JP2018201813A - 不整脈判定装置、不整脈判定方法および不整脈判定処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被験者の不整脈を適切に判定する。【解決手段】一実施形態における不整脈判定装置は、被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出する手段と、抽出された、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出する手段と、抽出された、隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態が正常であるか否かに応じて、算出手段により算出された瞬時心拍が正常であるか否かを評価する計測状態評価手段と、正常であると評価された瞬時心拍を構成するＲ波を含み、かつ心臓の脱分極を反映する波形が、正常であるか否かを評価する手段と、正常であると評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、上室性不整脈を判定する手段と、正常でないと評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、心室性不整脈を判定する手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、不整脈判定装置、不整脈判定方法および不整脈判定処理プログラムに関する。

（心臓の活動について）
心臓は、心臓そのもの（全体）で１つのリズムを有している訳ではなく、心臓の各部が固有のリズムを有する。心臓の状態が正常であれば、心臓の各部分は、洞調律と呼ばれる洞結節のリズム（６０〜１００回／分）にしたがって動く。

心臓の正常なリズムは、「洞結節→房室結節→His束→左右の脚→プルキンエ繊維」の順番に伝わり、この過程で心房筋や心室筋が刺激されて規則的な収縮を引き起こす。心電図は、洞結節が属する心房の興奮および心室の収縮を可視化することができる。

心電図で見られる波形には、Ｐ波、ＱＲＳ群、Ｔ波、Ｕ波が挙げられる。このうち、Ｐ波は心房の興奮を反映する。心室収縮では、一回の収縮で脱分極と再分極の２種類の現象が順に観測される。この脱分極を反映する波形がＱＲＳ群であり、Ｔ波は再分極を反映する。

心電図の波形のうち、最も簡便に特徴を捉えやすい波形は、心臓の脱分極活動を反映するＱＲＳ群である。ＱＲＳ群の正常値は、持続時間が0.10[sec]以下かつ、電位が3.5[mV]ないし4.0[mV]以下である。

ＱＲＳ群を構成する波形のうち、Ｑ波、Ｓ波は陰性波であり、Ｒ波のみが陽性波である。図６は、瞬時心拍（R-R Interval：ＲＲＩ）の一例を示す図である。Ｒ波はＱ波、Ｓ波よりも視認が容易な波形であることから、図６に示すような、時系列で隣接する（以下、単に隣接すると称することがある）２つのＲ波の間隔であるＲＲＩが瞬時心拍の算出に用いられる事が多い。

（不整脈について）
正常な脈とは、（１）Ｐ−ＱＲＳ−Ｔのパターンが同じ形で揃っており、（２）このパターンの間隔がおおよそ規則的であり、かつ、（３）心拍数が６０〜１００回／分である状態の脈を指す。この３つの特徴のいずれかを失った脈が不整脈と呼ばれる。

不整脈には様々な種類が存在するが、上室性の不整脈と心室性の不整脈とに大別される。
図７は、正常なＱＲＳ群の一例を示す図である。図８は、正常でないＱＲＳ群の一例を示す図である。
上室性の不整脈では、心室の伝導収縮がほぼ正常であり、心室は正常時とほぼ同様の脱分極を行うため、図７に示すように、正常時に生じるＱＲＳ群に近いＱＲＳ群が出現する。
一方、心室性の不整脈では、心室に異常があることから、脱分極を反映するＱＲＳ群が幅広く、図８に示すように異常な形をとる。また、心室が自身のリズムで動くことが多いため、心房の興奮を反映するＰ波が観測できない場合が多い。

（脚ブロックについて）
心室性不整脈で観察されるＱＲＳ群とよく似たＱＲＳ群が観察される代表的な例として脚ブロックがある。この脚ブロックでは、房室接合部から右心室や左心室にいたる脚（右脚および左脚）で伝導障害が発生するため、ＱＲＳ群が心室性不整脈と同じように幅広く観測される。

しかし、心室性不整脈とは異なり、脚ブロックでは、上記の「洞結節→房室結節→His束→左右の脚→プルキンエ繊維」の順に生じる興奮伝達は正常であり、上記の伝導障害は、単に左右の脚の興奮伝達に時間がかかっていることに起因して発生するので、脚ブロックの発生時は、心房の興奮を反映するＰ波は正常時と同じように観測される。また、心臓で生じている異常が脚ブロックのみであれば、この脚ブロックの生起間隔は洞調律の範囲内となる。

（ウェアラブル心電図計測について）
心電を計測する手段の１つとして、ホルター（Holter）心電計などのウェアラブルなデバイスがある。これらのデバイスを用いて取得される心電図は、電極の変形やズレをはじめとする電極異常、あるいは、体動、発汗、静電気など様々な要因によって計測異常が生じる。図９は、心電図における計測異常の一例を示す図である。この計測異常は、心電図では、図９に示すようなノイズ（Ｗ１）やアーチファクト（Ｗ２）（異常計測状態）という形で確認できる。

図９に示した通り、アーチファクトとして観測される波形はＲ波と類似しており、１つ以上連続して観測される。このため、心電図を解析してＲ波を抽出するアルゴリズムが、アーチファクトをＲ波と誤判断して不必要に抽出してしまう場合がある。以降では、このような誤判断により抽出されたＲ波を計測異常Ｒ波と呼び、この計測異常Ｒ波を１つ以上含むＲＲＩを計測異常ＲＲＩと呼ぶ。

計測異常の１つであるアーチファクトをＲ波と誤判断された波形は、この発生機序からして心臓の脱分極活動を一切反映しない。このため、解析対象となる瞬時心拍を構成するＲ波のうち、少なくとも１つの波形がアーチファクトをＲ波と誤判断した波形である場合、このＲ波のＲＲＩの持続時間が洞調律よりも短かったとしても、不整脈であるとは言えない。

上室性不整脈の１つである心房細動を検出する手法として、Apple Watch（登録商標）などの携帯型の脈拍計測器で測定した脈拍数を用いる手法がある。この手法では、心拍変動解析のピーク周波数が0.003〜0.04、0.04〜0.15、0.15〜0.4[Hz]として出現することに基づき、上記の計測器で計測した脈拍数を周波数解析して得られるピーク周波数と、健常者のピーク周波数とを比較して心房細動の患者を特定する（非特許文献１参照）。

Insight Data, "Detecting heart arrhythmias using machine learning and Apple Watch data,"https://blog.insightdatascience.com/detecting-heart-arrhythmias-using-machine-learning-and-apple-watch-data-84bc97f30d3e

期外収縮の場合や頻拍の場合、心電図では心室の脱分極を捉えられるが、脈波では心室の脱分極を捉えられない場合がある。このような場合は、脈波から求めた脈拍と、心電図から求めた心拍とが一致しないため、脈拍から心臓の異常を推定することは原理的に不可能である。

従来の手法では、脈拍数に基づいて不整脈の判定を行なっており、ＱＲＳ群の形状変化には着目していない。したがって、ウェアラブル心電計で計測した心電図に従来の手法を適用したとしても、心室頻拍をはじめとする心室性不整脈と、心房細動をはじめとする上室性不整脈とを厳密に区別できない。

また、従来の手法では、計測器の異常が考慮されていない。すなわち、計測異常Ｒ波を解析対象から除外できないため、この計測異常Ｒ波が不整脈とみなされる頻度で生じている状態と、被験者で不整脈が生じている状態とを区別することは不可能である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被験者の不整脈を適切に判定することができる不整脈判定装置、不整脈判定方法および不整脈判定処理プログラムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一実施形態における不整脈判定装置の第１の態様は、被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出する算出手段と、前記抽出手段により抽出された、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態が正常であるか否かに応じて、前記算出手段により算出された瞬時心拍が正常であるか否かを評価する計測状態評価手段と、前記計測状態評価手段により正常であると評価された瞬時心拍を構成するＲ波を含み、かつ心臓の脱分極を反映する波形が、正常であるか否かを評価する波形評価手段と、前記波形評価手段により正常であると評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、上室性不整脈を判定する上室性不整脈判定手段と、前記波形評価手段により正常でないと評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、心室性不整脈を判定する心室性不整脈判定手段とを有する装置を提供する。

上記構成の不整脈判定装置の第２の態様は、第１の態様において、前記波形評価手段は、前記計測状態評価手段により正常であると評価された瞬時心拍を構成するＲ波を含みかつ心臓の脱分極を反映する波形の持続時間に基づいて、前記心電が正常であるか否かを評価する装置を提供する。

上記構成の不整脈判定装置の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記上室性不整脈判定手段は、前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たし、かつ前記瞬時心拍の変動が規則的であるときに、前記対象とする瞬時心拍が発作性上室性頻拍であると判定し、前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たし、かつ前記瞬時心拍の変動が規則的でないときに、前記対象とする瞬時心拍が頻脈性の心房細動であると判定する装置を提供する。

上記構成の不整脈判定装置の第４の態様は、第３の態様において、前記上室性不整脈判定手段は、前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たさずに、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍の調律が正常であり、かつ前記対象とする瞬時心拍が前記前後の瞬時心拍に対して洞調律の範囲内であるときは、前記対象とする瞬時心拍が心房粗動であると判定し、前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たさずに、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍の調律が正常であり、かつ前記対象とする瞬時心拍が前記前後の瞬時心拍に対して洞調律の範囲内でないときは、前記対象とする瞬時心拍が上室性期外収縮であると判定し、前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たさずに、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍の調律が正常でないときは、前記対象とする瞬時心拍が頻脈性でない心房細動であると判定する装置を提供する。

上記構成の不整脈判定装置の第５の態様は、第１または第２の態様において、前記心室性不整脈判定手段は、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍を構成するＲ波を含み、心臓の脱分極を反映する波形が正常であり、かつ前記対象とする瞬時心拍と前記前後の瞬時心拍との両方が洞調律の範囲内であるとの条件を満たすときは、前記対象とする瞬時心拍が脚ブロックであると判定し、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍を構成するＲ波を含み、心臓の脱分極を反映する波形が正常であり、かつ前記対象とする瞬時心拍と前記前後の瞬時心拍との両方が洞調律の範囲内あるとの条件を満たさないときは、前記対象とする瞬時心拍が心室性期外収縮であると判定する装置を提供する。

上記構成の不整脈判定装置の第６の態様は、第５の態様において、前記心室性不整脈判定手段は、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍を構成するＲ波を含み、心臓の脱分極を反映する波形が正常でなく、かつ前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たすときは、前記対象とする瞬時心拍が心室頻拍であると判定する装置を提供する。

本発明の一実施形態における不整脈判定方法の態様は、不整脈判定装置が行う方法であって、被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出し、前記抽出された、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出し、前記抽出された、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態が正常であるか否かに応じて、前記算出された瞬時心拍が正常であるか否かを評価し、正常であると評価された瞬時心拍を構成するＲ波を含み、かつ心臓の脱分極を反映する波形が、正常であるか否かを評価し、正常であると評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、上室性不整脈を判定し、正常でないと評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、心室性不整脈を判定する方法を提供する。

本発明の一実施形態における不整脈判定処理プログラムの態様は、第１乃至第６態様のいずれか１つにおける不整脈判定装置の前記各手段としてプロセッサを機能させるプログラムを提供する。

本発明によれば、被験者の不整脈を適切に判定することが可能になる。

本発明の一実施形態における不整脈判定システムの機能構成例を示す図。 本発明の一実施形態における不整脈判定システムによる処理手順の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態における不整脈判定システムによる上室性不整脈の判定処理手順の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態における不整脈判定システムによる心室性不整脈の判定処理手順の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態における不整脈判定システムによる瞬時心拍再計算の一例を示す図。 瞬時心拍（ＲＲＩ）の一例を示す図。 正常なＱＲＳ群の一例を示す図。 正常でないＱＲＳ群の一例を示す図。 心電図における計測異常の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら、この発明に係わる一実施形態を説明する。
一実施形態では、心電図の計測状態を判定した上で、心電のＱＲＳ群の波形形状を評価し、この評価の結果とＲＲＩならびに心電波形特徴量とに基づいて、上室性不整脈ならびに心室性不整脈の種類を判定する。

（構成）
図１は、本発明の一実施形態における不整脈判定システムの機能構成例を示す図である。図１に示す不整脈判定システム１０は、心電図計測部１１および不整脈判定装置１２を備える。一例として、不整脈判定システム１０は、心電図計測部１１を被験者（ユーザ）に装着可能なウェアラブルデバイスとし、不整脈判定装置１２をスマートフォン、タブレット型端末、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのコンピュータデバイスとした装置により実現される。例えば、コンピュータデバイスは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、プロセッサに接続されるメモリと、心電図計測部１１と（例えば無線で）通信するための通信インタフェースと、を備える。なお、不整脈判定システム１０の実現形態は、この例に限定されるものではない。例えば、不整脈判定システム１０は１つのデバイスとして実現されてもよい。また、心電図計測部１１は不整脈判定システム１０の外部に設けられてもよい。言い換えると、不整脈判定システム１０は、心電図計測部１１に相当する外部の心電計測装置から被験者の心電を計測した結果を取得してもよい。

心電図計測部１１は、被験者の心電を計測し、その計測結果を不整脈判定装置１２に送る。心電は、循環器系の生体信号であり、例えば、心室の収縮と同期した周期的な信号を含む。心電図計測部１１は、少なくとも２極の電極によって心電の計測を行う。計測結果は、心電図におけるＲ波相当の心電を抽出可能なデータを含む。例えば、計測結果は心電図のデータを含む。心電図計測部１１は、Ｒ波相当の心電波形を計測することができればよく、その実現形態は問わない。例えば、心電図計測部１１はホルター心電計からなる。

不整脈判定装置１２は、心電図計測部１１から計測結果、つまり心電図計測部１１から出力される信号を受け取り、受け取った計測結果に基づいて被験者の不整脈を判定する。例えば、不整脈判定装置１２は、Ｒ波抽出部１２１、Ｒ波関連情報記録部１２２、瞬時心拍算出部１２３、瞬時心拍記録部１２４、計測状態評価部１２５、瞬時心拍再計算部１２５ａ、ＱＲＳ群評価部（波形評価手段）１２６、上室性不整脈判定部１２７、および心室性不整脈判定部１２８を備える。

Ｒ波抽出部１２１、Ｒ波関連情報記録部１２２、瞬時心拍算出部１２３、瞬時心拍記録部１２４、計測状態評価部１２５、瞬時心拍再計算部１２５ａ、ＱＲＳ群評価部１２６、上室性不整脈判定部１２７、および心室性不整脈判定部１２８の各機能は、例えば、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。なお、これらの機能の一部または全部は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの回路によって実現されてもよい。

本実施形態の主機能にあたるＱＲＳ群評価部１２６、ならびに後続処理である上室性不整脈判定部１２７、および心室性不整脈判定部１２８の具体的な処理については、別途後述する。なお、Ｒ波抽出部１２１をはじめとする他の機能については、既存の別の技術を用いて実現されても良い。

Ｒ波抽出部１２１は、心電図計測部１１から受け取った計測結果を解析し、Ｒ波を抽出する。心電図計測部１１の機能の実現手法については、本実施形態では具体的に指定しない。また、Ｒ波抽出部１２１は、抽出されたＲ波の情報をＲ波関連情報記録部１２２に記録する。

Ｒ波関連情報記録部１２２は、不揮発性メモリなどの記憶媒体を含む。後続処理である計測状態評価部１２５においてＲＲＩの計測状態を算出する場合、Ｒ波関連情報記録部１２２は、この記憶媒体に対し、Ｒ波抽出部１２１で抽出されたＲ波の情報を記録する。これ以外の情報についてはＲ波関連情報記録部１２２への記録対象として特に指定しないが、Ｒ波関連情報記録部１２２で別途保持していても良い。例えば、抽出されたＲ波が出現した時間の情報をＲ波関連情報記録部１２２への記録対象としても良い。また、具体的な記録形式については特に指定しない。

瞬時心拍算出部１２３は、Ｒ波抽出部１２１で抽出されたＲ波に基づき、隣接するＲ波間の間隔である瞬時心拍を算出する。瞬時心拍算出部１２３は、算出した上記瞬時心拍の情報を瞬時心拍記録部１２４に記録する。

瞬時心拍記録部１２４は、不揮発性メモリなどの記憶媒体を含む。計測状態評価部１２５で瞬時心拍の長さに基づいた評価を行う場合、瞬時心拍記録部１２４は、この記憶媒体に対し、瞬時心拍算出部１２３で算出された瞬時心拍の情報を記録する。瞬時心拍記録部１２４への具体的な記録形式については特に指定しないが、例えば、（１）瞬時心拍の行列や、（２）瞬時心拍を構成する１つ目のＲ波の時刻情報と瞬時心拍との２つから構成されるデータ行列、が挙げられる。
なお、瞬時心拍記録部１２４の機能は本実施形態において必須の機能ではない。この機能は、Ｒ波の電位情報に加え、瞬時心拍の時間情報も考慮して瞬時心拍を評価する場合のみに必要となる。

計測状態評価部１２５は、心電図計測部１１により計測されて、Ｒ波関連情報記録部１２２および瞬時心拍記録部１２４に記録された情報を基に、心電図の計測状態を評価する。計測状態評価部１２５の機能は、アーチファクトを含まない正常に計測できている箇所と、アーチファクトをはじめとする計測異常とが判定できる機能であればよく、この機能の実現手法については本実施形態では具体的に指定しない。

瞬時心拍再計算部１２５ａは、計測状態評価部１２５による評価の結果に基づき、計測異常Ｒ波を含む瞬時心拍を再計算する。瞬時心拍再計算部１２５ａによる具体的な処理については、後述する動作例で述べる。
なお、瞬時心拍再計算部１２５ａの機能は本実施形態において必須の機能ではない。この機能は、計測異常Ｒ波を含む複数の瞬時心拍が存在する状況であって、後続処理で使用可能な瞬時心拍を可能な限り多く担保する必要がある場合に必要となる。

ＱＲＳ群評価部１２６は、計測状態評価部１２５において、上記のようにアーチファクトを含まない正常に計測できていると評価した箇所のみを対象として、心電のＱＲＳ群の評価を行ない、この評価の結果に基づいて上室性不整脈判定部１２７と心室性不整脈判定部１２８とのいずれかを後段の処理として選択する。計測状態評価部１２５の処理は、（１）図６に記載の正常なＱＲＳ群と、（２）図７に記載の正常でないＱＲＳ群とが判定できる手法であれば、処理の実現手法は問わない。計測状態評価部１２５の処理の具体例については後述する。

上室性不整脈判定部１２７は、ＱＲＳ群評価部１２６において、心電のＱＲＳ群が正常であると判定された場合にのみ、このＱＲＳ群に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として上室性不整脈の判定処理を行なう。上室性不整脈判定部１２７の処理は、上室性の各種不整脈が判定できる処理であれば、処理の実現手法は問わない。上室性不整脈判定部１２７の具体的な処理については後述する。

心室性不整脈判定部１２８は、ＱＲＳ群評価部１２６において、心電のＱＲＳ群が正常でないと判定された場合にのみ、このＱＲＳ群に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として心室性不整脈の判定処理を行なう。心室性不整脈判定部１２８の処理は、心室性の各種不整脈が判定できる処理であれば、処理の実現手法は問わない。心室性不整脈判定部１２８の具体的な処理については後述する。

（動作例）
次に、一実施形態の動作例について説明する。本実施形態では、以下の表１に示す各種の不整脈や異常を判定対象とする場合について説明する。

本実施形態では、Ｒ波抽出部１２１で抽出されたＲ波のうち、電圧値が4.0[mV]以上の波形をアーチファクトとみなす場合について説明する。

なお、本実施形態では、あらかじめ心電図計測部１１で計測した心電を対象として、以降で述べる処理をオフラインで実行する場合を例として説明するが、これ以外の手法で実行しても良い。例えば、以降で述べる処理をすべてオンラインで順次処理しても良いし、以降の処理の一部のみをオンラインで処理して、その他の処理をオフラインで処理しても良いものとする。

具体的な処理手順を以下に示す。図２は、本発明の一実施形態における不整脈判定システムによる処理手順の一例を示すフローチャートである。
心電図計測部１１は、最低でも２極の電極によって心電の計測を行う（Ｓ１）。
Ｒ波抽出部１２１は、心電図計測部１１で計測した心電、つまり心電図計測部１１から出力される信号からＲ波を抽出する（Ｓ２）。Ｒ波抽出部１２１は、抽出された各Ｒ波の電位情報をＲ波関連情報記録部１２２に保存する。

瞬時心拍算出部１２３は、Ｒ波抽出部１２１で抽出されたＲ波に基づき、隣接する２つのＲ波から瞬時心拍を算出する（Ｓ３）。本実施形態では、期外収縮をはじめとする瞬時心拍の時間情報が必要となる不整脈を判定対象に含めるため、瞬時心拍算出部１２３は、算出した瞬時心拍に関する情報を瞬時心拍記録部１２４に記録する。

計測状態評価部１２５は、対象となる心電図の計測状態を評価する（Ｓ４）。
具体的には、本実施形態では、評価基準に基づき、計測状態評価部１２５は、対象となるＲ波がアーチファクトであるかどうかを判定し、アーチファクトでないと判定されたＲ波を正常計測状態のＲ波とみなす。

また、計測状態評価部１２５は、各Ｒ波について判定した計測状態に基づき、隣接する２つのＲ波から構成される瞬時心拍を評価する（Ｓ５）。正常計測状態、アーチファクトの２種を考慮する場合、瞬時心拍を構成するＲ波の計測状態の組み合わせは、（１）「瞬時心拍クラス＃１：正常−正常（隣接する１つ目および２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がともに正常計測状態である）」、（２）「瞬時心拍クラス＃２：正常−アーチファクト（隣接する１つ目のＲ波の計測状態の判別結果が正常状態で、２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がアーチファクトである）」、（３）「瞬時心拍クラス＃３：アーチファクト−正常（隣接する１つ目のＲ波の計測状態の判別結果がアーチファクトで、２つ目のＲ波の計測状態の判別結果が正常状態である）」、（４）「瞬時心拍クラス＃４：アーチファクト−アーチファクト（隣接する１つ目および２つ目のＲ波の計測状態がともにアーチファクトである）」のいずれかとなる。本実施形態では、計測状態評価部１２５は、各Ｒ波の計測状態が上記の（１）「正常−正常」の瞬時心拍のみを正常な瞬時心拍として評価し、これをＱＲＳ群評価部１２６による評価対象として送出する。

なお、この評価はあくまでも一例であり、アーチファクト、つまり計測異常Ｒ波を含むＲＲＩで示されるＱＲＳ群をＱＲＳ群評価部１２６による評価対象から最終的に除外できるのであれば、上記の（２）「正常−アーチファクト」や（３）「アーチファクト−正常」の瞬時心拍を上記の送出の対象に含めても良い。

ＱＲＳ群評価部１２６は、計測状態評価部１２５から送出された瞬時心拍で示されるＱＲＳ群が正常なＱＲＳ群か、正常でないＱＲＳ群かを判定することでＱＲＳ群を評価する（Ｓ６）。具体的には、ＱＲＳ群評価部１２６は、図６に示した正常なＱＲＳ群と、図７などに示す、図６とは異なる正常でないＱＲＳ群とを判定できれば良い。

本実施形態では、ＱＲＳ群評価部１２６は、Ｒ波抽出部１２１で抽出されたＲ波におけるＱ波およびＳ波を算出し、これらＲ波、Ｑ波、Ｓ波でなるＱＲＳ群の持続時間が正常値の範囲内に収まる波形を正常なＱＲＳ群とみなし、上記の持続時間が正常な範囲に収まらない波形を、正常でないＱＲＳ群とみなす。
なお、この評価方法はあくまでも一例であり、図６や図７などに示す正常または正常でないＱＲＳ群が判定できれば別の評価方法でも良い。

上室性不整脈判定部１２７は、Ｓ６のＱＲＳ群評価部１２６で正常なＱＲＳ群と判定されたＱＲＳ群に含まれるＲ波で構成されるＲＲＩを対象として、上室性不整脈の判定を行う（Ｓ７）。上室性不整脈判定部１２７の処理は、上室性の各種不整脈が判定できる処理であれば実現手法は問わない。

次に、ステップＳ７の詳細について説明する。図３は、本発明の一実施形態における不整脈判定システムによる上室性不整脈の判定処理手順の一例を示すフローチャートである。
上室性不整脈判定部１２７は、まず評価対象となるＲＲＩ（正常なＱＲＳ群と判定されたＱＲＳ群に含まれるＲ波で構成されるＲＲＩ）が頻拍の基準に達しているか否かを評価する（Ｓ７ａ）。本実施形態では、指標に基づき、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象となるＲＲＩがＢＰＭ１８０（心拍数が１８０［ｂｐｍ］）以上に相当するか、すなわちＲＲＩ≦３３３であるか否かを判定する。

評価対象となるＲＲＩがＢＰＭ１８０以上に相当する場合、つまり頻拍の基準を満たすとき（Ｓ７ａのＹＥＳ）、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象となるＲＲＩの変動の規則性を評価する（Ｓ７ｂ）。本実施形態では、この規則性の基準については具体的には規定しないが、例えば、評価対象となるＲＲＩの変動が平均±ｎ×標準偏差の範囲内に収まるか否かを評価することなどが考えられる。評価対象となるＲＲＩが２つ以上のＲＲＩを含む場合について、これらのＲＲＩの変動が規則的である場合（Ｓ７ｂのＹＥＳ）、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象のＲＲＩを表１に示した上室性不整脈の一種であるＰＳＶＴ（発作性上室性頻拍）と判定する（Ｓ７ｃ）。

一方、評価対象となるＲＲＩの変動が不規則であった（規則的でない）場合には（Ｓ７ｂのＮＯ）、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象のＲＲＩを表１に示した上室性不整脈の一種である頻脈性ＡＦ（心房細動）と判定する（Ｓ７ｄ）。

また、評価対象となるＲＲＩがＢＰＭ１８０未満に相当する場合、つまり頻拍の基準を満たさないとき（Ｓ７ａのＮＯ）、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩの変動の規則性を評価する（Ｓ７ｅ）。本実施形態では、この規則性の基準については具体的には規定しないが、例えば、評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩの変動が平均±ｎ×標準偏差の範囲内に収まるか否かを評価することなどが考えられる。

上記の前後のＲＲＩの変動が規則的である場合、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象のＲＲＩの前後の調律が正常である（Ｓ７ｅのＹＥＳ）と判定する。この場合、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象となるＲＲＩの変動が、この前後のＲＲＩに対して洞調律の範囲内にあるか否かを評価する（Ｓ７ｆ）。

評価対象となるＲＲＩの変動が、この前後のＲＲＩに対して洞調律の範囲内にあると判定した場合（Ｓ７ｆのＹＥＳ）、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象となるＲＲＩを表１に示した上室性不整脈の一種であるＡＦＬ（心房粗動）と判定する（Ｓ７ｇ）。なお、本実施形態では、上記の変動が洞調律の範囲内にあるかの評価基準については具体的には規定しないが、例えば、上記の変動が平均±ｎ×標準偏差の範囲内に収まるか否かを評価することなどが考えられる。

評価対象となるＲＲＩの変動が、この前後のＲＲＩに対して洞調律の範囲内にないと判定した場合（Ｓ７ｆのＮＯ）、上室性不整脈判定部１２７は評価対象となるＲＲＩを表１に示した上室性不整脈の一種である上室性期外収縮（例えばＰＡＣ、房室接合部性期外収縮）と判定する（Ｓ７ｈ）。ここで、評価対象となるＲＲＩの変動が、平均＋ｎ×標準偏差を超過している場合については、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象となるＲＲＩを、上室性期外収縮ではなく、計測異常ＲＲＩと判定しても良い。

一方、評価対象のＲＲＩの前後の調律が正常でないと判定した場合（Ｓ７ｅのＮＯ）、上室性不整脈判定部１２７は、評価対象となるＲＲＩを表１に示した上室性不整脈の一種である、頻脈性でないＡＦと判定する（Ｓ７ｉ）。ステップＳ７ｃ、Ｓ７ｄ、Ｓ７ｇ、Ｓ７ｈ、Ｓ７ｉのいずれか１つの判定がなされるとステップＳ７の処理が終了する。

心室性不整脈判定部１２８は、ＱＲＳ群評価部１２６で正常でないＱＲＳ群と判定されたＱＲＳ群に含まれるＲ波で構成されるＲＲＩを対象として、心室性不整脈の判定を行う（Ｓ８）。この処理は、心室性の各種不整脈が判定できる手法であれば実現手法は問わない。

次に、ステップＳ８の詳細について説明する。図４は、本発明の一実施形態における不整脈判定システムによる心室性不整脈の判定処理手順の一例を示すフローチャートである。
心室性不整脈判定部１２８は、まず、評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩのＱＲＳ群が正常であるか否かを、Ｒ波関連情報記録部１２２に記録された情報を基に判定する（Ｓ８ａ）。

評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩのＱＲＳ群が正常であった場合（Ｓ８ａのＹＥＳ）、心室性不整脈判定部１２８は、評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩと、評価対象となるＲＲＩとの両方が洞調律の範囲内にあるとの条件を満たすか否かを評価する（Ｓ８ｂ）。

評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩと、評価対象となるＲＲＩとの両方が洞調律の範囲内にあるとの条件を満たす場合（Ｓ８ｂのＹＥＳ）、心室性不整脈判定部１２８は、評価対象となるＲＲＩを表１に示した脚ブロックと判定する（Ｓ８ｃ）。
なお、本実施形態では、洞調律の範囲内にあるかの評価基準については具体的には規定しないが、例えば、評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩや、評価対象となるＲＲＩの変動が平均±ｎ×標準偏差の範囲内に収まるか否かを評価することなどが考えられる。

評価対象となるＲＲＩが洞調律の範囲内にない場合、つまり、評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩと、評価対象となるＲＲＩとの両方が洞調律の範囲内あるとの範囲内にあるとの条件を満たさない場合（Ｓ８ｂのＮＯ）、心室性不整脈判定部１２８は、評価対象となるＲＲＩを表１に示した心室性不整脈の一種であるＰＶＣ（心室性期外収縮）と判定する（Ｓ８ｄ）。ここで、評価対象となるＲＲＩの変動が平均＋ｎ×標準偏差を超過している場合については、心室性不整脈判定部１２８は、評価対象となるＲＲＩを、ＰＶＣではなく、計測異常ＲＲＩと判定しても良い。

評価対象となるＲＲＩの前後のＲＲＩのＱＲＳ群が正常でない場合（Ｓ８ａのＮＯ）、心室性不整脈判定部１２８は、評価対象となる瞬時心拍（正常なＱＲＳ群と判定されたＱＲＳ群に含まれるＲ波で構成されるＲＲＩ）が頻拍の基準に達しているか否かを評価する（Ｓ８ｅ）。本実施形態では、指標に基づき、評価対象となるＲＲＩがＢＰＭ１４０〜１８０（心拍数が１４０〜１８０［ｂｐｍ］）の範囲に相当するか否かを評価する。

評価対象となるＲＲＩがＢＰＭ１４０〜１８０の範囲に相当する場合、つまり頻拍の基準を満たすとき（Ｓ８ｅのＹＥＳ）、心室性不整脈判定部１２８は評価対象となるＲＲＩを表１に示した心室性不整脈の一種であるＶＴ（心室頻拍）と判定する（Ｓ８ｆ）。

評価対象となるＲＲＩがＢＰＭ１４０〜１８０の範囲に相当する場合（Ｓ８ｅのＮＯ、心室性不整脈判定部１２８は評価対象となるＲＲＩが心室性不整脈に該当しないと判定する。ステップＳ８ｃ、Ｓ８ｄ、Ｓ８ｆのいずれか１つの判定がなされたとき、またはステップＳ８ｅでＮＯと判定された場合はステップＳ８の処理が終了する。

以上が基本的な処理であるが、Ｓ５において、以下の処理を含めても良い。
具体的には、瞬時心拍再計算部１２５ａは、計測状態評価部１２５による評価の結果に基づいて瞬時心拍の再計算を行う。図５は、本発明の一実施形態における不整脈判定システムによる瞬時心拍再計算の一例を示す図である。
具体的には、瞬時心拍再計算部１２５ａは、上記の瞬時心拍クラス＃２（１つ目が正常計測状態で２つ目がアーチファクト）、＃３（１つ目がアーチファクトで２つ目が正常計測状態）および＃４（２つともアーチファクト）のいずれかに該当すると評価された瞬時心拍を構成する、隣接する２つのＲ波における、アーチファクトとして判別されたＲ波を棄却し、残りの正常計測状態と判別されたＲ波のみを用いて、隣接する２つのＲ波である瞬時心拍を構成する。

図５に示した例では、再計算前のＲ波は、時系列に沿って、Ｒ波番号「１」、「２」の「Ｒ（正常計測状態）」、Ｒ波番号「３」の「Ａ（アーチファクト）」、Ｒ波番号「４」の「Ｒ」、Ｒ波番号「５」、「６」、「７」の「Ａ」、Ｒ波番号「８」、「９」の「Ｒ」と判別されたＲ波である。
これに対し、瞬時心拍再計算部１２５ａは、Ｒ波番号「３」、「５」、「６」、「７」の「Ａ」と判別されたＲ波を棄却し、残りのＲ波番号「１」、「２」、「４」、「８」、「９」の「Ｒ」と判別されたＲ波を用いて、１つ目の瞬時心拍（隣接する、Ｒ波番号「１」、「２」に対応する２つのＲ波で構成）、２つ目の瞬時心拍（隣接する、Ｒ波番号「２」、「４」に対応する２つのＲ波で構成）、３つ目の瞬時心拍（隣接する、Ｒ波番号「４」、「８」に対応する２つのＲ波で構成）、４つ目の瞬時心拍（隣接する、Ｒ波番号「８」、「９」に対応する２つのＲ波で構成）を構成する。
これら再計算後の、計測状態評価部１２５による、瞬時心拍の計測状態の評価は、上記の瞬時心拍クラス＃１（２つとも正常計測状態）」のみとなる。

（本発明によって生じる効果）
本発明では、計測状態評価部１２５によって、計測異常Ｒ波を含むＲＲＩをＱＲＳ群評価部１２６による評価対象から除外することで、ウェアラブル心電計で取得した心電図を対象とした不整脈・異常の評価を可能とする。

また、ＱＲＳ群評価部１２６による評価の結果に基づいて、上室性不整脈判定部１２７の処理と、心室性不整脈判定部１２８の処理とを切り替え、ウェアラブル心電計でも観測できる各種不整脈の判定基準を踏まえた評価を行うことで、各種不整脈・異常の判定を可能とする。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

また、各実施形態に記載した手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等）等の記録媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含む。本装置を実現する計算機は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。なお、本明細書でいう記録媒体は、頒布用に限らず、計算機内部あるいはネットワークを介して接続される機器に設けられた磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。

１０…不整脈判定システム、１１…心電図計測部、１２…不整脈判定装置、１２１…Ｒ波抽出部、１２２…Ｒ波関連情報記録部、１２３…瞬時心拍算出部、１２４…瞬時心拍記録部、１２５…計測状態評価部、１２５ａ…瞬時心拍再計算部、１２６…ＱＲＳ群評価部、１２７…上室性不整脈判定部、１２８…心室性不整脈判定部。

Claims (8)

1. 被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出する算出手段と、
   前記抽出手段により抽出された、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態が正常であるか否かに応じて、前記算出手段により算出された瞬時心拍が正常であるか否かを評価する計測状態評価手段と、
   前記計測状態評価手段により正常であると評価された瞬時心拍を構成するＲ波を含み、かつ心臓の脱分極を反映する波形が、正常であるか否かを評価する波形評価手段と、
   前記波形評価手段により正常であると評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、上室性不整脈を判定する上室性不整脈判定手段と、
   前記波形評価手段により正常でないと評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、心室性不整脈を判定する心室性不整脈判定手段と
   を備える不整脈判定装置。
2. 前記波形評価手段は、
   前記計測状態評価手段により正常であると評価された瞬時心拍を構成するＲ波を含みかつ心臓の脱分極を反映する波形の持続時間に基づいて、前記心電が正常であるか否かを評価する
   請求項１に記載の不整脈判定装置。
3. 前記上室性不整脈判定手段は、
   前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たし、かつ前記瞬時心拍の変動が規則的であるときに、前記対象とする瞬時心拍が発作性上室性頻拍であると判定し、
   前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たし、かつ前記瞬時心拍の変動が規則的でないときに、前記対象とする瞬時心拍が頻脈性の心房細動であると判定する
   請求項１または２に記載の不整脈判定装置。
4. 前記上室性不整脈判定手段は、
   前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たさずに、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍の調律が正常であり、かつ前記対象とする瞬時心拍が前記前後の瞬時心拍に対して洞調律の範囲内であるときは、前記対象とする瞬時心拍が心房粗動であると判定し、
   前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たさずに、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍の調律が正常であり、かつ前記対象とする瞬時心拍が前記前後の瞬時心拍に対して洞調律の範囲内でないときは、前記対象とする瞬時心拍が上室性期外収縮であると判定し、
   前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たさずに、前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍の調律が正常でないときは、前記対象とする瞬時心拍が頻脈性でない心房細動であると判定する
   請求項３に記載の不整脈判定装置。
5. 前記心室性不整脈判定手段は、
   前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍を構成するＲ波を含み、心臓の脱分極を反映する波形が正常であり、かつ前記対象とする瞬時心拍と前記前後の瞬時心拍との両方が洞調律の範囲内であるとの条件を満たすときは、前記対象とする瞬時心拍が脚ブロックであると判定し、
   前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍を構成するＲ波を含み、心臓の脱分極を反映する波形が正常であり、かつ前記対象とする瞬時心拍と前記前後の瞬時心拍との両方が洞調律の範囲内あるとの条件を満たさないときは、前記対象とする瞬時心拍が心室性期外収縮であると判定する
   請求項１または２に記載の不整脈判定装置。
6. 前記心室性不整脈判定手段は、
   前記対象とする瞬時心拍の前後の瞬時心拍を構成するＲ波を含み、心臓の脱分極を反映する波形が正常でなく、かつ前記対象とする瞬時心拍が頻拍の基準を満たすときは、前記対象とする瞬時心拍が心室頻拍であると判定する
   請求項５に記載の不整脈判定装置。
7. 不整脈判定装置が行う不整脈判定方法であって、
   被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出し、
   前記抽出された、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出し、
   前記抽出された、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態が正常であるか否かに応じて、前記算出された瞬時心拍が正常であるか否かを評価し、
   正常であると評価された瞬時心拍を構成するＲ波を含み、かつ心臓の脱分極を反映する波形が、正常であるか否かを評価し、
   正常であると評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、上室性不整脈を判定し、
   正常でないと評価された波形に含まれるＲ波で構成される瞬時心拍を対象として、心室性不整脈を判定する不整脈判定方法。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の不整脈判定装置の前記各手段としてプロセッサを機能させる不整脈判定処理プログラム。