JP2017023647A - 波形解析方法、波形解析装置、波形解析プログラム、及び波形解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体 - Google Patents

波形解析方法、波形解析装置、波形解析プログラム、及び波形解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】生体信号波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で生体信号波形データを解析することが可能な波形解析方法及び波形解析装置を提供する。【解決手段】波形解析装置１は、生体信号波形データを取得するように構成された生体信号波形データ取得部２２と、呼吸波形データを取得するように構成された呼吸波形データ取得部２１と、呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定するように構成された決定部２３と、生体信号波形データから呼気相に対応する所定の波形データと吸気相に対応する所定の波形データをそれぞれ抽出するように構成された抽出部２４と、抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析を行うように構成された第１波形解析部２５と、抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析を行うように構成された第２波形解析部２６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、波形解析方法に関する。また、本発明は、波形解析装置、波形解析プログラム及び波形解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。
通常、心電図波形等の生体信号波形には、患者の呼吸によって生じる呼吸性変動が重畳されており、心電図波形のＱＲＳ波やＴ波等の振幅は、当該呼吸性変動によって影響を受けてしまう。このように、呼吸性変動が重畳された心電図波形等の生体信号波形を解析する際には、波形解析を行う前に呼吸性変動に対応する周波数の波形成分を生体信号波形から除去するフィルタ処理を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８７７７６１号公報
しかしながら、特許文献１に開示された当該フィルタ処理は、生体信号波形から呼吸性変動を除去できる一方、生体信号波形の原波形の形状も変化させてしまう。当該原波形の形状の変化は、波形解析時における生体信号波形の幅や振幅に影響を与えるため、波形解析を用いた患者の診断結果に影響を及ぼす虞がある。さらに、当該フィルタ処理では呼吸性変動を生体信号波形から完全に除去できない可能性がある。
本発明は、生体信号波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で生体信号波形データを解析することが可能な波形解析方法及び波形解析装置を提供することを目的とする。また、当該波形解析方法を実現するための波形解析プログラム、及び当該波形解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る波形解析方法は、生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いて当該生体信号波形データを解析する。
当該波形解析方法は、
前記生体信号波形データと前記呼吸波形データを取得する取得工程と、
前記呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定する決定工程と、
前記生体信号波形データから前記呼気相に対応する所定の波形データと前記吸気相に対応する所定の波形データをそれぞれ抽出する抽出工程と、
前記抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析を行う第１波形解析工程と、
前記抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して前記所定の波形解析を行う第２波形解析工程と、を含む。
上記によれば、生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いることで、呼気相に対応する所定の波形データと吸気相に対応する所定の波形データが生体信号波形データから抽出される。さらに、抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析が行われると共に、抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析が行われる。
このように、生体信号波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で生体信号波形データを解析することが可能な波形解析方法を提供することができる。
さらに、本波形解析方法によれば、フィルタ処理等によって生体信号波形データの原波形の形状を変化させないので、従来よりも精度が高い生体情報や従来にはない新規の生体情報を生体信号波形データから取得することが可能となる。
また、前記生体信号波形データは、心電図波形データであってもよい。
上記によれば、心電図波形の原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で心電図波形データを解析することが可能な波形解析方法を提供することができる。
また、前記抽出工程では、前記心電図波形データから前記呼気相に対応するＴ波の波形データと前記吸気相に対応するＴ波の波形データをそれぞれ抽出し、
前記第１波形解析工程では、前記抽出された呼気相に対応するＴ波の波形データに対してＴＷＡ解析を行い、
前記第２波形解析工程では、前記抽出された吸気相に対応するＴ波の波形データに対して前記ＴＷＡ解析を行ってもよい。
上記によれば、呼吸性変動が重畳した心電図波形では、隣接するＴ波の一方が呼気相であり、隣接するＴ波の他方が吸気相である場合がある。この場合、隣接するＴ波の振幅の差分を計測するＴＷＡ解析は呼吸性変動の影響を受けやすい。
また、呼吸性変動の周波数とＴ波の発生周波数は近いため、フィルタ処理等で呼吸性変動を心電図波形から除去した場合、Ｔ波の形状が大きく変化する可能性がある。
一方、本発明に係る波形解析方法では、心電図波形データの原波形の形状（Ｔ波の形状を含む。）を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で心電図波形データを解析することが可能となる。このため、呼吸性変動の影響を受けずにＴＷＡ解析を行うことが可能となる。
また、前記抽出工程では、前記心電図波形から前記呼気相に対応するＪ波の波形データと前記吸気相に対応するＪ波の波形データをそれぞれ抽出し、
前記第１波形解析工程では、前記抽出された呼気相に対応するＪ波の波形データに対してＪ波解析を行い、
前記第２波形解析工程では、前記抽出された吸気相に対応するＪ波の波形データに対して前記Ｊ波解析を行ってもよい。
上記によれば、心電図波形は呼吸により振幅が変動しやすい。そのため、Ｊ波の振幅を計測するＪ波解析においても呼吸性変動の影響を受けやすい。
一方、本発明に係る波形解析方法では、心電図波形データの原波形の形状（Ｊ波の形状を含む。）を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で心電図波形データを解析することが可能となる。このため、呼吸性変動の影響を受けずにＪ波解析を行うことが可能となる。
また、前記生体信号波形データは、脈波波形データであり、
前記抽出工程では、前記脈波波形データから前記呼気相に対応する脈波の波形データと前記吸気相に対応する脈波の波形データをそれぞれ抽出し、
前記第１波形解析工程では、前記抽出された呼気相に対応する脈波の波形データに対して交互脈解析を行い、
前記第２波形解析工程では、前記抽出された吸気相に対応する脈波の波形データに対して前記交互脈解析を行ってもよい。
上記によれば、呼吸性変動が重畳した脈波波形では、隣接する脈波の一方が呼気相であり、隣接する脈波の他方が吸気相である場合がある。この場合、隣接する脈波の振幅の差分を計測する交互脈解析は呼吸性変動の影響を受けやすい。また、呼吸性変動の周波数と脈波の発生周波数は近いため、フィルタ処理等で呼吸性変動を脈波波形から除去した場合、脈波の形状が大きく変化する可能性がある。
一方、本発明に係る波形解析方法では、脈波波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で脈波波形データを解析することが可能となる。このため、呼吸性変動の影響を受けずに交互脈解析を行うことが可能となる。
本発明の一態様に係る波形解析装置は、生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いて当該生体信号波形データを解析するように構成されている。
当該波形解析装置は、
前記生体信号波形データを取得するように構成された生体信号波形データ取得部と、
前記呼吸波形データを取得するように構成された呼吸波形データ取得部と、
前記呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定するように構成された決定部と、
前記生体信号波形データから前記呼気相に対応する所定の波形データと前記吸気相に対応する所定の波形データをそれぞれ抽出するように構成された抽出部と、
前記抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析を行うように構成された第１波形解析部と、
前記抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して前記所定の波形解析を行うように構成された第２波形解析部と、を備える。
上記構成によれば、生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いることで、呼気相に対応する所定の波形データと吸気相に対応する所定の波形データが生体信号波形データから抽出される。さらに、抽出された呼気相に対応する波形データに対して所定の波形解析が行われると共に、抽出された吸気相に対応する波形データに対して所定の波形解析が行われる。
このように、生体信号波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で生体信号波形データを解析することが可能な波形解析装置を提供することができる。
さらに、波形解析装置によれば、フィルタ処理等によって生体信号波形データの原波形の形状を変化させないので、従来よりも精度が高い生体情報や従来にはない新規の生体情報を生体信号波形データから取得することが可能となる。
また、前記波形解析装置は、前記第１波形解析部によって得られた解析結果と、前記第２波形解析部によって得られた解析結果に基づいて、前記生体信号波形データを総合的に解析するように構成された総合解析部をさらに備えてもよい。
上記によれば、呼吸成分（呼気相、吸気相）ごとの解析結果に基づいた生体信号波形データの総合的な解析結果を自動的に得ることが可能となる。
また、前記生体信号波形データは、心電図波形データであってもよい。
また、前記抽出部は、前記心電図波形データから前記呼気相に対応するＴ波の波形データと前記吸気相に対応するＴ波の波形データをそれぞれ抽出するように構成され、
前記第１波形解析部は、前記抽出された呼気相に対応するＴ波の波形データに対してＴＷＡ解析を行うように構成され、
前記第２波形解析部は、前記抽出された吸気相に対応するＴ波の波形データに対して前記ＴＷＡ解析を行うように構成されてもよい。
また、前記抽出部は、前記心電図波形データから前記呼気相に対応するＪ波の波形データと前記吸気相に対応するＪ波の波形データをそれぞれ抽出するように構成され、
前記第１波形解析部は、前記抽出された呼気相に対応するＪ波の波形データに対してＪ波解析を行うように構成され、
前記第２波形解析部は、前記抽出された吸気相に対応するＪ波の波形データに対して前記Ｊ波解析を行うように構成されてもよい。
また、前記生体信号波形データは、脈波波形データであり、
前記抽出部は、前記脈波波形データから前記呼気相に対応する脈波の波形データと前記吸気相に対応する脈波の波形データをそれぞれ抽出するように構成され、
前記第１波形解析部は、前記抽出された呼気相に対応する脈波の波形データに対して交互脈解析を行うように構成され、
前記第２波形解析部は、前記抽出された吸気相に対応する脈波の波形データに対して前記交互脈解析を行うように構成されてもよい。
本発明の一態様に係る波形解析プログラムは、生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いて当該生体信号波形データを解析する。
当該波形解析プログラムは、
前記生体信号波形データと前記呼吸波形データを取得する機能と、
前記呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定する機能と、
前記生体信号波形データから前記呼気相に対応する所定の波形データと前記吸気相に対応する所定の波形データをそれぞれ抽出する機能と、
前記抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析を行う機能と、
前記抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して前記所定の波形解析を行う機能と、をコンピュータに実現させる。
上記によれば、生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いることで、呼気相に対応する所定の波形データと吸気相に対応する所定の波形データが生体信号波形データから抽出される。さらに、抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析が行われると共に、抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析が行われる。
このように、生体信号波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で生体信号波形データを解析することが可能な波形解析プログラムを提供することができる。
さらに、本波形解析プログラムによれば、フィルタ処理等によって生体信号波形データの原波形の形状を変化させないので、従来よりも精度が高い生体情報や従来にはない新規の生体情報を生体信号波形データから取得することが可能となる。
また、当該波形解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体が提供される。
本発明によれば、生体信号波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で生体信号波形データを解析することが可能な波形解析方法及び波形解析装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る波形解析装置を示すハードウェア構成図である。 制御部の機能ブロックを示す図である。 （ａ）呼吸性変動が重畳された心電図波形を示す図である。（ｂ）呼吸波形を示す図である。 本発明の一実施形態に係る波形解析装置を用いたＴＷＡ解析を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る波形解析装置を用いたＪ波解析を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る波形解析装置を用いた交互脈解析を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の説明において既に説明された要素と同一の参照番号を有する要素については、説明の便宜上、その説明は省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る波形解析装置１のハードウェア構成図を示す。図１に示すように、波形解析装置１は、制御部２と、記憶部３と、センサインターフェース４と、ネットワークインターフェース５と、出力部６と、入力部７とを備える。これらはバス８を介して互いに通信可能に接続されている。
波形解析装置１は、波形解析用の専用装置であるが、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、Ａｐｐｌｅ Ｗａｔｃｈ等のウェアラブルデバイスであってもよい。
制御部２は、メモリとプロセッサを備えている。メモリは、例えば、各種プログラム等が格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やプロセッサにより実行される各種プログラム等が格納される複数ワークエリアを有するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。プロセッサは、例えばＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)であって、ＲＯＭに組み込まれた各種プログラムから指定されたプログラムをＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭとの協働で各種処理を実行するように構成されている。
特に、プロセッサが後述する波形解析プログラムをＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭとの協働で当該波形解析プログラムを実行することで、制御部２は、波形解析装置１の各種動作を制御してもよい。制御部２及び波形解析プログラムの詳細については後述する。
記憶部（ストレージ）３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等の記憶装置であって、プログラムや各種データを格納するように構成されている。記憶部３には、波形解析プログラムが組み込まれてもよい。また、呼吸センサ９によって取得された呼吸波形データや生体センサ１０によって取得された生体信号波形データ（心電図波形データ、脈波波形データ等）が記憶部３に保存されてもよい。
センサインターフェース４は、波形解析装置１を呼吸センサ９や生体センサ１０に通信可能に接続するように構成されている。例えば、呼吸センサ９によって取得された呼吸波形データや生体センサ１０によって取得された生体信号波形データがセンサインターフェース４を介して制御部２に送信される。センサインターフェース４は、Ａ／Ｄ変換機能を有してもよい。
ネットワークインターフェース５は、波形解析装置１を図示しない通信ネットワークに接続するように構成されている。ここで、通信ネットワークは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）又はインターネット等を含む。例えば、制御部２から出力された解析結果は、ネットワークインターフェース５を介して通信ネットワーク上に配置された別のコンピュータに送信されてもよい。
出力部６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ装置や、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ等のプリンタ装置を含む。例えば、制御部２から出力された解析結果は、ディスプレイ装置の表示画面に表示され、又はプリンタによって印刷されてもよい。
入力部７は、波形解析装置１を操作する操作者の入力操作を受付けると共に、当該入力操作に応じて操作信号を出力するように構成されている。入力部７は、例えば、出力部６のディスプレイ装置上に重ねて配置されたタッチパネル、筐体に取り付けられた操作ボタン、マウス、キーボード等である。
呼吸センサ９と生体センサ１０は同一の患者に装着されている。呼吸センサ９は、患者の肺の動きや、患者の口や鼻からの息の流速・空気圧を測定することで、患者の呼吸波形データを取得するように構成される。生体センサ１０は、患者から得られる物理量を測定することで、患者の生体信号波形データを取得するように構成される。尚、生体センサ１０は呼吸センサを含まない概念であって、生体センサ１０と呼吸センサ９は別々の装置である。特に、生体センサ１０が心電図センサである場合、当該心電図センサは、患者の心臓から生成される微弱な電気信号を測定することで、心電図波形データを取得するように構成される。また、生体センサ１０が脈波センサである場合、当該脈波センサは、患者の血管に向けて照射された光の吸収量を測定することで、脈波波形データを取得するように構成される。
尚、本実施形態に係る波形解析装置１の制御部２は、生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いて当該生体信号波形データを解析するように構成されている。従って、呼吸センサ９の駆動時間は、生体センサ１０の駆動時間とオーバラップしている。
図２は、図１に示した波形解析装置１の制御部２の機能ブロックを示した図である。図２に示すように、制御部２は、呼吸波形データ取得部２１と、生体信号波形データ取得部２２と、決定部２３と、抽出部２４と、第１波形解析部２５と、第２波形解析部２６と、総合解析部２７とを備える。
呼吸波形データ取得部２１は、センサインターフェース４を介して、呼吸センサ９によって取得された呼吸波形データを取得するように構成されている。生体信号波形データ取得部２２は、センサインターフェース４を介して、生体センサ１０によって取得された生体信号波形データ（例えば、心電図波形データや脈波波形データ等）を取得するように構成されている。
図３に示すように、取得された生体信号波形データは、呼吸性変動が重畳されている。図３（ａ）は、呼吸性変動が重畳された生体信号波形の一例である心電図波形を示す。図３（ｂ）は呼吸波形を示す。心電図波形と呼吸波形の横軸は共に時間軸である。図３（ｂ）に示すように、呼吸波形では呼気相と吸気相が交互に繰り返されており、呼吸波形の山が呼気相に相当する一方、当該呼吸波形の谷が吸気相に相当する。図３（ａ）に示すように、この交互に繰り返された呼気相と吸気相によって心電図波形が揺らいでいることが心電図波形の包絡線Ｅによって理解される。本実施形態では、このような患者の呼吸によって生じる呼吸性変動の影響を考慮した上で、生体信号波形データが解析される。
決定部２３は、呼吸波形データ取得部２１によって取得された呼吸波形データから呼気相と吸気相（図３参照）を決定するように構成されている。上記したように、呼吸波形の山が呼気相に相当し、当該呼吸波形の谷が吸気相に相当するので（図３（ｂ）参照）、決定部２３は、例えば、単位時間当たりの呼吸波形データの変化量（呼吸波形データの時間微分値）に基づいて呼気相と吸気相を決定できる。ここで、決定部２３は呼気相と吸気相の期間をそれぞれ決定している。
抽出部２４は、生体信号波形データ取得部２２によって取得された生体信号波形データから、呼気相に対応する所定の波形データと吸気相に対応する所定の波形データ（例えば、心電図波形のＰ波、ＱＲＳ波、Ｔ波、Ｊ波等）をそれぞれ抽出するように構成される。ここで、抽出部２４は、生体信号波形データに同期した（時刻が一致した）呼吸波形データを用いて、呼気相の期間と重なる複数の所定の波形データを抽出するとともに、吸気相の期間と重なる複数の所定の波形データを抽出する。
第１波形解析部２５は、抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析（例えば、心電図解析や交互脈解析等）を行うように構成されている。また、第２波形解析部２６は、抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して同様の所定の波形解析を行うように構成されている。
総合解析部２７は、第１波形解析部２５によって得られた解析結果と、第２波形解析部２６によって得られた解析結果に基づいて、生体信号波形データを総合的に解析するように構成されている。そして、出力部６は、総合解析部２７の解析結果を表示／印刷により出力する。
本実施形態によれば、生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いることで、呼気相に対応する所定の波形データと吸気相に対応する所定の波形データが生体信号波形データから抽出される。さらに、抽出された呼気相に対応する波形データに対して所定の波形解析が行われると共に、抽出された吸気相に対応する波形データに対して所定の波形解析が行われる。つまり、呼気相の波形データと吸気相の波形データを互いに分離することで、呼気相の波形データと吸気相の波形データが混在することによって生じる波形解析の誤差を取り除くことができる。
このように、生体信号波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で生体信号波形データを解析することが可能な波形解析装置１を提供することができる。
さらに、波形解析装置１によれば、フィルタ処理等によって生体信号波形データの原波形の形状を変化させないので、従来よりも精度が高い生体情報や従来にはない新規の生体情報を生体信号波形データから取得することが可能となる。
（解析例１）
次に、波形解析装置１を用いた心電図波形データのＴＷＡ解析について図４を参照して説明する。図４は、波形解析装置１を用いたＴＷＡ解析を説明するためのフローチャートを示す。
ここで、ＴＷＡ（Ｔ−ｗａｖｅ ａｌｔｅｒｎａｎｓ、Ｔ波交互脈）は、ＱＴ延長症候群、異型狭心症、急性心筋虚血、電解質異常、発作性心頻拍、徐脈、心膜腔液貯留などの発症時に出現する。ＴＷＡは、心電図に現れるＴ波の振幅、極性が交互に変化する現象であり、心臓突然死の予測に有効な指標である。ＴＷＡは、必ずしも肉眼で確認できる現象ではなく、呼吸性変動の影響を受けやすい。ＴＷＡ解析については、例えば、特開２０１５−１１２４６０号公報を参照されたい。
呼吸性変動が重畳した心電図波形では、隣接するＴ波の一方が呼気相であり、隣接するＴ波の他方が吸気相である場合がある。この場合、隣接するＴ波の振幅の差分を計測するＴＷＡ解析は呼吸性変動の影響を受けやすい。また、呼吸性変動の周波数とＴ波の発生周波数は近いため、フィルタ処理等で呼吸性変動を心電図波形から除去した場合、Ｔ波の形状が大きく変化する可能性がある。
一方、本実施形態に係る波形解析装置１では、以下に説明するように、心電図波形データの原波形の形状（Ｔ波の形状を含む。）を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上でＴＷＡ解析を行うことが可能となる。
まず始めに、ステップＳ１０において、呼吸波形データ取得部２１は、センサインターフェース４を介して呼吸センサ９から呼吸波形データを取得すると共に、生体信号波形データ取得部２２は、センサインターフェース４を介して生体センサ１０から心電図波形データを取得する。
次に、ステップＳ１１において、決定部２３は、取得された呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定する。その後、抽出部２４は、呼気相に対応するＴ波の波形データを抽出すると共に（ステップＳ１２）、吸気相に対応するＴ波の波形データを抽出する（ステップＳ１３）。
その後、第１波形解析部２５は、抽出された呼気相に対応するＴ波の波形データに対してＴＷＡ解析を行う（ステップＳ１４）。一方、第２波形解析部２６は、抽出された吸気相に対応するＴ波の波形データに対してＴＷＡ解析を行う（ステップＳ１５）。ＴＷＡ解析では、隣接するＴ波の振幅の差分が計測される。そして、ステップＳ１６において、総合解析部２７は、第１波形解析部２５によって得られたＴ波の解析結果と、第２波形解析部２６によって得られたＴ波の解析結果に基づいて、総合的にＴ波を解析し、出力部６は、総合解析部２７の解析結果を表示／印刷により出力する。
このように、本実施形態によれば、呼気相に対応するＴ波の波形データに対してＴＷＡ解析が行われるとともに、吸気相に対応するＴ波の波形データに対してＴＷＡ解析が行われる。つまり、呼気相のＴ波の波形データと吸気相のＴ波の波形データを互いに分離することで、呼気相のＴ波の波形データと吸気相のＴ波の波形データが混在することによって生じるＴＷＡ解析の誤差を取り除くことができる。このため、呼吸性変動の影響を受けずにＴＷＡ解析を行うことが可能となる。
（解析例２）
次に、波形解析装置１を用いた心電図波形データのＪ波解析について図５を参照して説明する。図５は、波形解析装置１を用いたＪ波解析を説明するためのフローチャートを示す。
ここで、特発性心室細動をおこした患者の心電図から高頻度でＪ波が確認されていることから、患者の特発性心室細動を予見する上で、Ｊ波解析が研究されている。また、ノッチ状又はスラー状のＪ波が知られており、当該Ｊ波の振幅値が所定の閾値を満たすかどうかが判断される。一方、心電図波形は呼吸により振幅が変動しやすい。そのため、Ｊ波の振幅を計測するＪ波解析においても呼吸性変動の影響を受けやすい。
一方、本実施形態に係る波形解析装置１では、以下に説明するように、心電図波形データの原波形の形状（Ｊ波の形状を含む。）を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上でＪ波解析を行うことが可能となる。
まず始めに、ステップＳ２０において、呼吸波形データ取得部２１は、センサインターフェース４を介して呼吸センサ９から呼吸波形データを取得すると共に、生体信号波形データ取得部２２は、センサインターフェース４を介して生体センサ１０から心電図波形データを取得する。
次に、ステップＳ２１において、決定部２３は、取得された呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定する。その後、抽出部２４は、呼気相に対応するＪ波の波形データを抽出すると共に（ステップＳ２２）、吸気相に対応するＪ波の波形データを抽出する（ステップＳ２３）。
その後、第１波形解析部２５は、抽出された呼気相に対応するＪ波の波形データに対してＪ波解析を行う（ステップＳ２４）。一方、第２波形解析部２６は、抽出された吸気相に対応するＪ波の波形データに対してＪ波解析を行う（ステップＳ２５）。Ｊ波解析では、Ｊ波の振幅値が所定の閾値を満たすかどうかが判断される。また、呼気相と吸気相でそれぞれ異なる閾値値が設定され、呼気相で設定される閾値は、吸気相で設定される閾値よりも大きくなる。
そして、ステップＳ２６において、総合解析部２７は、第１波形解析部２５によって得られたＪ波の解析結果と、第２波形解析部２６によって得られたＪ波の解析結果に基づいて、総合的にＪ波を解析し、出力部６は、総合解析部２７の解析結果を表示／印刷により出力する。
このように、本実施形態によれば、呼気相に対応するＪ波の波形データに対してＪ波解析が行われるとともに、吸気相に対応するＪ波の波形データに対してＪ波解析が行われる。つまり、呼気相のＪ波の波形データと吸気相のＪ波の波形データを互いに分離することで、呼気相のＪ波の波形データと吸気相のＪ波の波形データが混在することによって生じるＪ波解析の誤差を取り除くことができる。このため、呼吸性変動の影響を受けずにＪ波解析を行うことが可能となる。
（解析例３）
次に、波形解析装置１を用いた脈波波形データの交互脈解析について図６を参照して説明する。図６は、波形解析装置１を用いた交互脈解析を説明するためのフローチャートを示す。
ここで、交互脈は脈波の振幅が大小を繰り返す現象であって、重症心不全の末期に出現する現象であるとの報告や心不全死あるいは突然死の予兆であるとの報告もあり、交互脈解析が研究されている。
一方、本実施形態に係る波形解析装置１では、以下に説明するように、脈波波形データの原波形の形状を変化させずに、呼吸性変動の影響を考慮した上で交互脈波解析を行うことが可能となる。
まず始めに、ステップＳ３０において、呼吸波形データ取得部２１は、センサインターフェース４を介して呼吸センサ９から呼吸波形データを取得すると共に、生体信号波形データ取得部２２は、センサインターフェース４を介して生体センサ１０から脈波波形データを取得する。
次に、ステップＳ３１において、決定部２３は、取得された呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定する。その後、抽出部２４は、呼気相に対応する脈波の波形データを抽出すると共に（ステップＳ３２）、吸気相に対応する脈波の波形データを抽出する（ステップＳ３３）。
その後、第１波形解析部２５は、抽出された呼気相に対応する脈波の波形データに対して交互脈解析を行う（ステップＳ３４）。一方、第２波形解析部２６は、抽出された吸気相に対応する脈波の波形データに対して交互脈解析を行う（ステップＳ３５）。交互脈解析では、隣接する脈波の振幅の差分が計測される。
そして、ステップＳ３６において、総合解析部２７は、第１波形解析部２５によって得られた脈波の解析結果と、第２波形解析部２６によって得られた脈波の解析結果に基づいて、総合的に脈波を解析し、出力部６は、総合解析部２７の解析結果を表示／印刷により出力する。
このように、本実施形態によれば、呼気相に対応する脈波の波形データに対して交互脈解析が行われるとともに、吸気相に対応する脈波の波形データに対して交互脈解析が行われる。つまり、呼気相の脈波の波形データと吸気相の脈波の波形データを互いに分離することで、呼気相の脈波の波形データと吸気相の脈波の波形データが混在することによって生じる交互脈解析の誤差を取り除くことができる。このため、呼吸性変動の影響を受けずに交互脈解析を行うことが可能となる。
また、本実施形態に係る波形解析装置１をソフトウェアによって実現するためには、波形解析プログラムが記憶部３又はＲＯＭに予め組み込まれていてもよい。または、波形解析プログラムは、磁気ディスク（ＨＤＤ、フロッピーディスク）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、フラッシュメモリ（ＳＤカード、ＵＳＢメモリ、ＳＳＤ等）等のコンピュータ読取可能な記憶媒体に格納されていてもよい。この場合、記憶媒体が波形解析装置１に接続されることで、当該記憶媒体に格納された波形解析プログラムが、記憶部３に組み込まれる。そして、記憶部３に組み込まれた当該プログラムがＲＡＭにロードされて、プロセッサがロードされた当該プログラムを実行することで、制御部２は図２に示す各種処理を実行する。換言すれば、当該プログラムがプロセッサにより実行されることで、制御部２は、呼吸波形データ取得部２１、生体信号波形データ取得部２２、決定部２３、抽出部２４、第１波形解析部２５、第２波形解析部２６、総合解析部２７として機能する。
また、波形解析プログラムは、通信ネットワーク上のコンピュータからネットワークインターフェース５を介してダウンロードされてもよい。この場合も同様に、ダウンロードされた当該プログラムが記憶部３に組み込まれる。
以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではない。本実施形態は一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。
本実施形態では、生体信号波形データとして心電図波形データと脈波波形データについてそれぞれ説明したが、周期性を有する生体信号波形データであれば特にその種類は限定されない。
また、本実施形態では、心電図波形データのＴ波及びＪ波の解析例についてそれぞれ説明したが、本実施形態はこれには限定されない。例えば、本実施形態に係る波形解析装置１は心電図波形のＱＲＳ波等の波形解析についても適用可能である。
このように、本実施形態に係る波形解析装置１は、様々な種類の生体信号波形データに対する任意の波形解析に適用可能である。
１：波形解析装置
２：制御部
３：記憶部
４：センサインターフェース
５：ネットワークインターフェース
６：出力部
７：入力部
８：バス
９：呼吸センサ
１０：生体センサ
２１：呼吸波形データ取得部
２２：生体信号波形データ取得部
２３：決定部
２４：抽出部
２５：第１波形解析部
２６：第２波形解析部
２７：総合解析部

Claims (13)

  1. 生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いて当該生体信号波形データを解析する波形解析方法であって、
    前記生体信号波形データと前記呼吸波形データを取得する取得工程と、
    前記呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定する決定工程と、
    前記生体信号波形データから前記呼気相に対応する所定の波形データと前記吸気相に対応する所定の波形データをそれぞれ抽出する抽出工程と、
    前記抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析を行う第１波形解析工程と、
    前記抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して前記所定の波形解析を行う第２波形解析工程と、
    を含む波形解析方法。
  2. 前記生体信号波形データは、心電図波形データである請求項１に記載の波形解析方法。
  3. 前記抽出工程では、前記心電図波形データから前記呼気相に対応するＴ波の波形データと前記吸気相に対応するＴ波の波形データをそれぞれ抽出し、
    前記第１波形解析工程では、前記抽出された呼気相に対応するＴ波の波形データに対してＴＷＡ解析を行い、
    前記第２波形解析工程では、前記抽出された吸気相に対応するＴ波の波形データに対して前記ＴＷＡ解析を行う、請求項２に記載の波形解析方法。
  4. 前記抽出工程では、前記心電図波形から前記呼気相に対応するＪ波の波形データと前記吸気相に対応するＪ波の波形データをそれぞれ抽出し、
    前記第１波形解析工程では、前記抽出された呼気相に対応するＪ波の波形データに対してＪ波解析を行い、
    前記第２波形解析工程では、前記抽出された吸気相に対応するＪ波の波形データに対して前記Ｊ波解析を行う、請求項２に記載の波形解析方法。
  5. 前記生体信号波形データは、脈波波形データであり、
    前記抽出工程では、前記脈波波形データから前記呼気相に対応する脈波の波形データと前記吸気相に対応する脈波の波形データをそれぞれ抽出し、
    前記第１波形解析工程では、前記抽出された呼気相に対応する脈波の波形データに対して交互脈解析を行い、
    前記第２波形解析工程では、前記抽出された吸気相に対応する脈波の波形データに対して前記交互脈解析を行う、請求項１に記載の波形解析方法。
  6. 生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いて当該生体信号波形データを解析するように構成された波形解析装置であって、
    前記生体信号波形データを取得するように構成された生体信号波形データ取得部と、
    前記呼吸波形データを取得するように構成された呼吸波形データ取得部と、
    前記呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定するように構成された決定部と、
    前記生体信号波形データから前記呼気相に対応する所定の波形データと前記吸気相に対応する所定の波形データをそれぞれ抽出するように構成された抽出部と、
    前記抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析を行うように構成された第１波形解析部と、
    前記抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して前記所定の波形解析を行うように構成された第２波形解析部と、
    を備える波形解析装置。
  7. 前記第１波形解析部によって得られた解析結果と、前記第２波形解析部によって得られた解析結果に基づいて、前記生体信号波形データを総合的に解析するように構成された総合解析部をさらに備える請求項６に記載の波形解析装置。
  8. 前記生体信号波形データは、心電図波形データである請求項６又は７に記載の波形解析装置。
  9. 前記抽出部は、前記心電図波形データから前記呼気相に対応するＴ波の波形データと前記吸気相に対応するＴ波の波形データをそれぞれ抽出するように構成され、
    前記第１波形解析部は、前記抽出された呼気相に対応するＴ波の波形データに対してＴＷＡ解析を行うように構成され、
    前記第２波形解析部は、前記抽出された吸気相に対応するＴ波の波形データに対して前記ＴＷＡ解析を行うように構成される、請求項８に記載の波形解析装置。
  10. 前記抽出部は、前記心電図波形データから前記呼気相に対応するＪ波の波形データと前記吸気相に対応するＪ波の波形データをそれぞれ抽出するように構成され、
    前記第１波形解析部は、前記抽出された呼気相に対応するＪ波の波形データに対してＪ波解析を行うように構成され、
    前記第２波形解析部は、前記抽出された吸気相に対応するＪ波の波形データに対して前記Ｊ波解析を行うように構成される、請求項８に記載の波形解析装置。
  11. 前記生体信号波形データは、脈波波形データであり、
    前記抽出部は、前記脈波波形データから前記呼気相に対応する脈波の波形データと前記吸気相に対応する脈波の波形データをそれぞれ抽出するように構成され、
    前記第１波形解析部は、前記抽出された呼気相に対応する脈波の波形データに対して交互脈解析を行うように構成され、
    前記第２波形解析部は、前記抽出された吸気相に対応する脈波の波形データに対して前記交互脈解析を行うように構成される、請求項６又は７に記載の波形解析装置。
  12. 生体信号波形データに同期した呼吸波形データを用いて当該生体信号波形データを解析する波形解析プログラムであって、
    前記生体信号波形データと前記呼吸波形データを取得する機能と、
    前記呼吸波形データから呼気相と吸気相を決定する機能と、
    前記生体信号波形データから前記呼気相に対応する所定の波形データと前記吸気相に対応する所定の波形データをそれぞれ抽出する機能と、
    前記抽出された呼気相に対応する所定の波形データに対して所定の波形解析を行う機能と、
    前記抽出された吸気相に対応する所定の波形データに対して前記所定の波形解析を行う機能と、
    をコンピュータに実現させるための波形解析プログラム。
  13. 請求項１２に記載の波形解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体。
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