JP2019201886A - 心房細動の検出装置、心房細動の検出方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な方法で精度よく心房細動の状態を判定することができる心房細動の検出装置および心房細動の検出方法を提供する。【解決手段】心房細動の検出装置は、複数回行われる脈波の計測の各々について異常な脈波の数を記憶した記憶手段（１１４）と、異常な脈波の数の最大値を算出する最大値算出手段（１０８）と、異常な脈波の数の中央値を算出する中央値算出手段（１１０）と、最大値算出手段により算出された最大値が所定の閾値以上であり、かつ中央値算出手段により算出された中央値が０でない場合に、心房細動の状態を検出する心房細動検出手段（１１２）とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、心房細動の検出装置、心房細動の検出方法およびコンピュータプログラムに関し、特に、自動血圧計等に付帯した脈波検出機能を用いた心房細動の検出装置、心房細動の検出方法およびコンピュータプログラムに関する。

心房細動とは、心房全体が非常に速く小刻みに興奮収縮し、その興奮が無秩序に心室に伝わることによって心臓の収縮および拡張が障害され、規則的な拍動が失われる状態をいう。

心房細動の症状は個人差があり、全く自覚症状のない人や、時々動悸がする等様々である。心房細動が発見された場合であっても、異常はあるが自覚症状がない、あるいは心房細動の症状が気にならないという理由で放置される場合がある。また、心房細動はそれ自体が生命の危険を脅かすものではないという理由で軽視されることがある。しかし、心房細動が長期間続くと、心臓の機能が低下する可能性がある。また、心房細動になると血栓ができやすくなり、血栓が血流により脳内まで移動し、脳梗塞の発症リスクを増加させる。さらに、心房細動の有病率は加齢とともに高くなるため、心房細動は心臓病の中でも重要な病気と考えられている。

心房細動は不整脈の一種であり、不規則な脈波と相関関係があることが知られている。このため、不規則な脈波から心房細動を発見する方法が研究されている。

特開２０１５−１５００９５号公報 特開２０１６−１４０６８９号公報 国際公開番号第２０１６／０４３２９９号公報

心房細動は心電図検査により発見することができる。この検査は健康診断や人間ドック等で行わなければならず、時間がかかり、煩雑である。このため、簡便な方法で心房細動を検出する方法が考えられている。

例えば、簡易な検査方法として、特許文献１では、血圧計を用いて不規則脈波の情報を提示する方法が開示されている。また、特許文献２では、異常正規化拍動間隔の積算個数が閾値を超えた場合に心房細動が発生したと判定する方法が開示されている。

しかし、心房細動の状態は他の不整脈と紛らわしく、上述した不規則脈波のカウント数を用いた判定方法は心房細動が発見できる確率が高いというわけではない。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な方法で精度よく心房細動の状態を判定することができる心房細動の検出装置、心房細動の検出方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、心房細動の検出装置は、複数回行われる脈波の計測の各々について異常な脈波の数を記憶した記憶手段と、前記異常な脈波の数の最大値を算出する最大値算出手段と、前記異常な脈波の数の中央値を算出する中央値算出手段と、前記最大値算出手段により算出された最大値が所定の閾値以上であり、かつ前記中央値算出手段により算出された中央値が０でない場合に、心房細動の状態を検出する心房細動検出手段とを備える。

ここで、脈波を検出する脈波検出手段をさらに備え、前記異常な脈波の数は、前記脈波検出手段により検出された脈波に基づいて算出されるものとすることができる。

また、前記所定の閾値は２以上とすることができる。

また、前記脈波を計測する回数は３以上とすることができる。

本発明の他の態様によれば、心房細動の検出装置により実行される心房細動の検出方法は、複数回行われる脈波の計測の各々について異常な脈波の数を記憶手段に記憶するステップと、前記異常な脈波の数の最大値を算出するステップと、前記異常な脈波の数の中央値を算出するステップと、前記算出された最大値が所定の閾値以上であり、かつ前記算出された中央値が０でない場合に、心房細動であると検出するステップとを備える。

ここで、前記心房細動の検出装置は脈波を検出する脈波検出手段をさらに備え、前記記憶するステップは、前記脈波検出手段により検出された脈波に基づいて算出される前記異常な脈波の数を記憶するものとすることができる。

また、前記所定の閾値は２以上とすることができる。

また、前記脈波を計測する回数は３以上とすることができる。

本発明の他の態様によれば、コンピュータプログラムは、コンピュータを、上記の心房細動の検出装置として機能させる。

本発明の他の態様によれば、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記のコンピュータプログラムを記憶する。

本発明によれば、複数回行われる脈波の計測の各々について異常な脈波の数を記憶手段に記憶し、異常な脈波の数の最大値を算出し、異常な脈波の数の中央値を算出し、算出された最大値が所定の閾値以上であり、かつ算出された中央値が０でない場合に、心房細動であると検出するので、簡易な方法により心房細動の状態を検出する確率が改善される。

本発明の実施形態に係る心房細動の検出装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る心房細動の検出方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る心房細動の検出装置の機能構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

以下の説明において、脈波とは心臓の拍動によって生じる身体の部分の容積変化の波形であり、血圧の変化によるものを圧脈波、容積の変化によるものを容積脈波といい、これらのいずれをも含む。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る心房細動の検出装置の機能構成を示す図である。心房細動検出装置１００は、演算部１０２、脈波検出部１０４、記憶部１１４、入力部１１６、通知部１１８および電源１２０を含んで構成される。

脈波検出部１０４は、生体の脈波を検出するように構成される。例えば心房細動検出装置１００は血圧計として構成することができ、この場合、脈波検出部１０４は腕の所定部位に巻くカフとして構成される。カフには膨張可能な袋状部材が設けられる。血圧計には、巻かれたカフの内側に位置する動脈を止血するための圧迫圧力が予め設定されている。脈波を検出する際には、この袋状部材内部の圧力を、当該圧迫圧力まで昇圧させた後に、所定の速度で徐々に降圧させることで血圧を測定するが、その過程において、袋状部材内の圧力を逐次検出し、膨張袋内の圧力変化から脈波を検出する。

あるいは、心房細動検出装置１００は指尖脈波検出装置として構成することができ、この場合、脈波検出部１０４は生体の手や足の指先に赤外線を照射し、指先を流れる血液の容積の変化を測定することにより脈波を検出する。

あるいは、心房細動検出装置１００は光学式心拍計測装置として構成することができ、この場合、脈波検出部１０４は光学式心拍センサを有して構成される。脈波検出部１０４はＬＥＤを用いて腕等の所定の位置に対して光を照射し、血流によって反射される散乱光の量を測定することで、脈波を検出する。

演算部１０２は脈波検出部１０４から出力される脈波の電気信号に基づいて演算処理を行うように構成される。演算部１０２は、さらに記憶部１１４、入力部１１６、通知部１１８に通信可能に接続される。記憶部１１４は、本実施形態に係る処理を実行するためのプログラムや演算処理に用いられるデータまたは演算結果のデータを記憶するように構成される。具体的には、記憶部１１４は、ＵＳＢフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスクまたは光ディスク等として構成することができる。

入力部１１６は、ユーザから情報処理のための命令や設定値の情報を入力するためのキーボード、ボタン、ダイヤル、またはスイッチ等として構成される。通知部１１８は、演算部１０２による演算結果に基づく通知情報を出力するための液晶ディスプレイ、ランプ、またはスピーカ等として構成される。加えて、心房細動検出装置１００は、当該装置内の各構成要素へ電源を供給するための電源１２０を含んでいる。

次に、演算部１０２に含まれる各構成要素について説明する。演算部１０２は、脈波計測部１０６、最大値算出部１０８、中央値算出部１１０、および心房細動検出部１１２を含んでいる。

脈波計測部１０６は、脈波検出部１０４から受信される脈波の電気信号に基づいて脈波を測定するように構成される。同時に、脈波計測部１０６は規則的な拍動の時間間隔からずれた脈波の回数を計数するように構成される。このような脈波は、具体的には所定期間内に計測される拍動の間隔の平均値を算出し、この平均値から所定の量、例えば２５％以上ずれている脈波が該当するものとして判定される。例えば、心房細動検出装置１００を血圧計として構成する場合、１回の血圧および脈拍数の計測に２０〜３０秒ほどかかるため、拍動の間隔の平均値を算出するための期間は、２０〜３０秒とすることができる。判定された脈波は、一般に不規則脈波または心調律異常（脈の乱れ）等と呼ばれ、本実施形態では異常な脈波と称する。また、脈波計測部１０６は計測処理ごとに計数された異常な脈波の数を記憶部１１４に記憶するように構成される。

最大値算出部１０８は、脈波計測部１０６による複数回の計測の各々について計数された異常な脈波の数を記憶部１１４から取得し、異常な脈波の最大値を求めるように構成される。中央値算出部１１０は、脈波計測部１０６による複数回の計測の各々について計数された異常な脈波の数を記憶部１１４から取得し、中央値を求めるように構成される。例えば、脈波の計測回数が３回であり、異常な脈波の数が、１回目が１であり、２回目が１であり、３回目が０である場合、最大値は１、中央値は１となる。また、１回目が２であり、２回目が０であり、３回目が０である場合、最大値は２、中央値は０となる。

心房細動検出部１１２は、最大値算出部１０８により算出された異常な脈波の最大値が２以上であり、かつ中央値算出部１１０により算出された中央値が０でない場合に、被検体である生体について心房細動が発生したことを検出したと判定する。心房細動検出部１１２は、さらに通知部１１８を通じて検出結果を出力するように構成される。検出結果の通知は、例えばディスプレイへのメッセージの表示、ランプの点灯、ブザー音の出力等種々の形式で行うことができる。なお、中央値が０でないという条件に代えて、中央値が１以上であるという条件を使用することとしてもよい。

次に、記憶部１１４に記憶される情報について説明する。記憶部１１４には、複数回行われる脈波の計測の各々について異常な脈波の数が記憶される。ここで、記憶される異常な脈波の数は、脈波検出部１０４により検出された脈波に基づいて、演算部１０２により算出される。以下の実施例において、脈波の計測回数は３回行われるが、４回以上計測することとしてもよい。

次に、図２のフローチャートを参照し、本実施形態に係る心房細動の検出方法について説明する。

まず、演算部１０２はカウント値ｉを０に初期化し、計測回数の閾値Ｔｈを３に初期化する（ステップＳ２０２）。次いで、脈波計測部１０６が、脈波検出部１０４から受信される脈波の電気信号に基づいて脈波を測定する。ここで、脈波計測部１０６は拍動の時間間隔の平均値からずれた脈波の回数を計数し、計数された異常な脈波の数を記憶部１１４に記憶する（ステップＳ２０４）。

この異常な脈波の計数処理は所定の時間行われる。例えば心房細動検出装置１００が血圧計として構成される場合、１回の血圧の測定に係る時間は２０〜３０秒であり、この時間の間だけ計数処理が行われる。

次いで、演算部１０２はカウント値ｉを増分する（ステップＳ２０６）。演算部１０２はカウント値ｉと所定の閾値Ｔｈとを比較し、カウント値ｉが閾値Ｔｈ未満であればステップＳ２０４から処理を再開する。他方、カウント値ｉが閾値Ｔｈ以上の場合、ステップＳ２１０へ移行する。

ステップＳ２１０において、最大値算出部１０８が、脈波計測部１０６による複数回の計測の各々について計数された異常な脈波の数を記憶部１１４から取得し、異常な脈波の最大値を算出する。次いで、中央値算出部１１０が、異常な脈波の数の中央値を算出する。次いで、心房細動検出部１１２が、脈波計測部１０６による上記算出処理の結果、異常な脈波の最大値が２以上である場合、処理はステップＳ２１２へ移行する。他方、異常な脈波の最大値が２未満である場合、心房細動の状態ではないこと（陰性）を検出したものとして処理を終了する。

ステップＳ２１２において、心房細動検出部１１２が、中央値算出部１１０により算出された中央値が０でないと判定した場合、被検体である生体が心房細動の状態であること（陽性）を検出したものとして、ステップＳ２１４へ移行する。他方、中央値が０の場合、心房細動の状態ではないこと（陰性）を検出したものとして処理を終了する。

ステップＳ２１４において、心房細動検出部１１２は、検出結果を記憶部１１４に記憶し、通知部１１８を通じて心房細動が発生した可能性があることを通知して処理を終了する。

（第２実施形態）
上述した実施形態では心房細動の検出装置に脈波検出部が一体として構成された例を説明したが、心房細動の検出装置と脈波検出部とを別個に構成してもよい。

図３は、本発明の第２実施形態に係る心房細動の検出装置の機能構成を示す図である。同図において、図１に示す機能ブロックに付された符号と同様の符号は、同様の機能を有することを示す。

図３に示す例では、脈波検出装置３０４と心房細動検出装置３００とがシステムを構成する。心房細動検出装置３００と別個に構成された脈波検出装置３０４は血圧計等の脈波の計測機器として構成され、被検体の脈波を計測するとともに、異常な脈波の数を計数する脈波計測部３０６、計数された異常な脈波の数を出力する表示部３０８を有する。

心房細動検出装置３００のオペレータは、脈波検出装置３０４を用いて異常な脈波の数を計数し、表示部３０８に出力された異常な脈波の数を、入力部１１６を通じて入力し、記憶部１１４に記憶させる。

あるいは、心房細動検出装置３００と脈波検出装置３０４とに無線通信手段を設けて、異常な脈波の数を心房細動検出装置３００に自動入力し、記憶部１１４に記憶させることとしてもよい。この場合、通信手段はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信規格に準拠したものであってもよい。

演算部３０２の最大値算出部１０８は、脈波計測装置３０６による複数回の計測の各々について計数された異常な脈波の数を記憶部１１４から取得し、異常な脈波の最大値を算出する。次いで、中央値算出部１１０が、取得された異常な脈波の数の中央値を算出する。心房細動検出部１１２は、最大値算出部１０８により算出された最大値が所定の閾値以上であり、かつ中央値算出部１０８により算出された中央値が０でない場合に、心房細動の状態を検出する。

本実施例に係る心房細動の検出方法では、第２実施形態において上述したように異常な脈波の数の計数と、心房細動の検出とを別個の装置で行った。脈波検出装置として、不規則脈波の検出回数を表示可能な血圧計であるオムロン社製ＨＥＭ−９０７を使用し、心房細動の検出装置をパーソナルコンピュータとして構成した。

２１１人の洞調律の被検体からなるグループ１、心房細動と診断されている４４人の被検体からなるグループ２、その他の心疾患（期外収縮、心房頻拍、心房粗動）と診断されている４８人のグループ３のそれぞれに対して、３回脈波を計測して、その計測の各々について異常な脈波の発生した回数を計数した。測定機器として、血圧計に設けられている脈拍数の計測機能を使用した。脈波の測定は、およそ１分の間隔を空けて行った。そして、異常な脈波の最大値が２以上であり、中央値が０でない場合に陽性であることを検出する、すなわち心房細動が発生したことを検出するよう条件を設定した。

上記の判定方法に基づく測定結果を以下に示す。

感度：９５．５％
特異度：９６．５％
陽性的中率：８２．４％
陰性的中率：９９．２％
正診率：９６．４％

上記結果において、感度は実際に心房細動と診断された人を陽性と判定した割合（（４２／４４）×１００）を示す。特異度は、心房細動でないと診断された人を陰性と判定した割合（（２５０／２５９）×１００）を示す。陽性的中率は、陽性と判定した被検体が実際に心房細動と診断された人であった割合（（４２／５１）×１００）を示す。陰性的中率は、陰性と判定した被検体が実際に心房細動でないと診断された人であった割合（（２５０／２５２）×１００）を示す。正診率は、総数のうち判定結果が正しかった割合（（（４２＋２５０）／３０３）×１００）を示す。

（比較例）
比較例として、上記実施例と同一のグループに対して、同様の装置を用いて異常な脈波の発生した回数を３回計数した。そして、３回の計数中２回において不規則脈波が１拍以上検出された場合に心房細動と判定するよう条件を設定した。

上記の判定方法に基づく測定結果を以下に示す。

感度：９５．５％
特異度：９３．８％
陽性的中率：７２．４％
陰性的中率：９９．２％
正診率：９４．１％

本比較例と実施例とを比較した場合、実施例に係る検出方法において、検出結果が改善していた。特に、陽性的中率、正診率において改善がみられた。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本実施形態に係る装置、その構成要素、および上述した方法のステップは、ハードウェアによって、またはソフトウェアとハードウェアとの組合せによって実施することができる。装置またはその構成要素の諸機能がハードウェアによって実行されるかまたはソフトウェアによって実行されるかは本実施形態の設計における制約条件に従う。当業者は種々の方法を用いて特定の用途ごとに上述した構成要素の機能を実施することができるが、このような変更もまた、本発明の範囲内にある。

本実施形態において説明される装置は例示にすぎず、他の方式でも実施可能である。例えば、上述した構成要素は機能を論理的に分割したものであり、実装において他の方式で構成要素を分割してもよい。また、上述した構成要素のうちの２つ以上が１つに統合されてもよく、構成要素の各々が物理的に単独で存在してもよい。

本実施形態で説明される機能がソフトウェアの形態で実施されるとき、その機能を実現するためのコンピュータプログラムはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶することができる。コンピュータプログラムは、コンピュータを本実施形態において説明される構成要素の全てまたは一部として機能させるように指示するためのいくつかの命令を含む。

１００、３００ 心房細動検出装置
１０２、３０２ 演算部
１０４ 脈波検出部
１０６、３０６ 脈波計測部
１０８ 最大値算出部
１１０ 中央値算出部
１１２ 心房細動検出部
１１４ 記憶部
１１６ 入力部
１１８ 通知部
１２０ 電源
３０４ 脈波検出装置
３０８ 表示部

Claims (10)

1. 複数回行われる脈波の計測の各々について異常な脈波の数を記憶した記憶手段と、
   前記異常な脈波の数の最大値を算出する最大値算出手段と、
   前記異常な脈波の数の中央値を算出する中央値算出手段と、
   前記最大値算出手段により算出された最大値が所定の閾値以上であり、かつ前記中央値算出手段により算出された中央値が０でない場合に、心房細動の状態を検出する心房細動検出手段と
   を備えたことを特徴とする心房細動の検出装置。
2. 脈波を検出する脈波検出手段をさらに備え、
   前記異常な脈波の数は、前記脈波検出手段により検出された脈波に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の心房細動の検出装置。
3. 前記所定の閾値は２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の心房細動の検出装置。
4. 前記脈波を計測する回数は３以上であることを特徴とする１ないし３のいずれか一項に記載の心房細動の検出装置。
5. 心房細動の検出装置により実行される心房細動の検出方法であって、
   複数回行われる脈波の計測の各々について異常な脈波の数を記憶手段に記憶するステップと、
   前記異常な脈波の数の最大値を算出するステップと、
   前記異常な脈波の数の中央値を算出するステップと、
   前記算出された最大値が所定の閾値以上であり、かつ前記算出された中央値が０でない場合に、心房細動であると検出するステップと
   を備えたことを特徴とする心房細動の検出方法。
6. 前記心房細動の検出装置は脈波を検出する脈波検出手段をさらに備え、
   前記記憶するステップは、前記脈波検出手段により検出された脈波に基づいて算出される前記異常な脈波の数を記憶することを特徴とする請求項５に記載の心房細動の検出方法。
7. 前記所定の閾値は２以上であることを特徴とする請求項５または６に記載の心房細動の検出方法。
8. 前記脈波を計測する回数は３以上であることを特徴とする５ないし７のいずれか一項に記載の心房細動の検出方法。
9. コンピュータを、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の心房細動の検出装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
10. 請求項９に記載のコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

Images