JP2006526452A - 心臓血管音を解析するための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析するための方法およびシステムである。Nを整数としてN個のトランスデューサがその人の胸郭上の身体表面上に固定される。i番目のトランスデューサは位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、ここでi=1乃至Nである。この信号P(xi,t)は、心臓血管の音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を発生するように処理される。この濾波された信号は、心臓血管系の少なくとも1つの部分のイメージを生成するために使用されることができる。
Description
本発明は医療装置および方法に関し、とくに、身体の音を解析するためのこのような装置および方法に関する。
身体の音は、医師により種々の疾病の診断時に日常的に使用されている。医師は患者の胸または背中に聴診器をあてて、その患者の呼吸または心搏を聴き取り、偶発的な(すなわち、異常なまたは意外な)肺または心臓の音を見つけることができる。この偶発的な肺または心臓の音の識別および分類から、肺または心臓の異常に関する重要な情報が得られることが多い。
1以上のマイクロホンを被験者の胸または背中の上に固定して肺の音を記録することもまた知られている。米国特許第 6,139,505号明細書には、複数のマイクロホンが患者の胸の周りに配置されるシステムが開示されている。吸入および呼息中のマイクロホンの記録は、スクリーン上に表示され、あるいは紙に印刷される。その後、これらの記録は、その患者の肺の異常病気を見つけるために医師により視覚的に検査される。Kompis氏他による文献(Chest,120(4),2001)には、M個のマイクロホンが患者の胸の上に配置されて肺の音が記録されるシステムが開示されている。これらの記録は、最小2乗適合を使用して解かれるM個の一次方程式を生成する。このシステムの解は、記録から検出された音源の肺の中の位置を決定するために使用される。
米国特許第 5,285,788号明細書には、音響トランスデューサと、組織のイメージを生成する映像化手段とを有する超音波組織映像化システムが開示されている。このシステムはまた、超音波イメージ上に重ねられて表示される動いている組織の走査された音響イメージを生成するためにドップラー映像化手段を備えている。
本発明の目的は、心臓血管音を解析するための方法およびシステムを提供することである。
以下の説明および特許請求の範囲の記載において、2つの明確に示された計算可能なまたは測定可能な変数は、それら2つの変数が互いに比例しているときには互いに等しいとみなされている。
本発明は、その実施形態の1つにおいて、心臓血管系において生じた心臓血管音を記録して解析するシステムおよび方法を提供する。このシステムは、人の胸郭上の背中または胸部の本質的に平坦な領域Rに取付けられるように構成された複数のN個のトランスデューサ(マイクロホン)を備えている。領域R中の位置は、その平坦な領域R中に規定された2次元座標系において2次元位置ベクトルx=(x1,x2)により示される。i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサは領域R中の位置xiに固定され、この位置xiに到達した体内の圧力波を示すここではP(xi,t)で表される信号を発生する。
トランスデューサは典型的に、それらを人の皮膚上に容易につけることを可能にするマトリックス中に埋込まれている。このようなマトリックスは典型的に、人の胸郭上に容易に位置するためにベストまたは長い上着(garment)の形態であることができる。認識されるように、サイズ、年齢、性別等の異なる人に対して異なるマトリックスが使用されてもよい。
N個の信号P(xi,t)は信号処理回路によって処理される。本発明によると、信号は心臓血管音から生じたものではない信号(たとえば、気管信号)の1以上の成分を除去するように濾波される。心臓血管音は典型的に6乃至45Hzであり、一方気管音は典型的に100乃至400Hzである。したがって、気管音は、その信号を、たとえば、15乃至45Hzを通過するバンドパスフィルタ等により濾波することによって信号から除去されることができる。
N個の濾波された信号[ここでは、P(xi,t)でも示されている]は、人の心臓血管系の状態を診断するために処理されることができる。これは、その処理の結果がその身体領域における種々の病気を示すことが知られているデータベース中に前に記録された関数またはパラメータと比較される自動鑑別診断により行われることができる。
濾波された信号はまた、人の心臓血管系のイメージを生成するように処理されることができる。この処理の結果は、以下の例において説明されるように、たとえば、グレーレベルスケールを使用して表示装置上に表示される。そのイメージにおいて、心房、心室、中隔壁のような心臓の解剖学的特徴が観察可能である。そのイメージは、X線(シンチグラフ造影法)または超音波映像化(超音波心臓検査法)のような別の映像化方法により得られたイメージの解析と同様に、心臓血管系の病気を発見するために視覚的または自動的に解析されることができる。
表示されたイメージの中の心臓または心臓血管系の、病的状態を含む疑いのある1つまたは複数の領域がそのイメージにおいて識別されることができ、これは、たとえば、異なったカラー、異なったパターン、書かれた文書およびその他多数のやり方による等、多くの方法で行われることができる。“病的状態”という用語は、心臓血管系の正常で健康な状態から逸脱していることをさしている。これには、心雑音およびその他の血流力学的な不整、心臓エフュージョン(effusion)、血管のせばまり、および心臓血管系中の障害を含むその他の場所が含まれる。
さらに、時間インターバルは複数のサブインターバルに分割され、各サブインターバルが別々に処理されることができる。その後、これらの各サブインターバルに対する心臓血管系のイメージが決定され、表示装置上に順次表示されることができる。これにより、その時間インターバルにわたって心臓血管系において生じた動的変化を示す映画が生成される。これは、鼓動中の心臓の異なった部分の心収縮および心拡張の観察を可能にする。
好ましい実施形態において、処理には、t1からt2までの時間インターバルにわたって領域Rの中の少なくとも1つの位置xにおける心臓血管の音から生じた平均音響エネルギをN個の信号から決定することが含まれる。なお、明細書において平均音響エネルギは〜P(x,t1,t2)で表され、これは以下のように定義されている:
ここでは、1つの位置における“音響エネルギ”という用語は、その位置における圧力と質量伝播速度との積を示す、あるいは近似したパラメータを示すために使用されている。
ここで、xiはそのマイクロホンの位置である。
さらに好ましい実施形態において、処理には、たとえば、式(1)を使用してマイクロホンの複数の位置xiおいてt1からt2までの時間インターバルにわたる平均音響エネルギ〜P(xi,t1,t2)を獲得し、その後任意の既知の補間方法を使用して〜P(xi,t1,t2)を補間することにより別の位置xにおける〜P(x,t1,t2)を計算することが含まれる。
ここで、xi=(xi 1,xi 2)はi番目のマイクロホンの位置であり、σは選択可能なパラメータである。
システムは随意に、関数〜Pを表示する表示装置を含むことができる。関数〜Pは、以下の例において説明するように、たとえば、グレーレベルスケールを使用して表示装置上に表示されることができる。関数〜Pの2次元グラフ表示から、心臓血管系のイメージが生成される。このイメージにおいて、心房、心室、中隔壁のような心臓の解剖学的特徴が観察可能である。そのイメージは、X線(シンチグラフ造影法)または超音波映像化(超音波心臓検査法)のような別の映像化方法により得られたイメージの解析と同様に、心臓血管系の病気の検出のために解析されることができる。
表示されたイメージの中の心臓または心臓血管系の、病的状態を含む疑いのある1つまたは複数の領域がそのイメージにおいて識別されることができ、これは、たとえば、異なったカラー、異なったパターン、書かれた文書およびその他多数のやり方による等、多くの方法で行われることができる。“病的状態”という用語は、心臓血管系の正常で健康な状態から逸脱していることを示している。これには、雑音およびその他の血流力学的な不整、心臓エフュージョン、血管のせばまり、および心臓血管系中の障害を含むその他の場所等が含まれる。
さらに、時間インターバルは複数のサブインターバルに分割され、領域Rにわたる2以上のサブインターバルに対する平均音響エネルギ〜Pが決定される。その後、これらの各サブインターバルに対する〜Pのイメージが決定され、表示装置上に順次表示されることができる。これにより、その時間インターバルにわたってその身体領域において生じた音響エネルギの動的変化を示す映画が生成される。たとえば、トランスデューサは人の胸または背中の上に配置されてもよく、1以上の心搏にわたる複数のサブインターバルに対する平均音響エネルギ〜Pが本発明にしたがって決定される。これらの各サブインターバルに対して1つのイメージが獲得されて表示装置上に順次表示されることができるため、心臓の鼓動中の音響エネルギの変化を示す映画が生成される。これによって、鼓動中の心臓の異なった部分の心収縮および心拡張の観察が可能になる。
信号P(xi,t)はまた心音異常を検出するために付加的な解析を行われてもよい。
本発明はまた、身体表面上の1つの位置xiにおける圧力波を示す少なくとも1つの信号P(xi,t)が関わるアルゴリズムを使用して少なくとも1つの時間インターバルにわたって心臓血管音から生じた平均音響エネルギ関数〜Pを決定する方法ステップを行うためにそのマシンにより実行可能な命令のプログラムを確実に組入れたマシンによって読取り可能なプログラム記憶装置を提供する。
本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも1つの部分における音を解析する、コンピュータにより読取り可能なプログラムコードを組入れられたコンピュータ使用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品を提供し、このコンピュータプログラム製品は、
コンピュータが少なくとも1つの時間インターバルにわたって心臓血管系のその部分から生じた音響エネルギ関数〜Pを決定するようにするコンピュータにより読取り可能なプログラムコードを含んでおり、〜Pは身体表面上の1つの位置xiにおける圧力波を示す少なくとも1つの信号P(xi,t)が関わるアルゴリズムにおいて決定される。
コンピュータが少なくとも1つの時間インターバルにわたって心臓血管系のその部分から生じた音響エネルギ関数〜Pを決定するようにするコンピュータにより読取り可能なプログラムコードを含んでおり、〜Pは身体表面上の1つの位置xiにおける圧力波を示す少なくとも1つの信号P(xi,t)が関わるアルゴリズムにおいて決定される。
したがって、本発明は、人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析するシステムを提供し、このシステムは、
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、
(II)信号P(xi,t)を受取って、心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるために信号P(xi,t)を濾波するように構成されたプロセッサを備えている。
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、
(II)信号P(xi,t)を受取って、心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるために信号P(xi,t)を濾波するように構成されたプロセッサを備えている。
したがって、本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析するシステムを提供し、このシステムは、
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、
(II)信号P(xi,t)を受取ってそこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されたプロセッサを具備している。
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、
(II)信号P(xi,t)を受取ってそこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されたプロセッサを具備している。
したがって、本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析する方法を提供し、この方法は、
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、i番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、ここでi=1乃至Nであり、
(II)心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるように信号P(xi,t)を処理するステップを含んでいる。
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、i番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、ここでi=1乃至Nであり、
(II)心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるように信号P(xi,t)を処理するステップを含んでいる。
したがって、本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析する方法を提供し、この方法は、
(I)N個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、ここでNは整数であり、i番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、ここでi=1乃至Nであり、
(II)信号P(xi,t)を処理して、そこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生じさせるステップを含んでいる。
(I)N個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、ここでNは整数であり、i番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、ここでi=1乃至Nであり、
(II)信号P(xi,t)を処理して、そこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生じさせるステップを含んでいる。
本発明はさらに、マシンによって読取り可能であって、人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析する方法ステップを行うためにそのマシンにより実行可能な命令のプログラムを確実に組入れたプログラム記憶装置を提供し、このプログラム記憶装置は、心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるようにNを整数としてN個の初期信号P(xi,t)を処理し、これらの初期信号は1つの位置xiにおける圧力波を示し、ここでi=1乃至Nである。
本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析する、コンピュータにより読取り可能なプログラムコードを組入れられたコンピュータ使用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品を提供し、このコンピュータプログラム製品は、心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるようにNを整数としてN個の初期信号P(xi,t)を処理し、これらの初期信号は1つの位置xiにおける圧力波を示し、ここでi=1乃至Nである。
本発明を理解し、それが実際にどのようにして行われるかを認識するために、以下において添付図面を参照して非制限的な例だけで好ましい実施形態を説明する。
図1は、本発明の1実施形態による人の身体の3次元領域内の身体音を解析するシステムを示しており、このシステムは全体的に符号100で示されている。N個の複数のトランスデューサ105はその中の4個が示されており、それらは人110の胸部または背中の皮膚の平坦な領域に配置されている。トランスデューサ105は、マイクロホンまたはドップラーシトフト検出器のような任意のタイプの音響トランスデューサであってよい。トランスデューサ105は、技術的に知られた任意の手段によって、たとえば、粘着剤、吸着または固定ストラップを使用する等により被験者に配置されてよい。各トランスデューサ105は、そのトランスデューサに到達した圧力波を示すアナログ電圧信号115を生成する。これらのアナログ信号115は多チャンネルアナログデジタル変換装置120によってデジタル化される。デジタルデータ信号P(xi,t)125は、時間tにおけるi番目のトランスデューサ(i=1乃至N)の位置xiにおける圧力波を表している。データ信号125は、メモリ130に入力される。メモリ130に入力されたデータは、データ信号125を処理するように構成されたプロセッサ135によりアクセスされる。これらの信号125は、たとえば、人が動いたために生じた振動等の、身体領域内の身体音の範囲外の周波数を有する成分を濾波することにより雑音を除去されることができる。各信号125はまた、心臓血管音の範囲内の信号中の成分だけが解析されるようにバンドパスフィルタで濾波されてもよい。信号は周波数帯域に分割され、各帯域が個別に解析されてもよい。
図1は、本発明の1実施形態による人の身体の3次元領域内の身体音を解析するシステムを示しており、このシステムは全体的に符号100で示されている。N個の複数のトランスデューサ105はその中の4個が示されており、それらは人110の胸部または背中の皮膚の平坦な領域に配置されている。トランスデューサ105は、マイクロホンまたはドップラーシトフト検出器のような任意のタイプの音響トランスデューサであってよい。トランスデューサ105は、技術的に知られた任意の手段によって、たとえば、粘着剤、吸着または固定ストラップを使用する等により被験者に配置されてよい。各トランスデューサ105は、そのトランスデューサに到達した圧力波を示すアナログ電圧信号115を生成する。これらのアナログ信号115は多チャンネルアナログデジタル変換装置120によってデジタル化される。デジタルデータ信号P(xi,t)125は、時間tにおけるi番目のトランスデューサ(i=1乃至N)の位置xiにおける圧力波を表している。データ信号125は、メモリ130に入力される。メモリ130に入力されたデータは、データ信号125を処理するように構成されたプロセッサ135によりアクセスされる。これらの信号125は、たとえば、人が動いたために生じた振動等の、身体領域内の身体音の範囲外の周波数を有する成分を濾波することにより雑音を除去されることができる。各信号125はまた、心臓血管音の範囲内の信号中の成分だけが解析されるようにバンドパスフィルタで濾波されてもよい。信号は周波数帯域に分割され、各帯域が個別に解析されてもよい。
人110の個人的詳細のような検査に関する関連情報を入力するためにコンピュータキーボード140またはマウス145のように入力装置が使用される。入力装置140はまた、時間t1およびt2の値を入力するために使用されてもよい。その代りに、時間t1およびt2は、プロセッサ135によって行われた信号P(xi,t)の呼吸フェーズ解析において自動的に決定されてもよい。このプロセッサ135は1以上の信号P(xi,t)が関わる計算によって、t1からt2までの時間インターバルにわたる平均音響エネルギ〜P(x,t1,t2)を領域R内の少なくとも1つの位置xにおいて決定する。
平均音響エネルギはメモリ130中に記憶され、また、それは医師による診断のためにCRTスクリーンのような表示装置150上に表示されてもよい。
プロセッサ135はまた、メモリ中に記憶されており身体領域内の種々の病気を示すものであることが知られている関数に対して関数〜Pを比較することにより自動鑑別診断を行うことができる。
図2は、本発明の1実施形態にしたがって本発明の方法を行うためのフローチャートを示している。ステップ200において、身体表面上の領域R内の予め定められた位置xiに配置されたN個のトランスデューサから信号P(xi,t)が獲得され、ここでiは1乃至Nである。ステップ205において、t1およびt2の値は入力装置140または145を使用してプロセッサ135に入力されるか、あるいはそのプロセッサによって決定される。ステップ210において、時間インターバルt1乃至t2にわたる平均音響エネルギ〜P(x,t1,t2)が領域R内の少なくとも1つの位置xにおいて決定される。ステップ220において、xの少なくとも1つの値に対する平均音響エネルギが表示装置150上に表示される。ステップ230において、別の時間インターバルに対する関数〜Pが決定されたか否かが決定される。イエスならば、プロセスはステップ205に戻る。ノーならば、プロセスは終了する。
本発明によるシステムは、適切にプログラムされたコンピュータであってもよいこともまた認識されるであろう。同様に、本発明は、本発明の方法を行うためにコンピュータにより読取られることのできるコンピュータプログラムに関するものでもある。本発明はさらに、本発明の方法を行うためにマシンにより実行可能な命令のプログラムを確実に実行するマシン読取り可能なメモリに関するものである。
例
本発明のシステムおよび方法は、人の心臓血管音を解析するために使用された。
例 1
図3は、人体内における1回の鼓動にわたる信号の記録を示している。その人物の背中上において2次元座標系が規定された。図3に示されているように、48個のトランスデューサは人物の胸郭上の背中上の円300で示された位置に配置された。曲線305は肺の推定された輪郭を示しており、曲線306は心臓の推定された輪郭を示している。認められるように、トランスデューサは、トランスデューサ同士の水平および垂直方向の間隔が2.5cmの規則的な直交した格子に配置された。その後、各トランスデューサからの信号P(xi,t)を1回の鼓動にわたって記録した。各信号は、気管の音を除去するために6乃至45Hzのバンドパスフィルタを使用して濾波された。鼓動を0.1秒の期間のインターバルに分割し、各インターバルに対して、σ=36画素である式(5)のカーネルgにより上記の式(1)および(2)を使用して〜P(x,t1,t2)を獲得した。図4は、獲得された関数〜P(x,t1,t2)をグレーレベルの濃淡で表現することにより得られたイメージを示している。このイメージは、1回の鼓動にわたるその心臓の映画が生成されるように表示装置150上に高速で連続して表示されてもよい。この映画は、左室拡張末期(LVED)容積、左室収縮末期(LVES)容積、右室拡張末期(RVED)容積、右室収縮末期(RVES)容積、左心房拡張末期(LAED)直径、右心房拡張末期(LAES)直径、心室間隔壁の厚さ(収縮期および拡張期の)のような心臓機能の基本パラメータの値と、左室心搏血液量、左室血液搏出量、駆出分画、左室径短縮率、心室間隔壁の肥厚のような、これらのパラメータから導き出すことのできるパラメータの値とを決定するために解析されることができる。この映画はまた、弁機能不全および不整脈のような心臓の異常を検出するために解析されることができる。
本発明のシステムおよび方法は、人の心臓血管音を解析するために使用された。
例 1
図3は、人体内における1回の鼓動にわたる信号の記録を示している。その人物の背中上において2次元座標系が規定された。図3に示されているように、48個のトランスデューサは人物の胸郭上の背中上の円300で示された位置に配置された。曲線305は肺の推定された輪郭を示しており、曲線306は心臓の推定された輪郭を示している。認められるように、トランスデューサは、トランスデューサ同士の水平および垂直方向の間隔が2.5cmの規則的な直交した格子に配置された。その後、各トランスデューサからの信号P(xi,t)を1回の鼓動にわたって記録した。各信号は、気管の音を除去するために6乃至45Hzのバンドパスフィルタを使用して濾波された。鼓動を0.1秒の期間のインターバルに分割し、各インターバルに対して、σ=36画素である式(5)のカーネルgにより上記の式(1)および(2)を使用して〜P(x,t1,t2)を獲得した。図4は、獲得された関数〜P(x,t1,t2)をグレーレベルの濃淡で表現することにより得られたイメージを示している。このイメージは、1回の鼓動にわたるその心臓の映画が生成されるように表示装置150上に高速で連続して表示されてもよい。この映画は、左室拡張末期(LVED)容積、左室収縮末期(LVES)容積、右室拡張末期(RVED)容積、右室収縮末期(RVES)容積、左心房拡張末期(LAED)直径、右心房拡張末期(LAES)直径、心室間隔壁の厚さ(収縮期および拡張期の)のような心臓機能の基本パラメータの値と、左室心搏血液量、左室血液搏出量、駆出分画、左室径短縮率、心室間隔壁の肥厚のような、これらのパラメータから導き出すことのできるパラメータの値とを決定するために解析されることができる。この映画はまた、弁機能不全および不整脈のような心臓の異常を検出するために解析されることができる。
例 2
例1において説明したように各トランスデューサから信号P(xi,t)が得られ、その後、約5回の鼓動を含む1呼吸サイクルにわたって記録された。各信号は、異なった周波数帯域の2つのサブ信号P1(xi,t)およびP2(xi,t)に分割された。サブ信号P1(xi,t)は、6乃至40Hzのバンドパスフィルタを使用して信号を濾波することにより得られた。サブ信号P2(xi,t)は、100乃至150Hzのバンドパスフィルタを使用して信号を濾波することにより得られた。サブ信号P1(xi,t)は主として心臓の音から構成されており、一方サブ信号P2(xi,t)は主として肺の音から構成されていた。サブ信号P1(xi,t)は本発明の方法によって解析され、サブ信号P2(xi,t)は2003年1月9日に出願された本出願人の別出願の米国特許出願第10/338,742号に開示されているように解析された。サブ信号P2(xi,t)は0.25秒の期間のインターバルに分割され、サブ信号P1(xi,t)は0.1秒の期間のインターバルに分割された。各インターバルに対して、σ=36画素である式(5)のカーネルgにより上記の式(1)および(2)を使用してP1(xi,t)およびP2(xi,t)からそれぞれ平均関数〜P(x,t1,t2)および〜P(x,t1,t2)が得られた。2つの関数は表示装置上に強度濃淡によって各関数に対して異なったカラーを使用して同時に表示されることが好ましい。図5Aおよび図5Bは、獲得された関数〜P(x,t1,t2)および〜P(x,t1,t2)をグレーレベルの濃淡で同時に表現することにより得られたイメージを示している。これらのイメージは、1回の鼓動にわたるその心臓の映画が生成されるように表示装置150上に高速で連続して表示されてもよい。この映画は、心臓血液搏出量および血液駆出分画のような心臓機能のパラメータの値を決定するために解析されることができる。映画はまた、弁機能不全および不整脈のような心臓の異常を検出するために解析されることができる。
例1において説明したように各トランスデューサから信号P(xi,t)が得られ、その後、約5回の鼓動を含む1呼吸サイクルにわたって記録された。各信号は、異なった周波数帯域の2つのサブ信号P1(xi,t)およびP2(xi,t)に分割された。サブ信号P1(xi,t)は、6乃至40Hzのバンドパスフィルタを使用して信号を濾波することにより得られた。サブ信号P2(xi,t)は、100乃至150Hzのバンドパスフィルタを使用して信号を濾波することにより得られた。サブ信号P1(xi,t)は主として心臓の音から構成されており、一方サブ信号P2(xi,t)は主として肺の音から構成されていた。サブ信号P1(xi,t)は本発明の方法によって解析され、サブ信号P2(xi,t)は2003年1月9日に出願された本出願人の別出願の米国特許出願第10/338,742号に開示されているように解析された。サブ信号P2(xi,t)は0.25秒の期間のインターバルに分割され、サブ信号P1(xi,t)は0.1秒の期間のインターバルに分割された。各インターバルに対して、σ=36画素である式(5)のカーネルgにより上記の式(1)および(2)を使用してP1(xi,t)およびP2(xi,t)からそれぞれ平均関数〜P(x,t1,t2)および〜P(x,t1,t2)が得られた。2つの関数は表示装置上に強度濃淡によって各関数に対して異なったカラーを使用して同時に表示されることが好ましい。図5Aおよび図5Bは、獲得された関数〜P(x,t1,t2)および〜P(x,t1,t2)をグレーレベルの濃淡で同時に表現することにより得られたイメージを示している。これらのイメージは、1回の鼓動にわたるその心臓の映画が生成されるように表示装置150上に高速で連続して表示されてもよい。この映画は、心臓血液搏出量および血液駆出分画のような心臓機能のパラメータの値を決定するために解析されることができる。映画はまた、弁機能不全および不整脈のような心臓の異常を検出するために解析されることができる。
Claims (48)
- 人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析するシステムにおいて、
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、
(II)さらに、信号P(xi,t)を受取ってこの信号P(xi,t)を濾波し、心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の1以上の成分が除去されている濾波された信号を生成するように構成されたプロセッサを備えているシステム。 - 気管音は除去されている請求項1記載のシステム。
- 初期信号は、15乃至45Hzを通過するバンドパスフィルタによって濾波される請求項1記載のシステム。
- プロセッサはさらに、濾波された信号の少なくとも1つから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されている請求項1記載のシステム。
- プロセッサはさらに、複数の時間に、あるいは複数の連続した時間インターバルにわたって心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成し、そのイメージを表示装置上に連続的に表示するように構成されている請求項1記載のシステム。
- さらに、2次元表示装置を備えている請求項1記載のシステム。
- プロセッサはさらに、心臓血管系の少なくともその部分のイメージを表示装置上に表示するように構成されている請求項4記載のシステム。
- プロセッサはさらに、心臓血管系から生じた平均音響エネルギ〜P(x,t1,t2)を第1の時間t1から第2の時間t2までの時間インターバルにわたって少なくとも1つの位置xで決定するように構成されており、〜Pは処理された信号の少なくとも1つが関わるアルゴリズムにおいて決定される請求項1記載のシステム。
- プロセッサはさらに、〜Pを1以上の予め定められた関数〜Fと比較し、この関数〜Fの中から〜Pに最も類似した関数〜F0を決定するように構成されている請求項8記載のシステム。
- プロセッサはさらに、決定された関数に基づいて診断を行うように構成されている請求項9記載のシステム。
- 関数〜Pは、
(I)t1からt2までの時間インターバルにわたってトランスデューサの複数の位置xiにおいて平均音響エネルギ〜P(xi,t1,t2)を決定し、
(II)決定された〜P(xi,t1,t2)を補間することにより少なくとも1つの位置xにおいて平均音響エネルギ〜P(x,t1,t2)を決定するステップを含むアルゴリズムで1以上の位置xにおいて決定される請求項8記載のシステム。 - プロセッサはさらに、平均音響エネルギ〜P(x,t1,t2)を表示装置上に表示するように構成されている請求項8記載のシステム。
- プロセッサは、複数の連続した時間インターバルにわたって平均音響エネルギを決定するように構成されており、各平均音響エネルギは信号P(xi,t)の少なくとも1つが関わるアルゴリズムを使用して決定される請求項1記載のシステム。
- プロセッサは、決定された各平均音響エネルギの表現を順次表示装置上に表示するように構成されている請求項17記載のシステム。
- プロセッサはさらに、複数の連続した時間インターバルにわたる平均音響エネルギを決定するように構成されており、各平均音響エネルギは信号P(xi,t)の少なくとも1つが関わるアルゴリズムを使用して決定される請求項1記載のシステム。
- プロセッサは、1以上の周波数帯域のそれぞれに対して、
(a)信号(P,xi,t)がその周波数帯域においてバンドパスフィルタで濾波されるようにし、
(b)その周波数帯域に対する平均音響エネルギ関数を、濾波された信号の少なくとも1つに基づいて決定するように構成されている請求項1記載のシステム。 - プロセッサは、1つの周波数帯域に対して決定された平均音響エネルギ関数の1以上を表示装置上に表示するように構成されている請求項20記載のシステム。
- 人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析するシステムにおいて、
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサは1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、
(II)さらに、信号P(xi,t)を受取ってそこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されたプロセッサを備えているシステム。 - 人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析する方法において、
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサが1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、
(II)心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生成するように信号P(xi,t)を処理するステップを含んでいる方法。 - 気管音は初期信号から濾波される請求項23記載の方法。
- 初期信号は、15乃至45Hzを通過するバンドパスフィルタによって濾波される請求項23記載の方法。
- さらに、濾波された信号の少なくとも1つから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するステップを含んでいる請求項23記載の方法。
- さらに、複数の時間に、あるいは複数の連続した時間インターバルにわたって心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成し、そのイメージを表示装置上に連続的に表示するステップを含んでいる請求項23記載の方法。
- さらに、心臓血管系の少なくともその部分のイメージを表示装置上に表示するステップを含んでいる請求項26記載のシステム。
- さらに、心臓血管系から生じた平均音響エネルギ〜P(x,t1,t2)を第1の時間t1から第2の時間t2までの時間インターバルにわたって少なくとも1つの位置xで決定するステップを含んでおり、〜Pは処理された信号の少なくとも1つが関わるアルゴリズムにおいて決定される請求項23記載の方法。
- さらに、平均音響エネルギ〜Pを1以上の予め定められた関数〜Fと比較し、この関数〜Fの中から〜Pに最も類似した関数〜F0を決定するステップを含んでいる請求項29記載の方法。
- プロセッサはさらに、決定された関数に基づいて診断を行うように構成されている請求項30記載の方法。
- 関数〜Pは、
(I)t1からt2までの時間インターバルにわたってトランスデューサの複数の位置xiにおいて平均音響エネルギ〜P(xi,t1,t2)を決定し、
(II)決定された〜P(xi,t1,t2)を補間することにより少なくとも1つの位置xにおいて平均音響エネルギ〜P(x,t1,t2)を決定するステップを含むアルゴリズムで1以上の位置において決定される請求項29記載の方法。 - さらに、平均音響エネルギ〜P(x,t1,t2)を表示装置上に表示するステップを含んでいる請求項29記載の方法。
- さらに、複数の連続した時間インターバルにわたって平均音響エネルギを決定するステップを含んでおり、各平均音響エネルギは信号P(xi,t)の少なくとも1つが関わるアルゴリズムを使用して決定される請求項23記載の方法。
- さらに、決定された各平均音響エネルギの表現を順次表示装置上に表示するステップを含んでいる請求項38記載の方法。
- 複数の連続した時間インターバルにわたって平均音響エネルギを決定するステップをさらに含んでおり、各平均音響エネルギは、信号P(xi,t)の少なくとも1つが関わるアルゴリズムを使用して決定される請求項23記載の方法。
- (c)1以上の周波数帯域のそれぞれに対して、
(ca)その周波数帯域において信号P(xi,t)をバンドパスフィルタで濾波し、
(cb)濾波された信号の少なくとも1つに基づいてその周波数帯域に対する平均音響エネルギ関数を決定するステップをさらに含んでいる請求項23記載の方法。 - さらに、1つの周波数帯域に対して決定された1以上の平均音響エネルギ関数を表示装置上に表示するステップを含んでいる請求項41記載の方法。
- 人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析する方法において、
(I)Nを整数としてN個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、i=1乃至Nとしてi番目のトランスデューサが1つの位置xiに固定され、この位置xiにおける圧力波を示す初期信号P(xi,t)を発生し、
(II)信号P(xi,t)を処理して、そこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するステップを含んでいる方法。 - 信号P(xi,t)を受取ってそこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されたプロセッサ。
- 心臓血管の病気を診断するための請求項23記載の方法の使用。
- 病気は、少なくとも不整脈および心臓弁の病気を含むグループから選択される請求項44記載の使用。
- マシンによって読取り可能であって、人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析する方法ステップを行うためにそのマシンにより実行可能な命令のプログラムを確実に組入れたプログラム記憶装置において、
Nを整数としてN個の初期信号P(xi,t)を処理し、これらの初期信号はi=1乃至Nとして1つの位置xiにおける圧力波を示し、心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生成するプログラム記憶装置。 - 人の心臓血管系の少なくとも1つの部分において生じた音を解析する、コンピュータにより読取り可能なプログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品において、
Nを整数としてN個の初期信号P(xi,t)を処理し、これらの初期信号はi=1乃至Nとして1つの位置xiにおける圧力波を示し、心臓血管音から生じたものではない信号P(xi,t)の少なくとも1つの成分が除去された濾波された信号を生成するコンピュータプログラム製品。
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