JP2009082664A - System of analysis, display, storage, filing and management for comprehensive processing of electrocardiograph data - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユーザの継続的・長期的な測定によって作成される大量の心電計データを随時取り込み、漸増的に処理し総合的に分析・解析・表示・蓄積・整理・管理するシステムに関するものである。 The present invention relates to a system that takes in a large amount of electrocardiograph data created by user's continuous and long-term measurement as needed, and processes it incrementally for comprehensive analysis, analysis, display, storage, organization, and management. It is.
多くの心房系の孤立性の不整脈、たとえば、徐脈、ブロック脈、期外収縮及び心房細動は、相互に関連して発症するがし、加齢とともに、罹患率は急激に増加し、人口の老齢化により、罹患者の絶対数も増加している。特に、頻脈系の期外収縮の発展形である心房細動は、緊急の措置は必要ないものの、発作自体が更なる発作を誘発して慢性化し、また、２日間の短期間の発症でも脳血栓塞栓症等の重篤な症状を誘発することもある。 Many isolated atrial arrhythmias, such as bradycardia, block pulse, extrasystole, and atrial fibrillation develop in relation to each other, and with aging, the prevalence increases rapidly and the population With the aging of the population, the absolute number of affected individuals is also increasing. In particular, atrial fibrillation, which is an advanced form of premature contraction of the tachycardia system, does not require urgent measures, but the seizures themselves become chronic by inducing further seizures. Serious symptoms such as cerebral thromboembolism may be induced.
従って、心房細動等の早期発見、早期治療は必須である。しかし、単純な心房系の不整脈では、日常の生活に大きな支障は来たさず、気が付かないうちに徐々に発症し、進行することも多い。さらに、これらの不整脈は予兆がなく突如生じることも多く、事後に専門医の診察を受けても、異常なしと診断され、発見が遅れることも多い。このことからも、脈に異常を感じる人に対しては、継続的な心電図測定による早期発見の重要性は極めて大きい。 Therefore, early detection and early treatment of atrial fibrillation are essential. However, simple atrial arrhythmias do not cause major problems in daily life and often develop and progress gradually before they are noticed. In addition, these arrhythmias often occur suddenly without any sign, and even if they are examined by a specialist after the fact, they are diagnosed as having no abnormalities, and detection is often delayed. For this reason, early detection by continuous electrocardiogram measurement is extremely important for those who feel abnormalities in the pulse.
唯一の解決法は、患者自体が継続的に携帯型心電計で心電図を測定することである。予兆がなく生じることも多いため、早期発見のために１日に数回、継続的に測定する必要がある。また、異常があると考えられる時は、医者の診察をうけるまでの頻繁に測定し、病状を継続的に記録することが、早期の診断には欠かせない。さらに、すでに、発作性または持続性の不整脈症状を持っている人については、毎日の継続的な心電図は、異常があっても、なくても医者の診断の貴重な判定材料となる。 The only solution is for the patient himself to continuously measure the electrocardiogram with a portable electrocardiograph. Since it often occurs without warning, it is necessary to continuously measure several times a day for early detection. In addition, when it is considered that there is an abnormality, it is indispensable for early diagnosis to measure frequently until a doctor's visit and to record the medical condition continuously. Furthermore, for those who already have paroxysmal or persistent arrhythmia symptoms, daily continuous electrocardiogram is a valuable diagnostic tool for doctors with or without abnormalities.
このことから、携帯型心電計による長期にわたる継続的な測定により、膨大な心電図が蓄積される。たとえば、６時間毎に、１日に４回測定するとして、月に１２０個の測定データが蓄積する。しかし通常の携帯型の心電計では、小さな液晶窓で、１波形の一部分をモニタ出来るに過ぎない。測定データを医者に提出しても、数十個以上の多数のデータ全体を精査することは、忙しい医者にとって不可能に近い。従ってソフトウェア的な支援手段が必要である。 For this reason, a vast electrocardiogram is accumulated by continuous measurement over a long period of time by a portable electrocardiograph. For example, assuming that measurement is performed four times a day every 6 hours, 120 pieces of measurement data are accumulated in a month. However, a normal portable electrocardiograph can only monitor a part of one waveform with a small liquid crystal window. Even if the measurement data is submitted to the doctor, it is almost impossible for a busy doctor to scrutinize the whole of dozens of data. Therefore, a software support means is necessary.
一般の個人が日常的に使用する携帯型心電計または携帯用心電計はいくつか発売されている。本発明のように、低価格で、患者個人のサイドで常時的に気軽に使用する事を目的とするタイプのものは、生活の場で使用するため、単チャネルで、小さい液晶窓を通して操作、最低限のＩＤ情報の表示、スクロール式波形表示等を行う。記憶できる件数は少なく、短期間の一時的メモとしての使用に限られるものもある。一方、オンラインで心電図をセンターに送信し、診断を行うものもあるが、誰でも気軽には利用しがたい。Several portable electrocardiographs or portable electrocardiographs used by ordinary individuals on a daily basis have been put on the market. As in the present invention, a low-priced type that is intended to be used casually on the patient's individual side at all times is a single channel, operated through a small liquid crystal window for use in daily life. Minimal ID information display, scroll waveform display, etc. The number of records that can be stored is small, and some are limited to temporary memos. On the other hand, there are some that send ECG online to the center for diagnosis, but it is difficult for anyone to use.
例えば、オムロンヘルスケア社のＨＣＧ８０１（［非特許文献１］参照。）は、波形のスクロール表示のみであるが、別途、医師向けに、専用の表示ソフトを持っている。また、内部記憶は５件までであるが、ＳＤカードにより３００件まで記録できる。
東芝社の心電図記憶装置ＳＣＳ−Ｈ１０Ｒ（［非特許文献２］参照。）では、記憶は１２件に限られるが、オンラインで計算機に伝送できる。ＲＲリズムパタンを解析表示するが、それを記憶保存伝送はできない。本発明に関連する携帯型心電装置については、［特許文献１］があり、心電波形の解析の仕方については、［非特許文献３］に示されているように、主としてＱＲＳ波に関する種々のパラメータ、例えばＲ−Ｒ間隔が用いられる。また、請求項４のＰ波検出については、［特許文献２］は、多チャネル心電信号の２次微分を特徴とするものである。
Toshiba's electrocardiogram storage device SCS-H10R (see [Non-Patent Document 2]) is limited to twelve records, but can be transmitted online to a computer. The RR rhythm pattern is analyzed and displayed, but it cannot be stored and transmitted. There is [Patent Document 1] for a portable electrocardiographic device related to the present invention, and the method of analyzing an electrocardiographic waveform is mainly related to QRS waves as shown in [Non-Patent Document 3]. Parameters such as the RR interval are used. As for the P-wave detection of claim 4, [Patent Document 2] is characterized by the second derivative of the multi-channel electrocardiogram signal.
特に早期検知、早期診断・早期治療が要求される発作性の心房細動の罹患者に対しては、数時間毎の継続測定、即時的な高度の解析による心房細動発生の予兆の検知、経時的変化の蓄積と一覧的表示によりユーザ自身が自己の病状を把握し、医師の診察に際しては、効率的に的確な診断が行えるように、予め一覧的に集約され整理された分析情報を提示することが要求される。 Especially for those suffering from paroxysmal atrial fibrillation that requires early detection, early diagnosis and treatment, continuous measurement every few hours, detection of signs of atrial fibrillation occurrence by immediate advanced analysis, Accumulation of changes over time and list display allows users to grasp their own medical conditions, and presents analysis information that has been aggregated and organized in advance so that doctors can perform efficient and accurate diagnosis. It is required to do.
このためには、波形だけでなく、心拍の間隔を測定・表示し、心拍パタンを解析して、心電波形の特徴を抽出し、総合的に表示して、ブラウザで的確な情報を取り出す機能が必須である。特に携帯用では、ベクトル心電図とは異なり、単チャネルで、しかも、生活の環境で測定するため、不規則変化や外乱ノイズが大きく、信号処理の方法に大きな制限がある。また、専用の高度なシステムが使えないので、簡易な方法で実現する必要がある。 For this purpose, the function to measure and display not only the waveform but also the interval between heartbeats, analyze the heartbeat pattern, extract the characteristics of the electrocardiogram waveform, display it comprehensively, and retrieve accurate information with a browser Is essential. In particular, for portable use, unlike a vector electrocardiogram, measurement is performed in a single channel and in a living environment, so irregular changes and disturbance noise are large, and signal processing methods are greatly limited. Moreover, since a dedicated advanced system cannot be used, it is necessary to realize it by a simple method.
このようなユーザ自身による常時的な心電測定の課題を解決する為には、携帯型心電計はハードウェアとともに、総合的な処理システムを提供する必要がある。それは、ユーザ自体が随時使い、その時点での状況を容易にモニターし、データを管理できるものでなくてはならない。 In order to solve such a problem of constant electrocardiogram measurement by the user himself / herself, the portable electrocardiograph needs to provide a comprehensive processing system together with hardware. It must be used by the user itself from time to time, easily monitor the situation at that time, and manage the data.
本発明は、このような医療現場とユーザの要求を解決するため、総合的な処理のためのソフトウェアシステムを提供し、総合的な不整脈治療の高度化に資する事を目的とする。本発明のシステムにより自分の心電図を自己で管理することは有効である。 An object of the present invention is to provide a software system for comprehensive processing in order to solve such medical field and user requirements, and to contribute to the advancement of comprehensive arrhythmia treatment. It is effective to manage one's own electrocardiogram by the system of the present invention.
このためには、日常的に使えるように、的確に簡易化して、わかりやすいシステムとして構成し、誰でも扱えるインターフエースと理解しやすい結果の表示が必須である。さらに、総てのウィンドウパソコンに含まれており、特別のハードエアやソフトウェアの追加は必要がないＥｘｃｅｌでの実現が望まれる。このように本発明のシステムの目的は、いつでも、どこでも、誰でも、手軽にと言うユービキタスコンピュータの概念を実現したシステムとして、不整脈治療の補助的ツールとして家庭に提供することが目標である。 For this purpose, it is necessary to simplify the system accurately and configure it as an easy-to-understand system so that it can be used on a daily basis, and an interface that anyone can handle and an easy-to-understand result display are essential. Furthermore, it is desired to be realized with Excel, which is included in all window personal computers and does not require the addition of special hardware or software. Thus, the purpose of the system of the present invention is to provide the home as an auxiliary tool for treating arrhythmia as a system that realizes the concept of a ubiquitous computer that is easy for anyone, anytime, anywhere.
本発明のシステムは、携帯型心電計にも対応できるように、１チャネル心電信号を扱う。多チャネルのベクトル心電計に対しては、それらを目的に従った方法で合成して、単チャネル化したものを入力する。また、 The system of the present invention handles a one-channel electrocardiographic signal so that it can be applied to a portable electrocardiograph. For a multi-channel vector electrocardiograph, a single channel is synthesized by synthesizing them according to the purpose. Also,
この課題を解決するために、本発明のシステムは、先ず、請求項１に記載のように、他の重篤な心疾患を伴わない孤立性の心房系の不整脈の早期検知のために、携帯心電計によるユーザサイドでの常時的測定から得られる一連の多量の心電計データをユーザーサイドで多様な方法で処理し、被検者に状況を把握させ、医師へ適格な情報を伝達する事を目的として、心電情報と心電波形信号のＥＣＧファイルを受け取って、心電信号を波形ひずみを生じないように整形しファイル化するとともに、それからＲＲ間隔時系列パタン及びその平均パタンを抽出し、そのＲＲ間隔時系列パタン・同平均パタンの解析及び信号波形分析により徐脈性パタン、ブロック脈性パタン、期外収縮性パタン、心房細動・粗動パタンの抽出、Ｐ波検出の有無を波形的特徴として抽出し、最終的に、ＥＣＧファイルのＩＤ情報、信号波形、ＲＲ間隔時系列・同平均パタン、各種特徴抽出結果を総合して、統合心電図解析データベースを構成する事を特徴とする総合的心電データ処理のための分析・解析・蓄積システムを構成する。 In order to solve this problem, the system according to the present invention is firstly adapted for portable detection for early detection of isolated atrial arrhythmia without other serious heart diseases. A series of large amounts of electrocardiograph data obtained from constant measurement on the user side by an electrocardiograph is processed in various ways on the user side, the subject is informed of the situation, and appropriate information is transmitted to the doctor. For the purpose, ECG file of ECG information and ECG waveform signal is received, the ECG signal is shaped and filed so as not to cause waveform distortion, and RR interval time series pattern and its average pattern are extracted from it RR interval time series pattern / average pattern analysis and signal waveform analysis to detect bradycardia pattern, block pulse pattern, extra systolic pattern, atrial fibrillation / coarse movement pattern, presence / absence of P wave detection The waveform It is extracted as features, and finally, the integrated ECG analysis database is constructed by combining the ECG file ID information, signal waveform, RR interval time series and average pattern, and various feature extraction results. Configure an analysis, analysis and storage system for ECG data processing.
請求項２では、請求項１で得られた大量のデータに対する結果を、有機的に関連させ、有効活用し、トータルな把握と理解を容易にするために、ＲＲ間隔時系列パタンの一覧的表示システムを中心に多数のデータの閲覧のための知的なブラウザーを構成し、その表示面上で視認による注目データの抽出と抽出されたデータの圧縮モードでのコンパクトな表示を行うとともに、指定された心電データについて詳細な心電波形表示とその各種抽出特徴結果の表示を行うモニターとから構成される総合的心電データ処理のための表示・閲覧・モニターシステムを構築する。 In claim 2, in order to organically relate and effectively use the results for the large amount of data obtained in claim 1 and to make a total grasp and understanding easy, a list display of RR interval time series patterns An intelligent browser for browsing a large number of data is configured around the system, and the attention data on the display surface is extracted by visual recognition and the extracted data is displayed in a compressed mode in a compact mode. Construct a display / viewing / monitoring system for comprehensive electrocardiographic data processing, which consists of detailed electrocardiographic waveform display for the electrocardiographic data and a monitor for displaying the various extracted feature results.
請求項３は、請求項１で作成する統合心電解析データベースにおいて、抽出特徴の充足・非充足条件を指定して一括して自動的に該当測定データを抽出し、請求項２の一覧表示システムにおいて抽出モードでのＲＲ間隔時系列パタンの一覧的表示を行い、さらに抽出されたデータのみからなる目的別のコンパクトなＥＣＧファイルを作成する総合的心電データ処理のための抽出・整理・管理システムである。 In the integrated electrocardiogram analysis database created in claim 1, claim 3 specifies the satisfaction / non-satisfaction conditions of the extracted features and automatically extracts corresponding measurement data in a batch, and the list display system of claim 2 Extraction, organization, and management system for comprehensive electrocardiographic data processing that displays a list of RR interval time series patterns in extraction mode and creates a compact ECG file for each purpose consisting of only extracted data It is.
請求項４は、請求項１の特徴抽出システムにおいて、心電信号の主たる成分である各時点のＲ波のピークを基準時点として、同期検波的に時間遡及方向に信号を重畳することにより、心房の収縮に対応した信号成分であるコヒーレントなＰ波とランダムなノイズ成分との信号対雑音比を、統計的に重畳回数の平方根倍に改善する事を特徴とするＰ波成分の検出方式である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the feature extraction system of the first aspect, the signal is superimposed in the time retrospective direction in a synchronous detection manner using the R wave peak at each time point, which is the main component of the electrocardiographic signal, as a reference time point. P-wave component detection method characterized by statistically improving the signal-to-noise ratio between a coherent P-wave that is a signal component corresponding to the shrinkage of the signal and a random noise component to the square root of the number of times of superposition. .
請求項５は、請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４を実施するシステムにおいて、付加的な装置やソフトウェアツールを導入することなく安価に実現し、通常のパソコンのＥｘｃｅｌでインプリメントした総合的心電データ処理のための分析・解析・蓄積・表示・閲覧・整理・管理ソフトウェアシステムである。ＥｘｃｅｌのＷＹＳＩＷＹＧ（Ｗｈａｔ Ｙｏｕ Ｓｅｅ Ｉｓ Ｗｈａｔ Ｙｏｕ Ｇｅｔ）特性を利用することにより、特別の訓練を要せずにインターラクティブに手軽に利用できるよう工夫している。 Claim 5 is a system that implements claims 1, 2, 3, and 4, and is realized at low cost without introducing an additional device or software tool, and is implemented by Excel of a normal personal computer. It is an analysis, analysis, storage, display, browsing, organizing, and management software system for integrated electrocardiographic data processing. By utilizing Excel's WYSIWYG (What You See Is What You Get) characteristic, it is devised so that it can be used interactively and easily without requiring special training.
本発明のシステムにより、心電図の測定後直ぐデータを計算機にコピーし、処理システムに取り込み、漸増的に処理して、それまでの蓄積されている過去の結果に追加して、統合し、過去の結果とともに統合して一式を表示・閲覧することにより、過去の長期の時間的経過を含めて、自己の病歴を把握し、管理することが可能となる。特に心房細動では、治療の効果はゆるやかで、長期に亘るため、日常の状態の長期的蓄積と管理は、的確な治療を進めるために必須である。 With the system of the present invention, the data immediately after the measurement of the electrocardiogram is copied to a computer, taken into the processing system, processed incrementally, added to the past results accumulated so far, integrated, By displaying and browsing the complete set together with the results, it becomes possible to grasp and manage one's own medical history, including the long-term past of the past. In particular, in atrial fibrillation, since the effect of treatment is gradual and long-term, long-term accumulation and management of daily conditions are essential for advancing accurate treatment.
本ソフトは、これまで一部の医療の専門家しか使えなかった心電図解析システムを、ユーザが自分で操作閲覧出来るようにして、ユーザに提供し、心電図測定を普及させることができ、早期発見、治療に有効である。これにより、医師が患者の日常的状態を把握することにより、治療がより適切に進むことも期待できる。 This software provides the user with an electrocardiogram analysis system that could only be used by some medical specialists so far, allowing the user to browse and operate the ECG measurement. It is effective for treatment. Thereby, it can also be expected that the treatment proceeds more appropriately by the doctor grasping the daily state of the patient.
また、携帯型の心電計は、益々多く利用される様になると思われるが、これまでは、医者に心電記録ファイルを持参種するか、機器の小さな液晶窓で、波形やＲＲ間隔パタンの大体の様子をひとつづつ観察するしかなかった。本発明の様に、高度で多様な便宜性の高いソフトウェアシステムを携帯型心電計と組み合わせることにより、携帯型心電計有効利用を格段に進め、普及を促進することに役立つ。 In addition, portable electrocardiographs are expected to be used more and more, but until now, you should bring an electrocardiogram file to a doctor or use a small liquid crystal window on the device to display waveforms and RR interval patterns. There was no choice but to observe the general state of each. As in the present invention, by combining an advanced and highly convenient software system with a portable electrocardiograph, the portable electrocardiograph can be effectively used and promoted.
最良の形態は、請求項５に記載の様に、Ｅｘｃｅｌによるインプリメントである。Ｅｘｃｅｌはヒューマンインターフエースが優れて居り、さらにグラフ機能も持っているため、別のツールを要しない。これにより、処理の新結果やが即時図やグラフで表示されるインタラクティブに操作が出来る。本発明のシステムのように、多様な観点から多様なアプローチを行う必要があるシステム構成におけるプロトタイピング的な使用目的には、実情に即して容易に機能を改善できるメリットも大きい。かつ、システムの安定性、普及度、価格の点からも実用上のシステムにはＥｘｃｅｌが最も適している。 The best mode is implementation by Excel as described in claim 5. Excel has an excellent human interface and also has a graph function, so no additional tools are required. As a result, the operation result can be interactively displayed as an immediate diagram or graph. The prototyping use purpose in a system configuration that requires various approaches from various viewpoints, such as the system of the present invention, has a great merit that the functions can be easily improved in accordance with the actual situation. In addition, Excel is most suitable for practical systems from the viewpoint of system stability, degree of spread, and price.
本発明の方式一式を、ウインドウズパソコンのＥｘｃｅｌで実現した実施例のブロック図を図１に示す。システムは、Ｅｘｃｅｌ２０００以降の版で実行可能である。プログラムサイズは約６〜１２ＭＢで、１アプリケーションに付き最大４００件までのデータが処理・解析・蓄積・管理出来る。１心電データの処理には１秒程度の処理時間を要する。ファイルの取り込み、ファイルの維持・管理等全体的な流れの実行はマクロにより行われるが、信号波形の処理及び解析、特徴抽出の計算部分、及びデータ抽出、表示、ブラウザー部分は試行錯誤的な調整、パラメータの再調整等を行い随時改良を進めるため、セルオブジェクト上の関数により作成される。 FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment in which the system set of the present invention is realized by Excel of a Windows personal computer. The system can be run on Excel 2000 and later versions. The program size is about 6-12MB, and up to 400 data per application can be processed, analyzed, stored, and managed. Processing of one ECG data requires a processing time of about 1 second. The entire flow of file acquisition, file maintenance and management, etc. is performed by macros, but the processing and analysis of signal waveforms, the calculation part of feature extraction, and the data extraction, display, and browser parts are adjusted by trial and error. It is created by a function on the cell object in order to readjust the parameters and improve it as needed.
図１において、ブロック１は、入出力となるホスト計算機のファイルシステムであり、心電信号ファイルは、ｅｃｇタイプとして登録されている。心電計のデータは、予め、ファイルシステムの指定フォルダの下に一式を入力またはコピーしておく。 In FIG. 1, a block 1 is a file system of a host computer that becomes an input / output, and an electrocardiogram signal file is registered as an ecg type. A set of ECG data is input or copied in advance under a designated folder in the file system.
ブロック２〜ブロック６は、請求項１に関する部分である。ブロック２の入力部は、ＧＥＴコマンドにより、新規測定データのみを抽出し、処理一式を行い、前回までの処理結果の蓄積データベースに、漸増的に追加していく。入力が終了すれば、これまでの分と合わせて、一式が表示される。ブロック３は心電信号データ表現をパック形式から、計算機の標準形式に変換し、さらに、高域フイルターによって、測定時の不作為やや筋電信号による揺らぎを除去し整形する。フイルタには、波形ひずみを生じないような、２次以下の緩やかな特性のもの、またはガウス型フイルター等を用いる。 Blocks 2 to 6 are related to claim 1. The input unit of block 2 extracts only new measurement data by the GET command, performs a set of processes, and gradually adds to the accumulated database of the processing results up to the previous time. When input is complete, a set is displayed with the previous minutes. Block 3 converts the electrocardiogram signal representation from the pack format to the standard format of the computer, and further eliminates the omission of measurement and fluctuations due to the myoelectric signal by the high frequency filter, and shapes it. As the filter, a filter having a moderate characteristic of the second order or less that does not cause waveform distortion, a Gaussian filter, or the like is used.
ブロック４及びブロック５は、本システムの解析の中心で、ＲＲ間隔（心拍周期）時系列パタンを求め、さらに、これから、ＲＲ間隔平均パタンを、繰り返し漸近法で求める。これを元に、ＲＲ間隔パタンや波形の各種の特徴を抽出する。詳細は図２に示す。 In block 4 and block 5, the RR interval (heart rate) time series pattern is obtained at the center of the analysis of the present system, and the RR interval average pattern is obtained from the repeated asymptotic method. Based on this, various features of the RR interval pattern and waveform are extracted. Details are shown in FIG.
総ての処理結果は、ブロック６の統合心電解析データベースにまとめて蓄積し、表示、管理される。記載項目には、ＥＣＧデータＩＤ情報，信号波形、ＲＲ間隔系列及び同平均パタン、各種特徴抽出結果が含まれる。 All the processing results are accumulated in the integrated electrocardiogram analysis database in block 6 and displayed and managed. The described items include ECG data ID information, signal waveform, RR interval series and average pattern, and various feature extraction results.
ブロック７は、請求項２に関するもので、表示を担当する。中心は、ＲＲ間隔系列パタンの一覧表示である。全表示モードと、抽出表示モードとがある。ページブラウズ機能を有し、効果的に多数のデータを探索的に閲覧できる。さらに波形を指定して、詳細な心電波形をその抽出特徴値とともに表示できる。また、目的に合致した対象データのみを目視によりマークしたもののみを、抽出表示モードで、圧縮表示できる。 Block 7 relates to claim 2 and is responsible for display. The center is a list display of RR interval series patterns. There are a full display mode and an extraction display mode. It has a page browsing function and can effectively browse a large number of data. Furthermore, a detailed electrocardiogram waveform and its extracted feature value can be displayed by specifying the waveform. In addition, only the target data that matches the purpose can be compressed and displayed in the extraction display mode.
ブロック８は、請求項３に関するもので、データベースを抽出、整理、管理する部分である。心電データの抽出には、抽出条件を特徴抽出値で条件設定し、それを充足または非充足するものを正規表現的にＡＮＯ−ＯＲ−ＮＯＴ的にまとめて一括して効率的に抽出するが、初心者のために、単純な検索・抽出も出来る。また、データベースを管理するとともに、データベースから、有用な統計的情報を計算し、全体的な動向の把握を行う。この部分は、目的に応じてユーザがＥｘｃｅｌで自己作成できる。抽出したデータのみを含む目的別のＥＣＧファイルを作成することも出来る。 The block 8 relates to claim 3 and is a part for extracting, organizing and managing the database. For the extraction of electrocardiogram data, the extraction condition is set with a feature extraction value, and those satisfying or not are collectively extracted in a regular expression ANO-OR-NOT and efficiently extracted collectively. For beginners, simple search and extraction is possible. In addition to managing the database, it also calculates useful statistical information from the database and grasps overall trends. This part can be self-created by Excel according to the purpose. It is also possible to create a purpose-specific ECG file that contains only the extracted data.
図１のブロック４及び５の詳細を図２に示す。 Details of blocks 4 and 5 of FIG. 1 are shown in FIG.
図２において、ブロック４１は、ＲＲ間隔時系列パタン及び同平均パタンを抽出する。心電信号について、心電図のＱＲＳ波の部分をフイルタと信号の時間微分とにより検出し、数本のＲ波のピーク値の移動平均的を求め、それと相対的に設定する閾値で以って、Ｒ波部分を抽出し、其のピーク点を以って、最終的なＲ波時点を決定する。これより、ＲＲ間隔の時系列パタンを求める。なお心電波形には、Ｒ波が正になるものと、負になるものがあるが自動的に判定される。 In FIG. 2, the block 41 extracts the RR interval time series pattern and the average pattern. For an electrocardiogram signal, the QRS wave portion of the electrocardiogram is detected by a filter and time differentiation of the signal, a moving average of the peak values of several R waves is obtained, and a threshold value set relative thereto is determined. The R wave part is extracted, and the final R wave point is determined by using the peak point. From this, the time series pattern of the RR interval is obtained. There are two types of electrocardiogram waveforms, one in which the R wave becomes positive and the other in which the R wave becomes negative.
ブロック４２は、ＲＲ間隔の平均を求める。乱れのない心拍パタンのときは、平均間隔は問題なく抽出できる。またＲＲ間隔パタンに、呼吸に伴う緩やかな連続的変化があるときは、移動平均間隔を求める。不整脈により、ＲＲ間隔パタンに乱れがあるとき、ＲＲ間隔の平均抽出には工夫を要する。先ず、ＲＲ間隔パタンの間隔分布のヒストグラムを作成する。０次近似として全平均ＭＲＲ０を求め、其の周りのばらつきの標準偏差ＳＲＲ０を求める。ヒストグラムが単一モード分布の時は、ＭＲＲ０からの偏差がＳＲＲ０以内の間隔を抽出し、それらに関して、平均ＭＲＲ１と標準偏差ＳＲＲ１を求める。ＭＲＲ１とＭＲＲ０との差，ＳＲＲ１とＳＲＲ０との差が一定以下になれば、それを最終解とする。但し、これは、ＭＲＲ２，ＳＲＲ２までで打ち切る。頻度分布がマルチモードであると判断されるときは、中央の再頻モード部のみを抽出し、それに対して上記の手法を適用する。 Block 42 determines the average of the RR intervals. When the heartbeat pattern is not disturbed, the average interval can be extracted without any problem. When the RR interval pattern has a gradual continuous change accompanying respiration, the moving average interval is obtained. When the RR interval pattern is disturbed due to arrhythmia, it is necessary to devise an average extraction of the RR interval. First, an interval distribution histogram of the RR interval pattern is created. A total average MRR0 is obtained as a zero-order approximation, and a standard deviation SRR0 of variations around it is obtained. When the histogram has a single mode distribution, intervals where the deviation from MRR0 is within SRR0 are extracted, and average MRR1 and standard deviation SRR1 are obtained for them. If the difference between MRR1 and MRR0 and the difference between SRR1 and SRR0 are below a certain level, that is the final solution. However, this is terminated by MRR2 and SRR2. When it is determined that the frequency distribution is multimode, only the central frequent mode part is extracted, and the above-described method is applied thereto.
ブロック５１は、徐脈パタンの検出である。個々のＲＲ間隔が、其の近傍時点の平均間隔から大きい方向に一定以上ずれたとき、徐脈と判断する。但し、ヒストグラムで、別のモードであると判断され、または平均の１．５〜１．６倍以上の間隔のものは、ブロック脈（１回飛び）と判断し、ブロック５２で検出される。其のイベントが生じた回数を表示する。また、２秒間以上の間隔は、自動的にブロック脈と判定される。 Block 51 is detection of a bradycardia pattern. When each RR interval deviates more than a certain amount from the average interval at the vicinity, it is determined as bradycardia. However, in the histogram, it is determined that the mode is another mode, or those having an average interval of 1.5 to 1.6 times or more are determined as block pulses (one jump) and detected in block 52. Displays the number of times that event occurred. An interval of 2 seconds or more is automatically determined as a block pulse.
ブロック５３は、期外収縮の検出である。期外収縮は、連続した２個のＲＲ間隔において、先行の間隔が平均より短く、後続の間隔がその分だけ長く、かつ両間隔の和が、平均間隔の略２倍になっている事を検知し、そのイベントの生起回数を表示する。 Block 53 is detection of extrasystole. Premature contraction means that in two consecutive RR intervals, the preceding interval is shorter than the average, the subsequent interval is correspondingly longer, and the sum of both intervals is approximately twice the average interval. Detect and display the number of occurrences of the event.
ブロック５４は、頻脈の抽出である。：０．４６秒以下のＲＲ間隔（１３０拍／分相当）が数秒間以上続く時に、頻脈と判定する。 Block 54 is tachycardia extraction. : A tachycardia is determined when an RR interval of 0.46 seconds or less (corresponding to 130 beats / minute) continues for several seconds or more.
ブロック５５は、心房細動の検出である。これには２通りの方法でアプローチする。方法１は、ＲＲ間隔のヒストグラムにおいて、ほぼ単一モード分布であり、標準偏差が一定以上である場合に、心房細動の可能性として検知する。一般的に、心房細動は、多発性の強い期外収縮が要因となっていることが認められており、この検出法では、強度の多発性期外収縮も心房細動の予兆として警告のために、検出される。 Block 55 is detection of atrial fibrillation. There are two approaches to this. Method 1 detects the possibility of atrial fibrillation when the RR interval histogram has a substantially single-mode distribution and the standard deviation is a certain value or more. In general, atrial fibrillation is recognized to be caused by multiple strong premature contractions, and with this detection method, multiple premature systoles are also used as warning signs of atrial fibrillation. In order to be detected.
方法２は、方法１で、心房細動の可能性が検出されたときに、さらに、心房の収縮を現すＰ波を検出し、Ｐ波が検出できれば、多発性の期外収縮とし、Ｐ波が検出できなければ、心房細動とすることである。Ｐ波は、主たるＲ波に１００〜２５０ミリ秒程度先行して生じるが、弱い波形であり、通常の携帯用の心電計の信号では、ノイズ成分が多く、それに埋もれたり、また機器での信号処理により波形が歪んでいることもあり、このためＰ波成分の検出には工夫を要する。 Method 2 detects P-waves that indicate atrial contraction when Method 1 detects the possibility of atrial fibrillation. If P-waves can be detected, multiple extra-systolic contractions are detected. If it cannot be detected, atrial fibrillation is assumed. The P wave occurs about 100 to 250 milliseconds ahead of the main R wave, but it is a weak waveform, and the signal of a normal portable electrocardiograph has a lot of noise components and is buried in it. The waveform may be distorted by the signal processing, and therefore, a device is required for detecting the P wave component.
ブロック５６は、Ｐ波検出部である。いわゆる周期的現象の同期検出の手法を用い、十数本のＲ波について、それぞれのＲ波基準にして、それから時間遡及方向に心電波形を同期的に重畳的に縮約し、Ｐ波信号成分とランダム的ノイズ成分の信号体雑音比（Ｓ／Ｎ）を統計的に改善することにより、Ｐ波を強調して、その上で、一定以上のピークがＲ波の前１００〜２５０ミリ秒の範囲内になければ、Ｐ波無しで、心房細動（心房粗動）と判定する。なお、１３０拍／分以上の頻脈に対しては、先行のＲ波に対するＴ波が重畳してくるため、判断が出来ないばあもあり、頻脈に対しては、Ｐ波検出波行わず、一括して頻脈として扱っている。 Block 56 is a P-wave detection unit. Using a method of synchronous detection of a so-called periodic phenomenon, an electrocardiographic waveform is synchronously superimposed and contracted in a time retroactive direction with respect to each of about a dozen R waves, and then a P wave signal. By improving the signal-to-noise ratio (S / N) of the component and the random noise component statistically, the P wave is emphasized, and then a peak above a certain level is 100 to 250 milliseconds before the R wave. If it is not within the range, atrial fibrillation (atrial flutter) is determined without P wave. For tachycardia of 130 beats / minute or more, the T wave is superimposed on the preceding R wave, so it may be impossible to make a judgment. For tachycardia, a P wave detection wave is used. Instead, they are treated as tachycardia.
図３は、請求項４のＰ波検出方式の説明図である。４０１のような心電信号の主たる成分であるＮ個の各時点のＲ波のピークを基準時点として、４０２のように同期検波方式的に時間遡及方向に信号を重畳することにより、心房の収縮に対応した信号成分であるコヒーレントなＰ波とランダムなノイズ成分との信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を、統計的に重畳回数の平方根倍に改善する事を特徴とするＰ波成分の検出方式。例えば、Ｎ＝１６とすると、Ｓ／Ｎが４倍改善され、ノイズの大きい携帯型心電計では効果は大きい。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the P-wave detection method according to claim 4. The atrial contraction is performed by superimposing signals in the time retroactive manner in a synchronous detection manner as in 402 using the R wave peaks of each of N time points, which are the main components of the electrocardiographic signal as in 401, as the reference time point. P-wave component detection characterized in that the signal-to-noise ratio (S / N) between a coherent P-wave and a random noise component, which is a signal component corresponding to, is statistically improved to the square root of the number of superpositions. method. For example, when N = 16, the S / N ratio is improved by a factor of 4, and the effect is great in a portable electrocardiograph having a large noise.
ソフトウェアの操作の手順は、（１）外部ファイルデータの計算機ファイルシステムへの取り込み（ウインドウズのファイルコピー操作）。（２）当該アプリケーションソフトの初期クリア（マクロ実行：総てのこれまでの既存の蓄積結果をクリア。初回のみ実行。）。（３）ＥＣＧファイルのデータを逐次読取り、すでに入力され、処理が完了して、データベースに蓄積されているＥＣＧデータは、無視されて、前回の入力以降に追加測定された新規ＥＣＧデータのみに対して、漸増的に読み込み、請求項１の一連の処理を行う。１件当たり、１〜２秒掛かる。（４）ＲＲ間隔心拍パタンの一覧表示で、表示ページをブラウズしつつ、閲覧する。波形を指定して、詳細な心電波形をその抽出特徴値とともに表示できる。また、目的に合致した対象データのみを目視によりマークしたもののみを、抽出モードで、圧縮表示できる。なお、これとは別に、抽出は、データベースにおいて、抽出特徴条件を指定して、充足するものを一括選定して、圧縮表示できる。（５）抽出したデータののみからなるＥＣＧ形式ファイルを作成する。なお、ＥＣＧフォーマット部は、用いる心電計に合わせてメーカーと協力して、個別に作成する必要がある。 The software operation procedure is as follows: (1) Import external file data into the computer file system (Windows file copy operation). (2) Initial clearing of the application software (macro execution: clearing all the existing accumulated results so far. Only the first time is executed). (3) The ECG file data is read sequentially, already input, the processing is completed, and the ECG data stored in the database is ignored, and only for new ECG data additionally measured since the previous input. Thus, reading is performed incrementally, and a series of processing of claim 1 is performed. It takes 1-2 seconds per case. (4) In the list display of the RR interval heartbeat pattern, browse while browsing the display page. A detailed electrocardiographic waveform can be displayed together with its extracted feature value by specifying the waveform. Also, only the target data that matches the purpose can be compressed and displayed in the extraction mode. Apart from this, extraction can be compressed and displayed by designating extraction feature conditions in the database, selecting the ones to be satisfied in a batch. (5) Create an ECG format file consisting only of the extracted data. The ECG format section needs to be created individually in cooperation with the manufacturer according to the electrocardiograph used.
本ソフトは、心電信号の波形的に解析し、波形的特徴を把握し、表示し、モニターする補助的なツールであり、直接的に症状を診断する医療機器ではない。従って、医師との連携の下に使用する事を前提としている。また医師にとっても有効な補助手段である。 This software is an auxiliary tool that analyzes the waveform of the electrocardiogram signal, grasps the waveform characteristics, displays it, and monitors it, and is not a medical device that directly diagnoses the symptoms. Therefore, it is assumed to be used in cooperation with a doctor. It is also an effective auxiliary means for doctors.
図４に表示部の中核であるＲＲ時系列パタンの一覧表示の例を示す。図には、測定と特徴抽出のの実例として本発明のシステムで扱う種々のタイプの特徴パタンを例示している。とりわけ、相当に乱れて、一見心房細動に見える場合（３６番の例）は、Ｐ波が検出されており、心房細動ではないと特徴付けられる。（図の●印が心房細動の抽出をあらわす） FIG. 4 shows an example of a list display of the RR time series pattern which is the core of the display unit. In the figure, as examples of measurement and feature extraction, various types of feature patterns handled by the system of the present invention are illustrated. In particular, if it appears quite disturbed and at first glance looks like atrial fibrillation (example 36), a P-wave is detected and characterized as not atrial fibrillation. (The ● mark in the figure indicates the extraction of atrial fibrillation.)
図１の関係
１．ＥＣＧファイル（外部記憶、ハードディスク）
２．心電ＥＣＧファイル入力部
３．心電波形信号変換部
４．信号波形分析及びＲＲＲ間隔時系列・同平均パタン抽出
５．各種波形特徴抽出部
６．統合心電解析データベース
７．表示・閲覧・モニターシステム
８．心電データ抽出・整理・管理システムRelationship of FIG. ECG file (external storage, hard disk)
2. 2. ECG ECG file input section ECG waveform signal converter 4. 4. Signal waveform analysis and RRR interval time series / same average pattern extraction Various waveform feature extraction unit 6. 6. Integrated electrocardiogram analysis database Display / browsing / monitoring system 8. ECG data extraction, organization and management system
図２の関係。
４１ＲＲ間隔時系列抽出部
４２ＲＲ間隔移動平均抽出部
５１徐脈性パタン検出部
５２ブロック脈検出部
５３期外収縮性パタン検出部
５４頻脈検出部
５５心房細動（粗動）及多発性期外収縮パタン検出部
５６Ｐ波検出部The relationship of FIG.
41 RR interval time series extraction unit 42 RR interval moving average extraction unit 51 bradycardia pattern detection unit 52 block pulse detection unit 53 extra-systolic pattern detection unit 54 tachycardia detection unit 55 atrial fibrillation (coarse) and multiple extra-phase Shrinkage pattern detection unit 56P wave detection unit
図３の関係
４０１ 信号波形
４０２ Ｒ波同期重畳Relationship of FIG. 3 401 Signal waveform 402 R wave synchronous superposition
Claims (5)
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2007
- 2007-09-28 JP JP2007279607A patent/JP2009082664A/en active Pending
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