心拍変動による居眠り検知

Drowsiness detection using heart rate variability
Jose Vicente, Pablo Laguna, Ariadna Bartra, Raquel Bailon
Medical and Biological Engineering and Computing, Volume 54, Issue 6, Pages 927-937, 16 January 2016

交通事故死者の10~30%が眠気運転に関連していると推定されている.生物学的および車両情報に基づく運転者の眠気検知は,予防的自動車安全という点において研究がなされている.表面心電図から得られる心拍変動(HRV)信号によって非侵襲的に測定可能な自律神経系活動は,ストレス,過労および眠気症状間の変化を示す.我々は,これらの変化がHRVに現れていることから,運転者の眠気検出に使用可能であると仮定した.我々は,ドライバーが示した異なる睡眠不足レベルと,眠気または覚醒として注釈を付けられた各運転時3つの運転データベースの分析を行った.我々は,HRVに基づいて2つの異なる眠気検知器を開発した.眠気エピソード検出器は,HRV由来の7つの特徴(運転の3475分で肯定的予測値0.96,感度0.59,特異性0.98)を用いて運転の毎分を「覚醒」または「眠気」と評価すると同時に,睡眠不足検出器はドライバの睡眠不足機能から運転の可否を見分けた.睡眠不足状態は,最初の3分間の運転における1つのHRV特徴(陽性適中率0.80,感度0.62,特異度0.88,30人のドライバに基づく)から推定された.HRV信号に基づく眠気評価を取り入れることは,既存の自動車安全システムに著しい改善を加える可能性がある.

心拍変動による居眠り検知

Drowsiness detection using heart rate variability
Jose Vicente, Pablo Laguna, Ariadna Bartra, Raquel Bailon
Medical and Biological Engineering and Computing, Volume 54, Issue 6, Pages 927-937, 16 January 2016

交通事故死者の10~30%が眠気運転に関連していると推定されている.生物学的および車両情報に基づく運転者の眠気検知は,予防的自動車安全という点において研究がなされている.表面心電図から得られる心拍変動(HRV)信号によって非侵襲的に測定可能な自律神経系活動は,ストレス,過労および眠気症状間の変化を示す.我々は,これらの変化がHRVに現れていることから,運転者の眠気検出に使用可能であると仮定した.我々は,ドライバーが示した異なる睡眠不足レベルと,眠気または覚醒として注釈を付けられた各運転時3つの運転データベースの分析を行った.我々は,HRVに基づいて2つの異なる眠気検知器を開発した.眠気エピソード検出器は,HRV由来の7つの特徴(運転の3475分で肯定的予測値0.96,感度0.59,特異性0.98)を用いて運転の毎分を「覚醒」または「眠気」と評価すると同時に,睡眠不足検出器はドライバの睡眠不足機能から運転の可否を見分けた.睡眠不足状態は,最初の3分間の運転における1つのHRV特徴(陽性適中率0.80,感度0.62,特異度0.88,30人のドライバに基づく)から推定された.HRV信号に基づく眠気評価を取り入れることは,既存の自動車安全システムに著しい改善を加える可能性がある.

Maastricht Acute Stress Test (MAST) の紹介:自律神経系およびグルココルチコイドストレスを強く誘発させ る,すばやく非侵襲なアプローチ

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Introducing the Maastricht Acute Stress Test (MAST): A quick and non-invasive approach to elicit robust autonomic and glucocorticoid stress responses

Psychoneuroendocrinology. 2012, vol. 37, no. 12, p. 1998-2008.

ストレスに関連した研究は,ヒトのストレスシステムを活性化させる様々な手法を開発してきた.最も一般的に用いられる実験室パラダイムのうちの2 つは,Trier Social Stress Test(TSST) とCold Pressor Test(CPT) である.我々は,強い自律神経系および,グルココルチコイドストレス反応を誘発させうる簡易な実験室でのストレス課題を作成するために,それらの最もストレスフルな特徴を組み合わせた.CPT やその類似のものとの比較において,我々の提案するストレスツール(Maastricht Acute Stress Test; MAST)は,主観的ストレス反応の上昇と(収縮期および拡張期の)血圧増加において等しく効果的である間,唾液内コルチゾールにおいて優れた反応を与えた(study 1; N = 80).study 2(N = 20) において,我々は直接MAST とTSST の効果を比較し,どちらの方法も同様の唾液内コルチゾール,α-アミラーゼ,主観的ストレスを誘発させることが示唆された.最後に,我々は同じストレスフルな構成要素ではないが,MAST のストレスタスクと類似した,適切なストレスなし統制タスクを開発,評価した(study 3; N = 40).全体を通して,我々の結果は主観,自律神経系,そして,最も重要なグルココルチコイドストレス反応に関してMAST の効果を確認した.このように,簡易なストレスプロトコルであるMAST は未来の研究に大きな貢献を約束する.

パ ニック症患者における, 恐怖心によって引き起こされた自律神経の失調が, 心拍変動に及ぼす影響

Threat-induced autonomic dysregulation in panic disorder evidenced by heart rate variability measures

本研究では,パニック症患者と健常者それぞれに,恐怖心を与えたときの自律神経反応について,5分間の心拍変動を計測することにより比較した.被験者として,パニック症患者を27名,健常者を20名募った.被験者には,心拍変動の計測が行われる直前まで安静状態を保ってもらった.そして,計測中は15枚の恐怖画像を提示することによって恐怖心を与えた.心拍変動を周波数解析し,高周波成分(HF:0.15~0.4Hz),低周波成分(LF:0.04~0.15Hz)のスペクトル,そして,それらの比(LF/HF)について検討した.安静時の心拍変動は,パニック症患者,健常者ともに大きな違いはみられなかった.一方で,恐怖心を与えている間では,健常者に比べ,パニック症患者のLFに大きなスペクトルが見られ,LF/HFについても大きな値が得られた.次に,LFとHFのスペクトル,そしてLF/HFの3つに対し,被験者別(パニック症患者と健常者),コンディション別(安静時と恐怖画像提示時)に比較するため,二元配置分散分析を行った.結果としてLF,HF,LF/HF全てに関して,被験者別(F=12.21;Pb.01),コンディション別(F=14.21;Pb.001)ともに有意差を確認することが出来た.本研究により,パニック症患者は健常者に比べ,恐怖心を刺激する画像に対し強い共感を示すことが分かった.

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