JP5492247B2 - 心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成装置及びそれを用いた指標生成方法 - Google Patents
心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成装置及びそれを用いた指標生成方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成装置及びそれを用いた指標生成方法に関するものである。
心臓の拍動速度は絶えず変化している。即ち、心拍と心拍の間隔は延長・収縮を繰り返している。これが心拍変動であり、その変化は自律神経のコントロールを受ける。自律神経は心身を覚醒・緊張させる交感神経と、鎮静・休養させる副交感神経とから成るが、Ａｋｓｅｌｒｏｄらの研究(Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ、 ２４９：Ｈ８６７−８７５、 １９８５)に始まる種々の生理学的及び薬理学的研究により、心拍変動の０．０４−０．１５ヘルツの成分(Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：
ＬＦ)は交感神経と副交感神経の両活動を、０．１５−０．４ヘルツの成分(Ｈｉｇｈ
Ｆｒｅｑｅｕｎｃｙ： ＨＦ)は副交感神経の活動を反映することが見出されている。また、ＬＦ／ＨＦの比を交感神経活動の指標とすることも、多くの研究者によって行われていることである。
ＬＦ)は交感神経と副交感神経の両活動を、０．１５−０．４ヘルツの成分(Ｈｉｇｈ
Ｆｒｅｑｅｕｎｃｙ： ＨＦ)は副交感神経の活動を反映することが見出されている。また、ＬＦ／ＨＦの比を交感神経活動の指標とすることも、多くの研究者によって行われていることである。
これらの指標は欧州心臓学会などで標準化され、指針として記載されており（Ｍａｌｉｋ，Ｍ.
Ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ： Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ， ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ
ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｕｓｅ． Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ９３，１０４３−１０６５， １９９６）、心臓疾患の病態解析に利用されている。
Ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ： Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ， ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ
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また、近年、心拍変動を精神状態の評価に利用しようとする試みが種々なされ、心拍変動を正確に、簡便に計測するための方法が種々提唱されている。例えば、特許第４５６８８２５号公報（特許文献１）においては、心拍変動の副交感神経成分は呼吸リズムに密接に影響を受けることを踏まえ、一呼吸の長さを踏まえた副交感神経活動指標の算出法が提案されている。
特許第４４８７０１５号公報（特許文献２）においては、ＬＦやＨＦに個人差や繰り返し記録した場合に生ずる差に大きな影響を受けることがあることを踏まえ、Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆＲＲ ｉｎｔｅｒｖａｌ（ＣＶＲＲ)を式に組み込み、交感神経（ＣＶＲＲｘＬＦ／(ＬＦ＋ＨＦ)）と副交感神経(ＣＶＲＲｘＨＦ／(ＬＦ＋ＨＦ))を新しい指標で示すことが提唱され、特開２００８−２２９２３３号公報（特許文献３）においては、１００拍という少ない心拍データ用いて分析する短時間フーリエ法が提唱されている。
また、脳波や血圧等の他の指標との組み合わせや相関関係を分析したりすることにより、心理状態を正確に分析する方法も提案されている。例えば、特許第４４１０２３４号公報（特許文献４）や特開２００９−２０７７６３号公報（特許文献５）においては、心拍変動に加え、呼吸のパターン、血圧のリズム、心電図のＲ波振幅の係数等を算出し、相関関係を分析する方法が開示されている。
しかるに、これらの上記各特許文献に記載の方法は、測定や解析法の進歩に寄与しているものの、これらの特許文献には、精神状態の変化や精神疾患の病態解析や診断にどのように利用するかについての具体的開示がない。このように、精神疾患の病態解析・診断・予防に心拍変動指標の利用を実現する好適な方法は未だ存在しないが、その実現を企図したものとして、以下の特許文献があり、その多くは、ストレス状態の評価に焦点を当てるものである。
なお、ストレス状態における心拍変動の変化は、それ自体は健康的な反応である場合にも起こり得るのであって、その変化は、精神疾患やその発症のリスクに関わる変化とは同一ではないが、この点について言及する先行文献は存しない。
特許第４６３７９６３号公報（特許文献６）に記載の発明は、深呼吸前後の心拍変動指標を用いて、その差から健康状態をチェックしようとするものである。呼吸のリズムが心拍変動に影響を与えることは、既に周知の事実である。副交感系の心拍変動指標は呼吸のリズムに依存する。その呼吸を用いた健康チェック法は有意義ではあるが、おそらく、呼吸に対する副交感神経の反応持続性をみているものと考えられる。うつ病についても、「うつ病である可能性が高いことが簡単に瞬時に判明することとなる」と記載されているが、呼吸負荷による心拍変動の利用がうつ病の識別に有用であることを示す臨床的な知見はない。精神症状やうつ病の評価をする上では、メンタルな負荷を与える必要があると考えられる。
また、特許第４２３８３２１号公報に記載の発明においては、被検者に暗算ストレスを負荷し、心拍変動パワー値及び周波数の変化から、ストレスの存在を検証しようとしている。しかし、この発明においては、「０．２Ｈｚ以下の平均パワー値を算出する」とされているが、この周波数帯域を平均すると、交感神経成分と副交感神経成分の両方を反映することになってしまうために、正確な自律神経評価ができなくなるという問題がある。
更に、この特許第４２３８３２１号公報に記載の発明においては、「平均パワー周波数が基準値に対して所定値以上と増加したときに、被検者が精神的ストレスを感じていると判断する」とされているが、ストレス要因に対して反応することと、病的なストレス状態になることとは異なることに関して、対応できてないという問題がある。即ち、メンタル負荷に対して自律神経が反応することは、健康な活動であることが多いのに対し、病的なストレス状態は、その反応が起きなかったり、過剰になったり、遅延・混乱したりすることであるが、この点についての配慮が欠けているのである。
更に、特許第３２５０４７４号公報には、心拍数と交感副交感神経活動指標を安静時と課題遂行時に記録し、データを分布グラフとして表示し、両状態でデータの重なりが多い場合をストレスと判定することに関する発明が開示されている。
しかるに、この方法の場合は、交感副交感神経活動指標を心拍変化の分散より求めており、文字通り交感神経と副交感神経の両方の活動を含むが、これら両方の活動は、精神状態に関してプラスとマイナスの逆方向の意味を持つので、それらが混在する指標を利用することには問題がある。また、安静時と課題遂行時の分布データの重なりだけで見るという一元的な評価方法を、前述の発明と同様、複雑な精神状態の評価に利用することは困難である。
心拍変動を始め種々の自律神経活動は脳幹部に調節中枢があるが、精神状態の影響を強く受けることが知られている。現代社会はストレスが多く、また、うつ病などの精神疾患の発症率や精神疾患による休職者数や自殺者数も増加している。しかし、その精神症状は主観的であり、上述したように、客観的指標を用いた早期治療や予防は未だ実用段階にはないのが現状である。
本発明は、このように客観的な評価法の開発が待たれる医学・社会状況に鑑みてなされたものであり、心拍変動測定による自律神経活動解析を通じて生物学的に精神症状を評価し、その理解や精神疾患発病のリスクチェックに利用するのに有効な、心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成装置及びそれを用いた指標生成方法を提供することを課題とするものである。
本発明者は、これまでの心拍変動解析における問題は、心拍変動指標値に個人差があること、並びに、安静時等の一定状態での測定値のみを解析に利用していることに起因して起こるとの知見の下に、異なった状況における心の対応力障害という精神疾患の重要な病態を分析するためには、状況への反応性、調節力を検討する必要があることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。
即ち、上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、
心拍計測器、心拍間間隔測定器、周波数分析器、交感神経・副交感神経指標分析器及び精神症状・精神疾患発病リスク計算器を含む心拍変動分析装置と、被検者に達成レベルの個人差が小さい課題を提供する課題提供手段とから成り、
前記心拍計測器において、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて心拍が測定され、その測定値の分析により心拍指標（ＨＲ）が得られ、前記周波数分析器において、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて、前記心拍間間隔測定器により測定された心拍間間隔測定値の周波数分析が行われ、その分析結果から前記交感神経・副交感神経指標分析器において交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の算出が行われ、
前記精神症状・精神疾患発病リスク計算器は記憶部と比較部とを備えていて、その記憶部に、予め前記被検者の場合と同様の方法によって得た、健常者と精神疾患者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の各９つのデータ同士を対比することにより、精神疾患及び発病リスクを反映するように設定される閾値が記憶され、前記比較部において、前記記憶部に記憶されている閾値と、前記被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）との比較が行われ、その比較結果が出力されることを特徴とする、心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成装置である。
心拍計測器、心拍間間隔測定器、周波数分析器、交感神経・副交感神経指標分析器及び精神症状・精神疾患発病リスク計算器を含む心拍変動分析装置と、被検者に達成レベルの個人差が小さい課題を提供する課題提供手段とから成り、
前記心拍計測器において、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて心拍が測定され、その測定値の分析により心拍指標（ＨＲ）が得られ、前記周波数分析器において、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて、前記心拍間間隔測定器により測定された心拍間間隔測定値の周波数分析が行われ、その分析結果から前記交感神経・副交感神経指標分析器において交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の算出が行われ、
前記精神症状・精神疾患発病リスク計算器は記憶部と比較部とを備えていて、その記憶部に、予め前記被検者の場合と同様の方法によって得た、健常者と精神疾患者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の各９つのデータ同士を対比することにより、精神疾患及び発病リスクを反映するように設定される閾値が記憶され、前記比較部において、前記記憶部に記憶されている閾値と、前記被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）との比較が行われ、その比較結果が出力されることを特徴とする、心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成装置である。
また、上記課題を解決するための請求項３に記載の発明は、
心拍計測器、心拍間間隔測定器、周波数分析器、交感神経・副交感神経指標分析器及び精神症状・精神疾患発病リスク計算器を含む心拍変動分析装置と、被検者に達成レベルの個人差が小さい課題を提供する課題提供手段とから成る請求項１に記載の装置を用いて、心拍変動指標を精神疾患の診断や発病リスクの検出に利用するための方法であって、
前記心拍計測器により、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて測定された心拍値の分析を行うと共に、前記周波数分析器において、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて前記心拍間間隔測定器により測定した心拍間間隔測定値の周波数分析を行う課題提示・分析ステップと、
前記心拍値の分析の結果から、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）を得ると共に、前記周波数分析の結果に基づき、前記交感神経・副交感神経指標分析器において交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）を算出する心拍変動指標算出ステップと、
前記精神症状・精神病リスク計算器の比較部において、前記心拍変動指標算出ステップにおいて得られた前記被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）と、予め前記被検者の場合と同様の方法によって得た、健常者と精神疾患者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の各９つのデータ同士を対比することにより、精神疾患及び発病リスクを反映するように設定されて前記精神症状・精神病リスク計算器の記憶部に記憶されている閾値とを比較し、その比較結果を出力する指標比較結果出力ステップと、
を含むことを特徴とする、心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成方法である。
心拍計測器、心拍間間隔測定器、周波数分析器、交感神経・副交感神経指標分析器及び精神症状・精神疾患発病リスク計算器を含む心拍変動分析装置と、被検者に達成レベルの個人差が小さい課題を提供する課題提供手段とから成る請求項１に記載の装置を用いて、心拍変動指標を精神疾患の診断や発病リスクの検出に利用するための方法であって、
前記心拍計測器により、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて測定された心拍値の分析を行うと共に、前記周波数分析器において、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて前記心拍間間隔測定器により測定した心拍間間隔測定値の周波数分析を行う課題提示・分析ステップと、
前記心拍値の分析の結果から、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）を得ると共に、前記周波数分析の結果に基づき、前記交感神経・副交感神経指標分析器において交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）を算出する心拍変動指標算出ステップと、
前記精神症状・精神病リスク計算器の比較部において、前記心拍変動指標算出ステップにおいて得られた前記被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）と、予め前記被検者の場合と同様の方法によって得た、健常者と精神疾患者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の各９つのデータ同士を対比することにより、精神疾患及び発病リスクを反映するように設定されて前記精神症状・精神病リスク計算器の記憶部に記憶されている閾値とを比較し、その比較結果を出力する指標比較結果出力ステップと、
を含むことを特徴とする、心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成方法である。
好ましい実施形態においては、前記課題提供手段は、乱数入力部、乱数スコア計算部及び表示部から成る乱数生成分析装置である。
本発明は上記のとおりであって、課題遂行中及び遂行後の交感神経指標及び副交感神経指標は、課題遂行前の安静時における指標とは異なるという事実を反映し、心拍変動指標算出ステップにおいて、心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）についてのデータを、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時のそれぞれにおいて測定して分析し、９通りの心拍変動指標を得ることとしているため、当該データは、所定の精神症状の有無及び精神疾患発病リスクの評価を行うためのデータとして極めて有効なものとなり、以て、精神症状の有無及び精神疾患発病リスクの評価を適切に行うことを可能ならしめる効果がある。
また、請求項２及び請求項４に係る発明においては、課題提示・分析ステップにおいて前記被検者に課す課題として、被検者の能力や慣れにより差が出づらく、達成レベルの個人差が小さい課題を用いることとし、そのために、例えば乱数生成が用いられるため、病状を評価するために用いられる被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の高周波数指数、低周波数指数及びそれらの比についてのデータは、課題達成レベルの個人差に影響されない有効なデータとなる効果がある。
本発明に係る装置は、心拍変動指標を精神疾患の診断や発病リスクの検出に利用するためのものであるが、ストレスという漠然とした心身不調ではなく、不安緊張・意欲消失・疲労という３点をそれぞれ分析するものであり、その分析を可能にするために、課題提示前の安静状態、課題遂行状態、課題遂行後の安静状態の３つの状態において得たデータを利用することを特徴とするものであり、本発明に係る方法は、この装置を利用した、精神症状及び精神疾患発病リスクを評価する資料を提供するための方法である。
本発明に係る心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価装置は、心拍計測器１、心拍間間隔測定器２、周波数分析器３、交感神経・副交感神経指標分析器４及び精神症状・精神疾患発病リスク計算器５を含む心拍変動分析装置Ａと、被検者に課題を提供する手段である、乱数入力部６、乱数スコア計算部７及び表示部８から成る乱数生成分析装置Ｂとから成る。
かかる構成の装置において、心拍計測器１により、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて心拍が測定され、その測定値を分析することにより心拍指標（ＨＲ）が得られる。また、心拍間間隔測定器２により、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて心拍間間隔の測定が行われ、周波数分析器３において、その測定値の周波数分析が行われ、その分析結果から、交感神経・副交感神経指標分析器４において、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）が算出される。
精神症状・精神疾患発病リスク計算器５は記憶部と比較部とを備えていて、その記憶部に、予め設定される閾値が記憶される。この閾値は、被検者の場合と同様の方法によって得た、健常者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の９つのデータと、精神疾患者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の９つのデータをそれぞれ対比することにより、精神疾患及び発病リスクを反映するように設定される。そして、比較部において、その閾値と、被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）との比較が行われ、その比較結果が、例えば、図４に示されるような分布データとして出力され、精神症状及び精神疾患発病リスクの評価に供せられる。
本発明に係る心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価方法は、上記装置を用いるもので、課題提示・周波数分析ステップと、心拍変動指標算出ステップと、指標比較結果出力ステップとを含むことを特徴とする。
次いで、本発明に係る方法につき、図１に示す流れ図を参照しつつ、ステップ順により詳細に説明する。
＜課題提示・分析ステップ＞
課題提示・分析ステップは、心拍計測器１において、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて心拍値を測定し、その心拍値を分析すると共に、周波数分析器３において、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて心拍間間隔測定器２により測定した心拍間間隔測定値の周波数分析を行うステップ（ステップＳ１〜Ｓ５）である。被検者の心拍計測値の測定は、既存の心拍測定システム（心拍計測器１）を使用して行うことができる。また、心電図や脈波（心拍間間隔測定器２）から得た心拍間隔を基に、心拍トレンドデータの周波数分析を行い、これまで種々の機器で使用されている高周波数指標（ＨＦ）、低周波数指標（ＬＦ)、及び、両指数の比（ＬＦ／ＨＦ）を求める。このように（ＨＦ）、（ＬＦ)、及び、（ＬＦ／ＨＦ）を求める点は従来から行われていることであり、また、ＨＦ指標が副交感神経活動を反映し、ＬＦ／ＨＦ指標が交感神経活動を反映することも知られている。
課題提示・分析ステップは、心拍計測器１において、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて心拍値を測定し、その心拍値を分析すると共に、周波数分析器３において、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて心拍間間隔測定器２により測定した心拍間間隔測定値の周波数分析を行うステップ（ステップＳ１〜Ｓ５）である。被検者の心拍計測値の測定は、既存の心拍測定システム（心拍計測器１）を使用して行うことができる。また、心電図や脈波（心拍間間隔測定器２）から得た心拍間隔を基に、心拍トレンドデータの周波数分析を行い、これまで種々の機器で使用されている高周波数指標（ＨＦ）、低周波数指標（ＬＦ)、及び、両指数の比（ＬＦ／ＨＦ）を求める。このように（ＨＦ）、（ＬＦ)、及び、（ＬＦ／ＨＦ）を求める点は従来から行われていることであり、また、ＨＦ指標が副交感神経活動を反映し、ＬＦ／ＨＦ指標が交感神経活動を反映することも知られている。
但し、本発明に係る方法における高周波数指数、低周波数指数及びそれらの比は、被検者の安静状態時（ステップＳ１）、課題遂行状態時（ステップＳ３）及び課題遂行後の安静状態時（ステップＳ４）のそれぞれにおいて測定したデータを、周波数分析して得るものである（ステップＳ５）。そして、ステップＳ２において被検者に課す遂行課題としては、達成レベルの個人差が小さい、換言すれば、被検者の能力や慣れにより差が出づらい課題であることが好ましく（特許文献７：特許第４２３８３２１号公報において用いられる暗算のような課題は、個人差が大きく、有効なデータが得られないおそれがある。）、そのためには、例えば、乱数生成課題を用いることが推奨されるが、もちろんこれに限定される訳ではなく、それと同等の課題であれば足りる。
例えば、乱数生成課題は、「０〜９までの１桁の数字をできるだけでたらめな順番に言う」といった内容とする。そして、最初のリラックス状態と異なり、「できるだけ頑張る」ことを被検者に指示する。乱数生成自体も注意の程度を反映し、課題遂行状態はランダムネススコアにより評価される。ランダムネススコアの算出には、ｃｏｕｎｔｉｎｇｂｉａｓ及びｉｎｔｅｒｖａｌ
ｂｉａｓ、ｒａｎｄｏｍ ｎｕｍｂｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ等を使用することができる（Ｓｈｉｎｂａ 他、Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌａｎｄ Ｍｏｔｏｒ Ｓｋｉｌｌｓ
９１、１０９１−１１０５．２０００）。検査前に自記式質問紙法による、不安うつ状態のチェックも同時に行う。
ｂｉａｓ、ｒａｎｄｏｍ ｎｕｍｂｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ等を使用することができる（Ｓｈｉｎｂａ 他、Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌａｎｄ Ｍｏｔｏｒ Ｓｋｉｌｌｓ
９１、１０９１−１１０５．２０００）。検査前に自記式質問紙法による、不安うつ状態のチェックも同時に行う。
＜心拍変動指標算出ステップ＞
心拍変動指標算出ステップは、心拍計測値の分析、並びに、心拍間間隔測定値の周波数分析の結果から、心拍指標、交感神経指標及び副交感神経指標を算出するステップ（ステップＳ６）である。上述したように本発明に係る方法においては、安静状態、課題遂行状態、課題遂行後安静状態の３つの状態のそれぞれにおいて得たデータを用い、これら３つの状態のそれぞれにおいて測定した心拍計測値及び心拍間隔測定値の分析結果から、心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）、副交感神経活動指標（ＨＦ）の３項目を算出して合計９つの指標を得る。
心拍変動指標算出ステップは、心拍計測値の分析、並びに、心拍間間隔測定値の周波数分析の結果から、心拍指標、交感神経指標及び副交感神経指標を算出するステップ（ステップＳ６）である。上述したように本発明に係る方法においては、安静状態、課題遂行状態、課題遂行後安静状態の３つの状態のそれぞれにおいて得たデータを用い、これら３つの状態のそれぞれにおいて測定した心拍計測値及び心拍間隔測定値の分析結果から、心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）、副交感神経活動指標（ＨＦ）の３項目を算出して合計９つの指標を得る。
＜指標比較結果出力ステップ＞
指標比較結果出力ステップは、精神症状・精神疾患発病リスク計算器５の比較部において、前記心拍変動指標算出ステップにおいて得られた被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）と、予め精神症状・精神病リスク計算器５の記憶部に記憶されている閾値とを比較して比較結果を出力し、精神症状及び精神疾患発病リスクの評価に供するステップである（ステップＳ７）。この予め設定されて比較基準値となる閾値は、上述したようにして設定される（図４の各指標中の横線参照。精神疾患の種類等によって異なる）。
指標比較結果出力ステップは、精神症状・精神疾患発病リスク計算器５の比較部において、前記心拍変動指標算出ステップにおいて得られた被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）と、予め精神症状・精神病リスク計算器５の記憶部に記憶されている閾値とを比較して比較結果を出力し、精神症状及び精神疾患発病リスクの評価に供するステップである（ステップＳ７）。この予め設定されて比較基準値となる閾値は、上述したようにして設定される（図４の各指標中の横線参照。精神疾患の種類等によって異なる）。
健常者の心拍変動指標は、最初の安静時には副交感神経側にバランスが傾き、課題遂行時には副交感神経指標が低下し、課題終了後の安静時にはまた元にもどる（図３の測定例及び模式図参照）。そして、この健常な活動状態から大きく異なる反応が認められた場合、即ち、閾値との差が所定値より大きくなった場合は、異常として検出する。本発明者は、５０名の健常者と２２名のうつ病患者におけるデータを用い、統計的に有意差がある所見を得ており（図４）、本発明に係る方法を用いてのうつ病を始めとする精神疾患のリスク評価における信憑性は高いと考えられる。
例えば、図４に示される例はうつ病に関する利用例であり、うつ病者（左側）と健常者（右側）における９通りの心拍変動指標のデータ分布が示されている。それらのうち「比」の文字が付記されているグラフは、後述する段落[００３８]に記載されている指標の比（ｒｅｌ−ｒｅｓｔ）を用いたものである。その全てのデータ分布において、うつ病者群と健常者群に明確な差があったが、グラフ中丸で囲った健常者群のデータ部分はうつ病者群のデータ分布に近く、うつ病発症のリスクになり得ると評価される。他の精神疾患の場合は、指標の利用法を変えて対応する。
上述したように、本発明に係る方法は、心拍変動指標の安静時（ｒｅｓｔ）、課題遂行時（ｔａｓｋ）、そして、課題遂行後の安静時（ｐｏｓｔ）の３つの状態におけるＨＦとＬＦ／ＦＨと心拍（ＨＲ）の、計９つの心拍変動指標を用いて自律神経の失調を評価し、うつ病などのストレス関連精神疾患の診断やリスクを明らかにするところに特徴がある。
上記９種の指標は、絶対値（ａｂｓ）及び安静時との比や差（ｒｅｌ−ｒｅｓｔ）、あるいは、課題時との比や差(ｒｅｌ−ｔａｓｋ)として利用することができる。例えば、下記のような１８個の指標に拡張して用いることができる。
１）ＨＦｒｅｓｔ−ａｂｓ
２）ＨＦｔａｓｋ−ａｂｓ
３）ＨＦｔａｓｋ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
４）ＨＦｐｏｓt−ａｂｓ
５）ＨＦｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
６）ＨＦｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｔａｓｋ
７）ＬＦ／ＨＦｒｅｓｔ −ａｂｓ
８）ＬＦ／ＨＦｔａｓｋ−ａｂｓ
９) ＬＦ／ＨＦｔａｓｋ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
１０）ＬＦ／ＨＦｐｏｓｔ−ａｂｓ
１１）ＬＦ／ＨＦｐｏｓｔ-ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
１２) ＬＦ／ＨＦｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｔａｓｋ
１３）ＨＲｒｅｓｔ−ａｂｓ
１４）ＨＲｔａｓｋ−ａｂｓ
１５）ＨＲｔａｓｋ−ｒｅｌ―ｒｅｓｔ
１６）ＨＲｐｏｓｔ−ａｂｓ
１７）ＨＲｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
１８）ＨＲｐｏｓt−ｒｅｌ−ｔａｓｋ
１）ＨＦｒｅｓｔ−ａｂｓ
２）ＨＦｔａｓｋ−ａｂｓ
３）ＨＦｔａｓｋ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
４）ＨＦｐｏｓt−ａｂｓ
５）ＨＦｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
６）ＨＦｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｔａｓｋ
７）ＬＦ／ＨＦｒｅｓｔ −ａｂｓ
８）ＬＦ／ＨＦｔａｓｋ−ａｂｓ
９) ＬＦ／ＨＦｔａｓｋ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
１０）ＬＦ／ＨＦｐｏｓｔ−ａｂｓ
１１）ＬＦ／ＨＦｐｏｓｔ-ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
１２) ＬＦ／ＨＦｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｔａｓｋ
１３）ＨＲｒｅｓｔ−ａｂｓ
１４）ＨＲｔａｓｋ−ａｂｓ
１５）ＨＲｔａｓｋ−ｒｅｌ―ｒｅｓｔ
１６）ＨＲｐｏｓｔ−ａｂｓ
１７）ＨＲｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ
１８）ＨＲｐｏｓt−ｒｅｌ−ｔａｓｋ
安静時の値はリラックスしている時の状態を、課題遂行時の値はストレスが負荷された時の反応を、そして課題後の安静時の値は、再度リラックス状態に神経が戻る変化を示し、それぞれ不安緊張状態、意欲消失、疲労や身体症状を評価するために用いられる。図３はその一例であり、この例では、安静約１００秒間、乱数生成課題遂行約１００秒間、そして課題遂行後の安静約１００秒間において、連続してＨＦ値及びＬＦ／ＨＦ値、ＨＲ値を２秒ごとに求めて得たデータから、上記３つの各時間区間の平均値を算出して指標として使用した。図３の例では、１分間のデータを最大エントロピー法で２秒ごとに解析したため、それぞれの状態スタート３０秒後から１分間の数値を平均した。
例えば、ＨＦｒｅｓｔ＜ａ、ＨＦｔａｓｋ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ＞ｂ、ＨＦｐｏｓｔ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ＞ｃ、ＬＦ／ＨＦｒｅｓｔ＞ｄ、ＬＦ／ＨＦｔａｓｋ−ｒｅｌ−ｒｅｓｔ＜ｅ、ＬＦ／ＨＦｐｏｓｔ−ａｂｓ＞ｆ、ＨＲｒｅｓｔ＞ｇの式中にそれぞれ示された閾値を設定し、当該指標がこれらの式のうちの該当する式を満たす場合は、所見として精神症状スコアとする（ステップＳ８）。これらの精神症状スコアは、単独又は組み合わせて使用することができる。これらの閾値は、健常者データと患者データの差から求める。
上記の心拍変動指標スコアの組み合わせから成る精神症状スコア、質問紙スコア、乱数生成スコアのそれぞれ、又は組み合わせを精神疾患発病リスクスコアとする（ステップＳ８〜ステップＳ１０）。精神疾患発病リスクスコアがある閾値を超えた場合には、疾患に罹患するリスクが高いと判定する。精神症状スコアや精神疾患発病リスクスコアについて、点数又はコメントを表示し、測定結果とすることができる（ステップＳ１１）。
本発明は、心拍変動指標をうつ病等の精神疾患の診断や発病リスクの検出に利用する方法及び装置に関するものであるが、本発明は本発明者の、「課題遂行中及び遂行後の交感神経指標及び副交感神経指標は、課題遂行前の指標とは異なる」との知見に基づいてなされたものであり、従来、かかる観点からのアプローチは見られない。かかるアプローチに立たない従来の心拍変動指標を用いた試みの場合は、例えば、主にリラックス時等の一状態の値のみを使用するため、変化への対応の障害という精神疾患の重要な病態を分析するためには、状況への反応性、調節力を検討する必要が生ずることになる。
本発明に係る方法は、交感神経、副交感神経を、リラックス時の基礎値、課題遂行時の反応値、課題後リラックス時の回復値と分けて分析し、この３つの状態において病状を評価するものであって、不安緊張、意欲消失、疲労等の身体症状といううつ病、不安障害、ストレス性障害等の精神疾患の複数の側面を別途に、多面的に分析することを可能にするという利点がある。
この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは言うまでもない。従って、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。
Ａ 心拍変動分析装置
Ｂ 乱数生成分析装置
１ 心拍計測器
２ 心拍間間隔測定器
３ 周波数分析器
４ 交感神経・副交感神経指標分析器
５ 精神症状・精神疾患発病リスク計算器
６ 乱数入力部
７ 乱数スコア計算部
８ 表示部
Ｂ 乱数生成分析装置
１ 心拍計測器
２ 心拍間間隔測定器
３ 周波数分析器
４ 交感神経・副交感神経指標分析器
５ 精神症状・精神疾患発病リスク計算器
６ 乱数入力部
７ 乱数スコア計算部
８ 表示部
Claims (4)
- 心拍計測器、心拍間間隔測定器、周波数分析器、交感神経・副交感神経指標分析器及び精神症状・精神疾患発病リスク計算器を含む心拍変動分析装置と、被検者に達成レベルの個人差が小さい課題を提供する課題提供手段とから成り、
前記心拍計測器において、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍が測定され、その測定値の分析により心拍指標（ＨＲ）が得られ、前記周波数分析器において、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて、前記心拍間間隔測定器により測定された心拍間間隔測定値の周波数分析が行われ、その分析結果から前記交感神経・副交感神経指標分析器において交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の算出が行われ、
前記精神症状・精神疾患発病リスク計算器は記憶部と比較部とを備えていて、その記憶部に、予め前記被検者の場合と同様の方法によって得た、健常者と精神疾患者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の各９つのデータ同士を対比することにより、精神疾患及び発病リスクを反映するように設定される閾値が記憶され、前記比較部において、前記記憶部に記憶されている閾値と、前記被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）との比較が行われ、その比較結果が出力されることを特徴とする、心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成装置。 - 前記課題提供手段は、乱数入力部、乱数スコア計算部及び表示部から成る乱数生成分析装置である、請求項１に記載の指標生成装置。
- 心拍計測器、心拍間間隔測定器、周波数分析器、交感神経・副交感神経指標分析器及び精神症状・精神疾患発病リスク計算器を含む心拍変動分析装置と、被検者に達成レベルの個人差が小さい課題を提供する課題提供手段とから成る請求項１に記載の装置を用いて、心拍変動指標を精神疾患の診断や発病リスクの検出に利用するための方法であって、
前記心拍計測器により、被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて測定した心拍値の分析を行うと共に、前記周波数分析器において、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおいて前記心拍間間隔測定器により測定した心拍間間隔測定値の周波数分析を行う課題提示・分析ステップと、
前記心拍値の分析の結果から、前記被検者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）を得ると共に、前記周波数分析の結果を基に前記交感神経・副交感神経指標分析器において交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）を算出する心拍変動指標算出ステップと、
前記精神症状・精神病リスク計算器の比較部において、前記心拍変動指標算出ステップにおいて得られた前記被検者の心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）と、予め前記被検者の場合と同様の方法によって得た、健常者と精神疾患者の安静状態時、課題遂行状態時及び課題遂行後の安静状態時の３つの状態のそれぞれにおける心拍指標（ＨＲ）、交感神経活動指標（ＬＦ／ＨＦ）及び副交感神経活動指標（ＨＦ）の各９つのデータ同士を対比することにより、精神疾患及び発病リスクを反映するように設定されて前記精神症状・精神病リスク計算器の記憶部に記憶されている閾値とを比較し、その比較結果を出力する指標比較結果出力ステップと、
を含むことを特徴とする、心拍変動指標を用いた精神症状及び精神疾患発病リスク評価のための指標生成方法。 - 前記課題提供手段は、乱数入力部、乱数スコア計算部及び表示部から成る乱数生成分析装置である、請求項３に記載の指標生成方法。
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