JP5500626B2 - 不整脈信号検出装置の作動方法および不整脈信号検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、心臓に配置された電極により少なくとも右心室および左心室における心電信号を検出する心電信号検出ステップと、該心電信号検出ステップにより検出された、前記少なくとも右心室および左心室における2つの心電信号の同期性を示すパラメータ値を算出部により算出する算出ステップと、該算出ステップにより算出された前記パラメータ値に基づいて、不整脈のうち少なくとも心室細動の発生の有無を不整脈判定部により判定する不整脈判定ステップとを備え、前記算出ステップが、前記2つの各心電信号の心周期の比であるinterval ratio、前記2つの心電信号の相互相関関数のピーク値から算出される遅延時間であるdelay、ならびに、前記右心室および前記左心室の2つの心電信号の電位の大きさの除算値の逆正接値から求められる値であるphase、ただし除数が0の場合には逆正接値を90°とする、および前記右心室および前記左心室の2つの各心電信号の電位の大きさの二乗和の平方根から求められる値であるlengthのうち、少なくとも前記phaseおよび前記lengthを含む前記パラメータ値を算出し、前記不整脈判定ステップが、前記パラメータ値が示す右心室および左心室の心電信号の同期のずれの大きさに基づいて心室細動の発生の有無を判定する不整脈信号検出装置の作動方法を提供する。
ここで、periodは、各心電信号に現れるR波の周期である心周期を表し、その値が所定の閾値を下回ったときに心室細動であると判定する。Interval ratioは、心臓の2つの位置における心周期の比率を表し、右心室および左心室における心電信号から算出されたその値が略1でないときに心室細動であると判定する。
上記いずれかのパラメータ値のうち少なくともphaseおよびlengthを用いることにより、心室細動とその他の不整脈とを分離して心室細動をより確実に判定することができ、また、脚ブロックの発生の有無も判定することができる。
このようにすることで、脚ブロックの発生の有無も判定することができる。
このようにすることで、心室頻拍、心室細動、上室性頻拍、心房粗動、心房細動および徐脈の発生の有無を判定することができる。
このようにすることで、periodでは判定することができない脚ブロックの発生の有無も判定することができる。
本実施形態に係る不整脈信号検出方法は、図1に示されるように、心臓の各位置に配置された電極から心電信号を検出する心電信号検出ステップS1と、該心電信号検出ステップS1において検出された心電信号から不整脈に関する情報を含むパラメータ値を算出する算出ステップS2と、該算出ステップS2により算出されたパラメータ値に基づいて各種類の不整脈の発生の有無を判定する不整脈判定ステップS3とを備えている。
算出ステップS2は、心電信号検出ステップS1において検出された3つの心電信号から、各パラメータ値を算出する。
ピアソンのχ2統計量Tは、2つの変数に対する2つの観察が互いに独立かどうかを検定するときに用いられるパラメータである。本実施形態において、2つの変数とは2つの心電信号を意味し、2つの観察とは2つの異なる位置において心電信号を検出することを意味する。すなわち、心臓の2つの位置が互いに独立に拍動していればピアソンのχ2統計量Tは相対的に小さな値となり、心臓の2つの位置が同調して拍動していればピアソンのχ2統計量Tは相対的に大きな値となる。これにより、心電信号が検出された心臓の2つの位置における拍動がどの程度同調しているかが定量化される。
p(bi)=k・j/N …(1)
式(1)において、添え字「・」は、それに対応する添え字がiおよびjであることを意味する。図2(b),(d)において、m=6、n=6である。
p(ai,bi)=kij/N …(2)
次に、カウントされたkijを基に、図3に示されるm×n分割表を作成し、χ2統計量Tを数1の式(3)により算出する。ここで、pijはijに対応する理論的な同時確率である。
TLV−RV>α1かつTRA−RV≦α2ならばAfまたはAF、
TLV−RV≦α1かつTRA−RV>α2ならばVTまたは脚ブロック、
TLV−RV≦α1かつTRA−RV≦α2ならばVFまたは脚ブロック
である。
同時生起頻度kijの分散σは、数2の式(4)から算出される。ここで、μは同時生起頻度kijの平均値である。
σLV−RV>β1かつσRA−RV>β2ならばSR、ATまたはVT、
σLV−RV≦β1またはσRA−RV≦β2ならばVF
である。β1およびβ2は分類閾値である。
Periodは、各心電信号に現れるR波の周期を、自己相関関数を用いて抽出したものであり、心周期に相当する。心電信号の時刻tにおける自己相関値Rxx(t)は、数3の式(5)から算出される。ここで、xtは時刻tにおける心電信号の電位の入力値、Tは対象となる時間窓の幅である。
periodRA<γ2ならばAF、
γ1≦periodLV,periodRV<γ3ならばVT、
γ2≦periodRA<γ4ならばAT、
γ4≦periodLV,periodRV,periodRA≦γ5ならばSR、
periodLV,periodRV,periodRA>γ5ならば徐脈
である。
Interval ratioは、数4の式(6)で定義され、2つの心電信号ECG1,ECG2から算出されたperiodの比を表す。すなわち、心臓の2つの位置における心周期が等しければ1となり、心臓の2つの位置における心周期が異なれば1から離れた値となる。
interval ratioLV−RV<δ1
または
interval ratioLV−RV>δ2ならばVF、
δ1≦interval ratioLV−RV<1
または
1<interval ratioLV−RV≦δ2ならばVT
である。
interval ratioRA−RV<1ならばAF
である。
Delayは、2つの心電信号の相互相関関数におけるピークの時間を算出したものである。すなわち、delayは、2つの心電信号にR波が出現した時刻の相対的なずれを算出したものである。2つの心電信号の相互相関値は数5の式(7)によって表される。ここで、xtおよびytは時間tにおける電位の入力値、Tは対象となる時間窓の幅である。
0<delayRV_LV<ε1ならばVT,
delayRV_LV≧ε1ならばVF
である。
delayRA_RV<ε2ならばAf、
delayRA_RV≧ε2ならばAF
である。
Phaseおよびlengthは、右心室および左心室の心電信号の振幅を複素平面上で表現したときの偏角θおよび絶対値rから算出される。Phaseは、右心室および左心室における拍動の同調の程度を表し、lengthは、心電信号の振幅の基線からのずれの程度を表している。
Z=EGMRV+iEGMLV (8)
Z=r(cosθ+i・sinθ) (9)
式(8)および式(9)から、以下の2つの関係式が導かれる。
ただし、下式(8)において、EGMRV=0のときは、θ=90°とする。
r>a・Max(r) (12)
0≦phase<ζ1またはζ2<phase≦90
かつ
η1<length<η2ならばVT、
0≦phase<ζ1またはζ2<phase≦90
かつ
length≧η2ならばVF
である。
本実施形態に係る不整脈信号検出装置1は、図14に示されるように、心臓Aの各位置に配置される電極2a〜2cと、該電極2a〜2cから検出された心電信号に基づいてパラメータ値を算出する情報処理部(算出部)3と、該情報処理部3により算出されたパラメータ値に基づいて不整脈か否かを解析して判定する解析診断部(不整脈判定部)4とを備えている。
なお、上述した実施形態において、心房頻拍(AT)を判定している各パラメータについては、ATを含む上室性頻拍(SVT)の判定にも適応可能である。
2a〜2c 電極
3 情報処理部(算出部)
4 解析診断部(不整脈判定部)
A 心臓
S1 心電信号検出ステップ
S2 算出ステップ
S3 不整脈判定ステップ
Claims (6)
- 心臓に配置された電極により少なくとも右心室および左心室における心電信号を検出する心電信号検出ステップと、
該心電信号検出ステップにより検出された、前記少なくとも右心室および左心室における2つの心電信号の同期性を示すパラメータ値を算出部により算出する算出ステップと、
該算出ステップにより算出された前記パラメータ値に基づいて、不整脈のうち少なくとも心室細動の発生の有無を不整脈判定部により判定する不整脈判定ステップとを備え、
前記算出ステップが、前記2つの各心電信号の心周期の比であるinterval ratio、前記2つの心電信号の相互相関関数のピーク値から算出される遅延時間であるdelay、ならびに、前記右心室および前記左心室の2つの心電信号の電位の大きさの除算値の逆正接値から求められる値であるphase、ただし除数が0の場合には逆正接値を90°とする、および前記右心室および前記左心室の2つの各心電信号の電位の大きさの二乗和の平方根から求められる値であるlengthのうち、少なくとも前記phaseおよび前記lengthを含む前記パラメータ値を算出し、
前記不整脈判定ステップが、前記パラメータ値が示す右心室および左心室の心電信号の同期のずれの大きさに基づいて心室細動の発生の有無を判定する不整脈信号検出装置の作動方法。 - 前記算出ステップが、前記delayをさらに算出する請求項1に記載の不整脈信号検出装置の作動方法。
- 前記心電信号検出ステップが、心房における心電信号を検出し、
前記算出ステップが、前記右心室および前記左心室の少なくとも一方ならびに前記心房における心電信号について、これら少なくとも2つの各心電信号の自己相関関数から求められる心周期であるperiodを算出する請求項1に記載の不整脈信号検出装置の作動方法。 - 前記算出ステップが、前記右心室および前記左心室の2つの心電信号について、前記delayを算出する請求項3に記載の不整脈信号検出装置の作動方法。
- 前記算出ステップが、前記右心室および前記左心室の2つの心電信号について、ピアソンのχ2統計量および同時生起頻度の分散を算出する請求項3に記載の不整脈信号検出装置の作動方法。
- 少なくとも右心室および左心室において心臓に配置される複数の電極と、
少なくとも前記右心室および左心室に配置された2つの前記電極により検出された心電信号に基づいて、これら心電信号の同期性を示すパラメータ値を算出する算出部と、
該算出部によって算出された前記パラメータ値に基づいて、不整脈のうち少なくとも心室細動の発生の有無を判定する不整脈判定部とを備え、
前記算出部が、前記2つの各心電信号の心周期の比であるinterval ratio、前記2つの心電信号の相互相関関数のピーク値から算出される遅延時間であるdelay、ならびに、前記右心室および前記左心室の2つの心電信号の電位の大きさの除算値の逆正接値から求められる値であるphase、ただし、除数が0の場合には逆正接値は90°とする、および前記右心室および前記左心室の2つの各心電信号の電位の大きさの二乗和の平方根から求められる値であるlengthのうち、少なくとも前記phaseおよび前記lengthを含む前記パラメータ値を算出し、
前記不整脈判定部が、前記パラメータ値が示す右心室および左心室の心電信号の同期のずれの大きさに基づいて心室細動の発生の有無を判定する不整脈信号検出装置。
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