JP2014073182A

JP2014073182A - 心拍再開の可能性を判断する装置

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Publication number: JP2014073182A
Application number: JP2012221100A
Authority: JP
Inventors: Shizuya Nagata; 鎮也永田; Jun Oda; 順織田
Original assignee: Tokyo Medical University; Nippon Koden Corp
Current assignee: Tokyo Medical University; Nippon Koden Corp
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: CN103705235A; EP2716209A1; JP6050645B2; US20140094708A1

Abstract

【課題】心肺停止状態において心臓マッサージを継続することで、心拍再開の可能性があるかどうかを判断することのできる装置を提供する。
【手段】心電図取得手段２は、心臓停止状態における被験者に対する心臓マッサージ中の心電波形データを取得する。帯域フィルタ４は、取得した心電波形データを受けて、Ｐ波の周波数近傍の周波数成分のみを通過させる。蘇生可能性判断手段６は、帯域フィルタ４の出力が、所定値を超えているかどうかを判断し、超えている場合には心拍再開の可能性があると判断する。出力手段８は、蘇生可能性判断手段６の判断結果を出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、心臓マッサージ中などの心電図に基づいて、心拍再開の可能性を判断する装置に関するものである。

蘇生努力を施している患者の呼気終末二酸化炭素レベル、動脈圧、心拍数などのパラメータに基づいて、当該蘇生努力を継続して行うことが好ましいかどうかを判断するシステムが提案されている（特許文献１）。

また、不整脈状態となっている患者の心電波形を観察し、除細動（ＡＥＤ）を行うべきかどうかを判断する装置も提案されている（特許文献２、３）。

特許４４３０９４０特表２００８−５４３４７９特開２００５−３３９５３３

上記の従来技術においては、心肺が不完全ながらも停止していない状態において、当該蘇生努力を継続すべきであるか、あるいは、除細動（ＡＥＤ）を行うべきであるかを判断するものである。つまり、心肺停止の状態において心臓マッサージを継続すべきかどうかを、判断することはできなかった。

この発明は、上記の問題点を解決して、心肺停止状態において心臓マッサージを継続することで、心拍再開の可能性があるかどうかを判断することのできる装置を提供することを目的とする。

(1)(2)この発明に係る心拍再開の可能性を判断する装置は、心臓停止状態における被験者に対する心肺蘇生処置としての心臓マッサージ中に、当該被験者の心電波形データを取得する心電図取得手段と、取得した心電波形データを受けて、Ｐ波の周波数近傍の周波数成分のみを通過する帯域フィルタ手段と、帯域フィルタの出力が所定値を越えているかどうかを判断し、越えている場合には心拍再開の可能性があると判断する蘇生可能性判断手段と、蘇生可能性判断手段の判断結果を出力する出力手段とを備えている。

したがって、心臓マッサージ中の心電波形に基づいて、蘇生可能性を判断し、心臓マッサージを継続すべきかどうかを判断することができる。

(3)この発明に係る心拍再開の可能性を判断する装置は、帯域フィルタが、１０Ｈｚ〜１５Ｈｚの周波数成分を通過するものであることを特徴としている。

したがって、適切に蘇生可能性を判断することができる。

(4)(5)この発明に係る心拍再開の可能性を判断する装置は、心臓停止状態における被験者に対する心肺蘇生処置中に、当該被験者の心電波形データを取得する心電図取得手段と、取得した心電波形データを受けて、当該波形の振幅が基準値から小さくなっていない場合には心拍再開の可能性があると判断する蘇生可能性判断手段と、蘇生可能性判断手段の判断結果を出力する出力手段とを備えている。

「心電図取得手段」は、実施形態においては、図３のステップＳ１、図１０のステップＳ１１がこれに対応する。

「帯域フィルタ手段」は、実施形態においては、図３のステップＳ２がこれに対応する。

「蘇生可能性判断手段」は、実施形態においては、図３のステップＳ４、図１０のステップＳ１３がこれに対応する。

「出力手段」は、実施形態においては、図３のステップＳ５、図１０のステップＳ１４がこれに対応する。

「プログラム」とは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。

図１は、この発目の第一の実施形態による心拍再開の可能性を判断する装置の機能ブロック図である。心拍再開の可能性を判断する装置のハードウエア構成である。判断プログラム２６のフローチャートである。心電波形データの例である。心臓マッサージ中の心電波形データの例である。心臓マッサージ中の心電波形データの例である。心臓マッサージ中の心電波形データの例である。心臓マッサージ中の心電波形データの例である。第二の実施形態による心拍再開の可能性を判断する装置の機能ブロック図である。判断プログラム２６のフローチャートである。

１．第一の実施形態
1.1システムの全体構成
この発明の一実施形態による心拍再開の可能性を判断する装置の機能ブロック図を、図１に示す。心電図取得手段２は、心臓停止状態における被験者に対する心臓マッサージ中の心電波形データを取得する。なお、被験者は心静止(asystole)状態等であるため本来の心電図は平坦であるが、心臓マッサージによるノイズを観測することができる。ここでは、このようなノイズも含めて、心電波形と呼んでいる。

帯域フィルタ４は、取得した心電波形データを受けて、Ｐ波の周波数近傍の周波数成分のみを通過させる。蘇生可能性判断手段６は、帯域フィルタ４の出力が、所定値を超えているかどうかを判断し、超えている場合には心拍再開の可能性があると判断する。出力手段８は、蘇生可能性判断手段６の判断結果を出力する。

したがって、心臓マッサージを行っている者が、蘇生可能性ありとの判断結果を得て、心臓マッサージを継続することができる。これにより、蘇生の確率を高くすることができる。

1.2ハードウエア構成
図２に、この発明の一実施形態による心拍再開の可能性を判断する装置をＣＰＵ１０を用いて実現した場合のハードウエア構成を示す。ＣＰＵ１０には、ディスプレイ１２、操作部１４、メモリ１６、ハードディスク１８、Ａ／Ｄ変換器２０が接続されている。

ＥＣＧ電極２４は、被験者の心電信号を取得するため、対象者の体に貼り付けられる。ＥＣＧ電極２４からの心電信号は、増幅器２２によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器２０によってディジタルデータの心電波形信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２０は、生成したディジタルデータをメモリ１６に蓄積していく。

メモリ１６は、ＣＰＵ１０のワークエリアとして使用される。ディスプレイ１２は、判定結果などを表示する。操作部１４は、操作者による操作入力を行うためのボタンなどである。ハードディスク１８には、オペレーティングシステム（マイクロソフト社のWINDOWS（商標）など）、心拍再開の可能性を判断するための判断プログラム２６が記録されている。判断プログラム２６は、オペレーティングシステム２４と協働してその機能を発揮するものである。オペレーティングシステム２４、判断プログラム２６は、ＣＤ−ＲＯＭ（図示せず）に記録されていたものを、ＣＤ−ＲＯＭドライブ（図示せず）を介して、ハードディスク１８にインストールしたものである。

1.3判断プログラムのフローチャート
図３に、判断プログラム２６のフローチャートを示す。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１において、メモリ１６に蓄積された心電波形データを取り込む。心電波形データは、電位の変化を所定時間ごとにサンプリングしたディジタルデータであり、模式的に示すと図４のようになる。

被験者が正常な状態であれば、図４Ａに示すような波形データが得られる。Ｐ波、Ｒ波、Ｔ波などが観察される。これに対し、心肺停止状態の被検者に対し心臓マッサージを行っている場合の、心電波形データは、図４Ｂのようになる。つまり、心臓マッサージによるノイズが観測されることになる。ピークの間隔が、心臓マッサージの胸部圧迫の間隔に対応している。

次に、ＣＰＵ１０は、取得した心電波形データの各誘導について、Ｐ波の周波数近傍の成分（この実施形態では１０Ｈｚ〜１５Ｈｚ）を取り出す。つまり、各誘導ごとに、バンドパスフィルタリング処理を行う（ステップＳ２）。

この実施形態において、このようなバンドパスフィルタリングを行う理由は以下のとおりである。図５〜図８に、心肺停止の被験者に対して心臓マッサージを行った時の心電波形データを示す。I、II、III、aVR、aVL、aVFの６つの誘導を示している。

図５〜図７は、心臓マッサージの結果、蘇生したケースであり。図８は、心臓マッサージを施したにも拘わらず、蘇生しなかったケースである。両者を比較すると、蘇生したケースにおいては、心臓マッサージの際の心電波形のいずれかの誘導に、胸部圧迫の間隔よりも高い周波数の波形が現れていることが分かる。図５の波形α、波形β、波形γ、波形ε、図６の波形α、波形β、図７の波形α、波形βがそうである。発明者らの実験によると、この高い周波数の成分は、Ｐ波の周波数成分に近似していることが分かった。これに対し、図８においては、このような高い周波数成分が現れていない。

つまり、心臓マッサージの際の心電波形のいずれかの誘導において、Ｐ波の周波数の近傍の周波数成分が現れた場合、蘇生可能性があると判断することができる。

そこで、この実施形態では、Ｐ波の周波数の近傍の周波数成分（１０Ｈｚ〜１５Ｈｚの成分）をバンドパスフィルタによって、各誘導ごとに抽出し、その振幅を計測することにより、蘇生可能性の判断を行うようにした。

次に、ＣＰＵ１０は、各誘導ごとに、フィルタリング出力の所定時間（この実施形態では１秒間）の平均値を算出する（ステップＳ３）。続いて、ＣＰＵ１０は、いずれかの誘導の平均値が所定のしきい値を超えているかどうかを判断する（ステップＳ４）。超えていなければ、ステップＳ１以下の処理を繰り返す。超えていれば、ＣＰＵ１０は、ディスプレイ１２に、「蘇生可能性あり」の旨の表示を行う（ステップＳ５）。

これにより、心臓マッサージを行う者は、「蘇生可能性あり」の表示を見て、迷うことなく心臓マッサージを続けることができる。

なお、蘇生したケースにおいて、Ｐ波の周波数近傍の周波数の成分が心電波形データに重畳する原理は明確ではない。たとえば、心臓マッサージの伸展力で開閉するＳＡチャンネルが個々の親近細胞で反応し、独立に収縮を生じることでこのような周波数成分が重畳するのではないかと推測される。

２．第二の実施形態
2.1システムの全体構成
図９に、この発明の第二の実施形態による心拍再開の可能性を判断する装置の機能ブロック図を示す。心電図取得手段２は、心臓停止状態における被験者に対する心臓マッサージ中の心電波形データを取得する。

振幅値抽出手段３２は、取得した心電波形データを受けて、当該心電波形の振幅値（たとえばピーク値）を抽出する。蘇生可能性判断手段６は、振幅値抽出手段３２によって抽出された振幅値が、基準点（たとえば、心臓マッサージ開始時）よりも低下しているかどうかを判断する。低下していなければ、心拍再開の可能性があると判断する。出力手段８は、蘇生可能性判断手段６の判断結果を出力する。

2.2ハードウエア構成
ハードウエア構成は、第一の実施形態と同様である。ただし、ハードディスク１８に記録されている判断プログラム２６の処理内容が異なっている。

2.3判断プログラムのフローチャート
図１０に、判断プログラム２６のフローチャートを示す。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１において、メモリ１６に蓄積された心電波形データを取り込む。取り込まれたデータを模式的に示すと、図４Ｂのようになる。ピークの間隔が、心臓マッサージの胸部圧迫の間隔に対応している。

次に、ＣＰＵ１０は、取得した心電波形データの各誘導について、各間隔ごとに、ピーク電圧を算出する（ステップＳ１２）。

この実施形態において、このようなピーク電圧抽出を行う理由は以下のとおりである。図５〜図８に、心肺停止の被験者に対して心臓マッサージを行った時の心電波形データを示す。I、II、III、aVR、aVL、aVFの６つの誘導を示している。

図５〜図７は、心臓マッサージの結果、蘇生したケースであり。図８は、心臓マッサージを施したにも拘わらず、蘇生しなかったケースである。

両者を比較すると、蘇生したケース（図５〜図７）においては、心臓マッサージの際の心電波形のピーク値が低下していないことが分かる。これに対し、蘇生しなかったケース（図８）においては、心臓マッサージの際の心電波形のピーク値が低下していることが分かる。

つまり、心臓マッサージの際の心電波形のいずれかの誘導において、ピーク電圧が上昇・維持されていれば、蘇生可能性があると判断することができる。

そこで、この実施形態では、ピーク電圧が基準値（たとえば、心臓間サージ開始時のピーク値や過去所定期間のピーク値平均など）から低下しているかどうかによって、蘇生可能性の判断を行うようにした。

次に、ＣＰＵ１０は、各誘導ごとに、ピーク電圧が基準値を下回っているかどうかを判断する（ステップＳ１３）。下回っていれば、ステップＳ１１以下の処理を繰り返す。下回っていなければ、ＣＰＵ１０は、ディスプレイ１２に、「蘇生可能性あり」の旨の表示を行う（ステップＳ１４）。

なお、蘇生しなかったケースにおいて、心電波形自体の振幅が小さくなる原理は明確でない。たとえば、精神性発汗を制御している筋肉が弛緩して精神性発汗が生じ、電極直下の皮膚抵抗値が下がることで振幅が小さくなる可能性も推察される。

４．その他の実施形態
(1)上記実施形態では、各誘導における、バンドパスフィルタの出力の振幅の平均値に基づいて、蘇生可能性を判断している。しかし、バンドパスフィルタ出力のピーク値、波形積分値などに基づいて判断を行うようにしてもよい。

また、各誘導のいずれかの出力が条件を満たせば、蘇生可能性ありとしているが、複数の誘導の出力が条件を満たした場合には、可能性が高いと判断するようにしてもよい。

(2)上記実施形態では、いずれかの誘導において、心電波形のピーク値が基準値よりも下回らなければ、蘇生可能性ありとしている。しかし、全ての誘導（あるいは所定数以上の誘導）において、電波形のピーク値が基準値よりも下回らなければ、蘇生可能性ありとするようにしてもよい。

(3)さらに、バンドパスフィルタの出力と、心電波形自体の振幅との双方に基づいて、蘇生可能性を判断するようにしてもよい。たとえば、両者のうち、いずれかが上記条件を満足すれば、蘇生可能性ありと判断するようにしてもよい。

(4)上記各実施形態において、蘇生可能性ありと判断した後、心室細動(ventricular fibrillation)もしくは無脈性電気活動(Pulseless electrical ectivity)を検出した場合には、蘇生可能性が高まったと判断し、その旨を表示するようにしてもよい。なお、心室細動、無脈性電気活動の判定については、従来より知られている手法を用いることができる。

(5)上記実施形態においては、心拍再開の可能性を判断する装置が心電波形データを取得する機能を兼ねている場合、つまり心電計に内蔵した場合について説明した。しかし、心電計とは別に、心拍再開の可能性を判断する装置を構成するようにしてもよい。

さらに、心電波形データを端末装置からインターネットなどを介してサーバ装置に送信し、サーバ装置にて心拍再開の可能性を判断し、その結果を端末装置に返信するようにしてもよい。

(6)上記実施形態では、各手段をプログラムによって構成している。しかし、これらの一部または全部を、ハードウエア回路（たとえば、バンドパスフィルタ回路など）によって構成するようにしてもよい。

Claims

心臓停止状態における被験者に対する心肺蘇生処置としての心臓マッサージ中に、当該被験者の心電波形データを取得する心電図取得手段と、
取得した心電波形データを受けて、Ｐ波の周波数近傍の周波数成分のみを通過する帯域フィルタ手段と、
帯域フィルタの出力が所定値を越えているかどうかを判断し、越えている場合には心拍再開の可能性があると判断する蘇生可能性判断手段と、
蘇生可能性判断手段の判断結果を出力する出力手段と、
を備えた心拍再開の可能性を判断する装置。
コンピュータによって心拍再開の可能性を判断する装置を実現するためのプログラムであって、コンピュータを、
心臓停止状態における被験者に対する心肺蘇生処置としての心臓マッサージ中中に、当該被験者の心電波形データを取得する心電図取得手段と、
取得した心電波形データを受けて、Ｐ波の周波数近傍の周波数成分のみを通過する帯域フィルタ手段と、
帯域フィルタの出力が所定値を越えているかどうかを判断し、越えている場合には心拍再開の可能性があると判断する蘇生可能性判断手段と、
蘇生可能性判断手段の判断結果を出力する出力手段として機能させるためのプログラム。
請求項１の装置または請求項２のプログラムにおいて、
前記帯域フィルタは、１０Ｈｚ〜１５Ｈｚの周波数成分を通過するものであることを特徴とする装置またはプログラム。
心臓停止状態における被験者に対する心肺蘇生処置中に、当該被験者の心電波形データを取得する心電図取得手段と、
取得した心電波形データを受けて、当該波形の振幅が基準値から小さくなっていない場合には心拍再開の可能性があると判断する蘇生可能性判断手段と、
蘇生可能性判断手段の判断結果を出力する出力手段と、
を備えた心拍再開の可能性を判断する装置。
コンピュータによって心拍再開の可能性を判断する装置を実現するためのプログラムであって、コンピュータを、
心臓停止状態における被験者に対する心肺蘇生処置中に、当該被験者の心電波形データを取得する心電図取得手段と、
取得した心電波形データを受けて、当該波形の振幅が基準値から小さくなっていない場合には心拍再開の可能性があると判断する蘇生可能性判断手段と、
蘇生可能性判断手段の判断結果を出力する出力手段として機能させるためのプログラム。