JP7013166B2 - 同じ波形を有するecg信号の識別 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年8月10日に出願された米国仮出願第62/372,969号の利益を主張し、これは、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、概ね心電図(ECG)信号に関するものであり、より詳細には類似の波形を有するECG信号の検出に関するものである。
ヒト被験者の1つの心拍に対して取られた心電図(ECG)信号の初期セットを選択することであって、このセットは、被験者の不整脈のテンプレートとして使用されるそれぞれの波形を有する、ことと、
ヒト被験者の後続心拍に対して取られたECG信号の後続セットを受け取ることと、
初期セットと後続セットとの間の相互相関解析を行うことにより、初期セットの幾何学的形状と後続セットの幾何学的形状との間の適合度の尺度である相関係数を生成することと、
相関係数がある閾値係数を超えている場合、後続心拍が不整脈により生じたものであるとして受け入れることと、を含む。
ヒト被験者の1つの心拍に対して取られた、被験者の不整脈のテンプレートとして使用されるそれぞれの波形を有する心電図(ECG)信号の初期セットを受け取り、かつ、このヒト被験者の後続心拍に対して取られたECG信号の後続セットを受け取るよう構成されている、一組の電極と、
その初期セットと後続セットとの間の相互相関解析を行うことにより、初期セットの幾何学的形状と後続セットの幾何学的形状との間の適合度の尺度である相関係数を生成するよう構成され、かつ、この相関係数がある閾値係数を超えている場合に、この後続心拍が不整脈により生じたものであるとして受け入れるよう構成されている、プロセッサと、を含む。
本発明の実施形態は、ECG信号において同じ波形を表すすべての心拍を識別することを目的とした、ECG波形合致アルゴリズムを提供する。このアルゴリズムは、体表(BS)(典型的に12誘導)信号及び/又は心内(IC)信号に適合する。このアルゴリズムは、ECG信号の波形パターンを入力として受け取り、連続ECG信号中で同じ波形を探す。
・ECGモジュール66の複数のチャネルにより上述のように処理された、ECG信号のセット102。
・プロセッサ40により計算された、信号の参照注釈104。信号の注釈は、信号の発生の想定時間である。一実施形態において、この注釈は、選択された1つのECG信号に対する最大の正の値の発生時間に対応する。参照注釈(正の値、負の値、最大の負の傾き、最大の正の傾き)及びIC ECG信号(発生時間は典型的に、この信号を生成する心筋の部分の活性化時間に対応する)について、いくつかの基準オプションが存在する。上述又は他の基準に対応する注釈のためのECG信号を選択するための基準は、医療専門家22により規定され得る。医療専門家は更に、解析する信号を取得するのに使用されるECGチャネルも選択する。BS ECG信号については、典型的に12個のチャネルがある。IC ECG信号については、チャネルの数は、使用される電極36の数に対応する。
・波形パターン106。これは、医療専門家22が選択するECG信号のセットであり、医療専門家が規定した信号の注釈周辺の関心領域(WOI)で、特定の時点で捕捉される。WOIは波形合致アルゴリズムの期間を画定する。波形パターン106は、他のECG信号を比較するテンプレートとして機能し、このパターンは、本明細書ではテンプレートとも呼ばれることもある。
・医療専門家22が設定する相関閾値108;これは、ある心拍がその波形パターンに合致するかどうかをアルゴリズムが判定するのに使用される。
・心拍状況110。すなわち、波形パターン106と同じ波形を有するとして受け入れられた心拍、又は入力パターンとは異なる波形を有するとして却下された心拍。一実施形態において、受け入れられた心拍の位置が、ECG信号を生成する心臓のマップに組み込まれる。
・信号セット102の各チャネルに対する相関スコア112(いくつかの実施形態においては、スコアは医療専門家22に提示されなくともよい)。
・各心拍について、すべてのチャネルに対して計算された、重み付き相関スコア114。
・図2を参照して上述された波形パターン106(パターンi)。
・試験されるECG信号(ECG i,j)。試験される信号は、医療専門家22により規定された波形パターンのWOI幅に対応するWOI時間幅を有する。WOIの時間的位置は、信号のリアルタイム注釈(プロセッサにより計算される)を含むよう選択される。
xはテンプレート参照ECGデータのサンプル値であり、
yは試験される現在の心拍ECGデータのサンプル値であり、
kは、ECG信号のどのデータサンプルが解析されているかを規定する数値的指数である。例えば、WOIが-50msec(参照注釈の前)から+70msec(参照注釈の後)までの120msecであり、毎msecごとにサンプリングを行うとき、kは120個のサンプルに対して120個の値のセットとなる。
・相関スコア、すなわち、試験される心拍の各チャネルについての、式(1)の出力。試験される心拍は、現在の注釈周辺のWOI内にあるECG信号(その特定のチャネルのECG信号)である。
・試験されるECG信号(心拍)。
・図1を参照して上述された波形パターン106(パターンi)。
・式(2)から得た全体相関の値。
・医療専門家22により設定される相関閾値108(図2)。この閾値は0~1であり得、典型的な値は0.9である。
(1) 方法であって、
ヒト被験者の1つの心拍に対して取られた心電図(ECG)信号の初期セットを選択することであって、前記セットが、前記被験者の不整脈のテンプレートとして使用されるそれぞれの波形(morphologies)を有する、ことと、
前記ヒト被験者の後続心拍に対して取られたECG信号の後続セットを受け取ることと、
前記初期セットと前記後続セットとの間の相互相関解析を行う(performing a cross-correlation)ことにより、前記初期セットの幾何学的形状と前記後続セットの幾何学的形状との間の適合度の尺度である相関係数を生成することと、
前記相関係数がある閾値係数を超えている場合、前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであるとして受け入れることと、
を含む、方法。
(2) 前記初期セットの発生の初期セット推定時間周辺の初期セット時間関心領域(初期セットWOI)を線で描くことと、前記後続セットの発生の後続セット推定時間周辺の後続セット時間関心領域(後続セットWOI)を線で描くことと、前記初期セットWOI内の前記初期セットの信号と、前記後続セットWOI内の前記後続セットの信号と、を使用して、前記相互相関解析を実施することと、を含む、実施態様1に記載の方法。
(3) 前記初期セットWOI及び前記後続セットWOIが、共通の時間幅を有する、実施態様2に記載の方法。
(4) 前記相互相関解析を実施する前に、前記初期セットと前記後続セットとの間に位相シフトを適用することを含む、実施態様1に記載の方法。
(5) 前記位相シフトを繰り返し変化させて最大相関係数を決定することと、該最大相関係数が前記閾値係数を超えている場合、前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであるとして受け入れることと、を含む、実施態様4に記載の方法。
(7) 前記ECG信号が体表(BS)ECG信号である、実施態様1に記載の方法。
(8) 前記ECG信号が心内(IC)ECG信号である、実施態様1に記載の方法。
(9) 装置であって、
ヒト被験者の1つの心拍に対して取られた、前記被験者の不整脈のテンプレートとして使用されるそれぞれの波形を有する心電図(ECG)信号の初期セットを受け取り、かつ、前記ヒト被験者の後続心拍に対して取られたECG信号の後続セットを受け取るよう構成されている、一組の電極と、
前記初期セットと前記後続セットとの間の相互相関解析を行うことにより、前記初期セットの幾何学的形状と前記後続セットの幾何学的形状との間の適合度の尺度である相関係数を生成するよう構成され、前記相関係数がある閾値係数を超えている場合、前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであるとして受け入れるよう構成されている、プロセッサと、
を含む、装置。
(10) 前記初期セットの発生の初期セット推定時間周辺の初期セット時間関心領域(初期セットWOI)を線で描くことと、前記後続セットの発生の後続セット推定時間周辺の後続セット時間関心領域(後続セットWOI)を線で描くことと、前記初期セットWOI内の前記該初期セットの信号と、前記後続セットWOI内の前記後続セットの信号と、を使用して、前記相互相関解析を実施することと、を含む、実施態様9に記載の装置。
(12) 前記プロセッサが、前記相互相関解析を実施する前に、前記初期セットと前記後続セットとの間に位相シフトを適用するよう構成されている、実施態様9に記載の装置。
(13) 前記プロセッサが、前記位相シフトを繰り返し変化させて最大相関係数を決定するよう構成され、かつ、前記最大相関係数が前記閾値係数を超えている場合、前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであるとして受け入れるよう構成されている、実施態様12に記載の装置。
(14) 前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであるとして受け入れることが、前記不整脈の位置の指標を、前記ヒト被験者の心臓マップ内に取り込むことを含む、実施態様9に記載の装置。
(15) 前記ECG信号が体表(BS)ECG信号である、実施態様9に記載の装置。
Claims (12)
- プロセッサを備える装置の作動方法であって、
前記プロセッサが、
ヒト被験者の1つの心拍に対して取られた心電図(ECG)信号の初期セットを選択することであって、前記初期セットが、前記ヒト被験者の不整脈のテンプレートとして使用されるそれぞれの波形を有する、ことと、
前記ヒト被験者の後続心拍に対して取られたECG信号の後続セットを受け取ることと、
前記初期セットと前記後続セットとの間の相互相関解析を行うことにより、前記初期セットの幾何学的形状と前記後続セットの幾何学的形状との間の適合度の尺度である相関係数を生成することと、
前記相互相関解析を実施する前に、前記初期セットと前記後続セットとの間に位相シフトを適用し、前記位相シフトを繰り返し変化させて最大相関係数を決定することと、
前記最大相関係数がある閾値係数を超えている場合、前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであると判定することと、
を実行し、
前記相関係数を生成することが、前記後続セットの信号と当該信号と対応する前記初期セットの信号との間の適合度の尺度である単一チャネル相関係数の加重和を生成することを含み、
前記加重和が、前記後続セットの信号の絶対最大振幅と当該信号と対応する前記初期セットの信号の絶対最大振幅との和によって重みづけされる、方法。 - 前記プロセッサが、
前記初期セットの発生の初期セット推定時間周辺の初期セット時間関心領域(初期セットWOI)を規定し、前記後続セットの発生の後続セット推定時間周辺の後続セット時間関心領域(後続セットWOI)を規定し、前記初期セットWOI内の前記初期セットの信号と、前記後続セットWOI内の前記後続セットの信号と、を使用して、前記相互相関解析を実施することと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記初期セットWOI及び前記後続セットWOIが、共通の時間幅を有する、請求項2に記載の方法。
- 前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであるとして受け入れることが、前記不整脈の位置の指標を、前記ヒト被験者の心臓マップ内に取り込むことを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ECG信号が体表(BS)ECG信号である、請求項1に記載の方法。
- 前記ECG信号が心内(IC)ECG信号である、請求項1に記載の方法。
- 装置であって、
ヒト被験者の1つの心拍に対して取られた、前記ヒト被験者の不整脈のテンプレートとして使用されるそれぞれの波形を有する心電図(ECG)信号の初期セットを受け取り、かつ、前記ヒト被験者の後続心拍に対して取られたECG信号の後続セットを受け取るよう構成されている、一組の電極と、
前記初期セットと前記後続セットとの間の相互相関解析を行うことにより、前記初期セットの幾何学的形状と前記後続セットの幾何学的形状との間の適合度の尺度である相関係数を生成するよう構成され、
前記相互相関解析を実施する前に、前記初期セットと前記後続セットとの間に位相シフトを適用し、前記位相シフトを繰り返し変化させて最大相関係数を決定するように構成され、
前記最大相関係数がある閾値係数を超えている場合、前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであるとして受け入れるよう構成されている、プロセッサを含み、
前記相関係数を生成することが、前記後続セットの信号と当該信号と対応する前記初期セットの信号との間の適合度の尺度である単一チャネル相関係数の加重和を生成することを含み、
前記加重和が、前記後続セットの信号の絶対最大振幅と当該信号と対応する前記初期セットの信号の絶対最大振幅との和によって重みづけされる、
装置。 - 前記初期セットの発生の初期セット推定時間周辺の初期セット時間関心領域(初期セットWOI)を規定し、前記後続セットの発生の後続セット推定時間周辺の後続セット時間関心領域(後続セットWOI)を規定し、前記初期セットWOI内の前記該初期セットの信号と、前記後続セットWOI内の前記後続セットの信号と、を使用して、前記相互相関解析を実施することと、を含む、請求項7に記載の装置。
- 前記初期セットWOI及び前記後続セットWOIが、共通の時間幅を有する、請求項8に記載の装置。
- 前記後続心拍が前記不整脈により生じたものであるとして受け入れることが、前記不整脈の位置の指標を、前記ヒト被験者の心臓マップ内に取り込むことを含む、請求項7に記載の装置。
- 前記ECG信号が体表(BS)ECG信号である、請求項7に記載の装置。
- 前記ECG信号が心内(IC)ECG信号である、請求項7に記載の装置。
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