JP2016140689A - 心房細動検出システム - Google Patents
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Abstract
Description
nはn+1に対して過去を意味する。
記
心臓の拍動間隔の時系列をRiとした前記正規化拍動間隔DR(N)iのうち、下式(2)及び(3)を満たす正規化拍動間隔DR(N)iを検索し、続いて、検索された前記正規化拍動間隔DR(N)iから、DR(N)iとこれに連続する2つの値DR(N)i+1及びDR(N)i+2を除外する。
添え字iは時系列であり、iはi+1に対して過去を意味する。
式(3)におけるRiバー(X)は下式(4)で表される。
記
心臓の拍動間隔の時系列をRiとした前記正規化拍動間隔DR(N)iのうち、下式(5)及び(6)を満たす正規化拍動間隔DR(N)iを検索する。続いて、検索された前記正規化拍動間隔DR(N)iから、DR(N)iとこれに連続するDR(N)i+1とを除外する。
添え字iは時系列であり、iはi+1に対して過去を意味する。
Mは1以上の整数であり、Kは0以上の整数である。
式(5),(6)におけるRiバー(X)は、
Xが1以上の整数のとき下式(7)で表され、
X=0のとき下式(8)で表される。
健常者4名、心房細動患者5名それぞれ2時間の拍動間隔から、隣り合う拍動間隔の差ΔRの分布を調べた。健常者と心房細動患者のΔRの分布を、それぞれ図1と図2に示す。横軸は階級で階級間隔は10ms、縦軸は頻度である。一見しただけで心房細動患者の方が健常者よりも分布が広いことがわかる。ここから、大きなΔRを数えれば心房細動を検出できると考えられる。しかしながら、この分布の違いを単純に心房細動の検出に用いることはできない。なぜなら、平均心拍数、即ち平均拍動間隔によって拍動間隔の変動の大きさが異なるからである。例えば、運動中は人の心拍数は大きい、即ち拍動間隔は小さいが、このときの拍動間隔の変動は小さいのである。従って、ΔRを何らかの拍動間隔値で正規化する必要がある。まず、次式(10)で定義される正規化拍動間隔
N>10の場合について調べたが、N=10と同様の傾向だった。このように、正規化拍動間隔がN=2において、健常者の標準偏差の2倍の外側に、心房細動患者の正規化拍動間隔が分布している割合が最も大きいので、異常正規化拍動間隔をカウントすることで健常者と心房細動患者を鑑別するには、正規化拍動間隔DR(2)を用いるのが好適であるが、Nは2以外の整数としても心房細動患者の鑑別は可能である。
連続した所定の個数の正規化拍動間隔のうち、その絶対値が所定の正常拍動間隔閾値を超えたものをカウントし、そのカウント数が所定の正常積算個数閾値を超えたときに心房細動と判定する方法の有効性を検証する。
前記の通り、|DR(2)|>TN=0.112を異常正規化拍動間隔とし、20拍のうち異常DR(2)数が6よりも大きいときに心房細動と判定できることを示した。この方法で心房性期外収縮と心房細動を鑑別できるか調べた。心房性期外収縮は一つ一つが単発で発生するに過ぎず健康上問題のない期外収縮である。
心室性期外収縮の除外方法
図11に典型的な心室期外収縮の心電図波形を示す。この中で、ビートCが心室性期外収縮にあたる。ビートCは洞調律によるビートよりも早期に現れ、そしてビートDで洞調律に戻る。このため、拍動間隔BC,CD,DEに対応する|DR(2)|が大きな値をとる。図6において、区間あたり異常DR(2)数が3となるものが多かったのはこのためである。
図12に典型的な心房性期外収縮の心電図波形を示す.この中で、ビートCが心房性期外収縮にあたる。ビートCは早期かつ不規則に現れ、そしてビートDで通常の洞調律に戻る。心房性期外収縮は単発であるが、発生頻度が高いところでは拍動間隔BC及びCDに対応する正規化拍動間隔が異常値となることから、図10のように偽陽性を生じさせる。図12のような心房性期外収縮の拍動間隔には、概ねAB>BC,CD>BCかつAB≒CDの関係がある。異常値となり得る心房性期外収縮に関わる正規化拍動間隔を除外するため、拍動間隔の時系列の中から、下式(20)及び(21)に該当する箇所を検索する(次式(20)及び(21)はそれぞれ式(5)と式(8)に同じである)。
心室性期外収縮除外の効果
心室性期外収縮除外の効果を確かめるため、心室性期外収縮除外後の拍動間隔を用いて図6を得たのと同様の方法で検証した。心室性期外収縮除外のパラメータはTp=0.25,TN=0.1とした。ただし、条件を揃えるため異常正規化拍動間隔をDR(2)>0.112としている。図13に結果を示す。全頻度3893区間のうち、偽陽性が39区間あり、偽陽性の割合は1.00%だった。心室性期外収縮除外を施す前の1.72%と比較すると改善しているので、心室性期外収縮除外の効果はあったといえる。しかしながら、図8に示したとおり20拍で評価した場合の偽陽性率0.257%と比較すると大きい。したがって、心房細動の検出には、20拍中の異常DR(2)数を用いるのが好適であるといえる。
前述した1名の心房性期外収縮保有者について、心房性期外収縮除外の処理を施した後の、拍動間隔の時系列を20拍1区間で区切り、区間ごとに異常正規化拍動間隔の数を調べた。この検証ではパラメータをN=2とした正規化拍動間隔DR(2)を用いた。また、TN=0.1とした。つまり、異常正規化拍動間隔は|DR(2)|>0.1である。式(21)と式(22)で必要なフィルタのパラメータをM=K=1,閾値をTA=0とした。図14に各20拍区間の異常DR(2)数とその頻度をプロットした。全頻度271区間のうち偽陽性が3区間あり、偽陽性の割合は0.011%だった。これは心房性期外収縮除外を施す前の34.7%と比較すると非常に小さく、前述した心房性期外収縮除外方法が有効だったことが示された。
正規化拍動間隔DR(2)を採用し、心房性期外収縮及び心室性期外収縮を除外した後の拍動間隔の時系列を20拍ごとに区切り、この20拍区間のうち異常正規化拍動間隔が6を超えたときを心房細動とする。正常正規化拍動間隔をTN=0.1とし、異常正規化拍動間隔を|DR(2)|>TNとする。心房性期外収縮除外のパラメータはM=K=1,閾値TA=0である。心室性期外収縮除外のパラメータはTp=0.25である。
Claims (9)
- 対象者の心房細動の有無を検出する心房細動検出システムであって、心臓の拍動間隔を測定する拍動間隔測定手段と、この拍動間隔測定手段により測定した心臓の拍動間隔から、心臓の拍動間隔の時系列をRnとしたとき下式(1)で表される正規化拍動間隔DR(N)を算出する正規化拍動間隔演算手段と、連続した所定の個数の前記正規化拍動間隔DR(N)のうちその絶対値が正常拍動間隔閾値を超えた異常正規化拍動間隔の個数を積算する異常正規化拍動間隔積算手段と、前記異常正規化拍動間隔の積算個数と正常積算個数閾値とを比較し前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えた場合に心房細動が発生したと判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とする心房細動検出システム。
nはn+1に対して過去を意味する。 - 請求項1記載の心房細動検出システムにおいて、前記正規化拍動間隔から、心室性期外収縮に関する正規化拍動間隔を除外する心室性期外収縮除外手段を備えたことを特徴とする心房細動検出システム。
- 請求項2記載の心房細動検出システムにおいて、前記心室性期外収縮除外手段は、下記の方法により心室性期外収縮に関する正規化拍動間隔を除外するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システム。
記
心臓の拍動間隔の時系列をRiとした前記正規化拍動間隔DR(N)iのうち、下式(2)及び(3)を満たす正規化拍動間隔DR(N)iを検索し、続いて、検索された前記正規化拍動間隔DR(N)iから、DR(N)iとこれに連続する2つの値DR(N)i+1及びDR(N)i+2を除外する。
添え字iは時系列であり、iはi+1に対して過去を意味する。
式(3)におけるRiバー(X)は下式(4)で表される。
- 請求項1記載の心房細動検出システムにおいて、前記正規化拍動間隔から、心房性期外収縮に関する正規化拍動間隔を除外する心房性期外収縮除外手段を備えたことを特徴とする心房細動検出システム。
- 請求項2,3いずれか1項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記正規化拍動間隔から、心房性期外収縮に関する正規化拍動間隔を除外する心房性期外収縮除外手段を備えたことを特徴とする心房細動検出システム。
- 請求項4,5いずれか1項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記心房性期外収縮除外手段は、下記の方法により心房性期外収縮に関する正規化拍動間隔を除外するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システム。
記
心臓の拍動間隔の時系列をRiとした前記正規化拍動間隔DR(N)iのうち、下式(5)及び(6)を満たす正規化拍動間隔DR(N)iを検索する。続いて、検索された前記正規化拍動間隔DR(N)iから、DR(N)iとこれに連続するDR(N)i+1とを除外する。
添え字iは時系列であり、iはi+1に対して過去を意味する。
Mは1以上の整数であり、Kは0以上の整数である。
式(5),(6)におけるRiバー(X)は、
Xが1以上の整数のとき下式(7)で表され、
X=0のとき下式(8)で表される。
- 請求項1〜7いずれか1項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔測定手段が設けられた拍動間隔測定用のセンサと、前記正規化拍動間隔演算手段と前記異常正規化拍動間隔積算手段と前記比較判定手段とが設けられた解析器とから成ることを特徴とする心房細動検出システム。
- 請求項8記載の心房細動検出システムにおいて、前記センサには前記拍動間隔測定手段で測定した拍動間隔を保存する拍動間隔保存手段を設けるか若しくは測定した拍動間隔を解析器に送信する拍動間隔送信手段を設け、前記センサを用いて測定した前記拍動間隔を前記拍動間隔保存手段若しくは前記拍動間隔送信手段を介して前記解析器に入力することで、心房細動の検出を行うように構成されていることを特徴とする心房細動検出システム。
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