TW202416289A - 互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統及依參數組合可自定義指標及其指標區間。互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統包含一輸入單元、一處理單元與一顯示單元。輸入單元係接收相關於一心跳速率變化程度的一生理數據。處理單元係連接輸入單元。處理單元執行一應用程序，以將眾多生理數據產生具有至少一中位數的一分析參數模型。應用程序自生理數據演算出如下參數，例如一心跳間距標準差(SDNN)、一低頻(LF)、一高頻(HF)或一超低頻(VLF)之至少一者。應用程序將心跳間距標準差、低頻、高頻超低頻之至少一者的數據以產生相應的複數指標。其中，分析參數模型係建立於一特定群體的生理數據。顯示單元係連接處理單元，以顯示相關於該等參數的項目指標。
Description
本發明是關於心率變異的技術領域，是一種互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，以協助醫生(或專家)建立不同國家或不同種族之分析參數模型及協助醫生(或專家) 經臨床問診所自訂之自律神經相關指標。
現代人生活壓力過大，長期壓力累積會使身體釋放過多的類固醇、腎上腺素，因而傷害自律神經系統(Autonomic nervous system, ANS)，使得系統中的交感神經及副交感神經失衡，而出現暈眩、胸悶、心悸、頭痛、煩躁、過度緊張焦慮等症狀，醫學上稱為「自律神經失調」；自律神經失調是用來形容難以用生理原因去解釋身體的症狀，按照現行的醫學定義來說，自律神經失調是屬於一種症狀相對輕微的精神性疾病，且根據最近的醫學研究指出，歐美地區大約有三成而台灣地區則有二成以上的比例人口曾經受到自律神經失調所帶來的痛苦，目前普遍名詞為「亞健康」；亞健康是指生理或心理是處於健康與疾病之間的模糊地帶，是一種動態變化，若不加以理會則可能會發展為疾病，若適時改善則可恢復到健康狀態。
傳統上，心率變異分析(Heart rate variability, HRV)是一種量測連續心跳速率變化程度的方法，HRV測量因具有非侵入性、快速方便等優點，為當前評估自律神經功能正常與否的常見方法。該量測方法也被廣泛應用在心理或生理壓力的評估，其最常用以計算的方式為心電圖（electrocardiogram，ECG）中的每個心搏週期（heart cycle）可以劃分為多個波的總和，即P、Q、R、S及T，心電圖的另一個重要特徵是心搏週期的持續時間，這些基於 RR 間隔的長度（即連續 R 峰之間的距離）測量，並且通常通過測量個體的心臟（心率，HR）和變異性的變數進行匯總，成為一組數列，再進一步計算與分析；目前臨床使用的自律神經檢測儀，就是運用心率變異來分析自律神經平衡的狀態。
中華民國專利公開公告號第TW202211868A號專利案所揭露之判定一疲憊指數之方法和設備，主要包含接收生理信號； 基於該等生理信號來產生複數個心率變異性參數；及基於該複數個心率變異性參數來判定該疲憊指數，但其僅能顯示疲憊指數，且並無能夠讓專家可以將相關的參數透過本專利來自定義指標。
中華民國專利公開公告號第TWI670046B號專利案所揭露之一種同時用於心理壓力指數檢查和血壓檢查的測量裝置和方法。當測量裝置進入心理壓力測量模式，泵單元對氣囊單元進行變速加壓，壓力傳感單元的壓力信號確定為脈衝信號時，微處理器單元將控制泵單元停止加壓並測量脈搏信號以計算心理壓力指數；並根據心理壓力指數，根據一段時間內每個脈衝間隔的數據，計算正常與正常RR間期的標準差（SDNN）與連續RR間期的均方根差（RMSSD）的比值，雖能簡單判斷自律神經平衡，但無法收集人群數據產生該人群各年齡的分析參數模型，可使受測者得知自己在同年齡同性別的比較狀況，例如受測者的SDNN是在中位數之上或之下。
有鑑於此，本發明係提供一種互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，以解決先前技術的缺失。
本發明之第一目的係提供一種互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統及可依參數自定義指標及其指標區間，係一種根據特定組群之生理數據量化心律變異分析數值以建立參數模型並通過互動式介面定義相關健康指標。其中，特定組群可以是亞健康族與青少年等，於此不限制。就亞健康族而言，亞健康族可以藉由本發明從亞健康族之長時間運動過程所產生的SDNN (Standard deviation of NN intervals)獲得改善的目的，且使得相應的各項指標也能達到進一步的改善；以及，就青少年而言，青少年可以藉由本發明及早發現例如憂鬱且能夠達到預防治療的功效。
為達上述目的或其他目的，本發明係提供一種互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統；互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統包含一輸入單元、一處理單元與一顯示單元；輸入單元係接收相關於一心跳速率變化程度的一生理數據。處理單元係連接輸入單元。處理單元執行一應用程序，以將生理數據產生具有至少一中位數的一分析參數模型且應用程序自生理數據演算出該等參數，如一心跳間距標準差(SDNN)、一低頻(LF)、一高頻(HF)或超低頻(VLF)之至少一者。應用程序將該等參數之至少一者的數據比對分析參數模型的中位數，以產生相應的複數指標。其中，分析參數模型係建立於一特定群體的生理數據；顯示單元係連接處理單元，以顯示相關於該等參數的項目指標。
進一步，更包含擷取單元，係連接該輸入單元，該擷取單元供擷取心臟的該生理數據，其中該擷取單元在一預定時間內取得該心跳速率變化程度。
進一步，其中該心跳速率變化程度係基於心率變異分析的方法所取得。
進一步，其中該應用程序提供複數該分析參數模型，且該等分析參數模型具有相應的中位數，根據該等參數之至少一者產生相應的該項目指標，又該項目指標藉閥值在該等項目指標界定其指標區間。
進一步，該應用程序更包含一使用者介面，醫生可藉由該使用者介面挑選個別或複數項目指標，該項目指標為心力狀況、體力狀況、心情穩定度、壓力緊張度、心裡疲勞度與身體疲勞度、壓力累積度、長期壓力、日夜睡眠狀態、夢境品質與睡眠深淺之至少一者，或醫生可依參數組合自定義指標及其指標區間。
進一步，其中該應用程序更包含自定義指標模塊，係自該等參數中選擇一個或是多個以建立自定義指標，且該自定義指標也提供自訂閥值在該自定義指標界定其指標區間。
進一步，其中該應用程序更包含調整模塊，以調整該閥值，更包含警示模塊，在該應用程序將該心跳間距標準差、該低頻、該高頻與該超低頻的參數比對該分析參數模型的該中位數之後，該參數與該中位數不相同時，該警示模塊產生警告訊息。
相較於習知技術，本發明提供一種互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統及可自定義指標及其指標區間，能夠讓專家可以收集特定人群之心率變異，可定義各參數之中位數(排除極端值)並進一步依參數組合來自定義指標。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：
於本發明中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的單元、元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個、至少一個，且單數也同時包括複數。
於本文中，用語「包含」、「包括」、「具有」、「含有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性的包括物。舉例而言，含有複數要件的一元件、結構、製品或裝置不僅限於本文所列出的此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件、結構、製品或裝置通常固有的其他要件。除此之外，除非有相反的明確說明，用語「或」是指涵括性的「或」，而不是指排他性的「或」。
請參考圖1，係本發明一實施例之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統的方塊圖。在圖1中，互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統10包含一輸入單元12、一處理單元14與一顯示單元16。
請參考圖2，係本發明另一實施例之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統的方塊圖；該輸入單元12係接收相關於一心跳速率變化程度的一生理數據BD；於此，心跳速率變化程度係基於心率變異分析的方法所取得。
於另一實施例中，輸入單元12可以透過擷取單元18自受試者擷取其心臟的生理數據BD，例如擷取單元18可以包含電極片、放大電路、訊號處理電路、類比數位轉換電路等，其中擷取單元18可以藉由電極片取得受試者相應的肌電訊號；值得注意的是，心跳速率變化程度也可以基於心率變異分析的方法所取得，例如心率變異分析計算方式主要是分析藉由心電圖或脈搏量測所得到的心跳與心跳間隔的時間序列，例如藉由心電圖中的R波峰，藉由量測兩R波峰之間的時間間隔，再來利用離散傅立葉變換將心跳間隔的時間序列轉換為頻域，以功率頻譜密度或是頻譜分佈的方式表現，而一般心率變異訊號的頻譜分析，需使用200次至500次連續心跳間期穩定記錄表現，因此需要一記錄時間例如2分鐘；心跳間期頻譜頻率出現在1Hz以下，並主要可於0到0.4Hz的範圍內找到數個波峰。
處理單元14連接輸入單元12；處理單元14執行一應用程序APP，以將特定群體的各年齡之生理數據BD經去除極端值計算並產出具有至少一中位數MD的一分析參數模型AIM。應用程序APP自生理數據BD演算出複數參數，如一心跳間距標準差(SDNN)、一低頻(LF)、一高頻(HF)或一超低頻(VLF)或其上述數據之組合，例如低頻(LF)與高頻(HF)的比值(LF/HF)、高頻(HF)加低頻(LF)之中低頻(LF)所佔之百分比(LF%)等，其中該心跳間距標準差於臨床意義可代表為自律神經整體活性的高低，該低頻之頻段的範圍可以在0.04 Hz至0.15 Hz並於臨床意義可代表為交感神經及副交感神經之活性，該高頻之頻段的範圍可以在0.15 Hz至0.4 Hz並於臨床意義可代表為副交感神經之活性，該超低頻之頻段的範圍所使用的頻率為≦0.04 Hz，而低頻(LF)與高頻(HF)的比值(LF/HF) 於臨床意義可代表為自律神經活性平衡；值得注意的是，分析參數模型AIM與中位數MD的數量可以是一個或是多個，應用程序APP可以自多個分析參數模型AIM選擇出一個或是多個模型，且每一分析參數模型AIM都有其對應的中位數MD，且中位數MD還可以根據該等參數PT而不同；於此，分析參數模型AIM係根據特定群體的該生理數據BD所建立的，其中該特定群體可以是100位運動員、50位65歲以上的老年人、20位30歲到50歲的青壯年、30位小學生等，例如取用50位18歲男生之LF，經專家依其臨床診斷的並藉由一使用者介面UI去除極端值計算後以幫助醫生產生該等18歲男生之分析參數模型AIM，其中最重要的是中位數MD。
於另一實施例中，處理單元14執行應用程序APP，根據該等參數PT之至少一者比對該分析參數模型AIM產生相應的項目指標IDX及其指標區間，醫生可用該使用者介面UI挑選個別或複數項目指標IDX或自定義指標M1及其指標區間，例如項目指標IDX可以為心力狀況、體力狀況、心情穩定度、壓力緊張度、心裡疲勞度與身體疲勞度、壓力累積度、長期壓力、日夜睡眠狀態、夢境品質與睡眠深淺之至少一者，或醫生可依參數組合自定義指標及其指標區間；又項目指標IDX藉閥值VL在項目指標IDX界定其指標區間，以一情境進行說明，該項目指標IDX其中之一的”心力狀況”採計該心跳間距標準差(SDNN)，若該分析參數模型AIM的中位數定義為“正常”,則高於中位數MD約10個百分比以上可於該閥值VL上顯示為”心煩易怒”，低於中位數MD約10個百分比以下可於該閥值VL上顯示為”心灰意冷”。
於另一實施例中，該應用程序APP更包含自定義指標模塊M1，係自該等參數PT中選擇一個或是多個以建立自定義指標M1，且該自定義指標模塊M1也提供自訂閥值在該自定義指標界定其指標區間，醫生可用該使用者介面UI自定義指標及該指標區間，例如於該自定義指標模塊M1設定自定義指標為”心力狀況”，並從該等參數PT選擇心跳間距標準差(SDNN)，若該分析參數模型AIM的中位數定義為“正常”,則高於中位數MD約15個百分比以上可於自訂之閥值VL上設定顯示為”心煩易怒”，低於中位數MD約15個百分比以下可於自訂之閥值VL上設定顯示為”心灰意冷”。
於另一實施例中，該應用程序APP更包含調整模塊M2，以調整該閥值VL，更包含警示模塊M3，在該應用程序APP將該心跳間距標準差、該低頻、該高頻或該超低頻的參數比對該分析參數模型AIM的該中位數MD之後，該參數與該中位數MD不相同時，該警示模塊M3產生警告訊息。
顯示單元16係連接處理單元14，以顯示相關於該等參數PT的項目指標IDX。
請參考圖3，係本發明一實施例之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統的閥值示意圖，其中該閥值VL可以圖式表示，例如扇型、圓形、三角形等，並可以區分項目指標IDX所界定之其指標區間，例如"心力狀況”是項目指標IDX，當該閥值VL顯示”心煩易怒”，則指針將位於紅色區間。
於另一實施例中，一青年男性之該心跳間距標準差(SDNN)顯示53.2、其下方顯示該青年男性與該特定族群之SDNN相差之倍數例如1.95，並於顯示單元16顯示該項目指標IDX及該閥值VL，例如於該項目指標IDX之”心力狀況”顯示該閥值VL為”正常範圍”，則指針將位於藍色區段。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
10:互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統
12:輸入單元
14:處理單元
16:顯示單元
18:擷取單元
APP:應用程序
BD:生理數據
MD:中位數
AIM:分析參數模型
PT:參數
IDX:項目指標
VL:閥值
UI:使用者介面
M1:自定義指標模塊
M2:調整模塊
M3:警示模塊
圖1係本發明一實施例之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統的方塊圖；
圖2係本發明另一實施例之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統的方塊圖；
圖3係本發明另一實施例之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統的閥值示意圖。
10:互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統
12:輸入單元
14:處理單元
16:顯示單元
Claims (10)
- 一種互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，係包含： 輸入單元，係接收相關於心跳速率變化程度的生理數據； 處理單元，係連接該輸入單元，該處理單元執行一應用程序，以將特定群體的各年齡之生理數據經計算並產出具有至少一中位數的分析參數模型，該應用程序自該生理數據演算出複數的參數，如心跳間距標準差(SDNN)、低頻(LF)與高頻(HF)、VLF(超低頻)或組合之至少一者，又該應用程序協助專家將該心跳間距標準差、該低頻、該高頻與該超低頻等之至少一者的參數比對該分析參數模型的該中位數以產生相應的複數指標及其指標區間，其中該分析參數模型係建立於特定群體的該生理數據。 顯示單元，係連接該處理單元，以顯示相關於該等參數的項目指標。
- 如請求項1所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，更包含擷取單元，係連接該輸入單元，該擷取單元供擷取心臟的該生理數據。
- 如請求項2所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，其中該擷取單元在一預定時間內取得該心跳速率變化程度。
- 如請求項1或2所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，其中該心跳速率變化程度係基於心率變異分析的方法所取得。
- 如請求項1所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，其中該應用程序提供複數該分析參數模型，且該等分析參數模型具有相應的中位數。
- 如請求項1所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，其中該處理單元執行該應用程序，讓該分析參數根據該等參數之至少一者產生相應的該項目指標，又該項目指標藉由閥值在該等項目指標界定其指標區間。
- 如請求項6所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，其中該應用程序更包含一使用者介面，醫生可藉由該使用者介面挑選個別或複數項目指標，且該醫生可依參數組合自定義指標及其指標區間，又該項目指標為心力狀況、體力狀況、心情穩定度、壓力緊張度、心裡疲勞度與身體疲勞度、壓力累積度、長期壓力、日夜睡眠狀態、夢境品質與睡眠深淺之至少一者。
- 如請求項6所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，其中該應用程序更包含自定義指標模塊，係自該等參數中選擇一個或是多個以建立自定義指標，且該自定義指標也提供自訂閥值以在該自定義指標界定其指標區間。
- 如請求項6或8所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，其中該應用程序更包含調整模塊，以調整該閥值。
- 如請求項1所述之互動式心率變異分析參數模型及指標產生系統，其中該應用程序更包含警示模塊，在該應用程序將該心跳間距標準差、該低頻、該高頻與該超低頻的參數比對該分析參數模型的該中位數之後，該參數與該中位數不相同時，該警示模塊產生警告訊息。
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