特許 6562443 心電図検査装置の作動方法、及び心電図検査システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6562443

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】心電図検査装置の作動方法、及び心電図検査システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0452 20060101AFI20190808BHJP

   A61B 5/0402 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/04 312A

   A61B5/04 310N

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-192822(P2014-192822)

(22)【出願日】2014年9月22日

(65)【公開番号】特開2016-59770(P2016-59770A)

(43)【公開日】2016年4月25日

【審査請求日】2017年8月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000112602

【氏名又は名称】フクダ電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】後藤 貴文

(72)【発明者】

【氏名】山内 剛

(72)【発明者】

【氏名】澤田 匠

【審査官】 九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１８４８５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１４−５０３３１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０４−５／０５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

類似度算出部を有する心電図検査装置の作動方法であって、
前記類似度算出部において、心臓の検査部位に電気刺激を与えたときに現れる、検査部位に対応した心電波形を得るステップと、
前記類似度算出部において、予め記憶された心臓異常時のテンプレート波形と、前記検査部位に対応した心電波形との相関係数を算出するステップと、
前記類似度算出部において、前記テンプレート波形と、前記検査部位に対応した心電波形との振幅比を算出するステップと、
前記類似度算出部において、前記相関係数と前記振幅比とを用いて、前記心臓異常時のテンプレート波形と前記検査部位に対応した心電波形との類似度を求めるステップと、
を含む、
心電図検査装置の作動方法。

【請求項2】

前記類似度を、前記相関係数×前記振幅比、の式を含む演算により求める、
請求項１に記載の心電図検査装置の作動方法。

【請求項3】

前記振幅比は、
前記テンプレート波形の振幅値と、前記検査部位に対応した心電波形の振幅値とのうち、値の大きい方の振幅値を分母にし、値の小さい方の振幅値を分子にして求めたものである、
請求項１又は請求項２に記載の心電図検査装置の作動方法。

【請求項4】

前記類似度を求める、前記テンプレート波形及び前記検査部位に対応した心電波形は、心室期外収縮波形である、
請求項２に記載の心電図検査装置の作動方法。

【請求項5】

前記テンプレート波形は、前記電気刺激による心電波形を得た被検者と同一の被検者から、電気刺激を与えずに予め取得した心電波形である、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の心電図検査装置の作動方法。

【請求項6】

心臓の検査部位に電気刺激を与える電気刺激装置と、
心電図計測装置と、
前記心電図計測装置により得られた心電波形を表示する表示部を有する心電図検査装置と、
を有する心電図検査システムであって、
前記心電図検査装置は、
予め記憶した心臓異常時のテンプレート波形と、前記電気刺激装置により心臓の検査部位に電気刺激を与えたときに前記心電図計測装置により得られた前記検査部位に対応した心電波形との、相関係数及び振幅比を求め、さらに、前記相関係数と前記振幅比とを用いて、前記心臓異常時のテンプレート波形と前記検査部位に対応した心電波形との類似度を求める、
心電図検査システム。

【請求項7】

前記心電図検査装置は、
前記類似度を、前記相関係数×前記振幅比、の式を含む演算により求める、
請求項６に記載の心電図検査システム。

【請求項8】

前記振幅比は、
前記テンプレート波形の振幅値と、前記検査部位に対応した心電波形の振幅値とのうち、値の大きい方の振幅値を分母にし、値の小さい方の振幅値を分子にして求めたものである、
請求項６又は請求項７に記載の心電図検査システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気刺激を与えたときの心電波形から心室期外収縮（ＶＰＣ）等の異常が生じている心臓部位を特定するための心電図検査方法及び心電図検査システムに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、心室頻拍（ＶＴ）や多発する心室期外収縮（ＶＰＣ）等の頻脈性不整脈に対して、心筋を焼灼（アブレーション）して頻脈性不整脈の発生を抑えるという治療が行われている。この際、心筋を電気刺激し、自然発生した頻脈性不整脈の心電波形と電気刺激による頻脈性不整脈の心電波形が同じかを確認することにより、心筋のどこを焼灼するべきかを判断する。因みに、この心電波形としては、例えば体表１２誘導心電図が用いられる。

【0003】

２つの心電波形が同じ形の場合、電気刺激した部位が頻脈性不整脈の起源であると判断され、医師はその部位をアブレーションする。心電波形の類似度を示す指標としては、主に相関係数法が用いられる。このような心電波形の類似度に基づく心臓異常部位の検出方法は、例えば特許文献１、２などに記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０５−０３１０８７号公報

【特許文献2】特開２００６−０２５８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、従来の心電波形の相関係数に基づく異常部位検査では、類似度の信頼性の点で未だ不十分であった。

【0006】

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、心臓の異常部位をより正確に特定できる心電図検査方法、及び心電図検査システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の心電図検査装置の作動方法の一つの態様は、
類似度算出部を有する心電図検査装置の作動方法であって、
前記類似度算出部において、心臓の検査部位に電気刺激を与えたときに現れる、検査部位に対応した心電波形を得るステップと、
前記類似度算出部において、予め記憶された心臓異常時のテンプレート波形と、前記検査部位に対応した心電波形との相関係数を算出するステップと、
前記類似度算出部において、前記テンプレート波形と、前記検査部位に対応した心電波形との振幅比を算出するステップと、
前記類似度算出部において、前記相関係数と前記振幅比とを用いて、前記心臓異常時のテンプレート波形と前記検査部位に対応した心電波形との類似度を求めるステップと、
を含む。

【0008】

本発明の心電図検査システムの一つの態様は、
心臓の検査部位に電気刺激を与える電気刺激装置と、
心電図計測装置と、
前記心電図計測装置により得られた心電波形を表示する表示部を有する心電図検査装置と、
を有する心電図検査システムであって、
前記心電図検査装置は、
予め記憶した心臓異常時のテンプレート波形と、前記電気刺激装置により心臓の検査部位に電気刺激を与えたときに前記心電図計測装置により得られた前記検査部位に対応した心電波形との、相関係数及び振幅比を求め、さらに、前記相関係数と前記振幅比とを用いて、前記心臓異常時のテンプレート波形と前記検査部位に対応した心電波形との類似度を求める。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、テンプレート波形と検査部位に対応した心電波形との形状の相関を示す相関係数に加えて、テンプレート波形と検査部位に対応した心電波形との振幅比を求めるようにしたので、相関係数と振幅比といった２つの指標に基づいて心臓の異常部位を判断できるようになり、その結果、心臓の異常部位をより正確に特定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係るポリグラフの全体構成を示す概略図

【図2】心電波形の類似度を求めるための構成を示すブロック図

【図3】実施の形態による類似度判定処理の処理手順を示すフローチャート

【図4】テンプレート波形とペーシング波形の類似度算出の説明に供する図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0012】

＜ポリグラフの全体構成＞
図１は、本実施の形態によるポリグラフ１００の全体構成を示す外観図である。本実施の形態のポリグラフ１００は、心臓カテーテル用検査装置として用いられるポリグラフである。また、ポリグラフ１００は、体表面心電図及び心内心電図を計測及び解析する機能を有する。このため、ポリグラフ１００は心電図検査システムと呼ぶこともできる。

【0013】

ポリグラフ１００は、本体ユニット２００と、インターフェースユニット３００と、ＥＰＳ（Electrophysiological Study：電気生理学的検査）ユニット４００と、を有する。本体ユニット２００とインターフェースユニット３００はケーブルＬ１によって接続されており、インターフェースユニット３００とＥＰＳユニット４００はケーブルＬ２によって接続されている。なお、図では、インターフェースユニット３００を介して本体ユニット２００とＥＰＳユニット４００を接続した例を示しているが、本体ユニット２００とＥＰＳユニット４００をケーブルＬ２によって直接接続してもよい。

【0014】

本体ユニット２００には、専用キーボード１１、キーボード１２、マウス１３等の入力装置１０と、複数のディスプレイ２０（２１、２２、２３）と、サーマルレコーダ３０等の記録装置と、が接続されている。また、本体ユニット２００には、インターフェースユニット３００が接続されている。本体ユニット２００は、ポリグラフ１００の中央処理ユニットとしての機能を有する。本体ユニット２００は、インターフェースユニット３００を介して入力した各生体情報に対してプログラムに従った演算処理や解析処理を施すことにより、各生体情報を所望の表示形態でディスプレイ２０に表示する。また、本体ユニット２００は、入力装置１０から入力された操作信号に基づいて、各生体情報の表示形態や、インターフェースユニット３００及びＥＰＳユニット４００、並びにそれらに接続される各装置の動作を制御するようになっている。

【0015】

インターフェースユニット３００は、ＥＣＧ（心電図）用入力端子、非観血血圧用入力端子、ＳｐＯ_２用入力端子及び体温用入力端子などからなる生体情報入力端子群３１０を有する。また、インターフェースユニット３００は、ＥＣＧ用出力端子３１１及び観血血圧用出力端子３１２を有する。また、インターフェースユニット３００は、専用キーボードを接続するための入力端子３１３等を有する。

【0016】

インターフェースユニット３００には、アンプが内蔵されており、生体情報入力端子群３１０から入力された所定の信号はアンプによって増幅された後に本体ユニット２００に出力される。

【0017】

ＥＰＳユニット４００は、刺激用のケーブルが接続される端子４１１、アブレーター用のケーブルが接続される端子４１２を有し、ＥＰＳユニット４００は、これらの端子４１１、４１２を介して刺激装置（図示せず）及びアブレーター装置（図示せず）と接続される。また、ＥＰＳユニット４００は、体表面心電図用入力端子４１３を有し、この端子４１３には被検者の体表に装着された電極が接続される。これにより、刺激装置によって心臓の所定部位に刺激を与えたときの体表面心電図を得ることができる。本実施の形態の場合には、体表面心電図用入力端子４１３には１２誘導心電図を得るための電極が接続される。

【0018】

さらに、ＥＰＳユニット４００は、中継ボックス５００、５１０が接続される端子４１４、４１５を有する。各中継ボックス５００、５１０には、電極カテーテルに設けられた各電極に対応する端子を接続するための多数の端子６００が設けられている。

【0019】

本実施の形態の場合には、１つの中継ボックス５００（５１０、５２０、５３０）に双極で４０チャネル（つまり８０個の端子６００）が設けられている。ＥＰＳユニット４００は２つの中継ボックス５００、５１０を接続できるようになっており、従ってＥＰＳユニット４００は８０（＝２×４０）チャネル分の心内心電波形を入力可能とされている。

【0020】

さらに、ＥＰＳユニット４００には、拡張用のＥＰＳユニット４１０が接続可能とされている。拡張用ＥＰＳユニット４１０も２つの中継ボックス５２０、５３０を接続できるようになっており、従ってＥＰＳユニット４００は拡張用ＥＰＳユニット４１０を接続すれば、１６０（＝４×４０）チャネル分の心内心電波形の信号を入力することができる。

【0021】

ＥＰＳユニット４００及び拡張用のＥＰＳユニット４１０には、アンプが内蔵されており、中継ボックス５００、５１０、５２０、５３０から入力された心内心電波形はアンプによって増幅された後、インターフェースユニット３００を介して本体ユニット２００に送出される。また、刺激用のケーブルが接続される端子４１１から入力された刺激装置（図示せず）からの刺激信号は中継ボックス５００（５１０、５２０、５３０）を介して電極カテーテル（図示せず）に出力される。さらに、電極カテーテルから心臓へと実際に与えられた刺激信号に基づく刺激波形は、心内心電波形と共にＥＰＳユニット４００および拡張用のＥＰＳユニット４１０のアンプによって増幅された後、インターフェースユニット３００を介して本体ユニット２００に送出される。また、ＥＰＳユニット４００は、ＥＣＧ用出力端子４１６、スピーカ４１７を有する。

【0022】

＜心電波形の類似度の算出＞
図２に示すように、本体ユニット２００は、テンプレート波形記憶部２０１、ペーシング波形記憶部２０２及び類似度算出部２０３を有する。

【0023】

テンプレート波形記憶部２０１には、ＶＰＣなどの心臓異常時の心電波形がテンプレート波形として記憶されている。ペーシング波形記憶部２０２には、刺激装置によって心臓の各検査部位に電気刺激を与えたときの心電波形がペーシング波形として記憶される。図１のポリグラフ１００では、インターフェースユニット３００或いはＥＰＳユニット４００に接続された１２誘導心電図用電極からの電気信号に基づいて得た１２誘導心電図波形が、テンプレート波形及びペーシング波形としてそれぞれテンプレート波形記憶部２０１及びペーシング波形記憶部２０２に記憶される。なお、テンプレート波形記憶部２０１に記憶されるテンプレート波形は、ポリグラフ１００によって測定されたものに限らず、他の心電計によって予め測定されたＶＰＣ、ＶＴなど心臓異常時の心電波形であってもよい。

【0024】

テンプレート波形は、電気刺激による心電波形（ペーシング波形）を得た被検者と同一の被検者から、電気刺激を与えずに予め取得した心臓異常時の心電波形である。

【0025】

類似度算出部２０３は、テンプレート波形と、ペーシング波形との類似度を算出する。

【0026】

図３に、本実施の形態による類似度判定処理の処理手順を示す。先ず、ステップＳ１において、相関係数を算出する範囲（類似度を算出する範囲といってもよい）を手動で設定する。その様子を図４に示す。ディスプレイ２０には、テンプレート波形記憶部２０１に記憶されたテンプレート波形と、ペーシング波形記憶部２０２に記憶されたペーシング波形とが表示される。医師などの医療従事者は、表示されたテンプレート波形を見ながら、相関を算出する範囲（開始点及び終了点）をマウス１３などによって設定する。この相関値算出範囲は、心室期外収縮波形が現れているＱＲＳ波の範囲である。

【0027】

次に、ステップＳ２において、類似度算出部２０３がテンプレート波形とペーシング波形との相関係数（ρ）を算出しながら、テンプレート波形とペーシング波形との位置合わせを行う。具体的には、テンプレート波形を固定した状態で、ペーシング波形を前後にシフトさせながら、ステップＳ１で設定した相関算出範囲においてテンプレート波形とペーシング波形との相関係数を算出し、相関係数が最も大きくなる位置にペーシング波形の位置を調整する。

【0028】

次に、ステップＳ３において、類似度算出部２０３が、テンプレート波形及びペーシング波形のそれぞれについて、相関算出範囲内での振幅値（つまり最大値−最小値）を算出する。

【0029】

次に、ステップＳ４において、類似度算出部２０３が振幅比（Ｒ）を算出する。この振幅値は、ステップＳ３で算出したテンプレート波形の振幅値及びペーシング波形の振幅値のうち、大きい方を分母にし、小さい方を分子にして算出する。なお、勿論、振幅比（Ｒ）を求める、テンプレート波形及びペーシング波形は、等しい増幅率（感度）の下で得られたものであることが前提である。よって、テンプレート波形及びペーシング波形は、同一の測定装置において同一の感度に設定して測定されたものであることが好ましい。

【0030】

次に、ステップＳ５において、類似度算出部２０３がテンプレート波形に対するペーシング波形の類似度を算出する。類似度算出部２０３は、類似度（Ｓ）＝相関係数（ρ）×振幅比（Ｒ）、の計算を行うことによって、類似度（Ｓ）を求める。相関係数は、次のピアソンの式によって算出すればよい。

【0031】

【数1】

ここで、ｘ_ｉは時点ｉでのテンプレート波形の値（振幅値）、ｙ_ｉは時点ｉでのペーシング波形の値（振幅値）、Ｅ（ｘ）は変数ｘ_ｉの平均、Ｅ（ｙ）は変数ｙ_ｉの平均を表す。

【0032】

類似度算出部２０３によって算出された類似度は、テンプレート波形及びペーシング波形と一緒に、ディスプレイ２０に表示される。

【0033】

以上説明したように、本実施の形態によれば、テンプレート波形に対するペーシング波形の類似度を、相関係数と振幅比とに基づいて算出したことにより、相関係数のみで類似度を算出する場合と比較して、類似度の信頼性を向上させることができ、心臓の異常部位をより正確に特定できるようになる。つまり、従来に比して正確な類似度を表示できるので、医師がＶＰＣ等の心臓異常の起源部位ではないにもかかわらず、起源部位であると判断してしまう可能性を低くできる。

【0034】

また、相関係数と振幅比とを乗算することで類似度を算出したことにより、波形の形状と振幅の両方が似ているときのみ類似度が高くなる算出結果を得ることができるので、類似度の信頼性を高めることができる。

【0035】

また、類似度を求める際に用いる振幅比を、テンプレート波形の振幅値とペーシング波形の振幅値のうち、値の大きい方の振幅値を分母にし、値の小さい方の振幅値を分子にして求めたことにより、テンプレート波形とペーシング波形との振幅の差が大きくなるほど、類似度を小さくすることができる。

【0036】

なお、上述の実施の形態では、相関係数と振幅比とを用いて類似度を算出して類似度を表示する場合について述べたが、これに代えて、又はこれに加えて、相関係数と振幅比を表示するようにしてもよい。このようにすれば、医師などの医療従事者は、相関係数と振幅比といった２つの指標に基づいて心臓の異常部位を判断できるようになるので、従来よりも心臓の異常部位をより正確に特定できるようになる。また、例えばテンプレート波形と複数の電気刺激部位の心電波形と間の振幅比のうち、最も「１」に近い振幅比のみを表示するようにしてもよい。

【0037】

また、上述の実施の形態では、本発明の心電図検査方法をポリグラフ１００に適用した場合について述べたが、ポリグラフ１００以外の心電図検査システムにも広く適用可能である。

【0038】

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、テンプレート波形とペーシング波形との類似度を算出する心電図検査方法及び心電図検査システムに適用し得る。

【符号の説明】

【0040】

１０ 入力装置
２０ ディスプレイ
１００ ポリグラフ
２００ 本体ユニット
２０１ テンプレート波形記憶部
２０２ ペーシング波形記憶部
２０３ 類似度算出部
３００ インターフェースユニット
４００ ＥＰＳ（Electrophysiological Study：電気生理学的検査）ユニット
５００、５１０、５２０、５３０ 中継ボックス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】