(57)【要約】人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析するための方法およびシステムである。Ｎを整数としてＮ個のトランスデューサがその人の胸郭上の身体表面上に固定される。ｉ番目のトランスデューサは位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、ここでｉ＝１乃至Ｎである。この信号Ｐ（ｘi，ｔ）は、心臓血管の音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つの成分が除去された濾波された信号を発生するように処理される。この濾波された信号は、心臓血管系の少なくとも１つの部分のイメージを生成するために使用されることができる。
2006526452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析するシステムにおいて、
（Ｉ）Ｎを整数としてＮ個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、ｉ＝１乃至Ｎとしてｉ番目のトランスデューサは１つの位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、
（II）さらに、信号Ｐ（ｘi，ｔ）を受取ってこの信号Ｐ（ｘi，ｔ）を濾波し、心臓血管音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の１以上の成分が除去されている濾波された信号を生成するように構成されたプロセッサを備えているシステム。
【請求項２】
気管音は除去されている請求項１記載のシステム。
【請求項３】
初期信号は、１５乃至４５Ｈｚを通過するバンドパスフィルタによって濾波される請求項１記載のシステム。
【請求項４】
プロセッサはさらに、濾波された信号の少なくとも１つから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項５】
プロセッサはさらに、複数の時間に、あるいは複数の連続した時間インターバルにわたって心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成し、そのイメージを表示装置上に連続的に表示するように構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項６】
さらに、２次元表示装置を備えている請求項１記載のシステム。
【請求項７】
プロセッサはさらに、心臓血管系の少なくともその部分のイメージを表示装置上に表示するように構成されている請求項４記載のシステム。
【請求項８】
プロセッサはさらに、心臓血管系から生じた平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を第１の時間ｔ1から第２の時間ｔ2までの時間インターバルにわたって少なくとも１つの位置ｘで決定するように構成されており、〜Ｐは処理された信号の少なくとも１つが関わるアルゴリズムにおいて決定される請求項１記載のシステム。
【請求項９】
プロセッサはさらに、〜Ｐを１以上の予め定められた関数〜Ｆと比較し、この関数〜Ｆの中から〜Ｐに最も類似した関数〜Ｆ0を決定するように構成されている請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
プロセッサはさらに、決定された関数に基づいて診断を行うように構成されている請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
時間ｔ1からｔ2までの時間インターバルにわたる平均音響エネルギ〜Ｐは以下の代数式：
【数１】
2006526452.tif 000007
を使用してトランスデューサの１つの位置ｘiにおいて決定される請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
関数〜Ｐは、
（Ｉ）ｔ1からｔ2までの時間インターバルにわたってトランスデューサの複数の位置ｘiにおいて平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）を決定し、
（II）決定された〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）を補間することにより少なくとも１つの位置ｘにおいて平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を決定するステップを含むアルゴリズムで１以上の位置ｘにおいて決定される請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）は以下の代数式：
【数２】
2006526452.tif 000008
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までの時間インターバルにわたって決定される請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
平均音響エネルギは以下の代数式：
【数３】
2006526452.tif 000009
を使用して決定された〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）の補間により少なくとも１つの位置ｘにおいて決定される請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
ｇ（ｘ，ｘi，σ）は以下のように表されるカーネルである請求項１４記載のシステム。  
【数４】
2006526452.tif 000010
【請求項１６】
プロセッサはさらに、平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を表示装置上に表示するように構成されている請求項８記載のシステム。
【請求項１７】
プロセッサは、複数の連続した時間インターバルにわたって平均音響エネルギを決定するように構成されており、各平均音響エネルギは信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つが関わるアルゴリズムを使用して決定される請求項１記載のシステム。
【請求項１８】
プロセッサは、決定された各平均音響エネルギの表現を順次表示装置上に表示するように構成されている請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
プロセッサはさらに、複数の連続した時間インターバルにわたる平均音響エネルギを決定するように構成されており、各平均音響エネルギは信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つが関わるアルゴリズムを使用して決定される請求項１記載のシステム。
【請求項２０】
プロセッサは、１以上の周波数帯域のそれぞれに対して、
（ａ）信号（Ｐ，ｘi，ｔ）がその周波数帯域においてバンドパスフィルタで濾波されるようにし、
（ｂ）その周波数帯域に対する平均音響エネルギ関数を、濾波された信号の少なくとも１つに基づいて決定するように構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項２１】
プロセッサは、１つの周波数帯域に対して決定された平均音響エネルギ関数の１以上を表示装置上に表示するように構成されている請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析するシステムにおいて、
（Ｉ）Ｎを整数としてＮ個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、ｉ＝１乃至Ｎとしてｉ番目のトランスデューサは１つの位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、
（II）さらに、信号Ｐ（ｘi，ｔ）を受取ってそこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されたプロセッサを備えているシステム。
【請求項２３】
人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析する方法において、
（Ｉ）Ｎを整数としてＮ個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、ｉ＝１乃至Ｎとしてｉ番目のトランスデューサが１つの位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、
（II）心臓血管音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つの成分が除去された濾波された信号を生成するように信号Ｐ（ｘi，ｔ）を処理するステップを含んでいる方法。
【請求項２４】
気管音は初期信号から濾波される請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
初期信号は、１５乃至４５Ｈｚを通過するバンドパスフィルタによって濾波される請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
さらに、濾波された信号の少なくとも１つから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するステップを含んでいる請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
さらに、複数の時間に、あるいは複数の連続した時間インターバルにわたって心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成し、そのイメージを表示装置上に連続的に表示するステップを含んでいる請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
さらに、心臓血管系の少なくともその部分のイメージを表示装置上に表示するステップを含んでいる請求項２６記載のシステム。
【請求項２９】
さらに、心臓血管系から生じた平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を第１の時間ｔ1から第２の時間ｔ2までの時間インターバルにわたって少なくとも１つの位置ｘで決定するステップを含んでおり、〜Ｐは処理された信号の少なくとも１つが関わるアルゴリズムにおいて決定される請求項２３記載の方法。
【請求項３０】
さらに、平均音響エネルギ〜Ｐを１以上の予め定められた関数〜Ｆと比較し、この関数〜Ｆの中から〜Ｐに最も類似した関数〜Ｆ0を決定するステップを含んでいる請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
プロセッサはさらに、決定された関数に基づいて診断を行うように構成されている請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
平均音響エネルギ〜Ｐは以下の代数式：
【数５】
2006526452.tif 000011
を使用してトランスデューサの１つの位置ｘiにおいてｔ1からｔ2までの時間インターバルにわたって決定される請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
関数〜Ｐは、
（Ｉ）ｔ1からｔ2までの時間インターバルにわたってトランスデューサの複数の位置ｘiにおいて平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）を決定し、
（II）決定された〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）を補間することにより少なくとも１つの位置ｘにおいて平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を決定するステップを含むアルゴリズムで１以上の位置において決定される請求項２９記載の方法。
【請求項３４】
平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）は以下の代数式：
【数６】
2006526452.tif 000012
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までの時間インターバルにわたって決定される請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
平均音響エネルギは以下の代数式：
【数７】
2006526452.tif 000013
を使用して決定された〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）の補間により少なくとも１つの位置ｘにおいて決定される請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
ｇ（ｘ，ｘi，σ）は以下のように表されるカーネル：
【数８】
2006526452.tif 000014
である請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
さらに、平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を表示装置上に表示するステップを含んでいる請求項２９記載の方法。
【請求項３８】
さらに、複数の連続した時間インターバルにわたって平均音響エネルギを決定するステップを含んでおり、各平均音響エネルギは信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つが関わるアルゴリズムを使用して決定される請求項２３記載の方法。
【請求項３９】
さらに、決定された各平均音響エネルギの表現を順次表示装置上に表示するステップを含んでいる請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
複数の連続した時間インターバルにわたって平均音響エネルギを決定するステップをさらに含んでおり、各平均音響エネルギは、信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つが関わるアルゴリズムを使用して決定される請求項２３記載の方法。
【請求項４１】
（ｃ）１以上の周波数帯域のそれぞれに対して、
（ｃａ）その周波数帯域において信号Ｐ（ｘi，ｔ）をバンドパスフィルタで濾波し、
（ｃｂ）濾波された信号の少なくとも１つに基づいてその周波数帯域に対する平均音響エネルギ関数を決定するステップをさらに含んでいる請求項２３記載の方法。
【請求項４２】
さらに、１つの周波数帯域に対して決定された１以上の平均音響エネルギ関数を表示装置上に表示するステップを含んでいる請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析する方法において、
（Ｉ）Ｎを整数としてＮ個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、ｉ＝１乃至Ｎとしてｉ番目のトランスデューサが１つの位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、
（II）信号Ｐ（ｘi，ｔ）を処理して、そこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するステップを含んでいる方法。
【請求項４４】
信号Ｐ（ｘi，ｔ）を受取ってそこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されたプロセッサ。
【請求項４５】
心臓血管の病気を診断するための請求項２３記載の方法の使用。
【請求項４６】
病気は、少なくとも不整脈および心臓弁の病気を含むグループから選択される請求項４４記載の使用。
【請求項４７】
マシンによって読取り可能であって、人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析する方法ステップを行うためにそのマシンにより実行可能な命令のプログラムを確実に組入れたプログラム記憶装置において、
Ｎを整数としてＮ個の初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を処理し、これらの初期信号はｉ＝１乃至Ｎとして１つの位置ｘiにおける圧力波を示し、心臓血管音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つの成分が除去された濾波された信号を生成するプログラム記憶装置。
【請求項４８】
人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析する、コンピュータにより読取り可能なプログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品において、
Ｎを整数としてＮ個の初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を処理し、これらの初期信号はｉ＝１乃至Ｎとして１つの位置ｘiにおける圧力波を示し、心臓血管音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つの成分が除去された濾波された信号を生成す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】
本発明は医療装置および方法に関し、とくに、身体の音を解析するためのこのような装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
身体の音は、医師により種々の疾病の診断時に日常的に使用されている。医師は患者の胸または背中に聴診器をあてて、その患者の呼吸または心搏を聴き取り、偶発的な（すなわち、異常なまたは意外な）肺または心臓の音を見つけることができる。この偶発的な肺または心臓の音の識別および分類から、肺または心臓の異常に関する重要な情報が得られることが多い。
【０００３】
１以上のマイクロホンを被験者の胸または背中の上に固定して肺の音を記録することもまた知られている。米国特許第 6,139,505号明細書には、複数のマイクロホンが患者の胸の周りに配置されるシステムが開示されている。吸入および呼息中のマイクロホンの記録は、スクリーン上に表示され、あるいは紙に印刷される。その後、これらの記録は、その患者の肺の異常病気を見つけるために医師により視覚的に検査される。Kompis氏他による文献（Chest,120(4),2001）には、Ｍ個のマイクロホンが患者の胸の上に配置されて肺の音が記録されるシステムが開示されている。これらの記録は、最小２乗適合を使用して解かれるＭ個の一次方程式を生成する。このシステムの解は、記録から検出された音源の肺の中の位置を決定するために使用される。
【０００４】
米国特許第 5,285,788号明細書には、音響トランスデューサと、組織のイメージを生成する映像化手段とを有する超音波組織映像化システムが開示されている。このシステムはまた、超音波イメージ上に重ねられて表示される動いている組織の走査された音響イメージを生成するためにドップラー映像化手段を備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、心臓血管音を解析するための方法およびシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の説明および特許請求の範囲の記載において、２つの明確に示された計算可能なまたは測定可能な変数は、それら２つの変数が互いに比例しているときには互いに等しいとみなされている。
【０００７】
本発明は、その実施形態の１つにおいて、心臓血管系において生じた心臓血管音を記録して解析するシステムおよび方法を提供する。このシステムは、人の胸郭上の背中または胸部の本質的に平坦な領域Ｒに取付けられるように構成された複数のＮ個のトランスデューサ（マイクロホン）を備えている。領域Ｒ中の位置は、その平坦な領域Ｒ中に規定された２次元座標系において２次元位置ベクトルｘ＝（ｘ1，ｘ2）により示される。ｉ＝１乃至Ｎとしてｉ番目のトランスデューサは領域Ｒ中の位置ｘiに固定され、この位置ｘiに到達した体内の圧力波を示すここではＰ（ｘi，ｔ）で表される信号を発生する。
【０００８】
トランスデューサは典型的に、それらを人の皮膚上に容易につけることを可能にするマトリックス中に埋込まれている。このようなマトリックスは典型的に、人の胸郭上に容易に位置するためにベストまたは長い上着（garment）の形態であることができる。認識されるように、サイズ、年齢、性別等の異なる人に対して異なるマトリックスが使用されてもよい。
【０００９】
Ｎ個の信号Ｐ（ｘi，ｔ）は信号処理回路によって処理される。本発明によると、信号は心臓血管音から生じたものではない信号（たとえば、気管信号）の１以上の成分を除去するように濾波される。心臓血管音は典型的に６乃至４５Ｈｚであり、一方気管音は典型的に１００乃至４００Ｈｚである。したがって、気管音は、その信号を、たとえば、１５乃至４５Ｈｚを通過するバンドパスフィルタ等により濾波することによって信号から除去されることができる。
【００１０】
Ｎ個の濾波された信号［ここでは、Ｐ（ｘi，ｔ）でも示されている］は、人の心臓血管系の状態を診断するために処理されることができる。これは、その処理の結果がその身体領域における種々の病気を示すことが知られているデータベース中に前に記録された関数またはパラメータと比較される自動鑑別診断により行われることができる。
【００１１】
濾波された信号はまた、人の心臓血管系のイメージを生成するように処理されることができる。この処理の結果は、以下の例において説明されるように、たとえば、グレーレベルスケールを使用して表示装置上に表示される。そのイメージにおいて、心房、心室、中隔壁のような心臓の解剖学的特徴が観察可能である。そのイメージは、Ｘ線（シンチグラフ造影法）または超音波映像化（超音波心臓検査法）のような別の映像化方法により得られたイメージの解析と同様に、心臓血管系の病気を発見するために視覚的または自動的に解析されることができる。
【００１２】
表示されたイメージの中の心臓または心臓血管系の、病的状態を含む疑いのある１つまたは複数の領域がそのイメージにおいて識別されることができ、これは、たとえば、異なったカラー、異なったパターン、書かれた文書およびその他多数のやり方による等、多くの方法で行われることができる。“病的状態”という用語は、心臓血管系の正常で健康な状態から逸脱していることをさしている。これには、心雑音およびその他の血流力学的な不整、心臓エフュージョン（ｅｆｆｕｓｉｏｎ）、血管のせばまり、および心臓血管系中の障害を含むその他の場所が含まれる。
【００１３】
さらに、時間インターバルは複数のサブインターバルに分割され、各サブインターバルが別々に処理されることができる。その後、これらの各サブインターバルに対する心臓血管系のイメージが決定され、表示装置上に順次表示されることができる。これにより、その時間インターバルにわたって心臓血管系において生じた動的変化を示す映画が生成される。これは、鼓動中の心臓の異なった部分の心収縮および心拡張の観察を可能にする。
【００１４】
好ましい実施形態において、処理には、ｔ1からｔ2までの時間インターバルにわたって領域Ｒの中の少なくとも１つの位置ｘにおける心臓血管の音から生じた平均音響エネルギをＮ個の信号から決定することが含まれる。なお、明細書において平均音響エネルギは〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）で表され、これは以下のように定義されている：
【数９】
2006526452.tif 000003
【００１５】
ここでは、１つの位置における“音響エネルギ”という用語は、その位置における圧力と質量伝播速度との積を示す、あるいは近似したパラメータを示すために使用されている。
【００１６】
１実施形態において、ｔ1からｔ2までの時間インターバルにわたる平均音響エネルギは、以下の代数式を使用してマイクロホンの１つの位置で得られる：
【数１０】
2006526452.tif 000004
【００１７】
ここで、ｘiはそのマイクロホンの位置である。
【００１８】
さらに好ましい実施形態において、処理には、たとえば、式（１）を使用してマイクロホンの複数の位置ｘiおいてｔ1からｔ2までの時間インターバルにわたる平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）を獲得し、その後任意の既知の補間方法を使用して〜Ｐ（ｘi，ｔ1，ｔ2）を補間することにより別の位置ｘにおける〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を計算することが含まれる。
【００１９】
さらに好ましい実施形態においては、以下の代数式を使用して表面Ｒにおける位置ｘ＝（ｘ1，ｘ2）における平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を獲得するために補間が行われる：
【数１１】
2006526452.tif 000005
【００２０】
ここで、ｘi＝（ｘi1，ｘi2）はｉ番目のマイクロホンの位置であり、σは選択可能なパラメータである。
【００２１】
たとえば、以下のカーネルが使用されてもよい：
【数１２】
2006526452.tif 000006
【００２２】
システムは随意に、関数〜Ｐを表示する表示装置を含むことができる。関数〜Ｐは、以下の例において説明するように、たとえば、グレーレベルスケールを使用して表示装置上に表示されることができる。関数〜Ｐの２次元グラフ表示から、心臓血管系のイメージが生成される。このイメージにおいて、心房、心室、中隔壁のような心臓の解剖学的特徴が観察可能である。そのイメージは、Ｘ線（シンチグラフ造影法）または超音波映像化（超音波心臓検査法）のような別の映像化方法により得られたイメージの解析と同様に、心臓血管系の病気の検出のために解析されることができる。
【００２３】
表示されたイメージの中の心臓または心臓血管系の、病的状態を含む疑いのある１つまたは複数の領域がそのイメージにおいて識別されることができ、これは、たとえば、異なったカラー、異なったパターン、書かれた文書およびその他多数のやり方による等、多くの方法で行われることができる。“病的状態”という用語は、心臓血管系の正常で健康な状態から逸脱していることを示している。これには、雑音およびその他の血流力学的な不整、心臓エフュージョン、血管のせばまり、および心臓血管系中の障害を含むその他の場所等が含まれる。
【００２４】
さらに、時間インターバルは複数のサブインターバルに分割され、領域Ｒにわたる２以上のサブインターバルに対する平均音響エネルギ〜Ｐが決定される。その後、これらの各サブインターバルに対する〜Ｐのイメージが決定され、表示装置上に順次表示されることができる。これにより、その時間インターバルにわたってその身体領域において生じた音響エネルギの動的変化を示す映画が生成される。たとえば、トランスデューサは人の胸または背中の上に配置されてもよく、１以上の心搏にわたる複数のサブインターバルに対する平均音響エネルギ〜Ｐが本発明にしたがって決定される。これらの各サブインターバルに対して１つのイメージが獲得されて表示装置上に順次表示されることができるため、心臓の鼓動中の音響エネルギの変化を示す映画が生成される。これによって、鼓動中の心臓の異なった部分の心収縮および心拡張の観察が可能になる。
【００２５】
信号Ｐ（ｘi，ｔ）はまた心音異常を検出するために付加的な解析を行われてもよい。
【００２６】
本発明はまた、身体表面上の１つの位置ｘiにおける圧力波を示す少なくとも１つの信号Ｐ（ｘi，ｔ）が関わるアルゴリズムを使用して少なくとも１つの時間インターバルにわたって心臓血管音から生じた平均音響エネルギ関数〜Ｐを決定する方法ステップを行うためにそのマシンにより実行可能な命令のプログラムを確実に組入れたマシンによって読取り可能なプログラム記憶装置を提供する。
【００２７】
本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも１つの部分における音を解析する、コンピュータにより読取り可能なプログラムコードを組入れられたコンピュータ使用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品を提供し、このコンピュータプログラム製品は、
コンピュータが少なくとも１つの時間インターバルにわたって心臓血管系のその部分から生じた音響エネルギ関数〜Ｐを決定するようにするコンピュータにより読取り可能なプログラムコードを含んでおり、〜Ｐは身体表面上の１つの位置ｘiにおける圧力波を示す少なくとも１つの信号Ｐ（ｘi，ｔ）が関わるアルゴリズムにおいて決定される。
【００２８】
したがって、本発明は、人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析するシステムを提供し、このシステムは、
（Ｉ）Ｎを整数としてＮ個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、ｉ＝１乃至Ｎとしてｉ番目のトランスデューサは１つの位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、
（II）信号Ｐ（ｘi，ｔ）を受取って、心臓血管音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるために信号Ｐ（ｘi，ｔ）を濾波するように構成されたプロセッサを備えている。
【００２９】
したがって、本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析するシステムを提供し、このシステムは、
（Ｉ）Ｎを整数としてＮ個のトランスデューサを備えており、各トランスデューサは人の胸郭上の身体表面上に固定されるように構成され、ｉ＝１乃至Ｎとしてｉ番目のトランスデューサは１つの位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、
（II）信号Ｐ（ｘi，ｔ）を受取ってそこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生成するように構成されたプロセッサを具備している。
【００３０】
したがって、本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析する方法を提供し、この方法は、       
（Ｉ）Ｎを整数としてＮ個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、ｉ番目のトランスデューサは１つの位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、ここでｉ＝１乃至Ｎであり、
（II）心臓血管音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるように信号Ｐ（ｘi，ｔ）を処理するステップを含んでいる。
【００３１】
したがって、本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析する方法を提供し、この方法は、
（Ｉ）Ｎ個のトランスデューサを人の胸郭上の身体表面上に固定し、ここでＮは整数であり、ｉ番目のトランスデューサは１つの位置ｘiに固定され、この位置ｘiにおける圧力波を示す初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を発生し、ここでｉ＝１乃至Ｎであり、
（II）信号Ｐ（ｘi，ｔ）を処理して、そこから心臓血管系の少なくともその部分のイメージを生じさせるステップを含んでいる。
【００３２】
本発明はさらに、マシンによって読取り可能であって、人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析する方法ステップを行うためにそのマシンにより実行可能な命令のプログラムを確実に組入れたプログラム記憶装置を提供し、このプログラム記憶装置は、心臓血管音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるようにＮを整数としてＮ個の初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を処理し、これらの初期信号は１つの位置ｘiにおける圧力波を示し、ここでｉ＝１乃至Ｎである。
【００３３】
本発明はさらに、人の心臓血管系の少なくとも１つの部分において生じた音を解析する、コンピュータにより読取り可能なプログラムコードを組入れられたコンピュータ使用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品を提供し、このコンピュータプログラム製品は、心臓血管音から生じたものではない信号Ｐ（ｘi，ｔ）の少なくとも１つの成分が除去された濾波された信号を生じさせるようにＮを整数としてＮ個の初期信号Ｐ（ｘi，ｔ）を処理し、これらの初期信号は１つの位置ｘiにおける圧力波を示し、ここでｉ＝１乃至Ｎである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明を理解し、それが実際にどのようにして行われるかを認識するために、以下において添付図面を参照して非制限的な例だけで好ましい実施形態を説明する。  
図１は、本発明の１実施形態による人の身体の３次元領域内の身体音を解析するシステムを示しており、このシステムは全体的に符号100で示されている。Ｎ個の複数のトランスデューサ105はその中の４個が示されており、それらは人110の胸部または背中の皮膚の平坦な領域に配置されている。トランスデューサ105は、マイクロホンまたはドップラーシトフト検出器のような任意のタイプの音響トランスデューサであってよい。トランスデューサ105は、技術的に知られた任意の手段によって、たとえば、粘着剤、吸着または固定ストラップを使用する等により被験者に配置されてよい。各トランスデューサ105は、そのトランスデューサに到達した圧力波を示すアナログ電圧信号115を生成する。これらのアナログ信号115は多チャンネルアナログデジタル変換装置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、時間ｔにおけるｉ番目のトランスデューサ（ｉ＝１乃至Ｎ）の位置ｘiにおける圧力波を表している。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によりアクセスされる。これらの信号125は、たとえば、人が動いたために生じた振動等の、身体領域内の身体音の範囲外の周波数を有する成分を濾波することにより雑音を除去されることができる。各信号125はまた、心臓血管音の範囲内の信号中の成分だけが解析されるようにバンドパスフィルタで濾波されてもよい。信号は周波数帯域に分割され、各帯域が個別に解析されてもよい。
【００３５】
人110の個人的詳細のような検査に関する関連情報を入力するためにコンピュータキーボード140またはマウス145のように入力装置が使用される。入力装置140はまた、時間ｔ1およびｔ2の値を入力するために使用されてもよい。その代りに、時間ｔ1およびｔ2は、プロセッサ135によって行われた信号Ｐ（ｘi，ｔ）の呼吸フェーズ解析において自動的に決定されてもよい。このプロセッサ135は１以上の信号Ｐ（ｘi，ｔ）が関わる計算によって、ｔ1からｔ2までの時間インターバルにわたる平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を領域Ｒ内の少なくとも１つの位置ｘにおいて決定する。
【００３６】
平均音響エネルギはメモリ130中に記憶され、また、それは医師による診断のためにＣＲＴスクリーンのような表示装置150上に表示されてもよい。
【００３７】
プロセッサ135はまた、メモリ中に記憶されており身体領域内の種々の病気を示すものであることが知られている関数に対して関数〜Ｐを比較することにより自動鑑別診断を行うことができる。
【００３８】
図２は、本発明の１実施形態にしたがって本発明の方法を行うためのフローチャートを示している。ステップ200において、身体表面上の領域Ｒ内の予め定められた位置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、ここでｉは１乃至Ｎである。ステップ205において、ｔ1およびｔ2の値は入力装置140または145を使用してプロセッサ135に入力されるか、あるいはそのプロセッサによって決定される。ステップ210において、時間インターバルｔ1乃至ｔ2にわたる平均音響エネルギ〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）が領域Ｒ内の少なくとも１つの位置ｘにおいて決定される。ステップ220において、ｘの少なくとも１つの値に対する平均音響エネルギが表示装置150上に表示される。ステップ230において、別の時間インターバルに対する関数〜Ｐが決定されたか否かが決定される。イエスならば、プロセスはステップ205に戻る。ノーならば、プロセスは終了する。
【００３９】
本発明によるシステムは、適切にプログラムされたコンピュータであってもよいこともまた認識されるであろう。同様に、本発明は、本発明の方法を行うためにコンピュータにより読取られることのできるコンピュータプログラムに関するものでもある。本発明はさらに、本発明の方法を行うためにマシンにより実行可能な命令のプログラムを確実に実行するマシン読取り可能なメモリに関するものである。
【００４０】
例
本発明のシステムおよび方法は、人の心臓血管音を解析するために使用された。  
例  １
図３は、人体内における１回の鼓動にわたる信号の記録を示している。その人物の背中上において２次元座標系が規定された。図３に示されているように、４８個のトランスデューサは人物の胸郭上の背中上の円300で示された位置に配置された。曲線305は肺の推定された輪郭を示しており、曲線306は心臓の推定された輪郭を示している。認められるように、トランスデューサは、トランスデューサ同士の水平および垂直方向の間隔が２．５ｃｍの規則的な直交した格子に配置された。その後、各トランスデューサからの信号Ｐ（ｘi，ｔ）を１回の鼓動にわたって記録した。各信号は、気管の音を除去するために６乃至４５Ｈｚのバンドパスフィルタを使用して濾波された。鼓動を０．１秒の期間のインターバルに分割し、各インターバルに対して、σ＝３６画素である式（５）のカーネルｇにより上記の式（１）および（２）を使用して〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）を獲得した。図４は、獲得された関数〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）をグレーレベルの濃淡で表現することにより得られたイメージを示している。このイメージは、１回の鼓動にわたるその心臓の映画が生成されるように表示装置150上に高速で連続して表示されてもよい。この映画は、左室拡張末期（ＬＶＥＤ）容積、左室収縮末期（ＬＶＥＳ）容積、右室拡張末期（ＲＶＥＤ）容積、右室収縮末期（ＲＶＥＳ）容積、左心房拡張末期（ＬＡＥＤ）直径、右心房拡張末期（ＬＡＥＳ）直径、心室間隔壁の厚さ（収縮期および拡張期の）のような心臓機能の基本パラメータの値と、左室心搏血液量、左室血液搏出量、駆出分画、左室径短縮率、心室間隔壁の肥厚のような、これらのパラメータから導き出すことのできるパラメータの値とを決定するために解析されることができる。この映画はまた、弁機能不全および不整脈のような心臓の異常を検出するために解析されることができる。
【００４１】
例  ２
例１において説明したように各トランスデューサから信号Ｐ（ｘi，ｔ）が得られ、その後、約５回の鼓動を含む１呼吸サイクルにわたって記録された。各信号は、異なった周波数帯域の２つのサブ信号Ｐ1（ｘi，ｔ）およびＰ2（ｘi，ｔ）に分割された。サブ信号Ｐ1（ｘi，ｔ）は、６乃至４０Ｈｚのバンドパスフィルタを使用して信号を濾波することにより得られた。サブ信号Ｐ2（ｘi，ｔ）は、１００乃至１５０Ｈｚのバンドパスフィルタを使用して信号を濾波することにより得られた。サブ信号Ｐ1（ｘi，ｔ）は主として心臓の音から構成されており、一方サブ信号Ｐ2（ｘi，ｔ）は主として肺の音から構成されていた。サブ信号Ｐ1（ｘi，ｔ）は本発明の方法によって解析され、サブ信号Ｐ2（ｘi，ｔ）は2003年1月9日に出願された本出願人の別出願の米国特許出願第10/338,742号に開示されているように解析された。サブ信号Ｐ2（ｘi，ｔ）は０．２５秒の期間のインターバルに分割され、サブ信号Ｐ1（ｘi，ｔ）は０．１秒の期間のインターバルに分割された。各インターバルに対して、σ＝３６画素である式（５）のカーネルｇにより上記の式（１）および（２）を使用してＰ1（ｘi，ｔ）およびＰ2（ｘi，ｔ）からそれぞれ平均関数〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）および〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）が得られた。２つの関数は表示装置上に強度濃淡によって各関数に対して異なったカラーを使用して同時に表示されることが好ましい。図５Ａおよび図５Ｂは、獲得された関数〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）および〜Ｐ（ｘ，ｔ1，ｔ2）をグレーレベルの濃淡で同時に表現することにより得られたイメージを示している。これらのイメージは、１回の鼓動にわたるその心臓の映画が生成されるように表示装置150上に高速で連続して表示されてもよい。この映画は、心臓血液搏出量および血液駆出分画のような心臓機能のパラメータの値を決定するために解析されることができる。映画はまた、弁機能不全および不整脈のような心臓の異常を検出するために解析されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の１実施形態による心臓血管音の解析を行うシステムの概略図。
【図２】本発明の１実施形態にしたがって心臓血管音を解析する方法のフローチャート。
【図３】心臓血管音を解析するトランスデューサの人の背中上の位置を示す概略図。
【図４】健康な人の１回の鼓動にわたる心臓の映画の連続したフレームの概略図。
【図５Ａ】人の１呼吸サイクルにわたる心臓および肺の映画の連続したフレームの概略図。
【図５Ｂ】人の１呼吸サイクルにわたる心臓および肺の映画の連続したフレームの概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
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