WO2016207950A1

WO2016207950A1 - シャント音解析装置、シャント音解析方法、コンピュータプログラム及び記録媒体

Info

Publication number: WO2016207950A1
Application number: PCT/JP2015/067876
Authority: WO
Inventors: 太郎中島; 祐介曽我; 真一莪山
Original assignee: パイオニア株式会社
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-12-29

Abstract

シャント音解析装置は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得手段（１１０）と、シャント音情報に基づいて、第１の周波数のシャント音の大きさ、及び第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数のシャント音の大きさを夫々算出する算出手段（１３０）と、第１の周波数のシャント音の大きさ及び第２周波数のシャント音の大きさに基づいて、シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力手段（１４０）とを備える。これにより、シャント形成部位における狭窄診断を好適に支援することが可能である。

Description

シャント音解析装置、シャント音解析方法、コンピュータプログラム及び記録媒体

　本発明は、被測定者から取得したシャント音を解析するシャント音解析装置、シャント音解析方法、コンピュータプログラム及び記録媒体の技術分野に関する。

　この種の装置として、被測定者から取得したシャント音を解析して、シャント狭窄等に関する医師の診断を支援する装置が知られている。例えば特許文献１では、周波数特性の山の位置が狭窄度合いに対応することを利用して、微細成分を除去した包絡成分のピーク位置に応じた狭窄度合いを提示する技術が記載されている。

特開２０１０－２９４３４号公報

　上述した特許文献１に記載されている技術では、シャント音の高周波成分（即ち、比較的高い周波数の成分）を利用して血管の狭窄度合いを判定している。しかしながら、シャント音の高周波成分は、一時的な血栓や、静脈弁の影響等、狭窄以外の要因でも発生することが知られている。このような場合には、吻合部から十分な血流量があることが多く、シャント音の周波数特性には、高周波成分だけでなく低周波成分も含まれる。このため、シャント音の高周波成分のみによる解析では、狭窄の度合いを誤って判定してしまう可能性がある。即ち、特許文献１に記載されている技術には、血管の狭窄度合いを必ずしも正確に判定できないという技術的問題点がある。

　本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、被測定者から取得したシャント音を解析して、シャント形成部位の狭窄診断を好適に支援することが可能なシャント音解析装置、シャント音解析方法、コンピュータプログラム及び記録媒体を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するための第１のシャント音解析装置は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得手段と、前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出手段と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力手段とを備える。

　上記課題を解決するための第２のシャント音解析装置は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得手段と、前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出手段と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力手段とを備える。

　上記課題を解決するための第１のシャント音解析方法は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程とを備える。

　上記課題を解決するための第２のシャント音解析方法は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程とを備える。

　上記課題を解決するための第１のコンピュータプログラムは、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程とをコンピュータに実行させる。

　上記課題を解決するための第２のコンピュータプログラムは、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程とをコンピュータに実行させる。

　上記課題を解決するための記録媒体は、上述したコンピュータプログラムが記録されている。

実施例に係るシャント音解析装置の全体構成を示すブロック図である。シャント音波形の一例を示す波形図である。時間周波数波形の一例を示すスペクトログラムである。時刻ｎにおける周波数波形の一例を示す波形図である。時刻ｎにおける包絡波形の一例を示す波形図である。時間包絡特性波形の一例を示すスペクトログラムである。パラメータ演算部の具体的な構成を示すブロック図である。包絡波形における周波数重心を示す波形図である。周波数波形における高周波成分及び低周波成分を示す波形図である。物理的高さ値及び総合的高さ値の一例を示すタイムチャートである。高低成分バランス値の一例を示すタイムチャートである。パラメータ演算部における演算結果を複数のシャント音毎に示す比較一覧図である。表示部における表示例を示す平面図（その１）である。表示部における表示例を示す平面図（その２）である。表示部における表示例を示す平面図（その３）である。表示部における表示例を示す平面図（その４）である。

　＜１＞
　本実施形態に係る第１のシャント音解析装置は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得手段と、前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出手段と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力手段とを備える。

　本実施形態に係る第１のシャント音解析装置の動作時には、先ず取得手段により、被測定者のシャント形成部位周辺から、シャント音に関するシャント音情報が取得される。なお、ここでの「シャント音」とは、血液を体外に取り出すためのシャント形成部位周辺において取得される血流音であり、被測定者の脈拍に同期した音である。シャント音の取得は各種センサを用いて行えばよく、その取得方法が特に限定されるものではない。また「シャント音情報」とは、シャント音に関する各種パラメータを含む情報であって、例えば音量や周波数等の時間変化などを含んでいる。

　シャント音情報が取得されると、算出手段において解析処理が実行され、第１の周波数のシャント音の大きさと、第２の周波数のシャント音の大きさとが夫々算出される。なお、ここでの「シャント音の大きさ」とは、周波数ごとのシャント音の大きさを示すパラメータであり、シャント音の強さ、音圧、振幅等と言い換えることもできる。「第１の周波数」とは、シャント形成部位の狭窄時にシャント音が大きくなる傾向を示す周波数であり、例えばシャント音の周波数特性から算出された周波数重心近傍の周波数として設定される。また、「第２の周波数」とは、第１の周波数より低い周波数であり、例えば正常時（即ち、狭窄が発生していない場合）においてシャント音が強く出る周波数として設定される。これら「第１の周波数」及び「第２の周波数」は、ある程度の幅を有する周波数帯域として設定されてもよく、このような場合には互いの帯域に重複部分が生じていてもよい。

　第１の周波数及び第２の周波数のシャント音の大きさが算出されると、出力手段からシャント音の評価に関する評価情報が出力される。具体的には、出力手段は、第１の周波数のシャント音の大きさと、第２の周波数のシャント音の大きさとに基づいて評価情報を生成し、生成した評価情報を外部のモニタ等に出力する。なお、ここでの「評価情報」は、シャント形成部位の狭窄度合いを評価した結果を示す情報であってもよいし、シャント形成部位の狭窄度合いを評価するための情報であってもよい。より具体的には、狭窄度合いを直接的に示す数値等が評価情報として出力されてもよいし、医師等が狭窄度合いを判断するための一又は複数のパラメータが評価情報として出力されてもよい。

　本実施形態に係る評価情報は、上述したように、第１の周波数のシャント音の大きさと、第２の周波数のシャント音の大きさとの両方を考慮した情報として出力される。例えば評価情報は、第１の周波数のシャント音の大きさと、第２の周波数のシャント音の大きさとに重み付けをして算出される総合的なシャント音の大きさとして出力される。このような評価情報によれば、シャント音の高周波成分だけでなく低周波成分も考慮した評価が可能となる。

　ここで、シャント形成部位の狭窄時にシャント音が大きくなる第１の周波数のシャント音の大きさだけに基づいた評価情報であっても（即ち、第２の周波数のシャント音の大きさを利用せずとも）、シャント形成部位の狭窄度合いを判定することが可能であるように思える。しかしながら、本願発明者の研究するところによれば、第１の周波数のシャント音は、例えば一時的な血栓や、静脈弁の影響等、狭窄以外の要因でも発生することが判明している。そして、狭窄以外の要因で発生したシャント音は、第１の周波数よりも低い周波数成分を伴うことも判明している。また、血管壁の振動は伝搬するため、狭窄のみの典型的な音響特性を確保することは困難であり、特に狭窄部がシャント形成部位に近接する場合には、シャント形成部位から伝搬する低周波成分と、狭窄部から発生する高周波成分とが互いに干渉することも判明している。このため、第１の周波数のシャント音の大きさだけでは、適切な評価情報を得ることは難しい。

　しかるに本実施形態では、上述したように第１の周波数のシャント音の大きさ（即ち、高周波成分）と、第２の周波数のシャント音の大きさ（即ち、低周波成分）との両方を考慮した評価情報が出力される。よって、第１の周波数のシャント音のみを利用して狭窄度合いを評価しようとする場合と比べて、より正確に狭窄度合いを評価することができる。

　ちなみに、出力手段から出力される評価情報には、付加的な情報として、第１の周波数のシャント音の大きさのみに基づく評価情報等が含まれていても構わない。このような情報を利用すれば、例えば第１の周波数及び第２の周波数のシャント音の大きさを総合的に考慮した評価情報との比較によって、より正確な狭窄度合いの評価を行うことができる。

　以上説明したように、本実施形態に係る第１のシャント音解析装置によれば、適切な評価情報を出力することで、シャント形成部位の狭窄診断を好適に支援することが可能である。

　＜２＞
　本実施形態に係る第１のシャント音解析装置の一態様では、前記第１の周波数は、前記シャント音情報から抽出された前記シャント音の周波数特性の包絡成分に基づいて算出された周波数重心近傍の周波数である。

　この態様によれば、シャント音情報が取得されると、先ずシャント音の周波数特性（例えば、周波数ごとのシャント音の大きさを示す波形によって示される特性）が抽出される。その後に、抽出された周波数特性の包絡成分に基づいて周波数重心が算出される。なお、周波数特性の包絡成分は、例えば時間周波数波形を逆フーリエ変換し、所定の次数以上のケフレンシーをカットした後、フーリエ変換することで得られる。

　周波数重心が算出されると、周波数重心近傍の周波数が第１の周波数として設定される。即ち、第１の周波数は、取得されたシャント音情報によって（言い換えれば、被測定者によって）変動する値である。ちなみに、「周波数重心近傍」とは、周波数重心と第１の周波数とが完全に一致する必要がないことを確認的に規定するための文言であり、例えば第１の周波数は、周波数重心から所定のマージンを含めた範囲内の周波数として設定される。

　上述したように第１の周波数を設定すれば、狭窄によって発生するシャント音を好適に取得することができる。従って、より適切な評価情報を出力することが可能となる。

　＜３＞
　本実施形態に係る第１のシャント音解析装置の他の態様では、前記第２の周波数は、正常時の前記シャント音に応じて定まる周波数である。

　この態様によれば、第２の周波数を、第１の周波数よりも低い周波数として予め固定値として設定しておくことができるため、第２の周波数のシャント音の大きさを好適に算出できる。なお、ここでの「固定値」とは、シャント形成部位の狭窄度合いや被測定者によって変化しない値という意味であり、全く変動させることができない完全な固定値を意味するものではない。よって、例えば装置の動作前等において、固定値である第２の周波数を微調整することが可能とされてもよい。

　＜４＞
　本実施形態に係る第１のシャント音解析装置の他の態様では、前記算出手段は、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２の周波数の前記シャント音の大きさの比率を更に算出し、前記出力手段は、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに加え、前記比率に基づいて、前記評価情報を出力する。

　この態様によれば、第１の周波数のシャント音の大きさ及び第２の周波数のシャント音の大きさが算出されると、その後に夫々の比率（言い換えれば、第１の周波数のシャント音と、第２の周波数のシャント音との割合）が算出される。

　本願発明者の研究するところによれば、上述した比率からも、シャント形成部位の狭窄度合いを評価できることが判明している。例えば、低周波成分である第２の周波数のシャント音の割合が大きければ、狭窄度合いは比較的小さいと評価できるし、高周波成分である第１の周波数のシャント音の割合が大きければ、狭窄度合いは比較的大きいと評価できる。

　以上のように、第１の周波数のシャント音の大きさ及び第２の周波数のシャント音の大きさの比率を利用すれば、より適切な評価情報を出力することが可能である。

　＜５＞
　本実施形態に係る第２のシャント音解析装置は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得手段と、前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出手段と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力手段とを備える。

　本実施形態に係る第２のシャント音解析装置の動作時には、先ず取得手段により、被測定者のシャント形成部位周辺から、シャント音に関するシャント音情報が取得される。シャント音情報が取得されると、算出手段において解析処理が実行され、第１の周波数のシャント音の大きさと、第２の周波数のシャント音の大きさとが夫々算出される。

　ここで特に、「第１の周波数」とは、被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する周波数であり、例えばシャント音の周波数特性から算出された周波数重心近傍の周波数として設定される。また、「第２の周波数」とは、所定の固定値であり、例えば正常時（狭窄が発生していない場合）においてシャント音が強く出る周波数として設定される。なお、ここでの「固定値」とは、第１の周波数のように被測定者の血管の狭窄度合いによって変化しない値という意味であり、全く変動させることができない完全な固定値を意味するものではない。よって、例えば装置の動作前等において、固定値である第２の周波数を微調整することが可能とされてもよい。

　第１の周波数及び第２の周波数のシャント音の大きさが算出されると、出力手段からシャント音の評価に関する評価情報が出力される。具体的には、出力手段は、第１の周波数のシャント音の大きさと、第２の周波数のシャント音の大きさとに基づいて評価情報を生成し、生成した評価情報を外部のモニタ等に出力する。

　本実施形態に係る評価情報は、上述したように、第１の周波数のシャント音の大きさと、第２の周波数のシャント音の大きさとの両方を考慮した情報として出力される。例えば評価情報は、第１の周波数のシャント音の大きさと、第２の周波数のシャント音の大きさとに重み付けをして算出される総合的なシャント音の大きさとして出力される。このような評価情報によれば、シャント音の高周波成分だけでなく低周波成分も考慮した評価が可能となる。具体的には、例えば第１の周波数のシャント音のみを利用して狭窄度合いを評価しようとする場合と比べて、より正確に狭窄度合いを評価することができる。

　以上説明したように、本実施形態に係る第２のシャント音解析装置によれば、適切な評価情報を出力することで、シャント形成部位の狭窄診断を好適に支援することが可能である。

　＜６＞
　本実施形態に係る第１のシャント音解析方法は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程とを備える。

　本実施形態に係る第１のシャント音解析方法によれば、上述した本実施形態に係る第１のシャント音解析装置と同様に、第１の周波数及び第２の周波数のシャント音の大きさを総合的に考慮した評価情報が出力される。従って、シャント形成部位の狭窄診断を好適に支援することが可能である。

　＜７＞
　本実施形態に係る第２のシャント音解析方法は、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程とを備える。

　本実施形態に係る第２のシャント音解析方法によれば、上述した本実施形態に係る第２のシャント音解析装置と同様に、第１の周波数及び第２の周波数のシャント音の大きさを総合的に考慮した評価情報が出力される。従って、シャント形成部位の狭窄診断を好適に支援することが可能である。

　＜８＞
　本実施形態に係る第１のコンピュータプログラムは、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程とをコンピュータに実行させる。

　本実施形態に係る第１のコンピュータプログラムによれば、コンピュータに上述した本実施形態に係る第１のシャント音解析方法の各工程を実行させることができる。従って、シャント形成部位の狭窄診断を好適に支援することが可能である。

　＜９＞
　本実施形態に係る第２のコンピュータプログラムは、被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程とをコンピュータに実行させる。

　本実施形態に係る第２のコンピュータプログラムによれば、コンピュータに上述した本実施形態に係る第２のシャント音解析方法の各工程を実行させることができる。従って、シャント形成部位の狭窄診断を好適に支援することが可能である。

　＜１０＞
　本実施形態に係る記録媒体は、上述した第１又は第２のコンピュータプログラムが記録されている。

　本実施形態に係る記録媒体によれば、記録されたコンピュータプログラムを実行させることで、第１の周波数及び第２の周波数のシャント音の大きさを総合的に考慮した評価情報を出力させることが可能である。従って、シャント形成部位の狭窄診断を好適に支援することが可能である。

　本実施形態に係るシャント音解析装置、シャント音解析方法、コンピュータプログラム及び記録媒体の作用及び他の利得については、以下に示す実施例において、より詳細に説明する。

　以下では、図面を参照してシャント音解析装置の実施例について詳細に説明する。

　＜装置構成＞
　先ず、図１を参照して、本実施例に係るシャント音解析装置の全体構成について説明する。ここに図１は、実施例に係るシャント音解析装置の全体構成を示すブロック図である。

　図１において、本実施例に係るシャント音解析装置は、シャント音入力部１１０と、音声信号解析処理部１２０と、パラメータ演算部１３０と、評価情報演算出力部１４０と、表示部１５０とを備えて構成されている。

　シャント音入力部１１０は、「取得手段」の一具体例であり、例えば振動センサ等から入力されたシャント音に対し、所定のサンプリング周波数Ｆｓでアナログデジタル変換を行い、シャント音波形を出力する。シャント音入力部１１０で生成されたシャント音波形は、音声信号解析処理部１２０へと出力される構成となっている。

　音声信号解析処理部１２０は、シャント音入力部１１０から入力されたシャント音波形に対して各種解析処理（例えば、短時間フーリエ変換や対数変換等）を行い、時間周波数解析波形を出力する。音声信号解析処理部１２０による解析結果は、パラメータ演算部１３０に出力される構成となっている。

　パラメータ演算部１３０は、「算出手段」の一具体例であり、音声信号解析処理部１２０から入力された時間周波数解析波形に対して各種演算処理（例えば、逆フーリエ変換、高次ケフレンシーカット、フーリエ変換等）を行うことで、時間包絡特性波形を得る。またパラメータ演算部１３０は、時間周波数解析波形及び時間包絡特性波形から、波形の周波数重心値、低周波成分、及び高周波成分を算出する。更に、パラメータ演算部１３０は、算出された周波数重心値、低周波成分、及び高周波成分から、物理的高さ値、総合的高さ値、及び高低成分バランス値を算出する。パラメータ演算部１３０によって算出された物理的高さ値、総合的高さ値、及び高低成分バランス値は、評価情報演算出力部１４０に夫々出力される構成となっている。

　評価情報演算出力部１４０は、「出力手段」の一具体例であり、パラメータ演算部１３０の出力値、及び出力値のピーク値や時間平均値を用いて、被測定者の血管の狭窄度合いを評価するための評価情報を演算し出力する。評価情報演算出力部１４０によって演算された評価情報は、表示部１５０に出力される構成となっている。

　表示部１５０は、例えばモニタ等として構成されており、評価情報演算出力部１４０から入力された評価情報を、例えば医師等の装置使用者に視覚的に提示することが可能に構成されている。

　＜動作説明＞
　次に、本実施例に係るシャント音解析装置の具体的な動作について説明する。なお、以下では、本実施例に係るシャント音解析装置が有する各部位のうち、本実施例に特有な部位（具体的には、音声信号解析処理部１２０、パラメータ演算１３０、評価情報演算出力部１４０、及び表示部１５０）の動作について詳細に説明する。

　＜音声信号解析処理部＞
　先ず、図２及び図３を参照して、音声信号解析処理部１２０の動作について詳細に説明する。ここに図２は、シャント音波形の一例を示す波形図である。また図３は、時間周波数波形の一例を示すスペクトログラムである。

　図２に示すように、音声信号解析処理部１２０には、シャント音入力部１１０で生成されたシャント音波形が入力される。なお、シャント音波形）は、図を見ても分かるように、被測定者のシャント音形性部位から取得された音声の振幅について、その時間変動を示す波形である。

　音声信号解析処理部１２０は、シャント音波形の時刻ｎの値Ｘ（n）に対して、長さＮフレーム単位で、Ｎポイント短時間フーリエ変換と、対数変換とを施し、時間周波数解析波形Ｐｌｏｇ［ｎ，ｋ］を算出する。

　具体的には、音声信号解析処理部１２０は、以下の数式（１）を用いて、短時間フーリエ変換を行う。

　また音声信号解析処理部１２０は、以下の数式（２）を用いて、対数変換を行う。

　なお、ｗ（ｋ）は、フレームを切り出す際に用いられる長さＮの窓関数である。またｋは、サンプリング周波数ＦｓのＮ等分を単位とした周波数の位置（高さ）を表しており、ｋ＝０…Ｎ－１である。

　図３に示すように、音声信号解析処理部１２０によって演算された時間周波数解析波形Ｐｌｏｇ［ｎ，ｋ］は、各周波数に対応する音圧の時間変動を示す波形である。

　＜パラメータ演算部＞
　次に、図４から図１２を参照して、パラメータ演算部１３０の動作について詳細に説明する。

　＜包絡特性の演算＞
　先ず、図４から図６を参照して、パラメータ演算部１３０による包絡特性の演算について詳細に説明する。ここに図４は、時刻ｎにおける周波数波形の一例を示す波形図であり、図５は時刻ｎにおける包絡波形の一例を示す波形図である。また図６は、時間包絡特性波形の一例を示すスペクトログラムである。

　図４に示すように、時間周波数解析波形Ｐｌｏｇ［ｎ，ｋ］の時刻ｎにおける周波数波形は、周波数毎の音圧を示す波形として表される。パラメータ演算部１３０は、このような時間周波数解析波形Ｐｌｏｇ［ｎ，ｋ］の各フレームに各種演算処理を行い、包絡波形を演算する。

　具体的には、パラメータ演算部１３０は、以下の数式（３）を用いて、時間周波数解析波形Ｐｌｏｇ［ｎ，ｋ］の逆フーリエ変換を行う。

　次に、パラメータ演算部１３０は、以下の数式（４）を用いて、ｌｉｆｔ次以上のケフレンシーをカットする。

　なお、次数ｌｉｆｔの最適値は、サンプリング周波数Ｆｓやフレーム長さＮに応じて定まる値であり、事前のシミュレーション等により最適値が設定されている。

　次に、パラメータ演算部１３０は、以下の数式（５）を用いてフーリエ変換を行い、時間包絡特性波形ＦＥｎｖ［ｎ，ｋ］を演算する。

　図５に示すように、時間包絡特性波形ＦＥｎｖ［ｎ，ｋ］の時刻ｎにおける包絡波形は、周波数波形の包絡特性を示す波形として表される。

　図６に示すように、時間包絡特性波形ＦＥｎｖ［ｎ，ｋ］は、各周波数に対応する音圧の包絡成分の時間変動を示す波形である。

　＜周波数重心及び各種成分の演算＞
　次に、図７から図９を参照して、パラメータ演算部１３０による周波数重心及び各種成分の演算について詳細に説明する。ここに図７は、パラメータ演算部の具体的な構成を示すブロック図である。また図８は、包絡波形における周波数重心を示す波形図であり、図９は、周波数波形における高周波成分及び低周波成分を示す波形図である。

　図７において、時間包絡特性波形ＦＥｎｖ［ｎ，ｋ］は、パラメータ演算部１３０の周波数重心演算部１３１に入力される。周波数重心演算部１３１は、以下の数式（６）を用いて、時間包絡特性波形ＦＥｎｖ［ｎ，ｋ］の周波数重心値Ｆｃｅｎｔｒｏｉｄ［ｎ］を算出する。

　周波数重心演算部１３１で算出された周波数重心値Ｆｃｅｎｔｒｏｉｄ［ｎ］は、高周波成分演算部１３３、物理的高さ演算部１３４及び総合的高さ演算部１３５に夫々出力される。

　図８に示すように、周波数重心値Ｆｃｅｎｔｒｏｉｄ［ｎ］は、例えば時間包絡特性波形ＦＥｎｖ［ｎ，ｋ］の時刻ｎにおける包絡波形において、太実線で示されるような値として算出される。

　図７に戻り、時間周波数解析波形Ｐｌｏｇ［ｎ，ｋ］は、パラメータ演算部１３０の低周波成分演算部１３２及び高周波成分演算部１３３に入力される。低周波成分演算部１３２は、以下の数式（７）を用いて、低周波成分Ｌｐｏｗｅｒ［ｎ］を算出する。

　低周波成分演算部１３２で算出された低周波成分Ｌｐｏｗｅｒ［ｎ］は、総合的高さ演算部１３５及び高低成分バランス演算部１３６に夫々出力される。

　一方、高周波成分演算部１３３は、以下の数式（８）を用いて、高周波成分ＦＣｐｏｗｅｒ［ｎ］を算出する。

　高周波成分演算部１３３で算出された高周波成分ＦＣｐｏｗｅｒ［ｎ］は、総合的高さ演算部１３５及び高低成分バランス演算部１３６に夫々出力される。

　図９に示すように、低周波成分は、所定の低周波数帯域（具体的には、正常シャント音を想定した帯域）の成分として算出される。低周波帯域の中心周波数Ｌｃｅｎｔｅｒは、例えば１５０～２００Ｈｚの間で事前に設定される。また、低周波数帯域の帯域幅を規定するαは、例えば５０～１００Ｈｚの間で事前に設定される。

　一方、高周波成分は、周波数重心値Ｆｃｅｎｔｒｏｉｄ［ｎ］を中心周波数とする高周波数帯域（具体的には、狭窄時のシャント音が強く現れる周波数帯域）の成分として算出される。また、高周波数帯域の帯域幅を規定するβは、α同様に例えば５０～１００Ｈｚの間で事前に設定される。

　＜高さ値及びバランス値の演算＞
　次に、図７、図１０及び図１１を参照して、パラメータ演算部１３０による高さ値及びバランス値の演算について詳細に説明する。ここに図１０は、物理的高さ値及び総合的高さ値の一例を示すタイムチャートである。また図１１は、高低成分バランス値の一例を示すタイムチャートである。

　図７において、パラメータ演算部１３０における物理的高さ演算部１３４は、周波数重心演算部１３１によって算出された周波数重心値Ｆｃｅｎｔｒｏｉｄ［ｎ］から、物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］を算出する。具体的には、物理的高さ演算部１３４は、以下の数式（９）を用いて、物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］を算出する。

　パラメータ演算部１３０における総合的高さ演算部１３４は、周波数重心演算部１３１によって算出された周波数重心値Ｆｃｅｎｔｒｏｉｄ［ｎ］、低周波成分演算部１３２によって算出された低周波成分Ｌｐｏｗｅｒ［ｎ］、及び高周波成分演算部１３３によって算出された高周波成分ＦＣｐｏｗｅｒ［ｎ］から、総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］を算出する。具体的には、総合的高さ演算部１３４は、以下の数式（１０）を用いて、総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］を算出する。

　総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］は、正常シャント音を想定した低周波数帯域のシャント音の大きさと、狭窄時のシャント音が強く現れる高周波数帯域のシャント音の大きさを、各成分で重み付けして補正したパラメータである。即ち、総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］は、物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］のように高周波成分のみを考慮したパラメータではなく、高周波成分及び低周波成分の両方を総合的に考慮したパラメータである。

　図１０に示すように、物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］及び総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］は、各周波数成分に応じて変動する値として算出される。

　図７に戻り、パラメータ演算部１３０における高低成分バランス演算部１３６は、低周波成分演算部１３２によって算出された低周波成分Ｌｐｏｗｅｒ［ｎ］、及び高周波成分演算部１３３によって算出された高周波成分ＦＣｐｏｗｅｒ［ｎ］から、高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］を算出する。具体的には、高低成分バランス演算部１３６は、以下の数式（１１）を用いて、高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］を算出する。

　図１１に示すように、高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］は、低周波成分Ｌｐｏｗｅｒ［ｎ］と高周波成分ＦＣｐｏｗｅｒ［ｎ］との比率を示すパラメータであり、低周波成分Ｌｐｏｗｅｒ［ｎ］の割合が大きいと図中の下側に、高周波成分ＦＣｐｏｗｅｒ［ｎ］の割合が大きいと図中の上側に移動する。

　＜演算結果を用いた評価＞
　次に、図１２を参照して、上述した演算によって得られた各種パラメータを用いた狭窄度合いの評価方法について、具体的に説明する。ここに図１２は、パラメータ演算部における演算結果を複数のシャント音毎に示す比較一覧図である。

　図１２において、シャント音Ａは、正常なシャント音の一例である。シャント音Ａは、時刻ｎにおける周波数波形を見ても分かるように、低い周波数に特性の山が存在する低くしっかりした音である。シャント音Ａの物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］及び総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］は、いずれも低く安定している。また、シャント音Ａの高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］は、低周波成分の比重が高い側で安定している。このように、物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］及び総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］が低く安定し、高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］が低周波側で安定している場合には、狭窄は発生していない（或いは、極めて狭窄度合いが小さい）と評価することができる。

　シャント音Ｂは、正常なシャント音より高い成分があるが、低域がしっかりしている音の一例である。シャント音Ｂは、時刻ｎにおける周波数波形を見ても分かるように、シャント音Ａと比べると高い周波数にまで特性が広がっている。シャント音Ｂの物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］及び総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］は、部分的に高い成分もあるが、高さは全体的に低く安定している。また、シャント音Ｂの高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］は、高周波成分の比重が多少大きくなる部分もあるが、低周波成分の比重が高い側で概ね安定している。この結果、シャント音Ｂの演算結果からは、狭窄が発生している可能性はあるものの、その程度は小さく、十分な血流が得られていると評価できる。

　シャント音Ｃは、正常なシャント音より高い成分が少し目立ち始めている音の一例である。シャント音Ｃは、時刻ｎにおける周波数波形を見ても分かるように、シャント音Ａと比べると高い周波数にまで特性が広がっている。シャント音Ｃの総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］は、シャント音Ａやシャント音Ｂと比べて物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］に近い値となっている。また、シャント音Ｂの高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］は、高周波成分の割合が、低周波成分の割合に近づいている。この結果、シャント音Ｃの演算結果からは、狭窄が発生している可能性が比較的高いと評価できる。

　シャント音Ｄは、正常なシャント音より高い成分が強く、且つ低音が弱い音の一例である。シャント音Ｄは、時刻ｎにおける周波数波形を見ても分かるように、シャント音ＡからＣのどれよりも高い周波数にまで特性が広がっている。シャント音Ｄの物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］及び総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］は、いずれも全体的に高く、物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］と総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］との差も小さい。また、シャント音Ｄの高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］は、明らかに高周波成分の割合が、低周波成分の割合よりも多くなっている。この結果、シャント音Ｄの演算結果からは、狭窄が発生している可能性が非常に高いと評価できる。

　なお、上述した評価方法はあくまで一例であり、同一の演算結果から異なる評価を行っても構わない。

　＜評価情報演算出力部＞
　次に、評価情報演算出力部１４０の動作について詳細に説明する。

　評価情報演算出力部１４０は、パラメータ演算部１３０で算出された物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］、総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］、及び高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］の各々を数値化して、狭窄度合いを評価するための（或いは、狭窄度合いを示す）評価情報として出力する。

　具体的には、評価情報演算出力部１４０は、物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］及び総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］の各々を、１５０Ｈｚ～１ｋＨｚの範囲で０～１００に正規化して出力する。また、評価情報演算出力部１４０は、物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］及び総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］の各々について、ピーク値及び時間平均値を演算して出力する。

　評価情報演算出力部１４０は、高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］を、－１０ｄＢ～１０ｄＢの範囲で０～１００に正規化して出力する。また、評価情報演算出力部１４０は、高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］について、ピーク値及び時間平均値を演算して出力する。

　＜表示部＞
　次に、図１３から図１６を参照して、表示部１５０の動作について詳細に説明する。ここに図１３から図１６は夫々、表示部における表示例を示す平面図である。

　図１３及び図１４に示すように、表示部１５０の表示領域１５５には、例えば総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］の平均スコア（即ち、正規化された時間平均値）と、平均スコアについての数値見解が表示される。なお、ここでの平均スコアは、４０以上の場合に狭窄が発生している可能性が高いと評価できるようなパラメータとなっている。また、数値見解は、例えば各数値の段階に合わせてデータベース化されたキーワード及び定型文の組み合わせから構成されてもよい。

　具体的には、図１３の例では、平均スコア“３０”と、数値見解として“高い成分はあるが、低域も強い。総合的な高さは低め”という文字列が表示される。この場合、例えば狭窄が発生している可能性は低く、当日の透析に問題はなさそうだと判断できる。一方、図１４の例では、平均スコア“６５”と、数値見解として“高い成分が強く、かつ低域が弱い。総合的高さは非常に高い”という文字列が表示される。この場合、例えば狭窄が発生している可能性が高く、医師に連絡が必要であると判断できる。このような比較的簡易な表示態様は、聴診時などにおいてシャント音の聞こえ方に対する判断が難しい場合に有効である。

　図１５及び図１６に示すように、表示部１５０の表示領域１５５には、例えば物理的高さ値ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］、総合的高さ値ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］、及び高低成分バランス値ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］の各々のピーク値及び平均スコア、並びに解析波形が表示されてもよい。このように評価情報を詳細に表示すれば、より正確で細かな診断（例えば、スコアの上昇が狭窄による影響なのか、或いは他の要因による影響なのかの診断）を行うことも可能となる。

　なお、表示部１５０は、上述した表示例以外の態様で表示を行っても構わない。また、装置の使用者が適切な表示態様を適宜選択できるように構成されてもよい。

　以上説明したように、本実施例に係るシャント音解析装置によれば、取得したシャント音情報に基づいて適切な評価情報が出力される。従って、シャント形成部位における狭窄診断を好適に支援することが可能である。

　本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うシャント音解析装置、シャント音解析方法、コンピュータプログラム及び記録媒体もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

　１１０　シャント音入力部
　１２０　音声信号解析処理部
　１３０　パラメータ演算部
　１３１　周波数重心演算部
　１３２　低周波成分演算部
　１３３　高周波成分演算部
　１３４　物理的高さ演算部
　１３５　総合的高さ演算部
　１３６　高低成分バランス演算部
　１４０　評価情報演算出力部
　１５０　表示部
　１５５　表示領域
　Ｆｃｅｎｔｒｏｉｄ［ｎ］　周波数重心値
　Ｌｐｏｗｅｒ［ｎ］　低周波成分
　ＦＣｐｏｗｅｒ［ｎ］　高周波成分
　ＦＰｈｙＨｅｉｇｈｔ［ｎ］　物理的高さ値
　ＦＴｏｔａｌＨｅｉｇｈｔ［ｎ］　総合的高さ値
　ＦＣｔｏＬｏｗＲａｔｉｏ［ｎ］　高低成分バランス値

Claims

　被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得手段と、
　前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出手段と、
　前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力手段と
　を備えることを特徴とするシャント音解析装置。
　前記第１の周波数は、前記シャント音情報から抽出された前記シャント音の周波数特性の包絡成分に基づいて算出された周波数重心近傍の周波数であることを特徴とする請求項１に記載のシャント音解析装置。
　前記第２の周波数は、正常時の前記シャント音に応じて定まる周波数であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシャント音解析装置。
　前記算出手段は、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２の周波数の前記シャント音の大きさの比率を更に算出し、
　前記出力手段は、前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに加え、前記比率に基づいて、前記評価情報を出力する
　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシャント音解析装置。
　被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得手段と、
　前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出手段と、
　前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力手段と
　を備えることを特徴とするシャント音解析装置。
　被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、
　前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、
　前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程と
　を備えることを特徴とするシャント音解析方法。
　被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、
　前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、
　前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程と
　を備えることを特徴とするシャント音解析方法。
　被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、
　前記シャント音情報に基づいて、第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び前記第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、
　前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程と
　をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
　被測定者のシャント形成部位のシャント音に関するシャント音情報を取得する取得工程と、
　前記シャント音情報に基づいて、前記被測定者の血管の狭窄度合いによって変動する第１の周波数の前記シャント音の大きさ、及び所定の固定値である第２の周波数の前記シャント音の大きさを夫々算出する算出工程と、
　前記第１の周波数の前記シャント音の大きさ及び前記第２周波数の前記シャント音の大きさに基づいて、前記シャント音の評価に関連する評価情報を出力する出力工程と
　をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
　請求項８又は９に記載のコンピュータプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。