CN117295448A - 非接触血管解析方法 - Google Patents
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Abstract
提供能够通过非接触来迅速并且详细地解析血管的状态的非接触血管解析方法。该非接触血管解析方法使用非接触血管解析装置(1)，该非接触血管解析装置(1)具备：光照射器(2)，向包括血管区域的皮肤表面部位照射光；图像取得器(3)，取得所述皮肤表面部位的动态图像或连续的静态图像的图像(3im)；以及图像处理器(4)，在图像(3im)内的一区域中至少导出表示第一波长区域的亮度值的时间变化的第一波形以及表示第二波长区域的亮度值的时间变化的第二波形，所述非接触血管解析方法导出所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅，为了进行比较而进一步地：隔开时间导出所述一区域中的所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅；和/或导出与所述一区域不同的区域中的所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅。
Description
技术领域
本发明涉及能够通过非接触来解析血管的状态的非接触血管解析方法。
背景技术
血管的状态除了通过一般的视诊、触诊等来进行解析之外，还经常使用各种解析装置进行解析。在这样的使用了解析装置的血管解析方法中，如专利文献1所公开的那样，已知有对包括成为对象的血管区域的皮肤表面部位照射多个波长区域的光来解析图像的血管解析方法。这样的对图像进行解析的血管解析方法是不与人体等接触地(换句话说，非接触地)进行解析的非接触血管解析方法，因此能够抑制感染风险，并且能够进行迅速的解析。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2017/051455号公报
发明内容
-发明所要解决的课题-
但是，专利文献1的血管解析方法止步于通过使用多个波长区域的光来对从皮肤起的深度不同的血管的图像赋予对比度，作为非接触血管解析方法，能够进一步展开。
本发明是鉴于上述事由而完成的，其目的在于，提供一种能够通过非接触来迅速并且详细地解析血管的状态的非接触血管解析方法。
-用于解决课题的手段-
为了实现上述目的，本发明的实施方式所涉及的非接触血管解析方法使用非接触血管解析装置，该非接触血管解析装置具备：光照射器，向包括血管区域的皮肤表面部位照射光；图像取得器，取得所述皮肤表面部位的动态图像或连续的静态图像的图像；以及图像处理器，在该图像内的一区域中至少导出表示第一波长区域的亮度值的时间变化的第一波形以及表示第二波长区域的亮度值的时间变化的第二波形，所述非接触血管解析方法导出所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅，为了进行比较而进一步地：隔开时间导出所述一区域中的所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅；和/或导出与所述一区域不同的区域中的所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅。
优选为，根据所述一区域中的所述第一波形的相位和与所述一区域不同的区域中的所述第一波形的相位来导出血流速度。
本发明的实施方式所涉及的另一非接触血管解析方法使用非接触血管解析装置，该非接触血管解析装置具备：光照射器，向包括血管区域的皮肤表面部位照射光；图像取得器，取得所述皮肤表面部位的动态图像或连续的静态图像的图像；以及图像处理器，通过光学三维表面形状测量方法导出该图像内的一区域中的表面的高度形状，所述非接触血管解析方法根据所述高度形状导出血管的高度、截面积或者体积。
优选为，为了进行比较而进一步地：隔开时间导出所述一区域中的所述血管的高度、截面积或体积；和/或导出与所述一区域不同的区域中的所述血管的高度、截面积或体积。
本发明的实施方式所涉及的又一非接触血管解析方法使用非接触血管解析装置，该非接触血管解析装置具备：光照射器，向包括血管区域的皮肤表面部位照射光；图像取得器，取得所述皮肤表面部位的动态图像或连续的静态图像的图像；以及图像处理器，通过光学三维表面形状测量方法导出该图像内的一区域中的表面的高度形状，并且导出表示所述图像内的第一区域以及第二区域中的亮度值的时间变化的第一区域波形以及第二区域波形，所述非接触血管解析方法根据所述高度形状导出血管的截面积，根据所述第一区域波形的相位和所述第二区域波形的相位导出血流速度，根据该截面积和该血流速度导出血流量。
-发明效果-
根据本发明所涉及的非接触血管解析方法，能够通过非接触来迅速并且详细地解析血管的状态。
附图说明
图1是示出在本发明的实施方式所涉及的非接触血管解析方法中使用的非接触血管解析装置的使用例的概略图。
图2是示出在图1所示的非接触血管解析装置中由计算机系统实现的图像处理器的概略图。
图3是示出同上的使用例中的解析例的图，是示出手指的皮肤表面部位的照片。
图4是示出同上的使用例中的解析例的图，是示出图3所示的皮肤表面部位的一区域中的第一波形以及第二波形的图。
图5是示出皮肤下的内部构造的概略图。
图6是示出同上的使用例中的解析例的图，是示出臂的皮肤表面部位的照片。
图7是示出同上的使用例中的解析例的图，是示出图6所示的皮肤表面部位的两个区域中的第一波形的图。
图8是示出在同上的使用例中使用照度差立体法导出的立体的图像的照片。
图9是示出同上的使用例中的解析例的图，是示出使用照度差立体法导出的横穿血管的一线段的高度形状的图表。
图10是示出图9所示的图表的一线段的场所的照片。
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式进行说明。如图1所示，在本发明的实施方式所涉及的非接触血管解析方法中使用的非接触血管解析装置1具备光照射器2、图像取得器3以及图像处理器4。
光照射器2向包括血管区域的皮肤表面部位照射光。包括血管区域的皮肤表面部位没有特别限定，例如，如图1所示，可以是臂、手指等，此外，也能包括血管通路(Vascularaccess)。光照射器2能够具备遮挡外部光的遮光箱5。另外，在图1中，作为光照射器2的例子，示出了环型照明器。
光照射器2至少发出第一波长区域的光和第二波长区域的光。于是，在图像处理器4中，如后述那样，能够导出表示图像的第一波长区域的亮度值的时间变化的第一波形以及表示第二波长区域的亮度值的时间变化的第二波形。例如，第一波长区域的光是绿色的光，第二波长区域的光是红色的光。此外，光照射器2还能够设为发出第三波长区域的光等其他波长区域的光，在图像处理器4中，也能够导出表示图像的第三波长区域等其他波长区域的亮度值的时间变化的第三波形等。例如，第三波长区域的光是蓝色的光。
另外，在图像处理器4中，为了导出上述第一波形以及上述第二波形，除了由光照射器2发出第一波长区域的光和第二波长区域的光以外，还能够由光照射器2发出白色的光，在图像取得器2的前级设置滤色器，使第一波长区域的光通过而导出第一波形，使第二波长区域的光通过而导出第二波形。
图像取得器3对包括被光照射器2照射了光的血管区域的皮肤表面部位进行拍摄，取得动态图像或连续的静态图像的图像3im。
图像处理器4在由图像取得器3取得的图像3im内的一区域中至少导出表示第一波长区域的亮度值的时间变化的第一波形以及表示第二波长区域的亮度值的时间变化的第二波形。
通常，如图2所示，图像处理器4由计算机系统实现，在程序存储器4a中具有图像处理的程序。在图2中，附图标记4b表示CPU，附图标记4c表示工作存储器，附图标记4d表示包括输入输出部的其他部分。
以下，对能够使用以上说明的非接触血管解析装置1，并通过非接触来详细地解析血管的状态的非接触血管解析方法进行说明。
根据上述的第一波形以及第二波形导出其频率、相位或者振幅。而且，能够进一步导出隔开时间的上述一区域中的频率、相位或者振幅，并通过对上述一区域中的频率、相位或者振幅、和隔开时间的上述一区域中的频率、相位或者振幅进行比较，来解析血管的状态。此外，能够进一步导出与上述一区域不同的区域中的频率、相位或者振幅，并通过对上述一区域中的第一波形以及第二波形的频率、相位或者振幅、和与上述一区域不同的区域中的频率、相位或者振幅进行比较，来解析血管的状态。
例如，如图3所示，从照射器2向手指的皮肤表面部位照射光(绿色的光和红色的光)，由图像取得器3进行拍摄而取得动态图像或连续的静态图像的图像3im。然后，如图4所示，通过图像处理器4在图像3im内的一区域(在图3中示为附图标记F)中，导出与绿色的光对应的第一波形(在图4中标注附图标记F1并示为实线的波形)以及与红色的光对应的第二波形F2(在图4中标注附图标记F2并示为虚线的波形)。另外，图4的纵轴是与实际的亮度值建立关联以前的受光量，是相对值，没有记载单位。
如图5所示，人体的内部在皮肤(图中标注附图标记S而示出)下形成有毛细血管(图中标注附图标记C而示出)等，在其下形成有细动脉(图中标注附图标记A而示出)等。波长短的(例如，绿色的)光成分到达距皮肤较浅处所具有的血管(毛细血管等)而被反射，波长长的(例如，红色的)光成分到达距皮肤较深处所具有的血管(细动脉等)而被反射。
例如，能够在手术开始前和手术开始以后导出第一波形和第二波形，对在手术开始以后(即，隔开时间)在相同的上述一区域中第一波形以及第二波形的频率、相位或振幅是否未变化、血管的状态进行解析。这样，能够进行麻醉管理等。另外，如果末梢循环变差，则认为距皮肤较浅处所具有的毛细血管等较早显著地表现出来，因此也可以认为与绿色的光对应的第一波形的变化较早显著地表现出来。另外，解析的皮肤表面部位并不特别限定于手指的皮肤表面部位。
此外，例如，如图6所示，从光照射器2向臂的皮肤表面部位照射光(绿色的光和红色的光)，由图像取得器3进行拍摄而取得动态图像或连续的静态图像的图像3im。然后，通过图像处理器4在图像3im内的分离给定距离的两个区域(即，一区域以及与其不同的区域)(在图6中示为附图标记AR、AS)中分别导出与绿色的光对应的第一波形以及与红色的光对应的第二波形。
图7示出了第一波形。根据图7，两个区域中的第一波形的相位错开。通过该相位差与两个区域间的距离能够获知血流速度。该血流速度的解析也能够应用于上述的手术开始前和手术开始以后的解析。另外，解析的皮肤表面部位并不特别限定于臂的皮肤表面部位。此外，图7的纵轴是与实际的亮度值建立关联以前的受光量，是相对值(与图4的纵轴的值无关)，没有记载单位。
接下来，对使用了光学三维表面形状计测方法的非接触血管解析方法进行说明。在该非接触血管解析方法中，与上述同样地，通过光照射器2向包括血管区域的皮肤表面部位照射光，由图像取得器3进行拍摄而取得连续的静止图像(或者动态图像)的图像3im。然后，在图像处理器4中导出图像3im内的一区域中的表面的高度形状。光学三维表面形状测量方法以照度差立体法、条纹投影法为代表。
例如，在使用了照度差立体法的非接触血管解析方法中，为了从不同的方向向皮肤表面部位照射光，需要多个(例如，8个)光照射器2。若在图像处理器4中进行使用照度差立体法的处理，则如图8中的附图标记M所示，能够得到用亮度值表现皮肤表面部位的立体形状的图像。此外，如图9所示，能够将如图10所示的横穿图像内的一个血管的一线段(图10中示为附图标记L)作为上述一区域，导出其表面的高度形状。另外，图9的纵轴是亮度值与物理上的高度的建立关联之前的值，因此没有记载单位，图9的横轴是与物理上的位置的值建立关联之前的值，因此没有记载单位。
根据一区域中的表面的高度形状，能够导出血管的高度、截面积或者体积。于是，通过进一步导出隔开时间的上述一区域中的血管的高度、断面积或者体积，并将上述一区域中的血管的高度、截面积或者体积与隔开时间的上述一区域中的血管的高度、截面积或者体积解进行比较，能够解析血管的状态。此外，通过进一步导出与所述一区域不同的区域中的血管的高度、截面积或者体积，将上述一区域中的血管的高度、截面积或者体积和与所述一区域不同的区域中的血管的高度、截面积或者体积进行比较，能够解析血管的状态。由此，能够对血管(例如，基于静脉、手术的吻合部)的疲敝等进行解析。
接下来，对组合使用了光学三维表面形状测量方法和上述的血流速度的解析方法的接触血管解析方法进行说明。在该非接触血管解析方法中，与上述同样地，通过光照射器2向包括血管区域的皮肤表面部位照射光，由图像取得器3进行拍摄而取得连续的静止图像(或者动态图像)的图像3im。然后，在图像处理器4中导出图像3im内的一区域中的表面的高度形状。此外，在图像处理器4中导出表示图像3im内的第一区域以及第二区域中的亮度值的时间变化的第一区域波形以及第二区域波形。
在此，图像3im内的一区域能够设为图10中的附图标记L所示那样的横穿一个血管的一线段。此外，图像3im内的第一区域以及第二区域能够设为图6中的附图标记AR、AS所示那样的分开给定距离的两个区域。
根据一区域中的表面的高度形状导出血管的截面积。在此，也能够减去血管壁的厚度等。此外，根据第一区域波形的相位和第二区域波形的相位导出血流速度，更详细而言，根据它们的相位差和两个区域(第一区域以及第二区域)间的距离导出血流速度。然后，根据截面积和血流速度导出血流量。
另外，能够设为，非接触血管解析装置1具备显示装置6(参照图1)，在显示装置6输入来自图像处理器4的显示数据4s，并选择性地或同时显示图4、图7或图9所示的图表等。
非接触血管解析装置1也能够将整体一体化，例如也能够使用智能手机、笔记本电脑等带照相机的终端。
这样，使用了非接触血管解析装置1的上述非接触血管解析方法能够通过非接触来解析血管的状态，因此能够抑制感染风险，并且不需要造影剂的注入等对人体有影响的作业，能够迅速并且详细的解析。此外，能够在各种部位，并且在宽的视野中监视人体，并能够进行解析。
以上，对本发明的实施方式所涉及的非接触血流观察方法进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式所记载的内容，能够进行权利要求书所记载的事项的范围内的各种设计变更。
-附图标记说明-
1 非接触血管解析装置
2 光照射器
3 图像取得器
3im 图像
4 图像处理器
4a 程序存储器
4b CPU
4c 作存储器
4d 计算机系统的其他部分
4s 显示数据
5 遮光箱
6 显示装置。
Claims (5)
1.一种非接触血管解析方法，使用非接触血管解析装置，该非接触血管解析装置具备：
光照射器，向包括血管区域的皮肤表面部位照射光；
图像取得器，取得所述皮肤表面部位的动态图像或连续的静态图像的图像；以及
图像处理器，在该图像内的一区域中至少导出表示第一波长区域的亮度值的时间变化的第一波形以及表示第二波长区域的亮度值的时间变化的第二波形，
所述非接触血管解析方法：
导出所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅，
为了进行比较而进一步地：隔开时间导出所述一区域中的所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅；和/或导出与所述一区域不同的区域中的所述第一波形以及所述第二波形的频率、相位或者振幅。
2.根据权利要求1所述的非接触血管解析方法，其中，
根据所述一区域中的所述第一波形的相位和与所述一区域不同的区域中的所述第一波形的相位导出血流速度。
3.一种非接触血管解析方法，使用非接触血管解析装置，该非接触血管解析装置具备：
光照射器，向包括血管区域的皮肤表面部位照射光；
图像取得器，取得所述皮肤表面部位的动态图像或连续的静态图像的图像；以及
图像处理器，通过光学三维表面形状测量方法来导出该图像内的一区域中的表面的高度形状，
所述非接触血管解析方法根据所述高度形状导出血管的高度、截面积或者体积。
4.根据权利要求3所述的非接触血管解析方法，其中，
为了进行比较而进一步地：隔开时间导出所述一区域中的所述血管的高度、截面积或者体积；和/或导出与所述一区域不同的区域中的所述血管的高度、截面积或者体积。
5.一种非接触血管解析方法，使用非接触血管解析装置，该非接触血管解析装置具备：
光照射器，向包括血管区域的皮肤表面部位照射光；
图像取得器，取得所述皮肤表面部位的动态图像或连续的静态图像的图像；以及
图像处理器，通过光学三维表面形状测量方法导出该图像内的一区域中的表面的高度形状，并且导出表示所述图像内的第一区域以及第二区域中的亮度值的时间变化的第一区域波形以及第二区域波形，
所述非接触血管解析方法根据所述高度形状导出血管的截面积，根据所述第一区域波形的相位和所述第二区域波形的相位导出血流速度，根据该截面积和该血流速度导出血流量。
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