JPH1057330A - 心電図波形のドリフト除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローパスフィルタのカットオフ周波数を高い
値に設定できてドリフト除去能力を高めると共にドリフ
ト除去後の心電図波形にほとんど歪みを生じさせない心
電図波形のドリフト除去装置を提供すること。 【解決手段】 ３点メディアンフィルタ１は、ドリフト
成分を含んだ心電図波形信号ｘからＲ波とＴ波を除去す
るためのフィルタである。線形ディジタルＬＰＦ２は、
３点メディアンフィルタ１の出力信号ｙのうちドリフト
成分に対応する所定の低周波成分ｘ_d のみを通過させ
る。遅延回路３は、３点メディアンフィルタ１と線形デ
ィジタルＬＰＦ２の処理に要する時間だけ心電図波形信
号ｘを遅延させて出力する。減算器４は、遅延回路３か
ら出力されてくる心電図波形信号ｘから線形ディジタル
ＬＰＦ２の出力信号ｘ_d を減算し、心電図波形信号ｘの
信号成分に対応する信号ｘ_S を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、心電図波形のドリ
フト成分を除去する心電図波形のドリフト除去装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】心電図を測定する際、体動などによって
心電図波形に混入したドリフト成分は、各種パラメータ
の計測誤差の要因となる。このため、従来から、図４に
示すように、ドリフト成分を含んだ心電図波形信号ｘか
らドリフト成分に対応する所定の低周波成分ｘ_d のみを
通過させる線形ディジタルローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２と、線形ディジタルＬＰＦ２の処理に要する時間だけ
心電図波形信号ｘを遅延させて出力する遅延回路３と、
遅延回路３から出力されてくる心電図波形信号ｘから線
形ディジタルＬＰＦ２の出力信号ｘ_d を減算し、心電図
波形信号ｘの信号成分に対応する信号ｘ_s を出力する減
算器４とを備え、心電図波形からドリフト成分を除去す
るようにした心電図波形のドリフト除去装置が知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
心電図波形のドリフト除去装置には、次のような問題が
あった。

【０００４】通常、心電図波形は、図５に示すように、
Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波から構成されており、Ｐ波とＱＲ
Ｓ波は１０Ｈ_Z 程度の周波数成分、Ｔ波は数Ｈ_Z の周波
数成分をもっている。一方、線形ディジタルＬＰＦ２は
カットオフ周波数を高い値に設定するほどドリフト除去
能力が向上する。このため、線形ディジタルＬＰＦ２の
ドリフト除去能力を高めつつ心電図波形の信号成分を抽
出しないよう、線形ディジタルＬＰＦ２のカットオフ周
波数を１Ｈ_Z 以上であってＴ波の周波数成分よりも小さ
な値に設定することが考えられる。しかし、実際には図
６に示すように心電図波形に１Ｈ_Z 以下の周波数成分も
含まれており、このため、カットオフ周波数を上記の値
に設定すると、図７に示すように従来のドリフト除去装
置１０では、心電図波形のドリフト除去後のＰＱ部分と
ＳＴ部分の歪みが大きくなる。この点について考察する
と、線形ディジタルＬＰＦはフーリエ変換、信号の重ね
合わせ等の理論にもとづいているため、所望する信号の
スペクトラムとノイズ（ドリフト成分）のスペクトラム
が周波数上で重なってしまう場合には、もはやノイズを
分離、除去することは不可能となる。例えば、ＱＲＳ波
のような時間軸上で局所的に存在するインパルス信号も
フーリエの理論では直流から無限大の周波数までの正弦
波の無限時間幅にわたる重ね合わせと考えられる。この
ため、このような波形を線形ディジタルＬＰＦで処理す
ると、時間軸方向に信号成分がしみだし、ＱＲＳ波の周
辺部分に歪みを生じるのである。従って、従来のドリフ
ト除去装置では、線形ディジタルＬＰＦのカットオフ周
波数を１Ｈ_Z 以上の値に設定することができず、ドリフ
ト除去能力に限界があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決し、ローパス
フィルタのカットオフ周波数を高い値に設定できてドリ
フト除去能力を高めると共にドリフト除去後の心電図波
形にほとんど歪みを生じさせない心電図波形のドリフト
除去装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の心電図波形の
ドリフト除去装置は、ドリフト成分を含んだ心電図波形
信号からＲ波とＴ波を除去するためのメディアンフィル
タと、前記メディアンフィルタの出力信号のうち前記ド
リフト成分に対応する所定の低周波成分のみを通過させ
るローパスフィルタと、前記メディアンフィルタと前記
ローパスフィルタの処理に要する時間だけ前記心電図波
形信号を遅延させて出力する遅延回路と、前記遅延回路
から出力されてくる心電図波形信号から前記ローパスフ
ィルタの出力信号を減算し、前記心電図波形信号の信号
成分に対応する信号を出力する減算器とを備えることを
特徴とする。

【０００７】請求項２の心電図波形のドリフト除去装置
は、請求項１の心電図波形のドリフト除去装置におい
て、前記メディアンフィルタは３点メディアンフィルタ
であることを特徴とする。

【０００８】

【発明の作用効果】請求項１の心電図波形のドリフト除
去装置において、ドリフト成分を含んだ心電図波形信号
はメディアンフィルタによりＲ波とＴ波が除去され上記
心電図波形信号から信号成分が大まかにカットされた信
号、換言すると、ドリフト成分に振幅の小さな成分が部
分的に重畳された信号としてローパスフィルタに入力さ
れる。このため、ローパスフィルタのカットオフ周波数
を高い値に設定し、ローパスフィルタのドリフト除去能
力を高めることが可能になると共に、ドリフト除去後の
心電図波形にほとんど歪みを生じさせなくすることが可
能になる。

【０００９】請求項２の心電図波形のドリフト除去装置
によると、メディアンフィルタとして処理が最も簡素な
３点メディアンフィルタを用いたため、メディアンフィ
ルタの構成が簡単になる、処理速度が速いなどの効果を
奏する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。

【００１１】図１は一実施例による心電図波形のドリフ
ト除去装置のブロック図を示す。

【００１２】図１において、線形ディジタルローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）２の前段にはメディアンフィルタ１が
設けられている。メディアンフィルタ１は、ドリフト成
分を含んだ心電図波形信号ｘからＲ波とＴ波を除去する
ためのフィルタであり、例えば３点メディアンフィルタ
からなる。

【００１３】３点メディアンフィルタ１の動作を図２に
基づいて説明すると、３点メディアンフィルタ１は、心
電図波形信号ｘを所定周期でサンプリングし、各々のサ
ンプリング時点ｎのサンプル値ｘ(n) と、時点ｎから幅
ｄ（例えば２００ｍｓｅｃ）だけ前の時点（ｎ−ｄ）の
サンプル値ｘ(n-d) と、時点ｎから幅ｄだけ後の時点
（ｎ＋ｄ）のサンプル値ｘ(n+d) との大小比較を行な
い、真ん中の大きさのサンプル値（図２の場合、サンプ
ル値ｘ(n+d) ）を時点ｎについての出力値ｙ(n) として
設定する。すなわち、３点メディアンフィルタ１の時点
ｎの出力値ｙ(n) は、下記の式で表わされる。

【００１４】ｙ(n) ＝MedIII{ ｘ(n)}＝median{ ｘ(n-
d),ｘ(n),ｘ(n+d)} そして、３点メディアンフィルタ１は、上記のように設
定した出力値ｙ(n) を出力信号ｙとして線形ディジタル
ＬＰＦ２に出力する。ここで、出力信号ｙは、上述した
メディアンフィルタ１の処理により、ドリフト成分を含
んだ心電図波形信号ｘからＲ波とＴ波が除去された信
号、換言すると心電図波形信号ｘから信号成分が大まか
にカットされた信号であり、図１に示すように、ドリフ
ト成分に振幅の小さな成分が部分的に重畳された波形で
ある。

【００１５】メディアンフィルタ１から信号ｙを入力し
た線形ディジタルＬＰＦ２は、信号ｙのうちドリフト成
分に対応する所定の低周波成分ｘ_d のみを通過させる。
ここで、線形ディジタルＬＰＦ２に入力される信号ｙ
は、上述したように心電図波形信号ｘそのものではなく
心電図波形信号ｘがメディアンフィルタ１により処理さ
れた後の信号すなわちドリフト成分に振幅の小さな成分
が部分的に重畳された信号であるため、線形ディジタル
フィルタ２の出力信号ｘ_d は、心電図波形信号ｘそのも
のから低周波成分ｘ_d を抽出する従来装置のように時間
軸上に信号成分がしみだした出力信号ｘ_d とはならず、
信号成分をほとんど含まない出力信号ｘ_dとなる。

【００１６】一方、遅延回路３は、メディアンフィルタ
１と線形ディジタルＬＰＦ２の処理に要する時間だけ心
電図波形信号ｘを遅延させて出力する。

【００１７】減算器４は、遅延回路３から出力されてく
る心電図波形信号ｘから線形ディジタルＬＰＦ２の出力
信号ｘ_d を減算し、心電図波形信号ｘの信号成分に対応
する信号ｘ_s を出力する。ここで、信号ｘ_s は、上述し
たように線形ディジタルＬＰＦ２の出力信号ｘ_d に信号
成分がほとんど含まれていないため、心電図波形信号ｘ
の信号成分にほぼ一致した信号となる。

【００１８】図３は、本願装置による出力信号ｘ_s と従
来装置による出力信号ｘ_s との比較結果を示し、図３
（Ａ）は心電図波形が原波形のみからなる場合の比較結
果、図３（Ｂ）は心電図波形が原波形にドリフト成分
（０．５Ｈ_Z の正弦波）が重畳されたものである場合の
比較結果を示す。なお、本願装置のメディアンフィルタ
１としては３点メディアンフィルタを用い、その幅ｄは
２００ｍｓｅｃに設定した。また、従来装置としては、
系（図４）全体としてのカットオフ周波数を０．９Ｈ_Z
に設定したものを用い、一方、本願装置としては、カッ
トオフ周波数を２．９Ｈ_Z に設定した図４の系におい
て、線形ディジタルＬＰＦ２の前段にメディアンフィル
タ１を設けたものを用いた。

【００１９】心電図波形が原波形のみからなる場合に
は、図３（Ａ）から明らかなように、本願装置、従来装
置のいずれの場合にも歪みが生じないでほぼ忠実に原波
形を再現することができ、心電図波形が原波形にドリフ
ト成分が重畳されたものである場合には、図３（Ｂ）か
ら明らかなように、本願装置の方が出力信号ｘ_s に含ま
れるドリフト成分の割合が著しく低くなっており、原波
形に近い出力信号ｘ_s を得ることができた。

【００２０】以上説明したように、本実施例による心電
図波形のドリフト除去装置においては、ドリフト成分を
含んだ心電図波形信号ｘはメディアンフィルタ１により
Ｒ波とＴ波が除去され心電図波形信号ｘから信号成分が
大まかにカットされた信号ｙ、換言すると、ドリフト成
分に振幅の小さな成分が部分的に重畳された信号ｙとし
て線形ディジタルＬＰＦ２に入力される。このため、線
形ディジタルＬＰＦ２のカットオフ周波数を高い値に設
定し、線形ディジタルＬＰＦ２のドリフト除去能力を高
めることが可能になると共に、ドリフト除去後の心電図
波形Ｘ_S にほとんど歪みを生じさせなくすることが可能
になる。また、メディアンフィルタ１として処理が最も
簡素な３点メディアンフィルタを用いたため、メディア
ンフィルタ１の構成が簡単になる、処理速度が速いなど
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例による心電図波形のドリフト除去装置
のブロック図

【図２】メディアンフィルタの動作説明図

【図３】本願装置と従来装置の比較結果を示す波形図

【図４】従来装置のブロック図

【図５】心電図波形図

【図６】心電図のスペクトラムと線形ディジタルＬＰＦ
の特性との関係についての説明図

【図７】従来装置による出力信号ｘ_s の波形歪みについ
ての説明図

【符号の説明】

１ ３点メディアンフィルタ（メディアンフィルタ） ２ 線形ディジタルＬＰＦ（ローパスフィルタ） ３ 遅延回路 ４ 減算器 ｘ 心電図波形信号 ｙ メディアンフィルタの出力信号 ｘ_d ローパスフィルタの出力信号 ｘ_s 減算器の出力信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日比野 萌 愛知県名古屋市緑区鳴海町伝治山１番地 株式会社中日電子内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドリフト成分を含んだ心電図波形信号か
   らＲ波とＴ波を除去するためのメディアンフィルタと、 前記メディアンフィルタの出力信号のうち前記ドリフト
   成分に対応する所定の低周波成分のみを通過させるロー
   パスフィルタと、 前記メディアンフィルタと前記ローパスフィルタの処理
   に要する時間だけ前記心電図波形信号を遅延させて出力
   する遅延回路と、 前記遅延回路から出力されてくる心電図波形信号から前
   記ローパスフィルタの出力信号を減算し、前記心電図波
   形信号の信号成分に対応する信号を出力する減算器とを
   備えることを特徴とする心電図波形のドリフト除去装
   置。
2. 【請求項２】 前記メディアンフィルタは３点メディア
   ンフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の心
   電図波形のドリフト除去装置。