誘発電位検査装置及びそれを用いた誘発電位検査システム
【課題】
高い検査精度を有しながらも測定時間の短縮を行うことのできる誘発電位検査装置を提供すること。
【解決手段】
誘発電位信号データを記録する誘発電位データ記録部と、誘発電位データ記録部が記録した誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部と、Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が変換した誘発電位信号データを表示装置に表示する表示部と、を有する誘発電位検査装置とする。
高い検査精度を有しながらも測定時間の短縮を行うことのできる誘発電位検査装置を提供すること。
【解決手段】
誘発電位信号データを記録する誘発電位データ記録部と、誘発電位データ記録部が記録した誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部と、Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が変換した誘発電位信号データを表示装置に表示する表示部と、を有する誘発電位検査装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘発電位検査装置に関し、特に、聴性脳幹反応（Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｂｒａｉｎｓｔｅｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、以下「ＡＢＲ」という）の検査に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＢＲとは、両耳あるいは方耳から音刺激を与えてから１０ｍｓ以内の潜時をもって現れる短潜時の聴性誘発反応であって、その反応は、１μＶ以下の低電位の振幅を有し、また、第I波から第VII波と呼ばれる波を含んで構成される多様性の陽性波として観測される。
【０００３】
ＡＢＲの信号（以下「ＡＢＲ信号」という。）におけるピーク潜時は安定した一次反応であって再現性が高く、また、生理学及び解剖学においてその起源がほぼ特定され、脳幹聴覚経路上のどの部分であるかがほぼ明らかにされている。したがって、このＡＢＲを検査することで聴覚障害又は脳幹障害の診断補助、脳幹内病変が聴覚系神経路に与える障害の程度の診断、及び、意識障害や脳死判定の補助等臨床検査を行うことが可能であり、また、耳鼻科においては他覚的聴覚検査としても利用することができる。なお他覚的聴覚検査とは、新生児や乳幼児を含め、被験者が自分で“聞こえるか聞こえないか”について正確な意思表示ができない場合、全身麻酔下の被験者や重症な身体障害により意思表示が困難な場合、更には、犯罪捜査などで被験者が“聞こえているのに聞こえないふりをする”いわゆる詐称難聴の可能性のある場合などにおいて実施される検査である。
【０００４】
ところで、ＡＢＲ信号は微弱な信号であって多くのノイズが含まれており、精度の高い検査のためにはこのノイズを除去する必要がある。ノイズを除去する方法としては例えばＡＢＲ信号を複数加算し、その平均を算出する方法がある（以下「加算平均法」という。例えば下記非特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、上記加算平均法では、多数回（２０００回程度）のＡＢＲ信号測定を行う必要があるため、測定に時間がかかるという課題が残る。例えば加算平均法の典型的な例では検査に２０分程度要してしまい、被験者に与える負担は大きい。
【０００６】
また一方で、上記加算平均法の平均回数を低減する方法として、例えば下記非特許文献２及び３にはカルマンフィルタを用いてＡＢＲ伝達関数を求める方法が記載されている。
【０００７】
【非特許文献１】「誘発電位検査装置Ｎｅｕｒｏｐａｃｋμ」、日本光電総合カタログ、日本光電株式会社、２００１年
【非特許文献２】井川信子、谷萩隆嗣“カルマンフィルタを適用した最小分散推定による聴性脳幹反応波形の伝達関数の推定と特徴抽出”、Journal of Signal Processing(信号処理)、２００４年、８巻、４号、３３５〜３４９頁
【非特許文献３】Nobuko Ikawa, Takashi Yahagi、“FeatureExtraction and Identification of Transfer Function for Auditory BrainstemResponse,”、Journal of Signal Processing, 2004, Vol. 8,No.6, pp.473-484
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
確かに上記非特許文献２及び３に記載の方法によると加算平均の回数を低減することができる。しかしながら、その場合であっても、従来手法の半分程度の検査時間がかかってしまい、やはり検査を受ける者にとって負担となるものであって、更なる測定時間の短縮を行う必要がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、高い検査精度を有しながらも測定時間の短縮を行うことのできる誘発電位検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明者らが鋭意検討を行った結果、誘発電位信号に対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行い、この変換された誘発電位信号を解析することでノイズに埋もれて検出できないような低い加算回数の誘発電位信号から精度良く所望の波を検出することができることを見出した。すなわち、本発明にかかる誘発電位検査装置は、誘発電位信号データを記録する誘発電位信号データ記録部と、この誘発電位信号データ記録部が記録した誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部と、を有することを特徴の一つとする。
【００１１】
ここで、「誘発電位信号データ」とは、誘発電位反応検査において測定した時間に誘発電位信号の強度が対応して格納されるデータであって、例えば誘発電位検査装置に接続される複数の電極を介して取得されるデータである。
【００１２】
また、本発明にかかる誘発電位検査装置における「Ｗａｖｅｌｅｔ変換部」とは、誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行う部である。なおＷａｖｅｌｅｔ変換部が行うＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数としては種々採用することができ、例えばＧａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数などを用いることができる。
【００１３】
また、本発明にかかる誘発電位検査装置におけるＷａｖｅｌｅｔ変換の対象となる誘発電位信号データは、加算平均されている場合であっても加算平均されていない場合であっても適用は可能である。ただし、必要最小限加算を行っておくことは好ましい（例えば加算平均回数としては１０回以下、より望ましくは１００回以下である）。
【００１４】
また本発明にかかる誘発電位検査システムは、上記の誘発電位検査装置を備えてなるものであって、具体的には被験者に装着される複数の電極と、被験者に音刺激を与えるためのイヤホンと、表示装置と、複数の電極から取得される誘発電位信号データを記録する誘発電位データ記録部、誘発電位データ記録部が記録した前記誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部、Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が変換した前記誘発電位データを表示装置に表示する際に表示画面の制御を行う表示部、イヤホンに対して音刺激を出力させる音出力部、を有する誘発電位検査装置と、を有することとする。
【００１５】
また本発明にかかる誘発電位検査方法は、被験者から誘発電位信号データを取得し、取得した誘発電位信号データに対しＷａｖｅｌｅｔ変換を行い、Ｗａｖｅｌｅｔ変換された前記誘発電位信号データを解析することとする。なおこの場合において、被験者から取得する誘発電位信号データは、聴性脳幹反応に基づくデータであること、Ｗａｖｅｌｅｔ変換は、基底関数としてＧａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数の少なくともいずれかを用いることも望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上により、高い測定精度でありながらも測定時間の短縮を行うことのできる誘発電位検査装置更にはそれを用いた誘発電位検査システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１に本実施形態にかかる誘発電位検査システムの構成概略図を示す。本誘発電位検査システム１は、被験者に装着される複数の電極３、被験者の耳に音信号を伝達するイヤホン４、複数の電極及びイヤホンに接続され、これらに対し様々な処理を行う誘発電位信号検出装置２と、様々な処理が行われた誘発電位信号について表示を行う表示装置５と、を有して構成されている。
【００１９】
本実施形態に係る誘発電位検査システム１の機能ブロック図を図２に示す。
この機能ブロック図を図２に示す。
【００２０】
図２の表現によると、本誘発電位検査システム１における本誘発電位検査装置２は、被験者に装着された複数の電極から入力される誘発電位信号を増幅するアンプ２１と、誘発電位信号から所望の周波数範囲の誘発電位信号を選択するフィルタ２２と、誘発電位信号をデジタル信号（以下「誘発電位信号データ」という）に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、この誘発電位信号データを記録する誘発電位信号データ記録部２４と、この誘発電位信号データ記録部が記録した誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部２５と、このＷａｖｅｌｅｔ変換された誘発電位信号データを表示装置に表示させるための制御を行う表示制御部２６と、を有して構成されている。また、誘発電位検査装置には、被験者に対して音刺激を与えるためのイヤホンに信号を送信する音刺激発生部２７も設けられている。
【００２１】
アンプ２１は、微弱な誘発電位信号を増幅するためのものであって、装置の精度をより高くするためには設けることが極めて望ましいものである。用いるアンプとしては周知のアンプを採用することができる。
【００２２】
フィルタ２２は、被験者に装着された複数の電極から入力される誘発電位信号のうち所望の範囲の周波数の誘発電位信号のみを選択するために設けられるものであって、データ処理の高速化のためには設けることが極めて望ましい。用いるフィルタとしては周知のものを採用することができるが、選択する周波数の望ましい範囲としては０Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲が望ましく、より望ましくは１００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの範囲である。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器２３は、アナログ信号である誘発電位信号をデータ処理のためにデジタルデータに変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２３としては周知のものを採用することができるが、この構成をソフトウェア処理により実現することもできる。
【００２４】
誘発電位信号データ記録部２４は、上記のとおり、複数の電極を介して得られる被験者からの誘発電位信号を誘発電位信号データとして記録することができるものであって、例えば、ハードディスク等の記録媒体に誘発電位信号データを格納可能とすることで実現できる。ここで誘発電位信号データは、時間に対する誘発電位の変化を示すデータであって、より具体的には時間データに対応する誘発電位データの組を複数有して構成されている。
【００２５】
Ｗａｖｅｌｅｔ変換部２５は、上記の誘発電位信号データ記録部に記録された誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行う部であって、時間に対する誘発電位の変化を、時間に対する誘発電位を構成する周波数の変化に変換する。より具体的には、時間に対する誘発電位を構成する周波数のデータの組を複数有したデータ構成に変換する。Ｗａｖｅｌｅｔ変換部は、上記機能を奏する限りにおいて様々な形態を採用することができるが、例えば上記機能を実現できるプログラムをハードディスク等の記録媒体に格納し、実行させることにより実現できる。
【００２６】
Ｗａｖｅｌｅｔ変換部２５は、上記の変換を行うことができる限り制限されるものではないが、具体的には、基底関数としてＧａｕｓｓ関数を用いたもの、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数を用いたもの、Ｍｅｙｅｒ関数を用いたもの、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数を用いたもの、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数を用いたもの等が好適である。
【００２７】
Ｗａｖｅｌｅｔ変換の形態としては、連続Ｗａｖｅｌｅｔ変換、離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換が可能であり、連続Ｗａｖｅｌｅｔ変換としては例えばＣＷＴ（Ｏｎｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、１次元連続ウェーブレット変換）が、離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換としては例えばＳＷＴ（Ｏｎｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、１次元離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換）、ＷａｖｅｌｅｔＰａｃｋｅｔが可能である。
【００２８】
ＣＷＴは、連続Ｗａｖｅｌｅｔ変換係数を計算し、これをプロットすることにより行う。
具体的には、例えば誘発電位信号をｓ（ｔ）として１≦ｘ１＜ｘ２≦ｌｅｎｇｔｈ（Ｓ）の範囲で、ＸＬＩＭ＝［ｘ１ ｘ２］とする。ここでΨをＷａｖｅｌｅｔ（基底関数）とするとスケールaと位置bでsのＷａｖｅｌｅｔ変換係数は次式のようになる。
【数１】
【００２９】
なおここでｓ（ｔ）は離散信号のため、ｋ＝１，ｌｅｎｇｔｈ（ｓ）で、ｓ（ｋ） の区分的定数内挿を使うことが好適である。ベクトルＳＣＡＬＥＳの中の各スケールaに対して、Ｗａｖｅｌｅｔ変換係数 Ca,b はb = 1からls = length(s)までで計算し、a = ＳＣＡＬＥＳ（ｉ）の場合、ＣＯＥＦＳ（ｉ，：）にストアすることによって得られる。なお出力引数ＣＯＥＦＳは、ｌa行ｌs列の行列であり（ｌa はＳＣＡＬＥＳの長さを示す）、出力引数ＣＯＥＦＳはウェーブレットタイプ（基底関数）に依存した実数行列である。なおスケールは信号を構成する周波数に対応し、スケール値が小さいほど高い周波数を表すこととなる。
【００３０】
ＳＷＴは、ノイズ除去、信号の分解・合成等のために上記ＣＷＴを下記の式に従い変換してプロットすることにより行う。即ち、上記式（１）から下記式を得て行う。
【数２】
【００３１】
なおここでは、任意のスケール a に対し、b が１からｌｅｎｇｔｈ（ｓ）までのＷａｖｅｌｅｔ係数Ca,b は、信号ｓとＷａｖｅｌｅｔ関数の積分のコンボリューションの有限差分を使って得ることができる。ここにおいて、例えばレベルＮの１次元Ｗａｖｅｌｅｔ分解を実施する場合、Ｗａｖｅｌｅｔ分解ベクトルＣと、その大きさを要素とするベクトルＬである。その構造を、レベル3の分割の例で次に示す。最初のステップでは、信号ｓから始めて、２組の係数（Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ係数（ＣＡ１）、Ｄｅｔａｉｌ係数（ＣＤ１）が作成される。これらのベクトルは、ＣＡ１に対してはｓとローパスフィルタＬｏ＿Ｄとの畳み込みで（信号Ｆ）、ＣＤ１に対しては、ハイパスフィルタＨｉ＿Ｄとの畳み込み（信号G）により得ることができる。なお各々のフィルタの長さは２Ｎである。n = length(s) の場合、信号FとGは、同じ長さｎ＋２Ｎ−１になる。そして、係数ｃＡ１と ｃＤ１を作成する。 なお、次のステップではｓをｃＡ１で置き換え、同じ方法を使いｃＡ２、ｃＤ２を作成する。レベルｊで、解析された信号ｓのウエーブレット分解は、構造［ｃＡｊ，ｃＤｊ，・・・，ｃＤ１］になる。
【００３２】
Ｗａｖｅｌｅｔ Ｐａｃｋｅｔｓは、信号解析のための可能性をより拡張することを提唱する離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換の一つの概念である。ＳＷＴでは信号をＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ及びＤｅｔａｉｌの二つに分け、そしてＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎはそれ自身をつぎのレベルのＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎとＤｅｔａｉｌの二つに分け、その操作を繰り返す。これに対しＷａｖｅｌｅｔ
Ｐａｃｋｅｔ変換は、ＳＷＴにおけるレベル１のＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎと同じようにレベル1のＤｅｔａｉｌも分割する。すなわち、信号をＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ及びＤｅｔａｉｌの二つに分け、それらの各々を更に同様にＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎとＤｅｔａｉｌに分けることを繰り返し、レベルｎの全てのＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ及びＤｅｔａｉｌに対してレベルｎにおいて分解又は符号化する。なおＳＷＴではｎ＋１通りの分解が可能である。
Ｗａｖｅｌｅｔ Ｐａｃｋｅｔ変換では、２の２ｎ＋１乗通りの分解が可能となるが、再構成の場合、必要であれば異なるレベルの分解を選択して合成することが可能である。
【００３３】
音刺激発生部２７は、イヤホンを介して被験者に対して音信号を伝達するためのものであり、これに接続されるイヤホンを通じて被験者に音信号を伝達することができる。また本誘発電位信号検査システムは、この音信号に基づく誘発電位信号を検出して検査を行うため、音刺激発生部はイヤホンに音信号を伝達するとともにその時刻を誘発電位信号データ格納部２４に送信する。
【００３４】
表示部２６は、Ｗａｖｅｌｅｔ変換された誘発電位信号データの表示を表示装置に行うものである。なお出力部はプリンタにも接続可能となっており、必要に応じてＷａｖｅｌｅｔ変換されたデータ等の出力も指示することが可能である。
【００３５】
以上の構成により、本誘発電位検査システムは高い測定精度でありながらも測定時間の短縮を行うことができる。
【００３６】
（実施例１：Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、加算平均２０００回）
本実施形態の実施の例について、より具体的な例を用いて説明する。本実施例ではＡＢＲのうち、より再現性が高く特徴的な波であるため、聴覚検査や脳死判定などの臨床検査補助として主要に用いられる第Ｖ波を中心に検討を行った。なお、下記実施例では着目するＡＢＲの波として第Ｖ波に着目しているが、他の波に対しても適宜応用は可能であって、これに限定されるものではない。
【００３７】
本実施例では、上記構成に基づき聴力正常成人に対して実際に検査を行った。本検査ではＡＢＲ信号のうち第Ｖ波に着目して検査を評価し、用いたＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数としてはＤａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数を用いた。本実施例の誘発電位検査は聴力正常成人及び脳死の患者を対象に行い、加算平均回数は２０００回、刺激音圧は８０ｄＢｎＨＬとした。この結果を図３〜図７に示す。図３〜図６は聴力正常成人を検査した場合の結果を、図７は脳死の患者を検査した場の結果を示す図である。なお各図において複数のグラフが示されているが、一番上の段が元の誘発電位信号データを示すものであり、二段目〜三段目がＤａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数を用いたＣＷＴによるＷａｖｅｌｅｔ変換後の誘発電位信号データを示す。また各グラフにおいて横軸は時間を示し、一段目のグラフの縦軸は信号強度を、二段目〜四段目の縦軸は周波数を示している。
【００３８】
図３〜図６で示される聴力正常成人の場合、第Ｖ波のピーク潜時は５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後と考えられ（図３〜図６においては２５０〜３１０の位置に相当）、どの図においても波の存在を確認することができた（例えば図３〜図６中の楕円部分参照）。一方、脳死の患者の場合、同様の領域において波の存在を確認することはできなかった。
【００３９】
以上により、ＡＢＲ信号データに対しＷａｖｅｌｅｔ変換を行うことで高い検査精度を有することが確認できた。なお脳死の患者の場合は第Ｖ波の欠落という顕著な事例であるが、聴覚障害などの場合は欠落ではなく存在するが潜時の遅延などの特徴を有することが知られている。本誘発電位検査システムにおいてＷａｖｅｌｅｔ変換を行うことで同様に潜時の遅延などの特徴を確認し、聴覚障事例に適用することも可能である。
【００４０】
またＷａｖｅｌｅｔ変換された誘発電位信号データを細かい周波数範囲（８つの範囲）で分割した場合の結果（ＳＷＴによる）を図８、図９に示す。なお図８は図３の結果（聴力正常成人の場合）に、図９は図７の結果（脳死の患者の場合）がそれぞれ対応する。また、各図中左側は誘発電位を構成するよりも高い周波数を含む誘発電位信号データをも含めた場合の図を、右側はそのうち誘発電位を構成するよりも高い周波数を含む誘発電位信号データ（ｄ１〜ｄ３の領域の周波数範囲）をノイズとして除外した場合の図である。この結果、図８のｄ6の範囲のグラフにおいて、５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置範囲）でピークを観測することができ、第V波の存在を確認できた。また図示は省略したが他の聴力正常成人においても同様のピークを観測することができた。なお一方、脳死の患者の場合（図９）、同様のグラフの同様の領域において波の存在を確認することはできなかった。
【００４１】
以上によっても、ＡＢＲ信号データに対しＷａｖｅｌｅｔ変換を行うことで高い検査精度を有することが確認できた。なお、本実施例ではＡＢＲ信号の構成周波数を絞り込んでＳＷＴを用いた例を示しているが、上述のとおり、ＳＷＴではなくＷａｖｅｌｅｔ Ｐａｃｋｅｔを行うことも可能である。なお、離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換を用いることで必要な分解レベルを選択して信号を再構成し、より精度良く誘発電位信号データを解析することが可能となる。
【００４２】
（実施例２：Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、加算平均１００回）
上記実施例１と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図１０に示す。なお加算平均は１００回であり、図１０は聴力正常成人に対する結果を示すものである。
【００４３】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。特に本実施例の場合は１００回と従来に比べてきわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例１と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。なお図１０に対応するこの結果を図１１に示す。
【００４４】
（実施例３：Ｄａｕｖｅｃｈｉｅｓ関数、加算平均３０回）
上記実施例１と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図１２に示す。なお加算平均は３０回であった。先ほどと同様、図１２は聴力正常成人の結果を示す。
【００４５】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。本実施例の場合は３０回と従来に比べてきわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例１における図８の場合と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。
【００４６】
（実施例４：Ｄａｕｖｅｃｈｉｅｓ関数、加算平均１０回）
上記実施例１と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図１３に示す。なお加算平均は１０回であった。先ほどと同様、図１３は聴力正常成人のＣＷＴによる結果を示す。
【００４７】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。特に本実施例の場合は１０回ときわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。また実施例１における図８と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。この結果を図１４に示しておく。
【００４８】
以上、加算平均を従来の２０００回に比べ２００分の１程度の１０回に減らした場合であってもきわめて精度高く検査を行うことができることを確認した。
【００４９】
（実施例５：Ｂｉｏｔｈｏｒｇｏｎａｌ関数、加算平均１００回）
本実施例ではＷａｖｅｌｅｔ関数の基底関数をＢｉｏｔｈｏｒｇｏｎａｌ関数とした以外は上記の実施例２と同様の対象に対して測定を行った。この結果を図１５、図１６に示す。図１５は上記の実施例２と同様聴力正常成人の一検査結果を示す図であって、図１６は脳死の患者に対する検査の結果を示す図である。
【００５０】
これら図においても、先ほどと同様、５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。特に本実施例の場合は１００回と従来技術に比べきわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例２における図１１と同様に細かい周波数範囲で分割した場合も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。この結果を図１７（聴力正常成人の場合）、図１８（脳死の場合）に示しておく。
【００５１】
（実施例６：Ｂｉｏｔｈｏｇｏｎａｌ関数、加算平均１０回）
上記実施例５と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図１９に示す。なお加算平均は１０回であった。先ほどと同様、図１９は聴力正常成人の結果を示す。
【００５２】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。特に本実施例の場合は１０回ときわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例１における図８と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。なおこの場合の結果を図２０に示しておく。
【００５３】
（実施例７：Ｇａｕｓｓ関数、加算平均１００回）
本実施例ではＷａｖｅｌｅｔ関数の基底関数をＧａｕｓｓ関数とした以外は上記の実施例２と同様の対象に対して測定を行った。この結果を図２１、図２２に示す。図２１は上記の実施例２と同様聴力正常成人の検査結果を示す図であり、図２２は脳死の患者の検査結果を示す図である。
【００５４】
これら図においても、先ほどと同様、５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。特に本実施例の場合は１００回と従来技術に比べきわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例２と同様に、細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に行ったところ、第Ｖ波の存在を確認することができた。
【００５５】
（実施例８：Ｇａｕｓｓ関数、加算平均１０回加算）
上記実施例７と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図２３に示す。なお加算平均は１０回であった。先ほどと同様、図２３は聴力正常成人の結果を示す。
【００５６】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。特に本実施例の場合は１０回ときわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例１における図８と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。
【００５７】
以上、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を用いることで精度を維持したまま加算平均の回数を低減させることが可能な誘発電位検査システムを提供することができる。また上記により様々なＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数を用いることができることも確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態に係る誘発電位検査システムの構成概略図。
【図２】実施形態に係る誘発電位検査システムの機能ブロック図。
【図３】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図４】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図５】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図６】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図７】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、脳死患者）
【図８】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図９】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、脳死患者）
【図１０】実施例２に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図１１】実施例２に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図１２】実施例３に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図１３】実施例４に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図１４】実施例４に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図１５】実施例５に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図１６】実施例５に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、脳死患者）
【図１７】実施例５に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図１８】実施例５に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、脳死患者）
【図１９】実施例６に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図２０】実施例６に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図２１】実施例７に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図２２】実施例７に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、脳死患者）
【図２３】実施例８に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【符号の説明】
【００５９】
１…誘発電位検査システム、２…誘発電位検査装置、３…電極、４…イヤホン、５…表示装置、２１…アンプ、２２…フィルタ、２３…Ａ／Ｄ変換器、２４…誘発電位信号データ記録部、２５…Ｗａｖｅｌｅｔ変換部、２６…表示制御部、２７…音刺激発生部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘発電位検査装置に関し、特に、聴性脳幹反応（Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｂｒａｉｎｓｔｅｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、以下「ＡＢＲ」という）の検査に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＢＲとは、両耳あるいは方耳から音刺激を与えてから１０ｍｓ以内の潜時をもって現れる短潜時の聴性誘発反応であって、その反応は、１μＶ以下の低電位の振幅を有し、また、第I波から第VII波と呼ばれる波を含んで構成される多様性の陽性波として観測される。
【０００３】
ＡＢＲの信号（以下「ＡＢＲ信号」という。）におけるピーク潜時は安定した一次反応であって再現性が高く、また、生理学及び解剖学においてその起源がほぼ特定され、脳幹聴覚経路上のどの部分であるかがほぼ明らかにされている。したがって、このＡＢＲを検査することで聴覚障害又は脳幹障害の診断補助、脳幹内病変が聴覚系神経路に与える障害の程度の診断、及び、意識障害や脳死判定の補助等臨床検査を行うことが可能であり、また、耳鼻科においては他覚的聴覚検査としても利用することができる。なお他覚的聴覚検査とは、新生児や乳幼児を含め、被験者が自分で“聞こえるか聞こえないか”について正確な意思表示ができない場合、全身麻酔下の被験者や重症な身体障害により意思表示が困難な場合、更には、犯罪捜査などで被験者が“聞こえているのに聞こえないふりをする”いわゆる詐称難聴の可能性のある場合などにおいて実施される検査である。
【０００４】
ところで、ＡＢＲ信号は微弱な信号であって多くのノイズが含まれており、精度の高い検査のためにはこのノイズを除去する必要がある。ノイズを除去する方法としては例えばＡＢＲ信号を複数加算し、その平均を算出する方法がある（以下「加算平均法」という。例えば下記非特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、上記加算平均法では、多数回（２０００回程度）のＡＢＲ信号測定を行う必要があるため、測定に時間がかかるという課題が残る。例えば加算平均法の典型的な例では検査に２０分程度要してしまい、被験者に与える負担は大きい。
【０００６】
また一方で、上記加算平均法の平均回数を低減する方法として、例えば下記非特許文献２及び３にはカルマンフィルタを用いてＡＢＲ伝達関数を求める方法が記載されている。
【０００７】
【非特許文献１】「誘発電位検査装置Ｎｅｕｒｏｐａｃｋμ」、日本光電総合カタログ、日本光電株式会社、２００１年
【非特許文献２】井川信子、谷萩隆嗣“カルマンフィルタを適用した最小分散推定による聴性脳幹反応波形の伝達関数の推定と特徴抽出”、Journal of Signal Processing(信号処理)、２００４年、８巻、４号、３３５〜３４９頁
【非特許文献３】Nobuko Ikawa, Takashi Yahagi、“FeatureExtraction and Identification of Transfer Function for Auditory BrainstemResponse,”、Journal of Signal Processing, 2004, Vol. 8,No.6, pp.473-484
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
確かに上記非特許文献２及び３に記載の方法によると加算平均の回数を低減することができる。しかしながら、その場合であっても、従来手法の半分程度の検査時間がかかってしまい、やはり検査を受ける者にとって負担となるものであって、更なる測定時間の短縮を行う必要がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、高い検査精度を有しながらも測定時間の短縮を行うことのできる誘発電位検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明者らが鋭意検討を行った結果、誘発電位信号に対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行い、この変換された誘発電位信号を解析することでノイズに埋もれて検出できないような低い加算回数の誘発電位信号から精度良く所望の波を検出することができることを見出した。すなわち、本発明にかかる誘発電位検査装置は、誘発電位信号データを記録する誘発電位信号データ記録部と、この誘発電位信号データ記録部が記録した誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部と、を有することを特徴の一つとする。
【００１１】
ここで、「誘発電位信号データ」とは、誘発電位反応検査において測定した時間に誘発電位信号の強度が対応して格納されるデータであって、例えば誘発電位検査装置に接続される複数の電極を介して取得されるデータである。
【００１２】
また、本発明にかかる誘発電位検査装置における「Ｗａｖｅｌｅｔ変換部」とは、誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行う部である。なおＷａｖｅｌｅｔ変換部が行うＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数としては種々採用することができ、例えばＧａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数などを用いることができる。
【００１３】
また、本発明にかかる誘発電位検査装置におけるＷａｖｅｌｅｔ変換の対象となる誘発電位信号データは、加算平均されている場合であっても加算平均されていない場合であっても適用は可能である。ただし、必要最小限加算を行っておくことは好ましい（例えば加算平均回数としては１０回以下、より望ましくは１００回以下である）。
【００１４】
また本発明にかかる誘発電位検査システムは、上記の誘発電位検査装置を備えてなるものであって、具体的には被験者に装着される複数の電極と、被験者に音刺激を与えるためのイヤホンと、表示装置と、複数の電極から取得される誘発電位信号データを記録する誘発電位データ記録部、誘発電位データ記録部が記録した前記誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部、Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が変換した前記誘発電位データを表示装置に表示する際に表示画面の制御を行う表示部、イヤホンに対して音刺激を出力させる音出力部、を有する誘発電位検査装置と、を有することとする。
【００１５】
また本発明にかかる誘発電位検査方法は、被験者から誘発電位信号データを取得し、取得した誘発電位信号データに対しＷａｖｅｌｅｔ変換を行い、Ｗａｖｅｌｅｔ変換された前記誘発電位信号データを解析することとする。なおこの場合において、被験者から取得する誘発電位信号データは、聴性脳幹反応に基づくデータであること、Ｗａｖｅｌｅｔ変換は、基底関数としてＧａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数の少なくともいずれかを用いることも望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上により、高い測定精度でありながらも測定時間の短縮を行うことのできる誘発電位検査装置更にはそれを用いた誘発電位検査システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１に本実施形態にかかる誘発電位検査システムの構成概略図を示す。本誘発電位検査システム１は、被験者に装着される複数の電極３、被験者の耳に音信号を伝達するイヤホン４、複数の電極及びイヤホンに接続され、これらに対し様々な処理を行う誘発電位信号検出装置２と、様々な処理が行われた誘発電位信号について表示を行う表示装置５と、を有して構成されている。
【００１９】
本実施形態に係る誘発電位検査システム１の機能ブロック図を図２に示す。
この機能ブロック図を図２に示す。
【００２０】
図２の表現によると、本誘発電位検査システム１における本誘発電位検査装置２は、被験者に装着された複数の電極から入力される誘発電位信号を増幅するアンプ２１と、誘発電位信号から所望の周波数範囲の誘発電位信号を選択するフィルタ２２と、誘発電位信号をデジタル信号（以下「誘発電位信号データ」という）に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、この誘発電位信号データを記録する誘発電位信号データ記録部２４と、この誘発電位信号データ記録部が記録した誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部２５と、このＷａｖｅｌｅｔ変換された誘発電位信号データを表示装置に表示させるための制御を行う表示制御部２６と、を有して構成されている。また、誘発電位検査装置には、被験者に対して音刺激を与えるためのイヤホンに信号を送信する音刺激発生部２７も設けられている。
【００２１】
アンプ２１は、微弱な誘発電位信号を増幅するためのものであって、装置の精度をより高くするためには設けることが極めて望ましいものである。用いるアンプとしては周知のアンプを採用することができる。
【００２２】
フィルタ２２は、被験者に装着された複数の電極から入力される誘発電位信号のうち所望の範囲の周波数の誘発電位信号のみを選択するために設けられるものであって、データ処理の高速化のためには設けることが極めて望ましい。用いるフィルタとしては周知のものを採用することができるが、選択する周波数の望ましい範囲としては０Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲が望ましく、より望ましくは１００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの範囲である。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器２３は、アナログ信号である誘発電位信号をデータ処理のためにデジタルデータに変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２３としては周知のものを採用することができるが、この構成をソフトウェア処理により実現することもできる。
【００２４】
誘発電位信号データ記録部２４は、上記のとおり、複数の電極を介して得られる被験者からの誘発電位信号を誘発電位信号データとして記録することができるものであって、例えば、ハードディスク等の記録媒体に誘発電位信号データを格納可能とすることで実現できる。ここで誘発電位信号データは、時間に対する誘発電位の変化を示すデータであって、より具体的には時間データに対応する誘発電位データの組を複数有して構成されている。
【００２５】
Ｗａｖｅｌｅｔ変換部２５は、上記の誘発電位信号データ記録部に記録された誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行う部であって、時間に対する誘発電位の変化を、時間に対する誘発電位を構成する周波数の変化に変換する。より具体的には、時間に対する誘発電位を構成する周波数のデータの組を複数有したデータ構成に変換する。Ｗａｖｅｌｅｔ変換部は、上記機能を奏する限りにおいて様々な形態を採用することができるが、例えば上記機能を実現できるプログラムをハードディスク等の記録媒体に格納し、実行させることにより実現できる。
【００２６】
Ｗａｖｅｌｅｔ変換部２５は、上記の変換を行うことができる限り制限されるものではないが、具体的には、基底関数としてＧａｕｓｓ関数を用いたもの、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数を用いたもの、Ｍｅｙｅｒ関数を用いたもの、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数を用いたもの、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数を用いたもの等が好適である。
【００２７】
Ｗａｖｅｌｅｔ変換の形態としては、連続Ｗａｖｅｌｅｔ変換、離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換が可能であり、連続Ｗａｖｅｌｅｔ変換としては例えばＣＷＴ（Ｏｎｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、１次元連続ウェーブレット変換）が、離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換としては例えばＳＷＴ（Ｏｎｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、１次元離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換）、ＷａｖｅｌｅｔＰａｃｋｅｔが可能である。
【００２８】
ＣＷＴは、連続Ｗａｖｅｌｅｔ変換係数を計算し、これをプロットすることにより行う。
具体的には、例えば誘発電位信号をｓ（ｔ）として１≦ｘ１＜ｘ２≦ｌｅｎｇｔｈ（Ｓ）の範囲で、ＸＬＩＭ＝［ｘ１ ｘ２］とする。ここでΨをＷａｖｅｌｅｔ（基底関数）とするとスケールaと位置bでsのＷａｖｅｌｅｔ変換係数は次式のようになる。
【数１】
【００２９】
なおここでｓ（ｔ）は離散信号のため、ｋ＝１，ｌｅｎｇｔｈ（ｓ）で、ｓ（ｋ） の区分的定数内挿を使うことが好適である。ベクトルＳＣＡＬＥＳの中の各スケールaに対して、Ｗａｖｅｌｅｔ変換係数 Ca,b はb = 1からls = length(s)までで計算し、a = ＳＣＡＬＥＳ（ｉ）の場合、ＣＯＥＦＳ（ｉ，：）にストアすることによって得られる。なお出力引数ＣＯＥＦＳは、ｌa行ｌs列の行列であり（ｌa はＳＣＡＬＥＳの長さを示す）、出力引数ＣＯＥＦＳはウェーブレットタイプ（基底関数）に依存した実数行列である。なおスケールは信号を構成する周波数に対応し、スケール値が小さいほど高い周波数を表すこととなる。
【００３０】
ＳＷＴは、ノイズ除去、信号の分解・合成等のために上記ＣＷＴを下記の式に従い変換してプロットすることにより行う。即ち、上記式（１）から下記式を得て行う。
【数２】
【００３１】
なおここでは、任意のスケール a に対し、b が１からｌｅｎｇｔｈ（ｓ）までのＷａｖｅｌｅｔ係数Ca,b は、信号ｓとＷａｖｅｌｅｔ関数の積分のコンボリューションの有限差分を使って得ることができる。ここにおいて、例えばレベルＮの１次元Ｗａｖｅｌｅｔ分解を実施する場合、Ｗａｖｅｌｅｔ分解ベクトルＣと、その大きさを要素とするベクトルＬである。その構造を、レベル3の分割の例で次に示す。最初のステップでは、信号ｓから始めて、２組の係数（Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ係数（ＣＡ１）、Ｄｅｔａｉｌ係数（ＣＤ１）が作成される。これらのベクトルは、ＣＡ１に対してはｓとローパスフィルタＬｏ＿Ｄとの畳み込みで（信号Ｆ）、ＣＤ１に対しては、ハイパスフィルタＨｉ＿Ｄとの畳み込み（信号G）により得ることができる。なお各々のフィルタの長さは２Ｎである。n = length(s) の場合、信号FとGは、同じ長さｎ＋２Ｎ−１になる。そして、係数ｃＡ１と ｃＤ１を作成する。 なお、次のステップではｓをｃＡ１で置き換え、同じ方法を使いｃＡ２、ｃＤ２を作成する。レベルｊで、解析された信号ｓのウエーブレット分解は、構造［ｃＡｊ，ｃＤｊ，・・・，ｃＤ１］になる。
【００３２】
Ｗａｖｅｌｅｔ Ｐａｃｋｅｔｓは、信号解析のための可能性をより拡張することを提唱する離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換の一つの概念である。ＳＷＴでは信号をＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ及びＤｅｔａｉｌの二つに分け、そしてＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎはそれ自身をつぎのレベルのＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎとＤｅｔａｉｌの二つに分け、その操作を繰り返す。これに対しＷａｖｅｌｅｔ
Ｐａｃｋｅｔ変換は、ＳＷＴにおけるレベル１のＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎと同じようにレベル1のＤｅｔａｉｌも分割する。すなわち、信号をＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ及びＤｅｔａｉｌの二つに分け、それらの各々を更に同様にＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎとＤｅｔａｉｌに分けることを繰り返し、レベルｎの全てのＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ及びＤｅｔａｉｌに対してレベルｎにおいて分解又は符号化する。なおＳＷＴではｎ＋１通りの分解が可能である。
Ｗａｖｅｌｅｔ Ｐａｃｋｅｔ変換では、２の２ｎ＋１乗通りの分解が可能となるが、再構成の場合、必要であれば異なるレベルの分解を選択して合成することが可能である。
【００３３】
音刺激発生部２７は、イヤホンを介して被験者に対して音信号を伝達するためのものであり、これに接続されるイヤホンを通じて被験者に音信号を伝達することができる。また本誘発電位信号検査システムは、この音信号に基づく誘発電位信号を検出して検査を行うため、音刺激発生部はイヤホンに音信号を伝達するとともにその時刻を誘発電位信号データ格納部２４に送信する。
【００３４】
表示部２６は、Ｗａｖｅｌｅｔ変換された誘発電位信号データの表示を表示装置に行うものである。なお出力部はプリンタにも接続可能となっており、必要に応じてＷａｖｅｌｅｔ変換されたデータ等の出力も指示することが可能である。
【００３５】
以上の構成により、本誘発電位検査システムは高い測定精度でありながらも測定時間の短縮を行うことができる。
【００３６】
（実施例１：Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、加算平均２０００回）
本実施形態の実施の例について、より具体的な例を用いて説明する。本実施例ではＡＢＲのうち、より再現性が高く特徴的な波であるため、聴覚検査や脳死判定などの臨床検査補助として主要に用いられる第Ｖ波を中心に検討を行った。なお、下記実施例では着目するＡＢＲの波として第Ｖ波に着目しているが、他の波に対しても適宜応用は可能であって、これに限定されるものではない。
【００３７】
本実施例では、上記構成に基づき聴力正常成人に対して実際に検査を行った。本検査ではＡＢＲ信号のうち第Ｖ波に着目して検査を評価し、用いたＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数としてはＤａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数を用いた。本実施例の誘発電位検査は聴力正常成人及び脳死の患者を対象に行い、加算平均回数は２０００回、刺激音圧は８０ｄＢｎＨＬとした。この結果を図３〜図７に示す。図３〜図６は聴力正常成人を検査した場合の結果を、図７は脳死の患者を検査した場の結果を示す図である。なお各図において複数のグラフが示されているが、一番上の段が元の誘発電位信号データを示すものであり、二段目〜三段目がＤａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数を用いたＣＷＴによるＷａｖｅｌｅｔ変換後の誘発電位信号データを示す。また各グラフにおいて横軸は時間を示し、一段目のグラフの縦軸は信号強度を、二段目〜四段目の縦軸は周波数を示している。
【００３８】
図３〜図６で示される聴力正常成人の場合、第Ｖ波のピーク潜時は５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後と考えられ（図３〜図６においては２５０〜３１０の位置に相当）、どの図においても波の存在を確認することができた（例えば図３〜図６中の楕円部分参照）。一方、脳死の患者の場合、同様の領域において波の存在を確認することはできなかった。
【００３９】
以上により、ＡＢＲ信号データに対しＷａｖｅｌｅｔ変換を行うことで高い検査精度を有することが確認できた。なお脳死の患者の場合は第Ｖ波の欠落という顕著な事例であるが、聴覚障害などの場合は欠落ではなく存在するが潜時の遅延などの特徴を有することが知られている。本誘発電位検査システムにおいてＷａｖｅｌｅｔ変換を行うことで同様に潜時の遅延などの特徴を確認し、聴覚障事例に適用することも可能である。
【００４０】
またＷａｖｅｌｅｔ変換された誘発電位信号データを細かい周波数範囲（８つの範囲）で分割した場合の結果（ＳＷＴによる）を図８、図９に示す。なお図８は図３の結果（聴力正常成人の場合）に、図９は図７の結果（脳死の患者の場合）がそれぞれ対応する。また、各図中左側は誘発電位を構成するよりも高い周波数を含む誘発電位信号データをも含めた場合の図を、右側はそのうち誘発電位を構成するよりも高い周波数を含む誘発電位信号データ（ｄ１〜ｄ３の領域の周波数範囲）をノイズとして除外した場合の図である。この結果、図８のｄ6の範囲のグラフにおいて、５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置範囲）でピークを観測することができ、第V波の存在を確認できた。また図示は省略したが他の聴力正常成人においても同様のピークを観測することができた。なお一方、脳死の患者の場合（図９）、同様のグラフの同様の領域において波の存在を確認することはできなかった。
【００４１】
以上によっても、ＡＢＲ信号データに対しＷａｖｅｌｅｔ変換を行うことで高い検査精度を有することが確認できた。なお、本実施例ではＡＢＲ信号の構成周波数を絞り込んでＳＷＴを用いた例を示しているが、上述のとおり、ＳＷＴではなくＷａｖｅｌｅｔ Ｐａｃｋｅｔを行うことも可能である。なお、離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換を用いることで必要な分解レベルを選択して信号を再構成し、より精度良く誘発電位信号データを解析することが可能となる。
【００４２】
（実施例２：Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、加算平均１００回）
上記実施例１と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図１０に示す。なお加算平均は１００回であり、図１０は聴力正常成人に対する結果を示すものである。
【００４３】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。特に本実施例の場合は１００回と従来に比べてきわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例１と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。なお図１０に対応するこの結果を図１１に示す。
【００４４】
（実施例３：Ｄａｕｖｅｃｈｉｅｓ関数、加算平均３０回）
上記実施例１と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図１２に示す。なお加算平均は３０回であった。先ほどと同様、図１２は聴力正常成人の結果を示す。
【００４５】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。本実施例の場合は３０回と従来に比べてきわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例１における図８の場合と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。
【００４６】
（実施例４：Ｄａｕｖｅｃｈｉｅｓ関数、加算平均１０回）
上記実施例１と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図１３に示す。なお加算平均は１０回であった。先ほどと同様、図１３は聴力正常成人のＣＷＴによる結果を示す。
【００４７】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。特に本実施例の場合は１０回ときわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。また実施例１における図８と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。この結果を図１４に示しておく。
【００４８】
以上、加算平均を従来の２０００回に比べ２００分の１程度の１０回に減らした場合であってもきわめて精度高く検査を行うことができることを確認した。
【００４９】
（実施例５：Ｂｉｏｔｈｏｒｇｏｎａｌ関数、加算平均１００回）
本実施例ではＷａｖｅｌｅｔ関数の基底関数をＢｉｏｔｈｏｒｇｏｎａｌ関数とした以外は上記の実施例２と同様の対象に対して測定を行った。この結果を図１５、図１６に示す。図１５は上記の実施例２と同様聴力正常成人の一検査結果を示す図であって、図１６は脳死の患者に対する検査の結果を示す図である。
【００５０】
これら図においても、先ほどと同様、５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。特に本実施例の場合は１００回と従来技術に比べきわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例２における図１１と同様に細かい周波数範囲で分割した場合も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。この結果を図１７（聴力正常成人の場合）、図１８（脳死の場合）に示しておく。
【００５１】
（実施例６：Ｂｉｏｔｈｏｇｏｎａｌ関数、加算平均１０回）
上記実施例５と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図１９に示す。なお加算平均は１０回であった。先ほどと同様、図１９は聴力正常成人の結果を示す。
【００５２】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。特に本実施例の場合は１０回ときわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例１における図８と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。なおこの場合の結果を図２０に示しておく。
【００５３】
（実施例７：Ｇａｕｓｓ関数、加算平均１００回）
本実施例ではＷａｖｅｌｅｔ関数の基底関数をＧａｕｓｓ関数とした以外は上記の実施例２と同様の対象に対して測定を行った。この結果を図２１、図２２に示す。図２１は上記の実施例２と同様聴力正常成人の検査結果を示す図であり、図２２は脳死の患者の検査結果を示す図である。
【００５４】
これら図においても、先ほどと同様、５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。特に本実施例の場合は１００回と従来技術に比べきわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例２と同様に、細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に行ったところ、第Ｖ波の存在を確認することができた。
【００５５】
（実施例８：Ｇａｕｓｓ関数、加算平均１０回加算）
上記実施例７と同様の測定対象に対し、加算平均の回数を異ならせた以外同様の検査について行った。この結果を図２３に示す。なお加算平均は１０回であった。先ほどと同様、図２３は聴力正常成人の結果を示す。
【００５６】
この結果においても５．８ｍｓ〜６．５ｍｓ前後の位置（２５０〜３１０の位置）に第Ｖ波と見られる波の存在を確認でき、脳死の患者には波の存在を確認することができず、Ｗａｖｅｌｅｔ変換による高い検査精度を有することが確認できた。なお図示は省略したが他の聴力正常成人に対する結果も同様に第Ｖ波と見られる波の存在を確認することができた。特に本実施例の場合は１０回ときわめて回数を減らしたにもかかわらず同様に判定が可能であった。また実施例１における図８と同様に細かい周波数範囲で分割した場合（ＳＷＴによる場合）も同様に第Ｖ波の存在を確認することができた。
【００５７】
以上、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を用いることで精度を維持したまま加算平均の回数を低減させることが可能な誘発電位検査システムを提供することができる。また上記により様々なＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数を用いることができることも確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態に係る誘発電位検査システムの構成概略図。
【図２】実施形態に係る誘発電位検査システムの機能ブロック図。
【図３】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図４】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図５】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図６】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図７】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、脳死患者）
【図８】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図９】実施例１に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、脳死患者）
【図１０】実施例２に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図１１】実施例２に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図１２】実施例３に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図１３】実施例４に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図１４】実施例４に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図１５】実施例５に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図１６】実施例５に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、脳死患者）
【図１７】実施例５に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図１８】実施例５に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、脳死患者）
【図１９】実施例６に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図２０】実施例６に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＳＷＴ、聴力正常成人）
【図２１】実施例７に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【図２２】実施例７に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、脳死患者）
【図２３】実施例８に係るＷａｖｅｌｅｔ変換結果を示す図（ＣＷＴ、聴力正常成人）
【符号の説明】
【００５９】
１…誘発電位検査システム、２…誘発電位検査装置、３…電極、４…イヤホン、５…表示装置、２１…アンプ、２２…フィルタ、２３…Ａ／Ｄ変換器、２４…誘発電位信号データ記録部、２５…Ｗａｖｅｌｅｔ変換部、２６…表示制御部、２７…音刺激発生部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘発電位信号データを記録する誘発電位信号データ記録部と、
前記誘発電位信号データ記録部が記録した前記誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部と、
前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が変換した前記誘発電位信号データを表示装置に表示する表示制御部と、を有する誘発電位検査装置。
【請求項２】
前記誘発電位信号データは、聴性脳幹反応に基づくデータであることを特徴とする請求項１記載の誘発電位検査装置。
【請求項３】
前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が行うＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数は、Ｇａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１記載の誘発電位検査装置。
【請求項４】
被験者に装着される複数の電極と、
被験者に音圧刺激を与えるためのイヤホンと、
表示装置と、
前記複数の電極から取得される誘発電位信号データを記録する誘発電位信号データ記録部、前記誘発電位信号データ記録部が記録した前記誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部、前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が変換した前記誘発電位信号データを表示装置に表示する表示制御部、前記イヤホンに対して音圧刺激を出力させる音出力部、を有する誘発電位検査装置と、を有する誘発電位検査システム。
【請求項５】
前記誘発電位信号データは、聴性脳幹反応に基づくデータであることを特徴とする請求項４記載の誘発電位検査システム。
【請求項６】
前記誘発電位検査装置における前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が行うＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数は、Ｇａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４記載の誘発電位検査システム。
【請求項７】
被験者から誘発電位信号データを取得し、
前記取得した誘発電位信号データに対しＷａｖｅｌｅｔ変換を行い、
Ｗａｖｅｌｅｔ変換された前記誘発電位信号データを解析する、誘発電位検査方法。
【請求項８】
前記被験者から取得する誘発電位信号データは、聴性脳幹反応に基づくデータであることを特徴とする請求項７記載の誘発電位検査方法。
【請求項９】
前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換は、基底関数としてＧａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数の少なくともいずれかを用いることを特徴とする請求項７記載の誘発電位検査方法。
【請求項１】
誘発電位信号データを記録する誘発電位信号データ記録部と、
前記誘発電位信号データ記録部が記録した前記誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部と、
前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が変換した前記誘発電位信号データを表示装置に表示する表示制御部と、を有する誘発電位検査装置。
【請求項２】
前記誘発電位信号データは、聴性脳幹反応に基づくデータであることを特徴とする請求項１記載の誘発電位検査装置。
【請求項３】
前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が行うＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数は、Ｇａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１記載の誘発電位検査装置。
【請求項４】
被験者に装着される複数の電極と、
被験者に音圧刺激を与えるためのイヤホンと、
表示装置と、
前記複数の電極から取得される誘発電位信号データを記録する誘発電位信号データ記録部、前記誘発電位信号データ記録部が記録した前記誘発電位信号データに対してＷａｖｅｌｅｔ変換を行うＷａｖｅｌｅｔ変換部、前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が変換した前記誘発電位信号データを表示装置に表示する表示制御部、前記イヤホンに対して音圧刺激を出力させる音出力部、を有する誘発電位検査装置と、を有する誘発電位検査システム。
【請求項５】
前記誘発電位信号データは、聴性脳幹反応に基づくデータであることを特徴とする請求項４記載の誘発電位検査システム。
【請求項６】
前記誘発電位検査装置における前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換部が行うＷａｖｅｌｅｔ変換の基底関数は、Ｇａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４記載の誘発電位検査システム。
【請求項７】
被験者から誘発電位信号データを取得し、
前記取得した誘発電位信号データに対しＷａｖｅｌｅｔ変換を行い、
Ｗａｖｅｌｅｔ変換された前記誘発電位信号データを解析する、誘発電位検査方法。
【請求項８】
前記被験者から取得する誘発電位信号データは、聴性脳幹反応に基づくデータであることを特徴とする請求項７記載の誘発電位検査方法。
【請求項９】
前記Ｗａｖｅｌｅｔ変換は、基底関数としてＧａｕｓｓ関数、Ｍｅｘｉｃｉｃａｎ Ｈａｔ関数、Ｍｅｙｅｒ関数、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ関数、Ｂｉｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ関数の少なくともいずれかを用いることを特徴とする請求項７記載の誘発電位検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００６−２３９０９６（Ｐ２００６−２３９０９６Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５８２５８（Ｐ２００５−５８２５８）
【出願日】平成１７年３月２日（２００５．３．２）
【出願人】（３０４０２１８３１）国立大学法人 千葉大学 (601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２日（２００５．３．２）
【出願人】（３０４０２１８３１）国立大学法人 千葉大学 (601)
【Ｆターム（参考）】
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