JP4587008B2 - 標準１２誘導心電図の構築方法および心電図検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の体表面に対し最小限の個数からなる電極を使用して、この電極を体表面の所定の部位に装着することにより、虚血性心疾患や急性心筋梗塞等の診断に有効な標準１２誘導心電図を構築する方法およびこれを使用する心電図検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、病院等において、患者の心電図を検出測定ないし記録する場合、患者の胸部の６箇所および四肢の４箇所に対し、それぞれ合計１０個の電極を装着している。そして、これら１０個の電極から検出測定される心電位は、それぞれ心電図計等の計測手段により、標準１２誘導の四肢６誘導波形（Ｉ、II、 III、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ）を得ると共に、標準１２誘導の胸部６誘導波形（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を得ている。
【０００３】
前述したように、従来の心電計等においては、１０個の電極を使用することにより、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誘導波形からなる心電図を検出測定ないし記録することができるものである。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および治療を行うことは、設備が完備された病院内等において患者を安静にしておく状態では可能である。しかし、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ばかりでなく、多数の誘導波形を多チャンネルの信号として伝送することも困難な状況であり、一般的に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）程度であることから、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波形からなる心電図を検出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。
【０００４】
このような観点から、従来において、少数の電極を使用して標準１２誘導波形の心電図を検出ないし記録する手段として、例えば、生体の胸部体表面上の特殊な４部位（ＥＡＳＩの４電極）を使用して、それぞれ心電図を誘導し、これらの誘導された心電図信号を固定係数を用いて一旦ベクトル心電図へ換算し、さらに換算されたベクトル心電図から１２誘導心電図へ変換を行うように構成したものも実施されている。すなわち、この種の心電図は、ＥＡＳＩ誘導心電図として知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のＥＡＳＩ誘導心電図の誘導方法においては、ある程度の１２誘導心電図を近似することができるが、前記生体の胸部体表面上の特殊な４部位からの誘導は、臨床的には不慣れであることから、各電極のそれぞれ指定される部位へ適正に装着することが困難となり、心電図の検出精度に難点がある。また、前述したように、各電極から誘導された心電図信号から、１２誘導心電図を得るための演算に際して、固定係数を使用して２回の変換（すなわちＥＡＳＩ誘導→ベクトル心電図、ベクトル心電図→１２誘導心電図）を必要とするため、演算精度に問題を生じる場合があり、しかもいずれの誘導も１２誘導としての実測値ではないため、信頼性に難点がある。
【０００６】
一般に、１２誘導心電図を得るための誘導波形とその測定部位および電位の関係は、表１に示す通りである。
【０００７】
〔表１〕
Ｉ ： ｖＬ−ｖＲ
II ： ｖＦ−ｖＲ
III ： ｖＦ−ｖＬ
ａＶＲ： ｖＲ−（ｖＬ＋ｖＦ）／２
ａＶＬ： ｖＬ−（ｖＲ＋ｖＦ）／２
ａＶＦ： ｖＦ−（ｖＬ＋ｖＲ）／２
Ｖ１ ： ｖ１−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ２ ： ｖ２−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ３ ： ｖ３−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ４ ： ｖ４−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ５ ： ｖ５−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ６ ： ｖ６−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
【０００８】
しかるに、前述した従来のＥＡＳＩ誘導心電図の誘導方法においては、それぞれ電位を測定するためのＥＡＳＩ電極の装着位置が、前記表１に示す場合の各誘導波形の測定部位と異なる特殊な部位であるため、各電極の装着に際して所定部位への位置決め精度が測定結果に対して著しく影響を与えることとなり、作業に多くの熟練を要する等の不都合がある。また、設備が完備した病院内等で患者が安静における状態であっても、標準１２誘導検査で使用する電極は数が多いので、患者への煩わしさや電極を貼る医療従事者の負担が大きいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに検討を行った結果、従来より公知の標準１２誘導心電図あるいはＭＬ誘導心電図を得るための最小限の誘導数からなる心電図誘導システムの心電図誘導電極セット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ことができることを突き止めた。
【００１０】
すなわち、最小限のチャンネル数からなる心電図誘導システムの心電図誘導電極セット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またはＭＬ誘導の第Ｉおよび第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誘導とを使用し、第III 誘導とａＶ誘導（ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、ａＶＦ誘導）が前記表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、前記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、電位マトリックス・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。
【００１１】
ここで、第Ｉおよび第II誘導波形を検出するための電極としては、四肢誘導であれば左右腕部（ＬＡ、ＲＡ）と左右下肢（ＬＬ、ＲＬ）、ＭＬ誘導であれば左右鎖骨下（ＬＡ、ＲＡ）と左右の前腸骨棘あるいは左右肋骨弓の下端部（ＬＬ、ＲＬ）の４箇所に設ける。この場合、ＲＬを接地電極とする。また、胸部誘導の２誘導（Ｖ１、Ｖ６またはＶ５）の誘導波形を検出するための電極としては、第４肋間胸骨右縁位置（Ｖ１）と第５肋間左鎖骨中線上のレベルで左中腋窩線上の位置（Ｖ６）または第５肋間左鎖骨中線上のレベルで左前腋窩線上の位置（Ｖ５）の２個所に設ける。これにより、標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットを検出測定し、その他の標準１２誘導心電図の誘導については、それぞれ前記表１に示す各誘導の固有関係に基づいて演算により求めることができる。
【００１２】
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誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セット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なく、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。
【００１３】
従って、本発明の目的は、従来公知の標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットを使用することにより、最小限の電極の装着と標準１２誘導心電図を再構築とを、多くの熟練を要することなく、容易渇高精度に行うことができると共に、各種の心臓疾患に対する適正な診断および治療を行うためのモニタリングを簡便かつ有効に達成することができる、標準１２誘導心電図の構築方法および心電図検査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法は、標準１２誘導心電図誘導システムにおける心電図誘導電極セット中から選択された少なくとも３つの誘導心電図を得るための複数電極を用いて生体電位を測定するステップと、測定された前記生体電位と前記選択された誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いて心臓ベクトルを算出するステップと、算出された心臓ベクトルと、標準１２誘導から前記選択された誘導を除いた残りの誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いた演算により前記残りの誘導における生体電位を算出するステップと、前記測定した生体電位と前記算出した生体電位とを用いて標準１２誘導心電図を構築するステップとを具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法では、複数電極は、四肢電極または四肢電極に相当する電極と、胸部二電極により構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法では、前記心臓ベクトルの算出と、前記残りの誘導における生体電位の算出では、Ｖ＝ＬＴ・Ｈ（Ｖ：電位マトリックス、Ｌ：誘導ベクトル、Ｈ：心臓ベクトル、Ｌ Ｔ ：誘導ベクトルの転置ベクトル）に基づき算出を行うことを特徴とする。
【００１８】
一方、前記標準１２誘導心電図の構築方法を使用する心電図検査装置は、標準１２誘導心電図誘導システムにおける心電図誘導電極セット中から選択された少なくとも３つの誘導心電図を得るための複数電極と、この複数電極を用いて生体電位を測定する電位検出器と、測定された前記生体電位と前記選択された誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いて心臓ベクトルを算出する手段と、算出された心臓ベクトルと、標準１２誘導から前記選択された誘導を除いた残りの誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いた演算により前記残りの誘導における生体電位を算出する１２誘導心電図演算器と、前記測定した生体電位と前記算出した生体電位とを用いて標準１２誘導心電図を構築して表示する１２誘導心電図表示器とを具備することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法および心電図検査装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２０】
（Ａ）本発明の基本原理
本発明に係る標準１２誘導心電図を構築するため理論的根拠は次の通りである。すなわち、臨床心電図では、誘導理論（Ｌｅａｄ Ｔｈｅｏｒｙ）によって、前記表１に基づく電位を検出することにより、標準１２誘導心電図を構築するものである。この理論によると、任意時刻の心臓電源は、位置固定の双極子（ダイポール）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、次式で求めることができる。
【００２１】
【数１】
【００２２】
但し、Ｖは電位マトリックス、Ｈはハートベクトル（心臓ベクトル）、Ｌはリードベクトル（誘導ベクトル）をそれぞれ示す。
【００２３】
しかるに、人の誘導ベクトルＬは、既に１９５３年にフランク（Ｆｒａｎｋ）により系統的に測定され、現在のベクトル心電図の基礎として、その有効性は認められている。また、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、このような空間情報を持つ３つ以上の誘導から、心臓ベクトルＨのパラメータを解くことが可能である。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それぞれ演算により算出することができる。
【００２４】
例えば、四肢誘導の２誘導（Ｉ、II）と、胸部誘導の２誘導（Ｖ１、Ｖ６）を測定して、胸部誘導の他の誘導（Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）の電位を算出する方法は、次のよう設定することができる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
すなわち、上記式（２）は一般式Ｌ・Ｈ＝Ｖを示すものである。なお、Ｔはベクトルの転置である。従って、上記式（２）から心臓ベクトルＨを求めると、次式（３）が得られる。
【００２７】
【数３】
【００２８】
上記式（３）に基づいて、胸部誘導の他のチャンネル（Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）のベクトルＶは、次式（４）により求めることができる。
【００２９】
【数４】
【００３０】
（Ｂ）１２誘導心電図の構築方法
次に、前述した本発明の基本原理に基づき、標準１２誘導心電図を構築する方法の実施例について説明する。図１および図２は、本実施例における１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセット（Ｉ、II、Ｖ１、Ｖ６またはＶ５）による誘導波形を得るための生体の体表面に装着するそれぞれ電極の配置を示すものである。すなわち、本実施例においては、図示のＲＡ、ＬＡ、ＲＬ、ＬＬとＶ１、Ｖ５又はＶ６の位置に、それぞれ電極を配置する。
【００３１】
この場合、図１においては、四肢誘導により標準１２誘導を得るものであって、ＲＡは右腕部、ＬＡは左腕部、ＲＬは右下肢、ＬＬは左下肢に、それぞれ電極を配置する。また、図２においては、ＭＬ誘導により標準１２誘導を得るものであって、ＲＡは右鎖骨下、ＬＡは左鎖骨下、ＲＬは右の前腸骨棘あるいは右肋骨弓の下端部、ＬＬは左の前腸骨棘あるいは左肋骨弓の下端部に、それぞれ電極を配置する。そして、前記図１および図２において、それぞれ共通して、Ｖ１は第４肋間胸骨右縁位置、Ｖ６は第５肋間左鎖骨中線上のレベルで左中腋窩線上の位置、Ｖ５は第５肋間左鎖骨中線上のレベルで左前腋窩線上の位置に、それぞれ電極を配置する。なお、前記ＲＬはそれぞれ接地電極とする。
【００３２】
このようにして、前記各電極により測定される各誘導波形（Ｉ、II、Ｖ１、Ｖ６またはＶ５）を使用して、前述した式（４）により、前記胸部誘導の他の誘導（Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５またはＶ６）の電位を算出して、標準１２誘導心電図を再構築することができる。なお、前記式（４）において、次のベクトル（５）は前記式（２）および（３）に示す方程式の最小二乗解として求められる。
【００３３】
【数５】
【００３４】
なお、図３は、ある患者の安静時における標準１２誘導心電図（Ｉ、II、 III、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を測定した場合のそれぞれ波形図を示すものである。そして、この患者に対して、前記本発明の実施例に基づいて、前記１２誘導の誘導システムのサブセット（Ｉ、II、Ｖ１、Ｖ６）の電位を測定して、胸部誘導の他の誘導（Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）の電位を演算により算出したところ、図５に示す結果が得られた。この結果は、図４に基づく実測値を、演算により算出された図５に示す結果と対比してみると、演算による推定値と実測値とは、ほぼ一致していることが確認された。
【００３５】
特に、図４および図５に示すように、本発明の方法により構築された誘導波形により、狭心症・心筋梗塞の発症の確認に重要な異常Ｑ波、ＳＴ波上昇・下降、冠性Ｔ波等の現象が、それぞれ顕著に現れていることが確認される。従って、本発明の標準１２誘導心電図の構築方法によれば、最小限の電極の装着により、各種の心臓疾患に対する適正な診断および治療を簡便かつ有効に達成することができる。
【００３６】
（Ｃ）心電図検査装置
図６は、前述した標準１２誘導心電図の構築方法を使用する心電図検査装置のシステム構成を示すものである。すなわち、図６において、参照符号１０は電位検出器を示し、図１または図２に示す生体の体表面に配置した各電極（ＲＡ、ＬＡ、ＲＬ、ＬＬとＶ１、Ｖ６）により、四肢誘導またはＭＬ誘導の２誘導（Ｉ、II ）の電位と、胸部誘導の２誘導（Ｖ１、Ｖ６）の電位とを、それぞれ検出測定するように構成される。また、参照符号１２は演算増幅器を示し、前記電位検出器１０により検出測定された電位に基づいて、標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットとしての各誘導波形データを導出するように構成される。
【００３７】
そこで、前記演算増幅器１２により導出された各誘導波形データは、無線送受信アンテナ１３、１５を含む無線送受信手段（図示せず）を介して、１２誘導心電図演算器１６に送出するように構成する。あるいは、前記演算増幅器１２により導出された各誘導波形データは、所要の記憶媒体１４に記録し、この記憶媒体１４を１２誘導心電図演算器１６にセットして、記憶されている各誘導波形データを読み出すように構成することもできる。
【００３８】
しかるに、前記１２誘導心電図演算器１６においては、前述した本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法に基づき、心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットされた以外の各誘導波形を演算により算出する。そして、前記１２誘導心電図演算器１６で得られた標準１２誘導心電図データは、１２誘導心電図表示器１８により表示するように構成される。ここで、心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットにより計測された誘導波形データと、演算により構築された誘導波形データとを、視覚的に区別できるように表示させてもよい。
【００３９】
さらに、通常の標準１２誘導心電図検査装置において、電位検出器１０に電極外れ検出部を設け、全電極のうち一部の電極が電極外れを起こした場合、その電極外れを検出し、電極外れにより計測できなくなった誘導を、他の計測状態にある誘導から本発明の構築方式により電位マトリックス・誘導ベクトル・心臓ベクトルの関係から、演算により標準１２誘導心電図を再構築させてもよい。この時、どの電極が電極外れを起こしたかを、表示画面に表示させ、計測された誘導波形データと、演算により構築された誘導波形データとを、視覚的に区別できるように表示させてもよい。
【００４０】
従って、このように構成した心電図検査装置によれば、病院内等におけるＩＣＵ、ＣＣＵ等でのベッドサイドや、在宅療養時、救急治療時、運動時等の場合のように、標準１２誘導心電図を測定し難い状態の時には、適正かつ有効な標準１２誘導心電図のモニタリングを達成することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前述した実施例に限定されることなく、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。
【００４２】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかな通り、本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法は、標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットからなる一部の複数の電極によって検出測定された生体電位に基づいて標準１２誘導心電図の一部の誘導波形データを生成すると共に、前記生成された誘導波形データに基づいて標準１２誘導心電図の残部の誘導波形データを演算により算出し、前記生成された誘導波形データと算出された誘導波形データとにより標準１２誘導心電図を構築するように構成することによって、最小限の電極の装着と標準１２誘導心電図の再構築とを、多くの熟練を要することなく、容易かつ高精度に行うことができ、しかも各種の心臓疾患に対する適正な診断および治療を行うためのモニタリングを簡便かつ有効に達成することができる。
【００４３】
また、本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法は、従来公知の標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットを使用することから、選択される電極の生体の体表面上に装着する位置も従来通りであり、従って多くの熟練を要することなく常に安定した位置決め精度を保持し得るばかりでなく、演算により求める誘導波形データについても高精度の算定結果を得ることができると共に、既に測定されたデータは有効に利用することができ、迅速な再演算を可能とし、常に精度の高い標準１２誘導心電図の再構築を簡便かつ容易に達成することができる等、多くの優れた利点が得られる。
【００４４】
さらに、診断をする医療従事者にとっては、１２誘導のそれぞれの誘導毎に検出測定された波形データであるか、演算された波形データであるかを、認識した上で診断できるので、誘導毎の波形の信頼度についても判断を容易にすることができる。従って、本発明による標準１２誘導心電図の構築方法を使用することによって、病院内等におけるＩＣＵ、ＣＣＵ等でのベッドサイド・モニタリングや、在宅モニタリング、救急モニタリング、運動時等の場合のように、標準１２誘導心電図を測定し難い状態の場合において、各種の心臓疾患に対する適正な診断および治療を行うことができる高精度の標準１２誘導心電図の心電図検査装置として応用することができる。また、標準１２誘導の電極のうち、一部が電極外れを起こした場合でも、電極外れにより計測できなかった誘導を、他の誘導から再構築することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法における誘導電極の構成配置例を示す説明図である。
【図２】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法における誘導電極の別の構成配置例を示す説明図である。
【図３】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法により検出された標準１２誘導心電図を示す波形図である。
【図４】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法において誘導電極により検出測定される胸部誘導波形の実測値を示す波形図である。
【図５】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法において演算により求められる胸部誘導波形の演算値（推定値）を示す波形図である。
【図６】 本発明に係る心電図検査装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１０ 電位検出器
１２ 演算増幅器
１３ 無線送信アンテナ
１４ 記憶媒体
１５ 無線受信アンテナ
１６ １２誘導心電図演算器
１８ １２誘導心電図表示器
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の体表面に対し最小限の個数からなる電極を使用して、この電極を体表面の所定の部位に装着することにより、虚血性心疾患や急性心筋梗塞等の診断に有効な標準１２誘導心電図を構築する方法およびこれを使用する心電図検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、病院等において、患者の心電図を検出測定ないし記録する場合、患者の胸部の６箇所および四肢の４箇所に対し、それぞれ合計１０個の電極を装着している。そして、これら１０個の電極から検出測定される心電位は、それぞれ心電図計等の計測手段により、標準１２誘導の四肢６誘導波形（Ｉ、II、 III、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ）を得ると共に、標準１２誘導の胸部６誘導波形（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を得ている。
【０００３】
前述したように、従来の心電計等においては、１０個の電極を使用することにより、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誘導波形からなる心電図を検出測定ないし記録することができるものである。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および治療を行うことは、設備が完備された病院内等において患者を安静にしておく状態では可能である。しかし、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ばかりでなく、多数の誘導波形を多チャンネルの信号として伝送することも困難な状況であり、一般的に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）程度であることから、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波形からなる心電図を検出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。
【０００４】
このような観点から、従来において、少数の電極を使用して標準１２誘導波形の心電図を検出ないし記録する手段として、例えば、生体の胸部体表面上の特殊な４部位（ＥＡＳＩの４電極）を使用して、それぞれ心電図を誘導し、これらの誘導された心電図信号を固定係数を用いて一旦ベクトル心電図へ換算し、さらに換算されたベクトル心電図から１２誘導心電図へ変換を行うように構成したものも実施されている。すなわち、この種の心電図は、ＥＡＳＩ誘導心電図として知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のＥＡＳＩ誘導心電図の誘導方法においては、ある程度の１２誘導心電図を近似することができるが、前記生体の胸部体表面上の特殊な４部位からの誘導は、臨床的には不慣れであることから、各電極のそれぞれ指定される部位へ適正に装着することが困難となり、心電図の検出精度に難点がある。また、前述したように、各電極から誘導された心電図信号から、１２誘導心電図を得るための演算に際して、固定係数を使用して２回の変換（すなわちＥＡＳＩ誘導→ベクトル心電図、ベクトル心電図→１２誘導心電図）を必要とするため、演算精度に問題を生じる場合があり、しかもいずれの誘導も１２誘導としての実測値ではないため、信頼性に難点がある。
【０００６】
一般に、１２誘導心電図を得るための誘導波形とその測定部位および電位の関係は、表１に示す通りである。
【０００７】
〔表１〕
Ｉ ： ｖＬ−ｖＲ
II ： ｖＦ−ｖＲ
III ： ｖＦ−ｖＬ
ａＶＲ： ｖＲ−（ｖＬ＋ｖＦ）／２
ａＶＬ： ｖＬ−（ｖＲ＋ｖＦ）／２
ａＶＦ： ｖＦ−（ｖＬ＋ｖＲ）／２
Ｖ１ ： ｖ１−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ２ ： ｖ２−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ３ ： ｖ３−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ４ ： ｖ４−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ５ ： ｖ５−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
Ｖ６ ： ｖ６−（ｖＲ＋ｖＬ＋ｖＦ）／３
【０００８】
しかるに、前述した従来のＥＡＳＩ誘導心電図の誘導方法においては、それぞれ電位を測定するためのＥＡＳＩ電極の装着位置が、前記表１に示す場合の各誘導波形の測定部位と異なる特殊な部位であるため、各電極の装着に際して所定部位への位置決め精度が測定結果に対して著しく影響を与えることとなり、作業に多くの熟練を要する等の不都合がある。また、設備が完備した病院内等で患者が安静における状態であっても、標準１２誘導検査で使用する電極は数が多いので、患者への煩わしさや電極を貼る医療従事者の負担が大きいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに検討を行った結果、従来より公知の標準１２誘導心電図あるいはＭＬ誘導心電図を得るための最小限の誘導数からなる心電図誘導システムの心電図誘導電極セット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ことができることを突き止めた。
【００１０】
すなわち、最小限のチャンネル数からなる心電図誘導システムの心電図誘導電極セット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またはＭＬ誘導の第Ｉおよび第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誘導とを使用し、第III 誘導とａＶ誘導（ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、ａＶＦ誘導）が前記表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、前記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、電位マトリックス・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。
【００１１】
ここで、第Ｉおよび第II誘導波形を検出するための電極としては、四肢誘導であれば左右腕部（ＬＡ、ＲＡ）と左右下肢（ＬＬ、ＲＬ）、ＭＬ誘導であれば左右鎖骨下（ＬＡ、ＲＡ）と左右の前腸骨棘あるいは左右肋骨弓の下端部（ＬＬ、ＲＬ）の４箇所に設ける。この場合、ＲＬを接地電極とする。また、胸部誘導の２誘導（Ｖ１、Ｖ６またはＶ５）の誘導波形を検出するための電極としては、第４肋間胸骨右縁位置（Ｖ１）と第５肋間左鎖骨中線上のレベルで左中腋窩線上の位置（Ｖ６）または第５肋間左鎖骨中線上のレベルで左前腋窩線上の位置（Ｖ５）の２個所に設ける。これにより、標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットを検出測定し、その他の標準１２誘導心電図の誘導については、それぞれ前記表１に示す各誘導の固有関係に基づいて演算により求めることができる。
【００１２】
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誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セット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なく、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。
【００１３】
従って、本発明の目的は、従来公知の標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットを使用することにより、最小限の電極の装着と標準１２誘導心電図を再構築とを、多くの熟練を要することなく、容易渇高精度に行うことができると共に、各種の心臓疾患に対する適正な診断および治療を行うためのモニタリングを簡便かつ有効に達成することができる、標準１２誘導心電図の構築方法および心電図検査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法は、標準１２誘導心電図誘導システムにおける心電図誘導電極セット中から選択された少なくとも３つの誘導心電図を得るための複数電極を用いて生体電位を測定するステップと、測定された前記生体電位と前記選択された誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いて心臓ベクトルを算出するステップと、算出された心臓ベクトルと、標準１２誘導から前記選択された誘導を除いた残りの誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いた演算により前記残りの誘導における生体電位を算出するステップと、前記測定した生体電位と前記算出した生体電位とを用いて標準１２誘導心電図を構築するステップとを具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法では、複数電極は、四肢電極または四肢電極に相当する電極と、胸部二電極により構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法では、前記心臓ベクトルの算出と、前記残りの誘導における生体電位の算出では、Ｖ＝ＬＴ・Ｈ（Ｖ：電位マトリックス、Ｌ：誘導ベクトル、Ｈ：心臓ベクトル、Ｌ Ｔ ：誘導ベクトルの転置ベクトル）に基づき算出を行うことを特徴とする。
【００１８】
一方、前記標準１２誘導心電図の構築方法を使用する心電図検査装置は、標準１２誘導心電図誘導システムにおける心電図誘導電極セット中から選択された少なくとも３つの誘導心電図を得るための複数電極と、この複数電極を用いて生体電位を測定する電位検出器と、測定された前記生体電位と前記選択された誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いて心臓ベクトルを算出する手段と、算出された心臓ベクトルと、標準１２誘導から前記選択された誘導を除いた残りの誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いた演算により前記残りの誘導における生体電位を算出する１２誘導心電図演算器と、前記測定した生体電位と前記算出した生体電位とを用いて標準１２誘導心電図を構築して表示する１２誘導心電図表示器とを具備することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法および心電図検査装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２０】
（Ａ）本発明の基本原理
本発明に係る標準１２誘導心電図を構築するため理論的根拠は次の通りである。すなわち、臨床心電図では、誘導理論（Ｌｅａｄ Ｔｈｅｏｒｙ）によって、前記表１に基づく電位を検出することにより、標準１２誘導心電図を構築するものである。この理論によると、任意時刻の心臓電源は、位置固定の双極子（ダイポール）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、次式で求めることができる。
【００２１】
【数１】
但し、Ｖは電位マトリックス、Ｈはハートベクトル（心臓ベクトル）、Ｌはリードベクトル（誘導ベクトル）をそれぞれ示す。
【００２３】
しかるに、人の誘導ベクトルＬは、既に１９５３年にフランク（Ｆｒａｎｋ）により系統的に測定され、現在のベクトル心電図の基礎として、その有効性は認められている。また、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、このような空間情報を持つ３つ以上の誘導から、心臓ベクトルＨのパラメータを解くことが可能である。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それぞれ演算により算出することができる。
【００２４】
例えば、四肢誘導の２誘導（Ｉ、II）と、胸部誘導の２誘導（Ｖ１、Ｖ６）を測定して、胸部誘導の他の誘導（Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）の電位を算出する方法は、次のよう設定することができる。
【００２５】
【数２】
すなわち、上記式（２）は一般式Ｌ・Ｈ＝Ｖを示すものである。なお、Ｔはベクトルの転置である。従って、上記式（２）から心臓ベクトルＨを求めると、次式（３）が得られる。
【００２７】
【数３】
上記式（３）に基づいて、胸部誘導の他のチャンネル（Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）のベクトルＶは、次式（４）により求めることができる。
【００２９】
【数４】
（Ｂ）１２誘導心電図の構築方法
次に、前述した本発明の基本原理に基づき、標準１２誘導心電図を構築する方法の実施例について説明する。図１および図２は、本実施例における１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセット（Ｉ、II、Ｖ１、Ｖ６またはＶ５）による誘導波形を得るための生体の体表面に装着するそれぞれ電極の配置を示すものである。すなわち、本実施例においては、図示のＲＡ、ＬＡ、ＲＬ、ＬＬとＶ１、Ｖ５又はＶ６の位置に、それぞれ電極を配置する。
【００３１】
この場合、図１においては、四肢誘導により標準１２誘導を得るものであって、ＲＡは右腕部、ＬＡは左腕部、ＲＬは右下肢、ＬＬは左下肢に、それぞれ電極を配置する。また、図２においては、ＭＬ誘導により標準１２誘導を得るものであって、ＲＡは右鎖骨下、ＬＡは左鎖骨下、ＲＬは右の前腸骨棘あるいは右肋骨弓の下端部、ＬＬは左の前腸骨棘あるいは左肋骨弓の下端部に、それぞれ電極を配置する。そして、前記図１および図２において、それぞれ共通して、Ｖ１は第４肋間胸骨右縁位置、Ｖ６は第５肋間左鎖骨中線上のレベルで左中腋窩線上の位置、Ｖ５は第５肋間左鎖骨中線上のレベルで左前腋窩線上の位置に、それぞれ電極を配置する。なお、前記ＲＬはそれぞれ接地電極とする。
【００３２】
このようにして、前記各電極により測定される各誘導波形（Ｉ、II、Ｖ１、Ｖ６またはＶ５）を使用して、前述した式（４）により、前記胸部誘導の他の誘導（Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５またはＶ６）の電位を算出して、標準１２誘導心電図を再構築することができる。なお、前記式（４）において、次のベクトル（５）は前記式（２）および（３）に示す方程式の最小二乗解として求められる。
【００３３】
【数５】
なお、図３は、ある患者の安静時における標準１２誘導心電図（Ｉ、II、 III、ａＶＲ、ａＶＬ、ａＶＦ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を測定した場合のそれぞれ波形図を示すものである。そして、この患者に対して、前記本発明の実施例に基づいて、前記１２誘導の誘導システムのサブセット（Ｉ、II、Ｖ１、Ｖ６）の電位を測定して、胸部誘導の他の誘導（Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）の電位を演算により算出したところ、図５に示す結果が得られた。この結果は、図４に基づく実測値を、演算により算出された図５に示す結果と対比してみると、演算による推定値と実測値とは、ほぼ一致していることが確認された。
【００３５】
特に、図４および図５に示すように、本発明の方法により構築された誘導波形により、狭心症・心筋梗塞の発症の確認に重要な異常Ｑ波、ＳＴ波上昇・下降、冠性Ｔ波等の現象が、それぞれ顕著に現れていることが確認される。従って、本発明の標準１２誘導心電図の構築方法によれば、最小限の電極の装着により、各種の心臓疾患に対する適正な診断および治療を簡便かつ有効に達成することができる。
【００３６】
（Ｃ）心電図検査装置
図６は、前述した標準１２誘導心電図の構築方法を使用する心電図検査装置のシステム構成を示すものである。すなわち、図６において、参照符号１０は電位検出器を示し、図１または図２に示す生体の体表面に配置した各電極（ＲＡ、ＬＡ、ＲＬ、ＬＬとＶ１、Ｖ６）により、四肢誘導またはＭＬ誘導の２誘導（Ｉ、II ）の電位と、胸部誘導の２誘導（Ｖ１、Ｖ６）の電位とを、それぞれ検出測定するように構成される。また、参照符号１２は演算増幅器を示し、前記電位検出器１０により検出測定された電位に基づいて、標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットとしての各誘導波形データを導出するように構成される。
【００３７】
そこで、前記演算増幅器１２により導出された各誘導波形データは、無線送受信アンテナ１３、１５を含む無線送受信手段（図示せず）を介して、１２誘導心電図演算器１６に送出するように構成する。あるいは、前記演算増幅器１２により導出された各誘導波形データは、所要の記憶媒体１４に記録し、この記憶媒体１４を１２誘導心電図演算器１６にセットして、記憶されている各誘導波形データを読み出すように構成することもできる。
【００３８】
しかるに、前記１２誘導心電図演算器１６においては、前述した本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法に基づき、心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットされた以外の各誘導波形を演算により算出する。そして、前記１２誘導心電図演算器１６で得られた標準１２誘導心電図データは、１２誘導心電図表示器１８により表示するように構成される。ここで、心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットにより計測された誘導波形データと、演算により構築された誘導波形データとを、視覚的に区別できるように表示させてもよい。
【００３９】
さらに、通常の標準１２誘導心電図検査装置において、電位検出器１０に電極外れ検出部を設け、全電極のうち一部の電極が電極外れを起こした場合、その電極外れを検出し、電極外れにより計測できなくなった誘導を、他の計測状態にある誘導から本発明の構築方式により電位マトリックス・誘導ベクトル・心臓ベクトルの関係から、演算により標準１２誘導心電図を再構築させてもよい。この時、どの電極が電極外れを起こしたかを、表示画面に表示させ、計測された誘導波形データと、演算により構築された誘導波形データとを、視覚的に区別できるように表示させてもよい。
【００４０】
従って、このように構成した心電図検査装置によれば、病院内等におけるＩＣＵ、ＣＣＵ等でのベッドサイドや、在宅療養時、救急治療時、運動時等の場合のように、標準１２誘導心電図を測定し難い状態の時には、適正かつ有効な標準１２誘導心電図のモニタリングを達成することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前述した実施例に限定されることなく、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。
【００４２】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかな通り、本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法は、標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットからなる一部の複数の電極によって検出測定された生体電位に基づいて標準１２誘導心電図の一部の誘導波形データを生成すると共に、前記生成された誘導波形データに基づいて標準１２誘導心電図の残部の誘導波形データを演算により算出し、前記生成された誘導波形データと算出された誘導波形データとにより標準１２誘導心電図を構築するように構成することによって、最小限の電極の装着と標準１２誘導心電図の再構築とを、多くの熟練を要することなく、容易かつ高精度に行うことができ、しかも各種の心臓疾患に対する適正な診断および治療を行うためのモニタリングを簡便かつ有効に達成することができる。
【００４３】
また、本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法は、従来公知の標準１２誘導心電図誘導システムの心電図誘導電極セットのサブセットを使用することから、選択される電極の生体の体表面上に装着する位置も従来通りであり、従って多くの熟練を要することなく常に安定した位置決め精度を保持し得るばかりでなく、演算により求める誘導波形データについても高精度の算定結果を得ることができると共に、既に測定されたデータは有効に利用することができ、迅速な再演算を可能とし、常に精度の高い標準１２誘導心電図の再構築を簡便かつ容易に達成することができる等、多くの優れた利点が得られる。
【００４４】
さらに、診断をする医療従事者にとっては、１２誘導のそれぞれの誘導毎に検出測定された波形データであるか、演算された波形データであるかを、認識した上で診断できるので、誘導毎の波形の信頼度についても判断を容易にすることができる。従って、本発明による標準１２誘導心電図の構築方法を使用することによって、病院内等におけるＩＣＵ、ＣＣＵ等でのベッドサイド・モニタリングや、在宅モニタリング、救急モニタリング、運動時等の場合のように、標準１２誘導心電図を測定し難い状態の場合において、各種の心臓疾患に対する適正な診断および治療を行うことができる高精度の標準１２誘導心電図の心電図検査装置として応用することができる。また、標準１２誘導の電極のうち、一部が電極外れを起こした場合でも、電極外れにより計測できなかった誘導を、他の誘導から再構築することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法における誘導電極の構成配置例を示す説明図である。
【図２】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法における誘導電極の別の構成配置例を示す説明図である。
【図３】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法により検出された標準１２誘導心電図を示す波形図である。
【図４】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法において誘導電極により検出測定される胸部誘導波形の実測値を示す波形図である。
【図５】 本発明に係る標準１２誘導心電図の構築方法において演算により求められる胸部誘導波形の演算値（推定値）を示す波形図である。
【図６】 本発明に係る心電図検査装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１０ 電位検出器
１２ 演算増幅器
１３ 無線送信アンテナ
１４ 記憶媒体
１５ 無線受信アンテナ
１６ １２誘導心電図演算器
１８ １２誘導心電図表示器
Claims (4)
- 標準１２誘導心電図誘導システムにおける心電図誘導電極セット中から選択された少なくとも３つの誘導心電図を得るための複数電極を用いて生体電位を測定するステップと、
測定された前記生体電位と前記選択された誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いて心臓ベクトルを算出するステップと、
算出された心臓ベクトルと、標準１２誘導から前記選択された誘導を除いた残りの誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いた演算により前記残りの誘導における生体電位を算出するステップと、
前記測定した生体電位と前記算出した生体電位とを用いて標準１２誘導心電図を構築するステップと
を具備することを特徴とする標準１２誘導心電図の構築方法。 - 複数電極は、四肢電極または四肢電極に相当する電極と、胸部二電極により構成されることを特徴とする請求項１に記載の標準１２誘導心電図の構築方法。
- 前記心臓ベクトルの算出と、前記残りの誘導における生体電位の算出では、Ｖ＝ＬＴ・Ｈ（Ｖ：電位マトリックス、Ｌ：誘導ベクトル、Ｈ：心臓ベクトル、Ｌ Ｔ ：誘導ベクトルの転置ベクトル）に基づき算出を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の標準１２誘導心電図の構築方法。
- 標準１２誘導心電図誘導システムにおける心電図誘導電極セット中から選択された少なくとも３つの誘導心電図を得るための複数電極と、
この複数電極を用いて生体電位を測定する電位検出器と、
測定された前記生体電位と前記選択された誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いて心臓ベクトルを算出する手段と、
算出された心臓ベクトルと、標準１２誘導から前記選択された誘導を除いた残りの誘導に対応する既知の誘導ベクトルとを用いた演算により前記残りの誘導における生体電位を算出する１２誘導心電図演算器と、
前記測定した生体電位と前記算出した生体電位とを用いて標準１２誘導心電図を構築して表示する１２誘導心電図表示器と
を具備することを特徴とする心電図検査装置。
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