CN102469993A - 生物体光测量装置 - Google Patents

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Abstract

生物体光测量装置(1)具备：光发送接收部控制部(40)，其获得与脑活动相关的测量数据；以及测量数据显示控制部(37)，其显示测量数据，该生物体光测量装置(1)还具备：头部表面外观图像获取部(32)，其获取被检者的头部表面外观图像；头部表面外观图像显示控制部(33)，其显示头部表面外观图像；以及测量相关位置计算部(35)，其根据输入装置(22)对头部表面外观图像中与配置在被检者的头部表面上的光发送探针(12)的位置和光接收探针(13)的位置相对应的位置的指定，算出头部表面外观图像中获得测量数据的测量相关位置，其中，测量数据显示控制部(37)在头部表面外观图像的测量相关位置中显示测量数据。

Description

生物体光测量装置
技术领域
本发明涉及一种非侵入地测量脑活动的生物体光测量装置。特别是涉及一种能够用作氧气监视器等的生物体光测量装置，该氧气监视器用于通过测量脑内各部的血流随时间的变化、氧气供给随时间的变化来诊断生物体的组织是否正常。
背景技术
血红蛋白在血液中发挥运输氧气的作用。已知如下情况：血液中所含的血红蛋白浓度与血管的扩张或收缩相应地增加或减小，因此通过测量血红蛋白浓度来检测血管的扩张或收缩。
在此，已知如下一种生物体测量方法：通过利用血红蛋白浓度与生物体内部的氧气代谢功能相对应这一情况，使用光简便且非侵入地测量生物体内部。对生物体照射从可见光到近红外区域的波长的光，由此根据透过生物体而得到的光的量来求出血红蛋白浓度。
并且，血红蛋白与氧气相结合而成为氧合血红蛋白(以下也称为“oxyHb”)，另一方面，血红蛋白与氧气相分离而成为脱氧血红蛋白(以下也称为“deoxyHb”)。还已知以下情况：在脑内，通过血流再分配作用对活化的部位进行氧气供给，与氧气相结合而得到的氧合血红蛋白的浓度增加。由此，能够通过测量氧合血红蛋白浓度而应用于脑活动的观察。氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白在从可见光到近红外区域具有不同的光谱吸收特性，因此例如使用波长不同的两种近红外光能够求出氧合血红蛋白浓度以及脱氧血红蛋白浓度。
因此，为了非侵入地测量脑活动，开发了一种具备光发送探针和光接收探针的生物体光测量装置。在生物体光测量装置中，通过配置在被检者的头部表面上的光发送探针对脑照射近红外光，并且通过配置在头部表面上的光接收探针来检测从脑放出的近红外光的光量。近红外光透过头皮组织、骨组织，并且被血液中的氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白吸收。由此，通过使用光发送探针和光接收探针，能够求出脑的测量部位的氧合血红蛋白浓度、脱氧血红蛋白浓度以及根据它们算出的所有血红蛋白浓度随时间的变化来作为测量数据。图6是表示测量数据的一例的图。此外，纵轴表示浓度，横轴表示时间。
在此，对光发送探针与光接收探针之间的探针间隔(通道)与脑的测量部位的关系进行说明。图7的(a)是表示一对光发送探针和光接收探针与脑的测量部位的关系的截面图，图7的(b)是图7的(a)的俯视图。
将光发送探针12压紧于被检者的头部表面上的光发送点T，并且将光接收探针13压紧于被检者的头部表面上的光接收点R。然后，从光发送探针12照射光，并且使光接收探针13检测从头部表面放出的光。此时，关于光，从头部表面上的光发送点T照射出的光中的通过香蕉形状(测量区域)的光到达头部表面上的光接收点R。由此，也要在测量区域中，尤其是被检者的部位S计算光接收量信息(氧合血红蛋白浓度、脱氧血红蛋白浓度、以及根据它们算出的所有血红蛋白浓度)，上述被检者的部位S是离中点M深度为L/2的部位，该中点M为沿着被检者的头部表面以最短距离将光发送点T与光接收点R相连接而得到的线L的中点，该L/2为沿着被检者的头部表面以最短距离将光发送点T与光接收点R相连接而得到的线的距离的一半。
另外，近年来，开发了一种生物体光测量装置，该生物体光测量装置通过测量与运动、感觉、思考等脑功能相关的脑的测量部位的血红蛋白浓度等而应用于脑功能诊断、循环系统病变诊断等医疗领域。在这种生物体光测量装置中，例如利用了近红外光谱仪(例如参照专利文献1)。
在近红外光谱仪中，使用支架以使多个光发送探针和多个光接收探针以规定的阵列贴紧于被检者的头部表面。作为这种支架，例如使用与头部表面的形状相匹配的、模制成为碗状的成型支架。成型支架中设置有多个贯通孔，光发送探针和光接收探针被插入到这些贯通孔，由此使通道固定，获得离头部表面指定的深度的光接收量信息。
图8是表示如上所述的近红外光谱仪中的12个光发送探针和12个光接收探针之间的位置关系的俯视图。在倾斜方向上交替地配置光发送探针12a～12l和光接收探针13a～13l。此外，除了与光发送探针12a～12l相邻的光接收探针13a～13l以外的与光发送探针12a～12l分离的光接收探针13a～13l也检测从光发送探针12a～12l照射出的光，但在此为了便于说明，设为仅用与光发送探针12a～12l相邻的光接收探针13a～13l进行检测。由此，设为能够得到共计36个光接收量信息(测量数据)。
此外，一般情况下将通道设为30mm来进行使用，在通道为30mm的情况下，如上所述那样，认为能够获得离通道的中点深度为15mm～20mm处的光接收量信息。即，离头部表面深度为15mm～20mm的位置与脑表部位大致对应，能够获得与脑活动相关的光接收量信息(测量数据)。
并且，为了能被医生等进行观察，将利用近红外光谱仪得到的与脑活动相关的测量数据显示为图像。图9是表示由现有的生物体光测量装置显示36个测量数据而得到的监视器画面的一例的图。
在监视器画面中，显示了36个测量数据#1～#36。此时，在图8所示的俯视图中，以如下方式整列地显示测量数据：在以最短距离将光发送探针12与光接收探针13相连接而得到的线的各中点处，配置利用该光接收探针13检测到从该光发送探针12照射的光时得到的测量数据。具体地说，以如下方式整列地配置36个测量数据#1～#36：在左上方配置利用光接收探针13a检测到从光发送探针12a照射的光时的测量数据#1，在测量数据#1的下方配置利用光接收探针13d检测到从光发送探针12a照射的光时的测量数据#2，在测量数据#1的右边配置利用光接收探针13a检测到从光发送探针12b照射的光时的测量数据#7。
专利文献1：日本特开2006-109964号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，使用如上所述的成型支架将12个光发送探针12和12个光接收探针13贴紧于头部表面，但由于头部表面存在毛发，因此有时某个光发送探针12或光接收探针13没有贴紧于头部表面。其结果是，有时在36个测量数据#1～#36中存在不正确的测量数据。此时，在所获得的36个测量数据#1～#36中存在不正确的测量数据，即使感到测量数据是不正确的，也不能容易地进行测量数据是否为不正确的这样的判断。
另外，由于只是如图9所示那样配置36个测量数据#1～#36，因此难以掌握是从脑的测量部位的哪一个部分获得的测量数据。
用于解决问题的方案
本发明的发明者们为了解决上述问题，针对显示测量数据的方法进行了讨论。因此，得出如下结论：作为测量结果，在被检者的头部表面外观图像中显示测量数据。由此，医生等通过观察测量结果能够判断是否哪个光发送探针12或光接收探针13被配置在了毛发多的部分，其结果是，能够掌握哪个测量数据易于成为不正确的测量数据这样的可能性。另外，能够容易地掌握被获得测量数据的脑的测量部位。
即，本发明的生物体光测量装置具备：光发送接收部，其具有配置在被检者的头部表面上的多个光发送探针和配置在该头部表面上的多个光接收探针；光发送接收部控制部，其通过控制上述光发送探针对头部表面照射光，并且控制上述光接收探针检测从头部表面放出的光，来获得与脑活动相关的测量数据；以及测量数据显示控制部，其显示上述测量数据，该生物体光测量装置还具备：头部表面外观图像获取部，其获取上述被检者的头部表面外观图像；头部表面外观图像显示控制部，其显示上述头部表面外观图像；以及测量相关位置计算部，其根据输入装置对头部表面外观图像中与配置在上述被检者的头部表面上的光发送探针的位置和光接收探针的位置相对应的位置的指定，算出头部表面外观图像中获得上述测量数据的测量相关位置，其中，上述测量数据显示控制部在上述头部表面外观图像的测量相关位置中显示测量数据。
根据本发明的生物体光测量装置，在医生等进行被检者的测量之前，头部表面外观图像获取部获取被检者的头部表面外观图像。由此，头部表面外观图像显示控制部显示头部表面外观图像。
并且，医生等在被检者的头部表面配置光发送接收部，并且用输入装置指定与配置在被检者的头部表面上的光发送探针的位置和光接收探针的位置相对应的头部表面外观图像中的位置。由此，测量相关位置计算部计算出被获得测量数据的头部表面外观图像中的测量相关位置。
之后，当医生等进行被检者的测量时，测量数据显示控制部在头部表面外观图像的测量相关位置中显示测量数据。即，在头部表面外观图像的测量相关位置中叠加测量数据并进行显示。
发明的效果
如上所述，根据本发明的生物体光测量装置，在头部表面外观图像的测量相关位置中叠加测量数据并进行显示，因此医生等能够在观察测量结果的同时容易地掌握被获得测量数据的脑的测量部位以及测量数据是否正确。
(用于解决其它问题的手段和效果)
另外，关于本发明的生物体光测量装置，也可以还具备用于拍摄上述头部表面的照相机。
另外，关于本发明的生物体光测量装置，也可以是上述测量相关位置设为以最短距离将上述头部表面外观图像中的光发送探针的指定位置与光接收探针的指定位置相连接而得到的线的中点的位置。
并且，关于本发明的生物体光测量装置，也可以是上述测量数据是表示血红蛋白浓度随时间的变化的数据。
附图说明
图1是表示作为本发明的一个实施方式的生物体光测量装置的概要结构的框图。
图2是表示光发送接收部中的9个光发送探针和8个光接收探针之间的位置关系的俯视图。
图3是表示由本发明所涉及的生物体光测量装置所显示的监视器画面的一例的图。
图4是用于说明生物体光测量装置的显示方法的一例的流程图。
图5是表示由本发明所涉及的生物体光测量装置所显示的监视器画面的一例的图。
图6是表示测量数据的一例的图。
图7是表示一对光发送探针和光接收探针与脑的测量部位之间的关系的图。
图8是表示12个光发送探针与12个光接收探针之间的位置关系的俯视图。
图9是表示由现有的生物体光测量装置显示36个测量数据而得到的监视器画面的一例的图。
具体实施方式
下面使用附图说明本发明的实施方式。此外，当然本发明并不限定于以下说明那样的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内包括各种方式。
图1是表示作为本发明的一个实施方式的生物体光测量装置的概要结构的框图。生物体光测量装置1由光发送接收部11、发光部2、光检测部3、拍摄被检者的头部表面的照相机4以及进行生物体光测量装置1整体的控制的控制部(计算机)20构成。
另外，图2是表示光发送接收部11中的9个光发送探针12a～12i与8个光接收探针13a～13h之间的位置关系的俯视图。
并且，图3是表示由本发明所涉及的生物体光测量装置1所显示的监视器画面23a的一例的图。在监视器画面23a中，显示头部表面外观图像24a和24个测量数据#1～#24。此外，在图3中，头部表面外观图像24a是人体模型的图像，因此没有拍摄毛发，但实际的头部表面外观图像24a是会拍摄到毛发的。
如图2所示，光发送接收部11具有9个光发送探针12a～12i和8个光接收探针13a～13h，光发送探针12a～12i和光接收探针13a～13h在倾斜方向上交替地进行配置。此外，光发送探针12a～12i与光接收探针13a～13h之间的距离为30mm。另外，9个光发送探针12a～12i用于射出光，另一方面，8个光接收探针13a～13h用于检测光的量。
发光部2根据从计算机20输入的驱动信号对从9个光发送探针12a～12i中选择出的1个光发送探针发送光。使用近红外光(例如780nm和850nm这两个波长光)作为上述光。
光检测部3对利用8个光接收探针13a～13h接收到的近红外光(例如780nm和850nm这两个波长光)进行个别检测，由此将8个光接收信号(测量数据)输出到计算机20。
在计算机20中，具备CPU 21，并且将CPU 21与存储器25、具有监视器画面23a等的显示装置23以及作为输入装置22的键盘22a、鼠标22b相连接。
另外，如果将CPU 21进行处理的功能分块化地进行说明，则CPU 21具有光发送接收部控制部40，其对发光部2和光检测部3进行控制；头部表面外观图像获取部32，其从照相机4获取头部表面外观图像24a；头部表面外观图像显示控制部33，其显示头部表面外观图像24a；光标显示控制部36，其显示光标(未图示)；测量相关位置计算部35，其计算测量相关位置；以及测量数据显示控制部37，其显示测量数据。并且，存储器25具有存储测量数据的测量数据存储区域52和存储头部表面外观图像等的图像数据存储区域53。
光发送接收部控制部40具有：发光控制部42，其对发光部2输出驱动信号；以及光检测控制部43，其通过接收来自光检测部3的光接收信号(测量数据)而将测量数据存储到测量数据存储区域52。
发光控制部42进行如下的控制：将向光发送探针12发送光的驱动信号输出到发光部2。
光检测控制部43进行如下的控制：通过接收来自光检测部3的光接收信号将从8个光接收探针13a～13h检测到的8个测量数据存储到测量数据存储区域52。也就是说，每从一个光发送探针发送光，就将8个测量数据存储到测量数据存储区域52。
头部表面外观图像获取部32进行如下的控制：从照相机4获取头部表面外观图像并将该头部表面外观图像存储到图像数据存储区域53。
头部表面外观图像显示控制部33进行如下的控制：将图像数据存储区域53中存储的头部表面外观图像24a显示在监视器画面23a中。此时，在被检者过去被测量过的情况下，可以不用照相机4进行拍摄，而使用图像数据存储区域53以前存储的头部表面外观图像24a。
光标显示控制部36进行如下的控制：在监视器画面23a中显示光标(未图示)，并且根据从鼠标22b输出的操作信号移动监视器画面23a中显示的光标、或用光标指定位置。
测量相关位置计算部35进行如下的控制：根据光标对监视器画面23a中显示的头部表面外观图像24a的规定的位置的指定，算出头部表面外观图像24a中的测量相关位置。具体地说，医生等将光发送接收部11安装在被检者的头部表面，之后，一边从视觉上对安装了光发送接收部11的头部表面与监视器画面23a中显示的头部表面外观图像24a进行对比，一边观察安装在被检者的头部表面的光发送接收部11的9个光发送探针12a～12i的位置和8个光接收探针13a～13h的位置，还一边用光标指定头部表面外观图像24a中的9个光发送探针12a～12i的位置和8个光接收探针13a～13h的位置。
此时，分别对各光发送探针12T1～12T9分配不同的编号(T1～T9)，并且还分别对各光接收探针13R1～13R8分配不同的编号(R1～R8)，医生等通过键盘22a等边输入编号边进行指定，或者在按照编号顺序指定了各光发送探针12T1～12T9的位置之后，按照编号顺序指定光接收探针13R1～13R8的位置，以使测量相关位置计算部35识别出用光标指定了哪个光发送探针12T1～12T9或光接收探针13R1～13R8的位置。
另外，与以往同样地，医生等预先创建表示组合的表格等，并事先存储到存储器25，以使测量相关位置计算部35识别出可以利用测量相关位置计算部35算出针对哪个光发送探针12T1～12T9和光接收探针13R1～13R8的测量相关位置。
由此，测量相关位置计算部35根据存储器25中存储的表格等和指定位置，将以最短距离将光发送探针12的指定位置与光接收探针13的指定位置相连接而得到的线的中点的位置设为针对光发送探针12与光接收探针13的组合的头部表面外观图像24a中的测量相关位置，使得将以最短距离将光发送探针12a的指定位置与光接收探针13a的指定位置相连接而得到的线的中点的位置设为针对光发送探针12a和光接收探针13a的头部表面外观图像24a中的测量相关位置，将以最短距离将光发送探针12b的指定位置与光接收探针13d的指定位置相连接而得到的线的中点的位置设为针对光发送探针12b和光接收探针13d的头部表面外观图像24a中的测量相关位置，将以最短距离将光发送探针12b的指定位置与光接收探针13a的指定位置相连接而得到的线的中点的位置设为针对光发送探针12b和光接收探针13a的头部表面外观图像24a中的测量相关位置。
测量数据显示控制部37进行如下控制：在测量数据存储区域52中存储的测量数据中获取从光发送探针12发送到与光发送探针12相邻的光接收探针13的光的光接收量信息(测量数据)，基于获取到的测量数据，根据各波长(氧合血红蛋白的吸收波长和脱氧血红蛋白的吸收波长)的通过光强度，来求出氧合血红蛋白浓度、脱氧血红蛋白浓度以及全部血红蛋白浓度，并且根据由测量相关位置计算部35算出的测量相关位置在测量相关位置中显示测量数据。例如，如图3所示，在头部表面外观图像24a上的测量相关位置中显示测量数据#1～#24。
接着，对通过生物体光测量装置1显示测量数据的显示方法进行说明。图4是用于说明生物体光测量装置1的显示方法的一例的流程图。
首先，在步骤S101的处理中，医生等用照相机4拍摄被检者的头部表面。
接着，在步骤S102的处理中，头部表面外观图像获取部32从照相机4获取头部表面外观图像并将该头部表面外观图像存储到图像数据存储区域53。
接着，在步骤S103的处理中，医生等在被检者的头部表面配置光发送接收部11。
接着，在步骤S104的处理中，头部表面外观图像显示控制部33将头部表面外观图像24a显示在监视器画面23a中。
接着，在步骤S105的处理中，医生等一边观察安装在被检者的头部表面的光发送接收部11，一边用光标指定头部表面外观图像24a中的9个光发送探针12a～12i的位置和8个光接收探针13a～13h的位置。
接着，在步骤S106的处理中，测量相关位置计算部35根据光标对头部表面外观图像24a的规定的位置的指定，算出头部表面外观图像24a上的测量相关位置。
接着，在步骤S107的处理中，医生等使用输入装置22输入测量开始信号。
接着，在步骤S108的处理中，发光控制部42对发光部2输出驱动信号，并且光检测控制部43通过接收来自光检测部3的光接收信号(测量数据)而将测量数据存储到测量数据存储区域52。
接着，在步骤S109的处理中，测量数据显示控制部37根据测量数据存储区域52中存储的测量数据和测量相关位置，在测量相关位置中显示测量数据#1～#24。
接着，在步骤S110的处理中，判断医生等是否使用输入装置22输入了测量结束信号。当判断为医生等没有使用输入装置22输入测量结束信号时，返回到步骤S108的处理。
另一方面，当判断为医生等使用输入装置22输入了测量结束信号时，结束本流程。
如上所述，根据生物体光测量装置1，在头部表面外观图像24a的测量相关位置中叠加测量数据#1～#24并进行显示，因此能够在观察头部表面外观图像24a和测量数据#1～#24的同时，容易地掌握被获得测量数据#1～#24的脑的测量部位以及测量数据#1～#24是否为正确的数据。
(其它实施方式)
在上述生物体光测量装置1中，示出了具有9个光发送探针12a～12i和8个光接收探针13a～13h的光发送接收部11，但也可以是具有不同数量的例如3个光发送探针和3个光接收探针的光发送接收部(参照图5)。
产业上的可利用性
本发明能够用作氧气监视器等，该氧气监视器通过测量脑内各部的血流随时间的变化、氧气供给随时间的变化，来诊断生物体的组织是否正常。
附图标记说明
1：生物体光测量装置；4：照相机；11：光发送接收部；12：光发送探针；13：光接收探针；22：输入装置；23：显示装置；32：头部表面外观图像获取部；33：头部表面外观图像显示控制部；35：测量相关位置计算部；37：测量数据显示控制部；40：光发送接收部控制部；T：光发送点；R：光接收点。

Claims (4)

1.一种生物体光测量装置，具备：
光发送接收部，其具有配置在被检者的头部表面上的多个光发送探针和配置在该头部表面上的多个光接收探针；
光发送接收部控制部，其通过控制上述光发送探针对头部表面照射光并且控制上述光接收探针检测从头部表面放出的光，来获得与脑活动相关的测量数据；以及
测量数据显示控制部，其显示上述测量数据，
该生物体光测量装置的特征在于，还具备：
头部表面外观图像获取部，其获取上述被检者的头部表面外观图像；
头部表面外观图像显示控制部，其显示上述头部表面外观图像；以及
测量相关位置计算部，其根据输入装置对头部表面外观图像中与配置在上述被检者的头部表面上的光发送探针的位置和光接收探针的位置相对应的位置的指定，算出头部表面外观图像中获得上述测量数据的测量相关位置，
其中，上述测量数据显示控制部在上述头部表面外观图像的测量相关位置中显示测量数据。
2.根据权利要求1所述的生物体光测量装置，其特征在于，
还具备用于拍摄上述头部表面的照相机。
3.根据权利要求1或2所述的生物体光测量装置，其特征在于，
将上述测量相关位置设为以最短距离将上述头部表面外观图像中的光发送探针的指定位置与光接收探针的指定位置相连接而得到的线的中点的位置。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的生物体光测量装置，其特征在于，
上述测量数据是表示血红蛋白浓度随时间的变化的数据。
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