JP5347448B2 - Biometric device - Google Patents
Biometric device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5347448B2 JP5347448B2 JP2008296849A JP2008296849A JP5347448B2 JP 5347448 B2 JP5347448 B2 JP 5347448B2 JP 2008296849 A JP2008296849 A JP 2008296849A JP 2008296849 A JP2008296849 A JP 2008296849A JP 5347448 B2 JP5347448 B2 JP 5347448B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- probe
- measurement
- electrode
- brain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する生体測定装置に関する。特に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や脳機能イメージング装置等として使用することができる生体測定装置に関する。 The present invention relates to a biometric apparatus that measures brain activity non-invasively. In particular, the present invention relates to a biometric apparatus that can be used as an oxygen monitor, a brain function imaging apparatus, or the like for diagnosing whether or not a living tissue is normal.
ヘモグロビン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、生体内部を簡便に非侵襲で計測する光生体計測方法が知られている。このような光生体計測方法では、ヘモグロビン濃度は、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。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となり、一方、酸素と離れてデオキシヘモグロビンとなる。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濃度を計測することにより、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、異なる２波長（例えば、７８０ｎｍと８５０ｎｍ）の近赤外光を用いてオキシヘモグロビン濃度とデオキシヘモグロビン濃度とをそれぞれ求めることができる。 There has been known an optical biological measurement method that makes it possible to easily and noninvasively measure the inside of a living body by utilizing the fact that the hemoglobin concentration corresponds to the oxygen metabolism function inside the living body. In such an optical biological measurement method, the hemoglobin concentration is obtained from the amount of light obtained by transmitting through the living body by irradiating the living body with light having a wavelength from visible light to the near infrared region. Furthermore, hemoglobin binds to oxygen to become oxyhemoglobin, while away from oxygen to deoxyhemoglobin. 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, it can be applied to the observation of brain activity by measuring the oxyhemoglobin concentration. Since oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin have different spectral absorption spectrum characteristics from visible light to the near infrared region, the oxyhemoglobin concentration is determined using near infrared light of two different wavelengths (for example, 780 nm and 850 nm). Each deoxyhemoglobin concentration can be determined.
そこで、複数の送光プローブと複数の受光プローブとを有するホルダを備える光計測装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。光計測装置では、被検体の頭皮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、頭皮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。このようにし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を求める。
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７（ａ）は、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断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の平面図である。
送光プローブ１２が被検体の頭皮表面の送光点Ｔに押し当てられるとともに、受光プローブ１３が被検体の頭皮表面の受光点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に頭皮表面から放出される光を検出させる。このとき、光は、頭皮表面の送光点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、頭皮表面の受光点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とを被検体の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線Ｌの中点Ｍから、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検体の頭皮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）が得られる。
Therefore, an optical measuring device including a holder having a plurality of light transmitting probes and a plurality of light receiving probes has been developed (for example, see Patent Document 1). In the optical measurement device, near infrared light is irradiated to the brain by a light transmission probe arranged on the scalp surface of the subject, and near infrared light emitted from the brain is emitted by a light receiving probe arranged on the scalp surface. Detect the amount of light. By using the light transmitting probe and the light receiving probe in this manner, the oxyhemoglobin concentration and deoxyhemoglobin concentration at the measurement site of the brain, and the total hemoglobin concentration calculated from these are obtained.
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.7 (a) is sectional drawing which shows the relationship between a pair of light transmission probe and light reception probe, and the measurement site | part of a brain, FIG.7 (b) is a top view of Fig.7 (a).
The light transmitting probe 12 is pressed against the light transmitting point T on the scalp surface of the subject, and the light receiving probe 13 is pressed against the light receiving point R on the scalp surface of the subject. 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 scalp surface. At this time, among the light irradiated from the light transmission point T on the scalp surface, the light passing through the banana shape (measurement region) reaches the light receiving point R on the scalp surface. As a result, in the measurement region, the light transmitting point T and the light receiving point R are particularly determined from 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 scalp surface of the subject. Received light amount information (oxyhemoglobin concentration, deoxyhemoglobin concentration, and further calculated from these, depth L / 2 of half the distance of the line connected at the shortest distance along the scalp surface of the subject Total hemoglobin concentration).
また、複数の送光プローブと複数の受光プローブとを所定の配列で被検体の頭皮表面に密着させるために、ホルダが使用されている。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、頭皮表面から特定の深度となる複数箇所の脳部位から受光量情報が得られるようになっている。
図８は、ホルダにおける１０個の送光プローブと１０個の受光プローブとの位置関係を示す平面図である。ホルダ５１において送光プローブ１２と受光プローブ１３とが行方向及び列方向に交互となるように正方格子状に配置されている。ホルダ５１は、頭皮から脳までの距離が考慮されて設計されているため、被検体が成人であれば、送光プローブ１２と受光プローブ１３との間の距離（チャンネル）を３０ｍｍとしたものが用いられている。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、頭皮表面から深度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が得られる。
In addition, a holder is used to bring a plurality of light transmitting probes and a plurality of light receiving probes into close contact with the scalp surface of the subject in a predetermined arrangement. The holder is provided with 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 is constant and light is received from a plurality of brain regions at a specific depth from the scalp surface. Quantity information can be obtained.
FIG. 8 is a plan view showing the positional relationship between 10 light transmitting probes and 10 light receiving probes in the holder. In the holder 51, the light transmitting probe 12 and the light receiving probe 13 are arranged in a square lattice pattern so as to be alternated in the row direction and the column direction. Since the holder 51 is designed in consideration of the distance from the scalp to the brain, if the subject is an adult, the holder 51 has a distance (channel) of 30 mm between the light transmitting probe 12 and the light receiving probe 13. It is used. When the channel is 30 mm, it is considered that the received light amount information at 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 scalp surface substantially corresponds to the surface area of the brain, and the received light amount information related to the brain activity can be obtained.
このようなホルダ５１では、１個の送光プローブ１２に光を０．１５秒間送光させ、次に、他の１個の送光プローブ１２に光を０．１５秒間送光させるように順次、送光プローブ１２に光を送光させることにより、合計３１箇所の脳表部位からの受光量情報を得ることができる。なお、送光プローブ１２から照射された光は、隣接する受光プローブ１３以外の離れた受光プローブ１３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１３のみで検出されることとする。
そして、合計３１箇所の脳表部位からの受光量情報を、数値とカラーとの対応関係を示すカラーテーブルに基づいて、カラーマッピングで表示している。このとき、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、医師や検査技師等は、脳のどの部位から受光量情報を得たかを認識するために、核磁気共鳴画像診断装置（以下、ＭＲＩと略す）等から被検体の脳表面を示す３次元形態画像データを得ることにより、脳表面画像を表示して、脳表面画像中に受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示することも行われている。
In such a holder 51, light is sequentially transmitted to one light transmitting probe 12 for 0.15 seconds, and then light is sequentially transmitted to another one light transmitting probe 12 for 0.15 seconds. By sending light to the light transmitting probe 12, light reception amount information from a total of 31 brain surface regions can be obtained. In addition, although the light irradiated from the light transmission probe 12 is detected also by the light receiving probes 13 other than the adjacent light receiving probes 13, here, in order to simplify the description, the light is detected only by the adjacent light receiving probes 13. I will do it.
Then, the received light amount information from 31 brain surface parts in total is displayed by color mapping based on a color table indicating the correspondence between numerical values and colors. At this time, there are individual differences in the anatomical structure of the brain, and the shape of the brain is different for each person. In addition, by obtaining three-dimensional morphological image data indicating the brain surface of the subject from a nuclear magnetic resonance imaging diagnostic apparatus (hereinafter abbreviated as MRI) or the like, the brain surface image is displayed, and the received light amount information is included in the brain surface image. Is also superimposed and displayed by color mapping.
一方、被検体の頭皮表面の電位が神経細胞やシナプスの電気活動の集積・総和に対応することを利用することにより、生体内部を簡便に非侵襲で計測する脳波計測方法も知られている。
そこで、複数の脳波測定電極と１個の基準電極とを有するホルダを備える脳波計が開発されている。脳波計では、被検体の頭皮表面上に配置した脳波測定電極と、被検体の耳等に配置した基準電極とにより、電位差（電位情報）を検出する。
図９は、ホルダにおける１２個の脳波測定電極と１個の基準電極との位置関係を示す平面図である。１２個の脳波測定電極１４が３×４の正方格子状に配置されている。一の脳波測定電極１４と他の脳波測定電極１４との間の距離は、３０ｍｍである。
このようなホルダ６１では、１２個の脳波測定電極１４と基準電極１５との電位差を同時にそれぞれ検出することにより、合計１２箇所の頭皮表面部位の電位情報を得ることができる。そして、合計１２箇所の頭皮表面部位の電位情報を等電位線図で表示している。
On the other hand, there is also known an electroencephalogram measurement method that makes it possible to easily and non-invasively measure the inside of a living body by utilizing the fact that the potential on the scalp surface of a subject corresponds to the accumulation and summation of electrical activities of neurons and synapses.
Therefore, an electroencephalograph including a holder having a plurality of electroencephalogram measurement electrodes and one reference electrode has been developed. In an electroencephalograph, a potential difference (potential information) is detected by an electroencephalogram measurement electrode placed on the scalp surface of the subject and a reference electrode placed on the ear of the subject.
FIG. 9 is a plan view showing the positional relationship between the 12 electroencephalogram measurement electrodes and one reference electrode in the holder. Twelve electroencephalogram measurement electrodes 14 are arranged in a 3 × 4 square lattice pattern. The distance between one electroencephalogram measurement electrode 14 and the other electroencephalogram measurement electrode 14 is 30 mm.
In such a holder 61, potential information of a total of 12 scalp surface parts can be obtained by simultaneously detecting potential differences between the twelve electroencephalogram measurement electrodes 14 and the reference electrode 15. And the potential information of the scalp surface part of a total of 12 places is displayed with the equipotential diagram.
ところで、上述したような光生体測定装置では、空間分解能が高い（例えば、２０ｍｍ間隔となる）ので高次脳機能を知る上で非常に有効な手法であるが、順次、送光プローブ１２に光を送光させてから合計３１箇所の脳表部位からの受光量情報を得るため、時間分解能が低い（例えば、１．５秒間隔となる）という欠点がある。
一方、上述したような脳波計では、１２個の脳波測定電極１４と基準電極１５との電位差を同時に検出することができるので時間分解能が高いが、電位情報には生体内部（低導電特性の頭蓋骨等）に起因する背景雑音やアーチファクトが混入するため、明瞭性を欠く上に、脳波測定電極１４の配置数に制限があるため、空間分解能が低い（例えば、３０ｍｍ間隔となる）という欠点がある。
したがって、測定の目的等に応じて、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とが使い分けられていた。
On the other hand, in the electroencephalograph as described above, the potential difference between the twelve electroencephalogram measurement electrodes 14 and the reference electrode 15 can be detected simultaneously, so that the time resolution is high. Etc.), background noise and artifacts are mixed, resulting in a lack of clarity and a limited number of electroencephalogram measurement electrodes 14, so that the spatial resolution is low (for example, an interval of 30 mm). .
Therefore, depending on the purpose of the measurement and the like, the measurement with the optical biometric apparatus and the measurement with the electroencephalograph are properly used.
しかしながら、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とを使い分けているので、空間分解能が高く、かつ、時間分解能が高い測定を行うことができなかった。
そこで、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とを同時に行うことも考えられるが、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ため、光生体測定装置によるヘモグロビン濃度と、脳波計による神経細胞やシナプスの電気活動の集積・総和とを充分に融合することができなかった。
However, since measurement using an optical biometric apparatus and measurement using an electroencephalograph are properly used, measurement with high spatial resolution and high temporal resolution could not be performed.
Therefore, it is conceivable to simultaneously perform measurement with an optical biometric device and measurement with an electroencephalograph, but there are individual differences in the anatomical structure of the brain, and the shape of the brain is different for each person. The hemoglobin concentration by the biometric device and the accumulation and summation of the electrical activity of neurons and synapses by the electroencephalograph could not be sufficiently fused.
本件発明者らは、上記課題を解決するために、光生体測定装置によるヘモグロビン濃度と、脳波計による神経細胞やシナプスの電気活動の集積・総和とを充分に融合することについて検討を行った。そこで、被検体の頭皮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得た上で、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とを同時に行うことで、空間分解能が高く、かつ、時間分解能が高い測定を行うことができることを見出した。
すなわち、本発明の生体測定装置は、被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと受光プローブと脳波測定電極と、基準電極とを有するホルダと、前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮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、脳活動に関する受光量情報を得る送受光部制御部と、前記脳波測定電極と基準電極との電位差を検出するように制御することで、脳活動に関する電位情報を得る電極制御部とを備える生体測定装置であって、前記被検体の頭皮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、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、前記頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置を示すプローブ配置位置データを取得して、当該プローブ配置位置データに基づいて、前記受光量情報が得られたプローブ測定関連位置を示すプローブ測定関連位置データを作成するプローブ測定関連位置データ作成部と、前記頭皮表面上における脳波測定電極の配置位置を示す電極配置位置データを取得して、当該電極配置位置データに基づいて、前記電位情報が得られた電極測定関連位置を示す電極測定関連位置データを作成する電極測定関連位置データ作成部と、前記脳表面画像中に、前記プローブ測定関連位置データに基づいて、前記受光量情報を重畳して表示するとともに、前記頭皮表面画像中に、前記電極測定関連位置データに基づいて、前記電位情報を重畳して表示する脳活動画像表示制御部とを備えるようにしている。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have studied to fully fuse the hemoglobin concentration by the optical biometric apparatus with the accumulation / summation of the electrical activities of nerve cells and synapses by the electroencephalograph. Therefore, after obtaining three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface of the subject and the brain surface, the measurement by the optical biometric device and the measurement by the electroencephalograph are simultaneously performed, so that the spatial resolution is high. And it discovered that a measurement with high time resolution could be performed.
That is, the biometric apparatus of the present invention includes a light transmitting probe, a light receiving probe, an electroencephalogram measuring electrode, a reference electrode, and a holder disposed on the scalp surface of the subject, and the light transmitting probe transmits light to the scalp surface. Irradiating and controlling the light receiving probe to detect light emitted from the scalp surface, thereby obtaining a light receiving amount information related to brain activity, and a potential difference between the electroencephalogram measuring electrode and the reference electrode A three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the subject. acquires, flop shown a three-dimensional form image display control unit that displays the scalp surface image and the brain surface image, the position of the light-sending probe and received probe on the scalp surface to the display device A probe measurement related position data creating unit for obtaining probe measurement related position data indicating the probe measurement related position from which the received light amount information is obtained based on the probe placement position data; Obtain electrode arrangement position data indicating the arrangement position of the electroencephalogram measurement electrode on the scalp surface, and based on the electrode arrangement position data, obtain electrode measurement related position data indicating the electrode measurement related position from which the potential information was obtained. and the electrode measurement-related position data creation unit that creates, in the front yesterday surface image, on the basis of the probe measurement-related position data, and displays and superimposes the received light amount information, in the scalp surface image, said electrode And a brain activity image display control unit that superimposes and displays the potential information based on the measurement-related position data.
ここで、「被検体の頭皮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」とは、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、頭皮表面と脳表面とを示す映像データを抽出することにより作成された３次元画像データのことをいう（図４参照）。
本発明の生体測定装置によれば、３次元形態画像表示制御部は、被検体の頭皮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。そして、３次元形態画像表示制御部は、３次元形態画像データに基づいて、頭皮表面画像又は脳表面画像を表示する。これにより、医師や検査技師等は、脳の解剖学的構造に個人差があるが、計測しようとする被検体自身の頭皮表面又は脳表面を正確に認識することができるようになる。
Here, “three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the subject” refers to the subject created by a nuclear magnetic resonance imaging diagnostic apparatus (hereinafter abbreviated as MRI), a CT image, or the like. 3D image data created by extracting video data indicating the scalp surface and the brain surface from the video data (see FIG. 4).
According to the biometric apparatus of the present invention, the three-dimensional morphological image display control unit acquires three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the subject. The three-dimensional morphological image display control unit displays a scalp surface image or a brain surface image based on the three-dimensional morphological image data. Accordingly, doctors, laboratory technicians, and the like can accurately recognize the scalp surface or the brain surface of the subject himself / herself to be measured, although there are individual differences in the anatomical structure of the brain.
また、医師や検査技師等は、ホルダを被検体の頭皮表面上に配置する。このとき、送光プローブと受光プローブと脳波測定電極とが被検体の頭皮表面上に配置されることになる。
プローブ測定関連位置データ作成部は、頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置を示すプローブ配置位置データを取得して、プローブ配置位置データに基づいて、受光量情報が得られたプローブ測定関連位置を示すプローブ測定関連位置データを作成する。例えば、医師や検査技師等が、表示装置に表示された頭皮表面画像中の送光プローブ及び受光プローブの配置位置の対応位置を入力装置等で指定することで、プローブ測定関連位置データ作成部は、プローブ配置位置データを取得する。そして、プローブ測定関連位置データ作成部は、プローブ測定関連位置として、脳表面上において、送光プローブの配置位置と受光プローブの配置位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置を算出する。
また、電極測定関連位置データ作成部は、頭皮表面上における脳波測定電極の配置位置を示す電極配置位置データを取得して、電極配置位置データに基づいて、電位情報が得られた電極測定関連位置を示す電極測定関連位置データを作成する。例えば、医師や検査技師等が、表示装置に表示された頭皮表面画像中の脳波測定電極の配置位置の対応位置を入力装置等で指定することで、電極測定関連位置データ作成部は、電極配置位置データを取得する。そして、電極測定関連位置データ作成部は、電極測定関連位置として、頭皮表面上において、脳波測定電極の配置位置を算出する。
A doctor, a laboratory technician, or the like places the holder on the scalp surface of the subject. At this time, the light transmitting probe, the light receiving probe, and the electroencephalogram measurement electrode are arranged on the scalp surface of the subject.
The probe measurement related position data creation unit obtains probe arrangement position data indicating the arrangement positions of the light transmitting probe and the light receiving probe on the scalp surface, and the probe measurement in which the received light amount information is obtained based on the probe arrangement position data. Probe measurement related position data indicating the related position is created. For example, a doctor, a laboratory technician, or the like designates the corresponding position of the arrangement position of the light transmitting probe and the light receiving probe in the scalp surface image displayed on the display device with the input device etc. The probe arrangement position data is acquired. Then, the probe measurement related position data creation unit calculates a position on the brain surface that intersects the vertical bisector of the line connecting the light transmission probe placement position and the light reception probe placement position as the probe measurement related position. calculate.
In addition, the electrode measurement related position data creation unit acquires electrode arrangement position data indicating an arrangement position of the electroencephalogram measurement electrode on the scalp surface, and the electrode measurement related position from which the potential information is obtained based on the electrode arrangement position data The electrode measurement related position data indicating is generated. For example, a doctor, a laboratory technician, or the like designates the corresponding position of the electroencephalogram measurement electrode placement position in the scalp surface image displayed on the display device with the input device etc. Get position data. Then, the electrode measurement related position data creation unit calculates an arrangement position of the electroencephalogram measurement electrode on the scalp surface as the electrode measurement related position.
次に、送受光部制御部は、送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、受光プローブが頭皮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、脳活動に関する受光量情報を得る。また、電極制御部は、脳波測定電極と基準電極との電位差を検出するように制御することで、脳活動に関する電位情報を得る。
脳活動画像表示制御部は、頭皮表面画像及び／又は脳表面画像中に、プローブ測定関連位置データに基づいて、受光量情報を重畳して表示するとともに、電極測定関連位置データに基づいて、電位情報を重畳して表示する。例えば、数値とカラーとの対応関係を示す第一カラーテーブルに基づいて、脳表面画像中に受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示するとともに、頭皮表面画像中に電位情報を等電位線図で重畳して表示する。これにより、医師や検査技師等は、脳の解剖学的構造に個人差があるが、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とを融合することができ、空間分解能が高く、かつ、時間分解能が高い測定を行うことができる。
Next, the light transmission / reception unit controller controls the light reception amount information related to brain activity by controlling the light transmission probe to irradiate light on the scalp surface and to detect light emitted from the scalp surface. obtain. The electrode control unit obtains potential information related to brain activity by performing control so as to detect a potential difference between the electroencephalogram measurement electrode and the reference electrode.
The brain activity image display control unit superimposes and displays the received light amount information on the scalp surface image and / or the brain surface image based on the probe measurement related position data, and on the basis of the electrode measurement related position data. Display information superimposed. For example, based on the first color table indicating the correspondence between numerical values and colors, the received light amount information is superimposed on the brain surface image by color mapping and displayed, and the potential information is displayed on the scalp surface image as an equipotential diagram. Is superimposed and displayed. As a result, doctors, laboratory technicians, etc. have individual differences in the anatomical structure of the brain, but they can fuse the measurement with the optical biometric device and the measurement with the electroencephalograph, the spatial resolution is high, and Measurement with high temporal resolution can be performed.
以上のように、本発明の生体測定装置によれば、被検体の頭皮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得た上で、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とを同時に行うことにより、空間分解能が高く、かつ、時間分解能が高い測定を行うことができる。 As described above, according to the biometric apparatus of the present invention, after obtaining three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface of the subject and the brain surface, the measurement by the optical biometric apparatus and the electroencephalograph By simultaneously performing the measurement according to, it is possible to perform measurement with high spatial resolution and high temporal resolution.
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の生体測定装置は、前記ホルダは、複数の送光プローブと複数の受光プローブと複数の脳波測定電極と１個の基準電極とを有するようにしてもよい。
本発明の生体測定装置によれば、被検体の脳表面全面に関して、空間分解能が高く、かつ、時間分解能が高い測定を行うことができる。
また、本発明の生体測定装置は、前記プローブ測定関連位置は、前記頭皮表面上において、送光プローブの配置位置と受光プローブの配置位置とを頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置とするか、或いは、前記脳表面上において、送光プローブの配置位置と受光プローブの配置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。
また、本発明の生体測定装置は、前記電極測定関連位置は、前記頭皮表面上において、脳波測定電極の配置位置とするか、或いは、前記脳表面上において、前記頭皮表面における脳波測定電極の配置位置からの垂線と交差する位置とするようにしてもよい。
(Means and effects for solving other problems)
In the biometric apparatus of the present invention, the holder may include a plurality of light transmitting probes, a plurality of light receiving probes, a plurality of electroencephalogram measuring electrodes, and one reference electrode.
According to the biometric apparatus of the present invention, measurement with high spatial resolution and high temporal resolution can be performed on the entire brain surface of a subject.
In the biometric apparatus of the present invention, the probe measurement-related position is a line connecting the arrangement position of the light transmitting probe and the arrangement position of the light receiving probe at the shortest distance along the scalp surface on the scalp surface. Alternatively, the position may be a point, or a position on the brain surface that intersects with a perpendicular bisector of a line connecting the arrangement position of the light transmitting probe and the arrangement position of the light receiving probe.
In the biometric apparatus of the present invention, the electrode measurement related position is an arrangement position of the electroencephalogram measurement electrode on the scalp surface, or an arrangement of the electroencephalogram measurement electrode on the scalp surface on the brain surface You may make it be the position which cross | intersects the perpendicular from a position.
そして、本発明の生体測定装置は、前記脳活動画像表示制御部は、数値とカラーとの対応関係を示す第一カラーテーブルに基づいて、前記受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示するとともに、前記電位情報を等電位線図で重畳して表示するようにしてもよい。
本発明の生体測定装置によれば、カラーマッピングと等電位線図とで表示するので、医師や検査技師等は、正確に区別することができる。
さらに、本発明の生体測定装置は、前記３次元形態画像表示制御部は、表示装置に頭皮表面画像と脳表面画像とを一体的に表示し、前記脳活動画像表示制御部は、前記頭皮表面画像又は脳表面画像中に、数値とカラーとの対応関係を示す第一カラーテーブルに基づいて、前記受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示するとともに、前記受光量情報がカラーマッピングで表示された画像と異なる画像中に、数値とカラーとの対応関係を示す第二カラーテーブルに基づいて、前記電位情報をカラーマッピングで重畳して表示するようにしてもよい。
本発明の生体測定装置によれば、頭皮表面画像と脳表面画像とに表示するので、医師や検査技師等は、正確に区別することができる。
In the biometric device of the present invention, the brain activity image display control unit displays the received light amount information by color mapping based on the first color table indicating the correspondence between the numerical value and the color. The potential information may be displayed superimposed on an equipotential diagram.
According to the biometric apparatus of the present invention, display is performed using color mapping and an equipotential diagram, so that doctors, laboratory technicians, and the like can accurately distinguish.
Furthermore, in the biometric device of the present invention, the three-dimensional morphological image display control unit integrally displays a scalp surface image and a brain surface image on the display device, and the brain activity image display control unit is configured to display the scalp surface image. In the image or brain surface image, based on the first color table indicating the correspondence between the numerical value and the color, the received light amount information is superimposed and displayed by color mapping, and the received light amount information is displayed by color mapping. The potential information may be superimposed and displayed by color mapping based on a second color table indicating the correspondence between numerical values and colors in an image different from the image.
According to the biometric apparatus of the present invention, since it is displayed on the scalp surface image and the brain surface image, doctors, laboratory technicians, and the like can accurately distinguish.
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生体測定装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、ホルダにおける１０個の送光プローブと１０個の受光プローブと１２個の脳波測定電極１４と１個の基準電極１５との位置関係を示す平面図である。
生体測定装置１は、被検体の頭皮表面上に配置されるホルダ１１と、発光部２と、光検出部３と、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、ＭＲＩ６とにより構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a biometric apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship among 10 light transmitting probes, 10 light receiving probes, 12 electroencephalogram measuring electrodes 14 and one reference electrode 15 in the holder.
The biometric apparatus 1 includes a holder 11 arranged on the scalp surface of a subject, a light emitting unit 2, a light detecting unit 3, a control unit (computer) 20 that controls the entire biometric apparatus 1, and an MRI 6. Consists of.
ホルダ１１は、１０個の送光プローブ１２と、１０個の受光プローブ１３と、１２個の脳波測定電極１４と、１個の基準電極１５とを有する。
１０個の送光プローブ１２と１０個の受光プローブ１３とは、縦方向と横方向とに交互となるように固定されている。１０個の送光プローブ１２は、光を出射するものであり、一方、１０個の受光プローブ１３は、光強度を検出するものである。なお、送光プローブ１２と受光プローブ１３との間の距離は、３０ｍｍである。
１２個の脳波測定電極１４は、３×４の正方格子状に固定されている。一方、１個の基準電極１５は、被検体の耳等に固定されるようになっている。脳波測定電極１４は、基準電極１５との電位差を検出するものである。そして、１２個の脳波測定電極１４は、後述する電極制御部３２に検出信号（電位情報）を出力する。なお、脳波測定電極１４と脳波測定電極１４との間の距離は、３０ｍｍである。
The holder 11 has ten light transmitting probes 12, ten light receiving probes 13, twelve electroencephalogram measurement electrodes 14, and one reference electrode 15.
Ten light transmitting probes 12 and ten light receiving probes 13 are fixed so as to alternate in the vertical direction and the horizontal direction. Ten light transmitting probes 12 emit light, while ten light receiving probes 13 detect light intensity. Note that the distance between the light transmitting probe 12 and the light receiving probe 13 is 30 mm.
The twelve electroencephalogram measurement electrodes 14 are fixed in a 3 × 4 square lattice shape. On the other hand, one reference electrode 15 is fixed to the ear of the subject. The electroencephalogram measurement electrode 14 detects a potential difference from the reference electrode 15. Then, the twelve electroencephalogram measurement electrodes 14 output detection signals (potential information) to the electrode control unit 32 described later. Note that the distance between the electroencephalogram measurement electrode 14 and the electroencephalogram measurement electrode 14 is 30 mm.
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１０個の送光プローブ１２のうちから選択される１個の送光プローブ１２に光を送光する。上記光としては、近赤外光（例えば、７８０ｎｍと８５０ｎｍ）が用いられる。
光検出部３は、１０個の受光プローブ１３で受光した近赤外光（例えば、７８０ｎｍと８５０ｎｍ）を個別に検出することにより、１０個の受光信号（受光量情報）をコンピュータ２０に出力する。
The light emitting unit 2 transmits light to one light transmission probe 12 selected from the ten light transmission probes 12 by a drive signal input from the computer 20. Near-infrared light (for example, 780 nm and 850 nm) is used as the light.
The light detection unit 3 outputs ten received light signals (received light amount information) to the computer 20 by individually detecting near-infrared light (for example, 780 nm and 850 nm) received by the ten light receiving probes 13. .
ＭＲＩ６は、被検体の頭皮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作成する。具体的には、まず、被検体の頭皮表面と脳表面とを撮影することにより、３方向の２次元画像を示す形態映像データを取得する。ここで、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。そして、頭皮表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭皮表面形態画像データを作成するとともに、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作成することで、被検体の頭皮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作成する（図４参照）。
なお、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、頭皮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。
The MRI 6 creates three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the subject. Specifically, first, morphological image data indicating a two-dimensional image in three directions is acquired by photographing the scalp surface and the brain surface of the subject. Here, the morphological image data is composed of a plurality of pixels having numerical values such as intensity information and phase information of the MR signal. Then, the scalp surface morphological image data is created by extracting the morphological video data showing the scalp surface, and the brain surface morphological image data is created by extracting the morphological video data showing the brain surface. Three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the specimen is created (see FIG. 4).
As the extraction method described above, for example, by using a plurality of pixels having numerical values such as intensity information and phase information of MR signals, an image region dividing method such as region expansion method, region merging method, heuristic method, Examples include a method of extracting a region by connecting boundary elements, a method of using a method of extracting a region by deforming a closed curve, and the like. By extracting morphological video data in this way, scalp surface morphological image data and brain surface morphological image data are acquired, so that clear image data can be acquired.
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３１と、脳波測定電極１４及び基準電極１５を制御する電極制御部３２と、３次元形態画像表示制御部３３と、ポインタ表示制御部３４と、プローブ測定関連位置データ作成部３５と、電極測定関連位置データ作成部３６と、受光量情報及び電位情報を表示する脳活動画像表示制御部３７とを有する。
また、メモリ２５には、３次元形態画像データが記憶されるようになっている。３次元形態画像データは、上述したように、ＭＲＩ６により作成された被検体の映像データから、頭皮表面及び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次元画像データである（図４参照）。
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 that are input devices 22.
Further, the functions processed by the CPU 21 will be described in a block form. The light transmission / reception unit control unit 31 that controls the light emitting unit 2 and the light detection unit 3, the electrode control unit 32 that controls the electroencephalogram measurement electrode 14 and the reference electrode 15, 3D morphological image display control unit 33, pointer display control unit 34, probe measurement related position data creation unit 35, electrode measurement related position data creation unit 36, and brain activity image display for displaying received light amount information and potential information And a control unit 37.
The memory 25 stores three-dimensional form image data. As described above, the three-dimensional morphological image data is three-dimensional image data created by extracting video data showing the scalp surface and brain surface from the video data of the subject created by the MRI 6 (FIG. 4). reference).
ここで、図３は、本発明に係る生体測定装置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、脳表面画像２４ｂが表示されている。
脳表面画像２４ｂ中には、受光量情報がカラーマッピングで重畳されて表示されるとともに、電位情報が等電位線図で重畳されて表示されている。これにより、医師や検査技師等は、脳の解剖学的構造に個人差があるが、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とを融合することができる。
Here, FIG. 3 is a diagram showing an example of the monitor screen 23a displayed by the biometric apparatus 1 according to the present invention. A brain surface image 24b is displayed on the monitor screen 23a.
In the brain surface image 24b, the received light amount information is displayed superimposed on the color mapping, and the potential information is displayed superimposed on the equipotential diagram. Thereby, doctors, laboratory technicians, and the like can fuse the measurement by the optical biometric device and the measurement by the electroencephalograph although there are individual differences in the anatomical structure of the brain.
送受光部制御部３１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（受光量情報）を受ける光検出制御部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。例えば、まず、１個の送光プローブ１２に光を０．１５秒間送光させ、次に、他の１個の送光プローブ１２に光を０．１５秒間送光させるように順次、送光プローブ１２に光を送光させる駆動信号を発光部２に出力する。
光検出制御部４３は、１０個の受光プローブ１３から検出された１０個の受光量情報を光検出部３から受ける制御を行う。
電極制御部３２は、１２個の脳波測定電極１４から検出された１２個の電位情報を受ける制御を行う。
The light transmission / reception unit control unit 31 includes a light emission control unit 42 that outputs a drive signal to the light emitting unit 2 and a light detection control unit 43 that receives a light reception signal (light reception amount information) from the light detection unit 3.
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. For example, light is sequentially transmitted so that light is transmitted to one light transmission probe 12 for 0.15 seconds, and then light is transmitted to another light transmission probe 12 for 0.15 seconds. A drive signal for transmitting light to the probe 12 is output to the light emitting unit 2.
The light detection control unit 43 performs control to receive 10 received light amount information detected from the 10 light receiving probes 13 from the light detection unit 3.
The electrode control unit 32 performs control to receive 12 pieces of potential information detected from the 12 electroencephalogram measurement electrodes 14.
３次元形態画像表示制御部３３は、ＭＲＩ６から被検体の頭皮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メモリ２５に記憶させ、３次元形態画像データに基づいて、頭皮表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとをモニタ画面２３ａに表示する制御を行う（図４参照）。これにより、医師や検査技師等は、脳の解剖学的構造に個人差があるが、被検体自身の頭皮表面と脳表面とを正確に認識することができるようになっている。また、医師や検査技師等が入力装置２２を用いて、所望の方向から見た頭皮表面画像２４ａと脳表面画像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もなっている。なお、３次元形態画像データは、別に設けられたＭＲＩから記憶媒体等を用いて取得されてもよい。 The three-dimensional morphological image display control unit 33 acquires the three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the subject from the MRI 6, stores them in the memory 25, and based on the three-dimensional morphological image data, Control for displaying the scalp surface image 24a and the brain surface image 24b on the monitor screen 23a is performed (see FIG. 4). Accordingly, doctors, laboratory technicians, and the like can accurately recognize the scalp surface and the brain surface of the subject themselves, although there are individual differences in the anatomical structure of the brain. Also, doctors, laboratory technicians, and the like can use the input device 22 to change the direction so that the scalp surface image 24a and the brain surface image 24b viewed from a desired direction can be displayed. Yes. Note that the three-dimensional form image data may be acquired from a separately provided MRI using a storage medium or the like.
ポインタ表示制御部３４は、モニタ画面２３ａにポインタ２４ｃ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。
プローブ測定関連位置データ作成部３５は、頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置を示すプローブ配置位置データを取得して、プローブ配置位置データに基づいて、受光量情報が得られたプローブ測定関連位置を示すプローブ測定関連位置データを作成する制御を行う。例えば、医師や検査技師等は、モニタ画面２３ａに表示された頭皮表面画像２４ａ中の２０箇所をポインタ２４ｃで指定することで、プローブ測定関連位置データ作成部３５は、プローブ配置位置データを取得する。そして、プローブ測定関連位置データ作成部３５は、プローブ測定関連位置として、脳表面上において、送光プローブ１２の配置位置と受光プローブ１３の配置位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置を算出する。
The pointer display control unit 34 displays the pointer 24c on the monitor screen 23a, moves the pointer 24c displayed on the monitor screen 23a based on the operation signal output from the mouse 22b, and designates the position with the pointer 24c. Control.
The probe measurement related position data creation unit 35 acquires probe arrangement position data indicating the arrangement positions of the light transmitting probe 12 and the light receiving probe 13 on the scalp surface, and the received light amount information is obtained based on the probe arrangement position data. Control is performed to create probe measurement related position data indicating the probe measurement related position. For example, a doctor, a laboratory technician, or the like designates 20 locations in the scalp surface image 24a displayed on the monitor screen 23a with the pointer 24c, so that the probe measurement related position data creation unit 35 acquires probe placement position data. . Then, the probe measurement related position data creation unit 35 intersects with the perpendicular bisector of the line connecting the arrangement position of the light transmitting probe 12 and the arrangement position of the light receiving probe 13 on the brain surface as the probe measurement related position. The position to be calculated is calculated.
電極測定関連位置データ作成部３６は、頭皮表面上における脳波測定電極１４の配置位置を示す電極配置位置データを取得して、電極配置位置データに基づいて、電位情報が得られた電極測定関連位置を示す電極測定関連位置データを作成する制御を行う。例えば、医師や検査技師等は、モニタ画面２３ａに表示された頭皮表面画像２４ａ中の１２箇所をポインタ２４ｃで指定することで、電極測定関連位置データ作成部３６は、電極測定関連位置データを取得する。そして、電極測定関連位置データ作成部３６は、電極測定関連位置として、頭皮表面上において、脳波測定電極１４の配置位置を算出する。
脳活動画像表示制御部３７は、脳表面画像２４ｂ中に、プローブ測定関連位置データに基づいて、受光量情報を重畳して表示するとともに、電極測定関連位置データに基づいて、電位情報を重畳して表示する制御を行う。例えば、数値とカラーとの対応関係を示す第一カラーテーブルに基づいて、脳表面画像２４ｂ中に受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示するとともに、脳表面画像２４ｂ中に電位情報を等電位線図で重畳して表示する。これにより、医師や検査技師等は、脳の解剖学的構造に個人差があるが、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とを融合することができる。
The electrode measurement related position data creation unit 36 acquires electrode arrangement position data indicating the arrangement position of the electroencephalogram measurement electrode 14 on the scalp surface, and the electrode measurement related position from which potential information is obtained based on the electrode arrangement position data. Control for creating electrode measurement-related position data indicating. For example, a doctor, a laboratory technician, or the like designates 12 positions in the scalp surface image 24a displayed on the monitor screen 23a with the pointer 24c, so that the electrode measurement related position data creation unit 36 acquires the electrode measurement related position data. To do. Then, the electrode measurement related position data creation unit 36 calculates the arrangement position of the electroencephalogram measurement electrode 14 on the scalp surface as the electrode measurement related position.
The brain activity image display control unit 37 superimposes and displays the received light amount information on the brain surface image 24b based on the probe measurement related position data, and superimposes the potential information on the electrode measurement related position data. Control to display. For example, based on the first color table indicating the correspondence between numerical values and colors, the received light amount information is superimposed on the brain surface image 24b by color mapping and displayed, and the potential information is displayed in the brain surface image 24b as equipotential. It is displayed superimposed on the diagram. Thereby, doctors, laboratory technicians, and the like can fuse the measurement by the optical biometric device and the measurement by the electroencephalograph although there are individual differences in the anatomical structure of the brain.
次に、生体測定装置１により、受光量情報と電位情報とを測定する測定方法について説明する。図５ａ及び図５ｂは、生体測定装置１による測定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、３次元形態画像表示制御部３３は、ＭＲＩ６から被検体の頭皮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、３次元形態画像データに基づいて、頭皮表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとをモニタ画面２３ａに表示する（図４参照）。
次に、ステップＳ１０２の処理において、医師や検査技師等は、披検体の頭皮表面上にホルダ１１を配置する。
Next, a measurement method for measuring the received light amount information and the potential information by the biometric apparatus 1 will be described. FIGS. 5 a and 5 b are flowcharts for explaining an example of a measurement method by the biometric apparatus 1.
First, in the process of step S101, the three-dimensional morphological image display control unit 33 acquires three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the subject from the MRI 6, and converts the three-dimensional morphological image data into the three-dimensional morphological image data. Based on this, the scalp surface image 24a and the brain surface image 24b are displayed on the monitor screen 23a (see FIG. 4).
Next, in step S102, a doctor, a laboratory technician, or the like places the holder 11 on the scalp surface of the specimen.
次に、ステップＳ１０３の処理において、医師や検査技師等は、頭皮表面画像２４ａ中の２０箇所をポインタ２４ｃで指定する。
次に、ステップＳ１０４の処理において、プローブ測定関連位置データ作成部３５は、プローブ配置位置データを取得して、プローブ測定関連位置として、脳表面上において、送光プローブ１２の配置位置と受光プローブ１３の配置位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置を算出する。
次に、ステップＳ１０５の処理において、医師や検査技師等は、頭皮表面画像２４ａ中の１２箇所をポインタ２４ｃで指定する。
次に、ステップＳ１０６の処理において、電極測定関連位置データ作成部３６は、電極測定関連位置データを取得して、電極測定関連位置として、脳表面上において、頭皮表面における脳波測定電極１４の配置位置からの垂線と交差する位置を算出する。
Next, in the process of step S103, a doctor, a laboratory technician, or the like designates 20 locations in the scalp surface image 24a with the pointer 24c.
Next, in the process of step S104, the probe measurement related position data creation unit 35 acquires the probe placement position data, and on the brain surface as the probe measurement related position, the placement position of the light transmission probe 12 and the light receiving probe 13 are obtained. The position which intersects with the perpendicular bisector of the line connecting with the arrangement position of is calculated.
Next, in the process of step S105, a doctor, a laboratory technician, or the like designates 12 locations in the scalp surface image 24a with the pointer 24c.
Next, in the process of step S106, the electrode measurement related position data creation unit 36 acquires the electrode measurement related position data, and the arrangement position of the electroencephalogram measurement electrode 14 on the scalp surface on the brain surface as the electrode measurement related position. Calculate the position that intersects the perpendicular from
次に、ステップＳ１０７の処理において、医師や検査技師等は、測定を開始するか否かを判断する。測定を開始しないと判断したときには、ステップＳ１０７の処理を繰り返す。
一方、測定を開始すると判断したときには、ステップＳ１０８の処理において、３次元形態画像表示制御部３３は、３次元形態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。
Next, in the process of step S107, a doctor, a laboratory technician, or the like determines whether to start measurement. When it is determined not to start the measurement, the process of step S107 is repeated.
On the other hand, when it is determined to start measurement, in the process of step S108, the three-dimensional morphological image display control unit 33 displays the brain surface image 24b on the monitor screen 23a based on the three-dimensional morphological image data.
次に、ステップＳ１０９の処理において、光を送光する送光プローブを示す送光プローブ番号パラメータｎ＝０とする。
次に、ステップＳ１１０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（受光量情報）を受ける。
次に、ステップＳ１１１の処理において、送光プローブ番号パラメータｎ＝９であるか否かを判定する。
送光プローブ番号パラメータｎ＝９でないと判定したときには、ステップＳ１１２の処理において、ｎ＝ｎ＋１とし、ステップＳ１１０の処理に戻る。
一方、送光プローブ番号パラメータｎ＝９であると判定したときには、ステップＳ１１３の処理において、脳活動画像表示制御部３７は、プローブ測定関連位置データに基づいて、脳表面画像２４ｂ中に、受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示する。
次に、ステップＳ１１４の処理において、医師や検査技師等は、測定を終了するか否かを判断する。測定を終了しないと判断したときには、ステップＳ１０９の処理に戻る。
Next, in the process of step S109, a light transmission probe number parameter n = 0 indicating a light transmission probe that transmits light is set.
Next, in the process of step S110, the light emission control unit 42 and the light detection control unit 43 output a drive signal to the light emission unit 2 and receive a light reception signal (light reception amount information) from the light detection unit 3.
Next, in the process of step S111, it is determined whether or not the light transmission probe number parameter n = 9.
When it is determined that the light transmission probe number parameter n = 9 is not satisfied, n = n + 1 is set in the process of step S112, and the process returns to step S110.
On the other hand, when it is determined that the light transmission probe number parameter n = 9, in the process of step S113, the brain activity image display control unit 37 receives the received light amount in the brain surface image 24b based on the probe measurement related position data. Information is displayed with color mapping superimposed.
Next, in the process of step S114, a doctor, a laboratory technician, or the like determines whether or not to end the measurement. When it is determined not to end the measurement, the process returns to step S109.
一方、ステップＳ１１５の処理において、電極制御部３２は、１２個の脳波測定電極１４から検出された１２個の検出信号（電位情報）を受ける。
次に、ステップＳ１１６の処理において、脳活動画像表示制御部３７は、電極測定関連位置データに基づいて、脳表面画像２４ｂ中に、電位情報を等電位線図で重畳して表示する。
次に、ステップＳ１１７の処理において、医師や検査技師等は、測定を終了するか否かを判断する。測定を終了しないと判断したときには、ステップＳ１１５の処理に戻る。
一方、ステップＳ１１４、Ｓ１１７の処理において、測定を終了すると判断したときには、本フローチャートを終了させる。
以上のように、生体測定装置１によれば、被検体の頭皮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得ているので、光生体測定装置による測定と、脳波計による測定とを同時に行うことにより、空間分解能が高く、かつ、時間分解能が高い測定を行うことができる。
On the other hand, in the process of step S115, the electrode control unit 32 receives 12 detection signals (potential information) detected from the 12 electroencephalogram measurement electrodes.
Next, in the process of step S116, the brain activity image display control unit 37 superimposes and displays the potential information on the brain surface image 24b as an equipotential diagram based on the electrode measurement related position data.
Next, in the process of step S117, a doctor, a laboratory technician, or the like determines whether or not to end the measurement. If it is determined not to end the measurement, the process returns to step S115.
On the other hand, when it is determined in the processes of steps S114 and S117 that the measurement is to be ended, this flowchart is ended.
As described above, according to the biometric apparatus 1, since three-dimensional morphological image data indicating the positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the subject is obtained, the measurement by the optical biometric apparatus and the measurement by the electroencephalograph Are performed simultaneously, it is possible to perform measurement with high spatial resolution and high temporal resolution.
（他の実施形態）
（１）上述した生体測定装置１では、脳表面画像２４ｂ中に受光量情報と電位情報とを重畳して表示する構成を示したが、頭皮表面画像中に受光量情報と電位情報とを重畳して表示するような構成としてもよい（図６参照）。
（２）上述した生体測定装置１では、脳表面画像２４ｂ中に受光量情報と電位情報とを重畳して表示する構成を示したが、脳表面画像中に受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示するとともに、頭皮表面画像中に電位情報を等電位線図で重畳して表示するような構成としてもよい。なお、頭皮表面画像と脳表面画像が一体的に表示されるときには、頭皮表面画像は、半透明で表示されるようにすればよい。
（３）上述した生体測定装置１では、脳表面画像２４ｂ中に受光量情報と電位情報とを重畳して表示する構成を示したが、脳表面画像中に受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示するとともに、数値とカラーとの対応関係を示す第二カラーテーブルに基づいて、頭皮表面画像中に電位情報をカラーマッピングで重畳して表示するような構成としてもよい。なお、頭皮表面画像と脳表面画像が一体的に表示されるときには、頭皮表面画像は、半透明で表示されるようにすればよい。
(Other embodiments)
(1) In the above-described biometric apparatus 1, the configuration in which the received light amount information and the potential information are superimposed and displayed in the brain surface image 24b is shown. However, the received light amount information and the potential information are superimposed on the scalp surface image. It is good also as a structure which displays as (refer FIG. 6).
(2) In the above-described biometric apparatus 1, the configuration in which the received light amount information and the potential information are superimposed and displayed in the brain surface image 24b is shown. However, the received light amount information is superimposed on the brain surface image by color mapping. The potential information may be displayed superimposed on an equipotential diagram in the scalp surface image. Note that when the scalp surface image and the brain surface image are displayed integrally, the scalp surface image may be displayed in a translucent manner.
(3) In the above-described biometric apparatus 1, the configuration in which the received light amount information and the potential information are superimposed and displayed in the brain surface image 24b is shown. However, the received light amount information is superimposed on the brain surface image by color mapping. The potential information may be superimposed on the scalp surface image by color mapping based on the second color table indicating the correspondence between the numerical value and the color. Note that when the scalp surface image and the brain surface image are displayed integrally, the scalp surface image may be displayed in a translucent manner.
（４）上述した生体測定装置１では、脳活動画像表示制御部３７は、受光量情報と電位情報とをサンプリング時間で表示する構成を示したが、受光量情報と電位情報とを任意の期間における平均値で表示するような構成としてもよい。
（５）上述した生体測定装置１では、１０個の送光プローブ１２と、１０個の受光プローブ１３と、１２個の脳波測定電極１４と、１個の基準電極１５とを有するホルダ１１を示したが、異なる数、例えば２０個の送光プローブと、２０個の受光プローブと、２４個の脳波測定電極と、１個の基準電極とを有するホルダとしてもよい。
(4) In the biometric device 1 described above, the brain activity image display control unit 37 is configured to display the received light amount information and the potential information with the sampling time. However, the received light amount information and the potential information may be displayed for an arbitrary period. It is good also as a structure which displays by the average value in.
(5) In the above-described biometric apparatus 1, the holder 11 having ten light transmitting probes 12, ten light receiving probes 13, twelve electroencephalogram measuring electrodes 14, and one reference electrode 15 is shown. However, a holder having a different number, for example, 20 light transmitting probes, 20 light receiving probes, 24 electroencephalogram measurement electrodes, and one reference electrode may be used.
本発明は、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や脳機能イメージング装置等として使用することができる。 The present invention can be used as an oxygen monitor, a brain function imaging apparatus, or the like for diagnosing whether or not a living tissue is normal.
１：生体測定装置
１１：ホルダ
１２：送光プローブ
１３：受光プローブ
１４：脳波測定電極
１５：基準電極
２２：入力装置
２３：表示装置
３１：送受光部制御部
３２：電極制御部
３３：３次元形態画像表示制御部
３５：プローブ測定関連位置データ作成部
３６：電極測定関連位置データ作成部
３７：脳活動画像表示制御部
Ｔ：送光点
Ｒ：受光点
1: Biological measuring device 11: Holder 12: Light transmitting probe 13: Light receiving probe 14: Electroencephalogram measuring electrode 15: Reference electrode 22: Input device 23: Display device 31: Light transmitting / receiving unit control unit 32: Electrode control unit 33: Three-dimensional Morphological image display control unit 35: Probe measurement related position data creation unit 36: Electrode measurement related position data creation unit 37: Brain activity image display control unit T: Light transmission point R: Light reception point
Claims (6)
前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮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、脳活動に関する受光量情報を得る送受光部制御部と、
前記脳波測定電極と基準電極との電位差を検出するように制御することで、脳活動に関する電位情報を得る電極制御部とを備える生体測定装置であって、
前記被検体の頭皮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、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、
前記頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置を示すプローブ配置位置データを取得して、当該プローブ配置位置データに基づいて、前記受光量情報が得られたプローブ測定関連位置を示すプローブ測定関連位置データを作成するプローブ測定関連位置データ作成部と、
前記頭皮表面上における脳波測定電極の配置位置を示す電極配置位置データを取得して、当該電極配置位置データに基づいて、前記電位情報が得られた電極測定関連位置を示す電極測定関連位置データを作成する電極測定関連位置データ作成部と、
前記脳表面画像中に、前記プローブ測定関連位置データに基づいて、前記受光量情報を重畳して表示するとともに、前記頭皮表面画像中に、前記電極測定関連位置データに基づいて、前記電位情報を重畳して表示する脳活動画像表示制御部とを備えることを特徴とする生体測定装置。 A holder having a light transmitting probe, a light receiving probe, an electroencephalogram measuring electrode, and a reference electrode disposed on the scalp surface of the subject;
The light-transmitting probe irradiates light on the scalp surface, and the light-receiving probe controls to detect light emitted from the scalp surface, thereby obtaining a light-receiving / receiving unit control unit that obtains light-receiving amount information related to brain activity;
A biometric apparatus comprising an electrode controller that obtains potential information related to brain activity by controlling to detect a potential difference between the electroencephalogram measurement electrode and a reference electrode,
A three-dimensional morphological image display control unit that acquires three-dimensional morphological image data indicating a positional relationship between the scalp surface and the brain surface of the subject and displays the scalp surface image and the brain surface image on a display device;
Probe measurement indicating the probe measurement related position where the received light quantity information is obtained based on the probe arrangement position data obtained by acquiring probe arrangement position data indicating the arrangement position of the light transmitting probe and the light receiving probe on the scalp surface A probe measurement related position data creating unit for creating related position data;
Obtain electrode arrangement position data indicating the arrangement position of the electroencephalogram measurement electrode on the scalp surface, and based on the electrode arrangement position data, obtain electrode measurement related position data indicating the electrode measurement related position from which the potential information was obtained. An electrode measurement related position data creation section to be created;
Before During yesterday surface image, on the basis of the probe measurement-related position data, and displays and superimposes the received light amount information, in the scalp surface image, based on said electrode measurement-related position data, the potential information And a brain activity image display control unit that superimposes and displays them.
前記電位情報を等電位線図で重畳して表示することを特徴とする請求項２〜請求項４の何れかに記載の生体測定装置。 The brain activity image display control unit, based on a first color table showing the correspondence between numerical values and colors, superimposes and displays the received light amount information by color mapping,
The biometric apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the potential information is superimposed and displayed on an equipotential diagram.
前記脳活動画像表示制御部は、前記脳表面画像中に、数値とカラーとの対応関係を示す第一カラーテーブルに基づいて、前記受光量情報をカラーマッピングで重畳して表示するとともに、
前記頭皮表面画像中に、数値とカラーとの対応関係を示す第二カラーテーブルに基づいて、前記電位情報をカラーマッピングで重畳して表示することを特徴とする請求項２〜請求項４の何れかに記載の生体測定装置。 The three-dimensional form image display control unit integrally displays a scalp surface image and a brain surface image on a display device,
The brain activity image display control section, during the pre yesterday surface image, based on the first color table showing the correspondence between the numerical value and the color, displays and superimposes the received light amount information with color mapping,
5. The display device according to claim 2, wherein the potential information is superimposed and displayed by color mapping on the scalp surface image based on a second color table indicating the correspondence between numerical values and colors. The biometric device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008296849A JP5347448B2 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Biometric device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008296849A JP5347448B2 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Biometric device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010119660A JP2010119660A (en) | 2010-06-03 |
| JP5347448B2 true JP5347448B2 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=42321528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008296849A Active JP5347448B2 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Biometric device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5347448B2 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5717064B2 (en) * | 2011-02-03 | 2015-05-13 | 国立大学法人 筑波大学 | Blood flow measuring device and brain activity measuring device using blood flow measuring device |
| JP5659931B2 (en) * | 2011-04-12 | 2015-01-28 | 株式会社島津製作所 | Diagnostic imaging equipment |
| JP2013059437A (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Shimadzu Corp | Optical biometric apparatus |
| JP6145663B2 (en) * | 2012-02-29 | 2017-06-14 | 国立大学法人 筑波大学 | Biological signal measurement system and biological signal measurement method |
| JP5853777B2 (en) * | 2012-03-13 | 2016-02-09 | 株式会社島津製作所 | Optical biological measurement device |
| WO2013161018A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | 株式会社島津製作所 | Photobiological measurement apparatus |
| JP6069885B2 (en) * | 2012-05-14 | 2017-02-01 | 株式会社島津製作所 | Optical measurement system and method of using the same |
| EP3166483B1 (en) | 2014-10-15 | 2018-08-01 | St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. | Method and system for generating integrated substrate maps for cardiac arrhythmias |
| WO2017170804A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Biometric measurement apparatus, information processing program, and biometric measurement method |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0382444A (en) * | 1989-08-28 | 1991-04-08 | Nec San-Ei Instr Co Ltd | Brain wave indicator |
| JPH10262943A (en) * | 1997-01-24 | 1998-10-06 | Yamaha Corp | Method, instrument for measuring electroencephalogram, method and device for transmitting will using the measuring method |
| JP4517613B2 (en) * | 2003-09-19 | 2010-08-04 | 株式会社日立メディコ | Biological signal processing device |
| JP2006000161A (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Olympus Corp | Biological information detector and biological information measurement system |
| JP2006223503A (en) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Shimadzu Corp | Holder and composite biometric apparatus using the same |
| JP3830156B1 (en) * | 2006-05-23 | 2006-10-04 | 晶朗 木村 | Electroencephalogram detection electrode |
| JP4876808B2 (en) * | 2006-09-14 | 2012-02-15 | 株式会社島津製作所 | Brain function data controller |
-
2008
- 2008-11-20 JP JP2008296849A patent/JP5347448B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010119660A (en) | 2010-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5347448B2 (en) | Biometric device | |
| CN103153198B (en) | Optical measurement instrument for living body and its biological light measuring method of use | |
| CN102469993B (en) | Bio-optic measurement device | |
| JP4968167B2 (en) | Optical biometric apparatus and holder arrangement support system used therefor | |
| EP2891457A1 (en) | Biophotonic measurement apparatus and biophotonic measurement method using same | |
| JP7536186B2 (en) | Breast cancer diagnosis system and method of operating the breast cancer diagnosis system | |
| CN107126190B (en) | Optical biological measuring device | |
| JP5262102B2 (en) | Optical measuring device | |
| JP5790877B2 (en) | Photobiological measurement system and method of using the same | |
| JP5248758B2 (en) | Optical measuring device | |
| EP1543777A1 (en) | Living body photometric device | |
| JP4978485B2 (en) | Optical biometric device | |
| JP6011636B2 (en) | Optical biological measurement device | |
| JP5853777B2 (en) | Optical biological measurement device | |
| JP2006218196A (en) | Biological light measuring device | |
| Khan et al. | Functional near infrared brain imaging with a brush-fiber optode to improve optical contact on subjects with dense hair | |
| Wieczorek et al. | Custom-made Near Infrared Spectroscope as a Tool for Obtaining Information Regarding the Brain Condition | |
| JP5729490B2 (en) | Optical biological measurement device | |
| JP4230729B2 (en) | Biological light measurement device | |
| Li et al. | Measurement of brain activations to examine gender-specific risk decision making using functional near infrared spectroscopy (fNIRS) | |
| JP6069885B2 (en) | Optical measurement system and method of using the same | |
| KR20250076151A (en) | Apparatus for breast cancer diagnosis | |
| JP2014110844A (en) | Biomedical measurement device, and position measuring device for use in the same | |
| Mourad et al. | Localization of Brain Activation Through Integration of Optical Topography and Magnetic Resonance Imaging | |
| JP2017080479A (en) | Optical measurement system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110114 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120904 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120906 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121101 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130723 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130805 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5347448 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| R154 | Certificate of patent or utility model (reissue) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R154 |