心房颤动检测系统的制作方法

心房颤动检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供心房颤动检测系统，能够减轻被检者的负担，也能够检测发作性的心房颤动，在家庭中也能够使用，能够有助于心房颤动的早期发现。该心房颤动检测系统具有：脉动间隔测定单元，其测定心脏的脉动间隔；标准化脉动间隔运算单元，其根据由该脉动间隔测定单元测定出的心脏的脉动间隔，计算标准化脉动间隔DR(N)；异常标准化脉动间隔累计单元，其累计连续的规定个数的所述标准化脉动间隔DR(N)中其绝对值超过正常脉动间隔阈值的异常标准化脉动间隔的个数；以及比较判定单元，其将所述异常标准化脉动间隔的累计个数和正常累计个数阈值进行比较，在所述异常标准化脉动间隔的累计个数超过所述正常累计个数阈值时判定为发生了心房颤动。
【专利说明】
心房B贞动检测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及心房颤动检测系统。
【背景技术】
[0002] 心房颤动是指由于心房所至之处不规则且频繁兴奋而导致心房微细地震动而不 能充分收缩的状态。另一方面，由于心房的兴奋的一部分在房室结节通过，因而与窦性心律 无关，心室都以不规则的间隔收缩。因此，虽说是不规则，但是不会产生心室收缩、心脏功能 明显下降，因而人们往往注意不到心房颤动的症状。在日本国内估计心房颤动患者有100万 人左右，如果将未注意到症状的人包括在内，则有更多的患者。
[0003] 在处于心房颤动的状态时，由于心房不能充分收缩，血液在心房内淤滞而产生血 栓，该血栓被运送到脑部时有可能产生脑梗塞。因此，认为心房颤动患者容易患脑梗塞的程 度是没有症状的人的约5倍。
[0004] 由于心房颤动而产生的血栓的尺寸较大，因而往往将脑部较粗的血管堵塞。因此， 以心房颤动为原因的脑梗塞对脑部的较大范围造成损伤，手术后遗留障碍需要介入护理的 可能性比较大。需要介入护理的家庭存在肉体、精神、经济上的负担，而且认为社会的经济 负担也大。
[0005] 另外，虽然心房颤动能够通过药物治疗抑制血栓的形成、通过导管消融期待完全 治愈，但是为此需要早期发现。此外，如上所述心房颤动往往不会产生自觉症状。并且，有时 在发作时即使通过健康诊断和住院的心电图检查也不能发现。
[0006] 因此，进行了根据脉动间隔鉴别心房颤动的研究。例如，已有对健全者和心房颤动 患者分别求出相邻的脉动间隔之差△ R的分布，通过Kolmogorov-Smirnov检验自动检测心 房颤动的方法。但是，在该方法中，需要长时间的脉动间隔值来得到A R的分布，被检者的负 担较大。并且，存在不能检测出在短时间产生的发作性的心房颤动的可能性。
[0007] 另外，还有根据从脉动间隔的分布得到的标准偏差鉴别心房颤动的方法(专利文 献1)，专利文献1所公开的技术也需要求出脉动间隔的分布，因而需要长时间的脉动间隔 值。
[0008] 另外，还有通过脉动间隔变动的频率分析进行鉴别的方法(专利文献2)，但为了频 率分析需要连续约数分钟的脉动间隔值，存在不能检测出发作性的心房颤动的可能性。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1:日本特开2009 - 89883号公报 [0012] 专利文献2:日本特开2013 - 55982号公报

【发明内容】

[0013] 发明要解决的问题
[0014] 本发明是鉴于上述情况而提出的，提供截止到目前未曾有过的心房颤动检测系 统，能够仅使用短时间的脉动间隔值检测心房颤动(的征兆），减轻被检者的负担，并且也能 够检测发作性的心房颤动，而且能够使用仅测定心脏的脉动间隔的小型的测定仪器实现， 因而在家庭中也能够使用，能够有助于心房颤动的早期发现。
[0015] 用于解决问题的手段
[0016] 参照【附图说明】本发明的主旨。
[0017] -种检测对象者有无心房颤动的心房颤动检测系统，该心房颤动检测系统具有： 脉动间隔测定单元，其测定心脏的脉动间隔;标准化脉动间隔运算单元，其根据由该脉动间 隔测定单元测定出的心脏的脉动间隔，计算在设心脏的脉动间隔的时间序列为R n时用下式 (1)表示的标准化脉动间隔DR(N);异常标准化脉动间隔累计单元，其累计连续的规定个数 的所述标准化脉动间隔DR(N)中绝对值超过正常脉动间隔阈值的异常标准化脉动间隔的个 数；以及比较判定单元，其将所述异常标准化脉动间隔的累计个数和正常累计个数阈值进 行比较，在所述异常标准化脉动间隔的累计个数超过所述正常累计个数阈值时判定为发生 了心房颤动。
[0019] N为1以上的整数，下标n表示时间序列，相对于n+1，n表示过去。
[0020] 在第一方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房颤动检测系统具有心室性期 外收缩去除单元，该心室性期外收缩去除单元从所述标准化脉动间隔中将有关心室性期外 收缩的标准化脉动间隔去除。
[0021] 在第二方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心室性期外收缩去除单元构成为 按照下述的方法将有关心室性期外收缩的标准化脉动间隔去除。即，
[0022]在设心脏的脉动间隔的时间序列为心的所述标准化脉动间隔DR(Nh*，检索满足 下式(2)及(3)的标准化脉动间隔DR(Nh，然后从检索出的所述标准化脉动间隔DR(Nh中将 DR(N)i和与其连续的两个值DR(N)i +LSDR(N)i+2去除。
[0023] |DR(N)i|>TP.....(2)
[0025] Tp和Tn表示满足Tp>0和Tn>0的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i+1，i表示 过去。
[0026] 式(3)中的莨C幻用下式(4)表示，
[0028] M和X为1以上的整数。
[0029] 另外，在第一方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房颤动检测系统具有心 房性期外收缩去除单元，该心房性期外收缩去除单元从所述标准化脉动间隔中将有关心房 性期外收缩的标准化脉动间隔去除。
[0030] 另外，在第二方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房颤动检测系统具有心 房性期外收缩去除单元，该心房性期外收缩去除单元从所述标准化脉动间隔中将有关心房 性期外收缩的标准化脉动间隔去除。
[0031] 另外，在第三方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房颤动检测系统具有心 房性期外收缩去除单元，该心房性期外收缩去除单元从所述标准化脉动间隔中将有关心房 性期外收缩的标准化脉动间隔去除。
[0032] 另外，在第四方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房性期外收缩去除单元 构成为按照下述的方法将有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除。即，
[0033]在设心脏的脉动间隔的时间序列为心的所述标准化脉动间隔DR(Nh*，检索满足 下式(5)及(6)的标准化脉动间隔DR(Nh。然后，从检索出的所述标准化脉动间隔DR(Nh中将 DR(N)i和与其连续的DR(N) i+1去除。
[0036] Tn和Ta表示满足Tn>0和-Tn < Ta < 0的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i+1， i表示过去。
[0037] M为1以上的整数，K为0以上的整数。
[0038] 关于式(5)、（6)中的Id)，在X为1以上的整数时用下式(7)表示，在X = 0时用下式 (8)表示，
[0041] 另外，在第五方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房性期外收缩去除单元 构成为按照下述的方法将有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除。即，
[0042] 在设心脏的脉动间隔的时间序列为心的所述标准化脉动间隔DR(Nh*，检索满足 下式(5)及(6)的标准化脉动间隔DR(Nh。然后，从检索出的所述标准化脉动间隔DR(Nh中将 DR(N)i和与其连续的DR(N) i+1去除。
[0045] Tn和Ta表示满足TN>0和-Tn < Ta < 0的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i+1， i表示过去。
[0046] M为1以上的整数，K为0以上的整数。
[0047] 关于式(5)、（6)中的瓦〇〇,在X为1以上的整数时用下式(7)表示，在X = 0时用下式 (8)表示，
[0050] 另外，在第六方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房性期外收缩去除单元 构成为按照下述的方法将有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除。即，
[0051] 在设心脏的脉动间隔的时间序列为心的所述标准化脉动间隔DR(Nh*，检索满足 下式(5)及(6)的标准化脉动间隔DR(Nh。然后，从检索出的所述标准化脉动间隔DR(Nh中将 DR(N)i和与其连续的DR(N) i+1去除。
[0054] Tn和Ta表示满足Tn>0和-Tn < Ta < 0的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i+1， i表示过去。
[0055] M为1以上的整数，K为0以上的整数。
[0056] 关于式(5)、（6)中的1似)，在X为1以上的整数时用下式(7)表示，在X = 0时用下式 (8)表示，
[0059]另外，在第一方面至第9方面中任意一方面所记载的心房颤动检测系统中，所述标 准化脉动间隔运算单元构成为根据所述脉动间隔计算用下式(9)表示的标准化脉动间隔DR ⑵n，
[0061] 另外，在第一方面至第9方面中任意一方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心 房颤动检测系统由设有所述脉动间隔测定单元的脉动间隔测定用的传感器、以及设有所述 标准化脉动间隔运算单元、所述异常标准化脉动间隔累计单元和所述比较判定单元的分析 器构成。
[0062] 另外，在第十方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房颤动检测系统由设有 所述脉动间隔测定单元的脉动间隔测定用的传感器、以及设有所述标准化脉动间隔运算单 元、所述异常标准化脉动间隔累计单元和所述比较判定单元的分析器构成。
[0063] 另外，在第十一方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房颤动检测系统构成 为在所述传感器中设置保存由所述脉动间隔测定单元测定出的脉动间隔的脉动间隔保存 单元、或者将所测定出的脉动间隔发送给分析器的脉动间隔发送单元，将使用所述传感器 测定的所述脉动间隔经由所述脉动间隔保存单元或者所述脉动间隔发送单元输入所述分 析器，由此进行心房颤动的检测。
[0064] 另外，在第十二方面所记载的心房颤动检测系统中，所述心房颤动检测系统构成 为在所述传感器中设置保存由所述脉动间隔测定单元测定出的脉动间隔的脉动间隔保存 单元、或者将所测定的脉动间隔发送给分析器的脉动间隔发送单元，将使用所述传感器测 定出的所述脉动间隔经由所述脉动间隔保存单元或者所述脉动间隔发送单元输入所述分 析器，由此进行心房颤动的检测。
[0065]发明效果
[0066] 本发明是如上所述构成的，因而能够提供如下的心房颤动检测系统，能够仅使用 短时间的脉动间隔值检测心房颤动（的征兆），能够减轻被检者的负担，并且也能够检测发 作性的心房颤动，而且能够使用仅测定心脏的脉动间隔的小型的测定仪器实现，因而在家 庭中也能够使用，能够有助于心房颤动的早期发现。
【附图说明】
[0067] 图1是示出健全者的A R的度数分布的曲线图。
[0068] 图2是示出心房颤动患者的AR的度数分布的曲线图。
[0069] 图3是示出心房颤动患者的DR(1)的度数分布的曲线图。
[0070] 图4是示出健全者的DR(2)的度数分布的曲线图。
[0071] 图5是示出心房颤动患者的DR(2)的度数分布的曲线图。
[0072] 图6是示出健全者的10拍中的异常DR(2)数的分布的曲线图。
[0073] 图7是示出心房颤动患者的10拍中的异常DR(2)数的分布的曲线图。
[0074]图8是示出健全者的20拍中的异常DR(2)数的分布的曲线图。
[0075]图9是示出心房颤动患者的20拍中的异常DR(2)数的分布的曲线图。
[0076]图10是示出心房性期外收缩保有者的20拍中的异常DR(2)数的分布的曲线图。
[0077]图11是典型的心室性期外收缩的心电图波形的概略图。
[0078]图12是典型的心房性期外收缩的心电图波形的概略图。
[0079] 图13是心室性期外收缩去除后的健全者的10拍中的异常DR(2)数的分布的曲线 图。
[0080] 图14是示出心房性期外收缩保有者的心房性期外收缩去除后的20拍中的异常DR (2)数的分布的曲线图。
[0081]图15是心房性及心室性期外收缩去除后的健全者的20拍中的异常DR(2)数的分布 的曲线图。
[0082]图16是心房性及心室性期外收缩去除后的心房颤动患者的20拍中的异常DR(2)数 的分布的曲线图。
[0083] 图17是本实施例的结构概略说明图。
[0084] 图18是本实施例的结构概略说明图。
[0085]图19是另一例的结构概略说明图。
【具体实施方式】
[0086] 下面，关于被认为是优选的本发明的实施方式，根据附图示出本发明的作用而进 行简单说明。
[0087] 将规定的个数(如后面所述最多约20个)的标准化脉动间隔DR(N)中、其绝对值超 过规定的正常脉动间隔阈值的标准化脉动间隔DR(N)，作为异常标准化脉动间隔进行计数， 在该异常标准化脉动间隔的计数数值超过规定的正常累计个数阈值时，确认能够判定为心 房颤动。因此，能够简便地检测对象者是否心房颤动。
[0088] 并且，能够从短时间的脉动间隔值检测心房颤动的征兆，相应地减轻被检者的负 担，并且也能够检测短时间产生的发作性的心房颤动。
[0089] 并且，标准化脉动间隔DR(N)能够根据对象者的脉动间隔进行计算，因此不需要使 用在发作性的心房颤动的检测中通常使用的沃特(Holter)心电图扫描器和12感应心电图 扫描器等比较大型、且严格指定电极位置的专用装置，使用例如粘贴在胸部的心跳计和腕 带型脉搏计等家庭用的简易小型的测定仪器，即可根据脉动间隔求出标准化脉动间隔DR (N)，并利用上述方法检测是否心房颤动。
[0090] 【实施例】
[0091] 根据【附图说明】本发明的具体实施例。
[0092] 本实施例的检测对象者有无心房颤动的心房颤动检测系统1具有:脉动间隔测定 单元4,其测定心脏的脉动间隔;标准化脉动间隔运算单元7,其根据由该脉动间隔测定单元 4测定的心脏的脉动间隔，计算在设心脏的脉动间隔的时间序列为匕时用上式（1)表示的标 准化脉动间隔DR(N);异常标准化脉动间隔累计单元10,其累计连续的规定个数的所述标准 化脉动间隔DR(N)中其绝对值超过正常脉动间隔阈值的异常标准化脉动间隔的个数；以及 比较判定单元12,其将所述异常标准化脉动间隔的累计个数和正常累计个数阈值进行比 较，在所述异常标准化脉动间隔的累计个数超过所述正常累计个数阈值时判定为发生了心 房颤动。
[0093]具体而言，本实施例如图17所示，由设有脉动间隔测定单元4的脉动间隔测定用的 传感器2、以及设有标准化脉动间隔运算单元7和异常标准化脉动间隔累计单元10和比较判 定单元12的分析器3构成。
[0094]具体说明各个部分。
[0095] 在传感器2设有脉动间隔测定单元4、将由该脉动间隔测定单元4测定的脉动间隔 数据发送给分析器3的脉动间隔接收单元6的脉动间隔发送单元5。
[0096] 脉动间隔测定单元4构成为使用例如微处理器等，根据以从电极得到的电压的变 化为基础的心电图中、一个R波和与其相邻的另一个R波的间隔或者一个S波和与其相邻的 另一个S波的间隔，测定脉动间隔。因此，如果将传感器小型化并经由电极粘贴在皮肤上，能 够将传感器隐藏在衣服下面，能够在不妨碍日常生活的情况下进行测定。
[0097] 另外，脉动间隔测定单元4也可以构成为例如根据红外线的反射光测定脉搏，根据 其峰值间隔等测定脉动间隔。在这种情况下，仅仅利用夹子和带子将传感器固定在耳垂、手 腕和手臂等即可，容易安装。并且，也可以构成为捕捉心音和脉音并对其进行电气处理，由 此测定脉动间隔。在这种情况下，能够将传感器内置于听诊器和血压计中，能够广泛普及。
[0098]脉动间隔测定单元4将所测定的脉动间隔数据发送给脉动间隔发送单元5。
[0099]脉动间隔发送单元5将从脉动间隔测定单元4接收到的脉动间隔数据发送给设于 分析器3的脉动间隔接收单元6。在本实施例中，发送方法采用使用电波和光的无线方式。在 这种情况下，能够将传感器小型化，被检者能够在不妨碍日常生活的情况下测定脉动间隔。 另外，发送方法也能够采用有线方式，例如也能够使用印制基板上的配线和电线和光缆。在 这种情况下，适合于构建将传感器和分析器一体化的系统。并且，也能够使用电话线路和因 特网等公众线路，在这种情况下，能够远程对被检者检测心房颤动。
[0100]在分析器3设有脉动间隔接收单元6、标准化脉动间隔运算单元7、异常标准化脉动 间隔累计单元10、规定阈值保存单元11、比较判定单元12及显示单元13。分析器3是进行一 系列的运算、比较、显示的电子计算机和测量仪器，能够采用具有上述各个单元的专用的设 备、个人电脑、平板型的计算机、智能电话或者移动电话等。
[0101]脉动间隔接收单元6从传感器2的脉动间隔发送单元5接收脉动间隔数据，并发送 给标准化脉动间隔运算单元7。
[0102] 标准化脉动间隔运算单元7利用规定的方法计算标准化脉动间隔，将标准化脉动 间隔发送给异常标准化脉动间隔累计单元1 〇。
[0103] 异常标准化脉动间隔累计单元10参照在规定阈值保存单元11中保存的用于判别 异常标准化脉动间隔的正常脉动间隔阈值，将规定拍数区间的标准化脉动间隔中、其绝对 值超过正常脉动间隔阈值的标准化脉动间隔，作为异常标准化脉动间隔并累计其个数，将 每规定拍数区间的异常标准化脉动间隔数发送给比较判定单元12。
[0104] 比较判定单元12参照在规定阈值保存单元11中保存的每规定拍数区间的正常累 计个数阈值，检测每规定拍数区间的异常标准化脉动间隔数超过正常累计个数阈值的规定 拍数区间，作为心房颤动发生部位，将其结果发送给显示单元13。
[0105] 显示单元13显示是否检测出心房颤动。显示单元13能够使用显示字符和图像等的 显示器。在这种情况下，将脉动间隔的时间序列与时刻一起用曲线示出，能够容易理解地显 示以哪个时间的脉动间隔产生心房颤动。并且，显示单元13也能够采用光或声音或振动。在 这种情况下，能够马上通知心房颤动的发生。例如，光能够采用LED，声音能够采用蜂鸣器或 耳机，振动能够采用电机。
[0106] 根据以上的结构（心房颤动检测系统1)能够进行心房颤动的检测，然而在本实施 例中，为了进一步提高检测精度，如图18图示的心房颤动检测系统16那样构成为，在分析器 17还设置将有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除的心房性期外收缩去除单元8、和 将有关心室性期外收缩的标准化脉动间隔去除的心室性期外收缩去除单元9。另外，即使是 仅设置心房性期外收缩去除单元8和心室性期外收缩去除单元9中任意一方的结构，也能够 提尚检测精度。
[0107] 具体而言，所述心房性期外收缩去除单元8构成为:在设心脏的脉动间隔的时间序 列为心的所述标准化脉动间隔DR(Nh*，检索满足上式(5)及(6)的标准化脉动间隔DR(Nh， 然后从检索出的所述标准化脉动间隔DR(N)i中将DR(N)i和与其连续的DR(N) i+1去除，由此将 有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除。
[0108] 另外，所述心室性期外收缩去除单元9构成为在设心脏的脉动间隔的时间序列为 心的所述标准化脉动间隔DR(N)冲，检索满足上式⑵及⑶的标准化脉动间隔DR(Nh，然后 从检索出的所述标准化脉动间隔DR(N)i中、将DR(N)i以及与其连续的两个值DR(N)i+jPDR (N)i+2去除，由此将有关心室性期外收缩的标准化脉动间隔去除。
[0109] 具有心房性期外收缩去除单元8和心室性期外收缩去除单元9时的处理如下所述。
[0110] 对于由标准化脉动间隔运算单元7计算出的标准化脉动间隔，由心房性期外收缩 去除单元8按照规定的步骤将有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除。
[0111] 心室性期外收缩去除单元9按照规定的步骤，从由标准化脉动间隔运算单元7计算 出的标准化脉动间隔中、将有关心室性期外收缩的标准化脉动间隔去除。
[0112]并且，心房性期外收缩去除单元8和心室性期外收缩去除单元9的步骤哪一方在先 均可。在有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔和有关心室性期外收缩的标准化脉动间隔 被去除后，将标准化脉动间隔发送给异常标准化脉动间隔累计单元10,按照以上所述在异 常标准化脉动间隔累计单元10和比较判定单元12进行处理。
[0113] 另外，也可以构成为如图19图示的另一例（心房颤动检测系统18)那样，在传感器 19设置脉动间隔保存单元14取代本实施例的脉动间隔发送单元5,在分析器20设置脉动间 隔读出单元15取代本实施例的脉动间隔接收单元6。传感器19的脉动间隔保存单元14保存 由脉动间隔测定单元4测定的脉动间隔。具体地讲，能够采用磁带和半导体存储器等。与沃 特心电图扫描器不同，不需要保存心电图波形，在脉动间隔保存单元14采用半导体存储器 的情况下，能够采用非常小型且低功耗的存储器，因而能够构成小型且轻量、对被检者不造 成负担的传感器19。分析器20的脉动间隔读出单元15读出在传感器19的脉动间隔保存单元 14中保存的脉动间隔，将脉动间隔发送给标准化脉动间隔运算单元7。读出定时可以是一边 测定一边实时读出，也可以是测定了规定时间后一并读出。从脉动间隔保存单元14读出脉 动间隔的路径可以是有线也可以是无线。在有线的情况下，例如能够使用USB和RS-232C，能 够高速且可靠地读出脉动间隔。在无线的情况下，既可以是光也可以是电波，使用者能够简 便地读出脉动间隔，实现更加实用的系统。
[0114] 下面，对在检测心房颤动时采用使用上述式（1)~（9)的方法的理由进行详细说 明。
[0115] ?健全者和心房颤动患者的A R的分布
[0116] 根据4名健全者、5名心房颤动患者的各2小时的脉动间隔，分析了相邻的脉动间隔 之差A R的分布。健全者和心房颤动患者的A R的分布分别在图1和图2示出。横轴表示阶段， 阶段间隔为l〇ms，纵轴表示频度。一眼即可明白心房颤动患者的分布比健全者宽。据此可以 认为计数较大的A R，能够检测心房颤动。但是，不能将该分布的不同简单地用于心房颤动 的检测。因为脉动间隔的变动的大小根据平均脉搏数即平均脉动间隔而不同。例如，在运动 中人的脉搏数较大、即脉动间隔较小，而此时的脉动间隔的变动较小。因此，需要将A R按照 某种脉动间隔值进行标准化。首先，分析与用下式(10)定义的标准化脉动间隔
[0118]的心房颤动患者有关的分布。其中，R表示脉动间隔，下标n表示时间序列，相对于n + l，n表示过去。绘制01?(1)"的分布的图是图3。横轴表示阶段，阶段间隔为0.01，纵轴表示频 度。分布是不对称的，因而可知DR(l)n不适合于心房颤动的检测。另外，对于定义为下式的 情况也进行了分析，与图3-样得到了分布不对称的结果。
[0120]然后，使用用下式（12)定义的标准化脉动间隔（下式（12)与式(9)相同），分析了健 全者和心房颤动患者的分布。
[0122]将该分布分别在图4和图5中示出。横轴表示阶段，阶段间隔为0.01，纵轴表示频 度。健全者的分布的标准偏差是〇 = 0.0560，心房颤动患者的分布的标准偏差是〇 = 0.355。 如图5所示，在心房颤动患者的分布中，通过实测得知心房颤动患者总频度的74.6%分布在 健全者的标准偏差的2倍即±2〇= ±0.112的范围外部。因此，认为将健全者的正常标准化 脉动间隔设为Tn，如果对规定的拍数中大于Tn的标准化脉动间隔进行计数，则能够检测心房 颤动。例如，作为先前得到正常标准化脉动间隔的健全者的分布的2〇，计数10拍中达到| DR (2) |>TN = 0.112的异常标准化脉动间隔，关于异常标准化间隔数，在健全者为0时，可以期 待心房颤动患者为7 (心房颤动患者总频度的74.6 %分布在± 2〇 = ± 0.112的范围外部，因 而认为10拍中有7拍在该范围之外），因而能够利用该方法鉴别心房颤动。另外，为了提高鉴 别的精度，在前述的分布中，健全者和心房颤动患者之差较大时比较好。因此，对于用下式 (13)定义的标准化脉动间隔也分析了健全者和心房颤动患者的分布。
[0124]健全者的分布的标准偏差是〇 = 0.0590，心房颤动患者的分布的标准偏差是〇 = 0.371。在心房颤动患者的分布中，通过实测得知心房颤动患者总频度的72.0%分布在健全 者的±2〇 = 0.118的范围外部。这小于根据DR(2)得到的分布。另外，将标准化脉动间隔按照 下式（14)所示进行一般化(下式（14)与式（1)相同），对N>10的情况进行了分析，呈现与N = 10相同的倾向。
[0126] (其中，N为1以上的整数）
[0127] 这样，在标准化脉动间隔为N = 2时，心房颤动患者的标准化脉动间隔分布在健全 者的标准偏差的2倍的外侧的比率最大，因而在通过计数异常标准化脉动间隔来鉴别健全 者和心房颤动患者时，采用标准化脉动间隔DR(2)比较适合，即使N是2以外的整数时，也能 够进行心房颤动患者的鉴别。
[0128] 因此，通过采用上述式（1)，能够进行心房颤动患者的鉴别。
[0129] ?心房颤动的检测方法
[0130] 验证如下方法的有效性，即计数连续的规定个数的标准化脉动间隔中、其绝对值 超过规定的正常脉动间隔阈值的标准化脉动间隔，在其计数数值超过规定的正常累计个数 阈值时，判定为心房颤动。
[0131] 首先，作为第一种情况验证如下情况:采用标准化脉动间隔DR(2)，以每10拍单位 划分脉动间隔的时间序列，计数这10拍中|DR(2)|>Tn = 0.112的异常DR(2)的数。如图5所 示，在心房颤动患者中，异常DR(2)占总频度的74.6%，因而平均起来每各个区间的异常DR (2)数是7。另一方面，对于健全者，期待异常DR(2)是总频度的4.55%，因而认为在0~1左 右。因此，取7和0之间，将每区间的异常DR(2)数大于2时判定为心房颤动。对于健全者和心 房颤动患者分析各10拍区间的异常DR(2)数，并绘制了异常数及其频度，分别是图6和图7。 横轴表示各区间中的异常DR(2)数，纵轴表示频度。在设心房颤动为为"阳性"、设正常(健全 者)为"阴性"时，如图7所示，对于心房颤动患者而言，在总计3906区间中异常DR(2)数为2以 下的伪阴性有8区间，伪阴性的比率是0.205%。如图6所示，对于健全者而言，在总计3898区 间中有67区间呈现伪阳性，伪阳性的比率是1.72%。特别是异常DR(2)数3的频度较多，这被 认为是心室性期外收缩的原因。单发的心室性期外收缩在健全者中也频繁发生，因而需要 研究将该期外收缩去除的方法。
[0132] 下面，分析采用DR(2)作为标准化脉动间隔，以每20拍单位划分脉动间隔的时间序 列，计数这20拍中| DR(2) | >Tn = 0.112的异常DR(2)的数的情况。此时，期待心房颤动患者的 异常DR(2)数大致为15。另一方面，认为健全者在1左右。因此，取15和1之间，将异常DR(2)数 大于6时判定为心房颤动。对于健全者和心房颤动患者分析各20拍区间的异常DR(2)数，并 绘制了异常DR(2)数及其频度，分别是图8和图9。如图8所示，对于健全者而言，在总计1949 区间中有5区间呈现伪阳性，伪阳性的比率是0.257%。另外，如图9所示，对于心房颤动患者 而言，在总计1953区间中，有2区间呈现伪阴性，伪阴性的比率是0.102%。无论在哪种情况 下，伪阳性和伪阴性的比率都比以每10拍单位划分脉动间隔的时间序列进行评价时减小。 因此，心房颤动的检测适合采用20拍中的异常DR(2)数（即，适合采用上式(9))。另外，虽然 认为采用较多的拍数能够减少伪阴性和伪阳性，但是在过多时将担忧不能检测出短时间产 生的发作性的心房颤动。
[0133] ?心房性期外收缩保有者的验证
[0134] 如前面所述，示出了将|DR(2)|>Tn = 0.112设为异常标准化脉动间隔，在20拍中异 常DR(2)数大于6时判定为心房颤动。分析按照该方法是否能够鉴别心房性期外收缩和心房 颤动。心房性期外收缩只不过是一个一个单发地产生的，属于不存在健康方面问题的期外 收缩。
[0135] 对于1名心房性期外收缩保有者的2小时的脉动间隔，分析各20拍区间的异常DR (2)数，绘制异常DR(2)数及其频度得到图10。在总频度426区间中有148区间呈现伪阳性，伪 阳性的比率是34.7%。在这种状态下不能鉴别心房颤动和不存在健康方面问题的心房性期 外收缩，因而需要将心房性期外收缩去除。
[0136] ?期外收缩的去除
[0137] 心室性期外收缩的去除方法
[0138] 图11示出典型的心室性期外收缩的心电图波形。其中，心拍C相当于心室性期外收 缩。心拍C比窦性心律的心拍出现得早，并且在心拍D恢复为窦性心律。因此，与脉动间隔BD、 ⑶、DE对应的| DR(2) |取较大的值。在图6中，每区间中异常DR(2)数为3的较多也是基于此。
[0139] 在如图11所示的心室性期外收缩的脉动间隔中，2 X AB与BD+⑶与2 X DE近似成立， 还大致存在〇. 75 XAB>BC的关系。因此，为了去除与能够成为异常值的心室性期外收缩有关 的标准化脉动间隔，从脉动间隔的时间序列中检索属于下式（15)及（16)的部位(下式（15) 及（16)分别与式(2)及(3)相同）。
[0140] |DR(N)i|>TP.....(15)
[0142] 其中，R表示脉动间隔，Tp和Tn表示满足Tp>0和Tn>0的规定的阈值，下标i表示时间 序列，相对于i+1，i表示过去。检索出的Ri对应于图11的脉动间隔BC。另外，瓦(X)在X为1以上 的整数时用下式(17)表示(下式(17)与式(4)相同）。
[0144] 其中，M为1以上的整数。并且，在检测出相应部位时，将DR(N)i和与其连续的两个 值 DR(N)i+LSDR(N)i+2 去除。
[0145] 鉴于心室期外收缩的性质，阈值TP适合取0.2~0.3，0.25最合适。另外，通常健全 者的脉动间隔的变动大致在10%以内，因而用于鉴别异常脉动间隔的阈值Tn最适合取0.1。 虽然参数M可以取任何值，但是在M=1时也具备充分的去除能力，因而考虑到运算量也比M> 1时少，因此该值最合适。
[0146] 其中，对于Tp = 0.25、TN = 0.1、N = 2、M=l的情况，以图ll为例进行说明。如果设Ri 为BC，则上式（15)能够书写如下式（18)所示。并且，上式（16)能够书写如下式（19)所示。
[0149] 如果满足式（18)和（19)，则与脉动间隔值BC、CD及DE对应的标准化脉动间隔DR (2) i、DR(2)i+1&DR( 2) i+2被去除。作为心室性期外收缩的脉动间隔的时间序列，例如将图11 中的脉动间隔值设为AB = DE = 1000ms、BD = 700ms、CD= 1300ms，则式（18)的左边为0.353， 式（19)的左边为0,即满足两式。使用式(9)对针对此时的脉动间隔值BC的标准化脉动间隔 DR(2)i进行换算，2(1000-700)/(1000+700)=0.353，同样地对应〇)、0￡的标准化脉动间隔 DR(2)i +^DR(2)i+2分别是-0.600和0.261，因而如果将| DR(2) | >Tn设为异常标准化脉动间 隔，则标准化脉动间隔DRdDROw及DR(2)1+2由于是心室性期外收缩而被判定为异常 标准化脉动间隔，因而必须去除。
[0150] 因此，可以说能够利用上述的方法检索由于心室性期外收缩而产生的异常标准化 脉动间隔并进行去除。
[0151] ?心房性期外收缩的去除方法
[0152]图12示出典型的心房性期外收缩的心电图波形。其中，心拍C相当于心房性期外收 缩。心拍C出现得早且不规则，并且在心拍D恢复为通常的窦性心律。虽然心房性期外收缩是 单发的，但是在发生频度较高时，与脉动间隔BC及CD对应的标准化脉动间隔成为异常值，因 而如图10所示，产生伪阳性。在如图12所示的心房性期外收缩的脉动间隔中，大致存在AB> BC、CD>BC且AB4CD的关系。为了去除与能够成为异常值的心房性期外收缩有关的标准化脉 动间隔，从脉动间隔的时间序列中检索属于下式(20)及(21)的部位(下式(20)及(21)分别 与式(5)及(8)相同）。
[0155] 其中，焉〇〇用式（17)表示(式（17)与式(7)相同），在X = 0时用下式(22)表示(下式 (22)与式(8)相同）。
[0156] ^(；(〇) ^ 〇 *-----(22)
[0157] 检索出的Ri在图12中对应于脉动间隔BC。并且，Tn>0，Ta表示根据心房性期外收缩 的性质而满足-Tn^Ta^O的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i+l，i表示过去。另外， M是1以上的整数，K是0以上的整数。在检测出相应部位时，将DR(N)i和与其连续的值DR (N) i+i 去除。
[0158] 阈值Tn如前面所述由于健全者的脉动间隔的变动大致在10%以内，因而0.1最合 适。虽然在阈值Ta为0时去除能力最高，但是考虑到心房性期外收缩的心拍超过健全者的脉 动间隔的变动而提早出现，即使是Ta=Tn，去除能力也足以。参数M和K在M=K=1时，去除能 力也足够，考虑到计算量比M> 1、K> 1时少，该值最合适。
[0159] 其中，对于1^ = 0.1上=01 = 1(=1川=2的情况，以图12为例进行说明。如果设1^ 为BC，则上式(20)能够书写如下式(23)所示。并且，上式(21)能够书写如下式(24)所示。
[0160] BC+CD<2AB.....(23)
[0162] 如果满足式(23)和（24)，则与脉动间隔值BC和CD对应的标准化脉动间隔DR(2)i和 DR(2) 1+1被去除。作为心房性期外收缩的脉动间隔的时间序列，例如将图12中的脉动间隔值 设为六8 = 〇)=10001118、80 = 7001118，则式（23)为1700〈2000，式(24)的左边为0，即满足两式。 使用式(9)对针对此时的脉动间隔值BC的标准化脉动间隔DR( 2) i进行换算，2 (1000-700) / (1000+700) =0.353，同样地对应CD的标准化脉动间隔01?(2)1+1是-0.353,因而如果将|DR (2)|>Tn设为异常标准化脉动间隔，则标准化脉动间隔DW2)_DR⑵ 1+1由于是心房性期外 收缩而被判定为异常标准化脉动间隔，因而必须去除。
[0163] 因此，可以说能够利用上述的方法检索由于心房性期外收缩而产生的异常标准化 脉动间隔并进行去除。
[0164] ?期外收缩去除效果的验证
[0165] 心室性期外收缩去除的效果
[0166] 为了确认心室性期外收缩去除的效果，使用心室性期外收缩去除后的脉动间隔， 按照与得到图6时相同的方法进行了验证。心室性期外收缩去除的参数为Tp = 0.25、Tn = 0.1。但是，为了使条件一致，将异常标准化脉动间隔设为DR(2)>0.112。图13示出结果。在总 计3893区间中有39区间呈现伪阳性，伪阳性的比率是1.00%，与实施心室性期外收缩去除 前的1.72%相比得到改善，因而可以说具有心室性期外收缩去除的效果。但是，与如图8所 示以20拍进行评价时的伪阳性率0.257%相比，还是比较大。因此，可以说心房颤动的检测 适合采用20拍中的异常DR(2)数。
[0167] 心房性期外收缩去除的效果
[0168] 对于前述的1名心房性期外收缩保有者，以20拍为1区间来划分实施了心房性期外 收缩去除的处理后的脉动间隔的时间序列，按照每个区间分析异常标准化脉动间隔的数。 在该验证中使用了设参数为N = 2的标准化脉动间隔DR(2)。并且，设Tn = 0.1。即，异常标准 化脉动间隔为|0以2)|>0.1。将式(21)和式(22)中所需的滤波器的参数设为11 = 1(=1，设阈 值为Ta=0。在图14中绘制了各20拍区间的异常DR( 2)数及其频度。在总频度271区间中有3 区间呈现伪阳性，伪阳性的比率是0.011%。这与实施心房性期外收缩去除前的34.7%相比 非常小，示出了前述的心房性期外收缩去除方法是有效的。
[0169] ?包括期外收缩去除的综合性验证
[0170]采用标准化脉动间隔DR(2)，按照每20拍来划分将心房性期外收缩及心室性期外 收缩去除后的脉动间隔的时间序列，将这20拍区间中异常标准化脉动间隔超过6时设为心 房颤动。设正常标准化脉动间隔为Tn = 0.1，设异常标准化脉动间隔为|DR(2)|>0.1。设心房 性期外收缩去除的参数为M=K = 1，阈值Ta=0。设心室性期外收缩去除的参数为TP = 0.25。 [0171]根据4名健全者、5名心房颤动患者的各2小时的脉动间隔得到的异常标准化脉动 间隔的分布如图15和图16所示。根据图15,对于健全者而言，在总频度1949区间中有3区间 呈现伪阳性，伪阳性的比率是0.154%。根据图16,对于心房颤动患者而言，在总频度1300区 间中有4区间呈现伪阴性，伪阴性的比率是0.308%。因此，可以说根据使用上述式（1)~(9) 的方法，能够根据脉动间隔良好地检测心房颤动。
【主权项】
1. 一种检测对象者有无心房颤动的心房颤动检测系统，其特征在于，该心房颤动检测 系统具有： 脉动间隔测定单元，其测定心脏的脉动间隔； 标准化脉动间隔运算单元，其根据由该脉动间隔测定单元测定出的心脏的脉动间隔， 计算在设心脏的脉动间隔的时间序列为1^时用下式(1)表示的标准化脉动间隔DR(N); 异常标准化脉动间隔累计单元，其累计连续的规定个数的所述标准化脉动间隔DR(N) 中绝对值超过正常脉动间隔阈值的异常标准化脉动间隔的个数;以及 比较判定单元，其将所述异常标准化脉动间隔的累计个数和正常累计个数阈值进行比 较，在所述异常标准化脉动间隔的累计个数超过所述正常累计个数阈值时判定为发生了心 房颤动，N为1以上的整数，下标η表示时间序列，相对于η+1，η表示过去。2. 根据权利要求1所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房颤动检测系统具有心室性期外收缩去除单元，该心室性期外收缩去除单元从 所述标准化脉动间隔中将有关心室性期外收缩的标准化脉动间隔去除。3. 根据权利要求2所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心室性期外收缩去除单元构成为按照下述的方法将有关心室性期外收缩的标准 化脉动间隔去除，即， 在设心脏的脉动间隔的时间序列为心的所述标准化脉动间隔DRWh*，检索满足下式 (2)及（3)的标准化脉动间隔DlUNh，然后从检索出的所述标准化脉动间隔DlUNh中将DR (N)i和与其连续的两个值DR(N)i+LSDR(N)i+2去除， DR(N)i| >TP.....(2)Τρ和Τν表示满足Τρ>0和Τν>0的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i+1，i表示过去， 式(3)中的昂(X)用下忒(4)弄示， Μ和X为1以上的整数。4. 根据权利要求1所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房颤动检测系统具有心房性期外收缩去除单元，该心房性期外收缩去除单元从 所述标准化脉动间隔中将有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除。5. 根据权利要求2所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房颤动检测系统具有心房性期外收缩去除单元，该心房性期外收缩去除单元从 所述标准化脉动间隔中将有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除。6. 根据权利要求3所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房颤动检测系统具有心房性期外收缩去除单元，该心房性期外收缩去除单元从 所述标准化脉动间隔中将有关心房性期外收缩的标准化脉动间隔去除。7. 根据权利要求4所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房性期外收缩去除单元构成为按照下述的方法将有关心房性期外收缩的标准 化脉动间隔去除，即， 在设心脏的脉动间隔的时间序列为心的所述标准化脉动间隔DRWh*，检索满足下式 (5)及（6)的标准化脉动间隔DlUNh，然后从检索出的所述标准化脉动间隔DlUNh中将DR (N)i和与其连续的DR(N)i+1去除，Tn和Τα表示满足TN>0和-ΤΝ < Τα < 0的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i +1，i表 示过去， Μ为1以上的整数，K为0以上的整数， 关于式(5)、（6)中的馬(X)，在X为1以上的整数时用下式(7)表示，在Χ = 0时用下式(8)表 示，8. 根据权利要求5所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房性期外收缩去除单元构成为按照下述的方法将有关心房性期外收缩的标准 化脉动间隔去除，即， 在设心脏的脉动间隔的时间序列为心的所述标准化脉动间隔DRWh*，检索满足下式 (5)及（6)的标准化脉动间隔DlUNh，然后从检索出的所述标准化脉动间隔DlUNh中将DR (N)i和与其连续的DR(N)i+1去除，Tn和Τα表示满足TN>0和-ΤΝ < Τα < 0的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i +1，i表 示过去， Μ为1以上的整数，K为0以上的整数， 关于式(5)、（6)中的馬(X),在X为1以上的整数时用下式(7)表示，在Χ = 0时用下式(8)表 示，9. 根据权利要求6所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房性期外收缩去除单元构成为按照下述的方法将有关心房性期外收缩的标准 化脉动间隔去除，即， 在设心脏的脉动间隔的时间序列为心的所述标准化脉动间隔DRWh*，检索满足下式 (5)及（6)的标准化脉动间隔DlUNh，然后从检索出的所述标准化脉动间隔DlUNh中将DR (N)i和与其连续的DR(N)i+1去除，Tn和Τα表示满足TN>0和-ΤΝ < Τα < 0的规定的阈值，下标i表示时间序列，相对于i +1，i表 示过去， Μ为1以上的整数，K为0以上的整数， 关于式(5)、（6)中的取X),在X为1以上的整数时用下式(7)表示，在Χ = 0时用下式⑶表 示，10. 根据权利要求1~9中任意一项所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述标准化脉动间隔运算单元构成为根据所述脉动间隔计算用下式(9)表示的标准化 脉动间隔DR(2)n，'〇11. 根据权利要求1~9中任意一项所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房颤动检测系统由设有所述脉动间隔测定单元的脉动间隔测定用的传感器、以 及设有所述标准化脉动间隔运算单元、所述异常标准化脉动间隔累计单元和所述比较判定 单元的分析器构成。12. 根据权利要求10项所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房颤动检测系统由设有所述脉动间隔测定单元的脉动间隔测定用的传感器、以 及设有所述标准化脉动间隔运算单元、所述异常标准化脉动间隔累计单元和所述比较判定 单元的分析器构成。13. 根据权利要求11项所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房颤动检测系统构成为在所述传感器中设置保存由所述脉动间隔测定单元测 定出的脉动间隔的脉动间隔保存单元、或者将所测定的脉动间隔发送给分析器的脉动间隔 发送单元，将使用所述传感器测定出的所述脉动间隔经由所述脉动间隔保存单元或者所述 脉动间隔发送单元输入所述分析器，由此进行心房颤动的检测。14. 根据权利要求12项所述的心房颤动检测系统，其特征在于， 所述心房颤动检测系统构成为在所述传感器中设置保存由所述脉动间隔测定单元测 定出的脉动间隔的脉动间隔保存单元、或者将所测定的脉动间隔发送给分析器的脉动间隔 发送单元，将使用所述传感器测定出的所述脉动间隔经由所述脉动间隔保存单元或者所述 脉动间隔发送单元输入所述分析器，由此进行心房颤动的检测。
【文档编号】A61B5/046GK105852851SQ201610064444
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】松井太志, 筱崎亮
【申请人】佑能工具株式会社