CN102421375A - 血管内壁分析装置以及血管内壁分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种血管内壁分析装置等，其具有用于在减轻患者负担的状态下可以准确测定血管内壁的斑块成分的构造。在该血管内壁分析装置(1)中，从设置于血管外的光照射部(30)向颈动脉(C)等的血管内的测定部位照射测定光，另一方面，利用设置在血管外的受光部(40)对来自测定部位的光进行检测。因此，不必向血管内插入测定所涉及的装置，就可以进行血管内壁的状态分析，因此，在测定时减轻对患者造成的负担。另外，通过使用随着血管内斑块等附着物的构成成分的不同而表示出不同特征的近红外光(波长780nm～2750nm的波长范围中包含的光成分)进行测定，从而可以使用设置在血管外的分析装置，进行用于区别斑块等的构成成分的分析。

Description

血管内壁分析装置以及血管内壁分析方法
技术领域
本发明涉及一种适用于血管内的测定部位的构成成分分析的血管内壁分析装置、血管内壁分析方法等。
背景技术
作为诱发脑梗塞的重要原因之一，已知颈动脉斑块。颈动脉斑块是由于血液中胆固醇及中性脂肪等而形成在颈动脉的内壁上的附着物。并且，在该附着物从颈动脉的内壁剥落而将脑内血管的一部分堵塞的情况下，引起脑梗塞等重大疾病。因此，作为早期诊断血管的内壁状态的方法，使用下述方法，即，利用从体外进行的超声波回声进行诊断的方法、将安装有测定探头的探针插入血管内而进行诊断的方法等。
在上述斑块中，存在由胆固醇构成的脂质核、由白血球及其遗骸等形成的粥样硬化等多个种类。并且，已知在作为斑块的一种的粥样硬化由于某种压力等而破裂的情况下或从血管内壁剥落的情况下，诱发脑梗塞等重大疾病的概率很高。因此，为了更准确地诊断血管内壁的状态，期望确定斑块的种类，针对该期望，对例如专利文献1、2中记载的斑块确定方法进行了讨论。例如，在专利文献1中公开了下述方法，即，利用插入至血管内的测定探头对斑块连续地进行观测，根据由脉搏跳动引起的形状变化求出斑块硬度，根据斑块硬度推测该斑块的构成成分。另外，在专利文献2中公开了下述方法，即，将大于或等于两种的不同性质的光成分向测定部位照射，对来自测定部位的反射·散射光进行受光，制作各个光斑块的影像图，通过将该影像图和超声波回声的斑块测定结果进行比较，从而推测斑块的构成。
专利文献1：日本特开2004-329550号公报
专利文献2：日本特开2007-185242号公报
专利文献3：WO2009/028013A1号公报
非专利文献1：Chenan Xia，et al.，“Mid-infrared supercontinuumgeneration to 4.5μm in ZBLAN fluoride fibers by nanosecond diodepumping”，OPTICS LETTERS，Vol.31，No.17，pp.2553-2555，September1，2006.
发明内容
发明人对上述的现有的斑块确定方法进行了研究，其结果，发现下述课题。
即，在上述专利文献1记载的确定方法中，由于成为向血管内插入测定装置的介入式检查，所以患者的负担变大。另外，由于无法排除因插入至血管内的测定装置本身使血管内壁或斑块损伤的可能性，所以与检查相伴存在风险。另外，在上述专利文献2记载的确定方法中，没有对斑块影像图的具体形成方法进行公开，可以认为难以生成与斑块种类对应的影像图。因此，可以认为难以利用上述专利文献2记载的确定方法，准确地确定斑块等血管内壁附着物的种类。
本发明就是为了解决上述课题而提出的，其的目的在于，提供一种血管内壁分析装置、血管内壁分析方法等，其具有用于在减轻患者负担的状态下准确地测定血管内壁的斑块成分的构造。
为了实现上述目的，本发明所涉及的血管内壁分析装置被应用于血管内的测定部位的构成成分分析，具体地说，具有照射单元、检测单元、分析单元。
照明单元向血管内的测定部位至少照射780nm～2750nm的测定波长范围中包含的光成分。另外，照射单元包含：设置在与血管隔着规定距离的位置上的光照射部、以及供给应经由光照射部向测定部位照射的光成分的光源。检测单元用于对来自测定部位的光成分进行检测，包含光入射部和受光部，该光入射部设置在与血管隔着规定距离，并且来自测定部位的光成分所到达的位置上，该受光部对经由光入射部取得的光成分进行检测。分析单元基于由检测单元检测出的光成分的强度信息，对测定部位的构成成分进行分析。
特别地，在本发明所涉及的血管内壁分析装置中，照射单元以及检测单元中的任意一者包含分光器。即，作为该血管内壁分析装置的一种方式，在照射单元包含配置于光源和光照射部之间的光路上的分光器的情况下，该分光器将包含在测定波长范围中的、并且比测定波长范围窄的检测波长范围内的光成分，从由光源向光照射部输出的光成分中分离出。另外，在本方式中的检测单元中，光入射部与受光部的受光面一致。另一方面，作为该血管内壁分析装置的其他方式，在检测单元包含配置于光入射部和受光部之间的光路上的分光器的情况下，该分光器将包含在测定波长范围中的、并且比测定波长范围窄的检测波长范围内的光成分，从经由光入射部取得的来自测定部位的光成分(反射成分或者透射成分)中分离出。
根据具有上述构造的该血管内壁分析装置，通过设置在血管外的照射单元向血管内的测定部位照射测定光，另一方面，通过设置在血管外的检测单元对来自测定部位的光成分进行检测。因此，不必向血管内插入测定所涉及的装置，就可以对血管内壁的状态进行分析。即，可以在对患者造成的负担较少的状态下进行分析。另外，通过使用随着血管内斑块等附着物的构成成分的不同而表示出不同特征的波长780nm～2750nm的测定波长范围中包含的光成分(测定光)而进行测定，从而可以使用设置于血管外的分析装置，进行用于区别斑块等的构成成分的分析。
在这里，作为有效起到上述作用的具体结构，优选在具有照射单元包含分光器的构造的血管内壁分析装置的情况下，将照射单元中的光出射部以及检测单元中的受光部中的任意一个配置在颈部表皮上，将另一个配置在食道内。另外，作为有效起到上述作用的其他具体结构，也可以将照射单元中的光出射部以及检测单元中的受光部这两者配置在颈部表皮上。另外，作为有效起到上述作用的其他具体结构，也可以将照射单元中的光出射部以及检测单元中的受光部这两者配置在食道内。
另一方面，在具有检测单元包含分光器的构造的血管内壁分析装置的情况下，分光器配置在用于取得来自测定部位的光成分的光入射部和受光部之间的光路上。在该方式中，光照射部以及光入射部中的任意一个配置在食道内，另一个配置在颈部表皮上。另外，可以将光照射部以及光入射部这两者均配置在颈部表皮上，另外，也可以均配置在食道内。
在本发明所涉及的血管内壁分析装置中，分析单元也可以在波长1400～1850nm或者波长1900～2700nm中包含的波长范围中，对由检测单元检测出的来自测定部位的光成分的强度信息(例如，各检测波长范围的强度频谱)相对于波长的二次微分进行计算，基于其结果，对测定部位的构成成分进行分析。
发明人发现：在照射波长1400～1850nm或者波长1900～2700nm中包含的检测波长范围的光成分的情况下，在附着于血管内壁上的斑块等处透射或被反射的光成分，随着斑块的构成成分的不同而表示出特征性的强度。因此，通过对来自测定部位的光成分、即波长1400～1850nm或者波长1900～2700nm中包含的检测波长范围的光成分的强度信息相对于波长的二次微分进行计算，从而可以更准确地进行血管内壁的测定部位处的附着物的构成成分分析。
此外，在本发明所涉及的血管内壁分析装置中，检测单元也可以对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长1514、1574、1626、1691、1740、1972、2055、2166、2290、2465、2544nm构成。在此情况下，在分析单元中，作为测定部位的构成成分分析，可以对血管中有无血栓进行分析。另外，检测单元也可以对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长1696、1717、2272、2629nm构成。在此情况下，在分析单元中，作为测定部位的构成成分分析，对血管中有无粥样硬化进行分析。另外，检测单元也可以对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长1690、2294、2372nm构成。由此，在分析单元中，作为测定部位的构成成分分析，可以对血管中有无脂质核进行分析。
另外，本发明所涉及的血管内壁分析装置也可以进一步具有显示单元，其对分析单元的分析结果进行显示。
在本发明所涉及的血管内壁分析方法中，利用具有上述构造的血管内壁分析装置，对血管内的测定部位的构成成分进行分析，该方法在下述状态下使用，即，以位于测定部位的附近的方式，将光出射端向血管内插入，并且在来自测定部位的光成分所到达的血管内的规定位置处设置光入射端。
在具体的测定过程中，经由光出射端，向所述测定部位至少照射780nm～2713nm的波长范围中包含的光成分，对经由光入射端入射的来自测定部位的光成分进行检测。然后，根据检测出的光成分的强度信息，生成用于确定测定部位的构成成分的分析用数据。所生成的数据被用在测定部位的构成成分分析、显示器显示等的各种处理中。
具体的分析用数据是通过例如在波长1400～1850nm或者波长1900～2700nm中包含的检测波长范围中，对通过具有上述构造的血管内壁分析装置的检测单元检测出的来自上述测定部位的光成分的强度信息相对于波长的二次微分进行计算而得到的。分析单元基于其结果对上述测定部位的构成成分进行分析。
另外，在本发明所涉及的血管内壁分析方法中，向血管的二维断层图像上重叠与测定部位的构成成分相关联的图像信息，将所得到的二维图像显示在显示器上。
发明的效果
根据本发明所涉及的血管内壁分析装置、血管内壁分析方法等，可以在减轻患者负担的状态下准确地测定血管内壁的斑块成分。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的血管内壁分析装置的一个实施方式的结构的图。
图2是表示本发明所涉及的血管内壁分析装置的其他实施方式的结构的图。
图3是用于说明照射单元中的光出射部和检测单元中的受光部的各种配置关系的图。
图4是用于说明血管内壁的斑块的图。
图5是表示通过模拟对猪肉中的透射光的衰减进行评价的结果的图。
图6是表示测定猪肉中的透射光的衰减而获得的结果的图。
图7是表示通过模拟对猪油中的透射光的衰减进行评价的结果及测定的结果的图。
图8是用于说明在向颈动脉中照射近红外光时的光强度测定中使用的模拟模型的图。
图9是表示对在模拟中使受光部的位置移动的情况下的光衰减进行评价的结果的图。
图10是用于说明在向颈动脉照射近红外光时的光强度测定中使用的模拟模型的图。
图11是斑块(脂质核·粥样硬化)和脂肪的吸收频谱(二次微分)。
图12是血栓和血液的吸收频谱(二次微分)。
图13是表示血管内壁分析装置的分析结果的显示器显示例的图。
符号的说明
1、2…血管内壁分析装置，10…光源，20…分光器，30…光照射部，40…受光部，50…分析部。
具体实施方式
下面，参照图1～图13，详细说明本发明所涉及的血管内壁分析装置、血管内壁分析方法等的各实施方式。此外，在附图的说明中，对于同一部位、同一要素标注相同的标号，省略重复的说明。
(血管内壁分析装置的结构)
图1是表示本发明所涉及的血管内壁分析装置的一个实施方式的结构的图。如图1所示，血管内壁分析装置1是可以应用于本发明所涉及的血管内壁分析方法的一个实施方式中的分析装置，具有光源10、分光器20、光照射部30、受光部40以及分析部50。另外，在光源10和分光器20之间、分光器20和光照射部30之间，分别利用光纤15、25进行连接。在受光部40和分析部50之间进行电连接，另外，在分析部50和分光器20之间也进行电连接。在本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1中，光源10、分光器20以及光照射部30构成从血管外向测定部位照射测定光的照射单元。并且，受光部40以及分析部50构成对来自测定部位的光进行检测的检测单元。分析部50作为下述单元起作用，即，基于由检测单元检测出的光对测定部位的构成成分进行分析的分析单元、以及对分析单元的分析结果进行显示的显示单元。
光源10是输出包含波长780nm～2750nm的近红外光的测定波长范围在内的光成分的光源，例如，优选使用LD(Laser Diode)光源、或上述非专利文献1中记载的SC(Supercontinuum)光源等。从光源10输出的光成分经由光纤15向分光器20引导。
分光器20使在光纤15内传输的来自光源10的光成分输入，基于分析部50的指示，仅将以特定波长为中心的检测波长范围的光成分向光纤25输出。作为分光器20使用衍射光栅或波长可变滤光器等。另外，在基于来自分析部50的指示，针对来自光源10的入射光使用衍射光栅的情况下，分光器20通过变更衍射光栅的斜度，由此，将以特定波长为中心的检测波长范围的光成分向光纤25输出。从分光器20输出的光成分经由光纤25向光照射部30引导。
光照射部30在利用血管内壁分析装置1进行血管内壁分析时被插入食道E内。然后，从食道E内，将在光纤25内传输来的来自分光器20的光成分作为测定光向颈动脉C内的测定部位照射。
受光部40对从光照射部30输出、向颈动脉C内的测定部位照射并透过测定部位的光进行受光。受光部40可以使用例如光电二极管等受光元件，其将来自测定部位的光变换为电流，并向分析部50发送。此外，作为受光部40，也可以设置光纤的入射端面，对向光纤的入射端面入射的光进行传输，通过设置在与受光部40不同的位置上的受光元件，将光变换为电流。
分析部50根据由受光部40受光的光成分的强度数据，对测定部位的构成成分进行分析，并将其结果显示在显示器等上。具体地说，分析部50由PC(Personal Computer)或WS(Work Station)等构成，至少具有显示器等显示单元、运算单元、输入输出单元、记录单元等。作为分析部50进行分析的一个例子，具体地说，分析部50基于来自受光部40的受光元件的电流的大小，针对每个波长计算由受光部40接收到的光强度。然后，分析部50根据每个波长的计算结果，求出包含在检测波长范围中的光成分的强度频谱，利用波长将该强度频谱进行二次微分，根据由测定部位的斑块等的构成成分引起的峰值的大小，对测定部位的斑块等的构成成分进行分析。然后，通过将分析结果(分析用数据)显示在PC或WS的显示器等上，从而向被检验对象等用户通知该结果。另外，具有分析部50功能的PC或WS，同时具有进行血管内壁分析装置1的整体控制的功能。即，具有下述功能：选择应由分光器20分光的光成分的波长(检测波长范围的中心波长)，并对分光器20进行指示。
图2是表示本发明所涉及的血管内壁分析装置的其他实施方式的结构的图。如图2所示，血管内壁分析装置2与图1的血管内壁分析装置1相同地，具有光源10、分光器20、光照射部30、受光部40以及分析部50。但是，本实施方式的血管内壁分析装置2，在将分光器20配置在检测单元侧这一点，与将分光器20配置在照射单元侧的图1的血管内壁分析装置1不同。对于其他结构，本实施方式所涉及的血管内壁分析装置2和图1的血管内壁分析装置1在实质上具有相同的构造。
即，在本实施方式所涉及的血管内壁分析装置2中，检测单元由光入射部410、分光器20、受光部40构成。本实施方式的照射单元除了不包含分光器20这一点之外，具有与图1的血管内壁分析装置1中的照射单元相同的构造。
在血管内壁分析装置2中，透过测定部位的来自光出射部30的光成分到达光入射部410。光入射部410经由光纤411与分光器20光学连接，经由光入射部410取得的光成分在光纤411中传输，并到达分光器20。在分光器20中，根据来自分析器50的指示，仅输出以特定波长为中心的检测波长范围的光成分。分光器20和受光部40经由光纤412光学连接，来自分光器20的输出光在光纤412中传输，并到达受光部40。受光部40、分析部50的动作与上述图1的血管内壁分析装置1相同。
此外，在图1的血管内壁分析装置1中，照射单元中的光出射部30和检测单元中的受光部40的位置关系，并不限定于图1所示的关系，也可以是相反的配置。另外，如图3的区域(A)所示，光检测部30以及受光部40这两者也可以配置在颈部表皮上。如图3的区域(B)所示，光检测部30以及受光部40这两者也可以配置在食道内。但是，在图2的血管内壁分析装置2的情况下，只要取代受光部40而将光入射部410以与光照射部30的关系如上述所示配置即可。
图1所示的血管内壁分析装置1的测定对象是附着在颈动脉C的内壁上的斑块、血栓、血肿等。作为附着在颈动脉C的内壁上的斑块的代表，可以举出以下4种：由胆固醇构成的脂质核、由白血球及其遗骸等形成的粥样硬化、胆固醇质石灰化后形成的石灰、以及以骨胶原为主要成分且覆盖由上述3种成分构成的斑块表面的纤维层。另外，由血管内的血块等构成的血栓、血肿也可能导致脑疾病。图4是示意地表示在颈动脉C的内壁上附着有斑块S以及血栓T的情况的例子的图。已知在颈动脉C的内壁上附着有斑块S或血栓T的情况下，如图4所示，颈动脉C中血液可流动的区域的直径变窄，因此成为造成颈动脉C的狭窄或闭塞、以及引起脑梗塞或脑缺血等的原因。已知在上述代表性的斑块的种类中，粥样硬化引起脑梗塞的可能性特别高，另一方面，已知例如由于石灰或脂质核从颈动脉C的内壁剥离的概率低，所以由这些成分构成的斑块将脑内血管等闭塞的风险低。因此，可以认为为了更准确地计算脑梗塞等疾病的发生风险，需要确定附着在颈动脉C的内壁上的斑块的构成成分。
对于是否已经在颈动脉C的内壁上附着有斑块，例如可以通过从颈部外进行超声波回声诊断、血管内超声波检查(IVUS：intravascular ultrasound)等诊断方法进行测定。但是，在超声波回声诊断或血管内超声波检查中，难以确定血管内的斑块的形状以外的信息，即，斑块的构成成分。另外，由于是颈动脉C的内壁上的附着物，由血管内的血块等构成的血栓、血肿也有可能引起脑疾病，所以成为血管内壁分析装置1的测定对象，但在从颈部外进行的超声波回声诊断及血管内超声波检查中，也难以对它们进行检测。
与此相对，使用以下的测定例，说明通过使用本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1，可以对颈动脉C内形成的斑块、血栓、血肿进行检测并确定它们的成分。
(血管内壁分析装置的测定例)
(测定例1)
在图5中示出通过蒙特卡洛模拟对以猪肉为测定对象物并向测定对象物照射近红外光的情况下的透射光的衰减进行计算的结果。具体地说，在摄氏38度的条件下，向6mm厚的猪肉照射波长1550nm以及1640nm的近红外光，测定吸收系数以及散射系数。然后，根据其结果，通过蒙特卡洛模拟计算出向猪肉照射上述近红外光时的透射光的衰减。此外，将测定对象物猪肉设为6mm厚的原因是，与存在于人体食道和颈动脉外侧的表皮之间的光路中的包含血管壁在内的肌肉层相当的厚度为6mm左右。模拟的结果为，对于透射光的衰减，在波长1550nm的光的情况下为-42dB，在波长1640nm的光的情况下为-28dB。
(测定例2)
从确认测定例1的模拟结果的目的出发，对实际向猪肉照射近红外光的情况下的透射光衰减进行了测定。图6示出其结果。测定条件与测定例1相同，在摄氏38度的条件下，向6mm厚的猪肉照射直径为1mm的近红外光(平行光)，另一方面，在向猪肉照射近红外光的照射面的相反侧的面上，配置纤芯直径为400μm的多模光纤，对透射光进行受光。根据其强度求出衰减。作为近红外光照射了波长为1550nm以及1640nm这2种波长的光。其结果，确认到光与测定例1中求出的模拟结果等同地发生衰减。
(测定例3)
在上述的测定例1、2中，使用猪肉的肌肉层，测定出透过肌肉的光的强度。在测定例3、4中，使用猪肉的脂肪层，测定出透过脂肪的光的强度。
在图7中示出通过蒙特卡洛模拟对以猪肉的脂肪(猪油)为测定对象物并向测定对象物照射近红外光的情况下的透射光衰减进行计算的结果。具体地说，在摄氏38度的条件下，向40mm厚的猪油照射波长1550nm的近红外光，测定出吸收系数以及散射系数。然后，根据其结果，通过蒙特卡洛模拟计算出向猪油照射上述近红外光时的透射光的衰减。此外，将测定对象物猪油设为40mm厚的原因是，与存在于人体食道和颈动脉外侧表皮之间的光路中的脂肪层相当的厚度为40mm左右。模拟的结果为，透射光的衰减为-32dB。
(测定例4)
从确认测定例3的模拟结果的目的出发，对实际向猪油照射近红外光的情况下的透射光衰减进行了测定。图7示出其结果。测定条件与测定例3相同，在摄氏38度的条件下，向40mm厚的猪油照射直径为1mm的近红外光(平行光，波长1550nm)，在向猪油照射近红外光的照射面的相反侧的面上，配置纤芯直径为400μm的多模光纤，对透射光进行受光。根据其强度求出衰减。其结果，确认到光与测定例3中求出的模拟结果等同地发生衰减。
在使用现有的近红外线检测元件进行的测定中，直至-100dBm为止都可以对信号进行检测。在这里，假设使不对人体造成不良影响的强度即1mW(0dBm)的光成分从食道内的光源射出，利用配置在颈部表皮上的近红外线检测元件进行检测。在此情况下，根据测定例1～4的结果，可以认为在颈部表皮上能够检测出与-100dBm相比足够高的强度的光。
但是，在作为光源10使用SC光源的情况下，分光后的输出通常为-10～-20dB左右。另外，通常由分光器引起的衰减为-15～-25dBm。由于透过人的颈部脂肪和肌肉后的光量，在模拟的结果中，在波长1550nm下成为-73dB，所以作为光源而使用SC光源和分光器的情况下，透射光量成为-83～-93dBm，接近近红外线检测元件的检测极限。另一方面，根据肌肉的透射模拟结果，在波长为1640nm的情况下，与波长1550nm相比较，透射光量增加大于或等于14dBm，与近红外线元件的检测极限相比较，可以得到大于或等于1个数量级的输出。因此，在将光出射部以及受光部中的某一个配置在颈部表面上，并将另一个配置在食堂内的结构中，在作为光源使用SC光源的情况下，更优选使用大于或等于1600nm波长的光成分的检测装置。
(测定例5)
设想将血管内壁分析装置1的光照射部30配置在食道E内，将受光部40配置在颈部表皮上的情况，构建对从颈部表皮至食道E的内壁为止的颈部构造进行模拟的模拟模型。并且，模拟在从食道内壁入射测定光的情况下，透过颈动脉C而向颈部表皮输出的光的强度。在图8中示出具体的模拟模型。如图8所示，将光源P1配置在食道内壁上(图示下部)，并且将受光部P2配置在颈部表皮上(图示上部)。然后，从食道内壁向颈部表皮依次层叠由厚度3mm的肌肉构成的食道壁M1、厚度26mm的脂肪层A1、厚度1mm的肌肉M2、厚度10mm的脂肪层A2，食道内壁和颈部表皮之间的距离为40mm，光源P1和受光部P2配置为，在与食道内壁以及颈部表皮垂直的方向上，隔着设置在脂肪层A1中的模拟颈动脉的血液层C1而相对。血液层C1是直径为5mm的圆形状，周围被由厚度为1mm的肌肉构成的血管壁M3包覆。此时，光源P1侧的食道壁M1和脂肪层A1的界面、与血管壁M3和脂肪层A1的界面之间的距离为15mm，受光部P2侧的血管壁M3和脂肪层A1之间的界面与受光部P2的距离为15mm。另外，受光部P2的直径为2mm。
使用上述的模拟模型，从光源P1输出波长1600nm的光，使用吸收系数以及散射系数对透过血液层C1在受光部P2中受光的光的强度进行模拟，其结果，受光的光的衰减为-73dB。因此，在使用本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1，从食道E内向颈动脉C照射近红外光并在表皮侧受光的情况下，通过模拟得到了表示可以在测定中以充分的强度测量透射光这一情况的结果。
下面，在图9中示出在以更积极地得到来自血管壁的透射光为目的，使受光部P2从图8的受光部P2的位置向图8所示的X方向偏移的情况下，求出的偏移长度和光衰减之间的关系的结果。如上述所示，确认到在受光部P2中受光的光的衰减更少。
(测定例6)
使用与测定例5所示的模拟模型相同的模拟模型，在使从表皮入射的光反复进行多次散射，并再次返回表皮的结构中，通过光强度的模拟而进行计算。图10所示的模拟模型与图8所示的模拟模型相同，但在图8中，示出血液层C1向与纸面正交的方向延伸的状态，与此相对，在图10中，示出血液层C1在纸面内延伸的情况。并且，在图10所示的模拟模型中，光源P1以及受光部P2这两者配置在颈部表皮侧(图示上部)，两者位于沿血液层C1隔着30mm的位置这一点与测定例5不同。使用该模拟模型，在从光源P1向血液层C1照射波长780nm的光的情况下，使用吸收系数以及散射系数对在直径2mm的受光部P2中受光的光的强度进行模拟，其结果，受光的光的衰减为-87dB。因此，在使用本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1，从颈部表皮侧向颈动脉C照射近红外光，并在表皮侧受光的情况下，通过模拟得到了表示可以在测定中以充分的强度测量透射光这一情况的结果。
(测定例7)
在图11中示出对向作为斑块的构成成分的粥样硬化以及脂质核分别照射近红外光的情况下的吸收频谱进行测定，并与脂肪的吸收频谱进行比较的结果。具体地说，对粥样硬化、脂质核、脂肪分别照射1600～2700nm的测定波长范围的近红外光，并测定吸收频谱，在1600～1850nm以及1900～2700nm的各测定波长范围中，求出吸收频谱的相对于波长的二次微分，将这些结果进行比较。此外，在图11中，区域(A)表示1600～1850nm的测定波长范围中的吸收频谱相对于波长的二次微分，区域(B)表示1900～2700nm的测定波长范围中的吸收频谱相对于波长的二次微分。如图11所示，确认到在各个上述测定波长范围中的粥样硬化以及脂质核的吸收频谱(二次微分)中，存在多个被认为能够有效用于与脂肪进行区分的特征峰值(1690、1696、1705、1717、1729、1762、2272、2294、2308、2348、2372、2629nm等)。
特别地，在测定部位的构成成分分析中利用以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分，并且该波长群由峰值波长1696、1717、2272、2629nm构成的情况下，可以对血管中有无粥样硬化进行分析。另外，在测定部位的构成成分分析中利用以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分，并且该波长群由峰值波长1690、2294、2372nm构成的情况下，可以对血管中有无脂质核进行分析。如果考虑以上的粥样硬化的峰值波长和脂质核的峰值波长之间的关系，则在有无粥样硬化的分析中，更优选利用在附近不存在脂质核等的峰值波长的峰值波长2629nm。另一方面，脂质核的峰值波长2294nm与脂肪等的峰值波长重叠，另外，对于其他峰值波长1690、nm，也在前后几nm的波长范围内存在脂肪或粥样硬化的强峰值波长。如果考虑这些，则在有无脂质核的分析中适合使用峰值波长2372nm。
(测定例8)
在图12中示出对向血栓照射近红外光的情况下的吸收频谱进行测定，并与血液的吸收频谱进行比较的结果。具体地说，对血栓及血液分别照射1400～2700nm的测定波长范围的近红外光，并对吸收频谱进行测定，在1400～1800nm以及1900～2700nm的测定波长范围中，分别求出吸收频谱相对于波长的二次微分，并将这些结果进行比较。此外，在图12中，区域(A)表示1400～1800nm的测定波长范围中的吸收频谱相对于波长的二次微分，区域(B)表示1900～2700nm的测定波长范围中的吸收频谱相对于波长的二次微分。如图12所示，在各个上述测定波长范围中的血栓的吸收频谱(二次微分)中，确认到存在多个被认为能够有效用于与血液进行区别的特征峰值(1514、1574、1626、1691、1740、1972、2055、2166、2290、2465、2544nm等)。
因此，通过在测定部位的构成成分分析中利用以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分，并且该波长群由峰值波长1514、1574、1626、1691、1740、1972、2055、2166、2290、2465、2544nm构成，从而可以对血管中有无血栓进行分析。此外，在有无血栓的分析中，更优选利用不存在于血液峰值波长附近的峰值波长1514、1626、1972、2465nm，特别地，适用由散射导致的衰减的影响较少的峰值波长1972、2465nm。
在以上的测定例中确认了下述事项：(1)可以在由脂肪及颈动脉内的血液构成的食道内壁和颈部表皮之间使近红外光透过而进行测定，(2)可以在照射近红外光的波长范围的光，对吸收频谱进行测定的情况下，对脂肪和斑块进行识别，且可以识别斑块的种类(特别地，脂质核和粥样硬化)，并且(3)在照射近红外光的波长范围的光，对吸收频谱进行测定的情况下，可以对血栓和血液进行识别。因此，确认了下述结论：通过将本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1的光照射部30配置在食道E内，将受光部40配置在颈部表皮上，从光照射部30向受光部40照射近红外光，另一方面，对透过颈动脉C的测定部位的光进行受光，由此可以进行颈动脉C的内壁附着物的构成成分的评价。
此外，即使在将光照射部30和受光部40相反地配置的情况下，即，将光照射部30配置在颈部表皮侧，将受光部40配置在食道E内的情况下，也与上述测定例相同地，可以进行颈动脉C的内壁附着物的构成成分的评价。
另外，如上述测定例6所示，确认了下述结论：也可以在颈部表皮侧配置光照射部30和受光部40，利用受光部40测定从光照射部30输出的光中，反复进行多次散射并再次返回表皮的结构中的光的强度。由此，即使在颈部表皮侧或者食道E的内壁上，隔着一定的距离而并列配置光照射部30以及受光部40这两者，并进行测定的情况下，也可以进行颈动脉C的内壁附着物的构成成分的评价(参照图3)。
对于上述效果，针对图1的血管内壁分析装置1进行了说明，但对于图2的血管内壁分析装置2，也具有相同的效果。
(血管内壁分析装置的使用例)
如上述所示，根据本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1、2，可以进行颈动脉C的内壁附着物的构成成分的分析。此外，通过将血管内壁分析装置1、2的分析结果与其他测定装置的测定结果组合，从而可以更准确地掌握颈动脉斑块的状态。例如，根据本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1、2，可以对附着在颈动脉C内壁上的斑块的构成成分进行分析，但难以准确地测定斑块的形状。因此，例如通过与从体外进行的超声波回声诊断组合，基于超声波回声诊断得到的斑块形状测定结果和血管内壁分析装置1、2得到的斑块构成成分的分析结果，可以更准确地评价该斑块的疾病诱发性等。
另外，通过将血管内壁分析装置1、2的分析结果显示在设置于分析部50上的显示器上，由此向被检验对象等用户通知。如上述所示在显示器等上显示分析结果的情况下，也可以通过与其他测定方法的测定结果组合显示，从而更容易理解地向用户通知。例如，如图13所示，可以基于通过从体外进行的超声波回声诊断测定的斑块形状、以及血管内壁分析装置1得到的斑块构成成分的分析结果，将斑块形状和危险度(疾病诱发性)一并显示。此外，作为对通过超声波回声测定的包含斑块等的血管断层图像进行显示的装置，已知例如上述专利文献3中记载的血管图像拍摄装置等。
如上述所示，根据本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1、2，由于从设置于血管外的光照射部30向颈动脉C等的血管内的测定部位照射测定光，并且利用设置于血管外的受光部40对来自测定部位的光进行检测，因此，不必向血管内插入测定所涉及的装置，就可以对血管内壁的状态进行分析。其结果，可以在对患者造成的负担较少的状态下进行分析。另外，通过使用随着血管内斑块等附着物的构成成分的不同而表示出不同特征的近红外光(波长780nm～2750nm的测定波长范围中包含的光成分)而进行测定，从而可以使用设置于血管外的分析装置，进行用于区别斑块等的构成成分的分析。
另外，如上述的测定例所示，在照射波长1400～1850nm或者波长1900～2700nm中包含的各个测定波长范围的光成分的情况下，在附着于血管内壁上的斑块等处透射或被反射的光随着该斑块的构成成分而表现出特征性的强度。因此，通过计算波长1400～1850nm或者波长1900～2700nm中包含的各个测定波长范围中的来自测定部位的光的强度信息(例如吸收频谱)的二次微分，从而可以更准确地进行血管内壁的测定部位处的附着物构成成分的分析。
以上，针对本实施方式所涉及的血管内壁分析装置1、2进行了说明，但本发明所涉及的血管内壁分析装置并不限定于上述实施方式，可以进行各种变更。例如，在上述实施方式中，对血管内壁分析装置的测定对象为颈动脉的内壁的情况进行了说明，但成为测定对象的血管并不限定于颈动脉。
另外，在上述测定例中，示出了通过将特定波长范围的吸收频谱作为强度信息而测定，利用波长对其结果进行二次微分，从而对由斑块的特定成分引起的峰值进行检测，而调查斑块的构成成分的方法。但是并不是必须求出利用波长进行的二次微分。另外，也可以取代对近红外光的吸收频谱进行测定的方式，而采用下述方式，即，向测定部位照射特定的1种或多种波长的近红外光，求出在测定部位处透射或被反射的光成分的峰值强度，基于其结果，测定构成测定部位的斑块的成分比率。

Claims (13)

1.一种血管内壁分析装置，其特征在于，具有：
照射单元，其向血管内的测定部位至少照射780nm～2750nm的测定波长范围中包含的光成分，包含设置在与所述血管隔着规定距离的位置上的光照射部、以及供给应经由所述光照射部向所述测定部位照射的光成分的光源；
检测单元，其对来自所述测定部位的光成分进行检测，包含光入射部和受光部，该光入射部设置在与所述血管隔着规定距离，并且来自所述测定部位的光成分所到达的位置上，该受光部对经由所述光入射部取得的光成分进行检测；以及
分析单元，其基于由所述检测单元检测出的光成分的强度信息，对所述测定部位的构成成分进行分析，
所述照射单元以及所述检测单元中的任意一者包含分光器，其将包含在所述测定波长范围中的、并且比所述测定波长范围窄的检测波长范围内的光成分，从由所述光源输出的光成分中分离出，该分光器配置在所述光源和所述光照射部之间的光路上、以及所述光入射部和所述检测单元之间的光路上的某一个上。
2.根据权利要求1所述的血管内壁分析装置，其特征在于，
所述照射单元的光出射部以及所述检测单元的光入射部中的任意一个配置在颈部表皮上，另一个配置在食道内。
3.根据权利要求1所述的血管内壁分析装置，其特征在于，
所述照射单元的光出射部以及所述检测单元的光入射部均配置在颈部表皮上。
4.根据权利要求1所述的血管内壁分析装置，其特征在于，
所述照射单元的光出射部以及所述检测单元的光入射部均配置在食道内。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的血管内壁分析装置，其特征在于，
所述分析单元在波长1400～1850nm或者波长1900～2700nm中包含的检测波长范围中，对由所述检测单元检测出的来自所述测定部位的光成分的强度信息相对于波长的二次微分进行计算，基于其结果，对所述测定部位的构成成分进行分析。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的血管内壁分析装置，其特征在于，
所述检测单元对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长1514、1574、1626、1691、1740、1972、2055、2166、2290、2465、2544nm构成，
在所述分析单元中，作为所述测定部位的构成成分分析，对所述血管中有无血栓进行分析。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的血管内壁分析装置，其特征在于，
所述检测单元对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长1696、1717、2272、2629nm构成，
在所述分析单元中，作为所述测定部位的构成成分分析，对所述血管中有无粥样硬化进行分析。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的血管内壁分析装置，其特征在于，
所述检测单元对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长1690、2294、2372nm构成，
在所述分析单元中，作为所述测定部位的构成成分分析，对所述血管中有无脂质核进行分析。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的血管内壁分析装置，其特征在于，
还具有显示单元，其对所述分析单元的分析结果进行显示。
10.一种权利要求1～9中任一项所述的血管内壁分析装置的应用，该血管内壁分析装置应用于血管内的测定部位的构成成分分析。
11.一种血管内壁分析方法，在该方法中，利用权利要求1～9中任一项所述的血管内壁分析装置，对血管内的测定部位的构成成分进行分析，
在该血管内壁分析方法中，
以位于所述测定部位的附近的方式，将光出射端插入血管内，
在来自所述测定部位的光成分所到达的所述血管内的规定位置处，设置光入射端，
经由所述光出射端，向所述测定部位至少照射780nm～2713nm的波长范围中包含的光成分，
对经由所述光入射端入射的来自所述测定部位的光成分进行检测，
根据所述检测而得到的光成分的强度信息，生成用于确定所述测定部位的构成成分的分析用数据。
12.根据权利要求11所述的血管内壁分析方法，其特征在于，
作为分析用数据，在波长1400～1850nm或者波长1900～2700nm中包含的检测波长范围中，对所检测出的来自所述测定部位的光成分的强度信息相对于波长的二次微分进行计算，基于其结果，对所述测定部位的构成成分进行分析。
13.根据权利要求11或12所述的血管内壁分析方法，其特征在于，
向所述血管的二维断层图像上重叠与所述测定部位的构成成分相关联的图像信息，将所得到的二维图像显示在显示器上。
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