血红蛋白浓度测定系统、经阴道探针、附件以及血红蛋白浓度测定方法与流程

1.本发明涉及在生物体内对子宫内膜性卵巢囊肿的囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定的技术。


背景技术：

2.子宫内膜症是以约10人中1人的比例发生的妇科疾病。作为子宫内膜症的一种的子宫内膜性卵巢囊肿是别名称为“巧克力囊肿”的良性卵巢囊肿，是指来自在卵巢内发作的子宫内膜症的出血导致的血液积存而形成的囊肿。
3.报告了在子宫内膜性卵巢囊肿中约1％癌化成为卵巢癌。此外，由内膜症产生的卵巢癌统称为子宫内膜症相关卵巢癌(endometriosis associated ovarian cancer：eaoc)。在流行病学中，在44岁以上、囊肿直径84mm以上、短期间内囊肿急剧增大的患者的情况下，由于致癌的风险较高，因此当前推荐卵巢的摘除手术。但是，至此为止，通过术后的病理医生诊断实际判断为恶性的病例为1％左右。也就是说，99％尽管是良性仍接受卵巢摘除手术。
4.作为与子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的判定相关的技术，非专利文献1中公开了子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度与生物标记物浓度的相关性。
5.另外，专利文献1公开了在包括进行癌化的可能性的判定的判定部的诊断装置中用于判定子宫内膜性卵巢囊肿正在癌化的可能性的方法，该判定部包含对采集的子宫内膜性卵巢囊肿液中的铁浓度进行测定的铁浓度测定部、以及用于对该子宫内膜性卵巢囊肿的囊肿液中的亚铁血红素(methem)和正铁血红素(oxyheme)的存在比率进行测定的存在比率测定部。在该专利文献1中，作为测定囊肿液中的血红素总铁浓度的方法，例示出triton-meoh分析显色法、高速液相色谱法。另外，作为在子宫内膜性卵巢囊肿中内包囊肿液的状态下测定囊肿液中的铁浓度的测定方法，例示出近红外分光法、核磁共振分光法(magnetic resonance spectroscopy：mrs)、辐射化分析法、荧光x射线分析法。进而，在专利文献1中，公开了包含具备近红外光的发光部和受光部的探头的铁浓度测定部。
6.另外，专利文献2公开了一种使用近红外分光法的血液分析法，具体如下：从外部穿过采血管或采血袋对透光性的采血管或采血袋内的血液照射光，通过光传感器检测来自该采血管或采血袋内的血液的散射反射光、散射透射光或透射反射光以测定血液的近红外先吸收光谱，将该测定值代入到根据通过同样的方法测定的光谱而预先制作的校正曲线，由此求出血液的化学成分或物理化学特性。在该血液分析法中，对上述透光性的采血管或采血袋内的血液，照射波长为700nm～1100nm的近红外光。
7.专利文献3公开了取得用于诊断子宫内膜性卵巢囊肿的数据的诊断用的探头。
8.非专利文献2公开了以下内容：对容纳有浓度已知的血红蛋白溶液的模拟囊肿照射近红外光，基于反射光的分光光谱计算血红蛋白浓度，进而，构建多元回归式，该多元回归式使用了基于多变量分析的多个波长。
9.[在先技术文献]
[0010]
[专利文献]
[0011]
专利文献1：日本特开2018-163174号公报
[0012]
专利文献2：日本特开2002-122537号公报
[0013]
专利文献3：日本特许第6657438号公报
[0014]
[专利文献]
[0015]
非专利文献1：c.yoshimoto et.al.,“将囊肿液铁相关化合物作为区分良性子宫内膜异位囊肿与恶性转化的有用标记物(cyst fluid iron-related compounds as useful markers to distinguish malignant transformation from benign endometriotic cysts)”,cancer biomarkers(癌症生物标记物),vol.15(2015),p.493-499
[0016]
非专利文献2：“能够低侵袭地评价子宫内膜症的恶性化的光学经阴道探针的开发”，平成29年度(2017年度)战略性基础技术高度化/协作辅助事业战略性基础技术高度化辅助事业研究开发结果等报告书，《url：https://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/28fy.htm》，2018年10月刊登


技术实现要素：

[0017]
[发明要解决的课题]
[0018]
对于子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度(癌化的可能性)，以往基于使用超声波诊断装置、计算机断层摄影法(ct)、核磁共振成像法(mri)的卵巢囊肿的形态评价而进行推定。但是，由在卵巢摘除手术后的病理诊断结果中癌化的子宫内膜性卵巢囊肿为1％这一事实可知，基于这样的形态评价，实际上难以判别良性的子宫内膜性卵巢囊肿与癌化的子宫内膜性卵巢囊肿。
[0019]
作为识别癌化的部分的方法，存在对患者投放造影剂来进行mri的造影mri检查。但是，该方法对患者的负担大，也存在造影剂的副作用的风险。另外，还存在不能通过通常的外来诊疗来实施的问题。因此，不能频繁地进行造影mri检查，根据检查频率的不同，也有可能漏掉癌化的病例。
[0020]
像这样，当前不存在能够简便且非侵袭地以高准确度判定宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的方法。因此，在现状下，对于被诊断为子宫内膜性卵巢囊肿的患者，定期进行检查，难以进行与疾病的进展程度相应的处置。结果，在被诊断为子宫内膜性卵巢囊肿的情况下，目前虽然并未癌化，但考虑到将来会癌化的可能性，接受将子宫内膜性卵巢囊肿连同卵巢一起摘除的外科处置的患者也不少。
[0021]
对于这样的问题，根据专利文献1，通过将囊肿液中的血红蛋白作为生物标记物，能够比以往简便且以高准确度对子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度进行判定。除此之外，如果能够在该场所(生物体内)非侵袭地测定囊肿液中的血红蛋白浓度，则能够降低患者的负担。
[0022]
液体中的特定成分的浓度能够通过利用从液体反射的反射光或透过液体的透射光的分光光谱的分光法而非接触地进行测定(例如参考专利文献2)。但是，囊肿液在生物体内保持于间质细胞或内脏脂肪这样的不定形且不均匀的组织。因此，即使为了非侵袭地测
定囊肿液中的血红蛋白浓度而在生物体内对卵巢囊肿照射光，在由此得到的分光光谱中，由于存在间质细胞或内脏脂肪等组织，因此噪声可能变得非常大。在基于这样的分光光谱，通过分光法测定血红蛋白浓度的情况下，与从卵巢囊肿采集囊肿液并在生物体外测定浓度的情况相比，无法得到充分的测定精度。
[0023]
相对于此，在非专利文献2中，由于基于对模拟囊肿照射近红外光的实验而得到的测定值来构建多元回归式，因此即使是在生物体内测定囊肿液中的血红蛋白浓度的情况下，也能够降低上述的间质细胞或内脏脂肪等组织的影响。
[0024]
但是，为了在生物体内测定囊肿液中的血红蛋白浓度，需要向作为测定对象的囊肿液可靠地照射光。关于这一点，在专利文献3和非专利文献2中，使用超声波图像确认卵巢囊肿的位置，但详细的构成不明确，难以向测定对象可靠地照射光并稳定地进行测定。
[0025]
本发明鉴于上述的问题点而完成，其目的在于提供一种能够非侵袭地、稳定地测定生物体内的卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白浓度的血红蛋白浓度测定系统、经阴道探针、附件、以及血红蛋白浓度测定方法。
[0026]
[用于解决技术课题的技术手段]
[0027]
为了解决上述技术课题，作为本发明的一个方案的血红蛋白浓度测定系统包括：经阴道探针，其具有：能够向生物体组织发送超声波，并且能够接收从该生物体组织反射的超声波回波的超声波发送接收部，能够向与所述超声波发送接收部发送的超声波的扫描面平行的方向射出包含从可见光到近红外光的波长区域中的特定的多个波长成分的光的光照射部，以及能够接收从所述光照射部射出并被生物体组织反射或透过生物体组织而从与所述扫描面平行的方向传播的反射光或透射光的受光部；显示部，其能够基于由所述超声波发送接收部接收到的超声波回波，显示包含卵巢囊肿的像的超声波图像；以及浓度计算部，其基于由所述受光部接收到的来自所述卵巢囊肿的所述反射光或所述透射光的分光光谱，计算所述卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白的浓度。
[0028]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，也可以是，所述超声波发送接收部以呈凸面状地扫描生物体组织的方式发送超声波，所述光照射部以能够向与凸面状的所述扫描面的中心处的超声波的发送方向平行的方向射出所述光的方式设置。
[0029]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，所述光照射部和所述受光部也可以隔着所述超声波发送接收部而配置于彼此相反侧。
[0030]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，所述光照射部和所述受光部也可以以连结所述光照射部的端面和所述受光部的端面的线与从所述超声波发送接收部发送的超声波的扫描方向正交的方式配置。
[0031]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，所述光照射部的端面与所述受光部的端面的中心间距离也可以为10mm以上31mm以下。
[0032]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，也可以是，所述超声波发送接收部设于经阴道用的超声波探针，所述光照射部和所述受光部安装于支架，所述支架覆盖在所述超声波探针中的被插入到阴道内的插入部上，所述光照射部和所述受光部能够与所述支架一起相对于所述超声波探针拆卸。
[0033]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，所述浓度计算部也可以取得所述特定的多个波长下的吸光度的测定值，将所述吸光度的测定值代入到表示所述特定的多个波长下的吸光
度与血红蛋白的浓度的关系的预先取得的规定的算式中，由此计算所述血红蛋白的浓度。
[0034]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，所述多个波长成分也可以至少包含可见光区域的波长成分。
[0035]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，所述多个波长成分也可以是可见光区域的波长成分。
[0036]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，所述特定的多个波长也可以至少包含从580nm、590nm、640nm、680nm、762nm中选择的2个以上的波长。
[0037]
在上述血红蛋白浓度测定系统中，也可以还包括判定部，其判定由所述浓度计算部计算出的血红蛋白的浓度符合预先与血红蛋白浓度建立了关联的子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的分类中的哪一种。
[0038]
作为本发明的其他方案的经阴道探针，其是在测定卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白的浓度的血红蛋白浓度测定系统中使用的经阴道探针，具有：超声波发送接收部，其能够向生物体组织发送超声波，并且能够接收从该生物体组织反射的超声波回波；光照射部，其能够向与所述超声波发送接收部发送的超声波的扫描面平行的方向射出包含从可见光到近红外光的波长区域中的特定的多个波长成分的光；以及受光部，其能够接收从所述光照射部射出并被生物体组织反射或透过生物体组织而从与所述扫描面平行的方向传播的反射光或透射光，在基于由所述超声波发送接收部接收到的超声波回波而显示包含卵巢囊肿的像的超声波图像时，所述光照射部向所述卵巢囊肿射出光，所述受光部接收来自所述卵巢囊肿的反射光或透射光。
[0039]
作为本发明的其他方案的附件，其是能够安装在设有能够向生物体组织发送超声波，并且能够接收从该生物体组织反射的超声波回波的超声波发送接收部的经阴道用超声波探针的附件，包括：支架，其覆盖在所述超声波探针中的被插入到阴道内的插入部上；光照射部，其是能够射出包含从可见光到近红外光的波长区域中的特定的多个波长的成分的光的光照射部，以在覆盖有所述支架的所述超声波探针被插入到阴道内时，能够向规定的方向照射所述光的方式安装于所述支架；以及受光部，其是能够接收所述光的受光部，以在覆盖有所述支架的所述超声波探针被插入到阴道内时，能够接收从所述光照射部射出并被生物体组织反射或透过生物体组织而从规定的方向传播的反射光或透射光的方式安装于所述支架。
[0040]
在上述附件中，也可以是，所述光照射部以能够向与所述超声波发送接收部发送的超声波的扫描面平行的方向照射所述光的方式安装于所述支架；所述受光部以能够接收从与所述扫描面平行的方向传播的所述反射光或所述透射光的方式安装于所述支架。
[0041]
作为本发明的其他方案的血红蛋白浓度测定方法包含：经阴道地向生物体组织发送超声波，接收从该生物体组织反射的超声波回波，并基于该超声波回波显示包含卵巢囊肿的像的超声波图像的超声波图像显示步骤；向与在所述超声波图像显示步骤中发送的超声波的扫描面平行的方向射出包含从可见光到近红外光的波长区域中的特定的多个波长成分的光的光照射步骤；接收在所述光照射步骤中射出并被生物体组织反射或透过生物体组织而从与所述扫描面平行的方向传播的反射光或透射光的受光步骤；以及基于在所述受光步骤中接收到的来自所述卵巢囊肿的所述反射光或所述透射光的分光光谱，计算所述卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白的浓度的浓度计算步骤。
[0042]
[发明效果]
[0043]
根据本发明，由于以相对于超声波的扫描面为规定的方向的方式射出光，因此能够通过参照超声波图像来对生物体组织可靠地照射光，并接收其反射光或透射光。因此，能够非侵袭地、稳定地测定生物体内的卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白浓度。
附图说明
[0044]
图1是表示卵巢摘除手术后的确定诊断和血红蛋白浓度的表。
[0045]
图2是表示属于非癌组和癌组的血红蛋白浓度及截止值的图表。
[0046]
图3是表示本发明的第1实施方式的生物标记物浓度的测定方法的流程图。
[0047]
图4是表示求出在图3所示的浓度计算步骤中使用的算式的方法的流程图。
[0048]
图5是例示本发明的第1实施方式的血红蛋白浓度测定系统的概略构成的框图。
[0049]
图6是示意性地表示在实施例1-1中使用的测定光学系统的俯视图。
[0050]
图7是表示实施例1-1中的分光光谱的二次微分的图表。
[0051]
图8是表示实施例1-1中的血红蛋白的直接测定浓度与计算浓度(使用全部波长的情况)的相关性的图表。
[0052]
图9是表示实施例1-2中的血红蛋白的直接测定浓度与计算浓度(使用12个波长的情况)的相关性的图表。
[0053]
图10是表示实施例1-3中的血红蛋白的直接测定浓度与计算浓度(使用2个波长的情况)的相关性的图表。
[0054]
图11是表示在实施例1-4中回归式的制作所使用的波长和相关系数的表。
[0055]
图12是表示实施例2-1中的分光光谱的二次微分的图表。
[0056]
图13是表示实施例2-1中的血红蛋白的直接测定浓度与计算浓度(使用全部波长的情况)的相关性的图表。
[0057]
图14是表示实施例2-2中的血红蛋白的直接测定浓度与计算浓度(使用2个波长的情况)的相关性的图表。
[0058]
图15是示意性地表示在实施例3中使用的探针的前端部的俯视图。
[0059]
图16是表示实施例3中的血红蛋白的直接测定浓度与计算浓度的相关性的图表。
[0060]
图17是示意性地表示本发明的第2实施方式的经阴道探针的侧视图。
[0061]
图18是图17所示的经阴道探针的俯视图。
[0062]
图19是图17的x向视放大图。
[0063]
图20是用于说明超声波图像与光的照射方向的关系的示意图。
[0064]
图21是表示实施例4中的血红蛋白的直接测定浓度与计算浓度(使用2个波长的情况)的相关性的图表。
具体实施方式
[0065]
以下，参照附图对本发明的实施方式的测定方法、血红蛋白浓度测定系统、经阴道探针、附件以及血红蛋白浓度测定方法进行说明。此外，本发明并非被这些实施方式限定。另外，在各附图的记载中，对相同部分标注相同附图标记进行表示。
[0066]
在以下说明中参照的附图只是以能够理解本发明的内容的程度概略地表示形状、
大小、以及位置关系。即，本发明并非仅限定于各附图中例示的形状、大小、以及位置关系。另外，在附图的相互间，有时也包含彼此的尺寸的关系或比率不同的部分。在本说明书中，只要没有特别说明，表示数值范围的“a～b”是指“a以上、b以下”。
[0067]
在以下实施方式中，作为浓度的测定对象即生物标记物的例子，举出子宫内膜性卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白进行说明。但是，本发明的生物标记物浓度的测定方法并不限定于卵巢囊肿内的囊肿液中的血红蛋白的浓度，能够应用于在液体保持于生物体组织的状态下对生物体组织中保持的液体的各种成分的浓度进行测定的情况。
[0068]
子宫内膜性卵巢囊肿的囊肿液是指积存在子宫内膜性卵巢囊肿内的液体。囊肿液中的血红蛋白能够作为判定子宫内膜性卵巢囊肿正在癌化的可能性(即，恶性度)时的生物标记物而使用。作为被检体，只要是可能发作子宫内膜性卵巢囊肿的生物则没有特别限定，以全部哺乳动物为对象。
[0069]
子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度可以基于以下见解进行判定：癌化的子宫内膜性卵巢囊肿的囊肿液中含有的血红蛋白的浓度与良性的子宫内膜性卵巢囊肿的囊肿液中的血红蛋白浓度相比显著低。
[0070]
首先，关于囊肿液中的血红蛋白浓度与子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的关联性，基于对临床样本的血红蛋白浓度的测定结果的统计分析进行说明。
[0071]
本技术发明人对由接受了卵巢摘除手术的患者提供的囊肿液测定了血红蛋白浓度，明确了囊肿液中的血红蛋白浓度与囊肿的恶性度的关联性。图1是表示部分病例中的术后确定诊断和血红蛋白浓度的表。此外，血红蛋白浓度的测定如下进行：使用金属分析(metallogenic)ls血红素分析试剂盒(metallogenics株式会社制造)，通过酶标仪(corona电气株式会社制造，型号：sh-1200型)测定电子吸收光谱。
[0072]
根据术后的病理医生诊断，病例117件中诊断的内容是非癌组88件、癌组29件。在下表中示出测定结果的平均值、标准偏差、范围、显著概率(p值)。
[0073]
[表1]
[0074][0075]
平均值
±
标准偏差
[0076]
如表1所示，由非癌组中的血红蛋白浓度的平均值为5.7g/dl，癌组中的血红蛋白浓度的平均值为0.9g/dl可知，非癌组中的血红蛋白浓度明显高于癌组中的血红蛋白浓度。另外，由p值小于0.001可知，血红蛋白浓度与恶性度之间具有相关性是明确的。
[0077]
对该结果进行利用roc曲线的分析，结果算出癌组与非癌组的截止值为2.0g/dl。此时的灵敏度和特异度分别为95.4％、81.1％。另外，使用该截止值时的阳性预测率和阴性预测率分别为95.4％、85.7％。
[0078]
图2是表示将非癌组和癌组中的囊肿液中的血红蛋白浓度的平均值的差通过非参数分析(曼-惠特尼的u检验)进行检验的结果的图表。在图2中，截止值用虚线表示。
[0079]
通过以上分析，在样本中的血红蛋白浓度为0.0～2.0g/dl时，能够以85.7％的概率判定正在癌化的可能性。
[0080]
此外，血红蛋白浓度的数值范围与子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的判定的关系也
记载于c.yoshimoto et.al.,“将囊肿液铁相关化合物作为区分良性子宫内膜异位囊肿与恶性化的有用标记物(cyst fluid iron-related compounds as useful markers to distinguish malignant transformation from benign endometriotic cysts)”(cancer biomarkers(癌症生物标记物),vol.15(2015),p.493-499)。在该本文献中，截止值为血红素铁浓度72.7mg/dl(参照p.497)，该值与血红蛋白浓度2.0g/dl对应。
[0081]
(第1实施方式)
[0082]
图3是表示本发明的第1实施方式的测定方法的流程图。本实施方式的测定方法是在液体保持于生物体组织的状态下，在现场(生物体内)非侵袭地测定生物体组织中保持的液体中的生物标记物的浓度的方法。以下，作为一个例子，说明对被检体所具有的子宫内膜性卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定的情况。
[0083]
首先，使用超声波观察装置，显示包含作为对象的生物体组织的像的超声波图像，确认该生物体组织的位置(超声波图像显示步骤s1)。例如，在对卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定的情况下，使用经阴道用的超声波探针，显示包含卵巢囊肿的像的超声波图像。
[0084]
接着，向保持液体的生物体组织照射从可见光到近红外光的波长区域所包含的光(光照射步骤s2)。作为照射光，只要是包含后述说明的特定的多个波长的成分的光则没有特别限定，可以仅为可见光，也可以仅为近红外光，也可以为包含二者的光。特定的多个波长根据在后说明的浓度计算步骤s5中使用的算式而决定。例如，在对卵巢囊肿内的囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定的情况下，照射光优选为包含从580nm、590nm、640nm、680nm、762nm、876nm、900nm、932nm、958nm、968nm、978nm、1095nm中选择的至少2个波长的成分的光。产生照射光的光源只要能够向生物体非侵袭地照射光则没有特别限定。例如，可以使用将峰值波长不同的多个led组合而成的光源，也可以使用卤素灯。另外，关于光的照射方法，只要对于生物体为非侵袭则没有特别限定，可以经阴道照射，也可以经腹部照射。例如，通过在光源上连接光纤，使光纤的端部与生物体接触，能够对生物体的局部照射光。
[0085]
接着，接收被生物体组织反射的反射光或透过生物体组织的透射光(受光步骤s3)。反射光或透射光的受光部件只要为非侵袭且能够检测上述特定的多个波长中的光强度的部件则没有特别限定。作为受光部件，例如可以使用将仅在特定的波长具有灵敏度的多个分光传感器组合而成的受光部件，也可以使用能够检测宽频带的波长的传感器。另外，通过在这些传感器上连接光纤，使光纤的端部与生物体接触，能够接收来自生物体的局部的光。
[0086]
在光照射步骤s2和受光步骤s3中，例如，也可以在经阴道用探针上设置光照射部件和受光部件，在从阴道内照射光的同时在阴道内接收反射光。另外，也可以在经腹部用探针上设置光照射部件和受光部件，在从腹部表面照射光的同时在腹部表面接收反射光。或者，也可以在经腹部用探针和经阴道用探针上分别设置照射部件和受光部件，从腹部表面照射光，在阴道内接收透射光，也可以与其相反。
[0087]
接着，基于在受光步骤s3中接收到的光，取得特定的多个波长下的吸光度的测定值(吸光度取得步骤s4)。如上所述，特定的多个波长根据在后说明的浓度计算步骤s5中使用的算式而决定。波长(λ)下的吸光度a(λ)可以基于朗伯(lambert)-比尔定律，使用照射光的强度i0和反射光或透射光的强度i1，通过以下式(1)计算。
[0088]
a(λ)＝－log
10
(i1/i0)
…
(1)
[0089]
接着，将在吸光度取得步骤s4中取得的吸光度的测定值代入到表示特定的多个波长下的吸光度与生物标记物的浓度的关系的预先取得的规定的算式中，由此计算生物标记物的浓度(浓度计算步骤s5)。生物标记物的浓度c例如由将特定的波长λn下的吸光度a(λn)(n＝1～n，n≧2)作为变量的以下式(2)表示。在式(2)中，系数an被预先设定。另外，符号b为常数。
[0090]
c＝a1·
a(λ1)+a2·
a(λ2)+
…
+an·
a(λn)+b
…
(2)
[0091]
像这样，能够非侵袭地得到生物标记物的浓度c。
[0092]
接着，对求出在浓度计算步骤s5中使用的式的方法进行说明。
[0093]
如上所述，通过测定囊肿液中的血红蛋白浓度，能够以高准确度判定子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度。但是，由于囊肿液保持于间质细胞或内脏脂肪这样的不定形且不均匀的生物体组织，因此在隔着生物体组织(即，不侵袭生物体组织)对囊肿液照射光的情况下，在其反射光或透射光的分光光谱中噪声变得非常大。因此，像这样基于噪声大的分光光谱，即使通过使用朗伯-比尔定律的一般的分光法来测定血红蛋白浓度，也无法得到充分的测定精度。本来，也难以确定生物体内的光路长度。也就是说，在囊肿液保持于不定形的间质细胞等的状态下，基于分光法的定量分析是困难的，是不现实的。
[0094]
因此，本技术发明人反复进行深入研究，制作模拟间质细胞等生物体组织的模拟生物体样品(模拟囊肿)，反复进行针对模拟生物体样品的分光测定，分析取得的分光光谱。由此，想到即使生物体组织的厚度、组成、含水率、光路长度不同，通过使用特定的波长下的吸光度，也能够高精度地测定生物标记物浓度的本实施方式的测定方法。
[0095]
另外，以往认为可见光由于生物体透过性低，因此难以到达囊肿中，不太适合非破坏检查，但本技术发明人发现，如果具有能够使可见光到达保持于间质细胞的囊肿液，并是能够检测其反射光或透射光的程度的光量，则能够从该处取得固有的光信号。通过这样的本技术发明人的努力，通过使用从可见光到近红外光的波长区域所包含的特定的波长的光，能够在当场非侵袭地高精度地对子宫内膜性卵巢囊肿中保持的囊肿液中的生物标记物浓度进行测定。
[0096]
图4是表示求出在图3所示的浓度计算步骤s5中使用的算式的方法的流程图。
[0097]
首先，制作多个用生物体组织覆盖透明的容器而成的模拟生物体样品，该容器的内部容纳有生物标记物(在本实施方式中为血红蛋白)的浓度已知的液体，反复进行针对各模拟生物体样品设定的次数的步骤s11～s13的处理。液体只要是血红蛋白浓度明确的液体即可，例如可以是将血红蛋白粉末溶解于纯水的血红蛋白水溶液，也可以是从生物体采集的囊肿液。在后者的情况下，使用分光光度计等公知的浓度测定手段预先测定血红蛋白浓度。
[0098]
容纳液体的容器只要是由透明且均匀的原材料形成的容器则没有特别限定。优选的是，可以使用在一般的分光光度计等中使用的透明的囊室或反应杯。另外，作为包裹容器的生物体组织，可以使用猪肉、鸡肉或它们的脂肪等市售的生物体组织。
[0099]
对这样的模拟生物体样品照射从可见光到近红外光的波长区域所包含的光(步骤s1)。所照射的光可以仅为可见光，也可以仅为近红外光，也可以为可见光和近红外光。此外，所照射的光即使含有超出从可见光到近红外光的波长区域的波长的光(例如紫外光)也
没有问题。产生照射光的光源没有特别限定，例如可以使用卤素灯等。
[0100]
接着，接收由模拟生物体样品反射的反射光或透过模拟生物体样品的透射光(步骤s12)。进而，取得接收到的光的分光光谱(步骤s13)。接收反射光或透射光并取得分光光谱的手段也没有特别限定，可以使用一般的分光器或分光传感器等。
[0101]
通过反复进行这样的步骤s11～s13，取得与多个模拟生物体样品对应的多个分光光谱。然后，基于所取得的多个分光光谱，从在步骤s11中照射的光的波长区域提取可观察到特征性光信号的多个波长(步骤s14)。可以说该特征性光信号表示生物标记物的存在。
[0102]
说明波长的提取方法的一个例子。首先，对各分光光谱进行二次微分。二次微分的手法没有特别限定，例如可以使用savitzky-golay法。由于光谱的二次微分中原光谱中的显著差成为向下的峰而显现，因此提取出现向下的峰的波长。此时，可以提取所有向下的峰，也可以从峰较大者起选择规定数量的波长。或者，也可以选择所有具有规定值(绝对值)以上的峰的波长。
[0103]
接着，求出表示在步骤s14中选择的多个波长下的吸光度与生物标记物的浓度的关系的算式(步骤s15)。详细而言，基于多个分光光谱的每一个，取得所选择的多个波长下的吸光度，将所取得的吸光度作为说明变量，将模拟生物体样品内的溶液中的生物标记物的已知的浓度作为响应变量来进行回归分析。回归分析的方法只要能够进行与样品数量(测定次数)及选择的波长的数量相应的分析则没有特别限定。作为能够应用的回归分析的一个例子，可举出作为多变量分析的一种的pls分析(偏最小二乘回归分析)。
[0104]
此外，上述的步骤s14并非必需。在省略步骤s14的情况下，在步骤s15中，使用在照射光的波长区域内能够检测的所有波长下的吸光度进行同样的回归分析即可。
[0105]
这样求出的算式不易受到生物体组织的厚度、组成、含水率、以及由这些引起的光路长度的不同等因素的影响，能够高精度地反映作为测定对象的生物标记物的浓度。因此，将通过向卵巢囊肿经阴道或经腹部照射光而取得的特定的波长下的吸光度的测定值代入到上述式中(参照图3的浓度计算步骤s5)，由此不会较大地受到间质细胞或内脏脂肪的厚度、组成的影响，能够定量且高精度地测定卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白浓度。
[0106]
图5是例示本实施方式的血红蛋白浓度测定系统的概略构成的框图。图5所示的血红蛋白浓度测定系统也具有将囊肿液中的血红蛋白作为生物标记物来判定子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的判定功能。图5所示的血红蛋白浓度测定系统10包括经阴道用或经腹部用的探针100以及主体110。探针100和主体110通过包含光导纤维和电信号传输用线的线缆连接。
[0107]
探针100具有：照射部101，其将从主体110经由送光用的光导纤维传输的光向被检体(患者)的生物体组织照射；受光部102，其接收从生物体组织反射的反射光或透过生物体组织的透射光，并经由受光用的光导纤维向主体110传输；以及超声波发送接收部103，其向生物体组织发送超声波，并且接收从生物体组织反射的超声波回波。
[0108]
照射部101也可以是在光导纤维的端部设置有聚焦透镜等光学系统的照射部。另外，受光部102也可以是在光导纤维的端部设置有对反射光或透射光进行聚光的集光透镜等光学系统的受光部。
[0109]
超声波发送接收部103使用在pzt(锆钛酸铅)等压电陶瓷、pvdf(聚偏氟乙烯)等高分子压电元件这样的压电体的两端形成有电极的1个以上的压电振子而构成。超声波发送
接收部103基于从主体110发送的驱动用的电信号产生超声波，并且接收从生物体组织反射的超声波回波，将其转换为电信号(超声波接收信号)，并发送到主体110。
[0110]
主体110包括：产生传输到探针100的光的光源111；接收从探针传输的光并进行分光的分光部112；产生超声波的驱动信号并发送到探针100的驱动信号产生部113；对从探针100发送的超声波接收信号进行处理的超声波信号处理部114；操作输入部115；显示部116；存储部120；以及控制部130。
[0111]
光源111产生包含从可见光到近红外光的波长区域中的特定的多个波长的成分的光。作为光源111，优选为产生具有良好的指向性的光的光源。作为一个例子，光源111产生包含从580nm、590nm、640nm、680nm、762nm、876nm、900nm、932nm、958nm、968nm、978nm、1095nm中选择的2个以上的波长的成分的光。作为光源111，可以使用将峰值波长不同的多个led组合而成的光源，也可以使用产生从紫外光到近红外光的光的卤素灯。由光源111产生的光经由光导纤维被输送到照射部101。
[0112]
分光部112取得由受光部102接收并经由光导纤维传输的光的分光光谱，输出表示该光中包含的各波长成分的强度的信号。作为分光部112，可以使用一般的分光器或分光传感器。例如，可以使用将仅在特定的波长具有灵敏度的多个传感器组合而成的分光部，也可以使用能够检测宽频带的波长的传感器。
[0113]
驱动信号产生部113例如由脉冲发生器构成，产生对构成超声波发送接收部103的1个以上的压电振子施加的驱动信号。
[0114]
超声波信号处理部114例如由放大器和a/d转换器构成，通过对从超声波发送接收部103发送的超声波接收信号实施放大及a/d转换等信号处理，生成数字的超声波接收信号。
[0115]
操作输入部115例如使用操作按钮、操作杆、键盘、鼠标、触摸面板等输入设备而构成，将与从外部进行的操作相应的信号输入到控制部130。
[0116]
显示部116例如是液晶显示器或有机el显示器，在控制部130的控制下显示基于超声波接收信号的超声波图像、生物标记物浓度的测定结果等信息。
[0117]
存储部120例如是rom、ram这样的半导体存储器或硬盘等计算机可读存储介质，包括程序存储部121、参数存储部122以及测定结果存储部123。
[0118]
程序存储部121除了用于使控制部130动作的操作系统程序和驱动程序之外，存储执行各种功能的应用程序。具体而言，程序存储部121存储用于使控制部130执行基于由分光部112取得的分光光谱的生物标记物浓度的测定动作的测定程序、用于使控制部130执行基于生物标记物浓度的子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的判定动作的判定程序等。
[0119]
参数存储部122存储在程序存储部121所存储的程序的执行中使用的各种参数。例如，参数存储部122存储在生物标记物浓度的测定程序的执行中使用的算式的参数。该算式是表示特定的多个波长下的吸光度与生物体内的生物标记物浓度的关系的式，例如由以上式(2)表示。参数存储部122例如存储构成式(2)的系数an和常数b。另外，参数存储部122存储在子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的判定程序中使用的血红蛋白浓度的截止值。
[0120]
测定结果存储部123存储生物标记物(血红蛋白)浓度的测定值、子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度等测定结果。
[0121]
控制部130例如使用cpu(central processing unit：中央处理单元)构成，通过读
入程序存储部121中存储的各种程序来统一控制血红蛋白浓度测定系统10的各部，并且执行生物标记物浓度的测定、用于进行基于该测定结果的子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的判定的各种运算处理。详细而言，由控制部130实现的功能部包含：光源控制部131、吸光度取得部132、浓度计算部133、判定部134、扫描控制部135、图像处理部136、以及显示控制部137。
[0122]
光源控制部131按照从操作输入部115输入的信号，控制光源111的接通断开及照射时间、照射强度等。此外，在本实施方式中，由于只要能够取得来自生物体组织的反射光或透射光的分光光谱即可，因此1次测定中的光的照射时间即使较长，毫秒级也足够。
[0123]
吸光度取得部132基于从分光部112输出的表示波长成分的强度的信号，取得该波长下的吸光度的测定值。吸光度可以基于朗伯-比尔定律，使用以上式(1)计算。
[0124]
浓度计算部133通过将由吸光度取得部132取得的吸光度的测定值代入到使用参数存储部122中存储的参数(例如，以上式(2)中的系数an和常数b)构成的式中，来计算生物标记物的浓度。
[0125]
判定部134通过将由浓度计算部133计算出的生物标记物的浓度与参数存储部122中存储的截止值进行比较，来判定子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度。例如，判定部在囊肿液中的血红蛋白浓度为0.0～2.0g/dl，能够以85.7％的概率判定为正在进行癌化。
[0126]
扫描控制部135通过控制驱动信号产生部113的驱动信号的产生定时(信号的延迟模式)，从而利用从超声波发送接收部103发送的超声波来扫描被检体。基于超声波的扫描模式没有特别限定，可以根据探针的形状、扫描对象部位等适当设定径向扫描、扇形扫描等。
[0127]
图像处理部136基于由超声波信号处理部114生成的数字的超声波接收信号来生成超声波图像。
[0128]
显示控制部137控制显示部116，以使得将经由操作输入部115输入的信息、在该控制部130中被处理的信息等规定的信息以规定的形式显示。例如，显示控制部137可以在将由图像处理部136生成的超声波图像显示于显示部116的同时，将从探针100的照射部101射出的光的方向通过动画重叠显示于超声波图像。由此，操作血红蛋白浓度测定系统10的用户能够确认生物标记物浓度的测定对象(例如，卵巢囊肿)的位置，向测定对象可靠地照射光。另外，显示控制部137也可以以在超声波图像内的生物标记物浓度的测定对象区域中重叠显示表示由浓度计算部133计算出的生物标记物浓度的信息的方式进行控制。作为具体例，也可以针对超声波图像内的卵巢囊肿的区域，重叠与生物标记物浓度的值相应的颜色、亮度的网格。另外，显示控制部137也可以将基于判定部134的判定结果、与该判定结果相应的警报显示于显示部116。
[0129]
此外，主体110可以由1个设备构成，也可以由经由通信线缆或通信网络连接的多个设备构成。
[0130]
另外，在实施方式中，将照射部101和受光部102设于探针100侧，将光源111和分光部112设于主体110侧，但也可以将光源111或分光部112或其双方设于探针100侧。
[0131]
另外，在本实施方式中，将照射部101和受光部102设于同一探针，但也可以将它们设于不同的探针。例如，在经阴道用探针上设置受光部102，通过从腹部表面照射光，能够在阴道内接收透过卵巢囊肿的透射光。或者，也可以在经阴道用探针上设置照射部101，通过
从阴道内照射光，在腹部表面接收透过卵巢囊肿的透射光。
[0132]
此外，在本实施方式中，将血红蛋白浓度测定系统与超声波图像生成部件组合，但也可以与mri等超声波图像以外的医用图像生成部件组合。在这种情况下，也可以对由医用图像生成部件生成的医用图像，重叠显示基于本实施方式的系统的血红蛋白浓度的测定结果。
[0133]
另外，在本实施方式中，通过将作为测定结果而得到的血红蛋白浓度与预先设定的截止值进行比较，来判定子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度，但进一步地，也可以与被检体(患者)的年龄、囊肿的大小这样的数据组合来判定恶性度。此外，囊肿的大小可以基于超声波图像或mri图像来测定。例如，在流行病学中，由于已知在患者的年龄为44岁以上、或囊肿的最大直径为84mm以上的情况下，子宫内膜性卵巢囊肿正在癌化的可能性高，因此也可以根据患者的年龄、囊肿的大小来调整截止值。
[0134]
如以上说明，根据本实施方式，通过向表示特定的多个波长下的吸光度与生物标记物的浓度的关系的预先取得的算式，代入通过向生物体组织照射光而取得的特定的多个波长下的吸光度的测定值，由此计算生物标记物的浓度，因此能够定量地、在当场非侵袭地且高精度地对生物体组织中保持的液体中的生物标记物的浓度进行测定。另外，由于上述算式预先取得，因此能够迅速且实时地进行测定。进而，对于被检体来说，由于能够以非拘束的方式、无痛或减痛且非查血地测定生物标记物的浓度，因此也能够进行身体负担较少的检查。
[0135]
另外，根据本实施方式，在对囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定的情况下，由于使用从580nm、590nm、640nm、680nm、762nm、876nm、900nm、932nm、958nm、968nm、978nm、1095nm的12个波长中选择的2个以上的波长，因此能够取得高精度地反映血红蛋白浓度、并且不易受到存在于囊肿液的周围的间质细胞或内脏脂肪等生物体组织的厚度、组成、含水率、以及光路长度的不同等因素的影响的光信号。因此，能够与间质细胞的厚度、组成等的差异无关地，高精度地测定血红蛋白浓度。进而，由于上述12个波长是从可见光到近红外光的波长区域，因此能够进行安全性高的检查。
[0136]
另外，根据本实施方式，由于能够使用从上述12个波长中选择的2个以上的波长来测定血红蛋白浓度，因此能够通过组合峰值波长不同的多个led来构成光源。也就是说，能够提高对光学系统的设计的自由度。
[0137]
在此，在本实施方式中，基于使用模拟囊肿的测定来构建多元回归式。因此，在生物体内对囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定的情况下，通过使用该多元回归式，能够降低间质细胞或内脏脂肪等组织的影响。但是，生物体内、进而被检体(患者)的体温等与实验室处于不同的环境。并且，难以在实验室中再现各个被检体的生物体内的环境，并基于使用了这样的环境下的模拟囊肿的测定来构建多元回归式。在这一点上，由于可见光比较不易受到温度的影响，因此通过在使用模拟囊肿进行的测定、以及被检体的生物体内的测定中使用可见光和近红外光或仅使用可见光，能够降低温度等环境的不同对测定值造成的影响。由此，基于通过使用模拟囊肿的测定而得到的多元回归式，能够在生物体内稳定地测定囊肿液中的血红蛋白浓度。
[0138]
另外，根据本实施方式，由于能够使用至少2个波长下的吸光度来测定血红蛋白浓度，因此运算负荷小。因此，即使在使用与民生用品的个人计算机相同程度的规格的设备的
情况下，也能够高速地得到测定结果。因此，能够实现系统的小型化、制造成本及运转成本的降低。
[0139]
另外，根据本实施方式，由于能够在当场非侵袭地高精度地对卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定，因此通过参照预先与血红蛋白浓度建立了关联的子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的分类或截止值，能够简便且非侵袭地、频繁地以高准确度来判定恶性度。因此，对于被诊断为子宫内膜性卵巢囊肿的患者，减少尽管卵巢囊肿目前并未癌化但考虑到将来会癌化的可能性而摘除卵巢这样的无用的手术，具有能够减轻患者的身体、经济负担的可能性。
[0140]
另外，根据本实施方式，在判定子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度时，不需要考虑造影剂的副作用、x射线的辐射。另外，在本实施方式中，由于测定时间为毫秒级，因此即使在使用包含紫外线的光源的情况下，对生物体造成的影响也少。因此，患者的身体负担少，能够频繁进行检查。
[0141]
另外，根据本实施方式，能够不使用mri等大型的设备，简便且迅速地判定子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度。因此，能够应用于小规模的诊所中的诊查或定期诊查的检查。特别是，通过使用图5所例示的血红蛋白浓度测定系统，能够自动进行从血红蛋白浓度的测定到恶性度的判定。因此，存在增加治疗计划的变化的可能性，例如进行与过程观察或判定结果相应的给药治疗，在需要的阶段实施适当的外科治疗等。
[0142]
此外，本实施方式中说明的子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的判定方法并非实现子宫内膜性卵巢囊肿是否正在癌化的确定诊断的方法。子宫内膜性卵巢囊肿是否正在癌化的确定诊断在病理组织学上进行判断。
[0143]
(实施例)
[0144]
基于针对模拟卵巢囊肿的模拟生物体样品(以下，称为模拟囊肿)的透射光的分光光谱，制作在血红蛋白浓度的计算中使用的算式，进行了验证使用该算式计算的血红蛋白浓度的精度的实验。
[0145]
实施例1-1
[0146]
(1)制作试样(模拟囊肿)
[0147]
通过将血红蛋白粉末(sysmex株式会社制造，溶血血红蛋白)用纯水溶解来调制血红蛋白水溶液。血红蛋白浓度为0.0g/dl(仅纯水)、0.5g/dl、1.0g/dl、2.0g/dl、3.0g/dl、4.0g/dl的6种。此外，这些浓度是作为子宫内膜性卵巢囊肿的恶性度的截止值的血红蛋白浓度2.0g/dl的周边的浓度范围。血红蛋白浓度使用血液分析仪(sysmex株式会社制造，型号：xn-330)进行实测。
[0148]
在一次性的聚苯乙烯反应杯(biorad公司制造，内部尺寸10mm
×
10mm
×
45mm)及2种大小的玻璃反应杯(东京硝子器械株式会社制造，内部尺寸10mm
×
10mm
×
45mm、20mm
×
10mm
×
45mm)内分别注入各浓度的血红蛋白水溶液4ml，用封口膜密封。进而，将封入有血红蛋白水溶液的容器横倒，用猪肉包裹，由此制作模拟囊肿。猪肉的厚度在与光纤(后述说明)接触的部分为5mm和10mm的2种。作为试样，对于上述6种血红蛋白浓度，准备猪肉的厚度为2种、容器为3种的共计36种模拟囊肿。
[0149]
(2)对模拟囊肿照射光及取得吸光度
[0150]
将近红外线用的2根光纤(滨松光子株式会社制造，型号：a7969-08as和a9763-01)
以顶端面彼此为同一平面且中心间距离为18mm的方式平行地排列，使用光纤支架(thorlabs公司制造，adasmab2)进行固定。然后，以2根光纤的顶端面与载置于试样台的模拟囊肿接触的方式，调整光线支架和试样台的位置，将光纤支架和试样台固定于光学试验台，以使得测定中光轴不偏移，由此设置光学系统。
[0151]
另外，在一方的光纤(a9763-01)的后端部连接卤素灯(滨松光子株式会社制造，high power uv/vis，型号：l10290)作为光源，在另一方的光纤(a7969-08as)的后端部连接分光器(滨松光子株式会社，型号：c9405cb)。进而，加工黑色的聚丙烯的板材制作暗箱，覆盖测定光学系统，以使得不会从外部进入阳光或照明等多余的光。
[0152]
图6是示意性地表示上述测定光学系统的俯视图。通过使2根光纤201、202的顶端面与模拟囊肿200接触，从一方的光纤201的顶端面射出的光入射到模拟囊肿200的内部。该光在模拟囊肿200内被反射，其反射光的一部分入射到另一方的光纤202的顶端面。入射到该光纤202的光包含与模拟囊肿200内的容器203中容纳的液体相关的信息。此外，在图6中，将暗箱204以单点划线表示。另外，在实际进行测定时，为了防止污垢，用食品用的保鲜膜覆盖模拟囊肿。
[0153]
首先，在接通光源和分光器的电源而通电30分钟以上后，在试样台上不载置任何物体，在覆盖暗箱的状态下取得分光光谱，测定各波长下的光强度i0。接着，将模拟囊肿载置于试样台而取得分光光谱，测定各波长下的光强度i1。测定点(波长)是根据分光器的规格在434nm～1144nm中可检测的1025点的波长。然后，按照朗伯-比尔定律，由光强度i0和光强度i1计算各波长下的吸光度。对于浓度6种、厚度2种、容器3种的模拟囊肿分别进行4次，共计进行144次这样的测定。
[0154]
图7是表示在各次测定中得到的分光光谱的二次微分的图表。作为二次微分，采用savitzky-golay法。在此，分光光谱的二次微分中原光谱的显著差成为向下的峰而显现。如图7所示，在本实施例中，在580nm、590nm、640nm、680nm、762nm、876nm、900nm、932nm、958nm、968nm、978nm、1095nm的12个波长的位置，观察到明显不是噪声的峰。认为这些峰是表征模拟囊肿中的血红蛋白浓度的峰。
[0155]
(3)制作及验证回归式
[0156]
在通过上述测定得到的144次的测定结果(各次为1025点的波长下的吸光度)中，随机提取30次的测定结果并除去，使用剩余的114次的测定结果来进行回归分析，由此取得回归式。作为回归分析，将1025点的所有波长下的吸光度作为说明变量，将用血液分析仪进行实测而得到的血红蛋白浓度作为响应变量，进行作为多变量分析的一种的pls分析。
[0157]
通过将被除去的30次的测定结果(同上)分别代入到所取得的回归式，来计算血红蛋白浓度。然后，求出通过代入到回归式而计算出的血红蛋白浓度与通过用血液分析仪直接测定血红蛋白水溶液而得到的血红蛋白浓度的相关性。
[0158]
图8是表示通过血液分析仪直接测定出的血红蛋白的浓度(以下，称为直接测定浓度)与根据回归式得到的血红蛋白的测定浓度(以下，称为计算浓度)的相关性的图表。基于血液分析仪的直接测定浓度与基于回归式的计算浓度的相关系数为r＝0.91，在两者之间确认到高相关性。由此可知，能够不从肉中取出而高精度地测定被肉包裹的模拟囊肿内部的水溶液中的血红蛋白浓度。另外，可知即使对于肉的厚度、反应杯的大小不同的各种模拟囊肿，也能够制作统一的回归式来计算血红蛋白浓度。
[0159]
在此，罹患子宫内膜性卵巢囊肿的患者在细胞的厚度、内脏脂肪或肌肉组织的密度、肿瘤的大小等方面存在个体差异。在本实施例的测定方法中，对于这样各种条件不同的患者，能够应用统一的回归式来测定卵巢囊肿内的囊肿液中的血红蛋白浓度，可以说是通用性极高的测定方法。
[0160]
实施例1-2
[0161]
使用通过上述实施例1-1中的实验而得到的测定结果，与实施例1-1同样地进行回归分析而取得回归式，并通过该回归式计算血红蛋白浓度。但是，作为说明变量，替代1025点的波长而使用在分光光谱的二次微分(参照图7)中观察到显著的向下的峰的580nm、590nm、640nm、680nm、762nm、876nm、900nm、932nm、958nm、968nm、978nm、1095nm的12个波长下的吸光度。
[0162]
图9是表示通过血液分析仪直接测定出的血红蛋白的浓度(直接测定浓度)与通过使用12个波长下的吸光度的回归式计算出的血红蛋白的测定浓度(计算浓度)的相关性的图表。基于血液分析仪的直接测定浓度与基于回归式的计算浓度的相关系数为r＝0.88。像这样，即使在将说明变量限定为上述12个波长下的吸光度的情况下，在基于血液分析仪的血红蛋白的直接测定浓度与基于回归式的血红蛋白的计算浓度之间也确认到良好的相关性。
[0163]
实施例1-3
[0164]
使用通过上述实施例1-1中的实验而得到的测定结果，与实施例1-1同样地进行回归分析而取得回归式，并通过该回归式计算血红蛋白浓度。但是，作为说明变量，仅使用在分光光谱的二次微分(参照图7)中观察到显著的向下的峰的12个波长中的900nm和968nm这2个波长下的吸光度。
[0165]
图10是表示通过血液分析仪直接测定出的血红蛋白的浓度(直接测定浓度)与通过使用2个波长下的吸光度的回归式计算出的血红蛋白的测定浓度(计算浓度)的相关性的图表。即使在将说明变量限定为上述2个波长下的吸光度的情况下，基于血液分析仪的直接测定浓度与基于回归式的计算浓度的相关系数为r＝0.89，在两者之间也确认到良好的相关性。
[0166]
实施例1-4
[0167]
使用通过上述实施例1-1中的实验而得到的测定结果，与实施例1-1同样地进行回归分析而取得回归式，并通过该回归式计算血红蛋白浓度。但是，作为说明变量，使用在分光光谱的二次微分(参照图7)中观察到显著的向下的峰的580nm、590nm、640nm、680nm、762nm、876nm、900nm、932nm、958nm、968nm、978nm、1095nm的12个波长中的任意2个以上的波长下的吸光度。
[0168]
图11是表示用于回归式的制作的吸光度的波长、基于该回归式的血红蛋白的计算浓度以及基于血液分析仪的血红蛋白的直接测定浓度的相关系数的表。如图11所示，在任意的波长的组合中相关系数均为r＝0.83以上，在两者之间也观察到良好的相关性。由此可知，通过使用上述12个波长中的任意2个以上的波长下的吸光度，能够制作能够高精度地计算血红蛋白浓度的回归式。
[0169]
另外，由于可见光不透过生物体，因此以往在对生物体的分光测定中全部使用近红外光，但如图11所示，可知即使在仅使用可见光或使用可见光和近红外光的情况下，也能
得到与仅使用近红外光的情况同等或其以上的精度。
[0170]
实施例2-1
[0171]
(1)制作试样(模拟囊肿)
[0172]
准备由接受了卵巢摘除手术的9名患者提供的样本(囊肿液)。使用血液分析仪(sysmex株式会社制造，型号：xn-330)对这些样本的血红蛋白浓度进行实测，为0.1g/dl～3.8g/dl的范围。另外，将来自人的白蛋白(nacalai tesque株式会社制造)溶解于磷酸缓冲生理盐水的溶解液(白蛋白浓度5.0g/dl)制成血红蛋白浓度0.0g/dl的空白，准备共计10种样本。
[0173]
与实施例1-1同样，在一次性的聚苯乙烯反应杯(biorad公司制造，内部尺寸10mm
×
10mm
×
45mm)内分别注入4ml的这些样本，用封口膜密封，并用猪肉包裹，由此制作模拟囊肿。猪肉的厚度在与光纤接触的部分为5mm和10mm的2种。作为试样，相对于上述10种样品，准备猪肉的厚度为2种的共计20种模拟囊肿。
[0174]
(2)对模拟囊肿照射光以及取得吸光度
[0175]
与上述实施例1-1同样地设置测定光学系统，对各试样分别进行2次，共计进行40次取得透过模拟囊肿的光的分光光谱而计算吸光度的实验。
[0176]
图12是表示在各次测定中得到的分光光谱的二次微分的图表。如图12所示，在本实施例中也与实施例1-1同样，也在580nm、590nm、640nm、680nm、762nm、876nm、900nm、932nm、958nm、968nm、978nm、1095nm的12个波长的位置观察到特征性的峰。考虑实施例1-1和实施例2-1，认为这些峰不依赖于测定对象的来源，是血红蛋白这样的化学物种特有的峰。
[0177]
(3)制作及验证回归式
[0178]
在通过上述测定得到的40次的测定结果(各次为1025点的波长下的吸光度)中，随机提取10次的测定结果并除去，使用剩余的30次的测定结果来进行回归分析，由此取得回归式。作为回归分析，与实施例1-1同样，进行将1025点的所有波长下的吸光度作为说明变量，将用血液分析仪进行实测而得到的血红蛋白浓度作为响应变量的pls分析。
[0179]
通过将被除去的10次的测定结果(同上)分别代入所取得的回归式，来计算血红蛋白浓度。然后，求出通过代入回归式而计算出的血红蛋白浓度与通过用血液分析仪直接测定样本而得到的血红蛋白浓度的相关性。
[0180]
图13是表示通过血液分析仪直接测定出的血红蛋白的浓度(直接测定浓度)与通过回归式计算出的血红蛋白的测定浓度(计算浓度)的相关性的图表。基于血液分析仪的直接测定浓度与基于回归式的计算浓度的相关系数为r＝0.97，在两者之间确认到高相关性。
[0181]
像这样，根据实施例2-1可知，不仅是血红蛋白水溶液，对于由患者提供的临床样本，也能够不从模拟囊肿取出，即能够非侵袭地且高精度地测定血红蛋白浓度。
[0182]
实施例2-2
[0183]
在从通过上述实施例2-1中的实验而得到的测定结果中除去10次的测定结果后的30次的测定结果中，根据900nm和968nm的2个波长下的吸光度制作校正曲线。然后，通过对该校正曲线应用被除去的10次的测定结果，来计算血红蛋白浓度。图14是表示通过血液分析仪直接测定出的血红蛋白的浓度(直接测定浓度)与通过由pls分析求出的校正曲线计算出的血红蛋白的测定浓度(计算浓度)的相关性的图表。基于血液分析仪的直接测定浓度与
基于校正曲线的计算浓度的相关系数为r＝0.92，在两者之间确认到高相关性。
[0184]
实施例3
[0185]
(1)制作试样(模拟囊肿)
[0186]
与实施例1-1同样，将调整为0.0g/dl(仅纯水)、0.5g/dl、1.0g/dl、2.0g/dl、3.0g/dl、4.0g/dl的6种的血红蛋白水溶液封入聚苯乙烯反应杯(biorad公司制造，内部尺寸10mm
×
10mm
×
45mm)内并用猪肉卷起，由此制作模拟囊肿。通过将肉的厚度设为5mm和10mm的2种，准备共计12种模拟囊肿。
[0187]
(2)对模拟囊肿照射光以及取得吸光度
[0188]
利用在超声波诊断中使用的体腔用探针(经阴道探针)，制作在探针的前端部埋入光纤的实验用探针。图15是示意性地表示在实施例3中使用的探针的前端部(头部)的俯视图。探针210的头部的宽度为21.8mm，在头部的中央设有超声波发送接收部211。对于这样的体腔用探针，以各光纤212、213的顶端面与头部的表面为同一面的方式安装与光源连接的光纤212和与分光器连接的光纤213。光纤212、213的中心间距离为18mm。
[0189]
对于这样的实验用探针，与超声波诊断中的通常的步骤同样地，在前端涂布超声波用凝胶(jex株式会社制造)，覆盖探针盖(不二乳胶株式会社制造)。此外，按照通常的步骤是为了验证是否即使存在因超声波用凝胶和探针盖导致的光的衰减也能够进行光检测。
[0190]
将该实验用探针固定于光学台，与实施例1-1同样，取得在试样台上未载置模拟囊肿的状态下测定出的光强度i0以及在载置有模拟囊肿的状态下测定出的光强度i1。然后，按照朗伯-比尔定律，由光强度i0和光强度i1计算各波长下的吸光度。对于浓度6种、厚度2种的模拟囊肿分别进行3次，共计进行36次这样的测定。
[0191]
(3)制作及验证回归式
[0192]
在通过上述测定得到的36次的测定结果(各次为1025点的波长下的吸光度)中，随机提取9次的测定结果并除去，使用剩余的27次的测定结果来进行回归分析，由此取得回归式。作为回归分析，与实施例1-1同样，进行将1025点的所有波长下的吸光度作为说明变量，将用血液分析仪进行实测而得到的血红蛋白浓度作为响应变量的pls分析。
[0193]
通过将被除去的9次的测定结果(同上)分别代入所取得的回归式，来计算血红蛋白浓度。然后，求出通过代入回归式而计算出的血红蛋白浓度与通过用血液分析仪直接测定血红蛋白水溶液而得到的血红蛋白浓度的相关性。图16是表示通过血液分析仪直接测定出的血红蛋白的浓度(直接测定浓度)与通过回归式计算出的血红蛋白的测定浓度(计算浓度)的相关性的图表。基于血液分析仪的直接测定浓度与基于回归式的计算浓度的相关系数为r＝0.89，在两者之间确认到良好的相关性。
[0194]
像这样，可知即使在未由光学实验用的特殊的光纤支架构成测定光学系统的情况系，通过在体腔用探针上搭载光纤等光学系统，也能够非侵袭地高精度地测定模拟囊肿内的液体的血红蛋白浓度。另外，确认了即使在经由超声波诊断时所使用的超声波用凝胶和探针盖的情况下，也能够在血红蛋白浓度的测定中检测出充分的光量的光。
[0195]
(第2实施方式)
[0196]
图17是示意性地表示本发明的第2实施方式的经阴道探针的侧视图。图18是图17所示的经阴道探针的俯视图。图19是图17的x向视放大图。图20是用于说明超声波图像与光的照射方向的关系的示意图。
[0197]
图17～图19所示的经阴道探针300是主要用于对子宫内膜性卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定的探针，具有：向被检体(患者)的生物体组织发送超声波，并且接收从生物体组织反射的超声波回波的超声波发送接收功能；向生物体组织照射光的功能；以及接收从生物体组织反射的反射光或透过生物体组织的透射光的受光功能。这样的经阴道探针300例如与图5所示的血红蛋白浓度测定系统10的主体110连接而使用，能够构成血红蛋白浓度测定系统的一部分。
[0198]
详细而言，经阴道探针300包括经阴道用的超声波探针310以及能够进行向该超声波探针310的安装及拆卸的光发送接收用的附件320。
[0199]
在超声波探针310中的被插入到阴道内的插入部311的前端部设有超声波发送接收部312，其向生物体组织发送超声波，并且接收从该生物体组织反射的超声波回波。超声波发送接收部312使用以规定的排序排列的多个压电振子构成。超声波发送接收部优选利用从插入部311的前端部发送的超声波呈凸面状地扫描生物体组织。超声波发送接收部312基于从经由线缆313与该超声波探针310连接的主体110发送的驱动用的电信号产生超声波，并且接收从生物体组织反射的超声波回波，将其转换为电信号(超声波接收信号)，并经由线缆313发送到主体110。
[0200]
附件320包括：覆盖在插入部311上的支架321；与主体110的光源111连接的送光用的光导纤维322；向被检体的生物体组织照射经由光导纤维322传输的光的照射部323；接收从生物体组织反射的反射光或透过生物体组织的透射光的受光部324；以及与主体110的分光部112连接，将受光部324所接收到的光传输到分光部112的受光用的光导纤维325。照射部323和受光部324、以及光导纤维322、325的至少一部分安装于支架321。
[0201]
支架321例如由聚氨酯或聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚异戊二烯等具有生物体相容性的树脂材料形成。支架321的原料只要是示出保证被检体的安全性的生物体相容性的材料则没有限定，材料的硬度和颜色没有限制。支架321将照射部323和受光部324以及光导纤维322、325的一部分固定于插入部311，并且以这些光学构件在阴道内不会与生物体组织直接接触的方式进行保护。进而，支架321以照射部323和受光部324的端面不会比超声波发送接收部312的端面突出的方式保持照射部323和受光部324。
[0202]
照射部323例如是在送光用的光导纤维322的端部设置有聚焦透镜等光学系统的照射部，射出从光源传输的包含从可见光到近红外光中的特定的波长成分的光。照射部323以在经阴道探针300被插入到阴道内时，能够向位于规定的方向的生物体组织照射上述光的方式安装于支架321。
[0203]
受光部324例如是在受光用的光导纤维325的端部设置有聚光的集光透镜等光学系统的受光部，接收包含从可见光到近红外光中的特定的波长成分的光。受光部324以在经阴道探针300被插入到阴道内时，能够接收从照射部323射出的光被位于规定的方向的生物体组织反射的反射光或透过该生物体组织的透射光的方式安装于支架321。
[0204]
照射部323和受光部324设于在支架321覆盖于插入部311时，相对于超声波发送接收部312成为规定的位置关系的位置。详细而言，如图20所示，照射部323以向与超声波发送接收部312发送的超声波的扫描面平行的方向射出光的方式设置。另外，受光部324以能够接收从照射部323射出并被生物体组织反射或透过生物体组织而从与上述扫描面平行的方向传播的反射光或透射光的方式设置。由此，能够对作为超声波图像显示的扫描面上的生
物体组织照射光，并接收其反射光或透射光。在此，在本说明书中，与超声波的扫描面平行是指除了光的射出方向(换言之，设于照射部323的光学系统的光轴的朝向)或光的传播方向(换言之，设于受光部324的光学系统的光轴的朝向)相对于扫描面为完全平行的状态之外，也包含在被检体的体内扫描面与射出方向或传播方向为不交叉的程度的大致平行的范围(例如，相对于扫描面的角度为
±5°
程度以内)。
[0205]
另外，在基于超声波发送接收部312的超声波的扫描方式为凸面式的情况下，照射部323也可以以能够向与凸面状的扫描面的中心处的超声波的发送方向平行的方向射出光的方式设置。由此，能够对位于超声波图像的扫描方向上的中心的生物体组织照射光。
[0206]
如图19所示，照射部323和受光部324优选以隔着超声波发送接收部312位于彼此相反侧的方式配置。另外，照射部323和受光部324更优选以连结照射部323的端面和受光部324的端面的线与从超声波发送接收部312发送的超声波的扫描方向正交的方式配置。进而，优选以连结照射部323的端面和受光部324的端面的线通过超声波的扫描线的大致中央的方式配置照射部323和受光部324。通过这样配置照射部323和受光部324，能够向相对于超声波的扫描面大致平行且为超声波的扫描范围的大致中央的方向射出光。由此，如图20所示，能够向超声波图像所拍摄到的卵巢囊肿可靠地照射光，能够取得包含与卵巢囊肿中保持的囊肿液相关的信息的光信号。
[0207]
在此，从对超声波图像所拍摄到的生物体组织照射光并接收其反射光或透射光的观点出发，优选使照射部323和受光部324尽可能接近超声波发送接收部312地配置。另一方面，若照射部323和受光部324的间隔过近，则从照射部323射出的光散射到生物体内的组织中而产生的散射光直接入射到受光部324，受光部324接收到的光信号中的sn比有可能降低。对于这一点，如图19所示，通过在照射部323与受光部324之间隔着超声波发送接收部312，能够使照射部323和受光部324接近超声波发送接收部312并且打开照射部323与受光部324之间的间隔，因此能够抑制受光部324接收到的光信号中的sn比的降低。
[0208]
照射部323与受光部324的中心间间隔优选大致为10mm以上31mm以下。为了抑制从照射部323射出的光的散射光直接入射到受光部324，优选将中心间距离设为10mm以上。在某种程度的范围中，越延长中心间距离，越有可能降低因散射光导致的噪声。另一方面，若延长中心间距离，则经阴道探针300的前端部的尺寸变大，难以对被检体使用，因此优选将中心间距离设为31mm以下，紧凑地抑制外部尺寸。如本实施方式所示，在使用附件320的情况下，考虑经阴道探针300的尺寸，优选将中心间距离设为20mm以上31mm以下。
[0209]
如上述说明，根据本发明的第2实施方式，通过使用超声波发送接收部与光照射部与受光部以规定的位置关系设置的经阴道探针，能够掌握光相对于超声波图像的射出方向，因此用户能够一边观察超声波图像一边向卵巢囊肿所存在的方向可靠地照射光。因此，基于这样照射的光的反射光，能够在该场所非侵袭地且稳定地对卵巢囊肿中保持的囊肿液中的血红蛋白浓度进行测定。
[0210]
另外，根据本发明的第2实施方式，通过对一般的经阴道用的超声波探针310安装附件320，能够廉价且简便地实现能够一边参照超声波图像一边测定囊肿液中的血红蛋白浓度的探针。
[0211]
实施例4
[0212]
(1)制作试样(模拟囊肿)
[0213]
与实施例1-1同样，准备调整为0.0g/dl(仅纯水)、0.5g/dl、1.0g/dl、2.0g/dl、3.0g/dl、4.0g/dl的6种的血红蛋白水溶液。将调整后的血红蛋白水溶液作为封入后述说明的仿真(phantom)模型的被检试样。
[0214]
(2)对模拟囊肿照射光以及取得吸光度
[0215]
如上述第2实施方式中说明的那样，对于原东芝医疗系统株式会社(现佳能医疗系统株式会社)制造的经阴道用的超声波探针(pvu-781vte)，准备安装了设有光的照射部和受光部的附件的经阴道探针。超声波探针与超声波图像诊断装置(xario100s)连接。作为送光用的光导纤维使用thorlbas公司制造的光纤(型号：m29)，作为受光用光导纤维也使用相同的光纤。照射部的端面与受光部的端面的中心间距离设为30mm。关于光源(卤素灯)和分光器，使用与实施例1-1相同的设备。
[0216]
对于这样的经阴道探针，与超声波诊断中的通常的步骤同样地，在前端涂布超声波用凝胶(jex株式会社制造)，覆盖探针盖(不二乳胶株式会社制造)。此外，按照通常的步骤是为了验证是否即使存在因超声波用凝胶和探针盖导致的光的衰减也能够进行光检测。
[0217]
准备设有模仿子宫内膜性卵巢囊肿的卵巢部的女性生殖器的仿真模型，封入被检试样。在仿真模型中设有肥大的卵巢部，在卵巢部的内部封入液体，由此能够同时进行超声波图像的取得以及光学试验。对于这样的仿真模型，取得将上述经阴道探针插入阴部而测定出的光强度i0以及在向卵巢部注入了试样的状态下同样地测定出的光强度i1。然后，按照朗伯-比尔定律，由光强度i0和光强度i1计算各波长下的吸光度。相对于浓度6种、厚度2种的模拟囊肿分别进行6次，共计进行72次这样的测定。卵巢部为长轴50mm、短轴30mm左右的椭圆球，一边确认超声波图像一边对卵巢部照射光而取得信号。
[0218]
(3)制作及验证回归式
[0219]
在通过上述测定得到的72次的测定结果(各次为1025点的波长下的吸光度)中，随机提取15次的测定结果并除去，使用剩余的57次的测定结果来进行回归分析，由此取得回归式。作为回归分析，与实施例1-1同样，进行将1025点的所有波长下的吸光度作为说明变量，将用血液分析仪进行实测而得到的血红蛋白浓度作为响应变量的pls分析。
[0220]
通过将被除去的15次的测定结果(同上)分别代入所取得的回归式，来计算血红蛋白浓度。然后，求出通过代入回归式而计算出的血红蛋白浓度与通过用血液分析仪直接测定血红蛋白水溶液而得到的血红蛋白浓度的相关性。图21是表示通过血液分析仪直接测定出的血红蛋白的浓度(直接测定浓度)与通过回归式计算出的血红蛋白的测定浓度(计算浓度)的相关性的图表。基于血液分析仪的直接测定浓度与基于回归式的计算浓度的相关系数为r＝0.97，在两者之间确认到非常良好的相关性。
[0221]
在此，在使用上述1025波长进行分析的实施例1-1中，照射部的端面与受光部的端面的中心间距离为18mm、相关系数r为0.91。相对于此，认为在本实施例4中，通过延长中心间距离，抑制了在照射部的表面散射的噪声直接入射到受光部的情况，因此相关系数提高。
[0222]
本发明并不限定于以上说明的第1和第2实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够以其他各种方式实施。例如，可以从上述第1和第2实施方式所示的全部构成要素中除去几个构成要素而形成，也可以适当组合上述第1和第2实施方式所示的构成要素而形成。
[0223]
[附图标记说明]
[0224]
10
…
血红蛋白浓度测定系统，100
…
探针，101、323
…
照射部，102、324
…
受光部，103、312
…
超声波发送接收部，110
…
主体，111
…
光源，112
…
分光部，113
…
驱动信号产生部，114
…
超声波信号处理部，115
…
操作输入部，116
…
显示部，120
…
存储部，121
…
程序存储部，122
…
参数存储部，123
…
测定结果存储部，130
…
控制部，131
…
光源控制部，132
…
吸光度取得部，133
…
浓度计算部，134
…
判定部，135
…
扫描控制部，136
…
图像处理部，137
…
显示控制部，200
…
模拟囊肿，201、202、212、213
…
光纤，203
…
容器，204
…
暗箱，210
…
探针，211、312
…
超声波发送接收部，300
…
经阴道探针，310
…
超声波探针，311
…
插入部，313
…
线缆，320
…
附件，321
…
支架，322、325
…
光导纤维。