(57)【要約】  本発明は、肺の生理機能の領域評価のためのシステム及び方法を提供する。このシステムは、胸郭の上の人の表面に固定されるように構成された複数の音響トランスデューサを含む。プロセッサが、トランスデューサによって生成された信号を受信し、それらの信号から、肺の１つ又は複数の領域それぞれにおけるパラメータの値を決定するように構成される。本発明の方法は、胸郭の上の位置における圧力波を示す信号を獲得するステップと、それらの信号から、肺の領域のそれぞれにおけるパラメータの値を決定するステップとを含む。【選択図】  図１
2009517120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の肺の２つ以上の領域における領域評価のためのシステムであって、
（ａ）複数のＮ個のトランスデューサであり、それぞれが、胸郭の上の人の表面に固定されるように構成され、ｉ＝１からＮとして、ｉ番目のトランスデューサが、位置ｘｉで固定され、位置ｘｉにおける圧力波を示す信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を生成するトランスデューサと、
（ｂ）前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信し、前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）のうちの１つ又は複数を含む計算において、前記領域のそれぞれにおけるパラメータの値を決定するように構成されたプロセッサと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記パラメータが、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる、前記領域の合計平均音響エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記パラメータが、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる、前記領域の合計音響エネルギーを、同じ時間間隔にわたる前記肺の合計平均音響エネルギーによって割ったものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
２次元表示装置をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記プロセッサがさらに、前記領域に分割された前記肺の画像及び前記領域の前記領域評価を表示するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記画像が、信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含む計算で獲得される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記画像が、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたって、肺の上の位置ｘで獲得された前記平均音響エネルギー
【数１】
2009517120.tif 000019
を含む計算で獲得される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる前記平均音響エネルギー
【数２】
2009517120.tif 000020
が、代数式
【数３】
2009517120.tif 000021
を利用して、トランスデューサの位置ｘｉにおいて決定される、請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記平均音響エネルギー
【数４】
2009517120.tif 000022
が、１つ又は複数の位置ｘで、
（ａ）トランスデューサの複数の位置ｘｉでｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる平均音響エネルギー
【数５】
2009517120.tif 000023
を決定するステップと、
（ｂ）決定された
【数６】
2009517120.tif 000024
の補間によって少なくとも１つの位置ｘで平均音響エネルギー
【数７】
2009517120.tif 000025
を決定するステップとを含むアルゴリズムで決定される、請求項２に記載のシステム。
【請求項１０】
平均音響エネルギー
【数８】
2009517120.tif 000026
が、ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたって代数式
【数９】
2009517120.tif 000027
を利用してトランスデューサの複数の位置ｘｉで決定される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
平均音響エネルギーが、代数式
【数１０】
2009517120.tif 000028
を使用することにより、前記決定された
【数１１】
2009517120.tif 000029
の補間によって、少なくとも１つの位置ｘにおいて決定され、ここで、ｇ（ｘ，ｘｉ，σ）が、
【数１２】
2009517120.tif 000030
を満たす核であり、
【数１３】
2009517120.tif 000031
、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
ｇ（ｘ，ｖｉ，σ）が、核
【数１４】
2009517120.tif 000032
である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサが、複数の時間間隔にわたって前記肺の領域評価を実行するように構成され、各領域評価が、少なくとも１つの前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含むアルゴリズムを利用して決定される、請求項２に記載のシステム。
【請求項１４】
人の肺の２つ以上の領域における領域評価のための方法であって、
（ａ）ｉ＝１からＮとして、位置ｘｉにおける圧力波を示すＮ個の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を獲得するステップと、
（ｂ）前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）のうちの１つ又は複数を含む計算において、前記領域のそれぞれにおけるパラメータの値を決定するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記パラメータが、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる前記領域の合計平均音響エネルギーである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記パラメータが、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる前記領域の合計音響エネルギーを、同じ時間間隔にわたる前記肺の合計平均音響エネルギーで割ったものである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
２次元表示装置をさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記プロセッサがさらに、前記領域に分割された前記肺の画像及び前記領域の前記領域評価を表示するように構成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記画像が、前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含む計算で獲得される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる前記肺の上の位置ｘで獲得された前記平均音響エネルギー
【数１５】
2009517120.tif 000033
を含む計算で獲得される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる前記平均音響エネルギー
【数１６】
2009517120.tif 000034
が、代数式
【数１７】
2009517120.tif 000035
を利用してトランスデューサの位置ｘｉで決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記平均音響エネルギー
【数１８】
2009517120.tif 000036
が、１つ又は複数の位置ｘで、
（ａ）トランスデューサの複数の位置ｘｉにおける、ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる平均音響エネルギー
【数１９】
2009517120.tif 000037
を決定するステップと、
（ｂ）前記決定された
【数２０】
2009517120.tif 000038
の補間によって、少なくとも１つの位置ｘにおける平均音響エネルギー
【数２１】
2009517120.tif 000039
を決定するステップと
を含むアルゴリズムで決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
平均音響エネルギー
【数２２】
2009517120.tif 000040
が、代数式
【数２３】
2009517120.tif 000041
を使用してトランスデューサの複数の位置ｘｉにおいてｔ１からｔ２までの時間間隔にわたって決定される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
平均音響エネルギーが、代数式
【数２４】
2009517120.tif 000042
を使用することにより、前記決定された
【数２５】
2009517120.tif 000043
の補間によって、少なくとも１つの位置ｘにおいて決定され、ここで、ｇ（ｘ，ｘｉ，σ）が、
【数２６】
2009517120.tif 000044
を満たす核であり、
【数２７】
2009517120.tif 000045
、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
ｇ（ｘ，ｖｉ，σ）が核
【数２８】
2009517120.tif 000046
である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記プロセッサが、複数の時間間隔にわたる前記肺の領域評価を実行するように構成され、各領域評価が、少なくとも１つの前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含むアルゴリズムを利用して決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２７】
人の肺の２つ以上の領域における領域評価のためのコンピュータ可読プログラムコードが内部で具体化されているコンピュータ利用可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、
ｉ＝１からＮとして、位置ｘｉにおける圧力波を示す１つ又は複数の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含む計算において、前記領域のそれぞれにおけるパラメータの値をコンピュータに決定させるためのコンピュータ可読プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用の装置及び方法に関し、より詳細には、人体の音を分析するための装置及び方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
肺の生理機能（ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ）の領域評価（ｒｅｇｉｏｎａｌ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）が、放射性ヌクレオチドの灌流を使用して実行されており、これは、「ＶＱスキャン」としても知られている。この技法では、放射性粒子を被験者の血液系に注射するか、又は被験者に、浮遊した放射性粒子を吸い込ませる。肺のＸ線画像が獲得され、その画像の片方又は両方の肺は、２つ以上の領域に分割される。次いで、各肺領域に別々の分析が行われる。ほとんどの肺の領域評価では、２つの肺画像はそれぞれ、３つの部分（上肺野、中肺野及び下肺野）に分割され、各領域の肺機能又は生理機能の評価が獲得される。典型的には、領域評価は、各領域で検出された、少量の検出放射能の合計を判定することを含む。各部分で検出された放射能の量は、各部分の肺の状態と相互に関連付けることができる。
【０００３】
人体の音は、医師により日常的に様々な症状の診断に使用される。医師は、肺の副雑音（すなわち、異常な又は予期しない肺音）を検出するために、人の胸部又は背部に聴診器を置き、その患者の呼吸をモニターすることがある。肺の副雑音の特定及び分類は、肺の異常について重要な情報を提供することが多い。
【０００４】
被験者の胸部又は背部に１つ又は複数のマイクロフォンを固定し、肺音を録音することも知られている。米国特許第６１３９５０５号は、複数のマイクロフォンが患者の胸部の周りに配置されたシステムを開示している。吸気及び呼気中のマイクロフォンの録音は、画面に表示されるか、又は紙に印刷される。次いで、その録音したものを、患者の肺疾患を検出するために、医師が視覚的に検査する。Ｋｏｍｐｉｓら（Ｃｈｅｓｔ，１２０（４），２００１）は、Ｍ個のマイクロフォンが患者の胸部に配置され肺音が録音されるシステムを開示している。録音は、最小二乗法を用いて解くＭ個の一次方程式を作り出す。その系の解を使用して、録音で検出された音源の、肺における位置を決定する。
【０００５】
Ｋｕｓｈｎｉｒらの米国特許第６８８７２０８号は、気道によって生成される音を録音し分析するためのシステム及び方法を提供する。気道の音は、人の胸郭の上の複数の位置で録音され、録音された音は、気道の画像を生成するように処理される。処理には、録音された信号から、胸郭の上の複数の位置でｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる平均音響エネルギーを決定することを含む。ある位置における「音響エネルギー（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｅｎｅｒｇｙ）」という用語は、本明細書では、その位置における圧力と質量伝搬速度の積を示すか又はそれに近似するパラメータを指すために使用される。それらの画像を使用して、気道の生理機能を分析し、病的な状態を検出することができる。さらに、時間間隔を複数のサブインターバルに分割することができ、胸郭の上の複数の位置で２つ以上のサブインターバルに対する平均音響エネルギーを決定することができる。次いで、これらのサブインターバルそれぞれに対する画像を決定し、表示画面に連続して表示することができる。これは、その時間間隔にわたって気道の音響エネルギーに起きる動的な変化を示す動画を生成する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、肺機能の領域評価のためのシステム及び方法を提供する。本発明によれば、胸郭の上で体の表面の複数の位置にマイクロフォンが固定され、肺音を示す信号が記録される。信号は、肺の上の体の表面で、２つ以上の位置それぞれの所定のパラメータの値を生成するために分析される。パラメータが決定された２つ以上の位置は、いくつかのグループにクラスター化（ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ）され、各グループは、肺の特定の領域の上に横たわる、体の表面上のいくつかの位置からなる。それらの領域は、肺の解剖学的領域に対応してもよく、肺の解剖学的構造とは関係なく決定されてもよい。いくつかの位置の各グループに対して、そのグループのパラメータの値に基づいて、下に横たわる肺領域の領域評価が獲得される。領域評価は、例えば、そのグループのいくつかの位置におけるパラメータの値の合計、最大値、最小値、又は平均値でよい。或いは、領域評価は、そのグループのいくつかの位置におけるパラメータの値の合計を、全てのグループのパラメータ値の合計で割ったものでよい。一実施形態では、各肺は、３つの領域（上肺野、中肺野及び下肺野）に分割され、６つの領域それぞれについて上述したように領域評価が獲得される。他の実施形態では、肺は、各領域が、上に横たわるマイクロフォンを同じ数だけ有するように、いくつかの領域に分割される。領域評価は、表の形態で表すことができる。或いは、その図の領域に各領域の領域評価の値が現れる、肺の輪郭及び肺の領域を示す図が生成される。
【０００７】
一実施形態では、複数の位置は、マイクロフォンが配置された位置である。マイクロフォンが配置された位置が分かっているので、各マイクロフォンが、どちらの肺の上に位置し、その肺のどの部分の上に位置するかが分かる。各肺の上のマイクロフォンを、いくつかのグループに分割することができる。例えば、各肺の上の組のマイクロフォンが、肺の上肺野、中肺野又は下肺野に対応する上部、中間部及び下部のグループに分割することができる。次いで、６つの肺領域それぞれの領域評価が獲得される。
【０００８】
他の実施形態では、パラメータの値は、マイクロフォンが配置されなかった１つ又は複数の位置を含む、複数の位置で計算される。マイクロフォンが配置されなかった位置のパラメータの値は、例えば、マイクロフォンの位置で計算された値の補間によって決定することができる。パラメータの値が計算された各位置については、その位置が左肺又は右肺のどちらの上に横たわるかを判定することが好ましい。本発明は、左肺及び右肺の上に横たわる位置の間の境界を位置特定するための、及び肺の上部及び下部を位置特定するための方法を提供する。
【０００９】
本発明の一実施形態では、呼吸サイクルが２つ以上の時間間隔に分割され、各時間間隔に対する本発明による肺の領域評価が獲得される。
【００１０】
本発明のシステムは、複数のＮ個のトランスデューサ（マイクロフォン）を含み、それらのトランスデューサは、人の胸郭の上の、人の背部又は胸部の本質的に平面の領域Ｒに取り付けられるように構成される。それらのトランスデューサは、典型的には、人の皮膚上にそれらのトランスデューサを簡単に取り付けることを可能にする母材に埋め込まれる。こうした母材は、典型的には、人の胸郭の上に簡単に配置するためのベスト又は長い上着の形態でよい。理解されているように、サイズ、年齢、性別などの異なる人に対して異なる母材を使用することができる。
【００１１】
領域Ｒ中の位置は、平面領域Ｒに定義された２次元座標系において、２次元位置ベクトルｘ＝（ｘ１，ｘ２）によって示される。ｉ＝１からＮとして、ｉ番目のトランスデューサは、領域Ｒの位置ｘｉで固定され、ｘｉに到達する人体の圧力波を示す、本明細書ではＰ（ｘｉ，ｔ）で表される信号を生成する。
【００１２】
好ましい実施形態では、複数の位置それぞれで計算されるパラメータは、平均音響エネルギーである。ある位置における「音響エネルギー」という用語は、本明細書では、その位置における圧力と質量伝搬速度の積を示すか又はそれに近似するパラメータを指すために使用される。Ｋｕｓｈｎｉｒらの米国特許第６８８７２０８号は、肺音の音響信号から、肺の上の複数の位置で平均音響エネルギーを計算するためのシステム及び方法を開示している。その特許で開示されているように、ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる、領域Ｒの複数の位置ｘにおける、本明細書では
【数１】
2009517120.tif 000003
で表される平均音響エネルギーを、Ｎ個の信号から生成することができ、肺の画像を生成するために使用することができる。
【００１３】
本発明の一実施形態では、ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる平均音響エネルギーが、代数式
【数２】
2009517120.tif 000004
を使用して１つ又は複数のマイクロフォンのある位置において獲得され、上式で、ｘｉはマイクロフォンの位置である。
【００１４】
より好ましい実施形態では、ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる平均音響エネルギー
【数３】
2009517120.tif 000005
が、例えば、方程式（１）を使用して、複数のマイクロフォンの複数の位置ｘｉにおいて獲得され、次いで、任意の既知の補間方法を使用して、
【数４】
2009517120.tif 000006
の補間によって他の位置ｘにおける
【数５】
2009517120.tif 000007
を計算する。
【００１５】
最も好ましい実施形態では、代数式
【数６】
2009517120.tif 000008
を使用して、表面Ｒの位置ｘ＝（ｘ１，ｘ２）における平均音響エネルギー
【数７】
2009517120.tif 000009
を獲得するために補間が行われ、上式で、ｇ（ｘ，ｘｉ，σ）は、
【数８】
2009517120.tif 000010
を満たす核であり、
【数９】
2009517120.tif 000011
、上式で、
【数１０】
2009517120.tif 000012
は、ｉ番目のマイクロフォンの位置であり、σは選択可能なパラメータである。
【００１６】
例えば、核
【数１１】
2009517120.tif 000013
を使用することができる。
【００１７】
Ｋｕｓｈｎｉｒらの米国特許第６８８７２０８号は、ある時間間隔にわたって計算された平均音響エネルギーから、肺の画像を生成することを開示している。本発明の最も好ましい実施形態では、肺の画像が、計算された平均音響エネルギーから生成される。その画像は、表示装置に表示され、画像中の肺は、肺のいくつかの領域に分割される。それらの肺の領域の領域評価は、肺の画像と一緒に表示される。
【００１８】
したがって、第１の態様では、本発明は、人の肺の２つ以上の領域における領域評価のためのシステムであって、
（ａ）複数のＮ個のトランスデューサであり、各トランスデューサが、胸郭の上の人の表面に固定されるように構成され、ｉ＝１からＮとして、ｉ番目のトランスデューサが、位置ｘｉで固定され、位置ｘｉにおける圧力波を示す信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を生成するトランスデューサと、
（ｂ）信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信し、信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）のうちの１つ又は複数を含む計算において、それらの領域のそれぞれにおけるパラメータの値を決定するように構成されたプロセッサとを備えるシステムを提供する。
【００１９】
第２の態様では、本発明は、人の肺の２つ以上の領域における領域評価のための方法であって、
（ａ）ｉ＝１からＮとして、位置ｘｉにおける圧力波を示すＮ個の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を獲得するステップと、
（ｂ）信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）のうちの１つ又は複数を含む計算において、それらの領域のそれぞれにおけるパラメータの値を決定するステップとを含む方法を提供する。
【００２０】
第３の態様では、本発明は、人の肺の２つ以上の領域における領域評価のためのコンピュータ可読プログラムコードが内部で具体化されているコンピュータ利用可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、
ｉ＝１からＮとして、位置ｘｉにおける圧力波を示す１つ又は複数の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含む計算において、それらの領域のそれぞれにおけるパラメータの値をコンピュータに決定させるためのコンピュータ可読プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品を提供する。
【００２１】
次に、本発明を理解し実際にどのように実行されるかを見るために、添付の図面を参照して、非限定的な例示によってのみ、好ましい実施形態を説明する。
【発明の詳細な説明】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態による肺の領域評価を実行するためのシステムを、全体的に１００によって示す。複数のＮ個の音響トランスデューサ１０５が、人１１０の胸部又は背部の平面領域に付けられ、そのうち４個が示されている。トランスデューサ１０５を、当技術分野で知られた任意の手段、例えば、接着剤、吸着、又は固定ストラップを使用して、被験者に付けることができる。トランスデューサ１０５はそれぞれ、トランスデューサに到達する圧力波を示すアナログ電圧信号１１５を生成する。アナログ信号１１５は、マルチチャンネルのアナログデジタル変換器１２０によってデジタル化される。デジタルデータ信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）１２５は、ｉ番目のトランスデューサ（ｉ＝１からＮ）の位置ｘｉにおける時刻ｔの圧力波を表す。データ信号１２５は、メモリ１３０に入力される。メモリ１３０に入力されたデータは、データ信号１２５を処理するように構成されたプロセッサ１３５によってアクセスされる。信号１２５は、肺音の範囲外、例えば、人の動きによる振動の周波数を有する成分などの成分をフィルタ処理することによってノイズを除去することができる。また、信号１２５はそれぞれ、重要な範囲内の信号の成分のみが分析されるように、帯域通過フィルタを通すこともできる。
【００２３】
コンピュータのキーボード１４０又はマウス１４５などの入力装置を使用して、人１１０の個人的詳細などの検査に関する情報を入力する。入力装置１４０を使用して、１つ又は複数の時間ｔ１及びｔ２の値を入力することもでき、時間ｔ１及びｔ２は、信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）が分析されることになる時刻を指定するか、又は信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）が分析されないことになる１つ又は複数の時間間隔を指定する。プロセッサ１３５は、指定された時刻に、又は指定された時間間隔にわたる、肺の上の複数の位置におけるパラメータの値を計算する。好ましい実施形態では、プロセッサ１３５は、少なくとも１つの信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）と関係する計算において、ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたって、領域Ｒの複数の位置ｘにおける平均音響エネルギー
【数１２】
2009517120.tif 000014
を計算するように構成される。
【００２４】
パラメータが計算された位置は、いくつかのグループに分割され、各グループは、肺のある領域に横たわる。プロセッサ１３５はさらに、肺の領域評価を実行するように構成される。領域評価は、それらの各グループに関して、１つ又は複数の領域パラメータの値を決定することを含み、各領域パラメータは、その領域のその位置で計算されたパラメータ値を含む計算において獲得される。例えば、領域パラメータは、その領域のパラメータの合計、パラメータ値の最大値、最小値又は平均値でよい。領域パラメータ値は、領域パラメータをパラメータ値の合計で割ることによって正規化することができる。
【００２５】
図２は、好ましい実施形態による、本発明の方法を実行するためのフローチャートを示す。ステップ２００では、ｉが１からＮとして、肺の上に横たわる所定の位置ｘｉに配置されたＮ個のトランスデューサから、信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）が獲得される。ステップ２０５では、１つ又は複数の時間の値が、入力装置１４０又は１４５を使用してプロセッサ１３５に入力されるか、又はプロセッサによって決定される。ステップ２１０では、１つ又は複数の入力された時刻において、或いは１つ又は複数の間隔にわたる、複数の位置ｘにおけるパラメータの値が決定される。ステップ２２０では、２つ以上の所定の肺領域それぞれの領域パラメータが計算される。ステップ２２５では、領域パラメータの合計が計算される。ステップ２３０では、各領域に関して、領域パラメータは、それらを計算された合計で割ることによって正規化されて、その領域の領域評価を生成する。ステップ２４０では、肺の画像が、表示装置１５０に表示され、そこでは、肺が所定の肺領域に分割されており、各領域に関する正規化した又は正規化していない領域パラメータが、画像のその領域に表示される。領域評価は、時間間隔にわたるその領域の合計平均音響エネルギーであるか、又はその領域の合計音響エネルギーを肺の合計音響エネルギーで割ったものである。
【００２６】
本発明の最も好ましい実施形態では、肺の画像は、ある時間間隔にわたって獲得された平均音響エネルギーから生成される。Ｋｕｓｈｎｉｒらの米国特許第６８８７２０８号は、肺の上の複数の位置で計算された平均音響エネルギーから、肺の画像を生成することを開示している。肺の画像は、画像中の肺がいくつかの肺領域に分割されて表示画面に表示される。
【００２７】
本発明によるシステムが、適切にプログラムされたコンピュータでよいことも理解されよう。同様に、本発明は、本発明の方法を実行するためのコンピュータによって読取り可能なコンピュータプログラムを企図する。本発明はさらに、本発明の方法を実行するための機械によって実行可能な命令のプログラムを明確に実装する機械可読メモリを企図する。
【実施例】
【００２８】
２人の被験者が、ＶＱスキャン及び本発明の方法による肺機能の領域評価を受けた。第１の被験者は、３５歳男性であり、ＢＭＩ値（身長の２乗に対する体重）が２６で喫煙経験はなかった。第２の被験者は、７１歳男性であり、ＢＭＩ３０で、肺機能の領域評価を受ける前の５年間はかなり喫煙していた。第２の被験者は、ＰＩＹ（１日あたりの喫煙箱数に、喫煙年数をかけたもの）が１５０であった。
【００２９】
本発明の方法によって実行される領域評価に関して、２次元座標系が被験者の背部に定義された。図３ａに示すように、４８個のトランスデューサが、肺の上で人の背部上に、円３００で示す位置に配置された。曲線３０５は、肺の推定される輪郭を示す。図に見られるように、トランスデューサは、トランスデューサ間の間隔が水平及び垂直距離が５ｃｍである、正則な直交格子に配置された。次いで、信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）が記録された。各信号は、カットオフが１５０Ｈｚのローパスフィルタを使用してフィルタ処理された。呼吸サイクルにわたるフィルタ処理された関数Ｐ（ｘｉ，ｔ）それぞれの平均値は、グレーレベルスケール３１０を参照して各円３００に陰影を付けるグレーレベルによって図３ａに示される。数式（５）の核ｇがσ＝３６画素の上記の数式（１）及び（２）を使用して
【数１３】
2009517120.tif 000015
が獲得される。
【００３０】
図４ａは、米国特許第６８８７２０８号の方法で獲得した第１の被験者の肺の画像５００を示す。その画像は、画素ｘ（ｉ，ｊ）の２次元配列であり、ここで、ｘ（ｉ，ｊ）は画素（ｉ，ｊ）におけるグレー値又は他の濃淡値であり、ｉ及びｊはそれぞれ画素の列番号及び行番号である。画像５００は、図５ａおよび図５ｂに示すフローチャートに示されたアルゴリズムを使用して６つの領域に分割された。ステップ４００で、各列ｉの強度値が合計されて、列の合計
【数１４】
2009517120.tif 000016
をもたらす。関数Ａｉのグラフ５０１を図４ａに示す。関数Ａｉは、画像５００の左肺５０４と右肺５０６の間の境界を特定する局所的な最小値５０２を有する。ステップ４０２では、垂直線５０８が、左肺５０４と右肺５０６の間の境界で画像に挿入される。
【００３１】
ステップ４０４では、右肺の画像の行が合計されて、行の合計
【数１５】
2009517120.tif 000017
をもたらす。関数Ｂｊのグラフ５１１が、画像５００の右肺５０６に隣接した部分に示される。右肺の上部は、ステップ４０６で、一番上の行ｊとして特定され、その場合にＢｊが所定の閾値を超える。次いで、ステップ４０８で、画像５００に右肺の上部で水平線５１０が挿入される。右肺の下部は、ステップ４１０で、一番下の行ｊで特定され、その場合にＢｊが所定の閾値を超える。次いで、ステップ４１０で、画像に右肺の下部で水平線５１２が挿入される。
【００３２】
ステップ４１２では、左肺の画像の行が合計されて、行の合計
【数１６】
2009517120.tif 000018
をもたらす。関数Ｃｊのグラフ５１３が、画像５００の左肺５０４に隣接した部分に示される。左肺の上部は、ステップ４１４で、一番上の行ｊで特定され、その場合にＣｊが所定の閾値を超える。次いで、ステップ４１６で画像に左肺の上部で水平線５１４が挿入される。左肺の下部は、ステップ４１８で、一番下の行ｊで特定され、その場合Ｃｊは所定の閾値を超える。次いで、ステップ４２０で画像に左肺の下部で水平線５１６が挿入される。
【００３３】
ステップ４２２では、右肺の高さが、画像の右肺の上部と下部の間における画素の行の数として計算される。ステップ４２４では、右肺の高さは、３つに分割され、ステップ４２６では、右肺を分割して画像を同じ高さの３つの領域、右上部ＲＴ、右中間部ＲＭ及び右下部ＲＢにするように、水平線５２０及び５２２が画像５００に挿入される。
【００３４】
ステップ４２８では、左肺の高さが、画像の左肺の上部と下部の間における画素の行の数として計算される。ステップ４３０では、左肺の高さは、３つに分割され、ステップ４３２では、左肺を分割して画像を同じ高さの３つの領域、左上部ＬＴ、左中間部ＬＭ、及び左下部ＬＢにするように、水平線５２４及び５２６が画像に挿入される。
【００３５】
今や画像５００中の肺を６つの領域、ＲＴ、ＲＭ、ＲＢ、ＬＴ、ＬＭ、及びＬＢに分割してきたので、各領域の画素の濃さがステップ４３４で合計される。各領域に関する合計は、その領域に関する領域評価パラメータの値である。画素の濃さが米国特許第６８８７２０８号に開示されているように計算される場合は、獲得された領域評価は、肺の各領域の空気流を示す。
【００３６】
図４ｂは、ＶＱスキャンによって判定された同じ人の領域評価を示す。画像が、６つの領域に分割され、当技術分野で知られているように各領域の少量の放射能が計算された。各領域の領域評価がその領域で示される。
【００３７】
図６ａは、本発明の方法によって獲得された第２の被験者の領域評価を示し、図６ｂは、ＶＱスキャンによって獲得された第２の被験者の領域評価を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態による領域評価を実行するためのシステムを示す。
【図２】本発明の一実施形態による領域評価方法のためのフローチャートを示す。
【図３】本発明による領域評価のために、被験者の背部のマイクロフォンを配置した位置を示す。
【図４ａ】本発明の方法による第１の被験者の領域評価を示す。
【図４ｂ】ＶＱスキャンによる第１の被験者の領域評価を示す。
【図５ａ】肺の画像をいくつかの領域に分割するための方法を示すフローチャートである。
【図５ｂ】肺の画像をいくつかの領域に分割するための方法を示す、図５ａから続くフローチャートである。
【図６ａ】本発明の方法による第２の被験者の領域評価を示す。
【図６ｂ】ＶＱスキャンによる第２の被験者の領域評価を示す。
【図１】
2009517120.tif 000047
【図２】
2009517120.tif 000048
【図３】
2009517120.tif 000049
【図４ａ】
2009517120.tif 000050
【図４ｂ】
2009517120.tif 000051
【図５ａ】
2009517120.tif 000052
【図５ｂ】
2009517120.tif 000053
【図６ａ】
2009517120.tif 000054
【図６ｂ】
2009517120.tif 000055
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の肺の２つ以上の領域における領域評価のためのシステムであって、
（ａ）複数のＮ個のトランスデューサであり、それぞれが、胸郭の上の人の表面に固定されるように構成され、ｉ＝１からＮとして、ｉ番目のトランスデューサが、位置ｘｉで固定され、位置ｘｉにおける圧力波を示す信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を生成するトランスデューサと、
（ｂ）ｉ）前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信するステップと、
ii）前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）のうちの１つ又は複数を含む計算において、トランスデューサの複数の位置ｘｉにおける第１のパラメータの値を決定するステップと、
iii）前記ステップ（ii）で決定された値の補間によって複数の位置ｘにおける前記第１のパラメータの値を決定するステップと、
iv）前記２つ以上の領域のそれぞれについて、前記領域の複数の位置ｘにおける、前記（iii）で決定された前記第１のパラメータの値を含む計算において、第２のパラメータの値を決定するステップと
を実行するように構成されたプロセッサと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータが、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる、前記領域の合計平均音響エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータが、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる、前記領域の合計音響エネルギーを、同じ時間間隔にわたる前記肺の合計平均音響エネルギーによって割ったものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
２次元表示装置をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記プロセッサがさらに、前記領域に分割された前記肺の画像及び前記領域の前記領域評価を表示するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記画像が、信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含む計算で獲得される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記画像が、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたって、肺の上の位置ｘで獲得された前記平均音響エネルギー
【数１】
2009517120.tif 000056
を含む計算で獲得される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる前記平均音響エネルギー
【数２】
2009517120.tif 000057
が、代数式
【数３】
2009517120.tif 000058
を利用して、トランスデューサの位置ｘｉにおいて決定される、請求項２、３または７に記載のシステム。
【請求項９】
平均音響エネルギーが、代数式
【数４】
2009517120.tif 000059
を使用することにより、前記決定された
【数５】
2009517120.tif 000060
の補間によって、少なくとも１つの位置ｘにおいて決定され、ここで、ｇ（ｘ，ｘｉ，σ）が、
【数６】
2009517120.tif 000061
を満たす核であり、
【数７】
2009517120.tif 000062
、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ｇ（ｘ，ｖｉ，σ）が、核
【数８】
2009517120.tif 000063
である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサが、複数の時間間隔にわたって前記肺の前記領域評価を実行するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
人の肺の２つ以上の領域における領域評価のための方法であって、
（ａ）ｉ＝１からＮとして、位置ｘｉにおける圧力波を示すＮ個の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を獲得するステップと、
（ｂ）前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）のうちの１つ又は複数を含む計算において、トランスデューサの複数の位置ｘｉにおける第１のパラメータの値を決定するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で決定された値の補間によって複数の位置ｘにおける前記第１のパラメータの値を決定し、
（ｄ）前記２つ以上の領域のそれぞれについて、前記領域の複数の位置ｘにおける、前記ステップ（ｃ）で決定された前記第１のパラメータの値を含む計算において、第２のパラメータの値を決定するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータが、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる前記領域の合計平均音響エネルギーである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータが、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる前記領域の合計音響エネルギーを、同じ時間間隔にわたる前記肺の合計平均音響エネルギーで割ったものである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
２次元表示装置をさらに備える、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記プロセッサがさらに、前記領域に分割された前記肺の画像及び前記領域の前記領域評価を表示するように構成される、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記画像が、前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含む計算で獲得される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間間隔にわたる前記肺の上の位置ｘで獲得された前記平均音響エネルギー
【数９】
2009517120.tif 000064
を含む計算で獲得される、請求項１８に記載の方法。
【請求項１９】
ｔ１からｔ２までの時間間隔にわたる前記平均音響エネルギー
【数１０】
2009517120.tif 000065
が、代数式
【数１１】
2009517120.tif 000066
を利用してトランスデューサの位置ｘｉで決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
平均音響エネルギーが、代数式
【数１２】
2009517120.tif 000067
を使用することにより、前記決定された
【数１３】
2009517120.tif 000068
の補間によって、少なくとも１つの位置ｘにおいて決定され、ここで、ｇ（ｘ，ｘｉ，σ）が、
【数１４】
2009517120.tif 000069
を満たす核であり、
【数１５】
2009517120.tif 000070
、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
ｇ（ｘ，ｖｉ，σ）が核
【数１６】
2009517120.tif 000071
である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記プロセッサが、複数の時間間隔にわたる前記肺の領域評価を実行するように構成され、各領域評価が、少なくとも１つの前記信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含むアルゴリズムを利用して決定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
人の肺の２つ以上の領域における領域評価のためのコンピュータ可読プログラムコードが内部で具体化されているコンピュータ利用可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、
ｉ＝１からＮとして、位置ｘｉにおける圧力波を示す１つ又は複数の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を含む計算において、前記領域のそれぞれにおけるパラメータの値をコンピュータに決定させるためのコンピュータ可読プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品。
【国際調査報告】
2009517120.tif 000072
2009517120.tif 000073