一种图像产生方法，其用于在活体光测量系统中以改善的精确度显示的脑活动区域，该活体光测量系统用于产生脑血流量变化的图像。血流量变化的空间强度分布可以通过探测在许多采样点的脑活动而获得，并且对这个数据进行空间内插处理。对这个分布实施阈值处理以取得具有至少为预设阈值的信号强度的坐标的分布。在脑活动区域和分布的最大位置之间的位移被存储在系统的记录单元中，以补偿经阈值处理而获得的分布。因而，脑活动区域可以用更高的位置精确度进行估计，对脑疾病的诊断和治疗也同样可以用更高的精确度而实施。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种活体光测量系统，更确切地说涉及一种能够显示浓度变化特殊分布的图像显示方法，以及在活体光测量系统中显示这种图像的方法，该测量系统可以利用活体光测量活体代谢物质的浓度或浓度的变化。
技术介绍
脑部疾病的诊断在可能的时候，可通过测量人脑的活动来实现。而且，这些经诊断的脑部疾病复原的恢复处理和监测也可实现。所以，脑功能的各种测量系统已经被提出。近年来，提出了一种引用近红外线光谱法的实用的脑活动测量系统。近红外线与其它不同波长(颜色)的光束相比，对活体组织具有更高的传播特性。所以，可以测量到存在于头骨内侧皮质的血流量的变化。另外，也可以获得由于脑活动引起的血流量变化的动态图像，通过测量在不同位置(即多个点)的这种变化而得到。这种多通道光脑功能测量系统的综述已经被AtsushiMaki等人在Medical Physics，22卷(第12期)、1997-2005页上发表，题为“Spatial and temporal analysis of human motor activity”(在此之后称“非专利文献1”)。下面将描述由该文献发表的这个测量技术。图2为进行在非专利文献1中公开的这种测量或类似处理的一个系统的结构。在测量开始之前，受试者(2-1)戴一个头盔(即探针)(2-2)。探针2-2交替地由一个光照位置及一个光探测位置提供，其中，在光照位置中放置有连接到光源的光纤(S11到S18)，在光探测位置中约以30mm的间隔放置有连接到光探测器的光纤(D11到D18)。连接到光源的光纤(S11到S18)分别连接到不同波长的双波长激光(2-3-1到2-3-8以及2-4-1到2-4-8)。在非专利文献1中，所使用的光源大约为780nm和830nm，在波长800nm附近，在此处，氧化血红蛋白和还原血红蛋白的分子消光系数相等。并且，在图2中，从光纤S13照射的光被与光纤S13的位置相距30mm的光纤D13、D11、D15和D14所探测到。以光探测器2-6(半导体光探测器，如，雪崩光电二极管、光电倍增管或类似的设备)，探测到达用于探测的光纤D11到D18的光。采用一个控制处理器2-5对探测到的光进行处理。位于皮质其变化与大脑活动相应的血流量，基于在每一光照位置和每一光探测位置(以30mm的间隔交替提供)所获得光的处理结果，可以被计算出来。计算结果被电子计算机的显示器以波形(时域)和表明大脑激活作用(即活动)的图像显示出来。图3表示测量与大脑激活作用(即活动)相一致的血流量变化的方法。在这个图中，显示了光的传播路径(3-5)，其中，该光在固定器(3-2)和固定器(3-4)之间传播，固定器(3-2)用于固定连接到一个光源的光纤(3-1)，固定器(3-4)用于固定连接到一个光探测器的光纤(3-3)。每个固定器用一个螺丝3-6来固定一根光纤。这些固定器利用树脂3-7来固定，该树脂3-7也形成头盔(2-2)。结果，光纤的端部与受试者3-8的头皮相接触。在图3中，也图示了人脑的一种典型结构。除了上面提到的头皮3-8外，人脑通常还包括头骨3-9、脑脊液层3-10和皮质3-11，等等。众所周知，这些活体组织具有光散射特性和光吸收特性，尤其是头骨的光散射特性大。因而，也就可知从光源发出的光依据光散射特性而散射，并且由于光吸收特性散射而强度逐渐减弱。图中所示的固定器以大致30mm相间隔。更进一步，所知在这样的分布间隔下，从连接光源的光纤3-1照射的光，如图所示，以弧形3-5(象香蕉)的形式通过活体组织，然后在光到达连接光探测器的光纤3-3之后被探测。在这个图中，3-12表示血流量随着脑的激活作用而增加的区域。例如，当血流量增加时，到达用于探测的光纤3-3的光强度(I)减弱。因此，由于氧化血红蛋白和还原血红蛋白(ΔCoxy，ΔCdeoxy)浓度的变化，光吸收度的变化(ΔA相应于脑激活作用之前和之后的探测到的光强度的对数差值)可以建立以下为用于测量的每一个波长λ的公式(1)(在非专利文献1中，λ1＝780nm，λ2＝830nm)ΔA＝-ln(I1/I0)＝εoxyΔCoxyL+εdeoxyΔCdeoxyL(1) 这里，公式(1)中的L代表光源和光探测器之间平均光传播路径的长度。εoxy和εdeoxy在公式(1)中分别代表氧化血红蛋白质和还原血红蛋白质的分子消光系数。在公式(1)中，I代表到达探测器的光强度，I1和I0分别代表脑激活作用之前和之后的光强度。由于脑激活作用，氧化血红蛋白和还原血红蛋白浓度的变化(ΔCoxy，ΔCdeoxy)可以通过将公式(1)运用于每一个波长，而用公式(2)来表示ΔCoxyΔCdeoxy=ϵoxyλϵdeoxyλϵoxyλ2ϵdeoxyλ2-1-ln(I1λ1/I0λ1)Lλ1-ln(I1λ2/I0λ2)Lλ2---(2)]]>但是，因为难于真实的确定L值，所以可使用公式(3)ΔC′oxyΔC′deoxy=LΔCoxyΔCdeoxy---(3)]]>这里，C′为浓度乘以距离的一个度量单位，可用下式计算ΔC′oxyΔC′deoxy=ϵoxyλ1ϵdeoxyλ1ϵoxyλ2ϵdeoxyλ2-1-ln(I1λ1/I0λ1)-ln(I1λ2/I0λ2)---(4)]]>下面参考图4和图5来说明将以上计算结果进行成像的方法。图4表示在一种情况下的传感器定位方法，该情况是用于连接到光源的光纤S11到S18的八个光照位置，以及用于光纤D11到D18的八个光探测位置，分别分布在受试者头皮上。八个白方块(□，4-1)和八个黑方块(■，4-2)分别代表光照点和光探测点。另外，由黑圆圈表示的位置(4-3)位于光照位置和光探测位置之间的中间位置。这些中间位置可定义为采样点，给出血流量变化的位置信息，血流量变化可由从在光照位置发出光后到达光探测位置的光强度的变化而探测到。对于为什么将采样点定义为几乎都是位于两个光纤之间的中间点的原因，将用图3的光传播路径3-5加以说明。依据这个传播路径，光不会传播到光照位置4-1和光探测位置4-2的下方区域。更进一步地，就在光照位置4-1和光探测单元4-2之间的中间点下方的区域，光不仅传播到头骨，还传播到作为脑激活区的脑脊液层和皮质。按照图4所示的光传播特性，因为这个区域被认为是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种活体光测量系统，包括：多个光源，用于以光照射受试者；多个光探测器，用于探测从所述多个光源发出并通过受试者之后的光；一第一算法单元，用于基于由多个光探测器所探测到的光信号，产生受试者的第一信号强度分布；一第 二算法单元，用于执行阈值处理，产生信号强度的第二信号强度分布，该信号强度至少等于信号强度分布的预定阈值；一记录单元，用于储存数据，该数据定义在脑活动区域和信号强度分布的最大位置之间的位移，该位移是当所述第一算法单元产生第一信号强度分 布时产生的，其中，所述多个光源和多个光探测器的位置信息是在第一信号强度分布产生之前获得的；和一第三算法单元，用于产生第三信号强度分布，其利用存储于记录单元的数据补偿阈值处理后的第二信号强度分布的位移。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山本刚，牧敦，桂卓成，川口英夫，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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