JP5712573B2 - 血流画像の形成方法 - Google Patents
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Description
本発明の血流画像表示システムは、反射型共焦点レーザー顕微鏡による皮膚画像中に、皮膚の血管網と血流量の観察を可能とする血流画像を形成するものである。この血流画像表示システムは、概略、反射型共焦点レーザー顕微鏡画像を動画で撮る反射型共焦点レーザー顕微鏡と、反射型共焦点レーザー顕微鏡が撮った動画に基づいて皮膚構造中の血流画像を形成する演算装置を備える。演算装置には、血流画像や皮膚構造の画像を表示するディスプレイ、プリンタ等の表示手段、これらの画像情報をインターネット等の通信回線に送る送信手段等が接続される。図1は、血流画像表示システムにおける画像処理の流れの概略図である。
レーザーのパワーは0.5〜50mWが好ましい。このパワーが小さすぎるとS/N比が大きくなり、大きすぎると生体にダメージを与える可能性がある。また、レーザー顕微鏡で動画を撮るにあたり、フレームレートは、4〜100frame/秒が好ましい。フレームレートが低すぎると、血流に起因する画像の輝度変化に対する、微細な体動に起因する画像全体の輝度変化が大きくなりS/N比が悪くなる。高すぎると血流画像を構築するための画像処理に多大な時間を要する。
実施例1
(1)血流画像形成システム
反射型共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)(商品名Vivascope3000、Lucid社, Rochester, NY)を用いた。この反射型共焦点レーザー顕微鏡は、波長830nmのGaAsレーザーを光源し、視野は500μm×500μm、分解能は0.4μm(水平方向)、1.9μm(垂直方向)であり(カタログ値)、フレームレート8frame/秒での動画記録が可能である。
健康な40代男性の前腕部を測定部位とした。
測定部位にオイルを10μL滴下した後、反射型共焦点レーザー顕微鏡のプローブを接触させ、測定深度を皮膚表面から50μmに合わせ、各深度で約1〜2秒間にわたり動画記録(AVIファイル)した。
(2)で得た動画(AVIファイル)を画像解析ソフト(ImageJ)で読み取り、これを測定深度ごとに0.125秒間隔のTIFF形式画像群(時系列静止画像)に変換し、各画像群から連続した11枚の画像(元画像)を選定した。そして、測定深度ごとに、0.125秒間隔の10組の画像から10枚の輝度差画像を形成した。元画像の1枚を図2Aに示し、その0.125秒後の画像を図2Bに示し、これらの輝度差画像を図3に示す。図3の輝度差画像では、血球の動きなどにより、フレーム間で輝度が変化した部位を観察することができる。
(1)血流画像の取得、及び血流画像の3次元的表示
健康な30代女性の前腕部を測定部位とした。測定部位にオイルを10μL滴下した後、反射型共焦点レーザー顕微鏡のプローブを接触させ、測定深度を皮膚表面から50、70、90μmに合わせ、各深度で約1〜2秒間にわたり動画記録(AVIファイル)した。
元動画のフレーム平均画像(深さ50μm)を作成し(図6)、このフレーム平均画像と、前述の三次元血流画像(図5)を合成することにより、皮膚構造中に血流画像が示されている皮膚構造画像を得た。これを図7に示す。
実施例1と同じ被験者の上腕にカフを巻きつけ圧迫(140mmHg)することで、心臓からみて遠位である前腕部(測定部位)の皮膚血流を一時的とめた(虚血)。約10秒後、圧迫をやめ皮膚血流を戻した(再還流)。虚血前、虚血中、再還流直後それぞれについて、上述と同様に、反射型共焦点レーザー顕微鏡を使用し、深度50μmとして、血流画像を得た。これらの結果を図8に示す。
Claims (6)
- 皮膚の反射型共焦点レーザー顕微鏡画像の動画を複数の異なる深度で撮り、該動画のフレーム間隔0.01〜0.5秒のフレーム同士の輝度差画像を複数形成し、複数の輝度差画像を加算する血流画像の形成方法であって、深度の異なる動画ごとに血流画像を形成し、その血流画像を反射型共焦点レーザー顕微鏡画像あるいはその深度の動画のフレーム平均画像で除算することにより規格化した血流画像を形成する血流画像の形成方法。
- 血流画像と、該血流画像と同一部位の反射型共焦点レーザー顕微鏡画像とを合成することにより、皮膚構造中に示された血流画像を形成する請求項1記載の血流画像の形成方法。
- 血流画像と合成する反射型共焦点レーザー顕微鏡画像として、該血流画像の形成に用いた反射型共焦点レーザー顕微鏡画像のフレーム平均画像を使用する請求項2記載の血流画像の形成方法。
- 請求項1記載の血流画像の形成システムであって、皮膚の反射型共焦点レーザー顕微鏡画像の動画を複数の異なる深度で撮る反射型共焦点レーザー顕微鏡、及び反射型共焦点レーザー顕微鏡が撮った動画に基づいて皮膚構造中の血流画像を形成する演算装置を備え、演算装置が、反射型共焦点レーザー顕微鏡画像の動画のフレーム間隔0.01〜0.5秒のフレーム同士の輝度差画像を複数形成し、複数の輝度差画像を加算して血流画像を形成する血流画像形成システムであって、演算装置が深度の異なる動画ごとに血流画像を形成し、その血流画像を反射型共焦点レーザー顕微鏡画像あるいはその深度の動画のフレーム平均画像で除算することにより規格化した血流画像を形成する血流画像形成システム。
- 演算装置が、血流画像と該血流画像と同一部位の反射型共焦点レーザー顕微鏡画像とを合成し、皮膚構造中に示された血流画像を形成する請求項4記載の血流画像形成システム。
- 皮膚の血流画像における血管構造と年齢との関係を蓄積したデータベースを備え、演算装置が、該データベースに基づき、被験者の皮膚の血流画像における血管構造に対応する加齢度を出力する請求項4又は5記載の血流画像形成システム。
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