時間-周波数分解と圧縮伸長を 用いたシャント音の解析 時間-周波数分解と圧縮伸長を用いたシャント音の解析 時間-周波数分解と圧縮伸長を 用いたシャント音の解析 今から －時間-周波数分解と圧縮伸長を用いたシャント音の解析－ を発表します。 工学部機械システム工学科デザインコース T 0 6 M D 0 4 6 モハマド エサヌディン 工学部機械システム工学科デザインコース T 0 6 M D 0 4 6 モハマド エサヌディン
背景 ・ 腎不全の場合は、血液透析が必要となる。 ・ 腎不全の場合は、血液透析が必要となる。 ・ 血液透析を行う患者は、短時間で大量の血液を浄化できるため、静脈と動脈を吻合させる手術を受けている。この手術はシャントという。 静脈 シャント 動脈 血液透析は、腎臓の機能を代替している治療法である。 血液透析を行う前に、シャントという小手術を行う。短時間で大量の血液を浄化できるために、静脈と動脈を吻合させる。 シャントを受けた後、独特の音が聞こえる。 この音はシャント音と呼ばれる。 問題は、時間がたつと血管が狭窄し血流が停滞することになる。 シャント音を解析することによりこの血管の狭窄が起こっているかを確認することができる。 狭窄を確認する方法として、超音波検査やX‐線撮影を用いて得た画像から判断する方法がある。 しかし、この画像処理はいくつかの欠点がある： 費用が高い、患者に負担をかける、時間がかかる。 画像処理と違って、シャント音の解析は単純な装置を使うので、比較的に安い。 この考えに基づいて、研究を進む。 ・ シャントされた血管では、独特な音が生じる。これをシャント音という。
・ しかし、シャントを受ける時、血管の狭窄が生じるという問題がある。狭窄とは、血管の内膣が狭くなり、血液が通過しにくくなる状態のことである。 ・ 狭くなった血管を元の状態に戻すために、PTA術を行う。 PTA後 PTA前 ・ 本研究の目的は、PTA術前後のシャント音の変化により狭窄の診断を行う方法を開発することである。
・ 正常音 シャント音のパワースペクトルによる分類 Ａタイプ - 高周波の音圧が強い Ｂタイプ - 500Hzの近く、凹凸が存在する この図は既知のシャント音の特徴を表しています。 みどりの曲線は正常の血管です A の特徴は高周波のパワーが高いです。 B の特徴は凸凹してます C の特徴は不明です。 Ｃタイプ ‐ 特徴付けが困難 周波数
分類ごとの特徴 正常： 持続した強いスペクトログラム Ａタイプ： 強い高周波の音圧分布 Ｂタイプ： 持続する縞状 の分布 Ｃタイプ： 分類ごとの特徴 正常： 持続した強いスペクトログラム Ａタイプ： 強い高周波の音圧分布 Ｂタイプ： 持続する縞状 の分布 Ｃタイプ： 断続性、 縞状の分布 ウェーブレット変換したシャント信号はパワースペクトログラムで表します。 スペクトルによる既存の分類A,B,Cに関して、時間周波数分解により次の特徴付けが可能になりました： A 強い高周波のスペクトル B 持続する縞状のスペクトル C 断続性も縞構造も持つ よりわかりやすい特徴が見られます。 周波数（kHz） 周波数（kHz） 周波数（kHz） 周波数（kHz） 時間(msec) 時間(msec) 時間(msec) 時間(msec)
圧縮伸長法 : 等ラウドネス曲線を用いた可聴音の抽出 圧縮伸長法 : 等ラウドネス曲線を用いた可聴音の抽出 シャント信号 等ラウドネス曲線 周波数（kHz） 可聴領域 時間(msec) 抽出された可聴音 聴き取りにくい領域 周波数（kHz） 周波数（Hz） 時間(msec)
圧縮伸長の結果 : PTA術前後 P T A 前 P T A 後 a) 原信号 b) 可聴音の信号 c) 聴取りにくい信号 「元音」＋「可聴域の信号」＋「聴取りにくい信号」 a) 原信号 b) 可聴音の信号 c) 聴取りにくい信号 P T A 後 「元音」＋「可聴域の信号」＋「聴取りにくい信号」
まとめ パワースペクトルによる既存の分類A,B,Cに関して、時間周波数分解により、詳しい特徴付けが可能になった。 圧縮伸長法により、シャント音の信号を聴取りやすい音と聴取りにくい音をわけることができた。 今後の課題： シャント音の特徴付けができたので、狭窄診断に応用するプログラムの作成が残された課題である。