JP6669455B2 - 心電図解析方法、心電図解析装置、心電図解析プログラム、及び心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、心電図解析方法に関する。また、本発明は、心電図解析装置、心電図解析プログラム及び心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。

従来、心電図波形から得られるＨＲＴ（Ｈｅａｒｔ Ｒａｔｅ Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）を利用することで患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査し、心筋梗塞後や心不全による突然死を予測する手法が知られている（特許文献１参照）。ここで、ＨＲＴとは、代償性休止期を伴う心室期外収縮（以下、ＰＶＣという。）が出現した直後の洞調律の変動を意味する。

特許文献１は、心電図波形からＰＶＣ直後の心拍番号と隣接心拍間の時間間隔に相当するＲＲ間隔との間の関係を表わすグラフを取得し、ＴＯ（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ Ｏｎｓｅｔ）やＴＳ（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ Ｓｌｏｐｅ）等のＨＲＴ解析手法によって当該グラフを時間領域上で解析することを開示している。ここで、ＴＯはＰＶＣ後のＲＲ間隔の短縮量を表し、ＴＳはＲＲ間隔の延長の速度を表している。

米国特許第６４９６７２２号明細書

しかしながら、特許文献１に開示されたＨＲＴ解析手法では、２つの評価パラメータであるＴＯ及びＴＳを用いているので、一方の評価パラメータが正常値を示す一方、他方の評価パラメータが異常値を示す場合等で、診断結果に迷いが生じる可能性がある。
また、圧受容体反射等は、ＰＶＣ前後のＲＲ間隔の変動を解析することで評価されるが、ＴＯによるＨＲＴ解析手法はＲＲ間隔の短縮量を評価しているだけであって、ＲＲ間隔の変動を直接的に評価していない。

本発明は、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析方法を提供することを目的とする。また、当該心電図解析方法を実現するための心電図解析装置、心電図解析プログラム、及び当該心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る心電図解析方法は、
時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得する第１取得工程と、
前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示す複数のＲＲ間隔を含むＲＲ間隔データを取得する第２取得工程と、
代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出する検出工程と、
前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出する第１抽出工程と、
前記複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出する第２抽出工程と、
前記第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析を行う第１解析工程と、
前記第２のＲＲ間隔群に対して前記所定の周波数解析を行う第２解析工程と、
前記第１解析工程によって得られた第１解析結果と、前記第２解析工程によって得られた第２解析結果とを比較する比較工程と、を含む。

上記によれば、心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析が行われる（第１解析工程）とともに、心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析が行われる（第２解析工程）。その後、第１解析工程によって得られた第１解析結果と第２解析工程によって得られた第２解析結果とが比較される。このように、心室期外収縮の前後のＲＲ間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析方法を提供することができる。

また、前記検出工程では、前記代償性休止期を伴う心室期外収縮を複数検出し、
前記第１抽出工程では、前記検出された複数の心室期外収縮の各々の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出し、
前記心電図解析方法は、前記複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔を平均化する平均化工程をさらに備え、
前記第２抽出工程では、前記平均化された複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出してもよい。

上記によれば、複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔が平均化される。その後、平均化された複数のＲＲ間隔から、第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群がそれぞれ抽出されて、第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群に対してそれぞれ所定の周波数解析が行われる。このように、平均化工程を設けることで、複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔に対して個々に周波数解析を行う必要がなく、平均化された複数のＲＲ間隔に対してのみ周波数解析を行なえばよいので、心電図解析方法の演算回数を減らすことができる。

また、前記所定の周波数解析は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた周波数解析でもよい。

上記によれば、第１の間隔群及び第２の間隔群をＦＦＴにより周波数解析することで、各解析工程における解析結果を早く得ることができる。

また、前記平均化工程では、前記心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔の各々は、前記心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、複数のＲＲ間隔は、前記心拍波形の順番ごとに平均化されてもよい。

上記によれば、心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔の各々は、心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、当該心拍波形の順番ごとに平均化される。このように、心拍波形の順番に関連した複数の平均化されたＲＲ間隔を得ることができる。

また、前記比較工程では、前記第１解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値と前記第２解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比が演算されてもよい。

上記によれば、第１解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値と第２解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比が演算されることで、第１解析結果と第２解析結果が比較される。このように、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析手法を提供することができる。さらに、ＨＲＴを直接的に評価しているので、圧受容体反射等の自律神経機能を高精度に評価することができる。

また、前記比較工程では、前記第１解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と前記第２解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分が演算されてもよい。

上記によれば、第１解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と第２解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分が演算されることで、第１解析結果と第２解析結果が比較される。このように、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析手法を提供することができる。さらに、ＨＲＴを直接的に評価しているので、圧受容体反射等の自律神経機能を高精度に評価することができる。

本発明の一態様に係る心電図解析装置は、
時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得するように構成された心電図データ取得部と、
前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示す複数のＲＲ間隔を含むＲＲ間隔データを取得するように構成されたＲＲ間隔データ取得部と、
代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出するように構成された検出部と、
前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出するように構成された第１抽出部と、
前記複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出するように構成された第２抽出部と、
前記第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析を行うように構成された第１解析部と、
前記第２のＲＲ間隔群に対して前記所定の周波数解析を行うように構成された第２解析部と、
前記第１解析部によって得られた第１解析結果と、前記第２解析部によって得られた第２解析結果とを比較するように構成された比較部と、を備える。

上記によれば、心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析が行われるとともに、心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析が行われる。その後、第１解析部によって得られた第１解析結果と第２解析部によって得られた第２解析結果とが比較される。このように、心室期外収縮の前後のＲＲ間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析装置を提供することができる。

また、前記検出部は、前記代償性休止期を伴う心室期外収縮を複数検出するように構成され、
前記第１抽出部は、前記検出された複数の心室期外収縮の各々の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出するように構成され、
前記心電図解析装置は、前記複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔を平均化するように構成されたＲＲ間隔平均化部をさらに備え、
前記第２抽出部は、前記平均化された複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出するように構成されてもよい。

また、前記所定の周波数解析は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた周波数解析であってもよい。

また、前記心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔の各々は、前記心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、
前記ＲＲ間隔平均化部は、前記心拍波形の順番ごとに複数のＲＲ間隔を平均化するように構成されてもよい。

前記比較部は、前記第１解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値と前記第２解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比を演算するように構成されてもよい。

また、前記比較部は、前記第１解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と前記第２解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分を演算するように構成されてもよい。

本発明の一実施形態に係る心電図解析プログラムは、
時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得する第１取得機能と、
前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示すＲＲ間隔を含むＲＲ間隔データを取得する第２取得機能と、
代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出する検出機能と、
前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出する第１抽出機能と、
前記複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出する第２抽出機能と、
前記第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析を行う第１解析機能と、
前記第２のＲＲ間隔群に対して前記所定の周波数解析を行う第２解析機能と、
前記第１解析機能によって得られた第１解析結果と、前記第２解析機能によって得られた第２解析結果とを比較する比較機能と、をコンピュータに実現させる。

上記によれば、心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析が行われるとともに、心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析が行われる。その後、第１解析機能によって得られた第１解析結果と第２解析機能によって得られた第２解析結果とが比較される。このように、心室期外前後のＲＲ間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析プログラムを提供することができる。

また、前記心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体が提供されてもよい。

本発明によれば、ＰＶＣ発生前後のＲＲ間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る心電図解析装置を示すハードウェア構成図である。 制御部の機能ブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係る心電図解析方法を説明するためのフローチャートである。 （ａ）複数の心室期外収縮の各々の近傍における複数のＲＲ間隔と心拍波形の順番（以下、拍番号という。）との関係を示す図である。（ｂ）拍番号ごとに平均化された複数のＲＲ間隔と拍番号との関係を示す図である。 第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群を示す図である。 第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群のパワースペクトルを示す図である。 （ａ）複数の心室期外収縮の各々の近傍における複数のＲＲ間隔と拍番号との関係を示す参考図である。（ｂ）拍番号ごとに平均化された複数のＲＲ間隔と拍番号との関係を示す参考図である。 第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群を示す参考図である。 第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群のパワースペクトルを示す参考図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の説明において既に説明された要素と同一の参照番号を有する要素については、説明の便宜上、その説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る心電図解析装置１のハードウェア構成図を示す。図１に示すように、心電図解析装置１は、制御部２と、記憶部３と、センサインターフェース４と、ネットワークインターフェース５と、出力部６と、入力部７とを備える。これらはバス８を介して互いに通信可能に接続されている。

心電図解析装置１は、心電図波形を解析するための専用装置であるが、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、Ａｐｐｌｅ Ｗａｔｃｈ等のウェアラブルデバイスであってもよい。

制御部２は、メモリとプロセッサを備えている。メモリは、例えば、各種プログラム等が格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やプロセッサにより実行される各種プログラム等が格納される複数ワークエリアを有するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。プロセッサは、例えばＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)であって、ＲＯＭに組み込まれた各種プログラムから指定されたプログラムをＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭとの協働で各種処理を実行するように構成されている。

特に、プロセッサが後述する心電図解析プログラムをＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭとの協働で当該心電図解析プログラムを実行することで、制御部２は、心電図解析装置１の各種動作を制御してもよい。制御部２及び心電図解析プログラムの詳細については後述する。

記憶部（ストレージ）３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等の記憶装置であって、プログラムや各種データを格納するように構成されている。記憶部３には、心電図解析プログラムが組み込まれてもよい。また、図示しない心電図センサによって取得された心電図データが記憶部３に保存されていてもよい。心電図センサは、患者の心臓から生成される微弱な電気信号を測定することで、心電図データを取得するように構成される。ここで、心電図データは、時間軸上で連続的に発生する心拍波形（ＱＲＳ波形等）を有する心電図波形を表す。

センサインターフェース４は、心電図解析装置１を心電図センサに通信可能に接続するように構成されている。例えば、心電図センサによって取得された心電図データがセンサインターフェース４を介して制御部２又は記憶部３に送信される。センサインターフェース４は、Ａ／Ｄ変換機能を有してもよい。

ネットワークインターフェース５は、心電図解析装置１を図示しない通信ネットワークに接続するように構成されている。ここで、通信ネットワークは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）又はインターネット等を含む。例えば、制御部２から出力された解析結果は、ネットワークインターフェース５を介して通信ネットワーク上に配置された別のコンピュータに送信されてもよい。

出力部６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ装置や、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ等のプリンタ装置を含む。例えば、制御部２から出力された解析結果は、ディスプレイ装置の表示画面に表示され、又はプリンタによって印刷されてもよい。

入力部７は、心電図解析装置１を操作する操作者の入力操作を受付けると共に、当該入力操作に応じて操作信号を出力するように構成されている。入力部７は、例えば、出力部６のディスプレイ装置上に重ねて配置されたタッチパネル、筐体に取り付けられた操作ボタン、マウス、キーボード等である。

図２は、図１に示した心電図解析装置１の制御部２の機能ブロックを示した図である。図２に示すように、制御部２は、心電図データ取得部２１と、ＲＲ間隔データ取得部２２と、検出部２３と、第１抽出部２４と、ＲＲ間隔平均化部２５と、第２抽出部２６と、第１解析部２７と、第２解析部２８と、比較部２９とを備える。

図２に示す制御部２の各機能について図３を参照しながら以下に説明する。図３は、本実施形態に係る心電図解析装置１が実行する心電図解析方法を説明するためのフローチャートを示す。

最初に、図３に示すステップＳ１０において、心電図データ取得部２１は、記憶部３に保存された心電図データ（または、センサインターフェース４を介して取得された心電図データ）を取得する。次に、ステップＳ１１において、ＲＲ間隔データ取得部２２は、心電図データ取得部２１によって取得された心電図データから複数のＲＲ間隔を含むＲＲ間隔データを取得する。ここで、ＲＲ間隔とは、隣接する２つの心拍波形のうち一方の心拍波形のＲ波と他方の心拍波形のＲ波との間の間隔であって、隣接する心拍波形間の時間間隔を示す。例えば、ＲＲ間隔データは、全てのＲＲ間隔の各ＲＲ間隔に割り振られた番号（以下、拍番号Ｎという。）とその拍番号Ｎに対応するＲＲ間隔が一対で構成されてもよい。拍番号Ｎは、時間軸上において心拍波形が出現する順番に従って割り振られてもよい。

次に、ステップＳ１２において、検出部２３は、ＲＲ間隔データ取得部２２によって取得されたＲＲ間隔データに基づいて、代償性休止期を伴う複数の心室期外収縮（以下、単にＰＶＣという。）を検出する。例えば、検出部２３は、拍番号に対するＲＲ間隔の変動に基づいてＰＶＣを検出することができる。ＰＶＣが発生すると、Ｖ拍（異常心拍波形）の出現前後においてＲＲ間隔が大きく変動するため（図４（ａ）参照）、検出部２３は、このＲＲ間隔の大きな変動を検出することでＰＶＣを検出する。なお、検出部２３は、心電図データ（心電図波形の形状）に基づいてＰＶＣを検出してもよい。この場合、予め記憶部３に保存されたＶ拍の基準波形（以下、ＰＶＣ基準波形という。）を読み出して、心電図波形の形状とＰＶＣ基準波形の形状とを比較することで、検出部２３は、ＰＶＣを検出してもよい。また、Ｖ拍は様々な形状を有するので、当該様々な形状のＶ拍がＰＶＣ基準波形として記憶部３に保存されてもよい。

次に、ステップＳ１３において、第１抽出部２４は、検出部２３によって検出された複数のＰＶＣの各々の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔をＲＲ間隔データから抽出する。例えば、図４(ａ)に示すように、ＰＶＣによって生じるＶ拍とその直前に出現するＮ拍（正常心拍波形）との間のＲＲ間隔が拍番号Ｎ＝０におけるＲＲ間隔として設定される。また、Ｖ拍とその直後に出現するＮ拍との間のＲＲ間隔が拍番号Ｎ＝１におけるＲＲ間隔として設定される。さらに、Ｖ拍の直後に出現するＮ拍と当該Ｎ拍の直後に出現するＮ拍との間のＲＲ間隔が拍番号Ｎ＝２におけるＲＲ間隔として設定される。このように、Ｖ拍を基準として拍番号Ｎが設定される。この場合、第１抽出部２４は、拍番号Ｎ＝−２５〜＋２５の合計５１個のＲＲ間隔を抽出する。また、図４（ａ）に示すように、第１抽出部２４は、検出された複数のＰＶＣの各々に対して５１個のＲＲ間隔（拍番号Ｎ＝−２５〜＋２５）を抽出する。尚、本実施形態では、一例として、拍番号Ｎの範囲を−２５〜＋２５としており、当該拍番号Ｎの範囲や抽出すべきＲＲ間隔の数は適宜変更することができる。また、複数のＰＶＣごとに抽出された複数のＲＲ間隔の各々は、図４に示すように、Ｖ拍を基準として設定された拍番号Ｎに関連付けられてもよい。

次に、ステップＳ１４において、ＲＲ間隔平均化部２５は、複数のＰＶＣごとに抽出された複数のＲＲ間隔を拍番号Ｎごとに平均化する。例えば、最初に出現したＰＶＣにおける拍番号Ｎ＝１のＲＲ間隔をＲ^１１とし、２番目に出現したＰＶＣにおける拍番号Ｎ＝１のＲＲ間隔をＲ^２１とすると、ｍ番目（最後）に出現したＰＶＣにおける拍番号Ｎ＝１のＲＲ間隔はＲ^ｍ１となる。このように、拍番号Ｎ＝１におけるＲＲ間隔の平均Ｒａｖ−１は以下式（１）のように求められる。尚、ここでは検出されたＰＶＣの数をｍ個としている。

Ｒａｖ−１＝（Ｒ^１１＋Ｒ^２１＋・・・Ｒ^ｍ１）／ｍ・・・（１）

同様に、拍番号Ｎ＝ｎにおけるＲＲ間隔の平均Ｒａｖ−ｎは以下式（２）のように求められる。

Ｒａｖ−ｎ＝（Ｒ^１ｎ＋Ｒ^２ｎ＋・・・Ｒ^ｍｎ）／ｍ・・・（２）

上記のように、ＲＲ間隔平均化部２５は、複数のＲＲ間隔を拍番号ごとに平均化することで、図４（ｂ）に示すように拍番号に関連した複数の平均化したＲＲ間隔を得ることができる。尚、本実施形態では、ステップＳ１２において、複数のＰＶＣが検出されることを前提としているが、ＰＶＣが一つしか検出されない場合には、後述する複数のＲＲ間隔を平均化するためのステップＳ１４は行われない。

次に、ステップＳ１５において、第２抽出部２６は、図４（ｂ）に示すような平均化された複数のＲＲ間隔から、ＰＶＣ発生前の複数のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、ＰＶＣ発生後の複数のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出する。例えば、第２抽出部２６は、図５に示すように、ＰＶＣ発生前である拍番号Ｎ＝−１〜−１６のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群（点線で表示されたグラフ）と、ＰＶＣ発生後である拍番号Ｎ＝＋１〜＋１６のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群（実線で表示されたグラフ）を抽出する。尚、本ステップにおいて抽出すべき拍番号Ｎの範囲は任意に決定することができる。また、ＰＶＣが一つしか検出されない場合には、第２抽出部２６は、当該ＰＶＣの発生前の複数のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群とＰＶＣの発生後の複数のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出する。尚、図５に示すグラフの横軸は、第２のＲＲ間隔群の拍番号のみを表している。

その後、ステップＳ１６において、第２抽出部２６は、第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群のそれぞれから直流成分を除去する。ここで、図５では、直流成分が除去された第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群が示されている。

次に、ステップＳ１７において、第１解析部２７は、第１のＲＲ間隔群に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた周波数解析を行うと共に、第２解析部２８は、第２のＲＲ間隔群に対して高速フーリエ変換を用いた周波数解析を行う。図６は、第１解析部２７によって得られた第１のＲＲ間隔群のパワースペクトル（点線で示すグラフ）と、第２解析部２８によって得られた第２のＲＲ間隔群のパワースペクトル（実線で示すグラフ）を示している。尚、図６に示すグラフの横軸は周波数（ＲＲ間隔／ｃｙｃｌｅ）を表し、グラフの縦軸はパワーを表す。

本実施形態では、第１のＲＲ間隔群及び第２のＲＲ間隔群をＦＦＴにより周波数解析することで、周波数解析の結果を早く得ることができる。また、本実施形態では、ＦＦＴを用いた周波数解析が説明されているが、その他の手法、例えば最大エントロピー法（ＭＥＭ）などを用いた周波数解析が行われてもよい。

最後に、ステップＳ１８において、比較部２９は、第１解析部２７によって得られた第１解析結果と、第２解析部２８によって得られた第２解析結果とを比較する。具体的には、比較部２９は、第１解析部２７によって得られた第１のＲＲ間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーの合計値（積分値）Ｐ１ｔｏｔａｌと、第２解析部２８によって得られた第２のＲＲ間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーの合計値（積分値）Ｐ２ｔｏｔａｌとの比を演算する。例えば、図６に示す例では、Ｐ２ｔｏｔａｌ／Ｐ１ｔｏｔａｌは約２．５となる。

また、比較部２９は、第１解析部２７によって得られた第１のＲＲ間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーのピーク値Ｐ１ｍａｘと、第２解析部２８によって得られた第２のＲＲ間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーのピーク値Ｐ２ｍａｘとの比（Ｐ２ｍａｘ／Ｐ１ｍａｘ）又は差分（Ｐ２ｍａｘ−Ｐ１ｍａｘ）を演算してもよい。

比較部２９によって得られた比較結果は、出力部６に入力される。例えば、当該比較結果は、ディスプレイ装置の表示画面に表示され、又はプリンタによって印刷されてもよい。さらに、図４〜図６に示す各グラフがディスプレイ装置に表示又はプリンタに印刷されてもよい。

図６に示す例では、Ｐ１ｔｏｔａｌに対するＰ２ｔｏｔａｌの比（Ｐ２ｔｏｔａｌ／Ｐ１ｔｏｔａｌ）が約２．５となる。また、Ｐ１ｍａｘに対するＰ２ｍａｘの比（Ｐ２ｍａｘ／Ｐ１ｍａｘ）は、約２．９となる。さらに、Ｐ２ｍａｘとＰ１ｍａｘとの差分（Ｐ２ｍａｘ−Ｐ１ｍａｘ）が約９４となる。これらの値はいずれも十分に大きい。このような比較結果に基づいて、医療従事者は、心電図データを提供した患者の圧受容体反射等の自律神経機能は正常であると判断することができる。

図４〜図６では、自律神経機能が正常である患者のグラフを示している。一方、自律神経機能が異常である患者のグラフの一例を参考例として図７〜図９に示す。図７（ａ）は、複数のＰＶＣの各々の近傍における複数のＲＲ間隔と拍番号との関係を示す参考図である。図７（ｂ）は、拍番号ごとに平均化された複数のＲＲ間隔と拍番号との関係を示す参考図である。図８は、第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群をそれぞれ示す参考図である。図９は、第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群のパワースペクトルをそれぞれ示す参考図である。図７は図４に対応し、図８は図５に対応し、図９は図６に対応する。

図９に示すグラフでは、図６に示すグラフとは反対に、低周波数帯において第１のＲＲ間隔群のパワースペクトルが第２のＲＲ間隔群のパワースペクトルよりも大きくなっている。このように、図９に示す例では、Ｐ１ｔｏｔａｌに対するＰ２ｔｏｔａｌの比（Ｐ２ｔｏｔａｌ／Ｐ１ｔｏｔａｌ）が約０．５となると共に、Ｐ１ｍａｘに対するＰ２ｍａｘの比（Ｐ２ｍａｘ／Ｐ１ｍａｘ）が小さい。さらに、Ｐ２ｍａｘとＰ１ｍａｚとの差分（Ｐ２ｍａｘ−Ｐ１ｍａｘ）は負の値となる。このように、自律神経機能が正常である患者の周波数解析結果と自律神経機能が異常である患者の周波数解析結果との間には顕著な差が認められることが理解される。

本実施形態によれば、ＰＶＣの発生前のＲＲ間隔によって構成される複数の第１のＲＲ間隔群に対して周波数解析が行われるとともに、ＰＶＣの発生後の複数のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群に対して周波数解析が行われる。その後、第１解析部２７によって得られた第１解析結果と第２解析部２８によって得られた第２解析結果とが比較される。このように、ＰＶＣ前後の複数のＲＲ間隔を周波数解析することで、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析装置１又は心電図解析方法を提供することができる。

また、本実施形態によれば、複数のＰＶＣごとに抽出された複数のＲＲ間隔が平均化される。その後、平均化された複数のＲＲ間隔から、第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群がそれぞれ抽出されて、第１のＲＲ間隔群と第２のＲＲ間隔群に対してそれぞれ周波数解析が行われる。このように、平均化工程を設けることで、複数のＰＶＣごとに抽出された複数のＲＲ間隔に対して個々に周波数解析を行う必要がなく、平均化された複数のＲＲ間隔に対してのみ周波数解析を行なえばよいので、心電図解析装置１（又は、心電図解析方法）の演算回数を減らすことができる。

また、本実施形態によれば、第１のＲＲ間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーの合計値Ｐ１ｔｏｔａｌと第２のＲＲ間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーの合計値Ｐ２ｔｏｔａｌとの比が演算されることで、第１解析部２７によって得られた第１解析結果と第２解析部２８によって得られた第２解析結果とが比較される。

また、第１のＲＲ間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーのピーク値Ｐ１ｍａｘと第２のＲＲ間隔群のパワースペクトルの各周波数帯におけるパワーのピーク値Ｐ２ｍａｘとの比又は差分が演算されることで、第１解析部２７によって得られた第１解析結果と第２解析部２８によって得られた第２解析結果とが比較されてもよい。

このように、比較的容易に患者の圧受容体反射等の自律神経機能を検査することができる心電図解析装置１を提供することができる。さらに、本実施形態に係る心電図解析装置１によれば、ＨＲＴを直接的に評価しているので、圧受容体反射等の自律神経機能を高精度に評価することができる。

また、本実施形態に係る心電図解析装置１をソフトウェアによって実現するためには、心電図解析プログラムが記憶部３又はＲＯＭに予め組み込まれていてもよい。または、心電図解析プログラムは、磁気ディスク（ＨＤＤ、フロッピー（登録商標）ディスク）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ、Ｂｌｕ−ｒａｙ(登録商標)ディスク等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、フラッシュメモリ（ＳＤカード、ＵＳＢメモリ、ＳＳＤ等）等のコンピュータ読取可能な記憶媒体に格納されていてもよい。この場合、記憶媒体が心電図解析装置１に接続されることで、当該記憶媒体に格納された心電図解析プログラムが、記憶部３に組み込まれる。そして、記憶部３に組み込まれた当該プログラムがＲＡＭ上にロードされて、プロセッサがロードされた当該プログラムを実行することで、制御部２は図２に示す各種処理を実行する。換言すれば、当該プログラムがプロセッサにより実行されることで、制御部２は、心電図データ取得部２１、ＲＲ間隔データ取得部２２、検出部２３、第１抽出部２４、ＲＲ間隔平均化部２５、第２抽出部２６、第１解析部２７、第２解析部２８、比較部２９としてそれぞれ機能する。

また、心電図解析プログラムは、通信ネットワーク上のコンピュータからネットワークインターフェース５を介してダウンロードされてもよい。この場合も同様に、ダウンロードされた当該プログラムが記憶部３に組み込まれる。

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではない。本実施形態は一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

１ 心電図解析装置
２ 制御部
３ 記憶部
４ センサインターフェース
５ ネットワークインターフェース
６ 出力部
７ 入力部
８ バス
２１ 心電図データ取得部
２２ ＲＲ間隔データ取得部
２３ 検出部
２４ 第１抽出部
２５ ＲＲ間隔平均化部
２６ 第２抽出部
２７ 第１解析部
２８ 第２解析部
２９ 比較部

Claims (14)

1. 時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得する第１取得工程と、
   前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示す複数のＲＲ間隔を含むＲＲ間隔データを取得する第２取得工程と、
   代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出する検出工程と、
   前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出する第１抽出工程と、
   前記複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出する第２抽出工程と、
   前記第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析を行う第１解析工程と、
   前記第２のＲＲ間隔群に対して前記所定の周波数解析を行う第２解析工程と、
   前記第１解析工程によって得られた第１解析結果と、前記第２解析工程によって得られた第２解析結果とを比較する比較工程と、
   を含む心電図解析方法。
2. 前記検出工程では、前記代償性休止期を伴う心室期外収縮を複数検出し、
   前記第１抽出工程では、前記検出された複数の心室期外収縮の各々の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出し、
   前記心電図解析方法は、前記複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔を平均化する平均化工程をさらに備え、
   前記第２抽出工程では、前記平均化された複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出する、
   請求項１に記載の心電図解析方法。
3. 前記所定の周波数解析は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた周波数解析である、請求項１又は請求項２に記載の心電図解析方法。
4. 前記平均化工程では、前記心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔の各々は、前記心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、複数のＲＲ間隔は、前記心拍波形の順番ごとに平均化される、請求項２に記載の心電図解析方法。
5. 前記比較工程では、前記第１解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値と前記第２解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比が演算される、請求項１から４のうちいずれか一項に記載の心電図解析方法。
6. 前記比較工程では、前記第１解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と前記第２解析工程によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分が演算される、請求項１から４のうちいずれか一項に記載の心電図解析方法。
7. 時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得するように構成された心電図データ取得部と、
   前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示す複数のＲＲ間隔を含むＲＲ間隔データを取得するように構成されたＲＲ間隔データ取得部と、
   代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出するように構成された検出部と、
   前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出するように構成された第１抽出部と、
   前記複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出するように構成された第２抽出部と、
   前記第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析を行うように構成された第１解析部と、
   前記第２のＲＲ間隔群に対して前記所定の周波数解析を行うように構成された第２解析部と、
   前記第１解析部によって得られた第１解析結果と、前記第２解析部によって得られた第２解析結果とを比較するように構成された比較部と、
   を備える心電図解析装置。
8. 前記検出部は、前記代償性休止期を伴う心室期外収縮を複数検出するように構成され、
   前記第１抽出部は、前記検出された複数の心室期外収縮の各々の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出するように構成され、
   前記心電図解析装置は、前記複数の心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔を平均化するように構成されたＲＲ間隔平均化部をさらに備え、
   前記第２抽出部は、前記平均化された複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出するように構成されている、請求項７に記載の心電図解析装置。
9. 前記所定の周波数解析は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた周波数解析である、請求項７又は請求項８に記載の心電図解析装置。
10. 前記心室期外収縮ごとに抽出された複数のＲＲ間隔の各々は、前記心室期外収縮によって生じる異常心拍波形を基準として設定された心拍波形の順番に関連付けられており、
    前記ＲＲ間隔平均化部は、前記心拍波形の順番ごとに複数のＲＲ間隔を平均化するように構成される、請求項８に記載の心電図解析装置。
11. 前記比較部は、前記第１解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値と前記第２解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーの合計値との比を演算するように構成される、請求項７から１０うちいずれか一項に記載の心電図解析装置。
12. 前記比較部は、前記第１解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値と前記第２解析部によって得られた各周波数帯におけるパワーのピーク値との比又は差分を演算するように構成される、請求項７から１０のうちいずれか一項に記載の心電図解析装置。
13. 時間軸上で連続的に発生する心拍波形を有する心電図波形を表す心電図データを取得する第１取得機能と、
    前記心電図データから、隣接心拍波形間の時間間隔を示すＲＲ間隔を含むＲＲ間隔データを取得する第２取得機能と、
    代償性休止期を伴う心室期外収縮を検出する検出機能と、
    前記検出された心室期外収縮の発生時及びその前後における複数のＲＲ間隔を前記ＲＲ間隔データから抽出する第１抽出機能と、
    前記複数のＲＲ間隔から、前記心室期外収縮の発生前のＲＲ間隔によって構成される第１のＲＲ間隔群と、前記心室期外収縮の発生後のＲＲ間隔によって構成される第２のＲＲ間隔群とをそれぞれ抽出する第２抽出機能と、
    前記第１のＲＲ間隔群に対して所定の周波数解析を行う第１解析機能と、
    前記第２のＲＲ間隔群に対して前記所定の周波数解析を行う第２解析機能と、
    前記第１解析機能によって得られた第１解析結果と、前記第２解析機能によって得られた第２解析結果とを比較する比較機能と、
    をコンピュータに実現させるための心電図解析プログラム。
14. 請求項１３に記載の心電図解析プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体。

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