JPH02257931A - 血管内血流計測装置及び計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、顕微鏡下に置かれた血管内の血球の観測又
は血流速度の測定を行う血管内面流計測装置及び血管的
血流計８１１１方法に関するものである。

〔従来技術〕

画像処理技術の医学への応用が活発化しており、最近で
は血管内の血流計測技術が注目されてきた。

血液は血管内を循環する流動性の組織で、各組織をくま
なく潅流し、その間に血液中にある種々の物質は血管外
および組繊細胞内の液状成分との間で盛んな物質交換を
行い、それによって身体の内部環境を恒常に保っている
。従って、その機能は極めて重要であり、身体に与える
影響が大きいと考えられる。

ところで、従来の血管（特に、微小血管）内面流計ｆｌ
ｌｌＪ技術は、顕微鏡下で固定された試料を照明光で照
らし、これをＴＶ左カメラあるいはビデオカメラ）で映
し、映し出された画像をモニタカメラ等で観察していた
。

また、赤血球の移動に伴う輝度変化を検出することによ
り血流速度を計測することができ、薬理作用の解析に役
立てることができる。

この場合、顕微鏡下に固定された試料の照明光源として
直流点灯ランプが使用され、ＴＶ左カメラしてＩＴＶが
使用される。このＩＴＶは、毎秒３０枚の静止画像（フ
レーム）を次々とＴＶモニタへ送り、映し出された画像
情報に対して画面走査がなされる。なお、ＴＶ左カメラ
分解能により、ぶれない状態で静止画像を得る為には少
なくとも３０ｍ５の蓄積時間が必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の計１１Ｐ１方法は１秒間に３０画
像を送出するＴＶ左カメラ、直流点灯ランプを併用する
技術なので、微小血管内の赤血球を観測する場合、画面
走査に伴う残像によって赤血球を一つ一つ観測すること
ができなかった。

また、微小血管内の血流速度を測定する場合、赤血球の
移動に伴う輝度変化を検出することから残像が尾を引い
た状態で撮像され、速度の高い血流を／１ｌｌＪ定する
ことができなかった。

第４図は、従来の計測技術により得られた撮像結果を示
すものである。同図（ａ）は、微小血管１内を流れる赤
血球２．３．４を模式的に示すものであり、同図（ｂ）
はＴＶモニタで観β１される撮像結果を示すものである
。ＴＶ左カメラ静止画像として映し出す為には、少なく
とも３０ｍ５の蓄積時間が必要であるが、血管内の血流
速度が速いと、赤血球等を静止画像でとらえることがで
きず、画像が連続した状態で映し出される（第４図（ｂ
）参照）。その為、個々の赤血球を識別することができ
ず、移動距離を正確に算出することができなかった。従
って、血球の形状、色等の観ｌｌ１ｌｊ１血流速度の測
定を精度良く計ｔｐｊすることができなかった。

そこで本発明は、血管内面流計測装置の計測精度を高め
ることを目的とするものである。

また、簡単に精度の高い計測・値を得ることができる血
管的血流計７１１１１方法を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成する為、この発明は血管を拡大する顕微
鏡と、この顕微鏡で得られる動画像から静止画像を作成
する静止画像作成手段を備えていることを特徴とする。

この静止画像作成手段としては、顕微鏡下に置かれた血
管をパルス光で照明するパルス点灯ランプや、シャッタ
動作を介して上記顕微鏡で得られた血管の画像を映し出
すＴＶ左カメラ使用できる。

また、顕微鏡下に置かれた血管を照明光で照らし、この
血管内の血球の観測又は血流速度の測定を行う血管内面
流計／１ｐ１方法において、照明光としてパルス光を使
用することを特徴とする。

さらに、顕微鏡下に置かれた血管を照明光で照らし、当
該血管内の血球観測又は血流速度測定を行う血管的血流
計測方法において、シャッタ動作により、顕微鏡で得ら
れた画像から静止画像を作成することを特徴とする。

〔作用〕

この発明は、以上のように構成されているので、顕微鏡
下に固定された微小血管内の赤血球は鮮明に静止画像で
映し出される。

また、パルス光、シャッタ動作を用いる場合、検出系と
して使用されるＴＶ左カメラ走査周波数にパルス光やシ
ャッタ動作を同調させると、画面走査に伴う残像を除去
することができる。

さらに、Ｓ／Ｎ比が大幅に向上するので、より高い速度
の血流を計測することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例に係る血管内面流計測装置又
は血管的血流計測方法を添附図面に基づき説明する。な
お、説明において同一要素には同一符号を使用し、重複
する説明は省略する。

この発明で重要なことは、光源あるいは使用されるＴＶ
左カメラ、顕微鏡で得られた画像から静止画像を作成す
る機能を備えた点である。まず、この発明の一実施例に
係る血管内面流計測装置を説明する。

第１図は、この実施例に係る血管内皿流計ａＰ１装置を
示すブロック図である。この計測装置は、顕微ｖｔ５、
パルス点灯ランプ６、パルス制御装置７、ＴＶ左カメラ
、画像処理装置９及びＴＶモニタ１０を備えて構成され
ている。顕微鏡５は、微小血管等の試料を固定する微動
ステージを備えており、フラッシュランプ等のパルス点
灯ランプ６が取り付けられている。なお、このパルス点
灯ランプ６にはパルス制御装置７が接続されており、パ
ルス幅、パルス間隔、パルスを照射するタイミング等が
制御されている。その為、微動ステージ上に固定された
試料を所定のパルス光で照明することができる１゜また
、顕微鏡５は、ＴＶ左カメラに接続されており、顕微鏡
５で得られた画像情報が、ＴＶ左カメラに入力される。

このＴＶ左カメラは、さらに画像処理装置９に接続され
ている。この画像処理装置９は、入力された画ｅ！”ｉ
ｎ報をリアルタイムでＡ／Ｄ変換し、メモリ及び内蔵イ
メージプロセッサ等によるシェーディング補正、コント
ラスト強調等の画像処理を行う。さらに、この姻像処理
装置９はＴＶモニタ１０に接続されている。

ＴＶモニタ１０は、ＴＶ左カメラで入力された画像情報
を再生するときに使用することができる。

なお、パルス制御装置７には画像処理装置９が接続され
ており、パルス光の照射間隔とＴＶ左カメラの走査周波
数が同期するように設定されている。

次に、この発明の一実施例に係る血管的血流計測方法を
説明する。以下、血流計測の一例として、“血球の観測
及び血流速度の測定について説明する。

血管内を流れる赤血球の観Δｐ１では、パルス点灯ラン
プ６をＴＶ左カメラの走査周波数に同期させることによ
り、画面走査に伴う残像を除去することができ、個々の
血球を観察することができる。また、血管内の血流速度
の１ｌｌｊ定方法では、まず、試料とする血管を顕微鏡
５の微動ステージ上に固定し焦点を合せる。次に、ＴＶ
左カメラの走査周波数に同期したパルス光をパルス点灯
ランプ６で試料に照射し、得られた画像情報をＴＶ左カ
メラに入力する。この画像情報は、画像処理装置９に送
られ、ＴＶモニタ１０を通じて映し出される。この場合
、あらかじめ、血管上に一定の間隔で適当な大きさの光
度測定可能なウィンドウ （ｐｈｏｔｏＩＩｅｔｒｉｃ　、ｗｉｎｄｏｗ）を２つ
設定しておき、赤血球がそのウィンドウを通過すること
によって生じる輝度の時間的変化を各々のウィンドウで
観測する。次に、観測の結果得られた２つのグラフの相
関をとり、２つのウィンドウ間を赤血球が通過する時間
を得る。最後に、設定したウィンドウ間の距離を通過時
間で割ることにより、血流速度を算出することができる
。

マウスの腸間膜と微小血管を用いて実ｉ’ｌｐｊしたと
ころ、最大で１ｍｍ／ｓｅｅの速さまでの血流速度を測
定することができた。

なお、パルス光で撮像された血球と、次のパルス光で撮
像された血球とが、互いに一部で重複するように（だる
ま状になるように）短い時間間隔でパルス光を照射する
と効果的である。この場合、赤血球の移動位置を簡単か
つ正確に検知することができ、計測値の精度を向上させ
ることができる。

第２図は、この発明の他の実施例に係る血管内面流計測
装置を示すブロック図である。この計測装置は、顕微鏡
５、点灯ランプ１１、電子シャッタ１２を備えたＴＶ左
カメラ、画像処理装置９及びＴＶモニタ１０を備えて構
成されている。顕微鏡５は、微小血管等の試料を固定す
る微動ステージを備えており、微動ステージ上に固定さ
れた試料を照明する点灯ランプ１１が取り付けられてい
る。また、顕微ｔ！１５は電子シャッタ１２を備えたＴ
Ｖ左カメラに接続されている。なお、ＴＶ左カメラに内
蔵されているシャッタ制御装置等により、シャッタ動作
の間隔とＴＶ左カメラの走査周波数が同期するように設
定されている。その為、顕微鏡５で得られた画像情報は
、画像走査に伴う残像を除去された静止画像としてＴＶ
左カメラに入力される。電子シャッタ１２は、例えば、
１／１０００〜１／１００００ｓｅｃの速度でシャッタ
動作を行う。この電子シャッタ１２としてはＣＣＤを用
いた電子シャッタを使用できる。このＴＶ左カメラは、
さらに画像処理装置９に接続されている。この画像処理
装置９は、入力された画像情報をリアルタイムでＡ／Ｄ
変換し、メモリ及び内蔵イメージプロセッサ等によるシ
ェーディング補正、コントラスト強調等の画像処理を行
う。さらに、この画像処理装置９はＴＶモニタ１ｏに接
続されている。ＴＶモニタ１０は、ＴＶ左カメラで入力
された画像情報を再生するときに使用することができる
。

次に、血管内の血流速度を測定方法を説明する。

まず、試料とする血管を顕微鏡５の微動ステージ上に固
定し焦点を合せる。次に、照明光を点灯ランプ１１で試
料に照射し、得られた画像情報を電子シャッタ１２を備
えたＴＶ左カメラに入力する。この画像情報は、画像処
理装置９に送られ、ＴＶモニタ１０を通じて映し出され
る。この場合、あらかじめ、血管上に一定の間隔で適当
な大きさの光度測定可能なウィンドウ（ｐｈｏｔｏｍｅ
ｔｒｉｃｖｌｎｄＭ）を２つ設定しておき、赤血球がそ
のウィンドウを通過することによって生じる輝度の時間
的変化を各々のウィンドウで観測する。次に、観測の結
果得られた２つのグラフの相関をとり、２つのウィンド
ウ間を赤血球が通過する時間を得る。

最後に、設定したウィンドウ間の距離を通過時間で割る
ことにより、血流速度を算出することができる。

なお、シャッタ動作により静止画像として映し出される
血球と、その次のシャッタ動作により静止画像として映
し出される血球が一部で重複するように（だるま状にな
るように）短い時間間隔でシャッタ動作を行うと効果的
である。この場合、赤血球の移動位置を簡単かつ正確に
検知することができ、計ｎｌ値の精度を向上させること
ができる。

第３図は、前述したように、パルス間隔あるいはシャッ
タ間隔を短くした場合（２個のパルス光あるいは２回の
シャッタ動作により、だるま状に血球の画像が一部で重
複する場合）の撮像結果を示すものである。従来の撮像
結果（第４図（ｂ））では、画像上の赤血球２’　　３
’　　４’はそれぞれ移動軌跡に沿って連続的に（ぶれ
た状態で）撮像されており、始点における赤血球と終点
における赤血球を識別することができない。しかし、こ
の撮像結果（勿３図（ｂ））では、始点における赤血球
２′ａ１と終点における赤血球２’　ｂは一部重複する
だけなので、だるま状に観測される。

従って、個々の赤血球を識別することができ、赤血球の
移動距離を明確に測定することができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、計測手法として、−次元相関法、二次元相関
法を適用することができる。−次元相関法は、例えば血
流が緩やかである層流状態に有用である。

また、血流の任意の点における赤血球の速度の大きさ、
方向が時間的に不規則に変化する乱流状態であれば、二
次元相関法を適用することができる。

さらに、パルス光を照射する光源はフラッシュランプに
限定されるものではない。例えば、直流点灯ランプから
の照明光を機械的に遮断することによりパルス光を形成
してもよい。

また、シャッタとしては、イメージインテンシファイア
のＭＣＰにゲート動作をさせることによリンヤッタ動作
を行う電子シャッタを使用してもよい。

〔発明の効果〕

この発明に係る血管内面流計測装置は、以上説明したよ
うに構成されているので、血管、特に微小血管内の赤血
球の観７ＩＰ＋、血流速度の測定等において計１ｌｌｊ
精度を高めることができる。特に、血流の速度の７Ｉｌ
定ではＳ／Ｎ比の大幅な向上が可能である。

また、この発明に係る血管内面流計Ｋｌ）方法は、以上
説明したように構成されているので、精度の高い計測値
を簡単に得ることができる。

さらに、ＴＶ左カメラ検出系として使用する場合には、
従来より速い血流速度の測定及びａｌ１１定精度の向上
が可能であり、画面内の任意の点で多点測定ができる。

これにより、血管内に血栓が存在する場合、その血栓の
前後の血流速度の差をｎ１定すれば、血栓への薬理作用
の解析に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る血管内血流社訓装置を
示すブロック図、第２図は本発明の他の実施例に係る血
管内面流計測装置を示すブロック図、第３図は本発明の
撮像結果を示す模式図、第４図は従来の撮像結果を示す
模式図である。 １・・・微小血管、２，３．４・・・赤血球、２’、３
’、４’　・・・従来の赤血球画像、２′、３″、４′
・・・本発明の赤血球画像、５・・・顕微鏡、６・・・
パルス点灯ランプ、７・・・パルス制御装置、８・・・
ＴＶ左カメラ９・・・画像処理装置、１０・・・ＴＶモ
ニタ、１１・・・点灯ランプ、１２・・・電子シャッタ
。 宜１壱丙＝濃宮Ｉ貧Ｊ脹置 第１図 、７ｃ、ｎズ」〈４ダＪ 第２図 加ノぎ内め赤加Ｊ本 本＄Ｓ明ρ撮佛秒泉 に者７ｊ１／１赤佃ｊｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、血管を拡大する顕微鏡と、この顕微鏡で得られる動
   画像から静止画像を作成する静止画像作成手段を備えて
   いることを特徴とする血管内血流計測装置。 ２、前記静止画像作成手段が、前記顕微鏡下に置かれた
   血管にパルス光を照射するパルス点灯ランプであること
   を特徴とする請求項１記載の血管内血流計測装置。 ３、前記パルス光と同調する走査周波数を有し、前記顕
   微鏡で得られた画像を映し出すＴＶカメラを備えている
   ことを特徴とする請求項２記載の血管内血流計測装置。 ４、前記静止画像作成手段が、シャッタ動作を介して前
   記顕微鏡で得られた血管の画像を映し出すＴＶカメラで
   あることを特徴とする請求項１記載の血管内血流計測装
   置。 ５、前記顕微鏡下に置かれた血管を照明光で照らし、当
   該血管内の血球観測又は血流速度測定を行う血管内血流
   計測方法において、 前記照明光としてパルス光が使用されることを特徴とす
   る血管内血流計測方法。 ６、前記顕微鏡下に置かれた血管をＴＶカメラで撮像し
   、このＴＶカメラの走査周波数と前記パルス光の周波数
   を同期させることにより、画面走査に伴う残像を除去す
   ることを特徴とする請求項５記載の血管内血流計測方法
   。 ７、前記パルス光により照射される血球と、その次のパ
   ルス光により照射される血球が一部で重複する時間間隔
   で、パルス光が照射されることを特徴とする請求項５記
   載の血管内血流計測方法。 ８、顕微鏡下に置かれた血管を照明光で照らし、当該血
   管内の血球観測又は血流速度測定を行う血管内血流計測
   方法において、 シャッタ動作により、前記顕微鏡で得られた画像から静
   止画像を作成することを特徴とする血管内血流計測方法
   。 ９、前記シャッタ動作により静止画像として映し出され
   る血球と、その次のシャッタ動作により静止画像として
   映し出される血球が一部で重複する時間間隔で、前記シ
   ャッタ動作が行われることを特徴とする請求項８記載の
   血管内血流計測方法。