JP4819687B2 - 特異値分解を使用する聴診音を分析する方法および診断装置 - Google Patents
特異値分解を使用する聴診音を分析する方法および診断装置 Download PDFInfo
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Description
A=UDVT
上式中で、Uは直交列を有するN×M行列であり、DはM×M非負対角行列であり、かつ、VはM×M直交行列である。この関係は、さらに、下式として表現されてもよく、
UTAV=diag(S)=diag(σ1,...,σp)
上式中で、行列S(σ1,...,σp)の要素がAの特異値である。このSVD表現では、Uは左の非正則の行列であり、Mは右の非正則の行列である。さらに、Uは、行列Aを最も適切に定義する各Rによって特徴を定義するM×M加重行列と見なされることが可能である。更に明確に述べると、SVDの原理によって、U行列は、M次元空間内の定義された領域に対して行列Aをマップする加重行列を提供する。
T1=UNORMAL*UAS、
T2=UNORMAL*UAR、
T3=UAS*UAR
DNORMAL=RPAT−AVNORMAL
PNORMAL=DNORMAL*UNORMAL
対応するU行列によって差ベクトルDを乗算することが、多次元空間内の対応する疾病領域に関連付けられた加重行列を効果的に適用し、および、多次元空間内のベクトルPを生じさせる。現在の心臓状態の疾病領域に対するベクトルPの整合が、結果として得られた差ベクトルDの正規性と分析段階中に求められたU行列とに依存する。
PNORMAL=DNORMAL*UNORMAL
PAS=DAS*UAS
PAR=DAR*UAR
PTR=DTR*UTR
DISTNORMAL=PNORMAL−MIN[PAS,PAR,PTR]
DISTAS=PAS−MIN[PNORMAL,PAR,PTR]
DISTAR=PAR−MIN[PAS,PNORMAL,PTR]
DISTTR=PTR−MIN[PAS,PAR,PNORMAL]
Claims (8)
- (i)既知の生理学的状態に関連付けられた聴診音のディジタル化表現を格納する1組の行列であって、各行列が、前記既知の生理学的状態の異なる1つに関連付けられており、かつ、それぞれの生理学的状態に関連付けられた前記聴診音のディジタル化表現を格納している、1組の行列を公式化するステップと、
(ii)多次元空間内の疾病領域を定義するそれぞれの組の部分行列を計算するために前記行列の各々に対して特異値分解を適用するステップと、により
既知の生理学的状態に関連付けられた聴診音を多次元空間内で定義された1組の1つまたは複数の疾病領域に対してマップするステップと、
前記特異値分解を適用するステップによって生成された設定データであって、異なる生理学的状態に関連付けられた少なくとも1つの部分行列を含む設定データにしたがって診断装置を設定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記行列の各々は、N個の前記ディジタル化表現と前記ディジタル化表現の各々に関するM個のディジタル値とを格納するN×M行列を含む請求項1に記載の方法。
- 前記行列の各々に対して特異値分解を適用するステップは、各行列が前記既知の生理学的状態に関連付けられた聴診音のディジタル化表現を格納する1組の行列の行列Aを下式の通りに3つの部分行列の積に分解するために特異値分解を適用するステップを含み、
A=UDVT
上式中で、Aは前記既知の生理学的状態の1つと関連し、Uは前記多次元空間内で定義された領域に対して行列Aをマップする重み行列を与える、直交列を有するN×M行列であり、DはM×M非負対角行列であり、かつ、VはM×M直交行列である、
請求項1に記載の方法。 - 前記行列の各々に対して特異値分解を適用するステップは、
前記計算されたU行列の各々にその他のU行列を2つ1組で乗算することによって、1組の行列Tを計算するステップと、
各行列Tをそれぞれの組の部分行列に分解するために、結果として得られた前記行列Tの各々に対して特異値分解を行うステップと、
前記設定データに使用されるべき前記U行列の一部分を識別するために、前記行列Tの各々から生成された前記部分行列を適用するステップと、
をさらに含む請求項3に記載の方法。 - 既知の生理学的状態に関連付けられた前記聴診音の各々は、複数の心臓サイクルの全体にわたって録音された音のディジタル化表現を含み、かつ、
聴診音をマップするステップは、
前記心臓サイクル各々の開始点と終了点とを識別するために、前記ディジタル化表現の各々を処理するステップと、
前記心臓サイクルの各々に関する心収縮期および心拡張期と前記心臓サイクルの各々に関するS1期間およびS2期間とに関する開始時点および終了時点を識別するために、前記ディジタル化表現の各々を処理するステップと、
前記心臓サイクルの各々を一般的な心拍数に正規化するために、前記心収縮期および前記心拡張期と前記S1期間およびS2期間とに関する識別された開始時点および終了時点に基づいて前記ディジタル化表現を再サンプリングするステップと、
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記生理学的状態は、正常な生理学的状態と、大動脈弁閉鎖不全症と、大動脈弁狭窄症と、三尖弁閉鎖不全症と、三尖弁狭窄症と、肺動脈弁狭窄症と、肺動脈弁閉鎖不全症と、僧帽弁閉鎖不全症と、大動脈瘤と、頸動脈狭窄症と、僧帽弁狭窄症との中の1つまたは複数を含む請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法により、特異値分解を適用することによって生成された設定データに従って設定された診断装置であって、
前記設定データを格納する媒体と、
1組の定義された疾病領域を有する多次元空間内の1つまたは複数のベクトルの1組を生成し、前記多次元空間内の前記疾病領域に対する前記ベクトルの向きに基づいて前記生理学的状態の1つを選択するために、患者に関連付けられた聴診音を表しているディジタル化表現に対して前記設定データを適用する制御ユニットであって、前記生理学的状態の前記選択された1つを表示する診断メッセージを出力する制御ユニットと、
を備えることを特徴とする診断装置。 - 前記診断装置は、モバイル計算装置とパーソナルディジタルアシスタントと心エコー分析器と電子聴診器との中の1つを含む請求項7に記載の診断装置。
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