[go: up one dir, main page]

JP7489423B2 - Calculation method for vascular elasticity index - Google Patents

Calculation method for vascular elasticity index Download PDF

Info

Publication number
JP7489423B2
JP7489423B2 JP2022071466A JP2022071466A JP7489423B2 JP 7489423 B2 JP7489423 B2 JP 7489423B2 JP 2022071466 A JP2022071466 A JP 2022071466A JP 2022071466 A JP2022071466 A JP 2022071466A JP 7489423 B2 JP7489423 B2 JP 7489423B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
hemoglobin
time
elasticity index
calculating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022071466A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023161233A (en
Inventor
直人 高柳
伸俊 小島
恭平 海谷
義直 永嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP2022071466A priority Critical patent/JP7489423B2/en
Publication of JP2023161233A publication Critical patent/JP2023161233A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7489423B2 publication Critical patent/JP7489423B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

本発明は、血管弾性力指標の計算方法に関する。 The present invention relates to a method for calculating a vascular elasticity index.

レーザースペックル法により皮膚の血流量を計測する方法がある(特許文献1)。
また、RGBカメラを用いて撮影した顔画像データを用いてヘモグロビン画像を作成し、ヘモグロビン画像から心拍データを作成し、ストレスモニタリングを行う方法がある(特許文献2)。
There is a method for measuring the blood flow rate in the skin by a laser speckle method (Patent Document 1).
There is also a method for performing stress monitoring by creating a hemoglobin image using face image data captured by an RGB camera, and creating heart rate data from the hemoglobin image (Patent Document 2).

特許第6507639号公報Japanese Patent No. 6507639 特開2017-29318号公報JP 2017-29318 A

特許文献1では、レーザ光を照射し撮影した光強度画像を用いて計測するため、ユーザが日々の生活の中で皮膚の血流量を計測するのには適していなかった。
また、特許文献2では、ヘモグロビン画像を用いてストレスモニタリングは行っていたが、他の生体指標を算出できていなかったため、研究の余地があった。
In Patent Document 1, since the measurement is performed using a light intensity image captured by irradiating a laser beam, it is not suitable for a user to measure the blood flow rate in the skin in their daily lives.
In addition, in Patent Document 2, stress monitoring is performed using a hemoglobin image, but other bioindicators cannot be calculated, so there is room for further research.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、被験者の体表の所定領域の動画像から各時刻のヘモグロビン量を算出し、ヘモグロビン量の変化に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標の計算方法に関する。本明細書において「血管弾性力指標の計算方法」ならびに「血管および血流の評価方法」とは、非医療目的で、被験者の血管弾性力指標の計算ならびに血管および血流の評価を行うことを意味し、専門家以外の者であっても可能な計算方法ならびに血管および血流の評価方法を含む。具体的には、血管および血流の評価方法とは、生活習慣病予防のアドバイス方法および年齢推定方法を含む。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and relates to a method for calculating a vascular elasticity index, which calculates the amount of hemoglobin at each time from a moving image of a predetermined area of a subject's body surface, and calculates a vascular elasticity index based on the change in the amount of hemoglobin. In this specification, the terms "method for calculating a vascular elasticity index" and "method for evaluating blood vessels and blood flow" refer to calculating a vascular elasticity index and evaluating blood vessels and blood flow of a subject for non-medical purposes, and include a calculation method and a method for evaluating blood vessels and blood flow that can be used by anyone other than a specialist. Specifically, the method for evaluating blood vessels and blood flow includes a method for advising on the prevention of lifestyle-related diseases and a method for estimating age.

本発明は、体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得工程と、前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出工程と、算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出工程と、前記ヘモグロビン量の変化と前記算出された周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出工程と、を含む、血管弾性力指標の計算方法に関する。 The present invention relates to a method for calculating a blood vessel elasticity index, which includes an image acquisition step for acquiring time-series images of a predetermined area of the body surface, a hemoglobin amount calculation step for calculating the hemoglobin amount at each time of the time-series images, a period calculation step for calculating one heartbeat period based on the calculated change in the hemoglobin amount, and a blood vessel elasticity index calculation step for calculating a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and the calculated period.

また、本発明は、体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得部と、前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出部と、算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出部と、前記ヘモグロビン量の変化に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出部と、を含む、血管弾性力指標算出システムに関する。 The present invention also relates to a vascular elasticity index calculation system including an image acquisition unit that acquires time-series images of a predetermined area of the body surface, a hemoglobin amount calculation unit that calculates the amount of hemoglobin at each time in the time-series images, a cycle calculation unit that calculates one cycle of the heartbeat based on the calculated change in the hemoglobin amount, and a vascular elasticity index calculation unit that calculates a vascular elasticity index based on the change in the hemoglobin amount.

また、本発明は、プロセッサ及びメモリを少なくとも備え、前記プロセッサは、体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得手段と、前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出手段と、算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出手段と、前記ヘモグロビン量の変化に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出手段と、を含む、血管弾性力指標算出装置に関する。 The present invention also relates to a vascular elasticity index calculation device that includes at least a processor and a memory, the processor including an image acquisition means for acquiring time-series images of a predetermined area of the body surface, a hemoglobin amount calculation means for calculating the hemoglobin amount at each time of the time-series images, a period calculation means for calculating one heartbeat period based on the calculated change in the hemoglobin amount, and a vascular elasticity index calculation means for calculating a vascular elasticity index based on the change in the hemoglobin amount.

本発明により提供される方法によれば、取得した時系列画像(動画像)から算出した各時刻のヘモグロビン量の変化に基づいて血管弾性力指標を算出できるため、血管弾性力指標を容易に算出可能となり、日々の健康管理に用いることができる。 The method provided by the present invention allows the blood vessel elasticity index to be calculated based on the change in hemoglobin amount at each time calculated from the acquired time-series images (moving images), making it easy to calculate the blood vessel elasticity index and useful for daily health management.

血管弾性力指標の計算方法の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a method for calculating a vascular elasticity index. LSFGにより血管弾性力指標を算出した場合と血管弾性力指標の計算方法によって血管弾性力指標を算出した場合との比較結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a comparison result between a case where the blood vessel elasticity index is calculated by LSFG and a case where the blood vessel elasticity index is calculated by a method for calculating the blood vessel elasticity index. LSFGにより血管弾性力指標を算出した場合と血管弾性力指標の計算方法によって血管弾性力指標を算出した場合との比較結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a comparison result between a case where the blood vessel elasticity index is calculated by LSFG and a case where the blood vessel elasticity index is calculated by a method for calculating the blood vessel elasticity index. 各血管弾性力指標説明する図である。FIG. 2 is a diagram explaining each vascular elasticity index. 血管弾性力指標の計算方法を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a method for calculating a blood vessel elasticity index. ヘモグロビン量算出工程を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a hemoglobin amount calculation process. 周期算出工程を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a period calculation process. 血管弾性力指標算出工程を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a blood vessel elasticity index calculation process. 血管弾性力指標の計算過程を説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the calculation process of a vascular elasticity index. 算出結果を示す図である。FIG. 算出結果を示す図である。FIG. 算出結果を示す図である。FIG. 血管弾性力指標算出システムの概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a blood vessel elasticity index calculation system. 血管弾性力指標算出装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of a blood vessel elasticity index calculation device. 評価結果を示す図である。FIG.

以下、本発明の好ましい実施形態の例について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態の図面は、いずれも本発明の技術思想、構成及び動作を説明するためのものであり、その構成を具体的に限定するものではない。また、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 Below, examples of preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings of the present embodiment are all intended to explain the technical concept, configuration, and operation of the present invention, and do not specifically limit the configuration. In addition, in all drawings, similar components are given similar reference numerals, and duplicate explanations will be omitted as appropriate.

<概要>
本実施形態における血管弾性力指標の計算方法の概要について説明する。
本実施形態の血管弾性力指標の計算方法(以下、本方法と表示する場合がある)は、体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得工程と、この時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出工程と、算出したヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出工程と、ヘモグロビン量の変化と算出された周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出工程と、を含むことを特徴とする。
<Overview>
An outline of a method for calculating a blood vessel elasticity index in this embodiment will be described.
The method for calculating a vascular elasticity index of this embodiment (hereinafter sometimes referred to as this method) is characterized by including an image acquisition step of acquiring time-series images of a specified area of the body surface, a hemoglobin amount calculation step of calculating the hemoglobin amount at each time in the time-series images, a period calculation step of calculating one heartbeat period based on the change in the calculated hemoglobin amount, and a vascular elasticity index calculation step of calculating a vascular elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and the calculated period.

これまで、体表の血管弾性力指標を算出する場合、例えば、特許文献1のように、レーザの反射散乱光を利用して血流分布を可視化する技術であるLSFG(Laser Speckle Flowgraphy)が用いられていた。しかし、LSFGでは、レーザ光を照射する装置が必要であるため、一般ユーザが家庭等で日常的に血管弾性力指標を求めることは難しかった。そこで、本発明者らは、体表を撮影した動画像データからヘモグロビン量を算出し、血管弾性力指標を算出することで、日常的に血管弾性力指標を算出できる計算方法を提案する。 Until now, when calculating the vascular elasticity index of the body surface, for example, as in Patent Document 1, LSFG (Laser Speckle Flowgraphy), a technology that visualizes blood flow distribution using reflected and scattered laser light, has been used. However, since LSFG requires a device that irradiates laser light, it has been difficult for general users to calculate the vascular elasticity index on a daily basis at home, etc. Therefore, the inventors propose a calculation method that can calculate the vascular elasticity index on a daily basis by calculating the amount of hemoglobin from video image data captured on the body surface and calculating the vascular elasticity index.

図1に、本方法の概念図を示す。
図1に示すように、本方法ではパーソナルコンピュータに取り付けたウェブカメラ、タブレット端末に内蔵されているカメラ、スマートフォンに内蔵されているカメラ、デジタルビデオカメラなど、可視光カメラによって、被験者の体表(本実施形態では顔の皮膚)を撮影する。本方法は、ヘモグロビン量の変化量を算出し、血流波形を取り出すため、撮影された画像は時系列画像(動画像)である必要がある。
撮影された時系列画像には、本方法において必要となる血流(信号)のほか、被験者の動きや撮影時の照明ムラといったノイズが含まれている。そこで、時系列画像の各画素のRGB波形を独立成分分析し、ヘモグロビン、メラニンおよび陰影の成分に分離し、所定のフィルター処理を行うことで、ヘモグロビン成分のみの波形(血流波形)を抽出する。本実施形態では、ヘモグロビン成分のみの波形を抽出する際に公知の技術(例えば、肌色画像からの色素成分解析法(参照文献:Norimichi Tsumura, Nobutoshi Ojima, Kayoko Sato, Mitsuhiro Shiraishi, Hideto Shimizu, Hirohide Nabeshima, Syuuichi Akazaki, Kimihiko Hori, Yoichi Miyake, Image-based skin color and texture analysis/synthesis by extracting hemoglobin and melanin information in the skin, acm Transactions on Graphics, Vol. 22, No. 3.pp. 770-779(2003). (Proceedings of ACM SIGGRAPH 2003)))を用いることとする。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of this method.
As shown in Fig. 1, in this method, the subject's body surface (facial skin in this embodiment) is photographed using a visible light camera such as a webcam attached to a personal computer, a camera built into a tablet terminal, a camera built into a smartphone, a digital video camera, etc. In this method, the photographed images need to be time-series images (moving images) in order to calculate the amount of change in hemoglobin and extract the blood flow waveform.
The captured time-series images contain, in addition to the blood flow (signal) required for this method, noise such as the subject's movement and uneven lighting during capture. Therefore, the RGB waveforms of each pixel in the time-series images are subjected to independent component analysis, separated into hemoglobin, melanin, and shadow components, and a predetermined filter process is performed to extract the waveform of only the hemoglobin component (blood flow waveform). In this embodiment, a known technique (for example, a pigment component analysis method from a skin color image (Reference: Norimichi Tsumura, Nobutoshi Ojima, Kayoko Sato, Mitsuhiro Shiraishi, Hideto Shimizu, Hirohide Nabeshima, Syuuichi Akazaki, Kimihiko Hori, Yoichi Miyake, Image-based skin color and texture analysis/synthesis by extracting hemoglobin and melanin information in the skin, acm Transactions on Graphics, Vol. 22, No. 3. pp. 770-779(2003). (Proceedings of ACM SIGGRAPH 2003))) is used to extract the waveform of only the hemoglobin component.

次に、図2および図3に、LSFGにより血管弾性力指標を算出した場合と本方法によって血管弾性力指標を算出した場合との比較結果を示す。ここでの計測条件は、以下のとおりである。
対象:30から50代の計7名(男女合計)
方法:安静時顔面皮膚血流を10秒測定
カメラの撮影条件:30[fps]、10秒間撮影
画像圧縮:無
照明:LED(5000K)
計測部位:左頬
計測面積:約4cm(2cm×2cm)
画素数:約5000画素
図2および図3には、血管弾性力指標のうち、BОT(Blowout Time)について示すが、後述するように他の血管弾性力指標でも同様の結果を得ることができる。
図2に示すように、LSFGを用いて算出した血流量の値と、本方法により算出したヘモグロビン量の値とのグラフを重ねて表示すると、両者の波形はよく一致しており、結果として本方法により算出したBОTの値はLSFGを用いて算出したBОTの値に近い波形を算出できることがわかる。また、図3に示すように、本方法により算出したBОTの値と、LSFGを用いて算出したBОTの値との間には、高い相関関係があることがわかる。
このように、本方法で血管弾性力指標を算出した結果とLSFGを用いて血管弾性力指標を算出した結果とは、近い値である。したがって、日常において血管弾性力指標の計測(算出)を行うことが可能となり、血管弾性力指標を用いた健康管理を行うことができる。
2 and 3 show the results of a comparison between the blood vessel elasticity index calculated by LSFG and the blood vessel elasticity index calculated by the present method. The measurement conditions are as follows:
Subjects: 7 people in their 30s to 50s (total of men and women)
Method: Measure facial skin blood flow at rest for 10 seconds Camera shooting conditions: 30 [fps], 10 seconds shooting Image compression: None Lighting: LED (5000K)
Measurement area: left cheek Measurement area: approximately 4 cm2 (2 cm x 2 cm)
Number of pixels: Approximately 5000 pixels. Although FIGS. 2 and 3 show BOT (Blowout Time) among the blood vessel elasticity indices, similar results can be obtained with other blood vessel elasticity indices as described later.
As shown in Fig. 2, when the blood flow value calculated using LSFG and the hemoglobin amount value calculated by the present method are displayed on top of each other, the waveforms of the two are in good agreement, and as a result, it is understood that the BOT value calculated by the present method can be calculated to have a waveform close to that calculated by LSFG. Also, as shown in Fig. 3, it is understood that there is a high correlation between the BOT value calculated by the present method and the BOT value calculated by LSFG.
As described above, the results of calculating the vascular elasticity index using this method and the results of calculating the vascular elasticity index using LSFG are close to each other, so that it is possible to measure (calculate) the vascular elasticity index on a daily basis and to manage health using the vascular elasticity index.

<血管弾性力指標の計算方法>
血管弾性力指標の計算方法について説明する。
「体表」とは、体の表面のことであり、肌、皮膚、唇などを指す。また、眼球、目瞼結膜、歯茎のように目を閉じているまたは口を閉じている場合には表に出ていない(接触できない)部分でも目を開けるまたは口をあけることにより表にでる、言い換えると外科的処置などの医療行為を介さずとも外部より観察できる部分は、体表に含まれるものとする。「体表の所定領域」は、体表のどのような領域でもよく、本実施形態では顔の頬または額に所定領域を設けることとする。
「時系列画像」とは、体表の所定領域を所定時間撮影した画像である。時系列画像の1秒間のフレーム数は5[fps]以上あればよく、好ましくは30[fps]以上である。また、時系列画像の撮影時間は2秒以上あればよく、好ましくは10秒以上である。時系列画像は複数の画像で構成された動画像ともいえる。
「画像取得工程」とは、体表の所定領域の時系列画像を取得する工程であり、所定の媒体から取得する、ネットワーク経由で取得する、撮影装置から直接取得する(撮影装置から直接取込む)など時系列画像の取得元は問わない。
「各時刻のヘモグロビン量」とは、取得した時系列画像1フレーム毎に、ヘモグロビン成分のみ抽出し、各画素のヘモグロビン量を算出した値であり、「ヘモグロビン量算出工程」とは、その算出工程である。算出方法は後述する。
「ヘモグロビン量の変化」とは、ヘモグロビン量の時刻毎の変化であり、時系列画像1フレーム毎に算出した値に基づき変化を把握する。
「心拍の1周期」とは、心臓の拍動である心拍の1周期であり、心臓が収縮から拡張を周期的に行う際の、収縮して拡張し次の収縮となるまでの期間(または、拡張して収縮し次の拡張となるまでの期間)である。「心拍の1周期を算出する」とは、心臓の拍動に応じてヘモグロビン量が変化するため、ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を切り出すことをいう。具体的には、およそ周期的に繰り返されるヘモグロビン量の波形情報から所定の基準(例えば、ヘモグロビン量が減少から増加に転じる立ち上がり時を選択するなど)に基づき周期の始終点を特定して1周期を切り出すことが挙げられる。このとき、心拍の1周期分の長さを実時間として取得してもよく、または1周期分の長さを所定の無次元時間(例えば、100)として取得してもよい。「周期算出工程」は、心拍の1周期を切り出す工程である。
「血管弾性力指標」とは、体表の皮膚組織内の体液(主に血液)の流れ(流速又は流量)に関して指標となり得る情報であればよく、例えば、Fluctuation、Skew(血流波形の偏り)、Blowout Score(BOS)(血流の定常流指標)、BOT(Blowout Time)、Rising rate(血流量の上昇速度)、Falling rate、Flow Acceleration Index(FAI)、Acceleration Time Index(ATI)、RI(Resistivity Index)などである。なお、詳細は後述するが、血管弾性力指標のうち、特に、BOT、Falling rateまたはATIを評価することで、血管の状態(しなやかな血管(拡張・収縮できる)であるか、硬い血管(拡張・収縮できない)であるか)を把握(推定)することができる。「血管弾性力指標算出工程」とは、血管弾性力指標の少なくとも1つを算出する工程である。
<Calculation method of vascular elasticity index>
A method for calculating the vascular elasticity index will now be described.
"Body surface" refers to the surface of the body, including the skin, lips, etc. Also, parts such as the eyeballs, palpebral conjunctiva, and gums that are not visible (cannot be touched) when the eyes or mouth are closed, but are visible when the eyes or mouth are opened, in other words, parts that can be observed from the outside without medical procedures such as surgery, are considered to be included in the body surface. The "predetermined area of the body surface" may be any area of the body surface, and in this embodiment, the predetermined area is set on the cheek or forehead of the face.
A "time-series image" is an image obtained by photographing a predetermined area of a body surface for a predetermined period of time. The number of frames per second of a time-series image may be 5 [fps] or more, and preferably 30 [fps] or more. The photographing time of a time-series image may be 2 seconds or more, and preferably 10 seconds or more. A time-series image may be said to be a moving image composed of a plurality of images.
The "image acquisition process" refers to a process of acquiring time-series images of a specified area of the body surface, and the source of the time-series images can be anything, such as acquiring them from a specified medium, acquiring them via a network, or acquiring them directly from an imaging device (importing them directly from the imaging device).
The "amount of hemoglobin at each time" refers to a value obtained by extracting only the hemoglobin component for each frame of the acquired time-series images and calculating the amount of hemoglobin for each pixel, and the "step of calculating the amount of hemoglobin" refers to the step of calculating the amount of hemoglobin. The calculation method will be described later.
"Changes in hemoglobin amount" refers to the changes in hemoglobin amount from time to time, and the changes are understood based on values calculated for each frame of the time-series images.
"One cycle of a heartbeat" refers to one cycle of a heartbeat, which is the pulsation of the heart, and is the period from contraction to expansion to the next contraction (or the period from expansion to contraction to the next expansion) when the heart periodically contracts and expands. "Calculating one cycle of a heartbeat" refers to cutting out one cycle of a heartbeat based on the change in the amount of hemoglobin, since the amount of hemoglobin changes according to the pulsation of the heart. Specifically, one cycle is cut out by identifying the start and end points of the cycle based on a predetermined criterion (e.g., selecting the rising time when the amount of hemoglobin changes from a decrease to an increase) from the waveform information of the amount of hemoglobin, which is repeated approximately periodically. At this time, the length of one cycle of a heartbeat may be acquired as real time, or the length of one cycle may be acquired as a predetermined dimensionless time (e.g., 100). The "cycle calculation process" is a process of cutting out one cycle of a heartbeat.
The "vascular elasticity index" may be any information that can serve as an index regarding the flow (flow velocity or flow rate) of body fluids (mainly blood) in the skin tissue of the body surface, such as Fluctuation, Skew (bias of blood flow waveform), Blowout Score (BOS) (steady flow index of blood flow), BOT (Blowout Time), Rising rate (rising rate of blood flow), Falling rate, Flow Acceleration Index (FAI), Acceleration Time Index (ATI), and RI (Resistivity Index). Although details will be described later, by evaluating the vascular elasticity indices, particularly the BOT, falling rate, or ATI, it is possible to grasp (estimate) the state of the blood vessels (whether the blood vessels are flexible (can expand and contract) or stiff (cannot expand and contract)). The "vascular elasticity index calculation process" is a process of calculating at least one of the vascular elasticity indices.

図4に基づき、血管弾性力指標について説明する。
BOT(Blowout Time):高い血流の持続性は、高いMBR値の持続性を示す指標であり、BOT値は、図4に示されるMBR値の半値幅(時間)(W)及び一心拍幅(時間)(F)、並びに比例定数「C」を用いて次の式で表される。
(BOT)=C・(W)/(F)
Rising rate: 血流上昇速度の時間変動を示す値であり、次の式で表される(「C」は定数であり、また、「S1」および「Sall」は、図4に示す面積である)。
Rising rate=C×(S1/Sall)
Falling rate:血流降下速度の時間変動は、一心拍あたりのMBR値の時間波形における最大MBR値からの下降速度の時間変動を示す指標である。図4に示される(Sall)及び(S2)を用いて、Fallin rateは次の式で表すことができる。以下の「C」は比例定数である。
(Falling rate)=C・(S2)/(Sall)
FAI:血流上昇時の最大上昇加速度は、血流上昇時の瞬時最大血流量を示す。
ATI:血流ピーク位置は、MBR時間波形の最大MBR値(図4のMBRmax)に到達する時間が一心拍中に占める割合である。
RI(Resistivity Index):末梢血管抵抗は、末梢血管抵抗を示す指標であり、RI値は最大MBR値(図4のMBRmax)と最小MBR値(図4のMBRmin)との差を最大MBR値で除算して得られる。
The blood vessel elasticity index will be described with reference to FIG.
BOT (Blowout Time): The continuity of high blood flow is an index showing the continuity of high MBR value, and the BOT value is expressed by the following formula using the half width (time) (W) of the MBR value and the heartbeat width (time) (F) shown in FIG. 4, and a proportional constant "C".
(BOT) = C * (W) / (F)
Rising rate: A value indicating the time variation of the rate of increase in blood flow, and is expressed by the following formula ("C" is a constant, and "S 1 " and "Sall" are areas shown in FIG. 4).
Rising rate = C x ( S1 /Sall)
Falling rate: The time variation of the blood flow falling speed is an index showing the time variation of the falling speed from the maximum MBR value in the time waveform of the MBR value per heartbeat. Using (Sall) and (S2) shown in Figure 4, the falling rate can be expressed by the following formula. In the following, "C" is a proportionality constant.
(Falling rate)=C·(S2)/(Sall)
FAI: The maximum upward acceleration during blood flow increase indicates the instantaneous maximum blood flow rate during blood flow increase.
ATI: The blood flow peak position is the proportion of the time during which the MBR time waveform reaches the maximum MBR value (MBRmax in FIG. 4) in one heartbeat.
RI (Resistivity Index): Peripheral vascular resistance is an index indicating peripheral vascular resistance, and the RI value is obtained by dividing the difference between the maximum MBR value (MBRmax in FIG. 4) and the minimum MBR value (MBRmin in FIG. 4) by the maximum MBR value.

図5から図8に、本方法のフローチャートを示す。なお、図5から図8は、本方法の特徴的な処理のみを示している。
図5は、本方法のメインフローチャートである。本方法は、画像取得工程、ヘモグロビン量算出工程、周期算出工程および血管弾性力算出工程で構成される。
Flowcharts of the present method are shown in Figures 5 to 8. Note that Figures 5 to 8 only show characteristic steps of the present method.
5 is a main flow chart of the present method, which comprises an image acquisition step, a hemoglobin amount calculation step, a period calculation step, and a blood vessel elasticity calculation step.

画像取得工程(ステップS100)は、体表の所定領域を所定時間撮影した時系列画像を取得する工程である。本工程では、時系列画像を所定の媒体から取得する、ネットワーク経由で取得する、撮影装置から取得するなど取得元は問わない。 The image acquisition process (step S100) is a process for acquiring time-series images of a specific area of the body surface photographed for a specific period of time. In this process, the time-series images can be acquired from any source, such as from a specific medium, via a network, or from an imaging device.

ヘモグロビン量算出工程(ステップS200)は、取得した時系列画像データから各画素のヘモグロビン量を算出する工程である。図6にヘモグロビン量算出工程のフローチャートを示す。 The hemoglobin amount calculation process (step S200) is a process for calculating the hemoglobin amount of each pixel from the acquired time-series image data. Figure 6 shows a flowchart of the hemoglobin amount calculation process.

ステップS210は、取得した時系列画像データの1フレーム毎に各画素のRed(赤)、Green(緑)およびBlue(青)情報を算出する。本方法ではパーソナルコンピュータに取り付けたウェブカメラ、タブレット端末に内蔵されているカメラ、スマートフォンに内蔵されているカメラ、デジタルビデオカメラなど、可視光カメラによって撮影した画像を用いるため、各画素のRGB情報を算出することが可能であり、RGB波形を抽出する。 In step S210, the Red, Green, and Blue information of each pixel is calculated for each frame of the acquired time-series image data. This method uses images taken by a visible light camera, such as a webcam attached to a personal computer, a camera built into a tablet terminal, a camera built into a smartphone, or a digital video camera, so it is possible to calculate the RGB information of each pixel and extract the RGB waveform.

ステップS220は、RGB波形からヘモグロビン成分値を抽出(ヘモグロビン量の波形を抽出)する処理である。
ここで、本方法でのヘモグロビン成分の算出方法について説明する。血管(動脈)の血液内に存在する酸化ヘモグロビンは特定の入射光を吸収する特性があるため、この特性を利用し、心臓の脈動に伴って変化する血流量をモニタリングすることが可能である。抽出したRGB波形には、ヘモグロビン成分の他、メラニン成分、陰影成分などが含まれており、本方法においてヘモグロビン成分以外はノイズとなっている。そこで、RGB波形を独立成分分析し、ヘモグロビン成分のみを抽出する処理を行う。このようにヘモグロビン成分のみを抽出(ヘモグロビン成分のみの波形を作成)することで、血流量をモニタリングすることができ、血管弾性力指標を算出可能となる。なお、本実施形態では、上述したように、肌色画像からの色素成分解析法の技術を用いて、RGB波形からヘモグロビン成分のみを抽出することとする。
Step S220 is a process of extracting hemoglobin component values from the RGB waveform (extracting the waveform of the hemoglobin amount).
Here, a method for calculating the hemoglobin component in this method will be described. Oxygenated hemoglobin present in blood in a blood vessel (artery) has a characteristic of absorbing a specific incident light, and this characteristic can be used to monitor the blood flow rate that changes with the pulsation of the heart. The extracted RGB waveform contains melanin components, shadow components, and other components in addition to the hemoglobin component, and in this method, components other than the hemoglobin component are noise. Therefore, the RGB waveform is subjected to independent component analysis to extract only the hemoglobin component. By extracting only the hemoglobin component in this way (creating a waveform containing only the hemoglobin component), the blood flow rate can be monitored and the blood vessel elasticity index can be calculated. In this embodiment, as described above, the pigment component analysis method from a skin color image is used to extract only the hemoglobin component from the RGB waveform.

ステップS230は、抽出したヘモグロビン量の波形の反転処理(正負の反転処理)を行う。これは、LSFGを用いて血流量をモニタリングする場合は反射光であり、本方法のように可視光カメラで撮影した画像を用いて血流量をモニタリングする場合はヘモグロビン吸光度を見ている。反射光と吸光度は反転関係にする必要がるため、抽出した波形のままで算出した血管弾性力指標を比較しても正確な評価を行えない。本実施形態では、本方法で算出した血管弾性力指標とLSFGを用いて算出した血管弾性力指標との比較処理を行い、本方法による血管弾性力指標の計算方法の有効性を評価するため、抽出した波形の反転処理を行う。 Step S230 performs an inversion process (positive/negative inversion process) of the waveform of the extracted hemoglobin amount. When blood flow is monitored using LSFG, reflected light is observed, whereas when blood flow is monitored using an image captured by a visible light camera as in this method, hemoglobin absorbance is observed. Because the relationship between reflected light and absorbance must be inverted, accurate evaluation cannot be performed by comparing the vascular elasticity index calculated using the extracted waveform as is. In this embodiment, a comparison process is performed between the vascular elasticity index calculated by this method and the vascular elasticity index calculated using LSFG, and the extracted waveform is inverted to evaluate the effectiveness of the method for calculating the vascular elasticity index using this method.

図5に戻り、周期算出工程(ステップS300)は、ヘモグロビン量の波形を用いて心拍の1周期を切り出し、平均1心拍波形を算出する工程である。図7に周期算出工程のフローチャートを示す。周期算出工程の処理内容については、図9に示すグラフと合わせて説明する。 Returning to FIG. 5, the cycle calculation process (step S300) is a process of extracting one heartbeat cycle using the hemoglobin amount waveform and calculating the average one heartbeat waveform. FIG. 7 shows a flowchart of the cycle calculation process. The processing content of the cycle calculation process will be explained together with the graph shown in FIG. 9.

ステップS310は、波形のピーク検出を行い、1心拍波形ごとに切り出す処理を行う。
図9(1)に、ヘモグロビン量の波形(ステップS230による反転処理を施した波形)を示す。ヘモグロビン量の波形の負のピーク位置を極小値として検出し、1心拍毎に切り出す。図9(1)の場合、11心拍分の波形を切り出せる。本実施形態では、1心拍を構成するフレーム数の中央値に対し所定値20%以内のみを用いるようにした。これは、計測誤差に伴い乱れた波形を排除して血管弾性力指標を求めるようにするためである。処理に用いるデータ範囲(所定値20%)は、適宜設定すればよい。
Step S310 detects peaks in the waveform and performs processing to cut out each cardiac waveform.
FIG. 9(1) shows the hemoglobin amount waveform (waveform after inversion processing in step S230). The negative peak position of the hemoglobin amount waveform is detected as a minimum value and cut out for each heartbeat. In the case of FIG. 9(1), a waveform for 11 heartbeats can be cut out. In this embodiment, only values within a predetermined value of 20% of the median number of frames constituting one heartbeat are used. This is to eliminate waveforms that are disturbed due to measurement errors and determine the blood vessel elasticity index. The data range used for processing (predetermined value of 20%) can be set appropriately.

ステップS320は、ステップS310で切り出した1心拍波形毎に正規化処理を行う。正規化処理は、1心拍波形に対し、ヘモグロビン成分量(縦軸)および時間(横軸)各々に正規化処理を行ってもよいし、何れか一方に正規化処理を行ってもよい。本実施形態では、ヘモグロビン成分量(縦軸)に正規化処理を行うものとする。
図9(2)に、1心拍波形ごとに切り出した波形について正規化処理を行った後、重ね合わせたグラフを示す。
In step S320, normalization processing is performed for each heartbeat waveform extracted in step S310. The normalization processing may be performed on both the hemoglobin component amount (vertical axis) and the time (horizontal axis) for each heartbeat waveform, or on either one of them. In this embodiment, normalization processing is performed on the hemoglobin component amount (vertical axis).
FIG. 9(2) shows a graph in which waveforms extracted for each heartbeat are superimposed after normalization processing.

ステップS330は、平均1心拍波形を算出する処理を行う。ステップS320で1心拍波形毎に正規化処理が行われているため、時刻ごとに平均演算を行って算出する。 Step S330 is a process for calculating the average one heartbeat waveform. Since normalization processing is performed for each heartbeat waveform in step S320, the average is calculated for each time.

ステップS340は、算出した平均1心拍波形を正規化する処理を行う。本実施形態では、本ステップでの正規化処理は、ヘモグロビン成分量(縦軸)および時間(横軸)に正規化処理を行うものとする。図9(3)に、算出した平均1心拍波形を示す。 Step S340 performs a process of normalizing the calculated average one heartbeat waveform. In this embodiment, the normalization process in this step performs normalization on the hemoglobin component amount (vertical axis) and time (horizontal axis). Figure 9 (3) shows the calculated average one heartbeat waveform.

このように、周期算出工程(例えば、ステップS300が相当)は、心拍の複数周期を算出し(例えば、ステップS310が相当)、算出した心拍の複数周期のヘモグロビン量の変化を示す波形を当該ヘモグロビン量で正規化する波形正規化工程(例えば、ステップS320が相当)を含み、正規化された波形に基づいて心拍の1周期を算出する(例えば、ステップS310が相当)。また、周期算出工程(例えば、ステップS300が相当)は、正規化された複数周期の波形を平均化しヘモグロビン量の平均波形を求める平均波形算出工程(例えば、ステップS330が相当)を含むこととする。 In this way, the cycle calculation process (e.g., step S300) includes a waveform normalization process (e.g., step S320) that calculates multiple cycles of the heartbeat (e.g., step S310), normalizes a waveform showing the change in the hemoglobin amount over the calculated multiple cycles of the heartbeat by the hemoglobin amount, and calculates one cycle of the heartbeat based on the normalized waveform (e.g., step S310). The cycle calculation process (e.g., step S300) also includes an average waveform calculation process (e.g., step S330) that averages the normalized waveforms over the multiple cycles to obtain an average waveform of the hemoglobin amount.

図5に戻り、血管弾性力算出工程(ステップS400)は、取得した平均1心拍波形から血管弾性力指標を算出する工程である。図4に示した指標について算出する。なお、全ての指標について算出可能ではあるが、全ての指標について算出する必要はない。評価内容に応じて必要な指標を算出すればよい。
図8に血管弾性力算出工程のフローチャートを示す。図8のステップS410からステップS470は、心拍の1周期から抽出するヘモグロビン量の変化に関する特徴量の種類が異なっており、算出したい血管弾性力指標に応じて、必要な特徴量のみ算出すればよく(ステップS410からステップS470の必要な処理のみ行えばよく)、全ての処理を行う必要はない。
Returning to Fig. 5, the blood vessel elasticity calculation step (step S400) is a step of calculating a blood vessel elasticity index from the acquired average one-heartbeat waveform. The indexes shown in Fig. 4 are calculated. Note that although it is possible to calculate all the indexes, it is not necessary to calculate all the indexes. It is sufficient to calculate the necessary index depending on the evaluation content.
A flowchart of the blood vessel elasticity calculation process is shown in Fig. 8. Steps S410 to S470 in Fig. 8 differ in the types of feature values related to changes in hemoglobin amount extracted from one heartbeat cycle, and only the necessary feature values need to be calculated depending on the blood vessel elasticity index to be calculated (only the necessary processes from steps S410 to S470 need to be performed), and it is not necessary to perform all the processes.

ステップS410は、平均1心拍波形に基づき、ヘモグロビン量の最大値の半値幅である第一時間を算出する処理である。
ステップS420は、平均1心拍波形に基づき、ヘモグロビン量の立ち上がり時から立下り時までの全長である第二時間を算出する処理である。
ステップS430は、平均1心拍波形に基づき、ヘモグロビン量の立ち上がり時から最大値となるピーク時までの第三時間を算出する処理である。
ステップS440は、平均1心拍波形に基づき、ヘモグロビン量のピーク時から立ち下がり時までの第四時間を算出する処理である。
ステップS450は、平均1心拍波形に基づき、ヘモグロビン量の最大値を算出する処理である。
ステップS460は、平均1心拍波形に基づき、ヘモグロビン量の最小値を算出する処理である。
ステップS470は、平均1心拍波形に基づき、所定時間あたりのヘモグロビン量の増加量のうち最大増加量を算出する処理である。
ステップS480は、血管弾性力指標(例えば、BOT、ATI、Falling rate、RIおよびFAIの少なくとも何れか1つ)を算出する処理である。
BOTは、第一時間と第二時間を用いて算出する。
ATIは、第二時間と第三時間を用いて算出する。
Falling rateは、第四時間と最大値を用いて算出する。
RIは、最大値と最小値を用いて算出する。
FAIは、最大増加量を用いて算出する。
Step S410 is a process of calculating a first time, which is the half-width of the maximum value of the hemoglobin amount, based on the average one heartbeat waveform.
Step S420 is a process of calculating a second time period, which is the total length from the rising edge to the falling edge of the hemoglobin amount, based on the average one heartbeat waveform.
Step S430 is a process of calculating a third time from the rising time of the hemoglobin amount to the peak time when the hemoglobin amount reaches a maximum value, based on the average one heartbeat waveform.
Step S440 is a process for calculating a fourth time from the peak time to the fall time of the hemoglobin amount based on the average one heartbeat waveform.
Step S450 is a process for calculating the maximum amount of hemoglobin based on the average one heartbeat waveform.
Step S460 is a process for calculating the minimum value of the hemoglobin amount based on the average one heartbeat waveform.
Step S470 is a process for calculating the maximum increase in the amount of hemoglobin per predetermined time based on the average one heartbeat waveform.
Step S480 is a process of calculating a blood vessel elasticity index (for example, at least one of BOT, ATI, falling rate, RI, and FAI).
The BOT is calculated using the first time and the second time.
The ATI is calculated using the second and third times.
The falling rate is calculated using the fourth time and the maximum value.
The RI is calculated using the maximum and minimum values.
The FAI is calculated using the maximum increase.

このように、ヘモグロビン量および心拍の1周期からヘモグロビン量の変化に関する特徴量を算出する特徴量算出工程(例えば、ステップS410からステップS440が相当)をさらに含み、特徴量算出工程は、ヘモグロビン量の最大値の半値幅である第一時間と(例えば、ステップS410)、ヘモグロビン量の立ち上がり時から立下り時までの全長である第二時間と(例えば、ステップS420)、ヘモグロビン量の立ち上がり時から最大値となるピーク時までの第三時間と(例えば、ステップS430)、ヘモグロビン量のピーク時から立ち下がり時までの第四時間と(例えば、ステップS440)、のいずれか一以上を特徴量として算出し、血管弾性力指標算出工程は、第一時間、第二時間、第三時間または第四時間の何れか一以上を用いて血管弾性力指標(例えば、BOT、ATI、Falling rateが相当)を算出する(例えば、ステップS480が相当)。
また、ヘモグロビン量および心拍の1周期からヘモグロビン量の変化に関する特徴量を算出する特徴量算出工程(例えば、ステップS450からステップS470が相当)をさらに含み、特徴量算出工程は、ヘモグロビン量の最大値と(例えば、ステップS450)、ヘモグロビン量の最小値と(例えば、ステップS460)、所定時間あたりのヘモグロビン量の増加量のうち最大増加量と(例えば、ステップS470)、のいずれか一以上を特徴量として算出し、血管弾性力指標算出工程は、ヘモグロビン量の最大値、ヘモグロビン量の最小値またはヘモグロビン量の最大増加量の何れか一以上を用いて血管弾性力指標(例えば、RI、FAIが相当)を算出する(例えば、ステップS480が相当)。
In this way, the method further includes a feature calculation step (e.g., step S410 to step S440) for calculating feature amounts related to changes in the hemoglobin amount from one cycle of the hemoglobin amount and the heart rate. The feature calculation step calculates as feature amounts one or more of a first time, which is the half-width of the maximum value of the hemoglobin amount (e.g., step S410), a second time, which is the total length from the rising edge of the hemoglobin amount to the falling edge (e.g., step S420), a third time from the rising edge of the hemoglobin amount to the peak time at which the maximum value is reached (e.g., step S430), and a fourth time from the peak time to the falling edge of the hemoglobin amount (e.g., step S440). The vascular elasticity index calculation step calculates a vascular elasticity index (e.g., BOT, ATI, falling rate) using one or more of the first time, the second time, the third time, and the fourth time (e.g., step S480).
The method further includes a feature calculation process (e.g., step S450 to step S470) for calculating feature amounts related to changes in the hemoglobin amount from the hemoglobin amount and one heartbeat cycle. The feature calculation process calculates one or more of the maximum hemoglobin amount (e.g., step S450), the minimum hemoglobin amount (e.g., step S460), and the maximum increase among the increases in the hemoglobin amount per a predetermined time (e.g., step S470) as feature amounts. The vascular elasticity index calculation process calculates a vascular elasticity index (e.g., RI, FAI) using one or more of the maximum hemoglobin amount, the minimum hemoglobin amount, and the maximum increase in the hemoglobin amount (e.g., step S480).

次に、本実施形態での算出結果を説明する。
<計測条件>
対象:20から70代 男女健常者 N=100(除外前) 解析部位:頬
本方法の撮影条件:30[fps] 10秒間撮影
画像圧縮:無
照明:LED(5000K)
計測部位:額
計測面積:約4cm(2cm×2cm)
計測部位の画素数:約10000画素
図10(1-1)はLSFGを用いて算出したBOT値を縦軸に、被験者の年齢を横軸に設けプロットしたグラフであり、(1-2)は本方法を用いて算出したBOT値を縦軸に、被験者の年齢を横軸に設けプロットしたグラフである。
(1-1)の場合のBOT値と年齢とには負の相関があり、また、(1-2)の場合もBOT値と年齢とは負の相関があった。
図10(2)は、LSFGを用いて算出した各指標と被験者の年齢との相関係数および本方法を用いて算出した各指標と被験者の年齢との相関係数を示したものである。
(2-1)の場合は、図10(1)に示した内容と同一であるため説明は省略する。
(2-2)は、Rising rateについて示したものであり、LSFGの場合はRising rateと年齢とは弱い負の相関があり、また、本方法の場合はRising rateと年齢とは負の相関があった。
(2-3)は、Falling rateについて示したものであり、LSFGの場合はFalling rateと年齢とは弱い正の相関があり、また、本方法の場合はFalling rateと年齢とは正の相関があった。
(2-4)は、RIについて示したものであり、LSFGの場合はRIと年齢とに正の相関があり、また、本方法の場合はRIと年齢とは弱い正の相関があった。
これらのことより、本方法で得られる血管弾性力指標は、LSFGを用いて得られる血管弾性力指標と対応するといえる。
Next, the calculation results in this embodiment will be described.
<Measurement conditions>
Subjects: Healthy men and women in their 20s to 70s N = 100 (before exclusion) Analysis site: Cheeks Shooting conditions for this method: 30 [fps] 10-second shooting Image compression: None Lighting: LED (5000K)
Measurement area: forehead Measurement area: approx. 4 cm2 (2 cm x 2 cm)
Number of pixels at measurement site: Approximately 10,000 pixels Figure 10 (1-1) is a graph in which the BOT value calculated using LSFG is plotted on the vertical axis and the subject's age is plotted on the horizontal axis, and (1-2) is a graph in which the BOT value calculated using this method is plotted on the vertical axis and the subject's age is plotted on the horizontal axis.
In the case of (1-1), there was a negative correlation between the BOT value and age, and in the case of (1-2), there was also a negative correlation between the BOT value and age.
FIG. 10(2) shows the correlation coefficients between each index calculated using LSFG and the age of the subject, and the correlation coefficients between each index calculated using this method and the age of the subject.
In the case of (2-1), the content is the same as that shown in FIG. 10(1), so the explanation will be omitted.
(2-2) shows the rising rate. In the case of LSFG, there was a weak negative correlation between the rising rate and age, and in the case of the present method, there was a negative correlation between the rising rate and age.
(2-3) shows the falling rate. In the case of LSFG, there is a weak positive correlation between the falling rate and age, while in the case of the present method, there is a positive correlation between the falling rate and age.
(2-4) shows the RI, and in the case of LSFG, there was a positive correlation between RI and age, and in the case of the present method, there was a weak positive correlation between RI and age.
From these facts, it can be said that the vascular elasticity index obtained by this method corresponds to the vascular elasticity index obtained using LSFG.

図11は、図10の計測条件と計測部位以外は同一で、計測部位が額と頬の2か所について解析した結果である。(1)は解析対象が額、(2)は解析対象が頬である。(1)の場合、BOT値と年齢とには負の相関があり、また、(2)の場合、BOT値と年齢とには負の相関があった。また、(1)と(2)の相関係数は近い値であった。
これらのことより、額だけでなく、顔面の他の部位(例えば頬など)でも、血管弾性力指標を算出可能であることがいえる。
Figure 11 shows the results of analysis of two measurement sites, the forehead and cheek, under the same measurement conditions and measurement sites as in Figure 10. In (1), the analysis target is the forehead, and in (2), the analysis target is the cheek. In the case of (1), there is a negative correlation between the BOT value and age, and in the case of (2), there is a negative correlation between the BOT value and age. In addition, the correlation coefficients of (1) and (2) are close to each other.
From these facts, it can be said that the blood vessel elasticity index can be calculated not only from the forehead but also from other parts of the face (e.g., the cheeks).

図7で説明したように、本実施形態では、周期算出工程で平均1心拍波形を算出する際に、ヘモグロビン成分量および時間について正規化処理を行う(ステップS320からステップS340参照)。これは、以下のように正規化処理を行った方が行わなかった場合に比べて、高い相関係数を得られるためである。
図12は、図10と同じ計測条件で、正規化処理を行った場合と行わなかった場合とのBOT値の算出結果を示している。(1)はヘモグロビン成分量および時間について正規化処理を行わず、本方法によりBOT値を算出した場合とLSFGを用いてBOT値を算出した場合、(2)はヘモグロビン成分量(強度)について正規化処理を行い、本方法によりBOT値を算出した場合とLSFGを用いてBOT値を算出した場合、(3)は時間ついて正規化処理を行い、本方法によりBOT値を算出した場合とLSFGを用いてBOT値を算出した場合の相関関係を示したグラフである。(1)から(3)から明らかなように、正規化処理を行った場合はLSFGを用いて算出したBOT値と強い相関関係があるといえる。また、(2)および(3)から明らかなように、ヘモグロビン成分量について正規化処理を行った場合も時間について正規化処理を行った場合もLSFGを用いて算出したBOT値と強い相関関係があるといえる。これらのことより、本方法ではヘモグロビン量または/および時間について正規化処理を行った平均1心拍波形を用いて、血管弾性力指標を算出するようにしている。
7, in this embodiment, when calculating the average one-heartbeat waveform in the period calculation step, normalization processing is performed on the hemoglobin component amount and time (see steps S320 to S340). This is because performing the normalization processing as described below provides a higher correlation coefficient than not performing the normalization processing.
FIG. 12 shows the calculation results of the BOT value when normalization processing is performed and when it is not performed under the same measurement conditions as FIG. 10. (1) is a graph showing the correlation between the case where the normalization processing is not performed on the hemoglobin component amount and time, and the BOT value is calculated by the present method and the case where the BOT value is calculated using LSFG, (2) is a graph showing the correlation between the case where the normalization processing is performed on the hemoglobin component amount (intensity), the case where the BOT value is calculated by the present method and the case where the BOT value is calculated using LSFG, and (3) is a graph showing the correlation between the case where the normalization processing is performed on the time, and the case where the BOT value is calculated by the present method and the case where the BOT value is calculated using LSFG. As is clear from (1) to (3), it can be said that there is a strong correlation between the case where the normalization processing is performed on the hemoglobin component amount and the case where the normalization processing is performed on the time and the case where the normalization processing is performed on the time. Also, as is clear from (2) and (3), it can be said that there is a strong correlation between the BOT value calculated using LSFG and the case where the normalization processing is performed on the hemoglobin component amount and the case where the normalization processing is performed on the time. For these reasons, in this method, the blood vessel elasticity index is calculated using the average one heartbeat waveform that has been normalized with respect to the hemoglobin amount and/or time.

<血管弾性力指標算出システム>
図13を用いて、血管弾性力指標算出システム200について説明する。
本実施形態における血管弾性力指標算出システム200は、画像取得部210、ヘモグロビン量算出部220、周期算出部230および血管弾性力指標算出部240で構成される。また各種の処理を実行可能な情報処理端末(図示しない)を備え、当該情報処理端末に、画像取得部210、ヘモグロビン量算出部220、周期算出部230および血管弾性力指標算出部240は備えられている。情報処理端末は、キーボード、ポインティングデバイスなどの入力装置、演算処理装置、記憶部等を備えている。また、情報処理端末には、表示装置を備えていることが好ましいが、情報処理端末の外部に設けられ、ネットワークで接続されていてもよい。また、情報処理端末には、内蔵または外付けのカメラ(可視光カメラ)が備えられていてもよい。
<Blood vessel elasticity index calculation system>
The blood vessel elasticity index calculation system 200 will be described with reference to FIG.
The blood vessel elasticity index calculation system 200 in this embodiment is composed of an image acquisition unit 210, a hemoglobin amount calculation unit 220, a period calculation unit 230, and a blood vessel elasticity index calculation unit 240. In addition, an information processing terminal (not shown) capable of executing various processes is provided, and the image acquisition unit 210, the hemoglobin amount calculation unit 220, the period calculation unit 230, and the blood vessel elasticity index calculation unit 240 are provided in the information processing terminal. The information processing terminal is provided with an input device such as a keyboard or a pointing device, a processing unit, a storage unit, etc. In addition, the information processing terminal is preferably provided with a display device, but may be provided outside the information processing terminal and connected via a network. In addition, the information processing terminal may be provided with a built-in or external camera (visible light camera).

画像取得部210は、体表の所定領域の時系列画像を取得する手段であり、所定の媒体から取得する、ネットワーク経由で取得する、撮影装置から取得するなど時系列画像の取得元は問わない。また、画像取得部210は、デジタルカメラまたは携帯端末に備えられたカメラにより撮像された可視光の時系列画像を取得する。
ヘモグロビン量算出部220は、取得した時系列画像1フレーム毎に、ヘモグロビン成分のみ分離し、各画素のヘモグロビン量を算出する手段である。
周期算出部230は、ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する手段である。
血管弾性力指標算出部240は、血管弾性力指標を算出する手段である。
画像取得部210、ヘモグロビン量算出部220、周期算出部230および血管弾性力指標算出部240で行われる処理は、血管弾性力指標の計算方法で上述したものと同様である。
The image acquisition unit 210 is a means for acquiring time-series images of a predetermined area of the body surface, and the source of the time-series images does not matter, such as acquiring them from a predetermined medium, acquiring them via a network, acquiring them from an imaging device, etc. The image acquisition unit 210 also acquires time-series images of visible light captured by a digital camera or a camera provided in a mobile terminal.
The hemoglobin amount calculation unit 220 is a means for separating only the hemoglobin component for each frame of the acquired time-series image and calculating the amount of hemoglobin for each pixel.
The cycle calculation unit 230 is a means for calculating one heartbeat cycle based on the change in the amount of hemoglobin.
The blood vessel elasticity index calculation unit 240 is a means for calculating the blood vessel elasticity index.
The processes performed by the image acquisition section 210, the hemoglobin amount calculation section 220, the period calculation section 230, and the blood vessel elasticity index calculation section 240 are similar to those described above in the method for calculating the blood vessel elasticity index.

<血管弾性力指標算出装置>
図14を用いて、血管弾性力指標算出装置300について説明する。
本実施形態における血管弾性力指標算出装置300は、プロセッサ301およびメモリ302を備えており、プロセッサ301には、画像取得部310、ヘモグロビン量算出部320、周期算出部330および血管弾性力指標算出部340が含まれている。メモリ302は、プロセッサ301での処理(血管弾性力指標を算出する処理)を行うために必要なデータ、処理過程において必要なデータなどが記憶される。血管弾性力指標算出装置300は、図示していないが、キーボード、ポインティングデバイスなどの入力部、外部装置とのデータ授受を行う入出力部、表示部等を備えていることが好ましい。また、血管弾性力指標算出装置300には、内蔵または外付けのカメラ(可視光カメラ)が備えられていてもよい。
<Blood Vessel Elasticity Index Calculation Device>
The blood vessel elasticity index calculation device 300 will be described with reference to FIG.
The blood vessel elasticity index calculation device 300 in this embodiment includes a processor 301 and a memory 302, and the processor 301 includes an image acquisition unit 310, a hemoglobin amount calculation unit 320, a period calculation unit 330, and a blood vessel elasticity index calculation unit 340. The memory 302 stores data necessary for the processor 301 to perform processing (processing for calculating the blood vessel elasticity index), data necessary in the processing, etc. Although not shown, the blood vessel elasticity index calculation device 300 preferably includes an input unit such as a keyboard or a pointing device, an input/output unit for transmitting and receiving data to and from an external device, a display unit, etc. In addition, the blood vessel elasticity index calculation device 300 may be provided with a built-in or external camera (visible light camera).

画像取得部310は、体表の所定領域の時系列画像を取得する手段(画像取得手段に相当)であり、所定の媒体から取得する、ネットワーク経由で取得する、撮影装置から取得するなど時系列画像の取得元は問わない。また、画像取得部310は、デジタルカメラまたは携帯端末に備えられたカメラにより撮像された可視光の時系列画像を取得する。
ヘモグロビン量算出部320は、取得した時系列画像1フレーム毎に、ヘモグロビン成分のみ分離し、各画素のヘモグロビン量を算出する手段(ヘモグロビン量算出手段に相当)である。
周期算出部330は、ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する手段(周期算出手段に相当)である。
血管弾性力指標算出部340は、血管弾性力指標を算出する手段(血管弾性力指標算出手段に相当)である。
画像取得部310、ヘモグロビン量算出部320、周期算出部330および血管弾性力指標算出部340で行われる処理は、血管弾性力指標の計算方法で上述したものと同様である。
The image acquisition unit 310 is a means for acquiring time-series images of a predetermined area of the body surface (corresponding to an image acquisition means), and the source of the time-series images does not matter, such as acquiring from a predetermined medium, acquiring via a network, acquiring from an imaging device, etc. The image acquisition unit 310 also acquires time-series images of visible light captured by a digital camera or a camera provided in a mobile terminal.
The hemoglobin amount calculation unit 320 is a means for separating only the hemoglobin component for each frame of the acquired time-series image and calculating the hemoglobin amount of each pixel (corresponding to a hemoglobin amount calculation means).
The cycle calculation unit 330 is a means (corresponding to a cycle calculation means) for calculating one heartbeat cycle based on a change in the amount of hemoglobin.
The blood vessel elasticity index calculation unit 340 is a means for calculating the blood vessel elasticity index (corresponding to a blood vessel elasticity index calculation means).
The processes performed by the image acquisition section 310, the hemoglobin amount calculation section 320, the period calculation section 330, and the blood vessel elasticity index calculation section 340 are similar to those described above in the method for calculating the blood vessel elasticity index.

<血管および血流の評価方法>
血管および血流の評価方法は、画像取得工程、ヘモグロビン量算出工程、周期算出工程、血管弾性力指標算出工程および評価工程が含まれる。画像取得工程、ヘモグロビン量算出工程、周期算出工程および血管弾性力指標算出工程は、血管弾性力指標の計算方法で上述したものと同様である。
評価工程は、算出した血管弾性力指標に基づき、血管弾性力または皮膚血流年齢を評価する。評価者が評価しやすくするため、算出した血管弾性力指標をグラフ表示、他の被験者との比較表示など、表示装置に表示することが好ましい。図15に、算出した血管弾性力指標の表示例を示す。図15に示すように、評価に用いた血管弾性力指標(図15の場合、BOT)がどのような値であるかを示し、また、算出したBOTの値が被験者と同年代の被験者と比較してどのような位置にあるか(図15の血管弾性力指標が相当)、算出したBOT値に基づき推定される皮膚血流年齢は何歳か(図15の皮膚血流年齢が相当)などを表示するようにする。
一般的に、血管弾性力指標の値の変化を観察することで、生活習慣病のリスクを把握することが可能である。例えば、血管弾性力指標の値により、組織への血液の流入性、組織への血流の持続性、組織からの血液の流出性、血流量の変動性などを把握できるため、血流の脈動に対する血管の反応を捉えることが可能となる。組織への血流の持続性が高ければ、拡張・収縮できるしなやかな血管であることが、組織への血流の持続性が低ければ、拡張・縮小できない硬い血管であることが推定できる。また、組織への血流の持続性と年齢には相関関係があることが知られているため、血管弾性力指標の値から実年齢相応の血管年齢であるか否かも推定できる。したがって、血管弾性力指標の値の変化を観察することで、血管状態の悪化に伴う生活習慣病のリスクの予測の提示、血管状態の改善に向けた生活習慣のアドバイスの提示、血管年齢の改善に向けた生活習慣のアドバイスの提示に用いることもでき、生活習慣病予防、健康増進に活用することが可能となる。
また、一般的に、体表の(皮膚のすぐ下の)血管の状態や血流を観察することで、皮膚の水分状態、皮膚の弾力状態、歯肉の状態を把握(評価)でき、これらの状態改善に向けたアドバイスの提示に用いることもできる。
<Method of evaluating blood vessels and blood flow>
The method for evaluating blood vessels and blood flow includes an image acquisition step, a hemoglobin amount calculation step, a period calculation step, a vascular elasticity index calculation step, and an evaluation step. The image acquisition step, the hemoglobin amount calculation step, the period calculation step, and the vascular elasticity index calculation step are the same as those described above in the method for calculating the vascular elasticity index.
The evaluation step evaluates the vascular elasticity or skin blood flow age based on the calculated vascular elasticity index. In order to facilitate the evaluation by the evaluator, it is preferable to display the calculated vascular elasticity index on a display device, such as by displaying a graph or comparing it with other subjects. FIG. 15 shows an example of the display of the calculated vascular elasticity index. As shown in FIG. 15, the value of the vascular elasticity index (BOT in the case of FIG. 15) used in the evaluation is displayed, and the position of the calculated BOT value compared to subjects of the same age as the subject (corresponding to the vascular elasticity index in FIG. 15), the skin blood flow age estimated based on the calculated BOT value (corresponding to the skin blood flow age in FIG. 15), etc. are displayed.
In general, by observing the change in the value of the vascular elasticity index, it is possible to grasp the risk of lifestyle-related diseases. For example, the value of the vascular elasticity index can grasp the inflow of blood into tissues, the continuity of blood flow into tissues, the outflow of blood from tissues, the variability of blood flow rate, etc., and therefore it is possible to grasp the reaction of blood vessels to the pulsation of blood flow. If the continuity of blood flow into tissues is high, it can be estimated that the blood vessels are flexible and can expand and contract, and if the continuity of blood flow into tissues is low, it can be estimated that the blood vessels are hard and cannot expand and contract. In addition, since it is known that there is a correlation between the continuity of blood flow into tissues and age, it is also possible to estimate whether the vascular age is appropriate for the actual age from the value of the vascular elasticity index. Therefore, by observing the change in the value of the vascular elasticity index, it can be used to predict the risk of lifestyle-related diseases associated with the deterioration of vascular conditions, to provide advice on lifestyle habits to improve vascular conditions, and to provide advice on lifestyle habits to improve vascular age, and it is possible to utilize it for preventing lifestyle-related diseases and promoting health.
In general, by observing the condition of blood vessels and blood flow on the surface of the body (just below the skin), it is possible to understand (evaluate) the moisture state of the skin, the elasticity of the skin, and the condition of the gums, and this can also be used to provide advice to improve these conditions.

<変形例>
本実施形態では、RGB波形を独立成分分析し、ヘモグロビン成分のみを抽出する処理を行うことで、RGB波形からヘモグロビン成分値を抽出(ヘモグロビン量の波形を抽出)(ステップS220参照)したがこれに限らない。例えば、ヘモグロビンは波長540nmの緑色の光を強く吸収すると言われているため、RGB波形のGreen(緑)波形の画素情報を用いることで血流量をモニタリングすることができる。そこで、ヘモグロビン成分のみを抽出する処理として、RGB波形からGreen(緑)波形のみを抽出し、ヘモグロビン成分を抽出(ヘモグロビン量の波形を抽出)してもよい。このようにしても、RGB波形を独立成分分析し、ヘモグロビン成分のみを抽出した場合と同様に血管弾性力指標を算出できる。
<Modification>
In this embodiment, the RGB waveform is subjected to independent component analysis, and a process of extracting only the hemoglobin component is performed to extract the hemoglobin component value from the RGB waveform (the waveform of the hemoglobin amount is extracted) (see step S220), but this is not limited to the above. For example, since hemoglobin is said to strongly absorb green light with a wavelength of 540 nm, the blood flow rate can be monitored by using pixel information of the green waveform of the RGB waveform. Therefore, as a process of extracting only the hemoglobin component, only the green waveform may be extracted from the RGB waveform, and the hemoglobin component may be extracted (the waveform of the hemoglobin amount is extracted). Even in this way, the vascular elasticity index can be calculated in the same way as when the RGB waveform is subjected to independent component analysis and only the hemoglobin component is extracted.

本実施形態では、1心拍波形毎に切り出したのち、1心拍波形毎に正規化処理(ステップS320参照)を行ったがこれに限らない。例えば、取得したヘモグロビン成分波形に対し、正規化処理を行った後、1心拍波形毎に切り出してもよい。 In this embodiment, after each heartbeat waveform is cut out, normalization processing (see step S320) is performed for each heartbeat waveform, but this is not limited to the above. For example, after normalization processing is performed on the acquired hemoglobin component waveform, each heartbeat waveform may be cut out.

本実施形態では、1心拍波形毎に切り出した波形について正規化処理を行い、平均1心拍波形を算出するようにしたが(ステップS320からステップS340参照)、これに限らない。例えば、1心拍波形毎に切り出した波形から平均1心拍波形を算出した後、規格化してもよい。この場合、時刻を先頭で合わせ0とし、対象の心拍波形のうち最大の周期を100として平均化すればよい。 In this embodiment, normalization processing is performed on the waveforms cut out for each heart beat waveform to calculate the average one heart beat waveform (see steps S320 to S340), but this is not limited to the above. For example, the average one heart beat waveform may be calculated from the waveforms cut out for each heart beat waveform, and then normalized. In this case, the time is aligned at the beginning to 0, and the maximum period of the target heart beat waveform is averaged as 100.

また、血管弾力指標算出システムを構成する手段同士を別の場所に設けるようにしてもよい。具体的には、血管弾性力指標算出システムでは撮影された時系列画像データをネットワーク回線、媒体などを経由して血管弾性力指標算出システム200が備える情報処理端末で取得できるように構成されているのと同様に、算出結果をネットワーク回線、媒体などを経由して、血管弾性力指標算出システム200が備える情報処理端末とは異なる他の情報処理端末(図示しない)で取得できるようにしてもよい。このように、血管弾性力指標算出システム200が備える情報処理端末とは異なる場所にいるユーザ(被験者)がスマートフォンなどで自身の所定領域を撮影し、撮影した画像を血管弾性力指標算出システム200が備える情報処理端末へ送信し、情報処理端末で血管弾性力指標を算出し、算出結果(評価結果を含む)をネットワーク回線、媒体などを経由して他の情報処理端末へ送信するようにしてもよい。このようにすることでユーザが容易血管弾性力指標を把握でき、また、評価結果を確認することができるため、日常的な健康管理に用いやすくなる。 Also, the means constituting the blood vessel elasticity index calculation system may be provided at different locations. Specifically, in the blood vessel elasticity index calculation system, the captured time-series image data can be acquired by the information processing terminal included in the blood vessel elasticity index calculation system 200 via a network line, medium, etc., in the same way that the blood vessel elasticity index calculation system is configured so that the calculation results can be acquired by another information processing terminal (not shown) other than the information processing terminal included in the blood vessel elasticity index calculation system 200 via a network line, medium, etc. In this way, a user (subject) at a location other than the information processing terminal included in the blood vessel elasticity index calculation system 200 may take a picture of a specific area of himself/herself using a smartphone or the like, transmit the captured image to the information processing terminal included in the blood vessel elasticity index calculation system 200, calculate the blood vessel elasticity index at the information processing terminal, and transmit the calculation results (including the evaluation results) to the other information processing terminal via a network line, medium, etc. In this way, the user can easily grasp the blood vessel elasticity index and check the evaluation results, making it easier to use for daily health management.

200 血管弾性力指標算出システム
210 画像取得部
220 ヘモグロビン量算出部
230 周期算出部
240 血管弾性力指標算出部
300 血管弾性力指標算出装置
301 プロセッサ
302 メモリ
310 画像取得部
320 ヘモグロビン量算出部
330 周期算出部
340 血管弾性力指標算出部
200 Blood vessel elasticity index calculation system 210 Image acquisition section 220 Hemoglobin amount calculation section 230 Cycle calculation section 240 Blood vessel elasticity index calculation section 300 Blood vessel elasticity index calculation device 301 Processor 302 Memory 310 Image acquisition section 320 Hemoglobin amount calculation section 330 Cycle calculation section 340 Blood vessel elasticity index calculation section

Claims (12)

体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得工程と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出工程と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出工程と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出工程と、を含み、
前記周期算出工程は、心拍の複数周期を算出し、
算出した前記心拍の複数周期のヘモグロビン量の変化を示す波形を当該ヘモグロビン量で正規化する波形正規化工程を含み、
正規化された波形に基づいて心拍の1周期を算出することを特徴とする血管弾性力指標の計算方法。
an image acquisition step of acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation step of calculating the hemoglobin amount at each time of the time-series images;
a period calculation step of calculating one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
and calculating a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one cycle of the calculated heartbeat ,
The period calculation step calculates a plurality of periods of a heartbeat,
a waveform normalization step of normalizing a waveform indicating the calculated change in the hemoglobin amount over a plurality of heartbeat periods by the hemoglobin amount;
A method for calculating a vascular elasticity index , comprising the steps of: calculating one heartbeat cycle based on a normalized waveform .
体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得工程と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出工程と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出工程と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出工程と、を含み、
前記周期算出工程は、心拍の複数周期を算出し、前記複数周期の波形を平均化しヘモグロビン量の平均波形を求める平均波形算出工程、を含み、
前記血管弾性力指標算出工程は、前記ヘモグロビン量の平均波形から前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする血管弾性力指標の計算方法。
an image acquisition step of acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation step of calculating the hemoglobin amount at each time of the time-series images;
a period calculation step of calculating one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
and calculating a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one cycle of the calculated heartbeat ,
the cycle calculation step includes a step of calculating a plurality of cycles of the heartbeat and averaging the waveforms of the plurality of cycles to obtain an average waveform of the hemoglobin amount;
The method for calculating a vascular elasticity index, wherein the vascular elasticity index calculation step calculates the vascular elasticity index from an average waveform of the hemoglobin amount .
体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得工程と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出工程と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出工程と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出工程と、
前記ヘモグロビン量および前記心拍の1周期から前記ヘモグロビン量の変化に関する特徴量を算出する特徴量算出工程と、を含み、
前記特徴量算出工程は、
前記ヘモグロビン量の最大値の半値幅である第一時間と、
前記ヘモグロビン量の立ち上がり時から立ち下がり時までの全長である第二時間と、
前記ヘモグロビン量の立ち上がり時から最大値となるピーク時までの第三時間と、
前記ヘモグロビン量の前記ピーク時から立ち下がり時までの第四時間と、のいずれか一以上を前記特徴量として算出し、
前記血管弾性力指標算出工程は、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、または前記第四時間の何れか一以上を用いて前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする血管弾性力指標の計算方法。
an image acquisition step of acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation step of calculating the hemoglobin amount at each time of the time-series images;
a period calculation step of calculating one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
a blood vessel elasticity index calculation step of calculating a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one cycle of the calculated heartbeat ;
a feature amount calculation step of calculating a feature amount relating to a change in the hemoglobin amount from the hemoglobin amount and one cycle of the heartbeat,
The feature amount calculation step includes:
A first time that is a half-width of the maximum value of the hemoglobin amount;
A second time which is a total length from the rise time to the fall time of the hemoglobin amount;
a third time from the rise of the hemoglobin amount to the peak time at which the hemoglobin amount reaches a maximum value;
and a fourth time from the peak time to the fall time of the hemoglobin amount as the feature amount,
A method for calculating a vascular elasticity index, characterized in that the vascular elasticity index calculation step calculates the vascular elasticity index using one or more of the first time, the second time, the third time, or the fourth time .
前記ヘモグロビン量および前記心拍の1周期から前記ヘモグロビン量の変化に関する特徴量を算出する特徴量算出工程をさらに含み、
前記特徴量算出工程は、
前記ヘモグロビン量の最大値と
前記ヘモグロビン量の最小値と、
所定時間あたりの前記ヘモグロビン量の増加量のうち最大増加量と、のいずれか一以上を前記特徴量として算出し、
前記血管弾性力指標算出工程は、前記ヘモグロビン量の最大値、前記ヘモグロビン量の最小値、または前記ヘモグロビン量の最大増加量の何れか一以上を用いて前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の血管弾性力指標の計算方法。
a feature amount calculation step of calculating a feature amount relating to a change in the hemoglobin amount from the hemoglobin amount and one cycle of the heartbeat,
The feature amount calculation step includes:
the maximum value of the hemoglobin amount; and the minimum value of the hemoglobin amount.
a maximum increase in the amount of increase in the amount of hemoglobin per a predetermined time period; and
A method for calculating a vascular elasticity index according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the vascular elasticity index calculation step calculates the vascular elasticity index using one or more of the maximum value of the hemoglobin amount, the minimum value of the hemoglobin amount , or the maximum increase in the hemoglobin amount.
体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得部と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出部と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出部と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出部と、
を含み、
前記周期算出部は、心拍の複数周期を算出し、
算出した前記心拍の複数周期のヘモグロビン量の変化を示す波形を当該ヘモグロビン量で正規化する波形正規化部を含み、
正規化された波形に基づいて心拍の1周期を算出することを特徴とする血管弾性力指標算出システム。
an image acquisition unit for acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation unit for calculating the amount of hemoglobin at each time of the time-series images;
a period calculation unit that calculates one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
a blood vessel elasticity index calculation unit that calculates a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one cycle of the calculated heartbeat ;
Including,
The period calculation unit calculates a plurality of periods of a heartbeat,
a waveform normalization unit that normalizes a waveform indicating the calculated change in the hemoglobin amount over multiple heartbeat periods by the hemoglobin amount;
A system for calculating a blood vessel elasticity index , comprising: calculating one heartbeat cycle based on a normalized waveform .
体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得部と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出部と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出部と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出部と、
を含み、
前記周期算出部は、心拍の複数周期を算出し、前記複数周期の波形を平均化しヘモグロビン量の平均波形を求める平均波形算出部、を含み、
前記血管弾性力指標算出部は、前記ヘモグロビン量の平均波形から前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする血管弾性力指標算出システム。
an image acquisition unit for acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation unit for calculating the amount of hemoglobin at each time of the time-series images;
a period calculation unit that calculates one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
a blood vessel elasticity index calculation unit that calculates a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one cycle of the calculated heartbeat ;
Including,
the cycle calculation unit includes an average waveform calculation unit that calculates multiple cycles of heartbeats and averages the waveforms of the multiple cycles to obtain an average waveform of the hemoglobin amount;
The blood vessel elasticity index calculation system is characterized in that the blood vessel elasticity index calculation unit calculates the blood vessel elasticity index from an average waveform of the hemoglobin amount .
体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得部と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出部と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出部と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出部と、
前記ヘモグロビン量および前記心拍の1周期から前記ヘモグロビン量の変化に関する特徴量を算出する特徴量算出部と、を含み、
前記特徴量算出部は、
前記ヘモグロビン量の最大値の半値幅である第一時間と、
前記ヘモグロビン量の立ち上がり時から立ち下がり時までの全長である第二時間と、
前記ヘモグロビン量の立ち上がり時から最大値となるピーク時までの第三時間と、
前記ヘモグロビン量の前記ピーク時から立ち下がり時までの第四時間と、のいずれか一以上を前記特徴量として算出し、
前記血管弾性力指標算出部は、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、または前記第四時間の何れか一以上を用いて前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする血管弾性力指標算出システム。
an image acquisition unit for acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation unit for calculating the amount of hemoglobin at each time of the time-series images;
a period calculation unit that calculates one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
a blood vessel elasticity index calculation unit that calculates a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one cycle of the calculated heartbeat ;
a feature amount calculation unit that calculates a feature amount related to the amount of hemoglobin and a change in the amount of hemoglobin from one cycle of the heartbeat,
The feature amount calculation unit
A first time that is a half-width of the maximum value of the hemoglobin amount;
A second time which is a total length from the rise time to the fall time of the hemoglobin amount;
a third time from the rise of the hemoglobin amount to the peak time at which the hemoglobin amount reaches a maximum value;
and a fourth time from the peak time to the fall time of the hemoglobin amount as the feature amount,
A vascular elasticity index calculation system characterized in that the vascular elasticity index calculation unit calculates the vascular elasticity index using one or more of the first time, the second time, the third time, or the fourth time .
前記ヘモグロビン量および前記心拍の1周期から前記ヘモグロビン量の変化に関する特徴量を算出する特徴量算出部をさらに含み、
前記特徴量算出部は、
前記ヘモグロビン量の最大値と
前記ヘモグロビン量の最小値と、
所定時間あたりの前記ヘモグロビン量の増加量のうち最大増加量と、のいずれか一以上を前記特徴量として算出し、
前記血管弾性力指標算出部は、前記ヘモグロビン量の最大値、前記ヘモグロビン量の最小値、または前記ヘモグロビン量の最大増加量の何れか一以上を用いて前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の血管弾性力指標算出システム。
a feature amount calculation unit that calculates a feature amount relating to a change in the hemoglobin amount from the hemoglobin amount and one cycle of the heartbeat,
The feature amount calculation unit
the maximum value of the hemoglobin amount; and the minimum value of the hemoglobin amount.
a maximum increase in the amount of increase in the amount of hemoglobin per a predetermined time period; and
The vascular elasticity index calculation system according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the vascular elasticity index calculation unit calculates the vascular elasticity index using one or more of the maximum value of the hemoglobin amount, the minimum value of the hemoglobin amount , or the maximum increase in the hemoglobin amount.
プロセッサ及びメモリを少なくとも備え、
前記プロセッサは、
体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得手段と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出手段と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出手段と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出手段と、を含み、
前記周期算出手段は、心拍の複数周期を算出し、
算出した前記心拍の複数周期のヘモグロビン量の変化を示す波形を当該ヘモグロビン量で正規化する波形正規化手段を含み、
正規化された波形に基づいて心拍の1周期を算出することを特徴とする血管弾性力指標算出装置。
The device includes at least a processor and a memory,
The processor,
an image acquisition means for acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation means for calculating the hemoglobin amount at each time of the time series images;
a period calculation means for calculating one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
a blood vessel elasticity index calculation means for calculating a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one calculated cycle of the heartbeat ,
The period calculation means calculates a plurality of periods of the heartbeat,
a waveform normalization means for normalizing a waveform indicating the calculated change in the hemoglobin amount over a plurality of heartbeat periods by the hemoglobin amount;
A blood vessel elasticity index calculation device , which calculates one heartbeat cycle based on a normalized waveform .
プロセッサ及びメモリを少なくとも備え、
前記プロセッサは、
体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得手段と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出手段と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出手段と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出手段と、を含み、
前記周期算出手段は、心拍の複数周期を算出し、前記複数周期の波形を平均化しヘモグロビン量の平均波形を求める平均波形算出手段、を含み、
前記血管弾性力指標算出手段は、前記ヘモグロビン量の平均波形から前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする
を含む、血管弾性力指標算出装置。
The device includes at least a processor and a memory,
The processor,
an image acquisition means for acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation means for calculating the hemoglobin amount at each time of the time series images;
a period calculation means for calculating one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
a blood vessel elasticity index calculation means for calculating a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one calculated cycle of the heartbeat ,
the period calculation means includes an average waveform calculation means for calculating a plurality of periods of the heartbeat and averaging the waveforms of the plurality of periods to obtain an average waveform of the hemoglobin amount;
The blood vessel elasticity index calculation means calculates the blood vessel elasticity index from the average waveform of the hemoglobin amount.
A blood vessel elasticity index calculation device comprising:
プロセッサ及びメモリを少なくとも備え、
前記プロセッサは、
体表の所定領域の時系列画像を取得する画像取得手段と、
前記時系列画像の各時刻のヘモグロビン量を算出するヘモグロビン量算出手段と、
算出した前記ヘモグロビン量の変化に基づき心拍の1周期を算出する周期算出手段と、
前記ヘモグロビン量の変化と算出した前記心拍の1周期に基づいて血管弾性力指標を算出する血管弾性力指標算出手段と
前記ヘモグロビン量および前記心拍の1周期から前記ヘモグロビン量の変化に関する特徴量を算出する特徴量算出手段と、を含み、
前記特徴量算出手段、
前記ヘモグロビン量の最大値の半値幅である第一時間と、
前記ヘモグロビン量の立ち上がり時から立ち下がり時までの全長である第二時間と、
前記ヘモグロビン量の立ち上がり時から最大値となるピーク時までの第三時間と、
前記ヘモグロビン量の前記ピーク時から立ち下がり時までの第四時間と、のいずれか一以上を前記特徴量として算出し、
前記血管弾性力指標算出手段は、前記第一時間、前記第二時間、前記第三時間、または前記第四時間の何れか一以上を用いて前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする血管弾性力指標算出装置。
The device includes at least a processor and a memory,
The processor,
an image acquisition means for acquiring time-series images of a predetermined area of a body surface;
a hemoglobin amount calculation means for calculating the hemoglobin amount at each time of the time series images;
a period calculation means for calculating one period of a heartbeat based on the calculated change in the amount of hemoglobin;
a blood vessel elasticity index calculation means for calculating a blood vessel elasticity index based on the change in the hemoglobin amount and one calculated cycle of the heartbeat ;
a feature calculation means for calculating a feature relating to the amount of hemoglobin and a change in the amount of hemoglobin from one cycle of the heartbeat,
The feature amount calculation means,
A first time that is a half-width of the maximum value of the hemoglobin amount;
A second time which is a total length from the rise time to the fall time of the hemoglobin amount;
a third time from the rising time of the hemoglobin amount to the peak time at which the hemoglobin amount reaches a maximum value;
and a fourth time from the peak time to the fall time of the hemoglobin amount as the feature amount,
A vascular elasticity index calculation device characterized in that the vascular elasticity index calculation means calculates the vascular elasticity index using one or more of the first time, the second time, the third time, or the fourth time .
前記ヘモグロビン量および前記心拍の1周期から前記ヘモグロビン量の変化に関する特徴量を算出する特徴量算出手段をさらに含み、
前記特徴量算出手段は、
前記ヘモグロビン量の最大値と
前記ヘモグロビン量の最小値と、
所定時間あたりの前記ヘモグロビン量の増加量のうち最大増加量と、のいずれか一以上を前記特徴量として算出し、
前記血管弾性力指標算出手段は、前記ヘモグロビン量の最大値、前記ヘモグロビン量の最小値、または前記ヘモグロビン量の最大増加量の何れか一以上を用いて前記血管弾性力指標を算出することを特徴とする請求項9から11のいずれか一項に記載の血管弾性力指標算出装置。
a feature amount calculation means for calculating a feature amount relating to a change in the hemoglobin amount from the hemoglobin amount and one cycle of the heartbeat,
The feature amount calculation means
the maximum value of the hemoglobin amount; and the minimum value of the hemoglobin amount.
a maximum increase in the amount of increase in the amount of hemoglobin per a predetermined time period; and
The vascular elasticity index calculation device according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the vascular elasticity index calculation means calculates the vascular elasticity index using one or more of the maximum value of the hemoglobin amount, the minimum value of the hemoglobin amount , or the maximum increase in the hemoglobin amount.
JP2022071466A 2022-04-25 2022-04-25 Calculation method for vascular elasticity index Active JP7489423B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022071466A JP7489423B2 (en) 2022-04-25 2022-04-25 Calculation method for vascular elasticity index

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022071466A JP7489423B2 (en) 2022-04-25 2022-04-25 Calculation method for vascular elasticity index

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023161233A JP2023161233A (en) 2023-11-07
JP7489423B2 true JP7489423B2 (en) 2024-05-23

Family

ID=88650084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022071466A Active JP7489423B2 (en) 2022-04-25 2022-04-25 Calculation method for vascular elasticity index

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7489423B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190082972A1 (en) 2016-03-11 2019-03-21 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Systems and methods for non-contact monitoring of ballistocardiogram, photoplethysmogram, blood pressure and abnormal heart rhythm
JP2020178964A (en) 2019-04-26 2020-11-05 株式会社日立製作所 Biometric information detector, biometric information detection method and biometric information detection program

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190082972A1 (en) 2016-03-11 2019-03-21 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Systems and methods for non-contact monitoring of ballistocardiogram, photoplethysmogram, blood pressure and abnormal heart rhythm
JP2020178964A (en) 2019-04-26 2020-11-05 株式会社日立製作所 Biometric information detector, biometric information detection method and biometric information detection program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023161233A (en) 2023-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10624587B2 (en) Non-invasive determination of disease states
Jeong et al. Introducing contactless blood pressure assessment using a high speed video camera
KR102025313B1 (en) Optical central venous pressure measurement
US20180000355A1 (en) Assessing Cardiovascular Function Using an Optical Sensor
Yu et al. Noncontact monitoring of heart rate and heart rate variability in geriatric patients using photoplethysmography imaging
KR101738278B1 (en) Emotion recognition method based on image
US11857323B2 (en) System and method for camera-based stress determination
EP3453321B1 (en) Non-invasive method and system for estimating blood pressure from photoplethysmogram using statistical post-processing
US20180256047A1 (en) Information processing apparatus, information processing method, and non-transitory computer-readable storage medium
US20240016401A1 (en) Systems and methods for analysis of pulse and physiological, pathological, and emotional state and applications thereof
JP2022008806A (en) Blood pressure estimation system, blood pressure estimation method, learning device, learning method, and program
Qiao et al. Revise: Remote vital signs measurement using smartphone camera
KR102243012B1 (en) Estimation method of blood vessel elasticity and arrhythmia using skin image
EP4260801A2 (en) High resolution blood perfusion imaging using a camera and a pulse oximeter
JP2020086004A (en) Biological information detection device and biological information detection method
JP7489423B2 (en) Calculation method for vascular elasticity index
Patil et al. A camera-based pulse transit time estimation approach towards non-intrusive blood pressure monitoring
Alam et al. UbiHeart: A novel approach for non-invasive blood pressure monitoring through real-time facial video
Hassan et al. A real-time non-contact heart rate measurement based on imaging photoplethysmography (ippg)-power spectral density (psd)
Rahman et al. Heart Rate Measurement on PC and Phone using Facial Videos
JP6501432B2 (en) Hemodynamic imaging diagnostic apparatus and diagnostic method
US11967114B2 (en) Method and apparatus for measuring robust continuous blood sugar using skin image
Ellington Elucidation of speckleplethysmography as an alternative to photoplethysmography for deriving blood pressure
Demirsoy et al. Respiratory analysis with electrocardiogram data: evaluation of pan-tompkins algorithm and cubic curve interpolation method
CN115736863B (en) Non-contact blood pressure detection system based on computer vision and deep learning

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230906

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240416

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240513

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7489423

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150