物體觀測裝置、物體觀測方法以及記錄介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】原本無法高精度地估計物體內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位。通過如下的物體觀測裝置能夠?qū)⑽矬w內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位高精度地估計為三維信息，該物體觀測裝置具備：光強(qiáng)度信息獲取部，其獲取在從近紅外光測量裝置的各送光探針對物體發(fā)出一個光強(qiáng)度的光的情況下各受光探針?biāo)邮盏墓鈴?qiáng)度信息；光強(qiáng)度變化信息獲取部，其根據(jù)基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息和光強(qiáng)度信息，來按每個探針組獲取與光強(qiáng)度的變化有關(guān)的光強(qiáng)度變化信息；估計部，其使用光強(qiáng)度變化信息來獲取與物體的內(nèi)部的吸光度變化的位置有關(guān)的三維的光學(xué)特性變化部位信息;以及輸出部，其輸出光學(xué)特性變化部位信息，其中，估計部具備：校正單元，其使用靈敏度信息來進(jìn)行與由于深度引起的靈敏度的衰減相應(yīng)的校正；以及稀疏性應(yīng)用單元，其引入提高空間分辨率的稀疏性來獲取光學(xué)特性變化部位信息。
【專利說明】物體觀測裝置、物體觀測方法以及記錄介質(zhì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輸出表示物體內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位的三維信息的 物體觀測裝置等。

【背景技術(shù)】
[0002] 使用近紅外光的測量由于簡便且安全而被用于非侵入性的腦活動測量（參照非 專利文獻(xiàn)1)、乳腺癌的檢測（參照非專利文獻(xiàn)2)。另外，近紅外光在生物體內(nèi)被強(qiáng)烈地散 射，想要通過計算其擴(kuò)散過程來根據(jù)觀測數(shù)據(jù)對生物體內(nèi)部的光學(xué)特性變化、結(jié)構(gòu)進(jìn)行重 構(gòu)的嘗試即為擴(kuò)散光層析成像（DOT)。另外，近紅外光測量包括連續(xù)光測量、時間分解測量、 頻率分解測量，連續(xù)光測量具有以下特征：得到的信息少，但成本低，由于照射的光量多而 對于噪聲具有魯棒性，采樣頻率高。另一方面，時間分解測量、頻率分解測量具有以下特征： 得到的信息豐富，但噪聲的影響大，成本高。
[0003] 由于近紅外光在生物體內(nèi)被強(qiáng)烈地散射，因此無法使光透過的情況多。因此，例如 在腦機(jī)能測量中，進(jìn)行以下的反射型測量：在頭部表面放置送光探針，利用同樣放置于頭部 表面的受光探針來觀測因擴(kuò)散而返回來的光。在這種腦機(jī)能測量中，為了覆蓋活動區(qū)域而 需要使用大量探針同時測量，因此一般是連續(xù)光測量。
[0004] 另外，以往是以被認(rèn)為對腦活動測量有益的3cm左右的間隔來配置探針，將測量 結(jié)果捕捉為地形圖（topography)(參照非專利文獻(xiàn)3)，但是在近年來的腦機(jī)能測量中，增 加每單位面積的探針數(shù)以高密度化來進(jìn)行DOT的嘗試正在盛行。由此，成功識別出視覺區(qū)、 軀體感覺區(qū)中的多個皮質(zhì)活動區(qū)域（參照非專利文獻(xiàn)4、非專利文獻(xiàn)5)。
[0005] 非專利文獻(xiàn) 1 :Y. Hoshi and M. Tamura, " Detection of dynamic changes in cerebral oxygenation coupled to neuronal function during mental work in man, Neurosci. Lett. 150(1993)5-8.
[0006] 非專利文獻(xiàn)2 :山下大輔、小田元樹、鈴木裕昭、山中武志、鈴木俊彥、上田之雄、太 田和義、三輪光春、長谷川寛、久嶋浩之、山下豊"多^> 才、>時間分解分光計測? $亍A 乃開発 i 乳癌検診?〇 応用" J Jpn Coll Angiol，47(2007) 11-16.
[0007] 非專利文獻(xiàn) 3 :Α· Maki，Υ· Yamashita，Υ· Ito, Ε· Watanabe，Υ· Mayanagi，and H. Koizumi, Spatial and temporal analysis of human motor activity using noninvasive NIR topography, Med. Phys. 22 (1995) 1997-2005.
[0008] 非專利文獻(xiàn) 4 :B. W. Zeff，B. R. White，H. Dehghani，B. L. Schlaggar，and J. P. Culver，'^Retinotopic mapping of adult human visual cortex with high-density diffuse optical tomography, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104(2007) 12169-12174.
[0009] 非專利文獻(xiàn) 5 :C. Habermehl，S. Holtze，J. Steinbrink，S. P. Koch，H. Obrig，J. Mehnert，and C. H. Schmitz，，'Somatosensory activation of two fingers can be discriminated with ultrahigh-density diffuse optical tomography, ,?NeuroImage59 ( 2011)3201-3211.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的問是頁
[0011] 然而，上述的反射型的連續(xù)光測量在DOT中能夠得到的信息也是最缺乏的，由此， 估計活動源時的不適定性高，估計困難。反射型連續(xù)光DOT中的問題主要可以列舉出以下 兩點。
[0012] 第一點是，反射型連續(xù)光DOT由于是反射型的，只能在表面放置探針，并且由于在 光擴(kuò)散時靈敏度隨著深度呈指數(shù)函數(shù)衰減，因此難以確定活動源的深度。
[0013] 另外，第二點是，反射型連續(xù)光DOT由于光在物體內(nèi)擴(kuò)散，因此在空間上模糊，難 以提商空間分辨率。
[0014] 也就是說，在以往的物體觀測系統(tǒng)中，無法將腦等物體內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性 變化部位高精度地估計為三維信息。
[0015] 用于解決問題的方案
[0016] 在本發(fā)明的物體觀測裝置中，針對上述第一個問題，進(jìn)行與由于深度引起的靈敏 度的衰減相應(yīng)的校正。另外，針對上述第二個問題，進(jìn)行稀疏估計來作為提高空間分辨率的 方法。在本發(fā)明的物體觀測裝置中，通過將兩個對策進(jìn)行組合，來實現(xiàn)包括深度方向在內(nèi)的 高精度三維DOT。
[0017] 更具體地說，本第一發(fā)明的物體觀測裝置具備：基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存部，其保存基 準(zhǔn)光強(qiáng)度信息，該基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與各受光探針的光強(qiáng)度有關(guān)的信息，是作為基準(zhǔn)的信 息；光強(qiáng)度信息獲取部，其使用具有1組以上的探針組的近紅外光測量裝置來獲取光強(qiáng)度 信息，該探針組是對觀測對象的物體發(fā)送光的送光探針和接收光的受光探針的組，該光強(qiáng) 度信息是與從構(gòu)成各探針組的各送光探針對物體發(fā)出一個光強(qiáng)度的光的情況下各受光探 針?biāo)邮盏墓鈴?qiáng)度有關(guān)的信息；光強(qiáng)度變化信息獲取部，其根據(jù)基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存部的 基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息和光強(qiáng)度信息獲取部所獲取到的光強(qiáng)度信息，來按每個探針組獲取與光強(qiáng) 度的變化有關(guān)的信息即光強(qiáng)度變化信息；估計部，其使用每個探針組的光強(qiáng)度變化信息來 獲取光學(xué)特性變化部位信息，該光學(xué)特性變化部位信息是與物體的內(nèi)部的吸光度變化的位 置有關(guān)的三維信息；以及輸出部，其輸出估計部所獲取到的光學(xué)特性變化部位信息，其中， 估計部具備：靈敏度信息保存單元，其能夠保存作為表示光學(xué)特性變化與光強(qiáng)度變化的關(guān) 系的信息的靈敏度信息；校正單元，其使用靈敏度信息來進(jìn)行與由于深度引起的靈敏度的 衰減相應(yīng)的校正；以及稀疏性應(yīng)用單元，其引入提高空間分辨率的稀疏性來獲取光學(xué)特性 變化部位信息。此外，估計部也可以將上述的與靈敏度的衰減相應(yīng)的校正和提高空間分辨 率的稀疏性的應(yīng)用同時進(jìn)行。
[0018] 通過所述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑽矬w內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位高精度地估計為三 維信息。
[0019] 另外，在本第二發(fā)明的物體觀測裝置中，相對于第一發(fā)明，估計部還具備能夠保存 第一運(yùn)算式的運(yùn)算式保存單元，該第一運(yùn)算式是為了獲取光學(xué)特性變化部位信息而使用的 運(yùn)算式，是計算反問題的解的運(yùn)算式，是能夠進(jìn)行與靈敏度信息相應(yīng)的校正的代價函數(shù)，校 正單元將靈敏度信息代入第一運(yùn)算式，獲取第一光學(xué)特性變化部位信息，稀疏性應(yīng)用單元 使用第一光學(xué)特性變化部位信息，使用提高空間分辨率的稀疏性來獲取最終的光學(xué)特性變 化部位信息，輸出部輸出稀疏性應(yīng)用單元所獲取到的光學(xué)特性變化部位信息。
[0020] 通過所述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑽矬w內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位高精度地估計為三 維信息。
[0021 ] 另外，在本第三發(fā)明的物體觀測裝置中，相對于第二發(fā)明，運(yùn)算式保存單元還保存 有第二運(yùn)算式，該第二運(yùn)算式對初始值進(jìn)行分層貝葉斯估計，稀疏性應(yīng)用單元將第一光學(xué) 特性變化部位信息作為初始值代入第二運(yùn)算式，通過執(zhí)行第二運(yùn)算式來進(jìn)行分層貝葉斯估 計，獲取最終的光學(xué)特性變化部位信息。
[0022] 通過所述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑽矬w內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位高精度地估計為三 維信息。
[0023] 另外，在本第四發(fā)明的物體觀測裝置中，相對于第一發(fā)明至第三發(fā)明中的任一個 發(fā)明，觀測對象的物體是生物的腦，基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與在安靜狀態(tài)下測量出的各受光探 針的光強(qiáng)度有關(guān)的信息，該物體觀測裝置觀測生物的腦機(jī)能。
[0024] 通過所述結(jié)構(gòu)，能夠容易且高精度地估計腦活動。
[0025] 另外，在本第五發(fā)明的物體觀測裝置中，相對于第一發(fā)明至第三發(fā)明中的任一個 發(fā)明，觀測對象的物體是乳房，基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與對于正常細(xì)胞的乳房的各受光探針的 光強(qiáng)度有關(guān)的信息，該物體觀測裝置能夠進(jìn)行乳腺癌的診查。
[0026] 通過所述結(jié)構(gòu)，能夠容易且高精度地檢測乳腺癌。
[0027] 另外，在本第六發(fā)明的物體觀測裝置中，相對于第一發(fā)明至第五發(fā)明中的任一個 發(fā)明，各送受光探針的間隔為20mm以下。
[0028] 通過所述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑽矬w內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位更高精度地估計為 二維息。
[0029] 發(fā)明的效果
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的物體觀測系統(tǒng)，能夠?qū)⑽矬w內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位高精 度地估計為三維信息。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是實施方式1中的物體觀測系統(tǒng)的框圖。
[0032] 圖2是說明其物體觀測裝置的動作的流程圖。
[0033] 圖3是說明其估計處理的動作的流程圖。
[0034] 圖4是其物體觀測系統(tǒng)的實驗的示意圖。
[0035] 圖5是說明其體模實驗的送光探針、受光探針的位置的圖。
[0036] 圖6是說明其實驗1的環(huán)境的圖。
[0037] 圖7是表示其未利用靈敏度對正則化項進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的情況下的Tikhonov正則化 法的估計結(jié)果的圖。
[0038] 圖8是表示其利用靈敏度對正規(guī)化項進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化時的估計結(jié)果的圖。
[0039] 圖9是表示其引入到分層貝葉斯法的情況下的估計結(jié)果的圖。
[0040] 圖10是表示其一邊改變探針間隔和吸光體的深度位置一邊進(jìn)行的估計結(jié)果的 圖。
[0041] 圖11是說明其以二維表示三維估計圖的情況的圖。
[0042] 圖12是表示其實驗2的結(jié)果的圖。
[0043] 圖13是表示其實驗2的結(jié)果的圖。
[0044] 圖14是表示其實驗3的結(jié)果的圖。
[0045] 圖15是表示其實驗3的結(jié)果的圖。
[0046] 圖16是表示其實驗4的結(jié)果的圖。
[0047] 圖17是表示其實驗4的結(jié)果的圖。
[0048] 圖18是其計算機(jī)系統(tǒng)的概觀圖。
[0049] 圖19是其計算機(jī)系統(tǒng)的框圖。

【具體實施方式】
[0050] 下面，參照附圖來說明物體觀測系統(tǒng)等的實施方式。此外，在實施方式中標(biāo)注相同 標(biāo)記的結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行同樣的動作，因此有時省略再次的說明。
[0051] (實施方式1)
[0052] 在本實施方式中，說明如下的物體觀測系統(tǒng)：對物體發(fā)送近紅外光且接收在物體 內(nèi)部散射的光，輸出表示物體內(nèi)部的局部性的光學(xué)特性變化部位的三維信息。構(gòu)成此處的 物體觀測系統(tǒng)的物體觀測裝置通常不利用透過物體的光，而是接收來自物體內(nèi)部的后向散 射光來利用。
[0053] 圖1是本實施方式中的物體觀測系統(tǒng)的框圖。物體觀測系統(tǒng)具備近紅外光測量裝 置1和物體觀測裝置2。
[0054] 近紅外光測量裝置1具備送光探針11、受光探針12、受理部13以及控制部14。近 紅外光測量裝置1具有1組以上的探針組（也稱為通道（channel))，該探針組是送光探針 11和受光探針12的組。此外，近紅外光測量裝置1通常具有多組探針組。
[0055] 物體觀測裝置2具備基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存部21、光強(qiáng)度信息獲取部22、光強(qiáng)度變 化信息獲取部23、估計部24以及輸出部25。另外，估計部24具備靈敏度信息保存單元241、 運(yùn)算式保存單元242、校正單元243以及稀疏性應(yīng)用單元244。
[0056] 構(gòu)成近紅外光測量裝置1的送光探針11向物體（在此例如為生物體的頭部、乳房 等）照射近紅外光。
[0057] 受光探針12通常接收在物體內(nèi)部被吸收或散射后從物體內(nèi)出來的光。此外，更為 優(yōu)選的是，探針的配置密度為20mm以下。并且，極為優(yōu)選的是，探針的配置密度為1. 5cm以 下。探針的配置密度是指送光探針11與受光探針12之間的間隔。此外，探針的配置密度 越密越好是由于能夠形成很多用于捕捉物體內(nèi)部的狀態(tài)的通道等原因。
[0058] 此外，送光探針11從一個方向?qū)τ^測對象的物體發(fā)送光。另外，受光探針12通常 從與上述一個方向相同的方向接收光。此外，此處的相同的方向并不限于嚴(yán)格一致的方向， 也可以存在角度的偏移（例如30度、45度等較大的偏移）。相同的方向通常是指送光探針 11發(fā)送光的一側(cè)與受光探針12接收光的一側(cè)為物體的同一面?zhèn)取?br> [0059] 受理部13受理來自外部的指示。所述指示是作為向生物體照射近紅外光的指示 的照射指示等。
[0060] 控制部14在受理部13受理了照射指示的情況下，指示送光探針11照射近紅外 光。此外，送光探針11通常在從控制部14受理了照射指示的情況下向物體照射近紅外光。
[0061] 構(gòu)成物體觀測裝置2的基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存部21保存有基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息?；鶞?zhǔn) 光強(qiáng)度信息是與各受光探針的光強(qiáng)度有關(guān)的信息，是作為基準(zhǔn)的信息。例如，在物體觀測裝 置2觀測腦活動的情況下，基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與在安靜狀態(tài)下測量出的各受光探針12的光 強(qiáng)度有關(guān)的信息。另外，在檢測乳腺癌的情況下，基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與對于正常細(xì)胞的各受 光探針12的光強(qiáng)度有關(guān)的信息。此外，將基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存在基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存部21 中的過程不受限制。另外，也可以在同時期獲取基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息和后述的光強(qiáng)度信息。
[0062] 光強(qiáng)度信息獲取部22使用具有1組以上的探針組的近紅外光測量裝置1來獲取 光強(qiáng)度信息，該探針組是對觀測對象的物體發(fā)送光的送光探針11和接收光的受光探針12 的組。該光強(qiáng)度信息是與從構(gòu)成各探針組的各送光探針11對物體發(fā)出一個光強(qiáng)度的光的 情況下各受光探針?biāo)邮盏墓鈴?qiáng)度有關(guān)的信息。此外，觀測對象的物體例如是生物的腦、乳 房等。
[0063] 光強(qiáng)度變化信息獲取部23根據(jù)基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存部21的基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息和光 強(qiáng)度信息獲取部22所獲取到的光強(qiáng)度信息，來按每個探針組獲取與光強(qiáng)度的變化有關(guān)的 信息即光強(qiáng)度變化信息。
[0064] 估計部24使用每個探針組的光強(qiáng)度變化信息來獲取光學(xué)特性變化部位信息。此 夕卜，該光強(qiáng)度變化信息是光強(qiáng)度變化信息獲取部23所獲取到的信息。另外，光學(xué)特性變化 部位信息是指與物體的內(nèi)部的吸光度變化的位置有關(guān)的三維信息。另外，也可以說，光學(xué)特 性變化部位信息是與物體內(nèi)部的吸光度的變化量有關(guān)的信息。
[0065] 構(gòu)成估計部24的靈敏度信息保存單元241能夠保存靈敏度信息。靈敏度信息是表 示光學(xué)特性變化（例如對應(yīng)后述的X)與光強(qiáng)度變化（例如對應(yīng)后述的Y)的關(guān)系的信息。 靈敏度信息例如是后述的靈敏度矩陣。
[0066] 運(yùn)算式保存單元242能夠保存由物體觀測裝置2利用的運(yùn)算式。運(yùn)算式保存單元 242例如能夠保存第一運(yùn)算式或第二運(yùn)算式。第一運(yùn)算式例如是為了獲取光學(xué)特性變化部 位信息而使用的運(yùn)算式，是計算反問題的解的運(yùn)算式，是能夠進(jìn)行與靈敏度信息相應(yīng)的校 正的代價函數(shù)。另外，第二運(yùn)算式例如是對初始值進(jìn)行分層貝葉斯估計的運(yùn)算式。第二運(yùn) 算式例如也可以是L1范數(shù)的運(yùn)算式。
[0067] 校正單元243使用靈敏度信息保存單元241的靈敏度信息來進(jìn)行與由于深度引起 的靈敏度的衰減相應(yīng)的校正。更具體地說，校正單元243將靈敏度信息代入第一運(yùn)算式，獲 取第一光學(xué)特性變化部位信息。此外，用于進(jìn)行與由于深度引起的靈敏度的衰減相應(yīng)的校 正的運(yùn)算式不受限制。
[0068] 稀疏性應(yīng)用單元244引入提高空間分辨率的稀疏性來獲取光學(xué)特性變化部位信 息。具體地說，稀疏性應(yīng)用單元244以第一光學(xué)特性變化部位信息為輸入，使用提高空間分 辨率的稀疏性來獲取最終的光學(xué)特性變化部位信息。更具體地說，稀疏性應(yīng)用單元244將 第一光學(xué)特性變化部位信息作為初始值代入第二運(yùn)算式，通過執(zhí)行第二運(yùn)算式來進(jìn)行分層 貝葉斯估計，獲取最終的光學(xué)特性變化部位信息。此外，關(guān)于稀疏性的引入，優(yōu)選的是進(jìn)行 分層貝葉斯估計，但是也可以使用L1范數(shù)。引入稀疏性時的算法不受限制。另外，也可以 在算法中同時執(zhí)行校正單元243和稀疏性應(yīng)用單元244。
[0069] 更具體地說，估計部24如下那樣動作。也就是說，估計部24使用作為與基線 (Baseline)處測量出的光量有關(guān)的信息的基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息以及與發(fā)生吸光度變化時測量 出的光量有關(guān)的信息（光強(qiáng)度信息），根據(jù)作為兩個光量的變化值的光強(qiáng)度變化信息，來重 構(gòu)三維的吸光度變化圖。
[0070] 估計部24為了進(jìn)行上述的重構(gòu)，采取求解正問題的步驟和求解反問題的步驟這 兩個步驟。首先，通過求解正問題的步驟，估計部24獲取吸光度變化與觀測光強(qiáng)度變化的 關(guān)系性。接著，通過求解反問題的步驟，估計部24根據(jù)通過正問題求出的關(guān)系性和觀測光 強(qiáng)度變化來估計吸光度變化。此外，使用比要估計的值（例如X)的數(shù)量少的觀測值（例如 Y)來估計并獲取值（例如X)的情況下的問題在反問題中也被稱為不適定問題，為了進(jìn)行求 解，需要采取正則化等某些辦法。
[0071] 在此，物體觀測裝置2在求解正問題的步驟中使用Rytov近似。此外，關(guān)于Rytov 近似，由于是公知技術(shù)而省略詳細(xì)的說明。另外，通過Rytov近似，在設(shè)為在基線處從源（送 光探針11)的位置rs出去的光到達(dá)檢測器（受光探針12)的位置r d的光量rd)由 于物體內(nèi)部的吸光度變化了 S μ a而變?yōu)椹?rs，rd)時，可以通過下面的數(shù)式1來描述所產(chǎn) 生的光量變化OpertOv rd) = ln(C>Q(rs,rd)/C>(rs,r d))。也就是說，數(shù)式1表示Rytov近 似。
[0072] [式 1]
[0073]

【權(quán)利要求】
1. 一種物體觀測裝置，具備： 基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存部，其保存有基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息，該基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與各受光探 針的光強(qiáng)度有關(guān)的信息，是作為基準(zhǔn)的信息； 光強(qiáng)度信息獲取部，其使用具有1組以上的探針組的近紅外光測量裝置來獲取光強(qiáng)度 信息，該探針組是對觀測對象的物體發(fā)送光的送光探針和接收光的受光探針的組，該光強(qiáng) 度信息是與從構(gòu)成各上述探針組的各送光探針對上述物體發(fā)出一個光強(qiáng)度的光的情況下 各受光探針?biāo)邮盏墓鈴?qiáng)度有關(guān)的信息； 光強(qiáng)度變化信息獲取部，其根據(jù)上述基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息保存部的基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息和上述 光強(qiáng)度信息獲取部所獲取到的光強(qiáng)度信息，來按每個探針組獲取與光強(qiáng)度的變化有關(guān)的信 息即光強(qiáng)度變化信息； 估計部，其使用每個上述探針組的光強(qiáng)度變化信息來獲取光學(xué)特性變化部位信息，該 光學(xué)特性變化部位信息是與上述物體的內(nèi)部的吸光度變化的位置有關(guān)的三維信息；以及 輸出部，其輸出上述估計部所獲取到的光學(xué)特性變化部位信息， 其中，上述估計部保存有作為表示光學(xué)特性變化與光強(qiáng)度變化的關(guān)系的信息的靈敏度 信息，使用該靈敏度信息來進(jìn)行與由于深度引起的靈敏度的衰減相應(yīng)的校正，且引入提高 空間分辨率的稀疏性來獲取上述光學(xué)特性變化部位信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體觀測裝置，其特征在于， 上述估計部具備： 靈敏度信息保存單元，其能夠保存作為表示光學(xué)特性變化與光強(qiáng)度變化的關(guān)系的信息 的靈敏度信息； 校正單元，其使用上述靈敏度信息來進(jìn)行與由于深度引起的靈敏度的衰減相應(yīng)的校 正；以及 稀疏性應(yīng)用單元，其引入提高空間分辨率的稀疏性來獲取上述光學(xué)特性變化部位信 息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的物體觀測裝置，其特征在于， 上述估計部還具備能夠保存第一運(yùn)算式的運(yùn)算式保存單元，該第一運(yùn)算式是為了獲取 上述光學(xué)特性變化部位信息而使用的運(yùn)算式，是計算反問題的解的運(yùn)算式，是能夠進(jìn)行與 上述靈敏度信息相應(yīng)的校正的代價函數(shù)， 上述校正單元將上述靈敏度信息代入上述第一運(yùn)算式，獲取第一光學(xué)特性變化部位信 息， 上述稀疏性應(yīng)用單元使用上述第一光學(xué)特性變化部位信息，使用提高空間分辨率的稀 疏性來獲取最終的光學(xué)特性變化部位信息， 上述輸出部輸出上述稀疏性應(yīng)用單元所獲取到的光學(xué)特性變化部位信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的物體觀測裝置，其特征在于， 上述運(yùn)算式保存單元還保存有第二運(yùn)算式，該第二運(yùn)算式對初始值進(jìn)行分層貝葉斯估 計， 上述稀疏性應(yīng)用單元將上述第一光學(xué)特性變化部位信息作為初始值代入上述第二運(yùn) 算式，通過執(zhí)行該第二運(yùn)算式來進(jìn)行分層貝葉斯估計，獲取最終的光學(xué)特性變化部位信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體觀測裝置，其特征在于， 上述觀測對象的物體是生物的腦， 上述基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與在安靜狀態(tài)下測量出的各受光探針的光強(qiáng)度有關(guān)的信息， 該物體觀測裝置觀測生物的腦機(jī)能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體觀測裝置，其特征在于， 上述觀測對象的物體是乳房， 上述基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與對于正常細(xì)胞的乳房的各受光探針的光強(qiáng)度有關(guān)的信息， 該物體觀測裝置能夠進(jìn)行乳腺癌的診查。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6中的任一項所述的物體觀測裝置，其特征在于， 上述送光探針與上述受光探針之間的間隔為20mm以下。
8. -種物體觀測方法，在記錄介質(zhì)中保存有基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息，該基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與 各受光探針的光強(qiáng)度有關(guān)的信息，是作為基準(zhǔn)的信息， 該物體觀測方法由光強(qiáng)度信息獲取部、光強(qiáng)度變化信息獲取部、估計部以及輸出部來 實現(xiàn)，具備以下步驟： 光強(qiáng)度信息獲取步驟，上述光強(qiáng)度信息獲取部使用具有1組以上的探針組的近紅外光 測量裝置來獲取光強(qiáng)度信息，該探針組是對觀測對象的物體發(fā)送光的送光探針和接收光的 受光探針的組，該光強(qiáng)度信息是與從構(gòu)成各上述探針組的各送光探針對上述物體發(fā)出一個 光強(qiáng)度的光的情況下各受光探針?biāo)邮盏墓鈴?qiáng)度有關(guān)的信息； 光強(qiáng)度變化信息獲取步驟，上述光強(qiáng)度變化信息獲取部根據(jù)上述記錄介質(zhì)中的基準(zhǔn)光 強(qiáng)度信息和通過上述光強(qiáng)度信息獲取步驟獲取到的光強(qiáng)度信息，來按每個探針組獲取與光 強(qiáng)度的變化有關(guān)的信息即光強(qiáng)度變化信息； 估計步驟，上述估計部使用每個上述探針組的光強(qiáng)度變化信息來獲取光學(xué)特性變化部 位信息，該光學(xué)特性變化部位信息是與上述物體的內(nèi)部的吸光度變化的位置有關(guān)的三維信 息；以及 輸出步驟，上述輸出部輸出通過上述估計步驟獲取到的光學(xué)特性變化部位信息， 其中，在上述估計步驟中， 使用作為表示光學(xué)特性變化與光強(qiáng)度變化的關(guān)系的信息的靈敏度信息來進(jìn)行與由于 深度引起的靈敏度的衰減相應(yīng)的校正，且引入提高空間分辨率的稀疏性來獲取上述光學(xué)特 性變化部位信息。
9. 一種記錄介質(zhì)，在記錄介質(zhì)中保存有基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息，該基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息是與各受 光探針的光強(qiáng)度有關(guān)的信息，是作為基準(zhǔn)的信息， 該記錄介質(zhì)記錄有用于使計算機(jī)作為以下的部而發(fā)揮功能的程序： 光強(qiáng)度信息獲取部，其使用具有1組以上的探針組的近紅外光測量裝置來獲取光強(qiáng)度 信息，該探針組是對觀測對象的物體發(fā)送光的送光探針和接收光的受光探針的組，該光強(qiáng) 度信息是與從構(gòu)成各上述探針組的各送光探針對上述物體發(fā)出一個光強(qiáng)度的光的情況下 各受光探針?biāo)邮盏墓鈴?qiáng)度有關(guān)的信息； 光強(qiáng)度變化信息獲取部，其根據(jù)上述記錄介質(zhì)的基準(zhǔn)光強(qiáng)度信息和上述光強(qiáng)度信息獲 取部所獲取到的光強(qiáng)度信息，來按每個探針組獲取與光強(qiáng)度的變化有關(guān)的信息即光強(qiáng)度變 化信息； 估計部，其使用每個上述探針組的光強(qiáng)度變化信息來獲取光學(xué)特性變化部位信息，該 光學(xué)特性變化部位信息是與上述物體的內(nèi)部的吸光度變化的位置有關(guān)的三維信息；以及 輸出部，其輸出上述估計部所獲取到的光學(xué)特性變化部位信息， 其中，該記錄介質(zhì)記錄有用于使計算機(jī)發(fā)揮以下功能的程序： 上述估計部使用作為表示光學(xué)特性變化與光強(qiáng)度變化的關(guān)系的信息的靈敏度信息來 進(jìn)行與由于深度引起的靈敏度的衰減相應(yīng)的校正，且引入提高空間分辨率的稀疏性來獲取 上述光學(xué)特性變化部位信息。
【文檔編號】A61B10/00GK104220007SQ201380019342
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月10日
【發(fā)明者】下川丈明, 小阪卓史, 山下宙人, 佐藤雅昭 申請人:株式會社國際電氣通信基礎(chǔ)技術(shù)研究所