JP6309205B2 - 心臓活動時間の検出 - Google Patents

Description

本発明は、全般的には、信号解析に関し、具体的には、拍動する心臓により生成される信号の解析に関する。

心臓の活動を特徴付ける１つの方法は、心臓により心拍動として生成される電気信号の解析に依存する。この信号は一般に、ミリボルトのオーダーの比較的小さいレベルを有するため、信号の正確な解析は困難な場合がある。この困難にもかかわらず、正確な解析によって、欠陥を有する可能性のある心臓の領域の決定を含む、心臓活動の向上された特徴付けがもたらされ得る。

参照により本特許出願に組み込まれる文書は、組み込まれた文書内の用語が、本明細書で明示的又は暗黙的に行われる定義と相反するように定義される場合を除き、本出願の一体部分と見なされるべきであり、本明細書における定義のみが検討されるべきである。

本発明の一実施形態は、心電図を特徴付けるための方法を提供し、前記方法は、
心臓の第１の位置からの第１のユニポーラ信号及び心臓の第２の位置からの第２のユニポーラ信号を受信することと、
前記第１及び第２のユニポーラ信号からバイポーラ信号を生成することと、
前記バイポーラ信号を解析して、前記第１及び第２の位置がバイポーラコンプレックスを生成する期間を記述することと、
前記期間内で前記第１のユニポーラ信号を解析して、前記第１の位置の活動時間を決定することと、を含む。

一般に、バイポーラ信号の解析は、バイポーラ信号に適用される検索窓境界を決定することを含む。第１のユニポーラ信号の解析は、第１のユニポーラ信号に、検索窓境界を適用することを含んでもよい。

開示した実施形態では、期間の記述は、バイポーラ信号のデータを２状態のステートマシンに供給して、期間の境界を決定することを含む。

開示した更なる実施形態では、バイポーラ信号の解析は、バイポーラ信号のデータを分類して、バイポーラコンプレックスに関する閾値レベルを決定することを含む。

開示した尚更なる実施形態では、バイポーラ信号の解析は、バイポーラ信号のデータを微分した後、整流して、微分データを生成することを含む。期間の記述は、微分データを４状態のステートマシンに供給して、期間の境界を決定することを含んでもよい。活動時間の決定は、第１のユニポーラ信号の一次導関数を形成することと、ユニポーラ開始活動時間を、一次導関数が最小値である時点として割り当てることと、を含んでもよい。

代替的な実施形態では、活動時間は第１の活動時間を含み、前記方法は、期間内で前記第２のユニポーラ信号を解析して、前記第２の位置の第２の活動時間を決定することを更に含む。

更なる代替的な実施形態では、バイポーラコンプレックスは第１のバイポーラコンプレックス及び第２のバイポーラコンプレックスを含み、期間は、第１のバイポーラコンプレックスが生成される第１の期間及び第２のバイポーラコンプレックスが生成される第２の期間を含み、第１のユニポーラ信号の解析は、前記第１及び第２の期間内で第１及び第２の活動時間をそれぞれ決定することを含む。

本発明の一実施形態によれば、心電図を特徴付けるための装置を更に提供し、前記装置は、
心臓の第１の位置からの第１のユニポーラ信号及び心臓の第２の位置からの第２のユニポーラ信号を受信するように構成されているプローブと、
プロセッサであって、
第１及び第２のユニポーラ信号からバイポーラ信号を生成し、
バイポーラ信号を解析して、第１及び第２の位置がバイポーラコンプレックスを生成する期間を記述し、
期間内で第１のユニポーラ信号を解析して、第１の位置の活動時間を決定するように構成されている、プロセッサと、を備える。

本発明の一実施形態によれば、コンピュータプログラム命令が内部に格納されている有形コンピュータ可読媒体を含む、心電図を特徴付けるためのコンピュータソフトウェア製品を更に提供し、前記命令は、コンピュータによって読まれるとき、コンピュータに、
心臓の第１の位置からの第１のユニポーラ信号及び前記心臓の第２の位置からの第２のユニポーラ信号を受信させ、
前記第１及び第２のユニポーラ信号からバイポーラ信号を生成させ、
前記バイポーラ信号を解析させて、前記第１及び第２の位置がバイポーラコンプレックスを生成する期間を記述させ、
期間内で第１のユニポーラ信号を解析させて、第１の位置の活動時間を決定させる。

本開示は、以下のより詳細な実施形態と、その図面の記述により、より完全に理解され得る。

本発明の一実施形態による活動時間検出システムの概略図。 本発明の一実施形態による、システムの動作における全プロセスを示す基本ブロック図。 本発明の一実施形態による検索窓モジュールを示す、基本ブロック図。 本発明の一実施形態による、検索窓パラメータブロックに使用されるパラメータ間の関係を示す時間線。 本発明の一実施形態による、第１の段階ブロックで実行される第１の機能セットを示す基本ブロック図。 この機能の前及び後のデータの概略的な電圧対時間のグラフ。 この機能の前及び後のデータの概略的な電圧対時間のグラフ。 本発明の一実施形態による、フィルターブロックによる窓化された平滑化データ出力を示す。 本発明の一実施形態による、第１の段階ブロックで実行される第２の機能セットを示す基本ブロック図。 この機能により生成されたデータの概略的なグラフ。 本発明の一実施形態による４状態のステートマシンの概略図。 本発明の一実施形態によるステートマシンの操作を示す。 本発明の一実施形態による、時間線上にプロットされた時点の値を示す。 本発明の一実施形態による概略的なバイポーラ及びユニポーラグラフ。 本発明の一実施形態による概略的なバイポーラ及びユニポーラグラフ。 本発明の一実施形態による、１回の心拍動で生じる多数のバイポーラコンプレックスから誘導された信号のグラフ。 本発明の一実施形態による、１回の心拍動で生じる多数のバイポーラコンプレックスから誘導された信号のグラフ。 本発明の一実施形態による、１回の心拍動で生じる多数のバイポーラコンプレックスから誘導された信号のグラフ。 本発明の一実施形態による、活動時間を決定するために追従されるステップのフローチャート。

概論
本発明の一実施形態は、心電図データを２段階で処理することによる、心電図を特徴付けるための方法を提供する。データは、心臓内の異なる２つの位置からの２つのユニポーラ信号の形態であり、この特徴付けにより、データを提供する心臓内の位置の活動時間を決定することができる。

プロセスの第１段階では、データはバイポーラ信号として解析されて、信号内のバイポーラコンプレックスを記述する信号の時点を決定する。プロセスの第２段階では、時点が境界として使用されて、この境界内でユニポーラ信号のそれぞれが別々に解析され得る。

異なる位置の活動時間を決定するために、ユニポーラ信号のそれぞれの一次導関数が評価される。一次導関数が最小である時間は、開始活動時間、即ち、ユニポーラ信号を生成する組織が、活動を開始する時間であると仮定される。本方法を使用して、異なる２つの位置のそれぞれの開始活動時間を見出すことができる。

本方法を使用して、心拍動当たり１つのバイポーラコンプレックスを有する信号を解析することができ、また、心拍動当たり２つ以上のバイポーラコンプレックスを有する信号も解析することができる。

本発明者らは、本発明をリアルタイムで操作し、本発明が正確な結果を与えることを臨床的に実証した。

システムの説明
以下、本発明の一実施形態による活動時間検出システム１０の概略図である図１を参照する。システム１０は、心電計信号を解析して、とりわけ、所定の信号の開始時間点を測定する。単純及び明確にするために、以下の説明は、特に明記する場合を除き、システム１０がプローブ１４を使用して、本明細書では人の心臓を含むと考えられる、心臓１２に対して測定を実施する、調査的処置を取る。

典型的には、プローブ１４は、この調査的処置中に被験者１６の身体内に挿入されるカテーテルを備える。プローブの遠位先端部１８は、心臓１２内のそれぞれの位置２３及び２５から心電計（ＥＣＧ）信号を受信する第１の電極２０及び第２の電極２１を含む。位置は、一般に、心臓の組織２７内に存在する。２つの電極からの信号はバイポーラ信号を形成し、該信号は、本明細書に記載するようにシステム１０によって解析される。調査的処置は、システム１０のユーザー２２によって実施され、本明細書の説明において、ユーザー２２は、一例として、医療専門家と仮定される。

この処置中、１つ以上の他の電極２９が使用される。他の電極は、プローブ１４に、プローブ１４と同様であり、心臓内に位置する別のプローブに、及び／又は被験者１６の皮膚に取り付けられてもよい。他の電極は基準電極として使用されて、電極２０及び２１からの信号の基準接地を提供し、この場合、それぞれの電極からの２つの信号は、ユニポーラ信号である。

システム１０は、典型的には、汎用コンピュータとして実現されてもよいシステムプロセッサ２４によって制御される。システムプロセッサは、メモリ２８と通信する処理装置２６を備える。プロセッサ２４は、典型的には、専門家２２がプロセッサとやりとりを行うために使用する、キーパッド及びポインティングデバイス、例えば、マウス又はトラックボール等を含む動作制御３２を備える、コンソール３０に取り付けられてもよい。プロセッサ２４によって実行される操作の結果は、システムによって実行される解析の結果の略図３６を表示することができるスクリーン３４上で、専門家に提供される。代替的に又は付加的に、結果はシステム１０によって、心臓１２の局部活動時間（ＬＡＴｓ）のマップ等、他のパラメータを専門家２２を表すのに使用される。専門家２２は、システム１０の操作中、プロセッサ２４によって使用されるパラメータ値を入力するために、制御３２を使用することができる。

プロセッサ２４は、メモリ２８内に格納されたソフトウェアを用いてシステム１０を操作する。そのソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子形式でプロセッサ２４にダウンロードされてもよく、あるいは、又は加えて、磁気的、光学的、又は電子的メモリ等の非一時的有形コンピュータ可読媒体上に提供及び／又は格納されてもよい。

システム１０は、本明細書に記載する処置を実行するように好適に変更された、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ，Ｉｎｃ．（３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ，Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ，ＣＡ ９１７６５）から入手可能なＣＡＲＴＯ ＸＰ ＥＰ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍとして実現されてもよい。

いくつかの場合、電極２０及び／若しくは２１は両方とも、ＥＣＧ及び他の信号を提供してもよく、又はこれらの電極は他の目的に使用されてもよい。例えば、上記に参照したＣＡＲＴＯシステムは、ＥＣＧ信号を検出する電極を使用し、トラッキングのために電極のインピーダンスを測定し、また電極を使用して高周波アブレーションを提供する。

図２は、本発明の一実施形態による、システム１０の動作において、プロセッサ２４により追従される全プロセスを示す基本ブロック図７０である。バイポーラ段階７２では、プロセッサは電極２０及び２１から電圧レベルとしての生の未フィルター信号を受信し、前記信号上で動作してバイポーラ信号データを形成する。プロセッサはバイポーラデータを解析して、バイポーラコンプレックスを画定する期間、即ち窓を決定する。単純及び明確にするために、以下の記載では、特に明記しない限り、心拍動当たり１つのバイポーラコンプレックスが存在すると仮定する。

バイポーラコンプレックスは、初期時点ＴＯＮＳＥＴ及び最終時点Ｔ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}により境界をつけられる。プロセッサはバイポーラコンプレックスの時間境界を使用して窓を画定し、前記窓内でユニポーラ解析が実行される。

ユニポーラ段階７４では、プロセッサは、ユニポーラ電圧対時間のように、電極２０及び２１の信号のそれぞれを別々に考慮し、バイポーラ段階で見出された時間窓内でユニポーラ信号を解析する。この解析により、プロセッサは、電極２０及び２１が接触している領域が活動している、それぞれのユニポーラ活動時間を決定することができる。活動時間は、一般に、ユニポーラ信号の導関数が最大の負の値を有する時間を含む。

バイポーラ段階７２は、検索窓モジュール７６と、２つの続くモジュール、第１の段階モジュール７８及び第２の段階モジュール８０との３つのモジュールから形成されている。各モジュールに関してプロセッサにより実行される操作は、以下に記載される。この記載において、電極２０及び２１からの信号は、約１ｋＨｚの速度で約２．５ｓの期間にわたってサンプリングされ、システム１０により解析される約２，５００のサンプルを与えたものと仮定される。しかしながら、システム１０は、任意の都合のよいサンプル期間及びサンプリング速度により操作されてもよい。

図３は、本発明の一実施形態による検索窓モジュール７６をより詳細に示す、基本ブロック図である。Ｒ波検出ブロック９０において、プロセッサ２４は、入ってくるサンプル値のセットを解析して、サンプル中でＲ波が生じる時間を同定する。一般に、２．５ｓの間に取得されたサンプルのセットでは、約２〜４つのＲ波が存在するが、頻脈を有する被験者は、２．５ｓ期間内に５つ以上のＲ波を有し得る。この同定は一般に、サンプルがピークに達する時間を見出すことにより行われる。

ＲＲ区間ブロック９２では、プロセッサは、ブロック９２で同定されたピーク間の平均期間

を見出す。

検索窓パラメータブロック９４では、プロセッサは、入力データの更なる解析に使用される、検索窓の出発時間ＳＷ_{ＳＴＡＲＴ}及び終了時間ＳＷ_ＥＮＤを計算する。上記に参照したＣＡＲＴＯシステムでは、専門家２２は、目的区間（ＷＯＩ）の中心時間ＷＯＩ_{ＣＥＮＴＥＲ}及び幅ＷＯＩ_{ＷＩＤＴＨ}をプログラムすることができる。ＣＡＲＴＯシステムで計算を実行するために、ブロック９４は、パラメータＷＯＩ_{ＣＥＮＴＥＲ}、ＷＯＩ_{ＷＩＤＴＨ}の値を、本明細書で記号Δを用いて参照される、専門家２２により提供される追加の期間ＷＯＩ_{ＤＥＬＴＡ}と共に使用する。ＷＯＩ_{ＣＥＮＴＥＲ}は一般に専門家により適宜設定されて、予想される平均期間

の半分の時間点に近づけられるが、ＷＯＩ_{ＣＥＮＴＥＲ}は、時間内の任意の他の都合のよい時間点に設定されてもよい。ＷＯＩ_{ＷＩＤＴＨ}も一般に、専門家により適宜に設定されて、予想される平均期間

に近づけられるが、任意の都合のよい期間に設定されてもよい。ブロック９４は、ＷＯＩ_{ＣＥＮＴＥＲ}、ＷＯＩ_{ＷＩＤＴＨ}及びＷＯＩ_{ＤＥＬＴＡ}の値を使用して、検索窓に関するＳＷ_{ＳＴＡＲＴ}、ＳＷ_ＥＮＤの値を計算する。

図４は、本発明の一実施形態による、検索窓パラメータブロック９４に使用される、パラメータ間の関係を示す時間線である。時間線により示されるように、ブロック９４により記述される検索窓は、時間ＳＷ_{ＳＴＡＲＴ}で開始し、時間ＳＷ_ＥＮＤで終了する全幅

を有する。

ブロック９４により生成される検索窓の出発及び終了時間の計算は、ＣＡＲＴＯシステムを参照して説明したが、専門家２２は、当業者に既知の任意の都合のよい方法を使用して、適切な検索窓を記述し得ることを理解するであろう。

Δに関する典型的な値は、約２０ｍｓである。

に関する典型的な値は、被験者１６に依存する。頻脈の被験者の場合、

は約２４０ｍｓであり得、その場合Δ＝２０ｍｓ値を有し、検索窓は約２２０ｍｓの幅を有する。

図５Ａは、本発明の一実施形態による、第１の段階ブロック７８でプロセッサ２４により実行される第１の機能セットを示す基本ブロック図であり、図５Ｂ及び５Ｃは、この機能の前及び後のデータの概略的な電圧対時間のグラフである。（単純にするために、グラフの電圧及び時間の軸は示さない。）整流及びフィルターブロック１２０では、図５Ｂに示す、電極２０及び２１からのバイポーラ生データが最初に整流された後、ローパスフィルターされてデータから高周波成分が除去され、平滑化データが生成される。一実施形態では、本発明者らは、約２０Ｈｚのカットオフ周波数を有する二次バターワースフィルターを使用する。

次に、フィルターされた平滑化データを、ブロック９４（図３）からの検索窓時間ＳＷ_{ＳＴＡＲＴ}及びＳＷ_ＥＮＤを使用して窓化して、１セットのサンプルデータ｛Ｘ（ｎ）｝を生成し、式中、ｎはデータの指数であり、Ｘはデータ値である。この平滑化データのセットを、図５Ｃに概略的に示す。上記に提供した頻脈の被験者に関する例示的な検索窓と、約１０００Ｈｚのサンプル速度とを仮定すると、窓化されたデータ内に約２２０の平滑化サンプルが存在し、したがってこの場合、Ｎは１〜約２２０の正の整数である。

分類ブロック１２２では、平滑化サンプルが値により分類され、頻度分布内に配置される。頻度分布から、データの解析に適用される閾値電圧レベルＴＨＲが抽出される。レベルＴＨＲは、平滑化ベースラインデータのレベルに近いが、該レベルの上方に選択される。一実施形態では、レベルは、平滑化信号の振幅の５％の因子が追加された、頻度分布の５パーセンタイルに対応するベース値として選択される。代替的に、レベルＴＨＲは、平滑化ベースラインデータに近いが該レベルの上方のレベルを画定する任意の他の好適な方法により選択されてもよい。

加えて、分類ブロック１２２は、平滑化データのピークサンプルＸ（ｎ_ｐ１）を決定する。

プロセッサは、レベルＴＨＲと、サンプリングされた平滑化値Ｘ（ｎ）とを２状態のステートマシン１２４に供給する。ステートマシンの２つの状態ＡとＢとの間の遷移に関する条件を、図５Ａの角括弧［］内に示し、遷移中に実行される機能をブレース｛｝内に示す。ピークサンプルＸ（ｎ_ｐ１）から出発して、データＸ（ｎ）は、指数ｕｎｄｅｒＴＨＲｓｔａｒｔにおける第１の遷移が生じるまで、時間に逆走して連続的に供給される。加えて、データは、ピークサンプルＸ（ｎ_ｐ１）から出発して、指数ｕｎｄｅｒＴＨＲｅｎｄにおける第２の遷移が生じるまで、時間に併走して供給される。パラメータｃｎｔは、ステートマシンにより操作されるサンプルの数が計数される。ＴＨＲｓｔａｒｔとｕｎｄｅｒＴＨＲｅｎｄとの間の遷移間の許容可能なサンプル数を示す、ユーザー設定による変数ＣＮＴＭＡＸは、典型的には約１００に設定されるが、任意の他の都合のよい数に設定されてもよい。

図６は、本発明の一実施形態による、フィルターブロック１２０による窓化された平滑化データ出力（図５Ｃにも概略的に示したような）を示す。グラフ１３０は、フィルターブロックによる窓化された平滑化サンプルＸ（ｎ）出力を表す。ステートマシン１２４は、サンプルを、閾値ＴＨＲの下方の２つのベースライン区分１３２及び１３４とバイポーラコンプレックス区分１３６との３つの区分に分割する。バイポーラコンプレックスは、ステートマシンにより生成された２つの遷移指数ｕｎｄｅｒＴＨＲｓｔａｒｔ及びｕｎｄｅｒＴＨＲｅｎｄにより境界をつけられる。

図７Ａは、本発明の一実施形態による、第１の段階ブロック７８（図２）でプロセッサ２４により実行される第２の機能セットを示す基本ブロック図であり、図７Ｂは、この機能により生成されたデータの概略的なグラフである。フィルターブロック１５０では、電極２０及び２１からのバイポーラ生データがローパスフィルターされて、高周波成分が除去され、平滑化データが生成される。一実施形態では、本発明者らは、約３５Ｈｚのカットオフ周波数を有する二次バターワースフィルターを使用する。微分ブロック１５２では、平滑化データが微分された後、整流ブロック１５４内で整流されて、整流された微分データが生成される。

ブロック１５４からのデータは、ブロック９４（図３）からの検索窓時間ＳＷ_{ＳＴＡＲＴ}及びＳＷ_ＥＮＤを使用して、窓化ブロック１５６内で窓化される。窓化は、１セットの微分された平滑化データ｛Ｄ（ｎ）｝を生成し、Ｄはデータ値である。図７Ｂは、ブロック１５４のデータ出力のグラフ図であり、これは図９により詳細に示される。

１セットの微分された平滑化データは、分類ブロック１５８と、バイポーラ段階（図２）の第２の段階８０における４状態のステートマシン１６０とに移動する。分類ブロック１５８では、２状態のステートマシン１２４により決定された、図６に示した指数ｕｎｄｅｒＴＨＲｓｔａｒｔ及びｕｎｄｅｒＴＨＲｅｎｄを使用して、｛Ｄ（ｎ）｝を微分されたバイナリコンプレックス区分及び２つのノイズ区分に分割する。プロセッサ２４は、両方のノイズ区分内の値を頻度分布内に分類し、この分布から、微分された平滑化データの解析に適用される微分ノイズレベルＮＯＩＳＥを抽出する。レベルＮＯＩＳＥは、両方のノイズ区分のレベルに近いが、該レベルの上方にあるように選択され、図７Ｂに概略的に示す。一実施形態では、レベルは、頻度分布の９５パーセンタイルに基づいている。

分類ブロック１５８はまた、ピーク値Ｄ（ｎ_ｐ２）と、微分バイナリコンプレックスの指数ｎ_ｐ２とを決定し、Ｄ（ｎ_ｐ２）を４状態のステートマシンに転送する。

図８は、本発明の一実施形態による４状態のステートマシン１６０の概略図である。ステートマシンは、４つの状態Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを２つの出口状態Ｅ及びＦと共に含む。状態間の遷移のための条件を図８の角括弧［］内に示し、遷移中に実行される機能をブレース｛｝内に示す。ピークサンプルＤ（ｎ_ｐ２）から出発し、状態Ａにあるステートマシンから出発して、サンプルデータＤ（ｎ）を、出口状態Ｆに到達するまで、時間に逆走して供給する。状態Ｆに到達した時間、即ち指数値は、バイポーラコンプレックスの開始時間、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}である。加えて、バイポーラコンプレックスの停止時間、Ｔ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}は、出口状態Ｅに到達するまで、サンプルデータＤ（ｎ）を時間に併走して供給することにより見出される。

ステートマシン内で、パラメータｃｎｔ及びｇｃｎｔは、ステートマシンにより操作されるサンプルの数が計数される。変数ＣＮＴＳＴＡＴＥ２、ＣＮＴＳＴＡＴＥ３及びＣＮＴＳＴＡＴＥ４は、遷移が微分ノイズレベルＮＯＩＳＥを通して生じるときに、ステートマシンの状態間のサンプルの許容可能な数の代表として、専門家２２により設定されてもよい。ＣＮＴＳＴＡＴＥ２、ＣＮＴＳＴＡＴＥ３及びＣＮＴＳＴＡＴＥ４の典型的な値は、それぞれ８、１８及び４であるが、これらの値は専門家２２により任意の好適な値に設定されてもよい。

図９は、本発明の一実施形態によるステートマシン１６０の操作を示す。グラフ１７０（図７Ｂと同様）は、窓化ブロック１５６からステートマシンに転送された平滑化データＤ（ｎ）を表す。グラフ１７０には、分類ブロック１５８から転送されたノイズレベルＮＯＩＳＥ、及びＰＥＡＫ Ｄ（ｎ_ｐ２）の値も示されている。

グラフ１７２は、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}の値の決定におけるステートマシンの状態、及び状態間の遷移を示す。グラフに示すように、プロセッサ２４（図１）は、状態Ａにあるサンプルｎ_ｐ２におけるピーク値Ｄ（ｎ_ｐ２）からステートマシンの操作を開始する。時間に逆走して後続してサンプルがステートマシン内に供給されるとき、マシンは、最初に状態ＡとＢの間で行き来した後、状態Ｃ、Ｄ、Ａ、Ｂ、及びＣに移動する。最終的な状態Ｃにおいて、マシンは出口状態Ｆ（図８）に移動する。ピーク値Ｄ（ｎ_ｐ２）から時間に併走して供給されるサンプルについても、同様の１セットの遷移が生じ、遷移が状態Ｄ及び出口状態Ｅ内で終了し、Ｔ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}の値が決定される。

図１０は、本発明の一実施形態による、時間線上にプロットされたＴ_{ＯＮＳＥＴ}及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}の値を示す。この時間線は、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}の値と、図４を参照して上述したバイポーラコンプレックスの調査に使用される時間値との間の典型的な関係を示す。

Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}の値から、システム１０は式（１）に従ってバイポーラコンプレックスの信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を評価することができる。

式中、Ｓは、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}とＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}との間に存在する未フィルターバイポーラデータの二乗平均平方根（ＲＭＳ）値であり、
Ｎは、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}の前及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}の後の未フィルターバイポーラデータのＲＭＳ値である。

専門家２２は、ＳＮＲの値を使用して、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}の評価値に関する信頼度を確立することができる。

再び図２を参照すると、プロセッサ２４は、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}の値を、ユニポーラ段階７４に転送する。段階７４では、プロセッサは、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}により区切られる時間窓を形成し、窓内で電極２０及び２１のそれぞれからの平滑化ユニポーラ電圧（Ｖ）対時間（ｔ）信号を解析する。窓内で、プロセッサは、各ユニポーラ信号の勾配の値、即ち一次導関数

の値を計算する。各信号に関して、プロセッサは、一次導関数

がその最も負の、即ちその最小の値を有する時間を選択し、この時間は、信号を生成する組織が活動を開始する時間と仮定される。

図１１Ａ及び１１Ｂは、本発明の一実施形態による概略的なバイポーラ及びユニポーラグラフである。グラフ１８０は、バイポーラ信号の電圧対時間のグラフであり、グラフ１８２及び１８４は、バイポーラ信号を形成するそれぞれのユニポーラ信号の電圧対時間のグラフである。グラフの両方のセットは、上記で決定された、グラフ上に印されている時間Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}を有する。グラフ１８２及び１８４の場合、Ｔ_{ＯＮＳＥＴ}及びＴ_{ＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ}により画定される窓内でそれぞれのユニポーラ信号の最も負の導関数の時間であるそれぞれの活動時間１８６及び１８８が示されている。活動時間１８６及び１８８は、ユニポーラ信号を生成する組織が活動を開始する時間であり、また本明細書でユニポーラ開始活動時間と称される。

明確にするために、上記の記載は、心拍動当たり１つのバイポーラコンプレックスが存在する、信号パラメータを評価するシステム１０の実施と見なす。システム１０は、そのような評価に限定されず、心拍動当たり多数のバイポーラコンプレックスが生じる信号を同定するのに使用されてもよく、更に、多数のバイポーラコンプレックスの信号パラメータの評価に使用されてもよい。多数のバイポーラ信号の発生の同定は、心拍動当たり１つのバイポーラコンプレックスを有する信号とは対照的に、隣接するコンプレックスの間の区間が変化するため、区間を測定することによって行われてもよい。

当業者は、心拍動当たり多数のバイポーラコンプレックスを生じるユニポーラ信号のパラメータの評価に、変更すべきところは変更して、上述した記載を適合できるであろう。そのようなパラメータには、所定の心拍動における各バイポーラコンプレックスに関するそれぞれのユニポーラ開始活動時間の評価が挙げられるが、これに限定されない。

図１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃは、本発明の一実施形態による、１回の心拍動で生じる多数のバイポーラコンプレックスから誘導された信号のグラフである。グラフ１９０（図１２Ａ）は、心房性バイポーラコンプレックス１９４、及び心室性バイポーラコンプレックス１９２及び１９６を示すバイポーラ信号である。各バイポーラコンプレックスは、最初に、所定のコンプレックス用の検索窓を画定することにより解析されてもよい。各コンプレックス用の検索窓を画定する方法は、実質的に、バイポーラ信号内でのＲＲ区間の区別を可能にする、図３を参照して上述した記載の通りであるが、変更すべきところは変更される。

グラフ２００（図１２Ｂ）は、特定の心室性バイポーラコンプレックス１９２の拡大グラフである。このコンプレックスに関する開始時間２０２及び停止時間２０４は、グラフ上に印されている。これらの時間は、実質的に、図８を参照して上述したように、コンプレックス由来の平滑化データをステートマシン１６０を通して供給することにより評価される。

グラフ２１０（図１２Ｃ）は、図１２Ｂのバイポーラコンプレックス１９２に対応するユニポーラ信号２１２及び２１４を示す。上述したように、各信号に関する各ユニポーラ開始活動時間２１６及び２１８は、開始時間２０２と停止時間２０４との間で測定された各信号の一次導関数が、その最も負の値、即ち最小の負の値を有する時間で生じる。

システム１０は、当業者に明かとなるように、１回の心拍動で生じる多数のバイポーラコンプレックスを有する信号に関連した他のパラメータを評価するのにも使用することができる。そのようなパラメータには、コンプレックス間の平均ＲＲ区間を測定することによる、第１及び第２の心房性バイポーラコンプレックス間の持続時間が挙げられるが、これに限定されない。全てのそのようなパラメータは、本発明の範囲内に含まれるものと仮定する。

図１３は、本発明の一実施形態による、活動時間を決定するために操作システム１０内でプロセッサ２４により追従されるステップのフローチャート２５０である。単純及び明確にするために、フローチャートのステップの記載は、特に述べない限り、受信された信号は心拍動当たり１つのバイポーラコンプレックスを有するものと仮定している。当業者は、心拍動当たり多数のバイポーラコンプレックスを有する場合に、この記載を適合できるであろう。

ステップ２５２〜２６０は、バイポーラ段階７２にて実行される機能であり、ステップ２６２は、ユニポーラ段階７４（図２）にて実行される。

最初のステップ２５２では、プロセッサは、信号を電極２０及び２１からのサンプリングされたデータとして受信する。プロセッサは、図３及び４を参照して上述したように、信号を解析して、Ｒ波、

値、及び検索窓の境界を同定する。

第１のフィルターステップ２５４では、サンプリングされたデータを整流し、フィルターし、窓化し、得られた平滑化データを２状態のステートマシン１２４に供給する。限界決定ステップ２５６では、２状態のステートマシンが、該マシンが受信したデータを、ベースライン区分及びバイポーラコンプレックス区分に分割する。ステップ２５４及び２５６は、図５Ａ〜５Ｃ及び図６を参照して上述した通りである。

第２のフィルターステップ２５８では、図７Ａ及び７Ｂを参照して上述したように、バイポーラコンプレックスのサンプリングされたデータがフィルターされ、微分され、窓化されて、第２の平滑化信号が誘導される。

バイポーラコンプレックス解析ステップ２６０では、図８及び９を参照して上述したように、プロセッサは、第２の平滑化信号データを４状態のステートマシン１６０内に供給することにより、コンプレックスの開始及び停止時間を評価する。

活動時間ステップ２６２では、ステップ２６０のバイポーラ開始及び停止時間により画定される窓内で各電極からのユニポーラ信号を解析することにより、電極２０及び２１と接触している組織の活動時間が決定される。ステップ２６２でプロセッサにより実行される機能は、図１１Ａ及び１１Ｂを参照して記載されており、また（１回の心拍動で多数のバイポーラコンプレックスが存在する状況においては）図１２Ａ〜１２Ｃを参照して記載されている。

解析は、窓内のユニポーラ信号を微分し、一次導関数が最も負である、即ち最小であるそれぞれの時間を見出す。これらの時間は、電極２０と接触している組織の開始活動時間、及び電極２１と接触している組織の開始活動時間に対応する。

上述した実施形態は一例として記載されたものであり、本発明は、本明細書において上に具体的に図示及び説明した内容に限定されないことが明らかとなろう。むしろ本発明の範囲には、上記に述べた様々な特徴の組み合わせ及び下位の組み合わせ、並びに当業者であれば上記の説明文を読むことで想到されるであろう、先行技術に開示されていないそれらの変更及び改変が含まれるものである。

〔実施の態様〕
（１） 心電図を特徴付けるための方法であって、
心臓の第１の位置からの第１のユニポーラ信号及び前記心臓の第２の位置からの第２のユニポーラ信号を受信することと、
前記第１及び第２のユニポーラ信号からバイポーラ信号を生成することと、
前記バイポーラ信号を解析して、前記第１及び第２の位置がバイポーラコンプレックス（bipolar complex）を生成する期間を記述することと、
前記期間内で前記第１のユニポーラ信号を解析して、前記第１の位置の活動時間を決定することと、
を含む、方法。
（２） 前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号に適用される検索窓境界を決定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記第１のユニポーラ信号の解析が、前記検索窓境界を前記第１のユニポーラ信号に適用することを含む、実施態様２に記載の方法。
（４） 前記期間の記述が、前記バイポーラ信号のデータを２状態のステートマシンに供給して、前記期間の境界を決定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（５） 前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号のデータを分類して、前記バイポーラコンプレックスに関する閾値レベルを決定することを含む、実施態様１に記載の方法。

（６） 前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号のデータを微分した後、整流して、微分データを生成することを含む、実施態様１に記載の方法。
（７） 前記期間の記述が、前記微分データを４状態のステートマシンに供給して、前記期間の境界を決定することを含む、実施態様６に記載の方法。
（８） 前記活動時間の決定が、前記第１のユニポーラ信号の一次導関数を形成することと、ユニポーラ開始活動時間を前記一次導関数が最小値である時点として割り当てることと、を含む、実施態様７に記載の方法。
（９） 前記活動時間が第１の活動時間を含み、前記方法が、前記期間内で前記第２のユニポーラ信号を解析して、前記第２の位置の第２の活動時間を決定することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１０） 前記バイポーラコンプレックスが第１のバイポーラコンプレックス及び第２のバイポーラコンプレックスを含み、前記期間が、前記第１のバイポーラコンプレックスが生成される第１の期間及び前記第２のバイポーラコンプレックスが生成される第２の期間を含み、前記第１のユニポーラ信号の解析が、前記第１及び第２の期間内で第１及び第２の活動時間をそれぞれ決定することを含む、実施態様１に記載の方法。

（１１） 心電図を特徴付けるための装置であって、
心臓の第１の位置からの第１のユニポーラ信号及び前記心臓の第２の位置からの第２のユニポーラ信号を受信するように構成されているプローブと、
プロセッサであって、
前記第１及び第２のユニポーラ信号からバイポーラ信号を生成し、
前記バイポーラ信号を解析して、前記第１及び第２の位置がバイポーラコンプレックスを生成する期間を記述し、
前記期間内で前記第１のユニポーラ信号を解析して、前記第１の位置の活動時間を決定するように構成されている、プロセッサと、
を備える、装置。
（１２） 前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号に適用される検索窓境界を決定することを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１３） 前記期間の記述が、前記バイポーラ信号のデータを２状態のステートマシンに供給して、前記期間の境界を決定することを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１４） 前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号のデータを分類して、前記バイポーラコンプレックスに関する閾値レベルを決定することを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１５） 前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号のデータを微分した後、整流して、微分データを生成することを含む、実施態様１１に記載の装置。

（１６） 前記期間の記述が、前記微分データを４状態のステートマシンに供給して、前記期間の境界を決定することを含む、実施態様１５に記載の装置。
（１７） 前記活動時間の決定が、前記第１のユニポーラ信号の一次導関数を形成することと、ユニポーラ開始活動時間を、前記一次導関数が最小値である時点として割り当てることと、を含む、実施態様１６に記載の装置。
（１８） 前記活動時間が第１の活動時間を含み、前記期間内で前記第２のユニポーラ信号を解析して、前記第２の位置の第２の活動時間を決定することを更に含む、実施態様１６に記載の装置。
（１９） 前記バイポーラコンプレックスが第１のバイポーラコンプレックス及び第２のバイポーラコンプレックスを含み、前記期間が、前記第１のバイポーラコンプレックスが生成される第１の期間及び前記第２のバイポーラコンプレックスが生成される第２の期間を含み、前記第１のユニポーラ信号の解析が、前記第１及び第２の期間内で第１及び第２の活動時間をそれぞれ決定することを含む、実施態様１１に記載の装置。
（２０） コンピュータプログラム命令が内部に格納されている有形コンピュータ可読媒体を含む、心電図を特徴付けるためのコンピュータソフトウェア製品であって、命令が、コンピュータによって読み込まれるとき、前記コンピュータに、
心臓の第１の位置からの第１のユニポーラ信号及び前記心臓の第２の位置からの第２のユニポーラ信号を受信させ、
前記第１及び第２のユニポーラ信号からバイポーラ信号を生成させ、
前記バイポーラ信号を解析させて、前記第１及び第２の位置がバイポーラコンプレックスを生成する期間を記述させ、
前記期間内で前記第１のユニポーラ信号を解析させて、前記第１の位置の活動時間を決定させる、製品。

Claims (8)

1. 心電図を特徴付けるための装置であって、
   心臓の第１の位置からの第１のユニポーラ信号及び前記心臓の第２の位置からの第２のユニポーラ信号を受信するように構成されているプローブと、
   プロセッサであって、
   前記第１及び第２のユニポーラ信号からバイポーラ信号を生成し、
   前記バイポーラ信号を解析して、前記第１及び第２の位置がバイポーラコンプレックスを生成する期間を記述し、
   前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号のデータを微分した後、整流して、微分データを生成することを含み、
   前記期間の算出が、前記微分データを４状態のステートマシンに供給して、前記バイポーラコンプレックスの開始時間及び停止時間を決定することを含み、
   前記期間内で前記第１のユニポーラ信号を、前記バイポーラコンプレックスの開始時間及び停止時間を用いて解析して、前記第１の位置の活動時間を決定するように構成されている、プロセッサと、
   を備える、装置。
2. 前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号に適用される検索窓境界を決定することを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記期間の記述が、前記バイポーラ信号のデータを２状態のステートマシンに供給して、前記期間の境界を決定することを含む、請求項１に記載の装置。
4. 前記バイポーラ信号の解析が、前記バイポーラ信号のデータを分類して、前記バイポーラコンプレックスに関する閾値レベルを決定することを含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記活動時間の決定が、前記第１のユニポーラ信号の一次導関数を形成することと、ユニポーラ開始活動時間を、前記一次導関数が最小値である時点として割り当てることと、を含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記活動時間が第１の活動時間を含み、前記期間内で前記第２のユニポーラ信号を解析して、前記第２の位置の第２の活動時間を決定することを更に含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記バイポーラコンプレックスが第１のバイポーラコンプレックス及び第２のバイポーラコンプレックスを含み、前記期間が、前記第１のバイポーラコンプレックスが生成される第１の期間及び前記第２のバイポーラコンプレックスが生成される第２の期間を含み、前記第１のユニポーラ信号の解析が、前記第１及び第２の期間内で第１及び第２の活動時間をそれぞれ決定することを含む、請求項１に記載の装置。
8. コンピュータプログラム命令が内部に格納されている有形コンピュータ可読媒体を含む、心電図を特徴付けるためのコンピュータソフトウェア製品であって、命令が、コンピュータによって読み込まれるとき、前記コンピュータに、
   心臓の第１の位置からの第１のユニポーラ信号及び前記心臓の第２の位置からの第２のユニポーラ信号を受信させ、
   前記第１及び第２のユニポーラ信号からバイポーラ信号を生成させ、
   前記バイポーラ信号を解析させて、前記第１及び第２の位置がバイポーラコンプレックスを生成する期間を記述させ、
   前記バイポーラ信号を解析させて、前記バイポーラ信号のデータを微分した後、整流して、微分データを生成させ、
   前記期間を算出させ、前記微分データを４状態のステートマシンに供給して、前記バイポーラコンプレックスの開始時間及び停止時間を決定させ、
   前記期間内で前記第１のユニポーラ信号を解析させて、前記バイポーラコンプレックスの開始時間及び停止時間を用いて前記第１の位置の活動時間を決定させる、製品。

Images