JP4722627B2 - 生体光計測装置 - Google Patents

Description

この発明は、光を用いて生体内部情報を計測する生体光計測装置に関するものである。

従来の生体光計測装置では、光計測部で得られたヘモグロビン信号に基づいて、各種疾患のヘモグロビン変化パターンの特徴量が抽出され、基準テンプレートとして記憶部に記憶される。記憶された基準テンプレートは、新規の計測データと比較され、診断の際の参考として使用される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２７５１９１号公報

しかし、上記のような従来の生体光計測装置では、診断の際には記憶された基準テンプレートのみが参照され、多くの計測結果は特に整理されておらず、多くの計測結果から得られる統計的な情報を効率的に利用することができなかった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、より多くの計測結果から得られる情報を効率的に利用することができる生体光計測装置を得ることを目的とする。

この発明に係る生体光計測装置は、生体光計測により得られた計測データから特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、入力された被検体分類情報及び診断情報と特徴量とを関連付けて蓄積することによりデータベースを管理するデータベース管理手段と、データベースを記憶するための記憶手段と、データベースを表示するための表示手段とを有する信号処理部を備えている。

この発明の生体光計測装置は、データベース管理手段により、被検体分類情報及び診断情報と特徴量とを関連付けて蓄積することによりデータベースが管理されるので、より多くの計測結果から得られる情報を効率的に利用することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による生体光計測装置を示すブロック図である。図において、光源部１は、複数の光モジュールを有している。各光モジュールは、可視光から赤外の波長領域内の所定の波長（例えば７８０ｎｍ、８３０ｎｍ等）の光を放射する２個の半導体レーザを有している。また、光源部１は、発振周波数の異なる複数の発振器で構成される発振部を有し、各半導体レーザにそれぞれ異なる変調を与える。

光源部１の半導体レーザからの２波長の光は、光モジュール毎に混合されて１本の照射用光ファイバ２に導入される。照射用の光ファイバ２は、光モジュールの数と同数設けられている。これにより、光モジュール毎に異なる変調を与えられた光が、照射用光ファイバ２の先端から被検体表面に照射される。

被検体の検査部位を透過、反射又は散乱した光（以下、まとめて透過光という）は、複数本の受光用光ファイバ３を通して光電変換部４へ送られる。照射用光ファイバ２の先端部には、照射用プローブ（図示せず）が設けられている。受光用光ファイバ３の先端部には、受光用プローブ（図示せず）が設けられている。

照射用及び受光用プローブは、被検体に装着されるホルダ５に、互いに交互に並ぶように、かつ例えば３×３又は４×４などの正方格子の交点に位置するように装着されている。従って、照射用プローブと受光用プローブとの間の領域が、光計測によって計測される計測位置となる。

光電変換部４は、受光用光ファイバ３により伝送された透過光の光量に応じた電気信号を発生する複数の光電変換素子を有している。光電変換素子としては、例えばアバランシェフォトダイオード又は光電子倍増管等が用いられる。

光電変換部４からの電気信号は、変調信号検出部６に入力される。変調信号検出部６は、複数のロックインアンプを有し、計測位置及び波長に対応した変調信号を選択的に検出する。変調信号検出部６からの信号は、連続可変アンプ部７で増幅され、Ａ/Ｄ変換器（図示せず）でデジタル信号に変換されて、信号処理部８に入力される。

信号処理部８は、演算部９、例えばマウス及びキーボード等の入力装置１０、例えばハードディスク装置等の記憶装置１１、及び例えば液晶ディスプレイ等の表示装置１２を有している。演算部９は、複数の信号入出力部１３ａ〜１３ｄ、ＣＰＵ（中央演算装置）１４、ＲＡＭ１５及びＲＯＭ１６を有するコンピュータにより構成されている。

信号処理部８に入力された電圧信号は、演算部９でヘモグロビン信号に変換される。変換されたヘモグロビン信号は、計測結果として表示装置１２上に表示されるとともに、記憶装置１１に記録される。

図２は図１の信号処理部８の機能を示すブロック図である。信号処理部８は、第１〜第３の特徴量抽出手段１７〜１９、データベース管理手段２０、入力手段２１、記憶手段２２及び表示手段２３を有している。第１〜第３の特徴量抽出手段１７〜１９は、生体光計測により得られた計測データからそれぞれ異なる特徴量（特徴量１〜３）を抽出する。特徴量の具体的な抽出方法としては、例えば上記特許文献１に示されている方法が挙げられる。

データベース管理手段２０は、入力された被検体分類情報及び診断情報と特徴量１〜３とを関連付けて蓄積することによりデータベースを管理する。被検体分類情報とは、被検体の年齢や性別等の情報である。診断情報とは、医師により診断された症例名の情報である。入力手段２１は、入力装置１０等を用いて被検体分類情報及び診断情報を入力するための手段である。記憶手段２２は、データベース管理手段２０により作成・管理されたデータベースを記憶装置１１に記憶するための手段である。表示手段２３は、計測結果、データベース、及びデータベースの管理画面等を表示装置１２に表示するための手段である。

記憶装置１１（又はＲＯＭ１６）には、特徴量抽出手段１７〜１９、データベース管理手段２０、入力手段２１、記憶手段２２及び表示手段２３の機能を実行するためのコンピュータプログラムが格納されている。演算部９は、記憶装置１１に格納されたプログラムに従って演算処理を実行する。

また、信号処理部８には、計測データから異なる特徴量を抽出する新たな特徴量抽出手段を追加することもできる。そして、データベース管理手段２０は、特徴量抽出手段の追加に応じてデータベースに新たな特徴量の項目を追加する。

図３は図１の記憶装置１１に格納されたプログラムの関連性を示す説明図である。記憶装置１１には、特徴量抽出手段１７〜１９の機能を実行するための第１〜第３の特徴量計算ソフトウエア２４〜２６と、データベース管理手段２０の機能を実行するためのデータベース管理ソフトウエア２７とが格納されている。また、記憶装置１１には、データベース、及びデータベースに加入される前の新規データも格納されている。新規データの取り込み及び処理は、データベース管理ソフトウエア２７を用いて実行される。

次に、データベースの管理方法について説明する。図４は図１の表示装置１２に表示されるデータベース管理の基本画面を示す説明図である。基本画面には、登録情報表示部３１、新規データ追加ボタン３２、データ削除ボタン３３、新規分類作成ボタン３４、分類削除ボタン３５及び終了ボタン３６が含まれている。ボタン３２〜３６は、マウス等の入力装置１０により選択することにより操作される。ボタン３２〜３６の操作が入力されることにより、表示装置１２の表示が基本画面からボタン３２〜３６に対応した画面に切り換えられる。

登録情報表示部３１に表示される登録情報には、被検体分類情報、診断情報、例数及び特徴量１〜３の情報が含まれている。被検体分類情報には、年齢、性別、体重及び血圧等の情報が含まれている。また、診断情報には、症例名の情報が含まれている。データベースには、これらの情報が関連付けて（分類されて）蓄積されている。

＜データの追加＞
基本画面（図４）上で新規データ追加ボタン３２が操作されると、表示装置１２の表示は図５に示すような新規データ選択画面に切り換えられる。新規データ選択画面には、計測データリスト表示部３７、ＯＫボタン３８及びキャンセルボタン３９が含まれている。計測データリスト表示部３７に表示される計測データリストには、計測日、被検者ＩＤ、年齢及び性別の情報が含まれている。

新規データ選択画面の計測データリスト表示部３７上で計測データを選択し、ＯＫボタン３８を操作することにより、表示装置１２の表示は図６に示すような分類先選択画面に切り換えられる。また、キャンセルボタン３９を操作すれば、計測データの選択は中止され、画面は基本画面に戻される。

図６において、分類先選択画面には、計測データ表示部４０、診断結果・他検査情報入力部４１、特徴量表示部４２、データベース表示部４３、データ追加ボタン４４及びキャンセルボタン４５が含まれている。

計測データ表示部４０には、新規データ選択画面で選択された新規計測データが表示される。診断結果・他検査情報入力部４１には、医師による診断結果を入力するための症例名入力欄、体重入力欄、及び血圧入力欄等が含まれている。入力装置１０により診断結果・他検査情報入力部４１を選択し、必要な情報を入力することが可能である。

特徴量表示部４２には、第１〜第３の特徴量抽出手段１７〜１９による演算処理を起動するための第１〜第３の計算起動ボタンと、第１〜第３の特徴量の計算結果を表示するための第１〜第３の計算結果表示部とが含まれている。入力装置１０により計算起動ボタンを操作することにより、特徴量計算が実行され、その計算結果が対応する計算結果表示部に表示される。

特徴量の計算は、特徴量抽出手段１７〜１９により行われるが、この際に必要な情報（過去のデータベース又は新規計測データ等）は、データベース管理手段２０から各特徴量抽出手段１７〜１９へ送られる。

データベース表示部４３には、現在のデータベース情報が表示される。分類先選択画面におけるデータベース表示部４３の表示は、現在のデータベースに含まれる全ての情報を表示しても、新規計測データが該当すると推定される分類に関する情報のみを表示してもよい。図６では、症例名の情報が未入力であるため、年齢及び性別の情報と特徴量１〜３の計算結果とから、該当すると推定される３つの分類が表示されている。

分類先選択画面のデータベース表示部４３上で分類を選択し、データ追加ボタン４４を操作することにより、新規計測データの情報がデータベースに追加され、データベースが更新登録される。このとき、データベース内の各特徴量の再計算も実行される。また、キャンセルボタン４５を操作すれば、新規計測データのデータベースへの追加は中止され、画面は基本画面に戻される。

＜データの削除＞
また、基本画面（図４）の登録情報表示部３１上でいずれかの分類を選択し、データ削除ボタン３３を操作すると、表示装置１２の表示は、図７に示すような削除対象データリスト画面に切り換えられる。削除対象データリスト画面には、データリスト表示部４６、削除ボタン４７及びキャンセルボタン４８が含まれている。

削除対象データリスト画面のデータリスト表示部４６上で計測データを選択し、削除ボタン４７を操作することにより、選択された計測データがデータベースから削除され、データベースが更新登録される。このとき、データベース内の各特徴量の再計算も実行される。また、キャンセルボタン４８を操作すれば、計測データのデータベースからの削除は中止され、画面は基本画面に戻される。

＜分類の追加＞
さらに、基本画面（図４）上で新規分類作成ボタン３４を操作すると、表示装置１２の表示は、図８に示すような新規分類作成画面に切り換えられる。新規分類作成画面には、分類情報入力部４９、ＯＫボタン５０及びキャンセルボタン５１が含まれている。分類情報入力部４９には、入力装置１０により、分類名、症例名等の分類情報を入力することができる。分類情報入力部４９に情報を入力し、ＯＫボタン５０を操作することにより、新規分類が追加され、データベースが更新登録される。これにより、基本画面の登録情報表示部３１の表示も更新される。また、キャンセルボタン５１を操作すれば、新規分類の追加は中止され、画面は基本画面に戻される。

＜分類の削除＞
さらにまた、基本画面（図４）の登録情報表示部３１上でいずれかの分類を選択し、分類削除ボタン３５を操作することにより、選択した分類をデータベースから削除することができる。
なお、基本画面（図４）の終了ボタン３６を操作することにより、データベースの更新を行うためのプログラムは終了される。

次に、図９は図１の生体光計測装置を用いた新規計測データの処理手順を示すフローチャートである。まず、新規の計測を行い、新規の計測結果が得られると（ステップＳ１）、この新規の計測結果から特徴量の抽出を行う（ステップＳ２）。特徴量が抽出されると、新規の計測結果及び特徴量と、過去の各症例における計測結果及び特徴量との比較を行う（ステップＳ３）。そして、比較結果と他検査の検査結果とを総合して診断を行う（ステップＳ４）。

以上により得られた診断結果に基づき、新規の計測で得られた計測結果を既存のデータベースに加えるかどうかを選択する（ステップＳ５）。診断結果が既存のデータベース内で分類されているどの症例にも該当しない場合や、今回計測された計測結果が特異な例であると判断される場合には、データベースに加えないという選択を行う（ステップＳ６）。

データベースに加えると判断した場合には、診断結果に基づき、データベース内のどの分類に加えるかを選択し、データベースに加える選択を行う（ステップＳ７）。この後、追加された計測データの登録が行われ、さらに特徴量の再計算が自動的に行われ、データベースの更新が終了する（ステップＳ８）。

このような生体光計測装置では、データベース管理手段２０により、被検体分類情報及び診断情報と特徴量とを関連付けて蓄積することによりデータベースが管理されるので、より多くの計測結果から得られる情報を効率的に利用することができる。即ち、新規の計測結果を、各症例における過去の計測結果との比較を行うことで診断を行った後、分類された計測結果として、データベースに追加することで、計測結果の症例数を増加させ、次の診断に参照する有用な情報を提供することができる。

また、信号処理部８には、計測データから異なる特徴量を抽出する新たな特徴量抽出手段を追加可能であり、データベース管理手段２０は、特徴量抽出手段の追加に応じてデータベースに新たな特徴量の項目を追加するので、抽出すべき特徴量の変化や増加に容易に対応することができる。

なお、上記の例では、信号処理部８の全ての機能を１つのコンピュータにより実現したが、複数のコンピュータに分散して処理することも可能である。

この発明の実施の形態１による生体光計測装置を示すブロック図である。 図１の信号処理部の機能を示すブロック図である。 図１の記憶装置に格納されたプログラムの関連性を示す説明図である。 図１の表示装置に表示されるデータベース管理の基本画面を示す説明図である。 図１の表示装置に表示される新規データ選択画面を示す説明図である。 図１の表示装置に表示される分類先選択画面を示す説明図である。 図１の表示装置に表示される削除対象データリスト画面を示す説明図である。 図１の表示装置に表示される新規分類作成画面を示す説明図である。 図１の生体光計測装置を用いた新規計測データの処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

８ 信号処理部、１７ 第１の特徴量抽出手段、１８ 第２の特徴量抽出手段、１９ 第３の特徴量抽出手段、２０ データベース管理手段、２２ 記憶手段、２３ 表示手段。

Claims (3)

1. 生体光計測により得られた計測データから特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、入力された被検体分類情報及び診断情報と上記特徴量とを関連付けてデータベースに蓄積することを管理するデータベース管理手段と、上記データベースを表示する表示手段とを具備する信号処理部を有する生体光計測装置であって、前記信号処理部は、新規の計測結果と当該新規の計測結果の特徴量と、過去の各症例における計測結果と当該過去の計測結果の特徴量との比較を行い、比較を行った結果に応じて前記データベースへの新規の計測結果の特徴量の追加の可否を選択する手段を備えたことを特徴とする生体光計測装置。
2. 前記選択する手段は、前記新規の計測結果が既存のデータベース内で分類されているどの症例にも該当しない場合、前記新規の計測結果が特異な例であると判断される場合には、前記データベースに新規の計測結果の特徴量を加えない選択を行うことを特徴とする請求項１に記載の生体光計測装置。
3. 前記選択する手段は、前記データベースに加えると判断した場合には、前記新規の計測結果に基づき、データベース内のどの分類に追加するかの選択と、前記新規の計測結果の特徴量を前記データベースに追加する選択とを行い、
   前記データベース管理手段は、前記新規の計測結果の特徴量の前記データベースへの登録と、前記新規の計測結果の特徴量を加えて前記データベースを更新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。

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