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ハイパー聴診器システムの開発を目指した異常呼吸音の音源推定

异常呼吸声的声源估计旨在开发超级听诊器系统

基本信息

批准号：
17656061
负责人：
和田成生
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka University (2006)Tohoku University (2005)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

計算力学解析と呼吸音計測を組み合わせて肺気道内で発生する異常気流音の音源を推定するために,本年度は,(1)医用画像に基づく気道モデルの構築,(2)気流解析のための計算手法の開発,(3)異常呼吸音の計測と分析,(4)複数のマイクロフォンを用いた音源推定の試み,を行った.(1)では,64チャンネルのMDCT装置で得られた肺のマルチスライス画像から,気道の連結性を考慮して気道部分を抽出し,それを細線化して気道のトポロジーを認識することにより,気道の部位や世代情報が付加された気道モデルを自動的に生成できるようにした.(2)では,得られた気道モデルを用いて気流計算が行なえるように,適合格子細分化法を用いた流体解析手法を開発した.これにより,気管から分岐を繰り返して直径や長さが減少していく気道系内の気流解析が可能となった.(3)では,小児喘息患者の呼吸音をフーリエ解析およびウェーブレット解析し,異常呼吸音の特徴を定量的に評価するとともに,口腔部で同時に計測した気流データを合わせた分析を行った.その結果,小児喘息患者の場合,異常呼吸音の周波数は数百Hzであり,数キロヘルツ以上のサンプリング周波数で呼吸音を計測すれば,位相差を利用して音源の推定が可能であることがわかった.さらに,異常呼吸音は,気流速度の増加に対して非線形的に増大し,さらに,気流の加速期や減速期に依存して変化することがわかり,異常呼吸音の発生源の推定につながる情報を得ることができた.(4)では,コンデンサマイクと波形測定器および計測制御用のコンピュータを組み合わせて,胸壁上の種々の場所での呼吸音を同時に計測できるシステムを構築し,空気を介した計測では肺内での音源推定に利用できる精度で計測が可能であることを確認した.しかし,実際の胸郭内部の呼吸音源を推定するためには,計算力学解析が必要であることが示唆された.

Computational mechanics analysis and respiratory sound measurement are combined to estimate the sound source of abnormal respiratory sound generated in the pulmonary tract. This year,(1) the construction of basic respiratory tract for medical imaging,(2) the development of calculation methods for respiratory analysis,(3) the measurement and analysis of abnormal respiratory sound,(4) the sound source estimation of multiple respiratory sounds. (1)The MDCT device of 64 channels generates images of the lungs, considers the connectivity of the channels, extracts the channel part, refines the channel part, recognizes the channel part, and automatically generates the channel part and generation information. (2)The method of fluid analysis is developed by using lattice subdivision method. The analysis of gas flow in the gas channel system is possible because the diameter of the gas pipe is reduced and the diameter of the gas pipe is reduced. (3)Analysis of respiratory sounds in small wheezing patients, quantitative evaluation of respiratory characteristics, and measurement of respiratory characteristics in oral cavity. As a result, in the case of small wheezing patients, the frequency of abnormal respiratory sounds is several hundred Hz, the frequency of respiratory sounds is more than 100 Hz, and the phase difference is utilized to estimate the sound source. In addition, abnormal respiratory sounds are associated with an increase in the velocity of the gas flow, a non-linear increase in the velocity of the gas flow, and a dependence on the acceleration and deceleration periods of the gas flow. (4)The measurement accuracy of sound source estimation in the lung is confirmed by measuring the respiratory sound in the chest wall. A computational analysis is necessary to estimate the respiratory sound source inside the chest.