JP3239952B2 - 血流を決定するための装置 - Google Patents
血流を決定するための装置Info
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0261—Measuring blood flow using optical means, e.g. infrared light
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、非侵入型の血流の決定に関する。
医療の実施においては、血流のパターンを迅速かつ正
確に決定することがしばしば必要となる。例えば、手足
を再接合した場合の外傷、圧力痛みの評価、移植の実行
可能性を監視するための形成術、及び抹梢血管の傷病等
がある。切断が生じていそうな場合には、血流の範囲を
知ることが重要である。
確に決定することがしばしば必要となる。例えば、手足
を再接合した場合の外傷、圧力痛みの評価、移植の実行
可能性を監視するための形成術、及び抹梢血管の傷病等
がある。切断が生じていそうな場合には、血流の範囲を
知ることが重要である。
種々の血流を決定するための手段が提案されている。
１つの出版物、すなわち1977年５月−６月号のMedical
Instrumentation Vol.11,No.3のRobert F.Rushmer
の血流測定：将来の応用及び展望は、光ファイバがレー
ザから皮膚の表面血管に光を導き、反射された光がこれ
ら血管における血流を表示するレーザードップラ方法を
示している。より最近の出版物、すなわち1987年のPros
thetics and Orthotics International,Vol.11 80
−84のS.L.E Fairs他の下肢節喪失者における肢節灌
注、は光ファイバの使用及びその価値を述べているが、
観察される領域の表面に接近させなければならない光フ
ァイバの運動により生ずる問題点を述べている。
１つの出版物、すなわち1977年５月−６月号のMedical
Instrumentation Vol.11,No.3のRobert F.Rushmer
の血流測定：将来の応用及び展望は、光ファイバがレー
ザから皮膚の表面血管に光を導き、反射された光がこれ
ら血管における血流を表示するレーザードップラ方法を
示している。より最近の出版物、すなわち1987年のPros
thetics and Orthotics International,Vol.11 80
−84のS.L.E Fairs他の下肢節喪失者における肢節灌
注、は光ファイバの使用及びその価値を述べているが、
観察される領域の表面に接近させなければならない光フ
ァイバの運動により生ずる問題点を述べている。
本発明の目的は、そのような問題点を克服する血流を
決定するための技術を提供することである。本発明の目
的は特に、任意の領域にわたって血流のマップを生ずる
ことができる技術を提供することである。
決定するための技術を提供することである。本発明の目
的は特に、任意の領域にわたって血流のマップを生ずる
ことができる技術を提供することである。
本発明によれば、血流を決定するための装置が提供さ
れ、該装置は、 レーザにより発生された光のビームを投射して、その
下方に決定すべき血管あるいは血管床の中の血流がある
表面上を動かす手段と、 上記表面及びその下を流れる血液により上記ビームか
ら散乱されて戻る光を収集する手段と、 上記収集した光のスペクトル周波数を測定する手段
と、 上記周波数の違いから上記表面の下方の血管あるいは
血管床の中の血流を決定する手段とを備えている。
れ、該装置は、 レーザにより発生された光のビームを投射して、その
下方に決定すべき血管あるいは血管床の中の血流がある
表面上を動かす手段と、 上記表面及びその下を流れる血液により上記ビームか
ら散乱されて戻る光を収集する手段と、 上記収集した光のスペクトル周波数を測定する手段
と、 上記周波数の違いから上記表面の下方の血管あるいは
血管床の中の血流を決定する手段とを備えている。
本発明によれば、血流を決定するための装置が提供さ
れ、該装置は、 レーザ光のビームを発生させかつ投射する手段と、 上記レーザビームを、その下方に決定すべき血管ある
いは血管床の中の血流がある表面の上で動かす手段と、 上記表面及びその下で流れる血液により上記ビームか
ら散乱されて戻った光を収集する手段と、 上記収集された光の散乱に関係する周波数を検知する
手段と、 ビームの運動情報から、表面指標情報及び上記表面の
下方の血管あるいは血管床の中の血流の周波数を決定す
る手段とを備えている。
れ、該装置は、 レーザ光のビームを発生させかつ投射する手段と、 上記レーザビームを、その下方に決定すべき血管ある
いは血管床の中の血流がある表面の上で動かす手段と、 上記表面及びその下で流れる血液により上記ビームか
ら散乱されて戻った光を収集する手段と、 上記収集された光の散乱に関係する周波数を検知する
手段と、 ビームの運動情報から、表面指標情報及び上記表面の
下方の血管あるいは血管床の中の血流の周波数を決定す
る手段とを備えている。
このようにして決定された血流は、血流のスケールに
従って着色されあるいは陰影の付された表面のイメージ
として呈示される。上記表面から戻った光は、該表面の
下の血流を決定するための指標を与える。従って、任意
の領域に対する血流のマップを形成することができる。
従って着色されあるいは陰影の付された表面のイメージ
として呈示される。上記表面から戻った光は、該表面の
下の血流を決定するための指標を与える。従って、任意
の領域に対する血流のマップを形成することができる。
本発明によれば、血流を決定するための装置が提供さ
れ、該装置は、低ノイズレーザと、光ビームを上記レー
ザからターゲットに向ける手段と、上記ターゲットに向
けられたビームをスキャンする手段と、上記ターゲット
から戻るビームから光を収集する手段と、上記収集され
た光の周波数を検知する手段と、上記ビームをスキャン
する手段の作用及び検知した収集された光の周波数に応
答し、上記ターゲット上のスキャンに関連する集中され
たターゲット速度情報を決定すると共に、上記情報をス
キャン基準の信号として提供する手段とを備えている。
れ、該装置は、低ノイズレーザと、光ビームを上記レー
ザからターゲットに向ける手段と、上記ターゲットに向
けられたビームをスキャンする手段と、上記ターゲット
から戻るビームから光を収集する手段と、上記収集され
た光の周波数を検知する手段と、上記ビームをスキャン
する手段の作用及び検知した収集された光の周波数に応
答し、上記ターゲット上のスキャンに関連する集中され
たターゲット速度情報を決定すると共に、上記情報をス
キャン基準の信号として提供する手段とを備えている。
上記装置は、上記スキャンベースの情報を、ターゲッ
トに対して集中された速度情報のイメージとして表すた
めの手段を含むことができる。この速度情報は、血流の
偽カラーイメージとして表されるターゲットの表面の下
の血流に関する情報として呈示される。
トに対して集中された速度情報のイメージとして表すた
めの手段を含むことができる。この速度情報は、血流の
偽カラーイメージとして表されるターゲットの表面の下
の血流に関する情報として呈示される。
戻った光を検知するための手段は、検知器の列とする
ことができる。レーザからのビームを、上記列の孔を通
過させ戻される光のために用いられる経路まで導くこと
ができる。
ことができる。レーザからのビームを、上記列の孔を通
過させ戻される光のために用いられる経路まで導くこと
ができる。
戻った光の周波数は、ターゲット全体の運動を表すも
のを含むことができ、またこれらのものは、集中化され
た速度情報の決定のための指標を提供することができ
る。
のを含むことができ、またこれらのものは、集中化され
た速度情報の決定のための指標を提供することができ
る。
指向されたビームをスキャンするための手段は、ビー
ムを堅実な揺動運動及び段階的な傾斜運動で導くミラー
を駆動するための手段を含むことができる。
ムを堅実な揺動運動及び段階的な傾斜運動で導くミラー
を駆動するための手段を含むことができる。
本発明の実施例を添付の図面を参照して以下に説明す
るが、該図面において、 図１は、スキャニング装置の概略図であり、 図２は、図１のスキャニング装置のためのミラー駆動
リンク機構の概略図であり、 図３は、回路の概略ダイアグラムである。
るが、該図面において、 図１は、スキャニング装置の概略図であり、 図２は、図１のスキャニング装置のためのミラー駆動
リンク機構の概略図であり、 図３は、回路の概略ダイアグラムである。
低パワー低ノイズのレーザＬからの光ビームＢが導か
れ、可動のミラーSMにより反射される。ミラーSMは、制
御された状態で運動可能な平板ミラーであって、曲がっ
た矢印により示されるように、ターゲットＴ等の重要な
目的の上のミラーSMから反射されたレーザビームＢをス
キャンする。ターゲットから戻った光は、運動可能なミ
ラーSMにより捕捉されて受容装置RDに導かれる。受容装
置RDは、レーザからの光がこの装置の孔Ａを通過し、収
集された光がこの装置に当たるように配設されている。
この装置RDは、矩形の列に配設されたダイオード等の４
つのフォトディテクタであるのが好都合である。各々の
装置は、受容装置に戻って収集される光の入射を改善す
るためのレンズあるいは他の光学的な装置を有してい
る。
れ、可動のミラーSMにより反射される。ミラーSMは、制
御された状態で運動可能な平板ミラーであって、曲がっ
た矢印により示されるように、ターゲットＴ等の重要な
目的の上のミラーSMから反射されたレーザビームＢをス
キャンする。ターゲットから戻った光は、運動可能なミ
ラーSMにより捕捉されて受容装置RDに導かれる。受容装
置RDは、レーザからの光がこの装置の孔Ａを通過し、収
集された光がこの装置に当たるように配設されている。
この装置RDは、矩形の列に配設されたダイオード等の４
つのフォトディテクタであるのが好都合である。各々の
装置は、受容装置に戻って収集される光の入射を改善す
るためのレンズあるいは他の光学的な装置を有してい
る。
ミラーSMは、駆動モータDM及びリンク機構により駆動
されて略垂直な軸線の周囲で揺動し、これにより、ミラ
ー運動情報信号MMIを生ずるシャフト位置エンコーダ等
の通常の態様で監視される特定の運動を生ずる。適宜な
リンク機構を以下に述べる。ミラーSMは、リードネジ及
びステップモータ構成（図示せず）により駆動され、略
水平な軸線の周囲で傾斜する。当業者には適当な構造を
容易に考えることができるであろう。マイクロプロセッ
サあるいは他の電子回路等の適当な制御構成により、ス
テップモータは、垂直な軸線の周囲の各揺動の終端にお
いて所定ステップだけ駆動され、これにより目的に対し
てレーザビームの「ラスタ」スキャンを生ずる。水平な
軸線の周囲におけるミラーの揺動に関する情報は、信号
MMIあるいは都合の良いたの信号の部分として提供され
る。
されて略垂直な軸線の周囲で揺動し、これにより、ミラ
ー運動情報信号MMIを生ずるシャフト位置エンコーダ等
の通常の態様で監視される特定の運動を生ずる。適宜な
リンク機構を以下に述べる。ミラーSMは、リードネジ及
びステップモータ構成（図示せず）により駆動され、略
水平な軸線の周囲で傾斜する。当業者には適当な構造を
容易に考えることができるであろう。マイクロプロセッ
サあるいは他の電子回路等の適当な制御構成により、ス
テップモータは、垂直な軸線の周囲の各揺動の終端にお
いて所定ステップだけ駆動され、これにより目的に対し
てレーザビームの「ラスタ」スキャンを生ずる。水平な
軸線の周囲におけるミラーの揺動に関する情報は、信号
MMIあるいは都合の良いたの信号の部分として提供され
る。
ターゲットから戻った光は、散乱作用により光ビーム
Ｂの光学的周波数（λ）からのある範囲にわたって広が
る光学的な周波数を有している。この光は収集されて受
容装置に向けられる。
Ｂの光学的周波数（λ）からのある範囲にわたって広が
る光学的な周波数を有している。この光は収集されて受
容装置に向けられる。
受容装置RD及びこれに関連する回路が、ビームＢの光
学的な周波数から散乱された光の光学的な周波数のシフ
ト（δλ）に関連する出力信号を生じるが、このシフト
は血流等のターゲットの中の小さな運動から生ずる。ビ
ームＢ自身ではなく、ターゲット全体により散乱されシ
フトされた光の周波数（λ±Δλ）により指標信号が提
供され、これにより全体としてのターゲットの運動は相
殺される。
学的な周波数から散乱された光の光学的な周波数のシフ
ト（δλ）に関連する出力信号を生じるが、このシフト
は血流等のターゲットの中の小さな運動から生ずる。ビ
ームＢ自身ではなく、ターゲット全体により散乱されシ
フトされた光の周波数（λ±Δλ）により指標信号が提
供され、これにより全体としてのターゲットの運動は相
殺される。
出力信号は適宜な電子回路において処理される。受容
装置RDからの信号を処理するための回路は、一方は２つ
の上方のダイオード用でありまた他方は２つの下方のダ
イオード用であり、その後に積分増幅器DA及び次にフィ
ルタＦが続く２つのアナログ増幅器を含むのが都合が良
い。フィルタは、出力が周波数に対して比例する応答を
有し、これにより、血流の動きから生ずるδλ要素によ
り表される散乱関連情報を抽出する。
装置RDからの信号を処理するための回路は、一方は２つ
の上方のダイオード用でありまた他方は２つの下方のダ
イオード用であり、その後に積分増幅器DA及び次にフィ
ルタＦが続く２つのアナログ増幅器を含むのが都合が良
い。フィルタは、出力が周波数に対して比例する応答を
有し、これにより、血流の動きから生ずるδλ要素によ
り表される散乱関連情報を抽出する。
例えば信号MMIからの垂直及び水平スキャニングミラ
ー運動に関する情報を用いる１つの構成においては、目
的の特定の部分から反射された異なった周波数を示すビ
デオタイプの信号VSを、イメージプロセッサIPに発生さ
せたり、またイメージを周知の方法で表示あるいは記録
しターゲットにおけるあるいはターゲットの中の小さな
運動を表すことができる。
ー運動に関する情報を用いる１つの構成においては、目
的の特定の部分から反射された異なった周波数を示すビ
デオタイプの信号VSを、イメージプロセッサIPに発生さ
せたり、またイメージを周知の方法で表示あるいは記録
しターゲットにおけるあるいはターゲットの中の小さな
運動を表すことができる。
図１において、ディスプレイ・ユニットDUは信号VSに
応答してターゲットの一部あるいはターゲットの全体の
イメージIAを提供するが、例として前腕部が示されてい
る。イメージIA上には指標領域がRPで示されており、陰
影を付した領域FIに、明確な運動値の範囲においてより
大きな運動により小さな運動とは別個のカラーを付して
血流パターンを「偽カラー（false colour）」で示す
ことができる血流イメージが存在する。信号VSからイメ
ージを形成するためには、適宜な信号処理が必要なこと
は明らかである。例えば、この信号を、完全なフレーム
がスキャニングプロセスによりカバーされるまで記憶し
ておく必要があるかも知れない。記憶及び処理は、適宜
に配列されたマイクロプロセッサあるいは他の装置にお
いて行うことができる。
応答してターゲットの一部あるいはターゲットの全体の
イメージIAを提供するが、例として前腕部が示されてい
る。イメージIA上には指標領域がRPで示されており、陰
影を付した領域FIに、明確な運動値の範囲においてより
大きな運動により小さな運動とは別個のカラーを付して
血流パターンを「偽カラー（false colour）」で示す
ことができる血流イメージが存在する。信号VSからイメ
ージを形成するためには、適宜な信号処理が必要なこと
は明らかである。例えば、この信号を、完全なフレーム
がスキャニングプロセスによりカバーされるまで記憶し
ておく必要があるかも知れない。記憶及び処理は、適宜
に配列されたマイクロプロセッサあるいは他の装置にお
いて行うことができる。
体内における血流パターンを決定するための特定の用
途においては、そのようなイメージは、他の領域に比べ
て血流のある領域を明確に示す。皮膚から散乱されて戻
った光は、身体全体の運動に関する情報を与え、またイ
メージを混乱させる情報を除去することを可能とする。
このようにして、身体の運動のキャンセルすなわち排除
することができる。
途においては、そのようなイメージは、他の領域に比べ
て血流のある領域を明確に示す。皮膚から散乱されて戻
った光は、身体全体の運動に関する情報を与え、またイ
メージを混乱させる情報を除去することを可能とする。
このようにして、身体の運動のキャンセルすなわち排除
することができる。
ビームＢに対して異なったレーザカラー（波長）を用
いることにより、身体の表面に近い血流（緑色光）と表
面から2mm程下の血流（赤外光）とを識別することがで
きる。これは、総ての関係のある血流を決定するに適し
ており、またこの程度の深さの選択正のない現在のイメ
ージ技術よりもより有用であると考えられる。
いることにより、身体の表面に近い血流（緑色光）と表
面から2mm程下の血流（赤外光）とを識別することがで
きる。これは、総ての関係のある血流を決定するに適し
ており、またこの程度の深さの選択正のない現在のイメ
ージ技術よりもより有用であると考えられる。
ミラーSMを適正に動かすことが、この技術の効果的な
性能にとって重要である。
性能にとって重要である。
図２は、所望の生ずるための適宜なリンク機構を示し
ている。３つのレバーL1,L2,L3から成る構造が２つの固
定したピボットFP1,FP2で支持されており、またピボッ
トP1,P2で連結されている。レバーL1はピボットFP1から
P1まで伸びており、レバーL2はピボットP1からピボット
P2まで伸びており、レバーL3はピボットP2からピボット
FP2まで伸びている。レバーL3はフォークFRまで伸びて
いる。レーザL2は、クランクピンCPを収容する中央スロ
ットSLを有している。クランクピンCPは、円形の経路上
を駆動モータDM（図１）により駆動される。スロットSL
の中でのクランクピンCPの円運動は、レバーL2を、固定
ピボット上で運動するレバーL1およびL3上で前後に動か
す。従って、フォークFRが前後に動かされる。フォーク
FRの中にあるのは、ピボットP3において枢動する連結リ
ンクCL上に支持された車輪Ｗであり、上記リンクはミラ
ーSMを支持し、またこのミラーには揺動運動が与えられ
る。駆動モータDMは特に直流モータであり、これにより
円滑な揺動運動が生ずる。傾斜運動は段階的であり、従
ってステップモータが適当である。ステップモータを用
いると、このステップモータに対する駆動情報からミラ
ーの傾斜に関する適性かつ正確な情報を誘導することが
可能であり、従って位置インジケータを省くことができ
る。
ている。３つのレバーL1,L2,L3から成る構造が２つの固
定したピボットFP1,FP2で支持されており、またピボッ
トP1,P2で連結されている。レバーL1はピボットFP1から
P1まで伸びており、レバーL2はピボットP1からピボット
P2まで伸びており、レバーL3はピボットP2からピボット
FP2まで伸びている。レバーL3はフォークFRまで伸びて
いる。レーザL2は、クランクピンCPを収容する中央スロ
ットSLを有している。クランクピンCPは、円形の経路上
を駆動モータDM（図１）により駆動される。スロットSL
の中でのクランクピンCPの円運動は、レバーL2を、固定
ピボット上で運動するレバーL1およびL3上で前後に動か
す。従って、フォークFRが前後に動かされる。フォーク
FRの中にあるのは、ピボットP3において枢動する連結リ
ンクCL上に支持された車輪Ｗであり、上記リンクはミラ
ーSMを支持し、またこのミラーには揺動運動が与えられ
る。駆動モータDMは特に直流モータであり、これにより
円滑な揺動運動が生ずる。傾斜運動は段階的であり、従
ってステップモータが適当である。ステップモータを用
いると、このステップモータに対する駆動情報からミラ
ーの傾斜に関する適性かつ正確な情報を誘導することが
可能であり、従って位置インジケータを省くことができ
る。
適宜な寸法を選択することにより、ミラーの運動は適
宜な揺動にわたって十分線形となり、これによりスキャ
ニング作用を生ずることができる。図２において、ここ
に説明する実施例においては、 FP1−P1＝FP2−P2＝22mmであり、 FP2−P3＝144mmであり、 P3から車輪「Ｗ」までのCLは132mmの長さを有してお
り、 CPの運動半径は15mmであり、 ミラーSMのスキャン角度は約±６゜であり直径は約15
0mmである。
宜な揺動にわたって十分線形となり、これによりスキャ
ニング作用を生ずることができる。図２において、ここ
に説明する実施例においては、 FP1−P1＝FP2−P2＝22mmであり、 FP2−P3＝144mmであり、 P3から車輪「Ｗ」までのCLは132mmの長さを有してお
り、 CPの運動半径は15mmであり、 ミラーSMのスキャン角度は約±６゜であり直径は約15
0mmである。
図３は、受容装置からの信号を処理するためのある回
路構成の回路ダイアグラムを示している。
路構成の回路ダイアグラムを示している。
各要素のタイプ及び値は、広く理解されている術語で
示すと共に、当業者が本発明の特定の実施例に適する変
更を伴う適宜な回路を形成することができるようにその
例を示す。従って、パワーの供給及び構造的な技術等の
周知の特徴は詳細に説明しない。
示すと共に、当業者が本発明の特定の実施例に適する変
更を伴う適宜な回路を形成することができるようにその
例を示す。従って、パワーの供給及び構造的な技術等の
周知の特徴は詳細に説明しない。
約１ミリワットのレーザパワーが適当であり、また
「器官に対して安全な」レーザが適当である。一実施例
においては、レーザはMells Griot Moel OSLHR III
であり、これは１ミリワットの最小パワーを有し、実際
のパワーは約２ミリワットであった。
「器官に対して安全な」レーザが適当である。一実施例
においては、レーザはMells Griot Moel OSLHR III
であり、これは１ミリワットの最小パワーを有し、実際
のパワーは約２ミリワットであった。
回路部分ODU（光学検知器ユニット）において示した
ように、上方の対のダイオードからの複合された出力
と、下方の対のダイオードからの複合された出力は、そ
れぞれの増幅器ODA1,ODA2と並列に用いられる。このユ
ニットは、遮光性の箱の中にあるダイオードに都合良く
接近させることができる。これらの増幅器からの出力
は、回路部分DAS（差動増幅器ステージ）のそれぞれの
差動増幅器DA1,DA2に対して入力として供給される。図
示のように、差動増幅器は交流に接続されており、また
光学的及び電気的なチャンネル差を保証するための調整
を許容するバランスコントロールを有している。差動増
幅器の構成は、両方の入力チャンネルに共通なレーザ
「ノイズ」の影響を低減する関係付けられた信号の解消
を提供する。これはまた、スキャンの間にターゲット上
の明るい領域及び暗い領域の間を通過する際の信号強度
における大きな変化の影響を低減する。戻ってきて収集
された光の散乱に関係する周波数は、空間的に関係付け
られない空間における干渉パターンを生ずる。検知器は
空間的に１点にはなく、従ってそれらの出力は関係付け
られずに回路の中で増幅される。従って、この構成は、
散乱に関係する情報が関係付けられないために、この情
報が通過することを許容する。
ように、上方の対のダイオードからの複合された出力
と、下方の対のダイオードからの複合された出力は、そ
れぞれの増幅器ODA1,ODA2と並列に用いられる。このユ
ニットは、遮光性の箱の中にあるダイオードに都合良く
接近させることができる。これらの増幅器からの出力
は、回路部分DAS（差動増幅器ステージ）のそれぞれの
差動増幅器DA1,DA2に対して入力として供給される。図
示のように、差動増幅器は交流に接続されており、また
光学的及び電気的なチャンネル差を保証するための調整
を許容するバランスコントロールを有している。差動増
幅器の構成は、両方の入力チャンネルに共通なレーザ
「ノイズ」の影響を低減する関係付けられた信号の解消
を提供する。これはまた、スキャンの間にターゲット上
の明るい領域及び暗い領域の間を通過する際の信号強度
における大きな変化の影響を低減する。戻ってきて収集
された光の散乱に関係する周波数は、空間的に関係付け
られない空間における干渉パターンを生ずる。検知器は
空間的に１点にはなく、従ってそれらの出力は関係付け
られずに回路の中で増幅される。従って、この構成は、
散乱に関係する情報が関係付けられないために、この情
報が通過することを許容する。
差動段階DASからの出力は、帯域幅を制限するフィル
タ（BLF）及び周波数加重応答を有するフィルタ（FWR）
に供給される。
タ（BLF）及び周波数加重応答を有するフィルタ（FWR）
に供給される。
帯域幅フィルタは、ここに説明する工程において230H
z乃至4800Hzの範囲を有している。230Hz以下において
は、スキャニング効果の欠陥が生じ、また、50Hz（又は
60Hz）においてはパワー周波数成分が生じ、特に100Hz
（又は120Hz）では光からのハーモニックスが生ずる。
約5000Hz以上では、散乱に関連するスペクトル強度が回
路ノイズに対して小さい。
z乃至4800Hzの範囲を有している。230Hz以下において
は、スキャニング効果の欠陥が生じ、また、50Hz（又は
60Hz）においてはパワー周波数成分が生じ、特に100Hz
（又は120Hz）では光からのハーモニックスが生ずる。
約5000Hz以上では、散乱に関連するスペクトル強度が回
路ノイズに対して小さい。
周波数加重応答性のフィルタFWFは基本的に、対象と
する帯域幅にわたる周波数に比例して増加するゲイン応
答を有する。約10,000Hzでは、そのゲインは約10の値ま
で上昇し、ゲインは周波数がそれ以上増加しても増加し
ない。
する帯域幅にわたる周波数に比例して増加するゲイン応
答を有する。約10,000Hzでは、そのゲインは約10の値ま
で上昇し、ゲインは周波数がそれ以上増加しても増加し
ない。
r.m.s.からd.c.への変換器RMS/DCは、フィルタFWFか
らの出力波形の真のr.m.s.値に比例する直流電圧出力を
生ずる。この波形は、周波数加重散乱に関連するスペク
トルであると共に回路ノイズである。従って、変換器出
力はスペクトルにおけるパワー及び回路ノイズの測定量
である。直流増幅器DCAにおいては、＋12vラインに対す
る100Kの抵抗が、回路ノイズに起因する殆どのオフセッ
トを補償し、また変換器RMS/DCの範囲をより効果的に使
用する。
らの出力波形の真のr.m.s.値に比例する直流電圧出力を
生ずる。この波形は、周波数加重散乱に関連するスペク
トルであると共に回路ノイズである。従って、変換器出
力はスペクトルにおけるパワー及び回路ノイズの測定量
である。直流増幅器DCAにおいては、＋12vラインに対す
る100Kの抵抗が、回路ノイズに起因する殆どのオフセッ
トを補償し、また変換器RMS/DCの範囲をより効果的に使
用する。
直流増幅器DCAの出力は、２つの同一の出力フィルタO
PF1,OPF2の一方に与えられる。本例ではOPF1である。各
々のフィルタは、160Hzのカットオフ周波数を有し、こ
れにより画素比に関する出力を最適化する。これは、解
像度に過度の影響を与えることなく、イメージノイズを
低減する。
PF1,OPF2の一方に与えられる。本例ではOPF1である。各
々のフィルタは、160Hzのカットオフ周波数を有し、こ
れにより画素比に関する出力を最適化する。これは、解
像度に過度の影響を与えることなく、イメージノイズを
低減する。
光学検知器ODUから、強度増幅器IAを介して他方のフ
ィルタOPF2に、更に出力が供給される。
ィルタOPF2に、更に出力が供給される。
フィルタOPF1からの出力は、「生の」流れ信号である
と考えることができ、また、この出力は、散乱に関係す
る情報だけではなく、検知器及び回路におけるノイズも
含む。散乱光の周波数におけるシフトは、移動する対象
物により散乱された時に入射光の周波数に対するドップ
ラ効果の結果である。移動の相対的な方向も重要であ
る。
と考えることができ、また、この出力は、散乱に関係す
る情報だけではなく、検知器及び回路におけるノイズも
含む。散乱光の周波数におけるシフトは、移動する対象
物により散乱された時に入射光の周波数に対するドップ
ラ効果の結果である。移動の相対的な方向も重要であ
る。
ノイズ、すなわちフォトダイオードにおけるショット
ノイズ、の主要なノイズ源は、入射放射物の強度に依存
する。これに対する比較は、入射放射物の強度と流れ信
号におけるノイズパワーとの間の関係を決定することに
より達成される。徐々に増加する照射によりスキャニン
グレーザのない状態で光検出器を照射し、また「生の出
力」及び強度出力に注目することにより、光検出器を用
いてスキャンした放射物を検知する時に用いる補正関係
を発生させることができる。当業者には理解されるよう
に、コンピュータが、この補正関係を決定しこれを応用
して用いている信号を補正することができる。
ノイズ、の主要なノイズ源は、入射放射物の強度に依存
する。これに対する比較は、入射放射物の強度と流れ信
号におけるノイズパワーとの間の関係を決定することに
より達成される。徐々に増加する照射によりスキャニン
グレーザのない状態で光検出器を照射し、また「生の出
力」及び強度出力に注目することにより、光検出器を用
いてスキャンした放射物を検知する時に用いる補正関係
を発生させることができる。当業者には理解されるよう
に、コンピュータが、この補正関係を決定しこれを応用
して用いている信号を補正することができる。
他の補正を行って、丸いターゲットのコーナ部分等の
ターゲットの表面に対して角度をなしてスキャンする時
の信号の低下を補償することができる。強度信号が低下
すると、流れ信号を、生の信号を強度信号により除する
ことにより、比例的に増加させることができる。この補
正は、理論的には丸いコーナ部分における入射角度に依
存しないように思われる。
ターゲットの表面に対して角度をなしてスキャンする時
の信号の低下を補償することができる。強度信号が低下
すると、流れ信号を、生の信号を強度信号により除する
ことにより、比例的に増加させることができる。この補
正は、理論的には丸いコーナ部分における入射角度に依
存しないように思われる。
代表的なスキャン速度は、１行当たり250画素があり
また250行がある場合に、画素当たり５ミリ秒である。
この速度において、例えば人体の胴体では、ターゲット
の一回のスキャンに約６分かかる。この時間の間にター
ゲットは動いてはならないが、この構成は、椅子に座っ
ている人間が通常しめす小さな動きに対応することがで
きる。
また250行がある場合に、画素当たり５ミリ秒である。
この速度において、例えば人体の胴体では、ターゲット
の一回のスキャンに約６分かかる。この時間の間にター
ゲットは動いてはならないが、この構成は、椅子に座っ
ている人間が通常しめす小さな動きに対応することがで
きる。
テストリングを用いて測定を行い、この技術の正確度
を評価した。５乃至50ミリリットル／時間の血流範囲に
わたって、強度の補償を用いると適正に直線的な特性が
得られた。測定によれば、コーナ部分の補償が満足すべ
き結果を示した。
を評価した。５乃至50ミリリットル／時間の血流範囲に
わたって、強度の補償を用いると適正に直線的な特性が
得られた。測定によれば、コーナ部分の補償が満足すべ
き結果を示した。
上述の実施例においては、スキャニング構成は、約２
メートル離れて設けられた約１メートル高さで0.5メー
トル幅のターゲット対象物を観察することができる。
「視野の深さ」は、２メートルの距離にある場合に約0.
5メートルである。このような実験の範囲では、胴体あ
るいは肢節を一回の動作でスキャンすることができるこ
とを意味する。この構成に自明の適宜な調整を加えるこ
とにより、他のターゲットの寸法及び形状を取り扱うこ
とができる。より小さな及びより大きなターゲットを取
り扱うことができ、また適合するスキャンは表示スクリ
ーンを満たすイメージを与える。
メートル離れて設けられた約１メートル高さで0.5メー
トル幅のターゲット対象物を観察することができる。
「視野の深さ」は、２メートルの距離にある場合に約0.
5メートルである。このような実験の範囲では、胴体あ
るいは肢節を一回の動作でスキャンすることができるこ
とを意味する。この構成に自明の適宜な調整を加えるこ
とにより、他のターゲットの寸法及び形状を取り扱うこ
とができる。より小さな及びより大きなターゲットを取
り扱うことができ、また適合するスキャンは表示スクリ
ーンを満たすイメージを与える。
対象物の縁部が曲がっていると何らかの問題が生ず
る。しかしながら、臨床医は、形成されたイメージを解
釈する際にこの問題を考慮することが可能であり、また
上述のように信号処理を用いてこの影響を補償すること
ができる。
る。しかしながら、臨床医は、形成されたイメージを解
釈する際にこの問題を考慮することが可能であり、また
上述のように信号処理を用いてこの影響を補償すること
ができる。
非制限的な例をもって以上に説明した本技術は、侵入
することなくあるいは接触さえすることなく、人間の中
の血流を迅速に決定することができ、また熟練技術者に
かなりの助けを与える。
することなくあるいは接触さえすることなく、人間の中
の血流を迅速に決定することができ、また熟練技術者に
かなりの助けを与える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エセックス，ティモシー・ジョン・ハド ソン イギリス国ニューキャッスル―アップオ ン―タイン エヌイー16・５エルティ ー，サニサイド，エルム・ストリート・ ウエスト ５ (56)参考文献 特開 昭52−142885（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−84039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−203236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−220637（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開282210（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/02 - 5/0295 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (13)
- 【請求項１】低ノイズレーザと、 ターゲット上にスッポトを形成する様に該レーザからの
コリメートされ干渉性の光をターゲット上に指向し、ス
キャンする手段であって、可動な大きなミラーを含み、
ターゲットから戻る光ビームが該ターゲットに向けられ
た光と同じ光経路にしたがって戻され、戻る光ビームが
該大きな可動ミラーにより収集され、該低ノイズレーザ
に向けて反射される様な該光を指向し、スキャンする手
段と、 該レーザからの光経路に隣接して位置付けされ、該収集
された光の周波数を検出する検出手段と、 該ビームをスキャンする手段の動作と収集された光の検
出された周波数とに応答して、該ターゲット上のスキャ
ンに関連する局在したターゲット速度情報を検出し、ス
キャン基準信号として情報を提供する手段と、 を備えた血流を決定する装置。 - 【請求項２】前記戻る光を検出する手段が、検出器の列
である請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記レーザ光が、前記検出器の列の孔を通
る請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】前記指向したビームをスキャンする手段
が、前記ビーム指向しているミラーと確実な揺動運動で
かつ段階的な傾斜運動で駆動する手段を備える請求項１
に記載の装置。 - 【請求項５】前記検出器が、対として配設された４つの
検出器であり、対の検出器の出力が加えられて２つの複
合された出力を与え、これら複合された出力が次に区別
されて前記収集された光の周波数を表す信号を提供する
請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】レーザ光のビームを発生させかつ投射する
手段と、 前記レーザ光のビームを、その下方に決定すべき血管あ
るいは血管床の中の血流がある表面の上で動かす手段
と、 前記表面及びその下で流れる血流により前記ビームから
散乱されて戻った光を収集する手段と、 前記収集された光の散乱に関係する周波数を検知する手
段と、 ビームの運動情報から、表面指標情報及び前記表面の下
方の血管あるいは血管床の中の血流の周波数を決定する
手段とを備えて成る血流を決定するための装置。 - 【請求項７】前記ビームを2m以上の空間にわたって1m×
０、5mの面積のターゲット表面に投射する手段を備える
請求項６の血流を決定するための装置。 - 【請求項８】前記表面から戻った光の検知された周波数
から、前記表面の動きに対して前記表面の下方の血流の
決定のために指標を提供する手段を備える請求項６の血
流を決定するための装置。 - 【請求項９】前記ビームを前記表面の上で２つの方向に
動かす手段と、 前記決定した血流から、血流のスケールに従って着色さ
れあるいは陰影を付された前記表面の所与の領域に対す
る血流マップを形成する手段を備える請求項６の血流を
決定するための装置。 - 【請求項１０】前記ビームを表面の上でラスタスキャン
で動かす手段を備える請求項６の血流を決定するための
装置。 - 【請求項１１】スムーズなリンク駆動により一方のラス
タ方向のスキャン運動を生じ、他方のラスタ方向の運動
をステッパ運動により生ずる手段を備える請求項６の血
流を決定するための装置。 - 【請求項１２】前記ビームを可動ミラーで反射させる手
段と、 前記ミラーを前記ラスタの一方向において接近及び離れ
るようにスムーズに駆動し、また前記ミラーを前記スム
ーズな駆動の間に他方向において段階的に駆動する手段
を備える請求項６の血流を決定するための装置。 - 【請求項１３】ビーム運動を生ずる手段から、前記血流
の前記決定に用いられるためのビーム運動情報信号を提
供する手段を備える請求項６の血流を決定するための装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8907101.3 | 1989-03-29 | ||
| GB898907101A GB8907101D0 (en) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | Blood flow determination |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04504213A JPH04504213A (ja) | 1992-07-30 |
| JP3239952B2 true JP3239952B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=10654131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50517490A Expired - Lifetime JP3239952B2 (ja) | 1989-03-29 | 1990-03-28 | 血流を決定するための装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5588437A (ja) |
| EP (1) | EP0465524B1 (ja) |
| JP (1) | JP3239952B2 (ja) |
| DE (1) | DE69032618T2 (ja) |
| GB (2) | GB8907101D0 (ja) |
| IL (1) | IL93909A (ja) |
| WO (1) | WO1990011044A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE135179T1 (de) * | 1989-10-31 | 1996-03-15 | Gert Nilsson | Anordnung und verfahren zum messen und darstellen von flüssigkeitsströmen, insbesondere der blutströmung durch ein körperorgan |
| JP3021628B2 (ja) * | 1990-11-27 | 2000-03-15 | 興和株式会社 | 血流測定装置 |
| SE468925B (sv) * | 1991-08-22 | 1993-04-19 | Gert Nilsson | En metod och en anordning foer att reducera den avstaandsberoende foerstaerkningsfaktorn vid maetning av stroemningsroerelser med en bildgivande laser-doppler teknik, i synnerhet vid maetning av blodperfusion genom en vaevnad |
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| US5961466A (en) * | 1995-01-03 | 1999-10-05 | Omnicorder Technologies, Inc. | Method of detection of cancerous lesions by their effect on the spatial distribution of modulation of temperature and homogeneity of tissue |
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