JP4661688B2 - 光生体計測装置、光生体計測装置用プログラム及び光生体計測方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光生体計測装置、光生体計測装置用プログラム及び光生体計測方法に関し、さらに詳細には非侵襲で脳活動を測定する光生体計測装置、光生体計測装置用プログラム及び光生体計測方法に関する。
近年、非侵襲で脳活動の測定することができるものとして、例えば、近赤外分光分析計（以下、ＮＩＲＳと略す）等が利用されている。
ＮＩＲＳは、被験者の頭蓋表面上に配置した送光プローブにより、脳に近赤外線を照射するとともに、頭蓋表面上に配置した受光プローブにより、脳で反射した近赤外線を検出するものである。近赤外線は、皮膚組織や骨組織を透過し、かつ、血液中のオキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンにより吸収される。よって、ＮＩＲＳを用いることにより、脳の測定部位のオキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度を求めることができる。また、ＮＩＲＳで、全ヘモグロビン濃度の時間的な変化から脳活動を測定することにより、得られた脳活動データ（賦活データともいう）に平均化処理等の画像処理、マッピングを実行させて画像化している。
ＮＩＲＳは、被験者の頭蓋表面上に配置した送光プローブにより、脳に近赤外線を照射するとともに、頭蓋表面上に配置した受光プローブにより、脳で反射した近赤外線を検出するものである。近赤外線は、皮膚組織や骨組織を透過し、かつ、血液中のオキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンにより吸収される。よって、ＮＩＲＳを用いることにより、脳の測定部位のオキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度を求めることができる。また、ＮＩＲＳで、全ヘモグロビン濃度の時間的な変化から脳活動を測定することにより、得られた脳活動データ（賦活データともいう）に平均化処理等の画像処理、マッピングを実行させて画像化している。
しかしながら、測定部位が脳であるが、脳の外側に頭蓋が存在するので、脳の位置を確認しながら、送光プローブ及び受光プローブの位置を決めることはできない。
そのため、脳の位置を基準にして送光プローブ及び受光プローブの位置を決めるのではなく、頭蓋表面に設定された基準点を基にして送光プローブ及び受光プローブの位置を決めている。これにより、脳活動の測定の再現性を得ていた。頭蓋表面に設定された基準点としては、例えば、国際１０−２０法が発表されている（例えば、非特許文献１参照）。
そのため、脳の位置を基準にして送光プローブ及び受光プローブの位置を決めるのではなく、頭蓋表面に設定された基準点を基にして送光プローブ及び受光プローブの位置を決めている。これにより、脳活動の測定の再現性を得ていた。頭蓋表面に設定された基準点としては、例えば、国際１０−２０法が発表されている（例えば、非特許文献１参照）。
ここで、国際１０−２０法について説明する。図７は、国際１０−２０法の計測位置を示す図である。国際１０−２０法では、まず、鼻根（ＮＡＳＩＯＮ）と後頭極（ＩＮＩＯＮ）とを結ぶ矢状中央線を引き、矢状中央線を１０等分する。なお、矢状中央線の中点を頭頂（ｖｅｔｅｘ）とする。また、鼻根から左の耳介前点を通り後頭極まで頭蓋周線を引くとともに、鼻根から右の耳介前点を通り後頭極まで頭蓋周線を引き、それぞれ両側の頭蓋周線を１０等分する。続いて、頭頂を中心とし、半径が矢状中央線の１／１０ずつ小さくなる同心円を４個描く。さらに、頭蓋周線を１０等分した各点と頭頂とを結ぶ線分を引くことにより、国際１０−２０法に係る座標を作成する。
"Three-dimensional probabilistic anatomical cranio-cerebral correlation via the international 10-20 system oriented for transcranial functional brain mapping" ( NeuroImage 21 (2004) 99-111)
"Three-dimensional probabilistic anatomical cranio-cerebral correlation via the international 10-20 system oriented for transcranial functional brain mapping" ( NeuroImage 21 (2004) 99-111)
しかしながら、ヒトの脳は、実際には歪んでおり、非対称であることが多い。ヒトの脳が左右非対称であるにもかかわらず、送光プローブ及び受光プローブの位置を頭蓋表面に対して均等な位置に配置して脳活動を測定すると、測定したい脳の部位の脳活動が測定されないという問題が生じていた。
また、脳の解剖学的構造には個人差がある。つまり、脳の形状が違っている場合も多いため、国際１０−２０法に基づいて測定された脳活動データを複数のヒトで比較することができなかった。
また、脳の解剖学的構造には個人差がある。つまり、脳の形状が違っている場合も多いため、国際１０−２０法に基づいて測定された脳活動データを複数のヒトで比較することができなかった。
ここで、脳の各部位と脳機能とについて説明する。
図８は、ヒトの脳の大脳皮質の一例を示す図である。便宜上、脳は、前頭葉７１と、頭頂葉７２と、後頭葉７３と、側頭葉７４との４つの部分に分けられる。なお、シルビウス溝７７が、側頭葉７４と他の部位とを分けている。また、中心溝７８が、前頭葉７１と頭頂葉７２とを分離している。さらに、頭頂葉７２と後頭葉７３とは、図示していない角回と呼ばれる部分によって分けられる。
図８は、ヒトの脳の大脳皮質の一例を示す図である。便宜上、脳は、前頭葉７１と、頭頂葉７２と、後頭葉７３と、側頭葉７４との４つの部分に分けられる。なお、シルビウス溝７７が、側頭葉７４と他の部位とを分けている。また、中心溝７８が、前頭葉７１と頭頂葉７２とを分離している。さらに、頭頂葉７２と後頭葉７３とは、図示していない角回と呼ばれる部分によって分けられる。
運動の指令を体の各部へ発信する運動野７５は、中心溝７８の前にあり、かつ、前頭葉７１の一部分を占める。また、触覚、痛覚、圧覚等の体性感覚を認識する体性感覚野１６は、中心溝７８の後ろにあり、かつ、頭頂葉７２の一部分を占める。そして、視覚野８０は、後頭葉７３の後ろの一部分にある。聴覚野７９は、側頭葉７４の一部分を占める。さらに、運動性言語中枢８１は、前頭葉７１の一部分を占める。
そこで、本発明は、ＮＩＲＳ等を配置するために、頭蓋表面と脳表面との位置関係を示すことができる光生体計測装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の光生体計測装置は、画像表示が行われる表示装置と、入力操作される入力装置とを備える光生体計測装置であって、頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示す形態映像データに基づいて、頭蓋表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データを取得するとともに、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを取得する形態画像データ取得手段と、前記頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行う形態画像表示手段と、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置が前記入力装置で指定されることにより、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置をそれぞれ測定点と定める測定点決定手段と、各測定点に基づいて、前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めるとともに、当該推定点の画像表示を行う推定点決定手段とを備えるようにしている。
本発明の光生体計測装置によれば、頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示す形態映像データにより、頭蓋表面と脳表面との位置関係を正確に示すことができる。さらに、形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データ及び脳表面形態画像データを取得するので、鮮明な画像データを取得することができる。そして、頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行うので、鮮明かつ正確な頭蓋表面と脳表面との位置関係を示すことができる。
さらに、鮮明かつ正確に、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行うので、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、測定したい脳の部位の脳活動を測定することができるようになる。
さらに、鮮明かつ正確に、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行うので、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、測定したい脳の部位の脳活動を測定することができるようになる。
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光生体計測装置は、前記頭蓋表面に配置される少なくとも一つの送光プローブと前記頭蓋表面に配置される少なくとも一つの受光プローブとを有する測定プローブとを備え、前記送光プローブは、前記頭蓋表面に光を出射するとともに、前記受光プローブは、前記頭蓋表面から放出される光を検出するようにしてもよい。
本発明の光生体計測装置によれば、測定プローブにより、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、測定したい脳の部位の脳活動を測定することができる。さらに、脳活動データを複数のヒトで比較することができるようになる。
また、本発明の光生体計測装置は、前記頭蓋表面に配置される少なくとも一つの送光プローブと前記頭蓋表面に配置される少なくとも一つの受光プローブとを有する測定プローブとを備え、前記送光プローブは、前記頭蓋表面に光を出射するとともに、前記受光プローブは、前記頭蓋表面から放出される光を検出するようにしてもよい。
本発明の光生体計測装置によれば、測定プローブにより、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、測定したい脳の部位の脳活動を測定することができる。さらに、脳活動データを複数のヒトで比較することができるようになる。
また、本発明の光生体計測装置は、前記送光プローブが配置される位置と前記受光プローブが配置される位置とを前記頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の中点が、前記推定点と同一の位置となるように配置させる配置指示手段を備えるようにしてもよい。
また、本発明の光生体計測装置は、前記形態映像データを所得する形態映像データ取得手段を備え、前記形態映像データ取得手段は、核磁気共鳴画像診断装置により作成された形態映像データを取得するようにしてもよい。
また、本発明の光生体計測装置は、前記推定点決定手段は、前記測定点から最短の距離にある前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めるようにしてもよい。
また、本発明の光生体計測装置は、前記形態映像データを所得する形態映像データ取得手段を備え、前記形態映像データ取得手段は、核磁気共鳴画像診断装置により作成された形態映像データを取得するようにしてもよい。
また、本発明の光生体計測装置は、前記推定点決定手段は、前記測定点から最短の距離にある前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めるようにしてもよい。
そして、本発明に係る光生体計測装置に用いられるプログラムは、画像表示が行われる表示装置と、入力操作される入力装置とを備える光生体計測装置に用いられるプログラムであって、頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示す形態映像データに基づいて、頭蓋表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データを取得するとともに、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを取得する形態画像データ取得手段と、前記頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行う形態画像表示手段と、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置が前記入力装置で指定されることにより、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置をそれぞれ測定点と定める測定点決定手段と、各測定点に基づいて、前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めるとともに、当該推定点の画像表示を行う推定点決定手段とを備えるようにしている。
さらに、本発明の光生体計測方法は、頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示す形態映像データに基づいて、頭蓋表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データを取得するとともに、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを取得する形態画像データ取得工程と、前記頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行う形態画像表示工程と、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置が入力装置で指定されることにより、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置をそれぞれ測定点と定める測定点決定工程と、各測定点に基づいて、前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めるとともに、当該推定点の画像表示を行う推定点決定工程と、送光プローブが配置される位置と受光プローブが配置される位置とを前記頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の中点が、前記推定点と同一の位置となるように配置させる配置指示工程とを含むようにしている。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
図１は、本発明の一実施形態である光生体計測装置の構成を示すブロック図である。光生体計測装置１は、核磁気共鳴画像診断装置（以下、ＭＲＩと略す）２と、測定プローブ１１と、生体計測装置１全体の制御を行う制御系（コンピュータ）２０とにより構成される。
図２は、生体計測装置１により得られる画像が画像表示されたモニタ画面２３ａの一例を示す図である。モニタ画面２３ａには、頭蓋表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとの位置関係を示す３次元形態画像２４ｄの画像表示が行われている。さらに、ポインタ２４ｃと２個の測定点ｍ１、ｍ２と２個の推定点ｓ１、ｓ２との画像表示が行われている。なお、頭蓋表面画像２４ａは、半透明で画像表示されている。
ＭＲＩ２は、図３に示すような３方向の２次元画像を示す形態映像データを作成するものである。なお、形態映像データは、頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示すものである。また、形態映像データは、ＭＲ信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルから構成される。
測定プローブ１１は、２個の送光プローブ１２と２個の受光プローブ１３とを有する。２個の送光プローブ１２は、コンピュータ２０から入力された駆動信号により光を出射する。２個の受光プローブ１３は、光を検出することにより、測定情報をコンピュータ２０に出力する。上記光としては、例えば、近赤外線等が挙げられる。
コンピュータ２０においては、ＣＰＵ２１を備え、さらに、形態映像データ、頭蓋表面形態画像データ、脳表面形態画像データ、脳活動データ等を記憶するメモリ２５と、モニタ画面２３ａ等を有する表示装置２３と、入力装置２２であるキーボード２２ａやマウス２２ｂとが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、形態映像データ取得手段３１と、形態画像データ取得手段３２と、形態画像表示手段３３と、測定点決定手段３４と、推定点決定手段３５と、ポインタ表示制御手段３６と、脳活動データ取得手段３７とを有する。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、形態映像データ取得手段３１と、形態画像データ取得手段３２と、形態画像表示手段３３と、測定点決定手段３４と、推定点決定手段３５と、ポインタ表示制御手段３６と、脳活動データ取得手段３７とを有する。
ポインタ表示制御手段３６は、モニタ画面２３ａにポインタ２４ｃの画像表示を行うとともに、マウス２２ｂから出力された入力信号に基づいて、モニタ画面２３ａに画像表示されたポインタ２４ｃを移動したり、ポインタ２４ｃで位置を指定したりする制御を行うものである。
形態映像データ取得手段３１は、ＭＲＩ２により作成された形態映像データを取得するとともに、形態映像データをメモリ２５に記憶させる制御を行うものである。
形態映像データ取得手段３１は、ＭＲＩ２により作成された形態映像データを取得するとともに、形態映像データをメモリ２５に記憶させる制御を行うものである。
形態画像データ取得手段３２は、メモリ２５に記憶された形態映像データに基づいて、頭蓋表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データを取得し、かつ、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを取得するとともに、頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとをメモリ２５に記憶させる制御を行うものである。
上述した抽出する方法としては、例えば、ＭＲＩ信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルを用いることにより、領域拡張法、領域併合法、ヒューリスティック法等の画像領域分割方法、境界要素を連結して領域を抽出する方法、閉曲線を変形させて領域を抽出する方法等を利用する方法等が挙げられる。このように形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データ及び脳表面形態画像データを取得するので、鮮明な画像データを取得することができる。
上述した抽出する方法としては、例えば、ＭＲＩ信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルを用いることにより、領域拡張法、領域併合法、ヒューリスティック法等の画像領域分割方法、境界要素を連結して領域を抽出する方法、閉曲線を変形させて領域を抽出する方法等を利用する方法等が挙げられる。このように形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データ及び脳表面形態画像データを取得するので、鮮明な画像データを取得することができる。
形態画像表示手段３３は、メモリ２５に記憶された頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとの位置関係を示す３次元形態画像２４ｄの画像表示をモニタ画面２３ａに行う制御を行うものである。このとき、頭蓋表面画像２４ａは、半透明で画像表示される。なお、形態映像データに基づいて、頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、３次元形態画像２４ｄは頭蓋表面と脳表面との位置関係を正確に示すことができる。
測定点決定手段３４は、モニタ画面２３ａに画像表示された脳表面画像２４ｂの所定の位置がポインタ２４ｃで指定されることにより、脳表面画像２４ｂの所定の位置をそれぞれ測定点Ｍと定めるとともに、測定点Ｍの画像表示をモニタ画面２３ａに行う制御を行うものである。
推定点決定手段３５は、測定点Ｍに基づいて、モニタ画面２３ａに画像表示された頭蓋表面画像２４ａの特定の位置を推定点Ｓと定めるとともに、推定点Ｓの画像表示をモニタ画面２３ａに行う制御を行うものである。このとき、推定点決定手段３５は、例えば、測定点Ｍから最短の距離にある頭蓋表面画像２４ａの特定の位置を推定点Ｓと定めることになる。
推定点決定手段３５は、測定点Ｍに基づいて、モニタ画面２３ａに画像表示された頭蓋表面画像２４ａの特定の位置を推定点Ｓと定めるとともに、推定点Ｓの画像表示をモニタ画面２３ａに行う制御を行うものである。このとき、推定点決定手段３５は、例えば、測定点Ｍから最短の距離にある頭蓋表面画像２４ａの特定の位置を推定点Ｓと定めることになる。
脳活動データ取得手段３７は、入力装置から出力された入力信号に基づいて、脳活動データを取得する駆動信号を送光プローブ１２に出力するとともに、受光プローブ１２から測定情報が入力されることにより、メモリ２５に脳活動データを記憶させる制御を行うものである。よって、脳活動データにより、例えば、オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度を求めることができることになる。
次に、生体計測装置１により、脳の部位の脳活動を測定する検査方法（光生体計測方法）について説明する。図４は、生体計測装置１による検査方法の一例について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、ＭＲＩ２から、頭蓋表面と脳表面とを含む一の被験者を示す形態映像データを取得するとともに、形態映像データをメモリ２５に記憶させる（図３参照）。このとき、形態映像データは、別に設けられたＭＲＩから記憶媒体等を用いてメモリ２５に記憶されてもよい。
まず、ステップＳ１０１の処理において、ＭＲＩ２から、頭蓋表面と脳表面とを含む一の被験者を示す形態映像データを取得するとともに、形態映像データをメモリ２５に記憶させる（図３参照）。このとき、形態映像データは、別に設けられたＭＲＩから記憶媒体等を用いてメモリ２５に記憶されてもよい。
次に、ステップＳ１０２の処理において、メモリ２５に記憶された形態映像データに基づいて、頭蓋表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データを取得するとともに、頭蓋表面形態画像データをメモリ２５に記憶させる。このとき、例えば、サーフェースレンダリング法により頭蓋表面を示す形態映像データを抽出する（図５（ａ）参照）。
次に、ステップＳ１０３の処理において、メモリ２５に記憶された形態映像データに基づいて、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを取得するとともに、脳表面形態画像データをメモリ２５に記憶させる。このとき、例えば、ボリュームレンダリング法により脳表面を示す形態映像データを抽出する（図５（ｂ）参照）。
次に、ステップＳ１０４の処理において、メモリ２５に記憶された頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成させることにより、頭蓋表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとの位置関係を示す３次元形態画像２４ｄの画像表示をモニタ画面２３ａに行わせる（図２参照）。
次に、ステップＳ１０５の処理において、モニタ画面２３ａに画像表示された脳表面画像２４ｂの２個の所定の位置をポインタ２４ｃで指定することにより、脳表面画像２４ｂの２個の所定の位置をそれぞれ測定点ｍ１、ｍ２と定める。このとき、モニタ画面２３ａに測定点ｍ１、ｍ２の画像表示を行わせる。所定の位置としては、例えば、運動野、体性感覚野、視覚野、聴覚野、運動性言語中枢等が挙げられる。つまり、所定の位置の脳活動を測定できることになる。
次に、ステップＳ１０６の処理において、測定点ｍ１、ｍ２に基づいて、モニタ画面２３ａに画像表示された頭蓋表面画像２４ａの２個の特定の位置をそれぞれ推定点ｓ１、ｓ２と定めさせる。このとき、モニタ画面２３ａに推定点ｓ１、ｓ２の画像表示を行わせる。
次に、ステップＳ１０６の処理において、測定点ｍ１、ｍ２に基づいて、モニタ画面２３ａに画像表示された頭蓋表面画像２４ａの２個の特定の位置をそれぞれ推定点ｓ１、ｓ２と定めさせる。このとき、モニタ画面２３ａに推定点ｓ１、ｓ２の画像表示を行わせる。
次に、ステップＳ１０７の処理において、送光プローブ１２の一端１２ａが配置される位置と受光プローブ１３の一端１３ａが配置される位置とを頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の中点が、推定点ｓ１、ｓ２に対応する頭蓋表面の位置と同一の位置となるように、一の被験者に１個の送光プローブ１１と１個の受光プローブ１２とを１組にして２組配置する。つまり、図２に示されるような画像表示されたモニタ画面２３ａを参考にして測定プローブ１１を配置する。
なお、生体計測装置は、モニタ画面２３ａに、送光プローブ１２の一端１２ａが配置される位置と受光プローブ１３の一端１３ａが配置される位置とを装置側で自動的に指示するように、画像表示を行わせる配置指示手段を備えてもよい。上記配置指示手段は、何らかの基準で配置の優先方向を定めればよく、例えば、推定点と頭頂とを結んで形成される線分と、推定点を中心とした円との交点である２点を指示位置として画像表示を行う制御を行うようにしてもよい。具体的には、モニタ画面に画像表示された頭蓋表面画像の頭頂の位置をポインタで指定することにより、頭頂としてメモリに記憶させるとともに、送光プローブの一端が配置される位置と受光プローブの一端が配置される位置とを頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の距離を３ｃｍとするように、メモリに記憶させる。そして、ステップＳ１０６の処理において推定点が定められたときには、推定点と頭頂とを頭蓋表面に沿って最短距離で結んで、線分を形成する。一方、推定点から頭蓋表面に沿って１．５ｃｍの位置にある各点を結んで、円を形成する。次に、モニタ画面に、その線分と円との交点である２点の画像表示を行う。このときには、モニタ画面に推定点の画像表示を行う必要はなくなる。
なお、生体計測装置は、モニタ画面２３ａに、送光プローブ１２の一端１２ａが配置される位置と受光プローブ１３の一端１３ａが配置される位置とを装置側で自動的に指示するように、画像表示を行わせる配置指示手段を備えてもよい。上記配置指示手段は、何らかの基準で配置の優先方向を定めればよく、例えば、推定点と頭頂とを結んで形成される線分と、推定点を中心とした円との交点である２点を指示位置として画像表示を行う制御を行うようにしてもよい。具体的には、モニタ画面に画像表示された頭蓋表面画像の頭頂の位置をポインタで指定することにより、頭頂としてメモリに記憶させるとともに、送光プローブの一端が配置される位置と受光プローブの一端が配置される位置とを頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の距離を３ｃｍとするように、メモリに記憶させる。そして、ステップＳ１０６の処理において推定点が定められたときには、推定点と頭頂とを頭蓋表面に沿って最短距離で結んで、線分を形成する。一方、推定点から頭蓋表面に沿って１．５ｃｍの位置にある各点を結んで、円を形成する。次に、モニタ画面に、その線分と円との交点である２点の画像表示を行う。このときには、モニタ画面に推定点の画像表示を行う必要はなくなる。
次に、ステップＳ１０８の処理において、送光プローブ１２の一端１２ａから光を出射させるとともに、受光プローブ１３の一端１３ａに、頭蓋表面から放出される光を検出させる。このとき、光は、頭蓋表面の送光点ｔ１、ｔ２から、脳表面画像２４ｂの測定点ｍ１、ｍ２に対応する脳の位置を通って頭蓋表面の受光点ｒ１、ｒ２までそれぞれ移動することになる（図６参照）。よって、脳表面画像２４ｂの測定点ｍ１、ｍ２に対応する脳の位置のオキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度を求めることができる。
光生体計測装置１によれば、頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示す形態映像データを取得するので、頭蓋表面と脳表面との位置関係を正確に示すことができる。さらに、形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データ及び脳表面形態画像データを取得するので、鮮明な画像データを取得することができる。そして、頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとの位置関係を示す３次元形態画像２４ｄの画像表示を行うので、鮮明かつ正確な頭蓋表面と脳表面との位置関係を示すことができる。
また、光生体計測装置１によれば、鮮明かつ正確に、頭蓋表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとの位置関係を示す３次元形態画像２４ｄの画像表示を行うので、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、測定したい脳の部位の脳活動を測定することができる。
さらに、同様に他のヒトの脳活動データを測定することにより、複数のヒトで脳活動データを比較することができるようになる。
また、光生体計測装置１によれば、鮮明かつ正確に、頭蓋表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとの位置関係を示す３次元形態画像２４ｄの画像表示を行うので、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、測定したい脳の部位の脳活動を測定することができる。
さらに、同様に他のヒトの脳活動データを測定することにより、複数のヒトで脳活動データを比較することができるようになる。
（他の実施形態）
（１）上述したＸ線検査装置１では、２個の送光プローブ１２と２個の受光プローブ１３とを有する測定プローブ１１を備える構成を示したが、測定プローブ１１の代わりに、格子状の多数の送光プローブ及び受光プローブを有する測定プローブを備える構成としてもよい。
このときには、送光プローブが配置される位置と受光プローブが配置される位置とを頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の中点が、できる限り複数の推定点と同一の位置となるように配置させることになる。
（２）上述したＸ線検査装置１では、ＭＲＩを備える構成を示したが、ＭＲＩの代わりに、ＣＴ等を備える構成としてもよい。
（１）上述したＸ線検査装置１では、２個の送光プローブ１２と２個の受光プローブ１３とを有する測定プローブ１１を備える構成を示したが、測定プローブ１１の代わりに、格子状の多数の送光プローブ及び受光プローブを有する測定プローブを備える構成としてもよい。
このときには、送光プローブが配置される位置と受光プローブが配置される位置とを頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の中点が、できる限り複数の推定点と同一の位置となるように配置させることになる。
（２）上述したＸ線検査装置１では、ＭＲＩを備える構成を示したが、ＭＲＩの代わりに、ＣＴ等を備える構成としてもよい。
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光生体計測装置に利用することができる。
１：光生体計測装置
２：ＭＲＩ
１１：測定プローブ
１２：送光プローブ
１３：受光プローブ
３１：形態映像データ取得手段
３２：形態画像データ取得手段
３３：形態画像表示手段
Ｔ：送光点
Ｒ：受光点
Ｍ：計測点
Ｓ：推定点
２：ＭＲＩ
１１：測定プローブ
１２：送光プローブ
１３：受光プローブ
３１：形態映像データ取得手段
３２：形態画像データ取得手段
３３：形態画像表示手段
Ｔ：送光点
Ｒ：受光点
Ｍ：計測点
Ｓ：推定点
Claims (7)
- 画像表示が行われる表示装置と、入力操作される入力装置とを備える光生体計測装置であって、
頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示す形態映像データに基づいて、頭蓋表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データを取得するとともに、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを取得する形態画像データ取得手段と、
前記頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行う形態画像表示手段と、
前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置が前記入力装置で指定されることにより、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置をそれぞれ測定点と定める測定点決定手段と、
各測定点に基づいて、前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めるとともに、当該推定点の画像表示を行う推定点決定手段とを備えることを特徴とする光生体計測装置。 - 前記頭蓋表面に配置される少なくとも一つの送光プローブと前記頭蓋表面に配置される少なくとも一つの受光プローブとを有する測定プローブを備え、
前記送光プローブは、前記頭蓋表面に光を出射するとともに、前記受光プローブは、前記頭蓋表面から放出される光を検出することを特徴とする請求項１に記載の光生体計測装置。 - 前記送光プローブが配置される位置と前記受光プローブが配置される位置とを前記頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の中点が、前記推定点と同一の位置となるように配置させる配置指示手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の光生体計測装置。
- 前記形態映像データを取得する形態映像データ取得手段を備え、
前記形態映像データ取得手段は、核磁気共鳴画像診断装置により作成された形態映像データを取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光生体計測装置。 - 前記推定点決定手段は、前記測定点から最短の距離にある前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光生体計測装置。
- 画像表示が行われる表示装置と、入力操作される入力装置とを備える光生体計測装置に用いられるプログラムであって、
頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示す形態映像データに基づいて、頭蓋表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データを取得するとともに、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを取得する形態画像データ取得手段と、
前記頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行う形態画像表示手段と、
前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置が前記入力装置で指定されることにより、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置をそれぞれ測定点と定める測定点決定手段と、
各測定点に基づいて、前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めるとともに、当該推定点の画像表示を行う推定点決定手段とを備えることを特徴とする光生体計測装置に用いられるプログラム。 - 頭蓋表面と脳表面とを含む被験者を示す形態映像データに基づいて、頭蓋表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データを取得するとともに、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを取得する形態画像データ取得工程と、
前記頭蓋表面形態画像データと脳表面形態画像データとを合成することにより、頭蓋表面画像と脳表面画像との位置関係を示す３次元形態画像の画像表示を行う形態画像表示工程と、
前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置が入力装置で指定されることにより、前記脳表面画像の一つ又は複数の所定の位置をそれぞれ測定点と定める測定点決定工程と、
各測定点に基づいて、前記頭蓋表面画像の特定の位置を推定点と定めるとともに、当該推定点の画像表示を行う推定点決定工程と、
送光プローブが配置される位置と受光プローブが配置される位置とを前記頭蓋表面に沿って最短距離で結んだ線の中点が、前記推定点と同一の位置となるように配置させる配置指示工程とを含むことを特徴とする光生体計測方法。
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