JP3275029B2 - 画像処理による呼吸波形分析を用いた血中酸素飽和度降下推定法 - Google Patents
画像処理による呼吸波形分析を用いた血中酸素飽和度降下推定法Info
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Description
群の患者において生じる、睡眠中の無呼吸により血中酸
素の飽和度が降下する現象を、画像処理によって呼吸波
形を分析することにより推定するための、画像処理によ
る呼吸波形分析を用いた血中酸素飽和度降下推定法に関
する。
Syndrome,以下「SAS」と略称する。)が注目されてい
る。この疾患は、覚醒時には呼吸障害を自覚しないが、
睡眠時に10秒以上続く換気停止が1時間に5回以上ま
たは、7時間に30回以上生じるものとして定義され
る。一次的には、低酸素血症、高炭酸ガス血症をきた
し、二次的には肺高血圧、右心不全、不整脈、脳障害な
どを引き起こし、重症例では突然死をきたすことが知ら
れている。調査によれば、人口の1%強の人がこの疾患
にかかっていると見積もられている。また、この疾患に
かかると夜間の睡眠が浅くなるために、日中に眠い状態
が続き、容易に居眠りをしてしまう傾眠傾向に陥ること
が多いことから、居眠りによる交通事故などの人災との
関係も指摘されている。
ニタでは、血中酸素飽和度をモニタするために、専用の
センサを患者の手や足の指に直接固定する必要があった
が、この計測手法では、 1)患者がセンサを無意識に外してしまい、計測が中断
することがしばしば生じる。 2)その際に、センサを破壊してしまう事故が絶えな
い。 3)患者に相当な肉体的、心理的な負担を強いる。 4)日常の睡眠とは微妙に異なる、などの問題点があっ
た。 これらはいずれも患者を拘束したセンシングにより計測
を行なっていることに起因するものであり、無拘束・無
侵襲なセンシングによってSAS診断においてその重症度
の判定に重要である血中酸素飽和度降下回数を測定する
方法が求められている。
でに提案されている無拘束・無侵襲のセンシングでは、
医師が患者の重症度を判定する際に重要である血中酸素
飽和度の降下回数の計測は扱われておらず、血中酸素飽
和度の降下回数を調査するためには、一般には、赤外線
透過率を利用した患者の手や足の指等に直接取り付ける
タイプのセンサを利用しているのが現状である。
が睡眠中において生じる血中酸素飽和度の降下を、無拘
束・無侵襲で推定するための計測を行うことができ、且
つその計測を正確に行うことができるようにした、画像
処理による呼吸波形分析を用いた血中酸素飽和度降下推
定法を提供することを目的とする。
解決するため、呼吸状態を撮影し、撮影した画像からチ
ェーンストークス呼吸類似波形を検出し、所定時間内の
チェーンストークス呼吸類似波形の数を計測し、予め求
められているチェーンストークス呼吸類似波形の数と血
中酸素飽和度の相関データから血中酸素飽和度の降下回
数を推定するようにしたものである。
て、中枢型睡眠時無呼吸、あるいは閉塞型睡眠時無呼吸
に関わらず、チェーンストークス呼吸波形に類似した呼
吸波形(チェーンストークス呼吸類似波形)を示すこと
は、臨床的にも頻繁に観察され、広く知られている。
は「周期性呼吸」の一つで、図2に示すように、1回の
換気量/呼吸数が漸増p、漸減q、それに続く換気停止
r(中枢性無呼吸)を周期的に繰り返す呼吸と定義され
る。一方、「周期性呼吸」は、医学的には、1回の換気
量が大きい過呼吸の時期と無呼吸の時期とが交互に周期
的に繰り返される呼吸のことであり、広義では、必ずし
も無呼吸を伴わなくてもよいとされている。
無呼吸」と「中枢型睡眠時無呼吸」に分類される。「閉
塞型睡眠時無呼吸」は、口腔咽頭部、上気道部などの抹
消部の異常により生じるものであるのに対し、「中枢型
睡眠時無呼吸」は、呼吸調整を行っている神経系の異常
によるものであり、成因が異なっている。
波形」を、上記「チェーンストークス呼吸」の定義を以
下の緩めたものと定義する。 1)無呼吸を伴わなくてもよい。 2)漸増/漸減だけでなく、たとえ、漸増相がなくて
も、急激な増大とそれにつづく漸減相があればよいもの
とする。 3)周期的でなくてもよい。
種々の波形が存在することとなる。図中(a)は典型的
な閉塞性無呼吸の第1の例を示し、(b)は典型的なる
閉塞性無呼吸の第2の例を示し、(c)は無呼吸を伴わ
ない低換気呼吸の例を示す。
呼吸類似波形の数をチェーンストークスインデックス
(CSI)と定義すると、研究の結果、CSIは、1時
間あたりの血中酸素飽和度の4%降下回数(ODI4と
略されることが多い。)と高い相関を示すことが判明し
た。即ち、図4(a)及び(b)に示すように、CSI
とODI4とは高い相関を示しており、このことから、
チェーンストークス呼吸類似波形を検出することによ
り、血中酸素飽和度の降下回数を高い確率で推定するこ
とが可能であることが判明した。
サ、接触型圧力センサ、バンド型コイルを利用したセン
サ等においても広く用いることができる手法である。
に、ビデオカメラ2等で寝ている患者の胸部もしくは腹
部1を観察し、その画像を簡易モニター3を備えた画像
解析システム4で処理することにより呼吸波形を計測す
る手法を研究してきたところである。この画像解析シス
テムは、胸腹部の運動を画像としてとらえ、トラッキン
グによりオプティカルフローを検出し、その結果をコン
ピュータ解析することで呼吸運動の測定を行うものであ
る。上記画像処理により、患者の呼吸状態を実用的なレ
ベルで検出することができるようになっており、布団が
掛かっているときでもほぼ正確に患者の呼吸の状態を検
出することができるようにもなっている。
計測を行い、図3に示すような波形を検出することがで
き、この波形からCSIの数、即ちチェーンストークス
呼吸類似波形の数を計測することができる。上記のよう
に、チェーンストークス呼吸類似波形の数が血中酸素飽
和度の降下回数と極めて高い相関を示すことが研究によ
り判明した結果、上記のような波形の計測により血中酸
素飽和度の降下回数を推定することができる。
れたチェーンストークス呼吸類似波形の数(CSI)
と、実際の血中酸素飽和度の降下回数(ODI4)の相
関を求めたものが図5であり、両者が高い相関にあるこ
とが確認された。
候群の患者に特有のチェーンストークス呼吸現象を元
に、それに類似した波形であるチェーンストークス呼吸
類似波形を検出し測定することにより、無侵襲、無接触
で上記患者等の血中酸素飽和度の降下回数を検出するこ
とができる。しかも、現在急速に研究開発が進んでいる
画像処理技術を用いて、正確にチェーンストークス呼吸
類似波形を検出することができ、精度の高い血中酸素飽
和度の降下回数の推定を行うことができる。
成図である。
様を示す波形図である。
素飽和度の降下回数との相関を示すグラフである。
吸類似波形の数と血中酸素飽和度の降下回数との相関を
示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 呼吸状態を撮影し、撮影した画像からチ
ェーンストークス呼吸類似波形を検出し、所定時間内の
チェーンストークス呼吸類似波形の数を計測し、予め求
められているチェーンストークス呼吸類似波形の数と血
中酸素飽和度の相関データから血中酸素飽和度の降下回
数を推定することを特徴とする画像処理による呼吸波形
分析を用いた血中酸素飽和度降下推定法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP21889799A JP3275029B2 (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | 画像処理による呼吸波形分析を用いた血中酸素飽和度降下推定法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP21889799A JP3275029B2 (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | 画像処理による呼吸波形分析を用いた血中酸素飽和度降下推定法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001037739A JP2001037739A (ja) | 2001-02-13 |
JP3275029B2 true JP3275029B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=16727032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP21889799A Expired - Lifetime JP3275029B2 (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | 画像処理による呼吸波形分析を用いた血中酸素飽和度降下推定法 |
Country Status (1)
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-
1999
- 1999-08-02 JP JP21889799A patent/JP3275029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
荒井朱美子,高山幹子,西田佳史,石井哲夫,睡眠時無呼吸における呼吸パターンの解析,第61回耳鼻咽喉科臨床学会 プログラム・予稿集,日本,耳鼻咽喉科臨床学会,1999年 6月25日,p125 |
Also Published As
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