本发明专利技术分离、除去包含在NIRS信号中的皮肤血流的影响，抽出脑或大脑皮质起因的信号。进而，能够在考虑到个人差异的基础上通用地分离脑起因、皮肤起因信号。在本发明专利技术的生物体光测量装置中，为了分离脑起因的信号和皮肤起因的信号，而配置发光器和受光器，使得实现多个照射-检测器间距离（SD距离）的测量，并且各受光器受光的光在灰白质中传播。使用各测量点的数据实施独立成分分析（ICA），使用各分离成分的加权值的SD距离依赖性，判断各个独立成分是脑起因的还是皮肤起因。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在使用了可视光或近红外光的生物体光测量装置中分离/除去与信号成分混合的皮肤血流成分等表层成分的影响的技术。
技术介绍
使用了近红外分光 法的脑功能测量装置能够作为医疗用和研究用设备，或者用于教育效果、康复训练效果的确认、家庭中的健康管理、商品监视等市场调查。另外，能够通过同样的方法用于组织氧饱和度测量、肌肉的氧代谢测量。进而，以果实的糖度测量为首，还能够用于一般的吸收分光装置。在使用了现有的近红外分光法(NIRS)的脑功能测量装置中，有光地貌法(0T:Optical topography),其无侵扰地对人的脑的表层附近的局部血液动态变化进行图像化。光地貌法是以下的方法，即向被检测体照射属于从可视到红外的区域的波长的光，通过光检测器从离开数厘米的点检测通过了被检测体内部的光，测量血红蛋白浓度变化量(或血红蛋白浓度与光路长度的积的变化量)，并二维地图像化(例如参照专利文献1、非专利文献I)。与核磁共振图像法(MR1:Megnetic resonance imaging)、阳电子断层摄影法(PET:Positron emission tomography)等脑功能测量技术相比，具有对被检测者的约束性低的特征。在临床现场，进行语言功能、视觉功能等的测量。有以下的报告，即在通过包含光地貌法的使用NIRS的无侵扰光脑功能成像得到的光检测信号和生物体信号(以下称为NIRS信号)中，由于从头皮上照射光，有可能受到头皮中的皮肤血流变动的影响。考虑到这样的皮肤血流的影响，对抽出/除去这些成分的方法进行了研究。这许多成分都是通过多个照射-检测器(发光器-受光器)间距离(以下称为SD (Source Detector:源检测器)距离)方式取得来自深度不同的部位的信号成分，要使用它们除去被认为对浅层部分的测量数据产生影响的皮肤血流信号的成分。以下，将在多个SD距离处进行测量的方式称为多SD方式。例如，有按照短SD距离、长SD距离分别使用头皮和脑(灰白质)中的光路长度，通过联立方程式确定头皮和脑(灰白质)中的吸收系数的方法(例如参照专利文献2)。但是，在该方法中，必须假定头部构造为2层模型，进而假定各层的部分平均光路长度，但难以推测被检测体的光路长度。另外，提出了使用了适应性滤波器的减法方法，在该方法中，通过从长SD距离的测量数据(以下称为长SD数据)减去短SD距离的测量数据乘以适当的系数所得的值，来除去皮肤血流信号(例如参照非专利文献3)。另外，作为使用了线性回归的减法方法，提出了通过从长SD数据减去使短SD数据线性回归到长SD数据所得的拟合信号来求出脑活动信号的方法(例如参照非专利文献4)。作为与之相关联的技术，揭示了以下的方法。在专利文献2中，其目的在于:提供一种光测量装置，使用具有多个发光探头、多个受光探头的收发光部，能够除去皮肤血流等的不需要的信息，具有以下的方法，即以中点相等的方式配置多个照射-检测器对，实施测量，通过运算处理除去不需要的信息。另外，在专利文献3中，有以下的方法，即通过在针对一个光源使用2个检测器的装置结构中，适当地区别从2个检测器得到的信息，没有因与相邻的组织的重叠等引起的影响地，得到其特征主要在于脑组织自身内的状态的结果。进而，在专利文献4、5、6中，有以下的方法，SP计算吸光度变化，根据长SD数据和短SD数据进行减法等运算。其中，在这些方法中，存在以下所述的问题。第一，存在难以解决各SD距离的测量数据之间的减法等运算中的各种系数的问题。在这样的运算中，各种系数对结果产生影响，因此，必须设定适当的值。另外，在取得短SD数据时，偶尔将SD距离设为IOmm以下，取得不由脑血流决定而只由皮肤的吸收变化决定的信号成分，因此，脑、皮肤起因的成分的振幅比未知，难以决定运算中的适当的系数。为了对包含皮肤的贡献和脑的贡献在内的长SD测量数据适当地进行修正，必须知道皮肤/脑的各贡献率和光路长度比。进而，在使短SD数据拟合长SD数据时，在皮肤血流信号和脑血流信号不独立的情况，即皮肤血流信号和脑血流信号存在相关性的情况下，无法排除从长SD数据中除去了脑血流信号的可能性。作为不基于多SD方式的方法，研究了使用信号分离方法的脑活动的抽出方法。例如，有以下的研究，即使使用独立成分分析(ICA:Independent Component Analysis)抽出的各独立成分的空间内的均匀度(广域性)特性化，与均匀度高的成分同时测量的LDF的信号表现出非常高的相关性(参照非专利文献5)。在该研究中，不使用任务时间等信息，而试着只根据NIRS信号的独立性和空间分布来分离皮肤血流。作为关联专利，在专利文献7中，揭示了通过独立成分分析将信号分离为多个独立成分，利用它们的广域性，除去不需要的成分的方法，在专利文献8中，揭示了通过独立成分分析将信号分离为多个独立成分，利用脑功能测量信号以外的参照信号，除去不需要的成分的方法。在其假定不成立的情况下，难以应用。由此，需要一种用于分离脑起因、皮肤起因的信号的更全面并且通用的分析方法和装置结构。专利文献1:特开平9-019408号公报专利文献2:特开 2008-64675号公报专利文献3:特表2002-527134号公报专利文献4:美国专利第7072701B2号说明书专利文献5:美国专利第5349961号说明书专利文献6:美国专利第5902235号说明书专利文献7:特开2005-245636号公报专利文献8:特开2006-280421号公报专利文献9:特开2001-178708号公报非专利文献非专利文献l:A.Maki et al., “Spatial and temporal analysisof human motor activity using noninvasive NIR topography, ^MedicalPhysics, Vol.22，N0.12，p.1997 — 2005 (1995 年)非专利文献2: R.B.Saager and A.J.Berger:Direct characterization andremoval of interfering absorption trends in two-layer turbid media:J.0pt.Soc.Am.A Opt.1mage.Sc1.Vis.22 (9)，p.1874-1882 (2005)非专利文献3:Q.Zhang，E.N.Brown and G.E.Strangman !Adaptive filteringfor global interference cancellation and real-time recovery of evoked brainactivity:a Monte Carlo simulation study:J.Biomed.0pt.12 (4)，044014 (2007)非专利文献4:V.Toronov，etal.:Study of local cerebral hemodynamicsby frequency-domain near-1nfrared spectro scopy and correlation withsimultaneous本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.06 JP 2010-1538011.一种生物体光测量装置，其特征在于，具备: 用于向被检测体照射光的一个或多个光照射单元； 一个或多个光检测单元，用于在上述被检测体上的检测点处，检测从上述一个或多个光照射单元照射到上述被检测体上的照射点并在被检测体内传播而来的光； 控制部，用于控制上述一个或多个光照射单元、上述一个或多个光检测单元； 分析部，用于对通过上述一个或多个光检测单元得到的信号进行分析； 显示部，用于显示上述分析部的分析结果，其中 上述光照射单元和上述光检测单元分别被配置在上述被检测体上，使得上述被检测体上的被定义为上述照射点与上述检测点之间的距离的SD距离至少有2种以上， 上述分析部从通过上述光照射单元和上述光检测单元的组合测量出的多个测量数据中，使用信号分离方法，抽出一个或多个分离成分，将各个上述分离成分的SD距离依存性作为基准，选择上述分离成分，使用选择出的上述分离成分，重构测量数据。2.根据权利要求1所述的生物体光测量装置，其特征在于， 上述SD距离依存性是针对上述SD距离或灰质中的部分光路长度，对上述一个或多个分离成分的由振幅值、振幅值标准偏差、各个测量点的加权值中的至少一个所决定的函数值进行绘图并实施递归分析时的递归曲线的模型式的参数。3.根据权利要求2所述的生物体光测量装置，其特征在于， 上述分析部使用上述参数 ，计算上述被检测体的浅部和深部均含有的成分的深部或浅部的贡献率，使用与上述贡献率成正比的加权，重构深部成分和浅部成分。4.根据权利要求1所述的生物体光测量装置，其特征在于， 上述一个或多个光检测单元被配置成检测在上述被检测体上位于从该光检测单元起半径60mm以内的上述多个光照射单元发出的信号中的上述SD距离不同的至少2个光照射单元发出的信号。5.根据权利要求1所述的生物体光测量装置，其特征在于， 上述一个或多个光检测单元在不同的定时检测至少2种从上述多个光照射单元发出的信号。6.根据权利要求1所述的生物体光测量装置，其特征在于， 上述一个或多个光检测单元被配置成检测从上述一个或多个光照射单元照射并在上述被检测体的灰质中传播的光。7.根据权利要求2所述的生物体光测量装置，其特征在于， 上述函数值是g (w, u, O ) =WX (u2+ O 2) (0.5)、或g (w) =w (其中，w是上述加权值，u是上述分离成分的振幅平均值，σ是上述分离成分的振幅值标准偏差)。8.根据权利要求1所述的生物体光测量装置，其特征在于， ...
【专利技术属性】
技术研发人员：舟根司，敦森洋和，桂卓成，木口雅史，高寺毅，藤原伦行，
申请(专利权)人：株式会社日立医疗器械，
类型：
国别省市：
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