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問　3Ｄスペクトルアレイの結果を定量的に示す指標はありますか？

答　図1170-1は，3Dスペクトル・アレイを形作っているPSD(セグメント時系列デ−タのPSD)の基本モ−ドとその高調波について，その周波数領域にわたって積分した値(各モ−ドのパワ−値)の時間変動を示しています((a)健常者，(b)自律神経障害者，(c)不整脈患者，(d)多発性脳梗塞患者))．各群の下から順に，基本モ−ド，第１〜第３高調波のパワ−の時間的変動を示します．この変動の詳細については関係論文を参照してください(参考文献2-4)．
　表1170-1は，これらのモ−ドのパワ−値の全パワ−値に対する寄与率を，それぞれ平均値で示しています．即ち，基本モ−ドと第１〜第３高調波のパワ−の平均値をＱ₁とＱ₂〜Ｑ₄ ，そして全パワ−の平均値をＱ とするとき，寄与率はＱ₁ /Ｑ，Ｑ₂ /Ｑ〜Ｑ₄ /Ｑ となります．この表から，基本モ−ドの寄与率が圧倒的に高いこと，自律神経障害者が最も高いことなどが分かります．
　また，Ｑ₁，Ｑ₂〜Ｑ₄ の平均値からの偏差を見ると，表1170-2のようになります．自律神経障害者の偏差が最も小さく，多発性脳梗塞患者が極めて大きい偏差を示します．
　図1170-2に，健常者の(a)PSDの傾きの時間変動と(b)全パワ−の時間変動(それぞれ，λ_temp，Ｑ_temp)を示します．(a)図には，PSDの傾きの時間変動時系列(λ_temp)と，その時系列の値の度数分布図，トラジェクトリ−，PSD(直線尺度と片対数尺度)が示されています．(b)図も同様です．このように，セグメント時系列について得られた特性量は全て時間変動時系列となっているので，再び，MemCalcによる解析が可能となります．そして，これらの一連の結果を，各疾患対象について求め，相互比較することによって，より立ち入った結果を得ることができます．

図1170-1　セグメント時系列データのPSDの基本モードとその高調波のパワーのゆらぎ．(a)Case-1：健常者，(b)Case-2：PAF，(c)Case-3：PAF with SVPC，(d)Case-4：MCI with Af．

　

図1170_2　健常者の(a)PSDの傾き，(b)全パワーの時間変動とそれらのMemCalcによる再解析の結果．

　

　　表1170_1 パワーの寄与率Ｑ₁ /Ｑ，Ｑ₂ /Ｑ〜Ｑ₄ /Ｑ  

　

　

　表1170_2 Ｑ₁，Ｑ₂〜Ｑ₄の平均値からの偏差．  

問　3Dスペクトルアレイは，パターン分類に利用できるように見えますが，何かそのような例はありますか？

答　日本の感染症サーベイランスにおいて蓄積された21疾患の発生数時系列データの3Dスペクトルアレイは，図1180に示す(a)麻疹，(b)水痘症，そして(c)ムンプスのパターンに分類することが可能です(参考文献2-8)．各3Dスペクトルアレイに共通することは，１年モード(f₁=0.00274)とその高調波 f₂(=f₁×2=0.0054)とf₃(=f₁×3=0.0081...)に明瞭なスペクトルアレイが観測されることです．３つのパターンに観測される特徴は以下の通りです．

図1180　セグメント時系列解析から得られた３次元スペクトルアレイ．(a)麻疹，(b)水痘症，(c)流行性耳下腺炎そして(d)風疹．

問　セグメント解析は，臨床医学で利用されていると聞きました．どのように活用されているのですか？

答　図1190は，麻酔導入時の血圧脈圧波時系列(データ長1500秒)から得られた3Dスペクトルアレイの正面図(直線尺度)です．周波数１Hz付近のアレイが基本モードで，心拍リズムに対応しています．２，３，４Hz付近から始まるアレイが，それぞれ基本モードに対する第１，第２，第３高調波です．1000秒を過ぎた辺りから，麻酔効果によって，各スペクトルアレイの周波数が，高調波数側にシフトする様子がはっきりと観測されます．また，1250秒，1400秒そして1500秒を超える辺りで，かなり周期的に，覚醒状態になっていられると見られるピーク周波数の低周波数側への戻りが見られます．このように，血圧脈圧波の時々刻々の変動を通して，患者の状況が的確に把握できることがわかります．

図1190　麻酔導入時の血圧脈圧波時系列から得た3Dスペクトル・アレイ(直線尺度表示)．

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