JP7256832B2 - 心房細動検出システム - Google Patents

Description

本発明は、心房細動の有無を検出する心房細動検出システムに関するものである。

心房細動は心房が細かく震える心疾患であり、心房に血液が滞り血栓ができ易くなり、この血栓が突発的に脳に運ばれて脳梗塞を発症するリスクがある。

日本循環器学会の疫学調査によると、心房細動の有病率は、４０代で０．１％、５０代で０．６％、６０代で０．９％、７０代以上で２．７％と、加齢と共に高くなる傾向があるとされている。

また、Framingham Studyによると、６５～８４歳の男性の心房細動の有病率は、１９７０年では３．２％であったものが、１９９８年には９．１％になり、経年的に増加傾向にあるとされている。

心房細動が原因で心房に生じる血栓は比較的大きめのサイズとなるため、脳の太い血管を塞ぎ、重篤な後遺症を残す可能性が高いと言われているが、心房細動は治療が可能であるため、早期に発見できれば、脳梗塞のような重篤な疾患が生じるリスクを可及的に低減することができる。

心房細動の治療としては、大別すると抗血液凝固剤などを服用する薬物治療とカテーテル治療（カテーテルアブレーション）があり、カテーテル治療は早期の心房細動であれば約８０％が完治すると言われている。治療により完治できるのは早期の心房細動だが、このときの心房細動は発作性心房細動と呼ばれ、病院や健康診断で行われる一般的な３０秒程度の心電図検査で見つかることはまれである。

また、STROKESTOP Studyによると、１５日間、間欠的に心電図をとり続ければ有病者のほとんどが見つかり、５日間で有病者の６０％が見つかるとされている。つまり、数日間心電図を測定するのは発作性心房細動を検出するのに有効であると言える。例えば、健康診断において、数日間連続で心電図を測定すれば発作性心房細動を検出でき、脳梗塞のような重篤な疾患の発生を防ぐこともできるようになる。

しかしながら、健康診断のような同時に数百人を検査するための機材の準備と長時間測定した心電図の解析にはコストがかかり現実的ではない。

そこで、出願人は、心電図を用いることなく心房細動の検出を可能とする、例えば特許文献１，２に開示されるような心房細動検出システムを提案している。

特許文献１の心房細動検出システム（以下、「第１の従来システム」という。）は、心臓の拍動間隔のみから心房細動を検出するものであり、心房細動を拍動間隔のみから検出するので、数日間に亘って拍動間隔を測定しても、心電図を用いた場合に比べてデータ量が少なく、心電図を解析する場合よりもコストが掛からないメリットを有し、また、ホルター心電計に比べて安価に構成できるので、心臓の拍動間隔を測定する装置と拍動間隔のみから心房細動を検出するシステムの組み合わせは健康診断に好適なものとなる。

また、特許文献２の心房細動検出システム（以下、「第２の従来システム」という。）は、第１の従来システムにエントロピー処理を加えたものである。具体的には、拍動間隔からエントロピーを算出し、このエントロピーを用いて心房細動の有無を検出するものであり、エントロピーを用いることにより、期外収縮があった場合でも、この期外収縮を除外しなくても偽陽性の検出が低減され、信頼性の高い判定結果を得ることができるメリットを有する。

特許第６１５０８２５号公報 特願２０１９－２２６４６４号

しかしながら、第１の従来システムに基づいて第２の従来システムを構築した場合、第２の従来システムは、エントロピーの算出のために多くの自然指数関数の数値積分が必要となるため、電子計算機に掛かる負荷が大きくなり、判定処理に要する時間が長くなってしまうデメリットがあり、また、この処理時間の延長を解決するために（実用的な時間で算出を完了させるために）、例えば、インターネット上のクラウドサーバを利用し、複数のＣＰＵを使用して処理能力を上げた場合、処理時間は改善される反面、処理能力を上げた分のコストが掛かってしまい、心電図と比較した場合のコスト的なメリットが減じてしまう。

本発明はこのような従来システムの現状に鑑みなされたものであり、第１の従来システムと同様、心臓の拍動間隔のみから心房細動を検出し、心電図を用いた場合に比べてデータ量が少なく、心電図を解析する場合よりもコストが掛からないメリットを有し、さらに、エントロピー処理を追加した場合、電子計算機に掛かる負荷を軽減し、処理能力を上げることなく、実用的な時間で心房細動の有無を検出することができる心房細動検出システムを提供する。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

対象者の心房細動の有無を検出する心房細動検出システムであって、心臓の拍動間隔を測定する拍動間隔測定手段４と、この拍動間隔測定手段４により測定した心臓の拍動間隔から心臓の拍動間隔の時系列をＲ_ｎとしたとき下式（１）で表される拍動間隔像ｒ_ｎを算出する拍動間隔変換手段８と、時間的に隣り合う前記拍動間隔像ｒ_ｎから下式（２）で表される正規化拍動間隔ＮＤＲを算出する正規化拍動間隔演算手段９と、この正規化拍動間隔演算手段９で算出された連続する所定の個数の前記正規化拍動間隔ＮＤＲにおいて絶対値が正常拍動間隔閾値を超える異常正規化拍動間隔の個数を積算する異常正規化拍動間隔積算手段11と、前記異常正規化拍動間隔の積算個数と正常積算個数閾値とを比較し前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えているか否かを判定する比較判定手段12とを有し、この比較判定手段12の判定結果に基づいて心房細動の有無を検出するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システムに係るものである。

ここで、式（１）における対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、式（１）及び式（２）における添え字ｎは時系列であり、ｎ－１はｎに対して過去を意味する。

また、請求項１記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔変換手段８で算出された前記拍動間隔像ｒ_ｎからエントロピーＳを算出するエントロピー演算手段13と、このエントロピー演算手段13で算出されたエントロピーＳと所定のエントロピー閾値とを比較し前記エントロピーＳが前記所定のエントロピー閾値を超えているか否かを判定するエントロピー比較判定手段14とを有し、前記比較判定手段12において前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えていると判定された場合、前記エントロピー演算手段13で前記拍動間隔像ｒ_ｎからエントロピーＳを算出して、前記エントロピー比較判定手段14において、前記エントロピーＳと前記所定のエントロピー閾値とを比較し、前記エントロピーＳが前記所定のエントロピー閾値を超えていると判定されたとき、心房細動有りと出力するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システムに係るものである。

また、対象者の心房細動の有無を検出する心房細動検出システムであって、心臓の拍動間隔を測定する拍動間隔測定手段４と、この拍動間隔測定手段４により測定した心臓の拍動間隔から心臓の拍動間隔の時系列をＲ _ｎ としたとき下式（１）で表される拍動間隔像ｒ _ｎ を算出する拍動間隔変換手段８と、時間的に隣り合う前記拍動間隔Ｒ _ｎ から下式（３）で表される正規化拍動間隔ＮＤＲを算出する正規化拍動間隔演算手段９と、この正規化拍動間隔演算手段９で算出された連続する所定の個数の前記正規化拍動間隔ＮＤＲにおいて絶対値が正常拍動間隔閾値を超える異常正規化拍動間隔の個数を積算する異常正規化拍動間隔積算手段11と、前記異常正規化拍動間隔の積算個数と正常積算個数閾値とを比較し前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えているか否かを判定する比較判定手段12と、前記拍動間隔変換手段８で算出された前記拍動間隔像ｒ _ｎ からエントロピーＳを算出するエントロピー演算手段13と、このエントロピー演算手段13で算出されたエントロピーＳと所定のエントロピー閾値とを比較し前記エントロピーＳが前記所定のエントロピー閾値を超えているか否かを判定するエントロピー比較判定手段14とを有し、前記比較判定手段12において前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えていると判定された場合、前記エントロピー演算手段13で前記拍動間隔像ｒ _ｎ からエントロピーＳを算出して、前記エントロピー比較判定手段14において、前記エントロピーＳと前記所定のエントロピー閾値とを比較し、前記エントロピーＳが前記所定のエントロピー閾値を超えていると判定されたとき、心房細動有りと出力するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システムに係るものである。

ここで、式（１）における対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、式（１）及び式（３）における添え字ｎは時系列であり、ｎ－１はｎに対して過去を意味する。

また、請求項２，３いずれか１項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔から、前記対象者の心臓の拍動に由来しない不正な拍動間隔と心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔のいずれか一方または両方を除外する不正拍動間隔除外手段７を有することを特徴とする心房細動検出システムに係るものである。

また、請求項２～４いずれか１項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記正規化拍動間隔から、心房細動に由来せず不要な期外収縮に関する正規化拍動間隔を除外する不要期外収縮除外手段10を有することを特徴とする心房細動検出システムに係るものである。

また、請求項１～５いずれか１項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔測定手段４を有する拍動間隔測定用センサ２と、前記拍動間隔変換手段８、前記正規化拍動間隔演算手段９、前記異常正規化拍動間隔積算手段11及び前記比較判定手段12を有する解析器３とから成ることを特徴とする心房細動検出システムに係るものである。

また、請求項６記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔測定用センサ２は、前記拍動間隔測定手段４が測定した拍動間隔を保存する拍動間隔保存手段16若しくは前記拍動間隔を前記解析器３に送信する拍動間隔送信手段５を有し、前記拍動間隔測定用センサ２を用いて測定した前記拍動間隔を前記拍動間隔保存手段16若しくは前記拍動間隔送信手段５を介して前記解析器３に入力することにより、心房細動の有無を検出するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システムに係るものである。

本発明は上述のように構成したから、第１の従来システムと同様、短時間の拍動間隔値のみを用いて心房細動の兆候を検出することができ、被検者の負担を軽減することができると共に、発作性の心房細動も検出することができ、さらに、心臓の拍動間隔のみを測定する小型の測定器を用いて実現できるため、例えば、家庭でも使用することができ、心房細動の早期発見に資するものとなる。

しかも、本発明は、本発明にエントロピー処理を追加し、拍動間隔からエントロピーを算出し、このエントロピーを用いて心房細動の有無を検出する心房細動検出システムとした場合、同じエントロピー処理を行う第２の従来システムに比べて、エントロピー算出処理が少なく、電子計算機に掛かる負荷が軽減され、処理能力を上げることなく、実用的な時間で心房細動の有無を検出することができる実用性に優れた画期的な心房細動検出システムとなる。

実施例１の構成概略説明図である。 実施例２の構成概略説明図である。 実施例３の構成概略説明図である。 実施例４の構成概略説明図である。 実施例５の構成概略説明図である。 実施例６の構成概略説明図である。 実施例７の構成概略説明図である。 健常者の正規化拍動間隔ＮＤＲの度数分布を示すグラフである。 心房細動患者の正規化拍動間隔ＮＤＲの度数分布を示すグラフである。 健常者の２０個の正規化拍動間隔ＮＤＲのうち異常正規化拍動間隔数(異常ＮＤＲ数)の分布を示すグラフである。 心房細動患者の２０個の正規化拍動間隔ＮＤＲのうち異常正規化拍動間隔数(異常ＮＤＲ数)の分布を示すグラフである。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

対象者の心臓の拍動間隔を拍動間隔測定手段４で測定し、この拍動間隔測定手段４で測定された連続する所定個数（例えば、少なくとも２１個程度）の拍動間隔Ｒから拍動間隔変換手段８により拍動間隔像ｒを算出し、この拍動間隔像ｒの時間的に隣り合う拍動間隔像ｒから正規化拍動間隔演算手段９により正規化拍動間隔ＮＤＲを算出し、この正規化拍動間隔演算手段９で算出された連続する所定個数の正規化拍動間隔ＮＤＲのうち絶対値が所定の正常拍動間隔閾値を超えるものを異常正規化拍動間隔積算手段11により異常正規化拍動間隔としてカウントし、この異常正規化拍動間隔積算手段11によりカウントされた異常正規化拍動間隔の個数（積算個数）が前記正常拍動間隔閾値を超えているか否かを比較判定手段12により判定し、この比較判定手段12の判定結果に基づいて心房細動の有無を検出する（例えば、異常正規化拍動間隔の個数が正常拍動間隔閾値を超えていた場合、心房細動有りと出力する。）。

このように、本発明は、第１の従来システムと同様、対象者の心臓の拍動間隔のみの測定で、対象者に心房細動が発生（発症）しているか否かを簡易に検出することができ、また、短時間の拍動間隔値から心房細動（の兆候）を検出することができるから、被検者に掛かる負担が軽減され、さらに、短時間に生じる発作性の心房細動も検出することができる。

また、例えば、本発明にエントロピー処理を追加し、第２の従来システムのように期外収縮を除外しなくても偽陽性の検出を低減し信頼性の高い判定結果（検出結果）が得られる心房細動検出システムとした場合、本発明は、エントロピーＳの算出に必要な拍動間隔像ｒを、あらかじめ拍動間隔変換手段８により下式（１）で表される拍動間隔像ｒとして算出しているから、すなわち、本発明は、対数関数を用いて少ない演算量で拍動間隔像ｒを算出しているから、第２の従来システムに比べて、エントロピーＳの算出に要する計算量が低減され、電子計算機に掛かる負荷が軽減されることとなり、これにより、処理能力を上げることなく、実用的な時間で信頼度の高い検出結果を得ることができる心房細動検出システムを実現可能とすることができる。

ここで、対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、添え字ｎは時系列である。

本発明の具体的な実施例１について図１，８～１１に基づいて説明する。

本実施例は、対象者の心房細動の有無を検出する心房細動検出システム１であって、心臓の拍動間隔を測定する拍動間隔測定手段４と、この拍動間隔測定手段４により測定した心臓の拍動間隔から心臓の拍動間隔の時系列をＲ_ｎとしたとき下式（１）で表される拍動間隔像ｒ_ｎを算出する拍動間隔変換手段８と、時間的に隣り合う拍動間隔像ｒ_ｎから下式（２）で表される正規化拍動間隔ＮＤＲを算出する正規化拍動間隔演算手段９と、この正規化拍動間隔演算手段９で算出された連続する所定の個数の正規化拍動間隔ＮＤＲにおいて絶対値が正常拍動間隔閾値を超える異常正規化拍動間隔の個数を積算する異常正規化拍動間隔積算手段11と、異常正規化拍動間隔の積算個数と正常積算個数閾値とを比較し異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えているか否かを判定する比較判定手段12とを有し、この比較判定手段12の判定結果に基づいて心房細動の有無を検出するように構成されているものである。

ここで、式（１）における対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、式（１）及び式（２）における添え字ｎは時系列であり、ｎ－１はｎに対して過去を意味する。

具体的には、本実施例の心房細動検出システム１は、図１に示すように、拍動間隔測定手段４及び拍動間隔送信手段５を有する拍動間隔測定用センサ２と、拍動間隔受信手段６、拍動間隔変換手段８、正規化拍動間隔演算手段９、異常正規化拍動間隔積算手段11、比較判定手段12及び表示手段15を有する解析器３とから成るものである。

なお、解析器３は一連の演算、比較、表示を行う電子計算機や計測器であり、この解析器３として、上記の各手段を備えた専用の機器、パーソナルコンピュータ、タブレット型のコンピュータ、スマートフォン若しくは携帯電話等を採用することができる。

以下、本実施例の心房細動検出システムに係る構成各部について説明する。

拍動間隔測定手段４は、対象者の心臓の拍動間隔を測定するものであり、例えばマイコン等を用いて電極から得た電圧の変化をもとにした心電図から一のＲ波とこれに隣り合う他のＲ波との間隔、若しくは、一のＳ波とこれに隣り合う他のＳ波との間隔から拍動間隔を測定するように構成されている。

また、この拍動間隔測定手段４は、測定した拍動間隔データを後述する拍動間隔送信手段５へ転送するように構成されている。

すなわち、本実施例の心房細動検出システムは、例えば、拍動間隔測定用センサ２を小型化し電極を介して皮膚に貼り付けるように構成することで、拍動間隔測定用センサ２を衣服の下に隠すことができ、日常生活に支障をきたすことなく拍動間隔の測定を行うことができるように構成されている。

なお、拍動間隔測定手段４は、例えば、赤外線の反射光から脈波を測定し、そのピーク間隔などから拍動間隔を測定するように構成しても良い。この場合、耳たぶや手首や腕などにクリップやバンドで拍動間隔測定用センサ２を固定するだけで良く、装着し易いものとなる。また、心音や脈音を捉え、これを電気的に処理することで拍動間隔を測定するように構成しても良い。この場合、聴診器や血圧計に拍動間隔測定用センサ２を内蔵することが可能となり、広く普及させることが可能となる。

また、拍動間隔送信手段５は、拍動間隔測定手段４から転送された拍動間隔データを解析器３に設けられた拍動間隔受信手段６へ送信（転送）するものであり、本実施例においては、送信方法として、電波や光を用いた無線方式が用いられており、無線化により拍動間隔測定用センサ２の小型化を可能とし、被検者が日常生活を妨げられることなく簡易に装着して拍動間隔を測定することができるように構成されている。

なお、送信方法としては有線を採用しても良く、例えば、プリント基板上の配線や電線や光ケーブルを用いることもでき、この場合、拍動間隔測定用センサ２と解析器３とを一体化したシステムを構築する場合に好適である。また、電話回線やインターネットなどの公衆回線を用いることも可能であり、この場合、被検者に対して遠隔で心房細動の有無を検出することが可能となる。

また、拍動間隔受信手段６は、拍動間隔測定用センサ２に設けられた拍動間隔送信手段５から送信された拍動間隔データを受信するものであり、受信した拍動間隔データを拍動間隔変換手段８に送信するように構成されている。

また、拍動間隔変換手段８は、拍動間隔受信手段６から送信された拍動間隔データから拍動間隔像ｒを算出するものであり、拍動間隔測定手段４で測定された拍動間隔Ｒの変化の程度をほぼ一定にする関数、下式（１）によって変換して拍動間隔像ｒを算出し、この算出した拍動間隔像ｒを正規化拍動間隔演算手段９へ送信するように構成されている。

ここで、対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、添え字ｎは時系列である。

なお、この式（１）において、対数の底ｂをネイピア数ｅとした自然対数を採用することも可能である（なぜなら、ｌｏｇ_ｂＲ＝ｌｏｇＲ／ｌｏｇｂであり、単に正規化拍動間隔ＮＤＲのスケールを変更するだけで良いからである。）。

また、正規化拍動間隔演算手段９は、拍動間隔変換手段８から送信された拍動間隔像ｒから正規化拍動間隔ＮＤＲを算出するものであり、下式（２）を用いて正規化拍動間隔ＮＤＲを算出し、この算出した正規化拍動間隔ＮＤＲを異常正規化拍動間隔積算手段11に送信するように構成されている。

ここで、添え字ｎは時系列であり、ｎ－１はｎに対して過去を意味する。

また、異常正規化拍動間隔積算手段11は、正規化拍動間隔演算手段９から送信された正規化拍動間隔ＮＤＲのうちの異常正規化拍動間隔数をカウントするものであり、正規化拍動間隔演算手段９から送信された連続する所定個数（所定拍数区間）の正規化拍動間隔ＮＤＲのうち、その絶対値が所定の正常拍動間隔閾値を超えたものを異常正規化拍動間隔としてその個数を積算（カウント）し、所定拍数区間あたりの異常正規化拍動間隔数を比較判定手段12に送信するように構成されている。

また、比較判定手段12は、異常正規化拍動間隔積算手段11から送信された異常正規化拍動間隔数が所定の正常積算個数閾値を超えているか否かを判定するものであり、本実施例においては、異常正規化拍動間隔数と所定の正常積算個数閾値とを比較し、所定拍数区間あたりの異常正規化拍動間隔数が所定の正常積算個数閾値を超えた所定拍数区間を心房細動発生箇所として検出し、その結果を表示手段15に送信するように構成されている。

また、表示手段15は、比較判定手段12から送信された結果、すなわち、心房細動が検出されたか否かを表示するものであり、例えば、文字や画像などを表示するディスプレイを用いることができる。この場合、拍動間隔の時系列を時刻と共にグラフで表示し、どの時間の拍動間隔で心房細動が発生しているか分かり易く表示することができる。

また、表示手段15として光（例えばＬＥＤ）、音（例えばブザーやイヤフォン）、振動（例えばモータ）を用いても良い。この場合、心房細動の発生を直ちに報知することができる。

次に、本実施例の心房細動検出システムが心房細動を検出できることの裏付けを説明する。

健常者４名、心房細動患者５名を対象者として、夫々、２時間の拍動間隔から前記式（２）で表される正規化拍動間隔ＮＤＲを計算し、その分布を調べた。図８は健常者の正規化拍動間隔ＮＤＲの度数分布を示すグラフであり、図９は心房細動患者の正規化拍動間隔ＮＤＲの度数分布を示すグラフである。なお、各グラフの横軸は階級（階級間隔：０．０１）、縦軸は頻度である。

健常者の分布の標準偏差はσ_Ｎ＝０．０５７７、心房細動患者の分布の標準偏差はσ_ａｆ＝０．３６６であった。

図９に示すように、心房細動患者では健常者の標準偏差の２倍である±２σ_Ｎ＝±０．１１５の範囲外に多くの正規化拍動間隔ＮＤＲが分布しており、実測で心房細動患者の７３．９％を占めていた。

前述の健常者と心房細動患者とで正規化拍動間隔ＮＤＲの分布に大きな差があるから、健常者の正常正規化拍動間隔、これをＴ_Ｎとし、所定の拍数のうちＴ_Ｎよりも大きな正規化拍動間隔ＮＤＲの絶対値を数えれば、心房細動を検出できると考えられる。

例えば、正常正規化拍動間隔を先に得られた健常者の分布の２σ_Ｎとし、２０個の正規化拍動間隔ＮＤＲのうち、｜ＮＤＲ｜＞Ｔ_Ｎ＝０．１１５となる異常正規化拍動間隔を数えると、異常正規化拍動間隔数は、健常者は１で心房細動患者は１５となることが期待できるので（±２σ_Ｎ＝±０．１１５の範囲外に心房細動患者全頻度の７３．９％が分布していることから、２０拍中１５拍はその範囲外にあると考えられるため。）、心房細動はこの方法で鑑別できる。

ひとつのケースとして、拍動間隔の時系列を２１拍ごとに区切り、この２１拍から得られた２０個の正規化拍動間隔ＮＤＲのうち｜ＮＤＲ｜＞Ｔ_Ｎ＝０．１１５である異常正規化拍動間隔の数をカウントした場合について調べた。このとき、心房細動患者の異常正規化拍動間隔数はおよそ１５であると期待できる。一方、健常者は１程度と思われる。そこで、１５と１の間をとって、異常正規化拍動間隔数が６よりも大きいときに心房細動と判定することにした。

健常者と心房細動患者について、各２０拍区間における異常正規化拍動間隔数を調べ、異常正規化拍動間隔数とその頻度をプロットした結果を図１０，図１１に示す（なお、図１０及び図１１において、異常正規化拍動間隔は異常ＮＤＲと記している。)。

図１０に示すとおり、健常者では全１９４９区間中、偽陽性は４区間あり、偽陽性の割合は０．２０５％(すなわち、特異度９９．８％）であった。

また、図１１に示すとおり、心房細動患者では全１９５３区間中、偽陰性は３区間あり、偽陰性の割合は０．１５４％(すなわち、感度９９．８％）であった。なお、特異度は、（真陰性の区間数／（真陰性の区間数＋偽陽性の区間数））×１００％で表される指標であり、また、感度は、（真陽性の区間数／（真陽性の区間数＋偽陰性の区間数））×１００％で表される指標である。

以上から、本実施例の心房細動検出システム（本実施例の心房細動検出システムの検出方法）は、健常者と心房細動患者を高い精度で分別することができる。

本発明の具体的な実施例２について図２に基づいて説明する。

本実施例は、実施例１の心房細動検出システムにおいて、拍動間隔測定用センサ２と解析器３との間の送受信手段が異なるものである。

具体的には、本実施例の心房細動検出システム１は、図２に示すように、拍動間隔測定手段４及び拍動間隔保存手段16を有する拍動間隔測定用センサ２と、拍動間隔変換手段８、正規化拍動間隔演算手段９、異常正規化拍動間隔積算手段11、比較判定手段12、表示手段15及び拍動間隔読出手段17を有する解析器３とから成るものである。

すなわち、本実施例は、実施例１において、拍動間隔送信手段５の代わりに拍動間隔保存手段16を拍動間隔測定用センサ２に設け、拍動間隔受信手段６の代わりに拍動間隔読出手段17を解析器３に設けた構成とした場合である。

以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。なお、拍動間隔保存手段16、拍動間隔読出手段17以外は実施例１と同様の構成であるので、図面に同符号を付すことで説明を省略する。

拍動間隔保存手段16は、拍動間隔測定手段４で測定した拍動間隔を保存するものであり、具体的には、テープや半導体メモリ等の適宜な記録媒体を用いることが可能である。

本実施例の心房細動検出システムは、ホルター心電計とは異なり、心電図波形を保存する必要がないから、拍動間隔保存手段16として半導体メモリを用いた場合、非常に小型で低消費電力のメモリを用いることができるので、小型且つ軽量で被検者の負担にならない拍動間隔測定用センサ２を構成することが可能となる。

また、拍動間隔読出手段17は、拍動間隔測定用センサ２に設けられた拍動間隔保存手段16に保存された拍動間隔を読み出すものであり、この読み出した拍動間隔を拍動間隔変換手段８へ送信するように構成されている。

また、この拍動間隔読出手段17は、拍動間隔を読み出すタイミングを測定しながらリアルタイムで読み出すように構成しても良いし、また、所定時間測定した後にまとめて読み出すように構成しても良い。

また、拍動間隔を拍動間隔保存手段16から読み出す経路は、有線、無線のいずれでも良く、有線とした場合、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＲＳ－２３２Ｃ等の規格に準拠した通信手段を用いることができ、高速且つ確実に拍動間隔を読み出すことができ、また、無線とした場合、光や電波等を用いることができ、使用者は簡便に拍動間隔を読み出すことができ、より実用的な心房細動検出システムとなる。

本発明の具体的な実施例３について図３に基づいて説明する。

本実施例は、実施例１の心房細動検出システムにおいて、エントロピー処理を追加したものである。

具体的には、本実施例の心房細動検出システム１は、心臓の拍動間隔を測定する拍動間隔測定手段４と、この拍動間隔測定手段４により測定した心臓の拍動間隔から心臓の拍動間隔の時系列をＲ_ｎとしたとき下式（１）で表される拍動間隔像ｒ_ｎを算出する拍動間隔変換手段８と、時間的に隣り合う拍動間隔像ｒ_ｎから下式（２）で表される正規化拍動間隔ＮＤＲを算出する正規化拍動間隔演算手段９と、この正規化拍動間隔演算手段９で算出された連続する所定の個数の正規化拍動間隔ＮＤＲにおいて絶対値が正常拍動間隔閾値を超える異常正規化拍動間隔の個数を積算する異常正規化拍動間隔積算手段11と、異常正規化拍動間隔の積算個数と正常積算個数閾値とを比較し異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えているか否かを判定する比較判定手段12と、拍動間隔変換手段８で算出された拍動間隔像ｒ_ｎからエントロピーＳを算出するエントロピー演算手段13と、このエントロピー演算手段13で算出されたエントロピーＳと所定のエントロピー閾値とを比較しエントロピーＳが所定のエントロピー閾値を超えているか否かを判定するエントロピー比較判定手段14とを有し、比較判定手段12において異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えていると判定された場合、エントロピー演算手段13で拍動間隔像ｒ_ｎからエントロピーＳを算出して、エントロピー比較判定手段14において、エントロピーＳと所定のエントロピー閾値とを比較し、エントロピーＳが所定のエントロピー閾値を超えていると判定されたとき、心房細動有りと出力するように構成されているものである。

ここで、式（１）における対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、式（１）及び式（２）における添え字ｎは時系列であり、ｎ－１はｎに対して過去を意味する。

また、本実施例は、実施例１の心房細動検出システムと同様、拍動間隔送信手段５、拍動間隔受信手段６及び表示手段15を備え、図３に示すような心房細動検出システム１に構成されている。

以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。なお、拍動間隔変換手段８、エントロピー演算手段13、エントロピー比較判定手段14以外の構成各部は実施例１に記載のものと同様であるので、図面に同符号を付すことで説明を省略する。

拍動間隔変換手段８は、実施例１と同様、拍動間隔測定手段４で測定された拍動間隔Ｒの変化の程度をほぼ一定にする関数、下式（１）によって変換して拍動間隔像ｒを算出するものであるが、本実施例においては、この算出した拍動間隔像ｒを正規化拍動間隔演算手段９及びエントロピー演算手段13へ送信するように構成されている。

ここで、対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、添え字ｎは時系列である。

また、エントロピー演算手段13は、比較判定手段12が異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えていると判定した場合、拍動間隔変換手段８から送信された拍動間隔像ｒを用いてエントロピーＳを算出し、この算出したエントロピーＳをエントロピー比較判定手段14へ送信するように構成されている。

また、エントロピー比較判定手段14は、エントロピー演算手段13から送信されたエントロピーＳと所定のエントロピー閾値と比較し、このエントロピーＳが所定のエントロピー閾値を超えていたとき、心房細動有りと出力し、その結果を表示手段15へ送信するように構成されている。

ところで、第２の従来システムに開示されるエントロピーＳの算出方法は、以下のとおりである。

拍動間隔変換手段８により得られた連続するＮ個の拍動間隔像ｒの夫々の値を中心に下式（４）で表される所定の分布ｇを持たせ、下式（５）によりＮ個の分布ｇの和から得られる分布Ｇを正規化することで、下式（６）の通り確率分布密度ｐを算出し、下式（７）によりエントロピーＳを算出する。

ここで、ｒは式（１）で変換される拍動間隔像空間の変数で、ｒ_１とｒ_２は所定の積分区間の下端と上端である。

この第２の従来システムは特許文献２に開示されるとおり、心房細動患者２０例と健常者２０例の夫々の２１拍の拍動間隔Ｒから、式（１）で２１個の拍動間隔像ｒ_ｎを算出し、式（４）の標準偏差をσ＝０．０３２とし、また、式（６）と式（７）の積分区間をｒ_１＝ｌｏｇ３００、ｒ_２＝ｌｏｇ２０００としてエントロピーＳを算出したとき、心房細動患者２０例のエントロピーＳの平均値は８．９２で標準偏差は０．１７、健常者２０例のエントロピーＳの平均値は７．４２で標準偏差は０．１１であった。

したがって所定のエントロピー閾値を８．０１とすれば感度と特異度１００％で心房細動かどうかを判定することができる。

また、さらに前述の心房細動患者２０例と、心房細動以外の期外収縮をもつ患者２０例(そのうち１２例は、前述した実施例１の方法で心房細動と誤判定するもの)を前述の条件でエントロピーＳを算出した結果、心房細動以外の期外収縮をもつ患者２０例のエントロピーＳの平均値は８．０３で標準偏差は０．２１であった。

したがって、所定のエントロピー閾値を８．５２とすれば感度と特異度９９．０％で心房細動かどうかを判定することができ、このエントロピーＳによって心房細動かどうか判定する方法は心房細動以外の期外収縮に影響されにくいことがわかる。

しかしながら、式（４）から式（７）の数値計算には非常に大きな演算コストが必要であり、明らかに全ての健常な拍動間隔に対してエントロピーＳを算出するのは非効率である。例えば、１拍についての式（４）の分布を、拍動間隔３００ｍｓから２０００ｍｓの領域において１ｍｓの間隔で数値的に求めるだけでも、１７００回の自然指数関数ｅｘｐの計算が必要であり、自然指数関数ｅｘｐの展開のために電子計算機内部では必要な精度までテーラー展開する必要がある。これが式（５）のために２１回必要であり、式（７）でも必要な精度に応じて数値積分のために数百から数千回の自然対数ｌｏｇのテーラー展開が必要である。

一方、実施例１で示したように、正規化拍動間隔ＮＤＲを算出し、連続した所定の個数の正規化拍動間隔ＮＤＲのうち、その絶対値が正常拍動間隔閾値を超えた異常正規化拍動間隔の個数を積算し、この異常正規化拍動間隔の積算個数と正常積算個数閾値とを比較し、この異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えた場合に心房細動と判定する方法では、正規化拍動間隔ＮＤＲを算出するための２１回の自然対数ｌｏｇのテーラー展開と２０回の減算、及び２０回の比較と加算のみで評価が完了する。

本実施例の心房細動検出システム１は、上述した両者（第２の従来システムと実施例１の心房細動検出システム）の長所を合わせたものであり、比較判定手段12によって異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えたと判定された場合、エントロピー演算手段13でエントロピーＳを算出し、エントロピー比較手段14によって最終的に心房細動の有無を検出することで、エントロピー算出処理が少なく、電子計算機に掛かる負荷が軽減され、処理能力を上げることなく、実用的な時間で心房細動の有無を検出することができる実用性に優れた画期的な心房細動検出システムとなる。

本発明の具体的な実施例４について図４に基づいて説明する。

本実施例の心房細動検出システム１は、実施例３の心房細動検出システムにおいて、解析器３に拍動間隔から対象者の心臓の拍動に由来しない不正な拍動間隔と心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔のいずれか一方若しくは両方を除外する不正拍動間隔除外手段７を設けたものである。

以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。なお、拍動間隔受信手段６、不正拍動間隔除外手段７以外の構成各部は実施例１及び実施例３に記載のものと同様であるので、図面に同符号を付すことで説明を省略する。

拍動間隔受信手段６は、実施例１と同様、拍動間隔測定用センサ２に設けられた拍動間隔送信手段５から送信された拍動間隔データを受信するものであるが、本実施例では、受信した拍動間隔データを不正拍動間隔除外手段７に送信するように構成されている。

また、不正拍動間隔除外手段７は、受信した拍動間隔データのうち、不正な拍動間隔を逐次間引き処理し、拍動間隔変換手段８へ送信するように構成されている。

不正拍動間隔除外手段７は、対象者の体動や筋電によるアーチファクトと呼ばれるノイズで生じた対象者の心臓の拍動に由来しない不正な拍動間隔を除外するもので、本実施例では、拍動間隔データから健常者のＱＴ間隔（心室興奮時間）に基づいて設定される時間Ａよりも小さい拍動間隔と徐脈時の拍動間隔に基づいて設定される時間Ｂよりも大きい拍動間隔とを除外するように構成されている。

具体的には、時間Ａは３５０ｍｓ以上４７０ｍｓ以下とし、時間Ｂは２０００ｍｓ以上が好適である。

また、不正拍動間隔除外手段７は、筋電によるアーチファクトの影響範囲に広がりがあることを想定し、時間Ａよりも小さい拍動間隔の前ＮＢ拍と後ＮＦ拍をさらに除外するように構成することで、より一層不正な拍動間隔を確実に除外できるものとなる。なお、閾値ＮＢとＮＦは、いずれも５以上６０以下が好適である。

さらに、不正拍動間隔除外手段７は、時間Ｂよりも大きい拍動間隔の前ＭＢ拍と後ＭＦ拍をさらに除外するように構成することで、より一層不正な拍動間隔を確実に除外できるものとなる。なお、閾値ＭＢとＭＦは、いずれも１０以上１００以下が好適である。

上記構成により、本実施例の心房細動検出システム１は、体動や筋電によるアーチファクトと呼ばれるノイズで生じた対象者の心臓の拍動に由来しない不正な拍動間隔を除外できるものとなり、心房細動の誤検出を減少し、不正拍動間隔除外手段７より後段を処理するための電子計算機の負荷が軽減され、演算時間が短縮され、よりコスト安な心房細動検出システムとなる。

また、本実施例の心房細動検出システム１においては、不正拍動間隔除外手段７を対象者の心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔を除外するように構成しても良い。この場合、心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔が拍動間隔変換手段８に送信されず、これにより、拍動間隔変換手段８から心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔像ｒが正規化拍動間隔演算手段９及びエントロピー演算手段13に送信されなくなり、よって、誤検出がより一層低減され、より信頼性の高い検出性能を有するものとなる。

具体的には、不正拍動間隔除外手段７は、所定の数の拍動間隔Ｒの平均値を所定の方法で算出し、当該拍動間隔Ｒと拍動間隔Ｒの平均値の差の大きさに基づいて当該拍動間隔を除外するように構成されている。

なお、不正拍動間隔除外手段７においては、拍動間隔Ｒの平均値算出のために種々の方法をとることができ、例えば、拍動間隔Ｒ_ｎに対応する平均値を、下式（８）に示す拍動間隔Ｒ_ｎを含む前後合わせてＫ個の拍動間隔Ｒの移動平均Ｒバー_ＭＶｎを採用しても良い。

また、高周波ノイズを除去する効果のあるSavitzky Golay法を用いることもでき、例えば、Ｋ＝５の拍動間隔Ｒの平均Ｒバー_ＳＧｎは、下式（９）となる。

一般に、心室性期外収縮や心房性期外収縮が生じると、２つの連続する拍動間隔Ｒ_ｎとＲ_ｎ＋１のうち、拍動間隔Ｒ_ｎは早期収縮のため正常洞調律よりも１０％程度小さくなり、拍動間隔Ｒ_ｎ＋１は代償性休止期のため正常洞調律よりも１０％程度大きくなる。したがって、期外収縮の拍動間隔Ｒ_ｎとＲ_ｎ＋１が含まれる次の正規化拍動間隔ＮＤＲ_ｎとＮＤＲ_ｎ＋１は、下式（１０）を満たすことになる。

ここで、ＡとＢは０より大きい値で、期外収縮の特徴を考慮すると、ＡとＢいずれも０．０５以上０．２以下が好適である。

また、期外収縮があると、早期収縮の拍動間隔Ｒ_ｎと代償性休止期の拍動間隔Ｒ_ｎ＋１と平均値Ｒバー_ＳＧｎとＲバー_{ＳＧｎ＋１}は、Ｒ_ｎ＜Ｒバー_ＳＧｎ及びＲバー_{ＳＧｎ＋１}＜Ｒ_ｎ＋１の関係がある。したがって、期外収縮ならば、下式（１１）を満たすことになる。

ここで、閾値Ｃ及びＤは０より大きい値で、早期収縮の拍動間隔Ｒｎが、正常洞調律の拍動間隔から１０％程度小さいことを考慮すると、Ｃは０．５以上１．０以下が好適であり、また代償性休止期と早期収縮の拍動間隔の差Ｒ_ｎ＋１－Ｒ_ｎから正常洞調律の拍動間隔Ｒを差し引いた値は、正常洞調律から早期収縮の拍動間隔Ｒ_ｎを差し引いた値よりも小さいことから、Ｄは１．０以上１．２以下が好適である。

さらに、早期収縮時と代償性休止期の拍動間隔を加算したＲ_ｎ＋Ｒ_ｎ＋１は、正常洞調律による拍動間隔の２倍にほぼ等しいので、下式（１２）を満たすことになる。

ここで、閾値ＥとＦは、Ｅ＜Ｆを満たす値で、Ｅは０．８以上１．０以下、Ｆは１．０以上１．２以下が好適である。

このように式（１０）から式（１２）を同時に満たす拍動間隔Ｒ_ｎとＲ_ｎ＋１を除外すれば、心房細動以外の期外収縮、特に心房性及び心室性の期外収縮に由来する拍動間隔が拍動間隔変換手段８に送信されず、これにより、拍動間隔変換手段８から心房細動以外の期外収縮、とくに心房性及び心室性の期外収縮に由来する拍動間隔像ｒが正規化拍動間隔演算手段９及びエントロピー演算手段13に送信されなくなり、よって、誤検出がより一層低減され、より信頼性の高い検出性能を有する心房細動検出システムとなる。

本発明の具体的な実施例５について図５に基づいて説明する。

本実施例の心房細動検出システム１は、実施例３の心房細動検出システムにおいて、解析器３に、正規化拍動間隔ＮＤＲから心房細動に由来せず不要な期外収縮に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外する不要期外収縮除外手段10を設けたものである。

以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。なお、正規化拍動間隔演算手段９、不要期外収縮除外手段10以外の構成各部は実施例１及び実施例３に記載のものと同様であるので、図面に同符号を付すことで説明を省略する。

正規化拍動間隔演算手段９は、実施例１と同様、拍動間隔変換手段８から送信された拍動間隔像ｒから下式（２）を用いて正規化拍動間隔ＮＤＲを算出するものであるが、本実施例においては、この算出した正規化拍動間隔ＮＤＲを不要期外収縮除外手段10に送信するように構成されている。

ここで、添え字ｎは時系列であり、ｎ－１はｎに対して過去を意味する。

また、不要期外収縮除外手段10は、受信した正規化拍動間隔ＮＤＲのうち、心房細動以外の期外収縮に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外し、残った（除外されなかった）正規化拍動間隔ＮＤＲを異常正規化拍動間隔積算手段11へ送信するように構成されている。

この不要期外収縮除外手段10で心房細動以外の期外収縮に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外することで、比較判定手段12において、心房細動以外の期外収縮のために異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えていると誤って判定することが防止されることとなり、よって、エントロピー演算手段13でエントロピーＳを算出する頻度を減らすことができ、したがって、電子計算機の負荷が軽減され、演算時間が短縮されることとなり、よりコスト安な心房細動検出システムとなる。

また、この不要期外収縮除外手段10により、例えば、心室性期外収縮に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外できる。

具体的には、心臓の拍動間隔の時系列をＲ_ｎとした正規化拍動間隔ＮＤＲ_ｎのうち、下式（１３）及び下式（１４）を満たす正規化拍動間隔ＮＤＲ_ｎを検索し、続いて、この検索された正規化拍動間隔ＮＤＲ_ｎから、ＮＤＲ_ｎとこれに連続する２つの値ＮＤＲ_ｎ＋１及びＮＤＲ_ｎ＋２を除外する。

ここで、Ｔ_ｐとＴ_Ｎは、Ｔ_ｐ＞０とＴ_Ｎ＞０を満たす所定の閾値であり、添え字ｎは時系列であり、ｎはｎ＋１に対して過去を意味する。また、Ｒバー_ｎ（Ｘ）は、Ｘが１以上の整数のとき、下式（１５）で表される。

なお、閾値Ｔ_ｐは、心室性期外収縮の性質に鑑み０．２～０．３が適当であり、０．２５が最も好適である。また、一般には、健常者の拍動間隔の変動は概ね１０％以内なので、異常拍動間隔を識別する閾値Ｔ_Ｎは０．１が最も好適である。また、パラメータＭはいくらでも良いが、Ｍ＝１でも十分な除外能力があるので、Ｍ＞１の場合よりも演算量が少ないことも考慮すると、これが最も好適である。

また、この不要期外収縮除外手段10により、例えば、心房性期外収縮に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外できる。

具体的には、心臓の拍動間隔の時系列をＲ_ｎとした正規化拍動間隔ＮＤＲ_ｎのうち、下式（１６）及び下式（１７）を満たす正規化拍動間隔ＮＤＲ_ｎを検索する。続いて、この検索された正規化拍動間隔ＮＤＲ_ｎから、ＮＤＲ_ｎとこれに連続するＮＤＲ_ｎ＋１とを除外する。

ここで、Ｔ_ＮとＴ_Ａは、Ｔ_Ｎ＞０と－Ｔ_Ｎ≦Ｔ_Ａ≦０を満たす所定の閾値、添え字ｎは時系列であり、ｎはｎ＋１に対して過去を意味する。また、Ｍは１以上の整数であり、Ｋは０以上の整数である。Ｒバー_ｎ（Ｘ）は式（１５）で表されるが、Ｘ＝０のときは下式（１８）で表される。

なお、閾値Ｔ_Ｎは、前述した通り健常者の拍動間隔の変動が概ね１０％以内であることから０．１が最も好適である。また、閾値Ｔ_Ａは、０のとき除外能力が最も高いが、心房性期外収縮のビートが健常者の拍動間隔の変動を超えて早期に出現することを考慮すると、Ｔ_Ａ＝Ｔ_Ｎとしても除去能力は十分ある。また、パラメータＭとＫは、Ｍ＝Ｋ＝１でも除外能力は十分であり、Ｍ＞１、Ｋ＞１の場合よりも計算量が少ないことを考慮すると、これが最も好適である。

また、この不要期外収縮除外手段10により、例えば、洞房ブロックに関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外できる。

具体的には、下式（１９）及び下式（２０）、下式（２１）及び下式（２２）若しくは下式（２３）及び下式（２４）を満たす拍動間隔Ｒ_ｎを含む正規化拍動間隔ＮＤＲを除外する。

ここで、Ｔ_ａ及びＴ_ｂは、Ｔ_ａ＞０及びＴ_ｂ＞０を満たす所定の閾値である。また、ｍは整数であり、所定の最大値をＭとしてｍ＝｛２，３，４，５，・・・，Ｍ｝である。

なお、健常者の正規化拍動間隔の大きさは０．１よりも小さいことから、Ｔ_ａ及びＴ_ｂは、夫々、０．０５以上０．１５以下が好適である。

また、ｍ－１が洞結節の興奮をブロックした回数である。洞房ブロックが何回連続したか特定できないので、所定の最大値をＭとしてｍ＝｛２，３，４，５，・・・，Ｍ｝の全てを式（１９）～式（２４）に適用する。ただし、Ｍが大きいと血液を脳に運べないので、Ｍ＝８程度が好適である。

また、この不要期外収縮除外手段10により、例えば、間入性期外収縮に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外できる。

具体的には、下式（２５）、下式（２６）及び下式（２７）を満たす拍動間隔Ｒ_ｎ並びにＲ_ｎ＋１を含む正規化拍動間隔ＮＤＲを除外する。

ここで、Ｔ_ｃ、Ｔ_ｄ及びＴ_ｅは、Ｔ_ｃ＞０、Ｔ_ｄ＞０及びＴ_ｅ＞０を満たす所定の閾値である。

なお、健常者の正規化拍動間隔の大きさは０．１よりも小さいことから、Ｔ_ｃ、Ｔ_ｄ及びＴ_ｅは、夫々、０．０５以上０．１５以下が好適である。

また、この不要期外収縮除外手段10により、例えば、連発心室性期外収縮に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外できる。

具体的には、下式（２８）、下式（２９）、下式（３０）、下式（３１）及び下式（３２）、若しくは下式（２９）、下式（３０）、下式（３１）、下式（３３）及び下式（３４）を満たす拍動間隔Ｒ_ｎ、Ｒ_ｎ＋１、・・・、Ｒ_ｎ＋ｍを含む正規化拍動間隔ＮＤＲを除外する。

ここで、Ｔ_ｆ、Ｔ_ｇ、Ｔ_ｈ、Ｔ_ｉ及びＴ_ｊは、Ｔ_ｆ＞０、Ｔ_ｇ＞０、Ｔ_ｈ＞０、Ｔ_ｉ＞０及びＴ_ｊ＞０を満たす所定の閾値である。また、ｍは整数であり、所定の最大値をＭとしてｍ＝｛２，３，４，５，・・・，Ｍ｝である。

なお、健常者の正規化拍動間隔の大きさは０．１よりも小さいことと心室性期外収縮の性質から、Ｔ_ｆ、Ｔ_ｇ、Ｔ_ｈ及びＴ_ｉは、夫々、０．０５以上０．１５以下が好適であり、また、式（３２）と式（３４）は２つの拍動間隔を合計して考えているのでＴ_ｊは０．１以上０．３以下が好適である。

また、この不要期外収縮除外手段10により、例えば、二段脈に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外できる。

具体的には、下式（３５）、下式（３６）、下式（３７）、下式（３８）、下式（３９）及び下式（４０）を満たす拍動間隔Ｒ_ｎ、Ｒ_ｎ＋１、・・・、Ｒ_{ｎ＋３＋ｊ}を含む正規化拍動間隔ＮＤＲを除外する。

ここで、ｊは整数であり、ｊ＝｛０，１，・・・，ｍ－２｝で、ｍを２の倍数としてｍ／２＋１が連続で発生した二段脈の回数である。また、Ｔ_ｋ、Ｔ_ｌ、Ｔ_ｍ、Ｔ_ｎ及びＴ_ｐは、Ｔ_ｋ＞０、Ｔ_ｌ＞０、Ｔ_ｍ＞０、Ｔ_ｎ＞０及びＴ_ｐ＞０を満たす所定の閾値である。

なお、健常者の正規化拍動間隔の大きさは０．１よりも小さいことと心室性期外収縮の性質から、Ｔ_ｋ、Ｔ_ｌ、Ｔ_ｍ、Ｔ_ｎ及びＴ_ｐは、夫々、０．０５以上０．１５以下が好適である。

本発明の具体的な実施例６について図６に基づいて説明する。

本実施例の心房細動検出システム１は、図６に示すように、実施例５の心房細動検出システムの解析器３に、拍動間隔から対象者の心臓の拍動に由来しない不正な拍動間隔と心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔のいずれか一方若しくは両方を除外する不正拍動間隔除外手段７をさらに設けたものである。なお、本実施例に係る構成各部は、実施例３、実施例４及び実施例５に記載のものと同様であるので、図面に同符号を付すことで説明を省略する。

本実施例の心房細動検出システム１は、上記のように構成したから、不正拍動間隔除外手段７が、体動や筋電によるアーチファクトと呼ばれるノイズで生じた対象者の心臓の拍動に由来しない不正な拍動間隔を除外するので、心房細動の誤検出を減少し、不正拍動間隔除外手段７より後段の処理のための電子計算機の負荷と演算時間を短縮し、また、心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔が拍動間隔変換手段８に送信されず、これにより、拍動間隔変換手段８から心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔像ｒがエントロピー演算手段13と正規化拍動間隔演算手段９に送信されなくなることで心房細動の誤検出が減少し、さらに、不要期外収縮除外手段10で心房細動以外の期外収縮に関する正規化拍動間隔ＮＤＲを除外することで、比較判定手段12において、心房細動以外の期外収縮のために異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えていると誤って判定することが防止されることとなり、よって、エントロピー演算手段13でエントロピーＳを算出する頻度を減らすことができ、したがって、電子計算機の負荷が軽減され、演算時間が短縮されることとなり、よりコスト安な心房細動検出システムとなる。

本発明の具体的な実施例７について図７に基づいて説明する。

本実施例の心房細動検出システム１は、図７に示すように、実施例６の心房細動検出システムにおいて、拍動間隔変換手段８を比較判定手段12の後段に配置したものである。

したがって、本実施例の心房細動検出システム１では、正規化拍動間隔演算手段９は拍動間隔変換手段８を介さず、不正拍動間隔除外手段７から直接、拍動間隔データを受信するように構成されている。このとき正規化拍動間隔演算手段９は、下式（３）によって正規化拍動間隔ＮＤＲを算出する。

以下に、本実施例の正規化拍動間隔演算手段９が式（３）を用いることができる理由を説明する。

まず、拍動間隔Ｒ_ｎを下式（４１）のようにおく。

ΔＲがＲ_ｎとＲ_ｎ－１に比べ十分小さいものとして、上式（３）をテーラー展開すると、下式（４２）が得られる。

また、下式（１）の対数の底ｂをネイピア数ｅとして下式（２）をテーラー展開すると、下式（４３）が得られ、その差はせいぜいＯ［（ΔＲ／Ｒ_ｎ－１）^３］程度である。

なお、健常者の場合大きくともΔＲ／Ｒ_ｎ－１は０．１程度であり（近似的に等しい）、つまり、（ΔＲ／Ｒ_ｎ－１）^３は０．００１程度であるから、式（３）を用いて正規化拍動間隔ＮＤＲを算出しても構わないと言える。

このような構成とすることで、正規化拍動間隔ＮＤＲを算出するのに対数を用いる必要がなくなり、１つの正規化拍動間隔ＮＤＲを算出するための計算コストは、２回の整数の加減算と、１回のビットシフト及び１回の浮動小数点の除算となる。

一方、対数を用いて正規化拍動間隔ＮＤＲを算出するためには、拍動間隔変換手段８によって必要な精度のテーラー展開が２回必要であり、そこには多数の浮動小数点の乗算が含まれる。比較判定手段12が、異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えていると判定しなければ、心房細動ではないので後段の拍動間隔変換手段８とエントロピー演算手段13へ進まないから、拍動間隔変換手段８による拍動間隔像ｒの算出を、比較判定手段12が異常正規化拍動間隔の積算個数が正常積算個数閾値を超えていると判定するまで遅延することができる。

したがって、より一層電子計算機への負荷少なくなり、よりコスト安な心房細動検出システムとなる。

なお、本発明は、実施例１～７に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

２ 拍動間隔測定用センサ
３ 解析器
４ 拍動間隔測定手段
５ 拍動間隔送信手段
７ 不正拍動間隔除外手段
８ 拍動間隔変換手段
９ 正規化拍動間隔演算手段
10 不要期外収縮除外手段
11 異常正規化拍動間隔積算手段
12 比較判定手段
13 エントロピー演算手段
14 エントロピー比較判定手段
16 拍動間隔保存手段

Claims (7)

1. 対象者の心房細動の有無を検出する心房細動検出システムであって、心臓の拍動間隔を測定する拍動間隔測定手段と、この拍動間隔測定手段により測定した心臓の拍動間隔から心臓の拍動間隔の時系列をＲ_ｎとしたとき下式（１）で表される拍動間隔像ｒ_ｎを算出する拍動間隔変換手段と、時間的に隣り合う前記拍動間隔像ｒ_ｎから下式（２）で表される正規化拍動間隔ＮＤＲを算出する正規化拍動間隔演算手段と、この正規化拍動間隔演算手段で算出された連続する所定の個数の前記正規化拍動間隔ＮＤＲにおいて絶対値が正常拍動間隔閾値を超える異常正規化拍動間隔の個数を積算する異常正規化拍動間隔積算手段と、前記異常正規化拍動間隔の積算個数と正常積算個数閾値とを比較し前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えているか否かを判定する比較判定手段とを有し、この比較判定手段の判定結果に基づいて心房細動の有無を検出するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システム。
   

   

   

   ここで、式（１）における対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、式（１）及び式（２）における添え字ｎは時系列であり、ｎ－１はｎに対して過去を意味する。
2. 請求項１記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔変換手段で算出された前記拍動間隔像ｒ_ｎからエントロピーＳを算出するエントロピー演算手段と、このエントロピー演算手段で算出されたエントロピーＳと所定のエントロピー閾値とを比較し前記エントロピーＳが前記所定のエントロピー閾値を超えているか否かを判定するエントロピー比較判定手段とを有し、前記比較判定手段において前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えていると判定された場合、前記エントロピー演算手段で前記拍動間隔像ｒ_ｎからエントロピーＳを算出して、前記エントロピー比較判定手段において、前記エントロピーＳと前記所定のエントロピー閾値とを比較し、前記エントロピーＳが前記所定のエントロピー閾値を超えていると判定されたとき、心房細動有りと出力するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システム。
3. 対象者の心房細動の有無を検出する心房細動検出システムであって、心臓の拍動間隔を測定する拍動間隔測定手段と、この拍動間隔測定手段により測定した心臓の拍動間隔から心臓の拍動間隔の時系列をＲ _ｎ としたとき下式（１）で表される拍動間隔像ｒ _ｎ を算出する拍動間隔変換手段と、時間的に隣り合う前記拍動間隔Ｒ _ｎ から下式（３）で表される正規化拍動間隔ＮＤＲを算出する正規化拍動間隔演算手段と、この正規化拍動間隔演算手段で算出された連続する所定の個数の前記正規化拍動間隔ＮＤＲにおいて絶対値が正常拍動間隔閾値を超える異常正規化拍動間隔の個数を積算する異常正規化拍動間隔積算手段と、前記異常正規化拍動間隔の積算個数と正常積算個数閾値とを比較し前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えているか否かを判定する比較判定手段と、前記拍動間隔変換手段で算出された前記拍動間隔像ｒ _ｎ からエントロピーＳを算出するエントロピー演算手段と、このエントロピー演算手段で算出されたエントロピーＳと所定のエントロピー閾値とを比較し前記エントロピーＳが前記所定のエントロピー閾値を超えているか否かを判定するエントロピー比較判定手段とを有し、前記比較判定手段において前記異常正規化拍動間隔の積算個数が前記正常積算個数閾値を超えていると判定された場合、前記エントロピー演算手段で前記拍動間隔像ｒ _ｎ からエントロピーＳを算出して、前記エントロピー比較判定手段において、前記エントロピーＳと前記所定のエントロピー閾値とを比較し、前記エントロピーＳが前記所定のエントロピー閾値を超えていると判定されたとき、心房細動有りと出力するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システム。
   

   

   

   ここで、式（１）における対数の底ｂはｂ≠１且つｂ＞０であり、また、式（１）及び式（３）における添え字ｎは時系列であり、ｎ－１はｎに対して過去を意味する。
4. 請求項２，３いずれか１項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔から、前記対象者の心臓の拍動に由来しない不正な拍動間隔と心房細動以外の期外収縮に由来する拍動間隔のいずれか一方または両方を除外する不正拍動間隔除外手段を有することを特徴とする心房細動検出システム。
5. 請求項２～４いずれか１項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記正規化拍動間隔から、心房細動に由来せず不要な期外収縮に関する正規化拍動間隔を除外する不要期外収縮除外手段を有することを特徴とする心房細動検出システム。
6. 請求項１～５いずれか１項に記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔測定手段を有する拍動間隔測定用センサと、前記拍動間隔変換手段、前記正規化拍動間隔演算手段、前記異常正規化拍動間隔積算手段及び前記比較判定手段を有する解析器とから成ることを特徴とする心房細動検出システム。
7. 請求項６記載の心房細動検出システムにおいて、前記拍動間隔測定用センサは、前記拍動間隔測定手段が測定した拍動間隔を保存する拍動間隔保存手段若しくは前記拍動間隔を前記解析器に送信する拍動間隔送信手段を有し、前記拍動間隔測定用センサを用いて測定した前記拍動間隔を前記拍動間隔保存手段若しくは前記拍動間隔送信手段を介して前記解析器に入力することにより、心房細動の有無を検出するように構成されていることを特徴とする心房細動検出システム。

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