JP3803385B2 - 心房細動の周波数分析装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、心房細動の周波数分析装置、即ち心房細動に関する病気の状態の程度を決定するための手段に関する。この発明は、その状態を治療すべきかどうか、および如何に治療すべきかを決定するために使用することができる。
本発明は、通常のＥＣＧ装置を更に発展させたものであると見なすことができる。この発明によって、ＥＣＧ信号は、心房細動に関する情報を得るために処理することができる。この情報は、心房細動の機構に関して有用な情報を提供しかつこの情報は患者の病気の状態を評価するために使用される。
従来技術
心臓の機能を調べるために、長い間、心電図（ＥＣＧ）が使用されてきた。ＥＣＧによって決定することができる心臓の異常は、心房細動である。今日まで、心房細動の単なる表面的な定性分析しか行われておらず、心房細動が発生しているか否か以外の臨床的に有用な結論を引き出すことは出来なかった。
心房細動では、時として治療の後に自然に再発することによって病気が進行することがある。既知の技術では、心房細動の治療が成功したかどうか、あるいは心房細動が自然に再発するまでの時間がどのくらいかを決定することはできなかった。その結果、時として効果的でない治療に不必要に資金を費やすことが行われてきた。本発明は、周波数の振る舞いを調べることによって心房細動を定性的に分析することができると言う事実を通して、この問題を解消しあるいは少なくとも減少させるものである。この発明によって、心房細動の治療が成功するか否かに関して、より正確な予測をすることができる。
発明の要約
従って本発明は、心房細動の周波数分析のための装置を提供する。この装置は、患者の心臓からの電気信号を記録する手段、心房から発生する信号を分離する手段および心房信号の周波数を分析する手段を備える。
この記録手段は患者に取り付けられかつ通常のＥＣＧを同時に記録するための電極を備えていることが好ましい。
本発明は、添付の請求の範囲によって詳細に定義される。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。
図１Ａ−Ｄは心房細動に関係する病気の異なる経過を示す図であり；
図２Ａは心臓の伝導システムの模型図であり；
図２Ｂは正常なＥＣＧ曲線を示し；
図３Ａは心房細動を示す心臓の模型図であり；
図３Ｂは心房細動に関係して得られた電気信号を示す曲線であり；
図４ＡおよびＢは心房細動の患者におけるＥＣＧ記録からの種々の曲線を示し；
図５は分離された心房曲線と分離された心室曲線と同様にＥＣＧ曲線を示す図であり；さらに
図６は図５の心房曲線の周波数分析の一例を示す図である。
好ましい実施例の詳細な説明
心房細動の病気は、年齢が増加するにともなって発生頻度が高くなることが、調査によって明らかにされている。５０才以下ではこの病気は一般的ではないが、この歳以上ではむしろ急激に増加する。スウェーデンでは、慢性的に約１００．０００人の人がこの病気にかかっているものと計算されている。
図１は心房細動に対する病気の幾つかの典型的な経過を示す。図において、高レベルは心房細動の発生を示し、低レベルはこの発生が無いことを示している。垂直方向の矢印は治療が何処で行われたかを示す。曲線Ａに示すように、治療は一時的に成功しているが、各治療後の短期間において病気が再発している。最終的に、どの様な治療を施しても効果はない。Ｂの場合、Ａと同じ経過を取る前、即ち慢性の心房細動の状態に達する迄に、数回病気が自然になおっている。Ｃの場合、この病気が時々発生するが決して慢性の心房細動に発展することはない。Ｄの場合、病気が長時間顕著であるが、しかしながら治療することなく自然になおっている。このように、病気の形態に種々の種類があり、治療が成功するチャンスがあるか否かを決定するために、心房細動を評価するための装置および方法の必要性が存在する。
本発明の理解を容易にするために、心臓の伝導システムについて図２を参照して次に簡単に説明する。図では、患者の心臓を正面側から示している。即ち図の右手側に対するものは、患者の左側であり、かつ左手側は患者の右側である。心臓のリズムは洞房ノード１から制御され、このノード１からほぼ同心の鎖線円で示す電気信号が送出される。この信号は、洞房ノードからのインパルスに対する収集器およびフィルタとして動作する心房−心室ノード（ＡＶノード）２に達する。この信号は心臓の筋肉線維３の“ワイヤーハーネス”によって、心室に転送される。心房と心室は、障壁４によって電気的に絶縁されている。
図２Ａは通常のＥＣＧ曲線を示す。第１のパルスＰは、洞房ノードから発生し、一方ＱＲＳおよびＴ波は心室から発生する。
図３Ａは心房細動を有する心臓を示す。図から、洞房ノードがその機能を遂行することができないことが理解される。これは、フィードバックループ５が心房内で何かの原因によって発生しており、洞房ノードインパルスの同心円的な伝搬が不可能となっているためである。フィードバックループは、機能的または解剖学的な障害の回りで発生する。典型的な特徴は、所謂ＥＣＧにおけるＰ波が存在しないことである。
図３Ｂは、心房細動を有する心臓からの典型的な信号を示す。この信号は、心室信号に重畳された細動信号からなっており、そのピークＲは簡単に識別しうる。
以下の式が適用できる。
ＷＬ≧ＣＶ×ＲＰ
なお、ＷＬは波長（〜１／ｆ）、ＣＶは伝導速度およびＲＰは治療不適応期間即ち電気パルスによる励起の後の心臓筋肉線維の回復期間を示す。波長が短い、即ち周波数が高いと、心臓を細動に対して治療することがより難しくなる。従って、心房細動の周波数を研究することは有益であり、これは本発明者が気づいたことである。
図４Ａおよび４Ｂにおいて、心房細動の患者のＥＣＧ記録を示す。種々の信号Ｖ１−Ｖ６、ＡＶＬ、Ｉ、−ａＶＲ、II、ａＶＦ、IIIは、患者の都合の良い位置に設けられた表面電極によってＥＣＧ期間に通常に記録された信号である。もし心臓が健康であるならば、Ｐ波が観測されるはずであり、このＰ波は信号Ｖ１およびIIにおいて最もハッキリと観測しうるものである。この場合、代わりに重畳された細動信号の発生が存在している。
図５は、本発明によって、如何にして細動信号または心房信号が抽出されるかを示している。処理前のＥＣＧ信号Ｖ１が図の最上部に示されている。通常のＥＣＧ装置は、ＥＣＧ信号を処理するための種々の装置が補足されている。まず、識別が容易なＱＲＳピークが識別される。このＱＲＳピークは次に個々に種々のタイプに分類される。その後、記録期間全体の時間平均を各タイプ内で形成する。クラスの平均は次に、全ＥＣＧ信号から引き算され、それによって純粋の細動信号ｓｕｂｅｃｇが得られる。この図は同様に、信号ｓｙｎｔｅｃｇを示している。この信号は、計算されかつ全信号から引き算されたものである。この信号は“心室信号”に対応する。
得られた細動信号はその後周波数分析器によって分析される。図６はこのような分析図を示す。図示するように、細動は約７Hzに周波数ピークを有し、このピークはサイクル長約１４５ｍｓ、１分当たり４２０ビート（ＢＰＭ）に対応する。周波数分析においてピーク位置のサイクル長がより低い場合（即ち、より高い周波数）は、不整脈の傾向が高い。パルス周波数分布、例えばある与えられたレベルにおけるパルス幅の研究もまた重要である。
このタイプの信号処理は、食道において記録された信号、又は心臓カテーテルを介した心臓の内部からの信号に対して同様に実施される。
ＥＣＧ装置の表面電極に対する補助として、食道電極を使用することが可能である。このような電極は、患者が食道まで飲み込むことによって、心臓の近くに配置される。左側では、心房および心室の極近くまで到達させることが可能である。食道電極の補助によって、心臓の境界近くからの信号を選択することができる。これは、細動の原因および機構を研究するために有用である。
このように本発明は、特に心房細動の定性的な研究に対して、ＥＣＧ技術のさらなる発展を提供する。一般的なＥＣＧを越える大きな利点は、心房細動を有する患者に対して時間、薬および電気的治療の形で、資金を費やすか否かを評価できることである。この発明によって規定された方法において、電気信号の記録およびそれらの処理をするための種々の手段は、通常の技術に基づいており、当業者にとってなんら設計上の問題点は存在しない。周波数分析および信号分離のための機械およびソフトウエアは、市販のもので入手可能である。本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (7)

1. 記録電気信号を形成するために、患者の心臓からの電気信号を記録する手段；
   前記記録電気信号から心房に由来する心房信号を分離する手段；および
   前記分離された心房信号の周波数分析のための手段、を備える、心房細動の周波数分析のための装置。
2. 前記分離する手段は、心室からの信号を識別するための装置と、心室信号の分類のための装置と、分類された心室信号の平均を形成するための装置とさらに心房信号を得るために前記平均化され分類された心室信号を前記記録電気信号から引き算するための装置とを具備することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記記録する手段は、患者に設けられる表面電極を具備することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記記録する手段は、ＥＣＧ記録のための表面電極を具備することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記記録する手段は、信号の選択的記録のために、患者の食道内に配置される電極を具備することを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。
6. 前記記録する手段は、信号の選択的記録のために、患者の心臓内に心臓カテーテルを介して配置される電極を具備することを特徴とする、請求項３、４または５の何れか１項に記載の装置。
7. 前記周波数分析のための手段は、心房細動の平均周波数および分布値を計算し表示するための装置を具備する、請求項１乃至６項の何れか１項に記載の装置。

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