(57)【要約】      （修正有）【課題】心音データに基づいて心疾患の有無を判断することができる心疾患診断装置を提供する。【解決手段】生体の心音に基づく電気信号が入力され、予め定められた信号処理を行って心音データを出力する入力信号処理部１２と、第１区間の心音データを周波数変換して第１区間パワースペクトルを算出し、第２区間の心音データを周波数変換して第２区間パワースペクトルを算出し、第１区間パワースペクトルと第２区間パワースペクトルとの相違に基づいて、生体に心疾患があるかどうかを診断する心音解析部１３とを備えた心疾患診断装置１０である。【選択図】図４
2015188511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の心音に基づく電気信号が入力され、予め定められた信号処理を行って心音データを出力する入力信号処理部と、
第１区間の前記心音データを周波数変換して第１区間パワースペクトルを算出し、第１区間と異なる第２区間の前記心音データを周波数変換して第２区間パワースペクトルを算出し、前記第１区間パワースペクトルと前記第２区間パワースペクトルとの相違に基づいて、前記生体に心疾患があるかどうかを診断する心音解析部と
を備えた心疾患診断装置。
【請求項２】
前記第２区間が、拡張期である請求項１に記載の心疾患診断装置。
【請求項３】
前記第１区間が、収縮期である請求項１または２に記載の心疾患診断装置。
【請求項４】
前記心音解析部は、
前記第１区間パワースペクトルの前記第２区間パワースペクトルに対する割合が予め定められた閾値よりも大きいときに、心疾患があると診断する請求項１から３のいずれか一項に記載の心疾患診断装置。
【請求項５】
前記心音解析部は、
前記第１区間パワースペクトルの前記第２区間パワースペクトルに対する割合が、前記心音データの一部の周波数帯域における第１閾値ラインを超える場合に、心疾患があると診断する請求項４に記載の心疾患診断装置。
【請求項６】
前記割合は、前記第１区間パワースペクトルの対数をとった第１対数パワースペクトルと前記第２区間パワースペクトルの対数をとった第２対数パワースペクトルとの差分の絶対値である請求項５に記載の心疾患診断装置。
【請求項７】
前記心音解析部は、
前記一部の周波数帯域に前記第１閾値ラインよりも小さい第２閾値ラインを設定し、
前記差分の絶対値が、前記第２閾値ラインを超える周波数帯域の割合が、予め定められた割合を超えたときに、前記心疾患があると診断する請求項６に記載の心疾患診断装置。
【請求項８】
前記第１区間パワースペクトルは、
複数の心拍分の前記第１区間の前記心音データを周波数変換し、平均したデータであり、
前記第２区間パワースペクトルは、
複数の心拍分の前記第２区間の前記心音データを周波数変換し、平均したデータである請求項１から７のいずれか１項に記載の心疾患診断装置。
【請求項９】
前記予め定められた閾値として、過去の心音データに基づいて予測した予測値を生成する予測値生成部をさらに備える請求項４から８のいずれか一項に記載の心疾患診断装置。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１から９のいずれか１項に記載の前記心音解析部として機能させる心音解析プログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の心音解析プログラムを有する媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心疾患診断装置、心音解析プログラムおよび媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、心臓２００の内部構造を示す。心臓２００の内部は、右心室２０２、左心室２０４、右心房２０６、左心房２０８の４室に仕切られた構造を有する。右心室２０２、左心室２０４、右心房２０６、左心房２０８の各室の出口には、逆流を防ぐ、肺動脈弁２１０、大動脈弁２１２、三尖弁２１４、僧帽弁２１６がそれぞれ設けられる。
【０００３】
図２は、２心拍分の心音信号の波形の一例を示す。横軸は時間、縦軸は心音信号の強度を示す。通常、健常者の心音信号には、Ｉ音およびＩＩ音が含まれる。Ｉ音は、三尖弁２１４および僧帽弁２１６が閉じる際に生じる心音である。ＩＩ音は、肺動脈弁２１０および大動脈弁２１２が閉じる際に生じる心音である。
【０００４】
心音信号の波形は、Ｉ音とＩＩ音との間の収縮期、および、ＩＩ音と次の心拍のＩ音との間の拡張期を有する。心疾患のある患者の心音は、各弁の周辺で血液の乱流が生じるため、収縮期または拡張期に心雑音が生じる。例えば、心疾患には、弁が十分に開かなくなる狭窄症、弁が完全に閉鎖せずに逆流を生じる閉鎖不全症、右心房２０６と左心房２０８を隔てる壁に穴が存在する心房中隔欠損症、右心室２０２と左心室２０４を隔てる壁に穴が存在する心室中隔欠損症等がある。
【０００５】
心雑音は、心疾患の種類により発生する時相（収縮期、拡張期）が異なる。例えば、収縮期に心雑音が生じる心疾患には、僧帽弁閉鎖不全、大動脈弁狭窄、心房中隔欠損、心室中隔欠損等がある。一方、拡張期に心雑音が生じる心疾患には、大動脈弁閉鎖不全、僧帽弁狭窄等がある。なお、心疾患の種類により心雑音の生じる周波数もそれぞれ異なる。
【０００６】
従来の心音情報処理装置は、心音からＩ音、ＩＩ音を検出し、収縮期区間から心音を抽出して時間領域で解析する（例えば、特許文献１参照）。また、従来の心雑音自動診断装置は、心疾患毎に、あらかじめ基準となる収縮期雑音の周波数解析パターンをメモリに記憶しておき、その基準パターンと、収縮期心音の周波数解析パターンとを照合して、いずれかの基準パターンに相関するか否かを判断する（例えば、特許文献２参照）。
特許文献１  特開２０１３−３４６７０号公報
特許文献２  特開昭６３−２５２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の心音情報処理装置は、時間領域における心雑音の型を判定するのみであり、周辺雑音を除去できない。また、引用文献２に記載の心雑音自動診断装置は、心疾患ごとに用意された基準パターンと、入力心音の周波数解析パターンとのパターン照合を行うのみであり、周辺雑音を除去できない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様においては、生体の心音を電気信号として検出する心音検出部と、電気信号を入力し、予め定められた信号処理を行って心音データを出力する入力信号処理部と、収縮期の心音データの一部の周波数帯域におけるパワースペクトルの形状に基づいて、生体に心疾患があるかどうかを診断する心音解析部とを備えた心疾患診断装置を提供する。
【０００９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】心臓２００の内部構造を示す。
【図２】２心拍分の心音信号の波形の一例を示す。
【図３】心疾患診断装置１０による判定処理のフローチャートを示す。
【図４】心疾患診断装置１０の構成の一例を示す。
【図５】１０心拍分の心音信号の波形の一例を示す。
【図６】収縮期区間データおよび拡張期区間データの抽出の一例である。
【図７】収縮期区間データの単一対数パワースペクトルを示す。
【図８】収縮期の単一対数パワースペクトルと多重対数パワースペクトルを示す。
【図９】拡張期の単一対数パワースペクトルと多重対数パワースペクトルを示す。
【図１０】差分対数パワースペクトルの一例を示す。
【図１１】収縮期の多重対数パワースペクトルの一例を示す。
【図１２】拡張期の多重対数パワースペクトルの一例を示す。
【図１３】差分対数パワースペクトルの一例を示す。
【図１４】心疾患なし学童１の差分対数パワースペクトルを示す。
【図１５】心疾患なし学童２の差分対数パワースペクトルを示す。
【図１６】心疾患あり学童１の差分対数パワースペクトルを示す。
【図１７】心疾患あり学童２の差分対数パワースペクトルを示す。
【図１８】診断基準線１の設定例を示す。
【図１９】心疾患なし学童１に診断基準線１を適用する一例である。
【図２０】心疾患なし学童２に診断基準線１を適用する一例である。
【図２１】心疾患あり学童１に診断基準線１を適用する一例である。
【図２２】心疾患あり学童２に診断基準線１を適用する一例である。
【図２３】心疾患診断装置１０の構成の一例を示す。
【図２４】本発明の実施形態に係る心疾患診断装置１０のハードウェア構成の一例を示す。
【図２５】本発明の実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
図３は、心疾患診断装置１０による心疾患の診断処理のフローチャートを示す。心疾患診断装置１０は、心音解析用のプログラムを読み込むことによって、ステップＳ１０−５０を実行する。心疾患診断装置１０は、被検者の心音信号に基づいて、被検者の心疾患の有無を診断する。本明細書において、心疾患診断装置１０が実行するプログラムの各ステップを括弧内に示す。
【００１３】
図４は、心疾患診断装置１０の構成の一例を示す。心疾患診断装置１０は、心音検出部１１、入力信号処理部１２、心音解析部１３および出力部１４を備える。
【００１４】
心音検出部１１は、被検者に装着され、被検者の心音を電気信号として検出する。例えば、心音検出部１１は、被検者の胸部を伝播する心音振動に応じた心音信号を検出する。心音検出部１１は、マイクロフォン、加速度センサ、圧力センサ等で構成される。
【００１５】
入力信号処理部１２は、心音検出部１１が検出した心音信号に対して所定の信号処理を行うことにより、心音データを生成する。例えば、入力信号処理部１２は、フィルタ回路、増幅器およびＡ／Ｄ変換器を有する。フィルタ回路は、心音信号に含まれるＤＣ周波数成分、エイリアシングを引き起こす可能性のある高周波成分、および、心音解析に不要な高周波成分を取り除く。また、増幅器は、Ａ／Ｄ変換器の入力レンジに合わせて心音信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅器が増幅した心音信号をデジタル信号に変換した心音データを生成する。
【００１６】
心音解析部１３は、デジタル化された心音データを取得する（Ｓ１０）。心音解析部１３は、予め定められた第１の区間の心音データと、第１の区間と異なる第２の区間の心音データとの相違に基づいて、心疾患の有無を診断する。第２の区間は、第１の区間よりも心雑音が小さい区間であってよい。本例では、心音解析部１３は、収縮期を第１の区間として、拡張期を第２の区間とする。例えば、心音解析部１３はマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成される。心音解析部１３は、区間抽出部１３１、周波数解析部１３２、差分対数パワースペクトル算出部１３３および心疾患診断部１３４を備える。
【００１７】
区間抽出部１３１は、デジタル化された心音データから収縮期区間データおよび拡張期区間データを抽出する（Ｓ２０）。本明細書において、収縮期区間データとは、収縮期の心音データを指す。また、拡張期区間データとは、拡張期の心音データを指す。
【００１８】
周波数解析部１３２は、収縮期区間データおよび拡張期区間データのそれぞれに対して周波数変換を行い、単一対数パワースペクトルを算出する（Ｓ３０）。単一対数パワースペクトルとは、１心拍分の対数パワースペクトルである。また、周波数解析部１３２は、複数心拍における単一対数パワースペクトルに基づいて、多重対数パワースペクトルを算出する。多重対数パワースペクトルとは、複数心拍分の単一対数パワースペクトルを平均したものである。平均値である多重対数パワースペクトルを算出することにより、環境雑音による影響が低減される。
【００１９】
差分対数パワースペクトル算出部１３３は、周波数解析部１３２が出力した収縮期および拡張期の多重対数パワースペクトルに基づいて、差分対数パワースペクトルを算出する。差分対数パワースペクトルとは、収縮期の多重対数パワースペクトルと、拡張期の多重対数パワースペクトルとの差である。
【００２０】
心疾患診断部１３４は、差分対数パワースペクトルから、心疾患の有無を診断する（Ｓ４０）。心疾患診断部１３４は、予め定められた心疾患診断基準と差分対数パワースペクトル算出部１３３から入力された差分対数パワースペクトルとを比較することにより、心疾患の有無を診断する。
【００２１】
出力部１４は、心疾患診断部１３４が診断した結果を外部に出力する（Ｓ５０）。例えば、出力部１４は、診断結果を表示するディスプレイを備える。また、出力部１４は、外部に設けられたハードディスク等の記憶装置に出力してよい。
【００２２】
本例の心疾患診断装置１０は、入力信号処理部１２の備えるフィルタ回路により、周波数の一部を抽出した後に周波数変換する。しかし、心疾患診断装置１０は、周波数解析部１３２の後段にフィルタ回路を配置することにより、心音データを周波数変換した後に、周波数の一部を抽出してもよい。
【００２３】
図５は、１０心拍分の心音信号の波形の一例を示す。本例の心音信号の波形は、加速度センサを備える心音検出部１１により検出される。１０心拍分の心音信号波形からは、収縮期および拡張期の心音信号を１０回分取得できる。入力信号処理部１２は、被検者の１０心拍分の心音信号を、２ｋＨｚサンプリング、１６ビットでデジタル化する。なお、図５において横軸は時間、縦軸は心音信号の強度を示す。
【００２４】
図６は、収縮期区間データおよび拡張期区間データの抽出の一例である。区間抽出部１３１は、入力信号処理部１２によりデジタル化された心音データから、収縮期区間データおよび拡張期区間データを抽出する。抽出された収縮期区間データおよび拡張期区間データは、周波数解析部１３２に入力される。また、区間抽出部１３１は、収縮期および拡張期以外にも、心雑音が含まれる区間と心雑音が含まれない区間をそれぞれ選択して、心音データを抽出してよい。
【００２５】
図７は、収縮期区間データの単一対数パワースペクトルを示す。なお、図７において横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は対数パワースペクトルである。
【００２６】
周波数解析部１３２は、１心拍毎に抽出された収縮期区間データに対して適当な窓関数を掛ける。その後、周波数解析部１３２は、窓関数を掛けられた収縮期区間データをフーリエ解析する。本例の周波数解析部１３２は、図５における最初の収縮期区間データに対して、１２８ミリ秒（２５６サンプル）のハミング窓関数を掛ける。また、周波数解析部１３２は、ハミング窓関数が掛けられた収縮期区間データをフーリエ変換することにより単一対数パワースペクトルを算出する。
【００２７】
図８は、収縮期の単一対数パワースペクトルと多重対数パワースペクトルを示す。太線以外は、１０心拍分の単一対数パワースペクトルである。太線は、収縮期の多重対数パワースペクトルである。本明細書における多重対数パワースペクトルは、１０心拍分の単一対数パワースペクトルの平均である。ただし、多重対数パワースペクトルは、必要に応じて、予め定められた心拍分の単一対数パワースペクトルの平均であってよい。
【００２８】
単一対数パワースペクトル（図８の太線以外）は、背景ノイズ等の影響で生じる局所的な周波数変動により、収縮期区間データの周波数特性を正確に表現できない。一方、多重対数パワースペクトル（図８の太線）は、複数心拍の単一対数パワースペクトルを平均して、ランダムに発生する局所的なパワースペクトルが抑圧されているので、収縮期区間データの周波数特性をより正確に表現できる。
【００２９】
図９は、拡張期の単一対数パワースペクトルと多重対数パワースペクトルを示す。太線以外は、１０心拍分の単一対数パワースペクトルである。太線は、拡張期区間データの多重対数パワースペクトルである。図９は、収縮期区間データの代わりに拡張期区間データを用いる点で、図８と異なる。但し、単一対数パワースペクトルおよび多重対数パワースペクトルの算出方法は基本的に同じである。
【００３０】
図１０は、差分対数パワースペクトルの一例を示す。差分対数パワースペクトルとは、収縮期の多重対数パワースペクトル（図８）と、拡張期の多重対数パワースペクトル（図９）との差分である。縦軸は差分対数パワースペクトル、横軸は周波数［Ｈｚ］を示す。本例の差分対数パワースペクトルは、０に近い値を示す。
【００３１】
図１１は、収縮期の多重対数パワースペクトルの一例を示す。本例の多重対数パワースペクトルは、定常雑音下で測定されている。本例では、周波数８００Ｈｚ付近に背景雑音によるピークが発生している。例えば、周波数８００Ｈｚ付近の背景雑音は、聴診部位や、心音マイクと皮膚との装着状態などの測定条件の影響により発生する。また、背景雑音は、測定環境によって生じる定常的な周辺雑音であってよい。
【００３２】
図１２は、拡張期の多重対数パワースペクトルの一例を示す。本例の多重対数パワースペクトルは、定常雑音下で測定されている。本例では、周波数８００Ｈｚ付近に背景雑音によるピークが発生している。つまり、収縮期および拡張期の多重対数パワースペクトルは、定常雑音下において、同一の背景雑音を有する。
【００３３】
図１３は、差分対数パワースペクトルの一例を示す。本例の差分対数パワースペクトルは、収縮期の多重対数パワースペクトル（図１１）と、拡張期の多重対数パワースペクトル（図１２）との差分である。
【００３４】
本例の差分対数パワースペクトルは、収縮期の多重対数パワースペクトル（図１１）と、拡張期の多重対数パワースペクトル（図１２）との差分をとることにより、周波数８００Ｈｚ付近の背景雑音が相殺される。一方、拡張期の多重対数パワースペクトルには心雑音が少ないので、収縮期の多重対数パワースペクトルの心雑音は相殺されない。このように、心疾患診断装置１０は、収縮期の多重対数パワースペクトルと拡張期の多重対数パワースペクトルとの差分をとることにより、背景雑音を除去できる。
【００３５】
図１４は、心疾患なし学童１の差分対数パワースペクトルを示す。本明細書において、心臓検診で心疾患なしと診断された学童を心疾患なし学童と称する。本例の心疾患なし学童を心疾患なし学童１とする。本例の差分対数パワースペクトルは、０を中心に、−１から＋１の範囲に収まっている。
【００３６】
図１５は、心疾患なし学童２の差分対数パワースペクトルを示す。心疾患なし学童２は、心疾患なし学童１と異なる学童である。本例の差分対数パワースペクトルは、０を中心に、−１から＋１の範囲に収まっている。
【００３７】
図１６は、心疾患あり学童１の差分対数パワースペクトルを示す。本明細書において、心臓検診で心疾患ありと診断された学童を心疾患あり学童と称する。本例の心疾患あり学童を心疾患あり学童１とする。本例の差分対数パワースペクトルは、特に、５０から２５０Ｈｚの低周波数帯域において、心疾患なし学童と比較して大きな値を有する。
【００３８】
図１７は、心疾患あり学童２の差分対数パワースペクトルを示す。心疾患あり学童２は、心疾患あり学童１と異なる心疾患を有する学童である。本例の差分対数パワースペクトルは、特に、５０から２５０Ｈｚの低周波数帯域において、心疾患なし学童と比較して大きな値を有する。
【００３９】
以上の通り、心疾患なし学童１の差分対数パワースペクトル（図１４）および心疾患なし学童２の差分対数パワースペクトル（図１５）は、０を中心とした値を有している。一方、心疾患あり学童１の差分対数パワースペクトル（図１６）および心疾患あり学童２の差分対数パワースペクトル（図１７）は、特に、５０から２５０Ｈｚの低周波数帯域において正の大きな値を有する。つまり、心疾患あり学童１および心疾患あり学童２は、収縮期の低周波数帯域において、鋭いピーク形状の心雑音を有することが分かる。このように、心疾患診断装置１０は、背景雑音を除去しつつ、収縮期の心雑音だけを算出できる。
【００４０】
次に、心疾患診断装置１０による、心疾患の有無の診断方法について説明する。例えば、心疾患診断装置１０は、診断周波数帯域において、予め定められた診断基準線に基づいて、差分対数パワースペクトルから心疾患の有無を診断する。診断周波数帯域とは、心疾患あり学童が心雑音を有するであろうと予測される周波数帯域であってよい。一例では、診断周波数帯域は、５０Ｈｚから１５０Ｈｚの低域周波数帯、もしくは、２５０Ｈｚから６５０Ｈｚの中間周波数帯域である。
【００４１】
図１８は、診断基準線１の設定例を示す。本例の診断基準線１は、５０Ｈｚから２５０Ｈｚの診断周波数帯域において閾値１．７８に設定される。閾値が１．７８は、収縮期の多重対数スペクトルパワーが拡張期の多重対数スペクトルパワーの約６０倍に相当する。心疾患診断装置１０は、被検者の差分対数パワースペクトルが、診断基準線１より大きくなる場合、心疾患ありと診断する。一方、心疾患診断装置１０は、被検者の差分対数パワースペクトルが、診断基準線１より小さい場合、心疾患なしと診断してよい。
【００４２】
本例の診断基準線１は、１つの診断周波数帯域において、周波数に関係なく一定値を有する。しかし、心疾患診断装置１０は、診断基準線１を診断周波数帯域に依存して変動させてもよい。また、心疾患診断装置１０は、診断周波数帯域として、複数の周波数帯域を設けてもよい。
【００４３】
図１９は、心疾患なし学童１に診断基準線１を適用する一例である。心疾患なし学童１の差分対数パワースペクトルは、診断基準線１を一度も超えないため、心疾患なしと診断される。
【００４４】
図２０は、心疾患なし学童２に診断基準線１を適用する一例である。心疾患なし学童２の差分対数パワースペクトルは、診断基準線１を一度も超えないため、心疾患なしと診断される。
【００４５】
図２１は、心疾患あり学童１に診断基準線１を適用する一例である。心疾患あり学童１の差分対数パワースペクトルは、診断基準線１を超えるため、心疾患ありと診断される。例えば、心疾患診断装置１０は、被検者の差分対数パワースペクトルが、診断基準線１を超えた場合に、心疾患ありと診断する。本明細書において、診断基準線１を超えた場合とは、差分対数パワースペクトルが診断基準線１を一度でも超えた場合であってよい。また、心疾患診断装置１０は、予め定められた回数だけ診断基準線１を超えた場合に、差分対数パワースペクトルが診断基準線１を超えたと判断してもよい。一方、心疾患診断装置１０は、差分対数パワースペクトルが診断基準線１を超えなかった場合に、心疾患なしと診断してもよい。
【００４６】
図２２は、心疾患あり学童２に診断基準線１を適用する一例である。心疾患あり学童２の差分対数パワースペクトルは、診断基準線１を超えるため、心疾患ありと診断される。
【００４７】
他の実施形態において、心疾患診断装置１０は、診断基準線１と異なる診断基準線２を有してよい。診断基準線２は、診断基準線１よりも小さい。心疾患診断装置１０は、被検者の差分対数パワースペクトルが診断基準線２を超えた周波数帯域の診断周波数帯域に対する割合に応じて、心疾患の有無を診断する。例えば、心疾患診断装置１０は、診断周波数帯域に対する、診断基準線２を超えた周波数帯域の割合が、８０％以上の場合に、心疾患ありと診断する。一方、心疾患診断装置１０は、診断周波数帯域に対する、診断基準線２を超えた周波数帯域の割合が、８０％未満の場合に、心疾患なしと診断してよい。これにより、心疾患診断装置１０は、被検者の単一対数パワースペクトルが局所的に大きく変動した場合でも、正確に診断できる。
【００４８】
さらに他の実施形態において、心疾患診断装置１０は、診断基準線１および診断基準線２の両方を有してよい。この場合、心疾患診断装置１０は、被検者の差分対数パワースペクトルが診断基準線１を一度でも超えた場合、および、被検者の差分対数パワースペクトルが診断基準線２を超えた周波数帯域の割合が、予め定められた割合を超えた場合、の少なくとも一方が生じた場合に、心疾患ありと診断する。本例の心疾患診断装置１０は、診断基準線１および診断基準線２を最適化することにより、心疾患の診断の精度を向上できる。
【００４９】
なお、心疾患診断装置１０は、差分対数パワースペクトルの絶対値と診断基準線１とを比較してもよい。これにより心疾患診断装置１０は、差分対数パワースペクトルが負側にピークを有する場合にも、心疾患ありと診断できる。
【００５０】
図２３は、心疾患診断装置１０の構成の一例を示す。本例の心疾患診断装置１０は、予測値生成部１５をさらに備える。
【００５１】
予測値生成部１５は、過去に取得された心音データに基づいて予測した予測値を生成する。予測値生成部１５には、心音解析部１３から心音データが入力される。また、予測値生成部１５には、区間抽出部１３１が抽出した収縮期区間データおよび拡張期区間データが入力されてもよい。
【００５２】
例えば、予測値生成部１５は、過去の心音データに基づいて、診断基準線１を設定する。予測値生成部１５は、被検者に合わせて、予測値の生成に用いる心音データの種類を決定する。例えば、予測値生成部１５は、被検者が学童である場合、学童の過去の心音データを選択して、予測値を決定する。また、予測値生成部１５は、被検者が女性である場合、女性の過去の心音データを選択して、予測値を決定する。このように、予測値は、被検者に合わせて適宜変更される。なお、予測値の決定は、心疾患診断装置１０を操作する人間によりマニュアルで行われてもよい。
【００５３】
以上の通り、本発明に係る心疾患診断装置１０は、収縮期の対数パワースペクトルおよび拡張期の対数パワースペクトルの差分をとることにより背景雑音を除去して、心疾患の有無を診断する。つまり、心疾患診断装置１０は、背景雑音の影響を受けにくく、簡易に精度のよい心臓検診ができる。また、心疾患診断装置１０が抽出する収縮期区間データは、学童に多い心房中隔欠損、心室中隔欠損等の先天性疾患の有力な手がかりとなるため、学童の心疾患の診断に有用である。これにより、心疾患診断装置１０は、低価格で、かつ、精度の高い集団検診を実現できる。
【００５４】
図２４は、本実施形態に係る心疾患診断装置１０のハードウェア構成の一例である。加速度センサ１７００は、被検者の心音を電気信号として検出する心音検出部１１として機能する。入力信号処理回路１８００は、フィルタ回路１８２０と、増幅回路１８４０と、Ａ／Ｄ変換回路１８６０とを備え、入力信号処理部１２として機能する。フィルタ回路１８２０は、心音信号に含まれるＤＣ周波数成分、エイリアシングを引き起こす可能性のある高周波成分、および、心音解析に不要な高周波成分を取り除く。増幅回路１８４０は、Ａ／Ｄ変換回路１８６０の入力レンジに合わせて心音信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換回路１８６０は、増幅回路１８４０が増幅した心音信号をデジタル信号に変換する。そして、コンピュータ１９００は、心音解析部１３、および、出力部１４として機能し、デジタル化された心音データに対して演算又は加工を行う。
【００５５】
図２５は、本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部とを備える。
【００５６】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【００５７】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。
【００５８】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、及び／又は、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。また、入出力チップ２０７０は、入力信号処理回路１８００とも接続する。
【００５９】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。
【００６０】
コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を心疾患診断装置の一部として機能させるプログラムは、心音解析モジュール、出力モジュールとを備える。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、心疾患診断装置の一部としてそれぞれ機能させる。
【００６１】
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である心音解析部１３、出力部１４として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、心音検出部１１として機能する加速度センサ１７００と、入力信号処理部１２として機能する入力信号処理回路１８００と合わせて、使用目的に応じた特有の心疾患診断装置が構築される。
【００６２】
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フレキシブルディスク２０９０、又はＣＤ−ＲＯＭ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
【００６３】
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０（ＣＤ−ＲＯＭ２０９５）、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０（フレキシブルディスク２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、及び／又は記憶装置に含まれるものとする。
【００６４】
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（又は不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
【００６５】
また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
【００６６】
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【００６７】
以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤ又はＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
【００６８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１０・・・心疾患診断装置、１１・・・心音検出部、１２・・・入力信号処理部、１３・・・心音解析部、１４・・・出力部、１５・・・予測値生成部、１３１・・・区間抽出部、１３２・・・周波数解析部、１３３・・・差分対数パワースペクトル算出部、１３４・・・心疾患診断部、２００・・・心臓、２０２・・・右心室、２０４・・・左心室、２０６・・・右心房、２０８・・・左心房、２１０・・・肺動脈弁、２１２・・・大動脈弁、２１４・・・三尖弁、２１６・・・僧帽弁、１７００・・・加速度センサ、１８００・・・入力信号処理回路、１８２０・・・フィルタ回路、１８４０・・・増幅回路、１８６０・・・Ａ／Ｄ変換回路、１９００・・・コンピュータ、２０００・・・ＣＰＵ、２０１０・・・ＲＯＭ、２０２０・・・ＲＡＭ、２０３０・・・通信インターフェイス、２０４０・・・ハードディスクドライブ、２０５０・・・フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０・・・ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２０７０・・・入出力チップ、２０７５・・・グラフィック・コントローラ、２０８０・・・表示装置、２０８２・・・ホスト・コントローラ、２０８４・・・入出力コントローラ、２０９０・・・フレキシブルディスク、２０９５・・・ＣＤ−ＲＯＭ
【図１】
2015188511.tif 000003
【図３】
2015188511.tif 000004
【図４】
2015188511.tif 000005
【図２３】
2015188511.tif 000006
【図２４】
2015188511.tif 000007
【図２５】
2015188511.tif 000008
【図２】
2015188511.tif 000009
【図５】
2015188511.tif 000010
【図６】
2015188511.tif 000011
【図７】
2015188511.tif 000012
【図８】
2015188511.tif 000013
【図９】
2015188511.tif 000014
【図１０】
2015188511.tif 000015
【図１１】
2015188511.tif 000016
【図１２】
2015188511.tif 000017
【図１３】
2015188511.tif 000018
【図１４】
2015188511.tif 000019
【図１５】
2015188511.tif 000020
【図１６】
2015188511.tif 000021
【図１７】
2015188511.tif 000022
【図１８】
2015188511.tif 000023
【図１９】
2015188511.tif 000024
【図２０】
2015188511.tif 000025
【図２１】
2015188511.tif 000026
【図２２】
2015188511.tif 000027