新生児長期連続生体情報解析システムの開発と、新生児医療への応用

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02670450
• 研究機関: 大分医科大学
• 研究代表者: 小川 照之 大分医科大学, 医学部, 教授 (10039810)
• 研究分担者: 後藤 一也 大分医科大学, 附属病院, 助手 (90178442) ; 大林 洋美 大分医科大学, 附属病院, 助手 (40168886) ; 石和 俊 大分医科大学, 医学部, 助手 (50159787)
• キーワード: 新生児生体情報 / 情報解析システム / インパルス応答 / ノイズ寄与率 / スペクトル解析 / 夛次元自己回帰モデル / 新生児医療 / 睡眠段階自動判定

研究概要

すでに、我々は各種監視装置からの生体情報(脳波、呼吸、血圧、心拍、TcPO_2)のアナログ信号をデジタル時系列にAD変換し、出生直後から連日、遂次デ-タを収集するシステムを開発、完成した(1987)。更に、収集された情報に自己回帰モデル(赤池)を適用して、脳波活動をはじめとする各種生体情報活動の時々刻々の“揺らぎ"のパワ-スペクトルと、構成要素波の諸特性を求めるシステムを開発してきた(1989)。そこで、平成2年度では次の項目について研究実績がえられた。
1デ-タの収集と圧縮
双極導出脳波(F_1ーP_3,F_2ーP_4)は20ms、心拍、血圧、呼吸は250msのサンプリング間隔でAD変換すると、1人1日20MBの情報量となる。しかし、この時系列に自己回帰解析を施し、自己回帰係数ベクトルと分散共分散行列を残すと、これら生体情報の特性を失うことなく、1人1日2MBの情報量に圧縮することができた。
2新生児睡眠段階の自動判定システムの開発
上述のシステムでえられた定常性のある任意の区間の脳波群と、典型的な靜睡眠もしくは動睡眠脳波群との自己回帰係数ベクトルと分散共分散行列を求める。すると、夛変量解析の手法から2つの脳波群のマハラノビス(汎)距離が求められ、下検定によって2つの脳波群のパタ-ン識別が可能となった。これによって未熟児の24時間脳波の自動判定システムを開発することができた。
3心拍、呼吸、血圧間のインパルス応答とノイズ寄与率
夛次元自己回帰モデルを用いて、健康新生児の心電図RR間隔と呼吸性変動間の制御活動の発達変化を検討すると、心拍変動に対する呼吸の相互応答が完成するのは受胎後30週以降であり、それ以前に出生した児は生後5日目でほぼ完成することが明らかにされた。

研究成果

• [文献書誌] 小川 昭之,園田 浩富,後藤 一也,若山 幸一: "新生児長期連続生体情報システムの開発" 臨床モニタ-. 1. 553-562 (1990)
• [文献書誌] 小川 昭之,園田 浩富,沢田 博人,若山 幸一,後藤 一也: "未熟児における呼吸と心拍律動の相互応答と、その発達特性(I)静睡眠期" 自律神経. 27. 612-619 (1990)
• [文献書誌] 小川 昭之,園田 浩富: "未熟児靜睡眠期における心電図RR間隔と血圧間相互応答システムの開発" 自律神経.
• [文献書誌] Ishiwa,S and Ogawa,T: "Developmental characteristics of topographic EEG in the newborn using an autoregressive model" BRAIN TOPOGRAPHY.
• [文献書誌] Goto,K.,Wakayama,K.,Sonoda,H and Ogawa,T.: "Sequential changes in electroencephalogram continuity in very premature infants" Electroencephalogr.Clin.Neurophysiol.
• [文献書誌] Wakayama,K.,Goto.K.,Sonoda,H,& T.Ogawa: "Autoregressive analysis of the fluctuation of EEG in the premature neonates" Proceeding of the Joint Convention of the 5th International Child Neurology Congress (Nov,1990). 682 (1990)