JP3721408B2 - 脳の虚血監視モニタ - Google Patents
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Description
本発明は、脳に対する酸素供給量の適否を判定するための装置に関するものである。
一般に、脳動脈瘤の治療として、図１１に示すようなクリッピング手術が行われている。このクリッピング手術では、動脈瘤１００の上流側で脳動脈１０２に対してクリップ１０１をかけることにより、脳動脈１０２の血流を一旦停止させ、この状態で、動脈瘤１００の付け根部分にクリップ１０３をかけることにより、動脈瘤１００に対する血液流入を防止して、当該動脈瘤１００の破裂を防止するようにしている。
そして、上記手順が完了すると、クリップ１０１を取り外して脳動脈１０２の血流を復帰させた後、クリップ１０３を脳内に留置した状態で患者の開頭部を閉塞することになる。
しかしながら、上記クリッピング手術では、短時間ではあるものの、脳動脈１０２の血流を一時停止することにしているので、この血流停止の間、脳に対する酸素の供給量が不足することになる。そして、この酸素供給量の不足は、脳細胞を死滅させる、いわゆる虚血性神経細胞障害の要因となることが知られている。
そこで、上記虚血性神経細胞障害の発生を抑制すべく、脳に対する酸素供給量の適否を監視可能な装置が要望されていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、脳に対する酸素供給量の適否を監視可能な脳の虚血監視モニタを提供することを目的としている。
上記課題を解決するために本発明は、脳の外表面に向けて配置可能な先端部をそれぞれ有する一対の光ファイバと、一方の光ファイバの基端部に接続され、この光ファイバを介して脳の外表面に対して紫外線を照射可能な照射部と、他方の光ファイバの基端部に接続され、この光ファイバを介して、上記紫外線により脳細胞が励起されて発光した蛍光を受光可能な受光部と、上記照射部による紫外線の照射・照射停止を制御するとともに、受光部により受光した蛍光の強度を算出可能な制御部と、この制御部により算出された蛍光強度を表示可能な表示部とを備え、上記照射部は、光源と、この光源と光ファイバとの間に配置され、当該光源の光路を開放・遮断可能なシャッタとを備え、上記制御部は、シャッタの開放・遮断タイミングを制御するとともに、シャッタを開放する場合には少なくとも２秒以上開放し、この開放時間の間に累積された蛍光強度を算出することを特徴とする脳の虚血監視モニタである。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記各光ファイバは、塑性変形可能な帯状部材に対して、その幅方向に沿って並列に配置された状態で長手方向に沿って内蔵されており、この帯状部材は、頭骨に形成された開口部を通して当該頭骨の内面に沿って配索可能な配索部と、この配索部の厚み方向へ略直角に屈曲した屈曲先端部とを備えていることが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記制御部は、制御開始後の初回に算出された蛍光強度と、２回目以降に算出された蛍光強度とに基づいて蛍光強度の変化率を算出し、この変化率を上記表示部に表示させることが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記制御部は、上記蛍光強度変化率が所定値以上である場合に、脳に対する酸素供給量が不足している旨の判定をすることが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記制御部は、上記蛍光強度変化率が所定値以上である場合の時間を累積するように構成され、この累積時間が所定時間以上となった場合に、脳に対する酸素供給量が、脳に低酸素障害が発生し得る程度に不足している旨の判定をすることが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記蛍光強度変化率の所定値は２０％であり、上記累積時間の所定時間は１８分であることが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記受光部は、脳から反射した紫外線の反射光と、紫外線に応じて発光した蛍光とを個別に受光可能に構成され、上記制御部は、連続して算出された２の反射光強度について、前回算出された反射光強度よりも今回算出された反射光強度が増加している場合には、今回算出された蛍光強度についての上記蛍光強度変化率が所定値以上であっても、その時間を累積しないように構成されていることが好ましい。
また、本発明の別の態様は、脳の外表面に向けて配置可能な先端部をそれぞれ有する一対の光ファイバと、一方の光ファイバの基端部に接続され、この光ファイバを介して脳の外表面に対して紫外線を照射可能な照射部と、他方の光ファイバの基端部に接続され、この光ファイバを介して、上記紫外線により脳細胞が励起されて発光した蛍光を受光可能な受光部と、上記照射部による紫外線の照射・照射停止を制御するとともに、受光部により受光した蛍光の強度を算出可能な制御部と、この制御部により算出された蛍光強度を表示可能な表示部とを備え、上記制御部は、制御開始後の初回に算出された蛍光強度と、２回目以降に算出された蛍光強度とに基づいて蛍光強度の変化率を算出し、この変化率を上記表示部に表示させるとともに、上記蛍光強度変化率が所定値以上である場合に、脳に対する酸素供給量が不足している旨の判定をすることを特徴とする脳の虚血監視モニタである。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記各光ファイバは、塑性変形可能な帯状部材に対して、その幅方向に沿って並列に配置された状態で長手方向に沿って内蔵されており、この帯状部材は、頭骨に形成された開口部を通して当該頭骨の内面に沿って配索可能な配索部と、この配索部の厚み方向へ略直角に屈曲した屈曲先端部とを備えていることが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記照射部は、光源と、この光源と光ファイバとの間に配置され、当該光源の光路を開放・遮断可能なシャッタとを備え、上記制御部は、シャッタの開放・遮断タイミングを制御するとともに、シャッタを開放する場合には少なくとも２秒以上開放し、この開放時間の間に累積された蛍光強度を算出することが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記制御部は、上記蛍光強度変化率が所定値以上である場合の時間を累積するように構成され、この累積時間が所定時間以上となった場合に、脳に対する酸素供給量が、脳に低酸素性障害が発生し得る程度に不足している旨の判定をすることが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記蛍光強度変化率の所定値は２０％であり、上記累積時間の所定時間は１８分であることが好ましい。
上記脳の虚血監視モニタにおいて、上記受光部は、脳から反射した紫外線の反射光と、紫外線に応じて発光した蛍光とを個別に受光可能に構成され、上記制御部は、連続して算出された２の反射光強度について、前回算出された反射光強度よりも今回算出された反射光強度が増加している場合には、今回算出された蛍光強度についての上記蛍光強度変化率が所定値以上であっても、その時間を累積しないように構成されていることが好ましい。
本発明によれば、脳の外表面に対して照射した紫外線により脳細胞が励起されて発光した蛍光の強度を算出することにしている。ここで、「紫外線により脳細胞が励起する」のは、脳に対する酸素供給量が不足することに応じて、脳細胞のミトコンドリア内にＮＡＤＨ（nicotinamide adenine dinucleotide：（還元型）ニコチナマイド アデニン ジヌクレオチド）が増加し、このＮＡＤＨが、紫外線により励起して青色蛍光を発光する特性を有しているためである。
したがって、本発明では、酸素供給量が不足することに応じて増加する蛍光強度を表示することができるので、例えば、酸素供給量不足時のデータとして予め用意された基準蛍光強度と、表示された蛍光強度とを比較することによって、脳に対する酸素供給量の適否を医療従事者に判定させることができる。
なお、上記表示部は、蛍光強度を数値として表示するものに限定されることはなく、例えばプロッタのようにグラフ表示するものも含まれる。
さらに、本発明では、２秒以上に設定されたシャッタ開放時間内の蛍光の累積強度を算出するようにしているので、患者の一心拍（２秒未満）間に累積された蛍光の強度を算出することができ、より安定して蛍光強度を算出することができる。
各光ファイバが帯状部材に内蔵された構成によれば、帯状部材の可塑性により各光ファイバの形態を比較的自由に変形させることができるとともに、配索部を頭骨に沿って配索した場合に、屈曲先端部により各光ファイバの先端部を脳の外表面に対して略垂直に向けることができる。
すなわち、患者の心拍により生じる血流に応じて脳が収縮・弛緩すると、位置決めされた光ファイバの先端部と脳の外表面との間の距離が変動してしまい、この距離に応じて受光された蛍光強度が変動してしまうことになるが、上記のようにシャッタ開放時間を２秒以上とすることにより、脳の収縮・弛緩の双方の状態での蛍光強度を含むデータとして蛍光強度を算出することができるので、受光蛍光強度の瞬間的な増減を加味してしまうといった事態を抑制することができる。
制御開始後の初回に算出された蛍光強度と２回目以降に算出された蛍光強度の変化率を表示するようにした構成によれば、脳動脈の血流停止の直近のタイミングにおいて初回の算出を実行させるようにすることにより、ＮＡＤＨ量について一患者に対する相対的な増加率を表示することができるので、患者の体質等の個体差に起因する誤差の要因を省いた情報を医療従事者に提供することができる。
このとき、上記蛍光強度変化率が所定値以上となった場合に、脳に対する酸素供給量が不足していると判定することにすれば、脳に対する酸素供給量の不足を装置自体で判定することができる。
さらに、蛍光強度が所定値以上である場合の時間を累積し、この累積時間をパラメータとすれば、脳の低酸素性障害を未然に防止することができる。
具体的に、変化率２０％、累積時間１８分を超えると、脳の低酸素性障害（虚血性神経細胞障害）の発生率が高くなることが知られているため、これらの値を利用して脳に対する酸素供給量の適否を判定することが好ましい。
紫外線の反射光の強度が増加している場合に時間を累積しないようにした構成によれば、より精緻に脳に対する酸素供給量の不足を判定することができる。
すなわち、脳動脈の血流を停止すると、脳に対する血流が停止する一方、脳から全身へ向かう血流（静脈血流）は阻害されないので、脳動脈の血流停止に伴い、直ちに脳血管内の血液が減少し、これに応じて、脳の血液中のヘモグロビンが減少することになる。
そして、ヘモグロビンは、比較的幅広い吸収波長域を有しているので、脳内でその量が減少すると、吸収し得る紫外線量も減少する結果、照射された紫外線について、脳の外表面からの反射光が増大することになる。一方、脳内のヘモグロビン量が減少すると、ＮＡＤＨにより発光する蛍光についても、ヘモグロビンによる吸収量が減少するため、蛍光強度も増加することになる。
そして、所定時間（約２分間）血流停止が持続すると、脳細胞は、低酸素状態となり、内部のＮＡＤＨ量が増加して、蛍光強度が急速に増加する。このとき、反射光強度は変化しない。
したがって、脳動脈の血流停止から暫らくの間は、ヘモグロビン量の減少により、紫外線の反射光及び、蛍光の強度が増加することになる。換言すると、血流停止から暫らくの間は、ＮＡＤＨ量の増加とは関係なく蛍光強度が増加することになり、さらに、ＮＡＤＨ量が増加するのは、反射光強度が上記のように増加した状態で安定した後であることが知られているので、上記のように反射光強度が増加中である場合に時間を累積しないようにすれば、ヘモグロビン量減少に伴う蛍光強度の増加をＮＡＤＨ量の増加として判定してしまうといった事態を抑制することができる。
また、本発明の別の態様に係る脳の虚血監視モニタによれば、脳の外表面に対して照射した紫外線により脳細胞が励起されて発光した蛍光の強度を算出することにしている。ここで、「紫外線により脳細胞が励起する」のは、脳に対する酸素供給量が不足することに応じて、脳細胞のミトコンドリア内にＮＡＤＨ（nicotinamide adenine dinucleotide：（還元型）ニコチナマイド アデニン ジヌクレオチド）が増加し、このＮＡＤＨが、紫外線により励起して青色蛍光を発光する特性を有しているためである。
したがって、本発明では、酸素供給量が不足することに応じて増加する蛍光強度を表示することができるので、例えば、酸素供給量不足時のデータとして予め用意された基準蛍光強度と、表示された蛍光強度とを比較することによって、脳に対する酸素供給量の適否を医療従事者に判定させることができる。
なお、上記表示部は、蛍光強度を数値として表示するものに限定されることはなく、例えばプロッタのようにグラフ表示するものも含まれる。
さらに、本発明では、制御開始後の初回に算出された蛍光強度と２回目以降に算出された蛍光強度の変化率を表示するようにしているので、脳動脈の血流停止の直近のタイミングにおいて初回の算出を実行させるようにすることにより、ＮＡＤＨ量について一患者に対する相対的な増加率を表示することができ、患者の体質等の個体差に起因する誤差の要因を省いた情報を医療従事者に提供することができる。
そして、本発明では、上記蛍光強度変化率が所定値以上となった場合に、脳に対する酸素供給量が不足していると判定するようにしているので、脳に対する酸素供給量の不足を装置自体で判定することができる。
各光ファイバが帯状部材に内蔵された構成によれば、帯状部材の可塑性により各光ファイバの形態を比較的自由に変形させることができるとともに、配索部を頭骨に沿って配索した場合に、屈曲先端部により各光ファイバの先端部を脳の外表面に対して略垂直に向けることができる。
２秒以上に設定されたシャッタ開放時間内の蛍光の累積強度を算出するようにした構成によれば、患者の一心拍（２秒未満）間に累積された蛍光の強度を算出することができるので、より安定して蛍光強度を算出することができる。
すなわち、患者の心拍により生じる血流に応じて脳が収縮・弛緩すると、位置決めされた光ファイバの先端部と脳の外表面との間の距離が変動してしまい、この距離に応じて受光された蛍光強度が変動してしまうことになるが、上記のようにシャッタ開放時間を２秒以上とすることにより、脳の収縮・弛緩の双方の状態での蛍光強度を含むデータとして蛍光強度を算出することができるので、受光蛍光強度の瞬間的な増減を加味してしまうといった事態を抑制することができる。
さらに、蛍光強度が所定値以上である場合の時間を累積し、この累積時間をパラメータとすれば、脳の低酸素性障害を未然に防止することができる。
具体的に、変化率２０％、累積時間１８分を超えると、脳の低酸素性障害（虚血性神経細胞障害）の発生率が高くなることが知られているため、これらの値を利用して脳に対する酸素供給量の適否を判定することが好ましい。
紫外線の反射光の強度が増加している場合に時間を累積しないようにした構成によれば、より精緻に脳に対する酸素供給量の不足を判定することができる。
すなわち、脳動脈の血流を停止すると、脳に対する血流が停止する一方、脳から全身へ向かう血流（静脈血流）は阻害されないので、脳動脈の血流停止に伴い、直ちに脳血管内の血液が減少し、これに応じて、脳の血液中のヘモグロビンが減少することになる。
そして、ヘモグロビンは、比較的幅広い吸収波長域を有しているので、脳内でその量が減少すると、吸収し得る紫外線量も減少する結果、照射された紫外線について、脳の外表面からの反射光が増大することになる。一方、脳内のヘモグロビン量が減少すると、ＮＡＤＨにより発光する蛍光についても、ヘモグロビンによる吸収量が減少するため、蛍光強度も増加することになる。
そして、所定時間（約２分間）血流停止が持続すると、脳細胞は、低酸素状態となり、内部のＮＡＤＨ量が増加して、蛍光強度が急速に増加する。このとき、反射光強度は変化しない。
したがって、脳動脈の血流停止から暫らくの間は、ヘモグロビン量の減少により、紫外線の反射光及び、蛍光の強度が増加することになる。換言すると、血流停止から暫らくの間は、ＮＡＤＨ量の増加とは関係なく蛍光強度が増加することになり、さらに、ＮＡＤＨ量が増加するのは、反射光強度が上記のように増加した状態で安定した後であることが知られているので、上記のように反射光強度が増加中である場合に時間を累積しないようにすれば、ヘモグロビン量減少に伴う蛍光強度の増加をＮＡＤＨ量の増加として判定してしまうといった事態を抑制することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る脳の虚血監視モニタ１を、脳動脈瘤のクリッピング手術時に使用した状態で示す全体概略図であり、図２の（ａ）は、図１のII−II線断面図、（ｂ）は、図１のケーブル帯２を拡大して示す平面図である。
各図を参照して、虚血監視モニタ１は、上記クリッピング手術のために開頭された状態にある患者Ｊの頭骨Ｊ１内に挿入可能な先端部を有するケーブル帯２と、このケーブル帯２の基端部に接続された監視装置本体３とを備えている。
ケーブル帯２は、アルミニウム等の塑性変形可能な材質に対してフッ素樹脂等からなる被膜が形成され、全体として帯状に形成された部材である。このケーブル帯２は、頭骨Ｊ１に形成された開頭部Ｊ２を通して当該頭骨Ｊ１の内面に沿って配索可能な配索部４と、この配索部４の厚み方向へ略直角に屈曲した屈曲先端部５とを備えている。
上記ケーブル帯２には、その幅方向に沿って並列に配置された一対の光ファイバ６、７が長手方向に沿って内蔵されている。これら光ファイバ６、７の先端部は、それぞれ屈曲先端部５に沿って屈曲して、当該屈曲先端部５の端面に形成された開口５ａを介してケーブル帯２の外部に開放されている。そのため、上記配索部４を頭骨Ｊ１の内面に沿って配索した場合に、各光ファイバ６、７の先端部を、頭骨Ｊ１に対して略直交する方向、すなわち、図２の（ａ）に示すように、脳Ｊ３の外周面に対して略垂直に配置することが可能となる。
上記光ファイバ６は、その基端部に照射装置８が接続され、この照射装置８により照射された紫外線を先端部まで案内するようになっている。一方、光ファイバ７は、その基端部に受光装置９が接続され、先端部から取り込まれた光を受光装置９まで案内するようになっている。
そして、各光ファイバ６、７は、図２の（ａ）に示すように、上記ケーブル帯２を頭骨Ｊ１と脳Ｊ３との間に挿入した状態で、光ファイバ６を介して脳Ｊ３の外表面に対して紫外線を照射した場合に、当該紫外線により脳細胞が励起されて発光した蛍光及び、脳Ｊ３の外表面から反射した反射光を、光ファイバ７を介して受光装置９へ案内し得るように、ケーブル帯２に対して位置決めされている。
図３及び図４は、図２に示す照射装置８及び受光装置９の構成を概略的に示すブロック図である。
図３を参照して、照射装置８は、紫外線を照射可能な光源１０と、この光源１０の光路を開放・遮断可能なシャッタ１１と、このシャッタ１１を通過した紫外線の中から所望の波長の光を抽出するフィルタ１２とを備え、このフィルタ１２を通過した光を上記光ファイバ６の基端部へ案内するようになっている。
光源１０は、出力２００Ｗ程度のキセノンランプや水銀ランプ等と、このランプから照射された紫外線を反射する反射鏡とを備えた周知のものである。この光源１０による紫外線の照射強度は、上記光ファイバ６の先端部から照射される紫外線の照射強度が０．３ｍＷ／ｃｍ２となるように設定されている。
シャッタ１１は、上記光源１０とフィルタ１２との間に配置され、後述する制御部２０によりその開放・遮断タイミングが制御されるようになっている。フィルタ１２は、光源１０から照射された紫外線の中から３６０ｎｍの波長を有する光を通過させるようになっている。
図４を参照して、受光装置９は、上記光ファイバ７に取り込まれた光を可視光線と紫外線との２系統に分岐させるダイクロックミラー１３と、分岐された紫外線の中から３６０ｎｍの波長を有する光を抽出するフィルタ１４と、可視光線の中から４５０ｎｍの波長を有する光を抽出するフィルタ１５と、これら両フィルタ１３、１４により抽出された光をそれぞれ撮像する撮像部（例えば、ＣＣＤ、冷却ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等）１６、１７とを備え、これら撮像部１６、１７により撮像された撮像データを後述する制御部２０へそれぞれ入力するようになっている。
再び図１を参照して、監視装置本体３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等からなるディスプレイ（表示部）１８と、スタートキー１９ａやテンキー１９ｂ等を有する入力部１９と、これらディスプレイ１８及び入力部１９に接続された制御部２０とを備えている。
図５は、図１の虚血検査装置１に内蔵された制御部２０の構成を概略的に示すブロック図である。
図５を参照して、制御部２０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、初期設定等を記憶するＲＯＭ、及び入力された設定情報等を上書き可能に記憶するＲＡＭを基本構成として備えた周知のものである。
この制御部２０は、上記入力部１９によって入力された情報に基づいて照射装置８の駆動を制御する照射装置制御部２１と、上記各撮像部１６、１７から入力された撮像データから受光した光の強度を算出する強度算出部２２と、この強度算出部２２により算出された光の強度に基づいて脳に対する酸素供給量の適否を判定する判定部２３と、この判定部２３により酸素供給量が不足していると判定された状態にある時間を累積する超過時間累積部２４と、上記判定部２３による判定結果及び超過時間累積部２４による累積時間をディスプレイ１８に表示させる出力部２５として主に機能するようになっている。
照射装置制御部２１は、上記スタートキー１９ａの押下に応じてシャッタ１１を開放して光源１０による紫外線を光ファイバ６側へ照射するようになっている。具体的に、照射装置制御部２１は、上記テンキー１９ｂの数値入力に応じてシャッタ１１の開放時間及び閉鎖時間を設定可能な照射時間設定部２６を備えている。
照射時間設定部２６は、図６に示すように、テンキー１９ｂにより入力されたシャッタ１１の開放時間ｔ１及び閉鎖時間ｔ２を記憶して、これら両時間ｔ１、ｔ２に対応してシャッタ１１を開閉するようになっている。なお、詳しくは後述するが、照射時間設定部２６は、開放時間ｔ１が２秒以下に設定されることを禁止するようになっている。
強度算出部２２は、本実施形態において、上記開放時間ｔ１内に蓄積された撮像データ内の光の強度（電荷）を算出するようになっている。
判定部２３は、脳動脈の血流停止時の蛍光強度Ｋ（図７参照）に対する今回算出された蛍光強度Ｋ１の割合（Ｋ１／Ｋ×１００）が１２０％以上であるか否かを判定し、１２０％である場合に超過時間累積部２４に対して時間累積を指示する一方、この超過時間累積部２４による累積時間が１８分を超えているか否かを判定し、超えている場合に、脳に対する酸素供給量が脳の低酸素性障害を発生し得る程度に不足していると判定するようになっている。
ところで、反射光強度Ｈは、図７に示すように、脳動脈の血流停止から暫らくの間に、若干増加して強度Ｈａとなる。これは、脳動脈の血流停止からヘモグロビン量が減少するためであり、ヘモグロビン量が減少すると、脳細胞からの蛍光強度も増加することになる。
すなわち、血流停止から暫らくの間に算出される蛍光強度の中には、ヘモグロビン量の減少に起因する蛍光強度の増加量が含まれているため、上記判定部２３は、反射光強度が増加中である場合には、上記超過時間累積部２４による時間の累積を停止する一方、反射光強度が増加した状態（反射光強度Ｈａ）で安定している場合には、蛍光強度の増加量に応じて上記超過累積部２４により時間を累積し得るようになっている。
一方、蛍光強度Ｋは、上記ヘモグロビン量の減少に応じて増加して強度Ｋａとなり、ヘモグロビン量が安定した後（脳動脈の血流停止から約２分が経過した後）に、さらに増加して強度Ｋｂとなる一方、脳動脈の血流を復帰させると、これに応じて再び強度Ｋａ、若しくはＫａ以下に減少することになる。そして、上記判定部２３は、算出された蛍光強度が一旦強度Ｋｂに上昇した後、強度Ｋａ以下に減少したか否かを判定して、減少した場合には、脳動脈の血流が復帰したとみなして、反射光強度及び蛍光の計測を終了するようになっている。
また、脳動脈の血流を復帰させると、ヘモグロビン量及び反射光強度も、血流停止前と略同一の状態へ復帰する（ヘモグロビン量が増加し、反射光強度が減少する）ことになる。
以下、図８を参照して、上記制御部２０が実行する処理について説明する。
図８は、図５の制御部２０が実行する処理を示すフローチャートである。
まず、医療従事者は、図略の電源スイッチをＯＮにする。電源スイッチがＯＮにされると、制御部２０は、光源１０に対して電力を供給して（ステップＳ１）、光源１０の初期設定を実行する（光源１０の種類にもよるが、この初期設定には１５分程度要する）。
次いで、医療従事者は、脳動脈の血流停止処置を施す前（血流停止の直近タイミング）に図１に示すように虚血監視モニタ１をセットする。
そして、制御部２０は、テンキー１９ｂによるシャッタの開放時間ｔ１及び閉鎖時間ｔ２が入力されたか否かを判定する（ステップＳ２）。
両時間ｔ１、ｔ２が入力されていないと判定すると（ステップＳ２でＮＯ）、繰り返しステップＳ２を実行する一方、両時間ｔ１、ｔ２が入力されたと判定すると（ステップＳ２でＹＥＳ）、入力された開放時間ｔ１が２秒以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、２秒未満であると判定すると（ステップＳ３でＮＯ）、ディスプレイ１８にエラーである旨を表示して（ステップＳ４）、繰り返しステップＳ３を実行する。
一方、ステップＳ３で２秒以上であると判定すると（ステップＳ３でＹＥＳ）、スタートキー１９ａが押下されたか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、スタートキー１９ａが押下されていないと判定すると（ステップＳ５でＮＯ）、繰り返しステップＳ５を実行する一方、スタートキー１９ａが押下されたと判定すると（ステップＳ５でＹＥＳ）、これから実行する受光の回数が２回目以降であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
なお、医療従事者は、スタートキー１９ａを押下した後に、脳動脈の血流停止の処置（脳動脈にクリップをかける等）を施すことになる。
そして、上記ステップＳ６で受光回数が１回目であると判定すると（ステップＳ６でＮＯ）、受光処理Ｕを実行する。
図９は、図８の受光処理を示すフローチャートである。
図９を参照して、受光処理Ｕを開始すると、まず、シャッタ１１を開放し（ステップＵ１）、照射された紫外線により脳細胞が励起され発光した蛍光、及び脳Ｊ３からの紫外線の反射光を個別に受光する（ステップＵ２）。
次いで、シャッタ１１の閉鎖時間ｔ２の開始時期が到来したか否か（開放時間ｔ１が満了したか否か）を判定し（ステップＵ３）、ここで、未だ開放時間ｔ１中であると判定すると（ステップＵ３でＮＯ）、繰り返しステップＵ２を実行する。
一方、閉鎖時間ｔ２の開始時期が到来したと判定すると（ステップＵ３でＹＥＳ）、シャッタ１１を閉鎖して（ステップＵ４）、当該処理が図８のメインルーチンへリターンする。
図８を再び参照して、次いで、受光した蛍光及び反射光の強度Ｋ、Ｈ（図７参照）を算出し（ステップＳ７）、各強度Ｋ、Ｈを記憶して（ステップＳ８）、開放時間ｔ１の開始時期が到来したか否か（閉鎖時間ｔ２が満了したか否か）を判定する（ステップＳ１０）。
ここで、未だ閉鎖時間ｔ２中であると判定すると（ステップＳ１０でＮＯ）、繰り返しステップＳ１０を実行する一方、開放時間ｔ１の開始時期が到来したと判定すると（ステップＳ１０でＹＥＳ）、上記ステップＳ６を実行する。
一方、上記ステップＳ６で受光回数が２回目以降であると判定すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、上記受光処理Ｕを実行して、この受光処理Ｕで受光された蛍光及び反射光の強度Ｋ１、Ｈ１を算出し（ステップＳ９）、次いで、判定処理Ｖを実行する。なお、Ｋ１、Ｈ１とは、初回（血流停止の直近タイミング）に算出された強度Ｋ、Ｈと区別するために付した符号であり、２回目以降に受光された蛍光及び反射光の強度は、全てＫ１、Ｈ１であることを意味している。
図１０は、図８の判定処理Ｖを示すフローチャートである。
図１０を参照して、判定処理Ｖを実行すると、まず、連続して算出された２の反射光の強度について、今回と前回に算出された反射光の強度同士を比較して（今回の受光が２回目であれば強度Ｈと、Ｈ１とを比較することになる）、前回算出された強度よりも今回算出された強度が増加しているか否かを判定する（ステップＶ１）。
ここで、反射光の強度が増加していると判定すると（ステップＶ１でＮＯ）、後述するステップＶ４が以前に実行されている場合（超過時間が累積中である場合）には、その累積を停止して（ステップＶ２）、図８のメインルーチンへリターンする。
一方、反射光の強度が増加していないと判定すると（ステップＶ１でＹＥＳ）、初回の蛍光の強度Ｋに対する今回の強度Ｋ１の増加率を算出し、これが１２０％以上であるか否かを判定する（ステップＶ３）。ここで、１２０％以上であると判定すると（ステップＶ３でＹＥＳ）、時間の累積を開始する（ステップＶ４）一方、１２０％未満であると判定すると、以前に上記ステップＶ４が実行されている場合には、その累積を停止する（ステップＶ５）。
なお、上記ステップＶ５の実行時においては、反射光強度が増加中でなく（ステップＶ１でＹＥＳ）、かつ蛍光強度の増加率が２０％未満である（ステップＶ３でＮＯ）状態、すなわち、算出された蛍光強度Ｋ１が、図７のＫａに相当する値になっていることになる。そこで、上記ステップＶ５では、上記の処理とともに今回算出された蛍光強度Ｋ１をＫａとして記憶するようになっている。ここで、強度Ｋａを記憶するのに際し、今回の強度Ｋ１と前回の強度Ｋ１とを比較して、これら強度Ｋ１同士が略同一である場合（図７のように蛍光強度が略フラットになっている場合）に、この強度Ｋ１をＫａとして記憶するのがより好ましい。
上記ステップＶ４又はステップＶ５を実行すると、次いで、現在の累積時間及び蛍光強度の増加率をディスプレイ１８に表示し（ステップＶ６：図１参照）、累積時間が１８分未満であるか否かを判定する（ステップＶ７）。
ここで、累積時間が１８分以上であると判定すると（ステップＶ７でＮＯ）、ディスプレイ１８に累積時間が規定値をオーバーしている旨を表示し（ステップＶ８）、当該処理を終了する。
なお、上記判定処理Ｖでは、累積時間が規定値をオーバーしている旨を表示した（ステップＶ８）後に、処理を終了するようにしているが、これに限定されることはなく、例えば、ステップＶ８の後に、図８のメインルーチンのステップＳ１０へリターンするようにしてもよい。
一方、累積時間が１８分未満であると判定すると（ステップＶ７でＹＥＳ）、当該処理を開始してから（スタートキー１９ａが押下されてから）、現時点までの間に時間累積の実績があるか、すなわち、図７のＫｂに相当する強度まで蛍光強度Ｋ１が増加したことがあるか否かを判定する（ステップＶ９）。
ここで、時間累積の実績がないと判定すると（ステップＶ９でＮＯ）、図８のメインルーチンのステップＳ１０を実行する一方、時間累積の実績があると判定すると（ステップＶ９でＹＥＳ）、今回算出された強度Ｋ１が上記ステップＶ５で記憶したＫａ（図７参照）以下であるか否かを判定する（ステップＶ１０）。
Ｋ１がＫａ以上であると判定すると（ステップＶ１０でＮＯ）、図８のメインルーチンのステップＳ１０を実行する一方、Ｋ１がＫａ以下であると判定すると（ステップＶ１０ＹＥＳ）、脳動脈の血流が復帰したものとみなして、当該処理を終了する。
以上説明したように、虚血監視モニタ１によれば、酸素供給量が不足することに応じて増加する蛍光強度を表示することができるので、例えば、酸素供給量不足時のデータとして予め用意された基準蛍光強度と、表示された蛍光強度とを比較することによって、脳に対する酸素供給量の適否を医療従事者に判定させることができる。
各光ファイバ６、７がケーブル帯２に内蔵された構成によれば、ケーブル帯２の可塑性により各光ファイバ６、７の形態を比較的自由に変形させることができるとともに、配索部４を頭骨Ｊ１に沿って配索した場合に、屈曲先端部５により各光ファイバ６、７を脳Ｊ３の外表面側に向けることができる。
２秒以上に設定されたシャッタ１１の開放時間ｔ１内の蛍光の累積強度を算出するようにした構成によれば、患者の一心拍間に累積された蛍光の強度を算出することができるので、より安定して蛍光強度を算出することができる。
制御部２０の制御開始後の初回に算出された蛍光強度と２回目以降に算出された蛍光強度の変化率をディスプレイ１８に表示するようにした構成によれば、ＮＡＤＨ量について一患者に対する相対的な増加率を表示することができるので、患者の体質等の個体差に起因する誤差の要因を省いた情報を医療従事者に提供することができる。
また、上記虚血監視モニタ１では、上記蛍光強度変化率が２０％以上となった状態の累積時間が１８分以上となった場合に、脳に対する酸素供給量が脳の低酸素性障害を発生し得る程度に不足していると判定することができる。なお、これら変化率２０％、累積時間１８分は、これらに限定されることはなく、脳に対する酸素供給量が不足しない範囲、すなわち、上記各設定値よりも小さな値に調整することができる。
紫外線の反射光の強度が増加している場合に時間を累積しないようにした構成によれば、より精緻に脳に対する酸素供給量の不足を判定することができる。
なお、上記実施形態のステップＶ１（図１０参照）では、今回算出された反射光強度が前回算出されたものよりも増加している場合に、時間の累積を停止するようにしているが、これに限定されることはなく、例えば、反射光強度が所定の割合（例えば、５％）以上で増加している場合に、時間の累積を停止するようにすることもできる。
また、上記実施形態では、ディスプレイ１８に蛍光強度の増加率及び累積時間を表示させるようにしているが、これに限定されることはなく、例えば、図７に示すように、上記各パラメータをグラフ表示させることもでき、さらに、表示部は、ＬＣＤ等のディスプレイ１８に限定されることはなく、上記グラフを印刷可能なプロッタ等により構成することもできる。
１ 虚血監視装置
２ ケーブル帯
４ 配索部
５ 屈曲先端部
６、７ 光ファイバ
８ 照射装置
９ 受光装置
１０ 光源
１１ シャッタ
１８ ディスプレイ
２０ 制御部
２１ 照射装置制御部
２２ 強度算出部
２３ 判定部
２４ 超過時間累積部
２５ 出力部
２６ 照射時間設定部
Ｊ１ 頭骨
Ｊ２ 開口部
Ｊ３ 脳
２ ケーブル帯
４ 配索部
５ 屈曲先端部
６、７ 光ファイバ
８ 照射装置
９ 受光装置
１０ 光源
１１ シャッタ
１８ ディスプレイ
２０ 制御部
２１ 照射装置制御部
２２ 強度算出部
２３ 判定部
２４ 超過時間累積部
２５ 出力部
２６ 照射時間設定部
Ｊ１ 頭骨
Ｊ２ 開口部
Ｊ３ 脳
Claims (13)
- 脳の外表面に向けて配置可能な先端部をそれぞれ有する一対の光ファイバと、
一方の光ファイバの基端部に接続され、この光ファイバを介して脳の外表面に対して紫外線を照射可能な照射部と、
他方の光ファイバの基端部に接続され、この光ファイバを介して、上記紫外線により脳細胞が励起されて発光した蛍光を受光可能な受光部と、
上記照射部による紫外線の照射・照射停止を制御するとともに、受光部により受光した蛍光の強度を算出可能な制御部と、
この制御部により算出された蛍光強度を表示可能な表示部とを備え、
上記照射部は、光源と、この光源と光ファイバとの間に配置され、当該光源の光路を開放・遮断可能なシャッタとを備え、上記制御部は、シャッタの開放・遮断タイミングを制御するとともに、シャッタを開放する場合には少なくとも２秒以上開放し、この開放時間の間に累積された蛍光強度を算出することを特徴とする脳の虚血監視モニタ。 - 請求項１に記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記各光ファイバは、塑性変形可能な帯状部材に対して、その幅方向に沿って並列に配置された状態で長手方向に沿って内蔵されており、この帯状部材は、頭骨に形成された開口部を通して当該頭骨の内面に沿って配索可能な配索部と、この配索部の厚み方向へ略直角に屈曲した屈曲先端部とを備えていることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項１又は２に記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記制御部は、制御開始後の初回に算出された蛍光強度と、２回目以降に算出された蛍光強度とに基づいて蛍光強度の変化率を算出し、この変化率を上記表示部に表示させることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項３に記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記制御部は、上記蛍光強度変化率が所定値以上である場合に、脳に対する酸素供給量が不足している旨の判定をすることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項４に記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記制御部は、上記蛍光強度変化率が所定値以上である場合の時間を累積するように構成され、この累積時間が所定時間以上となった場合に、脳に対する酸素供給量が、脳に低酸素性障害が発生し得る程度に不足している旨の判定をすることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項５に記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記蛍光強度変化率の所定値は２０％であり、上記累積時間の所定時間は１８分であることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項４乃至請求項６の何れかに記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記受光部は、脳から反射した紫外線の反射光と、紫外線に応じて発光した蛍光とを個別に受光可能に構成され、上記制御部は、連続して算出された２の反射光強度について、前回算出された反射光強度よりも今回算出された反射光強度が増加している場合には、今回算出された蛍光強度についての上記蛍光強度変化率が所定値以上であっても、その時間を累積しないように構成されていることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 脳の外表面に向けて配置可能な先端部をそれぞれ有する一対の光ファイバと、
一方の光ファイバの基端部に接続され、この光ファイバを介して脳の外表面に対して紫外線を照射可能な照射部と、
他方の光ファイバの基端部に接続され、この光ファイバを介して、上記紫外線により脳細胞が励起されて発光した蛍光を受光可能な受光部と、
上記照射部による紫外線の照射・照射停止を制御するとともに、受光部により受光した蛍光の強度を算出可能な制御部と、
この制御部により算出された蛍光強度を表示可能な表示部とを備え、
上記制御部は、制御開始後の初回に算出された蛍光強度と、２回目以降に算出された蛍光強度とに基づいて蛍光強度の変化率を算出し、この変化率を上記表示部に表示させるとともに、上記蛍光強度変化率が所定値以上である場合に、脳に対する酸素供給量が不足している旨の判定をすることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。 - 請求項８に記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記各光ファイバは、塑性変形可能な帯状部材に対して、その幅方向に沿って並列に配置された状態で長手方向に沿って内蔵されており、この帯状部材は、頭骨に形成された開口部を通して当該頭骨の内面に沿って配索可能な配索部と、この配索部の厚み方向へ略直角に屈曲した屈曲先端部とを備えていることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項８又は請求項９に記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記照射部は、光源と、この光源と光ファイバとの間に配置され、当該光源の光路を開放・遮断可能なシャッタとを備え、上記制御部は、シャッタの開放・遮断タイミングを制御するとともに、シャッタを開放する場合には少なくとも２秒以上開放し、この開放時間の間に累積された蛍光強度を算出することを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項８乃至請求項１０の何れかに記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記制御部は、上記蛍光強度変化率が所定値以上である場合の時間を累積するように構成され、この累積時間が所定時間以上となった場合に、脳に対する酸素供給量が、脳に低酸素性障害が発生し得る程度に不足している旨の判定をすることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項１１に記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記蛍光強度変化率の所定値は２０％であり、上記累積時間の所定時間は１８分であることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
- 請求項８乃至請求項１２の何れかに記載の脳の虚血監視モニタにおいて、上記受光部は、脳から反射した紫外線の反射光と、紫外線に応じて発光した蛍光とを個別に受光可能に構成され、上記制御部は、連続して算出された２の反射光強度について、前回算出された反射光強度よりも今回算出された反射光強度が増加している場合には、今回算出された蛍光強度についての上記蛍光強度変化率が所定値以上であっても、その時間を累積しないように構成されていることを特徴とする脳の虚血監視モニタ。
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