(57)【要約】  被検者の頭皮表面上に配置される複数個の送光プローブ１２及び受光プローブ１３と、送光プローブ１２が頭皮表面に光を照射するとともに、受光プローブ１３が頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の受光量情報を取得する送受光用制御部２１と、複数個の受光量情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部２２と、各測定データ間の相関の強さを示す相関係数値を算出する相関係数算出部２３とを備える光生体計測装置１であって、３次元頭皮表面画像４１及び／又は３次元脳表面画像４２を取得して表示する３次元画像表示制御部３２と、３次元頭皮表面画像４１及び／又は３次元脳表面画像４２上に、測定データが得られる測定関連点を表示するとともに、相関係数値の大きさを示す線分で測定関連点と測定関連点とを結ぶように表示する相関係数表示制御部２４とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の頭皮表面上に配置される複数個の送光プローブと、
当該頭皮表面上に配置される複数個の受光プローブと、
前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の受光量情報を取得する送受光用制御部と、
複数個の受光量情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、
各測定データ間の相関の強さを示す相関係数値を算出する相関係数算出部とを備える光生体計測装置であって、
３次元頭皮表面画像及び／又は３次元脳表面画像を取得して表示する３次元画像表示制御部と、
３次元頭皮表面画像及び／又は３次元脳表面画像上に、前記測定データが得られる測定関連点を表示するとともに、前記相関係数値の大きさを示す線分で測定関連点と測定関連点とを結ぶように表示する相関係数表示制御部とを備えることを特徴とする光生体計測装置。
【請求項２】
前記線分は、前記相関係数値の大きさに応じて太さが変化する直線であることを特徴とする請求項１に記載の光生体計測装置。
【請求項３】
前記測定関連点は、前記頭皮表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置とする頭皮表面上の測定関連点とし、前記脳表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とする脳表面上の測定関連点とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光生体計測装置。
【請求項４】
前記３次元画像表示制御部は、前記３次元頭皮表面画像を表示するか、或いは、３次元脳表面画像を表示するかを切り替えることが可能となっており、
前記相関係数表示制御部は、前記３次元頭皮表面画像が表示された際には、頭皮表面上の測定関連点を表示し、前記３次元脳表面画像が表示された際には、脳表面上の測定関連点を表示することを特徴とする請求項３に記載の光生体計測装置。
【請求項５】
前記３次元頭皮表面画像及び／又は３次元脳表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光生体計測装置。
【請求項６】
前記３次元頭皮表面画像及び／又は３次元脳表面画像は、前記被検者を撮影することで取得されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光生体計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光生体計測装置に関し、さらに詳細には非侵襲で脳活動を測定する光生体計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、脳の活動状況を観察するために、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）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、ModifiedBeerLambert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。【０００３】
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４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（頭皮表面上の測定関連点）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（脳表面上の測定関連点）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。【０００４】
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、１５個の送光プローブと１５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、ホルダが使用される。図５は、１５個の送光プローブと１５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１２Ｔ１〜１２Ｔ１５と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１５とは、縦方向に５個と横方向に６個とに交互となるように配置されている。このとき、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１５と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１５との間の間隔は、３０ｍｍとなっている。これにより、脳の４９箇所の測定部位に関する受光量情報ΔＡｎ（λ１）、ΔＡｎ（λ２）、ΔＡｎ（λ３）（ｎ＝１、２、・・・、４９）を得ている。【０００５】
そして、４９個の受光量情報ΔＡｎ（λ１）、ΔＡｎ（λ２）、ΔＡｎ（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）Ｘｎ（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）Ｙｎ（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）Ｚｎ（ｔ）（ｎ＝１、２、・・・、４９）を求めている。【０００６】
このとき、医師や検査技師等が、被検者へ刺激（以下、「負荷」や「タスク」という）を与えて、被検者の脳を活動させたときの測定データＸｎ（ｔ）、Ｙｎ（ｔ）、Ｚｎ（ｔ）を得ることも行われている（例えば、特許文献１参照）。
そして、医師や検査技師等は、被検者へタスクを与えたときの脳の活動領域を調べて、どの領域が何の機能を担っているのかを解明しようとする「脳の機能局在研究」も行われている。【０００７】
さらに、脳の各領域の機能だけでなく、複数の領域間の関係を調べて、脳内ネットワークの機能を解明しようとする「脳領域間の接続性研究」も行われている。
例えば、下記式（４）を用いて、第一の測定部位Ｓ１で得られた測定データＸ１（ｔ）と、第二の測定部位Ｓ２で得られた測定データＸ２（ｔ）との相関の強さを示す相関係数値α１−２を求めている。【０００８】
【数１】
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【０００９】
ここで、図６は、第一の測定部位Ｓ１で得られた測定データＸ１（ｔ）と、他の測定部位Ｓｎで得られた測定データＸｎ（ｔ）（ｎ＝２、・・・、４９）との間の相関係数値α１−ｎを示した表示画面の一例である。図６に示す表示画面では、図５に示した平面図において、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１５と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１５とを最短距離で結んだ線の各中点が、その送光プローブ１２から照射させた光を、その受光プローブ１３で検出させたときに得られた測定点Ｓｎとなるようにしている。そして、表示画面に測定点Ｓｎを表示するとともに、測定データＸ１（ｔ）が得られた測定点Ｓ１と、測定データＸｎ（ｔ）（ｎ＝２、・・・、４９）が得られた各測定点Ｓｎとを、相関係数値α１−ｎに応じた太さの直線Ｌ１−ｎで結んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１８４４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図６に示す表示画面では脳を示す表示がないため、脳のどの領域とどの領域との間の相関係数値α１−ｎが大きいかを把握することが困難であり、さらに、一の直線Ｌ１−ｎと他の直線Ｌ１−ｎ’とのオーバーラップにより、医師や検査技師等の観察において誤解を生じることがあった。また、脳の解剖学的構造には個人差があり、脳の形状が各人で違っていることから、脳の領域を正確に判別することができないという問題も生じていた。
そこで、本発明は、脳の領域間の相関関係値を正確に把握することができる光生体計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた本発明の光生体計測装置は、被検者の頭皮表面上に配置される複数個の送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される複数個の受光プローブと、前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の受光量情報を取得する送受光用制御部と、複数個の受光量情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、各測定データ間の相関の強さを示す相関係数値を算出する相関係数算出部とを備える光生体計測装置であって、３次元頭皮表面画像及び／又は３次元脳表面画像を取得して表示する３次元画像表示制御部と、３次元頭皮表面画像及び／又は３次元脳表面画像上に、前記測定データが得られる測定関連点を表示するとともに、前記相関係数値の大きさを示す線分で測定関連点と測定関連点とを結ぶように表示する相関係数表示制御部とを備えることを特徴としている。【００１３】
ここで、「測定データ」とは、受光プローブで検出された受光量情報の経時変化自体であってもよく、受光量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、「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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光生体計測装置によれば、３次元頭皮表面画像や３次元脳表面画像上に、相関係数値の大きさを示す線分が重畳されて表示されるので、医師や検査技師等は、脳の領域間の相関係数値を正確に把握することができる。【００１５】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光生体計測装置においては、前記線分は、前記相関係数値の大きさに応じて太さが変化する直線であるようにしてもよい。
また、本発明の光生体計測装置においては、前記測定関連点は、前記頭皮表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置とする頭皮表面上の測定関連点とし、前記脳表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とする脳表面上の測定関連点とするようにしてもよい。【００１６】
また、本発明の光生体計測装置においては、前記３次元画像表示制御部は、前記３次元頭皮表面画像を表示するか、或いは、３次元脳表面画像を表示するかを切り替えることが可能となっており、前記相関係数表示制御部は、前記３次元頭皮表面画像が表示された際には、頭皮表面上の測定関連点を表示し、前記３次元脳表面画像が表示された際には、脳表面上の測定関連点を表示するようにしてもよい。【００１７】
そして、本発明の光生体計測装置においては、前記３次元頭皮表面画像及び／又は３次元脳表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されるようにしてもよい。
本発明の光生体計測装置によれば、３次元頭皮表面画像や３次元脳表面画像を所望の方向から見た画像となるように表示することができるので、特に注目したい領域が中心にくるようにして表示することができる。【００１８】
さらに、本発明の光生体計測装置においては、前記３次元頭皮表面画像及び／又は３次元脳表面画像は、前記被検者を撮影することで取得されたものであるようにしてもよい。
本発明の光生体計測装置によれば、被検者の３次元頭皮表面画像や３次元脳表面画像を表示するので、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、脳活動を詳細に考察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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。
【図２】本発明の光生体計測装置に表示される表示画面の一例を示す図。
【図３】本発明の光生体計測装置に表示される表示画面の他の一例を示す図。
【図４】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。
【図５】１５個の送光プローブと１５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。
【図６】従来の光脳機能イメージング装置に表示される表示画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、本発明は、以下に説明するような実施形態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。
【００２１】
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、送受光用制御部２１と、演算部２２と、相関係数算出部２３と、相関係数表示制御部２４と、３次元画像表示制御部３２と、ポインタ表示制御部３３と、測定関連点算出部３４と、メモリ２５とを備えるとともに、１５個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１５と、１５個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１５と、表示装置２６と、入力装置２７とを備える。
【００２２】
ここで、本発明に係る光生体計測装置１により表示される表示画面について説明する。
図２は、本発明に係る光生体計測装置１により表示される表示画面の一例を示す図である。図２に示す表示画面には、３次元頭皮表面画像４１と、３次元脳表面画像４２と、４９個の測定関連点Ｍｎ（ｎ＝１，２，・・・，４９）と、直線Ｌ１−ｎとが表示されている。４９個の測定関連点Ｍｎは、３次元頭皮表面画像４１上の所定位置（頭皮表面上の測定関連点に対応する位置）にそれぞれ表示されている。そして、測定関連点Ｍ１と測定関連点Ｍ２とを結ぶ直線Ｌ１−２が太さ５ｍｍで表示され、測定関連点Ｍ１と測定関連点Ｍ３とを結ぶ直線Ｌ１−３が太さ３ｍｍで表示されるように、測定関連点Ｍ１と他の各測定関連点Ｍｎ（ｎ＝２，・・・，４９）とを結ぶ直線Ｌ１−ｎがそれぞれの太さで表示されている。なお、頭皮表面画像４１は、半透明で表示されている。
【００２３】
また、図３は、本発明に係る光生体計測装置１により表示される表示画面の他の一例を示す図である。図３に示す表示画面には、３次元脳表面画像４２と、４９個の測定関連点Ｓｎ（ｎ＝１，２，・・・，４９）と、直線Ｌ１−ｎとが表示されている。４９個の測定関連点Ｓｎは、３次元脳表面画像４２上の所定位置（脳表面上の測定関連点に対応する位置）にそれぞれ表示されている。そして、測定関連点Ｓ１と測定関連点Ｓ２とを結ぶ直線Ｌ１−２が太さ５ｍｍで表示され、測定関連点Ｓ１と測定関連点Ｓ３とを結ぶ直線Ｌ１−３が太さ３ｍｍで表示されるように、測定関連点Ｓ１と他の各測定関連点Ｓｎ（ｎ＝１，２，４，・・・，４９）とを結ぶ直線Ｌ１−ｎがそれぞれの太さで表示されている。
【００２４】
次に、図２や図３の表示画面を表示するための光生体計測装置１の構成について説明する。
光源駆動機構４は、送受光用制御部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、１５個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１５で受光した近赤外光を個別に検出することにより、１５個の受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）をＡ／Ｄ５を介して送受光用制御部２１に出力する。
【００２５】
送受光用制御部２１は、所定の時間に１個の送光プローブ１２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１３で受光された受光量情報ΔＡｎ（λ１）、ΔＡｎ（λ２）、ΔＡｎ（λ３）（ｎ＝１，２，・・・，４９）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１２Ｔ１〜１２Ｔ１５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１２Ｔ１〜１２Ｔ１５に光を送光させるごとに、１５個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１５で受光量情報を検出することになるが、所定のタイミングで検出した所定（光を照射した送光プローブと隣接する）の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１５の受光量情報をメモリ２５に記憶させる。これにより、合計４９個の受光量情報ΔＡｎ（λ１）、ΔＡｎ（λ２）、ΔＡｎ（λ３）（ｎ＝１，２，・・・，４９）の収集が行われる。
【００２６】
演算部２２は、メモリ２５に記憶された４９個の受光量情報ΔＡｎ（λ１）、ΔＡｎ（λ２）、ΔＡｎ（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）Ｘｎ（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）Ｙｎ（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）Ｚｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，・・・，４９）を求める制御を行う。
【００２７】
相関係数算出部２３は、各測定データＸｎ（ｔ）、Ｙｎ（ｔ）、Ｚｎ（ｔ）間の相関の強さを示す相関係数値αｎ−ｎ’を算出する制御を行う。例えば、前記式（４）を用いて、第一の測定部位Ｓ１で得られ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）Ｘ１（ｔ）と、第二の測定部位Ｓ２で得られ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）Ｘ２（ｔ）との間の相関係数値α１−２を算出し、第一の測定部位Ｓ１で得られ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）Ｘ１（ｔ）と、第三の測定部位Ｓ３で得られ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）Ｘ３（ｔ）との間の相関係数値α１−３を算出するように、１１７６個（４９Ｃ４８個）の相関係数値αｎ−ｎ’を算出する。また、式（４）を用いて、第一の測定部位Ｓ１で得られたデ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）Ｙ１（ｔ）と、第二の測定部位Ｓ２で得られたデ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）Ｙ２（ｔ）との間の相関係数値β１−２を算出し、第一の測定部位Ｓ１で得られたデ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）Ｙ１（ｔ）と、第三の測定部位Ｓ３で得られたデ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）Ｙ３（ｔ）との間の相関係数値β１−３を算出するように、１１７６個（４９Ｃ４８個）の相関係数値βｎ−ｎ’を算出する。さらに、式（４）を用いて、第一の測定部位Ｓ１で得られた総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）Ｚ１（ｔ）と、第二の測定部位Ｓ２で得られた総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）Ｚ２（ｔ）との間の相関係数値γ１−２を算出し、第一の測定部位Ｓ１で得られた総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）Ｚ１（ｔ）と、第三の測定部位Ｓ３で得られた総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）Ｚ３（ｔ）との間の相関係数値γ１−３を算出するように、１１７６個（４９Ｃ４８個）の相関係数値γｎ−ｎ’を算出する。
【００２８】
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、映像データは、頭皮表面と脳表面とを含む被険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ことが挙げられる。
【００２９】
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、図２の３次元頭皮表面画像４１を表示装置２６に表示する制御を行う。なお、操作者が入力装置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、操作者が入力装置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。
【００３０】
画像切替部３２ｃは、操作者が入力装置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を表示させると同時に３次元脳表面画像４２を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ようにしている。
【００３１】
ポインタ表示制御部３３は、表示装置２６にポインタ（図示せず）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を移動したり、ポインタで画像上の位置を指定したりする制御を行う。
【００３２】
測定関連点算出部３４は、表示装置２６に表示された３次元頭皮表面画像４１や３次元脳表面画像４２の所定の位置がポインタで指定されることにより、メモリ２５に記憶された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用いて、被検者の脳表面上や頭皮表面上との測定関連点Ｓｎ、Ｍｎを決定する制御を行う。例えば、３次元頭皮表面画像４１の所定の第一の位置がポインタで指定されると、指定された第一の位置が脳表面上の第一の測定関連点Ｓ１となり、第一の測定関連点Ｓ１から最短距離にある頭皮表面上の位置が頭皮表面上の第一の測定関連点Ｍ１となる。そして、３次元頭皮表面画像４１上の第一の測定関連点Ｍ１が中点となる送光プローブ１２の位置と受光プローブ１３の位置とを算出して表示する。また、３次元頭皮表面画像４１の所定の第二の位置がポインタで指定されると、指定された第二の位置が脳表面上の第二の測定関連点Ｓ２となり、第二の測定関連点Ｓ２から最短距離にある頭皮表面上の位置が頭皮表面上の第一の測定関連点Ｍ２となる。そして、３次元頭皮表面画像４１上の第二の測定関連点Ｍ２が中点となる送光プローブ１２の位置と受光プローブ１３の位置とを算出して表示する。
このように、頭皮表面上のＮ個の測定関連点Ｍｎ（ｎ＝１，２，・・・，４９）と、脳表面上のＮ個の測定関連点Ｓｎ（ｎ＝１，２，・・・，４９）とが決定され、送光プローブ１２の位置と受光プローブ１３の位置とが表示される。これにより、医師や検査技師等は、被検者の頭皮表面上における送光プローブ１２の配置位置と受光プローブ１３の配置位置とを把握することができる。
【００３３】
相関係数表示制御部２４は、３次元頭皮表面画像４１や３次元脳表面画像４２上に、測定関連点算出部３４で決定された測定関連点Ｓｎ、Ｍｎを表示するとともに、相関係数値αｎ−ｎ’の大きさを示す直線Ｌｎ−ｎ’で測定関連点Ｓｎ、Ｍｎと測定関連点Ｓｎ、Ｍｎとを結ぶように表示する制御を行う。このとき、相関係数値αｎ−ｎ’の大きさと直線Ｌｎ−ｎ’の太さとの対応関係を示すテーブルに基づいて、相関係数値αｎ−ｎ’の大きさを直線Ｌｎ−ｎ’の太さで表現する。例えば、相関係数値αｎ−ｎ’が０．７以上であるときには、直線Ｌｎ−ｎ’の太さは５ｍｍとなり、相関係数値αｎ−ｎ’が０．４以上０．７未満であるときには、直線Ｌｎ−ｎ’の太さは３ｍｍとなり、相関係数値αｎ−ｎ’が０．１以上０．４未満であるときには、直線Ｌｎ−ｎ’の太さは１ｍｍとなり、相関係数αｎ−ｎ’が０．１未満であるときには、直線Ｌｎ−ｎ’の太さは０ｍｍ（直線は非表示）となるようにする。
【００３４】
そして、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、測定データＸ１（ｔ）と他の各測定データＸｎ（ｔ）（ｎ＝２，・・・，４９）との間の相関係数値α１−ｎを表示させるように操作者が入力装置２７を用いて指示した場合には、相関係数表示制御部２４は、３次元頭皮表面画像４１上に４９個の測定関連点Ｍｎを表示して、測定データＸ１（ｔ）と測定データＸ２（ｔ）との間の相関係数値α１−２が０．７であるので、測定関連点Ｍ１と測定関連点Ｍ２とを結ぶ直線Ｌ１−２を太さ５ｍｍで表示させ、測定データＸ１（ｔ）と測定データＸ３（ｔ）との間の相関係数値α１−３が０．３であるので、測定関連点Ｍ１と測定関連点Ｍ３とを結ぶ直線Ｌ１−３を太さ１ｍｍで表示させるように、測定関連点＃Ｍ１と他の各測定関連点Ｍｎ（ｎ＝２，・・・，４９）とを結ぶ直線Ｌ１−ｎをそれぞれの太さで表示させる。（図２参照）。
これにより、３次元頭皮表面画像４１と３次元脳表面画像４２上に、相関係数値α１−ｎの大きさを示す直線Ｌ１−ｎが重畳して表示されるので、医師や検査技師等は、脳の領域間の相関係数値α１−ｎを正確に把握することができる。
【００３５】
また、画像切替部３２ｃで３次元脳表面画像４２を表示させ、測定データＹ３（ｔ）と他の各測定データＹｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，４・・・，４９）との間の相関係数値β３−ｎを表示させるように操作者が入力装置２７を用いて指示した場合には、相関係数表示制御部２４は、３次元脳表面画像４２上に４９個の測定関連点Ｓｎを表示して、測定関連点Ｓ１と測定関連点Ｓ２とを結ぶ直線Ｌ１−２を太さ５ｍｍで表示させ、測定関連点Ｓ１と測定関連点Ｓ３とを結ぶ直線Ｌ１−３を太さ３ｍｍで表示させるように、測定関連点Ｓ１と他の各測定関連点Ｍｎ（ｎ＝１，２，４，・・・，４９）とを結ぶ直線Ｌ１−ｎをそれぞれの太さで表示させる（図３参照）。
これにより、３次元脳表面画像４２上に、相関係数値β１−ｎの大きさを示す直線Ｌ１−ｎが重畳されて表示されるので、医師や検査技師等は、脳の領域間の相関係数値β１−ｎを正確に把握することができる。
さらに、光生体計測装置１では、３次元頭皮表面画像４１や３次元脳表面画像４２を所望の方向から見た画像となるように、方向を変更可能として表示することができるので、相関係数表示制御部２４は、４９個の測定関連点Ｓｎ、Ｍｎと直線Ｌｎ−ｎ’とを表示する位置も移動させることになる。
【００３６】
以上のように、本発明の光生体計測装置１によれば、３次元頭皮表面画像４１や３次元脳表面画像４２上に、相関係数値αｎ−ｎ’、βｎ−ｎ’、γｎ−ｎ’の大きさを示す直線Ｌｎ−ｎ’が重畳して表示されるので、医師や検査技師等は、脳の領域間の相関係数値αｎ−ｎ’、βｎ−ｎ’、γｎ−ｎ’を正確に把握することができる。また、３次元頭皮表面画像４１や３次元脳表面画像４２を所望の方向から見た画像となるように表示することができるので、特に注目したい領域が表示画面の中心にくるように表示することができる。さらに、被検者自身の３次元頭皮表面画像４１や３次元脳表面画像４２を表示することができるので、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、脳活動を詳細に考察することができる。
【００３７】
＜他の実施形態＞
（１）上述した光生体計測装置１では、測定データＸ１（ｔ）と他の各測定データＸｎ（ｔ）（ｎ＝２，・・・，４９）との間の相関係数値α１−ｎを表示させる構成を示したが、全ての測定データＸｎ（ｔ）間の相関係数値αｎ−ｎ’を表示させる構成としてもよい。つまり、１１７６個（４９Ｃ４８個）の直線Ｌｎ−ｎ’を表示してもよい。
【００３８】
（２）上述した光生体計測装置１では、３次元頭皮表面画像４１や３次元脳表面画像４２上に、測定関連点Ｓｎ、Ｍｎと直線Ｌｎ−ｎ’とを表示する構成を示したが、３次元テンプレート上に、測定関連点Ｓｎ、Ｍｎと直線Ｌｎ−ｎ’とを表示する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光生体計測装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１：  光生体計測装置
１２：  送光プローブ
１３：  受光プローブ
２１：  送受光用制御部
２２：  演算部
２３：  相関係数算出部
【図１】
2014076795.tif 000004
【図２】
2014076795.tif 000005
【図３】
2014076795.tif 000006
【図４】
2014076795.tif 000007
【図５】
2014076795.tif 000008
【図６】
2014076795.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月23日(2015.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の頭皮表面上に配置される複数個の送光プローブと、
当該頭皮表面上に配置される複数個の受光プローブと、
前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の受光量情報を取得する送受光用制御部と、
複数個の受光量情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、
各測定データ間の相関の強さを示す相関係数値を算出する相関係数算出部とを備える光生体計測装置であって、
３次元脳表面画像を取得して表示する３次元画像表示制御部と、
前記３次元脳表面画像上に、前記測定データが得られる測定関連点を表示するとともに、前記相関係数値の大きさを示す線分で測定関連点と測定関連点とを結ぶように表示する相関係数表示制御部とを備えることを特徴とする光生体計測装置。
【請求項２】
前記線分は、前記相関係数値の大きさに応じて太さが変化する直線であることを特徴とする請求項１に記載の光生体計測装置。
【請求項３】
前記測定関連点は、前記頭皮表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置とする頭皮表面上の測定関連点とし、脳表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とする脳表面上の測定関連点とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光生体計測装置。
【請求項４】
前記３次元脳表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光生体計測装置。
【請求項５】
前記３次元脳表面画像は、前記被検者を撮影することで取得されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光生体計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた本発明の光生体計測装置は、被検者の頭皮表面上に配置される複数個の送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される複数個の受光プローブと、前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の受光量情報を取得する送受光用制御部と、複数個の受光量情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、各測定データ間の相関の強さを示す相関係数値を算出する相関係数算出部とを備える光生体計測装置であって、３次元脳表面画像を取得して表示する３次元画像表示制御部と、前記３次元脳表面画像上に、前記測定データが得られる測定関連点を表示するとともに、前記相関係数値の大きさを示す線分で測定関連点と測定関連点とを結ぶように表示する相関係数表示制御部とを備えることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ここで、「測定データ」とは、受光プローブで検出された受光量情報の経時変化自体であってもよく、受光量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、「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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の光生体計測装置によれば、３次元脳表面画像上に、相関係数値の大きさを示す線分が重畳されて表示されるので、医師や検査技師等は、脳の領域間の相関係数値を正確に把握することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光生体計測装置においては、前記線分は、前記相関係数値の大きさに応じて太さが変化する直線であるようにしてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の光生体計測装置においては、前記測定関連点は、前記頭皮表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の中点の位置とする頭皮表面上の測定関連点とし、前記脳表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とする脳表面上の測定関連点とするようにしてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
そして、本発明の光生体計測装置においては、前記３次元脳表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されるようにしてもよい。
本発明の光生体計測装置によれば、３次元脳表面画像を所望の方向から見た画像となるように表示することができるので、特に注目したい領域が中心にくるようにして表示することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
さらに、本発明の光生体計測装置においては、前記３次元脳表面画像は、前記被検者を撮影することで取得されたものであるようにしてもよい。
本発明の光生体計測装置によれば、被検者の３次元脳表面画像を表示するので、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、脳活動を詳細に考察することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月28日(2016.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の頭皮表面上に配置される複数個の送光プローブと、
当該頭皮表面上に配置される複数個の受光プローブと、
前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の受光量情報を取得する送受光用制御部と、
複数個の受光量情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、
各測定データ間の相関の強さを示す相関係数値を算出する相関係数算出部とを備える光生体計測装置であって、
前記被検者を撮影することで取得された３次元脳表面画像を表示する３次元画像表示制御部と、
前記３次元脳表面画像上に、前記測定データが得られる測定関連点を表示するとともに、前記相関係数値の大きさを示す線分で測定関連点と測定関連点とを結ぶように表示する相関係数表示制御部とを備え、
前記３次元脳表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されることを特徴とする光生体計測装置。
【請求項２】
前記線分は、前記相関係数値の大きさに応じて太さが変化する直線であることを特徴とする請求項１に記載の光生体計測装置。
【請求項３】
前記測定関連点は、脳表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とする脳表面上の測定関連点とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光生体計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた本発明の光生体計測装置は、被検者の頭皮表面上に配置される複数個の送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される複数個の受光プローブと、前記送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の測定部位に関する複数個の受光量情報を取得する送受光用制御部と、複数個の受光量情報に基づいて、複数個の測定データを取得する演算部と、各測定データ間の相関の強さを示す相関係数値を算出する相関係数算出部とを備える光生体計測装置であって、前記被検者を撮影することで取得された３次元脳表面画像を表示する３次元画像表示制御部と、前記３次元脳表面画像上に、前記測定データが得られる測定関連点を表示するとともに、前記相関係数値の大きさを示す線分で測定関連点と測定関連点とを結ぶように表示する相関係数表示制御部とを備え、前記３次元脳表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ここで、「測定データ」とは、受光プローブで検出された受光量情報の経時変化自体であってもよく、受光量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、「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次元画像等のことをいう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の光生体計測装置においては、前記測定関連点は、脳表面上では、前記送光プローブの位置と前記受光プローブの位置とを結んだ線の垂直二等分線と交差する位置とする脳表面上の測定関連点とするようにしてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
そして、本発明の光生体計測装置においては、前記３次元脳表面画像は、所望の方向から見た画像となるように、当該方向を変更可能として表示されるようにしている。
本発明の光生体計測装置によれば、３次元脳表面画像を所望の方向から見た画像となるように表示することができるので、特に注目したい領域が中心にくるようにして表示することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
さらに、本発明の光生体計測装置においては、前記３次元脳表面画像は、前記被検者を撮影することで取得されたものであるようにしている。
本発明の光生体計測装置によれば、被検者の３次元脳表面画像を表示するので、脳の解剖学的構造の個人差にかかわらず、脳活動を詳細に考察することができる。
【国際調査報告】
2014076795.tif 000010
2014076795.tif 000011
2014076795.tif 000012
2014076795.tif 000013