光生物體測(cè)量裝置以及用于該光生物體測(cè)量裝置的位置測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光生物體測(cè)量裝置以及用于該光生物體測(cè)量裝置的位置測(cè)量裝置，更為詳細(xì)地說(shuō)涉及一種以非侵入方式測(cè)量腦活動(dòng)的光生物體測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，為了觀察腦的活動(dòng)情況，開(kāi)發(fā)了一種利用光以非侵入方式簡(jiǎn)便地進(jìn)行測(cè)量的腦功能光學(xué)成像裝置。在這種腦功能光學(xué)成像裝置中，利用配置在被檢者的頭皮表面上的送光探針向腦照射三種不同的波長(zhǎng)λ2、λ3(例如，780nm、805nm以及830nm)的近紅外光，并且利用配置在頭皮表面上的受光探針?lè)謩e檢測(cè)從腦放出的各波長(zhǎng)近紅外光的強(qiáng)度變化(受光量信息
[0003]而且，為了根據(jù)以這種方式獲得的受光量信息AA(A1)、ΛΑ(λ2)、Ak(X3)求出腦部血流中的氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]和脫氧血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[deoxyHb]，例如利用Modified Beer Lambert (修正的比爾-朗伯)定律生成關(guān)系式(I)、(2)、(3)所示的聯(lián)立方程式，對(duì)該聯(lián)立方程式進(jìn)行求解。進(jìn)而，根據(jù)氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]和脫氧血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[deoxyHb]計(jì)算總血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積([oxyHb] +[deoxyHb])。
[0004]Δ A ( λ J = Eq ( λ J X [oxyHb] +Ed (A1)X [deoxyHb]…(I)
[0005]Δ A ( λ 2) = E0 ( λ 2) X [oxyHb] +Ed ( λ 2) X [deoxyHb]...(2)
[0006]Δ A ( λ 3) = Eq ( λ 3) X [oxyHb] +Ed ( λ 3) X [deoxyHb]…(3)
[0007]此外，E0(Am)是波長(zhǎng)為λm的光時(shí)的氧合血紅蛋白的吸光度系數(shù)，Ed(Am)是波長(zhǎng)為Am的光時(shí)的脫氧血紅蛋白的吸光度系數(shù)。
[0008]在此，對(duì)送光探針和受光探針之間的距離與測(cè)量部位的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示一對(duì)送光探針和受光探針與測(cè)量部位的關(guān)系的圖。將送光探針12壓緊于被檢者的頭皮表面的送光點(diǎn)T，并且將受光探針13壓緊于被檢者的頭皮表面的受光點(diǎn)R。然后，從送光探針12照射光，并且向受光探針13入射從頭皮表面放出的光。此時(shí)，從頭皮表面的送光點(diǎn)T照射的光中的通過(guò)香蕉形狀(測(cè)量區(qū)域)的光到達(dá)頭皮表面的受光點(diǎn)R。由此，能夠在測(cè)量區(qū)域中還特別獲得與被檢者的測(cè)量部位S有關(guān)的受光量信息Α( λ D、Α( λ 2)、Α( λ 3)，該被檢者的測(cè)量部位S距離中點(diǎn)M的深度為沿著被檢者的頭皮表面以最短距離將送光點(diǎn)T與受光點(diǎn)R相連接而得到的線的距離的一半，該中點(diǎn)M為沿著被檢者的頭皮表面以最短距離將送光點(diǎn)T與受光點(diǎn)R相連接而得到的線的中點(diǎn)。
[0009]另外，在腦功能光學(xué)成像裝置中，分別測(cè)量與腦的多處測(cè)量部位有關(guān)的氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]、脫氧血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[deoxyHb]以及總血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積([oxyHb] +[deoxyHb])。
[0010]在這種腦功能光學(xué)成像裝置中，為了使8個(gè)送光探針和8個(gè)受光探針以規(guī)定的排列與被檢者的頭皮表面接觸，將用于保持送光探針12T1?12 Τ8和受光探針13Κ1? 13Κ8的保持部格子狀地配置在頭部表面，并且用表示可撓性的連結(jié)部將保持部彼此連結(jié)，并且使用了在規(guī)定的角度內(nèi)以保持部為旋轉(zhuǎn)軸而具有連結(jié)部的旋轉(zhuǎn)可變性的支架(送受光部)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0011]圖2是表示被插入8個(gè)送光探針和8個(gè)受光探針的支架的一例的俯視圖。送光探針12T1?12 Τ8和受光探針13 Κ1?13 Κ8以縱向4個(gè)、橫向4個(gè)交替地插入的方式進(jìn)行配置。此時(shí)，送光探針12Τ1? 12Τ8與受光探針13Κ1?13Κ8之間的間隔為30mm。此外，為了識(shí)別對(duì)支架30的哪個(gè)貫通孔插入了哪個(gè)送光探針12T1? 12Τ8或受光探針13Κ1? 13Κ8，對(duì)各送光探針12Τ1?12 Τ8分別分配不同的編號(hào)(Τ1、Τ2、...)，對(duì)各受光探針13Κ1?13 Κ8也分別分配不同的編號(hào)(R1、R2、...)。由此，獲得與腦的24處測(cè)量部位有關(guān)的受光量信息AAnU1)'Δ Αη( λ 2)、Δ Αη( λ 3) (η = 1、2、...、24)。
[0012]而且，通過(guò)以規(guī)定時(shí)間間隔At獲得24個(gè)受光量信息AAn(A1)' ΛΑη(λ2)、ΔΑη(λ3)，來(lái)利用關(guān)系式(1)、(2)、(3)求出氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]的隨時(shí)間變化(測(cè)量數(shù)據(jù))Xn(t)、脫氧血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[deoxyHb]的隨時(shí)間變化(測(cè)量數(shù)據(jù))Yn(t)以及總血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積([oxyHb]+ [deoxyHb])的隨時(shí)間變化(測(cè)量數(shù)據(jù))Zn(t) (η = 1、2、...、24)。
[0013]另外，氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]的隨時(shí)間變化(測(cè)量數(shù)據(jù))xn(t)等作為供醫(yī)生等進(jìn)行觀察的圖像而顯示于顯示裝置。例如，基于表示數(shù)值與色彩的對(duì)應(yīng)關(guān)系的色彩表，用色彩映射來(lái)顯示某一時(shí)間的來(lái)自共計(jì)24處腦表面部位的氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]的隨時(shí)間變化(測(cè)量數(shù)據(jù))Xn(ti)。此時(shí)，在腦的解剖學(xué)的構(gòu)造中存在個(gè)人差異，腦的形狀也因人而異，因此醫(yī)生等為了識(shí)別從腦的哪個(gè)部位得到氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]的隨時(shí)間變化(測(cè)量數(shù)據(jù))XnU1)，從核磁共振圖像診斷裝置(以下，略記為MRI)等獲得表示被檢者的腦表面的三維圖像數(shù)據(jù)，由此顯示三維腦表面圖像，用色彩映射在三維腦表面圖像上疊加地顯示氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]的隨時(shí)間變化(測(cè)量數(shù)據(jù)UJt1)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。圖6是表示用色彩映射顯示24個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)XJt1)的顯示畫(huà)面的一例的圖。
[0014]另外，為了在三維腦表面圖像42上疊加地顯示氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長(zhǎng)度的積[oxyHb]的隨時(shí)間變化(測(cè)量數(shù)據(jù))Xn(ti)，需要針對(duì)三維腦表面圖像42指定將送光探針12T1?12 Τ8和受光探針13 Κ1?13 Κ8配置在哪個(gè)位置。在此，圖3和圖4是說(shuō)明送光探針12Τ1?12 Τ8和受光探針13 Κ1?13 !?的配置位置的指定方法的圖，圖3是表示光生物體測(cè)量裝置的顯示畫(huà)面中顯示的三維圖像的一例的圖，圖4是表示配置于被檢者的支架30、固定于設(shè)定位置(被檢者的下頦)的磁場(chǎng)源14以及由醫(yī)生、檢查技師等操作的筆狀物15之間的關(guān)系的圖。
[0015]如圖4所示，在被檢者的下頦等處固定有用于在包括被檢者的頭部在內(nèi)的周圍的空間產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)源14，醫(yī)生、檢查技師等使用筆狀物15來(lái)指定被檢者的頭皮表面上的3個(gè)基準(zhǔn)位置(例如，鼻根B1、左耳廓Β2、右耳廓)，該筆狀物15的前端部15a具有能夠檢測(cè)與磁場(chǎng)源14之間的位置關(guān)系的指定用磁傳感器。另外，如圖3所示，在顯示裝置中顯示的三維頭皮表面圖像41上使用光標(biāo)43來(lái)指定與3個(gè)基準(zhǔn)位置B1、B2對(duì)應(yīng)的3個(gè)基準(zhǔn)位置圖像(例如，鼻根圖像、左耳廓圖像、右耳廓圖像B3G)。由此，將被檢者的頭皮表面和腦表面與三維頭皮表面圖像41和三維腦表面圖像42進(jìn)行對(duì)照。之后，通過(guò)使用筆狀物15依次(升序或者降序)連續(xù)地指定被檢者的頭皮表面上的送光探針12T1?12 Τ8和受光探針13 Κ1?13Κ8的配置位置，來(lái)針對(duì)三維腦表面圖像42對(duì)照將送光探針12 Τ1?12 Τ8和受光探針13 Κ1?13Κ8配置在了哪個(gè)位置。
[0016]另外，為了確認(rèn)送光探針12Τ1?12 Τ8和受光探針13Κ1?13 Κ8的配置位置的輸入內(nèi)容，還在顯示畫(huà)面中顯示以磁場(chǎng)源14為原點(diǎn)的三維坐標(biāo)(XYZ坐標(biāo))，在該XYZ坐標(biāo)上顯示送光探針12Τ1?12 Τ8和受光探針13 Κ1?13 Κ8的配置點(diǎn)。圖8是用于確認(rèn)送光探針12 Τ1?12Τ8和受光探針13Κ1?13心的配置位置的輸入內(nèi)容的顯示畫(huà)面的一例。在顯示畫(huà)面的右側(cè)區(qū)域內(nèi)，在XYZ坐標(biāo)上，以用I號(hào)紅色球體將送光探針12Τ1的配置位置顯示為送光探針配置點(diǎn)Tl，用2號(hào)紅色球體將送光探針12Τ2的配置位置顯示為送光探針配置點(diǎn)Τ2的方式，用各編號(hào)的紅色球體顯示各送光探針12Τ1?12 Τ8的配置位置。另外，在XYZ坐標(biāo)上，以用I號(hào)藍(lán)色球體將受光探針13Κ1的配置位置顯示為受光探針配置點(diǎn)R1，用2號(hào)藍(lán)色球體將受光探針13Κ2的配置位置顯示為受光探針配置點(diǎn)R2的方式，用各編號(hào)的藍(lán)色球體顯示各受光探針13Κ1?13 Κ8的配置位置。
[0017]此外，在顯示畫(huà)面的左下方區(qū)域內(nèi)顯示了各受光探針13Κ1?13 ,8的配置位置的坐標(biāo)(Χ、Υ、Ζ)。
[0018]專利文