誘発電位検査装置及び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より測定時間の短縮を行うことが可能な誘発電位検査装置を提供する。
【解決手段】ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部と、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録したＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部と、波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部と、聴力判定処理部が処理した結果を表示装置５に表示させるための表示制御部とを有する誘発電位検査装置１とする。
【解決手段】ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部と、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録したＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部と、波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部と、聴力判定処理部が処理した結果を表示装置５に表示させるための表示制御部とを有する誘発電位検査装置１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、聴性定常反応（Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｓｔｅａｄｙ−Ｓｔａｔｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、以下「ＡＳＳＲ」という）の検査に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＳＳＲとは、両耳にあらかじめ周波数特異性のある音刺激を与えることによって得られる聴性誘発反応であって、例えば４つの周波数閾値を同時に検査することによって他覚的聴力検査を精度よく行うことができる。ＡＳＳＲの信号（以下「ＡＳＳＲ信号」という。）は、周波数特異性のある反応であるため、特に、耳鼻科において乳幼児の補聴器装用に必要なオ−ジオグラムを客観的かつ正確に評価する手段として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。
【０００３】
ところで、ＡＳＳＲ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、ＡＳＳＲ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）。
【０００４】
しかしながら、上記加算平均法では、多数回（１反応閾値につき平均５００回程度）のＡＳＳＲ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った課題がある。例えば加算平均法の典型的な例では検査に３０分程度要してしまい、被験者に与える負担は大きい。
【０００５】
なお既に、上記加算平均法の平均回数を低減する方法として、下記非特許文献２及び３に、ＡＢＲ（Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｂｒａｉｎｓｔｅｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）において、カルマンフィルタを用いて伝達関数を求める方法が記載されている。
【０００６】
【非特許文献１】「聴性定常反応 その解析法・臨床応用と起源」、青柳優、リオン株式会社、２００５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、“Ｆｅａｔｕｒｅ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｂｒａｉｎｓｔｅｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ”、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】
【０００７】
しかしながら、上記非特許文献２及び３はＡＢＲに関する技術であって、ＡＳＳＲに関する技術ではない。ＡＳＳＲにおいても検査を受ける者に課す負担を軽減するために、測定時間の短縮を行う必要がある。
【０００８】
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より測定時間の短縮を行うことが可能な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】
【０００９】
上記課題を解決するための第一の手段として、本発明は、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部と、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部と、波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部と、聴力判定処理部が処理した結果を表示装置に表示させるための表示制御部と、を有する誘発電位検査装置とする。
【００１０】
ここで「ＡＳＳＲ」とは聴性定常反応を意味し、具体的には、振幅搬送周波数（ＣＦ）に振幅変調（ＡＭ）をかけた波（ＡＭ波）を複数組み合わせた複合音を被験者に与えた際に生じる反応を意味する。また、「ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ」とは、ＡＳＳＲにおいて、ＡＳＳＲの誘発電位信号の強度とその信号を測定した時間とが対応して格納されるデ−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−タである。
【００１１】
また、本手段において、限定されるわけではないが、波形推定処理部の行うカルマンフィルタによる波形推定処理が下記式で表されることも好ましい。
【数１】
【００１２】
また、本手段において、限定されるわけではないが、波形推定処理部の行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表現される波をモデル波形として用いて行うことが好ましい。
【数２】
【００１３】
また、本発明に係る誘発電位検査装置における「ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部」とは、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定モジュ−ルを適用して導出電位信号デ−タの波形適合自動判定処理を行う部である。
【００１４】
また、本手段において、限定されるわけではないが、前記波形推定処理部は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施すことが好ましい。このようにすることで位相に同期しない観測波形を弁別削除することが可能となり、更に本発明の効果が顕著となる。
【００１５】
また、上記課題を解決する他の一手段として、本発明は、被験者に装着する複数の電極と、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、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録したＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部、波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部、及び、聴力判定処理部が処理した結果を表示装置に表示させるための表示制御部、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とする。
【００１６】
また、本手段において、限定されるわけではないが、誘発電位検査装置における波形推定処理部の行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表されることが好ましい。
【数３】
【００１７】
また、本手段において、限定されるわけではないが、誘発電位検査装置における波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表現される波をモデル波形として用いて行うことが好ましい。
【数４】
【００１８】
また、本手段において、限定されるわけではないが、前記波形推定処理部は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施すことが好ましい。このようにすることで位相に同期しない観測波形を弁別削除することが可能となり、更に本発明の効果が顕著となる。
【発明の効果】
【００１９】
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】
【００２０】
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。本発明は多くの異なる実施形態を採用でき、以下に示す実施形態に狭く限定されることはないのはいうまでもない。
【００２１】
（実施形態１）
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、誘発電位信号検査装置２と、誘発電位信号検査装置に接続され、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、及び表示装置５と、を有して構成されている。
【００２２】
次に、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。図２に示すとおり、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、被験者に対して音刺激を与えるために、音信号を生成し、イヤホンにこの音信号を送信する音刺激発生部２１と、被験者に装着された複数の電極から入力されるＡＳＳＲ誘発電位信号を増幅するアンプ２２と、ＡＳＳＲ誘発電位信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、このＡＳＳＲ誘発電位信号をＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タとして記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部２４と、このＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録したＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部２５と、波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部２６と、この結果を表示装置に表示させる表示装置に表示させるための表示制御部２７と、を有して構成されている。なお、本実施形態において、限定されるわけではないが、音刺激発生部２１、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部２４、波形推定処理部２５、聴力判定処理部２６、表示制御部２７はコンピュ−タにおけるハ−ドディスクやＲＡＭ等の記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより上記各部として機能する。
【００２３】
音刺激発生部２１は、上記のとおり、被験者に対して音刺激を与えるために、音信号を生成し、イヤホンに生成した音信号を送信することのできるものである。音信号としては、ＡＳＳＲを行うことができる限りに限定されるわけではないが、通常、振幅搬送周波数（ＣＦ）に振幅変調（ＡＭ）をかけた波（ＡＭ波）を複数組み合わせた複合音を用いる。なお、この場合において、ＣＦの範囲としては限定されるわけではないが、２５０Ｈｚ以上８０００Ｈｚ以下であることが好ましく、ＡＭの範囲としても、限定されるわけではないが１０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下であることが好ましい。また、この場合において、ＡＭ波の数は限定されるわけではないが、左右の耳に対し４個程度、合計８個程度であることが好ましい態様である。
【００２４】
アンプ２２は、微弱なＡＳＳＲ誘発電位信号を増幅することができる装置であって、本実施形態に係る誘発電位検査システムにおける検査の精度をより高くするためには設けることが好ましい。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、限定されない。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器２３は、アナログ信号であるＡＳＳＲ誘発電位信号をデ−タ処理のためにデジタルデ−タに変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２３としては上記処理を実行可能に作成された半導体集積回路を用いることが簡便であるが、この構成はこれに限定されず、例えば上記波形推定処理部２５と同様、コンピュ−タにおける記録媒体に格納されたプログラムを実行することでも実現できる。
【００２６】
ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−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ＡＳＳＲ誘発電位信号をＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タとして記録することができるものであって、例えば、ハ−ドディスク等の記録媒体に誘発電位信号デ−タを格納可能とすることで実現できる。ここでＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タは、時間に対するＡＳＳＲ誘発電位の変化を示すデ−タであって、より具体的には時間デ−タに対応するＡＳＳＲ誘発電位デ−タの組を時系列的に複数有して構成されている。なお、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タは、測定回数に応じ複数格納されていく。
【００２７】
波形推定処理部２５は、上記のＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部に記録されたＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、カルマンフィルタを用いて波形推定を行うことができる部である。従来は単純平均加算処理であったところ、本実施形態のように波形推定処理部２５を設けることで高い精度を維持したまま測定時間の短縮を図ることができる。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る波形推定処理のイメ−ジを示す図である。本波形推定処理は、実際に取得した誘発電位信号デ−タ及びモデル波形デ−タをカルマンフィルタにかけて推定波形デ−タを作成する。
【００２９】
まず、本実施形態におけるカルマンフィルタのモデル波形としては、以下の式で表現される波を採用する。
【数５】
【００３０】
なお上記式においてｉは、限定されるわけではないが、左右４本程度のサイン波形を採用すること即ちｉ＝８程度が一般的である。
【００３１】
一方、波形推定処理部が行う波形推定処理においては、差分方程式（下記式（１））及び、その伝達関数（下記式（２））が用いられる。
【数６】
【数７】
【００３２】
そして上記伝達関数係数行列をθとし、カルマンフィルタを用いた最小分散推定による逐次推定アルゴリズムを適用して上記パラメ−タを推定する。
【数８】
【数９】
【００３３】
なお、本実施形態において、上記式（１）におけるｎの値（次数）としては、１５以上１７以下、最適な値としては１６である。ちなみにこの値は、下記式を用いて推定する。
【数１０】
【００３４】
上記式において、ＡＩＣの値としては小さいことが望ましい一方で、必要以上に大きなパラメ−タ数（ｎ）を用いてしまうと伝達関数モデルとしての妥当性に疑義が生じてしまうこと、を考慮し、ｎ＝１６近傍でこのＡＩＣの値の減少率が急激に少なくなる点に着目し、ｎ＝１５〜１７のときであることが好ましく、最適な次数としてｎ＝１６が最適な値として求めた。なお、上記ＡＩＣの式によるシミュレ−ションの結果を図４に示しておく。なお図中、横軸は次数を、縦軸はＡＩＣの値を示している。
【００３５】
以上のようにして、本実施形態に係る波形推定処理部２５は、推定波形デ−タを作成し、格納する。
【００３６】
なお、本実施形態に係るＡＳＳＲ波形推定処理部２５は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、ＡＳＳＲ誘発電位信号に対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施すことも好ましい態様である。ＡＳＳＲ反応は複合変調サイン波上の音刺激を用いた誘発脳波であり、その誘発反応の発生源からの直接の応答ではないためα波などのＡＳＳＲ信号検出にとってはノイズであるが、ヒトの生体としての応答信号として意味のあるものも混在している。本実施形態においてＷａｖｅｌｅｔ変換を行い、その後カルマンフィルタによる波形推定処理を行うと、時間潜時情報を保持したまま周波数特異性を抽出しながらも、位相の同期をとることができる。
【００３７】
聴力判定処理部２６は、この波形推定処理された推定波形デ−タを用いて、被験者の聴力の判定処理を行うことができる部である。判定処理としては、被験者の聴力が正常であるか否かを精度良く判定できる限りにおいて限定されことなく、例えば、（１）高速フ−リエ変換（ＦＦＴ）を行い、その後、求める反応の周波数成分のパワ−とその周波数成分の周辺の周波数成分のパワ−とをＦ検定により比較する方法や、（２）いわゆる位相スペクトル解析法（例えば、上記非特許文献１）の方法等を用いることができる。
【００３８】
なお、いわゆる位相スペクトル解析法の場合、以下の式を用いてＣＳＭ値（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｙ Ｍｅａｓｕｒｅ）を求め、所定のしきい値よりもこの値が高いか否かで判断を行う。この場合の所定しきい値としては、限定されるわけではないが、無反応の場合のＣＳＭ値の平均値の理論値が１／ｎで、標準偏差の理論値が（ｎ−１）／ｎ３の平方根で与えられるため、例えば平均値＋３×標準偏差を採用することが好ましい。
【数１１】
【００３９】
なお表示制御部２７は、上記取得した聴力の判定処理結果に関するデ−タを表示することができる部であって、必要に応じ推定波形デ−タ、実際に測定した誘発電位信号デ−タ等の各デ−タを表示させる。これは、ハ−ドディスク等の記録媒体に記録されたプログラムを実行することで実現できる。
【００４０】
ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タにカルマンフィルタによる波形推定処理を施すことにより高い精度を有しながらも測定時間の短縮を行うことが可能な誘発電位検査装置を提供する。この装置の提供によりＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを用いる聴力判定処理装置の改良を可能とした。
【００４１】
以上、本実施形態に係る誘発電位検査装置及びシステムは、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となる。
【００４２】
（実施例１）
上記実施形態に係る誘発電位検査システムを作成し、また、この機能の評価について従来の場合と比較した。以下説明する。
【００４３】
本実施例では、被験者に対する音刺激として、音信号の組み合わせるＡＭ波の数を左右合わせて８個（左４個、右４個とし、両耳ともＣＦとして５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ、４０００Ｈｚを用い、右耳用ＡＭとして８４Ｈｚ、８９Ｈｚ、９３Ｈｚ、９８Ｈｚ、左耳用ＡＭとして８２Ｈｚ、８６Ｈｚ、９１Ｈｚ、９６Ｈｚを用いた。）とし、刺激音圧を８０ｄＢ、上記式（１）における次数（ｎの値）を１６とした。この結果を図５に示す。図５において、上段のグラフは、カルマンフィルタによる推定波形とモデル波形を示すグラフであり、中段のグラフは、従来の加算波形とモデル波形を示す図であり、下段のグラフは、上段におけるカルマンフィルタによる推定波形及び中段における従来の加算波形に対するモデル波形との相関係数の値をそれぞれ示している。
【００４４】
この結果図５で示すように、どの加算回数におけるカルマンフィルタによる推定波形であっても、単純加算の従来例より高い相関係数を得ていることを確認した。
【００４５】
なお、本実施例におけるＣＳＭ値の結果を図６に示す。図中横軸は周波数を、縦軸はＣＳＭ値を示す。なお、左側のグラフは、それぞれ左右の耳の反応周波数に対するＣＳＭ値と反応のあるなしをボタン表示したものである（反応があれば明るく点灯する）。これによって、精度よく判定ができることを確認した。
【００４６】
（実施例２、３）
これら実施例においては、刺激音圧以外実施例１と同様の条件とした。具体的には、実施例２は刺激音圧を７０ｄＢとした場合の例、実施例３は刺激音圧を６０ｄＢとした場合の例である。実施例２による結果を図７、実施例３による結果を図９にそれぞれ示す。
【００４７】
この結果、いずれの刺激音圧においても、どの加算回数であっても従来例の加算平均よりも高い相関を得ることが確認できた。
【００４８】
なお、実施例２、３におけるＣＳＭ値の結果を図８、１０にそれぞれ示す。図中横軸は周波数を、縦軸はＣＳＭ値を示す。なお、左側のグラフは、それぞれ左右の耳の反応周波数に対するＣＳＭ値と反応のあるなしをボタン表示したものである（反応があれば明るく点灯する）。これによって、精度よく判定ができることを確認した。
【００４９】
（実施例４）
さらに、位相問題の解消のためにカルマンフィルタを用いる前処理としてＷａｖｅｌｅｔ変換を用いた場合の有用性について、従来の場合と比較した。
【００５０】
従来のＭＡＳＴＥＲ（Ｂｉｏ−ｌｏｇｉｃ社）と同じ波形デ−タを用いて、離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換（ＤＷＴ）多重解像度解析（略して、ＭＲ＿ＤＷＴ）を実施した。ＭＲ＿ＤＷＴで分解された各レベルについて、再構成ＤＷＴ（略してＲｅ−ＤＷＴ）を実施した。８０ＨｚＡＳＳＲの構成は、ｓｌｏｗＡＢＲに機序すること（上記非特許文献１参照）拠とし、ＡＳＳＲに対してもＡＢＲで用いたＷａｖｅｌｅｔ基底関数である双直交スプラインＷａｖｅｌｅｔ（Ｂｉｏｒ５．５）を適用した（Ｎｏｂｕｋｏ Ｉｋａｗａ、 Ｔａｋａｓｈｉ Ｙａｈａｇｉ、Ｈｕｉｑｉｎ Ｊｉａｎ、“Ｗａｖｅｆｏｒｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌａｔｅｎｃｙ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａｕｄｉｔｏｒｙ ｂｒａｉｎｓｔｅｍ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｕｓｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、２００５、Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．６、ｐｐ．５０５−５１８）。
【００５１】
次にこの適用の有効性を示す。従来技術同様の加算におけるＭＲ＿ＤＷＴおよびＲＥ−ＤＷＴの結果と各分解レベルのＦＦＴが図１１である。左側上からオリジナル波形、分解レベルの再構成波形を示し、右側はそれぞれのＦＦＴパワ−スペクトラムである。ＦＦＴパワ−スペクトルは８０−１２０Ｈｚのみを表示している。この結果、オリジナル波形のＦＦＴの結果は従来技術における結果と一致している。そして、オリジナル波形とＤ３レベルの再構成ＡＳＳＲ波形のＦＦＴ結果に高い相関が得られた。
【００５２】
実際、分解レベルＤ３において得られる再構成波形が、ＡＳＳＲ波形を構成していることを求めた。さらに、ｓｗｅｅｐごとの波形の振幅およびパワ−スペクトルの振幅を比較した結果、ｓｗｅｅｐ回数３回程度において、最終結果時とほぼ同等の振幅値になることを示す。これらのことを根拠として、ｓｗｅｅｐごとのＤ３レベルの再構成波形のＦＦＴ（６０−１２０Ｈｚの範囲）と観測したオリジナル波形のＦＦＴ（６０−１２０Ｈｚの範囲）を比較する。位相に同期して記録されている場合、図１１に示したように、Ｄ３が主要構成波形なので、両者の振幅比はほぼ半分であるがＦＦＴ形状（同じ周波数において反応がある）に相関がある。したがって、この相関係数が閾値より小さいものは、位相同期の度合いが低いものと判定し、加算に加えないようにする。
【００５３】
図１１を得るにいたる各加算回における波形の振幅とＦＦＴパワ−の振幅を比較すると，図１２、図１３に示すように，ｓｗｅｅｐ加算３回程度でほぼ判定時（この事例では１１回）の振幅となる．したがって，３回以降の加算は，位相のずれなどの補正に必要な可能性がある．
【００５４】
図１４、１５、１６はそれぞれｓｗｅｅｐ加算３、４、５回（図ではプログラム上０からカウントしているため２、３、４回となっている）の際のオリジナル波形とレベルＤ３における再構成された波形のＦＦＴを示す。ｃｄ３およびｃｄ４は参考として、ＭＲ＿ＤＷＴのレベルｃＤ３およびｃＤ４を表示している。加算４回は、加算３回よりも低い相関となり、位相のずれている波形を加算している影響が考えられる。このように判定していくと、図１７に示すように加算８回目、実際は２回排除したため６回程度で従来技術（ＭＡＳＴＥＲ、Ｂｉｏ−ｌｏｇｉｃ社）と同等の結果が得られる。なお、この実験デ−タはＭＡＳＴＥＲによって測定されたデ−タに基づくが、本手法を直接組み込んだ装置による場合はｅｐｏｃｈ段階でこの手法を実施するため、さらに加算回数を軽減できると考える。
【００５５】
以上、本発明により、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装置及びシステムを提供することができることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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である。
【図２】本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である。
【図３】本実施形態に係る波形推定処理のイメ−ジを示す図である。
【図４】ＡＩＣの式によるシミュレ−ションの結果を示す図である。
【図５】実施例１における波形評価の結果を示す図である。
【図６】実施例１におけるＣＳＭの結果を示す図である。
【図７】実施例２における波形評価の結果を示す図である。
【図８】実施例２におけるＣＳＭの結果を示す図である。
【図９】実施例３における波形評価の結果を示す図である。
【図１０】実施例３におけるＣＳＭの結果を示す図である。
【図１１】実施例４におけるＭＲ＿ＤＷＴおよびＲＥ−ＤＷＴの結果と各分解レベルのＦＦＴの結果を示す図である。
【図１２】実施例４における加算回数ごと、ＲＥ−ＤＷＴ各レベルの最大振幅値（８０ｄＢ聴力正常）
【図１３】実施例４におけるＦＦＴパワ−の最大振幅値の（８０ｄＢ聴力正常）
【図１４】実施例４における加算３回のＲＥ−ＤＷＴレベル３の結果とオリジナルＦＦＴ波形の周波数範囲（８０−１００Ｈｚ）での比較（高い相関あり）
【図１５】実施例４における加算４回のＲＥ−ＤＷＴレベル３の結果とオリジナルＦＦＴ波形の周波数範囲（８０−１００Ｈｚ）での比較（加算３回より低い相関）
【図１６】実施例４における加算５回のＲＥ−ＤＷＴレベル３の結果とオリジナルＦＦＴ波形の周波数範囲（８０−１００Ｈｚ）での比較（加算４回より高い相関）
【図１７】実施例４における加算８回のＲＥ−ＤＷＴレベル３の結果とオリジナルＦＦＴ波形の周波数範囲（８０−１００Ｈｚ）での比較（判定結果時とほぼ同じ）
【符号の説明】
【００５７】
１…誘発電位信号検査システム、２…誘発電位信号検査装置、３…電極、４…イヤホン、５…表示装置、２１…音刺激発生部、２２…アンプ、２３…Ａ／Ｄ変換器、２４…誘発電位信号デ−タ記録部、２５…波形推定処理部、２６…聴力判定処理部、２７…表示制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘発電位検査装置に関し、特に、聴性定常反応（Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｓｔｅａｄｙ−Ｓｔａｔｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、以下「ＡＳＳＲ」という）の検査に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＳＳＲとは、両耳にあらかじめ周波数特異性のある音刺激を与えることによって得られる聴性誘発反応であって、例えば４つの周波数閾値を同時に検査することによって他覚的聴力検査を精度よく行うことができる。ＡＳＳＲの信号（以下「ＡＳＳＲ信号」という。）は、周波数特異性のある反応であるため、特に、耳鼻科において乳幼児の補聴器装用に必要なオ−ジオグラムを客観的かつ正確に評価する手段として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。
【０００３】
ところで、ＡＳＳＲ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、ＡＳＳＲ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）。
【０００４】
しかしながら、上記加算平均法では、多数回（１反応閾値につき平均５００回程度）のＡＳＳＲ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った課題がある。例えば加算平均法の典型的な例では検査に３０分程度要してしまい、被験者に与える負担は大きい。
【０００５】
なお既に、上記加算平均法の平均回数を低減する方法として、下記非特許文献２及び３に、ＡＢＲ（Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｂｒａｉｎｓｔｅｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）において、カルマンフィルタを用いて伝達関数を求める方法が記載されている。
【０００６】
【非特許文献１】「聴性定常反応 その解析法・臨床応用と起源」、青柳優、リオン株式会社、２００５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、“Ｆｅａｔｕｒｅ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｂｒａｉｎｓｔｅｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ”、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】
【０００７】
しかしながら、上記非特許文献２及び３はＡＢＲに関する技術であって、ＡＳＳＲに関する技術ではない。ＡＳＳＲにおいても検査を受ける者に課す負担を軽減するために、測定時間の短縮を行う必要がある。
【０００８】
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より測定時間の短縮を行うことが可能な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】
【０００９】
上記課題を解決するための第一の手段として、本発明は、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部と、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部と、波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部と、聴力判定処理部が処理した結果を表示装置に表示させるための表示制御部と、を有する誘発電位検査装置とする。
【００１０】
ここで「ＡＳＳＲ」とは聴性定常反応を意味し、具体的には、振幅搬送周波数（ＣＦ）に振幅変調（ＡＭ）をかけた波（ＡＭ波）を複数組み合わせた複合音を被験者に与えた際に生じる反応を意味する。また、「ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ」とは、ＡＳＳＲにおいて、ＡＳＳＲの誘発電位信号の強度とその信号を測定した時間とが対応して格納されるデ−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−タである。
【００１１】
また、本手段において、限定されるわけではないが、波形推定処理部の行うカルマンフィルタによる波形推定処理が下記式で表されることも好ましい。
【数１】
【００１２】
また、本手段において、限定されるわけではないが、波形推定処理部の行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表現される波をモデル波形として用いて行うことが好ましい。
【数２】
【００１３】
また、本発明に係る誘発電位検査装置における「ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部」とは、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定モジュ−ルを適用して導出電位信号デ−タの波形適合自動判定処理を行う部である。
【００１４】
また、本手段において、限定されるわけではないが、前記波形推定処理部は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施すことが好ましい。このようにすることで位相に同期しない観測波形を弁別削除することが可能となり、更に本発明の効果が顕著となる。
【００１５】
また、上記課題を解決する他の一手段として、本発明は、被験者に装着する複数の電極と、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、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録したＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部、波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部、及び、聴力判定処理部が処理した結果を表示装置に表示させるための表示制御部、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とする。
【００１６】
また、本手段において、限定されるわけではないが、誘発電位検査装置における波形推定処理部の行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表されることが好ましい。
【数３】
【００１７】
また、本手段において、限定されるわけではないが、誘発電位検査装置における波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表現される波をモデル波形として用いて行うことが好ましい。
【数４】
【００１８】
また、本手段において、限定されるわけではないが、前記波形推定処理部は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施すことが好ましい。このようにすることで位相に同期しない観測波形を弁別削除することが可能となり、更に本発明の効果が顕著となる。
【発明の効果】
【００１９】
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】
【００２０】
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。本発明は多くの異なる実施形態を採用でき、以下に示す実施形態に狭く限定されることはないのはいうまでもない。
【００２１】
（実施形態１）
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、誘発電位信号検査装置２と、誘発電位信号検査装置に接続され、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、及び表示装置５と、を有して構成されている。
【００２２】
次に、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。図２に示すとおり、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、被験者に対して音刺激を与えるために、音信号を生成し、イヤホンにこの音信号を送信する音刺激発生部２１と、被験者に装着された複数の電極から入力されるＡＳＳＲ誘発電位信号を増幅するアンプ２２と、ＡＳＳＲ誘発電位信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、このＡＳＳＲ誘発電位信号をＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タとして記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部２４と、このＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録したＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部２５と、波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部２６と、この結果を表示装置に表示させる表示装置に表示させるための表示制御部２７と、を有して構成されている。なお、本実施形態において、限定されるわけではないが、音刺激発生部２１、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部２４、波形推定処理部２５、聴力判定処理部２６、表示制御部２７はコンピュ−タにおけるハ−ドディスクやＲＡＭ等の記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより上記各部として機能する。
【００２３】
音刺激発生部２１は、上記のとおり、被験者に対して音刺激を与えるために、音信号を生成し、イヤホンに生成した音信号を送信することのできるものである。音信号としては、ＡＳＳＲを行うことができる限りに限定されるわけではないが、通常、振幅搬送周波数（ＣＦ）に振幅変調（ＡＭ）をかけた波（ＡＭ波）を複数組み合わせた複合音を用いる。なお、この場合において、ＣＦの範囲としては限定されるわけではないが、２５０Ｈｚ以上８０００Ｈｚ以下であることが好ましく、ＡＭの範囲としても、限定されるわけではないが１０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下であることが好ましい。また、この場合において、ＡＭ波の数は限定されるわけではないが、左右の耳に対し４個程度、合計８個程度であることが好ましい態様である。
【００２４】
アンプ２２は、微弱なＡＳＳＲ誘発電位信号を増幅することができる装置であって、本実施形態に係る誘発電位検査システムにおける検査の精度をより高くするためには設けることが好ましい。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、限定されない。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器２３は、アナログ信号であるＡＳＳＲ誘発電位信号をデ−タ処理のためにデジタルデ−タに変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２３としては上記処理を実行可能に作成された半導体集積回路を用いることが簡便であるが、この構成はこれに限定されず、例えば上記波形推定処理部２５と同様、コンピュ−タにおける記録媒体に格納されたプログラムを実行することでも実現できる。
【００２６】
ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−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ＡＳＳＲ誘発電位信号をＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タとして記録することができるものであって、例えば、ハ−ドディスク等の記録媒体に誘発電位信号デ−タを格納可能とすることで実現できる。ここでＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タは、時間に対するＡＳＳＲ誘発電位の変化を示すデ−タであって、より具体的には時間デ−タに対応するＡＳＳＲ誘発電位デ−タの組を時系列的に複数有して構成されている。なお、ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タは、測定回数に応じ複数格納されていく。
【００２７】
波形推定処理部２５は、上記のＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部に記録されたＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、カルマンフィルタを用いて波形推定を行うことができる部である。従来は単純平均加算処理であったところ、本実施形態のように波形推定処理部２５を設けることで高い精度を維持したまま測定時間の短縮を図ることができる。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る波形推定処理のイメ−ジを示す図である。本波形推定処理は、実際に取得した誘発電位信号デ−タ及びモデル波形デ−タをカルマンフィルタにかけて推定波形デ−タを作成する。
【００２９】
まず、本実施形態におけるカルマンフィルタのモデル波形としては、以下の式で表現される波を採用する。
【数５】
【００３０】
なお上記式においてｉは、限定されるわけではないが、左右４本程度のサイン波形を採用すること即ちｉ＝８程度が一般的である。
【００３１】
一方、波形推定処理部が行う波形推定処理においては、差分方程式（下記式（１））及び、その伝達関数（下記式（２））が用いられる。
【数６】
【数７】
【００３２】
そして上記伝達関数係数行列をθとし、カルマンフィルタを用いた最小分散推定による逐次推定アルゴリズムを適用して上記パラメ−タを推定する。
【数８】
【数９】
【００３３】
なお、本実施形態において、上記式（１）におけるｎの値（次数）としては、１５以上１７以下、最適な値としては１６である。ちなみにこの値は、下記式を用いて推定する。
【数１０】
【００３４】
上記式において、ＡＩＣの値としては小さいことが望ましい一方で、必要以上に大きなパラメ−タ数（ｎ）を用いてしまうと伝達関数モデルとしての妥当性に疑義が生じてしまうこと、を考慮し、ｎ＝１６近傍でこのＡＩＣの値の減少率が急激に少なくなる点に着目し、ｎ＝１５〜１７のときであることが好ましく、最適な次数としてｎ＝１６が最適な値として求めた。なお、上記ＡＩＣの式によるシミュレ−ションの結果を図４に示しておく。なお図中、横軸は次数を、縦軸はＡＩＣの値を示している。
【００３５】
以上のようにして、本実施形態に係る波形推定処理部２５は、推定波形デ−タを作成し、格納する。
【００３６】
なお、本実施形態に係るＡＳＳＲ波形推定処理部２５は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、ＡＳＳＲ誘発電位信号に対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施すことも好ましい態様である。ＡＳＳＲ反応は複合変調サイン波上の音刺激を用いた誘発脳波であり、その誘発反応の発生源からの直接の応答ではないためα波などのＡＳＳＲ信号検出にとってはノイズであるが、ヒトの生体としての応答信号として意味のあるものも混在している。本実施形態においてＷａｖｅｌｅｔ変換を行い、その後カルマンフィルタによる波形推定処理を行うと、時間潜時情報を保持したまま周波数特異性を抽出しながらも、位相の同期をとることができる。
【００３７】
聴力判定処理部２６は、この波形推定処理された推定波形デ−タを用いて、被験者の聴力の判定処理を行うことができる部である。判定処理としては、被験者の聴力が正常であるか否かを精度良く判定できる限りにおいて限定されことなく、例えば、（１）高速フ−リエ変換（ＦＦＴ）を行い、その後、求める反応の周波数成分のパワ−とその周波数成分の周辺の周波数成分のパワ−とをＦ検定により比較する方法や、（２）いわゆる位相スペクトル解析法（例えば、上記非特許文献１）の方法等を用いることができる。
【００３８】
なお、いわゆる位相スペクトル解析法の場合、以下の式を用いてＣＳＭ値（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｙ Ｍｅａｓｕｒｅ）を求め、所定のしきい値よりもこの値が高いか否かで判断を行う。この場合の所定しきい値としては、限定されるわけではないが、無反応の場合のＣＳＭ値の平均値の理論値が１／ｎで、標準偏差の理論値が（ｎ−１）／ｎ３の平方根で与えられるため、例えば平均値＋３×標準偏差を採用することが好ましい。
【数１１】
【００３９】
なお表示制御部２７は、上記取得した聴力の判定処理結果に関するデ−タを表示することができる部であって、必要に応じ推定波形デ−タ、実際に測定した誘発電位信号デ−タ等の各デ−タを表示させる。これは、ハ−ドディスク等の記録媒体に記録されたプログラムを実行することで実現できる。
【００４０】
ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タにカルマンフィルタによる波形推定処理を施すことにより高い精度を有しながらも測定時間の短縮を行うことが可能な誘発電位検査装置を提供する。この装置の提供によりＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを用いる聴力判定処理装置の改良を可能とした。
【００４１】
以上、本実施形態に係る誘発電位検査装置及びシステムは、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となる。
【００４２】
（実施例１）
上記実施形態に係る誘発電位検査システムを作成し、また、この機能の評価について従来の場合と比較した。以下説明する。
【００４３】
本実施例では、被験者に対する音刺激として、音信号の組み合わせるＡＭ波の数を左右合わせて８個（左４個、右４個とし、両耳ともＣＦとして５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ、４０００Ｈｚを用い、右耳用ＡＭとして８４Ｈｚ、８９Ｈｚ、９３Ｈｚ、９８Ｈｚ、左耳用ＡＭとして８２Ｈｚ、８６Ｈｚ、９１Ｈｚ、９６Ｈｚを用いた。）とし、刺激音圧を８０ｄＢ、上記式（１）における次数（ｎの値）を１６とした。この結果を図５に示す。図５において、上段のグラフは、カルマンフィルタによる推定波形とモデル波形を示すグラフであり、中段のグラフは、従来の加算波形とモデル波形を示す図であり、下段のグラフは、上段におけるカルマンフィルタによる推定波形及び中段における従来の加算波形に対するモデル波形との相関係数の値をそれぞれ示している。
【００４４】
この結果図５で示すように、どの加算回数におけるカルマンフィルタによる推定波形であっても、単純加算の従来例より高い相関係数を得ていることを確認した。
【００４５】
なお、本実施例におけるＣＳＭ値の結果を図６に示す。図中横軸は周波数を、縦軸はＣＳＭ値を示す。なお、左側のグラフは、それぞれ左右の耳の反応周波数に対するＣＳＭ値と反応のあるなしをボタン表示したものである（反応があれば明るく点灯する）。これによって、精度よく判定ができることを確認した。
【００４６】
（実施例２、３）
これら実施例においては、刺激音圧以外実施例１と同様の条件とした。具体的には、実施例２は刺激音圧を７０ｄＢとした場合の例、実施例３は刺激音圧を６０ｄＢとした場合の例である。実施例２による結果を図７、実施例３による結果を図９にそれぞれ示す。
【００４７】
この結果、いずれの刺激音圧においても、どの加算回数であっても従来例の加算平均よりも高い相関を得ることが確認できた。
【００４８】
なお、実施例２、３におけるＣＳＭ値の結果を図８、１０にそれぞれ示す。図中横軸は周波数を、縦軸はＣＳＭ値を示す。なお、左側のグラフは、それぞれ左右の耳の反応周波数に対するＣＳＭ値と反応のあるなしをボタン表示したものである（反応があれば明るく点灯する）。これによって、精度よく判定ができることを確認した。
【００４９】
（実施例４）
さらに、位相問題の解消のためにカルマンフィルタを用いる前処理としてＷａｖｅｌｅｔ変換を用いた場合の有用性について、従来の場合と比較した。
【００５０】
従来のＭＡＳＴＥＲ（Ｂｉｏ−ｌｏｇｉｃ社）と同じ波形デ−タを用いて、離散Ｗａｖｅｌｅｔ変換（ＤＷＴ）多重解像度解析（略して、ＭＲ＿ＤＷＴ）を実施した。ＭＲ＿ＤＷＴで分解された各レベルについて、再構成ＤＷＴ（略してＲｅ−ＤＷＴ）を実施した。８０ＨｚＡＳＳＲの構成は、ｓｌｏｗＡＢＲに機序すること（上記非特許文献１参照）拠とし、ＡＳＳＲに対してもＡＢＲで用いたＷａｖｅｌｅｔ基底関数である双直交スプラインＷａｖｅｌｅｔ（Ｂｉｏｒ５．５）を適用した（Ｎｏｂｕｋｏ Ｉｋａｗａ、 Ｔａｋａｓｈｉ Ｙａｈａｇｉ、Ｈｕｉｑｉｎ Ｊｉａｎ、“Ｗａｖｅｆｏｒｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌａｔｅｎｃｙ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａｕｄｉｔｏｒｙ ｂｒａｉｎｓｔｅｍ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｕｓｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、２００５、Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．６、ｐｐ．５０５−５１８）。
【００５１】
次にこの適用の有効性を示す。従来技術同様の加算におけるＭＲ＿ＤＷＴおよびＲＥ−ＤＷＴの結果と各分解レベルのＦＦＴが図１１である。左側上からオリジナル波形、分解レベルの再構成波形を示し、右側はそれぞれのＦＦＴパワ−スペクトラムである。ＦＦＴパワ−スペクトルは８０−１２０Ｈｚのみを表示している。この結果、オリジナル波形のＦＦＴの結果は従来技術における結果と一致している。そして、オリジナル波形とＤ３レベルの再構成ＡＳＳＲ波形のＦＦＴ結果に高い相関が得られた。
【００５２】
実際、分解レベルＤ３において得られる再構成波形が、ＡＳＳＲ波形を構成していることを求めた。さらに、ｓｗｅｅｐごとの波形の振幅およびパワ−スペクトルの振幅を比較した結果、ｓｗｅｅｐ回数３回程度において、最終結果時とほぼ同等の振幅値になることを示す。これらのことを根拠として、ｓｗｅｅｐごとのＤ３レベルの再構成波形のＦＦＴ（６０−１２０Ｈｚの範囲）と観測したオリジナル波形のＦＦＴ（６０−１２０Ｈｚの範囲）を比較する。位相に同期して記録されている場合、図１１に示したように、Ｄ３が主要構成波形なので、両者の振幅比はほぼ半分であるがＦＦＴ形状（同じ周波数において反応がある）に相関がある。したがって、この相関係数が閾値より小さいものは、位相同期の度合いが低いものと判定し、加算に加えないようにする。
【００５３】
図１１を得るにいたる各加算回における波形の振幅とＦＦＴパワ−の振幅を比較すると，図１２、図１３に示すように，ｓｗｅｅｐ加算３回程度でほぼ判定時（この事例では１１回）の振幅となる．したがって，３回以降の加算は，位相のずれなどの補正に必要な可能性がある．
【００５４】
図１４、１５、１６はそれぞれｓｗｅｅｐ加算３、４、５回（図ではプログラム上０からカウントしているため２、３、４回となっている）の際のオリジナル波形とレベルＤ３における再構成された波形のＦＦＴを示す。ｃｄ３およびｃｄ４は参考として、ＭＲ＿ＤＷＴのレベルｃＤ３およびｃＤ４を表示している。加算４回は、加算３回よりも低い相関となり、位相のずれている波形を加算している影響が考えられる。このように判定していくと、図１７に示すように加算８回目、実際は２回排除したため６回程度で従来技術（ＭＡＳＴＥＲ、Ｂｉｏ−ｌｏｇｉｃ社）と同等の結果が得られる。なお、この実験デ−タはＭＡＳＴＥＲによって測定されたデ−タに基づくが、本手法を直接組み込んだ装置による場合はｅｐｏｃｈ段階でこの手法を実施するため、さらに加算回数を軽減できると考える。
【００５５】
以上、本発明により、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装置及びシステムを提供することができることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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である。
【図２】本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である。
【図３】本実施形態に係る波形推定処理のイメ−ジを示す図である。
【図４】ＡＩＣの式によるシミュレ−ションの結果を示す図である。
【図５】実施例１における波形評価の結果を示す図である。
【図６】実施例１におけるＣＳＭの結果を示す図である。
【図７】実施例２における波形評価の結果を示す図である。
【図８】実施例２におけるＣＳＭの結果を示す図である。
【図９】実施例３における波形評価の結果を示す図である。
【図１０】実施例３におけるＣＳＭの結果を示す図である。
【図１１】実施例４におけるＭＲ＿ＤＷＴおよびＲＥ−ＤＷＴの結果と各分解レベルのＦＦＴの結果を示す図である。
【図１２】実施例４における加算回数ごと、ＲＥ−ＤＷＴ各レベルの最大振幅値（８０ｄＢ聴力正常）
【図１３】実施例４におけるＦＦＴパワ−の最大振幅値の（８０ｄＢ聴力正常）
【図１４】実施例４における加算３回のＲＥ−ＤＷＴレベル３の結果とオリジナルＦＦＴ波形の周波数範囲（８０−１００Ｈｚ）での比較（高い相関あり）
【図１５】実施例４における加算４回のＲＥ−ＤＷＴレベル３の結果とオリジナルＦＦＴ波形の周波数範囲（８０−１００Ｈｚ）での比較（加算３回より低い相関）
【図１６】実施例４における加算５回のＲＥ−ＤＷＴレベル３の結果とオリジナルＦＦＴ波形の周波数範囲（８０−１００Ｈｚ）での比較（加算４回より高い相関）
【図１７】実施例４における加算８回のＲＥ−ＤＷＴレベル３の結果とオリジナルＦＦＴ波形の周波数範囲（８０−１００Ｈｚ）での比較（判定結果時とほぼ同じ）
【符号の説明】
【００５７】
１…誘発電位信号検査システム、２…誘発電位信号検査装置、３…電極、４…イヤホン、５…表示装置、２１…音刺激発生部、２２…アンプ、２３…Ａ／Ｄ変換器、２４…誘発電位信号デ−タ記録部、２５…波形推定処理部、２６…聴力判定処理部、２７…表示制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部と、
前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部と、
前記波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部と、
前記聴力判定処理部が処理した結果を表示装置に表示させるための表示制御部と、を有する誘発電位検査装置。
【請求項２】
前記波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は下記式で表されることを特徴とする請求項１記載の誘発電位検査装置。
【数１】
【請求項３】
前記波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表現される波をモデル波形として用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の誘発電位検査装置。 ｍ
【数２】
【請求項４】
被験者に装着する複数の電極と、
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、
ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部、前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部、前記波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部、及び、前記聴力判定処理部が処理した結果を前記表示装置に表示させるための表示制御部、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】
前記誘発電位検査装置における前記波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は下記式で表され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。
【数３】
【請求項６】
前記誘発電位検査装置における前記波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表現される波をモデル波形として用いて行うことを特徴とする請求項４又は５記載の誘発電位検査システム。
【数４】
【請求項７】
前記波形推定処理部は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施す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８】
前記波形推定処理部は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施す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１】
ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部と、
前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部と、
前記波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部と、
前記聴力判定処理部が処理した結果を表示装置に表示させるための表示制御部と、を有する誘発電位検査装置。
【請求項２】
前記波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は下記式で表されることを特徴とする請求項１記載の誘発電位検査装置。
【数１】
【請求項３】
前記波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表現される波をモデル波形として用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の誘発電位検査装置。 ｍ
【数２】
【請求項４】
被験者に装着する複数の電極と、
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、
ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タを記録するＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部、前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対してカルマンフィルタによる波形推定処理を行う波形推定処理部、前記波形推定処理部が推定した波形信号デ−タに対して聴力判定処理を行う聴力判定処理部、及び、前記聴力判定処理部が処理した結果を前記表示装置に表示させるための表示制御部、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】
前記誘発電位検査装置における前記波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は下記式で表され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。
【数３】
【請求項６】
前記誘発電位検査装置における前記波形推定処理部が行うカルマンフィルタによる波形推定処理は、下記式で表現される波をモデル波形として用いて行うことを特徴とする請求項４又は５記載の誘発電位検査システム。
【数４】
【請求項７】
前記波形推定処理部は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施す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８】
前記波形推定処理部は、カルマンフィルタによる波形推定処理の前に、前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タ記録部が記録した前記ＡＳＳＲ誘発電位信号デ−タに対し、Ｗａｖｅｌｅｔ変換を施す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。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２２８５２５（Ｐ２０１２−２２８５２５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４４２０４（Ｐ２０１２−１４４２０４）
【出願日】平成２４年６月２７日（２０１２．６．２７）
【分割の表示】特願２００８−５３６３８９（Ｐ２００８−５３６３８９）の分割
【原出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【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２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２７日（２０１２．６．２７）
【分割の表示】特願２００８−５３６３８９（Ｐ２００８−５３６３８９）の分割
【原出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【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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