JP2011160891A - 静脈可視化装置 - Google Patents
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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Abstract
【課題】非接触性で室内光環境下で使用が可能であり、実像と透視画像の一致性が高く、在宅医療にも使用できる簡便性に優れた静脈可視化装置の提供を目的とする。
【解決手段】近赤外線を静脈可視化部位に照射する照射手段と、当該静脈可視化部位から透視反射した光線のうち、波長８００〜１０００ｎｍの近赤外線に絞り込むためのフィルタリング手段と、当該フィルタリングされた近赤外線を用いて前記静脈可視化部位を撮影する撮像手段と、当該撮像手段にて得られたデータをモニターに透視画像として表示するための画像処理手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】近赤外線を静脈可視化部位に照射する照射手段と、当該静脈可視化部位から透視反射した光線のうち、波長８００〜１０００ｎｍの近赤外線に絞り込むためのフィルタリング手段と、当該フィルタリングされた近赤外線を用いて前記静脈可視化部位を撮影する撮像手段と、当該撮像手段にて得られたデータをモニターに透視画像として表示するための画像処理手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は主に注射針の穿刺等の際に静脈を可視化するのに有効な静脈可視化装置に関する。
採血、静脈注射、点滴静脈注射等の静脈穿刺においては、注射針のサイズに合った血管の選択、注射針の刺入角度を調整する深さ、注射針の刺入する位置と方向を調整する走行が必要である。
特に技術難度が高いカテーテル留置法では、静脈の情報を得る可視性が確実な穿刺に大きな影響を与える。
しかし、臨床の場面では駆血帯を締めても怒張にいたらず、目視困難な静脈がありその場合に熟練した触診で静脈の検知を行っている。
ところが触診は高度の熟練が必要であり、目視困難な静脈穿刺成功率の方が目視できる静脈の穿刺成功率よりも低いのが実状である。
また、静脈よりも皮膚側には神経網が存在することもあり、合併症の出現も問題になる場合がある。
そこで、これまでに静脈の可視化技術が検討報告されている。
その代表的なものに超音波によるものと光によるものがある。
非特許文献１には、超音波を用いて主に横断像から観察し、静脈の血管径、深さの情報を獲得し、可視化している部位に向けて注射針を刺入することが記載されている。
しかし、この超音波による静脈の可視化では、主に横断像を用いていることから静脈の走行を把握するには限界があり、また、その観察には実際に注射針を刺入する部位から目を離さなくてはならない等の問題があり使用できる場面が限られていた。
また、超音波では探触子を穿刺する皮膚に接触させなければならず、感染の危険性もあった。
従って、透視画像の獲得と同時にカテーテル挿入を実施するには高度の専門技術が必要であった。
これに対して、光による方法は非接触性である点では感染の危険性を抑えることができる。
例えば非特許文献２，３には、直径１ｍｍ前後、深さ１〜３ｍｍの静脈透視画像が観察可能であった旨の記載がある。
しかし、生体には強い散乱特性があり従来の方法では、明るい環境では見えにくく、また、静脈の深さを把握するのに限界があった。
さらには、非接触性タイプの場合に機器のサイズが大きく実用的でなかった。
特に技術難度が高いカテーテル留置法では、静脈の情報を得る可視性が確実な穿刺に大きな影響を与える。
しかし、臨床の場面では駆血帯を締めても怒張にいたらず、目視困難な静脈がありその場合に熟練した触診で静脈の検知を行っている。
ところが触診は高度の熟練が必要であり、目視困難な静脈穿刺成功率の方が目視できる静脈の穿刺成功率よりも低いのが実状である。
また、静脈よりも皮膚側には神経網が存在することもあり、合併症の出現も問題になる場合がある。
そこで、これまでに静脈の可視化技術が検討報告されている。
その代表的なものに超音波によるものと光によるものがある。
非特許文献１には、超音波を用いて主に横断像から観察し、静脈の血管径、深さの情報を獲得し、可視化している部位に向けて注射針を刺入することが記載されている。
しかし、この超音波による静脈の可視化では、主に横断像を用いていることから静脈の走行を把握するには限界があり、また、その観察には実際に注射針を刺入する部位から目を離さなくてはならない等の問題があり使用できる場面が限られていた。
また、超音波では探触子を穿刺する皮膚に接触させなければならず、感染の危険性もあった。
従って、透視画像の獲得と同時にカテーテル挿入を実施するには高度の専門技術が必要であった。
これに対して、光による方法は非接触性である点では感染の危険性を抑えることができる。
例えば非特許文献２，３には、直径１ｍｍ前後、深さ１〜３ｍｍの静脈透視画像が観察可能であった旨の記載がある。
しかし、生体には強い散乱特性があり従来の方法では、明るい環境では見えにくく、また、静脈の深さを把握するのに限界があった。
さらには、非接触性タイプの場合に機器のサイズが大きく実用的でなかった。
Costantino T G，Parikh A K，Satz W A，et al.（2005）：Ultrasonography-Guided Peripheral Intravenous Access Versus Traditional Approaches in Patients With Difficult Intravenous Access，Annals of Emergency Medicine，46（5），456−461．
Zharov V P，Ferguson S，Eidt JF,et al.（2004）：Infrared Imaging of Subcutaneous veins，Lasers in Surgery and Medicine，34，56−61．
Wieringa F P，Mastik F，Cate F J，et al.（2006）：Remote Non-invasive Stereoscopic Imaging of Blood Vessels: First In-vivo Results of a New Multispectral Contrast Enhancement Technology，Annals of Biomedical Engineering，34（12），1870−1878．
本発明は、非接触性で室内光環境下で使用が可能であり、実像と透視画像の一致性が高く、在宅医療にも使用できる簡便性に優れた静脈可視化装置の提供を目的とする。
本発明に係る静脈可視化装置は、近赤外線を静脈可視化部位に照射する照射手段と、当該静脈可視化部位から透視反射した光線のうち、波長８００〜１０００ｎｍの近赤外線に絞り込むためのフィルタリング手段と、当該フィルタリングされた近赤外線を用いて前記静脈可視化部位を撮影する撮像手段と、当該撮像手段にて得られたデータをモニターに透視画像として表示するための画像処理手段とを有することを特徴とする。
ここで、静脈可視化部位とは、前腕部等主に穿刺する部位を対象にし、特に駆血しても怒張せず目視困難な静脈が対象になる。
一方、ヘモグロビンは、近赤外線を特異的に吸収する特性を有することから、静脈に向けて近赤外線を照射すると静脈により、信号強度が低下した反射光と周囲組織の反射光の差によってコントラストが発生し、透視画像が獲得される。
従って、近赤外線波長は神経を可視化することは不可能であるが、静脈の他に動脈も可視化する恐れがある。
一方、ヘモグロビンは、近赤外線を特異的に吸収する特性を有することから、静脈に向けて近赤外線を照射すると静脈により、信号強度が低下した反射光と周囲組織の反射光の差によってコントラストが発生し、透視画像が獲得される。
従って、近赤外線波長は神経を可視化することは不可能であるが、静脈の他に動脈も可視化する恐れがある。
そこで本発明者らは、事前調査として図４に示すように上肢の肘窩付近の肘部を４区域に分けて観察した結果、遠位区域は比較的神経損傷の危険性が少ない区域であった。
また、若年成人女性２０名の静脈可視化対象部位として橈側皮静脈、前腕正中皮静脈、肘正中静脈、及び尺側皮静脈を計測した。
計測にはデジタル超音波診断装置（ＭｙＬａｂ２５，日立メデイコ社製）及び血管用探触子（走査方向：リニア型、周波数１０−１２ＭＨｚ）を使用した。
また、探触子からの圧迫が計測に影響を与えるのを回避するために前腕を３４〜３６℃の湯に浸し、皮膚表面から血管壁までの深さを非接触性に計測した。
さらに対象部位で最も浅い動脈の深さをカラードプラーモードにて計測した（金沢大学医学倫理委員会承認番号２０６）。
また、若年成人女性２０名の静脈可視化対象部位として橈側皮静脈、前腕正中皮静脈、肘正中静脈、及び尺側皮静脈を計測した。
計測にはデジタル超音波診断装置（ＭｙＬａｂ２５，日立メデイコ社製）及び血管用探触子（走査方向：リニア型、周波数１０−１２ＭＨｚ）を使用した。
また、探触子からの圧迫が計測に影響を与えるのを回避するために前腕を３４〜３６℃の湯に浸し、皮膚表面から血管壁までの深さを非接触性に計測した。
さらに対象部位で最も浅い動脈の深さをカラードプラーモードにて計測した（金沢大学医学倫理委員会承認番号２０６）。
その結果、目視困難な静脈の深さは最小値２．３ｍｍ，９０％分位点は６．９ｍｍであった。
また、動脈の最小値は１１．０ｍｍであった。
また、動脈の最小値は１１．０ｍｍであった。
本発明者らはこれらの予備的知見に基づいて、光源として可視光、近赤外線光の２種類、解析光として透過光、透視反射光の２種類の組み合せを調査した結果本発明に至った。
より具体的に説明すると光源としては近赤外線を用いるのがよく、その波長は８００〜１０００ｎｍの範囲がよい。
波長８００ｎｍ未満では透視できる深さが浅くなり、１０００ｎｍを超えると静脈の他に動脈も目視化する恐れがあるからである。
なお、皮膚からの深さ３〜７ｍｍの静脈を目視化するには波長８５０〜９５０ｎｍの範囲がより好ましい。
その方法例としては、前記フィルタリング手段は、ロングパスフィルターとショートパスフィルターの組み合せにより、波長８５０〜９５０ｎｍの近赤外線以外をカットするのがよい。
波長８００ｎｍ未満では透視できる深さが浅くなり、１０００ｎｍを超えると静脈の他に動脈も目視化する恐れがあるからである。
なお、皮膚からの深さ３〜７ｍｍの静脈を目視化するには波長８５０〜９５０ｎｍの範囲がより好ましい。
その方法例としては、前記フィルタリング手段は、ロングパスフィルターとショートパスフィルターの組み合せにより、波長８５０〜９５０ｎｍの近赤外線以外をカットするのがよい。
本発明にて静脈可視化部位から透視反射した近赤外線を撮影する撮像手段は、近赤外線用のＣＣＤカメラでもＣＭＯＳカメラでもよい。
ＣＣＤカメラは、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ素子からなるカメラをいい、ＣＭＯＳカメラは、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒを利用したカメラをいう。
また、近赤外線ＣＣＤカメラ（ＮＩＲ−ＣＣＤカメラ）等で取り込んだデータは、ノイズ処理、エッヂ処理、コントラスト強調等の画像処理及び画像解析を施し、モニターに透視画像として表示する。
この場合に眼鏡枠等に取り付けることができる超小型モニターを採用すると眼鏡枠の両眼のうち少なくとも一方にこの超小型モニターを取り付けることで臨床にて使用しやすく、可視化された静脈を見ながら穿刺できる。
ここで、少なくとも一方にと表現したのは実施者の好みにより両方に超小型モニターを取り付けてもよい趣旨である。
また、本発明で、眼鏡枠とは、眼面近傍に超小型モニターを取り付けることができればその構造に限定がない。
ＣＣＤカメラは、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ素子からなるカメラをいい、ＣＭＯＳカメラは、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒを利用したカメラをいう。
また、近赤外線ＣＣＤカメラ（ＮＩＲ−ＣＣＤカメラ）等で取り込んだデータは、ノイズ処理、エッヂ処理、コントラスト強調等の画像処理及び画像解析を施し、モニターに透視画像として表示する。
この場合に眼鏡枠等に取り付けることができる超小型モニターを採用すると眼鏡枠の両眼のうち少なくとも一方にこの超小型モニターを取り付けることで臨床にて使用しやすく、可視化された静脈を見ながら穿刺できる。
ここで、少なくとも一方にと表現したのは実施者の好みにより両方に超小型モニターを取り付けてもよい趣旨である。
また、本発明で、眼鏡枠とは、眼面近傍に超小型モニターを取り付けることができればその構造に限定がない。
また、本発明においては前記フィルタリング手段は、静脈可視化部位からの過剰の透視反射光を制御するための偏光フィルターを前記照射手段及び撮像手段の前面に配置するとよい。
本発明に係る静脈可視化装置は光源として近赤外線ＬＥＤを用いることができ、この近赤外線を前腕部等に照射し、その透視反射光をＮＩＲ−ＣＣＤカメラ等にて撮像する際に波長の適正化を図ったので、動脈の可視化をすることなく静脈の可視化が可能になる。
また、装置のシステムが簡便で使用性が高い。
さらには超小型モニターを両眼のうち少なくともその一方の眼面に配置すると、可視化された静脈を見ながら穿刺できるので、室内光下でよく、在宅医療にも適用しやすい。
また、装置のシステムが簡便で使用性が高い。
さらには超小型モニターを両眼のうち少なくともその一方の眼面に配置すると、可視化された静脈を見ながら穿刺できるので、室内光下でよく、在宅医療にも適用しやすい。
本発明に係る静脈可視化装置の構成例を以下図面に基づいて説明するが、本発明の趣旨の範囲にて適宜、変更が可能である。
図１に静脈可視化装置の構成図を示すように、受光部のカメラ１０としてＮＩＲ−ＣＣＤカメラ（ＸＣ−ＥＩ５０／５０ＣＥ，ソニー社製）を用い、その周囲に光源１１として近赤外線ＬＥＤ（８５０ｎｍ，９５０ｎｍ）、１辺に４個×２列を４辺で３２個正方形に配置した例となっている。
光源１１の前には前腕部等の静脈１の可視化部位に全体均一に照射するように拡散フィルター１１ａを配置した。
また、過剰反射を抑えるためにこの光源１１の前に偏光フィルター１１ｂを配置し、カメラ１０の前にも偏光フィルター１０ｄを配置した。
カメラ１０の前には可視光をカットするために赤外線フィルター１０ａを配置し、ロングパスフィルター１０ｂとショートパスフィルター１０ｃにて受光部に入射される近赤外線の波長を絞り込んだ。
光源１１の前には前腕部等の静脈１の可視化部位に全体均一に照射するように拡散フィルター１１ａを配置した。
また、過剰反射を抑えるためにこの光源１１の前に偏光フィルター１１ｂを配置し、カメラ１０の前にも偏光フィルター１０ｄを配置した。
カメラ１０の前には可視光をカットするために赤外線フィルター１０ａを配置し、ロングパスフィルター１０ｂとショートパスフィルター１０ｃにて受光部に入射される近赤外線の波長を絞り込んだ。
カメラ１０で取り込んだデータは画像表示手段及び画像処理手段１２、例えばビデオプロセッサー及び各種画像処理ソフト等を用いて、コントラスト強調処理、エッヂ処理等を適宜実施し、超小型モニター１３に透視画像として表示する。
超小型モニター１３は、例えば眼鏡枠１４等の支持体を用いて、片眼の前面に配置することにより図３に示すように穿刺しやすくなる。
超小型モニター１３は、例えば眼鏡枠１４等の支持体を用いて、片眼の前面に配置することにより図３に示すように穿刺しやすくなる。
なお、装置の構成の最適化を図るべく、目視可能な静脈を用いて実験した結果について以下説明する。
図５には波長８５０ｎｍと９５０ｎｍとを比較した透視反射画像を示す。
９５０ｎｍの方がより鮮明であった。
図６には光源とカメラとの角度を変化させて得られた透視画像を示す。
この結果、３０度以下がよいことが明らかになった。
図７に光源側の偏光フィルターと受光部側の偏光フィルターの角度を変化させて得られた透視画像例を示す。
この結果、偏光角度を１３５〜１８０度のように大きくすると過剰反射を抑えることができることが明らかになった。
なお、この偏光角度は可視性を見ながら、使用環境下の条件によって柔軟に変更できる構造を採用するのが好ましい。
また、偏光フィルターは過剰反射を抑えるのが目的であり、その目的の範囲で各種偏光フィルターを使用できる。
図５には波長８５０ｎｍと９５０ｎｍとを比較した透視反射画像を示す。
９５０ｎｍの方がより鮮明であった。
図６には光源とカメラとの角度を変化させて得られた透視画像を示す。
この結果、３０度以下がよいことが明らかになった。
図７に光源側の偏光フィルターと受光部側の偏光フィルターの角度を変化させて得られた透視画像例を示す。
この結果、偏光角度を１３５〜１８０度のように大きくすると過剰反射を抑えることができることが明らかになった。
なお、この偏光角度は可視性を見ながら、使用環境下の条件によって柔軟に変更できる構造を採用するのが好ましい。
また、偏光フィルターは過剰反射を抑えるのが目的であり、その目的の範囲で各種偏光フィルターを使用できる。
１ 静脈
１０ カメラ
１１ 光源
１０ カメラ
１１ 光源
Claims (4)
- 近赤外線を静脈可視化部位に照射する照射手段と、
当該静脈可視化部位から透視反射した光線のうち、波長８００〜１０００ｎｍの近赤外線に絞り込むためのフィルタリング手段と、
当該フィルタリングされた近赤外線を用いて前記静脈可視化部位を撮影する撮像手段と、
当該撮像手段にて得られたデータをモニターに透視画像として表示するための画像処理手段とを有することを特徴とする静脈可視化装置。 - 前記フィルタリング手段は、ロングパスフィルターとショートパスフィルターの組み合せにより、波長８５０〜９５０ｎｍの近赤外線以外をカットするものであることを特徴とする請求項１記載の静脈可視化装置。
- 前記フィルタリング手段は、静脈可視化部位からの過剰の透視反射光を制御するための偏光フィルターを前記照射手段及び撮像手段の前面に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の静脈可視化装置。
- 前記モニターは、眼鏡枠の両眼のうち少なくとも一方に取り付ける超小型モニターであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静脈可視化装置。
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| JP2010024848A JP2011160891A (ja) | 2010-02-05 | 2010-02-05 | 静脈可視化装置 |
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| JP2010024848A JP2011160891A (ja) | 2010-02-05 | 2010-02-05 | 静脈可視化装置 |
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- 2010-02-05 JP JP2010024848A patent/JP2011160891A/ja active Pending
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