JP7303921B2 - 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 - Google Patents
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Description
本実施形態に係るシャント音解析装置は、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を取得する取得手段と、前記取得部が取得した前記シャント音情報に基づいて、前記シャント音の聴感上の断続度合いを示す情報を出力する出力手段とを備える。
本実施形態に係るシャント音解析装置の一態様では、前記出力手段は、前記シャント音情報に基づいて、時間経過に対する前記シャント音の音量の変化を示す音量情報を導出する音量情報導出手段を有する。
上述した音量情報導出手段を備える態様では、前記出力手段は、前記音量情報から前記シャント音の一周期に相当する一周期音量情報を抽出する抽出手段を有してもよい。
上述した抽出手段を備える態様では、前記出力手段は、前記一周期音量情報における前記シャント音の音量の最大値及び最小値の差分と、正常時におけるシャント音の最大値及び最小値の差分とを対比して、前記断続度合いを数値化する第1数値化手段を有してもよい。
或いは抽出手段を備える態様では、前記出力手段は、前記一周期音量情報における前記シャント音の音量の最小値と、正常時におけるシャント音の最小値とを対比して、前記断続度合いを数値化する第2数値化手段を有してもよい。
或いは抽出手段を備える態様では、前記出力手段は、前記一周期音量情報における前記シャント音の音量の最大値から最小値に至る傾きに基づいて、前記断続度合いを数値化する第3数値化手段を有してもよい。
或いは抽出手段を備える態様では、前記出力手段は、前記一周期音量情報における前記シャント音の音量の極大値及び極小値の差分と、正常時におけるシャント音の極大値及び極小値の差分とを対比して、前記断続度合いを数値化する第4数値化手段を有してもよい。
本実施形態に係るシャント音解析装置の他の態様では、前記出力手段は、前記シャント音情報に基づいて、周波数ごとの時間経過に伴う前記シャント音の音量を示す分布情報を導出する分布情報導出手段を有する。
上述した分布情報導出手段を備える態様では、前記出力手段は、前記分布情報が示す時間経過に伴う周波数重心の変化量と、正常時における時間経過に伴う周波数重心の変化量とを対比して、前記断続度合いを数値化する第5数値化手段を有してもよい。
本実施形態に係るシャント音解析装置の他の態様では、前記出力手段は、前記第1から第5数値化手段を少なくとも2種類有しており、前記第1から第5数値化手段が数値化した前記断続度合いの各々を統合的に判定して、前記断続度合いを示す情報を出力する。
本実施形態に係るシャント音解析方法は、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を取得する取得工程と、前記取得工程で取得した前記シャント音情報に基づいて、前記シャント音の聴感上の断続度合いを示す情報を出力する出力工程とを備える。
本実施形態に係る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周辺から、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、前記取得工程で取得した前記シャント音情報に基づいて、前記シャント音の聴感上の断続度合いを示す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。
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。
次に、本実施例に係るシャント音解析装置の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(即ち、音声信号解析部120、個体差入力部130、大局的特徴抽出部140、局所的特徴抽出部150、及び統合判定部160)の動作について詳細に説明する。
先ず、図2から図5を参照して、音声信号解析部120の動作について具体的に説明する。ここに図2は、時間周波数波形の一例を示すスペクトログラム(その1)であり、図3は、音量解析波形の一例を示すグラフである。また図4は、時間周波数波形の一例を示すスペクトログラム(その2)であり、図5は、周波数重心解析波形の一例を示すグラフである。
次に、図6から図8を参照して、個体差入力部130の動作について具体的に説明する。ここに図6は、個人差入力部130の動作を示すフローチャートである。また図7は、被測定者の過去から蓄積されたシャント音の最小値の分布を示すヒストグラムであり、図8は、被測定者の過去から蓄積されたシャント音の最大値の分布を示すヒストグラムである。
なお、ここでの説明は省略するが、周波数重心についても被測定者ごとの固有の最大値及び最小値が決定されてもよい。周波数重心の個人差補正についても、上述した音量の個人差補正と同様の方法で行うことができる。
次に、図9から図16を参照して、大局的特徴抽出部140の動作について具体的に説明する。なお、以下では、大局的特徴抽出部140で抽出可能な複数の特徴について、特徴別に断続度合いを算出する方法を説明する。
先ず、図9から図12を参照して、1心拍区間の周波数重心の変化量に基づく断続度合いの算出方法について説明する。ここに図9は、正常時における1心拍区間の時間周波数波形の一例を示すスペクトログラムであり、図10は、正常時における1心拍区間の周波数重心解析波形の一例を示すグラフである。また図11は、狭窄発生時における1心拍区間の時間周波数波形の一例を示すスペクトログラムであり、図12は、狭窄発生時における1心拍区間の周波数重心解析波形の一例を示すグラフである。
次に、図13及び図14を参照して、1心拍区間の音量変化量に基づく断続度合いの算出方法について説明する。ここに図13は、正常時における1心拍区間の音量変化量の一例を示すグラフである。また図14は、狭窄発生時における1心拍区間の音量変化量の一例を示すグラフである。
次に、図15及び図16を参照して、1心拍区間の音量最小値に基づく断続度合いの算出方法について説明する。ここに図15は正常時における1心拍区間の音量最小値の一例を示すグラフである。また図16は。狭窄発生時における1心拍区間の音量最小値の一例を示すグラフである。
次に、図17から図20を参照して、局所的特徴抽出部150の動作について具体的に説明する。なお、以下では、局所的特徴抽出部150で抽出可能な複数の特徴について、特徴別に断続度合いを算出する方法を説明する。
先ず、図17及び図18を参照して、1心拍区間の音量減衰率に基づく断続度合いの算出方法について説明する。ここに図17は、正常時における1心拍区間の音量減衰率の一例を示すグラフである。また図18は、狭窄発生時における1心拍区間の音量減衰率の一例を示すグラフである。
次に、図19及び図20を参照して、収縮期から拡張期にかけて発生する音量変化の歪みに基づく断続度合いの算出方法について説明する。ここに図19は、歪み発生時の音量解析波形の一例を示すグラフである。また図20は、歪み発生時の音量解析微分波形の一例を示すグラフである。
最後に、統合判定部160の動作について具体的に説明する。以下では、大局的特徴である周波数重心の変化量として抽出された特徴量をρ1、1心拍区間の音量変化量として抽出された特徴量をρ2、1心拍区間の音量最小値として抽出された特徴量をρ3、局所的特徴である1心拍区間の音量減衰率として抽出された特徴量をρ4、音量変化の歪みとして抽出された特徴量をρ5として説明する。なお、各直量ρ1~ρ5は、それぞれ正規化されている(例えば、断続度合いが最も強い場合が0、最も弱い場合(即ち、正常時)が100となるように調整されている)ものとする。
ここで、断続度を聴感に合うことを重視した1つの数値として出力する場合には、重みω1~ω5についてω1、ω2、ω3>>ω4、ω5の関係が成立するようにすればよい。このようにして得られる断続度は、例えば人工透析現場において当日の透析が可能か否かを判定するのに適している。
波形による断続度=ω4×ρ4+ω5×ρ5 ・・・(7)
このようにして得られる断続度は、例えば聴感と波形との両方の経時変化から断続(即ち、狭窄)の進行具合を判定する場合に適している。
120 音声信号解析部
130 個体差入力部
140 大局的特徴抽出部
150 局所的特徴抽出部
160 統合判定部
170 表示部
Claims (10)
- 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を取得する取得手段と、
前記シャント音情報から前記シャント音の一周期に相当する一周期音量情報を抽出する抽出手段と、
前記一周期音量情報に基づいて導出された前記一周期の、(i)音量変化量、(ii)最小音量、(iii)音量減衰率、(iv)音量変化の歪、及び(v)周波数重心の変化量の何れかに基づいて生成された前記シャント形成部位の狭窄可能性を示す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。 - 前記音量変化量は、前記一周期音量情報における前記シャント音の音量の最大値及び最小値の差分を示す情報であり、
前記出力手段は、前記音量変化量と正常時におけるシャント音の最大値及び最小値の差分とを対比して、前記狭窄可能性を数値化する第1数値化手段を有す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。 - 前記出力手段は、前記一周期音量情報における前記シャント音の音量の最小値と、正常時におけるシャント音の最小値とを対比して、前記狭窄可能性を数値化する第2数値化手段を有す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。
- 前記音量減衰率は、前記一周期音量情報における前記シャント音の音量の最大値から最小値に至る傾きを示す情報であり、
前記出力手段は、前記音量減衰率に基づいて、前記狭窄可能性を数値化する第3数値化手段を有す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。 - 前記音量変化の歪は、前記一周期音量情報における前記シャント音の音量の極大値及び極小値の差分を示す情報であり、
前記出力手段は、前記音量変化の歪と、正常時におけるシャント音の極大値及び極小値の差分とを対比して、前記狭窄可能性を数値化する第4数値化手段を有す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。 - 前記一周期音量情報に基づいて、周波数ごとの時間経過に伴う前記シャント音の音量を示す分布情報を導出する分布情報導出手段を更に備え、
前記周波数重心の変化量は、前記分布情報が示す時間経過に伴う周波数重心の変化量を示す情報であり、
前記出力手段は、前記周波数重心の変化量と、正常時における時間経過に伴う周波数重心の変化量とを対比して、前記狭窄可能性を数値化する第5数値化手段を有す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。 - 前記出力手段は、
前記一周期の、(i)音量変化量、(ii)最小音量、(iii)音量減衰率、(iv)音量変化の歪、及び(v)周波数重心の変化量の少なくとも2種類を導出し、
前記導出された少なくとも2種類を統合的に判定して、前記狭窄可能性を示す情報を出力する
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。 - 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を取得する取得工程と、
前記シャント音情報から前記シャント音の一周期に相当する一周期音量情報を抽出する抽出工程と、
前記一周期音量情報に基づいて導出された、前記一周期の、(i)音量変化量、(ii)最小音量、(iii)音量減衰率、(iv)音量変化の歪、及び(v)周波数重心の変化量の何れかに基づいて生成された前記シャント形成部位の狭窄可能性を示す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周辺から、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から前記シャント音の一周期に相当する一周期音量情報を抽出する抽出工程と、
前記一周期音量情報に基づいて導出された、前記一周期の、(i)音量変化量、(ii)最小音量、(iii)音量減衰率、(iv)音量変化の歪、及び(v)周波数重心の変化量の何れかに基づいて生成された前記シャント形成部位の狭窄可能性を示す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。
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JP2009254678A (ja) | 2008-04-18 | 2009-11-05 | Chuo Electronics Co Ltd | シャント状態検知装置 |
JP2014008263A (ja) | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Univ Of Yamanashi | シャント狭窄診断支援システムおよび方法,アレイ状採音センサ装置,ならびに逐次細分化自己組織化マップ作成装置,方法およびプログラム |
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2022
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