JP2006102360A - Living body information presentation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体の血管位置等の特徴情報を画像として提示する生体情報提示装置に関するものである。 The present invention relates to a biological information presentation apparatus that presents characteristic information such as a blood vessel position of a biological body as an image.
医師または看護師が患者の腕等に対して静脈注射や点滴を行うためには、まず注射針やカテーテルを穿刺する患者の静脈の正確な位置を確認できなければならない。そして、内腕関節付近は比較的に脂肪層が薄く、静脈の確認が比較的容易である。そこで、通常、上腕部をゴムバンド等で絞めて静脈の血行を停止させ、静脈を血圧により膨張させてより正確な位置の確認がなされる。ところが、脂肪層が厚いほど静脈の位置を確認することが困難であり、上記ゴムバンド等を用いても確認できない場合もある。このように単にゴムバンドで上腕部を絞めただけでは静脈の位置が確認できない時には、従来では腕を温めたり針先で静脈を探る方法が行われていたが、熟練度を要求されるとともに患者に大きな苦痛を与えるという不具合があった。さらに、入院患者に対して夜間に行われる定期的処置等、薄暗がりの中で行う場合は、一層の困難さが伴う。 In order for a doctor or nurse to perform intravenous injection or infusion on the patient's arm or the like, it must first be possible to confirm the exact position of the patient's vein to puncture the injection needle or catheter. The fat layer is relatively thin near the inner arm joint, and veins are relatively easy to check. Therefore, normally, the upper arm is squeezed with a rubber band or the like to stop the blood circulation of the vein, and the vein is inflated with blood pressure to confirm the position more accurately. However, the thicker the fat layer, the more difficult it is to confirm the position of the vein, and there are cases where it cannot be confirmed using the rubber band or the like. In this way, when the position of the vein cannot be confirmed simply by tightening the upper arm with a rubber band, conventionally, a method of warming the arm or searching for the vein with the needle tip has been performed. There was a problem that it caused great pains. Furthermore, when it is performed in the dark, such as a regular treatment performed at night on an inpatient, further difficulties are involved.
これらの困難を回避するための静脈探査装置が、従来から提案されている(特許文献1−6参照)。 A vein exploration device for avoiding these difficulties has been conventionally proposed (see Patent Documents 1-6).
図10に、特許文献1に記載された従来の静脈探査装置の構成例を示す。図10の静脈探査装置は、細長い筐体1の先端部に、赤色ないし赤外線領域の波長光を発光する発光素子2が先端前方を照射するように中央に配置される。また、筐体1の先端部に、この発光素子2を挟んで両側に、赤色ないし赤外線領域の波長を受光する受光素子3を備え、該受光素子3は、前記発光素子2の腕への波長光が静脈以外の他の組織による反射光のみを効率よく受光できるように配置される。また、筐体1には、駆動電源用の電池4が収納される。筐体1の外周壁には、電池4の駆動電源を供給制御するための電源操作スイッチ5と、該装置と静脈との位置の関係を表示する表示素子6が配置される。さらに、筐体1の先端部の外周壁中央に本装置の中心を示す矢印7が刻印され、本装置をポケットに挟むためのクリップ8が設けられる。
In FIG. 10, the structural example of the conventional vein search apparatus described in
医師または看護師がこの装置を手に持ち、患者の腕上で穿刺したい箇所周辺に先端部をあてがって腕上をなぞると、2つの受光素子3の受光量の差が静脈位置に対する矢印7のずれ程度に対応し、該受光量の差に対応するように表示素子6に表示する。医師や看護師は表示素子6の表示を見ながら先端部の位置を微調整し、該受光量の差がゼロになるようにする。その時の矢印7が示す位置が、静脈が存在している位置を示すことになる。 When a doctor or nurse holds this device in his hand and puts the tip around the area where he wants to puncture on the patient's arm and traces the arm, the difference in the amount of light received by the two light receiving elements 3 is indicated by the arrow 7 relative to the vein position. In response to the degree of deviation, display is performed on the display element 6 so as to correspond to the difference in the amount of received light. The doctor or nurse finely adjusts the position of the tip while viewing the display on the display element 6 so that the difference in the amount of received light becomes zero. The position indicated by the arrow 7 at that time indicates the position where the vein exists.
また、特許文献2−6には、類似の静脈探査装置が記載されている。特許文献2の静脈探査装置は、発光素子と受光素子2個の組が複数組配列され、静脈の位置と方向を検知するものである。特許文献3の静脈探査装置は、2本のアームを腕に装着して、各アーム上を発光素子と受光素子2個の組を組み込んだカーソルが移動可能とすることによって、静脈の位置と方向を検知するものである。
Patent Documents 2-6 describe a similar vein exploration device. The vein exploration device of
特許文献4の静脈探査装置は、発光素子と受光素子2個の組が複数組配列された構成を有するとともに、腕上にスポット照明する手段を設け、腕上に静脈位置を示すものである。特許文献5の静脈探査装置は、発光素子と受光素子2個の組が複数組配列された構成を有するとともに、少なくとも1つの受光素子の受光量から脈動を検出し、脈動の有無を表示するものである。また、特許文献6の静脈探査装置は、腕輪に発光素子と受光素子2個の組を組み込んだカーソルをスライド可能にしておき、腕を締め付け、腕輪についたカーソルをスライドさせて、静脈真上にくると、腕輪上のLEDが点灯するものである。 The vein exploration device of Patent Document 4 has a configuration in which a plurality of sets of light emitting elements and two light receiving elements are arranged, and is provided with means for spot illumination on the arm to indicate the vein position on the arm. The vein exploration device of Patent Document 5 has a configuration in which a plurality of pairs of light emitting elements and two light receiving elements are arranged, detects pulsation from the amount of light received by at least one light receiving element, and displays the presence or absence of pulsation. It is. Further, the vein exploration device of Patent Document 6 allows a cursor incorporating a pair of a light emitting element and a light receiving element to be slidable on a bracelet, tightens the arm, slides the cursor on the bracelet, and directly above the vein. When it comes, the LED on the bracelet lights up.
その他に、装置の目的は異なるが技術的に関連する従来の個人識別装置として、指の可視光像と近赤外像を取得・利用して血管パターンの特徴を抽出し、抽出された血管パターンの特徴と登録されている血管パターンの特徴と比較することで個人を識別する装置の提案がなされている(特許文献7参照)。 In addition, as a conventional personal identification device that is technically related, although the purpose of the device is different, the features of the blood vessel pattern are extracted and acquired using the visible light image and near infrared image of the finger, and the extracted blood vessel pattern There has been proposed a device for identifying an individual by comparing it with the registered blood vessel pattern features (see Patent Document 7).
しかしながら、前記従来の構成では、装置を腕に接触もしくは装着した状態で注射を打つことになり、装置自体が邪魔になって穿刺しにくい。また、不特定多数の患者に使用する場合、血液感染の恐れもあり不衛生である。また、従来の構成では、より太く直線性のある最適な静脈位置や方向を探し出すことは困難である。さらに、従来の構成では、穿刺後、生体中にある針先端が正しく狙った静脈に刺さらなかった場合に、どのように針先端位置を動かして狙った静脈に刺し直すかがわからない。 However, in the conventional configuration, the injection is performed in a state where the device is in contact with or attached to the arm, and the device itself is obstructive and is difficult to puncture. In addition, when used for an unspecified number of patients, there is a risk of blood infection, which is unsanitary. Also, with the conventional configuration, it is difficult to find an optimal vein position and direction that is thicker and more linear. Furthermore, in the conventional configuration, after the puncture, if the tip of the needle in the living body does not pierce the target vein correctly, it is not known how to move the needle tip position and re-pierce the target vein.
本発明は、血管の位置や方向等の生体の特徴情報を簡単な操作で正確かつ迅速に確認できる生体情報提示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a biological information presentation apparatus that can accurately and quickly confirm biological feature information such as the position and direction of a blood vessel with a simple operation.
本発明の生体情報提示装置は、生体の特徴情報を画像として提示するものであって、前記特徴情報を撮影するための所定波長の照明光を前記生体へ照射する照明手段と、前記生体を撮影し、生体撮像画像情報を取得する撮像手段と、前記生体撮像画像情報に基づいて前記特徴情報を検出し、検出した前記特徴情報を画像化した投影画像情報に変換する画像処理手段と、前記投影画像情報に基づく投影画像を前記生体表面に投影する投影手段と、を備えるものである。 The biological information presentation apparatus according to the present invention presents biological feature information as an image, and illuminates illumination light having a predetermined wavelength for photographing the feature information onto the biological body, and photographs the biological body. Imaging means for acquiring biometric captured image information, image processing means for detecting the feature information based on the biometric captured image information, and converting the detected feature information into imaged projection image information, and the projection Projecting means for projecting a projected image based on image information onto the surface of the living body.
本発明の生体情報提示装置は、前記撮像手段が、前記投影手段が前記生体上に投影した前記投影画像を撮影して可視画像情報を取得し、前記画像処理手段が、前記生体撮像画像情報に基づいて検出した前記特徴情報と、前記可視画像情報に基づいて検出した前記特徴情報との位置ずれを検出し、前記位置ずれに基づいて、前記投影手段が生体表面に投影した投影画像の前記特徴情報の位置が前記生体の特徴情報の位置と一致するように前記投影画像情報を補正するものを含む。 In the biological information presentation apparatus according to the present invention, the imaging unit captures the projected image projected on the living body by the projection unit to obtain visible image information, and the image processing unit includes the biological image captured image information. A positional deviation between the feature information detected based on the feature information detected based on the visible image information is detected, and the feature of the projection image projected on the living body surface by the projection unit based on the positional deviation is detected. The information for correcting the projection image information so that the position of the information coincides with the position of the feature information of the living body is included.
本発明の生体情報提示装置は、前記照明手段が、前記照明光を前記生体へ間欠的に照射し、前記撮像手段が、前記照明光照射時の前記生体撮像画像情報に基づいて前記特徴情報を検出するものを含む。 In the biological information presentation device of the present invention, the illumination unit intermittently irradiates the living body with the illumination light, and the imaging unit displays the feature information based on the biological image image information at the time of the illumination light irradiation. Includes what to detect.
本発明の生体情報提示装置は、前記画像処理手段が、連続して取得した前記生体撮像画像情報に基づく前記特徴情報間の位置ずれを、前記生体の移動情報して検出し、前記移動情報に基づいて前記投影画像情報を補正するものを含む。 In the biological information presentation device according to the present invention, the image processing means detects a positional shift between the feature information based on the biological captured image information continuously acquired as movement information of the living body, and includes the movement information as the movement information. And correcting the projection image information on the basis thereof.
本発明の生体情報提示装置は、前記撮像手段と前記投影手段が、同一のレンズを使用するものを含む。 The biological information presentation apparatus according to the present invention includes an apparatus in which the imaging unit and the projection unit use the same lens.
本発明の生体情報提示装置は、前記特徴情報が、血管位置であり、前記照明手段が、近赤外波長の照明光を照射し、前記撮像手段が、近赤外波長の分光感度が高いものであって、前記照明光照射時の前記生体撮像画像情報である近赤外画像情報、及び、前記照明光非照射時の前記生体撮像画像情報である可視画像情報を取得し、前記画像処理手段が、前記近赤外画像情報に基づいて血管像を画像強調した投影画像情報を生成し、前記投影手段が、前記投影画像情報に基づく可視画像を前記生体表面に投影するものを含む。 In the biological information presentation device of the present invention, the feature information is a blood vessel position, the illumination unit irradiates near-infrared wavelength illumination light, and the imaging unit has high near-infrared wavelength spectral sensitivity. And obtaining near-infrared image information that is the biologically-captured image information at the time of illumination light irradiation, and visible image information that is the biologically-captured image information at the time of non-irradiation of the illumination light, and the image processing means Includes generating projection image information in which a blood vessel image is image-enhanced based on the near-infrared image information, and the projection unit projects a visible image based on the projection image information onto the living body surface.
本発明の生体情報提示装置は、前記画像処理手段が、前記生体撮像画像情報から前記特徴情報を生成する特徴抽出手段と、前記特徴情報のうち、血管の位置形状情報から血管強調画像情報を生成する強調画像生成手段と、前記血管強調画像情報を記憶し、該記憶した血管強調画像情報を前記投影画像情報として前記投影手段へ出力する血管強調画像記憶手段と、前記生体撮像画像情報が生体からの近赤外光を撮像した近赤外画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を記憶する近赤外特徴情報第1記憶手段と、前記生体撮像画像情報が生体からの可視光を撮像した可視画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を記憶する可視特徴情報記憶手段と、前記生体撮像画像情報が生体からの近赤外光を撮像した近赤外画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を近赤外特徴情報第1記憶手段に記憶するに先立ち、前記近赤外特徴情報第1記憶手段に記憶されている前記特徴情報を記憶する近赤外特徴情報第2記憶手段と、前記可視特徴情報記憶手段が記憶する前記特徴情報と前記近赤外特徴情報第1記憶手段が記憶する前記特徴情報から、前記特徴情報の位置ずれを検出し、該位置ずれの方向と位置ずれ量を第1のベクトルとして生成し、前記近赤外特徴情報第2記憶手段が記憶する前記特徴情報と前記近赤外特徴情報第1記憶手段が記憶する前記特徴情報から、前記特徴情報の位置ずれを検出し、該位置ずれの方向と位置ずれ量を第2のベクトルとして生成する位置ずれ検出手段と、前記血管強調画像記憶手段が記憶する前記血管強調画像情報を前記第1のベクトル、または、前記第2のベクトルの方向へ該ベクトル量だけ移動させた補正画像情報を生成し、該補正画像情報を新たな血管強調画像情報として前記血管強調画像記憶手段に更新記憶させる画像補正手段と、を備えるものを含む。 In the biometric information presentation apparatus according to the present invention, the image processing unit generates feature information from the biometric image information, and generates blood vessel emphasized image information from blood vessel position shape information among the feature information. An enhanced image generating unit that stores the blood vessel enhanced image information, and outputs the stored blood vessel enhanced image information to the projecting unit as the projection image information. In the case of near-infrared image information obtained by imaging near-infrared light, near-infrared feature information first storage means for storing the feature information generated by the feature extraction means, and the biological image-captured image information from the living body In the case of visible image information obtained by imaging visible light, visible feature information storage means for storing the feature information generated by the feature extraction means, and the biometric imaged image information images near-infrared light from a living body. In the case of near-infrared image information, the feature information generated by the feature extraction means is stored in the near-infrared feature information first storage means prior to being stored in the near-infrared feature information first storage means. From the feature information stored in the near-infrared feature information second storage means for storing the feature information, the feature information stored in the visible feature information storage means, and the feature information stored in the near-infrared feature information first storage means, the feature A positional deviation of information is detected, a direction of the positional deviation and a positional deviation amount are generated as a first vector, and the feature information and the near-infrared feature information stored in the near-infrared feature information second storage means are stored. A positional deviation detecting means for detecting a positional deviation of the characteristic information from the feature information stored in one storage means and generating the positional deviation direction and the positional deviation amount as a second vector; and the blood vessel enhanced image storage means Remember Corrected image information is generated by moving the tube-enhanced image information by the amount of the vector in the direction of the first vector or the second vector, and the corrected image information is used as the new blood vessel-enhanced image information. And an image correction unit that is updated and stored in the image storage unit.
本発明の生体情報提示装置は、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報が、血管の位置形状、もしくは、血管分岐点、もしくは、生体に貼付した特殊シールの像の位置、もしくは、最適穿刺領域の中心点であり、前記位置ずれ検出手段が前記特徴情報の位置の変化を検出するものを含む。 In the biological information presentation device according to the present invention, the feature information generated by the feature extraction unit is a position shape of a blood vessel, a blood vessel branch point, a position of an image of a special sticker attached to a living body, or an optimum puncture region. And the positional deviation detecting means detects a change in the position of the feature information.
本発明の生体情報提示装置は、前記照明手段と、前記撮像手段と、前記画像処理手段と、前記投影手段を収容する筐体と、前記筐体を前記生体に対して所定の位置に支持するための支持手段を備えるものを含む。 The biological information presentation device of the present invention supports the illumination unit, the imaging unit, the image processing unit, a housing that houses the projection unit, and the housing at a predetermined position with respect to the living body. Including a support means for.
本発明の生体情報提示装置は、前記生体をのせる台座手段を備え、前記支持手段が、前記台座手段に固定化されるものを含む。 The biological information presentation apparatus of the present invention includes a pedestal unit for placing the living body, and the support unit is fixed to the pedestal unit.
本発明の生体情報提示装置は、前記支持手段が、前記筐体の前記生体に対する角度又は高さが調整可能であるものを含む。 In the biological information presentation apparatus according to the present invention, the support means includes an apparatus that can adjust an angle or a height of the housing with respect to the living body.
本発明の生体情報提示装置は、前記画像処理手段が保持している情報を外部に出力するとともに外部からの情報を受信する入出力手段を備え、前記画像処理手段が、前記投影画像情報と前記外部からの情報とを合成した合成画像情報を生成し、前記投影手段が、前記合成画像情報に基づく投影画像を前記生体表面に投影するものを含む。 The biological information presentation apparatus of the present invention includes an input / output unit that outputs information held by the image processing unit to the outside and receives information from the outside, and the image processing unit includes the projection image information and the information It includes generating composite image information obtained by combining information from the outside, and the projection unit projecting a projection image based on the composite image information onto the living body surface.
本発明の生体情報提示装置の実施の形態について図面を用いて説明する。以下の説明では、生体情報提示装置の一例として、生体の特徴情報として血管位置を提示する血管位置提示装置について説明する。 Embodiments of the biological information presentation apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a blood vessel position presentation device that presents a blood vessel position as biometric feature information will be described as an example of a biological information presentation device.
従来から知られているように、生体内の静脈血は近赤外光を吸収しやすい特性があり、例えば、生体に近赤外光を照射した状態で生体からの反射光を、近赤外光に感度の高い撮像素子(例えばCCD型撮像素子)を用いて撮像すると、血管部分が相対的に低輝度で、皮膚部分が相対的に高輝度の画像が得られる。 As is conventionally known, venous blood in a living body has a characteristic of easily absorbing near-infrared light.For example, reflected light from a living body is irradiated with near-infrared light in a state where the living body is irradiated with near-infrared light. When an image is picked up using an image sensor having high sensitivity to light (for example, a CCD type image sensor), an image with a relatively low luminance in the blood vessel portion and a relatively high luminance in the skin portion is obtained.
本発明の血管位置提示装置は、この特性を利用して生体の血管を検出し、検出した血管を示す画像を生体の真の血管位置に投影するものである。したがって、医師や看護師が血管への注射を行う場合、目視で見えにくい血管であっても、生体に投影した画像により血管位置を正確かつ迅速に確認できる。 The blood vessel position presentation apparatus of the present invention detects a blood vessel of a living body using this characteristic, and projects an image showing the detected blood vessel on a true blood vessel position of the living body. Therefore, when a doctor or nurse performs an injection into a blood vessel, the blood vessel position can be accurately and quickly confirmed by an image projected on a living body even if the blood vessel is difficult to see visually.
(第1の実施の形態)
図1に、本発明の第1の実施の形態の血管位置提示装置の概略機能ブロック図を示す。図1の血管位置提示装置は、照明手段401、撮像手段402、画像処理手段403、投影手段404、入出力手段405を含んで構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic functional block diagram of the blood vessel position presentation device according to the first embodiment of the present invention. The blood vessel position presentation apparatus in FIG. 1 includes an
照明手段401は、近赤外波長領域の照明光である近赤外光421を生体に照射するものであり、例えば近赤外LEDを近赤外光源として含む。照明手段401は、画像処理手段403からの指示411(最適な光の強度と照射タイミング)にしたがって、近赤外光源を発光させる。近赤外光421の照射は間欠的に行われ、例えば、撮像手段402が3フレームを撮像する期間照射し、続く9フレームを撮像する期間照射を休止する。また、照射する近赤外光421の強度は、近赤外光照射時の撮影画像において、血管部分と皮膚部分のコントラストが最大になるように画像処理手段403から指示411を出力し、近赤外LEDへの入力電流量を制御することによって制御される。
The
撮像手段402は、生体及び投影手段404が生体に投影した投影画像を撮影するもので、可視光波長から近赤外波長において分光感度の高いCCD撮像素子又はCMOS撮像素子を備える。生体からの反射光422から得られる撮像画像情報は、生体撮像画像情報413として画像処理手段403に転送される。前述のように、照明手段401からの近赤外光421は間欠的に照射されるので、撮像手段402は、近赤外光421を照射した時の撮像情報である近赤外画像情報と、近赤外光421を照射しない時の撮像情報である可視画像情報を取得して、生体撮像画像413として画像処理手段403に転送する。なお、後述するように、撮像手段402は、近赤外光421照射時には近赤外波長の光だけを透過するフィルタを介して撮像し、近赤外光421非照射時には、このようなフィルタなしで撮像する。また、撮像手段402は、転送する生体撮像画像情報413が近赤外画像情報か可視画像情報かを区別するためのフラグ情報412を、合わせて画像処理手段403に転送する。フラグ情報412としては、近赤外波長の光だけを透過するフィルタの使用期間及び非使用期間を示す信号を利用できる。
The
投影手段404は、画像処理手段403からの投影画像情報414に基づいて生体表面に映し出す投影光423を生成するものである。投影画像情報414は、近赤外画像情報に基づいて血管像を画像強調したものであり、投影光423は可視光であるので、生体表面に映し出された像は、血管を可視化した投影血管像となり、医師や看護師の目にみえるものとなる。なお、投影画像情報414は、各画素の画素値がR(赤)、G(緑)、B(青)各8ビットで表現される画像情報である。
The
画像処理手段403は、生体撮像画像情報413に基づいて生体の特徴情報を検出し、検出した特徴情報を血管の投影画像情報に変換するものであり、所定のプログラムを実行するプロセッサを主体に実現される。血管位置の提示を行う場合、具体的には、近赤外光421を照射した時の生体撮像画像情報413である近赤外画像情報に基づいて、血管像を画像強調した投影画像情報414を生成する。また、近赤外光421を照射しない時の生体撮像画像情報413である可視画像情報に基づいて、投影光423によって映し出された投影血管像の位置を認識する。そして、投影血管像の位置が生体の血管位置に一致するように、投影画像情報414を補正する。なお、投影画像情報414の補正に際しては、連続して取得した生体撮像画像情報413に基づいて検出した血管位置のずれを、生体の移動を示すベクトルとして検出し、このベクトルに基づいて投影画像情報414を補正してもよい。
The image processing means 403 detects biological feature information based on the biological captured
なお、血管像を画像強調するに際しては、画像処理手段403にてエッジ強調や色の付加などの加工を行う。このような処理を行うことにより血管部分のエッジなどがぼやけていたりしても、投影画像は鮮明なものとなる。
Note that when the blood vessel image is enhanced, the
また、画像処理手段403は、上記した投影画像情報414を投影手段404に送るとともに、照明手段401に対して近赤外光421の強度と照射タイミングを指示する指示411を送る。近赤外光421の強度は、生体撮像画像情報413である近赤外画像情報に基づいて求める。
In addition, the
入出力手段405は、画像処理手段403からの出力データ416を所定通信プロトコルにしたがってフォーマット化して通信情報415として外部に送信するとともに、外部からの通信情報415を前記同様の所定通信プロトコルにしたがってデフォーマットして入力データ416として画像処理手段403へ転送するものである。外部からの入力データ416は、血管像を画像強調した投影画像情報414に合成される。入出力データ416の利用については後述する。
The input /
図1に示される各要素は所定の筐体に収納され、血管位置を検出しようとする生体と所定の位置関係に設置されて使用される。図2は、本発明の第1の実施の形態の血管位置提示装置の配置を示す図である。 Each element shown in FIG. 1 is housed in a predetermined housing, and is used in a predetermined positional relationship with a living body whose blood vessel position is to be detected. FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement of the blood vessel position presentation device according to the first embodiment of this invention.
図1に示される各要素は筐体101に収納され、筐体101は支持手段100によって、生体と所定の位置関係に保たれる。支持手段100は、支持棒102、高さ固定部103、高さ調整支持棒104、電源部105、コンセントケーブル106、クリップ108を含んで構成され、クリップ108によって注射用の台座107に固定される。台座107は、一般医療現場で使用されている注射専用の台座であり、医師や看護師が静脈注射を行う際に、台座107に腕109がのせられる。
Each element shown in FIG. 1 is housed in a
筐体101と支持手段100は支持棒102で接続され、高さ固定部103は、高さ調節支持棒104に沿って上下し、腕109と筐体101との間が所定距離になる高さで、高さ固定部103を高さ調節支持棒104に固定化するものである。これによって、操作者は筐体101と腕109との距離を調整することができる。
The
高さ調節支持棒104は電源部105に固定されており、コンセントケーブル106にて外部から供給される電力は、前記支持手段を介して筐体101に供給される。なお、角度変更部131は、支持棒102と高さ固定部103との角度を変更させるためのものであり、操作者は筐体101を腕109に対し角度調整をすることができる。
The height
筐体101には、撮像レンズユニット110、回転型光学フィルタ111、CCD型撮像素子(以下、CCD)112、情報処理手段113、可視光源114、液晶ユニット115、投影レンズユニット116、近赤外LED121、122、123が収容される。
The
照明手段401は、近赤外LED121、122、123からなり、腕109に対し、近赤外光を照射するものである。近赤外LED121、122、123の発光期間は、撮像手段402を構成する回転型光学フィルタ111の近赤外透過フィルタ303(図3参照)が撮像光軸を通過する期間と一致するように、画像処理手段403から指示される。
The illumination means 401 is composed of near-
情報処理手段113は、画像処理手段403及び入出力手段405から構成されるものである。
The
可視光源114、液晶ユニット115、投影レンズユニット116は、投影手段404を構成するもので、一般的に使用されている3LCD方式のプロジェクタである。画像処理手段403からの投影画像情報414は液晶ユニット115に転送され、バックライトとなる可視光源114からの光は液晶ユニット115に照射される。したがって、液晶ユニット115に表示された血管位置を強調した画像は、投影レンズユニット116を介して腕109に投影され、投影血管像118として腕109に現れる。
The visible
撮像レンズユニット110、回転型光学フィルタ111、CCD112は、撮像手段402を構成するもので、腕109からの反射光を取り込んで回転型光学フィルタ111にて分別される2種類の波長光の画像をCCD112にて取得するものである。ここで、CCD112は、可視光から近赤外光の波長領域に対して分光感度が高いものを使用する。また、回転型光学フィルタ111が分別する2種類の波長光は、近赤外波長光と可視波長光である。
The
図3に、本発明の第1の実施の形態の血管位置提示装置における回転型光学フィルタの構成図を示す。図3の回転型光学フィルタ111は、撮像レンズユニット110とCCD112間に配置され、回転軸301を中心に角速度一定で回転するものである。空洞部302は、何も存在しない空洞状態であり、近赤外透過フィルタ303は、近赤外波長の光だけを透過するフィルタである。
FIG. 3 is a configuration diagram of a rotary optical filter in the blood vessel position presentation device according to the first embodiment of the present invention. 3 is arranged between the
撮像レンズユニット110からCCD112へ向かう光軸は、空洞部302を9フレーム時間、近赤外透過フィルタ303を3フレーム時間通過する。なお、ここにフレーム時間とは、CCD112が1枚の画像を撮像するための時間であり、例えば、CCD112が1秒間に30フレーム撮像可能ならば、1フレーム時間は約33ミリ秒となる。照明部を構成する近赤外LED121、122、123は、撮像レンズユニット110からCCD112へ向かう光軸が近赤外透過フィルタ303を通過する時間駆動され、近赤外光421を腕109に照射される。よって、CCD112は、前記3フレーム時間には腕109からの反射光のうち、近赤外波長の光に基づく画像を取得する。また、前記9フレーム時間には、可視波長と近赤外波長の光に基づく画像を取得する。
The optical axis from the
画像処理手段403は、近赤外波長の光に基づく3フレームの画像のうちの2フレーム目の画像を近赤外画像情報として利用し、可視波長と近赤外波長の光に基づく9フレームの画像うちの2、5、8フレーム目の3フレームの画像を可視画像情報として利用する。 The image processing means 403 uses the image of the second frame among the three frames based on the near-infrared wavelength light as near-infrared image information, and uses nine frames based on the visible and near-infrared light. Of the images, the third, third, and eighth frames are used as visible image information.
なお、図3において空洞部302を何も存在しない空洞状態としたが、可視波長だけを透過する可視光透過フィルタ、もしくは近赤外光をカットする近赤外カットフィルタを備え付けてもよい。このようなフィルタを備えると、近赤外光421非照射時の画像情報として近赤外波長の光の影響がない可視画像情報を取得することができる。
In FIG. 3, the
図4は、本発明の第1の実施の形態の血管位置提示装置における画像処理手段403の内部ブロック図を示したものである。図4の画像処理手段は、制御手段800、特徴抽出手段801、強調画像生成手段802、血管強調画像記憶手段803、セレクタ手段804、近赤外特徴情報第1記憶手段805、近赤外特徴情報第2記憶手段810、可視特徴情報記憶手段806、セレクタ手段807、位置ずれ検出手段808、画像補正手段809、画像合成手段811を含んで構成される。
FIG. 4 is an internal block diagram of the
制御手段800は、フラグ情報412を基に、生体撮像画像情報413が近赤外画像情報か可視画像情報かを認識することで、各手段の動作を制御するものである。ここでは、特に、データの流れに関わる制御信号として、セレクタ手段804が、血管強調画像記憶手段803が記憶する血管強調画像情報と画像合成手段811にて生成される合成画像情報とのどちらを選択するかを示す選択信号821、及び、セレクタ手段807が、可視特徴情報記憶手段806に記憶される可視特徴情報と近赤外特徴情報第1記憶手段に記憶される近赤外特徴情報とのどちらを選択するかを示す選択信号822、の2種類の制御信号を図4に示している。
The
特徴抽出手段801は、撮像手段から入力される生体撮像画像情報413の特徴を抽出して特徴情報を生成するものである。後に詳細説明するが、特徴情報としては、血管の経路や血管分岐点に関わる血管パターン情報、前記血管パターン情報の中で直線性が高くて太い領域を意味する最適穿刺領域情報、腕に貼付した特殊シール位置情報が挙げられる。
The
強調画像生成手段802は、特徴抽出手段801が生成する特徴情報である血管パターン情報を基に血管の存在を強調した血管強調画像情報を生成するものである。
The emphasized
血管強調画像記憶手段803は、強調画像生成手段802が生成する血管強調画像情報を記憶し、記憶した血管強調画像情報を画像補正手段809にて補正された画像情報を再度血管強調画像情報として更新記憶するものである。
The blood vessel emphasized
近赤外特徴情報第1記憶手段805は、特徴抽出手段801が生体撮像画像情報413である近赤外画像情報から生成した特徴情報を記憶するものであり、可視特徴情報記憶手段806は、特徴抽出手段801が生体撮像画像情報413である可視画像情報から生成した特徴情報を記憶するものである。近赤外特徴情報第2記憶手段810は、腕の動きを検出する際に、近赤外特徴情報第1記憶手段に記憶されている腕が動く前の特徴情報を一時的に記憶するためのものである。
The near-infrared feature information
セレクタ手段807は、選択信号822に従って、可視特徴情報記憶手段806に記憶される可視特徴情報と近赤外特徴情報第1記憶手段に記憶される近赤外特徴情報とのどちらかを選択するためのものである。
The
位置ずれ検出手段808は、セレクタ手段807からの特徴情報と近赤外特徴情報第1記憶手段805からの特徴情報を比較し、特徴情報に含まれる位置情報のずれを検出し該ずれ方向とずれ量をベクトルとして生成するものである。 The positional deviation detection means 808 compares the feature information from the selector means 807 with the feature information from the near-infrared feature information first storage means 805, detects the deviation of the positional information included in the feature information, and detects the deviation direction and deviation. A quantity is generated as a vector.
画像補正手段809は、血管強調画像記憶手段803に記憶される血管強調画像情報を位置ずれ検出手段808が生成するベクトル分だけずらした画像情報を生成するものである。
The
画像合成手段811は、血管強調画像記憶手段803に記憶される血管強調画像情報と入出力手段405を介して外部から入力される画像情報、文字列情報等の入力データとを重ね合わせて合成した合成画像情報を生成するものである。
The image synthesizing unit 811 synthesizes the blood vessel emphasized image information stored in the blood vessel emphasized
セレクタ804は、選択信号821に従って、血管強調画像記憶手段803が記憶する血管強調画像情報と画像合成手段811にて生成される合成画像情報とのどちらを選択して、投影画像情報414して出力するためのものである。
The
次に、本発明の第1の実施の形態の血管位置提示装置の概略動作を説明する。画像処理手段403は、近赤外光421を間欠的に照射した状態で、まず、生体撮像画像情報413として近赤外画像情報を受信し、特徴抽出手段801にて近赤外画像情報から血管の特徴を抽出して血管パターン情報を生成し、前記血管パターン情報を近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶すると同時に、強調画像生成手段802にて前記血管パターン情報から血管強調画像情報を生成し、前記血管強調画像情報を血管強調画像記憶手段803に記憶しておく。血管強調画像記憶手段803に記憶された血管強調画像情報は、セレクタ手段804にて選択されて、投影画像情報414として投影手段404へ転送される。
Next, the schematic operation of the blood vessel position presentation device according to the first embodiment of the present invention will be described. The
投影画像情報414に基づいて、投影手段404は、血管を示す投影血管像118を腕109へ投影する。投影血管像118は近赤外光421が腕に照射されていない期間に撮像手段402にて撮像され、該撮像された可視画像情報は生体撮像画像情報413として画像処理手段403へ転送される。特徴抽出手段801は、該可視画像情報から腕に投影された血管像の特徴を抽出して血管パターン情報を生成し、該血管パターン情報を可視特徴情報記憶手段806に記憶する。位置ずれ検出手段808は、可視特徴情報記憶手段806に記憶された可視特徴情報に対し、近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶された近赤外特徴情報がどの方向にどれだけずれているかを検出し、該ずれ方向とずれ量を第1のベクトルとして生成する。画像補正手段809は、血管強調画像記憶手段803に記憶されている前記近赤外画像情報に基づく血管強調画像情報を前記第1のベクトルの方向へ該ベクトル量だけずらした補正画像情報を生成し、該補正画像情報を新たな血管強調画像情報として血管強調画像記憶手段803に更新記憶し、該記憶された血管強調画像情報は、セレクタ手段804にて選択されて、投影画像情報414として投影手段404へ転送され、投影手段404にて腕109へ投影される。この一連の処理は、腕に映る投影血管像118と腕の血管117とが一致するように機能する。
Based on the
前記一連の処理を数回繰り返し、位置ずれ検出手段808が生成する位置ずれ量がゼロとみなされると、腕に映る投影血管像118と腕の血管117とが一致したと判断して、前記一連の処理を終了する。ここまでの処理を以降、キャリブレーションと表現する。前記キャリブレーション終了以降は、腕109が動かない限り、腕に映る投影血管像118と腕の血管117とは一致していることになる。
The series of processing is repeated several times, and when the amount of displacement generated by the displacement detection means 808 is considered to be zero, it is determined that the projected
前記キャリブレーション終了後は、腕109が動くことによって腕に映る投影血管像118と腕の血管117とが一致しなくなるので、腕109の動きに合わせて投影画像情報414を補正する必要がある。該処理を以後、動き補正処理と表現する。以下、該動き補正処理について説明する。近赤外光421を間欠的に照射した状態で、生体撮像画像情報413として近赤外画像情報を受信した特徴抽出手段801は、前記近赤外画像情報から血管の特徴を抽出して血管パターン情報を生成し、前記血管パターン情報を近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶する。次に同じく、生体撮像画像情報413として近赤外画像情報を受信すると、近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶された特徴情報を近赤外特徴情報第2記憶手段810に記憶してから、特徴抽出手段801は、前記近赤外画像情報から血管の特徴を抽出して血管パターン情報を生成し、該血管パターン情報を近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶する。位置ずれ検出手段808は、近赤外特徴情報第2記憶手段810に記憶された近赤外特徴情報(腕が動く前の特徴情報)に対し、近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶された近赤外特徴情報(腕が動いた後の特徴情報)がどの方向にどれだけずれているかを検出し、該ずれ方向とずれ量を第2のベクトルとして生成する。画像補正手段809は、前記キャリブレーション終了時点で血管強調画像記憶手段803に記憶されている血管強調画像情報を前記第2のベクトルの方向へ該ベクトル量だけずらした補正画像情報を生成し、該補正画像情報を新たな血管強調画像情報として血管強調画像記憶手段803に更新記憶し、該記憶された血管強調画像情報は、セレクタ手段804にて選択されて、投影画像情報414として投影手段404へ転送され、投影手段404にて腕109に投影される。この一連の処理により、腕に映る投影血管像118は、腕の動きによって動く腕の血管117と常に一致するように機能する。
After the calibration is finished, the projected
したがって、図1に示すように、血管117の部分に投影血管像118を投影することができ、医師や看護師は投影血管像118の部分に血管が存在するものと認識することができる。
Therefore, as shown in FIG. 1, the projected
なお、前記キャリブレーション処理は、前記動き補正処理の最中に一時的に行ってもよい。また、前記特徴情報として、例えば、血管分岐点を用い、位置ずれ検出手段808において、血管分岐点の位置のずれを検出するものであってもよい。または、例えば、腕に貼付した特殊シールを特徴抽出手段801にて検出して、前記特徴情報として、該特殊シールの位置を用い、位置ずれ検出手段808において、該特殊シールの位置のずれを検出するものであってもよい。または、例えば、特徴抽出手段801にて、抽出した血管パターン情報から直線性が高くて太い領域である最適穿刺領域の中心点を前記特徴情報とし、位置ずれ検出手段808において、該最適穿刺領域の中心点の位置ずれを検出するものであってもよい。
The calibration process may be temporarily performed during the motion correction process. Further, as the feature information, for example, a blood vessel branch point may be used, and the position
入出力手段405は、外部から、例えば患者の点滴薬情報や点滴日時情報を受信する。受信した情報は、画像情報又は文字列情報等のサブ画像情報に加工して入力データ416として画像処理手段403へ送られ、サブ画像情報は、画像処理手段403内の画像合成手段811にて、血管強調画像記憶手段803に記憶されている血管強調画像情報と合成され、投影画像情報414として投影手段404に転送され、投影手段404にて腕109に投影される。したがって、患者の点滴薬情報や点滴日時情報の情報が腕に表示されることで、医療過誤を未然に防ぐ効果を得られる。
The input /
また、入出力手段405は、画像処理手段403が保持する血管強調画像情報を出力データ416として入出力手段405を介して通信情報415として外部へ転送することができる。血管位置提示装置外部の端末等が該通信情報415を受信して、元の血管強調画像情報を復元し、復元した血管強調画像を医師が見てその所見情報や指示情報を血管位置提示装置側に送ることにより、より適切な処置を行うことができる。また、所見情報や指示情報の送信は、電話線等の通信手段にて、通信情報415として入出力手段405へ送信してもよい。その場合、同様に、入出力手段405にて所見情報や指示情報を画像情報又は文字列情報等のサブ画像に加工して入力データ416として画像処理手段403へ送り、画像処理手段403内の画像合成手段811にて血管強調画像情報と合成し、投影画像情報414として投影手段404へ転送され、投影手段404にて腕109に投影される。これにより、遠隔地からの所見情報や指示情報を、簡単に取得・開示することができる。
Further, the input /
図5は、本発明の第1の実施の形態の血管位置提示装置における特徴抽出手段801の血管位置検出処理と、強調画像生成手段802の処理を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the blood vessel position detection processing of the
図5(A)に示す画像E(501)は、生体撮像画像情報413に対応する近赤外画像もしくは可視画像であり、血管502が映っている。ここでは、画像E(501)が近赤外画像の場合で説明する。特徴抽出手段801は、画像E(501)の各水平ライン504を走査して、横軸を水平1ライン、縦軸を輝度とした水平ラインの各画素の輝度グラフを生成する。例えば、水平ライン504が血管502と交差すると、図5(B)に示す輝度グラフ507のようになる。ここに、画素輝度505、506はそれぞれ、水平ライン走査上で血管近傍503内の最初の画素輝度、最後の画素輝度である。輝度グラフ507は所定の輝度閾値TH1と比較され、輝度グラフ507と輝度閾値TH1とが交差する位置に最も近い画素位置A3、A4を血管502の境界位置とみなし、画素位置A3とA4との間の画素数、及び画素位置A3とA4の中点に最も近い画素位置Pを記憶しておく。全ての水平ラインを走査終了した時点で、各ラインの画素位置A3とA4との間の画素数、及び画素位置A3とA4の中点画素位置Pを、血管パターン情報として保持しておく。
An image E (501) shown in FIG. 5A is a near-infrared image or a visible image corresponding to the
強調画像生成手段802は、前記近赤外画像情報の血管パターン情報を用いて血管強調画像情報を生成する場合、血管502の境界位置として検出された画素位置A3、A4の間の画素の輝度を一様に高輝度化させ、それ以外の画素輝度を0とした血管強調画像情報を生成する。投影手段404がカラー表示能力のある場合なら、例えば、画素位置A3、A4の間の画素色を一様に明るい赤色とし、それ以外の画素色を黒色としてもよい。
When generating the blood vessel emphasized image information using the blood vessel pattern information of the near-infrared image information, the emphasized
図6は、本発明の第1の実施の形態の血管位置提示装置における穿刺領域探索を説明する図である。穿刺領域探索は、前記血管パターン情報を基に、特徴抽出手段801によって行われる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a puncture region search in the blood vessel position presentation device according to the first embodiment of this invention. The puncture area search is performed by the
図6(A)に示す画像601は、生体撮像画像情報413に対応する近赤外画像もしくは可視画像であり、血管603、604、605が映っている。この情報に基づいて、図5で説明した方法で血管境界を検出し、血管パターン情報を生成する。具体的には、まず、画像601の左上から1ラインずつ、順番602のとおり、一番上のラインから一番下のラインまで全ラインを走査し、各ラインが血管と交わる画素位置、血管領域の画素数、血管領域の中点画素位置を求める。例えば、水平走査ライン606においては、該ラインが血管境界と交わるK1とK2との間の画素数LK、K1とK2の中点画素位置PK、S1とS2との間の画素数LS、S1とS2との中点画素位置PS、T1とT2との間の画素数LT、T1とT2との中点画素位置PTを検出し、水平走査ライン606の血管パターン情報として記憶しておく。同様にして、全ラインに対しこの処理を行うと、血管パターン情報として、全ての血管の太さと中心位置が生成されることになる。
An
血管パターン情報は、分岐点で分割された血管単位で管理される。図6の例では、図6(B)に示すように、中心位置PK0からPK399にいたる点線経路で示される血管リスト1、中心位置PS0からPS300にいたる点線経路で示される血管リスト2、中心位置PT170からPT300にいたる点線経路で示される血管リスト3、中心位置PU300からPU399にいたる点線経路で示される血管リスト4によって管理される。図6(B)において、PK0、PS0は0ライン目の血管の中心位置を意味し、PK0位置、PS0位置の血管の太さがそれぞれLK0、LS0である。また、PS300、PT300、PU300は、300ライン目の血管分岐点である。なお、この例では、画像601は、横640画素、縦400画素で表される。
Blood vessel pattern information is managed in units of blood vessels divided at branch points. In the example of FIG. 6, as shown in FIG. 6B, a
次に、穿刺に適した領域を抽出するため、各血管リストから、中心位置を結んだ点線部分の直線性が高い箇所をサブリストとして複数個抽出し、各サブリストにおける血管の太さの平均値が大きいものから順にN個(Nは自然数)のサブリストを選択する。このようにして選択されたサブリストによって特定される領域を、穿刺に適した領域とする。この例では、2個のサブリストが最適穿刺領域611、612として選択されている。
Next, in order to extract a region suitable for puncture, a plurality of points with high linearity of the dotted line connecting the center positions are extracted as sublists from each blood vessel list, and the average of the thickness of the blood vessels in each sublist N sub-lists (N is a natural number) are selected in order from the largest value. The area specified by the sublist selected in this way is set as an area suitable for puncture. In this example, two sublists are selected as the
このように抽出された最適穿刺領域は、例えば、血管強調画像記憶手段803が記憶する血管強調画像情報に重畳されて腕109に投影してもよい。
The optimal puncture region extracted in this manner may be superimposed on the blood vessel emphasized image information stored in the blood vessel emphasized
図7は、本発明の第1の実施の形態の血管位置提示装置における位置ずれ量の検出動作を説明する図である。位置ずれ量の検出は、位置ずれ検出手段808によって前記キャリブレーション時、前記動き補正処理時ともに行われる。以下、位置ずれ情報はベクトルで表現する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of detecting the amount of displacement in the blood vessel position presentation device according to the first embodiment of this invention. The position shift amount is detected by the position
まず、前記動き補正処理の場合を例に説明する。図7(A)に示すように、生体のあらかじめ穿刺したい箇所近辺の表面上に特殊シールが貼られ、特殊シール像704が映っている。この特殊シールは、近赤外光が当たると近赤外光を極端に蛍光もしくは吸収する材質のものである。
First, the case of the motion correction process will be described as an example. As shown in FIG. 7A, a special sticker is pasted on the surface of the living body in the vicinity of a place to be punctured in advance, and a
照明手段401が近赤外光を照射時に撮像した近赤外画像が、撮像画像領域700にあるとする。この時、特徴抽出手段801は、特殊シール像704もしくは血管分岐点703の撮像画像領域700内での画素位置を検出すると、該画素位置を近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶させる。なお、この特殊シールの像の位置検出は、前記図5で示した血管部分の輝度変化を検出する方法と同様の方法で行うものとする。
It is assumed that a near-infrared image captured by the
生体が動いたり揺れたりすると、次の時刻に撮像した近赤外画像では、血管701、702はそれぞれ血管711、712へ位置が動いており、同様に、血管分岐点703は血管分岐点713へ、特殊シール像自体も特殊シール像704から特殊シール像714へ動く。特徴抽出手段801は、同様に、特殊シール像714や血管分岐点713の撮像画像領域700内での画素位置を検出すると、近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶しておいた前記特殊シール像704もしくは血管分岐点703の画素位置を近赤外特徴情報第2記憶手段810に記憶させてから、前記特殊シール像714もしくは血管分岐点713の画素位置を近赤外特徴情報第1記憶手段805に記憶させる。次に、位置ずれ検出手段808が、近赤外特徴情報第1記憶手段805、近赤外特徴情報第2記憶手段810に記憶された各情報を基に、特殊シール像704の位置から特殊シール像714の位置へのベクトル、もしくは血管分岐点703の位置から血管分岐点713の位置へのベクトルを算出する。例えば、血管分岐点713の位置が血管分岐点703の位置に対して水平左方向に50画素、垂直下方向に20画素ずれていたとすると、位置ずれベクトルは(−50、+20)となる。
When the living body moves or shakes, in the near-infrared image captured at the next time, the positions of the
このように検出された位置ずれベクトルは、血管強調画像記憶手段803に記憶された血管強調画像情報の補正に利用される。すなわち、画像補正手段809が、血管強調画像記憶手段803に記憶された血管強調画像情報を、前記位置ずれベクトル分だけずらした血管強調画像情報を、動き補正後の血管強調画像情報として、血管強調画像記憶手段803に更新記憶され、投影画像情報414として投影手段404へ転送される。
The position shift vector detected in this way is used for correcting the blood vessel emphasized image information stored in the blood vessel emphasized
キャリブレーション時の位置ずれベクトルは、次のように検出する。この場合、図7(A)における血管701、702はキャリブレーション開始時に撮像した近赤外画像に映った血管であり、血管711、712は腕に投影した血管像を撮像した可視画像に映った血管であるものとする。装置の初期状態として、腕109の血管117と腕109への投影血管像118は一致している必要があるので、前記近赤外画像に映った血管から前記可視画像に映った血管への位置ずれベクトルを、前記動き補正処理時と同様の方法で検出し、画像補正手段809が、血管強調画像記憶手段803に記憶されている前記近赤外画像に基づく血管強調画像情報を、前記位置ずれベクトルと反対方向に、前記位置ずれベクトル量だけずらした画像情報を、再び血管強調画像記憶手段803に更新記憶するとともに、血管強調画像記憶手段803に記憶された血管強調画像情報を投影画像情報414として投影手段404へ転送する。
The positional deviation vector at the time of calibration is detected as follows. In this case,
なお、特殊シールとしては、近赤外光によく蛍光するもしくは近赤外光をよく吸収するものを利用したが、可視光によく蛍光するもしくは可視光をよく吸収する性質のものを利用してもよい。この場合は、照明手段401が近赤外光を照射していない時に撮像した可視画像情報に基づいて、特殊シールの位置のずれをベクトル化する。また、この場合、照明手段401として別途可視光源を設け、近赤外光源が発光していない期間、この可視光源による可視光を生体に照射するようにしてもよい。
Special seals that fluoresce well or absorb near-infrared light are used, but those that have a property of fluorescing or absorbing visible light well. Also good. In this case, the position shift of the special seal is vectorized based on the visible image information captured when the
以上の説明では、位置ずれの検出に際して、生体に貼付した特殊シールの位置又は血管分岐点の位置を利用したが、図6で説明した穿刺領域を用いて行ってもよい。この場合、図7(B)に示すように、画像処理手段403は、生体が動く前と動いた後の血管パターン情報から生成した穿刺領域のずれを検出することで、位置ずれベクトルを生成する。図7(B)の例では、生体が動く前の最適穿刺領域611の中心点705が、生体が動いた後では最適穿刺領域717の中心点715に移動しているので、中心点705から中心点715へのベクトルを算出する。なお、図7(B)における動き探索領域716は、中心点705の近傍にある穿刺領域の中心点715を探索する範囲を意味する。
In the above description, the position of the special seal or the position of the blood vessel branch point attached to the living body is used for detecting the position shift, but it may be performed using the puncture region described with reference to FIG. In this case, as illustrated in FIG. 7B, the
(第2の実施の形態)
図8は、本発明の第2の実施の形態の血管位置提示装置の配置を示す図である。第2の実施の形態の血管位置提示装置は、投影手段404の構成を除いて第1の実施の形態の血管位置提示装置と同様であるので、機能ブロック図の記載及び説明、支持手段100及び台座107の記載及び説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of the blood vessel position presentation device according to the second embodiment of this invention. The blood vessel position presentation apparatus according to the second embodiment is the same as the blood vessel position presentation apparatus according to the first embodiment except for the configuration of the
図8における筐体101には、撮像レンズユニット110、回転型光学フィルタ111、CCD112、情報処理手段113、可視光源114、カラーホイール光学部202、DMD(Digital Micromirror Device)201、投影レンズユニット116、近赤外LED121、122、123が収容される。このうち、照明手段401を構成する近赤外LED121、122、123、画像処理手段403及び入出力手段405を構成する情報処理手段113、撮像手段402を構成する撮像レンズユニット110、回転型光学フィルタ111、CCD112は、図2に示すものと同様であるので、説明を省略する。
8 includes an
この例の投影手段404は、可視光源114、カラーホイール光学部202、DMD201、投影レンズユニット116を含むものであり、DLP(Digital Light Processing)方式のプロジェクタで一般的に使用されている構成である。バックライトとなる可視光源114からの光は、カラーホイール光学部202にてR(赤)、G(緑)、B(青)の3原色の光に分解され、各原色の光がDMD201に照射される。なお、近赤外光421を照射せず生体撮像画像情報413を可視画像情報として取得する際に、生体上に投影される血管像以外の特徴情報を高精度に取得可能にするために、カラーホイール光学部202に、R、G、Bに分光するためのカラーフィルタ以外に可視光源114からの可視光をそのまま通過させるための空洞部を備える構成にしてもよい。
The
画像処理手段403からの投影画像情報414はDMD201に転送され、各画素の明るさを元にDMD201が画素単位に制御して各画素に対応する反射光を生成し、この反射光を投影レンズユニット116を介して腕109に投影する。したがって、この投影された光は血管投影像118として腕109に現れる。
(第3の実施の形態)
図9は、本発明の第3の実施の形態の血管位置提示装置の配置を示す図である。第3の実施の形態の血管位置提示装置は、撮像手段402及び投影手段404の構成を除いて第1の実施の形態の血管位置提示装置と同様であるので、機能ブロック図の記載及び説明、支持手段100及び台座107の記載及び説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing the arrangement of the blood vessel position presentation device according to the third embodiment of this invention. Since the blood vessel position presentation apparatus of the third embodiment is the same as the blood vessel position presentation apparatus of the first embodiment except for the configuration of the
図9における筐体101には、撮像レンズユニット110と投影レンズユニット116を共通にした撮像投影共用レンズユニット901、回転型光学フィルタ111、CCD112、情報処理手段113、可視光源114、液晶表示ユニット115、近赤外LED121、122、123、撮像すべき光と投影すべき光を分離するプリズム902が収容される。このうち、照明手段401を構成する近赤外LED121、122、123、画像処理手段403及び入出力手段405を構成する情報処理手段113は、図2に示すものと同様であるので、説明を省略する。
The
この例の撮像手段402は、撮像投影共用レンズユニット901、プリズム902、回転型光学フィルタ111、CCD112によって構成される。また、投影手段404は、可視光源114、液晶ユニット115、プリズム902、撮像投影共用レンズユニット901によって構成される3LCD方式のプロジェクタである。
The
近赤外LED121、122、123による近赤外光の照射により腕109からの近赤外の反射光が撮像投影共用レンズユニット901により取り込まれる。入射光の光軸上には入射光の光軸と90度の方向にあるCCD112に向かって入射光を反射させる反射層を備えたプリズム902配置されており、これによって腕109からの反射光は回転型光学フィルタ111を介してCCD112にて撮像される。
Near-infrared reflected light from the
情報処理手段113を構成する画像処理手段403で生成された血管を画像強調した投影画像情報414は、液晶ユニット115に転送され、バックライトとなる可視光源114からの光を液晶ユニット115に照射する。液晶ユニット115からの血管強調画像光は、プリズム902、撮像投影共用レンズユニット901を介して腕109に投影され、腕109上に血管を示す血管投影像118が映る。なお、投影の光軸上に配置されているプリズム902は、反射層がハーフミラーとなっており、液晶ユニット115からの光はそのまま通過する構成になっている。
このように、撮像光学系と投影光学系が共通であるので、液晶ユニット115とプリズム902、及び、CCD112とプリズム902との各距離が等しくなるように調整することにより、腕109の血管117と投影血管像118を正確に重ねることができる。
As described above, since the imaging optical system and the projection optical system are common, the
すなわち、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の血管位置提示装置では、基本的に撮像手段402の撮像レンズユニット110と投影手段404の投影レンズユニット116が異なることから注射を穿刺する部分を撮影する光軸と投影する光軸には角度が生じるため、腕109に投影される投影血管像118が微妙にゆがむが、第3の実施の形態の血管位置提示装置では、投影される投影血管像118と実際の血管117とはほぼ一致して重なる。
That is, in the blood vessel position presentation device according to the first embodiment and the second embodiment, since the
以上のように、本発明の血管位置提示装置においては近赤外光の反射光を画像としてとして取り込み、患者の注射を穿刺する部分に可視像として見えにくい血管の形状を投影することにより、医師や看護師は、目視で見えにくい血管であっても、注射を穿刺する部分の血管を可視的に確認し、両手操作で注射をすることができる。 As described above, in the blood vessel position presentation device of the present invention, the reflected light of the near infrared light is captured as an image, and the shape of the blood vessel that is difficult to be seen as a visible image is projected on the portion where the patient's injection is punctured. Doctors and nurses can visually check a blood vessel at a portion to puncture an injection even if it is a blood vessel that is difficult to see visually, and can perform an injection by a two-handed operation.
なお、以上の説明では、生体の特徴情報として血管位置を提示する場合を例にしたが、例えばシンチレーションに使われるように特定のがん細胞にラジオアイソトープをつけた抗体を反応させることで、がん細胞という生体情報を認識して、それを投影する装置に適用することもできる。このようにがん細胞の位置を投影表示することで切除手術を容易に行うことができる。 In the above explanation, the case where the blood vessel position is presented as biological feature information is taken as an example, but for example, by reacting an antibody with a radioisotope to a specific cancer cell so as to be used for scintillation, It can also be applied to a device that recognizes biological information of cancer cells and projects it. In this way, the surgical operation can be easily performed by projecting and displaying the position of the cancer cell.
本発明の生体情報提示装置は、所定波長の照明光で照明した生体の撮影画像を取り込み、目視で見えにくい生体の特徴情報を検出して強調画像を生成し、生体上に可視像として投影するものであり、生体の特徴情報を簡単な操作で正確かつ迅速に確認できる生体情報提示装置等として有用である。 The biological information presentation device of the present invention captures a captured image of a living body illuminated with illumination light of a predetermined wavelength, detects feature information of the living body that is difficult to see visually, generates an emphasized image, and projects it as a visible image on the living body Therefore, it is useful as a biological information presentation apparatus that can accurately and quickly confirm biological feature information with a simple operation.
1 筐体
2 発光素子
3 受光素子
4 電池
5 電源操作スイッチ
6 表示素子
7 矢印
8 クリップ
100 支持手段
101 筐体
102 支持棒
103 高さ固定部
104 高さ調節支持棒
105 電源部
106 コンセントケーブル
107 台座
108 クリップ
109 腕
110 撮像レンズユニット
111 回転型光学フィルタ
112 CCD型撮像素子(CCD)
113 情報処理手段
114 可視光源
115 液晶ユニット
116 投影レンズユニット
117 血管
118 投影血管像
121 近赤外LED
122 近赤外LED
123 近赤外LED
131 角度変更部
201 DMD
202 カラーホイール光学部
301 回転軸
302 空洞部
303 近赤外透過フィルタ
401 照明手段
402 撮像手段
403 画像処理手段
404 投影手段
405 入出力手段
411 指示
412 フラグ情報
413 生体撮像画像情報
414 投影画像情報
415 通信情報
416 入出力データ
421 近赤外光
422 生体からの反射光
423 投影光
501 画像E
502 血管
503 血管近傍
504 水平ライン
505 画素輝度
506 画素輝度
507 輝度グラフ
601 画像
602 順番
603 血管
604 血管
605 血管
606 水平走査ライン
611 最適穿刺領域
612 最適穿刺領域
700 撮像画像領域
701 血管
702 血管
703 血管分岐点
704 特殊シール像
705 中心点
711 血管
712 血管
713 血管分岐点
714 特殊シール像
715 中心点
716 動き探索領域
717 最適穿刺領域
800 制御手段
801 特徴抽出手段
802 強調画像生成手段
803 血管強調画像記憶手段
804 セレクタ手段
805 近赤外特徴情報第1記憶手段
806 可視特徴情報記憶手段
807 セレクタ手段
808 位置ずれ検出手段
809 画像補正手段
810 近赤外特徴情報第2記憶手段
811 画像合成手段
821 選択信号
822 選択信号
901 撮像投影共用レンズユニット
902 プリズム
DESCRIPTION OF
113 Information processing means 114 Visible
122 near infrared LED
123 Near-infrared LED
131
202 Color
502
507
711
Claims (12)
前記特徴情報を撮影するための所定波長の照明光を前記生体へ照射する照明手段と、
前記生体を撮影し、生体撮像画像情報を取得する撮像手段と、
前記生体撮像画像情報に基づいて前記特徴情報を検出し、検出した前記特徴情報を画像化した投影画像情報に変換する画像処理手段と、
前記投影画像情報に基づく投影画像を前記生体表面に投影する投影手段と、を備える生体情報提示装置。 A biometric information presentation device that presents biometric feature information as an image,
Illuminating means for irradiating the living body with illumination light of a predetermined wavelength for photographing the feature information;
Imaging means for photographing the living body and acquiring living body captured image information;
Image processing means for detecting the feature information based on the biometric imaged image information and converting the detected feature information into an imaged projection image information;
A biological information presentation apparatus comprising: a projection unit that projects a projection image based on the projection image information onto the biological surface.
前記撮像手段は、前記投影手段が前記生体上に投影した前記投影画像を撮影して可視画像情報を取得し、
前記画像処理手段は、前記生体撮像画像情報に基づいて検出した前記特徴情報と、前記可視画像情報に基づいて検出した前記特徴情報との位置ずれを検出し、前記位置ずれに基づいて、前記投影手段が生体表面に投影した投影画像の前記特徴情報の位置が前記生体の特徴情報の位置と一致するように前記投影画像情報を補正する生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to claim 1,
The imaging unit acquires visible image information by capturing the projection image projected on the living body by the projection unit;
The image processing means detects a positional shift between the feature information detected based on the biometric captured image information and the feature information detected based on the visible image information, and based on the positional shift, the projection A biological information presentation apparatus that corrects the projection image information so that a position of the feature information of the projection image projected on the surface of the biological body matches a position of the feature information of the biological body.
前記照明手段は、前記照明光を前記生体へ間欠的に照射し、
前記撮像手段は、前記照明光照射時の前記生体撮像画像情報に基づいて前記特徴情報を検出する生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to claim 2,
The illumination means intermittently irradiates the living body with the illumination light,
The said imaging means is a biological information presentation apparatus which detects the said feature information based on the said biometric image image information at the time of the said illumination light irradiation.
前記画像処理手段は、連続して取得した前記生体撮像画像情報に基づく前記特徴情報間の位置ずれを、前記生体の移動情報として検出し、前記移動情報に基づいて前記投影画像情報を補正する生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to claim 2 or 3,
The image processing means detects a positional shift between the feature information based on the biometric image information acquired continuously as movement information of the living body, and corrects the projection image information based on the movement information. Information presentation device.
前記撮像手段と前記投影手段は、同一のレンズを使用する生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to any one of claims 1 to 4,
The imaging means and the projection means are biological information presentation devices that use the same lens.
前記特徴情報は、血管位置であり、
前記照明手段は、近赤外波長の照明光を照射し、
前記撮像手段は、近赤外波長の分光感度が高いものであって、前記照明光照射時の前記生体撮像画像情報である近赤外画像情報、及び、前記照明光非照射時の前記生体撮像画像情報である可視画像情報を取得し、
前記画像処理手段は、前記近赤外画像情報に基づいて血管像を画像強調した投影画像情報を生成し、
前記投影手段は、前記投影画像情報に基づく可視画像を前記生体表面に投影する生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to any one of claims 1 to 5,
The characteristic information is a blood vessel position;
The illumination means irradiates near infrared wavelength illumination light,
The imaging means has a high near-infrared wavelength spectral sensitivity, and the near-infrared image information that is the in-vivo captured image information at the time of illumination light irradiation, and the in-vivo imaging at the time of non-irradiation of the illumination light Get visible image information that is image information,
The image processing means generates projection image information in which a blood vessel image is image-enhanced based on the near-infrared image information,
The biological information presenting apparatus that projects the visible image on the biological surface based on the projected image information.
前記画像処理手段が、
前記生体撮像画像情報から前記特徴情報を生成する特徴抽出手段と、
前記特徴情報のうち、血管の位置形状情報から血管強調画像情報を生成する強調画像生成手段と、
前記血管強調画像情報を記憶し、該記憶した血管強調画像情報を前記投影画像情報として前記投影手段へ出力する血管強調画像記憶手段と、
前記生体撮像画像情報が生体からの近赤外光を撮像した近赤外画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を記憶する近赤外特徴情報第1記憶手段と、
前記生体撮像画像情報が生体からの可視光を撮像した可視画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を記憶する可視特徴情報記憶手段と、
前記生体撮像画像情報が生体からの近赤外光を撮像した近赤外画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を近赤外特徴情報第1記憶手段に記憶するに先立ち、前記近赤外特徴情報第1記憶手段に記憶されている前記特徴情報を記憶する近赤外特徴情報第2記憶手段と、
前記可視特徴情報記憶手段が記憶する前記特徴情報と前記近赤外特徴情報第1記憶手段が記憶する前記特徴情報から、前記特徴情報の位置ずれを検出し、該位置ずれの方向と位置ずれ量を第1のベクトルとして生成し、前記近赤外特徴情報第2記憶手段が記憶する前記特徴情報と前記近赤外特徴情報第1記憶手段が記憶する前記特徴情報から、前記特徴情報の位置ずれを検出し、該位置ずれの方向と位置ずれ量を第2のベクトルとして生成する位置ずれ検出手段と、
前記血管強調画像記憶手段が記憶する前記血管強調画像情報を前記第1のベクトル、または、前記第2のベクトルの方向へ該ベクトル量だけ移動させた補正画像情報を生成し、該補正画像情報を新たな血管強調画像情報として前記血管強調画像記憶手段に更新記憶させる画像補正手段と、を備える生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to claim 6,
The image processing means
Feature extraction means for generating the feature information from the biometric image information;
Among the feature information, enhanced image generation means for generating blood vessel emphasized image information from blood vessel position shape information,
Blood vessel enhanced image storage means for storing the blood vessel enhanced image information and outputting the stored blood vessel enhanced image information as the projection image information to the projection means;
A near-infrared feature information first storage unit that stores the feature information generated by the feature extraction unit when the biometric image information is near-infrared image information obtained by imaging near-infrared light from a living body;
Visible feature information storage means for storing the feature information generated by the feature extraction means when the biometric image information is visible image information obtained by imaging visible light from a living body;
Prior to storing the feature information generated by the feature extraction means in the near-infrared feature information first storage means when the biological image information is near-infrared image information obtained by imaging near-infrared light from a living body. , Near infrared feature information second storage means for storing the feature information stored in the near infrared feature information first storage means,
From the feature information stored in the visible feature information storage means and the feature information stored in the near-infrared feature information first storage means, a position shift of the feature information is detected, and the direction and amount of the position shift From the feature information stored in the near-infrared feature information second storage means and the feature information stored in the near-infrared feature information first storage means. And a misregistration detecting means for generating a misregistration direction and a misregistration amount as a second vector;
Generating corrected image information obtained by moving the blood vessel emphasized image information stored in the blood vessel emphasized image storage means in the direction of the first vector or the second vector by the amount of the vector; A biometric information presentation device comprising: an image correction unit that updates and stores the blood vessel emphasized image storage unit as new blood vessel emphasized image information.
前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報が、血管の位置形状、もしくは、血管分岐点、もしくは、生体に貼付した特殊シールの像の位置、もしくは、最適穿刺領域の中心点であり、
前記位置ずれ検出手段が前記特徴情報の位置の変化を検出することを特徴とする生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to claim 7,
The feature information generated by the feature extraction means is a position shape of a blood vessel, a blood vessel branch point, a position of an image of a special sticker attached to a living body, or a center point of an optimum puncture region,
The biological information presenting apparatus, wherein the positional deviation detection means detects a change in the position of the feature information.
前記照明手段と、前記撮像手段と、前記画像処理手段と、前記投影手段を収容する筐体と、
前記筐体を前記生体に対して所定の位置に支持するための支持手段を備える生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to any one of claims 1 to 8,
The illuminating means, the imaging means, the image processing means, and a housing for housing the projection means;
A biological information presentation apparatus comprising support means for supporting the housing at a predetermined position with respect to the living body.
前記生体をのせる台座手段を備え、
前記支持手段は、前記台座手段に固定化される生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to claim 9,
Pedestal means for placing the living body,
The biological information presentation apparatus, wherein the support means is fixed to the pedestal means.
前記支持手段は、前記筐体の前記生体に対する角度又は高さが調整可能である生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to claim 9 or 10,
The biological information presentation device in which the support means is capable of adjusting an angle or a height of the housing with respect to the living body.
前記画像処理手段が保持している情報を外部に出力するとともに外部からの情報を受信する入出力手段を備え、
前記画像処理手段は、前記投影画像情報と前記外部からの情報とを合成した合成画像情報を生成し、
前記投影手段は、前記合成画像情報に基づく投影画像を前記生体表面に投影する生体情報提示装置。 The biological information presentation device according to any one of claims 1 to 11,
An input / output means for outputting information held by the image processing means to the outside and receiving information from the outside;
The image processing means generates composite image information obtained by combining the projection image information and information from the outside,
The biological information presenting apparatus that projects the projection image based on the composite image information onto the biological surface.
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