JPS62231625A

JPS62231625A - 光ｃｔスキヤナ装置

Info

Publication number: JPS62231625A
Application number: JP61073781A
Authority: JP
Inventors: 邦男粟津
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-10-12

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）本発明は光ＣＴスキャナ装置に関し、より特別には可視
或は近赤外レーザ光を用いて生体内の代謝を示すパラメ
ータの分布像を非侵襲的に得るための光ＣＴ装置のスキ
ャナ部の構造に関する。

（従来技術）医療分野において、人体または動物体の脳での酸素利用
度が脳機能を評価するために基本的に重要ナパラメータ
であることは周知である。例えば、１０数秒間脳内に酸
素がなければ機能障害を起し、また数分間以上酸素がな
い場合には回復不能な障害を引起す。このため、上記パ
ラメータを測定する方法の研究が長年に亘って行われて
きたが、最近、上記パラメータを計測する方法として、
これ゛　迄一般的であった脳波形を用いる方法や、Ｘｅ
１ろ６のような放射性ガスを溶かして頚動脈に注入し、
脳血中のガス濃度を外部より計測することによりパラメ
ータを間接的に求める方法に代って、可視或は近赤外領
域のレーザ光（波長７００　ｎｍ〜１３（１０τ面）を
頭部に照射して上記パラメータを直接的かつ非侵襲的に
計測する方法が提案されている。例えば、特開昭６０−
７２５４２号に開示された該方法は、頭部を間にはさん
で可視或は近赤外領域の異なる波長のレーザ光源と光検
出手段とを対向させ、レーザ光源より頭部内の測定対象
物に対し異なる吸光度を示す上記波長の異なるレーザ光
を交互に切換入射せしめ、光検出手段からの各波長に対
応する出力信号をコンピュータ処理することによジ頭部
内の測定対象、例えば脳血液中の酸素飽和度を求める方
法を提案している。

この場合、頭部内の測定対象の二次元分布を求めるには
、レーザ光を頭部の全周囲から順次切換入射せしめてそ
の出力光を検出しなければならない。

このため、上記従来のものは、第４図に示すように、頭
部Ｏを取囲んで多数のレンズＬをリング状に並べ、各レ
ンズにレーザ光源Ｓがらの導光用ファイバＦα、　ｐｂ
、・・・・・・・・・Ｆｑ、　Ｆ？−と、光検出手段Ｒ
への導光用ファイバＦα’ｌＦｂ’ｌ・・・・・・・・
・Ｆｑ’、Ｆｒ’　　とを接続し、１つのレンズから出
射されて頭部０を経たレーザ光を該頭部の裏側にある複
数のレンズに順次切換入射せしめ、か又る操作を各レン
ズから順次切換出射されるレーザ光だついて行うことに
より頭部および計測装置を全く機械的に移動することな
く二次元分布の測定を可能としている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来のものは各レンズの光軸がスキ
ャナの中心、或は該スキャナ内に配置された被検体（頭
部）の中心に向けられているため、１つのレンズから出
射されるレーザ光が被検体の横断面全体をカバーするご
とく拡散されねばならないことから被検体全体を均一な
強度のビームで走査することができず（ビーム中心とそ
の周囲では強度が大巾に異なる）、またレーザ光を出射
するレンズと被検体透過後の該レーザ光を受光する複数
のレンズとは唯−組のレンズを除いて光軸が一致しない
ことから被検体全体を均一な条件で測定することができ
ないという欠点がある。また、上記のように拡散したビ
ームを光軸の外れたレンズで受光するので受光感度が低
く、透過光量が小さい場合には測定が極めて困難乃至不
可能となる。

（問題を解決するだめの手段）本発明は上記従来の欠点を除去すべくなされたもので、
このため、本発明による光ＣＴスキャナ装置は、被検体
を収容するはｙ円形の内部輪郭形状を有するスキャナ本
体の内周に沿って適宜間隔をおいて複数の該スキャナ本
体内部に面する凹部を設け、各凹部の内壁に沿って凹部
内側に面する複数の集光レンズを設け、各凹部の集光レ
ンズ群の光軸を残りの各凹部の集光レンズ群の一つと一
致するよう対向して配置し、各集光レンズに光源からの
導光用ファイバおよびまたは光検出器への導光用ファイ
バを接続したことを特徴とする。

（作　　用）光源より導光用ファイバにてレーザ光を導光し、集光用
レンズによりペンシルビームの形で被検体を照射する。

スキャナ本体の内周部に設けられた一つの凹部の内壁に
沿って設けられた複数のレンズから次々とレーザ光が被
検体に照射されると、該レーザ光はペンシルビームとし
てスキャナ本体の内周部に設けられた残りの各凹部のレ
ンズ群の一つに入射するよう被検体全体を放射状に横断
して対向するレンズに次々と入射する。一つの凹部のレ
ンズ群からの照射が終ると、隣接する四部のレンズ群か
らの照射が上記一つの凹部のレンズ群からの照射と同様
に次々と行われ、これを各凹部のレンズ群について時計
回り或は反時計回りに次々と行う。全ての凹部のレンズ
群からの照射が終了したら、異なる波長のレーザ光につ
いて同様の操作を行ない、これを求めるパラメータの種
類に応じて２つ、或いは６つの異なる波長のレーザ光に
ついて行う。

上記各レンズからペンシルビームの形で出射されたレー
ザ光は被検体を透過した後、該レンズと光軸が一致した
向い合った集光レンズに入射し、検出光は該レンズに接
続された導光用ファイバを介して光検出器へ導かれる。

光検出器へ導かれた各波長についての検出光は、公知の
ＣＴ装置において提案されてい石アルゴリズムに従って
データ処理することにより被検体内の求めるパラメータ
の二次元分布を得ることができる。

（実施例）以下、本発明の好適な実施例を添付図て沿って説明する
。

実施例は、本発明を人体頭部の脳内における酸素飽和度
の二次元分布像を得るための光ＣＴ装置におけるスキャ
ナ部への応用例を示す。

第１図はスキャナ部の全体外観図であり、第２図ははｇ
第１図の線■−■に沿った断面を示す。

スキャナ部１は、人体頭部Ｏに被せるに適当外内部形状
をもったスキャナ本体３と、送受光ファイバを含む光フ
アイバケーブル５とを有する。スキャナ本体３は人体頭
部Ｏを収容するに適当なほぼ円形の内部輪郭形状の内周
ごに沿って等間隔で設けられた複数（図示例では６つ）
の円弧状凹部Ａ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄ、　Ｅ、　Ｆ　　を有
する。各円弧状凹部はスキャナ本体の内部輪郭を形成す
る大円Ｃ上にその中心をおく。各円弧状凹部Ａ、　Ｂ、
　Ｃ，Ｄ、　Ｅ、　Ｆ　　の内壁には複数（図示例では
５つ）の集光レンズ７゜９．１１．１３．１５　　（一
つの凹部についてのみ番号を付す）が内壁に沿って等間
隔で配置され、これら各凹部の複数の集光レンズの光軸
は凹部の中心、すなわちスキャナ本体の内部輪郭を形成
する大円Ｃ上＾一点を通るように配置されている。これ
により、各凹部内の集光レンズは残りの各凹部内の集光
レンズの１つと光軸が一致するようになっている。

各集光レンズ７、９．１１．１３．１５には送光用ファ
イバ１７と受光用ファイバ１９とが接続されており（図
では一つの四部についてのみ全ファイバを示す）、これ
ら送光用ファイバ１７はそれぞれ対応する集光レンズ７
、９．１１．１３．１５　　と光源すなわちレーザダイ
オード２１．２３．２５．２７．２９とを接続しており
、また受光用ファイバ１９は各凹部ごとに集光レンズ７
、９．１１．１３．１５と光検出器である光電子増倍管
３１とを接続している。

例えば、レンズ７は送光用ファイバ１７αを介してレー
ザダイオード２１に接続され、同様にレンズ９．１１．
１３．１５　　はそれぞれ対応する送光用ファイバを介
してレーザダイオード２３．２５．２７゜２９にそれぞ
れ接続されている。また、レンズ７゜９、　］　１．１
３．１５はそれぞれ対応する受光用ファイバを介して光
電子増倍管３１に接続されている。

同様に、各凹部Ｂ、　Ｃ，Ｄ、　Ｅ、　Ｆ　　のそれぞ
れのレンズは対応する送光用ファイバにより対応するレ
ーザダイオード（図示せず）に接続され、また、各凹部
のレンズはそれぞれ対応する受光用ファイバを介して光
電子増倍管３３．３５．３７．３９．４１に接続されて
いる。上記全ての凹部のレンズに対応するレーザダイオ
ードは、駆動回路４３によりつくられるパルス波により
所定のタイミングで次々と駆動される。なお、上記各凹
部ごとの送光用ファイバ１７と受光用ファイバ１９とは
束ねられ、さらに全体をファイバケーブル５として束ね
られる。

このような構成によるスキャナ部により被検体、すなわ
ち人体頭部を走査するには、レーザダイオード２１．２
３．２５．２７．２９　を駆動回路４３によりつくられ
るパルス波により第３図（川に示すタイミングで次々と
駆動する。レーザダイオード２１より出たレーザ光は送
光用ファイバ１７αを介して凹部Ａの集光レンズ７に送
られ、該集光レンズにより集光されてペンシルビームの
形で頭部０に入射される。頭部を透過したビームは光軸
が一致した隣接する凹部Ｆの集光レンズ４５に入射し、
対応する受光用ファイバを介して光電子増倍管３３に導
かれる。同様に、レーザダイオード２３゜２５．２７．
２９からそれぞれ集光レンズ９．１］、１３゜１５に送
られたレーザ光は、ペンシルビームとなつて頭部Ｏを透
過した後、それぞれ光軸が一致する他の凹部Ｅ、　Ｄ、
　Ｃ，Ｂ　　の集光レンズ４７．４９．５１゜５３に入
射し、受光用ファイバを介して対応する光電子増倍管３
５．３？、３９，４１．に導かれる。１つの凹部Ａのレ
ンズ群からの走査が終了すると、隣接する凹部Ｂのレン
ズ群について同様な走査が行われ、続いて他の凹部Ｃ，
Ｄ、　Ｅ、　Ｆ　　のレンズ群についても同様に走査が
行われる。各凹部のレンズ群についての走査タイミング
を第３図（ｂ）に示す。

このようにして全ての凹部のレンズ群について走査を終
了した後、光源からの波長を変えて再び凹部Ａから凹部
Ｆ迄の各レンズについて同様な走査を行なう。このため
、各レーザダイオード２１．。

２３．２５．２７．２９等は、それぞれ２波長切換可能
となっている。

このようにして、各波長について得られた光電子増倍管
３］、３３，３５．３７．３９．４１からの出力を、公
知ＯＣＴ装置において提案されている特定波長の吸光度
より血液内の酸素飽和度を求めるアルゴリズムに従って
データ処理することにより、脳血内の酸素飽和度の断面
縁を得ることができる。

なお、上記実施例は特に人体の頭部を被検体としている
が、被検体はこれに限定されない。このため、スキャナ
本体の内部輪郭形状を被検体に応じて適宜変更させるこ
とができる。また、各凹部は被検体を収容するスキャナ
本体内部輪郭の大円上に中心をもつ円弧面より形成され
ているが、凹部の形状はこれに限定されることはない。

要は、一つの凹部のレンズ群が残りの各凹部のレンズ群
の一つと光軸が一致していればよい。さらに、測定パラ
メータは脳血内の酸素飽和度に限られず、光の吸光度を
測定することにより得られる生体情報であれば他のパラ
メータであってもよい。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば光源からのレーザ光をペ
ンシルビームとして被検体周囲の複数箇所よりそれぞれ
放射状に入射せしめるようにしたので、スキャナ本体内
部の被検体を均一な測定光で一様に走査することができ
る。また、レーザ光を出射するレンズとこれを受光する
レンズとけ光軸が一致しているので被検体各部を一様な
条件で測定できるばかりではなく、測定感度を大巾に向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す外観図、第２図は同第
１図の線■−■にほぼ沿う断面図で同実施例によるスキ
ャナ装置の構成を示す図、第３図（ａｌはレーザダイオ
ードの駆動タイミングを示す図、第３図（ｈ））は各凹
部ごとの走査順序を示す図、第４図は公知の光ＣＴスキ
ャナ装置の構造を示す図である。特許出願人　住友電気工業株式会社（外５名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体を収容するほぼ円形の内部輪郭形状を有す
るスキャナ本体の内周に沿つて間隔をおいて複数の該ス
キャナ本体内部に面する凹部を設け、各凹部の内壁に沿
つて凹部内側に面する複数の集光レンズを設け、各凹部
の集光レンズ群の光軸を残りの各凹部の集光レンズ群の
一つと一致するよう対向して配置し、各集光レンズに光
源からの導光用ファイバおよびまたは光検出器への導光
用ファイバを接続してなる光ＣＴスキャナ装置。
（２）前記スキャナ本体の内部輪郭形状が円形よりなり
、前記各凹部は該輪郭形状の円周上に中心をもつ小円の
部分よりなる円弧形横断面を有することを特徴とする特
許請求の範囲第１項の光ＣＴスキャナ装置。
（３）前記各凹部の各集光レンズの光軸が該凹部を形成
する小円の中心を通ることを特徴とする特許請求の範囲
第２項の光ＣＴスキャナ装置。
（４）前記各集光レンズに光源からの導光用ファイバと
光検出器への導光用ファイバとの少くとも２本の光ファ
イバを接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
の光ＣＴスキャナ装置。
（５）前記凹部がスキャナ本体の内周に沿つて等間隔で
配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
の光ＣＴスキャナ装置。