专利名称：血管内壁分析装置以及血管内壁分析方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于血管内的测定部位的构成成分分析的血管内壁分析装置、 血管内壁分析方法等。
背景技术：
作为诱发脑梗塞的重要原因之一，已知颈动脉斑块。颈动脉斑块是由于血液中胆固醇及中性脂肪等而形成在颈动脉的内壁上的附着物。并且，在该附着物从颈动脉的内壁剥落而将脑内血管的一部分堵塞的情况下，引起脑梗塞等重大疾病。因此，作为早期诊断血管的内壁状态的方法，使用下述方法，即，利用从体外进行的超声波回声进行诊断的方法、 将安装有测定探头的探针插入血管内而进行诊断的方法等。在上述斑块中，存在由胆固醇构成的脂质核、由白血球及其遗骸等形成的粥样硬化等多个种类。并且，已知在作为斑块的一种的粥样硬化由于某种压力等而破裂的情况下或从血管内壁剥落的情况下，诱发脑梗塞等重大疾病的概率很高。因此，为了更准确地诊断血管内壁的状态，期望确定斑块的种类，针对该期望，对例如专利文献1、2中记载的斑块确定方法进行了讨论。例如，在专利文献1中公开了下述方法，即，利用插入至血管内的测定探头对斑块连续地进行观测，根据由脉搏跳动引起的形状变化求出斑块硬度，根据斑块硬度推测该斑块的构成成分。另外，在专利文献2中公开了下述方法，S卩，将大于或等于两种的不同性质的光成分向测定部位照射，对来自测定部位的反射 散射光进行受光，制作各个光斑块的影像图，通过将该影像图和利用超声波回声得到的斑块测定结果进行比较，从而推测斑块的构成。专利文献1 日本特开2004-3^550号公报专利文献2 日本特开2007-185242号公报非专利文献 1 Chenan Xia, et al. ,"Mid-infrared supercontinuum generation to 4. 5 μ m in ZBLAN fluoride fibers by nanosecond diode pumping，，, OPTICS LETTERS, Vol. 31，No. 17，pp.2553-2555，September 1,2006.
发明内容
发明人对上述的现有的斑块确定方法进行了研究，其结果，发现下述课题。S卩，在上述专利文献1记载的确定方法中，基于由被检验对象的个体差异较大的脉搏跳动引起的斑块形状变化，对斑块的构成成分进行推测。因此，上述专利文献1记载的确定方法不能说是定量的测定方法，可以认为难以准确地评价斑块的构成成分。另外，在上述专利文献2中，没有对斑块影像图的具体形成方法进行公开，可以认为难以生成与斑块种类对应的影像图。因此，可以认为难以利用上述专利文献2记载的确定方法，准确地确定斑块等血管内壁的附着物的种类。本发明就是为了解决上述的课题而提出的，其目的在于，提供一种血管内壁分析装置、血管内壁分析方法等，其具有用于更准确地分析血管内壁的附着物的成分的构造。
为了实现上述目的，本发明所涉及的血管内壁分析装置被应用于血管内的测定部位的构成成分分析，具体地说，具有照射单元、检测单元、分析单元。照射单元向血管内的测定部位至少照射包含在1957nm 2713nm的测定波长范围中的光成分。另外，照射单元包含向血管内插入的光出射端和供给应经由光出射端向测定部位照射的光成分的光源。检测单元用于对来自测定部位的光成分进行检测，包含设置在血管内的光入射端和对经由光入射端接收的来自测定部位的光成分进行检测的检测器。分析单元基于由检测单元检测出的光成分的强度信息，对测定部位的构成成分进行分析。特别地，在本发明所涉及的血管内壁分析装置中，检测单元对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长 1972、2055、2057、2141、2167、2172、2182、2212、2257、2259、2270、2274、 2282、2289、2294、2309、2311、2324、2334、2345、2348、2360、2371、2375、2385、2388、2402、 2416、2443、2468、2469、2488、2504、2510、2544、2565、2607、2628、2630、2656、2668、2678 以
构成。在分析单元中，作为利用检测波长范围中包含的光成分的强度信息进行的测定部位的构成成分分析，而对血管中有无与血液不同的物质进行分析。根据具有上述构造的该血管内壁分析装置，从插入至血管内的照射单元的光出射端向测定部位照射在波长1957nm 2713nm的测定波长范围中包含的光成分，另一方面，经由插入至血管内的检测单元的光入射端，检测来自测定部位的光成分。在这里，以从上述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的来自测定部位的光成分，表示出随着测定部位的构成成分的不同而不同的特征。通过利用这种针对构成成分而不同的光学特性，分析单元使用每个上述检测波长范围的光成分，对有无与血液不同的物质进行分析。由此，该血管内壁分析装置可以更准确地对血管中有无斑块等与血液不同的物质进行分析。另外，在本发明所涉及的血管内壁分析装置中，作为照射单元的光源，也可以使用超连续光源。对于该血管内壁分析装置，通过使用能够以高强度输出宽频带的光而不会引起大量发热的超连续光源，从而可以更高精度地进行血管内壁的构成成分分析。在这里，本发明所涉及的血管内壁分析装置也可以具有分光器，其配置在从照射单元的光源至检测单元的检测器的光路上。该分光器用于将来自光源的输出光中的至少检测波长范围的光成分分离出。此外，分光器在被配置于光源和光出射端之间的光路上的结构中，构成照射单元的一部分。另外，分光器在被配置于测定部位和光检测器之间的光路上的结构中，构成检测单元的一部分。作为用于实现本发明的目的的一种方式，例如，检测单元对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长 1972、2057、2141、2167、2182、2212、2257、2274、2289、2311、2345、2388、 对16、2469、2504、2讨4、沈30歷构成。在此情况下，在分析单元中，作为测定部位的构成成分分析，而对血管中有无血栓及血肿进行分析。另外，检测单元也可以对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，上述波长群由波长2055、2172、 2259、2270、2282、2294、2309、2324、2334、2348、2360、2371、2375、2385、2402、2443、2468、 对88、2150、2565、2607、洸沘、2656、洸68、2678、洸9711111构成。在此情况下，在分析单元中，作为测定部位的构成成分分析，而对血管中有无斑块进行分析。如上述所示，在血管中除了血液以外的物质中，血栓及血肿、斑块分别使以从上述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分，表示出随着测定部位的构成成分的不同而不同的特征。分析单元利用这种针对构成成分而不同的光学特性，通过使用上述检测波长范围的光成分，分析单元可以更准确地对有无血栓及血肿或斑块进行分析。作为用于实现本发明的目的的其他应对方案，例如，检测单元对以包含从上述波长群选出的波长在内的大于或等于3个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测。另一方面，在分析单元中，作为用于确定测定部位的构成成分的频谱形状参数，而对各个检测波长范围中的强度信息在其中心波长处的一次微分值、标准化一次微分值、二次微分值以及标准化二次微分值中的某一个进行计算，并基于所得到的计算结果，进行所述构成成分分析。具体地说，检测单元对以波长1972nm为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测的情况下，在分析单元中，作为测定部位的构成成分分析，可以对血管中有无血栓进行分析。另外，检测单元对以从由波长2309、2628nm构成的波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测的情况下，在分析单元中，作为测定部位的构成成分分析，可以对血管中有无粥样硬化进行分析。 另外，检测单元对以从由波长2371、2402nm构成的波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测的情况下，在分析单元中，作为测定部位的构成成分分析，可以对血管中有无脂质核进行分析。本发明所涉及的血管内壁分析装置也可以进一步具有显示单元，其对分析单元的分析结果进行实时显示。在此情况下，例如可以在通过显示单元确认分析结果的同时进行分析，可以提高血管内壁分析装置对于使用者的使用性。另外，本发明所涉及的血管内壁分析装置，利用具有上述构造的血管内壁分析装置，对血管内的测定部位的构成成分进行分析。具体地说，对于该血管内壁分析装置，在测定前，以位于测定部位的附近的方式将光出射端插入血管内，并且在来自测定部位的光成分所到达的血管内的规定位置处，设置光入射端。如果光出射端以及光入射端的设置完毕， 则经由光出射端向测定部位至少照射在1957nm 2713nm的测定波长范围中包含的光成分，并对经由光入射端入射的来自测定部位的光成分进行检测。如果检测到期望的光成分， 则根据检测出的光成分的强度信息，生成用于确定测定部位的构成成分的分析用数据。更具体地说，在本发明所涉及的血管内壁分析方法中，对以包含从上述波长群选出的波长在内的大于或等于3个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，作为用于确定测定部位的构成成分的频谱形状参数，而对各个检测波长范围中的强度信息在其中心波长处的一次微分值、标准化一次微分值、二次微分值以及标准化二次微分值中的某一个进行计算。另外，在本发明所涉及的血管内壁分析方法中，在显示器上实时显示针对测定部位的构成成分各自用不同颜色加以区别的血管的二维断层图像。发明的效果根据本发明所涉及的血管内壁分析装置、血管内壁分析方法等，可以更准确地分析血管内壁的附着物的成分。
图1是表示本发明所涉及的血管内壁分析装置的一个实施方式结构的图。图2是用于说明血管内壁的斑块的图。图3是血液以及血栓的吸收频谱。图4是血液以及血栓的吸收频谱(图3)的二次微分。图5是血管壁(内膜)以及斑块(粥样硬化、脂质核、纤维层)的吸收频谱。图6是血管壁(内膜)以及斑块(粥样硬化、脂质核、纤维层)的吸收频谱(图5) 的二次微分。图7是表示血管内壁分析装置的分析结果的显示例的图。符号的说明L···血管内壁分析装置，10···光源，20···分光器，30···照射纤维，40···受光纤维， 50…检测部，60···分析部。
具体实施例方式下面，参照图1 图7，详细说明本发明所涉及的血管内壁分析装置、血管内壁分析方法等的各实施方式。此外，在附图的说明中，对于同一部位、同一要素标注相同的标号， 省略重复的说明。(血管内壁分析装置的结构)图1是表示本发明所涉及的血管内壁分析装置的一个实施方式的结构的图。如图 1所示，血管内壁分析装置1具有光源10、分光器20、照射纤维30、受光纤维40、检测部50 以及分析部60。另外，光源10和分光器20利用光纤15连接。检测部50和分析部60电连接，相同地，分析部60和分光器20也电连接。在血管内壁分析装置1中，光源10、分光器 20、以及照射纤维30构成向测定部位照射测定光的照射单元。并且，受光纤维40以及检测部50构成对来自测定部位的光成分进行检测的检测单元。另外，分析部60作为下述单元起作用，即，基于由检测单元检测出的光强度对测定部位的构成成分进行分析的分析单元、 以及对该分析单元的分析结果进行显示的显示单元。光源10是输出包含波长1957nm 2713nm的波长范围在内的近红外光的光源，例如，使用LD(Laser Diode)光源、上述非专利文献1中记载的SC(超连续Supercontinuum) 光源等。其中，SC光源具有宽频带波长的高输出能力，且光源自身的发热较少，因此特别优选。从光源10射出的光向光纤15的一个端面入射，在光纤15内传输，并向分光器20输入。分光器20使从光源10输出并在光纤15内传输的光输入，基于分析部60的指示， 仅将以特定波长为中心的检测波长范围(例如，以特定波长为中心的前后15nm的波长范围)的光成分向光纤25输出。作为分光器20使用衍射光栅或波长可变滤光器等。另外， 在作为分光器20使用衍射光栅的情况下，分光器20通过基于来自分析部60的指示，相对于来自光源10的入射光，变更衍射光栅的斜度，由此取出以特定波长为中心的检测波长范围的光成分，并向照射纤维30输出。此外，分光器20也可以配置在受光纤维40和检测部 50之间(图1中的以虚线表示的部分)，以可以将来自测定部位的光分光。
8
照射纤维30由光纤等构成，在进行血管内壁分析时插入颈动脉C内。另外，从分光器20输出的光成分作为测定光L从照射纤维30的一个端面30a输入，从插入颈动脉C 内的另一个端面30b向测定部位(例如附着有斑块S的颈动脉C的内壁)照射。受光纤维40由光纤等构成，对通过将测定光L向测定部位照射而反射 散射的光成分中入射至一个端面40a的光成分进行传输。然后，从受光纤维40的另一个端面40b向检测部50输出。作为该受光纤维40而使用的光纤，优选将多根光纤单线捆扎而形成的集束光纤(成像光纤)。在将集束光纤作为受光纤维40使用的情况下，来自测定部位的反射或散射的光成分在构成受光纤维40的每个光纤单线中分别进行传输，因此，可以二维地测定来自测定部位的光成分的特征。检测部50对向受光纤维40的一个端面40a输入，在受光纤维40中传输，并从受光纤维的另一个端面40b输出的光成分进行检测。检测部50可以使用例如光电二极管等受光元件，将来自测定部位的光成分变换为电流，并将该变换电流向分析部60发送。此外， 也可以构成为，将检测部50设置在与受光纤维40的一个端面40a相当的部位上，利用检测部50，直接对来自测定部位的光成分进行检测，而不经由受光纤维40。分析部60根据由检测部50检测出的光成分的强度数据，对测定部位的构成成分进行分析，并将其结果显示在显示器等上。具体地说，分析部60由PC (Personal Computer) 或WS(Work Station)等构成，至少具有显示器等显示单元、运算单元、输入输出单元、记录单元等。作为分析部60进行分析的一个例子，具体地说，分析部60基于来自检测部50的受光元件的电流的大�。攵悦扛霾ǔぜ扑阌杉觳獠�50检测出的光强度。然后，分析部60 根据每个波长的计算结果，求出包含在检测波长范围中的光成分的强度频谱，利用波长将该强度频谱进行二次微分，根据由测定部位的斑块等的构成成分引起的峰值的大小，对测定部位的斑块等的构成成分进行分析。此外，作为频谱形状参数，除了利用上述的各检测波长范围的强度频谱的二次微分值而得到之外，例如也可以利用一次微分值、标准化一次微分值、或者标准化二次微分值而得到。然后，通过由PC或WS将分析结果显示在显示器等上，从而向被检验对象等用户通知该结果。另外，具有分析部60功能的PC或WS，同时具有对血管内壁分析装置1的整体进行控制的功能。即，具有下述功能选择应由分光器20分光的光成分的波长(检测波长范围的中心波长)，并对分光器20进行指示。在这里，各检测波长范围中的强度频谱的二次微分是用于确定测定部位的构成成分的频谱形状参数之一，可以通过以下的方法进行计算。即，将在作为检测波长而分别以 x-b、χ、x+a这3个波长为中心的各检测波长范围中检测出的强度数据(强度频谱)，设为 f(x-b)、f(x)、f(x+a)，将利用以下的公式(1)计算的值g(x)，作为波长χ处的二次微分的近似值而采用。〔公式1〕此时，相对于实际的二次微分值f” (χ)的误差成为以下的公式⑵。〔公式2〕
权利要求
1.一种血管内壁分析装置，其具有照射单元，其向血管内的测定部位至少照射包含在1957nm 2713nm的测定波长范围中的光成分，该照射单元包含向所述血管内插入的光出射端和供给应经由所述光出射端向所述测定部位照射的光成分的光源；检测单元，其包含设置在所述血管内的光入射端和对经由所述光入射端接收的来自所述测定部位的光成分进行检测的检测器；以及分析单元，其基于由所述检测单元检测出的光成分的强度信息，对所述测定部位的构成成分进行分析，所述检测单元对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm 的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长1972、2055、2057、2141、2167、 2172、2182、2212、2257、2259、2270、2274、2282、2289、2294、2309、2311、2324、2334、2345、 2348、2360、2371、2375、2385、2388、2402、2416、2443、2468、2469、2488、2504、2510、2544、 2565、2607、2628、2630、2656、2668、2678 以及 2697nm 构成，在所述分析单元中，作为利用所述检测波长范围中包含的光成分的强度信息进行的所述测定部位的构成成分分析，而对所述血管中有无与血液不同的物质进行分析。
2.根据权利要求1所述的血管内壁分析装置，其中， 所述照射单元的光源包含超连续光源。
3.根据权利要求1或2所述的血管内壁分析装置，其中，还具有分光器，其配置在从所述照射单元的光源至所述检测单元的检测器为止的光路上，用于将来自所述光源的输出光中的至少所述检测波长范围的光成分分离出。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的血管内壁分析装置，其中，所述检测单元对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm 的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长1972、2057、2141、2167、2182、 2212、2257、2274、2289、2311、2345、2388、2416、2469、2504、2544、2630nm 构成，在所述分析单元中，作为所述测定部位的构成成分分析，而对血管中有无血栓及血肿进行分析。
5.根据权利要求1 3中任一项所述的血管内壁分析装置，其中，所述检测单元对以从下述波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm 的检测波长范围中包含的光成分进行检测，该波长群由波长2055、2172、2259、2270、2282、 2294、2309、2324、2334、2348、2360、2371、2375、2385、2402、2443、2468、2488、2150、2565、 2607、2628、2656、2668、2678、2697nm 构成，在所述分析单元中，作为所述测定部位的构成成分分析，而对所述血管中有无斑块进行分析。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的血管内壁分析装置，其中，所述检测单元对以包含从所述波长群选出的波长在内的大于或等于3个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，在所述分析单元中，作为用于确定所述测定部位的构成成分的频谱形状参数，而对各个所述检测波长范围中的强度信息在其中心波长处的一次微分值、标准化一次微分值、二次微分值以及标准化二次微分值中的某一个进行计算，并基于所得到的计算结果，进行所 2述构成成分分析。
7.根据权利要求6所述的血管内壁分析装置，其中，在所述分析单元中，作为用于确定所述测定部位的构成成分的频谱形状参数，而对各个所述检测波长范围中的强度信息在其中心波长处的二次微分值进行计算，并基于所得到的计算结果，进行所述构成成分分析。
8.根据权利要求4所述的血管内壁分析装置，其中，所述检测单元对以波长1972nm为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，在所述分析单元中，作为所述测定部位的构成成分分析，而对所述血管中有无血栓进行分析。
9.根据权利要求5所述的血管内壁分析装置，其中，所述检测单元对以从由波长2309、2628nm构成的波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，在所述分析单元中，作为所述测定部位的构成成分分析，而对所述血管中有无粥样硬化进行分析。
10.根据权利要求5所述的血管内壁分析装置，其中，所述检测单元对以从由波长2371、2402nm构成的波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，在所述分析单元中，作为所述测定部位的构成成分分析，而对所述血管中有无脂质核进行分析。
11.根据权利要求1 10中任一项所述的血管内壁分析装置，其中，还具有显示单元，其对所述分析单元的分析结果进行实时显示。
12.—种权利要求1 11中任一项所述的血管内壁分析装置的应用，该血管内壁分析装置应用于血管内的测定部位的构成成分分析。
13.—种超连续光源的应用，该超连续光源应用于对血管内的测定部位的构成成分进行分析的权利要求1 11中任一项所述的血管内壁分析装置的光源。
14.一种血管内壁分析方法，在该方法中，利用权利要求1 11中任一项所述的血管内壁分析装置，对血管内的测定部位的构成成分进行分析，在该血管内壁分析方法中，以位于所述测定部位的附近的方式，将光出射端插入血管内，在来自所述测定部位的光成分所到达的所述血管内的规定位置处，设置光入射端，经由所述光出射端，向所述测定部位至少照射在1957nm 2713nm的测定波长范围中包含的光成分，对经由所述光入射端入射的来自所述测定部位的光成分进行检测，根据所述检测而得到的光成分的强度信息，生成用于确定所述测定部位的构成成分的分析用数据。
15.根据权利要求14所述的血管内壁分析方法，其中，对以包含从所述波长群选出的波长在内的大于或等于3个波长分别为中心的前后 15nm的检测波长范围中包含的光成分进行检测，作为用于确定所述测定部位的构成成分的频谱形状参数，而对各个所述检测波长范围中的强度信息在其中心波长处的一次微分值、标准化一次微分值、二次微分值以及标准化二次微分值中的某一个进行计算。
16.根据权利要求14或15所述的血管内壁分析方法，其中，在显示器上实时显示针对所述测定部位的构成成分各自用不同颜色加以区别的所述血管的二维断层图像。
全文摘要
本发明涉及一种血管内壁分析装置等，其具有用于更准确地分析血管内壁的附着物成分的构造。血管内壁分析装置(1)具有照射单元、检测单元、分析单元。照射单元从插入至颈动脉(C)内的照射纤维(30)的端面(30b)向测定部位照射在波长1957nm～2713nm的测定波长范围中包含的光成分。检测单元经由颈动脉(C)内的受光纤维(40)的端面(40a)取得来自测定部位的光成分。应检测的光成分分别是，以从由测定波长范围中包含的特定波长构成的波长群选出的大于或等于1个波长分别为中心的前后15nm的检测波长范围中包含的光成分。分析单元利用检测出的光成分的强度信息，对有无与血液不同的物质进行分析。
文档编号G01N21/35GK102421376SQ201080021100
公开日2012年4月18日 申请日期2010年5月13日 优先权日2009年5月13日
发明者冈田一范, 宗光俊博, 石井晓, 菅沼宽 申请人:住友电气工业株式会社, 国立大学法人京都大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
