JP2014110844A - 生体計測装置及びそれに用いられる位置計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 プローブの配置点を容易に入力することができる生体測定装置を提供する。
【解決手段】 表示装置26に表示させた3次元頭皮表面画像41又は3次元脳表面画像42上に、複数個の測定データを表示する測定データ表示制御部40を備える生体計測装置1であって、M個のプローブ12、13の内から選択されたN個のプローブについて、3次元頭皮表面画像41又は3次元脳表面画像42上での配置点が入力される配置位置関係取得部37と、ホルダ30におけるN個のプローブ12、13と、(M−N)個のプローブ12、13との位置関係を示す位置関係情報を記憶するための記憶部25と、入力されたN個のプローブ12、13の配置点と、記憶部25に記憶された位置関係情報とに基づいて、(M−N)個のプローブ12、13について、3次元頭皮表面画像41又は3次元脳表面画像42上での配置点を算出する算出部39とを備えるようにする。
【選択図】図5
【解決手段】 表示装置26に表示させた3次元頭皮表面画像41又は3次元脳表面画像42上に、複数個の測定データを表示する測定データ表示制御部40を備える生体計測装置1であって、M個のプローブ12、13の内から選択されたN個のプローブについて、3次元頭皮表面画像41又は3次元脳表面画像42上での配置点が入力される配置位置関係取得部37と、ホルダ30におけるN個のプローブ12、13と、(M−N)個のプローブ12、13との位置関係を示す位置関係情報を記憶するための記憶部25と、入力されたN個のプローブ12、13の配置点と、記憶部25に記憶された位置関係情報とに基づいて、(M−N)個のプローブ12、13について、3次元頭皮表面画像41又は3次元脳表面画像42上での配置点を算出する算出部39とを備えるようにする。
【選択図】図5
Description
本発明は、生体計測装置及びそれに用いられる位置計測装置に関し、さらに詳細には非侵襲で脳活動を測定する生体計測装置に関する。
近年、脳波(electroencephalogram:EEG)計測や機能的近赤外分光分析法(functional near-infrared spectroscopy:fNIRS)では、検出用のプローブを被検者の頭部に多数取り付け、様々な刺激に対する脳波の反応や脳機能の活性度分布等を測定している。
例えば、光を用いて簡便に非侵襲で測定する光脳機能イメージング装置が開発されている。このような光脳機能イメージング装置では、被検者の頭皮表面上に配置した送光プローブにより、異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3(例えば、780nmと805nmと830nm)の近赤外光を脳に照射するとともに、頭皮表面上に配置した受光プローブにより、脳から放出された各波長λ1、λ2、λ3の近赤外光の強度変化(受光量情報、生体情報)ΔA(λ1)、ΔA(λ2)、ΔA(λ3)をそれぞれ検出する。
そして、このようにして得られた受光量情報ΔA(λ1)、ΔA(λ2)、ΔA(λ3)から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]とを求めるために、例えば、Modified Beer Lambert則を用いて関係式(1)(2)(3)に示す連立方程式を作成して、この連立方程式を解いている。さらには、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を算出している。
ΔA(λ1)=EO(λ1)×[oxyHb]+Ed(λ1)×[deoxyHb]・・・(1)
ΔA(λ2)=EO(λ2)×[oxyHb]+Ed(λ2)×[deoxyHb]・・・(2)
ΔA(λ3)=EO(λ3)×[oxyHb]+Ed(λ3)×[deoxyHb]・・・(3)
なお、EO(λm)は、波長λmの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ed(λm)は、波長λmの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
そして、このようにして得られた受光量情報ΔA(λ1)、ΔA(λ2)、ΔA(λ3)から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]とを求めるために、例えば、Modified Beer Lambert則を用いて関係式(1)(2)(3)に示す連立方程式を作成して、この連立方程式を解いている。さらには、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を算出している。
ΔA(λ1)=EO(λ1)×[oxyHb]+Ed(λ1)×[deoxyHb]・・・(1)
ΔA(λ2)=EO(λ2)×[oxyHb]+Ed(λ2)×[deoxyHb]・・・(2)
ΔA(λ3)=EO(λ3)×[oxyHb]+Ed(λ3)×[deoxyHb]・・・(3)
なお、EO(λm)は、波長λmの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ed(λm)は、波長λmの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
ここで、送光プローブと受光プローブとの間の距離と、測定部位との関係について説明する。図10は、一対の送光プローブ及び受光プローブと、測定部位との関係を示す図である。送光プローブ12が被検者の頭皮表面の送光点Tに押し当てられるとともに、受光プローブ13が被検者の頭皮表面の受光点Rに押し当てられる。そして、送光プローブ12から光を照射させるとともに、受光プローブ13に頭皮表面から放出される光を入射させる。このとき、頭皮表面の送光点Tから照射された光のうちで、バナナ形状(測定領域)を通過した光が頭皮表面の受光点Rに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Tと受光点Rとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の中点Mから、送光点Tと受光点Rとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さである被検者の測定部位Sに関する受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)が得られるとしている。
また、光脳機能イメージング装置では、脳の複数箇所の測定部位に関するオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])をそれぞれ測定することが行われている。
このような光脳機能イメージング装置においては、16個の送光プローブと16個の受光プローブとを所定の配列で被検者の頭皮表面に接触させるために、送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とが保持される保持部を頭部表面に格子状に配置するとともに、保持部を互いに可撓性を示す連結部で連結し、さらに、所定の角度内で保持部を回転軸として連結部の回転可変性を有するホルダが使用されている(例えば、特許文献1参照)。
このような光脳機能イメージング装置においては、16個の送光プローブと16個の受光プローブとを所定の配列で被検者の頭皮表面に接触させるために、送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とが保持される保持部を頭部表面に格子状に配置するとともに、保持部を互いに可撓性を示す連結部で連結し、さらに、所定の角度内で保持部を回転軸として連結部の回転可変性を有するホルダが使用されている(例えば、特許文献1参照)。
図2は、16個の送光プローブと16個の受光プローブとが挿入されるホルダの一例を示す平面図である。送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とは、縦方向に15mm間隔で8個と、横方向に30mm間隔で4個となるように挿入されることで8(A)行4(B)列の格子状に配置される。このとき、横方向には、送光プローブ12と受光プローブ13とが交互となるように挿入される。また、奇数列の縦方向には、送光プローブ12と送光プローブ12と受光プローブ13と送光プローブ12とが繰り返して挿入され、偶数列の縦方向には、受光プローブ13と受光プローブ13と送光プローブ12と受光プローブ13とが繰り返して挿入される。
なお、ホルダ30の各貫通孔に対して、どの送光プローブ12T1〜12T16又は受光プローブ13R1〜13R16が挿入されたかが認識されるように、各送光プローブ12T1〜12T16には、異なる番号(T1、T2、・・・)がそれぞれ振り当てられ、各受光プローブ13R1〜13R16にも、異なる番号(R1、R2、・・・)がそれぞれ振り当てられている。これにより、脳の48箇所の測定部位に関する受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1、2、・・・、48)を得ている。
なお、ホルダ30の各貫通孔に対して、どの送光プローブ12T1〜12T16又は受光プローブ13R1〜13R16が挿入されたかが認識されるように、各送光プローブ12T1〜12T16には、異なる番号(T1、T2、・・・)がそれぞれ振り当てられ、各受光プローブ13R1〜13R16にも、異なる番号(R1、R2、・・・)がそれぞれ振り当てられている。これにより、脳の48箇所の測定部位に関する受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1、2、・・・、48)を得ている。
そして、48個の受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)を所定時間間隔Δtで得ていくことで、関係式(1)(2)(3)を用いて、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化(測定データ)Xs(t)、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]の経時変化(測定データ)Ys(t)及び、総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の経時変化(測定データ)Zs(t)(s=1、2、・・・、48)を求めている。
また、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化(測定データ)Xs(t)等は、医師等が観察するための画像として表示装置に表示される。例えば、ある時間t1における合計48箇所の脳表部位からのオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化(測定データ)Xs(t1)を、数値とカラーとの対応関係を示すカラーテーブルに基づいて、カラーマッピングで表示している。このとき、脳の解剖学的構造には個人差があり、脳の形状も各人で異なるので、医師等は、脳のどの部位からオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb] の経時変化(測定データ)Xs(t1)を得たかを認識するために、核磁気共鳴画像診断装置(以下、MRIと略す)等から被検者の脳表面を示す3次元画像データを得ることにより、3次元脳表面画像を表示して、3次元脳表面画像上にオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb] の経時変化(測定データ)Xs(t1)をカラーマッピングで重畳して表示することも行われている(例えば、特許文献2参照)。図8は、48個の測定データXs(t)がカラーマッピングで表示された表示画面の一例を示す図である。これにより、医師等は、被検者内測定部位と被検者内誤差とを得て、複数の被検者について被検者内測定部位と被検者内誤差とを得て比較することで、被検者間測定部位と被検者間誤差とを得ている。
ところで、3次元脳表面画像42上にオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb] の経時変化(測定データ)Xs(t1)を重畳して表示するためには、3次元脳表面画像42に対して送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とがどの位置に配置されたかを指定する必要がある。図3及び図7は、送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16との配置位置の指定方法を説明するための図であって、図3は、装置の表示画面に表示された3次元画像の一例を示す図であり、図7は、被検者に配置されたホルダ30と、設定位置(被検者の顎)に固定された磁場ソース14と、医師や検査技師等によって操作されるペンシル15との関係を示す図である。
図7に示すように、被検者の顎等に、被検者の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソース14を固定し、医師や検査技師等は、磁場ソース14との位置関係を検出することができる指定用磁気センサを先端部15aに有するペンシル15を用いて、被検者の頭皮表面上の3個の基準位置(例えば、鼻根B1、左耳介B2、右耳介)を指定する。また、図3に示すように、表示装置に表示させた3次元頭皮表面画像41上で3個の基準位置B1、B2に対応する3個の基準位置画像(例えば、鼻根画像、左耳介画像、右耳介画像B3G)を、ポインタ43を用いて指定する。これにより、被検者の頭皮表面及び脳表面と3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42とを照合している。その後、ペンシル15を用いて、被検者の頭皮表面上の送光プローブ12T1〜12T16及び受光プローブ13R1〜13R16の配置位置を順番(昇順又は降順)に次々と指定していくことで、3次元脳表面画像42に対して送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とがどの位置に配置されたかを照合している。
図7に示すように、被検者の顎等に、被検者の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソース14を固定し、医師や検査技師等は、磁場ソース14との位置関係を検出することができる指定用磁気センサを先端部15aに有するペンシル15を用いて、被検者の頭皮表面上の3個の基準位置(例えば、鼻根B1、左耳介B2、右耳介)を指定する。また、図3に示すように、表示装置に表示させた3次元頭皮表面画像41上で3個の基準位置B1、B2に対応する3個の基準位置画像(例えば、鼻根画像、左耳介画像、右耳介画像B3G)を、ポインタ43を用いて指定する。これにより、被検者の頭皮表面及び脳表面と3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42とを照合している。その後、ペンシル15を用いて、被検者の頭皮表面上の送光プローブ12T1〜12T16及び受光プローブ13R1〜13R16の配置位置を順番(昇順又は降順)に次々と指定していくことで、3次元脳表面画像42に対して送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とがどの位置に配置されたかを照合している。
また、送光プローブ12T1〜12T16及び受光プローブ13R1〜13R16の配置位置の入力内容を確認するために、表示画面に磁場ソース14を原点とした3次元座標(XYZ座標)を表示させ、そのXYZ座標上に送光プローブ12T1〜12T16及び受光プローブ13R1〜13R16の配置点を表示することも行われている。図11は、送光プローブ12T1〜12T16及び受光プローブ13R1〜13R16の配置位置の入力内容を確認するための表示画面の一例である。表示画面の右側領域には、XYZ座標上に、T1の送光プローブ12T1の配置位置が配置点T1として1番の赤色球体で表示され、T2の送光プローブ12T2の配置位置が配置点T2として2番の赤色球体で表示されるように、各送光プローブ12T1〜12T16の配置位置が各番号の赤色球体で表示されている。また、XYZ座標上に、R1の受光プローブ13R1の配置位置が配置点R1として1番の青色球体で表示され、R2の受光プローブ13R2の配置位置が配置点R2として2番の青色球体で表示されるように、各受光プローブ13R1〜13R16の配置位置が各番号の青色球体で表示されている。
なお、表示画面の左下領域には、各受光プローブ13R1〜13R16の配置点の座標(X、Y、Z)が表示されている。
なお、表示画面の左下領域には、各受光プローブ13R1〜13R16の配置点の座標(X、Y、Z)が表示されている。
しかしながら、上述したような光脳機能イメージング装置では、3次元脳表面画像42に対して送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とがどの位置に配置されたかを指定するために、ペンシル15を用いて、被検者の頭皮表面上の16個の送光プローブ12T1〜12T16及び16個の受光プローブ13R1〜13R16の配置位置を順番に次々と指定していくため、合計32個の指定を行うこととなり非常に時間がかかっていた。
また、被検者の頭皮表面上の16個の送光プローブ12T1〜12T16及び16個の受光プローブ13R1〜13R16の配置位置を順番に次々と指定していく際に、2重指定、指定忘れ、指定位置の間違い等のプローブ12、13の配置点入力の失敗を引き起こすことがあった。
そこで、本発明は、プローブの配置点を容易に入力することができる生体測定装置及びそれに用いられる位置計測装置を提供することを目的とする。
また、被検者の頭皮表面上の16個の送光プローブ12T1〜12T16及び16個の受光プローブ13R1〜13R16の配置位置を順番に次々と指定していく際に、2重指定、指定忘れ、指定位置の間違い等のプローブ12、13の配置点入力の失敗を引き起こすことがあった。
そこで、本発明は、プローブの配置点を容易に入力することができる生体測定装置及びそれに用いられる位置計測装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の生体計測装置は、被検者の頭皮表面上に配置されるM個のプローブを有するホルダと、前記プローブを制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の生体情報を取得するホルダ制御部と、複数個の生体情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、3次元頭皮表面画像及び3次元脳表面画像を取得して表示装置に表示する3次元画像表示制御部と、表示装置に表示させた3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上に、複数個の測定データを表示する測定データ表示制御部とを備える生体計測装置であって、M個のプローブの内から選択されたN個のプローブについて、3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上での配置点が入力される配置位置関係取得部と、前記ホルダにおけるN個のプローブと、当該N個のプローブ以外の(M−N)個のプローブとの位置関係を示す位置関係情報を記憶するための記憶部と、入力されたN個のプローブの配置点と、前記記憶部に記憶された位置関係情報とに基づいて、(M−N)個のプローブについて、3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上での配置点を算出する算出部とを備えることを特徴としている。
ここで、「3次元頭皮表面画像」とは、例えば、核磁気共鳴画像診断装置(以下、MRIと略す)やCT画像等により作成された被検者の映像データから、頭皮表面を示す映像データを抽出することにより作成された3次元画像や、標準的な3次元の頭皮表面を示す3次元頭皮表面テンプレート等のことをいう。また、「3次元脳表面画像」とは、例えば、MRIやCT画像等により作成された被検者の映像データから、脳表面を示す映像データを抽出することにより作成された3次元画像や、標準的な3次元の脳表面を示す3次元脳表面テンプレート等のことをいう。
また、「測定データ」とは、プローブで検出された生体情報の経時変化自体であってもよく、生体情報から算出されたオキシヘモグロビン濃度の経時変化やデオキシヘモグロビン濃度の経時変化や全ヘモグロビン濃度の経時変化であってもよい。また、トレンドグラフであってもよい。
また、「測定データ」とは、プローブで検出された生体情報の経時変化自体であってもよく、生体情報から算出されたオキシヘモグロビン濃度の経時変化やデオキシヘモグロビン濃度の経時変化や全ヘモグロビン濃度の経時変化であってもよい。また、トレンドグラフであってもよい。
本発明の生体計測装置によれば、例えば、医師や検査技師等は、事前にホルダにおけるN個のプローブと(M−N)個のプローブとの位置関係を示す位置関係情報を記憶部に記憶させる。そして、医師や検査技師等は、N個のプローブの配置点を入力する。これにより、算出部は、入力されたN個のプローブの配置点と、記憶部に記憶された位置関係情報とに基づいて、(M−N)個のプローブについて、3次元頭皮表面画像上での配置点を、数学的な補間方法で算出する。その結果、3次元頭皮表面画像上でのM個のプローブの配置点が入力されることになる。
本発明の生体計測装置によれば、M個より少ないN個のプローブの配置点を入力すればよいので、指定していく時間を短縮することができ、また、指定する個数が少なくて済むので、ミスを抑制することができる。その結果、被検者の負担を軽減することができる。
(その他の課題を解決するための手段及び効果)
また、本発明の生体計測装置においては、前記プローブは、光を照射する送光プローブと当該光を検出する受光プローブ、及び/又は、電位差を検出する電極であるようにしてもよい。
また、本発明の生体計測装置においては、前記プローブは、光を照射する送光プローブと当該光を検出する受光プローブ、及び/又は、電位差を検出する電極であるようにしてもよい。
また、本発明の生体計測装置においては、前記ホルダは、前記プローブがA行とB列とに並べられた格子状となっており、前記配置位置関係取得部には、奇数行又は奇数列のプローブの配置点が入力され、前記算出部は、第(a−1)行又は第(b−1)列のプローブの配置点と第(a+1)行又は第(b+1)列のプローブの配置点とから第a行又は第b列のプローブの配置点を算出するようにしてもよい。
また、本発明の生体計測装置においては、前記算出部は、第a行又は第b列のプローブの配置点として、第(a−1)行又は第(b−1)列のプローブの配置点と第(a+1)行又は第(b+1)列のプローブの配置点との中点を算出するようにしてもよい。
また、本発明の生体計測装置においては、前記算出部は、第a行又は第b列のプローブの配置点として、第(a−1)行又は第(b−1)列のプローブの配置点と第(a+1)行又は第(b+1)列のプローブの配置点との中点を算出するようにしてもよい。
また、本発明の生体計測装置においては、前記位置関係情報は、N個のプローブの配置点を入力する順番を含むようにしてもよい。
本発明の生体計測装置によれば、N個のプローブの配置点を入力する順番を記憶部に記憶させることができるため、N個のプローブの配置点を入力する順番を事前に設定することができる。その結果、指定しやすい順番とすることができ、時間を短縮することができる。
本発明の生体計測装置によれば、N個のプローブの配置点を入力する順番を記憶部に記憶させることができるため、N個のプローブの配置点を入力する順番を事前に設定することができる。その結果、指定しやすい順番とすることができ、時間を短縮することができる。
また、本発明の生体計測装置においては、前記配置位置関係取得部は、第nのプローブの配置点を入力する前、或いは入力した後に、第nのプローブの配置点を入力するか或いは入力したかを音声で出力するようにしてもよい。
プローブ配置点の入力失敗例としては、二重指定、指定忘れ、指定位置の間違い等があるが、本発明の生体計測装置によれば、これらのミスを抑制することができる。
プローブ配置点の入力失敗例としては、二重指定、指定忘れ、指定位置の間違い等があるが、本発明の生体計測装置によれば、これらのミスを抑制することができる。
そして、本発明の生体計測装置においては、前記配置位置関係取得部は、ソースとセンサとを有する3次元磁気式デジタイザ又は3次元光学式デジタイザによって、前記プローブの配置位置が前記センサで指定されることにより、前記センサからの検出信号を得ることで、前記ソースと前記プローブの配置位置との位置関係を取得するようにしてもよい。
ここで、「センサ」とは、被検者の頭皮表面上の基準位置(例えば、鼻根、左耳介、右耳介)や、プローブの配置位置を指定するためのものであり、例えば、先端部にセンサを有する棒状のペンシル等が挙げられる。
ここで、「センサ」とは、被検者の頭皮表面上の基準位置(例えば、鼻根、左耳介、右耳介)や、プローブの配置位置を指定するためのものであり、例えば、先端部にセンサを有する棒状のペンシル等が挙げられる。
さらに、本発明の位置計測装置は、被検者の頭皮表面上に配置されるM個のプローブを有するホルダと、前記プローブを制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の生体情報を取得するホルダ制御部と、複数個の生体情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、3次元頭皮表面画像及び3次元脳表面画像を取得して表示装置に表示する3次元画像表示制御部と、表示装置に表示させた3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上に、複数個の測定データを表示する測定データ表示制御部とを備える生体計測装置に用いられる位置計測装置であって、M個のプローブの内から選択されたN個のプローブについて、3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上での配置点が入力される配置位置関係取得部と、前記ホルダにおけるN個のプローブと、当該N個のプローブ以外の(M−N)個のプローブとの位置関係を示す位置関係情報を記憶するための記憶部と、入力されたN個のプローブの配置点と、前記記憶部に記憶された位置関係情報とに基づいて、(M−N)個のプローブについて、3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上での配置点を算出する算出部とを備えることを特徴としている。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態では光生体計測装置を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。
図1は、本発明の一実施形態である光生体計測装置の構成を示すブロック図である。
光生体計測装置1は、光を出射する光源2と、光源2を駆動する光源駆動機構4と、光を検出する光検出器3と、A/D(A/Dコンバータ)5と、ホルダ制御部21と、演算部22と、3次元画像表示制御部32と、ポインタ表示制御部33と、基準位置関係取得部35と、対応関係データ作成部36と、配置位置関係取得部37と、位置関係情報記憶制御部38と、算出部39と、測定データ表示制御部40と、メモリ25とを備えるとともに、図2に示す16個の送光プローブ12T1〜12T16と、16個の受光プローブ13R1〜13R16と、表示装置26と、入力装置27と、ホルダ30と、3次元磁気式デジタイザ110とを備える。
光生体計測装置1は、光を出射する光源2と、光源2を駆動する光源駆動機構4と、光を検出する光検出器3と、A/D(A/Dコンバータ)5と、ホルダ制御部21と、演算部22と、3次元画像表示制御部32と、ポインタ表示制御部33と、基準位置関係取得部35と、対応関係データ作成部36と、配置位置関係取得部37と、位置関係情報記憶制御部38と、算出部39と、測定データ表示制御部40と、メモリ25とを備えるとともに、図2に示す16個の送光プローブ12T1〜12T16と、16個の受光プローブ13R1〜13R16と、表示装置26と、入力装置27と、ホルダ30と、3次元磁気式デジタイザ110とを備える。
光源駆動機構4は、ホルダ制御部21から入力された駆動信号により光源2を駆動する。光源2は、例えば異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3の近赤外光を出射することができる半導体レーザLD1、LD2、LD3等である。
光検出器3は、例えば光電子増倍管等であり、16個の受光プローブ13R1〜13R16で受光した近赤外光を個別に検出することにより、16個の受光量情報ΔA(λ1)、ΔA(λ2)、ΔA(λ3)をA/D5を介してホルダ制御部21に出力する。
光検出器3は、例えば光電子増倍管等であり、16個の受光プローブ13R1〜13R16で受光した近赤外光を個別に検出することにより、16個の受光量情報ΔA(λ1)、ΔA(λ2)、ΔA(λ3)をA/D5を介してホルダ制御部21に出力する。
3次元画像表示制御部32は、3次元画像取得部32dと、頭皮表面画像表示制御部32aと、脳表面画像表示制御部32bと、画像切替部32cとを有する。
3次元画像取得部32dは、計測前にMRI100により作成された映像データを取得することにより、頭皮表面を示す映像データを抽出することで3次元頭皮表面画像データを取得するとともに、脳表面を示す映像データを抽出することで3次元脳表面画像データを取得して、3次元頭皮表面画像データと3次元脳表面画像データとをメモリ25に記憶させる制御を行う。ここで、MRI100は、3方向の2次元画像を示す映像データを作成するものである。なお、表示される映像データは、図3のように、頭皮表面と脳表面とを含む被検者を示すものである。また、映像データは、MRI信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルから構成される。そして、上述した抽出する方法としては、例えば、MRI信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルを用いることにより、領域拡張法、領域併合法、ヒューリスティック法等の画像領域分割方法、境界要素を連結して領域を抽出する方法、閉曲線を変形させて領域を抽出する方法等を利用する方法等が挙げられる。
3次元画像取得部32dは、計測前にMRI100により作成された映像データを取得することにより、頭皮表面を示す映像データを抽出することで3次元頭皮表面画像データを取得するとともに、脳表面を示す映像データを抽出することで3次元脳表面画像データを取得して、3次元頭皮表面画像データと3次元脳表面画像データとをメモリ25に記憶させる制御を行う。ここで、MRI100は、3方向の2次元画像を示す映像データを作成するものである。なお、表示される映像データは、図3のように、頭皮表面と脳表面とを含む被検者を示すものである。また、映像データは、MRI信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルから構成される。そして、上述した抽出する方法としては、例えば、MRI信号の強度情報や位相情報等の数値を有する複数のピクセルを用いることにより、領域拡張法、領域併合法、ヒューリスティック法等の画像領域分割方法、境界要素を連結して領域を抽出する方法、閉曲線を変形させて領域を抽出する方法等を利用する方法等が挙げられる。
頭皮表面画像表示制御部32aは、メモリ25に記憶された3次元頭皮表面画像データに基づいて、頭皮表面画像41を表示装置26に表示する制御を行う(図3参照)。なお、医師や検査技師等が入力装置27を用いて、所望の方向から見た3次元頭皮表面画像41となるように、方向を変更して表示することができるようになっている。また、3次元頭皮表面画像41は、半透明で表示されたり、着色して表示されたりすることができるようになっている。
脳表面画像表示制御部32bは、メモリ25に記憶された3次元脳表面画像データに基づいて、3次元脳表面画像42を表示装置26に表示する制御を行う。なお、医師や検査技師等が入力装置27を用いて、所望の方向から見た3次元脳表面画像42となるように、方向を変更して表示することができるようになっている。
脳表面画像表示制御部32bは、メモリ25に記憶された3次元脳表面画像データに基づいて、3次元脳表面画像42を表示装置26に表示する制御を行う。なお、医師や検査技師等が入力装置27を用いて、所望の方向から見た3次元脳表面画像42となるように、方向を変更して表示することができるようになっている。
画像切替部32cは、医師や検査技師等が入力装置27を用いて操作信号を入力することにより、3次元頭皮表面画像41を頭皮表面画像表示制御部32aに表示させるように決定したり、3次元脳表面画像42を脳表面画像表示制御部32bに表示させるように決定したり、3次元頭皮表面画像41を頭皮表面画像表示制御部32aに表示させると同時に3次元脳表面画像42を脳表面画像表示制御部32bに表示させるように決定したりする制御を行う。なお、3次元頭皮表面画像41を頭皮表面画像表示制御部32aに表示させると同時に3次元脳表面画像42を脳表面画像表示制御部32bに表示させる場合には、3次元頭皮表面画像41と3次元脳表面画像42とは位置を合わせた状態で重ねて表示されることになる。
ポインタ表示制御部33は、表示装置26にポインタ43を表示するとともに、入力装置27から出力された操作信号に基づいて、表示装置26に表示されたポインタ43を移動したり、ポインタ43で画像上の位置を指定したりする制御を行う。
位置関係情報記憶制御部38は、医師や検査技師等が入力装置27を用いて入力情報を入力することにより、チャンネル情報と位置関係情報とをメモリ25に記憶させる制御を行う。
チャンネル情報は、合計48個の測定部位に関する受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1,2,・・・,48)を取得するための送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16との組み合わせを示すものである。具体的には、チャンネル情報としては、第1組のチャンネルとして送光プローブ12T1からの光を受光プローブ13R1で検出させた受光量情報ΔA1(λ1)、ΔA1(λ2)、ΔA1(λ3)を取得し、第2組のチャンネルとして送光プローブ12T2からの光を受光プローブ13R1で検出させた受光量情報ΔA2(λ1)、ΔA2(λ2)、ΔA2(λ3)を取得するように、所定の送光プローブ12からの光を所定の受光プローブ13で検出させた合計48個の受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1,2,・・・,48)を取得するための合計48組のチャンネルをメモリ25に記憶させる。
チャンネル情報は、合計48個の測定部位に関する受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1,2,・・・,48)を取得するための送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16との組み合わせを示すものである。具体的には、チャンネル情報としては、第1組のチャンネルとして送光プローブ12T1からの光を受光プローブ13R1で検出させた受光量情報ΔA1(λ1)、ΔA1(λ2)、ΔA1(λ3)を取得し、第2組のチャンネルとして送光プローブ12T2からの光を受光プローブ13R1で検出させた受光量情報ΔA2(λ1)、ΔA2(λ2)、ΔA2(λ3)を取得するように、所定の送光プローブ12からの光を所定の受光プローブ13で検出させた合計48個の受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1,2,・・・,48)を取得するための合計48組のチャンネルをメモリ25に記憶させる。
位置関係情報は、20(N)個のプローブの配置点を入力する順番を示す位置計測順序と、ホルダ30における20(N)個のプローブと12(M−N)個のプローブとの位置関係を示す位置算出方法とを含む。図4は、位置計測順序を示すテーブルの一例であり、図5は、医師や検査技師等によって指定される位置計測順序について説明するための図である。また、図6は、位置算出方法を示すテーブルの一例である。
具体的には、図4及び図5に示すように、第1番目にT1の送光プローブ12T1の配置位置を指定し、第2番目にR1の受光プローブ13R1の配置位置を指定するよう、20個のプローブ12、13の配置点を入力する順番を示す位置計測順序をメモリ25に記憶させる。このとき、医師や検査技師等は、20(N)個のプローブ12、13の配置点を入力する順番を事前に設定できることになる。
また、図6に示すように、T9の送光プローブ12T9の配置点を、T1の送光プローブ12T1の配置点とR3の受光プローブ13R3の配置点とを結んだ線の中点とし、R9の受光プローブ13R9の配置点を、R1の受光プローブ13R1の配置点とT3の送光プローブ12T3の配置点とを結んだ線の中点とするよう、20(N)個のプローブ12、13以外の12個のプローブ12、13の配置点を算出するための位置算出方法をメモリ25に記憶させる。
具体的には、図4及び図5に示すように、第1番目にT1の送光プローブ12T1の配置位置を指定し、第2番目にR1の受光プローブ13R1の配置位置を指定するよう、20個のプローブ12、13の配置点を入力する順番を示す位置計測順序をメモリ25に記憶させる。このとき、医師や検査技師等は、20(N)個のプローブ12、13の配置点を入力する順番を事前に設定できることになる。
また、図6に示すように、T9の送光プローブ12T9の配置点を、T1の送光プローブ12T1の配置点とR3の受光プローブ13R3の配置点とを結んだ線の中点とし、R9の受光プローブ13R9の配置点を、R1の受光プローブ13R1の配置点とT3の送光プローブ12T3の配置点とを結んだ線の中点とするよう、20(N)個のプローブ12、13以外の12個のプローブ12、13の配置点を算出するための位置算出方法をメモリ25に記憶させる。
3次元磁気式デジタイザ110は、被検者の頭部を含む周囲の空間に交流磁界を発生する磁場ソース14と、交流磁界を検出する指定用磁気センサ15aを先端部に有する棒形状のペンシル15とを備える(図7参照)。
磁場ソース14は、例えば、絶縁性で硬質の円柱状のコアに絶縁被覆された導線が巻回されたソレノイド状コイル等で構成されており、交流磁界を発生する。そして、磁場ソース14は、被検者の頭部を含む周囲の空間に交流磁界を発生するように、設定位置(本実施例では被検者の顎)に固定されるようになっている。
磁場ソース14は、例えば、絶縁性で硬質の円柱状のコアに絶縁被覆された導線が巻回されたソレノイド状コイル等で構成されており、交流磁界を発生する。そして、磁場ソース14は、被検者の頭部を含む周囲の空間に交流磁界を発生するように、設定位置(本実施例では被検者の顎)に固定されるようになっている。
ペンシル15は、棒形状であり、その先端部に指定用磁気センサ15aを有している。指定用磁気センサ15aは、それぞれのコイル面が直交するように3方向にそれぞれ導線が巻回され、各コイルはそのコイル面に直交する軸方向成分の磁界の強度に比例した検出信号を検出する。そして、医師や検査技師等がペンシル15で被検者の頭皮表面上の3個の基準位置(例えば、鼻根B1、左耳介B2、右耳介)や、16個の送光プローブ12T1〜12T16の配置位置や、16個の受光プローブ13R1〜13R16の配置位置を指定することで、基準位置関係取得部35や配置位置関係取得部37に検出信号を出力することができるようになっている。
基準位置関係取得部35は、医師や検査技師等によって被検者の頭皮表面上の3個の基準位置(例えば、鼻根B1、左耳介B2、右耳介)がペンシル15で指定されることにより、ペンシル15からの検出信号を得ることで、磁場ソース14と3個の基準位置との位置関係を取得する制御を行う。
対応関係データ作成部36は、表示装置26に表示させた3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42中で、3個の基準位置(例えば、鼻根B1、左耳介B2、右耳介)に対応する3個の基準位置画像(例えば、鼻根画像、左耳介画像、右耳介画像B3G)がポインタ43で指定されることにより、3個の基準位置と3個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する制御を行う。つまり、光生体計測装置1において、被検者の頭皮表面及び脳表面と、3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42とが照合される。
対応関係データ作成部36は、表示装置26に表示させた3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42中で、3個の基準位置(例えば、鼻根B1、左耳介B2、右耳介)に対応する3個の基準位置画像(例えば、鼻根画像、左耳介画像、右耳介画像B3G)がポインタ43で指定されることにより、3個の基準位置と3個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する制御を行う。つまり、光生体計測装置1において、被検者の頭皮表面及び脳表面と、3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42とが照合される。
配置位置関係取得部37は、医師や検査技師等によって被検者の頭皮表面上の送光プローブ12及び受光プローブ13の配置位置がペンシル15で指定されることにより、ペンシル15からの検出信号を得ることで、磁場ソース4と20(N)個の送光プローブ12及び受光プローブ13との位置関係を取得する制御を行う。このとき、配置位置関係取得部37は、メモリ25に記憶させた位置関係情報と音声ファイルとに基づいて、第nのプローブの配置点を入力する前に、第nのプローブの配置点を入力することを音声で出力する。音声ファイルの具体例としては、送光プローブ12T1の配置点を入力する前には、「送光プローブ12T1の配置点を入力して下さい」と再生し、受光プローブ13R1の配置点を入力する前には、「受光プローブ13R1の配置点を入力して下さい」と再生するように、第n番目のプローブの配置点を入力する前に、第nプローブの配置点を入力することを音声で出力するためのデータである。
これにより、例えば、医師や検査技師等はホルダ30を被検者の頭皮表面上に配置した後、配置位置関係取得部37が、送光プローブ12T1の配置位置の入力操作を音声で案内し、その音声を聞いた医師や検査技師等は、ペンシル15を用いてホルダ30の一の貫通孔を送光プローブ12T1の配置位置として指定し、その貫通孔に送光プローブ12T1を挿入する。次に、配置位置関係取得部37は、受光プローブ13R1の配置位置の入力操作を音声で案内し、その音声を聞いた医師や検査技師等は、ペンシル15を用いてホルダ30の一の貫通孔を受光プローブ13R1の配置位置として指定し、その貫通孔に受光プローブ13R1を挿入する。このように、配置位置関係取得部37は、どのプローブ12、13の配置点を入力するかを音声で出力し、医師や検査技師等は、ペンシル15を用いてホルダ30の一の貫通孔を指定し、その貫通孔にプローブ12、13を挿入していく。その作業を繰り返すことで、ホルダ30に20(N)個の送光プローブ12及び受光プローブ13が挿入される。
その後、医師や検査技師等は、T1の送光プローブ12T1の配置位置とR3の受光プローブ13R3の配置位置との間の貫通孔に、T9の送光プローブ12T9を挿入し、R1の受光プローブ13R1の配置位置とT3の送光プローブ12T3の配置位置との間の貫通孔に、R9の受光プローブ13R9を挿入するよう、プローブ12、13を挿入していく。これにより、ホルダ30に32(M)個の送光プローブ12及び受光プローブ13が挿入される。
その後、医師や検査技師等は、T1の送光プローブ12T1の配置位置とR3の受光プローブ13R3の配置位置との間の貫通孔に、T9の送光プローブ12T9を挿入し、R1の受光プローブ13R1の配置位置とT3の送光プローブ12T3の配置位置との間の貫通孔に、R9の受光プローブ13R9を挿入するよう、プローブ12、13を挿入していく。これにより、ホルダ30に32(M)個の送光プローブ12及び受光プローブ13が挿入される。
算出部39は、メモリ25に記憶された位置算出方法に基づいて、第a行第b列のプローブ12、13の配置点として、第(a−1)行第b列のプローブ12、13の配置点と第(a+1)行第b列のプローブ12、13の配置点とを結んだ線の中点を算出して、12(M−N)個の送光プローブ12及び受光プローブ13の配置点を取得する制御を行う。
具体的には、T1の送光プローブ12T1の配置点とR3の受光プローブ13R3の配置点を結んだ線の中点を、T9の送光プローブ12T9の配置点とし、R1の送光プローブ13R1の配置点とT3の送光プローブ12T3の配置点とを結んだ線の中点を、R9の受光プローブ13R9の配置点とするよう、12(M−N)個の送光プローブ12及び受光プローブ13の配置点を算出していく。
これにより、光生体計測装置1において、対応関係データ作成部36で被検者の頭皮表面及び脳表面と、3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42とが照合されるので、3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42に対して32(M)個の送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とがどの位置に配置されたかを示す配置位置情報が作成される。
具体的には、T1の送光プローブ12T1の配置点とR3の受光プローブ13R3の配置点を結んだ線の中点を、T9の送光プローブ12T9の配置点とし、R1の送光プローブ13R1の配置点とT3の送光プローブ12T3の配置点とを結んだ線の中点を、R9の受光プローブ13R9の配置点とするよう、12(M−N)個の送光プローブ12及び受光プローブ13の配置点を算出していく。
これにより、光生体計測装置1において、対応関係データ作成部36で被検者の頭皮表面及び脳表面と、3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42とが照合されるので、3次元頭皮表面画像41及び3次元脳表面画像42に対して32(M)個の送光プローブ12T1〜12T16と受光プローブ13R1〜13R16とがどの位置に配置されたかを示す配置位置情報が作成される。
ホルダ制御部21は、所定の時間に1個の送光プローブ12T1〜12T16に光を送光する駆動信号を光源駆動機構4に出力するとともに、受光プローブ13R1〜13R16で受光された受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1,2,・・・,48)を光検出器3で検出する制御を行う。具体的には、まず5ミリ秒間、送光プローブ12T1に波長780nmの光を送光させ、次の5ミリ秒間、送光プローブ12T1に波長805nmの光を送光させ、次の5ミリ秒間、送光プローブ12T1に波長830nmの光を送光させ、次の5ミリ秒間、送光プローブ12T2に波長780nmの光を送光させるように、所定のタイミングで1個の送光プローブ12T1〜12T16に光を順番に送光させていく。このとき、いずれか1個の送光プローブ12T1〜12T16に光を送光させるごとに、16個の受光プローブ13R1〜1316で受光量情報を検出することになるが、メモリ25に記憶されたチャンネル情報に基づいて、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ13R1〜13R16の受光量情報をメモリ25に記憶させる。これにより、合計48個の受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1,2,・・・,48)の収集が行われる。
演算部22は、メモリ25に記憶された48個の受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)に基づいて、関係式(1)(2)(3)を用いて、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化(測定データ)Xs(t)、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]の経時変化(測定データ)Ys(t)及び総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の経時変化(測定データ)Zs(t)(s=1,2,・・・,48)を求める制御を行う。
測定データ表示制御部40は、医師や検査技師等が入力装置27を用いて、測定データXs(t)、Ys(t)、Zs(t)(s=1,2,・・・,48)を表示するための操作信号を入力することにより、演算部22で算出された測定データXs(t)、Ys(t)、Zs(t)と、メモリ25に記憶されたチャンネル情報と、算出部39で作成された配置位置情報とに基づいて、3次元頭皮表面画像41や3次元脳表面画像42の測定関連点Ms、Ss上に測定データXs(t)や測定データYs(t)や測定データZs(t)を表示する制御を行う。
例えば、画像切替部32cで3次元頭皮表面画像41と3次元脳表面画像42とを表示させ、ある時間t1における測定データXs(t1)を表示させるように医師や検査技師等が入力装置27を用いて指示した場合には、ある時間t1における測定データXs(t1)を、数値とカラーとの対応関係を示すカラーテーブルに基づいて、カラーを決定し、3次元頭皮表面画像41上の測定関連点Ms(s=1,2,・・・,48)を算出することで、3次元頭皮表面画像41上にカラーマッピングを作成して表示する(図8参照)。
このとき、例えば、測定関連点M1は、T1となる送光プローブ12T1の配置点T1とR1となる受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の中点とし、測定関連点M2は、T2となる送光プローブ12T2の配置点T2と受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の中点とするように、48個の測定関連点Msが算出される。
例えば、画像切替部32cで3次元頭皮表面画像41と3次元脳表面画像42とを表示させ、ある時間t1における測定データXs(t1)を表示させるように医師や検査技師等が入力装置27を用いて指示した場合には、ある時間t1における測定データXs(t1)を、数値とカラーとの対応関係を示すカラーテーブルに基づいて、カラーを決定し、3次元頭皮表面画像41上の測定関連点Ms(s=1,2,・・・,48)を算出することで、3次元頭皮表面画像41上にカラーマッピングを作成して表示する(図8参照)。
このとき、例えば、測定関連点M1は、T1となる送光プローブ12T1の配置点T1とR1となる受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の中点とし、測定関連点M2は、T2となる送光プローブ12T2の配置点T2と受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の中点とするように、48個の測定関連点Msが算出される。
また、画像切替部32cで3次元脳表面画像42を表示させ、ある時間t2における測定データYs(t2)を表示させるように医師や検査技師等が入力装置27を用いて指示した場合には、ある時間t2における測定データYs(t2)を、数値とカラーとの対応関係を示すカラーテーブルに基づいて、カラーを決定し、3次元脳表面画像42上の測定関連点Ss(s=1,2,・・・,48)を算出することで、3次元脳表面画像42上にカラーマッピングを作成して表示する。
このとき、例えば、測定関連点S1は、T1となる送光プローブ12T1の配置点T1とR1となる受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の中点M1から、送光プローブ12T1の配置点T1と受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の距離の半分の深さとし、測定関連点S2は、T2となる送光プローブ12T2の配置点T2と受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の中点M2から、送光プローブ12T2の配置点T2と受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の距離の半分の深さとするように、48個の測定関連点Ssが算出される。
このとき、例えば、測定関連点S1は、T1となる送光プローブ12T1の配置点T1とR1となる受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の中点M1から、送光プローブ12T1の配置点T1と受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の距離の半分の深さとし、測定関連点S2は、T2となる送光プローブ12T2の配置点T2と受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の中点M2から、送光プローブ12T2の配置点T2と受光プローブ13R1の配置点R1とを結んだ直線の距離の半分の深さとするように、48個の測定関連点Ssが算出される。
次に、光生体計測装置1により48個の測定データXs(t)を取得する取得方法の一例について説明する。図9は、取得方法について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS101の処理において、医師や検査技師等は入力装置27を用いて、音声ファイルと、使用するプローブ12、13の個数(32個)と、チャンネル情報とをメモリ25に記憶させる。
まず、ステップS101の処理において、医師や検査技師等は入力装置27を用いて、音声ファイルと、使用するプローブ12、13の個数(32個)と、チャンネル情報とをメモリ25に記憶させる。
次に、ステップS102の処理において、医師や検査技師等は入力装置27を用いて、位置関係情報をメモリ25に記憶させる(図4参照)。つまり、医師や検査技師等は20個のプローブ12、13の配置点を入力する順番を示す位置計測順序と、ホルダ30における20個のプローブ12、13と12個のプローブ12、13との位置関係を示す位置算出方法とを入力する。このとき、医師や検査技師等は、20個のプローブの配置点を入力する順番をメモリ25に記憶させる際に、図5に示すような指定しやすい順番とすることができる。例えば、第1行のプローブ12、13の配置位置を右から順番に指定し、第3行のプローブ12、13の配置位置を右から順番に指定し、第5行のプローブ12、13の配置位置を右から順番に指定し、第7行のプローブ12、13の配置位置を右から順番に指定し、第8行のプローブ12、13の配置位置を右から順番に指定するよう、位置計測順序を作成する。
次に、ステップS103の処理において、医師や検査技師等は、被検者の頭部にホルダ30と磁場ソース14とを配置する。
次に、ステップS104の処理において、医師や検査技師等は、被検者の頭皮表面上の3個の基準位置(例えば、鼻根B1、左耳介B2、右耳介)をペンシル15で指定する。これにより、基準位置関係取得部35は、ペンシル15からの検出信号を得ることで、磁場ソース14と3個の基準位置との位置関係を取得する。
次に、ステップS105の処理において、配置位置関係取得部37は、20個のプローブ12、13の配置点を入力する順番を示す番号パラメータ(Order)nを1とする。そして、配置位置関係取得部37は、表示画面に磁場ソース14を原点とした3次元座標(XYZ座標)を表示させる(図11参照)。
次に、ステップS104の処理において、医師や検査技師等は、被検者の頭皮表面上の3個の基準位置(例えば、鼻根B1、左耳介B2、右耳介)をペンシル15で指定する。これにより、基準位置関係取得部35は、ペンシル15からの検出信号を得ることで、磁場ソース14と3個の基準位置との位置関係を取得する。
次に、ステップS105の処理において、配置位置関係取得部37は、20個のプローブ12、13の配置点を入力する順番を示す番号パラメータ(Order)nを1とする。そして、配置位置関係取得部37は、表示画面に磁場ソース14を原点とした3次元座標(XYZ座標)を表示させる(図11参照)。
次に、ステップS106の処理において、配置位置関係取得部37は、第nのプローブの配置点を入力することを音声で出力する。
次に、ステップS107の処理において、医師や検査技師等は、ペンシル15を用いてホルダ30の一の貫通孔を第nのプローブの配置位置として指定する(図5参照)。これにより、配置位置関係取得部37は、ペンシル15からの検出信号を得ることで、磁場ソース14と第nのプローブの配置位置との位置関係を取得して記憶させるとともに、表示画面に表示させた3次元座標(XYZ座標)上に第nのプローブの配置点を表示させる。そして、医師や検査技師等は、その貫通孔に第nのプローブを挿入する。
次に、ステップS107の処理において、医師や検査技師等は、ペンシル15を用いてホルダ30の一の貫通孔を第nのプローブの配置位置として指定する(図5参照)。これにより、配置位置関係取得部37は、ペンシル15からの検出信号を得ることで、磁場ソース14と第nのプローブの配置位置との位置関係を取得して記憶させるとともに、表示画面に表示させた3次元座標(XYZ座標)上に第nのプローブの配置点を表示させる。そして、医師や検査技師等は、その貫通孔に第nのプローブを挿入する。
次に、ステップS108の処理において、配置位置関係取得部37は、n=20であるか否かを判定する。n=20でないと判定したときには、ステップS109の処理において、n=n+1とし、ステップS106の処理に戻る。
一方、ステップS108の処理において、n=20であると判定したときには、ステップS110の処理において、算出部39は、第a行第b列のプローブ12、13の配置点として、第(a−1)行第b列のプローブ12、13の配置点と第(a+1)行第b列のプローブ12、13の配置点とを結んだ線の中点を算出して、12個の送光プローブ12及び受光プローブ13の配置点を取得して記憶させる(図6参照)。これにより、配置位置関係取得部37は、表示画面に表示させた3次元座標(XYZ座標)上に12個の送光プローブ12及び受光プローブ13の配置点を表示させる。
一方、ステップS108の処理において、n=20であると判定したときには、ステップS110の処理において、算出部39は、第a行第b列のプローブ12、13の配置点として、第(a−1)行第b列のプローブ12、13の配置点と第(a+1)行第b列のプローブ12、13の配置点とを結んだ線の中点を算出して、12個の送光プローブ12及び受光プローブ13の配置点を取得して記憶させる(図6参照)。これにより、配置位置関係取得部37は、表示画面に表示させた3次元座標(XYZ座標)上に12個の送光プローブ12及び受光プローブ13の配置点を表示させる。
次に、ステップS111の処理において、医師や検査技師等は、貫通孔に12個の送光プローブ12及び受光プローブ13を挿入する。
次に、ステップS112の処理において、ホルダ制御部21は、所定の時間に1個の送光プローブ12T1〜12T16に光を送光する駆動信号を光源駆動機構4に出力するとともに、受光プローブ13R1〜13R16で受光された受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1,2,・・・,48)を光検出器3で検出して記憶させる。
そして、ステップS112の処理が終了したときには、本フローチャートを終了させる。
次に、ステップS112の処理において、ホルダ制御部21は、所定の時間に1個の送光プローブ12T1〜12T16に光を送光する駆動信号を光源駆動機構4に出力するとともに、受光プローブ13R1〜13R16で受光された受光量情報ΔAs(λ1)、ΔAs(λ2)、ΔAs(λ3)(s=1,2,・・・,48)を光検出器3で検出して記憶させる。
そして、ステップS112の処理が終了したときには、本フローチャートを終了させる。
以上のように、本発明の生体計測装置1によれば、20(N)個のプローブの配置点を入力すればよいので、個々のプローブを指定する時間を短縮することができ、また、指定する個数が少なくて済むので、入力ミスを抑制することができる。その結果、被検者の負担を軽減することができる。また、20(N)個のプローブの配置点を入力する順番をメモリ25に記憶させることができるため、20(N)個のプローブの配置点を入力する順番を事前に設定することができる。
<他の実施形態>
(1)上述した光生体計測装置1では、16個の送光プローブと16個の受光プローブとが挿入されるホルダ30を用いる構成を示したが、電位差を検出する複数個の電極が挿入されるホルダを用いる構成としてもよく、複数個の送光プローブと複数個の受光プローブと複数個の電極とが挿入されるホルダを用いる構成としてもよい。
(1)上述した光生体計測装置1では、16個の送光プローブと16個の受光プローブとが挿入されるホルダ30を用いる構成を示したが、電位差を検出する複数個の電極が挿入されるホルダを用いる構成としてもよく、複数個の送光プローブと複数個の受光プローブと複数個の電極とが挿入されるホルダを用いる構成としてもよい。
(2)上述した光生体計測装置1では、被検者の頭部を含む周囲の空間に交流磁界を発生する磁場ソース14と、交流磁界を検出する指定用磁気センサ15aを先端部に有する棒形状のペンシル15とを備える3次元磁場式デジタイザ110を用いる構成を示したが、3次元光学式デジタイザを用いる構成としてもよく、その他の3次元デジタイザを用いる構成としてもよい。
(3)上述した光生体計測装置1では、算出部39は、第a行第b列のプローブの配置点として、第(a−1)行第b列のプローブの配置点と第(a+1)行第b列のプローブの配置点とを結んだ直線の中点を算出する構成を示したが、第b列の複数のプローブを結んだ曲線を作成して、第a行第b列のプローブの配置点として、第(a−1)行第b列のプローブの配置点と第(a+1)行第b列のプローブの配置点とを結んだ曲線の中点を算出する構成としてもよい。
(4)上述した光生体計測装置1では、配置位置関係取得部37は、第n番目のプローブの配置点を入力する前に、第nプローブの配置点を入力することを音声で出力する構成を示したが、第nプローブの配置点を入力した後に、当該第nプローブの配置点を入力したかを音声で出力する構成としてもよい。
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する生体計測装置等に利用することができる。
1: 光生体計測装置
12: 送光プローブ
13: 受光プローブ
21: ホルダ制御部
22: 演算部
25: メモリ(記憶部)
26: 表示装置
30: ホルダ
32: 3次元画像表示制御部
37: 配置位置関係取得部
39: 算出部
40: 測定データ表示制御部
41: 3次元頭皮表面画像
42: 3次元脳表面画像
12: 送光プローブ
13: 受光プローブ
21: ホルダ制御部
22: 演算部
25: メモリ(記憶部)
26: 表示装置
30: ホルダ
32: 3次元画像表示制御部
37: 配置位置関係取得部
39: 算出部
40: 測定データ表示制御部
41: 3次元頭皮表面画像
42: 3次元脳表面画像
Claims (8)
- 被検者の頭皮表面上に配置されるM個のプローブを有するホルダと、
前記プローブを制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の生体情報を取得するホルダ制御部と、
複数個の生体情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、
3次元頭皮表面画像及び3次元脳表面画像を取得して表示装置に表示する3次元画像表示制御部と、
表示装置に表示させた3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上に、複数個の測定データを表示する測定データ表示制御部とを備える生体計測装置であって、
M個のプローブの内から選択されたN個のプローブについて、3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上での配置点が入力される配置位置関係取得部と、
前記ホルダにおけるN個のプローブと、当該N個のプローブ以外の(M−N)個のプローブとの位置関係を示す位置関係情報を記憶するための記憶部と、
入力されたN個のプローブの配置点と、前記記憶部に記憶された位置関係情報とに基づいて、(M−N)個のプローブについて、3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上での配置点を算出する算出部とを備えることを特徴とする生体計測装置。 - 前記プローブは、光を照射する送光プローブと当該光を検出する受光プローブ、及び/又は、電位差を検出する電極であることを特徴とする請求項1に記載の生体計測装置。
- 前記ホルダは、前記プローブがA行とB列とに並べられた格子状となっており、
前記配置位置関係取得部には、奇数行又は奇数列のプローブの配置点が入力され、
前記算出部は、第(a−1)行又は第(b−1)列のプローブの配置点と第(a+1)行又は第(b+1)列のプローブの配置点とから第a行又は第b列のプローブの配置点を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の生体計測装置。 - 前記算出部は、第a行又は第b列のプローブの配置点として、第(a−1)行又は第(b−1)列のプローブの配置点と第(a+1)行又は第(b+1)列のプローブの配置点との中点を算出することを特徴とする請求項3に記載の生体計測装置。
- 前記位置関係情報は、N個のプローブの配置点を入力する順番を含むことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の生体計測装置。
- 前記配置位置関係取得部は、第nのプローブの配置点を入力する前、或いは入力した後に、第nのプローブの配置点を入力するか或いは入力したかを音声で出力することを特徴とする請求項5に記載の生体計測装置。
- 前記配置位置関係取得部は、ソースとセンサとを有する3次元磁気式デジタイザ又は3次元光学式デジタイザによって、前記プローブの配置位置が前記センサで指定されることにより、前記センサからの検出信号を得ることで、前記ソースと前記プローブの配置位置との位置関係を取得することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の生体計測装置。
- 被検者の頭皮表面上に配置されるM個のプローブを有するホルダと、
前記プローブを制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の生体情報を取得するホルダ制御部と、
複数個の生体情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、
3次元頭皮表面画像及び3次元脳表面画像を取得して表示装置に表示する3次元画像表示制御部と、
表示装置に表示させた3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上に、複数個の測定データを表示する測定データ表示制御部とを備える生体計測装置に用いられる位置計測装置であって、
M個のプローブの内から選択されたN個のプローブについて、3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上での配置点が入力される配置位置関係取得部と、
前記ホルダにおけるN個のプローブと、当該N個のプローブ以外の(M−N)個のプローブとの位置関係を示す位置関係情報を記憶するための記憶部と、
入力されたN個のプローブの配置点と、前記記憶部に記憶された位置関係情報とに基づいて、(M−N)個のプローブについて、3次元頭皮表面画像又は3次元脳表面画像上での配置点を算出する算出部とを備えることを特徴とする位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012266368A JP2014110844A (ja) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | 生体計測装置及びそれに用いられる位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012266368A JP2014110844A (ja) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | 生体計測装置及びそれに用いられる位置計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014110844A true JP2014110844A (ja) | 2014-06-19 |
Family
ID=51168518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012266368A Pending JP2014110844A (ja) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | 生体計測装置及びそれに用いられる位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014110844A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115797560A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-14 | 广州市碳码科技有限责任公司 | 一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006122086A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置 |
| JP2009261588A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Shimadzu Corp | 光生体測定装置及びそれに用いられるホルダ配置支援システム |
| JP2012157624A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Topcon Corp | 測定装置、測定方法、およびプログラム |
-
2012
- 2012-12-05 JP JP2012266368A patent/JP2014110844A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006122086A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置 |
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| JP2012157624A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Topcon Corp | 測定装置、測定方法、およびプログラム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115797560A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-14 | 广州市碳码科技有限责任公司 | 一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法及系统 |
| CN115797560B (zh) * | 2022-11-28 | 2023-07-25 | 广州市碳码科技有限责任公司 | 一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法及系统 |
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