JP5860534B2 - 光音響診断装置、方法、プログラム、記録媒体 - Google Patents
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Description
本発明にかかる光音響診断装置は、人体の皮膚の状態を診断する光音響診断装置であって、パルス光を発生するパルス光源と、前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する電気信号変換部と、前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する血液分布取得部と、前記血液分布取得部の取得結果に基づき、前記皮膚の状態を診断する診断部とを備えるように構成される。
上記のように構成された光音響波測定装置によれば、人体の皮膚の状態を診断する光音響診断装置が提供される。パルス光源が、パルス光を発生する。電気信号変換部が、前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する。血液分布取得部が、前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する。診断部が、前記血液分布取得部の取得結果に基づき、前記皮膚の状態を診断する。
なお、本発明にかかる光音響診断装置は、前記診断部が、前記皮膚の表皮または真皮における血液の分布に基づき、診断を行うようにしてもよい。
なお、本発明にかかる光音響診断装置は、前記診断部が、前記皮膚の表皮または真皮における血液の分布に基づき、熱傷の診断を行うようにしてもよい。
なお、本発明にかかる光音響診断装置は、前記診断部が、前記皮膚の表皮または真皮における血液の分布に基づき、壊疽の診断を行うようにしてもよい。
なお、本発明にかかる光音響診断装置は、前記診断部が、前記皮膚の表皮または真皮における血液の分布に基づき、褥瘡の診断を行うようにしてもよい。
なお、本発明にかかる光音響診断装置は、前記パルス光が2種類以上の波長成分を有し、前記診断部は、各波長成分に対応する前記電気信号に基づき、前記皮膚に存在する物質の状態を診断するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる光音響診断装置は、前記皮膚に存在する物質が、酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンであるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる光音響診断装置は、前記血液分布取得部の取得結果を表示する表示部を備えるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる光音響診断装置は、前記パルス光源がファイバーレーザーであるようにしてもよい。
本発明は、人体の皮膚の状態を診断する光音響診断装置であって、パルス光を発生するパルス光源と、前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する電気信号変換部とを有する光音響診断装置を用いた光音響診断方法であって、前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する血液分布取得工程と、前記血液分布取得工程の取得結果に基づき、前記皮膚の状態を診断する診断工程とを備えた光音響診断方法である。
本発明は、人体の皮膚の状態を診断する光音響診断装置であって、パルス光を発生するパルス光源と、前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する電気信号変換部とを有する光音響診断装置を用いた光音響診断処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記光音響診断処理が、前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する血液分布取得工程と、前記血液分布取得工程の取得結果に基づき、前記皮膚の状態を診断する診断工程とを備えたプログラムである。
本発明は、人体の皮膚の状態を診断する光音響診断装置であって、パルス光を発生するパルス光源と、前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する電気信号変換部とを有する光音響診断装置を用いた光音響診断処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記光音響診断処理が、前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する血液分布取得工程と、前記血液分布取得工程の取得結果に基づき、前記皮膚の状態を診断する診断工程とを備えた記録媒体である。
第2図は、皮膚2が熱傷(II度)を負った場合の画像表示部20の表示例(第2図(a)参照)、皮膚2が熱傷(III度)を負った場合の画像表示部20の表示例(第2図(b)参照)を示す図である。
第1図は、本発明の実施形態にかかる光音響診断装置1の構成を示す機能ブロック図である。光音響診断装置1は、光源10、超音波トランスデューサ(電気信号変換部)12、A/Dコンバータ14、血液分布取得部16、診断部18、画像表示部20を備える。
光音響診断装置1は、人体の皮膚2の状態を診断する。
光源10は、パルス光を発生する。パルス光の波長は、1種類でもよいが、2種類以上の波長成分を有していてもよい。光源10は、ファイバーレーザー(例えば光ファイバリングレーザ)を用いると、光音響診断装置1の小型化を図ることができる。
皮膚2には血管2aがあり、血管2aがパルス光を受けると、光音響波が発生する。超音波トランスデューサ12は、光音響波を受けて、電気信号(例えば、電圧)に変換する。超音波トランスデューサ12は、例えば、圧電素子である。超音波トランスデューサ12は、複数個設けられていることが好ましい。
A/Dコンバータ14は、各々の超音波トランスデューサ12に接続されており、各々の超音波トランスデューサ12の出力する電気信号(アナログ信号である)をデジタル信号に変換する。
血液分布取得部16は、電気信号をA/Dコンバータ14を介して受け、電気信号に基づき、皮膚2における血液の分布を取得する。
血液の分布として、血液の深度を求める。血液の深度とは、皮膚2の表面を基準とした血液(例えば、血管2a内に存在する血液)の深さdである。深さdは、例えば、c(t1−t0)として求めることができる。ただし、cは音速(光音響波が皮膚2内を進行する速度)、t1は光音響波が超音波トランスデューサ12に到達した時点、t0はパルス光の発生時点である。なお、血液分布取得部16は、パルス光の発生時点t0を、光源10から受け取る。
診断部18は、血液分布取得部16の取得結果に基づき、皮膚2の状態を診断する。画像表示部20は、血液分布取得部16の取得結果を表示する。
第2図は、皮膚2が熱傷(II度)を負った場合の画像表示部20の表示例(第2図(a)参照)、皮膚2が熱傷(III度)を負った場合の画像表示部20の表示例(第2図(b)参照)を示す図である。
熱傷は、熱傷が到達した深度によりI度(表皮の角質層まで)、II度、III度(真皮全層および皮下組織まで)に分類される。また、表皮には血流が無いが、真皮には毛細血管があり、血流がある。さらに、熱傷がII度であれば、真皮の少なくとも一部が熱傷を免れており、真皮内に血流がある。一方、熱傷がIII度であれば、真皮の全てが熱傷を受けており、真皮内に血流が無いことになる。
第2図を参照して、診断部18による熱傷の診断原理を説明する。第2図において、dは深度、xは皮膚表面の任意の直線の軸を示す。皮膚表面からの表皮および真皮の深度は、おおむね既知であり、第2図に図示してある。
第2図(a)を参照して、画像表示部20は、血液20a、20b、20cを表示する。真皮の深度において、血液20aがあるので、血流もあるものと推測され、熱傷がII度であることが分かる。なお、熱傷がI度あるいは熱傷を負っていないということも考えられるが、そのような場合は、皮膚2の外観から容易に分かる。
第2図(b)を参照して、画像表示部20は、血液20b、20cを表示する。真皮の深度において、血液が無いので、血流も無いものと推測され、熱傷がIII度であることが分かる。
なお、熱傷の診断について説明したが、熱傷に限らず、皮膚の状態の診断であれば診断部18による可能である。例えば、壊疽(例えば、糖尿病によるもの)および褥瘡(床ずれ)の診断も可能である。すなわち、真皮の全てが損傷しているのか、それとも、真皮の少なくとも一部が損傷を免れているのかによって、真皮内の血流の有無が分かれるので、真皮内の血液の有無により、真皮の損傷状態(壊疽および褥瘡の進行状態に対応)が診断できる。また、化学暴露、薬剤分布、化粧品の浸透度測定も可能である。
なお、パルス光の波長は、2種類以上の波長成分を有していてもよいことは先に説明した。この場合、診断部18は、各波長成分に対応する電気信号に基づき、皮膚2に存在する物質の状態を診断する。皮膚に存在する物質とは、例えば、酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンである。
酸素化ヘモグロビンにおいて、脱酸素化ヘモグロビンよりも吸収されやすい波長λaと、脱酸素化ヘモグロビンにおいて、酸素化ヘモグロビンよりも吸収されやすい波長λbとをパルス光の波長が有するものとする。
波長λaにより生じた光音響信号に対応する電気信号の強さが、波長λbにより生じた光音響信号に対応する電気信号の強さよりも高い場合、その血液は酸素化ヘモグロビンが脱酸素化ヘモグロビンよりも多いということが診断できる。
波長λbにより生じた光音響信号に対応する電気信号の強さが、波長λaにより生じた光音響信号に対応する電気信号の強さよりも高い場合、その血液は脱酸素化ヘモグロビンが酸素化ヘモグロビンよりも多いということが診断できる。
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
まず、光源10からパルス光が皮膚2に与えられ、血管2aに到達する。すると、血管2aがパルス光を吸収し、暖められ、断熱膨張する。これにより、血管2aから疎密波(光音響波)が出力される。
光音響波は、超音波トランスデューサ12に到達する。超音波トランスデューサ12は、光音響波による圧力を、電気信号(例えば、電圧)に変換する。この電圧が、A/Dコンバータ14によりデジタル信号に変換されて、血液分布取得部16に与えられる。
血液分布取得部16は、診断部18および画像表示部20に取得結果を与える。診断部18は、第2図に示すような診断を行い、画像表示部20に与える。画像表示部20は、血液分布取得部16の取得結果に、診断部18による診断結果を重ねて表示する。
本発明の実施形態にかかる光音響診断装置1によれば、人体の皮膚2の診断を行うことができる。
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。CPU、ハードディスク、メディア(フロッピー(登録商標)ディスク、CD−ROMなど)読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えば、血液分布取得部16および診断部18を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
Claims (11)
- 人体の皮膚の状態を表示する光音響表示装置であって、
パルス光を発生するパルス光源と、
前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する血液分布取得部と、
前記血液分布取得部の取得結果を表示する表示部と、
を備え、
前記表示部は、さらに、前記皮膚の表皮および真皮の、前記皮膚の深さ方向の位置をも表示する、
光音響表示装置。 - 請求項1に記載の光音響表示装置であって、
前記表示部は、前記皮膚の表皮または真皮における血液の分布を表示する、
光音響表示装置。 - 請求項2に記載の光音響表示装置であって、
前記表示部は、熱傷の前記皮膚の表皮または真皮における血液の分布を表示する、
光音響表示装置。 - 請求項2に記載の光音響表示装置であって、
前記表示部は、壊疽の前記皮膚の表皮または真皮における血液の分布を表示する、
光音響表示装置。 - 請求項2に記載の光音響表示装置であって、
前記表示部は、褥瘡の前記皮膚の表皮または真皮における血液の分布を表示する、
光音響表示装置。 - 請求項1に記載の光音響表示装置であって、
前記血液分布取得部の取得結果に基づき、前記皮膚の状態を診断する診断部をさらに備え、
前記パルス光が2種類以上の波長成分を有し、
前記診断部は、各波長成分に対応する前記電気信号に基づき、前記皮膚に存在する物質の状態を診断する、
光音響表示装置。 - 請求項6に記載の光音響表示装置であって、
前記皮膚に存在する物質は、酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンである、
光音響表示装置。 - 請求項1に記載の光音響表示装置であって、
前記パルス光源がファイバーレーザーである光音響表示装置。 - 人体の皮膚の状態を表示する光音響表示装置であって、パルス光を発生するパルス光源と、前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する電気信号変換部とを有する光音響表示装置を用いた光音響表示方法であって、
前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する血液分布取得工程と、
前記血液分布取得工程の取得結果を表示する表示工程と、
を備え、
前記表示工程は、さらに、前記皮膚の表皮および真皮の、前記皮膚の深さ方向の位置をも表示する、
光音響表示方法。 - 人体の皮膚の状態を表示する光音響表示装置であって、パルス光を発生するパルス光源と、前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する電気信号変換部とを有する光音響表示装置を用いた光音響表示処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記光音響表示処理が、
前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する血液分布取得工程と、
前記血液分布取得工程の取得結果を表示する表示工程と、
を備え、
前記表示工程は、さらに、前記皮膚の表皮および真皮の、前記皮膚の深さ方向の位置をも表示する、
プログラム。 - 人体の皮膚の状態を表示する光音響表示装置であって、パルス光を発生するパルス光源と、前記パルス光により前記皮膚において発生した光音響波を受けて、電気信号に変換する電気信号変換部とを有する光音響表示装置を用いた光音響表示処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記光音響表示処理が、
前記電気信号に基づき、前記皮膚における血液の分布を取得する血液分布取得工程と、
前記血液分布取得工程の取得結果を表示する表示工程と、
を備え、
前記表示工程は、さらに、前記皮膚の表皮および真皮の、前記皮膚の深さ方向の位置をも表示する、
記録媒体。
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