は工程
74に進み、シグナルプロセッサ16はパルス波発生器20にシグナルを送り、
例えばコントローラー18により受信されるようにシグナルライン30に沿って
同期パルス波を出力する。次いで操作を工程40に戻し、その過程を繰り返す。
【0037】 さらにシグナルプロセッサ16をブランキング区間カウンター、ペーシング・
ブランク区間カウンター及び初期ブランキング区間カウンターを連続的に減少さ
せるようにプログラムし、結局いくつかまたは全てはゼロより大きい。初期ブラ
ンキング区間カウンターは予め決定した値、例えば2秒に設定し、その間システ
ム10がR波を検出し、患者の心拍数が予め設定された最大心拍数以下であって
も、システム10は同期パルスを発生しない。加えてシグナルプロセッサは直前
のR波か検出されてからの時間の追跡を続けるR波検出カウンターを保持する。
この値を用いて瞬時的R−R区間Trを設定する。また、5秒内でR波が検出さ
れない場合でもプログラムを再度初期化される。
ブランク区間カウンター及び初期ブランキング区間カウンターを連続的に減少さ
せるようにプログラムし、結局いくつかまたは全てはゼロより大きい。初期ブラ
ンキング区間カウンターは予め決定した値、例えば2秒に設定し、その間システ
ム10がR波を検出し、患者の心拍数が予め設定された最大心拍数以下であって
も、システム10は同期パルスを発生しない。加えてシグナルプロセッサは直前
のR波か検出されてからの時間の追跡を続けるR波検出カウンターを保持する。
この値を用いて瞬時的R−R区間Trを設定する。また、5秒内でR波が検出さ
れない場合でもプログラムを再度初期化される。
【0038】 一つの具体例的な態様においてシステム10はさらに手動式リセットボタンを
有し(示されていない)、操作者が押してシステムをリセットできる。リセット
ボタンを押し下げることによりシグナルプロセッサ16の操作をすぐに工程38
に進め、ここではシグナルプロセッサが初期ブランキング状態に入り、同期パル
スがシステム10により生じることはない。
有し(示されていない)、操作者が押してシステムをリセットできる。リセット
ボタンを押し下げることによりシグナルプロセッサ16の操作をすぐに工程38
に進め、ここではシグナルプロセッサが初期ブランキング状態に入り、同期パル
スがシステム10により生じることはない。
【0039】 使用するときに電極12を所定の位置に動かし、システム10を作動させる。
シグナルプロセッサ16が予め選択した時間、例えば2秒間の初期ブランキング
状態に入る。その期間電極は心臓の電気的活性を検知し、増幅器14は入ってき
たシグナルを増幅し、ろ過し、プロセッサはシグナルを調整し、調整されたシグ
ナルを可変性閾値と比較する。しかしながら、たとえ調整されたシグナルが閾値
の下の値から閾値の上の値までで閾値を通過しても、シグナルプロセッサにより
同期パルスを発生しない。
シグナルプロセッサ16が予め選択した時間、例えば2秒間の初期ブランキング
状態に入る。その期間電極は心臓の電気的活性を検知し、増幅器14は入ってき
たシグナルを増幅し、ろ過し、プロセッサはシグナルを調整し、調整されたシグ
ナルを可変性閾値と比較する。しかしながら、たとえ調整されたシグナルが閾値
の下の値から閾値の上の値までで閾値を通過しても、シグナルプロセッサにより
同期パルスを発生しない。
【0040】 一度初期ブランキング状態が終わると、調整されたシグナルが閾値の上の値か
ら閾値の下の値までで閾値を通過する場合、パルス波発生器20により同期パル
スを発生する。次いでシグナルプロセッサ16がブランキング区間に入り、R波
に続くT波により誤まって引き金が引かれるのを防ぐ。ブランキング区間が十分
短く、患者の心臓が次のR波を発生する前に区間がうまく終わる。
ら閾値の下の値までで閾値を通過する場合、パルス波発生器20により同期パル
スを発生する。次いでシグナルプロセッサ16がブランキング区間に入り、R波
に続くT波により誤まって引き金が引かれるのを防ぐ。ブランキング区間が十分
短く、患者の心臓が次のR波を発生する前に区間がうまく終わる。
【0041】 前記から本発明が自動的にR波を検出し、対応する同期パルスを発生するため
の信頼性のある有効なシステムを提供する。加えて、システムはノイズ及び遠電
界スパイクを考慮に入れて入ってくる電気的シグナルを調整し、T波及び別の検
知された電圧ピークで誤って引き金を引くのを防ぐ。
の信頼性のある有効なシステムを提供する。加えて、システムはノイズ及び遠電
界スパイクを考慮に入れて入ってくる電気的シグナルを調整し、T波及び別の検
知された電圧ピークで誤って引き金を引くのを防ぐ。
【0042】 本発明はとりわけその実例的な態様を参考にして提示し、記載してきたが、本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく形態及び詳細に種々変更を行うことが
出来るのは当業者に理解されよう。従って、本発明は添付の請求の範囲による以
外は限定されないものと考える。
発明の精神及び範囲から逸脱することなく形態及び詳細に種々変更を行うことが
出来るのは当業者に理解されよう。従って、本発明は添付の請求の範囲による以
外は限定されないものと考える。
【図1】 図1は本発明の一つの実例的な態様によるR波検出システムのブ
ロック・ダイヤグラムである;
ロック・ダイヤグラムである;
【図2】 図2は図1のR波検出システムの操作を説明するフローチャート
である;
である;
【図3】 図3は図1のR波検出により実行されるさらなる過程を説明する
フローチャートである。
フローチャートである。
12 電極 23 帯域通過フィルター 14 増幅器 26 コンパレーター 16 シグナルプロセッサ 20 パルス波発生器 18 コントローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ゾラン・ラザレビッチ アメリカ合衆国・ニューヨーク・10034・ ニューヨーク・ブロードウェイ・#6エイ チ・4877 Fターム(参考) 4C027 AA02 CC02 FF01 FF02 GG02 GG09 GG18
Claims (21)
- 【請求項1】 心臓の電気的活性を検出しかつ予め決定した条件で対応する
パルスシグナルを発生する方法であって: 少なくとも心臓の心室の電気的活性の大きさを検出する段階; 可変性閾値を算出する段階; 検出した電気的活性の大きさを閾値と比較する段階; 検出した電気的活性の大きさが閾値の下の値から閾値の上の値までで通過する
ことを決定する段階;及び 検出した電気的活性の大きさが閾値の下の値から閾値の上の値までで通過する
場合、パルスシグナルを発生する段階; を含んで成る方法。 - 【請求項2】 可変性閾値を算出する工程が閾値を制限する最低値を選択す
ることを含む請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 可変性閾値が検出された電気的活性の関数の大きさである請
求項1記載の方法。 - 【請求項4】 検出工程が心臓の電気的活性のアナログシグナルを発生する
ことを含む請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 比較工程が予め選択した周波数でアナログシグナルをサンプ
リングすることを含む請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 比較工程が約1000Hzの周波数でアナログシグナルをサ
ンプリングすることを含む請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 比較工程が検出されたシグナルの絶対値を取ることを含む請
求項1記載の方法。 - 【請求項8】 心拍数が予め選択した最大値を越えるかどうかを決定し、越
える場合、少なくとも一時的にパルスシグナルの発生を防ぐ工程をさらに含む請
求項1記載の方法。 - 【請求項9】 比較工程が検出された電気的シグナルの少なくとも3個の連
続した値から最低値を取り、最低値を可変性閾値と比較することを含む請求項1
記載の方法。 - 【請求項10】 パルスシグナルが発生した後、予め決定した期間ブランキ
ング状態に入り、ブランキング状態の間さらなるパルスシグナルを発生するのを
防ぐ工程をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項11】 検知された電気的活性のスルー・レートが予め選択した閾
値を越えるかどうかを決定し、そして越える場合、予め決定した期間パルスシグ
ナルの発生を防ぐ工程をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項12】 心臓の電気的活性をモニター観察し、予め決定した条件で
対応するパルスシグナルを発生するためのシステムであって; 心臓に非常に接近して設置されるように構成され、心臓の電気的活性を検知し
、対応する電気的シグナルを発生する心臓センサー;及び 心臓センサーと接続して電気的シグナルを受け取るシグナルプロセッサであっ
て、電気的シグナルを調整し、可変性閾値を算出し、調整された電気的シグナル
の大きさが閾値を越えるかどうかを決定し、越える場合、対応するパルスシグナ
ルを発生するようにプログラムされているシグナルプロセッサ; を備えてなるシステム。 - 【請求項13】 心臓センサーが電極を含んでなる請求項12記載のシステ
ム。 - 【請求項14】 電極が心筋電極を含んでなる請求項13記載のシステム。
- 【請求項15】 プロセッサにより設定された可変性閾値が少なくとも予め
選択した最小値に等しい請求項12記載のシステム。 - 【請求項16】 可変性閾値がセンサーから受け取った電気的シグナルの関
数の大きさである請求項15記載のシステム。 - 【請求項17】 センサーが心臓の電気的活性のアナログシグナルを発生す
るように作動し;かつ シグナルプロセッサが予め決定された周波数でアナログシグナルをサンプリン
グするように作動する請求項12記載のシステム。 - 【請求項18】 シグナルプロセッサがサンプリングしたシグナルの絶対値
をとるよう作動する請求項17記載のシステム。 - 【請求項19】 検知された心拍数が予め選択した閾値を越えるかどうかを
決定し、超える場合、少なくとも一時的にパルスシグナルの発生を防ぐようにプ
ロセッサがプログラムされている請求項12記載のシステム。 - 【請求項20】 検出された電気的シグナルの少なくとも3個の連続した値
から最小値を取り、最小値を可変性閾値と比較するようにプロセッサがプログラ
ムされている請求項12記載の方法。 - 【請求項21】 検知された電気的活性のスルー・レートが予め選択した閾
値を越えるかどうかを決定し、超える場合、予め決定した期間パルスシグナルの
発生を防ぐようにプロセッサがプログラムされている請求項12記載のシステム
。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US9391898P | 1998-07-23 | 1998-07-23 | |
US60/093,918 | 1998-07-23 | ||
PCT/US1999/016258 WO2000004824A1 (en) | 1998-07-23 | 1999-07-22 | Digital ecg detection system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002521079A true JP2002521079A (ja) | 2002-07-16 |
Family
ID=22241718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000560820A Withdrawn JP2002521079A (ja) | 1998-07-23 | 1999-07-22 | デジタルecg検出システム |
Country Status (9)
Country | Link |
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EP (1) | EP1107692A1 (ja) |
JP (1) | JP2002521079A (ja) |
AU (1) | AU5317299A (ja) |
BR (1) | BR9912685A (ja) |
CA (1) | CA2338423A1 (ja) |
IL (1) | IL141016A0 (ja) |
MX (1) | MXPA01000787A (ja) |
WO (1) | WO2000004824A1 (ja) |
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