WO2018180796A1 - 解析マップ作成装置およびプログラム - Google Patents

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一郎 佐久間
直輝 富井
宏 瀬野
晴朗 本荘
正俊 山▲崎▼
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国立大学法人東京大学
国立大学法人名古屋大学
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    • A61B2576/023—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part for the heart

Definitions

  • the present invention relates to an analysis map creation apparatus and program, and more specifically, an analysis map for creating an analysis map for performing an analysis on a swirling excitement wave in a living tissue that is activated by the excitement wave propagating through the tissue.
  • the present invention relates to a program for causing a creation device and a computer to function as such an analysis map creation device.
  • the inventors create a phase map of the excitement wave in the heart, and based on the phase map, the degree of dispersion of the surrounding phase at each position (each location) is a numerical value from 0 to 1 Has been proposed (see Non-patent Document 1). Since the phase dispersion value becomes larger as the degree of dispersion of the surrounding phase becomes larger, the phase dispersion value becomes larger at the turning center of the turning excitation wave. For this reason, the position (location) where the phase dispersion value exceeds a threshold value (for example, 0.8 or 0.9) close to the value 1 can be recognized as the turning center of the turning excitement wave.
  • a threshold value for example, 0.8 or 0.9
  • the turning center of the turning excitation wave can be identified, but the turning center of the turning excitation wave appears as time passes. Or disappear or move. For this reason, it is important to analyze the appearance, disappearance, and movement of the turning excitement wave with the passage of time.
  • the analysis map creation device of the present invention is mainly intended to create an analysis map for performing an analysis on a swirling excitement wave.
  • the main purpose of the program of the present invention is to cause a computer to function as an analysis map creation device for creating an analysis map for performing an analysis on a swirling excitement wave.
  • the analysis map creation apparatus and program of the present invention employ the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
  • the analysis map creation device of the present invention is An analysis map creation device for creating an analysis map for performing an analysis on a swirling excitement wave in a living tissue that is activated by an excitement wave propagating through the tissue, A phase dispersion value computing unit that computes a phase dispersion value indicating the degree of dispersion of the surrounding phase at each position based on the phase of the excitation wave at each position of the biological tissue; An analysis map creating unit that creates the analysis map based on at least a part of the time series of the phase dispersion value at each position; It is a summary to provide.
  • a phase dispersion value indicating the degree of dispersion of the surrounding phase at each position is calculated based on the phase of the excitation wave at each position of the living tissue, and at least the phase dispersion value at each position is calculated.
  • the analysis map based on the time series of at least a part of the phase dispersion value at each position of the living tissue is an analysis map for performing an analysis on the swirl excitement wave.
  • the analysis map for performing an analysis related to the turning excitatory wave is an analysis map for performing an analysis related to the turning excitatory wave.
  • the analysis map creation unit may create the analysis map based on the time accumulation of the phase dispersion value at each position.
  • examples of the analysis map based on time accumulation of phase dispersion values include a map in which phase dispersion values are accumulated in time, a map in which phase dispersion values are time-averaged, and the like.
  • Such an analysis map can be used to identify a turning center of a turning excitement wave and a position (location) that is likely to be a turning center.
  • the analysis map creation unit may create the analysis map based on time accumulation with respect to a phase dispersion value greater than or equal to a predetermined value among the phase dispersion values at each position. .
  • a phase dispersion value greater than or equal to a predetermined value a map in which only phase dispersion values greater than or equal to a predetermined value are accumulated over time, or only a phase dispersion value greater than or equal to a predetermined value is accumulated over time, and a predetermined value of 2 is further obtained.
  • Examples thereof include a map that has been converted into a value and a map that is obtained by averaging the phase dispersion values that are equal to or greater than a predetermined value.
  • Such an analysis map can be used for qualifying the degree of stay at the position (location) of the turning center of the swirling excitement wave or for identifying the trajectory of the turning center of the swirling excitatory wave.
  • the analysis map creation unit may create the analysis map based on time accumulation of values obtained by binarizing the phase dispersion value at each position with a predetermined value.
  • a map in which values binarized by a predetermined value are accumulated by time, or a binarized value by a predetermined value is further binarized after time accumulation. You can list the maps.
  • Such an analysis map can be used for qualifying the degree of stay at the position (location) of the turning center of the swirling excitement wave or for identifying the trajectory of the turning center of the swirling excitatory wave.
  • the analysis map creation unit may create the analysis map based on time accumulation with respect to a phase dispersion value less than a predetermined value among the phase dispersion values at each position.
  • Examples of the analysis map based on time accumulation with respect to a phase dispersion value less than a predetermined value include a map in which phase dispersion values less than a predetermined value are accumulated over time, and a map in which phase dispersion values less than a predetermined value are time-averaged.
  • Such an analysis map can be used for recognition of a position (location) that is likely to be a turning center of a turning excitement wave, or for a position (location) that cannot be a turning center of a turning excitement wave.
  • phase dispersion value may be calculated by the following equation (1).
  • the program of the present invention A program for causing a computer to function as an analysis map creation device for creating an analysis map for performing an analysis on a swirling excitation wave in a biological tissue that is activated by an excitation wave propagating through the tissue, Calculating a phase dispersion value indicating the degree of dispersion of the surrounding phase at each position based on the phase of the excitation wave at each position of the biological tissue; Creating the analysis map based on a time series of at least a portion of the phase dispersion value at each position; It is summarized as having.
  • the computer calculates a phase dispersion value indicating the degree of dispersion of the surrounding phase at each position based on the phase of the excitation wave at each position of the living tissue, and at least the phase dispersion value at each position is calculated. It can function as an apparatus for creating an analysis map based on a part of time series. As described above, the phase dispersion value becomes larger as the degree of dispersion of the surrounding phase becomes larger. Therefore, the position (location) exceeding the threshold (for example, 0.8 or 0.9) is set at the turning center of the turning excitation wave. Can be certified as.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an average vector of phase values around position A in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an average vector of phase values around position B in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a phase map, a phase dispersion map, and a phase dispersion value binarized with threshold values at times T1 to T4 at a predetermined time interval.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a phase map, a phase dispersion map, and a phase dispersion value binarized with a threshold value at times T5 to T8 of a predetermined time interval.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a turning center movement prediction map for the phase dispersion map shown in FIGS. 10 and 11. It is a flowchart which shows an example of the preparation process of the turning center locus
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a turning center trajectory map of a modification to the phase dispersion map shown in FIGS. 10 and 11.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an analysis map creating apparatus 20 as an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows another embodiment that also functions as the analysis map creating apparatus 20 of FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an analysis map creation device 120.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an analysis map creating apparatus 20 as an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows another embodiment that also functions as the analysis map creating apparatus 20 of FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an analysis map creation device 120.
  • the analysis map creation apparatus 20 performs analysis on a swirling excitement wave in a biological tissue (for example, a heart) that is active with excitement by causing the excitement wave to propagate through the tissue using a general-purpose computer.
  • a program for functioning as an analysis map creation device for creating an analysis map is built into a general-purpose computer, and the phase of the excitation wave at each position (location) of the living tissue is input to each position ( The phase dispersion calculation unit 30 that calculates the phase dispersion value of the location), and the analysis map creation unit 40 that creates the analysis map based on the time series of the phase dispersion value of each position (location) calculated by the phase dispersion calculation unit 30. And comprising.
  • the analysis map created by the analysis map creation unit 40 is displayed and output on a (integrated) display connected to a general-purpose computer.
  • the analysis map creation device 120 of the embodiment shown in FIG. 2 is activated by excitement by excitement waves propagating through the general-purpose computer. It is configured by incorporating in a general-purpose computer a program for functioning as an analysis map creation device for creating an analysis map for performing an analysis on a swirling excitation wave in a biological tissue, and for each position (location) of the biological tissue.
  • a phase map creation unit 122 that inputs excitement wave data and creates a phase map based on the phase of the excitement wave at each position (location), and a phase at each position (location) in the phase map created by the phase map creation unit 122
  • a phase dispersion map creation unit 130 that calculates a dispersion value to create a phase dispersion map, and a phase dispersion map creation unit 130 Includes an analysis map generator 140 for creating an analysis map based on time series of phase dispersion value of each position (point) in made phase distribution map, the.
  • the analysis map created by the analysis map creation unit 140 is displayed and output on a (integrated) display connected to a general-purpose computer.
  • the analysis map creation apparatus 20 of the embodiment shown in FIG. 1 and the analysis map creation apparatus 120 of the embodiment shown in FIG. 2 basically differ only in whether or not a phase dispersion map is created. The same is true for general processing.
  • the analysis map creation device 120 of the embodiment shown in FIG. 2 will be described, and the analysis map creation device 20 of the embodiment shown in FIG. 1 will be described as needed.
  • the phase map creation unit 122 receives the excitation wave data at each position (location) of the living tissue, and creates a phase map indicating the phase of the excitation wave at each position at the same time every predetermined time.
  • the excitement wave data at each position (location) of the living tissue for example, an electrical signal from a sensor attached to each position of the heart, heart beat image data, or the like can be used.
  • the phase is set to ⁇ to ⁇ with respect to the period of the excitation wave.
  • the phase dispersion map creating unit 130 uses, for example, the phase dispersion value by using the phase at each position (location) in the phase map for each predetermined time created by the phase map creating unit 122 by the process of creating the phase dispersion map shown in FIG. To calculate a phase dispersion map for each predetermined time.
  • a phase map is input (step S100), and a phase dispersion value at each position (location) in the input phase map is calculated by the following equation (1) (step S110).
  • Equation (1) subtracts the norm of the average vector of N phase values around the target position from the value 1, V is the phase dispersion value, N is the number of surrounding positions, and ⁇ k is the position k. It is a phase.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a phase map showing the phase in shades
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an average vector of phase values around position A in FIG. 4
  • FIG. 6 is a diagram in FIG. 4 is an explanatory diagram showing an average vector of phase values around position B.
  • FIGS. 5 and 6 indicate the average vector of the surrounding phase values.
  • the surrounding phase values are substantially evenly distributed from ⁇ to ⁇ . For this reason, the norm of the average vector is close to the value 0, and the phase dispersion value V is close to the value 1.
  • the surrounding phase values are biased. Therefore, the norm of the average vector is close to the value 1, and the phase dispersion value V is close to the value 0.
  • FIG. 7 shows a phase dispersion map for the phase map of FIG. With such a phase dispersion map, the turning center of the turning excitement wave can be recognized.
  • the phase dispersion value V is set to a certain range of windows (white squares in the vicinity of positions A and B in FIGS. 4 and 7) with respect to the target position, and depends on the phase of the position in the window. Calculated.
  • phase dispersion map When the phase dispersion value at each position in the phase map is calculated, the phase dispersion value at each position is stored as a phase dispersion map (step S120), and it is determined whether there is a next phase map (phase map after a predetermined time). If there is a next phase map, the process returns to the input of the phase map in step S100. If there is no next phase map, the phase dispersion map creation process is terminated.
  • the analysis map creation unit 140 creates an analysis map based on the time series of phase dispersion values at each position (location) in the phase dispersion map for each predetermined time created by the phase dispersion map creation unit 130. For example, when creating a time accumulation map of the phase dispersion value of each position (location) in the phase dispersion map for each predetermined time as the analysis map, the time accumulation phase dispersion map creation process illustrated in FIG. 8 is executed. When creating a map indicating the trajectory of the turning center of the turning excitement wave, a turning center trajectory map creation process illustrated in FIG. 9 is executed.
  • the phase dispersion map is input (step S200), the phase dispersion values at each position (location) in the phase division map are accumulated (step S210), and the next It is determined whether or not there is a phase dispersion map (phase dispersion map after a predetermined time) (step S220). If there is a next phase dispersion map, the process returns to the input of the phase dispersion map in step S200. If there is no next phase dispersion map, the accumulated value of the phase dispersion value at each position (location) is represented as a time accumulated phase dispersion map. (Step S230), and the process of creating the time cumulative phase dispersion map is terminated.
  • a phase dispersion map is input (step S300), and whether the phase dispersion value at each position (location) is larger than a threshold (for example, 0.8 or 0.9). Binarization is performed depending on whether or not (step S310). That is, the turning center of the turning excitement wave is recognized. Then, the binarized values at each position (location) are accumulated (step S320), and it is determined whether or not there is a next phase dispersion (a phase dispersion map after a predetermined time) (step S330). If there is a next phase dispersion map, the process returns to the input of the phase dispersion map in step S300. If there is no next phase dispersion map, the accumulated value of the binarized values at each position (location) is used as the turning center locus. The map is stored (step S340), and the turning center trajectory map creation process is terminated.
  • a threshold for example, 0.8 or 0.9.
  • FIG. 10 and FIG. 11 show a phase map, a phase dispersion map, and a map obtained by binarizing the phase dispersion value with a threshold value at times T1 to T8 at predetermined time intervals.
  • FIG. 12 shows a time cumulative phase dispersion map for the phase dispersion map shown in FIGS. 10 and 11, and
  • FIG. 13 shows a turning center locus map for a map obtained by binarizing the phase dispersion values shown in FIGS. Shown in FIG. 12, the time accumulated value (degree of whiteness) of the phase dispersion value is considered to indicate the degree of ease of generation of the turning center of the turning excitement wave. Therefore, the map of FIG.
  • the binarized time accumulated value (degree of whiteness) is considered to indicate the degree of stay of the swirling excitement wave at the turning center
  • the binarized value of the time accumulated value distribution (white position) Is considered to indicate the movement of the turning center of the turning excitement wave. Therefore, the map of FIG. 13 can be used for recognition of the staying degree at the position (location) of the turning center of the turning excitement wave, recognition of the trajectory of the turning center of the turning excitement wave, and the like.
  • the analysis map creation unit 140 moves the turning center of the time accumulation map in which the phase dispersion value at each position (location) in the phase dispersion map for each predetermined time is less than a threshold value (for example, 0.8 or 0.9). It may be created as a prediction map. In this case, the turning center movement prediction map creation process illustrated in FIG. 14 may be executed. In the process of creating the turning center movement prediction map, first, a phase dispersion map is input (step S400), and the phase dispersion value at each position (location) in the phase division map is a threshold (for example, 0.8 or 0.9). The above phase dispersion value is set to 0 (step S410).
  • a threshold for example, 0.8 or 0.9
  • phase dispersion value at each position (location) is accumulated (step S420), and it is determined whether or not there is a next phase dispersion loop (phase dispersion map after a predetermined time) (step S430). If there is a next phase dispersion map, the process returns to the input of the phase dispersion map in step S400. If there is no next phase dispersion map, the accumulated value of the phase dispersion value at each position (location) is used for the prediction of turning center movement. The map is stored (step S440), and the turning center movement prediction map creation process is terminated.
  • a turning center movement prediction map for the phase dispersion map shown in FIGS. 10 and 11 is shown in FIG. In FIG.
  • the map of FIG. 15 can be used for recognition of a position (location) that is likely to be the turning center of the turning excitement wave, or recognition of a position (location) that cannot be the turning center of the turning excitement wave.
  • the phase dispersion map is created by calculating the phase dispersion value of each position (location) in the phase map for each predetermined time of the excitation wave at each position (location) of the living tissue. Then, an analysis map based on the time series of the phase dispersion value at each position (location) in the phase dispersion map is created.
  • the analysis map created in this way can be used for the analysis of the generation, disappearance, and movement of the turning center of the swirling excitement wave, and the analysis of the degree of possibility of the swirling center of the swirling excitement wave. As a result, it is possible to contribute to the analysis of the appearance, disappearance, and movement of the turning excitement wave with the passage of time.
  • the time accumulation phase dispersion map creation processing of FIG. 8 creates the time accumulation map of the phase dispersion values at each position (location).
  • a time average map of the phase dispersion value may be created.
  • the map in this case is the same as in FIG.
  • the time accumulation map in which the phase dispersion value at each position (location) is less than the threshold is created by the process of creating the turning center movement prediction map of FIG. 14, but the phase dispersion at each position (location). It is good also as what produces the map of the time average of the value below a threshold value.
  • the map in this case is the same as in FIG.
  • the turning center trajectory map is created by accumulating values obtained by binarizing the phase dispersion value of each position (location) with a threshold value (for example, 0.8 or 0.9).
  • a threshold value for example, 0.8 or 0.9
  • the created turning center locus map is a map with no shading as shown in FIG.
  • the turning center locus map creation process illustrated in FIG. 16 may be executed. In the process of creating the turning center locus map of FIG.
  • phase dispersion map is input (step S500), and the phase dispersion value of each position (location) is less than a threshold (for example, 0.8 or 0.9).
  • the phase dispersion value is set to 0 (step S510).
  • the phase dispersion value at each position (location) is accumulated (step S520), and it is determined whether there is a next phase dispersion loop (phase dispersion map after a predetermined time) (step S530). If there is a next phase dispersion map, the process returns to the input of the phase dispersion map in step S500. If there is no next phase dispersion map, the accumulated value of the phase dispersion values at each position (location) is used as the turning center locus map.
  • FIG. 17 shows a turning center locus map for the phase dispersion map shown in FIGS. 10 and 11 by this processing.
  • FIG. 17 is almost the same as FIG.
  • a time average map may be created. The map in this case is the same as in FIG.
  • the turning center is indicated by indicating the number of counts of positions (locations) that are equal to or greater than the threshold among the phase dispersion values of the respective positions (locations) of the phase map every predetermined time.
  • a trajectory map may be created.
  • the turning center trajectory map is created without creating the phase dispersion map, it is created not by the analysis map creation device 120 shown in FIG. 2, but by the analysis map creation device 20 shown in FIG. become. As described above, the analysis map may be created without creating the phase dispersion map.
  • the present invention can be used in the manufacturing industry of an analysis map creating apparatus for creating an analysis map for performing an analysis on a swirling excitement wave.

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Abstract

興奮波が組織内を伝播することにより興奮に伴って活動する生体組織の各位置における興奮波の位相に基づいて各位置における周囲の位相の分散の程度を示す位相分散値を演算し、各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づいて解析マップを作成する。位相分散値は、周囲の位相の分散の程度を示すから、周囲の位相の分散の程度が大きい位置を旋回興奮波の旋回中心として認定することができる。また、周囲の位相の分散の程度はその時刻より前に旋回中心であったか、或いは、その時刻より後に旋回中心になり得るか、の可能性を見いだすことができる。これらの結果、旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成することができる。

Description

解析マップ作成装置およびプログラム
　本発明は、解析マップ作成装置およびプログラムに関し、詳しくは、興奮波が組織内を伝播することにより興奮に伴って活動する生体組織における旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置およびコンピュータをこうした解析マップ作成装置として機能させるプログラムに関する。
　この種の技術として、発明者らは、心臓における興奮波の位相マップを作成すると共に位相マップに基づいて各位置（各箇所）における周囲の位相の分散の程度を値０から値１までの数値による位相分散値で示す位相分散マップを作成するものを提案している（非特許文献１参照）。位相分散値は、周囲の位相の分散の程度が大きいほど大きな値となるから、旋回興奮波の旋回中心では大きな値となる。このため、位相分散値が値１に近い閾値（例えば０．８や０．９）を超える位置（箇所）を旋回興奮波の旋回中心として認定することができる。
"Detection Algorithm of Phase Singularity Using Phase Variance Analysis for Epicardial Optical Mapping Data", IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOL. 63, NO. 9, SEPTEMBER 2016
　このように心臓における興奮波の位相マップに対して位相分散値を演算することにより旋回興奮波の旋回中心を認定することができるが、旋回興奮波の旋回中心は時間の経過に伴って出現したり消滅したり移動したりする。このため、旋回興奮波の旋回中心の時間経過に伴う出現や消滅、移動を解析することが重要な課題となる。
　本発明の解析マップ作成装置は、旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成することを主目的とする。また、本発明のプログラムは、コンピュータを旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置として機能させることを主目的とする。
　本発明の解析マップ作成装置およびプログラムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本発明の解析マップ作成装置は、
　興奮波が組織内を伝播することにより興奮に伴って活動する生体組織における旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置であって、
　前記生体組織の各位置における興奮波の位相に基づいて前記各位置における周囲の位相の分散の程度を示す位相分散値を演算する位相分散値演算部と、
　前記各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づいて前記解析マップを作成する解析マップ作成部と、
　を備えることを要旨とする。
　この本発明の解析マップ作成装置では、生体組織の各位置における興奮波の位相に基づいて各位置における周囲の位相の分散の程度を示す位相分散値を演算し、各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づいて解析マップを作成する。位相分散値は、上述したように、周囲の位相の分散の程度が大きいほど大きな値となるから、閾値（例えば０．８や０．９）を超える位置（箇所）を旋回興奮波の旋回中心として認定することができる。閾値を超えないが閾値近傍の位相分散値を有する位置（箇所）は、その時刻より前に旋回中心であったか、或いは、その時刻より後に旋回中心になり得るか、の可能性を見いだすことができる。このため、生体組織の各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づく解析マップは、旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップとなる。これらの結果、旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成することができる。
　こうした本発明の解析マップ作成装置において、前記解析マップ作成部は、前記各位置における位相分散値の時間累積に基づいて前記解析マップを作成するものとしてもよい。ここで、位相分散値の時間累積に基づく解析マップとしては、位相分散値を時間累積したマップや、位相分散値を時間平均したマップなどを挙げることができる。こうした解析マップは、旋回興奮波の旋回中心や旋回中心となり得る可能性の高い位置（箇所）の認定などに用いることができる。
　また、本発明の解析マップ作成装置において、前記解析マップ作成部は、前記各位置における位相分散値のうち所定値以上の位相分散値に対する時間累積に基づいて前記解析マップを作成するものとしてもよい。所定値以上の位相分散値に対する時間累積に基づく解析マップとしては、所定値以上の位相分散値だけを時間累積したマップや、所定値以上の位相分散値だけを時間累積した後に更に所定値で２値化したマップ、所定値以上の位相分散値を時間平均したマップなどを挙げることができる。こうした解析マップは、旋回興奮波の旋回中心のその位置（箇所）における滞留の程度の認定や旋回興奮波の旋回中心の軌跡の認定などに用いることができる。
　本発明の解析マップ作成装置において、前記解析マップ作成部は、前記各位置における位相分散値を所定値によって２値化した値の時間累積に基づいて前記解析マップを作成するものとしてもよい。所定値によって２値化した値の時間累積に基づく解析マップとしては、所定値によって２値化した値を時間累積したマップや、所定値によって２値化した値を時間累積した後に更に２値化したマップなどを挙げることができる。こうした解析マップは、旋回興奮波の旋回中心のその位置（箇所）における滞留の程度の認定や旋回興奮波の旋回中心の軌跡の認定などに用いることができる。
　本発明の解析マップ作成装置において、前記解析マップ作成部は、前記各位置における位相分散値のうち所定値未満の位相分散値に対する時間累積に基づいて前記解析マップを作成するものとしてもよい。所定値未満の位相分散値に対する時間累積に基づく解析マップとしては、所定値未満の位相分散値を時間累積したマップや、所定値未満の位相分散値を時間平均したマップなどを挙げることができる。こうした解析マップは、旋回興奮波の旋回中心になり易い位置（箇所）の認定や、旋回興奮波の旋回中心にはなり得ない位置（箇所）の認定などに用いることができる。
　本発明の解析マップ作成装置において、前記位相分散値は、次式（１）により計算されるものとしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　本発明のプログラムは、
　コンピュータを、興奮波が組織内を伝播することにより興奮に伴って活動する生体組織における旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置として機能させるためのプログラムであって、
　前記生体組織の各位置における興奮波の位相に基づいて前記各位置における周囲の位相の分散の程度を示す位相分散値を演算するステップと、
　前記各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づいて前記解析マップを作成するステップと、
　を有することを要旨とする。
　この本発明のプログラムでは、コンピュータを、生体組織の各位置における興奮波の位相に基づいて各位置における周囲の位相の分散の程度を示す位相分散値を演算し、各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づいて解析マップを作成する装置として機能させることができる。位相分散値は、上述したように、周囲の位相の分散の程度が大きいほど大きな値となるから、閾値（例えば０．８や０．９）を超える位置（箇所）を旋回興奮波の旋回中心として認定することができる。閾値を超えないが閾値近傍の位相分散値を有する位置（箇所）は、その時刻より前に旋回中心であったか、或いは、その時刻より後に旋回中心になり得るか、の可能性を見いだすことができる。このため、生体組織の各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づく解析マップを用いて解析を行なうことにより、旋回興奮波の旋回中心の時間経過に伴う出現や消滅、移動などの解析をより適正に行なうことができる。
本発明の一実施形態としての解析マップ作成装置２０の構成の概略を示す構成図である。 本発明の他の実施形態としての解析マップ作成装置２０の構成の概略を示す構成図である。 位相分散マップの作成処理の一例を示すフローチャートである。 位相を濃淡で示す位相マップの一例を示す説明図である。 図４中の位置Ａの周囲の位相値の平均ベクトルで示す説明図である。 図４中の位置Ｂの周囲の位相値の平均ベクトルで示す説明図である。 図４の位相マップに対する位相分散マップを示す説明図である。 時間累積位相分散マップの作成処理の一例を示すフローチャートである。 旋回中心軌跡マップの作成処理の一例を示すフローチャートである。 所定時間間隔の時間Ｔ１～Ｔ４における位相マップと位相分散マップと位相分散値を閾値で２値化したマップの一例を示す説明図である。 所定時間間隔の時間Ｔ５～Ｔ８における位相マップと位相分散マップと位相分散値を閾値で２値化したマップの一例を示す説明図である。 図１０および図１１に示した位相分散マップに対する時間累積位相分散マップを示す説明図である。 図１０および図１１に示した位相分散値を閾値で２値化したマップに対する旋回中心軌跡マップを示す説明図である。 旋回中心移動予測用マップの作成処理の一例を示すフローチャートである。 図１０および図１１に示した位相分散マップに対する旋回中心移動予測用マップを示す説明図である。 変形例の旋回中心軌跡マップの作成処理の一例を示すフローチャートである。 図１０および図１１に示した位相分散マップに対する変形例の旋回中心軌跡マップを示す説明図である。
　次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態としての解析マップ作成装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、図１の解析マップ作成装置２０としても機能する他の実施形態としての解析マップ作成装置１２０の構成の概略を示す構成図である。
　図１に示す実施形態の解析マップ作成装置２０は、汎用のコンピュータを興奮波が組織内を伝播することにより興奮に伴って活動する生体組織（例えば心臓など）における旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置として機能させるためのプログラムを、汎用のコンピュータに組み込むことによって構成されており、生体組織の各位置（箇所）の興奮波の位相を入力して各位置（箇所）の位相分散値を演算する位相分散演算部３０と、位相分散演算部３０により演算された各位置（箇所）の位相分散値の時系列に基づいて解析マップを作成する解析マップ作成部４０と、を備える。解析マップ作成部４０により作成された解析マップは、汎用のコンピュータに接続された（一体の）ディスプレイに表示出力される。
　図２に示す実施形態の解析マップ作成装置１２０は、図１に示す実施形態の解析マップ作成装置２０と同様に、汎用のコンピュータを興奮波が組織内を伝播することにより興奮に伴って活動する生体組織における旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置として機能させるためのプログラムを、汎用のコンピュータに組み込むことによって構成されており、生体組織の各位置（箇所）の興奮波のデータを入力して各位置（箇所）の興奮波の位相による位相マップを作成する位相マップ作成部１２２と、位相マップ作成部１２２により作成された位相マップにおける各位置（箇所）の位相分散値を演算して位相分散マップを作成する位相分散マップ作成部１３０と、位相分散マップ作成部１３０により作成された位相分散マップにおける各位置（箇所）の位相分散値の時系列に基づいて解析マップを作成する解析マップ作成部１４０と、を備える。解析マップ作成部１４０により作成された解析マップは、汎用のコンピュータに接続された（一体の）ディスプレイに表示出力される。
　図１に示す実施形態の解析マップ作成装置２０と図２に示す実施形態の解析マップ作成装置１２０とは、基本的には、位相分散マップを作成するか否かの相違があるだけで、基本的な処理については同様である。以下、説明の容易のために、図２に示す実施形態の解析マップ作成装置１２０を用いて説明し、必要に応じて図１に示す実施形態の解析マップ作成装置２０について説明する。
　位相マップ作成部１２２は、生体組織の各位置（箇所）の興奮波のデータを入力し、同一時刻の各位置における興奮波の位相を示す位相マップを所定時間毎に作成する。生体組織の各位置（箇所）の興奮波のデータとしては、例えば、心臓の各位置に取り付けられたセンサからの電気信号や、心臓の拍動の画像データなどを用いることができる。なお、位相は、興奮波の周期に対して－π～πを当てはめている。
　位相分散マップ作成部１３０は、例えば図３に示す位相分散マップの作成処理により、位相マップ作成部１２２により作成された所定時間毎の位相マップにおける各位置（箇所）の位相を用いて位相分散値を演算して所定時間毎の位相分散マップを作成する。
　位相分散マップの作成処理では、まず、位相マップを入力し（ステップＳ１００）、入力した位相マップにおける各位置（箇所）における位相分散値を次式（１）により演算する（ステップＳ１１０）。式（１）は、対象の位置の周囲のＮ個の位相値の平均ベクトルのノルムを値１から減ずるものであり、Ｖは位相分散値、Ｎは周囲の位置数、θkは位置ｋの位相である。図４は位相を濃淡で示す位相マップの一例を示す説明図であり、図５は図４中の位置Ａの周囲の位相値の平均ベクトルで示す説明図であり、図６は図４中の位置Ｂの周囲の位相値の平均ベクトルを示す説明図である。図５および図６の太矢印は周囲の位相値の平均ベクトルを示す。位置Ａでは、図４および図５から解るように、周囲の位相値は－πからπまで略均等に分散している。このため、平均ベクトルのノルムは値０に近いものとなり、位相分散値Ｖは値１に近いものとなる。一方、位置Ｂでは、図４および図６から解るように、周囲の位相値は偏っている。このため、平均ベクトルのノルムは値１に近いものとなり、位相分散値Ｖは値０に近いものとなる。図７に図４の位相マップに対する位相分散マップを示す。こうした位相分散マップにより、旋回興奮波の旋回中心を認定することができる。なお、実施例では、位相分散値Ｖは、対象の位置に対して一定範囲の窓（図４および図７中位置Ａ，Ｂ近傍の白色の正方形）を設定し、窓内の位置の位相により演算した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　位相マップにおける各位置の位相分散値を演算すると、各位置の位相分散値を位相分散マップとして記憶し（ステップＳ１２０）、次の位相マップ（所定時間後の位相マップ）があるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、次の位相マップがある場合にはステップＳ１００の位相マップの入力に戻り、次の位相マップがない場合には、位相分散マップの作成処理を終了する。
　解析マップ作成部１４０は、位相分散マップ作成部１３０により作成された所定時間毎の位相分散マップにおける各位置（箇所）の位相分散値の時系列に基づいて解析マップを作成する。例えば、解析マップとして、所定時間毎の位相分散マップにおける各位置（箇所）の位相分散値の時間累積のマップを作成する場合には図８に例示する時間累積位相分散マップの作成処理を実行し、旋回興奮波の旋回中心の軌跡を示すマップを作成する場合には図９に例示する旋回中心軌跡マップの作成処理を実行する。
　図８の時間累積位相分散マップの作成処理では、まず、位相分散マップを入力し（ステップＳ２００）、位相分算マップの各位置（箇所）の位相分散値を累積し（ステップＳ２１０）、次の位相分散マップ（所定時間後の位相分散マップ）があるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。次の位相分散マップがある場合にはステップＳ２００の位相分散マップの入力に戻り、次の位相分散マップがない場合には、各位置（箇所）の位相分散値の累積値を時間累積位相分散マップとして記憶し（ステップＳ２３０）、時間累積位相分散マップの作成処理を終了する。
　図９の旋回中心軌跡マップの作成処理では、まず、位相分散マップを入力し（ステップＳ３００）、各位置（箇所）の位相分散値を閾値（例えば、０．８や０．９）より大きいか否かで２値化する（ステップＳ３１０）。即ち、旋回興奮波の旋回中心を認定するのである。そして、各位置（箇所）の２値化した値を累積し（ステップＳ３２０）、次の位相分散ップ（所定時間後の位相分散マップ）があるか否かを判定する（ステップＳ３３０）。次の位相分散マップがある場合にはステップＳ３００の位相分散マップの入力に戻り、次の位相分散マップがない場合には、各位置（箇所）の２値化した値の累積値を旋回中心軌跡マップとして記憶し（ステップＳ３４０）、旋回中心軌跡マップの作成処理を終了する。
　所定時間間隔の時間Ｔ１～Ｔ８における位相マップと位相分散マップと位相分散値を閾値で２値化したマップとを図１０および図１１に示す。図１０および図１１に示した位相分散マップに対する時間累積位相分散マップを図１２に示し、図１０および図１１に示した位相分散値を閾値で２値化したマップに対する旋回中心軌跡マップを図１３に示す。図１２では、位相分散値の時間累積値（白さの程度）は旋回興奮波の旋回中心の発生しやすさの程度を示すと考えられる。したがって、この図１２のマップは、旋回興奮波の旋回中心や旋回中心となり得る可能性の高い位置（箇所）の認定などに用いることができる。図１３では、２値化した値の時間累積値（白さの程度）は旋回興奮波の旋回中心の滞留の程度を示すと考えられ、２値化した値の時間累積値の分布（白い位置の分布）は旋回興奮波の旋回中心の移動を示すと考えられる。したがって、この図１３のマップは、旋回興奮波の旋回中心のその位置（箇所）における滞留の程度の認定や旋回興奮波の旋回中心の軌跡の認定などに用いることができる。
　また、解析マップ作成部１４０では、所定時間毎の位相分散マップにおける各位置（箇所）の位相分散値が閾値（例えば０．８や０．９）未満の値の時間累積のマップを旋回中心移動予測用マップとして作成するものとしてもよい。この場合、図１４に例示する旋回中心移動予測用マップの作成処理を実行すればよい。旋回中心移動予測用マップの作成処理では、まず、位相分散マップを入力し（ステップＳ４００）、位相分算マップの各位置（箇所）の位相分散値が閾値（例えば０．８や０．９）以上の位相分散値を値０とする（ステップＳ４１０）。そして、各位置（箇所）の位相分散値を累積し（ステップＳ４２０）、次の位相分散ップ（所定時間後の位相分散マップ）があるか否かを判定する（ステップＳ４３０）。次の位相分散マップがある場合にはステップＳ４００の位相分散マップの入力に戻り、次の位相分散マップがない場合には、各位置（箇所）の位相分散値の累積値を旋回中心移動予測用マップとして記憶し（ステップＳ４４０）、旋回中心移動予測用マップの作成処理を終了する。図１０および図１１に示した位相分散マップに対する旋回中心移動予測用マップを図１５に示す。図１５では、位相分散値の時間累積値（白さの程度）は旋回興奮波の旋回中心が移動する可能性の程度を示すと考えられる。したがって、この図１５のマップは、旋回興奮波の旋回中心になり易い位置（箇所）の認定や、旋回興奮波の旋回中心にはなり得ない位置（箇所）の認定などに用いることができる。
　以上説明した実施形態の解析マップ作成装置１２０では、生体組織の各位置（箇所）の興奮波の所定時間毎の位相マップにおける各位置（箇所）の位相分散値を演算して位相分散マップを作成し、位相分散マップにおける各位置（箇所）の位相分散値の時系列に基づく解析マップを作成する。こうして作成された解析マップは、旋回興奮波の旋回中心の発生や消滅、移動などの解析や、旋回興奮波の旋回中心の発生の可能性の程度の解析などに用いることができる。これらの結果、旋回興奮波の旋回中心の時間経過に伴う出現や消滅、移動などの解析に資することができる。
　実施形態の解析マップ作成装置１２０では、図８の時間累積位相分散マップの作成処理により各位置（箇所）の位相分散値の時間累積のマップを作成するものとしたが、各位置（箇所）の位相分散値の時間平均のマップを作成するものとしてもよい。この場合のマップは、図１２と同様になる。また、図１４の旋回中心移動予測用マップの作成処理により各位置（箇所）の位相分散値が閾値未満の値の時間累積のマップを作成するものとしたが、各位置（箇所）の位相分散値が閾値未満の値の時間平均のマップを作成するものとしてもよい。この場合のマップは、図１５と同様になる。
　実施形態の解析マップ作成装置１２０では、旋回中心軌跡マップについては、各位置（箇所）の位相分散値を閾値（例えば０．８や０．９）で２値化した値を累積することにより作成するものとしたが、２値化した値を累積する際に値１を上限として累積するものとしてもよい。この場合、作成される旋回中心軌跡マップは、図１３のような濃淡のないマップとなる。また、各位置（箇所）の位相分散値のうち閾値（例えば０．８や０．９）以上の位相分散値だけを累積することにより作成するものとしてもよい。この場合、図１６に例示する旋回中心軌跡マップの作成処理を実行すればよい。図１６の旋回中心軌跡マップの作成処理では、まず、位相分散マップを入力し（ステップＳ５００）、各位置（箇所）の位相分散値のうち閾値（例えば、０．８や０．９）未満の位相分散値を値０とする（ステップＳ５１０）。そして、各位置（箇所）の位相分散値を累積し（ステップＳ５２０）、次の位相分散ップ（所定時間後の位相分散マップ）があるか否かを判定する（ステップＳ５３０）。次の位相分散マップがある場合にはステップＳ５００の位相分散マップの入力に戻り、次の位相分散マップがない場合には、各位置（箇所）の位相分散値の累積値を旋回中心軌跡マップとして記憶し（ステップＳ５４０）、旋回中心軌跡マップの作成処理を終了する。この処理による図１０および図１１に示した位相分散マップに対する旋回中心軌跡マップを図１７に示す。図１７は図１３とほぼ同様である。各位置（箇所）の位相分散値のうち閾値以上の位相分散値だけの時間累積のマップを作成するのに代えて、各位置（箇所）の位相分散値のうち閾値以上の位相分散値だけの時間平均のマップを作成するものとしてもよい。この場合のマップは、図１７と同様になる。
　また、旋回中心軌跡マップの作成手法としては、所定時間毎の位相マップの各位置（箇所）の位相分散値のうち閾値以上となる位置（箇所）のカウント数をその位置と共に示すことによって旋回中心軌道マップを作成するものとしてもよい。この場合、旋回中心軌道マップは、位相分散マップを作成せずに作成することになるため、図２に示す解析マップ作成装置１２０ではなく、図１に示す解析マップ作成装置２０によって作成されることになる。このように、位相分散マップを作成せずに解析マップを作成するものとしてもよい。
　以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
　本発明は、旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置の製造産業などに利用可能である。

Claims (7)

  1. 　興奮波が組織内を伝播することにより興奮に伴って活動する生体組織における旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置であって、
    　前記生体組織の各位置における興奮波の位相に基づいて前記各位置における周囲の位相の分散の程度を示す位相分散値を演算する位相分散値演算部と、
    　前記各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づいて前記解析マップを作成する解析マップ作成部と、
    　を備える解析マップ作成装置。
  2. 　請求項１記載の解析マップ作成装置であって、
    　前記解析マップ作成部は、前記各位置における位相分散値の時間累積に基づいて前記解析マップを作成する、
    　解析マップ作成装置。
  3. 　請求項１記載の解析マップ作成装置であって、
    　前記解析マップ作成部は、前記各位置における位相分散値のうち所定値以上の位相分散値に対する時間累積に基づいて前記解析マップを作成する、
    　解析マップ作成装置。
  4. 　請求項１記載の解析マップ作成装置であって、
    　前記解析マップ作成部は、前記各位置における位相分散値を所定値によって２値化した値の時間累積に基づいて前記解析マップを作成する、
    　解析マップ作成装置。
  5. 　請求項１記載の解析マップ作成装置であって、
    　前記解析マップ作成部は、前記各位置における位相分散値のうち所定値未満の位相分散値に対する時間累積に基づいて前記解析マップを作成する、
    　解析マップ作成装置。
  6. 　請求項１ないし５のうちのいずれか１つの請求項に記載の解析マップ作成装置であって、
    　前記位相分散値は、式（１）により計算される、
    　解析マップ作成装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  7. 　コンピュータを、興奮波が組織内を伝播することにより興奮に伴って活動する生体組織における旋回興奮波に関する解析を行なうための解析マップを作成する解析マップ作成装置として機能させるためのプログラムであって、
    　前記生体組織の各位置における興奮波の位相に基づいて前記各位置における周囲の位相の分散の程度を示す位相分散値を演算するステップと、
    　前記各位置における位相分散値の少なくとも一部の時系列に基づいて前記解析マップを作成するステップと、
    　を有するプログラム。
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