(57)【要約】【課題】消費電力を削減しつつ細動を迅速に検出する。【解決手段】心臓Ａの心電信号を検出する心電信号検出部３と、心臓Ａのインピーダンスを測定するインピーダンス測定部４と、心電信号検出部３によって検出された心電信号の電位が所定の閾値を越えた時刻から所定の遅延時間後にインピーダンスを測定するように、インピーダンス測定部４を制御する制御部６と、インピーダンス測定部４によって測定されたインピーダンスの値に基づいて、心臓Ａの細動を判定する細動判定手段７とを備える細動検出装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓の心電信号を検出する心電信号検出部と、
前記心臓のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記心電信号検出部によって検出された心電信号の電位が所定の閾値を越えた時刻から所定の遅延時間後にインピーダンスを測定するように、前記インピーダンス測定部を制御する制御部と、
前記インピーダンス測定部によって測定されたインピーダンスの値に基づいて、前記心臓の細動を判定する細動判定手段とを備える細動検出装置。
【請求項２】
前記心電信号の電位が前記所定の閾値を越えたときに、該所定の閾値を前記心電信号の電位に対して所定の大きさまで上昇させてから、所定の時間の間に所定の幅だけ前記所定の閾値を低下させる閾値調節部を備える請求項１に記載の細動検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記心電信号の電位が前記所定の閾値を越えた時刻から、異なる複数の遅延時間後にインピーダンスを測定するように前記インピーダンス測定部を制御し、
前記細動判定手段が、前記異なる複数の遅延時間において測定されたインピーダンスの差に基づいて細動を判定する請求項１に記載の細動検出装置。
【請求項４】
前記心臓の心拍数を計測する心拍数計測部を備え、
前記制御部が、前記心拍数計測部によって計測された心拍数に基づいて、前記所定の遅延時間を制御する請求項１に記載の細動検出装置。
【請求項５】
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おいて検出された心電信号の電位に基づいてＲ波の出現を検出するＲ波検出ステップと、
該Ｒ波検出ステップにおいてＲ波の出現が検出された時刻から所定の遅延時間後に、前記心臓のインピーダンスを測定するインピーダンス測定ステップと、
該インピーダンス測定ステップにおいて測定されたインピーダンスの値に基づいて、前記心臓の細動を判定する細動判定ステップとを備える細動検出方法。
【請求項６】
前記Ｒ波検出ステップが、前記心電信号の電位が所定の閾値を越えたときに、Ｒ波の出現を検出し、
前記心電信号が前記所定の閾値を越えたときに、該所定の閾値を前記心電信号の電位に対して所定の大きさまで上昇させてから、所定の時間の間に所定の幅だけ前記閾値を低下させる閾値調節ステップを備える請求項５に記載の細動検出方法。
【請求項７】
前記インピーダンス測定ステップが、前記Ｒ波の出現が検出された時刻から、異なる複数の遅延時間後に前記心臓のインピーダンスを測定し、
前記細動判定ステップが、前記インピーダンス測定ステップにおいて測定された異なる複数の遅延時間におけるインピーダンスの差に基づいて細動を判定する請求項５に記載の細動検出方法。
【請求項８】
前記心臓の心拍数を計測する心拍数計測ステップと、
該心拍数計測ステップにおいて計測された心拍数に基づいて、前記遅延時間を調節する遅延時間調節ステップとを備える請求項５に記載の細動検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細動検出装置および細動検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、心臓の容積や血流量に依存して変化する心臓のインピーダンスに基づいて、細動、または、肺うっ血や肺水腫を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−１０９６７３号公報
【特許文献２】特表２００７−５０８８６１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では、インピーダンス測定を連続的に行うため、消費電力が大きくなるという問題がある。特に、ペースメーカ等の体内に埋め込まれる装置の場合、電池の寿命が縮まってその交換の頻度が高くなると、患者の負担が大きくなるという問題がある。また、心拍レートが高いときのみインピーダンスを測定する機能も開示されているが、この場合、心拍レートの上昇を判断するには複数の心拍を検出する必要がある。すなわち、発生後心臓への迅速な処置が必要とされる細動において、発生から検出までの時間が遅れてしまうという問題がある。
【０００５】
特許文献２では、細動の検出を目的としていないため、細動の検出に適切に用いることができるか否かは不明である。細動の検出に用いたとしても、複数の拍動における平均値からインピーダンスを決定するため、細動を迅速に検出することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、消費電力を削減しつつ細動を迅速に検出することができる細動検出装置および細動検出方法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】
【０００７】
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、心臓の心電信号を検出する心電信号検出部と、前記心臓のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記心電信号検出部によって検出された心電信号の電位が所定の閾値を越えた時刻から所定の遅延時間後にインピーダンスを測定するように、前記インピーダンス測定部を制御する制御部と、前記インピーダンス測定部によって測定されたインピーダンスの値に基づいて、前記心臓の細動を判定する細動判定手段とを備える細動検出装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、心電信号検出部によって検出された心電信号にＲ波が現われると、上昇した心電信号の電位が所定の閾値を越えることにより制御部がＲ波の出現を検出し、その所定の遅延時間後、すなわち、心臓が十分に拡張してインピーダンスが略極大になる時刻に、制御部がインピーダンス測定部によってインピーダンスを測定させる。このときに、細動により心臓が十分に拡張しなくなると、正常時に比べて低いインピーダンスが測定され、細動判定部は測定されたインピーダンス値の低下に基づいて細動を判定する。
すなわち、１心拍毎に断続的にインピーダンスが測定されて細動の有無が判定されるので、細動検出装置の消費電力を削減しつつ、細動の発生を迅速に検出することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記心電信号の電位が前記所定の閾値を越えたときに、該所定の閾値を前記心電信号の電位に対して所定の大きさまで上昇させてから、所定の時間の間に所定の幅だけ前記所定の閾値を低下させる閾値調節部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、心電信号の基線が電位の上下方向に変動するとその変動に追従して閾値も変動し、心電信号に現れるＲ波以外の波やノイズが閾値を越えてＲ波と誤検出されることが防止される。これにより、Ｒ波の検出精度を向上することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記制御部は、前記心電信号の電位が前記所定の閾値を越えた時刻から、異なる複数の遅延時間後にインピーダンスを測定するように前記インピーダンス測定部を制御し、前記細動判定手段が、前記異なる複数の遅延時間において測定されたインピーダンスの差に基づいて細動を判定することとしてもよい。
心臓の容積変化が小さくなる細動時において、異なる時刻に測定されたインピーダンスの差は、正常時と比較して小さくなる。このように、インピーダンスの変化量から細動を判定することにより、インピーダンスの基線の変動による影響を抑えて細動をより高い精度で検出することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記心臓の心拍数を計測する心拍数計測部を備え、前記制御部が、前記心拍数計測部によって計測された心拍数に基づいて、前記所定の遅延時間を制御することとしてもよい。
心拍数が変化すると、心臓の容積変化の速度、すなわち、Ｒ波が出現してから心臓の容積が最大になるまでの時間も変化する。したがって、心拍数の増減に応じて遅延時間を短くまたは長くすることにより、インピーダンスが略極大になる時刻にタイミングを合わせてインピーダンスを測定して、細動の検出精度を向上することができる。
【００１２】
また、本発明は、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おいて検出された心電信号の電位に基づいてＲ波の出現を検出するＲ波検出ステップと、該Ｒ波検出ステップにおいてＲ波の出現が検出された時刻から所定の遅延時間後に、前記心臓のインピーダンスを測定するインピーダンス測定ステップと、該インピーダンス測定ステップにおいて測定されたインピーダンスの値に基づいて、前記心臓の細動を判定する細動判定ステップとを備える細動検出方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、心電信号検出ステップにおいて検出された心電信号にＲ波が現れると、それがＲ波検出ステップにおいて検出される。そして、Ｒ波の出現から所定の遅延時間遅れて略極大になったインピーダンスがインピーダンス測定ステップにより測定され、細動判定ステップは測定されたインピーダンス値の低下から細動を判定する。
これにより、１心拍毎にインピーダンスが断続的に測定され、消費電力を削減しながら迅速に細動を検出することができる。
【００１４】
上記発明においては、前記Ｒ波検出ステップが、前記心電信号の電位が所定の閾値を越えたときに、Ｒ波の出現を検出し、前記心電信号が前記所定の閾値を越えたときに、該所定の閾値を前記心電信号の電位に対して所定の大きさまで上昇させてから、所定の時間の間に所定の幅だけ前記閾値を低下させる閾値調節ステップを備えることとしてもよい。
【００１５】
また、上記発明においては、前記インピーダンス測定ステップが、前記Ｒ波が検出された時刻から、異なる複数の遅延時間後に、前記心臓のインピーダンスを測定し、前記細動判定ステップが、前記インピーダンス測定ステップにおいて測定された異なる複数の遅延時間におけるインピーダンスの差に基づいて細動を判定することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記心臓の心拍数を計測する心拍数計測ステップと、該心拍数計測ステップにおいて計測された心拍数に基づいて、前記遅延時間を調節する遅延時間調節ステップとを備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、消費電力を削減しつつ細動を迅速に検出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】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る細動検出装置の全体構成図である。
【図２】（ａ）心電信号と該心電信号に対する閾値との関係、および、（ｂ）（ａ）の心電信号と心臓のインピーダンスとの関係を説明する図である。
【図３】図１の細動検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】心臓の細動時の（ａ）心電信号と（ｂ）インピーダンスとの関係を説明する図である。
【図５】図１の細動検出装置の変形例によるインピーダンスの測定のタイミングを示す図である。
【図６】図１の細動検出装置のもう１つの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る細動検出装置１について、図１〜図６を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細動検出装置１は、図１に示されるように、心臓Ａ内に挿入された２本のリード２Ａ，２Ｂと、心電信号を検出する心電信号検出部３と、リード２Ａに微小電流を印加して心臓Ａのインピーダンスを測定するインピーダンス測定部４と、心電信号の電位に対する閾値Ｖｔｈを調節する閾値調節部５と、心電信号の電位変化に基づいて微小電流の印加を制御する制御部６と、心臓Ａの細動の有無を判定する細動判定部（細動判定手段）７とを備えている。
【００１９】
リード２Ａ，２Ｂは、先端が右心室または左心室にそれぞれ配置された右心室リード２Ａと左心室リード２Ｂとを有している。右心室リード２Ａは、互いに電気的に絶縁された双極電極であるＶ−ｔｉｐ２ａとＶ−ｒｉｎｇ２ｂとを先端に有し、左心室リード２Ｂは、単極電極であるＣＳ−ｔｉｐ２ｃを先端に有している。
心電信号検出部３は、Ｖ−ｔｉｐ２ａとＶ−ｒｉｎｇ２ｂとの間の電位変化を測定することにより心電信号を検出する。
【００２０】
インピーダンス測定部４は、Ｖ−ｒｉｎｇ２ｂとＣＳ−ｔｉｐ２ｃとの間に微小電流を出力して、Ｖ−ｔｉｐ２ａとＣＳ−ｔｉｐ２ｃとの間の電圧を計測する。そして、出力電流と計測電圧の関係から、心臓Ａのインピーダンスを測定する。このときに、心臓Ａの拍動に伴ってＶ−ｒｉｎｇ２ｂとＣＳ−ｔｉｐ２ｃとの間の距離が変化することにより、両電極２ｂ，２ｃ間のインピーダンスが変化し、インピーダンスは、心臓Ａの拡張時に大きくなり、収縮時に小さくなる。
【００２１】
閾値調節部５は、まず、閾値Ｖｔｈを正常時のＲ波の電位より若干小さい値に設置する。そして、心電信号検出部３によって検出された心電信号の電位の絶対値が、設定された値を越えたときに、その時点での電位に対して所定の大きさ、例えば、３倍の値まで閾値Ｖｔｈを上昇させる。そして、正常な心拍において、Ｔ波より後に、かつ、次のＲ波が出現すると予測される時刻より前までに、Ｒ波のピーク値より小さく基線のノイズや正常時のＰ波より大きい値まで連続的に下降させる。このときの閾値Ｖｔｈの下降の傾きは、直線でも曲線でもよい。
【００２２】
制御部６は、心電信号検出部３によって検出された電位が、閾値調節部５によって調節された閾値Ｖｔｈを越えた時刻ｔから所定の遅延時間Δｔ後に、Ｖ−ｒｉｎｇ２ｂとＣＳ−ｔｉｐ２ｃとの間に微小電流を印加するように、インピーダンス測定部４を制御する。
【００２３】
心電信号にＲ波が現れると、図２（ａ）に実線で示されるように、急激に大きくなった心電信号の電位の絶対値が、波線で示される閾値Ｖｔｈを越えて、Ｒ波の出現が制御部６により検出される。このときに、閾値Ｖｔｈは、Ｒ波の電位より十分大きい値まで跳ね上がってから再びＲ波の電位より小さい値まで下降し、次に現れたＲ波が再び閾値Ｖｔｈを超えるようになっている。
【００２４】
また、心臓Ａは、Ｒ波の刺激により収縮を開始しようとし、図２（ｂ）に示されるように、Ｒ波の出現が検出された時刻ｔから遅れて心筋が最も弛緩して心臓Ａが最も拡張した状態、すなわち、インピーダンスが極大（矢印参照。）になる。このインピーダンスが略極大になるタイミングで心臓Ａのインピーダンスが測定されるように、所定の遅延時間Δｔが設定されている。
【００２５】
細動判定部７は、インピーダンス測定部４によって測定されたインピーダンス値が所定の閾値Ｚｔｈを下回ったときに、細動であると判定する。所定の閾値Ｚｔｈは、例えば、過去に得られた細動時のインピーダンスの値よりも大きく、また、予め測定された患者の心臓Ａの拡張時のインピーダンスよりも小さい値が設定される。
また、細動判定部７によって細動が判定されると、図示しない除細動パルス発生部により、除細動パルスが除細動電極間に迅速に供給されるようになっている。除細動電極は、図示しない電極を使用してもよく、電極２ａ〜２ｃのいずれかを使用してもよい。
【００２６】
このように構成された細動検出装置１の動作および作用について、図３のフローチャートを参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細動検出装置１は、患者の心電信号を常時検出し（心電信号検出ステップＳ１）、心電信号の電位が閾値Ｚｔｈを越えてＲ波の出現を時刻ｔに検出すると（Ｒ波検出ステップＳ２）、時刻ｔから遅延時間Δｔだけ遅らせて（ステップＳ３）心臓Ａへ微小電流を出力しインピーダンスを測定する（インピーダンス測定ステップＳ４）。そして、測定されたインピーダンス値と所定の閾値Ｚｔｈとを比較し、細動の有無を判定する（細動判定ステップＳ５）。
【００２７】
このときに、心臓Ａが正常に拍動している場合、インピーダンス値は十分に大きな値が測定されて所定の閾値Ｚｔｈを越え、細動が無いと判定される。
一方、心臓Ａに細動が発生している場合、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、拡張する機能が低下した心臓Ａのインピーダンスは変動が小さくなるため、測定されるインピーダンス値（図４（ｂ）矢印参照。）は正常時と比べて低下して所定の閾値Ｚｔｈを下回り、細動であると判定される。そして、迅速に心臓Ａへ除細動パルスが出力される（ステップＳ６）。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、１心拍毎に一点でインピーダンスを測定して細動の有無が判定される。これにより、インピーダンスを連続的に測定して細動を検出する場合と異なり、消費電力を大幅に削減することができるという利点がある。また、複数の心拍にまたがって心拍レートを判断したりインピーダンスの平均値を算出したりする場合と比べて、細動検出の時間分解能が向上し、細動の発生が迅速に検出される。これにより、細動が発生してから迅速に除細動の処置を施して細動を停止させ、細動により患者が受けるダメージを抑えることができるという利点がある。
【００２９】
また、心電信号の電位に対する閾値Ｖｔｈを心電信号の電位に同期しながら変動させることにより、心電信号の基線が変動してＲ波以外の波やノイズがＲ波と誤検出されたり、Ｒ波の電位が閾値Ｖｔｈより低くなって検出されなくなったりすることが防止される。これにより、Ｒ波の検出精度が保持され、細動の検出精度を向上することができるという利点がある。
【００３０】
上記実施形態においては、微小電流をＶ−ｒｉｎｇ２ｂとＣＳ−ｔｉｐ２ｃとの間に印加し、その電圧をＶ−ｔｉｐ２ａとＣＳ−ｔｉｐ２ｃとの間で測定することとしたが、微小電流の出力および電圧の測定に用いられる電極の組み合わせに特に限定はない。
【００３１】
また、上記実施形態においては、Ｒ波が検出された時刻ｔから遅延時間Δｔ後にインピーダンスを測定することとしたが、これに代えて、図５に示されるように、第１の遅延時間Δｔ１後と第２の遅延時間Δｔ２後にインピーダンスを測定することとしてもよい。
第１の遅延時間Δｔ１は、上記実施形態の所定の遅延時間Δｔと同様に設定される。第２の遅延時間Δｔ２は、心拍の正常時においてインピーダンスが極大値より十分に小さくなる時間に設定される。
【００３２】
心臓Ａに細動が発生して心臓Ａの容積変化が小さくなると、異なる時刻ｔ＋Δｔ１，ｔ＋Δｔ２に測定されたインピーダンス値の差は正常時に比べて小さくなり、細動判定部７は、測定されたインピーダンス値の差が所定の閾値を下回ったときに細動であると判定する。これにより、インピーダンスの基線が変動しても、それによる影響が小さいインピーダンスの時間変化量に基づいて細動が判定され、細動の検出精度を向上することができる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、図６に示されるように、心臓Ａの心拍数を計測する心拍数計測部８を備え、該心拍数計測部８によって測定された心拍数に基づいて、制御部６が遅延時間Δｔを調節することとしてもよい。
心拍数計測部８は、心電信号検出部３によって測定された心電信号に基づいて心拍数を計測する。
【００３４】
心臓Ａの容積の単位時間当たりの変化量は心拍数に比例し、Ｒ波による刺激から心臓Ａの容積が極大になるまでの時間も心拍数に応じて変化すると考えられる。したがって、心拍数が大きいときは遅延時間Δｔを短くし、心拍数が小さいときはΔｔを長くするように、制御部６が遅延時間Δｔを制御する。これにより、インピーダンスが略極大になる時刻に測定されるように、インピーダンスの測定のタイミングが調節され、細動の検出精度を向上することができる。
【００３５】
また、この場合に、心拍数計測部８によって計測された心拍数と合わせて、細動を判定することとしてもよい。
細動判定部７は、インピーダンスの測定値が閾値Ｚｔｈを下回ったら、心拍数計測部８によって所定の数の心拍から心拍数を計測させ、計測された心拍数が所定の閾値より大きい場合に、細動であると判定する。このようにすることで、細動をより正確に検出することができるとともに、心拍数のみから細動を検出する場合と比べて細動の判定に必要な心拍の数が少なくて済むので、十分迅速に細動を検出することができる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、インピーダンス測定部４が、Ｖ−ｒｉｎｇ２ｂとＣＳ−ｔｉｐ２ｃとの間に印加した微小電流から心臓Ａのインピーダンスを測定することとしたが、これに代えて、コンデンサを含む放電回路からＶ−ｒｉｎｇ２ｂとＣＳ−ｔｉｐ２ｃとの間に電圧パルスを出力し、該電圧パルスの電圧から心臓Ａのインピーダンスを測定することとしてもよい。この場合、コンデンサの放電時間と測定された電圧パルスの電圧降下とに基づいて、心臓Ａのインピーダンスが測定される。
【符号の説明】
【００３７】
１  細動検出装置
２Ａ  右心室リード
２Ｂ  左心室リード
２ａ  Ｖ−ｔｉｐ
２ｂ  Ｖ−ｒｉｎｇ
２ｃ  ＣＳ−ｔｉｐ
３  心電信号検出部
４  インピーダンス測定部
５  閾値調節部
６  制御部
７  細動判定部（細動判定手段）
８  心拍数計測部
Ａ  心臓
Ｓ１  心電信号検出ステップ
Ｓ２  Ｒ波検出ステップ
Ｓ４  インピーダンス測定ステップ
Ｓ５  細動判定ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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