心房顫動解析裝置以及程序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種心房顫動解析裝置，其包括：獲取部，取得表示心電或脈搏的檢測結(jié)果的檢測波形信號；RR間隔計算部，基于按長于4秒小于等于16秒的每單位期間對取得的所述檢測波形信號進行頻率解析所取得的各單位期間的頻譜，按每單位期間計算與該單位期間的平均RR間隔相當?shù)膮?shù)；功率計算部，計算表示由所述RR間隔計算部算出的平均RR間隔的時間變化的RR波形信號中的預(yù)定的頻帶的功率；以及解析部，判定所述功率是否滿足指定的條件，根據(jù)該判定結(jié)果輸出表示有無心房顫動的信息。
【專利說明】心房顫動解析裝置以及程序
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及心房顫動解析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在與心臟疾患相關(guān)的醫(yī)療領(lǐng)域，存在判定心房顫動的技術(shù)。專利文獻I中公開了如下的技術(shù):測量能從每一拍的心電圖取得的RR間隔，基于其標準偏差和度數(shù)分布判定心房顫動。在非專利文獻I中記載有如下情況:心房顫動中，RR間隔不規(guī)則，進行心房顫動的心拍的頻率解析時存在Ι/f β分量，由于該波動而成為白噪聲狀。
[0003]【現(xiàn)有技術(shù)文獻】
[0004]【專利文獻】
[0005]專利文獻1:日本特開2009-89883號公報
[0006]【非專利文獻】
[0007]非專利文獻1:Hayano J, Yamasaki F，Sakata S，Okada A, Mukai S, FujinamiTiSpectral characteristics of ventricular response to atrial fibrillat1n.”Am.J.Phys1l.1997 ；273:H2811_H2816。
[0008]在上述專利 獻I及非專利文獻I中，對于準確的心房顫動的判定，需要準確地測量每一拍的RR間隔。在該RR間隔的測量時，可根據(jù)測量心電而取得的心電圖的波形信號進行測量，但也可根據(jù)測定脈搏取得的脈搏信號進行測量。
[0009]然而，在測定脈搏的情況下，在測定中被檢者不能自由行動的情況居多，因此體動噪聲(body movement noise)的影響容易包含于脈搏信號中。在測定心電的情況下,與測定脈搏的情況相比，雖有程度之差，但也有體動噪聲的影響包含于心電圖的波形信號中的情況。在這樣受到體動噪聲的影響的情況下，準確地測量每一拍的RR間隔是非常困難的。
[0010]因此，如專利文獻I及非專利文獻I公開的技術(shù)那樣，在以測量每一拍的準確的RR間隔為前提的情況下，不能夠使用包含體動噪聲的影響的信號進行心房顫動的判定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明鑒于上述的情況而提出，其目的之一在于，在脈搏信號及心電圖的波形信號等的可測量RR間隔的信號中，即使包含體動噪聲的影響也會根據(jù)該信號解析心房顫動。
[0012]本發(fā)明的一個方面的心房顫動解析裝置包括:獲取部，取得表示心電或脈搏的檢測結(jié)果的檢測波形信號；RR間隔計算部，基于按長于4秒小于等于16秒的每單位期間對取得的所述檢測波形信號進行頻率解析所取得的各單位期間的頻譜，按每單位期間計算與該單位期間的平均RR間隔相當?shù)膮?shù)；功率計算部，計算表示由所述RR間隔計算部算出的平均RR間隔的時間變化的RR波形信號中的預(yù)定的頻帶的功率；以及解析部，判定所述功率是否滿足指定的條件，根據(jù)該判定結(jié)果輸出表示有無心房顫動的信息。
[0013]依據(jù)該心房顫動解析裝置，即使在可測量脈搏信號及心電圖的波形信號等的RR間隔的信號中包括體動噪聲的影響，也能夠根據(jù)該信號判定心房顫動。[0014]上述心房顫動解析裝置也可以包括變動系數(shù)計算部，所述變動系數(shù)計算部計算所述RR波形信號中的所述平均RR間隔的變動系數(shù)，所述解析部判定所述功率及所述變動系數(shù)的組是否滿足所述指定的條件，并根據(jù)判定結(jié)果輸出表示有無心房顫動的信息。
[0015]所述解析部將在多個單位期間得到的多個組的所述功率及所述變動系數(shù)劃分為相對地高功率且高變動系數(shù)的第一簇及低功率且低變動系數(shù)的第二簇，使用基于變動系數(shù)-功率空間中的所述第一簇的第一重心和所述第二簇的第二重心的位置關(guān)系的條件作為所述指定的條件，判定有無心房顫動。
[0016]依據(jù)該心房顫動解析裝置，能夠使用平均RR間隔判定有無心房顫動。
[0017]所述指定的條件也可以是所述第一重心和所述第二重心離開預(yù)定的第一閾值以上這一條件，在判斷為滿足所述指定的條件的情況下，所述解析部將所述第一簇判定為心房顫動發(fā)作的狀態(tài)。
[0018]依據(jù)該心房顫動解析裝置，能夠使用聚類的結(jié)果判定有無心房顫動。
[0019]所述指定的條件也可以是以下的條件:在所述第一重心和所述第二重心未離開所述第一閾值以上的情況下，所述第一重心與所述第二重心的平均重心具有預(yù)定的第二閾值以上的功率及第三閾值以上的變動系數(shù)，在判斷為滿足所述指定的條件的情況下，所述解析部將所述第一簇及所述第二簇判定為心房顫動發(fā)作的狀態(tài)。
[0020]所述指定的條件是以下的條件:在所述第一重心和所述第二重心未離開所述第一閾值以上的情況下，所述第一重心與所述第二重心的平均重心不具有預(yù)定的第二閾值以上的功率及所述第三閾值以上的變動系數(shù)中的至少一個，在判斷為滿足所述指定的條件的情況下，所述解析部將所述第一簇及所述第二簇判定為心房顫動未發(fā)作的狀態(tài)。
[0021]依據(jù)該心房顫動解析裝置，即使在第一簇和第二簇接近的情況下，也能夠判定有無心房顫動。
[0022]所述頻帶的最低頻率是所述單位期間的時間的倒數(shù)以上。
[0023]依據(jù)該心房顫動解析裝置，能夠提高心房顫動的判定的精度。
[0024]所述頻帶的最高頻率是所述頻率解析中的采樣頻率的1/2以下。
[0025]依據(jù)該心房顫動解析裝置，能夠提高心房顫動的判定的精度。
[0026]所述心房顫動解析裝置包括:檢測部，檢測檢測對象者的所述心電或所述脈搏；以及告知部，基于由所述解析部輸出的信息，告知用戶，所述獲取部取得根據(jù)所述檢測的結(jié)果而獲得的檢測波形信號。
[0027]依據(jù)該心房顫動解析裝置，檢測對象者能夠?qū)崟r確認心房顫動的判定結(jié)果。
[0028]所述獲取部也可以包括噪聲降低部，所述噪聲降低部對所述檢測波形信號進行降低體動噪聲分量的濾波處理，并輸出作為所述檢測波形信號。
[0029]依據(jù)該心房顫動解析裝置，能夠提高心房顫動的判定的精度，同時檢測對象者能夠?qū)崟r確認心房顫動的判定結(jié)果。
[0030] 另外，本發(fā)明的另一方面涉及的程序使計算機執(zhí)行以下步驟:取得表示心電或脈搏的檢測結(jié)果的檢測波形信號的步驟；基于按長于4秒小于等于16秒的每單位期間對取得的所述檢測波形信號進行頻率解析所取得的各單位期間的頻譜，按每單位期間計算與該單位期間的平均RR間隔相當?shù)膮?shù)的步驟；計算表示算出的所述平均RR間隔的時間變化的RR波形信號中的預(yù)定的頻帶的功率的步驟；判定所述功率是否滿足指定的條件的步驟；以及根據(jù)該判定結(jié)果輸出表示有無心房顫動的信息的步驟。
[0031]依據(jù)該程序，即使在可測量脈搏信號及心電圖的波形信號等的RR間隔的信號中包括體動噪聲的影響，也能夠根據(jù)該信號判定心房顫動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1的(a)~(b)是說明實施方式中的脈搏測定裝置I的外觀的圖。
[0033]圖2是說明實施方式中的脈搏測定裝置I的結(jié)構(gòu)的圖。
[0034]圖3是說明實施方式中的心房顫動解析裝置100的功能結(jié)構(gòu)的圖。
[0035]圖4是說明進行檢測波形信號L的頻率解析時的幀的圖。
[0036]圖5是說明RR間隔計算部112中的頻率特性的圖。
[0037]圖6是說明進行RR波形信號FRR的頻率解析時的幀的圖。
[0038]圖7是示出本實施方式的解析結(jié)果的圖。
[0039]圖8是心房_動解析處理的流程圖。
[0040]圖9的(a)~(b)是說明使用心電RR間隔的心房顫動的解析方法的圖。
[0041]圖10的(a)~(b )是說明使用平均脈搏RR間隔的心房顫動的解析方法的問題點的圖。
[0042]圖11是示出圖8的步驟S410中的心房顫動解析處理的細節(jié)的圖。
[0043]圖12是例示功率波形信號Pa及變動系數(shù)信號Sc的圖。
[0044]圖13是例示移動平均處理后的功率及變動系數(shù)的圖。
[0045]圖14是例示功率和變動系數(shù)的關(guān)系的圖。
[0046]圖15是例示圖14的數(shù)據(jù)的聚類(clustering)后的結(jié)果的圖。
[0047]圖16是例示RR間隔的頻率特性的圖。
[0048]圖17是例示心率失常的檢測率的圖。
【具體實施方式】
[0049]<實施方式>
[0050][概要]
[0051]以往，在從心電圖判定(解析)心房顫動時，使用每一拍的RR間隔(稱為“心電RR間隔”)。相對于此，在本實施方式中，根據(jù)脈搏判定心房顫動。在使用脈搏時，與心電圖不同，難以準確指定每一拍的RR間隔。因此，在本實施方式中，使用表示某單位期間(幀)內(nèi)的RR間隔的平均的值(稱為“平均脈搏RR間隔”)。這里，首先，對使用心電RR間隔的心房顫動的判定方法進行說明，接著，說明使用平均脈搏RR間隔的情況的問題點，最后說明本實施方式中的判定方法的概要。
[0052]圖9是說明使用心電RR間隔的心房顫動的解析方法的圖。圖9是對表示心電RR間隔的變動的波形信號，以480秒鐘為I幀，在該幀中在從0.01Hz到0.2Hz的頻帶中進行頻率解析，對峰值頻率和功率進行對數(shù)轉(zhuǎn)換而示出的圖表。圖9的(a)示出使用沒有發(fā)作心房顫動時的心電RR間隔的情況，圖9的(b)示出使用發(fā)作心房顫動時的心電RR間隔的情況。圖中的直線表示可從繪出的數(shù)據(jù)取得的一次回歸直線。從這些圖表，算出一次回歸直線的斜率β和相關(guān)系數(shù)Y，得到以下所示的結(jié)果。[0053]在圖9的(a)所示的未發(fā)作心房顫動的情況下，變?yōu)閅=-0.72，β =-1.29。另外，在圖9的(b)所示的發(fā)作心房顫動的情況下，變?yōu)閅 =-0.07，β=-0.13。這樣，可知在發(fā)作心房顫動的情況下，沒有相關(guān)而成為白噪聲狀，另外，斜率β接近“O”。這樣，在使用心電RR間隔的情況下，能夠根據(jù)峰值頻率及功率的繪圖中的一次回歸直線的斜率β和相關(guān)系數(shù)Y，判定有無心房顫動。
[0054]圖10是說明使用平均脈搏RR間隔的心房顫動的解析方法的問題點的圖。圖10是對表示平均脈搏RR間隔的變動的波形信號，以480秒鐘為一幀，在該幀中以從0.01Hz到
0.2Hz的頻帶進行頻率解析，并對峰值頻率和功率進行對數(shù)轉(zhuǎn)換而示出的圖表。圖10的(a)表示未發(fā)作心房顫動的例子，圖10的(b)表示發(fā)作心房顫動的例子。圖中的直線表示可從繪出的數(shù)據(jù)取得的一次回歸直線。
[0055]在圖10的(a)所示的未發(fā)作心房顫動的情況下，變?yōu)閅=-0.68，β =-1.40。另外，在圖10的(b)所示的發(fā)作心房顫動的情況下，變?yōu)閅=-0.41，β=-1.02。這樣，在使用平均脈搏RR間隔時，如圖10所示，沒有因心房顫動的發(fā)作的有無導(dǎo)致的Y、β的顯著差，在與使用心電RR間隔的情況相同的方法中，難以判定心房顫動的有無。
[0056]這里，若再次比較圖9的(a)及圖9的(b)，則可知在發(fā)作心房顫動的情況下，在高頻帶側(cè)功率增大。例如在圖9中，對0.2Hz附近的頻帶比較功率時，未發(fā)作心房顫動時的功率為“1.59”，發(fā)作心房顫動時的功率為“4.97”。在發(fā)作心房顫動時，與未發(fā)作時相比，該頻帶的功率增加到數(shù)倍，而看到顯著差。 [0057]該功率的增加在使用平均脈搏RR間隔的情況下也被觀測到。在圖10中，對0.2Hz附近的頻帶比較功率時，未發(fā)作心房顫動時的功率為“0.05”，發(fā)作心房顫動時的功率為“0.30”。這樣，即使使用平均脈搏RR間隔，在發(fā)作心房顫動時，與未發(fā)作時相比，該頻帶的功率增加到數(shù)倍而看到顯著差。在本實施方式中，將該功率的增大作為一個指標來判定心房顫動的有無。
[0058]在本實施方式中，使用變動系數(shù)作為心房顫動的有無的又一個指標。變動系數(shù)是表示對于平均脈搏RR間隔的平均的偏差的程度的參數(shù)。發(fā)作心房顫動時，發(fā)生RR間隔的不規(guī)則。即，每一拍的時間間隔變得不規(guī)則。對平均脈搏RR間隔也是同樣的，能夠?qū)⒉灰?guī)則狀態(tài)(相對平均的偏差)作為心房顫動的指標。在本實施方式中，以功率及變動系數(shù)作為指標，判定心房顫動的有無。以下，對本實施方式的裝置結(jié)構(gòu)及動作進行詳細說明。
[0059][脈搏測定裝置I的結(jié)構(gòu)]
[0060]圖1是說明實施方式中的脈搏測定裝置I的外觀的圖。如圖1的(a)所示，本發(fā)明的實施方式中的脈搏測定裝置I包括:在作為用戶的檢測對象者的手1000中的手腕部分(臂)如手表那樣安裝的裝置主體10 ;以及安裝在檢測部位以檢測脈搏的脈搏檢測部20。裝置主體10和脈搏檢測部20利用電纜30連接。電纜30向裝置主體10供給從脈搏檢測部20輸出的脈搏信號(以下稱為檢測波形信號L)，另一方面向脈搏檢測部20供給來自裝置主體10的電力。
[0061]在裝置主體10安裝有腕帶50。裝置主體10通過將腕帶50纏繞在用戶的臂上而安裝于臂。在裝置主體10設(shè)有操作部14及顯示部15。操作部14是用于用戶向脈搏測定裝置I輸入功能選擇的指示等的按鈕開關(guān)等的操作子。在操作部14也可包括設(shè)于顯示部15上的觸摸傳感器等。顯示部15是液晶顯示器、有機EL顯示器等的顯示器件。[0062]如圖1的(b)所示，在該例中，安裝有脈搏檢測部20的檢測部位是從手1000中的食指的根部到第二指關(guān)節(jié)之間的一部分，但只要是能夠檢測脈搏的部位，也可以是任一部位。脈搏檢測部20由固定帶40固定，以安裝于檢測部位。此時，固定帶40處于覆蓋脈搏檢測部20的狀態(tài)，固定帶40是對脈搏檢測部20的受光部進行遮光使得光不從固定帶40的外側(cè)到達的結(jié)構(gòu)。
[0063]脈搏檢測部20如以下那樣檢測脈搏，并輸出表示檢測結(jié)果的檢測波形信號L。脈搏檢測部20具有發(fā)光部(例如，綠色LED(Light Emitting D1de，發(fā)光二極管))和受光部。脈搏檢測部20從發(fā)光部照射與從裝置主體10經(jīng)由電纜30供給的電力相對應(yīng)的光。脈搏檢測部20通過受光部接收來自發(fā)光部的光中的、由毛細血管中的血紅蛋白反射的光，并將與受光電平對應(yīng)的信號作為檢測波形信號L經(jīng)由電纜30提供給裝置主體10。
[0064]圖2是說明實施方式中的脈搏測定裝置I的結(jié)構(gòu)的圖。脈搏測定裝置I包括裝置主體10以及脈搏檢測部20,該裝置主體10包括CPU (Central Processing Unit,中央處理單兀)11、RAM (Random Access Memory,隨機存取存儲器)12、ROM (Read Only Memory,只讀存儲器)13、操作部14、顯示部15、振蕩電路16、計時電路17、A/D轉(zhuǎn)換電路18、放大電路19。除了放大電路19及脈搏檢測部20的各結(jié)構(gòu)經(jīng)由總線連接。
[0065]CPUll利用存儲于R0M13的控制程序進行各部分的控制及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)送等。RAM12臨時存儲檢測波形信號L等的生體信息、及CPUll中的控制程序的執(zhí)行中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)。CPUll通過執(zhí)行控制程序來實現(xiàn)心房顫動解析功能，使脈搏測定裝置I作為心房顫動解析裝置而起作用。此外，CPUll也可通過執(zhí)行控制程序來實現(xiàn)心房顫動判定功能以外的各種功能。這些功能例如也可通過用戶操作操作部14來實現(xiàn)。
[0066]如上所述，操作部14具有用于將用戶的指示輸入到脈搏測定裝置I的按鈕開關(guān)等。操作部14被用戶操作 時，對CPUll輸出表示操作內(nèi)容的操作信號。
[0067]如上所述，顯示部15具有液晶顯示器、有機EL顯示器等的顯示器件，由CPUll控制顯示內(nèi)容。該顯示內(nèi)容例如是表示時刻顯示、各種菜單畫面、脈搏測定結(jié)果、心房顫動的判定結(jié)果等的各種圖像。
[0068]振蕩電路16向CPUll供給作為控制的基礎(chǔ)的時鐘信號。
[0069]計時電路17通過CPUll的控制測量時間。
[0070]放大電路19放大從脈搏檢測部20經(jīng)由電纜30供給的檢測波形信號L。由CPUll的控制設(shè)定放大時的增益。
[0071]A/D轉(zhuǎn)換電路18將在放大電路19中被放大的模擬信號的檢測波形信號L轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在該例中，采樣頻率是100Hz，與可從脈搏取得的RR間隔相比，為充分高的頻率。另外，在該例中，按10位進行量子化。此外，對于采樣頻率、量子化位，也可根據(jù)必要的精度決定為不同值。
[0072]接著，對由CPUll實現(xiàn)的心房顫動解析裝置的功能結(jié)構(gòu)(心房顫動解析功能)進行說明。
[0073][功能結(jié)構(gòu)]
[0074]圖3是說明實施方式中的心房顫動解析裝置100的功能結(jié)構(gòu)的圖。心房顫動解析裝置100具有噪聲降低部111、RR間隔計算部112、功率計算部113、判定部114、顯示控制部115及變動系數(shù)計算部116，并且由作為各種數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域的檢測波形信號存儲區(qū)域121、RR波形信號存儲區(qū)域122、功率波形信號存儲區(qū)域123及變動系數(shù)波形存儲區(qū)域124的各功能結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
[0075]檢測波形信號存儲區(qū)域121是設(shè)于存儲利用A/D轉(zhuǎn)換電路18轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的檢測波形信號L的RAM12上的區(qū)域。
[0076]噪聲降低部111從存儲于檢測波形信號存儲區(qū)域121的檢測波形信號L，進行降低相當于RR間隔的頻帶以外的體動噪聲分量的濾波處理而輸出。作為濾波處理，例如是采用高通濾波器、帶通濾波器、自適應(yīng)濾波器等的處理。在噪聲降低部111中，對降低了體動噪聲分量的檢測波形信號L，也可暫時存儲于RAM12中。檢測波形信號存儲區(qū)域121及噪聲降低部111作為取得在RR間隔計算部112中用于頻率解析的檢測波形信號L的獲取部而起作用。
[0077]此外，在該處理中，體動噪聲分量被降低，其影響從檢測波形信號L減少，但在作為【背景技術(shù)】示出的技術(shù)(專利文獻1，非專利文獻I)中，還不至于能夠測量準確的RR間隔，使得能夠進行精密的心房顫動的判定。
[0078]RR間隔計算部112在噪聲降低部111中，對體動噪聲分量降低了的檢測波形信號L，按每次采樣切出幀，利用短時間的頻率解析(STFT (Short-Time Fourier transform,短時傅里葉變換)解析)算出頻率頻譜。而且，RR間隔計算部112基于算出的頻率頻譜，按每幀算出與RR間隔相當?shù)膮?shù)，并將表示該參數(shù)的時間變化的RR波形信號FRR存儲在設(shè)于RAMl2上的RR波形信號存儲區(qū)域122。此外，RR波形信號FRR是表示該參數(shù)的隨時間變化的數(shù)據(jù)的集合。
[0079]算出的參數(shù)在該例中，是表示幀內(nèi)中的RR間隔的平均的值(平均脈搏RR間隔)，例如是成為頻率頻譜的最大峰值的頻率。因此，RR波形信號FRR表示平均脈搏RR間隔的時間變化。利用RR間隔計算部112中的處理，即使在噪聲降低部111中體動噪聲沒有完全除去，也能夠大幅降低RR波形信號FRR所含有的體動噪聲的影響。
[0080]圖4是說明進行檢測波形信號L的頻率解析時的幀的圖。圖4所示的波形是檢測波形信號L的波形的例子。如圖4所示，各幀的時間在該例中為4秒，按每I秒進行采樣并進行頻率解析。即，各幀設(shè)定為每次偏移I秒，與下一幀重疊3秒鐘。這樣，由于設(shè)定了采樣定時、幀，所以平均脈搏RR間隔是RR間隔的4秒鐘中的平均值，RR波形信號FRR表示每I秒的平均脈搏RR間隔的變化。
[0081 ] 圖5是說明RR間隔計算部112中的頻率特性的圖。在RR間隔計算部112中，以如上所述設(shè)定的幀進行頻率解析，與移動平均處理中的頻率特性重疊是相同的。圖5所示的頻率特性如下，在與幀的時間的4秒相當?shù)?.25Hz及其整數(shù)倍的頻率中產(chǎn)生波谷，作為連接峰的頂點的整體性趨勢，越到高頻率則水平越低，即，是帶有負斜率的頻率特性。幀的時間越長，則該斜率越陡。另一方面，幀的時間越短，斜率越接近“0”，但導(dǎo)致檢測波形信號L中的體動噪聲分量的殘留變多。因此，希望幀時間為I秒以上16秒以下，優(yōu)選比4秒長而在16秒以下，最優(yōu)選比4秒長而在8秒以下。
[0082] 對該點更詳細地進行說明。產(chǎn)生心房顫動時，在RR間隔(相當于脈搏信號的峰值間隔)中發(fā)生變動。將每一拍的RR間隔作為時間序列的變化捕捉時，發(fā)現(xiàn)在心房顫動產(chǎn)生時發(fā)生RR間隔劇烈上下的情況。由此時的心房顫動引起的RR間隔變動的頻率分量出現(xiàn)在
0.2Hz~1.0Hz的頻帶中。[0083]圖16是例示RR間隔的頻率特性的圖。以決定的長度的幀為單位進行頻率解析，與移動平均處理中的頻率特性重疊是同樣的。圖16示出改變幀的時長的情況中的頻率-振幅特性。使幀時間越長，則與基于心房顫動的RR間隔變動頻帶對應(yīng)的振幅越低。即，可知隨著幀時間變長，捕捉因心房顫動導(dǎo)致的RR間隔變動相對變難。
[0084]圖17是例示心率失常的檢測率的圖。圖17示出對患有包括心房顫動的心率失常的被檢者，以本實施方式的方法，將幀的時長改變?yōu)楦鞣N值來試驗心率失常的檢測的結(jié)果。在圖17中，橫軸表示幀的時長，縱軸表示心率失常的檢測率。在被檢者的脈搏數(shù)據(jù)中，求出圖16所示的RR間隔變動頻帶的功率的積分值，在得到閾值以上的變動功率的情況下，判斷檢測到心率失常。如上所說明的那樣，可知幀時間變長時，不能夠捕捉RR間隔的變動，檢測率變差。
[0085]功率計算部113對存儲于RR波形信號存儲區(qū)域122的RR波形信號FRR進行短時間的頻率解析(STFT解析)，基于取得的頻率頻譜，計算一部分的頻帶(以下稱為計算頻帶)的功率(以下稱為頻帶功率)。功率計算部113將表示算出的頻帶功率的時間變化的功率波形信號Pa存儲在設(shè)于RAM12上的區(qū)域的功率波形信號存儲區(qū)域123。此外，功率波形信號Pa是表示頻帶功率的隨時間變化的數(shù)據(jù)的集合。
[0086]圖6是說明進行RR波形信號FRR的頻率解析時的幀的圖。圖6所示的波形是RR波形信號FRR的波形的例子。如圖6所示，各幀的時間在該例中為120秒，按每60秒進行采樣并進行頻率 解析。即，各幀設(shè)定為每次偏移60秒，與下一幀重疊60秒鐘。
[0087]另外，在功率計算部113中，計算頻帶功率的上述計算頻帶被預(yù)先決定，在該例中，設(shè)為從0.25Hz到0.5Hz為止的頻帶。這決定為圖5所示的頻率特性的兩個谷(0.25Hz、
0.5Hz的谷)之間。這是因為，谷的部分中的功率被抑制，所以對心房顫動的有無的判定幾乎沒有幫助，故以對心房顫動的有無的判定有幫助的部分為中心決定計算頻帶。即，如從
0.3Hz到0.45Hz的頻帶這樣,計算頻帶也可以進一步去除頻率特性的谷的部分而包括峰的部分的量的方式，將其范圍設(shè)定為較窄。
[0088]這里，在該例中，根據(jù)RR間隔計算部112中的頻率特性、在即RR間隔計算部112中的頻率解析中使用的幀的時間來決定計算頻帶的最低頻率(下限)和最高頻率(上限)。另一方面，上下限的頻率的任一個或雙方的頻率也可不一定要根據(jù)幀的時間來決定。
[0089]如圖9、圖10所示那樣，計算頻帶的最低頻率也可是功率的變化變明確的0.1Hz以上、優(yōu)選0.2Hz以上。此時，如上所述，最低頻率進一步優(yōu)選為在RR間隔計算部112中的頻率解析中使用的幀的時間的倒數(shù)以上。
[0090]另外，考慮乃奎斯特頻率帶來的影響，計算頻帶的最高頻率優(yōu)選為RR間隔計算部112中的頻率解析的采樣頻率的1/2以下。此時，如上所述，最高頻率進一步優(yōu)選為在RR間隔計算部112中的頻率解析中使用的幀的時間的倒數(shù)的2倍以下。
[0091]返回圖3繼續(xù)進行說明。變動系數(shù)計算部116從存儲于RR波形信號存儲區(qū)域122中的RR波形信號FRR (平均脈搏RR間隔)，利用下式(I)算出變動系數(shù)CVRR。
[0092]CVRR= σ RR/aveRR…(I)
[0093]此外，σ RR及aveRR分別表示I幀的期間中的平均脈搏RR間隔的標準偏差及平均值。即，變動系數(shù)CVRR是表示對于平均的偏差的程度的參數(shù)。變動系數(shù)計算部116將算出的變動系數(shù)CVRR存儲于變動系數(shù)波形存儲區(qū)域124。變動系數(shù)CVRR按每幀算出，因此在變動系數(shù)波形存儲區(qū)域124中存儲表示變動系數(shù)CVRR的時間變化的信號(稱為“變動系數(shù)信號Sc，，)。此外，變動系數(shù)信號Sc是表示變動系數(shù)CVRR的隨時間的變化的數(shù)據(jù)的集合。
[0094]判定部114對存儲于功率波形信號存儲區(qū)域123的功率波形信號Pa及存儲于變動系數(shù)波形存儲區(qū)域124的變動系數(shù)信號Sc，判定是否滿足指定的判定條件，輸出與判定結(jié)果對應(yīng)的信息。指定的判定條件在后敘述。
[0095]判定部114判定為心房顫動時，將表示該判定結(jié)果的信息輸出至顯示控制部115。從判定部114輸出的信息例如是表示是心房顫動的判定的信息等與心房顫動的有無相關(guān)的信息即可。顯示控制部115基于從判定部114輸出的信息，控制顯示部15的顯示內(nèi)容，顯示表示判定為心房顫動的圖像。用戶觀察該顯示內(nèi)容，從而能夠確認是否是心房顫動。此外，該顯示內(nèi)容也可以是實時表示心房顫動的判定結(jié)果的顯示，也可以是表示判定為心房顫動的期間的顯示。
[0096]以上是心房顫動解析裝置100的功能結(jié)構(gòu)的說明。接著，對心房顫動解析裝置100的動作(心房顫動判定處理)，使用圖8進行說明。
[0097][心房顫動判定處理]
[0098]圖8是說明實施方式中的心房顫動判定處理的流程圖。首先，用戶操作操作部14，輸入開始心房顫動的判定處理的指示時，CPUll開始圖8所示的流程。CPUll判定用戶是否操作操作部14而輸入有結(jié)束判定處理的指示(步驟S110)。CPUll在輸入了結(jié)束判定處理的指示的情況下(步驟SllO為是)，結(jié)束心房顫動的判定處理。
[0099]CPUll在未輸入結(jié)束判定處理的指示的情況下(步驟SllO為否)，在脈搏檢測部20中檢測脈搏并測定檢測波形信號L (步驟S120)，利用噪聲降低部111進行體動噪聲降低處理(步驟S130)。此時，CPUll將檢測波形信號L存儲于RAM12的檢測波形信號存儲區(qū)域121，但也可存儲進行了體動噪聲降低處理的檢測波形信號L。
[0100]CPUll判定進行了體動噪聲降低處理的波形信號是否I幀存儲在RAM12中(步驟S140)。CPUllO在沒有I幀存儲的情況下(步驟S140為否)，返回步驟SllO繼續(xù)處理。另一方面，在進行了一幀存儲的情況下(步驟S140為是)，CPUll利用RR間隔計算部112計算平均脈搏RR間隔(步驟S210)。
[0101]CPUll將利用RR間隔計算部112算出的平均脈搏RR間隔存儲在RR波形信號存儲區(qū)域122中(步驟S220)。存儲在該存儲區(qū)域的平均脈搏RR間隔的時間變化為RR波形信號FRR。
[0102]CPUll判定存儲在RR波形信號存儲區(qū)域122的RR波形信號FRR是否被一幀存儲(步驟S230)。CPUllO在未被一幀存儲的情況下(步驟S230為否)，返回步驟SllO繼續(xù)處理。另一方面，在被一幀存儲的情況下(步驟S230為是)，CPUll利用功率計算部113計算頻帶功率(步驟S310)。
[0103]CPUll將利用功率計算部113算出的頻帶功率存儲在功率波形信號存儲區(qū)域123中(步驟S320)。存儲在該存儲區(qū)域的頻帶功率的時間變化為功率波形信號Pa。
[0104]CPUll利用變動系數(shù)計算部116算出變動系數(shù)(步驟S330)。CPUll將利用變動系數(shù)計算部116算出的變動系數(shù)存儲在變動系數(shù)波形存儲區(qū)域124中(步驟S340)。
[0105]CPUll參照存儲的功率波形信號Pa及變動系數(shù)信號Sc，利用判定部114判定功率波形信號Pa及變動系數(shù)信號Sc是否滿足規(guī)定的判定條件(步驟S410)。[0106]圖11是示出步驟S410中的心房顫動判定處理的細節(jié)的圖。在步驟S500中，CPUl I從RAM12讀出功率波形信號Pa及變動系數(shù)信號Sc。
[0107]圖12是例示功率波形信號Pa及變動系數(shù)信號Sc的圖。在圖12中示出從對某患者跨24小時測量的脈搏信號得到的功率波形信號PaDnsec2]及變動系數(shù)信號Sc[% ]。此外，該患者在測定期間中發(fā)作心房顫動。
[0108]再次參照圖11。在步驟S501中，CPUl I對功率波形信號Pa及變動系數(shù)信號Sc進行移動平均處理。針對各個功率及變動系數(shù)CVRR，為了平均細微的變動(短時間中的變動)而進行移動平均處理。在該例中，使用20點的數(shù)據(jù)(即從脈搏的20分的測定取得的數(shù)據(jù))進行移動平均處理。
[0109]圖13是例示移動平均處理后的功率波形信號Pa及變動系數(shù)信號Sc的圖。利用移動平均處理使細微變動平均。以下，移動平均處理后的數(shù)據(jù)作為表示某時刻中的功率和變動系數(shù)的數(shù)據(jù)來處理。按每60秒進行測定，能以24小時的測定取得1440點的數(shù)據(jù)。
[0110]再次參照圖11。在步驟S502中，CPUll利用規(guī)定的算法(例如，作為聚類的方法而廣為人知的k-means法)，將這些數(shù)據(jù)聚類為2個簇。
[0111]圖14是例示功率與變動系數(shù)的關(guān)系的圖?？v軸表示功率[msec2],橫軸表示變動系數(shù)CVRR[% ]。如已經(jīng)說明的那樣，心房顫動發(fā)作時，與平常時相比，功率及變動系數(shù)示出相對高的值。因此，可認為圖14的右上附近的曲線對應(yīng)于發(fā)作心房顫動時測定的數(shù)據(jù)。在本實施方式中，利用聚類方法將數(shù)據(jù)分為2個簇，基于這2個簇的變動系數(shù)-功率空間中的位置關(guān)系來判定心房顫動的有無。
[0112]圖15是例示圖14 的數(shù)據(jù)的聚類后的結(jié)果的圖。這樣，利用聚類手法(在該例中為k-means法)，數(shù)據(jù)被劃分為2個簇。這2個簇分別稱為簇CO及簇Cl。簇CO是相對高變動系數(shù)且高功率的數(shù)據(jù)群，簇Cl是低變動系數(shù)且低功率的數(shù)據(jù)群。簇CO的數(shù)據(jù)用圓(〇)表示，簇Cl用三角(Λ)表示。另外，依據(jù)k-means法,計算變動系數(shù)-功率空間中的各簇的重心的坐標。在圖15中一并示出簇CO及Cl的重心的位置。
[0113]再次參照圖11。在步驟S503中，CPUl I判定簇CO的重心的位置是否位于以簇Cl的重心的位置為基準的規(guī)定的范圍，例如±30%的范圍內(nèi)。在判定簇CO的重心的位置位于離簇Cl的重心的位置±30%的范圍外的情況下(步驟S503為否)，CPUll將處理轉(zhuǎn)移到步驟S504。在判定簇CO的重心的位置位于離簇Cl的重心的位置±30%的范圍內(nèi)的情況下(步驟S503為是)，CPUll將處理轉(zhuǎn)移到步驟S505。
[0114]在步驟S504中，CPUll判定簇CO是心房顫動發(fā)作時的數(shù)據(jù)。
[0115]在簇CO的重心的位置位于離簇Cl的重心的位置±30%的范圍內(nèi)的情況下，判定不能將數(shù)據(jù)分離為2個簇。在該情況下，作為可能性，認為是在整個測定期間未發(fā)作心房顫動的情況、以及在整個測定期間持續(xù)發(fā)作心房顫動的情況。在該情況下，利用功率及變動系數(shù)的值判定心房顫動的有無。步驟S505以后進行這樣的處理。
[0116]在步驟S505中，CPUlI計算簇CO的重心與簇Cl的重心的平均位置(以下稱為“平均重心”)的坐標(以下,稱為“平均重心坐標”)。平均重心例如是簇CO的重心和簇Cl的重心的簡單平均(即，簇CO的重心與簇Cl的重心的中點)?；蛘?平均重心也可以是由簇CO的重心與簇Cl的重心的數(shù)據(jù)件數(shù)導(dǎo)出的加權(quán)重心(即，所有測定點的重心)。
[0117]在步驟5506中，0?仍1判定平均重心坐標是否在規(guī)定的范圍(例如,變動系數(shù)10.0以上且功率0.5以上)內(nèi)。在判定平均重心坐標在規(guī)定的范圍的情況下(步驟S506為是)，CPUll判定在整個測定期間發(fā)作心房顫動(步驟S507)。在平均重心坐標不在規(guī)定的范圍的情況下(步驟S506為否)，CPUll判定在整個測定期間未發(fā)作心房顫動(步驟S508)。
[0118]再次參照圖8。在判定未發(fā)作心房顫動的情況下(步驟S410為否)，CPUll返回步驟SllO繼續(xù)處理。另一方面，在判定發(fā)作心房顫動的情況下(步驟S410為是)，CPUll利用顯示控制部115將有心房顫動的判定結(jié)果顯示在顯示部15 (步驟S420)，返回步驟SllO繼續(xù)處理。
[0119]此外，CPUll也可不論步驟S140的判定如何而反復(fù)執(zhí)行從步驟SllO至步驟S140的處理。在該情況下，CPUll也可在步驟S140中每次為是時，并行進行從步驟SllO到步驟S140的處理，執(zhí)行步驟S210以后的處理。此時，在步驟S230中的否的情況或步驟S410中的否的情況下，也可結(jié)束并行執(zhí)行的步驟S210以后的處理。
[0120]以上是心房顫動判定處理的說明。
[0121]圖7是示出采用本實施方式的判定結(jié)果的圖。圖7表示解析圖12所示的信號的結(jié)果。一并示出利用采用霍爾特心電計的心電圖解析判定為發(fā)作心房顫動的期間。圖中，用粗線表示的部分是利用本實施方式判定為發(fā)作心房顫動的期間，陰影部分是利用采用霍爾特心電計的心電圖解析判定為發(fā)作心房顫動的期間。對利用霍爾特心電計判定發(fā)作心房顫動的期間，在本實施方式中，大致無遺漏地判定發(fā)作心房顫動。在本實施方式中，將一部分噪聲檢測為心房顫動，但例如也可在比規(guī)定閾值短的期間中判定為心房顫動的情況下，放棄該判定結(jié)果(即，在判定為在比閾值長的時間、連續(xù)心房顫動的情況下，采用所謂心房顫動的判定結(jié)果)。
[0122]這樣，在本發(fā)明的實施方式中的脈搏測定裝置I中，通過測量平均脈搏RR間隔，而不是每一拍的脈搏RR間隔，降低了體動噪聲的影響，并且能夠進行心房顫動的判定。
[0123]<變形例>
[0124]以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明也可如以下那樣以各種方式實施。
[0125][變形例I]
[0126]在上述實施方式中，檢測波形信號L是表示在脈搏檢測部20中檢測脈搏的結(jié)果的信號，但也可以是可作為檢測心電的結(jié)果而獲取的波形信號。即，只要是可取得與RR間隔相當?shù)膮?shù)的波形信號即可。
[0127][變形例2]
[0128]在上述的實施方式中，作為心房顫動解析裝置100的功能結(jié)構(gòu)，設(shè)有噪聲降低部111，但也不一定要設(shè)置。在該情況下，RR間隔計算部112從檢測波形信號存儲區(qū)域121取得進行頻率解析的檢測波形信號L即可。
[0129][變形例3]
[0130]在上述的實施方式中，心房顫動解析裝置100在脈搏測定裝置I中實現(xiàn)，但也可在個人計算機等的信息處理裝置中實現(xiàn)。在該情況下，信息處理裝置從外部裝置取得預(yù)先測定的檢測波形信號L，并存儲在檢測波形信號存儲區(qū)域121即可。而且，信息處理裝置利用心房顫動判定處理解析該檢測波形信號L，判定心房顫動的有無即可。
[0131] [變形例4][0132]在上述的實施方式中，裝置主體10與脈搏檢測部20利用電纜30有線地連接，但也可無線地連接。在該情況下，裝置主體10與脈搏檢測部20利用無線通信交換脈搏檢測部20的控制所需要的控制信號及脈搏檢測部20中生成的檢測波形信號L等的各種信號即可。另外，在裝置主體10及脈搏檢測部20中分別具有可供給電力的電池等的結(jié)構(gòu)即可。
[0133][變形例5]
[0134]在上述的實施方式中，心房顫動的判定結(jié)果顯示在顯示部15中來告知用戶，但也可采用聲音、振動等告知。例如，在用聲音告知用戶的情況下，設(shè)置基于來自揚聲器及判定部114的信息，控制揚聲器的播放內(nèi)容的聲音控制部即可。另外，在用振動告知用戶的情況下，基于來自振動致動器及判定部114的信息，設(shè)置控制振動促動器的振動內(nèi)容的振動控制部即可。這樣，實施方式中的顯示控制部115及顯示部15也可視為根據(jù)心房顫動的判定結(jié)果告知用戶的告知部。
[0135][變形例6]
[0136]在實施方式中說明的各種參數(shù)，例如，簇分離的閾值(± 30 % )、相對于平均重心坐標的規(guī)定的范圍(變動系數(shù)10.0以上且功率0.5以上)、移動平均處理的數(shù)據(jù)件數(shù)(20點)以及幀期間(120秒)是一個例子，并非限定于這些參數(shù)的值。另外，聚類的算法不限于k-means法。也可利用k-means法以外的算法將數(shù)據(jù)群分為2個簇。另外,心房顫動的有無的具體的判定方法不限于圖11中說明的那樣。例如，也可將功率及變動系數(shù)的至少一個與閾值進行比較等，利用圖11中說明的以外的方法判定心房顫動的有無。
[0137][變形例7] [0138]上述的實施方式中的控制程序可在存儲于磁記錄介質(zhì)(磁帶、磁盤等)、光記錄介質(zhì)(光盤等)、光磁記錄介質(zhì)、半導(dǎo)體存儲器等的計算機可讀的記錄介質(zhì)的狀態(tài)下提供。另外，脈搏測定裝置I也可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)下載各程序。
[0139]符號說明
[0140]I脈搏測定裝置10裝置主體
[0141]IlCPU12RAM
[0142]13R0M14 操作部
[0143]15顯示部16振蕩電路
[0144]17計時電路18A/D轉(zhuǎn)換電路
[0145]19放大電路20脈搏檢測部
[0146]30電纜40固定帶
[0147]50腕帶100心房顫動解析裝置
[0148]111噪聲降低部112RR間隔計算部
[0149]113功率計算部114判定部
[0150]115顯示控制部121檢測波形信號存儲區(qū)域
[0151]122RR波形信號存儲區(qū)域123功率波形信號存儲區(qū)域
[0152]1000 手
【權(quán)利要求】
1.一種心房顫動解析裝置，其特征在于，包括: 獲取部，取得表示心電或脈搏的檢測結(jié)果的檢測波形信號； RR間隔計算部，基于按長于4秒小于等于16秒的每單位期間對取得的所述檢測波形信號進行頻率解析所取得的各單位期間的頻譜，按每單位期間計算與該單位期間的平均RR間隔相當?shù)膮?shù)； 功率計算部，計算表示由所述RR間隔計算部算出的平均RR間隔的時間變化的RR波形信號中的預(yù)定的頻帶的功率；以及 解析部，判定所述功率是否滿足指定的條件，根據(jù)該判定結(jié)果輸出表示有無心房顫動的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述心房顫動解析裝置包括變動系數(shù)計算部，所述變動系數(shù)計算部計算所述RR波形信號中的所述平均RR間隔的變動系數(shù)， 所述解析部判定所述功率及所述變動系數(shù)的組是否滿足所述指定的條件，并根據(jù)判定結(jié)果輸出表示有無心房顫動的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述解析部將在多個單位期間得到的多個組的所述功率及所述變動系數(shù)劃分為相對地高功率且高變動系數(shù)的第一簇及低功率且低變動系數(shù)的第二簇， 使用基于變動系數(shù)-功率空間中的所述第一簇的第一重心和所述第二簇的第二重心的位置關(guān)系的條件作為所述指定的條件，判定有無心房顫動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述指定的條件是所述第一重心和所述第二重心離開預(yù)定的第一閾值以上這一條件，在判斷為滿足所述指定的條件的情況下，所述解析部將所述第一簇判定為心房顫動發(fā)作的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述指定的條件是以下的條件:在所述第一重心和所述第二重心未離開所述第一閾值以上的情況下，所述第一重心與所述第二重心的平均重心具有預(yù)定的第二閾值以上的功率及第三閾值以上的變動系數(shù)， 在判斷為滿足所述指定的條件的情況下，所述解析部將所述第一簇及所述第二簇判定為心房顫動發(fā)作的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述指定的條件是以下的條件:在所述第一重心和所述第二重心未離開所述第一閾值以上的情況下，所述第一重心與所述第二重心的平均重心不具有預(yù)定的第二閾值以上的功率及所述第三閾值以上的變動系數(shù)中的至少一個， 在判斷為滿足所述指定的條件的情況下，所述解析部將所述第一簇及所述第二簇判定為心房顫動未發(fā)作的狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述頻帶的最低頻率是所述單位期間的時間的倒數(shù)以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述頻帶的最高頻率是所述頻率解析中的采樣頻率的1/2以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述心房顫動解析裝置包括: 檢測部，檢測檢測對象者的所述心電或所述脈搏；以及 告知部，基于由所述解析部輸出的信息，告知用戶， 所述獲取部取得根據(jù)所述檢測的結(jié)果而獲得的檢測波形信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的心房顫動解析裝置，其特征在于， 所述獲取部包括噪聲降低部，所述噪聲降低部對所述檢測波形信號進行降低體動噪聲分量的濾波處理，并 輸出作為所述檢測波形信號。
【文檔編號】A61B5/046GK104027109SQ201310718476
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】森田雅紀 申請人:精工愛普生株式會社