呼吸音のウェーブレット解析

呼吸音のウェーブレット解析　- Wavelet Analysis of Lung Sounds -

呼吸音のウェーブレット解析に関する質問が多いために，ここで，そのサンプルを提示する。これらのデータは、R.A.L.E.　Repositoryに由来する。Update Dec 24 2000

正常肺胞音　Normal Vesicular Sounds

　下の画像は，正常肺胞音の，Gabor8Real，分解レベル9，細分解レベル8，での連続ウェーブレット変換の画像である。
　最上段は，生の正常肺胞音の波形であり，サンプリング・レートは，22050Hzである。データ数は，65536である。下記の正常肺胞音　Normal Vesicular Soundsの箇所には，解析に使用した正常肺胞音のwavファイルがリンクしてある。リンクをクリックする事で，正常肺胞音を聞くことができる。
正常肺胞音　Normal Vesicular Sounds 男性の左前胸部より記録。

喘鳴　Wheezing

下の画像は，気管支喘息の男子の上胸部より記録された呼吸音である。 Gabor8Real，分解レベル9，細分解レベル8での連続ウェーブレット変換の画像である。
　最上段は，生の呼吸音の波形であり，サンプリング・レートは，22050Hzである。データ数は，65536である。下記の喘息の喘鳴　wheezingの箇所には，解析に使用したの喘鳴のwavファイルがリンクしてある。リンクをクリックする事で，喘鳴を聞くことができる。
wheezingでは，矢印で示した画面中央よりやや左に，相対レベルのlebel22からlebel28で， wheezing特有と思われる他の波形より高周波の帯域に低いピークがみられる。喘鳴　Wheezing気管支喘息の男子の前上胸部より記録された。

下の画像は，同じ気管支喘息の呼吸音である。Coiflet4によるFast Matching Pursuitにより，上の画像で，特徴的な変化のみられた，矢印で示した附近の観察点24640，1.117秒から1024個のデータを解析したものである。
レベル-5でみられる波動が，喘息に特有のものであり，時間の経過ともに，レベル-6，-7に移行し，認められなくなるのは，上の連続ウェーブレット変換の画像と一致する。レベル-8は，正常の呼吸音の構成成分と考えられる。
本画像，および，もう一つ下の画像は，C Magazin 1月号（JAN.2001)の戸田浩氏の「Waveletの新アルゴリズム」に付属するWaveFMP.exeにより作成した。

下の画像も，同じ気管支喘息の呼吸音である。Coiflet4によるFast Matching Pursuitにより，正常と考えられる観察点51520，2.335秒から1024個のデータを解析したものである。
喘息に特有のレベル-5でみられる波動は，消失し，レベル-8の，正常の呼吸音の構成成分と考えられるのみ認める。
本画像は，C Magazin 1月号（JAN.2001)の戸田浩氏の「Waveletの新アルゴリズム」に付属するWaveFMP.exeにより作成した。

クラックル　Crackles

下の画像は，肺炎の男子の右後下肺野より記録された呼吸音である。クラックルとは，断続性ラ音の一つで，パチパチ音とも言われている。 Gabor8Real，分解レベル9，細分解レベル8での連続ウェーブレット変換の画像である。
　最上段は，生の呼吸音の波形であり，サンプリング・レートは，22050Hzである。データ数は，32768と上の2つのデータ数の半分である。下記のクラックル　clacklesの箇所には，解析に使用したのクラックルのwavファイルがリンクしてある。リンクをクリックする事で，クラックルを聞くことができる。
画面中央よりやや左の矢印の附近から，右下の矢印の附近にかけて，相対レベルのlebel20からlebel46で，cracles特有と思われるピークがみられ，徐々に，周波数が低くなっているのが，観察される。
クラックル　Crackles肺炎の男子の右後下肺野より記録された。

グランティング　Grunting

下の画像は，生後間もないrespiratory distressの未熟児の口で記録されたGruntingである。量子化ビット数は，上記のデータと異なり，16ビットであり，サンプリング周波数も5500Hzである。連続ウェーブレット変換は，MorletPowerを，mother waveletとし，レベル6，再分割レベル16である。矢印で示した附近では，同時に，2つ,若しくは3つの周波数から構成されていることがわかる。この矢印の部分をさらに拡大した画像を，その次に提示した。ここでは，矢印で示した附近で，3つの周波数から構成されていることが，より明瞭になる。
グランティング　Gruntingrespiratory distressの未熟児の口で記録されたGrunting。

同一の呼吸逼迫症候群のデータで，観察点21568から1024個のデータのMother WaveletをMorlet Powerによる連続ウェーブレット変換の画像である。最大分解レベル5,サブレベル32である。2つの矢印で示した，低い周波数の波動と，高い周波数の波動が，同時に発生し，時間の経過とともにレベル35附近の通常の波動まで，周波数を上げながら収斂しているのがわかる。

Wavelet Packet Transformation（WPT)を，同一の呼吸逼迫症候群のデータで，観察点21568から1024個のデータのmother waveletをDaubechies20として施行した。
w6,10からw6,13が，直前の画像の周波数の低い波動に相当し，w6,16からw6,22にで，直前の画像の周波数の高い波動に相当する。尚，高い波動は，直前の画像では， 2つに分割されているように見えるが，WPTでも，振幅の低い波動が，w6,23から w6,25にみられ，連続ウェーブレット変換の所見を支持するものと考えられる。

以下，続く。

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