プログラマブル長期生体情報計測・記録システムの構築

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07558248
• Section: 試験
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山本 光璋 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40004618)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安部 正人 岩手大学, 工学部, 教授 (00159443) ; 田頭 功 東北工業大学, 工学部, 教授 (40085379) ; 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138) ; 江刺 正喜 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20108468) ; 中尾 光之 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (20172265)
• Keywords: プログラマブル / 長期生体情報記録システム / 心電図データ圧縮 / 大容量メモリ / 自律神経系活動 / インパルス応答 / 状態依存性

Research Abstract

心臓血管系のゆらぎの特性を知り、疾患発生の予知に結び付けるためには一日を超える期間にわたって安定した計測・記録が行えるシステムが必要である。本研究では前年度においてこの目的のためのプログラマブル長期生体情報記録システムの構築を行った。今年度は、このシステムを用いて、計測実験を行いシステムの動作を確かめた。また、データの圧縮方法や処理法について検討した。以下に本年度の成果をまとめる。(1)心電図のデータ圧縮法として、差分値を非線形変換するアルゴリズムについて検討し、パラメータの最適化を行った。(2)心電図基線のゆっくりとしたゆらぎを除去するためのディジタル多重ノッチフィルタを設計し、その有効性を確かめた。(3)大容量のメモリを有する本システムの特徴は心電図の波形データを蓄積できる点にあるが、その機能を生かす処理法としてP波やT波などの波形や発生時刻を検出することが考えられる。このためのアルゴリズムを開発した。(4)得られたデータに対するさらに高度な処理法として、短時間スペクトルから自律神経系の活動を表す指標を抽出し、活動バランスの時間的な遷移規則を明らかにする方法を開発した。これは長時間心電図データから病態を判定する手段として有望なものである。(5)心臓血管系の状態依存性を変数間のインパルス応答関数の構造変化として明らかにし、状態依存性解析のための方法論を新たに確立した。
今後は、データ計測を繰り返し、システム構成も含めて検討を行い、より実用性の高いシステムや処理法の開発を目指す。

Research Products

• [Publications] M.Yamamoto: "State-dependent Responsiveness of Cardiovascular System during sleep and Wakefulness" Proc.17th Ann Intl Conf IEEE EMBS (CD-ROM). 6.3.2-5 (1996)
• [Publications] M.Yamamoto: "1/f Fluctuation in Total Artificial Heart" Heart Replacement-Artificial Heart. 5. 303-306 (1996)
• [Publications] M.Yamamoto: "Effect of Ambjent Temperature on Power Spectral Density of Arterial Pressure during Sleep in the Rat" Archives Italiennes de Biologie. 134. 185-190 (1996)
• [Publications] 山本光璋: "心臓血管系信号の相互情報量解析" 電子情報通信学会技術研究報告. MBE96-89 (1996)
• [Publications] 山本光璋: "自律神経系活動のスペクトル指標に基づく心拍リズムの解析" 電子情報通信学会技術研究報告. MBE96-90 (1996)
• [Publications] 山本光璋: "心臓血管系の多変量ダイナミクスとその状態依存性" 生体・生理工学シンポジウム論文集. 125-128 (1996)