(57)【要約】  所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分の位置を推定する方法及び装置。この方法は、該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程、該所定時間における少なくとも１つの第２心音を該電子的表示を用いて特定する工程、及び、特定した第２心音の各々について、大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程を包含する。また、大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を用いて、患者の肺動脈における血圧を推定する方法も開示される。
2007532207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分を推定する方法であって、以下の工程を包含する方法。
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程；
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を該電子的表示を用いて特定する工程；
特定した第２心音の各々について、
周波数重み付きエネルギー(FWE)を計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、そして
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程；及び
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程。
【請求項２】
該第２心音を特定する工程が、基準信号を用いて第２心音を特定することを包含することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該基準信号が患者の心電図の信号であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該FWEを計算する工程が、特定した第２心音の各々について非線形エネルギー演算子(NLEO)関数を生成することを包含することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該NLEO関数が、Ψ[n] = x(n - l)・x(n - m) - x(n - p)・x(n - q)
（l + m = p + q, l ≠ p 及び q ≠ m ）であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
l = 2、 m = 3、 q = 4 そしてp = 1であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該ピークを特定する工程において、最大ピーク値を特定し、そして特定したピークのうち、該最大ピーク値の振幅に対する割合が所定の値より小さい振幅を有するピークを全て廃棄することを包含することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
該所定の値が９０%〜１００%であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
該ピークを特定する工程が、ピークを表す極大値であって、所定時間を超える間隔で存在する極大値を全て特定することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
該所定時間が少なくとも１０msであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該所定の値が該最大ピークの振幅の０〜１０%であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
該推定値を生成する工程が、
各々の第２心音の所定の位置を基準にして、記録した大動脈弁由来成分候補値の位置に関する第１確率分布を生成し、そして各々の第２心音の所定の位置を基準にして、記録した肺動脈弁由来成分候補値の位置に関する第２確率分布を生成する工程；及び
該第１確率分布における極大値を第１極大値として特定し、そして該第２確率分布における極大値を第２極大値として特定する工程、
を包含し、
特定した第１極大値の位置をもって大動脈弁由来成分の位置とし、特定した第２極大値の位置をもって肺動脈弁由来成分の位置とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
該所定の位置が該各々の第２心音の始点であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
特定した第２心音の各々について、該FWEを計算する工程の前に、信号対雑音比(SNR)を計算する工程をさらに包含し、該計算したSNRが所定の比率より小さい場合には、大動脈弁由来成分や肺動脈弁由来成分に関する位置を示す候補値を選び出さないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
該SNRを計算する工程が、該特定した第２心音の始点と終点を検出し、始点と終点間の平均信号エネルギーを計算し、始点の前の所定の時間及び終点の後の所定の時間における平均雑音エネルギーを計算する工程を包含し、該平均信号エネルギーを該平均雑音エネルギーで割ることにより得られる値をもってSNRとすることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
該所定の時間が５０msであることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該所定の比率が０．５０であることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分の位置を推定する方法であって、以下の工程を包含する方法。
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程；
該電子的表示を複数のサブチャンネルに分割する工程；
該複数のサブチャンネルの電子的表示の各々について、
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を該電子的表示を用いて特定し、そして
該少なくとも１つの第２心音から、サブチャンネルにおける大動脈弁由来成分とサブチャンネルにおける肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を抽出する工程；及び
該複数のサブチャンネルにおける大動脈弁由来成分の位置を表す推定値を組み合わせて大動脈弁由来成分の位置を表す推定値を得、そして該複数のサブチャンネルにおける肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を組み合わせて肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を得る工程。
【請求項１９】
該推定値を抽出する工程が以下の工程を包含することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
特定した第２心音の各々について、
FWEを計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、そして
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程；及び
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程。
【請求項２０】
該電子的表示を低周波数チャンネル、中周波数チャンネル、及び高周波数チャンネルに分割することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
該低周波数チャンネルが３０〜５０Hzの範囲であり、該中周波数チャンネルが５０〜１２０Hzの範囲であり、該高周波数チャンネルが１２０〜２００Hzの範囲であることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２２】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分の位置を推定する方法であって、以下の工程を包含する方法。
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の第１電子的表示を生成する第１変換器を患者の第１部位に装着する工程；
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の第２電子的表示を生成する第２変換器を患者の第２部位に装着する工程；
該第１電子的表示について、
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を特定し、
特定した第２心音の各々について、
FWEを計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出し、
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値を生成する工程；
該第２電子的表示について、
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を特定し、
特定した第２心音の各々について、
FWEを計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出し、
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す第２推定値を生成する工程；及び
大動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値とを組み合わせ、そして肺動脈弁由来成分の位置の第１推定値と第２推定値とを組み合わせ、
大動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値の組み合わせをもって大動脈弁由来成分の位置を表す推定値とし、肺動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値の組み合わせをもって肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値とする工程。
【請求項２３】
該第１部位が患者の心尖であることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
該第２部位が患者の左側第３肋間隙と左側第４肋間隙の間であることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
所定時間に亘る患者の肺動脈圧を推定する方法であって、以下の工程を包含する方法。
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程；
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を該電子的表示を用いて特定する工程；
特定した第２心音の各々について、
FWEを計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定したピークから最大ピークを決定し、
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程；
該候補値から、大動脈弁由来成分の位置及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程；
該大動脈弁由来成分と該肺動脈弁由来成分の時間差として、これらの成分の分裂間隔を決定する工程；
該分裂間隔を正規化する工程；及び
該正規化した分裂間隔と収縮期及び拡張期の肺動脈圧との関係を表す所定の関数を用いて、収縮期及び拡張期の肺動脈圧を推定する工程。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれかに記載の方法を実施するための装置。
【請求項２７】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分の位置を推定するための装置であって、
運動中の患者の、複数の第２心音を示す第１音部と体動に起因する雑音を示す第２音部とを含む患者の複数の心音を検出するための少なくとも１つの変換器；及び
複数の第２心音を該検出した複数の心音から特定し、そして大動脈弁由来成分の位置と肺動脈弁由来成分の位置の推定値を、該特定した複数の第２心音から演算する装置であって、該特定及び演算の際に、該検出した複数の心音における体動に起因する雑音部分から生じる有意な干渉を受けない第２心音処理装置、
を含む装置。
【請求項２８】
該第２心音処理装置が以下の手段を含むことを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を、該検出した複数の心音を用いて特定するための手段；
特定した第２心音の各々について、周波数重み付きエネルギー(FWE)を計算するための手段；
特定した第２心音の各々について、該計算したFWEを正規化するための手段；
特定した第２心音の各々について、該計算したFWEにおける複数のピークを特定し、該特定した複数のピークから最大ピークを決定するための手段；
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出すための手段；及び
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成するための手段。
【請求項２９】
該第２心音を特定するための手段が、基準信号を用いて第２心音を特定することを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
該基準信号が患者の心電図の信号であることを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
該FWEを計算するための手段が、特定した第２心音の各々について非線形エネルギー演算子(NLEO)関数を生成することを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
該NLEO関数が、Ψ[n] = x(n - l)・x(n - m) - x(n - p)・x(n - q)
（l + m = p + q, l ≠ p 及び q ≠ m ）であることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
l = 2、 m = 3、 q = 4 そしてp = 1であることを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
該ピークを特定するための手段が、最大ピーク値を特定し、そして特定したピークのうち、該最大ピーク値の振幅に対する割合が所定の値より小さい振幅を有するピークを全て廃棄することを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
該所定の値が９０〜１００%の範囲内であることを特徴とする、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
該ピークを特定するための手段が、ピークを表す極大値であって、所定時間を超える間隔で存在する極大値を全て特定することを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３７】
該所定時間が少なくとも１０msであることを特徴とする、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
該所定の値が該最大ピークの振幅の０〜１０%であることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３９】
所定時間に亘る患者の収縮期と拡張期の肺動脈圧を推定するための装置であって、少なくとも１つの変換器及び処理装置を含む装置。
但し、該少なくとも１つの変換器は、運動中の患者の、複数の第２心音を示す第１音部と体動に起因する雑音を示す第２音部とを含む患者の複数の心音を検出するための変換器であり； 
該処理装置は、大動脈弁由来成分の位置と肺動脈弁由来成分の位置を、該特定した複数の第２心音から演算し、該演算の際に、該検出した複数の心音における体動に起因する雑音部分から生じる有意な干渉を受けず、
正規化した分裂間隔を、該大動脈弁由来成分の位置と該肺動脈弁由来成分の位置から計算し、そして
該正規化した分裂間隔と収縮期及び拡張期の肺動脈圧との関係を表す所定の関数を用いて、収縮期及び拡張期の肺動脈圧を推定するための処理装置
である。
【請求項４０】
収縮期及び拡張期の肺動脈圧を表示するための表示手段をさらに包含することを特徴とする、請求項３９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第２心音(S2)の成分音の非侵襲性検出のための方法及び装置に関する。特に、本発明は、S2の大動脈弁由来成分(A2)と肺動脈弁由来成分(P2)の、心電図(ECG)におけるQRS波におけるQを基準とした位置を推定するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心血管疾患の問題が広く報じられ、８０歳以上の人口が増加し、心臓病が主要な死亡原因となっている現在では、心臓異常を認識する医師の能力の重要性が増してきている。非侵襲性の心臓診断に関して、最も有力な手段の１つが聴診法である。もともと聴診は、医師が聴診器を用いて特定のパターンや現象を認識する技術に基づくものである。技術の進歩によりこれらの技術の多くが自動化されてきたが、聴診法の中には、安定した自動化手段がまだ見出されていないものもある。
【０００３】
心臓障害の診断上で最も興味深い音の１つが第２心音である。第２心音において、一般に重要なのは、大動脈弁由来成分と肺動脈弁由来成分の２成分である。これらの成分を検出及び認識すれば、左心と右心の収縮期と拡張期の期間が測定可能となる。これらの値は、肺動脈の高血圧、心臓弁の機能障害、左心室・右心室の機能障害等の検出など多くの状況で応用され、非常に重要な値である。
【０００４】
上記のように、第２心音及びそのA2成分とP2成分は、臨床上重要である。しかしこれらの成分は雑音や、心音及び人体の心臓以外の部分による他の音響成分によって隠されてしまうことが非常に多い。その結果、一般に、A2成分とP2成分を識別できるのは特別に訓練された経験豊かな医師だけである。そのため、コンピューターを用いて自動化されたA2成分及びP2成分検出方法が臨床現場において望まれている。先行技術の一つである米国特許第６，３６８，２８３号では、上記のような方法が開示されている。しかしこの先行技術文献で提案されている方法は、自動化されておらず、人による補助が必要であり、呼吸静止時にのみ有効な方法である。
【０００５】
心カテーテル法と心エコー検査法により、右心及び左心の両方における異常を正確に診断することができるようになったため、心血管系異常の有無及び重度の評価において心音図が新たな有用性を持つに至った。一般に心カテーテル法を行えば心血管系異常の有無と重度に関する決定的な証拠が得られるが、外部からの録音は内部診断による所見と十分な相関関係があり、多くの場合、外部録音自体を診断手段として用いることができる。この点について、心音図検査を行うことにより、心エコー検査で得る情報についての補足的情報が得られることが屡々ある。このように診断の精度が増したために、より簡単でより痛みが少ない外部的手法を用いて、患者の心臓治療の規模を拡大する時期を決定することができるようになった。心カテーテル法が必要と思われる場合であっても、心音図検査法や他の非侵襲性検査法により予め得た情報は、侵襲性検査法の効率及び成果を大いに高めることができる。
【０００６】
発明の概要 
上記の欠点及びそれ以外の欠点を克服するために、所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分を推定する方法を提供する。この方法は、該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程、所定時間における少なくとも１つの第２心音を電子的表示を用いて特定する工程、特定した第２心音の各々について、周波数重み付きエネルギー(FWE)を計算し、該FWEを正規化し、該FWEにおける複数のピークを特定し、該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、そして、該最大ピークを記録し、また最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程、及び、該候補値から、第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程を包含する。
【０００７】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分の位置を推定する別の方法も提供する。この方法は、該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程、該電子的表示を複数のサブチャンネルに分割する工程、該複数のサブチャンネルの電子的表示の各々について、該所定時間における少なくとも１つの第２心音を該電子的表示を用いて特定し、そして、該少なくとも１つの第２心音から、サブチャンネルにおける大動脈弁由来成分とサブチャンネルにおける肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を抽出する工程、及び、該複数のサブチャンネルにおける大動脈弁由来成分の位置を表す推定値を組み合わせて大動脈弁由来成分の位置を表す推定値を得、そして該複数のサブチャンネルにおける肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を組み合わせて肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を得る工程を包含する。
【０００８】
さらに、所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分の位置を推定するさらに別の方法も提供する。この方法は、該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の第１電子的表示を生成する第１変換器を患者の第１部位に装着する工程、該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の第２電子的表示を生成する第２変換器を患者の第２部位に装着する工程、該第１電子的表示について、所定時間における少なくとも１つの第２心音を特定し、特定した第２心音の各々について、FWEを計算し、該FWEを正規化し、該FWEにおける複数のピークを特定し、該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出し、該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値を生成する工程、該第２電子的表示について、該所定時間における少なくとも１つの第２心音を特定し、特定した第２心音の各々について、FWEを計算し、該FWEを正規化し、該FWEにおける複数のピークを特定し、該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出し、該候補値から、第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す第２推定値を生成する工程、及び、大動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値とを組み合わせ、そして肺動脈弁由来成分の位置の第１推定値と第２推定値とを組み合わせ、大動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値の組み合わせをもって大動脈弁由来成分の位置を表す推定値とし、肺動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値の組み合わせをもって肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値とする工程を包含する。
【０００９】
さらにまた、所定時間に亘る患者の肺動脈圧を推定する方法を提供する。この方法は、該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程、該所定時間における少なくとも１つの第２心音を電子的表示を用いて特定する工程、特定した第２心音の各々について、FWEを計算し、該FWEを正規化し、該FWEにおける複数のピークを特定し、該特定したピークから最大ピークを決定し、該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程、該候補値から、大動脈弁由来成分の位置及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程、該大動脈弁由来成分と該肺動脈弁由来成分の時間差として、これらの成分の分裂間隔を決定する工程、該分裂間隔を正規化する工程、及び、該正規化した分裂間隔と収縮期及び拡張期の肺動脈圧との関係を表す所定の関数を用いて、収縮期の肺動脈圧を推定する工程を包含する。
【００１０】
上記のいずれかの方法を実施するための装置も提供する。
【００１１】
発明の詳細な説明 
図１に参照して、一般に参照番号１０で示される装置の１つの態様を説明する。応用においてはただ１つのセンサーを用いることが好ましい場合もあるし複数のセンサーを用いることが好ましい場合もあるが、図では２つの同じ生体音センサー１２（たとえば米国特許第６，３６８，２８３号に記載されているセンサー）を用いている。複数のセンサーを用いる場合には、第２心音における大動脈弁由来成分A2と第２心音における肺動脈弁由来成分P2の、どちらか一方か又は両方の信号が極大強度になるように、患者１４の様々な部位にセンサーを装着する。図では、１つのセンサー１２1を心尖に装着する。心尖は、S2音のA2成分が極大強度となりP2成分が極小強度となると予想される部位である。また、第２のセンサー１２2をP2成分が極大強度となる部位に装着する(左側の第３肋間隙と第４肋間隙の間)。最良のセンサー装着部位は、様々な部位におけるS2の音響信号を観測することによって信号強度が極大となる部位を求めることにより、得ることができる。
【００１２】
センサー１２を、導線１６のような適当な導線を介して、アナログデジタル変換器(analog to digital converter)２０とパーソナルコンピューター２２を包含するデータ取得システム(data acquisition system)１８に接続する。センサー１２によって集めたデータは、たとえば２kHzのサンプリング周波数と１２bitの解像度を用いて、アナログデジタル変換器２０によりデジタル化する。さらに、一連の電極２４、導線２６、及び第２のアナログデジタル変換器２８を介して、心電図(ECG)信号も集める。生体音センサー１２によって集めた音響信号と同様に、ECG電極２４によって集めたデータも、たとえば２kHzのサンプリングレートと１２bitの解像度を用いて、アナログデジタル変換器２８によりデジタル化する。以下で示すように、心電図の信号を、第２心音(S2)を特定するための基準信号として用いる。
【００１３】
図２では、ECGによる測定結果を第１の生体音センサー及び第２の生体音センサーによる測定結果と並べて表示している。
【００１４】
A2成分及びP2成の自動検出
ECG信号を、第２心音を特定するための基準信号として使用する。以下の記述では、心拍信号はECG上における２つの連続するQRS波の間の音響信号部分を意味する。選択するアプローチに応じて、Q-Q'間隔(２つのQ波間の間隔)又はR-R'間隔(２つのR波間の間隔)を「心拍信号」とすることができる。以下の記述では、Q-Q'間隔を心拍信号とする。心拍信号の各々に対して、第１心音(S1)を検出し除去する。第２心音や場合によっては心雑音などを含む、除去後に残った信号を入力として用いる。
【００１５】
図１に加えて図３Aと図３Bのフローチャートに参照して、第２心音における大動脈弁由来成分A2と肺動脈弁由来成分P2を検出するためのアプローチについて、１つの態様を説明する。この態様においては、入力信号は、１つ又は複数のセンサー１２から入力される、それぞれ３０〜２００Hzの範囲の周波数の心音信号を包含する信号である。周波数の範囲が上記の範囲より広い場合には、何らの変更無しに同じアプローチを適用することができる。しかし、周波数の範囲が上記の範囲より狭くなる場合は、周波数の範囲の制限に応じて方法を適宜変更する必要がある。
【００１６】
心拍に関連する音はセンサー１２から１００に集め、たとえば図に示すように３つのサブチャンネル(すなわち周波数帯)１０２、１０４、１０６に分割する。これらの周波数帯は、低周波数帯(LF、３０〜５０Hz)、中周波数帯(MF、５０〜１５０Hz)、及び高周波数帯(HF、１２０〜２００Hz)である。
【００１７】
サブチャンネルの各々は、図の１０８1、１０８2、１０８3に示すような「処理チャンネル(Process Channel)」ブロックに伝達される(これらについては下記で個別に説明する)。処理チャンネルブロックは、チャープレット法(Chirplet method)、非線形エネルギー演算子(Non-linear Energy Operator)(NLEO)法や、第２心音からA2成分とP2成分を抽出し識別することができるその他のあらゆる方法を含む、多様な方法に基づいて処理を行うことができる。
【００１８】
図に示す態様ではNLEO法を適用している。
【００１９】
１０８1、１０８2、１０８3の処理チャンネルブロックから出力されるA2成分及びP2成分の出力値を分析する。A2成分及びP2成分の両方が少なくとも１つのサブチャンネルで明瞭に検出される場合には、これらをA2成分及びP2成分の位置を表す値とする。両方が明瞭に検出されるのではない場合には、１０８1、１０８2、１０８3の処理チャンネルブロックの出力と、周波数域が同じサブチャンネルに分割される他のセンサー(図示しない)に対する処理チャンネルブロックの出力とを、ブロック１１０、１１２、１１４においてサブチャンネルごとに比較する。たとえば、２つのセンサー(第２センサーは図示しない)を用い、２つのセンサーに対する処理ブロックの出力をサブチャンネルごとに比較する。
【００２０】
具体的にはたとえば、以下の規則に従って、各々の周波数帯で比較を行うが、これは１例であって、限定を意図するものではない：
・両方のセンサーについての１０８の出力がA2成分及びP2成分を示し、各々のセンサーの出力のA2成分及びP2成分の位置が同じである場合には、これらの位置をA2成分及びP2成分の位置を表す値とする；
・両方のセンサーについての１０８の出力のうち、１つがA2成分及びP2成分の両方を示すが、他方がそうでない場合には、これらA2成分及びP2成分の位置をA2成分及びP2成分の位置を表す値とする；
・両方のセンサーについての１０８の出力がA2成分又はP2成分のいずれか１つのみを示す場合には、その成分がA2成分かP2成分か判断できないので、１番目の成分の位置をA2成分の位置を表す値とし、２番目の成分の位置をP2成分の位置を表す値とする。
・１つのセンサーについての１０８の出力がA2成分及びP2成分の両方を示し、他方のセンサーについての１０８の出力が１つの成分のみ(A2成分又はP2成分)を示す場合には、両方のセンサーの測定値を組み合わせる(重ね合わせる)。
・組み合わせの結果が、２つの成分のみ(A2成分及びP2成分)を示す場合には、これらA2成分及びP2成分の位置をA2成分及びP2成分の位置を表す値とする；
・組み合わせの結果が、まだ３つの成分を示す(組み合わせの結果の１つ又は２つがA2成分及び／又はP2成分であり、残りが生理的雑音である)場合には、測定結果を組み合わせ(重ね合わせ)、最も大きいFWEを有する２つの成分を選び出してA2成分及びP2成分とし、これらのA2成分とP2成分の位置をA2成分とP2成分の位置を表す値とする。
・両方のセンサーについての１０８の出力がA2成分及びP2成分を示すが、A2成分の位置とP2成分の位置が互いに異なる場合には：
・第１及び第２のセンサーの出力の分裂間隔(Splitting Interval)(SI)が１０msより小さい場合には、センサーのうちの１つによって決定したA2成分の位置及びP2成分の位置を、それぞれA2成分の位置を表す値及びP2成分の位置を表す値とする；
・第１又は第２のセンサーの少なくとも１つのSIが１０msを超える場合には、１０ms間隔内の全ての成分(A2成分及びP2成分)を合併する。
・結果が１つの成分のみとなる場合には、この位置をA2成分及びP2成分の位置を表す値とし、SIを０とする；
・結果が２つの成分となる場合には、１番目の成分の位置をA2成分の位置を表す値とし、２番目の成分の位置をP2成分の位置を表す値とする；
・結果が３つの成分となる場合には、最も大きいFWEの値を有する２つの成分の位置をA2成分及びP2成分の位置を表す値とする；そして
・結果が４つの成分となる場合には、成分FWEの振幅が大きいほうのセンサーが出力するA2成分及びP2成分の位置をA2成分及びP2成分の位置を表す値とする。
【００２１】
多数のセンサーを用いる場合においても、同様のアプローチを用いることができる。
【００２２】
組み合わせたチャンネルを含む、サブチャンネルの各々についてのSIも計算する。
【００２３】
LF、MF、及びHFのサブチャンネルにおけるA2成分及びP2成分は、含まれる周波数が異なるため、位置にわずかな差が生じる。そのため、ブロック１１６において、ヒューリスティック(heuristic)な方法を用いてこの差を修正し、全てのサブチャンネル(LF、MF、及びHF)から出力されるA2成分及びP2成分の組み合わせ、及び、場合により生じ得る全ての組み合わせの値から、A2成分及びP2成分の位置を表す単一の値を生成する。ブロック１１６において適用するヒューリスティックな方法の１つの具体例を以下に述べる：
・MFサブチャンネル及びHFサブチャンネルにおいて、A2成分及びP2成分の位置を表す値が両方ともは得られず、且つLFチャンネルにおけるSIが１２０msを超える場合には、LFチャンネルにおけるSIを廃棄する；
・LFサブチャンネル及びHFサブチャンネルにおいて、A2成分及びP2成分の位置を表す値が両方とも得られ、且つLFチャンネルにおけるSIがHFチャンネルにおけるSIの１．４倍を超える場合は、LFチャンネルにおけるSIを廃棄する；
・LFサブチャンネル及びMFサブチャンネルにおいて、A2成分及びP2成分の位置を表す値が両方とも得られ、且つLFチャンネルにおけるSIがMFチャンネルにおけるSIの１．４倍を超える場合は、MFチャンネルにおけるSIの１．４倍の値をLFチャンネルにおけるSIとする；
・MFサブチャンネル及びHFサブチャンネルにおいて、A2成分及びP2成分の位置を表す値が両方とも得られ、且つMFチャンネルにおけるSIがHFチャンネルにおけるSIの１．４倍よりも小さい場合は、MFチャンネルにおけるSIの（１／１．４）倍の値をHFチャンネルにおけるSIとする。
【００２４】
図３Bに参照する。現在の心拍についてのA2成分、P2成分、及びSIの値をブロック１２４、１２６、及び１２８において記録する。具体的にはたとえば、前の１分間に亘る心拍に対して計算したA2成分、P2成分及びSIの値を記録する。
【００２５】
同時に、サブチャンネルの各々について、信号対雑音比(SNR)の整合性を評価し、個別のリストに保存する。これに関して、サブレンジの各々に対して、SNRを評価する。整合性は、高い雑音によって廃棄されなかった心拍の割合を示すものである。具体的には、SNRを決定するために、最初にS2音を検出し、S2音の始点と終点の正確な位置を検出する。S2の始点と終点との間のエネルギーをS2の期間(単位：ミリ秒)で割ったものを信号成分(S)とする。S2の始点の前の５０ミリ秒間隔のエネルギーと、S2の終点の後の５０ミリ秒間隔のエネルギーとの和を１００ミリ秒で割ったものを雑音成分(N)とする。信号対雑音比を、SNR = S/R として計算する。
【００２６】
サンプリング時間(具体的にはたとえば１分)における全心拍を上記の方法に従って処理すれば、A2成分の位置、P2成分の位置、及びSIについての一連の値に関して統計的妥当性を確認する準備が整ったことになる。妥当性確認処理の第１段階として、A2成分及びP2成分の分布を評価し、S2の始点を基準としての経過時間閾値であるT値をベイズ基準を使って計算する。１分間のサンプリング時間における心拍数は、一般には５０〜２００である。この分布を評価するために、ヒストグラムを使用する。ピークが複数存在するA2成分又はP2成分に関する分布の場合には、SIについての分布の法則を用いてT値をさらに調整する。
【００２７】
ブロック１３０において、S2の始点を基準にしてT値より後にあるA2の位置を表す値を全て廃棄し、そしてS2の始点を基準にしてT値より前にあるP2の位置を表す値を全て廃棄する。次にブロック１３２において、廃棄後においても対となる成分を有しているA2成分及びP2成分のみを用いて、SIの値を計算しなおす。
【００２８】
ブロック１３４、１３６、及び１３８において、２回反復法(two-iteration method)を用いてA2成分、P2成分及びSIのヒストグラムで中央に位置するピークを評価する。１回目の反復においては、各々のヒストグラムで中央に位置するピークを特定する。２回目の反復においては、中央に位置するピークの各々から最も離れた２０%の入力値を除去する。残った入力値のみを用いて、ヒストグラムを作り直す。次にブロック１４０において、SI'値をP2 - A2の値として計算する。
【００２９】
ブロック１４２において、SI'値と、ブロック１３８において計算したSI値のピーク値とを比較する。SI値とSI'値の差が平均心拍時間の１%よりも小さい場合には、SI値とSI'値の平均値をSIの最終的な出力値とする。SI値とSI'値の差が平均心拍時間の１%を超える場合は、前にブロック１４４及び１４６において計算した整合性においてより高い値を有する方のSI値、SI'値をもって最終的な出力値とする。
【００３０】
再び図３Aに参照する。上記のように処理チャンネルブロック１０８においては、チャープレット法、NLEO法の他に、第２心音(S2)からA2成分及びP2成分を抽出し識別することができる方法なら、いずれの方法によっても処理を行うことができる。一例として、NLEO法を説明する。NLEO法は、後述の処理工程を包含する。ブロック１０８2に参照する。信号対雑音比(SNR)は、ブロック１４８で決定する。NLEO法は、Agarwal, et al., Proceedings IEEE ISCAS '99, Orlando, Florida, 1999,“Adaptive Segmentation of Electroencephalographic Data Using a Nonlinear Energy Operator”に記載されている。この文献の記載内容は、参照により本願明細書に組み込まれる。
【００３１】
決定ブロック１５０によって、SNRが所定の値(たとえば１．５)より小さい場合には、処理中のチャンネルにおける現在の心拍を廃棄し、それ以上の処理は行わない。一方、SNRが所定の値を超える場合には、ブロック１５４で現在の心拍信号を用いてNLEO関数を計算する。
【００３２】
この点に関して、NLEO法の他に、FWEを生成するための他の個々の方法や、一般的な自己相関器を用いる他の個々の方法を用いてもよい。
【００３３】
NLEOはデジタル信号の処理法であり、一般には次のように表される：
Ψ[n] = x(n - l)・x(n - m) - x(n - p)・x(n - q)  (l + m = p + q)  （１）
【００３４】
NLEOの特性の１つとして、周波数重み付きエネルギー(FWE)の概念を簡潔に表現できる点がある。FWEは、平均平方エネルギー(mean square energy)と異なり、信号の周波数のみならず振幅も反映する値である。l + p = q + m, l ≠ p 且つ q ≠ mという特別な場合においては、加算性ガウス白色雑音(AWGN)が入力であるなら、NLEO出力の期待値は０である。したがって、NLEOは雑音を抑える能力がある。不規則雑音及び構造化された正弦波干渉(structured sinusoidal interference)の存在下における、振幅変調された短時間正弦波バーストの場合(たとえば、雑音中における、S2音の大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の場合)を考えれば、NLEOの出力が、AWGNの干渉を抑え、正弦波干渉についての一定のベースラインを提供する一方、これらの成分の各々のFWEを高めることが期待できる。支配的なリズムの振幅(ガウス性)とチャーピング(chirping)とが時間的に変化する性質を有するために、NLEO出力が変調し、背景雑音とは対照的に成分の各々に対応する検出可能なバーストが発生する。その後に、S2音を入力とするNLEO出力に検出戦略を適用することができる。
【００３５】
一例として、l = 2, m = 1, p = 3, q = 4をパラメーターとしてNLEOを適用する。
【００３６】
NLEO関数が計算できたなら、ブロック１５６において最大ピーク(与えられた信号に対するNLEO出力の最大値)が特定でき、最大ピークとの差が最大ピークの０．０５倍以下の振幅を有するピークを記録する。この点に関して言えば、０．０５を用いることによって良い結果が得られるが、他の値を用いても適切な結果が得られることもある。２つより多くのピークが残った場合は、A2成分及びP2成分の候補値をブロック１５８で特定する。検出したピークが１つのみの場合は、その値を出力とし、上記の段落で説明した手順に従って、A2成分かP2成分かを決定する。
【００３７】
最後に、ブロック１６０において、ヒューリスティック(heuristic)な方法を用いて、A2成分及びP2成分の位置を表す値の妥当性を確認する。このような方法の１つの具体例を以下に示す：
・NLEOにおけるA2成分及びP2成分の時間間隔が１００msを超える場合には、FWEが低い方の成分を無効とし；そして
・NLEOにおけるA2成分及びP2成分の時間間隔が１０msより小さい場合は、FWEが低い方の成分を無効とする。
【００３８】
以上、具体的な態様により本発明を説明したが、これらの態様は、本発明の主題の精神と特性から外れることなく、本発明の範囲内で自由に改変することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の装置の１つの態様である。
【図２】本発明の１つの態様における、心電図及び１対の生体音モニターを用いて検出した典型的な信号である。
【図３Ａ】本発明の装置の１つの態様における、A2成分、P2成分、及びSI検出部分のフローチャートである。
【図３Ｂ】本発明の装置の１つの態様における、A2成分、P2成分、及びSI検出部分のフローチャートである。
【図１】
2007532207.tif 000003
【図２】
2007532207.tif 000004
【図３Ａ】
2007532207.tif 000005
【図３Ｂ】
2007532207.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月29日(2007.1.29)
【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】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の大動脈弁由来成分及び、場合により肺動脈弁由来成分を推定する方法であって、以下の工程を包含する方法。
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程；
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を該電子的表示を用いて特定する工程；
特定した第２心音の各々について、
周波数重み付きエネルギー(FWE)を計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、そして
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程；及び
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程。
【請求項２】
該第２心音を特定する工程が、基準信号を用いて第２心音を特定することを包含することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該基準信号が患者の心電図の信号であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該FWEを計算する工程が、特定した第２心音の各々について非線形エネルギー演算子(NLEO)関数を生成することを包含することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該NLEO関数が、Ψ[n] = x(n - l)・x(n - m) - x(n - p)・x(n - q)
（l + m = p + q, l ≠ m 及び p ≠ q ）であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
l = 2、 m = 3、 q = 4 そしてp = 1であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該ピークを特定する工程において、最大ピーク値を特定し、そして特定したピークのうち、該最大ピーク値の振幅に対する割合が所定の値より小さい振幅を有するピークを全て廃棄することを包含することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
該所定の値が９０%〜１００%であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
該ピークを特定する工程が、ピークを表す極大値であって、所定時間を超える間隔で存在する極大値を全て特定することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
該所定時間が少なくとも１０msであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該所定の値が該最大ピークの振幅の０〜１０%であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
該推定値を生成する工程が、
各々の第２心音の所定の位置を基準にして、記録した大動脈弁由来成分候補値の位置に関する第１確率分布を生成し、そして各々の第２心音の所定の位置を基準にして、記録した肺動脈弁由来成分候補値の位置に関する第２確率分布を生成する工程；及び
該第１確率分布における極大値を第１極大値として特定し、そして該第２確率分布における極大値を第２極大値として特定する工程、
を包含し、
特定した第１極大値の位置をもって大動脈弁由来成分の位置とし、特定した第２極大値の位置をもって肺動脈弁由来成分の位置とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
該所定の位置が該各々の第２心音の始点であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
特定した第２心音の各々について、該FWEを計算する工程の前に、信号対雑音比(SNR)を計算する工程をさらに包含し、該計算したSNRが所定の比率より小さい場合には、大動脈弁由来成分や肺動脈弁由来成分に関する位置を示す候補値を選び出さないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
該SNRを計算する工程が、該特定した第２心音の始点と終点を検出し、始点と終点間の平均信号エネルギーを計算し、始点の前の所定の時間及び終点の後の所定の時間における平均雑音エネルギーを計算する工程を包含し、該平均信号エネルギーを該平均雑音エネルギーで割ることにより得られる値をもってSNRとすることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
該所定の時間が５０msであることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該所定の比率が０．５０であることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の大動脈弁由来成分及び、場合により肺動脈弁由来成分の位置を推定する方法であって、以下の工程を包含する方法。
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程；
該電子的表示を複数のサブチャンネルに分割する工程；
該複数のサブチャンネルの電子的表示の各々について、
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を該電子的表示を用いて特定し、そして
該少なくとも１つの第２心音から、サブチャンネルにおける大動脈弁由来成分とサブチャンネルにおける肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を抽出する工程；及び
該複数のサブチャンネルにおける大動脈弁由来成分の位置を表す推定値を組み合わせて大動脈弁由来成分の位置を表す推定値を得、そして該複数のサブチャンネルにおける肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を組み合わせて肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を得る工程。
【請求項１９】
該推定値を抽出する工程が以下の工程を包含することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
特定した第２心音の各々について、
FWEを計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、そして
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程；及び
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程。
【請求項２０】
該電子的表示を低周波数チャンネル、中周波数チャンネル、及び高周波数チャンネルに分割することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
該低周波数チャンネルが３０〜５０Hzの範囲であり、該中周波数チャンネルが５０〜１２０Hzの範囲であり、該高周波数チャンネルが１２０〜２００Hzの範囲であることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
該低周波数チャンネルが３０〜５０Hzの範囲であり、該中周波数チャンネルが５０〜１５０Hzの範囲であり、該高周波数チャンネルが１２０〜２００Hzの範囲であることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の大動脈弁由来成分及び、場合により肺動脈弁由来成分の位置を推定する方法であって、以下の工程を包含する方法。
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の第１電子的表示を生成する第１変換器を患者の第１部位に装着する工程；
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の第２電子的表示を生成する第２変換器を患者の第２部位に装着する工程；
該第１電子的表示について、
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を特定し、
特定した第２心音の各々について、
FWEを計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出し、
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値を生成する工程；
該第２電子的表示について、
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を特定し、
特定した第２心音の各々について、
FWEを計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出し、
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す第２推定値を生成する工程；及び
大動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値とを組み合わせ、そして肺動脈弁由来成分の位置の第１推定値と第２推定値とを組み合わせ、
大動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値の組み合わせをもって大動脈弁由来成分の位置を表す推定値とし、肺動脈弁由来成分の位置を表す第１推定値と第２推定値の組み合わせをもって肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値とする工程。
【請求項２４】
該第１部位が患者の心尖であることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
該第２部位が患者の左側第３肋間隙と左側第４肋間隙の間であることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
所定時間に亘る患者の肺動脈圧を推定する方法であって、以下の工程を包含する方法。
該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程；
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を該電子的表示を用いて特定する工程；
特定した第２心音の各々について、
FWEを計算し、
該FWEを正規化し、
該FWEにおける複数のピークを特定し、
該特定したピークから最大ピークを決定し、
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程；
該候補値から、大動脈弁由来成分の位置及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程；
該大動脈弁由来成分と該肺動脈弁由来成分の時間差として、これらの成分の分裂間隔を決定する工程；
該分裂間隔を正規化する工程；及び
該正規化した分裂間隔と収縮期及び拡張期の肺動脈圧との関係を表す所定の関数を用いて、収縮期及び拡張期の肺動脈圧を推定する工程。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれかに記載の方法を実施するための装置。
【請求項２８】
所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の大動脈弁由来成分及び、場合により肺動脈弁由来成分の位置を推定するための装置であって、
運動中の患者の、複数の第２心音を示す第１音部と体動に起因する雑音を示す第２音部とを含む患者の複数の心音を検出するための少なくとも１つの変換器；及び
複数の第２心音を該検出した複数の心音から特定し、そして大動脈弁由来成分の位置と肺動脈弁由来成分の位置の推定値を、該特定した複数の第２心音から演算する装置であって、該特定及び演算の際に、該検出した複数の心音における体動に起因する雑音部分から生じる有意な干渉を受けない第２心音処理装置、
を含む装置。
【請求項２９】
該第２心音処理装置が以下の手段を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
該所定時間における少なくとも１つの第２心音を、該検出した複数の心音を用いて特定するための手段；
特定した第２心音の各々について、周波数重み付きエネルギー(FWE)を計算するための手段；
特定した第２心音の各々について、該計算したFWEを正規化するための手段；
特定した第２心音の各々について、該計算したFWEにおける複数のピークを特定し、該特定した複数のピークから最大ピークを決定するための手段；
該最大ピークを記録し、また該最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出すための手段；及び
該候補値から、該第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成するための手段。
【請求項３０】
該第２心音を特定するための手段が、基準信号を用いて第２心音を特定することを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
該基準信号が患者の心電図の信号であることを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
該FWEを計算するための手段が、特定した第２心音の各々について非線形エネルギー演算子(NLEO)関数を生成することを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
該NLEO関数が、Ψ[n] = x(n - l)・x(n - m) - x(n - p)・x(n - q)
（l + m = p + q, l ≠ m 及び p ≠ q ）であることを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
l = 2、 m = 3、 q = 4 そしてp = 1であることを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
該ピークを特定するための手段が、最大ピーク値を特定し、そして特定したピークのうち、該最大ピーク値の振幅に対する割合が所定の値より小さい振幅を有するピークを全て廃棄することを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
該所定の値が９０〜１００%の範囲内であることを特徴とする、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
該ピークを特定するための手段が、ピークを表す極大値であって、所定時間を超える間隔で存在する極大値を全て特定することを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３８】
該所定時間が少なくとも１０msであることを特徴とする、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
該所定の値が該最大ピークの振幅の０〜１０%であることを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項４０】
所定時間に亘る患者の収縮期と拡張期の肺動脈圧を推定するための装置であって、少なくとも１つの変換器及び処理装置を含む装置。
但し、該少なくとも１つの変換器は、運動中の患者の、複数の第２心音を示す第１音部と体動に起因する雑音を示す第２音部とを含む患者の複数の心音を検出するための変換器であり； 
該処理装置は、大動脈弁由来成分の位置と肺動脈弁由来成分の位置を、該特定した複数の第２心音から演算し、該演算の際に、該検出した複数の心音における体動に起因する雑音部分から生じる有意な干渉を受けず、
正規化した分裂間隔を、該大動脈弁由来成分の位置と該肺動脈弁由来成分の位置から計算し、そして
該正規化した分裂間隔と収縮期及び拡張期の肺動脈圧との関係を表す所定の関数を用いて、収縮期及び拡張期の肺動脈圧を推定するための処理装置
である。
【請求項４１】
収縮期及び拡張期の肺動脈圧を表示するための表示手段をさらに包含することを特徴とする、請求項４０に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
発明の概要 
上記の欠点及びそれ以外の欠点を克服するために、所定時間に亘って測定した患者の複数の第２心音の肺動脈弁由来成分及び大動脈弁由来成分を推定する方法を提供する。この方法は、該所定時間に亘って測定した患者の複数の心音の電子的表示を生成する工程、所定時間における少なくとも１つの第２心音を電子的表示を用いて特定する工程、特定した第２心音の各々について、周波数重み付きエネルギー(FWE)を計算し、該FWEを正規化し、該FWEにおける複数のピークを特定し、該特定した複数のピークから最大ピークを決定し、そして、該最大ピークを記録し、また最大ピークの振幅との差が所定の値以下である振幅を有する複数のピークが存在する場合にはこれらも記録し、記録したピークが２つ以上の場合には、最大ピークと２番目に大きいピークとを選び出して、時間的に早い方のピークを第１ピーク、時間的に遅い方のピークを第２ピークとし、第１ピークの位置を表す値をもって大動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、第２ピークの位置を表す値をもって肺動脈弁由来成分の位置を表す候補値とし、そして記録したピークが１つのみの場合には、該１つのピークを大動脈弁由来成分の位置を表す候補値として選び出す工程、及び、該候補値から、第２心音における大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の位置を表す推定値を生成する工程を包含する。この方法においては、該所定の値が該最大ピークの振幅の０〜１０%であることが望ましい。即ち、本発明の方法においては、最大ピーク値の振幅に対する割合が所定の値より小さい振幅を有するピークは全て廃棄し、ここで該所定の値は、望ましくは９０〜１００％である。この方法においてはまた、該推定値を生成する工程が、各々の第２心音の所定の位置を基準にして、記録した大動脈弁由来成分候補値の位置に関する第１確率分布を生成し、そして各々の第２心音の所定の位置を基準にして、記録した肺動脈弁由来成分候補値の位置に関する第２確率分布を生成する工程、及び該第１確率分布における極大値を第１極大値として特定し、そして該第２確率分布における極大値を第２極大値として特定する工程とを包含し、特定した第１極大値の位置をもって大動脈弁由来成分の位置とし、特定した第２極大値の位置をもって肺動脈弁由来成分の位置とすることも好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
同時に、サブチャンネルの各々について、信号対雑音比(SNR)の整合性を評価し、個別のリストに保存する。これに関して、サブレンジの各々に対して、SNRを評価する。整合性は、高い雑音によって廃棄されなかった心拍の割合を示すものである。具体的には、SNRを決定するために、最初にS2音を検出し、S2音の始点と終点の正確な位置を検出する。S2の始点と終点との間のエネルギーをS2の期間(単位：ミリ秒)で割ったものを信号成分(S)とする。S2の始点の前の５０ミリ秒間隔のエネルギーと、S2の終点の後の５０ミリ秒間隔のエネルギーとの和を１００ミリ秒で割ったものを雑音成分(N)とする。信号対雑音比を、SNR = S/N として計算する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
NLEOの特性の１つとして、周波数重み付きエネルギー(FWE)の概念を簡潔に表現できる点がある。FWEは、平均平方エネルギー(mean square energy)と異なり、信号の周波数のみならず振幅も反映する値である。l ≠ m 且つ p ≠ qという特別な場合においては、加算性ガウス白色雑音(AWGN)が入力であるなら、NLEO出力の期待値は０である。したがって、NLEOは雑音を抑える能力がある。不規則雑音及び構造化された正弦波干渉(structured sinusoidal interference)の存在下における、振幅変調された短時間正弦波バーストの場合(たとえば、雑音中における、S2音の大動脈弁由来成分及び肺動脈弁由来成分の場合)を考えれば、NLEOの出力が、AWGNの干渉を抑え、正弦波干渉についての一定のベースラインを提供する一方、これらの成分の各々のFWEを高めることが期待できる。支配的なリズムの振幅(ガウス性)とチャーピング(chirping)とが時間的に変化する性質を有するために、NLEO出力が変調し、背景雑音とは対照的に成分の各々に対応する検出可能なバーストが発生する。その後に、S2音を入力とするNLEO出力に検出戦略を適用することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
一例として、l = 2, m = 3, q = 4, p = 1をパラメーターとしてNLEOを適用する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ａ】
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【国際調査報告】
2007532207.tif 000008
2007532207.tif 000009