JP2531888B2 - 哺乳類心臓に関する特定の生理学的現象の存在まはた非存在を判定する装置、心臓内信号の解析装置および特定の生理学的現象の検出を強調する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、植え込み可能なペース
メーカの結合された哺乳類心臓に関する特定の生理学的
現象の存在まはた非存在を判定する装置、植え込み可能
なペースメーカにより生成された心臓内信号の解析装
置、心臓内ＥＣＧデータ信号を検知し送信する手段を備
えた植え込み可能なペースメーカを有する患者に関する
特定の生理的現象の存在または非存在を判定する装置、
および心臓内ＥＣＧ信号において現れた特定の生理学的
現象の検出を強調する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、たいていのペースメーカは心臓内
電気信号（たとえばＰ波、Ｒ波等）を単独にもしくはマ
ーキング信号と組み合わせて伝送する能力を有するよう
になってきた。この場合、マーキング信号とは、ペース
メーカのセンシング動作およびペーシング動作を精確に
表す心電図記録上に付けられた標識となるスパイク状の
信号ないしパルスのことである。

【０００３】ペースメーカ検知回路により検知されるよ
うな心房の収縮、同じくペースメーカ検知回路により検
知されるような心室の収縮、およびそれらの間のタイミ
ングを含む心臓の活動を表すデータが、上記の心臓内電
気信号によって得られる。また、特定の心房または心室
を特定の時点で収縮させるために刺激パルスがペースメ
ーカにより発生されると、このようなパルスはペースメ
ーカから離れた場所で測定される心臓内電気データにお
いてもやはり明示される。

【０００４】心臓内電気信号を時間の関数として表示ま
たはプリントすることは、心臓内エレクトログラムすな
わちＥＧＭまたはＩＥＧＭとして知られている。このよ
うな心臓内ＥＧＭによって心臓およびペースメーカの性
能に関する“画像”が得られるのは、有利なことであ
る。つまり心臓またはペースメーカに関連するいかなる
問題も、通常は心臓内ＥＧＭの解析から明らかにされ
る。心臓内電気データを利用できない場合には、たとえ
ば皮膚電極を使用することで慣用の表面心電信号を形成
することができる。この場合に用いられる表面心電信号
を表示またはプリントすることは表面心電図ないしＥＣ
Ｇとして知られている。このような表面ＥＣＧによって
も、やはり心臓およびペースメーカの性能に関する”画
像”が得られる。

【０００５】表面ＥＣＧを記録するためには特殊な設備
を使用しなければならないので、植え込まれたペースメ
ーカをすでに有している患者に関しては、心臓の性能に
関する主要な指標としてペースメーカからの心臓内電気
データを利用するのが一般的に好ましい。この目的で、
いくつかのペースメーカ製造業者は、各ペースメーカの
診断およびプログラミング装置（これらの装置は植え込
まれたペースメーカのプログラミングまたは問い合わせ
のために医師または心電図技師により使用される）の一
体部分として、ペースメーカから受信した心臓内電気デ
ータを時間の関数としてプリントおよび／または表示す
る能力を設けるようにしている。

【０００６】このような心臓内電気データは、それらを
時間の関数としてプリントまたは表示した場合、表面Ｅ
ＣＧとは異なるものとして現れる。（心臓内電気データ
の中に含まれている波形のいくつかの形状は、たとえば
心房の収縮を表すＰ波または心室の収縮を表すＲ波は、
表面心電信号の中に含まれている対応する波形の形状と
は多少異なるものとして現れる可能性がある。これは、
このような信号が検知される位置の相違（一方は心臓の
内側から検出され、他方は患者の皮膚で検出される）に
起因するものである。しかし、このような波形の間のタ
イミング関係はほぼ同一のままである。

【０００７】さらに、いくつかの最近の診断／プログラ
ミング装置は、表示される心臓内ＥＧＭが注意深く検査
され得るように、到来する心臓内電気データを“凍結”
すなわちある時点で止めたまま保持しておく能力を有し
ている。到来する心臓内電気データを表示、プリントお
よび、ある時点で止めたまま保持しておく能力を有する
診断／プログラミング装置の一例は、米国特許第４，８
０９，６９７号明細書等に記載されている。ここで挙げ
た文献に記載されている診断／プログラミング装置は、
表面心電信号であっても心臓内電気データであっても選
択的に表示する能力も有している。

【０００８】プログラミング装置または同等のディスプ
レイにおいて心臓内電気データまたは表面心電信号を観
察する場合に、検査される波形の重要な特徴が”ノイ
ズ”により隠されていることが多い（ここで使用してい
る用語“ノイズ”はあらゆる不所望の信号を意味す
る）。ノイズが生じた場合、もしノイズの原因が識別可
能であればそれを識別し、その場合にはノイズの原因を
取り除くかまたは少なくともその影響を最小化するべく
試みる必要がある。

【０００９】たとえば、電源線に端を発する６０Ｈｚ成
分が波形中に現れる可能性がある。これが現れた場合に
は、心臓内電気データまたは表面心電信号を表示する回
路と６０Ｈｚ成分とが影響し合う前に、６０Ｈｚ成分を
フィルタ除去する試みがなされなければならない。いっ
たんこれが成功裡に行われれば、（６０Ｈｚノイズのな
い）心臓内電気データまたは表面心電信号を再び得るこ
とができる。しかし、このようなデータを再び得なけれ
ばならないのは、不便でありしかもおそらく患者に対す
るストレスが多いだけでなく、実行するためにはコスト
もかかる。

【００１０】残念ながら、いくつかの種類のノイズは特
定の周波数に固有のものではなく、何らかのある１つの
原因に端を発しているわけでもない。したがって、この
ようなノイズを、到来するデータの完全性を損なうこと
なく、到来するデータから分離することは困難である。
このような場合には、信号の忠実性に不利な影響を与え
ずにノイズを除去する試みとして、通常、到来するデー
タに１つまたはそれ以上の種類のフィルタ処理を施すこ
とが必要である。しかし残念ながらこのためには、心臓
内電気データの収集以前に特定のフィルタ形式が選択さ
れその後にデータが収集かつ評価される、というような
典型的に時間のかかる反復的プロセスが必要とされる。

【００１１】次いで、評価の結果に基づいて、他の形式
のフィルタが選択され（または以前のフィルタ形式が修
正され）、さらに付加的なデータが収集されて評価され
る。このプロセスは、心臓内電気データ中に現れるいか
なる心臓現象も最良に検知して観察できるよう心臓内電
気データを最適化するのに必要な回数だけ繰り返され
る。しかしながら不利なことに、このような反復プロセ
スはコスト（時間的コストだけでなく使用しなければな
らない種々の信号処理素子たとえばフィルタの設計、製
造および検査のコスト）がかかるだけでなく、厄介なも
のでありかつ患者にとってストレスが多い。必要とされ
るのは、むしろ、心臓内電気データまたは表面心電信号
を１回で得ることができ、その後、安価でフレキシブル
な信号処理方式および技術を用いて必要な回数だけ処理
することのできるシステムである。

【００１２】以上の説明から明らかなように、テレメト
リおよび／または患者との表面接触を介した植え込み製
品の性能の監視に関する問題点の１つは、典型的にはデ
ータがリアルタイムで表示されることである。リアルタ
イムデータは瞬間的にしか存在しないので、それをプリ
ントしかつ／またはその後の表示のためにメモリに記憶
することによりデータを“捕捉”または“凍結”つまり
ある時点で時間的に止めたままにして保持するのが一般
的である。しかし、リアルタイムデータをこのようにし
て捕捉またはある時点で時間的に止めたまま保持してお
く場合、すべての不所望の信号または干渉を除去するた
め、データを捕捉する時点で所望の信号処理技術たとえ
ばフィルタ処理を行わなければならない。

【００１３】このようなリアルタイム信号処理技術を利
用することによって一般に歪みが引き起こされ、これに
より対象とする信号の精確な再現が不可能になる。特定
の目的で所与の信号をリアルタイム処理するのに用いる
ことのできる多くの複雑な信号処理回路が従来から知ら
れているが、このような回路は製造および動作が複雑で
あり、またコストがかかる。さらに、心臓内電気データ
を２つ以上の目的でリアルタイム処理すべきときには、
典型的には、新たに取得されたリアルタイムデータを適
切な信号処理回路に順次与える必要がある。それ故、必
要とされるのは、取得された心臓内電気データを非リア
ルタイムたとえば“オフライン”で解析し、それにより
多数の目的に対して単一のデータ取得で済ますことので
きる方式である。

【００１４】ペースメーカおよびそれといっしよに使用
されるプログラミング装置のような連邦医薬品局（ＦＤ
Ａ）または他の政府機関により規制されている製品のユ
ーザーが直面するさらに付加的な問題は、適切な政府機
関が最初に装置自体を認可するだけでなく、その後で装
置に対して−たとえば心臓内データの取得の際に患者と
リアルタイムで調和して機能するこのような装置内で使
用されるいかなる電子回路に対しても一施されるすべて
の変更を認可しなければならないことである。したがっ
て、たとえば心臓内電気データ中に現れる心臓内現象の
識別性を強調する目的でフィルタを変更するような回路
変更は、事前にＦＤＡの認可を受けることが必要とさ
れ、この認可が得られるまでにはかなりの時間およびコ
ストがかかる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、心臓内電気データを最初に取得するのにリアルタ
イムで利用れさるハードウェアおよびソフトウェアに影
響を与えることなく、また上述の認可過程期間を経る必
要のないやり方で、心臓内現象の識別性ないし判別のし
やすさを改善するための変更を容易に行うことのできる
ような装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段および利点】本発明によれ
ばこの課題は、請求項１、請求項６、請求項１０、請求
項１５に記載の特徴を備えた装置により解決される。本
発明は上記および他のニーズを有利に満たすものであ
る。

【００１７】本発明によれば、植え込み可能なペースメ
ーカは、心臓内電気信号を検知し、ペースメーカから離
れた植え込まれていない診断およびプログラミング装置
で遠隔測定するための通常の手段を含んでいる。診断お
よびプログラミング装置は心臓内電気信号をリアルタイ
ムで表示するためのディスプレイを有している。さらに
診断／プログラミング装置は、後続のデータの読み出し
および解析のために心臓内電気信号を記憶するのに十分
なメモリを備えている。

【００１８】このような後続の解析には選択的に、ディ
ジタルフィルタ処理および周波数領域スペクトル解析の
ような種々の信号処理技術を使用して信号をオフライン
で、すなわちリアルタイムではなく処理するための処理
手段が含まれている。必要に応じて、処理されていない
リアルタイム信号中では容易に見分けられないがその中
に現れている特定の生理学的現象の検出を強調するた
め、オフライン信号を繰り返し処理することができる。
心臓内信号はオフラインで、すなわちそれらがリアルタ
イムで取得された後に処理されるので、このようなオフ
ライン処理は“事後処理”と呼ばれるにふさわしい。

【００１９】したがって本発明によれば、先に取得され
記憶された心臓内電気データに対し非リアルタイム信号
処理技術を適用することが考慮されている。このこと
は、たとえばフィルタのような特別なハードウェア信号
処理回路を用いて心臓内電気データが取得されたときに
心臓内電気データが処理される従来技術のリアルタイム
信号処理とは、対照をなすものである。ノイズを除去し
有効な帯域幅を改善し、さらにリアルタイムでは得られ
ない他の利点を得るために、オリジナルの心臓内電気デ
ータに対し本発明で用いられるオフライン信号処理技術
を反復的かつ再帰的に適用するのが有利である。心臓内
電気データを処理するために種々の信号処理技術が呼び
出されたとき、心臓内電気データが各処理ステップに続
いて選択的に反復して表示される。これにより特定の処
理技術の効果を容易に観察することができる。

【００２０】本発明の１つの構成によれば、心臓内電気
信号または表面心電信号中に現れる特定の生理学的現象
の検出を強調するための強調検出装置が提供される。こ
の場合、本発明による強調検出装置は４つの主要な構成
要素すなわち、 （１）植え込み可能なペースメーカ、 （２）植え込み可能なペースメーカと信号をやりとりす
る診断システムたとえば外部プログラミング装置、 （３）診断装置内に記憶された信号を読み出すための読
み出し装置、 （４）読み出された信号を処理するための処理装置、を
有している。

【００２１】本発明の他の構成では、心臓内電気信号を
事後処理するための装置が提供される。この装置には、 （ａ）心臓内電気信号を受信する受信回路と、 （ｂ）受信した心臓内電気信号を増幅する増幅器回路
と、 （ｃ）増幅した心臓内電気信号を記憶するメモリ回路
と、 （ｄ）複数の信号事後処理技術の少なくとも１つにした
がって非リアルタイムで、格納されている心臓内電気信
号を処理するプロセッサ回路、が設けられている。

【００２２】本発明のさらに別の構成では、心臓内ＥＣ
Ｇ信号の解析を強調する装置が開示されている。この装
置では、 （ａ）哺乳類心臓からの心臓内電気信号が受信されて増
幅され、 （ｂ）受信され増幅された心臓内電気信号がディジタル
信号に変換され、 （ｃ）ディジタル信号が記憶され、 （ｄ）心臓内電気信号が最初に受信され増幅されディジ
タル形式に変換されて記憶された時点に続く時点で、記
憶されたディジタル信号に対し少なくとも１つの信号処
理技術が施される。

【００２３】記憶されたディジタル信号に対して施され
る信号処理技術は、隠されている特性または心臓内電気
信号をリアルタイムで解析するときには現れていない特
性を明らかにすることができるよう心臓内電気信号を強
調するべく選択するとよい。

【００２４】さらに本発明の１つの特徴によれば、心臓
内現象、たとえば他の方式では通常のハードウェア処理
技術を使用して観察するのが困難であるかまたは不可能
となるおそれのある稀なまたは非周期的な心臓内現象の
観察および／または解析を強調する目的で、非ハードウ
ェア構成を利用した装置が提供される。

【００２５】本発明の別の特徴によれば、データ収集の
開始に先立って特定のハードウェアフィルタ処理または
処理技術をまえもって選択する必要なく、特定の生理学
的現象の検出を強調するように心臓内電気信号を取得し
て繰り返し処理することができるようになる。したがっ
て、いっそう適切なハードウェアフィルタを介して処理
されるデータを取得するために、患者が検査を繰り返し
を受ける必要がなくなる。有利なことに、このことによ
って患者のストレスおよび費用が低減される。

【００２６】さらに本発明の別の特徴によれば、サンプ
リングされた心臓内電気信号が“オフライン”で−すな
わちリアルタイムではなく−種々の信号処理技術のうち
の少なくとも１つにしたがって処理される。有利なこと
に、このような信号処理技術は実行するのに容易かつ経
済的であり、また上述のように、困難な条件のもとで付
加的なデータを取得するために患者が追加検査を何度も
受ける必要なく、取得された同一のデータに対し反復的
および／または再帰的に適用することができる。

【００２７】本発明のさらに別のの特徴によれば、リア
ルタイムでこのような信号を処理するためにはこれまで
利用できなかった信号処理技術を選択して、心臓内電気
信号に対しオフラインで適用することができるようにな
る。これは、リアルタイムでのこのような信号処理技術
の使用は著しく費用がかかり、もしくは極度に困難また
は複雑である理由による。したがって本発明のこの特徴
によれば、心臓内電気信号の情報内容に関して従来では
得ることのできなかった特定の結果および考察が得られ
る。

【００２８】さらに本発明の別の特徴によれば、解析ま
たは表示されている信号の重要な特徴を隠してしまうお
それのある不所望なノイズを除去する目的で、心臓内電
気信号の解析および／または表示を最適化することがで
きる。しかも有利なことにこのような最適化は、解析ま
たは表示されている信号の有効な帯域幅の増大にも役立
つ。

【００２９】さらに本発明の付加的な特徴によれば、個
々の心臓内電気信号処理技術の迅速かつ容易で低コスト
のオフラインでの変更が可能になり、この変更は（オフ
ラインで行われるので）ＦＤＡまたは他の政府機関から
まえもって認可を受ける必要なく実行できる。

【００３０】次に、本発明の上述の構成およびその他の
構成、特徴ならびに利点について、図面を参照して説明
する。

【００３１】

【実施例】以下の説明には、本発明を実施するために現
在考えられる最良の形態が含まれている。この説明は本
発明の範囲を限定するものではなく、単に本発明の一般
的原理を説明するものである。本発明の範囲は特許請求
の範囲を参照して定められるものとする。

【００３２】有利には、ここに説明される事後処理シス
テムは、ごくわずかなハードウェア変更により、通常の
整調およびプログラミング装置内に含まれているものと
同一の構成要素を有している。図１には、このような通
常の整調およびプログラミングシステムが示されてい
る。図１に示されているように、整調／プログラミング
システムは生体組織のなかに植え込まれるべきプログラ
ム可能なペースメーカ２０を含んでおり、ペースメーカ
は少なくとも１つのペースメーカリード線２４を介して
心臓２２と電気的に接続されている（なお、図１中のペ
ースメーカ２０は植え込まれるものとされているが、こ
れは整調／プログラミング装置の機能に関していえば必
ずしも植え込まれなくてもよい。たとえばトレーニング
の目的で、プログラミング装置を心臓刺激器に接続され
ているペースメーカとともに使用することは普通に行わ
れていることである）。

【００３３】ペースメーカ２０は自然発生的な心臓活動
を検知し、また整調された心臓活動を喚起するべく刺激
パルスを与えることのできる自立形ユニットである。ペ
ースメーカ２０の動作パラメータは、プログラミング装
置２９を使用して非侵襲的にプログラミングすることが
できる。プログラミング装置２９は適当な接続ケーブル
３１を介して処理回路およびメモリ３０と結合されてい
るテレメトリヘッド２８を有している。指令信号はテレ
メトリリンク２６を経てペースメーカ２０で受信され
る。これらの指令信号は、適切なデータ／指令選択入力
装置３２により選択されてプログラミング装置２９の処
理回路３０において発生する。

【００３４】このようにして、ペースメーカ２０内の検
知回路により検知された心臓内電気データ（たとえば電
気信号）はテレメトリリンク２６を経てプログラミング
装置２９で受信される。このような心臓内電気データは
ディスプレイ３４上に表示され、プリンタ３６によりプ
リントされ、および／またはプログラミング装置２９内
の（処理回路３０の部分として含まれている）メモリ回
路に格納することができる。このようにしてデータが格
納されると、心臓内データは、所望の時間にわたりディ
スプレイ３４上で観察できるよう有効に“凍結”してお
くことができ、すなわちある時点で止めたまま保持して
おくことができる。

【００３５】典型的に処理回路３０は、プログラムメモ
リ４０に記憶されているプログラムにしたがって動作す
る１つまたはそれ以上のマイクロプロセッサを有してい
る。有利には、プログラミング装置２９のいくつかの実
施例によれば、プログラムメモリ４０を選択されたプロ
グラムメモリモジュールと着脱可能に置き換えることが
でき、これにより処理回路３０により実行されるプログ
ラムを容易に変更することができる。

【００３６】データはデータ線３８を経てプログラミン
グ装置２９の処理回路３０から出力される。このデータ
は、ペースメーカ２０から受信された心臓内電気データ
もペースメーカ２０およびプログラミング装置２９の動
作に関する状態データも含んでいてよい。このデータは
後続処理または記録のために中央処理ユニット（ＣＰ
Ｕ、図示せず）に転送することができる。この転送は、
ＣＰＵがプログラミング装置２９に近接している場合の
ようにケーブル接続を通じてダイレクトに行ってもよい
し、ＣＰＵがプログラミング装置２９から離されて設置
されている場合のようにモデムおよび遠隔通信回路網を
介して行ってもよい。

【００３７】図２には、図１の整調／プログラミングシ
ステムとともに使用される代表的なプログラミング装置
２９が示されている。図２に示されている特定のプログ
ラミング装置２９はハウジング４４を含んでおり、その
なかにプログラミング装置２９の構成要素が収容されて
いる。図２に示されている実施例においては、図１中の
プログラミング装置２９の構成要素のすべては、テレメ
トリヘッド２８および接続ケーブル３１を例外として、
ハウジング４４のなかに収容されている。ＣＲＴスクリ
ーン４６または同等のディスプレイ（たとえば液晶ディ
スプレイ）が、ディスプレイ３４を実現するのに使用さ
れている。

【００３８】このようにして、心臓内電気データをＣＲ
Ｔスクリーン４６上に表示することができる。プリンタ
３６がハウジング４４に内蔵されている。プリンタは、
選択された信号が記録紙５２にプリントできる適切なプ
リントヘッド（図示せず）を有している。記録紙５２の
ロールがハウジング４４の中に収容されていると便利で
ある。

【００３９】図２に示されている実施例では、透明なタ
ッチ感応ダイアフラム３３がＣＲＴスクリーン４６の上
に重なっている。このタッチ感応ダイアフラム３３はタ
ッチされた特定の部分または領域を検出する。このよう
にして、メニューに含まれている各選択がＣＲＴスクリ
ーン４６の特定の領域を占めるように、指令メニューを
ＣＲＴスクリーン４６上に表示できる。オペレータは、
所与の指令を選択するのに、所望の指令がその指令を選
択するためにリストされているＣＲＴスクリーン４６の
領域をタッチするだけでよい。したがって、ＣＲＴスク
リーン４６およびタッチ感応ダイアフラム３３の組み合
わせは、データ／指令入力選択装置３２（図１）の少な
くとも一部として機能する。付加的な指令は、ＣＲＴス
クリーン４６のボタンエッジに沿うアレイ内に置かれて
いるボタン４３により選択できる。

【００４０】プログラミング装置２９は、典型的に１１
０または２２０Ｖ、５０／６０Ｈｚの通常の電力線に接
続されている電力線コード４７を通じて電力を供給され
る。（電池から電力を供給されている）ペースメーカ２
０と異なり、この方式による５０／６０Ｈｚ電力線の電
力の使用によって、５０／６０Ｈｚ電力信号が心臓内電
気データまたはその他のデータと結合してしまうおそれ
があるという問題が時折、発生する。これは特に、心臓
内電気データに含まれている信号の多くが５０／６０Ｈ
ｚと同一またはそれと非常に近い周波数を有するので問
題となる。このために心臓内電気データから５０／６０
Ｈｚ信号を除去する目的で単一のフィルタを使用するこ
とは、一般に許容できない。なぜならば、それに伴って
対象としている信号の多くも除去されてしまうからであ
る。

【００４１】次に図３を参照すると、本発明の事後処理
システムのブロック図が示されている。図１および図２
中に示されている構成要素の多くが、図３中にも含まれ
ている。これらの同一の構成要素には同一の符号が付さ
れている。図３に示されているように、患者１８はその
身体に植え込まれた（または他の方式で携えられた）ペ
ースメーカ２０を有する。このペースメーカ２０は少な
くとも１つのペースメーカリード線２４を介して患者の
心臓２２と電気的に接続されている。

【００４２】またペースメーカ２０は、テレメトリリン
ク２６を介してプログラミング装置２９のテレメトリヘ
ッド２８と遠隔通信的に接続されている。テレメトリヘ
ッド２８はアンテナ５２およびテレメトリトランシーバ
回路５４を有している。テレメトリトランシーバ回路５
４の機能は、テレメトリリンク２６を経て心臓内電気デ
ータを受信し、さらにこのデータをプログラミング装置
２９の処理回路３０への転送に先立って予備処理するこ
とである。

【００４３】一般にこの予備処理には増幅が含まれてお
り、また（もしＲＦ搬送波信号がテレメトリリンク２６
を経てデータを送るのに使用されているならば）復調が
含まれていてもよい。またトランシーバ回路５４は、プ
ログラミング装置２９により発生されるペースメーカ指
令およびデータを受信し、このような指令および／また
はデータをテレメトリリンク２６を介した伝送のために
適当な形態に変換し、たとえばそれらを適当な搬送波信
号で変調し、さらにこのような指令および／またはデー
タをペースメーカ２０に伝送する。このような予備処理
は、先に挙げたアメリカ合衆国特許第４，８０９，６９
７号公報等に記載されている。

【００４４】本発明の目的にとって重要であるのは、ペ
ースメーカ２０から受信された心臓内電気データであ
る。このデータは、テレメトリトランシーバ５４内での
受信および処理の後に、マルチプレクサ回路５６へ供給
される。またマルチプレクサ回路５６へは、患者１８の
表面または皮膚から得られた表面ＥＧＭデータも供給さ
れる。すなわち、たとえばそれぞれ患者１８の手関節お
よび足関節に置かれた皮膚電極５８および６０が表面心
電増幅器６２と接続されている。表面心電増幅器６２は
通常の設計であってよいが、好ましくはプログラミング
装置２９の処理回路３０内に配されている。

【００４５】マルチプレクサ５６は、遠隔測定された心
臓内電気データまたは表面心電データのうち選択された
一方をＡ／Ｄ変換器６４へ供給する。Ａ／Ｄ変換器６４
は、アナログの心臓内電気データと表面心電データをデ
ィジタルデータに変換し、それらのデータはマイクロプ
ロセッサ６６へ供給される。マイクロプロセッサ６６は
任意の所与の時点で、所望のデータソースが選択される
ように、またはそのデータソースが選択されないよう
に、制御線６７を介してマルチプレクサ５６を制御す
る。すなわち、マイクロプロセッサ６６は常に心臓内電
気データを選択するか、表面心電信号を選択するか、あ
るいはデータを選択しないかのいずれかである。

【００４６】マイクロプロセッサ６６には、データメモ
リ６８およびプログラムメモリ４０が接続されている。
データメモリ６８は、Ａ／Ｄ変換器６４から到来するデ
ィジタルデータを後続の読み出しおよび解析のために記
憶するメディアを成している。プログラムメモリ４０
は、マイクロプロセッサ６６の制御プログラムを格納す
るメディアを成している。先に図１において示したよう
に、マイクロプロセッサ６６の制御プログラムが容易に
置換または修正され得るように、プログラムメモリ４０
が交換可能（またはプログラム変更可能）であることは
好ましい。マイクロプロセッサ６６により処理されるデ
ータは選択的に、ディスプレイ装置３４に表示され、プ
リンタ３６（図１）上にプリントされ、またはデータバ
ス３８を経て他のやり方で利用することができる。

【００４７】図３にはアナログマルチプレクサ５６、す
なわちアナログ遠隔測定されたＥＣＧデータを選択する
か、アナログＥＧＭデータを選択するか、データを選択
しないかのマルチプレクサが示されているが、このよう
なマルチプレクサは例示に過ぎない。本発明のいくつか
の実施例によれば、ディジタルマルチプレクサ回路（図
示せず）による選択に先立ってＡ／Ｄ変換を行うことが
できる。

【００４８】動作中、図３に示されているシステムは２
つの基本的モード、すなわち（１）データ収集モード、
（２）データ解析（または事後処理）モード、で作動す
る。データ収集モードの間に、心臓内電気データおよび
／または表面心電データが通常の方式で収集される。こ
のデータが収集されるにつれて表示またはプリントされ
るように構成してもよい。

【００４９】有利には、心臓内電気データおよび表面心
電信号は、いずれも同一のタイムベースを有する２つの
チャネルのデータ（一方のチャネルは心臓内電気データ
を表し、他方のチャネルは表面心電信号を表す）がＣＲ
Ｔデイスプレイ４６上に表示されるように適切なサンプ
リングレートでサンプリングできる。このようにして表
示は、一般にオシロスコープの異なるチャネル上で２つ
の別々の信号を表示するのと同様にして行われる。各チ
ャネルは同一のソース（心臓）から発しているが各々が
別個に検出されているこのような方式で表示される２つ
の別々の信号を有することで、この種の信号の情報内容
の解釈にあたり価値ある考察が得られる。

【００５０】データ解析または事後処理モードの間に、
先に収集かつ記憶されたデータは、記憶された信号の情
報内容の可検出性および可観測性を強調するための複数
の信号処理技術の少なくとも１つにしたがって、マイク
ロプロセッサ６６により処理される。有利にはデータ解
析モードはオフラインで、すなわち非リアルタイムで行
われる。このようにして異なる信号処理技術を、データ
収集モードが完了した後に任意の時点で、同一の記憶さ
れたデータに対して施すことができる。したがって、デ
ータ収集モードは１回（または少なくとも最小回）実行
されればよく、このことで患者との頻繁で反復的なコン
タクトが回避され、しかもデータ解析モードは、先に記
憶されたデータを利用して必要または希望に応じて何度
も行える。

【００５１】本発明の動作をさらに説明するため、次に
図３のマイクロプロセッサ６６の制御に使用されるメイ
ンプログラムのフローチャートを示す図４を参照する。
このメインプログラムはプログラムメモリ４０の少なく
とも一部分に記憶されている。プログラムメモリ４０の
他の部分には、メインプログラムにより選択的に呼出さ
れる種々の信号処理技術に対するプログラムが含まれて
いる。図４のフローチャートには各々、プログラムの実
行の際に行われる特定の作用または決定の短い説明が付
されている。ここには“ブロック”またはボックスが示
されている。各“ブロック”には符号が付されている。

【００５２】図４に示されているように、いったんメイ
ン制御プログラムがブロック７０で開始されると、プロ
グラムはブロック７２で心臓内電気データおよび／また
は表面心電データを受信かつ増幅することで、データ収
集を開始する。これらの信号は次いでブロック７４でデ
ィジタル形式に変換される。変換されたディジタル信号
は、次いでブロック７６で図３のデータメモリ６８に格
納される。いったんデータが収集されると、ブロック７
８で、事後処理（データ解析モード）を開始すべきか否
かの決定がなされる。決定の結果が否定であれば、次い
でブロック９２で、収集されるべきさらに別のデータが
存在するか否かの決定がなされる。決定の結果が肯定で
あれば、さらに別のデータがブロック７２で受信されて
増幅され、データ収集プロセスが上記のようにして繰り
返される。決定の結果が否定であれば、次いでプログラ
ムはブロック９４で終了する。

【００５３】もし先に記憶されたデータの事後処理が行
われるべきであるという決定がブロック７８でなされる
と、ブロック８０でデータ解析モードが開始する。この
データ解析モードはブロック８２で格納されたデータを
解析かつまたは処理するのに使用されるべき特定の事後
処理技術を選択する第１のステップを有している。この
処理技術には、信号平均化、ローパスフィルタリング、
ハイパスフィルタリングまたはノッチフィルタリング、
信号たたみ込み、フーリエ解析等が含まれる（ブロック
８３）。次いで、格納されたデータがブロック８４でデ
ータメモリ６８から読み出される。有利には、データメ
モリ６８から読み出されるデータの量は所望のように大
きくも小さくも選択できる。

【００５４】いくつかの心臓現象は心臓サイクルごとに
現れることが多く、その場合には数サイクルのデータの
読み出しのみで十分である。（“心臓サイクル”とは心
臓の１つの拍動であり、また正常な心臓サイクルは心房
の収縮を表す信号と、心室の収縮を表す信号と、サイク
ルが再び心房の収縮により開始する以前の比較的長い遅
延とを含んでいる。機能不全の心臓は１つのサイクルの
なかにこれらの要素のすべてを含んでいない可能性があ
る。）

【００５５】心臓現象は場合によっては非周期的であ
り、または１回しか生起せず、その場合には心臓サイク
ルの比較的長いシーケンスがシーケンス中の各サイクル
の解析とともに必要とされることになる。いずれの場合
にも、事後処理モードがリアルタイムで行われなくてよ
く、収集モードの完了後に完全に先に行えることは患者
にとって有意義である。したがって患者は、ストレスが
多くかつまたは面倒で反復的な周期での検査を受ける必
要はない。

【００５６】記憶されたデータを読み出し終わった後、
記憶されいたデータはブロック８６で選択された事後処
理技術を受ける。選択された技術は所望の機能、たとえ
ば低域通過フィルタリング、ノッチフィルタリング、フ
ーリエ解析などにしたがってデータを処理する。処理さ
れたデータの結果は、次にブロック８８で評価される。
このような評価は、処理されたデータを表す信号波形の
プリントおよび／または表示を含むことができる。

【００５７】処理された結果の評価の後に、付加的な事
後処理を実施すべきか否かの決定がブロック９０でなさ
れる。もし決定の結果が肯定的であれば、次に適切な信
号処理技術がブロック８２で選択され、事後処理ステッ
プが繰り返される。このようにして、データ中の特定の
特徴の可検出性をさらに強調する目的で、記憶されたデ
ータの再帰的かつ反復的な解析を要求に応じて行うこと
ができる。

【００５８】もし後続の事後処理を行う必要がないとブ
ロック９０で決定されれば、データ解析モードは終了
し、後続のデータを収集すべきか否か、すなわちすべて
のプロセスを繰り返すべきか否かの最終決定がブロック
９２でなされる。もしこの決定の結果が肯定的であれ
ば、次いでプログラムは、ブロック７２における付加的
な心臓内電気データおよび／または表面心電データの受
信および増幅から開始して繰り返される。もし結果が否
定的であれば、プログラムはブロック９４で終了する。

【００５９】本発明の利点の１つは、事後処理システム
が実行可能な事後処理の形式にとらわれないことであ
る。それどころか、採用された信号処理技術のグループ
のいずれも、心臓内電気データおよび／または表面心電
データの解析を行うニーズに最良に適するものとして呼
び出すことができる。

【００６０】各信号処理技術は、プログラムメモリに記
憶されている制御プログラムの適切な個所で定められて
いる。したがって種々の信号処理技術の呼び出しは、プ
ログラムメモリ４０に記憶されている制御プログラムの
他の部分、たとえばサブルーチンの呼び出し、および／
またはプログラムメモリの内容と新しいプログラムとの
置換（プログラムメモリが新しいプログラムデータを容
易に書き込める形式、たとえばＥＰＲＯＭ）消去可能プ
ログララマブルリードオンリーメモリである場合）、ま
たはプログラムメモリモジュールと新しいプログラムメ
モリモジュールとの交換（プログラムメモリが交換可能
なプログラムメモリモジュールに記憶されている場合）
と同じく簡単である。このため、他の処理技術を呼び出
すためにハードウェアに対する変更は不要である。

【００６１】有利には各信号処理技術は、データを特定
の特徴または現象に関して強調するために、所望の回数
だけ再帰的かつ／または反復的に呼び出される。さら
に、いくつかの異なる処理技術を、同一のデータにパラ
レルもしくはシリアルに動作するよう呼び出せる。した
がって、“パラレル”処理動作を利用すれば、データメ
モリからの最初のデータセットがマイクロプロセッサの
レジスタヘコピーされ、第１の信号処理技術が施され
る。この第１の信号処理技術は、所望の結果が得られる
まで、必要とされる回数だけ繰り返され得る。

【００６２】そして第１の信号処理技術の完了の後に、
最初のデータセットが再びデータメモリからコピーさ
れ、第２の信号処理技術が施される。このプロセスは、
所望のように最初のデータセットをデータ処理技術の各
々にしたがって処理し終えるまで、必要な回数だけ繰り
返される。したがってこのようなパラレル動作は、同一
の最初のデータが所望の信号処理技術にしたがって反復
して処理されるので、反復プロセスとみなすことができ
る。

【００６３】“シリアル”処理動作を利用する場合、デ
ータメモリからの最初のデータセットがマイクロプロセ
ッサのレジスタヘコピーされ、第１の信号処理技術にし
たがって処理される。上記の“パラレル”処理動作の場
合のように、この第１の信号処理技術を、所望の結果が
得られるまで必要とされる回数だけ繰り返すことができ
る。第１の信号処理技術の完了時に、第１の信号処理技
術により処理されたデータに対し処理を行うべく第２の
信号処理技術が呼び出される。すなわち、第２の信号処
理技術に対する開始データは第１の信号処理技術からの
終了データである。

【００６４】第２の信号処理技術が完了すると、付加的
な信号処理技術を、それぞれ新しい技術をその開始点と
して先行の処理技術動作からの出力データを使用して、
所望のように呼び出せる。このような“シリアル”動作
はこうして、処理を受けているデータが連続的に処理さ
れかつ改善されるので、再帰的なプロセスとみなせる。

【００６５】本発明を用いて呼び出すことのできる信号
処理技術をいっそう詳細に説明する前に、本発明のシス
テムにより使用されるハードウェアのいくつかを示す図
５および図６を参照する。このハードウェアは完全に新
しいものではないが、これらのハードウェアを理解する
のは種々の信号処理技術が実行される方式をいっそう良
好に理解するために有用である。

【００６６】図５には、マイクロコンピュータとも呼ば
れるマイクロプロセッサ主体の中央処理ユニット（ＣＰ
Ｕ）１００の簡略ブロック図が示されている。マイクロ
コンピュータ１００はマイクロプロセッサ６６を有して
いる。従来からよく知られているようにマイクロプロセ
ッサ６６には、算術ロジックユニット、フラグレジス
タ、アキュムレータ、データレジスタ、メモリアドレス
レジスタ、命令レジスタ、命令デコーダ、プログラムデ
コーダ、スタックポインタ、インデックスレジスタ、お
よび制御ロジックが含まれている。マイクロプロセッサ
の動作方式も従来から詳しく記載されており、ここで繰
り返す必要はないが、主として選択的にメモリからデー
タを読み出し、データを種々のレジスタにロードし、デ
ータに種々の算術演算を行い、算術演算の結果を適当な
レジスタに戻し、また結果データをメモリに戻すことに
より、マイクロプロセッサは一連のプログラムされた命
令を実行する。

【００６７】マイクロプロセッサ６６の動作のための重
要な構成要素はクロック回路１０２である。クロック回
路１０２はマイクロプロセッサ６６内で生起する種々の
データメモリ転送（たとえばレジスタのローディングお
よびクリアリング）のすべてを同期させるクロック信号
を発生する。マイクロプロセッサ６６により実行される
各演算は、その完了に所定数のクロックサイクルを必要
とする。これらの演算が実行されるにつれて、クロック
サイクルの長さに起因して遅延が結果に組み入れれてい
く。これらの遅延は、後でいっそう詳細に説明するよう
に、本発明により実行されるすべてのディジタル信号処
理技術に重要な要素となる。

【００６８】マイクロプロセッサ６６により使用され、
またマイクロコンピュータ１００の一部を形成する他の
主要な要素として、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
のような揮発性メモリ１０３が設けられている。この揮
発性メモリ１０３は図３で先に参照されたデータメモリ
６８としての役割をする。またマイクロコンピュータ１
００には、ＲＯＭマイクロコンピュータＥＰＲＯＭを使
用して実現できるような不揮発性メモリ１０５が含まれ
ている。この不揮発性メモリ１０５は図１および図３で
先に参照されたプログラムメモリ４０としての役割をす
る。

【００６９】マイクロコンピュータ１００はさらに、ア
ナログ入力回路１０４、並列入力回路１０６および直列
入力回路１０８として図５中に示されている種々のデー
タ入力回路と、並列出力回路１１０、直列出力回路１１
２およびアナログ出力回路１１４として図５中に示され
ている種々のデータ出力回路とを有している。これらの
種々のデータ入力および出力回路は機能説明として意図
されている。

【００７０】実際には、このような回路により実行され
る機能は組み合わされていてよい。たとえば、図３中に
示されているマルチプレクサ（ＭＵＸ）５６およびＡ／
Ｄ変換器６４は、図５中に示されているアナログ入力回
路１０４および並列入力回路１０６の機能を実行する。
同様に、図３中に示されている出力データバス３８は、
図５中に並列出力回路１１０により与えられるような並
列出力データまたは直列出力回路１１２により与えられ
るような直列出力データを含んでいてよい。アナログ出
力回路１１４は図３中に示されているようなＣＲＴディ
スプレイ４６を駆動するのに必要とされる通常の回路を
含んでいてよい。

【００７１】図６には本発明の事後処理システム、特に
本発明により使用されるアナログ入力および出力回路の
簡略ブロック図が示されている。図６中に示されている
ように、アナログの心臓内電気データおよび表面心電信
号はともにＭＵＸ５６で受信され、そこで１つが選択さ
れ、またＡ／Ｄ変換器６４へのアナログ入力端としての
役割をする。Ａ／Ｄ変換器６４からのデータ出力は２つ
の４ビット記憶レジスタ１１６および１１８へ供給さ
れ、これにより利用可能な分解能は合わせて８ビットに
なる。これらのレジスタ１１６および１１８は入力デー
タレジスタとして機能する。

【００７２】Ａ／Ｄ変換器は、多くのＩＣ供給業者から
市販されているＡＤ５７１集積回路（ＩＣ）デバイスを
使用して実現できる。記憶レジスタ１１６および１１８
は同じく多くのＩＣ供給業者から市販されている７４１
７３４ビットＤ形レジスタを使用して実現できる。レジ
スタ１１６および１１８の出力端は、出力データラッチ
として使用されるオクタルＤ形フリップフロップ１２０
の入力端に接続されており、これは７４ＬＳ２７３ＩＣ
により実現できる。符号Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ
４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７の付されているこれらのレジスタ
の間の種々の信号線は、マイクロプロセッサ６６、プロ
グラムＲＯＭ４０およびデータＲＡＭ６８に接続されて
いる双方向データバス１２１により構成されている。

【００７３】Ｄ／Ａ変換器１２２がデータラッチ１２０
に接続されており、その中に格納されているディジタル
データをアナログ出力信号に変換し、このアナログ出力
信号はたとえばディスプレイ３４へ供給される。Ｄ／Ａ
変換器１２２は１４０８−Ｌ８変換器ＩＣとすることが
できる。入力データラッチ１１６および１１８、出力デ
ータラッチ１２０およびＡ／Ｄ変換器６４の制御は、７
４Ｓ１３８形１オブ８デマルチプレクサ１２４に向けら
れる制御信号ＣＴＬにより制御される。シングルショッ
ト回路１２６および１２８またはそれと等価な回路によ
って、Ａ／Ｄ変換器６４の動作に必要とされる５μｓ遅
延が発生される。

【００７４】動作中、図６に示されているアナログ入力
および出力回路は２メモリ位置のように機能する。Ｄ／
Ａ変換器１２２は、これらのメモリ位置の第１の位置に
書込むことによりアドレス指定される。Ａ／Ｄ変換器６
４はこの同一のアドレスから読み出すことによりアドレ
ス指定される。Ａ／Ｄ変換器６４による変換を開始する
ため、書込みはこれらのメモリ位置の第２の位置へ行わ
れる。Ａ／Ｄ変換器６４は変換の実行中にビジーフラグ
をフィードバックする。マイクロプロセッサは値の読み
出し前にＡ／Ｄ変換器６４がこのフラグをクリアーする
のを待つ必要がある。図６に示されている回路を使用し
て、変換はその完了に約２５μｓを必要とする。

【００７５】上述のように、本発明の利点の１つは、実
行されるオフラインまたは事後処理解析の部分として、
特定の信号処理技術を選択する能力である。たとえば、
心臓内電気データまたは表面心電データの収集中に６０
Ｈｚ干渉の存在が認められるときには、その干渉を除去
しリアルタイムでデータの収集を繰り返すことが、以前
には必要とされていた。しかし、本発明の事後処理シス
テムによれば、必要とされるすべてのことは１度、デー
タを収集しかつ記憶することである。次いで収集時点に
続く時点で、データがメモリから読み出され、干渉を除
去するべくディジタル低域通過またはノッチフィルタの
ような適当なデータ処理技術にしたがってデータが処理
される。

【００７６】本発明により選択的に呼び出すことのでき
るディジタル信号処理技術の一例は、データ平均化であ
る。すなわち、サンプリングされ記憶されたデータが順
次にアクセスされ、各サンプルが先のサンプルと平均化
され、それにより実際には元の記憶されたデータの第２
のデータメモリイメージを作る。この形式の平均化によ
って、低域通過フィルタにリアルタイムデータを通す効
果が生じる。しかしこの場合、処理はリアルタイムでは
なく、マイクロプロセッサのソフトウェアプログラムに
より制御されて、オフラインで行われる。したがってこ
の信号処理技術は、ディジタル（ソフトウェア制御）の
低域通過フィルタとみなすことができる。

【００７７】他の形式の“ディジタル”フィルタも、選
択された下記の信号処理技術により実現できる。フィル
タは、１つの要素または要素の分類をこの種の要素の混
合から分離する任意のデバイスとみなせる。ほぼすべて
のコンピュータプログラムは、特定のデータアイテムを
いくつかのポイントで入力データから分離する。したが
ってたとえば、データベースから所望のアドレスを取り
出すメイリングリストプログラムは、この広い定義によ
ればフィルタである。

【００７８】しかし、エレクトロニクスでの“フィル
タ”の最も一般的な意味は、入力スペクトルからある周
波数または周波数帯域を分離する回路形式である。フィ
ルタはハードウェア構成素子たとえば抵抗器、増幅器、
キャパシタおよびインダクタから構成されており、また
このようなフィルタはアナログ領域で、すなわちリアル
タイムで作動する。ディジタル計算機は入力データの連
続的な流れを取り扱うことはできず、またその出力デー
タを連続的に変更することはできない。

【００７９】それどころか、ディジタル回路は入力を受
信し、いくつかの処理ステップを実行し、また出力を形
成し、そのすべてはその完了までにいくつかのクロック
サイクルの“計算機時間”を必要とする。しかし、この
“サンプリングされた”動作は容易にアナログ電子式フ
ィルタの機能、すなわちある周波数または周波数帯域に
おける信号の分離を実行するのに役立つ。

【００８０】増幅、加算および減算が一般的な計算機プ
ロセスであることは知られている。計算機にビルトイン
された遅延（たとえばクロックサイクル）に起因するも
のであってもプログラムされた遅延であっても、遅延も
一般的な計算機プロセスである。遅延は単に所与の周期
にわたるデータの記憶を表す。１つのサンプル周期だけ
のデータ値の遅延はこうして、その所与のデータ値を次
の計算周期の間に使用するために１つの計算周期にわた
り記憶することを意味する。こうして、たとえば、デー
タの１つのサンプルを入力として受信することが可能で
ある。

【００８１】所与の遅延の後に、もしデータのこのサン
プルが所与の形式のフィルタを通過したならば、それは
予測可能な大きさだけ変化しているであろう。たとえ
ば、その振幅は指数関数に従って減少しているであろ
う。計算機はこうして、データの所与のサンプルを変更
するのに必要とされる計算を、それが遅延周期の継続の
後に変更されたかのように実行するべくプログラムされ
得る。この変更された値は次いで次のサンプル値に加算
される。１つの遅延の後に、この“和”は再び適切な仕
方で処理され、また次のサンプル値に加算される。この
プロセスは必要とされる数のサンプルに対して繰り返
し、データがリアルタイムで所与の形式のフイルタを通
過したときと同一の効果をデータに与える。

【００８２】多くのアルゴリズムが種々の形式のディジ
タルフィルタを構成するために従来から知られている。
たとえば文献”Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ”Ｄａｖｉｄ
Ｆ．Ｓｔｒｏｕｔ著第１１章”Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｉｌ
ｔｅｒ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓ
ｓｏｒｓ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、１９８２年）を
参照されたい。これらのアルゴリズムの多くの使用はＷ
ｅａｖｅｒほかの論文”Ｄｉｇｉｔｌａ Ｆｉｌｔｅｒ
ｉｎｇ ｗｉｔｈ Ａｐｌｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ
Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ”米国電気電子学会論文集・オーディオおよび電
気音響編、第Ａｕ−１６巻、第３号、第３５０〜３９１
頁（１９６８年９月）に表面心電データ信号に応用され
るものとして詳細に説明されている。

【００８３】本発明によれば、任意の所望のディジタル
フィルタまたは他の処理技術を、心臓内電気データおよ
び／または表面心電データの事後処理の間に呼び出すこ
とができる。前記のディジタル低域通過フィルタに加え
て、またはその代わりに、たとえば、選択される処理技
術としてディジタル高域通過フィルタを用いることがで
きる。このような高域通過フィルタによって、これを適
用した場合、心臓内電気データまたは表面心電データの
著しく高い周波数の現象を検出かつ観察することができ
るようになる。このような著しく高い周波数の現象は典
型的に低い周波数のアーティファクトにより隠されてい
る。

【００８４】さらに、周波数選択性の帯域消去または
“ノッチ”ディジタルフィルタによって、ＡＣ電力線
（５０／６０Ｈｚ）に起因する干渉または骨格筋肉活動
のような生理学的現象に起因する干渉を消去すること
で、取得されたデータを強調することができる。

【００８５】さらに本発明によれば記憶されたデータ
を、心臓内電気データまたは表面心電データのスペクト
ル内容を表示するべくフーリエ変換をディジタルに実行
することにより、周波数領域内で処理できる。このよう
な特殊内容表示によって、記憶されたデータ中の所定の
周波数成分の存在および振幅への有意義な考察を得るこ
とができる。この考察によって典型的には、この種の成
分のソースの識別が補助される。ディジタルフーリエ解
析アルゴリズムは従来から知られている。たとえばＡ．
ＯｐｐｅｎｈｅｉｍｅｒおよびＲ．Ｓｃｈａｆｅｒ著
の”ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ
ｇ”Ｐｒｅｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ、１９７５年）を参照さ
れたい。

【００８６】収集段階の間に取得される心臓内電気デー
タおよび／または表面心電データは、典型的にサンプリ
ングされていることも指摘しておく。このようにして、
サンプリングされたデータの情報内容に関して、ナイキ
スト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）により示されたように、ある制
限が存在する。これらの制限の多くの作用は、記憶され
たデータへの数学的たたみ込みをディジタル的に実行す
ることで最小化できる。したがって記憶されたデータの
デイジタルたたみ込みも、本発明の事後処理システムの
実行中に選択することのできる信号処理技術の１つであ
る。ディジタルたたみ込みアルゴリズムも従来から知ら
れている。たとえば前記の文献”Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉ
ｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”を参照されたい。

【００８７】有利なことに、心臓内電気データおよび／
または表面心電信号のリアルタイム処理を回避できるこ
とによって多くの利点が得られる。第１に、さまざまな
非常に高い性能のディジタルフィルタアルゴリズムが文
献に記載されており、もしくは多くのソフトウエア供給
業者から商業的に入手可能である。これらのアルゴリズ
ムのいずれも本発明の事後処理装置とともに使用するた
めに選択できる。このように高い性能のディジタルフィ
ルタによって、リアルタイムでは非常に複雑かつ高価な
信号処理回路（ハードウェア）なしでは得られない出力
結果が得られる。

【００８８】本発明の第２の利点は、データ収集モード
の間に取得された価値のあるデータを、データ収集モー
ドの開始に先だって適切なハードウェアフィルタリング
技術を予め選択する必要なく、生理学的現象の検出を強
調するべく再帰的に処理できることである。このため、
患者は１度だけデータ収集モードを受ければよく、それ
により患者のストレスおよびコストが低減する。

【００８９】第３に、ディジタルフィルタによって多く
の場合に、実際の電子回路によっては得られないレベル
の性能が得られる。時間のかかる浮動点計算のようにデ
ィジタルフィルタリングプロセスの各サンプルの間に計
算される必要な計算は、複雑なリアルタイム信号処理回
路に必要とされるような特殊化された高速の“コプロセ
ッサ”を必要とせずに、有利に実行できる。

【００９０】最後に、多くの場合に、心臓内電気信号を
本来のハードウェア設計制限を越えて、本発明の適切な
事後処理技術の適用によって実際に強調することができ
る。それにより、これまでは利用できなかった心臓内電
気信号の解析への価値のある考察が得られる。たとえ
ば、図７および図８には事後処理の前および後の心房の
心臓内電気信号が示されている。これら両方の特性曲線
は、５０．０ｍｍ／ｓｅｃのチャート速度で垂直方向に
０．５ｍＶ／ｄｉｖで描かれたものである。

【００９１】事後処理なしの図７の特性曲線によって、
６０Ｈｚ干渉および量子化誤差の双方が示されている。
図８の特性曲線は、これらの干渉および量子化誤差の双
方を除去するべく６０Ｈｚノッチフィルタおよび低域通
過フィルタによりディジタルに事後処理されたものであ
る。これらの図面は、本発明がペースメーカプログラミ
ング装置および他の心臓診断装置の診断可能性に真に有
意義な改善をもたらすことにほとんど疑問を残さないこ
とを示すものである。

【００９２】上述のように、本発明をその特定な実施例
および適用事例によって説明してきたが、本発明の範囲
内でさまざまな変更を当業者により行うことができる。
たとえば、本発明の事後処理を、たとえばペースメーカ
システム全体の部分を形成するプログラミング／診断装
置に内蔵されているディジタルマイクロコンピュータを
使用して実行されるディジタル処理によって示してきた
が、高性能遠隔ＣＰＵを含む他の形式のディジタルプロ
セッサも使用できる。

【００９３】さらに、事後処理がディジタル計算機上で
シミュレートされるような人工神経回路網もしくはアナ
ログ回路を使用して実現されるような人工神経回路網を
使用して実行できることも意図されている。実際、記憶
された心臓内データの任意の事後処理が、アナログデー
タであろうとディジタルデータメモリであろうと、デー
タのなかに含まれている心臓現象の可検出性を強調する
目的で本発明の部分を有利に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】整調／プログラミング装置の主な構成要素を示
すブロック図である。

【図２】図１の整調／プログラミング装置とともに使用
される代表的なプログラミング装置を示す図である。

【図３】本発明の図１の整調／プログラミングシステム
の既存のハードウェア構成要素の多くを使用して実現さ
れ得る事後処理システムのブロック図である。

【図４】本発明により図３のプロセッサを制御するのに
使用されるメインプログラムのフローチャートである。

【図５】マイクロプロセッサを主体とする中央処理ユニ
ット（ＣＰＵ）の簡単化されたブロック図である。

【図６】本発明の事後処理システムと共に使用されるア
ナログ入力および出力回路の簡略ブロック図である。

【図７】６０Ｈｚ干渉および量子化誤差の双方を含んで
いる事後処理前の心房の心臓内電気データの特性曲線を
示す図である。

【図８】６０Ｈｚ干渉および量子化誤差が除去されてい
る本発明の原理による事後処理後の心房の心臓内電気デ
ータの特性曲線を示す図である。

【符号の説明】

２０ プログラミング可能なペースメーカ ２２ 心臓 ２４ ペースメーカリード線 ２８ テレメトリヘッド ２９ プログラミング装置 ３０ 処理回路 ３１ 接続ケーブル ３２ データ／指令選択入力装置 ３３ タッチ感応ダイアフラム ３４ ディスプレイ ３６ プリンタ ３８ データバス ４０ プログラムメモリ ４３ ボタン ４４ ハウジング ４６ ＣＲＴスクリーン ４７ 電力線コード ５２ 記録紙 ５２ アンテナ ５４ テレメトリトランシーバ回路 ５６ マルチプレクサ回路 ５８、６０ 皮膚電極 ６２ 表面ＥＧＭ増幅器 ６４ Ａ／Ｄ変換器 ６６ マイクロプロセッサ ６７ 制御線 ６８ データメモリ １００ マイクロコンピュータ １０２ クロック回路 １０３ 揮発性メモリ １０４ アナログ入力回路 １０５ 不揮発性メモリ １０６ 並列入力回路 １０８ 直列入力回路 １１０ 並列出力回路 １１２ 直列出力回路 １１４ アナログ出力回路 １１６、１１８ 記憶レジスタ １２０ データラッチ １２１ データバス １２２ Ｄ／Ａ変換器 １２４ デマルチプレクサ １２５ シングルショット回路

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 植え込み可能なペースメーカの結合され
   た哺乳類心臓に関する特定の生理学的現象の存在まはた
   非存在を判定する装置において、 植え込み可能なペースメーカからの心臓内信号を受信す
   る手段と、 受信した心臓内信号をデイジタル信号に変換する変換手
   段と、 記憶手段と、 該記憶装置に前記ディジタル信号を格納する手段と、 前記心臓内信号が前記記憶手段に最初に格納された時点
   に続く時点で、前記記憶手段から前記デイジタル信号を
   読み出す手段と、 読み出された該デイジタル信号を電気的に強調する強調
   手段と、 最初に受信したときには心臓内信号においてはすぐには
   認識されない、哺乳類心臓に関する特定の生理学的現象
   の兆候をもたらす特性を指示するために、電気的に強調
   された信号を表示する表示手段が設けられていることを
   特徴とする、 哺乳類心臓に関する特定の生理学的現象の存在まはた非
   存在を判定する装置。
2. 【請求項２】 患者から表面心電信号を受信する手段
   と、前記受信された心電信号または心臓内信号のうち選択さ
   れた一方を前記変換手段へ供給するマルチプレクサ手段
   が設けられており、 前記の受信した表面心電信号または受信し増幅された心
   臓内信号は、前記強調手段により強調される、請求項１
   記載の装置。
3. 【請求項３】 前記マルチプレクサ手段は第１のサンプ
   ル期間の間、受信された前記心電信号を前記変換手段へ
   供給し、 前記の受信され増幅された心臓内信号は第２のサンプル
   期間の間、前記変換手段へ供給され、 前記心電信号と心臓内信号が前記強調手段により強調さ
   れる、 請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記強調手段は、ディジタル高域通過フ
   ィルタ、ディジタル低域通過フィルタ、デイジタルノッ
   チフィルタと、ディジタルたたみ込み装置またはフーリ
   エ解析装置のうち少なくとも１つを有する、請求項１記
   載の装置。
5. 【請求項５】 前記の強調され読み出されたディジタル
   信号をアナログ信号へ変換する手段と、 前記アナログ信号をグラフィック表示するディスプレイ
   手段が設けられている、請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 植え込み可能なペースメーカにより生成
   された心臓内信号の解析装置において、 前記の植え込み可能なペースメーカヘ制御命令を送信
   し、該ペースメーカから送信された心臓内信号を受信す
   るトランシーバ手段が設けられており、 前記制御命令により、植え込み可能なペースメーカは心
   臓内電気信号を発生させ、 前記トランシーバ手段は、植え込まれたペースメーカか
   ら受信した心臓内信号を受信する受信手段を有してお
   り、 前記の受信され増幅された心臓内信号をディジタル信号
   へ変換する変換手段と、 データメモリと、 該データメモリへ前記ディジタル信号を格納し、心臓内
   信号が前記メモリ手段に最初に格納された時点に続く時
   点で前記データメモリからディジタル信号を読み出す制
   御手段が設けられており、 前記制御手段は、トランシーバ手段により最初に受信さ
   れたときには心臓内信号においてはすぐには認識されな
   い特性を指示するために、読み出された前記ディジタル
   信号を電気的に強調する処理手段を有する、 植え込み可能なペースメーカにより生成された心臓内信
   号の解析装置。
7. 【請求項７】 表面心電信号を受信し増幅する手段と、 受信され増幅された心電信号または心臓内信号のうち選
   択された一方を前記変換手段へ供給する手段とが設けら
   れており、 前記の受信され増幅された表面心電信号または前記の受
   信され増幅された心臓 内信号は、前記変換手段により強
   調され、前記処理手段により強調される、 請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 前記の読み出された信号を、ディジタル
   高域通過フィルタ、ディジタル低域通過フィルタ、ディ
   ジタルノッチフィルタ、ディジタルたたみ込み装置また
   はフーリエ解析装置の少なくとも１つで処理させること
   により、前記処理手段は前記の読み出された信号を強調
   する、 請求項６記載の装置。
9. 【請求項９】 前記ディジタル信号を前記処理手段によ
   り強調された後にアナログ信号へ変換する手段と、 該アナログ信号をグラフィック表示するディスプレイ手
   段とが設けられている、 請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】 心臓内ＥＣＧデータ信号を検知し送信
    する手段を備えた植え込み可能なペースメーカを有する
    患者に関する特定の生理的現象の存在または非存在を判
    定する装置おいて、 植え込み可能なペースメーカから心臓内ＥＣＧデータを
    受信するテレメトリトランシーバと、 該トランシーバと接続されており受信した心臓内ＥＣＧ
    データをディジタルデータ信号へ変換するアナログ／デ
    ィジタル変換器と、 前記デイジタルデータ信号を記憶するデータメモリと、 前記のアナログ／ディジタル変換器およびメモリと結合
    されたマイクロプロセッサと、 該マイクロプロセッサと接続されたプログラムメモリと
    が設けられており、 該プログラムメモリは制御プログラムを格納しており、 該制御プログラムにより前記マイクロプロセッサが制御
    されて、前記アナログ／ディジタル変換器から前記ディ
    ジタルデータ信号を最初に受信したときに該ディジタル
    データ信号が前記データメモリへ格納され、前記ディジ
    タルデータ信号が前記データメモリへ最初に格納されて
    時点に続く時点で、前記データメモリからディジタルデ
    ータ信号が読み出され、 該制御プログラムにより前記マイクロプロセッサが制御
    され、前記テレメトリトランシーバにより受信された心
    臓内ＥＣＧデータ信号においてすぐには認識されない特
    性であって患者に関する特定の生理的現象の兆候をもた
    らす特性を指示するために、前記データメモリから読み
    出されたディジタルデータ信号が電気的に強調されるこ
    とを特徴とする、 心臓内ＥＣＧデータ信号を検知し送信する手段を備えた
    植え込み可能なペースメーカを有する患者に関する特定
    の生理的現象の存在または非存在を判定する装置。
11. 【請求項１１】 患者の皮膚に取り付けるために整合さ
    れた複数の皮膚電極と、 該皮膚電極に取り付けられており複数の皮膚電極から表
    面心電信号を受信する表面心電信号増幅器と、 該表面心電増幅器と接続されていて前記マイクロプロセ
    ッサにより制御されるマルチプレクサ回路を有してお
    り、 前記テレメトリトランシーバは、受信した表面心電信号
    または心臓内ＥＣＧデータ信号のうち選択された一方を
    前記Ａ／Ｄ変換器へ供給し、 受信し増幅された前記表面心電信号または受信した前記
    心臓内ＥＣＧデータ信号は前記データメモリに格納さ
    れ、続いて前記マイクロプロセッサにより電気的に強調
    される、 請求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記マルチプレクサ回路は、第１のサ
    ンプル時間の間、受信した前記表面心電信号をＡ／Ｄ変
    換器へ供給し、第２のサンプル時間の間、受信した前記
    心臓内ＥＣＧ信号を前記Ａ／Ｄ変換器へ供給し、 前記の表面心電信号と心臓内ＥＣＧ信号の両方のサンプ
    ルは前記データメモリに格納され、続いて強調のために
    前記マイクロプロセッサにより読み出される、 請求項１
    １記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記マイクロプロセッサと接続された
    ディスプレイ装置が設けられており、該ディスプレイ装
    置は、電気的に強調されたディジタルデータ信号をグラ
    フィック表示する、請求項１２記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記マイクロプロセッサは、ディジタ
    ルデータ平均化、ディジタル高域通過フィルタ処理、デ
    ィジタル低域通過フィルタ処理、ディジタルノッチフイ
    ルタ処理、デイジタルたたみ込みまたはフーリエ解析を
    含む信号処理技術のうち少なくとも１つをデータメモリ
    から読み出されたディジタルデータ信号に対し行うこと
    により、該ディジタルデータ信号を電気的に強調する、
    請求項１１記載の装置。
15. 【請求項１５】 心臓内ＥＣＧ信号において現れた特定
    の生理学的現象の検出を強調する装置において、 植え込み可能なペースメーカが設けられており、該ペー
    スメーカは、心臓内信号を検知する手段と、植え込み可
    能なペースメーカから離れた植え込まれていない位置で
    該心臓内信号を遠隔測定する手段を有しており、 前記植え込み可能なペースメーカと信号的に結合してい
    る外部プログラミング装置が設けられており、 該外部プログラミング装置は、遠隔測定される信号を植
    え込み可能なペースメーカから受信するテレメトリ受信
    機と、データメモリと、前記テレメトリ受信機により受
    信された心臓内信号を前記データメモリへ格納させる格
    納装置と、データメモリに以前に格納された心臓内信号
    を選択的に読み出す読み出し装置と、読み出された心臓
    内信号を複数の信号処理技術のうち少なくとも１つにし
    たがって処理する処理装置とを有しており、該信号処理
    技術は、心臓内信号において現れた特定の生理学的現象
    の検出を強調するために選択され、 前記心臓内信号は、外部プログラミング装置において受
    信された時点に続く時点で処理され、これにより信号処
    理技術はオフラインで実行可能になり、このことで前記
    信号処理技術を繰り返し適用できるようになって、心臓
    内信号において現れた特定の生理学的現象の検出がいっ
    そう良好に強調されることを特徴とする、 心臓内ＥＣＧ信号において現れた特定の生理学的現象の
    検出を強調する装置。
16. 【請求項１６】 表面エレクトログラム信号を受信する
    表面エレクトログラム増幅器と、 前記表面エレクトログラム増幅器により受信された前記
    表面エレクトログラム 信号または前記テレメトリ受信機
    により受信された前記心臓内信号を、選択的に前記格納
    装置へ供給するマルチプレクサ回路とが設けられてお
    り、 前記表面エレクトログラム信号または前記心臓内信号が
    前記データメモリに格納される、 請求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記心臓内信号および前記表面エレク
    トログラム信号はアナログ信号から成り、 前記外部プログラミング装置はアナログ／ディジタルコ
    ンバータを有しており、該アナログ／ディジタルコンバ
    ータは、表面エレクトログラム信号と心臓内信号をデー
    タメモリに格納する前にディジタル信号に変換する、 請求項１６記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記アナログ／ディジタルコンバータ
    は、アナログエレクトログラム信号と表面エレクトログ
    ラム信号を指定されたサンプリングレートでディジタル
    信号に変換する、請求項１７記載の装置。
19. 【請求項１９】 格納装置、読み出し装置および処理装
    置は、前記データメモリおよびアナログ／ディジタルコ
    ンバータと接続されたデータバスと、該データバスと接
    続された処理ユニットと、該データバスと接続されたリ
    ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を有しており、 前記リードオンリーメモリは、その中にロードされてい
    るプログラムを有しており、該プログラムにより前記処
    理ユニットの動作が制御され、該制御によって、 （ａ）前記アナログ／ディジタルコンバータからのディ
    ジタル信号出力が前記データメモリへ選択的に格納さ
    れ、 （ｂ）該データメモリに格納されたディジタル信号が、
    最初に格納された時点に続く時点で選択的に読み出さ
    れ、 （ｃ）読み出されたディジタル信号が前記の信号処理技
    術のうちの１つにしたがってオフラインで処理される、 請求項１６記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記外部プログラミング装置は、前記
    データバスと接続さ れたディジタル／アナログコンバー
    タ（Ｄ／Ａ）を有しており、該ディジタル／アナログコ
    ンバータは、前記データバスに現れたデイジタルデータ
    を該ディジタル／アナログコンバータの出力ポートに生
    じるアナログ信号へ変換し、 前記外部プログラミング装置は、前記ディジタル／アナ
    ログコンバータの出力ポートと接続されたディスプレイ
    を有しており、該ディスプレイにより、前記ディジタル
    ／アナログコンバータの出力ポートに現れたアナログ信
    号グラフィック表示が行われ、 前記外部プログラミング装置はリードオンリーメモリに
    ロードされており前記処理ユニットを制御するプログラ
    ムを有しており、該プログラムによる制御によって、前
    記処理ユニットにより処理され読み出されたディジタル
    信号が前記ディジタル／アナログコンバータによるアナ
    ログ信号への変換のために選択的にデータバスへ供給さ
    れ、 前記アナログ信号によって前記ディスプレイによるグラ
    フィック表示が行われ、該アナログ信号による表示によ
    り、心臓内信号に現れた特定の生理学的現象を検出する
    ための選択的な技術が提供される、 請求項１９記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記処理装置により用いられる少なく
    とも１つの信号処理技術は、ディジタル平均化、ディジ
    タル高域通過フィルタ処理、ディジタル低域通過フィル
    タ処理、ディジタルノッチフィルタ処理、ディジタルた
    たみ込みまたはフーリエ解析から成るグループから選択
    される、請求項１５記載の装置。