JP2021083605A

JP2021083605A - 不整脈判定装置及び不整脈判定用プログラム

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Publication number: JP2021083605A
Application number: JP2019213663A
Authority: JP
Inventors: 良典丸中; Yoshinori Marunaka; 滋篠本; Shigeru Shinomoto
Original assignee: Kyoto Industrial Health Association
Current assignee: Kyoto Industrial Health Association
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: JP7137550B2

Abstract

【課題】被験者に不整脈が生じている蓋然性を従来よりも遥かに短い時間で判定することができ、しかもその判定結果を信頼性の高いものとする。【解決手段】被験者の心電図又は脈波に周期的に表れる拍動波形のうち、互いに隣り合う拍動波形の時間間隔である拍動間隔を逐次検出する間隔検出部２２と、互いに隣り合う拍動間隔の差に基づいて算出される第１の値と、互いに隣り合う拍動間隔の和に基づいて算出される第２の値との比を算出し、その比を積算した値である不整脈指標値を出力する出力部２３とを備えた。【選択図】図３

Description

本発明は、不整脈判定装置及び不整脈判定用プログラムに関するものである。

不整脈は、不規則な心拍や脈拍が起こる頻度が高くなる症状であり、これを検査するには、心拍や脈拍に不規則な変動がどれくらいの頻度で起こっているかを調べなければならない。そして、従来、これを精度良く調べるため、被検者の心電図や脈波を例えば２４時間かけて取るといった検査が行われているが、この検査は、長時間に亘るという問題があり、長時間を確保することのできない者にとっては受検しにくい。

そこで、検査の短時間化を図ったものとして、特許文献１には、心電図に周期的に現れるＲ波の時間間隔を逐次測定し、隣り合う時間間隔の差を積算した値を、不整脈の懸念があるか否かを示す指標値とする例が開示されている。

しかしながら、同特許文献１に開示されている指標値を用いたとしても、より信頼性の高い検査結果を得ようとすると、やはり長時間に亘って心電図や脈波を取る必要があり、実際には上述した問題を解決することはできない。

特開２０１７−１４３９４９号公報

そこで、本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、被験者に不整脈が生じている蓋然性を従来よりも遥かに短い時間で判定することができ、しかもその判定結果を信頼性の高いものとすることを主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る不整脈判定装置は、被験者の心電図又は脈波に周期的に表れる拍動波形のうち、互いに隣り合う拍動波形の時間間隔である拍動間隔を逐次検出する間隔検出部と、互いに隣り合う前記拍動間隔の差に基づいて算出される第１の値と、前記互いに隣り合う拍動間隔の和に基づいて算出される第２の値との比を算出し、その比を積算した値である不整脈指標値を出力する出力部とを有していることを特徴とするものである。

このように構成された不整脈判定装置によれば、上述した不整脈指標値を用いて不整脈の蓋然性を判定することで、従来よりも遥かに短い例えば１０分程度の検査時間で信頼性の高い判定結果を得ることができる。なお、具体的なデータについては、後述する。

不整脈が生じているか否かを客観的に判定するためには、前記出力部が出力した前記不整脈指標値に基づいて、前記被験者に不整脈が生じているか否か、或いは、不整脈が生じている蓋然性が高いか否かを判定する判定部をさらに有することが好ましい。

また、不整脈の一種である心室性期外収縮が生じているか否かを判定するためには、前記判定部が、前記不整脈指標値に基づいて、前記被験者に心室性期外収縮が生じているか否か、或いは、心室性期外収縮が生じている蓋然性が高いか否かを判定することが好ましい。

前記拍動間隔が、互いに隣り合う前記拍動波形に含まれるＲ波同士の時間間隔であることが好ましい。
このような構成であれば、拍動波形に含まれる複数の波形のうちピークがシャープなＲ波同士の時間間隔を拍動間隔としているので、この拍動間隔に基づき算出される不整脈指標値を、不整脈が生じている蓋然性の指標としてより信頼性の高いものとすることができる。

より具体的な実施態様としては、前記出力部が、以下の算出式に基づいて前記不整脈指標値を算出する態様が挙げられる。

ここで、Ｘは不整脈指標値、ｎは拍数、ＲＲは互いに隣り合う拍動波形のＲ波同士の拍動間隔、ＲＲ_ｉはｉ番目ＲＲである。

また、本発明に係る不整脈判定用プログラムは、被験者の心電図又は脈波に周期的に表れる拍動波形のうち、互いに隣り合う拍動波形の時間間隔である拍動間隔を逐次検出する間隔検出部と、互いに隣り合う前記拍動間隔の差に基づいて算出される第１の値と、前記互いに隣り合う拍動間隔の和に基づいて算出される第２の値との比を算出し、その比を積算した値である不整脈指標値を出力する出力部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とするものである。
このように構成された不整脈判定用プログラムによっても、上述した不整脈判定装置と同様の作用効果を奏し得る。

このように構成した本発明によれば、被験者に不整脈が生じている蓋然性を従来よりも遥かに短い時間で判定することができ、しかもその判定結果を信頼性の高いものとすることができる。

本実施形態における不整脈判定装置の概略図。同実施形態における心電図に現れる拍動波形を説明するための図。同実施形態における不整脈判定装置の機能を示す機能ブロック図。同実施形態における不整脈指標値と不整脈であるか否かとの相関を示すグラフ。同実施形態における不整脈指標値と不整脈であるか否かとの相関を示すグラフ。

以下に本発明に係る冷蔵庫の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る不整脈判定装置１００は、被験者に不整脈が生じているか否かを判定するために用いられるものであり、具体的には図１に示すように、被験者の心電図又は脈波を検出するセンサ１０と、センサ１０の検出値を示す検出信号を取得する情報処理装置２０とを備えている。

センサ１０は、この実施形態では、心電図を取得するための心電センサ１０である。この心電センサ１０は、心筋細胞の活動電位を検出するものであり、この活動電位の時間変動を示すものが心電図である。

心電図には、図２に示すように、心臓の拍動（心拍）が拍動波形として周期的に現れており、１つの拍動波形には、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、及びＴ波がこの時間順で含まれている。なお、ここでいう周期的とは、当業者であれば当然理解できようが、毎回同じ周期（時間間隔）であることを意味するのではなく、少なくとも複数回に亘って同じ周期（時間間隔）或いはほぼ同じ周期（時間間隔）であることを意味している。

情報処理装置２０は、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ等を備えたものであり、前記メモリに格納されている不整脈判定用プログラムに基づいて、ＣＰＵやその他の構成要素が協働することによって、図３に示すように、検出信号取得部２１、間隔検出部２２、出力部２３、及び判定部２４としての機能を備えたものである。
以下、各部の機能について説明する。

検出信号取得部２１は、上述したセンサ１０からの検出信号を取得するものである。ここでの検出信号取得部２１は、検出信号を逐次取得するものであり、取得された検出信号の時系列データが、検出値の時間変動を示す心電図の心電データとなる。

間隔検出部２２は、心電図に周期的に表れる拍動波形のうち、互いに隣り合う拍動波形の時間間隔である拍動間隔を逐次検出するものである。
具体的にこの間隔検出部２２は、上述した検出信号取得部２１により得られた心電データに基づいて、拍動波形それぞれの特徴箇所を抽出し、互いに隣り合う拍動波形の特徴箇所同士の時間間隔を検出する。

特徴箇所としては、例えばＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、及びＴ波を挙げることができる。この実施形態では、ピークがシャープなＲ派を特徴箇所としており、より具体的にはＲ派のピークを特徴箇所としている。これにより、本実施形態の間隔検出部２２は、図２に示すように、互いに隣り合う拍動波形のＲ派のピーク同士の時間間隔を拍動間隔として逐次検出する。

出力部２３は、上述した拍動間隔に基づいて、不整脈の判定の指標に用いられる不整脈指標値を算出して出力するものである。

然して、この出力部２３は、互いに隣り合う拍動間隔の差に基づいて算出される第１の値と、互いに隣り合う拍動間隔の和に基づいて算出される第２の値との比を算出し、その比を積算した値を不整脈指標値として算出する。

より具体的に説明すると、第１の値及び第２の値は、互いに隣り合う拍動間隔、言い換えればｉ回目の拍動波形とｉ＋１回目の拍動波形との拍動間隔と、ｉ＋１回目の拍動波形とｉ＋２回目の拍動波形との拍動間隔とを用いて算出される値である。

第１の値は、互いに隣り合う拍動間隔の差の絶対値、又は、この絶対値から算出可能な値であり、ここでは互いに隣り合う拍動間隔の差を二乗した値である。一方、第２の値は、互いに隣り合う拍動間隔の和を二乗した値である。

本実施形態の出力部２３は、第１の値を第２の値で割った値を所定の拍数分だけ積算することで不整脈指標値を算出するように構成されており、より具体的には以下の算出式に基づいて不整脈指標値を算出し、算出した不整脈指標値を後述する判定部２４に出力する。

判定部２４は、出力部２３が出力した不整脈指標値を取得するとともに、この不整脈指標値に基づいて、被験者に不整脈が生じているか否か、言い換えれば心電図に現れている波形が不整脈を示すものであるか否か、或いは、不整脈が生じている蓋然性が高いか否かを判定するものである。

具体的に判定部２４は、不整脈指標値と予め設定された閾値とを比較して、例えば不整脈指標値が閾値を超えた場合に、被験者に不整脈が生じている、或いは、不整脈が生じている蓋然性が高いと判定する。

ここで、図４Ａに示すグラフは、被験者の不整脈指標値と、その被験者が不整脈であるか否かとの相関を示すものである。このグラフにおける横軸は、１分間の計測で得られた拍動間隔から上述した算出式により不整脈指標値Ｘを算出し、その常用対数Ｙ＝ｌｏｇ_１０Ｘをとったものである（以下では、この常用対数Ｙを第２の不整脈指標値ともいう）。不整脈指標値Ｘや第２の不整脈指標値Ｙの算出に使われた1分間の心拍数ｎは約１００である。同グラフにおける縦軸は、心室性期外収縮脈拍数を総脈拍数で割ったもの、すなわち心室性期外収縮の率であり不整脈の診断結果である。相関係数はｎ＝９５、ｒ＝０．４９となり非常に強い相関を示している。

一方、図４Ｂに示すグラフは、６００分間すなわち１０時間の計測で得られた拍動間隔から上述した算出式により不整脈指標値Ｘを算出し、上述した図４Ａと同様の相関を示すものである。この不整脈指標値Ｘの算出に使われた６００分間の心拍数ｎは約５万であり、相関係数はｎ＝９５、ｒ＝０．５８となり強い相関を示す。

ここで注目すべきは、図４Ａにおけるわずか１分間の計測、たかだか１００程度の脈拍数を計測することにより得られた相関が、図４Ｂにおける６００分間の計測することにより得られた相関に近い相関係数であり、１分間の計測でかなり高い検知効率が出ている事である。

そして、図４Ａ、Ｂに示すグラフから分かるように、Ｙが−２を超えると、つまりＸが０．０１を超えると不整脈の一種である心室性期外収縮が生じている蓋然性が高い。実際に得られた９５例のデータにおいて、心室性期外収縮の発生率が０．１以上のデータは、すべてＹ＞−２を満たしている。そのうち、擬陽性は３０件あったが、偽陰性はゼロであった。偽陰性がゼロであるという意味は、不整脈（心室性期外収縮）発生予測のスクリーニングにおいて非常に重要な意味を有しており、本検査指標を心室性期外収縮発生頻度予測スクリーニング検査法として用いても偽陰性を見落とすことはないという実用性を兼ね備えている。そこで、本実施形態では、上述した閾値を例えば第２の不整脈指標値Ｙ＝−２或いは不整脈指標値Ｘ＝０．０１に設定してあり、前記メモリの所定領域に形成された閾値格納部２５に格納してある。

さらに上述した不整脈指標値Ｘやその第２の不整脈指標値Ｙを他の指標と組み合わせることにより、より高い心疾患の推定が可能になる。例えば平均心拍数Ｈを第２の不整脈指標値Ｙに線型加算した下記の算出式により算出される第３の不整脈指標値Ｚによれば、さらに高い検知能力を得ることができる。

なお、係数cはデータとの相関を最大化するように選ぶことができる。

ここで、図５Ａ、Ｂは、第３の不整脈指標値Ｚと不整脈（心室性期外収縮）との相関を示しており、ｃ＝０．０３とした場合の結果である。図５Ａは、１分間の心電図計測から得られた第３の不整脈指標値Ｚの診断結果を示しており、相関係数はｎ＝９５、ｒ＝０．５６と高い数値を示し、心室性期外収縮率が０．１以上のデータはすべてＺ＞０．４を満たし、擬陽性は２８件に減った。

一方、図５Ｂは、１０時間の心電図計測から得られた第３の不整脈指標値Ｚの診断結果を示しており、相関係数はｎ＝９５、ｒ＝０．６２となり、さらに強い相関を示している。心室性期外収縮発生率が０．１以上のデータはすべてＺ＞０．４を満たし、擬陽性は２３件に減った。

ここでも注目すべきは、図５Ａにおけるわずか１分間の計測により得られた相関が、図５Ｂにおける１０時間の計測により得られた相関に近い相関係数であり、わずか１分間の計測でかなり高い検知効率が出ている事である。

このように構成された不整脈判定装置１００によれば、出力部２３により出力された不整脈指標値に基づいて被験者に不整脈や心室性期外収縮が生じているか否か、或いは、不整脈や心室性期外収縮が生じている蓋然性が高いか否かを判定することで、従来よりも遥かに短い検査時間で非常に信頼性の高い判定結果を得ることができる。

また、不整脈指標値として上述した算出式により算出された値を用いているので、図４のグラフに示すように、不整脈指標値と不整脈であるか否かとの間に相関が表れ、不整脈指標値を不整脈が生じている蓋然性の指標としてより信頼性の高いものとすることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、センサ１０として心電センサを用いて被験者の心電図を取っていたが、センサ１０として脈波センサを用いて被験者の脈波を取っても良い。この場合、脈波には、脈拍（動脈内を流れる血液の圧力変動）が拍動波形として周期的に現れるので、この拍動波形の拍動間隔を検出すれば良い。なお、脈波センサの取り付ける位置は、手や足など身体の種々の部位を選択して構わない。

前記実施形態では、出力部２３が算出した不整脈指標値を判定部２４に出力するように構成されていたが、算出した不整脈指標値を例えばディスプレイ等に表示出力するように構成されていても良い。
このような構成であれば、ディスプレイ等に表示出力された不整脈指標値に基づいて、例えば医者が被験者に不整脈が生じているか否かを判断することができる。かかる構成においては、不整脈指標値を必ずしも判定部２４に出力する必要はなく、この場合、情報処理装置２０としては判定部２４としての機能を不要にすることができる。

また、不整脈指標値としては、拍動間隔の差に基づいて算出される第１の値と、互いに隣り合う拍動間隔の和に基づいて算出される第２の値との比を積算した値であれば、前記実施形態の算出式により算出された値には限らず、例えば下記の挙げる算出式により算出しても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・不整脈判定装置
１０・・・センサ
２０・・・情報処理装置
２１・・・検出信号取得部
２２・・・間隔検出部
２３・・・出力部
２４・・・判定部
２５・・・閾値格納部

Claims

被験者の心電図又は脈波に周期的に表れる拍動波形のうち、互いに隣り合う拍動波形の時間間隔である拍動間隔を逐次検出する間隔検出部と、
互いに隣り合う前記拍動間隔の差に基づいて算出される第１の値と、前記互いに隣り合う拍動間隔の和に基づいて算出される第２の値との比を算出し、その比を積算した値である不整脈指標値を出力する出力部とを有していることを特徴とする不整脈判定装置。
前記出力部が出力した前記不整脈指標値に基づいて、前記被験者に不整脈が生じているか否か、或いは、不整脈が生じている蓋然性が高いか否かを判定する判定部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の不整脈判定装置。
前記判定部が、前記不整脈指標値に基づいて、前記被験者に心室性期外収縮が生じているか否か、或いは、心室性期外収縮が生じている蓋然性が高いか否かを判定することを特徴とする請求項２記載の不整脈判定装置。
前記拍動間隔が、互いに隣り合う前記拍動波形に含まれるＲ波同士の時間間隔であることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の不整脈判定装置。
前記出力部が、以下の算出式に基づいて前記不整脈指標値を算出することを特徴とする請求項４記載の不整脈判定装置。

ここで、Ｘは不整脈指標値、ｎは拍数、ＲＲは互いに隣り合う拍動波形のＲ波同士の拍動間隔、ＲＲ_ｉはｉ番目ＲＲである。
被験者の心電図又は脈波に周期的に表れる拍動波形のうち、互いに隣り合う拍動波形の時間間隔である拍動間隔を逐次検出する間隔検出部と、
互いに隣り合う前記拍動間隔の差に基づいて算出される第１の値と、前記互いに隣り合う拍動間隔の和に基づいて算出される第２の値との比を算出し、その比を積算した値である不整脈指標値を出力する出力部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする不整脈判定用プログラム。