JPH04193159A - 血流測定装置 - 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］ 本発明は血流測定装置、特に生体の血流情報を無侵襲に
測定する装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来よりレーザー照射を用いて無侵襲で生体の血流に関
する情報を測定する装置が知られている。一般に、レー
ザーを生体に向けて昭射すると、血球によって散乱され
た光が干渉し合って。

スペックルパターンが現れ、この血球の移動に伴なって
スペックルパターンが変化するので、たとえば、ある−
点で反射光の強度変化を測定すれば、血球速度に対応し
たスペックル信号が得られる。この種の装置では、この
スペックル信号の変動から血流情報を得ている。

［発明が解決しようとする課題］ また、測定の方式としては、光フアイバープローブなど
を用いて、任意の測定点での反射光強度の時間的変化を
検出し、血流情報が得る方式が知られている。しかし、
この方式は、あくまでも−点での情報を得ることを目的
とし、ある面積にわたって血流分布を観測するものでは
ない。

また、レーザー光を２次元にわたって走査し、血流分布
を測定する方式もある。この方式では、特開昭６３−２
１４２３８のようにレーザースポットを円筒レンズで線
状に拡げたものを、ミラーによって平面にわたり走査し
、イメージセンサ−によって反射散乱光を検出するか、
または、特開昭６４−３７９３１のように光偏向素子を
用いて、照射スポットを一定の周期で反復移動させなが
ら、同一点からの一定の時間間隔をおいて得られた２つ
の光信号の差から情報を得る。

このように従来の測定法である連続走査法では、明射光
を数回往復させて測定するため、測定終了までに被検体
が動かないことが条件となっている。すなわち、測定領
域内の全ての測定点において、走査周期ごとのデータが
比較、演算されるので、もし、測定時間中に被検体が動
けば、８１１定点がずれ、その影響は全ての測定データ
に及び、即座にそのデータの信頼性を失う。

また、上記の２次元走査は、空間的に連続な測定である
が、任意の一点についてみれば、時間的には不連続であ
る。そのため、得られるスペックル信号の周波数は、走
査周波数に依存する。例えば眼底の血流に見られるよう
に、流速の速い部位では、そのスペックル信号は高い周
波数帯にあり、従来の方法では、走査周波数を、より高
くしなければならないなどの装置の煩雑さが伴なう。

本発明の課題は、以上の問題を解決し、眼底などに見ら
れるような速い血流速度から生じる高周波数帯でのスペ
ックル信号にも対応でき、なおかつ、空間的２次元子面
での血流分布を測定し、また、測定結果を把握しやすい
形で出力する方式を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、可干
渉光を被測定生体の所定の２次元子面中で空間的に走査
と一時停止を繰り返して不連続に走査する手段と、前記
走査手段による不連続な各一時停止点において散乱光強
度に関する時系列データを測定する手段を有し、前記測
定手段から得られた散乱光強度に関する時系列データに
基づき生体の血液に関する情報を測定する構成、あるい
はさらに前記可干渉光による２次元の空間的に不連続な
走査に伴う測定において得られた各一時停止点での測定
情報を２次元表示する手段を設けた構成、あるいはさら
に前記可干渉光による２次元の走査領域を撮像する手段
と、前記可干渉光による２次元の空間的に不連続な走査
に伴う測定において得られた各一時停止点での測定情報
を前記撮像手段により得られた映像情報から求めた位置
ずれ情報を解析して測定点の位置ずれを補正して映像と
重畳して表示する手段を設けた構成を採用した。

［作　用］ 以上の構成によれば、２次元子面内で走査と一時停止を
繰り返す不連続なレーザ光走査を行なうことにより、各
一時停止点における測定可能な周波数帯域が走査周波数
に依存しなくなるので、より高周波数帯での測定が行な
える。

上記の不連続走査を行うことで、測定する各点は、各走
査の始まる前に測定を終了するため、測定対象は、全測
定時間内完全に止まっている必要はなく、少なくとも一
時停止の間だけ静止していれば良い、しかも、万が−そ
の測定時間内に、対象が動いたとしても、その影響は、
たかだか、１点か２点に及ぶだけで、その他の点、特に
それまでに走査を終えている点については、その測定デ
ータへの影響は全くない。

しかしながら、測定対象の移動後に測定した点と、移動
前に測定した点との間には、本来測定を行う２次元面と
は異なったゆがんだ分布が得られる。そこで、そのゆが
みを補正する目的で、全走査の周期に同期して、可視画
像を画像メモリーに逐次取り込む。これにより、測定後
、この画像を用いて測定点のずれを補正し、本来の２次
元分布を捉えることができる。

このようにして、得られた測定情報を２次元的に表示で
き、また、？ｊ＋＋定された血流情報と、測定領域の映
像を重畳させ、表示出力することができる。

なおかつ、各測定点は、互いに独立な測定であるので、
測定部位の動きに寄らず、各測定点での正確な測定値を
求めることができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１図は１本発明を採用した血流測定装置の測定光学系
の概略構成を示している。ここでは、後述のＣＣＤカメ
ラによる撮像系の構造は省略されている。

図において符号１はレーザー光源で、レーザー光源ｌに
よるスポット光は、穴あきミラー２の中央の穴を通過し
て、直交２軸のガルバノメータスキャナ３．４に反射さ
れ、生体５に照射される。

それぞれＹおよびＸ軸方向のガルバノスキャナー３．４
は専用のアナログドライバによって、軸方向にそれぞれ
制御される。

一方、照射部位近傍の反射散乱光は、ガルバノスキャナ
ー３．４、さらに穴あきミラー２の周辺部位で反射され
、受光部６に入射される。

以上の光学系と、測定、制御系および撮像系を含む全体
の構造を第２図に示す。

第２図において符号８は受光部６の出力を増幅する増幅
器で、増幅器８の出力はＡ／Ｄ変換器９によりデジタル
化され、パーソナルコンピュータなどを用いてなる制御
装置］Ｏのメモリ１１に記憶される。

制御装置１０は装置全体の制御系として用いられる。制
御装置１０は、走査位置発生器１２を介してガルバノス
キャナー３．４の角度を制御し、測定点の制御を行なう
。

第３図に示すように、走査位置発生器Ｉ２には、ミラー
制御信号、１セツトの走査を開始させるトリガ信号とし
てのＥＮ−Ｉ　Ｎ信号が制御装置ｌＯから人力され、ガ
ルバノスキャナー３．４の移動に同期したタイミングク
ロックとして使用される５ＹＮＣ信号が制御装置１０に
対して出力される。

走査位置発生器１２は、上記の各制御信号にしたがって
、ガルバノスキャナー３．４の制御を行い、所定の測定
点にレーザースポットを位置決めする。以下では、実施
例に従い、測定領域５上に１６Ｘ　１６　（＝２５６）
の測定点が形成されるものとする。

一方、第２図では、測定系中にダイクロイックミラー２
１が挿入されており、このダイクロイックミラー２１を
介してＣＣＤカメラ１３により測定領域５のＩＩＩ定面
を撮影できるようにしである。

不図示の機構により、第１図の測定光学系、ダイクロイ
ックミラー２１とＣＣＤカメラ１３は連動して所定の位
置関係を保ちながら測定領域５に対して位置決めできる
ように構成される。

ＣＣＤカメラ１３の撮影した画像は、画像メモリ１４に
取り込まれる。画像メモリ１４は、ビデオモニタ１５の
表示画像データを記憶する。本実施例では、制御装置ｌ
Ｏの制御により、画像メモリ１４を介して任意の画像を
表示するとともに、ＣＣＤカメラ１３からの画像データ
を重畳させて表示できるようなっている。

次に以上の構成における動作につき説明する。

測定は、制御装置ｌＯの不図示のキーボード中の所定キ
ーを押下することにより開始させる。これにより、制御
装置１０は、走査位置発生器１２に対し、測定開始を知
らせるＥＮ−ＩＮ信号を出力し、ミラー走査を開始させ
る。ミラー角度は、走査位置発生器１２からミラー制御
信号によ。り指定され、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれに制御され
る。

また、ミラーの移動に同期したクロック信号を制御装置
ＩＯに対して出力する。

このようにして、ガルバノミラ−３（ＸＹ軸の設定によ
っては４）を制御して、Ｙ軸方向に照射点を順次移動さ
せ、各測定点毎に、それぞれ反射散乱光を受光部６で受
光し、その強度の時間変化をＡ／Ｄ変換器９を介してデ
ジタル値としてメモリ】１に記憶する。

１ラインについて走査が終ると、続いてＸ軸方向に移動
させるためのガルバノミラ−４（ＸＹ軸の設定によって
は３）により、照射点を次の測定ライン上に移動させる
。そこで同様の測定を行ない、これを順次繰り返す。

こうして、観測範囲においての有限個の測定点を得る。

測定例として、１６Ｘ１６、計２５６の測定点の反射散
乱光強度をとり込み、メモリ１１に格納する。

第４図は、ガルバノスキャナー３ないし４の位置（角度
）と、５ＹＮＣ信号の同期の様子を示している。実験の
際、用いたガルバノスキャナーでは、ミラーの移動開始
後、ミラーが測定可能な状態にまで静止するのに必要な
収束時間ｔＳは約４ｍｓであり、その後のサンプリング
期間ｔＷ（２，６ｍｓ程度）において、受光部６の受光
量のサンプリングを行なう。

サンプリングは、Ａ／Ｄ変換器９として、たとえば、パ
ーソナルコンピュータ用の１２ビ・ントＡ／Ｄ変換ボー
ドを用いて、サンプリング間隔５μＳ、ｌ測定点でのサ
ンプリング数を５１２．Ｏに測定すると、この１回の測
定に要する時間は１、．６８ｓである。また測定可能な
周波数は、この時およそ４００Ｈｚから１ｏＯＫＨｚの
範囲のものが観測できる。上記構成によれば、各測定点
において、高周波帯でのスベ・ンクル信号か測定可能と
なり、また、−度の走査で測定を終えることができる。

すなわち、ガルバノスキャナー３．４により２次元子面
内で走査と一時停止を繰り返す不連続なレーザ光走査を
行なうことにより、各−時停止受おける測定可能な周波
数帯域が走査周波数に依存しなくなるので、各測定点に
おいて従来に比してより高周波数帯での測定が可能とな
る。し力）も、各部位での血流速度の違いに対応できる
。

測定終了後、各測定点で得られた受光強度情報を解析し
、血流に関する情報を得る。たとえば、各測定点毎に周
波数解析を行ない、結果として得られる血流速度分布を
ビデオモニタ１５の画面上に、ドツトの濃淡（あるいは
色）によりマツピングし、表示することができる。２次
元子面での血流分布を容易に、しかも無侵襲で測定し、
また系列データに、また、その周波数解析の結果の例を
、周波数データに示す。この周波数データに基づき、血
流の速度情報を抽出することができる。

また他の実施例では、各測定点の信号を増幅後、アナロ
グの周波数フィルタを用いて、血流に対応した周波数成
分を抽出することによって、リアルタイムで測定点の情
報を得ることもできる。

周波数フィルタおよびアナログ演算回路は第２図の増幅
器８内に設置することができ、Ａ／Ｄ変換器９によって
取り込まれたデータは直接解析結果として、制御装置１
０内で処理できる。

上記のアナログ処理回路は、各走査時の不要な信号が混
入しないよう、かつ各−時停止時の信号のみが周波数フ
ィルタや演算回路で処理されるように、制御装置１０か
らの走査位置信号によって制御される。

さらに、このマツプ情報の表示に、画像メモリ１４のメ
モリ制御を介して、ＣＣＤカメラ１３による測定部位の
実写画面とを重ね合せて表示することができる。画像デ
ータの重畳は、制御装置１０のＣＰＵにより、画像メモ
リ１４上でビデオモニタ１５のビットマツプの各ドツト
ごとにＯＲ，ＸＯＲなどをとる公知の方法により行なえ
る。

このように、レーザ走査により得た血流情報と、ＣＣＤ
カメラ１３により得た実写画面を重畳させ、表示出力す
ることにより、測定情報をより視覚的に分りやすく表示
することができる。

また、被検体上にマーカーをつけて実写画像を得ておけ
ば、被検体の動きをマーカーの動きとして、容易にとら
えることができ、不連続走査による測定データの位置情
報を補正することができる。すなわち、測定中のある走
査時刻に被検体の動きが生じたとすると、その後の測定
点の位置情報を実写画像の動きによって判断し、補正す
ることができる。実写画像と測定データとの重畳も、補
正された位置情報をもとに、再構成できる。−方、−時
停止の測定時刻内に被検体の動きが生じた場合には、測
定データに対して、注意表示を付加して、表示すること
もできる。

また、上記実施例によれば、所望の測定部位の広さに応
じて、ガルバノスキャナー３．４の制御条件を変更する
ことにより、任意の走査範囲を得ることができる。本実
施例では、制御装置ＩＯとしてパーソナルコンピュータ
を用いるので、プログラミングの変更、あるいはそのよ
うな制御条件の変更を行なえるようなプログラムを搭載
しておくことにより、簡単に任意のθり定範囲を設定で
きる利点がある。

なお、画像メモリ１４中のビデオモニタ１５の表示画像
データのハードコピーをとるためのプリンタなどを上記
の構成に追加してもよいのはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、可干渉光を
被測定生体の所定の２次元子面中で空間的に走査と一時
停止を繰り返して不連続に走査する手段と、前記走査手
段による不連続な各一時停止点において散乱光強度に関
する時系列データを測定する手段を有し、前記測定手段
から得られた散乱光強度に関する時系列データに基づき
生体の血液に関する情報を測定する構成、あるいはさら
に前記可干渉光による２次元の空間的に不連続な走査に
伴う測定において得られた各一時停止点での測定情報を
２次元表示する手段を設けた構成、あるいはさらに前記
可干渉光による２次元の走査領域を撮像する手段と、前
記可干渉光による２次元の空間的に不連続な走査に伴う
測定において得られた各一時停止点での測定情報を前記
撮像手段により得られた映像情報から求めた位置ずれ情
報を解析して測定点の位置ずれを補正して映像と重畳し
て表示する手段を設けた構成を採用しているので、２次
元子面内で不連続なレーザ光走査を行なうことにより、
各一時停止点における測定可能な周波数帯域が走査周波
数に依存しなくなるので、より高周波数帯での測定を行
なえ、走査中の被検体の動きによる測定点の位置ずれを
補正でき、しかも、測定領域中の各部位での血流速度の
違いに対応できる。さらに、得られた測定情報を２次元
的に表示し、さらに、測定された血流情報と、測定領域
の映像を重畳させ、表示出力することによって、測定情
報をより視覚的に分りやすく表示することができるなど
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した血流測定装置の測定光学系の
構成を示した説明図、第２図は第１図の血流測定装置の
測定光学系、制御系および撮像系の構成を示したブロッ
ク図、第３図は第２図の走査位置発生器構成および動作
を示した説明図、第４図は走査位置発生器によるミラー
位置（角度）測定例としての、時系列データ、その周波
数解析１−・レーザー光源　　　２−穴あきミラー３．
４・・・ガルバノスキャナー ５・・・測定領域　　６・・−受光部　　８−・・増幅
器９・・・Ａ／Ｄ変換器　　　１０・−・制御装置１１
・・・メモリ　　　　　１２−・−走査位置発生器１３
・・・ＣＣＤカメラ　　１４−・・画像メモリ１５・・
・ビデオモニタ ２１−・−ダイクロイックミラー 表置の側ぎ靴ヤＩ、の諧明固 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）可干渉光を被測定生体の所定の２次元平面中で空間
   的に走査と一時停止をくりかえして不連続に走査する手
   段と、 前記走査手段による不連続的に位置する各一時停止点に
   おいて走査時に発生する不要な信号を除去して散乱光強
   度に関する時系列データを測定する手段を有し、 前記測定手段から得られた散乱光強度に関する時系列デ
   ータに基づき生体の血液に関する情報を測定することを
   特徴とする血流測定装置。 ２）前記可干渉光による２次元の空間的に不連続な走査
   に伴う測定において得られた各一時停止点での測定情報
   を２次元表示する手段を設けたことを特徴とする請求項
   第１項に記載の血流測定装置。 ３）前記可干渉光による２次元の走査領域を撮像する手
   段と、前記可干渉光による２次元の空間的に不連続な走
   査に伴う測定において得られた各一時停止点での測定情
   報を前記撮像手段により得られた映像情報から求めた位
   置ずれ情報を解析して測定点の位置ずれ補正して、映像
   と重畳して表示する手段を設けたことを特徴とする請求
   項第１項または第２項に記載の血流測定装置。