JPWO2016151787A1 - 血管認識用血流測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、このようにして算出された計算用スペクトルに基づいて平均周波数が算出される。平均周波数は、血流の速度に応じて大きくなるので、平均周波数に基づいて血管の太さを判断することができる。
このようにすることで、平均周波数が第1の閾値より大きく血流が比較的大きい場合にのみ、血管が存在すると判定することにより、小さい血管のみが存在する部位に対する注意喚起は行われないため、処置をスムーズに行うことができる。
このようにすることで、レーザ光の生体における散乱光強度が低い場合において、平均周波数が第2の閾値より大きくなる場合には、血管が存在しないと判定することにより、小さい血管のみが存在する部位に対する注意喚起が行われないことへの精度が高められるため、処置をよりスムーズに行うことができる。
If>IfCUTの場合、ωave=Iωf/If
If≦IfCUTの場合、ωave=0
本実施形態に係る血管認識用血流測定方法は、図1に示されるように、生体組織Aを処置するエネルギ処置具1と、生体組織A内の血管Bを光学的に検出する血管検出手段2と、該血管検出手段2による検出結果に基づいてエネルギ処置具1を制御する制御部3とを備えるシステムの血管検出手段2において、実施される測定方法である。
光検出部12は、光ファイバ16から入射された散乱光Sの強度をデジタル値に変換し、該デジタル値を周波数解析部13へ順次送信する。
生体組織Aには、図3および図4に示されるように、脂肪や、出血によって血管Bから露出した漏出血液のように静止している静的成分と、血管B内を流動する血液中の赤血球Cのように移動している動的成分とが含まれる。静的成分に周波数fのレーザ光Lが照射されたときには、レーザ光Lと同一の周波数fを有する散乱光Sが発生する。これに対し、動的成分に周波数fのレーザ光Lが照射されたときには、ドップラーシフトによって、レーザ光Lの周波数fからシフトした周波数f+Δfを有する散乱光Sが発生する。このときの周波数のシフト量Δfは、動的成分の移動の速さに依存する。
このような散乱光Sの時系列データを高速フーリエ変換すると、図6Aおよび図6Bに示されるように、血流の速さに応じた周波数ω(以下、周波数シフトΔfをωと記す)に強度を有する実時間ドップラースペクトルfRT(ω)が得られる。
本実施形態においては、まず、実時間ドップラースペクトルfRT(ω)における適当な周波数範囲に規格化領域RNrmを設定する。規格化領域RNrmは、図9に示されるように、所望の血流に対応する実時間ドップラースペクトルfRT(ω)の強度がノイズフロア強度と同程度となる周波数よりも高い周波数に設定される任意の周波数領域である。
また、血流が無い状態でレーザ光Lを照射して取得された散乱光強度から、ノイズフロアおよびスペクトルのみを含む零スペクトルfZERO(ω)を算出しておく(ステップS3)。
そして、規格化された規格化実時間ドップラースペクトルfNrm(ω)から規格化された規格化零スペクトルfzNrm(ω)を減算することにより、図10および図11に示されるように、差分スペクトルfSUB(ω)を算出する(ステップS6)。これにより、ノイズフロアおよび部分的にスパイクノイズが低減された差分スペクトルfSUB(ω)が算出される。
これにより低周波ノイズおよび一部のスパイクノイズを除去した領域スペクトルfrng(ω)が生成される。
ここで、計算用スペクトルの積分値Ifが0であるか否かが判定され(ステップS13)、0である場合には便宜上1に置き換えられる(ステップS14)。これにより、0で除算されることを回避するようになっている。また、計算用スペクトルの積分値Ifが所定の積分カットオフ値IfCUTより大きいか否かが判定され(ステップS15)、判定結果に応じて、以下のように平均周波数が算出される。
If≦IfCUTの場合、ωave=0
このようにすることで、検出対象の血管Bへのエネルギの作用を確実に回避することができる。
L レーザ光
fRT(ω) 実時間ドップラースペクトル
RNrm 規格化領域
fNrm(ω) 規格化実時間ドップラースペクトル
fZERO(ω) 零スペクトル
fzNrm(ω) 規格化零スペクトル
fSUB(ω) 差分スペクトル
frng(ω) 領域スペクトル
RPS PS基準領域
fPS(ω) PS基準スペクトル
fC(ω) 計算用スペクトル
RInt 積分領域
ωave 平均周波数
ωth 平均周波数閾値(第1の閾値)
ωUPth 上限閾値(第2の閾値)
ωPS PS基準周波数
If 計算用スペクトルの積分値
Iωf 計算用スペクトルfC(ω)に周波数ωを乗算したものを積分領域RInt内で周波数ωについて積分したときの積分値
IfCUT 積分カットオフ値
Claims (4)
- レーザ光を生体に照射することにより発生する散乱光強度の時間波形をフーリエ変換して実時間ドップラースペクトルを取得するステップと、
所定の規格化領域における前記実時間ドップラースペクトルの平均値を用いて、該実時間ドップラースペクトルを規格化して規格化実時間ドップラースペクトルを算出するステップと、
血流が無い状態でレーザ光を照射することにより測定した零スペクトルを前記規格化領域における前記零スペクトルの平均値を用いて規格化して規格化零スペクトルを算出するステップと、
前記規格化実時間ドップラースペクトルから前記規格化零スペクトルを減算して差分スペクトルを算出するステップと、
所定の積分領域により前記差分スペクトルから積分する領域を抽出して領域スペクトルを算出するステップと、
所定のPS基準領域における前記領域スペクトルの最大値を前記領域スペクトルから減算してPS基準スペクトルを算出するステップと、
該PS基準スペクトルが負となる要素については0に置き換えて計算用スペクトルを取得するステップと、
該計算用スペクトルに基づいて平均周波数を算出するステップと、
前記算出された平均周波数と所定の閾値とを比較して血流速度を判定するステップとを含む血管認識用血流測定方法。 - 前記算出された平均周波数と所定の閾値とを比較して血流速度を判定するステップは、前記平均周波数が所定の第1の閾値より大きい場合に血管があると判定する請求項1に記載の血管認識用血流測定方法。
- 前記算出された平均周波数と所定の閾値とを比較して血流速度を判定するステップは、前記平均周波数が前記第1の閾値より大きい第2の閾値より小さい場合に血管があると判定する請求項2に記載の血管認識用血流測定方法。
- 前記平均周波数を算出するステップが、所定の積分領域において計算用スペクトルおよび該計算用スペクトルに周波数を乗算したスペクトルの周波数積分値を取得するステップと、所定の積分カットオフ値と前記計算用スペクトルの周波数積分値とを比較するステップと、比較の結果、下式に基づいて平均周波数を設定するステップとを含む請求項1から請求項3のいずれかに記載の血管認識用血流測定方法。
If>IfCUTの場合、ωave=Iωf/If
If≦IfCUTの場合、ωave=0
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