JP4978485B2 - Optical biometric device - Google Patents

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Description

本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光生体測定装置に関する。特に、脳内各部の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を測定することにより、生体の組織が正常であるか否かを診断するための酸素モニタ等として使用することができる光生体測定装置に関する。 The present invention relates to an optical biometric apparatus that measures brain activity non-invasively. In particular, photobiological measurement that can be used as an oxygen monitor or the like for diagnosing whether or not a living tissue is normal by measuring temporal changes in blood flow in each part of the brain and changes in oxygen supply over time Relates to the device.

ヘモグロビンは、血液中で酸素を運搬する役割を果たしている。血液中に含まれるヘモグロビンの濃度は、血管の拡張・収縮に応じて増減するため、ヘモグロビンの濃度を測定することによって、血管の拡張・収縮を検出することが知られている。
そこで、ヘモグロビンの濃度が生体内部の酸素代謝機能に対応することを利用することにより、光を用いて生体内部を簡便に無侵襲で測定する生体測定方法が知られている。ヘモグロビンの濃度は、可視光から近赤外領域までの波長の光を生体に照射することにより、生体を透過して得られる光の量から求められる。
Hemoglobin plays a role in carrying oxygen in the blood. Since the concentration of hemoglobin contained in blood increases or decreases according to the expansion / contraction of blood vessels, it is known to detect the expansion / contraction of blood vessels by measuring the concentration of hemoglobin.
In view of this, there has been known a biological measurement method that uses light to measure the inside of a living body simply and non-invasively by utilizing the fact that the concentration of hemoglobin corresponds to the oxygen metabolism function inside the living body. The concentration of hemoglobin can be obtained from the amount of light obtained through the living body by irradiating the living body with light having a wavelength from visible light to the near infrared region.

さらに、ヘモグロビンは、酸素と結合してオキシヘモグロビン(以下、「oxyHb」ともいう)となり、一方、酸素と離れてデオキシヘモグロビン(以下、「deoxyHb」ともいう)となる。脳内では、血流再配分作用によって活性化している部位には酸素供給が行われ、酸素と結合したオキシヘモグロビンの濃度が増加することも知られている。よって、オキシヘモグロビンの濃度を測定することにより、脳活動の観察に応用することができる。オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとは、可視光から近赤外領域にかけて異なる分光吸収スペクトル特性を有しているので、例えば、近赤外光を用いてオキシヘモグロビン濃度及びデオキシヘモグロビン濃度を求めることができる。 Furthermore, hemoglobin is combined with oxygen to become oxyhemoglobin (hereinafter also referred to as “oxyHb”), and away from oxygen to be deoxyhemoglobin (hereinafter also referred to as “deoxyHb”). It is also known that in the brain, oxygen is supplied to a site activated by blood flow redistribution, and the concentration of oxyhemoglobin combined with oxygen increases. Therefore, by measuring the concentration of oxyhemoglobin, it can be applied to the observation of brain activity. Since oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin have different spectral absorption spectrum characteristics from visible light to near-infrared region, for example, oxyhemoglobin concentration and deoxyhemoglobin concentration can be obtained using near-infrared light.

そこで、非侵襲で脳活動を測定するために、送光プローブと受光プローブとを備える光生体測定装置が開発されている。光生体測定装置では、被検体の頭部皮膚表面上に配置した送光プローブにより、脳に近赤外光を照射するとともに、頭部皮膚表面上に配置した受光プローブにより、脳から放出された近赤外光の光量を検出する。近赤外光は、頭部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、送光プローブと受光プローブと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の経時変化を測定データとして求めることができる。図8は、測定データの一例を示す図である。なお、縦軸は濃度を示し、横軸は時間を示す。 Therefore, in order to measure brain activity non-invasively, an optical biometric apparatus including a light transmitting probe and a light receiving probe has been developed. In the optical biometric apparatus, the brain is irradiated with near-infrared light by a light-transmitting probe placed on the subject's head skin surface, and emitted from the brain by a light-receiving probe placed on the head skin surface. Detect the amount of near infrared light. Near-infrared light passes through the head skin tissue and bone tissue and is absorbed by oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin in the blood. Therefore, by using the light-transmitting probe and the light-receiving probe, the oxyhemoglobin concentration and deoxyhemoglobin concentration at the measurement site of the brain, and further the change over time in the total hemoglobin concentration calculated from these can be obtained as measurement data. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of measurement data. In addition, a vertical axis | shaft shows a density | concentration and a horizontal axis shows time.

ここで、送光プローブと受光プローブとのプローブ間隔(チャンネル)と、脳の測定部位との関係について説明する。図9(a)は、一対の送光プローブ12及び受光プローブ13と、脳の測定部位との関係を示す断面図であり、図9(b)は、図9(a)の平面図である。
送光プローブ12が被検体の頭部皮膚表面上の送光点Tに押し当てられるとともに、受光プローブ13が被検体の頭部皮膚表面上の受光点Rに押し当てられる。そして、送光プローブ12から光を照射させるとともに、受光プローブ13に頭部皮膚表面から放出される光を検出させる。このとき、光は、頭部皮膚表面上の送光点Tから照射された光のうちで、バナナ形状(測定領域)を通過した光が、頭部皮膚表面上の受光点Rに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に、送光点Tと受光点Rとを被検体の頭部皮膚表面に沿って最短距離で結んだ線Lの中点M(本明細書中では、頭部皮膚表面での「測定関連位置」ともいう)から、送光点Tと受光点Rとを被検体の頭部皮膚表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さL/2である被検体の部位S(本明細書中では、脳表面での「測定関連位置」ともいう)の受光量情報(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)が求まるとしている。
Here, the relationship between the probe interval (channel) between the light transmitting probe and the light receiving probe and the measurement site of the brain will be described. FIG. 9A is a cross-sectional view showing the relationship between the pair of light transmitting probe 12 and light receiving probe 13 and the measurement site of the brain, and FIG. 9B is a plan view of FIG. 9A. .
The light transmitting probe 12 is pressed against the light transmitting point T on the subject's head skin surface, and the light receiving probe 13 is pressed against the light receiving point R on the subject's head skin surface. And while irradiating light from the light transmission probe 12, the light reception probe 13 is made to detect the light discharge | released from the head skin surface. At this time, the light that has passed through the banana shape (measurement region) among the light emitted from the light transmission point T on the head skin surface reaches the light receiving point R on the head skin surface. Thereby, in the measurement region, in particular, the midpoint M of the line L connecting the light transmitting point T and the light receiving point R at the shortest distance along the surface of the head skin of the subject (in this specification, the head A depth L / 2 that is half the distance of the line connecting the light transmitting point T and the light receiving point R along the surface of the subject's head skin at the shortest distance from the “measurement related position” on the skin surface) Light receiving amount information (oxyhemoglobin concentration, deoxyhemoglobin concentration, and total hemoglobin concentration calculated from these) of the site S of the subject (also referred to as “measurement-related position” on the brain surface in this specification) It is said that will be found.

また、脳の各部位と脳機能とについて説明する。図10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76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。
In addition, each part of the brain and brain function will be described. FIG. 10 is a diagram showing an example of the cerebral cortex of the human brain. For convenience, the brain is divided into four parts: frontal lobe 71, parietal lobe 72, occipital lobe 73, and temporal lobe 74. A Sylvian groove 77 separates the temporal lobe 74 from other parts. A central groove 78 separates the frontal lobe 71 and the parietal lobe 72. Further, the parietal lobe 72 and the occipital lobe 73 are divided by a portion called angular turn (not shown).
A motor area 75 that transmits a command of movement to each part of the body is in front of the central groove 78 and occupies a part of the frontal lobe 71. A somatosensory area 76 that recognizes somatic sensations such as touch, pain, and pressure is behind the central groove 78 and occupies a part of the parietal lobe 72. The visual cortex 80 is in a part behind the occipital lobe 73. The auditory area 79 occupies a part of the temporal lobe 74. Furthermore, the motorized language center 81 occupies a part of the frontal lobe 71.

そこで、近年、運動や感覚や思考等の脳機能に関する脳の測定部位のヘモグロビン濃度等を計測することにより、脳機能診断や循環器系障害診断等の医療分野に適用される光生体測定装置が開発されてきている。
このような光生体測定装置では、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(例えば、特許文献1参照)。
NIRSにおいては、複数個の送光プローブと、複数個の受光プローブとを所定の配列で被検体の頭部皮膚表面に密着させるために、ホルダが使用される。このようなホルダとしては、例えば、頭部皮膚表面の形状に合わせて椀形状に成型された成型ホルダが使用されている。成型ホルダには貫通孔が複数個設けられ、送光プローブと受光プローブとがそれらの貫通孔に挿入されることによって、チャンネルが一定となり、頭部皮膚表面から特定の深度の受光量情報を得ている。
図11は、上述したようなNIRSにおける12個の送光プローブと12個の受光プローブとの位置関係を示す平面図である。送光プローブ12a〜12lと受光プローブ13a〜13lとは、斜め方向に交互となるように配置されている。なお、送光プローブ12a〜12lから照射された光は、隣接する受光プローブ13a〜13l以外の離れた受光プローブ13a〜13lでも検出されるが、ここでは説明を簡単にするため、隣接する受光プローブ13a〜13lのみで検出されることとする。よって、合計36個の受光量情報(測定データ)が得られることとする。
なお、一般的にチャンネルを30mmとしたものが用いられ、チャンネルが30mmである場合には、上述したようにチャンネルの中点からの深度15mm〜20mmの受光量情報が得られると考えられている。すなわち、頭部皮膚表面から深度15mm〜20mmの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関した受光量情報(測定データ)が得られる。
Therefore, in recent years, an optical biometric apparatus applied to the medical field such as brain function diagnosis and circulatory system failure diagnosis by measuring the hemoglobin concentration and the like of the measurement site of the brain related to brain functions such as movement, sense and thought It has been developed.
In such a photobiological measurement device, for example, a near-infrared spectrometer (hereinafter abbreviated as NIRS) or the like is used (see, for example, Patent Document 1).
In NIRS, a holder is used to bring a plurality of light transmitting probes and a plurality of light receiving probes into close contact with the subject's head skin surface in a predetermined arrangement. As such a holder, for example, a molded holder is used which is molded into a bowl shape in accordance with the shape of the head skin surface. The molding holder has a plurality of through-holes, and the light transmission probe and the light-receiving probe are inserted into the through-holes, so that the channel becomes constant, and the received light amount information at a specific depth is obtained from the head skin surface. ing.
FIG. 11 is a plan view showing the positional relationship between 12 light transmitting probes and 12 light receiving probes in NIRS as described above. The light transmitting probes 12a to 12l and the light receiving probes 13a to 13l are arranged alternately in the oblique direction. The light emitted from the light transmitting probes 12a to 12l is also detected by the light receiving probes 13a to 13l apart from the adjacent light receiving probes 13a to 13l. However, in order to simplify the description here, the adjacent light receiving probes are used. It is assumed that only 13a to 13l are detected. Therefore, a total of 36 received light amount information (measurement data) is obtained.
In general, a channel with a channel of 30 mm is used, and when the channel is 30 mm, it is considered that the received light amount information with a depth of 15 mm to 20 mm from the midpoint of the channel can be obtained as described above. . In other words, the position at a depth of 15 mm to 20 mm from the surface of the head skin substantially corresponds to the brain surface region, and the received light amount information (measurement data) related to the brain activity is obtained.

そして、NIRSで得られた脳活動に関する測定データは、医師等によって観察されるために、画像として表示される。図12は、従来の光生体測定装置により36個の測定データが表示されたモニタ画面の一例を示す図である。
モニタ画面には、36個の測定データ#1〜#36の表示が行われている。このとき、図11に示した平面図において、送光プローブ12と受光プローブ13とを最短距離で結んだ線の各中点に、その送光プローブ12から照射させた光を、その受光プローブ13で検出させたときに得られた測定データが配置されるように整列されて表示されている。具体的には、送光プローブ12aから照射させた光を受光プローブ13aで検出させたときの測定データ#1が、左上に配置され、送光プローブ12aから照射させた光を受光プローブ13dで検出させたときの測定データ#2が、測定データ#1の下に配置され、送光プローブ12bから照射させた光を受光プローブ13aで検出させたときの測定データ#7が、測定データ#1の右に配置されるように、36個の測定データ#1〜#36が整列して配置されている。
特開2006−109964号公報
The measurement data regarding brain activity obtained by NIRS is displayed as an image in order to be observed by a doctor or the like. FIG. 12 is a diagram showing an example of a monitor screen on which 36 pieces of measurement data are displayed by a conventional photobiological measurement apparatus.
On the monitor screen, 36 pieces of measurement data # 1 to # 36 are displayed. At this time, in the plan view shown in FIG. 11, the light irradiated from the light transmitting probe 12 to each midpoint of the line connecting the light transmitting probe 12 and the light receiving probe 13 at the shortest distance is used as the light receiving probe 13. The measurement data obtained when they are detected in the above are arranged and displayed so as to be arranged. Specifically, measurement data # 1 when the light irradiated from the light transmitting probe 12a is detected by the light receiving probe 13a is arranged at the upper left, and the light irradiated from the light transmitting probe 12a is detected by the light receiving probe 13d. The measured data # 2 is arranged under the measured data # 1, and the measured data # 7 when the light irradiated from the light transmitting probe 12b is detected by the light receiving probe 13a is the measured data # 1. The 36 pieces of measurement data # 1 to # 36 are arranged and arranged so as to be arranged on the right side.
JP 2006-109964 A

しかしながら、36個の測定データ#1〜#36が、上述したように配置されているだけなので、脳を示す表示がなく、脳の測定部位のどの部分から得られた測定データであるかを把握することが困難であった。
また、脳の解剖学的構造には個人差があり、脳の形状が各人で違っているので、測定データを正確に考察することができないという問題も生じていた。
そこで、本発明は、測定データを観察しながら、測定データが得られた脳の測定部位も容易に把握することができる光生体測定装置を提供することを目的とする。
However, since the 36 pieces of measurement data # 1 to # 36 are only arranged as described above, there is no display indicating the brain, and it is grasped from which part of the measurement part of the brain the measurement data is obtained. It was difficult to do.
In addition, there are individual differences in the anatomical structure of the brain, and the shape of the brain is different for each person, resulting in a problem that measurement data cannot be considered accurately.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical biometric apparatus that can easily grasp the measurement site of the brain from which the measurement data is obtained while observing the measurement data.

上記課題を解決するためになされた本発明の光生体測定装置は、被検体の頭部皮膚表面上に配置される複数個の送光プローブと、当該頭部皮膚表面上に配置される複数個の受光プローブとを有する送受光部と、前記送光プローブが頭部皮膚表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭部皮膚表面から放出される光を検出するように制御することで、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、前記測定データを表示する測定データ表示制御部とを備える光生体測定装置であって、前記被検体の頭部皮膚表面と脳表面と位置関係を示す3次元形態画像データを取得する3次元形態画像データ取得部と、前記3次元形態画像データに基づいて、脳表面画像を表示する脳表面画像表示制御部と、前記3次元形態画像データに基づいて、頭部皮膚表面画像を表示する頭部皮膚表面画像表示制御部と、前記脳表面画像及び頭部皮膚表面画像の少なくとも1つの画像を表示するように決定する画像表示制御部と、前記測定データが得られる被検体の脳表面上の測定関連位置を算出する測定関連位置算出部とを備え、前記測定関連位置算出部は、前記頭部皮膚表面画像の表示中に、前記被検体の頭部皮膚表面上に配置された送光プローブの位置と受光プローブの位置とに対応する頭部皮膚表面画像中の位置が入力装置で指定されることにより、前記測定データが得られる被検体の脳表面上の測定関連位置を算出して、前記測定データ表示制御部は、前記脳表面画像が表示されているときに、前記脳表面画像の測定関連位置中に測定データを表示するようにしている。 The optical biometric apparatus of the present invention made to solve the above-described problems includes a plurality of light-transmitting probes disposed on the surface of the head skin of the subject and a plurality of light-transmitting probes disposed on the surface of the head skin. By controlling the light transmitting / receiving part having the light receiving probe and the light transmitting probe to irradiate light on the head skin surface and to detect the light emitted from the head skin surface, An optical biometric apparatus comprising a light transmission / reception unit control unit for obtaining measurement data relating to brain activity and a measurement data display control unit for displaying the measurement data, wherein the positional relationship between the head skin surface and the brain surface of the subject A three-dimensional morphological image data acquisition unit that acquires three-dimensional morphological image data, a brain surface image display control unit that displays a brain surface image based on the three-dimensional morphological image data, and the three-dimensional morphological image data. Based on A head skin surface image display control unit for displaying the head skin surface image, and the image display control unit that determines to display at least one image of the brain surface image and head skin surface image, the measurement data A measurement-related position calculation unit that calculates a measurement-related position on the brain surface of the subject from which the measurement-related position calculation unit is displayed during display of the head skin surface image. The position of the head skin surface image corresponding to the position of the light transmitting probe arranged on the skin surface and the position of the light receiving probe is designated by the input device, whereby the brain surface of the subject from which the measurement data is obtained The above measurement-related position is calculated, and the measurement data display control unit displays measurement data in the measurement-related position of the brain surface image when the brain surface image is displayed.

ここで、「被検体の脳表面を示す3次元形態画像データ」とは、例えば、核磁気共鳴画像診断装置(以下、MRIと略す)やCT画像等により作成された被検体の映像データから、脳表面を示す映像データを抽出することにより作成された3次元画像データや、標準的な3次元の脳表面を示すテンプレートデータ等のことをいう。
本発明の光生体測定装置によれば、3次元形態画像データ取得部は、被検体の脳表面を示す3次元形態画像データを取得する。また、測定関連位置算出部は、測定データが得られる被検体の脳表面上の測定関連位置(例えば、送光プローブの位置と受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と脳表面とが交差する位置)を算出する。
これにより、脳表面画像表示制御部が、3次元形態画像データに基づいて、脳表面画像を表示すると、測定データ表示制御部は、脳表面画像の測定関連位置中に測定データを表示する。すなわち、脳表面画像上に測定データが重畳されて表示される。
Here, the “three-dimensional morphological image data indicating the brain surface of the subject” is, for example, from the video data of the subject created by a nuclear magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter abbreviated as MRI), a CT image, or the like. This refers to 3D image data created by extracting video data representing the brain surface, template data representing a standard 3D brain surface, and the like.
According to the optical biometric apparatus of the present invention, the three-dimensional morphological image data acquisition unit acquires three-dimensional morphological image data indicating the brain surface of the subject. In addition, the measurement related position calculation unit calculates a measurement related position on the brain surface of the subject from which the measurement data is obtained (for example, a perpendicular bisector of a line connecting the position of the light transmitting probe and the position of the light receiving probe, and the brain The position where the surface intersects is calculated.
Accordingly, when the brain surface image display control unit displays the brain surface image based on the three-dimensional morphological image data, the measurement data display control unit displays the measurement data in the measurement-related position of the brain surface image. That is, the measurement data is displayed superimposed on the brain surface image.

したがって、本発明の光生体測定装置によれば、脳表面画像上に測定データが重畳されて表示されるので、測定データを観察しながら、測定データが得られる脳の測定部位も容易に把握することができる。 Therefore, according to the photobiological measurement device of the present invention, since the measurement data is displayed superimposed on the brain surface image, the measurement site of the brain from which the measurement data can be obtained can be easily grasped while observing the measurement data. be able to.

(その他の課題を解決するための手段及び効果)
また、本発明の光生体測定装置は、前記3次元形態画像データ取得部は、前記被検体の頭部皮膚表面と脳表面との位置関係を示す3次元形態画像データを取得して、前記3次元形態画像データに基づいて、頭部皮膚表面画像を表示する頭部皮膚表面画像表示制御部と、前記脳表面画像及び頭部皮膚表面画像の少なくとも1つの画像を表示するように決定する画像表示制御部とを備え、前記測定関連位置算出部は、前記頭部皮膚表面画像の表示中に、前記被検体の頭部皮膚表面上に配置された送光プローブの位置と受光プローブの位置とに対応する頭部皮膚表面画像中の位置が入力装置で指定されることにより、前記測定データが得られる被検体の脳表面上の測定関連位置を算出するようにしてもよい。
(Means and effects for solving other problems)
In the photobiological measurement apparatus according to the present invention, the three-dimensional morphological image data acquisition unit acquires three-dimensional morphological image data indicating a positional relationship between a head skin surface and a brain surface of the subject, Based on the three-dimensional form image data, a head skin surface image display control unit that displays a head skin surface image, and an image display that is determined to display at least one of the brain surface image and the head skin surface image A control unit, and the measurement-related position calculation unit is configured to display a position of the light transmitting probe and a position of the light receiving probe disposed on the head skin surface of the subject during display of the head skin surface image. A measurement-related position on the brain surface of the subject from which the measurement data is obtained may be calculated by designating the corresponding position in the head skin surface image with the input device.

ここで、「被検体の頭部皮膚表面を示す3次元形態画像データ」とは、例えば、MRIやCT画像等により作成された被検体の映像データから、頭部皮膚表面を示す映像データを抽出することにより作成された3次元画像データや、標準的な3次元の頭部皮膚表面を示すテンプレートデータ等のことをいう。
本発明の光生体測定装置によれば、3次元形態画像データ取得部は、被検体の頭部皮膚表面と脳表面との位置関係を示す3次元形態画像データを取得することにより、頭部皮膚表面と脳表面との位置関係を正確に認識することができる。そして、画像表示制御部は、入力装置等からの操作信号によって、脳表面画像及び頭部皮膚表面画像の少なくとも1つの画像を表示するように決定する。
これにより、まず、画像表示制御部が、頭部皮膚表面画像を表示すると決定すると、頭部皮膚表面画像表示制御部は、3次元形態画像データに基づいて、頭部皮膚表面画像を表示する。そして、測定関連位置算出部は、被検体の頭部皮膚表面上に配置された送光プローブの位置と受光プローブの位置とに対応する頭部皮膚表面画像中の位置が入力装置で指定されることにより、測定データが得られる被検体の脳表面上の測定関連位置を算出する。このとき、頭部皮膚表面と脳表面との位置関係を正確に認識しているので、脳の解剖学的構造に個人差があるにもかかわらず、測定データが得られる脳の測定部位を正確に算出することができる。
次に、画像表示制御部が、脳表面画像を表示すると決定すると、脳表面画像表示制御部が、3次元形態画像データに基づいて、脳表面画像を表示し、測定データ表示制御部は、脳表面画像の測定関連位置中に測定データを表示する。すなわち、脳表面画像上に測定データが重畳されて表示される。
したがって、本発明の光生体測定装置によれば、脳の解剖学的構造に個人差があるにもかかわらず、測定データが得られる脳の測定部位を正確に算出するので、測定データが得られる脳の測定部位も正確に把握しながら、測定データを観察することができる。
Here, “three-dimensional morphological image data indicating the surface of the subject's head skin” is, for example, extracting video data indicating the surface of the head skin from the image data of the subject created by MRI, CT images, or the like. 3D image data created by doing this, template data indicating a standard 3D head skin surface, and the like.
According to the photobiological measurement device of the present invention, the three-dimensional morphological image data acquisition unit acquires three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the head skin surface and the brain surface of the subject, thereby obtaining the head skin. The positional relationship between the surface and the brain surface can be accurately recognized. Then, the image display control unit determines to display at least one of the brain surface image and the head skin surface image by an operation signal from the input device or the like.
Thereby, first, when the image display control unit determines to display the head skin surface image, the head skin surface image display control unit displays the head skin surface image based on the three-dimensional morphological image data. Then, the measurement-related position calculation unit designates a position in the head skin surface image corresponding to the position of the light transmitting probe and the position of the light receiving probe arranged on the head skin surface of the subject with the input device. Thus, the measurement-related position on the brain surface of the subject from which the measurement data is obtained is calculated. At this time, since the positional relationship between the head skin surface and the brain surface is accurately recognized, the brain measurement site where measurement data is obtained can be accurately obtained despite individual differences in the anatomical structure of the brain. Can be calculated.
Next, when the image display control unit determines to display the brain surface image, the brain surface image display control unit displays the brain surface image based on the three-dimensional morphological image data, and the measurement data display control unit Display measurement data in measurement-related positions on the surface image. That is, the measurement data is displayed superimposed on the brain surface image.
Therefore, according to the photobiological measurement apparatus of the present invention, the measurement data of the brain can be obtained accurately because the measurement site of the brain from which the measurement data can be obtained is accurately calculated regardless of individual differences in the anatomical structure of the brain. The measurement data can be observed while accurately grasping the measurement site of the brain.

また、本発明の光生体測定装置は、前記測定関連位置算出部は、測定データが得られる被検体の頭部皮膚表面上の測定関連位置を算出し、前記測定データ表示制御部は、前記頭部皮膚表面画像が表示されているときに、前記頭部皮膚表面画像の測定関連位置中に測定データを表示することを可能とするようにしてもよい。
また、本発明の光生体測定装置は、前記測定関連位置は、前記頭部皮膚表面上では、送光プローブの位置と受光プローブの位置とを頭部皮膚表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置とし、前記脳表面上では、送光プローブの位置と受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とするようにしてもよい。
そして、本発明の光生体装置は、前記測定データは、ヘモグロビン濃度の経時変化を示すデータであるようにしてもよい。
In the photobiological measurement device according to the present invention, the measurement-related position calculation unit calculates a measurement-related position on the skin surface of the subject from which measurement data is obtained, and the measurement data display control unit includes the head When the partial skin surface image is displayed, the measurement data may be displayed in the measurement-related position of the head skin surface image.
In the optical biometric apparatus of the present invention, the measurement-related position is a line connecting the position of the light transmitting probe and the position of the light receiving probe along the head skin surface at the shortest distance on the head skin surface. The position of the midpoint may be a position that intersects the perpendicular bisector of the line connecting the position of the light transmitting probe and the position of the light receiving probe on the brain surface.
In the photobiological apparatus of the present invention, the measurement data may be data indicating a temporal change in hemoglobin concentration.

さらに、本発明の光生体測定装置は、前記脳表面画像及び/又は頭部皮膚表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されるようにしてもよい。
本発明の光生体測定装置によれば、脳表面画像を所望の方向から見た画像となるように表示することができるので、特に注目したい脳の測定部位で得られた測定データが中心にくるようにして表示することができる。
Furthermore, the photobiological measurement device of the present invention may be configured such that the brain surface image and / or the head skin surface image are displayed in such a manner that the direction can be changed so that the image is viewed from a desired direction. Good.
According to the optical biometric apparatus of the present invention, the brain surface image can be displayed so as to be an image viewed from a desired direction, so that the measurement data obtained at the measurement site of the brain to be particularly focused is at the center. Can be displayed.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It cannot be overemphasized that various aspects are included in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

図1は、本発明の一実施形態である光生体測定装置の構成を示すブロック図である。光生体測定装置1は、送受光部11と、発光部2と、光検出部3と、光生体測定装置1全体の制御を行う制御部(コンピュータ)20とにより構成される。
また、図2は、送受光部11における9個の送光プローブ12a〜12iと、8個の受光プローブ13a〜13hとの位置関係を示す平面図である。
さらに、図3は、本発明に係る光生体測定装置1により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、頭部皮膚表面画像24aと、脳表面画像24bと、24個の測定データ#1〜#24とが表示されている。なお、頭部皮膚表面画像24aは、半透明で表示されている。また、図4は、本発明に係る光生体測定装置1により表示されたモニタ画面23aの他の一例を示す図である。モニタ画面23aには、頭部皮膚表面画像24aと、24個の測定データ#1〜#24とが表示されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical biometric apparatus according to an embodiment of the present invention. The photobiological measuring device 1 includes a light transmitting / receiving unit 11, a light emitting unit 2, a light detecting unit 3, and a control unit (computer) 20 that controls the entire photobiological measuring device 1.
FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship between the nine light transmitting probes 12a to 12i and the eight light receiving probes 13a to 13h in the light transmitting / receiving unit 11.
Furthermore, FIG. 3 is a figure which shows an example of the monitor screen 23a displayed by the optical biometric apparatus 1 which concerns on this invention. On the monitor screen 23a, a head skin surface image 24a, a brain surface image 24b, and 24 pieces of measurement data # 1 to # 24 are displayed. The head skin surface image 24a is displayed in a translucent manner. FIG. 4 is a diagram showing another example of the monitor screen 23a displayed by the photobiological measurement apparatus 1 according to the present invention. A head skin surface image 24a and 24 pieces of measurement data # 1 to # 24 are displayed on the monitor screen 23a.

送受光部11は、図2に示すように、9個の送光プローブ12a〜12iと8個の受光プローブ13a〜13hとを有し、送光プローブ12a〜12iと受光プローブ13a〜13hとが斜め方向に交互となるように配置されたものである。なお、送光プローブ12a〜12iと受光プローブ13a〜13hとの間の距離は、30mmである。また、9個の送光プローブ12a〜12iは、光を出射するものであり、一方、8個の受光プローブ13a〜13hは、光の量を検出するものである。
発光部2は、コンピュータ20から入力された駆動信号により9個の送光プローブ12a〜12iのうちから選択される1個の送光プローブに光を送光する。上記光としては、近赤外光(例えば、780nmと850nmとの2波長光)が用いられる。
光検出部3は、8個の受光プローブ13a〜13hで受光した近赤外光(例えば、780nmと850nmとの2波長光)を個別に検出することにより、8個の受光信号(測定データ)をコンピュータ20に出力する。
As shown in FIG. 2, the light transmitting / receiving unit 11 has nine light transmitting probes 12a to 12i and eight light receiving probes 13a to 13h, and the light transmitting probes 12a to 12i and the light receiving probes 13a to 13h are provided. They are arranged alternately in an oblique direction. The distance between the light transmitting probes 12a to 12i and the light receiving probes 13a to 13h is 30 mm. Further, the nine light transmitting probes 12a to 12i emit light, while the eight light receiving probes 13a to 13h detect the amount of light.
The light emitting unit 2 transmits light to one light transmitting probe selected from among the nine light transmitting probes 12a to 12i by a drive signal input from the computer 20. As the light, near infrared light (for example, two-wavelength light of 780 nm and 850 nm) is used.
The light detection unit 3 individually detects near-infrared light (for example, two-wavelength light of 780 nm and 850 nm) received by the eight light receiving probes 13a to 13h, so that eight light receiving signals (measurement data) are detected. Is output to the computer 20.

コンピュータ20においては、CPU21を備え、さらに、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、発光部2及び光検出部3を制御する送受光部制御部4と、形態映像データ取得部31と、3次元形態画像データ取得部32と、頭部皮膚表面画像表示制御部33と、脳表面画像表示制御部34と、測定関連位置算出部35と、ポインタ表示制御部36と、測定データ表示制御部37と、画像表示制御部38とを有する。
また、メモリ25は、測定データを記憶する測定データ記憶部52と、形態映像データや3次元頭部皮膚表面画像データや3次元脳表面画像データ等を記憶する画像データ記憶部53とを有する。
The computer 20 includes a CPU 21, and further includes a memory 25, a display device 23 having a monitor screen 23 a and the like, and a keyboard 22 a and a mouse 22 b which are input devices 22.
Further, the functions processed by the CPU 21 will be described in the form of blocks. The light transmission / reception unit control unit 4 that controls the light emitting unit 2 and the light detection unit 3, the morphological image data acquisition unit 31, and the three-dimensional morphological image data acquisition unit 32 The head skin surface image display control unit 33, the brain surface image display control unit 34, the measurement related position calculation unit 35, the pointer display control unit 36, the measurement data display control unit 37, and the image display control unit 38 Have
The memory 25 includes a measurement data storage unit 52 that stores measurement data, and an image data storage unit 53 that stores morphological video data, 3D head skin surface image data, 3D brain surface image data, and the like.

送受光部制御部4は、発光部2に駆動信号を出力する発光制御部42と、光検出部3からの受光信号(測定データ)を受けることにより測定データを測定データ記憶部52に記憶させる光検出制御部43とを有する。
発光制御部42は、送光プローブ12に光を送光する駆動信号を発光部2に出力する制御を行うものである。
光検出制御部43は、光検出部3からの受光信号を受けることにより、8個の受光プローブ13a〜13hから検出された8個の測定データを測定データ記憶部52に記憶させる制御を行うものである。つまり、1個の送光プローブから光が送光されるごとに、8個の測定データが測定データ記憶部52に記憶されることになる。
The light transmission / reception unit control unit 4 stores the measurement data in the measurement data storage unit 52 by receiving the light emission control unit 42 that outputs a drive signal to the light emission unit 2 and the light reception signal (measurement data) from the light detection unit 3. And a light detection controller 43.
The light emission control unit 42 performs control to output a drive signal for transmitting light to the light transmission probe 12 to the light emitting unit 2.
The light detection control unit 43 performs control to store the eight measurement data detected from the eight light receiving probes 13 a to 13 h in the measurement data storage unit 52 by receiving the light reception signal from the light detection unit 3. It is. That is, every time light is transmitted from one light transmission probe, eight measurement data are stored in the measurement data storage unit 52.

形態映像データ取得部31は、MRIにより作成された形態映像データを取得するとともに、形態映像データを画像データ記憶部53に記憶させる制御を行うものである。なお、MRIは、図5に示すような3方向から撮影された2次元画像を示す形態映像データを作成する装置である。ここで、形態映像データとは、頭部皮膚表面と脳表面とを含む被検体を示すものであり、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データをいう。 The morphological video data acquisition unit 31 acquires morphological video data created by MRI and controls the morphological video data to be stored in the image data storage unit 53. Note that the MRI is a device that creates morphological video data indicating a two-dimensional image taken from three directions as shown in FIG. Here, the morphological image data indicates a subject including a head skin surface and a brain surface, and refers to data composed of a plurality of pixels having numerical values such as intensity information and phase information of MR signals. .

3次元形態画像データ取得部32は、画像データ記憶部53に記憶された形態映像データに基づいて、頭部皮膚表面を示す形態映像データを抽出することにより、3次元頭部皮膚表面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、3次元脳表面画像データを取得するとともに、3次元頭部皮膚表面画像データと3次元脳表面画像データとを画像データ記憶部53に記憶させる制御を行うものである(図6参照)。
上述した抽出する方法としては、例えば、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、3次元頭部皮膚表面画像データと3次元脳表面画像データとを取得するので、頭部皮膚表面と脳表面との位置関係が正確に認識された3次元画像データを取得することができる。
The three-dimensional morphological image data acquisition unit 32 extracts the morphological video data indicating the head skin surface based on the morphological video data stored in the image data storage unit 53, thereby obtaining the three-dimensional head skin surface image data. 3D brain surface image data is obtained by extracting morphological image data indicating the brain surface, and the 3D head skin surface image data and 3D brain surface image data are acquired by an image data storage unit. Control to be stored in 53 is performed (see FIG. 6).
As the extraction method described above, for example, by using a plurality of pixels having numerical values such as MR signal intensity information and phase information, an image region dividing method such as region expansion method, region merging method, heuristic method, boundary element, etc. And a method of extracting a region by connecting them, a method of using a method of extracting a region by deforming a closed curve, and the like. By extracting morphological image data in this way, 3D head skin surface image data and 3D brain surface image data are obtained, so that the positional relationship between the head skin surface and the brain surface was accurately recognized. Three-dimensional image data can be acquired.

頭部皮膚表面画像表示制御部33は、画像データ記憶部53に記憶された3次元頭部皮膚表面画像データに基づいて、頭部皮膚表面画像24aをモニタ画面23aに表示する制御を行うものである。なお、操作者が入力装置22を用いて、所望の方向から見た頭部皮膚表面画像24aとなるように、方向を変更して表示することができるようになっている。また、頭部皮膚表面画像24aは、半透明で表示されたり、透明でないように表示されたりすることができるようになっている。
脳表面画像表示制御部34は、画像データ記憶部53に記憶された3次元脳表面画像データに基づいて、脳表面画像24bをモニタ画面23aに表示する制御を行うものである。なお、操作者が入力装置22を用いて、所望の方向から見た脳表面画像24bとなるように、方向を変更して表示することができるようになっている。
The head skin surface image display control unit 33 performs control to display the head skin surface image 24a on the monitor screen 23a based on the three-dimensional head skin surface image data stored in the image data storage unit 53. is there. Note that the operator can change and display the head skin surface image 24a viewed from a desired direction by using the input device 22. Further, the head skin surface image 24a can be displayed in a semi-transparent or non-transparent manner.
The brain surface image display control unit 34 performs control to display the brain surface image 24b on the monitor screen 23a based on the three-dimensional brain surface image data stored in the image data storage unit 53. The operator can use the input device 22 to change and display the brain surface image 24b viewed from a desired direction.

画像表示制御部38は、操作者が入力装置22を用いて操作信号を入力することにより、頭部皮膚表面画像24aを頭部皮膚表面画像表示制御部33に表示させるように決定したり、脳表面画像24bを脳表面画像表示制御部34に表示させるように決定したり、頭部皮膚表面画像24aを頭部皮膚表面画像表示制御部33に表示させると同時に脳表面画像24bを脳表面画像表示制御部34に表示させるように決定したりする制御を行うものである。
ポインタ表示制御部36は、モニタ画面23aにポインタ(図示せず)を表示するとともに、マウス22bから出力された操作信号に基づいて、モニタ画面23aに表示されたポインタを移動したり、ポインタで位置を指定したりする制御を行うものである。
The image display control unit 38 determines that the head skin surface image 24a is displayed on the head skin surface image display control unit 33 when the operator inputs an operation signal using the input device 22, or the brain. It is determined that the surface image 24b is displayed on the brain surface image display control unit 34, or the head skin surface image 24a is displayed on the head skin surface image display control unit 33. At the same time, the brain surface image 24b is displayed on the brain surface image. Control for determining to be displayed on the control unit 34 is performed.
The pointer display control unit 36 displays a pointer (not shown) on the monitor screen 23a, moves the pointer displayed on the monitor screen 23a based on an operation signal output from the mouse 22b, and positions the pointer with the pointer. Control to specify.

測定関連位置算出部35は、モニタ画面23aに表示された頭部皮膚表面画像24aの所定の位置がポインタで指定されることにより、3次元頭部皮膚表面画像データと3次元脳表面画像データとの位置関係に基づいて、被検体の脳表面上と頭部皮膚表面上との測定関連位置を算出する制御を行うものである。このとき、頭部皮膚表面上の測定関連位置は、送光プローブ12の位置と受光プローブ13の位置とを頭部皮膚表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置とし、脳表面上の測定関連位置は、送光プローブ12の位置と受光プローブ13の位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とする。 The measurement-related position calculation unit 35 designates the three-dimensional head skin surface image data, the three-dimensional brain surface image data, and the like by designating a predetermined position of the head skin surface image 24a displayed on the monitor screen 23a with a pointer. Based on this positional relationship, control is performed to calculate a measurement-related position between the surface of the subject's brain and the surface of the head skin. At this time, the measurement-related position on the head skin surface is the midpoint position of the line connecting the position of the light transmitting probe 12 and the position of the light receiving probe 13 along the head skin surface at the shortest distance, and the brain surface. The upper measurement-related position is a position that intersects the perpendicular bisector of the line connecting the position of the light transmitting probe 12 and the position of the light receiving probe 13.

測定データ表示制御部37は、測定データ記憶部52に記憶された測定データにおいて、送光プローブ12から、送光プローブ12と隣接した受光プローブ13への光の受光量情報(測定データ)を取得して、取得した測定データに基づいて、各波長(オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長)の通過光強度から、オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度及び全ヘモグロビン濃度を求めるとともに、測定関連位置算出部35で算出された測定関連位置に基づいて、測定関連位置中に測定データを表示する制御を行うものである。このとき、脳表面画像24bと頭部皮膚表面画像24aとが表示されているときには、脳表面上の測定関連位置中に測定データ#1〜#24を表示する(図3参照)。また、脳表面画像24bのみが表示されているときには、脳表面上の測定関連位置中に測定データ#1〜#24を表示する。また、頭部皮膚表面画像24aのみが表示されているときには、頭部皮膚表面上の測定関連位置中に測定データ#1〜#24を表示する(図4参照)。さらに、光生体測定装置1では、脳表面画像24bや頭部皮膚表面画像24aを所望の方向から見た画像となるように、方向を変更可能として表示することができるので、測定関連位置の移動に伴って、測定データ表示制御部37は、測定データ#1〜#24を表示する位置も移動させることになる。 The measurement data display control unit 37 acquires light reception amount information (measurement data) from the light transmission probe 12 to the light reception probe 13 adjacent to the light transmission probe 12 in the measurement data stored in the measurement data storage unit 52. Then, based on the acquired measurement data, the oxyhemoglobin concentration, deoxyhemoglobin concentration, and total hemoglobin concentration are determined from the passing light intensity of each wavelength (oxyhemoglobin absorption wavelength and deoxyhemoglobin absorption wavelength), and measurement-related positions Based on the measurement-related position calculated by the calculation unit 35, control for displaying measurement data in the measurement-related position is performed. At this time, when the brain surface image 24b and the head skin surface image 24a are displayed, the measurement data # 1 to # 24 are displayed in the measurement-related positions on the brain surface (see FIG. 3). When only the brain surface image 24b is displayed, the measurement data # 1 to # 24 are displayed in the measurement related positions on the brain surface. When only the head skin surface image 24a is displayed, the measurement data # 1 to # 24 are displayed in the measurement related positions on the head skin surface (see FIG. 4). Further, in the optical biometric apparatus 1, the brain surface image 24b and the head skin surface image 24a can be displayed so that the direction can be changed so as to be an image viewed from a desired direction. Accordingly, the measurement data display control unit 37 also moves the positions where the measurement data # 1 to # 24 are displayed.

次に、光生体測定装置1により、測定データを表示する表示方法について説明する。図7は、光生体測定装置1による表示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、形態映像データ取得部31は、MRIから頭部皮膚表面と脳表面とを含む被検体を示す形態映像データを取得するとともに、形態映像データを画像データ記憶部53に記憶させる(図5参照)。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画像データ記憶部53に記憶される。
Next, a display method for displaying measurement data using the optical biometric apparatus 1 will be described. FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of the display method by the optical biometric apparatus 1.
First, in the process of step S101, the morphological video data acquisition unit 31 acquires morphological video data indicating the subject including the head skin surface and the brain surface from the MRI and stores the morphological video data in the image data storage unit 53. Remember (see FIG. 5). At this time, the morphological image data is stored in the image data storage unit 53 using a storage medium or the like from a separately provided MRI.

次に、ステップS102の処理において、3次元形態画像データ取得部32は、画像データ記憶部53に記憶された形態映像データに基づいて、頭部皮膚表面を示す形態映像データを抽出することにより、3次元頭部皮膚表面画像データを取得するとともに、3次元頭部皮膚表面画像データを画像データ記憶部53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部皮膚表面を示す形態映像データを抽出する(図6(a)参照)。
次に、ステップS103の処理において、3次元形態画像データ取得部32は、画像データ記憶部53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、3次元脳表面画像データを取得するとともに、3次元脳表面画像データを画像データ記憶部53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6(b)参照)。
Next, in the process of step S102, the three-dimensional morphological image data acquisition unit 32 extracts morphological video data indicating the skin surface of the head based on the morphological video data stored in the image data storage unit 53. The three-dimensional head skin surface image data is acquired, and the three-dimensional head skin surface image data is stored in the image data storage unit 53. At this time, for example, morphological image data indicating the head skin surface is extracted by a surface rendering method (see FIG. 6A).
Next, in the process of step S103, the three-dimensional morphological image data acquisition unit 32 extracts the morphological video data indicating the brain surface based on the morphological video data stored in the image data storage unit 53, thereby The brain surface image data is acquired, and the three-dimensional brain surface image data is stored in the image data storage unit 53. At this time, for example, morphological image data indicating the brain surface is extracted by a volume rendering method (see FIG. 6B).

次に、ステップS104の処理において、披検体の頭部皮膚表面に送受光部11を配置する。
次に、ステップS105の処理において、頭部皮膚表面画像表示制御部33は、画像データ記憶部53に記憶された3次元頭部皮膚表面画像データに基づいて、頭部皮膚表面画像をモニタ画面23aに表示する。
次に、ステップS106の処理において、測定関連位置算出部35は、モニタ画面23aに表示された頭部皮膚表面画像24aの所定の位置がポインタで指定されることにより、頭部皮膚表面画像24aに送光プローブ12及び受光プローブ13の配置位置を定め、3次元頭部皮膚表面画像データと3次元脳表面画像データとの位置関係に基づいて、被検体の脳表面上と頭部皮膚表面上との測定関連位置を算出する。
Next, in the process of step S104, the light transmitting / receiving unit 11 is arranged on the surface of the head skin of the sample.
Next, in the process of step S105, the head skin surface image display control unit 33 displays the head skin surface image on the monitor screen 23a based on the three-dimensional head skin surface image data stored in the image data storage unit 53. To display.
Next, in the process of step S106, the measurement related position calculation unit 35 designates a predetermined position of the head skin surface image 24a displayed on the monitor screen 23a with a pointer, so that the head skin surface image 24a is displayed. The arrangement positions of the light transmitting probe 12 and the light receiving probe 13 are determined, and on the brain surface and the head skin surface of the subject based on the positional relationship between the three-dimensional head skin surface image data and the three-dimensional brain surface image data. The measurement-related position of is calculated.

次に、ステップS107の処理において、発光制御部42及び光検出制御部43は、発光部2に駆動信号を出力するとともに、光検出部3からの受光信号(測定データ)を受けることにより測定データを測定データ記憶部52に記憶させる。
次に、ステップS108の処理において、画像表示制御部38は、操作者が入力装置22を用いて操作信号を入力することにより、頭部皮膚表面画像24aを頭部皮膚表面画像表示制御部33に表示させるように決定したり(図4参照)、脳表面画像24bを脳表面画像表示制御部34に表示させように決定したり、頭部皮膚表面画像24aを頭部皮膚表面画像表示制御部33に表示させると同時に脳表面画像24bを脳表面画像表示制御部34に表示させるように決定したり(図3参照)する。
Next, in the process of step S107, the light emission control unit 42 and the light detection control unit 43 output the drive signal to the light emission unit 2 and receive the light reception signal (measurement data) from the light detection unit 3 to measure the measurement data. Is stored in the measurement data storage unit 52.
Next, in the process of step S <b> 108, the image display control unit 38 inputs the operation signal using the input device 22 by the operator, whereby the head skin surface image 24 a is transferred to the head skin surface image display control unit 33. It is determined to be displayed (see FIG. 4), the brain surface image 24b is determined to be displayed on the brain surface image display control unit 34, or the head skin surface image 24a is determined to be displayed on the head skin surface image display control unit 33. At the same time, the brain surface image 24b is determined to be displayed on the brain surface image display control unit 34 (see FIG. 3).

次に、ステップS109の処理において、測定データ表示制御部37は、測定データ記憶部52に記憶された測定データと測定関連位置とに基づいて、測定関連位置中に測定データ#1〜#24を表示する。このとき、脳表面画像24bや頭部皮膚表面画像24aを所望の方向から見た画像となるように、方向を変更可能として表示することができるので、測定関連位置の移動に伴って、測定データ表示制御部37は、測定データ#1〜#24を表示する位置も移動させる。
次に、ステップS110の処理において、画像表示制御部38は、表示する画像を切り替える操作信号が入力されたか否かを判定する。
表示する画像を切り替える操作信号が入力されたと判定したときには、ステップS108の処理に戻る。
一方、表示する画像を切り替える操作信号が入力されていないと判定したときには、本フローチャートを終了させる。
Next, in the process of step S109, the measurement data display control unit 37 shifts the measurement data # 1 to # 24 in the measurement related position based on the measurement data stored in the measurement data storage unit 52 and the measurement related position. indicate. At this time, since the brain surface image 24b and the head skin surface image 24a can be displayed so that the direction can be changed so as to be an image seen from a desired direction, the measurement data is moved along with the movement of the measurement related position. The display control unit 37 also moves the positions for displaying the measurement data # 1 to # 24.
Next, in the process of step S110, the image display control unit 38 determines whether or not an operation signal for switching an image to be displayed is input.
When it is determined that an operation signal for switching the image to be displayed is input, the process returns to step S108.
On the other hand, when it is determined that the operation signal for switching the image to be displayed has not been input, this flowchart is ended.

以上のように、光生体測定装置1によれば、頭部皮膚表面画像24aや脳表面画像24b上に測定データ#1〜#24が重畳されて表示されるので、測定データ#1〜#24を観察しながら、測定データ#1〜#24が得られた脳の測定部位も容易に把握することができる。 As described above, according to the optical biometric apparatus 1, since the measurement data # 1 to # 24 are superimposed and displayed on the head skin surface image 24a and the brain surface image 24b, the measurement data # 1 to # 24 are displayed. , The measurement site of the brain from which the measurement data # 1 to # 24 are obtained can be easily grasped.

(他の実施形態)
上述した光生体測定装置1では、9個の送光プローブ12a〜12iと8個の受光プローブ13a〜13hとを有する送受光部11を示したが、異なる数、例えば12個の送光プローブと12個の受光プローブとを有する送受光部としてもよい。
(Other embodiments)
In the optical biometric apparatus 1 described above, the light transmitting / receiving unit 11 including the nine light transmitting probes 12a to 12i and the eight light receiving probes 13a to 13h is shown. However, a different number, for example, twelve light transmitting probes and It is good also as a light transmission / reception part which has 12 light reception probes.

本発明は、脳内各部の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を測定することにより、生体の組織が正常であるか否かを診断するための酸素モニタ等として使用することができる。 The present invention can be used as an oxygen monitor or the like for diagnosing whether or not a living body tissue is normal by measuring a temporal change in blood flow in each part of the brain and a temporal change in oxygen supply.

本発明の一実施形態である光生体測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical biometric apparatus which is one Embodiment of this invention. 9個の送光プローブと8個の受光プローブとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of nine light transmission probes and eight light reception probes. 本発明に係る光生体測定装置により表示されたモニタ画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the monitor screen displayed by the optical biometric apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光生体測定装置により表示されたモニタ画面の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the monitor screen displayed by the optical biometric apparatus which concerns on this invention. MRIにより得られた3方向の2次元画像を示す図である。It is a figure which shows the two-dimensional image of 3 directions obtained by MRI. 3次元頭部皮膚表面形態画像データと3次元脳表面形態画像データとを示す図である。It is a figure which shows 3D head skin surface form image data and 3D brain surface form image data. 光生体測定装置による表示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。It is a flowchart for demonstrating an example of the display method by an optical biometric apparatus. 測定データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of measurement data. 一対の送光プローブ及び受光プローブと、脳の測定部位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a pair of light transmission probe and light reception probe, and the measurement site | part of a brain. ヒトの脳の大脳皮質の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cerebral cortex of a human brain. 12個の送光プローブと12個の受光プローブとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of 12 light transmission probes and 12 light reception probes. 従来の光生体測定装置により表示されたモニタ画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the monitor screen displayed by the conventional optical biometric apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1:光生体測定装置
4:送受光部制御部
11:送受光部
12:送光プローブ
13:受光プローブ
22:入力装置
23:表示装置
31:形態映像データ取得部
32:3次元形態画像データ取得部
34:脳表面画像表示制御部
35:測定関連位置算出部
37:測定データ表示制御部
T:送光点
R:受光点
M:計測点
1: Optical biometric device 4: Transmitter / receiver controller 11: Transmitter / receiver 12: Transmitter probe 13: Receiver probe 22: Input device 23: Display device 31: Morphological image data acquisition unit 32: Acquire three-dimensional morphological image data Unit 34: Brain surface image display control unit 35: Measurement related position calculation unit 37: Measurement data display control unit T: Light transmission point R: Light reception point M: Measurement point

Claims (5)

被検体の頭部皮膚表面上に配置される複数個の送光プローブと、当該頭部皮膚表面上に配置される複数個の受光プローブとを有する送受光部と、
前記送光プローブが頭部皮膚表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭部皮膚表面から放出される光を検出するように制御することで、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、
前記測定データを表示する測定データ表示制御部とを備える光生体測定装置であって、
前記被検体の頭部皮膚表面と脳表面と位置関係を示す3次元形態画像データを取得する3次元形態画像データ取得部と、
前記3次元形態画像データに基づいて、脳表面画像を表示する脳表面画像表示制御部と、
前記3次元形態画像データに基づいて、頭部皮膚表面画像を表示する頭部皮膚表面画像表示制御部と、
前記脳表面画像及び頭部皮膚表面画像の少なくとも1つの画像を表示するように決定する画像表示制御部と、
前記測定データが得られる被検体の脳表面上の測定関連位置を算出する測定関連位置算出部とを備え、
前記測定関連位置算出部は、前記頭部皮膚表面画像の表示中に、前記被検体の頭部皮膚表面上に配置された送光プローブの位置と受光プローブの位置とに対応する頭部皮膚表面画像中の位置が入力装置で指定されることにより、前記測定データが得られる被検体の脳表面上の測定関連位置を算出して、
前記測定データ表示制御部は、前記脳表面画像が表示されているときに、前記脳表面画像の測定関連位置中に測定データを表示することを特徴とする光生体測定装置。
A plurality of light-transmitting probes disposed on the surface of the head skin of the subject, and a plurality of light-receiving probes disposed on the surface of the head skin;
The light transmission / reception unit control for obtaining measurement data relating to brain activity by controlling the light transmission probe to irradiate light on the skin surface of the head and to detect the light emitted from the surface of the head skin. And
A photobiological measuring device comprising a measurement data display control unit for displaying the measurement data,
A three-dimensional morphological image data acquisition unit for acquiring three-dimensional morphological image data indicating a positional relationship between the head skin surface and the brain surface of the subject;
A brain surface image display control unit for displaying a brain surface image based on the three-dimensional morphological image data;
A head skin surface image display control unit for displaying a head skin surface image based on the three-dimensional form image data;
An image display control unit for determining to display at least one of the brain surface image and the head skin surface image;
A measurement-related position calculation unit that calculates a measurement-related position on the brain surface of the subject from which the measurement data is obtained;
The measurement-related position calculation unit is configured to display the head skin surface corresponding to the position of the light transmitting probe and the position of the light receiving probe arranged on the head skin surface of the subject during the display of the head skin surface image. By specifying the position in the image with the input device, the measurement-related position on the brain surface of the subject from which the measurement data is obtained is calculated,
The optical biometric apparatus, wherein the measurement data display control unit displays measurement data in a measurement-related position of the brain surface image when the brain surface image is displayed.
前記測定関連位置算出部は、測定データが得られる被検体の頭部皮膚表面上の測定関連位置を算出し、
前記測定データ表示制御部は、前記頭部皮膚表面画像が表示されているときに、前記頭部皮膚表面画像の測定関連位置中に測定データを表示することを可能とすることを特徴とする請求項1に記載の光生体測定装置。
The measurement related position calculation unit calculates a measurement related position on the surface of the head skin of the subject from which measurement data is obtained,
The measurement data display control unit can display measurement data in a measurement-related position of the head skin surface image when the head skin surface image is displayed. Item 4. The optical biometric apparatus according to Item 1 .
前記測定関連位置は、前記頭部皮膚表面上では、送光プローブの位置と受光プローブの位置とを頭部皮膚表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置とし、前記脳表面上では、送光プローブの位置と受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光生体測定装置。 The measurement-related position is a position of a midpoint of a line connecting a light transmitting probe position and a light receiving probe position along the head skin surface at the shortest distance on the head skin surface, Then, it is set as the position which cross | intersects the perpendicular bisector of the line | wire which connected the position of the light transmission probe and the position of the light reception probe, The optical biometric apparatus of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記測定データは、ヘモグロビン濃度の経時変化を示すデータであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の光生体測定装置。 The measurement data, optical biometric device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that data showing the time course of hemoglobin concentration. 前記脳表面画像及び/又は頭部皮膚表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の光生体測定装置。 The brain surface image and / or head skin surface image, so that the image seen from a desired direction, any one of claims 1 to 4, characterized in that display the direction changeable The optical biometric apparatus according to 1.
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