JPH021217A - 心疾患検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、心疾患検出装置および方法に関し、特に冠動
脈の疾患を検出する装置および方法に関するものである
。

従来の技術とその課題 毎年、米国だけで５５万Å以上の人が心臓発作によって
死亡している。現実には、心疾患は米国における死亡原
因の第１位となっている。通常、心臓発作は、酸素や栄
養が豊富に含まれた血液を心臓に供給する働きをする冠
動脈内において、脂肪および他の物質が蓄積することに
起因して発生するものである。

最近、研究者たちの間では、心臓発作の防止法が徐々に
解明されつつある。心臓発作防止法において最も重要な
点は、危険な段階に到る前に動脈硬化症を検出すること
である。最近では、種々の心臓の媒介変数をモニタする
際に、多くの方法が用いられるようになった。たとえば
、心電図検査法（ｂａｌｌｉｓｔｏｃａｒｄｉｏｇｒａ
ｐｈｙ）、電気的なインピーダンス測定法、超音波法、
心電図検査法、および振動心電図検査法（ｖｉｂｒｏｃ
ａｒｄｔｏｇｒａｐｈｙ）などである。しかしながら、
これらの検査法は、非観血的な方法であるが、実施する
ための装置が複雑且つ高価となるという不都合があった
。

心臓の監視については、たとえば米国特許第３゜２８０
．８１７号（ヨルゲンセン他）に記載のような、電気的
に心臓の運動を測定する方法が考えられている。しかし
ながら、かかる方法の効果は、連続関数の時間位相に対
する主観的判断によって左右されてしまう。また、米国
特許第８，０４８．１６６号（ロッドバード）には、強
度が低く且つ周波数が高い心音を記録する方法および装
置が記載されている。かかる方法および装置においては
、高い解像度を得るためには比較的低い速度で再生を行
う必要がある。また、米国特許第３．７６２．３９７号
（ケージ）にも、上記「ロッドバード」に記載のものと
同様の装置が記載されている。この装置は、周囲から侵
入するノイズを除去して心音の鮮明な波形を得るための
ものである。さらに、米国特許第３゜（１５２、７５６
号（セブン他）には、心臓の電気的な波動中で異常に高
い周波数を単に記録する心音図検査装置が記載されてい
る。しかしながら、心音図から情報を読み出すための信
頬性のある手段が提供されていないのである。

課題を解決するための第１の手段 本発明は、上述の課題を解決するため、簡単な構成から
成り、しかも信頬性のある非観血式の冠動脈疾患の検出
方法および装置を提供することを目的とする。したがっ
て、かかる方法および装置によれば、たとえば、専門の
病院や医療機関以外で、専門技術者、或いは医療に専門
的知識のない人によって多数の人の心臓を監視する場合
などには、顕著な効果が得られる。本発明は、心臓から
発生する音の特性に基づいて心疾患を検出するものであ
る。

本発明は、心血管の疾患を検出する方法および装置を提
供することを目的としている。

また、本発明は、器具や音波や電磁放射線などを体内に
直接入射させる必要のない非観血式の心疾患検出方法お
よび装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、医療専門者の監督なしでも、医療に専
門的知識のない人が患者の心疾患を検出し得る簡単な心
疾患検出方法および装置を提供することを目的としてい
る。

以上の目的を達成するため、本第１発明の要旨とすると
ころは、心疾患検出装置であって、（ａ）複数の心拍か
ら成る心音を記録する第１記録手段と、（ｂ）前記複数
の心拍の第３次および第４次偏相関係数の間の平均偏差
を算出する手段と、それら複数の心拍における平均出力
を決定する手段と、その平均偏差と平均出力とを関連づ
けることにより冠動脈疾患の存在を検出する手段と、を
含んで前記心音の変化を分析する分析手段と、を含むこ
とにある。

作用および第１発明の効果 このようにすればミ分析手段において、複数の心拍から
成る心音が分析されることから、複数の心拍の第３次偏
相関係数と第４次偏相関係数との間の平均偏差が算出さ
れるとともに、それら複数の心拍における平均出力が決
定されて、それら平均偏差と平均出力とが関連づけられ
ることにより、冠動脈疾患の存在が検出される。

したがって、本第１発明によれば、第１手段において記
録された心音を分析手段において分析するだけで良いの
で、非観血にて心疾患を検出することができて安全であ
るとともに、装置の構成が簡単となるという効果が得ら
れる。

なお、前記分析手段は、好適には、前記複数の心拍の各
々の第３心音から第４心音に至る間に略設けられるウィ
ンドウを通して得られる心音を分析するものである。

また、本発明は、好適には、前記心音に対応して心電図
を記録する第２記録手段をさらに含むものである。

また、本発明は、好適には、前記各心拍に対応する前記
心電図におけるＱ−Ｒ−３波の各ピークを検出すること
により、前記ウィンドウを位置決めするとともに、該各
ピークと前記第３および第４心音とを関連させる手段を
さらに含むものである。

また、本発明は、好適には、前記分析手段に作動的に接
続され、約１００乃至６００　Ｈｚの周波数帯内に位置
する成分の前記心音を濾波するフィルタ手段をさらに含
むものである。

また、本発明は、好適には、前記分析手段による分析に
先立って前記心音をデジタル化する手段をさらに含むも
のである。

また、本発明は、好適には、前記心電図を図式的に表示
して、前記ウィンドウを位置決めするために用いられる
前記Ｑ−Ｒ−３波の各ピークを視認させる表示手段をさ
らに含むものである。

また、本発明は、好適には、前記分析手段にて用いられ
る分析媒介変数を設定するキーボードをさらに含むもの
である。

また、本発明は、好適には、前記分析手段に作動的に接
続されて、外部からのノイズを前記心音から除去するた
めに、外部からのノイズを記録する第３記録手段をさら
に含むものである。

課題を解決するための第２の手段 また、本第２発明の要旨とするところは、心疾患検出装
置であって、（ａ）複数の心拍から成る心音を検出する
心音図マイクロフォンと、（ｂ）前記心音に対応する心
電図を検出する電極と、（Ｃ）前記心音図マイクロフォ
ンおよび前記電極に接続されて、前記心音および前記心
電図を記録する記録手段と、（ｄ）前記心電図を図式的
に表示して、前記複数の心拍に対応するＱ−Ｒ−３の各
ピークが視認されるように表示する表示手段と、（ｅ）
前記Ｑ−Ｒ−３波の各ピークのうちの一つと、前記複数
の心拍の各々の第３心音から前記第４心音に至る間の前
記心音を採取するためのウィンドウとを関連させる手段
と、（ｆ）前記複数の心拍に対応する第３次偏相関係数
および第４次偏相関係数の間の平均偏差を算出して、該
複数の心拍における平均出力を決定するとともに、該平
均偏差と該平均出力とを関連させて冠動脈疾患の存在を
検出する演算手段と、を含むことにある。

作用および第２発明の効果 このようにすれば、心音図マイクロフォンにより検出さ
れる複数の心拍から成る心音と、電極により検出される
心電図とが関連させられることから、それら複数の心拍
に対応する平均偏差と平均出力とが演算手段により関連
させられて、冠動脈疾患の存在が検出されるのである。

したがって、本第２発明によっても、第１発明と同様に
、非観血にて心疾患を検出することができて安全である
とともに、装置の構成が簡単となるという効果が得られ
る。

本発明は、好適には、前記心音をフィルタ処理する手段
であって、前記演算手段に接続され、約１００乃至６０
０Ｈｚの周波数帯内に位置する成分の該心音を濾波する
フィルタ手段をさらに含むものである。

本発明は、好適には、前記演算手段により処理される前
に前記心音をデジタル化する手段をさらに含むものであ
る。

本発明は、好適には、前記心音図マイクロフォンに接続
されたＰＣＧ増幅器と、前記電極に接続されたＥＣＧ増
幅器と、をさらに含むものである。

本発明は、好適には、前記演算手段に接続されて、外部
からのノイズを前記心音から除去する音響マイクロフォ
ンをさらに含むものである。

課題を解決するための第３の手段 また、本第３発明の要旨とするところは、心疾患検出装
置であって、（ａ）複数の心拍から成る心音を検出する
心音図マイクロフォンと、（ｂ）前記心音に対応する心
電図を検出する電極と、（Ｃ）外部からのノイズを前記
心音から除去するための音響マイクロフォンと、（ｄ）
前記心音図マイクロフォンに接続されたＰＣＧ増幅器と
、（ｅ）前記電極に接続されたＥＣＧ増幅器と、げ）前
記ＰＣＧ増幅器および前記ＥＣＧ増幅器にそれぞれ接続
されて、前記心音および前記心電図を記録する記録手段
と、（２）前記ＰＣＧ増幅器に接続されて、約１００乃
至６００）（Ｚの周波数帯内にある部分の前記心音のみ
を通過させるバンドパスフィルタと、（５）前記バンド
パスフィルタおよび前記ＥＣＧ増幅器に作動的に接続さ
れて、前記心音および前記心電図をデジタル化するデジ
タル化手段と、（ｉ）前記心電図を図式的に表示させて
、前記複数の心拍に対応するＱ−Ｒ−３波の各ピークが
視認されるように表示する表示手段と、（ｊ）前記Ｑ−
Ｒ−３波の各ピークのうちの一つと、前記複数の心拍の
各々の第３心音から前記第４心音に至る間に略設けられ
る前記ウィンドウとを関連させる手段と、（ロ）前記デ
ジタル化手段および前記音響マイクロフォンに接続され
て、前記複数の心拍に対応する第３次偏相関係数および
第４次偏相関係数の間の平均偏差を算出し、該複数の心
拍における平均出力を決定するとともに、その平均偏差
とその平均出力とを関連させて冠動脈疾患の存在を検出
する演算手段と、を含むことにある。

作用および第３発明の効果 このようにすれば、心音マイクロフォンおよび電極によ
り検出された複数の心拍から成る心音および心電図から
、音響マイクロフォンおよびバンドパスフィルタによっ
て外部からのノイズが除去された状態で、その心音と心
電図のＱ−Ｒ−３波の各ピークのうちの一つとが関連さ
せられて、演算手段においてそれら複数の心拍の平均偏
差および平均出力とが関連させられることにより、冠動
脈疾患の存在が検出されるのである。

したがって、本第３発明によれば、前記第１および第２
発明と同様に、非観血にて心疾患を検出することができ
て安全であり、且つ装置の構成が簡単となるという効果
が得られるとともに、外部から混入したノイズが好適に
除去されるので、検出精度が向上するという利点がある
。

課題を解決するための第４の手段 また、本第４発明の要旨とするところは、心疾患検出方
法であって、（ａ）複数の心拍から成る心音を記録する
第１記録工程と、Φ）前記心音から約１００乃至６００
Ｈｚの周波数帯外にある成分を除去するフィルタ工程と
、（Ｃ）前記複数の心拍の各々の第３心音から第４心音
に至る間に略設定された複数のウィンドウを分析する工
程であって、前記ウィンドウに対応する心音の第３次偏
相関係数および第４次偏相関係数の間の平均偏差を算出
してＰＡＲＣＯＲ係数を求める工程、該複数の心拍の平
均正規化出力を決定して出力係数を算出する工程、およ
び、該ＰＡＲＣＯＲ係数と該出力係数とを一次結合させ
ることにより、冠動脈疾患の存在を表す心臓検査指数を
決定する工程を含む分析工程と、を含むことにある。

作用および第４発明の効果 このようにすれば、第１記録工程において記録された複
数の心拍から成る心音のうち、フィルタ工程において約
１００乃至６００Ｈｚに相当する成分のみが濾波させら
れた心音の各々の第３心音から第４心音に至る間に略設
定された複数のウィンドウを通過したものが分析されて
、それらのウィンドウに対応する心音の第３次偏相関係
数および第４次偏相関係数の間の平均偏差から算出され
るＰＡＲＣＯＲ係数および前記複数の心拍における出力
係数が一次結合されることにより、冠動脈疾患の存在を
表す心臓検査指数が決定される。のである。

したがって、本第４発明の方法によっても、複数の心拍
から成る心音に基づいて決定される心臓検査指数により
、冠動脈疾患の存在が表示されるので、非観血にてしか
も簡単に心疾患を検出することができるとともに、フィ
ルタ工程においてノイズなどが除去されるので、検出精
度が向上するのである。

なお、本発明は、好適には、前記心音に対応して心電図
を記録する第２記録工程と、前記複数の心拍の各々のＱ
−Ｒ−３波のピークを検出する工程と、それらＱ−Ｒ−
３波の各ピークを用いて、前記フィルタ工程にて処理後
の前記ウィンドウを位置決めする工程と、をさらに含む
ものである。

また、本発明は、好適には、前記分析工程に先立って、
前記心音をデジタル化する工程をさらに含むものである
。

また、本発明は、好適には、前記分析工程に先立って、
前記心音および前記心電図をデジタル化する第１デジタ
ル化工程をさらに含むものである。

さらに、本発明は、好適には、外部からのノイズを記録
する第３記録工程と、該ノイズをデジタル化する第２デ
ジタル化工程と、前記分析工程に先立って前記心音から
該ノイズを除去する工程と、をさらに含むものである。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

心筋の電気的運動を表す心電図（ＥＣＧ）信号は、熟練
した心臓病専門医などが見る際には有効であることは周
知である。この心電図信号における各種の異常は、異な
る種類の心疾患をそれぞれ表しているのである。これに
対して、最近になって、冠動脈の幾何学的な形状変化或
いは機械的特性（弾性など）の変化により、心臓から発
生する振動および音声が影響されることがわかってきた
。

本実施例は、心音を表す心音図（ｐｈｏｎｏｃａｒｄ　
ｉｏｇｒａｍ　；ＰＣＧ）信号から情報を得て、冠動脈
の疾患の存在を検出する方法および装置を示すものであ
る。

第１図には、心音図モニタ１０が示されている。

心音図用のＰＣＧマイクロフォン１２は、被測定者の胸
部上に固着されている。このＰＣＧマイクロフォン１２
は、当業者には周知のものであり、被測定者の体内の音
声を検出して電気信号に変換する圧電素子を備えている
が、本実施例のＰＣＧマイクロフォン１２には、各構成
要素毎に０．０１μＦのキャパシタンスを有するトラン
スジューサが採用されている。ＰＣＧマイクロフォン１
２から出力されるＰＣＧ信号は、ＰＣＧ増幅器１４を通
じてバンドパスフィルタ１６に供給される。心疾患検出
に必要な情報を含む心音の周波数は、約１００１セ乃至
６００Ｈｚ程度の範囲内にあるため、バンドパスフィル
タ１６においては、約１００Ｈｚ乃至６００　Ｈｚの範
囲内にある周波数のみが通過させられて、大部分の心音
に含まれている１０〇七を下回る周波数成分の大きなエ
ネルギーが除去され、且つ６０〇七以上の周波数を有す
るノイズは全て減衰される。なお、上記周波数範囲の上
限値および下限値は、必要に応じて種々変更され得る。

濾波処理前のＰＣＧ信号は、記録装置１８にも供給され
て、再生および分析のために記録される。

記録装置１８は、従来から用いられているたとえばカリ
フォルニア州のＲａｃａｌ　ｏｆ　Ｉｒｖｉｎｅ社製の
磁気テープレコーダ（商標名：　　ｒｓＴＯＲＥＨＯＵ
ｓＥＪ　）である。バンドパスフィルタ１６によりフィ
ルタ処理された後のＰＣＧ信号は、本実施例のデジタル
化手段として機能するデジタイザ２０を経てプロセッサ
２２に供給される。プロセッサ２２は、予めプログラム
が記憶されたリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）と、
データ分析時に用いられる変数を一時的に記憶するラン
ダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）とが設けられた、周
知のマイクロプロセッサである。プロセッサ２２は、媒
介変数の処理を制御するための操作信号をキーボード２
４から受けるとともに、表示器２６の画面上に心音図お
よび心電図を表示させ、且つ被測定者の冠状動脈の評価
結果（心疾患の程度）を視認させる。

ＰＣＧマイクロフォン１２に加えて、−組のＥＣＧ電極
２８が被測定者の体表に固着されている。

ＥＣＧ電極２８からのＥＣＧ信号は、ＥＣＧ増幅器３０
により増幅された後、記録装置１８にて記録されると同
時にデジタイザ３２を通してプロセッサ２２に供給され
て、ＥＣＧ信号が心音（ＰＣＧ信号）に関連づけられる
。

本実施例の装置において、心疾患検出が実行される室内
のノイズによる影響は、音響マイクロフォン３４により
除去される。音響マイクロフォン３４は、被測定者近傍
に固定されているが、被測定者の体には装着されていな
い。音響マイクロフォン３４からの出力信号は、増幅器
３６において増幅された後、記録装置１８にて記録され
ると同時ニ、バンドパスフィルタ１６と同様のバンドパ
スフィルタ３８にて濾波され、その後デジタイザ４０に
よりデジタル化されて、プロセッサ２２へ供給される。

そして、プロセッサ２２において、ＰＣＧ信号からノイ
ズ信号が上記出力信号に基づいて除去されるのである。

また、ＰＣＧ増幅器１４は、ＰＣＧマイクロフォン１２
および音響マイクロフォン３４からの各出力信号をそれ
ぞれ入力させる２つの入力端子を備えた差動増幅器であ
っても良い。この場合には、ＰＣＧ増幅器１４において
、心音信号から外部ノイズが除去された後に、後続の信
号が処理されるのである。音響マイクロフォン３４は、
必ずしも必要ではないが、上記のように外部音響ノイズ
を除去するために装備されることが望ましい。

本実施例においては、冠動脈疾患（ｃｏｒｏｎａｒｙ　
ａｒｔｅｒｙ　ｄｉｓｅａｓｅ：　ＣＡ　Ｄ　）の存在
は、プロセッサ２２に入力された心音データから検出さ
れる。以下に説明するデータ分析は、プロセッサ２２に
おいて実行されるが、たと＆ば、デジタイザ２０の前段
に配置されたアナログ回路によって所定の処理作動の一
部が実行されるようにしてもよい。特に、後述する総出
力の算出は、図示しないバンドバスインテグレータ（積
算器）により実行され得る。

本実施例においては、プロセッサ２２が演算手段として
機能する。

ＥＣＧ信号およびＰＣＣ，信号の特性については、第２
図に示されている。当業者にとっては周知のことである
が、正常なＥＣＧ信号は、Ｐ、Ｑ、Ｒ。

Ｓ、Ｔの各成分から構成されており、この波形には、正
の極性を有するＰ波と、負のＱ波、正のＲ波、負のＳ波
から成るＱ−Ｒ−３の複合部と、所謂Ｓ−７部分によっ
てＱ−Ｒ−３複合部とは分離されているＴ波と、が含ま
れている。最初に発生するＰ波は、心拍の開始点に対応
している。Ｑ−Ｒ−３複合部は、実際の心臓のポンプ動
作を生じさせる心室収縮のきっかけとなる刺激を表して
いる。また、Ｒ波は、常に鋭い尖頭形状であるので容易
に識別できることから、特に重要な成分である。正常な
ＥＣＧ信号には、これらの他にもさらに数個の波が含ま
れるが、心疾患の検出とは関連しないので省略する。

また、ＰＣＧ信号は、心臓内および心臓周辺にて発生す
る音の変化を表すものである。第１心音Ｓ１は、前記Ｐ
波と同時に発生するとともに、ＱＲ−３複合部の発生期
間中は継続している。第１心音Ｓ１は、房室弁（三尖弁
および二尖弁、或いは僧帽弁）の閉鎖、または心室の収
縮に起因して発生するものである。第１心音Ｓ１発生か
ら短期間経過の後、大動脈弁および肺動脈弁の閉鎖によ
って第２心音Ｓ２が発生する。この第２心音の発生後に
、心臓拡張期の血液の流動が開始されて、第３心音Ｓ３
が発生する。一般に、この第３心音Ｓ３は、心房からの
血液の流入に起因して、心室壁の間で血液が前後するの
に伴って発生する振動によって発生すると考えられてい
る。第４心音Ｓ４も、同じく心房性の心音であり、心房
が収縮することにより第３心音Ｓ３の場合と同様に心室
内において発生する振動に起因している。

従来から、専門家の間では、心音図と心疾患の間に相関
性が見出されていたが、この相関性の適用は、ＰＣＧ信
号のみの画像表示の場合に限られており、しかも弁の傷
害の検出の際に有効となるだけであった。しかしながら
、本発明者は、略第３心音から第４心音に至る間のＰＣ
Ｇ信号に対する統計的な分析法を適用すると、冠動脈疾
患の検出に非常に有効であることを見出したのである。

この分析法を適用した本実施例の心疾患検出装置におい
ては、第２心音のピーク（第３心音の始端近傍）発生か
ら約１０２ｍ５経過後に開始され、且つ１３３ｍ５の間
継続される拡張期ウィンドウを通して得られる心音デー
タに対して分析が加えられる。この拡張期ウィンドウは
、後述の心臓検査ウィンドウ（ｃａｒｄｉａｃ　ｓｃｒ
ｅｅｎｉｎｇ　ｗｉｎｄｏｗ）に対応する。

本実施例においては、二つの心音の媒介変数（パラメー
タ）が採用されている。一つは、心臓検査ウィンドウの
信相関係数（ｐａｒｔｉａｌ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ
ｃｏｅｆ　ｆ　１ｃｉｅｎ　ｔ　）に関連したものであ
り、またもう一つはこの心臓検査ウィンドウ内の総出力
密度に関連したものであって、両度数とも、約１００Ｈ
ｚ乃至６００　Ｈｚ程度の周波数帯域内に限定されてい
る。この帯域内では、ＰＣＧ信号から、大部分の心音に
含まれる周波数１００Ｈｚを下回る大きなエネルギーを
除去し、且つ６００Ｈ２を越える周波数を有するノイズ
を除去し得るように設定されている。

信相関係数は、反射係数とも呼ばれ、従属変数であるＰ
ＣＧ信号と独立変数である時間との間の関係の強さを表
すための尺度である。当業者の間では、信相関係数を算
出するためのいくつかの方法が知られている。この方法
に関する文献としては、［デジタル信号処理のプログラ
ム」第４章（ＩＥＥＥ出版、　１９７９年発行）がある
。しかしながら、本実施例は、特に、第３次および第４
次の信相関係数に関連したものである。これら第３次お
よび第４次偏相関係数の間の偏差は、冠動脈疾患を表す
ということが経験的にわかっている。第３次および第４
次偏相関係数の間の偏差は、以下の説明においてＰＡＲ
ＣＯＲ（Ｐａｒｔｉａｌ　Ａｕｔｏ　Ｃｏｒｒｅｌａｔ
ｉｏｎ）係数として表される。ＰＡＲＣＯＲ係数は、後
述するように、プロセッサ２２において一連の心拍に対
応して算出される。このＰＡＲＣＯＲ係数の基本概念お
よび求め方は、本出願人が先に出願した特開昭６１−２
５９６５１号公報に記載されたものと同様である。

また、第２の媒介変数である心臓検査ウィンドウ内の出
力密度（ｐｏｗｅｒ　ｄｅｎｓｉｔｙ）は、当業者間で
は周知である周波数解析により決定される。出力密度の
スペクトルは、正規化されて、第１および第２心音の平
均振幅（Ｐ−Ｐ値）とされる。以下の説明において、こ
の媒介変数は出力係数（ｐｏｗｅｒｉｎｄｅｘ）として
表される。ＰＡＲＣＯＲ係数とともに、出力係数は冠動
脈疾患の検出時における手段として考えられ得、それら
ＰＡＲＣＯＲ係数と出力係数との一次結合を用いること
により、非常に裔い感度および特定性が得られることが
わかった。この−次結合は、心臓検査指数を示しており
、第３図に関連して説明される。

以下に、本実施例におけるプロセッサ２２の作動を第３
図のフローチャートに従って説明する。

先ず、被測定者に対してＥＣＧ電極２８およびＰＣＧマ
イクロフォン１２が装着された後、データのファイル名
が入力されることにより測定が開始されて、それらのデ
ータが順次分析される（ステップ５０）。次に、記録装
置１８の作動が開始されて、ＥＣＧ、ＰＣＧ、および室
内ノイズを表すデータが読み込まれる（ステップ５２）
。このとき、ノイズの影否を除去するため、室内にノイ
ズが非常に多い状態では、データは読み込まれない。通
常、データの読込み期間は約４０秒であるが、これは、
分析に必要な心拍の数（後述する）に基づいて設定され
ており、４０秒間に読み込まれる心拍数は約３０乃至５
０程度である。読み込まれた情報（データ）は、後段の
再生に備えて記録装置１８内に直ちに記憶されるが、そ
の記憶と同時に、そのデータがプロセッサ２２のＲＡＭ
内にデジタル化された状態で記憶されることにより、分
析が施される。

入力データが読み込まれると、次に、分析に必要な心拍
数が決定されてデータが処理される（ステップ５４）。

正確な検出結果を得るためには、少なくとも９個の心拍
が必要であることがわがっている。したがって、たとえ
ば９個の心拍が入力された後に、それらのうちの適当な
一つの心拍においてＲ波が検出されるようにＥＣＧ　ｌ
−リガ・レベルを設定する（ステップ５６）。ＰＣＧの
心臓検査ウィンドウ内のデータを分離させるためには、
Ｒ波を検出することが必要なのである。ここで、実際に
は、ＥＣＧ）リガ・レベルの設定は、第１心音Ｓ１の発
生に同期して行われるが、第１心音Ｓ１は不明瞭な場合
があるので、本発明者は、ＥＣＧ波形に基づいて、隣接
する心拍間を精度良く区別するようにした。なお、本実
施例においては、ＥＣＧが省略されても一応の効果は得
られるが、この場合には、特に心音図を検査する際には
測定者の操作が煩雑となる。

ステップ５６にて設定されたＥＣＧ　Ｉ−リガ・レベル
は、プロセッサ２２内に記憶されたピーク検出ルーチン
において用いられる。ここで、Ｒ波のピークがＴ波のピ
ークよりも大幅に高い場合には、ピーク検出ルーチンの
みが実行されるが、そうでない場合には、先ず傾き検出
ルーチンが実行されて、Ｒ波の立ち上がり点が検出され
た後に、ピーク検出ルーチンが実行されて、Ｒ波のピー
クが検出されるようになっている。Ｒ波検出についての
詳細は、米国特許第３．８５８．（１３４号に記載され
ている。

ステップ５６にて、予備作動のための媒介変数がキーボ
ード２４から全て入力されると、プロセッサ２２におい
て１番目に発生した心拍すなわち第１心拍のＲ波が検出
されることによりデータの分析が開始されるとともに、
そのＲ波から始まるＥＣＧおよびＰＣＧデータの１秒間
の波形が表示される（ステップ５８）。次に、Ｒ波のピ
ークが正確に検出されているか否かが判断される（ステ
ップ６０）。正確に検出されていないと判断された場合
には、プロセッサ２２により新たにＲ波のピークが検出
されるが、正確に検出されていると判断された場合には
、心臓検査ウィンドウの開始点が位置決めされる（ステ
ップ６２）とともに、その心臓検査ウィンドウ内のデー
タが一時的に記憶される（ステップ６４）。同時に、正
常な心拍の数を計数するカウンタの計数内容が増加させ
られて、読み込まれたデータの数がステップ５４におい
て予め設定された数に到達するまで継続される。ＰＣＧ
およびＥＣＧデータの表示の監視は、Ｒ波ピークの検出
および心臓検査ウィンドウの位置決めが自動的に行われ
る場合には必ずしも実行する必要はないが、信号の逸脱
が発生し得る場合には、測定者によって表示が監視され
ることが望ましい。

正常なＰＣＧデータが充分な数だけ検出されたと判断さ
れると（ステップ６６）、プロセッサ２２において、偏
相関係数の算出が開始される。先ず、第１心拍について
の偏相関係数が決定されるとともに（ステップ６８）、
第３次および第４次の偏相関係数の間の偏差が一時的に
記憶される（ステップ７０）。以上の作動は、２番目の
心拍すなわち第２心拍についても実行されて（ステップ
７２．７４）、Ｎ番目の心拍まで繰り返される（ステッ
プ７６．７８）。全ての心拍に関して偏相関係数、第３
および第４係数がそれぞれ決定されると、それらが平均
されてＰＡＲＣＯＲ係数が算出される（ステップ８０）
。

続く一連のステップは、出力係数に関するものである。

先ず、出力密度を決定するための正規化係数が、第１心
拍について算出される（ステップ８２）。この正規化係
数は、単に第１心音と第２心音の各振幅（Ｐ−Ｐ値）を
平均したものである。

すなわち、第１心音の振幅の変化が、第２心音の振幅変
化に加算され、且つその加算値が２分されるのである。

このようにして算出された正規化係数が、高速フーリエ
変換ルーチン（ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍ　ｒｏｕｔｉｎｅ）において用いられることによ
り、第１心拍の正規化された出力密度が求められる（ス
テップ８４）。ステップ８２および８４の作動は、第２
心拍についても行われ（ステップ８６．８８）、Ｎ番目
の心拍まで繰り返される（ステップ９０．９２）。Ｎ番
目までの全ての心拍についての正規化出力が決定される
と、それら正規化出力が平均されることにより、出力係
数が算出される（ステップ９４）。

最後に、ＰＡＲＣＯＲ係数と出力係数とが組み合わされ
て、第４図Ａおよび第４図Ｂに示す心臓スクリニング指
数が表示される（ステップ９６）。第４図Ａは、テキサ
ス州サン・アントニオのヒューマナ病院およびサウスウ
エスト研究所の患者から成る検査グループについてのＰ
ＡＲＣＯＲ係数に対応する出力係数を示す図である。図
において、「×」印は冠動脈疾患を持っていることが既
に判明している個々の患者を表しており、’ＯＪ印は冠
動脈疾患を持たない個々の患者を表している。また、「
☆」印は、冠動脈疾患は持たないが、弁に疾患を持った
患者を表している。

図から明らかなように、「ＯＪ印に比べて個々の「×」
印の位置関係には明確なパターンがある。

先ず、前述したように、出力係数或いはＰＡＲＣＯＲ係
数のどちらかが冠動脈疾患の検出に有効であることがわ
かっている。特に、比較的低い値のＰＡＲＣＯＲ係数は
患者に疾患がないことを表し、比較的高い値のＰＡＲＣ
ＯＲ係数は患者に疾患があることを表すのである。同様
に、出力係数と冠動脈疾患との間にも、性質的に関係が
ある。そして、ＰＡＲＣＯＲ係数のパターンと出力係数
のパターンとを併せて図示することにより、さらに明確
なデータ分析が為されるのである。これらの経験的な値
に基づいて、本発明者は、出力係数とＰＡＲＣＯＲ係数
との間の一次結合、すなわち心臓検査指数を求めた。第
４図に示す「×」印と「○」印との間の直線についての
方程式に基づいて、心臓検査指数（ＣＳ　Ｉ　；Ｃａｒ
ｄｉａｃＳｃｒｅｅｎｉｎｇ　Ｉｎｄｅｘ）が次式から
求められる。

ｃｓｙ　＝　［０，０００（１３５８ｘ　（出力係数）
］（ＰＡＲＣＯＲ係数）＋０．３７５ 冠動脈疾患の有無は、上式から求められる心臓検査指数
の正負を確認するだけで検出されるのである。第４図Ｂ
は、第４図Ａに示すデータに各々対応するＣ３Ｉを示し
ている。図かられかるように、正のＣ３Ｉは冠動脈疾患
が存在することを示しており、負のＣ３Ｉは冠動脈疾患
が存在しないことを示している。

ここで、Ｃ３Ｉを決定する上式は心音図のＳＮ比などの
他の変数によって影響されるので、上記心臓検査指数に
基づいて疾患の有無を断定することには注意が必要であ
る。しかし、第４図ＡおよびＢに示すように、正のＣ３
Ｉによる検出精度は８７．５％であり、また負のＣ３■
による検出精度は８５％である。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である心疾患検出装置の構成
を概略的に示すブロック線図である。第２図は、心臓の
電気的運動およびそれに対応する音響的変化をそれぞれ
対比させて示す図である。 第３図は第１図の装置のプロセッサの作動を説明するフ
ローチャートである。第４図Ａおよび第４図Ｂは、経験
的な観察に基づく心臓検査指数をそれぞれ示すグラフで
ある。 １２　：　ＰＣＧマイクロフォン（心音図マ°イクロフ
ォン）１４：ＰＣＧ増幅器 １６：バンドパスフィルタ ：記録装置（記録手段） ：デジタイザ（デジタル化手段） ：プロセッサ（演算手段） ：キーボード ：　ＥＣＧ電極（電極） ：　ＥＣＧ増幅器 ：音響マイクロフォン ＰＡＲＣＯＲ盆収

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）心疾患検出装置であって、 複数の心拍から成る心音を記録する第１記録手段と、 前記複数の心拍の第３次および第４次偏相関係数の間の
   平均偏差を算出する手段と、該複数の心拍における平均
   出力を決定する手段と、該平均偏差と該平均出力とを関
   連づけることにより冠動脈疾患の存在を検出する手段と
   、を含んで前記心音の変化を分析する分析手段と、 を含むことを特徴とする心疾患検出装置。 （２）前記分析手段は、前記複数の心拍の各々の第３心
   音から第４心音に至る間に略設けられるウィンドウを通
   して得られる心音を分析するものである請求項１に記載
   の心疾患検出装置。 （３）前記心音に対応して心電図を記録する第２記録手
   段をさらに含むものである請求項２に記載の心疾患検出
   装置。 （４）前記各心拍に対応する前記心電図におけるＱ−Ｒ
   −Ｓ波の各ピークを検出することにより、前記ウィンド
   ウを位置決めするとともに、該各ピークと前記第３およ
   び第４心音とを関連させる手段を、さらに含むものであ
   る請求項３に記載の心疾患検出装置。 （５）前記分析手段に作動的に接続され、約１００乃至
   ６００Ｈｚの周波数帯内に位置する成分の前記心音を濾
   波するフィルタ手段をさらに含むものである請求項４に
   記載の心疾患検出装置。 （６）前記分析手段による分析に先立って前記心音をデ
   ジタル化する手段をさらに含むものである請求項５に記
   載の心疾患検出装置。 （７）前記心電図波形を図式的に表示して、前記ウィン
   ドウを位置決めするために用いられる前記Ｑ−Ｒ−Ｓ波
   の各ピークを視認させる表示手段をさらに含むものであ
   る請求項６に記載の心疾患検出装置。 （８）前記分析手段にて用いられる分析媒介変数を設定
   するキーボードをさらに含むものである請求項７に記載
   の心疾患検出装置。 （９）外部からのノイズを記録する手段であって、前記
   分析手段に作動的に接続されて、該ノイズを前記心音か
   ら除去する第３手段をさらに含むものである請求項８に
   記載の心疾患検出装置。 （１０）心疾患検出装置であって、 複数の心拍から成る心音を検出する心音図マイクロフォ
   ンと、 前記心音に対応して心電図を検出する電極と、前記心音
   図マイクロフォンおよび前記電極に接続されて、前記心
   音および前記心電図を記録する記録手段と、 前記心電図を図式的に表示して、前記複数の心拍に対応
   するＱ−Ｒ−Ｓ波の各ピークが視認されるように表示す
   る表示手段と、 前記Ｑ−Ｒ−Ｓ波の各ピークのうちの一つと、前記複数
   の心拍の各々の第３心音から前記第４心音に至る間の前
   記心音を採取するウィンドウとを関連させる手段と、 前記複数の心拍の第３次偏相関係数および第４次偏相関
   係数の間の平均偏差をそれぞれ算出して、該複数の心拍
   における平均出力を決定するとともに、該平均偏差と該
   平均出力とを関連させて冠動脈疾患の存在を検出する演
   算手段と、 を含むことを特徴とする心疾患検出装置。 （１０）前記演算手段に接続され、約１００乃至６００
   Ｈｚの周波数帯内に位置する成分の該心音を濾波するフ
   ィルタ手段をさらに含むものである請求項１０に記載の
   心疾患検出装置。 （１２）前記演算手段により処理される前に前記心音を
   デジタル化する手段をさらに含むものである請求項１０
   に記載の心疾患検出装置。 （１３）前記心音図マイクロフォンに接続されたＰＣＧ
   増幅器と、前記電極に接続されたＥＣＧ増幅器と、をさ
   らに含むものである請求項１０に記載の心疾患検出装置
   。 （１４）前記演算手段に接続されて、外部からのノイズ
   を前記心音から除去する音響マイクロフォンをさらに含
   むものである請求項１０に記載の心疾患検出装置。 （１５）心疾患検出装置であって、 複数の心拍から成る心音を検出する心音図マイクロフォ
   ンと、 前記心音に対応する心電図を検出する電極と、外部から
   の音ノイズを前記心音から除去するための音響マイクロ
   フォンと、 前記心音図マイクロフォンに接続されたＰＣＧ増幅器と
   、 前記電極に接続されたＥＣＧ増幅器と、 前記ＰＣＧ増幅器および前記ＥＣＧ増幅器にそれぞれ接
   続されて、前記心音および前記心電図を記録する記録手
   段と、 前記ＰＣＧ増幅器に接続されて、約１００乃至６００Ｈ
   ｚの周波数帯内にある成分の前記心音のみを通過させる
   バンドパスフィルタと、 前記バンドパスフィルタおよび前記ＥＣＧ増幅器に作動
   的に接続されて、前記心音および前記心電図をデジタル
   化するデジタル化手段と、 前記心電図を図式的に表示させて、前記複数の心拍に対
   応するＱ−Ｒ−Ｓ波の各ピークが視認されるように表示
   する表示手段と、 前記Ｑ−Ｒ−Ｓ波の各ピークのうちの一つと、前記複数
   の心拍の各々の第３心音から前記第４心音に至る間に略
   設定される前記ウィンドウとを関連させる手段と、 前記デジタル化手段および前記音響マイクロフォンに接
   続されて、前記複数の心拍に対応する第３次偏相関係数
   および第４次偏相関係数の間の平均偏差を算出し、該複
   数の心拍における平均出力を決定するとともに、該平均
   偏差と該平均出力とを関連させて冠動脈疾患の存在を検
   出する演算手段と、 を含むことを特徴とする心疾患検出装置。 （１６）心疾患検出方法であって、 複数の心拍から成る心音を記録する第１記録工程と、 前記心音から約１００乃至６００Ｈｚの周波数帯外にあ
   る成分を除去するフィルタ工程と、 前記複数の心拍の各々の第３心音から第４心音に至る間
   に略設定された複数のウィンドウを分析する工程であっ
   て、前記ウィンドウに対応する心音の第３次偏相関係数
   および第４次偏相関係数の間の平均偏差を算出してＰＡ
   ＲＣＯＲ係数を求める工程、該複数の心拍の平均正規化
   出力を決定して出力係数を算出する工程、および、該Ｐ
   ＡＲＣＯＲ係数と該出力係数とを一次結合させることに
   より、冠動脈疾患の存在を表す心臓検査指数を決定する
   工程を含む分析工程と、 を含むことを特徴とする心疾患検出方法。 （１７）前記心音に対応する心電図を記録する第２記録
   工程と、前記複数の心拍の各々のＱ−Ｒ−Ｓ波のピーク
   を検出する工程と、該Ｑ−Ｒ−Ｓ波の各ピークを用いて
   、前記フィルタ工程にて処理後の前記心音のウィンドウ
   を位置決めする工程と、をさらに含むものである請求項
   １６に記載の心疾患検出方法。 （１８）前記分析工程に先立って、前記心音をデジタル
   化する工程をさらに含むものである請求項１６に記載の
   心疾患検出方法。 （１９）前記分析工程に先立って、前記心音および前記
   心電図をデジタル化する第１デジタル化工程をさらに含
   むものである請求項１７に記載の心疾患検出方法。 （２０）外部からのノイズを記録する第３記録工程と、
   該ノイズをデジタル化する第２デジタル化工程と、前記
   分析工程に先立って前記心音から該ノイズを除去する工
   程と、をさらに含むものである請求項１９に記載の心疾
   患検出方法。