(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓に配置された電極により少なくとも右心室および左心室における心電信号を検出する心電信号検出ステップと、
該心電信号検出ステップにより検出された、前記少なくとも右心室および左心室における２つの心電信号の同期性を示すパラメータ値を算出部により算出する算出ステップと、
該算出ステップにより算出された前記パラメータ値に基づいて、不整脈のうち少なくとも心室細動の発生の有無を不整脈判定部により判定する不整脈判定ステップとを備え、
前記算出ステップが、前記２つの各心電信号の心周期の比であるｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏ、前記２つの心電信号の相互相関関数のピーク値から算出される遅延時間であるｄｅｌａｙ、ならびに、前記右心室および前記左心室の２つの心電信号の電位の大きさの除算値の逆正接値から求められる値であるｐｈａｓｅ、ただし除数が０の場合には逆正接値を９０°とする、および前記右心室および前記左心室の２つの各心電信号の電位の大きさの二乗和の平方根から求められる値であるｌｅｎｇｔｈのうち、少なくとも前記ｐｈａｓｅおよび前記ｌｅｎｇｔｈを含む前記パラメータ値を算出し、
前記不整脈判定ステップが、前記パラメータ値が示す右心室および左心室の心電信号の同期のずれの大きさに基づいて心室細動の発生の有無を判定する不整脈信号検出装置の作動方法。
【請求項２】
前記算出ステップが、前記ｄｅｌａｙをさらに算出する請求項１に記載の不整脈信号検出装置の作動方法。
【請求項３】
前記心電信号検出ステップが、心房における心電信号を検出し、
前記算出ステップが、前記右心室および前記左心室の少なくとも一方ならびに前記心房における心電信号について、これら少なくとも２つの各心電信号の自己相関関数から求められる心周期であるｐｅｒｉｏｄを算出する請求項１に記載の不整脈信号検出装置の作動方法。
【請求項４】
前記算出ステップが、前記右心室および前記左心室の２つの心電信号について、前記ｄｅｌａｙを算出する請求項３に記載の不整脈信号検出装置の作動方法。
【請求項５】
前記算出ステップが、前記右心室および前記左心室の２つの心電信号について、ピアソンのχ２統計量および同時生起頻度の分散を算出する請求項３に記載の不整脈信号検出装置の作動方法。
【請求項６】
少なくとも右心室および左心室において心臓に配置される複数の電極と、
少なくとも前記右心室および左心室に配置された２つの前記電極により検出された心電信号に基づいて、これら心電信号の同期性を示すパラメータ値を算出する算出部と、
該算出部によって算出された前記パラメータ値に基づいて、不整脈のうち少なくとも心室細動の発生の有無を判定する不整脈判定部とを備え、
前記算出部が、前記２つの各心電信号の心周期の比であるｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏ、前記２つの心電信号の相互相関関数のピーク値から算出される遅延時間であるｄｅｌａｙ、ならびに、前記右心室および前記左心室の２つの心電信号の電位の大きさの除算値の逆正接値から求められる値であるｐｈａｓｅ、ただし、除数が０の場合には逆正接値は９０°とする、および前記右心室および前記左心室の２つの各心電信号の電位の大きさの二乗和の平方根から求められる値であるｌｅｎｇｔｈのうち、少なくとも前記ｐｈａｓｅおよび前記ｌｅｎｇｔｈを含む前記パラメータ値を算出し、
前記不整脈判定部が、前記パラメータ値が示す右心室および左心室の心電信号の同期のずれの大きさに基づいて心室細動の発生の有無を判定する不整脈信号検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不整脈信号検出装置の作動方法および不整脈信号検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の心電信号を検出し、検出された心電信号から統計学的に不整脈を判定する不整脈の検出方法および検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、心臓の各位置における拍動の独立性、すなわち、拍動の同調の程度を表すパラメータとして相互情報量またはピアソンのχ２統計量を用い、心臓の異なる位置で検出された心電信号からこれらのパラメータ値を算出することにより、頻拍・細動を判定している。さらに、心電信号の同時生起頻度の分散を用いることにより、相互情報量およびピアソンのχ２統計量からは判定の難しい頻拍と細動とを分離して判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２００１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法および装置の場合、右心室と左心室との拍動の同調が乱れる脚ブロックの場合も、相互情報量またはピアソンχ２統計量が心室細動のときと同様の値になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、心室細動とその他の不整脈とをより確実に分離して判定することができる不整脈信号検出装置の作動方法および不整脈信号検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、心臓に配置された電極により少なくとも右心室および左心室における心電信号を検出する心電信号検出ステップと、該心電信号検出ステップにより検出された、前記少なくとも右心室および左心室における２つの心電信号の同期性を示すパラメータ値を算出部により算出する算出ステップと、該算出ステップにより算出された前記パラメータ値に基づいて、不整脈のうち少なくとも心室細動の発生の有無を不整脈判定部により判定する不整脈判定ステップとを備え、前記算出ステップが、前記２つの各心電信号の心周期の比であるｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏ、前記２つの心電信号の相互相関関数のピーク値から算出される遅延時間であるｄｅｌａｙ、ならびに、前記右心室および前記左心室の２つの心電信号の電位の大きさの除算値の逆正接値から求められる値であるｐｈａｓｅ、ただし除数が０の場合には逆正接値を９０°とする、および前記右心室および前記左心室の２つの各心電信号の電位の大きさの二乗和の平方根から求められる値であるｌｅｎｇｔｈのうち、少なくとも前記ｐｈａｓｅおよび前記ｌｅｎｇｔｈを含む前記パラメータ値を算出し、前記不整脈判定ステップが、前記パラメータ値が示す右心室および左心室の心電信号の同期のずれの大きさに基づいて心室細動の発生の有無を判定する不整脈信号検出装置の作動方法を提供する。
【０００７】
本発明によれば、心電信号検出ステップにより検出された少なくとも両心室の心電信号から、算出ステップにおいてパラメータ値が算出され、不整脈判定ステップにより心室細動を含む不整脈の発生の有無が判定される。
ここで、ｐｅｒｉｏｄは、各心電信号に現れるＲ波の周期である心周期を表し、その値が所定の閾値を下回ったときに心室細動であると判定する。Ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏは、心臓の２つの位置における心周期の比率を表し、右心室および左心室における心電信号から算出されたその値が略１でないときに心室細動であると判定する。
【０００８】
Ｄｅｌａｙは、心臓の２つの位置における心室内伝導の同期性を表し、右心室および左心室における心電信号から算出されたその値が略０でないときに心室細動であると判定する。Ｐｈａｓｅおよびｌｅｎｇｔｈはそれぞれ、右心室および左心室における心電信号の電位の大きさの除算値の逆正接値（ただし、除数が０の場合は９０°）から求められる値と、二乗和の平方根から求められる値であり、その分布は両心室の拍動の同期の程度と心電信号の基線からのずれの程度とを表し、原点近傍から離れたデータ点数が閾値より多いときに心室細動であると判定する。
上記いずれかのパラメータ値のうち少なくともｐｈａｓｅおよびｌｅｎｇｔｈを用いることにより、心室細動とその他の不整脈とを分離して心室細動をより確実に判定することができ、また、脚ブロックの発生の有無も判定することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記算出ステップが、前記右心室および左心室における２つの心電信号について、前記ｄｅｌａｙをさらに算出することとしてもよい。
このようにすることで、脚ブロックの発生の有無も判定することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記心電信号検出ステップが、心房における心電信号を検出し、前記算出ステップが、前記右心室および前記左心室の少なくとも一方ならびに前記心房における心電信号について、これら少なくとも２つの各心電信号の自己相関関数から求められる心周期であるｐｅｒｉｏｄを算出することとしてもよい。
このようにすることで、心室頻拍、心室細動、上室性頻拍、心房粗動、心房細動および徐脈の発生の有無を判定することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記算出ステップが、前記右心室および前記左心室の２つの心電信号について、前記ｄｅｌａｙ、もしくは、ピアソンのχ２統計量および同時生起頻度の分散を算出することとしてもよい。
このようにすることで、ｐｅｒｉｏｄでは判定することができない脚ブロックの発生の有無も判定することができる。
【００１２】
また、本発明は、少なくとも右心室および左心室において心臓に配置される複数の電極と、少なくとも前記右心室および左心室に配置された２つの前記電極により検出された心電信号に基づいて、これら心電信号の同期性を示すパラメータ値を算出する算出部と、該算出部によって算出された前記パラメータ値に基づいて、不整脈のうち少なくとも心室細動の発生の有無を判定する不整脈判定部とを備え、前記算出部が、前記２つの各心電信号の心周期の比であるｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏ、前記２つの心電信号の相互相関関数のピーク値から算出される遅延時間であるｄｅｌａｙ、ならびに、前記右心室および前記左心室の２つの心電信号の電位の大きさの除算値の逆正接値から求められる値であるｐｈａｓｅ、ただし、除数が０の場合には逆正接値は９０°とする、および前記右心室および前記左心室の２つの各心電信号の電位の大きさの二乗和の平方根から求められる値であるｌｅｎｇｔｈのうち、少なくとも前記ｐｈａｓｅおよび前記ｌｅｎｇｔｈを含む前記パラメータ値を算出し、前記不整脈判定部が、前記パラメータ値が示す右心室および左心室の心電信号の同期のずれの大きさに基づいて心室細動の発生の有無を判定する不整脈信号検出装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、心室細動とその他の不整脈とをより確実に分離して判定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る不整脈信号検出方法を示すフローチャートである。
【図２】心電信号からピアソンのχ２統計量を算出する手順を示す図であり、（ａ）一の心電信号の振幅値の一例と（ｂ）そのヒストグラム、（ｃ）他の心電信号の振幅値の一例と（ｄ）そのヒストグラムならびに（ｅ）同時生起要素数を示す図である。
【図３】ピアソンのχ２統計量の算出に用いられるｍ×ｎ分割表を示す図である。
【図４】Ｐｅｒｉｏｄを説明する図であり、（ａ）心電信号の一例と（ｂ）その自己相関関数を示す図である。
【図５】（ａ）心電信号の一例、（ｂ）（ａ）にノイズを重ねた信号を示す図である。
【図６】（ａ）図５（ａ）の自己相関関数および（ｂ）図５（ｂ）の自己相関関数を示す図である。
【図７】Ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏを説明する図であり、洞調律時における（ａ）右心室、（ｂ）左心室および（ｃ）右心房の心電信号の一例を示す図である。
【図８】Ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏを説明する図であり、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、図７（ａ）〜（ｃ）の各心電信号から算出された自己相関関数を示す図である。
【図９】Ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏによる心室細動の判定方法を説明する図であり、心室細動時における（ａ）右心室および（ｂ）左心室の心電信号の一例である。
【図１０】Ｄｅｌａｙを説明する図であり、洞調律時の（ａ）右心室および（ｂ）左心室の心電信号、ならびに（ｃ）これらの心電信号の相互相関関数の絶対値を示す図である。
【図１１】Ｄｅｌａｙを説明する図であり、洞調律時の（ａ）右心房および（ｂ）右心室の心電信号、ならびに（ｃ）これらの心電信号の相互相関関数の絶対値を示す図である。
【図１２】Ｐｈａｓｅおよびｌｅｎｇｔｈを説明する図であり、洞調律時の（ａ）左心室および（ｂ）右心室の心電信号、ならびに（ｃ）これらの心電信号の振幅を表した複素平面を示す図である。
【図１３】図１のフローチャートの不整脈判定ステップを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態に係る不整脈信号検出装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る不整脈信号検出方法および不整脈信号検出装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る不整脈信号検出方法は、図１に示されるように、心臓の各位置に配置された電極から心電信号を検出する心電信号検出ステップＳ１と、該心電信号検出ステップＳ１において検出された心電信号から不整脈に関する情報を含むパラメータ値を算出する算出ステップＳ２と、該算出ステップＳ２により算出されたパラメータ値に基づいて各種類の不整脈の発生の有無を判定する不整脈判定ステップＳ３とを備えている。
【００１６】
心電信号検出ステップＳ１は、右心房、右心室および左心室に配置された電極から心電信号を検出する。
算出ステップＳ２は、心電信号検出ステップＳ１において検出された３つの心電信号から、各パラメータ値を算出する。
【００１７】
本実施形態においては、パラメータとして、ピアソンのχ２統計量Ｔ、同時生起頻度の分散σ、ｐｅｒｉｏｄ、ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏ、ｄｅｌａｙ、ｐｈａｓｅおよびｌｅｎｇｔｈを用いる。これらの各パラメータについて、心電信号から算出する方法および算出された値から不整脈を判定する方法を以下に説明する。それぞれのパラメータは、サンプル数Ｎ＝２５０の時間窓を５０サンプルずつシフトしながら各時間窓において求めた。なお、各パラメータの後ろに付された添え字ＬＶ，ＲＶ，ＲＡはそれぞれ、左心室、右心室または右心房の心電信号を用いてそのパラメータを算出していることを意味する。
【００１８】
（ピアソンのχ２統計量）
ピアソンのχ２統計量Ｔは、２つの変数に対する２つの観察が互いに独立かどうかを検定するときに用いられるパラメータである。本実施形態において、２つの変数とは２つの心電信号を意味し、２つの観察とは２つの異なる位置において心電信号を検出することを意味する。すなわち、心臓の２つの位置が互いに独立に拍動していればピアソンのχ２統計量Ｔは相対的に小さな値となり、心臓の２つの位置が同調して拍動していればピアソンのχ２統計量Ｔは相対的に大きな値となる。これにより、心電信号が検出された心臓の２つの位置における拍動がどの程度同調しているかが定量化される。
【００１９】
心電信号からピアソンのχ２統計量Ｔを算出するには、まず、図２（ａ），（ｃ）に示されるように、全データ点数がＮ個である２つの心電信号を縦軸と横軸に配置し、同図（ｂ），（ｄ）に示されるように、各心電信号について振幅のヒストグラムを作成する。各ヒストグラムにおいて、各ビンａｉ（ｉ＝１，２，…，ｍ），ｂｉ（ｊ＝１，２，…，ｎ）に含まれるサンプル数ｎ（ａｉ），ｎ（ｂｉ）をカウントし、下式（１）から各心電信号の生起確率ｐ（ａｉ），ｐ（ｂｉ）を算出する。
【００２０】
ｐ（ａｉ）＝ｋｉ・／Ｎ
ｐ（ｂｉ）＝ｋ・ｊ／Ｎ             …（１）
式（１）において、添え字「・」は、それに対応する添え字がｉおよびｊであることを意味する。図２（ｂ），（ｄ）において、ｍ＝６、ｎ＝６である。
【００２１】
また、図２（ｅ）に示されるように、波線で２次元に区画された、ビンａｉとビンｂｉが含まれるボックス（ａｉ，ｂｉ）内に含まれるサンプル数ｋｉｊをカウントし、下式（２）から２つの心電信号の同時生起確率ｐ（ａｉ，ｂｉ）を算出する。ここで、ｋｉｊは、２つの心電信号の同時生起頻度を表している。
ｐ（ａｉ，ｂｉ）＝ｋｉｊ／Ｎ         …（２）
次に、カウントされたｋｉｊを基に、図３に示されるｍ×ｎ分割表を作成し、χ２統計量Ｔを数１の式（３）により算出する。ここで、pijはijに対応する理論的な同時確率である。
【００２２】
【数１】
0005500626.tif 000002
【００２３】
以上の手順に従って、右心室と左心室の心電信号、および、右心房と右心室の心電信号からそれぞれ、ピアソンのχ２統計量ＴＬＶ−ＲＶ，ＴＲＡ−ＲＶを算出する。算出されたピアソンのχ２統計量ＴＬＶ−ＲＶ，ＴＲＡ−ＲＶに対する分類閾値をα１，α２とし、洞調律（ＳＲ）または心房頻拍（ＡＴ）と、心房細動（Ａｆ）または心房粗動（ＡＦ）と、心室頻拍（ＶＴ）と、心室細動（ＶＦ）と、脚ブロックとを以下のように判定する。
【００２４】
ＴＬＶ−ＲＶ＞α１かつＴＲＡ−ＲＶ＞α２ならばＳＲまたはＡＴ、
ＴＬＶ−ＲＶ＞α１かつＴＲＡ−ＲＶ≦α２ならばＡｆまたはＡＦ、
ＴＬＶ−ＲＶ≦α１かつＴＲＡ−ＲＶ＞α２ならばＶＴまたは脚ブロック、
ＴＬＶ−ＲＶ≦α１かつＴＲＡ−ＲＶ≦α２ならばＶＦまたは脚ブロック
である。
【００２５】
（同時生起頻度の分散σ）
同時生起頻度ｋｉｊの分散σは、数２の式（４）から算出される。ここで、μは同時生起頻度ｋｉｊの平均値である。
【００２６】
【数２】
0005500626.tif 000003
【００２７】
ＳＲ、ＡＴおよびＶＴの場合、心電信号は、基線部分と電位が大きく変動するピーク部分とで同時生起頻度が大きく異なるため、その分散σは大きくなる。一方、ＶＦの場合、電位が比較的小さな幅で変動するため同時生起頻度のばらつきが小さく、その分散σも小さくなる。これにより、ＳＲ、ＡＴまたはＶＴとＶＦとを判定する。
σＬＶ−ＲＶ＞β１かつσＲＡ−ＲＶ＞β２ならばＳＲ、ＡＴまたはＶＴ、
σＬＶ−ＲＶ≦β１またはσＲＡ−ＲＶ≦β２ならばＶＦ
である。β１およびβ２は分類閾値である。
【００２８】
（Ｐｅｒｉｏｄ）
Ｐｅｒｉｏｄは、各心電信号に現れるＲ波の周期を、自己相関関数を用いて抽出したものであり、心周期に相当する。心電信号の時刻ｔにおける自己相関値Ｒｘｘ（ｔ）は、数３の式（５）から算出される。ここで、ｘｔは時刻ｔにおける心電信号の電位の入力値、Ｔは対象となる時間窓の幅である。
【００２９】
【数３】
0005500626.tif 000004
【００３０】
心電信号の一例を図４（ａ）に、その自己相関関数を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）は、横軸が時間、縦軸が自己相関値Ｒｘｘ（ｔ）を示している。図４（ａ），（ｂ）の横軸は共通である。自己相関関数において、対象窓中での時間が０のときに現れるピークの次に現れるピークにおける時間をｐｅｒｉｏｄとして算出する。Ｐｅｒｉｏｄは、図４（ａ）に示される心電信号の隣り合うＲ波の時間間隔（ｉｎｔｅｒｖａｌ）に相当する。
【００３１】
各心電信号について算出されたｐｅｒｉｏｄの大きさから不整脈を判定するには、ＶＦ、ＡＦ、ＶＴ、ＡＴ、徐脈のそれぞれについて分類閾値γ１〜γ５（γ１，γ２＜γ３，γ４＜γ５）を定め、ｐｅｒｉｏｄの値が分類閾値γ１〜γ５を越えたときに、ＶＦ、ＡＦ、ＶＴ、ＡＴまたは徐脈であると判定する。
【００３２】
ｐｅｒｉｏｄＬＶ，ｐｅｒｉｏｄＲＶ＜γ１ならばＶＦ、
ｐｅｒｉｏｄＲＡ＜γ２ならばＡＦ、
γ１≦ｐｅｒｉｏｄＬＶ，ｐｅｒｉｏｄＲＶ＜γ３ならばＶＴ、
γ２≦ｐｅｒｉｏｄＲＡ＜γ４ならばＡＴ、
γ４≦ｐｅｒｉｏｄＬＶ，ｐｅｒｉｏｄＲＶ，ｐｅｒｉｏｄＲＡ≦γ５ならばＳＲ、
ｐｅｒｉｏｄＬＶ，ｐｅｒｉｏｄＲＶ，ｐｅｒｉｏｄＲＡ＞γ５ならば徐脈
である。
【００３３】
自己相関関数を用いることにより、ノイズの含まれる心電信号からも高い精度でＲ波の周期が抽出される。図５（ａ）に示される心電信号に人工的なランダムノイズを重ね、同図（ｂ）に示される信号を作成した。図５（ａ）の心電信号の自己相関関数を図６（ａ）に、図５（ｂ）の信号の自己相関関数を図６（ｂ）に示す。図５（ａ），（ｂ）および図６（ａ），（ｂ）の横軸は共通である。いずれの自己相関関数においても、原波形の周期に相当する時間において明らかなピークが現れていることが分かる。
【００３４】
（Ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏ）
Ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏは、数４の式（６）で定義され、２つの心電信号ＥＣＧ１，ＥＣＧ２から算出されたｐｅｒｉｏｄの比を表す。すなわち、心臓の２つの位置における心周期が等しければ１となり、心臓の２つの位置における心周期が異なれば１から離れた値となる。
【００３５】
【数４】
0005500626.tif 000005
【００３６】
ＳＲ時に左心室、右心室、および右心房において同時に検出された心電信号の一例を図７（ａ）〜（ｃ）に、また、これらの各心電信号から算出された自己相関関数を図８（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す。図７（ａ）〜（ｃ）および図８（ａ）〜（ｃ）の横軸は共通である。図７（ａ）〜（ｃ）のいずれにも、同じ時間にピークが表れている。これは、３つの心電信号において心拍数が等しいからであり、ＳＲ時には、ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＬＶ−ＲＶおよびｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＲＡ−ＲＶはともに略１となることが分かる。
【００３７】
一方、ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏは、心臓に不整脈が発生している場合、不整脈が発生している位置においては、心周期が不均一になったり他の部位と異なったりするため、１から十分に離れた値となる。ＶＦ時の心電信号の一例を図９（ａ），（ｂ）に示す。図９（ａ）は右心室、図９（ｂ）は左心室の心電信号であり、横軸は共通である。このように、ＶＦ時においては、各心室の拍動が不規則になり波形のピーク間隔がばらつく。すなわち、ＶＦ時には、ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏが１以外の値として算出される。
【００３８】
右心室および左心室の心電信号から算出されたｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＬＶ−ＲＶから、分類閾値δ１，δ２（δ１＜１＜δ２）を用いてＶＦおよびＶＴが判定される。
ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＬＶ−ＲＶ＜δ１
または
ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＬＶ−ＲＶ＞δ２ならばＶＦ、
δ１≦ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＬＶ−ＲＶ＜１
または
１＜ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＬＶ−ＲＶ≦δ２ならばＶＴ
である。
【００３９】
また、右心房および右心室の心電信号から算出されたｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＲＡ−ＲＶから、ＡＦが判定される。
ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏＲＡ−ＲＶ＜１ならばＡＦ
である。
【００４０】
（Ｄｅｌａｙ）
Ｄｅｌａｙは、２つの心電信号の相互相関関数におけるピークの時間を算出したものである。すなわち、ｄｅｌａｙは、２つの心電信号にＲ波が出現した時刻の相対的なずれを算出したものである。２つの心電信号の相互相関値は数５の式（７）によって表される。ここで、ｘｔおよびｙｔは時間ｔにおける電位の入力値、Ｔは対象となる時間窓の幅である。
【００４１】
【数５】
0005500626.tif 000006
【００４２】
ＳＲ時における右心室および左心室の心電信号をそれぞれ図１０（ａ），（ｂ）に示す。また、これらの心電信号の相互相関関数の絶対値を図１０（ｃ）に示す。図１０（ａ）〜（ｃ）の横軸は共通である。図１０（ｃ）は、横軸が時間、縦軸が相互相関値Ｒｘｙ（ｔ）を表している。２つの心電信号のＲ波のタイミングが一致している場合、相互相関関数には時間ゼロにおいてピークが現れる。なお、図１０（ｃ）において、ピークが時間０から若干ずれているのは、電極の配置等の影響によるものと考えられる。
【００４３】
また、ＳＲ時における右心房および右心室の心電信号をそれぞれ図１１（ａ），（ｂ）に示す。また、これらの心電信号の相互相関関数の絶対値を図１１（ｃ）に示す。図１１（ａ）〜（ｃ）の横軸は共通である。心臓において、洞結節から出力された電気信号は、心房、ヒス束および脚を順に介してから両心室へ伝達されるため、右心房の心電信号にＲ波が現れる時刻から遅れて、右心室の心電信号にＲ波が現れる。図１１（ｃ）のピーク値における時間は、右心房に対する右心室の拍動の時間の遅れに相当している。
【００４４】
右心室および左心室の心電信号から算出されたｄｅｌａｙＲＶ＿ＬＶから、分類閾値ε１（０＜ε１）を用いてＶＴとＶＦとが判定される。
０＜ｄｅｌａｙＲＶ＿ＬＶ＜ε１ならばＶＴ，
ｄｅｌａｙＲＶ＿ＬＶ≧ε１ならばＶＦ
である。
【００４５】
右心房および右心室の心電信号から算出されたｄｅｌａｙＲＡ＿ＲＶから、分類閾値ε２（０＜ε２）を用いて心房細動（Ａｆ）とＡＦとが判定される。
ｄｅｌａｙＲＡ＿ＲＶ＜ε２ならばＡｆ、
ｄｅｌａｙＲＡ＿ＲＶ≧ε２ならばＡＦ
である。
【００４６】
（Ｐｈａｓｅおよびｌｅｎｇｔｈ）
Ｐｈａｓｅおよびｌｅｎｇｔｈは、右心室および左心室の心電信号の振幅を複素平面上で表現したときの偏角θおよび絶対値ｒから算出される。Ｐｈａｓｅは、右心室および左心室における拍動の同調の程度を表し、ｌｅｎｇｔｈは、心電信号の振幅の基線からのずれの程度を表している。
【００４７】
図１２（ａ），（ｂ）は、ＳＲ時の左心室および右心室の心電信号である。図１２（ａ）は縦軸が振幅を、横軸が時間を表し、図１２（ｂ）は縦軸が時間を、横軸が振幅を表し、同図（ａ）の横軸と同図（ｂ）の縦軸は共通である。図１２（ｃ）は、各時間における心電信号の振幅ＥＧＭＬＶ，ＥＧＭＲＶから、下式（８）で表される複素数Ｚを作成し、作成されたＺが表す点（以下、点Ｚという。）を複素平面上にプロットしたものであり、実軸が右心室の心電信号の振幅ＥＧＭRＶ、虚軸が左心室の心電信号の振幅ＥＧＭLＶを表している。ここで、ｉは虚数単位である。
Ｚ＝ＥＧＭＲＶ＋iＥＧＭＬＶ                （８）
【００４８】
また、図１２（ｃ）の複素平面上における点Ｚは極座標表示である極形式を用いて下式（９）で表される。ここで、θは偏角、ｒは原点からの距離である。
Ｚ＝ｒ（ｃｏｓθ＋ｉ・ｓｉｎθ）        （９）
式（８）および式（９）から、以下の２つの関係式が導かれる。
ただし、下式（８）において、ＥＧＭＲＶ＝０のときは、θ=９０°とする。
【００４９】
【数６】
0005500626.tif 000007
【００５０】
【数７】
0005500626.tif 000008
【００５１】
Ｐｈａｓｅは、式（１０）から算出されたθの中央値よりもθが大きいものの中央値あるいは小さいものの中央値ｍｅｄｉａｎ（θ）を用いる。ＳＲ時においては、両心室の心電信号の振幅が略同様に変化するため、点Ｚはθ＝４５°またはθ＝−１３５°近傍に偏って分布する。一方、ＶＴまたはＶＦが発生している場合、２つの心電信号の波形が異なるタイミングで変化するため、点Ｚは虚軸または実軸に偏って分布し、ｐｈａｓｅの値は０°または９０°に近付く。したがって、ｐｈａｓｅの４５°からのずれの程度から、ＳＲであるか不整脈が発生しているかが判定される。
【００５２】
Ｌｅｎｇｔｈは、式（１１）から算出されたｒのうち、下式（１２）を満たすｒを有する点Ｚの個数である。ここで、Ｍａｘ（ｒ）は、全ての点Ｚのｒのうち、最も大きいｒを表す。ａは適宜設定される定数であり、例えば、０．０５に設置される。
ｒ＞ａ・Ｍａｘ（ｒ）                    （１２）
【００５３】
ＳＲ時の心電信号において、電位が大きく変動する波形部分の時間は、電位が略一定の基線部分の時間に対して短く、また、２つの心電信号において基線部分が現れるタイミングが一致する。したがって、点Ｚは原点近傍に偏り、ｌｅｎｇｔｈは小さくなる。一方、ＶＴまたはＶＦの場合、基線部分の割合は相対的に減少し、かつ、両心室の拍動のタイミングがずれることから、原点から離れた位置に点Ｚが多く存在するようになり、ｌｅｎｇｔｈは大きくなる。
【００５４】
このように、ｐｈａｓｅとｌｅｎｇｔｈの大きさから、分類閾値ζ１，ζ２，η１，η２（ζ１＜ζ２、η１＜η２）を用いて、ＶＴとＶＦとが判定される。
０≦ｐｈａｓｅ＜ζ１またはζ２＜ｐｈａｓｅ≦９０
かつ
η１＜ｌｅｎｇｔｈ＜η２ならばＶＴ、
０≦ｐｈａｓｅ＜ζ１またはζ２＜ｐｈａｓｅ≦９０
かつ
ｌｅｎｇｔｈ≧η２ならばＶＦ
である。
【００５５】
不整脈判定ステップＳ３は、算出ステップＳ２において算出された各パラメータ値から、心房および心室における各種類の不整脈を判定する。各パラメータ値からの不整脈の判定は、算出された各パラメータ値と上述した各閾値とを比較することにより行ってもよい。本実施形態においては、算出ステップＳ２において算出された各パラメータ値から、もう１つの方法を用いて不整脈を判定する。
【００５６】
本実施形態に係る不整脈判定ステップＳ３は、図１３に示されるように、算出ステップＳ２において算出された各パラメータ値から特徴ベクトルを作成する特徴ベクトル作成ステップＳ３１と、該特徴ベクトル作成ステップＳ３１において作成された特徴ベクトルと、各不整脈に対応したモデルベクトルとのベクトル積を算出するベクトル積算出ステップＳ３２と、該ベクトル積算出ステップＳ３２において算出された値のうち絶対値が最も大きいモデルベクトルと対応する洞調律または不整脈を選択して出力する出力ステップＳ３３とを備えている。
【００５７】
予め、ＳＲ時の心電信号と、各種類の不整脈発生時のモデルとなる心電信号とから算出された各パラメータ値を成分とするモデルベクトルを作成しておく。図１３においては、不整脈のうち、ＡＴ、ＶＴおよびＶＦのモデルベクトル（Ｍｏｄｅｌ＿ＡＴ、Ｍｏｄｅｌ＿ＶＴ、Ｍｏｄｅｌ＿ＶＦ）が用いられ、ＳＲ、ＡＴ、ＶＴおよびＶＦが判定されるようになっている。各モデルベクトルは、そのモデルに一致する場合、特徴ベクトルとのベクトル積の絶対値の最大値が同一の値、例えば、１になるように作成され、一方、モデルに当てはまらない場合、ベクトル積が０となるように作成される。
【００５８】
ここで、ＳＲのモデルベクトルは、任意の複数の人から得られたＳＲ時の心電信号から作成された標準的な心電信号を用いて作成してもよいが、同一の心臓疾患や不整脈ごとに、該疾患または不整脈を有する複数の患者のＳＲ時の心電信号に基づいて作成することが好ましい。また、ＳＲのモデルベクトルは、本実施形態に係る不整脈信号検出方法が適用される患者のＳＲ時の心電信号に基づいて作成することがさらに好ましい。ＳＲ時の心電信号は、疾患や個々人ごとに異なることがある。したがって、不整脈信号検出方法が適用される患者のＳＲ時の心電信号とより類似した心電信号からＳＲのモデルベクトルを作成することにより、ＳＲと不整脈との判定精度を向上することができる。
【００５９】
特徴ベクトル作成ステップＳ３１は、算出ステップにおいて算出された各パラメータ値を成分とする特徴ベクトル（Ｉｎｄｉｃｅｓ（Ｘ））を作成する。ベクトル積算出ステップＳ３２は、特徴ベクトル算出ステップＳ３１により得られた特徴ベクトルと、４つの各モデルベクトルとのベクトル積を算出する。出力ステップＳ３３は、算出された４つのベクトル積の絶対値を比較し、ベクトル積の絶対値が最も大きいモデルベクトルと対応する不整脈または洞調律であると判定してその判定結果を出力する。
【００６０】
例えば、検出された心電信号がＳＲを表していれば、ＳＲのモデルベクトルとのベクトル積は１または１に近い値が算出され、その他のモデルベクトルとのベクトル積は０に近い値が算出される。これにより、心電信号から心臓の状態がＳＲであると判定される。
【００６１】
次に、本実施形態に係る不整脈信号検出方法に基づいて不整脈を判定する不整脈信号検出装置１について、図１４を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る不整脈信号検出装置１は、図１４に示されるように、心臓Ａの各位置に配置される電極２ａ〜２ｃと、該電極２ａ〜２ｃから検出された心電信号に基づいてパラメータ値を算出する情報処理部（算出部）３と、該情報処理部３により算出されたパラメータ値に基づいて不整脈か否かを解析して判定する解析診断部（不整脈判定部）４とを備えている。
【００６２】
電極２ａ〜２ｃはそれぞれ、右心房と右心室の内壁、および、左心室の心臓壁に存在する冠状静脈の内壁に配置され、各電極２ａ〜２ｃにより右心房、右心室および左心室における心電信号が検出される。検出された心電信号は、図示しないＡＤ変換器によりディジタル信号に変換された後、逐次情報処理部３へ入力される。情報処理部３は、連続して入力されてくる心電信号を所定の時間幅で区切りながら、各時間幅において各パラメータを算出する。このときの時間幅は、例えば、不整脈の発生が迅速に検出されるように正常な心拍の１拍分〜数拍分に設定される。
【００６３】
算出された各パラメータ値が解析診断部４に入力されると、解析診断部４は、特徴ベクトルを作成し、作成した特徴ベクトルとモデルベクトルとのベクトル積を算出し、ＳＲ、ＡＴ、ＶＴまたはＶＦの判定をする。解析診断部４は、判定した結果を、例えば、不整脈信号検出装置１に接続された心臓治療装置等の外部機器に出力する。このように構成された不整脈信号検出装置１による各種の不整脈の判定結果を表１に示す。なお、表１において、同一のギリシャ文字は、同一の判定結果が出力されることを意味し、異なるギリシャ文字は、異なる判定結果が出力されることを意味する。
【００６４】
【表１】
0005500626.tif 000009
【００６５】
表１から分かるように、パラメータがピアソンのχ２統計量および同時生起頻度の分散σのみの場合、脚ブロックとＶＴまたはＶＦとが同一の判定結果として出力される。これに対し、ｐｅｒｉｏｄ、ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏ、ｄｅｌａｙ、もしくは、ｐｈａｓｅおよびｌｅｎｇｔｈのいずれかを用いることにより、ＶＦが他の不整脈と区別して判定される。
【００６６】
また、１つのパラメータでは判定することができない不整脈も、他のパラメータと組み合わせて用いることにより、判定可能になる。例えば、ピアソンのχ２統計量および同時生起頻度の分散σにｐｅｒｉｏｄを加えることにより、表１に記載されているすべての不整脈の判定が可能になる。
【００６７】
このように本実施形態に係る不整脈信号検出方法および該不整脈信号検出方法に従って動作する不整脈信号検出装置１によれば、各種類の不整脈を分離しながらより確実に判定することができるという利点がある。特に、治療の必要性が高い心室細動と他の不整脈とを確実に分離して判定することができるという利点がある。
【００６８】
また、ｐｅｒｉｏｄ、ｉｎｔｅｒｖａｌ  ｒａｔｉｏおよびｄｅｌａｙにおいては、自己相関関数および相互相関関数を用いることにより、ノイズが含まれた心電信号からでも所望の値が精度良く算出される。これにより、不整脈の判定精度を向上することができるという利点がある。
なお、上述した実施形態において、心房頻拍（ＡＴ）を判定している各パラメータについては、ＡＴを含む上室性頻拍（ＳＶＴ）の判定にも適応可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  不整脈信号検出装置
２ａ〜２ｃ  電極
３  情報処理部（算出部）
４  解析診断部（不整脈判定部）
Ａ  心臓
Ｓ１  心電信号検出ステップ
Ｓ２  算出ステップ
Ｓ３  不整脈判定ステップ
【図１】
0005500626.tif 000010
【図２】
0005500626.tif 000011
【図３】
0005500626.tif 000012
【図４】
0005500626.tif 000013
【図５】
0005500626.tif 000014
【図６】
0005500626.tif 000015
【図７】
0005500626.tif 000016
【図８】
0005500626.tif 000017
【図９】
0005500626.tif 000018
【図１０】
0005500626.tif 000019
【図１１】
0005500626.tif 000020
【図１２】
0005500626.tif 000021
【図１３】
0005500626.tif 000022
【図１４】
0005500626.tif 000023