JPH0482538A - 呼吸音診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は臨床医学において患者の肺水腫発症を呼吸音の
解析により検知する装置の構成及び方法に関する。

〔従来の技術〕

肺水腫とは漿液性液体が、毛細血管から肺組織ことに肺
胞内および肺間質内へ漏呂した状態をいう６通常の臨床
では、この漏出による肺内水分量の増加の有無をみる方
法としてＸ線的診断法が知られている。Ｘ線像での血管
陰影の拡大、不鮮明化、脚底部でのＸ線透過性の消失な
ど多くの特徴をとらえ総合的に判定を行っている。聴診
器による診断もある程度でき、各種のう音を肺野全搬に
聞いたり、大水泡音あるいは小水泡音に至る各種の呼吸
音を聞いたりすることがある。研究的には肺機能検査法
やインピーダンス検査法など様々なものが試みられてい
た。これらＸｉや呼吸音、肺機能検査法、インピーダン
ス検査法などの総論が呼と循、２６巻、１号（１９７８
年）第６９頁において論じられている。

近年、呼吸音をスペクトル解析して客観的な診断を行う
試みがいくつかなされている。アイ・イー・イー・イー
・トランザクション・オン・バイオメディカル・エンジ
ニアリング、ビー・エム・イー・３１．（１９８４年）
第５８５頁から第５９０頁（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、Ｂ
ｉｏｍｅｄ、Ｅｎｇ、、ｖｏｌ、　Ｂ　Ｍ　Ｅ−３１，
（１９８４，）ｐｐ５８５−５９０）では正常、異常呼
吸音のＦＦＴ解析による分類方法について述べられてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術におけるＸ線診断は、臨床医にとって経験
を必要とするとともに、肺水腫が肺胞性にまで進行した
場合のみ有効であった。早期の肺水腫、すなわち間質性
肺水腫の診断は困菫であった。さらに術中の患者の容体
の変化を−早く検知できるよう連続モニタリングした場
合、Ｘ線の被爆量が多くなるため問題があった。肺機能
検査法やインピーダンス検査法では、血管外節水分量と
の相関がある程度得られている。しかし肺機能検査法で
は術中や重症患者には用いえず、またインピーダンス検
査法では肺血管内外の水分量の増減を区別できなかった
。さらにこれらの方法では早期の肺胞性肺水腫の鑑別は
困菫であり、すでに肺水腫になった後でしか検知できな
かった。最近の呼吸音をスペクトル解析する方法では、
呼吸音の変化を周波数変化等に変換し、客観的な診断が
できるよう試みられている。しかしながらこれらはまだ
十分な検討が行なわれてぃなかった。聴診器レベルで違
いがみられる喘息や結核、浮腫などの症患に対して解析
されているにすぎず、患者の容体変化による肺水腫の発
生動態を呼吸音により解析する試みはされてぃなかった
。同時に手術において呼吸音を連続モニタリングし、ス
ペクトル解析する計測は行なわれてぃなかった。

ＩＣＵやＲＣＵ等で監視されている患者や、麻酔をかけ
られている術中の患者にとってＡＲＤＳ発症をいち早く
検知し適切な治療をすることは致命率の非常に高い本症
患に対して最も重要な事である。このＡＲＤＳの本態は
肺微小循還不全に起因する肺水腫である。このため肺水
腫の期段階である間質性肺水腫の時点で感知することは
臨床的に強く望まれていた。本発明はこのような肺水腫
の発生あるいはその前段階である間質的肺水腫の発生を
検知することを目的として、そのための装置の構成及び
測定方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記患者の肺水腫発生あるいは肺水腫発生の前段階であ
る間質性肺水腫を検知する目的を達成するために、呼吸
音を連続的あるいは間欠的にＦＦＴ解析し、周波数スペ
クトル変化を検知した。さらに実際に肺水腫におちいり
やすいＩＣＵやＲＣＵ等で人工呼吸器を使用している患
者や、麻酔をしている術中の患者の異変をとらえるため
、患者の体表面にマイクロホンを装着して呼吸音のスペ
クトル解析をした。呼吸音を集録するに当っては、呼吸
音以外の外部雑音あるいは生体自体から発生する心音等
の影響を取り除くため、少なくても２個以上のマイクロ
ホンを装着し、それぞれの信号を各マイクロホンごとに
設けたＦＦＴアナライザで解析した。また侵襲性のある
検査を許容できる患者や、室内等騒音が大きい環境の患
者に対しては、呼吸音だけを集録するためにマイクロホ
ンをカテーテルに実装し、直接肺近傍の食道や肺におけ
る気管や気管支に挿入した。ここで呼吸音を解析し臨床
医の診断を支援するために、その呼吸音診断装置の構成
として呼吸音を検知するマイクロホン及びマイクロホン
の信号を集録し、高速フーリエ変換処理するＦＦＴアナ
ライザ、変換結果をリアルタイムで表示する表示部、Ｆ
ＦＴスペクトルのパターン認識を行い、間質的肺水腫あ
るいは肺水腫の発生を検知する診断支援機からなるよう
にしたものである。

〔作用〕

肺胞肺水腫あるいはそれに移行する以前の間質的肺水腫
等の発生時には、気管及び肺胞等は肺毛細管からの漏出
が大きくなり膨潤あるいは気管肺胞内へ漏呂する。この
ため普通呼吸や人工呼吸等による空気の流れによって発
生する音は、その気管や肺胞の機質的変化に伴う吸音率
や音速度や共振周波数等の変化により変わる。よって呼
吸音を周波数解析することによりこれら肺水腫の発生を
検知できる。また肺水腫が起因となるＡＲＤＳ発症をい
ち早く検知し、適切な治療をすることにより致命率の非
常に高い本症患に対し有効である。

身体に直接マイクロホンを装着することにより長時間モ
ニタリングができるのと同時に、マイクロホンをはなし
た場合に混入する雑音が入るのを防ぐことができる。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例を第１図により説明する。

第１図は呼吸音診断装置の構成図を示す。患者に取り付
けた生体装着用マイクロホン１により呼吸音をとらえマ
イクロホン用アンプ２により増幅する。増幅された呼吸
音のシグナルはＦＦＴアナライザ３により時間ドメイン
である呼吸音変化を周波数ドメインに変換する。このＦ
ＦＴアナライザはアナログフィルタおよびＡ／Ｄコンバ
ータータイムバッファ、ディジタルプロセッサ、周波数
バッファからなっている。呼吸音のシグナルはローパス
フィルターを通りＡ／Ｄコンバーターによりサンプリン
グする。このデータは規定のタイムレコードになるまで
タイムバッファにストアする。

ディジタルプロセッサによりＦＦ丁処理を行い、全デー
タを周波数ドメインに変換し、リアルタイム表示用デイ
スプレィ４で患者の呼吸音をリアルタイムで周波数ドメ
イン表示する。またデータ集録５により各時間における
ＦＦＴ処理結果をストアする。診断支援ソフト６により
マイクロコンピュータ７を使用して、患者の例えば、手
術において麻酔をかけ始めた時の呼吸音とそれ以後の呼
吸音の解析や、ＩＣＵにおける重症患者の呼吸音の経時
変化解析を行い患者が肺水腫におちいらないかを判定す
る。第２図は重症患者に、ＩＣＵ等で一般に使用されて
いる血圧や心電図、肺動脈圧などの物理量モニター８と
併用して本発明の呼吸音診断装置を用いた時の概略図で
ある。ベットに横たわっている重症患者の胸部にマイク
ロホンを両面テープで装着する。患者には人工呼吸器９
により一定のペースで肺に酸素を供給している。人工呼
吸器により呼吸をコントロールできるので普通呼吸のよ
うに患者の不規則な呼吸音が入らず、肺内部での空気の
流れによる音の変化を純粋にとらえることができる。呼
吸音はマイクロホン用アンプを経てＦＦＴアナライザ３
によりＦＦＴ処理する。この結果はリアルタイム表示用
デイスプレィにより表示し、医師のｍ察が可能となる。

ＦＦＴ処理したデータはデータ集録にストアされる。さ
らに診断支援ソフトにより集録したデータをマイクロコ
ンピュータ−で処理し、患者の呼吸音変化から容体の変
化が検知できる。呼吸音スペクトルの時間変化は間欠的
にあるいは重ね合せてプリンター１０に出力し記録する
。第３図は人工呼吸器によりコントロールされている患
者の呼吸音スペクトルの変化を示している。第３図（ａ
）は正常なスペクトル波形をしている。このスペクトル
は約１３０Ｈｚぐらいのところにピークを持ち４００Ｈ
ｚ以上の成分はほとんどなかった。しかし患者の容体が
悪化し大量の輸液を静脈内に注射したので、心機能が急
激な増加に耐えきれず急性肺水腫をおこしてしまった。

この肺水腫がおきた時の呼吸音スペクトルを第３図（ｂ
）に示す。このスペクトルでは正常なときのスペクトル
に比へ８００　Ｈｚ以上のところでも強い信号が現われ
ている。このことにより肺水腫発生を本装置で検知する
ことができた。

第２の実施例を第４図により説明する。２個のマイクロ
ホンを用いた呼吸音診断装置で、第１の実施例における
マイクロホン、ローパスフィルタ、Ａ／Ｄ変換器をそれ
ぞれ２個もっている。心音をひろいやすい場所に心音用
マイクロホン１１を装着し、他の呼吸音用マイクロホン
１２は目的対象である呼吸音をとらえやすい場所に装着
した。両者の信号のコヒーレンス関数をとることにより
マイクロホン１２での呼吸音に対してどのくらい混入し
ているのかを定量化し、呼吸音スペクトルを補正する。

これにより第１の実施例における１個のマイクロホンを
用いた計測よりさらに精度の高い計測が可能となった。

第３の実施例を第５図により説明する。マイクロホンを
直接気道内に挿入できるようカテーテル先端にマイクロ
ホンを実装したものである。カテーテル１３はナイロン
でできた内径１ｍｎ＋の中空管で、超小形マイクロホン
１４を先端部に埋め込んでいる。マイクロホンの信号は
信号線１５によりコネクター１６を介して呼吸音診断装
置につないでいる。室内の雑音等が大きく呼吸音のＳ／
Ｎが悪い場合、第２の実施例のような構成でも呼吸音を
正確に解析できなくなる。しかしカテーテル状のマイク
ロホンを使用すると解決できる。第６図には体表面で得
られる呼吸音と室内雑音の強度比に対し、気道に挿入し
たカテーテル状のマイクロホンでの強度比について調べ
た結果を示す。結果から体表面での雑音強度が呼吸音強
度に対し７倍程度であってもカテーテル状のマイクロホ
ンではほぼ呼吸音と雑音が同レベルくらいであり、室内
雑音に影響されずに呼吸音を検出できるようになった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、呼吸音の変化により肺水腫の発生ある
いは肺水腫の初期段階である間質性肺水腫を検知できる
ので、肺水腫が起因となるＡＲＤＳ発症を検知し、適切
な治療を行うことができる効果がある。さらに呼吸音を
高速フーリエ変換することにより聴診法では判別できな
がった変化をとらえることができるとともに、呼吸音診
断を客観的な診断とする効果がある。また生体に装着す
るマイクロホンを複数個用いることにより、呼吸音以外
にマイクロホンに混入する心音や室内雑音を除去できる
ので、測定の高精度化に効果がある。さらにマイクロホ
ンをカテーテル状にすることにより肺内部に挿入できる
ので、いままで体表面など外部からしか測定できながっ
た呼吸音を直接測定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における呼吸音診断装置
の構成図、第２図はＩＣ１Ｊにおいて第１の実施例の呼
吸音診断装置を用いた時の概略図、第３図は正常時及び
肺水腫発生時の呼吸音スペクトル図、第４図は第２の実
施例における２個のマイクロホンを用いた呼吸音診断装
置を示す図、第５図は第３の実施例におけるカテーテル
状マイクロホンの概観図、第６図は第３の実施例のマイ
クロホンを用いて呼吸音を測定した時の、室内雑音に対
する影響を調べた図である。 １・・・生体装着用マイクロホン、２・・・マイクロボ
ン用アンプ、３・・・ＦＦＴアナライザ、４・・・リア
ルタイム表示用デイスプレィ、５　・データ集録、６・
・診断支援ソフト、７・・・マイクロコンピュータ、８
・・物理量モニター、９・・・人工呼吸器、１０・・・
プリンター、１１・・・心音用マイクロホン、１２・・
呼吸音用マイクロホン、１３・・・カテーテル、１４・
・超小形マイクロホン、１５・・・信号線、１６・・・
コネクｉ′　　ノ 一一一ノ／ 第 図 第２図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、集中監視施設や呼吸器監視施設等の重病患者を収容
   し患者の容態を集中的に監視しながら救急処置を講じら
   れる病棟における人工呼吸器使用の患者や、あるいは食
   道癌根治術、肝硬変合併に対する手術、右肺全嫡手術等
   の手術麻酔をする患者に対して、連続的あるいは間欠的
   に呼吸音を測定し、呼吸音の周波数スペクトル解析によ
   り各周波数強度、スペクトルピーク高さやシフト量等の
   変化をとらえ、肺水腫の発生あるいは肺水腫発生の可能
   性を検知することを特徴とする呼吸音診断装置。 ２、請求項１記載の呼吸音診断装置において、呼吸音を
   とらえるため患者に装着できるマイクロホン、マイクロ
   ホンからの信号を集録し高速フーリエ変換処理する高速
   フーリエ変換アナライザ、高速フーリエ変換結果を表示
   する表示部及び高速フーリエ変換結果に対し、肺水腫の
   発生あるいは肺水腫発生の可能性等の医師の診断を補助
   する診断支援機からなることを特徴とする呼吸音診断装
   置。 ３、請求項２記載の呼吸音診断装置のマイクロホンとし
   て少なくとも２個以上のマイクロホンを患者に装着し、
   個々のマイクロホンからの信号を、それぞれに高速フー
   リエ変換、アナライザを設けて処理し、呼吸音以外から
   の心音等の生体音や外部雑音等による影響を補正するこ
   とを特徴とする呼吸音解析方法。 ４、請求項３記載の呼吸音診断装置のマイクロホンにお
   いて、カテーテルの先端あるいは側面にマイクロホンを
   実装し、食道あるいは気管、気管支等肺近傍あるいは内
   部に挿入できるようにしたことを特徴とする呼吸音診断
   装置用マイクロホン。