(57)【要約】  本発明は胎児心拍度数（ＦＨＲ）をモニターする分野に係わり、詳しくは、例えば分娩時に現れるパターンのような、胎児心拍度数のいわゆる非定常状態の期間中におけるパターンのモニタリングに関する。本発明は、胎児苦痛を早期に正しく評価できるように、ＦＨＲ変動をより明確に解析する改良された装置、方法およびコンピュータプログラムを提供する。一態様によれば、本発明は、胎児心拍度数を計測する手段と、一次胎児心拍度数成分を同定する手段と、計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して残留成分を確定する手段と、前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する手段とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）胎児心拍度数を計測する手段と、
ｂ）心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するために必要である胎児心拍度数一次成分を同定する手段と、
ｃ）計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して、残りの成分を決定するための手段と、
ｄ）前記残りの成分を用いて、胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する手段とを含む胎児モニタリング装置。
【請求項２】
前記一次胎児心拍度数成分が、胎児心拍度数のデータの多項式曲線フィッティング（適合）近似によって同定される請求項１に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項３】
一次胎児心拍度数成分を同定する前記手段が、
ｉ）記録された胎児心拍度数のデータを線形補間する段階と、
ｉｉ）再サンプリング周波数で再採集して、再採集した一連の胎児心拍度数のデータを形成する段階と、
ｉｉｉ）前記再採集した一連のデータを多項式曲線で近似する段階とを実行するようになされている請求項１に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項４】
多項式曲線フィッティング（適合）近似は、少なくとも５次の多項式を利用する請求項２または請求項３に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項５】
前記多項式が５次から成る請求項４に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項６】
前記多項式が１２次から成る請求項４に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項７】
前記多項近似式が、最小二乗近似式によって得られる請求項２から請求項６までのいずれか一項に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項８】
前記一次胎児心拍度数成分が、
ｉ）胎児心拍度数のデータを所定の大きさの領域に分割すること、および
ｉｉ）各領域における個々の多項式の近似を行うことによって決定される請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項９】
各多項近似が、隣接する多項式関数について、これらが交わる領域の境界で、整合しかつ第一導関数が等しくなるように制約される請求項８に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１０】
前記所定の大きさが、２０個の連続した心拍度数のサンプルと等しいかまたはそれより大きい請求項８または請求項９に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１１】
前記所定の大きさが、２０個の連続した心拍度数のサンプルである請求項１０に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１２】
前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する手段が、胎児の応答を確定するために、残留成分を解析する統計学的試験を適用するようになっている請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１３】
前記統計学的試験が、胎児心拍度数残留成分の９５％範囲をモニターすることを含む請求項１２に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１４】
前記統計学的試験が、所定時間に亘って前記９５％範囲の中央値および平方偏差を算出することを更に含む請求項１３に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１５】
前記所定時間が１０分よりも長い請求項１４に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１６】
９５％範囲の中央値が一貫して３ミリ秒未満である場合、胎児心拍度数が異常かつ無反応と分類される請求項１３から請求項１５までのいずれか一項に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１７】
前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、長時間に亘って、９５％範囲の中央値の記録が２．３ミリ秒未満で、９５％範囲の平方偏差が０．１未満であることを前提として、胎児の反応性の著しい低下を示すように構成される請求項１２から請求項１５までのいずれか一項に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１８】
前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、９５％範囲の中央値の記録が長時間に亘って低下傾向にあることを前提として、胎児の反応性の著しい低下を示すように構成される請求項１２から請求項１５までのいずれか一項に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項１９】
前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、９５％範囲の中央値が一貫して３ミリ秒超である場合、異常に低い胎児心拍度数変動を排除するように構成される請求項１２から請求項１５までのいずれか一項に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項２０】
前記統計学的試験が、例えば３〜４ミリ秒の短時間、胎児心拍度数残留成分の周波数分布をモニターすることを含む請求項１２に記載された装置。
【請求項２１】
３〜４ミリ秒の前記周波数分布が７％未満である場合、胎児心拍度数が無反応として分類される請求項２０に記載された胎児モニタリング装置。
【請求項２２】
ａ）胎児心拍度数を計測する段階と、
ｂ）心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するに必要とされる一次胎児心拍度数成分を同定する段階と、
ｃ）計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して、残留成分を確定し、
ｄ）前記残留成分を用いて、胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する段階とを含む胎児のモニタリング方法。
【請求項２３】
ａ）胎児心拍度数を計測する段階と、
ｂ）心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するに必要とされる一次胎児心拍度数成分を同定する段階と、
ｃ）計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して、残留成分を確定する段階と、
ｄ）前記残留成分を用いて、胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する段階とを実行するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胎児心拍度数（ＦＨＲ）をモニターする技術野に係り、具体的に云えば、例えば分娩時に現れるパターン等の、胎児心拍度数のいわゆる非定常状態の期間におけるパターンのモニタリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
胎児心拍度数は、妊娠中および分娩中の胎児の健康状態を示す重要な指標である。心拍度数の変動は、胎児が刺激に対して応答していることを示すので、心拍度数にかなりの変動性のあることが望ましい。しかし、或る変化は、また、胎児が苦痛状態にあり、初期段階の低酸素症（酸素欠乏）に罹っていることを示す可能性がある。分娩時にＦＨＲを計測することは普通に行われている。現在、ＦＨＲは、時間に対するプロットとしてモニターに表示されるのが普通である。その際、胎児の苦痛の徴候を検査する医療関係者により、ＦＨＲが目視で詳しく調べられる。このように、前記システムはユーザーの技量および経験に頼っている。
【０００３】
妊娠期間中および出産時には、胎児は、睡眠状態と活動状態が交互に起こり、これらはＦＨＲの変化で示される。これらの変化は突発的であり、各状態は胎児の発育に応じて最大６０分間継続する。経験を積んだ産婦人科医は、これらの変化を観察して、これらが胎児の段階および発育に関して正常であるかどうかを決定できる。
分娩時には、胎児は、断続的な臍帯圧迫、機械的圧力等によって、ＦＨＲを著しく変えるであろう子宮収縮等の付加的影響を受ける。さらに、妊娠中に、先に経験したことのないような態様で、酸素飽和、薬剤、胎児の呼吸活動、グルコース濃度等、心拍度数に影響を及ぼすその他の要因が分娩時に著しく変化することがある。これは、状態の変化によって引き起こされる急激な変化と対照的に、ＦＨＲの比較的長時間の変化をもたらし、いわゆる非定常状態の心拍度数を生み出す。
【０００４】
これらの変化は、経験を積んだ産婦人科医にとっても、非定常状態の心拍度数を解読するのが非常に困難であることを意味する。しばしば、ＦＨＲの心拍間隔変動の異常性によって提供される早期の危険信号は、誤って解釈されたり、全く見逃されたりする。これは分娩時の深刻な低酸素症を招くことがある。あるいは、ＦＨＲの異常な読取データを検討する際に、これらの（正常な）変化は、産婦人科医を慎重にさせすぎて不必要な外科的介入に至ることがある。
胎児苦痛の正しい確認を支援するために、本出願人は胎児モニタリング装置であるＳＴＡＮ（登録商標）を開発した。その方法論は、ＦＨＲのモニタリングと胎児ＥＣＧのＳＴ波形解析との組合せに基づいている。前記装置は、低酸素症を示すＳＴ波形（ＳＴ事象（ｅｖｅｎｔｓ）と称される）の異常を自動的に検出する。ＳＴ事象は、警報としての使用に効果があり、オペレータがＦＨＲパターンに焦点を合わせることができる。
【０００５】
胎児に潜む問題は極端なＦＨＲ変動で示される。図１は、徐々に発現する低酸素症に胎児が曝された分娩の第一段階におけるスタン装置による３５分間の記録を示す。記録は、子宮活動１２と共にＦＨＲ１０を示す。ここで、胎児は、短くなった心拍間隔の変動と無反応（すなわち、刺激に応答しない）との徴候を示している。このようなパターンは目視では正常であると確認されることがあるが、これは、更なる医療装置でその他の警告を与えないと見逃されるかも知れない状況にある。さらに、ＦＨＲ変動性が時間の経過と共に次第に小さくなると、これらの僅かな変化が見過ごされることもある。
図２は増大したＦＨＲ変動の発現率を示す。図２もやはり、ＦＨＲ２０が子宮活動２２と共に示されている。この記録は、発生するＦＨＲの大きな変動が正常である時の分娩の最終段階に撮られた。しかし、この場合、増大した変動は発現する低酸素症に応答があった。このような状況において、ＦＨＲが正常または少なくとも紛らわしいと誤って読み取られることは珍しくない。これは、乳児の健康に深刻な悪影響を及ぼすかも知れない手遅れに繋がることがある。
したがって、特に分娩時に、胎児の苦痛（低酸素症）を早期に正しく診断できるように、ＦＨＲ変動をより明確に解析する方法の必要性が存在する。
【０００６】
以前、標準統計学（平方偏差、標準偏差等の解析）や、より高出力のスペクトル分析によって、ＦＨＲ変動を定量化しようとする試みがなされた。ＦＨＲ変動の経時的変化を定量化する方法として、ＦＨＲのスペクトル分析について幾つかの研究が行われてきた。かかる研究の１つが、非特許文献１の「胎児の健康および胎児苦痛に関するスペクトル分析による胎児心拍変動性の定量化」で検討されている。しかし、スペクトル分析は、ＦＨＲデータの連続的な定常状態のシーケンスを必要とし、それ故に、ＦＨＲが非定常状態になりがちであると、分娩時にＦＨＲの連続的な評価に適していない。このため、前記方法は分娩時にあまり利用されてこなかった。
【０００７】
また、コンピュータによるＦＨＲ変動の解析が、分娩開始前に得られるＦＨＲの追跡（ｔｒａｃｉｎｇ）に適用されてきた。ソニケイド（Ｓｏｎｉｃａｉｄ）８０００は、現在市販されていて、分娩開始前にＦＨＲ変動の定量化を支援する装置である（非特許文献２の「コンピュータによる胎内心拍分娩図の特質と解釈」）。この装置は、ＦＨＲ心拍間隔の差違の大きさ（平均値、平均の標準誤差等）について標準的な方法の適用に基づいており、やはり、非定常状態のＦＨＲ信号の連続的なＦＨＲ変動の評価に適していない。このように、コンピュータによるＦＨＲ心拍間隔の変動の評価は、分娩時には役立たないことが判明した。
このため、分娩時のＦＨＲ変動は、熟練し経験を積んだ開業医により依然として目視で行われており、場合によっては、前述のように、見過ごされたり誤って診断される胎児苦痛の徴候に繋がることがある。
【非特許文献１】Ａｋｓｅｌｒｏｄ  Ｓ  ｅｔ  ａｌ，Ｅｕｒ  Ｊ  Ｏｂｓｔｅｔ  Ｇｙｎｅｃｏｌ  Ｒｅｐｒｏｄ  Ｂｉｏｌ  １９９４；５４；１０３−８
【非特許文献２】Ｄａｗｅｓ  ＧＳ  ｅｔ  ａｌ，Ｂｒ  Ｊ  Ｏｂｓｔｅｔ  Ｇｙｎａｅｃｏｌ．１９９２  Ｏｃｔ；９９（１０）：７９１−７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
かくして、本発明の目的は、前記背景技術に関する制限を緩和することにある。
本発明の更なる目的は、特に分娩時に、胎児苦痛（低酸素症）を早期に正しく診断できるように、ＦＨＲ変動をより明確に解析する改良された装置、方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
本発明の別の目的は、分娩時にコンピュータによるＦＨＲ変動の改良された評価を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の観点によれば、
胎児心拍度数を計測する手段と、
心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するに必要とされる一次胎児心拍度数成分を同定する手段と、
計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して、残留成分を確定する手段と、
前記残留成分を用いて、胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する手段とを含む胎児モニタリング装置が提供される。
【００１０】
本発明は、ＦＨＲを２つの要素に分け得るという本発明者らの認識に基づいている。まず、心臓がポンプとしての役割を果たして所定量の血液を心臓血管系に移送可能にするに必要なＦＨＲ成分がある。これをＦＨＲ一次成分と定義する。この基本的な要件だけでなく、前述したように、ＦＨＲはその他の数多くの根源の影響下にある。これらのＦＨＲ二次成分は、その大半がより高度の中枢神経系の構造の影響下にあるが、ＦＨＲ残留成分と命名され、ＦＨＲの残部から成る。
前記ＦＨＲ残留成分は、外的影響の尺度と、最も重要なことには、血液量を移送させる必要性とは一義的に関連しない内的環境の変化に反応し応答する中枢神経系の能力とを提供する。これを同定することによって、本発明は、胎児苦痛の徴候をより容易に確認することができる。
【００１１】
また、本発明は対応する方法にも敷衍され、別の観点の下で、本発明により、以下の、胎児モニタリング方法が提供される。
胎児心拍度数を計測する段階と、
心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するに必要とされる一次胎児心拍度数成分を同定する段階と、
計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して、残留成分を確定する段階と、
前記残留成分を用いて、胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する段階とを含む胎児のモニタリング方法。
ＦＨＲ一次成分ｐを同定することによりＦＨＲ残留成分ｒを分けることができ、これを記録されたＦＨＲ  ｙから差し引くとＦＨＲの残部のみが残る。これを数学的に式ｒ＝ｙ−ｐで表すことができる。
【００１２】
次に、ＦＨＲ残留成分を解析して、胎児の反応性ひいてはその健康に関する情報を提供することができる。これは、例えばモニター上のプロットを検討して目視により行ってもよいが、好ましくは統計学的試験が適用される。例えば、残部の大きさ、中央値、平方偏差、９５％範囲等の周波数分布を決定してもよい。
有用な結果を得るためには、ＦＨＲ一次成分を正しく同定することが明らかに重要である。これを達成するために、例えば所定の時間間隔で記録されたデータの積分等の幾つかの技法を用いることができる。しかし、判明したところによれば、記録されたデータの多項式曲線フィッティング（適合）近似によって、ＦＨＲ一次成分を同定することが好ましい。
これは、ＦＨＲの非定常状態の特性からみて積分等のその他の方法が当てにならない場合、分娩時に特に有用である。これらの条件下では、近似は瞬時に行われることが好ましく、故に多項式曲線フィッティング（適合）は最良の結果をもたらす。さらに、多項式曲線フィッティング（適合）は、ＦＨＲデータの断続的な喪失、すなわち分娩の最終段階において一定の特徴が断続的に失われるにもかかわらず、ＦＨＲ一次成分を算出できることになる。
【００１３】
本発明の装置に含まれる一次胎児心拍度数成分を同定する手段は、下記の工程を実施するように構成することができる。
ｉ）記録された胎児心拍度数のデータを線形補間し、
ｉｉ）再サンプリング周波数で再採集して、再採集した一連の胎児心拍度数のデータを形成し、
ｉｉｉ）前記再採集した一連のデータの多項式曲線フィッティング（適合）で近似を行う。
【００１４】
連続した心拍を線形補間した後、事象の一続きを再サンプリング周波数で再採集することができる。再サンプリング周波数は実際の心拍度数より高くすることができ、例えば４Ｈｚの再サンプリング周波数を用いることができる。再採集した一続きの多項式曲線近似を実行する効果は、低い心拍度数での不十分な適合（ｕｎｄｅｒ−ｆｉｔｔｉｎｇ）という問題を低減できることである。
多項式曲線フィッティング（適合）近似は、少なくとも５次の多項式を利用することができる。特に、好ましくは５次の多項式または１２次の多項式を用いることができる。
予め記録されたＦＨＲ変動データを用いた実験により判明したところによれば、最小二乗多項式近似を用いることが好ましい。
【００１５】
最小二乗近似は、関数｜Ｐｘ−ｙ｜２  を最小にすることにより定式化することができる。ここで、ｙはｎ個の心拍度数サンプルで示されるベクトルであり、Ｐは列が離散独立多項式関数であるＮｘＭ行列であり、ｘは実数値係数のベクトルである。係数ベクトルの周知の最小二乗解は、ｘ＝（ＰＴＰ）−１ＰＴｙである。したがって、ＦＨＲ一次成分の近似値ｐは、ｐ＝Ｐｘ＝Ｐ（ＰＴＰ）−１ＰＴｙで与えられ、Ｐによって張られた部分空間上へのｙの射影であろう。この射影が成功するかどうかは、どのような応用の場合でも、所望の解空間がどれだけＰで定義される部分空間によって張られているかに依存する。
しかし、Ｐを最善に選択することは、幾つかの関数では、特に、関数の性質に関する先験的な情報がないため心拍度数等の生体信号の場合には、困難であることがある。心拍度数は、興味を引くどのような間隔内でも高低の周波数領域を有することが知られている。かかる状況は、多項近似式を用いると「リンギング（共鳴）」現象に繋がり、そのため不正確な結果を引き起こすことがある。
【００１６】
１つの好ましい解決策は、データを小さな隣接する領域に分割して、各領域の独立した多項式の近似を行うことである。これによって、各領域に保証された最大の自由度（転換点）があるので、結果の精度が向上する。さらに、各近似式がその他の近似式から独立しているので、それらは「リンギング（共鳴）」を誘発しないであろう。
各近似式が独立しているため、多項式曲線は領域の境界で整合しないことがある。これを克服し、連続した関数を実現するために、各近似式の構築に制約を加えることが好ましい。これらの制約は、好ましくは、隣接する多項式関数について、関数が交わる領域の境界で、整合しかつ第一導関数（すなわち、勾配）が等しくなければならない。周知のラグランジュ乗数法を用いて制約を加えてもよい。これらの制約を例えばルジャンドルまたはチェビシェフ等の既知の多項式を用いて定式化することにより、所望の解空間をより近接して張る新たな離散独立多項式を導出できることが示される。
【００１７】
したがって、別の態様からみて、本発明は、胎児心拍度数の心拍間隔変動の記録においてＦＨＲ一次成分を確定する方法を提供する。この方法は、記録を所定の大きさの領域に分割し、各領域における個々の多項式の近似を行う工程を含み、各多項近似式は次のように制約される。すなわち、隣接する多項式関数が、これらが交わる領域の境界で、整合すると共に等しい第一導関数を有する。
目視の検査と実証的検定により、各々が少なくとも２０個のＦＨＲサンプルに及び、逐次制約された５次または１２次のルジャンドル多項近似式の適用によって、優れた一次ＦＨＲ変動の近似を実現できることが判明した。
【００１８】
ＦＨＲ一次成分の同定に続いて、計測された胎児心拍度数から一次成分を減算してＦＨＲ残留成分を確定することができる。残余データの質を更に向上するために、胎児基準心拍度数について標準化してもよい。
本発明の装置に含まれ、残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する手段は、胎児の応答を確定するために、残留成分を解析する統計学的試験を適用するように構成されてもよい。統計学的試験は、所定の時間に亘って９５％範囲の中央値および平方偏差の算出を含むことがある。所定の時間は１０分より長くてもよい。
【００１９】
本発明の装置に含まれ、残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する手段は、９５％範囲の中央値が一貫して３ミリ秒（ミリ秒）未満である場合、胎児心拍度数を異常かつ無反応と分類するように構成されてもよい。
連続２０分間の中央値が３ミリ秒未満の一貫した読取データは、胎児の健康への懸念を引き起こす低いＦＨＲ変動を示すことが判明した。
残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、９５％範囲の中央値の記録が２．３ミリ秒未満で、９５％範囲の平方偏差が延長された時間に亘って０．１未満であることを前提として、胎児の反応性の著しい低下を示すように構成されてもよい。
前記の延長された時間は１０分より長くてもよい。試験では、９５％範囲の中央値が２．３ミリ秒未満で平方偏差が０．１未満である６０分を越える期間は、胎児が感度１００％で悪い状態にあることが示された。
【００２０】
残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、長時間にわたる９５％範囲の中央値の記録が低下傾向にあることを前提として、胎児の反応性の著しい低下を示すように構成されてもよい。
この場合、前記延長された時間は３０分より長くてもよい。試験では、２時間に亘る連続した記録において２０分超の時間間隔で記録された９５％範囲の中央値の漸進的な降下は、分娩のストレスに対しての胎児の異常な応答に対応するであろうということが示された。
残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、９５％範囲の中央値が一貫して３ミリ秒超である場合、異常に低い胎児心拍度数変動を示すように構成されてもよい。
【００２１】
さらに、７％超の期間を有する３〜４ミリ秒の範囲内の周波数分布は、反応性の健全なレベルを示すことが判明した。この相関的要素は、胎児が、低い心拍間隔変動で睡眠状態にあっても、瞬間的な心拍間隔変動が大きくなることにより検出されるような、断続的に突然一気に起こる集中的活動を示す、という観察に基づいている。反応性の特徴を評価する従来の方法は、一過性の加速を目視で確認していた。これはそれ自体進歩性があるものと考えられ、そこで別の態様からみて、本発明は、胎児苦痛の可能性を示す方法を提供する。この方法は、ＦＨＲ残留成分のデータを求め、９５％範囲の読取データを用意し、３〜４ミリ秒の周波数分布の読取データを用意する工程を含む。表１は、反応性ＦＨＲの痕跡を有する正常で健康な胎児、分娩のストレスに応答できない胎児（死亡前）、および、異常な調整努力で応答（警告反応）を強制されている胎児を予測するために必要な残りの測定値の特性を示す。
【００２２】
下記の表１において、ＦＤ３−４ｍｓは３〜４ミリ秒（ｍｓ）の範囲内で記録されたＦＨＲ残余の大きさの周波数分布を意味し、９５ｔｈ２０′ｍｅｄｉａｎは連続２０分間の中央値として記録された９５％範囲の残留部の大きさを意味する。
【表１】
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【００２３】
ＦＨＲ残留部のデータは前記した通り提供されることが好ましい。また、本発明は、前記方法を実施するように配備されたモニタリング装置にまで及ぶ。
本発明の別の態様によれば、本発明は、
胎児心拍度数を計測し、
心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するに必要とされる胎児心拍度数一次成分を同定し、
計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して、残留成分を確定し、
前記残留成分を用いて、胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する
工程を実行するコンピュータプログラムにまで及ぶ。
【実施例】
【００２４】
ほんの一例として、添付の図面を参照して本発明の実施例を以下に説明する。
胎児苦痛（酸素欠乏）の徴候がないかどうか、分娩時にＦＨＲがモニターされる。図１は、分娩の第一段階における３５分間のスタン（登録商標）記録を示す。この事例は、ＳＴ事象にもかかわらず、記録時に認識されなかったＦＨＲ変動性および反応性がない状況（苦痛直前のＦＨＲパターン）を示している。図面は、また、ＦＨＲ反応性および変動性の「残部」マーカーの低い測定結果を示している（３〜４ミリ秒の範囲内における残部の大きさの周波数分布（ＦＤ３−４ｍｓ）が１％未満であり、９５％範囲の残部の大きさが３ミリ秒未満である）。
ＦＨＲ１０が子宮活動１２と共に表示されている。ここで、ＦＨＲ１０は子宮活動１２の高まり（すなわち、収縮）に連動して上昇しないが、ＦＨＲ変動がこの段階で通常予想されるものより小さい。一方、最もよく経験を積んだ産婦人科医はＦＨＲ１０が異常であると気付くであろうが、このような読取データは必ずしもその他の警告（ＳＴ事象等）の契機とはならないであろう。したがって、かかる異常な読取データが見逃される場合がある。
【００２５】
図２は、目視の観察のみで時折見過ごされることのある異常なＦＨＲの別の実例を示す。このスタン記録は、最終段階の分娩時に撮られたものであり、やはりＦＨＲ２０および子宮活動２２を示す。分娩のこの段階では、ＦＨＲ２０は非常に不規則であることが普通であり、それ故に、多くの産婦人科医はこの読取データを正常と解釈するであろう。たとえＳＴ事象のようなその他の警告が提起されても、ＦＨＲ２０の解釈をめぐる混乱は手遅れに繋がることがある。
この場合、本発明者らはＴ／ＱＲＳ比の漸進的増加をＳＴ記録（ＳＴ  ｌｏｇ）により確認した。ＦＨＲ２０は発現する低酸素症に過剰反応（警告反応）していた。ＦＨＲ２０の解析に関する不確実性に起因して、胎児が酸素欠乏の徴候を呈したまま４４分後に誕生した。心拍間隔変動が著しく大きい点に留意されたい。
【００２６】
心拍度数の低下または増大した変動性の極端な状況は、前記実例が示すように解釈上の問題を引き起こす。前述の方法により、ＦＨＲを一次成分と残留成分に分けることができる。
多項式曲線のフィッティング（適合）によりＦＨＲ一次成分の近似式を算出することができる。図３は、時間（秒）に対する連続した心拍の継続時間（ミリ秒）（ＲＲ間隔）のプロットを示す。多項式曲線のフィッティング（適合）３４が、実際のＲＲデータ３０上に示されている。心拍間隔の残余変動は、ＲＲデータ３０と曲線のフィッティング（適合）３４の差に相当し、ＦＨＲ残留成分から成る。心拍間隔の変動は、ＲＲデータと曲線のフィッティング（適合）の差に相当するであろう。
【００２７】
ＦＨＲ一次成分の「リンギング」を防止するために、ＦＨＲデータは小さな隣接する領域に分割され、各領域で個々の近似が行われる。図４Ａおよび図４Ｂは、ＨＲデータに対する区分的多項近似式を示す。図４Ａは、時間（秒）に対するＦＨＲ（拍／分）のプロットを示す。ＦＨＲ４０は、連続した２０個の心拍度数サンプルを５つの隣接する領域４２１，４２２，４２３，４２４，４２５に分けられている。多項式の近似は、各領域４２１，４２２，４２３，４２４，４２５毎に行われ、個々のＦＨＲ一次成分４４１，４４２，４４３，４４４，４４５を提供する。近似式は、独立しているので、ＦＨＲ一次成分の「リンギング（共鳴）」を誘発することがない。しかし、滑らかに連続した曲線を与えるためには、ＦＨＲ一次成分４４１，４４２，４４３，４４４，４４５が、各領域４２１，４２２，４２３，４２４，４２５の境界で確実に整合することが重要である。これを実現するために、隣接する各対の領域は１つの心拍度数サンプルを共有する。これらのサンプルは結節点４６として知られている。各結節点４６では、隣接する多項式曲線が２つの条件に合致するような制約を受ける。まず多項式曲線の数値が等しく、次にその第一導関数（勾配）が等しいことである。更なる制約を加えることがあるので、高次微分も結節点４６で等しくなければならないが、この適用には確かな利益はない。
ＦＨＲ一次成分が同定されると、同成分はＦＨＲから減算されて、ＦＨＲ残留成分が残る。図４Ｂは、図４Ａから派生するＦＨＲ残留成分４８を示す。ＦＨＲ残留成分４８がＲＲデータまたはＦＨＲデータから引き出されると、これを多くの方法で解析して胎児の健康をモニターすることができる。
【００２８】
図５Ａは、８０分間に亘って記録された苦痛直前の胎児心拍度数パターンの事例におけるＦＨＲ５０を子宮活動５４と共に示す。図５Ｂは、２０分間の連続中央値を含む９５％範囲の残部の大きさを表示する。９５％範囲は、残留成分の９５％が所定の時間中にそれ未満であったレベルを示す。これは、ＦＨＲ変動性およびＦＨＲ反応性の変化を反映する。スタン記録の検討から、図５Ｂに示すもののような３ミリ秒未満の一貫した読取データは、反応性なしを示すことが判明した。
興味ある別の領域は３〜４ミリ秒の周波数分布である。胎児心拍度数とは無関係に大部分が一貫してＦＨＲ残余部分を含む最も高い帯域として、３〜４ミリ秒の帯域が確認され、そのため、胎児が睡眠状態または活動状態にあるか否かにかかわらず、３〜４ミリ秒の帯域を利用することができる。３〜４ミリ秒の最大周波数分布が７％未満である状況を、反応性の喪失と定義できることが判明した。これについての説明図が、図５Ａの胎児心拍度数シーケンスを適用した図６に掲載されている。
【００２９】
本発明の利点を浮き彫りにした数例を以下に示す。
図７ＡはＦＨＲ７０を子宮活動７４と共に示す。この状況において、ＦＨＲ変動が次第になくなり始め、このデータだけからでは、しばしば見逃されたり、少なくとも、反応性の喪失が検出される前に手遅れの原因となることがある。この実例では、３〜４ミリ秒の周波数分布が前述のようにして得られ、これが図７Ｂに示されている。このプロットは、反応性の喪失が非常に明白かつ劇的であり、反応性の喪失をより容易に検出できることが分かるであろう。産婦人科医に利用可能な前記データを用いて、胎児の健康に関する診断および行動をより迅速に行うことができる。
【００３０】
図８Ａは、ＦＨＲ８０の別のプロットを子宮活動８４と共に示す。ここでもやはり、ＦＨＲ変動性は、比較的小さいようであり、目視による観察からでは反応性の喪失を示すように見えるかも知れない。しかし、図８Ｂに示すＦＨＲ残留成分における３〜４ミリ秒の周波数分布の検討から、残留部分が規則正しく７％超であることは明らかである。したがって、胎児は健康であり、反応性の徴候を示している。前記プロットを詳しく調べることができないと、産婦人科医は、分娩時に不必要な介入を招くことになる誤った診断を下す可能性がある。
図９は、図２に記録されたＦＨＲ２０のＦＨＲ残留成分の第９５百分位数のプロットを示す。ＦＨＲ読取データ２０が決定的でなかったのに対し、図２に包含される時間中に、胎児苦痛を示すＦＨＲ変動性の極端な上昇があることは、９５％範囲のプロットから明確である。
【００３１】
本発明の方法が、数千の分娩例から得られ蓄積されたＦＨＲ記録に適用された。これらの事例のＦＨＲ残留成分の注意深い研究から、表１に従って残留成分の利用を推奨するに至った。
図１０は、本発明の一実施例の残留部解析過程における種々の工程を示すフローチャートを提供する。
図１１は本発明の一実施例の装置１００の概略説明図である。装置１００は、胎児（１７０）に関して胎児心拍度数を計測する手段（１１０）、心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するに必要とされる一次胎児心拍度数成分を同定する手段（１２０）、計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して残留成分を確定する手段（１３０）、この残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を評価する手段（１４０）、コンピュータ手段（１５０）、およびデータ記憶手段（１６０）を含む。
【００３２】
前述のように、本発明は、ＦＨＲを解析しモニターする新規で改良された方法を提供する。この方法は、妊娠中に適用することができ、ＦＨＲが非定常状態にあるときの分娩陣痛および分娩時に特に有用である。一次およびＦＨＲ残留成分の同定は新規な概念である。ＦＨＲ記録の注意深い研究は、統計学的解析をＦＨＲ残留成分に適用して、低酸素症判定の指標となる最も効果的な方法を明らかにした。
【００３３】
以上の通り、本発明の特定の実施例を説明してきた。しかし、本発明は、以上の具体例に限定されるものではないことを指摘しなければならない。当業者ならば明らかであろうが、幾つかの代替例が可能である。例えば、前述のような方法の実施は、特に専用のハードウェアもしくはソフトウェアまたは両者の併用などの様々な方法で遂行できるであろう。さらに、種々の方法の工程を実行する手段を分離ユニットまたは構成要素として配備できるが、これに代えて、幾つかの方法の工程を単一のユニットで実行することができるであろう。したがって、単一のユニットは、特許請求の範囲に列挙された幾つかの手段の機能を実行することができる。上述およびその他の自明な変更は、添付の特許請求の範囲に定義されている通り、本発明の一部と見なさなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】徐々に発現する低酸素症に胎児が曝された分娩の第一段階における３５分間のスタン記録を示す。
【図２】発現する低酸素症に対する「警告反応」に過剰作用するＦＨＲを示す分娩の最終段階におけるスタン記録を示す。
【図３】同定された一次胎児心拍度数成分と重ね合わされたＦＨＲ変動のプロットを示す。
【図４Ａ】同定されたＦＨＲ一次成分と重ね合わされたＦＨＲのプロットを示す。
【図４Ｂ】得られた図４ＡのＦＨＲ残留成分を示す。
【図５Ａ】胎児が反応性なしを見せている状況にあるＦＨＲを示す。
【図５Ｂ】胎児が反応性なしを見せている状況にあるＦＨＲ残留成分の９５％範囲のプロットを示す。
【図６】反応性なしを示す胎児における３〜４ミリ秒のＦＨＲ残留部分の周波数分布のプロットを示す。
【図７Ａ】胎児が次第に反応性を失っていく事例におけるＦＨＲを示す。
【図７Ｂ】胎児が次第に反応性を失っていく事例における３〜４ミリ秒の周波数分布のプロットを示す。
【図８Ａ】ＦＨＲデータのみが不明瞭である事例におけるＦＨＲを示す。
【図８Ｂ】ＦＨＲデータのみが不明瞭である事例における３〜４ミリ秒の周波数分布のプロットを示す。
【図９】図２に記録された胎児に関するＦＨＲ残留成分の９５％範囲のプロットを示す。
【図１０】本発明の一実施例の残留部解析過程における種々の工程を示すフローチャートを提供する。
【図１１】本発明の一実施例の装置の概略説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月24日(2006.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）胎児心拍度数の進行を経時的に計測する手段と、
ｂ）心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するに必要とされる一次胎児心拍度数成分を同定する手段と、
ｃ）計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して、残留成分を確定する手段と、
ｄ）前記残留成分を用いて、胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する手段とを含み、
前記一次胎児心拍度数成分が、胎児心拍度数のデータの多項式曲線フィッティング（適合）近似によって、かつ、
ｉ）胎児心拍度数のデータを所定の大きさの時間に分割し、
ii）各時間における胎児心拍度数のデータの個々の多項式について近似を行う
ことによって、同定される胎児モニタリング装置。
【請求項２】
一次胎児心拍度数成分を同定する前記手段が、
ｉ）記録された胎児心拍度数のデータを線形補間する段階と、
ii）再サンプリング周波数で再採集して、再採集した一連の胎児心拍度数のデータを形成する段階と、
iii)前記再採集した一連のデータの多項式曲線のフィッティング（適合）で近似を行う段階とを実行するようになっている請求項１に記載された装置。
【請求項３】
前記多項式曲線フィッティング（適合）近似は、少なくとも５次の多項式を利用する請求項１または請求項２に記載された装置。
【請求項４】
前記多項式が５次から成る請求項３に記載された装置。
【請求項５】
前記多項式が１２次から成る請求項３に記載された装置。
【請求項６】
多項式の前記近似式が、最小二乗近似式によって得られる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載された装置。
【請求項７】
各々の前記多項式の近似は、隣接する多項式関数について、これらが交わる時間の境界で、整合しかつ第一導関数が等しくなるように制約される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載された装置。
【請求項８】
前記所定の大きさが、２０個の連続した心拍度数のサンプルに対応する時間と等しいかまたはそれより長い請求項１から請求項７のいずれか一項に記載された装置。
【請求項９】
前記所定の大きさが、２０個の連続した心拍度数のサンプルに対応する時間である請求項７に記載された装置。
【請求項１０】
前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する手段が、胎児の応答を確定するために、残留成分を解析する統計学的試験を適用するように構成される請求項１から請求項９のいずれか一項に記載された装置。
【請求項１１】
前記統計学的試験が、胎児心拍度数残留成分の９５％範囲をモニターすることを含む請求項１０に記載された装置。
【請求項１２】
前記統計学的試験が、所定の時間に亘って前記９５％範囲の中央値および平方偏差を算出することを更に含む請求項１１に記載された装置。
【請求項１３】
前記所定の時間が１０分より長い請求項１２に記載された装置。
【請求項１４】
前記９５％範囲の中央値が一貫して３ミリ秒未満である場合、胎児心拍度数が異常かつ無反応と分類される請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載された装置。
【請求項１５】
前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、長時間に亘って、９５％範囲の中央値の記録が２．３ミリ秒未満で、９５％範囲の差違が０．１未満であることを前提として、胎児の反応性の著しい低下を示すように構成される請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載された装置。
【請求項１６】
前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、９５％範囲の中央値の記録が長時間に亘って低下傾向にあることを前提として、胎児の反応性の著しい低下を示すように構成される請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載された装置。
【請求項１７】
前記残留成分を用いて胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する前記手段は、９５％範囲の中央値が一貫して３ミリ秒超である場合、異常に低い胎児心拍度数変動を排除するように構成される請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載された装置。
【請求項１８】
前記統計学的試験が、例えば３〜４ミリ秒の短時間、胎児心拍度数残留成分の周波数分布をモニターすることを含む請求項１０に記載された装置。
【請求項１９】
３〜４ミリ秒の前記周波数分布が７％未満である場合、胎児心拍度数が無反応として分類される請求項１８に記載された装置。
【請求項２０】
ａ）胎児心拍度数の進行を経時的に計測する段階と、
ｂ）心臓から心臓血管系に所定量の血液を移送するに必要とされる一次胎児心拍度数成分を同定する段階と、
ｃ）計測された胎児心拍度数から一次成分を減算して、残留成分を確定する段階と、
ｄ）前記残留成分を用いて、胎児心拍度数の心拍間隔変動を解析する段階とを含み、
前記一次胎児心拍度数成分が、胎児心拍度数のデータの多項式曲線フィッティング（適合）近似によって、かつ、
ｉ）胎児心拍度数のデータを所定の大きさの時間に分割し、
ii）各時間における胎児心拍度数のデータの個々の多項式について近似を行うことによって、同定される胎児のモニタリング方法。
【請求項２１】
プログラム可能な請求項１に記載された装置でプログラムが実行される時に、請求項２０に記載された各段階を実行するコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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