JP3952045B2 - 生体光計測装置 - Google Patents
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Description
第二の理由は、光は光ファイバによって扱いが簡便であるからである。第三の理由は、光計測は、安全基準の範囲内での使用により生体に害を与えないことが挙げられる。
上記表示信号は測定位置を被検体の表示平面の座標に変換し、その座標位置の強度信号(酸化又は還元ヘモグロビン濃度の相対変化量)等高線表示する信号とする。
O plus E 1987年6月号、61頁(8)式からも導出できる。
−Ln{Str(λ,t)/I0(λ)}
=εoxy(λ)・Coxy(t)・d+εdeoxy(λ)・Cdeoxy(t)・d+A(λ)+S(λ)・・・・・(2)
ここで、
εoxy(λ):波長λにおける酸化ヘモグロビンの吸光係数
εdeoxy(λ):波長λにおける還元ヘモグロビンの吸光係数
A(λ):波長λにおけるヘモグロビン以外による吸収による減衰
S(λ):波長λにおける散乱による減衰
Coxy(t):計測時間tにおける酸化ヘモグロビン濃度
Cdeoxy(t):計測時間tにおける還元ヘモグロビン濃度
d:生体内での(注目領域における)実効的光路長
である。
−Ln{Sm(λ,t)/I0(λ)}
=εoxy(λ)・{Coxy(t)+C'oxy(t)+Noxy(t)}・d
+εdeoxy(λ)・{Cdeoxy(t)+C'deoxy(t)+Ndeoxy(t)}・d+A'(λ)+S'(λ)・・・(3)
ここで、
C'oxy(t):計測時間tにおける負荷印加による酸化ヘモグロビン濃度の変化
C'deoxy(t):計測時間tにおける負荷印加による還元ヘモグロビン濃度の変化 Noxy(t):雑音又は計測時間tにおける酸化ヘモグロビン濃度の高周波揺らぎ
Ndeoxy(t):雑音又は計測時間tにおける還元ヘモグロビン濃度の高周波揺らぎここでは、A(λ)及びS(λ)が負荷印加及び負荷非印加の状態で変化しないとすれば、すなわち、負荷により生じる計測信号変化は酸化及び還元ヘモグロビン濃度の変化のみによるとすれば、(2)及び(3)式の差分は以下(4)式で示される。
Ln{Str(λ,t)/Sm(λ,t)}=εoxy(λ){C'oxy(t)+Noxy(t)}d
+εdeoxy(λ){C'deoxy(t)+Ndeoxy(t)}d・・・・・(4)
ここで、負荷による酸化及び還元ヘモグロビン濃度相対変化量の時間変化をそれぞれΔCoxy(t)、及びΔCdeoxy(t)で表し、以下の式で定義する。
ΔCdeoxy(t)={C'deoxy(t)+Ndeoxy(t)}d・・・・・・・・・・・・・・・(5)
ここで、普通dを特定することは困難であるため、これらの濃度変化量の次元は濃度と距離dの積となっている。
6:被検者、7:光検出光ファイバー、8:光検出器、9:ロックインアンプ、10:アナログ−デジタル変換器、11:計算機、12:記憶装置、
13:表示装置、14:計測信号、15:予測無負荷信号、16:被検者、
17:入射点、18:検出点、19:計測点、20:ΔCoxy(t)信号、
21:ΔCdeoxy(t)信号、22:トポグラフィ画像、
23:脳表面画像、24:皮膚及び骨像、25:脳像、26:マーカー像、
27:計測点、28:垂線、29:座標変換した計測点。
Claims (19)
- 被検体頭部に対し光を照射する複数の光照射手段と、
前記光照射手段から照射され、前記被検体内部で反射された光を検出する複数の受光手段と、
前記受光手段で検出された信号から計測対象の信号の空間分布を算出する演算手段と、
前記空間分布を表示する表示手段とを有し、
前記演算手段は、前記光照射手段と前記受光手段との略中点である計測点の位置と形態画像から得られる皮膚表面の位置を対応づけ、
前記対応づけられた皮膚表面上の計測点の位置に対応する形態画像上の脳像の表面近傍位置を、前記計測点を通る皮膚表面に対する垂線を引き、前記脳像と交わる点を算出して求める座標変換処理を行い、
前記表示手段は、前記形態画像の前記脳像の表面近傍位置に前記空間分布を重畳して表示することを特徴とする脳の血液動態変化を計測するための生体光計測装置。 - 前記演算手段は、前記計測点上に配置されたマーカーの位置を参照し、計測点の位置と形態画像から得られる皮膚表面の位置を対応づけることを特徴とする請求項1記載の生体光計測装置。
- 前記形態画像は、三次元MRIまたは三次元X線CTにより撮像されたものであることを特徴とする請求項1記載の生体光計測装置。
- 前記表示手段は、形態画像として、皮膚及び骨像及び脳像を表示することを特徴とする請求項1に記載の生体光計測装置。
- 前記表示手段は、前記計測対象の信号を計測時間の順に従って、あるいは動画像として表示することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 前記光照射手段が照射する光を所定の変調周波数で強度変調する変調器と、
前記変調器が変調した光を変調周波数ごとに分離する分離手段とを有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。 - 前記光照射手段は波長の異なる複数の光を照射することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 前記光照射手段が照射する光の波長の数は、計測対象の吸収体の数と同じであることを特徴とする請求項6記載の生体光計測装置。
- 前記光照射手段が照射する光を、波長ごとに異なる変調周波数で強度変調する変調器と、
前記変調器が変調した光を変調周波数ごとに分離する分離手段とを有することを特徴とする請求項7または8に記載の生体光計測装置。 - 前記分離手段は前記変調器の変調信号で駆動するロックインアンプで構成されることを特徴とする請求項6または9のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 前記計測対象の信号は、酸化ヘモグロビンまたは還元ヘモグロビン濃度の相対変化量であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 前記表示手段は、前記計測対象の信号を酸化ヘモグロビンまたは還元ヘモグロビン濃度の相対変化量の時間積分値または時間平均値として表示することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 前記表示手段は、前記計測対象の信号を脳機能に伴う血液動態変化を表す分布として表示することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 前記表示手段は、前記計測対象の信号を等高線、または強度信号を表す色の濃淡、または色彩による識別表示により表示することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 前記光照射手段が照射する光は、可視から近赤外領域の波長の光であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 計測点は前記光照射手段と前記受光手段の略中点であり、
前記演算手段は、複数の前記計測点間における前記計測対象の信号を、前記計測点における前記計測対象の信号から演算処理により補間信号として算出し、
前記表示手段は、前記補間信号を表示することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。 - 前記光照射手段は波長の異なる光源および、前記光源から照射された光を照射位置に導く導波手段を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 計測点は前記光照射手段と前記受光手段の略中点であり、前記演算手段は、第一の前記計測点における前記計測対象の信号強度の時間変化と、第二の前記計測点における前記計測対象の信号強度の時間変化との相互相関関数を求める計算手段を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一に記載の生体光計測装置。
- 前記表示手段は、前記相互相関関数の値を表示することを特徴とする請求項18記載の生体光計測装置。
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