JP2010051387A - Device for detecting cvhr accompanying apnea attack or infrequent respiration attack of sleep-disordered respiration - Google Patents

Device for detecting cvhr accompanying apnea attack or infrequent respiration attack of sleep-disordered respiration Download PDF

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Junichiro Hayano
順一郎 早野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technologies for accurately detecting CVHR (cyclic variation of heart rate) accompanying the sleep-disordered respiration. <P>SOLUTION: The CVHR detection device 2 computes the amplitude of a high-frequency component of the heart rate variation based on R-R interval time-serial data. The CVHR detection device 2 determines a threshold for the depth of dip as a value intrinsic to each data from the amplitude value of the high-frequency component, and specifies a dip group having the depth larger than the threshold. The CVHR detection device 2 further specifies a dip with similarity in the shape, and further specifies a dip group continuously appearing with periodicity. The CVHR detection device 2 can detect a finally specified dip group as CVHR. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、睡眠呼吸障害の無呼吸発作又は低呼吸発作に伴う心拍数の周期的変動を検出する技術に関する。なお、本明細書では、睡眠呼吸障害の無呼吸発作又は低呼吸発作に伴う心拍数の周期的変動のことをCVHR(cyclic variation of heart rate)と簡単に表現する。   The present invention relates to a technique for detecting periodic fluctuations in heart rate associated with an apnea attack or hypopnea attack of sleep disordered breathing. In the present specification, the cyclic variation of the heart rate associated with the apnea attack or hypopnea attack of sleep disordered breathing is simply expressed as CVHR (cyclic variation of heart rate).

非特許文献1には心拍変動解析による睡眠時無呼吸の検出方法が開示されている。この検出方法では、心拍間隔時系列データから、心拍変動の周波数成分の強度を表すパワースペクトルを作成している。このパワースペクトルで超低周波数領域(0.003〜0.04Hz)に相当する周波数帯のパワーが増加している場合に、睡眠時無呼吸が存在すると判定している。   Non-Patent Document 1 discloses a method for detecting sleep apnea by heart rate variability analysis. In this detection method, a power spectrum representing the intensity of the frequency component of heartbeat variability is created from the heartbeat interval time-series data. When the power in the frequency band corresponding to the ultra-low frequency region (0.003 to 0.04 Hz) is increased in this power spectrum, it is determined that sleep apnea exists.

Roche et al.、“Cardiac Interbeat Interval Increment for the Identification of Obstructive Sleep Apnea”、Journal of Pacing and Clinical Electrophysiology、(米国)、2002年8月、第25巻、第8号、p.1192―1199Roche et al., “Cardiac Interbeat Interval Increment for the Identification of Obstructive Sleep Apnea”, Journal of Pacing and Clinical Electrophysiology, (USA), August 2002, Vol. 25, No. 8, pp.1192-1199.

睡眠時無呼吸発作に随伴して現れるCVHRは周期が25〜120秒、すなわち0.008〜0.04Hzの周波数をもつが、この周波数帯には生理的な心拍変動成分である超低周波数成分(0.003〜0.04Hz)も同時に存在し、スペクトル分析のような周波数解析だけでは両者を区別することができない。また、スペクトル分析では、たとえCVHRの存在をある程度推定することができたとしても、CVHRの頻度や個々のCVHRの時間的な位置を特定することができない。さらに、無呼吸や低呼吸にともなうCVHRは自律神経によって媒介され、CVHRの強度(心拍の変化に見られるピークの高さ)は副交感神経活動のレベルと関連する。このため、CVHRが存在するとしても、自律神経機能の個体差や個体の健康状態による自律神経系活動の変化によって、CVHRの強度が大きく変化する。
したがって、非特許文献1の方法では、生理的な超低周波数成分の個体差や個体の状態による増減によって、CVHRの検出が不正確となり、睡眠時無呼吸の検出の特異度や感度が低下する。また、非特許文献1の方法では、CVHRを直接検出しないので、CVHRの頻度や個々のCVHRの時間的位置を知ることができず、無呼吸や低呼吸発作の頻度や時間的分布を正確に把握することができない。さらに、非特許文献1の方法では、CVHRの強度の個体差や個体の状態による変化を考慮していないので、自律神経機能の障害や活動低下がある場合にはCVHRを適切に検出することができない。なお、睡眠時無呼吸は循環器疾患や肥満等の生活習慣病に合併しやすいが、これらの疾患は一般に、自律神経機能障害、特に副交感神経機能障害を伴いやすい。
CVHR appearing accompanying a sleep apnea attack has a frequency of 25 to 120 seconds, that is, a frequency of 0.008 to 0.04 Hz, and in this frequency band, an extremely low frequency component that is a physiological heart rate fluctuation component (0.003 to 0.04 Hz) also exist at the same time, and the two cannot be distinguished only by frequency analysis such as spectrum analysis. Further, in the spectrum analysis, even if the existence of CVHR can be estimated to some extent, the frequency of CVHR and the temporal position of each CVHR cannot be specified. Furthermore, CVHR associated with apnea and hypopnea is mediated by autonomic nerves, and the intensity of CVHR (the peak height seen in heart rate changes) is related to the level of parasympathetic activity. For this reason, even if CVHR exists, the intensity | strength of CVHR changes largely by the change of the autonomic nervous system activity by the individual difference of an autonomic-nerve function, or an individual's health state.
Therefore, in the method of Non-Patent Document 1, detection of CVHR becomes inaccurate due to individual differences in physiological ultra-low frequency components and increase / decrease due to individual state, and the specificity and sensitivity of sleep apnea detection are reduced. . Further, since the method of Non-Patent Document 1 does not directly detect CVHR, the frequency of CVHR and the temporal position of each CVHR cannot be known, and the frequency and temporal distribution of apnea and hypopnea attacks are accurately determined. I can't figure it out. Furthermore, since the method of Non-Patent Document 1 does not consider changes in the intensity of CVHR due to individual differences or individual states, CVHR can be appropriately detected when there is an autonomic nervous function disorder or decreased activity. Can not. Sleep apnea is likely to be associated with lifestyle-related diseases such as cardiovascular diseases and obesity, but these diseases generally tend to be accompanied by autonomic dysfunction, particularly parasympathetic dysfunction.

本明細書では、生理的な超低周波数成分の強度や自律神経活動のレベルに関わらずCVHRを正確に検出し、その頻度や時間的位置を特定することができる技術を提供する。   The present specification provides a technique that can accurately detect CVHR regardless of the intensity of physiological ultra-low frequency components and the level of autonomic nerve activity, and specify the frequency and temporal position thereof.

本明細書によって開示される技術は、睡眠呼吸障害の無呼吸発作又は低呼吸発作に伴うCVHRの検出装置である。このCVHR検出装置は、時系列データ入力手段とピーク検出手段とピーク高さ算出手段と心拍変動指標算出手段とピーク高さ閾値決定手段とピーク群特定手段と解析結果出力手段とを備える。   The technique disclosed by this specification is a detection apparatus for CVHR associated with an apnea attack or a hypopnea attack of sleep disordered breathing. The CVHR detection device includes time series data input means, peak detection means, peak height calculation means, heart rate variability index calculation means, peak height threshold determination means, peak group identification means, and analysis result output means.

時系列データ入力手段は、心拍又は脈拍の拍間隔の時系列データもしくは心拍又は脈拍の拍頻度の時系列データを入力する。拍間隔の時系列データとしては、1拍毎の拍間隔の時系列データ(心電図R−R間隔等)や、瞬時の拍間隔の時系列データ(拍周期関数等)等を採用してもよい。拍頻度の時系列データとしては、所定時間毎の心拍数や脈拍数の時系列データや、瞬時心拍数や瞬時脈拍数の時系列データ等を採用してもよい。なお、時系列データには、拍間隔に換算して10ms程度の分解能があることが好ましい。   The time series data input means inputs time series data of heartbeat or pulse interval or time series data of heartbeat or pulse frequency. As time-series data of beat intervals, time-series data of beat intervals for each beat (electrocardiogram RR interval, etc.), time-series data of instantaneous beat intervals (beat period function, etc.), etc. may be adopted. . As time-series data of the beat frequency, time-series data of heart rate and pulse rate every predetermined time, time-series data of instantaneous heart rate and instantaneous pulse rate, and the like may be adopted. The time series data preferably has a resolution of about 10 ms in terms of beat interval.

時系列データ入力手段によって入力された時系列データに対して、必要に応じて前処理を行なうことが好ましい。前処理によって、期外収縮や心ブロック等の不整脈に起因するデータ変動を除去することが好ましい。また、測定や記録に起因するアーチファクトを除去することが好ましい。   It is preferable to pre-process the time-series data input by the time-series data input unit as necessary. It is preferable to remove data fluctuations caused by arrhythmia such as extrasystole and cardiac block by preprocessing. It is also preferable to remove artifacts due to measurement and recording.

続いて、これらの演算処理を行なった時系列データを補間処理し、再サンプリングを行なうことが好ましい。再サンプリングは、2Hz程度の周波数で行なうことが好ましい。補間の方法については、特に限定されないが、ステップ補間、直線補間、スプライン補間等を使用してもよい。   Subsequently, it is preferable to interpolate the time series data subjected to these arithmetic processes and perform resampling. Resampling is preferably performed at a frequency of about 2 Hz. The interpolation method is not particularly limited, but step interpolation, linear interpolation, spline interpolation, or the like may be used.

ピーク検出手段は、時系列データから複数の局所的なピークを検出する。この「ピーク」という用語は、減少ピークと増加ピークの両方を含む概念である。拍間隔の時系列データからは減少ピーク(即ちディップ)が検出される。拍頻度の時系列データからは増加ピークが検出される。なお、ピークの検出方法については、特に限定されない。例えば、時系列データのデータ変動の形状に基づいてピークを算出してもよい。例えば、予め設定しておいたピーク形状に類似している形状を有するデータ変動をピークとして検出してもよい。あるいは、予め設定しておいたピーク形状に相似している形状を有するデータ変動をピークとして検出してもよい。また、例えば、増加ピークを検出する場合には、所定のデータ変動の頂点が隣接するデータ変動の頂点よりも大きい値を示す場合に、そのデータ変動をピークとして検出してもよい。逆に、減少ピークを検出する場合には、所定のデータ変動の頂点が隣接するデータ変動の頂点よりも小さい値を示す場合に、そのデータ変動をピークとして検出してもよい。   The peak detection means detects a plurality of local peaks from the time series data. The term “peak” is a concept that includes both decreasing and increasing peaks. A decrease peak (ie, dip) is detected from the time-series data of beat intervals. An increase peak is detected from the time-series data of the beat frequency. The peak detection method is not particularly limited. For example, the peak may be calculated based on the shape of the data variation of the time series data. For example, a data variation having a shape similar to a preset peak shape may be detected as a peak. Or you may detect the data fluctuation | variation which has a shape similar to the preset peak shape as a peak. In addition, for example, when detecting an increase peak, if the peak of a predetermined data fluctuation indicates a value larger than the apex of the adjacent data fluctuation, the data fluctuation may be detected as a peak. Conversely, when detecting a decrease peak, if the peak of a predetermined data fluctuation shows a smaller value than the apex of the adjacent data fluctuation, the data fluctuation may be detected as a peak.

ピーク高さ算出手段は、ピーク検出手段によって検出された複数の局所的ピークのそれぞれの高さを算出する。なお、ピーク高さの算出方法は、特に限定されない。例えば、ピークの上端と下端の間の距離をピーク高さとして算出してもよい。また、例えば、ピーク毎に基準のベースラインを決め、そのベースラインとピークの頂点の間の距離をピーク高さとして算出してもよい。ベースライン及びピークの頂点の設定方法は多様である。ベースラインは、例えば、ピークの前後において所定の時間範囲内のデータの変動の分布から算出した移動平均値や移動中央値であってもよい。ピークの頂点は、例えばピーク幅の中心時刻における値であってもよい。   The peak height calculation means calculates the height of each of the plurality of local peaks detected by the peak detection means. In addition, the calculation method of peak height is not specifically limited. For example, the distance between the upper end and the lower end of the peak may be calculated as the peak height. Further, for example, a reference baseline may be determined for each peak, and the distance between the baseline and the peak apex may be calculated as the peak height. There are various ways to set the baseline and peak apexes. For example, the baseline may be a moving average value or a moving median value calculated from a distribution of data fluctuations within a predetermined time range before and after the peak. The peak apex may be a value at the center time of the peak width, for example.

無呼吸や低呼吸にともなうCVHRの強度は、自律神経活動のレベル等の個人差や個人の健康状態等によって変化する。例えば、冠動脈疾患や心不全、糖尿病等による副交感神経活動の抑制や機能障害があるとCVHRの強度、すなわちピークの高さが減少する。このために、複数の被験者について同じ基準値を用いてピーク高さからCVHRの候補となる変動を識別しようとすると、特異度や感度が低下する。このために、本発明では、時系列データ毎に自律神経活動を反映する心拍変動指標を算出し、その指標からそれぞれの時系列データに固有の値として、ピーク高さに関する閾値を決定し、そのピーク高さ閾値よりも大きい高さを有するピークを特定することによって、CVHRを検出する手法を採用している。   The intensity of CVHR that accompanies apnea and hypopnea varies depending on individual differences such as the level of autonomic nerve activity and the health status of individuals. For example, if there is a suppression of parasympathetic nerve activity or a functional disorder due to coronary artery disease, heart failure, diabetes or the like, the intensity of CVHR, that is, the height of the peak decreases. For this reason, if it is going to identify the fluctuation | variation used as the candidate of CVHR from peak height using the same reference value about a some test subject, specificity and a sensitivity will fall. For this purpose, in the present invention, a heart rate variability index that reflects autonomic nervous activity is calculated for each time series data, and a threshold value for peak height is determined as a value unique to each time series data from the index, A technique for detecting CVHR by specifying a peak having a height larger than the peak height threshold is adopted.

心拍変動指標算出手段は、自律神経活動を反映する心拍変動指標を算出する。心拍変動指標としては、拍周期もしくは拍頻度の変動の高周波数成分(high frequency component,例えば0.15〜0.45Hz)のパワーもしくは振幅や、連続する拍周期もしくは拍頻度の差分値の自乗平均(root mean square of successive difference)等の主に副交感神経機能を反映する指標を利用することが好ましいが、心拍変動指標はこれらに限定されない。例えば、拍周期もしくは拍頻度の変動の低周波数成分(low frequency component,0.04〜0.15Hz)も、特に夜間は副交感神経機能を反映することから、指標として用いてもよい。また、前記の心拍変動の高周波数成分の周波数帯も、0.15〜0.45Hzに限定されない。この周波数帯の中の一部の周波数帯もしくはより高い周波数帯まで拡大した周波数帯を高周波数成分の算出のための周波数帯としてもよい。また、高周波数成分や低周波数成分のパワーもしくは振幅を算出する方法は、特に限定されない。例えば、周波数領域のスペクトル分析などによって分析区間内のパワーや振幅の平均値を求めてもよいし、時間・周波数領域のウェイブレット分析などや時間領域の複素復調分析などによって、パワーや振幅を時間の関数として計算してもよい。なお、心拍変動指標を算出するのに用いるデータの時間の長さは特に限定されない。例えば24時間の時系列データから心拍変動指標を算出してもよいし、夜間もしくはその他の時間帯の時系列データから心拍変動指標を算出してもよい。   The heart rate variability index calculating means calculates a heart rate variability index that reflects the autonomic nerve activity. The heart rate variability index includes the power or amplitude of a high frequency component (e.g., 0.15 to 0.45 Hz) of the fluctuation of the beat cycle or beat frequency, and the root mean square of the difference values of successive beat cycles or beat frequencies. It is preferable to use an index that mainly reflects the parasympathetic nerve function such as (root mean square of successive difference), but the heart rate variability index is not limited thereto. For example, a low frequency component (low frequency component, 0.04 to 0.15 Hz) of fluctuation in beat cycle or beat frequency may be used as an index because it reflects the parasympathetic nerve function particularly at night. Further, the frequency band of the high frequency component of the heartbeat fluctuation is not limited to 0.15 to 0.45 Hz. A part of the frequency band or a frequency band expanded to a higher frequency band may be used as a frequency band for calculating a high frequency component. Further, the method for calculating the power or amplitude of the high frequency component and the low frequency component is not particularly limited. For example, the average value of power and amplitude in the analysis interval may be obtained by spectrum analysis in the frequency domain, etc., and the power and amplitude may be calculated in time by wavelet analysis in the time / frequency domain and complex demodulation analysis in the time domain. It may be calculated as a function of The time length of data used for calculating the heart rate variability index is not particularly limited. For example, the heart rate variability index may be calculated from 24-hour time series data, or the heart rate variability index may be calculated from time series data at night or other time zones.

ピーク高さ閾値決定手段は、心拍変動指標を用いて、ピーク検出手段によって検出されたピークの中から、CVHRの候補となるピークを識別するためのピーク高さに関する閾値を、それぞれの時系列データに固有の値として決定する。前述したように、無呼吸や低呼吸にともなうCVHRの強度は、自律神経活動レベルの個人差や個人の健康状態などによって変化するので、CVHRが存在するとしても、期待されるピークの高さは、時系列データ毎に異なる。そこで、ピーク高さ閾値決定手段では、個々の時系列データから得られた心拍変動指標からピーク高さ閾値を時系列データ毎に決定する。ここで、ピーク高さ閾値は、心拍変動指標の値の関数として算出する。この関数は心拍変動指標の種類に依存するが、心拍変動指標の値を、拍周期の高周波数成分(0.15〜0.45Hz)の振幅に換算した場合、その値の2〜4倍程度の値がピーク高さ閾値の候補となる。ただし、心拍変動指標の値は、同一の指標であっても、時系列データの分解能、不整脈やアーチファクトの除去に関する前処理の方法や精度、心拍変動指標の計算方法等によって変化する。したがって、前記の拍周期の高周波数成分の振幅に対するピーク高さ閾値の倍率も、前記の値に限定されるものではない。   The peak height threshold value determining means uses a heart rate variability index to determine a threshold value related to peak height for identifying a peak that is a candidate for CVHR from the peaks detected by the peak detecting means. It is determined as a unique value. As described above, the intensity of CVHR associated with apnea and hypopnea changes depending on individual differences in the level of autonomic nervous activity and the health condition of individuals, so even if CVHR exists, the expected peak height is It differs for each time series data. Therefore, the peak height threshold determining means determines the peak height threshold for each time series data from the heart rate variability index obtained from each time series data. Here, the peak height threshold is calculated as a function of the value of the heart rate variability index. This function depends on the type of the heart rate variability index, but when the value of the heart rate variability index is converted into the amplitude of the high frequency component (0.15 to 0.45 Hz) of the beat cycle, it is about 2 to 4 times the value. Is a peak height threshold candidate. However, the value of the heart rate variability index varies depending on the resolution of the time series data, the preprocessing method and accuracy regarding the removal of arrhythmia and artifacts, the method of calculating the heart rate variability index, etc., even if they are the same index. Therefore, the magnification of the peak height threshold with respect to the amplitude of the high frequency component of the beat period is not limited to the above value.

ピーク群特定手段は、ピーク検出手段によって検出されたピークの中から、ピーク高さ閾値よりも大きいピーク高さを有しており、かつ、周期性を持って連続しているピーク群を特定する。無呼吸発作及び低呼吸発作は周期的に起きることが多く、これに伴って心拍又は脈拍も周期的に減少と増加を繰り返すことで、CVHRを形成する。前述したようにCVHRと共通もしくはそれに近い周波数帯には、生理的な心拍変動である超低周波数成分が存在するが、超低周波数成分はCVHRと異なり周期性を持たない非周期性変動であることが知られている。したがって、超低周波数成分による変動は、CVHRのようなピークの方向性(増加ピークか減少ピークか)が一定でなく、ピークの出現に周期性を持たない。ピーク群特定手段は、この性質を利用し、複数の局所的ピークの中から、上記のピーク高さ閾値より大きい高さを有しており、かつ、周期性を持って連続しているピーク群を特定する。これによって、CVHRを反映するピーク群を、超低周波数成分によるピークと識別して検出する。ピーク群特定手段によって特定されたピーク群を最終的にCVHRと判定する。なお、ピーク群特定手段は、ピーク高さ閾値より大きいピーク高さを有するピーク群と、周期性を持って連続しているピーク群のうち、これらのピーク群を特定する順序について限定されるものではない。   The peak group specifying means specifies a peak group that has a peak height larger than the peak height threshold and is continuous with periodicity from among the peaks detected by the peak detecting means. . Apnea attacks and hypopnea attacks often occur periodically, and the heartbeat or pulse is periodically decreased and increased accordingly to form CVHR. As described above, in the frequency band common to or close to CVHR, there is a very low frequency component that is a physiological heartbeat fluctuation, but unlike the CVHR, the ultra low frequency component is a non-periodic fluctuation having no periodicity. It is known. Therefore, in the fluctuation due to the ultra-low frequency component, the peak directionality (increase peak or decrease peak) as in CVHR is not constant, and the appearance of the peak does not have periodicity. The peak group specifying means uses this property, and has a peak group that has a height larger than the above-mentioned peak height threshold among a plurality of local peaks and is continuous with periodicity. Is identified. As a result, the peak group reflecting CVHR is detected by being distinguished from the peak due to the ultra-low frequency component. The peak group specified by the peak group specifying means is finally determined as CVHR. The peak group specifying means is limited to the order of specifying these peak groups among the peak group having a peak height larger than the peak height threshold and the peak group continuous with periodicity. is not.

解析結果出力手段は、ピーク群特定手段によって特定されたピーク群の頻度および時間的分布を含む解析結果を出力する。解析結果出力手段におけるピーク群の頻度および時間的分布の出力の方法は多様である。例えば、ピーク群の頻度については、一晩のピークもしくは一晩のCVHRの総数、時間あたりの頻度、各時間帯の頻度を出力してもよい。ピーク群の時間的分布については、各ピークの出現時刻を出力しても良いし、ピークの時間的位置を単独でまたは心電図や拍間隔、拍頻度と共に時間軸に対するグラフとして出力してもよい。さらに、ピーク高さ及びピーク幅のデータを出力してもよいし、前後に出現しているピークとの時刻差を出力してもよい。また、解析結果出力手段によって出力されるデータの形式も多様である。解析結果出力手段は、ピーク群に関するデータを画面に表示してもよいし、プリンタに出力してもよい。あるいは、解析結果出力手段は、CD−Rなどの記憶媒体にデータを保存してもよいし、外部のコンピュータにデータを送信してもよい。   The analysis result output means outputs an analysis result including the frequency and temporal distribution of the peak group specified by the peak group specifying means. There are various methods of outputting the peak group frequency and temporal distribution in the analysis result output means. For example, for the peak group frequency, the total number of overnight peaks or overnight CVHR, the frequency per hour, and the frequency of each time zone may be output. Regarding the temporal distribution of the peak group, the appearance time of each peak may be output, or the temporal position of the peak may be output alone or as a graph with respect to the time axis together with the electrocardiogram, beat interval, and beat frequency. Furthermore, peak height and peak width data may be output, or a time difference from peaks appearing before and after may be output. There are various types of data output by the analysis result output means. The analysis result output means may display data relating to the peak group on the screen or may output it to a printer. Alternatively, the analysis result output unit may store the data in a storage medium such as a CD-R, or may transmit the data to an external computer.

本発明のCVHR検出装置では、時系列データ毎に算出した心拍変動指標に基づいて決定したピーク高さ閾値を用いて、そのピーク高さ閾値よりも大きいピーク高さを有しているピーク群を特定することができる。これによって、無呼吸や低呼吸に伴うCVHRの強度の個人差や個人の健康状態による変化に関わらずCVHRを正確に検出することができる。また、周期性を持って連続しているピーク群を特定することで、超低周波数成分等の周期性を持たない変動によるピークを除外することができ、CVHRを正確に検出することができる。   In the CVHR detection device of the present invention, a peak group having a peak height larger than the peak height threshold is determined using a peak height threshold determined based on the heart rate variability index calculated for each time series data. Can be identified. This makes it possible to accurately detect CVHR regardless of individual differences in CVHR intensity associated with apnea or hypopnea and changes due to the individual's health condition. Also, by specifying a group of peaks that are continuous with periodicity, peaks due to fluctuations that do not have periodicity such as ultra-low frequency components can be excluded, and CVHR can be accurately detected.

心拍変動指標算出手段は、時系列データから少なくとも心拍変動の0.15〜0.45Hzの周波数帯に含まれる変動(即ち、高周波数成分)のパワーもしくは振幅を算出してもよい。心拍変動の高周波数成分のパワーもしくは振幅は、副交感神経機能を反映する指標である。   The heart rate variability index calculating means may calculate the power or amplitude of the variation (that is, high frequency component) included in at least the frequency band of 0.15 to 0.45 Hz of the heart rate variability from the time series data. The power or amplitude of the high frequency component of the heart rate variability is an index reflecting the parasympathetic nerve function.

心拍変動指標算出手段は、時系列データから少なくとも連続する拍周期もしくは拍頻度の差分値の自乗平均(root mean square of successive difference)を算出してもよい。連続する拍周期もしくは拍頻度の差分値の自乗平均は、副交感神経機能を反映する指標である。   The heart rate variability index calculating means may calculate a root mean square of successive difference from at least successive beat periods or beat frequency difference values from time series data. The mean square of the difference values between successive beat periods or beat frequencies is an index reflecting the parasympathetic nerve function.

ピーク高さに関する時系列データ固有の閾値を副交感神経機能を反映する指標(心拍変動の高周波数成分のパワーもしくは振幅、又は連続する拍周期もしくは拍頻度の差分値の自乗平均)に基づいて時系列データ毎に決定することによって、副交感神経活動レベルの個人差や個人の健康状態による変化によるCVHRの強度の変化に関わらず、CVHRを正確に検出することができる。例えば、自律神経機能が健全で夜間の副交感神経活動レベルが高い人に無呼吸や低呼吸が起こると、それに伴ってピーク高さの大きなCVHRが発生するが、そのような人では超低周波数成分等を含む生理的な心拍変動も強い。この場合、心拍変動指標に基づいてピーク高さ閾値を大きな値にすることで、CVHR以外の変動によるピークを、CVHRとして誤検出する率を下げることができ、CVHR検出の特異度が高くなる。逆に、自律神経機能障害のある人や、夜間の副交感神経活動レベルが抑制された状態にある人に無呼吸や低呼吸が起こっても、それに伴うCVHRは小さなピーク高さしか生じない。このような人では超低周波数成分等を含む生理的な心拍変動も小さい。この場合、心拍変動指標に基づいてピーク高さ閾値を小さな値にすることで、拍間隔や拍頻度にわずかな変化しか生じないCVHRを見落とす検出欠損率を下げることができ、CVHR検出の感度が高くなる。   Time series based on the index (the power or amplitude of the high frequency component of heart rate variability, or the root mean square of the difference value of the continuous beat period or beat frequency), the threshold unique to the time series data related to peak height. By determining for each data, CVHR can be accurately detected regardless of changes in the intensity of CVHR due to individual differences in parasympathetic nerve activity levels or changes due to individual health conditions. For example, when apnea and hypopnea occur in a person with a high autonomic nervous function and a high level of parasympathetic nerve activity at night, CVHR with a large peak height is generated along with it. Physiological heart rate variability including such is also strong. In this case, by setting the peak height threshold value to a large value based on the heartbeat variability index, the rate of erroneously detecting peaks due to fluctuations other than CVHR as CVHR can be lowered, and the specificity of CVHR detection is increased. Conversely, even if apnea or hypopnea occurs in a person with autonomic nerve dysfunction or a person whose nighttime parasympathetic nerve activity level is suppressed, the CVHR associated therewith only has a small peak height. Such a person also has a small physiological heart rate fluctuation including an ultra-low frequency component. In this case, by setting the peak height threshold to a small value based on the heart rate variability index, it is possible to reduce the detection defect rate that overlooks CVHR in which only slight changes occur in the beat interval and beat frequency, and the sensitivity of CVHR detection is improved. Get higher.

ピーク群特定手段は、時系列データ毎に算出した心拍変動指標に基づいて決定したピーク高さ閾値を用いて、複数の局所的ピークの中から、ピーク高さ閾値よりも大きいピーク高さを有しているピーク群を特定し、そのピーク群の中から周期性を持って連続しているピーク群を特定することが好ましい。これによって、超低周波数成分等の周期性を持たない変動によるピークを除去することができ、CVHRを正確に検出することができる。   The peak group specifying means has a peak height larger than the peak height threshold among a plurality of local peaks using a peak height threshold determined based on the heart rate variability index calculated for each time series data. It is preferable to identify a peak group that is present and to identify a peak group that is continuous with periodicity from the peak group. As a result, it is possible to remove peaks due to fluctuations that do not have periodicity, such as ultra-low frequency components, and to accurately detect CVHR.

ピーク群特定手段は、連続している2つのピークの間の時刻差が所定範囲内に存在する連続している3つ以上のピークを特定することによって、周期性を持って連続しているピーク群を特定してもよい。例えば、上記の所定範囲は、25秒間から120秒間であってもよい。また、連続している複数の時刻差のばらつきが所定の範囲内に含まれるピーク群を特定してもよい。また、連続している4つ以上のピークを特定してもよい。   The peak group identification means identifies three or more consecutive peaks in which the time difference between two consecutive peaks is within a predetermined range, thereby allowing continuous peaks with periodicity. A group may be identified. For example, the predetermined range may be 25 seconds to 120 seconds. Moreover, you may specify the peak group in which the dispersion | variation in several continuous time differences is contained in a predetermined range. Further, four or more continuous peaks may be specified.

無呼吸又は低呼吸発作に伴うCVHRでは、形状が類似しているピークが連続して出現することが多い。ピーク群特定手段は、複数の局所的ピークの中から、ピーク高さ閾値より大きい高さを有しており、類似の形状を有しており、かつ、周期性を持って連続しているピーク群を特定してもよい。ピーク群特定手段によって最終的に特定されたピーク群をCVHRと判定する。ピーク群特定手段は、例えば、隣り合う2つのピークの形状が類似しているのか否かを判断してもよい。ピークの類似性は、例えば、ピーク幅及び/又はピーク高さに基づいて判断されてもよい。例えば、ピーク幅が第1所定範囲に含まれるピーク群は類似性を有すると判断されてもよい。また、例えば、ピーク高さが第2所定範囲に含まれるピーク群は類似性を有すると判断されてもよい。ピーク高さ閾値よりも大きいピーク高さと周期性に加えて、類似性を有するピークを特定することで、CVHRを正確に検出することができる。   In CVHR associated with apnea or hypopnea attacks, peaks that are similar in shape often appear continuously. The peak group specifying means has a peak that has a height larger than the peak height threshold among a plurality of local peaks, has a similar shape, and is continuous with periodicity. A group may be identified. The peak group finally specified by the peak group specifying means is determined as CVHR. For example, the peak group specifying means may determine whether or not the shapes of two adjacent peaks are similar. The similarity of peaks may be determined based on, for example, peak width and / or peak height. For example, the peak group whose peak width is included in the first predetermined range may be determined to have similarity. For example, the peak group whose peak height is included in the second predetermined range may be determined to have similarity. CVHR can be accurately detected by specifying a peak having similarity in addition to the peak height and periodicity larger than the peak height threshold.

ピーク群特定手段は、複数の局所的ピークの中からピーク高さ閾値より大きいピーク高さを有しているピーク群を特定し、そのピーク群の中から所定の類似の形状を有しているピーク群を特定し、そのピーク群の中から所定の周期性を持って連続しているピーク群を特定することが好ましい。周期性を持って連続しているピーク群を最後に特定することで、他の順序で特定を行なうよりも、正確な特定結果を得ることができる。   The peak group specifying means specifies a peak group having a peak height larger than the peak height threshold from a plurality of local peaks, and has a predetermined similar shape from the peak group. It is preferable to identify a peak group and identify a peak group that is continuous from the peak group with a predetermined periodicity. By specifying a peak group that is continuous with periodicity at the end, it is possible to obtain an accurate specification result rather than specifying in another order.

本明細書では、CVHR検出装置を実現するコンピュータプログラムも提供する。このコンピュータプログラムは、コンピュータに以下の各処理を実行させる。
(1)心拍又は脈拍の拍間隔の時系列データもしくは心拍又は脈拍の拍頻度時系列データを入力する時系列データ入力処理。
(2)時系列データから複数の局所的ピークを検出するピーク検出処理。
(3)複数の局所的ピークのそれぞれの高さを算出するピーク高さ算出処理。
(4)時系列データから自律神経活動を反映する心拍変動指標を算出する心拍変動指標算出処理。
(5)心拍変動指標から、それぞれのデータに固有の値として、ピーク高さに関する閾値を決定するピーク高さ閾値決定処理。
(6)複数の局所的ピークの中から、ピーク高さ閾値より大きい高さを有しており、かつ、周期性を持って連続しているピーク群を特定するピーク群特定処理。
(7)ピーク群の頻度および時間的分布を含む解析結果を出力する解析結果出力処理。
このコンピュータプログラムを利用すると、自律神経活動の個人差や個人の健康状態による変化に関わらずCVHRの頻度と時間的位置を特定し得るCVHR検出装置を実現することができる。
The present specification also provides a computer program for realizing the CVHR detection device. This computer program causes a computer to execute the following processes.
(1) Time-series data input processing for inputting time-series data of heartbeat or pulse interval or time-frequency data of heartbeat or pulse frequency.
(2) Peak detection processing for detecting a plurality of local peaks from time series data.
(3) Peak height calculation processing for calculating the height of each of a plurality of local peaks.
(4) Heart rate variability index calculation processing for calculating a heart rate variability index that reflects autonomic nerve activity from time series data.
(5) Peak height threshold value determination processing for determining a threshold value related to peak height as a value unique to each data from the heartbeat variability index.
(6) Peak group specifying processing for specifying a peak group having a height larger than the peak height threshold and continuous with periodicity from among a plurality of local peaks.
(7) An analysis result output process for outputting an analysis result including the peak group frequency and temporal distribution.
By using this computer program, it is possible to realize a CVHR detection device that can identify the frequency and temporal position of CVHR regardless of individual differences in autonomic nerve activity or changes due to individual health conditions.

以下に説明する実施例の主要な特徴を整理しておく。なお、この実施例では心拍間隔の時系列データを用いることとし、CVHRが減少方向のピーク(ディップ)を形成する場合について述べる。したがって、ここではピーク高さとはディップの深さを意味する。
(特徴1)ピーク検出手段は、時系列データを時間軸に対するグラフとして描いたときに下方に頂点を有する所定の形状の放物線(例えばH=T/49,ここでTは放物線の中心からの時間[秒]、Hは放物線の頂点からの高さ[ミリ秒])が内接し得る部位をピーク候補として特定し、当該ピーク候補が前後の所定時間(例えば前後10秒間)に存在する他のピーク候補より内接する放物線の頂点の値が小さい場合に当該ピーク候補をピークとして特定する。
(特徴2)ピーク高さ算出手段は、個々のピークについて、それぞれの中心時刻の前後所定時間(例えば前後25秒間)の時系列データの移動平均を求め、それぞれの移動平均の最大値を算出する。ピーク高さ算出手段は、ピークの中心時刻における値と、前後の移動平均の最大値の平均値との差として、個々のピークの高さを算出する。なお、移動平均の窓の幅(フィルタの長さ)は所定の値(例えば5秒)とする。
(特徴4)ピーク高さ閾値決定手段は、拍間隔時系列データから求めた心拍変動の高周波数成分(0.15〜0.45Hz)の振幅を2.5倍した値を、その時系列データに固有のピーク高さ閾値として用いる。
(特徴5)ピーク群特定手段は、隣接するピークに対して所定範囲内のピーク幅を有しており、隣接するピークに対して所定範囲内のピーク高さを有しており、かつ、隣接するピークに対して所定範囲内のピーク幅とピーク高さの比を有しているピークを類似性を有するピークとして特定する。
(特徴6)ピーク群特定手段は、4つの連続するピークのうちの隣接する2つのピークの全てについて、隣接する2つのピークの時刻差が所定時間(例えば25秒間〜120秒間)の範囲内であり、かつ、時刻差の大きさのばらつきが所定範囲内である場合に、その4つのピークを周期性を有するピークとして特定する。例えば、4つの連続するピークがP1,P2,P3,P4であり、P1とP2の時刻差がT12であり、P2とP3の時刻差がT23であり、P3とP4の時刻差がT34である場合、T12とT23とT34の全てが上記の所定時間の範囲内であり、かつ、T12とT23とT34のばらつきが所定範囲内である場合に、P1,P2,P3,P4を周期性を有するピークとして特定する。
The main features of the embodiment described below are organized. In this embodiment, time series data of the heartbeat interval is used, and a case where CVHR forms a peak (dip) in a decreasing direction will be described. Accordingly, the peak height here means the depth of the dip.
(Feature 1) peak detecting means, when a predetermined shape having an apex downwards when painted series data as a graph against time axis parabola (e.g. H = T 2/49, where T is from the center of the parabola Time [seconds], H is a peak candidate where the height from the apex of the parabola [milliseconds] can be inscribed, and the peak candidate is present in a predetermined time before and after (for example, 10 seconds before and after) When the value of the apex of the parabola inscribed in the peak candidate is smaller, the peak candidate is specified as a peak.
(Characteristic 2) The peak height calculation means calculates a moving average of time series data for a predetermined time before and after each central time (for example, 25 seconds before and after) for each peak, and calculates the maximum value of each moving average. . The peak height calculation means calculates the height of each peak as the difference between the value at the peak center time and the average value of the maximum values of the moving averages before and after. The moving average window width (filter length) is set to a predetermined value (for example, 5 seconds).
(Characteristic 4) The peak height threshold value determining means uses a value obtained by multiplying the amplitude of the high frequency component (0.15 to 0.45 Hz) of the heart rate variability obtained from the beat interval time series data by 2.5 as the time series data. Used as a unique peak height threshold.
(Feature 5) The peak group specifying means has a peak width within a predetermined range with respect to adjacent peaks, has a peak height within a predetermined range with respect to adjacent peaks, and is adjacent A peak having a ratio between a peak width and a peak height within a predetermined range with respect to the peak to be identified is specified as a peak having similarity.
(Characteristic 6) The peak group specifying means is such that the time difference between two adjacent peaks is within a predetermined time (for example, 25 seconds to 120 seconds) for all two adjacent peaks among four consecutive peaks. When there is a variation in the magnitude of the time difference within a predetermined range, the four peaks are identified as peaks having periodicity. For example, four consecutive peaks are P1, P2, P3, P4, the time difference between P1 and P2 is T12, the time difference between P2 and P3 is T23, and the time difference between P3 and P4 is T34. In this case, when all of T12, T23, and T34 are within the predetermined time range and the variation of T12, T23, and T34 is within the predetermined range, P1, P2, P3, and P4 have periodicity. Identify as a peak.

図面を参照して実施例を説明する。図1は、本実施例のCVHR検出装置2の構成を示すブロック図である。CVHR検出装置2は、R−R間隔時系列データ入力部16とディップ検出部18とディップ深さ算出部20と心拍変動指標算出部22と個別閾値決定処理部24とディップ幅算出部26とディップ間隔算出部28とディップ群特定部30とその他の演算部32と記憶部34と操作部36と表示部38とを備えている。なお、CVHR検出装置2に搭載されているコンピュータがプログラムに従って処理を実行することによって、上記の各部16〜32等が実現される。   Embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the CVHR detection device 2 of the present embodiment. The CVHR detection apparatus 2 includes an RR interval time series data input unit 16, a dip detection unit 18, a dip depth calculation unit 20, a heart rate variability index calculation unit 22, an individual threshold value determination processing unit 24, a dip width calculation unit 26, and a dip. An interval calculation unit 28, a dip group identification unit 30, another calculation unit 32, a storage unit 34, an operation unit 36 and a display unit 38 are provided. In addition, said each part 16-32 grade | etc., Is implement | achieved when the computer mounted in the CVHR detection apparatus 2 performs a process according to a program.

R−R間隔時系列データ入力部16は、通信回線14に接続されている。通信回線14は、R−R間隔測定装置(例えばホルター心電図解析装置やホルター心電図解析機能を備えたホルター心電計等)に接続されている。R−R間隔時系列データ入力部16は、R−R間隔測定装置によって測定されて出力されたR−R間隔測定データを入力する。図7や図8のチャート70は、R−R間隔測定データの一例を示す。チャート70では、R−R間隔が途中から周期的に増減を繰り返している。ディップ検出部18は、R−R間隔時系列データから複数の局所的ディップを検出する。ディップ検出部18は、ディップ幅及びディップ深さ等のデータから、所定のディップ形状を満たすディップ群を検出する。ディップの検出方法については、後で詳しく説明する。ディップ深さ算出部20は、ディップ検出部18によって検出されたディップ群のそれぞれの深さを算出する。ディップ深さを算出する方法については、後で詳しく説明する。   The RR interval time series data input unit 16 is connected to the communication line 14. The communication line 14 is connected to an RR interval measurement device (for example, a Holter electrocardiogram analyzer or a Holter electrocardiograph having a Holter electrocardiogram analysis function). The RR interval time series data input unit 16 inputs the RR interval measurement data measured and output by the RR interval measuring device. The chart 70 in FIGS. 7 and 8 shows an example of RR interval measurement data. In the chart 70, the RR interval repeats increasing and decreasing periodically from the middle. The dip detector 18 detects a plurality of local dip from the RR interval time series data. The dip detector 18 detects a dip group satisfying a predetermined dip shape from data such as a dip width and a dip depth. The dip detection method will be described in detail later. The dip depth calculation unit 20 calculates the depth of each dip group detected by the dip detection unit 18. A method for calculating the dip depth will be described in detail later.

心拍変動指標算出部22は、R−R間隔時系列データから高周波数成分(0.15Hz〜0.45Hz)の振幅を算出する。心拍変動指標算出部22は、以下に示す演算方法のいずれかによって周波数成分を抽出することができる。例えば心拍変動指標算出部22は、複素復調分析によって高周波数成分の振幅を算出してもよい。また、心拍変動指標算出部22は、高速フーリエ変換又は自己回帰分析によって高周波数成分の振幅を算出してもよい。心拍変動指標算出部22は、ウェイブレッド変換又は短時間フーリエ変換によって周波数成分の振幅を算出してもよい。心拍変動指標算出部22は、高周波数成分の振幅の推定値として連続するR−R間隔の差分値の自乗平均(root mean square of successive difference)を算出してもよい。   The heart rate variability index calculator 22 calculates the amplitude of the high frequency component (0.15 Hz to 0.45 Hz) from the RR interval time series data. The heart rate variability index calculation unit 22 can extract a frequency component by any of the following calculation methods. For example, the heart rate variability index calculation unit 22 may calculate the amplitude of the high frequency component by complex demodulation analysis. The heart rate variability index calculation unit 22 may calculate the amplitude of the high frequency component by fast Fourier transform or autoregressive analysis. The heart rate variability index calculation unit 22 may calculate the amplitude of the frequency component by wave bread transform or short-time Fourier transform. The heart rate variability index calculating unit 22 may calculate a root mean square of successive difference as an estimated value of the amplitude of the high frequency component.

個別閾値決定処理部24は、心拍変動指標算出部22によって抽出された高周波数成分の振幅から、CVHRの候補となるディップの深さに関するデータ固有の閾値を、データ固有閾値として決定する。この実施例では、高周波数成分の振幅の2.5倍の値を、データ固有閾値として採用している。ディップ幅算出部26は、複数の局所的ディップのそれぞれの幅(即ち各ディップが出現している時間の長さ)を算出する。ディップ間隔算出部28は、連続する各2つのディップの間隔を算出する。ディップ間隔は、ディップ幅の中心値から、隣接するディップのディップ幅の中心値までの時間である。   The individual threshold value determination processing unit 24 determines a data-specific threshold value related to the depth of a dip that is a candidate for CVHR as a data-specific threshold value from the amplitude of the high-frequency component extracted by the heartbeat variability index calculating unit 22. In this embodiment, a value 2.5 times the amplitude of the high frequency component is adopted as the data specific threshold. The dip width calculation unit 26 calculates the width of each of the plurality of local dips (that is, the length of time in which each dip appears). The dip interval calculation unit 28 calculates the interval between each two consecutive dip. The dip interval is the time from the center value of the dip width to the center value of the dip width of the adjacent dip.

ディップ群特定部30は、以下の各処理を実行する。
(1)複数の局所的ディップの中から、データ固有閾値よりも大きいディップ深さを有しているディップ群を、有意ディップ群として特定する。
(2)上記の(1)で特定された有意ディップ群の中から、所定の類似の形状を有しているディップ群を類似ディップ群として特定する。
(3)上記の(2)で特定された類似ディップ群の中から、所定の周期性を持って連続しているディップ群を周期性ディップ群として特定する。
(3)で特定された周期性ディップ群がCVHRである。
The dip group identification unit 30 executes the following processes.
(1) A dip group having a dip depth larger than the data specific threshold is specified as a significant dip group from a plurality of local dip.
(2) A dip group having a predetermined similar shape is specified as a similar dip group from the significant dip groups specified in (1) above.
(3) From among the similar dip groups identified in (2) above, a dip group that is continuous with a predetermined periodicity is identified as a periodic dip group.
The periodic dip group specified in (3) is CVHR.

上記の(1)ではデータ毎に算出されるデータ固有閾値をディップの深さの有意性の判定基準としているため、上記の(1)で特定されるディップ群を、有意ディップ群と呼ぶ。上記の(2)で特定されるディップ群を、類似ディップ群と呼ぶ。上記の(3)で特定されるディップ群を、周期性ディップ群と呼ぶ。その他の演算部32は、上記以外の様々な演算処理を行なう。演算部32が行なう演算処理については、後で詳しく説明する。   In the above (1), since the data specific threshold calculated for each data is used as a criterion for determining the significance of the depth of the dip, the dip group specified in the above (1) is called a significant dip group. The dip group specified in (2) above is called a similar dip group. The dip group specified in (3) above is called a periodic dip group. The other calculation part 32 performs various calculation processes other than the above. The arithmetic processing performed by the arithmetic unit 32 will be described in detail later.

記憶部34は、ROM、EEPROM、RAM等によって構成されている。記憶部34は、様々な情報を記憶することができる。例えば、記憶部34は、ディップ群特定部30によって特定されたディップ群に関する様々な情報を記憶することができる。例えば、記憶部34は、R−R間隔時系列データ入力部16に入力されたR−R間隔時系列データを記憶してもよい。あるいは、記憶部34は、各ディップの出現時刻を記憶してもよいし、ディップ群の出現時刻帯を記憶してもよい。あるいは、記憶部34は、各ディップの幅及び深さ等のデータを記憶してもよい。操作部36は、複数のキーを有する。ユーザは操作部36を操作することによって、様々な情報をCVHR検出装置2の各部に入力することができる。表示部38は、様々な情報を画面に表示することができる。   The storage unit 34 is configured by a ROM, an EEPROM, a RAM, and the like. The storage unit 34 can store various information. For example, the storage unit 34 can store various information regarding the dip group specified by the dip group specifying unit 30. For example, the storage unit 34 may store the RR interval time series data input to the RR interval time series data input unit 16. Or the memory | storage part 34 may memorize | store the appearance time of each dip, and may memorize the appearance time zone of a dip group. Alternatively, the storage unit 34 may store data such as the width and depth of each dip. The operation unit 36 has a plurality of keys. The user can input various information to each part of the CVHR detection device 2 by operating the operation unit 36. The display unit 38 can display various information on the screen.

CVHR検出装置2に搭載されたコンピュータプログラムが実行するCVHR検出処理の内容について説明する。図2〜4は、CVHR検出処理のフローチャートを示す。R−R間隔時系列データ入力部16は、通信回線14を介してR−R間隔時系列データを入力する(S10)。このR−R間隔時系列データは、10ms程度の時間分解能(即ち10ms以上のR−R間隔の差異を識別できる分解能)を有していることが好ましい。図7や図8の符号70は、R−R間隔時系列データの一例を示す。   The contents of the CVHR detection process executed by the computer program installed in the CVHR detection device 2 will be described. 2 to 4 show flowcharts of the CVHR detection process. The RR interval time series data input unit 16 inputs RR interval time series data via the communication line 14 (S10). The RR interval time-series data preferably has a time resolution of about 10 ms (that is, a resolution capable of identifying a difference in RR interval of 10 ms or more). Reference numeral 70 in FIGS. 7 and 8 indicates an example of RR interval time-series data.

S10で入力されたR−R間隔時系列データには、期外収縮や心ブロック等の非生理的不整脈、及びアーチファクトに起因するデータの変動が含まれている。そこで、演算部32は、非生理的不整脈及びアーチファクトに起因するデータの変動を除去する演算処理を行なう(S12)。これによって、生理的心拍変動及び無呼吸及び低呼吸による心拍変動以外の原因によるデータの変動を除去することができる。   The RR interval time-series data input in S10 includes non-physiologic arrhythmias such as extrasystole and cardiac block, and data fluctuations due to artifacts. Therefore, the calculation unit 32 performs calculation processing to remove data fluctuations caused by non-physiologic arrhythmia and artifacts (S12). As a result, fluctuations in data caused by causes other than physiological heartbeat fluctuations and heartbeat fluctuations due to apnea and hypopnea can be eliminated.

S14では、演算部32は、R−R間隔時系列データの補間を行なう。例えばステップ補間を行う場合、個々のR−R間隔の間は、関数値がそのR−R間隔の値に等しい一定値をとるような補間関数を用いる。続いて、演算部32は、2Hzの周波数で補間関数の値を再サンプリングする。これによって、等間隔でサンプリングされたR−R間隔時系列データX(t)を作成する。続いて、ディップ検出部18は、時系列データX(t)の上で、次の(式1)を−5から5秒の範囲の全てのTに対して満たす時点tをディップ候補の存在時刻として検出する(S16)。
(式1){X(t)+T/49≧X(t+T),T=−5,5}
(式1)は、時系列データX(t)を時間tに対するグラフとして描いたときに下方に頂点を有する放物線(H=T/49,ここでTは放物線の中心からの時間[秒],Hは放物線の頂点からの高さ[ミリ秒])が内接し得る変動部位をディップ候補の存在時刻として検出する。
In S14, the calculation unit 32 performs interpolation of RR interval time series data. For example, when step interpolation is performed, an interpolation function is used between each RR interval such that the function value takes a constant value equal to the value of the RR interval. Subsequently, the calculation unit 32 resamples the value of the interpolation function at a frequency of 2 Hz. Thus, RR interval time series data X (t) sampled at equal intervals is created. Subsequently, the dip detection unit 18 sets a time t at which the following (Expression 1) is satisfied with respect to all T in the range of −5 to 5 seconds on the time-series data X (t). (S16).
(Equation 1) {X (t) + T 2/49 ≧ X (t + T), T = -5,5}
(Equation 1) is the time series parabola having a vertex downwardly when data X (t) is drawn as a graph against time t (H = T 2/49 , where T is from the center of the parabola time [s] , H detects a fluctuation portion in which the height [millisecond] from the apex of the parabola can be inscribed as the dip candidate existence time.

ディップ検出部18は、ディップ候補に内接する放物線の頂点が、前後10秒間に存在するどのディップ候補に内接する放物線の頂点の値よりも小さい場合に、当該ディップ候補をディップとして特定する。(S18)。   The dip detection unit 18 specifies the dip candidate as a dip when the vertex of the parabola inscribed in the dip candidate is smaller than the value of the parabola vertex inscribed in any of the dip candidates existing for 10 seconds before and after. (S18).

ディップ深さ算出部20は、S18で検出された複数の局所的ディップにおいて、それぞれのディップ深さDを算出する。iは検出されたディップの序数である。図4は、ディップ深さDの算出処理のフローチャートを示す。ディップ深さ算出部20は、S18で検出されたそれぞれのディップについて、図4の処理(S50〜S56)を実行する。 Dip depth calculating unit 20, a plurality of local dip detected in S18, the calculated respective dip depth D i. i is the ordinal number of the detected dip. Figure 4 shows a flowchart of a calculation process of dipping depth D i. The dip depth calculation unit 20 executes the process (S50 to S56) of FIG. 4 for each dip detected in S18.

ディップ深さ算出部20は、ディップの中心時刻の前後25秒間の時系列データについて窓幅5秒の移動平均を算出する。得られた移動平均値の位相のずれを補正した時系列をXMV5(t)とする(S50)。ディップの時間軸方向の中央点(中心時刻)dにおいてX(d)を算出する(S54)。X(d)は、ディップの頂点付近の値である。ディップ深さ算出部20は、以下の(式2)によってディップ深さDを算出する(S56)。
(式2)D={max[XMV5(t),t=di−25,d]+max[XMV5(t),t=d,di+25]}/2−X(d
即ち、ディップ深さ算出部20は、ディップの中央点dの前の25秒間における移動平均 XMV5(t)の最大値と、中央点dの後の25秒間における移動平均 XMV5(t)の最大値を算出し、両者の平均値をベースラインの値として算出している。ディップ深さ算出部20は、ベースラインと頂点付近の値の差を算出することにより、ディップ深さDを算出する。
The dip depth calculation unit 20 calculates a moving average with a window width of 5 seconds for time-series data for 25 seconds before and after the center time of the dip. A time series obtained by correcting the phase shift of the obtained moving average value is defined as X MV5 (t) (S50). X (d i ) is calculated at the center point (center time) d i in the time axis direction of the dip (S54). X (d i ) is a value near the vertex of the dip. Dip depth calculating unit 20 calculates the dip depth D i by the following Equation (2) (S56).
(Formula 2) D i = {max [X MV5 (t), t = d i−25 , d i ] + max [X MV5 (t), t = d i , d i + 25 ]} / 2−X (d i )
That is, the dip depth calculating unit 20, the maximum value of the moving average X MV 5 (t) at 25 seconds of the previous center point d i dip, the moving average of 25 seconds after the center point d i X MV 5 (t ), And the average value of both is calculated as the baseline value. Dip depth calculating unit 20, by calculating the difference between the value near baseline and vertices to calculate the dip depth D i.

図2のS22では、心拍変動指標算出部22は、R−R間隔時系列データから高速フーリエ変換によって高周波数成分(0.15〜0.45Hz)の振幅HFAMPを算出する。心拍変動指標算出部22は、テータに固有のディップの深さに関する閾値DDTHを、HFAMPの2.5倍の値とする(S24)。高周波数成分の振幅HFAMPはそれぞれのデータについて算出される。したがって、DDTHはデータに適応したデータ固有の閾値となる。 In S22 of FIG. 2, the heart rate variability index calculation unit 22 calculates the amplitude HF AMP of the high frequency component (0.15 to 0.45 Hz) from the RR interval time series data by fast Fourier transform. The heart rate variability index calculation unit 22 sets the threshold value DD TH related to the dip depth unique to the data to a value 2.5 times the HF AMP (S24). The amplitude HF AMP of the high frequency component is calculated for each data. Therefore, DD TH is a data-specific threshold value adapted to the data.

i番目のディップをディップ、その深さをDと記載する。ディップ群特定部30は、ディップ深さDがデータ固有閾値DDTHよりも大きいか否かによってディップが有意なディップか否かを判断する(S25)。ここでYESの場合は、ディップ群特定部30はディップを有意なディップとして残す(S26)。S26で残されたディップ群が、有意ディップ群である。続いてディップ群特定部30はディップがR−R間隔時系列データの最後のディップであるか否かを判断する(S28)。ここでYESの場合は、図3のS30に進む。一方において、S28でNOの場合、ディップ群特定部30は、次のディップを特定し(S29)、S25に戻る。これにより、次のディップについて、ディップ深さDとデータ固有閾値DDTHが比較される。 i-th dip dip i, describe the depth and D i. The dip group specifying unit 30 determines whether the dip i is a significant dip based on whether the dip depth D i is greater than the data specific threshold DD TH (S25). In the case of YES here, the dip group specifying unit 30 leaves the dip i as a significant dip (S26). The dip group left in S26 is a significant dip group. Subsequently, the dip group specifying unit 30 determines whether or not the dip i is the last dip of the RR interval time series data (S28). In the case of YES here, the process proceeds to S30 in FIG. On the other hand, if NO in S28, the dip group specifying unit 30 specifies the next dip (S29) and returns to S25. As a result, for the next dip, the dip depth D i is compared with the data specific threshold DD TH .

一方において、S25でNOの場合は、ディップ群特定部30はディップを除去する(S27)。続いてディップ群特定部30はディップがR−R間隔時系列データの最後のディップであるか否かを判断する(S28)。ここでYESの場合は、図3のS30に進む。一方において、S28でNOの場合、ディップ群特定部30は、次のディップを特定し(S29)、S25に戻る。 On the other hand, if NO in S25, the dip group identification unit 30 removes dip i (S27). Subsequently, the dip group specifying unit 30 determines whether or not the dip i is the last dip of the RR interval time series data (S28). In the case of YES here, the process proceeds to S30 in FIG. On the other hand, if NO in S28, the dip group specifying unit 30 specifies the next dip (S29) and returns to S25.

図3のS30では、演算部32は、ディップの最低値からDの2/3の高さにおけるディップ幅Wを算出する。続いて、ディップ群特定部30は、各ディップについて以下の(式3)、(式4)、(式5)を全て満たすか否かを判断する(S31)。
(式3)abs(log(D/Di+1)<log(2.5)
(式4)abs(log(W/Wi+1)<log(2.5)
(式5)abs(log(W・Di+1/Wi+1・D)<log(2.5)
ここでは、ディップ群特定部30はディップの幅及び深さから、連続するディップ,ディップi+1の形状が類似しているか否かを判断する。S31でYESの場合は、ディップ群特定部30はディップ,ディップi+1を残す(S32)。S32で残ったディップ群が、類似ディップ群である。続いてディップ群特定部30はディップがR−R間隔時系列データの最後のディップであるか否かを判断する(S34)。ここでYESの場合は、S36に進む。一方において、S34でNOの場合、ディップ群特定部30は、次のディップを特定し(S35)、S31に戻る。S31では、ディップ群特定部30は、次のディップについて、類似性の有無を判断する。
In S30 in FIG. 3, the arithmetic unit 32 calculates the dip width W i at 2/3 of the height of the D i from the lowest value of the dip. Subsequently, the dip group specifying unit 30 determines whether or not all of the following (Equation 3), (Equation 4), and (Equation 5) are satisfied for each dip (S31).
(Formula 3) abs (log (D i / D i + 1 ) <log (2.5)
(Formula 4) abs (log (W i / W i + 1 ) <log (2.5)
(Formula 5) abs (log (W i · D i + 1 / W i + 1 · D i ) <log (2.5)
Here, the dip group specifying unit 30 determines from the width and depth of the dip whether or not the shapes of the continuous dip i and dip i + 1 are similar. If YES in S31, the dip group identification unit 30 leaves dip i and dip i + 1 (S32). The dip group remaining in S32 is a similar dip group. Subsequently, the dip group specifying unit 30 determines whether or not the dip i is the last dip of the RR interval time series data (S34). If YES here, the process proceeds to S36. On the other hand, in the case of NO in S34, the dip group specifying unit 30 specifies the next dip (S35), and returns to S31. In S31, the dip group specifying unit 30 determines whether there is similarity for the next dip.

一方において、S31でNOの場合は、ディップ群特定部30はディップを除去する(S33)。続いてディップ群特定部30はディップがR−R間隔時系列データの最後のディップであるか否かを判断する(S34)。ここでYESの場合は、S36に進む。一方において、S34でNOの場合、ディップ群特定部30は、次のディップを特定し(S35)、S31に戻る。 On the other hand, if NO in S31, the dip group identification unit 30 removes dip i (S33). Subsequently, the dip group specifying unit 30 determines whether or not the dip i is the last dip of the RR interval time series data (S34). If YES here, the process proceeds to S36. On the other hand, in the case of NO in S34, the dip group specifying unit 30 specifies the next dip (S35), and returns to S31.

図5は、R−R間隔時系列データの模式図である。図5を用いて、ディップ群特定部30がS31の処理を終えた後に、どのディップを残すのかを判断する判断方法について詳しく説明する。ディップ〜ディップi+3は時系列に連続して出現している。Wはディップのディップ幅である。Dはディップのディップ深さである。まず、ディップ群特定部30は、ディップとディップi+1の組合せAの類似性を判断する。続いて、ディップi+1とディップi+2の組合せBの類似性を判断する。続いて、ディップi+2とディップi+3の組合せCの類似性を判断する。 FIG. 5 is a schematic diagram of RR interval time-series data. With reference to FIG. 5, a detailed description will be given of a determination method for determining which dip is left after the dip group specifying unit 30 finishes the process of S31. Dips i to i + 3 appear continuously in time series. Wi is the dip width of dip i . Di is the dip depth of dip i . First, the dip group specifying unit 30 determines the similarity of the combination A of dip i and dip i + 1 . Subsequently, the similarity of the combination B of dip i + 1 and dip i + 2 is determined. Subsequently, the similarity of the combination C of dip i + 2 and dip i + 3 is determined.

組合せAが類似性を満たす場合は、ディップ群特定部30はディップとディップi+1の両方を残す。続いて組合せBも類似性を満たす場合には、ディップ群特定部30はディップi+1とディップi+2を残す。このとき、ディップi+1は組合せA,Bの両方の処理において残されることになる。一方において、組合せBが類似性を満たさない場合には、ディップi+2のみが除去される。組合せAで一度残ったディップi+1は、組合せBの結果に関わらず、除去されることはない。 When the combination A satisfies the similarity, the dip group specifying unit 30 leaves both dip i and dip i + 1 . Subsequently, when the combination B also satisfies the similarity, the dip group specifying unit 30 leaves the dip i + 1 and the dip i + 2 . At this time, the dip i + 1 is left in both the processes of the combinations A and B. On the other hand, when the combination B does not satisfy the similarity, only the dip i + 2 is removed. The dip i + 1 that remains once in the combination A is not removed regardless of the result of the combination B.

組合せBが類似性を満たさない場合に、組合せCが類似性を満たす場合には、ディップ群特定部30はディップi+2とディップi+3を残す。即ち、ディップi+2は組合せBでは除去されたが、組合せCにおいて残ることができる。 When the combination B does not satisfy the similarity and the combination C satisfies the similarity, the dip group specifying unit 30 leaves the dip i + 2 and the dip i + 3 . That is, dip i + 2 is removed in combination B but can remain in combination C.

S36では、演算部32は、S34で残ったディップ群のうち、4つの連続するディップの中の隣接する2つのディップの時刻差I、Ii+1、Ii+2をそれぞれ算出する。時刻差Iは、ディップの中心時刻dと連続するディップi+1の中心時刻di+1との時刻差である。ディップ群特定部30は、以下の(式6)、(式7)、(式8)を全て満たす4つの連続するディップ群を残す(S38)。
(式6)25<I,Ii+1,Ii+2<120
(式7)(3−2I/S)(3−2Ii+1/S)(3−2Ii+2/S)>0.6
(式8)S=(I+Ii+1+Ii+2)/3
ここでは、ディップ群特定部30は、時刻差の大きさと、連続する時刻差の大きさのばらつきから、時刻差I、Ii+1、Ii+2を形成する4つのディップ群に周期性があるか否かを判断する。S38で残ったディップ群が、周期性ディップ群である。CVHR装置2では、S38で残った周期性ディップ群をCVHRとして検出する。
In S36, the calculation unit 32 calculates time differences I i , I i + 1 , I i + 2 between two adjacent dips in the four consecutive dips in the dip group remaining in S34. Time difference I i is the time difference between the central time d i + 1 of the dip i + 1 which is continuous with central time d i dip i. The dip group specifying unit 30 leaves four consecutive dip groups that satisfy all of the following (Expression 6), (Expression 7), and (Expression 8) (S38).
(Expression 6) 25 <I i , I i + 1 , I i + 2 <120
(Formula 7) (3-2I i / S) (3-2I i + 1 / S) (3-2I i + 2 /S)>0.6
(Equation 8) S = (I i + I i + 1 + I i + 2 ) / 3
Here, the dip group specifying unit 30 determines whether the four dip groups forming the time differences I i , I i + 1 , and I i + 2 have periodicity based on the magnitude of the time difference and the variation in the magnitude of successive time differences. Judge whether or not. The dip group remaining in S38 is a periodic dip group. In the CVHR apparatus 2, the periodic dip group remaining in S38 is detected as CVHR.

図6は、R−R間隔時系列データの模式図である。図6を用いて、ディップ群特定部30がS38の処理において、どのディップ群を残すのかを判断する判断方法について詳しく説明する。ディップ〜ディップi+7は、時系列に連続して出現している。まず、ディップ群特定部30は、I〜Ii+2で構成される組合せAの周期性を判断する。続いて、ディップ群特定部30は、Ii+1〜Ii+3で構成される組合せBの周期性を判断する。ディップ群特定部30は、同様にディップを1つずつ時系列順にずらして判断し、Ii+4〜Ii+7で構成される組合せEの周期性を判断する。 FIG. 6 is a schematic diagram of RR interval time series data. A determination method for determining which dip group to leave in the processing of S38 by the dip group specifying unit 30 will be described in detail with reference to FIG. Dips i to dip i + 7 appear continuously in time series. First, the dip group specifying unit 30 determines the periodicity of the combination A composed of I i to I i + 2 . Subsequently, the dip group specifying unit 30 determines the periodicity of the combination B composed of I i + 1 to I i + 3 . Similarly, the dip group specifying unit 30 determines by shifting the dip one by one in time series order, and determines the periodicity of the combination E formed of I i + 4 to I i + 7 .

組合せAが周期性を満たす場合には、ディップ群特定部30はディップ〜ディップi+3を残す。続いて組合せBが周期性を満たす場合には、ディップ群特定部30はディップi+1〜ディップi+4を残す。このとき、ディップi+1〜ディップi+3は組合せA,Bの両方の処理において残されることになる。一方において、組合せBが周期性を満たさない場合には、組合せBを構成するディップi+1〜ディップi+4のうちディップi+4のみが除去される。組合せAで一度残ったディップi+1〜ディップi+3は、組合せBの結果に関わらず、除去されることはない。 When the combination A satisfies the periodicity, the dip group specifying unit 30 leaves dip i to dip i + 3 . Subsequently, when the combination B satisfies the periodicity, the dip group specifying unit 30 leaves dip i + 1 to dip i + 4 . At this time, dip i + 1 to dip i + 3 are left in both processes of the combinations A and B. On the other hand, when the combination B does not satisfy the periodicity, only the dip i + 4 is removed from the dip i + 1 to the dip i + 4 constituting the combination B. Dips i + 1 to i + 3 that remain once in combination A are not removed regardless of the result of combination B.

組合せBが周期性を満たさない場合に、組合せEが周期性を満たす場合には、ディップ群特定部30はディップi+4〜ディップi+7を全て残す。即ち、ディップi+4は組合せBでは除去されたが、組合せEにおいて残ることができる。また、組合せBと組合せEの間には図示しない組合せが存在しているが、これらの判断結果に関わらず、組合せEが周期性を満たす場合には、ディップi+4〜ディップi+7が残される。 When the combination B does not satisfy the periodicity and the combination E satisfies the periodicity, the dip group specifying unit 30 leaves all the dip i + 4 to dip i + 7 . That is, dip i + 4 is removed in combination B but can remain in combination E. Although there is a combination (not shown) between the combination B and the combination E, dip i + 4 to dip i + 7 are left when the combination E satisfies the periodicity regardless of the determination result.

S40では、表示部38はS38で残ったディップ群に関するデータを画面に表示する。図7は、表示部38が表示するデータの一例を示す。チャート70は、R−R間隔時系列データを示す。棒グラフ72は、CVHR装置2によって特定されたディップ群の出現時刻を示している。チャート74は、経皮的動脈血酸素飽和度(SpO)のチャートを示す。チャート76は、呼吸による換気量のチャートを示す。 In S40, the display unit 38 displays data on the dip group remaining in S38 on the screen. FIG. 7 shows an example of data displayed by the display unit 38. The chart 70 shows RR interval time series data. The bar graph 72 indicates the appearance time of the dip group specified by the CVHR device 2. Chart 74 shows a chart of percutaneous arterial oxygen saturation (SpO 2 ). A chart 76 shows a chart of the ventilation amount due to respiration.

表示部38は、特定したディップの出現時刻を、R−R間隔時系列データと合わせて表示してもよい。また、表示部38は、特定したディップの出現時刻を、経皮的動脈血酸素飽和度(SpO)や等の他の解析結果と合わせて表示してもよい。また、表示部38は、所定時間当りのCVHRの出現頻度や、ディップの出現頻度が最大となる短い時刻帯(例えば30分間)及びその間のディップの出現頻度や、ディップ深さとディップ幅の平均値及び標準偏差等を表示してもよい。 The display unit 38 may display the identified dip appearance time together with the RR interval time series data. The display unit 38 may display the identified dip appearance time together with other analysis results such as percutaneous arterial oxygen saturation (SpO 2 ). In addition, the display unit 38 displays the CVHR appearance frequency per predetermined time, the short time zone in which the dip appearance frequency is maximum (for example, 30 minutes), the dip appearance frequency therebetween, and the average value of the dip depth and dip width. In addition, standard deviation and the like may be displayed.

ここで、経皮的動脈血酸素飽和度(SpO)による閉塞型睡眠時無呼吸症候群(obstructive sleep apnea syndrome,OSAS)の診断方法について説明する。SpOによってOSASを診断する方法は、信頼性の高い方法として知られている。この方法では、無呼吸状態では血液中の酸素濃度が低下することを利用している。即ち、チャート74における一定以上の深さ(例えば3%以上の低下)のディップの頻度が多いほど、OSASである可能性が高いということを示している。本実施例では、SpOと同等の解析結果が得られるということを、CVHRを正確に検出する検出感度および特異度の指標として設定している。 Here, a method for diagnosing obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) based on percutaneous arterial oxygen saturation (SpO 2 ) will be described. A method of diagnosing OSAS by SpO 2 is known as a highly reliable method. This method utilizes the fact that the oxygen concentration in the blood decreases in the apnea state. That is, the more frequently the dip of a certain depth or more in the chart 74 (for example, a decrease of 3% or more) is, the higher the possibility of OSAS is. In this embodiment, the fact that an analysis result equivalent to SpO 2 is obtained is set as an index of detection sensitivity and specificity for accurately detecting CVHR.

上記に説明したCVHR検出装置2で実際に解析処理を行なった内容について説明する。図7,8は、異なるOSAS患者のR−R間隔時系列データの解析結果を示す。図7,8のR−R間隔時系列データのチャート70を比較すると、図7では大きなディップが周期的に出現しており、R−R間隔時系列データのチャート70を目視することによってもCVHRを判断しやすい。一方、図8では、大きいディップが少なく、またディップ深さにもばらつきがあるために、R−R間隔時系列データのチャート70を目視することによって、CVHRを判断することは困難である。   The contents of the actual analysis processing performed by the CVHR detection device 2 described above will be described. 7 and 8 show analysis results of RR interval time series data of different OSAS patients. Comparing the chart 70 of the RR interval time series data of FIGS. 7 and 8, a large dip appears periodically in FIG. 7, and the CVHR is also observed by visually observing the chart 70 of the RR interval time series data. Easy to judge. On the other hand, in FIG. 8, since there are few large dips and there are variations in the dip depth, it is difficult to determine CVHR by viewing the chart 70 of the RR interval time series data.

本実施例のCVHR検出装置2の解析結果は、棒グラフ72に示されている。図7では、R−R間隔時系列データのチャート70において大きいディップが出現している時刻と同時刻に、棒グラフ72において棒グラフが出現している。また、SpOのチャート74でディップが出現している時刻と同じ時刻に、棒グラフ72において棒グラフが出現している。このことから、CVHR検出装置2では、R−R間隔時系列データのチャート70を目視することで判別できるようなCVHRを確実に検出することができるということが言える。また、CVHR検出装置2では、SpOの解析結果と同等の解析結果を得られるということが言える。 The bar graph 72 shows the analysis result of the CVHR detection device 2 of this example. In FIG. 7, a bar graph appears in the bar graph 72 at the same time as the time when a large dip appears in the chart 70 of the RR interval time series data. Further, a bar graph appears in the bar graph 72 at the same time as the time when the dip appears in the SpO 2 chart 74. From this, it can be said that the CVHR detection device 2 can reliably detect CVHR that can be discriminated by visually observing the chart 70 of the RR interval time series data. It can also be said that the CVHR detection device 2 can obtain an analysis result equivalent to the analysis result of SpO 2 .

図8では、R−R間隔時系列データのチャート70を目視することによってCVHRを判別することは困難であるが、SpOのチャート74でディップが出現している。棒グラフ72では、SpOのチャート74でディップが出現している時刻と同時刻に、棒グラフが出現している。このことから、CVHR検出装置2では、R−R間隔時系列データのチャート70を目視することでは判別できないようなCVHRでも、SpOと同等の検出感度でCVHRを検出することができるということが言える。 In FIG. 8, it is difficult to discriminate CVHR by viewing the chart 70 of the RR interval time series data, but a dip appears in the SpO 2 chart 74. In the bar graph 72, the bar graph appears at the same time as the time when the dip appears in the SpO 2 chart 74. Therefore, the CVHR detection device 2 can detect CVHR with a detection sensitivity equivalent to that of SpO 2 even with a CVHR that cannot be determined by viewing the chart 70 of the RR interval time series data. I can say that.

SpOが所定量低下した1時間当りの回数(即ちチャート74のディップの数)を、酸素飽和度低下指数(oxygen desaturation index,ODI)と呼ぶ。特に、SpOが3%以上低下した1時間あたりの回数を3%ODIと呼ぶ。3%ODIが15/hr以上である被験者は、中程度以上のOSASである可能性が高いことが知られている。 The number of times per hour that SpO 2 has decreased by a predetermined amount (that is, the number of dip in chart 74) is referred to as an oxygen desaturation index (ODI). In particular, the number of times per hour that SpO 2 has decreased by 3% or more is referred to as 3% ODI. It is known that subjects with a 3% ODI of 15 / hr or higher are likely to have moderate or higher OSAS.

図9は、CVHR検出装置2の解析結果とSpOの解析結果との相関図を示す。一晩の就床中のR−R間隔時系列データに基づいて、CVHR検出装置2を用いて1時間あたりのCVHRの頻度(縦軸)を算出した。横軸は、同条件でSpOを測定したときの、1時間あたりの3%ODIを示している。被験者の条件は、OSAS患者とOSASでない者を含む62人である。3%ODIが15/hrより大きい被験者は36名(58%)である。1プロットが、1人の被験者のデータを示している。 FIG. 9 shows a correlation diagram between the analysis result of the CVHR detection device 2 and the analysis result of SpO 2 . Based on the RR interval time series data during bedtime overnight, the frequency (vertical axis) of CVHR per hour was calculated using the CVHR detector 2. The horizontal axis indicates 3% ODI per hour when SpO 2 is measured under the same conditions. The condition of the test subjects is 62 persons including OSAS patients and non-OSAS persons. There are 36 subjects (58%) whose 3% ODI is greater than 15 / hr. One plot shows data for one subject.

CVHR検出装置2で検出されたCVHRの頻度(回/hr)と3%ODIとの相関係数rは0.90であり、説明率rは81%である。これによって、CVHR検出装置2の解析結果とSpOの解析結果は高い相関を示すことが分かる。CVHR検出装置2は、正確にCVHRを検出することができる。 The correlation coefficient of the frequency of CVHR detected by CVHR detector 2 (times / hr) and 3% ODI r is 0.90, described ratio r 2 is 81%. This shows that the analysis result of the CVHR detection device 2 and the analysis result of SpO 2 show a high correlation. The CVHR detection device 2 can accurately detect CVHR.

ここで、S22〜29の処理を行なってS26で有意ディップ群を特定する処理をデータ適応性の検査と呼ぶ。S30〜S35の処理を行なってS32で類似性を有するディップ群を特定する処理を類似性の検査と呼ぶ。S36の処理を行なってS38で周期性を有するディップ群を特定する処理を周期性の検査と呼ぶ。CVHR検出装置2では、データ適応性と類似性と周期性の3項目の検査を達成したディップ群をCVHRとして検出している。3項目の検査のうちの1項目あるいは2項目の検査だけでも正確にCVHRを検出できるか否かについて、実際に解析を行なって検討を行なった。   Here, the process of performing the processes of S22 to 29 and specifying the significant dip group in S26 is referred to as a data adaptability test. The process of performing the processes of S30 to S35 and specifying the dip group having similarity in S32 is called similarity inspection. The process of performing the process of S36 and specifying the dip group having a periodicity in S38 is called a periodicity inspection. The CVHR detection device 2 detects a dip group that has achieved three items of inspections of data adaptability, similarity, and periodicity as CVHR. Whether or not CVHR can be accurately detected by only one or two of the three-item inspections was actually analyzed and examined.

図10は、各検査項目の組合せテーブル100を示している。Full86は、データ適応性の検査80と類似性の検査82と周期性の検査84の3項目全てを採用する場合の組合せを示す。Fixed DT(44ms)88は、類似性の検査82と周期性の検査84を採用する場合の組合せを示す。このとき、データ固有閾値の換わりに、固定値として44msを用いてS26の処理を行なった。Simi off90は、データ適応性の検査80と周期性の検査84を採用する場合の組合せを示す。CL off92は、データ適応性の検査80と類似性の検査82を採用する場合の組合せを示す。   FIG. 10 shows a combination table 100 for each inspection item. The Full 86 indicates a combination in the case where all three items of the data adaptability test 80, the similarity test 82, and the periodicity test 84 are adopted. Fixed DT (44 ms) 88 indicates a combination in the case where the similarity test 82 and the periodic test 84 are employed. At this time, the process of S26 was performed using 44 ms as a fixed value instead of the data unique threshold. Simi off 90 indicates a combination in the case where the data adaptability test 80 and the periodicity test 84 are employed. CL off 92 indicates a combination when the data adaptability test 80 and the similarity test 82 are employed.

ADT only94は、データ適応性の検査80のみを採用する場合の組合せを示す。Simi only96は、類似性の検査82のみを採用する場合の組合せを示す。CL only98は、周期性の検査84のみを採用する場合の組合せを示す。   ADT only 94 indicates a combination when only the data adaptability test 80 is employed. Simi only 96 indicates a combination when only the similarity test 82 is employed. CL only 98 indicates a combination when only the periodic inspection 84 is employed.

図11は、図10に示した各組合せにおける、CVHR検出装置2の解析結果とSpOの解析結果との相関図を示す。解析条件は図9と同様であるので、詳しい説明を省略する。図10の相関図から、FullとSimi offにおいて、80%に近い説明率rが得られた。このことから、FullとSimi offでは、CVHR検出装置2の解析結果がSpOの解析結果と高い相関を示すことが分かる。 FIG. 11 shows a correlation diagram between the analysis result of the CVHR detection device 2 and the analysis result of SpO 2 in each combination shown in FIG. The analysis conditions are the same as in FIG. From the correlation diagram of FIG. 10, an explanation rate r 2 close to 80% was obtained in Full and Simi off. From this, it can be seen that the analysis result of the CVHR detection device 2 shows a high correlation with the analysis result of SpO 2 in Full and Simi off.

図12は、OSAS検出能力テーブル120を示す。図12は、図10で示した各組合せにおける、感度110と特異度112と陽性的中率114と陰性的中率116と一致率118を示す。感度110と特異度112と陽性的中率114と陰性的中率116と一致率118は、それぞれCVHR検出装置2の検出感度をSpOの解析結果と比較して評価する項目である。各評価項目は、図11の解析結果から算出している。ここで、3%ODIが15/hrよりも大きい被験者を、「真のOSAS患者」と定義する。3%ODIが15/hr以下である被験者を「偽のOSAS患者」と定義する。CVHR検出装置2では、CVHRの出現回数が15/hrよりも大きい被験者をOSASであると判断する。CVHR検出装置2では、CVHRの出現回数が15/hr以下である被験者をOSASでないと判断する。 FIG. 12 shows the OSAS detection capability table 120. FIG. 12 shows sensitivity 110, specificity 112, positive predictive value 114, negative predictive value 116, and concordance rate 118 for each combination shown in FIG. The sensitivity 110, the specificity 112, the positive predictive value 114, the negative predictive value 116, and the coincidence rate 118 are items for evaluating the detection sensitivity of the CVHR detection device 2 in comparison with the analysis result of SpO 2 . Each evaluation item is calculated from the analysis result of FIG. Here, subjects whose 3% ODI is greater than 15 / hr are defined as “true OSAS patients”. A subject with a 3% ODI of 15 / hr or less is defined as a “fake OSAS patient”. In the CVHR detection device 2, a subject whose CVHR appears more frequently than 15 / hr is determined to be OSAS. The CVHR detection apparatus 2 determines that the subject whose CVHR appears 15 / hr or less is not OSAS.

感度110は、真のOSAS患者数に対するCVHR検出装置2によってOSASであると判断された被験者数の割合である。感度110の値が高いほど、検出感度が高いということが言える。特異度112は、偽のOSAS患者に対する、CVHR検出装置2によってOSASでないと判断された被験者数の割合である。特異度が高いほど、誤検出が低いということを示す。   The sensitivity 110 is a ratio of the number of subjects determined to be OSAS by the CVHR detection device 2 to the true number of OSAS patients. It can be said that the higher the value of sensitivity 110, the higher the detection sensitivity. The specificity 112 is the ratio of the number of subjects who are determined not to be OSAS by the CVHR detection device 2 to the fake OSAS patients. Higher specificity indicates lower false detection.

陽性的中率114は、CVHR検出装置2によってOSASであると判断された被験者数に含まれる真のOSAS患者の割合を示す。陽性的中率が高いほど、検出感度が高いということを示す。陰性的中率116は、CVHR検出装置2によってOSASでないと判断された被験者数に含まれる偽のOSAS患者の割合を示す。図12の結果によると、全ての評価項目110〜118において、FullとSimi offで、高い値が得られている。図11,12の解析結果から、データ適応性と周期性の2項目のみ(即ち、Simi off)でも、正確にCVHRを検出することができる。データ適応性と周期性に類似性の解析を追加することによって(即ちFullの組合せ)、CVHR検出の正確性をさらに向上させることができる。   The positive predictive value 114 indicates the ratio of true OSAS patients included in the number of subjects determined to be OSAS by the CVHR detection device 2. The higher the positive predictive value, the higher the detection sensitivity. The negative predictive value 116 indicates the proportion of false OSAS patients included in the number of subjects determined not to be OSAS by the CVHR detection device 2. According to the result of FIG. 12, in all the evaluation items 110 to 118, high values are obtained for Full and Simi off. From the analysis results of FIGS. 11 and 12, CVHR can be accurately detected even with only two items of data adaptability and periodicity (that is, Simi off). By adding similarity analysis to data adaptability and periodicity (ie Full combination), the accuracy of CVHR detection can be further improved.

本実施例のCVHR検出装置2では、R−R間隔時系列データの高周波数成分の振幅からデータ固有の値としてディップ深さに関する閾値を算出する。CVHR検出装置2は、データ固有のディップ深さ閾値DDTHよりも大きいディップ深さを有するディップ群を有意ディップ群として識別することができる。さらに、CVHR検出装置2は、ディップの幅及び深さから、形状に類似性を有する類似ディップ群を識別することができる。さらに、CVHR検出装置2は、連続するディップの発生時刻の時刻差から、周期性を有する周期性ディップ群を識別することができる。CVHR検出装置2は、データ適応性と類似性と周期性を有するディップ群をCVHRとして検出することができる。CVHR検出装置2によって得られた解析結果は、SpOの解析結果との相関が高く、OSASの検出に用いた場合も、検出感度および特異度が共に高い。このために、CVHR検出装置2では、正確にCVHRを検出することができる。 In the CVHR detection apparatus 2 of the present embodiment, a threshold value related to the dip depth is calculated as a data-specific value from the amplitude of the high frequency component of the RR interval time series data. The CVHR detection device 2 can identify a dip group having a dip depth larger than the data-specific dip depth threshold DD TH as a significant dip group. Further, the CVHR detection device 2 can identify a similar dip group having similarity in shape from the width and depth of the dip. Furthermore, the CVHR detection device 2 can identify a periodic dip group having periodicity from the time difference between the occurrence times of successive dip. The CVHR detection device 2 can detect a dip group having data adaptability, similarity, and periodicity as CVHR. The analysis result obtained by the CVHR detection device 2 has a high correlation with the SpO 2 analysis result, and both detection sensitivity and specificity are high even when used for OSAS detection. For this reason, the CVHR detection device 2 can accurately detect CVHR.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

CVHR検出装置の構成を示すブロック図を示す。The block diagram which shows the structure of a CVHR detection apparatus is shown. CVHR検出処理のフローチャートを示す。The flowchart of a CVHR detection process is shown. 図2の続きのフローチャートを示す。FIG. 3 is a flowchart continued from FIG. 2. FIG. ディップ深さ算出処理のフローチャートを示す。The flowchart of a dip depth calculation process is shown. R−R間隔時系列データを模式的に示す。RR interval time series data is shown typically. R−R間隔時系列データを模式的に示す。RR interval time series data is shown typically. CVHR検出装置の解析結果の一例を示す。An example of the analysis result of a CVHR detection apparatus is shown. CVHR検出装置の解析結果の一例を示す。An example of the analysis result of a CVHR detection apparatus is shown. CVHR検出装置の解析結果とSpOの解析結果との相関図を示す。It shows a correlation diagram between the analysis result of the analysis result and SpO 2 of CVHR detector. CVHR検出装置の検査項目の組合せテーブルを示す。The combination table of the inspection item of a CVHR detection apparatus is shown. CVHR検出装置の解析結果とSpOの解析結果との相関図を示す。It shows a correlation diagram between the analysis result of the analysis result and SpO 2 of CVHR detector. CVHR検出装置のOSAS検出能力を示す。The OSAS detection capability of a CVHR detector is shown.

符号の説明Explanation of symbols

2:CVHR検出装置
16:R−R間隔時系列データ入力部
18:ディップ検出部
20:ディップ深さ算出部
22:心拍変動指標演算部
24:個別閾値決定処理部
26:ディップ幅算出部
28:ディップ間隔算出部
30:ディップ群特定部
32:その他の演算部
34:記憶部
36:操作部
38:表示部
2: CVHR detection device 16: RR interval time series data input unit 18: dip detection unit 20: dip depth calculation unit 22: heart rate variability index calculation unit 24: individual threshold value determination processing unit 26: dip width calculation unit 28: Dip interval calculation unit 30: Dip group identification unit 32: Other calculation unit 34: Storage unit 36: Operation unit 38: Display unit

Claims (8)

睡眠呼吸障害の無呼吸発作又は低呼吸発作に伴うCVHRの検出装置であり、
心拍又は脈拍の拍間隔の時系列データもしくは心拍又は脈拍の拍頻度の時系列データを入力する時系列データ入力手段と、
前記時系列データから複数の局所的ピークを検出するピーク検出手段と、
前記複数の局所的ピークのそれぞれの高さを算出するピーク高さ算出手段と、
前記時系列データから自律神経活動を反映する心拍変動指標を算出する心拍変動指標算出手段と、
前記心拍変動指標から、それぞれの前記時系列データに固有の値として、前記ピーク高さに関する閾値を決定するピーク高さ閾値決定手段と、
前記複数の局所的ピークの中から、前記ピーク高さ閾値より大きい高さを有しており、かつ、周期性を持って連続しているピーク群を特定するピーク群特定手段と、
前記ピーク群特定手段によって特定されたピーク群の頻度および時間的分布を含む解析結果を出力する解析結果出力手段と
を備えるCVHR検出装置。
A device for detecting CVHR associated with an apnea attack or hypopnea attack of sleep disordered breathing,
Time-series data input means for inputting time-series data of heartbeat or pulse interval or time-series data of heartbeat or pulse frequency;
Peak detecting means for detecting a plurality of local peaks from the time series data;
Peak height calculating means for calculating the height of each of the plurality of local peaks;
A heart rate variability index calculating means for calculating a heart rate variability index reflecting autonomic nerve activity from the time series data;
Peak height threshold value determining means for determining a threshold value related to the peak height as a value unique to each time series data from the heart rate variability index;
Peak group specifying means for specifying a peak group that has a height greater than the peak height threshold value and is continuous with periodicity from among the plurality of local peaks,
A CVHR detection apparatus comprising: an analysis result output unit that outputs an analysis result including a frequency and a temporal distribution of the peak group specified by the peak group specifying unit.
前記心拍変動指標算出手段は、少なくとも心拍変動の0.15〜0.45Hzの周波数帯に含まれる変動のパワーもしくは振幅を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のCVHR検出装置。
The CVHR detection apparatus according to claim 1, wherein the heartbeat variability index calculating means calculates at least the power or amplitude of fluctuation included in a frequency band of 0.15 to 0.45 Hz of heartbeat variability.
前記心拍変動指標算出手段は、少なくとも連続する拍周期もしくは拍頻度の差分値の自乗平均を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のCVHR検出装置。
The CVHR detection device according to claim 1, wherein the heart rate variability index calculating unit calculates a mean square of a difference value between at least successive beat periods or beat frequencies.
前記ピーク群特定手段は、前記複数の局所的ピークの中から前記ピーク高さ閾値より大きい高さを有しているピーク群を特定し、そのピーク群の中から前記周期性を持って連続しているピーク群を特定する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のCVHR検出装置。
The peak group specifying means specifies a peak group having a height greater than the peak height threshold value from the plurality of local peaks, and continues from the peak group with the periodicity. The CVHR detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein a peak group is specified.
前記ピーク群特定手段は、連続している2つのピークの間の時刻差が所定範囲内に存在する連続している3つ以上のピークを特定することによって、前記周期性を持って連続しているピーク群を特定する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のCVHR検出装置。
The peak group specifying means specifies three or more continuous peaks in which a time difference between two continuous peaks is within a predetermined range, thereby continuously having the periodicity. The CVHR detection device according to claim 1, wherein a peak group is specified.
前記ピーク群特定手段は、前記複数の局所的ピークの中から、前記ピーク高さ閾値より大きい高さを有しており、類似の形状を有しており、かつ、前記周期性を持って連続しているピーク群を特定する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のCVHR検出装置。
The peak group specifying means has a height larger than the peak height threshold among the plurality of local peaks, has a similar shape, and is continuous with the periodicity. The CVHR detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein a peak group is identified.
前記ピーク群特定手段は、前記複数の局所的ピークの中から前記ピーク高さ閾値より大きい高さを有しているピーク群を特定し、そのピーク群の中から前記類似の形状を有しているピーク群を特定し、そのピーク群の中から前記周期性を持って連続しているピーク群を特定する
ことを特徴とする請求項6に記載のCVHR検出装置。
The peak group specifying means specifies a peak group having a height larger than the peak height threshold from the plurality of local peaks, and has the similar shape from the peak group. The CVHR detection device according to claim 6, wherein a peak group that is continuous is identified from among the peak groups.
睡眠呼吸障害の無呼吸発作又は低呼吸発作に伴うCVHRを検出するためのコンピュータプログラムであり、
心拍又は脈拍の拍間隔の時系列データもしくは心拍又は脈拍の拍頻度時系列データを入力する時系列データ入力処理と、
前記時系列データから複数の局所的ピークを検出するピーク検出処理と、
前記複数の局所的ピークのそれぞれの高さを算出するピーク高さ算出処理と、
前記時系列データから自律神経活動を反映する心拍変動指標を算出する心拍変動指標算出処理と、
前記心拍変動指標から、それぞれの前記時系列データに固有の値として、前記ピーク高さに関する閾値を決定するピーク高さ閾値決定処理と、
前記複数の局所的ピークの中から、前記ピーク高さ閾値より大きい高さを有しており、かつ、周期性を持って連続しているピーク群を特定するピーク群特定処理と、
前記ピーク群特定手段によって特定されたピーク群の頻度および時間的分布を含む解析結果を出力する解析結果出力処理と
をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
A computer program for detecting CVHR associated with apnea or hypopnea attacks of sleep disordered breathing,
Time-series data input processing for inputting time-series data of heartbeat or pulse interval or time-frequency data of heartbeat or pulse frequency;
Peak detection processing for detecting a plurality of local peaks from the time series data;
A peak height calculation process for calculating the height of each of the plurality of local peaks;
A heart rate variability index calculating process for calculating a heart rate variability index reflecting autonomic nerve activity from the time series data;
From the heart rate variability index, a peak height threshold value determination process for determining a threshold value related to the peak height as a value specific to each time-series data;
Among the plurality of local peaks, a peak group specifying process for specifying a peak group having a height larger than the peak height threshold and having a periodicity, and
A computer program for causing a computer to execute an analysis result output process for outputting an analysis result including a peak group frequency and a temporal distribution specified by the peak group specifying means.
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