(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される受光プローブとを有するホルダと、
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、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、
前記被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、
前記被検体の頭部の設定位置に固定され、前記被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソースと、
前記被検体の頭皮表面上の基準位置を指定するための、前記磁界を検出する指定用磁気センサを有するペンシルと、
前記被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する基準位置関係取得部と、
前記頭皮表面画像及び脳表面画像中で、少なくとも３個の基準位置画像が入力装置で指定されることにより、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する対応関係データ作成部とを備える光生体測定装置であって、
前記ホルダに固定され、前記磁界を検出するホルダ磁気センサと、
前記ホルダ上におけるホルダ磁気センサの固定位置と送光プローブ及び受光プローブの固定位置との位置関係を示すホルダ情報データを記憶する記憶部と、
前記ホルダ磁気センサからの検出信号とホルダ情報データとに基づいて、前記磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する配置位置関係データ取得部と、
前記対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する配置位置関連画像表示制御部とを備え、
前記配置位置関連画像表示制御部は、前記頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置が変更されると、前記配置位置の変更に連動して更新するように、前記配置位置関連画像を表示することを特徴とする光生体測定装置。
【請求項２】
前記ホルダは、少なくとも３個のホルダ磁気センサを有し、
前記ホルダ情報データは、前記ホルダ上における少なくとも３個のホルダ磁気センサの固定位置と送光プローブ及び受光プローブの固定位置との位置関係を示すことを特徴とする請求項１に記載の光生体測定装置。
【請求項３】
被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される受光プローブとを有するホルダと、
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、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、
前記被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、
前記被検体の頭部の設定位置に固定され、前記被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソースと、
前記被検体の頭皮表面上の基準位置を指定するための、前記磁界を検出する指定用磁気センサを有するペンシルと、
前記被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する基準位置関係取得部と、
前記頭皮表面画像及び脳表面画像中で、少なくとも３個の基準位置画像が入力装置で指定されることにより、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する対応関係データ作成部とを備える光生体測定装置であって、
前記ペンシルからの検出信号及び対応関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記ペンシルの位置に対応するペンシル位置画像を重畳して表示するペンシル位置画像表示制御部と、
前記被検体の頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する配置位置関係データ取得部と、
前記対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する配置位置関連画像表示制御部とを備え、
前記ペンシル位置画像表示制御部は、前記ペンシルの位置が変更されると、前記ペンシルの位置の変更に連動して更新するように、前記ペンシル位置画像を表示することを特徴とする光生体測定装置。
【請求項４】
前記測定データを得るために最終的に決定された頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置である頭皮表面画像及び脳表面画像と配置位置関連画像との位置関係を示す最終配置位置データを記憶部に記憶させる最終配置位置データ取得部と、
前記最終配置位置データに基づいて、以前に記憶された最終配置位置関連画像を表示する最終配置位置関連画像表示制御部とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光生体測定装置。
【請求項５】
前記ホルダは、複数個の送光プローブと複数個の受光プローブとを有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光生体測定装置。
【請求項６】
被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される受光プローブとを有するホルダと、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、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、前記被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、前記被検体の頭部の設定位置に固定され、前記被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソースと、前記被検体の頭皮表面上の基準位置を指定するための、前記磁界を検出する指定用磁気センサを有するペンシルと、前記被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する基準位置関係取得部と、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中で、少なくとも３個の基準位置画像が入力装置で指定されることにより、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する対応関係データ作成部と、前記ホルダに固定され、前記磁界を検出するホルダ磁気センサとを備える光生体測定装置に使用されるホルダ配置支援システムであって、
前記ホルダ上におけるホルダ磁気センサの固定位置と送光プローブ及び受光プローブの固定位置との位置関係を示すホルダ情報データを記憶する記憶システムと、
前記ホルダ磁気センサからの検出信号とホルダ情報データとに基づいて、前記磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する配置位置関係データ取得システムと、
前記対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する配置位置関連画像表示制御システムとを備え、
前記配置位置関連画像表示制御システムは、前記頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置が変更されると、前記配置位置の変更に連動して更新するように、前記配置位置関連画像を表示することを特徴とするホルダ配置支援システム。
【請求項７】
被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される受光プローブとを有するホルダと、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、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、前記被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、前記被検体の頭部の設定位置に固定され、前記被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソースと、前記被検体の頭皮表面上の基準位置を指定するための、前記磁界を検出する指定用磁気センサを有するペンシルと、前記被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する基準位置関係取得部と、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中で、少なくとも３個の基準位置画像が入力装置で指定されることにより、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する対応関係データ作成部とを備える光生体測定装置に使用されるホルダ配置支援システムであって、
前記ペンシルからの検出信号及び対応関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記ペンシルの位置に対応するペンシル位置画像を重畳して表示するペンシル位置画像表示制御システムと、
前記被検体の頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する配置位置関係データ取得システムと、
前記対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する配置位置関連画像表示制御システムとを備え、
前記ペンシル位置画像表示制御システムは、前記ペンシルの位置が変更されると、前記ペンシルの位置の変更に連動して更新するように、前記ペンシル位置画像を表示することを特徴とするホルダ配置支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光生体測定装置及びそれに用いられるホルダ配置支援システムに関する。特に、脳内の各部位の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を測定することにより、生体の組織が正常であるか否かを診断するための酸素モニタや光脳機能イメージング装置等として使用することができる光生体測定装置及びそれに用いられるホルダ配置支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘモグロビンは、血液中で酸素を運搬する役割を果たしている。血液中に含まれるヘモグロビン濃度は、血管の拡張・収縮に応じて増減するため、ヘモグロビン濃度の変化量を測定することによって、血管の拡張・収縮を検出することが知られている。
そこで、ヘモグロビン濃度の変化量が生体内部の酸素代謝機能に対応することを利用することにより、光を用いて生体内部を簡便に無侵襲で測定する生体測定方法が知られている。ヘモグロビン濃度の変化量は、可視光から近赤外領域までの波長の光を生体に照射することにより、生体を透過して得られる光強度の変化量（測定データ）から求められる。
【０００３】
さらに、ヘモグロビンは、酸素と結合してオキシヘモグロビンとなり、一方、酸素と離れてデオキシヘモグロビンとなる。脳内では、血流再配分作用によって活性化している部位には酸素供給が行われ、酸素と結合したオキシヘモグロビン濃度が増加することも知られている。よって、オキシヘモグロビン濃度の変化量を測定することにより、脳活動の観察に応用することができる。オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとは、可視光から近赤外領域にかけて異なる分光吸収スペクトル特性を有しているので、異なる波長（例えば、７８０ｎｍ、８０５ｎｍ、８３０ｎｍ）の近赤外光を用いてオキシヘモグロビン濃度の変化量とデオキシヘモグロビン濃度の変化量とをそれぞれ求めることができる。
【０００４】
そこで、非侵襲で脳活動を測定するために、送光プローブと受光プローブとを備える光生体測定装置が開発されている。光生体測定装置では、被検体の頭皮表面上に配置した送光プローブにより、脳に近赤外光を照射するとともに、頭皮表面上に配置した受光プローブにより、脳から放出された近赤外光の光強度の変化量（測定データ）を検出する。近赤外光は、頭皮組織や骨組織を透過し、かつ、血液中のオキシヘモグロビン或いはデオキシヘモグロビンにより吸収される。よって、このような送光プローブと受光プローブとを備える光生体測定装置において異なる３種類の波長の近赤外光を用いて、脳の測定部位に関する受光量情報（測定データ）を得ることにより、脳の測定部位におけるオキシヘモグロビン濃度の変化量、デオキシヘモグロビン濃度の変化量、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度の変化量の経時変化を得ている。
【０００５】
ここで、送光プローブと受光プローブとの間隔（以下、「チャンネル」という）と、脳の測定部位との関係について説明する。図１３（ａ）は、一対の送光プローブ１２及び受光プローブ１３と、脳の測定部位との関係を示す断面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の平面図である。
送光プローブ１２が被検体の頭皮表面上の送光点Ｔに押し当てられるとともに、受光プローブ１３が被検体の頭皮表面上の受光点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検出させる。このとき、光は、頭皮表面上の送光点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、頭皮表面上の受光点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とを被検体の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線Ｌの中点Ｍから、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検体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Ｌ／２である被検体の部位Ｓにおける受光量情報（測定データ）が求まるとしている。
【０００６】
次に、脳の各部位と脳機能とについて説明する。図１４は、ヒトの脳の大脳皮質の一例を示す図である。便宜上、脳は、前頭葉７１と、頭頂葉７２と、後頭葉７３と、側頭葉７４との４つの部分に分けられる。なお、シルビウス溝７７が、側頭葉７４と他の部位とを分けている。また、中心溝７８が、前頭葉７１と頭頂葉７２とを分離している。さらに、頭頂葉７２と後頭葉７３とは、図示していない角回と呼ばれる部分によって分けられる。
運動の指令を体の各部へ発信する運動野７５は、中心溝７８の前にあり、かつ、前頭葉７１の一部分を占める。また、触覚、痛覚、圧覚等の体性感覚を認識する体性感覚野７６は、中心溝７８の後ろにあり、かつ、頭頂葉７２の一部分を占める。そして、視覚野８０は、後頭葉７３の後ろの一部分にある。聴覚野７９は、側頭葉７４の一部分を占める。さらに、運動性言語中枢８１は、前頭葉７１の一部分を占める。
【０００７】
そして、運動や感覚や思考等の脳機能に関する脳の複数の測定部位におけるオキシヘモグロビン濃度の変化量の経時変化等を計測することにより、脳機能診断や循環器系障害診断等の医療分野に適用される光生体測定装置が開発されてきている。このような光生体測定装置では、例えば、近赤外分光分析計（以下、「ＮＩＲＳ」と略す）等が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、複数の測定部位は脳であるが、脳の外側には頭皮が存在するので、脳の位置を確認しながら、送光プローブ及び受光プローブの配置位置を決めることはできない。そのため、脳の位置を基準にして送光プローブ及び受光プローブの配置位置を決めるのではなく、頭皮表面に設定した基準点を基にして送光プローブ及び受光プローブの配置位置を決めている。頭皮表面に設定された基準点としては、例えば、国際１０−２０法が発表されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
図１５を用いて、国際１０−２０法について説明する。国際１０−２０法では、まず、鼻根（ＮＡＳＩＯＮ）と後頭極（ＩＮＩＯＮ）とを結ぶ矢状中央線を引き、矢状中央線を１０等分する。なお、矢状中央線の中点を頭頂（ｖｅｔｅｘ）とする。また、鼻根から左の耳介前点を通り後頭極まで頭蓋周線を引くとともに、鼻根から右の耳介前点を通り後頭極まで頭蓋周線を引き、それぞれ両側の頭蓋周線を１０等分する。続いて、頭頂を中心とし、半径が矢状中央線の１／１０ずつ小さくなる同心円を４個描く。さらに、頭蓋周線を１０等分した各点と頭頂とを結ぶ線分を引くことにより、国際１０−２０法に係る座標を作成する。
【０００９】
そこで、ＮＩＲＳにおいては、国際１０−２０法に係る座標に従って、複数個の送光プローブと、複数個の受光プローブとを所定の配列で被検体の頭皮表面に密着させるために、ファイバホルダが使用される。このようなファイバホルダは、例えば、頭皮表面の形状に合わせて椀形状に成型されている。ファイバホルダには、貫通孔が複数個設けられ、送光プローブと受光プローブとがそれらの貫通孔に挿入されることによって、国際１０−２０法に係る座標に送光プローブ及び受光プローブが配置されることになり、脳からの受光量情報（測定データ）を得ている。
このようなＮＩＲＳで得られた受光量情報から求められたオキシヘモグロビン濃度の変化量の経時変化等は、医師や検査技師等によって観察されるために、モニタ画面に画像として表示されることになる。
【特許文献１】特開２００６−１０９９６４号公報
【非特許文献１】Masako Okamoto et al,. “Three-dimensional probabilistic anatomical cranio-cerebral correlation via the international 10-20 system oriented for transcranial functional brain mapping” NeuroImage 21(2004)99-111
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、送光プローブ及び受光プローブの配置位置を国際１０−２０法に係る座標に基づく位置に配置して脳活動を測定しても、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ので、測定したい脳の部位（例えば、運動野７５等）の脳活動が測定されていないという問題や、異なる被検体間で得られた測定結果を単純に比較することができないという問題があった。
一方、脳のどの部位からの測定データを得たかを認識するために、測定データを得た後で被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを得て、脳表面画像を表示して、脳表面画像上にマッピングを行う光生体測定装置もあるが、脳の外側には頭蓋が存在するので、脳の位置を確認しながら、送光プローブ及び受光プローブの配置位置を決めることはできない。つまり、脳のどの部位からの測定データを得たかは認識できても、測定したい脳の部位の脳活動が測定されていないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、測定したい脳の部位からの測定データを得ることができるように、送光プローブ及び受光プローブの配置位置を決定することができる光生体測定装置及びそれに用いられるホルダ配置支援システムを提供することを目的とする。
さらに、送光プローブ及び受光プローブの配置位置を国際１０−２０法に係る座標に基づく位置に配置しなくても、以前に測定データを得た脳の部位からの測定データが得られるように、送光プローブ及び受光プローブの配置位置を決定することができる光生体測定装置及びそれに用いられるホルダ配置支援システム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測定装置は、被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される受光プローブとを有するホルダと、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、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、前記被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、前記被検体の頭部の設定位置に固定され、前記被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソースと、前記被検体の頭皮表面上の基準位置を指定するための、前記磁界を検出する指定用磁気センサを有するペンシルと、前記被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する基準位置関係取得部と、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中で、少なくとも３個の基準位置画像が入力装置で指定されることにより、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する対応関係データ作成部とを備える光生体測定装置であって、前記ホルダに固定され、前記磁界を検出するホルダ磁気センサと、前記ホルダ上におけるホルダ磁気センサの固定位置と送光プローブ及び受光プローブの固定位置との位置関係を示すホルダ情報データを記憶する記憶部と、前記ホルダ磁気センサからの検出信号とホルダ情報データとに基づいて、前記磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する配置位置関係データ取得部と、前記対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する配置位置関連画像表示制御部とを備え、前記配置位置関連画像表示制御部は、前記頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置が変更されると、前記配置位置の変更に連動して更新するように、前記配置位置関連画像を表示するようにしている。
【００１３】
ここで、「被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データ」とは、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体の映像データから、頭皮表面及び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次元画像データのことをいう（図５参照）。
また、「ペンシル」とは、被検体の頭皮表面上の基準位置（例えば、鼻根、左耳介、右耳介）を指定するためのものであり、例えば、先端部に指定用磁気センサを有する棒状のもの等が挙げられる。
また、「送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像」とは、送光プローブの配置位置や受光プローブの配置位置を示す画像であってもよく、送光プローブの配置位置と受光プローブの配置位置との中点を示す画像であってもよく、送光プローブの配置位置と受光プローブの配置位置との中点から送光プローブの配置位置と受光プローブの配置位置とを最短距離で結んだ線の距離の半分の深さである位置を示す画像であってもよい（図１３参照）。
【００１４】
本発明の光生体測定装置によれば、まず、３次元形態画像表示制御部は、被検体の頭皮表面及び脳表面を示す３次元形態画像データを取得する。そして、３次元形態画像表示制御部は、３次元形態画像データに基づいて、頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する（図５参照）。これにより、医師や検査技師等は、脳の解剖学的構造に個人差があるが、計測しようとする被検体自身の頭皮表面と脳表面とを正確に認識することができる。
また、磁場ソースが、設定位置（例えば、被検体の顎等）に固定される。そして、磁場ソースは、被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する。これにより、後述する指定用磁気センサやホルダ磁気センサの位置を検出することができるようになっている。
【００１５】
そして、被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界が発生した状態で、医師や検査技師等は指定用磁気センサを用いて、被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置（例えば、鼻根、左耳介、右耳介）を指定する。これにより、基準位置関係取得部は、磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する。一方、医師や検査技師等は入力装置を用いて、頭皮表面画像及び脳表面画像中で少なくとも３個の基準位置に対応する少なくとも３個の基準位置画像（例えば、鼻根画像、左耳介画像、右耳介画像）を指定する。これにより、対応関係データ作成部は、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する。つまり、光生体測定装置において、被検体の頭皮表面及び脳表面と頭皮表面画像及び脳表面画像とが照合される。
【００１６】
このように被検体の頭皮表面及び脳表面と頭皮表面画像及び脳表面画像とが照合された状態で、医師や検査技師等はホルダを被検体の頭皮表面上に配置する。このとき、本発明の光生体測定装置では、後述する配置位置関連画像表示制御部を利用して、測定したい脳の部位からの測定データを得られるようにホルダを配置するので、現地点では適当な位置にホルダを配置すればよい。
そこで、測定したい脳の部位からの測定データを得られるようにホルダを配置することができるように、本発明の光生体測定装置では、記憶部は、ホルダ上におけるホルダ磁気センサの固定位置と送光プローブ及び受光プローブの固定位置との位置関係を示すホルダ情報データを記憶する。これにより、光生体測定装置において、ホルダ磁気センサの位置がわかれば、送光プローブ及び受光プローブがわかるようになっている。
【００１７】
よって、ホルダが被検体の頭皮表面上に配置されたときには、配置位置関係データ取得部は、ホルダ磁気センサからの検出信号に基づいて、磁場ソースとホルダ磁気センサとの位置関係を得て、さらにホルダ情報データに基づいて、磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する。そして、配置位置関連画像表示制御部は、配置位置関係データに基づいて、頭皮表面画像及び脳表面画像中に、送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像（例えば、送光プローブ配置位置画像と受光プローブ配置位置画像）を重畳して表示する。
以後、配置位置関係データ取得部は、ホルダ磁気センサからの検出信号に基づいて、磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得し続け、配置位置関連画像表示制御部は、頭皮表面上における送光プローブと受光プローブとの配置位置が変更されると、配置位置の変更に連動して更新するように（リアルタイムで）、配置位置関連画像を表示する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の光生体測定装置によれば、頭皮表面上における送光プローブと受光プローブとの配置位置を変更すると、配置位置の変更に連動して更新するように（リアルタイムで）、頭皮表面画像及び脳表面画像中の配置位置関連画像が表示されるので、医師や検査技師等は被検体の脳表面画像における配置位置関連画像の位置を観察しながら、測定したい脳の部位からの測定データが得られるように、頭皮表面上における送光プローブと受光プローブとの配置位置を決定することができる。
【００１９】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光生体測定装置は、前記ホルダは、少なくとも３個のホルダ磁気センサを有し、前記ホルダ情報データは、前記ホルダ上における少なくとも３個のホルダ磁気センサの固定位置と送光プローブ及び受光プローブの固定位置との位置関係を示すようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明の光生体測定装置は、被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される受光プローブとを有するホルダと、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、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、前記被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、前記被検体の頭部の設定位置に固定され、前記被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソースと、前記被検体の頭皮表面上の基準位置を指定するための、前記磁界を検出する指定用磁気センサを有するペンシルと、前記被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する基準位置関係取得部と、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中で、少なくとも３個の基準位置画像が入力装置で指定されることにより、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する対応関係データ作成部とを備える光生体測定装置であって、前記ペンシルからの検出信号及び対応関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記ペンシルの位置に対応するペンシル位置画像を重畳して表示するペンシル位置画像表示制御部と、前記被検体の頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する配置位置関係データ取得部と、前記対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する配置位置関連画像表示制御部とを備え、前記ペンシル位置画像表示制御部は、前記ペンシルの位置が変更されると、前記ペンシルの位置の変更に連動して更新するように、前記ペンシル位置画像を表示するようにしている。
【００２１】
本発明の光生体測定装置によれば、まず、３次元形態画像表示制御部は、被検体の頭皮表面及び脳表面を示す３次元形態画像データを取得する。そして、３次元形態画像表示制御部は、３次元形態画像データに基づいて、頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する。
また、磁場ソースは、設定位置に固定される。そして、磁場ソースは、被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する。
被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界が発生した状態で、医師や検査技師等は指定用磁気センサを用いて、被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置を指定する。これにより、基準位置関係取得部は、磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する。一方、医師や検査技師等は入力装置を用いて、頭皮表面画像及び脳表面画像中で少なくとも３個の基準位置に対応する少なくとも３個の基準位置画像を指定する。これにより、対応関係データ作成部は、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する。
【００２２】
このように被検体の頭皮表面及び脳表面と頭皮表面画像及び脳表面画像とが照合された状態で、ホルダを被検体の頭皮表面上に配置する。このとき、本発明の光生体測定装置では、後述するペンシル位置画像表示制御部を利用して、測定したい脳の部位からの測定データを得られるように送光プローブ及び受光プローブを配置するので、現地点では適当な位置に送光プローブ及び受光プローブを配置すればよい。
よって、ホルダが被検体の頭皮表面上に配置されたときには、ペンシル位置画像表示制御部は、ペンシルからの検出信号に基づいて、頭皮表面画像及び脳表面画像中に、ペンシルの位置に対応するペンシル位置画像を重畳して表示する。以後、ペンシル位置画像表示制御部は、ペンシルの位置が変更されると、ペンシルの位置の変更に連動して更新するように（リアルタイムで）、ペンシル位置画像を表示する。
【００２３】
そして、ペンシルの位置の変更に連動して更新するように、ペンシル位置画像を表示した状態で、配置位置関係データ取得部は、被検体の頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置がペンシルで指定されることにより、磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する。そして、配置位置関連画像表示制御部は、頭皮表面画像及び脳表面画像中に、送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する。
【００２４】
以上のように、本発明の光生体測定装置によれば、ペンシルの位置を変更すると、ペンシルの位置の変更に連動して更新するように（リアルタイムで）、頭皮表面画像及び脳表面画像中にペンシル位置画像が表示されるので、医師や検査技師等は被検体の脳表面画像におけるペンシル位置画像の位置を観察しながら、測定したい脳の部位からの測定データが得られるように、頭皮表面上における送光プローブと受光プローブとの配置位置を決定することができる。
【００２５】
また、本発明の光生体測定装置は、前記測定データを得るために最終的に決定された頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置である頭皮表面画像及び脳表面画像と配置位置関連画像との位置関係を示す最終配置位置データを記憶部に記憶させる最終配置位置データ取得部と、前記最終配置位置データに基づいて、以前に記憶された最終配置位置関連画像を表示する最終配置位置関連画像表示制御部とを備えるようにしてもよい。
本発明の光生体測定装置によれば、記憶部が、測定データを得るために最終的に決定された頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置である頭皮表面画像及び脳表面画像と配置位置関連画像との位置関係を示す最終配置位置データを記憶しているので、最終配置位置関連画像表示制御部は、最終配置位置データに基づいて、以前に記憶された最終配置位置関連画像を表示することができる。よって、以前に記憶された最終配置位置関連画像を表示することにより、医師や検査技師等は最終配置位置関連画像の位置を観察しながら、以前に測定データを得た脳の部位からの測定データが得られるように、頭皮表面上における送光プローブと受光プローブとの配置位置を決定することができる。
【００２６】
また、本発明の光生体測定装置は、前記ホルダは、複数個の送光プローブと複数個の受光プローブとを有するようにしてもよい。
そして、本発明のホルダ配置支援システムは、被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される受光プローブとを有するホルダと、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、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、前記被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、前記被検体の頭部の設定位置に固定され、前記被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソースと、前記被検体の頭皮表面上の基準位置を指定するための、前記磁界を検出する指定用磁気センサを有するペンシルと、前記被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する基準位置関係取得部と、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中で、少なくとも３個の基準位置画像が入力装置で指定されることにより、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する対応関係データ作成部と、前記ホルダに固定され、前記磁界を検出するホルダ磁気センサとを備える光生体測定装置に使用されるホルダ配置支援システムであって、前記ホルダ上におけるホルダ磁気センサの固定位置と送光プローブ及び受光プローブの固定位置との位置関係を示すホルダ情報データを記憶する記憶システムと、前記ホルダ磁気センサからの検出信号とホルダ情報データとに基づいて、前記磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する配置位置関係データ取得システムと、前記対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する配置位置関連画像表示制御システムとを備え、前記配置位置関連画像表示制御システムは、前記頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置が変更されると、前記配置位置の変更に連動して更新するように、前記配置位置関連画像を表示するようにしている。
【００２７】
さらに、本発明のホルダ配置支援システムは、被検体の頭皮表面上に配置される送光プローブと、当該頭皮表面上に配置される受光プローブとを有するホルダと、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、脳活動に関する測定データを得る送受光部制御部と、前記被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、表示装置に頭皮表面画像及び脳表面画像を表示する３次元形態画像表示制御部と、前記被検体の頭部の設定位置に固定され、前記被検体の頭部を含む周囲の空間に磁界を発生する磁場ソースと、前記被検体の頭皮表面上の基準位置を指定するための、前記磁界を検出する指定用磁気センサを有するペンシルと、前記被検体の頭皮表面上の少なくとも３個の基準位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと少なくとも３個の基準位置との位置関係を取得する基準位置関係取得部と、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中で、少なくとも３個の基準位置画像が入力装置で指定されることにより、少なくとも３個の基準位置と少なくとも３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する対応関係データ作成部とを備える光生体測定装置に使用されるホルダ配置支援システムであって、前記ペンシルからの検出信号及び対応関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記ペンシルの位置に対応するペンシル位置画像を重畳して表示するペンシル位置画像表示制御システムと、前記被検体の頭皮表面上における送光プローブ及び受光プローブの配置位置がペンシルで指定されることにより、前記ペンシルからの検出信号を得ることで、前記磁場ソースと送光プローブ及び受光プローブの配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する配置位置関係データ取得システムと、前記対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、前記頭皮表面画像及び脳表面画像中に、前記送光プローブ及び受光プローブの配置位置に関係する配置位置関連画像を重畳して表示する配置位置関連画像表示制御システムとを備え、前記ペンシル位置画像表示制御システムは、前記ペンシルの位置が変更されると、前記ペンシルの位置の変更に連動して更新するように、前記ペンシル位置画像を表示するようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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、以下の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ことはいうまでもない。
【００２９】
＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態である光生体測定装置の構成を示すブロック図である。光生体測定装置１は、被検体の頭皮表面上に配置されるファイバホルダ１１と、発光部２と、光検出部３と、被検体の頭部を含む周囲の空間に交流磁界を発生する磁場ソース４と、交流磁界を検出する指定用磁気センサ５ａを先端部に有する棒形状のペンシル５と、光生体測定装置１全体の制御を行う制御部（コンピュータ）２０とにより構成される。
また、図２は、第一の実施形態に係るファイバホルダ１１における１０個の送光プローブ１２と、１０個の受光プローブ１３と、４個のホルダ磁気センサ１４との位置関係を示す平面図である。
そして、図３は、被検体に配置されたファイバホルダ１１と、設定位置（被検体の顎）に固定された磁場ソース４と、医師や検査技師等（図示せず）によって操作されるペンシル５との関係を示す図である。
さらに、図４は、本発明に係る光生体測定装置１により表示されたモニタ画面２３ａの一例を示す図である。モニタ画面２３ａには、頭皮表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとが表示されている。さらに、ポインタ２４ｃと、黒丸で示される送光プローブ配置位置画像（配置位置関連画像）２５と、白丸で示される受光プローブ配置位置画像（配置位置関連画像）２６とが表示されている。なお、頭皮表面画像２４ａは、半透明で表示されている。第一の実施形態では、被検体の頭皮表面上におけるファイバホルダ１１の配置位置を変更すると、配置位置の変更に連動して更新するようにリアルタイムで、送光プローブ配置位置画像２５と受光プローブ配置位置画像２６とが表示されることになる。
【００３０】
磁場ソース４は、例えば、絶縁性で硬質の円柱状のコアに絶縁被覆された導線が巻回されたソレノイド状コイル等で構成されており、交流磁界を発生する。そして、磁場ソース４は、図３に示すように、被検体の頭部を含む周囲の空間に交流磁界を発生するように、被検体の顎である設定位置に固定される。
ペンシル５は、図３に示すように、棒形状であり、その先端部に指定用磁気センサ５ａを有する。指定用磁気センサ５ａは、それぞれのコイル面が直交するように３方向にそれぞれ導線が巻回され、各コイルはそのコイル面に直交する軸方向成分の磁界の強度に比例した検出信号を検出する。そして、医師や検査技師等がペンシル５で被検体の頭皮表面上の３個の基準位置（例えば、鼻根Ｂ１、左耳介Ｂ２、右耳介）を指定することで、後述する基準位置関係取得部３５に検出信号を出力することができるようになっている。
【００３１】
ファイバホルダ１１は、図２に示すように、１０個の送光プローブ１２と、１０個の受光プローブ１３と、４個のホルダ磁気センサ１４とを有する。
１０個の送光プローブ１２と１０個の受光プローブ１３とは、縦方向と横方向とに交互となるように固定されている。１０個の送光プローブ１２は、光を出射するものであり、一方、１０個の受光プローブ１３は、光強度を検出するものである。なお、送光プローブ１２と受光プローブ１３との間の距離は、３０ｍｍである。
４個のホルダ磁気センサ１４は、ファイバホルダ１１の四隅にそれぞれ固定されている。１個のホルダ磁気センサ１４は、指定用磁気センサ５ａと同様に、それぞれのコイル面が直交するように３方向にそれぞれ導線が巻回され、各コイルはそのコイル面に直交する軸方向成分の磁界の強度に比例した検出信号を検出する。そして、４個のホルダ磁気センサ１４は、後述する配置位置関係データ取得部３７に検出信号を常に出力することができるようになっている。
なお、ファイバホルダ１１上における１０個の送光プローブ１２の固定位置と、１０個の受光プローブ１３の固定位置と、４個のホルダ磁気センサ１４の固定位置との位置関係は、後述するホルダ情報データ記憶領域５１に予め記憶されている。これにより、コンピュータ２０では、４個のホルダ磁気センサ１４の位置がわかれば、１０個の送光プローブ１２及び１０個の受光プローブ１３の位置がわかるようになっている。
【００３２】
発光部２は、コンピュータ２０から入力された駆動信号により１０個の送光プローブ１２のうちから選択される１個の送光プローブ１２に光を送光する。上記光としては、近赤外光（例えば、７８０ｎｍ、８０５ｎｍ、８３０ｎｍ）が用いられる。
光検出部３は、１０個の受光プローブ１３で受光した近赤外光（例えば、７８０ｎｍ、８０５ｎｍ、８３０ｎｍ）を個別に検出することにより、１０個の受光信号（測定データ）をコンピュータ２０に出力する。
【００３３】
ＭＲＩ６は、被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを作成する。具体的には、まず、被検体の頭皮表面及び脳表面を撮影することにより、３方向の２次元画像を示す形態映像データを取得する。ここで、形態映像データは、３個の基準位置（例えば、鼻根Ｂ１、左耳介Ｂ２、右耳介）を有する頭皮表面と脳表面とを含む被検体を示すものである。また、形態映像データは、ＭＲ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、頭皮表面を示す形態映像データを抽出することにより、頭皮表面形態画像データを作成するとともに、脳表面を示す形態映像データを抽出することにより、脳表面形態画像データを作成することで、被検体の頭皮表面及び脳表面の位置関係を示す３次元形態画像データを作成する（図５参照）。
なお、上述した抽出する方法としては、例えば、ＭＲ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方法等が挙げられる。このように形態映像データを抽出することにより、頭蓋表面形態画像データ及び脳表面形態画像データを取得するので、鮮明な画像データを取得することができる。
【００３４】
コンピュータ２０においては、ＣＰＵ２１を備え、さらに、メモリ（記憶部）２５と、モニタ画面２３ａ等を有する表示装置２３と、入力装置２２であるキーボード２２ａやマウス２２ｂとが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、発光部２及び光検出部３を制御する送受光部制御部３１と、３次元形態画像表示制御部３３と、ポインタ表示制御部３４と、基準位置関係取得部３５と、対応関係データ作成部３６と、配置位置関係データ取得部３７と、配置位置関連画像表示制御部３８と、最終配置位置データ取得部３９と、最終配置位置関連画像表示制御部４０とを有する。
【００３５】
また、メモリ２５は、ホルダ情報データを記憶するホルダ情報データ記憶領域（記憶システム）５１と、３次元形態画像データを記憶する画像データ記憶領域５２と、最終配置位置データを記憶する最終配置位置データ記憶領域５３とを有する。
ホルダ情報データは、ファイバホルダ１１における４個のホルダ磁気センサ１４の固定位置と、１０個の送光プローブ１２の固定位置と、１０個の受光プローブ１３の固定位置との位置関係を示すデータであり、ＣＡＤで作成された基板設計データ等が挙げられる（図２参照）。
３次元形態画像データは、上述したように、ＭＲＩ６により作成された被検体の映像データから、頭皮表面及び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次元画像データである（図５参照）。
【００３６】
３次元形態画像表示制御部３３は、ＭＲＩ６から被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して画像データ記憶領域５２に記憶させ、３次元形態画像データに基づいて、頭皮表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとをモニタ画面２３ａに表示する制御を行う（図５参照）。これにより、医師や検査技師等は、脳の解剖学的構造に個人差があるが、被検体自身の頭皮表面と脳表面とを正確に認識することができるようになっている。また、医師や検査技師等が入力装置２２を用いて、所望の方向から見た頭皮表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂ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もなっている。なお、３次元形態画像データは、別に設けられたＭＲＩから記憶媒体等を用いて取得されてもよい。
ポインタ表示制御部３４は、モニタ画面２３ａにポインタ２４ｃを表示するとともに、マウス２２ｂから出力された操作信号に基づいて、モニタ画面２３ａに表示されたポインタ２４ｃを移動したり、ポインタ２４ｃで位置を指定したりする制御を行う。
【００３７】
基準位置関係取得部３５は、医師や検査技師等によって被検体の頭皮表面上の３個の基準位置（例えば、鼻根Ｂ１、左耳介Ｂ２、右耳介）がペンシル５で指定されることにより、ペンシル５からの検出信号を得ることで、磁場ソース４と３個の基準位置との位置関係を取得する制御を行う。
対応関係データ作成部３６は、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中で、３個の基準位置（例えば、鼻根Ｂ１、左耳介Ｂ２、右耳介）に対応する３個の基準位置画像（例えば、鼻根画像、左耳介画像、右耳介画像Ｂ３Ｇ）がポインタ２４ｃで指定されることにより、３個の基準位置と３個の基準位置画像との対応関係を示す対応関係データを作成する制御を行う。つまり、コンピュータ２０において、被検体の頭皮表面及び脳表面と、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂとが照合される。
【００３８】
配置位置関係データ取得部３７は、ホルダ磁気センサ１４からの検出信号とホルダ情報データとに基づいて、磁場ソース４と送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する制御を行う（配置位置関係データ取得システム）。
具体的には、４個のホルダ磁気センサ１４からの検出信号を得ることで、磁場ソース４と４個のホルダ磁気センサ１４との位置関係を取得する。４個のホルダ磁気センサ１４の固定位置と、１０個の送光プローブ１２の固定位置と、１０個の受光プローブ１３の固定位置との位置関係を示すホルダ情報データがホルダ情報データ記憶領域５１に記憶されているので、磁場ソース４と、１０個の送光プローブ１２の配置位置と、１０個の受光プローブ１３の配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する。
【００３９】
配置位置関連画像表示制御部３８は、対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中に、送光プローブ１２の配置位置に対応する送光プローブ配置位置画像２５を重畳して表示するとともに、受光プローブ１３の配置位置に対応する受光プローブ配置位置画像２６を重畳して表示する制御を行う（配置位置関連画像表示制御システム、図４参照）。
具体的には、送光プローブ配置位置画像２５を黒丸で表示し、受光プローブ配置位置画像２６を白丸で表示する。これにより、医師や検査技師等は脳表面画像２４ｂにおける送光プローブ配置位置画像２５や受光プローブ配置位置画像２６の位置を観察することにより、現在の配置状態では、脳のどの部位から測定データが得られるかを認識することができるようになっている。
また、頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置が変更されると、配置位置の変更に連動して更新するようにリアルタイムで、例えば、図６に示すように送光プローブ配置位置画像２５’と受光プローブ配置位置画像２６’とを表示することになる。つまり、医師や検査技師等は、現在の配置状態では測定したい部位から測定データが得られないと認識したときには、測定したい部位から測定データが得られるように、被検体の脳表面画像２４ｂにおける送光プローブ配置位置画像２５や受光プローブ配置位置画像２６の位置を観察しながら、頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置を変更することができるようになっている。
さらに、光生体測定装置１では、脳表面画像２４ｂや頭皮表面画像２４ａ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、脳表面画像２４ｂや頭皮表面画像２４ａの移動に伴って、送光プローブ配置位置画像２５と受光プローブ配置位置画像２６とも移動させることになる。
【００４０】
最終配置位置データ取得部３９は、測定データを得るために最終的に決定された頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置である頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂと送光プローブ配置位置画像２５及び受光プローブ配置位置画像２６との位置関係を示す最終配置位置データを最終配置位置データ記憶領域５３に記憶させる制御を行う。
最終配置位置画像表示制御部４０は、最終配置位置データに基づいて、以前に記憶された最終配置位置画像を表示する制御を行う。よって、以前に記憶された最終配置位置関連画像を表示することにより、医師や検査技師等は最終配置位置関連画像の位置を観察しながら、以前に測定データを得た脳の部位からの測定データが得られるように、頭皮表面上における送光プローブ１２と受光プローブ１３との配置位置を決定することができるようにもなっている。
【００４１】
送受光部制御部３１は、発光部２に駆動信号を出力する発光制御部４２と、光検出部３からの受光信号（測定データ）を受ける光検出制御部４３とを有する。
発光制御部４２は、送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を発光部２に出力する制御を行う。例えば、まず、１個の送光プローブ１２に光を０．１５秒間送光させ、次に、他の１個の送光プローブ１２に光を０．１５秒間送光させるように順次、送光プローブ１２に光を送光させる駆動信号を発光部２に出力する。
光検出制御部４３は、１０個の受光プローブ１３から検出された１０個の測定データを光検出部３から受ける制御を行う。
【００４２】
次に、光生体測定装置１により、測定データを得る測定方法について説明する。図７は、光生体測定装置１による測定方法の一例について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、３次元形態画像表示制御部３３は、ＭＲＩ６から被検体の頭皮表面及び脳表面との位置関係を示す３次元形態画像データを取得して、３次元形態画像データに基づいて、頭皮表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとをモニタ画面２３ａに表示する（図５参照）。
次に、ステップＳ１０２の処理において、医師や検査技師等は、磁場ソース４を設定位置（例えば、被検体の顎）に固定するとともに、披検体の頭皮表面上にファイバホルダ１１を配置する。このときは、ファイバホルダ１１を適当な位置に配置すればよい。
【００４３】
次に、ステップＳ１０３の処理において、医師や検査技師等は被検体の頭皮表面上の３個の基準位置（例えば、鼻根Ｂ１、左耳介Ｂ２、右耳介）をペンシル５で指定する。
次に、ステップＳ１０４の処理において、基準位置関係取得部３５は、ペンシル５からの検出信号を得ることで、磁場ソース４と３個の基準位置（例えば、鼻根Ｂ１、左耳介Ｂ２、右耳介）との位置関係を取得する。
次に、ステップＳ１０５の処理において、医師や検査技師等は頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中で、３個の基準位置（例えば、鼻根Ｂ１、左耳介Ｂ２、右耳介）に対応する３個の基準位置画像（例えば、鼻根画像、左耳介画像、右耳介画像Ｂ３Ｇ）をポインタ２４ｃで指定する。
【００４４】
次に、ステップＳ１０６の処理において、対応関係データ作成部３６は、３個の基準位置（例えば、鼻根Ｂ１、左耳介Ｂ２、右耳介）と３個の基準位置画像（例えば、鼻根画像、左耳介画像、右耳介画像Ｂ３Ｇ）との対応関係を示す対応関係データを作成する。
次に、ステップＳ１０７の処理において、配置位置関係データ取得部３７は、ホルダ磁気センサ１４からの検出信号とホルダ情報データとに基づいて、磁場ソース４と送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する。
【００４５】
次に、ステップＳ１０８の処理において、配置位置関連画像表示制御部３８は、対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中に、送光プローブ１２の配置位置に対応する送光プローブ配置位置画像２５を重畳して表示するとともに、受光プローブ１３の配置位置に対応する受光プローブ配置位置画像２６を重畳して表示する（図４参照）。
次に、ステップＳ１０９の処理において、医師や検査技師等は披検体の頭皮表面上でファイバホルダ１１を移動させるか否かを判断する。医師や検査技師等は、現時点でのファイバホルダ１１の配置位置では測定したい脳の部位からの測定データを得られないため、披検体の頭皮表面上でファイバホルダ１１を移動させると判断したときには、ステップＳ１０７の処理に戻る。このとき、配置位置関連画像表示制御部３８は、頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置が変更されると、配置位置の変更に連動して更新するようにリアルタイムで、送光プローブ配置位置画像２５’と受光プローブ配置位置画像２６’とを表示する（図６参照）。
一方、医師や検査技師等は、現時点でのファイバホルダ１１の配置位置で測定したい脳の部位からの測定データを得ることができるため、披検体の頭皮表面上でファイバホルダ１１を移動させないと判断したときには、ステップＳ１１０の処理において、最終配置位置データ取得部３９は、測定データを得るために最終的に決定された頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置である頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂと送光プローブ配置位置画像２５及び受光プローブ配置位置画像２６との位置関係を示す最終配置位置データを最終配置位置データ記憶領域５３に記憶させる。
【００４６】
次に、ステップＳ１１１の処理において、発光制御部４２及び光検出制御部４３は、発光部２に駆動信号を出力するとともに、光検出部３からの受光信号（測定データ）を受ける。
ステップＳ１１１の処理が終了したときには、本フローチャートを終了させる。
【００４７】
以上のように、光生体測定装置１によれば、頭皮表面上における送光プローブ１２と受光プローブ１３との配置位置を変更すると、配置位置の変更に連動して更新するようにリアルタイムで、送光プローブ配置位置画像２５と受光プローブ配置位置画像２６とが表示されるので、医師や検査技師等は被検体の脳表面画像２４ｂにおける送光プローブ配置位置画像２５及び受光プローブ配置位置画像２６を観察しながら、測定したい脳の部位からの測定データが得られるように、頭皮表面上における送光プローブ１２と受光プローブ１３との配置位置を決定することができる。
また、本発明の光生体測定装置１によれば、最終配置位置データ記憶領域５４が、測定データを得るために最終的に決定された頭皮表面上における送光プローブ１２と受光プローブ１３との配置位置である頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂと送光プローブ配置位置画像２５及び受光プローブ配置位置画像２６との位置関係を示す最終配置位置データを記憶しているので、以前に記憶された最終配置位置画像を表示することができる。これにより、医師や検査技師等は最終配置位置関連画像を観察しながら、以前に測定データを得た脳の部位からの測定データが得られるように、頭皮表面上における送光プローブ１２と受光プローブ１３との配置位置を決定することができる。
【００４８】
＜第二の実施形態＞
図８は、本発明の一実施形態である光生体測定装置の構成の他の一例を示すブロック図である。光生体測定装置６０は、ファイバホルダ６１と、発光部２と、光検出部３と、被検体の頭部を含む周囲の空間に交流磁界を発生する磁場ソース４と、交流磁界を検出する指定用磁気センサ５ａを先端部に有する棒形状のペンシル５と、光生体測定装置６０全体の制御を行うコンピュータ７０と、ＭＲＩ６とにより構成される。なお、上述した光生体測定装置１と同様のものについては、同じ符号を付している。
また、図９は、第二の実施形態に係るファイバホルダ６１における１０個の送光プローブ１２と、１０個の受光プローブ１３との位置関係を示す平面図である。なお、第二の実施形態では、１０個の送光プローブ１２と１０個の受光プローブ１３とは、ファイバホルダ６１に対して移動可能に形成されていてもよい。
さらに、図１０は、本発明に係る光生体測定装置６０により表示されたモニタ画面２３ａの一例を示す図である。モニタ画面２３ａには、頭皮表面画像２４ａと脳表面画像２４ｂとが表示されている。さらに、ポインタ２４ｃとペンシル位置画像２７とが表示されている。第二の実施形態では、ペンシル５の位置を変更するとリアルタイムで、ペンシル５の位置の変更に連動して更新するように、ペンシル位置画像２７が表示されることになる。
【００４９】
コンピュータ７０においては、ＣＰＵ２１を備え、さらに、メモリ２５と、モニタ画面２３ａ等を有する表示装置２３と、入力装置２２であるキーボード２２ａやマウス２２ｂとが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、発光部２及び光検出部３を制御する送受光部制御部３１と、３次元形態画像表示制御部３３と、ポインタ表示制御部３４と、基準位置関係取得部３５と、対応関係データ作成部３６と、配置位置関係データ取得部７１と、配置位置関連画像表示制御部７２と、最終配置位置データ取得部３９と、最終配置関連位置画像表示制御部４０と、ペンシル位置画像表示制御部７３とを有する。
【００５０】
ペンシル位置画像表示制御部７３は、ペンシル５からの検出信号及び対応関係データに基づいて、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中に、ペンシル５の位置に対応するペンシル位置画像２７を重畳して表示する制御を行う（ペンシル位置画像表示制御システム、図１０参照）。
これにより、医師や検査技師等は、被検体の頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置をペンシル５で指定して、脳表面画像２４ｂにおけるペンシル位置画像２７の位置を観察することにより、現在の配置状態では、脳のどの部位から測定データが得られるかを認識する。
また、ペンシル５の位置が変更されると、ペンシル５の位置の変更に連動して更新するようにリアルタイムで、例えば、図１１に示すようにペンシル位置画像２７’を表示することになる。つまり、医師や検査技師等は、現在の配置状態では測定したい部位から測定データが得られないと認識したときには、測定したい部位から測定データが得られるように、被検体の脳表面画像２４ｂにおけるペンシル位置画像２７の位置を観察しながら、頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置を変更することができるようになっている。
【００５１】
配置位置関係データ取得部７１は、被検体の頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置がペンシル５で指定されることにより、ペンシル５からの検出信号を得ることで、磁場ソース４と送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する制御を行う（配置位置関係データ取得システム）。
具体的には、被検体の頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置がペンシル５で指定された状態で、ペンシル５からの検出信号を得ることにより、磁場ソース４と送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置との位置関係を取得する。
配置位置画像表示制御部７２は、対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中に、送光プローブ１２の配置位置に対応する送光プローブ配置位置画像２５を重畳して表示するとともに、受光プローブ１３の配置位置に対応する受光プローブ配置位置画像２６を重畳して表示する制御を行う（配置位置関連画像表示制御システム）。
【００５２】
次に、光生体測定装置６０により、測定データを得る測定方法について説明する。図１２は、光生体測定装置６０による測定方法の一例について説明するためのフローチャートである。なお、ステップＳ２０１〜２０６の処理は、光生体測定装置１のステップＳ１０１〜１０６の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００５３】
ステップＳ２０７の処理において、ペンシル位置画像表示制御部７３は、ペンシル５からの検出信号及び対応関係データに基づいて、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中に、ペンシル５の位置に対応するペンシル位置画像２７を重畳して表示する（図１０参照）。
次に、ステップＳ２０８の処理において、医師や検査技師等はペンシル５を移動させる。
次に、ステップＳ２０９の処理において、ペンシル位置画像表示制御部７３は、ペンシル５からの検出信号及び対応関係データに基づいて、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中に、ペンシル５の位置に対応するペンシル位置画像２７を重畳して表示する（図１１参照）。つまり、ペンシル５の位置が変更されると、ペンシル５の位置の変更に連動して更新するようにリアルタイムで、ペンシル位置画像２７を表示することになる。
【００５４】
次に、ステップＳ２１０の処理において、医師や検査技師等は被検体の頭皮表面上における送光プローブ１２又は受光プローブ１３の配置位置をペンシル５で指定する。
次に、ステップＳ２１１の処理において、配置位置関係データ取得部７１は、ペンシル５からの検出信号を得ることで、磁場ソース４と送光プローブ１２又は受光プローブ１３の配置位置との位置関係を示す配置位置関係データを取得する。
次に、ステップＳ２１２の処理において、医師や検査技師等は被検体の頭皮表面上における送光プローブ１２又は受光プローブ１３の配置位置をペンシル５でまだ指定するか否かを判断する。医師や検査技師等は被検体の頭皮表面上における送光プローブ１２又は受光プローブ１３の配置位置をペンシル５でまだ指定すると判断したときには、ステップＳ２０８の処理に戻る。
一方、医師や検査技師等は被検体の頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置をペンシル５でもう指定しないと判断したときには、ステップＳ２１３の処理において、配置位置関連画像表示制御部７２は、対応関係データ及び配置位置関係データに基づいて、頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂ中に、送光プローブ１２の配置位置に対応する送光プローブ配置位置画像２５を重畳して表示するとともに、受光プローブ１３の配置位置に対応する受光プローブ配置位置画像２６を重畳して表示する。
【００５５】
次に、ステップＳ２１４の処理において、最終配置位置データ取得部３９は、測定データを得るために最終的に決定された頭皮表面上における送光プローブ１２及び受光プローブ１３の配置位置である頭皮表面画像２４ａ及び脳表面画像２４ｂと送光プローブ配置位置画像２５及び受光プローブ配置位置画像２６との位置関係を示す最終配置位置データを最終配置位置データ記憶領域５３に記憶させる。
次に、ステップＳ２１５の処理において、発光制御部４２及び光検出制御部４３は、発光部２に駆動信号を出力するとともに、光検出部３からの受光信号（測定データ）を受ける。
ステップＳ２１５の処理が終了したときには、本フローチャートを終了させる。
【００５６】
以上のように、光生体測定装置６０によれば、ペンシル５の位置を変更すると、ペンシル５の位置の変更に連動して更新するようにリアルタイムで、ペンシル位置画像２７が表示されるので、医師や検査技師等は脳表面画像２４ｂにおけるペンシル位置画像２７を観察しながら、測定したい脳の部位からの測定データが得られるように、頭皮表面上における送光プローブ１２と受光プローブ１３との配置位置を決定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、脳内の各部位の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を測定することにより、生体の組織が正常であるか否かを診断するための酸素モニタや光脳機能イメージング装置等として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態である光生体測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第一の実施形態に係るファイバホルダにおける１０個の送光プローブと、１０個の受光プローブと、４個のホルダ磁気センサとの位置関係を示す平面図である。
【図３】被検体に配置されたファイバホルダと、設定位置に配置された磁場ソースと、医師や検査技師等によって操作されるペンシルとの関係を示す図である。
【図４】本発明に係る光生体測定装置により表示されたモニタ画面の一例を示す図である。
【図５】３次元形態画像データを示す図である。
【図６】本発明に係る光生体測定装置１により表示されたモニタ画面の他の一例を示す図である。
【図７】光生体測定装置１による測定方法の一例について説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態である光生体測定装置の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図９】第二の実施形態に係るファイバホルダにおける１０個の送光プローブと、１０個の受光プローブとの位置関係を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る光生体測定装置６０により表示されたモニタ画面２３ａの一例を示す図である。
【図１１】本発明に係る光生体測定装置６０により表示されたモニタ画面２３ａの一例を示す図である。
【図１２】光生体測定装置６０による測定方法の一例について説明するためのフローチャートである。
【図１３】一対の送光プローブ及び受光プローブと、脳の測定部位との関係を示す図である。
【図１４】ヒトの脳の大脳皮質の一例を示す図である。
【図１５】国際１０−２０法について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５９】
１、６０：光生体測定装置
４：磁場ソース
５：ペンシル
１１：ファイバホルダ
１２：送光プローブ
１３：受光プローブ
１４：ホルダ磁気センサ
２２：入力装置
２３：表示装置
２５：送光プローブ配置位置画像（配置位置関連画像）
２６：受光プローブ配置位置画像（配置位置関連画像）
３１：送受光部制御部
３３：３次元形態画像表示制御部
３５：基準位置関係取得部
３６：対応関係データ作成部
３７：配置位置関係データ取得部
３８：配置位置関連画像表示制御部
Ｔ：送光点
Ｒ：受光点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１０】
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【図１１】
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