音による血管狭窄検出

2022.07.19 By 山梨大学

医学

技術概要

危険な血管の狭窄状態を音で検出 ~腎不全患者の血管の多種多様なシャント狭窄音を相互に識別し,かつ2系統の解析,判定し精度が向上する技術

用途・応用

血管狭窄検出

背景

 慢性腎不全患者の多くは,前腕部において動脈と静脈を吻合させるシャントと呼ばれる人工的な血管の改造手術を受けている。このシャントにより静脈から対外へ循環させる血流量を安定に保つことができ透析効率を高めることができる。シャントの問題は,シェアストレスなどにより,血管の狭窄や閉塞が生じることである。このため,血管の状態を定常的に診断するとともに,必要に応じて経皮的血管拡張術により血流の回復を行う必要がある。

 シャントの狭窄状態の検査法として,血管造影検査が一般的であり,血流路が像として得られる信頼性の高い検査であるが,侵襲的である。加えて,高価な装置が必要であり,専門スタッフも複数人必要であることから,大きな病院でなければ導入されていない。非侵襲な一般的診断法は,シャントから発生する血流音(シャント音)を聴診することである。シャント音は狭窄がある場合,拍動がとぎれることや(断続狭窄音),高音が混在すること(高周波狭窄音)があり,熟練者による丁寧な聴診では7~8割程度検出が可能であると言われている。しかしながら,熟練者による丁寧な聴診が必要であり,シャント狭窄診断が必要な患者数に比べて熟練者の数は圧倒的に少ない。そこで,熟練者による精密な診断が必要な患者を前もってスクリーニングできる自動機械の実現が望まれている。 これまでに,シャント音を信号処理によって判断する際,シャント音の音圧(音全体のパワー)及び,そのスペクトル情報(FFT,LPC,ケプストラム)によって解析する方法が提案されている。また,ウェーブレット変換等,時間-周波数解析による手法も提案されている。しかし,解析結果を観察する方法では読解の技術が必要である。そこで,それらの解析結果から狭窄の程度を数値化するために,狭窄シャント音波形からの相関を算出する方法,音圧,スペクトルピーク情報を特徴ベクトルとしてニューラルネットワークで学習させる手法,ウェーブレット変換結果を画像解析手法を用いて各時間-周波数エリアのパワーから評価,及び画像の相関を利用する方法が提案されているが,未だ対応できない狭窄音も存在する。その理由は,狭窄に伴う変化は多種存在すること,その狭窄の程度によって音色が異なる,また正常であっても個人差が存在するからである。

【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献1】特開2011-98090
【特許文献2】特開2010-29434
【特許文献3】特開2009-254678
【特許文献4】特開2009-233002
【特許文献5】特開2005-328941
【特許文献6】特開2005-40518
【特許文献7】特開平5-115547
【非特許文献】
【 非 特 許 文 献 1 】 H. A. M ansy et al.: " Computerised analysis of auscultatory sounds associated with vascular patency of haemodialysis access" , M edical & Biological Engineering & Computing, Vol.43, No.1, pp.56‑62 (2005)
【 非 特 許 文 献 2 】 T. Sato et al.: " Evaluation of blood access dysfunction based on a wavelet transform analysis of shunt murmurs" , Journal of Artificial Organs,Vol.9, No.2, pp.97‑104 (2006)
【非特許文献3】西谷陽志,他:「シャント狭窄に伴うシャント音周波数特性変化の解析」 , 透 析 会 誌 , 43(3), pp.287‑295 (2010)

 他方,シャント音を採音するセンサについても問題がある。すなわち,基本的にシャント音はシャントによる血流がある静脈上でしか確認されない。また,狭窄音はシャント音の波及する狭窄部で顕著に確認され,それ以外の箇所では専門家による聴診,解析結果ともに正常音と変わらない結果が得られることが多い。これまでにシャント音の採音に用いられているセンサは原理的に1チャンネルごと設置するものであり,人による聴診によりシャント音を確認した後,その位置にセンサを取り付けることでしかシャント音を採取することができない。殊に,狭窄を検出するためには狭窄上に設置しなければならない。また,皮膚上の形状にフィットしない等,固定する方法に難のあるものもある。

 さらに信号解析法上の改善も必要である。シャント狭窄診断に限らず,病気の医療診断や製造物の異常診断では,多数の音響データや加速度データあるいはX線吸収データなどから被検査対象の特徴を範疇に分類し,その特徴から被検対象の状態を判定する診断が行われており,この診断を行う有効な手段として自己特徴マップSOM法が知られている。精密で正確な診断と判定を行うために,データ数の増加とともにデータ自体の成分も増加させる傾向がある。このような背景から,データ量の増大が処理時間の増大をもたらすという問題があった。

 

課題

しかしながら,上記の文献に記載のものは片眼で立体感を得るようにすることを目的とするものではなく,そのように工夫されたものでもない。

解決の手段

 この発明は,片眼でも(当然ながら両眼でも)立体感を得ることができる立体感提示装置および方法を提供するものである。
 この発明はまた,上記立体感提示のためのぼけ画像生成処理装置,方法およびコンピュータ・プログラムを提供するものである。

効果

 この発明による立体感提示装置は,間隔をおいて配置され,対象を同時に撮影してステレオ画像データを出力する左右2台のカメラ,上記2台のカメラから出力されるステレオ画像データを構成する左右の画像データに基づいて距離画像データを生成する距離画像生成手段,上記距離画像生成手段により生成された距離画像データを用いて,上記の左または右の画像データに,距離に応じた焦点ぼけを与えてぼけ画像データを生成するぼけ画像生成手段,および上記ぼけ画像生成手段によって生成されたぼけ画像データに基づいて対象の画像を表示する表示装置を備えているものである。

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特許情報

特許第6056101号

JPB 006056101-000000