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1.は じめ に 近年 、 心 拍 変 動 や 血 圧 変 動 をス ペ ク ト ル 解 析 す る こ とに よ っ て 、 自律 神 経機 能 や 心循 環調 節機 能 を非 侵 襲 的 に 把 握 す る 試 み が 内外 で 多 くな され てい る。そ して、 心 拍 変動 の高 周波 成 分(0.15~0.4Hz)は 呼 吸 因 子(数 ・深 度)に よ っ て修 飾 を 受 け る も の の 、心 臓 副 交感(迷 走)神 経 活 動 を反 映 す る。一方 、低 周 波成 分(0.04~0.15Hz) は心 臓 副 交 感(迷 走)神 経 活 動 に加 え て 、 血 管 運 動(収 縮)性 交感 神 経 活 動 を反 映 し た 血圧 の0.1Hz変 動(Mayer波)が 圧 受容 体 反 射機 能 を介 して伝 播 され た も の と考 え られ て い る。 従 来 、 定 常 性 の 高 い 信 号 デ ー タ のスペ ク トル 解 析 に は 、BlackmanTurky法 、FFT法 、 あ るい はARモ デ ル に基 づ い た方 法 が よ く用 い られ て き た 。 しか し、 自律 神 経機 能 は 短 時 間 の うち に も大 き く変化 す る こ とが あ り得 る。 そ の よ う な場 合 に は 通 常 の ス ペ ク トル 解 析 法 の 適 用 は あ ま り望 ま し くな い 。 そ こで 、 非 定 常 性 の高 い信 号 デ ー タに 適 用 可 能 と考 え られ る ウィ ン ドゥを掛 けた 後 の短 時間 フー リェ変 換(Windowed Short-Time Fourier Transform; WSTFT)法 と ウェ ー ブ レ ッ ト変 換(WaveletTransform;WT)法 の 心 拍 変動 解 析 へ の 応 用 可 能 性 を検 討 した。 す な わ ち、WSTFT法 とWT法 の二 つ の 方 法 をバ ルサ ル バ(Valsalva)試 験 時 と暗算 試 験 時 の 心 拍 変 動 に 適用 して 、 そ の 時 間 一周 波 数 解 析 の 成 績 を比 較 し、 二 つ の 解 析 法 に よ る 心 拍 変 動 の ダイ ナ ミ ック な ス ペ ク トル 解 析 の 基 本 特 性 とそ の有 効 性 に つ い て比 較 検 討 した。 2.方 法 健 常 若 年 成 人 を対 象 に 、1)バ ル サ ル バ 試験 お よび2)暗 算 試 験 を行 った。 1)バ ル サル バ 」試験 2分 間 の 椅座 位 安 静 の後 、深 吸気 か ら 水銀 血圧 計 の ゴム 管 に マ ウ ス ピー ス を取 り付 け た装 置 で 、胸 腔 内圧 が40mmHgに な る よ うに 口腔 内 空 気圧 を保 つ"い き み"動 作 を15秒 間 行 った 。 そ の 後 、 マ ウス ピー ス を はず し、2分 間 の 安 静 を保 持 した。 2)暗 算 試験 2分 間 の椅 座 位 安 静.の後 、100か ら7を 引 い て行 く暗 算 負 荷 を15秒 間 行 った 。 そ の後 、2分 間の安 静 を保 持 した。 これ ら二 つ の試 験 にお い て 、 心 電 波 形 か ら検 出 され たR-R間 隔 のみ を4分15秒 間 記録 した。 これ らの ビー ト毎 のR-R間 隔 デ ー タ を三次 ス プ ライ ン補 間 に よっ て 、0.5 秒 ご とのR-R間 隔 デ ー タ に再 サ ンプ リング し直 し、 それ ぞれ509個 の 時 系列 的R-Rデ ー タ を得 。 そ して 、 これ らのデ ー タ に 対 して 、WSTFT法 とWT法 を適 用 した。 a)WSTFT法 WSTFT法 の ウ ィン ドゥにはBiackmanHarrisを 用 い、短 時 間 フー リェ変換 には0. 5秒 毎64個(32秒 間)の 等 間 隔 デ ー タにFFT を適 用 した 。 そ して 、32秒 間 の解 析 区 間 を1秒 間 ず つ ず ら した スペ ク トル 解 析 を して行 き、 時 間 一周 波 数 軸 上 の パ ワー ス ペ ク トル 、HFパ ワー(HFP) 、LFとHFの パ ワ ー 比(LFP/HFP)な どを求 めた 。 b)WT法 WT法 は 、時 間 領 域 ・周 波 数 領 域 に お い て 、共 に局 在 した さざ波 関数 ψ(t)を 用意 す る。 この関 数 と時 系 列 的R-R信 号 デ ー タ x(t)と の コン ボ リュー シ ョンを行 うが、 これ は ち ょ うどイ ンパ ル ス応 答 が ψ(t)'

Dynamic analysis of HRV by the windowed short-time Fourier transform(WSTFT) and the wavelet transform(WT).