JP6857582B2 - 瞬時心拍の時系列データの補完装置、補完方法及びそのプログラム - Google Patents
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Description
自律神経には、交感神経と迷走神経の二つがある。両自律神経は各臓器などに広く分布し、循環や代謝をはじめとする不随意な身体機能を制御する。多くの場合、両自律神経がひとつの臓器を拮抗的に支配すると言われている。
心拍特徴量のうち、周波数特徴量を求める際には、不等間隔である瞬時心拍を補間関数によって等間隔なデータにリサンプリングしてからパワースペクトル密度を求める必要がある(参考文献[i]参照)。リサンプリング手法には線形補間やスプライン補間などがあるが、リサンプリング後のデータに心拍と似たゆらぎを残せるスプライン補間が用いられる場合が多い。
ウェアラブル心電計を用いる場合、一般には長時間に及ぶ心拍変動解析を行う場合が多い。このような場合には、一定長の解析窓幅と解析シフト幅を設定し、対象データを時間経過に応じて変更しながら解析を行う。
例えば、瞬時心拍の補完システム10は1つのデバイスとして実現されても良い。また、心電計測部11は瞬時心拍の補完システム10の外部に設けられても良い。言い換えると、瞬時心拍の補完システム10は、心電計測部11に相当する外部の心電計測装置から被験者の心電を計測した結果を取得しても良い。
これに対し、瞬時心拍再計算部26は、瞬時心拍評価部25によってR波番号「3」、「5」、「6」、「7」の「A」と判別されたR波を棄却し、残りのR波番号「1」、「2」、「4」、「8」、「9」の「R」と判別されたR波を用いて、1つ目の瞬時心拍(隣接する、R波番号「1」、「2」に対応する2つのR波で構成)、2つ目の瞬時心拍(隣接する、R波番号「2」、「4」に対応する2つのR波で構成)、3つ目の瞬時心拍(隣接する、R波番号「4」、「8」に対応する2つのR波で構成)、4つ目の瞬時心拍(隣接する、R波番号「8」、「9」に対応する2つのR波で構成)を構成する。これら再計算後の、瞬時心拍評価部25による、瞬時心拍の計測状態の評価は、表1に示す「#1(2つとも正常計測状態)」のみとなる。
estimatedRRI=RRIDC+CLFsin(2πfLFt+φLF)+CHFsin(2πfHFt+φHF)
(または、estimatedRRI=RRIDC+CLFcos(2πfLFt+φLF)+CHFcos(2πfHFt+φHF))
(i) 井上博,循環器疾患と自律神経機能,第2版,医学書院,2001
(ii) 奥出潤,これならわかる!かんたんポイント心電図,第2版,医学書院,2011
(iii) 日本光電,雑音混入のメカニズムと対策:きれいな心電図を記録するポイント 〜ホルター心電図編〜,(2017年3月23日確認),http://www.nihonkohden.co.jp/iryo/point/holter/mechanism.html
(iv) 佐久間大輝ら,座位状態での心拍測定を用いたリアルタイムなストレス緩和システム,マルチメディア、分散協調とモバイルシンポジウム2013論文集,pp.1188−1195、2013
(v) 横田康成ら,心拍変動時系列変化を用いた敗血症の前駆症状モニタリング,第54回自動制御連合講演会,pp.1258−1261,2011
Claims (6)
- 被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて算出される、時系列で隣接する2つのR波の間隔である瞬時心拍の内、正常な値と判断した複数の瞬時心拍からなる時系列データを入力とし、前記入力された前記時系列データの周波数成分に基づく補完関数によって補完値を算出し、前記算出した前記補完値により前記入力された前記時系列データにおいて欠損した瞬時心拍を補完する瞬時心拍補完部と、
前記正常な値と判断した複数の瞬時心拍からなる前記時系列データのうち連続した瞬時心拍のデータ長に基づいて、前記時系列データにおいて欠損した前記瞬時心拍を補完するための前記補完関数の項を決定する瞬時心拍補完関数判別部と、
を具備し、
前記瞬時心拍補完部は、前記瞬時心拍補完関数判別部で決定した前記補完関数の前記項に応じて前記補完関数の各項について算出されたパラメータを適用した前記補完関数によって前記補完値を算出し、前記算出した前記補完値により前記入力された前記時系列データにおいて欠損した瞬時心拍を補完する、瞬時心拍の時系列データの補完装置。 - 前記瞬時心拍補完部における前記補完関数を構成する項は、直流成分、低周波数成分、高周波数成分のいずれか一つ以上である、請求項1記載の瞬時心拍の時系列データの補完装置。
- 前記瞬時心拍の内、隣接する瞬時心拍が共に正常値である以外の瞬時心拍を異常値として除外する評価結果を出力する瞬時心拍評価部と、
前記評価結果に基づいて、正常値と評価された瞬時心拍により前記時系列データを生成して、前記瞬時心拍補完部に入力する瞬時心拍再計算部と、
を更に備える、請求項1記載の瞬時心拍の時系列データの補完装置。 - 被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて算出される、時系列で隣接する2つのR波の間隔である瞬時心拍の内、正常な値と判断した複数の瞬時心拍からなる時系列データを入力することと、
前記入力した前記時系列データの周波数成分に基づく補完関数によって補完値を算出し、
前記算出した前記補完値により、前記入力した前記時系列データにおいて欠損した瞬時心拍を補完することと、
を備える、瞬時心拍の時系列データの補完方法であって、
前記正常な値と判断した複数の瞬時心拍からなる前記時系列データのうち連続した瞬時心拍のデータ長に基づいて、前記時系列データにおいて欠損した前記瞬時心拍を補完するための前記補完関数の項を決定することを更に備え、
前記瞬時心拍を補完することは、前記決定した前記補完関数の前記項に応じて前記補完関数の各項について算出されたパラメータを適用した前記補完関数によって、前記補完値を算出し、前記算出した前記補完値により、前記入力した前記時系列データにおいて欠損した瞬時心拍を補完することを含む、
瞬時心拍の時系列データの補完方法。 - 前記補完関数を構成する項は、直流成分、低周波数成分、高周波数成分のいずれか一つ以上である、請求項4記載の瞬時心拍の時系列データの補完方法。
- コンピュータによって実行されたときに、前記コンピュータを、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の前記瞬時心拍の時系列データの補完装置として機能させるためのプログラム。
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