(57)【要約】  患者の肺の２つ以上の領域で領域別評価を行う方法およびシステム。システムは、胸郭上に固定するように構成された複数のトランスジューサを含む。各トランスジューサは、トランスジューサの場所での圧力波を表す信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を生成する。トランスジューサは、サブセットに分割され、各サブセットは、２つ以上の領域の特定領域を覆う。エネルギー評価信号は、各信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）から計算される。各領域について、領域の評価は、その領域のエネルギー評価信号から計算される。
2010517660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の肺の２つ以上の領域で領域別評価を行うシステムであって、
（ａ）複数のＮ個のトランスジューサであって、ここでｎは、２に等しいかそれより大きい整数であり、各トランスジューサは、患者の胸郭上の表面に固定されるように構成されており、ｉ番目のトランスジューサは、ｉ＝１からＮについて、場所ｘｉに固定されて、場所ｘｉにおける圧力波を表示する信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を生成し、トランスジューサは、サブセットに分割され、各サブセットは、２つ以上の領域の特定領域を覆っている、複数のＮ個のトランスジューサと、
（ｂ）プロセッサであって、
（ｉ）時間区間にわたって得られた信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信して、各信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）から場所ｘｉにおけるエネルギー評価信号を計算し、
（ｉｉ）２つ以上の領域の各々について、その領域を覆うトランスジューサによって得られたエネルギー評価信号を含む計算のなかで各領域の評価を計算する
ように構成されたプロセッサと、
を含むシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、プロセッサは、更に信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を濾過して、気道音から生じない信号の１又は複数の成分を除去する目的で、対応する濾過された信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）を生成するように構成されている前記システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、心臓血管音がフィルタで除去される前記システム。
【請求項４】
請求項２に記載のシステムであって、エネルギー評価信号の計算は、タイム・ウインドウによって時間間隔を区間に分割し、差分信号
2010517660.tif 000054
を計算する工程を含み、ここで
2010517660.tif 000055
は、区間ｋにおける信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）の平均値である前記システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、エネルギー評価信号の計算は、代数的表現
2010517660.tif 000056
を含む前記システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、エネルギー評価信号の計算は、ｐを予め決められた定数としたときに、表現
2010517660.tif 000057
を含む前記システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、ｐ＝２である前記システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、エネルギー評価信号は、各区間ｋにおける信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）の標準偏差σ（ｘｉ，ｋ）である前記システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、１つの領域の評価は、その領域を覆うトランスジューサ・サブセットのエネルギー評価信号の合計として計算される前記システム。
【請求項１０】
請求項８に記載のシステムであって、エネルギー評価信号の計算は、更にｎｋを区間の数としたとき、ｋ＝１，．．ｎｋについて正規化された標準偏差信号の計算
2010517660.tif 000058
を含み、ここで
2010517660.tif 000059
は、区間すべてについて計算された標準偏差の平均値
2010517660.tif 000060
である前記システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムであって、エネルギー評価信号の計算は、更に信号σｎｏｒｍ（ｘｉ，ｋ）をフィルタリングする工程を含む前記システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、フィルタリングは、ｋ＝１からｎｋについて、濾過された正規化標準偏差信号
2010517660.tif 000061
を生成するための一次元中央値フィルタリングである前記システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、エネルギー評価信号の計算は、更に信号
2010517660.tif 000062
の拡張されたスムージングを実行する工程を含む前記システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムであって、エネルギー評価信号の計算は、更に
（ａ）ｎｓサンプルを有するスライド・ウインドウによって、ｎｋ次元の信号
2010517660.tif 000063
を１又は複数の部分区間に分割する工程と、
（ｂ）各々の部分区間の各信号
2010517660.tif 000064
の平均値
2010517660.tif 000065
を計算する工程であって、ここで
2010517660.tif 000066
は、区間ｋの部分区間ｓ中の信号
2010517660.tif 000067
の平均値である工程と、
（ｃ）各信号
2010517660.tif 000068
について、区間ｋの各々の部分区間ｓについてエネルギー評価信号を計算する工程と、
を含む前記システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムであって、エネルギー評価信号の計算は、更にエネルギー評価信号Ｒσ（xi,k,s)を
2010517660.tif 000069
の分散として計算する工程を含む前記システム。
【請求項１６】
患者の肺の２つ以上の領域で領域別評価を行う方法であって、
（ａ）複数のＮ個の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信する工程であって、ここでＮは、２に等しいかそれより大きい整数であり、各信号は、患者の胸郭上の表面に固定されたトランスジューサによって生成され、ｉ番目のトランスジューサは、ｉ＝１からＮについて、場所ｘｉに固定されて、場所ｘｉにおける圧力波を表示する信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を生成し、トランスジューサは、サブセットに分割され、各サブセットは、２つ以上の領域の特定領域を覆っており、信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）は、時間区間にわたって得られる、複数のＮ個の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信する工程と、
（ｂ）各信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）から、場所ｘｉにおけるエネルギー評価信号を計算する工程と、
（ｃ）２つ以上の領域の各々について、その領域を覆うトランスジューサによって得られたエネルギー評価信号を含む計算のなかで各領域の評価を計算する工程と、
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、更に信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）をフィルタリングして、気道音から生じない信号の１又は複数の成分を取り除くために、対応する濾過された信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）を生成する工程を含む前記方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、心臓血管音がフィルタで除去される前記方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、エネルギー評価信号の計算は、タイム・ウインドウによって時間間隔を区間に分割し、差分信号
2010517660.tif 000070
を計算する工程を含み、ここで
2010517660.tif 000071
は、区間ｋ中の信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）の平均値である前記方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、エネルギー評価信号の計算は、代数的表現
2010517660.tif 000072
を含む前記方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、エネルギー評価信号の計算は、ｐを予め決められた定数としたとき、表現
2010517660.tif 000073
を含む前記方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、ｐ＝２である前記方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、エネルギー評価信号は、各区間ｋにおける信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）の標準偏差σ（ｘｉ，ｋ）である前記方法。
【請求項２４】
請求項１６に記載の方法であって、１つの領域の評価は、その領域を覆うトランスジューサ・サブセットのエネルギー評価信号の合計として計算される前記方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法であって、エネルギー評価信号の計算は、更にｎｋを区間の数としたとき、ｋ＝１，．．ｎｋについて、正規化された標準偏差信号の計算
2010517660.tif 000074
を含み、ここで
2010517660.tif 000075
は、区間すべてについて計算された標準偏差の平均値
2010517660.tif 000076
である前記方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、エネルギー評価信号の計算は、更に信号σｎｏｒｍ（ｘｉ，ｋ）をフィルタリングする工程を含む前記方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、フィルタリングは、ｋ＝１からｎｓについて、濾過された正規化標準偏差信号
2010517660.tif 000077
を生成するための一次元中央値フィルタリングである前記方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、エネルギー評価信号の計算は、更に信号
2010517660.tif 000078
の拡張されたスムージングを実行する工程を含む前記方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、エネルギー評価信号の計算は、更に
（ａ）ｎｓサンプルを有するスライド・ウインドウによって、ｎｋ次元の信号
2010517660.tif 000079
を１又は複数の部分区間に分割する工程と、
（ｂ）各々の部分区間中の各信号
2010517660.tif 000080
の平均値
2010517660.tif 000081
を計算する工程であって、ここで
2010517660.tif 000082
は、区間ｋの部分区間ｓ中の信号
2010517660.tif 000083
の平均値である工程と、
（ｃ）各信号
2010517660.tif 000084
の区間ｋの各々の部分区間ｓについてエネルギー評価信号を計算する工程と、
を含む前記方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法であって、エネルギー評価信号の計算は、更にエネルギー評価信号Ｒσ（xi,k,s）を
2010517660.tif 000085
の分散として計算する工程を含む前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、医療用の装置および方法に関するものであって、更に詳細には、身体の音を解析するためのそのような装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
肺生理機能の領域別評価は、「ＶＱスキャン」としても知られる放射性ヌクレオチドかん流（ｒａｄｉｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ）を用いて行われてきた。この方法では、放射性粒子を被験者の血流系に注入するか、あるいは、懸濁した放射性粒子を被験者に吸引させることが行われる。肺のＸ線画像を撮影して、画像中の肺の片側又は両側を２つ以上の領域に分割する。次に、各々の肺領域について別々の解析を実行する。ほとんどの領域別肺評価では、２つの肺の画像の各々を３つの部位（上部、中間および下部）に分割し、各領域で肺機能又は肺生理機能の領域別評価が得られる。典型的には、領域別評価には、各領域で検出された合計の検出放射能の比率を決定する工程が含まれる。各部位で検出された放射能の量が各部位における肺の状態と関連付けられる。
【０００３】
身体の音は、日常的にいろんな疾患の診断において医師によって利用されている。医師は、患者の胸部又は背中に聴診器を置いて、患者の呼吸をモニターし、肺の副雑音（すなわち、異常又は予期しない音）を検出しようとする。肺の副雑音の同定および分類は、しばしば肺の異常に関する重要な情報を提供する。
【０００４】
被験者の胸部又は背中に１又は複数のマイクロフォンを固定して、肺の音を記録する方法も知られている。米国特許第６，１３９，５０５号は、患者の胸の周りに複数のマイクロフォンを設置するシステムを開示している。呼気および吸気の間のマイクロフォンの記録は、スクリーン上に表示されるか、あるいは、紙の上に印刷される。次に、医師は、目視により記録を調べて、患者の肺疾患を検出しようとする。Ｋｏｍｐｉｓ等は、Ｍ個のマイクロフォンを患者の胸に設置して肺の音を記録するシステムを開示している（Ｃｈｅｓｔ  ２００１年、１２０巻、４号）。記録からＭ個の線形方程式が生成され、それらが最小二乗法近似を用いて解かれる。システムの解を用いて、記録中に検出された音源の肺中での位置が決定される。
【０００５】
Ｋｕｓｈｎｉｒ等に与えられた米国特許第６，８８７，２０８号は、気道で発生する音を記録および解析するシステムおよび方法を提供している。気道の音が、患者の胸郭上の複数の場所で記録され、記録された音を処理して気道の画像が生成される。この処理には、ｔ１からｔ２までの期間にわたって胸郭上の複数の場所において、記録された信号から平均の音響エネルギーを決定する工程が含まれる。１つの場所における「音響エネルギー」という用語は、ここでは、その場所における圧力と質量伝播速度との積を近似又は表示するパラメータを意味する。画像を用いて、気道生理機能が解析され、病理状態が検出される。これに加えて、時間区間を複数の部分区間に分割し、部分区間の２つ以上について、胸郭上で平均の音響エネルギーが決定される。次にそのような部分区間の各々についての画像が決定され、逐次的に表示モニターに表示される。これにより、時間区間にわたって、気道で発生する音響エネルギーの動的変化を示す動画が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，１３９，５０５号
【特許文献２】米国特許第６，８８７，２０８号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｃｈｅｓｔ  ２００１年、１２０巻、４号
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、肺機能の領域別評価のためのシステムおよび方法を提供する。発明に従えば、胸郭上の複数の場所で身体表面にマイクロフォンが固定され、各々のトランスジューサの場所において肺の音を表す信号が記録される。各信号は、解析され、各トランスジューサの場所におけるエネルギー評価信号が生成される。トランスジューサの組は、サブセットとしてグループ化される。各サブセットは、肺の特定の領域を覆って身体表面上に位置するトランスジューサで構成される。領域は、肺の解剖学的領域に対応するか、あるいは、肺組織とは独立的に決められる。各々のサブセットの場所に対して、エネルギー評価信号に基づいて下層の肺領域の領域別評価が得られる。領域別評価は、動的なもの、すなわち、呼吸サイクルの少なくとも一部分で変動する評価でよい。このケースでは、領域別評価は、例えば、各サブセットの場所における評価信号の総計、最大信号、最小信号又は平均信号として計算された信号でよい。領域別評価は、サブセット中の場所における（動的又は静的な）エネルギー評価の値の合計を、トランスジューサの組全体のエネルギー評価信号の値の合計で除したものでよい。領域別評価は、非動的なもの、あるいは、総体的評価でよい。このケースでは、領域別評価は、呼吸サイクルの少なくとも一部分にわたる動的領域別評価の平均値でよい。１つの実施の形態で、各々の肺は、３つの部位（上部、中間および下部）に分割され、領域別評価は、６つの部位の各々について上で述べたようにして得られる。別の実施の形態では、肺は、各領域が同じ数のマイクロフォンを搭載するように、領域に分割される。領域別評価は、表の形で提供される。あるいは、肺および肺領域の輪郭を示す図が生成され、各領域の領域別評価の値が図のその領域に示される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】発明の１つの実施の形態に従う肺機能の領域別評価を実行するシステム。
【図２】発明の１つの実施の形態に従う肺機能の領域別評価を実行する方法。
【図３】図２の方法で使用されるエネルギー評価信号の計算方法。
【図４】エネルギー評価信号の計算方法。
【図５】エネルギー評価信号を使用した呼吸機能の領域別評価の計算方法。
【図６】被験者の肺に対する音響トランスジューサの設置。
【図７】患者の左肺（図７ａ）および右肺（図７ｂ）を覆うトランスジューサについての関数。
【図８】左肺（図８ａ）を覆うトランスジューサおよび右肺（図８ｂ）を覆うトランスジューサについての関数Ｒσ（ｘｉ，ｋ）。
【図９】関数を示す。
【図１０】関数ＫＬ（ｋ）（曲線（ａ））および関数ＫＬｄ（ｋ）（曲線（ｂ））。
【図１１】３つの領域に分割された左肺の領域別評価であって、上部領域の領域別評価（曲線（ａ））、中間領域の領域別評価（曲線（ｂ））および下部領域の領域別評価（曲線（ｃ））。
【図１２】３つの領域に分割された右肺の領域別評価であって、上部領域の領域別評価（曲線（ａ））、中間領域の領域別評価（曲線（ｂ））および下部領域の領域別評価（曲線（ｃ））。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
発明の１つの実施の形態で、呼吸サイクルは、２つ以上の時間区間に分割され、肺の領域別評価は、各々の時間区間について発明に従って得られる。
【００１１】
発明のシステムは、患者の胸郭上の患者の胸部又は背中の本質的に平坦な領域Ｒに付着されるように構成された複数のＮ個のトランスジューサ（マイクロフォン）を含む。トランスジューサは、典型的には、それらを患者の皮膚上に容易に固定できるように、マトリクス状に埋め込まれる。そのようなマトリクスは、典型的には、患者の胸郭上に容易に設置できるように、ベスト又はガーメントの形をしている。異なるサイズの患者、異なる年齢、性別等に合わせるように、異なるマトリクスを使用できることを理解されよう。
【００１２】
１つの実施の形態で、複数の場所の各々で計算されるパラメータは、平均の音響エネルギーである。１つの場所における「音響エネルギー」という用語は、ここでは、その場所における圧力と質量伝播速度との積を表示又は近似するパラメータを意味する。発明の多くの好適な実施の形態で、計算された平均の音響エネルギーから肺の画像が生成される。画像は、表示装置に表示され、画像中の肺は、肺領域に分割されている。肺領域の領域別評価は、肺の画像と一緒に表示される。
【００１３】
発明のシステムに従うシステムは、適切にプログラミングされたコンピュータでよいということも理解されよう。同様に、発明は、発明の方法を実行するための、コンピュータが読み出し可能なコンピュータ・プログラムを意図する。発明は、更に、発明の方法を実行するためのマシンによって実行可能な命令のプログラムを明白に具現化するマシン読み取り可能なメモリを意図する。
【００１４】
このように、発明の態様の１つにおいて、発明は、患者の肺の２つ以上の領域において領域別評価を行うためのシステムを提供する。それは、
（ａ）複数のＮ個のトランスジューサであって、ここでｎは、２に等しいかそれより大きい整数であり、各トランスジューサは、胸郭上の患者の表面に固定されるように構成されており、ｉ番目のトランスジューサは、ｉ＝１からＮについて、場所ｘｉに固定されて、場所ｘｉにおける圧力波を表示する信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を生成し、トランスジューサは、サブセットに分割され、各サブセットは、２つ以上の領域の特定領域を覆っている、複数のＮ個のトランスジューサと、
（ｂ）プロセッサであって、
（ｉ）時間区間にわたって得られた信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信して、各信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）から場所ｘｉにおけるエネルギー評価信号を計算し、
（ｉｉ）２つ以上の領域の各々について、その領域を覆うトランスジューサによって得られたエネルギー評価信号を含む計算のなかで肺の評価を計算する
ように構成されたプロセッサと、
を含む。
【００１５】
発明の態様の別の１つで、発明は、患者の肺の２つ以上の領域で領域別評価を行う方法を提供する。それは、
（ａ）複数のＮ個の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信する工程であって、ここでＮは、２に等しいかそれより大きい整数であり、各信号は、患者の胸郭上の表面に固定されたトランスジューサによって生成され、ｉ番目のトランスジューサは、ｉ＝１からＮについて、場所ｘｉに固定されて、場所ｘｉにおける圧力波を表示する信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を生成し、トランスジューサは、サブセットに分割され、各サブセットは、２つ以上の領域の特定領域を覆っており、信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）は、時間区間にわたって得られる、複数のＮ個の信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）を受信する工程と、
（ｂ）各信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）から場所ｘｉにおけるエネルギー評価信号を計算する工程と、
（ｃ）２つ以上の領域の各々について、その領域を覆うトランスジューサによって得られたエネルギー評価信号を含む計算のなかで肺の評価を計算する工程と、
を含む。
【実施例】
【００１６】
発明を理解し、それが実際にどのように実行されるかを見るために、ここで好適な実施の形態について、非限定的な意図で添付図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（発明の詳細な説明）
図１は、発明の１つの実施の形態に従う、肺の領域別評価を実行するための一般に１００で示されるシステムを模式的に示す。システム１００は、複数のＮ個の音響トランスジューサを含み、ここでＮは、２に等しいかそれより大きい整数である。図１には、４つのトランスジューサ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃおよび１０５ｄが示されている。これは、ほんの一例であって、発明のシステムおよび方法は、２に等しいかそれより多い数のトランスジューサを有するトランスジューサ・アレイを用いて実行される。トランスジューサ１０５は、マイクロフォン又はドップラー・シフト検出器などの任意のタイプの音響トランスジューサでよい。
【００１８】
トランスジューサ１０５の組は、患者の肺を覆って患者１１０の背中又は胸部の本質的に平坦な領域Ｒに付着されるように構成されている。トランスジューサ１０５は、当該分野で既知の任意の手段、例えば、接着剤、吸引又は締め付けストラップを用いて患者に貼り付けられる。トランスジューサは、それらを患者の皮膚に容易に付着させることができるように、マトリクス状に埋め込まれる。そのようなマトリクスは、患者の胸郭上に容易に設置できるように、ベスト又はガーメントの形をしている。異なるサイズの患者、異なる年齢、性別等に合わせるように異なるマトリクスを使用できることを理解されよう。
【００１９】
領域Ｒ中の位置は、平坦な領域Ｒ中で定義された二次元座標系で二次元位置信号ｘ＝（ｘ１，ｘ２）によって指定される。ｉ＝１からＮについて、ｉ番目のトランスジューサは、領域Ｒ中の位置ｘｉに固定されて、ここでは、位置ｘｉで身体に達する圧力波を表すＰ（ｘｉ，ｔ）によって示される、対応するアナログ電圧信号１１５を生成する。
【００２０】
トランスジューサ１０５は、少なくとも２つのサブセットに分割される。各サブセットは、肺の特定領域を覆うトランスジューサで構成される。例えば、トランスジューサは、２つのサブセットに分割され、１つのサブセットが左肺を覆い、他方のサブセットが右肺を覆う。別の例として、各肺は、３つの部位（上部、中間および下部）に分割され、トランスジューサは、６つのサブセット（左肺の上部領域、左肺の中間領域、左肺の下部領域、右肺の上部領域、右肺の中間領域および右肺の下部領域）に分割される。
【００２１】
アナログ信号１１５は、マルチチャネルのアナログ−デジタル変換器１２０によってデジタル化され、対応するデジタル・データ信号Ｓ（ｘｉ，ｔ）１２５を発生させる。データ信号１２５は、メモリ１３０に入力される。メモリ１３０へ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。
【００２２】
コンピュータ・キーボード１４０又はマウス１４５などの入力装置を用いて、患者１１０の個人的詳細など検査に関連する関連情報が入力される。入力装置１４０は、また信号Ｓ（ｘｉ，ｔ）を解析すべき時間を指定し、あるいは、信号Ｓ（ｘｉ，ｔ）の解析を行わない１又は複数の時間区間を指定する１又は複数の時刻ｔ１およびｔ２の値を入力するためにも用いられる。システム１００は、更に領域別評価の結果を表示するための表示装置１５０を含む。
【００２３】
図２は、発明の１つの実施の形態に従ってプロセッサ１３５によって実行される、信号Ｓ（ｘｉ，ｔ）１２５から肺機能の領域別評価を実行する方法を示す。工程２００では、心臓血管の音など気道音から生じない信号の１又は複数の成分を取り除くために、信号Ｓ（ｘｉ，ｔ）１２５がフィルタリングされて、対応する濾過された信号Ｓ（ｘｉ，ｔ）が生成される。気道音は、典型的には、１００から２０００Ｈｚの範囲にあり、他方、心臓音は、８から７０Ｈｚの範囲にある。このように、心臓音は、１８０−３５０Ｈｚの範囲の帯域通過フィルタを通すことによって信号から除去できる。この帯域通過フィルタリングは、またアーチファクトおよび肺の副雑音も除去する。
【００２４】
工程２０２では、信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）の各々は、タイム・ウインドウによって時間区間に分割され、また工程２０４では、各時間区間において各信号の平均値
2010517660.tif 000003
が計算される。ここで、
【００２５】
【数１】
2010517660.tif 000004
ここで、ｋは、区間の数、ｔｊは、区間中の時間サンプルで、ｎは、区間中のサンプル数である。工程２０６では、差分信号
2010517660.tif 000005
が計算される。工程２０８では、差分信号
2010517660.tif 000006
を含む計算のなかでエネルギー評価信号が計算される。エネルギー評価信号の計算は、ｐを予め定められた定数としたとき代数的表現
2010517660.tif 000007
又は表現
2010517660.tif 000008
を含む。ここに取り上げた好適な実施の形態では、ｐ＝２である。より最適な実施の形態では、後述のように、各区間ｋのなかで信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）の標準偏差を使用してエネルギー信号が計算される。工程２１０では、各々の肺領域について、その領域を覆うトランスジューサ・サブセットのエネルギー評価信号の合計が計算される。
【００２６】
上で説明したように、最も好適な実施の形態では、信号Ｓｆ（ｘｉ，ｔ）の標準偏差を用いてエネルギー評価信号が計算される。図３は、この実施の形態に従って、図２の工程２０８でエネルギー評価信号を計算する方法を示す。工程２１５で、各区間について標準偏差σ（ｘｉ，ｋ）が計算される。ここで、
【００２７】
【数２】
2010517660.tif 000009
ここで、上のように、ｋは、区間の数であり、ｔｊは、区間中の時間サンプルで、ｎは、区間中のサンプルの数、
2010517660.tif 000010
は、区間中の信号の平均値である。
次に工程２１６で、正規化された標準偏差信号σｎｏｒｍ（ｘｉ，ｋ）が計算される。ここで
【００２８】
【数３】
2010517660.tif 000011
ここで、
2010517660.tif 000012
は、すべての区間について計算された標準偏差の平均値である。
【００２９】
【数４】
2010517660.tif 000013
ここで、ｎｋは、区間の数である。
【００３０】
次に、工程２１７で、信号σｎｏｒｍ（ｘｉ，ｋ）は、好ましくは、フィルタを通される。このフィルタリングは、例えば、ＭＡＴＬＡＢ（Ｒ）のアルゴリズム「ｍｅｄｆｉｌｔ」を使用して実行されるような一次元の中央値フィルタリングであることが好ましい。これによって、ｋ＝１からｎｋについて、濾過された正規化標準偏差信号
2010517660.tif 000014
が生成される。工程２１８では、例えば、ＭＡＴＬＡＢ（Ｒ）のアルゴリズム「ｆｉｌｔｆｉｌｔ」を用いて、信号
2010517660.tif 000015
に対して拡張されたスムージングを実行することが好ましい。これによって、濾過され、スムージングされた正規化シーケンス
2010517660.tif 000016
が生成される。これは、雰囲気雑音によって信号中に導入されたインパルスアーチファクト（「ｃｌｉｃｋｓ」）を取り除く傾向がある。
【００３１】
工程２２０では、対応する濾過され、スムージングされた正規化シーケンス
2010517660.tif 000017
を含む計算のなかで、各時間区間について、各々のトランスジューサ位置ｘｉについてエネルギー評価信号が計算される。
【００３２】
対応する濾過され雑音除去された信号
2010517660.tif 000018
からエネルギー評価信号を計算する任意の方法が、図３のアルゴリズムの工程２２０で使用される。図４は、濾過され雑音除去された信号
2010517660.tif 000019
からエネルギー評価信号を計算するためのここでの好適な方法を示す。工程２３０で、信号
2010517660.tif 000020
は、ｎｓサンプルを有するスライド・ウインドウによって１又は複数の部分区間に分割される。工程２３２で、各部分区間の各信号
2010517660.tif 000021
の平均値
2010517660.tif 000022
が計算される。ここで、
2010517660.tif 000023
は、区間ｋの部分区間ｓにおける信号
2010517660.tif 000024
の平均値である。
【００３３】
【数５】
2010517660.tif 000025
ここで、ｔｊは、部分区間ｓにおける信号
2010517660.tif 000026
の値である。
【００３４】
最後に、工程２３４では、各信号
2010517660.tif 000027
の区間ｋの各部分区間ｓについてエネルギー評価信号が計算される。この実施の形態では、各トランスジューサについてのエネルギー評価信号Ｒσ（ｘｉ，ｋ）は、
2010517660.tif 000028
の分散として計算される。
【００３５】
【数６】
2010517660.tif 000029
【００３６】
領域別評価は、各トランスジューサ・サブセットについて、呼吸サイクルの少なくとも一部分にわたるサブセット中の各トランスジューサについてのエネルギー評価信号の合計を計算することによって実行される。これは、呼吸サイクルの少なくとも一部分にわたって変動する動的な領域別評価を生成する。
【００３７】
図５は、発明に従って、エネルギー評価信号Ｒσ（ｘｉ，ｋ）を使用して呼吸機能の動的な領域別評価を計算する方法を示す。工程２４０では、各区間ｋについて、すべてのトランスジューサについてのエネルギー評価信号の総計が次のように計算される。
【００３８】
【数７】
2010517660.tif 000030
【００３９】
次に、工程２４２で、肺の各領域について、領域を覆うトランスジューサ・サブセット中の各トランスジューサのエネルギー評価信号の合計を計算することによって領域別評価信号が得られる。工程２４４では、工程２４２で得られた領域の領域別評価信号を、工程２４０で計算された合計信号Ｒσ（ｋ）で除することによって各領域についての相対的領域別評価信号が得られる。
【００４０】
例えば、トランスジューサの組を２つのサブセットに分割して、１つのサブセットが左肺を覆い（「Ｌ」サブセット）、他方のサブセットが右肺を覆う（「Ｒ」サブセット）場合、左肺および右肺のエネルギー評価信号の合計は、次のように得られる。
【００４１】
【数８】
2010517660.tif 000031
ここでＬおよびＲは、それぞれ左肺および右肺を覆うトランスジューサの組である。
【００４２】
左肺および右肺の領域別評価信号
2010517660.tif 000032
および
2010517660.tif 000033
は、それぞれ
2010517660.tif 000034
および
2010517660.tif 000035
をＲσ（ｋ）で除することによって得られる。
【００４３】
【数９】
2010517660.tif 000036
これは、呼吸サイクルの間に時間とともに変動する動的な領域別評価を生成する。
動的領域別評価から全体的な領域別評価が計算される。好適な実施の形態では、
2010517660.tif 000037
および
2010517660.tif 000038
のグラジエントの平均が計算される。
【００４４】
【数１０】
2010517660.tif 000039
ベクトルＫＬ（ｋ）、ＫＲ（ｋ）は、ここでそれぞれ左および右の「基準ベクトル」と呼ばれ、次のように計算される。
【００４５】
【数１１】
2010517660.tif 000040
であり、
【数１２】
2010517660.tif 000041
ここで、前と同じように、ＬおよびＲは、それぞれ左肺および右肺を覆うトランスジューサの組である。
【００４６】
ここで、ベクトルＫＬ（ｋ，ｓ）およびＫＲ（ｋ，ｓ）は、長さｎｄを有し、１に等しいステップでスライドするスライド・ウインドウによって区間に分割される。ベクトルＫＬ（ｋ，ｓ）およびＫＲ（ｋ，ｓ）のグラジエントの平均が計算される。
【００４７】
【数１３】
2010517660.tif 000042
【００４８】
左肺の領域別評価に関しては、ＫＬｄ（ｋ）の値がベクトルＫＬｄ（ｋ，ｓ）の中央値よりも小さい部分領域Ｓが見出される。中央値よりも小さい、区間ｋの最も長い連続した領域は、各端にある数個のブランキング・サンプルによって拡張されることが好ましい。この領域は、安定した領域であって、呼吸を特徴付ける。この区間について
2010517660.tif 000043
の平均、
2010517660.tif 000044
が計算される。
【００４９】
もしこの平均
2010517660.tif 000045
が、例えば５５といった予め決められた数より大きけば、ＲＬｘは、この区間での
2010517660.tif 000046
の最大値として定義される。そうでなければ、ＲＬｘが、この区間での
2010517660.tif 000047
の最小値として定義される。左肺についての全体的な領域別評価ＰＬは、次のように定義される。
【００５０】
【数１４】
2010517660.tif 000048
【００５１】
（例）
発明の方法によって実行される領域別評価に関して、患者の背中に二次元座標系が定義された。図６に示されたように、円３００によって示される場所に、肺を覆って患者の背中に４８個のトランスジューサが設置された。曲線３０５は、被験者の肺の推定輪郭を示している。トランスジューサは、規則的な直交格子状に配置され、水平方向および垂直方向でのトランスジューサの区間は５ｃｍであった。次に信号Ｐ（ｘｉ，ｔ）が記録された。各信号は、２８０−３５０Ｈｚの帯域通過フィルタを用いて濾過された。
【００５２】
第１の解析で、トランスジューサの組を２つのサブセットに分割して領域別評価が実行された。１つのサブセットは、左肺を覆い、１つのサブセットは、右肺を覆っている。結果は、図７から図１０に示されている。
【００５３】
図７は、左肺を覆うトランスジューサ（図７ａ）および右肺を覆うトランスジューサ（図７ｂ）についての関数
2010517660.tif 000049
を示す。
図８は、左肺を覆うトランスジューサ（図８ａ）および右肺を覆うトランスジューサ（図８ｂ）についての関数Ｒσ（ｘｉ，ｋ）を示す。
図９は、関数
2010517660.tif 000050
を示す。関数
2010517660.tif 000051
は
2010517660.tif 000052
に等しい。
図１０は、関数ＫＬ（ｋ）（曲線（ａ））およびＫＬｄ（ｋ）（曲線（ｂ））を示す。
図７から１０に示された結果に関する全体的な領域別評価は、左肺について０．５５で、右肺について０．４５である。
【００５４】
領域別評価は、また図７ａおよび７ｂに示された信号
2010517660.tif 000053
を用いても実行された。これらの図で、各肺は、３つの部位（上部、中間および下部）に分割された。図１１は、左肺の領域別評価を示す。曲線（ａ）は、上部領域の領域別評価を、曲線（ｂ）は、中間領域の領域別評価を、そして曲線（ｃ）は、下部領域の領域別評価を示す。図１２は、右肺の領域別評価を示す。曲線（ａ）は、上部領域の領域別評価を、曲線（ｂ）は、中間領域の領域別評価を、そして曲線（ｃ）は、下部領域の領域別評価を示す。
【図１】
2010517660.tif 000086
【図２】
2010517660.tif 000087
【図３】
2010517660.tif 000088
【図４】
2010517660.tif 000089
【図５】
2010517660.tif 000090
【図６】
2010517660.tif 000091
【図７】
2010517660.tif 000092
【図８】
2010517660.tif 000093
【図９】
2010517660.tif 000094
【図１０】
2010517660.tif 000095
【図１１】
2010517660.tif 000096
【図１２】
2010517660.tif 000097
【国際調査報告】
2010517660.tif 000098
2010517660.tif 000099