JP5771200B2 - 超音波を使って動いている解剖学的構造を認識する方法および装置 - Google Patents
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Description
US2005/0251044A1は一つまたは複数の超音波トランスデューサ・アレイ・パッチを使った、連続的な、非侵襲的心拍数測定システムを記載している。パッチ・プローブはパルス波(PW: pulsed-wave)ドップラー・モードで動作させられる。胎児の心臓のシグネチャが、胎児の心臓の弁によって引き起こされるドップラー偏移に基づいて胎児の心臓が検出されるまで超音波ビームを横方向に走査することによって得られる。デジタル信号プロセッサは、胎児の心臓のシグネチャのための自動認識アルゴリズムを実行するようプログラムされる。それはたとえば、ある周波数範囲において、ドップラー偏移の振動する平均周波数を検出することによる。
US4,299,234Aは、超音波および心電図信号を同時に使って胎児の心拍数を連続的にモニタリングする装置を記載している。
Georgoulas et al.("Classification of fetal heart rate during labour using hidden Markov models")は、低酸素症および正常な新生児に属する胎児心拍数トレーシングの自動分類を記述している。胎児の心拍数信号および二つの隠れマルコフ・モデル(各クラスについて一つ)から抽出される一組のパラメータを使う。
・超音波パターン認識アルゴリズムは、異なる超音波パターンの間を区別することができ、従って胎児源と母親源の間の区別をすることができ、そのため胎児ではなく母親の心拍数の意図しない測定が排除されることができ、ケア担当者は確実に胎児の心拍数を記録することができる。
・本方法は、既存の臨床信号を用いて自動的にトレーニングされることができる。長ったらしい手動の調整は必要とされない。追加的なパターンが加えられてもよい。
・ケア担当者は、確実に、たとえば脈動するへその緒ではなく、胎児の心臓を測定することができる。
・胎児モニタによって生成される単純な視覚的または音響的信号がケア担当者に警告を与えることができる。
・諸実施形態は、音響信号において単発のイベントを識別しうる。したがって、追加的な情報(たとえば特定の心臓アクションの継続時間および生起)が信号から導出されることができ、よってより詳細な診断およびよりよい治療および病理的信号パターンの識別が許容される。
・種々の型の胎児動きを識別しうる。
・諸実施形態は追加的な信号品質インジケータを提供しうる。
・本方法の諸実施形態は、簡単に既存のプロセッサに統合でき、よってインストールされたベースをアップグレードすることが簡単にできる。
・追加的な努力および追加的なセンサーやケーブルは必要とされない。結果として、被験者の快適が減じることはない。
・ケア担当者の追加的なトレーニングは必要ない。したがって、クリニックにおける受け入れは高いであろう。
・所有のコスト(cost of ownership)は変化しない。
・胎児モニタリングの信頼性が著しく高まり、分娩中胎児死亡のリスクが低下する。
302 胎児モニタ
304 陣痛収縮センサー・システム
306 超音波システム
308 超音波トランスデューサ
310 陣痛収縮センサー
312 マイクロプロセッサ
314 コンピュータ・プログラム・プロダクト
316 胎児の心臓弁の動きの識別モジュール
318 胎児の心臓壁の動きの識別モジュール
320 心拍数決定モジュール
322 高域通過フィルタ・モジュール
324 低域通過フィルタ・モジュール
326 パターン認識モジュール
328 特徴ベクトル生成モジュール
330 時間枠分割モジュール
400 超音波システムの受領
402 超音波データの前処理
404 時間枠を抽出
406 特徴抽出
408 分類アルゴリズム
410 最も確からしい信号クラスを決定
500 特徴ベクトル
502 最も確からしい信号クラス
504 胎児の動きモデル
506 母親の心拍数モデル
508 胎児の心拍数モデル
510 他の超音波パターン・モジュール
512 モデルを特徴ベクトルと比較
600 超音波データにおける種々の周波数範囲のパワー
602 胎児の心臓の隠れマルコフ・モデルの例
604 時間(単位:秒)
606 エネルギー(任意単位)
608 高い帯域のエネルギー
610 低い帯域のエネルギー
612 608と610の比
614 時間(単位:秒)
618 心臓弁
620 心臓壁
622 ポーズ
624 心臓活動の指示
Claims (15)
- 超音波データを使って少なくとも一つの解剖学的構造を認識する方法であって:
・超音波データを受領する段階であって、前記超音波データは、前記少なくとも一つの解剖学的構造の速度を表すドップラー偏移情報を含む、段階と;
・前記超音波データを一連の時間枠に分割する段階と;
・各時間枠に、前記ドップラー偏移情報を使って分類を割り当てる段階と;
・複数の時間枠について得られた分類におけるパターンの認識を使って、前記超音波データにおけるドップラー偏移を引き起こした前記少なくとも一つの解剖学的構造を認識する段階とを含み、
前記少なくとも一つの解剖学的構造は起源が胎児または母親であると認識される、
方法。 - 請求項1記載の方法であって、各時間枠に、ドップラー偏移情報を使って分類を割り当てる前記段階は:
・前記ドップラー偏移情報を使って胎児の心臓弁の動きのデータを識別する段階と;
・前記ドップラー偏移情報を使って胎児の心臓壁の動きのデータを識別する段階とを含み、
各時間枠の分類を使って、胎児の心臓が前記少なくとも一つの解剖学的構造として認識される、方法。 - 請求項1または2記載の方法であって、各時間枠に、ドップラー偏移情報を使って分類を割り当てる段階は、前記ドップラー偏移情報を使って胎児の体の動きを識別する段階を含み、前記解剖学的構造は、各時間枠の分類を使って胎児の体であると識別される、方法。
- 請求項1ないし3のうちいずれか一項記載の方法であって、各時間枠について特徴ベクトルを構築する段階をさらに含み、前記分類は、各特徴ベクトルについての分類を認識するパターン認識モジュールを使って割り当てられ、前記少なくとも一つの解剖学的構造は、前記パターン認識モジュールを使って決定される、方法。
- 請求項4記載の方法であって、前記パターン認識モジュールはさらに、前記特徴ベクトルを使って胎児の体の動きの種々の型を認識するよう適応される、方法。
- 請求項4または5記載の方法であって、当該方法は、陣痛収縮センサーからの測定を受け取り、陣痛収縮センサーからの測定を使って前記特徴ベクトルを構築することを含む、および/または、マイクロホンからの心音図検査法測定を受領し、該マイクロホンからの心音図検査法測定を使って前記特徴ベクトルを構築する段階を含む、および/または、心電図検査法システムからの測定を受け取り、該心電図検査法システムからの測定を使って前記特徴ベクトルを構築することを含む、および/または、パルスオキシメトリー・システムからの測定を受け取り、パルスオキシメトリー・システムからの測定を使って前記特徴ベクトルを構築することを含む、および/または、経皮的酸素飽和度システムからの測定を受け取り、経皮的酸素飽和度システムからの測定を使って前記特徴ベクトルを構築することを含む、および/または、非侵襲的血圧システムからの測定を受け取り、非侵襲的血圧システムからの測定を使って前記特徴ベクトルを構築することを含む、方法。
- 請求項4ないし6のうちいずれか一項記載の方法であって、前記パターン認識モジュールは隠れマルコフ・モデルの実装である、方法。
- 制御システムによる実行のための機械実行可能命令を有するコンピュータ・プログラムであって、前記機械実行可能命令は:
・超音波データを受け取る段階であって、前記超音波データは、前記少なくとも一つの解剖学的構造の速度を表すドップラー偏移情報を含む、段階と;
・前記超音波データを一連の時間枠に分割する段階と;
・前記ドップラー偏移情報を使って各時間枠に分類を割り当てる段階と;
・複数の時間枠について得られた分類におけるパターンの認識を使って、前記超音波データにおけるドップラー偏移引き起こした前記少なくとも一つの解剖学的構造を認識する段階とを含み、
前記少なくとも一つの解剖学的構造は起源が胎児または母親であると認識される、
コンピュータ・プログラム。 - マイクロプロセッサを有する制御システムであって、前記マイクロプロセッサは:
・超音波データを受け取る段階であって、前記超音波データは、前記少なくとも一つの解剖学的構造の速度を表すドップラー偏移情報を含む、段階と;
・前記超音波データを一連の時間枠に分割する段階と;
・前記ドップラー偏移情報を使って各時間枠に分類を割り当てる段階と;
・複数の時間枠について得られた分類におけるパターンの認識を使って、前記超音波データにおけるドップラー偏移引き起こした前記少なくとも一つの解剖学的構造を認識する段階とを実行するようプログラムされており、
前記少なくとも一つの解剖学的構造は起源が胎児または母親であると認識される、
制御システム。 - ドップラー偏移情報を使って各逐次の時間枠に分類を割り当てる前記段階は:
・前記ドップラー偏移情報を使って胎児の心臓弁の動きデータを同定する段階と;
・前記ドップラー偏移情報を使って胎児の心臓壁の動きデータを同定する段階とを含み、
各時間枠の分類を使って、胎児の心臓が前記解剖学的構造として認識される、
請求項9記載の制御システム。 - 請求項10記載の制御システムであって、胎児の心臓弁の動きデータは、前記超音波データに対して高域通過フィルタを使って識別され、胎児の心臓壁の動きデータは低域通過フィルタを使って識別され、前記高域通過フィルタは200Hzと400Hzの間、好ましくは250Hzと350Hzの間のカットオフ周波数を使い、前記低域通過フィルタは200Hzと400Hzの間の、好ましくは250Hzと350Hzの間のカットオフ周波数を使う、制御システム。
- 請求項10または11記載の制御システムであって、ドップラー偏移情報を使って各時間枠に分類を割り当てる段階は、前記ドップラー偏移情報を使って胎児の体の動きデータを識別する段階を含み、前記解剖学的構造は、各時間枠の分類を使って胎児の体であると識別され、前記胎児の体の動データは1Hzと15Hzの間のカットオフ周波数、好ましくは8Hzと12Hzの間のカットオフ周波数をもつ低域通過フィルタを使って識別される、制御システム。
- 胎児モニタであって:
・超音波トンスデューサを使ってドップラー偏移した超音波信号を測定するよう適応されており、ドップラー偏移した超音波信号を使って超音波データを生成するよう適応されている超音波システムと;
・請求項9ないし12のうちいずれか一項記載の制御システムとを有する、
胎児モニタ。 - 請求項13記載の胎児モニタであって、当該胎児モニタはさらに、陣痛収縮センサーを有し、前記制御システムはさらに:
・各時間枠および陣痛収縮センサーからの測定についての特徴ベクトルを構築する段階を実行するよう適応されており、
各特徴ベクトルについて分類を認識するパターン認識モジュールを使って前記分類が割り当てられ、前記解剖学的構造は前記パターン認識モジュールを使って決定される、
胎児モニタ。 - 請求項13記載の胎児モニタであって、当該胎児モニタは、前記少なくとも一つの解剖学的構造をインジケータ上に示すよう適応されている、および/または当該胎児モニタは、前記少なくとも一つの解剖学的構造が胎児の心臓を含まない場合にアラームをもって操作者に警告するよう適応されている、および/または、当該胎児モニタは、胎児の心拍数および該胎児の心拍数が胎児からである信頼度の指標を表示するよう適応されている、胎児モニタ。
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