JP2016002130A - Electrocardiographic waveform detector, electrocardiographic waveform detecting method, electrocardiographic waveform detecting program, and imaging device - Google Patents

Electrocardiographic waveform detector, electrocardiographic waveform detecting method, electrocardiographic waveform detecting program, and imaging device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrocardiographic waveform detector capable of detecting a detection object waveform in an ECG signal with a small calculation quantity.SOLUTION: An electrocardiographic waveform detector 1 comprises: a first integration part 20 for calculating a first integral value for a first period of an ECG signal acquired; a second integration part 30 for calculating a second integral value for a second period of the ECG signal; and a detection part 40 for detecting a specific detection object waveform in the ECG signal by using the first integral value and the second integral value.

Description

本発明の実施形態は、心電波形検出装置、心電波形検出方法、心電波形検出プログラム、及び撮像装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an electrocardiogram waveform detection apparatus, an electrocardiogram waveform detection method, an electrocardiogram waveform detection program, and an imaging apparatus.

心電計は、生体に電極を取り付け、電極間の電位差を計測する装置である。心電計によって計測された情報は心電図(ECG:Electrocardiogram)と呼ばれ、医療分野で広く用いられている。心電図から得られる情報としては、例えば、P波(P-wave)、R波(R-wave)、QRS複合波(QRS complex)、T波(T-wave)などがある。これらの波形は、各種の心疾患の診断に用いられる他、心電同期撮像が可能な医療診断装置の同期信号に利用されるため、波形の自動検出は産業応用上重要である。   An electrocardiograph is a device that attaches electrodes to a living body and measures a potential difference between the electrodes. Information measured by an electrocardiograph is called an electrocardiogram (ECG) and is widely used in the medical field. Examples of information obtained from an electrocardiogram include a P wave (P-wave), an R wave (R-wave), a QRS complex wave (QRS complex), and a T wave (T-wave). These waveforms are used for diagnosis of various heart diseases, and are also used for a synchronization signal of a medical diagnostic apparatus capable of performing electrocardiogram synchronous imaging. Therefore, automatic waveform detection is important for industrial applications.

Bert-Uwe Kohler et al. “The Principles of Software QRS Detection,’’ IEEE Engineering in Medicine and Biology, pp. 42-57, January/February 2002.Bert-Uwe Kohler et al. “The Principles of Software QRS Detection,’ ”IEEE Engineering in Medicine and Biology, pp. 42-57, January / February 2002.

ECG信号の中の検出対象波形を、少ない演算量で検出することができる心電波形検出装置、心電波形検出方法、心電波形検出プログラム、及び撮像装置が要望されている。   There is a demand for an electrocardiogram waveform detection apparatus, an electrocardiogram waveform detection method, an electrocardiogram waveform detection program, and an imaging apparatus that can detect a detection target waveform in an ECG signal with a small amount of calculation.

実施形態の心電波形検出装置は、取得したECG信号の第1の期間に対する第1の積分値を算出する第1の積分部と、前記ECG信号の第2の期間に対する第2の積分値を算出する第2の積分部と、前記第1の積分値及び前記第2の積分値を用いて前記ECG信号の中の特定の検出対象波形を検出する検出部と、を備える。   The electrocardiogram waveform detection apparatus according to the embodiment includes a first integration unit that calculates a first integration value for the first period of the acquired ECG signal, and a second integration value for the second period of the ECG signal. A second integration unit for calculating, and a detection unit for detecting a specific detection target waveform in the ECG signal using the first integration value and the second integration value.

ECG信号を模式的に示す図。The figure which shows an ECG signal typically. 第1の実施形態の心電波形検出装置を示す図。The figure which shows the electrocardiogram waveform detection apparatus of 1st Embodiment. 検出処理に用いるパラメータの決定方法を説明する図。The figure explaining the determination method of the parameter used for a detection process. 心電波形検出装置のハードウェア構成を示す図。The figure which shows the hardware constitutions of an electrocardiogram waveform detection apparatus. 心電波形検出装置の処理例を示すフローチャート。The flowchart which shows the process example of an electrocardiogram waveform detection apparatus. 積分対象期間をECG信号上の注目時刻と対比して説明する図。The figure explaining a period for integration contrasted with the attention time on an ECG signal. 第2の実施形態の心電波形検出装置を示す図。The figure which shows the electrocardiogram waveform detection apparatus of 2nd Embodiment. 3つ検出器で構成した心電波形検出装置の動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of the electrocardiogram waveform detection apparatus comprised with three detectors. 6つ検出器で構成した心電波形検出装置の動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of the electrocardiogram waveform detection apparatus comprised with six detectors. 第3の実施形態の心電波形検出装置を示す図。The figure which shows the electrocardiogram waveform detection apparatus of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の心電波形検出装置の動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of the electrocardiogram waveform detection apparatus of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の心電波形検出装置を示す図。The figure which shows the electrocardiogram waveform detection apparatus of 4th Embodiment. 第4の実施形態の心電波形検出装置の動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of the electrocardiogram waveform detection apparatus of 4th Embodiment. 心電同期撮像装置を示す図。The figure which shows an electrocardiogram synchronous imaging device. 心電波形検出装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of an electrocardiogram waveform detection apparatus. 心電波形検出装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of an electrocardiogram waveform detection apparatus. 心電波形検出装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of an electrocardiogram waveform detection apparatus.

実施形態に係る心電波形検出装置、心電波形検出方法、心電波形検出プログラム、及び心電同期撮像装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をするものとして、重複する説明を適宜省略する。   Embodiments of an electrocardiogram waveform detection apparatus, an electrocardiogram waveform detection method, an electrocardiogram waveform detection program, and an electrocardiogram synchronization imaging apparatus according to embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. Note that in the following embodiments, the same reference numerals are assigned to the same operations, and duplicate descriptions are omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る心電波形検出装置1の検出対象であるECG信号(心電図の形状に対応する信号を、ECG信号と呼ぶ)を模式的に示す図である。図1に示すように、ECG信号は、P波、R波、QRS複合波(Q波、R波及びS波の複合波)、T波等の特定の波形を有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an ECG signal (a signal corresponding to the shape of an electrocardiogram is called an ECG signal) that is a detection target of the electrocardiogram waveform detection apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the ECG signal has specific waveforms such as a P wave, an R wave, a QRS composite wave (a composite wave of a Q wave, an R wave, and an S wave), and a T wave.

心電波形検出装置1が、例えばR波を検出すると、心電波形検出装置1は心拍同期信号(同期信号)を心電同期撮像装置(撮像装置)200に出力する。心拍と同期して撮像することができる心電同期撮像装置200としては、例えばCT(Computed Tomography)装置や、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置等がある。例えば、心電同期撮像装置200は、R波の発生位置を基準としてデータ収集の開始タイミングを決定する撮像法(心電同期撮像法)を用いる。心電同期撮像装置200は、R波の位置に対応する心拍同期信号を取得し、取得した心拍同期信号を基準としてデータ収集の開始タイミングを決定する。   When the electrocardiogram waveform detection device 1 detects, for example, an R wave, the electrocardiogram waveform detection device 1 outputs a heartbeat synchronization signal (synchronization signal) to the electrocardiogram synchronization imaging device (imaging device) 200. Examples of the electrocardiographic imaging apparatus 200 that can image in synchronization with the heartbeat include a CT (Computed Tomography) apparatus and an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus. For example, the electrocardiogram synchronous imaging apparatus 200 uses an imaging method (electrocardiographic synchronous imaging method) that determines the start timing of data collection with reference to an R wave generation position. The electrocardiogram-synchronized imaging apparatus 200 acquires a heartbeat synchronization signal corresponding to the position of the R wave, and determines a data collection start timing based on the acquired heartbeat synchronization signal.

例えば、MRI装置の場合を例に挙げて説明すると、MRI装置では、FBI(Fresh Blood Imaging)法や、Time−SLIP(Time−Spatial Labeling Inversion Pulse)法等、各種の非造影MRA(Magnetic Resonance Angiography)の手法が用いられる。MRI装置は、FBI法によるデータ収集において、例えば、心拍同期信号を基準としてデータ収集のタイミングを制御することで拡張期画像及び収縮期画像を収集し、これらの差分画像を算出することにより、動脈が描出された血管像を得ることができる。   For example, the case of an MRI apparatus will be described as an example. In an MRI apparatus, various non-contrast MRA (Magnetic Resonance Angiography) such as FBI (Fresh Blood Imaging) method and Time-SLIP (Time-Spatial Labeling Inversion Pulse) method are used. ) Method is used. In data collection by the FBI method, the MRI apparatus collects diastolic images and systolic images by controlling the timing of data collection on the basis of, for example, a heartbeat synchronization signal, and calculates a difference image between them to obtain an artery. Can be obtained.

また、MRI装置は、Time−SLIP法によるデータ収集において、例えば、心拍同期信号を基準として標識化パルスを印加するタイミングやデータ収集のタイミングを制御することで、血流の画像を得ることができる。このように、MRI装置は、ECG信号から生成された心拍同期信号を基準として、データ収集のタイミングや各種パルスの印加タイミングの制御を行っている。この他、心臓等を対象とした各種撮像や、造影剤を用いた撮像等、MRI装置は、他の撮像においても心拍同期信号を基準とした撮像を行う。   Further, in data collection by the Time-SLIP method, the MRI apparatus can obtain an image of blood flow by controlling the timing of applying a labeling pulse and the timing of data collection with reference to a heartbeat synchronization signal, for example. . As described above, the MRI apparatus controls the data collection timing and the application timing of various pulses using the heartbeat synchronization signal generated from the ECG signal as a reference. In addition, the MRI apparatus performs imaging based on the heartbeat synchronization signal in other imaging, such as various imaging for the heart and the like, imaging using a contrast agent, and the like.

例えば、セグメンティド法を用いて心臓をシネ撮像する場合や、特定の心時相における心臓を撮像する場合にも心拍同期信号を用いる。また、心拍同期信号に同期して、例えば拡張期に、心臓の基本断面像(例えば、左室短軸像)のデータを収集する場合にも心拍同期信号を用いる。また、心拍同期信号に同期して、例えば拡張期に、心臓全体を含むボリュームデータを収集する。そして、収集したボリュームデータに対して、ボリュームレンダリングやMIP等の画像処理を行う。   For example, the heartbeat synchronization signal is also used when imaging the heart using the segmented method, or when imaging the heart in a specific cardiac phase. The heartbeat synchronization signal is also used when data of a basic cross-sectional image (for example, a left ventricular short axis image) of the heart is acquired in synchronization with the heartbeat synchronization signal, for example, in the diastole. Further, volume data including the entire heart is collected in synchronization with the heartbeat synchronization signal, for example, in the diastole. Then, image processing such as volume rendering and MIP is performed on the collected volume data.

また、CT装置においても、心拍同期信号に同期した撮像が行われる。例えば、心拍同期信号から心臓の大きさの変動の大きい心時相期間を求め、この変動の大きい心時相期間にX線照射を停止することにより、被曝線量を低減する撮像法が知られている。   Also in the CT apparatus, imaging synchronized with the heartbeat synchronization signal is performed. For example, an imaging method is known in which a cardiac phase period with a large fluctuation in heart size is obtained from a heartbeat synchronization signal, and X-ray irradiation is stopped during the cardiac phase period with a large fluctuation, thereby reducing the exposure dose. Yes.

図2は、第1の実施形態の心電波形検出装置1の構成と、心電波形検出装置1に接続される装置の構成を示すブロック図である。心電計100は、ECG信号を生成し、心電波形検出装置1に送る。心電波形検出装置1は、ECG信号から心拍同期信号を生成し、心電同期撮像装置200に送る。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the electrocardiogram waveform detection device 1 according to the first embodiment and a configuration of a device connected to the electrocardiogram waveform detection device 1. The electrocardiograph 100 generates an ECG signal and sends it to the electrocardiogram waveform detection apparatus 1. The electrocardiogram waveform detection apparatus 1 generates a heartbeat synchronization signal from the ECG signal and sends it to the electrocardiogram synchronization imaging apparatus 200.

心電計100は、電極101a、101b、増幅器110、及びAD変換器120を備える。電極101a、101bは人体に取り付けられる。増幅器110は、電極101a、101b間の微弱な電位差を増幅する。AD変換器120は、増幅器110が増幅したアナログ信号をデジタル信号に変換する。   The electrocardiograph 100 includes electrodes 101a and 101b, an amplifier 110, and an AD converter 120. The electrodes 101a and 101b are attached to the human body. The amplifier 110 amplifies a weak potential difference between the electrodes 101a and 101b. The AD converter 120 converts the analog signal amplified by the amplifier 110 into a digital signal.

心電計100は、2つの電極101a、101bを例示しているが、電極の数は2つに限定されるものではない。例えば、12誘導心電図を得るために、四肢に夫々取り付ける4つの電極と、胸部に取り付ける6つの電極を備える構成でもよい。また、体の2点間の電位差を求める方法ではなく、あらかじめ決めておいた基準と電極装着点の電位差を記録する方法であっても構わない。   The electrocardiograph 100 illustrates two electrodes 101a and 101b, but the number of electrodes is not limited to two. For example, in order to obtain a 12-lead electrocardiogram, a configuration including four electrodes attached to the limbs and six electrodes attached to the chest may be used. Further, instead of a method of obtaining a potential difference between two points on the body, a method of recording a potential difference between a predetermined reference and an electrode mounting point may be used.

心電波形検出装置1は、入力部10、第1の積分部20、第2の積分部30、検出部40を備える。第1の積分部20、第2の積分部30及び検出部40で、検出器50を構成する。   The electrocardiographic waveform detection apparatus 1 includes an input unit 10, a first integration unit 20, a second integration unit 30, and a detection unit 40. The first integration unit 20, the second integration unit 30, and the detection unit 40 constitute a detector 50.

入力部10は、ECG信号をAD変換器120から取得する。第1の検出部20は、取得したECG信号の第1の期間に対する積分値(第1の積分値)を算出する。第2の検出部30は、第2の期間に対する積分値(第2の積分値)を算出する。検出部40は、第1の積分値及び第2の積分値を用いて、ECG信号の中の特定の検出対象波形を検出する。より具体的には、検出部40は、第1の積分値と第2の積分値との差分を求め、この差分を所定の基準値(閾値)と比較して検出対象波形を検出する。   The input unit 10 acquires an ECG signal from the AD converter 120. The first detection unit 20 calculates an integral value (first integral value) for the first period of the acquired ECG signal. The second detection unit 30 calculates an integral value (second integral value) for the second period. The detection unit 40 detects a specific detection target waveform in the ECG signal using the first integration value and the second integration value. More specifically, the detection unit 40 obtains a difference between the first integral value and the second integral value, and compares this difference with a predetermined reference value (threshold value) to detect a detection target waveform.

第1の期間と第2の期間の夫々の期間の長さ、第1の期間と第2の期間との間隔、及び基準値は、予め適切な値に決定しておく。   The length of each period of the first period and the second period, the interval between the first period and the second period, and the reference value are determined in advance as appropriate values.

第1の期間と第2の期間の期間長、間隔、及び基準値に対する適切な値は、例えば、実際に人体から取得した多数のECG信号に対して、上記の各値をパラメトリックに変化させながらシミュレーションを行って決定することができる。   Appropriate values for the period length, interval, and reference value of the first period and the second period are, for example, while changing each of the above values parametrically for a large number of ECG signals actually acquired from the human body. This can be determined by simulation.

例えば、検出対象波形に対応する検出範囲をECG信号に対して設定し、この検出範囲の中で、第1の期間と第2の期間の期間長、間隔、及び基準値をパラメトリックに変化させる。そして、検出対象波形ができるだけ高い検出性能で検出できるように各値を決定する。言い換えれば、検出対象波形を高い検出性能で検出できるように、第1の期間と第2の期間の期間長、間隔、及び基準値をチューニング(tuning)する。ここで検出性能が高いとは、検出対象波形を正しく検出する確率(正検出率)が高く、また、検出対象波形以外の波形を検出する確率(誤検出率)が低いことを言う。   For example, a detection range corresponding to the detection target waveform is set for the ECG signal, and the period length, interval, and reference value of the first period and the second period are changed parametrically within the detection range. Then, each value is determined so that the detection target waveform can be detected with the highest possible detection performance. In other words, the lengths, intervals, and reference values of the first period and the second period are tuned so that the detection target waveform can be detected with high detection performance. Here, high detection performance means that the probability (correct detection rate) of correctly detecting the detection target waveform is high and the probability (false detection rate) of detecting a waveform other than the detection target waveform is low.

例えば、ECG波形の中の検出対象波形を図3の実線で示す波形とするとき、この検出対象波形に対応する検出範囲を設定し、この検出範囲の中で、第1の期間と第2の期間の期間長、間隔、及び基準値をパラメトリックに変化させ、検出対象波形ができるだけ高い検出性能で検出できるように各値をチューニングして決定する。   For example, when the detection target waveform in the ECG waveform is a waveform indicated by a solid line in FIG. 3, a detection range corresponding to the detection target waveform is set, and the first period and the second period are set in the detection range. The period length, interval, and reference value of the period are changed parametrically, and each value is tuned and determined so that the detection target waveform can be detected with the highest possible detection performance.

このようにして決定した第1の期間と第2の期間の期間長、間隔、及び基準値は、本装置の適宜の記憶部に保存しておき、第1の積分部20、第2の積分部30、検出部40に提供する。   The period length, interval, and reference value of the first period and the second period determined in this way are stored in an appropriate storage unit of the present apparatus, and the first integration unit 20 and the second integration unit are stored. Provided to the unit 30 and the detection unit 40.

検出部40は、検出対象波形を検出すると、心電同期信号を生成する。また、検出部40は、生成した心電同期信号を心電同期撮像装置200に送る。   When detecting the detection target waveform, the detection unit 40 generates an electrocardiogram synchronization signal. In addition, the detection unit 40 sends the generated electrocardiogram synchronization signal to the electrocardiogram synchronization imaging apparatus 200.

心電波形検出装置1の各部は、ASIC(Application Specific Integration Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェア処理で実現しても良い。また、ハードウェアとソフトウェア処理とを組み合わせて実現してもよい。ソフトウェア処理で実現する場合、図4に例示するコンピュータ300に所定のプログラムを実行させることによって心電波形検出装置1の各部の動作を実現することができる。   Each part of the electrocardiogram waveform detection apparatus 1 may be configured by hardware such as an application specific integration circuit (ASIC) or a field-programmable gate array (FPGA), or may be realized by software processing. Further, a combination of hardware and software processing may be realized. When realized by software processing, the operation of each part of the electrocardiogram waveform detection apparatus 1 can be realized by causing the computer 300 illustrated in FIG. 4 to execute a predetermined program.

図4に例示するコンピュータ300は、入出力インターフェース301、プロセッサ302、通信インターフェース303、RAM(Random Access Memory)304、不揮発性メモリ305、ディスクドライブ306を有する。   A computer 300 illustrated in FIG. 4 includes an input / output interface 301, a processor 302, a communication interface 303, a RAM (Random Access Memory) 304, a nonvolatile memory 305, and a disk drive 306.

不揮発性メモリ305は、例えばハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶装置であり、各種のプログラムやデータを記憶する。プロセッサ302は、不揮発性メモリ305に記憶されている。プロセッサ302は、心電波形検出装置1の各部の動作を実現するためのプログラムを不揮発性メモリ305からRAM304に読み出して実行する。この他、磁気ディスク、光ディスク、USBメモリ等の記録媒体に保存されたプログラムを、ディスクドライブ306或いは入出力インターフェース301から読み込んでも良い。また、外部のサーバから通信インターフェース303を介してダウンロードしても良い。   The non-volatile memory 305 is a storage device such as a hard disk or a flash memory, and stores various programs and data. The processor 302 is stored in the nonvolatile memory 305. The processor 302 reads a program for realizing the operation of each unit of the electrocardiogram waveform detection apparatus 1 from the nonvolatile memory 305 to the RAM 304 and executes it. In addition, a program stored in a recording medium such as a magnetic disk, an optical disk, or a USB memory may be read from the disk drive 306 or the input / output interface 301. Alternatively, it may be downloaded from an external server via the communication interface 303.

図5は、心電波形検出装置1の処理の概要を示すフローチャートである。ステップST100で、心電波形検出装置1の入力部10が、ECG信号を時系列信号として入力する。ECG信号は、例えば、一定周期で(例えば、1ミリ秒で)サンプリングされた信号である。   FIG. 5 is a flowchart showing an outline of processing of the electrocardiogram waveform detection apparatus 1. In step ST100, the input unit 10 of the electrocardiogram waveform detection apparatus 1 inputs an ECG signal as a time series signal. The ECG signal is, for example, a signal sampled at a constant period (for example, at 1 millisecond).

ステップST102で、第1の検出部20は、第1の期間に対する積分値(第1の積分値)を算出する。ステップST104で、第2の検出部30は、第2の期間に対する積分値(第2の積分値)を算出する。ステップST102とステップST104の順序は逆でもよい。また、ステップST102の処理とステップST104の処理は同時に行ってもよい。   In step ST102, the first detection unit 20 calculates an integral value (first integral value) for the first period. In step ST104, the second detection unit 30 calculates an integration value (second integration value) for the second period. The order of step ST102 and step ST104 may be reversed. Moreover, the process of step ST102 and the process of step ST104 may be performed simultaneously.

ステップST106で、検出部40は、第1の積分値と第2の積分値とを差分して差分値を求める。さらに、検出部40は求めた差分値と、予め保持している基準値とを比較することによって、検出対象波形を検出する。   In step ST106, the detection unit 40 obtains a difference value by subtracting the first integration value and the second integration value. Further, the detection unit 40 detects the detection target waveform by comparing the obtained difference value with a reference value held in advance.

ステップST108で、検出部40は検出情報を出力する。検出情報は、例えば、「+1」又は「−1」である。検出対象波形を検出した場合は「+1」を出力し、それ以外の場合は「−1」を出力する。また、検出対象波形を検出した場合は、心電同期撮像装置200に対して、心拍同期信号を出力する。   In step ST108, the detection unit 40 outputs detection information. The detection information is, for example, “+1” or “−1”. If a detection target waveform is detected, “+1” is output, and otherwise “−1” is output. When the detection target waveform is detected, a heartbeat synchronization signal is output to the electrocardiogram synchronization imaging apparatus 200.

図6は、第1の検出部20の積分対象期間である第1の期間と、第2の検出部30の積分対象期間である第2の期間とを、ECG信号上の注目時刻とを対比して示した図である。検出部40の検出処理に要する時間を無視すると、第1の積分値と第2の積分値の両方が得られる時刻(図5においては、第2の期間の終了時)に、検出対象波形に対する検出部40の検出結果が得られる。したがって、第2の期間の終了時が注目時刻となる。   6 compares the first period, which is the integration target period of the first detection unit 20, and the second period, which is the integration target period of the second detection unit 30, with the time of interest on the ECG signal. FIG. If the time required for the detection process of the detection unit 40 is ignored, at the time when both the first integrated value and the second integrated value are obtained (at the end of the second period in FIG. 5), the waveform to be detected is detected. The detection result of the detection unit 40 is obtained. Therefore, the end time of the second period becomes the attention time.

時系列で入力されるECG信号の中から検出対象波形を検出するには、図5に示すように、注目時刻をECG信号の時系列に対してずらしながら、図4のステップST102乃至ステップST108の処理を繰り返し実施すればよい。   In order to detect the detection target waveform from the ECG signal input in time series, as shown in FIG. 5, while shifting the time of interest with respect to the time series of the ECG signal, steps ST102 to ST108 in FIG. What is necessary is just to repeat a process.

上記のとおり、第1の実施形態に係る心電波形検出装置1は、2つの積分演算と、1つの差分、及び1つの比較処理によって検出対象波形を検出している。つまり、非常に少ない演算量で検出対象波形を検出することができる。   As described above, the electrocardiogram waveform detection apparatus 1 according to the first embodiment detects a detection target waveform by two integration operations, one difference, and one comparison process. That is, the detection target waveform can be detected with a very small amount of calculation.

(第2の実施形態)
図7は、第2の実施形態の心電波形検出装置1bの構成を示すブロック図である。第2の実施形態の心電波形検出装置1bは、検出器50を複数有すると共に、複数の検出器50の夫々から出力される検出情報を統合する統合検出部60を有する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the electrocardiographic waveform detection apparatus 1b according to the second embodiment. The electrocardiographic waveform detection apparatus 1b according to the second embodiment includes a plurality of detectors 50 and an integrated detection unit 60 that integrates detection information output from each of the plurality of detectors 50.

図7に示す例では、#1から#NまでのN個の検出器50を有し、これに伴って、第1の積分部20、第2の積分部30、及び検出部40の数も夫々N個となっている。   In the example shown in FIG. 7, it has N detectors 50 from # 1 to #N, and accordingly, the number of first integrating units 20, second integrating units 30, and detecting units 40 is also increased. There are N each.

夫々の検出器50の動作は前述した第1の実施形態と同じである。即ち、各検出部40は、第1の積分部20が出力する第1の積分値と、第2の積分部30が出力する第2の積分値との差分値を基準値と比較する。そして、例えば、差分値が基準値を超えた場合には、検出対象波形の検出情報として「+1」を出力し、基準値を超えない場合は「−1」を出力する。   The operation of each detector 50 is the same as that of the first embodiment described above. That is, each detection unit 40 compares the difference value between the first integration value output from the first integration unit 20 and the second integration value output from the second integration unit 30 with the reference value. For example, when the difference value exceeds the reference value, “+1” is output as detection information of the detection target waveform, and when the difference value does not exceed the reference value, “−1” is output.

統合検出部60は、各検出器50から出力される「+1」又は「−1」の検出情報に所定の重み付けをする。そして、重み付けされた各検出器50のそれぞれの検出情報を加算して、「+1」、「−1」に対する重み付け加算値を生成する。さらに、この重み付け加算値を、所定の統合基準値と比較して、最終的な統合検出情報を得る。ここで、統合基準値とは、重み付け加算値に対して適用される閾値のことある。例えば、閾値としての統合基準値をゼロとし、重み付け加算値の値が正の場合に、所定の検出対象波形が検出されたと判定してもよい。   The integrated detection unit 60 performs predetermined weighting on the detection information “+1” or “−1” output from each detector 50. Then, the respective pieces of weighted detection information of the detectors 50 are added to generate weighted addition values for “+1” and “−1”. Further, the weighted addition value is compared with a predetermined integration reference value to obtain final integrated detection information. Here, the integrated reference value is a threshold value applied to the weighted addition value. For example, it may be determined that a predetermined detection target waveform has been detected when the integrated reference value as the threshold is zero and the weighted addition value is positive.

統合検出部60で用いる上記の重み付けの値や統合基準値は、各検出器50で使用する積分期間の長さや間隔及び基準値と同様に、予め決定され、統合検出部60で保持している。重み付けの値や統合基準値も、実際に人体から取得した多数のECG信号に対して、パラメトリックに変化させながらシミュレーションを行って決定したものであり、検出対象波形ができるだけ高い検出性能で検出できるようにチューニングされている。   The weighting value and the integrated reference value used in the integrated detection unit 60 are determined in advance and held in the integrated detection unit 60 in the same manner as the length and interval of the integration period used in each detector 50 and the reference value. . Weighting values and integrated reference values are also determined by performing simulations while changing parametrically a large number of ECG signals actually obtained from the human body so that the detection target waveform can be detected with the highest possible detection performance. It has been tuned to.

図8(a)、(b)は、複数の検出器50として、「検出器1」、「検出器2」、及び「検出器3」の3つ検出器で構成した例の動作を説明する図である。図8(a)に示す例では、時間的に古い順に「期間A」、「期間B」、「期間C」と、3つの期間を設定している。   FIGS. 8A and 8B illustrate the operation of an example in which three detectors of “detector 1”, “detector 2”, and “detector 3” are used as the plurality of detectors 50. FIG. FIG. In the example shown in FIG. 8A, three periods, “period A”, “period B”, and “period C”, are set in chronological order.

検出器1は、期間Aの積分値Aと、期間Bの積分値Bの差分を算出する検出器である。期間BにR波が到来すると高い差分値が得られ、そうでなければ低い差分値が得られる。したがって、差分値を、保持している基準値(閾値)と比較し(図8(b)に示す例では、「0.37」)と比較し)、基準値を上回っていれば(或いは下回っていれば)、R波を検出したとすることができる。   The detector 1 is a detector that calculates the difference between the integral value A in the period A and the integral value B in the period B. A high difference value is obtained when an R wave arrives in period B, and a low difference value is obtained otherwise. Therefore, the difference value is compared with the held reference value (threshold value) (compared with “0.37” in the example shown in FIG. 8B), and if the difference value exceeds (or falls below) the reference value. It can be assumed that an R wave has been detected.

検出器3は、期間Bの積分値Bと、期間Cの積分値Cの差分を算出する検出器である。検出器1と同様に、期間BにR波が到来すると高い差分値が得られ、そうでなければ低い差分値が得られる。したがって、差分値を、保持している基準値(閾値)と比較し(図8(b)に示す例では、「0.33」)と比較し)、基準値を上回っていれば(或いは下回っていれば)、R波を検出したとすることができる。なお、検出器1では、期間Bの終了後に差分結果が得られるのに対して、検出器3では、期間Cの終了後に差分結果が得られる。このため、検出器3でR波の検出結果が得られる時刻は、検出器1よりも遅れる。   The detector 3 is a detector that calculates a difference between the integral value B in the period B and the integral value C in the period C. Similar to the detector 1, a high difference value is obtained when an R wave arrives in the period B, and a low difference value is obtained otherwise. Therefore, the difference value is compared with the held reference value (threshold value) (compared with “0.33” in the example shown in FIG. 8B), and if the difference value is above (or below) the reference value. It can be assumed that an R wave has been detected. The detector 1 obtains a difference result after the end of the period B, whereas the detector 3 obtains the difference result after the end of the period C. For this reason, the time when the detection result of the R wave is obtained by the detector 3 is later than that of the detector 1.

検出器2は期間Bの積分値のみを使用する。検出器2は、例えば、検出器1や検出器3の基準値を調整するための補助的な検出器として利用することができる。例えば、注目時刻をずらしながら検出器2を動作させ、別途定めた区間において検出器2が、保持している基準値((図8(b)に示す例では、「0.61」)を上回ったとき、上回った値のピーク値を保持しておく。このとき、ピーク値はR波の大きさを表していると考えられる。したがって、検出器1と検出器3の基準値を、このピーク値に比例させるようにしておけば、対象とする生体の信号の強さに合わせて、検出器1と検出器3の基準値を適応的に変化させることができる。   The detector 2 uses only the integral value of period B. The detector 2 can be used as an auxiliary detector for adjusting the reference value of the detector 1 or the detector 3, for example. For example, the detector 2 is operated while shifting the time of interest, and the detector 2 exceeds the reference value (in the example shown in FIG. 8B, “0.61”) held in a separately defined interval. In this case, it is considered that the peak value of the above value represents the magnitude of the R wave, so that the reference values of the detector 1 and the detector 3 are used as the peak value. By making it proportional to the value, the reference values of the detector 1 and the detector 3 can be adaptively changed according to the strength of the signal of the target living body.

統合検出部60は、図8(b)に示すように、例えば、検出器1の検出情報に対しては重み「0.4」を、検出器2の検出情報に対しては重み「0.3」を、検出器3の検出情報に対しては重み「0.2」を夫々設定する。そして、検出器1、検出器2、及び検出器3から出力される各検出情報(例えば、「+1」又は「−1」の値)に対して、上記の重みで重み付け加算し、重み付け加算値を算出する。その後、重み付け加算値と統合基準値とを比較して、最終的な統合検出情報を得る。   As shown in FIG. 8B, the integrated detection unit 60 uses, for example, a weight “0.4” for the detection information of the detector 1 and a weight “0. 3 ”and a weight“ 0.2 ”are set for the detection information of the detector 3, respectively. Then, each detection information (for example, a value of “+1” or “−1”) output from the detector 1, the detector 2, and the detector 3 is weighted and added with the above weight, and the weighted addition value Is calculated. Thereafter, the weighted addition value and the integrated reference value are compared to obtain final integrated detection information.

第2の実施形態の心電波形検出装置1bでは、ECG信号に対する第1の期間及び第2の期間の少なくとも一方は、複数の検出器の夫々において異なる。例えば、上記の例では、検出器1の第1の期間は期間Aであり、第2の期間は期間Bである。また、検出器3の第1の期間は期間Bであり、第2の期間は期間Cである。このように、それぞれの検出器が、異なった積分期間の情報を用いて検出対象波形を検出し、さらにこれらの検出結果を重み付け加算によって統合することにより、1つの検出器で検出する場合に比べて、より高い検出性能で検出対象波形を検出することができる。即ち、検出対象波形を正しく検出する確率(正検出率)を向上させ、また、検出対象波形以外の波形を検出する確率(誤検出率)を低減することができる。   In the electrocardiographic waveform detection apparatus 1b of the second embodiment, at least one of the first period and the second period for the ECG signal is different in each of the plurality of detectors. For example, in the above example, the first period of the detector 1 is the period A, and the second period is the period B. Further, the first period of the detector 3 is the period B, and the second period is the period C. In this way, each detector detects the detection target waveform using information of different integration periods, and further integrates these detection results by weighted addition, compared with the case where detection is performed by one detector. Thus, the detection target waveform can be detected with higher detection performance. That is, the probability (correct detection rate) of correctly detecting the detection target waveform can be improved, and the probability (false detection rate) of detecting a waveform other than the detection target waveform can be reduced.

検出器の数を増やすことによって、検出性能をさらに高めることができる。図9は、複数の検出器50として、「検出器1」乃至「検出器6」の6つの検出器で構成した例の動作を説明する図である。積分期間としては、「期間A」乃至「期間D」の4つの期間を設定している。   The detection performance can be further enhanced by increasing the number of detectors. FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of an example in which six detectors “detector 1” to “detector 6” are configured as the plurality of detectors 50. As the integration period, four periods “period A” to “period D” are set.

今、「期間A」乃至「期間D」のそれぞれの積分値を、「積分値A」乃至「積分値D」とする。このとき、図9(d)の表の中央の「差分処理」欄に示すように、例えば、検出器1は「積分値A」と「積分値B」の差分を算出し、検出器2は「積分値A」と「積分値C」の差分を算出し、検出器3は「積分値A」と「積分値D」の差分を算出する。また、例えば、検出器4は「積分値B」と「積分値C」の差分を算出し、検出器5は「積分値B」と「積分値D」の差分を算出する。そして、例えば、検出器6は「積分値C」と「積分値D」の差分を算出する。   Now, the integrated values of “period A” to “period D” are referred to as “integrated value A” to “integrated value D”. At this time, as shown in the “difference processing” column in the center of the table of FIG. 9D, for example, the detector 1 calculates the difference between the “integrated value A” and the “integrated value B”, and the detector 2 The difference between “integrated value A” and “integrated value C” is calculated, and detector 3 calculates the difference between “integrated value A” and “integrated value D”. Further, for example, the detector 4 calculates a difference between “integrated value B” and “integrated value C”, and the detector 5 calculates a difference between “integrated value B” and “integrated value D”. For example, the detector 6 calculates the difference between the “integral value C” and the “integral value D”.

図9(a)乃至図9(c)は、「期間A」乃至「期間D」のECG信号に対する相対的な位置関係を示す。図9(a)及び図9(b)では、「期間A」乃至「期間D」のECG信号に対する相対的な位置関係は同じである。いずれも、「期間B」の位置にR波があり、R波よりも時間的に前の位置に「期間A」があり、そして、R波よりも時間的に後の位置に、「期間C」と「期間D」がある。ただし、図9(a)は、ECG信号にノイズが混入していない状態に対する図であり、図9(b)は、ECG信号にノイズが混入している状態に対応する図である。   FIGS. 9A to 9C show a relative positional relationship with respect to the ECG signals in “period A” to “period D”. 9A and 9B, the relative positional relationship between the “period A” and “period D” with respect to the ECG signals is the same. In either case, there is an R wave at a position of “period B”, “period A” is at a position before the R wave, and “period C” is at a position after the R wave. And “period D”. However, FIG. 9A is a diagram for a state in which noise is not mixed in the ECG signal, and FIG. 9B is a diagram corresponding to a state in which noise is mixed in the ECG signal.

一方、図9(c)は、「期間A」乃至「期間D」のECG信号に対する相対的な位置関係が、図9(a)及び図9(b)に示す位置関係とは異なる。つまり、図9(c)は、「期間A」乃至「期間D」のECG信号に対する位置関係が、図9(a)及び図9(b)に対して時間が前の方にシフトしている。   On the other hand, in FIG. 9C, the relative positional relationship with respect to the ECG signals in “period A” to “period D” is different from the positional relationships shown in FIGS. 9A and 9B. That is, in FIG. 9C, the positional relationship with respect to the ECG signal in “period A” to “period D” is shifted to the front with respect to FIGS. 9A and 9B. .

図9(a)の状態を「基準」、図9(b)の状態を「ノイズ混入」、図9(c)の状態を「時間シフト」と呼ぶものとする。各状態における、「検出器1」乃至「検出器6」の差分出力の大きさを、図9(d)の表の右側の3つの「差分出力」欄に示す。ここで、「++」は差分出力が正の大きな値であることを示し、「−−」は差分出力が負の大きな値であることを示す。また、「+」は差分出力が正の小さい値であることを示し、「−」は差分出力が負の小さい値であることを示す。   The state of FIG. 9A is referred to as “reference”, the state of FIG. 9B is referred to as “noise mixing”, and the state of FIG. 9C is referred to as “time shift”. The magnitudes of the differential outputs of “detector 1” to “detector 6” in each state are shown in the three “differential output” columns on the right side of the table of FIG. Here, “++” indicates that the difference output is a large positive value, and “−−” indicates that the difference output is a large negative value. “+” Indicates that the differential output is a small positive value, and “−” indicates that the differential output is a small negative value.

図9(d)に示す例では、「基準」状態に対する「検出器1」乃至「検出器6」の各差分出力は、「検出器1」から順に、「−−」、「+」、「−」、「++」、「+」、「−」となっている。第2の実施形態の心電波形検出装置1bでは、これらの差分出力を各検出器がそれぞれ検出できるように、事前に収集した多数のECG信号に基づいて、基準値(閾値)を検出器ごとに予めチューニングして決定している。そして、決定した基準値(閾値)を用いて、各差分出力に対する比較判定を行って、例えば「+1」(検出有)、又は「−1」(検出なし)の検出情報を得ている。その後、さらに、各検出器から出力される検出情報を統合検出部60で重み付け加算して、統合基準値と比較判定している。統合検出部60で使用する重みや、統合基準値も、事前に収集した多数のECG信号に基づいてチューニングされたものである。   In the example shown in FIG. 9D, the differential outputs of “detector 1” to “detector 6” with respect to the “reference” state are “−−”, “+”, “ “−”, “++”, “+”, “−”. In the electrocardiographic waveform detection apparatus 1b of the second embodiment, a reference value (threshold value) is set for each detector based on a large number of ECG signals collected in advance so that each detector can detect these differential outputs. Tuned in advance. Then, using the determined reference value (threshold value), a comparison determination is performed for each difference output, and detection information of, for example, “+1” (with detection) or “−1” (without detection) is obtained. Thereafter, the detection information output from each detector is weighted and added by the integrated detection unit 60, and compared with the integrated reference value. The weight used in the integrated detection unit 60 and the integrated reference value are also tuned based on a large number of ECG signals collected in advance.

このように、複数の検出器の出力結果を統合することにより、単一の検出器で判定するよりも高い検出性能を得ることができる。   In this way, by integrating the output results of a plurality of detectors, it is possible to obtain higher detection performance than that determined by a single detector.

一方、「ノイズ混入」状態における「検出器1」乃至「検出器6」の各差分出力は、「検出器1」から順に、「−」、「+」、「−」、「+」、「+」、「−」となっている。これらを「基準」状態の各差分出力と比較すると、差分出力の絶対値は異なるものの、正と負の符号は、検出器1乃至検出器6の各検出器において似た傾向を示す。このことは、各検出器の検出情報を統合すると、「ノイズ混入」状態における統合検出情報と、「基準」状態における統合検出情報とは、互いに似た傾向を示すことを意味している。言い換えれば、複数の検出器の検出情報を統合することにより、ノイズの影響を受けにくい検出処理が可能となる。   On the other hand, the differential outputs of “detector 1” to “detector 6” in the “noisy” state are “−”, “+”, “−”, “+”, “+” in order from “detector 1”. “+” And “−”. When these are compared with the respective differential outputs in the “reference” state, the absolute values of the differential outputs are different, but the positive and negative signs show a similar tendency in each of the detectors 1 to 6. This means that when the detection information of each detector is integrated, the integrated detection information in the “noise mixed” state and the integrated detection information in the “reference” state show similar tendencies. In other words, by integrating the detection information of a plurality of detectors, a detection process that is less susceptible to noise becomes possible.

他方、「時間シフト」状態における「検出器1」乃至「検出器6」の各差分出力は、「検出器1」から順に、「−」、「−」、「+」、「+」、「+」、「+」となっている。つまり、各差分出力は、絶対値だけでなく、その符号も、「基準」状態に対して大きく異なった傾向を示す。つまり、ある特定の1つの検出器の出力のみを比較すると(例えば、検出器1の出力を比較すると)符号が同じものがあるが、6つの検出器の全体の符号を比較すると、「基準」状態と「時間シフト」状態とでは全体として異なっている。このことは、「時間シフト」の場合、即ち、検出対象波形の注目時刻が異なっており、注目時刻におけるECG信号の波形が「基準」状態の検出対象波形と異なる場合には、この異なった波形を誤って検出する確率が、1つの検出器のみで判定するときよりも低減されることを意味している。   On the other hand, the differential outputs of “detector 1” to “detector 6” in the “time shift” state are “−”, “−”, “+”, “+”, “+” in order from “detector 1”. “+” And “+”. That is, each difference output shows a tendency that not only the absolute value but also its sign greatly differs from the “reference” state. That is, when only the output of one specific detector is compared (for example, when the output of the detector 1 is compared), there are those with the same sign, but when the overall signs of the six detectors are compared, the “reference” The state and the “time shift” state are totally different. In the case of “time shift”, that is, when the target time of the detection target waveform is different and the waveform of the ECG signal at the target time is different from the detection target waveform in the “reference” state, this different waveform is used. This means that the probability of erroneous detection is reduced as compared with the case of determining with only one detector.

(第3の実施形態)
複数の検出器を用いる上記の第2の実施形態によれば、全体の検出性能が向上する。その一方、各検出器で2つの積分演算を行っているため、検出器の数の増加に比例して、全体の積分演算量は増加する。
(Third embodiment)
According to the second embodiment using a plurality of detectors, the overall detection performance is improved. On the other hand, since each detector performs two integral calculations, the total integral calculation amount increases in proportion to the increase in the number of detectors.

そこで、第3の実施形態の心電波形検出装置1cでは、全体の積分演算量を低減する手段を設ける。図10は、第3の実施形態の心電波形検出装置1cの構成を示すブロック図である。第2の実施形態(図7)との相違点は、各検出器50cと入力部10との間に累積部70を設けている点である。また、各検出器50cの第1の積分部20cと第2の積分部30cで行う処理も、第2の実施形態と異なる。   Therefore, the electrocardiogram waveform detection apparatus 1c according to the third embodiment is provided with means for reducing the total amount of integral calculation. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an electrocardiographic waveform detection apparatus 1c according to the third embodiment. The difference from the second embodiment (FIG. 7) is that an accumulating unit 70 is provided between each detector 50 c and the input unit 10. The processing performed by the first integration unit 20c and the second integration unit 30c of each detector 50c is also different from that of the second embodiment.

累積部70は、被検体から時系列で取得するECG信号を時系列に従って順次累積して累積値を算出する。第1の積分部20cは、累積部70を参照し、第1の期間の開始時における累積値と、第1の期間の終了時における累積値との差を第1の積分値として算出する。同様に、第2の積分部30cは、累積部70を参照し、第2の期間の開始時における累積値と、第2の期間の終了時における累積値との差を第2の積分値として算出する。   The accumulating unit 70 sequentially accumulates ECG signals acquired from the subject in time series according to the time series, and calculates a cumulative value. The first integrating unit 20c refers to the accumulating unit 70, and calculates the difference between the accumulated value at the start of the first period and the accumulated value at the end of the first period as the first integrated value. Similarly, the second integration unit 30c refers to the accumulation unit 70, and uses the difference between the accumulation value at the start of the second period and the accumulation value at the end of the second period as the second integration value. calculate.

図11は、第3の実施形態の動作概念を説明する図である。図11(a)は、時系列で取得するECG信号と、これに対する複数の積分対象期間を、期間A乃至期間Fとして例示している。図11(b)は、累積部70で算出するECG信号の累積値を例示している。P波、R波、S波の領域のようにECG信号が正のときには累積値は増加し続け、Q波やS波のように一部の負の領域において累積値は若干減少する。   FIG. 11 is a diagram for explaining the operation concept of the third embodiment. FIG. 11A illustrates the ECG signal acquired in time series and a plurality of integration target periods corresponding thereto as periods A to F. FIG. 11B illustrates the accumulated value of the ECG signal calculated by the accumulating unit 70. When the ECG signal is positive as in the P wave, R wave, and S wave regions, the accumulated value continues to increase, and in some negative regions such as the Q wave and S wave, the accumulated value slightly decreases.

第1の積分部20c或いは第2の積分部30cは、例えば期間Bの積分値Bを算出する場合には、期間Bの開始時における累積値と、期間Bの終了時における累積値との差を算出し、算出したこの差を積分値Bとする。他の期間に対する積分値も同様にして求めることができる。   For example, when calculating the integration value B of the period B, the first integration unit 20c or the second integration unit 30c is the difference between the accumulated value at the start of the period B and the accumulated value at the end of the period B. And the calculated difference is defined as an integral value B. Integration values for other periods can be obtained in the same manner.

このように、第3の実施形態では、第1の積分部20c或いは第2の積分部30cにおいて実際の積分演算をすることなく、累積値を参照して得られる2つの値(積分期間の開始時と終了時の累積値)を単に差分することによって積分値を得ることができる。このため、積分演算に要する演算量を低減することができる。演算量低減のこの効果は、検出器の数が多くなるほど顕著となる。   As described above, in the third embodiment, the two values (the start of the integration period) obtained by referring to the accumulated value without performing the actual integration calculation in the first integration unit 20c or the second integration unit 30c. The integrated value can be obtained by simply subtracting the cumulative value at the time and the end). For this reason, the amount of calculation required for the integral calculation can be reduced. This effect of reducing the amount of calculation becomes more prominent as the number of detectors increases.

また、各検出器の間において、第1、第2の積分期間長や、積分期間の間隔が異なる場合でも、積分演算の処理内容自体を変更する必要がない。   Further, even when the first and second integration period lengths and the intervals of the integration periods are different between the detectors, there is no need to change the processing content itself of the integration calculation.

なお、上述した第3の実施形態は、検出器50が1つの構成(第1の実施形態)に対して適用してもよい。   Note that the above-described third embodiment may be applied to a configuration in which the detector 50 is one (first embodiment).

(第4の実施形態)
第4の実施形態の心電波形検出装置1dは、全体の積分演算量を低減する手段として、第3の実施形態と異なる手段を有している。図12は、第4の実施形態の心電波形検出装置1dの構成を示すブロック図である。第3の実施形態(図10)との相違点は、各検出器50dと入力部10との間に、累積部70に換えて保持部80を設けている点である。また、各検出器50dの第1の積分部20dと第2の積分部30dで行う処理も、第3の実施形態と若干異なる。
(Fourth embodiment)
The electrocardiographic waveform detection apparatus 1d of the fourth embodiment has means different from the third embodiment as means for reducing the total amount of integral calculation. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an electrocardiographic waveform detection apparatus 1d according to the fourth embodiment. The difference from the third embodiment (FIG. 10) is that a holding unit 80 is provided between each detector 50d and the input unit 10 instead of the accumulating unit 70. The processing performed by the first integration unit 20d and the second integration unit 30d of each detector 50d is also slightly different from that of the third embodiment.

保持部80は、所謂キューとして動作し、ECG信号の時系列のサンプル値を一時的に保持する。また、第4の実施形態の第1の積分部20dは、第1の期間に対して新たなサンプル値を取得したとき、保持部80に保持されている第1の期間の開始時のサンプル値を第1の積分値から減算する一方、取得した新たなサンプル値を第1の積分値に加算して第1の積分値を更新する。また、第4の実施形態の第2の積分部20dは、第2の期間に対して新たなサンプル値を取得したとき、保持部80に保持されている第2の期間の開始時のサンプル値を第2の積分値から減算する一方、取得した新たなサンプル値を第2の積分値に加算して第2の積分値を更新する。   The holding unit 80 operates as a so-called queue and temporarily holds time-series sample values of the ECG signal. In addition, when the first integration unit 20d of the fourth embodiment acquires a new sample value for the first period, the sample value at the start of the first period held in the holding unit 80 Is subtracted from the first integral value, and the acquired new sample value is added to the first integral value to update the first integral value. In addition, when the second integration unit 20d of the fourth embodiment acquires a new sample value for the second period, the sample value at the start of the second period held in the holding unit 80 Is subtracted from the second integral value, and the acquired new sample value is added to the second integral value to update the second integral value.

図13は、第4の実施形態の心電波形検出装置1dの動作概念を説明する図である。今、積分期間Aが、サンプル時刻t=−7から、t=0までの期間であり、この期間に対応する積分値Aが、上記期間の8つのサンプル値の合計値であるとする。このとき、保持部80は、少なくとも、積分期間Aの開始時であるt=−7から現在のt=0までのサンプル値を保持するものとする。   FIG. 13 is a diagram for explaining an operation concept of the electrocardiographic waveform detection apparatus 1d according to the fourth embodiment. Now, it is assumed that the integration period A is a period from the sample time t = −7 to t = 0, and the integration value A corresponding to this period is the total value of the eight sample values in the period. At this time, the holding unit 80 is assumed to hold at least sample values from t = −7 at the start of the integration period A to the current t = 0.

ここで、ECG信号のあらたなサンプル時刻t=+1のサンプル値が入力されると、保持部80は、この新たなサンプル値をキューに加える。   Here, when a new sample value t = + 1 of the ECG signal is input, the holding unit 80 adds the new sample value to the queue.

一方、第1の積分部20d(又は第2の積分部30d)は、積分期間Aに対して1サンプル分だけシフトした積分期間Bに対応する積分値Bを算出するとき、積分値Aから、積分期間Aの開始時におけるサンプル値(即ち、t=−7のサンプル値)を減算する一方、新たに取得したt=+1のサンプル値を積分値Aに加算することによって、積分値Bを得る。つまり、積分値Bを算出するにあたって、積分期間Bの総てのサンプル値を積分するのではなく、1つ前の積分値Aに対して1つのサンプル値を加算し、1つのサンプル値を減算するのみで、積分値Bを得ることができる。   On the other hand, when the first integration unit 20d (or the second integration unit 30d) calculates the integration value B corresponding to the integration period B shifted by one sample with respect to the integration period A, from the integration value A, By subtracting the sample value at the start of the integration period A (that is, the sample value of t = −7), the newly acquired sample value of t = + 1 is added to the integration value A to obtain the integration value B. . That is, in calculating the integral value B, instead of integrating all sample values in the integration period B, one sample value is added to the previous integral value A, and one sample value is subtracted. The integration value B can be obtained only by doing this.

このような処理を、新たなサンプル値が入力される毎に繰り返せば、ECG信号に対して相対的な位置関係が異なる多数の積分期間に対応した多数の積分値を、少ない演算量で算出することができる。   If such processing is repeated each time a new sample value is input, a large number of integration values corresponding to a large number of integration periods having different relative positional relationships with respect to the ECG signal are calculated with a small amount of calculation. be able to.

なお、第1の積分部20dと第2の積分部30dのように異なる積分部が2つある場合、或いは、複数の検出器50dに対応して、第1の積分部20dと第2の積分部30dが夫々複数ある場合においても、同一の保持部(キュー)80を共有することができる。   In addition, when there are two different integration units such as the first integration unit 20d and the second integration unit 30d, or corresponding to the plurality of detectors 50d, the first integration unit 20d and the second integration unit Even when there are a plurality of units 30d, the same holding unit (queue) 80 can be shared.

このように、第4の実施形態も、積分演算に要する演算量を低減することができ、演算量低減のこの効果は、検出器の数が多くなるほど顕著となる。   Thus, the fourth embodiment can also reduce the amount of calculation required for the integral calculation, and this effect of reducing the amount of calculation becomes more prominent as the number of detectors increases.

なお、上述した第4の実施形態も、検出器50が1つの構成(第1の実施形態)に対して適用することができる。   Note that the fourth embodiment described above can also be applied to the configuration in which the detector 50 is one (first embodiment).

上記の各実施形態では、心電波形検出装置1が、心電同期撮像装置200とは別個の構成である例を示した。心電波形検出装置1を心電同期撮像装置200の内部構成としてもよい。   In each of the above-described embodiments, the example in which the electrocardiographic waveform detection device 1 is configured separately from the electrocardiogram synchronous imaging device 200 has been described. The electrocardiogram waveform detection apparatus 1 may be an internal configuration of the electrocardiogram synchronous imaging apparatus 200.

図14は、心電同期撮像装置200aが電波形検出装置1を含む例を示す図である。心電同期撮像装置200aは、心拍同期信号を生成する心電波形検出装置1の他、心拍同期信号に同期して被検体を撮像したデータを収集するデータ収集部210、収集したデータから被検体の画像を生成する画像生成部220を有する。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which the electrocardiogram synchronous imaging apparatus 200a includes the electromagnetic waveform detection apparatus 1. In addition to the electrocardiographic waveform detection device 1 that generates a heartbeat synchronization signal, the ECG synchronization imaging device 200a collects data obtained by imaging a subject in synchronization with the heartbeat synchronization signal, and the subject from the collected data. An image generation unit 220 for generating the image.

上記の各実施形態では、心電波形検出装置1は、心電計100とは別個の構成である例を示した。心電計100を心電波形検出装置1の内部構成としてもよい。   In each of the above-described embodiments, the example in which the electrocardiographic waveform detection apparatus 1 is configured separately from the electrocardiograph 100 is shown. The electrocardiograph 100 may be the internal configuration of the electrocardiogram waveform detection apparatus 1.

図15乃至図17は、心電波形検出装置1が心電計100を備える例を示す図である。   FIGS. 15 to 17 are diagrams showing an example in which the electrocardiographic waveform detection apparatus 1 includes an electrocardiograph 100.

図15に示す心電波形検出装置1は、AD変換器120から受け取ったECG信号を、有線で入力部10に入力する。   The ECG waveform detection apparatus 1 shown in FIG. 15 inputs the ECG signal received from the AD converter 120 to the input unit 10 by wire.

図16に示す心電波形検出装置1は、送信部130と、受信部132をさらに備える。送信部130と受信部132は互いに無線通信が可能である。受信部132は、送信部130が無線で送信するECG信号を受信する。この構成によれば、心電同期撮像装置200のボア内部に横臥する患者に取り付けられた心電計100から、外部への配線を無くすことができる。   The electrocardiographic waveform detection apparatus 1 illustrated in FIG. 16 further includes a transmission unit 130 and a reception unit 132. The transmission unit 130 and the reception unit 132 can perform wireless communication with each other. The receiving unit 132 receives an ECG signal that the transmitting unit 130 transmits wirelessly. According to this configuration, wiring to the outside can be eliminated from the electrocardiograph 100 attached to a patient lying on the inside of the bore of the electrocardiogram synchronous imaging apparatus 200.

図17に示す心電波形検出装置1は、記憶部140、読取部142さらに備える。記憶部140は、CD、DVD、USBメモリ等の可搬型の記録媒体にECG信号を記憶させる。読取部142は、記録媒体を読み込む。読取部142は、読み取ったECG信号を入力部10に送る。   The electrocardiographic waveform detection apparatus 1 shown in FIG. 17 further includes a storage unit 140 and a reading unit 142. The storage unit 140 stores the ECG signal in a portable recording medium such as a CD, DVD, or USB memory. The reading unit 142 reads a recording medium. The reading unit 142 sends the read ECG signal to the input unit 10.

なお、上述してきた各種処理の手順は、必ずしも図示した処理手順に限られるものではない。並行して実行可能な処理手順は、並行して実行してもよいし、その順序に依存性がない処理手順は、順序を入れ替えて実行してもよい。   The various processing procedures described above are not necessarily limited to the illustrated processing procedures. Processing procedures that can be executed in parallel may be executed in parallel, and processing procedures that do not depend on the order may be executed by changing the order.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、ECG信号の中の検出対象波形を、少ない演算量で検出することができる。   According to at least one embodiment described above, the detection target waveform in the ECG signal can be detected with a small amount of calculation.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 心電波形検出装置
10 入力部
20 第1の積分部
30 第2の積分部
40 検出部
50 検出器
60 統合検出部
70 累積部
80 保持部
100 心電計
200 心電同期撮像装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ECG waveform detection apparatus 10 Input part 20 1st integration part 30 2nd integration part 40 Detection part 50 Detector 60 Integrated detection part 70 Accumulation part 80 Holding part 100 Electrocardiograph 200 ECG synchronous imaging device

Claims (9)

取得したECG信号の第1の期間に対する第1の積分値を算出する第1の積分部と、
前記ECG信号の第2の期間に対する第2の積分値を算出する第2の積分部と、
前記第1の積分値及び前記第2の積分値を用いて前記ECG信号の中の特定の検出対象波形を検出する検出部と、
を備える心電波形検出装置。
A first integrator that calculates a first integral value for a first period of the acquired ECG signal;
A second integrator for calculating a second integral value for the second period of the ECG signal;
A detection unit for detecting a specific detection target waveform in the ECG signal using the first integration value and the second integration value;
An electrocardiographic waveform detection apparatus comprising:
前記検出部は、前記第1の積分値と前記第2の積分値との差分を、所定の基準値と比較して前記検出対象波形を検出する、
請求項1に記載の心電波形検出装置。
The detection unit detects the detection target waveform by comparing a difference between the first integration value and the second integration value with a predetermined reference value;
The electrocardiographic waveform detection apparatus according to claim 1.
時系列で取得する前記ECG信号を前記時系列に従って順次累積して累積値を算出する累積部、
をさらに備え、
前記第1の積分部は、前記第1の期間の開始時における前記累積値と、前記第1の期間の終了時における前記累積値との差を前記第1の積分値として算出し、
前記第2の積分部は、前記第2の期間の開始時における前記累積値と、前記第2の期間の終了時における前記累積値との差を前記第2の積分値として算出する、
請求項1又は2に記載の心電波形検出装置。
An accumulator that sequentially accumulates the ECG signals acquired in time series according to the time series to calculate a cumulative value;
Further comprising
The first integration unit calculates a difference between the accumulated value at the start of the first period and the accumulated value at the end of the first period as the first integrated value,
The second integration unit calculates a difference between the accumulated value at the start of the second period and the accumulated value at the end of the second period as the second integrated value;
The electrocardiographic waveform detection apparatus according to claim 1 or 2.
前記ECG信号は時系列のサンプル値であり、
前記時系列のサンプル値を一時的に保持する保持部、をさらに備え、
前記第1の積分部は、前記第1の期間に対して新たなサンプル値を取得したとき、前記保持部に保持されている前記第1の期間の開始時のサンプル値を前記第1の積分値から減算する一方、取得した前記新たなサンプル値を前記第1の積分値に加算して前記第1の積分値を更新し、
前記第2の積分部は、前記第2の期間に対して新たなサンプル値を取得したとき、前記保持部に保持されている前記第2の期間の開始時のサンプル値を前記第2の積分値から減算する一方、取得した前記新たなサンプル値を前記第2の積分値に加算して前記第2の積分値を更新する、
請求項1又は2に記載の心電波形検出装置。
The ECG signal is a time-series sample value,
A holding unit that temporarily holds the time-series sample values;
When the first integration unit acquires a new sample value for the first period, the first integration unit uses the sample value at the start of the first period held in the holding unit as the first integration. While subtracting from the value, the acquired new sample value is added to the first integral value to update the first integral value;
When the second integration unit acquires a new sample value for the second period, the second integration unit uses the sample value at the start of the second period held in the holding unit as the second integration. Subtracting from the value while adding the acquired new sample value to the second integral value to update the second integral value;
The electrocardiographic waveform detection apparatus according to claim 1 or 2.
複数の前記検出部と、
前記複数の検出部の夫々から得られる検出情報、及び、前記複数の検出部の夫々に対して設定される重み値を用いて統合検出情報を算出する統合検出部と、
をさらに備え、
前記ECG信号に対する前記第1の期間及び前記第2の期間の少なくとも一方は、前記複数の検出部の夫々において異なる、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の心電波形検出装置。
A plurality of the detection units;
Integrated detection unit that calculates integrated detection information using detection information obtained from each of the plurality of detection units, and weight values set for each of the plurality of detection units;
Further comprising
At least one of the first period and the second period for the ECG signal is different in each of the plurality of detection units.
The electrocardiographic waveform detection apparatus according to any one of claims 1 to 4.
取得したECG信号の第1の期間に対する第1の積分値を算出する第1の積分部と、
前記ECG信号の第2の期間に対する第2の積分値を算出する第2の積分部と、
前記第1の積分値及び前記第2の積分値を用いて前記ECG信号の中の特定の検出対象波形を検出し、同期信号を生成する検出部と、
前記同期信号に同期して被検体を撮像したデータを収集するデータ収集部と、
収集した前記データから、前記被検体の画像を生成する画像生成部と、
を備える撮像装置。
A first integrator that calculates a first integral value for a first period of the acquired ECG signal;
A second integrator for calculating a second integral value for the second period of the ECG signal;
A detection unit that detects a specific detection target waveform in the ECG signal using the first integration value and the second integration value, and generates a synchronization signal;
A data collection unit for collecting data obtained by imaging the subject in synchronization with the synchronization signal;
An image generation unit that generates an image of the subject from the collected data;
An imaging apparatus comprising:
前記撮像装置はMRI装置である、
請求項6に記載の撮像装置。
The imaging apparatus is an MRI apparatus;
The imaging device according to claim 6.
取得したECG信号の第1の期間に対する第1の積分値を算出し、
前記ECG信号の第2の期間に対する第2の積分値を算出し、
前記第1の積分値及び前記第2の積分値を用いて前記ECG信号の中の特定の検出対象波形を検出する、
心電波形検出方法。
Calculating a first integral value for a first period of the acquired ECG signal;
Calculating a second integral value for a second period of the ECG signal;
Detecting a specific waveform to be detected in the ECG signal using the first integrated value and the second integrated value;
ECG waveform detection method.
コンピュータに、
取得したECG信号の第1の期間に対する第1の積分値を算出するステップと、
前記ECG信号の第2の期間に対する第2の積分値を算出するステップと、
前記第1の積分値及び前記第2の積分値を用いて前記ECG信号の中の特定の検出対象波形を検出するステップと、
を実行させる心電波形検出プログラム。
On the computer,
Calculating a first integral value for a first period of the acquired ECG signal;
Calculating a second integral value for a second period of the ECG signal;
Detecting a specific waveform to be detected in the ECG signal using the first integral value and the second integral value;
ECG waveform detection program to execute.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01269368A (en) * 1988-04-21 1989-10-26 Nec Home Electron Ltd System for removing ghost
JP2015208461A (en) * 2014-04-25 2015-11-24 株式会社東芝 Electrocardiographic waveform detection apparatus, electrocardiographic waveform detection program, and imaging apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01269368A (en) * 1988-04-21 1989-10-26 Nec Home Electron Ltd System for removing ghost
JP2015208461A (en) * 2014-04-25 2015-11-24 株式会社東芝 Electrocardiographic waveform detection apparatus, electrocardiographic waveform detection program, and imaging apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115770048A (en) * 2021-09-08 2023-03-10 上海联影医疗科技股份有限公司 Electrocardiosignal processing method and device, computer equipment and storage medium

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