2003.11.12

心マッサージを中断せずに心電図が得られるノイズ低減技術が登場

 心肺蘇生(CPR)中に心電図をとるには、ノイズの発生を防ぐため、心マッサージを中断する必要がある。自動体外式除細動器(AED)を装着している場合も同様で、心マッサージを行っていると装置が細動発生を検知できないため、心マッサージを中断して診断を実施する必要があり、CPRの効率が低下する問題があった。

 本学会では、音響工学分野で普及している「適応型ノイズキャンセル」と呼ばれる技術を応用してこの問題を解決する新システム「MARS」が報告された。Johns Hopkins大学医学部のRonald Berger氏が、11月9日のポスターセッション「CPR: Improvement and Assesing Outcome」で発表した。

 MARSはMortion Artifact Reduction Systemの略称。概念的には、心マッサージの際に加えられる外力によって発生する筋電位と逆の信号を作りだし、心電計に入力することでノイズを打ち消して、明瞭な心電図波形が得る手法だ。オーディオ分野では実用化されているテクニックで、コンサートホールの空調音を消す装置や、旅客機の機内用ヘッドホンなどにも組み込まれている。

 圧迫によって発生した電位が心電計に入るまでには減衰や反射、遅延などが発生するため、単純な加算で打ち消すことはできない。しかし、身体に加えられた力と真の心電図波形の相関はないと見なすことができるため、得られた心電図波形から加えられた力の波形と相関が高い成分を差し引けばよいことになる。

 MARSでは、圧力センサーによって得られた信号に線形変換と非線形変換を施して合成波形を作り、最小自乗法によって係数を調整して心電図波形に混じっているノイズ波形を作り出し、それを差し引くことで本来の心電計の信号成分だけを取り出すという仕組みだ。

 研究グループは、動物実験によってMARSの有効性を確認した。7匹の豚に麻酔下で陽圧換気を施し、通常の自発拍動時と心室細動を発生させた場合の二つの条件で、自動心マッサージ機(米Revivant社製)で圧力を加え、心電図波形を得た。得られた波形を記録し、その信号を市販のAEDに入力して正常に動作するかどうかを調べた。

 その結果、自発拍動時の波形では、ノイズが乗った原信号とMARSでノイズを除去した信号のいずれでも除細動が必要と誤認識することはなかった。しかし、心室細動発生時には、原信号で正しく除細動を指示したのは14%(7匹中1匹)に過ぎなかったのに対し、MARSで処理した信号では、すべて正しく識別され、有意に正解率が高かった。

 ただし、ノイズ低減を実現できるのは、自動心マッサージ機を用いる場合だけだという。「手動の心マッサージでは個人差や疲労による圧迫パターンの経時的変化などがあり、要素が複雑すぎて分析ができない」(Berger氏)ためだ。今後は、CPRと心電図計測を並行して実施できることで救命率が向上するか否かのエビデンスを得ることが期待される。(中沢真也)

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