JP7644456B2 - Apparatus, system, method and program for evaluating gastrointestinal condition - Google Patents
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Description
本開示は、胃腸の状態を評価する評価装置、評価システム、評価方法および評価プログラムに関する。 This disclosure relates to an evaluation device, evaluation system, evaluation method, and evaluation program for evaluating gastrointestinal conditions.
従来より、腸音に基づいて腸の状態を評価する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。具体的には、特許文献1には、腸音の長さや発生頻度といった時間領域の特徴量に基づいて、腸内のガス量を演算することが開示されている。 Technologies for evaluating the state of the intestines based on bowel sounds have been proposed in the past (for example, Patent Document 1). Specifically, Patent Document 1 discloses a method for calculating the amount of gas in the intestines based on time domain features such as the duration and frequency of bowel sounds.
しかしながら、腸音の時間領域の特徴量では、後述する比較例に示されるように、空腹や飲食後、健康状態、ライフスタイルなどに関連する、ある胃腸の状態の変化を検出することはできない。そのため、特許文献1に記載の従来技術では、胃腸の状態を精度よく評価できないという問題があった。 However, as shown in the comparative example described below, time domain features of bowel sounds cannot detect changes in gastrointestinal conditions related to hunger, post-meal status, health status, lifestyle, etc. Therefore, the conventional technology described in Patent Document 1 has the problem of being unable to accurately evaluate gastrointestinal conditions.
本開示は、胃腸の状態を精度よく評価することを課題とする。 The objective of this disclosure is to accurately evaluate the gastrointestinal condition.
上記課題を解決するために、本開示は以下の態様を含む。
項1.
被験者の胃腸の状態を評価する評価装置であって、
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出部と、
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算部と、
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成部と、
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価部と、
を備える、評価装置。
項2.
前記評価部は、
前記被験者の胃腸の状態が所定の状態であるときに前記被験者から得られた音響データに含まれる、複数の腸音の前記特徴量の分布を示す参照用分布データを取得する参照用データ取得部と、
前記分布データ生成部によって生成された分布データと前記参照用分布データとの類似度を演算する類似度演算部と、
を備え、
前記所定の状態および前記類似度に基づいて前記状態を評価する、項1に記載の評価装置。
項3.
前記特徴量は代表周波数である、項1または2に記載の評価装置。
項4.
前記特徴量演算部は、
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割部と、
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出部と、
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択部と、
を備える、項3に記載の評価装置。
項5.
項1~4のいずれかに記載の評価装置と、
前記被験者から前記音響データを得るための集音装置と、
を備える、評価システム。
項6.
被験者の胃腸の状態を評価する評価方法であって、
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出ステップと、
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算ステップと、
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成ステップと、
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価ステップと、
を有する、評価方法。
項7.
前記評価ステップは、
前記被験者の胃腸の状態が所定の状態であるときに前記被験者から得られた音響データに含まれる、複数の腸音の前記特徴量の分布を示す参照用分布データを取得する参照用データ取得ステップと、
前記分布データ生成ステップで生成された分布データと前記参照用分布データとの類似度を演算する類似度演算ステップと、
を有し、
前記所定の状態および前記類似度に基づいて前記状態を評価する、項6に記載の評価方法。
項8.
前記特徴量は代表周波数である、項6または7に記載の評価方法。
項9.
前記特徴量演算ステップは、
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割ステップと、
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出ステップと、
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択ステップと、
を有する、項8に記載の評価方法。
項10.
被験者の胃腸の状態を評価する評価プログラムであって、
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出ステップと、
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算ステップと、
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成ステップと、
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価ステップと、
をコンピュータに実行させる、評価プログラム。
項11.
前記評価ステップは、
前記被験者の胃腸の状態が所定の状態であるときに前記被験者から得られた音響データに含まれる、複数の腸音の前記特徴量の分布を示す参照用分布データを取得する参照用データ取得ステップと、
前記分布データ生成ステップで生成された分布データと前記参照用分布データとの類似度を演算する類似度演算ステップと、
を有し、
前記所定の状態および前記類似度に基づいて前記状態を評価する、項10に記載の評価プログラム。
項12.
前記特徴量は代表周波数である、項10または11に記載の評価プログラム。
項13.
前記特徴量演算ステップは、
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割ステップと、
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出ステップと、
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択ステップと、
を有する、項12に記載の評価プログラム。
In order to solve the above problems, the present disclosure includes the following aspects.
Item 1.
An evaluation device for evaluating a gastrointestinal condition of a subject, comprising:
an extracting unit for extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
a feature calculation unit that calculates a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
a distribution data generating unit that generates distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
an evaluation unit for evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
An evaluation device comprising:
Item 2.
The evaluation unit is
a reference data acquisition unit that acquires reference distribution data indicating a distribution of the feature amounts of a plurality of bowel sounds included in acoustic data obtained from the subject when the gastrointestinal condition of the subject is in a predetermined state;
a similarity calculation unit that calculates a similarity between the distribution data generated by the distribution data generation unit and the reference distribution data;
Equipped with
Item 2. The evaluation device according to item 1, wherein the state is evaluated based on the predetermined state and the degree of similarity.
Item 3.
3. The evaluation device according to item 1 or 2, wherein the feature amount is a representative frequency.
Item 4.
The feature amount calculation unit is
a division unit for dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
A peak frequency calculation unit that calculates a peak frequency of each of the segments;
a representative frequency selection unit that selects a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
Item 4. The evaluation device according to item 3, comprising:
Item 5.
An evaluation device according to any one of items 1 to 4,
a sound collection device for obtaining the acoustic data from the subject;
An evaluation system comprising:
Item 6.
1. A method for evaluating a gastrointestinal condition of a subject, comprising:
extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
a feature calculation step of calculating a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
a distribution data generating step of generating distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
The evaluation method has the following features:
Item 7.
The evaluation step includes:
a reference data acquiring step of acquiring reference distribution data indicating a distribution of the feature amounts of a plurality of bowel sounds included in acoustic data obtained from the subject when the gastrointestinal condition of the subject is in a predetermined state;
a similarity calculation step of calculating a similarity between the distribution data generated in the distribution data generation step and the reference distribution data;
having
Item 7. The evaluation method according to item 6, further comprising evaluating the state based on the predetermined state and the degree of similarity.
Item 8.
Item 8. The evaluation method according to item 6 or 7, wherein the feature amount is a representative frequency.
Item 9.
The feature amount calculation step includes:
a segmentation step of dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
a peak frequency calculation step of calculating a peak frequency of each of the segments;
a representative frequency selection step of selecting a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
Item 9. The evaluation method according to item 8, comprising:
Item 10.
1. An assessment program for assessing a gastrointestinal condition of a subject, comprising:
extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
a feature calculation step of calculating a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
a distribution data generating step of generating distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
An evaluation program that causes a computer to execute the above.
Item 11.
The evaluation step includes:
a reference data acquiring step of acquiring reference distribution data indicating a distribution of the feature amounts of a plurality of bowel sounds included in acoustic data obtained from the subject when the gastrointestinal condition of the subject is in a predetermined state;
a similarity calculation step of calculating a similarity between the distribution data generated in the distribution data generation step and the reference distribution data;
having
Item 11. The evaluation program according to item 10, further comprising: evaluating the state based on the predetermined state and the degree of similarity.
Item 12.
Item 12. The evaluation program according to item 10 or 11, wherein the feature amount is a representative frequency.
Item 13.
The feature amount calculation step includes:
a segmentation step of dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
a peak frequency calculation step of calculating a peak frequency of each of the segments;
a representative frequency selection step of selecting a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
Item 13. The evaluation program according to item 12, comprising:
本開示によれば、胃腸の状態を精度よく評価することができる。 This disclosure makes it possible to accurately evaluate gastrointestinal conditions.
以下、本開示の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本開示は、下記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the present disclosure is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.
(システム構成)
図1は、本開示の一実施形態に係る評価システム1の構成を示すブロック図である。評価システム1は、集音装置2と、評価装置3とを備えている。
(System Configuration)
1 is a block diagram showing a configuration of an evaluation system 1 according to an embodiment of the present disclosure. The evaluation system 1 includes a sound collection device 2 and an evaluation device 3.
集音装置2は、被験者から音響データを得るための装置である。医療機関で音響データを収集する場合は、集音装置2は、例えば聴診器であり、医療機関以外で音響データを収集する場合は、集音装置2は、例えばマイクロフォンである。集音装置2がマイクロフォンである場合、集音装置2は、被験者の腹部に直接または衣服を介して取り付けられ、被験者の腸音を含む音響データを取得する。 The sound collection device 2 is a device for obtaining acoustic data from the subject. When collecting acoustic data at a medical institution, the sound collection device 2 is, for example, a stethoscope, and when collecting acoustic data outside a medical institution, the sound collection device 2 is, for example, a microphone. When the sound collection device 2 is a microphone, the sound collection device 2 is attached to the subject's abdomen directly or via clothing, and obtains acoustic data including the subject's bowel sounds.
集音装置2は、有線または無線で評価装置3に接続されており、取得した音響データを評価装置3に転送する。なお、音響データは、集音装置2から記録媒体または通信機器を介して評価装置3に転送されてもよい。 The sound collection device 2 is connected to the evaluation device 3 by wire or wirelessly, and transfers the acquired acoustic data to the evaluation device 3. Note that the acoustic data may be transferred from the sound collection device 2 to the evaluation device 3 via a recording medium or a communication device.
評価装置3は、被験者の胃腸の状態を評価する装置である。本開示において、「胃腸」は「胃および腸の少なくともいずれか」を意味する。評価装置3は、汎用のコンピュータの他、スマートフォン、タブレット端末等の携帯型コンピュータで構成することができる。評価装置3は、ハードウェア構成として、CPUやGPUなどのプロセッサ、DRAMやSRAMなどの主記憶装置(図示省略)、および、HDDやSSDなどの補助記憶装置30を備えている。補助記憶装置30には、評価プログラムP、抽出用モデルMおよび参照用分布データB等が格納されている。 The evaluation device 3 is a device that evaluates the gastrointestinal condition of a subject. In this disclosure, "gastrointestinal" means "at least one of the stomach and intestines." The evaluation device 3 can be configured as a general-purpose computer, as well as a portable computer such as a smartphone or tablet terminal. The evaluation device 3 has, as its hardware configuration, a processor such as a CPU or GPU, a main memory device such as a DRAM or SRAM (not shown), and an auxiliary memory device 30 such as an HDD or SSD. The auxiliary memory device 30 stores an evaluation program P, an extraction model M, reference distribution data B, etc.
なお、補助記憶装置30は評価装置3に外付けされてもよい。また、評価装置3は、クラウド上に設けられてもよい。 The auxiliary storage device 30 may be external to the evaluation device 3. The evaluation device 3 may also be provided on the cloud.
評価装置3は、機能ブロックとして、音響データ取得部31と、抽出部32と、特徴量演算部33と、分布データ生成部34と、評価部35とを備える。さらに、特徴量演算部33は、分割部331と、ピーク周波数算出部332と、代表周波数選択部333とを備え、評価部35は、参照用データ取得部351と、類似度演算部352とを備える。これらの機能ブロックは、評価装置3のプロセッサが評価プログラムPを主記憶装置に読み出して実行することにより実現される。評価プログラムPは、インターネット等の通信ネットワークを介して評価装置3にダウンロードしてもよいし、CD-ROMやSDカード等のコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体に評価プログラムPを記録しておき、当該記憶媒体を介して評価装置3にインストールしてもよい。 The evaluation device 3 includes, as functional blocks, an acoustic data acquisition unit 31, an extraction unit 32, a feature calculation unit 33, a distribution data generation unit 34, and an evaluation unit 35. Furthermore, the feature calculation unit 33 includes a division unit 331, a peak frequency calculation unit 332, and a representative frequency selection unit 333, and the evaluation unit 35 includes a reference data acquisition unit 351 and a similarity calculation unit 352. These functional blocks are realized by the processor of the evaluation device 3 reading the evaluation program P into the main storage device and executing it. The evaluation program P may be downloaded to the evaluation device 3 via a communication network such as the Internet, or the evaluation program P may be recorded on a computer-readable non-transitory recording medium such as a CD-ROM or an SD card and installed on the evaluation device 3 via the recording medium.
(評価方法の処理手順)
評価装置3の機能について、図2に基づいて説明する。図2は、本実施形態に係る評価方法の処理手順を示すフローチャートである。該評価方法は、ステップS1~S5を有しており、評価装置3の上記各機能ブロックがステップS1~S5を実行する。すなわち、評価プログラムPが評価装置3にステップS1~S5を実行させる。
(Procedure for evaluation method)
The function of the evaluation device 3 will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a flowchart showing the processing procedure of the evaluation method according to this embodiment. The evaluation method has steps S1 to S5, and the above-mentioned functional blocks of the evaluation device 3 execute steps S1 to S5. That is, the evaluation program P causes the evaluation device 3 to execute steps S1 to S5.
ステップS1では、音響データ取得部31が、集音装置2によって被験者から得られた音響データを取得する。音響データの長さ(時間)は特に限定されないが、例えば5分である。 In step S1, the acoustic data acquisition unit 31 acquires acoustic data obtained from the subject by the sound collection device 2. The length (time) of the acoustic data is not particularly limited, but is, for example, 5 minutes.
ステップS2(抽出ステップ)では、抽出部32が、ステップS1で取得された音響データから、複数の腸音を抽出する。音響データには、腸音の他、呼吸音や体動音などのノイズが含まれているが、腸音の抽出は、公知の手法によって可能である。本実施形態では、抽出部32は、国際公開第2019/216320号に記載の手法によって腸音を抽出する。 In step S2 (extraction step), the extraction unit 32 extracts multiple bowel sounds from the acoustic data acquired in step S1. The acoustic data includes noise such as breathing sounds and body movement sounds in addition to bowel sounds, but bowel sounds can be extracted using known techniques. In this embodiment, the extraction unit 32 extracts bowel sounds using the technique described in WO 2019/216320.
具体的には、抽出部32は、音響データから複数のセグメントを検出し、各セグメントから周波数に関する特徴量であるPNCC(power normalized cepstral coefficients)を抽出し、抽出したPNCCを抽出用モデルMに入力する。抽出用モデルMは、音響データにおける腸音とPNCCとの関係を機械学習したニューラルネットワークモデルであり、入力されたPNCCに応じて各セグメントに腸音が含まれる可能性を示す予測スコアを出力する。抽出部32は、予測スコアが所定の閾値よりも大きいセグメントを腸音として抽出する。1つの腸音は連続音であり、その長さ(時間)は不定である。 Specifically, the extraction unit 32 detects multiple segments from the acoustic data, extracts power normalized cepstral coefficients (PNCCs), which are frequency-related features, from each segment, and inputs the extracted PNCCs to the extraction model M. The extraction model M is a neural network model that uses machine learning to learn the relationship between bowel sounds in the acoustic data and PNCCs, and outputs a prediction score that indicates the possibility that each segment contains a bowel sound according to the input PNCC. The extraction unit 32 extracts segments with a prediction score greater than a predetermined threshold as bowel sounds. A bowel sound is a continuous sound, and its length (time) is indefinite.
図3は、被験者から得られた音響データの波形の一例である。破線枠は、セグメントであり、抽出部32は、腸音が含まれる可能性が高いセグメントを抽出する。 Figure 3 shows an example of the waveform of acoustic data obtained from a subject. The dashed frames indicate segments, and the extraction unit 32 extracts segments that are likely to contain bowel sounds.
なお、通常の腸音の周波数は約100~500Hzが中心である。そのため、抽出部32は、ステップS1で取得された音響データに、100~500Hzを含む周波数帯域(例えば80~1000Hz)を通過させるバンドパスフィルタを適用してから、腸音を抽出することが好ましい。 The frequency of normal bowel sounds is generally around 100 to 500 Hz. Therefore, it is preferable for the extraction unit 32 to apply a bandpass filter that passes a frequency band including 100 to 500 Hz (e.g., 80 to 1000 Hz) to the acoustic data acquired in step S1 before extracting the bowel sounds.
図2に示すステップS3(特徴量演算ステップ)では、特徴量演算部33が、ステップS2で抽出された各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する。本実施形態において、前記特徴量は代表周波数である。代表周波数とは、1つの連続音の音程(音高)を代表的に表す周波数であり、本実施形態では、代表周波数は以下のように求められる。 In step S3 (feature calculation step) shown in FIG. 2, the feature calculation unit 33 calculates features related to the frequency range of each bowel sound extracted in step S2. In this embodiment, the feature is a representative frequency. The representative frequency is a frequency that represents the pitch of a single continuous sound, and in this embodiment, the representative frequency is calculated as follows.
図4は、ステップS3のさらに具体的な処理工程を示すフローチャートである。 Figure 4 is a flowchart showing more specific processing steps of step S3.
ステップS31(分割ステップ)では、分割部331が、各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する。 In step S31 (division step), the division unit 331 divides each bowel sound into multiple segments at regular time intervals.
ステップS32(ピーク周波数算出ステップ)では、ピーク周波数算出部332が、ステップS31で分割された各セグメントのピーク周波数を算出する。具体的には、ピーク周波数算出部332は、各セグメントの波形をフーリエ変換することにより、異なる周波数成分に分解して各成分の強度を演算し、最も強度の大きい周波数をピーク周波数とする。 In step S32 (peak frequency calculation step), the peak frequency calculation unit 332 calculates the peak frequency of each segment divided in step S31. Specifically, the peak frequency calculation unit 332 performs a Fourier transform on the waveform of each segment to decompose it into different frequency components, calculate the intensity of each component, and determine the frequency with the greatest intensity as the peak frequency.
例えば、1つの腸音が5つのセグメントに分割されたとすると、図5に示すように、セグメント1~5の周波数スペクトルが求められ、三角印で示される各周波数スペクトルのピークに対応する周波数がピーク周波数となる。 For example, if one bowel sound is divided into five segments, the frequency spectrum of segments 1 to 5 is calculated as shown in Figure 5, and the frequency corresponding to the peak of each frequency spectrum indicated by a triangular mark is the peak frequency.
ステップS33(代表周波数選択ステップ)では、代表周波数選択部333が、ステップS32で算出されたピーク周波数から最大のピーク周波数を代表周波数として選択する。図5に示す例では、三角印で示される5つのピーク周波数のうちセグメント3のピーク周波数が、代表周波数FRとして選択される。なお、代表周波数選択部333は、ステップS32で算出されたピーク周波数からピーク周波数の基礎統計量を代表周波数として選択してもよい。 In step S33 (representative frequency selection step), the representative frequency selection unit 333 selects the maximum peak frequency from the peak frequencies calculated in step S32 as the representative frequency. In the example shown in Fig. 5, the peak frequency of segment 3 among the five peak frequencies indicated by triangular marks is selected as the representative frequency F R. Note that the representative frequency selection unit 333 may select the basic statistics of the peak frequencies from the peak frequencies calculated in step S32 as the representative frequency.
以上のステップS31~S33を全ての腸音について実行する(ステップS34においてYES)ことにより、特徴量演算部33は、全ての腸音の代表周波数を演算する。なお、特徴量演算部33は、各腸音をセグメントに分割することなく、1つの腸音の周波数スペクトルのピークに対応する周波数を代表周波数FRとして算出してもよい。また、ステップS32では、各セグメントのピーク周波数を算出する代わりに、各セグメントのスペクトル特徴(スペクトルフラットネス、スペクトルバンド幅、スペクトルセントロイド等)を算出してもよい。 By performing the above steps S31 to S33 for all bowel sounds (YES in step S34), the feature calculation unit 33 calculates the representative frequencies of all bowel sounds. Note that the feature calculation unit 33 may calculate the frequency corresponding to the peak of the frequency spectrum of one bowel sound as the representative frequency F R without dividing each bowel sound into segments. Also, in step S32, instead of calculating the peak frequency of each segment, the feature calculation unit 33 may calculate the spectral features of each segment (spectral flatness, spectral bandwidth, spectral centroid, etc.).
図2に示すステップS4(分布データ生成ステップ)では、分布データ生成部34が、各特徴量(代表周波数)の分布を示す分布データAを生成する。本実施形態では、分布データ生成部34は、分布データAをヒストグラムとして生成する。 In step S4 (distribution data generation step) shown in FIG. 2, the distribution data generation unit 34 generates distribution data A indicating the distribution of each feature amount (representative frequency). In this embodiment, the distribution data generation unit 34 generates the distribution data A as a histogram.
図6は、分布データAの一例である。この分布データAは、0~1000Hzの範囲での周波数ビン数が42である。なお、分布データAの形式はヒストグラムに限定されない。 Figure 6 is an example of distribution data A. This distribution data A has 42 frequency bins in the range of 0 to 1000 Hz. Note that the format of distribution data A is not limited to a histogram.
図2に示すステップS5(評価ステップ)では、評価部35が、分布データAに基づいて、被験者の胃腸の状態を評価する。本実施形態では、評価部35は、分布データAと、補助記憶装置30に記憶されている参照用分布データBとの類似度に基づき、胃腸の状態を評価する。具体的には、胃腸の状態の評価は以下のように行われる。 In step S5 (evaluation step) shown in FIG. 2, the evaluation unit 35 evaluates the gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data A. In this embodiment, the evaluation unit 35 evaluates the gastrointestinal condition based on the similarity between the distribution data A and the reference distribution data B stored in the auxiliary storage device 30. Specifically, the evaluation of the gastrointestinal condition is performed as follows.
図7は、ステップS5のさらに具体的な処理工程を示すフローチャートである。 Figure 7 is a flowchart showing more specific processing steps of step S5.
ステップS51(参照用データ取得ステップ)では、参照用データ取得部351が、補助記憶装置30から参照用分布データBを取得する。参照用分布データBは、被験者の胃腸の状態が所定の状態であるときに被験者から得られた音響データに含まれる、複数の腸音の代表周波数の分布を示すデータである。 In step S51 (reference data acquisition step), the reference data acquisition unit 351 acquires reference distribution data B from the auxiliary storage device 30. The reference distribution data B is data indicating the distribution of representative frequencies of multiple bowel sounds contained in acoustic data obtained from the subject when the subject's gastrointestinal condition is in a predetermined state.
例えば、深刻な便秘状態になった被験者が医療機関を初めて受診した際に、被験者から音響データを取得し、上述のステップS2~S4の処理によって代表周波数の分布データを生成する。当該分布データは、参照用分布データBとして補助記憶装置30に記憶される。 For example, when a subject suffering from severe constipation visits a medical institution for the first time, acoustic data is acquired from the subject, and distribution data of representative frequencies is generated by the processing of steps S2 to S4 described above. This distribution data is stored in the auxiliary storage device 30 as reference distribution data B.
図8は、参照用分布データBの一例である。参照用分布データBの形式は、図6に示す分布データAと同じ形式であればよい。 Figure 8 is an example of reference distribution data B. The format of reference distribution data B may be the same as that of distribution data A shown in Figure 6.
図7に示すステップS52(類似度演算ステップ)では、類似度演算部352が、分布データAと参照用分布データBとの類似度を演算する。本実施形態では、類似度演算部352は、ヒストグラムで表された分布データAおよび参照用分布データBの類似度をピアソンの相関係数Rとして算出する。相関係数Rは、以下の式によって算出される。 In step S52 (similarity calculation step) shown in FIG. 7, the similarity calculation unit 352 calculates the similarity between the distribution data A and the reference distribution data B. In this embodiment, the similarity calculation unit 352 calculates the similarity between the distribution data A and the reference distribution data B represented by a histogram as Pearson's correlation coefficient R. The correlation coefficient R is calculated by the following formula.
N:周波数ビン数
Ai:分布データAのi番目の代表周波数の値
Bi:参照用分布データBのi番目の代表周波数の値
μA:分布データAの代表周波数の平均値
μB:参照用分布データBの代表周波数の平均値
σA:分布データAの代表周波数の標準偏差
σB:参照用分布データBの代表周波数の標準偏差
N: Number of frequency bins Ai : Value of the i-th representative frequency of distribution data ABi : Value of the i-th representative frequency of reference distribution data BμA : Average value of representative frequencies of distribution data AμB : Average value of representative frequencies of reference distribution data BσA : Standard deviation of representative frequencies of distribution data AσB : Standard deviation of representative frequencies of reference distribution data B
相関係数Rが1に近いほど類似度が高く、相関係数Rが0に近いほど類似度が低い。なお、類似度を表す指標は相関係数Rに限定されず、例えば、ユークリッド距離、バタチャリア距離、コサイン類似度、共通集合等を用いてもよい。 The closer the correlation coefficient R is to 1, the higher the similarity, and the closer the correlation coefficient R is to 0, the lower the similarity. Note that the index representing the similarity is not limited to the correlation coefficient R, and for example, Euclidean distance, Bhattacharya distance, cosine similarity, intersection set, etc. may also be used.
ステップS53では、評価部35が、参照用分布データBを生成するための音響データを取得した時の被験者の状態(所定の状態)、およびステップS52で算出された類似度に基づいて、被験者の胃腸の状態を評価する。後述の実施例で説明するように、類似度が低いほど、腸内の状態が大きく変化したことを意味する。すなわち、類似度の大きさによって、被験者の状態の、前記所定の状態に対する変化の度合いが分かるため、分布データAを生成するための音響データを取得した時の被験者の状態を評価できる。 In step S53, the evaluation unit 35 evaluates the gastrointestinal condition of the subject based on the subject's condition (predetermined condition) when the acoustic data for generating the reference distribution data B was acquired and the similarity calculated in step S52. As will be described in the examples below, a lower similarity indicates a greater change in the intestinal condition. In other words, the degree of change in the subject's condition relative to the predetermined condition can be determined depending on the magnitude of the similarity, and therefore the subject's condition when the acoustic data for generating the distribution data A was acquired can be evaluated.
例えば、医療機関において参照用分布データBを生成するための音響データを取得した時点で、被験者の胃腸の状態が深刻な便秘状態であったとする。その後、被験者が音響データを取得して評価装置3に送信し、評価装置3において、当該音響データから分布データAを生成して、分布データAと参照用分布データBとの類似度を算出する。これにより、自宅において音響データを取得した時点の胃腸の状態が、深刻な便秘状態からどのくらい変化したか(すなわち改善したか)を評価できる。すなわち、類似度が低いほど、胃腸の状態が良好であると評価できる。 For example, assume that the subject's gastrointestinal condition was severely constipated at the time acoustic data for generating reference distribution data B was acquired at a medical institution. The subject then acquires acoustic data and transmits it to the evaluation device 3, which then generates distribution data A from the acoustic data and calculates the similarity between distribution data A and reference distribution data B. This makes it possible to evaluate how much the gastrointestinal condition has changed (i.e., improved) from the severely constipated state at the time the acoustic data was acquired at home. In other words, the lower the similarity, the better the gastrointestinal condition can be evaluated to be.
また、音響データは、被験者が自宅等においてマイクロフォンを用いて容易に取得できるので、音響データの取得および分布データAの生成を継続的に行うことにより、胃腸の状態を日常的にモニタリングできる。 In addition, the subject can easily obtain acoustic data using a microphone at home, etc., so gastrointestinal conditions can be monitored on a daily basis by continuously obtaining acoustic data and generating distribution data A.
以上のように、評価部35は、被験者の腸の状態を評価することができる。後述する実施例では、本開示により、腸内のガス量の変化だけでなく、腸内の内容物の変化をも把握できることが示されている。よって、本開示により、胃腸の状態を精度よく評価できる。 As described above, the evaluation unit 35 can evaluate the intestinal condition of the subject. In the examples described below, it is shown that the present disclosure can grasp not only changes in the amount of gas in the intestines, but also changes in the contents in the intestines. Therefore, the present disclosure can accurately evaluate the gastrointestinal condition.
以下、本開示の実施例について説明するが、本開示は下記の実施例に限定されない。 Below, examples of the present disclosure are described, but the present disclosure is not limited to the following examples.
本実施例では、本開示によって、飲料の摂取または時間の経過による腸の状態変化を正確に評価できるか検証した。被験者は、RomeIII診断基準により過敏性腸症候群(IBS)ではないと判定された19名(男性11名、女性8名、年齢:33.37±7.82歳、身長:166.71±8.37cm、体重:59.09±8.84kg、BMI:21.16±1.90)であり、各被験者に対して、飲料摂取試験を2回行った。 In this example, we verified whether the present disclosure can accurately evaluate changes in intestinal condition due to beverage intake or the passage of time. The subjects were 19 people (11 men, 8 women, age: 33.37±7.82 years, height: 166.71±8.37 cm, weight: 59.09±8.84 kg, BMI: 21.16±1.90) who were determined not to have irritable bowel syndrome (IBS) according to the Rome III diagnostic criteria, and each subject underwent a beverage intake test twice.
具体的には、1回目の試験では、約12時間絶食した各被験者に約10℃の水を摂取させ、摂取直前の5分間と、摂取した10分~15分後の5分間に、各被験者の生体音を音響データとして収集した。2回目の試験は、1回目の試験の3日後に行われた。2回目の試験では、約12時間絶食した各被験者に約10℃の炭酸水を摂取させ、摂取直前の5分間と、摂取した10分~15分後の5分間に、各被験者の生体音を音響データとして収集した。 Specifically, in the first test, each subject, who had fasted for about 12 hours, was given water at about 10°C, and the body sounds of each subject were collected as acoustic data for five minutes immediately before and five minutes 10 to 15 minutes after the ingestion. The second test was conducted three days after the first test. In the second test, each subject, who had fasted for about 12 hours, was given carbonated water at about 10°C, and the body sounds of each subject were collected as acoustic data for five minutes immediately before and five minutes 10 to 15 minutes after the ingestion.
これらの試験において、音響データの収集に用いられた機器は、電子聴診器(E-scope2, Cardionics Inc., Houston, TX, USA)と、マルチトラックレコーダー(R16 Zoom Co., Ltd., Tokyo, Japan)であった。音響データの収集の際には、被験者を仰臥位にさせ、電子聴診器を臍から右に9cmの位置にマスキングテープを用いて井形で固定した。電子聴診器の収音モードには心音モードと呼吸音モードがあるが、より広い周波数レンジで録音できる、呼吸音モードに設定した。収集時の音響データのサンプリング周波数は44100Hzであり、デジタル分解は16bit/sampleであった。 In these tests, the equipment used to collect acoustic data was an electronic stethoscope (E-scope2, Cardionics Inc., Houston, TX, USA) and a multi-track recorder (R16 Zoom Co., Ltd., Tokyo, Japan). When collecting acoustic data, the subject was placed in a supine position, and the electronic stethoscope was fixed in a cross shape using masking tape at a position 9 cm to the right of the navel. The electronic stethoscope has a heart sound mode and a respiratory sound mode, and was set to the respiratory sound mode, which can record a wider frequency range. The sampling frequency of the acoustic data during collection was 44,100 Hz, and the digital resolution was 16 bits/sample.
評価装置3では、抽出用モデルMとして学習済みのニューラルネットワークモデルを用いて、各音響データから複数の腸音を抽出した。具体的には、音響データに対して、セグメント長:64ms、シフトサイズ:16msでセグメント化を行い、各セグメントから周波数に関する特徴量であるPNCCを抽出した。そして、抽出したPNCCをニューラルネットワークモデルに入力し、ニューラルネットワークの出力に基づいて各セグメントに腸音が含まれるかを判定した。腸音が含まれるセグメント(BSエピソード)が連続した場合は、連続したセグメントを1つのBSエピソードとした。 In the evaluation device 3, a trained neural network model was used as the extraction model M to extract multiple bowel sounds from each piece of acoustic data. Specifically, the acoustic data was segmented with a segment length of 64 ms and a shift size of 16 ms, and a PNCC, which is a frequency-related feature, was extracted from each segment. The extracted PNCC was then input into the neural network model, and a determination was made as to whether each segment contained bowel sounds based on the output of the neural network. When there were consecutive segments containing bowel sounds (BS episodes), the consecutive segments were treated as one BS episode.
続いて、各腸音の代表周波数を演算して、分布データを生成した。具体的には、以下の手順で分布データを生成した。
(1)前処理として、腸音のサンプリング周波数を4000Hzにダウンサンプリングして、さらに、腸音の主要な周波数帯域である80~1000Hzの帯域を通過させるバンドパスフィルタを適用した。
(2)各腸音に対して、セグメント長:64ms(256sample)、シフトサイズ:16ms(64sample)のセグメント化を行った。
(3)セグメントごとに128ms(512sample)の窓を用いてFFTを行い、ピーク周波数を求めた。
(4)セグメントごとに求められたピーク周波数のうち最大パワーとなる周波数を腸音の代表周波数として選択した。
(5)ある一定期間内に発生した腸音の代表値を用いて、0~1000Hzの周波数範囲で、周波数ビン数を42として、ヒストグラムの分布データを生成した。
Next, the representative frequency of each bowel sound was calculated to generate distribution data. Specifically, the distribution data was generated in the following procedure.
(1) As a preprocessing step, the sampling frequency of the bowel sounds was downsampled to 4000 Hz, and a band-pass filter was applied that passed the 80 to 1000 Hz band, which is the main frequency band of bowel sounds.
(2) Each bowel sound was segmented with a segment length of 64 ms (256 samples) and a shift size of 16 ms (64 samples).
(3) An FFT was performed for each segment using a window of 128 ms (512 samples) to determine the peak frequency.
(4) Among the peak frequencies obtained for each segment, the frequency with the maximum power was selected as the representative frequency of bowel sounds.
(5) Using representative values of bowel sounds generated within a certain period of time, histogram distribution data was generated in a frequency range of 0 to 1000 Hz with 42 frequency bins.
以上により、各被験者から得られた音響データから、1回目の試験における、水摂取前後に取得された音響データから生成された2つの分布データ、および、2回目の試験における、炭酸水摂取前後に取得された音響データから生成された2つの分布データの、計4つの分布データを生成した。ここで、1回目の試験における水摂取前に音響データを取得したタイミングをBWI(Before water intake)、1回目の試験における水摂取後に音響データを取得したタイミングをAWI(After water intake)と称する。また、2回目の試験おける炭酸水摂取前に音響データを取得したタイミングをBSI(Before soda intake)、2回目の試験における炭酸水摂取後に音響データを取得したタイミングをASI(After soda intake)と称する。すなわち、4つの分布データは、BWI、AWI、BSIおよびASIに取得された音響データから生成された分布データであり、本実施例では、これらの分布データを単に、BWI、AWI、BSIおよびASIと称する。 As a result, four pieces of distribution data were generated from the acoustic data obtained from each subject: two pieces of distribution data generated from acoustic data acquired before and after water intake in the first test, and two pieces of distribution data generated from acoustic data acquired before and after carbonated water intake in the second test. Here, the timing at which acoustic data was acquired before water intake in the first test is referred to as BWI (Before water intake), and the timing at which acoustic data was acquired after water intake in the first test is referred to as AWI (After water intake). In addition, the timing at which acoustic data was acquired before carbonated water intake in the second test is referred to as BSI (Before soda intake), and the timing at which acoustic data was acquired after carbonated water intake in the second test is referred to as ASI (After soda intake). In other words, the four pieces of distribution data are distribution data generated from acoustic data acquired in BWI, AWI, BSI, and ASI, and in this embodiment, these distribution data are simply referred to as BWI, AWI, BSI, and ASI.
続いて、4つの分布データから以下の3つの組合せに係る分布データの類似度をピアソンの相関係数Rとして算出した。
・BWI-AWI
・BSI-ASI
・BSI-BWI
Next, the similarity of the distribution data relating to the following three combinations from the four distribution data was calculated as Pearson's correlation coefficient R.
・BWI-AWI
・BSI-ASI
・BSI-BWI
図9は、これらの3つの組合せに係る分布データの類似度の各被験者の平均値を示すグラフである。BWIとAWIの類似度を示す相関係数R(BWI-AWI)は1に近いことから、水摂取前後の胃腸の状態の変化が小さいことが示唆された。過去の研究から、水摂取によって胃腸の運動性はほとんど亢進しないことが知られており、本実施例の結果も、過去の研究結果と同様の傾向を示している。 Figure 9 is a graph showing the average value for each subject of the degree of similarity of the distribution data for these three combinations. The correlation coefficient R (BWI-AWI), which indicates the degree of similarity between BWI and AWI, is close to 1, suggesting that there is little change in gastrointestinal condition before and after water intake. Previous research has shown that water intake hardly increases gastrointestinal motility, and the results of this example show a similar tendency to those of the previous research.
BSIとASIの類似度を示す相関係数R(BSI-ASI)は、上記の相関係数R(BWI-AWI)よりも有意に小さい。この結果は、炭酸水摂取前後の胃腸の状態の変化は、水摂取前後の胃腸の状態の変化よりも大きいことを示している。よって、本開示により、炭酸水摂取による胃腸の状態の変化を把握できることが示唆された。 The correlation coefficient R (BSI-ASI), which indicates the similarity between the BSI and ASI, is significantly smaller than the correlation coefficient R (BWI-AWI) described above. This result indicates that the change in gastrointestinal state before and after ingesting carbonated water is greater than the change in gastrointestinal state before and after ingesting water. This suggests that the present disclosure makes it possible to grasp the change in gastrointestinal state caused by ingesting carbonated water.
さらに、BSIとBWIの類似度を示す相関係数R(BSI-BWI)は、上記2つの相関係数Rよりも有意に小さい。この結果は、1回目の試験の水摂取前と2回目の試験の炭酸水摂取前のとの間の腸の状態の変化は、測定日が異なることによるライフスタイルなどの影響が、水摂取前後および炭酸水摂取前後の胃腸の状態の変化よりも大きいことを示している。よって、本開示により、炭酸水摂取時の胃腸の状態変化だけでなく、ライフスタイルなどの影響による胃腸の状態変化も捉えることが示唆された。 Furthermore, the correlation coefficient R (BSI-BWI), which indicates the similarity between the BSI and BWI, is significantly smaller than the two correlation coefficients R mentioned above. This result indicates that the change in intestinal condition between before water intake in the first test and before carbonated water intake in the second test is greater due to the influence of lifestyle and other factors caused by the different measurement dates than the change in gastrointestinal condition before and after water intake and before and after carbonated water intake. This suggests that the present disclosure can capture not only the change in gastrointestinal condition when carbonated water is taken, but also the change in gastrointestinal condition due to the influence of lifestyle and other factors.
(比較例)
比較例として、上述の19名の被験者の各々から得られた音響データから腸音を抽出し、さらに、腸音の時間領域の特徴量として、BSパワー(BS Power)、BS長さ(BS Length)、BS頻度(No. of BS detected)およびBS発生間隔(Sound to Sound Interval、SSI)を抽出した。
Comparative Example
As a comparative example, bowel sounds were extracted from the acoustic data obtained from each of the 19 subjects described above, and further, BS power, BS length, BS frequency (No. of BS detected), and BS occurrence interval (Sound to Sound Interval, SSI) were extracted as time domain features of the bowel sounds.
図10(a)~(d)はそれぞれ、炭酸水摂取前(BSI)、水摂取前(BWI)、炭酸水摂取後(ASI)および水摂取後(AWI)に得られた音響データから抽出されたBSパワー、BS長さ、BS頻度およびBS発生間隔を示す箱ひげ図である。図10から、時間領域の特徴量は、炭酸水の摂取前後(BSI-ASI)で有意に異なるが、水の摂取前後(BWI-AWI)では有意な違いがみられなかった。また、時間領域の特徴量は、水の摂取前(BWI)および炭酸水の摂取前(BSI)、すなわち、3日の時間経過前後でも、有意な違いがみられなかった。 Figures 10 (a)-(d) are box plots showing the BS power, BS length, BS frequency, and BS occurrence interval extracted from the acoustic data obtained before carbonated water intake (BSI), before water intake (BWI), after carbonated water intake (ASI), and after water intake (AWI), respectively. From Figure 10, it can be seen that the time domain features are significantly different before and after carbonated water intake (BSI-ASI), but no significant difference was observed before and after water intake (BWI-AWI). Furthermore, no significant difference was observed in the time domain features before water intake (BWI) and before carbonated water intake (BSI), i.e., before and after the passage of three days.
よって、腸音の時間領域の特徴量は、炭酸水摂取による胃腸の運動性の変化を感度良く検出することができるが、ライフスタイルなどによる胃腸の状態変化の検出には感度が劣ると考えられる。 Thus, while time domain features of bowel sounds can sensitively detect changes in gastrointestinal motility due to the ingestion of carbonated water, they are thought to be less sensitive in detecting changes in gastrointestinal condition due to lifestyle, etc.
1 評価システム
2 集音装置
3 評価装置
30 補助記憶装置
31 音響データ取得部
32 抽出部
33 特徴量演算部
331 分割部
332 ピーク周波数算出部
333 代表周波数選択部
34 分布データ生成部
35 評価部
351 参照用データ取得部
352 類似度演算部
A 分布データ
B 参照用分布データ
M 抽出用モデル
P 評価プログラム
Reference Signs List 1 Evaluation system 2 Sound collection device 3 Evaluation device 30 Auxiliary storage device 31 Acoustic data acquisition unit 32 Extraction unit 33 Feature amount calculation unit 331 Division unit 332 Peak frequency calculation unit 333 Representative frequency selection unit 34 Distribution data generation unit 35 Evaluation unit 351 Reference data acquisition unit 352 Similarity calculation unit A Distribution data B Reference distribution data M Extraction model P Evaluation program
Claims (13)
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出部と、
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算部と、
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成部と、
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価部と、
を備え、
前記評価部は、
前記被験者の胃腸の状態が所定の状態であるときに前記被験者から得られた音響データに含まれる、複数の腸音の前記特徴量の分布を示す参照用分布データを取得する参照用データ取得部と、
前記分布データ生成部によって生成された分布データと前記参照用分布データとの類似度を演算する類似度演算部と、
を備え、
前記所定の状態および前記類似度に基づいて前記状態を評価する、評価装置。 An evaluation device for evaluating a gastrointestinal condition of a subject, comprising:
an extracting unit for extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
a feature calculation unit that calculates a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
a distribution data generating unit that generates distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
an evaluation unit for evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
Equipped with
The evaluation unit is
a reference data acquisition unit that acquires reference distribution data indicating a distribution of the feature amounts of a plurality of bowel sounds included in acoustic data obtained from the subject when the gastrointestinal condition of the subject is in a predetermined state;
a similarity calculation unit that calculates a similarity between the distribution data generated by the distribution data generation unit and the reference distribution data;
Equipped with
An evaluation device that evaluates the state based on the predetermined state and the similarity .
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出部と、an extracting unit for extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算部と、a feature calculation unit that calculates a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成部と、a distribution data generating unit that generates distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価部と、an evaluation unit for evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
を備え、Equipped with
前記特徴量は代表周波数であり、the feature amount is a representative frequency,
前記特徴量演算部は、The feature amount calculation unit is
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割部と、a division unit for dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出部と、A peak frequency calculation unit that calculates a peak frequency of each of the segments;
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択部と、a representative frequency selection unit that selects a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
を備える、評価装置。An evaluation device comprising:
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割部と、
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出部と、
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択部と、
を備える、請求項3に記載の評価装置。 The feature amount calculation unit is
a division unit for dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
A peak frequency calculation unit that calculates a peak frequency of each of the segments;
a representative frequency selection unit that selects a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
The evaluation device according to claim 3 .
前記被験者から前記音響データを得るための集音装置と、
を備える、評価システム。 The evaluation device according to claim 1 or 4 ,
a sound collection device for obtaining the acoustic data from the subject;
An evaluation system comprising:
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出ステップと、
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算ステップと、
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成ステップと、
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価ステップと、
を有し、
前記評価ステップは、
前記被験者の胃腸の状態が所定の状態であるときに前記被験者から得られた音響データに含まれる、複数の腸音の前記特徴量の分布を示す参照用分布データを取得する参照用データ取得ステップと、
前記分布データ生成ステップで生成された分布データと前記参照用分布データとの類似度を演算する類似度演算ステップと、
を有し、
前記所定の状態および前記類似度に基づいて前記状態を評価する、評価方法。 1. A method for evaluating a gastrointestinal condition of a subject by a computer , comprising:
extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
a feature calculation step of calculating a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
a distribution data generating step of generating distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
having
The evaluation step includes:
a reference data acquiring step of acquiring reference distribution data indicating a distribution of the feature amounts of a plurality of bowel sounds included in acoustic data obtained from the subject when the gastrointestinal condition of the subject is in a predetermined state;
a similarity calculation step of calculating a similarity between the distribution data generated in the distribution data generation step and the reference distribution data;
having
The evaluation method includes evaluating the state based on the predetermined state and the similarity .
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出ステップと、extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算ステップと、a feature calculation step of calculating a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成ステップと、a distribution data generating step of generating distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価ステップと、evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
を有し、having
前記特徴量は代表周波数であり、the feature amount is a representative frequency,
前記特徴量演算ステップは、The feature amount calculation step includes:
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割ステップと、a segmentation step of dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出ステップと、a peak frequency calculation step of calculating a peak frequency of each of the segments;
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択ステップと、a representative frequency selection step of selecting a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
を有する、評価方法。The evaluation method has the following features:
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割ステップと、
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出ステップと、
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択ステップと、
を有する、請求項8に記載の評価方法。 The feature amount calculation step includes:
a segmentation step of dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
a peak frequency calculation step of calculating a peak frequency of each of the segments;
a representative frequency selection step of selecting a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
The evaluation method according to claim 8 , comprising:
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出ステップと、
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算ステップと、
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成ステップと、
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記評価ステップは、
前記被験者の胃腸の状態が所定の状態であるときに前記被験者から得られた音響データに含まれる、複数の腸音の前記特徴量の分布を示す参照用分布データを取得する参照用データ取得ステップと、
前記分布データ生成ステップで生成された分布データと前記参照用分布データとの類似度を演算する類似度演算ステップと、
を有し、
前記所定の状態および前記類似度に基づいて前記状態を評価する、評価プログラム。 1. An assessment program for assessing a gastrointestinal condition of a subject, comprising:
extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
a feature calculation step of calculating a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
a distribution data generating step of generating distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
Run the following on your computer :
The evaluation step includes:
a reference data acquiring step of acquiring reference distribution data indicating a distribution of the feature amounts of a plurality of bowel sounds included in acoustic data obtained from the subject when the gastrointestinal condition of the subject is in a predetermined state;
a similarity calculation step of calculating a similarity between the distribution data generated in the distribution data generation step and the reference distribution data;
having
an evaluation program that evaluates the state based on the predetermined state and the similarity degree ;
前記被験者から得られた音響データから複数の腸音を抽出する抽出ステップと、extracting a plurality of bowel sounds from acoustic data obtained from the subject;
前記各腸音の周波数領域に関連する特徴量を演算する特徴量演算ステップと、a feature calculation step of calculating a feature associated with a frequency domain of each of the bowel sounds;
前記各特徴量の分布を示す分布データを生成する分布データ生成ステップと、a distribution data generating step of generating distribution data indicating a distribution of each of the feature amounts;
前記分布データに基づいて、前記被験者の胃腸の状態を評価する評価ステップと、evaluating a gastrointestinal condition of the subject based on the distribution data;
をコンピュータに実行させ、Run the following on your computer:
前記特徴量は代表周波数であり、the feature amount is a representative frequency,
前記特徴量演算ステップは、The feature amount calculation step includes:
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割ステップと、a segmentation step of dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出ステップと、a peak frequency calculation step of calculating a peak frequency of each of the segments;
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択ステップと、a representative frequency selection step of selecting a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
を有する、評価プログラム。An evaluation program.
前記各腸音を一定の時間間隔で複数のセグメントに分割する分割ステップと、
前記各セグメントのピーク周波数を算出するピーク周波数算出ステップと、
前記ピーク周波数から最大のピーク周波数を前記代表周波数として選択する代表周波数選択ステップと、
を有する、請求項12に記載の評価プログラム。 The feature amount calculation step includes:
a segmentation step of dividing each of the bowel sounds into a plurality of segments at regular time intervals;
a peak frequency calculation step of calculating a peak frequency of each of the segments;
a representative frequency selection step of selecting a maximum peak frequency from the peak frequencies as the representative frequency;
The evaluation program according to claim 12 , comprising:
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|---|
| Xuhao Du, et al.,Bowel Sounds Identification and Migrating Motor Complex Detection with Low-Cost Piezoelectric Acoustic Sensing Device,Sensors,2018年12月03日,18(12):4240,pp. 1-12,https://doi.org/10.3390/s18124240 |
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