JP4153950B2 - 付加誘導機能を備えた心電計及び付加誘導心電図導出方法 - Google Patents

Description

本発明は、標準１２誘導心電図によっても診断が困難な心筋の部位における虚血性心疾患や急性心筋梗塞等の診断に有効な付加誘導心電図を、演算により簡便かつ適正に得ることができる付加誘導機能を備えた心電計及び付加誘導心電図導出方法に関するものである。

患者の心電図を測定する場合、心電計に接続されている１０個の電極を用い、胸部誘導の測定のために６箇所、四肢誘導の測定のために４箇所に、それぞれ電極を装着する。そして、心電計によって、これら１０個の電極から検出される心電位に基づき、標準１２誘導の四肢６誘導波形（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ）及び標準１２誘導の胸部６誘導波形（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を演算させ出力している。

一般に、標準１２誘導心電図を得るための誘導波形と測定部位における心電位との関係は、次の［表１］に示す通りである。

ただし、ｖはそれぞれ電極装着位置に検出された電位である。

このように多数の電極を使用して患者の心臓疾患に対する診断を行うことは、設備が完備された病院内等であれば、患者を安静にした状態で可能である。

ところが、例えば、在宅療養や救急医療を行う場合においては、患者の状態から見て多数の電極を使用しかつ各電極を生体の体表面上の適正な位置へそれぞれ装着する余裕がないことが多い。さらに、多数の誘導波形を得るために多チャンネルの信号を伝送することも困難な場合がある。このような場合、一般には、心電図の信号を伝送し得るのは１チャンネル（１つの誘導）程度であり、せいぜい２〜４個の電極を使用して標準１２誘導波形の内の幾つかの誘導波形を測定することによって、心臓疾患に対する診断が行われている。

このような観点から、本発明者は、従来より公知の標準１２誘導心電図を得るための最小限の誘導数からなる誘導システムのサブセットにより、各種の心臓疾患に対する診断および治療を適正に行うことができる標準１２誘導心電図を再構築するための標準１２誘導心電図の構築方式および心電図検査装置を開発し、特許出願を行った（特許文献１参照）。

すなわち、上述した特許文献１に記載の標準１２誘導心電図の構築方式においては、最小限のチャンネル数からなる誘導システムのサブセットとして、標準１２誘導心電図を得る場合の四肢誘導の第Ｉ、ＩＩ誘導と、胸部誘導の２つの誘導であるＶ１誘導および、Ｖ５誘導またはＶ６誘導とを使用する。これらの誘導により、第ＩＩＩ誘導とａＶ誘導（ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、ａＶＦ誘導）が、表１に示す各誘導の固有関係に基づいて演算により求められる。また、胸部誘導の残りの誘導であるＶ２誘導、Ｖ３誘導、Ｖ４誘導、Ｖ６誘導またはＶ５誘導は、電位・誘導ベクトル・心臓ベクトルの関係から、演算により求められる。

このようにして得られる標準１２誘導心電図は、従来の標準１２誘導心電図の誘導システムのサブセットを使用することから、各電極の装着に際してそれぞれ所定部位への位置決めを容易かつ確実に行うことが可能であり、作業に多くの熟練を要することはない。しかも、高精度の標準１２誘導心電図を再構築することができ、各種の心臓疾患に対する診断および治療を適正に行うことができる。

しかるに、標準１２誘導心電図を、従来の通り、１０個の電極を用いて四肢６誘導と胸部６誘導とから得た場合のみならず、上述した特許文献１に記載された方式により高精度の標準１２誘導心電図を得た場合においても、例えば心筋梗塞のうち、心筋に血液を送る冠状動脈の閉塞が心筋の前壁、側壁、又は下壁で生じたときには、心電図波形の異常を確認して診断することは比較的容易である。しかし、冠状動脈の閉塞が心筋の後壁で生じたときには、電極の装着部位が後壁から遠いため、心電図波形の感度が低く、冠状動脈の閉塞による心電図波形への影響が反映しにくい。また、標準１２誘導心電図の電極装着位置は、ほとんど体表面の左側にあるため、右側心筋に対する感度も低い。そのため、診断において、後壁、右壁、又は右側下壁の冠状動脈の閉塞を見逃す可能性が高い。

特開２００２−３４９４３号公報

そこで、従来においては、上述した後壁での心筋梗塞や、肺性心、肺塞栓、右室梗塞、右室肥大、右胸心、その他の右室負荷疾患等についての診断を適正に行うために、胸部誘導の延長線上にある電極装着部位で測定されるＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導や、胸部誘導の電極部位と対称的な位置にある電極部位によるＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ、Ｖ６Ｒ誘導からなる付加誘導心電図を得ることが行われている。しかしながら、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の付加誘導心電図を得るための電極装着位置は、患者の背中等である。患者を安静にしておくためには仰向けに寝かせておく必要があるが、患者の背中等に電極を装着するには患者に無理な姿勢を強いることもあり、また電極の装着が煩雑であるという問題もある。また、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導やＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ、Ｖ６Ｒ誘導の付加誘導心電図は、通常の標準１２誘導心電計で測定することはできず、付加誘導測定用の電極を備えた付加誘導心電図測定機能付きの専用の心電計が必要となってしまう。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、１２誘導において用いる電極に対してさらに電極を付加的に装着することなく、簡易に付加誘導を得ることにある。また、本発明のもう一つの目的は、１２誘導心電図の誘導のうちの一部の誘導から、付加誘導用の電極を装着することなく、簡易に付加誘導を得ることにある。

本発明の上記目的は、１２誘導心電図の誘導電位を、又はそのうち少なくとも一部の誘導電位を測定する電位検出器と、電位検出器によって測定された１２誘導心電図の誘導電位、又はその一部の誘導電位に基づいて、付加誘導電位を演算する付加誘導電位演算手段とを備える付加誘導機能を備えた心電計を提供することによって達成される。

本発明の好ましい実施形態では、付加誘導電位演算手段は、測定される誘導電位、心臓ベクトル及び誘導ベクトルの関係から、電位検出器によって測定された誘導電位に基づいて心臓ベクトルを求め、その求めた心臓ベクトルを用いて付加誘導電位を演算する。

また、付加誘導電位演算手段は、誘導間の関係を表す伝達係数αを用いて、電位検出器によって測定された誘導電位に基づいて付加誘導電位を演算してもよい。

また、本発明の上記目的を達成するため、１２誘導心電図の誘導電位のうち少なくとも一部の誘導電位を測定する第１のステップと、測定された１２誘導心電図の誘導電位の誘導電位に基づいて、付加誘導電位を演算する第２のステップとを含む付加誘導心電図導出方法を行うとよい。

この付加誘導心電図導出方法においても、好ましくは、第２のステップにおいて、誘導電位、心臓ベクトル及び誘導ベクトルの関係から、測定された誘導電位に基づいて心臓ベクトルを求め、その求めた心臓ベクトルを用いて付加誘導電位を演算するとよい。

あるいは、第２のステップにおいて、誘導間の関係を表す伝達係数αを用いて、測定された誘導電位に基づいて付加誘導電位を演算してもよい。

また、本発明に係る付加誘導心電図の導出方法は、１０個以下の電極からなる電位検出器により、標準１２誘導心電図の標準誘導電位として測定される心電信号に基づいて、標準１２誘導心電図以外の付加誘導部位における誘導電位を演算による算出することを特徴とする。

あるいは、本発明に係る付加誘導心電図の導出方法は、１０個以下の電極からなる電位検出器により、標準１２誘導心電図の標準誘導電位として測定される心電信号に基づいて、電位［Ｖ］・誘導ベクトル［Ｌ］・心臓ベクトル［Ｈ］の関係から、測定された標準１２誘導心電図の標準誘導電位としての心電信号に基づいて心臓ベクトル［Ｈ］を求め、その求めた前記心臓ベクトル［Ｈ］を用いて、付加誘導心電図の付加誘導電位を演算により算出することを特徴とする。

また、本発明に係る付加誘導心電図の導出方法は、１０個以下の電極からなる電位検出器により、標準１２誘導心電図の標準誘導電位として測定される心電信号を記憶し、一方予め測定された標準１２誘導心電図の標準誘導電位と付加誘導心電図の付加誘導電位とに基づいて付加誘導電位を算出するための伝達係数αを演算設定し、この演算設定された伝達係数αを使用して、標準１２誘導心電図の標準誘導電位として測定された心電信号から、付加誘導心電図の付加誘導電位を演算により算出することを特徴とする。

または、本発明に係る付加誘導心電図の導出方法は、電位検出器により標準１２誘導心電図として測定される心電信号を記憶し、一方予め測定された標準１２誘導心電図の誘導電位と付加誘導心電図の誘導電位とに基づいて付加誘導心電図を算出するためのパラメータを演算設定し、この演算設定されたパラメータにより前記標準１２誘導心電図として測定される心電信号から付加誘導心電図の誘導電位を演算により算出することを特徴とする。

または、本発明に係る付加誘導機能を備えた心電計は、標準１２心電図の誘導波形を得るため生体の体表面に装着する電極と、各電極からそれぞれ標準１２誘導心電図の心電信号を測定する電位検出器と、電位検出器により測定された標準１２誘導心電図の心電信号をそれぞれ記憶する心電信号メモリと、心電信号メモリを介して得られる心電信号を入力して標準１２誘導心電図の波形処理を行う標準１２誘導心電図波形手段と、心電信号メモリを介して得られる心電信号を入力して予め演算設定された演算用パラメータαに基づいて付加誘導心電図の心電信号を演算する付加誘導心電信号演算手段と、付加誘導心電信号演算手段により算出される心電信号を入力して付加誘導心電図の波形処理を行う付加誘導心電図波形出力手段と、標準１２誘導心電図波形出力手段と付加誘導心電図波形出力手段とから出力される心電図波形出力をそれぞれ同時に画面表示する表示モニタとを備えたことを特徴とする。

なお、上記の付加誘導心電図の信号電位は、Ｖ７〜Ｖ９誘導、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ、Ｖ_６Ｒ誘導のうち一部又は全部の誘導を含むことが好適である。

図１は、本発明に係る心電計の第１の実施形態を示すシステム構成図である。
図２は、図１に示す心電計の動作を示すフローチャート図である。
図３は、第１の実施形態により導出したＶ７誘導の付加誘導心電図と実測値に基づく付加誘導心電図とを比較するための波形図である。
図４は、第１の実施形態により導出したＶ８誘導の付加誘導心電図と実測値に基づく付加誘導心電図とを比較するための波形図である。
図５は、第１の実施形態により導出したＶ９誘導の付加誘導心電図と実測値に基づく付加誘導心電図とを比較するための波形図である。
図６は、本発明に係る心電計の第２の実施形態を示すシステム構成図である。
図７は、図６に示す心電計の動作を示すフローチャート図である。
図８は、本発明に係る心電計の第３の実施形態を示すシステム構成図である。
図９は、図８に示す心電計の動作を示すフローチャート図である。
図１０は、本発明に係る心電計の第４の実施形態を示すシステム構成図である。
図１１は、図９に示す心電計の動作を示すフローチャート図である。
図１２において、（ａ）は、標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）の実測された波形を示し、（ｂ）は、付加誘導心電図Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の算出された波形及び実測された波形を示し、（ｃ）は、付加誘導心電図Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の算出された波形及び実測された波形を示す。
図１３において、（ａ）は、標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ５）の実測された波形を示し、（ｂ）は、付加誘導心電図Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の算出された波形及び実測された波形を示し、（ｃ）は、付加誘導心電図Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の算出された波形及び実測された波形を示す。
図１４において、（ａ）は、標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ６）の実測された波形を示し、（ｂ）は、付加誘導心電図Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の算出された波形及び実測された波形を示し、（ｃ）は、付加誘導心電図Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の算出された波形及び実測された波形を示す。
図１５において、（ａ）は、標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ５）の実測された波形を示し、（ｂ）は、付加誘導心電図Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の算出された波形及び実測された波形を示し、（ｃ）は、付加誘導心電図Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の算出された波形及び実測された波形を示す。
図１６において、（ａ）は、標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ６）の実測された波形を示し、（ｂ）は、付加誘導心電図Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の算出された波形及び実測された波形を示し、（ｃ）は、付加誘導心電図Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の算出された波形及び実測された波形を示す。
図１７において、（ａ）は、標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ３、Ｖ４）の実測された波形を示し、（ｂ）は、付加誘導心電図Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の算出された波形及び実測された波形を示し、（ｃ）は、付加誘導心電図Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の算出された波形及び実測された波形を示す。
図１８において、（ａ）は、標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ３、Ｖ５）の実測された波形を示し、（ｂ）は、付加誘導心電図Ｖ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の算出された波形及び実測された波形を示し、（ｃ）は、付加誘導心電図Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の算出された波形及び実測された波形を示す。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態は、標準１２誘導心電計の電位検出器により標準１２誘導心電図の電極装着部位で測定した心電信号を利用して、例えば胸部誘導の延長線上にある電極装着部位におけるＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導やＶ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ誘導を含む付加誘導を演算により算出する方法及び装置に関する。

すなわち、第１の実施形態は、１２誘導心電計の電位検出器により得られた心電信号から、付加誘導部位における心臓電位（心電図）を演算するため、例えば標準１２誘導心電計により得られた８つの心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）から、付加誘導Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９及びＶ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒを演算するというものである。
（誘導ベクトルによる付加誘導心電図の導出方法の原理）

臨床心電図では、誘導理論によって、任意時刻の心臓電源は、位置固定の双極子（Ｆｉｘｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｄｉｐｏｌｅ）で表現することができ、任意の誘導個所における電位（Ｖ）は次式（１−１）〜（１−３）で求めることができる。

但し、Ｖは電位マトリックス、Ｈは心臓ベクトル、Ｌは誘導ベクトルをそれぞれ示す。

しかるに、心臓ベクトルＨは心臓の電気活動によって変化し、心臓ベクトルＨと誘導ベクトルＬの内積は、心電計で測定される心臓電位（心電図）Ｖである。また、誘導ベクトルＬは、特定の人間に対して固有値を持っているから、心臓電位は心臓起電力の空間ベクトルで決めることができる。すなわち、任意誘導の心臓電位は、３つのパラメータで決められる。

従って、標準１２誘導心電計の電位検出器においては、８つの心電信号が測定されるので、これらの心電信号を用いて生体の体表面における任意部位の心電図電位を演算することが可能である。例えば、標準１２誘導心電計の電位検出器により測定される心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）から、付加誘導Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒを演算する場合、次式（１−４）で表すことができる。

但し、ｉは付加誘導の誘導番号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）、ｊは標準１２誘導の誘導番号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を示す。また、αは誘導間の関係を表す伝達係数である。

そこで、式（１−４）により示される方程式におけるパラメータαは、理論的に個人の胴体構造で決められる定数であるが、式（１−４）においては未知数である。そこで、予め標準１２誘導のＩ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６誘導と、付加誘導のＶ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ誘導を実測して、次式（１−５）にそれぞれ代入し、最小二乗法の解としてパラメータαを求めることが可能である。

但し、Ａ ＝ ｛α_ｉ，ｊ｝
Ｖ_ｊ＝ ｛Ｖ_ｓ，ｊ｝
Ｖ_ｉ＝ ｛Ｖ_ｉ，ｓ｝
Ｔはベクトルの転置を示し、ｓはデータサンプルを示す。

このようにして、パラメータαを求めることにより、式（１−４）に基づいて、標準１２誘導心電図を導出する心電信号から、直ちに付加誘導であるＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導及びＶ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ誘導を容易に求めることができる。

従って、電位検出器により測定される標準１２誘導心電図の心電信号により、標準１２誘導心電図以外の付加誘導心電図の心電信号を、演算により簡便に誘導することができる。

（付加誘導心電図を導出するための機能を備えた心電計の構成）
図１は、本第１の実施形態における標準１２誘導心電図の心電信号から付加誘導心電図の心電信号を導出する付加誘導機能を備えた心電計のシステム構成図である。すなわち、図１において、参照符号１０は標準１２誘導心電図の心電信号を検出するための電位検出器を示している。この電位検出器１０は、標準１２誘導心電図の誘導波形を得るための生体の体表面に装着された電極（ＲＡ、ＬＡ、ＲＬ、ＬＬ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）から計測される心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を測定するための生体アンプおよびＡ／Ｄ変換器としての機能を有する。

電位検出器１０により検出された標準１２誘導の各心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）は、心電信号メモリ１２に記憶されると共に、標準１２誘導心電図波形出力手段１４に入力される。また、心電信号メモリ１２に記憶された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）は、付加誘導心電図演算手段１６に入力される。付加誘導心電図演算手段１６は、入力された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）と、後述する予めメモリ１５に設定された演算用パラメータαとに基づいて、付加誘導心電図の心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９）を演算により算出し、付加誘導心電図波形出力手段１８に出力する。

そして、標準１２誘導心電図波形出力手段１４と付加誘導心電図波形出力手段１８とから出力される心電図波形出力は、それぞれ表示モニタ２０に入力される。そして、表示モニタ２０によって、標準１２誘導心電図と付加誘導心電図とが同時に表示される。

ここで、演算用パラメータαは、母集団から得られた平均的モデルの値を用いるとよい。すなわち、電位検出器１０によって、標準１２誘導の各誘導電位（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）と、付加誘導の各誘導電位（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）とからなる心電信号を複数の患者ないし健常者等の集団から収集し、付加誘導心電図演算手段１６にデータベースを構築する。そして、そのデータベースのデータから平均的モデルの演算用パラメータαを付加誘導心電図演算手段１６に算出させ、そのαをメモリ１５に対して記憶させる。演算用パラメータαの算出に際しては、前述した式（１−５）により、算出することができる。

このように構成される付加誘導機能を備えた心電計のシステム動作につき、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。

すなわち、本第１の実施形態における付加誘導機能を備えた心電計においては、最初に電位検出器１０により患者の標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を測定する（ＳＴＥＰ−１０１）。測定された標準１２誘導心電図の心電信号は、心電信号メモリ１２に記憶される（ＳＴＥＰ−１０２）。次いで、メモリ１５に予め設定された演算用パラメータαは、付加誘導心電図演算手段１６に入力される（ＳＴＥＰ−１０３）。そして、付加誘導心電図演算手段１６は、心電信号メモリ１２に記憶された患者の心電信号と演算用パラメータαとに基づいて、付加誘導心電図の心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）を演算により算出する（ＳＴＥＰ−１０４）。この付加誘導心電図演算手段１６による付加誘導心電図の心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）の演算は、前述した式（１−４）に基づいて、次式（１−６）〜（１−１１）のように算出することができる。

そして、このようにして算出された付加誘導心電図の心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）は、付加誘導心電図波形出力手段１８により波形処理（ＳＴＥＰ−１０５）されると共に、心電信号メモリ１２に記憶された標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）は、標準１２誘導心電図波形出力手段１４により波形処理（ＳＴＥＰ−１０６）されて、それぞれ表示モニタ２０に入力される。表示モニタ２０は、入力された標準１２誘導心電図と付加誘導心電図を、表示画面に同時に表示する（ＳＴＥＰ−１０７）。

本第１の実施形態に基づいて標準１２誘導心電図の心電信号から算出したＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導からなる付加誘導心電図と、各Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の実測値に基づく付加誘導心電図とを比較した結果は、図３ないし図５に示す通りである。ここで、図３はＶ７誘導の心電図、図４はＶ８誘導の心電図、図５はＶ９誘導の心電図を示している。それぞれ演算結果による心電図（特性波形Ａ）は、実測値による心電図（特性波形Ｂ）に近似しており、極めて良好な精度であることが確認される。因みに、臨床において患者ないし健常者等から採用した心電図、５４例による統計によれば、演算結果による心電図と実測値による心電図との波形の相関は、全体的に約０．８３（８３％）であり、またＳＴ波の中心点での電位の差を０．１ｍＶとする許容率は、約７３％であった。なお、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ誘導についても同様に、実測に対して高い相関を示す付加誘導心電図波形が得られる。

このように、本第１の実施形態における付加誘導心電図の導出方法及び装置によれば、電位検出器により測定される標準１２誘導心電図の心電信号により、標準１２誘導心電図以外の付加誘導心電図の心電信号を、演算により簡便に誘導することができる。特に後壁や右壁、下壁の心筋に対する心筋梗塞の診断精度の向上に有用である。また、このような導出方法によれば、心電図モニタや、ホルタ心電計の機能を簡便に拡大することができ、例えば後壁や右壁、下壁での心筋梗塞のみならず、肺性心、肺塞栓、右室梗塞、右室肥大、右胸心、その他の右室負荷疾患等についての診断精度の向上を図ることができる。また、これらの心電計を低コストに製造することもできる。

以上、第１の実施形態について説明したが、本発明における付加誘導心電図の導出は、胸部誘導の延長線上に装着される電極部位によるＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導や胸部誘導の電極部位と対称的な位置にある電極部位におけるＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ、Ｖ６Ｒ誘導の付加誘導心電図の導出に限定されない。本発明は、他の付加誘導心電図の導出にも応用することができる。また、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、多くの設計変更を行うことができる。

〔第２の実施形態〕
次に、第２の実施形態について説明する。本第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、伝達係数αを用いずに、誘導ベクトルを利用して付加誘導心電図（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ誘導）を導出する点にある。

（誘導ベクトルによる付加誘導心電図の導出方法の原理）
本第２の実施形態による付加誘導心電図の導出方法の原理は次の通りである。上述のように、臨床心電図では、誘導理論によって、任意時刻の心臓電源は、位置固定の双極子（Ｆｉｘｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｄｉｐｏｌｅ）で表現することができ、任意の誘導個所における電位（Ｖ）は次式（２−１）〜（２−３）で求めることができる。

但し、Ｖは電位、Ｈは心臓ベクトル、Ｌは誘導ベクトルをそれぞれ示す。

そこで、測定した標準１２誘導心電図の誘導電位を式（２−１）に当てはめると次式（２−４）のようになる。

但し、Ｔはベクトルの転置を示す。

式（２−４）は、一般式Ｌ・Ｈ＝Ｖを示すものであり、この式（２−４）から心臓ベクトルＨを求めると、次式（２−５）が得られる。

上記式（２−５）に基づいて、付加誘導の電位Ｖは、次式（２−６）により求めることができる。

（付加誘導心電図を導出するための機能を備えた心電計の構成）
図６は、本第２の実施形態における標準１２誘導心電図の心電信号から付加誘導心電図の心電信号を導出する心電計のシステム構成図である。本第２の実施形態における心電計が第１の実施形態における心電計と異なるのは、付加誘導心電図演算手段１７における付加誘導心電図の演算処理である。すなわち、付加誘導心電図演算手段１７は、心電信号メモリ１２から心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）が入力されると、誘導ベクトル格納手段１３に格納された測定誘導であるＩ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、及びＶ６の誘導ベクトルを読み出し、式（２−４）及び式（２−５）に基づいて心臓ベクトルＨを求める。さらに、付加誘導心電図演算手段１７は、誘導ベクトル格納手段１３から付加誘導の誘導ベクトルＬを読み出し、式（２−６）に基づいて、付加誘導心電図（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）を演算する。

次に、図７に示す心電計のフローチャートを参照しつつ、図６に示す心電計の動作について説明する。まず、電位検出器１０により患者の標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を測定する（ＳＴＥＰ−２０１）。測定された標準１２誘導心電図の心電信号は、心電信号メモリ１２に記憶される（ＳＴＥＰ−２０２）。そして、心電信号メモリ１２に記憶された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）が付加誘導心電図演算手段１７に入力される。また、誘導ベクトル格納手段１３からは、測定誘導であるＩ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、及びＶ６の誘導ベクトルが付加誘導心電図演算手段１７によって読み出され、付加誘導心電図演算手段１７に入力される（ＳＴＥＰ−２０３）。すると、付加誘導心電図演算手段１７は、Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６の誘導ベクトルを用い、式（２−４）及び式（２−５）に基づいて心臓ベクトルＨを求める（ＳＴＥＰ−２０４）。さらに、誘導ベクトル格納手段１３から付加誘導の誘導ベクトル（Ｌ_７ ^Ｔ、Ｌ_８ ^Ｔ、Ｌ_９ ^Ｔ、Ｌ_３Ｒ ^Ｔ、Ｌ_４Ｒ ^Ｔ、Ｌ_５Ｒ ^Ｔ）が付加誘導心電図演算手段１７に入力される（ＳＴＥＰ−２０５）。そのうえで、付加誘導心電図演算手段１７は、式（２−６）に基づき、心臓ベクトルＨと付加誘導の誘導ベクトルとから付加誘導心電図（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）を演算する（ＳＴＥＰ−２０６）。

このようにして算出された付加誘導心電図の心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）は、付加誘導心電図波形出力手段１８に出力され、その付加誘導心電図波形出力手段１８によって波形処理されて、表示モニタ２０に入力される（ＳＴＥＰ−２０７）。また、心電信号メモリ１２に記憶された標準１２誘導心電図の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）は、標準１２誘導心電図波形出力手段１４に出力され、この標準１２誘導心電図波形出力手段１４により波形処理されて、それぞれ表示モニタ２０に入力される（ＳＴＥＰ−２０８）。表示モニタ２０は、入力された標準１２誘導心電図及び付加誘導心電図を、表示画面に同時に表示する（ＳＴＥＰ−２０９）。

このように、本第２の実施形態における付加誘導心電図の導出方法及び装置によれば、本第１の実施形態と同様に、電位検出器により測定される標準１２誘導心電図の心電信号により、標準１２誘導心電図以外の付加誘導心電図の心電信号を、演算により簡便に誘導することができる。特に後壁や右壁、下壁の心筋に対する心筋梗塞の診断精度の向上に有用である。また、このような導出方法によれば、心電図モニタや、ホルタ心電計の機能を簡便に拡大することができ、例えば後壁や右壁、下壁での心筋梗塞のみならず、肺性心、肺塞栓、右室梗塞、右室肥大、右胸心、その他の右室負荷疾患等についての診断精度の向上を図ることができる。また、これらの心電計を低コストに製造することもできる。

〔第３の実施形態〕
本発明者が提案した特許文献１に記載の発明から、例えば６個の電極からなる電位検出器により、最小限必要なチャンネル数からなる誘導システムのサブセットとして、標準１２誘導心電図を得る場合の四肢誘導の第Ｉ、ＩＩ誘導と、胸部誘導の２つの誘導であるＶ２誘導およびＶ４誘導とを使用して、（１）第ＩＩＩ誘導とａＶ誘導（ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、ａＶＦ誘導）が上記〔表１〕に示す各誘導の固有関係に基づいて演算により求められる。また、（２）胸部誘導の残りの誘導であるＶ１誘導、Ｖ３誘導、Ｖ５誘導、Ｖ６誘導は、電位［Ｖ］・誘導ベクトル［Ｌ］・心臓ベクトル［Ｈ］の関係から演算により求められる。

そこで、第３の実施形態では、１０個以下の電極からなる電位検出器により測定される標準１２誘導心電図の標準誘導電位（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４の心電信号）により、標準１２誘導心電図以外の付加誘導心電図の付加誘導電位（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９とＶ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒの心電信号）を演算により算出する。

この場合、標準１２誘導心電図の標準誘導電位としての第Ｉ、ＩＩ誘導の心電信号を検出するため、四肢誘導であれば左右腕部（電極ＬＡ、ＲＡ）と左右下肢（電極ＬＬ、ＲＬ）の４個所に電極を装着する。また、運動負荷試験等の場合においては、標準１２誘導を修正するメイソン−リカー（Ｍａｓｏｎ−Ｌｉｋａｒ）の修正１２誘導としての四肢誘導とし、左右上肢として左右鎖骨遠位端と、左右下肢として左右側腹部との４個所に、それぞれ電極を装着する。なお、電極ＲＬは接地電極とする。さらにまた、標準誘導電位としての胸部誘導の２誘導（Ｖ２、Ｖ４）の心電信号を測定するためには、例えば第４肋間胸骨左縁位置（Ｖ２の心電信号を得る）と左鎖骨中線と第５肋間を横切る水平線との交点位置（Ｖ４の心電信号を得る）の２個所に電極を装着する。このように、標準１２誘導心電図の誘導システムのサブセット（一部）によって、その他の標準１２誘導心電図の誘導電位（心電信号）を、上記〔表１〕に示す各誘導の固有関係に基づいて、あるいは電位ベクトル、誘導ベクトル、及び心臓ベクトルの関係に基づいて、演算により求めることができる。また、修正１２誘導のサブセットによって測定した場合にも、同様にして修正１２誘導心電図及びその付加誘導心電図を得ることができる。以下、付加誘導心電図の導出方法及び付加誘導機能を備えた心電計の実施形態について、具体的に説明する。

（誘導ベクトルによる付加誘導心電図の導出方法の原理）
本第３の実施形態による付加誘導心電図の導出方法の原理は次の通りである。上述のように、臨床心電図では、誘導理論によって、任意時刻の心臓電源は、位置固定の双極子（Ｆｉｘｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｄｉｐｏｌｅ）で表現することができ、任意の誘導個所における電位（Ｖ）は次式（３−１）〜（３−３）で求めることができる。

但し、Ｖは電位、Ｈは心臓ベクトル、Ｌは誘導ベクトルをそれぞれ示す。

心臓ベクトルＨは位置固定の空間ベクトルであるから、３つの独立パラメータしか持っていない。そこで、空間情報を持つ３つの誘導から、心臓ベクトルＨのパラメータを解くことが可能である。しかるに、一旦心臓ベクトルＨが分かれば、残りの１２誘導における電位も計算により求めることができる。

例えば、標準１２誘導心電図の標準誘導電位として、誘導部位（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）の心電信号を測定して、付加誘導（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_{５ Ｒ}）の誘導電位を導出するには、次式（３−４）のように演算処理することができる。

但し、Ｔはベクトルの転置を示す。

式（３−４）は、一般式Ｌ・Ｈ＝Ｖを示すものである。従って、この式（３−４）から心臓ベクトルＨを求めると、次式（３−５）が得られる。

上記式（３−５）に基づいて、付加誘導の電位Ｖは、次式（３−６）により求めることができる。

〔付加誘導心電図を導出するための機能を備えた心電計の構成〕
図８は、第３の実施形態における付加誘導心電図を導出する機能を備えた心電計のシステム構成図である。すなわち、図８において、参照符号１０Ａは標準１２誘導心電図の標準誘導電位としての心電信号を測定するための電位検出器を示す。この電位検出器１０Ａは、標準１２誘導心電図の標準誘導電位を得るための生体の体表面に装着された１０個以下の電極、すなわち標準１２誘導心電図用電位検出器のサブセット（例えばＲＡ、ＬＡ、ＲＬ、ＬＬ、Ｖ２、Ｖ４の６個）から心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）を測定するための生体アンプおよびＡ／Ｄ変換器としての機能を有する。

この電位検出器１０Ａにより検出された標準１２誘導電位の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）は、心電信号メモリ１２Ａにそれぞれ記憶されると共に、標準１２誘導心電図演算手段１４Ａに入力される。また、この心電信号メモリ１２Ａに記憶された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）は付加誘導心電図演算手段１７Ａに入力される。すると、付加誘導心電図演算手段１７Ａは、誘導ベクトル格納手段１３Ａに格納された測定誘導であるＩ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４の誘導ベクトルを読み出し、式（３−４）及び式（３−５）に基づいて心臓ベクトル［Ｈ］を求める。さらに、付加誘導心電図演算手段１７Ａは、誘導ベクトル格納手段１３Ａに格納された誘導付加ベクトル［Ｌ］（Ｌ_７ ^Ｔ、Ｌ_８ ^Ｔ、Ｌ_９ ^Ｔ、Ｌ_３Ｒ ^Ｔ、Ｌ_４Ｒ ^Ｔ、Ｌ_５Ｒ ^Ｔ）を読み取り、式（３−６）に基づいて付加誘導心電図の付加誘導電位としての心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）を演算する。

このようにして、付加誘導心電図演算手段１７Ａにおいて算出された付加誘導電位としての心電信号は、付加誘導心電図波形出力手段１８Ａに入力される。また、標準１２誘導心電図演算手段１４Ａにより算出された標準１２誘導電位としての心電信号は、標準１２誘導心電図波形出力手段２０Ａに入力される。

そして、標準１２誘導心電図波形出力手段２０Ａと付加誘導心電図波形出力手段１８Ａとから出力される心電図波形出力は、それぞれ表示モニタ２２Ａに入力されて、標準１２誘導心電図と付加誘導心電図とを、同時に画像表示するように構成される。

このように構成される付加誘導機能を備えた心電計のシステム動作について、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、付加誘導機能を備えた心電計においては、電位検出器１０Ａによって患者の標準１２誘導心電図の標準誘導電位としての心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）が測定される（ＳＴＥＰ−３０１）。測定された標準誘導電位の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）は、心電信号メモリ１２Ａに記憶される（ＳＴＥＰ−３０２）。

また、誘導ベクトル格納手段１３Ａからは、測定誘導であるＩ、ＩＩ、Ｖ２、及びＶ４の誘導ベクトルが付加誘導心電図演算手段１７Ａによって読み出され、付加誘導心電図演算手段１７Ａに入力される（ＳＴＥＰ−３０３）。さらに、付加誘導心電図演算手段１７Ａは、これらＩ、ＩＩ、Ｖ２、及びＶ４の誘導ベクトルを用い、心電信号メモリ１２Ａに記憶された患者の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）に基づいて、誘導に関する電位［Ｖ］・誘導ベクトル［Ｌ］・心臓ベクトル［Ｈ］の関係を示す式（３−４）及び式（３−５）から、心臓ベクトル［Ｈ］を演算する（ＳＴＥＰ−３０４）。また、誘導ベクトル格納手段１３Ａから付加誘導の誘導ベクトル（Ｌ_７ ^Ｔ、Ｌ_８ ^Ｔ、Ｌ_９ ^Ｔ、Ｌ_３Ｒ ^Ｔ、Ｌ_４Ｒ ^Ｔ、Ｌ_５Ｒ ^Ｔ）が付加誘導心電図演算手段１７Ａに入力される（ＳＴＥＰ−３０５）。そのうえで、付加誘導心電図演算手段１７Ａは、式（３−６）に基づき、心臓ベクトル［Ｈ］と付加誘導の誘導ベクトルとから付加誘導心電図の心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）を演算する（ＳＴＥＰ−３０６）。

一方、心電信号メモリ１２Ａに記憶された標準誘導電位の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）は、標準１２誘導心電図演算手段１４Ａに入力されて、標準１２誘導心電図の誘導電位（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ）が演算により算出される。ここで、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６誘導は、電位ベクトル、誘導ベクトル、及び心臓ベクトルの関係に基づいて、ＳＴＥＰ−３０４において求めた心臓ベクトル［Ｈ］と、誘導ベクトル（Ｌ_１ ^Ｔ、Ｌ_３ ^Ｔ、Ｌ_５ ^Ｔ、Ｌ_６ ^Ｔ）とを用いて演算される。そして、標準１２誘導心電図演算手段１４Ａにより演算された標準１２誘導心電図の誘導電位は、標準１２誘導心電図波形出力手段２０Ａにより波形処理され、表示モニタ２２Ａに入力される（ＳＴＥＰ−３０７）。

そして、付加誘導心電図演算手段１７Ａにより算出された付加誘導心電図の付加誘導電位としての心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）は、付加誘導心電図波形出力手段１８Ａにより波形処理され、表示モニタ２２Ａに入力される（ＳＴＥＰ−３０８）。さらに、波形処理された付加誘導心電図波形出力及び標準１２誘導心電図波形出力は、表示モニタ２２Ａの表示画面に同時に表示される（ＳＴＥＰ−３０９）。

〔第４の実施形態〕
〔誘導間の関係（伝達係数α）を利用する付加誘導心電図の導出方法〕
心臓の双極子モデルに基づいた誘導理論は、今日最も臨床応用に用いられる理論である。任意の誘導個所における電位（Ｖ）は次式（４−１）〜（４−３）で求めることができる。

但し、Ｖは電位マトリックス、Ｈは心臓ベクトル、Ｌは誘導ベクトルをそれぞれ示す。

上述のように、この誘導理論によると、任意の誘導部位における心臓電位は、３つのパラメータによって決められる。従って、３つ以上の体表面における任意の部位の心電図電位は、相互に相関性を有している。すなわち、一部の誘導電位は、他の誘導電位の線形的組合せにより表現することができる。例えば、次式（４−４）に示す関係が得られる。

〔但し、ｉは付加誘導部位の誘導番号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）、ｊは標準１２誘導の標準誘導電位の誘導番号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）を示している。αは誘導間の関係を表わす伝達係数である。〕。なお、理論的に伝達係数αは、個人の胴体構造で決められた定数であるが、上記式（４−４）においては未知数である。しかし、予め各誘導部位の誘導電位（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５ＲとＩ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）を実測して、上記式（４−４）から次式（４−５）に示すように、伝達係数αを逆に求めることも可能である。

但し、Ａ ＝ ｛α_ｉ，ｊ｝
Ｖ_ｊ＝ ｛Ｖ_ｓ，ｊ｝
Ｖ_ｉ＝ ｛Ｖ_ｉ，ｓ｝
ｉは付加誘導部位の誘導番号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）、ｊは標準１２誘導の標準誘導電位の誘導番号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）を示し、ｓはデータサンプルを示す。

このようにして、一旦伝達係数αを求めたら、即座に上記式（４−５）により、標準１２誘導心電図の標準誘導電位としての心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）から、付加誘導心電図の付加誘導電位（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）を求めることができる。

本実施形態において、特定個人の付加誘導を演算するためには、予め特定個人の伝達係数αを求め、これをデータとして蓄積しておいて、演算に使用することが理想的であり、これにより精度の高い演算結果を得ることができる。しかしながら、最初にこの個人の伝達係数αを求めて、データとして蓄積しておき随時演算に使用できるようにすることは、現実的ではない場合がある。そこで、この場合には、ヒトの平均的モデルの伝達係数αを求めて、データとして蓄積しておき随時演算に使用できるようにする。このため、例えば集団検診のように多くの人から心電図の測定を行い、標準１２誘導のうち四肢誘導の２誘導Ｉ、ＩＩと胸部誘導の２誘導Ｖ２、Ｖ４と、付加誘導電位Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒとからなる心電信号を収集して、演算用伝達係数αを算出するためのデータベースを構築する。そして、このデータベースに蓄積された集団全体のデータを上記式（４−５）に適用し、平均的なα値を求めると共に、このαの値を、付加誘導電位を演算するための演算手段に出力する所要のメモリに記憶しておく。

なお、上述した実施形態においては、付加誘導心電図の導出に際して、胸部誘導の延長線上にある電極部位におけるＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導、及び胸部誘導の電極部位と対称的な位置にある電極部位におけるＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導について説明したが、これらに限定されることはなく、他の付加誘導心電図の導出にも応用することができる。また、上述した実施形態において、標準誘導電位であるＩ、ＩＩ、Ｖ２、及びＶ４誘導から、付加誘導心電図を演算したが、これに限られず、他の標準１２誘導の四肢２誘導と胸部２誘導との各種組み合わせも可能である。特に、Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、及びＶ５誘導の組み合わせ、Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、及びＶ６誘導の組み合わせ、Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、及びＶ４誘導の組み合わせ、Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、及びＶ５誘導の組み合わせ、及びＩ、ＩＩ、Ｖ１、及びＶ６誘導の組み合わせは十分な実用性がある。

次に、第４の実施形態において述べた付加誘導心電図の導出方法に基づいて、付加誘導心電図および標準１２誘導心電図を表示モニタに同時に画面表示することができるように構成した付加誘導機能を備えた心電計について説明する。

〔付加誘導心電図を導出するための機能を備えた心電計の構成〕
図１０は、第４の実施形態における付加誘導心電図を導出する機能を備えた心電計のシステム構成図である。すなわち、図１０において、参照符号１０Ａは標準１２誘導心電図の標準誘導電位としての心電信号を測定するための電位検出器を示す。この電位検出器１０Ａは、標準１２誘導心電図の標準誘導電位を得るための生体の体表面に装着された１０個以下の電極、すなわち標準１２誘導心電図用電位検出器のサブセット（例えばＲＡ、ＬＡ、ＲＬ、ＬＬ、Ｖ２、Ｖ４の６個）から心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）を測定するための生体アンプおよびＡ／Ｄ変換器としての機能を有する。

この電位検出器１０Ａにより検出された標準１２誘導電位の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）は、心電信号メモリ１２Ａにそれぞれ記憶されると共に、標準１２誘導心電図演算手段１４Ａに入力される。また、この心電信号メモリ１２Ａに記憶された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）は付加誘導心電図演算手段１６Ａに入力され、付加誘導心電図の付加誘導電位としての心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）が演算により算出される。

そして、後に詳述するように、予めメモリ１５Ａに設定された演算用伝達係数αを使用して、測定された標準１２誘導心電図の標準誘導電位としての心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）に基づいて、付加誘導心電図の付加誘導電位としての心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）を、上記式（４−１）により算出する。

このようにして、付加誘導心電図演算手段１６Ａにおいて算出された付加誘導電位としての心電信号は、付加誘導心電図波形出力手段１８Ａに入力される。また、標準１２誘導心電図演算手段１４Ａにより算出された標準１２誘導電位としての心電信号は、標準１２誘導心電図波形出力手段２０Ａに入力される。

そして、標準１２誘導心電図波形出力手段２０Ａと付加誘導心電図波形出力手段１８Ａとから出力される心電図波形出力は、それぞれ表示モニタ２２Ａに入力されて、標準１２誘導心電図と付加誘導心電図とが、同時に画像表示される。

しかるに、付加誘導心電図演算手段１６Ａは、電位検出器１０Ａによって、標準１２誘導のうち四肢誘導の２誘導Ｉ、ＩＩと胸部誘導の２誘導Ｖ２、Ｖ４と、付加誘導電位Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒとからなる心電信号を多数の患者ないし健常者等から収集して、平均的モデルの演算用伝達係数αを算出するためのデータベースを構築し、そのデータベースを用いて算出された演算用伝達係数αをメモリ１５Ａに記憶させる。この場合、演算用伝達係数αは、式（４−５）により算出することができる。

このように構成される付加誘導機能を備えた心電計のシステム動作について、図１１に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、付加誘導機能を備えた心電計においては、電位検出器１０Ａによって患者の標準１２誘導心電図の標準誘導電位としての心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）が測定される（ＳＴＥＰ−４０１）。測定された標準誘導電位の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）は、心電信号メモリ１２Ａに記憶される（ＳＴＥＰ−４０２）。

次に、メモリ１５Ａに予め設定された演算用伝達計数αが、付加誘導心電図演算手段１６Ａに入力され（ＳＴＥＰ−４０３）、心電信号メモリ１２Ａに記憶された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）も付加誘導心電図演算手段１６Ａに入力されると、付加誘導心電図演算手段１６Ａは、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）及び伝達計数αに基づいて、付加誘導心電図の心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）を演算する（ＳＴＥＰ−４０４）。なお、この付加誘導心電図演算手段１６Ａによる付加誘導心電図の心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）の演算は、式（４−４）に基づいて、次のように算出することができる。

心電信号メモリ１２Ａに記憶された標準誘導電位の心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）は、標準１２誘導心電図演算手段１４Ａにも入力されて、標準１２誘導心電図の誘導電位（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ）が演算により算出される（ＳＴＥＰ−４０５）。ここで、誘導電位Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６は、電位ベクトル、誘導ベクトル、及び心臓ベクトルの関係に基づいて演算により求める。

また、付加誘導心電図演算手段１６Ａにより算出された付加誘導心電図の付加誘導電位としての心電信号（Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ）は、付加誘導心電図波形出力手段１８Ａにより波形処理され、表示モニタ２２Ａに入力される（ＳＴＥＰ−４０６）。標準１２誘導心電図演算手段１４Ａにより算出された標準１２誘導心電図の誘導電位としての心電信号（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ）は、標準１２誘導心電図波形出力手段２０Ａにより波形処理（ＳＴＥＰ−４０７）され、表示モニタ２２Ａに入力される（ＳＴＥＰ−４０７）。さらに、波形処理された付加誘導心電図波形出力及び標準１２誘導心電図波形出力は、表示モニタ２２Ａの表示画面に同時に表示される（ＳＴＥＰ−４０８）。

この第４の実施形態に基づいて測定された標準１２誘導の標準誘導電位である心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１〜Ｖ６）と、付加誘導心電図としてのＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導及びＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導との波形図は、図１２〜図１８に示す通りである。なお、第３の実施形態によっても同様の出力波形が得られる。

すなわち、図１２（ａ）は、ある患者から測定された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）の波形を示している。図１２（ｂ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）により算出された付加誘導心電図としてのＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形と、同じ患者から実測されたＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。図１２（ｃ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ４）により算出された付加誘導心電図としてのＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（細い実線で示す）と、同じ患者から実測されたＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。この結果、第４の実施形態に基づいて算出して得られた付加誘導心電図の波形と、実測して得られた付加誘導心電図の波形とは、極めて近似していることが確認された。

図１３（ａ）は、別の患者から測定された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ５）の波形を示している。図１３（ｂ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ５）により算出された付加誘導心電図としてのＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形と、その同じ患者から実測されたＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。図１３（ｃ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ５）により算出された付加誘導心電図としてのＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（細い実線で示す）と、その同じ患者から実測されたＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。この結果、第４の実施形態に基づいて算出して得られた付加誘導心電図の波形と、実測して得られた付加誘導心電図の波形とは、極めて近似していることが確認された。

図１４（ａ）は、別の患者から測定された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ６）の波形を示している。図１４（ｂ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ６）により算出された付加誘導心電図としてのＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形と、その同じ患者から実測されたＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。図１４（ｃ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ２、Ｖ６）により算出された付加誘導心電図としてのＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（細い実線で示す）と、その同じ患者から実測されたＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。この結果、第４の実施形態に基づいて算出して得られた付加誘導心電図の波形と、実測して得られた付加誘導心電図の波形とは、極めて近似していることが確認された。

図１５（ａ）は、別の患者から測定された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ５）の波形を示している。図１５（ｂ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ５）により算出された付加誘導心電図としてのＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形と、その同じ患者から実測されたＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。図１５（ｃ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ５）により算出された付加誘導心電図としてのＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（細い実線で示す）と、その同じ患者から実測されたＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。この結果、第４の実施形態に基づいて算出して得られた付加誘導心電図の波形と、実測して得られた付加誘導心電図の波形とは、極めて近似していることが確認された。

図１６（ａ）は、別の患者から測定された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ６）の波形を示している。図１６（ｂ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ６）により算出された付加誘導心電図としてのＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形と、その同じ患者から実測されたＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。図１６（ｃ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ１、Ｖ６）により算出された付加誘導心電図としてのＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（細い実線で示す）と、その同じ患者から実測されたＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。この結果、第４の実施形態に基づいて算出して得られた付加誘導心電図の波形と、実測して得られた付加誘導心電図の波形とは、極めて近似していることが確認された。

図１７（ａ）は、別の患者から測定された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ３、Ｖ４）の波形を示している。図１７（ｂ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ３、Ｖ４）により算出された付加誘導心電図としてのＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形と、その同じ患者から実測されたＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。図１７（ｃ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ３、Ｖ４）により算出された付加誘導心電図としてのＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（細い実線で示す）と、その同じ患者から実測されたＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。この結果、第４の実施形態に基づいて算出して得られた付加誘導心電図の波形と、実測して得られた付加誘導心電図の波形とは、極めて近似していることが確認された。

図１８（ａ）は、別の患者から測定された心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ３、Ｖ５）の波形を示している。図１８（ｂ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ３、Ｖ５）により算出された付加誘導心電図としてのＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形と、その同じ患者から実測されたＶ３Ｒ、Ｖ４Ｒ、Ｖ５Ｒ誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。図１８（ｃ）は、心電信号（Ｉ、ＩＩ、Ｖ３、Ｖ５）により算出された付加誘導心電図としてのＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（細い実線で示す）と、その同じ患者から実測されたＶ７、Ｖ８、Ｖ９誘導の各波形（実測波形は太い実線で示し、演算により算出された波形と重なる部分は細い実線で示す）を示している。この結果、第４の実施形態に基づいて算出して得られた付加誘導心電図の波形と、実測して得られた付加誘導心電図の波形とは、極めて近似していることが確認された。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、標準１２誘導心電図（修正１２誘導心電図を含む）の標準誘導電位のうち、四肢誘導から第Ｉ、ＩＩ誘導を選択して測定し、胸部誘導から２つの誘導を選択して測定し、これらの誘導から付加誘導心電図を求めた。しかし、本発明はこのような誘導の選択に限られず、適宜電極を選択して、四肢誘導については第Ｉ、ＩＩＩ誘導の組合せまたは第ＩＩ、ＩＩＩ誘導の組合せを選択してもよい。このとき、胸部誘導については、勿論、Ｖ１〜Ｖ６誘導から適宜組み合わせて選択することができる。また、本発明は、メイソン−リカー（Ｍａｓｏｎ−Ｌｉｋａｒ）の修正１２誘導における四肢誘導を適用して、運動負荷試験等の場合における修正１２誘導心電図の付加誘導心電図を得ることができる。また、本発明に係る付加誘導を演算する機能は、病院施設等で稼働している心電計に付加することも可能であり、心電計のオプション機能として販売することもできる。さらには、この付加誘導を演算する機能は、心電図に加えて他の生体情報を計測する生体情報モニターにも付加することもできる。その他、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことが可能である。

本発明によれば、付加誘導用の電極を患者に装着することなく、簡易に付加誘導を演算し、導出することができる。

Claims (5)

1. １２誘導心電図における誘導電位Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_１〜Ｖ_６ に対応付けてそれぞれ設定されている測定誘導ベクトルおよび付加誘導電位を算出するための付加誘導ベクトルを格納する誘導ベクトル格納手段と、
   １２誘導心電図における四肢誘導および胸部誘導の誘導電位を含んだ誘導電位Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_１〜Ｖ_６を測定する電位検出器と、
   前記電位検出器によって測定された前記１２誘導心電図の誘導電位に基づいて、付加誘導電位を演算する付加誘導電位演算手段とを備え、
   前記付加誘導電位演算手段は、前記電位検出器によって測定された前記誘導電位および前記誘導ベクトル格納手段に格納されている測定誘導ベクトルから８つの連立方程式を導出し、当該連立方程式を用いて心臓ベクトルを求め、その求めた前記心臓ベクトルおよび前記誘導ベクトル格納手段に格納されている付加誘導ベクトルを用いて前記付加誘導電位を演算することを特徴とする付加誘導心電機能を備えた１２誘導心電計。
2. 前記誘導ベクトル格納手段は、１２誘導心電図における誘導電位Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_１〜Ｖ_９、Ｖ_３Ｒ〜Ｖ_５Ｒに対応付けてそれぞれ設定されている測定誘導ベクトルＬ_Ｉ ^Ｔ、Ｌ_ＩＩ ^Ｔ、Ｌ_１ ^Ｔ〜Ｌ_６ ^Ｔおよび付加誘導ベクトルＬ₇ ^Ｔ〜Ｌ₉ ^Ｔ、Ｌ_３Ｒ ^Ｔ〜Ｌ_５Ｒ ^Ｔを格納し、
   前記付加誘導電位演算手段は、前記電位検出器によって測定された前記誘導電位および前記誘導ベクトル格納手段に格納されている測定誘導ベクトルを
   

   

   （Ｔはベクトルの転置を示す）
   

   

   に当てはめて、心臓ベクトルｈｘ、ｈｙ、ｈｚを求めることを特徴とする請求項１に記載の付加誘導機能を備えた１２誘導心電計。
3. 前記付加誘導電位は、Ｖ_７〜Ｖ_９誘導、Ｖ_３Ｒ、Ｖ_４Ｒ、Ｖ_５Ｒ、Ｖ_６Ｒ誘導のうち少なくともいずれか一つの誘導を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の付加誘導機能を備えた１２誘導心電計。
4. 標準１２心電図の誘導波形を得るため生体の体表面に装着される電極と、
   前記付加誘導電位演算手段により算出される誘導電位を入力して付加誘導心電図の波形処理を行う付加誘導心電図波形出力手段と、
   標準１２誘導心電図の波形処理を行う標準１２誘導心電図波形出力手段と、
   前記標準１２誘導心電図波形出力手段と前記付加誘導心電図波形出力手段とから出力される心電図波形出力をそれぞれ同時に画面表示する表示モニタと
   を備え、
   前記電位検出器は、前記各電極から誘導電位を測定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の付加誘導機能を備えた１２誘導心電計。
5. １２誘導心電図における誘導電位Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_１〜Ｖ_６ に対応付けてそれぞれ設定されている測定誘導ベクトルおよび付加誘導電位を算出するための付加誘導ベクトルＬ₇ ^Ｔ〜Ｌ₉ ^Ｔ、Ｌ_３Ｒ ^Ｔ〜Ｌ_５Ｒ ^Ｔを格納する誘導ベクトル格納手段を備える１２誘導心電計における付加誘導心電図演算方法において、
   測定されて得られた、１２誘導心電図における四肢誘導および胸部誘導の誘導電位を含んだ誘導電位Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_１〜Ｖ_６に基づいて、付加誘導電位を演算する付加誘導電位演算ステップとを備え、
   前記付加誘導電位演算ステップは、測定された１２誘導心電図の誘導電位、ならびに前記誘導ベクトル格納手段に格納されている測定誘導ベクトルから８つの連立方程式を導出し、当該連立方程式を用いて心臓ベクトルを求め、その求めた前記心臓ベクトルおよび前記誘導ベクトル格納手段に格納されている付加誘導ベクトルを用いて前記付加誘導電位を演算することを特徴とする付加誘導心電図の導出方法。

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