JP2022041969A - Computer-assisted method for noninvasive detection of carbohydrate metabolism disorders from heart rate variability and wearable autonomous device for its implementation - Google Patents

Computer-assisted method for noninvasive detection of carbohydrate metabolism disorders from heart rate variability and wearable autonomous device for its implementation Download PDF

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Abstract

To provide a computer-assisted method for noninvasively detecting carbohydrate metabolism disorders (CMD) from heart rate variability (HRV).SOLUTION: A computer-assisted method includes the steps of: selecting a cardio signal from a group consisting of an ECG and a PPG; determining a sequence of time stamps selected from a group consisting of R, P, and T-peaks on the ECG and systoles and diastoles on the PPG; determining time intervals between adjacent time stamps in the sequence to obtain a cardiointervalogram (CIG) characterizing a patient's HRV; carrying out transformation of the CIG by removing a linear trend to obtain a cardiointervalogram (TCIG); obtaining a set of statistical parameters of HRV for each of the TCIG; and carrying out computer processing of the statistical spectral parameters of HRV and making a decision on the presence of CMD of the patient according to comparison between healthy patients and patients with CMD and the degree of closeness of the patient's value to values of the patients with CMD.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は医学に関し、より詳細には、心拍変動(HRV)から炭水化物代謝障害を検出するためのコンピュータ支援方法およびその実施のためのウェアラブル自律型デバイスに関する。 The present invention relates to medicine, and more particularly to a computer-aided method for detecting an inborn error of glucose metabolism from heart rate variability (HRV) and a wearable autonomous device for carrying out the method.

炭水化物代謝障害(CMD)の患者を識別するために母集団の大規模な2段階のスクリーニングを構築するために、本方法およびデバイスを使用することができる。 The method and device can be used to construct a large two-step screening of the population to identify patients with inborn errors of glucose metabolism (CMD).

スクリーニングの第1の段階において、提案された方法およびデバイスを使用して、炭水化物代謝障害の疑いのある患者が識別され、さらなる検査のために医療機関に送られる。 In the first phase of screening, the proposed methods and devices are used to identify patients with suspected inborn errors of carbohydrate metabolism and send them to a medical facility for further testing.

第2の段階において、医療専門家(国家勧告に基づく医療機関の専門家)が、スクリーニングの第1の段階を通った患者の炭水化物代謝障害の有無について最終判断を行う。 In the second stage, a medical professional (a medical institution expert based on national recommendations) makes the final decision on the presence or absence of an inborn error of glucose metabolism in a patient who has passed the first stage of screening.

人間の身体の健康を制御するための体重計、血圧、血糖センサを含む、かなりの数の技術的手段がある。 There are quite a few technical means, including scales, blood pressure, and blood glucose sensors to control the health of the human body.

技術的手段および様々なバイオセンサを使用して人間の状態を評価し、続いてコンピューティングデバイスを使用してデータ分析を行うための多くの技術的解決策が知られている。 Many technical solutions are known for assessing the human condition using technical means and various biosensors, followed by data analysis using computing devices.

先行技術から知られているのは、機能状態を継続的に監視し、機能診断を与えるための方法である(たとえば、2017年9月21日に公開されたWO2017/160186A1を参照)。本方法は、バイオメトリクスモニタ(腕時計またはブレスレット)からのデータが有線または無線手段でAndroidまたはiOSプラットフォーム上のモバイルアプリケーションに送信されることで構成されている。次いで、測定された脈拍値を使用してプロットされたヒストグラムに基づいてストレスレベルが計算され、次いで、Xミリ秒の所与の範囲内の隣接する心拍間の最大間隔数の集中度から、ヒストグラムデータに基づいてストレスレベルが決定され、ユーザの動きの強さの指標が、バイオメトリクスモニタに組み込まれた電気加速度計を使用して記録される。次いで、得られた指標の経時的な分布に基づいて、個人の日常の運動活動とライフスタイルについて結論が導き出され、収集された情報に基づいて、何が正確にストレスレベルの変化の原因となったかについて結論が導き出され、ユーザは問題の原因を避けるようにアドバイスされる。 Known from the prior art is a method for continuously monitoring functional status and providing functional diagnostics (see, for example, WO2017 / 160186A1 published September 21, 2017). The method consists of sending data from a biometrics monitor (wristwatch or bracelet) to a mobile application on an Android or iOS platform by wired or wireless means. The stress level is then calculated based on the histogram plotted using the measured pulse values, and then the histogram from the concentration of the maximum number of intervals between adjacent heart rates within a given range of X millisecond. The stress level is determined based on the data, and an index of the strength of the user's movement is recorded using an electric accelerometer built into the biometrics monitor. Then, based on the distribution of the obtained indicators over time, conclusions were drawn about the individual's daily motor activity and lifestyle, and based on the information gathered, what exactly caused the change in stress level. A conclusion is drawn about the stress and the user is advised to avoid the cause of the problem.

本発明によって解決される技術的問題は、人の生活の過程にある環境の外的要因の状況を考慮に入れる能力、これらの要因の作用に対する生理学的反応を考慮に入れること、身体活動のレベルと睡眠期間を考慮に入れること、ユーザによる最終情報の認識を簡素化すること、およびオンラインで環境が人に与える影響の結果を得る能力である。 The technical problems solved by the present invention are the ability to take into account the situation of external factors of the environment in the process of human life, taking into account the physiological response to the action of these factors, the level of physical activity. And the ability to take into account sleep duration, simplify the user's perception of final information, and obtain the consequences of the impact of the environment on humans online.

人のストレス状態のレベルを継続的に監視する特定の方法は、バイオメトリクス検出器の使用に基づいており、この検出器からのデータは、特定の時間枠内の隣接する心拍間の間隔の値をバッファリングし、これらの間隔の分布のヒストグラムを作成して心拍変動に基づいてストレスレベルを計算するために使用される。 Certain methods of continuously monitoring a person's level of stress state are based on the use of a biometrics detector, and the data from this detector is the value of the interval between adjacent heartbeats within a particular time frame. Is used to buffer and create a histogram of the distribution of these intervals to calculate stress levels based on heart rate variability.

ストレスのレベルは、発生したイベントとストレスのレベルの急上昇との間に時間遅延を形成することによって、人の活動ならびに周囲の人および物との相互作用に関連付けられており、それによると、ストレスのレベルの変化の正確な原因は何であったかが結論付けられ、ユーザはこの原因を除外するように求められる。 The level of stress is associated with human activity and interaction with surrounding people and objects by forming a time delay between the event that occurs and the spike in the level of stress, according to which stress It is concluded what was the exact cause of the change in the level of, and the user is asked to rule out this cause.

この方法の欠点は、本方法が、患者の心拍変動(HRV)の統計的スペクトルパラメータを、健康な患者および炭水化物代謝障害のある患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較することによって、HRVパラメータの逸脱によって患者の炭水化物代謝障害の存在を評価することができないという事実を含む。 The disadvantage of this method is that it compares the statistical spectral parameters of a patient's heart rate variability (HRV) with the reference statistical spectral parameters of HRV from healthy patients and patients with impaired carbohydrate metabolism. Includes the fact that the presence of impaired carbohydrate metabolism in patients cannot be assessed due to parameter deviations.

従来技術から知られているのは、脈拍波形分析に基づいて、被験者の心拍、呼吸数、および/または血圧に関するデータを決定するための装置である(たとえば、2017年1月19日に公開されたWO2017009465(A1)を参照)。 Known from prior art is a device for determining subject heart rate, respiratory rate, and / or blood pressure data based on pulse waveform analysis (eg, published January 19, 2017). See WO2017009465 (A1)).

本デバイスは、脈拍波形の分析に基づいて、たとえば、被験者の心拍、呼吸数、および/または血圧に関連するデータが決定され、処理される、健康状態を決定するための方法の実装形態を提供する。 The device provides an implementation of a method for determining health, for example, data related to a subject's heart rate, respiratory rate, and / or blood pressure are determined and processed based on analysis of pulse waveforms. do.

被験者の健康状態を決定するための装置は、被験者の心臓リズムを反映する脈波データを提供するための制御モジュールおよび手段を備える。脈波データが得られる。心周期の複数の期間を特徴付ける脈波データの一部が選択される。脈波データの脈波データに基づいて、脈拍変動、呼吸数変動、心拍変動が決定される。相関値が、血圧変動、呼吸数変動、心拍変動、および対応する参照値に基づいて決定される。被験者の健康状態は、相関値に基づいて決定される。 The device for determining the health condition of the subject comprises a control module and means for providing pulse wave data reflecting the subject's cardiac rhythm. Pulse wave data can be obtained. Some of the pulse wave data that characterizes multiple periods of the cardiac cycle are selected. Based on the pulse wave data of the pulse wave data, the pulse fluctuation, the respiratory rate fluctuation, and the heart rate fluctuation are determined. Correlation values are determined based on blood pressure variability, respiratory rate variability, heart rate variability, and corresponding reference values. The health status of the subject is determined based on the correlation value.

別の実施形態では、心拍変動を特徴付ける第1および第2の指標は、心周期の複数の期間を特徴付ける脈波データの一部の脈波データに基づいて決定される。第2の指標は第1の指標とは異なる。被験者の健康状態は、第1および第2の指標に基づいて決定される。第1の指標を決定することは、脈波データの一部の脈波データに基づいて複数の呼吸数間隔を決定することと、複数の呼吸時間間隔に基づいて第1の指標を決定することとを含む。 In another embodiment, the first and second indicators that characterize heart rate variability are determined based on some of the pulse wave data that characterize multiple periods of the cardiac cycle. The second indicator is different from the first indicator. Subject's health status is determined based on the first and second indicators. Determining the first index is to determine multiple breathing rate intervals based on some of the pulse wave data in the pulse wave data and to determine the first index based on multiple breathing time intervals. And include.

この方法の欠点は、本方法が、患者の心拍変動(HRV)の統計的スペクトルパラメータを、健康な患者および炭水化物代謝障害のある患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較することによって、HRVパラメータの逸脱によって患者の炭水化物代謝障害の存在を評価することができないという事実を含む。 The disadvantage of this method is that it compares the statistical spectral parameters of a patient's heart rate variability (HRV) with the reference statistical spectral parameters of HRV from healthy patients and patients with impaired carbohydrate metabolism. Includes the fact that the presence of impaired carbohydrate metabolism in patients cannot be assessed due to parameter deviations.

請求される技術的解決策に最も近い類似物について、申請者は、心臓血管系および神経系の機能診断に使用することができる心拍変動の方法を検討している(2002年7月20日に公開されたRU2185090C1を参照)。心拍変動(HRV)、すなわち、身体の機能の状態に応じた心臓の活動の絶え間ない補正による心電図(ECG)のRR間隔の持続時間の継続的な変動は、心臓への神経の影響の指標とみなされる。 For the closest analogs to the technical solution claimed, the applicant is exploring methods of heart rate variability that can be used for cardiovascular and nervous system functional diagnosis (July 20, 2002). See published RU2185090C1). Heart rate variability (HRV), that is, continuous variation in the duration of the electrocardiogram (ECG) RR interval with constant correction of cardiac activity according to the state of physical function, is an indicator of the effects of nerves on the heart. It is regarded.

本方法は、身長と体重、脈拍動脈血圧を測定する。心電図が記録される。変動解析が実行される。1分あたりの現在の心拍数と適切な心拍数が決定される。発生したストレスレベルは、条件付きの単位で計算される。発生したストレスレベルの検査結果の定性的推定が実行される。心臓リズムの種類は、現在の心拍数と適切な心拍数との間の差から、正常、徐脈性、または頻脈性不整脈として決定される。RR間隔の変動は、その変動係数から決定される。心臓リズムの9つの考えられる変形のうちの1つが決定される(低、正常、または超可変の徐脈性不整脈、正常不整脈、または頻脈性不整脈)。 This method measures height and weight, and pulse arterial blood pressure. An electrocardiogram is recorded. Fluctuation analysis is performed. The current heart rate per minute and the appropriate heart rate are determined. The stress level generated is calculated in conditional units. A qualitative estimation of the test results of the stress level that has occurred is performed. The type of cardiac rhythm is determined as normal, bradycardic, or tachyarrhythmia based on the difference between the current heart rate and the appropriate heart rate. The variation of the RR interval is determined from its coefficient of variation. One of nine possible variants of cardiac rhythm is determined (low, normal, or hypervariable bradycardic arrhythmia, normal arrhythmia, or tachyarrhythmia).

数学的フーリエ変換を使用して、心拍における波状の変化が通常観察される3つの周波数範囲が識別された。第1の範囲(0.4~0.04Hz、または高周波)は呼吸運動と明確に相関しており、この間、副交感神経活動の増加(吸入)または後者の減少(呼気)がある。第2の範囲(0.04~0.015Hz、または低周波数)の性質は不明なままであり、交感神経または副交感神経の影響に関連付けられている。そして最後に、第3の帯域(0.015Hz未満または超低周波数)も、特定の神経効果とはまったく相関しない代謝プロセスに関連付けられていると考えられる。 Mathematical Fourier transforms were used to identify three frequency ranges in which wavy changes in the heartbeat are usually observed. The first range (0.4-0.04 Hz, or high frequency) is clearly correlated with respiratory movement, during which there is an increase in parasympathetic activity (inhalation) or a decrease in the latter (expiration). The nature of the second range (0.04 to 0.015 Hz, or low frequency) remains unclear and is associated with sympathetic or parasympathetic effects. And finally, the third band (below 0.015 Hz or very low frequencies) is also thought to be associated with metabolic processes that do not correlate with any particular neural effect.

この方法の欠点は、本方法が、患者の心拍変動(HRV)の統計的スペクトルパラメータを、健康な患者および炭水化物代謝障害のある患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較することによって、HRVパラメータの逸脱によって患者の炭水化物代謝障害の存在を評価することができないという事実を含む。 The disadvantage of this method is that it compares the statistical spectral parameters of a patient's heart rate variability (HRV) with the reference statistical spectral parameters of HRV from healthy patients and patients with impaired carbohydrate metabolism. Includes the fact that the presence of impaired carbohydrate metabolism in patients cannot be assessed due to parameter deviations.

WO2017/160186A1WO2017 / 160186A1 WO2017009465(A1)WO2017009465 (A1) RU2185090C1RU2185090C1

R.M. Baevsky、「ANALYSIS OF HEART RATE VARIABILITY WHEN USING DIFFERENT ELECTROCARDIOGRAPHIC SYSTEMS」R.M. Baevsky, "ANALYSIS OF HEART RATE VARIABILITY WHEN USING DIFFERENT ELECTROCARDIOGRAPHIC SYSTEMS" Peter D. Welch、「The Use of Fast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra: A Method Based on Time Aver-aging Over Short, Modified Periodograms」Peter D. Welch, "The Use of Fast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra: A Method Based on Time Aver-aging Over Short, Modified Periodograms"

本発明の目的は、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害の非侵襲的検出のためのコンピュータ支援方法であって、患者のHRVの統計的スペクトルパラメータを、健康な患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、および炭水化物代謝障害(CMD)のある患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較することによって決定される心拍変動(HRV)パラメータの逸脱によって、患者の炭水化物代謝障害の存在を評価する方法を提供することである。 An object of the present invention is a computer-assisted method for non-invasive detection of impaired carbohydrate metabolism from heart rate variability (HRV), which provides statistical spectral parameters of HRV in patients and reference statistics of HRV from healthy patients. Assess the presence of impaired carbohydrate metabolism in patients by deviations in heart rate variability (HRV) parameters determined by comparison with specific spectral parameters and reference statistical spectral parameters of HRV in patients with impaired carbohydrate metabolism (CMD). To provide a method.

本発明の第2の目的は、患者の心拍変動(HRV)による炭水化物代謝障害の非侵襲的検出のためのウェアラブル自律型デバイスを提供することであり、これは、患者の統計的スペクトルパラメータHRVを、健康な患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータおよびICD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較することによって、患者の心拍変動(HRV)パラメータの逸脱によって炭水化物代謝障害の存在を評価するように構成されている。 A second object of the invention is to provide a wearable autonomous device for non-invasive detection of impaired carbohydrate metabolism due to patient heart rate variability (HRV), which provides the patient's statistical spectral parameter HRV. To assess the presence of impaired carbohydrate metabolism by deviation of a patient's heart rate variability (HRV) parameters by comparing with the HRV reference statistical spectral parameters from healthy patients and the HRV reference statistical spectral parameters of ICD patients. It is configured in.

本発明の第3の目的は、心拍変動(HRV)によって、悪化した炭水化物代謝障害の特徴を有する個体を識別するための母集団のためのコンピュータ化されたスクリーニング方法を提供することである。 A third object of the present invention is to provide a computerized screening method for a population to identify individuals with exacerbated inborn errors of carbohydrate metabolism by heart rate variability (HRV).

本発明が目指す技術的結果は、血液検査から炭水化物代謝障害(CMD)を検出するための標準とは対照的に、心臓信号からCMDを検出する可能性を提供することであり、これにより、患者?の「選別」の効果に現れる、母集団の大規模スクリーニングの問題の解決が簡素化され、すなわち、CMD病理の患者からの健康な患者のコンピュータ化された(非侵襲的)分離を提供することである。これにより、血液検査の数の65~70%の減少を保証する。 The technical result of the present invention is to provide the possibility of detecting CMD from cardiac signals, as opposed to the standard for detecting inborn errors of carbohydrate metabolism (CMD) from blood tests, thereby providing a patient. The solution to the problem of large-scale screening of the population, which manifests itself in the effect of "selection", is simplified, i.e., providing computerized (non-invasive) separation of healthy patients from patients with CMD pathology. That is. This guarantees a 65-70% reduction in the number of blood tests.

この目的は、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのコンピュータ支援方法を提供することによって達成され、本方法は、 This objective was achieved by providing a computer-aided method for the non-invasive detection of inborn errors of carbohydrate metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV), which method is:

少なくとも1つの心臓信号を取得するステップであり、信号が、患者の少なくとも第1のリードの心電図(ECG)およびフォトプレチスモグラム(PPG)からなる群から選択される、ステップと、 A step of acquiring at least one cardiac signal, wherein the signal is selected from the group consisting of an electrocardiogram (ECG) and a photoplethysmogram (PPG) of at least the first lead of the patient.

受信した少なくとも1つの心臓信号において、ECGにおけるRピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、PPGにおける収縮期の出現のタイムスタンプのシーケンス、およびPPGにおける拡張期の出現のタイムスタンプのシーケンスからなる群から選択されるタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスを決定するステップと、 In at least one received cardiac signal, a sequence of timestamps of the appearance of R peaks in ECG, a sequence of timestamps of appearance of P peaks in ECG, a sequence of timestamps of appearance of T peaks in ECG, a sequence of systolic periods in PPG. A step to determine at least one sequence of time stamps selected from the group consisting of a sequence of time stamps of appearance and a sequence of time stamps of diastolic appearance in PPG.

得られたタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンス内の隣接するタイムスタンプ間の時間間隔を決定し、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける少なくとも1つの心間隔図(CIG)を得るステップと、 With the step of determining the time interval between adjacent time stamps within at least one sequence of the resulting time stamps and obtaining at least one cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV).

心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するステップと、 In order to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat, the steps to perform the transformation of at least one CIG obtained by removing the linear trend of the values,

HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するステップと、 To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, the steps to calculate the HRV statistical spectral parameters for each of at least one TCIG,

得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するステップであり、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、ステップと、 It is a step to perform computer processing of at least one set of the obtained HRV statistical spectral parameters, during which the obtained HRV statistical spectral parameters are the HRV reference statistical spectral parameters of a healthy patient, and Steps and, which are compared with the reference statistical spectral parameters of the HRV of the CMD patient,

炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断を行うステップとを含む。 Inborn errors of glucose metabolism (CMD) involves making decisions about the presence of CMD in a patient according to the degree of proximity of the statistical spectral parameter in the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter in the patient's HRV.

好ましくは、本方法は、ゼロ次の最小二乗法(算術平均の減算)によってCIGの値の線形傾向を除去するステップをさらに含む。 Preferably, the method further comprises the step of removing the linear tendency of the CIG value by a zero-order least squares method (subtraction of arithmetic mean).

好ましくは、本方法は、少なくとも一次の最小二乗法によってCIGの値の線形傾向を除去するステップをさらに含む。 Preferably, the method further comprises removing the linear tendency of the CIG value by at least a first-order least squares method.

好ましくは、本方法は、移動平均/中央値エンベロープを表す平滑化されたKIGを減算することによって、CIGの値の線形傾向を除去するステップをさらに含む。 Preferably, the method further comprises the step of removing the linear trend of the CIG values by subtracting the smoothed KIG representing the moving average / median envelope.

好ましくは、本方法は、移動平均/中央値法によってエンベロープを追加で少なくとも1回平滑化するステップをさらに含む。 Preferably, the method further comprises the step of smoothing the envelope at least once additionally by the moving average / median method.

好ましくは、本方法は、フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって、HRV心拍変動のスペクトルパラメータを計算するステップをさらに含む。 Preferably, the method further comprises calculating the spectral parameters of HRV heart rate variability by a method selected from the group consisting of Fourier spectrum calculation, Welch's method, and Lomb-Scargle periodogram calculation.

好ましくは、本方法は、HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、CMDの存在に関する判断を行うステップをさらに含む。 Preferably, the method is a linear regression, logistic regression, discriminative method, neural network construction, decision tree trained in training samples of CMD and healthy patients in the feature space of HRV statistical spectral parameters. Further includes the step of making a decision on the existence of a CMD by applying at least one method from the group consisting of building a regression, performing clustering, and building a classification model.

請求される発明の第2の態様によれば、目的は、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのコンピュータ支援方法を提供することによって達成され、本方法は、 According to a second aspect of the claimed invention, the object is achieved by providing a computer-aided method for non-invasive detection of an inborn error of glucose metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV), the method. teeth,

患者の心拍変動(HRV)の存在を反映する1つの心間隔図(CIG)を取得するステップと、 Steps to obtain one cardiac spacing diagram (CIG) that reflects the presence of the patient's heart rate variability (HRV),

心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するステップと、 In order to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat, the steps to perform the transformation of at least one CIG obtained by removing the linear trend of the values,

HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、TCIGのHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するステップと、 To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, the steps to calculate TCIG's HRV statistical spectral parameters, and

得られたHRVの統計的スペクトルパラメータのコンピュータ処理を実行するステップであり、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、ステップと、 It is a step to perform computer processing of the obtained HRV statistical spectral parameters, during which the obtained HRV statistical spectral parameters are the reference statistical spectral parameters of the HRV of healthy patients, and the HRV of CMD patients. The steps and, which are compared with the reference statistical spectral parameters,

炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断を行うステップとを含む。 Inborn errors of glucose metabolism (CMD) involves making decisions about the presence of CMD in a patient according to the degree of proximity of the statistical spectral parameter in the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter in the patient's HRV.

請求される発明の第3の態様によれば、目的は、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのウェアラブル自律型デバイスを提供することによって達成され、デバイスは、 According to a third aspect of the claimed invention, the objective is achieved by providing a wearable autonomous device for non-invasive detection of inborn errors of carbohydrate metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV), the device. teeth,

少なくとも1つの心臓信号を取得するためのモジュールであり、信号が、患者の少なくとも第1のリードの心電図(ECG)およびフォトプレチスモグラム(PPG)からなる群から選択される、モジュール、ならびに A module for acquiring at least one cardiac signal, in which the signal is selected from the group consisting of an electrocardiogram (ECG) and a photoplethysmogram (PPG) of at least the first lead of the patient, as well as

コンピューティング手段であり、 It ’s a computing means,

受信した少なくとも1つの心臓信号において、ECGにおけるRピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、PPGにおける収縮期の出現のタイムスタンプのシーケンス、およびPPGにおける拡張期の出現のタイムスタンプのシーケンスからなる群から選択されるタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスを決定するためのモジュールと、 In at least one received cardiac signal, a sequence of timestamps of the appearance of R peaks in ECG, a sequence of timestamps of appearance of P peaks in ECG, a sequence of timestamps of appearance of T peaks in ECG, a sequence of systolic periods in PPG. A module for determining at least one sequence of timestamps selected from the group consisting of sequences of occurrence timestamps and sequences of diastolic appearance timestamps in PPG.

得られたタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンス内の隣接するタイムスタンプ間の時間間隔を決定し、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける少なくとも1つの心間隔図(CIG)を得るためのモジュールと、 With a module to determine the time interval between adjacent time stamps within at least one sequence of the resulting time stamps and to obtain at least one cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV).

心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュールと、 A module for performing at least one CIG transformation obtained by removing the linear trend of the values to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat,

HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するためのモジュールと、 A module for calculating HRV statistical spectral parameters for each of at least one TCIG to obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters,

得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するためのモジュールであり、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、モジュールと、 A module for performing computer processing on at least one set of the resulting HRV statistical spectral parameters, during which the resulting HRV statistical spectral parameters are the reference statistical spectral parameters of the HRV of a healthy patient. , And the module, which is compared with the reference statistical spectral parameters of the HRV of the CMD patient,

炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断を行うためのモジュールとを備える、コンピューティング手段を備える。 Compute with a module for making decisions about the presence of CMD in a patient according to the degree of closeness of the statistical spectral parameter of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter of the patient's HRV in an inborn error of glucose metabolism (CMD). Equipped with ing means.

好ましくは、少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュールは、ゼロ次の最小二乗法によってCIGの値の線形傾向を除去するように構成される。 Preferably, in order to obtain at least one transformed core spacing diagram (TCIG), the module for performing the transformation of at least one CIG obtained is a linear trend of the values of the CIG by the zero-order least squares method. Is configured to remove.

好ましくは、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュールは、少なくとも一次の最小二乗法によってCIGの値の線形傾向を除去するように構成される。 Preferably, the module for performing the transformation of at least one obtained CIG is configured to eliminate the linear tendency of the CIG value by at least a first-order least squares method.

好ましくは、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュールは、移動平均/中央値エンベロープを表す平滑化されたKIGを減算することによって、CIGの値の線形傾向を除去するように構成される。 Preferably, the module for performing at least one CIG transformation obtained is such that the linear trend of the CIG values is removed by subtracting the smoothed KIG representing the moving average / median envelope. It is composed.

好ましくは、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュールは、移動平均/中央値法によってエンベロープを追加で少なくとも1回平滑化するようにさらに構成される。 Preferably, the module for performing the conversion of at least one obtained CIG is further configured to smooth the envelope at least once by the moving average / median method.

好ましくは、HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するためのモジュールは、フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって、HRV心拍変動のスペクトルパラメータを計算するように構成される。 Preferably, in order to obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, a module for calculating HRV statistical spectral parameters for each of at least one TCIG is a Fourier spectrum calculation, Welch's method, Lomb-. It is configured to calculate the spectral parameters of HRV heart rate variability by a method selected from the group consisting of the calculation of the Scargle periodogram.

好ましくは、患者の炭水化物代謝障害(CMD)の存在に関する判断を行うためのモジュールは、HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、炭水化物代謝障害の存在に関する判断を行うように構成される。 Preferably, the module for making decisions about the presence of impaired carbohydrate metabolism (CMD) in the patient is a linear regression trained with training samples of CMD and healthy patients in the feature space of the statistical spectral parameters of HRV. By applying at least one method from the group consisting of logistic regression, discriminative methods, neural network construction, decision tree construction, clustering execution, and classification model construction, judgments regarding the presence of carbohydrate metabolism disorders Configured to do.

請求される発明の第4の態様によれば、目的は、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのウェアラブル自律型デバイスを提供することによって達成され、デバイスは、 According to a fourth aspect of the claimed invention, the objective is achieved by providing a wearable autonomous device for non-invasive detection of inborn errors of carbohydrate metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV), the device. teeth,

心拍間の時間間隔を測定し、患者の心拍変動(HRV)を反映する心間隔図(CIG)を提供するように構成されるセンサ、ならびに Sensors configured to measure the time interval between heartbeats and provide a cardiac interval diagram (CIG) that reflects the patient's heart rate variability (HRV), as well as

コンピューティング手段であり、 It ’s a computing means,

心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュールと、 A module for performing at least one CIG transformation obtained by removing the linear trend of the values to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat,

HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するためのモジュールと、 A module for calculating HRV statistical spectral parameters for each of at least one TCIG to obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters,

得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するためのモジュールであり、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、モジュールと、 A module for performing computer processing on at least one set of the resulting HRV statistical spectral parameters, during which the resulting HRV statistical spectral parameters are the reference statistical spectral parameters of the HRV of a healthy patient. , And the module, which is compared with the reference statistical spectral parameters of the HRV of the CMD patient,

炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断を行うためのモジュールとを備える、コンピューティング手段を備える。 Compute with a module for making decisions about the presence of CMD in a patient according to the degree of closeness of the statistical spectral parameter of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter of the patient's HRV in an inborn error of glucose metabolism (CMD). Equipped with ing means.

請求される発明の第5の態様によれば、目的は、患者の心拍変動(HRV)に基づいて炭水化物代謝障害の兆候がある個人を識別するために母集団をスクリーニングするためのコンピュータ化された方法を提供することによって達成され、本方法は、 According to a fifth aspect of the claimed invention, the object is computerized to screen a population to identify individuals with signs of impaired carbohydrate metabolism based on the patient's heart rate variability (HRV). Achieved by providing a method, this method is

スクリーニングの感度と特異性の目標を設定するステップと、 Steps to set screening sensitivity and specificity goals,

スクリーニングの準備を実行するステップであり、このために検査対象の患者の心電図(ECG)とフォトプレチスモグラム(PPG)の最小必要数、およびグループの観察された患者ごとのMCR記号を有するECGとPPGのしきい値が、これを超えると、グループの患者のCMDの存在が認識される、ステップと、 A step in performing screening preparation, for which ECG has a minimum required number of ECGs (ECGs) and photoplethysmograms (PPGs) of the patients under examination, and an MCR symbol for each observed patient in the group. And when the PPG threshold exceeds this, the presence of CMD for the patients in the group is recognized, step and

炭水化物代謝障害の特徴を有する人を識別するために母集団のスクリーニングを実行するステップであり、そのために、段落1、8のいずれか1つによる方法が実施される、ステップとを含む。 Including a step of performing a population screening to identify a person with a characteristic of an inborn error of carbohydrate metabolism, wherein the method according to any one of paragraphs 1 and 8 is carried out.

医療システムを開発するための許容可能なコストで様々な病気の患者の医療の質を改善することは、非常に緊急の課題である。最も重要な方向性は、患者の所在地に関わらない、患者の診断、スクリーニング、監視、およびフォローアップのための遠隔医療の様々な方法の開発である。これらの病気の1つは糖尿病である。 Improving the quality of care for patients with various illnesses at an acceptable cost to develop a health system is a very urgent task. The most important direction is the development of various methods of telemedicine for patient diagnosis, screening, monitoring, and follow-up, regardless of patient location. One of these diseases is diabetes.

本方法およびデバイスは、炭水化物代謝障害(CMD)の患者を識別するために、母集団の2段階のスクリーニングを構築するために効果的に使用することができる。スクリーニングの第1の段階において、医療施設の外で、本方法およびデバイスを使用することによって、CMDの疑いのある患者が識別される。次いで、第1の段階において識別された患者は、さらなる検査のために医療施設に送られる。第2の段階において、第1の段階において識別された患者について、内分泌学の基準に従ってCMDの有無について医療施設において最終判断が行われる。 The method and device can be effectively used to construct a two-step screening of the population to identify patients with inborn errors of carbohydrate metabolism (CMD). In the first stage of screening, patients suspected of having CMD are identified by using the method and device outside the medical facility. Patients identified in the first stage are then sent to a medical facility for further testing. In the second stage, the medical facility makes a final decision on the presence or absence of CMD according to endocrinological criteria for the patients identified in the first stage.

以下で、本発明は、添付の図面を参照して、その好ましい実施形態の説明によって説明される。 Hereinafter, the present invention will be described by reference to the accompanying drawings by description of preferred embodiments thereof.

本発明による、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のための方法のステップのシーケンスを示し、心電図(ECG)である心臓信号が取得される図である。FIG. 6 shows a sequence of steps of a method for non-invasive detection of an inborn error of glucose metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV) according to the present invention, in which a cardiac signal, which is an electrocardiogram (ECG), is acquired. 患者から取得された心電図であり、ECGにおけるRピークの出現のタイムスタンプのシーケンスが示されている図である。It is an electrocardiogram obtained from a patient and shows the sequence of time stamps of the appearance of the R peak in ECG. 患者から撮影された心電図であり、ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプのシーケンスが示されている図である。It is an electrocardiogram taken from a patient and shows the sequence of time stamps of the appearance of the P peak in ECG. 患者から撮影された心電図であり、ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプのシーケンスが示されている図である。It is an electrocardiogram taken from a patient and shows the sequence of time stamps of the appearance of the T peak in ECG. 患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける心間隔図(CIG)を示す図である。FIG. 5 shows a cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes a patient's heart rate variability (HRV). 患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける変換された心間隔図(PCIG)を示す図である。FIG. 5 shows a transformed cardiac spacing map (PCIG) that characterizes a patient's heart rate variability (HRV). 本発明による、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のための方法のステップのシーケンスを示し、フォトプレチスモグラム(PPG)である心臓信号が取得される図である。The figure showing the sequence of steps of the method for non-invasive detection of inborn errors of carbohydrate metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV) according to the present invention, and the acquisition of a cardiac signal which is a photoplethysmogram (PPG). Is. 収縮期の出現のタイムスタンプのシーケンスを示す、患者から取得されたフォトプレチスモグラムを示す図である。FIG. 6 shows a photoplethysmogram obtained from a patient showing a sequence of time stamps of systolic appearance. 拡張期の出現のタイムスタンプのシーケンスを示す、患者から撮影されたフォトプレチスモグラムを示す図である。FIG. 5 shows a photoplethysmogram taken from a patient showing a sequence of time stamps of the appearance of diastole. 本発明による、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のための方法のステップのシーケンスを示し、心臓信号が、患者の心電図(ECG)およびフォトプレチスモグラム(PPG)である図である。The present invention presents a sequence of steps in a method for non-invasive detection of inborn errors of carbohydrate metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV), where cardiac signals are taken from the patient's electrocardiogram (ECG) and photoplethysmogram (ECG) and photoplethysmogram. It is a figure which is PPG). 本発明による、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のための方法のステップのシーケンスを示し、心間隔図(CIG)である心臓信号が取得される図である。It is a figure which shows the sequence of the steps of the method for the non-invasive detection of the disorder of carbohydrate metabolism (CMD) from the heart rate variability (HRV) according to this invention, and is the figure which obtains the cardiac signal which is the cardiac spacing diagram (CIG). .. 第1の実施形態である、患者の心拍変動(HRV)による炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のための自律型デバイスのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of an autonomous device for non-invasive detection of an inborn error of glucose metabolism (CMD) due to a patient's heart rate variability (HRV), which is a first embodiment. 第2の実施形態である、患者の心拍変動(HRV)による炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のための自律型デバイスのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an autonomous device for non-invasive detection of an inborn error of glucose metabolism (CMD) due to a patient's heart rate variability (HRV), which is a second embodiment.

健康な人では、ある心拍の周期の始まりから別の心拍の始まりまでの時間間隔は同じではなく、絶えず変化している。この現象は心拍変動(HRV)と呼ばれる。さらに、心臓サイクル間の間隔の不変性は特定の平均値の範囲内であり、これは身体の特定の考慮された機能状態に最適である。 In a healthy person, the time interval from the beginning of one heartbeat cycle to the beginning of another heartbeat is not the same and is constantly changing. This phenomenon is called heart rate variability (HRV). In addition, the invariance of the intervals between cardiac cycles is within a certain mean, which is optimal for certain considered functional states of the body.

現在、HRVの定義は、心拍の自律(栄養)調節を定量的に評価するための最も有益な非侵襲的方法として認識されている。HRVを分析することによって、身体の機能状態を評価するだけでなく、そのダイナミクスを監視することもできる。 Currently, the definition of HRV is recognized as the most beneficial non-invasive method for quantitatively assessing the autonomous (nutritional) regulation of heart rate. By analyzing HRV, it is possible not only to evaluate the functional state of the body, but also to monitor its dynamics.

本発明によれば、患者の心拍変動(HRV)による炭水化物代謝障害の、障害の非侵襲的検出のためのコンピュータ化された方法は、以下のように実行される。 According to the present invention, a computerized method for non-invasive detection of an inborn error of glucose metabolism due to a patient's heart rate variability (HRV) is performed as follows.

患者の少なくとも第1のリードの心電図(ECG)およびフォトプレチスモグラム(PPG)からなる群から選択される少なくとも1つの心臓信号が取得される。 At least one cardiac signal selected from the group consisting of an electrocardiogram (ECG) and a photoplethysmogram (PPG) of at least the first lead of a patient is acquired.

心電図およびフォトプレチスモグラムは、個々のECG、PPG、またはCIGを使用して取得される。 Electrocardiograms and photoplethysmograms are obtained using individual ECGs, PPGs, or CIGs.

本発明の第1の実施形態によれば、少なくとも1つの心臓信号が取得され(S1)(図1)、すなわち、少なくとも第1のリードの心電図(ECG)である。 According to the first embodiment of the present invention, at least one cardiac signal is acquired (S1) (FIG. 1), i.e., at least the electrocardiogram (ECG) of the first lead.

心電図は観察された患者のデータベースに保存され(S2)、患者の心電図が蓄積される。 The electrocardiogram is stored in the observed patient database (S2) and the patient's electrocardiogram is accumulated.

得られた少なくとも1つの心電図において、タイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスが決定され(S3)、前記シーケンスは、タイムスタンプA1、A2、A3、Anのシーケンス、ECGにおけるRピークの出現(図2a)、ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプB1、B2、B3、Bnのシーケンス(図2b)、ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプC1、C2、C3、Cnのシーケンス(図2c)からなる群から選択される。 In at least one ECG obtained, at least one sequence of time stamps was determined (S3), which sequence was the sequence of time stamps A1, A2, A3, An, the appearance of R peaks in the ECG (FIG. 2a). Select from the group consisting of the time stamps B1, B2, B3, Bn of the appearance of the P peak in ECG (Fig. 2b) and the time stamps of C1, C2, C3, Cn of the appearance of the T peak in ECG (Fig. 2c). Will be done.

得られたタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスにおいて、隣接するタイムスタンプA1、A2、A3、AnまたはB1、B2、B3、BnまたはC1、C2、C3、Cn S4間の時間間隔が決定され(S4)(図1)、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける少なくとも1つの心間隔図(CIG)(図3)が得られる。 In at least one sequence of the resulting timestamps, the time interval between adjacent timestamps A1, A2, A3, An or B1, B2, B3, Bn or C1, C2, C3, Cn S4 is determined (S4). (Figure 1), at least one heart rate diagram (CIG) (Figure 3) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV) is obtained.

得られた少なくとも1つのCIGの変換は、心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(PCIG)(図4)を得るために、値の線形傾向を除去すること(S5)(図1)によって実行される。値の線形傾向は、図4に太線で示されている。 The resulting transformation of at least one CIG removes the linear tendency of the values to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (PCIG) (FIG. 4) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat (S5) ( It is executed by Figure 1). The linear trend of values is shown by the thick line in Figure 4.

CIGの値の線形傾向は、ゼロ次の最小二乗法(算術平均の減算)によって除去されるか(たとえば、R.M. Baevskyの「ANALYSIS OF HEART RATE VARIABILITY WHEN USING DIFFERENT ELECTROCARDIOGRAPHIC SYSTEMS」を参照されたい、または、CIGの値の線形傾向は、少なくとも一次の最小二乗法によって除去される。平滑化されたKIGを減算することによって、CIGの値の線形傾向を除去することも可能であり、平滑化されたKIGは、移動平均/中央値エンベロープを表す。次いで、エンベロープは、移動平均/中央値法によって、追加で少なくとも1回平滑化されている。前記平滑化は当技術分野においてよく知られている。 Is the linear tendency of the CIG value eliminated by a zero-order least squares method (subtraction of the arithmetic mean) (see, for example, RM Baevsky's ANALYSIS OF HEART RATE VARIABILITY WHEN USING DIFFERENT ELECTROCARDIOGRAPHIC SYSTEMS, or The linear tendency of the CIG value is removed by at least the least squares method of the first order. It is also possible to remove the linear tendency of the CIG value by subtracting the smoothed KIG, which is a smoothed KIG. Represents a moving average / median envelope. The envelope is then smoothed at least once by the moving average / median method. The smoothing is well known in the art.

統計的スペクトルHRVパラメータの少なくとも1つのPKIGの各々について、統計的スペクトルHRVパラメータの少なくとも1つのセットを得る必要がある(図4)。 For each of at least one PKIG of statistical spectral HRV parameters, it is necessary to obtain at least one set of statistical spectral HRV parameters (Fig. 4).

HRVの統計的スペクトルパラメータは、HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセット(図4)を得るために、少なくとも1つのTCIGの各々について計算される(S6)(図1)。 HRV statistical spectral parameters are calculated for each of at least one TCIG to obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters (S6) (FIG. 1).

HRV心拍変動のスペクトルパラメータは、フーリエスペクトルの計算(たとえば、上記のR.M. Baevskyを参照)、ウェルチの方法(Peter D. Welchの「The Use of Fast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra: A Method Based on Time Aver-aging Over Short, Modified Periodograms」を参照)、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算(たとえば、R.M. Baevskyを参照)からなる群から選択される方法によって計算される。 HRV heart rate variability spectral parameters include Fourier spectrum calculations (see, for example, RM Baevsky above), Welch's Method (Peter D. Welch's "The Use of Fast Fourier Transform for the Optimization of Power Spectra: A Method Based on". Time Aver-aging Over Short, Modified Periodograms), calculated by a method selected from the group consisting of Lomb-Scargle periodogram calculations (see, for example, RM Baevsky).

得られたHRVの統計的スペクトルパラメータのコンピュータ処理(S7)が実行され、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される。 Computer processing (S7) of the obtained HRV statistical spectral parameters is performed, during which the obtained HRV statistical spectral parameters are the reference statistical spectral parameters of the HRV of healthy patients and the HRV of CMD patients. Reference Statistical spectral parameters are compared.

HRVの統計的スペクトルパラメータの空間の、CMD有りおよびCMD無しの少なくとも2つの参照領域への少なくとも区分的線形分割が実行される。 At least a piecewise linear division of the HRV statistical spectral parameter space into at least two reference regions with and without CMD is performed.

患者におけるCMDの特徴の有無に関する判断は、患者のHRVの統計的スペクトルパラメータのベクトルがCMD/非CMDの参照領域に分類されるという事実に基づいて行われる。 The determination of the presence or absence of CMD features in a patient is based on the fact that the vector of statistical spectral parameters of the patient's HRV falls into the CMD / non-CMD reference region.

健康な患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータと、CMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータは、事前にコンピュータデータベースに入力される。 The reference statistical spectral parameters of the HRV from healthy patients and the reference statistical spectral parameters of the HRV of CMD patients are pre-populated in the computer database.

そして、CMD患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者の炭水化物代謝障害の存在について判断が行われる。 Then, the presence of a patient's carbohydrate metabolism disorder is determined according to the degree of proximity of the patient's HRV statistical spectral parameter to the reference value of the patient's HRV statistical spectral parameter.

上記の判断は、HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって行われる。 The above judgment is based on linear regression, logistic regression, discriminative method, neural network construction, decision tree construction, trained in training samples of CMD and healthy patients in the feature space of HRV statistical spectral parameters. It is done by applying at least one method from the group consisting of performing clustering, and building a classification model.

本発明の第2の実施形態によれば、患者の心拍変動(HRV)による炭水化物代謝障害の非侵襲的検出のためのコンピュータ化された方法を実施するために、少なくとも1つの心臓信号が取得され(S8)(図5)、それは患者のフォトプレチスモグラム(PPG)である。 According to the second embodiment of the present invention, at least one cardiac signal is acquired in order to carry out a computerized method for non-invasive detection of an inborn error of glucose metabolism due to a patient's heart rate variability (HRV). (S8) (Fig. 5), which is the patient's photoplethysmogram (PPG).

フォトプレチスモグラムは観察された患者のデータベースに保存され(S9)、フォトプレチスモグラムが蓄積される。 Photoplethysmograms are stored in the database of observed patients (S9) and photoplethysmograms are accumulated.

受信した少なくとも1つの信号において、PPGにおける収縮期の出現のタイムスタンプD1、D2、D3、Dn(図6a)の少なくとも1つのシーケンスと、PPGにおける拡張期の出現のタイムスタンプE1、E2、E3、Enのシーケンスが決定され(S10)(図6b)、ここで、Y軸は、センサデータ(IR LEDバックライトからの反射光のパーセンテージ)による信号振幅PPGである。 At least one sequence of systolic appearance time stamps D1, D2, D3, Dn (Fig. 6a) in PPG and diastolic appearance time stamps E1, E2, E3, in at least one received signal. The sequence of En is determined (S10) (Fig. 6b), where the Y-axis is the signal amplitude PPG with sensor data (the percentage of reflected light from the IR LED backlight).

得られた少なくとも1つのタイムスタンプのシーケンスにおいて、隣接するタイムスタンプ間の時間間隔が決定され、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける少なくとも1つの心間隔図(CIG)が得られる(S11)(図3)。 In the resulting sequence of at least one time stamp, the time interval between adjacent time stamps is determined to give at least one cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV) (S11) (Figure). 3).

得られた少なくとも1つのCIGの変換は、心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)(図4)を得るために、値の線形傾向(図5)を除去する(S12)ことによって実行される。 The resulting transformation of at least one CIG removes the linear tendency of the values (FIG. 5) to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) (FIG. 4) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat (FIG. 5). It is executed by S12).

CIGの値の線形傾向は、ゼロ次の最小二乗法(算術平均の減算)によって除去されるか(たとえば、R.M. Baevskyの「ANALYSIS OF HEART RATE VARIABILITY WHEN USING DIFFERENT ELECTROCARDIOGRAPHIC SYSTEMS」を参照されたい、または、CIGの値の線形傾向は、少なくとも一次の最小二乗法によって除去される。平滑化されたKIGを減算することによって、CIGの値の線形傾向を除去することも可能であり、平滑化されたKIGは、移動平均/中央値エンベロープを表す。次いで、エンベロープは、移動平均/中央値法によって、追加で少なくとも1回平滑化されている。 Is the linear tendency of the CIG value eliminated by a zero-order least squares method (subtraction of the arithmetic mean) (see, for example, RM Baevsky's ANALYSIS OF HEART RATE VARIABILITY WHEN USING DIFFERENT ELECTROCARDIOGRAPHIC SYSTEMS, or The linear tendency of the CIG value is removed by at least the least squares method of the first order. It is also possible to remove the linear tendency of the CIG value by subtracting the smoothed KIG, which is a smoothed KIG. Represents a moving mean / median envelope. The envelope is then smoothed at least once by the moving mean / median method.

少なくとも1つのPKIGの各々について、統計的スペクトルHRVパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、統計的スペクトルHRVパラメータが計算される(S13)(図5)。 For each of the at least one PKIG, the statistical spectral HRV parameters are calculated to obtain at least one set of statistical spectral HRV parameters (S13) (Fig. 5).

HRV心拍変動のスペクトルパラメータは、フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって計算される。 Spectral parameters of HRV heart rate variability are calculated by a method selected from the group consisting of Fourier spectrum calculations, Welch's method, and Lomb-Scargle periodogram calculations.

得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理(S14)が実行され、そこで、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータおよびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される。健康な患者からのHRVの特定の参照統計的スペクトルパラメータと、CMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータは、事前にコンピュータデータベースに入力される。 Computer processing (S14) of at least one set of the resulting HRV statistical spectral parameters is performed, where the resulting HRV statistical spectral parameters are the HRV reference statistical spectral parameters from healthy patients and Compared to the reference statistical spectral parameters of the HRV of the CMD patient. Specific reference statistical spectral parameters for HRV from healthy patients and HRV reference statistical spectral parameters for CMD patients are pre-populated in the computer database.

炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断が行われる。 Judgments regarding the presence of a patient's CMD are made according to the degree of proximity of the patient's HRV statistical spectral parameters to the reference value of the patient's HRV statistical spectral parameters for inborn errors of glucose metabolism (CMD).

HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、ICEの存在に関する判断が行われる。 Linear regression, logistic regression, discriminative methods, neural network construction, decision tree construction, clustering execution, trained in CMD and healthy patient training samples in the HRV statistical spectral parameter feature space. And by applying at least one method from the group consisting of building classification models, decisions about the existence of ICE are made.

本発明の第3の実施形態(図7)によれば、患者の心拍変動(HRV)による炭水化物代謝障害の非侵襲的検出のためのコンピュータ化された方法を実施するために、心臓信号が取得され(S15)、これは、患者の少なくとも第1のリードの心電図(ECG)およびフォトプレチスモグラム(PPG)である。 According to a third embodiment of the invention (FIG. 7), cardiac signals are acquired to implement a computerized method for non-invasive detection of inborn errors of glucose metabolism due to a patient's heart rate variability (HRV). (S15), which is the ECG and photoplethysmogram (PPG) of at least the first lead of the patient.

心電図は観察された患者のデータベースに保存され(S16)、心電図が蓄積される。 The electrocardiogram is stored in the database of the observed patients (S16) and the electrocardiogram is accumulated.

フォトプレチスモグラムは観察された患者のデータベースに保存され(S17)、フォトプレチスモグラムが蓄積される。 Photoplethysmograms are stored in the database of observed patients (S17) and photoplethysmograms are accumulated.

本方法の第1の実施形態と同様に、タイムスタンプの少なくとも1つのシーケンス(図2)は、受信された心電図信号においてにおいて決定され(S18)、シーケンスは、ECGにおけるRピークの出現のタイムスタンプのシーケンスと、ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプのシーケンスと、ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプのシーケンスとからなる群から選択され(図3)、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける、少なくとも1つの心間隔図(CIG)(図3)を獲得する。 Similar to the first embodiment of the method, at least one sequence of time stamps (FIG. 2) is determined in the received ECG signal (S18) and the sequence is the time stamp of the appearance of the R peak in the ECG. Selected from the group consisting of the sequence of, the time stamp sequence of the appearance of the P peak in the ECG, and the time stamp sequence of the appearance of the T peak in the ECG (Fig. 3), which characterizes the patient's heart rate variability (HRV). Obtain at least one center spacing diagram (CIG) (Figure 3).

本方法の第2の実施形態と同様に、得られたフォトプレチスモグラム信号において、PPGにおける収縮期の出現のタイムスタンプのシーケンスおよびPPGにおける拡張期の出現のタイムスタンプのシーケンスが決定される(S19)。 Similar to the second embodiment of the method, the resulting photoplethysmogram signal determines the sequence of time stamps of the appearance of systole in PPG and the sequence of time stamps of appearance of diastole in PPG. (S19).

得られたタイムスタンプのシーケンスにおいて、隣接するタイムスタンプ間の時間間隔が決定され(S20)、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける心間隔図(CIG)が得られる。 In the resulting sequence of time stamps, the time interval between adjacent time stamps is determined (S20) to obtain a cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV).

得られたものから、たとえば、CIGを計算するための5つのオプションから、少なくとも1つのオプションが選択される。1つのシーケンスまたはそれらの組合せの選択は、得られた変形のうちの1つの感度および特異性の実験的評価に基づいて実行される。 From what is obtained, for example, at least one option is selected from five options for calculating CIG. The selection of a sequence or a combination thereof is performed based on an experimental assessment of the sensitivity and specificity of one of the resulting variants.

得られた少なくとも1つのCIGの変換は、心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(PCIG)を得るために、値の線形傾向を除去すること(S21)によって実行される(図3)。 The resulting transformation of at least one CIG is performed by removing the linear trend of the values (S21) to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (PCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat (S21). Figure 3).

上記と同様に、CIGの線形傾向は、ゼロ次の最小二乗法(算術平均の減算)によって除去される。あるいは、RIGの線形傾向は、少なくとも一次の最小二乗法によって除去される。平滑化されたKIGを減算することによって、線形的なRIGの傾向を除去することも可能であり、平滑化されたKIGは、移動平均/中央値エンベロープを表す。次いで、移動平均/中央値法によって、エンベロープが少なくとも1回さらに平滑化される。 Similar to the above, the linear tendency of CIG is removed by the zero-order least squares method (subtraction of arithmetic mean). Alternatively, the linear tendency of RIG is removed by at least a first-order least squares method. It is also possible to remove the linear RIG trend by subtracting the smoothed KIG, which represents the moving average / median envelope. The moving average / median method then further smoothes the envelope at least once.

統計的スペクトルHRVパラメータのセットを得るために、PKIGごとに統計的スペクトルHRVパラメータが計算される(S22)。HRV心拍変動のスペクトルパラメータは、フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって計算される。 Statistical spectral HRV parameters are calculated for each PKIG to obtain a set of statistical spectral HRV parameters (S22). Spectral parameters of HRV heart rate variability are calculated by a method selected from the group consisting of Fourier spectrum calculations, Welch's method, and Lomb-Scargle periodogram calculations.

第2の実施形態と同様に、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するステップであり、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される。健康な患者からのHRVの前記特定の参照統計的スペクトルパラメータと、CMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータは、事前にコンピュータデータベースに入力される。 Similar to the second embodiment, it is a step of performing computer processing of at least one set of the obtained statistical spectral parameters of the HRV, during which the obtained statistical spectral parameters of the HRV are of a healthy patient. It is compared with the reference statistical spectral parameters of the HRV and the reference statistical spectral parameters of the HRV of the CMD patient. The particular reference statistical spectral parameters of the HRV from a healthy patient and the reference statistical spectral parameters of the HRV of a CMD patient are pre-populated in a computer database.

炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断が行われる(S23)。 Judgments regarding the presence of CMD in patients are made according to the degree of closeness of the statistical spectral parameters of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameters of the patient's HRV in an inborn error of glucose metabolism (CMD) (S23).

HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、CMDの存在についての上記の判断が行われる。 Linear regression, logistic regression, discriminative methods, neural network construction, decision tree construction, clustering execution, trained in CMD and healthy patient training samples in the HRV statistical spectral parameter feature space. And by applying at least one method from the group consisting of building a classification model, the above determination of the existence of CMD is made.

各実装形態において、判断は、証明された感度と特異性について検査者によって行われる。 In each implementation, the judgment is made by the inspector for proven sensitivity and specificity.

本発明の第4の実施形態によれば(図8)、患者の心拍変動(HRV)による炭水化物代謝障害の非侵襲的検出の方法を実施するために、患者の心拍変動(HRV)の存在を反映する1つの心間隔図(CIG)が取得される(S24)(図3)。除去は、ローカルデバイスを使用するか、ECGまたはPPGからクラウドで実行される。 According to a fourth embodiment of the present invention (FIG. 8), the presence of a patient's heart rate variability (HRV) is used to implement a method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by the patient's heart rate variability (HRV). A single heart spacing diagram (CIG) that reflects is obtained (S24) (Figure 3). Removal is done in the cloud using a local device or from ECG or PPG.

CIGの記憶および蓄積のステップが実行される(S25)。 The CIG storage and storage steps are performed (S25).

上記の方法と同様に、得られたCIGの変換(S26)は、心拍の非線形変動を特徴付ける変換された心間隔図(PCIG)(図4)を得るために、値の線形傾向を除去することによって実行される。 Similar to the method above, the resulting CIG transformation (S26) removes the linear tendency of the values to obtain a transformed cardiac spacing diagram (PCIG) (FIG. 4) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat. Is executed by.

統計的スペクトルHRVパラメータのセットを得るために、PKIGについて統計的スペクトルHRVパラメータが計算される(S27)。 Statistical spectral HRV parameters are calculated for PKIG to obtain a set of statistical spectral HRV parameters (S27).

さらに、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理が実行され(S28)、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される。健康な患者からのHRVの前記特定の参照統計的スペクトルパラメータと、CMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータは、事前にコンピュータデータベースに入力される。 In addition, at least one set of obtained HRV statistical spectral parameters is subjected to computer processing (S28), during which the obtained HRV statistical spectral parameters are the reference statistical spectral parameters of the HRV of healthy patients. , And CMD patients' HRVs are compared with reference statistical spectral parameters. The particular reference statistical spectral parameters of the HRV from a healthy patient and the reference statistical spectral parameters of the HRV of a CMD patient are pre-populated in a computer database.

炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断が行われる。 Judgments regarding the presence of a patient's CMD are made according to the degree of proximity of the patient's HRV statistical spectral parameters to the reference value of the patient's HRV statistical spectral parameters for inborn errors of glucose metabolism (CMD).

上記の方法と同様に、CIGの線形傾向は、最小二乗法ゼロ次または一次の最小二乗法によって除去される。あるいは、線形傾向RAGは、平滑化されたKIGを減算することによって除去され、平滑化されたKIGは、移動平均/中央値エンベロープを表す。移動平均/中央値法によって、エンベロープが少なくとも1回さらに平滑化される。 Similar to the above method, the linear tendency of CIG is removed by the least squares zero-order or first-order least-squares method. Alternatively, the linear trend RAG is removed by subtracting the smoothed KIG, which represents the moving average / median envelope. The moving average / median method further smoothes the envelope at least once.

HRV心拍変動のスペクトルパラメータは、フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって計算される。 Spectral parameters of HRV heart rate variability are calculated by a method selected from the group consisting of Fourier spectrum calculations, Welch's method, and Lomb-Scargle periodogram calculations.

HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、CMDの存在に関する判断が行われる。 Linear regression, logistic regression, discriminative methods, neural network construction, decision tree construction, clustering execution, trained in CMD and healthy patient training samples in the HRV statistical spectral parameter feature space. And by applying at least one method from the group consisting of building classification models, decisions about the existence of CMD are made.

本発明によれば、患者の心拍変動(HRV)による炭水化物代謝障害の非侵襲的検出のためのウェアラブル自律型デバイスも提案されている(図9)。 According to the present invention, a wearable autonomous device for non-invasive detection of an inborn error of glucose metabolism due to a patient's heart rate variability (HRV) is also proposed (Fig. 9).

デバイスは、少なくとも1つの心臓信号を取得するためのモジュール29であり、信号が、患者の少なくとも第1のリードの心電図(ECG)およびフォトプレチスモグラム(PPG)からなる群から選択される、モジュール29と、コンピューティング手段30とを備える。 The device is a module 29 for acquiring at least one cardiac signal, the signal being selected from the group consisting of an electrocardiogram (ECG) and a photoplethysmogram (PPG) of at least the first lead of the patient. It has a module 29 and a computing means 30.

コンピューティング手段30は、直列接続された、 The computing means 30 are connected in series,

受信した少なくとも1つの心臓信号において、ECGにおけるRピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、PPGにおける収縮期の出現のタイムスタンプのシーケンス、およびPPGにおける拡張期の出現のタイムスタンプのシーケンスからなる群から選択されるタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスを決定するためのモジュール31と、 In at least one received cardiac signal, a sequence of timestamps of the appearance of R peaks in ECG, a sequence of timestamps of appearance of P peaks in ECG, a sequence of timestamps of appearance of T peaks in ECG, a sequence of systolic periods in PPG. Module 31 for determining at least one sequence of time stamps selected from the group consisting of sequences of occurrence time stamps and sequences of diastolic appearance time stamps in PPG.

得られたタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンス内の隣接するタイムスタンプ間の時間間隔を決定し、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける少なくとも1つの心間隔図(CIG)を得るためのモジュール32と、 Module 32 to determine the time interval between adjacent time stamps within at least one sequence of the resulting time stamps and to obtain at least one cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV).

心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュール33と、 With Module 33 to perform at least one CIG transformation obtained by removing the linear trend of the values to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat. ,

HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するためのモジュール34と、 Module 34 for calculating HRV statistical spectral parameters for each of at least one TCIG to obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, and

得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するためのモジュール35であり、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、モジュール35とを備え、 Modul 35 for performing computer processing on at least one set of the resulting HRV statistical spectrum parameters, during which the obtained HRV statistical spectrum parameters are the reference statistical spectrum of the HRV of a healthy patient. With module 35, which is compared with the parameters, and the reference statistical spectral parameters of the HRV of the CMD patient,

前記モジュール35はまた、炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断を行うように構成される。 Modul 35 will also make a judgment regarding the presence of CMD in a patient according to the degree of proximity of the statistical spectral parameter of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter of the HRV in the patient with an inborn error of glucose metabolism (CMD). It is composed.

少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュール33は、ゼロ次の最小二乗法によってCIGの値の線形傾向を除去するように構成される。 To obtain at least one transformed core spacing diagram (TCIG), Module 33 for performing the resulting transformation of at least one CIG removes the linear tendency of the CIG values by the zero-order least squares method. It is configured to do.

得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュール33はまた、少なくとも一次の最小二乗法によってCIGの値の線形傾向を除去するように構成される。 Module 33 for performing at least one CIG transformation obtained is also configured to eliminate the linear tendency of CIG values by at least a first-order least squares method.

得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュール33は、移動平均/中央値エンベロープを表す平滑化されたKIGを減算することによって、CIGの値の線形傾向を除去するように構成される。得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュール33は、移動平均/中央値法によってエンベロープを追加で少なくとも1回平滑化するようにさらに構成される。 Module 33 for performing at least one CIG transformation obtained is configured to eliminate the linear trend of the CIG values by subtracting the smoothed KIG representing the moving average / median envelope. Ru. Module 33 for performing at least one CIG transformation obtained is further configured to smooth the envelope at least once by the moving average / median method.

HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するためのモジュール34は、フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって、HRV心拍変動のスペクトルパラメータを計算するように構成される。 To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, Module 34 for calculating HRV statistical spectral parameters for each of at least one TCIG is a Fourier spectrum calculation, Welch's method, Lomb-Scargle period. It is configured to calculate the spectral parameters of HRV heart rate variability by a method selected from the group consisting of gram calculations.

患者の炭水化物代謝障害(CMD)の存在に関する判断を行うためのモジュール35は、HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、炭水化物代謝障害の存在に関する判断を行うように構成される。 Module 35 for making decisions about the presence of impaired carbohydrate metabolism (CMD) in patients is a linear regression, logistic trained with training samples of CMD and healthy patients in the feature space of statistical spectral parameters of HRV. Make decisions about the presence of carbohydrate metabolism disorders by applying at least one method from the group consisting of regression, discriminative methods, building neural networks, building decision trees, performing clustering, and building classification models. It is composed of.

第2の実施形態によれば、心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのウェアラブル自律型デバイスは、心拍間の時間間隔を測定し、患者の心拍変動(HRV)を反映する心間隔図(CIG)を提供するように構成されるセンサ36を備える。心拍モニタは、特定のセンサ36として使用することができる。 According to a second embodiment, a wearable autonomous device for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders (CMD) from heart rate variability (HRV) measures the time interval between heartbeats and the patient's heart rate variability ( It comprises a sensor 36 configured to provide a heart rate diagram (CIG) that reflects HRV). The heart rate monitor can be used as a particular sensor 36.

デバイスはまた、直列接続された、 The devices are also connected in series,

心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュール38と、 With Module 38 to perform at least one CIG transformation obtained by removing the linear trend of the values to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat. ,

HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するためのモジュール39と、 Module 39 for calculating HRV statistical spectral parameters for each of at least one TCIG to obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, and

得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するためのモジュール40であり、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、モジュール40とを備えるコンピューティング手段37を備え、 Module 40 for performing computing processing on at least one set of the resulting HRV statistical spectral parameters, during which the obtained HRV statistical spectral parameters are the reference statistical spectrum of the HRV of a healthy patient. The parameters, and the computing means 37 with the module 40, which is compared with the reference statistical spectral parameters of the HRV of the CMD patient,

前記モジュール40はまた、炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者のCMDの存在に関する判断を行うように構成される。 The module 40 will also make a judgment regarding the presence of CMD in the patient according to the degree of proximity of the statistical spectral parameter of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter of HRV in the patient with carbohydrate metabolism disorder (CMD). It is composed.

患者の心拍変動(HRV)に基づいて炭水化物代謝障害の特徴を有する個人を識別するために母集団をスクリーニングするためのコンピュータ化された方法は、以下の方法で実行される。 A computerized method for screening a population to identify individuals with features of inborn errors of carbohydrate metabolism based on the patient's heart rate variability (HRV) is performed in the following manner.

スクリーニングの感度と特異性の目標が設定される。 Screening sensitivity and specificity goals are set.

スクリーニングの準備が実行され、このために検査対象の患者の心電図(ECG)とフォトプレチスモグラム(PPG)の最小必要数、およびグループの観察された患者ごとのMCR記号を有するECGとPPGのしきい値が、これを超えると、グループの患者のCMDの存在が認識される。 Preparations for screening are performed, for which the minimum required number of ECGs and photoplethysmograms (PPGs) of the patients under test, and the ECG and PPG with the MCR symbol per observed patient in the group. When the threshold is exceeded, the presence of CMD for the patients in the group is recognized.

炭水化物代謝障害の特徴を有する人を識別するために母集団のスクリーニングが実行され、そのために、上記の方法のいずれか1つによる方法が実施される。 Population screening is performed to identify individuals with impaired carbohydrate metabolism, for which one of the above methods is performed.

スクリーニングの第1の段階において、本方法を使用して、炭水化物代謝障害の疑いのある患者が識別され、さらなる検査のために医療機関に送られる。 In the first stage of screening, this method is used to identify patients with suspected inborn errors of carbohydrate metabolism and send them to a medical institution for further testing.

第2の段階において、国家勧告に基づく医療機関が、スクリーニングの第1の段階を受けた患者の炭水化物代謝障害の有無について最終判断を行う。 In the second phase, a nationally recommended medical institution makes the final decision on the presence or absence of inborn errors of glucose metabolism in patients who have undergone the first phase of screening.

炭水化物代謝障害(HRV)の患者を識別するために母集団の大規模な2段階のスクリーニングを構築するために、患者の心拍変動(HRV)によって炭水化物代謝障害を検出するためのコンピュータ化された方法およびウェアラブル自律型デバイスを使用することができる。スクリーニングの第1の段階において、本方法を使用して、炭水化物代謝障害の疑いのある患者が識別され、前記患者がさらなる検査のために医療機関に送られる。第2の段階において、医療専門家(国家勧告に基づく医療機関の専門家)が、スクリーニングの第1の段階を受けた患者の炭水化物代謝障害の有無について最終判断を行う。 Computerized method for detecting carbohydrate metabolism disorders by patient heart rate variability (HRV) to establish a large two-step screening of the population to identify patients with carbohydrate metabolism disorders (HRV) And wearable autonomous devices can be used. In the first stage of screening, the method is used to identify patients with suspected inborn errors of carbohydrate metabolism, who are sent to medical institutions for further testing. In the second stage, a medical professional (a medical institution expert based on national recommendations) makes the final decision on the presence or absence of an inborn error of glucose metabolism in patients who have undergone the first stage of screening.

[実施例1]
(ECGの取得)
患者A、63歳。診断:25年間の第2型糖尿病。関連付けられる慢性疾患無し。検査結果による全身状態は良好。
[Example 1]
(Acquisition of ECG)
Patient A, 63 years old. Diagnosis: Type 2 diabetes for 25 years. No associated chronic illness. The general condition according to the test results is good.

炭水化物代謝障害の非侵襲的検出のために、ウェアラブル自律型デバイスが患者の手首に取り付けられた。 A wearable autonomous device was attached to the patient's wrist for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders.

少なくとも第1のECGリードの心臓信号(ECG)が、週に5~20回取得された。 At least the first ECG read cardiac signal (ECG) was obtained 5-20 times a week.

データベース内の患者識別子でマークされた少なくとも第1のリードの複数の心電図(ECG)のシーケンスの蓄積が実行された。 Accumulation of multiple electrocardiogram (ECG) sequences of at least the first read marked with the patient identifier in the database was performed.

タイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスが受信信号において決定され、ECGにおけるRピークの出現のタイムスタンプのシーケンスと、ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプのシーケンスと、ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプのシーケンスとからなる群から選択される。 At least one sequence of time stamps is determined in the received signal, the time stamp sequence of the appearance of the R peak in the ECG, the time stamp sequence of the appearance of the P peak in the ECG, and the time stamp of the appearance of the T peak in the ECG. It is selected from the group consisting of sequences.

得られたタイムスタンプのシーケンスにおいて、隣接するタイムスタンプ間の時間間隔が決定され、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける少なくとも1つの心間隔図(CIG)が得られた。 In the resulting sequence of time stamps, the time interval between adjacent time stamps was determined to obtain at least one cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV).

得られた少なくとも1つのCIGの変換が、心拍における非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって実行された。そして、HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、HRVのTCIG統計的スペクトルパラメータの各々について計算が実行された。 The conversion of at least one obtained CIG was performed by removing the linear tendency of the values to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation in heart rate. Calculations were then performed for each of the TCIG statistical spectral parameters of the HRV to obtain at least one set of statistical spectral parameters for the HRV.

次いで、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータのセットのコンピュータ処理が実行され、その間、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータおよびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較された。 Computer processing of the set of obtained HRV statistical spectral parameters is then performed, while the resulting HRV statistical spectral parameters are HRV reference statistical spectral parameters from healthy patients and CMD patient HRV. It was compared with the reference statistical spectral parameters of.

その結果、すべてのECGは、CMD特徴を含むクラスとCMD特徴を含まないクラスの2つのクラスに細分された。 As a result, all ECGs were subdivided into two classes, one with CMD features and one without CMD features.

そして、CMD患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者の炭水化物代謝障害の存在に関する判断が行われた。 Then, a judgment was made regarding the presence of a patient's carbohydrate metabolism disorder according to the degree of proximity of the patient's HRV statistical spectral parameter to the reference value of the patient's HRV statistical spectral parameter.

[実施例2]
(PPGの取得)
患者B、63歳。診断:糖尿病は診断されていない。関連付けられる慢性疾患無し。検査結果による全身状態は良好。
[Example 2]
(Acquisition of PPG)
Patient B, 63 years old. Diagnosis: Diabetes has not been diagnosed. No associated chronic illness. The general condition according to the test results is good.

炭水化物代謝障害の非侵襲的検出のために、ウェアラブル自律型デバイスが患者の手首に取り付けられた。 A wearable autonomous device was attached to the patient's wrist for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders.

患者のフォトプレチスモグラム(PPG)である少なくとも1つの心臓信号が取得され、PPGにおける収縮期の出現のタイムスタンプのシーケンスとPPGにおける拡張期の出現のタイムスタンプのシーケンスからなる群から選択された受信された少なくとも1つの信号において少なくとも1つのタイムスタンプのシーケンスが決定された。 At least one cardiac signal, which is the patient's photoplethysmogram (PPG), is acquired and selected from the group consisting of a sequence of time stamps of systolic appearance in PPG and a sequence of time stamps of diastolic appearance in PPG. A sequence of at least one time stamp was determined for at least one signal received.

得られたタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスにおいて、隣接するタイムスタンプ間の時間間隔が決定され、患者の心拍変動(HRV)を特徴付ける心間隔図(CIG)が得られた。得られたCIGは、非線形心拍変動を特徴付ける変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって変換された。 In at least one sequence of the resulting time stamps, the time interval between adjacent time stamps was determined to obtain a cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV). The resulting CIG was transformed by removing the linear tendency of the values to obtain a transformed cardiac spacing map (TCIG) that characterizes nonlinear heart rate variability.

HRVの統計的スペクトルパラメータのセットを得るために、HRVの統計的スペクトルパラメータのTCIGの計算が行われた。得られたHRVの統計的スペクトルパラメータのセットのコンピュータ処理が実行され、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータおよびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較された。 To obtain a set of HRV statistical spectral parameters, a TCIG calculation of the HRV statistical spectral parameters was performed. Computer processing of the resulting set of HRV statistical spectral parameters was performed and the resulting HRV statistical spectral parameters were HRV reference statistical spectral parameters from healthy patients and HRV reference statistical parameters from CMD patients. Compared with spectral parameters.

ICR患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者の炭水化物代謝障害の存在に関する判断が行われた。 Judgments were made regarding the presence of inborn errors of glucose metabolism in patients according to the degree of proximity of the patient's HRV statistical spectral parameters to the reference values of the ICR patient's HRV statistical spectral parameters.

[実施例3]
(CIGの取得)
患者B、50歳。診断:糖尿病は診断されていない。関連付けられる慢性疾患無し。検査結果による全身状態は良好。
[Example 3]
(Acquisition of CIG)
Patient B, 50 years old. Diagnosis: Diabetes has not been diagnosed. No associated chronic illness. The general condition according to the test results is good.

炭水化物代謝障害の非侵襲的検出のために、ウェアラブル自律型デバイスが患者の手首に取り付けられた。 A wearable autonomous device was attached to the patient's wrist for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders.

心拍モニタを使用して患者の心拍変動(HRV)の存在を反映する、1つの心間隔図(CIG)が取得された。得られたCIGは、非線形心拍変動を特徴付ける変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって変換された。HRVの統計的スペクトルパラメータのセットを得るために、HRVの統計的スペクトルパラメータのTCIGの計算が行われた。 A heart rate monitor was used to obtain a single cardiac spacing map (CIG) that reflected the presence of the patient's heart rate variability (HRV). The resulting CIG was transformed by removing the linear tendency of the values to obtain a transformed cardiac spacing map (TCIG) that characterizes nonlinear heart rate variability. To obtain a set of HRV statistical spectral parameters, a TCIG calculation of the HRV statistical spectral parameters was performed.

次いで、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータのセットが処理され、得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者からのHRVの参照統計的スペクトルパラメータおよびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較された。 The resulting set of HRV statistical spectral parameters is then processed and the resulting HRV statistical spectral parameters are the HRV reference statistical spectrum parameters from healthy patients and the CMD patient HRV reference statistical spectrum. Compared with the parameters.

CMD患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、患者の炭水化物代謝障害の存在に関する判断が行われた。 Judgments were made regarding the presence of inborn errors of glucose metabolism in patients according to the degree of proximity of the patient's HRV statistical spectral parameters to the reference values of the patient's HRV statistical spectral parameters.

29 モジュール
30 コンピューティング手段
31 モジュール
32 モジュール
33 モジュール
34 モジュール
35 モジュール
36 センサ
37 コンピューティング手段
38 モジュール
39 モジュール
40 モジュール
29 modules
30 Computing means
31 modules
32 modules
33 modules
34 modules
35 modules
36 sensor
37 Computing means
38 modules
39 modules
40 modules

Claims (29)

心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのコンピュータ支援方法であって、
少なくとも1つの心臓信号を取得するステップであり、前記心臓信号が、患者の少なくとも第1のリードの心電図(ECG)およびフォトプレチスモグラム(PPG)からなる群から選択される、ステップと、
受信した前記少なくとも1つの心臓信号において、前記ECGにおけるRピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、前記ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、前記ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、前記PPGにおける収縮期の出現のタイムスタンプのシーケンス、および前記PPGにおける拡張期の出現のタイムスタンプのシーケンスからなる群から選択されるタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスを決定するステップと、
得られた前記タイムスタンプの少なくとも1つのシーケンス内の隣接するタイムスタンプ間の時間間隔を決定し、前記患者の前記心拍変動(HRV)を特徴付ける少なくとも1つの心間隔図(CIG)を得るステップと、
心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、前記得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するステップと、
HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、前記少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するステップと、
前記得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するステップであり、その間、前記得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、ステップと、
炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの前記統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの前記統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、前記患者のCMDの存在に関する判断を行うステップと
を含む、方法。
A computer-aided method for non-invasive detection of inborn errors of glucose metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV).
A step of acquiring at least one cardiac signal, wherein the cardiac signal is selected from the group consisting of an electrocardiogram (ECG) and a photoplethysmogram (PPG) of at least the first lead of the patient.
In the received at least one cardiac signal, a sequence of time stamps of appearance of R peak in the ECG, a sequence of time stamps of appearance of P peak in the ECG, a sequence of time stamps of appearance of T peak in the ECG, said. A step of determining at least one sequence of time stamps selected from the group consisting of a sequence of time stamps of the appearance of systole in the PPG and a sequence of time stamps of the appearance of diastole in the PPG.
A step of determining the time interval between adjacent time stamps within at least one sequence of the resulting time stamps to obtain at least one cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV).
In order to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat, the step of performing the transformation of at least one obtained CIG by removing the linear tendency of the values,
To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, the step of calculating the HRV statistical spectral parameters for each of the at least one TCIG,
A step of performing computer processing of at least one set of the obtained HRV statistical spectral parameters, during which the obtained HRV statistical spectral parameters are the reference statistical spectral parameters of the HRV of a healthy patient. , And the steps and, which are compared with the reference statistical spectral parameters of the HRV of the CMD patient.
A step of making a determination regarding the presence of the CMD of the patient according to the degree of proximity of the statistical spectral parameter of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter of the HRV of the patient with an inborn error of glucose metabolism (CMD). Method.
ゼロ次の最小二乗法(算術平均の減算)によって前記CIGの値の前記線形傾向を除去する、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the linear tendency of the value of the CIG is removed by a zero-order least squares method (subtraction of the arithmetic mean). 少なくとも一次の最小二乗法によって前記CIGの値の前記線形傾向を除去する、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the linear tendency of the value of the CIG is removed by at least a first-order least squares method. 移動平均/中央値エンベロープを表す平滑化されたKIGを減算することによって、前記CIGの値の前記線形傾向を除去する、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the linear trend of the CIG value is removed by subtracting a smoothed KIG representing a moving average / median envelope. 移動平均/中央値法によって前記エンベロープを追加で少なくとも1回平滑化する、請求項4に記載の方法。 The method of claim 4, wherein the envelope is additionally smoothed at least once by the moving average / median method. フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって、HRV心拍変動のスペクトルパラメータを計算する、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the spectral parameters of HRV heart rate variability are calculated by a method selected from the group consisting of a Fourier spectrum calculation, a Welch method, and a Lomb-Scargle periodogram calculation. HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、前記CMDの前記存在に関する判断を行う、請求項1に記載の方法。 Linear regression, logistic regression, discriminative methods, neural network construction, decision tree construction, clustering execution, trained in CMD and healthy patient training samples in the HRV statistical spectral parameter feature space. The method according to claim 1, wherein the determination regarding the existence of the CMD is made by applying at least one method from the group consisting of the construction of the classification model and the construction of the classification model. 心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのコンピュータ支援方法であって、
患者の心拍変動(HRV)の存在を反映する1つの心間隔図(CIG)を取得するステップと、
心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、得られた前記少なくとも1つのCIGの変換を実行するステップと、
HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、前記TCIGのHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するステップと、
前記得られたHRVの統計的スペクトルパラメータのコンピュータ処理を実行するステップであり、その間、前記得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、ステップと、
炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの前記統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの前記統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、前記患者のCMDの存在に関する判断を行うステップと
を含む、方法。
A computer-aided method for non-invasive detection of inborn errors of glucose metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV).
Steps to obtain one cardiac spacing diagram (CIG) that reflects the presence of the patient's heart rate variability (HRV),
In order to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat, the step of performing the transformation of at least one CIG obtained by removing the linear tendency of the values,
To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, the step of calculating the TCIG HRV statistical spectral parameters,
It is a step of performing computer processing of the obtained HRV statistical spectral parameters, during which the obtained HRV statistical spectral parameters are the HRV reference statistical spectral parameters of a healthy patient and the CMD patient. Steps and, compared to HRV reference statistical spectral parameters,
A step of making a determination regarding the presence of the CMD of the patient according to the degree of proximity of the statistical spectral parameter of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter of the HRV of the patient with an inborn error of glucose metabolism (CMD). Method.
ゼロ次の最小二乗法(算術平均の減算)によって前記CIGの値の前記線形傾向を除去する、請求項8に記載の方法。 The method of claim 8, wherein the linear tendency of the value of the CIG is removed by a zero-order least squares method (subtraction of the arithmetic mean). 少なくとも一次の最小二乗法によって前記CIGの値の前記線形傾向を除去する、請求項8に記載の方法。 The method of claim 8, wherein the linear tendency of the value of the CIG is removed by at least a first-order least squares method. 移動平均/中央値エンベロープを表す平滑化されたKIGを減算することによって、前記CIGの値の前記線形傾向を除去する、請求項8に記載の方法。 8. The method of claim 8, wherein the linear trend of the CIG value is removed by subtracting a smoothed KIG representing a moving average / median envelope. 移動平均/中央値法によって前記エンベロープを追加で少なくとも1回平滑化する、請求項11に記載の方法。 11. The method of claim 11, wherein the envelope is additionally smoothed at least once by the moving average / median method. フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって、HRV心拍変動のスペクトルパラメータを計算する、請求項8に記載の方法。 The method of claim 8, wherein the spectral parameters of HRV heart rate variability are calculated by a method selected from the group consisting of calculation of Fourier spectrum, Welch's method, calculation of Lomb-Scargle periodogram. HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、前記CMDの前記存在に関する判断を行う、請求項8に記載の方法。 Linear regression, logistic regression, discriminative methods, neural network construction, decision tree construction, clustering execution, trained in CMD and healthy patient training samples in the HRV statistical spectral parameter feature space. The method of claim 8, wherein the determination regarding the existence of the CMD is made by applying at least one method from the group consisting of the construction of the classification model and the construction of the classification model. 心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのウェアラブル自律型デバイスであって、
少なくとも1つの心臓信号を取得するためのモジュールであり、前記心臓信号が、患者の少なくとも第1のリードの心電図(ECG)およびフォトプレチスモグラム(PPG)からなる群から選択される、モジュール、ならびに
コンピューティング手段であり、
受信した前記少なくとも1つの信号において、前記ECGにおけるRピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、前記ECGにおけるPピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、前記ECGにおけるTピークの出現のタイムスタンプのシーケンス、前記PPGにおける収縮期の出現のタイムスタンプのシーケンス、および前記PPGにおける拡張期の出現のタイムスタンプのシーケンスからなる群から選択されるタイムスタンプの少なくとも1つのシーケンスを決定するためのモジュールと、
得られた前記タイムスタンプの少なくとも1つのシーケンス内の隣接するタイムスタンプ間の時間間隔を決定し、前記患者の前記心拍変動(HRV)を特徴付ける少なくとも1つの心間隔図(CIG)を得るためのモジュールと、
心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、前記得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュールと、
HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、前記少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するためのモジュールと、
前記得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するためのモジュールであり、その間、前記得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、モジュールと、
炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの前記統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの前記統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、前記患者のCMDの存在に関する判断を行うためのモジュールと
を備える、コンピューティング手段
を備える、ウェアラブル自律型デバイス。
A wearable autonomous device for non-invasive detection of inborn errors of glucose metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV).
A module for acquiring at least one cardiac signal, wherein the cardiac signal is selected from the group consisting of an electrocardiogram (ECG) and a photoplethysmogram (PPG) of at least the first lead of a patient. As well as a means of computing,
In the received at least one signal, the sequence of the time stamp of the appearance of the R peak in the ECG, the sequence of the time stamp of the appearance of the P peak in the ECG, the sequence of the time stamp of the appearance of the T peak in the ECG, the sequence of the PPG. A module for determining at least one sequence of time stamps selected from the group consisting of a sequence of time stamps of the appearance of systole in the PPG and a sequence of time stamps of the appearance of diastole in the PPG.
A module for determining the time interval between adjacent time stamps within at least one sequence of the resulting time stamps and obtaining at least one cardiac spacing diagram (CIG) that characterizes the patient's heart rate variability (HRV). When,
With a module to perform the transformation of at least one CIG obtained above by removing the linear tendency of the values to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat. ,
To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, a module for calculating HRV statistical spectral parameters for each of the at least one TCIG, and
A module for performing computer processing of at least one set of the obtained HRV statistical spectral parameters, while the obtained HRV statistical spectral parameters are the reference statistical of the HRV of a healthy patient. Modules and modules that are compared with spectral parameters, and reference statistical spectral parameters of the HRV of CMD patients.
A module for making a judgment on the presence of the CMD of the patient according to the degree of proximity of the statistical spectral parameter of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter of the HRV of the patient with an inborn error of glucose metabolism (CMD). Wearable autonomous device with computing means.
少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、前記得られた少なくとも1つのCIGの前記変換を実行するための前記モジュールが、ゼロ次の最小二乗法によって前記CIGの値の前記線形傾向を除去するように構成される、請求項15に記載のウェアラブル自律型デバイス。 In order to obtain at least one transformed core spacing diagram (TCIG), the module for performing the transformation of at least one obtained CIG is said to have the value of said CIG by a zero-order least squares method. The wearable autonomous device of claim 15, configured to eliminate linear trends. 前記得られた少なくとも1つのCIGの前記変換を実行するための前記モジュールが、少なくとも一次の最小二乗法によって前記CIGの値の前記線形傾向を除去するように構成される、請求項15に記載のウェアラブル自律型デバイス。 15. Wearable autonomous device. 前記得られた少なくとも1つのCIGの前記変換を実行するための前記モジュールが、移動平均/中央値エンベロープを表す平滑化されたKIGを減算することによって、前記CIGの値の前記線形傾向を除去するように構成される、請求項15に記載のウェアラブル自律型デバイス。 The module for performing the transformation of at least one obtained CIG removes the linear tendency of the value of said CIG by subtracting the smoothed KIG representing the moving average / median envelope. 15. The wearable autonomous device of claim 15. 前記得られた少なくとも1つのCIGの前記変換を実行するための前記モジュールが、移動平均/中央値法によってエンベロープを追加で少なくとも1回平滑化するようにさらに構成される、請求項18に記載のウェアラブル自律型デバイス。 18. The module of claim 18 for performing the transformation of at least one of the resulting CIGs, further configured to smooth the envelope at least one additional time by the moving average / median method. Wearable autonomous device. HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、前記少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するための前記モジュールが、フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって、HRV心拍変動のスペクトルパラメータを計算するように構成される、請求項15に記載のウェアラブル自律型デバイス。 To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, the module for calculating HRV statistical spectral parameters for each of the at least one TCIG is the Fourier spectrum calculation, Welch's method, Lomb-Scargle. The wearable autonomous device of claim 15, configured to calculate spectral parameters of HRV heart rate variability by a method selected from the group consisting of periodogram calculations. 患者の炭水化物代謝障害(CMD)の前記存在に関する判断を行うための前記モジュールが、HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、炭水化物代謝障害の前記存在に関する判断を行うように構成される、請求項15に記載のウェアラブル自律型デバイス。 A linear regression, in which the module for making a determination of the presence of a patient's impaired carbohydrate metabolism (CMD) was trained in a training sample of a CMD patient and a healthy patient in the feature space of the statistical spectral parameters of HRV. Judgment regarding the presence of impaired carbohydrate metabolism by applying at least one method from the group consisting of logistic regression, discriminative methods, neural network construction, decision tree construction, clustering execution, and classification model construction. The wearable autonomous device of claim 15, configured to do so. 心拍変動(HRV)からの炭水化物代謝障害(CMD)の非侵襲的検出のためのウェアラブル自律型デバイスであって、
心拍間の時間間隔を測定し、患者の心拍変動(HRV)を反映する心間隔図(CIG)を提供するように構成されるセンサ、ならびに
コンピューティング手段であり、
心拍の非線形変動を特徴付ける少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、値の線形傾向を除去することによって、得られた少なくとも1つのCIGの変換を実行するためのモジュールと、
HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、前記少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するためのモジュールと、
前記得られたHRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットのコンピュータ処理を実行するためのモジュールであり、その間、前記得られたHRVの統計的スペクトルパラメータが、健康な患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータ、およびCMD患者のHRVの参照統計的スペクトルパラメータと比較される、モジュールと、
炭水化物代謝障害(CMD)患者のHRVの前記統計的スペクトルパラメータの参照値に対する患者のHRVの前記統計的スペクトルパラメータの近さの程度に従って、前記患者のCMDの存在に関する判断を行うためのモジュールと
を備える、コンピューティング手段
を備える、ウェアラブル自律型デバイス。
A wearable autonomous device for non-invasive detection of inborn errors of glucose metabolism (CMD) from heart rate variability (HRV).
A sensor, as well as a computing instrument, configured to measure the time interval between heartbeats and provide a cardiac interval diagram (CIG) that reflects the patient's heart rate variability (HRV).
A module for performing at least one CIG transformation obtained by removing the linear trend of the values to obtain at least one transformed cardiac spacing diagram (TCIG) that characterizes the non-linear variation of the heartbeat,
To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, a module for calculating HRV statistical spectral parameters for each of the at least one TCIG, and
A module for performing computer processing of at least one set of the obtained HRV statistical spectral parameters, while the obtained HRV statistical spectral parameters are the reference statistical of the HRV of a healthy patient. Modules and modules that are compared with spectral parameters, and reference statistical spectral parameters of the HRV of CMD patients.
A module for making a judgment on the presence of the CMD of the patient according to the degree of proximity of the statistical spectral parameter of the patient's HRV to the reference value of the statistical spectral parameter of the HRV of the patient with an inborn error of glucose metabolism (CMD). Wearable autonomous device with computing means.
少なくとも1つの変換された心間隔図(TCIG)を得るために、前記得られた少なくとも1つのCIGの前記変換を実行するための前記モジュールが、ゼロ次の最小二乗法によって前記CIGの値の前記線形傾向を除去するように構成される、請求項22に記載のウェアラブル自律型デバイス。 In order to obtain at least one transformed core spacing diagram (TCIG), the module for performing the transformation of at least one obtained CIG is said to have the value of said CIG by a zero-order least squares method. 22. The wearable autonomous device of claim 22, configured to eliminate linear trends. 前記得られた少なくとも1つのCIGの前記変換を実行するための前記モジュールが、少なくとも一次の最小二乗法によって前記CIGの値の前記線形傾向を除去するように構成される、請求項22に記載のウェアラブル自律型デバイス。 22. Wearable autonomous device. 前記得られた少なくとも1つのCIGの前記変換を実行するための前記モジュールが、移動平均/中央値エンベロープを表す平滑化されたKIGを減算することによって、前記CIGの値の前記線形傾向を除去するように構成される、請求項22に記載のウェアラブル自律型デバイス。 The module for performing the transformation of at least one obtained CIG removes the linear tendency of the value of said CIG by subtracting the smoothed KIG representing the moving average / median envelope. 22. The wearable autonomous device according to claim 22. 前記得られた少なくとも1つのCIGの前記変換を実行するための前記モジュールが、移動平均/中央値法によって前記エンベロープを追加で少なくとも1回平滑化するようにさらに構成される、請求項18に記載のウェアラブル自律型デバイス。 18. Claim 18, wherein the module for performing the transformation of at least one obtained CIG is further configured to smooth the envelope at least one additional time by the moving average / median method. Wearable autonomous device. HRVの統計的スペクトルパラメータの少なくとも1つのセットを得るために、前記少なくとも1つのTCIGの各々についてHRVの統計的スペクトルパラメータを計算するための前記モジュールが、フーリエスペクトルの計算、ウェルチ法、Lomb-Scargleピリオドグラムの計算からなる群から選択される方法によって、HRV心拍変動の前記スペクトルパラメータを計算するように構成される、請求項22に記載のウェアラブル自律型デバイス。 To obtain at least one set of HRV statistical spectral parameters, the module for calculating HRV statistical spectral parameters for each of the at least one TCIG is the Fourier spectrum calculation, Welch's method, Lomb-Scargle. 22. The wearable autonomous device of claim 22, configured to calculate said spectral parameters of HRV heart rate variability by a method selected from the group consisting of periodogram calculations. 患者の炭水化物代謝障害(CMD)の前記存在に関する判断を行うための前記モジュールが、HRVの統計的スペクトルパラメータの特徴空間において、CMD患者と健康な患者のトレーニングサンプルでトレーニングを受けた、線形回帰、ロジスティック回帰、弁別的方法、ニューラルネットワークの構築、決定木の構築、クラスタリングの実行、および分類モデルの構築からなる群からの少なくとも1つの方法を適用することによって、炭水化物代謝障害の前記存在に関する判断を行うように構成される、請求項22に記載のウェアラブル自律型デバイス。 A linear regression, in which the module for making a determination of the presence of a patient's impaired carbohydrate metabolism (CMD) was trained in a training sample of a CMD patient and a healthy patient in the feature space of the statistical spectral parameters of HRV. Judgment regarding the presence of impaired carbohydrate metabolism by applying at least one method from the group consisting of logistic regression, discriminative methods, neural network construction, decision tree construction, clustering execution, and classification model construction. 22. A wearable autonomous device configured to do so. 患者の心拍変動(HRV)に基づいて炭水化物代謝障害(CMD)の兆候がある個人を識別するために母集団をスクリーニングするためのコンピュータ化された方法であって、
スクリーニングの感度と特異性の目標を設定する段階と、
スクリーニングの準備を実行する段階であり、このために検査対象の患者の心電図(ECG)とフォトプレチスモグラム(PPG)の最小必要数、およびグループの観察された患者ごとのMCR記号を有する前記ECGとPPGのしきい値が、これを超えると、前記グループの前記患者の前記CMDの存在が認識される、段階と、
炭水化物代謝障害の特徴を有する人を識別するために前記母集団の前記スクリーニングを実行する段階であり、そのために、段落1、8のいずれか1つに記載の方法が実施される、段階と
を含む、方法。
A computerized method for screening the population to identify individuals with signs of inborn errors of glucose metabolism (CMD) based on the patient's heart rate variability (HRV).
At the stage of setting screening sensitivity and specificity goals,
The stage of performing screening preparations, for which the minimum required number of ECGs and photoplethysmograms (PPGs) of the patients under test, and the MCR symbol for each observed patient in the group are mentioned above. When the ECG and PPG thresholds are exceeded, the stage in which the presence of the CMD for the patient in the group is recognized, and
A step of performing the screening of the population to identify a person with a characteristic of an inborn error of carbohydrate metabolism, wherein the method according to any one of paragraphs 1 and 8 is performed. Including, method.
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