JP2022179613A - 非接触血管解析方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】血管の状態を非接触で迅速かつ詳細に解析できる非接触血管解析方法を提供する。【解決手段】この非接触血管解析方法は、血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てる光照射器２と、前記皮膚表面部位の動画又は連続した静止画の画像３ｉｍを取得する画像取得器３と、画像３ｉｍ内の一領域において少なくとも第１波長領域の輝度値の時間変化を示す第１波形及び第２波長領域の輝度値の時間変化を示す第２波形を導出する画像処理器４と、を備える非接触血管解析装置１を用い、前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出し、比較のために更に、時間を空けて前記一領域における前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出する、又は／及び、前記一領域とは違う領域における前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出する。【選択図】図１

Description

本発明は、血管の状態を非接触で解析できる非接触血管解析方法に関する。
血管の状態は、一般的な視診や触診などによる他、様々な解析装置を用いて解析される場合が少なくない。このような解析装置を用いた血管解析方法の中には、特許文献１に開示されているように、対象となる血管領域を含む皮膚表面部位に複数個の波長領域の光を当てて画像を解析する血管解析方法が知られている。このような画像を解析する血管解析方法は、人体等に触れないで（つまり、非接触で）解析を行う非接触血管解析方法なので感染リスクを抑制することができ、かつ迅速な解析が可能である。
国際公開ＷＯ２０１７／０５１４５５号公報
しかし、特許文献１の血管解析方法は、複数個の波長領域の光を用いることにより、皮膚からの深度が異なる血管の画像にコントラストを付けることに留まっており、非接触血管解析方法としては更なる展開が可能である。
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、血管の状態を非接触で迅速かつ詳細に解析できる非接触血管解析方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る非接触血管解析方法は、血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てる光照射器と、前記皮膚表面部位の動画又は連続した静止画の画像を取得する画像取得器と、該画像内の一領域において少なくとも第１波長領域の輝度値の時間変化を示す第１波形及び第２波長領域の輝度値の時間変化を示す第２波形を導出する画像処理器と、を備える非接触血管解析装置を用い、前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出し、比較のために更に、時間を空けて前記一領域における前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出する、又は／及び、前記一領域とは違う領域における前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出する。
好ましくは、前記一領域における前記第１波形の位相と前記一領域とは違う領域における前記第１波形の位相から血流速度を導出する。
本発明の実施形態に係る他の非接触血管解析方法は、血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てる光照射器と、前記皮膚表面部位の動画又は連続した静止画の画像を取得する画像取得器と、該画像内の一領域における表面の高さ形状を光学的３次元表面形状計測手法により導出する画像処理器と、を備える非接触血管解析装置を用い、前記高さ形状から血管の高さ、断面積又は体積を導出する。
好ましくは、比較のために更に、時間を空けて前記一領域における前記血管の高さ、断面積又は体積を導出する、又は／及び、前記一領域とは違う領域における前記血管の高さ、断面積又は体積を導出する。
本発明の実施形態に係る更に他の非接触血管解析方法は、血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てる光照射器と、前記皮膚表面部位の動画又は連続した静止画の画像を取得する画像取得器と、該画像内の一領域における表面の高さ形状を光学的３次元表面形状計測手法により導出し、かつ、前記画像内の第１領域及び第２領域における輝度値の時間変化を示す第１領域波形及び第２領域波形を導出する画像処理器と、を備える非接触血管解析装置を用い、前記高さ形状から血管の断面積を導出し、前記第１領域波形の位相と前記第２領域波形の位相から血流速度を導出し、該断面積と該血流速度から血流量を導出する。
本発明に係る非接触血管解析方法によれば、血管の状態を非接触で迅速かつ詳細に解析可能となる。
本発明の実施形態に係る非接触血管解析方法で用いる非接触血管解析装置の使用例を示す概略図である。 図１で示した非接触血管解析装置においてコンピュータシステムで実現された画像処理器を示す概略図である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、指の皮膚表面部位を示す写真である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、図３で示した皮膚表面部位の一領域における第１波形及び第２波形を示すものである。 皮膚の下の内部構造を示す概略図である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、腕の皮膚表面部位を示す写真である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、図６で示した皮膚表面部位の２個の領域における第１波形を示すものである。 同上の使用例において照度差ステレオ法を用いて導出した立体的な画像を示す写真である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、照度差ステレオ法を用いて導出した血管を横断する一線分における高さ形状を示すグラフである。 図９で示したグラフの一線分の場所を示す写真である。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る非接触血管解析方法で用いる非接触血管解析装置１は、図１に示すように、光照射器２と画像取得器３と画像処理器４を備える。
光照射器２は、血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てるものである。血管領域を含む皮膚表面部位は、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示すように腕や指などが可能であり、また、バスキュラーアクセスも含まれる。光照射器２は、外光を遮断する遮光箱５を備えることができる。なお、図１においては光照射器２の例としてリング型照明器を示している。
光照射器２は、少なくとも第１波長領域の光と第２波長領域の光を発出する。そうすると、画像処理器４において、後述するように、画像の第１波長領域の輝度値の時間変化を示す第１波形及び第２波長領域の輝度値の時間変化を示す第２波形を導出することができる。例えば、第１波長領域の光は緑色の光であり、第２波長領域の光は赤色の光である。また、光照射器２は、第３波長領域の光など他の波長領域の光を発出するようにすることも可能であり、画像処理器４において、画像の第３波長領域など他の波長領域の輝度値の時間変化を示す第３波形なども導出することが可能である。例えば、第３波長領域の光は青色の光である。
なお、画像処理器４において上記第１波形及び上記第２波形を導出するためには、光照射器２で第１波長領域の光と第２波長領域の光を発出する以外に、光照射器２で白色の光を発出し、画像取得器２の前段にカラーフィルタを設け、第１波長領域の光を通過させて第１波形を導出し、第２波長領域の光を通過させて第２波形を導出することが可能である。
画像取得器３は、光照射器２により光を当てられた血管領域を含む皮膚表面部位を撮像して動画又は連続した静止画の画像３ｉｍを取得するものである。
画像処理器４は、画像取得器３が取得した画像３ｉｍ内の一領域において少なくとも第１波長領域の輝度値の時間変化を示す第１波形及び第２波長領域の輝度値の時間変化を示す第２波形を導出する。
画像処理器４は、通常、図２に示すように、コンピュータシステムで実現され、プログラムメモリ４ａに画像処理のプログラムを有する。図２中、符号４ｂはＣＰＵ、符号４ｃはワークメモリ、符号４ｄは入出力部を含むその他の部分を示している。
以上説明した非接触血管解析装置１を用いて血管の状態を非接触で詳細に解析可能とする非接触血管解析方法を、以下説明する。
上述した第１波形及び第２波形からは、その周波数、位相又は振幅を導出する。そして時間を空けた上記一領域における周波数、位相又は振幅を更に導出し、上記一領域における周波数、位相又は振幅と時間を空けた上記一領域における周波数、位相又は振幅とを比較することにより血管の状態を解析することが可能である。また、上記一領域とは違う領域における周波数、位相又は振幅を更に導出し、上記一領域における第１波形及び第２波形の周波数、位相又は振幅と上記一領域とは違う領域における周波数、位相又は振幅とを比較することにより血管の状態を解析することが可能である。
例えば、図３に示すように、指の皮膚表面部位に照射器２から光（緑色の光と赤色の光）を当て、画像取得器３により撮像して動画又は連続した静止画の画像３ｉｍを取得する。そして、図４に示すように、画像処理器４により画像３ｉｍ内の一領域（図３において符号Ｆで示す）において、緑色の光に対応する第１波形（図４中、符号Ｆ１を付けて実線で示す波形）及び赤色の光に対応する第２波形Ｆ２（図４中、符号Ｆ２を付けて破線で示す波形）を導出する。なお、図４の縦軸は、実際の輝度値との関連付け以前の受光量であり、相対値であり、単位は記載していない。
人体の内部は、図５に示すように、皮膚（図中、符号Ｓを付けて示す）の下は毛細血管（図中、符号Ｃを付けて示す）などが形成されており、その下は細動脈（図中、符号Ａを付けて示す）などが形成されている。波長の短い（例えば、緑色の）光成分は、皮膚から浅いところに有る血管（毛細血管など）まで到達して反射され、波長の長い（例えば、赤色の）光成分は、皮膚から深いところに有る血管（細動脈など）まで到達して反射される。
例えば、手術開始前と手術開始以降に第１波形と第２波形を導出し、手術開始以降に（つまり、時間を空けて）同じ上記一領域で第１波形及び第２波形の周波数、位相又は振幅が変化していないか血管の状態を解析することが可能である。このようにすれば、麻酔管理などが可能である。なお、末梢循環が悪くなると皮膚から浅いところに有る毛細血管などに早く顕著に表れてくると考えられるので、緑色の光に対応する第１波形に変化が早く顕著に表れてくるとも考えられる。なお、解析する皮膚表面部位は、指の皮膚表面部位に特に限られるものではない。
また、例えば、図６に示すように、腕の皮膚表面部位に光照射器２から光（緑色の光と赤色の光）を当て、画像取得器３により撮像して動画又は連続した静止画の画像３ｉｍを取得する。そして、画像処理器４により画像３ｉｍ内の所定距離離れた２個の領域（つまり、一領域及びそれとは違う領域）（図６において符号ＡＲ、ＡＳで示す）においてそれぞれ、緑色の光に対応する第１波形及び赤色の光に対応する第２波形を導出する。
図７は、第１波形を示したものである。図７によると、２個の領域における第１波形の位相がずれている。この位相差と２個の領域間の距離により血流速度を知ることができる。この血流速度の解析は、上述した手術開始前と手術開始以降の解析にも適用可能である。なお、解析する皮膚表面部位は、腕の皮膚表面部位に特に限られるものではない。また、図７の縦軸は、実際の輝度値との関連付け以前の受光量であり、相対値であり（図４の縦軸の値とも関係なく）、単位は記載していない。
次に、光学的３次元表面形状計測手法を用いた非接触血管解析方法について説明する。この非接触血管解析方法では、上記と同様に、血管領域を含む皮膚表面部位に光照射器２により光を当て、画像取得器３により撮像して連続した静止画（又は動画）の画像３ｉｍを取得する。そして、画像処理器４において画像３ｉｍ内の一領域における表面の高さ形状を導出する。光学的３次元表面形状計測手法は、照度差ステレオ法や縞投影法に代表される。
例えば、照度差ステレオ法を用いた非接触血管解析方法では、光照射器２は、皮膚表面部位に異なる方向から光を当てるため、複数個（例えば、８個）必要である。画像処理器４において照度差ステレオ法を用いた処理を行うと、図８の中の符号Ｍで示すように皮膚表面部位の立体形状を輝度値で表現した画像を得ることができる。また、図９に示すように、図１０に示すような画像内の一つの血管を横断する一線分（図１０中、符号Ｌで示す）を上記一領域として、その表面の高さ形状を導出することができる。なお、図９の縦軸は、輝度値と物理的な高さとの関連付け以前のものなので、単位は記載しておらず、図９の横軸は、物理的な位置の値との関連付け以前のものなので、単位は記載していない。
一領域における表面の高さ形状からは、血管の高さ、断面積又は体積を導出することができる。そうすると、時間を空けた上記一領域における血管の高さ、断面積又は体積を更に導出し、上記一領域における血管の高さ、断面積又は体積と時間を空けた上記一領域における血管の高さ、断面積又は体積とを比較することにより血管の状態を解析することが可能になる。また、前記一領域とは違う領域における血管の高さ、断面積又は体積を更に導出し、上記一領域における血管の高さ、断面積又は体積と前記一領域とは違う領域における血管の高さ、断面積又は体積とを比較することにより血管の状態を解析することが可能になる。それにより、血管（例えば、静脈や手術による吻合部）の疲弊などを解析することが可能になる。
次に、光学的３次元表面形状計測手法と上記の血流速度の解析手法を組み合わせて用いた接触血管解析方法について説明する。この非接触血管解析方法では、上記と同様に、血管領域を含む皮膚表面部位に光照射器２により光を当て、画像取得器３により撮像して連続した静止画（又は動画）の画像３ｉｍを取得する。そして、画像処理器４において画像３ｉｍ内の一領域における表面の高さ形状を導出する。また、画像処理器４において画像３ｉｍ内の第１領域及び第２領域における輝度値の時間変化を示す第１領域波形及び第２領域波形を導出する。
ここで、画像３ｉｍ内の一領域は、図１０中の符号Ｌで示したような一つの血管を横断する一線分とすることができる。また、画像３ｉｍ内の第１領域及び第２領域は、図６中の符号ＡＲ、ＡＳで示したような所定距離離れた２個の領域とすることができる。
一領域における表面の高さ形状からは、血管の断面積を導出する。ここで、血管壁の厚さなどが差し引かれるようにすることも可能である。また、第１領域波形の位相と第２領域波形の位相から血流速度を導出、より詳細には、それらの位相差と２個の領域（第１領域及び第２領域）間の距離から血流速度を導出する。そして、断面積と血流速度から血流量を導出する。
なお、非接触血管解析装置１は、表示装置６（図１参照）を備え、表示装置６には、画像処理器４からの表示データ４ｓが入力され、図４、図７又は図９で示したようなグラフなどが選択的に又は同時に表示されるようにすることができる。
非接触血管解析装置１は、全体を一体化することも可能であり、例えば、スマートフォンやノートパソコンなどのカメラ付き端末を用いることも可能である。
このように非接触血管解析装置１を用いた上記非接触血管解析方法は、血管の状態を非接触で解析できるので感染リスクを抑制し、かつ、造影剤の注入など人体への影響のある作業が必要なく、迅速かつ詳細な解析が可能である。また、様々な箇所で、かつ、広い視野で人体を監視でき解析できる。
以上、本発明の実施形態に係る非接触血管解析方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。
１ 非接触血管解析装置
２ 光照射器
３ 画像取得器
３ｉｍ 画像
４ 画像処理器
４ａ プログラムメモリ
４ｂ ＣＰＵ
４ｃ ワークメモリ
４ｄ コンピュータシステムのその他の部分
４ｓ 表示データ
５ 遮光箱
６ 表示装置
本発明は、血管の状態を非接触で解析できる非接触血管解析方法に関する。
血管の状態は、一般的な視診や触診などによる他、様々な解析装置を用いて解析される場合が少なくない。このような解析装置を用いた血管解析方法の中には、特許文献１に開示されているように、対象となる血管領域を含む皮膚表面部位に複数個の波長領域の光を当てて画像を解析する血管解析方法が知られている。このような画像を解析する血管解析方法は、人体等に触れないで（つまり、非接触で）解析を行う非接触血管解析方法なので感染リスクを抑制することができ、かつ迅速な解析が可能である。
国際公開ＷＯ２０１７／０５１４５５号公報
しかし、特許文献１の血管解析方法は、複数個の波長領域の光を用いることにより、皮膚からの深度が異なる血管の画像にコントラストを付けることに留まっており、非接触血管解析方法としては更なる展開が可能である。
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、血管の状態を非接触で迅速かつ詳細に解析できる非接触血管解析方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る非接触血管解析方法は、血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てる光照射器と、前記皮膚表面部位の動画又は連続した静止画の画像を取得する画像取得器と、該画像内の一領域において少なくとも第１波長領域の輝度値の時間変化を示す第１波形及び前記第１波長領域とは皮膚からの到達深度が異なる第２波長領域の輝度値の時間変化を示す第２波形を導出する画像処理器と、を備える非接触血管解析装置を用い、前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出し、比較のために更に、時間を空けて前記一領域における前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出する、又は／及び、前記一領域とは違う領域における前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出する。
好ましくは、前記一領域における前記第１波形の位相と前記一領域とは違う領域における前記第１波形の位相から血流速度を導出する。
本発明に係る非接触血管解析方法によれば、血管の状態を非接触で迅速かつ詳細に解析可能となる。
本発明の実施形態に係る非接触血管解析方法で用いる非接触血管解析装置の使用例を示す概略図である。 図１で示した非接触血管解析装置においてコンピュータシステムで実現された画像処理器を示す概略図である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、指の皮膚表面部位を示す写真である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、図３で示した皮膚表面部位の一領域における第１波形及び第２波形を示すものである。 皮膚の下の内部構造を示す概略図である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、腕の皮膚表面部位を示す写真である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、図６で示した皮膚表面部位の２個の領域における第１波形を示すものである。 同上の使用例において照度差ステレオ法を用いて導出した立体的な画像を示す写真である。 同上の使用例における解析例を示すものであって、照度差ステレオ法を用いて導出した血管を横断する一線分における高さ形状を示すグラフである。 図９で示したグラフの一線分の場所を示す写真である。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る非接触血管解析方法で用いる非接触血管解析装置１は、図１に示すように、光照射器２と画像取得器３と画像処理器４を備える。
光照射器２は、血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てるものである。血管領域を含む皮膚表面部位は、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示すように腕や指などが可能であり、また、バスキュラーアクセスも含まれる。光照射器２は、外光を遮断する遮光箱５を備えることができる。なお、図１においては光照射器２の例としてリング型照明器を示している。
光照射器２は、少なくとも第１波長領域の光と第２波長領域の光を発出する。そうすると、画像処理器４において、後述するように、画像の第１波長領域の輝度値の時間変化を示す第１波形及び第２波長領域の輝度値の時間変化を示す第２波形を導出することができる。例えば、第１波長領域の光は緑色の光であり、第２波長領域の光は赤色の光である。また、光照射器２は、第３波長領域の光など他の波長領域の光を発出するようにすることも可能であり、画像処理器４において、画像の第３波長領域など他の波長領域の輝度値の時間変化を示す第３波形なども導出することが可能である。例えば、第３波長領域の光は青色の光である。
なお、画像処理器４において上記第１波形及び上記第２波形を導出するためには、光照射器２で第１波長領域の光と第２波長領域の光を発出する以外に、光照射器２で白色の光を発出し、画像取得器２の前段にカラーフィルタを設け、第１波長領域の光を通過させて第１波形を導出し、第２波長領域の光を通過させて第２波形を導出することが可能である。
画像取得器３は、光照射器２により光を当てられた血管領域を含む皮膚表面部位を撮像して動画又は連続した静止画の画像３ｉｍを取得するものである。
画像処理器４は、画像取得器３が取得した画像３ｉｍ内の一領域において少なくとも第１波長領域の輝度値の時間変化を示す第１波形及び第２波長領域の輝度値の時間変化を示す第２波形を導出する。
画像処理器４は、通常、図２に示すように、コンピュータシステムで実現され、プログラムメモリ４ａに画像処理のプログラムを有する。図２中、符号４ｂはＣＰＵ、符号４ｃはワークメモリ、符号４ｄは入出力部を含むその他の部分を示している。
以上説明した非接触血管解析装置１を用いて血管の状態を非接触で詳細に解析可能とする非接触血管解析方法を、以下説明する。
上述した第１波形及び第２波形からは、その周波数、位相又は振幅を導出する。そして時間を空けた上記一領域における周波数、位相又は振幅を更に導出し、上記一領域における周波数、位相又は振幅と時間を空けた上記一領域における周波数、位相又は振幅とを比較することにより血管の状態を解析することが可能である。また、上記一領域とは違う領域における周波数、位相又は振幅を更に導出し、上記一領域における第１波形及び第２波形の周波数、位相又は振幅と上記一領域とは違う領域における周波数、位相又は振幅とを比較することにより血管の状態を解析することが可能である。
例えば、図３に示すように、指の皮膚表面部位に照射器２から光（緑色の光と赤色の光）を当て、画像取得器３により撮像して動画又は連続した静止画の画像３ｉｍを取得する。そして、図４に示すように、画像処理器４により画像３ｉｍ内の一領域（図３において符号Ｆで示す）において、緑色の光に対応する第１波形（図４中、符号Ｆ１を付けて実線で示す波形）及び赤色の光に対応する第２波形Ｆ２（図４中、符号Ｆ２を付けて破線で示す波形）を導出する。なお、図４の縦軸は、実際の輝度値との関連付け以前の受光量であり、相対値であり、単位は記載していない。
人体の内部は、図５に示すように、皮膚（図中、符号Ｓを付けて示す）の下は毛細血管（図中、符号Ｃを付けて示す）などが形成されており、その下は細動脈（図中、符号Ａを付けて示す）などが形成されている。波長の短い（例えば、緑色の）光成分は、皮膚から浅いところに有る血管（毛細血管など）まで到達して反射され、波長の長い（例えば、赤色の）光成分は、皮膚から深いところに有る血管（細動脈など）まで到達して反射される。
例えば、手術開始前と手術開始以降に第１波形と第２波形を導出し、手術開始以降に（つまり、時間を空けて）同じ上記一領域で第１波形及び第２波形の周波数、位相又は振幅が変化していないか血管の状態を解析することが可能である。このようにすれば、麻酔管理などが可能である。なお、末梢循環が悪くなると皮膚から浅いところに有る毛細血管などに早く顕著に表れてくると考えられるので、緑色の光に対応する第１波形に変化が早く顕著に表れてくるとも考えられる。なお、解析する皮膚表面部位は、指の皮膚表面部位に特に限られるものではない。
また、例えば、図６に示すように、腕の皮膚表面部位に光照射器２から光（緑色の光と赤色の光）を当て、画像取得器３により撮像して動画又は連続した静止画の画像３ｉｍを取得する。そして、画像処理器４により画像３ｉｍ内の所定距離離れた２個の領域（つまり、一領域及びそれとは違う領域）（図６において符号ＡＲ、ＡＳで示す）においてそれぞれ、緑色の光に対応する第１波形及び赤色の光に対応する第２波形を導出する。
図７は、第１波形を示したものである。図７によると、２個の領域における第１波形の位相がずれている。この位相差と２個の領域間の距離により血流速度を知ることができる。この血流速度の解析は、上述した手術開始前と手術開始以降の解析にも適用可能である。なお、解析する皮膚表面部位は、腕の皮膚表面部位に特に限られるものではない。また、図７の縦軸は、実際の輝度値との関連付け以前の受光量であり、相対値であり（図４の縦軸の値とも関係なく）、単位は記載していない。
次に、光学的３次元表面形状計測手法を用いた非接触血管解析方法について説明する。この非接触血管解析方法では、上記と同様に、血管領域を含む皮膚表面部位に光照射器２により光を当て、画像取得器３により撮像して連続した静止画（又は動画）の画像３ｉｍを取得する。そして、画像処理器４において画像３ｉｍ内の一領域における表面の高さ形状を導出する。光学的３次元表面形状計測手法は、照度差ステレオ法や縞投影法に代表される。
例えば、照度差ステレオ法を用いた非接触血管解析方法では、光照射器２は、皮膚表面部位に異なる方向から光を当てるため、複数個（例えば、８個）必要である。画像処理器４において照度差ステレオ法を用いた処理を行うと、図８の中の符号Ｍで示すように皮膚表面部位の立体形状を輝度値で表現した画像を得ることができる。また、図９に示すように、図１０に示すような画像内の一つの血管を横断する一線分（図１０中、符号Ｌで示す）を上記一領域として、その表面の高さ形状を導出することができる。なお、図９の縦軸は、輝度値と物理的な高さとの関連付け以前のものなので、単位は記載しておらず、図９の横軸は、物理的な位置の値との関連付け以前のものなので、単位は記載していない。
一領域における表面の高さ形状からは、血管の高さ、断面積又は体積を導出することができる。そうすると、時間を空けた上記一領域における血管の高さ、断面積又は体積を更に導出し、上記一領域における血管の高さ、断面積又は体積と時間を空けた上記一領域における血管の高さ、断面積又は体積とを比較することにより血管の状態を解析することが可能になる。また、前記一領域とは違う領域における血管の高さ、断面積又は体積を更に導出し、上記一領域における血管の高さ、断面積又は体積と前記一領域とは違う領域における血管の高さ、断面積又は体積とを比較することにより血管の状態を解析することが可能になる。それにより、血管（例えば、静脈や手術による吻合部）の疲弊などを解析することが可能になる。
次に、光学的３次元表面形状計測手法と上記の血流速度の解析手法を組み合わせて用いた接触血管解析方法について説明する。この非接触血管解析方法では、上記と同様に、血管領域を含む皮膚表面部位に光照射器２により光を当て、画像取得器３により撮像して連続した静止画（又は動画）の画像３ｉｍを取得する。そして、画像処理器４において画像３ｉｍ内の一領域における表面の高さ形状を導出する。また、画像処理器４において画像３ｉｍ内の第１領域及び第２領域における輝度値の時間変化を示す第１領域波形及び第２領域波形を導出する。
ここで、画像３ｉｍ内の一領域は、図１０中の符号Ｌで示したような一つの血管を横断する一線分とすることができる。また、画像３ｉｍ内の第１領域及び第２領域は、図６中の符号ＡＲ、ＡＳで示したような所定距離離れた２個の領域とすることができる。
一領域における表面の高さ形状からは、血管の断面積を導出する。ここで、血管壁の厚さなどが差し引かれるようにすることも可能である。また、第１領域波形の位相と第２領域波形の位相から血流速度を導出、より詳細には、それらの位相差と２個の領域（第１領域及び第２領域）間の距離から血流速度を導出する。そして、断面積と血流速度から血流量を導出する。
なお、非接触血管解析装置１は、表示装置６（図１参照）を備え、表示装置６には、画像処理器４からの表示データ４ｓが入力され、図４、図７又は図９で示したようなグラフなどが選択的に又は同時に表示されるようにすることができる。
非接触血管解析装置１は、全体を一体化することも可能であり、例えば、スマートフォンやノートパソコンなどのカメラ付き端末を用いることも可能である。
このように非接触血管解析装置１を用いた上記非接触血管解析方法は、血管の状態を非接触で解析できるので感染リスクを抑制し、かつ、造影剤の注入など人体への影響のある作業が必要なく、迅速かつ詳細な解析が可能である。また、様々な箇所で、かつ、広い視野で人体を監視でき解析できる。
以上、本発明の実施形態に係る非接触血管解析方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。
１ 非接触血管解析装置
２ 光照射器
３ 画像取得器
３ｉｍ 画像
４ 画像処理器
４ａ プログラムメモリ
４ｂ ＣＰＵ
４ｃ ワークメモリ
４ｄ コンピュータシステムのその他の部分
４ｓ 表示データ
５ 遮光箱
６ 表示装置

Claims (5)

  1. 血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てる光照射器と、
    前記皮膚表面部位の動画又は連続した静止画の画像を取得する画像取得器と、
    該画像内の一領域において少なくとも第１波長領域の輝度値の時間変化を示す第１波形及び第２波長領域の輝度値の時間変化を示す第２波形を導出する画像処理器と、
    を備える非接触血管解析装置を用い、
    前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出し、
    比較のために更に、時間を空けて前記一領域における前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出する、又は／及び、前記一領域とは違う領域における前記第１波形及び前記第２波形の周波数、位相又は振幅を導出する非接触血管解析方法。
  2. 請求項１に記載の非接触血管解析方法において、
    前記一領域における前記第１波形の位相と前記一領域とは違う領域における前記第１波形の位相から血流速度を導出する非接触血管解析方法。
  3. 血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てる光照射器と、
    前記皮膚表面部位の動画又は連続した静止画の画像を取得する画像取得器と、
    該画像内の一領域における表面の高さ形状を光学的３次元表面形状計測手法により導出する画像処理器と、
    を備える非接触血管解析装置を用い、
    前記高さ形状から血管の高さ、断面積又は体積を導出する非接触血管解析方法。
  4. 請求項３に記載の非接触血管解析方法において、
    比較のために更に、時間を空けて前記一領域における前記血管の高さ、断面積又は体積を導出する、又は／及び、前記一領域とは違う領域における前記血管の高さ、断面積又は体積を導出する非接触血管解析方法。
  5. 血管領域を含む皮膚表面部位に光を当てる光照射器と、
    前記皮膚表面部位の動画又は連続した静止画の画像を取得する画像取得器と、
    該画像内の一領域における表面の高さ形状を光学的３次元表面形状計測手法により導出し、かつ、前記画像内の第１領域及び第２領域における輝度値の時間変化を示す第１領域波形及び第２領域波形を導出する画像処理器と、
    を備える非接触血管解析装置を用い、
    前記高さ形状から血管の断面積を導出し、前記第１領域波形の位相と前記第２領域波形の位相から血流速度を導出し、該断面積と該血流速度から血流量を導出する非接触血管解析方法。
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