(57)【要約】心電計信号を検出するように適合された電極を貼り付けることによりデータを得て、心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。誘導心周期を電極に提供するとともに、非誘導基準心周期を電極に提供するために複数の閾値下の電気的刺激が患者の身体内に送られる。記録された心電計信号に含まれる複数の心周期を表すベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより信号が分析される。方法は、行列のスペクトル分析表現を生成するために行列を処理する工程、患者について少なくとも一つの交互脈インデックスを決定するために少なくともスペクトル分析表現を分析する工程、および不整脈に対する患者の感受性の指標として少なくとも一つの交互脈インデックスを表示する工程を含む。
2010538802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法であって、
前記患者からの心電計信号を検出するように適合された電極を患者に貼り付ける工程、
前記電極に誘導心周期を提供するために、複数の選択した心周期と同期化し、前記電極に対して非誘導基準心周期を提供するためにその他の非選択の心周期が非誘導である、複数の閾値下の電気的刺激を前記患者の身体内に選択的に送る工程、
前記誘導心周期および前記非誘導基準心周期を含む前記複数の心電計信号を記録するために前記電極を使用する工程、
前記記録された心電計信号に含まれる前記複数の心周期を表すベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより前記記録された複数の心電計信号を分析する工程、
行列のスペクトル分析表現を生成するために前記行列を処理する工程、
前記患者について少なくとも一つの交互脈インデックスを決定するために少なくともスペクトル分析表現を分析する工程、および
不整脈に対する前記患者の感受性の指標として前記少なくとも一つの交互脈インデックスを表示する工程、
によってデータを得る工程を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法において、前記処理する工程および前記分析する工程が、
それぞれの心電計信号のための少なくとも一つの誘導時間位相行列を含む前記誘導心周期からの少なくとも二つの誘導時間位相行列を構築する工程、
それぞれの心電計信号のための少なくとも一つの基準時間位相行列を含む前記基準心周期からの少なくとも二つの基準時間位相行列を構築する工程、
前記誘導時間位相行列から誘導ベクトル強度時間位相行列を計算する工程、
前記基準時間位相行列から基準ベクトル強度時間位相行列を計算する工程、
それぞれの誘導時間位相行列内のそれぞれの位相次元列および前記誘導ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列についてのパワースペクトルを計算する工程、
それぞれの基準時間位相行列内のそれぞれの位相次元列および前記基準ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列についてのパワースペクトルを計算する工程、
それぞれの誘導時間位相行列およびそれぞれの誘導ベクトル強度時間位相行列についての交互脈エネルギー曲線を形成する工程、
それぞれの基準時間位相行列およびそれぞれの基準ベクトル強度時間位相行列についての交互脈エネルギー曲線を形成する工程、
前記誘導交互脈エネルギー曲線から誘導交互脈インデックスを計算する工程、
前記基準交互脈エネルギー曲線から基準交互脈インデックスを計算する工程、および
前記誘導交互脈インデックスおよび前記基準交互脈インデックスを比較することにより比較交互脈インデックスを計算し、それにより不整脈に対する前記患者の感受性を評価する工程を備える、方法。
【請求項３】
前記分析する工程がさらに前記誘導交互脈エネルギー曲線および前記基準交互脈エネルギー曲線のウェーブレット分析を実施する工程を備える、請求項２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項４】
請求項３に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法において、前記分析する工程がさらに、
前記誘導交互脈エネルギー曲線のうち少なくとも一つについての誘導ウェーブレット変換を計算する工程、
前記基準交互脈エネルギー曲線のうち少なくとも一つについての基準ウェーブレット変換を計算する工程、
少なくとも一つのウェーブレット残留分表面を求めるために、前記少なくとも一つの誘導ウェーブレット変換と前記少なくとも一つの基準ウェーブレット変換との間の差異を計算する工程、
複数のウェーブレット残留分表面積要素を計算する工程、および
前記少なくとも一つのウェーブレット残留分表面グラフ、および複数の表面積要素についてのグラフを表示する工程を備える、方法。
【請求項５】
前記分析する工程がさらに前記行列を一括モードで処理する工程を備える、請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項６】
前記分析する工程がさらに前記行列を交互モードで処理する工程を備える、請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項７】
請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法において、前記分析する工程がさらに、
前記記録した誘導心周期および前記非誘導基準心周期からの複数の交互誘導基準時間位相行列を構築する工程であって、それぞれの直交する心電計信号について一つの交互誘導基準時間位相行列を構築する工程、
前記交互誘導基準時間位相行列から交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列を計算する工程、
それぞれの交互誘導基準時間位相行列内のそれぞれの位相次元列および前記交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列のためのパワースペクトルを計算する工程、
前記交互誘導基準時間位相行列および前記交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列のための差分交互脈エネルギー曲線を構築する工程、および
前記差分交互脈エネルギー曲線から差分交互脈インデックスを計算することによって不整脈に対する前記患者の感受性を評価する工程を備える、方法。
【請求項８】
前記分析する工程がさらに前記差分交互脈エネルギー曲線のウェーブレット分析を実施する工程を備える、請求項７に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項９】
請求項７に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法において、前記分析する工程がさらに、
前記交互誘導基準時間位相行列および前記交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列の前記交互脈エネルギー曲線のモルレーウェーブレットベースのウェーブレット変換を計算する工程、および
ウェーブレットパケットタイリングに関連した組み合わせ方法から導かれた交互脈インデックスを計算する工程を備える、方法。
【請求項１０】
前記分析する工程がさらにフーリエ変換法を適用する工程を備える、請求項７に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１１】
前記分析する工程がさらに連続ウェーブレット変換法を適用する工程を備える、請求項７に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１２】
前記連続ウェーブレット変換法を適用する工程が連続ウェーブレット変換を適用する工程を備える、請求項１１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１３】
前記連続ウェーブレット変換法を適用する工程が離散ウェーブレット変換を適用する工程を備える、請求項１１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１４】
前記連続ウェーブレット変換法を適用する工程がウェーブレット変換を適用する工程を備える、請求項１１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１５】
前記分析する工程がさらに多解像度アルゴリズムおよびウェーブレットパケット変換を使用して重み付け方法をウェーブレットタイリング表現に適用する工程を備える、請求項７に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１６】
前記重み付け方法が、最大値から最小値までウェーブレットパケット係数を並び替える工程、所定の係数閾値を上回る複数の係数を選択する工程、および前記選択された係数を合計して交互脈エネルギー曲線インデックスを形成する工程を備える、請求項１５に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１７】
前記重み付け方法が、それぞれのウェーブレットパケット係数についてのエントロピー値を計算する工程、エントロピー値の最小値から最大値までウェーブレットパケット係数を並び替える工程、所定のエントロピー閾値を下回る複数の係数を選択する工程、および前記選択された係数を合計して交互脈エネルギー曲線インデックスを形成する工程を備える、請求項１５に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１８】
前記分析する工程がさらに外れ値の心周期についてのデータを二つ一組で除外する工程を備える、請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項１９】
さらに前記閾値下の心臓信号を前記心電計信号のＲ波に送る工程を備える請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項２０】
さらに前記閾値下の心臓信号を前記心電計信号のＴ波に送る工程を備える請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項２１】
さらに前記閾値下の心臓信号を前記心電計信号のＰ波に送る工程を備える請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法。
【請求項２２】
心室性不整脈に対する患者の感受性を評価するための装置であって、
前記患者からの心電計信号を検出するように適合された電極、
前記電極に誘導心周期を提供するために、複数の選択された心周期と同期化し、前記電極に対して非誘導基準心周期を提供するためにその他の非選択の心周期が非誘導である、複数の閾値下の電気的刺激を患者の身体内に選択的に送る手段、
前記誘導心周期および前記非誘導基準心周期を含む複数の心電計信号を記録する手段、
前記記録される心電計信号に含まれる複数の心周期を表すベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより記録される前記複数の心電計信号を分析する手段、
前記行列のスペクトル分析表現を生成するために前記行列を処理する手段、
前記患者について少なくとも一つの交互脈インデックスを決定するために少なくとも前記スペクトル分析表現を分析する手段、および
不整脈に対する前記患者の感受性の指標として前記少なくとも一つの交互脈インデックスを表示する手段を備える装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置において、前記作成する手段、前記処理する手段および前記分析する手段がさらに、
それぞれの心電計信号のための少なくとも一つの誘導時間位相行列を含む前記誘導心周期からの少なくとも二つの誘導時間位相行列を構築する手段、
それぞれの心電計信号のための少なくとも一つの基準時間位相行列を含む前記基準心周期からの少なくとも二つの基準時間位相行列を構築する手段、
前記誘導時間位相行列から誘導ベクトル強度時間位相行列を計算する手段、
前記基準時間位相行列から基準ベクトル強度時間位相行列を計算する手段、
それぞれの誘導時間位相行列内のそれぞれの位相次元列および前記誘導ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列についてのパワースペクトルを計算する手段、
それぞれの基準時間位相行列内のそれぞれの位相次元列および前記基準ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列についてのパワースペクトルを計算する手段、
それぞれの誘導時間位相行列およびそれぞれの誘導ベクトル強度時間位相行列についての交互脈エネルギー曲線を形成する手段、
それぞれの基準時間位相行列およびそれぞれの基準ベクトル強度時間位相行列についての交互脈エネルギー曲線を形成する手段、
前記誘導交互脈エネルギー曲線から誘導交互脈インデックスを計算する手段、
前記基準交互脈エネルギー曲線から基準交互脈インデックスを計算する手段、および
前記誘導交互脈インデックスおよび前記基準交互脈インデックスを比較することにより比較交互脈インデックスを計算し、それにより不整脈に対する前記患者の感受性を評価する手段を備える装置。
【請求項２４】
前記分析する手段が、前記誘導交互脈エネルギー曲線および前記基準交互脈エネルギー曲線のウェーブレット分析を実施する手段を備える、請求項２２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置において、前記分析する手段がさらに、
前記誘導交互脈エネルギー曲線のうち少なくとも一つについての誘導ウェーブレット変換を計算する手段、
前記基準交互脈エネルギー曲線のうち少なくとも一つについての基準ウェーブレット変換を計算する手段、
少なくとも一つのウェーブレット残留分表面を導出するために、少なくとも一つの誘導および基準ウェーブレット変換との間の差異を計算する手段、
複数のウェーブレット残留分表面積要素を計算する手段、および
前記少なくとも一つのウェーブレット残留分表面のグラフ、および複数の表面積要素についてのグラフを表示する手段を備える装置。
【請求項２６】
前記分析する手段が、さらに前記行列を一括モードで処理するための手段を備える、請求項２２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項２７】
分析する手段が、さらに前記行列を交互モードで処理するための手段を備える、請求項２２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項２８】
請求項２２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置において、前記分析する手段がさらに、
前記記録された誘導心周期および前記非誘導基準心周期からの複数の交互誘導基準時間位相行列であって、それぞれの直交する心電計信号について一つの交互誘導基準時間位相行列を構築する手段、
前記交互誘導基準時間位相行列から交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列を計算する手段、
それぞれの交互誘導基準時間位相行列内のそれぞれの位相次元列および前記交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列のためのパワースペクトルを計算する手段、
前記交互誘導基準時間位相行列および前記交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列のための差分交互脈エネルギー曲線を形成する手段、および
前記差分交互脈エネルギー曲線から差分交互脈インデックスを計算することによって不整脈に対する前記患者の感受性を評価する手段を備える装置。
【請求項２９】
前記分析する手段が、さらに前記差分交互脈エネルギー曲線のウェーブレット分析を実施する手段を備える、請求項２８に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置において、前記分析する手段がさらに、
前記交互誘導基準時間位相行列および前記交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列の前記交互脈エネルギー曲線のモルレーウェーブレットベースのウェーブレット変換を計算する手段、および
ウェーブレットパケットタイリングに関連した組み合わせ方法から導出される交互脈インデックスを計算する手段を備える装置。
【請求項３１】
前記分析する手段が、さらにフーリエ変換法をプロセスに適用する手段を備える、請求項２８に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３２】
前記分析する手段が、さらに連続ウェーブレット変換法を適用する手段を備える、請求項２８に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３３】
前記連続ウェーブレット変換法を適用する手段が連続ウェーブレット変換を適用する手段を備える、請求項３２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３４】
前記連続ウェーブレット変換法を適用する手段が離散ウェーブレット変換を適用する手段を備える、請求項３２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３５】
前記連続ウェーブレット変換法を適用する手段がウェーブレット変換を適用する手段を備える、請求項３２に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３６】
前記分析する手段が、さらに複数解像度のアルゴリズムおよびウェーブレットパケット変換を用いて、重み付け方法をウェーブレットタイリング表現に適用する手段を備える、請求項２８に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３７】
前記重み付け方法が、最大値から最小値までウェーブレットパケット係数を並び替える手段、所定の係数閾値を上回る複数の係数を選択する工程、および前記選択された複数の係数を合計する工程を備え、前記係数の合計が交互脈エネルギー曲線インデックスを形成する、請求項３６に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３８】
前記重み付け方法が、それぞれのウェーブレットパケット係数についてのエントロピー値を計算する工程、エントロピー値の最小値から最大値まで前記ウェーブレットパケット係数を並び替える工程、所定のエントロピー閾値を下回る係数のエントロピー値に基づき複数の係数を選択する工程、および前記選択された複数の係数を合計する工程を備え、前記係数の合計が交互脈エネルギー曲線インデックスを形成する、請求項３６に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項３９】
前記分析する手段が、さらに外れ値の心周期についてのデータを二つ一組で除外する手段を備える、請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項４０】
さらに前記閾値下の心臓信号を心電計信号のＲ波に送る手段を備える、請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項４１】
さらに前記閾値下の心臓信号を心電計信号のＴ波に送る手段を備える、請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【請求項４２】
さらに前記閾値下の心臓信号を心電計信号のＰ波に送る手段を備える、請求項１に記載の心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、心室性不整脈に対する患者の感受性の検出に関連し、この目標を達成するために、心電計信号を正確に閾値下で誘導、獲得、分析するための、ヴェデンスキー（Wedensky）変調として知られるさまざまな方法および技術に関連する。本発明は特に、ヴェデンスキー変調をスペクトル法と併用して、Ｒ波およびＴ波交互脈の測定および数量化を行い、心筋の脱分極および再分極の空間的および時間的な分散関係を決定する、患者の心臓の電気活動の分析に関連する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野では、心臓機能の監視用のさまざまな装置が知られている。これらの装置の多くは一般に、心臓機能を表現するものでありうる心電図（ＥＣＧ）信号などの信号を分析することにより機能する。患者のＥＣＧ信号を分析して、患者が突然かつ生命にかかわる心室性不整脈に感受性があるかどうかを診断するために、数多くの方法が開発されてきた。この感受性について患者を診断するために開発された一般的な二つの技術は、信号平均ＥＣＧ法およびＴ波交互脈法である。
【０００３】
特許文献１および特許文献２は、患者の心臓を横断して閾値下電流を経胸腔的にかけると心筋の脱分極が変化すること、これらの変化は患者の表面ＥＣＧで測定可能であること、およびこの方法および装置では複数の電流注入した心周期と外乱のない心周期から構成される信号平均ＥＣＧ信号から形成したベクトル強度間の差異の演算により、これらの変化が識別されることが開示されている。これらの方法および装置は、特許文献３〜特許文献１０などでさらに開発されてきた。これらの方法および装置は、従来型の信号平均ＥＣＧ法と比較して患者の診断を著しく改善することが示されてきた。
【０００４】
特許文献１１には、マイクロボルトＴ波交互脈（ＭＴＷＡ）として知られるＥＣＧの形態学的特徴における微妙な交番を検出して、生命にかかわる不整脈に対するリスクの増大を測定する受動的な方法が開示されている。その方法および装置は、一般的な信号平均ＥＣＧ法と同等な能力を提供するものと判断された。有意なレベルの診断用の交互脈情報を生成するために、ＭＴＷＡ技術を使用するにあたっての重要な要素には、患者の運動負荷工程の過程で得られた患者について記録されたＥＣＧ信号から導き出されるＭＴＷＡの測定を要し、従って、数多くの心臓病患者は運動誘発の負荷には参加できないため、また患者がそれによって害を受けるリスクがあるために、ＭＴＷＡ技術の応用および有用性が制限されうる。
【０００５】
最近公表されたレビュー（非特許文献１）では、（１）ＭＴＷＡは、構造的な心臓病患者で一般的な不整脈である心房細動を持つ患者では測定できない、（２）頻繁な心房および心室の異所性収縮、過度の人為的運動、および標的心拍数への到達不能が存在すると結果が不確定となる、（３）ＭＴＷＡ試験の精度は、ＱＲＳ群が長い患者では低減される、（４）ＭＴＷＡについてのスペクトル法は急性心筋梗塞の直後ではうまくいかない、および（５）運動ＭＴＷＡ試験は、自転車またはドレッドミル試験を実施することができない患者部分群では不可能であると考えられる、などとＭＴＷＡ試験の技術的な限界が注意深く描写されている。
【０００６】
さらに、この鑑定に関する臨床例として、自転車による運動負荷試験を用いたときの同一の患者と比較して、心筋梗塞の後で患者に心室および心房の同時ペーシングを使用したとき、持続性ＭＴＷＡ患者数が著しく多い、および不確定の試験を受けた患者数が著しく少ないことを示す最近の研究が公表されている（非特許文献２）。こうした臨床結果は、現時点で実施されているＭＴＷＡの適用および精度を裏付けるために必要な真に求められる工程について引き続き例証するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，１１７，８３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３５１，６８７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５５５，８８８号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６９４，９４３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，９５１，４８４号明細書
【特許文献６】米国特許第６，１２９，６７８号明細書
【特許文献７】米国特許第６，４４５，９４７号明細書
【特許文献８】米国特許第６，５１２，９４７号明細書
【特許文献９】米国特許第６，６２５，４８３号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，８５０，７９５号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，８０２，４９１号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ハギジョー・エム（Haghjoo M）等著、「マイクロボルトＴ波交互脈法：技術、解釈、利用、臨床試験、及び将来的な展望に関するレビュー（Microvolt T-wave alternans: A review of techniques, interpretation, utility, clinical studies, and future perspectives）、Internal Jour Cardiol、２００６年、第１０９巻、２９３〜３０６ページ
【非特許文献２】ラーチカイネン・エムジェイピー（Raatikainen MJP）等著、「急性心筋梗塞を伴う患者におけるエクササイズ及びペーシング中のマイクロボルトＴ波交互脈法（Microvolt T-wave alternans during exercise and pacing in patients with acute myocardial infarction）」、Pacing Clin Electrophysiol、２００５年、第２８巻、１９３〜１９７ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
当技術において先行技術の欠点および限界を克服するＥＣＧ装置または方法の必要性にもかかわらず、知られている範囲では、何の開発または提案もなされていない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、心臓機能の試験の目的で心臓病患者を運動負荷または薬理学的負荷にさらす必要性を除去または低減する。身体的に負担をかける運動負荷工程（またはその薬理学的に等価な工程）を、ヴェデンスキー変調と呼ばれる、適用しやすく非観血的かつ非労作の閾値下のパルス発生工程と置き換えることにより、患者の歩行またはランニングの身体的能力に関係なく患者を検査することができ、それによって患者にとっての感受性インデックスを決定できる。さらに、運動負荷または薬理学的負荷の工程の後作用による心臓またはその他に関連した健康問題に関連した一切の心配なしに、患者を検査することができる。
【００１１】
従って本発明は、マイクロボルトＴ波交互脈のスペクトル法に焦点を当てたヴェデンスキー変調およびそれに関連した診断能力に関連する臨床科学を適用する能動的なＥＣＧ法および装置を提供する。
【００１２】
本発明には、患者に電極を貼り付けることによりデータを得る工程を含む、心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法および装置が含まれる。電極は、患者からの心電計信号を検出し、複数の選択した心周期に同期化された複数の閾値下の電気的刺激を患者の身体内に選択的に送るように適合されている。これにより、電極への誘導心周期に、この心周期および非誘導であるその他の非選択の心周期が提示される。複数の心電計信号を記録する電極には、誘導心周期および非誘導基準心周期が含まれる。記録された心電計信号は、心電計信号に含まれる複数の心周期を表現するベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより分析される。次に、行列のスペクトル分析表現を生成するために行列が処理される。少なくとも、スペクトル分析表現が分析されて、患者について少なくとも一つの交互脈インデックスが決定される。交互脈インデックスが、不整脈に対する患者の感受性の指標として表示される。
【００１３】
発明の一面において、方法および装置には、それぞれの心電計信号のための少なくとも一つの誘導時間位相行列を含む誘導心周期からの少なくとも二つの誘導時間位相行列を構築する工程およびそれぞれの心電計信号のための少なくとも一つの基準時間位相行列を含む基準心周期からの少なくとも二つの基準時間位相行列を構築した後、誘導時間位相行列から誘導ベクトル強度時間位相行列を計算する工程が含まれる。次に、基準ベクトル強度時間位相行列が、基準時間位相行列から計算される。パワースペクトルが、それぞれの誘導時間位相行列内のそれぞれの位相次元列、および誘導ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列について、ならびにそれぞれの基準時間位相行列内のそれぞれの位相次元列、および基準ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列について計算される。また、方法には、それぞれの誘導時間位相行列およびそれぞれの誘導ベクトル強度時間位相行列についての交互脈エネルギー曲線を形成する工程、それぞれの基準時間位相行列およびそれぞれの基準ベクトル強度時間位相行列についての交互脈エネルギー曲線を形成する工程、誘導交互脈エネルギー曲線から誘導交互脈インデックスを計算する工程、基準交互脈エネルギー曲線から基準交互脈インデックスを計算する工程、および誘導交互脈インデックスおよび基準交互脈インデックスを比較することにより比較交互脈インデックスを計算し、それにより不整脈に対する患者の感受性を評価する工程も含まれる。
【００１４】
本発明別の面において、分析にはさらに、誘導および基準交互脈エネルギー曲線のウェーブレット分析を実施する工程が含まれる。
別の実施態様において、分析には、誘導交互脈エネルギー曲線のうち少なくとも一つについての誘導ウェーブレット変換を計算する工程、基準交互脈エネルギー曲線のうち少なくとも一つについての基準ウェーブレット変換を計算する工程、少なくとも一つの誘導および基準ウェーブレット変換についての差分を計算して少なくとも一つのウェーブレット残留分表面を導出する工程、複数のウェーブレット残留分表面積要素を計算する工程、および少なくとも一つのウェーブレット残留分表面グラフ、および複数の表面積の要素についてのグラフを表示する工程が含まれる。
【００１５】
分析には、行列を一括モードで処理する工程または行列を交互モードで処理する工程も含まれうる。
分析には、記録した誘導心周期および非誘導基準心周期からの複数の交互誘導基準時間位相行列、それぞれの直交する心電計信号について一つの交互誘導基準時間位相行列を構築した後、交互誘導基準時間位相行列から交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列を計算する工程も含まれうる。方法にはまた、それぞれの交互誘導基準時間位相行列内のそれぞれの位相次元列および交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列内のそれぞれの位相次元列のためのパワースペクトルを計算する工程、および交互誘導基準時間位相行列、および交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列についての差分交互脈エネルギー曲線を形成する工程、および差分交互脈エネルギー曲線から差分交互脈インデックスを計算して、それによって不整脈に対する患者の感受性を評価する工程が含まれうる。
【００１６】
分析には、差分交互脈エネルギー曲線のウェーブレット分析を実施する工程も含まれうる。
例えば、分析にはさらに、交互誘導基準時間位相行列および交互誘導基準ベクトル強度時間位相行列の交互脈エネルギー曲線のモルレー（Morlet）ウェーブレットベースのウェーブレット変換を計算する工程、およびウェーブレットパケットタイリングに関連した組み合わせ方法から導かれた交互脈インデックスを計算する工程が含まれうる。
【００１７】
本発明に関する一実施態様には、プロセスへのフーリエ変換法の適用が含まれる。分析には、連続ウェーブレット変換法の適用など、連続ウェーブレット変換法の適用が含まれうる。ウェーブレット変換法には、離散ウェーブレット変換の適用またはウェーブレットパケット変換の適用も含まれうる。
【００１８】
本発明の別の面では、多解像度アルゴリズムおよびウェーブレットパケット変換を使用した重み付け方法をウェーブレットタイリング表現に適用する工程が含まれる。重み付け方法には、最大値から最小値までウェーブレットパケット係数を分類する工程、所定の係数閾値を上回る複数の係数を選択する工程、および選択した係数を合計して交互脈エネルギー曲線インデックスを形成する工程が含まれうる。別の方法として、重み付け方法には、それぞれのウェーブレットパケット係数についてのエントロピー値を計算する工程、エントロピー値の最小値から最大値までウェーブレットパケット係数を分類する工程、所定のエントロピー閾値を下回る複数の係数を選択する工程、および選択した係数を合計して交互脈エネルギー曲線インデックスを形成する工程が含まれる。
【００１９】
本発明の別の面には、外れ値の心周期についてのデータを二つ一組で除外する工程が含まれる。
本発明にはまた、閾値下の心臓信号を、心電計信号のＲ波、心電計信号のＴ波または心電計信号のＰ波に送る工程も含まれうる。
【００２０】
実施態様の一例において、本発明には、以下で構成される心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法が含まれる。
方法は、以下の各工程によってデータを獲得する工程を備える。
【００２１】
患者からの心電計信号を検出するように適合された電極を患者に貼り付ける工程、
電極に誘導心周期を提供するために、複数の選択した心周期と同期化し、そのため電極に対して非誘導基準心周期を提供するためにその他の非選択の心周期が非誘導である、複数の閾値下の電気的刺激を患者の身体内に選択的に送る工程、
誘導心周期および非誘導基準心周期を含む複数の心電計信号を記録するために電極を使用する工程、
記録される心電計信号に含まれる複数の心周期を表すベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより記録される複数の心電計信号を分析する工程、
行列のスペクトル分析表現を生成するために行列を処理する工程、
患者について少なくとも一つの交互脈インデックスを決定するために少なくともスペクトル分析表現を分析する工程、および
不整脈に対する患者の感受性の指標として少なくとも一つの交互脈インデックスを表示する工程。
【００２２】
実施態様の別の例において、本発明には、以下で構成される心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法が含まれる。
方法は、以下の各工程により得られたデータを受信する工程を備える。
【００２３】
患者からの心電計信号を検出するよう適合された電極を患者に貼り付ける工程、
電極に誘導心周期を提供するために、複数の選択した心周期と同期化し、そのため電極に対して非誘導基準心周期を提供するためにその他の非選択の心周期が非誘導である、複数の閾値下の電気的刺激を患者の身体内に選択的に送る工程、
誘導心周期および非誘導基準心周期を含む複数の心電計信号を記録するために電極を使用する工程、
以下の各工程をもとに反応を送信する工程
記録される心電計信号に含まれる複数の心周期を表すベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより記録される複数の心電計信号を分析する工程、
行列のスペクトル分析表現を生成するために行列を処理する工程、
患者について少なくとも一つの交互脈インデックスを決定するために少なくともスペクトル分析表現を分析する工程、および
不整脈に対する患者の感受性の指標として少なくとも一つの交互脈インデックスを表示する工程。
【００２４】
実施態様の別の例において、本発明には、以下で構成される心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法が含まれる。
方法は、以下の各工程によって獲得されたデータを送信する工程を備える。
【００２５】
患者からの心電計信号を検出するよう適合された電極を患者に貼り付ける工程、
電極に誘導心周期を提供するために、複数の選択した心周期と同期化し、そのため電極に対して非誘導基準心周期を提供するためにその他の非選択の心周期が非誘導である、複数の閾値下の電気的刺激を患者の身体内に選択的に送る工程、
誘導心周期および非誘導基準心周期を含む複数の心電計信号を記録するために電極を使用する工程、
以下の各工程をもとに反応を受信する工程
記録される心電計信号に含まれる複数の心周期を表すベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより記録される複数の心電計信号を分析する工程、
行列のスペクトル分析表現を生成するために行列を処理する工程、
患者について少なくとも一つの交互脈インデックスを決定するために少なくともスペクトル分析表現を分析する工程、および
不整脈に対する患者の感受性の指標として少なくとも一つの交互脈インデックスを表示する工程。
【００２６】
実施態様の別の例において、本発明には、以下で構成される心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法が含まれる。
方法は、以下の各工程により得られたデータを受信する工程を備える。
【００２７】
患者からの心電計信号を検出するよう適合された電極を患者に貼り付ける工程、
電極に誘導心周期を提供するために、複数の選択した心周期と同期化し、そのため電極に対して非誘導基準心周期を提供するためにその他の非選択の心周期が非誘導である、複数の閾値下の電気的刺激を患者の身体内に選択的に送る工程、
誘導心周期および非誘導基準心周期を含む複数の心電計信号を記録するために電極を使用する工程、
記録される心電計信号に含まれる複数の心周期を表すベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより記録される複数の心電計信号を分析する工程、
行列のスペクトル分析表現を生成するために行列を処理する工程、
患者について少なくとも一つの交互脈インデックスを決定するために少なくともスペクトル分析表現を分析する工程、および
不整脈に対する患者の感受性の指標として少なくとも一つの交互脈インデックスを表示する工程。
【００２８】
実施態様の別の例において、本発明には、以下で構成される心室性不整脈に対する患者の感受性を評価する方法が含まれる。
方法は、以下の各工程により得られたデータを受信する工程を備える。
【００２９】
患者からの心電計信号を検出するよう適合された電極を患者に埋め込む工程、
電極に誘導心周期を提供するために、複数の選択した心周期と同期化し、そのため電極に対して非誘導基準心周期を提供するためにその他の非選択の心周期が非誘導である、複数の閾値下の電気的刺激を患者の身体内に選択的に送る工程、
誘導心周期および非誘導基準心周期を含む複数の心電計信号を記録するために電極を使用する工程、
記録される心電計信号に含まれる複数の心周期を表すベクトル化した時間位相データの行列を作成することにより記録される複数の心電計信号を分析する工程、
行列のスペクトル分析表現を生成するために行列を処理する工程、
患者について少なくとも一つの交互脈インデックスを決定するために少なくともスペクトル分析表現を分析する工程、および
不整脈に対する患者の感受性の指標として少なくとも一つの交互脈インデックスを表示する工程。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】一実施態様のヴェデンスキー変調システムで本発明に従い検査中の患者を図示したもので、電子機器、コンピュータ、およびソフトウエアプログラムに接続されたパルス発生および心電計の誘導および電極が含まれる。
【図１Ｂ】別の実施態様のヴェデンスキー変調システムで本発明に従い検査中の患者を図示したもので、電子機器、コンピュータ、およびソフトウエアプログラムに接続されたパルス発生および心電計の誘導および電極が含まれる。
【図２】患者の心周期およびＰＴ波を図示したもので、Ｐ波、Ｒ波、およびＴ波、およびさまざまなタイミングマーカーとのその関連性が含まれる。
【図３】時間位相行列の一例を図示したもので、時間次元での基準または誘導心周期から抽出した個別のＰＴ波、および位相次元で時間整合した複数のこれらのＰＴ波時間が含まれる。
【図４】交互基準および誘導心周期から抽出した時間次元での個別のＰＴ波、および位相次元で時間整合した複数のこれらのＰＴ波から構成される時間位相行列の一例を図示したものである。
【図５】組み合わさって基準ベクトル強度時間位相行列を形成するＸ、Ｙ、およびＺ基準時間位相行列を図示したものである。
【図６】組み合わさって誘導ベクトル強度時間位相行列を形成するＸ、Ｙ、およびＺ誘導時間位相行列を図示したものである。
【図７】組み合わさって交互基準誘導ベクトル強度時間位相行列を形成するＸ、Ｙ、およびＺ交互基準誘導時間位相行列を図示したものである。
【図８】Ｘ、Ｙ、およびＺ時間位相行列をベクトル強度時間位相行列に組み合わせる方法を図示したものである。
【図９】Ｘ、Ｙ、Ｚ、またはベクトル強度時間位相行列を位相平均ＰＴ波に折り畳んで、時間位相行列から構成されるＰＴ波を表現する方法を図示したものである。
【図１０】位相平均Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびベクトル強度ＰＴ波の連続ウェーブレット変換を計算する方法を図示したものである。
【図１１】位相平均Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波のための連続ウェーブレット変換を、ウェーブレットベクトル強度に組み入れる方法を図示したものである。
【図１２】基準ウェーブレットベクトル強度を誘導ウェーブレットベクトル強度から差し引くことで連続ウェーブレット表面残留分を計算する方法を図示したものである。
【図１３】離散フーリエ変換を使用して、時間位相行列内の複数のＰＴ波の位相次元方向でのＲ波からおよびＴ波からの交互脈測定を計算する方法を図示したものである。
【図１４】固定時点、およびＰＴ波の時間位相行列の位相次元でのパワースペクトル、および１拍動当たり０．５サイクルで測定したスペクトル測定による交互脈エネルギーのレベルのグラフ表現を図示したものである。
【図１５】整合したＰＴ波および対応するＲ波交互脈エネルギー曲線の時間位相行列のＲ波部での位相データ列についての複数のパワースペクトルを計算するプロセスを図示したものである。
【図１６】整合したＰＴ波および対応するＴ波交互脈エネルギー曲線の時間位相行列のＴ波部での位相データ列についての複数のパワースペクトルのプロセスを図示したものである。
【図１７】ＥＣＧに記録された関連する心周期である心筋細胞活動電位と時間位相行列での複数のＰＴ波について計算された交互脈エネルギー曲線との間の関係を図示したものである。
【図１８】本発明に従い、周波数領域ウェーブレットベクトル強度を使用して、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータを分析し、連続的なウェーブレットベースの変調グラフおよび関連した不整脈インデックスを決定する方法のフローチャートを図示したものである。
【図１９】本発明に従い、患者のＥＣＧデータをヴェデンスキー変調なし（基準ＥＣＧデータのみ）で分析し、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスを計算する方法のフローチャートを図示したものである。
【図２０】本発明に従い、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータ（基準および誘導ＥＣＧデータ）を分析して、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスを計算するために一括モードを使用する方法についてフローチャートを図示したものである。
【図２１】本発明に従い、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータ（基準および誘導ＥＣＧデータ）を分析して、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスを計算するために交互モードを使用する方法フローチャートを図示したものである。
【図２２】本発明に従い、それぞれの連続ウェーブレット変換および連続ウェーブレット残留分を計算することにより、基準ベースのＰＴ波を使用して計算した交互脈エネルギー曲線を、誘導ベースのＰＴ波（ヴェデンスキー変調したＰＴ波）を使用して計算した交互脈エネルギー曲線と比較する工程を図示したものである。
【図２３】本発明に従い、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスを計算するために連続ウェーブレット変換および残留分を使用して、基準ベースおよび誘導ベースのＰＴ波時間位相行列から導かれた交互脈エネルギー曲線を比較する方法を図示したものである。
【図２４】本発明に従い、交互基準誘導ＰＴ波から導かれた交互脈エネルギー曲線を使用して、またその連続ウェーブレット変換、その離散ウェーブレットパケット変換を計算し、ウェーブレットパケットタイリングを使用して複数のウェーブレット係数を組み合わせる、交互脈インデックスを計算するための工程を図示したものである。
【図２５】本発明に従い、交互基準誘導ＰＴ波から導かれた交互脈エネルギー曲線を使用して、またその連続ウェーブレット変換、その離散ウェーブレットパケット変換を計算し、ウェーブレットパケットタイリングを使用して複数のウェーブレット係数を組み合わせる方法のためのフローチャートを図示したものである。
【図２６】本発明に従い、多解像度アルゴリズムを使用したウェーブレット変換の後の交互脈インデックス計算に使用可能なウェーブレットパケットタイリングとして表現されるウェーブレット係数の例を図示したものである。
【図２７】本発明に従い、一次元の位相平均Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波を一次元の時間領域ベクトル強度ＶＭに組み合わせる方法を図示したものである。
【図２８】本発明に従い、時間領域ＥＣＧベクトル強度を使用して、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータを分析し、連続ウェーブレットベースの変調グラフおよび関連した不整脈インデックスを決定する方法についてのフローチャートを図示したものである。
【図２９】本発明に従い、時間領域ＥＣＧベクトル強度を使用して、また周波数領域ウェーブレットベクトル強度を使用して、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータを分析し、ウェーブレットベースの変調グラフおよび関連した不整脈インデックスを決定するベクトル強度法についてのプロセス図式を図示したものである。
【図３０】本発明に従い、ＥＣＧ信号を使用して測定した、心筋組織における細胞の活動電位レベルでのＴ波交互脈についての一般的な心電図の所見に対するヴェデンスキー変調の効果を図示したものである。
【図３１】本発明に従い、フーリエ変換法を使用して測定した、ＥＣＧ信号のデジタル信号処理レベルでのＴ波交互脈について一般的な心電図の所見に対するヴェデンスキー変調の効果を図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１Ａおよび図１Ｂは、ヴェデンスキー変調交互脈システム１００と呼ばれる本発明の一実施態様を図示したもので、汎用演算機（コンピュータ）１３０、コンピュータに結合されたキーボード（データおよびコマンド入力ユニットとして）、マウス（データおよびコマンドコントロールユニットとして）、およびスクリーン（データ出力・表示ユニットとして）などのインターフェースユニット１４０、コンピュータに物理的および電子的に結合され、患者に結合されるよう適合された複数の電極１１０に結合された電子インターフェース１２０、およびコンピュータ１３０内で運用され、入出力（Ｉ／Ｏ）、プロセス、コントロール、コマンド、およびインターフェースの能力を使用した発明に列挙された物理的要素に結合されたソフトウエア１３０が含まれる。
【００３２】
本発明の一面では、患者の心電計（ＥＣＧ）から導かれた一連の心周期の観察および分析が関与する複数のヴェデンスキー変調交互脈診断試験を実施するための診断検査能力を、使用者（一般に医療専門家）に提供する。試験中、複数の心周期は、電子モニタリングおよびパルス発生インターフェースから導かれた電流の一つ以上の閾値下パルスにより誘導される。これらのサイクルは、誘導心周期と呼ばれる。さらに、試験中、複数の心周期は、外部的にかけられたいかなるエネルギーによっても誘導されない。これらのサイクルは、基準サイクルと呼ばれる。これら二つの異なる組の心周期のさまざまな表現が比較され、差異が分析され、生命にかかわる心不整脈に対する患者の感受性が検出される。
【００３３】
経胸腔的な閾値下パルス発生の達成、閾値下パルス発生に関連したＥＣＧ変化の比較、関連した分析、アルゴリズム、表示、印刷、および報告機能の使用について、方法および装置の例が開示されている。
【００３４】
本発明では、米国特許第５，１１７，８３４号明細書（クロール（Kroll）他に対して発行）、米国特許第５，５５５，８８８号明細書（ブルーワー（Brewer）他に対して発行）、および米国特許第５，９５１，４８４号明細書、米国特許第６，４４５，９４７号、および米国特許第６，５１２，９４７号明細書（ホイウム（Hoium）他に対して発行）で開示されたものなどの方法および装置を使用することもある。それらの詳細な説明および図の全文を参照により本書に組み込む。
【００３５】
本発明は、患者からの心電計（ＥＣＧ）信号を、例えば、フランク誘導システム（「フランク・イー著、立体ベクトル心電図のための正確な臨床的実践システム（An accurate clinically practical system for spatial vectorcardiography）、１９５６年発行、第１３巻、７３７ページ」、その開示内容の全文を参照により本書に組み込む）などの正規直交誘導法を使用して記録する。正規直交誘導法はコンピュータに結合され、また患者に結合された複数の誘導線で構成される。患者に結合された電極、電極に結合されＥＣＧに結合されたワイヤーおよびコンピュータ内のパルス発生回路、およびコンピュータ内にあり、ＥＣＧおよびパルス発生回路に結合されたコントロールおよびデータ処理ソフトウエア要素から構成される正規直交誘導法は、参照により組み込んだ米国特許第６，５１２，９４７号明細書の文献に詳細に説明されている。
【００３６】
誘導システムは、少なくとも二つの目的を果たす。第一に、本発明の一面において、誘導システムおよびそのパルス発生回路およびソフトウエアパルス発生制御要素は、ヴェデンスキー変調診断試験の場面において発生するあらかじめ選択した数の心周期の間、心周期中の一つ以上のあらかじめ定義され同期化されたタイミング点で、患者の胸部を横切って電気的パルスをかけるために使用される。これらの短い閾値下の電流パルスは、本発明により、誘導される心周期として指定された複数の心周期について、心周期内の所定のタイミング点で導入されている。タイミング点は、心周期のＰ波とＴ波の始めとの間に位置する。閾値下パルスの電流は、約１００ｍＡ以下で、また閾値下パルスの持続時間は約１００ｍｓ以下である。患者が検査を受ける時間中の患者の心周期の所定の部分集合に対して閾値下パルスをかけることを、ヴェデンスキー変調と呼ぶ。
【００３７】
本発明は一般に、正規直交誘導法には限定されない。患者に結合された誘導システムのそれぞれの誘導対について、関連した電気的なベクトルがある。電気的なベクトルは導出ベクトルとも呼ばれ、心臓双極子に関連するが、電気的なベクトルへの心臓双極子の突出にその長さをかけたものが、誘導対の誘導間で測定した電位差となる。この電位誘導の差異が本発明により測定・記録されるとき、これは心電計（ＥＣＧ）信号となる。例えば、典型的なベクトル心電計システムには、三つの直交する電気的なベクトルを測定・記録する三つの誘導対がある。本発明において、電気的なベクトルは、解剖学的な体軸に平行である必要や、相互に直交する必要や、長さが同じである必要もない。
【００３８】
本発明において、電気的なベクトルが、関連した誘導対により測定および記録されるとき、一組のベクトルとして独立した直線（図３２Ａおよび図３２Ｂ）であり、またそれぞれの誘導対を患者に接続する（またそれによって電気的なベクトルを誘導対に関連付ける）電極が、患者が代わっても同一の解剖学的場所に配置されることのみが要求される。第一の要件により、患者が代わっても、心臓双極子について固有かつ再現可能な基準枠が提供される。第二の要件により、患者ごとの心臓双極子の解剖学的一の変化による変動は最小限に抑えられると同時に、患者の体表で測定された定量的な心電計情報が提供される。
【００３９】
本発明において、医師・オペレーターは、本発明のインターフェースにより提供されている選択メニューを使用して、直角（デカルト）座標、円柱座標、円筒座標、楕円柱座標、放物線柱座標、球座標、偏球座標、長回転楕円座標、放物座標、および一般的な直交および非直交の曲線座標の点で、誘導システムを選択する。
【００４０】
本出願の目的で、そのサイクル中のある時点で閾値下パルスを受ける心周期を誘導心周期と呼び、また心周期についての記述語に関連する場合、「誘導」という修飾語句は、発明の構造および動作の説明が誘導心周期に関するものであることを意味する。同様に、本出願の目的で、そのサイクルのどの時点でも閾値下パルスを受けない心周期を基準心周期と呼び、また心周期についての記述語に関連するとき、「基準」という修飾語句は発明の構造および動作の説明が基準心周期を意味していることを示す。
【００４１】
第二に、誘導システムは、本発明により、また患者から測定した基準および誘導心周期を含む一つ以上のＥＣＧデータストリームを感知・取得するためのそのＥＣＧデータ取得回路およびソフトウエアデータ取得コントロール要素で使用される。ＥＣＧデータストリームを取得するプロセス中、所定の電極対の間の電位差として測定された三つのＥＣＧ信号が形成・デジタル化されるが、これは文字Ｘ、Ｙ、およびＺで指定される。それぞれのＥＣＧ信号は、同時および同一レートで標本化される。ＥＣＧ信号当たりのサンプリングレートは、サンプル数が毎秒約１×１０２個から毎秒１×１０９個の間で選択可能な所定のレートである。同時進行的なサンプル・アンド・ホールドプロセスを使用してＥＣＧ信号データをデジタル化する前に、本発明の回路では、ナイキスト基準用に類似したＥＣＧ信号成分がフィルター処理される。フィルター回路により、１×１０−２Ｈｚ〜ｌ×１０４Ｈｚの範囲のアンチエイリアシングフィルタリングが提供される。本発明は、デフォルト設定であるサンプリングレート毎秒ｌ×１０３のサンプル数および周波数範囲５×１０−２Ｈｚ〜５×１０２Ｈｚで運用される。オペレーターは、選択可能なアンチエイリアシングフィルターの設定値および信号サンプリングレートを使用でき、これは患者を試験する前にオペレーターがあらかじめ設定する。それぞれの記録済みＥＣＧ信号についてのデータは、コンピュータのメモリ内または一つ以上のコンピュータのハードディスクドライブのいずれかでコンピュータ内に格納される。
【００４２】
ＥＣＧ信号は、ヒトの心臓双極子の三つの直交する成分で、本発明の七つの電極を採用した立体ベクトル心電図の正確なシステムから構成され、基準および誘導心周期の組み合わせが含まれ、また本書に記載されたこれらのＥＣＧ信号の定量分析が可能である。改善された心電計システムとしての本発明は、四肢誘導Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩ、増強された四肢誘導ａＶＲ、ａＶＬ、およびａＶＦ、および六つの前胸誘導Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、およびＶ６から構成される標準心電計誘導を記録・分析するために再構成が可能である。また発明は、複数の非標準の前胸誘導、例えばＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３、ＶＲ４、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、およびＶ１０誘導を記録・分析するために、これらおよびさまざまなその他の記録済み心電計信号が、基準心周期および誘導心周期の組み合わせから構成されるように再構成が可能である。本発明の方法および装置は、これらおよびヴェデンスキー変調されたさまざまなその他の心電計信号にも同様に適用できる。本発明の詳細な説明では、ここで説明した直交するＥＣＧ信号について強調する。ただし、説明ではヴェデンスキー変調した記録済みＥＣＧ信号についての例を提供するが、これは限定的なものと見なされるべきではない。心電図記録法およびその応用の説明、さまざまな対応する誘導システム、およびＥＣＧ信号の解釈についての詳細は、周知のマリオット（Marriott）文献（ワグナー・ジーエス著、マリオットの実践的心電図記録法（Marriott’s Practical Electrocardiography）、第９版、ウイリアムス・アンド・ウイルキンス社、米国２１２０２メリーランド州ボルチモア所在、１９９４年）に記載がある。
【００４３】
それぞれの格納されたＥＣＧ信号について、また格納されたＥＣＧ信号内のそれぞれの心周期について、コンピュータに常駐する本発明のソフトウエア形態的特徴検出および分析プログラムの運用により形態的特徴が識別されマークされる。これは、参照により組み込んだ米国特許第６，５１２，９４７号明細書の文献に詳細に記載されている通りである。図２は、心周期の一例２００およびＰＴ波の一例２１０を図示したものである。それぞれの心周期について、これらの形態的特徴には、Ｐ波、Ｒ波（ＱＲＳ群としても知られる）、ＳＴ部、およびＴ波などの特徴が含まれる。心周期内で識別されたそれぞれの形態的特徴について、一つ以上のタイミングマーカー２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、および２７０がその特徴に割り当てられる。タイミングマーカーは、形態的特徴の部分の位置を表し、その特徴についての基準アラインメント点に対応する。それぞれの心周期に固有な形で、Ｒ波が検出・計数され、一つ以上のタイミングマーカーでマークされる。Ｒ波検出プロセスに続き、本発明では、それぞれのＥＣＧ信号に存在するＲ波の数（従って、心周期の数も）が計数される。
【００４４】
それぞれのＥＣＧ信号は、患者から取得したＥＣＧ信号についての正確な同時進行的なサンプル・アンド・ホールド取得電子機器および回路を使用して構成されるため、一つのＥＣＧ信号の特徴についてのタイミングマーカーは、同一期間中に電子的に取得および格納されたその他のＥＣＧ信号についてのタイミングマーカーとしての役割を果たすことができ、またそれぞれのＥＣＧ信号はそれぞれの心周期について同一数の特徴を持つ。ＥＣＧ信号について検出されたＲ波の共通数は、本書ではＮでラベル付けされ、Ｒ波の合計数を描写する。Ｒ波の合計数は、検出されたＲ波の二つの部分集合に分かれ、基準心周期に関連して検出されたＲ波の第一の集合、および誘導心周期に関連して検出されたＲ波の第二の集合に分かれる。ＥＣＧ信号の基準心周期について検出されたＲ波の数は、本書ではＮＲでラベル付けされ、ＥＣＧ信号の誘導心周期について検出されたＲ波の数は、本書ではＮＳでラベル付けされる。基準心周期および誘導心周期に対する格納場所ポインターの構造および記録については、参照により組み込んだ米国特許第６，５１２，９４７号明細書の文献に詳細な記載があり、本発明では、それぞれのＥＣＧ信号での二つの種類の心周期間を区別するために使用する。特に、参照により援用した米国特許第６，５１２，９４７号明細書の文献には、コンピュータ内に格納されたＥＣＧ信号を取得し構成するための電子回路、ソフトウエアコントロール要素、およびそれらの接続および演算に関する詳細が記載されている。本発明は特に、米国特許第６，５１２，９４７号明細書に記載されたものと類似したフィルタリング工程、ベースライン除去工程、心室性不整脈を表す心周期を除去する工程、および過度に雑音のある心周期を除去する工程の演算をする。
【００４５】
さらに、本発明の一面では、心周期を対で除去することによる心周期の除去が増強されている。本発明の一面において、それぞれのＥＣＧ信号は、本書で外れ値の心周期としてラベル付けされる不整脈の心周期および雑音の多い心周期の除去について処理される。
【００４６】
Ｔ波交互脈についての信号を分析するための準備において、ＥＣＧ信号を前処理する過程で検出された時に個別の外れ値心周期を除外することを教示した先行技術とは対照的に、発明者は、個別の外れ値心周期のみを除外する代わりに外れ値心周期を含む心周期の対を除外すべきであることを見出した。心周期の対の除外によって、二つの重要な理由から、患者のＥＣＧ信号の正確な分析が可能となる。第一の理由は臨床的なものであり、Ｔ波交互脈の臨床的性質および先行技術のその後の測定の説明は交互の心周期に依存しているためである。詳しく述べれば、臨床的に測定可能なＴ波交互脈は二つの心周期の期間全体で発生し、またこれらの交互脈はこの心周期の対に直接的および強制的に依存しているからである。第二の理由は技術的なものであり、位相次元データについて実施する時間周波数分析は、交互の心周期の位置によって、フーリエ変換から導かれた分析における情報コンテンツに対する著しい（同時におそらく破壊的な）エイリアシング効果なしには分裂できない、交互脈パターンが形成されることが必要であるためである。従って、外れ値心周期の除去には、その対のうち他方の心周期部分を除去する必要がある。これらの理由および詳細な説明に関連して明瞭となり理解されるその他の理由について、本発明では、この理解が外れ値心周期についてのＥＣＧ信号の前処理の演算に適用される。
【００４７】
ＥＣＧ信号の前処理の開始時に、本発明では、継続的に発生する心周期の対を追跡し、片方または両方の周期が外れ値心周期であると判断された場合に心周期の対を除去する。このようにして、Ｔ波交互脈の本質的な臨床的特性が保持される。この臨床的特性の保持は、下記に説明した発明の実施態様の詳細な説明に関連して最もよく理解される。
【００４８】
検出されたＲ波に特定して、タイミングマーカー２２０は、Ｒ波の開始前にＰ波に関連するもので、Ｐ波開始時間と呼ばれる。検出されたＲ波に特定して、タイミングマーカー２７０はＴ波の終了後にＴ波と関連するもので、Ｔ波終了時間と呼ばれる。Ｔ波終了時間のためのＴ波タイミングマーカーは、それぞれのＥＣＧ信号におけるそれぞれの心周期についてのＰ波開始時間から測定して、心周期の同一時点に位置する。Ｐ波開始時間からＴ波終了時間までの大域的な最大時間差を、本書ではＭとラベル付けしている。値Ｍは、Ｐ波開始時間からＴ波終了時間までの最長時間を表し、ここでＰＴ波の長さは、患者のＥＣＧ信号から抽出可能なすべてのＰＴ波についてそのＴ波終了時間からそのＰ波開始時間を差し引いたものである。値Ｍは、すべての時間位相行列が同一の時間次元の長さを持つように、本発明の時間位相行列を構築するために使用される。
【００４９】
心周期の特徴検出および時間マーキング方法の追加的な例が、米国特許第３，５９０，８１１号明細書（ハリスに対して発行）および米国特許第５，７５８，６５４号明細書（バートン−クラーン他に対して発行）の方法および装置に説明・図解されており、その詳細な説明および図の全文を参照により本書に組み込む。本発明の方法および装置は、本発明の格納されたＥＣＧ信号のソフトウエア等価分析を使用して実施しうる。さらに、Ｒ波の特徴検出能力も、文献（コーラー・ビーユー、ヘニング・シー、オルグルマイスター・アール共著、ソフトウエアＱＲＳ検出の原理（The principles of software QRS detection）、IEEE Engineering in Medicine and Biology、２００２年１月−２月、３２〜５７ページ）により説明・図解されているとおり実施され、その開示内容の全文を参照により本書に組み込む。
【００５０】
さまざまな心周期の機能を検出した後、ソフトウエア分析要素により、ＰＴ波２１０と呼ばれるデジタル値のベクトルが、それぞれのＥＣＧ信号のそれぞれの心周期から抽出される。ＰＴ波は長さＭのデジタル値のベクトルで、またＰ波開始時間２２０で開始されＴ波終了時間２７０で終了する心周期のデジタルデータが含まれる。心周期全体のうち特定の部分としてのＰＴ波は、患者のＥＣＧ信号を処理して、患者の心臓の健康状態に関連した診断マーカーを計算するため、本発明で実施される分析の基礎としての役割を果たす。ＰＴ波は、ＥＣＧデータの５つのセグメントから構成される。これらのセグメントは、Ｐ波（時間マーカー２２０から時間マーカー２３０まで）、ＰＲ部（時間マーカー２３０から時間マーカー２４０まで）、Ｒ波（時間マーカー２４０から時間マーカー２５０まで）、ＳＴ部（時間マーカー２５０から時間マーカー２６０まで）、およびＴ波（時間マーカー２６０から時間マーカー２７０まで）である。本発明は、心周期のその他の部分にも適用できる。
【００５１】
ＰＴ波抽出プロセスの開始時に、第一の工程として、またユーザー選択可能な検査パラメーターにより設定された演算条件に応じて、三つの二次元データ行列の最初の集合が作成され、それぞれＭ×ＮＲのデジタルデータ要素の格納場所で構成され、ここでＮＲは、ＥＣＧ信号の集合についての基準（非誘導）心周期の数を表す。第二の工程として、三つの二次元データ行列の第二の集合が作成され、それぞれＭ×ＮＳデジタルデータ要素の格納場所で構成され、ここでＮＳは、ＥＣＧ信号についての誘導心周期の数を表す。第三の工程として、三つの二次元データ行列の第三の集合が作成され、それぞれデジタルデータ要素の格納場所Ｍ×（ＮＲ＋ＮＳ）で構成される。
【００５２】
図３および図４は、時間位相行列の例３００および４００を図示したものである。図３に図示した時間位相行列は、時間次元Ｍ  ３１０および位相次元Ｎ  ３２０（ここで、基準時間位相行列についてＮ＝ＮＲ、および誘導時間位相行列についてＮ＝ＮＳである）から構成される。第一の初期化工程で形成される三つのデータ行列は基準心周期を表し、基準時間位相行列３００と呼ばれ、本書ではｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、およびｒＴＰＺでラベル付けされ、ＥＣＧ信号Ｘ、ＹおよびＺでの基準心周期に関連する。第二の初期化工程で構成される三つのデータ行列は、誘導心周期を表し、誘導時間位相行列３００と呼ばれ、本書ではｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、およびｓＴＰＺでラベル付けされ、ＥＣＧ信号Ｘ、Ｙ、およびＺでの誘導心周期に関連する。時間位相行列において、行は個別の心周期に対応し、異なる列要素は異なる心周期に対応する。時間位相行列における個別の行列値は、ＥＣＧ信号の振幅値に対応する。
【００５３】
これらの最初の三つの初期化工程の後、ＥＣＧ信号は信号Ｘ、Ｙ、およびＺのリストの順序で選択され、またソフトウエア分析要素は、選択したＥＣＧ信号からそれぞれの基準ＰＴ波を抽出し、デジタルデータのそのベクトルをｒＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）としてラベル付けするが、ここでＥＣＧ信号において基準の心周期の数についてｊ＝１〜ＮＲであり、またｒＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）が信号の時間位相行列に格納される。実例として、信号Ｘについて抽出されたそれぞれのｒＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）データベクトルは、時間位相行列ｒＴＰＸ（ｌ：Ｍ，ｊ）＝ｒＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）に格納される。図３は、時間位相行列に格納された第一のＰＴ波３３０、時間位相行列に格納された第二のＰＴ波３４０、および時間位相行列に格納された第三のＰＴ波３５０を図示したものである。信号Ｘについての基準ＰＴ波抽出プロセスの終了時に、ｒＴＰＸ行列は、ＮＲ  ＰＴ波（Ｘのそれぞれの基準心周期に対して一つ）とＭデータ点を持つそれぞれのＰＴ波で構成される。次に、信号ＹおよびＺを使用して類似したプロセスが実行され、これがその後、ｒＴＰＹおよびｒＴＰＺ行列の形成を完成する。
【００５４】
ｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、およびｒＴＰＺ行列が構成された後、ＥＣＧ信号における誘導心周期のＰＴ波ベクトルについて抽出プロセスを繰り返すことにより、ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、およびｓＴＰＺ行列が構成される。ＥＣＧ信号は、信号Ｘ、Ｙ、およびＺのリストでの順序で選択され、またソフトウエア分析要素は、選択したＥＣＧ信号からそれぞれの誘導ＰＴ波を抽出し、デジタルデータのそのベクトルをｓＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）としてラベル付けするが、ここでＥＣＧ信号において誘導心周期の数についてｊ＝１〜ＮＳであり、またｓＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）が信号の時間位相行列に格納される。実例として、信号Ｘについて抽出されたそれぞれのｓＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）データベクトルは、時間位相行列ｓＴＰＸ（ｌ：Ｍ，ｊ）＝ｓＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）に格納される。信号Ｘについての誘導ＰＴ波抽出プロセスの終了時に、ｓＴＰＸ行列は、ＮＳ  ＰＴ波（Ｘのそれぞれの誘導心周期に対して一つ）とＭデータ点を持つそれぞれのＰＴ波で構成される。次に、信号ＹおよびＺを使用して類似したプロセスが実行され、これがその後、ｓＴＰＹおよびｓＴＰＺ行列の形成を完成する。
【００５５】
ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、およびｓＴＰＺ行列が構成された後、ＥＣＧ信号におけるすべての心周期のＰＴ波ベクトルについて抽出プロセスを繰り返すことにより、ｉＴＰＸ、ｉＴＰＹ、およびｉＴＰＺ行列が構成される。ｉＴＰＸ、ｉＴＰＹ、およびｉＴＰＺ行列は、自然発生的な順序でのＥＣＧ信号にある完全な心周期の組を表し、またこの抽出されたＥＣＧ心周期の完全な組は、交互基準誘導心周期セットと呼ばれる。
【００５６】
図４は、ＰＴ波が時間次元４１０および位相次元４２０で定義された典型的な交互基準誘導時間位相行列４００を図示したものである。図４は、閾値下パルス発生の交互パターンを図示したもので、ここで、その他の各心周期は閾値下パルスで誘導され、またＰＴ波は時間位相行列に、基準ＰＴ波４３０が格納されている誘導ＰＴ波４４０と交互に格納されるように格納される。ＥＣＧ信号は、信号Ｘ、Ｙ、およびＺのリストでの順序で選択され、またソフトウエア分析要素は、選択したＥＣＧ信号からのそれぞれのＰＴ波を抽出し、デジタルデータのそのベクトルをｉＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）としてラベル付けするが、ここでＥＣＧ信号において合計心周期の数についてｊ＝１〜ＮＴ（＝ＮＲ＋ＮＳ）であり、またｉＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）が信号の時間位相行列に格納される。実例として、信号Ｘについて抽出されたそれぞれのｉＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）データベクトルは、時間位相行列ｉＴＰＸ（ｌ：Ｍ，ｊ）＝ｉＰＴ波（ｌ：Ｍ，ｊ）に格納される。信号Ｘについての誘導ＰＴ波抽出プロセスの終了時に、ｉＴＰＸ行列はＮＴ  ＰＴ波（Ｘのそれぞれの心周期に対して一つ）とＭデータ点を持つそれぞれのＰＴ波で構成される。次に、信号ＹおよびＺを使用して類似したプロセスが実行され、これがその後、ｉＴＰＹおよびｉＴＰＺ行列の形成を完成する。
【００５７】
９つの時間位相行列の構成の終わる時点で、本発明により行列が生成されるが、それぞれの時間位相行列にあるそれぞれの心周期のＰＴ波が同一の長さＭで、また一つの時間位相行列のそれぞれの心周期のＰＴ波が、同一の時間位相行列にあるその他のそれぞれのＰＴ波と時間整合され、またその他八つの時間位相行列にあるその他のそれぞれのＰＴ波とも時間整合される。行全体のデータは、単一のＰＴ波にあるＥＣＧ信号についての振幅値であり、また列全体のデータは、ＰＴ波の位相と呼ばれるそれぞれのＰＴ波にある固定時点でのＥＣＧ信号の振幅値である。
【００５８】
ＥＣＧの直交する信号について、三つの基準時間位相行列、三つの誘導時間位相行列、および三つの交互時間位相行列が生成された後、ベクトル強度時間位相行列と呼ばれる４組の三つの時間位相行列が計算される。
【００５９】
基準ベクトル強度時間位相行列ｒＶＭ  ５５０の構成を図５に図示する。時間位相行列ｒＴＰＸ  ５１０、ｒＴＰＹ  ５２０、およびｒＴＰＺ  ５３０は、基準時間位相行列に適用されるベクトル強度演算５４０（ユークリッド距離法）を使用したｒＶＭ  ５５０の計算に使用される。基準ベクトル強度時間位相行列は、それぞれの基準心周期の時間経過中の心臓の電気活動についての三次元双極子信号の強度を表す。基準ベクトル強度時間位相行列は、その行列内のそれぞれの行列要素の値がｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、およびｒＴＰＺ行列についての対応する行列要素にある値の二乗を合計した値の平方根となるように計算される。こうして、構成および計算により、ｒＶＭ内において、行は関連する基準Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波についての個別の基準ベクトル強度ＰＴ波に対応し、また異なる列要素は、異なる基準Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波から計算した異なる基準ベクトル強度ＰＴ波値に対応する。
【００６０】
図８は、さまざまな組のＴＰＸ、ＴＰＹ、およびＴＰＺ行列内でＸ、Ｙ、およびＺのＥＣＧ信号で表現される心周期Ｘ、Ｙ、およびＺ心周期成分を使用して、従来型のベクトル強度心周期を計算する式および構成プロセスを図示したものである。ベクトル強度時間位相行列を構築するための一般的な計算を図８に図示したが、一般的なベクトル強度演算（ユークリッド距離法）の適用は、速記文字８５０で示している。一例として、値ｔａ  ８３０は時間次元８１０に沿った位置を表し、値ｐａ  ８３２は、位相次元８２０に沿った位置を表し、さらにまとめて（ｔａ，ｐａ）の対はベクトル強度時間位相行列における位置を表す。（ｔａ，ｐａ）の対の位置についてのベクトル強度時間位相行列における（ｔａ，ｐａ）の対の値８３４は、この対の位置８３６に関連したベクトル強度式で図示され、そのため（ｔａ，ｐａ）の対の位置には、三次元双極子信号における推定のＥＣＧのＲ波ベクトル強度値が含まれる。同様にまた別の例として、値ｔｂ  ８４０は、時間次元８１０に沿った位置を表し、値ｐｂ  ８４２は位相次元８２０に沿った位置を表し、さらにまとめて（ｔｂ，Ｐｂ）の対はベクトル強度時間位相行列における位置を表す。（ｔｂ，Ｐｂ）の対の位置についてのベクトル強度時間位相行列における（ｔｂ，Ｐｂ）の対の値８４４は、この対の位置８４６に関連したベクトル強度式で図示され、そのため（ｔｂ，Ｐｂ）の対の位置には、三次元双極子信号における推定のＥＣＧのＴ波ベクトル強度値が含まれる。
【００６１】
誘導ベクトル強度時間位相行列ｓＶＭ  ６５０の構成を図６に図示する。時間位相行列ｓＴＰＸ  ６１０、ｓＴＰＹ  ６２０、およびｓＴＰＺ  ６３０は、誘導時間位相行列に適用されるベクトル強度演算６４０（ユークリッド距離法）を使用したｓＶＭ  ６５０の計算に使用される。誘導ベクトル強度時間位相行列は、それぞれの誘導心周期の時間経過中の心臓の電気活動についての三次元双極子信号の強度を表す。誘導ベクトル強度時間位相行列は、その行列内のそれぞれの行列要素の値がｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、およびｓＴＰＺ行列についての対応する行列要素にある値の二乗を合計した値の平方根となるように計算される。こうして、構成および計算により、ｓＶＭ内において、行は関連する誘導Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波についての個別の誘導ベクトル強度ＰＴ波に対応し、また異なる列要素は、異なる誘導Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波から計算した異なる誘導ベクトル強度ＰＴ波値に対応する。
【００６２】
交互基準誘導ベクトル強度時間位相行列ｉＶＭ  ７５０の構成を図７に図示する。時間位相行列ｉＴＰＸ  ７１０、ｉＴＰＹ  ７２０、およびｉＴＰＺ  ７３０は、交互基準誘導時間位相行列に適用されるベクトル強度演算７４０（ユークリッド距離法）を使用したｉＶＭ  ７５０の計算に使用される。交互基準誘導ベクトル強度時間位相行列は、それぞれの交互基準誘導心周期の時間経過中の心臓の電気活動についての三次元双極子信号の強度を表す。交互基準誘導ベクトル強度時間位相行列は、その行列内のそれぞれの行列要素の値がｉＴＰＸ、ｉＴＰＹ、およびｉＴＰＺ行列について対応する行列要素にある値の二乗を合計した値の平方根となるように計算される。こうして、構成および計算により、ｉＶＭ内において、行は関連する交互基準誘導Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波についての個別の交互基準誘導ベクトル強度ＰＴ波に対応し、また異なる列要素は、異なる交互基準誘導Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波から計算した異なる交互基準誘導ベクトル強度ＰＴ波値に対応する。
【００６３】
ここで、三つの直交するＥＣＧ信号からの基準、誘導、および交互基準誘導心周期をｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、ｒＴＰＺ、ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、ｓＴＰＺ、ｉＴＰＸ、ｉＴＰＹ、およびｉＴＰＺ行列に配置し、またここで対応するｒＶＭ、ｓＶＭ、およびｉＶＭ行列を計算し、次にベクトルおよび行列の演算および分析を使用して、一次元の心周期時間および心周期位相に関連した診断マーカーおよび二次元の心周期時間位相に関連した診断マーカーを決定する。本発明を構成する別の重要な技術的工程では、基準時間位相行列と関連する誘導時間位相行列との間で決定される差異および比率を分析して、複数の診断マーカーが計算される。診断マーカーは、これらのマーカーが患者のＰＴ波データ内に含まれている診断情報の測定手段である限り、心室性不整脈に対する患者の感受性などの心臓に関連した病気の状態に関連するものである。
【００６４】
図１８は、複数の基準および誘導ＰＴ波を使用して、連続ウェーブレット変換技術をもとに診断情報および特定マーカーを計算する一般的方法および装置についてのフローチャートを示したものである。図１８は、図３、９、１０、１１、および１２と併せて、基準および誘導連続ウェーブレット変換および連続ウェーブレット表面残留分の計算のためのソフトウエア分析要素およびＥＣＧ信号を準備する工程についての詳細な説明を提供する。ＥＣＧ信号に適用する連続および離散ウェーブレット変換に関するレビューは、アディジョン著の刊行物（アディジョン・ピーエス著、ウェーブレット変換およびＥＣＧ：レビュー、Physiol Meas、２００５年、第２６巻、Ｒ１５５−Ｒ１９９）に記載があり、その開示内容の全文を参照により本書に組み込む。さらに、心室性頻拍に対する感受性を持つ心筋梗塞後の患者の評価に特定した、連続ウェーブレット変換ベースのアプローチに関するレビューは、ポペスク等著の刊行物（ポペスク・エム、ラスカリス・エヌ、シラダキス・アイ、スタソポロス・シー、クリステア・ピー、マノリス・エー、ベゼリアノス・エー共著、心室性頻脈患者における不整脈基質のマーカーとしてのＱＲＳ群の脈間ウェーブレット分散（Beat-to-beat wavelet variance of the QRS complex as a marker of arrhythmia substrate in ventricular tachycardia patients）、Physiol Meas、１９９８年、第１９巻、７７−９２ページ）に記載があり、その開示内容の全文を参照により本書に組み込む。ヴェデンスキー変調および臨床分析結果に関連した特定のアルゴリズムの詳細は、ナトコバ（Hnatkova）他共著の刊行物（ナトコバ・ケー、ライアン・エスジェイ、ベイズン・ジェイ、ホイウム・エイチエイチ、マリク・エム、ＱＲＳ群内の侵襲性ヴェデンスキー変調（Noninvasive Wedensky modulation within the QRS complex）、Med Biol Eng Comput、２００２年、第４０巻、２３４−２４０ページ）に記載があり、その開示内容の全文を参照により本書に組み込む。ナトコバによる刊行物には、患者の不整脈感受性について著しく識別力のあるＲ波およびＴ波診断マーカーを決定するための、患者へのヴェデンスキー変調の適用に関した本発明の臨床的な確認に関連して、本発明の詳細が記載されている。まとめると、参照により組み込んだ米国特許第６，５１２，９４７号明細書の文献および参照により組み込んだナトコバ等の文献には、構造的、演算上、および臨床的な本発明の構成要素が記載されている。
【００６５】
第一の工程として、ヴェデンスキー変調のプロセスおよびＥＣＧ信号の取得の後、本発明のソフトウエア分析要素１８００は、基準ＰＴ波（これは患者のＥＣＧ信号における基準心周期の本発明の実施態様であり、図２および図３に図示）についてｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、およびｒＴＰＺ時間位相行列を構築する。
【００６６】
第二の工程として、ソフトウエア分析要素１８１０は、時間位相行列９００について図９に図示したとおり、基準ｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、およびｒＴＰＺ時間位相行列を基準位相平均Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波内に折り畳む。時間軸９１０に沿ったそれぞれの時点（時間位相行列に対する時間行インデックス）について、折り畳み演算により、位相軸９２０に沿った時間位相行列におけるＰＴ波値の平均が計算される（時間行インデックスによりインデックス化された位相列内のＰＴ波値を使用）。第一の例として、折り畳み演算により、Ｒ波のある時点について平均ＰＴ波値９５０が計算され、本書ではｔａ  ９３０とラベル付けする。第二の例として、折り畳み演算により、Ｔ波内のある時点について平均ＰＴ波値９６０が計算され、本書ではｔｂ  ９４０とラベル付けする。このように、折り畳み演算により、時間位相行列について位相平均ＰＴ波が計算される。
【００６７】
第三の工程として、ソフトウエア分析要素１８２０により、位相平均ＰＴ波１０１０について図１０に図示したとおり、Ｘ、Ｙ、およびＺのＥＣＧ信号についての基準位相平均ＰＴ波を使用して、基準連続ウェーブレット変換ｒＷＸ、ｒＷＹ、およびｒＷＺが計算される。ソフトウエア分析要素１８２０は、モルレー（Ｍｏｒｌｅｔ）のアナライジング・ウェーブレット式１０２０およびウェーブレット分解式１０３０を使用して、モルレーウェーブレット変換を位相平均ＰＴ波に適用し、基準連続ウェーブレット分解表現１０４０とも呼ばれる基準連続ウェーブレット変換１０４０を構成する。
【００６８】
第四の工程として次に、ソフトウエア分析要素１８３０により、図１１に図示したとおり、また一般的な三種の連続ウェーブレット変換および関連したウェーブレット強度について示すとおり、基準ウェーブレット変換ｒＷＸ、ｒＷＹ、およびｒＷＺを使用して、基準ウェーブレットベクトル強度ｒＷＶＭが計算される。連続ウェーブレット変換行列ｒＷＸ  １１１０、ｒＷＹ  １１２０、およびｒＷＺ  １１３０は、ｒＷＸ、ｒＷＹ、およびｒＷＺウェーブレット変換行列要素のそれぞれに適用されるベクトル強度演算１１４０およびユークリッド距離メトリック式１１６０を使用した、ｒＷＶＭ  １１５０の計算に使用される。図１１および式１１６０における例証的なウェーブレット変換行列の位置は、それぞれの図の部分１１１０、１１２０、１１３０、および１１５０において「ｗ」として示している。
【００６９】
図１８はさらに、図３、９、１０、および１１と併せて、ソフトウエア分析要素１８４０、１８５０、１８６０、および１８７０ならびにそれらの四つの構成（構造）および計算工程、すなわち、最初は誘導ＰＴ波について誘導ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、およびｓＴＰＺ時間位相行列を構築し（これは患者のＥＣＧ信号における誘導心周期の本発明の実施態様であり、図２および図３に図示）、第二に誘導ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、およびｓＴＰＺ時間位相行列を、Ｘ、Ｙ、およびＺのＥＣＧ信号についての誘導位相平均ＰＴ波に折り畳み（図９）、第三に誘導位相平均ＰＴ波を使用して誘導連続ウェーブレット変換ｓＷＸ、ｓＷＹ、およびｓＷＺを計算し（図１０）、第四に誘導連続ウェーブレット変換ｓＷＸ、ｓＷＹ、およびｓＷＺを使用して誘導ウェーブレットベクトル強度ｓＷＶＭを計算する（図１１）工程を図示したものである。
【００７０】
さらに、図１０に図示した方法および計算工程は、本発明により、基準Ｘ、Ｙ、Ｚ、またはＶＭ  ＰＴ波、位相平均基準Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびＶＭ  ＰＴ波、誘導Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびＶＭ  ＰＴ波、位相平均Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびＶＭ  ＰＴ波の代わりとなる一般のＰＴ波など、一般的に定義されたどのようなＰＴ波構造１０２０にも適用でき、また、一般的に適用されたＰＴ波構造１０２０は、一般的な連続ウェーブレット変換式１０２０および１０３０を使用してその変換表現行列１０４０に分解された連続ウェーブレットとなるように適用できる。特定のスケールおよび位置での信号エネルギーの貢献は、二次元ウェーブレットエネルギー密度関数によりウェーブレット変換値１０４０の二乗として与えられ、スカログラムと呼ばれる。スケール依存ウェーブレットエネルギーは、ベースのウェーブレットスケールから所定の特性周波数に変換することにより、ウェーブレットの周波数依存ウェーブレットエネルギー（本書ではｆｃでラベル付け）に変換される。所定の特性周波数ｆｃの例は、ピーク周波数、通過帯域中央、および中央周波数である。スペクトル成分は、スケールに対して反比例するため、スケール「ｓ」のウェーブレットに関連した周波数は、ｆ＝（ｆｃ／ｓ）によって与えられる。連続ウェーブレット変換１０４０の実際的な実施のために、変換は時間を指定する位置パラメーターおよび周波数を指定するスケーリングパラメーターのある細かく区別された時間周波数グリッドに対して計算される（ここで、スケールパラメーターは、上述のとおり周波数パラメーターに変換される）。本発明のウェーブレット変換の位置およびスケールパラメーターおよびその構成に関する詳細は、参照により組み込んだナトコバ文献に記載がある。
【００７１】
図１８はさらに、第五および連結フローチャート工程を実施して、連続ウェーブレット表面残留分を計算する役目のソフトウエア分析要素１８８０を図示したものである。ソフトウエア分析要素１８８０の演算についてのフローチャートは、図１２に図示する。ソフトウエア分析要素１８８０は、誘導ウェーブレットベクトル強度行列表現ｓＷＶＭ  １２２０から、点ごとに、基準ウェーブレットベクトル強度行列表現ｒＷＶＭ  １２１０を差し引き（１２３０）、連続ウェーブレット表面残留分１２４０を構成する。第六の工程として、ソフトウエア分析要素１８９０は、一組の診断マーカーとしての役割を果たす残留分、表面積測定値、および統計的比較を計算・表示する。複数のこれらのマーカーは、上述の米国特許第６，４４５，９４７号明細書、および米国特許第６，５１２，９４７号明細書（ホイウム他に対して発行）、およびナトコバ）他の文献に記載があり、その開示内容の全文は参照により本書に既に組み込まれている。新しいインデックスについては、後の段落に記載している。本発明の説明から理解できるとおり、連続ウェーブレット表面残留分１２４０およびその関連する診断マーカーは、ヴェデンスキー変調の小さいながらも有意な差異効果１２００を識別し解釈する能力を医師に許容するために計算される。
【００７２】
本発明およびその実施態様に関連して、心室性不整脈に対する感受性は、時間位相行列内にある基準ＰＴ波と誘導ＰＴ波との間での複数の分析から導いた一つ以上の診断インデックスを使用して決定される。当技術では周知のとおり、Ｒ波およびＴ波交互脈は、患者のＥＣＧに脱分極および再分極形態の一貫した変動として心周期ごとに現れる現象である。ＥＣＧにおけるマイクロボルト交互脈のレベルを検出・推定するために、多様な分析方法が開発されてきた。最近の刊行物で、これらの方法の評価についての基礎を代表する方法論的原理についての統一枠組みが提示された。この最近の刊行物文献は、『マルチネス・ジェイピー、オルモス・エス共著、Ｔ波交互脈解析の方法原理：統一フレームワーク（Methodological principles of T wave alternans analysis: A unified framework）、IEEE Trans Biomedical Engineering、２００５年、第５２（４）巻、５９９−６１３ページ』であるが、その開示内容の全文を参照により本書に組み込む。
【００７３】
マイクロボルトＲ波およびＴ波交互脈検査の解釈および分類の詳細についてはさらに、最近の臨床レビュー出版物に記載があり、これには、心臓突然死についてのリスクを階層化するＭＴＷＡを使用するための最新の実証的な枠組みが提供され、またその臨床的表現についての統一的な標準が確率されている。これらのレビュー文献は、（ａ）『ブルームフィールド・ディーエム、ホーンローザー・エスエイチ、ホーヘン・アールジェイ共著、マイクロボルトＴ波交互脈の解釈及び分類（Interpretation and classification of microvolt T-wave alternans tests）、J Cardiovasc Electrophysiol、２００２年、第１３巻、５０２−５１２ページ』、および（ｂ）『ナラヤン・エスエム著、Ｔ波交互脈、及び室性不整脈に対する感受性（T-wave alternans and the susceptibility to ventricular arrhythmias）、J Am Coll Cardiol、２００６年、第４７巻、２６９−２８１ページ』であるが、その開示内容の全文を参照により本書に組み込む。これらの最近の刊行物ではさらに、ＭＴＷＡ試験の限界が描写されており、また交互脈の原型（archetype）を増幅する交互の方法で心筋組織に閾値下パルスを付与する本発明の方法が支持されており、それにより、激しい身体的または薬理学的負担なしに交互脈を測定する能力が向上される。
【００７４】
交互脈エネルギーインデックスを構成し計算するための方法および装置として、本発明はさらに、米国特許第４，８０２，４９１号明細書（コーヘン等に対して発行）米国特許第５，７１３，３６７号明細書（アーノルド等に対して発行）、および米国特許第５，９３５，０８２号明細書（アルブレヒト等に対して発行）に開示されている方法および装置で構成され、その開示内容の全文を参照によりを本書に組み込む。時間位相行列の信号処理により優れた感度および特異性が提供されて、サイクル間の間隔可変性の効果が低減され、呼吸の効果が低減され、交互脈測定値の統計的有意性の決定が改善され、交互脈の測定値その他の心血管診断検査と組み合わせて総合的な診断能力が促進・改善される。時間位相行列に対して実行される限定数の信号処理演算については、本書にその全文を参照により組み込んだこれらの発行済み米国特許文献に記載されている。基準および誘導時間位相行列を使用した、さまざまなマイクロボルトＲ波交互脈インデックスおよびマイクロボルトＴ波交互脈インデックスの計算に関連した、本発明の重要な要素についての新しい構造的なおよび演算上の詳細について、本書で説明する。
【００７５】
最初の診断インデックスは、交互脈ＥＣＧ形態インデックスの誘導に基づくものである。交互脈エネルギー値は、ＰＴ波の所定の時間次元部内で、また位相次元に沿って評価された後、合計されて交互脈エネルギーインデックスが生成され、この交互脈エネルギーインデックスが平均したＰＴ波形のエネルギーについて正規化される。サイクル間の可変性の交互脈パターンは、一括モードまたは交互モードの演算中に閾値下パルス発生のために本発明の方法の形で患者にかけられた電気的負荷の存在下で評価される。電気的負荷により、交互脈の振幅が増大し、また患者の基準ＥＣＧ信号データを患者の誘導ＥＣＧ信号データと比較するとき、これらの交互脈はさらに分化される。
【００７６】
こうして、ＰＴ波の交互脈構成要素のエネルギーを推定する複数のインデックスは、それぞれの時間位相行列について計算される。これらのインデックスは、Ｒ波の交互脈構成要素のエネルギーを測定するインデックスおよびＴ波の交互脈構成要素のエネルギーを測定するインデックスである。このように、少なくとも八つの基準インデックス、少なくとも八つの誘導インデックス、および少なくとも八つの交互基準誘導インデックスがある。
【００７７】
本発明のオペレーターが発明のオペレーターインターフェースを使用して選択するとき、追加的な交互脈インデックスを計算することができる。追加的な組の交互脈インデックスの計算を例証する第一の例として、オペレーターは、Ｐ波についての開始のＰＴ波時間位置２２０を指定し、終了のＰＴ波時間位置２３０を指定し、また最近ヴェデンスキー変調し取得した患者のＥＣＧ信号を処理・分析するように本発明のソフトウエア分析要素に命令し、Ｐ波を定義するＰＴ波の一部を選択して、患者のＰ波に存在する交互脈成分について交互脈インデックスを構成・計算することもできる。このように、本発明を使用して生命にかかわる心室性不整脈の事象に対する感受性または素因について患者を診断する医師などのオペレーターは、患者のＥＣＧ信号の選択した部分および本発明のその後の分析をもとにした診断を形成することができる。
【００７８】
追加的な組の交互脈インデックスの計算を例証する第二の例として、オペレーターは、ＳＴ部の開始のＰＴ波時間位置２５０および終了のＰＴ波時間位置２６０を指定し、また最近ヴェデンスキー変調し取得した患者のＥＣＧ信号を処理・分析するように本発明のソフトウエア分析要素に命令し、ＳＴ部を定義するＰＴ波の一部を選択して、患者のＳＴ部に存在する交互脈成分について交互脈インデックスを構成・計算することもできる。このように、本発明を使用して生命にかかわる心室性不整脈の事象に対する感受性または素因について患者を診断する医師などのオペレーターは、患者のＥＣＧ信号の選択した部分および本発明のその後の分析をもとにした診断を形成することができる。
【００７９】
図１９は、複数の基準ＰＴ波を使用して、フーリエ変換技術をもとに診断情報および特定マーカーを計算する一般的方法および装置についてのフローチャートを図示したものである。図１９は、図３、５、８、１３、１４、１５、１６、および１７と併せて、基準フーリエ変換、基準パワースペクトル、交互脈エネルギーインデックスを計算するために使用される基準スペクトル交互脈の測定値の計算のためのソフトウエア分析要素およびＥＣＧ信号を準備する工程についての詳細な説明を提供する。
【００８０】
第一の工程として、ヴェデンスキー変調のプロセスおよびＥＣＧ信号の取得後、本発明のソフトウエア分析要素１９１０により、基準ＰＴ波についてのｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、およびｒＴＰＺ時間位相行列が構成される（これは、患者のＥＣＧ信号にある基準心周期の本発明の実施態様であり、図２および図３に図示）。
【００８１】
第二の工程として、ソフトウエア分析要素１９２０により、時間位相行列９００について図５および図８に図示したとおり、また前述のとおり基準ベクトル強度ｒＶＭ時間位相行列が構成される。
【００８２】
第三の工程として、ソフトウエアスペクトル分析要素１９３０により、時間位相行列１３００について図１３および図１４に図示したとおり、基準Ｘ、Ｙ、およびＺの時間位相行列およびそれらの関連する基準ベクトル強度ｒＶＭについてパワースペクトルが計算される。第一の例として、ソフトウエアスペクトル分析要素１９３０により、時間軸１３１０上およびＲ波内の時点ｔａ  １３３０についてパワースペクトル１３３６が計算される。分析要素１９３０では、まず位相軸１３２０に沿って時点ｔａ  １３３０によりインデックス化された時間位相行列からＲ波データ１３３２の部分（時点ｔａ  １３３０によりインデックス化された時間位相行列内のＲ波データの列）が抽出され、次に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）１３３４が、抽出されたＲ波データに適用された後、次にフーリエ変換演算から導かれた結果的な周波数領域データを使用してパワースペクトル１３３６が計算される。第二の例として、ソフトウエアスペクトル分析要素１９３０により、Ｔ波内の時間軸１３１０上の時点ｔｂ  １３４０についてパワースペクトル１３４６が計算される。分析要素１９３０では、まず位相軸１３２０に沿って時点ｔｂ  １３４０によりインデックス化された時間位相行列からＴ波データ１３４２の部分（時点ｔｂ  １３４０によりインデックス化された時間位相行列内のＴ波データの列）が抽出され、次に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）１３３４が抽出されたＴ波データに適用された後、次にフーリエ変換演算から導かれた結果的な周波数領域データを使用してパワースペクトル１３４６が計算される。
【００８３】
パワースペクトルおよびスペクトルの平方根１４００についての詳細を、交互脈インデックスを計算する本発明の演算に関連した詳細として図１４に図示する。パワースペクトル、およびそのデータの平方根１４００により、ＰＴ波時間位相行列により表現されたものとして、またＰＴ波中の特定の（相対的）時点において、患者のＥＣＧ信号内にある交互脈エネルギーの測定値が提供される。パワースペクトルを計算した後、スペクトル分析要素１９３０により、心周期１４１０当たり０．５周波数サイクル（１拍当たりのサイクル数）での交互脈エネルギー１４２０が測定される。それぞれのパワースペクトルは、交番周波数（Ｎｙｑｕｉｓｔ周波数、心周期当たり０．５交互脈サイクルに相対化）で評価され、これはスペクトルのＮ／２位置に対応し、ここでパワースペクトルの計算に使用されるデータ点の数はＮで、ここで基準時間位相行列についてＮ＝ＮＲである。交互脈エネルギーは、パワースペクトル内の同じ位置１４１０で得られたパワースペクトル値の平方根としてのマイクロボルト測定値１４３０であるが、これはパワースペクトル（ピリオドグラム）が離散フーリエ変換のモジュールの二乗で、また信号のパワースペクトル密度またはエネルギーの推定値であるためである。マイクロボルト交互脈エネルギー値１４３０が、０．５サイクル／拍の前（約０．３サイクル／拍から０．５サイクル／拍での交互脈値の直前の値の範囲）に、最大のマイクロボルト測定値１４４０と比較される。
【００８４】
第四の工程として、ソフトウエア分析要素１９４０により、第三の工程で説明した基準Ｒ波およびＴ波交互脈エネルギー値が抽出され、図１５および図１６に図示した交互脈エネルギー曲線が構成される。図１５は１５００で図示し、Ｒ波交互脈分析１５６０と呼ばれる基準時間位相行列のＲ波部１５７０にあるＰＴ波データについての、基準交互脈エネルギー値の抽出および基準交互脈エネルギー曲線へのその配置を図示したものである。図１６は１６００で図示し、Ｔ波交互脈分析１６６０と呼ばれる同じ基準時間位相行列のＴ波部１６７０のＰＴ波データについての、基準交互脈エネルギー値の抽出および同じ基準交互脈エネルギー曲線へのその配置を図示したものである。
【００８５】
第五の工程として、ソフトウエア分析要素１９５０により、基準ＰＴ波交互脈エネルギーインデックスが計算される。第一の交互脈エネルギーインデックスの実例として、分析要素１９５０により、基準Ｒ波交互脈エネルギー曲線部１５７０にある交互脈エネルギー値が合計され、この合計値がその部１５７０にある交互脈エネルギー値の数で除算される。基準時間位相行列については、合計して正規化したＲ波交互脈エネルギー値は、Ｒ波にあるＥＣＧ信号の交互脈構成要素の基準エネルギーを表し、基準時間位相行列に関連したマイクロボルトＲ波交互脈インデックスと呼ばれる。交互脈エネルギーインデックスの第二の実例として、また同じプロセス工程を使用して、分析要素１９５０により基準Ｔ波交互脈エネルギー曲線部１６７０にある交互脈エネルギー値が合計され、この合計値がその部１６７０にある交互脈エネルギー値の数で除算される。基準時間位相行列については、合計して正規化したＴ波交互脈エネルギー値は、Ｔ波にあるＥＣＧ信号の交互脈構成要素の基準エネルギーを表し、基準時間位相行列に関連したマイクロボルトＴ波交互脈インデックスと呼ばれる。インデックスの計算は、交互脈エネルギー曲線部１５７０および１６７０にあたる面積を決定するための有限および離散積分法を表す。ここで、分析要素１９４０および１９５０についてのこれらのプロセス工程の一般的詳細を、図１５、図１６、および図１７を使用して説明する。
【００８６】
時間位相行列について、図１５はＰＴ波交互脈エネルギー曲線の基準マイクロボルトＲ波交互脈エネルギー部１５７０を構成する計算を図示したものである。図示したとおり、また前述のとおり、複数の離散パワースペクトルは、Ｒ波２４０の開始からＲ波２５０の終了まで計算される。推定したパワースペクトルの数は、Ｒ派を構成するデジタル化されたＥＣＧデータ値の数と等しく、患者のヴェデンスキー変調診断試験の開始時点の所定のサンプリングレートにより決定される。Ｒ波における時間方向１５１０のそれぞれの時点について、パワースペクトルは、時間位相行列の位相方向１５２０で（位相次元に沿って）計算され、それにより、時間位相行列のＰＴ波データにあるそれぞれのＲ波列に沿ってデジタル化されたＥＣＧデータ値が使用され、Ｒ波の開始を表す位相データの列２４０で開始し、Ｒ波の終了を表す位相データの列２５０で終了する。所定の時間位相行列ＴＰＸ、ＴＰＹ、ＴＰＺ、およびＶＭについて、Ｒ波交互脈エネルギー部１５７０を構成するＲ波分析プロセスの第一の工程として、パワースペクトルおよびその後の交互脈エネルギー値１５３２の決定は、Ｒ波の開始時点ｔｓａ  １５３０について計算し、計算が終わったら、Ｒ波交互脈エネルギー値Ａ（ｔｓａ）１５３２がＲ波交互脈エネルギー曲線部１５７０の対応する時間位置ｔｓａ  １５３０に配置されることで示されている。Ｒ波交互脈エネルギー部１５７０を構成するＲ波分析プロセスの中間の工程の一つの一例として、パワースペクトルおよびその後の交互脈エネルギー値１５４２の決定は、Ｒ波の中間の時点ｔｉａ  １５４０について計算し、計算が終わったら、Ｒ波交互脈エネルギー値Ａ（ｔｉａ）１５４２がＲ波交互脈エネルギー曲線部１５７０の対応する時間位置ｔｉａ  １５４０に配置されることで示されている。Ｒ波交互脈エネルギー部１５７０を構成するＲ波分析プロセスの最終工程として、パワースペクトルおよびその後の交互脈エネルギー値１５５２の決定は、Ｒ波の終了時点ｔｅａ  １５５０について計算し、計算が終わったら、Ｒ波交互脈エネルギー値Ａ（ｔｅａ）１５５２がＲ波交互脈エネルギー曲線部１５７０の対応する時間位置ｔｅａ  １５５０に配置されることで示されている。
【００８７】
時間位相行列について、図１６はＰＴ波交互脈エネルギー曲線の基準マイクロボルトＴ波交互脈エネルギー部１６７０を構成する計算を図示したものである。図示したとおり、また前述のとおり、複数の離散パワースペクトルは、Ｔ波２６０の開始からＴ波２７０の終了まで計算される。推定したパワースペクトルの数は、Ｔ波を構成するデジタル化されたＥＣＧデータ値の数と等しく、患者のヴェデンスキー変調診断試験の開始時点の所定のサンプリングレートにより決定される。Ｔ波における時間方向１６１０のそれぞれの時点について、パワースペクトルは、時間位相行列の位相方向１６２０で（位相次元に沿って）計算され、それにより、時間位相行列のＰＴ波データにあるそれぞれのＴ波列に沿ってデジタル化されたＥＣＧデータ値が使用され、Ｔ波の開始を表す位相データの列２６０で開始し、Ｔ波の終了を表す位相データの列２７０で終了する。所定の時間位相行列ＴＰＸ、ＴＰＹ、ＴＰＺ、およびＶＭについて、Ｔ波交互脈エネルギー部１６７０を構成するＴ波分析プロセスの第一の工程として、パワースペクトルおよびその後の交互脈エネルギー値１６３２の決定は、Ｔ波の開始時点ｔｓｂ  １６３０について計算し、計算が終わったら、Ｔ波交互脈エネルギー値Ａ（ｔｓｂ）１６３２がＴ波交互脈エネルギー曲線部１６７０の対応する時間位置ｔｓｂ  １６３０に配置されることで示されている。Ｔ波交互脈エネルギー部１６７０を構成するＴ波分析プロセスの中間の工程の一つの一例として、パワースペクトルおよびその後の交互脈エネルギー値１６４２の決定は、Ｔ波の中間の時点ｔｉｂ  １６４０について計算し、計算が終わったら、Ｔ波交互脈エネルギー値Ａ（ｔｉｂ）１６４２がＴ波交互脈エネルギー曲線部１６７０の対応する時間位置ｔｉｂ  １６４０に配置されることで示されている。Ｔ波交互脈エネルギー部１６７０を構成するＴ波分析プロセスの最終工程として、パワースペクトルおよびその後の交互脈エネルギー値１６５２の決定は、Ｔ波の終了時点ｔｅｂ  １６５０について計算し、計算が終わったら、Ｔ波交互脈エネルギー値Ａ（ｔｅｂ）１６５２がＴ波交互脈エネルギー曲線部１６７０の対応する時間位置ｔｅｔ  １６５０に配置されることで示されている。
【００８８】
図１７は、心筋細胞活動電位１７１０および１７２０（脱分極および再分極）、心周期のＲ波１７３０およびＴ波１７４０、ならびにＰＴ波交互脈エネルギー曲線１７５０のＲ波交互脈エネルギー曲線部１７６０およびＴ波交互脈エネルギー曲線部１７８０の間の重要な関係１７００を図示したものである。図１７はまず、典型的な心室心内膜細胞１７１０（ここでその脱分極位相は第一の数「１」で開始され、その再分極位相は第二の数「１」で終了する）について、また典型的な心室心外膜細胞１７２０（ここでその脱分極位相は第一の数「２」で開始され、その再分極位相は第二の数「２」で終了する）についての、活動電位の心周期に対する関係を図示したものである。心臓の構造および心臓の筋肉（心筋）を通過する電気的な波面の経路により異なるが、心室心内膜活動電位１７１０の開始は、一般にＲ波１７３０の開始に比較的近い時間に関連し、また心室心外膜活動電位１７２０の開始は、Ｒ波１７３０の終了に比較的近い時間に関連する。同様かつ一般的に、心室心内膜活動電位１７１０の終了は、一般にＴ波１７４０の終了に比較的近い時間に関連し、また心室心外膜活動電位１７２０の終了波、一般にＴ波１７３０の開始に比較的近い時間に関連する。
【００８９】
図１７はさらに、本発明で構成し、図１３、１４、１５および１６で既に図示したＰＴ波交互脈エネルギー曲線１７５０のＲ波交互脈エネルギー曲線部１７６０およびＴ波交互脈エネルギー曲線部１７８０に対する、これらの活動電位および心周期に関する電気活動の関係を図示したものである。図１７は、スペクトルで測定した交互脈エネルギーのＲ波レベル１７６０およびＴ波レベル１７８０を図示したもので、心周期におけるＲ波１７３０およびＴ波１７４０のそれぞれの時間位置について、パワースペクトルのＮ／２位置（心周期当たり０．５交互脈で測定したものとして相対化）で測定したものであり、よって、複数のスペクトルで測定したＲ波についての交互脈エネルギー値１７６０およびＴ波についての値１７８０が図示されている。図１７はさらに、Ｒ波交互脈エネルギー曲線部にある面積１７７０およびＴ波交互脈エネルギー曲線部にある面積１７９０を図示したものである。Ｒ波の面積１７７０は、ソフトウエアスペクトル分析要素１９４０および１９５０を計算し、それによる表示および解釈を提供するインデックスであり、また時間位相行列についてのマイクロボルトＲ波交互脈インデックスの例を、Ｒ波交互脈エネルギー曲線部１７６０の交互脈エネルギー値についての点ごとの平均として定義される有限および離散積分として図示したものである。面積１７７０の式は次のとおり記述される。
【００９０】
【数１】
2010538802.tif 000003
ここでＲＡＡ（ｔ）は、Ｒ波交互脈エネルギー曲線における複数のうち一つ（既に定義済みで、Ａ（ｔｓａ）１５３２、Ａ（ｔｉａ）１５４２、およびＡ（ｔｅａ）１５５２として図示）を表し、またＲＮは、Ｒ波交互脈エネルギー曲線部１７６０にある交互脈エネルギー曲線値の数を表す。同様に、Ｔ波の面積１７９０は、ソフトウエアスペクトル分析要素１９４０および１９５０を計算し、それによる表示および解釈を提供するインデックスであり、また時間位相行列についてのマイクロボルトＴ波交互脈インデックスの例を、Ｔ波交互脈エネルギー曲線部１７８０の交互脈エネルギー値についての点ごとの平均として定義される有限および離散積分として図示したものである。面積１７９０の式は次のとおり記述される。
【００９１】
【数２】
2010538802.tif 000004
ここでＴＡＡ（ｔ）は、Ｔ波交互脈エネルギー曲線における複数のうち一つ（既に定義済みで、Ａ（ｔｓｂ）１６３２、Ａ（ｔｉｂ）１６４２、およびＡ（ｔｅｂ）１６５２として図示）を表し、またＴＮは、Ｒ波交互脈エネルギー曲線部１７９０にある交互脈エネルギー曲線値の数を表す。
【００９２】
このように、基準マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０は、それぞれのＸ、Ｙ、Ｚにある一組の基準心周期Ｒ波およびベクトル強度信号について、時間位相行列ｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、ｒＴＰＺ、およびベクトル強度ｒＶＭを使用して、ソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素により計算される。四つの基準マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０がある。同様に、また次の工程として、基準マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０は、それぞれのＸ、Ｙ、Ｚにある一組の基準心周期Ｔ波およびベクトル強度信号について、時間位相行列ｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、ｒＴＰＺ、およびベクトル強度ｒＶＭを使用して、ソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素により計算される。四つの基準マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０がある。これらの計算およびインデックスは、ＥＣＧ信号から抽出した基準ＰＴ波を使用して構成したそれぞれの基準時間位相行列についての完全な基準交互脈エネルギー曲線１７５０の明白な構成およびその後の分析に関して、先行技術に対する著しい改善を表す。
【００９３】
図２０は、図１９で説明したソフトウエア分析要素により演算され、ヴェデンスキー変調試験から導かれた基準および誘導の両方の心周期に適用される工程を図示したものである。分析要素２００４、２００８、２０１２、２０１６、および２０２０は、これらの要素が基準ＰＴ波の部分集合に適用されるため、またこれらの要素は分析要素１９１０、１９２０、１９３０、１９４０、および１９５０についての記述により明らかにされているため、時間位相行列、交互脈エネルギー曲線、およびマイクロボルト交互脈インデックスの構成について、同じ分析工程を実行する。分析要素２０２０の演算の終了の直後、今度は分析要素２０２４、２０２８、２０３２、２０３６、および２０４０は、これらの要素が誘導ＰＴ波の部分集合に適用されるため、またこれらの要素は分析要素１９１０、１９２０、１９３０、１９４０、および１９５０についての記述により明らかにされているため、時間位相行列、交互脈エネルギー曲線、およびマイクロボルト交互脈インデックスの構成について、同じ分析工程を実行する。最後の工程として、次にソフトウエア分析要素２０５０は、図示したＲ波およびＴ波交互脈インデックスなど、比較ＰＴ波交互脈インデックスを計算し、時間位相行列における基準および誘導ＰＴ波の間の差異ＰＴ波交互脈エネルギーが記述される。
【００９４】
このように、また図２０に図示したとおり、誘導マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０は、それぞれのＸ、Ｙ、Ｚにある一組の誘導心周期Ｒ波およびベクトル強度信号について、時間位相行列ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、ｓＴＰＺ、およびベクトル強度ｓＶＭを使用して、ソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素により計算される。四つの誘導マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０がある。同様に、また次の工程として、誘導マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０は、それぞれのＸ、Ｙ、Ｚにある一組の誘導心周期Ｔ波およびベクトル強度信号について、時間位相行列ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、ｓＴＰＺ、およびベクトル強度ｓＶＭを使用して、ソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素により計算される。四つの誘導マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０がある。これらの計算およびインデックスは、ＥＣＧ信号から抽出した誘導ＰＴ波を使用して構成したそれぞれの誘導時間位相行列についての完全な誘導交互脈エネルギー曲線１７５０の明白な構成およびその後の分析に関して、先行技術に対する著しい改善を表す。
【００９５】
比較Ｒ波交互脈インデックスの一実例として、および分析要素２０５０内のプロセス工程として、四つの基準マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０は、時間位相行列ｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、ｒＴＰＺ、およびベクトル強度ｒＶＭの組について、本発明のソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素２０２０により計算される。次に、四つの誘導マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０は、時間位相行列ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、ｓＴＰＺ、およびベクトル強度ｓＶＭの組について、本発明のソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素２０４０により計算される。二つの組の四つのマイクロボルトＲ波交互脈インデックスが、差異インデックス２０５０を計算するために次に使用される。一実例として、Ｘ  ＥＣＧ信号についての異なるマイクロボルトＲ波交互脈インデックスは、ｒＴＰＸおよびｓＴＰＸ時間位相行列から構成された基準および誘導マイクロボルトＲ波交互脈インデックスの間の差異の絶対値である。式の一例として、Ｘ  ＥＣＧ信号についての異なるマイクロボルトＲ波交互脈インデックスは、次のとおり記述される。
【００９６】
ＤＲＡＡ（Ｘ）＝［ＲＡＡ（ＸＳ）−ＲＡＡ（ＸＲ）］
ここで、変数ＲＡＡ（ＸＳ）は、基準Ｘ信号から導かれたＲＡＡを意味し、ＲＡＡ（ＸＲ）は、誘導Ｘ信号から導かれたＲＡＡを意味する。このように、四つの異なるマイクロボルトＲ波交互脈インデックスが計算されるが、一つの異なるインデックスは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびベクトル強度ＥＣＧ信号それぞれに対するものである。基準、誘導、および差異インデックスが計算され、検討用および解釈用に医師・オペレーターに提示される。
【００９７】
さらに、二つの組の四つのマイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０が、インデックス比を計算するために使用される。一実例として、ＸのＥＣＧ信号についての比率マイクロボルトＲ波交互脈インデックスは、誘導マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０（ｓＴＰＸを使用して構成）の基準マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０（ｒＴＰＸを使用して構成）に対する比率である。式の一例として、ＸのＥＣＧ信号についての比率マイクロボルトＲ波交互脈インデックスは、次のとおり記述される。
【００９８】
ＤＲＡＡ（Ｘ）＝［ＲＡＡ（ＸＳ）／ＲＡＡ（ＸＲ）］
ここで、変数ＲＡＡ（ＸＳ）は、基準Ｘ信号から導かれたＲＡＡを意味し、ＲＡＡ（ＸＲ）は、誘導Ｘ信号から導かれたＲＡＡを意味する。このように、四つの比率マイクロボルトＲ波交互脈インデックスがあるが、一つの比率インデックスは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびベクトル強度ＥＣＧ信号それぞれに対するものである。これらの比率インデックスが計算され、検討用および解釈用に医師・オペレーターに提示される。
【００９９】
一般に、対のマイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０、それぞれの基準および誘導ＰＴ波の組についての１対は、同様な方法で組み合わせて（重み付き合計および重み付き比率）、臨床方法で現在計算・評価されているマイクロボルトＲ波交互脈インデックスと比較したときに、心室性不整脈に対する患者の感受性の測定が改善され、より正確な測定を提供することができる。
【０１００】
比較用のＴ波交互脈インデックスの一実例として、および分析要素２０５０内のプロセス工程として、四つの基準マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０は、時間位相行列ｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、ｒＴＰＺ、およびベクトル強度ｒＶＭの組について、本発明のソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素２０２０により計算される。次に、四つの誘導マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０は、時間位相行列ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、ｓＴＰＺ、およびベクトル強度ｓＶＭの組について、本発明のソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素２０４０により計算される。二つの組の四つのマイクロボルトＴ波交互脈インデックスが、Ｒ波交互脈インデックスについて説明したものと同様にインデックスの組み合わせを計算するために、次に使用される。これらの組み合わせには、絶対差および比率インデックスがある。基準、誘導、差異および比率Ｔ波交互脈インデックスが、検討用および解釈用に医師・オペレーターに提示される。ヴェデンスキー変調試験時の患者の心周期全体のうち部分集合に対する閾値下ペーシングによる変化を表す、これらの新しい、重み付けされた、正規化されたマイクロボルトＴ波交互脈インデックスは新しいインデックスであり、本書において初めて記載されたものである。これらの閾値下ペーシングで正規化されたマイクロボルトＴ波交互脈インデックスにより、心室性不整脈に対する患者の感受性を決定するための改善された診断能力が提供される。
【０１０１】
さらに、八つ全部の組のマイクロボルト交互脈インデックス１７７０および１７９０は、二つの種類のＲ波正規化されたＴ波交互脈インデックス比の計算に使用される。Ｒ波正規化されたＴ波交互脈インデックス比は、Ｔ波で測定された交互脈エネルギーを、Ｒ波で測定された交互脈エネルギーの量と関連付けて測定し、また本発明では、これらの関係は、基準および誘導ＰＴ波の間の交互脈エネルギーの差異により増強されている。第一の種類の一実例として、ＸのＥＣＧ信号についてのＲ波差異正規化Ｔ波インデックス比は、誘導マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０および誘導マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０の間の差異を、基準マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０および基準マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０の間の差異で除算した比率である。式の一例として、ＸのＥＣＧ信号についてのＲ波差異正規化Ｔ波インデックス比は、次のとおり記述される。
【０１０２】
【数３】
2010538802.tif 000005
このように、四つのＲ波差異正規化Ｔ波インデックス比があるが、一つの比率インデックスは、対応した基準誘導Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびベクトル強度ＥＣＧ信号それぞれに対するものである。第二の種類の一実例として、Ｘ  ＥＣＧ信号についてのＲ波比正規化Ｔ波インデックス比は、誘導マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０および誘導マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０の間の比率を、基準マイクロボルトＴ波交互脈インデックス１７９０および基準マイクロボルトＲ波交互脈インデックス１７７０の間の比率で除算した比率である。式の一例として、ＸのＥＣＧ信号についてのＲ波比正規化Ｔ波インデックス比は、次のとおり記述される。
【０１０３】
【数４】
2010538802.tif 000006
このように、四つのＲ波差異正規化Ｔ波インデックス比があるが、一つの比率インデックスは、対応した基準誘導Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびベクトル強度ＥＣＧ信号それぞれに対するものである。これら二つの種類のＲ正規化されたＴ波交互脈比率インデックスが計算され、検討用および解釈用に医師・オペレーターに提示される。
【０１０４】
時間位相行列について、またＲ波およびＴ波について説明したものと同様に、本発明は、基準および誘導ＰＴ波構造に基づき、複数のマイクロボルトＰ波およびＳＴ部の交互脈インデックスを計算する。Ｐ波およびＳＴ部にある各時点でのＰ波およびＳＴ部の離散パワースペクトルの推定値が、図２に図示したとおり、複数の離散パワースペクトルがＰ波２２０の開始からＰ波２３０の終了まで、またＳＴ部２５０の開始からＳＴ部２６０の終了まで計算されように計算される。本発明のソフトウエアスペクトル分析および交互脈演算要素は、Ｒ波およびＴ波構造の分析について既に説明したが、ここでもＰ波およびＳＴ部に適用され、またこれらのさまざまな差異および比率インデックスが、検討用および解釈用に医師・オペレーターに提示される。
【０１０５】
第一の演算の実例として、本発明の医師・オペレーターは、第一の複数の患者の心周期を基準心周期として指定し、例えば少なくとも最初の８心周期は、患者からのＥＣＧ信号の最初の部分として記録される。オペレーターは、これらの最初の少なくとも８心周期が閾値下の電気的パルスの同調された注入を受けないサイクルとしてあらかじめ選択されるように、第一の対のパラメーターを設定する。最初の対のパラメーターは、基準心周期である心周期配列における第一の心周期の数ＫＲ１と、基準心周期配列の数ＫＲ２である。この例においては対（ＫＲ１、ＫＲ２）＝（８，１）で、これは、試験中に患者からＥＣＧ信号内に八つの連続した基準心周期が獲得されることを意味する。
【０１０６】
オペレーターはまた、第二の複数の患者の心周期を誘導心周期として指定し、ＥＣＧ信号内の例えば第二の少なくとも８心周期が、それぞれの心周期における所定の誘導点で誘導となり、また患者のＥＣＧ信号の第二の部分として患者から記録される。オペレーターは、これらの第二の少なくとも８心周期が閾値下の電気的パルスの同期化された注入を受けるサイクルとしてあらかじめ選択されるように、第二の対のパラメーターを設定する。第二の対のパラメーターは、誘導心周期である心周期配列内の第二の心周期の数ＫＳ１と、誘導心周期配列の数Ｋｓ２である。この例において、対（ＫＳ１、ＫＳ２）＝（８，１）で、これは、試験中に患者からＥＣＧ信号内に八つの連続した誘導心周期が獲得されることを意味する。ＥＣＧ信号におけるこれらの記録済み基準および誘導心周期を使用して、本発明では、時間位相行列を構築し、本書で説明した関連したマイクロボルトＲ波およびＴ波交互脈インデックスを計算する。この実例において、ベクトル強度ｒＶＭについての基準マイクロボルトＲ波およびＴ波交互脈インデックスは、Ｒ波についての従来型の交互脈ＥＣＧ形態インデックスに対応する。本発明のこのモードの演算を、一括モード２０００と呼ぶ。第二の実例において、また電気的に雑音の多い環境において、オペレーターは、数多くの心周期に対する試験を実施して、ＥＣＧ信号の信号対雑音比を増加させることもある。よって、オペレーターは、対（ＫＲ１、ＫＲ２）＝（１００，１）および対（ＫＳ１、ＫＳ２）＝（１００，１）をあらかじめ選択することがある。次回のヴェデンスキー変調試験の開始にあたり、オペレーターは、１００基準心周期の第一の群、および次に１００誘導（ヴェデンスキー変調した）心周期の第二の群、ＥＣＧ信号当たり合計２００の連続した心周期を獲得する。関連するＥＣＧ信号が次に、交互モード２０００診断インデックスを計算するソフトウエア分析要素によって処理される。ＫＲ１およびＫＳ１パラメーターについて、最小値は１×１００で、最大値は１×１０４である。ＫＲ２およびＫＳ２パラメーターについて、最小値は１×１００で、最大値はｌ×１０３である。また、最大値は、積ＫＲ１×ＫＲ２がｌ×１０４未満、積ＫＳ１×ＫＳ２がｌ×１０４未満に制限される。
【０１０７】
図２１は、図１９で説明したソフトウエア分析要素により演算され、ヴェデンスキー変調試験から導かれた交互基準誘導心周期に適用される工程を図示したものである。分析要素２１１０、２１２０、２１３０、２１４０、および２１５０により、時間位相行列、交互脈エネルギー曲線、およびマイクロボルト交互脈インデックスを構成するための工程と同じ分析工程が実施されるが、これは、これらの要素が交互基準誘導時間位相行列ｉＴＰＸ、ｉＴＰＹ、ｉＴＰＺ、およびｉＶＭに適用され交互基準誘導ＰＴ波の表現であるため、およびこれらのソフトウエア分析要素が分析要素１９１０、１９２０、１９３０、１９４０、および１９５０の説明により明らかなためである。ソフトウエア分析要素２１１０、２１２０、２１３０、２１４０、および２１５０では、基準および誘導ＰＴ波の間の差異ＰＴ波交互脈エネルギーを説明するためにＲ波およびＴ波交互脈インデックスにより図示したとおり、それぞれの時間位相行列で交互基準誘導ＰＴ波を使用してＲ波およびＴ波交互脈インデックスを計算することにより、統合された比較ＰＴ波インデックスを計算する。これらの比較用のＲ波およびＴ波交互脈インデックスは、時間位相行列を構築することにより、ＥＣＧ信号内のＰＴ波の自然発生的な順序を使用し、ヴェデンスキー変調試験中に閾値下パルス発生を交互心周期に適用することにより統合される。この新しい種類の時間位相データの組み合わせは、閾値下パルス発生を心筋組織に交互に適用して、それが虚血および心筋梗塞基質による合併症を原因とする心筋の脱分極および再分極の不全による生理学的交互脈パターンに関連するとき交互脈を増幅し、それによって激しい身体的または薬理学的負荷なしに、交互脈を測定する能力を高める本発明の方法をさらにサポートする。
【０１０８】
第二の演算の実例として、本発明の医師・オペレーターは、第一の複数の患者の心周期、例えば少なくとも８心周期を基準心周期として指定し、またオペレーターは、第二の複数の患者の心周期、例えば少なくとも８心周期を誘導心周期として指定し、また一つおきの心周期が所定の誘導点で誘導であり、かつ患者からこれらの合計少なくとも１６心周期、および患者のＥＣＧ信号全体が記録されるように、本発明のパラメーターを設定する。この例において、対（ＫＲ１、ＫＲ２）＝（１，８）および対（ＫＳ１、ＫＳ２）＝（１，８）である。ＥＣＧ信号におけるこれらの記録済み基準および誘導心周期を使用し、本発明では、交互基準誘導時間位相行列の形態を構成し、関連する交互基準誘導を計算し、またここで、本書で説明したマイクロボルトＲ波およびＴ波交互脈インデックスを統合する。本発明のこのモードの演算を、交互モード２１００と呼ぶ。第二の実例において、また電気的に雑音の多い環境において、オペレーターは、数多くの心周期に対する試験を実施して、ＥＣＧ信号の信号対雑音比を増加させることもある。よって、オペレーターは、対（ＫＲ１、ＫＲ２）＝（１，２５０）および対（ＫＳ１、ＫＳ２）＝（１，２５０）をあらかじめ選択することがある。次回のヴェデンスキー変調試験の開始にあたり、オペレーターは、一つおきに心周期が２５０の誘導心周期で交替する２５０の基準心周期から構成される、ＥＣＧ信号当たり合計５００の連続した心周期を獲得する。関連するＥＣＧ信号が次に、交互モード２１００診断インデックスを計算するソフトウエア分析要素によって処理される。
【０１０９】
ヴェデンスキー変調の対（ＫＲ１、ＫＲ２）および（ＫＳ１、ＫＳ２）は、ヴェデンスキー変調試験の過程でそのデフォルトのヴェデンスキー変調試験パターンを適用するために本発明を準備する際に、オペレーターがあらかじめ選択できるデフォルト設定である。本発明の電気的な閾値下パルス発生およびソフトウエアコントロール要素により、試験工程中のヴェデンスキー変調した一連の心周期の定義に著しい柔軟性が提供される。本発明のインターフェースにより、本発明のパルス送達ハードウェアおよびパルス発生制御ソフトウエア要素により使用されるヴェデンスキー変調および分析命令セットの一部の役目を果たす所定のヴェデンスキー変調パターンを入力するスクリーンが提供される。これらのハードウェアおよびソフトウエア要素は、ヴェデンスキー変調命令セットにより命令された試験の過程中に、同期化された閾値下パルス発生を患者の心周期に適用する。命令セットは三つの要素から構成される。第一の命令セット要素は、ヴェデンスキー変調パターンが患者に適用される回数である。第二の要素は、一般的なヴェデンスキー変調パターンで、有限数の正の整数で構成される。このリストにあるそれぞれの数は、基準心周期で開始される、基準心周期または誘導心周期のいずれかの役目を果たす連続した心周期の数を表す。第三の命令セット要素は、分析モードフラグである。分析モードフラグは、バッチ分析モード（＝１）または交互分析モード（＝２）に設定される。
【０１１０】
第一の例証的な実例として、一括モードの対（ＫＲ１、ＫＲ２）＝（１００，１）および（ＫＳ１、ＫＳ２）＝（１００，１）のための等価なヴェデンスキー変調命令セットは、（１；１００，１００；１）である。第二の例証的な実例として、交互誘導心周期を生成する交互モードの対（ＫＲ１、ＫＲ２）＝（１，２５０）および（ＫＳ１、ＫＳ２）＝（１，２５０）に対する等価なヴェデンスキー変調命令セットは、（２５０；１，１；２）である。
【０１１１】
第三の例証的な実例として、オペレーターは、ヴェデンスキー変調命令セット（１５０；２，１，１，２；１）を入力できる。ヴェデンスキー試験を次に開始するとき、電気的な閾値下パルス発生およびソフトウエアコントロール要素により、ヴェデンスキーパターンが、まず二つの基準（非誘導）心周期を獲得し、次に閾値下パルスが適用されることにより、第三の心周期に適用されると同時に、ここで誘導心周期が獲得され、次に第四の基準（非誘導）心周期が獲得され、また次に閾値下パルスが第五および第六の心周期に適用されると同時に、ここでこれらの誘導心周期が獲得される。電気的な閾値下パルス発生およびソフトウエアコントロール要素は、このヴェデンスキー変調パターンの投与を１５０回繰り返し、それによってそれぞれのＥＣＧ信号において９００回の心周期を獲得するが、その時、一括モード分析の準備において、基準心周期ＰＴ波を基準時間位相行列に、および誘導心周期ＰＴ波を誘導時間位相行列に分離することにより、試験のヴェデンスキー変調部分は停止し試験のヴェデンスキー分析部分は開始される。基準心周期ＰＴ波を基準時間位相行列に、誘導心周期ＰＴ波を誘導時間位相行列に分離することにより開始される。
【０１１２】
第四の例証的な実例として、オペレーターは、ヴェデンスキー変調命令セット（２００；４，４；２）を入力できる。ヴェデンスキー試験が次に開始するとき、電気的な閾値下パルス発生およびソフトウエアコントロール要素により、ヴェデンスキーパターンが、まず四つの基準（非誘導）心周期を獲得し、次に閾値下パルスが適用されることにより、次の四つの心周期に適用されると同時にここでこれらの誘導心周期が獲得される。電気的な閾値下パルス発生およびソフトウエアコントロール要素は、このヴェデンスキー変調パターンの投与を２００回繰り返し、それによってそれぞれのＥＣＧ信号において８００回の心周期を獲得するが、その時、一括モード分析の準備において、基準心周期ＰＴ波を基準時間位相行列に、および誘導心周期ＰＴ波を誘導時間位相行列に分離することにより、８００回の心周期ＰＴ波が交互基準誘導時間位相行列に配置されることにより、交互モード分析の準備のための第一の初期化工程として、試験のヴェデンスキー変調部分は停止し試験のヴェデンスキー分析部分は開始される。
【０１１３】
図２２および２３は、それぞれの基準時間位相行列用およびそれぞれの誘導時間位相行列用に構成されたＰＴ波交互脈エネルギー曲線１７５０への本発明の方法および装置の適用を図示したものである。図２２および２３において、ソフトウエア分析要素の第一の工程２３１０により、基準時間位相行列ｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、ｒＴＰＺ、およびｒＶＭ（本明細書で前述のとおり）のそれぞれについて、基準ＰＴ波交互脈エネルギー曲線２２１０が構成される。第二の工程２３２０により、これらの基準ＰＴ波交互脈エネルギー曲線２２１０の２２２０基準連続ウェーブレット変換２２３０が計算される。図示したとおり、ソフトウエア分析要素の第三の工程２３３０により、誘導時間位相行列ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、ｓＴＰＺ、およびｓＶＭ（本明細書で前述のとおり）のそれぞれについて誘導ＰＴ波交互脈エネルギー曲線２２４０が計算され、第四の工程２３４０により、これらの誘導ＰＴ波交互脈エネルギー曲線２２４０の２２５０誘導連続ウェーブレット変換２２６０が計算される。この分析方法の第五の工程２３５０により、エネルギー曲線２２１０および２２４０のそれぞれについての、基準および誘導連続ウェーブレット変換２２３０および２２６０の間の差異２２７０が計算され、交互脈エネルギー曲線についてのウェーブレット表面残留分２２８０が構成される。
【０１１４】
第六の工程として、分析要素２３６０により、重み付けされた算術平均、幾何平均、および調和平均、絶対差異、およびウェーブレット残留分係数を使用した正規化比率が計算される。これらのインデックスは、基準交互脈エネルギー曲線および誘導交互脈エネルギー曲線の間の際立った形態的特徴を表す演算値である。このプロセス２２００および２３００は、連続ウェーブレット変換分析を使用する交互脈エネルギー曲線インデックスを計算するための一括モードである。
【０１１５】
図２４および図２５は、それぞれの交互基準誘導時間位相行列用に構成されたＰＴ波交互脈エネルギー曲線１７５０への本発明の方法および装置の適用を図示したものである。図２４および図２５において、ソフトウエア分析要素の第一の工程２５１０により、交互基準誘導時間位相行列ｉＴＰＸ、ｉＴＰＹ、ｉＴＰＺ、およびｉＶＭ（本明細書で前述のとおり）のそれぞれについて、交互基準誘導ＰＴ波交互脈エネルギー曲線２４１０が構成される。第二の工程２５２０により、連続ウェーブレット変換法（ＷＬＴ）２４２０を使用して、これらの交互基準誘導ＰＴ波交互脈エネルギー曲線２４１０の交互基準誘導連続ウェーブレット変換２４３０が計算される。第三の工程として、分析要素２５３０により、重み付けされた算術平均、幾何平均、および調和平均、絶対差異、およびウェーブレット残留分係数を使用した正規化比率が計算される。これらのインデックスは、心室性不整脈の可能性の高い患者についての交互基準誘導交互脈エネルギー曲線内の、心室性不整脈の可能性の低い患者についての同一の特徴値と比較した時の、拡大された形態的特徴を表す演算値である。第四の工程として、多解像度アルゴリズムおよびウェーブレットパケット変換（ＷＰＴ）を使用して、重み付け方法がウェーブレットパケットタイリング表現２４５０に適用され、交互基準誘導交互脈エネルギー曲線２４１０のための交互脈エネルギーインデックスが計算される。重要な診断インデックスを計算するこうした重み付け方法の実例は、図２６に詳細に説明している。従ってプロセス２４００および２５００は、連続ウェーブレット変換および離散ウェーブレットパケット変換分析を使用して交互脈エネルギー曲線インデックスを計算するための交互モードである。
【０１１６】
図２６は、その関連する詳細な説明と併せて、ウェーブレットパケットタイリング表現および関連する交互脈エネルギー曲線インデックスを図示したものである。ウェーブレットパケット変換（ＷＰＴ）は、それぞれの構成要素に離散ウェーブレット変換のそれぞれのスケールレベルで適用された多解像度アルゴリズムによる、信号の一般化した多解像度（multiresolution）の一般的な分解である。ＷＰＴ信号分解を使用して、近似（低周波数）および詳細（高周波数）の両方ウェーブレット係数を反復して分解する。それぞれのスケールレベルにおいて、ＷＰＴにより、時間周波数平面がタイルと呼ばれる一定アスペクト比の矩形に分割される。図２６は、三つのウェーブレットパケット分解２６１０、２６２０、および２６３０、および関連するタイリング２６１２、２６２２、および２６３２、例えば３人の別個の患者についての交互脈エネルギー曲線１７５０を図示したものである。ウェーブレットパケット分解は、患者の交互脈エネルギー曲線に含まれる交互脈エネルギー情報に直接的に依存する。交互脈エネルギー曲線のためのインデックス構成の方法により、ウェーブレットパケット、またそれ故に関連するタイリングが自動的に選択される。交互脈エネルギー曲線のためのインデックス構成の方法の詳細について、ここで二つの実例を説明する。
【０１１７】
ＷＰＴタイルを使用した交互脈エネルギー曲線インデックスを構成する第一の実例として、シャノンエントロピー測定（最小エントロピー基準）をもとにＷＰＴ係数は自動的に選択される。それぞれのスケールで、分割した係数２６４０のそれぞれの対が、その対が導かれた元である別の単一の係数２６５０と比較される。係数の対の組み合わせが、対が導かれた元の係数よりも小さいエントロピーを持つ場合には、係数の対２６４０が保持される。そうでなければ、元の係数２６５０が保持される。この比較および選択プロセスが、それぞれのスケールでの最初のスケールから最後のスケールまでそれぞれの係数について反復される。ウェーブレット係数のエントロピー分類工程に続き、エントロピーの寄与２６６０を低減するために、合計が所定のエントロピー閾値２６６２よりも大きくなるまで、ウェーブレット係数が合計される。合計に追加された最後のウェーブレット係数は、寄与する最小のエントロピー値をもつウェーブレットであるが、エントロピーウェーブレット係数ｗｃ  ２６６４と呼ばれる。次に、保持された係数が合計されて、交互脈エネルギー曲線を表す交互脈エネルギー曲線インデックスが形成される。この例の図の一部として、このプロセスにより、ウェーブレットパケット分解２６２０が形成され、また保持された係数により、時間周波数平面の最適なタイリング２６２２が生成される。
【０１１８】
ＷＰＴタイルを使用した交互脈エネルギー曲線インデックスを構成する第二の実例として、係数のサイズをもとにＷＰＴ係数は自動的に選択される。スケールに関係なく、すべてのＷＰＴ係数が、それぞれの係数の絶対値の大きさの減少２６７０に分類される。一般に、大きめの係数を持つウェーブレットは、交互脈エネルギー曲線の最高点を持つ正の位相と交互脈エネルギー曲線の最低点を持つ負の位相がより良く整列するような時間に配置される。ウェーブレット係数のこのサイズ分類工程に続き、所定のエネルギー閾値２６７２よりも大きい最小のウェーブレット係数が決定され、また集中ウェーブレット係数ｗｃ  ２６７４と呼ばれる。最大の係数２６７６からｗｃ  ２６７４までのすべての計数が保持される。次に、保持された係数が合計され、交互脈エネルギー曲線を表す交互脈エネルギー曲線インデックスが形成される。この例の図の一部として、このプロセスにより、ウェーブレットパケット分解２６３０が形成され、また保持された係数により、時間周波数平面の最適なタイリング２６３２が生成される。
【０１１９】
このようにして、医師・オペレーターは、患者についてのウェーブレットベースの交互脈エネルギー曲線インデックスを計算するプロセスを選択し、患者についての交互脈エネルギー曲線の解釈可能なウェーブレット分解を構成し、それにより、その曲線にある不整脈に対する患者の感受性を表す交互脈エネルギー情報が要約される。エントロピー分類の閾値のためのあらかじめ選択したその選択に応じて、エントロピーウェーブレット係数ｗｃ  ２６６４も、交互脈エネルギー曲線インデックスとしての役割を果たす。サイズ分類の閾値のためのあらかじめ選択したその選択に応じて、集中ウェーブレット係数ｗｃ  ２６７４も、交互脈エネルギー曲線インデックスとしての役割を果たす。ウェーブレットパケットタイリングおよびインデックス構成についての詳細な説明は、既に参照により組み込んだアディソン著の文献および書籍（ａ）『アディソン・ピーエス、図解ウェーブレット変換ハンドブック（The Illustrated Wavelet Transform Handbook）、イギリス物理学会出版社、英国ＢＳｌ  ６ＢＥブリストル、２００２年』、および（ｂ）『バラス・シーエス、ゴピナス・アールエー、グオ・エイチ共著、ウェーブレット変換入門（Introduction To Wavelets And Wavelet Transforms, A Primer）、プレンティスホール社、米国０７４５８ニュージャージー州アッパーサドルリバー所在、１９９８年』に記載されている。
【０１２０】
本発明の別の実施態様として、関連する時間位相行列は、それらの構成の後、かつマイクロボルトＲ波およびＴ波交互脈インデックスの計算の前に組み合わせられる。本発明のこの方法の時間位相行列の組み合わせに関連した一実例として、ＸのＥＣＧ信号についての基準時間位相行列ｒＴＰＸは、誘導時間位相行列ｓＴＰＸから差し引かれ、それにより、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスの計算の前に、ＸのＥＣＧ信号のための差異時間位相行列（本書ではｄＴＰＸとラベル付け）が生成される。このように、本発明の時間位相ソフトウエア計算要素により、差分時間位相行列ｄＴＰＸ、ｄＴＰＹ、ｄＴＰＺ、およびｄＶＭの組が計算される。次に、インデックス計算用のソフトウエア要素により、これらの差分時間位相行列ｄＴＰＸ、ｄＴＰＹ、ｄＴＰＺ、およびｄＶＭ行列を使用して、マイクロボルトＲ波およびＴ波交互脈インデックスが計算される。結果的なＲ波およびＴ波交互脈インデックスは、患者のＥＣＧ信号の記録中に患者にかけられた閾値下パルス発生のパターンにより強化された脱分極および再分極の変化による、Ｒ波およびＴ波における有意に大きな電気生理学的変動を反映する。
【０１２１】
本発明の別の実施態様として、ヴェデンスキー変調のプロセスおよびＥＣＧ信号の取得の後の第一の工程として、本発明のソフトウエア分析要素２８００により、基準ＰＴ波（図２および３）のためのｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、およびｒＴＰＺ時間位相行列が構成される。第二の工程として、ソフトウエア分析要素２８１０により、図９に図示した基準ｒＴＰＸ、ｒＴＰＹ、およびｒＴＰＺ時間位相行列が、基準位相平均Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波に折り畳みされる。第三の工程として、ソフトウエア分析要素２８２０により、ベクトル強度演算２７４０を使用して、また図２７に図示したとおり、時点ｔ  ２７０４について式２７６０により記述された、位相平均Ｘ  ２７１０、Ｙ  ２７２０、およびＺ  ２７３０  ＰＴ波の基準ベクトル強度ｒＶＭ  ２７５０が計算される。実例の位相平均値Ｘ（ｔ）２７１４、Ｙ（ｔ）２７２４、およびＺ（ｔ）２７３４について、式２７６０がそれぞれのベクトル強度値ＶＭ（ｔ）２７５４について計算される。第四の工程として、ソフトウエア分析要素２８３０により、図１０に図示したとおり、本書では同様にｒＷＶＭでラベル付けした基準ウェーブレットベクトル強度が、基準時間領域ベクトル強度ｒＶＭを使用して計算される。図２８は、図３、９、２７、および１１と併せて、ソフトウエア分析要素２８４０、２８５０、２８６０、および２８７０をさらに説明するもので、およびそれらの四つの構成および計算工程により、まず第一に、誘導ＰＴ波（図２および３）について誘導ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、およびｓＴＰＺ時間位相行列が構成され、第二に誘導ｓＴＰＸ、ｓＴＰＹ、およびｓＴＰＺ時間位相行列が、Ｘ、Ｙ、およびＺのＥＣＧ信号（図９）について誘導位相平均ＰＴ波に折り畳みされ、第三に、誘導位相平均Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波（図２７）の誘導ベクトル強度ｓＶＭが計算され、および第四に、誘導時間領域ベクトル強度ｓＶＭ（図１０）を使用して、誘導ウェーブレットベクトル強度ｓＷＶＭが計算される。図２８はさらに、連続ウェーブレット表面残留分を、残留分が分析要素１８８０により計算される方法と同様に計算するソフトウエア分析要素２８８０を図示したものである。第六の工程として、ソフトウエア分析要素２８９０により、一組の診断マーカーの役割を果たす残留分、表面積測定値、および統計的比較が計算・表示される。
【０１２２】
図２９は、図１８および２８により図示された本発明の方法および装置二通りを図示したものである。それぞれの方法および装置は、基準時間位相行列から導かれた基準位相平均ＰＴ波ＸＲ、ＹＲ、およびＺＲ  ２９００、および誘導時間位相行列から導かれた誘導位相平均ＰＴ波Ｘｓ、Ｙｓ、およびＺｓ  ２９００を入力として受信する。図１８の方法および装置は、まず第一に、ウェーブレットベクトル強度２９４０のベクトル強度構成および誘導を表す演算の矢印２９２０、および第二にウェーブレットベクトル強度２０５０のベクトル強度構成および誘導を表す演算の矢印２９１２により図示されている。図２８の方法および装置は、まず第一に時間領域ベクトル強度２９６０のベクトル強度構成および誘導を表す演算の矢印２９１０、および第二に、ベクトル強度２０６０の連続ウェーブレット変換２９７０のベクトル強度構成および誘導を表す演算の矢印２９２２により図示されている。それぞれの方法および装置により、誘導ウェーブレットベクトル強度ＷＶＭｓを、基準ウェーブレットベクトル強度ＷＶＭＲから差し引くことで、連続ウェーブレット表面残留分が差分演算２９３０からの出力として計算される。結果的なウェーブレット表面残留分ＷＳＲ１  ２９５２およびＷＳＲｓ  ２９７２は、計算上の工程の非可換の順序のため異なり、およびそのためこれらの残留分には、それぞれ患者の不整脈感受性に関する相補的および平衡のための診断情報およびマーカーが含まれる。これら二つのそれぞれの残留分から導かれたマーカーは、新しい診断マーカーを導く平均、正規化された差分、および比率別に組み合わせられる。連続ウェーブレット残留分から導かれたその他の診断マーカーについては、本明細書に説明があり、またこれらのマーカーの計算は、一般的な残留分の対（ＷＳＲ１、ＷＳＲ２）に適用可能である。本発明のこれら二つのそれぞれの方法および装置により、一括モードの演算および交互モードの演算を使用して、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧ信号が処理される。発明のインターフェースにより、医師・オペレーターは、交互脈分析の開始時点で方法およびモードをあらかじめ選択できるようになり、また発明のインターフェースにより、医師・オペレーターは、異なる方法およびモードを使用した分析ができるようになる。それぞれの分析セッションからの結果の出力は、コンピュータに格納され、医師・オペレーターはアクセスして、表示、印刷、およびその他の医師・オペレーターのネットワークへの電子的通信が可能である。
【０１２３】
図３０は、心筋組織内の細胞の活動電位レベル３０１０および３０６０で、ＥＣＧ信号３０３０および３０８０を使用して測定した、Ｔ波交互脈についての一般的な心電図の所見に対するヴェデンスキー変調の効果を図示したものである。自然発生的なＴ波交互脈値３０４０は、心筋細胞の活動電位３０２０および３０２２について異なる位相での、心周期ごとの変化により、細胞レベルで発生する変化を反映するものである。図３０は、細胞レベルで発生する変化の種類の一例として、第一の心周期と比較したときの、第二の心周期についての細胞の活動電位の短縮３０２２を図示したものである。それに続く第三の心周期には、第一の心周期と類似した細胞の活動電位の延長３０２０があり、その後、これに第二の心周期と類似した第四の心周期において細胞の活動電位の短縮３０２２が続く。本段落で説明し、また図３０に図示したとおり、このパターンは、二心周期ごとに反復される。さらに、細胞ごとの脱分極および再分極の変化は、一つ以上のＥＣＧ信号３０３０を使用して測定され、またＲ波およびＴ波はサイクル間の細胞の変化を反映するため、心周期ごとのＲ波およびＴ波の変化を検出することで分析される。図３０では、これらの心周期ごとの変化３０４２を、Ｔ波値３０４０について図示している。複数の先行技術で、不整脈感受性のための臨床的に有意な診断マーカーとして、自然発生的なサイクル間のＴ波変化３０４２を測定・報告する方法が教示されている。これらの方法は、Ｔ波のそれぞれの時点でのサイクル間変化３０４２を決定するものである。図３０では、ＥＣＧ信号３０８０の第二の心周期にかけられた閾値下パルス３０５０の適用による心周期のヴェデンスキー変調を図示している。サイクル間再分極に対する追加的な短縮３０７２とその後の延長の変化３０７０による閾値下パルス３０５０の効果は、図３０の例により図示している。これらのサイクル間再分極の変化例３０７０および３０７２は、Ｔ波値３０９０について図示されており、Ｔ波においてＥＣＧ信号で測定される有意なサイクル間変化３０９２が発生し、自然発生的な（ヴェデンスキー変調のない）Ｔ波における交互のサイクル間変化３０４２とは著しく異なる。本発明により、それぞれの時点でヴェデンスキー変調によりＴ波内に発生する著しく異なるサイクル間変化３０９２が決定される。
【０１２４】
本発明をさらに例証するために、図３１は、ＥＣＧ信号のデジタル信号処理レベルでフーリエ変換法を使用して測定したＴ波交互脈についての一般的な心電図の所見に対するヴェデンスキー変調の効果を図示したものである。図３１は、本明細書に位相次元として記載した、一つの心周期から次の心周期までのＴ波内の単一時点についてのＥＣＧ信号内での自然発生的な電圧値３１１０およびヴェデンスキー変調した電圧値３１３０のプロット３１００を図示したものである。Ｔ波での自然発生的なサイクル間変化３１２０は、固定時点についての一つのＴ波電圧値３１１０と次のＴ波電圧値３１１０との間の差異により図示されている。Ｔ波でのヴェデンスキー変調したサイクル間変化３１４０は、固定時点についての一つのＴ波電圧値３１３０と次のＴ波電圧値３１３０との間で発生する増幅された差異により図示される。自然発生的なＴ波交互脈の測定と、ヴェデンスキー変調により発生するＴ波交互脈の測定との違いについては、Ｔ波の固定時点についての位相次元でのＴ波電圧値３１１０および３１３０のフーリエ変換についてのプロット３１５０および３１７０により図３１に図示されている。自然発生的な交互脈とヴェデンスキー変調した交互脈との違いにより、自然発生的なＴ波交互脈のためのスペクトル測定３１６０は、ヴェデンスキー変調したＴ波交互脈についてのスペクトル測定３１８０とは異なる。
【０１２５】
本発明の別の実施態様として、フーリエ変換を使用して計算したパワースペクトルから導いた交互脈エネルギー値も、複数あるうちの一つの周波数領域方法により計算できる。パワースペクトルを計算するための本発明の方法は、スペクトル分析の方法で、ここでスペクトル分析は、測定した信号の周波数または周期性の内容を特徴付ける任意の信号処理方法として説明されている。
【０１２６】
本発明において、患者のＥＣＧ信号から交互脈エネルギー値を推測するまたは導き出すための信号処理方法は、パワースペクトルである（パワースペクトル密度、エネルギースペクトル密度、およびピリオドグラムとしても知られており、フーリエ変換の絶対値（modulus）の二乗で、二次統計を推定するための非パラメトリック方法として分類される）。本発明において、測定した信号は、患者から導かれたＥＣＧ信号の位相−次元であり、時間位相行列内に構成される。非パラメトリックパワースペクトル密度を計算する方法は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）である。パワースペクトルの方法により、患者のＥＣＧ信号について測定した位相−領域の周期性が決定され、また計算された一つ以上の周期性値が交互脈エネルギー値として使用される。その他のスペクトル分析法では、信号の周期性も測定され、また別の実施態様でも使用される。これらのその他の非パラメトリックスペクトル分析法は、ダニエルのピリオドグラム、バートレットのピリオドグラム、ウェルチのピリオドグラム、および相関パワースペクトル密度法である。信号についての二次統計を推定するためのパラメトリック方法は、自己回帰（ＡＲ）モデル、移動平均（ＭＡ）モデル、および自己回帰移動平均（ＡＲＭＡ）モデルである。ＡＲおよびＡＲＭＡモデルのパワースペクトル密度を計算する方法は、レビンソンのアルゴリズムである。ＡＲおよびＡＲＭＡモデルのパワースペクトル密度を計算する別のクラスの方法は、適応性のＡＲおよびＡＲＭＡパラメーター推定のための経時的アルゴリズムのクラスで、これには二つのカテゴリーがある。第一のカテゴリーは、勾配近似法で定義され、これには最小二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムが含まれる。第二のカテゴリーは、漸化的最小二乗（ＲＬＳ）アルゴリズムで定義される。これらのそれぞれのスペクトル分析法では、測定した信号の周期性についての値が計算され、よって本発明での、患者のＥＣＧ信号から一つ以上の交互脈エネルギー値を測定するための使用に適切である。これらの方法の文献は、『ケイ・エスエム著、現代のスペクトル推定、理論と応用（Modern Spectral Estimation, Theory and Application）、プレンティスホール社、ニュージャージー州イングルウッドクリフ、１９８８年』である。
【０１２７】
さらに、本発明の別の実施態様として、二次元ウェーブレット変換分析から導いた交互脈エネルギー値も、いくつかあるうちの一つの時間周波数領域方法により計算できる。その他のスペクトル分析法は、短時間フーリエ（ＳＴＦＴ）変換、ウィグナー−ヴィル（Wigner-Ville）変換、指数関数型（チョイ−ウイリアムス（Choi-Williams））変換、錐状体カーネル（チャオ−アトラス−マークス（Zhao-Atlas-Marks））変換、および干渉を低減した変換である。これらのそれぞれの方法は、信号の時間周波数のコンテンツの時間周波数のＣｏｈｅｎクラスの表現の構成要素である。その他の時間周波数法では、固定カーネルまたは適応カーネルデザインが採用される。また時間周波数表現の二乗も、交互脈エネルギー値を計算する方法を提供する。ウェーブレット変換表現の二乗は、スカログラムと呼ばれ、ＳＴＦＴ変換表現の二乗はスペクトログラムと呼ばれる。これらの方法についての文献には、『アケイ・エム編集、バイオ医療信号処理における時間周波数及びウェーブレット（Time Frequency and Wavelets in Biomedical Signal Processing）、IEEE Press、ニュージャージー州ピスカタウェイ所在、１９９８年』がある。
【０１２８】
本発明は、その本質的な属性の精神から逸脱することなく、その他の具体的な形態で実施することができ、よって図示した実施態様は、あらゆる面において、例証として制限的なものとしてではなく、発明の範囲を示すために上記の説明ではなく添付された請求の範囲に対してなされた参照として考慮されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年5月19日(2010.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
【図１Ａ】一実施態様のヴェデンスキー変調システムで本発明に従い検査中の患者を図示したもので、電子機器、コンピュータ、およびソフトウエアプログラムに接続されたパルス発生および心電計の誘導および電極が含まれる。
【図１Ｂ】別の実施態様のヴェデンスキー変調システムで本発明に従い検査中の患者を図示したもので、電子機器、コンピュータ、およびソフトウエアプログラムに接続されたパルス発生および心電計の誘導および電極が含まれる。
【図２】患者の心周期およびＰＴ波を図示したもので、Ｐ波、Ｒ波、およびＴ波、およびさまざまなタイミングマーカーとのその関連性が含まれる。
【図３】時間位相行列の一例を図示したもので、時間次元での基準または誘導心周期から抽出した個別のＰＴ波、および位相次元で時間整合した複数のこれらのＰＴ波時間が含まれる。
【図４】交互基準および誘導心周期から抽出した時間次元での個別のＰＴ波、および位相次元で時間整合した複数のこれらのＰＴ波から構成される時間位相行列の一例を図示したものである。
【図５】組み合わさって基準ベクトル強度時間位相行列を形成するＸ、Ｙ、およびＺ基準時間位相行列を図示したものである。
【図６】組み合わさって誘導ベクトル強度時間位相行列を形成するＸ、Ｙ、およびＺ誘導時間位相行列を図示したものである。
【図７】組み合わさって交互基準誘導ベクトル強度時間位相行列を形成するＸ、Ｙ、およびＺ交互基準誘導時間位相行列を図示したものである。
【図８】Ｘ、Ｙ、およびＺ時間位相行列をベクトル強度時間位相行列に組み合わせる方法を図示したものである。
【図９】Ｘ、Ｙ、Ｚ、またはベクトル強度時間位相行列を位相平均ＰＴ波に折り畳んで、時間位相行列から構成されるＰＴ波を表現する方法を図示したものである。
【図１０】位相平均Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびベクトル強度ＰＴ波の連続ウェーブレット変換を計算する方法を図示したものである。
【図１１】位相平均Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波のための連続ウェーブレット変換を、ウェーブレットベクトル強度に組み入れる方法を図示したものである。
【図１２】基準ウェーブレットベクトル強度を誘導ウェーブレットベクトル強度から差し引くことで連続ウェーブレット表面残留分を計算する方法を図示したものである。
【図１３】離散フーリエ変換を使用して、時間位相行列内の複数のＰＴ波の位相次元方向でのＲ波からおよびＴ波からの交互脈測定を計算する方法を図示したものである。
【図１４】固定時点、およびＰＴ波の時間位相行列の位相次元でのパワースペクトル、および１拍動当たり０．５サイクルで測定したスペクトル測定による交互脈エネルギーのレベルのグラフ表現を図示したものである。
【図１５】整合したＰＴ波および対応するＲ波交互脈エネルギー曲線の時間位相行列のＲ波部での位相データ列についての複数のパワースペクトルを計算するプロセスを図示したものである。
【図１６】整合したＰＴ波および対応するＴ波交互脈エネルギー曲線の時間位相行列のＴ波部での位相データ列についての複数のパワースペクトルのプロセスを図示したものである。
【図１７】ＥＣＧに記録された関連する心周期である心筋細胞活動電位と時間位相行列での複数のＰＴ波について計算された交互脈エネルギー曲線との間の関係を図示したものである。
【図１８】本発明に従い、周波数領域ウェーブレットベクトル強度を使用して、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータを分析し、連続的なウェーブレットベースの変調グラフおよび関連した不整脈インデックスを決定する方法のフローチャートを図示したものである。
【図１９】本発明に従い、患者のＥＣＧデータをヴェデンスキー変調なし（基準ＥＣＧデータのみ）で分析し、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスを計算する方法のフローチャートを図示したものである。
【図２０】本発明に従い、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータ（基準および誘導ＥＣＧデータ）を分析して、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスを計算するために一括モードを使用する方法についてフローチャートを図示したものである。
【図２１】本発明に従い、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータ（基準および誘導ＥＣＧデータ）を分析して、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスを計算するために交互モードを使用する方法フローチャートを図示したものである。
【図２２】本発明に従い、それぞれの連続ウェーブレット変換および連続ウェーブレット残留分を計算することにより、基準ベースのＰＴ波を使用して計算した交互脈エネルギー曲線を、誘導ベースのＰＴ波（ヴェデンスキー変調したＰＴ波）を使用して計算した交互脈エネルギー曲線と比較する工程を図示したものである。
【図２３】本発明に従い、Ｒ波およびＴ波交互脈インデックスを計算するために連続ウェーブレット変換および残留分を使用して、基準ベースおよび誘導ベースのＰＴ波時間位相行列から導かれた交互脈エネルギー曲線を比較する方法を図示したものである。
【図２４】本発明に従い、交互基準誘導ＰＴ波から導かれた交互脈エネルギー曲線を使用して、またその連続ウェーブレット変換、その離散ウェーブレットパケット変換を計算し、ウェーブレットパケットタイリングを使用して複数のウェーブレット係数を組み合わせる、交互脈インデックスを計算するための工程を図示したものである。
【図２５】本発明に従い、交互基準誘導ＰＴ波から導かれた交互脈エネルギー曲線を使用して、またその連続ウェーブレット変換、その離散ウェーブレットパケット変換を計算し、ウェーブレットパケットタイリングを使用して複数のウェーブレット係数を組み合わせる方法のためのフローチャートを図示したものである。
【図２６】本発明に従い、多解像度アルゴリズムを使用したウェーブレット変換の後の交互脈インデックス計算に使用可能なウェーブレットパケットタイリングとして表現されるウェーブレット係数の例を図示したものである。
【図２７】本発明に従い、一次元の位相平均Ｘ、Ｙ、およびＺのＰＴ波を一次元の時間領域ベクトル強度ＶＭに組み合わせる方法を図示したものである。
【図２８】本発明に従い、時間領域ＥＣＧベクトル強度を使用して、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータを分析し、連続ウェーブレットベースの変調グラフおよび関連した不整脈インデックスを決定する方法についてのフローチャートを図示したものである。
【図２９】本発明に従い、時間領域ＥＣＧベクトル強度を使用して、また周波数領域ウェーブレットベクトル強度を使用して、患者のヴェデンスキー変調したＥＣＧデータを分析し、ウェーブレットベースの変調グラフおよび関連した不整脈インデックスを決定するベクトル強度法についてのプロセス図式を図示したものである。
【図３０】本発明に従い、ＥＣＧ信号を使用して測定した、心筋組織における細胞の活動電位レベルでのＴ波交互脈についての一般的な心電図の所見に対するヴェデンスキー変調の効果を図示したものである。
【図３１】本発明に従い、フーリエ変換法を使用して測定した、ＥＣＧ信号のデジタル信号処理レベルでのＴ波交互脈について一般的な心電図の所見に対するヴェデンスキー変調の効果を図示したものである。
【図３２Ａ】本発明に従い、関連したリード組の対によって計測及び記録された線形独立非直交ベクトル組の例を図示したものである。
【図３２Ｂ】本発明に従い、関連したリード組の対によって計測及び記録された線形独立非直交ベクトル組の別例を図示したものである。
【国際調査報告】
2010538802.tif 000041
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