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JP7266293B2 - SPECKLE SIGNAL CONDITIONING DEVICE AND METHOD FOR CALIBRATION OF IMAGE MEASUREMENT DEVICE USING THE SAME - Google Patents

SPECKLE SIGNAL CONDITIONING DEVICE AND METHOD FOR CALIBRATION OF IMAGE MEASUREMENT DEVICE USING THE SAME Download PDF

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JP7266293B2
JP7266293B2 JP2019132937A JP2019132937A JP7266293B2 JP 7266293 B2 JP7266293 B2 JP 7266293B2 JP 2019132937 A JP2019132937 A JP 2019132937A JP 2019132937 A JP2019132937 A JP 2019132937A JP 7266293 B2 JP7266293 B2 JP 7266293B2
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仁 藤居
兼児 岡本
則善 高橋
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Description

本発明は、血球を有する生体組織にレーザー光を照射し、その生体組織から反射されたスペックル信号に基づき、血流速度を測定し画像化するに際して、前述の手法を用いる異なる機器間において同一の血流速度を有する測定対象を数値化した際に、標準機に比べて数値を同一に合わせるスペックル信号調整装置、並びにこれを使用した画像化測定装置の校正方法および画像化測定装置の異常診断方法に関する。 The present invention irradiates a biological tissue having blood cells with a laser beam, measures the blood flow velocity based on the speckle signal reflected from the biological tissue, and visualizes it. A speckle signal adjustment device that equates numerical values to the same value as a standard device when a measurement target with a blood flow velocity of Regarding diagnostic methods.

従来の血流速度測定装置は、眼底や皮膚など血球を有する生体組織にレーザー光を照射して、その血球からの反射光が干渉した結果形成されるランダムな斑点模様の画像、いわゆるスペックル画像が、固体撮像装置(CCDやCMOS)等のイメージセンサー上に導かれる。このスペックル画像は、連続的に所定時間間隔で多数枚取り込んで、記憶される。その記憶された多数の画像は、所定枚数選択して、各画像の各画素における出力の時間変動速度を反映した値を算出し、この値から血球の速度(血流速度)を算出する。この種の血流速度測定装置では、各画素の出力変動速度の値が血球の移動速度に対応するので、この算出された各画素の出力変動値に基づき、生体組織での血流分布を二次元画像(血流マップ)として、モニター画面上にカラー表示することができる。実際に観測される血流マップは、毎秒30フレーム程度で算出される一連の血流マップ(以下、元マップと呼ぶ)で構成され、動画として表示することもできるので、眼底や皮膚の血行動態を観測する装置として実用化されている(特許文献1~7参照)。 A conventional blood flow velocity measuring device irradiates a biological tissue having blood cells such as the fundus of the eye and skin with a laser beam, and an image of a random speckled pattern formed as a result of interference of reflected light from the blood cells, a so-called speckle image. is guided onto an image sensor such as a solid-state imaging device (CCD or CMOS). A large number of speckle images are continuously captured at predetermined time intervals and stored. A predetermined number of stored images are selected, and a value reflecting the time-varying speed of the output in each pixel of each image is calculated, and the velocity of blood cells (blood flow velocity) is calculated from this value. In this type of blood flow velocity measuring device, the value of the output fluctuation velocity of each pixel corresponds to the movement velocity of the blood cells. It can be displayed in color on a monitor screen as a dimensional image (blood flow map). The actually observed blood flow map is composed of a series of blood flow maps (hereinafter referred to as original maps) calculated at about 30 frames per second, and can be displayed as a moving image. (see Patent Documents 1 to 7).

また本発明者らは、数秒間の血流測定で得られた一連の元マップに対して、心臓の拍動(心拍)による周期性を利用し、元マップを各心拍の先頭から対応する元マップ同士を平均化し、一心拍の平均血流マップ(以下、心拍マップと呼ぶ)を作成し、一心拍における拍動内の血流変化を観測視野内の各部位において解析し、動脈性の鋭い立ち上がり波形を有する部位と、静脈性の緩やかに上下する波形を有する部位を区別できる数値、即ち歪度等を導入し、血流マップ上に動脈性の拍動部分と静脈性の拍動部分を表示することができる血流速度画像化装置も提案した(特許文献8参照)。 In addition, the present inventors used the periodicity of heart beats (heartbeats) for a series of original maps obtained by blood flow measurement for several seconds, and converted the original maps from the beginning of each heartbeat to the corresponding original map. The maps are averaged to create an average blood flow map for one heartbeat (hereinafter referred to as a heartbeat map), and the changes in blood flow within one heartbeat are analyzed at each site within the observation field of view to identify sharp arterial By introducing a numerical value, such as skewness, that can distinguish between areas with rising waveforms and areas with venous gently rising and falling waveforms, arterial pulsating areas and venous pulsating areas can be distinguished on the blood flow map. We also proposed a blood flow velocity imaging device that can display (see Patent Document 8).

さらに本発明者らは、従来の装置に新たな血流画像診断機能を付加し、心拍強度演算部に所定領域内における時系列血流データが有する基本周波数の強度を求め、外信号強度を基に心拍の強度を表す心拍強度を画像化する血流動態画像化診断装置も提案した(特許文献9参照)。 Furthermore, the present inventors added a new blood flow image diagnosis function to a conventional device, obtained the strength of the fundamental frequency of the time-series blood flow data in a predetermined area in the heartbeat strength calculation unit, and used the external signal strength as a basis. Also proposed is a hemodynamic imaging diagnosis apparatus that visualizes heartbeat intensity, which represents heartbeat intensity (see Patent Document 9).

血流動態画像化診断装置では、生体組織での血流分布を二次元画像表示した血流マップを作成する。血流マップは、取り込んだ複数枚の画像上の各画素において光強度の変化率を演算し、その変化率をマップ化したものであり、血球の動きを反映する。血流マップ上の各画素は血流値を有し、血球の動きが速い領域は数値が高く、逆に血球の動きがゆっくりとした場合には低値になる。 A blood flow dynamic imaging diagnostic apparatus creates a blood flow map that displays a two-dimensional image of blood flow distribution in living tissue. A blood flow map is obtained by calculating the rate of change in light intensity at each pixel on a plurality of captured images and mapping the rate of change, and reflects the movement of blood cells. Each pixel on the blood flow map has a blood flow value, with a high value for areas where blood cells move fast and a low value for areas where blood cells move slowly.

この血流値は、血球の動きを反映した数値であるが、絶対的な速度、例えばmm/secなどと計算できるものではない。いわば光強度の変化率を数値化した数値であり、一般的にコントラストと呼ばれるものを利用しており、絶対的な速度に変換することは難しいとされている。 This blood flow value is a numerical value that reflects the movement of blood cells, but it cannot be calculated as an absolute speed, such as mm/sec. In other words, it is a numerical value that quantifies the rate of change in light intensity, and generally uses what is called contrast, and is said to be difficult to convert into an absolute speed.

これは色素濃度の違う人種を想定して考えるとわかりやすい。例えば血流速度が同じだが、色素濃度の異なる被験者がいたとする。この場合、本来血流速度は同一で同じ血流値を期待されるが、実際には血流値は同じにならない。例えば色素濃度が濃い人種の場合は、レーザーの散乱光は生体内の濃い色素により吸収され、散乱光の減衰が早く形成されるスペックルのコントラストが高くなる。一方で色素濃度が薄い場合には、レーザー散乱光が色素に吸収されづらく散乱光が減衰しづらいので、コントラストの低下を招き血流値が高くなる。結果的に色素濃度が濃い人種では血流速度は同一でもコントラストの差異により血流値が低くなる。この血流値の差異を補正するため本発明者らは色素濃度による血流値の差異を補正する血流画像化装置も提案した(特許文献7参照)が、あくまでも色素濃度の差異がある人種間での血流値の相対的な補正であり、血流値から血流速度への絶対値化は困難であると考えられた。 This is easy to understand if we consider races with different pigment densities. For example, assume that there are subjects with the same blood flow velocity but different dye concentrations. In this case, although the same blood flow velocity and the same blood flow value are expected, the blood flow values are not actually the same. For example, in the case of a person with a high pigment concentration, the scattered light of the laser is absorbed by the dark pigment in the body, and the contrast of the speckles formed by the rapid attenuation of the scattered light increases. On the other hand, when the dye concentration is low, the laser scattered light is less likely to be absorbed by the dye and the scattered light is less likely to attenuate, leading to a decrease in contrast and an increase in the blood flow value. As a result, even if the blood flow velocity is the same, the blood flow value will be lower due to the contrast difference in people with high pigment density. In order to correct this difference in blood flow values, the present inventors have also proposed a blood flow imaging apparatus that corrects the difference in blood flow values due to pigment concentrations (see Patent Document 7). It is a relative correction of the blood flow value between species, and it was considered difficult to convert the blood flow value to the blood flow velocity as an absolute value.

血流動態画像化診断装置で用いられている血流値は前述したように相対値であったが、利用者は同一機種の血流動態画像化診断装置を用いる限りは、同一の測定対象である所定領域内の血流を測定する場合、血流動態画像化診断装置の機体毎に出力される血流値が同一の値であることを期待する。発明者らは同一の測定対象に対して同一機種の血流動態画像化診断装置の機体毎にある程度の不確かさを持つ同一の数値が得られるように、標準になる機械(以降、標準機と呼ぶ)と製造する血流動態画像化診断装置の機体毎に校正を行ってきた。 As mentioned above, blood flow values used in hemodynamic imaging diagnostic equipment are relative values. When measuring the blood flow in a predetermined region, it is expected that the blood flow value output for each machine of the blood flow dynamic imaging diagnostic device is the same value. The inventors have developed a standard machine (hereafter referred to as a standard We have been calibrating each hemodynamic imaging diagnostic device that we manufacture.

この従来まで行ってきた校正方法について説明をする。まず被験者の血流値を標準機と製造する血流動態画像化診断装置(以降、製品と呼ぶ)を交互に測定をする。被験者の同一領域を測定した原器と製品で測定した対になった複数の血流値を得る。得られた対になる複数の血流値から標準機の血流値(x)を横軸、製品の血流値(y)を縦軸に散布図を描き、回帰直線を求める。製品の血流値(y)と標準機の血流値(x)を測定しプロットした散布図の例を図14に示す。製品の血流値を標準機の血流値に一致させるためには、得られた回帰直線1の式2の傾き(=0.9329)と切片(=0.2366)をそれぞれ傾き=1になるように製品の血流値に対して比例常数を乗じ、切片=0になるように補正常数を加算し線形補正を行えばよい。 This conventional calibration method will be described. First, the subject's blood flow value is measured alternately between the standard machine and the manufactured blood flow dynamic imaging diagnostic device (hereinafter referred to as the product). A plurality of paired blood flow values are obtained by measuring the same area of the subject with the prototype and the product. A scatter diagram is drawn from the blood flow values obtained in pairs with the blood flow value (x) of the standard machine on the horizontal axis and the blood flow value (y) of the product on the vertical axis to obtain a regression line. FIG. 14 shows an example of a scatter diagram in which the blood flow value (y) of the product and the blood flow value (x) of the standard machine are measured and plotted. In order to match the blood flow value of the product with the blood flow value of the standard machine, the slope (= 0.9329) and the intercept (= 0.2366) of Equation 2 of the obtained regression line 1 should be set to slope = 1. The blood flow value of the product is multiplied by the proportionality constant so that the intercept is equal to 0, and the correction constant is added so that the intercept is 0 for linear correction.

この従来の校正方法では、確実に製品となる血流動態画像化診断装置の校正を行う事ができるが、次の4つの制約があった。
まず健全な生体、つまり健常な被験者が必要となる。被験者は血流を安定にするために高血圧などの病気や疾患などない健全な血流を持つ者を選別し、被験者を固定化する必要がある。被験者を固定化するため、対象となる被験者が不在の時には、校正を行う事ができない。
With this conventional calibration method, although it is possible to reliably calibrate the hemodynamic imaging diagnostic apparatus that will become a product, there are the following four limitations.
First, a healthy organism, ie a healthy subject, is required. In order to stabilize the blood flow, it is necessary to select subjects with healthy blood flow without diseases such as hypertension and immobilize the subjects. Since the subject is fixed, calibration cannot be performed when the target subject is absent.

次に校正時には時間の制約がある。測定対象は生体であるので一日の中で血流が変化している。この日内変動があるため常に安定した血流値を得るために校正時には短時間で測定する工夫が必要になる。例えば標準機と製品を交互に短時間で繰り返し測定を行い、繰り返し測定した血流値が安定していることを担保しながら測定し、血流の日内変動が少ない短時間のうちに校正のための測定を終えるなどである。また変化しやすい生体の血流値から散布図を作成し回帰直線を求めるので、対になる血流値はばらつきを持つので、対になる血流値のサンプル数は多数が必要であり、サンプルを多くするための測定には時間がかかる問題もあった。 Next, there is a time constraint during calibration. Since the object to be measured is a living body, the blood flow changes throughout the day. Due to this diurnal variation, it is necessary to devise measures to measure in a short period of time during calibration in order to always obtain a stable blood flow value. For example, the standard machine and the product are alternately measured repeatedly in a short period of time, and measurements are made while ensuring that the repeatedly measured blood flow values are stable. such as finishing the measurement of In addition, since a scatter diagram is created from the blood flow values of a living body that easily change and a regression line is obtained, the paired blood flow values vary, so a large number of blood flow value samples are required. There is also the problem that it takes time to measure to increase the number of .

さらに場所の制約としては、次の2点があげられる。
まず短時間で繰り返して測定を行うために必ず標準機と製品を並べて設置する必要がある。このため、これら標準機と製品を並べて設置するスペースが必要になる。
次に標準機は緻密に調整された光学部品から構成されており、標準機を輸送するとこの調整された光学系に狂いが生じるリスクもあり、安易に移動させることができない。このため製造所以外の場所では校正を行う事が出来ないという問題もあった。
Furthermore, the following two points can be given as restrictions on the location.
First of all, it is necessary to install the standard machine and the product side by side in order to perform repeated measurements in a short time. For this reason, space is required for installing these standard machines and products side by side.
Secondly, the standard machine consists of finely adjusted optical parts, and there is a risk that the adjusted optical system will go out of order when the standard machine is transported, so it cannot be easily moved. For this reason, there was also the problem that calibration could not be performed at places other than the factory.

特公平5-28133号公報Japanese Patent Publication No. 5-28133 特公平5-28134号公報Japanese Patent Publication No. 5-28134 特開平4-242628号公報JP-A-4-242628 特開平8-112262号公報JP-A-8-112262 特開2003-164431号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-164431 特開2003-180641号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-180641 国際公開第2014/175154 A1号パンフレットInternational Publication No. 2014/175154 A1 pamphlet 国際公開第2008/69062 A1号パンフレットWO 2008/69062 A1 pamphlet 国際公開第2018/003139 A1号パンフレットInternational Publication No. 2018/003139 A1 pamphlet

血流動態画像化診断装置を校正しようとすると、標準機と被験者が必要であり、いつでもどこでも実施することができなかった。特に血流動態画像化診断装置が設置される病院のような限られた空間の現場では簡便に校正を行う事が出来なかった。現場からは、血流動態画像化診断装置から出力される血流値が故障などにより不安定になっていないか現場で点検をしたいと思われることもあるようで血流動態画像化診断装置が正常に動作しているか、血流値の健全性を確認する手段が求められていた。 To calibrate a hemodynamic imaging diagnostic device, a standard machine and a subject were required, and it could not be performed anytime and anywhere. In particular, it has not been possible to calibrate easily in a limited space such as a hospital where a hemodynamic imaging diagnostic apparatus is installed. From the site, it seems that the blood flow value output from the hemodynamic imaging diagnostic device is not unstable due to failure, etc. There has been a need for a means of confirming whether the device is operating normally and confirming the soundness of blood flow values.

また製造所では校正を行うために被験者を拘束せずに、同一機種の機器に対していつでも簡便に血流動態画像化診断装置の校正を行える校正装置が求められていた。 In addition, there is a demand for a calibration device that can easily calibrate blood flow imaging diagnostic equipment for the same model of equipment at any time without restricting the subject for calibration at the manufacturing site.

さらに色素濃度が異なる場合の補正方法について吟味する場合には、色素濃度の異なる被験者が必要となるが、色素濃度の異なる被験者を確保することは容易ではない。色素濃度に依存する血流値を、色素濃度の影響を加味し校正する方法も望まれていた。 Furthermore, when examining correction methods for different dye densities, subjects with different dye densities are required, but it is not easy to secure subjects with different dye densities. There is also a demand for a method of calibrating the blood flow value, which depends on the pigment concentration, by taking into account the influence of the pigment concentration.

以上、本発明が解決しようとする課題は、従来の校正方法・異常診断方法に代わる手段として生体を用いず、時間、場所の制約もなく安定して画像化診断装置の校正や異常診断を行うことができるようにすることである。 As described above, the problem to be solved by the present invention is to perform stable calibration and abnormality diagnosis of an imaging diagnostic apparatus without using a living body as a means to replace conventional calibration methods and abnormality diagnosis methods, without time and place restrictions. to be able to do so.

さらに色素濃度の違いによる血流値の補正を行う事ができる校正装置を提供可能にすることである。
これによって、これまで製造所でしか行えなかった血流動態画像化診断装置の校正を、どこでも、いつでも行う事ができ、血流動態画像化診断装置の血流値の健全性を簡便に検証できる。
Another object of the present invention is to provide a calibration device capable of correcting blood flow values due to differences in pigment concentration.
As a result, calibration of hemodynamic imaging diagnostic equipment, which until now could only be done at the manufacturing site, can now be performed anywhere, anytime, and the soundness of the blood flow value of the hemodynamic imaging diagnostic equipment can be easily verified. .

本発明のスペックル信号調整装置は、入射したレーザー光を多重散乱させてスペックル信号に変調させて出射するものであって、レーザー光を多重散乱させてスペックル信号に変調させながら反射する散乱体と、散乱体に入射させるレーザー光を屈折させて散乱体への受光角を調整する投光・受光角調整部と、レーザー光を減衰させる色素の濃度を調整するオプティカルインデックス調整部と、散乱体を所望の速度で移動させる駆動部と、を備えている。
The speckle signal adjustment device of the present invention multiple-scatters an incident laser beam, modulates it into a speckle signal, and emits it. a body, a light emitting/receiving angle adjustment unit that adjusts the light receiving angle to the scatterer by refracting the laser light incident on the scatterer, an optical index adjustment unit that adjusts the concentration of the pigment that attenuates the laser light, and a scattering a drive for moving the body at a desired speed.

この場合、散乱体に入射させるレーザー光を細分化させて光路長の差を生じさせる細分化手段を有するようにしても良い。
また、駆動部による散乱体の移動を回転としても良い。
さらに、レーザースペックル画像のコントラストに基づく値を測定する画像化測定装置に取り外し可能に取り付ける取付手段を備えるようにしても良い。
In this case, a subdivision means may be provided for subdividing the laser beam to be incident on the scatterer to produce a difference in optical path length.
Further, the movement of the scatterer by the drive unit may be rotation.
Further, an attachment means may be provided for detachably attaching to an imaging measurement device for measuring values based on the contrast of the laser speckle image.

また、本発明の画像化診断装置の校正方法は、レーザースペックル画像のコントラストに基づく値を測定するものであって、上記のスペックル信号調整装置を用いて、画像化測定装置の標準機と校正対象機について、散乱体の移動速度とレーザースペックル画像のコントラストに基づく値との関係をそれぞれ求め、求めた2つの関係の差に基づいて校正対象機を校正するものである。 Further, the method for calibrating an imaging diagnostic apparatus of the present invention measures a value based on the contrast of a laser speckle image, and uses the above-mentioned speckle signal adjustment apparatus as a standard imaging measurement apparatus. For the calibration target aircraft, the relationship between the moving speed of the scatterer and the value based on the contrast of the laser speckle image is obtained, and the calibration target aircraft is calibrated based on the difference between the two obtained relationships.

さらに、本発明の画像化測定装置の異常診断方法は、レーザースペックル画像のコントラストに基づく値を測定するものであって、上記のスペックル信号調整装置を用いて、画像化測定装置の標準機と診断対象機について、散乱体の移動速度とレーザースペックル画像のコントラストに基づく値との関係をそれぞれ求め、求めた2つの関係の差が所定値を超えた場合に異常と判定するものである。 Further, the method for diagnosing an abnormality of an imaging measuring device according to the present invention measures a value based on the contrast of a laser speckle image, and uses the speckle signal adjustment device described above to obtain a standard imaging measuring device. and the aircraft to be diagnosed, the relationship between the moving speed of the scatterer and the value based on the contrast of the laser speckle image is obtained, and if the difference between the two obtained relationships exceeds a predetermined value, it is determined to be abnormal. .

従来、血流動態画像化診断装置の校正では生体を標準機と製品とで撮り比べて比較していたため、健全な生体を維持し、短時間のうちに標準機と製品を並べて測定する必要があり、校正できる場所が製造所に限定されていた。本発明によれば、健全な生体を必要とせず、また標準機を並べる必要もないので場所の制限もなくなり、製造所以外の現場でもどこでも簡便に校正を行う事ができる。 In the past, calibration of hemodynamic imaging diagnostic equipment was performed by comparing the images of the living body between the standard machine and the product. Therefore, the place where calibration can be performed was limited to the factory. According to the present invention, since neither a healthy living body nor a standard machine needs to be arranged, there is no place limitation, and calibration can be easily performed anywhere, even at the site other than the factory.

また本発明品を用いることにより血流動態画像化診断装置が出力する血流値が健全であることを簡便に確認することができる。 In addition, by using the product of the present invention, it is possible to easily confirm that the blood flow value output by the blood flow imaging diagnostic apparatus is healthy.

色素濃度の異なる人種に対して相対値である血流値を同一に校正するため、色素濃度を考慮した校正装置を提供することができる。 Since blood flow values, which are relative values, are calibrated identically for races with different dye densities, it is possible to provide a calibration device that considers dye densities.

本発明のスペックル信号調整装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a speckle signal adjustment device of the present invention; FIG. 本発明のスペックル信号調整装置の作動の概念を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the concept of operation of the speckle signal conditioning apparatus of the present invention; 細分化手段の概念図である。It is a conceptual diagram of a subdivision means. 固形散乱体の表面の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of the surface of a solid scatterer; 固形散乱体に対してレーザー光が入射される様子を説明するための図で、(a)は屈折角が大きい場合の図、(b)は屈折角が小さい場合の図である。It is a figure for demonstrating the mode that a laser beam injects with respect to a solid scatterer, (a) is a figure when a refraction angle is large, (b) is a figure when a refraction angle is small. スペックル信号調整装置を血流動態画像化診断装置に取り付ける様子を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing how the speckle signal adjustment device is attached to the hemodynamic imaging diagnostic device; 本発明のスペックル信号調整装置を使用した画像化診断装置3の校正方法の実施形態の一例を示し、マスターデータを作成するフローチャートである。1 is a flow chart for creating master data, showing an example of an embodiment of a method for calibrating an imaging diagnostic apparatus 3 using a speckle signal adjustment apparatus of the present invention. 本発明のスペックル信号調整装置を使用した画像化診断装置3の校正方法の実施形態の一例を示し、製品(校正対象機)の校正常数を求めるフローチャートである。1 is a flow chart showing an example of an embodiment of a calibration method for an imaging diagnostic apparatus 3 using the speckle signal adjustment apparatus of the present invention, and obtaining a calibration number of a product (calibration target machine). 本発明により製品(校正対象機)を校正する前の回帰直線を記載した散布図の例を示す。FIG. 4 shows an example of a scatter diagram describing a regression line before calibrating a product (machine to be calibrated) according to the present invention; FIG. 本発明により製品(校正対象機)を校正した後の回帰直線を記載した散布図の例を示す。FIG. 10 shows an example of a scatter diagram describing a regression line after calibrating a product (machine to be calibrated) according to the present invention; FIG. 本発明の画像化診断装置の異常診断方法によって異常を検知するときに用いる散布図の例を示す。FIG. 10 shows an example of a scatter diagram used when detecting an abnormality by the abnormality diagnosis method for the imaging diagnostic apparatus of the present invention; FIG. 本発明のスペックル信号調整装置の他の実施形態を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the speckle signal conditioning device of the present invention; 本発明のスペックル信号調整装置の更に他の実施形態を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the speckle signal conditioning device of the present invention; 従来の標準機と製品を使って校正で使用していた散布図の例を示す。Here is an example of a scatter diagram used for calibration using a conventional standard machine and product.

以下、例示に基づき本発明を説明する。
<スペックル信号調整装置>
図1に、本発明のスペックル信号調整装置の実施形態の一例を示す。スペックル信号調整装置4は、例えばレーザースペックル画像のコントラストに基づく値を測定する画像化測定装置3の校正や異常診断に使用される。
The invention will now be described on the basis of examples.
<Speckle signal conditioner>
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the speckle signal conditioning device of the present invention. The speckle signal adjustment device 4 is used, for example, for calibration and abnormality diagnosis of the imaging measurement device 3 that measures the value based on the contrast of the laser speckle image.

画像化測定装置3は、例えば血流動態画像化診断装置(以下、血流動態画像化診断装置3という)である。ただし、血流動態画像化診断装置3に限るものではなく、例えば、レーザー光源とスペックルを観察できるカメラとを有するレーザー血流計であれば適用可能である。 The imaging measurement device 3 is, for example, a hemodynamic imaging diagnostic device (hereinafter referred to as a hemodynamic imaging diagnostic device 3). However, the present invention is not limited to the hemodynamic imaging diagnostic apparatus 3, and any laser blood flowmeter having a laser light source and a camera capable of observing speckles, for example, can be applied.

血流動態画像化診断装置3では、一次元または二次元に配置した受光素子を使ってスペックル信号の変調の程度を、CCDなどの受光素子を使って得られた画像からコントラストを計算し、血流値として出力している。実際には、一画素上に結像するスペックル信号の変調が低いとスペックル信号はゆったりと変化する。これを空間的に連続した画素で受光すると受光量に比例した出力が得られるので、メリハリの利いたスペックル画像になり、得られたスペックル画像のコントラストが増加する。逆に変調が高いと受光素子の積分効果によりメリハリが効いていないのっぺりとしたスペックル画像となりコントラストが低下する。コントラストの逆数が血流値なので、コントラストが高い場合、つまりスペックル信号の変調が低いほど血流値は低くなり、逆にコントラストが低い場合、つまりスペックル信号の変調が高いほど血流値は高くなる。よって校正時には、血流値であるスペックル信号の変調の程度を実際の血流の帯域に合わせてスペックル信号調整装置4内で制御することがとても重要になる。できればこの校正に使用する血流値の範囲は、測定対象となる血流の範囲の最低値以下から最大値以上の十分な範囲と分解能を備えていることが望ましい。 In the hemodynamic imaging diagnostic device 3, the degree of modulation of the speckle signal is calculated using light receiving elements arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and the contrast is calculated from the image obtained using light receiving elements such as CCDs, It is output as a blood flow value. In practice, when the modulation of the speckle signal imaged on one pixel is low, the speckle signal changes slowly. When this light is received by spatially continuous pixels, an output proportional to the amount of received light is obtained, so that a sharp speckle image is obtained and the contrast of the obtained speckle image is increased. Conversely, if the modulation is high, the image becomes a speckle image with no sharpness due to the integration effect of the light receiving element, and the contrast is lowered. The reciprocal of contrast is the blood flow value, so if the contrast is high, that is, the lower the speckle signal modulation, the lower the blood flow value, and conversely, if the contrast is low, that is, the higher the speckle signal modulation, the blood flow value is get higher Therefore, at the time of calibration, it is very important to control the degree of modulation of the speckle signal, which is the blood flow value, within the speckle signal adjustment device 4 in accordance with the band of the actual blood flow. If possible, it is desirable that the range of blood flow values used for this calibration should have a sufficient range and resolution from below the minimum value to above the maximum value of the range of blood flow to be measured.

本実施形態では、照射対象に向けて集光するレーザー光を出射する血流動態画像化診断装置3、例えば眼底用の血流動態画像化診断装置3の校正や異常診断に使用するスペックル信号調整装置4について説明する。 In this embodiment, the speckle signal used for calibration and abnormality diagnosis of the hemodynamic imaging diagnostic device 3 that emits a focused laser beam toward the irradiation target, for example, the hemodynamic imaging diagnostic device 3 for the fundus The adjustment device 4 will be explained.

スペックル信号調整装置4は、入射したレーザー光5を多重散乱させてスペックル信号に変調させて出射するものであって、レーザー光5を多重散乱させてスペックル信号に変調させながら反射する散乱体10と、散乱体10に入射させるレーザー光5を屈折させて散乱体10への受光角を調整する投光・受光角調整部6と、レーザー光5を減衰させる色素の濃度を調整するオプティカルインデックス調整部8と、散乱体10を所望の速度で移動させる駆動部9と、を備えている。 The speckle signal adjustment device 4 multiple-scatters the incident laser beam 5, modulates it into a speckle signal, and emits it. A body 10, a light projection/receiving angle adjustment unit 6 that refracts the laser light 5 incident on the scatterer 10 to adjust the light receiving angle to the scatterer 10, and an optical that adjusts the concentration of the pigment that attenuates the laser light 5. An index adjusting unit 8 and a driving unit 9 for moving the scatterer 10 at a desired speed are provided.

また、本実施形態のスペックル信号調整装置4は、照射対象に向けて集光するレーザー光を出射する血流動態画像化診断装置3の校正や異常診断を行うものであることから、さらに、散乱体10に入射させるレーザー光を細分化させる細分化手段26を有している。細分化手段26は、例えば投光・受光角調整部6に設けられている。集光するレーザー光であるレーザー光5を細分化手段26に通すことで拡散光に変換してオプティカルインデックス調整部8に入射させることができる。 In addition, since the speckle signal adjustment device 4 of the present embodiment performs calibration and abnormality diagnosis of the blood flow dynamic imaging diagnostic device 3 that emits a focused laser beam toward an irradiation target, It has a subdivision means 26 for subdividing the laser beam incident on the scatterer 10 . The subdivision means 26 is provided, for example, in the light projection/reception angle adjusting section 6 . By passing the laser light 5 which is a focused laser light through the segmentation means 26 , it can be converted into diffused light and made incident on the optical index adjustment section 8 .

なお、後述するように、照射対象に向けて拡散するレーザー光を出射する血流動態画像化診断装置3、例えば皮膚用の血流動態画像化診断装置3の校正や異常診断に使用するスペックル信号調整装置4の場合は、細分化手段26は省略可能である。 As will be described later, the speckle used for calibration and abnormality diagnosis of the blood flow dynamic imaging diagnostic device 3 that emits a laser beam that diffuses toward the irradiation target, for example, the blood flow dynamic imaging diagnostic device 3 for skin In the case of the signal conditioner 4, the segmentation means 26 can be omitted.

図2に、スペックル信号調整装置4の作動の概念を示す。スペックル信号調整装置4は、血流動態画像化診断装置3から照射されたレーザー光5の経路上に投光・受光角調整部6、オプティカルインデックス調整部8、散乱体10を備えている。投光・受光角調整部6には細分化手段26が設けられている。 FIG. 2 shows the concept of operation of the speckle signal conditioner 4 . The speckle signal adjusting device 4 includes a light projecting/receiving angle adjusting section 6 , an optical index adjusting section 8 , and a scatterer 10 on the path of the laser light 5 emitted from the hemodynamic imaging diagnostic device 3 . A subdividing means 26 is provided in the light projection/reception angle adjusting section 6 .

血流動態画像化診断装置3のレーザー光照射部(図示せず)から照射されたレーザー光5は、投光・受光角調整部6に向けて集光するものであり、投光・受光角調整部6とオプティカルインデックス調整部8を透過して散乱体10に到達し、散乱体10で反射され、オプティカルインデックス調整部8と投光・受光角調整部6を透過して戻り、血流動態画像化診断装置3のカメラ部(図示せず)に入射される。 The laser beam 5 emitted from the laser beam irradiation unit (not shown) of the hemodynamic imaging diagnostic device 3 is focused toward the light projection/reception angle adjustment unit 6, and the light projection/reception angle is It passes through the adjusting unit 6 and the optical index adjusting unit 8, reaches the scatterer 10, is reflected by the scatterer 10, passes through the optical index adjusting unit 8 and the light projection/receiving angle adjustment unit 6, returns, and hemodynamics. It is incident on a camera section (not shown) of the imaging diagnostic device 3 .

血流動態画像化診断装置3は、レーザー光5をスペックル信号調整装置4の投光・受光角調整部6の前面6aに照射する。投光・受光角調整部6は、レーザー光5の進行方向に対してその前面6a、内部6b、または背面6cに光の進行方向を少なくとも一方向以上に細分化し、屈折させレーザー光5の進行方向を調整する構造(細分化手段26)を有している。本実施形態では、細分化手段26として粗面が設けられている。図3に、細分化手段26の概念を示す。この調整構造はレーザー光5の進行方向に対して垂直な面に二次元に配置されており、進行するレーザー光5の屈折方向を調整し、オプティカルインデックス調整部8で更に屈折されるレーザー光5の散乱体10への受光角が過大になるのを防止する。 The hemodynamic imaging diagnostic device 3 irradiates the front surface 6 a of the light projection/reception angle adjustment unit 6 of the speckle signal adjustment device 4 with the laser beam 5 . The light projecting/receiving angle adjusting unit 6 subdivides the traveling direction of the laser beam 5 into at least one or more directions on the front surface 6a, the inside 6b, or the rear surface 6c with respect to the traveling direction of the laser beam 5, and refracts the traveling direction of the laser beam 5. It has a structure (subdividing means 26) for adjusting the direction. In this embodiment, a rough surface is provided as the subdivision means 26 . FIG. 3 shows the concept of the subdivision means 26. As shown in FIG. This adjustment structure is arranged two-dimensionally on a plane perpendicular to the traveling direction of the laser beam 5, adjusts the refraction direction of the traveling laser beam 5, and further refracts the laser beam 5 in the optical index adjustment section 8. to prevent the light receiving angle to the scatterer 10 from becoming excessively large.

投光・受光角調整部6に設けられた細分化手段26としての粗面は、レーザー光5の進行方向に対して垂直面からやや斜めに光学的屈折率を変化させるように細かく分布しており、レーザー光5の投光・受光面である背面6cを様々な方向に向けて配置しているように分布している。この細分化手段26により、通過するレーザー光5を細分化することができる。 The rough surface serving as the subdivision means 26 provided in the light projection/reception angle adjusting section 6 is finely distributed so as to change the optical refractive index slightly obliquely from the plane perpendicular to the traveling direction of the laser light 5. , and are distributed such that the rear surface 6c, which is the light projecting/receiving surface of the laser light 5, is directed in various directions. The subdivision means 26 can subdivide the passing laser light 5 .

進行するレーザー光5を光束と考えると、投光・受光角調整部6から出力されるレーザー光5は細分化手段26により、複数の方向に屈折した少なくとも一つ以上の光束から構成された細かい光束の集合に再構成される。 Assuming that the traveling laser light 5 is a luminous flux, the laser light 5 output from the light projecting/receiving angle adjusting unit 6 is subdivided by the subdivision means 26 so as to be finely divided into at least one or more luminous fluxes refracted in a plurality of directions. Reassembled into a set of luminous fluxes.

また投光・受光角調整部6では、色素濃度を調整し通過中のレーザー光5を減衰させ、色素濃度を調整したレーザー光5にすることもできる。色素濃度を濃くするとレーザー光5は、レーザー光量を減衰することができる。レーザー光量を減衰することにより、後段の各部を通過するレーザー光5に対して散乱回数を調整し、スペックル信号の変調の程度を制御することができる。 Further, the light projection/receiving angle adjusting section 6 can adjust the pigment concentration to attenuate the passing laser beam 5 to obtain the laser beam 5 with the pigment concentration adjusted. The amount of laser light 5 can be attenuated by increasing the dye density. By attenuating the amount of laser light, it is possible to adjust the number of scattering times of the laser light 5 passing through each section in the subsequent stage and control the degree of modulation of the speckle signal.

投光・受光角調整部6から出力した細かいレーザー光束の集合であるレーザー光5は、オプティカルインデックス調整部8に入る。オプティカルインデックス調整部8は、屈折したレーザー光5が広がりすぎないように、オプティカルインデックス調整部8に配置した物質によりレーザー光5の屈折角を調整する。 Laser light 5 , which is a collection of fine laser beams output from light projection/light reception angle adjustment unit 6 , enters optical index adjustment unit 8 . The optical index adjustment unit 8 adjusts the refraction angle of the laser beam 5 by means of a substance arranged in the optical index adjustment unit 8 so that the refracted laser beam 5 does not spread too much.

またオプティカルインデックス調整部8では、色素濃度を調整し通過中のレーザー光5を減衰させる役目も持っている。オプティカルインデックス調整部8は、例えば液体によって構成されており、液体中の色素の量を増減することで色素濃度を調整することができる。色素濃度を濃くするように調整しレーザー光5を減衰させると、後段の散乱体10内での多重散乱の回数が少なくなる。回数が少なくなるという事は、散乱体10の内部までレーザー光5が深達しなくなることを意味する。レーザー光5のスペックルは散乱した光の光路差により生じる干渉模様であるが、深達の浅い多重散乱回数の少ないレーザー散乱光は、干渉性の高い散乱光となる。干渉性の高い散乱光から形成される時間的に変化するスペックルは、血流動態画像化装置内では、コントラストの高いスペックルとなり、低い血流値として数値化される。一方で、色素濃度を薄く調整した場合は、散乱体10の内部奥深くまでレーザー光5が深達し、多重散乱の回数が増加し、干渉性の低い散乱光になる。干渉性の低い散乱光から形成される時間的に変化するスペックルは、血流動態画像化装置内では色素濃度を濃く調整した場合とは対照的に、コントラストの低いスペックルとなり、高い血流値に数値化される。このように色素濃度を調整することにより、得たい血流値を制御することができる。 The optical index adjustment unit 8 also has a role of adjusting the dye density and attenuating the laser light 5 passing through. The optical index adjustment unit 8 is made up of liquid, for example, and can adjust the dye density by increasing or decreasing the amount of dye in the liquid. When the laser light 5 is attenuated by adjusting the dye density to be high, the number of times of multiple scattering in the scatterer 10 in the latter stage is reduced. Reducing the number of times means that the laser light 5 does not penetrate deep into the scatterer 10 . The speckle of the laser beam 5 is an interference pattern caused by the optical path difference of the scattered light, but the laser scattered light with a shallow depth of penetration and a small number of times of multiple scattering becomes scattered light with high coherence. Time-varying speckle formed from highly coherent scattered light becomes high-contrast speckle in a hemodynamic imaging device and is quantified as a low blood flow value. On the other hand, when the dye concentration is adjusted to be thin, the laser light 5 penetrates deep inside the scatterer 10, the number of times of multiple scattering increases, and scattered light with low coherence is obtained. The time-varying speckle formed from low-coherence scattered light results in low-contrast speckle and high blood flow in contrast to the dye concentration adjusted to high in the hemodynamic imaging device. digitized into a value. By adjusting the dye concentration in this manner, the desired blood flow value can be controlled.

オプティカルインデックス調整部8でさらに屈折方向を調整したレーザー光5はオプティカルインデックス調整部8を通過する間にランダムな斑点模様であるスペックル状の光束となり、散乱体10に到達する。 The laser beam 5 whose refraction direction has been further adjusted by the optical index adjustment unit 8 becomes a speckle-like light beam, which is a random speckle pattern, while passing through the optical index adjustment unit 8 and reaches the scatterer 10 .

散乱体10は、例えば円板状の固形散乱体(以下、固形散乱体10という)である。固形散乱体10は、表面または内部にレーザー光5を多重散乱させる構造(例えば、粗面)を有する。この構造は固形散乱体10表面に二次元上に配置させてもよいし、表面または内部に三次元上に分布させてもよい。なお、多重散乱させる構造としては、表面の粗面によって多重散乱させることの他、固形散乱体10内部のガラスの色素によって多重散乱させるようにしても良い。図4に固形散乱体10の表面に三次元状に分布させた多重散乱させる構造を示す。 The scatterer 10 is, for example, a disk-shaped solid scatterer (hereinafter referred to as the solid scatterer 10). The solid scatterer 10 has a structure (for example, a rough surface) that multiple-scatters the laser light 5 on its surface or inside. This structure may be two-dimensionally arranged on the surface of the solid scatterer 10, or three-dimensionally distributed on the surface or inside. As for the structure for multiple scattering, in addition to the multiple scattering by the rough surface, the multiple scattering may be caused by the pigment of the glass inside the solid scatterer 10 . FIG. 4 shows a structure for multiple scattering distributed three-dimensionally on the surface of the solid scatterer 10 .

固形散乱体10としては、例えば、ホワイト拡散ガラス(エドモンド・オプティクス・ジャパン株式会社)の使用が可能である。 As the solid scatterer 10, for example, white diffusion glass (Edmund Optics Japan Co., Ltd.) can be used.

駆動部9は、例えば固形散乱体10を移動させる電動モータ30と、固形散乱体10の移動速度を検出するセンサ31とを備えている(図1)。本実施形態では、固形散乱体10の移動は回転であり、センサ31は固形散乱体10の移動速度を検出するロータリーエンコーダである。 The drive unit 9 includes, for example, an electric motor 30 that moves the solid scatterers 10 and a sensor 31 that detects the moving speed of the solid scatterers 10 (FIG. 1). In this embodiment, the movement of the solid scatterers 10 is rotation, and the sensor 31 is a rotary encoder that detects the moving speed of the solid scatterers 10 .

駆動部9は散乱体制御部11によって制御される。散乱体制御部11は、例えばコンピュータに制御プログラムをインストールし実行させることで構成される。散乱体制御部11はセンサ31からの信号によって固形散乱体10の回転速度を認識すると共に、電動モータ30をコントロールして固形散乱体10を任意の速度で回転させることができる。 The drive unit 9 is controlled by a scatterer control unit 11 . The scatterer control unit 11 is configured, for example, by installing and executing a control program in a computer. The scatterer control unit 11 can recognize the rotation speed of the solid scatterer 10 from the signal from the sensor 31 and can control the electric motor 30 to rotate the solid scatterer 10 at an arbitrary speed.

すなわち、散乱体制御部11は、任意の速度で固形散乱体10を移動させる機構を持ち、固形散乱体10を指令により任意の速度で移動させることができる。この固形散乱体10を低速から高速まで移動させると、移動速度に呼応し固形散乱体10内部のレーザー光5内の細かい光束それぞれにおいて多重散乱の回数が増加する。移動する固形散乱体10内部または表面の構造より、多重散乱された細かい光束は移動する固形散乱体10の移動に伴い時々刻々と振動方向が変化するレーザー光5となる。意図的に速度を変更することにより固形散乱体10から放射されるレーザー光5は、固形散乱体10の移動速度に呼応した振動方向と強さを有するが、このレーザー光5の光束の変化は結果的に血流動態画像化診断装置3内の受光素子上に形成されるスペックル信号の変調に呼応する。例えば低速で固形散乱体10が移動する場合は、多重散乱の回数が少なくなり、スペックルの信号の変調は低くなる。逆に高速で移動する場合には、多重散乱の回数が多くなりスペックル信号の変調が高くなる。 That is, the scatterer control section 11 has a mechanism for moving the solid scatterer 10 at an arbitrary speed, and can move the solid scatterer 10 at an arbitrary speed according to a command. When the solid scatterer 10 is moved from a low speed to a high speed, the number of multiple scatterings increases in each fine beam of the laser light 5 inside the solid scatterer 10 in response to the moving speed. A fine light beam multiple-scattered by the structure inside or on the surface of the moving solid scatterer 10 becomes a laser beam 5 whose vibration direction changes moment by moment as the moving solid scatterer 10 moves. By intentionally changing the speed, the laser light 5 emitted from the solid scatterer 10 has a vibration direction and intensity corresponding to the moving speed of the solid scatterer 10. The change in the luminous flux of the laser light 5 is As a result, it responds to the modulation of the speckle signal formed on the light-receiving element in the hemodynamic imaging diagnostic device 3 . For example, when the solid scatterer 10 moves at a low speed, the number of times of multiple scattering decreases and the modulation of the speckle signal decreases. Conversely, when moving at high speed, the number of times of multiple scattering increases and the modulation of the speckle signal increases.

なおオプティカルインデックス調整部8で屈折角を調整すると記載したが、固形散乱体10の特徴について記載したので、この調整ポイントについて説明を加える。オプティカルインデックス調整部8で屈折角が大きすぎると固形散乱体10に到達したレーザー光5は拡散し、固形散乱体10に対して広い受光角で入射されるようになる(図5(a))。広い受光角で入射されるとレーザー光5の細かい光束は結果的に固形散乱体10内に広く散乱するようになり、光束毎に多重散乱回数が増え、よりスペックル信号の変調が高くなる。スペックル信号の変調がより高くなると、変調信号が血流動態画像化装置3の検出能力以上に飽和しやすくなり血流値が飽和するようになるため、正しい校正が困難になる。したがって、図5(b)に示すように、オプティカルインデックス調整部8の屈折角が大きく成り過ぎないようにする。血流値が飽和しないように固形散乱体10内の多重散乱の程度を調整するオプティカルインデックス調整部8での屈折角の調整の役割は非常に重要になる。 Although it has been described that the refraction angle is adjusted by the optical index adjuster 8, since the characteristics of the solid scatterer 10 have been described, this adjustment point will be explained. If the refraction angle at the optical index adjustment unit 8 is too large, the laser light 5 reaching the solid scatterer 10 is diffused and enters the solid scatterer 10 at a wide acceptance angle (FIG. 5(a)). . When incident at a wide acceptance angle, a fine beam of the laser beam 5 is consequently scattered widely within the solid scattering medium 10, the number of multiple scattering increases for each beam, and the modulation of the speckle signal becomes higher. If the modulation of the speckle signal becomes higher, the modulated signal tends to saturate beyond the detection capability of the hemodynamic imaging apparatus 3, and the blood flow value becomes saturated, making correct calibration difficult. Therefore, as shown in FIG. 5(b), the refraction angle of the optical index adjuster 8 should not be too large. The role of adjusting the angle of refraction in the optical index adjuster 8, which adjusts the degree of multiple scattering within the solid scatterer 10 so that the blood flow value does not saturate, is very important.

固形散乱体10から出力されるレーザー光5は前述したように適度に調整した多重散乱によりスペックル信号に変調を起こした少なくとも一つ以上の光束の集合になる。また固形散乱体10は粗さ構造に色素濃度の変化を持たせ、レーザー光5を適切に減衰させる機能を持たせることができる。例えば、固形散乱体10を着色する色素の濃度を濃くすることでレーザー光5の減衰を大きくすることができ、逆に色素の濃度を薄くすることでレーザー光5の減衰を小さくすることができる。また、固形散乱体10を着色する色素の色を変化させることで、レーザー光5の減衰を調整しても良い。例えば、色素の色を濃い色にすることでレーザー光5の減衰を大きくすることができ、逆に色素の色を薄い色にすることでレーザー光5の減衰を小さくすることができる。これらの機能によりレーザー光5は色素濃度の異なる人種による散乱光束を模擬することができる。 The laser beam 5 output from the solid scatterer 10 is a set of at least one or more beams whose speckle signals are modulated by appropriately adjusted multiple scattering as described above. In addition, the solid scattering medium 10 can have a rough structure with a change in pigment concentration and a function of appropriately attenuating the laser light 5 . For example, the attenuation of the laser beam 5 can be increased by increasing the concentration of the pigment that colors the solid scattering medium 10, and conversely, the attenuation of the laser beam 5 can be reduced by decreasing the concentration of the pigment. . Also, the attenuation of the laser light 5 may be adjusted by changing the color of the pigment that colors the solid scattering medium 10 . For example, the attenuation of the laser beam 5 can be increased by making the color of the pigment darker, and conversely, the attenuation of the laser beam 5 can be reduced by making the color of the pigment lighter. Due to these functions, the laser light 5 can simulate scattered light fluxes caused by people with different pigment densities.

固形散乱体10から出力されたレーザー光5は、再度オプティカルインデックス調整部8を通過し、投光・受光角調整部6に入力される。 The laser beam 5 output from the solid scatterer 10 passes through the optical index adjustment section 8 again and is input to the light projection/reception angle adjustment section 6 .

オプティカルインデックス調整部8を通過したレーザー光5は一つ以上の細かい光束の集合である。投光・受光角調整部6は少なくとも一方向以上に屈折させレーザー光束の進行方向を調整する構造(細分化手段26)を有しているが、ここでもその構造により、レーザー光5内の一つ以上の細かい光束それぞれが分解されたり、また集約されたりする。基本的に投光・受光角調整部6内の受光角をもつ細かい構造は複数の細かい光束を集約するように作用する。一部光束が複数の細かい構造にわたる場合には、分離し、また別の細かい光束と一緒に集約される。複数の細かい光束を集約するので、それぞれの光束内に含まれるスペックル信号の変調情報は重畳され、投光・受光角調整部6の前面6aから出力されるレーザー光5は更に変調が高くなるように調整される。 The laser beam 5 that has passed through the optical index adjustment unit 8 is a set of one or more fine beams. The light projecting/receiving angle adjusting unit 6 has a structure (segmentation means 26) that adjusts the traveling direction of the laser beam by refracting it in at least one direction. Each of the 1 or more fine beams is decomposed or aggregated. Basically, the fine structure having the light receiving angle in the light projection/light receiving angle adjusting section 6 acts to concentrate a plurality of fine light beams. If a partial beam spans multiple fine structures, it will separate and aggregate with another fine beam. Since a plurality of fine beams are aggregated, the modulation information of the speckle signal contained in each beam is superimposed, and the laser beam 5 output from the front surface 6a of the light projecting/receiving angle adjusting unit 6 is further modulated. adjusted to

投光・受光角調整部6から出力されるレーザー光5は移動する固形散乱体10の速度情報を加えたスペックル信号の変調情報をもった複数の細かい光束の集合である。血流動態画像化診断装置3では、このレーザー光5が入射すると、血流動態画像化診断装置3内の受光素子上にスペックルとして結像する。血流動態画像化診断装置3では、一次元または二次元に分布する受光素子毎に血流値を計算し、血流マップが作成され、血流マップ上の任意の指定領域の血流値を出力できる。 The laser light 5 output from the light projection/receiving angle adjusting unit 6 is a set of a plurality of fine beams having modulation information of speckle signals to which speed information of the moving solid scatterer 10 is added. When the laser beam 5 is incident on the hemodynamic imaging diagnostic device 3 , it forms an image as speckles on the light-receiving element in the hemodynamic imaging diagnostic device 3 . In the hemodynamic imaging diagnostic device 3, a blood flow value is calculated for each light receiving element distributed one-dimensionally or two-dimensionally, a blood flow map is created, and the blood flow value of an arbitrary designated region on the blood flow map is calculated. can be output.

これまで、校正や異常診断には被検体として健常な生体を使っていたが、本発明は物質的に安定した固形の散乱体10を用いる特徴がある。これにより安定した移動する固形散乱体10の多重散乱の程度を、目的の血流値の測定範囲に合わせて制御することが可能になる。校正や異常診断を行うためには幅広い血流値の取得が必要になるが、固形散乱体10の移動速度を種々変更することにより、目的の血流値を得られるようになる。 Conventionally, a healthy living body has been used as a subject for calibration and abnormality diagnosis. This makes it possible to control the degree of multiple scattering of the stably moving solid scatterer 10 in accordance with the target blood flow value measurement range. It is necessary to acquire a wide range of blood flow values for calibration and abnormality diagnosis. By varying the moving speed of the solid scatterer 10, it is possible to obtain the desired blood flow value.

図6に示すように、本実施形態のスペックル信号調整装置4は、血流動態画像化診断装置3に取り外し可能に取り付ける取付手段42を備えており、例えば、血流動態画像化診断装置3を用いて人眼を測定する際に使用する人の顎を置く台を利用して血流動態画像化診断装置3に着脱可能に取り付けられている。 As shown in FIG. 6, the speckle signal adjustment device 4 of the present embodiment includes attachment means 42 detachably attached to the hemodynamic imaging diagnostic device 3. For example, the hemodynamic imaging diagnostic device 3 It is detachably attached to the blood flow dynamic imaging diagnostic apparatus 3 using a table on which a person's chin is placed when measuring the human eye using .

スペックル信号調整装置4は支持具39に支持されている。また、血流動態画像化診断装置3の顎を置く台は左右から支持している柱38を有している。スペックル信号調整装置4の支持具39はねじ留め手段等の取付手段42によって着脱可能に柱38に取り付けられている。 The speckle signal conditioning device 4 is supported by a support 39 . In addition, the table on which the jaw of the blood flow dynamic imaging diagnostic apparatus 3 is placed has columns 38 supporting it from the left and right. The support 39 of the speckle signal conditioning device 4 is detachably attached to the post 38 by attachment means 42 such as screwing means.

取付手段42によってスペックル信号調整装置4を血流動態画像化診断装置3に簡単に取り付け・取り外しできるので、現場に設置された血流動態画像化診断装置3の校正や異常診断を簡単に行うことができる。 Since the speckle signal adjustment device 4 can be easily attached/detached to/from the blood flow dynamic imaging diagnostic device 3 by the mounting means 42, calibration and abnormality diagnosis of the blood flow dynamic imaging diagnostic device 3 installed on site can be easily performed. be able to.

<スペックル信号調整装置を使用した画像化測定装置3の校正方法>
次に、スペックル信号調整装置4を使用した画像化測定装置3の校正方法について説明する。この校正方法は、レーザースペックル画像のコントラストに基づく値を測定する画像化測定装置3の校正方法であって、スペックル信号調整装置4を用いて、画像化測定装置3の標準機と校正対象機について、固形散乱体10の移動速度とレーザースペックル画像のコントラストに基づく値との関係をそれぞれ求め、求めた2つの関係の差に基づいて校正対象機を校正するものである。この方法で得られる血流値(測定値)は固形散乱体10を用いているので安定しており、繰り返し再現可能である。このため校正に使用するデータの取得は、従来の方法のように必ず標準機と調整対象機のデータを連続して測定する必要が無く、それぞれ独立に行う事ができる。また、マスターデータを一度取得しておけば、各現場の画像化診断装置3に対してそのマスターデータを使用することができ、各現場では校正対象機についての測定だけを行えば足りるので、現場での校正作業を簡単なものにすることができる。
<Method for calibrating imaging measurement device 3 using speckle signal adjustment device>
Next, a method for calibrating the imaging measurement device 3 using the speckle signal adjustment device 4 will be described. This calibration method is a method for calibrating the imaging measurement device 3 that measures a value based on the contrast of the laser speckle image, and uses the speckle signal adjustment device 4 to calibrate the standard machine of the imaging measurement device 3 and the calibration target. For each machine, the relationship between the moving speed of the solid scatterer 10 and the value based on the contrast of the laser speckle image is obtained, and the machine to be calibrated is calibrated based on the difference between the two obtained relationships. Blood flow values (measured values) obtained by this method are stable and reproducible because the solid scatterer 10 is used. Therefore, the acquisition of data used for calibration can be done independently without the need to continuously measure the data of the standard machine and the machine to be adjusted as in the conventional method. In addition, once the master data is acquired, the master data can be used for the imaging diagnostic equipment 3 at each site. calibration work can be simplified.

まず標準機での校正データの作成について説明する。図7のステップ15では、血流動態画像化診断装置3の標準機とスペックル信号調整装置4を用い、血流値の校正範囲内の血流値を得るため、散乱体制御部11が駆動部9をコントロールし、少なくとも一つ以上の速度で固形散乱体10を移動させながら速度に対応する血流値(測定値)を取得する。 First, the creation of calibration data in the standard machine will be explained. In step 15 of FIG. 7, the scatterer control unit 11 is driven to obtain a blood flow value within the calibration range of the blood flow value using the standard machine of the blood flow dynamic imaging diagnostic device 3 and the speckle signal adjustment device 4. The unit 9 is controlled to move the solid scatterer 10 at at least one or more velocities, and blood flow values (measurement values) corresponding to the velocities are acquired.

ステップ16では、スペックル信号調整装置4を用いて標準機で得た移動速度に対する幅広い範囲内の血流値をもとに校正時の基準となる移動速度と対になる血流値を記録したマスターデータを作成する。マスターデータは、ステップ15で少なくとも一回以上測定し、平均化などの統計的な手法や補間手法を用いて作成した血流値を用いて作成してもよい。
ステップ15およびステップ16は、例えば生産工場などで予め行われる。
In step 16, based on the blood flow values within a wide range for the moving speed obtained with the standard machine using the speckle signal adjustment device 4, the moving speed and the blood flow value paired with the reference at the time of calibration were recorded. Create master data. The master data may be created using blood flow values that are measured at least once in step 15 and created using a statistical method such as averaging or an interpolation method.
Steps 15 and 16 are performed in advance, for example, in a production factory.

次に、血流動態画像化診断装置3の調整対象機での校正データの取得について説明する。血流動態画像化診断装置3の調整対象機について、調整対象機とスペックル信号調整装置4を用いて校正データを図8のステップ17で取得する。取得方法はステップ15で標準機に実施した方法と同じでもよいし、移動速度を変えて測定する回数を少なくした簡略化した方法でもよい。 Next, acquisition of calibration data in the adjustment target machine of the hemodynamic imaging diagnostic apparatus 3 will be described. Calibration data is acquired in step 17 of FIG. The acquisition method may be the same as the method performed for the standard machine in step 15, or may be a simplified method in which the number of measurements is reduced by changing the moving speed.

ステップ18ではステップ17で測定した少なくとも一つ以上の移動速度と対になる血流値をもとに、移動速度と対になる血流値を保存した調整対象機データを作成する。移動速度と対になる血流値の関係は多項式によるモデリングなどの手法を用いて移動速度から血流値を推定する方法を用いてもよい。 In step 18, on the basis of blood flow values paired with at least one moving speed measured in step 17, adjustment target machine data storing blood flow values paired with moving speeds is created. For the relationship between the moving speed and the blood flow value paired, a method such as polynomial modeling may be used to estimate the blood flow value from the moving speed.

ステップ19では、ステップ16で作成したマスターデータとステップ18で作成した調整対象機データから校正に用いる散布図を作成する。散布図の作成にあたっては調整対象機で測定した血流値に対応する移動速度を基にマスターデータ内の移動速度に対応する血流値を抽出し、このマスターデータの血流値と調整対象機で測定した血流値からなる少なくとも一つ以上の対になるデータを使ってプロットする。 In step 19, a scatter diagram used for calibration is created from the master data created in step 16 and the adjustment object machine data created in step 18. FIG. In creating the scatter diagram, based on the movement speed corresponding to the blood flow value measured by the machine to be adjusted, the blood flow value corresponding to the movement speed in the master data is extracted. Plot using at least one or more paired data consisting of blood flow values measured in .

ステップ20では、ステップ19で作成した散布図をもとに標準機に対する調整対象機の血流値特性をもとに補正を行う。補正方法は、回帰直線の式を基に調整対象機の血流値を補正するための校正常数を求める方法や、調整対象機の血流値に対して標準機と同一の値をとる対応テーブルなどを作成してもよい。 In step 20, based on the scatter diagram created in step 19, correction is performed based on the blood flow value characteristics of the machine to be adjusted with respect to the standard machine. The correction method is a method of obtaining the calibration normal number for correcting the blood flow value of the adjustment target machine based on the equation of the regression line, or a method of taking the same value as the standard machine for the blood flow value of the adjustment target machine. You can create a table, etc.

校正方法の一例として図9に調整対象機を校正する前の回帰直線21と回帰直線の式22を例示し説明する。例えば、この回帰直線21とその式22が、固形散乱体10の移動速度とレーザースペックル画像のコントラストに基づく値との関係である。図9の散布図は、調整対象機の血流値を測定したときの移動速度を参照し、この移動速度を基にマスターデータから当該の標準機の血流値xを抽出し、縦軸に校正対象機の血流値yをプロットしている。補正前の調整対象機の回帰直線の傾きをSlope_preとし、切片をIntercept_preとすると、図9の例の場合、Slopr_pre=0.8とIntercept_pre=1.54となる。調整対象機の血流値を標準機の血流値に一致させるためには、回帰直線の傾きを1に、また切片を0になるような、調整対象機の血流値に適用する変換式を作成すればよい。 As an example of the calibration method, a regression line 21 before calibrating the machine to be adjusted and an equation 22 of the regression line are illustrated in FIG. 9 and explained. For example, this regression line 21 and its formula 22 are the relationship between the moving speed of the solid scatterer 10 and the value based on the contrast of the laser speckle image. The scatter diagram in FIG. 9 refers to the movement speed when the blood flow value of the machine to be adjusted is measured, and based on this movement speed, the blood flow value x of the standard machine is extracted from the master data. The blood flow value y of the machine to be calibrated is plotted. Let Slope_pre be the slope of the regression line of the adjustment target machine before correction, and Intercept_pre be the intercept. In the example of FIG. 9, Slopr_pre=0.8 and Intercept_pre=1.54. In order to match the blood flow value of the machine to be adjusted with the blood flow value of the standard machine, a conversion formula applied to the blood flow value of the machine to be adjusted so that the slope of the regression line is 1 and the intercept is 0 should be created.

調整対象機の補正前の血流値をxとし、補正後の血流値y_postとすると変換式は数1のように記載できる。

Figure 0007266293000001
Let x be the blood flow value before correction of the machine to be adjusted, and let y_post be the blood flow value after correction.
Figure 0007266293000001

調整対象機に補正のためのパラメータとしてSlope_preおよびIntercept_preを入力することで、調整対象機は測定した血流値xをy_postに補正して血流値として出力する。 By inputting Slope_pre and Intercept_pre as parameters for correction to the machine to be adjusted, the machine to be adjusted corrects the measured blood flow value x to y_post and outputs it as a blood flow value.

図9の例をもとに、数式1の変換式を用いて補正した調整対象機の血流値(y_post)とマスターデータから抽出した標準機の血流値xを基に散布図を作成した例を図10に示す。回帰直線式24は補正後の回帰直線23の数式である。回帰直線式24の標準機の血流値xに対する傾きが1になっており、また切片も0であることから、調整対象機の補正後の血流値は標準機の血流値と一致していることがわかる。またこの校正方法により、調整対象機の血流値を標準機の血流値と一致させることが可能となった。
なお、ステップ17~ステップ20は、例えば調整対象機が設置されている現場で行われる。
Based on the example in FIG. 9, a scatter diagram was created based on the blood flow value (y_post) of the adjustment target machine corrected using the conversion formula of Equation 1 and the blood flow value x of the standard machine extracted from the master data. An example is shown in FIG. A regression line formula 24 is a formula for the corrected regression line 23 . Since the slope of the regression line equation 24 with respect to the blood flow value x of the standard machine is 1, and the intercept is also 0, the corrected blood flow value of the adjustment target machine matches the blood flow value of the standard machine. It can be seen that This calibration method also made it possible to match the blood flow values of the machine to be adjusted with the blood flow values of the standard machine.
Note that steps 17 to 20 are performed, for example, at the site where the machine to be adjusted is installed.

以上、スペックル信号調整装置4を用いた校正方法の一例を説明した。基本的にマスターデータと調整対象機データの移動速度に対する血流値の対比が行えれば、標準機と調整対象機の対になる血流値の散布図を作成することができ、いつでもどこでも血流動態画像化診断装置3の校正が可能になる。これにより、校正時に従来まで必要だった標準機が必要ではなくなり、マスターデータさえあれば標準機なしに校正を行う事ができるようになる。 An example of the calibration method using the speckle signal adjustment device 4 has been described above. Basically, if we can compare the blood flow values with respect to the movement speed of the master data and the data of the machine to be adjusted, we can create a scatter diagram of the blood flow values of the standard machine and the machine to be adjusted. Calibration of the flow imaging diagnostic device 3 becomes possible. This eliminates the need for a standard machine for calibration, which has been necessary in the past, and enables calibration without a standard machine as long as there is master data.

合わせて再現性の良いスペックル信号調整装置4を実現したことにより、測定した血流値が不確かさ以上の血流値の逸脱があった場合には、測定した血流動態画像化診断装置3の故障が疑われ、血流動態画像化診断装置3の異常を検知することも可能となった。 In addition, by realizing the speckle signal adjustment device 4 with good reproducibility, when the measured blood flow value has a deviation of more than the uncertainty, the measured blood flow dynamic imaging diagnostic device 3 is suspected, and it has also become possible to detect an abnormality in the hemodynamic imaging diagnostic device 3 .

色素濃度が異なる校正を行う場合には、目的の人種に合致した色素濃度に調整した投光・受光角調整部6、またはオプティカルインデックス調整部8、または固形散乱体10のデータを血流動態画像化診断装置3で測定をし、色素濃度を変更する前のマスターデータと比較することにより血流値の補正を行う事ができる。 When performing calibration with a different pigment concentration, the data of the light projection/receiving angle adjustment unit 6, the optical index adjustment unit 8, or the solid scatterer 10 adjusted to the pigment concentration that matches the target race is used for hemodynamics. The blood flow value can be corrected by measuring with the imaging diagnostic device 3 and comparing it with the master data before the dye density is changed.

本発明による効果的な実施例を提示するため、血流動態画像化診断装置3のスペックル信号調整装置4を構成した一例を図1に示す。図1はスペックル信号調整装置4を横から概観した模式図である。 In order to present an effective embodiment according to the present invention, FIG. 1 shows an example of the configuration of the speckle signal adjustment device 4 of the hemodynamic imaging diagnostic device 3. As shown in FIG. FIG. 1 is a schematic view of the speckle signal conditioning device 4 viewed from the side.

レーザー光5は血流動態画像化診断装置3から照射される。投光・受光角調整部6は、レーザー光5を通過させるため、材料が1.3~1.8の屈折率を有する透過性のある物質から構成されるのが望ましい。例えば光学ガラスや加工が容易な光学プラスチックを用いてもよい。レーザー光5を適切に透過し、または色素によりレーザー光5を減衰する性質を有している材料ならば候補となりうる。投光・受光角調整部6はレーザー光5の進行を阻害しない形状であればよい。ここでは投光・受光角調整部6の材料は入手しやすいガラスを一例に、形状が円柱状のガラスロッドを用いている。 A laser beam 5 is emitted from the hemodynamic imaging diagnostic device 3 . Since the light projecting/receiving angle adjuster 6 allows the laser light 5 to pass therethrough, it is desirable that the material is made of a transparent substance having a refractive index of 1.3 to 1.8. For example, optical glass or easily processed optical plastic may be used. Any material that adequately transmits the laser light 5 or has the property of attenuating the laser light 5 with a dye may be a candidate. The light projecting/receiving angle adjusting portion 6 may have any shape as long as it does not hinder the progress of the laser light 5 . Here, as an example of the material of the light projecting/receiving angle adjusting portion 6, glass, which is easily available, is used, and a cylindrical glass rod is used.

投光・受光角調整部6には細分化手段26としての粗面が設けられている。本実施例では、細分化手段26を投光・受光角調整部6の背面6cに設けている。ただし、背面6cに代えて、あるいは、背面6cに加えて、前面6aに細分化手段26としての粗面を設けても良い。背面6cや前面6aに粗面を設ける手段としては、研磨剤等の研磨手段を用いて研磨することが考えられる。あるいは、投光・受光角調整部6の内部6bに細分化手段26を設けても良い。すなわち、投光・受光角調整部6内に屈折率の異なる物質を三次元的にバリエーションを持たせ積層させることで、細分化手段26を構築してもよい。屈折率の異なる物質を使って三次元的にバリエーションを持たせる方法としては、いったん投光・受光角調整部6となるガラスロッドの背面に細かい構造(粗面)を作成し、その上にガラスとは屈折率の異なる物質(例えば、エポキシ樹脂等の接着剤等)を介してガラスロッドを積層させ、更にこの積層した面に細かい構造(粗面)やフラットな層を持たせ屈折率にバリエーションを持たせることもできる。積層する層は一つとは限らず、複数あってもよい。 The projection/receiving angle adjusting portion 6 is provided with a rough surface as a subdivision means 26 . In this embodiment, the subdivision means 26 is provided on the rear surface 6c of the light projection/reception angle adjusting section 6. As shown in FIG. However, instead of the back surface 6c, or in addition to the back surface 6c, the front surface 6a may be provided with a rough surface as the subdivision means 26. FIG. As means for providing rough surfaces on the rear surface 6c and the front surface 6a, it is conceivable to use polishing means such as an abrasive. Alternatively, the subdivision means 26 may be provided inside the light projection/reception angle adjusting section 6 . In other words, the subdivision means 26 may be constructed by laminating materials having different refractive indexes in the light projection/reception angle adjusting section 6 with three-dimensional variations. As a method of providing three-dimensional variation by using substances with different refractive indices, a fine structure (rough surface) is once created on the back surface of the glass rod that will be the light emitting/receiving angle adjusting portion 6, and glass is placed on it. A material with a different refractive index (for example, an adhesive such as epoxy resin) is laminated with glass rods, and the laminated surface is further provided with a fine structure (rough surface) or a flat layer to vary the refractive index. You can also have The number of layers to be laminated is not limited to one and may be plural.

オプティカルインデックス調整部8は、浴槽28に貯められた液体である。オプティカルインデックス調整部8の材料としては、屈折率の調整が容易な液体が適している。例えば屈折率1.33の液体である水を満たす。すなわち、投光・受光角調整部6の材料としてガラスを使用する場合は、オプティカルインデックス調整部8の材料として屈折率が1.3程度の水などの散乱粒子が無い液体が適するが、この組合せに限るものではない。 The optical index adjuster 8 is liquid stored in the bath 28 . As a material for the optical index adjusting portion 8, a liquid whose refractive index can be easily adjusted is suitable. For example, it is filled with water, which is a liquid with a refractive index of 1.33. That is, when glass is used as the material of the light projection/receiving angle adjusting section 6, a liquid such as water having a refractive index of about 1.3 and free of scattering particles is suitable as the material of the optical index adjusting section 8. is not limited to

浴槽28はオプティカルインデックス調整部8に液体を用いる事から、液体を安定に貯留するための構造を有している浴槽である。この例の場合、投光・受光角調整部6としてのガラスロッドが浴槽28から液体が漏れないように栓をしている配置になっている。 Since the bath 28 uses a liquid for the optical index adjusting section 8, it has a structure for stably storing the liquid. In the case of this example, the glass rod serving as the light projection/light reception angle adjusting portion 6 is arranged to plug the bathtub 28 so that the liquid does not leak.

固形散乱体10はガラス拡散板である。固形散乱体10はその表面10aを研磨剤で研磨し、研磨した表面10aの粗い構造とガラス拡散板内の細かいガラス構造により移動する固形散乱体10として多重散乱を進める機能を果たしている。ここでは一例としてガラス拡散板を示したが、内部に細かい気泡などを有するオパールグラスなどを用いてもよい。 Solid scatterer 10 is a glass diffusion plate. The surface 10a of the solid scatterer 10 is polished with an abrasive, and the coarse structure of the polished surface 10a and the fine glass structure in the glass diffusion plate function as the moving solid scatterer 10 to promote multiple scattering. Although a glass diffusion plate is shown here as an example, opal glass or the like having fine air bubbles inside may also be used.

固形散乱体10はモータ30によりモータ軸32を回転駆動し回転する配置になっており、オプティカルインデックス調整部8としての液体中を回転移動する。モータ30は外部から電圧を与えて、モータ軸32に回転運動を与える。 The solid scatterer 10 is arranged to rotate by rotating a motor shaft 32 by a motor 30, and rotates in the liquid as the optical index adjustment unit 8. FIG. Motor 30 gives a voltage from the outside to give rotational motion to motor shaft 32 .

ロータリーエンコーダ等のセンサ31はモータ軸32の回転を検知し、固形散乱体10の一秒あたりの回転数を検出する。検出した回転数をもとに固形散乱体10の移動速度を計算し、校正時の固形散乱体10の移動速度として利用する。 A sensor 31 such as a rotary encoder detects the rotation of the motor shaft 32 and detects the number of revolutions per second of the solid scattering medium 10 . Based on the detected rotational speed, the moving speed of the solid scatterer 10 is calculated and used as the moving speed of the solid scatterer 10 at the time of calibration.

スペックル信号調整装置4は、血流動態画像化診断装置3の校正時又は異常診断時には血流動態画像化診断装置3の前に設置するが、小型な部品で構成できるので、装置全体も小さくでき場所も取らないため可搬性に優れる。本発明のスペックル信号調整装置4は、これまで出荷時にしか行えなかった校正や異常診断が病院などの現場でも実施可能であり、課題を解決できる。 The speckle signal adjustment device 4 is installed in front of the hemodynamic imaging diagnostic device 3 when calibrating the hemodynamic imaging diagnostic device 3 or when diagnosing an abnormality. It is highly portable because it does not take up much space. The speckle signal adjustment device 4 of the present invention can perform calibration and abnormality diagnosis, which could only be performed at the time of shipping, even at a site such as a hospital, thereby solving the problem.

<スペックル信号調整装置を使用した画像化測定装置3の異常診断方法>
本発明による効果的な実施例として、血流動態画像化診断装置3が正常に動作しているか、血流値の健全性を確認する手段(異常診断方法)について説明をする。
<Method for Diagnosing Abnormality of Imaging Measuring Device 3 Using Speckle Signal Adjusting Device>
As an effective embodiment of the present invention, means (abnormality diagnosis method) for confirming whether the hemodynamic imaging diagnostic apparatus 3 is operating normally and whether the blood flow values are sound will be described.

血流動態画像化診断装置3は、出力できる血流の範囲内で正しく血流値を出力できているか確認する手段がこれまでなかった。被験者の血流を測定し血流値を得ても、血流動態画像化診断装置3が出力できる血流値の範囲内の最大値付近の数値というわけでもないので、確実に血流動態画像化診断装置3の血流値の範囲内において、いつもと変わらない安定した速度に対応した血流値が得られていることを確認する必要があった。本発明のスペックル信号調整装置4を用いれば、血流動態画像化診断装置3の出力できる血流値の範囲内において、定常的に速度に対応した血流値が得られているか測定値を担保することができる。 Until now, the hemodynamic imaging diagnostic apparatus 3 has no means for confirming whether blood flow values are correctly output within the range of blood flow that can be output. Even if the subject's blood flow is measured and the blood flow value is obtained, it is not a numerical value near the maximum value within the range of blood flow values that can be output by the blood flow imaging diagnostic device 3, so the blood flow image can be reliably obtained. It was necessary to confirm that a blood flow value corresponding to a constant and stable speed was obtained within the blood flow value range of the diagnostic apparatus 3 . By using the speckle signal adjustment device 4 of the present invention, it is possible to determine whether a blood flow value corresponding to the velocity is steadily obtained within the range of blood flow values that can be output by the hemodynamic imaging diagnostic device 3. can be secured.

スペックル信号調整装置4を使用した画像化診断装置3の異常診断方法は、画像化測定装置3の標準機と診断対象機について、固形散乱体10の移動速度とレーザースペックル画像のコントラストに基づく値(例えば、血流値)との関係をそれぞれ求め、求めた2つの関係の差が所定値を超えた場合に異常と判定するものである。 The abnormality diagnosis method of the imaging diagnostic device 3 using the speckle signal adjustment device 4 is based on the moving speed of the solid scatterer 10 and the contrast of the laser speckle image for the standard machine and the diagnostic target machine of the imaging measurement device 3. A value (for example, a blood flow value) is obtained, and if the difference between the two obtained relationships exceeds a predetermined value, it is judged to be abnormal.

すなわち、異常診断方法は、まず検証する血流動態画像化診断装置3とスペックル信号調整装置4を用いて、診断対象機を校正する場合と同じように固形散乱体10の速度を変えながら血流値を測定する。 That is, the abnormality diagnosis method first uses the hemodynamic imaging diagnostic device 3 to be verified and the speckle signal adjustment device 4 to perform blood flow while changing the velocity of the solid scatterer 10 in the same manner as in the case of calibrating the diagnostic target machine. Measure the flow value.

次に測定した血流値yを基に診断対象機の校正時と同じように散布図(固形散乱体10の移動速度とレーザースペックル画像のコントラストに基づく値(血流値y)との関係)を描き、あらかじめ決めた正常範囲内に測定した血流値が収まっているか確認する。 Next, based on the measured blood flow value y, a scatter diagram (relationship between the moving speed of the solid scatterer 10 and the value (blood flow value y) based on the contrast of the laser speckle image) is used in the same way as when calibrating the diagnostic target machine. ) to check whether the measured blood flow value falls within the predetermined normal range.

測定した血流値に異常発生を仮定した散布図の例を図11に示す。図11の散布図には診断対象機の不確かさを加味した速度に対応する正常な血流値の下限値の境界線33と、同様に上限値の境界線34がプロットされている。診断対象機の血流値が正常な範囲は上限値の境界線34と下限値の境界線33の間の領域である。これらの境界線は、正常範囲の一例であって必ずしも直線にならなくてもよい。 FIG. 11 shows an example of a scatter diagram assuming an abnormal occurrence in the measured blood flow values. In the scatter diagram of FIG. 11, a boundary line 33 of the lower limit value of the normal blood flow value corresponding to the velocity with consideration of the uncertainty of the diagnostic target aircraft and a boundary line 34 of the upper limit value are plotted as well. The range in which the blood flow value of the machine to be diagnosed is normal is the region between the boundary line 34 of the upper limit value and the boundary line 33 of the lower limit value. These boundaries are examples of normal ranges and do not necessarily have to be straight lines.

なお、上限・下限値の決め方は、以下の通りである。すなわち、正常と考えられる血流動態画像化診断装置を用いて固形散乱体10の移動速度と血流値(測定値)のペアのデータ(固形散乱体10の移動速度とレーザースペックル画像のコントラストに基づく値(血流値)との関係)を得る。得られた速度と血流値のペアのデータは、標準機でも同様にしてマスターデータとして得られており、速度が同じでもある程度の揺らぎをもって血流値が存在している。これら速度と血流値の揺らぎから、標準機の血流値に対する正常な血流動態画像化診断装置3の予測区間が統計的手法により求められる。この正常な血流動態画像化診断装置の予測区間の上限の境界を上限値とし、下限の境界を下限値とすることができる。 The method for determining the upper and lower limits is as follows. That is, using a hemodynamic imaging diagnostic device that is considered to be normal, paired data of the moving speed of the solid scatterer 10 and the blood flow value (measurement value) (the moving speed of the solid scatterer 10 and the contrast of the laser speckle image value (relationship with blood flow value) based on The data of the velocity and blood flow value pairs obtained are also obtained as master data in the same way for the standard machine, and even if the velocity is the same, the blood flow values exist with some fluctuation. From these fluctuations in velocity and blood flow value, a prediction interval of normal blood flow dynamic imaging diagnostic apparatus 3 with respect to the blood flow value of the standard machine can be obtained by a statistical method. The upper boundary of the prediction interval of this normal hemodynamic imaging diagnostic apparatus can be set as the upper limit, and the lower boundary can be set as the lower limit.

測定点はマスターデータから抽出した標準機の血流値に対応するように図11内に黒点でプロットしている。プロットした測定点の中に領域35の丸で囲んだ測定点は、下限値の境界線33よりも下方にプロットされており、正常範囲から逸脱していることがわかる。
領域35で囲んだ測定点の正常範囲からの逸脱は、診断対象機の故障が疑われ、メンテナンスを必要とする。
The measurement points are plotted with black dots in FIG. 11 so as to correspond to the blood flow values of the standard machine extracted from the master data. Among the plotted measurement points, the circled measurement points in region 35 are plotted below the boundary line 33 of the lower limit value, and are found to be outside the normal range.
Any deviation from the normal range of the measurement points enclosed by the area 35 is suspected to be a failure of the machine to be diagnosed, requiring maintenance.

図11の例のように、ある血流値の範囲内だけ正常範囲から逸脱することが考えられるので、このようにスペックル信号調整装置4を使って広範囲に血流値の正常性を検討できる意義は製造者のみならず利用者にとっても大きい。 As in the example of FIG. 11, it is conceivable that the blood flow value deviates from the normal range only within a certain range. The significance is great not only for manufacturers but also for users.

以上、本開示にて幾つかの実施の形態のみを単に一例として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱せずに、その実施の形態には多くの改変例が可能である。 Although only a few embodiments have been described in detail in this disclosure by way of example only, many such embodiments may be incorporated without substantially departing from the novel teachings and advantages of the present invention. Variations are possible.

例えば、上述の説明のスペックル信号調整装置4は、照射対象に向けて集光するレーザー光を出射する血流動態画像化診断装置3の校正や異常診断を行うものであり、細分化手段26を有していたが、必ずしもこれに限られない。例えば、照射対象に向けて拡散するレーザー光を出射する血流動態画像化診断装置(例えば、皮膚用の血流動態画像化診断装置)3の校正や異常診断に使用するスペックル信号調整装置4の場合には、細分化手段26は省略可能である。 For example, the speckle signal adjustment device 4 described above performs calibration and abnormality diagnosis of the hemodynamic imaging diagnostic device 3 that emits laser light condensed toward the irradiation target. However, it is not necessarily limited to this. For example, a speckle signal adjustment device 4 used for calibration and abnormality diagnosis of a hemodynamic imaging diagnostic device (for example, a hemodynamic imaging diagnostic device for skin) 3 that emits a laser beam that diffuses toward an irradiation target. , the subdivision means 26 can be omitted.

その構成を図12に示す。このスペックル信号調整装置4は投光・受光角調整部6が省略されており、拡散するレーザー光5は固形散乱体10に向けて照射される。固形散乱体10の下部はオプティカルインデックス調整部8である液体(例えば、水)に漬けられている。固形散乱体10は駆動部9によって回転されるので、図12中仮想線で示すように固形散乱体10の表面には液体の膜12が形成される。この液体の膜12がオプティカルインデックス調整部8として機能する。したがって、血流動態画像化診断装置3から照射されたレーザー光5はオプティカルインデックス調整部8によって屈折角を調整されて固形散乱体10への受光角を調整されると共に、膜12を作る液体中に含まれる色素によって減衰されて固形散乱体10に入射する。 The configuration is shown in FIG. This speckle signal adjustment device 4 omits the projection/reception angle adjustment section 6 , and the diffused laser beam 5 is irradiated toward the solid scattering medium 10 . The lower part of the solid scatterer 10 is immersed in a liquid (for example, water) which is the optical index adjusting section 8 . Since the solid scatterer 10 is rotated by the drive unit 9, a liquid film 12 is formed on the surface of the solid scatterer 10 as indicated by the phantom lines in FIG. This liquid film 12 functions as the optical index adjuster 8 . Therefore, the laser beam 5 emitted from the hemodynamic imaging diagnostic device 3 is adjusted in the angle of refraction by the optical index adjustment unit 8 to adjust the angle of acceptance to the solid scatterer 10, and in the liquid that forms the membrane 12. is attenuated by the pigment contained in the solid scatterer 10 .

このスペックル信号調整装置4も、図1のスペックル信号調整装置4と同様、血流動態画像化診断装置3から照射されたレーザー光5を多重散乱させてスペックル信号に変調させて出力することができる。 This speckle signal adjustment device 4, like the speckle signal adjustment device 4 of FIG. 1, multiple-scatters the laser light 5 emitted from the hemodynamic imaging diagnostic device 3, modulates it into a speckle signal, and outputs it. be able to.

また、上述の説明(図6)では、取付手段42によってスペックル信号調整装置4を柱38に取り付けていたが、取付場所は柱38に限るものではない。例えば、図13に示すように、スペックル信号調整装置4を血流動態画像化診断装置3の鏡筒40に直接取り付けるようにしても良い。例えば、スペックル信号調整装置4の支持具39に取付手段42を固定し、この取付手段42を鏡筒40に嵌め込むことで、スペックル信号調整装置4を取り外し可能に取り付けるようにしても良い。取付手段42は板状の部材であり、鏡筒40を嵌め込む孔が設けられている。取付手段42の孔に鏡筒40を嵌め込むだけでスペックル信号調整装置4を取り付けることができるので、血流動態画像化診断装置3が設置されている現場において簡単にスペックル信号調整装置4を取り付けたり取り外したりすることができる。 Also, in the above description (FIG. 6), the speckle signal conditioning device 4 was attached to the pillar 38 by the attachment means 42, but the location of attachment is not limited to the pillar 38. FIG. For example, as shown in FIG. 13, the speckle signal adjustment device 4 may be directly attached to the lens barrel 40 of the hemodynamic imaging diagnostic device 3 . For example, the speckle signal adjustment device 4 may be detachably attached by fixing the attachment means 42 to the support 39 of the speckle signal adjustment device 4 and fitting the attachment means 42 into the lens barrel 40 . . The mounting means 42 is a plate-like member, and is provided with a hole into which the lens barrel 40 is fitted. Since the speckle signal adjustment device 4 can be attached only by fitting the lens barrel 40 into the hole of the attachment means 42, the speckle signal adjustment device 4 can be easily installed at the site where the hemodynamic imaging diagnostic device 3 is installed. can be attached or removed.

本発明のスペックル信号調整装置は、対象にレーザー光を照射し、反射されたスペックル信号を画像化する画像化測定装置3、例えば血流動態画像化診断装置等の校正及び異常診断に利用できる。 The speckle signal adjustment device of the present invention is used for calibration and abnormality diagnosis of an imaging measurement device 3 that irradiates an object with laser light and images the reflected speckle signal, such as a hemodynamic imaging diagnostic device. can.

3 血流動態画像化診断装置(画像化測定装置)
4 スペックル信号調整装置
5 レーザー光
6 投光・受光角調整部
8 オプティカルインデックス調整部
9 駆動部
10 固形散乱体
11 散乱体制御部
3 Blood flow dynamic imaging diagnostic device (imaging measurement device)
4 speckle signal adjustment device 5 laser light 6 light projection/reception angle adjustment unit 8 optical index adjustment unit 9 drive unit 10 solid scatterer 11 scatterer control unit

Claims (6)

入射したレーザー光を多重散乱させてスペックル信号に変調させて出射するスペックル信号調整装置であって、
前記レーザー光を多重散乱させてスペックル信号に変調させながら反射する散乱体と、
前記散乱体に入射させるレーザー光を屈折させて前記散乱体への受光角を調整する投光・受光角調整部と、
前記レーザー光を減衰させる色素の濃度を調整するオプティカルインデックス調整部と、
前記散乱体を所望の速度で移動させる駆動部と、
を備えるスペックル信号調整装置。
A speckle signal adjustment device that multiple-scatters incident laser light, modulates it into a speckle signal, and emits the speckle signal,
a scatterer that multiple-scatters the laser light and reflects it while modulating it into a speckle signal;
a light projecting/receiving angle adjusting unit that adjusts a light receiving angle to the scatterer by refracting the laser beam to be incident on the scatterer;
an optical index adjustment unit that adjusts the concentration of the pigment that attenuates the laser light;
a driving unit for moving the scatterer at a desired speed;
A speckle signal conditioner comprising:
前記散乱体に入射させるレーザー光を細分化させて光路長の差を生じさせる細分化手段を有する請求項1記載のスペックル信号調整装置。 2. The speckle signal adjustment device according to claim 1, further comprising a segmentation means for segmenting the laser beam incident on said scatterer to produce a difference in optical path length. 前記駆動部による前記散乱体の移動は回転である請求項1記載のスペックル信号調整装置。 2. The speckle signal adjustment device according to claim 1, wherein the movement of the scatterer by the drive unit is rotation. レーザースペックル画像のコントラストに基づく値を測定する画像化測定装置に取り外し可能に取り付ける取付手段を備える請求項1記載のスペックル信号調整装置。 2. The speckle signal conditioning device of claim 1, further comprising mounting means for removably attaching to an imaging measurement device for measuring contrast-based values of laser speckle images. レーザースペックル画像のコントラストに基づく値を測定する画像化測定装置の校正方法であって、
請求項1から4のいずれかに記載のスペックル信号調整装置を用いて、前記画像化測定装置の標準機と校正対象機について、前記散乱体の移動速度と前記レーザースペックル画像のコントラストに基づく値との関係をそれぞれ求め、求めた2つの関係の差に基づいて前記校正対象機を校正することを特徴とする画像化測定装置の校正方法。
A method for calibrating an imaging measurement device that measures a value based on the contrast of a laser speckle image, comprising:
Using the speckle signal adjustment device according to any one of claims 1 to 4, for the standard machine and the calibration target machine of the imaging measurement device, based on the moving speed of the scatterer and the contrast of the laser speckle image A method of calibrating an imaging measurement apparatus, comprising: obtaining relationships between values and values, and calibrating the calibration target machine based on a difference between the two obtained relationships.
レーザースペックル画像のコントラストに基づく値を測定する画像化測定装置の異常診断方法であって、
請求項1から4のいずれかに記載のスペックル信号調整装置を用いて、前記画像化測定装置の標準機と診断対象機について、前記散乱体の移動速度と前記レーザースペックル画像のコントラストに基づく値との関係をそれぞれ求め、求めた2つの関係の差が所定値を超えた場合に異常と判定することを特徴とする画像化測定装置の異常診断方法。
A method for diagnosing abnormalities in an imaging measurement device for measuring a value based on the contrast of a laser speckle image,
Using the speckle signal conditioning device according to any one of claims 1 to 4, for the standard machine and the diagnostic target machine of the imaging measurement device, based on the moving speed of the scatterer and the contrast of the laser speckle image A method of diagnosing an abnormality of an imaging measuring apparatus, comprising: determining a relationship with a value, and determining an abnormality when a difference between the two determined relationships exceeds a predetermined value.
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