JP3239553B2 - 脳機能解析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可視光や近赤外光などの
光を頭部に照射し、その反射光又は散乱光を測定するこ
とにより脳の血液量変化を測定する装置に関するもので
ある。このような脳血液量測定装置は脳神経外科などの
臨床の現場で用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】光を用いて生体の血液量を測定する測定
装置としては、ある血管を狙って血液量を調べるレーザ
ドップラー装置が市販されている。また血液量の増減を
調べるものとしては生体用酸素モニタがあるが、これは
測定部位がごく一部に限定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】脳神経外科の臨床現場
では脳の血液の状態を画像化して表示できる装置が望ま
れているが、そのような要求を満たす装置は今のところ
存在しない。

【０００４】又、本件出願人は、かかる要求を満たす装
置として特願平４−１３６１１０号の装置を提供してい
るが、この装置では、送受光部がベルトによって１次元
的に配置されているに過ぎないため、臨床適用には不充
分であった。

【０００５】そこで、本発明は脳の血液の状態を２次元
的に画像化する簡単な構成の装置を提供することを目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１に本発明を示す。頭
部１６を覆う部材（例えばヘルメット）２にはそのヘル
メットの全周に沿って複数の送受光部、例えば発光素子
４と受光素子６の複数の組が取りつけられている。８は
発光素子４を点灯させる点灯回路、１０は受光素子６の
検出出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路であ
る。表示制御部１２はＡ／Ｄ変換された複数の受光素子
からの出力をそれぞれ設定された初期値と比較してその
差を求め、設定された表示位置及び表示範囲に従って、
それぞれの送光部と受光部に対応する脳表面近傍の血液
状態を可視化して脳表面の２次元像を表示装置１４へ出
力し、表示装置１４は表示制御部１２からの出力に応じ
て脳表面近傍の対応する送光素子と受光素子の組の出力
信号変化を血液状態の変化として表示画面上に表示す
る。 なお、頭部を覆う部材は、ヘルメットに限らず、
帽子状のものならば何でも良い。また、送受光部も発光
素子と受光素子の組合せに限らず、例えば、光源部と検
出部に接続した送受光ファイバの組合せでも良い。

【０００７】

【作用】ヘルメット２を図２（Ａ）に示されるように被
検者に被せる。（Ｂ）はヘルメットを被った状態の頭頂
側から見た頭部断面図であり、発光素子の出力を調節し
て送受光部の近傍のみを測定するようにすると、破線で
示される領域１８が測定範囲として設定できる。その測
定範囲１８内に測定データをプロットすれば、（Ｃ）の
ような疑似的な脳表面全体の二次元像２０が構成され
る。

【０００８】図３と図４により本発明の動作を説明す
る。装置本体の電源をオンにし、初期設定を行なう。初
期設定は図４のようにＣＲＴ上の図上にに示される
ように発光部としての例えばＬＥＤ投光ファイバなどの
位置と受光部としての例えばフォトダイオード、受光フ
ァイバなどの位置を入力し、ＬＥＤなどの出力とＬＥＤ
などとフォトダイオードなどとの距離から光が頭部内に
浸透する深さを推定して抽出範囲を決定し、図４のよ
うに入力する。初期設定はまた、自動的に行なうことも
できる。その場合はＬＥＤなどとフォトダイオードなど
の組を予め決められた等間隔で配置し、初めの組（１番
目のチャネル）を頭部に配置する位置を、例えば額の中
央というように定めておく。

【０００９】図３に戻って説明すると、ＬＥＤなどを点
灯させる。ＬＥＤなどは時間に対して一定した出力で点
灯させる。フォトダイオードなどの検出出力の初期値を
設定する。その後、フォトダイオードなどの検出出力を
リアルタイムでＡ／Ｄ変換して取り込み、フォトダイオ
ード出力の設定した初期値との差を表示する。表示は図
４のように、設定された抽出範囲を色付けする方法な
どにより行なう。例えば初期値よりも血液が増えた場合
（フォトダイオードなどの出力が減少）は赤色で表示
し、逆に初期値よりも血液が減った場合（フォトダイオ
ードなどの出力が増大）は青色で表示し、色の強さによ
ってその増減の程度を表示する。

【００１０】リアルタイムで抽出すれば脳の血液の状態
をリアルタイムで見ることができる。 初期設定におけ
る表示範囲の決定は、主にＬＥＤなどの発光部の出力、
フォトダイオードなどの受光部の感度、及び各組の発光
素子と受光素子との距離などによって経験的に決定す
る。増減の程度を表示する色の強さも経験的に決定す
る。

【００１１】

【実施例】図５は一実施例を表わす。

【００１２】発光素子のＬＥＤ４と受光素子のフォトダ
イオード６の組を複数組配列したヘルメット２が中継ボ
ックス２２を経てＬＥＤ点灯回路８とＡ／Ｄ変換回路１
０に接続されている。Ａ／Ｄ変換回路１０はフォトダイ
オード６の個数分だけ設けられている。ＬＥＤ点灯回路
８とＡ／Ｄ変換回路１０はＣＰＵ２４に接続され、ＣＰ
Ｕ２４には表示装置としてのＣＲＴ１４、操作を入力し
たり初期条件を設定したり、フォトダイオード６の出力
の初期値を設定したりするキーボード２６やマウス２８
などの入力装置も接続されている。

【００１３】図１における表示制御部１２はＣＰＵ２４
により実現される。

【００１４】図５のように中継ボックス２２でヘルメッ
ト２とＬＥＤ点灯回路８及びＡ／Ｄ変換回路１０を接続
すれば、患者が変わるごとにヘルメット２を中継ボック
ス２２から取り外してヘルメット２を使い捨てにするこ
とができる。これにより感染の恐れがなくなる。

【００１５】発光素子と受光素子の組み合わせのピッチ
と発光素子の出力による浸透深さの違いによって、得ら
れる画像も違ったものとなる。送受光部の組の配列ピッ
チを細かくすれば図６（Ａ）のように頭部の周りを細か
く分割して測定することができるようになり、逆にピッ
チを粗くして発光素子の光出力を強くすれば図６（Ｂ）
のような深いところまでの画像が得られる。

【００１６】

【発明の効果】本発明ではヘルメットなどに沿って発光
部と受光部の組を複数配置し、頭部の周囲の血液による
光の吸収を測定するようにしたので、主に脳表面の血液
の状態が脳の全周にわたって容易に見ることができるよ
うになる。多数の送光点と受光点の組で定まる脳表面近
傍の測定部位の周囲について画像を作って表示するの
で、疑似的に２次元の画像を構成することができる。特
に、他の臓器とは異なり、表面近傍の情報を得ることが
重要な脳機能の解析において、本発明のように２次元で
可視化された表面の画像情報を提供できることは極めて
画期的であり、臨床現場での適用も可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示すブロック図である。

【図２】本発明の使用方法を示す図である。

【図３】本発明の動作を示すフローチャート図である。

【図４】動作の一部を示す画像の図である。

【図５】一実施例を示すブロック図である。

【図６】他の動作様式を示す画像の図である。

【符号の説明】

２ ヘルメット ４ ＬＥＤ ６ フォトダイオード ８ 点灯回路 １０ Ａ／Ｄ変換回路 １２ 表示制御部 １４ 表示装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】頭部を覆う部材に２次元に配置された複数
   の送受光部と、前記複数の送光部と受光部とを組み合わ
   せ、これら送受光部対に対応する脳表面近傍の血液状態
   を送受光部からの出力に応じて算出する算出手段と、前
   記算出手段で脳表面近傍の血液状態を算出すると共に、
   その血液状態に応じて可視化し表示画面上に配置し、脳
   表面の２次元像を構成し表示する表示制御手段とを備え
   たことを特徴とする脳機能解析装置。