WO2006013647A1 - ビジュアル聴診器、その画像表示方法およびその画像表示プログラム - Google Patents

Abstract

ビジュアル聴診器（１）は、呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを入力し複数の周波数毎の振幅データに変換する周波数変換手段（２０）と、複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを振幅、周波数および時間に基づいて３次元画像として実時間で表示させるための画像処理を行う３次元画像処理手段（３０）と、周波数変換手段（２０）および３次元画像処理手段（３０）に対する各種パラメータを設定するパラメータ設定手段（４０）と、３次元画像処理手段（３０）によって画像処理される３次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更する表示自動変更手段（５０）とを備える。上記構成によれば、人体から発生される呼吸音、心音等の可聴音を、視認性が高くかつ操作性の高い形態でリアルタイムに３次元表示することができ、客観的でかつ迅速な診察・処置が可能となる。

Description

ビジユアル聴診器、 その画像表示方法およびその画像表示プログラム 技術分野

本発明は、 ビジュアル聴診器、 その画像表示方法およびその画像表示プログラム に係り、 特に呼吸音、 心音等の可聴信号を表示器に 3次元表示するビジュアル聴診 器、 その画像表示方法およびその画像表示プログラムに関する。 明

背景技術

従来から、 医師が麻酔中の患者の呼吸 ·循環 ·消化器などの体内状態を監視する 書

ために、 或いは患者の呼吸器 ·循環器 ·消化器系の疾患を診断するため等に聴診器 が広く用いられている。 また特に麻酔下での手術中の患者の呼吸状態を確実に監視 するために、 マイクを患者の喉頭部に取りつけて気管呼吸音をスピーカで拡声する 手法等も採られている。

しかしながら、 聴診器を用いた場合、 患者の呼吸 ·循環 ·消化器などの体内状態 を監視できるのは聴診器をつけた医師のみであり、 周囲の他の医師や看護師は監視 できない。

前記のうち、 麻酔下での手術中の患者の呼吸状態をマイクとスピー力でモニタし ようとしても、 手術中の他の音声等に紛れて必ずしも正確な監視ができない場合も あり得る。

そこで、 係る問題を解決するために、 リアルタイムで呼吸の様子を確認すること ができ、 客観的でかつ迅速な診断が可能で、 呼吸音を間き取るのと同様な感覚で、 呼吸音を目視しつつ呼吸音の全体像を容易に把握することができる呼吸音監視モニ タ装置に関する技術が特許文献 1 (特開 2 0 0 4— 3 3 2 5 4号公報） に開示され ている。

特許文献 1が開示する呼吸音監視モニタ装置は、 呼吸音を集音しアナ口グ電気信 号に変換する集音器と、 アナ口グ電気信号をデジタルデータである呼吸音データに 変換する A_ D変換手段と、 周波数成分、 時間及び波高値を基に表示呼吸音データ を 3次元表示する表示手段を備え、 少なく とも一フレーム時間長の呼吸の呼吸音を 実時間で時系列的に 3次元表示することを特徴とするものである。

特許文献 1が開示する呼吸音監視モニタ装置によれば、 呼吸音を振幅 （波高値） 軸、 時間軸および周波数軸の 3軸で 3次元的に可視化することが可能となり、 かつ 3次元表示をリアルタイムで動的に表示することができる。 この結果多くの医師や 看護師が同時にかつリアルタイムで患者の呼吸状態を監視することができ、 客観的 でかつ迅速な診察 ·処置が可能となる。

しかしながら、 特許文献 1が開示する呼吸音監視モニタ装置には、 視認性、 操作 性および監視対象の範囲において改善の余地がある。

( 1 ) 視認性の改善

特許文献 1が開示する呼吸音監視モニタ装置は、 呼吸音を 3次元画像で表示する ことが可能である。

一方、 医療現場においては、 呼吸音の 3次元画像を時間軸方向から監視したり、 周波数軸方向から監視することが必要となることがしばしばある。 また呼吸音をよ り詳細に監視するために 3次元画像の特定方向からの拡大が必要となることもある 。 このため、 呼吸音の 3次元画像に対する視線方向の変更や、 3次元画像の移動、 拡大、 縮小等による視認性の改善が強く望まれている。

特許文献 1には 3次元画像に対する視認性向上に関する技術が十分開示されてお らず、 改善の余地がある。

( 2 ) 操作性の改善

呼吸音を 3次元画像で適切に監視するためには、 3軸 （振幅軸、 時間軸、 周波数 軸） の表示範囲やスケーリング等の表示に関する各種パラメータを監視する呼吸音 に応じて設定する必要がある。 また F F T ·最大エントロピ一法 ' ウエーブレッ ト 変換法を含む方法等によって周波数解析を行うためのサンプリング周波数やフレー ム時間長等の周波数解析に関する各種パラメータも呼吸音に応じて適切に設定する 必要がある。

一方、 医療現場で呼吸音を監視する場合、 呼吸音の大きさや呼吸の周期、 或いは 呼吸音の周波数成分は、 個々の患者の状態や患者の疾患の内容に応じて大きく異な る。 また、 麻酔下で手術を行っている患者の呼吸状態がある時点から急激に変化す る場合も十分考えられる。

このため、 表示に関する各種パラメータや、 周波数解析に関する各種パラメータ の設定や変更は医療現場において医師が容易にできるような操作性の高いものが要 求される。

特許文献 1には操作性に関する技術が十分に開示されておらず、 改善の余地があ る。 ( 3 ) 監視対象の範囲

特許文献 1が監視の対象としているのは呼吸音である。 これに対して、 医師が聴 診器を用いて監視や診断の対象とするものは呼吸音だけに限らず、 人体から発生す る可聴音でありこの中には心音も含まれる。 従って、 3次元表示による監視が可能 な範囲を呼吸音だけでなく心音も含む広い範囲に拡大することが望まれている。 一方、 心音は呼吸音に比べて各パルスの持続時間が短い。 このため、 心音も監視 対象の範囲とするためには特許文献 1が開示する技術に対して周波数解析周期の短 縮化を含めたさらなる改善が必要となる。

また、 監視対象を呼吸音に限定した場合においても、 例えば捻髮音 （ f i n e c r a c k l e ) と呼ばれる異常呼吸音は呼気の終末時に短い持続時間で観測され る。 この捻髮音のような持続時間の短い呼吸音も監視対象としょうとすると、 心音 と同様にさらなる改善が必要となってくる。 発明の開示

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、 人体から発生される呼吸音、 心 音等の可聴音をリアルタイムで 3次元表示することができ、 かつ視認性、 操作性の 高いビジュアル聴診器、 その画像処理方法およびその画像処理プログラムを提 ί共す ることを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係るビジュアル聴診器は、 請求の範囲第 1項 に記載したように、 呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデ ータに変換された可聴音デジタルデータを入力し、 複数の周波数毎の振幅データに 変換する周波数変換手段と、 複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジ タルデータを、 振幅、 周波数および時間に基づいて 3次元画像として実時間で表示 させるための画像処理を行う 3次元画像処理手段と、 周波数変換手段および前記 3 次元画像処理手段に対する各種パラメータを設定するパラメータ設定手段と、 前記 3次元画像処理手段によって画像処理される 3次元画像を予め定めた手順に従って 自動的に変更する表示自動変更手段とを備えたことを特徴とする。

また、 上記課題を解決するために本発明に係るビジュアル聴診器の画像表示方法 は、 請求の範囲第 1 7項に記載したように、 呼吸音および心音を含む'人体から発生 する可聴音がデジタルデ一タに変換された可聴音デジタルデータを入力し、 周波数 変換手段によって複数の周波数毎の振幅データに変換し、 複数の周波数毎の振幅デ ータに変換された可聴音デジタルデータを、 ' 3次元画像処理手段によって振幅、 周 波数および時間に基づいて 3次元画像として実時間で表示するビジュアル聴診器の 画像表示方法において、 周波数変換手段および 3次元画像処理手段に対するパラメ ータを手動で設定可能に構成するともに、 3次元画像処理手段によって画像処理さ れる 3次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更可能に構成したことを特徴 とする。

また、 上記課題を解決するために本発明に係るビジュアル聴診器の画像表示プロ グラムは、 請求の範囲第 3 1項に記載したように、 呼吸音および心音を含む人体か ら発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを周波数変 換手段によって複数の周波数毎の振幅データに変換するステップと、 複数の周波数 毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、 3次元画像処理手段によつ て振幅、 周波数および時間に基づいて 3次元画像として実時間で表示させるステツ プと、 をコンピュータに実行させるビジュアル聴診器の画像表示プログラムにおい て、 周波数変換手段および 3次元画像処理手段に対するパラメータを手動で設定可 能に構成するとともに、 3次元画像処理手段によって画像処理される 3次元画像を 予め定めた手順に従って自動的に変更可能に構成したことを特徴とする。

本発明に係るビジュアル聴診器、 その画像表示方法およびその画像表示プロダラ ムによれば、 人体から発生される呼吸音、 心音等の可聴音をリアルタイムで 3次元 表示することができ、 かつ視認性、 操作性の高いビジュアル聴診器、 その画像表示 方法およびその画像表示プログラムを提供することができる。 この結果多くの医師 や看護師が同時にかつリアルタイムで患者の呼吸状態や心拍状態を監視することが でき、 客観的でかつ迅速な診察 ·処置が可能となる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の外観の一例を示す図である。

第 2図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態のシステム構成例を示す図 である。

第 3図は、 本発明に係るビジユアル聴診器の実施形態の 3次元画像表示例を示す 図である。

第 4図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における標準画面ウインド ゥの表示例を示す図である。

第 5図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における表示設定ウインド ゥの表示例を示す図である。 第 6図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における AZ D変換手段の 細部構成例を示す図である。

第 7図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における周波数変換手段の 細部構成例を示す図である。

第 8図は、 F F Tフレーム長と F F T出力の時間波形の再現性との関係を説明す る図である。

第 9図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における 3次元画像処理手 段の細部構成例を示す図である。

第 1 0図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における圧縮調節ウィン ドウの表示例を示す図である。

第 1 1図は、 音圧レベルとラウドネス特性の関係を示す図である。

第 1 2図は、 F F T繰り返し周期と画像更新周期の関係を説明する第 1の図であ る。

第 1 3図は、 F F T繰り返し周期と画像更新周期の関係を説明する第 2の図であ る。

第 1 4図は、 回転等を行ったときの 3次元画像の表示例を示す図である。

第 1 5図は、 本発明に係るビジユアル聴診器の実施形態におけるパラメータ設定 手段および表示自動更新手段の細部構成例を示す図である。

第 1 6図は、 視線べク トルと視線方向および視点距離の関係を示す図である。 第 1 7図は、 本発明に係るビジュアル聴診器の表示自動更新手段で用いるシナリ ォの一例を示す図である。

第 1 8図は、 本発明に係るビジュアル聴診器のシナリオ簡易作成機能の一例を説 明する図である。

第 1 9図は、 本発明に係,るビジュアル聴診器のソフトゥ: ァ処理の一例を示すフ 口一チャートである。 発明を実施するための最良の形態

本発明に係るビジュアル聴診器、 その画像処理方法およびその画像処理プロダラ ムの実施形態について添付図面を参照して説明する。

( 1 ) ビジュアル聴診器のシステム構成

第 1図は、 本発明に係るビジュアル聴診器 1の実施形態の外観の一例を示す図で ある。 第 1図に示すように、 ビジュアル聴診器 1は、 ビジュアル聴診器本体 2と集 音手段 3としてのマイク 3を有する。

ビジュアル聴診器本体 2は、 薄型の箱形状をなす本体ケース 4に主要な構成品を 収納している。 本体ケ一ス 4の前面には、 例えば液晶表示器からなる表示手段 5が 設けられている。 、

また、 表示手段 5の第 1図において右方には、 入力手段 6と しての各種キーが配 設されている。 入力手段 6には、 例えば表示手段 5に表示されるポインタを上下左 右に移動させる方向キー 6 a、 ポインタで指定された内容を設定する等に用いられ る確定キー 6 b、 表示手段 5の画面に各種の機能を表示させるファンクションキー 6 c等を備えている。

この他、 表示手段 5の第 1図において左方には、 電源スィッチ 7の他、 本体ケー ス 4に内蔵されたスピー力の音声を外部でモニタするための多数の連通孔 8が設け られている。

集音手段 3は、 呼吸音、 心音等の人体から発せられる可聴音を集音するために人 体に装着されるものである。 集音手段 3とビジュアル聴診器本体 2との間はケープ ルによって接続される。

本発明に係るビジュアル聴診器 1は、 第 1図に示した形態に限定されるものでは なく、 本発明の範囲において種々の形態をとりうる。

例えば、 第 1図に示した形態では表示手段 5は本体ケース 4と一体的に形成され た形態となっているが、 表示手段 5を本体ケース 4と分離させた形態であってもよ い。

表示手段 5を、 薄型で大画面のディスプレーとすれば、 多数の医師や看護師が同 時にモニタすることができる。 また、 表示手段 5を単眼用の H M D ( H e a d M o u n t e d D i s p l a y ) や透過型の HM Dとすれば、 医師は患者の状態を 肉眼で監視すると同時に表示手段 5に表示される 3次元画像をモニタすることが可 能となる。

また、 入力手段 6も第 1図に示した形態の他、 使用場所のスペース的な余裕があ る場合は例えばキーボードやマウス等の形態であってもよい。

また、 入力手段 6は、 医師が足を用いて操作を行うことができるフットコント口 —ラであってもよい。 入力手段 6がフッ トコントローラの場合には、 医師は両手で 患者に対する所用の医療行為を継続させながらビジユアル聴診器 1の表示内容を足 の動作によって容易に変更することが可能となる。

さらに、 医療現場においては、 患者の体面に装着した集音手段 3 (マイク等） と ビジュアル聴診器本体 2とを接続するケーブルが診療の妨げになる場合も考えられ る。 このような場合には、 集音手段 3とビジュアル聴診器本体 2とを無線によって 接続する形態とすればよい。

この他、 例えば DVD (D i g i t a l Ve r s a t i l e D i s k) 等の 記憶媒体に記憶された可聴音デジタルデータを読み出したり、 新たに取得した可聴 音デジタルデータを書き込むことができる D V Dドライブ等のデータ入出力手段 6 0 (第 2図参照） をビジュアル聴診器 1の外部或いは内部に設けた形態としても良 い。

第 2図は、 ビジュアル聴診器 1のシステム構成例を示す図である。

ビジュアル聴診器 1は、 患者の体面に装着され、 人体から発生する可聴音を集音 し電気信号に変換する集音手段 3と、 集音手段 3から出力される電気信号を可聴音 デジタルデータに変換する AZD変換手段 1 0と、 A/D変換手段 10から時系列 として出力される可聴音デジタルデータを複数の周波数帯成分に変換する周波 変 換手段 20と、 周波数変換手段 20から出力される複数の周波数帯成分からなる可 聴音デジタルデータを振幅、 周波数および時間の 3次元によって 3次元画像化する ための 3次元画像処理手段 30と、 3次元画像処理手段 30によって画像化された データを表示する表示手段 5とが順次直列的に接続されて構成される。

また、 ビジュアル聴診器 1は、 A "D変換手段 1 0、 周波数変換手段 20および 3次元画像処理手段 30に対して各種パラメータを設定するパラメータ設定手段 4 0、 パラメータ設定手段 40に対してユーザが外部から各種パラメータを入力する 入力手段 6、 各種パラメ一タを自動的に設定しかつ予め定めた手順に従って変更す ることができる表示自動変更手段 50を備える。

さらに、 ビジュアル聴診器 1は、 既に記憶されている可聴音デジタルデ一タや 3 次元画像処理された画像データ等を出力し、 AZD変換手段から出力される可聴音 デジタルデータや 3次元画像処理手段から出力される画像データ等を入力すること ができるデ一タ入出力手段 60を備える。 データ入出力手段 60は、 例えば DVD 等の記憶媒体の読み出し ·書き込みに基づいてデータを入力および出力する形態で あっても良いし、 例えばインタネットゃ LAN等の電気通信回線を介してデータを 入力および出力する形態であっても良い。

なお、 第 2図に示した本実施形態のビジュアル聴診器 1のシステム構成例は、 本 発明の要旨を逸脱しない範囲で変形可能である。 また、 本実施形態に開示されてい る複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、 種々の発明を形成できる。 例えば、 データ入出力手段 60を構成要素としない形態であっても良い。 また逆 にデータ入力手段 60を備え、 集音手段 3および AZD変換手段 10を構成要素と しない形態でもよい。 或いはまた、 表示手段 5を構成要素としない形態であっても 良い。

(2) ビジユアル聴診器 1の動作概要

集音手段 3は、 例えばマイク等に代表される可聴音を電気信号に変換するトラン スデューサである。 呼吸音をモニタするような場合には集音手段 3は例えば患者の 喉頭部近傍に装着される。 また心音をモニタするような場合には心臓近傍の体表面 等に装着される。 .

集音手段 3から出力される電気信号は、 接続ケーブル等を介して AZD変換手段 10に接続される。 この際、 集音手段 3と AZD変換手段 1 0との間に、 不要な高 周波成分を除去するためのフィルタ （図示していない） を設ける構成としてもよい また、 集音手段 3を複数設け、 A/D変換手段 10の前段にマルチプレクサ （図 示していない） を設けた構成としても良い。 係る構成によれば、 人体の異なる場所 に装着した複数の集音手段 3からの可聴音をマルチプレクサを切り換えることによ つて 1つの表示手段 5でモニタすることが可能となる。

AZD変換手段 1 0に入力された電気信号は、 A/D変換器を主構成とする A/ D変換手段 10でサンプリングされて離散的なデジタル信号に変換される。 このデ ジタル信号を可聴音デジタルデータという。 可聴音デジタルデータは、 集音手段 3 で集音された可聴音の振幅が時間方向に変化する時系列データである。

可聴音デジタルデ一タは、 周波数変換手段 20に入力される。 周波数変換手段 2 0は可聴音デジタルデータを複数の周波数帯成分に変換する。

周波数変換手段 20は、 例えば高速フーリエ変換 （以下、 FFT (F a s t F o u r i e r T r a n s f o r m) という。 ） に代表される D FT (D i s c r e t e F o u r i e r T r a n s f o r m) や複数のデジタルフィルタバンク 等によって実現される。

本実施形態では、 周波数変換手段 20は F FTによって実現しており、 ソフ トゥ エアによって F FT演算を実行している。 F F T演算はハードクエアによる F FT 演算回路で構成してもよい。

周波数変換手段 20が F FTの場合、 一般的には 2の n乗のサンプル数の時系列 データが一括して F F Tに入力され、 周波数成分に分解された振幅値が出力される 。 F FTの出力は振幅値を 2乗した電力値であっても良い。

なお、 F F Tに入力される時系列データのサンプル数を N (N= 2 ⁿ) と表記す るものとし （Nは F FTポイント数と呼ばれることもある） 、 AZD変換のサンプ リング周期 Δ tとサンプル数 Nの積を F F Tのフレーム時間長 Tと表記する （T = Δ t · Ν) ものとする。 また、 F FTから出力される周波数成分の数を Mと表記す るものとする。

F F Tによる周波数変換手段 20は、 サンプル数 Nの一群の時系列データを逐次 入力して F FT繰り返し周期 T' で繰り返し演算を行うが、 F FT繰り返し周期 T ' と F FTフレーム時間長 Tとは本来異なった物理量である。 しかしながら、 リア ルタイム処理システムでは両者は同じ値をとることが多い。 この場合、 T' =Tと なり、 F FT繰り返し周期はフレーム時間長 Τと同じ値となる。 本実施形態におい ても T' =Tとしている。

周波数変換手段 2 0からは、 F FT繰り返し周期 Τ' (Τ ' =Τ) 毎に Μ個の周 波数成分に分解された可聴音デジタルデータの振幅値が出力され、 3次元画像処理 手段 30に入力される。

3次元画像処理手段 30は、 入力された可聴音デジタルデータを、 振幅、 周波数 及び時間の 3軸に対応させて 3次元画像を生成する。

第 3図は、 3次元画像処理手段 30で生成された 3次元画像の一例を示すもので ある。 第 3図に示した例では、 可聴音デジタルデータの振幅は後述する s ο 11 e値 表示となっており振幅の表示範囲は 「0. 0」 s o n e力 ら 「3. 0 J s o n eの 範囲となっている。 表示周波数範囲は、 最小値が 「0」 、 最大値が 「 1 00 0」 H zの設定となっている。

また、 表示時間範囲は 「2. 0」 s e cの設定となっている。 表示時間範囲を 「 2. 0」 s e cと設定した場合、 過去 2秒間の可聴音デジタルデータが 3次元表示 されることになる。 即ち、 時間軸上の 「2. 0」 s e cの位置には 2. 0秒前の可 聴音デジタルデータが周波数成分に分解されて表示され、 時間軸上の 「0. 0」 s e cの位置には 0. 0秒前の、 即ち最新の入力の可聴音デジタルデータが周波数成 分に分解されて表示されることになる。

最新の入力は、 時間軸上の 「0. 0」 s e cの位置に逐次入力され、 その後時間 軸に沿ってスイープされて （流れて） 行く。 このように、 3次元画像処理手段 3 0 は、 周波数成分に分解された可聴音デジタルデータを実時間で動画として表示する ことが可能である。 また、 可聴音デジタルデータは、 振幅の大きさに対応したカラー化が施されて表 示される。 例えば振幅の大きさを可視光の波長に対応させて、 振幅の最大値を例え ば赤色に、 また振幅の最小値を例えば紫色に着色してカラー表示させている。 この ようなカラー化によって、 3次元表示された可聴音デジタルデータの振幅の大きさ をユーザは瞬時に判断することが可能となる。

第 4図は、 ビジュアル聴診器 1の表示手段 5に表示される標準画面ウインドウ 3 0 1の一例を示したものである。

標準画面ウインドウ 3 0 1の中央部には、 3次元画像表示領域 Aが設けられてお り、 第 3図に例示した 3次元画像が表示される。

標準画面ウインドウ 3 0 1の上部の領域には、 入力波形表示領域 Bが設けられて おり、 周波数変換手段 2 0によって周波数成分に分解される前の可聴音デジタルデ ータの時間波形が表示される。

標準画面ウインドウ 3 0 1の右部および下部の帯状の領域には、 操作ボタン領域 Cが設けられている。 操作ボタン領域 Cには、 スタートボタン 3 0 2、 ス トップボ タン 3 0 3等、 ビジュアル聴診器 1に対する各種の操作を行うためのボタンや、 負 荷窓 3 1 1， 表示間隔窓 3 1 2等のビジュアル聴診器 1の内部状態を示すための窓 が表示されている。

操作ボタン領域 Cの特定のボタンをクリックすることにより、 さらに詳細な操作 や表示をさせることができる。 例えば、 設定ボタン 3 0 4をクリックすると、 第 5 図に例示した表示設定ウインドウ 3 3 0が標準画面ウインドウ 3 0 1の一部に重ね て表示される。

第 5図に例示した表示設定ウインドウ 3 3 0によってさらに詳細にビジュアル聴 診器 1のパラメータを設定することが可能となる。

操作ボタン領域 Cに設けられている各種ボタンや標準画面ウインドウ 3 0 1への 各種パラメータの設定は、 ビジュアル聴診器 1の入力手段 6を用いて行うことがで きる。

第 2図に示した入力手段 6は、 例えば第 1図に示した方向キー 6 aや確定キー 6 bによって実現できる。 この他、 入力手段 6としてマウスやジョイスティック等の ポインティングデバイスを用いた実施形態としても良いし、 キーボードを用いた実 施形態としてもよい。 またフッ トコントローラを用いた実施形態としても良い。 第 2図のパラメータ設定手段は、 入力手段 6を用いて指定された各種パラメータ をビジュアル聴診器 1に登録し、 登録された各種パラメータを、 A/ D変換手段 1 0、 周波数変換手段 2 0および 3次元画像処理手段.3 0に設定する。

各種パラメータの設定は、 入力手段 6と第 5図に示した表示設定ウィンドウ 3 3 0等とを用いてユーザが手動で設定できる他、 表示自動変更手段 5 0を用いて自動 的に設定、 変更をすることもできる。 表示自動変更手段 5 0による自動設定、 変更 機能によって、 医療現場における医師の操作負担が大幅に低減されることになり、 ビジュアル聴診器 1の操作性が大きく向上する。

( 3 ) A/D変換手段の構成と動作

第 6図は、 AZD変換手段 1 0の細部構成を示した図である。 A/ D変換手段 1 0は、 マイク等ならなる集音手段 3の出力 （アナログ信号である電気信号） が接続 される利得可変増幅器 1 0 1、 アナログ信号をデジタル信号に変換し、 可聴音デジ タルデータとして出力する AZ D変換器 1 0 2、 AZD変換器 1 0 2の出力に対し て所定の係数を乗じることによつて可聴音デジタルデータの利得をデジタル領域で 変更可能とする利得制御部 1 0 3が順次直列的に接続されて構成される。

利得可変増幅器 1 0 1および利得制御部 1 0 3に対する利得は、 パラメータ設定 手段 4 0から入力される。 利得可変増幅器 1 0 1および利得制御部 1 0 3において 利得を設定する或いは変更する理由は、 A/ D変換手段 1 0の出力、 即ち周波数変 換手段 2 0の入力が適切な振幅範囲に入るようにするためである。

A/ D変換手段 1 0から出力される可聴音デジタルデータの時間波形は、 第 4図 に示した標準画面ウインドウ 3 0 1の上部の入力波形表示領域 Bに表示される。 一方、 利得可変増幅器 1 0 1および利得制御部 1 0 3に対する利得は、 第 4図に 示した標準画面ウインドウ 3 0 1の右下部に設けられた 「W a V e」 バー 3 1 8に よって変更できる。 ユーザは、 「W a V e」 バー 3 1 8のスライ ドつまみ 3 1 9を ドラッグして上下させることによつて利得可変増幅器 1 0 1および利得制御部 1 0 3に対する利得を変更させることができる。

入力波形表示領域 Bに表示される可聴音デジタルデータの時間波形は、 設定され る利得に応じて実時間でその振幅が変化する。 従って、 入力波形表示領域 Bの時間 波形を目視ししながら振幅に対する利得を適切な値に設定することができる。

なお、 利得可変増幅器 1 0 1或いは利得制御部 1 0 3のいずれか一方を省略した 実施形態としても良い。 例えば A/D変換器 1 0 2のダイナミックレンジが十分広 く、 診断の対象とする可聴音によって A/ D変換器 1 0 2が飽和することが考えら れないような場合にあっては利得可変増幅器 1 0 1を省略することも可能である。

A/ D変換器 1 0 2のサンプリング周期 Δ t (或いはその逆数のサンプリング周 波数 f sでもよい。 f s = l/A t) はパラメータ設定手段 40から設定される。 サンプリング周期 A t (或いはサンプリング周波数 f s ) は、 ユーザが直接設定 する形態としてもよいし、 ユーザが設定する他のパラメータから間接的に設定して も良い。 例えば、 ュ一ザが設定した F FTのフレーム時間長 Tと FFTポイント数 Nからサンプリング周期 Δ tを算出する形態としても良い （A t =TZN) 。

或いは、 モニタする可聴音の周波数帯域が限定されている （極端に高い周波数成 分は含まれない） という前提の基で、 サンプリング周期 Δ ΐ (或いはサンプリング 周波数 f s ) を予め固定値として設定してもよい。 例えばサンプリング周期 Δ tを 62. 5 β s (或いはサンプリング周波数 f sを 1 6 k Η ζ ) と固定して設定して も良い。

(4) 周波数変換手段の構成と動作

第 7図は、 周波数変換手段 20の細部構成を示したものである。 周波数変換手段 20は、 A/D変換手段 10から出力される時系列の可聴音デジタルデータに対し て適宜の窓関数を乗じるウェイティング演算部 20 1、 F F T演算および振幅値演 算を行う F F T演算部 202、 周波数軸の表示をリニア表示、 対数表示或いは B a r k値表示等で表示させるための周波数軸変換部 203等から構成される。

ウェイティング演算部 201で用いられる窓関数はパラメータとして選択するこ とができる。 窓関数の選択は、 第 5図に示した表示設定ウィンドウ 3 30の窓関数 欄 33 7をクリックすることによって表示される複数の窓関数の中から、 例えば 「 ハミング」 窓を選択することができる。

周波数軸変換部 203では、 F F T演算部 202から出力される周波数成分 （リ ニァな周波数成分） を対数表示、 或いは B a r k値表示させるために、 例えば変換 用テーブル等を用いて変換を行うものである。 リニア表示、 対数表示、 或いは B a r k値表示等はパラメータとして選択可能である。 第 5図に示した表示設定ウイン ドウ 3 30の周波数軸欄 33 2をクリックすることによって表示される複数の表示 種類の中から、 例えば 「B a r k」 値表示を選択することができる。

なお、 B a r k値については、 例えば特許文献 1の第 3図の説明において詳述さ れているためここでは説明を省略する。

F F T演算部 202に対しては、 FFTフレーム長 T、 FFTポイント数 Ν等の パラメータがパラメータ設定手段 40から設定される。 FFTフレーム長 T、 F F Τポイント数 Νおよびサンプリング周期 Δ t (或いはサンプリング周波数 f s ) の 3つのパラメータの間には、 T = N ' A t (或いは T = NZ f s ) の関係がある。 従って、 2つのパラメータを決めれば残りの 1つのパラメータは自動的に決まって しまう。 さらに、 サンプリング周期 Δ tを固定とした場合には、 F FTフレーム長 Tの値を設定すれば F F Tポイント数は自動的に決まる。

例えばサンプリング周期 Δ tを 6 2. 5 μ s (或いはサンプリング周波数 f sを 1 6 kH z ) と固定している場合において、 F FTフレーム長 Tの値を例えば 1 0 Om sと設定した場合、 ΤΖΔ t = 1 60 0となるが、 Nは一般に 2の n乗数であ るため、 Nは 204 8となる。 なお、 ここに示した 3つのパラメータの決定方法は 一例を示したものであり、 他の決定方法であってもよい。

F FTフレーム長 Tは、 第 5図に示した表示設定ウインドウ 3 30の F FT間隔 欄 3 3 5をクリックすることによって表示される複数の時間の中から例えば 「 1 0 0」 m sを選択することができる。

なお、 F FTフレーム長 Tと F FT繰り返し周期 T' (或いは F FT間隔 T' ) とは、 本来異なる物理量であるが、 両者を同じ値としても支障はなく、 本実施形態 においても F F Tフレーム長と F FT繰り返し周期とは同じ値に設定するものとし ている。 従って F F T間隔欄 3 3 5にひとつの値 Tを設定することによって F F T フレーム長 Tと F FT繰り返し周期 Tが同時に設定される。

ところで、 一般に F F Tフレーム長 Tと時間分解能との間には密接な関係が存在 する。 ここで、 時間分解能とは、 時間軸上に 2以上のピーク波形が各々ある時間間 隔をもって隣接している場合において、 各ピーク波形の存在を識別することができ る最小時間間隔のことをいう。

F F Tフレーム長 Tが大きくなると時間分解能は低下する。 逆に F F Tフレーム 長 Tが小さいと時間分解能は高くなる。

また、 F FTフレ一ム長 Tは、 時間軸上の波形の位置精度にも影響を与える。 例 えば、 F F Tの入力が持続時間の短い単一のパルス状の波形であった場合において 、 F F Tフレーム時間 Tがパルスの持続時間に比べて例えば 1 0倍程度大きいとす ると、 F FT出力におけるパルス状波形の持続時間は約 1 0ないし 20倍程度に広 がった波形となってしまう。 即ち、 F FTの入力と出力との間において、 時間軸上 の波形の再現性が損なわれたものとなってしまう。

なお、 F FTの出力における時間軸上の波形とは、 実時間で繰り返し出力される F F Tの周波数成分のうち、 特定の周波数成分の振幅値を F F Tの周期毎に並べた 波形のことをいう。

このように、 F F Tフレーム長 Tが入力波形振幅の変動周期 （或いは入力パルス 波形の持続時間） に比べて大きくなると、 時間分解能が低下するとともに、 F F T 出力における時間波形の再現性が確保できなくなる。

特許文献 1に開示する呼吸音可視化モニタ装置は、 測定対象が呼吸音に限定され ており、 医師の聴診器による診断対象である心音は測定対象に含まれていない。 こ の理由は、 心音がもつパルス状の可聴音の持続時間が呼吸音に比べてはるかに短い ためである。

心音がもつ短いパルス状の波形を F F T出力において正確に再現するためには、 F F Tフレーム長を心音のパルスの持続時間と同程度か或いはそれ以下に短縮化す る必要がある。 また F F Tフレーム長の短縮化にともなって、 F F T演算の F F T 繰り返し周期も併せて短縮化される。

F F Tフレーム長の短縮化および F F T繰り返し周期の短縮化を実時間で実現す るためにはいずれも F F Tの演算処理速度を向上させる必要がある。 また F F T出 力を実時間で 3次元表示するためには画像処理速度も合わせて向上させる必要があ る。 特許文献 1が開示する呼吸音可視化モニタ装置では係る処理速度の向上は実現 困難であった。

本発明にかかるビジュアル聴診器 1は、 上記問題を解決するために F F T演算速 度および画像処理速度の高速化を図り、 F F Tフレーム長の短縮化および F F T繰 り返し周期の短縮化を可能としている。

一般にパルス状の心音の時間的な音響変化を描写するためには約 5 m s程度毎の 解析と表示を高速にく りかえしていく必要である。 このため、 F F Tフレーム長お よび F T繰り返し周期の下限値を約 5 m s以下でも処理可能となるように高速化 を図り、 対応するパラメータの設定も約 5 m s以下に設定可能となるようにしてい る。

この結果、 ビジュアル聴診器 1による監視、 診断対象は、 呼吸音だけでなく、 心 音を含めた人 ί本から生じる可聴音全般に拡張することが可能となっている。

さらに、 呼吸音に限定した場合においても、 監視、 診断可能な呼吸音の範囲は拡 張させることができる。

異常呼吸音と呼ばれる呼吸音の中には正常な呼吸音に比べて持続時間がはるかに 短いものが含まれることが知られている。 例えば、 間質性肺炎等の患者の呼吸音に 含まれることが多いといわれている捻髮音 （ f i n e c r a c k l e ) は、 その 持続時間が正常な呼吸音に比べて短く （例えば数 m s程度） 、 特許文献 1が開示す る呼吸音可視化モニタ装置では測定困難であった。 ビジュアル聴診器 1によれば、 F F Tフレ一ム長および F F T繰り返し周期の下 限値を約 5 m sとすることが可能であるため、 捻髪音 （ f i n e c r a c k l e ) のような持続時間の短い異常呼吸音であっても監視、 診断することが可能である 第 8図は、 F FTフレーム長 Tと F FTの出力における時間軸上の波形の再現性 と関係を模式的に示したものである。

第 8 (a ) 図は、 F F Tの入力波形 Dを示したものであり、 横軸に時間を縦軸に 振幅をとつてプロットしたものである。 入力波形 Dは、 比較的持続時間の長い波形 D 1と持続時間が短い （約 5m s程度） パルス状の波形 D 2とからなる。 入力波形 D上のドットの間隔は 2. 5m sとしている。 なお、 パルス状の波形 D 2は、 異常 呼吸音である捻髮音 （f i n e c r a c k l e) の時間波形を模擬したものであ る。

第 8 (b) 図は、 F F Tの出力における時間軸上の波形を示したものである。 出 力波形 Eは、 F FTフレーム長 Tを 2 5m s としたときの出力波形を示している。 また出力波形 Fは、 F F Tフレーム長 Tを 5 m sとしたときの出力波形を示してい る。

第 8 (b ) 図からわかるように、 F F Tフレーム長 Tがパルス状の波形 D 2の持 続時間に比べて長い場合は （出力波形 Eの場合） パルス状の波形 D 2の再現性は悪 く、 パルス状の波形 D 2のピークは識別困難である。 これに対して F F Tフレーム 長 Tとパルス状の波形 D 2の持続時間とが同程度の場合 （出力波形 Fの場合） 、 パ ルス状の波形 D 2の再現性は高く、 パルス状の波形 D 2のピークが識別できる。

(5) 3次元画像処理手段の構成と動作

第 9図は、 3次元画像処理手段 3 0の細部構成を示したものである。 3次元画像 処理手段 3 0は、 振幅圧縮/拡大処理部 3 5 1、 振幅軸変換処理部 3 5 2、 上限リ ミット Z下限カツトオフ処理部 3 5 3、 原 3 D画像作成処理部 3 54、 表示更新用 3 D画像作成処理部 3 5 5、 回転等処理部 3 5 6が順次直列的に接続されて構成さ れる。

振幅圧縮/拡大処理部 3 5 1は、 周波数変換手段 20から出力される周波数毎の 振幅値に対して、 所定の振幅値 （圧縮閾値という） 以上の振幅値に対しては利得を 下げて振幅を圧縮し、 圧縮閾値未満の振幅値に対しては利得を上げて振幅を拡大す る処理を行うものである。

ビジユアル聴診器 1に入力される可聴音は、 微弱な音と比較的大きな音が混在し 時間的に変動している。 微弱な可聴音に対してはその振幅を拡大してより見やすい 状態で表示したいという要望がある。 しかしながら、 入力される可聴音に対して一 律に利得を上げて振幅を拡大させると、 大きな振幅入力に対しても拡大され飽和状 態となるおそれがある。

そこで、 圧縮閾値以上の振幅値に対しては利得を下げて振幅を圧縮し、 圧縮閾値 未満の振幅値に対しては利得を上げて振幅を拡大する処理を行うことにより、 大き な入力に対しても飽和させることなく微弱な信号を拡大することが可能となる。 振幅圧縮/拡大処理部 3 5 1に対して設定するパラメータには、 圧縮閾値と圧縮 比がある。 ビジュアル聴診器 1は、 圧縮閾値と圧縮比の入力方法をグラフ化したィ ンタフヱースを備えることによって簡素化を図り操作性を向上させている。

第 1 0図は、 圧縮調節ウインドウ 3 4 0を示している。 圧縮調節ウィンドウ 3 4 0は、 第 4図に示した標準画面ウィンドウ 3 0 1の調節ウインドウ表示ボタン 3 2 0をクリックすると標準画面ウィンドウ 3 0 1に重ねて表示される。

圧縮調節ウィンドウ 3 4 0のうち、 大きな正方形をなす圧縮調節領域 3 4 1は、 入力振幅と出力振幅の関係を可視化している。 横軸が入力振幅に対応し、 縦軸が出 力振幅に対応する。 折れ線内にある調節ボタン 3 4 2はポインタをドラッグするこ とによって移動する。 第 1 0図に示した折れ線の状態は、 調節ボタン 3 4 2より上 の領域にある折れ線の傾斜は 「1」 より小さく、 この領域 （領域 3 4 3 ) の振幅は 圧縮される。 一方、 調節ボタン 3 4 2より下の領域にある折れ線の傾斜は 「1 J よ り大きく、 この領域 （領域 3 4 4 ) の振幅は拡大される。

圧縮調節ウィンドウ 3 4 0のうち右部にある帯状の領域には振幅値の大きさに割 り振られている色表示がバー状に表示される。

圧縮調節ウインドウ 3 4 0によれば、 ユーザが調節ボタン 3 4 2をドラッグさせ るだけで圧縮閾値と圧縮比を同時にかつ極めて簡易に設定することができる。 また 、 設定した圧縮閾値と圧縮比は圧縮調節ウィンドウ 3 4 0の右下の圧縮閾値欄 3 4 5 ( T h r e s h o l d ) と圧縮比欄 3 4 6 ( r a t i o ) に数値として表示され るため、 正確な数値設定が可能となる。

振幅軸変換処理部 3 5 2は、 3次元画像表示における振幅値の単位を変更 ·設定 するための処理を行う。 音の大きさを表す単位としては、 リニア表示としての音圧 、 音圧を対数に変換して対数表示 （或いは d B表示） で表す音圧レベルが一般的で あ

この他、 人間の耳の感音特性を含めた特性 （これをラウドネス特性という。 ） を 表す単位として p h Q n e値或いは s o n e値も音の大きさを表す単位としてしば しば用いられる。

第 1 1図は、 音圧レベル （音圧の対数表示） とラウドネス特性の関係を示す図で ある。 第 1 1図に示した曲線群はラウドネス等感曲線とも呼ばれる。 p h o n e値 は、 周波数 1 k H zの点において音圧レベルと p h o n e値の数値を一致させ、 周 波数 1 k H z以外の領域では人間の耳の感音特性を考慮して補正したものである。 人間の耳の感音特性には周波数依存性があり、 低い周波数に対しては感度が鈍くな 'る傾向がある。 p h o n e値はこの傾向を反映させたもので周波数依存性をもって いる。 これに対して、 音圧レベルは絶対的な物理量であり、 周波数依存性はない。 例えば、 第 1 1図において、 音圧レベル 3 0 (d B) は、 1 k H z (点 にお いても 1 00H z (点 |3) においても音圧レベル 3 0 ( d B) である。 これに対し て、 p h o n e値は、 1 kH z (点 α) においては音圧レベルと同じ数値の 3 0 ρ h o n eであるが、 1 0 OH z (点 ;3) においは 1 O p h o n eとなり、 音圧レべ ルに対して数値が 20低い値となる。 これは、 人間の耳の感音特性が低い周波数に 対しては感度が鈍くなる傾向を反映させたものである。

s o n e値は、 p h o n e値を別の尺度で表現したものであり、 p h o n e値と 同じ曲線群で表される。 s o n e値の定義は、 40 p h o n eを l s o n eとし、 p h o n e値の数値が 1 0上がると s o n e値を 2倍とし、 p h o ii e値の数値が 1 0下がると s o n e値を 1 Z 2倍とするものである。 例えば 3 O p h o n eの曲 線は 1 / 2 s o n eの曲線と一致し、 20 p h o n eの曲線は 1 Z 4 s o n eの曲 線と一致する。

ビジュアル聴診器 1では、 周波数依存性の無い物理量である音圧表示 （リニア表 示） およびその対数表示である音圧レベルに加えて、 人間の耳の感音特性を反映し た p h o n e値および s o n e値によって表示可能とし、 これらをパラメ一タとし て選択可能な形態としている。

経験を積んだ医師は、 従来の聴診器による診断によって自らの耳に聞こえる人体 の可聴音の大きさを判断している。 ビジュアル聴診器 1においても、 マイク等の集 音手段 3から出力される物理量に対して人間の耳の感音特性を反映した p h o n e 値および s o n e値に変換して振幅値を表示可能とすることによって、 '医師の経験 を活かした適切な監視、 診断が可能となる。

振幅軸変換処理部 3 5 2では、 音圧表示、 対数表示、 p h o n e値表示および s o n e値表示の 4種の表示に加えて、 さらに 1ZX s o n e捕正法を用いた振幅値 の補正表示を可能としている。

1 /X s o n e捕正法とは、 1 ,X s o n e特性を表す曲線の 1 k H _Zを基準と した周波数特性 （1 kH zを基準とした変化量） を他の曲線の 1 kH _Z以外の領域 にも適用して振幅値を補正するものである。

例えば 1 ZX s o n e捕正法において、 Xとして 「8」 を選択した場合、 基準と なる曲線は 1/8 s o n e曲線 （第 1 1図において、 曲線 G) となる。 この 1 /8 s o n e曲線の 1 k H zを基準とした変化量を他の曲線の 1 k H z以外の領域に適 用して捕正する。 例えば 2 s o n eの曲線 （ 50 p h o n eの曲線と同じ） に適用 して捕正した場合、 '浦正後の 2 s o n eの曲線 （或いは 50 p h o n eの曲線） は 、 曲線 Hに変更される。

この結果、 周波数が 200H zで音圧レベルが約 5 8 d Bの振幅値 （点 y ) は、 捕正前は 4 s o n e (或いは 6 0 p h o n e ) であったものが 1 /X s o n e補正 法を適用した場合 2 s o n e (或いは 5 O p h o n e) として表される。

lZX s o n e捕正法は、 1 k H z以下の周波数において、 同じ音圧レベルであ つても s o n e値或いは p h o n e値の値をより低く捕正するものである。

一般に人体からの可聴音を監視、 診断しょうとする場合に、 ある周波数以下の成 分は重要性が低い場合がしばしばある。 例えば呼吸音の監視、 診断においては 1 0 OH z以下の周波数成分は重要性が低いとされる場合において、 1 0 OH z以下の 表示を完全に力ットするのではなく、 表示感度を下げて表示したいという要望があ る。 1ZX s o n e捕正法はかかる要望に答えるものである。

なお、 音圧表示、 対数表示、 p h o n e値表示、 s o n e値表示および lZX s o n e補正法の選択は、 第 5図に示した表示設定ウインドウ 3 3 0のレベル軸欄 3 3 3をクリックして容易に選択することができる。

次に、 第 9図に示す上限リミット Z下限カットオフ処理部 3 5 3は、 設定される 振幅の上限値および下限値に基づいて、 上限リミット処理および下限カットオフ処 理をおこなうものである。

上限リミット処理は、 設定されている上限値以上の振幅の信号に対しては、 上限 値をその振幅として表示させる。

一方、 下限カットオフ処理は、 設定されている下限値以下の振幅の信号に対して はその表示を禁止する。 下限カットオフ処理によって、 監視、 診断上不要な程度の 微小な可聴音や不要な雑音の表示を排除することが可能となり、 視認性を向上させ ることが可能となる。 振幅の上限値、 下限値は第 4図に示した標準画面ウインドウ 3 0 1の右下にある 3 Dバー 3 1 5によって容易に設定 ·変更することができる。 標準画面ウィンドウ 3 0 1の上側バー 3 1 6をドラッグすることによって上限値は変更できる。 このと き、 3次元画像表示領域 Aの振幅上限値 3 2 2も併せて変更される。 同様に、 標準 画面ウィンドウ 3 0 1の下側バー 3 1 7をドラッグすることによって下限値が変更 でき、 3次元画像表示領域 Aの振幅下限値 3 2 3も併せて変更される。

原 3 D画像作成処理部 3 5 4は、 3次元画像表示の基となる 3次元データの作成 を行う処理である。 設定された表示周波数の下限値、 上限値のパラメータを基に F F Tから出力された周波数成分の中から表示に必要な周波数成分を選択する。

また、 設定された表示時間範囲と F F T繰り返し周期のパラメータを基に、 F F Tから逐次繰り返し出力されてくるデータを時間方向で切り取る処理を行う。 例え ば表示時間範囲が 6秒、 F F T繰り返し周期が 5 0 m sと設定されている場合、 1 2 0個 （6 O O 0 m s / 5 0 m s = 1 2 O ) の F F T出力を時間の新しい順から取 り出し、 これを 3次元画像表示の基となる 3次元データとする。

なお、 表示周波数の下限値、 上限値の設定は、 第 5図に示した表示設定ウィンド ゥ 3 3 0の周波数表示範囲欄 3 3 6から設定することができる。 また、 表示時間範 囲と F F T繰り返し周期は、 同じく第 5図に示した表示設定ウインドウ 3 3 0の時 間軸欄 3 3 1および F F T間隔欄 3 3 5から設定することができる。

表示更新用 3 D画像作成処理部 3 5 5は、 原 3 D画像作成処理部 3 5 4から出力 される 3次元データから表示更新用の 3次元データを作成するものである。

ビジュアル聴診器 1は、 心音や捻髪音を監視、 診断可能とするため、 F F Tフレ ーム長 Tや F F T繰り返し周期の短縮化を図っている。 このため、 F F Tからは例 えば 5 m sの繰り返し周期で新しい F F Tデータが出力される。 従って、 原理的に は 3次元画像の表示は 5 m s毎に更新することが可能である。

しかしながら、 人間が 3次元画像を目視する場合、 5 m s毎の画像の変化は識別 することができない。 3次元画像の更新周期は人間が識別できる範囲であれば十分 である。 例えば 3 O m s程度の更新周期であっても人間の目には十分滑らかな連続 性を確保できる。

第 1 2図は、 3次元データのうち特定の周波数成分をとりだして、 振幅波形と時 間とをプロットしたものである。 複数の同じ波形を時間方向にシフトして表示する ことによって画像が更新される様子を模擬したものである。 また、 各波形上のドッ トの周期は F F T繰り返し周期を表している。 第 1 2図においては、 画像の更新周 期と F F T繰り返し周期は同じ値となっている。

これに対して第 1 3図は、 画像の更新周期を F F T繰り返し周期の 2倍としたと きの画像の更新状態を模擬したものである。 F F T繰り返し周期は第 1 2図と同じ 値であること力ゝら、 画像の更新周期を 2倍としても波形の形状そのものは第 1 2図 の形状と同じ形状が維持されている。

ビジュアル聴診器 1では、 画像の更新周期と F F T繰り返し周期をそれぞれ独立 に設定できるようにしている。 従って、 F F T繰り返し周期を短く設定することに よって持続時間が短い心音等の波形の再現性を確保しつつ、 連続的な視認性が確保 できる範囲で画像の更新周期を独立に低く設定することができる。 この結果、 後続 する 3次元画像の回転等処理に対して処理負荷を軽減することが可能となり、 ハン グアップ等の現象を排除することができる。

回転等処理部 3 5 6は、 3次元画像に対して、 回転 ·平行移動 ·拡大 ·縮小 （以 下回転等という） させて表示するための処理である。 回転等処理は、 3次元データ に対して回転 ·平行移動 ·拡大 ·縮小を行うための変換行列演算や、 3次元データ から 2次元画面への投射処理、 隠れた部分の消去処理等を含む処理である。

回転等を行う手法は種々の方法があるが、 例えば 3次元データに対する視線方向 と視点距離を設定、 変更することによって実現できる。

3次元画像の回転等は、 第 4図に示した回転ボタン 3 0 7， 平行移動ボタン 3 0 8および拡大 ·縮小ボタン 3 0 9によって手動で実施させることができる。 例えば 回転ボタン 3 0 7をクリックして回転可能な状態にした後、 3次元画像が表示され ている画面の上から回転させたい任意の方向にボインタをドラッグすることによつ て 3次元画像を回転させることができる。

第 1 4図は、 3次元画像を回転 ·拡大 ·縮小させたときの様子を例示したもので ある。 第 1 4 ( a ) 図は初期の状態を示している。 ユーザが第 4図に示した回転ボ タン 3 0 7をクリックして回転可能な状態にした後、 第 1 4 ( a ) 図内にポインタ (図示せず） を移動させて例えば第 1 4 ( a ) 図内を左方向から右方向にポインタ をドラッグすると、 3次元画像は反時計方向に回転して第 1 4 ( b ) 図の状態にな る。

次にユーザが拡大 ·縮小ボタン 3 0 9をクリックして拡大 ·縮小が可能な状態に した後、 ポインタを手前方向 （画面上で上から下へ） にドラッグすると 3次元画像 は拡大されて第 1 4 ( c ) 図の状態になる。 逆にポインタを奥方向に （画面上で下 から上へ） ドラッグすると 3次元画像は縮小されて第 1 4 ( b ) 図の状態に戻る。 さらにユーザが、 回転ボタン 3 0 7をクリックした後、 画面上のポインタを左方 向から右方向にドラッグすると 3次元画像を継続して反時計方向に回転させること が可能であり、 第 1 4 ( b ) 図から第 1 4 ( d ) 図の状態へ、 さらには第 1 4 ( e ) 図の状態へ回転する。

平行移動ボタン 3 0 8をクリックすれば、 同様にボインタをドラッグすることで 3次元画像を任意の方向に平行移動させることができる。

このように極めて簡便な方法で 3次元画像を自由に回転等させることができ、 可 聴音の監視、 診断を容易かつ正確に行うことが可能となる。

例えば、 可聴音の時間的変化や周波数の変化を総合的に判断したいような場合は 3次元画像を斜め上方向から鳥瞰する状態に設定すればよい。 可聴音の時間的な変 化に着目したいときは、 3次元画像を水平にして時間軸を画面の正面方向に向けれ ばよい。 さらに周波数成分の変化に着目したい場合は、 周波数軸を画面の正面方向 に向ければよい。 このように 3次元画像を任意の方向から監視することでより正確 な診断が可能となる。

可聴音が 3次元画像化されることによってさらに種々の利点が生じる。 例えば、 カルテ等の診断記録において客観的かつ正確な記録が可能となる。 従来捻髮音等の 異常呼吸音の存在をカルテ等に記録する際には、 その音の特徴を示す専門用語を用 いて記載する等の手段がとられていた。 可聴音が 3次元画像化されることによって 例えば、 捻髪音の周波数や振幅を付記することが可能となりより客観的な記載とす ることも可能となる。 また、 プリントアウトした 3次元画像をカルテ等の記録に含 めることもできる。

( 6 ) パラメータ設定手段の構成と動作

第 1 5図は、 パラメータ設定手段 4 0および表示自動更新手段 5 0の細部構成を 示したものである。

パラメータ設定手段 4 0は、 入力手段 6によるク リ ック等の手動操作で入力され た情報を基に作成された手動パラメータファイル 4 0 1、 パラメータ設定手段 4 0 で作成された手動パラメータファイル 4 0 1と表示自動更新手段 5 0が備えるシナ リオパラメータファイル 5 0 5とからパラメータを適宜選択する第 1の選択部 4 0 2を備える。 また、 入力手段 6からクリック、 ドラッグ等操作によって入力される 情報を基に回転等の内容を識別する手動指示による回転等識別部 4 0 3、 識別され た回転等の情報を基に求められる視線方向 ·視点距離データ 4 0 4、 パラメータ設 定手段 4 0で求められた視線方向 ·視点距離データ 4 0 4と表示自動更新手段 5 0 で求められた視線方向 ·視点距離データ 5 06とを適宜選択する第 2の選択部 4 0 5等を備える。

手動パラメータファイル 40 1は、 標準画面ウインドウ 3 0 1の各種ボタン 3 1 4等、 表示設定ウインドウ 3 3 0の各種ボタン 3 3 1等、 圧縮調節ウインドウ 3 4 0の調節ボタン 34 2等で選択或いは入力された各種パラメータを基に作成される 視線方向 ·視点距離データ 404は、 第 1 6図に例示したべク トルの方向 （視線 方向） やベク トルの始点 （視点距離） によって表される量であり、 3次元画像処理 手段 3 0における回転等の演算に用いられる。 視線方向 ·視点距離データ 404を 変化させることによって 3次元画像は回転等する。

(7) 表示自動変更手段の構成と動作

第 1 5図には表示自動更新手段 5 0の細部構成も併せて示している。

表示自動更新手段 5 0は、 予め作成してあるシナリオファイル 5 0 1に基づいて F FT繰り返し周期等の各種パラメータや 3次元画像の回転等を自動的に更新する ものである。

シナリォファイル 5 0 1はシナリォが記述されているファイルのことであり、 シ ナリオは、 パラメータ設定コマンド 5 0 2や移動コマンド 5 0 3等の実行コマンド と、 コマンドの実行手順を示した手順コマンド 5 04から構成されたものである。 第 1 7図は、 シナリオファイル 5 0 1の一例を示したものである。 シナリオファ ィル 5 0 1の行番号 1にはシナリォファイル 5 0 1を識別するためのシナリォ名称 が記述される。 第 1 7図の例では、 シナリオ名称は 「呼吸音 （1) 」 である。

行番号 2および 3には、 手順コマンド 「手順 A (B, 1 ) 」 とこの手順コマンド に従って実行される実行コマンドが記述されている。 ここで手順コマンド 「手順 A (B, 1) J の最初の 「AJ はこの手順コマンドの識別名を表している。 次の 「B ンドの識別名を表している。

行番号 3には、 実行コマンドとして、 パラメータ設定コマンド 「パラメータ設定 (# 2) 」 と記述されている。 「パラメータ設定 （# 2) 」 の意味するところは、 シナリオパラメータファイル （# 2) に記述されている各種パラメータを A/D変 換手段 1 0、 周波数変換手段 20および 3次元画像処理手段 3 0に送信し、 設定せ よ、 という意味である。

また、 「手順 A (B, 1) 」 のうち、 「1」 は手順コマンド Aに含まれる実行コ マンドの繰り返し数を示している。 本例に示された手順によれば、 「パラメータ設 定 （# 2) 」 コマンドを 1回だけ実行し、 その後、 識別名 Bの手順コマンドへジャ ンプせよ、 ということになる。

行番号 4 7には、 手順コマンド 「手順 B (B, 1) 」 とこの手順コマンドに従 つて実行される複数の実行コマンドが実行順に記述されている。 このようにひとつ の手順コマンドに含まれる実行コマンドの数はひとつに限らない。 また本例では、 識別名 Bの手順コマンドの次のジャンプ先は同じく識別名 Bの手順コマンドとなつ ていることから、 識別名 Bの手順コマンドに含まれる実行コマンド （本例では 3つ の実行コマンド） が繰り返し実行されることになる。

行番号 5の、 移動コマンド 「移動 （Xい yい zい x ₂ y ₂ z ₂ t _{l N} n) j の意味は、 現在の視線べク トル （第 1 6図における視線べク ト AO) から、 始 点座標 （Xい yい 、 終点座標 （x ₂ y ₂ z ₂、 ） で表現される視線べク トル A 1 移動時間 t でかつ n回のステップで移動せよ、 という意味である。 3 次元画像の回転等の演算の基になる視線方向、 視点距離は、 視線べク トルの方向お よび視線べク トルの始点の位置によって表現される。 したがって、 視線べクトルを 本実行コマンドによつて移動させることによって 3次元画像を回転等させることが できる。

本例で を 4秒 （400 0m s ) nを 1 0 0と記述した場合、 視線べク トル は 4 Om s毎に 1 0 0回のステップで離散的に移動するが、 人間の目にはほぼ連続 的に滑らかに移動しているように見える。

行番号 6にも同様の移動コマンド 「移動 （x ₃ y ₃ z ₃ x ₄ y₄ z ₄ t _λ n) 」 が記述されている。 行番号 5および行番号 6の移動コマンドの実行によつ て、 第 1 6図に例示したように、 現在の視線ベク トル AOから視線ベク トル A 1 、 さらに視線ベク トル A 2 移動する。

行番号 7の、 停止コマンド 「停止 （m) 」 は、 m秒間停止せよ、 という意味であ る。

第 1 7図はシナリォファイル 5 0 1の一例ではあるものの、 基本的には本例で示 した 4種のコマンド、 即ち、 手順コマンド、 パラメータ設定コマンド、 移動コマン ドおよび停止コマンドによって総てのシナリォファイル 5 0 1を記述することが可 能である。

このようにシナリオファイルを構成するコマンドの種類は限定されているため、 キーボ一ド等を用いてシナリオを直接記述するとしてもそれ程大きな負担とはなら ない。 さらに後述するシナリオ簡易作成機能を用いればより一層簡易な方法でシナ リオファイル 5 0 1を作成することが可能である。

シナリオファイル 5 0 1の実行方法を第 4図、 第 1 5図および第 1 7図を参照し て説明する。

まず、 標準画面ウィンドウ 3 0 1の下部のシナリオ選択欄 3 2 5 (第 4図参照） をクリックして所望のシナリオファイル 5 0 1のシナリオ名称を選択する。 例えば 「呼吸音 （1 ) 」 を選択する。 次に同じく標準画面ウィンドウ 3 0 1の右上部にあ るスタートボタン 3 0 2をクリックする。 この 2つの操作だけでシナリオファイル 5 0 1 ( 「呼吸音 （1 ) 」 ） に記述されている各コマンドが実行される。

具体的には、 まず手順コマンド 「手順 A ( B、 1 ) 」 に含まれるパラメータ設定 コマンド 5 0 2がデコードされた後実行される。 第 1 7図の例で言えばシナリォパ ラメータファイル （# 2 ) 5 0 5に記憶されている各種パラメータが A/ D変換手 段 1 0、 周波数変換手段 2 0および 3次元画像処理手段 3 0に自動的に設定される なお、 シナリオファイルが選択されて実行される場合には、 パラメータ設定手段 4 0の第 1の選択部 4 0 2は、 表示自動更新手段 5 0から出力されるパラメータが 優先的に選択されるが、 入力手段 6から手動で特定のパラメータが設定された場合 には、 シナリオパラメータファイル内の該当するパラメータはオーバーライ ド （上 書き） される。

次に手順コマンド 「手順 B ( B、 1 ) 」 に含まれている 2つの移動コマンドと停 止コマンドが繰り返し実行される。 移動コマンドに含まれる視線べク トルの座標情 報、 移動時間、 ステップ数の情報から視線方向、 視点距離データが順次求められ、 パラメータ設定手段 4 0の第 2の選択部 4 0 5を介して 3次元画像処理手段 3 0へ 送られる。 3次元画像処理手段 3 0では、 逐次送られてくる視線方向、 視点距離デ ータに基づいて、 3次元画像に対して回転等の処理を行う。

患者の診断中において、 呼吸音の監視、 診断から心音の監視、 診断に切り換える 場合がある。 呼吸音と心音とではそれぞれの周期や周波数範囲が大きく異なる。 こ のため、 呼吸音と心音をそれぞれ最適な状態で監視、 診断するためには、 表示時間 範囲や表示周波数範囲、 F F T繰り返し周期等の各種パラメータを変更する必要が ある。 しかしながら、 各種パラメータの設定を患者の診断中に手動で変更するのは 非常に面倒であり又誤操作の可能性もある。

ビジュアル聴診器 1が備える表示自動更新手段 5 0によれば、 呼吸音用のシナリ ォと心音用のシナリオを予めそれぞれ備える.ことによって、 操作の煩雑さや誤操作 の危険性は解消される。 呼吸音用のシナリオを実行させれば呼吸音の監視、 診断に 適した各種パラメータが自動的に設定することができ、 心音用のシナリオを実行さ せれば心音の監視、 診断に適した各種パラメータが自動的に設定することができる からである。

また、 呼吸音の監視、 診断と心音の監視、 診断とでは、 3次元画像に対する回転 等を変更しなければならない場合もある。 このような場合には、 予め呼吸音用のシ ナリオと心音用のシナリォとにそれぞれの監視、 診断に適した回転等を移動コマン ドで記述しておけばよい。

( 8 ) シナリオ簡易作成機能

シナリオファイル 5 0 1は例えば 4種程度のコマンドで簡便に記述することがで きるが、 各種パラメータの内容や、 視線べク トルの座標点をキーボードを使って入 力する操作は煩雑である。

表示自動更新手段 5 0はシナリオファイル 5 0 1を簡易に作成することができる シナリオ簡易作成部 5 1 0を備えている。

シナリオ簡易作成部 5 1 0は、 基本的にはシナリォファイル 5 0 1の実行の手順 (第 1 5図参照） と逆の手順でシナリオファイル 5 0 1を作成するものである。 こ の際、 各種パラメータの設定や、 回転等の設定はパラメータ設定手段 4 0が備える 手動入力機能を利用することによって簡易に設定できるようにしている。

第 1 8図は、 シナリオファイル 5 0 1を簡易に作成するためのシナリオ作成ウイ ザ一ドを示したものである。

まず、 呼吸音用のシナリオを作成しょうとする場合、 呼吸音の監視、 観測に適し た各種パラメータを入力手段 6および表示設定ウインドウ 3 3 0等を用いて手動で 設定する。 この結果、 手動パラメータファイル 4 0 1が作成される。

次に、 表示設定ウインドウ 3 3 0の下部にあるシナリォ作成ボタン 3 3 8をクリ ックすると手動パラメータファイル 4 0 1の内容がシナリォパラメータファイル 5 0 5に転送 ·保存される。 さらに、 第 1 8図に示したシナリオ作成ウイザ一ド 5 1 1が画面上に表示される。 また、 シナリオ作成ウイザード 5 1 1の内部のシナリオ 記述部 5 1 3には、 行番号 1ないし 4に相当するシナリオ名称および各コマンドが 自動的に作成される。 なお、 シナリオ名称は当初は仮の名称が付されるが、 シナリ ォ名称欄 5 1 2に所望の名称 （例えば 「呼吸音 （1 ) 」 ） を入力することによって 変更できる。 次に、 標準画面ウィンドウ 3 0 1の内部にあるポインタをドラッグすることによ つて、 3次元画像に対して手動で所望の回転等の設定を行う。 そして、 その状態の ままシナリォウイザ一ド 5 1 1の移動ボタン 5 1 4をクリックする。 その結果、 表 示されている 3次元画像の状態に対応する回転等の情報が視線べク トル情報に変換 されて行番号 5に相当する移動コマンドを自動的に作成する。 なお、 移動コマンド の t l、 nにはそれぞれ既定値として、 例えば 4 0 0 0 (m s ) , 2 0 0が設定さ れるが、 これらの数値はシナリオ記述欄 5 1 3に直接数値を入力することで変更可 能である。

さらに、 標準画面ウインドウ 3 0 1の内部にあるボインタをドラッグすることに よって、 3次元画像に対して回転等を変更する。 そして、 変更後の画像の状態のま まシナリオウイザ一ド 5 1 1の移動ボタン 5 1 4を再度クリックする。 その結果、 表示されている 3次元画像の状態に対応する回転等の情報が視線べク トル情報に変 換されて行番号 6に相当する移動コマンドを自動的に作成する。

つぎに、 シナリオウイザ一ド 5 1 1の停止ボタン 5 1 5をクリ ックする。 その結 果、 行番号 7の停止コマンドが自動作成される。 停止時間 mには既定値として例え ば 2 0 0 0 (m s ) が設定されるが、 この数値もシナリオ記述欄 5 1 3に直接数値 を入力することで変更可能である。

最後に、 シナリオウイザード 5 1 1の右上部にある、 O Kボタン 5 1 6をクリツ クすれば、 シナリオ名称 「呼吸音 （1 ) 」 のシナリオファイルが作成される。

( 9 ) ソフトウエアによる処理

第 2図に示したビジュアル聴診器 1のシステム構成、 第 7図， 第 9図および第 1 5図に示した細部構成は、 ハードウェアによっても実現可能であるが、 ソフトゥェ ァによっても実現できる。

第 1 9図は、 第 7図， 第 9図および第 1 5図に示した細部構成による処理をソフ トウエアによって実現した場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 まず、 ステップ S T 1 0で、 F F T繰り返し周期、 表示周波数範囲等の各種パラ メータを入力する。 また、 最初に入力した各種パラメータの変化をモニタし、 いず れかのパラメータに変化があった場合は再度変化のあったパラメータを入力する。 次に、 ステップ S T 1 1で、 AZD変換手段 1 0から、 可聴音デジタルデータを 入力する。 ステップ S T 1 2では、 入力した可聴音デジタルデータに対して、 F F T処理によって周波数変換処理を行う。 F F T処理は、 F F T演算の他、 設定され た窓関数によるウェイティング演算、 F F T演算結果に対する振幅値演算、 リニア 、 B a r k等の周波数軸変換処理を含むものである。

ステップ ST 1 3では、 F FT処理された各周波数成分毎の振幅値に対して、 圧 縮および拡大処理を行う。

ステップ ST 1 4では、 振幅軸を、 リニア表示、 対数表示、 p h o n e値表示、 s o n e値表示等で表示させるために各周波数成分の振幅値に対して加工処理を行 Ό ο

ステップ ST 1 5では、 各周波数成分毎の振幅値に対して、 上限値以上の信号に 対してはリミットし、 下限値以下の信号に対しては除去する処理をさらに行う。 ステップ ST 1 6では、 パラメータとして設定された表示時間範囲、 表示周波数 範囲の振幅値を 3次元データとして作成する。 ステップ S T 1 6で作成される 3次 元データは、 F F T繰り返し周期に対応した時間間隔で更新されるものである。 ステップ ST 1 7では、 パラメータとして設定された画像更新周期に基づいて、 ステップ S T 1 6で作成された 3次元データを取り出す。 従って、 ステップ S T 1 7で作成される 3次元データは、 画像更新周期に対応した時間間隔で更新されるも のである。

ステップ ST 1 8では、 視線方向、 視点距離データを入力する。

ステップ ST 1 9では、 ステップ S T 1 7で作成された 3次元データと、 ステツ プ ST 1 8で入力された視線方向、 視点距離デ一タとに基づいて回転等の演算を行 つた後、 3次元データから 2次元への投射演算、 隠れ部分の消去処理等を行って 3 次元画像データを作成する。 またステップ S T 1 9では、 3次元画像データに加え て、 A/D変換手段 1 0から出力される時間波形も表示させる処理を行う。

ステップ ST 20では、 ビジュアル聴診器 1が備える例えば液晶表示器等の表示 手段 5に対して画像データを出力する。

第 1 5図に示したパラメータ設定手段 40および表示自動更新手段 5 0の細部構 成もソフトウェアによって実現できるが、 その内容は第 1 5図等に関する説明と重 複するためここでは省略する。

なお、 本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、 実施段階では その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。 また、 上記実施形 態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、 種々の発明を形成 できる。 例えば、 実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除して もよい。 産業上の利用可能性

本発明に係るビジュアル聴診器、 その画像表示方法およびその画像表示プログラ ムによれば、 人体から発生される呼吸音、 心音等の可聴音をリアルタイムで 3次元 表示することができ、 かつ視認性、 操作性の高いビジュアル聴診器、 その画像表示 方法およびその画像表示プログラムを提供することができる。 この結果多くの医師 や看護師が同時にかつリアルタイムで患者の呼吸状態や心拍状態等を監視すること ができ、 客観的でかつ迅速な診察 ·処置が可能となる。

また、 本発明に係るビジュアル聴診器、 その画像表示方法およびその画像表示プ ログラムを、 医師や看護師等の教育用器材或いは研究用器材として用いることもで きる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換され た可聴音デジタルデータを入力し、 複数の周波数毎の振幅データに変換する周波数 変換手段と、

前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、 振幅、 周波数および時間に基づいて 3次元画像として実時間で表示させるための画像処理 を行う 3次元画像処理手段と、

前記周波数変換手段および前記 3次元画像処理手段に対する各種パラメータを設 定するパラメータ設定手段と、

前記 3次元画像処理手段によつて画像処理される 3次元画像を予め定めた手順に 従って自動的に変更する表示自動変更手段と、

を備えたことを特徴とするビジユアル聴診器。

2 . 呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音を集音し、 電気信号に変換す る集音手段と、

前記集音手段から出力される前記電気信号を可聴音デジタルデータに変換する A ZD変換手段とをさらに備え、

前記パラメータ設定手段は、 前記 A / D変換手段に対して各種パラメータをさら に設定することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のビジユアル聴診器。

3 . 前記 3次元画像処理手段によって画像処理された 3次元画像を表示する表示手 段をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のビジユアル聴診器。

4 . 前記パラメータ設定手段に対して前記パラメータを手動で入力する入力手段を さらに備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のビジュアル聴診器。

5 . 前記 A / D変換手段は、 前記 Aノ D変換手段に入力される前記電気信号或いは 前記 A Z D変換手段から出力される前記可聴音デジタルデータに対して利得を変更 でき、 前記パラメータ設定手段は、 前記利得を含むパラメータを設定できることを 特徴とする請求の範囲第 2項に記載のビジュアル聴診器。

6 . 前記周波数変換手段は、 高速フーリエ変換による周波数変換手段であり、 前記 高速フーリエ変換のフレーム時間長の最小値は 5 m s以下であり、 前記パラメータ 設定手段は、 前記高速フーリエ変換のフレーム時間長を含むパラメータを設定でき ることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のビジユアル聴診器。

7 . 前記 3次元画像処理手段は、 振幅の表示範囲の上限値および下限値を変更する ことが可能であり、 前記パラメータ設定手段は、 前記振幅の表示範囲の上限値およ び下限値を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載 のビジュアル聴診器。

8 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可 聴音デジタルデータに対して、 所定の振幅値以上の振幅データに対しては振幅の圧 縮処理を行い前記所定の振幅値未満の振幅データに対しては振幅の拡張処理を行う ことができ、 前記パラメータ設定手段は、 前記所定の振幅値および前記圧縮処理の 圧縮率を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の ビジュアル聴診器。

9 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可 聴音デジタルデータを、 リニア表示、 対数表示、 p h o n e値表示、 s o n e値表 示のうち少なくともいずれかひとつの振幅表示の方法によって表示でき、 前記パラ メータ設定手段は、 前記振幅表示の方法を含むパラメータを設定できることを特徴 とする請求の範囲第 1項に記載のビジユアル聴診器。

1 0 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された 可聴音デジタルデータを p h o n e値表示或いは s o n e値表示によって表示した 場合において、 ラゥドネス等感曲線の中から任意に選定した p h o n e値曲線或い は s o n e値曲線の 1 k H zを基準とした変化量を他の p h o n e値曲線或いは s o n e値曲線の 1 k H z以外の領域に適用して p h o n e値表示或いは s o n e値 表示することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のビジュアル聴診器。

1 1 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の表示周波数範囲の最小値及び 最大値を変更でき、 前記パラメータ設定手段は、 前記表示周波数範囲の最小値及び 最大値を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の ビジュアル聴診器。

1 2 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の表示時間範囲を変更でき、 前 記パラメータ設定手段は、 前記表示時間範囲を含むパラメータを設定できることを 特徴とする請求の範囲第 1項に記載のビジュアル聴診器。

1 3 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の更新時間を変更でき、 前記パ ラメータ設定手段は、 前記更新時間を含むパラメータを設定できることを特徴とす る請求の範囲第 1項に記載のビジュアル聴診器。

1 4 . 前記 3次元画像処理手段は、 回転、 平行移動、 拡大および縮小のうち任意の ひとつ或いは任意の 2以上の組み合わせによって前記 3次元画像に対する視線方向 および視点距離を変更することができ、 前記パラメータ設定手段は、 前記回転、 平 行移動、 拡大および縮小をさせるための指示を設定できることを特徴とする請求の 範囲第 1項に記載のビジュアル聴診器。

1 5 . 前記表示自動変更手段は、 パラメータ設定コマンドと移動コマンドとを含む 複数のコマンドに基づいて前記 3次元画像を自動的に変更するための手順を予め定 めることができることを特徴とし、

前記パラメータ設定コマンドは、 前記 AZ D変換手段、 前記周波数変換手段およ び前記 3次元画像処理手段に対して前記パラメータを設定することができるコマン ドであり、

前記移動コマンドは、 移動後の前記 3次元画像に対する視線方向および視点距離 を示す視線ベク トルと、 移動に要する時間とを含むコマンドであることを特徴とす る請求の範囲第 1項又は第 2項に記載のビジユアル聴診器。

1 6 . 前記パラメータ設定コマンドは、 手動で設定された前記パラメータの情報に 基づいて作成することができ、

前記移動コマンドは、 手動で設定された前記 3次元画像に対する視線方向および 視点距離の情報から移動コマンドを作成することができることを特徴とする請求の 範囲第 1 5項に記載のビジュアル聴診器。

1 7 . 呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換さ れた可聴音デジタルデータを入力し、

周波数変換手段によって複数の周波数毎の振幅データに変換し、

前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、 3次元 画像処理手段によって振幅、 周波数および時間に基づいて 3次元画像として実時間 で表示するビジュアル聴診器の画像表示方法において、

前記周波数変換手段および前記 3次元画像処理手段に対するパラメータを手動で 設定可能に構成するともに、 前記 3次元画像処理手段によって表示される 3次元画 像を予め定めた手順に従って自動的に変更可能に構成したことを特徴とするビジュ アル聴診器の画像表示方法。

1 8 . 呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音を集音し電気信号に変換し 前記電気信号を AZ D変換手段によって可聴音デジタルデータに変換し、 前記 A / D変換手段によって変換された可聴音デジタルデ一タをさらに入力し、 前記 AZ D変換手段に対するパラメータを手動でさらに設定可能に構成したこと を特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載のビジユアル聰診器の画像表示方法。

1 9 . 前記 AZ D変換手段は、 前記 AZ D変換手段に入力される前記電気信号或い は前記 A Z D変換手段から出力される前記可聴音デジタルデータに対して利得を変 更でき、 前記手動で設定することができるパラメータは前記利得を含むことを特徴 とする請求の範囲第 1 8項に記載のビジユアル聴診器の画像表示方法。

2 0 . 前記周波数変換手段は高速フーリエ変換による周波数変換手段であり、 前記 高速フ一リェ変換のフレーム時間長の下限値は 5 m s以下であり、 前記手動で設定 することができるパラメータは前記高速フーリェ変換のフレーム時間長を含むこと を特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。

2 1 . 前記 3次元画像処理手段は、 振幅の表示範囲の上限値および下限値を変更で き、 前記手動で設定することができるパラメータは前記振幅の表示範囲の上限値お よび下限値を含むことを特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載のビジュアル聴診器 の画像表示方法。

2 2 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された 可聴音デジタルデータに対して、 所定の振幅値以上の振幅データに対しては振幅の 圧縮処理を行い前記所定の振幅値未満の振幅データに対しては振幅の拡張処理を行 うことができ、 前記手動で設定することができるパラメータは前記所定の振幅値お よび前記圧縮処理の圧縮率を含むことを特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載のビ ジュアル聴診器の画像表示方法。 .

2 3 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された 可聴音デジタノレデータを、 リニア表示、 対数表示、 p h o 11 e値表示、 s o n e値 表示のうち少なくともいずれかひとつの振幅表示の方法によって表示でき、 前記手 動で設定することができるパラメ一タは前記振幅表示の方法を含むことを特徴とす る請求の範囲第 1 7項に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。

.

2 4 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された 可聴音デジタルデータを p h o n e値表示或いは s o n e値表示によって表示した 場合において、 ラゥドネス等感曲線の中から任意に選定した p h o n e値曲線或い は s o n e値曲線の 1 k H zを基準とした変化量を他の p h o n e値曲線或いは s o n e値曲線の 1 k H z以外の領域に適用して p h o n e値表示或いは s o n e値 表示することを特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載のビジュアル聴診器の画像表 示方法。

2 5 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の表示周波数範囲の最小値及び 最大値を変更でき、 前記手動で設定することができるパラメ一タは前記表示周波数 範囲の最小値及び最大値を含むことを特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載のビジ ュァル聴診器の画像表示方法。

2 6 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の表示時間範囲を変更でき、 前 記手動で設定することができるパラメータは前記表示時間範囲を含むことを特徴と する請求の範囲第 1 7項に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。

2 7 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の更新時間を変更でき、 前記手 動で設定することができるパラメータは前記更新時間を含むことを特徴とする請求 の範囲第 1 7項に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。

2 8 . 前記 3次元画像処理手段は、 回転、 平行移動、 拡大および縮小のうち任意の ひとつ或いは任意の 2以上の組み合わせによつて前記 3次元画像に対する視線方向 および視点距離を変更することができ、 前記手動で設定することができるパラメ一 タは前記回転、 平行移動、 拡大および縮小をさせるための指示を含むことを特徴と する請求の範囲第 1 7項に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。

2 9 . 前記 3次元画像を自動的に変更することができる予め定めた手順は、 パラメ ータ設定コマンドと移動コマンドとを含む複数のコマンドに基づいて前記手順を定 めることができ、

前記パラメ一タ設定コマンドは、 前記 A/ D変換手段、 前記周波数変換手段およ ぴ前記 3次元画像処理手段に対して前記パラメータを設定することができるコマン ドであり、

前記移動コマンドは、 移動後の前記 3次元画像に対する視線方向および視点距離 を示す視線べク トルと、 移動に要する時間とを含むコマンドであることを特徴とす る請求の範囲第 1 7項又は第 1 8項に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。

3 0 . 前記パラメータ設定コマンドは、 手動で設定された前記パラメータの情報に 基づいて作成することができ、

前記移動コマンドは、 手動で設定された前記 3次元画像に対する視線方向および 視点距離の情報から移動コマンドを作成することができることを特徴とする請求の 範囲第 2 9項に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。

3 1 . 呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換さ れた可聴音デジタルデータを周波数変換手段によって複数の周波数毎の振幅データ に変換するステップと、

前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、 3次元 画像処理手段によって振幅、 周波数および時間に基づいて 3次元画像として実時間 で表示させるステップと、 をコンピュータに実行させるビジユアル聴診器の画像表示プログラムにおいて、 前記周波数変換手段および前記 3次元画像処理手段に対するパラメータを手動で 設定可能に構成するとともに、 前記 3次元画像処理手段によって表示される 3次元 画像を予め定めた手順に従って自動的に変更可能に構成したことを特徴とするビジ ュァル聴診器の画像表示プログラム。

3 2 . 前記可聴音デジタルデータは、 呼吸音および心音を含む人体から発生する可 聴音を集音し電気信号に変換した後、 前記電気信号を AZ D変換手段によって変換 した可聴音デジタルデータであり、

前記 A / D変換手段に対するパラメータを手動でさらに設定可能に構成したこと を特徴とする請求の範囲第 3 1項に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム

3 3 . 前記 A/ D変換手段は、 前記 A / D変換手段に入力される前記電気信号或い は前記 A / D変換手段から出力される前記可聴音デジタルデータに対して利得を変 更でき、 前記手動で設定することができるパラメータは前記利得を含むことを特徴 とする請求の範囲第 3 2項に記載のビジユアル聴診器の画像表示プログラム。

3 4 . 前記周波数変換手段は高速フーリエ変換による周波数変換手段であり、 前記 高速フーリエ変換のフレーム時間長の下限値は 5 m s以下であり、 前記手動で設定 することができるパラメータは前記高速フ一リエ変換のフ ^一ム時間長を含むこと を特徴とする請求の範囲第 3 1項に記載のビジユアル聴診器の画像表示プログラム

3 5 . 前記 3次元画像処理手段は、 振幅の表示範囲の上限値および下限値を変更で き、 前記手動で設定することができるパラメータは前記振幅の表示範囲の上限値お よび下限値を含むことを特徴とする請求の範囲第 3 1項に記載のビジュアル聴診器 の画像表示プログラム。

3 6 . 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された 可聴音デジタルデータに対して、 所定の振幅値以上の振幅データに対しては振幅の 圧縮処理を行い前記所定の振幅値未満の振幅データに対しては振幅の拡張処理を行 うことができ、 前記手動で設定することができるパラメータは前記所定の振幅値お よび前記圧縮処理の圧縮率を含むことを特徴とする請求の範囲第 3 1項に記載のビ ジュアル聴診器の画像表示プログラム。

3 7. 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された 可聴音デジタルデ一タを、 リニア表示、 対数表示、 p h o n e値表示、 s o n e値 表示のうち少なくともいずれかひとつの振幅表示の方法によって表示でき、 前記手 動で設定することができるパラメータは前記振幅表示の方法を含むことを特徴とす る請求の範囲第 3 1項に記載のビジユアル聴診器の画像表示プログラム。

3 8. 前記 3次元画像処理手段は、 前記複数の周波数毎の振幅データに変換された 可聴音デジタルデータを p h o n e値表示或いは s o n e値表示によって表示した 場合において、 ラウドネス等感曲線の中から任意に選定した p h o n e値曲線或い は s o n e値曲線の 1 k H zを基準とした変化量を他の p h o n e値曲線或いは s o n e値曲線の 1 k H z以外の領域に適用して p h o n e値表示或いは s o n e値 表示することを特徴とする請求の範囲第 3 1項に記載のビジュアル聴診器の画像表 示プログラム。

3 9. 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の表示周波数範囲の最小値及び 最大値を変更でき、 前記手動で設定することができるパラメータは前記表示周波数 範囲の最小値及び最大値を含むことを特徴とする請求の範囲第 3 1項に記載のビジ ュァル聴診器の画像表示プログラム。

40. 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の表示時間範囲を変更でき、 前 記手動で設定することができるパラメータは前記表示時間範囲を含むことを特徴と する請求の範囲第 3 1項に記載のビジユアル聴診器の画像表示プログラム。

4 1. 前記 3次元画像処理手段は、 前記 3次元画像の更新時間を変更でき、 前記手 動で設定することができるパラメータは前記更新時間を含むことを特徴とする請求 の範囲第 3 1項に記載のビジュアル聴診器の画像表示プロダラム。

4 2. 前記 3次元画像処理手段は、 回転、 平行移動、 拡大および縮小のうち任意の ひとつ或いは任意の 2以上の組み合わせによって前記 3次元画像に対する視線方向 および視点距離を変更することができ、 前記手動で設定することができるパラメ一 タは前記回転、 平行移動、 拡大および縮小をさせるための指示を含むことを特徴と する請求の範囲第 3 1項に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。

4 3 . 前記 3次元画像を自動的に変更することができる予め定めた手順は、 パラメ ータ設定コマンドと移動コマンドとを含む複数のコマンドに基づいて前記手順を定 めることができ、

前記パラメータ設定コマンドは、 前記 A / D変換手段、 前記周波数変換手段およ び前記 3次元画像処理手段に対して前記パラメータを設定することができるコマン ドであり、

前記移動コマンドは、 移動後の前記 3次元画像に対する視線方向および視点距離 を示す視線べク トノレと、 移動に要する時間とを含むコマンドであることを特徴とす る請求の範囲第 3 1項又は第 3 2項に記載のビジュアル聴診器の画像表示プロダラ ム。

4 4 . 前記パラメータ設定コマンドは、 手動で入力された前記パラメータの情報に 基づいて作成することができ、

前記移動コマンドは、 手動で設定された前記 3次元画像に対する視線方向および 視点距離の情報から移動コマンドを作成することができることを特徴とする請求の 範囲第 4 3項に記載のビジユアル聴診器の画像表示プログラム。