JPWO2005025421A1 - 生体光計測装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また本発明の疾患判定装置において、好適には、表示手段は、類似度をグラフとして表示する。
これにより、光計測の結果を総合的に判断して疾患の判定を行い、それを一目でわかる形で表示するので、疾患の判定を客観的且つ容易に行うことができる。
これにより判定結果の信頼性を向上することができる。
また本発明の生体光計測装置は、被検体の判定結果を、生体光計測による計測データ及び画像データと一体として保存する記憶手段を備えたものとすることができる。
この生体光計測によれば、判定の対象であるデータを記憶装置に格納されたデータベースに加えることができるので、データベースのサイズ(大きさ)を大きくし判定の正確度を高めることができる。
また本発明の生体光計測装置は、好適には、判定手段による判定、報告書の作成、データベースの更新、及び表示手段による表示を指示するための入力手段を備えている。
図1は、本発明の疾患判定装置の概要を示すブロック図であり、この装置10は主として、生体光計測装置20からのヘモグロビン量変化信号を入力し、特徴抽出、特徴解析等の演算を行う演算部11と、疾患毎に所定の特徴をデータベースとして格納する記憶部12と、演算部11における処理に必要な指令等を入力するための入力部13と、解析結果を表示する表示部14とを備えている。演算部11は、ヘモグロビン量変化信号の変化パターンから所定の特徴を抽出する特徴抽出部15と、特徴抽出部11で抽出された特徴と疾患毎の特徴とを比較し、その類似度を算出する特徴解析部16とを備えている。また記憶部12には、他の診断方法によって診断が確定された複数の患者について特徴量を解析した結果が、疾患群のデータとして格納されている。また図示しないが、これら演算部11、記憶部12、入力部13及び表示部14を制御する主制御部が備えられている。
生体光計測装置20は、近赤外光を生体内に照射し、生体の表面近傍から反射或いは生体内を通過した光(以下、単に通過光という)を検出し、光の強度に対応する電気信号を発生する装置である。本実施形態においては、生体(例えば頭部)の複数箇所にそれぞれ異なる周波数で変調された光を照射し、複数箇所から通過光を測定する多チャンネルの生体光計測装置を用いる場合を説明する。
フィルタ処理としては、低周波ノイズを除去するHPFや高周波ノイズを除去するLPFを用いることができる。これらフィルタのカットオフ周波数や窓関数は、デフォルトとして予め適当な数値や関数を設定しておき、ユーザーが任意に変更可能にすることができる。図5(a)に、生のヘモグロビン変化信号をフィルタ処理した結果を例示する。
Y=WX (2)
とおくと、
YYT=diag[λ1,λ2,・・・,λm] (3)
となる。Diagは対角秒列を、λ1,λ2,・・・,λmは固有値をあらわし、大きい順に並んでいると仮定する。このことから行列Yの第i行ベクトルyiは他の行ベクトルyj(j≠i)に対して線形独立である。固有値は寄与率とも呼ばれ、値が大きいほど行列X内での寄与が高いということを表わしている。
「Non−invasive assessment of language dominance with near−infrared spectroscopic mapping」E.Watanabe,A.Maki,F.Kawaguchi,K.Takashiro,Y,Yamashita,H.Koizumi,& Y.Mayanagi,Neuroscience Letter,256,49/52(1998)
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ρ=Cx(t)y(t)/σx(t)σy(t)
Cx(t)y(t):x(t)y(t)の共分散値、σx(t):x(t)の分散値、σy(t):y(t)の分散値
dj2=f(C)=(C−mj)’Σ−1(C−mj) (5)
(Σはj番目の疾患群に関するデータベースの分散共分散行列(k*k次元)、Σ−1はその逆行列を表わす)
存在確率gは、ある計測データが群に属する割合を0〜1で表したもので、マハラノビス距離を求める式(5)を変形した次式(7)を用いることで算出される。
判定結果は、保存ボタン124を選択することにより保存され、読み出しボタン125を操作することにより随時読み出すことができる。またデータベースの変更ボタン126を操作して、新たな判定結果をデータベースに加えることも可能となる。
また以上では精神疾患を例にして説明を行ったが、本発明の疾患判定装置は精神疾患以外の疾患であっても判定を行うことが可能である。
Claims (14)
- 被検体に照射する光を発生する光源部と、被検体内部を通過した光を検出し、被検体のヘモグロビン濃度変化に対応するヘモグロビン信号を生成する光計測部と、前記ヘモグロビン信号の特徴量を解析し、解析された特徴量から疾患を判定する判定手段と、前記被検体の疾患情報を表示する表示手段とを備えることを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項1記載の生体光計測装置であって、前記判定手段は、
前記ヘモグロビン信号から複数種の特徴量を抽出する手段、
疾患毎の特徴量をデータベースとして格納する記憶手段、
前記抽出手段が抽出した複数量の特徴量を解析し、前記記憶手段に格納された疾患毎の特徴量との類似度を判断する解析手段、および
前記解析手段によって判断された類似度を数量化する数量化手段を備えたことを特徴とする生体光計測装置。 - 請求項2記載の生体光計測装置であって、前記解析手段は、前記抽出手段が抽出した複数の特徴量と、記憶手段に格納された疾患毎の特徴量のデータとの類似度を、多変量分析により算出することを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項2記載の生体光計測装置であって、前記解析手段は、前記類似度を、前記抽出手段が抽出した複数の特徴量と前記疾患毎の特徴量のデータの重心とのマハラノビス距離を算出することにより求めることを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項2記載の生体光計測装置であって、前記抽出手段は、前記複数の特徴量を、所定の課題を与えた時のヘモグロビン量変化パターンから抽出することを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項5記載の生体光計測装置であって、前記抽出手段は、課題開始直後のグラフの傾き、課題終了後のグラフの傾き、課題中の積分値A、課題終了後の積分値B、積分値比率(A/B)、最大値及び課題終了後波形の矩形波との相関値の少なくとも一つを前記特徴量として抽出することを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項2記載の生体光計測装置であって、前記抽出手段は、ヘモグロビン信号として複数回の計測値の加算平均を用いることを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項1記載の生体光計測装置であって、前記表示手段は、前記類似度をグラフとして表示することを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項2記載の生体光計測装置であって、前記記憶手段は、少なくとも健常者群、統合失調症群及びうつ病群の特徴量をデータベースとして持つことを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項1記載の生体光計測装置であって、前記被検体の判定結果を、生体光計測による計測データ及び画像データと一体として保存する記憶手段を備えたことを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項2記載の生体光計測装置であって、前記解析手段は、特定の疾患との類似度が所定の閾値以下であった判定の対象を当該特定の疾患のデータとして前記記憶装置に格納することを特徴とする生体光計測装置。
- 請求項2記載の生体光計測装置であって、前記判定手段による判定、報告書の作成、前記データベースの更新、及び前記表示手段による表示を指示するための入力手段を備えたことを特徴とする生体光計測装置。
- 生体光計測によって計測された被検体のヘモグロビン信号から被検体の疾患を判定する方法であって、
複数の疾患群のいずれかの疾患の診断が確立された複数の被検体について生体光計測によってヘモグロビン信号を計測し、各被検体のヘモグロビン信号から複数種の特徴量を抽出し、これら特徴量を被検体の疾患毎にデータとして格納し、
診断すべき被検体について生体光計測によって計測されたヘモグロビン信号から複数の特徴量を抽出し、抽出された特徴量と前記疾患毎のデータとの類似度を算出し、最も類似度の高い疾患を前記診断すべき被検体の疾患とすることを特徴とする判定方法。 - 請求項13記載の判定方法であって、
前記疾患の診断が確立された複数の被検体のヘモグロビン信号について主成分解析を行い主成分波形を抽出し、主成分波形から特徴量を抽出し、抽出された特徴量を当該被検体の疾患群のデータとして保存することを含む判定方法。
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