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

Publication number
JP3275029B2
JP3275029B2 JP21889799A JP21889799A JP3275029B2 JP 3275029 B2 JP3275029 B2 JP 3275029B2 JP 21889799 A JP21889799 A JP 21889799A JP 21889799 A JP21889799 A JP 21889799A JP 3275029 B2 JP3275029 B2 JP 3275029B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blood oxygen
oxygen saturation
respiratory
cheyne
image processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP21889799A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001037739A (ja
Inventor
佳史 西田
成興 平井
哲夫 石井
幹子 高山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP21889799A priority Critical patent/JP3275029B2/ja
Publication of JP2001037739A publication Critical patent/JP2001037739A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3275029B2 publication Critical patent/JP3275029B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、睡眠時無呼吸症候
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。
【0002】
【従来の技術】最近睡眠時無呼吸症候群(Sleep Apnea
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。
【0003】現在市販されている典型的な睡眠時呼吸モ
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在ま
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。
【0005】したがって、本発明は、無呼吸症候群の人
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。
【0006】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上記課題を
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。
【0007】
【発明の実施の形態】睡眠時無呼吸症候群の患者におい
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。
【0008】医学的には、「チェーンストークス呼吸」
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。
【0009】睡眠時無呼吸は、一般に、「閉塞型睡眠時
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。
【0010】ここでは、「チェーンストークス呼吸類似
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。
【0011】このような波形は、図3に示されるように
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。
【0012】一方、1時間に生じるチェーンストークス
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(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。
【0013】この手法は、呼吸波形を計測できるセン
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。
【0014】従来より、本発明者は、図1に示すよう
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。
【0015】この画像処理技術を用いて患者の呼吸波形
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。
【0016】上記の考え方を元に、画像処理により得ら
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。
【0017】
【発明の効果】本発明は上記のように、睡眠時無呼吸症
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する装置の概要を示すシステム構
成図である。
【図2】チェーンストークス呼吸の波形図である。
【図3】 チェーンストークス呼吸類似波形の種々の態
様を示す波形図である。
【図4】チェーンストークス呼吸類似波形の数と血中酸
素飽和度の降下回数との相関を示すグラフである。
【図5】画像処理により得られた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降下回数との相関を
示すグラフである。
【符号の説明】
1 胸部もしくは腹部 2 ビデオカメラ 3 簡易モニター 4 画像解析システム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 幹子 東京都新宿区河田町8−1 東京女子医 科大学病院内 審査官 藤原 伸二 (56)参考文献 特開 昭61−228831(JP,A) 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 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/08 A61B 5/145

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  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。
JP21889799A 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 Expired - Lifetime JP3275029B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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
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
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)

Country Link
JP (1) JP3275029B2 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3477166B2 (ja) * 2000-12-07 2003-12-10 学校法人慶應義塾 監視装置
US7428468B2 (en) 2001-06-15 2008-09-23 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Monitoring apparatus
US7077810B2 (en) 2004-02-05 2006-07-18 Earlysense Ltd. Techniques for prediction and monitoring of respiration-manifested clinical episodes
US8942779B2 (en) 2004-02-05 2015-01-27 Early Sense Ltd. Monitoring a condition of a subject
US8403865B2 (en) 2004-02-05 2013-03-26 Earlysense Ltd. Prediction and monitoring of clinical episodes
US8491492B2 (en) 2004-02-05 2013-07-23 Earlysense Ltd. Monitoring a condition of a subject
CN101087559B (zh) * 2004-12-23 2011-03-30 雷斯梅德有限公司 从呼吸信号中检测和区别呼吸模式的方法
US10512429B2 (en) 2004-12-23 2019-12-24 ResMed Pty Ltd Discrimination of cheyne-stokes breathing patterns by use of oximetry signals
JP2008110138A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Ngk Spark Plug Co Ltd 呼吸用プログラム、記録媒体、及び呼吸状態判定装置
US8585607B2 (en) 2007-05-02 2013-11-19 Earlysense Ltd. Monitoring, predicting and treating clinical episodes
US9883809B2 (en) 2008-05-01 2018-02-06 Earlysense Ltd. Monitoring, predicting and treating clinical episodes
US8882684B2 (en) 2008-05-12 2014-11-11 Earlysense Ltd. Monitoring, predicting and treating clinical episodes
CN102113034A (zh) 2008-05-12 2011-06-29 阿列森斯有限公司 监测、预测和处理临床发作
US10292625B2 (en) 2010-12-07 2019-05-21 Earlysense Ltd. Monitoring a sleeping subject
EP2767233A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-20 Koninklijke Philips N.V. Device for obtaining respiratory information of a subject

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Publication number Publication date
JP2001037739A (ja) 2001-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7303854B2 (ja) 評価装置
JP3275029B2 (ja) 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
US10939829B2 (en) Monitoring a condition of a subject
US6936011B2 (en) Analysis of sleep apnea
Cysarz et al. Comparison of respiratory rates derived from heart rate variability, ECG amplitude, and nasal/oral airflow
Reichert et al. Comparison of the NovaSom QSG™, a new sleep apnea home-diagnostic system, and polysomnography
US6363270B1 (en) Monitoring the occurrence of apneic and hypopneic arousals
JP5284082B2 (ja) 呼吸器疾患を診断し、悪化の程度を判定する装置
US20080300500A1 (en) Apnea detection using a capnograph
CA2401285C (en) Method and apparatus for the non-invasive detection of particular sleep-state conditions by monitoring the peripheral vascular system
Penzel et al. Peripheral arterial tonometry, oximetry and actigraphy for ambulatory recording of sleep apnea
Salmi et al. Evaluation of automatic analysis of SCSB, airflow and oxygen saturation signals in patients with sleep related apneas
AU2013341168A1 (en) Methods for detection of respiratory effort and sleep apnea monitoring devices
AU2001237695A1 (en) Method and apparatus for the non-invasive detection of particular sleep-state conditions by monitoring the peripheral vascular system
Barak-Shinar et al. Sleep disordered breathing analysis in a general population using standard pulse oximeter signals
Shouldice et al. Real time breathing rate estimation from a non contact biosensor
JP2001258855A (ja) 健康状態判定方法およびその判定装置
Chung et al. REM sleep estimation only using respiratory dynamics
JP6589108B2 (ja) 無呼吸及び/又は低呼吸診断装置
WO2017038966A1 (ja) 生体情報出力装置、生体情報出力方法及びプログラム
JP2005253924A (ja) 睡眠時無呼吸検査警報装置
Goodrich et al. An investigation of the validity of the Lifeshirt in comparison to standard polysomnography in the detection of obstructive sleep apnea
Rühle et al. Monitoring at home
Chua et al. Pulse transit time-derived respiratory parameters and their variability across sleep stages
White Complex home monitoring

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3275029

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term