JPH03109038A - 運動負荷による心臓診断装置 - 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、被検者にトレウドミル、エルゴメータ等で運
動負荷を加えた状態において、心電図信号を検出してそ
の心拍数（）ＩＲ）とＳＴレベルとの関係を基に心筋虚
血等の診断を行うための運動負荷による心臓診断装とに
関するものである。

（従来の技術） 従来から心筋虚血の診断を行うために、心筋シンチ、心
臓カテーテルによる検査、心電図波形のＳＴレベル等に
よる診断方法が周知である。この内、心電計を利用する
ＳＴレベルによる方法は、連動負荷を継続する間の心電
図信号を解析することにより、無侵襲で実施できる。し
たかって、従来から運動負荷に対するＳＴレベル／ＨＲ
プロウド曲線の傾斜を算出して、心筋仕事量に対する心
筋虚血を診断する方法が文献的には種々知られている。

（発明が解決しようどする課題） しかしながら、このような方法の場合、主観的な要素が
加わったり或は傾斜開始の設定点に応して結果が大巾に
異り、またその自動設定も困難視されて臨床応用として
診断結果を自動的に出力させるように成った装置は存在
していなかった。

そこで、本出願人は、特願昭６３−６８２５６号により
、ＭＯ負負荷対する心拍数増加とＳＴレベル低下との相
関に際して、心拍数増加率に対するＳＴレベル低下率の
プロット曲線について、完全に対応関係に在る基準線を
越える部分の面積の大小が、特に心筋虚血と特異な関係
を呈することに着眼して、その面積値を診断指標として
自動的に出力する運動負荷による心臓診断装置を提案し
た。これにより、心筋に対する診断指標が、無侵襲で１
回の運動負荷後に直ちに自動的に出力可能になった。

本発明は、このように基準線を越える部分の面積を基に
診断する方法に加えて、ＳＴレベル／ＨＲ傾斜値を指標
として自動的に検出することにより、−層診断精度を向
上させ得るＭｅ負負荷よる心臓診断装置を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、この目的を達成するために、Ｎ動負荷状態で
のＳＴレベル／ＨＲプロット曲線について、負荷終点か
ら負荷開始点に向けて１個づつデータ数を加えた多数の
プロットデータ群について一定の相関係数以上の回帰直
線を求め、その内最も大きな傾斜を診断指標として有効
に利用できることを確認した上で、第１図に示すように
構成されている。

即ち、運動を負荷された被検者について心電図信号検出
部１で検出された複数種類の誘導の心電図信号のＳＴレ
ベルをそれぞれ検出するＳＴレベル検出手段２と、検出
した前記心電図信号から心拍信号を導出して単位時間に
ついての心拍数を検出する心拍数検出手段３と、心拍数
を直交座標の一方の座標軸とし、ＳＴレベルを他方の座
標軸として負荷開始時の所定時点から所定時間間隔ごと
に検出された心拍数に対するＳＴレベルをプロットした
第１のプロットデータを各誘導ごとに作成する第１のプ
ロットデータ作成手段４と、負荷終了時点から所定時点
へ遡った所定数の第１のプロットデータのデータ群から
所定時点へ向けて運次第１のプロットデータを加えてデ
ータ数を増加させた複数個のデータ群について、それぞ
れ所定の相関係数以上の回帰直線の傾斜値を算出する傾
斜値算出手段５と、全種類の誘導の傾斜値中の最大傾斜
値及びこの最大傾斜値の属する誘導の種類を特定する傾
斜特定手段６と、特定された誘導の所定時点に検出され
たＳＴレベルに対するＳＴレベル差を所定時間間隔ごと
に検出するＳＴレベル差検出手段７と、所定時点に検出
された心拍数に対する心拍数差を所定時間間隔ごとに検
出する心拍数差検出手段８と、心拍数差を直交座標の一
方の座標軸として所定時点の心拍数差を０％、負荷終了
時点の心拍数差を１００％の座標値とし。

力ＳＴレベル差を他方の座標軸として所定時点のＳＴレ
ベル差を０％、負荷終了時点のＳＴレベル差を１００％
の座標イ１として、心拍数差の％値の検出時点に対する
ＳＴレベル差の％値の第２のプロットデータを少なくと
も特定された誘導について作成する第２のプロットデー
タ作成手段９と、第２のプロットデータを直交座標軸面
に表示し、かつ最大傾斜値に対応する診断指標な出力す
る出力手段１０．１１とより構成した。

尚、心電図信号検出部１は、装置自体に内蔵させるか、
又は装置の構成に含めずに入力端子のみ設けて別体の汎
用の心電計の出力端子から心ｗｉｇ信号を導入する。

〔作用〕

負荷開始時の所定時点を指示する信号が入力すると、Ｓ
Ｔレベル検出手段２は複数誘導の心電図信号のＳＴレベ
ルをそれぞれ検出し、心拍数検出手段３は心拍数を検出
する。そして、第１のプロットデータ作成手段４は、第
２図に示すように、心拍数を直交座標の一方の座標軸と
し、ＳＴレベルを他方の座標軸として負荷開始時の所定
時点から所定時間間隔ごとに検出された心拍数に対する
ＳＴレベルをプロットした第１のプロットデータを各誘
導ごとに作成する。

負荷終了時点で、傾斜値算出手段５は、各誘導の負荷終
了時点から負荷開始時に向けた所定範囲のデータ群Ｄｅ
、、　Ｄｅ２、Ｄｅｆｆ、＋＋＋　Ｄ　ｅｏの回帰直線
Ｓ１．Ｓ２、Ｓ３．・・・Ｓｎについて相関性高いもの
の傾斜値を算出する。次いで、傾斜特定手段６か、全種
類の誘導のデータ群Ｄ６いＤＰ□＋Ｄｅｆｆ＋・・・Ｄ
ｅｒ。

中の最大傾斜値及びその誘導の種類を特定する。

さらに、少なくとも特定された誘導については、双方の
差検出手段７．８が負荷開始時の所定時点のＳＴレベル
及び心拍数を基準値として、所定時間間隔ごとにＳＴレ
ベル差及び心拍数差を検出する０次いで、第２のプロッ
トデータ作成手段９が、負荷終了時点に入力する心拍数
差及びＳＴレベル差を１００％として、心拍数差の％値
の検出時点に対するＳＴレベル差の％値を直交座標面に
プロットして、心拍数増加率に対するＳＴレベル低下率
の相関データを作成する。

これにより、出力手段１０はＳＴレベル／ＨＲ曲線の最
大傾斜値を診断指標として出力し、出力手段１１は第２
のプロットデータ曲線を直交座標軸面に表示する。

〔実施例〕

第３図は、本発明の一実施例による運動負荷による心臓
診断装置を示す。

同図において、１１は３分ごとに負荷が増加する多段負
荷式のトレッドミルに付設された１２Ｍ導の心電図信号
検出部としての心電計である。１２は、第１図のＳＴレ
ベル検出手段２及び心拍数検出手段３を構成する心電図
信号処理用マイクロコンピュータである。このマイクロ
コンピュータは、入力する各誘導の心電図信号波形のＳ
Ｔ波部分を周知の方法で波形解析して導出し、そのレベ
ルを検出する。また、同様に周知の方法で導出された心
拍信号の所定時間に対する拍数な心拍数として計数する
。

１３は、第１図の第１のプロットデータ作成手段４、傾
斜値算出手段５、傾斜特定手段６、ＳＴレベル差検田手
段７、心拍数差検出手段８及び第２のプロットデータ作
成手段９を構成するように、ＲＯＭに格納されたプログ
ラム及び固定データに従い作動するＣＰＵ並びに処理デ
ータを記憶するＲＡＭ等を含む診断データ作成用マイク
ロコンピュータである。

このＣＰＵは、スイッチ１６の手動操作により発生する
運動負荷開始信号に応答して、タイマエフで規定される
所定時間間隔例えば１５秒ごとに各誘導のＳＴレベル及
び心拍数を取込んＲＡＭに記憶し、心拍数を直交座標の
横軸とし、ＳＴレベルを縦軸として１５秒ごとのＳＴレ
ベル／ＨＲフロットデータを作成する。そして、負荷終
了時点から負荷開始時点に向けて検出誤差を生じさせな
い６個程度、即ち２分間遡った時間内のプロットデータ
のデータ群（第２図のＤｏに対応させ得る）と、１個づ
つデータ数を増やして負荷開始点まて遡った残りのプロ
ットデータ数分のデータ群（Ｄ　Ｐ、・・・・・・Ｄ　
ｅｎ、ここでｎは負荷開始点のデータ）とについて、そ
れぞれ相関係数０．８５以上の回帰直線が検出された場
合の傾斜値を１２誘導に対して算出する。続いて、各誘
導のデータ群のうち最も大きな傾斜値を検出し、さらに
全種類の誘導の最も大きな傾斜値中の最大傾斜値及びそ
の誘導の種類を特定する。相関係数は、高くし過ぎると
回帰直線が得られなくなる場合が生じ、一方低く過ぎる
と診断精度を損なうことになり、０゜８５＃Ｊ後か適正
であることが試験的に確認されている。

さらに、この特定された誘導について連動負荷開始信号
の発生時にＲＡＭに記憶したＳＴレベル及び心拍数を基
準値として、逐次両種のデータの１５秒間隔の差データ
を作成する。そして、心拍数差を横軸として負荷開始時
の心拍数差を０％。

負荷終了時の心拍数差を１００％とし、一方ＳＴレベル
差を縦軸として運動負荷開始時のＳＴレベル差を０％と
し、負荷終了時のＳＴレベル差を１００％に設定する。

そして、心拍数変化差の％値に対するほぼ同一時点て取
り込んだＳＴレベル差の％値を、運動負荷に伴うＳＴレ
ベルの低下に対応して１００％を原点にしたプロットデ
ータとして作成する。

さらに１Ｍ動負荷終了時から標準的なＨＲの回復期、例
えば６分をタイマ１７で計時させ、特定された誘導につ
いて１５秒ごとにＳＴレベル及び心拍数を取込んＲＡＭ
に記憶し、同様な１５秒ごとのプロットデータを作成す
る。そして、負荷終了時点から４５秒経過した３個のプ
ロットデータのデータ群と、プロットデータを６分経過
後まて時間経過に応じて逐次１個づつ増やしたデータ群
について前述と同様な手法で最大傾斜値を求める。また
、このＨＲの回復期の間、ＳＴレベル及びＨＲとの差デ
ータを運動負荷終了時のプロットデータの座標に対応さ
せて同様な方法でプロットデータＰｒを作成する。

数値表示器１４．１４ａは、負荷時及び回復期の最大傾
斜値を診断指標として数値表示すると共に、表示器１４
ｂはその誘導の種類を指示し、ブラウン管１５は双方の
プロットデータＰｅ、Ｐｒを表示する。

次に、このように構成された心臓診断装置の動作を第４
図に示すフローチャートを参照して説明する。

トレッドミルにより被検者に運動負荷を開始すると同時
にスイッチ１６を操作すると、マイクロコンピュータ１
３は、マイクロコンピュータ１２て検出されたＳＴレベ
ル及びＨＲデータを基準値として保持すると共に、これ
らのデータを１５秒間隔で取込む、そして、各誘導ごと
にＳＴレベル／ＨＲプロットデータを作成し、標準的な
負荷時間を過ぎて下肢疲労、胸痛発生等が発生したこと
によりスイッチ１６ａを操作した負荷終了時点で、各誘
導の最も大きな傾斜値を算出し、さらにその中で診断指
標となる最大傾斜値及びその誘導の種類を特定する。続
いて、特定された誘導の回復期の最大傾斜値を検出する
。また、逐次両種の基準値に対する差データを作成し、
０％〜１００％の１５秒ごとのＨＲ差値に対するＳＴレ
ベル差％値のプロットデータを作成する。

これにより、数値表示器１４．１４ａ、１４ｂには、負
荷時及び回復期の最大傾斜値並びにその所属誘導が指示
されて、その大小から診断できる。ブラウン管１５には
プロットデータＰｅが例えば白丸で表示され、運動負荷
中に基準線（完全に対応関係に在る場合のプロット線、
即ち最端目盛値間を結ぶ対角線）に対する凸状又は凹状
部分の大きさをモニタできる０回復期には、ブラウン管
１５にそのプロットデータＰｒのマークが白で塗りつぶ
して（図では黒印）表示される。

第５図及び第６図は、心筋シンチ等で診断された非特異
ＳＴレベル低下の被検者及び高度の心筋虚血を伴う被検
者の前述の実施例による実際の試験データを示す、即ち
、第５図の場合、基準線Ｂ近辺にプロットデータＰｅが
分布し、基準線Ｂに対して面積も＋−が混在するのに対
して、第６図の場合強度の凸状となる。これにより、凸
状部分の面積値か、心筋虚血の程度に相関した十の数値
として表示されることか分かる。さらに１回復期のプロ
ットデータＰｒは、第５図の場合一過性の凸状パターン
を呈し、プロットデータＰｅ及びＰｒを合わせれば全体
として逆αパターンを呈するのに対して、ｆｆｇ６図の
場合には一過性の凸状パターンは認められず、全体て紡
錘状パターンを示すことも診断の目安になる。

第７図及び第８図は、同様に正常者及び高度の心筋虚血
を伴う被検者の前述の実施例による実際の最大傾斜値の
試験データを示す。即ち、第７図ては、そのＳＴレベル
／ＨＲプロットデータについて求められた相関係数０．
８５以上の最大傾斜の回帰直線Ｓｓから最大傾斜値は、
３．２ＡＬＶ／拍数／分となる。これに対して、第８図
の異常なプロットデータについての最大傾斜の回帰直線
Ｓｓの最大傾斜値は、９．４．Ｖ／拍数／分となる。同
様に１回復期におけるそれぞれの最大傾斜の回帰直線Ｓ
ｒの最大傾斜値は、ｉｔ、を及び３．８．Ｖ／拍数／分
として求められ、補足的な診断情報となる。したかって
、このような曲線データに基づく心筋虚血の診断と併て
、ＳＴレベル／ＨＲの傾斜値の診断指標により定量的に
確実に診断できる。

第９図は、本発明の効果を確認するために、横軸を基準
線に対するプロットデータ曲線内の面積値、縦軸を最大
傾斜値とした場合の約６０例をプロットした前述の実施
例の試験例を示す。即ち、正常者については原点に近い
領域Ａ内に集中し、心筋虚血の場合は双方の値が大きく
なる領域Ｂ内で分散し、双方の領域にオーバラップを生
じることなく、明確に弁別される。つまり１本発明の診
断の信頼性が極めて高いことが分り、傾斜値か大きい場
合は直ちに異常と判断され、正常値に近くなった場合で
も面積値がどの程度大きいかにより峻別可能となる。面
積値は、特願昭６３−６８２５６号の明細書に詳述した
ように、基準線に対するプロットデータを３次元曲線に
よりスムージング処理した後、基準線のいずれの側かで
十−に符号を付して演算した。したかって、最大傾斜値
は、前述の単なる数値表示に加えて或はこれに代えて、
このような面積値と傾斜値との直交座標上にプロットし
て画面表示することも診断上有効である。

尚、前述の実施例において、スイッチ１６ａを廃止して
、例えば逐次演算した面ｉ値等の診断データを基に自動
的に運動負荷終了信号を発生させることも考えられる。

傾斜値は、全ての誘導について例えば棒グラフで画面表
示させることも有意義であり、面積プロットデータも全
ての誘導について表示することもてきる。プロットデー
タは連続線で表示してもよい。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、ＨＲレベルとＳＴレベルとに基
く方法より無侵襲で心筋虚血に対する診断結果が、１回
の運動負荷後に直ちに自動的に出力される。この際、心
拍数増加率に対するＳＴレベル低下率のプロット曲線の
観察に加えて、ＳＴレベル／ＨＲの傾斜値が診断指標と
して出力されるために、双方の情報を勘案して信頼性の
極めて高い診断が可能になる。偽陽性群に対する診断も
正確になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による連動負荷による心臓診断装置の構
成を示す図、第２図はその作用を説明する図、第３図は
本発明の一実施例による構成を示す図、第４図は同実施
例の動作を説明するフローチャート、第５図〜第８図は
同実施例による実際に試験したデータをそれぞれ示す図
並びに第９Ｕ′Ａは同実施例による診断の信頼性を確認
する試験例を示すデータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 運動を負荷された被検者について心電図信号検出部で検
   出された複数種類の誘導の心電図信号のＳＴレベルをそ
   れぞれ検出するＳＴレベル検出手段と、 検出した前記心電図信号から心拍信号を導出して単位時
   間についての心拍数を検出する心拍数検出手段と、 前記心拍数を直交座標の一方の座標軸とし、前記ＳＴレ
   ベルを他方の座標軸として負荷開始時の所定時点から所
   定時間間隔ごとに検出された前記心拍数に対する前記Ｓ
   Ｔレベルをプロットした第１のプロットデータを前記各
   誘導ごとに作成する第１のプロットデータ作成手段と、 負荷終了時点から前記所定時点へ遡った所定数の前記第
   １のプロットデータのデータ群から前記所定時点へ向け
   て逐次前記第１のプロットデータを加えてデータ数を増
   加させた複数個のデータ群について、それぞれ所定の相
   関係数以上の回帰直線の傾斜値を算出する傾斜値算出手
   段と、 全種類の前記誘導についての前記傾斜値中の最大傾斜値
   及びこの最大傾斜値の属する前記誘導の種類を特定する
   傾斜特定手段と、 特定された前記誘導の前記所定時点に検出された前記Ｓ
   Ｔレベルに対するＳＴレベル差を前記所定時間間隔ごと
   に検出するＳＴレベル差検出手段と、 前記所定時点に検出された前記心拍数に対する心拍数差
   を前記所定時間間隔ごとに検出する心拍数差検出手段と
   、 前記心拍数差を直交座標の一方の座標軸として前記所定
   時点の前記心拍数差を０％、前記負荷終了時点の前記心
   拍数差を１００％の座標値とし、一方前記ＳＴレベル差
   を他方の座標軸として前記所定時点の前記ＳＴレベル差
   を０％、前記負荷終了時点の前記ＳＴレベル差を１００
   ％の座標値として、前記心拍数差の％値の検出時点に対
   する前記ＳＴレベル差の％値をプロットした第２のプロ
   ットデータを少なくとも特定された前記誘導について作
   成する第２のプロットデータ作成手段と、前記第２のプ
   ロットデータを直交座標軸面に表示し、かつ前記最大傾
   斜値に対応する診断指標を出力する出力手段と、を備え
   たことを特徴とする運動負荷による心臓診断装置。