JP6637963B2 - 心筋興奮補完・可視化装置及び心筋興奮検出装置 - Google Patents
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Description
このように、従来技術では、心臓カテーテルで記録される心内心電図に対して連続的に可視化データを作成してリアルタイムで表示することが困難であった。
複数の電極を有する記録ユニットにより記録された被検者の心内心電図を取得する取得部と、
前記心内心電図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を補完し、可視化するための演算を行う演算部と、
前記演算部の出力に基づいて、前記被検者の心筋の興奮状態を表示する表示部と、を備え、
前記演算部は、
前記記録ユニットの複数の電極により記録された複数の心内心電図の各々に対して擬似的な活動電位波形を生成する第一生成部と、
各前記活動電位波形に含まれる各単位波形の振幅を揃える補正を行う補正部と、
前記補正部により補正された各前記活動電位波形について、前記活動電位波形と時相が異なるシフト波形を生成する第二生成部と、
前記補正部による補正後の各前記活動電位波形と、各前記活動電位波形と対応する各前記シフト波形とに基づいて相図(Phase Portrait)をそれぞれ作成し、各前記相図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を表す可視化データを生成する第三生成部と、
を有し、
前記表示部は、前記可視化データに基づいて前記被検者の心筋の興奮状態の変化を表示する。
複数の電極を有する記録ユニットにより記録された被検者の心内心電図を取得する取得部と、
前記心内心電図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を補完し、可視化するための演算を行う演算部と、
前記演算部の出力に基づいて、前記被検者の心筋の興奮状態を表示する表示部と、
コンピュータシミュレーションで予め生成された複数の活動電位単位波形を記憶する記憶部と、を備え、
前記演算部は、
前記記録ユニットの複数の電極により記録された複数の心内心電図の各々に対して、前記活動電位単位波形を用いて擬似的な活動電位波形を生成する第一生成部と、
各前記活動電位波形について、前記活動電位波形と時相が異なるシフト波形を生成する第二生成部と、
各前記活動電位波形と、各前記活動電位波形と対応する各前記シフト波形とに基づいて相図(Phase Portrait)をそれぞれ作成し、各前記相図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を表す可視化データを生成する第三生成部と、
を有し、
前記表示部は、前記可視化データに基づいて前記被検者の心筋の興奮状態の変化を表示する。
複数の電極を有する記録ユニットにより記録された被検者の心内心電図を取得する取得部と、
前記心内心電図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を補完し、可視化するための演算を行う演算部と、
を備え、
前記演算部は、
前記記録ユニットの複数の電極により記録された複数の心内心電図の各々に対して擬似的な活動電位波形を生成する第一生成部と、
各前記活動電位波形について、前記活動電位波形と時相が異なるシフト波形を生成する第二生成部と、
各前記活動電位波形と、各前記活動電位波形と対応する各前記シフト波形とに基づいて相図(Phase Portrait)をそれぞれ作成し、各前記相図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を表す可視化データを生成する第三生成部と、
前記可視化データから所定数のグリッドで構成される第一グリッド集合を抽出し、前記第一グリッド集合において隣接する各グリッドの色差の合計が所定値以上であり、かつ、前記第一グリッド集合を中心とし更に前記第一グリッド集合より多い数のグリッドで構成される第二グリッド集合内に予め定めた色の全てが含まれている場合、前記第一グリッド集合の中心を位相特異点として検出する検出部と、
を有する。
図1に示すように、実施形態1に係る心筋興奮補完・可視化装置1は、取得部2と、演算部3と、表示部4とを備えている。心筋興奮補完・可視化装置1は、例えばカテーテル検査装置における一機能を実行するための装置として用いられる。
第一補完部12は、心房内の心筋において、挿入した心臓カテーテルAの電極が配置されていない位置、すなわち複数の電極がそれぞれ配置されている中で周囲の電極との距離が大きく空いている位置に仮想の電極(仮想電極)を定義する。第一補完部12は、仮想電極の周囲の電極に対して生成されている擬似的な活動電位波形に基づいて、仮想電極に対する擬似的な活動電位波形を補完する。
第二生成部14は、補正部13から出力された活動電位波形について、活動電位波形に対して時相が所定時間だけシフトされたシフト波形を生成する。
第二補完部15は、心臓カテーテルAの電極及び仮想電極が配置されていない位置、すなわち各電極と周囲の電極との距離が空いている位置に対して、周囲の電極について生成されている活動電位波形及びシフト波形に基づいて、活動電位波形及びシフト波形を補完する。
検出部17は、第三生成部16で生成された可視化データにおける位相特異点(Phase Singularity)、すなわち心房壁上の細動の原因部位(Rotor)を検出する。
図2に示すように、先ず、複数の電極Bを有する心臓カテーテルAが、被検者の心房内に挿入されて留置される。
模範データと比較した場合、サンプル1では、本発明の可視化データの旋回中心(位相特異点で示すRotor)の位置(星印71)が模範データの旋回中心の位置と近い位置に正確に表れている。一方、ヒルベルト変換を用いた従来技術の可視化データには、ノイズの影響が現われ、旋回中心の位置が正確でない。
サンプル2では、本発明の可視化データもヒルベルト変換の可視化データも旋回中心(矢印73,74)を正確に捉えている。
サンプル3では、ヒルベルト変換の可視化データには、ノイズの影響が強く現われ、旋回中心(星印75)が正確に捉えられていない。一方、本発明の可視化データは旋回中心の位置を模範データと近い位置に捉えている。
サンプル4では、本発明の可視化データは、寒色系と暖色系の境目(図中、境目を破線で囲んで示す)がヒルベルト変換の例よりも明確に表れている。
サンプル5では、本発明の可視化データは、寒色系と暖色系の境目がヒルベルト変換の例よりも正確に表示されている。ヒルベルト変換の可視化データは、ノイズの影響が全体に現われ、興奮間隙の広さも端的に表しているとは言えない。
サンプル6では、ヒルベルト変換の可視化データは、ノイズの影響で存在しない旋回中心(矢印76)が現われてしまっているが、本発明では特にノイズの影響は現れていない。
次に実施形態2について説明する。以下、実施形態1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図20に示すように、実施形態2に係る心筋興奮補完・可視化装置100は、取得部2と、演算部3Aと、記憶部110と、表示部4とを備えている。演算部3Aは、第一生成部111と、第一補完部12と、第二生成部14と、第二補完部15と、第三生成部16と、検出部17とを備えている。
心臓カテーテルAによって記録された心内心電図波形21a〜21jが、各グリッド23上にそれぞれ配置されるまでの動作は、上記実施形態1における図3(b)までの動作の説明と同様である。
なお、実施形態2では、活動電位単位波形を用いているため、上記実施形態1のような補正部による活動電位波形の振幅を揃える補正は行っていない。
本出願は、2015年3月30日出願の日本特許出願・出願番号2015-70249に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (11)
- 複数の電極を有する記録ユニットにより記録された被検者の心内心電図を取得する取得部と、
前記心内心電図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を補完し、可視化するための演算を行う演算部と、
前記演算部の出力に基づいて、前記被検者の心筋の興奮状態を表示する表示部と、
コンピュータシミュレーションで予め生成された複数の活動電位単位波形を記憶する記憶部と、を備え、
前記活動電位単位波形は、コンピュータシミュレーションによって導き出された構造的リモデリング下の心房筋の活動電位波形に統計処理を施したものであり、
前記演算部は、
前記記録ユニットの複数の電極により記録された複数の心内心電図の各々に対して、前記活動電位単位波形を用いて擬似的な活動電位波形を生成する第一生成部と、
各前記活動電位波形について、前記活動電位波形と時相が異なるシフト波形を生成する第二生成部と、
各前記活動電位波形と、各前記活動電位波形と対応する各前記シフト波形とに基づいて相図(Phase Portrait)をそれぞれ作成し、各前記相図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を表す可視化データを生成する第三生成部と、
を有し、
前記表示部は、前記可視化データに基づいて前記被検者の心筋の興奮状態の変化を表示する、心筋興奮補完・可視化装置。 - 前記統計処理は、時間的な移動平均処理である、
請求項1に記載の心筋興奮補完・可視化装置。 - 心筋の活動電位波形に含まれる単位波形の理想モデルと比較して、前記活動電位単位波形は、始点から頂点にかけての立ち上がりの角度が小さい、
請求項1または請求項2に記載の心筋興奮補完・可視化装置。 - 前記シフト波形は、前記活動電位波形と平均の活動電位持続時間(APD)のN+(1/4)(Nは0及び正の整数)だけ時相が異なる波形である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の心筋興奮補完・可視化装置。
- 前記第一生成部は、前記心内心電図に含まれる各単位波形間の時間間隔を検出し、心筋の活動電位波形に含まれる単位波形の理想モデルにおける先行拡張期時間(DI)と活動電位持続時間(APD)との関係性に基づいて、擬似的な前記活動電位波形を生成する際に使用する前記活動電位単位波形を順次選択する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の心筋興奮補完・可視化装置。
- 前記演算部は、
前記被検者の心筋において前記記録ユニットの電極が配置されなかった位置に仮想電極を定義して、前記仮想電極の周囲の電極に対して生成された前記活動電位波形に基づいて前記仮想電極に対する擬似的な活動電位波形を補完する第一補完部と、
前記被検者の心筋において前記記録ユニットの電極及び前記仮想電極が配置されなかった各位置に対して、空間補間技術を用いて擬似的な前記活動電位波形及び前記シフト波形を補完する第二補完部と、
を有する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の心筋興奮補完・可視化装置。 - 前記第三生成部は、前記相図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を表す可視化データを生成する際に、前記活動電位波形に含まれる活動電位単位波形のうち、相図の中心を超えた活動電位の部分を暖色系で定義し、それを下回る部分を寒色系で定義する、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の心筋興奮補完・可視化装置。
- 前記演算部は、前記可視化データから所定数のグリッドで構成される第一グリッド集合を抽出し、前記第一グリッド集合において隣接する各グリッドの色差の合計が所定値以上であり、かつ、前記第一グリッド集合を中心とし更に前記第一グリッド集合より多い数のグリッドで構成される第二グリッド集合内に予め定めた色の全てが含まれている場合、前記第一グリッド集合の中心を位相特異点として検出する検出部を有する、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の心筋興奮補完・可視化装置。
- 複数の電極を有する記録ユニットにより記録された被検者の心内心電図を取得する取得部と、
前記心内心電図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を補完し、可視化するための演算を行う演算部と、
コンピュータシミュレーションで予め生成された複数の活動電位単位波形を記憶する記憶部と、を備え、
前記活動電位単位波形は、コンピュータシミュレーションによって導き出された構造的リモデリング下の心房筋の活動電位波形に統計処理を施したものであり、
前記演算部は、
前記記録ユニットの複数の電極により記録された複数の心内心電図の各々に対して前記活動電位単位波形を用いて擬似的な活動電位波形を生成する第一生成部と、
各前記活動電位波形について、前記活動電位波形と時相が異なるシフト波形を生成する第二生成部と、
各前記活動電位波形と、各前記活動電位波形と対応する各前記シフト波形とに基づいて相図(Phase Portrait)をそれぞれ作成し、各前記相図に基づいて前記被検者の心筋の興奮状態を表す可視化データを生成する第三生成部と、
前記可視化データから所定数のグリッドで構成される第一グリッド集合を抽出し、前記第一グリッド集合において隣接する各グリッドの色差の合計が所定値以上であり、かつ、前記第一グリッド集合を中心とし更に前記第一グリッド集合より多い数のグリッドで構成される第二グリッド集合内に予め定めた色の全てが含まれている場合、前記第一グリッド集合の中心を位相特異点として検出する検出部と、
を有する心筋興奮検出装置。 - 前記統計処理は、時間的な移動平均処理である、
請求項9に記載の心筋興奮検出装置。 - 心筋の活動電位波形に含まれる単位波形の理想モデルと比較して、前記活動電位単位波形は、始点から頂点にかけての立ち上がりの角度が小さい、
請求項10に記載の心筋興奮検出装置。
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