JP6224464B2 - 褐色脂肪組織の測定方法及び測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、褐色脂肪組織の測定方法及び測定装置に関するものである。
非特許文献１には、微量水溶液を対象とした近赤外分光計測法による非接触式の温度測定方法の応用として、褐色脂肪細胞の温度を測定する方法が記載されている。この文献に記載された方法では、褐色脂肪細胞に赤外光を照射し、その吸光度に基づいて褐色脂肪細胞の温度を測定している。具体的には、水分子の吸収スペクトルが温度によって変化することを利用し、シャーレ上の培養ＢＡＴ細胞にノルアドレナリンを投与することにより活性化させ、褐色脂肪細胞の温度変化の測定を行っている。
尾崎敦之他、「近赤外分光計測法を用いた褐色脂肪細胞の温度測定」、日本機械学会熱工学コンファレンス２００７講演論文集、日本機械学会、３９３−３９４頁
斉藤昌之、米代武司「ヒト褐色細胞組織の生理と病理」、医学のあゆみ、医歯薬出版株式会社、２０１２年９月、第２４２巻、第１２号、９２４−９２９頁
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Bertrand Beauvoit and Britton Chance, "Time-Resolved Spectroscopy ofmitochondria, cells and tissues under normal and pathological conditions", Molecularand Cellular Biochemistry, 184, pp. 445-455, 1998
脂肪には、脂肪を溜め込む「白色脂肪組織（White Adipose Tissue；WＡＴ）」と、周囲が低温である場合や食後などに脂肪を燃焼させ、熱を発生させる「褐色脂肪組織（Brown Adipose Tissue；ＢＡＴ）」との２種類がある。ＷＡＴは全身にわたって存在するが、ＢＡＴは鎖骨上窩、傍脊髄、心臓付近などに限定的に存在する。ＢＡＴは、寒冷下などにおいて、脱共役タンパク質（ＵＣＰ−１）によりエネルギーを熱として発散させるので、エネルギーを消費しやすく、肥満や生活習慣病の予防に関わっている。
従来、ＢＡＴに関する知見としては動物実験による報告が主であった。人間のＢＡＴに関しては、新生児に多く存在するが成人になると殆ど消失してしまい、生理学的な意義はないと考えられていたからである。しかしながら、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置を用いてフルオロデオキシグルコース（ＦＤＧ）の組織集積度を計測することにより、ＢＡＴの活性度を評価でき、活性のあるＢＡＴが成人にも存在することが発明者らによって見出されている。
本発明者らが健康な成人に寒冷刺激（室温１９度、足裏を氷嚢で冷やす）を２時間与え、ＦＤＧ−ＰＥＴ／ＣＴによる計測を行ったところ、鎖骨上部及び胸椎近傍の脂肪組織に明瞭なＦＤＧ集積が認められた。そして、同一被験者であっても、寒冷刺激を行わなければＦＤＧ集積が確認されないことから、寒冷刺激によって活性化され得るＢＡＴが成人にも存在することが判明した。さらに、本発明者等は、加齢に伴う肥満（中年太り）がＢＡＴの低下に起因することを突き止め、機能が低下したＢＡＴであっても、積極的な寒冷刺激を継続することによって再活性化・増量することが可能であり、それが体脂肪の減少をもたらすことを見出した。
しかしながら、上記のＦＤＧ−ＰＥＴ／ＣＴを用いる方法では、長時間の寒冷負荷を被験者に与えてＢＡＴを活性化させる必要がある。また、ＦＤＧを注射後、撮影までの間に１時間ほど安静にしている必要があり、更には、被験者の放射線被曝を伴う。このように、上記のＦＤＧ−ＰＥＴ／ＣＴを用いる方法では、被験者への負担が大きい。本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、被験者の負担を軽減できる褐色脂肪組織の測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明による褐色脂肪組織の測定方法は、光入射部から被測定部位に近赤外光を入射する光入射ステップと、光検出部において、被測定部位の内部を伝搬した近赤外光の光強度を検出する光検出ステップと、光検出部での検出結果に基づく近赤外分光計測法によって求められる、被測定部位の酸素化ヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、及び、酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度に応じて増減する第１のパラメータのうち少なくとも一つの数値からＢＡＴ量に関する指標値を算出する演算ステップとを備えることを特徴とする。或いは、本発明による褐色脂肪組織の測定方法は、光入射部から被測定部位に近赤外光を入射する光入射ステップと、光検出部において、被測定部位の内部を伝搬した近赤外光の光強度を検出する光検出ステップと、光検出部での検出結果に基づく近赤外分光計測法によって求められる、被測定部位の散乱係数及び脱酸素化ヘモグロビン濃度のうち少なくとも一方から褐色脂肪組織量に関する指標値を算出する演算ステップとを備えることを特徴とする。
また、褐色脂肪組織の測定装置は、被測定部位に近赤外光を入射する光入射部と、被測定部位の内部を伝搬した近赤外光の光強度を検出する光検出部と、光検出部での検出結果に基づく近赤外分光計測法によって求められる、被測定部位の酸素化ヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、及び、酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度に応じて増減する第１のパラメータのうち少なくとも一つの数値からＢＡＴ量に関する指標値を算出する演算部とを備えることを特徴とする。或いは、褐色脂肪組織の測定装置は、被測定部位に近赤外光を入射する光入射部と、被測定部位の内部を伝搬した近赤外光の光強度を検出する光検出部と、光検出部での検出結果に基づく近赤外分光計測法によって求められる、被測定部位の散乱係数及び脱酸素化ヘモグロビン濃度のうち少なくとも一方から褐色脂肪組織量に関する指標値を算出する演算部とを備えることを特徴とする。
本発明者らは、研究の末、酸素化ヘモグロビン濃度及び総ヘモグロビン濃度並びに散乱係数及び脱酸素化ヘモグロビン濃度とＢＡＴ量との間に有意な相関が存在することを見出した。上記の測定方法及び測定装置では、演算ステップ（演算部）において、近赤外分光計測法によって求められた酸素化ヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、及び、酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度に応じて増減する第１のパラメータ（例えば吸収係数など）のうち少なくとも一つの数値（以下、ヘモグロビン濃度等という）に基づいて、或いは散乱係数及び脱酸素化ヘモグロビン濃度に基づいて、ＢＡＴ量に関する指標値を算出している。このように近赤外分光計測法を用いて非侵襲的に測定することにより、寒冷負荷を与える必要がなく、常温下で短時間（例えば５分間）の測定が可能となり、被験者の放射線被曝も伴わない。従って、この方法及び装置によれば、被験者の負担を軽減することができる。
また、一般的にＰＥＴ装置は高価且つ大型である。これに対し、近赤外分光計測装置はＰＥＴ装置と比較して安価且つ小型である。従って、上記の方法及び装置によれば、ＢＡＴの測定を極めて簡易に行うことができる。
また、褐色脂肪組織の測定方法は、演算ステップにおいて、体脂肪量に関する第２のパラメータと少なくとも一つの数値若しくは測定感度との相関を表すデータを使用して、少なくとも一つの数値に含まれる体脂肪量による影響が低減するように補正した数値を、褐色脂肪組織量に関する指標値とすることを特徴としてもよい。同様に、褐色脂肪組織の測定装置は、体脂肪量に関する第２のパラメータと少なくとも一つの数値若しくは測定感度との相関を表すデータを記憶しておく記憶部を更に備え、演算部は、データを使用して、少なくとも一つの数値に含まれる体脂肪量による影響が低減するように補正した数値を、ＢＡＴ量に関する指標値とすることを特徴としてもよい。
近赤外分光計測法により測定されたヘモグロビン濃度は、ＷＡＴの影響を受けやすい。ＷＡＴの吸光度は筋肉と比較して極めて小さく、また、ＷＡＴ量すなわち体脂肪量の個人差が大きいので、体脂肪が多い人ほどヘモグロビン濃度は低く、体脂肪が少ない人ほどヘモグロビン濃度は高く見積もられてしまう傾向がある。また、ＢＡＴがエネルギー消費を亢進するので、ＢＡＴの活性値が高い人ほど体脂肪が少ない傾向がある。上記の方法及び装置では、体脂肪量に関するパラメータとヘモグロビン濃度等若しくは測定感度との相関を表すデータを使用して、ヘモグロビン濃度等に含まれる体脂肪量による影響が低減するように補正した数値をＢＡＴ量に関する指標値とするので、ＢＡＴ量を更に精度良く評価することができる。
また、褐色脂肪組織の測定方法は、指標値と閾値とを比較することにより、褐色脂肪組織量が陰性及び陽性の何れであるかを判別する判別ステップを更に備えることを特徴としてもよい。同様に、褐色脂肪組織の測定装置は、演算部が、指標値と閾値とを比較することにより、褐色脂肪組織量が陰性及び陽性の何れであるかを判別することを特徴としてもよい。上記の褐色脂肪組織の測定方法及び測定装置では、その評価精度の高さにより、ＢＡＴ量が陰性か陽性かを簡易に且つ精度良く判別することができる。
本発明による褐色脂肪組織の測定方法及び測定装置によれば、被験者の負担を軽減することができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明による測定方法及び測定装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による測定装置の第１実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。この測定装置１Ａは、近赤外光を用いた時間分解分光計測法によって求められる生体の被測定部位Ｂのヘモグロビン濃度に関する数値から、ＢＡＴ量に関する指標値を算出する装置である。測定装置１Ａによる測定は、室温（一定温度）下および安静状態で行われる。
図１は、本発明による測定装置の第１実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。この測定装置１Ａは、近赤外光を用いた時間分解分光計測法によって求められる生体の被測定部位Ｂのヘモグロビン濃度に関する数値から、ＢＡＴ量に関する指標値を算出する装置である。測定装置１Ａによる測定は、室温（一定温度）下および安静状態で行われる。
ここで、ヘモグロビン濃度に関する数値とは、酸素化ヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、及び、酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度に応じて増減するパラメータのうち少なくとも一つの数値をいう。また、酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度に応じて増減するパラメータとしては、例えば酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度が算出される際に用いられるパラメータ（吸収係数など）が挙げられる。また、被測定部位Ｂとしては、生体の全ての部位が挙げられる。例えば、ＢＡＴが多く存在する鎖骨上窩、傍脊髄、心臓付近などである。
図１に示される測定装置１Ａは、本体部７０及び表示装置８０を備えている。本体部７０は、光入射部１０と、光検出部２０と、演算部３０と、パラメータ入力部５０と、これらの制御を行う制御部６０とを備えている。
光入射部１０は、被測定部位Ｂの光入射位置Ｓから、互いに波長が異なる近赤外パルス光Ｐ（ｎ）（但し、ｎ＝１，２，・・・）を入射する。本実施形態では、被測定部位Ｂの表面Ｂａ上に一箇所の光入射位置Ｓが設定されている。光入射部１０は、パルス光Ｐ（ｎ）を発生させるパルス光源１１と、光入射用光ガイド１２とを含む。光入射用光ガイド１２の入力端はパルス光源１１に光学的に接続されている。光入射用光ガイド１２の出力端は被測定部位Ｂの光入射位置Ｓに配置されている。
パルス光源１１としては、発光ダイオード、レーザーダイオード、各種パルスレーザ装置など、様々なものが用いられる。パルス光源１１において発生するパルス光Ｐ（ｎ）としては、被測定部位Ｂの吸収係数の変化量を測定できる程度にパルスの時間幅が短く、且つ、被測定物質の光吸収特性において光吸収率が高い波長を中心波長とする近赤外パルス光が用いられる。一実施例では、ｎ＝３であり、パルス光Ｐ（１）〜Ｐ（３）の波長はそれぞれ７６０ｎｍ、７９５ｎｍ、８３０ｎｍである。光入射用光ガイド１２としては、例えば光ファイバが用いられる。
光検出部２０は、被測定部位Ｂの内部を伝搬したパルス光Ｐ（ｎ）を検出光として検出する。本実施形態では、被測定部位Ｂの表面Ｂａ上に一箇所の光検出位置Ｄが設定されている。光検出部２０は、光検出用光ガイド２１と、光を検出して電気的な検出信号に変換する光検出器２２とを含む。光検出用光ガイド２１の入力端は、被測定部位Ｂの光検出位置Ｄに配置されている。光検出用光ガイド２１の出力端は、光検出器２２に光学的に接続されている。
光検出用光ガイド２１としては、例えば光ファイバが用いられる。光検出器２２としては、光電子増倍管、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオードなど、様々なものが用いられる。光検出器２２の選択については、パルス光源１１から出射されるパルス光Ｐ（ｎ）の波長域において光強度を充分に検出できる分光感度特性を有していれば良い。また、検出光が微弱であるときは、高感度あるいは高利得の光検出器を用いてもよい。
図２は、光入射部１０から出射されるパルス光Ｐ（ｎ）、及び光検出部２０において検出される検出光の各光強度の時間変化の一例を示すグラフである。図２において、縦軸は光量（対数目盛）を示し、横軸は時間を示している。グラフＧ１１は、時刻ｔ０に光入射部１０から被測定部位Ｂへ入射されるパルス光強度の時間波形（入射波形）である。グラフＧ１２は、時刻ｔ０に入射されたパルス光に対応する検出光強度の時間波形（検出波形）である。被測定部位Ｂの内部を伝搬した光が光検出位置Ｄに達する時間は、その伝搬状況によって一様ではなく、また、被測定部位Ｂでの散乱や吸収によって減衰を受ける。従って、図２のグラフＧ１２に示されるように、検出波形は或る一定の分布曲線となる。
再び図１を参照する。演算部３０は、時間波形計測部３１、生体光学特性計測部３２及び演算処理部３３を含む。時間波形計測部３１は、光検出器２２と電気的に接続されており、光検出器２２からの光検出信号に基づいて検出光の光強度についての時間波形を取得する。この時間波形を取得するために、時間波形計測部３１には、パルス光Ｐ（ｎ）の発光タイミングを示すトリガ信号がパルス光源１１から提供される。パルス光Ｐ（ｎ）の入射及び検出が複数の測定時刻において行なわれることにより、その各々の測定時刻での時間波形が得られる。生体光学特性計測部３２は、時間波形計測部３１によって得られた時間波形に基づいて、被測定部位Ｂの吸光特性を表すパラメータ（例えば吸収係数）を算出する。演算処理部３３は、ヘモグロビン濃度演算部３３ａ及び指標値演算部３３ｂを含む。ヘモグロビン濃度演算部３３ａは、被測定部位Ｂの吸光特性を表すパラメータを生体光学特性計測部３２から取得し、所定の演算を行うことによって、被測定部位Ｂにおける各種ヘモグロビン濃度（酸素化ヘモグロビン濃度及び総ヘモグロビン濃度のうち少なくとも一方を含む）を算出する。指標値演算部３３ｂは、ヘモグロビン濃度演算部３３ａにおいて算出された酸素化ヘモグロビン濃度及び総ヘモグロビン濃度、並びに、生体光学特性計測部３２において算出された酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度に応じて増減するパラメータ（例えば吸収係数）のうち少なくとも一つの数値から、ＢＡＴ量に関する指標値を算出する。
表示装置８０は、本体部７０に接続されている。表示装置８０は、演算処理部３３の指標値演算部３３ｂにおいて算出されたＢＡＴ量に関する指標値を表示し、測定をする者及び被験者に指標値を提供する。
ここで、生体光学特性計測部３２及び演算処理部３３における演算内容の一例について詳細に説明する。生体光学特性計測部３２は、時間波形計測部３１から提供される検出光の時間波形（例えば図２を参照）に基づいて、被計測部位Ｂにおける各波長λ毎の吸収係数μａ，λを求める。すなわち、一実施例では、波長７６０ｎｍにおける吸収係数μａ，７６０、波長７９５ｎｍにおける吸収係数μａ，７９５、波長８３０ｎｍにおける吸収係数μａ，８３０をそれぞれ求める。なお、これらの吸収係数μａ，λは、例えば拡散方程式を用いて好適に求められる。
演算処理部３３のヘモグロビン濃度演算部３３ａは、次の数式（１）によって表される吸収係数μａ，λに関する連立方程式を解くことによって、被測定部位Ｂの酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂＯ２）及び脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）を算出する。なお、εＨｂＯ２，λは波長λにおける酸素化ヘモグロビンの吸光係数であり、εＨｂ，λは波長λにおける脱酸素化ヘモグロビンの吸光係数であり、共に既知の値である。また、ヘモグロビン濃度演算部３３ａは、これらのヘモグロビン濃度から、総ヘモグロビン濃度（ＣｔＨｂ）を算出する。ヘモグロビン濃度演算部３３ａは、必要に応じて、これらのヘモグロビン濃度から酸素飽和度（ＳＯ２）を算出することもできる。
演算処理部３３の指標値演算部３３ｂは、ヘモグロビン濃度演算部３３ａにおいて算出された酸素化ヘモグロビン濃度及び／または総ヘモグロビン濃度と、被験者の体脂肪量に関するパラメータとに基づいて、ＢＡＴ量に関する指標値を算出する。ここで、被験者の体脂肪量に関するパラメータとしては、例えば体脂肪率が挙げられる。被験者の体脂肪量に関するパラメータは、パラメータ入力部５０から入力され、指標値演算部３３ｂに提供される。本体部７０は、例えば不揮発性メモリといった記憶部４０を更に備えている。記憶部４０は、体脂肪量に関するパラメータと、酸素化ヘモグロビン濃度及び／又は総ヘモグロビン濃度との相関を表すデータを予め記憶しておく。指標値演算部３３ｂは、記憶部４０に記憶された相関データを使用して、酸素化ヘモグロビン濃度及び／又は総ヘモグロビン濃度における体脂肪量（主に皮下脂肪）による影響が低減するように補正した数値を、ＢＡＴ量に関する指標値として算出する。なお、このときの計算方法としては、例えば単変量解析分析法が挙げられる。また、体脂肪率の測定方法としては、例えばキャリパー法、生体電気インピーダンス法（Bioelectrical Impedance Analysis;ＢＩＡ法）、空気置換法、水中体重秤量法、二重エックス線吸収法（Dual-energyX-ray Absorptiometry；ＤＸＡ法）などが挙げられる。
図３は、記憶部４０に記憶される相関の例として、鎖骨上窩の酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂＯ２）と体脂肪率との相関を表すグラフである。図３において、縦軸は酸素化ヘモグロビン濃度（単位：μＭ）を示し、横軸は体脂肪率（単位：％）を示している。鎖骨上窩の酸素化ヘモグロビン濃度と体脂肪率との相関データは、例えば図３に示される近似直線Ｌ１によって好適に表される。但し、記憶部４０に記憶される相関データは一つの近似直線Ｌ１に限定されるものではなく、データ数が増すことによって近似直線が変化してもよい。
なお、上記の構成では、指標値演算部３３ｂが酸素化ヘモグロビン濃度及び／または総ヘモグロビン濃度からＢＡＴ量に関する指標値を算出しているが、指標値演算部３３ｂは、酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度に応じて増減するパラメータ（例えば吸収係数μａ，λなど）からＢＡＴ量に関する指標値を算出してもよく、このパラメータと酸素化ヘモグロビン濃度及び／または総ヘモグロビン濃度との双方を用いてＢＡＴ量に関する指標値を算出してもよい。その場合、記憶部４０は、体脂肪量に関するパラメータと、上記パラメータとの相関を表すデータを予め記憶しておくとよい。
以上の構成を備える測定装置１Ａの動作、および本発明による測定方法の一実施形態について説明する。図４は、本実施形態による測定方法を示すフローチャートである。図４に示されるように、まず、光入射部１０から被測定部位Ｂに近赤外パルス光Ｐ（ｎ）を入射する（光入射ステップＳ１１）。次に、光検出部２０において、被測定部位Ｂの内部を伝搬した近赤外パルス光Ｐ（ｎ）の光強度を検出する（光検出ステップＳ１２）。
続いて、光検出部２０での検出結果に基づく時間分解分光計測法により、演算部３０が、被測定部位Ｂの酸素化ヘモグロビン濃度及び／又は総ヘモグロビン濃度、及び、酸素化ヘモグロビン濃度若しくは総ヘモグロビン濃度に応じて増減するパラメータ（例えば吸収係数μａ，λなど）のうち少なくとも一つの数値を求める。そして、演算部３０は、この少なくとも一つの数値から、ＢＡＴ量に関する指標値を算出する（演算ステップＳ１３）。このとき、パラメータ入力部５０から入力される体脂肪量に関するパラメータと、記憶部４０に記憶されており上記少なくとも一つの数値との相関を表すデータを使用して、体脂肪量による影響が低減するように補正した数値を、ＢＡＴ量に関する指標値とするとよい。
以上の構成を備える本実施形態の測定装置１Ａ及び測定方法によって得られる効果について説明する。前述したように、現在、ＰＥＴ装置を用いてＦＤＧの組織集積度を計測することにより、ＢＡＴの活性度を評価できることが発明者らによって見出されている。しかしながら、ＰＥＴ装置を用いるこのような方法では、長時間の寒冷負荷を被験者に与えてＢＡＴを活性化させる必要があり、また、ＦＤＧを注射後、撮影までの間に１時間ほど安静にしている必要があり、被験者が放射線を受ける必要もあるので、被験者への負担が大きい。更には、測定可能な時期が冬期に限定される。
本発明者らは、研究の末、酸素化ヘモグロビン濃度及び総ヘモグロビン濃度とＢＡＴ量との間に、後述する実施例に示されるような有意な相関が存在することを見出した。本発明者らの知見によれば、ＢＡＴには毛細血管が多く存在しており、活性化すると血液量が増し、ＷＡＴよりも血液量が多くなる。従って、ＢＡＴの活性値（ＦＤＧ集積度の最大値、ＳＵＶｍａｘ）が高いほど血液量が増すと考えられる。また、本実施形態の測定装置１Ａ及び測定方法では、演算部３０及び演算ステップＳ１３において、近赤外分光計測法の一種である時間分解分光計測法によって求められた酸素化ヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、及び、これらに応じて増減する吸収係数などのパラメータ（第１のパラメータ）のうち少なくとも一つの数値に基づいて、ＢＡＴ量に関する指標値を算出している。このように近赤外分光計測法を用いて非侵襲的に測定することにより、寒冷負荷を与える必要がなく、常温下で短時間（例えば５分間）の測定が可能となる。また、被験者が放射線を受ける必要がない。従って、本実施形態の測定装置１Ａ及び測定方法によれば、被験者の負担を格段に軽減することができる。更には、測定可能な時期が限定されない。そして、このような簡便な方法が普及すれば、被験者が負担なくＢＡＴ量を測定することができ、成人の肥満解消法の開発や評価など、人体のＢＡＴに関する研究を進展させることができる。
また、一般的にＰＥＴ装置は高価且つ大型である。これに対し、本実施形態の測定装置１Ａのように、近赤外分光計測装置はＰＥＴ装置と比較して安価且つ小型に構成されることができる。従って、本実施形態の測定装置１Ａ及び測定方法によれば、ＢＡＴの測定を極めて簡易に行うことができる。
なお、非特許文献１においても近赤外分光計測法を用いているが、非特許文献１では培養細胞を測定対象とし、水の温度に着目して細胞の温度計測を行っている。これに対し、本実施形態による測定装置１Ａ及び測定方法は、ヘモグロビン濃度等とＢＡＴ量との関係に着目し、ＢＡＴ量の定量化を目的としている点で、非特許文献１に記載された方法とは異なる。
また、本実施形態のように、演算部３０及び演算ステップＳ１３では、体脂肪量に関するパラメータ（第２のパラメータ）とヘモグロビン濃度等との相関を表すデータを使用して、ヘモグロビン濃度等における体脂肪量による影響が低減するように補正した数値を、ＢＡＴ量に関する指標値としてもよい。
近赤外分光計測法により測定されたヘモグロビン濃度等は、皮下脂肪などの白色脂肪組織（ＷＡＴ）の影響を受けやすい。すなわち、ＷＡＴの吸光度は筋肉と比較して極めて小さく、また、ＷＡＴ量すなわち体脂肪量の個人差が大きいので、体脂肪が多い人ほどヘモグロビン濃度は低く、体脂肪が少ない人ほどヘモグロビン濃度は高く見積もられてしまう傾向がある。また、ＢＡＴがエネルギー消費を亢進するので、ＢＡＴの活性値が高い人ほど体脂肪が少ない傾向がある。従って、体脂肪量の個人差が、ヘモグロビン濃度等の値としてそのまま反映されてしまうおそれがある。本実施形態の測定装置１Ａ及び測定方法では、例えば体脂肪率といった体脂肪量に関するパラメータと、ヘモグロビン濃度等との相関を表すデータを使用して、ヘモグロビン濃度等に含まれる体脂肪量による影響が低減するように数値を補正し、その補正後の数値をＢＡＴ量に関する指標値とする。これにより、体脂肪量による指標値への影響を抑えて、ＢＡＴ量を更に精度良く評価することができる。
（第１実施例）
続いて、本発明者らが、複数の被験者のＢＡＴ活性値とヘモグロビン濃度等との相関を調べた結果について説明する。この実験では、被験者１５名に対し、寒冷刺激を行わず、常温（２７度）の部屋において各５分間安静状態とし、ＢＡＴ近傍部である左右の鎖骨上窩と、対照部位である左右の鎖骨下部及び三角筋とのそれぞれにおけるヘモグロビン濃度を時間分解分光計測装置を用いて測定した。また、同一被験者に対し、寒冷刺激（２時間１９℃の部屋で足裏を氷嚢で冷やす）を与えたのち、ＰＥＴ装置を用いてＦＤＧの組織集積度を計測することにより、鎖骨上窩（ＢＡＴ近傍）におけるＢＡＴの活性度（ＳＵＶｍａｘ）を求めた。
続いて、本発明者らが、複数の被験者のＢＡＴ活性値とヘモグロビン濃度等との相関を調べた結果について説明する。この実験では、被験者１５名に対し、寒冷刺激を行わず、常温（２７度）の部屋において各５分間安静状態とし、ＢＡＴ近傍部である左右の鎖骨上窩と、対照部位である左右の鎖骨下部及び三角筋とのそれぞれにおけるヘモグロビン濃度を時間分解分光計測装置を用いて測定した。また、同一被験者に対し、寒冷刺激（２時間１９℃の部屋で足裏を氷嚢で冷やす）を与えたのち、ＰＥＴ装置を用いてＦＤＧの組織集積度を計測することにより、鎖骨上窩（ＢＡＴ近傍）におけるＢＡＴの活性度（ＳＵＶｍａｘ）を求めた。
なお、１５名の被験者のＰＥＴ画像をＢＡＴ検出者とＢＡＴ非検出者とに分けたところ、ＢＡＴ検出者は６名、ＢＡＴ非検出者は９名であった。以下の表１は、ＢＡＴ検出者及びＢＡＴ非検出者それぞれの特性を示す表である。
図５〜図７は、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２とＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの関係を表すグラフである。図５は鎖骨上窩における関係を示しており、図６は鎖骨下部における関係を示しており、図７は三角筋における関係を示している。縦軸は酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２（単位：μＭ）を表し、横軸は活性度ＳＵＶｍａｘの常用対数値を表している。なお、図５以降の図中において、ｘ及びｙを含む関係式は近似直線を表す式であり、Ｒは近似直線の相関係数である。
図５〜図７に示されるように、何れの被測定部位においても、酸素化ヘモグロビン濃度とＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に或る程度の相関が見出された。すなわち、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩だけでなく、ＢＡＴが殆ど存在しない鎖骨下部及び三角筋においても、酸素化ヘモグロビン濃度が大きいほど、活性度ＳＵＶｍａｘも大きくなった。但し、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩においては、その相関が他の被測定部位よりも強く、有意な相関があるといえる。
また、本実施例では、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２と体脂肪率との相関を調べるため、各被験者の体脂肪率を計測した。図８〜図１０は、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２と体脂肪率との相関を表すグラフである。図８は鎖骨上窩における関係を示しており、図９は鎖骨下部における関係を示しており、図１０は三角筋における関係を示している。縦軸は酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２（単位：μＭ）を表し、横軸は体脂肪率（単位：％）を表している。
図８〜図１０に示されるように、何れの被測定部位においても、算出された酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２の値と体脂肪率との間に或る程度の相関が見られた。これは、前述したように、近赤外分光計測法により測定されたヘモグロビン濃度がＷＡＴの影響を受けやすいためであると考えられる。そこで、本実施例では、以下に述べる方法（単変量解析）を用いて、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２における体脂肪率による影響が低減されるように補正を行った。
図１１は、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２と体脂肪率との典型的な相関を表すグラフである。図１１に示されるように、多くの場合、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２と体脂肪率とは線形な関係を有する。いま、被験者全員の体脂肪率ｘ（％）と酸素化ヘモグロビン濃度ｙ（μＭ）との関係を、
ｙ＝ａｘ＋ｂ ・・・（２）
とする。例えば、或る被験者の体脂肪率ｘを１５％として上式（２）に代入すると、当該被験者の酸素化ヘモグロビン濃度の理論値Ｃ１は
１５×ａ＋ｂ＝Ｃ１ ・・・（３）
となる。当該被験者の酸素化ヘモグロビン濃度の実測値Ｃ２から理論値Ｃ１を差し引くと、残差Ｄが生じる。なお、この残差Ｄは、体脂肪率が０％である場合の酸素化ヘモグロビン濃度に相当する。
Ｃ２−Ｃ１＝Ｄ ・・・（４）
ここで、被験者全員の体脂肪率の平均値ｘ０にａを乗じｂを加えることにより、酸素化ヘモグロビン濃度の平均値ｙ０が算出される。
ｙ０＝ａｘ０＋ｂ ・・・（５）
平均値ｙ０に当該被験者の残差Ｄを加えることにより、補正された酸素化ヘモグロビン濃度値Ｃ３が算出される。
Ｃ３＝Ｄ＋ｙ０＝Ｄ＋（ａｘ０＋ｂ） ・・・（６）
以上の計算によって、体脂肪率による影響が低減されるように補正された酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２が得られる。
ｙ＝ａｘ＋ｂ ・・・（２）
とする。例えば、或る被験者の体脂肪率ｘを１５％として上式（２）に代入すると、当該被験者の酸素化ヘモグロビン濃度の理論値Ｃ１は
１５×ａ＋ｂ＝Ｃ１ ・・・（３）
となる。当該被験者の酸素化ヘモグロビン濃度の実測値Ｃ２から理論値Ｃ１を差し引くと、残差Ｄが生じる。なお、この残差Ｄは、体脂肪率が０％である場合の酸素化ヘモグロビン濃度に相当する。
Ｃ２−Ｃ１＝Ｄ ・・・（４）
ここで、被験者全員の体脂肪率の平均値ｘ０にａを乗じｂを加えることにより、酸素化ヘモグロビン濃度の平均値ｙ０が算出される。
ｙ０＝ａｘ０＋ｂ ・・・（５）
平均値ｙ０に当該被験者の残差Ｄを加えることにより、補正された酸素化ヘモグロビン濃度値Ｃ３が算出される。
Ｃ３＝Ｄ＋ｙ０＝Ｄ＋（ａｘ０＋ｂ） ・・・（６）
以上の計算によって、体脂肪率による影響が低減されるように補正された酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２が得られる。
なお、ヘモグロビン濃度等の補正方法は上記に限定されない。例えば、体脂肪率に代えて、体脂肪量に関する他のパラメータを用いて補正を行っても良い。他のパラメータとしては、例えば皮下脂肪厚さや分光特性から推定された脂肪量などが挙げられる。図１２は、非特許文献６に記載された、皮下脂肪厚さと測定感度との関係の一例を示すグラフである。このような関係を用いて、ヘモグロビン濃度等を補正してもよい。例えば、皮下脂肪厚が５ｍｍであるときの測定感度が０．７である場合、計測されたヘモグロビン濃度等を測定感度０．７で除算することによって、皮下脂肪０ｍｍのときの（すなわち、皮下脂肪厚さの影響が除かれた）ヘモグロビン濃度等を得ることができる。
図１３〜図１５は、補正後の酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２と体脂肪率との関係を表すグラフである。図１３は鎖骨上窩における関係を示しており、図１４は鎖骨下部における関係を示しており、図１５は三角筋における関係を示している。縦軸は補正後の酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２（単位：μＭ）を表し、横軸は体脂肪率（単位：％）を表している。図１３〜図１５を参照すると、近似直線の傾き及び相関係数Ｒが極めて小さくなっており、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２が体脂肪率に殆ど影響されていないことがわかる。
図１６〜図１８は、補正後の酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２とＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの関係を表すグラフである。図１６は鎖骨上窩における関係を示しており、図１７は鎖骨下部における関係を示しており、図１８は三角筋における関係を示している。縦軸は酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２（単位：μＭ）を表し、横軸は活性度ＳＵＶｍａｘの常用対数値を表している。図１６〜図１８を参照すると、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩のみにおいて、酸素化ヘモグロビン濃度とＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に強い相関が見出された。従って、補正後の酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２に基づいて、ＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘを精度良く評価することができる。
また、前述の表１に示された６名のＢＡＴ検出者と９名のＢＡＴ非検出者との間で補正後の酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２を比較したところ、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩においてのみ、ＢＡＴ検出者の値が有意に高かった。図１９はその比較を示すグラフであり、（ａ）は鎖骨上窩、（ｂ）は鎖骨下部、（ｃ）は三角筋における補正後の酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２（単位：μＭ）の平均値を表している。図１９を参照すると、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩においてのみ、ＢＡＴ検出者の補正後の酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２がＢＡＴ非検出者よりも有意に高いことがわかる。また、鎖骨上窩においてのみ、補正後の酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２とＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に強い相関関係が認められた。ＢＡＴが殆ど存在しない部位（鎖骨下部及び三角筋上）では、このような傾向は認められなかった。
本実施例では、寒冷刺激を被験者に与えてＰＥＴにより測定されたＢＡＴの活性値ＳＵＶｍａｘと酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２との相関が示されたが、寒冷刺激という一定負荷のもとに生じた活性値ＳＵＶｍａｘは、ＰＥＴにより定量化されたＢＡＴ量と見なすことができる。すなわち、本実施例の結果は、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩において、時間分解分光計測による酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２が、ＢＡＴに存在する多数の毛細血管を反映していることを示すものである。言い換えれば、本実施例の結果は、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２がＢＡＴを量的に評価できることを示している。従って、時間分解分光計測による酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２を、ＢＡＴ量に関する指標値とすることができる。また、例えば体脂肪率といった体脂肪量に関するパラメータを用いて補正された酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２は、より精度が高い指標値として用いられる。
図２０〜図２２は、体脂肪率により補正された総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂと、ＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの関係を表すグラフである。図２０は鎖骨上窩における関係を示しており、図２１は鎖骨下部における関係を示しており、図２２は三角筋における関係を示している。縦軸は総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂ（単位：μＭ）を表し、横軸は活性度ＳＵＶｍａｘの常用対数値を表している。図２０〜図２２を参照すると、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２の場合と同様に、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩のみにおいて、総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂとＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に強い相関が見出された。従って、総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂもまた、ＢＡＴ量に関する指標値として取り扱うことができる。
また、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２や総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂを算出する際に用いられるパラメータ、例えば吸収係数μａもまた、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２や総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂの増減に応じて増減するので、ＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に強い相関があることは明らかである。従って、このようなパラメータもＢＡＴ量に関する指標値として取り扱うことができる。
図２３〜図２５は、吸収係数μａとＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの関係を表すグラフである。図２３は鎖骨上窩における関係を示しており、図２４は鎖骨下部における関係を示しており、図２５は三角筋における関係を示している。縦軸は吸収係数μａ（単位：ｃｍ−１）を表し、横軸は活性度ＳＵＶｍａｘの常用対数値を表している。なお、吸収係数μａは、波長８００ｎｍでの数値である。
図２３〜図２５に示されるように、何れの被測定部位においても、吸収係数μａとＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に或る程度の相関が見出された。すなわち、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩だけでなく、ＢＡＴが殆ど存在しない鎖骨下部及び三角筋においても、吸収係数μａが大きいほど、活性度ＳＵＶｍａｘも大きくなった。但し、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩においては、その相関が他の被測定部位よりも強く、有意な相関があるといえる。
また、吸収係数μａと体脂肪率との相関を調べるため、各被験者の体脂肪率を計測した。図２６〜図２８は、吸収係数μａと体脂肪率との相関を表すグラフである。図２６は鎖骨上窩における関係を示しており、図２７は鎖骨下部における関係を示しており、図２８は三角筋における関係を示している。縦軸は吸収係数μａ（単位：ｃｍ−１）を表し、横軸は体脂肪率（単位：％）を表している。
図２６〜図２８に示されるように、何れの被測定部位においても、算出された吸収係数μａの値と体脂肪率との間に或る程度の相関が見られた。これは、近赤外分光計測法により測定された吸収係数がＷＡＴの影響を受けやすいためであると考えられる。そこで、前述した単変量解析を用いて、吸収係数μａにおける体脂肪率による影響が低減されるように補正を行った。
図２９〜図３１は、補正後の吸収係数μａとＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの関係を表すグラフである。図２９は鎖骨上窩における関係を示しており、図３０は鎖骨下部における関係を示しており、図３１は三角筋における関係を示している。縦軸は吸収係数μａ（単位：ｃｍ−１）を表し、横軸は活性度ＳＵＶｍａｘの常用対数値を表している。図２９〜図３１を参照すると、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩のみにおいて、吸収係数μａとＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に強い相関が見出された。従って、補正後の吸収係数μａに基づいて、ＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘを精度良く評価できることが示された。なお、吸収係数μａの補正方法は単変量解析に限定されない。例えば、体脂肪率に代えて、体脂肪量に関する他のパラメータを用いて補正を行っても良い。他のパラメータとしては、例えば皮下脂肪厚さや分光特性から推定された脂肪量などが挙げられる。
（第２実施形態）
図３２は、本発明による測定装置の第２実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の測定装置１Ｂは、第１実施形態の測定装置１Ａの演算部３０に代えて、演算部３０Ｂを備えている。この演算部３０Ｂは、第１実施形態の演算部３０の演算処理部３３に代えて、演算処理部３５を含む。演算処理部３５は、ヘモグロビン濃度演算部３５ａ及び指標値演算部３５ｂを含む。ヘモグロビン濃度演算部３５ａは、被測定部位Ｂの吸光特性を表すパラメータを生体光学特性計測部３２から取得し、所定の演算を行うことによって、被測定部位Ｂにおける脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）を算出する。なお、脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）を算出方法は第１実施形態と同様である。また、測定装置１Ｂは、測定装置１Ａと異なり、記憶部４０及びパラメータ入力部５０を備えていない。
図３２は、本発明による測定装置の第２実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の測定装置１Ｂは、第１実施形態の測定装置１Ａの演算部３０に代えて、演算部３０Ｂを備えている。この演算部３０Ｂは、第１実施形態の演算部３０の演算処理部３３に代えて、演算処理部３５を含む。演算処理部３５は、ヘモグロビン濃度演算部３５ａ及び指標値演算部３５ｂを含む。ヘモグロビン濃度演算部３５ａは、被測定部位Ｂの吸光特性を表すパラメータを生体光学特性計測部３２から取得し、所定の演算を行うことによって、被測定部位Ｂにおける脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）を算出する。なお、脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）を算出方法は第１実施形態と同様である。また、測定装置１Ｂは、測定装置１Ａと異なり、記憶部４０及びパラメータ入力部５０を備えていない。
本実施形態では、生体光学特性計測部３２が、時間波形計測部３１によって得られた時間波形に基づいて、被測定部位Ｂの散乱係数μ’ｓを算出する。なお、以下の記載において、散乱係数μ’ｓは換算散乱係数を含む概念である。そして、指標値演算部３５ｂは、被測定部位Ｂの散乱係数μ’ｓを生体光学特性計測部３２から取得し、ヘモグロビン濃度演算部３５ａにおいて算出された脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）、及び、生体光学特性計測部３２において算出された散乱係数μ’ｓのうち少なくとも一方の数値から、ＢＡＴ量に関する指標値を算出する。
なお、本実施形態の測定装置１Ｂの動作および測定方法に関するフローチャートは、図４と同様となる。但し、本実施形態では、ステップＳ１３において、散乱係数μ’ｓ及び脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）のうち少なくとも一方の数値から、ＢＡＴ量に関する指標値を算出する。
以下に示す実施例のように、本発明者らは、研究の末、散乱係数μ’ｓ及び脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）とＢＡＴ量との間に有意な相関が存在することを見出した。従って、以上に説明した本実施形態の測定装置１Ｂ及び測定方法によれば、第１実施形態と同様に、被験者の負担を格段に軽減することができ、且つＢＡＴの測定を極めて簡易に行うことができる。
（第２実施例）
続いて、本発明者らが、複数の被験者のＢＡＴ活性値と散乱係数μ’ｓ及び脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）との相関を調べた結果について説明する。この実験は、第１実施例と同様の方法により行われた。図３３〜図３５は、散乱係数μ’ｓとＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの関係を表すグラフである。図３３は鎖骨上窩における関係を示しており、図３４は鎖骨下部における関係を示しており、図３５は三角筋における関係を示している。縦軸は散乱係数μ’ｓ（単位：ｃｍ−１）を表し、横軸は活性度ＳＵＶｍａｘの常用対数値を表している。なお、散乱係数μ’ｓは、波長７６０ｎｍでの数値である。
続いて、本発明者らが、複数の被験者のＢＡＴ活性値と散乱係数μ’ｓ及び脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）との相関を調べた結果について説明する。この実験は、第１実施例と同様の方法により行われた。図３３〜図３５は、散乱係数μ’ｓとＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの関係を表すグラフである。図３３は鎖骨上窩における関係を示しており、図３４は鎖骨下部における関係を示しており、図３５は三角筋における関係を示している。縦軸は散乱係数μ’ｓ（単位：ｃｍ−１）を表し、横軸は活性度ＳＵＶｍａｘの常用対数値を表している。なお、散乱係数μ’ｓは、波長７６０ｎｍでの数値である。
図３３〜図３５を参照すると、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩のみにおいて、散乱係数μ’ｓとＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に強い相関が見出された。従って、散乱係数μ’ｓに基づいて、ＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘを精度良く評価できることが示された。
また、散乱係数μ’ｓと体脂肪率との相関を調べるため、各被験者の体脂肪率を計測した。図３６〜図３８は、散乱係数μ’ｓと体脂肪率との相関を表すグラフである。図３６は鎖骨上窩における関係を示しており、図３７は鎖骨下部における関係を示しており、図３８は三角筋における関係を示している。縦軸は散乱係数μ’ｓ（単位：ｃｍ−１）を表し、横軸は体脂肪率（単位：％）を表している。
図３６〜図３８に示されるように、何れの被測定部位においても、算出された散乱係数μ’ｓの値と体脂肪率との間には殆ど相関が見られなかった。これは、ＢＡＴ量と散乱係数μ’ｓとの間の相関はＢＡＴ細胞に含まれるミトコンドリアに起因し、体脂肪率は散乱係数μ’ｓに影響を及ぼさないからであると考えられる。従って、散乱係数μ’ｓからＢＡＴ量に関する指標値を算出する場合には、体脂肪率による補正を行わなくても精度良く算出することができる。
図３９は、脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）とＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの関係を表すグラフであって、鎖骨上窩における関係を示している。縦軸は脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）（単位：μＭ）を表し、横軸は活性度ＳＵＶｍａｘの常用対数値を表している。図３９を参照すると、ＢＡＴが存在する鎖骨上窩において、脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）とＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘとの間に強い相関が見出された。従って、脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）に基づいて、ＢＡＴの活性度ＳＵＶｍａｘを精度良く評価できることが示された。
また、脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）と体脂肪率との相関を調べるため、各被験者の体脂肪率を計測した。図４０は、脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）と体脂肪率との相関を表すグラフであって、鎖骨上窩における関係を示している。縦軸は脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）（単位：μＭ）を表し、横軸は体脂肪率（単位：％）を表している。図４０に示されるように、算出された脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）の値と体脂肪率との間には殆ど相関が見られなかった。従って、脱酸素化ヘモグロビン濃度（ＣＨｂ）からＢＡＴ量に関する指標値を算出する場合には、体脂肪率による補正を行わなくても精度良く算出することができる。
（第３実施形態）
図４１は、本発明による測定装置の第３実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の測定装置１Ｃは、第１実施形態の測定装置１Ａの演算部３０に代えて、演算部３０Ｃを備えている。この演算部３０Ｃは、第１実施形態の演算部３０の構成に加えて、判別部３４を更に有している。なお、判別部３４を除く演算部３０Ｃの構成は演算部３０と同様なので、詳細な説明を省略する。
図４１は、本発明による測定装置の第３実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の測定装置１Ｃは、第１実施形態の測定装置１Ａの演算部３０に代えて、演算部３０Ｃを備えている。この演算部３０Ｃは、第１実施形態の演算部３０の構成に加えて、判別部３４を更に有している。なお、判別部３４を除く演算部３０Ｃの構成は演算部３０と同様なので、詳細な説明を省略する。
判別部３４は、演算処理部３３の指標値演算部３３ｂからＢＡＴ量に関する指標値の提供を受ける。判別部３４は、この指標値と所定の閾値とを比較することにより、被験者のＢＡＴ量が陰性及び陽性の何れであるかを判別する。具体的には、判別部３４は、指標値が閾値を超える場合に陽性と判別し、指標値が閾値を超えない場合に陰性と判別する。この判別結果は、例えば表示装置８０においてＢＡＴ量に関する指標値とともに表示される。
図４２は、本実施形態による測定装置１Ｂの動作および測定方法を示すフローチャートである。図４２に示されるように、本実施形態では、第１実施形態による測定方法（図４を参照）に加えて、判別ステップＳ１４を備えている。判別ステップＳ１４では、判別部３４が、演算ステップＳ１３において算出されたＢＡＴ量に関する指標値と所定の閾値とを比較することにより、被験者のＢＡＴ量が陰性及び陽性の何れであるかが判別される。
本実施形態の測定装置１Ｃ及び測定方法によれば、第１実施形態と同様に、被験者の負担を格段に軽減することができ、且つＢＡＴの測定を極めて簡易に行うことができる。また、ＢＡＴ量の陰性と陽性との境界はＳＵＶｍａｘで約２．０といわれており、現在、陰性か陽性かの判別は、ＰＥＴ画像に基づく放射線技師の目視によって行われている。本実施形態の測定装置１Ｃ及び測定方法によれば、前述した第１実施例において述べたようにＢＡＴ量を精度良く評価することができるので、ＢＡＴ量が陰性か陽性かを簡易に且つ精度良く判別することができる。なお、本実施形態の判別部３４は、第２実施形態の演算部３０Ｂに設けられることもできる。
（第３実施例）
本実施形態による効果を検証するために、判別部３４（判別ステップＳ１４）での判別結果と、ＰＥＴ画像に基づく目視での判別結果とを用いて、受信者動作特性（Receiver Operatorating Characteristic Curve；ＲＯＣ）曲線を作成した。図４３〜図４６にその結果を示す。図４３（ａ）は、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２から算出された指標値に基づく判別結果のＲＯＣ曲線である。また、図４３（ｂ）は総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂ、図４４（ａ）は吸収係数μａ（波長７６０ｎｍ）、図４４（ｂ）は吸収係数μａ（波長８００ｎｍ）、図４５（ａ）は散乱係数μ’ｓ（波長７６０ｎｍ）、図４５（ｂ）は散乱係数μ’ｓ（波長８００ｎｍ）、図４６（ａ）は脱酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂからそれぞれ算出された指標値に基づくＲＯＣ曲線である。なお、比較のため、図４６（ｂ）には、酸素飽和度ＳＯ２から算出された指標値に基づく判別結果のＲＯＣ曲線が示されている。なお、図４３〜図４６において、縦軸は陽性度（感度、陽性的中率ともいう）を表し、横軸は偽陰性度（１から特異度（陰性的中率ともいう）を差し引いた値）を表している。また、いずれのＲＯＣ曲線においても、体脂肪量に関するパラメータによる補正は施されていない。
本実施形態による効果を検証するために、判別部３４（判別ステップＳ１４）での判別結果と、ＰＥＴ画像に基づく目視での判別結果とを用いて、受信者動作特性（Receiver Operatorating Characteristic Curve；ＲＯＣ）曲線を作成した。図４３〜図４６にその結果を示す。図４３（ａ）は、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２から算出された指標値に基づく判別結果のＲＯＣ曲線である。また、図４３（ｂ）は総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂ、図４４（ａ）は吸収係数μａ（波長７６０ｎｍ）、図４４（ｂ）は吸収係数μａ（波長８００ｎｍ）、図４５（ａ）は散乱係数μ’ｓ（波長７６０ｎｍ）、図４５（ｂ）は散乱係数μ’ｓ（波長８００ｎｍ）、図４６（ａ）は脱酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂからそれぞれ算出された指標値に基づくＲＯＣ曲線である。なお、比較のため、図４６（ｂ）には、酸素飽和度ＳＯ２から算出された指標値に基づく判別結果のＲＯＣ曲線が示されている。なお、図４３〜図４６において、縦軸は陽性度（感度、陽性的中率ともいう）を表し、横軸は偽陰性度（１から特異度（陰性的中率ともいう）を差し引いた値）を表している。また、いずれのＲＯＣ曲線においても、体脂肪量に関するパラメータによる補正は施されていない。
図４３〜図４６に示された各ＲＯＣ曲線Ｇ２１〜Ｇ２８の閾値（カットオフポイント）、感性度（陽性的中率）、特異度（陰性的中率）、および的中率（正診率）は次の表２に示されるものとなった。
表２に示されるように、酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂＯ２、総ヘモグロビン濃度ＣｔＨｂ、吸収係数μａ、散乱係数μ’ｓ、又は脱酸素化ヘモグロビン濃度ＣＨｂから算出される指標値を用いた判別結果と、ＰＥＴ画像に基づく目視での判別結果とは、高い確率で一致した。このことから、上記第３実施形態によれば、ＢＡＴ量が陰性か陽性かを精度良く判別できることがわかる。
本発明によるＢＡＴの測定方法及び測定装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では時間分解分光計測法を用いてヘモグロビン濃度を算出しているが、本発明の演算部及び演算ステップにおいて使用される近赤外分光計測法としては、例えば位相変調分光法、空間分解分光法、Micro-beer lambert法など様々な方法が適用可能である。
１Ａ…測定装置、１０…光入射部、１１…パルス光源、１２…光入射用光ガイド、２０…光検出部、２１…光検出用光ガイド、２２…光検出器、３０…演算部、３１…時間波形計測部、３２…生体光学特性計測部、３３…演算処理部、３３ａ…ヘモグロビン濃度演算部、３３ｂ…指標値演算部、４０…記憶部、５０…パラメータ入力部、６０…制御部、７０…本体部、８０…表示装置、Ｂ…被測定部位、Ｄ…光検出位置、Ｌ１…近似直線、Ｐ（ｎ）…近赤外パルス光、Ｓ…光入射位置。
Claims (7)
- 光入射部から被測定部位に近赤外光を入射する光入射ステップと、
光検出部において、前記被測定部位の内部を伝搬した前記近赤外光の光強度を検出する光検出ステップと、
前記光検出部での検出結果に基づく近赤外分光計測法によって求められる、前記被測定部位の酸素化ヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、及び、前記酸素化ヘモグロビン濃度若しくは前記総ヘモグロビン濃度に応じて増減する第１のパラメータのうち少なくとも一つの数値から褐色脂肪組織量に関する指標値を算出する演算ステップと
を備えることを特徴とする、褐色脂肪組織の測定方法。 - 前記演算ステップにおいて、体脂肪量に関する第２のパラメータと前記少なくとも一つの数値若しくは測定感度との相関を表すデータを使用して、前記少なくとも一つの数値に含まれる前記体脂肪量による影響が低減するように補正した数値を、前記褐色脂肪組織量に関する指標値とすることを特徴とする、請求項１に記載の褐色脂肪組織の測定方法。
- 光入射部から被測定部位に近赤外光を入射する光入射ステップと、
光検出部において、前記被測定部位の内部を伝搬した前記近赤外光の光強度を検出する光検出ステップと、
前記光検出部での検出結果に基づく近赤外分光計測法によって求められる、前記被測定部位の散乱係数及び脱酸素化ヘモグロビン濃度のうち少なくとも一方から褐色脂肪組織量に関する指標値を算出する演算ステップと
を備えることを特徴とする、褐色脂肪組織の測定方法。 - 被測定部位に近赤外光を入射する光入射部と、
前記被測定部位の内部を伝搬した前記近赤外光の光強度を検出する光検出部と、
前記光検出部での検出結果に基づく近赤外分光計測法によって求められる、前記被測定部位の酸素化ヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、及び、前記酸素化ヘモグロビン濃度若しくは前記総ヘモグロビン濃度に応じて増減する第１のパラメータのうち少なくとも一つの数値から褐色脂肪組織量に関する指標値を算出する演算部と
を備えることを特徴とする、褐色脂肪組織の測定装置。 - 体脂肪量に関する第２のパラメータと前記少なくとも一つの数値若しくは測定感度との相関を表すデータを記憶しておく記憶部を更に備え、
前記演算部は、前記データを使用して、前記少なくとも一つの数値に含まれる前記体脂肪量による影響が低減するように補正した数値を、前記褐色脂肪組織量に関する指標値とすることを特徴とする、請求項４に記載の褐色脂肪組織の測定装置。 - 被測定部位に近赤外光を入射する光入射部と、
前記被測定部位の内部を伝搬した前記近赤外光の光強度を検出する光検出部と、
前記光検出部での検出結果に基づく近赤外分光計測法によって求められる、前記被測定部位の散乱係数及び脱酸素化ヘモグロビン濃度のうち少なくとも一方から褐色脂肪組織量に関する指標値を算出する演算部と
を備えることを特徴とする、褐色脂肪組織の測定装置。 - 前記演算部が、前記指標値と閾値とを比較することにより、褐色脂肪組織量が陰性及び陽性の何れであるかを判別することを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の褐色脂肪組織の測定装置。
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