JP3164112B2 - Biological measurement device - Google Patents

Biological measurement device

Info

Publication number
JP3164112B2
JP3164112B2 JP2000213377A JP2000213377A JP3164112B2 JP 3164112 B2 JP3164112 B2 JP 3164112B2 JP 2000213377 A JP2000213377 A JP 2000213377A JP 2000213377 A JP2000213377 A JP 2000213377A JP 3164112 B2 JP3164112 B2 JP 3164112B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
image
function
measuring
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000213377A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001037761A (en
Inventor
文男 川口
裕之 竹内
稔 吉田
武 但馬
謙介 関原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2000213377A priority Critical patent/JP3164112B2/en
Publication of JP2001037761A publication Critical patent/JP2001037761A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3164112B2 publication Critical patent/JP3164112B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は生体内における医学
的情報を非侵襲的に計測し画像として表示する医用画像
装置にかかわるもので、特に代謝循環等の生体機能の定
量的な分布を画像として提供するのに好適な装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a medical imaging device which non-invasively measures medical information in a living body and displays the image as an image. In particular, the present invention relates to a quantitative distribution of biological functions such as metabolic circulation as an image. An apparatus suitable for providing.

【0002】[0002]

【従来の技術】医用診断に利用される診断装置は、生体
の外形及び臓器の形状を計測し、表示する形態診断装置
と、生体内における循環代謝などの機能を計測する機能
診断装置に分類することができる。
2. Description of the Related Art Diagnostic devices used for medical diagnosis are classified into a morphological diagnostic device that measures and displays the external shape of a living body and the shape of an organ, and a functional diagnostic device that measures functions such as circulating metabolism in a living body. be able to.

【0003】両者のうち形態診断装置としてはMRI
(Magnetic Resonance Imaging)装置やX線CT装置な
どの高精度の画像診断機器が開発されたことにより、生
体の“形態的な異常”を非侵襲的にかつ正確に診断する
ことが可能になっている。しかし一般に生体臓器等の形
態異常は代謝循環等の生体機能の異常が原因となって生
ずるもので形態的異常の検出時点ではすでに代謝循環等
の機能面での病状が進行しており、治療が困難であった
り、治療期間が長引く場合が多い。
[0003] Among them, MRI is used as a morphological diagnostic device.
(Magnetic Resonance Imaging) The development of high-precision diagnostic imaging equipment such as X-ray CT equipment has made it possible to non-invasively and accurately diagnose "morphological abnormalities" in living bodies. I have. However, in general, morphological abnormalities of living organs and the like are caused by abnormalities in biological functions such as metabolic circulation.At the time of detection of morphological abnormalities, functional conditions such as metabolic circulation have already progressed, and treatment is Often difficult or prolonged treatment period.

【0004】そこで形態的異常に先立つ生体の機能的変
化を早期に発見し的確な治療を行うことが現代の臨床医
学における大きな課題となっている。またそのための道
具としての‘早期診断の可能な生体機能診断装置’の開
発が強く求められている。
[0004] Therefore, it is a major task in modern clinical medicine to detect a functional change of a living body prior to a morphological abnormality at an early stage and to perform an accurate treatment. Also, there is a strong demand for the development of a 'biofunction diagnostic device capable of early diagnosis' as a tool for that purpose.

【0005】ところで機能診断の可能な機器としては血
液や尿などの検体検査装置がよく知られている。検体検
査では生体組織内の代謝物質の量や機能を直接化学物理
的に計測しており、定量的機能診断が正確に行える。し
かし血液,尿などの検体検査では全身的な異常状態の計
測は可能だが、形態診断のように異常部位を正確に確定
することは困難である。
[0005] By the way, as a device capable of performing a function diagnosis, a sample test device for blood or urine is well known. In the sample test, the amount and function of metabolites in living tissue are directly measured chemically and physically, so that a quantitative function diagnosis can be accurately performed. However, although it is possible to measure a systemic abnormal state in a specimen test of blood, urine, etc., it is difficult to accurately determine an abnormal site as in morphological diagnosis.

【0006】このため医師はまず検体検査などの機能的
診断で全身的な異常を判定し、さらにX線診断装置など
の形態的診断装置で異常部位の確定を行う、そして両者
の情報を総合的に判断して病気の診断を行っているのが
現状である。しかし形態診断により得た画像情報と、検
体検査などの機能的診断情報を組み合わせ異常部位やそ
の状況を正確に判断することは非常に難しく、さらにこ
のように複数の検査を行うことによる、診断時間、患者
への肉体的、さらには経済的な負担の増大が問題となっ
ている。
[0006] For this reason, a doctor first determines a systemic abnormality by a functional diagnosis such as a sample test, and further determines an abnormal site by a morphological diagnostic device such as an X-ray diagnostic device. It is the present condition that a diagnosis of a disease is made based on judgment. However, it is very difficult to accurately judge an abnormal site and its condition by combining image information obtained by morphological diagnosis and functional diagnostic information such as a sample test. However, an increase in the physical and economic burden on the patient has become a problem.

【0007】上記のような問題を解決できる医用診断装
置として機能を計測しさらにその空間分布を画像化し表
示できる装置、つまり生体機能画像化装置が考案され開
発が行われている。
[0007] As a medical diagnostic apparatus capable of solving the above-described problems, an apparatus capable of measuring functions and further imaging and displaying the spatial distribution thereof, that is, a biological function imaging apparatus has been devised and developed.

【0008】例えば従来からある生体機能計測装置に位
置検出能を付加し、一台の診断装置で機能量の空間分布
を得ようという試みがなされている。このような例とし
ては核磁気共鳴スペクトル分析装置のイメージ装置化を
挙げることができる。核磁気共鳴スペクトルの微細計測
を用いてP31の核磁気共鳴周波数の化学シフトを計測す
ることにより、生体組織の代謝過程が計測できることは
以前から知られており、これを生体に適用し画像装置化
する、MRSイメージング装置の実用化が試みられてい
る。
For example, an attempt has been made to add a position detection capability to a conventional biological function measuring device and obtain a spatial distribution of functional quantities with a single diagnostic device. An example of such an example is the conversion of a nuclear magnetic resonance spectrum analyzer into an image apparatus. By measuring the chemical shift of the nuclear magnetic resonance frequency of the P 31 using fine measurement of nuclear magnetic resonance spectrum, the metabolic processes of the living tissue can be measured are previously known application image apparatus it to biological Attempts have been made to commercialize MRS imaging apparatuses.

【0009】ところで核磁気共鳴スペクトル計測におい
て計測する信号は、非常に微弱な電磁波の吸収量の変位
である。このためこのような信号を利用して、さらに代
謝量を空間分布として画像化するには非常に長い計測時
間が必要で未だに実用的な装置は完成されていない。
The signal measured in the nuclear magnetic resonance spectrum measurement is a displacement of the absorption amount of a very weak electromagnetic wave. For this reason, using such signals to further image the metabolic rate as a spatial distribution requires a very long measurement time, and a practical device has not yet been completed.

【0010】この例のように生体機能変化の計測可能な
装置は生体の質的な情報を捉える必要があるため、物理
的には非常に微弱な信号の変化を計測する必要がある。
更にこのような微弱な計測信号から生体の機能を示す物
理量を空間分布として表す、つまり画像化するのはさら
に困難で、最終的にこのような装置によって得られる画
像は従来のX線CT装置やMRI装置の画像に比べ空間
特性の点で非常に劣ることが予想される。
Since a device capable of measuring a change in biological function as in this example needs to capture qualitative information of a living body, it is necessary to physically measure a very weak signal change.
Furthermore, it is more difficult to express a physical quantity indicating a function of a living body from such a weak measurement signal as a spatial distribution, that is, it is more difficult to make an image, and an image finally obtained by such an apparatus is a conventional X-ray CT apparatus or It is expected that the spatial characteristics are very inferior to those of the MRI apparatus.

【0011】このような生体機能画像化装置として現在
研究が進められているものとしては核磁気共鳴装置のほ
かには、生体磁気分布計測装置、生体光計測装置、PE
T(Positron Emission Tomography)をあげることがで
きる。
Researches on such a biological function imaging apparatus which are currently being studied include a nuclear magnetic resonance apparatus, a biomagnetic distribution measuring apparatus, a biological light measuring apparatus, and a PE.
T (Positron Emission Tomography).

【0012】これらの装置はPETを除けば未だ臨床的
に実用可能レベルには達していない。そしてPETにお
いても未だ十分な空間分解能は得られておらず、これを
補うためにX線CT装置等の形態診断装置の画像を利用
しているのが現状である。これは先に述べた機能診断と
形態診断の併用の一例でもある。
These devices have not yet reached clinically practicable levels except for PET. In PET, a sufficient spatial resolution has not yet been obtained, and at present, an image from a morphological diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus is used to compensate for this. This is an example of the combination of the function diagnosis and the morphological diagnosis described above.

【0013】このような形態診断装置の併用のほかに、
これらの生体機能画像化装置の空間特性の向上のための
試みは数多くなされているが、十分な性能は得られてい
ない。
In addition to the use of such a morphological diagnostic device,
Many attempts have been made to improve the spatial characteristics of these biological function imaging devices, but sufficient performance has not been obtained.

【0014】例えば生体光イメージング装置は光を生体
に照射し上記生体からの散乱透過光を計測し生体内の各
種機能をし画像化しようとするもので、特開昭57−1152
32で提案されている。本装置は生体に与える障害が非常
に少ないため理想的な生体機能画像診断装置と成る可能
性が指摘されている。この生体光イメージング装置にお
いても空間性能の低さが実用上の大きな問題点となって
いる。
For example, a living body optical imaging apparatus irradiates a living body with light, measures scattered transmitted light from the living body, and performs various functions in the living body to form an image.
32 proposed. It has been pointed out that this apparatus can be an ideal biological function image diagnostic apparatus because it has very little damage to the living body. Also in this biological optical imaging device, low spatial performance is a serious problem in practical use.

【0015】生体における光計測では特に被写体内部で
生じる散乱光が計測データ上に加算され位置情報を乱す
ため、生体内部の特に深部における機能分布を画像化す
るのは困難であると言われる。
In light measurement in a living body, it is said that it is difficult to image a function distribution in a living body, particularly in a deep part, because scattered light generated inside a subject is added to measurement data and disturbs position information.

【0016】この生体光イメージング装置の空間分解能
を向上させる方法として、時間ゲートを用いて光のパス
を制限する時間ゲート法と多波長法の組み合わせによ
る、散乱光の影響除去を本発明者は提案している。
As a method of improving the spatial resolution of the living body optical imaging apparatus, the present inventors propose to remove the influence of scattered light by a combination of a time gate method for limiting a light path using a time gate and a multi-wavelength method. are doing.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】生体機能の画像化装置
の研究は、未だ実用的な装置を開発するには至っていな
い。最も実用化に近い装置PETにおいても空間特性が
不十分で、実際の診断にはX線CT装置等の形態診断装
置で得た画像情報を必要としている。このような例は他
の機能計測装置にも見られることは先に述べた。
Research on imaging devices for biological functions has not yet led to the development of practical devices. Even the most practical device PET has insufficient spatial characteristics, and actual diagnosis requires image information obtained by a morphological diagnostic device such as an X-ray CT device. It was mentioned earlier that such an example can be found in other function measuring devices.

【0018】このように従来から行われている機能計測
と形態計測の併用は、それぞれ異なった装置で異なった
時点で計測された2種の画像を並列に表示することによ
って、機能計測における空間情報の不足を補うことを目
指したものである。しかし上記方法では、両者の計測を
異なった装置、異なった時刻で行うため、相互の幾何学
的な位置関係を正確にとらえることはできない。更に機
能計測画像に各種の物理的影響による空間的歪みがある
場合これを補正することも不可能である。このように従
来方法では機能、形態の両画像の正確な位置関係をとら
え、的確な医学診断を行うことは困難である。
As described above, the conventional combination of the function measurement and the morphological measurement is performed by displaying two kinds of images measured at different points in time by different devices in parallel, thereby obtaining spatial information in the function measurement. It aims to make up for the shortage. However, in the above-described method, since the two measurements are performed at different devices and at different times, the mutual geometrical positional relationship cannot be accurately grasped. Further, when there is a spatial distortion due to various physical effects in the function measurement image, it is impossible to correct this. As described above, it is difficult for the conventional method to perform an accurate medical diagnosis by grasping the exact positional relationship between the images of the function and the form.

【0019】これとは別に機能計測装置自体の空間特性
を向上させる試みもそれぞれに為されているが、計測の
困難さから十分な結果はえられていない。またこれらの
試みが有効に為されたとしても、得られる画像の空間特
性は他の形態診断を不要とするまでには至らないことが
予想される。
Apart from this, attempts have been made to improve the spatial characteristics of the function measuring device itself, but satisfactory results have not been obtained due to difficulty in measurement. Further, even if these attempts are effectively performed, it is expected that the spatial characteristics of the obtained image will not reach the point where other morphological diagnosis is not required.

【0020】本発明はこのような生体機能計測における
位置情報の不足を補い、同時に機能計測画像自身の空間
分解能の向上および画像歪みの低減を行い、機能異常の
より正確な診断を可能にする簡便な方法を提供すること
を目的としたものである。
The present invention compensates for the lack of positional information in such biological function measurement, and at the same time, improves the spatial resolution of the function measurement image itself and reduces image distortion, thereby enabling more accurate diagnosis of functional abnormality. The purpose is to provide a simple method.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
を除くために成されたもので、このために本発明におけ
る生体計測装置は、生体の代謝循環等の機能を計測し画
像化する機能を有する部分と生体の解剖学的な形態を計
測する機能を有する部分が一つの装置に構成されてお
り、両者の計測を同時にまたは順次に計測対象を移動す
ること無く行うことができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to eliminate the above-mentioned conventional disadvantages. For this reason, the living body measuring apparatus of the present invention measures and images the functions such as metabolic circulation of a living body. The part having the function and the part having the function of measuring the anatomical form of the living body are configured in one device, and the measurement of both can be performed simultaneously or sequentially without moving the measurement target.

【0022】形態計測部で計測した被写体の形態情報
は、機能計測部で得た機能的情報を画像に変換する処理
過程において利用され、更に表示部において機能の空間
分布に画像と同一画面上に表示される。形態を計測する
部分はX線CT装置またはMRI装置等の形態計測装置
の原理を用いる。
The morphological information of the object measured by the morphological measuring unit is used in the process of converting the functional information obtained by the functional measuring unit into an image, and furthermore, the spatial distribution of the functions is displayed on the display unit on the same screen as the image. Is displayed. The part for measuring the form uses the principle of a form measuring apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus.

【0023】機能分布を計測する部分は例えば光を入射
しその散乱透過光を検出して生体の機能を計測する生体
光イメージング装置などで構成する。生体光イメージン
グ装置は多数の光ファイバーで構成された光入力部と、
複数の光ファイバーで構成された光検出部より成り、検
出部の出力部は高速の光時間スペクトル計測部に入力す
る。機能計測部はその他の機能計測が可能で且つ空間分
布の計測できる装置であれば上記光イメージング装置に
は限定しない。
The part for measuring the function distribution is constituted by, for example, a living body optical imaging apparatus for measuring the function of a living body by detecting light and scattered transmitted light. The biological optical imaging device includes an optical input unit configured by a number of optical fibers,
It comprises a light detection unit composed of a plurality of optical fibers, and an output unit of the detection unit inputs to a high-speed optical time spectrum measurement unit. The function measuring unit is not limited to the optical imaging device as long as it is a device capable of measuring other functions and measuring a spatial distribution.

【0024】上記計測画像の表示部では形態を示す画像
は組織の境界部分のみを単色で表示し、機能を示す画像
は上記形態画像とは異なる色で上記画像と重ねて表示す
る。機能分布を示す画像は医学的な基準から求められた
標準値からの差分を濃淡または、色相で表示してもよ
い。
In the display section of the measurement image, only the boundary portion of the tissue is displayed in a single color for the image indicating the morphology, and the image indicating the function is displayed in a different color from the morphological image so as to overlap the image. The image showing the function distribution may display the difference from the standard value obtained from a medical standard in shades or hues.

【0025】形態診断部と機能診断部が一体と成ってい
るために両者の診断が短時間のうちに空間的な変位も少
なく計測でき、両者の計測情報の空間位置関係が正確に
とらえられる。このため、機能計測結果の空間分布の画
像化処理において、形態情報を有効に利用できる。これ
により機能分布の画像化処理の高速化、高精度化が可能
になる。
Since the morphological diagnosis unit and the function diagnosis unit are integrated, the diagnosis of both can be measured with little spatial displacement in a short time, and the spatial positional relationship between the measurement information of both can be accurately detected. Therefore, in the process of imaging the spatial distribution of the function measurement results, the morphological information can be effectively used. This makes it possible to increase the speed and accuracy of the function distribution imaging process.

【0026】更に両者の画像が同一画面に表示されるた
め機能分布画像の解剖学的な位置関係が正確に判定で
き、正確な病気の診断が可能になる。
Furthermore, since both images are displayed on the same screen, the anatomical positional relationship between the function distribution images can be accurately determined, and accurate diagnosis of a disease can be made.

【0027】さらに両機能部で用いる処理装置、画像表
示部、ベッドなどが共有できるために空間利用の効率
化、価格低減が図られる。また両方の診断が患者の移動
無く行えるために検査時間の短縮が図られ患者への負担
を低減できる。
Further, since the processing device, the image display unit, the bed, and the like used by the two function units can be shared, the space utilization can be made more efficient and the price can be reduced. Further, since both diagnoses can be performed without moving the patient, the examination time can be shortened and the burden on the patient can be reduced.

【0028】また表示部で機能分布に形態の境界画像を
重ねて表示することで機能画像の情報を損なうことな
く、機能画像の解剖学的位置関係を明確にし診断効率を
挙げることができる。機能分布画像を医学的な標準値か
らのずれに対応して表示することで、さらに異常部位の
判定が容易になる。
Further, by superimposing and displaying the boundary image of the form on the function distribution on the display unit, the anatomical positional relationship of the function image can be clarified and the diagnosis efficiency can be improved without impairing the information of the function image. By displaying the function distribution image corresponding to the deviation from the medical standard value, the determination of the abnormal part is further facilitated.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面を用い
て説明する。図1は本発明の一実施例の全体構成を示し
たものであり、形態を診断する形態計測部、及び機能的
な診断の可能な機能計測部から構成されている。形態,
機能両者の計測結果から画像を再構成し、表示する画像
再生部80及び画像表示制御部100は両計測部に共通で
一式有する。形態計測部はX線CT装置の原理を用いて
おり、被複写のまわりを回転操作するX線源3及びX線
検出器1を有する。X線検出器1で検出されるX線射影
データはX線計測部のデータ収集部70に取り込まれ
る。機能計測部は光を生体に照射しその散乱透過光を計
測し代謝物質の分布を計測する生体光イメージング装置
の原理を用いており、被写体に装着される計測用キャッ
プ20,光源部30及び光検出部40及びこれらを制御
するタイミング制御部50,計測結果を記録するデータ
収集部90よりなる。X線計測及び光計測の各データ収
集部のデータは、画像再生部80で処理され画像表示制
御部100を介して表示部105に表示される。なおこ
れらの装置は全て1台のコンピュータ60で制御され
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an entire configuration of an embodiment of the present invention, which is composed of a form measuring section for diagnosing a form and a function measuring section capable of performing a functional diagnosis. Form,
An image reproducing unit 80 and an image display control unit 100 for reconstructing and displaying an image from the measurement results of both functions are provided in common for both measurement units. The morphological measurement unit uses the principle of an X-ray CT apparatus, and includes an X-ray source 3 and an X-ray detector 1 that rotate around a copy target. The X-ray projection data detected by the X-ray detector 1 is taken into the data collection unit 70 of the X-ray measurement unit. The function measurement unit uses the principle of a living body optical imaging device that irradiates light to a living body, measures the scattered transmitted light, and measures the distribution of metabolites, and includes a measurement cap 20, a light source unit 30, and a light It comprises a detection unit 40, a timing control unit 50 for controlling them, and a data collection unit 90 for recording the measurement results. The data of each data collection unit for X-ray measurement and optical measurement is processed by the image reproduction unit 80 and displayed on the display unit 105 via the image display control unit 100. These devices are all controlled by one computer 60.

【0030】上記装置構成のうち形態計測部は、X線C
T装置に限らずMRI装置などの生体内部の形態、代表
的には断層像を正確に計測し画像化できる形態診断装置
で構成することができる。機能計測部は生体の循環代謝
などの機能を定量化し空間分布として計測できる機能を
有する装置で構成する。本発明に適用可能な生体機能計
測手段としては上述の生体光イメージング装置(光C
T)に限らず、核磁気共鳴スペクトル分布計測装置(M
RSイメージング装置)。生体磁場分布計測装置(脳磁
分布計測装置)などが適用できる。なお他の生体の循
環、代謝などの機能を計測できる装置で空間分布の計測
可能な装置であれば上記装置に限定しない。
In the above-described apparatus configuration, the morphological measurement unit is an X-ray C
Not only the T apparatus but also a morphological diagnosis apparatus such as an MRI apparatus, which can accurately measure and image a tomographic image inside a living body, typically, can be configured. The function measuring unit is constituted by a device having a function of quantifying a function such as circulating metabolism of a living body and measuring the function as a spatial distribution. The biological function measuring means applicable to the present invention includes the above-described biological optical imaging device (optical C
T), a nuclear magnetic resonance spectrum distribution measuring device (M
RS imaging device). A biomagnetic field distribution measuring device (brain magnetic distribution measuring device) or the like can be applied. The device is not limited to the above device as long as it is a device capable of measuring functions such as circulation and metabolism of a living body and capable of measuring a spatial distribution.

【0031】図2は機能計測部に生体光イメージング装
置の原理を用い、形態計測部としてはX線CT装置の原
理を用いた図1の実施例の装置の外観を示しており、特
に人体頭部を対象とした装置の例である。生体光イメー
ジング装置の原理は例えば特開昭57−115232号に詳細に
述べられている。図1の各部が搭載された装置本体11
0のガントリー開口部には、ヘッド120に横たえられ
た被写体の頭部が挿入される。この構造は従来X線CT
装置と同様である。さらに本実施例では、機能計測部の
計測用キャップ20をガントリー開口部内に保持する機
能を有することを特徴とする。
FIG. 2 shows the appearance of the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 in which the principle of a biological optical imaging device is used for the function measuring section and the principle of the X-ray CT apparatus is used for the morphological measuring section. 2 is an example of an apparatus for a unit. The principle of the living body optical imaging apparatus is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-115232. Apparatus main body 11 on which each part of FIG. 1 is mounted
The head of the subject lying on the head 120 is inserted into the gantry opening of No. 0. This structure is a conventional X-ray CT
Same as the device. Further, the present embodiment is characterized in that it has a function of holding the measurement cap 20 of the function measurement unit in the gantry opening.

【0032】図3は本装置における計測領域を示してお
り、X線CT装置部の計測領域4は生体光イメージング
計測部の計測領域5を包含するように構成されている。
なお3はX線発生部を、20は生体光イメージング装置
における計測用キャップを示す。
FIG. 3 shows a measurement area in the present apparatus. The measurement area 4 of the X-ray CT apparatus section is configured to include the measurement area 5 of the biological optical imaging measurement section.
Reference numeral 3 denotes an X-ray generation unit, and reference numeral 20 denotes a measurement cap in the biological optical imaging device.

【0033】次に図4は上記生体光イメージング計測部
の詳細な構成を示すものである。
Next, FIG. 4 shows a detailed configuration of the living body optical imaging measurement unit.

【0034】被写体キャップ20には、図4(b)に示
すように光源部30から入射する光を導いて被写体に照
射するための光ファイバー12と、検出された光を光検
出部30に導びく光ファイバー14が設けられる。これ
ら2種類の光ファイバーはそれぞれ複数本設けられる。
これらの端部はキャップ20の内面をひとつの断面が切
る円周に沿って配置される。キャップ20を被写体の頭
部に装着すると、図2のベッド120の位置調整などに
より、X線CT装置の撮像断面と、上記光ファイバーの
端部が配置された断面とが一致するようにされる。これ
により、形態計測部の計測視野と機能計測部の計測視野
とは同一断面上にあり、前者が後者を包含する配置とす
る。
As shown in FIG. 4B, the optical fiber 12 for guiding light incident from the light source unit 30 to irradiate the object cap 20 and the detected light to the light detecting unit 30 are provided on the subject cap 20. An optical fiber 14 is provided. A plurality of these two types of optical fibers are provided.
These ends are arranged along the circumference of one section of the inner surface of the cap 20. When the cap 20 is mounted on the head of the subject, the imaging cross section of the X-ray CT apparatus and the cross section where the end of the optical fiber is arranged are adjusted by adjusting the position of the bed 120 in FIG. Thus, the measurement visual field of the morphological measurement unit and the measurement visual field of the function measurement unit are on the same cross section, and the former includes the latter.

【0035】図4(a)に示すように、光源部30は1
00psec以下の短時間パルスを繰返し照射できる2
種類の波長のレーザ装置8−1及び8−2、上記レーザ
の一方を選択して任意の時間間隔で照射光の波長を切り
換えるための光源制御部6及び波長切り替え部7を有す
る。本構成例は2波長の構成であるが、光源の波長数は
これに限定されない、例えば血液中のヘモグロビンの酸
素飽和度の計測においては、酸素化ヘモグロビンと脱酸
素化ヘモグロビンの等吸収点(805nm)と他の一点
の波長(例えば600nm)と各波長の近傍の各一点計
4点の計測を行なう必要がある。このような場合には光
源は4個と成る。
As shown in FIG. 4A, the light source 30
It can irradiate a short pulse of less than 00 psec repeatedly. 2
Laser devices 8-1 and 8-2 having different wavelengths, and a light source controller 6 and a wavelength switcher 7 for selecting one of the lasers and switching the wavelength of irradiation light at an arbitrary time interval. This configuration example is a configuration of two wavelengths, but the number of wavelengths of the light source is not limited to this. For example, in measuring the oxygen saturation of hemoglobin in blood, the isosbestic points (805 nm) of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin ) And another one point wavelength (for example, 600 nm) and each one point near each wavelength needs to be measured at a total of four points. In such a case, there are four light sources.

【0036】レーザ8−1もしくは8−2から照射され
波長切り替え部7で選択されたレーザ光ビームは、光走
査部に入射する。光走査部は回転ミラー9で構成しレー
ザ光の進行方向を走査する。
The laser light beam emitted from the laser 8-1 or 8-2 and selected by the wavelength switching unit 7 enters the optical scanning unit. The light scanning unit is constituted by a rotating mirror 9 and scans the traveling direction of the laser light.

【0037】ミラー9により進行方向を偏向された光ビ
ームは図4(a)の照射用光ファイバー12の他端11
を配列した光分配部10に入射し回転ミラー9の走査角
度に応じて順次、例えば入力部ファイバー番号1,2,
3,,の順番で入力して行く。この結果計測用キャップ
20のファイバ12の出力部からは時系列的に光が検出
し光ファイバーの配置に応じて順次生体への光照射が行
われる。この光走査と光源パルス発光のタイミングを制
御することによって任意のファイバーに、設定されたタ
イミングで設定数の光パルスを入力することが可能にな
る。
The light beam whose traveling direction is deflected by the mirror 9 is applied to the other end 11 of the irradiation optical fiber 12 shown in FIG.
Are incident on the light distribution unit 10 in which the light beams are arranged, and are sequentially changed according to the scanning angle of the rotating mirror 9, for example, the input unit fiber numbers 1, 2, and 2.
Enter in the order of 3 ,,. As a result, light is detected in time series from the output section of the fiber 12 of the measuring cap 20, and light is sequentially applied to the living body in accordance with the arrangement of the optical fibers. By controlling the timing of the light scanning and the light source pulse emission, it becomes possible to input a set number of light pulses to a given fiber at a set timing.

【0038】ここで光走査部のミラー回転位置をパルス
制御モータで自由に制御することにより、ファイバーの
配置とは無関係に希望する自由な順番(1.2...で
はなく)で光照射が行える。なお光入射の順番及び設定
パルス数は生体に最も障害が少なくかつ最適な画像計測
が可能なように被写体の大きさや形状に応じて制御部6
で設定することが可能で、これによって常に最適な計測
状態で診断が可能と成る。
Here, by freely controlling the mirror rotation position of the light scanning unit by the pulse control motor, light irradiation can be performed in a desired free order (instead of 1.2) regardless of the arrangement of the fibers. I can do it. The order of light incidence and the number of set pulses are determined by the control unit 6 according to the size and shape of the subject so as to minimize obstacles to the living body and enable optimal image measurement.
Can be set, so that a diagnosis can always be made in an optimal measurement state.

【0039】また光走査部に光走査波長切り替え部7が
付加されているので複数の波長の光を順次設定されたス
ケジュールに沿って高速に照射することができる。
Further, since the light scanning wavelength switching unit 7 is added to the light scanning unit, it is possible to irradiate light of a plurality of wavelengths at a high speed in accordance with a set schedule.

【0040】被写体に入射した光は被写体を通過し各生
体代謝物質の特性に応じて吸収を受け、生体組織による
散乱を受け被写体表面から放出される。これが光ファイ
バ13を介して光検出部40に導かれる。
The light incident on the subject passes through the subject, is absorbed in accordance with the characteristics of each biological metabolite, is scattered by living tissue, and is emitted from the surface of the subject. This is guided to the light detection unit 40 via the optical fiber 13.

【0041】図5は光検出部40の詳細を示した図であ
る。計測用キャップ20内の光収集部13は光ファイバ
ー14と複数のレンズで構成し常に被写体表面近傍に光
学系の焦点が設定されるように配置されている。
FIG. 5 is a diagram showing the details of the light detecting section 40. As shown in FIG. The light collecting unit 13 in the measuring cap 20 is composed of an optical fiber 14 and a plurality of lenses, and is disposed so that the focal point of the optical system is always set near the surface of the subject.

【0042】上記光収集部13に入射した被写体からの
透過散乱光は光ファイバー14を通って光検出部40に
導かれる。
The transmitted and scattered light from the subject incident on the light collecting unit 13 is guided to the light detecting unit 40 through the optical fiber 14.

【0043】本実施例の光検出部40は、光の強度変化
を高速に計測し記録できる装置、以下光時間スペクトル
計測装置と称する、を用いている。光時間スペクトル計
測装置は、それ自信が高速の時間応答を有し、さらに時
間スペクトルを計測、保存できるため光シャッターを用
いずに時間ゲートを設定できる。
The light detecting section 40 of this embodiment uses a device capable of measuring and recording a change in light intensity at high speed, hereinafter referred to as an optical time spectrum measuring device. The optical time spectrum measuring device has a high-speed time response and can measure and store a time spectrum, so that a time gate can be set without using an optical shutter.

【0044】被写体キャップ20から複数の光ファイバ
ー14により導かれた計測光は、ストリークカメラの受
光面16上に適当な間隔で入射する。上記光は入力面1
6において電子に変換され螢光面18に向かって走行す
る。交流電場発生部17は上記電子の走査方向を高速に
変位させる。この結果螢光面18には入力光の時間変化
に対応した分布画像が表示され、これをTVカメラ等で
読みだすことにより光強度の時間変化を高速に計測する
ことができる。ところで高速のパルス光源8−1又は8
−2によって光ファイバー12を介して光を照射された
被写体の表面からは光の走行過程に応じた遅れ時間を持
つ光が図6(a)のような時間分布を持って放出され
る。上記光はさらに光ファイバー14を介して光時間ス
ペクトル計測装置の螢光面18に図5(b)のような分
布データを形成する。上記分布(b)のうち縦方向は時
間を、Y横方向は各ファイバーの光収集部13が配置す
る被写体表面近傍の位置と対応する。このような時間分
布像のうち、光パルス照射からある時間以上経過した部
分は、被写体内で散乱,屈曲をくり返して回り込んでき
た光であるので、このような散乱線を除去するため、図
6(a)の斜線部R1のように時間ゲートをかけ、この
部分の光量の積分値を検出データとする。本実施例では
TVカメラ等で読み記録した光時間スペクトル像のうち
の特定範囲の部分を計算機で処理することで時間ゲート
の機能を実現し、所望の透過光量を得る。
The measurement light guided by the plurality of optical fibers 14 from the subject cap 20 is incident on the light receiving surface 16 of the streak camera at appropriate intervals. The light is input surface 1
At 6, the light is converted into electrons and travels toward the fluorescent screen 18. The AC electric field generator 17 changes the scanning direction of the electrons at a high speed. As a result, a distribution image corresponding to the time change of the input light is displayed on the fluorescent screen 18. By reading this distribution image with a TV camera or the like, the time change of the light intensity can be measured at high speed. By the way, the high-speed pulse light source 8-1 or 8
Light having a delay time corresponding to the traveling process of light is emitted from the surface of the object irradiated with the light through the optical fiber 12 according to -2 with a time distribution as shown in FIG. The light further forms distribution data as shown in FIG. 5B on the fluorescent screen 18 of the optical time spectrum measuring device via the optical fiber 14. In the distribution (b), the vertical direction corresponds to time, and the Y horizontal direction corresponds to a position near the surface of the subject where the light collecting unit 13 of each fiber is arranged. In such a time distribution image, a portion that has passed a certain time or more after the light pulse irradiation is light that has repeatedly scattered and bent in the subject and has come around, so that such a scattered ray is removed. 6 over time gate as hatched portion R 1 of (a), the integral value of the light amount of the part and the detection data. In the present embodiment, a function of a time gate is realized by processing a part of a specific range in an optical time spectrum image read and recorded by a TV camera or the like by a computer, and a desired transmitted light amount is obtained.

【0045】上記のような計測を光パルスの照射位置、
つまり照射用ファイバーを順次選択することにより、被
写体の多方向からの光入射による光伝達特性を計測し、
これによって被写体の3次元的な光学特性分布を画像化
するために必要な全てのデータを得ることができる。
The measurement as described above is performed using the irradiation position of the light pulse,
In other words, by sequentially selecting the irradiation fibers, the light transmission characteristics due to light incidence from multiple directions of the subject are measured,
This makes it possible to obtain all data necessary for imaging the three-dimensional optical characteristic distribution of the subject.

【0046】上記ファイバーの時系列的選択は従来のX
線CT装置におけるエックス線源走査と同様の効果を持
つもので、上記構成でえられた計測データをCTの画像
再生理論にもとづいて演算処理すれば被写体の光学特性
分布を画像化することができる。このような画像再生の
原理及び方法に関しては“Image Reconstruction from
Projection”G.T.Herman,1979に詳細に述べられてい
る。
The above-mentioned time-series selection of the fiber is based on the conventional X
It has the same effect as X-ray source scanning in a line CT apparatus. If the measurement data obtained by the above configuration is subjected to arithmetic processing based on CT image reproduction theory, the optical characteristic distribution of the object can be imaged. For the principle and method of such image reproduction, see “Image Reconstruction from
Projection ”GTHerman, 1979.

【0047】なお、図5に示した光時間スペクトル計測
装置に代え、特開昭63−20665号に記載されたように高
速光シャッタの採用により時間ゲートを実現してもよ
い。
Incidentally, instead of the optical time spectrum measuring apparatus shown in FIG. 5, a time gate may be realized by employing a high-speed optical shutter as described in JP-A-63-20665.

【0048】(機能画像計測の手順)次に本発明の装置
を用いた生体計測装置の生体機能画像の計測手順を上記
生体光イメージング装置とX線CT装置の原理を用いた
装置の例(図1)で説明する。
(Procedure for Functional Image Measurement) Next, a procedure for measuring a biological function image of a biological measuring apparatus using the apparatus of the present invention will be described with reference to an example of an apparatus using the principle of the above-mentioned biological optical imaging apparatus and X-ray CT apparatus (FIG. This will be described in 1).

【0049】本装置の被写体は人体頭部であり、被検者
はX吸収係数の小さい物質で構成された頭部保持部を有
するベッドに寝た状態で形態計測装置の計測部へ挿入さ
れる。
The subject of the present apparatus is a human head, and the subject is inserted into the measuring section of the form measuring apparatus while lying on a bed having a head holding section made of a substance having a small X absorption coefficient. .

【0050】上記設定の終了後生体光イメージング装置
の検査部である計測キャップ20を被検者の頭にかぶせ
る。
After the above setting is completed, the measurement cap 20 which is the inspection unit of the living body optical imaging apparatus is put on the head of the subject.

【0051】上記生体光イメージング装置の計測キャッ
プ20はX線吸収係数の小さな物質で構成されており、
形態計測部からの照射X線の大部分はこれを透過する。
このため計測キャップはプラスチックまたはアルミを素
材で構成する。
The measuring cap 20 of the living body optical imaging apparatus is made of a substance having a small X-ray absorption coefficient.
Most of the irradiating X-rays from the morphological measurement unit are transmitted therethrough.
Therefore, the measurement cap is made of plastic or aluminum.

【0052】次に計測キャップ20をセットした状態で
X線を照射し被写体と計測キャップを含めた断層像を計
測する。これによって形態計測部では図7に示すような
画像が得られる。表示領域20は被写体及び生体光イメ
ージング装置計測キャップを含み被写体の形状21及び
計測キャップの形状22が表示される。
Next, X-rays are emitted with the measurement cap 20 set, and a tomographic image including the subject and the measurement cap is measured. As a result, an image as shown in FIG. 7 is obtained in the morphological measurement unit. The display area 20 includes the subject and the measurement cap of the living body optical imaging device, and the shape 21 of the subject and the shape 22 of the measurement cap are displayed.

【0053】上記計測キャップ内には特定の位置に比較
的X線吸収率の大きい物質を配置しておく。これによっ
てX線透過画像上に上記吸収体の位置23が高吸収域と
して特異的に表示されるため、機能計測部と被写体及び
形態計測部の位置関係を容易に求めることができる。上
記表示用吸収体は計測キャップ上に少なくとも3ヵ所位
置する。これによりX線画像と生体光計測部の位置関係
を、計測画面上で正確に求めることが可能になる。
A substance having a relatively high X-ray absorptivity is arranged at a specific position in the measurement cap. As a result, the position 23 of the absorber is specifically displayed as a high absorption area on the X-ray transmission image, so that the positional relationship between the function measurement unit, the subject, and the form measurement unit can be easily obtained. The display absorber is located at least three places on the measuring cap. This makes it possible to accurately determine the positional relationship between the X-ray image and the biological light measurement unit on the measurement screen.

【0054】以上計測の結果CTの原理にもとづく画像
再生処理により、被検体の形状及び被写体内の臓器の分
布、更に上記被写体と機能計測部の空間的配置関係が求
まる。
As a result of the above measurement, the image reproduction processing based on the principle of CT determines the shape of the subject and the distribution of the organs within the subject, and the spatial arrangement relationship between the subject and the function measuring unit.

【0055】ここで形態計測と機能計測の両者は計測位
置の変動を防ぐため同時に行うことが望ましい。ただ
し、被検体位置の大きな変動の生じない程度の時間内で
あれば、同時計測せず両者の計測を時系列的に行っても
良い。
Here, it is desirable that both the morphological measurement and the functional measurement be performed simultaneously in order to prevent a change in the measurement position. However, the measurement may be performed in chronological order without performing the simultaneous measurement within a time that does not cause a large change in the position of the subject.

【0056】形態及び機能の両計測を時系列的に行なう
場合、被写体位置のずれによる空間特性の劣化の可能性
が高くなるが、同時計測にくらべ、相互の物理的干渉に
よるクロストークがなく、また計測処理装置の負荷が時
間的に分散させるというメリットがある。
When both the measurement of the form and the function are performed in time series, the possibility of deterioration of the spatial characteristics due to the displacement of the subject position increases. However, compared to the simultaneous measurement, there is no crosstalk due to mutual physical interference. In addition, there is an advantage that the load on the measurement processing device is dispersed over time.

【0057】なお、時系列で両者の計測を行う場合、計
測の順番はどちらを先にしても良いが、機能計測データ
の画像化処理には形態計測画像の情報を必要とするた
め、形態計測−機能計測の順に行うほうがデータ処理は
簡単化され、処理装置のメモリー量も小さくできる。
In the case of performing the two measurements in a time series, the order of the measurement may be either. However, since the image processing of the function measurement data requires the information of the morphological measurement image, Performing the function measurement in the order simplifies the data processing and reduces the amount of memory of the processing device.

【0058】また一般に機能的な計測では時系列的に計
測を繰返し代謝等の時間変化を計測する場合が多いが、
このような場合には図8(a)に示すように計測の最初
と最後に形態計測を1回ずつ行なっても良い。ただし計
測の時間間隔が長い場合には図7(b)のように機能計
測と形態計測を交互に行なうことが好ましい。
In general, functional measurements are often repeated in a time series to measure temporal changes such as metabolism.
In such a case, the morphological measurement may be performed once at the beginning and at the end of the measurement as shown in FIG. However, when the time interval of the measurement is long, it is preferable to alternately perform the function measurement and the form measurement as shown in FIG.

【0059】次に機能画像計測における各部の動作を説
明する、なお計測の順番は形態−機能の順で行う場合を
仮定する。
Next, the operation of each part in the function image measurement will be described. It is assumed that the measurement is performed in the order of form and function.

【0060】計測キャップ内の光分岐用ファイバー12
に順次光パルスを光照射1.2.3..に示す番号で照
射する。この時各光検出器には図5(a)のような時間
スペクトルを持った光信号が順次入力する。これらの計
測値は一連の計測が終了するまで記憶部に保存される。
Optical fiber 12 in measuring cap
Are sequentially irradiated with light pulses. 1.2.3. . Irradiation with the numbers shown in At this time, optical signals having a time spectrum as shown in FIG. 5A are sequentially input to each photodetector. These measurement values are stored in the storage unit until a series of measurement is completed.

【0061】ところでこれらのデータには生体内の散乱
光が多く含まれるためこのままでは画像化に用いること
はできない。そこで特開昭63−20665に示すように時間
ゲートにより散乱光を除く。本実施例においては上記時
間スペクトルデータのうち、散乱光の少ない時間スペク
トル前部のデータを選択し加算することで同様の効果を
得られる。この場合時間ゲート幅(データの選択幅)は
狭いほど散乱光の混入を小さくでき空間分解能を向上で
きるが、逆に信号量は減る。このため、時間ゲートの幅
は被検体の大きさ,光の透過率により最適値が異なって
くる。通常人体頭部を仮定した場合は100psec程
度が最適な幅となる。
Incidentally, these data contain a large amount of scattered light in the living body and cannot be used for imaging as it is. Therefore, as shown in JP-A-63-20665, scattered light is removed by a time gate. In this embodiment, the same effect can be obtained by selecting and adding data at the front part of the time spectrum with less scattered light from the time spectrum data. In this case, as the time gate width (data selection width) is smaller, the mixing of scattered light can be reduced and the spatial resolution can be improved, but conversely, the signal amount decreases. Therefore, the optimum value of the width of the time gate varies depending on the size of the subject and the light transmittance. Assuming a normal human head, the optimum width is about 100 psec.

【0062】このように上記スペクトルデータは設定し
た時間幅で時間方向に加算する。この結果光照射部の数
をNs、光検出部の数をNdとすると上記計測でえられ
る一連のデータはNsxNd個の数値データとなる。
As described above, the spectrum data is added in the time direction with the set time width. As a result, assuming that the number of light irradiation units is Ns and the number of light detection units is Nd, a series of data obtained by the above measurement is Ns × Nd numerical data.

【0063】(画像再生処理)次に上記計測でえられた
機能計測のデータの組(NsxNd個の数値データ)
と、事前に計測した形態計測画像を用いて機能分布の画
像再生を行なう。以下に画像再生処理の流れを具体的に
説明する。
(Image Reproduction Process) Next, a set of function measurement data obtained by the above measurement (Ns × Nd numerical data)
Then, image reproduction of the function distribution is performed using the morphological measurement image measured in advance. Hereinafter, the flow of the image reproducing process will be specifically described.

【0064】X線CT装置の計測画像には図7に示すよ
うに被写体と機能計測装置のX線吸収画像が表示され
る。上記画像には計測キャップに埋め込まれた位置検出
用の表示23が高吸収域として検出できる。そこまずX
線画像上で計測領域をNxMの画素に分割する、この画
素と位置検出用吸収体の位置関係から機能計測装置の光
入力部と、光検出部の正確な位置を全て求める。これは
光イメージング装置の構造を事前に正確に計測し記憶し
ておけば容易にできる。
As shown in FIG. 7, an X-ray absorption image of the subject and the function measurement device is displayed on the measurement image of the X-ray CT device. In the image, a display 23 for position detection embedded in the measurement cap can be detected as a high absorption area. Good X
The measurement area is divided into N × M pixels on the line image. The exact positions of the light input unit and the light detection unit of the function measurement device are all determined from the positional relationship between the pixels and the position detection absorber. This can be easily achieved by accurately measuring and storing the structure of the optical imaging apparatus in advance.

【0065】次にX線CT画像から被写体のうち骨の部
分、脳内の白質部、灰白質部の各領域を分類する。この
ようなX線CT画像からの組織判別は、X線CT装置に
おいて生体臓器の3次元表示に使われている方法を用い
る。たとえば組織鑑別の最も簡便な方法は吸収値のレベ
ルから判定する方法で、例えば計測画像のCT値で12
00以上は骨、白質は1200−1100、灰白質は1
100以下として表示する。
Next, the bones, the white matter in the brain, and the gray matter are classified from the X-ray CT image. The tissue discrimination from such an X-ray CT image uses a method used for three-dimensional display of a living organ in an X-ray CT apparatus. For example, the simplest method of tissue discrimination is a method of judging from the level of the absorption value.
00 or more bone, white matter 1200-1100, gray matter 1
It is displayed as 100 or less.

【0066】次に機能計測領域を先のX線計測画像の画
素分割に従って4角形の画素に分割する。図9(a)に
示すように上記各画素に光学的な変数として、散乱係数
si及び吸収係数miにあたえる。ここでiは画素の番
号を示す。次に、X線CTで計測した形態画像によって
被写体の構成組織は分類されているので、上記各光学変
数のうち、事前に決定できる数値を定数として与える。
たとえば計測に用いる光の波長を600−700nmの
波長に設定したとすると、頭部の画像のうち骨の領域に
は600−700nmの光を吸収する物質はほとんど存
在しないためmi=0と置くことができる。また骨の散
乱係数は被検者の年齢により異なるが従来の計測データ
から推定できる。そこで骨おける散乱係数の各年齢にお
ける標準的な数値を求めておけば、骨領域における散乱
係数siを定数として与えることができる。更に脳内の
各組識に関しても先に述べた組織分類に応じて散乱係数
を事前に実験的に求め、標準値をもとに設定する。この
結果画像化に必要な計測領域の真の変数は脳組織内にお
ける吸収係数miのみになる。
Next, the function measurement area is divided into rectangular pixels according to the pixel division of the X-ray measurement image. As shown in FIG. 9A, the scattering coefficient si and the absorption coefficient mi are given as optical variables to each pixel. Here, i indicates a pixel number. Next, since the constituent tissues of the subject are classified based on the morphological image measured by the X-ray CT, a numerical value that can be determined in advance among the above optical variables is given as a constant.
For example, if the wavelength of light used for measurement is set to a wavelength of 600-700 nm, mi = 0 should be set because there is almost no substance that absorbs light of 600-700 nm in the bone region in the image of the head. Can be. The scattering coefficient of the bone varies depending on the age of the subject, but can be estimated from conventional measurement data. If a standard numerical value of the scattering coefficient in the bone at each age is obtained, the scattering coefficient si in the bone region can be given as a constant. Further, for each tissue in the brain, a scattering coefficient is experimentally obtained in advance in accordance with the above-described tissue classification, and is set based on a standard value. As a result, the only true variable of the measurement area required for imaging is the absorption coefficient mi in the brain tissue.

【0067】上記の処理により本来は各領域に与えられ
ていた変数の組み合わせのうち多くの部分を事前に設定
できるため、以後の画像化が容易になり、演算に要する
時間も短縮できる。
By the above processing, many parts of the combination of variables originally given to each area can be set in advance, so that the subsequent imaging is easy and the time required for calculation can be shortened.

【0068】次にこれらの変数及び設定された定数分布
をもとに吸収係数の分布を求める方法を以下に述べる。
Next, a method for obtaining the distribution of the absorption coefficient based on these variables and the set constant distribution will be described below.

【0069】ある発光点Skを仮定したとき得られる計
測値は被写体がある場合、図9(b)に示されるように
各検出点でえられた計測地Ak1の組み合わせとなる。
When there is a subject, the measured value obtained when assuming a certain light emitting point Sk is a combination of the measurement locations Ak1 obtained at each detection point as shown in FIG. 9B.

【0070】ところで光照射部Skから放出された光は
ファイバーの端面から拡散し各検出器に入力する。そこ
で被写体の無いときの上記各検出器に入力する。そこで
被写体の無いときの上記各計測値をAk10とする。な
おこの計測値は時間ゲートをかけない。
The light emitted from the light irradiation section Sk diffuses from the end face of the fiber and enters each detector. Therefore, the data is input to each of the detectors when there is no subject. Therefore, the above measured values when there is no subject are set to Ak10. Note that this measurement value is not time gated.

【0071】上記各データから Xk1=−log(Ak1/Ak10)…(1) をもとめる。ここで時間ゲートを通過した光は生体内を
ほとんど直進したとみなせるからkと1の組み合わせか
ら光が通過する領域Rklを、先の図9(c)のように
求めることができる、そこでこの通過領域に含まれる全
ての画素の番号の集合をRとする。この時計測値よりえ
られた吸光度Xk1は Xk1=Σ(mi+si)、i∈R …(2) となる。これらのうちsiは既知であるので各計測単位
における真の吸収による減弱は Yk1=Xk1−Σ(si)、i∈R により求めることができる。また画素iが骨の領域に含
まれる場合にはmi=0と置くことができる。更に全の
kと1の組み合わせに関して上記のような演算を行う。
これにより吸収値miのプロジェクションの組み合わせ
(Yk1,k=1〜Ns,1=1〜Nd)が求められる
ので、従来のX線CTにおけるCT画像再生のアルゴリ
ズムを、適用して、吸収値(mi)の分布が求められ
る。
From the above data, Xk1 = −log (Ak1 / Ak10) (1) is obtained. Here, it can be considered that the light that has passed through the time gate has almost traveled straight in the living body, so that a region Rkl through which the light passes can be obtained from the combination of k and 1 as shown in FIG. 9C. A set of numbers of all pixels included in the area is R. At this time, the absorbance Xk1 obtained from the measured value is as follows: Xk1 = Σ (mi + si), i∈R (2) Of these, si is known, so the attenuation due to true absorption in each measurement unit can be determined by Yk1 = Xk1-Σ (si), i∈R. When the pixel i is included in the bone region, mi = 0 can be set. Further, the above calculation is performed for all combinations of k and 1.
As a result, a combination of projections (Yk1, k = 1 to Ns, 1 = 1 to Nd) of the absorption value mi is obtained, and the algorithm of CT image reproduction in the conventional X-ray CT is applied to apply the absorption value (mi). ) Is required.

【0072】以上の演算処理によって図9(d)のよう
な特定の波長の光吸収係数の空間分布(つまり特定の代
謝物質の空間分布)を示す画像が得られる。なおここで
は既に形態計測装置による組織判別画像が得られてい
る。この両者の画像の位置関係は先の処理過程から明ら
かなように正確に対応づけられている。そこでこの両者
の画像は並列して表示しても有効な診断情報を与えられ
るが、さらに1台のCRT上に形態画像は各組織の境界
部のみを特定の色で示し、機能の濃淡画像(b)を境界
表示とは異なる色を用いた濃度または色相で表示すれば
生体機能の実際の状態が的確に表示され、診断に最適な
情報提供が可能と成る。図9(d)はこのような表示の
例を示す。
By the above arithmetic processing, an image showing the spatial distribution of the light absorption coefficient at a specific wavelength (that is, the spatial distribution of a specific metabolite) as shown in FIG. 9D is obtained. Here, a tissue discrimination image has been obtained by the morphological measurement device. The positional relationship between the two images is accurately correlated, as is clear from the previous processing. Therefore, effective diagnostic information can be given even if these two images are displayed in parallel. However, the morphological image shows only a boundary portion of each tissue with a specific color on one CRT, and a grayscale image of the function ( If b) is displayed in a density or hue using a color different from the boundary display, the actual state of the biological function is accurately displayed, and information can be optimally provided for diagnosis. FIG. 9D shows an example of such a display.

【0073】なお、機能画像表示として、計測物理量の
値の絶対値を表示するのではなく、医学的な見地から得
れらている標準値からのずれを濃度として表示すれば更
に医学的に有効な情報を与えることができる。またこの
標準値は形態計測画像から得られた臓器または組織に対
応する値を用いれば更に好ましい。
As a functional image display, if the deviation from a standard value obtained from a medical point of view is displayed as a density instead of displaying the absolute value of the measured physical quantity, it is more medically effective. Information can be given. It is more preferable that the standard value be a value corresponding to an organ or tissue obtained from a morphological measurement image.

【0074】以上の実施例は機能計測部に生体光イメー
ジング装置を用いた例であるが、一般の任意の機能計測
方法を用いた場合においては以下のような一般的な処理
が可能である。
Although the above embodiment is an example in which a living body optical imaging device is used for the function measuring section, the following general processing can be performed when a general arbitrary function measuring method is used.

【0075】まず生体機能を表示する物理量を計測し画
像化する方法は次のような手順を持つ必要が有る。
First, a method of measuring a physical quantity for displaying a biological function and forming an image needs to have the following procedure.

【0076】(1)計測領域のうちの限定された部分から
の信号を受信する。この信号には計測領域のうちの限定
された部分における物理量の影響が反映されている。
(1) Receive a signal from a limited portion of the measurement area. This signal reflects the influence of the physical quantity on a limited portion of the measurement area.

【0077】(2)上記限定領域(走査領域)を被写体全
域に移動し信号の計測を行う(計測領域走査)。
(2) The limited area (scanning area) is moved to the entire area of the subject to measure a signal (measurement area scanning).

【0078】この領域走査の時間的順番を1.2..
i,,Nm(Nm:計測の数)とするとこの各番号に応
じて計測値Xi(i=1〜Nm)が得られる。さらに各
計測番号に応じた計測領域Ri(i=1〜Nm)が計測
領域内に指定される。
The time order of the area scanning is set to 1.2. .
Assuming that i, Nm (Nm: the number of measurements), measured values Xi (i = 1 to Nm) are obtained according to the respective numbers. Further, a measurement region Ri (i = 1 to Nm) corresponding to each measurement number is designated in the measurement region.

【0079】そこでまず計測領域を適当な大きさの画素
に分割しこれをhj(j=1〜NpNp:画素数)とす
る。
Therefore, the measurement area is first divided into pixels of an appropriate size, and this is defined as hj (j = 1 to NpNp: number of pixels).

【0080】ところでこのような計測は当然特定の物理
量の計測を目的としたものであるが、特に機能的計測を
目的とする計測においては微弱な信号を扱うため、計測
された信号は求めたい物理量(光計測の場合は例えば吸
収係数)の他に他の物理量による変異を受ける場合が多
い。例えば光計測における散乱の効果などがこのような
変位の原因の例である。このため計測値Xiは Xi=f(ak..,bk....,ck) k∈Ri …(3) のように表示できる。このうちaは求めたい物理量で、
b,cは変異の原因となる物理量である。fはこれらの
間を関係づける関数である。ここで式(3)のような関
係があるとき各画素の計測対象物理量akの算出には全
ての変数a,b,cの値を求める必要がある。一般にこ
のような計算には膨大な計算量で、現実には実行不可能
な場合が多い。
Incidentally, such a measurement is of course intended to measure a specific physical quantity. However, since a weak signal is handled particularly in a measurement intended for a functional measurement, the measured signal is a physical quantity to be obtained. (In the case of optical measurement, for example, absorption coefficient) In addition to the above, there are many cases where a variation due to another physical quantity occurs. For example, the effect of scattering in optical measurement is an example of such a displacement. Therefore, the measured value Xi can be displayed as follows: Xi = f (ak..., Bk... Ck) k∈Ri (3) A is the physical quantity to be obtained,
b and c are physical quantities that cause mutation. f is a function relating these. Here, when there is a relationship such as Expression (3), it is necessary to calculate the values of all variables a, b, and c to calculate the measurement target physical quantity ak of each pixel. In general, such calculation requires a huge amount of calculation and is often impossible in practice.

【0081】ところで本発明の装置によれば上記機能計
測の前または後に、まったく同一の位置で計測対象の形
態を計測することができる。これによって計測対象の外
形、更には内部の組織の分布形状が計測できる。また先
に示したような位置表示を付加することにより機能計測
における計測領域が形態計測画像と正確に対応付けるこ
とができる。
By the way, according to the apparatus of the present invention, the form of the object to be measured can be measured at exactly the same position before or after the function measurement. Thereby, the outer shape of the measurement object and the distribution shape of the internal tissue can be measured. By adding the position display as described above, the measurement area in the function measurement can be accurately associated with the morphological measurement image.

【0082】次に上記物理変数(a,b,c)のうち求
めたい変数はaでありこれは一般に未知数となる。しか
し生体の物理特性は生体組織の種類に依存している。ま
た生体組織の種類は解剖学的な知見から、形態計測画像
上で識別可能である。先の実施例では、頭部における
骨,脳組織の鑑別の例を示している。
Next, among the physical variables (a, b, c), the variable to be obtained is a, which is generally unknown. However, the physical properties of living organisms depend on the type of living tissue. The type of the living tissue can be identified on the morphological measurement image from the anatomical knowledge. In the above embodiment, an example of discriminating bone and brain tissue in the head is shown.

【0083】光計測における散乱係数はこのような推定
可能な物理量の例であり、脳磁計測においては組織の透
磁率がPETにおいては消滅ガンマ線の吸収係数がこれ
らに当る。そしてこれらは何れも形態計測によって分類
可能な組織種別に対応して標準的な数値をあてはめるこ
とができる。つまり計測目的である変数aは真の変数と
して他の形態依存の(形態により推定可能な)変数b,
cは推定値を設定することにより、先の式(3)は Xi=f(ak..) k∈Ri …(4) と成り、物理変数を1種とした従来からの画像再生の問
題に帰着できる。
The scattering coefficient in optical measurement is an example of such a physical quantity that can be estimated, and in magnetoencephalography, the permeability of tissue corresponds to PET, and the absorption coefficient of annihilation gamma rays corresponds to these in PET. In each of these, a standard numerical value can be applied corresponding to a tissue type that can be classified by morphometry. In other words, the variable a, which is the purpose of measurement, is a true variable, and other variables b (which can be estimated by the form) depending on the form,
c is set to an estimated value, and the above equation (3) becomes Xi = f (ak...) k∈Ri (4), which solves the problem of the conventional image reproduction using one physical variable. I can return.

【0084】このように単純化した変数の組み合わせか
ら従来のX線CTにおける画像再生法や、イテレイショ
ン法を用いて画像再生を行うことができる。
The image reproduction can be performed by using the image reproduction method in the conventional X-ray CT or the iteration method from the combination of the variables thus simplified.

【0085】さらに上記演算によって得られた機能の分
布画像と既に得た形態画像を先に述べたように重ねて表
示することで、有効な診断情報を与えることができる。
Further, by displaying the distribution image of the function obtained by the above calculation and the already obtained morphological image in a superimposed manner as described above, effective diagnostic information can be given.

【0086】また計測物理量aも生体における物理量で
あるため組織によってはその範囲や平均的な値を限定で
きる場合がある。このような場合にはaiの推定値をa
i0としてaj=aj0+daiとして、daiを変数
とした演算を行うことができる。この場合daiは小さ
な値となる。このため画像再生処理においてはaiを変
数とした場合に比べ演算時間の短縮や高精度化が可能と
成る。
Since the measured physical quantity a is also a physical quantity in a living body, the range or average value may be limited depending on the tissue. In such a case, the estimated value of ai is calculated as a
By setting aj = aj0 + dai as i0, an operation using dai as a variable can be performed. In this case, “dai” has a small value. Therefore, in the image reproduction process, the calculation time can be reduced and the accuracy can be improved as compared with the case where ai is a variable.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば形態
計測部と機能計測部を一体で構成することにより、形態
画像から得られた形態的情報を、機能分布画像の再生に
利用し、正確な機能画像を高率良く得ることができる。
As described above, according to the present invention, by integrating the morphological measurement unit and the function measurement unit, the morphological information obtained from the morphological image is used for reproducing the function distribution image. Accurate functional images can be obtained at a high rate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の全体構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の外観を示す。FIG. 2 shows the appearance of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例における計測領域を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a measurement area in the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例における生体光イメージ
ング部の構成を示す図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a biological light imaging unit according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例における生体光イメージ
ング部の構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a biological light imaging unit according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の生体光イメージング部の計測信号の状
態を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a state of a measurement signal of the living body optical imaging section of the present invention.

【図7】本発明の実施例の形態計測部における計測画像
を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a measurement image in the form measurement unit according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例の計測シーケンスを示す図。FIG. 8 is a diagram showing a measurement sequence according to the embodiment of the present invention.

【図9】計測データの処理過程を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a process of processing measurement data.

フロントページの続き (72)発明者 但馬 武 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 関原 謙介 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−115232(JP,A) 特開 平4−105641(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 10/00 A61B 5/055 A61B 6/03 360 Continuing from the front page (72) Inventor Takeshi Tajima 1-280 Higashi-Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-57-115232 (JP, A) JP-A-4-1055641 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A61B 10/00 A61B 5 / 055 A61B 6/03 360

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】生体の形状を計測する形態計測手段と、生
体の機能を計測する機能計測手段とを有する生体計測装
置において、 前記機能計測手段は、光を生体の複数の位置に照射する
照射手段と、前記照射手段により照射され生体を通過し
た光を検出する検出手段と、機能計測データから生体機
能の空間分布画像を作成する画像作成手段とを備え、 前記画像作成手段は、前記形態計測手段で得られた形態
情報を利用して前記空間分布画像を作成することを特徴
とする生体計測装置。
1. A living body measuring apparatus having a form measuring means for measuring a shape of a living body and a function measuring means for measuring a function of the living body, wherein the function measuring means irradiates light to a plurality of positions of the living body. Means, detecting means for detecting light radiated by the irradiating means and passing through the living body, and image creating means for creating a spatial distribution image of the biological function from function measurement data, wherein the image creating means comprises the morphological measurement A living body measuring device for creating the spatial distribution image using the morphological information obtained by the means.
【請求項2】 前記画像作成手段は、前記形態計測手段で
得られた形態情報から形態画像を作成し、 前記形態画像と前記計測画像とを重ねて表示する表示部
とを有することを特徴する請求項1に記載の生体計測装
置。
2. The image forming device according to claim 1 , further comprising a display unit that generates a morphological image from the morphological information obtained by the morphological measuring device, and displays the morphological image and the measured image in a superimposed manner. The biological measurement device according to claim 1.
【請求項3】 前記形態画像と前記機能画像とを異なる色
で表示することを特徴する請求項2記載の生体計測装
置。
3. The biometric device according to claim 2, wherein the morphological image and the functional image are displayed in different colors.
【請求項4】 前記照射手段と前記検出手段とを収納する
マーカ付きキャップを有することを特微とする請求項1
から3のいずれかに記載の生体計測装置。
4. The apparatus according to claim 1 , further comprising a cap with a marker for accommodating said irradiating means and said detecting means.
4. The biological measurement device according to any one of items 1 to 3.
【請求項5】 前記形態計測手段は、X線CT装置である
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の生
体計測装置。
Wherein said form measuring means, biological measurement apparatus according to claim 1, characterized in that the X-ray CT apparatus 3.
【請求項6】 前記形態計測手段は、MRI装置であるこ
とを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の生体
計測装置。
Wherein said form measuring means, biological measurement apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the MRI apparatus.
JP2000213377A 1990-10-26 2000-07-10 Biological measurement device Expired - Lifetime JP3164112B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000213377A JP3164112B2 (en) 1990-10-26 2000-07-10 Biological measurement device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000213377A JP3164112B2 (en) 1990-10-26 2000-07-10 Biological measurement device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02286997A Division JP3112025B2 (en) 1990-10-26 1990-10-26 Biological measurement device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001037761A JP2001037761A (en) 2001-02-13
JP3164112B2 true JP3164112B2 (en) 2001-05-08

Family

ID=18709140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000213377A Expired - Lifetime JP3164112B2 (en) 1990-10-26 2000-07-10 Biological measurement device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3164112B2 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002355246A (en) * 2001-05-30 2002-12-10 Hitachi Medical Corp Accessory for biological light measurement and biological light meter
JP3711385B2 (en) * 2002-05-20 2005-11-02 独立行政法人情報通信研究機構 Life activity measurement device
JP5244319B2 (en) * 2004-02-20 2013-07-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Apparatus and method for multimodal registration of images
JP2005169141A (en) * 2005-01-24 2005-06-30 National Institute Of Information & Communication Technology Organism activity measurement system
JP4991181B2 (en) * 2005-05-10 2012-08-01 株式会社東芝 3D image processing apparatus, 3D image processing method, and control program used in 3D image processing apparatus
US8068665B2 (en) 2005-05-10 2011-11-29 Kabushiki Kaisha Toshiba 3D-image processing apparatus, 3D-image processing method, storage medium, and program
JP5262152B2 (en) * 2008-02-06 2013-08-14 株式会社島津製作所 Diagnostic system
JP6513798B2 (en) * 2015-04-30 2019-05-15 国立大学法人 東京医科歯科大学 Biological information measuring device
JP7026356B2 (en) * 2016-09-30 2022-02-28 国立大学法人 東京医科歯科大学 Biometric information measuring device
JP6999897B2 (en) * 2016-09-30 2022-01-19 国立大学法人 東京医科歯科大学 Biometric information measuring device
JP7161877B2 (en) * 2017-09-26 2022-10-27 株式会社トプコン LENS CHARACTERISTICS MEASURING DEVICE AND METHOD OF OPERATION OF LENS CHARACTERISTICS MEASURING DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001037761A (en) 2001-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3112025B2 (en) Biological measurement device
US11957501B2 (en) Methods and apparatus for extended low contrast detectability for radiographic imaging systems
US6650928B1 (en) Color parametric and composite maps for CT perfusion
JP3310782B2 (en) Imaging device for spatial distribution of absorption substance concentration
US9420983B2 (en) System for quantification of neovasculature in CT volumes
US7283606B2 (en) Method for reconstructing projection data sets for dose-reduced sectional spiral scanning in computed tomography
US7526065B2 (en) Volumetric X-ray imaging system with automatic image resolution enhancement
US8428692B2 (en) Systems and methods for bioluminescent computed tomographic reconstruction
JP2002345808A (en) Method and system for process of scouting ct images
JP3164112B2 (en) Biological measurement device
JP2014027960A (en) Measurement data selection method of organism measuring device, light emission position deciding method of organism measuring device and organism measuring device
BRPI0708897A2 (en) device and method for imaging a cloudy medium, and, computer program product
JP2956777B2 (en) Biological light measurement method and device therefor
KR20220130063A (en) Method for operation of breast cancer diagnosis system
JP3730927B2 (en) Absorbing substance concentration spatial distribution imaging device
JP3276947B2 (en) Absorbing substance concentration spatial distribution imaging device
JPH0454439A (en) Method and instrument for measuring living body
US20220160233A1 (en) Raman computed tomography (raman-ct) system and method
DE102008032479A1 (en) Method for determining attenuation values of an object
JPH1128203A (en) X-ray ct
JPH03286743A (en) Bone salt determination instrument
Sivakumar et al. Non invasive abnormality detection in tissue optical phantoms using transillumination technique
JP3662367B2 (en) Endoscope device
WO2022096335A1 (en) System and method for nuclear medicine imaging with adaptive stopping criteria
Horn X-Ray computed tomography

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090302

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100302

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302

Year of fee payment: 10