JPH0571249B2

JPH0571249B2 -

Info

Publication number: JPH0571249B2
Application number: JP59178907A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamazawa
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1984-08-27
Filing date: 1984-08-27
Publication date: 1993-10-06
Also published as: JPS6156633A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野この発明は、心電図の異常を自動的に検出し得
る心電異常検出装置に関する。

(ロ) 従来の技術一般に、正常な心電図は第２図に示すように、
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔの各部分からなるものであ
り、したがつて心電図を時間順次に観測して、第
３図に示すような波形が得られたとすると波形
Ａ，Ｂは正常波形であるが、波形Ｃは異常波形と
なる。

近年、心電図を時間順次に磁気テープ等の記憶
手段に記憶しておき、記録後に高速で処理解析し
たり、あるいはCRT画面上に再生して目視によ
り異常があるかないかを確認するようにした心電
監視装置が出現している。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点上記した従来の心電監視装置は、心電図の観測
を行いながら実時間処理で異常の有無を判定し得
るものはなく、異常の有無を判断するために、デ
ータを多く集めた後に、いわゆるバツチ処理で行
つていた。そのため、異常が生じても、実時間で
報知することができず、患者の症状によつては手
当てが遅れるという問題があつた。

この発明は、上記に鑑み、実時間で心電異常を
検出し得る心電図異常検出装置を提供することを
目的としている。

(ニ) 問題点を解決するための手段及び作用この発明の心電異常検出装置は、第１図に示す
ように、心電波形を検出する心電波形検出手段１
と、検出された心電波形を時間順次に更新記憶す
る心電波形記憶手段２と、複数の記憶領域３_-1、
…、３_-oを持ち、複数の標準心電波形が記憶され
る標準心電波形記憶手段３と、心電波形記憶手段
２に記憶された検出心電波形と標準心電波形記憶
手段３に記憶された標準心電波形の各々とを比較
して類否を判定し、いずれの標準心電波形とも非
類似の場合に、その検出心電波形を標準心電波形
記憶手段３の新たな記憶領域に記憶させる比較手
段４と、複数の標準心電波形に対応して設けら
れ、標準心電波形毎に比較手段で類似とされた個
数をカウントする計数手段５とから構成されてい
る。

この心電異常検出装置では、心電波形の検出を
行い、実時間で複数の標準心電波形と検出心電波
形の比較がなされ、検出心電波形が、いずれかの
標準心電波形に類似の場合に、その標準心電波形
に対応する計数手段にカウントされ、いずれの標
準心電波形にも非類似の場合に、その検出心電波
形が新たな標準心電波形として標準心電波形記憶
手段に記憶される。

(ホ) 実施例以下、実施例によりこの発明をさらに詳細に説
明する。

第４図は、この発明の１実施例を示す心電異常
検出装置のブロツク図である。同図において、１
１ａ，１１ｂは人体から発生される心電図信号を
検出するための生体用電極であり、この生体用電
極１１ａ，１１ｂより得られる心電図信号は、高
域通過フイルタ１２を介して差動増幅器１３に加
えられている。高域通過フイルタ１２は、コンデ
ンサと抵抗で構成され、心電図の信号と関係のな
い基線の動揺を取り除くために、すなわち低周波
成分を除去するために設けられている。

差動増幅器１３は、低周波成分のカツトされた
心電図信号を増幅し、低域通過フイルタ１４を経
て、Ａ／Ｄ変換器１５に入力するようになつてい
る。通常心電図の信号は1mv程度のレベルしかな
いため、装置の入力インピーダンスが小さい場
合、雑音による影響を受けやすい。そのため差動
増幅器１３の入力インピーダンスは十分大きくと
られる。

Ａ／Ｄ変換器１５の入力は、Ａ／Ｄ変換を行う
際のサンプリング定理にしたがい、サンプリング
周波数の1/2以上の周波数成分は除去しておかね
ばならない。このサンプリング周波数の1/2以上
の周波数成分を除去するために、Ａ／Ｄ変換器１
５の入力側に低域通過フイルタ１４が設けられて
いる。

Ａ／Ｄ変換器１５のサンプリング周波数は、心
電図のもつ周波数成分がせいぜい100Hz程度であ
るところからサンプリング定理により200Hz以上
に選定される。また分解能は８ビツトのものを使
用しているが12ビツトのものを使用してもよい。

Ａ／Ｄ変換器１５でデジタル信号に変換された
心電図信号は、CPU（マイクロコンピユータ）１
６の制御のもとに、半導体メモリであるRAM１
７に記憶される。このRAM１７の心電図データ
記憶領域はリング状のエンドレスループに構成さ
れている。RAM１７はこの他、後述する多くの
記憶領域を有している。半導体メモリである
ROM１８には、異常検出のプログラムが記憶さ
れており、CPU１６は、このプログラムにした
がい、心電波形の異常検出処理を行い、異常が検
出されると、ブザーインターフエイス１９を経
て、ブザー２０から音で警報を発するようになつ
ている。また必要がある場合には、所要の情報が
音声合成回路２１、スピーカ２２を経て出力され
る。

次に、第５図乃至第９図のフロー図により、上
記実施例装置の異常検出処理動作を説明する。

第５図乃至第９図のフロー図は、異常検出のア
ルゴリズムを示しているが、装置は、この異常検
出処理と並行して、データの取り込みプログラム
が実行され、RAM１７の心電図データ記憶領域
には常に、最新の心電図信号のデータが記憶され
ている。

装置の動作がスタートすると、第５図に示すよ
うに、先ず、心電図監視の終了時間等のパラメー
タをセツトする〔ステツプST（以下STと略称す
る）１〕。そして、別のデータ取り込みプログラ
ムを起動し、RAM１７の記憶領域Xiに心電図デ
ータxiの記憶を開始させる（ST２）。

次に、異常検出のための心電図のQRSコンプ
レツクス（以下QRSという）の位置を捜す前処
理として、パス１、パス２の処理（ST３、ST
４）を行う。

パス１は、心電図データxiの差分値を求めるル
ーチンであり、その具体的な処理手順は第６図に
示されている。パス２は、最大の差分値をみつけ
だすルーチンであり、その具体的な処理手順は、
第７図に示されている。

パス１に入ると第６図に示すように、HOBが
カウンタｉにストアされる（ST３１）。なお、こ
こでHOBは検出対称となるデータの先頭位置を
示し、後述するTOBは検出対称となるデータの
最後尾位置を示すものである。

続いて、ST３２でカウンタｉで指定される心
電図データxi＋１とxiにおける差値Δxiを算出
し、これをRAM１７に記憶しておき、次にカウ
ンタｉに＋１の処理を行い（ST３３）、カウンタ
ｉの内容がTOBとなるまで（ST３４）、相隣る
位置ｉ＋１とｉのデータの差値Δxiを算出する処
理を繰り返す。ST３４で、ｉ＝TOBとなると、
検出対称区間の差値検出が終了したことになり、
パス１を抜け出し、パス２に移る。

パス２が入ると第７図に示すように、再度
HOBがカウンタｉにストアされ、差値Δxの最大
値Δx maxを記憶するRAM１７の領域を０とす
る（ST４１）。そして記憶される最大値Δx max
と差値Δxiの大小関係を比較する（ST４２）。比
較の結果Δxiの方が大なる場合には、そのΔxiが
新たな最大差値Δx maxとして記憶される（ST
４３）が、Δxiがそれまでの最大値Δx maxより
大きくない場合は、ST４３をスキツプして、カ
ウンタｉに＋１歩進を行（ST４４）、ｉがTOB
に達する（ST４５）まで、ST４２〜ST４４の
処理を繰り返し、HOBからTOBまでの区間にお
ける差値の最大値Δx maxを求める。これによ
り、対象区間の中で最も大なる変化分を求めてい
る。

カウンタｉの値がTOBに達すると、ST４５の
“ｉ＝TOBか”の判定がYESとなり、次に得られ
たΔx maxに0.6を乗じた値TL、すなわち差分値
の最大値の60％値を得る（ST４６）。これでパス
２を抜け出ることになる。このTLは、心電波形
すなわちQRSを見いだすためのトリガレベルと
して使用されるものであり、0.6は経験的に定め
たものであり、場合により他の値に設定してもよ
い。

再び、第５図のメインルーチンに戻り、パス２
に続いて、ST５で設定時間か否か判定される。
この設定時間は、異常検出を設定時間毎に行うた
めのものであり、ここでは設定時間は１秒毎に更
新される。すなわち、１秒毎にST５の判定が
YESとなり、次にST６でQRS検知処理が行われ
る。

QRS検知ルーチンは、第８図に示すように、
先ずHOBにオフセツト値Osを加算したものをｉ
とし、カウンタｊ（カウント値は対象区間で検知
されたQRSの個数）を０とする（ST６１）。そ
して、差分値ΔxiがTL以上であるか否か判定し
（ST６２）、差分値ΔxiがTLよりも小さいと、
QRSの検知でないとして、ｉに＋１処理を行い
（ST６３）、“ｉ＝TOBか”判定し（ST６４）、
ｉがTOBでないと、ST６２にリターンし、Δxi
≧TLとなるか、ｉ＝TOBとなるまで、ST６２
〜ST６４の処理を繰り返す。

TL以上の差分値Δxiが現れると、ST６２の判
定がYESとなり、これはQRSの検知を意味し、
その点のｉを、QRS検知位置として、RAM１７
に設けられる記憶領域Yjにyj（yo）として記憶す
るとともに、カウンタｊに＋１歩進を行い、その
点のｉにARPを加算して、新たなｉとして記憶
する（ST６５）。ここでARPは絶対不応期を考
慮したものであり、この期間は刺激を与えても収
縮しないのでQRS検知処理を飛ばすようにして
いる。ST５５に続いて、“ｉ≧TOBか”判定し
（ST６６）、ｉがTOBでないと、ST６１にリタ
ーンし、再び判定状況に応じてST６１〜ST６６
の処理を行う。もし、ｉ＝TOBとなるまでに、
Δxi≧TLとなり、２個目のQRSが検知されると、
ST６２の判定がYESとなり、その点のｉがYj＝
（Y1）にy1として記憶されるとともにｊが＋１歩
進（ｊ＝２）して、その点のｉにさらにARPを
加算することになる。

以上のようにしてYjにQRSの位置が記憶され
る。

なお、ST６４で、ｉ＝TOBが判定されると、
オフセツト値Osは０とされるが（ST６７）、ST
６６でｉ≧TOBが判定されると（ｉ←ｉ＋ARP
で、ｉ＞TOBとなることがある）、ｉがTOBを
越えた分、すなわちｉ−TOBをオフセツト値Os
として記憶しておく（ST６８）。

QRS検知処理が終了すると、第５図に示すメ
インルーチンでは、続いてｊ＝０かの判定がなさ
れる（ST７）。今回の処理でQRSが検知されて
いると、ｊ＝０でないから、ST７の判定はNO
となり、続いてQRSの分類処理を行う（ST８）。
このQRS分類処理は、検出された心電波形すな
わちQRSがどの波形に属するか分類するために
なされる。

QRS分類ルーチンは第９図に示すように、先
ずテンプレートi′を１とし（ST８１）、今回入力
データ（検知されたQRS）ｊとテンプレートi′を
比較（ST８２）、似ているか否か判定する（ST
８３）。テンプレートi′は検出された心電波形と
比較すべき標準心電波形であり、その波形データ
がRAM１７のテンプレート記憶領域に登録され
ている。動作開始当初はi′＝０であるが、動作が
進行するにつれ、検出される新たな心電波形が生
じ、これが登録されるので、テンプレートi′は増
加することになる。

入力データｊは、ｊ＝１の場合はその波形が、
ｊ＝２の場合は第２番目に検出された心電波形が
テンプレートi′と比較されることになる。

テンプレートi′と入力データｊとの比較は、両
波形の相関係数を求めることにより行われる。相
関係数が0.9以上であると２つの波形に相関があ
り、似ていると判定されるが、そうでないと非類
似と判定される。

もつとも、同じ心電波形でも両波形がずれた位
置にあると、相関係数が0.9以下となり、非類似
と判定されるので、ST８３でNOの判定がなさ
れると、カウンタｋの内容を＋１歩進し、ｋが所
定の値Ｒ＋１となるまで（ST８５）、繰り返して
ST８３の類否判定を行う。すなわち、検出心電
波形をテンプレートi′に対して最高Ｒ＋１までず
らしてゆき、それぞれのずらした位置で相関係数
を求める。そしてｋ＝Ｒ＋１回の処理の間に相関
係数の最上値が0.9以上であると、両波形は類似
ということになる。このように両波形を相対的に
ずらして類否を判定しているので、１回のみの比
較よりも精度のよい類否判断を行うことができ
る。

ST８３で両波形が似ていると判定されると、
テンプレートi′の対応するカウンタ（各テンプレ
ート毎の個数をカウントする）が＋１され、更新
される（ST８６）。両波形が似ていず、ST８３
が判定がNOで、ST８５の判定がYESの場合は、
i′に＋１を行い（ST８５）、比較すべきテンプレ
ートi′がさらにまだあるか否か判定される（ST
８８）。もし、比較すべきテンプレートがまだあ
れば、ST８８の判定がYESとなり、ST８２にリ
ターンし、入力データｊと、新たなテンプレート
i′を比較し、似ているか否か判定される（ST８
３、ST８５）、ここで両データが似ている場合
に、そのテンプレートに対応するカウンタに＋１
が行われる（ST８６）が、両者が似ていなくて、
なおかつ比較すべきテンプレートがない場合
（ST８３、ST８８）は、その入力データｊを新
たなテンプレートとして登録する（ST８９）。そ
して、ブザー２０を鳴動させる（ST９０）。ブザ
ー２０の鳴動は、新たな波形の出現を意味し、も
しすでに登録されているテンプレートが正常波形
（標準波形）とすれば、ブザー２０の鳴動は異常
波形の検知を報知していることになる。

QRSの分類が終わると、メインルーチンはST
９に移り、ｊ＝ｊ−１の処理を行いST７にリタ
ーンする。そして“ｊ＝０か”の判定がなされ
る。今回のQRS検知で、QRSが２以上検知され
ている場合は、ｊ＝０でないから、ｊ＝０となる
まで、残りのQRSについて分類処理がなされる。

ST７で“ｊ＝０か”の判定がYESとなると、
終了時間に達したか否か判定し（ST１０）、終了
時間でない限り、ST５にリターンし、次の１秒
間におけるQRS検知及びQRS分類処理を行い、
以後、終了時間となるまでその処理を継続する。

上記の一連の処理により、時間順次に得られる
QRSが類似波形毎に分類されることになる。こ
の分類がある程度進めば、めつたに現れない波形
が現れると、これを異常波形と判断すればよい。

また、数回の判定を終了した患者であれば正常
波形を予めテンプレートとしてROM１８に記憶
しておき、このテンプレートと相違するQRSが
現れれば、それを異常としてもよい。

(ヘ) 発明の効果この発明の心電異常検出装置によれば、時間順
次に心電波形を監視するとともに、検出した心電
波形と複数の標準波形を順次に比較して、類似の
場合は、その標準波形に対応する計数手段をカウ
ントするものであるから、計数値の大小により正
常／異常を判断でき、実時間で異常検出ができ、
患者の急変に対し、迅速な措置を取ることができ
る。また、比較した結果が非類似であれば、その
検出心電波形を新たな標準心電波形として記憶す
るものであるから、標準心電波形を予め決定して
おく必要もなく、むしろ個人差のある場合も測定
を継続することにより正常／異常を適確に判断で
き、形の異なる標準心電波形を自動的に蓄積でき
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の心電異常検出装置の概略
構成を示すブロツク図、第２図は正常な心電波形
を示す図、第３図は異常波形を含む心電波形の一
例を示す図、第４図はこの発明の１実施例を示す
心電異常検出装置のブロツク図、第５図乃至第９
図は同心電異常検出装置の動作フローチヤートで
あり、第５図は、メインルーチンを示すフローチ
ヤート、第６図は同メインルーチンのパス１の詳
細を示すフローチヤート、第７図は同メインルー
チンのパス２の詳細を示すフローチヤート、第８
図は同メインルーチンのQRS検知ルーチンの詳
細を示すフローチヤート、第９図は同メインルー
チンのQRS分類ルーチンの詳細を示すフローチ
ヤートである。１：心電波形検出手段、２：心電波形記憶手
段、３：標準心電波形記憶手段、４：比較手段。

Claims

【特許請求の範囲】１心電波形を検出する心電波形検出手段と、検
出された心電波形を時間順次に更新記憶する心電
波形記憶手段と、複数の心電波形記憶領域を持
ち、複数の標準心電波形が記憶される標準心電波
形記憶手段と、前記心電波形記憶手段に記憶され
た検出心電波形と前記標準心電波形記憶手段に記
憶された標準心電波形の各々とを比較して類否を
判定し、いずれの標準心電波形とも非類似の場合
に、その検出心電波形を前記標準心電波形記憶手
段の新たな記憶領域に記憶させる比較手段と、前
記複数の標準心電波形に対応して設けられ、標準
心電波形毎に前記比較手段で類似とされた個数を
カウントする計数手段とからなる心電異常検出装
置。２前記比較手段は、前記検出心電波形と標準心
電波形の相関計数を算出する手段を含み、相関計
数が所定値以上であるか否かにより、類似を判定
するものである特許請求の範囲第１項記載の心電
異常検出装置。