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JP2006239444A5 - - Google Patents

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JP2006239444A5
JP2006239444A5 JP2006127640A JP2006127640A JP2006239444A5 JP 2006239444 A5 JP2006239444 A5 JP 2006239444A5 JP 2006127640 A JP2006127640 A JP 2006127640A JP 2006127640 A JP2006127640 A JP 2006127640A JP 2006239444 A5 JP2006239444 A5 JP 2006239444A5
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Description

血管の画像化装置および血管の識別装置並びに散乱流体の流速測定装置Blood vessel imaging device, blood vessel identification device, and scattering fluid flow velocity measurement device

本発明は、血管を画像化して示す装置に関し、特に詳細には、動脈と静脈の一方を他方と識別して画像化する装置に関するものである。
また本発明は、動脈と静脈とを明確に識別することができる装置に関するものである。
The present invention relates to an apparatus for imaging a blood vessel, and more particularly to an apparatus for distinguishing and imaging one of an artery and a vein from the other.
The present invention also relates to a device that can clearly distinguish an artery and a vein.

さらに本発明は、動脈血や静脈血等の散乱流体(光を散乱させる流体)の流速を測定する装置に関するものである。   Furthermore, the present invention relates to an apparatus for measuring the flow velocity of scattering fluid (fluid that scatters light) such as arterial blood and venous blood.

臨床においては、動脈と静脈の一方を他方と識別して画像化する要求が広く存在する。例えば、動脈硬化は一般に末梢部から起こるので、この末梢部の動脈内径像を静脈像と識別して画像化できれば、それは動脈硬化に対する診断情報として活用することができる。   In the clinic, there is a wide demand for distinguishing one of an artery and a vein from another and imaging it. For example, arteriosclerosis generally occurs from the peripheral part. If the arterial inner diameter image of the peripheral part can be identified and imaged as a vein image, it can be used as diagnostic information for arteriosclerosis.

従来、血管を画像化して示す装置としては、X線血管造影撮影装置が広く知られている。しかしこのX線血管造影撮影は被検者に対する負荷が大きく、その実施には入院を伴うのが普通で、外来で簡単に行なうのは難しいという問題がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, X-ray angiography apparatuses are widely known as apparatuses that image blood vessels. However, this X-ray angiography has a large burden on the subject, and is usually accompanied by hospitalization, and there is a problem that it is difficult to perform it easily in an outpatient setting.

それに対して、非特許文献1に示されるように、光透視によって生体の部位を画像化する技術も提案されている。
日本ME学会雑誌BME Vol.8,No.5,1994,pp41〜50
On the other hand, as shown in Non-Patent Document 1, a technique for imaging a part of a living body by optical transparency has also been proposed.
Journal of the ME Society of Japan BME Vol.8, No.5,1994, pp41-50

しかしこの光透視による画像化技術では、動脈と静脈の一方を他方と明確に識別して画像化することは極めて困難となっている。   However, with this imaging technique based on transillumination, it is extremely difficult to clearly image one of an artery and a vein from the other.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、被検者に対する負荷が少なく、動脈と静脈の一方を他方と明確に識別して画像化することができる装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an apparatus capable of clearly identifying one of an artery and a vein from the other and imaging it with less burden on a subject. To do.

また本発明は、被検者に対する負荷が少なく、動脈と静脈とを明確に識別することができる装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide an apparatus that can clearly discriminate between an artery and a vein with less load on the subject.

さらに本発明は、動脈血や静脈血等の散乱流体(光を散乱させる流体)の流速を正確に測定できる散乱流体の流速測定装置を提供することを目的とする。   A further object of the present invention is to provide a scattering fluid flow rate measuring device capable of accurately measuring the flow rate of scattering fluid (fluid that scatters light) such as arterial blood and venous blood.

本発明による血管の画像化装置は、
生体に計測光を照射する光照射手段と、
照射された前記計測光の、前記生体との相互作用によるスペクトル拡がりに基づいて該生体の動脈および/または静脈を画像化する画像化手段とからなることを特徴とするものである。
A blood vessel imaging device according to the present invention comprises:
A light irradiation means for irradiating a living body with measurement light;
It comprises imaging means for imaging arteries and / or veins of the living body based on the spectrum spread of the irradiated measurement light due to the interaction with the living body.

なお、この本発明による血管の画像化装置において、前記画像化手段としては、生体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号のスペクトルの半値幅を検出し、この半値幅に基づいて動脈および/または静脈を画像化するものが好適に用いられる。 In the blood vessel imaging device according to the present invention , the imaging means detects the frequency component of the measurement light scattered by the living body, detects the half-value width of the spectrum of the frequency component detection signal, What images an artery and / or vein based on a value range is preferably used.

またこの画像化手段として、生体で散乱した計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数から所定幅外れた中心ずれ周波数成分の強度を検出し、この強度に基づいて動脈および/または静脈を画像化するものを用いることもできる。   Further, as this imaging means, the frequency component of the measurement light scattered in the living body is detected, the intensity of the center-shift frequency component deviating from the center frequency of the frequency component detection signal is detected, and the artery and the based on this intensity are detected. It is also possible to use one that images a vein.

またこの画像化手段として、生体で散乱した計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数成分の強度と、この中心周波数から所定幅外れた周波数成分の強度との比を検出し、この比に基づいて前記動脈および/または静脈を画像化するものを用いることもできる。   Also, as this imaging means, the frequency component of the measurement light scattered by the living body is detected, and the ratio between the intensity of the center frequency component of the frequency component detection signal and the intensity of the frequency component that deviates from the center frequency by a predetermined width is detected. However, it is possible to use an image of the artery and / or vein based on this ratio.

さらにこの画像化手段として、生体で散乱した計測光の周波数成分を光ヘテロダイン検出信号に基づいて検出するものも好適に用いられ得る。   Further, as this imaging means, one that detects the frequency component of the measurement light scattered by the living body based on the optical heterodyne detection signal can be suitably used.

一方、本発明による血管の識別装置は、
生体に計測光を照射する光照射手段と、
照射された前記計測光の、前記生体との相互作用によるスペクトル拡がりに基づいて該生体の動脈と静脈とを識別する識別手段とからなることを特徴とするものである。
On the other hand, the blood vessel identification device according to the present invention includes:
A light irradiation means for irradiating a living body with measurement light;
It comprises identification means for discriminating between arteries and veins of the living body based on the spectrum spread of the irradiated measurement light due to the interaction with the living body.

なお、この血管の識別装置において、上記識別手段としては、生体で散乱した計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号のスペクトルの半値幅を検出し、この半値幅に基づいて前記動脈と静脈とを識別するものが好適に用いられる。   In this blood vessel identification device, the identification means detects the frequency component of the measurement light scattered by the living body, detects the half-value width of the spectrum of the frequency component detection signal, and based on this half-value width, the artery What distinguishes a vein from a vein is preferably used.

またこの識別手段として、生体で散乱した計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数から所定幅外れた中心ずれ周波数成分の強度を検出し、この強度に基づいて前記動脈と静脈とを識別するものを用いることもできる。   Further, as the identification means, the frequency component of the measurement light scattered in the living body is detected, the intensity of the center deviation frequency component deviating from the center frequency of the frequency component detection signal is detected, and the artery and the arteries are detected based on this intensity. What distinguishes from a vein can also be used.

またこの識別手段として、生体で散乱した計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数成分の強度と、この中心周波数から所定幅外れた周波数成分の強度との比を検出し、この比に基づいて前記動脈と静脈とを識別するものを用いることもできる。   In addition, as the identification means, the frequency component of the measurement light scattered by the living body is detected, and the ratio between the intensity of the center frequency component of the frequency component detection signal and the intensity of the frequency component deviating from the center frequency by a predetermined width is detected. It is also possible to use one that distinguishes the artery and vein based on this ratio.

さらにこの識別手段として、生体で散乱した計測光の周波数成分を光ヘテロダイン検出信号に基づいて検出するものも好適に用いられ得る。   Furthermore, as this identification means, what detects the frequency component of the measurement light scattered by the living body based on the optical heterodyne detection signal can be suitably used.

他方、本発明による散乱流体の流速測定装置は、
散乱流体に計測光を照射する光照射手段と、
照射された前記計測光の、前記散乱流体との相互作用によるスペクトル拡がりに基づいて該散乱流体の流速を分析する分析手段とからなることを特徴とするものである。
On the other hand, the scattering fluid flow velocity measuring device according to the present invention is:
A light irradiation means for irradiating the scattering fluid with measurement light;
It comprises analysis means for analyzing the flow velocity of the scattering fluid on the basis of the spectrum broadening due to the interaction of the irradiated measurement light with the scattering fluid.

なお、この散乱流体の流速測定装置において、上記分析手段としては、流体で散乱した計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号のスペクトルの半値幅を検出し、この半値幅に基づいて前記流速を分析するものが好適に用いられる。   In this scattering fluid flow velocity measuring device, the analysis means detects the frequency component of the measurement light scattered by the fluid, detects the half-value width of the spectrum of the frequency component detection signal, and based on this half-value width What analyzes the said flow rate is used suitably.

またこの分析手段として、流体で散乱した計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数から所定幅外れた中心ずれ周波数成分の強度を検出し、この強度に基づいて前記流速を分析するものを用いることもできる。   Also, as this analysis means, the frequency component of the measurement light scattered by the fluid is detected, the intensity of the center deviation frequency component deviating from the center frequency of the frequency component detection signal is detected, and the flow velocity is calculated based on this intensity. What is analyzed can also be used.

またこの分析手段として、流体で散乱した計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数成分の強度と、この中心周波数から所定幅外れた周波数成分の強度との比を検出し、この比に基づいて前記流速を分析するものを用いることもできる。   Also, as this analysis means, the frequency component of the measurement light scattered by the fluid is detected, and the ratio between the intensity of the center frequency component of the frequency component detection signal and the intensity of the frequency component deviating from the center frequency by a predetermined width is detected. In addition, a device that analyzes the flow rate based on this ratio can also be used.

さらにこの分析手段として、流体で散乱した計測光の周波数成分を光ヘテロダイン検出信号に基づいて検出するものも好適に用いられ得る。   Further, as this analyzing means, a means for detecting the frequency component of the measurement light scattered by the fluid based on the optical heterodyne detection signal can be suitably used.

まず、本発明の血管の画像化装置による効果について、装置の一つの形態を例に取って説明する。上述のような光ヘテロダイン検出系が出力するビート成分検出信号(ビート信号)は、散乱媒体である生体の散乱の影響を除いて、生体を透過して来た直進光成分あるいはそれに近い散乱光成分のみの強度を示すものとなる。 First, the effect of the blood vessel imaging apparatus of the present invention will be described by taking one form of the apparatus as an example . The beat component detection signal (beat signal) output from the optical heterodyne detection system as described above excludes the influence of scattering of the living body, which is a scattering medium, and the light component traveling straight through the living body or a scattered light component close thereto. It shows only the strength.

そして、計測光を多重散乱させる流体が該計測光の進行方向に対して垂直に流れていると、ビート信号のピーク値が低下するとともに、そのスペクトルが拡がるようになる。図4はこのドプラー拡がりの様子を概略的に示すものである。同図(1)、(2)、(3)、(4)は、(1)の流速ゼロの場合を始めとしてこの順で流速がより速い場合を示しており、図示の通り流速が大であるほどビート信号Iのピーク値はより低下し、またスペクトルのドプラー拡がりはより大きくなる。   When the fluid that multi-scatters the measurement light flows perpendicularly to the traveling direction of the measurement light, the peak value of the beat signal is lowered and the spectrum is expanded. FIG. 4 schematically shows how the Doppler spreads. (1), (2), (3), and (4) show the cases where the flow velocity is higher in this order, starting with the case of zero flow velocity in (1). The peak value of the beat signal I decreases as the time increases, and the Doppler spread of the spectrum increases.

血液も光を多重散乱させる流体であり、したがって、計測光が血管部を透過するとこの現象が生じる。そして、動脈血流の流速は一般的に静脈血流の流速よりも大であるので、計測光が動脈部を透過した場合と静脈部を透過した場合とを比べると、上記ピーク値の低下およびスペクトルの拡がりは、前者の方がより顕著となる。   Blood is also a fluid that scatters light multiple times. Therefore, this phenomenon occurs when measurement light passes through a blood vessel. And since the flow velocity of the arterial blood flow is generally larger than the flow velocity of the venous blood flow, when the measurement light is transmitted through the arterial portion and the case where the measurement light is transmitted through the venous portion, the peak value decreases and The spread of the spectrum is more remarkable in the former.

図5には、上記の点を分かりやすく示してある。図中の曲線aが動脈血流によるビート信号Iのスペクトル拡がりを示し、曲線bが静脈血流によるビート信号Iのスペクトル拡がりを示している。そこで、例えば同図中に曲線cで示す通過特性のバンドパスフィルター(BPF)を用いて、ビート信号Iの中心周波数ωから所定幅Δfだけ外れた周波数(ω+Δf)近辺の帯域の成分を検出し、検出された中心ずれビート信号と所定の閾値との大小関係に基づいて画像信号を生成すれば、動脈部分のみ、あるいは静脈部分のみを画像化することができる。   FIG. 5 shows the above points in an easy-to-understand manner. A curve a in the figure shows the spectrum spread of the beat signal I due to the arterial blood flow, and a curve b shows the spectrum spread of the beat signal I due to the venous blood flow. Therefore, for example, a bandpass filter (BPF) having a pass characteristic indicated by a curve c in the figure is used to detect a band component in the vicinity of a frequency (ω + Δf) that deviates from the center frequency ω of the beat signal I by a predetermined width Δf. If an image signal is generated based on the magnitude relationship between the detected center-shift beat signal and a predetermined threshold value, only the arterial portion or only the vein portion can be imaged.

すなわち、例えば図5においてdで示すような閾値を設定し、それよりも大きい中心ずれビート信号のみから画像信号を生成すれば、動脈部分のみを示す画像信号が得られる。それに対して、上記閾値よりも小さい中心ずれビート信号のみから画像信号を生成すれば、静脈部分のみを示す画像信号が得られる。   That is, for example, if a threshold value as indicated by d in FIG. 5 is set and an image signal is generated only from a center shift beat signal larger than that, an image signal indicating only the arterial portion can be obtained. On the other hand, if an image signal is generated only from a center shift beat signal smaller than the threshold value, an image signal indicating only the vein portion can be obtained.

なお、さらに詳しく考えると、動脈血流によるビート信号Iのスペクトル拡がりは一定ではない。つまり図6に示す通り、動脈最高血流によるビート信号Iのスペクトル拡がりは曲線a−1のようなものとなるのに対し、動脈最低血流によるビート信号Iのスペクトル拡がりは曲線a−2のようなものとなる。そして、この曲線a−2が示す動脈最低血流によるビート信号Iのスペクトル拡がりは、曲線cで示すバンドパスフィルター(BPF)の通過帯域内に限れば、曲線bで示す静脈血流によるビート信号Iのスペクトル拡がりと近似しているので、これら両者の識別が困難になることもある。   In more detail, the spectrum spread of the beat signal I due to arterial blood flow is not constant. That is, as shown in FIG. 6, the spectrum spread of the beat signal I due to the highest blood flow of the artery is as shown by the curve a-1, whereas the spectrum spread of the beat signal I due to the lowest blood flow of the artery is that of the curve a-2. It will be like that. If the spectrum spread of the beat signal I due to the minimum arterial blood flow indicated by the curve a-2 is limited to the band pass filter (BPF) indicated by the curve c, the beat signal due to the venous blood flow indicated by the curve b is shown. Since it is approximated to the spectrum spread of I, it may be difficult to distinguish both of them.

そこで、前述したように、ビート成分検出信号の脈動によるスペクトル拡がりがほぼ一定の位相となる時点(最も好ましくは動脈最高血流が生じる時点)を同位相点検出手段によって検出し、同期検出手段によりこの検出時点における中心ずれビート信号をサンプリングして、その中心ずれビート信号を画像信号生成手段に入力させれば、動脈部分と静脈部分とを互いに明確に識別して画像化できるようになる。   Therefore, as described above, the time point when the spectrum spread due to the pulsation of the beat component detection signal has a substantially constant phase (most preferably the time point when the highest blood flow of the artery occurs) is detected by the in-phase point detection means, and the synchronization detection means By sampling the center shift beat signal at the time of detection and inputting the center shift beat signal to the image signal generation means, the arterial portion and the vein portion can be clearly identified and imaged.

他方、前記光源手段として、計測光を発する複数の発光部が1次元または2次元的に並設されてなるものを用いるとともに、光ヘテロダイン検出系として、上記複数の発光部からの計測光の各々のビート成分を並列検出可能なものを用いて、これらの光源手段および光ヘテロダイン検出系によって走査手段の少なくとも一部を構成させれば、計測光の機械的な走査が1次元方向について、あるいは2次元方向とも不要になり、走査速度つまりは画像化速度が向上する。先に述べたような同期検出を行なう場合は、中心ずれビート信号のサンプリングに時間がかかりがちであるから、上記のようにして計測光の機械的走査を省くのが特に望ましい。   On the other hand, as the light source means, one in which a plurality of light emitting units emitting measurement light are arranged one-dimensionally or two-dimensionally is used, and each of the measurement light from the plurality of light emitting units is used as an optical heterodyne detection system. If the at least part of the scanning means is constituted by the light source means and the optical heterodyne detection system using a component capable of detecting the beat components in parallel, the mechanical scanning of the measuring light is performed in the one-dimensional direction or 2 The dimensional direction is not required, and the scanning speed, that is, the imaging speed is improved. When performing synchronization detection as described above, sampling of the center-shift beat signal tends to take time, so it is particularly desirable to omit the mechanical scanning of the measurement light as described above.

次に、本発明の血管の画像化装置による効果について、装置の別の形態を例に取って説明する。上述のような光ヘテロダイン検出系が出力するビート成分検出信号(ビート信号)は、散乱媒体である生体の散乱の影響を除いて、生体を透過して来た直進光成分あるいはそれに近い散乱光成分のみの強度を示すものとなる。 Next, the effect of the blood vessel imaging apparatus of the present invention will be described taking another form of the apparatus as an example . The beat component detection signal (beat signal) output from the optical heterodyne detection system as described above excludes the influence of scattering of the living body, which is a scattering medium, and the light component traveling straight through the living body or a scattered light component close thereto. It shows only the strength.

そして、計測光を多重散乱させる流体が該計測光の進行方向に対して垂直に流れていると、ビート信号のピーク値が低下するとともに、そのスペクトルが拡がるようになる。図11はこのドプラー拡がりの様子を概略的に示すものである。同図(1)、(2)、(3)、(4)は、(1)の流速ゼロの場合を始めとしてこの順で流速がより速い場合を示しており、図示の通り流速が大であるほどビート信号Iのピーク値はより低下し、またスペクトルのドプラー拡がりはより大きくなる。以上は、先に説明した形態の血管の画像化装置におけるのと同様である。 When the fluid that multi-scatters the measurement light flows perpendicularly to the traveling direction of the measurement light, the peak value of the beat signal is lowered and the spectrum is expanded. FIG. 11 schematically shows how the Doppler spreads. (1), (2), (3), and (4) show the cases where the flow velocity is higher in this order, starting with the case of zero flow velocity in (1). The peak value of the beat signal I decreases as the time increases, and the Doppler spread of the spectrum increases. The above is the same as in the blood vessel imaging apparatus of the form described above .

そこで、ビート信号の中心周波数ωの成分の信号強度I(ω)と、そこから所定幅Δf外れた中心ずれ周波数(ω+Δf)の成分の信号強度I(ω+Δf)との比について考えると、この強度比I(ω+Δf)/I(ω)は流体流速vに応じて、大略、図12に示すように変化する。   Therefore, considering the ratio between the signal intensity I (ω) of the component of the center frequency ω of the beat signal and the signal intensity I (ω + Δf) of the component of the center shift frequency (ω + Δf) deviating from the predetermined width Δf therefrom, this intensity is considered. The ratio I (ω + Δf) / I (ω) changes approximately as shown in FIG. 12 according to the fluid flow velocity v.

血液も光を多重散乱させる流体であり、したがって、計測光が血管部を透過する際にもこの現象が生じる。そして、動脈血流の流速は一般的に静脈血流の流速よりも大であるので、計測光が動脈部を透過した場合と静脈部を透過した場合とを比べると、前者の場合の方が上記強度比I(ω+Δf)/I(ω)がより大きくなる。   Blood is also a fluid that scatters light multiple times. Therefore, this phenomenon also occurs when measurement light passes through a blood vessel. And since the flow velocity of arterial blood flow is generally larger than the flow velocity of venous blood flow, when the measurement light is transmitted through the arterial part and the case where the measurement light is transmitted through the venous part, the former case is more The intensity ratio I (ω + Δf) / I (ω) becomes larger.

なおビート信号の値そのものは、計測光が生体を透過する際の吸収や散乱による減衰の影響を受けて変動するが、上述の強度比I、つまり強度I(ω+Δf)を中心周波数成分の強度I(ω)で正規化した値は、計測光減衰の影響を補償して、基本的に血流速のみに応じて上記のように変化する。   The value of the beat signal itself varies under the influence of attenuation due to absorption and scattering when the measurement light passes through the living body. However, the intensity ratio I described above, that is, the intensity I (ω + Δf) is used as the intensity I of the center frequency component. The value normalized by (ω) compensates for the influence of measurement light attenuation and basically changes as described above according to only the blood flow velocity.

そこで、画像信号生成手段において、計測光の走査毎位置に求められる信号強度比I(ω+Δf)/I(ω)の値に基づいて、例えばその値が大であるほど大きい値を取るような画像信号を生成すれば、動脈部分と静脈部分とを互いに濃度や輝度で明確に識別して画像化できるようになる。   Therefore, based on the value of the signal intensity ratio I (ω + Δf) / I (ω) obtained at the scanning light scanning position in the image signal generation means, for example, an image that takes a larger value as the value becomes larger. If the signal is generated, the arterial portion and the vein portion can be clearly identified from each other by density and luminance and imaged.

次に、本発明の血管の画像化装置による効果について、装置のさらに別の形態を例に取って説明する。上述した信号強度比I(ω+Δf)/I(ω)は、ビート信号のスペクトル波形と対応したものであるから、この信号強度比の代わりにビート信号のスペクトル波形に基づいて画像信号を生成しても、動脈部分と静脈部分とを互いに識別して画像化することができる。本形態の血管の画像化装置は、そのようにして画像化を行なうものである。 Next, the effect of the blood vessel imaging apparatus of the present invention will be described by taking still another embodiment of the apparatus as an example . Since the signal intensity ratio I (ω + Δf) / I (ω) described above corresponds to the spectrum waveform of the beat signal, an image signal is generated based on the spectrum waveform of the beat signal instead of the signal intensity ratio. Also, the arterial portion and the vein portion can be distinguished from each other and imaged. The blood vessel imaging apparatus of this embodiment performs imaging in this way.

すなわちこの形態の血管の画像化装置では、ビート信号のスペクトルの、中心周波数成分に対して所定強度となる2つの周波数成分間のスペクトル幅(例えばスペクトルの半値幅)に基づいて画像信号を生成している。このようなスペクトル幅は、図11の(1)〜(4)から明らかな通り流体流速が速いほどより大となるので、例えば、このスペクトル幅が大であるほど大きい値を取るような画像信号を生成すれば、動脈部分と静脈部分とを互いに濃度や輝度で明確に識別して画像化できるようになる。 That is, the blood vessel imaging apparatus of this embodiment generates an image signal based on the spectrum width (for example, the half-value width of the spectrum) between two frequency components having a predetermined intensity with respect to the center frequency component of the spectrum of the beat signal. ing. As apparent from (1) to (4) of FIG. 11, such a spectral width becomes larger as the fluid flow velocity becomes faster. For example, an image signal that takes a larger value as the spectral width becomes larger. Can be generated by clearly distinguishing the arterial portion and the vein portion from each other by density and brightness.

なお上記半値幅等のスペクトル幅も、前述した計測光の吸収や散乱による減衰を補償して、基本的に血流速のみに応じて上記のように変化するから、このスペクトル幅に基づいて正確に動脈部分と静脈部分とを識別可能である。   The spectral width such as the half-value width is compensated for the above-described attenuation due to absorption or scattering of the measurement light, and basically changes as described above according to only the blood flow velocity. In addition, the arterial portion and the venous portion can be distinguished.

本発明による血管の画像化装置は、必ずしも光ヘテロダイン検出系を利用するものではないが、生体に計測光が照射されたとき、該計測光に生体との相互作用によりスペクトル拡がりが生じることに着目し、このスペクトル拡がりに基づいて生体の動脈および/または静脈を画像化するようにしているので、上述した光ヘテロダイン検出系を利用する場合と同様にして動脈および/または静脈を画像化することが可能である。 Imaging apparatus vascular that by the present invention, but are not necessarily utilizes optical heterodyne detection system, when the living body measurement light is irradiated, the spectrum spread is caused by the interaction with the living body the regimen photometry Focusing on this, the arteries and / or veins of the living body are imaged based on this spectral spread, so the arteries and / or veins are imaged in the same manner as when using the optical heterodyne detection system described above. Is possible.

以上説明した本発明による血管の画像化装置においては全て、生体との相互作用による計測光のスペクトル拡がりに基づいて動脈および/または静脈を画像化するようにしているから、その過程で、動脈血あるいは静脈血の血流速と対応しているスペクトル拡がりを検出することになる。そこでこのスペクトル拡がりに基づけば、動脈と静脈とを識別可能であるし、また動脈血あるいは静脈血の血流速を測定することも可能となる。   In the blood vessel imaging apparatus according to the present invention described above, the arteries and / or veins are imaged based on the spectral spread of the measurement light due to the interaction with the living body. A spectral spread corresponding to the blood flow rate of venous blood will be detected. Therefore, based on this spectrum broadening, it is possible to distinguish between an artery and a vein, and it is also possible to measure the blood flow rate of arterial blood or venous blood.

本発明による血管の識別装置は、以上の仕組みによって動脈と静脈とを識別できるものである。また本発明による散乱流体の流速測定装置は、上に述べた動脈血あるいは静脈血の血流速測定の仕組みを散乱流体全般の流速計測に適用して、流速測定ができるようにしたものである。   The blood vessel identification device according to the present invention can identify an artery and a vein by the above mechanism. The scattering fluid flow velocity measuring apparatus according to the present invention is adapted to measure the flow velocity by applying the above-described mechanism for measuring blood flow velocity of arterial blood or venous blood to the flow velocity measurement of the entire scattering fluid.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態による血管の画像化装置を示す概略構成図である。この実施形態の装置は、波長λの計測光Lを発するレーザー11と、光ヘテロダイン光学系12と、この光ヘテロダイン光学系12から出射した計測光Lを受光する光検出器13と、この光検出器13に接続されて後述する帯域の信号のみを通過させるバンドパスフィルター14と、このバンドパスフィルター14に接続されたレベル測定器15とを有している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a blood vessel imaging device according to a first embodiment of the present invention. The apparatus of this embodiment includes a laser 11 that emits measurement light L having a wavelength λ, an optical heterodyne optical system 12, a photodetector 13 that receives the measurement light L emitted from the optical heterodyne optical system 12, and the optical detection. A band-pass filter 14 that is connected to the device 13 and passes only a signal in a band described later, and a level measuring device 15 that is connected to the band-pass filter 14.

またこの画像化装置は、レベル測定器15の出力を受けて該レベル測定器15とともに画像信号生成手段を構成するパーソナルコンピュータ20と、このパーソナルコンピュータ20に接続された、例えばCRT表示装置等からなる画像モニター21とを有している。   The imaging apparatus comprises a personal computer 20 that receives the output of the level measuring device 15 and constitutes an image signal generating means together with the level measuring device 15, and a CRT display device connected to the personal computer 20, for example. And an image monitor 21.

さらに、血管画像化の対象である被検体(例えば人体の指等)22を載置して2次元方向に移動し得るX−Yステージ23が設けられている。このX−Yステージ23はステージドライバー24によって駆動され、このステージドライバー24の動作は上記パーソナルコンピュータ20によって制御されるようになっている。   Further, an XY stage 23 is provided on which a subject (for example, a human finger) 22 that is a blood vessel imaging target can be placed and moved in a two-dimensional direction. The XY stage 23 is driven by a stage driver 24, and the operation of the stage driver 24 is controlled by the personal computer 20.

また、光検出器13とともに光ヘテロダイン検出系を構成する光学系12は、レーザー11から出射した計測光Lを2系統に分岐するハーフミラー30と、ここで反射、分岐した計測光Lを反射させて被検体22に入射させるミラー31と、上記ハーフミラー30を透過した計測光Lを反射させるミラー32と、このミラー32で反射した計測光Lを、被検体22を透過して来た計測光Lと合成するハーフミラー33と、合成された計測光Lを反射させて光検出器13に導くミラー35とから構成されている。   The optical system 12 that constitutes the optical heterodyne detection system together with the photodetector 13 reflects the measurement light L emitted from the laser 11 into two systems, and the reflected and branched measurement light L. The mirror 31 that is incident on the subject 22, the mirror 32 that reflects the measurement light L that has passed through the half mirror 30, and the measurement light that has passed through the subject 22 with the measurement light L reflected by the mirror 32. It comprises a half mirror 33 that combines with L, and a mirror 35 that reflects the combined measurement light L and guides it to the photodetector 13.

そして、上記ハーフミラー30を透過した計測光Lの光路には、例えばAOMから構成されてこの計測光Lに中心周波数ωの所定の周波数シフトを与える周波数シフター34が挿入されている。   In the optical path of the measurement light L that has passed through the half mirror 30, a frequency shifter 34 that is made of, for example, AOM and applies a predetermined frequency shift of the center frequency ω to the measurement light L is inserted.

以下、上記構成を有する本実施形態の装置の作用について説明する。被検体22の血管画像を得る際には、レーザー11から発せられた計測光Lが被検体22に照射される。それとともにX−Yステージ23が駆動されることにより、この計測光Lが被検体22を2次元的に走査する。   Hereinafter, the operation of the apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described. When obtaining a blood vessel image of the subject 22, the subject 22 is irradiated with the measurement light L emitted from the laser 11. At the same time, the measurement light L scans the subject 22 two-dimensionally by driving the XY stage 23.

被検体22を透過した計測光Lと、周波数シフター34により周波数シフトが与えられた計測光Lとをハーフミラー33によって合成すると、合成後の計測光Lにはシフト周波数と同じ中心周波数ωのビート成分が含まれるようになる。この合成後の計測光Lを受光する光検出器13の出力は、上記ビート成分によるビート信号Iを含むものであり、該出力はバンドパスフィルター14に入力される。   When the measurement light L transmitted through the subject 22 and the measurement light L to which the frequency shift is given by the frequency shifter 34 are combined by the half mirror 33, the combined measurement light L has a beat having the same center frequency ω as the shift frequency. Ingredients are included. The output of the photodetector 13 that receives the combined measurement light L includes the beat signal I based on the beat component, and the output is input to the bandpass filter 14.

なおこのビート信号Iは、散乱媒体である被検体22を透過した計測光Lの直進成分および、それに近い散乱成分のみの強度を示している。したがって、このビート信号Iに基づいて被検体22に関する画像を得るようにすれば、被検体22において計測光Lが散乱するにも拘わらず、高い空間分解能が確保される。   The beat signal I indicates the intensity of only the linear component of the measurement light L transmitted through the subject 22 as a scattering medium and the scattering component close thereto. Therefore, if an image related to the subject 22 is obtained based on the beat signal I, high spatial resolution is ensured despite the measurement light L being scattered in the subject 22.

バンドパスフィルター14は、図5に曲線cで通過特性を示すように、ビート信号Iの中心周波数ωから所定幅Δfだけ外れた周波数(ω+Δf)近辺の帯域の信号を通過させるものである。このバンドパスフィルター14を通過した信号すなわち中心ずれビート信号Ioは、レベル測定器15に入力される。レベル測定器15は、この中心ずれビート信号Ioの所定のレベル、例えばピークレベル等を測定して、そのレベルを示す信号SLをパーソナルコンピュータ20に入力する。   The band pass filter 14 passes a signal in a band in the vicinity of a frequency (ω + Δf) that deviates from the center frequency ω of the beat signal I by a predetermined width Δf, as indicated by a curve c in FIG. The signal that has passed through the band-pass filter 14, that is, the center shift beat signal Io, is input to the level measuring device 15. The level measuring device 15 measures a predetermined level, such as a peak level, of the center-shift beat signal Io, and inputs a signal SL indicating the level to the personal computer 20.

パーソナルコンピュータ20は、信号SLが示すレベルと、図5にdで示すような所定の閾値とを比較し、該レベルが閾値を上回る場合は比較的高濃度(低輝度)を担持する画像信号Sp、該レベルが閾値以下の場合は比較的低濃度(高輝度)のバックグラウンドを担持する画像信号Spを生成し、それらの画像信号Spを画像モニター21に入力させる。   The personal computer 20 compares the level indicated by the signal SL with a predetermined threshold value as indicated by d in FIG. 5, and when the level exceeds the threshold value, the image signal Sp carrying a relatively high density (low luminance). When the level is equal to or lower than the threshold value, an image signal Sp carrying a background having a relatively low density (high luminance) is generated, and the image signal Sp is input to the image monitor 21.

レベル測定器15からは、前述したようにしてなされる計測光Lの走査に伴って、被検体22の各走査位置毎にそれぞれ中心ずれビート信号Ioが出力される。したがって上記のような2値の画像信号Spも、被検体22の2次元走査位置毎に各々生成される。   The level measuring device 15 outputs a center shift beat signal Io for each scanning position of the subject 22 along with the scanning of the measuring light L performed as described above. Accordingly, the binary image signal Sp as described above is also generated for each two-dimensional scanning position of the subject 22.

画像モニター21においては、以上のようにして生成された画像信号Spに基づいて、2値の2次元画像が再生表示される。この画像は、被検体22の静脈部分は除いて、動脈部分のみを示す動脈画像となる。その理由は、先に図5を参照して詳しく説明した通りである。   On the image monitor 21, a binary two-dimensional image is reproduced and displayed based on the image signal Sp generated as described above. This image is an arterial image showing only the arterial portion excluding the vein portion of the subject 22. The reason is as described in detail with reference to FIG.

それに対して、パーソナルコンピュータ20において、信号SLが示すレベルと、図5にdで示すような所定の閾値とを比較し、該レベルが閾値を下回る場合は比較的高濃度(低輝度)を担持する画像信号Sp、該レベルが閾値以上の場合は比較的低濃度(高輝度)のバックグラウンドを担持する画像信号Spを生成し、その画像信号Spに基づいて画像を再生すれば、その画像は被検体22の静脈画像となる。   On the other hand, in the personal computer 20, the level indicated by the signal SL is compared with a predetermined threshold value as indicated by d in FIG. 5, and when the level falls below the threshold value, a relatively high density (low luminance) is carried. If the image signal Sp is generated, and if the level is equal to or higher than the threshold value, the image signal Sp carrying a relatively low density (high luminance) background is generated, and the image is reproduced based on the image signal Sp, the image is A vein image of the subject 22 is obtained.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図2は、本発明の第2実施形態による血管の画像化装置の概略構成を示すものである。なおこの図2において、図1中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要の無い限り省略する(以下、同様)。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 shows a schematic configuration of a blood vessel imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted unless necessary (the same applies hereinafter).

この第2の実施形態の装置は、図1に示した装置と比較すると、被検体22の脈波を検出する脈波信号検出部50と、レベル測定器15が出力するレベル計測信号SLを脈波信号検出部50からの脈波信号Scに基づいてサンプリングする同期検出部51とが設けられている点が基本的に異なるものである。   Compared with the apparatus shown in FIG. 1, the apparatus of the second embodiment uses a pulse wave signal detector 50 that detects a pulse wave of the subject 22 and a level measurement signal SL output from the level measuring device 15 as a pulse. This is basically different in that a synchronization detection unit 51 that performs sampling based on the pulse wave signal Sc from the wave signal detection unit 50 is provided.

同期検出部51は上記脈波信号Scに基づいて、ビート信号Iの脈動によるスペクトル拡がりがほぼ一定の位相となる時点(本例では、動脈最高血流が生じる時点)でレベル計測信号SLをサンプリングし、それをパーソナルコンピュータ20に入力させる。このような同期検出を行なえば、ビート信号Iのスペクトル拡がりが図6の曲線b(静脈血流によるスペクトル拡がり)とはかけ離れた、曲線a−1の状態にある時点で中心ずれビート信号Ioのレベルが検出される。それにより、動脈部分を静脈部分と明確に識別して画像化できるようになる。   Based on the pulse wave signal Sc, the synchronization detection unit 51 samples the level measurement signal SL when the spectrum spread due to the pulsation of the beat signal I is in a substantially constant phase (in this example, when the highest blood flow of the artery occurs). Then, it is input to the personal computer 20. If such synchronous detection is performed, the center-shifted beat signal Io of the beat signal I is at the time of the curve a-1 where the spectrum spread of the beat signal I is far from the curve b (spectrum spread due to venous blood flow) in FIG. The level is detected. As a result, the arterial portion can be clearly distinguished from the vein portion and imaged.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図3は、本発明の第3実施形態による血管の画像化装置の概略構成を示すものである。この第3の実施形態の装置は、図2に示した装置と比較すると、脈波信号検出部50に代えて、ハーフミラー33で合成された計測光Lを受光する光検出器63と、この光検出器63に接続されて後述する帯域の信号のみを通過させるバンドパスフィルター64と、このバンドパスフィルター64に接続されたレベル測定器65とが設けられている点が基本的に異なるものである。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 shows a schematic configuration of a blood vessel imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention. Compared with the apparatus shown in FIG. 2, the apparatus of the third embodiment replaces the pulse wave signal detection unit 50 with a photodetector 63 that receives the measurement light L synthesized by the half mirror 33, This is basically different in that a band-pass filter 64 connected to the photodetector 63 and passing only a signal in a band described later is provided, and a level measuring device 65 connected to the band-pass filter 64 is provided. is there.

上記バンドパスフィルター64は、光検出器63の出力に含まれるビート信号Iの中心周波数ω近辺の帯域の信号を通過させる。このバンドパスフィルター64を通過した信号Iωは、レベル測定器65に入力される。レベル測定器65はこの信号Iωのピークレベルがある設定値を下回ったときタイミング信号Stを出力し、このタイミング信号Stは同期検出部51に入力される。同期検出部51は、タイミング信号Stが入力された時点で、レベル測定器15が出力するレベル計測信号SLをサンプリングし、それをパーソナルコンピュータ20に入力させる。   The bandpass filter 64 passes a signal in a band near the center frequency ω of the beat signal I included in the output of the photodetector 63. The signal Iω that has passed through the band pass filter 64 is input to the level measuring device 65. The level measuring device 65 outputs a timing signal St when the peak level of the signal Iω falls below a certain set value, and this timing signal St is input to the synchronization detecting unit 51. The synchronization detection unit 51 samples the level measurement signal SL output from the level measuring device 15 at the time when the timing signal St is input, and causes the personal computer 20 to input it.

このような同期検出を行なうことにより、本例においても、ビート信号Iの脈動によるスペクトル拡がりがほぼ一定の位相となる時点(本例では、動脈最高血流が生じる時点)でレベル計測信号SLをサンプリングすることができる。そこで、ビート信号Iのスペクトル拡がりが図6の曲線b(静脈血流によるスペクトル拡がり)とはかけ離れた、曲線a−1の状態にある時点で中心ずれビート信号Ioのレベルが検出され、動脈部分を静脈部分と明確に識別して画像化できるようになる。   By performing such synchronous detection, also in this example, the level measurement signal SL is obtained when the spectrum spread due to the pulsation of the beat signal I has a substantially constant phase (in this example, when the maximum blood flow of the artery occurs). Sampling is possible. Therefore, the level of the center-shift beat signal Io is detected at the time when the beat signal I is in the state of the curve a-1 where the spectrum spread of the beat signal I is far from the curve b (spectrum spread due to venous blood flow) in FIG. Can be clearly identified from the vein portion and imaged.

<第4実施形態>
図7は、本発明の第4実施形態による血管の画像化装置を示す概略構成図である。この実施形態の装置は、波長λの計測光Lを発するレーザー111と、光ヘテロダイン光学系112と、この光ヘテロダイン光学系112から出射した計測光Lを受光する光検出器113、114および115と、これらの光検出器113、114および115に各々接続されて、それぞれが後述する帯域の信号のみを通過させるバンドパスフィルター116、117および118と、これらのバンドパスフィルター116、117および118に各々接続されたレベル測定器119、120および121とを有している。
<Fourth embodiment>
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a blood vessel imaging device according to a fourth embodiment of the present invention. The apparatus of this embodiment includes a laser 111 that emits measurement light L having a wavelength λ, an optical heterodyne optical system 112, and photodetectors 113, 114, and 115 that receive the measurement light L emitted from the optical heterodyne optical system 112; The band-pass filters 116, 117, and 118, which are connected to the photodetectors 113, 114, and 115, respectively, and pass only signals in the bands described later, and the band-pass filters 116, 117, and 118, respectively. It has connected level measuring instruments 119, 120 and 121.

またこの画像化装置は、レベル測定器119、120および121の出力を受ける画像信号生成手段としてのパーソナルコンピュータ122と、このパーソナルコンピュータ122に接続された、例えばCRT表示装置等からなる画像モニター123とを有している。   The imaging apparatus includes a personal computer 122 serving as an image signal generating unit that receives the outputs of the level measuring devices 119, 120, and 121, and an image monitor 123 that is connected to the personal computer 122 and includes, for example, a CRT display device. have.

さらに、血管画像化の対象である被検体(例えば人体の指等)124を載置して2次元方向に移動し得るX−Yステージ125が設けられている。このX−Yステージ125はステージドライバー126によって駆動され、このステージドライバー126の動作は上記パーソナルコンピュータ122によって制御されるようになっている。   Furthermore, an XY stage 125 is provided that can place a subject (for example, a human finger) 124 that is a blood vessel imaging target and can move in a two-dimensional direction. The XY stage 125 is driven by a stage driver 126, and the operation of the stage driver 126 is controlled by the personal computer 122.

また、光検出器113、114および115とともに光ヘテロダイン検出系を構成する光学系112は、レーザー111から出射した計測光Lを2系統に分岐するハーフミラー130と、ここで反射、分岐した計測光Lを反射させて被検体124に入射させるミラー131と、上記ハーフミラー130を透過した計測光Lを反射させるミラー132と、このミラー132で反射した計測光Lを、被検体124を透過して来た計測光Lと合成して光検出器113に入射させるハーフミラー133と、合成された計測光Lを一部反射させて光検出器114に入射させるハーフミラー135と、このハーフミラー135を透過した計測光Lを反射させて光検出器115に入射させるミラー136とから構成されている。   The optical system 112 that constitutes the optical heterodyne detection system together with the photodetectors 113, 114, and 115 includes a half mirror 130 that branches the measurement light L emitted from the laser 111 into two systems, and the measurement light that is reflected and branched here. A mirror 131 that reflects L and enters the subject 124, a mirror 132 that reflects the measurement light L transmitted through the half mirror 130, and the measurement light L reflected by the mirror 132 pass through the subject 124. A half mirror 133 that combines with the incoming measurement light L and enters the photodetector 113, a half mirror 135 that partially reflects the combined measurement light L and enters the photodetector 114, and this half mirror 135 The mirror 136 is configured to reflect the transmitted measurement light L and to enter the photodetector 115.

そして、上記ハーフミラー130を透過した計測光Lの光路には、例えばAOMから構成されてこの計測光Lに中心周波数ωの所定の周波数シフトを与える周波数シフター134が挿入されている。   In the optical path of the measurement light L that has passed through the half mirror 130, a frequency shifter 134 that is composed of, for example, AOM and applies a predetermined frequency shift of the center frequency ω to the measurement light L is inserted.

以下、上記構成を有する本実施形態の装置の作用について説明する。被検体124の血管画像を得る際には、レーザー111から発せられた計測光Lが被検体124に照射される。それとともにX−Yステージ125が駆動されることにより、この計測光Lが被検体124を2次元的に走査する。   Hereinafter, the operation of the apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described. When obtaining a blood vessel image of the subject 124, the subject 124 is irradiated with the measurement light L emitted from the laser 111. At the same time, the XY stage 125 is driven so that the measurement light L scans the subject 124 two-dimensionally.

被検体124を透過した計測光Lと、周波数シフター134により周波数シフトが与えられた計測光Lとをハーフミラー133によって合成すると、合成後の計測光Lにはシフト周波数と同じ中心周波数ωのビート成分が含まれるようになる。この合成後の計測光Lを受光する光検出器113、114および115の各出力は、上記ビート成分によるビート信号Iを含むものであり、該出力はそれぞれバンドパスフィルター116、117および118に入力される。   When the measurement light L transmitted through the subject 124 and the measurement light L to which the frequency shift is given by the frequency shifter 134 are combined by the half mirror 133, the combined measurement light L has a beat having the same center frequency ω as the shift frequency. Ingredients are included. The outputs of the photodetectors 113, 114, and 115 that receive the combined measurement light L include the beat signal I based on the beat component, and the outputs are input to the bandpass filters 116, 117, and 118, respectively. Is done.

このビート信号Iのスペクトルは、概略、図8に曲線aあるいはbで示すようなものとなる。この曲線aとbはそれぞれ、計測光Lが動脈部分、静脈部分を透過した場合のスペクトルを示している。先に図11を参照して説明した通り、血流速がより速い動脈部分を透過した場合の方が、ビート信号Iのピーク値の低下およびスペクトルのドプラー拡がりはより顕著となっている。   The spectrum of the beat signal I is roughly as shown by the curve a or b in FIG. The curves a and b respectively show the spectra when the measurement light L passes through the arterial part and the vein part. As described above with reference to FIG. 11, the peak value of the beat signal I and the Doppler broadening of the spectrum are more noticeable when the blood passes through an artery portion having a higher blood flow velocity.

なおこのビート信号Iは、散乱媒体である被検体124を透過した計測光Lの直進成分および、それに近い散乱成分のみの強度を示している。したがって、このビート信号Iに基づいて被検体124に関する画像を得るようにすれば、被検体124において計測光Lが散乱するにも拘わらず、高い空間分解能が確保される。   The beat signal I indicates the intensity of only the linear component of the measurement light L that has passed through the subject 124, which is a scattering medium, and the scattering component close thereto. Therefore, if an image related to the subject 124 is obtained based on the beat signal I, high spatial resolution is ensured despite the measurement light L being scattered in the subject 124.

バンドパスフィルター116は、図8に曲線cで通過特性を示すように、ビート信号Iの中心周波数ω近辺の帯域の信号を通過させるものである。一方バンドパスフィルター117は、図8に曲線dで通過特性を示すように、ビート信号Iの中心周波数ωから高周波側に所定幅Δf2だけ外れた中心ずれ周波数(ω+Δf2)近辺の帯域の信号を通過させるものである。またバンドパスフィルター118は、図8に曲線eで通過特性を示すように、ビート信号Iの中心周波数ωから低周波側に所定幅Δf3だけ外れた中心ずれ周波数(ω−Δf3)近辺の帯域の信号を通過させるものである。なおΔf2とΔf3は、Δf2>Δf3の関係を満たすように設定してある。   The band-pass filter 116 passes a signal in a band near the center frequency ω of the beat signal I as indicated by a curve c in FIG. On the other hand, the band pass filter 117 passes a signal in a band in the vicinity of the center deviation frequency (ω + Δf2) deviated by a predetermined width Δf2 from the center frequency ω of the beat signal I to the high frequency side as indicated by the curve d in FIG. It is something to be made. Further, the band pass filter 118 has a band in the vicinity of the center deviation frequency (ω−Δf3) deviated by a predetermined width Δf3 from the center frequency ω of the beat signal I to the low frequency side as indicated by the curve e in FIG. A signal is allowed to pass through. Δf2 and Δf3 are set so as to satisfy the relationship of Δf2> Δf3.

バンドパスフィルター116、117および118の出力はそれぞれレベル測定器119、120および121に入力される。これらのレベル測定器119、120および121は、それぞれ入力された信号の所定レベルの強度(例えば最大値)を測定し、各々測定した信号強度I(ω)、I(ω+2Δf)およびI(ω−3Δf)を示す信号をパーソナルコンピュータ122に入力する。   The outputs of the bandpass filters 116, 117 and 118 are input to level measuring devices 119, 120 and 121, respectively. These level measuring devices 119, 120 and 121 measure the intensity (for example, the maximum value) of a predetermined level of the input signal, respectively, and measure the measured signal strengths I (ω), I (ω + 2Δf) and I (ω− 3Δf) is input to the personal computer 122.

パーソナルコンピュータ122は入力された各信号に基づいて、動脈画像表示が指示されている場合は強度比I(ω+2Δf)/I(ω)を求め、この強度比が大きいほど高濃度(低輝度)を担持する画像信号Spを生成し、その画像信号Spを画像モニター123に入力させる。計測光Lの走査位置毎に生成されるこのような画像信号Spに基づいて画像モニター123で画像表示すれば、動脈部分が高濃度(低輝度)で示された画像が得られる。その理由は、先に図11を参照して詳しく説明した通りである。   The personal computer 122 obtains an intensity ratio I (ω + 2Δf) / I (ω) based on each input signal when an arterial image display is instructed, and the higher the intensity ratio, the higher the density (low luminance). An image signal Sp to be carried is generated, and the image signal Sp is input to the image monitor 123. When an image is displayed on the image monitor 123 based on such an image signal Sp generated for each scanning position of the measurement light L, an image in which the arterial portion is shown at a high density (low luminance) is obtained. The reason is as described in detail with reference to FIG.

パーソナルコンピュータ122は、静脈画像表示が指示されている場合は強度比I(ω−3Δf)/I(ω)を求め、この強度比が小さいほど高濃度(低輝度)を担持する画像信号Spを生成し、その画像信号Spを画像モニター123に入力させる。計測光Lの走査位置毎に生成されるこのような画像信号Spに基づいて画像モニター123で画像表示すれば、静脈部分が高濃度(低輝度)で示された画像が得られる。   The personal computer 122 obtains the intensity ratio I (ω-3Δf) / I (ω) when the vein image display is instructed, and the image signal Sp carrying a higher density (lower luminance) as the intensity ratio is smaller. The image signal Sp is generated and input to the image monitor 123. If an image is displayed on the image monitor 123 based on such an image signal Sp generated for each scanning position of the measurement light L, an image in which the vein portion is shown at a high density (low luminance) is obtained.

なお、強度比I(ω+2Δf)/I(ω)や(ω−3Δf)/I(ω)の値を閾値処理することにより、動脈部分のみあるいは静脈部分のみを2値画像で示すことも可能である。しかし上記実施形態のようにすれば、血流の流速分布も画像濃度の違いとして表示されるので、臨床上の利用価値はより高いものとなる。   It is also possible to show only the arterial part or only the venous part as a binary image by thresholding the values of the intensity ratios I (ω + 2Δf) / I (ω) and (ω-3Δf) / I (ω). is there. However, according to the above embodiment, the flow velocity distribution of the blood flow is also displayed as a difference in image density, so that the clinical utility value is higher.

また、上記強度比I(ω+2Δf)/I(ω)と(ω−3Δf)/I(ω)の一方のみを利用して、動脈画像と静脈画像を切替表示することも可能である。つまり例えば、動脈画像表示が指示されている場合は強度比I(ω+2Δf)/I(ω)が大きいほど高濃度(低輝度)を担持するように、反対に静脈画像表示が指示されている場合は強度比I(ω+2Δf)/I(ω)が小さいほど高濃度(低輝度)を担持するように、画像信号Spの生成の仕方を切り替えればよい。   It is also possible to switch and display an arterial image and a vein image using only one of the intensity ratios I (ω + 2Δf) / I (ω) and (ω-3Δf) / I (ω). In other words, for example, when an arterial image display is instructed, a vein image display is instructed so that the higher the intensity ratio I (ω + 2Δf) / I (ω) is, the higher the density (low luminance) is carried. The method of generating the image signal Sp may be switched so that the higher the intensity ratio I (ω + 2Δf) / I (ω) is, the higher the density (low luminance) is carried.

しかし上記実施形態のようにすれば、極端に小さい(ゼロに近い)強度比I(ω+2Δf)/I(ω)の値から静脈画像を担う画像信号Spを生成したり、反対に極端に大きい(1に近い)強度比I(ω−3Δf)/I(ω)の値から動脈画像を担う画像信号Spを生成することがなくなり、信号の取り扱いが容易化される。   However, according to the above embodiment, the image signal Sp carrying the vein image is generated from the value of the intensity ratio I (ω + 2Δf) / I (ω) that is extremely small (close to zero), or on the contrary, it is extremely large ( The image signal Sp carrying the arterial image is not generated from the value of the intensity ratio I (ω-3Δf) / I (ω) close to 1), and the handling of the signal is facilitated.

<第5実施形態>
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図9は、本発明の第5実施形態による血管の画像化装置の概略構成を示すものである。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 shows a schematic configuration of a blood vessel imaging apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

この第5の実施形態の装置において、周波数シフター134で周波数シフトされた計測光Lと被検体124を透過して来た計測光Lはハーフミラー133で合成され、ミラー136を介して1つの光検出器115に導かれる。この光検出器115が出力するビート信号Iは周波数分析器150に入力され、該周波数分析器150の出力はパーソナルコンピュータ122に入力される。   In the apparatus of the fifth embodiment, the measurement light L that has been frequency-shifted by the frequency shifter 134 and the measurement light L that has passed through the subject 124 are combined by the half mirror 133, and one light passes through the mirror 136. Guided to detector 115. The beat signal I output from the photodetector 115 is input to the frequency analyzer 150, and the output of the frequency analyzer 150 is input to the personal computer 122.

周波数分析器150はビート信号Iのスペクトルを求め、そのスペクトルの半値幅(半値全幅)Wを求める。この半値幅Wは図10に示す通り、ビート信号Iのピーク値を取る中心周波数ωの成分に対して、強度が1/2になる2点間のスペクトル幅である。周波数分析器150は、この半値幅Wを示す信号SWをパーソナルコンピュータ122に入力する。   The frequency analyzer 150 obtains the spectrum of the beat signal I and obtains the half width (full width at half maximum) W of the spectrum. As shown in FIG. 10, the half-value width W is a spectrum width between two points at which the intensity becomes ½ with respect to the component of the center frequency ω that takes the peak value of the beat signal I. The frequency analyzer 150 inputs a signal SW indicating the half width W to the personal computer 122.

パーソナルコンピュータ122はこの信号SWに基づいて、半値幅Wが大きいほど高濃度(低輝度)を担持する画像信号Spを生成し、その画像信号Spを画像モニター123に入力させる。計測光Lの走査位置毎に生成されるこのような画像信号Spに基づいて画像モニター123で画像表示すれば、動脈部分が比較的高濃度で、また静脈部分が比較的低濃度で示された画像が得られる。その理由は、先に詳しく説明した通りである。   Based on this signal SW, the personal computer 122 generates an image signal Sp that carries a higher density (lower luminance) as the half-value width W is larger, and causes the image monitor 123 to input the image signal Sp. When an image is displayed on the image monitor 123 based on such an image signal Sp generated for each scanning position of the measurement light L, the arterial portion is shown at a relatively high density and the vein portion is shown at a relatively low density. An image is obtained. The reason is as described in detail above.

なおこの場合も、信号SWを閾値処理することにより、動脈部分のみが示された2値画像や、静脈部分のみが示された2値画像を得ることができる。   In this case as well, by performing threshold processing on the signal SW, it is possible to obtain a binary image showing only the arterial part and a binary image showing only the vein part.

<第6実施形態>
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。図13は、本発明の第6実施形態による散乱流体の流速測定装置の概略構成を示すものである。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 shows a schematic configuration of the scattering fluid flow velocity measuring apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.

この流速測定装置は、流速vで流れている散乱流体200に計測光Lを照射する光照射手段としてのレーザー201と、周波数分析手段202と、この周波数分析手段202とともに流速分析手段を構成する信号分析手段203とからなる。周波数分析手段202は、散乱流体200で散乱した計測光Lを集光する集光レンズ210と、この集光レンズ210で集光された計測光Lを平行光化するコリメーターレンズ211と、このコリメーターレンズ211で平行光化された計測光Lを集光する集光レンズ212と、集光された計測光Lを検出する光検出器213と、上記コリメーターレンズ211と集光レンズ212との間に配されてファブリ・ペロー干渉計を構成する1対のハーフミラー220および221とから構成されている。   This flow velocity measuring device includes a laser 201 as a light irradiating means for irradiating the scattered fluid 200 flowing at a flow velocity v, a frequency analyzing means 202, and a signal constituting the flow velocity analyzing means together with the frequency analyzing means 202. And analysis means 203. The frequency analysis means 202 includes a condenser lens 210 that collects the measurement light L scattered by the scattering fluid 200, a collimator lens 211 that collimates the measurement light L collected by the condenser lens 210, A condensing lens 212 that condenses the measurement light L that has been collimated by the collimator lens 211, a photodetector 213 that detects the condensing measurement light L, the collimator lens 211, and the condensing lens 212 And a pair of half mirrors 220 and 221 constituting a Fabry-Perot interferometer.

上記ハーフミラー220は固定されているが、他方のハーフミラー221は図示しない駆動手段により図中の矢印H方向に移動自在とされている。また信号分析手段203はコンピュータシステムからなり、そこには光検出器213が出力する光検出信号SQが入力される。   The half mirror 220 is fixed, but the other half mirror 221 is movable in the direction of arrow H in the figure by a driving means (not shown). The signal analysis means 203 is composed of a computer system, to which the light detection signal SQ output from the light detector 213 is input.

以下、上記構成を有する本実施形態の装置の作用について説明する。散乱流体200の流速を測定する際には、この散乱流体200に計測光Lが照射される。散乱流体200で散乱した計測光Lは集光レンズ210、コリメーターレンズ211および集光レンズ212を介して光検出器213に導かれ、その光量が該光検出器213によって検出される。その際、ハーフミラー221と別のハーフミラー220との間で定在波を生じる波長(すなわち光周波数)の光が干渉によって強め合い、その光周波数の計測光Lが光検出器213によって検出される。また、ハーフミラー221が一方向に移動されることにより、それと別のハーフミラー220との間の距離が連続的に変化するので、光検出器213によって検出される光の周波数が連続的に変化する。   Hereinafter, the operation of the apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described. When measuring the flow velocity of the scattering fluid 200, the scattering fluid 200 is irradiated with the measurement light L. The measurement light L scattered by the scattering fluid 200 is guided to the photodetector 213 through the condenser lens 210, the collimator lens 211, and the condenser lens 212, and the light quantity is detected by the photodetector 213. At that time, light of a wavelength (that is, optical frequency) that generates a standing wave between the half mirror 221 and another half mirror 220 is intensified by interference, and the measurement light L of the optical frequency is detected by the photodetector 213. The Moreover, since the distance between the half mirror 221 and another half mirror 220 is continuously changed by moving the half mirror 221 in one direction, the frequency of light detected by the photodetector 213 is continuously changed. To do.

そこで、光検出器213が出力する光検出信号SQは、ハーフミラー221の駆動と同期して、光周波数毎に検出光強度Eを示すものとなる。この光周波数と検出光強度Eとの関係は、基本的に図14の(1)、(2)、(3)および(4)に示すようなものとなる。ここで、同図(1)は散乱流体200の流速vがゼロの場合、そして同図(2)、(3)および(4)はそれぞれ、流速v=v、vおよびv(v<v<v)の場合を示している。 Therefore, the light detection signal SQ output from the light detector 213 indicates the detected light intensity E for each optical frequency in synchronization with the driving of the half mirror 221. The relationship between the optical frequency and the detected light intensity E is basically as shown in (1), (2), (3) and (4) of FIG. Here, (1) in the figure shows the case where the flow velocity v of the scattering fluid 200 is zero, and (2), (3) and (4) show the flow velocity v = v 1 , v 2 and v 3 (v 1 <v 2 <v 3 ).

すなわちこの場合も、図4に示したビート信号の場合と同様に、散乱流体200と計測光Lとの相互作用による計測光Lのスペクトル拡がりが認められ、図14に示す通り流速vが大であるほど検出光強度Eのピーク値はより低下し、またスペクトル拡がりはより大きくなる。つまり、このスペクトルの中心周波数νを挟んだ半値幅FWHMと流速vとの間には、図15に示すような関係が存在する。信号分析手段203は光検出信号SQを受けると、まずスペクトル半値幅FWHMを求め、そこから、予め経験あるいは実験から求められている半値幅FWHMと流速vとの関係に基づいて流速vを求める。この求められた流速vは、例えば光電管や液晶パネル等からなる表示手段(図示せず)に表示される。   That is, also in this case, as in the case of the beat signal shown in FIG. 4, the spectrum spread of the measurement light L due to the interaction between the scattering fluid 200 and the measurement light L is recognized, and the flow velocity v is large as shown in FIG. The more the peak value of the detected light intensity E is lowered, the more the spectrum spread becomes larger. That is, there is a relationship as shown in FIG. 15 between the full width at half maximum FWHM across the center frequency ν of this spectrum and the flow velocity v. Upon receiving the light detection signal SQ, the signal analysis means 203 first obtains the spectral half-value width FWHM, and from this, obtains the flow velocity v based on the relationship between the half-value width FWHM and the flow velocity v obtained in advance from experience or experiment. The obtained flow velocity v is displayed on a display means (not shown) composed of, for example, a phototube or a liquid crystal panel.

以上の例では、検出された計測光Lのスペクトル半値幅FWHMに基づいて流速vを求めているが、計測光Lのスペクトル拡がりを利用して流速vを求めるには、その他の手法を用いることもできる。例えば光検出器213が出力する光検出信号SQを、図16に曲線c1で示すような通過特性、つまりその中心周波数が計測光Lの中心周波数νから+Δνだけ外れている通過特性のバンドパスフィルターに通し、そこを通過した周波数成分(中心ずれ周波数成分)の強度を検出し、この強度に基づいて流速vを求めることもできる。すなわちこの中心ずれ周波数成分の強度は、計測光Lのスペクトル拡がりが大であるほど、言い換えれば流速vが大であるほど大きくなるので、この関係に基づいて流速vを求めることができる。   In the above example, the flow velocity v is obtained based on the detected spectral half-value width FWHM of the measurement light L. However, in order to obtain the flow velocity v using the spectral broadening of the measurement light L, other methods are used. You can also. For example, the light detection signal SQ output from the photodetector 213 is converted into a pass characteristic as indicated by a curve c 1 in FIG. 16, that is, a band pass filter having a pass characteristic in which the center frequency deviates from the center frequency ν of the measurement light L by + Δν. It is also possible to detect the intensity of the frequency component (center-shift frequency component) that has passed therethrough, and obtain the flow velocity v based on this intensity. That is, the intensity of the center-shift frequency component increases as the spectrum spread of the measurement light L increases, in other words, as the flow velocity v increases, and the flow velocity v can be obtained based on this relationship.

また図17に示すように、光検出信号SQが示す計測光Lのスペクトルにおいて、計測光Lの中心周波数νの成分の光強度E(ν)と、周波数(ν+Δν)の成分の光強度E(ν+Δν)とを求め、それらの強度比E(ν+Δν)/E(ν)に基づいて流速vを求めることもできる。すなわちこの強度比E(ν+Δν)/E(ν)は、図18にも示す通り、計測光Lのスペクトル拡がりが大であるほど、言い換えれば流速vが大であるほど大きくなるので、この関係に基づいて流速vを求めることができる。   As shown in FIG. 17, in the spectrum of the measurement light L indicated by the light detection signal SQ, the light intensity E (ν) of the component of the central frequency ν of the measurement light L and the light intensity E () of the component of the frequency (ν + Δν). ν + Δν) and the flow velocity v can be obtained based on the intensity ratio E (ν + Δν) / E (ν). That is, the intensity ratio E (ν + Δν) / E (ν) increases as the spectrum spread of the measurement light L increases, in other words, as the flow velocity v increases, as shown in FIG. Based on this, the flow velocity v can be determined.

以上、散乱流体の流速測定装置の一実施形態について説明したが、本発明の流速測定装置は、前述した光ヘテロダイン検出系が出力するビート成分検出信号から流速を測定するように構成することも可能である。例えば、図9に示した血管の画像化装置において光検出器115が出力するビート信号Iは、先に図11を参照して説明した通り、流速vがより速い散乱流体を透過した場合の方が、そのピーク値の低下およびスペクトルのドプラー拡がりがより顕著となっている。したがって、周波数分析器150が求めたビート信号Iのスペクトル半値幅W(図10参照)は、散乱流体の流速vが大であるほど大となるので、この関係に基づいて半値幅Wから流速vを求めることができる。   Although one embodiment of the scattering fluid flow velocity measuring apparatus has been described above, the flow velocity measuring apparatus of the present invention can be configured to measure the flow velocity from the beat component detection signal output from the above-described optical heterodyne detection system. It is. For example, the beat signal I output from the photodetector 115 in the blood vessel imaging device shown in FIG. 9 is transmitted through a scattering fluid having a higher flow velocity v as described above with reference to FIG. However, the decrease in the peak value and the Doppler broadening of the spectrum are more prominent. Therefore, the spectral half-value width W (see FIG. 10) of the beat signal I obtained by the frequency analyzer 150 increases as the flow velocity v of the scattered fluid increases. Can be requested.

また、上記光検出器115が出力するビート信号Iのスペクトルにおいて、図11に示すように中心周波数ωの成分の信号強度I(ω)と、周波数(ω+Δf)の成分の信号強度I(ω+Δf)とを求め、それらの強度比I(ω+Δf)/I(ω)に基づいて流速vを求めることもできる。すなわちこの強度比I(ω+Δf)/I(ω)は、ビート信号Iのスペクトルのドプラー拡がりが大であるほど、言い換えれば流速vが大であるほど大きくなるので、この関係に基づいて上記強度比から流速vを求めることができる。   Further, in the spectrum of the beat signal I output by the photodetector 115, as shown in FIG. 11, the signal intensity I (ω) of the component of the center frequency ω and the signal intensity I (ω + Δf) of the component of the frequency (ω + Δf) are shown. And the flow velocity v can be obtained based on the intensity ratio I (ω + Δf) / I (ω). That is, the intensity ratio I (ω + Δf) / I (ω) increases as the Doppler spread of the spectrum of the beat signal I increases, in other words, as the flow velocity v increases. From this, the flow velocity v can be obtained.

また、例えば図3に示した血管の画像化装置において、同期検出部51がサンプリングして出力するレベル計測信号SLは、図5を参照して説明した通り、流速vがより速い散乱流体を透過した場合の方がより高レベルとなっている。したがって、このこの関係に基づいてレベル計測信号SLから流速vを求めることもできる。   Further, for example, in the blood vessel imaging apparatus shown in FIG. 3, the level measurement signal SL sampled and output by the synchronization detection unit 51 passes through the scattered fluid having a higher flow velocity v as described with reference to FIG. If you do, you are at a higher level. Therefore, the flow velocity v can be obtained from the level measurement signal SL based on this relationship.

本発明の第1実施形態による血管の画像化装置を示す概略構成図1 is a schematic configuration diagram showing a blood vessel imaging device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による血管の画像化装置を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing a blood vessel imaging device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態による血管の画像化装置を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing a blood vessel imaging device according to a third embodiment of the present invention. ビート信号のドプラー拡がりの、流体流速による変化を示す概略図Schematic showing changes in Doppler spread of beat signal due to fluid flow velocity ビート信号の血流によるスペクトル拡がりと、中心ずれビート信号を検出するフィルターの通過特性を示すグラフGraph showing the spread of the spectrum of the beat signal due to blood flow and the pass characteristics of the filter that detects the misaligned beat signal ビート信号の血流によるスペクトル拡がりと、中心ずれビート信号を検出するフィルターの通過特性を示すグラフGraph showing the spread of the spectrum of the beat signal due to blood flow and the pass characteristics of the filter that detects the misaligned beat signal 本発明の第4実施形態による血管の画像化装置を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing a blood vessel imaging device according to a fourth embodiment of the present invention. ビート信号の血流によるスペクトル拡がりと、上記第4実施形態の装置において中心ずれビート信号を検出するフィルターの通過特性を示すグラフGraph showing spread of spectrum of beat signal due to blood flow and pass characteristic of filter for detecting center-shifted beat signal in apparatus of fourth embodiment above. 本発明の第5実施形態による血管の画像化装置を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing a blood vessel imaging device according to a fifth embodiment of the present invention. 上記第5実施形態の装置において求められるビート信号の半値幅を説明する概略図Schematic explaining the half width of the beat signal required in the apparatus of the fifth embodiment ビート信号のドプラー拡がりの、流体流速による変化を示す概略図Schematic showing changes in Doppler spread of beat signal due to fluid flow velocity ビート信号の中心周波数成分に対する中心ずれ周波数成分の強度比と、流体流速との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the fluid flow velocity and the intensity ratio of the center offset frequency component to the center frequency component of the beat signal 本発明の第6実施形態による散乱流体の流速測定装置を示す概略構成図The schematic block diagram which shows the flow velocity measuring apparatus of the scattering fluid by 6th Embodiment of this invention. 散乱流体を経た計測光のスペクトルの流体流速による変化を、スペクトル半値幅と併せて示す概略図Schematic diagram showing the change in the spectrum of the measurement light that has passed through the scattering fluid, depending on the fluid flow velocity, along with the spectrum half-width 散乱流体を経た計測光のスペクトルの半値幅と流体流速との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the half-width of the spectrum of the measurement light that has passed through the scattering fluid and the fluid flow velocity 散乱流体を経た計測光のスペクトルと、中心ずれ周波数成分を検出するフィルターの通過特性を示すグラフGraph showing the spectrum of the measurement light that has passed through the scattering fluid and the pass characteristics of the filter that detects the center-shift frequency component 散乱流体を経た計測光のスペクトルの流体流速による変化を、中心ずれ周波数と併せて示す概略図Schematic showing the change in the spectrum of the measurement light that has passed through the scattering fluid, depending on the fluid flow velocity, along with the off-center frequency. 散乱流体を経た計測光の中心周波数およびそこから外れた周波数の各成分の強度比と、流体流速との関係を示すグラフA graph showing the relationship between the fluid flow velocity and the intensity ratio of each component of the center frequency of the measurement light passing through the scattering fluid and the frequency deviating from the center frequency

11 レーザー
12 光ヘテロダイン光学系
13 光検出器
14 バンドパスフィルター
15 レベル測定器
20 パーソナルコンピュータ
21 画像モニター
22 被検体
23 X−Yステージ
24 ステージドライバー
30、33 ハーフミラー
31、32、35 ミラー
34 周波数シフター
50 脈波信号検出部
51 同期検出部
63 光検出器
64 バンドパスフィルター
65 レベル測定器
111 レーザー
112 光ヘテロダイン光学系
113、114、115 光検出器
116、117、118 バンドパスフィルター
119、120、121 レベル測定器
122 パーソナルコンピュータ
123 画像モニター
124 被検体
125 X−Yステージ
126 ステージドライバー
130、133、135 ハーフミラー
131、132、136 ミラー
134 周波数シフター
150 周波数分析器
200 散乱流体
201 レーザー
202 周波数分析手段
203 信号分析手段
210、212 集光レンズ
211 コリメーターレンズ
213 光検出器
220、221 ハーフミラー
11 Laser
12 Optical heterodyne optical system
13 photodetector
14 Bandpass filter
15 level measuring instrument
20 Personal computer
21 Image monitor
22 Subject
23 XY stage
24 stage driver
30, 33 half mirror
31, 32, 35 mirrors
34 Frequency shifter
50 Pulse wave signal detector
51 Sync detector
63 photodetector
64 band pass filter
65 level measuring instrument
111 laser
112 Optical heterodyne optical system
113, 114, 115 Photodetector
116, 117, 118 Band pass filter
119, 120, 121 level measuring instruments
122 Personal computer
123 Image monitor
124 subjects
125 XY stage
126 Stage driver
130, 133, 135 Half mirror
131, 132, 136 mirrors
134 Frequency shifter
150 frequency analyzer
200 Scattered fluid
201 laser
202 Frequency analysis means
203 Signal analysis means
210, 212 condenser lens
211 collimator lens
213 photodetector
220, 221 half mirror

Claims (15)

生体に計測光を照射する光照射手段と、
照射された前記計測光の、前記生体との相互作用によるスペクトル拡がりに基づいて該生体の動脈および/または静脈を画像化する画像化手段とからなる血管の画像化装置。
A light irradiation means for irradiating a living body with measurement light;
A blood vessel imaging apparatus comprising imaging means for imaging arteries and / or veins of a living body based on a spectrum spread of the irradiated measurement light due to interaction with the living body.
前記画像化手段が、前記生体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号のスペクトルの半値幅を検出し、この半値幅に基づいて前記動脈および/または静脈を画像化するものであることを特徴とする請求項記載の血管の画像化装置。 The imaging means detects a frequency component of the measurement light scattered by the living body, detects a half width of a spectrum of the frequency component detection signal, and images the artery and / or vein based on the half width. The blood vessel imaging apparatus according to claim 1, wherein: 前記画像化手段が、前記生体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数から所定幅外れた中心ずれ周波数成分の強度を検出し、この強度に基づいて前記動脈および/または静脈を画像化するものであることを特徴とする請求項記載の血管の画像化装置。 The imaging means detects a frequency component of the measurement light scattered by the living body, detects an intensity of a center-shift frequency component that deviates from a center frequency of the frequency component detection signal, and based on the intensity, 2. The blood vessel imaging device according to claim 1 , wherein the blood vessel imaging device is for imaging an artery and / or a vein. 前記画像化手段が、前記生体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数成分の強度と、この中心周波数から所定幅外れた周波数成分の強度との比を検出し、この比に基づいて前記動脈および/または静脈を画像化するものであることを特徴とする請求項記載の血管の画像化装置。 The imaging means detects a frequency component of the measurement light scattered by the living body, and calculates a ratio between the intensity of the center frequency component of the frequency component detection signal and the intensity of the frequency component deviating from the center frequency by a predetermined width. 2. The blood vessel imaging device according to claim 1 , wherein the blood vessel imaging device detects and images the artery and / or vein based on the ratio. 前記画像化手段が、前記生体で散乱した前記計測光の周波数成分を光ヘテロダイン検出信号に基づいて検出するものであることを特徴とする請求項1から4いずれか1項記載の血管の画像化装置。 The blood vessel imaging according to any one of claims 1 to 4 , wherein the imaging means detects a frequency component of the measurement light scattered by the living body based on an optical heterodyne detection signal. apparatus. 生体に計測光を照射する光照射手段と、
照射された前記計測光の、前記生体との相互作用によるスペクトル拡がりに基づいて該生体の動脈と静脈とを識別する識別手段とからなる血管の識別装置。
A light irradiation means for irradiating a living body with measurement light;
A blood vessel identification device comprising identification means for identifying an artery and a vein of a living body based on a spectrum spread of the irradiated measurement light due to interaction with the living body.
前記識別手段が、前記生体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号のスペクトルの半値幅を検出し、この半値幅に基づいて前記動脈と静脈とを識別するものであることを特徴とする請求項記載の血管の識別装置。 The identifying means detects a frequency component of the measurement light scattered by the living body, detects a half width of a spectrum of the frequency component detection signal, and identifies the artery and vein based on the half width. The blood vessel identification device according to claim 6 , wherein the blood vessel identification device is provided. 前記識別手段が、前記生体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数から所定幅外れた中心ずれ周波数成分の強度を検出し、この強度に基づいて前記動脈と静脈とを識別するものであることを特徴とする請求項記載の血管の識別装置。 The identification unit detects a frequency component of the measurement light scattered by the living body, detects an intensity of a center-shift frequency component that deviates from a center frequency of the frequency component detection signal by a predetermined width, and based on the intensity, the artery 7. The blood vessel identification device according to claim 6 , wherein the blood vessel identification device identifies a vein and a vein. 前記識別手段が、前記生体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数成分の強度と、この中心周波数から所定幅外れた周波数成分の強度との比を検出し、この比に基づいて前記動脈と静脈とを識別するものであることを特徴とする請求項記載の血管の識別装置。 The identification means detects the frequency component of the measurement light scattered by the living body, and detects the ratio between the intensity of the center frequency component of the frequency component detection signal and the intensity of the frequency component deviating from the center frequency by a predetermined width. 7. The blood vessel identification device according to claim 6, wherein the artery and vein are identified based on the ratio. 前記識別手段が、前記生体で散乱した前記計測光の周波数成分を光ヘテロダイン検出信号に基づいて検出するものであることを特徴とする請求項6から9いずれか1項記載の血管の識別装置。 The blood vessel identification device according to claim 6 , wherein the identification unit detects a frequency component of the measurement light scattered by the living body based on an optical heterodyne detection signal. 散乱流体に計測光を照射する光照射手段と、
照射された前記計測光の、前記散乱流体との相互作用によるスペクトル拡がりに基づいて該散乱流体の流速を分析する分析手段とからなる散乱流体の流速測定装置。
A light irradiation means for irradiating the scattering fluid with measurement light;
An apparatus for measuring a flow velocity of a scattered fluid, comprising: analysis means for analyzing the flow velocity of the scattered fluid based on a spectrum spread of the irradiated measurement light by interaction with the scattered fluid.
前記分析手段が、前記流体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号のスペクトルの半値幅を検出し、この半値幅に基づいて前記流速を分析するものであることを特徴とする請求項11記載の散乱流体の流速測定装置。 The analysis means detects a frequency component of the measurement light scattered by the fluid, detects a half width of a spectrum of the frequency component detection signal, and analyzes the flow velocity based on the half width. 12. The scattering fluid flow velocity measuring device according to claim 11, wherein 前記分析手段が、前記流体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数から所定幅外れた中心ずれ周波数成分の強度を検出し、この強度に基づいて前記流速を分析するものであることを特徴とする請求項11記載の散乱流体の流速測定装置。 The analysis means detects the frequency component of the measurement light scattered by the fluid, detects the intensity of a center-shifted frequency component that deviates from a center frequency of the frequency component detection signal, and based on the intensity, the flow velocity 12. The apparatus for measuring a flow velocity of a scattering fluid according to claim 11, wherein: 前記分析手段が、前記流体で散乱した前記計測光の周波数成分を検出し、その周波数成分検出信号の中心周波数成分の強度と、この中心周波数から所定幅外れた周波数成分の強度との比を検出し、この比に基づいて前記流速を分析するものであることを特徴とする請求項11記載の散乱流体の流速測定装置。 The analysis means detects the frequency component of the measurement light scattered by the fluid, and detects the ratio between the intensity of the center frequency component of the frequency component detection signal and the intensity of the frequency component deviating from the center frequency by a predetermined width. 12. The apparatus for measuring a flow velocity of a scattering fluid according to claim 11, wherein the flow velocity is analyzed based on the ratio. 前記分析手段が、前記流体で散乱した前記計測光の周波数成分を光ヘテロダイン検出信号に基づいて検出するものであることを特徴とする請求項11から14いずれか1項記載の散乱流体の流速測定装置。 15. The flow velocity measurement of a scattered fluid according to claim 11 , wherein the analyzing means detects a frequency component of the measurement light scattered by the fluid based on an optical heterodyne detection signal. apparatus.
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