心拍揺らぎ変動解析を用いた病棟患者の病態悪化の早期認識

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K11565
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 立石 順久 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任講師 (70375799)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中田 孝明 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (20375794) ; 織田 成人 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (90204205) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 急変予測 / モニタリング / 病棟急変 / RRS / HRV

Outline of Annual Research Achievements

院内急変患者の早期認知は重要な臨床課題であるが，従来のバイタルサイン等を元にしたスコアリングシステムでは病態変化をとらえきれない症例が存在する．一方で心拍揺らぎ変動(Heart rate variability, HRV)解析は種々の疾患における重症度の評価に有用であることが示されている．そこで，下記の2点について昨年に引き続きデータ収集と予備解析を行った．
①心電図モニターを装着した入院患者を対象とした，蓄積された心電図波形データのHRV解析，およびその変化と急変の関連性の検討　昨年に引き続き一般病棟でモニター装着中の患者における，急変事案前後のバイタルサイン記録および心電図波形の抽出保存を行った一方，本年度途中で病棟のモニターシステムが別会社の物に変更となったため，新しい環境におけるデータ抽出の環境を整備中である．
②HRV周波数解析による心拍からの呼吸数計測の有用性の検討　昨年のICU患者での検討に加え，病棟患者の心電図で周波数解析を行い，モニターで記録されている呼吸数と，周波数解析から求めた呼吸数の安定性について検討した．その結果，従来のモニター記録で正確な呼吸数の記録がなされていない時間帯でも周波数解析から呼吸数を推定することが可能であることを確認した．
上記により病棟環境下での心拍変動解析を用いたデータ解析が可能であることは判明した．引き続き，急変事象と収集データの関連を解析し，従来のモニタリングではとらえきれなかった所見を確認できれば院内急変患者の早期認知・介入につながることが期待される．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

1. 急変予測におけるHRV解析の有用性の検討　上述のように波形データの抽出は進んでいたものの，病院全体の生体情報モニター更新による環境変化があったため，新たな環境下における抽出方法については業者と相談中である．更新前の生体情報モニターのセントラルサーバーからは急変関連患者のバイタルサインの数値データおよび波形データの抽出，および患者毎の一連の心電図RR間隔を算出しており，それらのデータからHRV解析用プログラムを用いてHRVの時間領域，周波数領域，エントロピーの各種指標の算出に取りかかっているところである．
2. HRV解析を用いた呼吸数推定の有用性の検討　HRV周波数解析の中でも特に短時間で解析できる方法を採用し測定データ中の心拍の呼吸性変動をあらわす0.15-0.40Hz付近に生じるpeakの位置を同定するプログラムを作成し，昨年度のICU患者に引きつづき，本年度は病棟患者の一部症例で検証した．その結果， 1分毎の平均呼吸数の算出が可能となり実測値との高い相関を確認できた．
3. 導電性機能素材を利用した病衣による病棟患者の心電図解析の実用性の検討とHRV解析の応用　使用予定であった専用衣料の入手が遅れており，未だ実際の検証には至っていないが，入手可能となった際の実施体制の整備を行った．本年度末に入手が可能な状況となったため次年度には実際の検証に入れるものと考えている．

Strategy for Future Research Activity

1. 急変予測におけるHRV解析の有用性の検討
収集した波形データを元にHRV解析を行い，臨床データと照らし合わせて急変予測に関するHRVの有用性を検討するための検証を行う．具体的には①MET要請群とMET非要請群におけるモニター装着時点のバイタルサイン及びHRV解析値でロジスティック解析を行い，HRV解析値が独立したMET要請のリスク因子となるかを検討する．②MET要請群のMET要請時と要請前24時間までの1時間毎の各時点でバイタルサイン及びHRV解析値を比較しバイタルサイン及びHRV解析値がMET要請に先行して変化するかを確認する．また変化が見られる場合，各指標の推移の関連性を明らかにする．
2. HRV解析を用いた呼吸数推定の有用性の検討　次年度は実際の病棟環境において看護師記録時点の呼吸数を基準として従来のインピーダンス法とHRV周波数解析から求めた呼吸数のそれぞれの相関を求める．またインピーダンス法とHRV周波数解析の全測定記録において，Smirnov-Grubbs' testを用いて各症例毎の外れ値の割合を算出し，測定の安定性について比較することを検討している．
3. 導電性機能素材を利用した病衣による病棟患者の心電図解析の実用性の検討　昨年末に素材入手可能となったため病棟環境での同素材を利用した病衣の安全性をまず健常人ボランティアで確認する．その上で同意が得られた心電図モニター装着患者にモニターと併せて着用してもらい，病棟における心電図解析精度と耐久性等の使用上の問題点を検証する予定である．

Causes of Carryover

本年度執行分として主に③の機能性衣料の材料費およびデータ解析費用を見込んでいたが，当初使用予定であったものが企業での開発の遅れに伴い執行できなかった．次年度は購入可能となる予定であり，また類似品も上市されてきていることからそれらの測定手段も含めて検証を考慮しており，本年度は執行せず，来年度に繰り越して使用する予定としている．