JPH08506756A - 心臓監視診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 心臓監視システムが、患者の身体上の予め定めた場所に接続されるリードを介して複数のアナログ心臓信号を取得して、この心臓信号を１２の標準化ＥＣＧリード信号へ変換する取得モジュールを含む。不整脈モニターが、複数のＥＣＧ信号を分析して律動異常の存在を決定し、１２リード・アナライザが、律動する伝導、梗塞、肥大および極性回復の異常についてＥＣＧリード信号の全ての律動と特性の両者を分析する。不整脈モニターと１２誘導アナライザが、律動異常の発生とその原因をリアルタイム・ベースで決定できるようにＥＣＧ信号の同時の分析のため同時に動作させられる。

Description

【発明の詳細な説明】 心臓監視診断システム 発明の背景 本発明は、心臓モニターに関し、特にリアルタイム・ベースで同時に不整脈の 監視とＥＣＧ分析をするためのシステムに関する。 従来のＥＣＧの多数のリードを取得して分析するための心電計は公知である。 例えば、米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのマーキット・エレクトロニクス （Ｍａｒｑｕｅｔｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）社製の心電計は、１２ＳＬＥ ＣＧ分析プログラムと呼ばれる１２リード・ソフトウエア・プログラムを含む。 ８つのリード（I、II、Ｖ１〜Ｖ６）は直接得られ、残りの４つ（III、ａＶＲお よびａＶＦ）は、アイントーヴェン（Ｅｉｎｔｈｏｖｅｎ）法則を用いて得られ る。ＥＣＧの各リードは、異なる角度からの心臓の図と考えることができる。前 記プログラムはまた、電子式の人工的ペース作り、心房粗動、異所性心房律動（ ｅｃｔｏｐｉｃ ａｔｒｉａｌ ｒｈｙｔｈｍ）、洞性律動（ｓｉｎｕｓ ｒｈ ｙｔｈｍ）、接合面律動（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｒｈｙｔｈｍ）および心房細動（ ａｔｒｉａｌ ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ）の如き主なカテゴリから優勢な律動 の根源を決定する。更に、このプログラムは、ヴォルフパーキンソン−ホワイト 心房肥大（Ｗｏｌｌｆｐａｒｋｉｎｓｏｎ−Ｗｈｉｔｅ ａｔｒｉａｌ ｈｙｐ ｅｒｔｒｏｐｈｙ）、ＱＲＳ異常、ＳＴ異常−ＱＲＳ関連、ＳＴ隆起異常、ＳＴ 陥凹異常、およびＴ波異常に対する周知の基準を用いてＱＲＳ波形の輪郭を分析 する。これらは、医師が律動異常、伝導異常、肥大、梗塞および極性回復の存在 を決定することを可能にする。この従来技術のプログラムは、非リアルタイムな 分析即ち遅延分析のためのＥＣＧデータを取得する。 心臓の不整脈あるいは拍動不整を分析するための心臓モニターもまた周知であ る。１つのこのようなシステムは、米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのマー キット・エレクトロニクス社が販売するＥＫ−Ｐｒｏ不整脈分析アルゴリズムで ある。このシステムは、４つのＥＣＧリード（I、II、IIIおよびVI）を分析して 、心室不全収縮、心室細動、ＶＴ３〜５、Ｒ−ｏｎ−Ｔ、心室徐脈、クープレ（ ｃｏｕｐｌｅｔ）、２段脈、亢進性心室律動、休息期、３段脈、早発性心室棘波 群（ｐｒｅｍａｔｕｒｅ ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ）、Ｓ Ｔ偏位、頻脈、徐脈および不整拍動などの諸状態の発生を決定する。 不整脈モニターは、一般に、不整脈の発生を表示してリアルタイム・ベースで 不整脈を分類することはできるが、その原因は示さない律動検出システムである 。一方、ＥＣＧリード・アナライザは、心筋層全体の状態を決定することができ る。現在の慣例は、不整脈の発生と同時に警報をトリガーするため不整脈モニタ ーを使用する。そこで患者は、その病因を決定するために心電計に接続されるこ とになる。しかし、急性梗塞の発生などのある状況では、心筋層が破壊される以 前に虚血により心筋層のある領域が危険に曝される時、患者は梗塞の初期段階に 最も高い危険状態にある。この状態は、患者の心臓が既に酸素を含む血液の欠乏 を蒙っている時に高い心室不整脈の可能性に直結する。しかし、このような虚血 の場面は、心室の不整脈の発生前には不整脈モニターで検出されることがない。 発明の概要 本発明の目的は、心臓の監視およびＥＣＧ分析のための新規な改善されたシス テムの提供にある。 本発明の別の目的は、不整脈の発生の検出とその原因の表示を同時に行うため のシステムの提供にある。 本発明の他の目的は、リアルタイム・ベースでＥＣＧ分析および不整脈の検出 をするためのシステムの提供にある。 一般に、本発明は、患者の身体上の予め定めた場所に接続されたリード線を介 して複数のアナログ心臓信号を取得して、この心臓信号を複数の標準化されたＥ ＣＧリード信号へ変換する手段と、第１のグループのＥＣＧ信号を分析して律動 の異常の存在を決定する第１の分析手段と、伝導、梗塞、肥大および極性回復異 常に対する全てのＥＣＧリード信号の輪郭を分析する第２の分析手段と、第１の グループＥＣＧ信号と複数のＥＣＧ信号の同時の分析のため第１および第２の分 析手段を同時に付勢することにより、律動異常の発生およびあり得る原因をリア ルタイム・ベースで同時に決定することができる手段とを含む心臓監視システム を構成する。 （図面の簡単な説明） 図１は、本発明の望ましい実施例による心臓監視および診断システムを略図的 に示し、 図２は、図１に示されたシステムの不整脈アナライザを略図的に示し、 図３は、図１に示されたシステムのＥＣＧ波輪郭アナライザを略図的に示して いる。 望ましい実施例の詳細な説明 図１は、本発明による心臓モニターおよび１２リード分析システムを略図的に 示している。このシステムは、１０本のリード線ＲＡ、ＬＡ、ＬＬ、ＲＬ、Ｖ１ 、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５およびＶ６により患者に接続される従来のデータ取得 モジュール１２を含む。取得モジュール１２は、患者の呼吸および筋肉の人為行 動を除去するための従来の共通モード除波およびフィルタを含む。前記取得モジ ュールはまた、アナログ・リード信号をディジタル信号へ変換し、患者のリード および取得されるリードIII、ａＶＲ、ａＶＦおよびａＶＬから直接得られるＥ ＣＧ誘導I、II、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５およびＶ６を生成する。１２の ディジタル化ＥＣＧ信号は、１２リード・アナライザ１４とディスプレイ１６と に与えられ、リードＩ、II、IIIおよびＶ１は不整脈アナライザ１８へ与えられ る。１２リード・アナライザ１４および不整脈アナライザ１８からの出力はディ スプレイ１６へ与えられ、このディスプレイもまた印刷レポートを生じ、不整脈 アナライザ１８に対する警報を含む。１２リード・アナライザは望ましい実施例 において用いられるが、当業者は、更に多い数あるいは少ない数の誘導に対する 分析プログラムでも本発明から逸脱することなく用いることができることを理解 しよう。 データ取得モジュール１４および不整脈モニターは、中央処理装置１９のＲＡ Ｍ／ＲＯＭにおけるソフトウエアとして存在する。不整脈ソフトウエアは、例え ば、ＥＫ−ＰＲＯ不整脈分析アルゴリズムでよく、１２リード・ソフトウエアは 、１２ＳＬ ＥＣＧ分析プログラムでよく、これらは共に米国ウィスコンシン州 ミルウォーキーのマーキット・エレクトロニクス社の製品である。中央処理装置 はまた、オペレータが不整脈アナライザ１８と１２リード・アナライザとを選択 的にあるいは同時に操作することを可能にする制御モジュール２０を含んでいる 。この制御モジュール２０はまた、不整脈モニターからの不整脈呼出し信号即ち 警告信号の受取りと同時に１２リード・アナライザ１８を付勢するようにプログ ラムすることができる。 不整脈アナライザ１８は、高周波ノイズ阻止モジュール２０と、低周波ノイズ 阻止２１と、ＱＲＳ検出モジュール２２と、ＱＲＳ相関モジュール２４と、調停 器即ちモジュール２６とを含むように図２に示される。高周波ノイズ阻止モジュ ール２０および低周波ノイズ阻止モジュール２１は、それぞれ高周波および低周 波のノイズに対する各リードを評価し、存在する場合には、これ以上処理されな いようにリード線を消勢する。ＱＲＳ検出モジュール２２は、生理学的帯域内に 含まれ、有効なＥＣＧ信号と認識される信号を検出する。ＱＲＳ相関モジュール ２４は、ＥＣＧデータ・ストリームを、ビート形状と共に徐々に変更されるよう に増分的に更新されるアクティブなテンプレート・リストを通過させる。 調停モジュール２６は、ＱＲＳ相関モジュール２４により認識されたビートと 、ＱＲＳ検出モジュール２２により決定される既存のテンプレートのどれとも一 致しないビートとを処理し、新たなテンプレートを作成してアクティブなテンプ レートの最も役立たないものに代えるかどうかが決定される。これらのテンプレ ートは、最低周波数と一致しているか、あるいは人工的である可能性があるとし て分類される。 分類モジュール２８は、ビートに関連するテンプレートを受取り、全ての特徴 と一時的な測定値とを考慮し、その特定のビートによって表わされるものに関す る判断に到達する。これは即ち、正常なＱＲＳ、心房の人工的にペースを与えら れた正常なＱＲＳ、早発上室性ＱＲＳ、心室の人工的にベースを与えられたＱＲ Ｓ、心室の早発性ＱＲＳ、Ｔ波、Ｐ波、心室の人工的にペースを与えるスパイク 、心房の人工的にペースを与えるスパイク、または人為的行為である。個々のビ ート特性を決定するため行われる測定は、Ｒ振幅、Ｓ振幅、ＱＲＳ極性、Ｔ波極 性、ＳＴセグメント、ノイズ・レベル、ＰＲ間隔、Ｐ波の存在、ＱＴ間隔、ＱＲ Ｓ持続時間、ＲＲ間隔、ＲＲ間隔の変動、ペースメーカ信号、および心臓ベクト ルの回転（ｒｏｔ）である。 不整脈呼出し論理モジュール３２は、不整脈呼出しを生じる周知の基準を用い る。これらは、使用可能EＣＧデータの持続時間、心拍数、ＱＲＳ棘波群間の時 間、極性回復期間内の心室棘波群の発生、非心室ビートの前後の２つ以上の心室 ビートの生じる、予め定めた強さのＳＴ偏位、Ｒ−ｔｏ−Ｒ間隔、およびＱＲＳ 棘波群とペースメーカのスパイクとの間の間隔を含む。この情報により、不整脈 呼出し論理モジュール３２は、下記の１つが生じたかどうかを判定することがで きる。即ち、人為的行為、心室不全収縮、心室細動、心室頻脈、ＶＴ３〜５、Ｒ −ｏｎ−Ｔ、心室徐脈、クープレ、２段脈、亢進性心室律動、休息期、３段脈、 隔離早発性心室棘波群、ＳＴ偏位、頻脈、徐脈、不整心拍、あるいは電子ペース メーカ不検出、である。不整脈呼出しが指示されるならば、適当な警告信号がデ ィスプレイ１６と制御モジュール２０に対して与えられる。 １２リード分析セクション４０が、ＥＣＧリードI、II、 III、Ｖ１〜Ｖ６、 ａＶＦ、ａＶＲおよびaＶＬを受取る。最初は、リード選択セクションが、各リ ードに対するテンプレートを形成する。この時点から、ＱＲＳセレクタが同じ形 状を探す。もし一致が見出されるならば、プログラムは、これを別のＱＲＳ検出 として分類する。更に、プログラムは、光学的な整合を求めて波形を次々にスラ イドさせる。取得モジュールにおけるフィルタの出力が予め選択された値を越え るが一致が生じなければ、異なるビートのタイプが検出されたと仮定され、別の 組のテンプレートが更なる一致テストに対して作られる。このように、うなりセ レクタ４２が、フィルタとテンプレート一致手法を用いてＥＣＧレコードにおい て生じるＱＲＳ棘波群を形状により検出すると共に分類する。ＱＲＳ検出器はま た、１つのビート・タイプの各ビートを整合し最大の相関と調時するため使用す ることができるＥＣＧレコードにおける各点を定義する。１つのビート・タイプ の各ビート 次に、プログラムは、どのビートのタイプが形態学的測定のために使用される かを決定する。このプログラムは、どのビートが伝導システムにおける最高の原 点レベルを持つかを決定するために、ＲＲ間隔と、任意のペースメーカのスパイ クの位置とを用いる。早発性ビートを伴う正弦波状の律動の場合におけるように 同じＱＲＳ形状を細分割することさえできる。この選択は、ビートのタイプ当た りのビート数に依存するのではなく、分析に対して最も情報を含むビートのタイ プが求められているものであり、３つ以上の棘波群（コンプレックス）を有する 任意のビート・タイプにその資格がある。コンピュータが正常な伝導に関する情 報を最も含むと見做すビートのタイプは、しばしば一次ビートと呼ばれる。 一次ビートが選定された後、その関連するビートがそれぞれ、各リードに対す る典型的な棘波群を生成する際に用いられる。これは、ＱＲＳ検出器により生成 されるサンプル時間を用いて行われる。これらの時間は、ＱＲＳの発生を示すの みならず、特定のビート・タイプに対するＱＲＳが最適に一致する時をも示す。 整合されたビートのグループからの平均（メジアン）電圧により典型的な棘波群 が生成される、即ち、この棘波群は各サンプル時間において重なったビートの中 間電圧を取ることにより形成される。 一次サイクルに対するメジアンが１２のリードの各々に対して確立された後、 各棘波群の波動が識別される。これは、各誘導毎に個々に行われる。プログラム は、信号が各棘波群内の基底線と交差する点を見出す。この交差点が予め定めた 値より大きい領域を持つ波動を定義するならば、この波動は有意的であると見做 される。この領域がこの値より小さければ、プログラムは、この波動が有意的で はないと見做し、別個の波としてラベル付けしない。この測定マトリックスは、 ＱＲＳオンセットに関する振幅を含み、Ｐ、Ｐ′、Ｑ、ＲおよびＳ波の振幅と持 続時間、Ｔ波の振幅、ＰＲおよびＱＴ間隔、ＱＲＳの持続時間、およびＳＴＪ、 ＳＴＭおよびＳＴＥの振幅を含む全ての個々の波動の持続時間を含む。 次に、プログラムは、解釈を行う際にこれらの測定結果を用いる。これは、律 動の分析と形態学的解釈とを含む。律動の分析は、最初にサンプルにおける優勢 な律動の根源を決定し、電子的な心房の律動ペース、心房の粗動、異所性心房律 動、洞性律動、接合面律動、および心房細動からなる主なカテゴリから選定する 。 形態学的解釈は、ウォルフ−パーキンソン−ホワイトの心房肥大、低電圧ＱＲ Ｓの如きＱＲＳ異常、肺動脈疾病パターン、ＱＲＳ軸、伝導異常、心室肥大、梗 塞、心室肥大によるＳＴ＋Ｔ異常、デーティング（ｄａｔｉｎｇ）梗塞、心外膜 損傷、心膜炎、早期極性回復、非特異性ＳＴ隆起、心内膜下損傷、非特異性ＳＴ 陥凹、ヂギタリス効果、接合面ＳＴ陥凹、虚血、ＱＲＳ−Ｔ角度、およびＱＴ間 隔の存在を決定する。 １２リード分析システム４０は、不整脈アナライザ１８とは独立的に動作可能 であり、あるいは同じＥＣＧ信号を分析するための不整脈アナライザと共にリア ルタイム・ベースで動作可能であり、あるいはその動作は、不整脈呼出し論理モ ジュール３２からの不整脈警告信号によって自動的にトリガーすることができる 。 不整脈アナライザ１８は、不整脈の発生を表示し不整脈を分類するが、その原 因を示すものではない。他方で、１２リード・アナライザ４０は、心筋層全体の 状態を決定することができる。この２つが同じＥＣＧ信号を同時に分析するため リアルタイム・ベースで相互に動作させられるならば、不整脈モニター１８によ り検出された不整脈の原因を決定することが可能である。例えば、虚血の如きエ ピソードは心筋層が破壊される前の早期段階で検出することができる。 また、１２ＥＣＧリードの各々が異なる軸心に沿った心臓の図であるので、梗 塞の場所は特定のリードにおける波形異常によって表示される。例えば、中隔心 筋梗塞は、誘導Ｖ１とＶ２で示され、前方心筋梗塞はリードＶ２、Ｖ３、Ｖ４で 示され、側方心筋梗塞はＩ、Ｖ５、Ｖ６同じａＶＬで示され、下方心筋梗塞はリ ードII、IIIおよびａＶＰにＳＴ隆起を生じる。１２リード分析および不整脈の 同時検出および分類により、心臓病専門医は不整脈の発生を検出できるばかりで なく、両システムが同時に動作して同じＥＣＧ誘導データをリアルタイム・ベー スで分析する故に、その原因を同時に決定することもできる。 本発明の唯一つの実施例を示して記述したが、これに限定する意図はなく、請 求の範囲のみにより限定されることを意図する。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９５年５月１７日 【補正内容】 １９条補正 請求の範囲 １．患者の身体上の予め定めた場所に接続されるリードを介して複数のアナログ 心臓信号を取得するステップと、該心臓信号を複数の標準的なディジタル化ＥＣ Ｇリード信号に変換するステップと、前記ＥＣＧ信号の第１のグループを分析し て患者の心拍における律動異常の存在をリアルタイム・ベースで決定するステッ プと、律動異常についての前記第１のグループのＥＣＧ信号の分析と同時に、伝 導、梗塞、肥大および極性回復の異常を含む輪郭異常に対して、前記第１のグル ープのＥＣＧ信号の信号を含む前記ＥＣＧリード信号の全ての輪郭を分析するス テップを含み、これにより律動異常の発生とその原因を同時に決定することがで きる心臓監視方法。 ２．１２のＥＣＧリード信号が、輪郭異常について分析される請求の範囲第１項 記載の方法。 ３．前記第１のグループのＥＣＧリード信号が、リードI、II，IIIおよびＶ−１ を含み、前記ＥＣＧリード信号の全てが、前記第１のグループのＥＣＧ信号と、 Ｖ２〜Ｖ６、ａＶＲ、ａＶＬ、およびａＶＦとを含む請求の範囲第２項記載の方 法。 ４．患者の身体上の予め定めた場所に接続されるリードを介して複数のアナログ 心臓信号を取得する手段と、前記心臓信号を複数の標準化ＥＣＧリード信号へ変 換する手段と、前記ＥＣＧ信号の１つのグループを分析して律動異常の存在を決 定する第１の分析手段と、前記第１の分析手段と同時に動作可能であり、輪郭異 常、伝導、梗塞、肥大および極性回復の異常について前記第１のグループの信号 を含む前記ＥＣＧリード信号の全ての輪郭を分析する第２の分析手段と、前記グ ループのＥＣＧ信号と、前記ＥＣＧ信号の全ての同時の分析のため、前記第１お よび第２の分析手段を同時に付勢する手段とを備え、これにより律動異常の発生 とその原因を同時に決定することができる心臓監視システム。 ５．前記第１および第２の分析手段が、リアルタイム・ベースで前記ＥＣＧ信号 を同時に分析するように動作する請求の範囲第４項記載の心臓監視システム。 ６．前記ＥＣＧリード信号が１２の標準化信号を含む請求の範囲第５項記載の心 臓監視システム。 ７．前記第１の分析手段が、１２のＥＣＧリード信号を分析するよう動作する請 求の範囲第６項記載の心臓監視システム。 ８．患者の身体上の予め定めた場所に接続されるリードを介して複数のアナログ 心臓信号を取得するステップと、前記心臓信号を複数の標準的なディジタル化Ｅ ＣＧリード信号へ変換するステップと、前記ＥＣＧ信号の第１のグループを分析 して患者の心拍における律動異常の存在をリアルタイム・ベースで決定するステ ップと、前記第１のグループのＥＣＧ信号の分析と同時に、同じ心拍における輪 郭異常について前記第１のグループＥＣＧ信号を含む前記ＥＣＧリード信号の全 ての特性を分析するステップとを含み、これにより律動異常の発生を律動の分析 から決定することができ、かつその原因を輪郭の分析から同時に決定することが できる心臓監視方法。 ９．１２のＥＣＧリード信号が輪郭の異常について分析される請求の範囲第８項 記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．患者の身体上の予め定めた場所に接続されるリードを介して複数のアナログ 心臓信号を取得するステップと、該心臓信号を複数の標準的なディジタル化ＥＣ Ｇリード信号に変換するステップと、前記ＥＣＧ信号の第１のグループを分析し て律動異常の存在をリアルタイム・ベースで決定するステップと、輪郭異常、伝 導、梗塞、肥大および極性回復異常について前記全てのＥＣＧリード信号の輪郭 を同時に分析するステップを含み、これにより律動異常の発生とその原因を同時 に決定することができる心臓監視方法。 ２．前記ＥＣＧ信号の輪郭が、輪郭異常、伝導、梗塞、肥大および極性回復の異 常について分析される請求の範囲第１項記載の方法。 ３．前記第１のグループのＥＣＧ誘導信号が、リードI，II、IIIおよびＶ−１を 含み、前記ＥＣＧリード信号の全てが、前記第１のグループのＥＣＧ信号と、Ｖ ２〜Ｖ６、ａＶＲ、ａＶＬ、およびａＶＦとを含む請求の範囲第２項記載の方法 。 ４．患者の身体上の予め定めた場所に接続されるリードを介して複数のアナログ 心臓信号を取得する手段と、前記心臓信号を複数の標準化ＥＣＧリード信号へ変 換する手段と、前記ＥＣＧ信号の１つのグループを分析して律動異常の存在を決 定する第１の分析手段と、輪郭異常、伝導、梗塞、肥大および極性回復の異常に ついて前記ＥＣＧリード信号の全ての輪郭を分析する第２の分析手段と、前記グ ループのＥＣＧ信号と、前記ＥＣＧ信号の全ての同時の分析のため、前記第１お よび第２の分析手段を同時に付勢する手段とを備え、これにより律動異常の発生 とその原因を同時に決定することができる心臓監視システム。 ５．前記第１および第２の分析手段が、リアルタイム・ベースで前記ＥＣＧ信号 を分析するように動作する請求の範囲第４項記載の心臓監視システム。 ６．前記ＥＣＧリード信号が１２の標準化信号を含む請求の範囲第５項記載の心 臓監視システム。 ７．前記第２の分析手段が、輪郭異常、伝導、梗塞、肥大および極性回復の異常 について前記ＥＣＧ信号の特性を分析するように動作する請求の範囲第６項記載 の心臓監視システム。