JP4664048B2

JP4664048B2 - 生体情報処理装置及び処理方法

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Publication number: JP4664048B2
Application number: JP2004337897A
Authority: JP
Inventors: 貴山来; 睦雄金子
Original assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Current assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: JP2006141813A

Description

本発明は生体情報処理装置及び処理方法に関し、特に実際に測定した心電図波形から測定していない部位での心電図波形を合成する生体情報処理装置及び処理方法に関する。

従来、心電図は心臓疾患等の診療に広く用いられている。一般に病院等で記録する心電図は標準１２誘導波形と呼ばれる１２種類の誘導波形から構成され、被験者が安静な状態で両手首、足首、胸部に電極を装着して短時間記録される。

標準１２誘導は、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ及びＶ１〜Ｖ６の各誘導波形からなり、前者６誘導は両手首及び足首に装着した電極から、後者６誘導は両手首及び足首に装着した電極と、胸部に装着した電極から得ることができる（例えば非特許文献１参照）。そして、通常これら全ての波形を同時に測定するため、心電計には両手足用の電極（計４個）と、Ｖ１〜Ｖ６を測定するための６つの胸部用電極が接続できるように構成されている。

通常の診断においては標準１２誘導波形の測定で足りることが多いが、疾患によっては他の誘導波形により明確な特徴が現れる場合がある。例えば、ブルガダ症候群は、Ｖ１、Ｖ２といった右側胸部誘導波形において、右脚ブロック様の心電波形とＳＴ上昇といった特徴的な形態を示す（ブルガダ型心電図）ことが知られているが、通常の胸部電極位置よりも一肋間上で誘導波形を測定することで、より特徴が明確になる場合がある。

また、小児の右室異常を診断するためには、標準１２誘導に加えてＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ波形を記録することが多いし、心筋梗塞患者では、後壁梗塞を確認するため、やはり標準１２誘導に加えてＶ７〜Ｖ９を記録する場合がある。

Mervin J. Goldman著、吉利和ほか訳、「図解心電図学」、株式会社金芳堂、１９８７年１２月１日発行、第３〜８ページ

従来、このような標準１２誘導に含まれない誘導波形を測定、記録する場合、標準１２誘導の測定後に、Ｖ１〜Ｖ６測定用に装着した電極の一部又は全部を外し、所望の位置に付け替え、再度測定を行っていた。そのため、電極位置を変更して再測定する手間が余計にかかっていた。

また、予め追加の誘導波形を測定することがわかっている場合にはまとめて測定することが可能であるが、医師が標準１２誘導の測定結果を見た時点で初めて別の誘導波形の測定を希望する場合もある。このような場合、被測定者がその場にいても再度測定を行う必要があるし、すでに帰宅したなど院内にいないこともある。通常は心電図を測定してから医師が診断するまでには時間がかかることが多いので、医師が他の誘導波形を検討したいと思っても、その要求が直ちに満たされる可能性は低い。

このように、従来は一般的に測定される誘導波形以外の誘導波形、特に予め測定することがわかっていない誘導波形を得るには手間がかかっていたのが実情であった。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、実測されていない誘導波形をより簡便な方法で取得可能な生体信号処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の要旨は、実測された複数の誘導波形から、心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形を求める心起電力ベクトル波形生成手段と、予め決定された誘導ベクトルと、心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形を用いて、実測された複数の誘導波形の少なくとも１部の誘導波形の各々について、複数の候補波形を合成する第１の波形合成手段と、実測された誘導波形と、対応する複数の候補波形とを用いて、複数の候補波形から、実測された誘導波形に最も近いと判断される最終候補波形を探索する探索手段と、所定の仮想電極位置において測定されることが予想される予想誘導波形を、仮想電極位置に対応する誘導ベクトルを最終候補波形の生成に用いられた誘導ベクトルに関する情報に基づいて補正した誘導ベクトルと、心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形とから合成する第２の波形合成手段とを有することを特徴とする生体情報処理装置に存する。

また、本発明の別の要旨は、実測された複数の誘導波形から、心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形を求める心起電力ベクトル波形生成工程と、予め決定された誘導ベクトルと、心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形を用いて、実測された複数の誘導波形の少なくとも１部の誘導波形の各々について、複数の候補波形を合成する第１の波形合成工程と、実測された誘導波形と、対応する複数の候補波形とを用いて、複数の候補波形から、実測された誘導波形に最も近いと判断される最終候補波形を探索する探索工程と、所定の仮想電極位置において測定されることが予想される予想誘導波形を、仮想電極位置に対応する誘導ベクトルを最終候補波形の生成に用いられた誘導ベクトルに関する情報に基づいて補正した誘導ベクトルと、心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形とから合成する第２の波形合成工程とを有することを特徴とする生体情報処理方法に存する。

このような構成により、本発明によれば、実測されていない誘導波形をより簡便な方法で取得することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明をその好適な実施形態に基づき説明する。
なお、本明細書においては、一肋間上の位置をＵＰ１，二肋間上の位置をＵＰ２というように表記する。従って、通常のＶ１〜Ｖ３誘導の一肋間上を仮想電極位置とした予測誘導波形はＶ１（ＵＰ１）〜Ｖ３（ＵＰ１）、二肋間上を仮想電極位置とした予測誘導波形はＶ１（ＵＰ２）〜Ｖ３（ＵＰ２）と表される。

本発明の実施形態にかかる生体情報処理装置は、実測された誘導波形を用いて実測されていない部位における誘導波形を合成する機能を有する点を特徴とする。合成波形の元となる実測誘導波形はベクトル心電図で用いるＸ，Ｙ，Ｚ誘導波形を算出可能であれば標準１２誘導をはじめ、ホルター心電図で利用されるNASA誘導、CM5誘導など、誘導方法、波形の数とも制限はないが、ここでは説明及び理解を容易にするため、標準１２誘導波形が実測されているものとする。

（生体情報処理装置の構成）
次に、予め記録された標準１２誘導波形を読み出して処理する生体情報処理装置の構成を図１を参照して説明する。図１は本実施形態にかかる生体情報処理装置の構成例を示すブロック図である。
図１において、生体情報処理装置１００は、実測誘導波形データを取得するデータ入力部１１０と、実測誘導波形データに平滑化などの処理を行うフィルタ処理部１２０と、実測誘導波形データや合成波形データなどを記憶する記憶部１３０と、波形合成を行う波形合成部１５０と、候補波形と実測波形を比較する比較部１６０と、生体情報処理装置全体の制御を行う制御部１７０と、ユーザが生体情報処理装置１００に指示を与えるための入力部１８０と、表示装置、印刷装置などの出力部１９０とを有する。なお、このような生体情報処理装置１００は、心電計の一部として組み込まれていてもよい。

データ入力部１１０は、実測誘導波形データを取得する。例えば、実測誘導波形データがメモリカードや光ディスクなどのリムーバブルメディアに記録されている場合、データ入力部１１０はこれらリムーバブルメディアの読み取り装置である。また、実測誘導波形データが他の外部装置、例えばネットワーク接続されたホストコンピュータや心電計などに記録されている場合には、これら外部機器と通信を行う通信装置である。また、データ入力部１１０自体が心電計であってもよい。このように、データ入力部１１０は実測誘導波形データを取得するための任意の構成を採りうる。

フィルタ処理部１２０は、データ入力部１１０から入力された実測誘導波形データに対し、ノイズ除去や基線変動の除去といった波形整形処理を代表とするフィルタ処理を行い、処理後の波形データを記憶部１３０へ書き込む。

記憶部１３０は例えばハードディスクドライブなどの大容量記憶装置から構成され、実測誘導波形データや後述する合成波形データ、被験者情報などの情報を記憶する。また、記憶部１３０は制御部１７０が実行する制御プログラムや制御プログラムが用いる各種パラメータなどを記憶してもよい。

波形合成部１５０は、記憶部１３０に記憶される実測誘導波形データと合成誘導ベクトルを用いてＸＹＺ誘導波形を合成するとともに、この合成ＸＹＺ誘導波形からの標準１２誘導波形合成、実測されていない部位（仮想電極位置）で測定されると予測される誘導波形（予測誘導波形）の合成を行う。

比較部１６０は波形合成部１５０が生成する合成標準１２誘導波形の候補波形と記憶部１３０に記憶されている実測標準１２誘導波形とを比較し、候補波形のうち最も良好な波形を決定する。
制御部１７０は例えばＣＰＵであり、例えば記憶部１３０に記録された制御プログラムを実行して本実施形態の生体情報処理装置全体の動作を制御する。入力部１８０はキーボードやマウスを代表とする少なくとも１つのインプットデバイスであり、ユーザが各種設定や指示を行う際に使用する。出力部１９０はＬＣＤやＣＲＴ等の表示装置やプリンタ等から構成され、制御部１７０の制御に従い、心電図をはじめとする各種情報を表示したり印刷出力したりする。

このような構成を有する本実施形態の生体情報処理装置は、例えばパーソナルコンピュータとして市販されている汎用コンピュータ装置を用いて実現することが可能である。また、フィルタ処理部１２０、波形合成部１５０及び比較部１６０は個別のハードウェアによって実現されても良いし、各部の機能を実現するプログラムを制御部１７０としてのＣＰＵが実行することによってソフトウェア的に実現されても良い。

（波形合成処理）
次に、本実施形態における生体情報処理装置１００の波形合成部１５０が行う波形合成処理について説明する。
Ｆｒａｎｋは、体表面上の心電信号電位（Ｅ）は、心起電力ベクトル（Ｈ）のＸＹＺ成分（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）と体表面上の点への誘導ベクトル（Ｊ）のＸＹＺ成分（Ｊｘ，Ｊｙ，Ｊｚ）との内積によって示されると仮定した。
すなわち、
Ｅ＝Ｈ・Ｊ＝ＨｘＪｘ＋ＨｙＪｙ＋ＨｚＪｚ（１）
であると仮定した。

そして、誘導ベクトル（Ｊ）を求めるために、心起電力ベクトル（Ｈ）を固定し、体表面上の電位（Ｅ）を投影したＸＹＺ空間をイメージサーフェス(Image Surface)と呼ぶ。このイメージサーフェスを利用して誘導ベクトルを求め、ＸＹＺ誘導波形（心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形）と誘導ベクトルから標準１２誘導波形に相当する波形を合成可能であることは、Ｄｏｗｅｒによって証明されている。

また、逆に、Ｘ，Ｙ及びＺ誘導波形が標準１２誘導波形の線形和で表される、すなわち標準１２誘導波形から合成可能であることは、”逆Ｄｏｗｅｒ法”として知られている（例えば、P.W.Macfarlane他著、大塚邦明監訳、「１２誘導ベクトル心電図」、株式会社メディカルエレクトロタイムス、１９９６年６月１１日発行、第３３〜３６ページ参照）。

本実施形態の生体情報処理装置１００は、仮想電極位置における予測誘導波形を、実測標準１２誘導波形から導出したＸ，Ｙ，Ｚ誘導波形と仮想電極位置に対応する誘導ベクトルから合成するものである。また、導出したＸ，Ｙ，Ｚ誘導波形と複数の誘導ベクトルとを用いて標準１２誘導波形の各々について複数の候補波形を合成し、実測した標準１２誘導波形を最もよく表している候補波形の生成に用いられた誘導ベクトルを用いて予測誘導波形を生成することで、予測誘導波形の精度向上を図っている。

以下、具体的な波形合成方法についてさらに説明する。
まず、実測標準１２誘導波形から上述の逆Ｄｏｗｅｒ法により直交軸誘導Ｘ、Ｙ、Ｚを生成する。上述のように、Ｘ、Ｙ、Ｚ誘導は標準１２誘導の線形和、例えばＶ１〜Ｖ６誘導、第Ｉ及び第ＩＩ誘導の線形和により表すことが可能であることが知られている。

具体的には、
Ｘ誘導＝-0.172V1-0.074V2+0.122V3+0.231V4+0.239V5+0.194V6+0.156(I)-0.010(II)
Ｙ誘導＝0.057V1-0.019V2-0.106V3-0.022V4+0.041V5+0.048V6-0.227(I)+0.887(II)
Ｚ誘導＝0.229V1+0.310V2+0.246V3+0.063V4-0.055V5-0.108V6-0.022(I)-0.102(II)
として表現できる（上述の「１２誘導ベクトル心電図」、第３５頁、表３．２参照）。

次に、このようにして得たＸ，Ｙ，Ｚ誘導波形から標準１２誘導波形に相当する波形を合成する。Ｘ，Ｙ，Ｚ誘導波形から標準１２誘導に相当する波形を合成するには、各波形に対する誘導ベクトルを決定する必要がある。本実施形態においては、Ｆｒａｎｋの論文(Ernest Frank, "THE IMAGE SURFACE OF A HOMOGENEOUS TORSO", Amer. Heart. J, 47:pp. 757-768, 1954 に記載されたトルソモデル及びイメージサーフェスを用い、トルソモデルにおける標準１２誘導に用いる電極位置が対応するイメージサーフェス上の座標を求めた後、電極位置の座標から標準１２誘導波形についての誘導ベクトル（合成双極誘導ベクトル）を決定する。この際、ＣＴ(central terminal)の座標は、ＲＡ（右手）、ＬＡ（左手）及びＬＬ（左足）の座標を頂点とする三角形の重心座標とした。そして、合成双極誘導ベクトルの各ｘ，ｙ，ｚ成分とＸ，Ｙ，Ｚ誘導波形とを用いて、合成１２誘導波形を生成する。

ここで求まる誘導ベクトルはある特定の体型等の仮定の下に決定されたものであるため、本実施形態においては、合成１２誘導波形を生成する際、誘導波形毎に複数の候補波形を生成し、実測標準１２誘導波形ともっともよく対応する候補波形の合成に用いた誘導ベクトルを探索する。そして、その誘導ベクトルが対応する電極位置と基準電極位置とのずれを考慮して所望の仮想電極位置における誘導波形を合成する。

合成１２誘導波形の候補波形の生成方法は任意でよいが、本実施形態においては、イメージサーフェス上で、基準となる電極位置の周囲の複数位置（候補波形用仮想電極位置）に対応する誘導ベクトルを用いて候補波形を生成する。候補波形用仮想電極位置の配置は任意に設定することができるが、本実施形態においては、図２に示すように、基準電極位置を中心（位置５）とした３ｃｍ間隔の方形電極位置１〜９（合計９カ所）を想定し、各電極位置をイメージサーフェス上に投影した（イメージサーフェス上の座標に変換した）座標を用いて誘導ベクトルを生成し、各誘導波形に９つの候補波形を生成した。

なお、実測標準１２誘導波形からＸ、Ｙ、Ｚ誘導を生成する際、誘導波形相互の同期は、心電計での記録時に誘導波形とともに時刻情報を合わせて記録しておき、生体情報処理装置で誘導波形データを読み込む際に、時刻情報を元にして読み込み開始データを統一することによって実現することができる。

（波形比較処理）
次に、合成１２誘導波形から、最適な波形を自動選択する処理について説明する。上述したように、イメージサーフェスは本来体型や年齢、性別等により、厳密には被験者毎に異なると考えられるが、合成１２誘導波形の生成過程では、Ｆｒａｎｋが特定のモデルについて求めたイメージサーフェスを用いているため、実際に測定した標準１２誘導波形とは異なる可能性がある。

そのため、本実施形態においては上述の処理によって生成した９通りの候補波形と実測した標準１２誘導波形とから最も適切な候補波形を選択し、選択された候補波形に応じて最終的な目的である仮想電極位置での予測誘導波形の生成に用いる誘導ベクトルを補正することで、予測誘導波形の精度を向上させる。

具体的には、記憶部１３０に記録した実測標準１２誘導波形と、対応する候補波形とを比較部１６０で比較し、９通りの候補波形のうち、対応する実測誘導波形と最も類似度の大きな波形を選択する。
類似度の求め方は任意であるが、本実施形態においては波形の特徴部分を抽出し、特徴部分毎に実測波形の対応部分と相互相関係数を求め、特徴部分毎に求めた相互相関係数の平均値が最も大きな候補波形を最も類似度が高い波形として選択する。本実施形態において、相互相関を求める特徴部分はＱＲＳ波部分とＳＴ部分＋Ｔ波（ＳＴ−Ｔ部分という）とした。

相互相関係数を求める際には、まず実測波形のＱＲＳ波部分の最大振幅と、合成波形のＱＲＳ波部分の最大振幅が同一となるよう、合成波形を整形する。その後、実測波形及び合成波形の両方から、ＱＲＳ波部分及びＳＴ−Ｔ部分を周知の方法で抽出する。具体的には、各誘導における区分点を計測し、Ｑ波の始点からＳ波の終点までをＱＲＳ波部分、Ｓ波終点からＴ波の終点までをＳＴ−Ｔ部分とする。

次に、ＱＲＳ波部分、ＳＴ−Ｔ部分のそれぞれについて、相互相関係数を求める。まず、実測波形、候補波形のＱＲＳ波部分、ＳＴ−Ｔ部分のそれぞれについて、相互相関係数の算出基準点を探索する。算出基準点は例えば各特徴部分における最大値等、任意の基準で決定することができる。

そして、求まった基準点を中心にして、実測波形に対して候補波形を±数ｍｓ〜数１０ｍｓに渡ってシフトさせ、相互相関係数を求める。そして、ＱＲＳ波部分の相互相関係数とＳＴ−Ｔ部分の相互相関係数との平均値を求め、その結果を候補波形と実測波形との類似度とした。

これらの処理を各候補波形について行い、類似度の最も高い候補波形を最終候補波形として選択する。合成１２誘導波形のそれぞれについて同等の処理を行い、最終候補波形が生成された電極位置（１〜９のうちいずれか）を取得する。
なお、候補波形が複数周期を含む場合、全周期もしくは所定の複数周期において類似度を求め、その平均を最終的な類似度としてもよいし、所定の１周期についてのみ類似度を求めるようにしてもよい。

（波形合成処理）
このようにして、最終候補波形が生成された電極位置により、仮想電極位置での予測誘導波形の生成に用いる誘導ベクトルの補正を行う。換言すれば、合成標準１２誘導波形の最終候補波形が得られた電極位置を考慮して、仮想電極位置での予測誘導波形を生成する。

例えば、ブルガダ症候群検出を目的として、通常のＶ１〜Ｖ３誘導の一肋間上を仮想電極位置とした予測誘導波形Ｖ１（ＵＰ１）〜Ｖ３（ＵＰ１）を合成する場合を考える。このうち、Ｖ１波形の最終候補波形が図２の位置３で（位置３に対応する誘導ベクトルを用いて）得られたものとすると、その一肋間上におけるＶ１（ＵＰ１）の予測誘導波形は、Ｖ１（ＵＰ１）を測定する際の基準電極位置を位置５とした場合の位置３に対応する誘導ベクトルを用いて生成した波形とする。Ｖ２（ＵＰ１）、Ｖ３（ＵＰ１）誘導についてもそれぞれＶ２、Ｖ３誘導において最終候補波形が得られた電極位置に対応した位置に仮想電極があるものとして予測誘導波形を合成する。

なお、本実施形態では、仮想電極位置の基準位置（図２の位置５に対応する位置）から９つの誘導ベクトルを標準１２誘導について求めるのと同じ方法によって求めた。
例えばＶ１〜Ｖ３誘導の一肋間上における仮想電極位置の基準位置に対応する誘導ベクトルは、
Ｖ１（ＵＰ１）の基準位置誘導ベクトル＝（５６，８４，２６）
Ｖ２（ＵＰ１）の基準位置誘導ベクトル＝（２２，１１５，４１）
Ｖ３（ＵＰ１）の基準位置誘導ベクトル＝（４７，１１９，３０）
である。

このように、実測波形と合成波形とを比較し、特定のモデルについて求めたイメージサーフェスを用いて決定した誘導ベクトルを補正することで、個々の被測定者に対応した誘導ベクトルの補正を行うことが可能となり、より精度の高い予測誘導波形を合成することが可能となる。

最後に、図３に示すフローチャートを用いて、上述した本実施形態における生体情報処理装置が行う波形合成処理及び自動選択処理の全体を説明する。
まず、心電計で実測した標準１２誘導波形データ（図４）を、各誘導波形について同時刻から所定時間分読み込む（ステップＳ１１０）。ついで、各誘導波形データからＸ，Ｙ，Ｚ誘導波形を生成する（ステップＳ１２０）。そして、Ｘ、Ｙ、Ｚ誘導波形を用いて、合成１２誘導波形について９通りの候補波形を合成する（ステップＳ１３０）。

そして、各候補波形から、ＱＲＳ波部分とＳＴ−Ｔ部分を抽出し（ステップＳ１４０）、記憶部１３０に記憶された実測波形のＱＲＳ波部分の最大振幅と、候補波形のＱＲＳ波部分の最大振幅が等しくなるよう、候補波形の特徴部分を整形する（ステップＳ１５０）。
次いで、実測波形と候補波形の特徴部分の基準位置を決定する。そして、各特徴部分について、実測波形と候補波形の相互相関係数を求め、各特徴部分で求めた相互相関係数を平均した類似度を求める（ステップＳ１６０）。

全候補波形について類似度の算出が終了するまでステップＳ１４０〜Ｓ１６０の処理を繰り返し（ステップＳ１７０、Ｓ１８０）、全候補波形について類似度を算出したら、その中から最も大きな類似度を有する候補波形を選択する（ステップＳ１９０）。そして、選択した候補波形に対応する電極位置を記憶部１３０に記憶する（ステップＳ２００）。

合成１２誘導波形のそれぞれについて、最大類似度を有する候補波形（最終候補波形）の選択が終了するまでステップＳ１４０〜Ｓ２００の処理をさらに繰り返し（ステップＳ２１０、Ｓ２２０）、全合成波形について選択処理が終了したら、ステップＳ２３０で、最終的に波形合成する仮想電極位置に用いる合成誘導ベクトルを、合成標準１２誘導波形の最終候補波形が得られた電極位置を元にして決定する。

そして、決定した合成誘導ベクトルと、Ｘ、Ｙ、Ｚ誘導波形とを用い、仮想電極位置における予測誘導波形を合成、登録する（ステップＳ２４０）。
図５に、合成標準１２誘導波形の最終候補波形例を示す。実測波形を示す図４との比較から、良好な合成が行われていることが分かる。これは、実測波形から導出したＸ、Ｙ、Ｚ誘導の精度が良好であることを意味している。

図６は、一肋間上での実測波形を、図７は、本実施形態で説明した方法で合成した一肋間上の仮想電極位置における予測誘導波形をそれぞれ示す。図７に示すように、実測波形と有意な相関を有する合成波形が得られていることが分かる。
従って、このような合成波形を実測した標準１２誘導波形と合わせてレポート出力することにより、診断に有用な、標準１２誘導波形以外の誘導波形についても予測誘導波形として医師に提示することが可能になる。そのため、標準１２誘導波形以外の誘導波形に特徴的な徴候が現れるとされるブルガダ症候群や心筋梗塞、小児における右室異常といった疾患の診断の一助として有用である。

なお、本実施形態では、発明の理解を容易にするため、標準１２誘導波形を測定する電極位置の一肋間上における予測誘導波形を合成する例について説明した。しかしながら、二肋間上の予測誘導波形、Ｖ７〜Ｖ９誘導やＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ誘導をはじめとして他の仮想電極位置の予測誘導波形についても同様に得ることができる。
この場合、仮想電極位置の補正は、実測波形の電極位置と仮想電極位置との位置関係を利用して補正することができる。すなわち、Ｖ４〜Ｖ６誘導の電極位置とＶ７〜Ｖ９、Ｖ４Ｒ誘導の電極位置はいずれも同じ水平面（第五肋間）に存在し、またＶ３Ｒ及びＶ４Ｒ誘導の電極位置は正中線を基準にＶ３とＶ４誘導の電極位置と線対称の位置に存在する。
従って、これらの電極位置関係を用いて、最終候補波形から得られたＶ１〜Ｖ６誘導の補正電極位置に基づいて、Ｖ７〜Ｖ９、Ｖ３Ｒ及びＶ４Ｒ誘導の仮想電極位置（電極間隔と角度）を補正することが可能である。

図８は、本実施形態の生体情報処理装置が出力部１９０に出力するレポートにおける波形レイアウトの例を示している。図８において、左側の標準１２誘導波形及び最下部のＩＩ誘導波形が実測波形であり、右の６波形が合成波形である。ここでは、Ｖ１〜Ｖ３誘導について、一肋間上、二肋間上での測定が予測される波形を提示している。

このように、実測された複数の誘導波形の少なくとも一部と、合成した予測誘導波形の少なくとも一部を同一ページ内にレイアウトしたレポートを出力することにより、例えば標準１２誘導波形においてブルガダ症候群を疑わせる徴候が見られる場合、疾患の可能性をその場で予測するための一助となることが期待される。
なお、本実施形態では、直交軸誘導Ｘ、Ｙ、Ｚを実測標準１２誘導波形から求めたが、例えば本出願人が特開２００２−２８２２３０号において開示したように、より少ない種類の実測誘導波形からＸ、Ｙ、Ｚ誘導を求めても良い。

具体的には、Wilsonの中心電極（CT：Central Terminal）とほぼ等電位のＶ７Ｒ付近をマイナス電極（不関電極）とし、任意の関電極との双極誘導（ｅＶ誘導：例えば、中沢潔「ホルター心電図の誘導法の問題点とその対策」 JPN.J.ELECTROCARDIOLOGY Vol.7 No.1 1987, pp.41-46を参照）を用いても良い。例えば、ｃｈ１のプラス電極はＶ５位置、ｃｈ２のプラス電極はＶ４位置から下ろした垂線と、被験者の臍から水平に伸ばした線の交点に、ｃｈ３のプラス電極はＶ１位置とし、マイナス電極（不関電極）をＶ７Ｒ位置とｃｈ1〜ｃｈ３で共通にし、任意の位置に接地電極Ｎを設置して測定される以下のｅＶ誘導波形を用いてＸ、Ｙ、Ｚ誘導を求めてもよい。
チャンネル誘導名誘導ベクトル（Ｊｘ，Ｊｙ，Ｊｚ）
ｃｈ１ｅＶ５（１９５，-７，-１０）
ｃｈ２ｅＶＦ（５１，１１１，-２７）
ｃｈ３ｅＶ１（-１９，-４７，-９４）
また、上述したように、ホルター心電図で利用されるＮＡＳＡ誘導、ＣＭ５誘導など、Ｘ、Ｙ、Ｚ誘導を導出可能な任意の誘導波形を用いることができる。

また、上述の実施形態では、標準１２誘導波形の全てについて候補波形を求め、実測波形と比較していたが、例えばＶ１の一肋間上における予測誘導波形を求める上ではＶ１についてのみ候補波形を求め、Ｖ１の実測波形との比較を行うことにより誘導ベクトルの補正を行うことも可能である。このように、実測された波形の全てについて候補波形の合成並びに最終候補波形の選択を行うことは必須でなく、最終的に求めたい仮想電極位置に応じて適宜候補波形の生成が必要な誘導波形を決定することができる。

本発明の実施形態に係る生体情報処理装置の構成例を示すブロック図である。本発明の実施形態において候補波形の生成に用いる仮想電極位置を説明する図である。本発明の実施形態に係る波形合成処理を説明するフローチャートである。実測された標準１２誘導波形の例を示す図である。合成１２誘導波形の最終候補波形の例を示す図である。一肋間上での実測波形の例を示す図である。実施形態に係る生体情報装置が合成した一肋間上での予測誘導波形の例を示す図である。実施形態に係る生体情報装置が出力するレポートにおける波形レイアウトの例を示す図である。

Claims

実測された複数の誘導波形から、心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形を求める心起電力ベクトル波形生成手段と、
予め決定された誘導ベクトルと、前記心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形を用いて、前記実測された複数の誘導波形の少なくとも１部の誘導波形の各々について、複数の候補波形を合成する第１の波形合成手段と、
前記実測された誘導波形と、対応する前記複数の候補波形とを用いて、前記複数の候補波形から、前記実測された誘導波形に最も近いと判断される最終候補波形を探索する探索手段と、
所定の仮想電極位置において測定されることが予想される予想誘導波形を、前記仮想電極位置に対応する誘導ベクトルを前記最終候補波形の生成に用いられた誘導ベクトルに関する情報に基づいて補正した誘導ベクトルと、前記心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形とから合成する第２の波形合成手段とを有することを特徴とする生体情報処理装置。
前記第１の波形合成手段が、
前記実測された複数の誘導波形に対応する誘導ベクトルの決定に用いられた電極位置を含む所定領域内の複数位置に対応する複数の誘導ベクトルを用いて前記複数の候補波形を生成することを特徴とする請求項１記載の生体情報処理装置。
前記所定の仮想電極位置がＶ１，Ｖ２，Ｖ３誘導に対応する電極位置の一肋間又は二肋間上の位置、Ｖ７〜Ｖ９、Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ誘導に対応する電極位置の少なくとも１つに対応する位置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体情報処理装置。
前記所定の仮想電極位置がＶ１，Ｖ２，Ｖ３誘導に対応する電極位置の一肋間又は二肋間上の位置のいずれかであり、前記第２の波形合成手段が、実測されたＶ１，Ｖ２，Ｖ３誘導波形に対応する最終候補波形が得られた誘導ベクトルに関する情報から、前記Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３誘導に対応する電極位置の一肋間又は二肋間上の位置における波形合成に用いる誘導ベクトルを補正することを特徴とする請求項３記載の生体情報処理装置。
前記実測された複数の誘導波形の少なくとも一部と、前記第２の波形合成手段が合成した予測誘導波形の少なくとも一部を同一ページ内にレイアウトしてレポート出力する出力手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の生体情報処理装置。
実測された複数の誘導波形から、心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形を求める心起電力ベクトル波形生成工程と、
予め決定された誘導ベクトルと、前記心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形を用いて、前記実測された複数の誘導波形の少なくとも１部の誘導波形の各々について、複数の候補波形を合成する第１の波形合成工程と、
前記実測された誘導波形と、対応する前記複数の候補波形とを用いて、前記複数の候補波形から、前記実測された誘導波形に最も近いと判断される最終候補波形を探索する探索工程と、
所定の仮想電極位置において測定されることが予想される予想誘導波形を、前記仮想電極位置に対応する誘導ベクトルを前記最終候補波形の生成に用いられた誘導ベクトルに関する情報に基づいて補正した誘導ベクトルと、前記心起電力ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ成分波形とから合成する第２の波形合成工程とを有することを特徴とする生体情報処理方法。
前記第１の波形合成工程が、
前記実測された複数の誘導波形に対応する誘導ベクトルの決定に用いられた電極位置を含む所定領域内の複数位置に対応する複数の誘導ベクトルを用いて前記複数の候補波形を生成することを特徴とする請求項６記載の生体情報処理方法。
前記所定の仮想電極位置がＶ１，Ｖ２，Ｖ３誘導に対応する電極位置の一肋間又は二肋間上の位置、Ｖ７〜Ｖ９、Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ誘導に対応する電極位置の少なくとも１つに対応する位置であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の生体情報処理方法。
前記所定の仮想電極位置がＶ１，Ｖ２，Ｖ３誘導に対応する電極位置の一肋間又は二肋間上の位置のいずれかであり、前記第２の波形合成工程が、実測されたＶ１，Ｖ２，Ｖ３誘導波形に対応する最終候補波形が得られた誘導ベクトルに関する情報から、前記Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３誘導に対応する電極位置の一肋間又は二肋間上の位置における波形合成に用いる誘導ベクトルを補正することを特徴とする請求項８記載の生体情報処理方法。
前記実測された複数の誘導波形の少なくとも一部と、前記第２の波形合成工程が合成した予測誘導波形の少なくとも一部を同一ページ内にレイアウトしてレポート出力する出力工程を更に有することを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の生体情報処理方法。