JP2001079008A

JP2001079008A - 生体光計測装置

Info

Publication number: JP2001079008A
Application number: JP26045399A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kawasaki; 真護川崎; Tokiyoshi Ichikawa; 祝善市川; Fumio Kawaguchi; 文男川口
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-03-27
Anticipated expiration: 2019-09-14
Also published as: JP4266453B2

Abstract

(57)【要約】【課題】三次元的に配置される光照射位置及び光検出
位置とトポグラフィ画像との位置関係を明確にすること
が可能な技術を提供すること。【解決手段】光源からの複数波長の光を測定対象に照
射する手段と、前記測定対象内を通過した光を複数部位
から集光する手段と、該集光した通過光から前記測定対
象の生体通過光強度画像を生成し表示する画像生成手段
とを備えた生体光計測装置において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ
軸で規定される三次元座標系における前記照射位置及び
前記集光位置を計測する計測手段を備え、前記画像生成
手段は前記三次元座標系での照射位置及び集光位置に基
づいて前記生体通過光強度画像を補正し表示する手段
と、該補正後の生体通過光強度画像上に前記照射位置及
び前記集光位置を表示する手段とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体光計測装置に
関し、特に、生体の体表形状に沿った生体通過光強度画
像の生成に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体内部を簡便且つ生体に害を与
えずに計測する装置が臨床医学及び脳科学等の分野で切
望されていた。この要望に対し、可視から赤外の波長の
光を生体に照射し、生体を通過した光を検出することで
生体内部を計測する装置が、例えば、特開平９−９８９
７２公報（以下、「文献１」と記す）もしくは特開平９
−１４９９０３公報（以下、「文献２」と記す）に記載
されていた。

【０００３】これらの文献に記載の「生体光計測装置」
は、異なる変調周波数の光を発生させる変調半導体レー
ザと、発生された光を生体に誘導し異なる位置に照射す
る照射用光ファイバと、生体を通過した光を集光しフォ
トダイオードに誘導する検出用光ファイバと、照射用及
び検出用光ファイバの先端部分を生体の所定位置に固定
させる計測プローブと、フォトダイオードから出力され
る生体通過強度を表す電気信号（以下、「生体通過強度
信号」と記す）から波長及び照射位置に対応する反射光
強度をそれぞれ分離するロックインアンプと、ロックイ
ンアンプの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、Ａ／Ｄ変換後の生体通過強度信号から計測点毎の酸
化及び還元ヘモグロビン濃度の相対変化量を計算し、こ
の相対変化量を生体通過強度画像（トポグラフィ画像）
として表示する表示装置とから構成されていた。

【０００４】この従来の生体光計測装置では、照射用光
ファイバ及び検出用光ファイバを固定するプローブホル
ダと称される固定部材が計測プローブに形成されてお
り、この計測プローブ上におけるプローブホルダ位置を
基準としてトポグラフィ画像を生成し表示していた。す
なわち、従来の生体光計測装置では、計測プローブに配
置される照射用及び検出用光ファイバの二次元平面上に
おける取り付け位置に基づいてトポグラフィ画像を生成
し、生体の計測部位を模した二次元平面像上にトポグラ
フィ画像を位置合わせし、二次元平面像と共にトポグラ
フィ画像を同一表示領域内に表示させていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。従来
の生体光計測装置では、例えば、頭部を計測部位とした
場合には、脳内のヘモグロビン変化の活性化状態及び局
所的な脳内出血の測定等が可能であった。しかしなが
ら、従来の生体光計測装置では、ヘモグロビン変化等が
脳のどの領域で生じたものかを容易且つ正確に特定する
ことができないという問題があった。

【０００６】すなわち、従来の生体光計測装置では、例
えば脳の中心溝等のように、計測部位の目安となる画像
をトポグラフィ画像に投影させることによって、ヘモグ
ロビンの変化領域を特定していた。このときの目安とな
る画像とトポグラフィ画像との位置合わせは、計測プロ
ーブの装着状態に基づいて検者が目安となる画像をトポ
グラフィ画像に投影させていたので、ヘモグロビン変化
等が脳のどの領域で生じたものかを容易に把握すること
ができなかった。

【０００７】本発明の目的は、三次元的に配置される光
照射位置及び光検出位置とトポグラフィ画像との位置関
係を明確にすることが可能な技術を提供することにあ
る。

【０００８】本発明の他の目的は、計測部位におけるヘ
モグロビン量の変化量及び変化領域を容易に把握するこ
とが可能な技術を提供することにある。

【０００９】本発明のその他の目的は、診断効率を向上
することが可能な技術を提供することにある。本発明の
前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の
記述及び添付図面によって明らかになるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。（１）光源からの複数波長の光を測定対象に照射する手
段と、前記測定対象内を通過した光を複数部位から集光
する手段と、該集光した通過光から前記測定対象の生体
通過光強度画像を生成し表示する画像生成手段とを備え
た生体光計測装置において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸で規定
される三次元座標系における前記照射位置及び前記集光
位置を計測する計測手段を備え、前記画像生成手段は前
記三次元座標系での照射位置及び集光位置に基づいて前
記生体通過光強度画像を補正し表示する手段と、該補正
後の生体通過光強度画像上に前記照射位置及び前記集光
位置を表示する手段とを備えた。

【００１１】（２）前述した（１）に記載の生体光計測
装置において、前記計測手段は前記測定対象の形状を計
測する手段を備え、前記画像生成手段は前記測定対象の
形状情報から当該測定対象を輪郭と複数の楕円とによっ
て表示する手段と、この表示された測定対象上に前記照
射位置及び前記集光位置、前記補正後の生体通過光強度
画像を表示する手段とを備えた。

【００１２】（３）前述した（１）もしくは（２）に記
載の生体光計測装置において、光源から測定対象に複数
波長の光を誘導する照射ファイバと、集光した光を計測
装置本体に誘導する集光ファイバと、前記照射ファイバ
及び集光ファイバの一端を所定間隔に保持する計測プロ
ーブとを備え、前記計測手段は前記計測プローブ位置を
特定し、該計測プローブ位置と該計測プローブにより保
持される照射ファイバ位置及び集光ファイバ位置とから
それぞれの照射ファイバ位置及び集光ファイバ位置を特
定する。

【００１３】（４）前述した（１）もしくは（２）に記
載の生体光計測装置において、光源から測定対象に複数
波長の光を誘導する照射ファイバと、集光した光を計測
装置本体に誘導する集光ファイバと、前記照射ファイバ
及び集光ファイバの一端を所定間隔に保持する計測プロ
ーブとを備え、前記計測手段は前記計測プローブに保持
された前記照射ファイバ及び集光ファイバの配置位置を
計測する手段である。

【００１４】（５）前述した（１）乃至（４）の内の何
れかに記載の生体光計測装置において、前記画像生成手
段は、輪郭と複数の楕円とによって表示した前記測定対
象上に表示する照射位置及び集光位置の表示及び非表示
を制御する手段を備えた。

【００１５】（６）光源からの複数波長の光を測定対象
に照射する工程と、前記測定対象内を通過した光を複数
部位から集光する工程と、集光した通過光から前記測定
対象の生体通過光強度画像を生成する工程と、Ｘ軸，Ｙ
軸及びＺ軸で規定される三次元座標系における測定対象
の形状を計測する工程と、前記測定対象の形状情報から
当該測定対象を輪郭と複数の楕円とによって表示する工
程と、前記三次元座標系における前記照射位置及び集光
位置を計測する工程と、輪郭と複数の楕円とによって表
示された測定対象上に前記照射位置及び集光位置を表示
する工程と、前記三次元座標系での照射位置及び集光位
置に基づいて前記生体通過光強度画像を補正し補正後の
生体通過光強度画像を前記測定対象上に表示する工程と
を備えた生体通過光強度画像の生成方法。

【００１６】前述した（１）〜（５）の手段によれば、
計測手段がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸で規定される三次元座標
系における照射位置及び集光位置を計測する。次に、画
像生成手段が三次元座標系での照射位置及び集光位置に
基づいて、生体通過光強度画像を補正し表示する。ま
た、画像生成手段は補正後の生体通過光強度画像上に照
射位置及び集光位置を表示する。これによって、三次元
座標系における生体通過光強度画像と、測定対象に複数
波長の光を照射した位置及び測定対象内を通過した光を
集光した位置との位置関係を明確にすることが可能とな
る。その結果、測定対象のどの位置でヘモグロビン濃度
がどのように変化しているかを容易に把握することが可
能となる。従って、診断効率を向上させることが可能と
なる。

【００１７】このとき、計測手段が測定対象の形状を計
測し、画像生成手段が測定対象の形状情報から当該測定
対象を輪郭と複数の楕円とによって表示し、この表示さ
れた測定対象上に補正後の生体通過光強度画像を表示す
ることによって、測定対象における計測部位と照射位置
及び集光位置並びに生体通過光強度画像との位置関係を
明確にすることが可能となるので、測定対象のどの位置
でヘモグロビン濃度がどのように変化しているかをさら
に容易に把握することが可能となる。また、検者は測定
対象の計測部位に対するヘモグロビン量の変化領域の特
定が容易となるので、診断効率をさらに向上させること
が可能となる。

【００１８】前述した（６）の手段によれば、光源から
の複数波長の光を測定対象に照射する工程と、前記測定
対象内を通過した光を複数部位から集光する工程と、集
光した通過光から前記測定対象の生体通過光強度画像を
生成する工程と、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸で規定される三次
元座標系における測定対象の形状を計測する工程と、測
定対象の形状情報から当該測定対象を輪郭と複数の楕円
とによって表示する工程と、三次元座標系における照射
位置及び集光位置を計測する工程と、輪郭と複数の楕円
とによって表示された測定対象上に照射位置及び集光位
置を表示する工程と、三次元座標系での照射位置及び集
光位置に基づいて生体通過光強度画像を補正し補正後の
生体通過光強度画像を測定対象上に表示する工程とを備
えることによって、測定対象における計測部位と照射位
置及び集光位置並びに生体通過光強度画像との位置関係
を明確にすることが可能となる。その結果、測定対象の
どの位置でヘモグロビン濃度がどのように変化している
かを容易に把握することが可能となる。また、検者は測
定対象の計測部位に対するヘモグロビン量の変化領域の
特定が容易となるので、診断効率を向上させることが可
能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００２０】《全体構成》図１は本発明の一実施の形態
である生体光計測装置の概略構成を説明するための図で
あり、１は光源部、２は光モジュール、３は発振部、８
は照射用光ファイバ、９は測定対象、１０は検出用光フ
ァイバ、１１はフォトダイオード、１２はロックインア
ンプモジュール、１６はＡ／Ｄ変換器、１７は制御手
段、１８は記録手段、１９は処理手段（画像生成手
段）、２０は表示手段、２１は三次元位置検出手段（計
測手段）を示す。ただし、制御手段１７及び処理手段１
９における計測値の処理、並びに三次元位置検出手段２
１を除く他の構成は、周知の手段及び機構を用いる。

【００２１】本実施の形態では、測定対象９として例え
ば人体の頭部の皮膚表面から光を照射し、頭部の皮膚表
面で検出された通過光から脳機能を画像化する場合を、
計測チャンネルの個数すなわち計測位置が１２の場合に
ついて説明する。もちろん、本発明は測定対象９として
人体以外の生体及び頭部以外の他の部位あるいは生体以
外にも適用可能である。また、光照射位置及び光検出位
置の数を増減させることにより、計測チャンネルの個数
すなわち計測位置を増減させることが可能であり、計測
領域を拡大・減少あるいは変形させることも可能とな
る。

【００２２】図１において、光源部１は４個の光モジュ
ール２から構成されている。各光モジュール２は、可視
から赤外の波長領域中で複数の波長、例えば７８０ｎｍ
及び８３０ｎｍの二波長の光をそれぞれ放射する２個の
図示しない半導体レーザから構成されている。これらの
二波長の値は、７８０ｎｍと８３０ｎｍとに限定される
ものではなく、また、波長数も二波長に限定されるもの
ではない。この光源部１については、半導体レーザの代
わりに発光ダイオードを用いてもよい。この光源１に含
まれる全ての半導体レーザである８個の半導体レーザ
は、それぞれ発振周波数の異なる図示しない発振器で構
成される発振部３により、それぞれ変調される。ただ
し、この変調として、本実施の形態では正弦波によるア
ナログ変調の場合を示すが、これに限定されることはな
く、それぞれ異なる時間間隔の矩形波によるデジタル変
調を用いてもよい。また、光モジュール２には、各半導
体レーザを駆動する図示しない駆動回路と、それぞれの
半導体レーザから放射された７８０ｎｍ及び８３０ｎｍ
の波長の光を１本の光ファイバ（照射用光ファイバ８）
に導入させる図示しない光ファイバ結合器とが備えられ
ている。

【００２３】従って、光源部１から放射される二波長光
を混合した光は、各光モジュール２にその一端が接続さ
れる４本の照射用光ファイバ８で誘導され、他端である
先端部分から測定対象９に照射される。このとき、各照
射用光ファイバ８の他端側は図示しない計測プローブに
固定され、それぞれ異なる位置に光を照射する。ただ
し、本実施の形態では、照射用光ファイバ８及び検出用
光ファイバ１０の先端部分は、交互に正方格子上に配置
される。なお、計測プローブの詳細については、例え
ば、文献２に記載される。

【００２４】頭部内を通過した光すなわち生体通過光
は、図示しない計測プローブに一端が固定された５本の
検出用光ファイバ１０でそれぞれ集光され、各検出用光
ファイバ１０の他端に接続される光検出器であるフォト
ダイオード１１で検出される。このフォトダイオード１
１としては、高感度な光計測が実現可能な周知のアバラ
ンシェフォトダイオードが望ましい。また、光検出器と
しては、光電子増倍管等の光電変換素子ならば他のもの
でもよい。

【００２５】これらのフォトダイオード１１で生体通過
光は電気信号（以下、「生体通過光強度信号」と記す）
に変換された後、変調信号の選択的な検出回路である例
えば複数のロックインアンプから構成されるロックイン
アンプモジュール１２で、照射位置且つ波長に対応した
変調信号が選択的に検出される。このとき、ロックイン
アンプモジュール１２から出力される変調信号は、波長
及び照射位置に対応する生体通過強度信号にそれぞれ分
離されたものである。ただし、本実施の形態では、二波
長の光を用いて１２個の計測位置での計測を行うので、
計測すべき信号数は２４となる。従って、本実施の形態
のロックインアンプモジュール１２では、合計２４個の
図示しないロックインアンプを用いる。ただし、デジタ
ル変調を用いた場合には、変調信号検出としてデジタル
フィルタもしくはデジタルシグナルプロセッサを用いる
ことが可能である。

【００２６】ロックインアンプモジュール１２からアナ
ログ出力される生体通過光強度信号は、２４チャンネル
のＡ／Ｄ変換器（アナログデジタル変換器）１６により
それぞれデジタル信号に変換される。それぞれのデジタ
ル信号は、波長及び照射位置毎の生体通過光強度信号で
ある。

【００２７】以上に説明した計測動作は、従来の生体光
計測装置による計測動作と同じであり、この計測動作は
制御手段１７により制御されている。また、以下に説明
する本実施の形態の生体光計測装置に固有の計測信号処
理動作についても、制御手段１７により制御される。

【００２８】本実施の形態の生体光計測装置に固有の計
測として、測定対象９に対する生体光計測の開始前ある
いは終了後に、三次元位置検出手段２１によって測定対
象９の外形形状を特定するために必要となる個所（以
下、「基準位置」と記す）の三次元位置計測、並びに照
射用光ファイバ８及び検出用光ファイバ１０と測定対象
９との接触位置（以下、「プローブ位置」と記す）の三
次元位置計測を行う。具体的には、基準位置として、次
の５点の基準点を測定する。左耳位置、右耳位置、鼻の
くぼみ位置（ナジオン）、後頭部（イニオン）の位置で
ある。次に、プローブ位置を全てのファイバーに指定さ
れたチャンネルの順番で測定する。ここで得られたプロ
ーブ位置の座標データを、先に特定した基準点からの座
標に変換することで、基準位置とプローブ位置との位置
関係が明らかになる。計測された基準位置及びプローブ
位置は、記録手段１８に記録される。ただし、三次元位
置検出手段２１としては、例えば、「渡辺英寿：“ニュ
ーロナビゲータ現状と将来”，先端医療，Ｖｏｌ．５，
Ｎｏ．２，ｐｐ７６−７８，１９９８」に記載のニュー
ロナビゲータと称される位置検出手段を用いることによ
って実現可能である。

【００２９】一方、デジタル信号に変換された生体通過
光強度信号は、記録手段１８で記録される。記録手段１
８に記録された生体通過光強度信号は処理手段１９に読
み出され、該処理手段１９において、生体通過光の計測
位置毎に、生体通過光強度信号から求められる脳活動に
伴う酸素化ヘモグロビン濃度変化及び脱酸素化ヘモグロ
ビン濃度変化、さらには血流量に対応するヘモグロビン
濃度総量を示すトポグラフィ像が計算される。ただし、
このときの各光ファイバ間の距離は、各光ファイバを測
定対象９に固定させる計測プローブでの間隔である３０
ｍｍが使用される。次に、処理手段１９は記録手段１８
からプローブ位置の三次元位置情報を読み出し、このプ
ローブ位置情報に基づいて、処理手段１９は各計測位置
における光ファイバ間の距離を計算する。次に、計算に
よって得られた計測時における三次元空間における光フ
ァイバ間の距離で酸素化ヘモグロビン濃度変化及び脱酸
素化ヘモグロビン濃度変化並びにヘモグロビン濃度総量
を示すトポグラフィ像を補正し、該補正値を複数の計測
位置での経時情報として表示手段２０の表示画面上に表
示させる。このとき、本実施の形態の生体光計測装置で
は、処理手段１９は記録手段１８から測定対象９の外形
形状の三次元情報である基準位置の情報を読み出し、こ
の基準位置の情報に基づいて、処理手段１９は測定対象
９の外形形状をその輪郭と複数の楕円とで示す像である
ワイヤーフレーム像として生成し、補正後の酸素化ヘモ
グロビン濃度変化及び脱酸素化ヘモグロビン濃度変化並
びにヘモグロビン濃度総量を示すトポグラフィ像と一緒
に表示手段２０の表示画面上に表示させる。さらには、
処理手段１９はトポグラフィ像と一緒に照射用光ファイ
バ８及び検出用光ファイバ１０と測定対象９との接触位
置を表示面上に表示させる。これによって、三次元的に
表示されるトポグラフィ像と照射位置及び検出位置との
位置関係を明確にすることができる。従って、計測部位
におけるヘモグロビン量の変化量及び変化領域を正確に
特定することができる。その結果として、検者の診断効
率を向上させることが可能となる。なお、各計測位置の
生体通過光強度信号から酸素化及び脱酸素化ヘモグロビ
ン濃度変化並びにヘモグロビン濃度総量を計算する方法
については、文献１及び文献２に記載されているので、
詳細な説明は省略する。

【００３０】次に、図２に本実施の形態の処理手段での
生体通過光強度画像の生成動作の詳細を説明するための
図を示し、以下、図２に基づいて、処理手段１９におけ
るトポグラフィ像の生成手順を説明する。ただし、以下
の説明は、従来の生体光計測装置における処理手段と動
作が異なる生成動作についてのみ説明する。

【００３１】本フローの開始は、図示しない入力手段か
らのトポグラフィ画像の生成指示であり、具体的には、
トポグラフィ画像の生成指示に基づいて制御手段１７が
処理手段１９に出力するトポグラフィ画像の生成開始指
示である。このとき、制御手段１７は、頭部形状に係わ
る三次元位置情報２０１、並びに照射用及び検出用光フ
ァイバ８，１０と測定対象９との接触位置に係わる三次
元位置情報２０２を、記録手段１８から処理手段１９に
出力させるための指示がなされる。ただし、三次元位置
情報２０１は、測定対象９の外形形状を特定するために
計測された全ての基準位置の座標情報である。

【００３２】処理手段１９は、まず、測定対象９の計測
部位である頭部の形状を計測した三次元位置情報２０１
から頭部の三次元ワイヤーフレーム画像を生成する。具
体的には、基準位置として測定した５点（左耳位置、右
耳位置、鼻のくぼみ位置（ナジオン）、後頭部（イニオ
ン））の座標を用いて、ＸＹＺ座標系による放物線近似
を行うことによって、頭部形状のワイヤーフレーム画像
を生成する。

【００３３】次に、処理手段１９は、照射用及び検出用
光ファイバ８，１０の先端部分と測定対象９との接触位
置に係わる三次元位置情報２０２である光照射位置（照
射位置）及び光検出位置（集光位置）の三次元位置情報
に基づいて、計測部位である頭部の三次元フレーム像を
生成（構成）する（ステップ２０３）。この後、処理手
段１９は、生成された三次元フレーム像上における光照
射位置及び光検出位置を特定し、プロットする（ステッ
プ２０４）。次に、処理手段１９は、従来と同様の手
順、すなわち、光照射位置と光検出位置との距離が全て
設計距離である３０ｍｍとして、トポグラフィ像を生成
する（ステップ２０５）。このステップ２０５では、例
えば、図３に示すように、頭部に合わせて光照射位置及
び光検出位置が間隔３０ｍｍで正方格子状に配列されて
いるものとし、それぞれ隣接する光照射位置と光検出位
置との中間位置である１２個の計測位置において、脳に
対する刺激が加えられていない時と脳に刺激が加えられ
ている時との酸素化ヘモグロビン濃度変化及び脱酸素化
ヘモグロビン濃度変化並びにヘモグロビン濃度総量の変
化を求める。次に、各計測位置におけるこれらヘモグロ
ビン濃度変化の値を、例えば、３次スプライン補間によ
り画像化し、この画像をトポグラフィ像とする。なお、
ヘモグロビン濃度変化の値から３次スプライン補間によ
りトポグラフィ像を得る時の詳細については、文献１及
び文献２に記載されているので、詳細な説明は省略す
る。

【００３４】次に、処理手段１９は、読み込んだ光照射
位置及び光検出位置２０２からそれぞれ隣接する光照射
位置及び光検出位置の三次元空間における距離ｄを各計
測位置毎に計算する。このとき本実施の形態では、計測
位置数は１２個となるので、計算によって算出された光
照射位置及び光検出位置の三次元空間における距離ｄも
１２個となる。次に、処理手段１９は、補正前のトポグ
ラフィ像である二次元の光照射位置及び光検出位置に基
づいたトポグラフィ像Ｈb data(original)を下記の式
（１）に従って補正し、補正後のトポグラフィ像である
三次元の光照射位置及び光検出位置に基づいたトポグラ
フィ像Ｈb data(new)を生成する（ステップ２０６）。
具体的には、３次スプライン補間によって得られたトポ
グラフィ像の各画素毎の画素値を、その画素に最も近い
計測位置の距離ｄで補正する。なお、このときの補正
は、前述するように、下記の数１に従う。

【００３５】

【数１】Ｈb data(new)＝Ｈb data(original)×Ｄｉｓｔａｎｃｅ・・・（１）ただし、Ｄｉｓｔａｎｃｅ＝ｄ／３０次に、処理手段１９は、補正後のトポグラフィ像をステ
ップ２０３で生成したワイヤーフレーム像に沿ったトポ
グラフィ像に変換する。具体的には、トポグラフィ像を
構成する各画素の画素値を、頭部ワイヤフレーム座標に
合わせて３次元マッピング補間を行うことにより、三次
元トポグラフィ像画像へ変換する。

【００３６】この後に、処理手段１９は、ワイヤーフレ
ーム像にトポグラフィ像を重ねた三次元像を生成し、そ
の三次元像を図示しない入力手段から指示された視点位
置から見た二次元の画像（以下、「三次元的トポグラフ
ィ像」と記す）に変換し、表示手段２０の表示面上に表
示させ（ステップ２０７）、終了となる。従って、実施
の形態１の生体光計測装置では、計測対象９のワイヤー
フレーム像に沿ったトポグラフィ画像を生成することが
できる。

【００３７】図４は本実施の形態の表示手段に表示され
た三次元的トポグラフィ像の一例を示す図である。ただ
し、本実施の形態の生体光計測装置では、刺激によるヘ
モグロビン濃度変化量の小さい領域を青色で示し、濃度
変化量の大きい領域を赤色で示し、その中間部分を青色
と赤色との中間色で表示するようにしている。しかしな
がら、図４ではヘモグロビン濃度変化の様子が分かるよ
うにするために、赤色及び青色部分をそれぞれディザ表
示としている。

【００３８】図４において、４０１は測定対象９のワイ
ヤーフレーム像、４０２はヘモグロビン濃度変化量が小
さい領域、４０３はヘモグロビン濃度変化量が大きい領
域を示す。また、ワイヤーフレーム像４０１に重ねて表
示される数字は、計測位置のチャンネル番号すなわち光
照射位置及び光検出位置を示す。

【００３９】図４から明らかなように、本実施の形態の
生体光計測装置では、計測結果である三次元トポグラフ
ィ像と共に、この三次元トポグラフィ像上に光照射位置
及び光検出位置の表示を行うことができるので、照射用
光ファイバ及び検出用光ファイバと測定対象９との接触
位置を正確に把握することが可能となる。その結果、測
定対象９のどの位置でヘモグロビン濃度がどのように変
化しているかを容易に把握することが可能となり、診断
効率を向上させることができる。

【００４０】さらには、本実施の形態の生体光計測装置
では、測定対象９の測定部位の表面形状を模したワイヤ
ーフレーム像４０１と共に、トポグラフィ像を表示させ
た三次元的トポグラフィ像表示を行うことが可能となる
ので、計測部位におけるヘモグロビン量の変化量及び変
化領域を正確に特定することができる。その結果、診断
効率をさらに向上することができる。

【００４１】以上説明したように、本実施の形態の生体
光計測装置では、それぞれが平行でないＸ軸、Ｙ軸及び
Ｚ軸で三次元空間に配置される測定対象９と光照射位置
及び光検出位置とを特定する三次元位置検出手段２１を
備え、該三次元位置検出手段２１によって計測した計測
部位の外形形状と光照射位置及び光検出位置とに基づい
て、計測部位の外形形状とトポグラフィ像と光照射位置
及び光検出位置とを三次元空間内に形成した三次元トポ
グラフィ像を生成し、三次元トポグラフィ像を所望の視
点位置から観察した三次元的トポグラフィ像を表示する
構成となっている。従って、測定対象９の計測部位に対
するヘモグロビン量の変化領域を正確に特定することが
可能となる。その結果、検者は測定対象９の計測部位に
対するヘモグロビン量の変化領域の特定が容易となるの
で、診断効率を向上することができる。

【００４２】また、本実施の形態の生体光計測装置で
は、計測部位に計測プローブを装着した状態で光照射位
置及び光検出位置を計測することができる、すなわち、
計測部位の外形形状と光照射位置及び光検出位置との位
置関係を正確に計測することが可能となる。その結果、
三次元的トポグラフィ像における計測部位の外形形状を
示すワイヤーフレーム像４０１と、該ワイヤーフレーム
像４０１と共に表示されるトポグラフィ像との位置ずれ
を最小限に抑えることができるという効果もある。

【００４３】なお、本実施の形態の生体光計測装置で
は、まず、計測時における光ファイバの設計間隔で各計
測位置毎に酸素化及び脱酸素化ヘモグロビン濃度変化並
びにヘモグロビン濃度総量を計算し、その後に、三次元
計測された光ファイバ位置から計算された光ファイバ間
隔で、各計測位置毎に酸素化及び脱酸素化ヘモグロビン
濃度変化並びにヘモグロビン濃度総量を補正する構成と
したが、これに限定されることはなく、例えば、まず、
三次元計測された光ファイバ位置から計測時における光
ファイバ間隔を計算し、この計算された光ファイバ間隔
に基づいて、各計測位置毎に酸素化及び脱酸素化ヘモグ
ロビン濃度変化並びにヘモグロビン濃度総量を計算して
もよいことはいうまでもない。

【００４４】また、本実施の形態の生体光計測装置で
は、測定対象９の外形形状をワイヤーフレーム像とした
が、これに限定されることはなく、例えば、測定対象９
に対する計測点数を増やすことによって、例えばＸ線Ｃ
Ｔ装置での三次元表示のように、測定対象９の表面モデ
ルを作成し、この表面モデルを透視変換することによっ
て得られる三次元的立体表示等でもよいことはいうまで
もない。

【００４５】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【００４６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。（１）三次元的に配置される光照射位置及び光検出位置
とトポグラフィ画像との位置関係を明確にすることがで
きる。（２）計測部位におけるヘモグロビン量の変化量及び変
化領域を容易に把握することができる。（３）診断効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である生体光計測装置の
概略構成を説明するための図である。

【図２】本実施の形態の処理手段での生体通過光強度画
像の生成動作の詳細を説明するための図である。

【図３】従来と同様の処理手順による生体通過光強度画
像の生成動作を説明するための図である。

【図４】本実施の形態の表示手段に表示された三次元的
トポグラフィ像の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…光源部、２…光モジュール、３…発振部、８…照射
用光ファイバ、９…測定対象、１０…検出用光ファイ
バ、１１…フォトダイオード、１２…ロックインアンプ
モジュール、１６…Ａ／Ｄ変換器、１７…制御手段、１
８…記録手段、１９…処理手段、２０…表示手段、２１
…三次元位置検出手段、２０１…頭部形状に係わる三次
元位置情報、２０２…照射用及び検出用光ファイバと測
定対象との接触位置に係わる三次元位置情報、４０１…
測定対象のワイヤーフレーム像、４０２…ヘモグロビン
濃度変化量が小さい領域、４０３…ヘモグロビン濃度変
化量が大きい領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川口文男東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB08 BB12 CC18 EE01 EE11 FF01 GG01 GG02 GG06 HH01 HH02 JJ17 KK01 KK04 MM01 MM05 MM09 PP04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの複数波長の光を測定対象に照
射する手段と、前記測定対象内を通過した光を複数部位
から集光する手段と、該集光した通過光から前記測定対
象の生体通過光強度画像を生成し表示する画像生成手段
とを備えた生体光計測装置において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸で規定される三次元座標系における
前記照射位置及び前記集光位置を計測する計測手段を備
え、前記画像生成手段は前記三次元座標系での照射位置
及び集光位置に基づいて前記生体通過光強度画像を補正
し表示する手段と、該補正後の生体通過光強度画像上に
前記照射位置及び前記集光位置を表示する手段とを備え
たことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項２】請求項１に記載の生体光計測装置におい
て、前記計測手段は前記測定対象の形状を計測する手段を備
え、前記画像生成手段は前記測定対象の形状情報から当
該測定対象を輪郭と複数の楕円とによって表示する手段
と、この表示された測定対象上に前記照射位置及び前記
集光位置、前記補正後の生体通過光強度画像を表示する
手段とを備えたことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項３】光源からの複数波長の光を測定対象に照
射する工程と、前記測定対象内を通過した光を複数部位
から集光する工程と、集光した通過光から前記測定対象
の生体通過光強度画像を生成する工程と、Ｘ軸，Ｙ軸及
びＺ軸で規定される三次元座標系における測定対象の形
状を計測する工程と、前記測定対象の形状情報から当該
測定対象を輪郭と複数の楕円とによって表示する工程
と、前記三次元座標系における前記照射位置及び集光位
置を計測する工程と、輪郭と複数の楕円とによって表示
された測定対象上に前記照射位置及び集光位置を表示す
る工程と、前記三次元座標系での照射位置及び集光位置
に基づいて前記生体通過光強度画像を補正し補正後の生
体通過光強度画像を前記測定対象上に表示する工程とを
備えたことを特徴とする生体通過光強度画像の生成方
法。