検査時間が短縮できる ABR聴覚閾値推定法

～新生児の聴覚検査へ～

金沢大学 附属病院 検査部

副臨床検査技師長 大江 宏康

臨床検査技師長 堀田 宏

検査部長 教授 和田 隆志

聴性脳幹反応（ABR）の従来技術 聴性脳幹反応（ABR）記録法

クリック音 刺激間隔 10Hz 持続時間 0.1ms

Ⅰ Ⅲ

Ⅴ

刺激

導出

遠隔電場電位の起源 Ⅵ-内側膝状体 Ⅴ-下丘 Ⅲ, Ⅳ-外側毛帯 Ⅱ-蝸牛神経核 Ⅰ-聴神経

①他覚的聴力評価

②脳幹機能評価

③新生児聴力スクリーニング

④術中モニタリング

【異常な場合に疑われる病気】

脳腫瘍、聴神経腫瘍、脳血管障害、

先天性の聴力障害、意識障害、脳

死判定 等

従来技術とその問題点

■検査所要時間は１件当たり約30分以上

■多くの場合薬物を使用して検査を施行 （全出生児を対象に実施することは困難） ■検査の実施や結果の判定には経験が必要

従来技術の課題

聴性脳幹反応（ABR）の出現により、新生児に対しても精度が高い検査が可能になり、新生児集中治療室（NICU）のハイリスク児には、ABRを用いて聴覚検査を行うようになった。

しかし、ABRは精度は高いが、

従来技術の問題点 測定法 運動誘発電位（手術中）記録例

潜 時（msec）

振

幅

（μV）

ノイズが、 反応電位よりも大きい

従来技術の問題点 聴力閾値測定 その1 ABRによる聴力閾値測定の記録例

■片側の測定だ

けで、15回のABR

測定を繰り返すこ

とになる。

■検査が終了す

る時点まで閾値

を決定することが

できない。

0.1μV 2ms

刺激音圧

90dB

80dB

70dB 65dB

60dB 55dB 50dB 45dB 40dB 35dB 30dB 25dB 20dB 15dB 10dB

従来技術の問題点 聴力閾値測定 その2

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

-0.8

-0.4

0

0.4

0.8

1.2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

90dB

80dB

70dB

65dB

60dB

55dB

50dB

45dB

40dB

35dB

30dB

25dB

20dB

15dB

10dB

Ⅴ波の潜時 潜時（ms）

刺激音圧（dB）

測定時のABR波形のスーパーインポーズ

振幅（μV）

潜 時（ms）

聴力閾値測定の唯一の計測項目であるV波の潜時は、あてにならない。

A7

D７

ABR原波形

D6

D5

0.1μV 2ms

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

90 80 70 60 50 40 30 20 10

原波形

A7

D7

D6

刺激音圧（dB）

振

幅

（μV

）

分解レベルの閾値曲線

従来技術の問題点 解析法 その1 ウェーブレット解析による分解

A: approximation D: detail

13症例：平均±標準偏差

従来技術の問題点 解析法 その2 FFT（高速フーリエ変換）相互相関分析 ① リサンプリング

② 巡回対策（ゼロパディング） およびFFT（高速フーリエ変換）

③ 相互共分散関数の正規化

基準波形

被験波形

ゼロパディング

ゼロパディング

－サンプル数 0

＋サンプル数

最大相互相関係数 Max. CR

巡回ゼロ 相互相関係数 τ=0 CR

基準波形 被験波形

結果は-１から１で表現できる

新技術の特徴・従来技術との比較

本発明 ABR波形のV波成分の刺激音圧依存特性を同定 →V波形消失の確認不要 →測定回数を減少

聴性脳幹反応（ABR）の検査所要時間を 短縮でき、検査時の患者負担を軽減する。

ノイズ処理技術を応用した聴性脳幹反応（ABR） 聴覚閾値推定法を開発した

0.1μV 2ms

ABR波形のノイズ同定・除去 最大エントロピー法による解析 ・トレンド抽出 ・スペクトル解析 ・最適次数の設定 ・残差解析（自己相関法）

聴覚閾値曲線の作成 90dBから10dBの音圧強度での 振幅値の近似曲線作成 解析および演算は，数値解析ソフトウェア MemCalc（諏訪トラスト）を用いた．

新技術の詳細１ ノイズ処理の手順

①記録波形のリサンプリング

②波形分解・ノイズ同定

③処理後のABR波形

新技術の詳細２

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 2 4 6 8 10

-0.8

-0.4

0

0.4

0.8

0 2 4 6 8 10

潜時（msec）

振幅（μV

）

振幅（μV

）

聴覚閾値測定時のノイズ処理効果 ノイズ処理前

ノイズ処理後

正確な波形振幅の

計測が可能

新技術の特徴 正確な計測値

-0.8

-0.4

0

0.4

0.8

1.2

1.6

90 80 70 60 50 40 30 20 10

最大値

最小値

振幅幅

-0.8

-0.4

0

0.4

0.8

1.2

1.6

90 80 70 60 50 40 30 20 10

最大値

最小値

振幅幅

刺激音圧（dB） 刺激音圧（dB）

ノイズ処理前の聴覚閾値測定計測値 ノイズ処理後の聴覚閾値測定計測値

振幅（μV） n=13 平均±標準偏差 振幅（μV） n=13 平均±標準偏差

y = -0.002x2 - 0.034x + 0.463

y = -0.002x2 - 0.027x + 0.435 右側閾値曲線

左側閾値曲線

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 刺激音圧（dB）

波振幅（μV

）

Ⅴ

13症例：平均値±標準偏差

新技術の特徴 聴覚閾値曲線

ノイズ処理波形による閾値推定法

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

60 50 40 30 20 10

症例1

症例2

症例3

症例4

症例5

症例6

症例7

症例8

症例9

症例10

症例11

症例12

症例13

y = -0.058x + 0.409

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

60 50 40 30 20 10 0

平均

線形 (平均) n=13

刺激音圧（dB） 刺激音圧（dB）

Ⅴ波振幅（μV） Ⅴ波振幅（μV）

刺激強度4レベルのみによるプロット 刺激強度4レベルのみによる推定閾値曲線

60dB

30dB

20dB

10dB 10dB

15dB

25dB 20dB

25dB

40dB

35dB 30dB

35dB

50dB 40dB

50dB

90dB

80dB

70dB 60dB

70dB

90dB 80dB

90dB

100dB

90dB

100dB 100dB

>100dB

聴覚閾値推定法のダイアグラム

１回目 ２回目 ３回目 ４回目

従来法による 測定回数（回）

4回測定による聴覚閾値推定法

14 13 12 11 10

9 8 6 4 3 2 1 2 2

Ⅴ波検出 Ⅴ波消失

想定される用途 • 本技術の特徴を生かすためには、薬事申請医療機器に導入することで臨床検査普及へのメリットが大きいと考えられる。

• 上記以外に、ICU、手術室など過酷な環境での抗ノイズ効果が得られることも、臨床応用が期待される。

実用化に向けた課題

• 本ノイズ処理方法は、記録波形をリサンプリングして解析を行う必要がある。

• 本法の利点を最大限に発揮するには、記録装置にプログラムを実装する必要がある。

企業への期待

• 統計・数値解析ソフトウェア開発技術を持つ、企業との共同研究を希望。

• また、医療機器を開発中の企業、神経生理学分野への展開を考えている企業には、本技術の導入が有効と思われる。

本技術に関する知的財産権 • 発明の名称 ：聴覚閾値推定装置、聴覚閾値

推定方法及び聴覚閾値推定 プログラム

• 出願番号 ：特願2013-063972

• 出願人 ：金沢大学

• 発明者 ：大江宏康、堀田宏、和田隆志

お問い合わせ先

金沢大学ティ・エル・オー

ライセンシング アソシエイト 吉田 真弓

ＴＥＬ 076-264-6115

ＦＡＸ 076-234-4018

e-mail info@kutlo.co.jp

検査時間が短縮できる�ABR聴覚閾値推定法 �～新生児の聴覚検査へ～スライド番号 2聴性脳幹反応（ABR）の従来技術従来技術とその問題点従来技術の問題点　測定法　従来技術の問題点　聴力閾値測定　　�　その1　従来技術の問題点　聴力閾値測定 その2従来技術の問題点　解析法 その1従来技術の問題点　解析法 その2　新技術の特徴・従来技術との比較新技術の詳細１新技術の詳細２新技術の特徴　正確な計測値新技術の特徴　聴覚閾値曲線ノイズ処理波形による閾値推定法聴覚閾値推定法のダイアグラム想定される用途実用化に向けた課題企業への期待本技術に関する知的財産権お問い合わせ先