JP2005095465A

JP2005095465A - 生体光計測装置

Info

Publication number: JP2005095465A
Application number: JP2003334718A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Asaka; 裕一浅香
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】生体光計測装置において、計測結果の解析を行う際に、解析結果を見ながら、解析パラメータを変更し、その変更を解析結果の表示に迅速かつ容易に反映させることができる生体光計測装置を提供する。
【解決手段】複数の光照射位置から各々異なる変調を受けた光を生体に照射する光照射手段１０２と、生体内を透過した光を複数の検出位置で検出し、光照射位置との関係で決まる複数の計測部位について、検出した光量に対応する電気信号を出力する光検出手段１０３と、光検出手段１０３からの電気信号に基づき計測部位毎のヘモグロビン濃度を計算する信号処理手段と、前記信号処理手段の測定結果を表示する表示手段１１２とを備えた生体光計測装置において、測定結果２０２の解析を操作するパラメータを入力する入力手段２０１を備え、表示手段は前記測定結果２０２と前記パラメータを同一画面上に表示させた。
【選択図】図２

Description

本発明は光計測装置及び光計測方法、特に生体内部を光学的に測定し、それによって得られる情報信号にもとづいて生体内部を画像化するために用いられるのに適した光計測装置に関する。

生体光計測装置は、生体内部の血液循環・血行動態及びヘモグロビン変化を、簡便に、被検者に対して低拘束でかつ生体に害を与えずに計測するものである。具体的には、可視から赤外領域の波長の光を生体に照射し、生体内を通過した光を検出し、計測する。

従来、計測結果毎に変更が必要となる変更頻度が高いパラメータが、変更頻度が低いパラメータと同様に解析結果の表示画面とは別の画面において、その表示が行われていた。（例えば、特許文献1）
特開平11-311599号公報

しかし、この従来の技術では、解析パラメータを変更し、解析結果を表示することを繰り返す際に、別の画面を開き、解析結果の表示画面を開くことを繰り返し行う必要があるので、多くの手間がかかっていた。また解析パラメータの入力部分のみが存在し、解析パラメータ間で関係が存在する場合にもその関係を示す表示が無く、入力値間の関係を考慮することが困難であった。さらに、解析結果の表示画面内にチャネル番号の記載が無く、別の画面において表示されているチャネル番号を参照する必要があり、その表示時刻の変更を行う際には常に同一の速度でのみその表示時刻の変更が行われると、短時間で大きな表示時刻の変更を行う操作が困難であり、解析結果の迅速な表示が困難であった。

本発明の目的は、解析パラメータの入力、操作を容易にし、解析パラメータの設定及び計測結果の表示の繰り返しを容易にかつ迅速に行うことがである。

前記課題を解決するために、本発明は以下の様に構成される。
複数の光照射位置から各々異なる変調を受けた光を生体に照射する光照射手段と、前記生体内を通過した光を複数の検出位置で検出し、光照射位置との関係で決まる複数の計測部位について、検出した光量に対応する電気信号を出力する光検出手段と、前記光検出手段からの電気信号に基づき前記計測部位毎のヘモグロビン濃度を計算する信号処理手段と、前記信号処理手段の測定結果を表示する表示手段とを備えた生体光計測装置において、前記測定結果の解析を操作するパラメータを入力する入力手段を備え、前記表示手段は前記計測結果と入力された前記パラメータを同一画面上に表示させた。

また前記表示手段は、前記パラメータの数値を色表示させ、前記表示手段に表示されるパラメータは、その使用頻度の多いものであることとした。

本発明によれば、画面表示を工夫し、パラメータを入力する操作性を向上させることにより、診断効率を向上させることができる。

図1は、本実施例における生体光計測装置の構成図である。生体光計測装置101は、人体を通過しやすい波長600〜1200nm程度の近赤外光を発生させるレーザ発生部102と、レーザ発生部102から発し、脳表面上でヘモグロビンによる吸収・反射を受けた近赤外光を検出するファイバ部103と、ファイバ部103を頭部に装着させるためのプローブ104と、入力された近赤外光を電圧信号に変換するアバランシェフォトダイオード105と、電気信号を増幅させるロックインアンプ106及び連続可変アンプ107と、電気信号を記録させるメモリ109と、電気信号をヘモグロビン信号に変換させる中央演算処理装置CPU110と、ヘモグロビン信号を記録させるハードディスクと、ヘモグロビン信号を表示させるモニタ112とから構成される。

前記近赤外光は、酸素化ヘモグロビン及び、脱酸素化ヘモグロビンの各々の量を求めるために2種或いは3種の波長が混合されて、被検者の計測位置に照射される。そして、被検者の体内（主に頭蓋内）にて散乱しながら戻ってきた近赤外光を検出器に導き、電気信号として記憶されたメモリ109内情報を基にして、脳活動に伴う酸素化ヘモグロビン濃度変化及び脱酸素化ヘモグロビン濃度変化、さらにはこれらヘモグロビン濃度総量としての全ヘモグロビン濃度変化を、例えば、特開平9-19408号公報及びアツシ・マキ(Atsushi Maki)他による「無侵襲近赤外光トポグラフィによるヒト脳活動の時空間解析(Spatial and temporal analysis of humanmoter activity using noninvasive NIR topography)」、1995年、メディカルフィジックス、第22巻、第1997〜2005頁(1995)(1995)に記載されている方法で計算し、モニタ112にトポグラフィ画像等を表示する。PC108はパーソナルコンピュータであるが。PC108には操作部が接続され、該操作部は種々の情報のインプットやアウトプットを行ったり、データの追加や削除をしたりするキーボードやマウス等を含む。

表示画像は、負荷印加時間中（例えば指等、身体の一部を動かすこと等）のヘモグロビン濃度相対変化量の時間変化グラフや、同一計測時間ごとの各計測位置の酸化ヘモグロビン濃度の相対変化量の2次元像(トポグラフィ画像)として作成することが可能である。この作成された複数のトポグラフィ画像を、計測時間の順に従って表示あるいは動画として表示すれば、酸化ヘモグロビン濃度の相対変化量の時間変化を2次元的に捉らえることができる。

さらに、任意の1計測位置の酸化ヘモグロビン濃度の相対変化量の時間変化と自他計測位置の酸化ヘモグロビン濃度の相対変化量の時間変化の自己及び相互相関関数を計算し、各計測位置における相関関数よりトポグラフィ画像を作成することもできる。各計測位置における相関関数は、時間ずれτで定義される関数であるから、同一時間ずれτにおける相関関数の値よりトポグラフィ画像を作成し、τの順序に従って表示あるいは動画として表示すれば、血液動態変化が伝播していく様子を可視化することができる。ここでは、酸化ヘモグロビン濃度の相対変化量を代表的に用いて説明しているが、脱酸素化ヘモグロビン濃度の相対変化量あるいは酸化及び脱酸素化ヘモグロビン濃度の相対変化量の和で計算される総ヘモグロビン濃度相対変化量も同様に表示画像を作成することができる。

そこで、図2を用いて、本実施例の具体例を説明する。上記計測を行うには、各種の測定及びその解析時にパラメータを入力しなければならない。そこで、本実施例では、解析パラメータ表示及び操作部201と解析結果表示部202は同一の画面内に表示されている。解析パラメータ表示及び操作部201は解析方法に依存した解析パラメータ表示及び操作部分201-1と解析方法に依存しない解析結果表示用のフィルタ関連パラメータの表示及び操作部分201-2に分けられている。図4〜図10に具体的に示される測定方法（例えば測定時間等）、レーザ発生器、ファイバ部の種類、フィルタ、解析（加算平均、被加算平均）、測定結果の表示（グラフ等）とその色合い等の各種の測定パラメータを入力する。

計測チャネル番号表示部203は解析結果表示部202の中に表示されており、計測結果の基本的な情報（例えば、測定日時、被検者氏名、性別等）の表示205、解析方法に依存しない解析結果表示用のパラメータ表示及び操作部分206、解析結果の動画像表示機能の表示速度を制御するパラメータの表示及び操作部分207も同一画面内に表示されている。

また、本発明においては、これらのパラメータのうち、操作頻度が高いパラメータを選択し、表示させている。操作頻度が高いパラメータはフィルタ関連の解析パラメータ403，502及び非加算平均解析用のパラメータ404、加算平均解析用のパラメータ405である。この操作頻度が高いパラメータ（解析パラメータ403と502、非加算平均解析用404、加算平均解析用405）を解析パラメータ表示及び操作部201と解析結果表示部202を同一の画面に呈示した画面に表示させることにより、解析パラメータ表示及び操作部201において表示及び操作を行うことができる。

更に、解析パラメータ表示及び操作部分201-1においては、非加算平均解析を行っているか、加算平均解析を行っているかに応じて非加算平均解析用404、加算平均解析用405のパラメータのいずれかの表示を行っており、必要最小限の情報の表示、操作可能性が実現されており、操作性の向上を実現している。

さらに、図2の詳細部について説明する。図6は解析パラメータ表示及び操作部201と解析結果表示部202を同一の画面に呈示した画面（図2）における計測結果の基本的な情報の表示205を拡大表示した図である。計測の被検者情報、計測時刻情報、解析結果表示部202に表示されている解析結果の時刻情報という必要最小限の情報が簡単に把握できるよう表示されている。また、図7は図2における解析方法に依存しない解析結果表示用のパラメータ表示及び操作部分206を拡大表示した図である。解析結果の波形グラフ表示202の各グラフの縦軸及び横軸の幅の設定値の表示及び操作をする。また図8は図2における解析結果の動画像表示機能の表示速度を制御するパラメータの表示及び操作部分207を拡大表示した図である。

図9は、図2における解析結果表示部202の一部204を拡大した図である。解析パラメータ間の関係を示した模式図301が表示されている。このようにパラメータ数値表示を色表示させることにより、操作者がパラメータ数値を把握しやすくなり、パラメータ設定を容易に行うことができる。

ここで、図2，図3は実施例における生体光計測装置のモニタ112に呈示される画面である。この画面の作成及び操作の処理は、PC108において、メモリ109、中央演算処理装置CPU110、ハードディスク111を用いて実現されている。

また、他の実施例として、PC108に付属しているマウスを用いて画面内の操作を行うが、表示されている解析結果の時刻情報を変更する際に時刻情報変更操作部204を操作する。時刻情報変更操作部204を操作する際にマウスの1つのボタンのみを押した場合には時刻情報の変更が緩やかに行われ、マウスの2つのボタンを同時に押して操作した際には時刻情報の変更が急速に行われるという処理が生体光計測装置を制御するソフトウェア（ソフトウェアはハードディスク111に格納されており、メモリ109、中央演算処理装置CPU110、ハードディスク111を用いて実行されている）によって実現されている。

以上より、画面表示を工夫し、パラメータを入力する操作性を向上させることにより、診断効率を向上させることができた。

生体光計測装置の構成図である。本発明の提案する解析パラメータの表示、操作部と解析結果の表示部を同一画面に呈示した画面の実施例であり、解析結果の表示部には波形グラフを呈示している。本発明の提案する解析パラメータの表示、操作部と解析結果の表示部を同一画面に呈示した画面の実施例であり、解析結果の表示部には画像表示を呈示している。解析結果の表示に必要となる解析パラメータの表示及び操作を解析結果の表示と別画面で行う画面である。解析結果の表示に必要となる解析パラメータのうちパラメータの表示及び操作を解析結果の表示と別画面で行う画面である。計測結果の基本的な情報の表示部分である。解析方法に依存しない解析結果表示用のパラメータの表示及び操作部分である。解析結果の動画像表示機能の表示速度を制御するパラメータである。加算平均解析において必要となる解析結果表示用のパラメータの表示及び操作部分である。非加算平均解析において必要となる解析結果表示用のパラメータの表示及び操作部分である。

符号の説明

101：光トポグラフィ装置、102：レーザ発生部、103：光ファイバーケーブル、104：プローブ、105：アバランシェフォトダイオード、106：ロックインアンプ、107：連続可変アンプ、108：PC、109：メモリ、110：中央演算処理装置CPU、111：ハードディスク、112：モニタ、201：解析パラメータ表示及び操作部分、201-1：解析方法に依存した解析パラメータ表示及び操作部分、201-2：解析方法に依存しない解析結果表示用のフィルタ関連パラメータの表示及び操作部分、202：解析結果表示部分。解析結果の波形グラフ表示、203：計測チャネル番号表示部分、204：解析結果の表示時刻変更のための操作部分、205：計測結果の基本的な情報表示部分、206：解析方法に依存しない解析結果表示用のパラメータの表示及び操作部分、207：解析結果の動画像表示機能の表示速度を制御するパラメータ、301：解析結果の表示部分。解析結果の画像表示、401，402，501：別画面に表示された解析結果表示用の解析パラメータ、404：変更頻度の高い加算平均解析用の解析パラメータ、405：変更頻度の高い非加算平均解析用の解析パラメータ、403，502：変更頻度の高い解析パラメータ，フィルタ関連のパラメータ、901：解析パラメータ間の関係を示した模式図

Claims

複数の光照射位置から各々異なる変調を受けた光を生体に照射する光照射手段と、前記生体内を通過した光を複数の検出位置で検出し、光照射位置との関係で決まる複数の計測部位について、検出した光量に対応する電気信号を出力する光検出手段と、前記光検出手段からの電気信号に基づき前記計測部位毎のヘモグロビン濃度を計算する信号処理手段と、前記信号処理手段の測定結果を表示する表示手段とを備えた生体光計測装置において、
前記測定結果の解析を操作するパラメータを入力する入力手段を備え、前記表示手段は前記計測結果と入力された前記パラメータを同一画面上に表示させることを特徴とする生体光計測装置。
前記表示手段は、前記パラメータの数値を色表示させることを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。
前記表示手段に表示されるパラメータは、その使用頻度の多いものであることを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。