(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体部分から取得された熱データを補正する方法であって、
身体部分を記述する非平面状表面の空間表現を得るステップと、
前記非平面状表面上に熱データをマッピングするステップと
を含み、ただし、前記マッピングするステップは、熱放射率補正手順を適用して、それにより前記非平面状表面の前記空間表現と関連付けられた補正された熱データを有する熱空間表現を提供することを含み、前記熱放射率補正手順は、前記非平面状表面上の領域の放射率の差に基づいて推定された身体部分の熱特性を含む、方法。
【請求項２】
前記補正手順を適用することは、前記非平面状表面にわたって放射率値に従って前記熱データを加重することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記放射率値は、前記非平面状表面の領域に対応する少なくとも１つの放射率値を含み、前記少なくとも１つの放射率値は、前記領域の周囲に対応する放射率値とは異なる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの領域は、瘢痕領域、着色領域、乳房の乳頭領域、および母斑からなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記非平面状表面全体の前記補正された熱データの表面積分を計算するステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
身体部分から取得された熱データを処理するためのシステムの作動方法であって、前記表面積分の値に基づいて熱的に区別可能な領域が前記身体部分に存在する可能性を決定するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記可能性の前記決定は、前記表面積分値を基準熱空間表現に対応する少なくとも１つの基準表面積分の値と比較することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記表面を複数の薄切片にスライスするステップをさらに含み、前記非平面状表面全体の表面積分を計算するステップは、各薄切片に対して、前記薄切片全体の前記熱データの表面積分を計算することを含む、請求項５〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記表面積分を計算することは、ヤコビアンを使用して前記表面の形状に基づいて前記熱空間表現におけるピクチャエレメントの値を加重することを含む、請求項５〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
身体部分から取得された熱データを処理するためのシステムであって、
熱データ、および身体部分を記述する非平面状表面の空間表現を得るための入力ユニットと、
前記非平面状表面上に熱データをマッピングするように構成されたプロセッサと
を含み、ただし、前記マッピングすることは、熱放射率補正手順を適用して、それにより前記非平面状表面の前記空間表現と関連付けられた補正された熱データを有する熱空間表現を提供することを含み、前記熱放射率補正手順は、前記非平面状表面上の領域の放射率の差に基づいて推定された身体部分の熱特性を含む、システム。
【請求項１１】
撮像および処理システムであって、
身体部分から熱データを取得するための熱撮像システムと、
前記身体部分を記述する非平面状表面の空間表現を生成するための３次元撮像システムと、
請求項１０に記載の、熱データを処理するためのシステムと
を含む、システム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記非平面状表面にわたって放射率値に従って前記熱データを加重するように構成されている、請求項１０または１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記放射率値は、前記非平面状表面の領域に対応する少なくとも１つの放射率値を含み、前記少なくとも１つの放射率値は、前記領域の周囲に対応する放射率値とは異なる、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その一部の実施形態では熱画像に関し、さらに詳しくは熱画像の解析に関するが、それに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
診断医学における撮像の使用は１９００年代初期に遡る。現在、医師の自由裁量により、硬組織および軟組織の撮像ならびに正常組織および病理組織両方の特徴付けを可能にする、多数の異なる撮像モダリティが存在する。
【０００３】
赤外線撮像は、炎症を識別する目的で、人体における熱的に区別可能な部位を特徴付けるために利用される。赤外線カメラはサーモグラフィ画像として知られる２次元画像を生成する。サーモグラフィ画像は典型的には、対象者の身体から幾つかの赤外線波長範囲のいずれか１つの放射を受け、かつ放射を解析して表面の２次元温度マップを生成することによって得られる。サーモグラフィ画像は、ビジュアル画像および対応する温度データのいずれか一方または両方の形を取ることができる。赤外線サーモグラフィに使用される赤外線カメラからの出力は典型的に、複数の画素データ点を含む画像を提供し、各画素は、カラーコードまたはグレースケールコードを用いて視覚的に表示される温度情報を提供する。温度情報はさらにコンピュータソフトウェアで処理して、全画素またはその部分集合に関連付けられる温度データを平均することによって、例えば画像の平均温度または画像の離散エリアを生成することができる。
【０００４】
サーモグラフィ画像に基づき、医師は部位を診断し、経験および直観に大きく依存しながら、例えば部位に炎症が含まれるか否かを決定する。
【０００５】
米国特許第７０７２５０４号は、２つの可視光カメラ（左右）と組み合わせて２つの赤外線カメラ（左右）を利用する手法を開示している。赤外線カメラは３次元サーモグラフィ画像を提供するために使用され、可視光カメラは３次元可視光画像を提供するために使用される。３次元サーモグラフィ画像および３次元可視光画像は、重畳方式でユーザに対して表示される。
【０００６】
国際特許公開第２００６／００３６５８号は、非サーモグラフィ画像データ取得機能およびサーモグラフィ画像データ取得機能を含むシステムを開示しており、その内容を参照によって本明細書に援用する。非サーモグラフィ画像データ取得機能は非サーモグラフィ画像データを取得し、サーモグラフィ画像データ取得機能はサーモグラフィ画像データを取得する。
【０００７】
米国特許第７２９２７１９号は、生体における１つ以上の熱的に区別可能な物体の有無を決定するためのシステムを開示しており、その内容を参照によって本明細書に援用する。構成された合成画像生成器は、生体の３次元組織領域の非サーモグラフィ３次元データを組織領域のサーモグラフィ２次元データと合成して、３次元組織領域に関連付けられる３次元温度データを生成する。
【０００８】
同じく興味深いのは、物体から３６０゜のデータ抽出を実行する赤外線検出機構と、赤外線検出機構から電気信号を受け取って該信号を３次元プロファイル湾曲面のデータおよび物体の対応する温度分布に統合する信号復号機構とを含む、走査システムを開示している米国特許第６４４２４１９号である。
【０００９】
追加的背景技術は、温度分布の３次元マップの生成を開示している米国特許第６８５０８６２号、および皮膚の様々なエリアにおける体温調節周波数の分布の変化を検出するために解析される、高速時系列の赤外線画像からの乳癌の検出を開示している米国特許第５９６１４６６号を含む。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の一部の実施形態の態様では、身体部分の熱画像を解析する方法を提供する。該方法は、熱画像を表す熱データおよび身体部分の非平面状表面を表し熱データと関連付けられる空間データを有する熱空間表現（ｔｈｅｒｍｏｓｐａｔｉａｌ  ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）を得るステップと、表面全体の熱データの表面積分を計算するステップと、表面積分の値に基づいて熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性を決定するステップとを含む。
【００１１】
本発明の一部の実施形態の態様では、身体部分における腫瘍の進展を監視する方法を提供する。該方法は、（ａ）各々が熱画像を表す熱データおよび身体部分の非平面状表面を表し熱データと関連付けられる空間データを有する、一連の熱空間表現を生成するステップと、（ｂ）各熱空間表現に対し、それぞれの表面全体にわたってそれぞれの熱データの表面積分を計算し、それによって一連の表面積分値をもたらすステップと、（ｃ）表面積分値の少なくとも２つを比較し、かつ腫瘍の大きさが変化しているか否かを評価するために該比較を使用し、それによって腫瘍の進展を監視するステップとを含む。
【００１２】
本発明の一部の実施形態によると、該方法はさらに、腫瘍に破壊処置を適用するステップを含み、比較が、腫瘍の大きさが安定しているかまたは縮小しているかを評価するために使用される。
【００１３】
本発明の一部の実施形態によると、可能性の決定は、表面積分値を基準熱空間表現に対応する少なくとも１つの基準表面積分の値と比較することを含む。
【００１４】
記載した好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、身体部分からの熱発散の量または率を計算するために表面積分値を使用するステップを含む。
【００１５】
本発明の一部の実施形態によると、可能性の決定は、熱発散の量または率を、基準熱空間表現に対応する少なくとも１つの基準表面積分の値を使用して計算された熱発散の量または率と比較するステップを含む。
【００１６】
記載した好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、表面全体の熱データの統計学的モーメントを計算するために表面積分値を使用するステップを含む。
【００１７】
本発明の一部の実施形態によると、可能性の決定は、該統計学的モーメントを基準熱空間表現に対応する少なくとも１つの基準表面積分の値を使用して計算された統計学的モーメントと比較するステップを含む。
【００１８】
記載した好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、表面内の関心領域を画定するステップを含み、関心領域全体で表面積分が計算される。
【００１９】
記載した好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、表面を複数の薄切片にスライスするステップを含み、表面積分は各薄切片に対し個別に計算される。
【００２０】
記載した好適な実施形態のさらに別の特徴によると、該方法はさらに、スライス作業および表面積分の計算を反復的に繰り返すステップを含む。
【００２１】
本発明の一部の実施形態によると、可能性の決定は、様々な薄切片の間の表面積分の値の変化量を計算するステップを含む。
【００２２】
本発明の一部の実施形態によると、可能性の決定は、該変化量を基準熱空間表現全体の少なくとも１つの基準表面積分の変化量と比較するステップを含む。
【００２３】
本発明の一部の実施形態によると、基準熱空間表現は、身体部分と形状が類似している身体部分以外の基準身体部分を記述する。
【００２４】
本発明の一部の実施形態によると、基準熱空間表現は身体部分の履歴データを含む。
【００２５】
本発明の一部の実施形態によると、基準表面積分は、その中に熱的に区別可能な領域が全く無い、身体部分以外の基準身体部分に対応する。
【００２６】
本発明の一部の実施形態によると、身体部分は女性の第１乳房であり、基準身体部分は女性の第２乳房である。
【００２７】
本発明の一部の実施形態によると、身体部分は女性の第１乳房の一部であり、基準身体部分は女性の第２乳房の一部である。
【００２８】
本発明の一部の実施形態によると、空間データは身体部分の近辺組織の表面を表すデータを含み、該方法は、身体部分の表面と近辺組織の表面との間の空間的境界を画定するステップを含む。
【００２９】
本発明の一部の実施形態の態様では、身体部分の熱画像を解析するための装置を提供する。該装置は、熱画像を表す熱データおよび身体部分の非平面状表面を表し熱データに関連付けられる空間データを有する熱空間表現を受け取るための入力ユニットと、表面全体の熱データの表面積分を計算するための積分ユニットと、表面積分の値に関するレポートを発行するための出力ユニットとを備える。
【００３０】
本発明の一部の実施形態の態様では、撮像および処理システムを提供する。該撮像および処理システムは、身体部分の熱空間表現を提供するように動作する熱空間撮像システムと、本明細書に記載する装置とを備える。
【００３１】
本発明の一部の実施形態によると、装置はさらに、表面積分の値を使用して身体部分からの熱発散の量または率を計算するための熱計算器を備える。
【００３２】
本発明の一部の実施形態によると、装置はさらに、表面積分の値を使用して表面全体の熱データの統計学的モーメントを計算するための統計学的モーメント計算器を備える。
【００３３】
本発明の一部の実施形態によると、装置はさらに、表面を複数の薄切片にスライスするためのスライシングユニットを備え、表面積分は各薄切片に対し個別に計算される。
【００３４】
本発明の一部の実施形態によると、空間データは身体部分の近辺組織の表面を表すデータを含み、装置は、身体部分の表面と近辺組織の表面との間の空間的境界を画定するための境界画定ユニットを備える。
【００３５】
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的用語および／または科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および／または材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、限定であることは意図されない。
【００３６】
本発明の実施形態の方法および／またはシステムを実行することは、選択されたタスクを、手動操作で、自動的にまたはそれらを組み合わせて実行または完了することを含んでいる。さらに、本発明の装置、方法および／またはシステムの実施形態の実際の機器や装置によって、いくつもの選択されたステップを、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア、あるいはオペレーティングシステムを用いるそれらの組合せによって実行できる。
【００３７】
例えば、本発明の実施形態による選択されたタスクを実行するためのハードウェアは、チップまたは回路として実施されることができる。ソフトウェアとして、本発明の実施形態により選択されたタスクは、コンピュータが適切なオペレーティングシステムを使って実行する複数のソフトウェアの命令のようなソフトウェアとして実施されることができる。本発明の例示的な実施形態において、本明細書に記載される方法および／またはシステムの例示的な実施形態による１つ以上のタスクは、データプロセッサ、例えば複数の命令を実行する計算プラットフォームで実行される。任意選択的に、データプロセッサは、命令および／またはデータを格納するための揮発性メモリ、および／または、命令および／またはデータを格納するための不揮発性記憶装置（例えば、磁気ハードディスク、および／または取り外し可能な記録媒体）を含む。任意選択的に、ネットワーク接続もさらに提供される。ディスプレイおよび／またはユーザ入力装置（例えば、キーボードまたはマウス）も、任意選択的にさらに提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本明細書では本発明のいくつかの実施形態を単に例示し添付の図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の実施形態を例示考察することだけを目的としていることを強調するものである。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。
【００３９】
【図１Ａ−Ｂ】図１Ａ−Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る熱空間表現の概略図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の一部の実施形態に係る熱空間表現の概略図である。
【００４０】
【図２】図２は、本発明の一部の実施形態に係る身体部分の熱画像を解析するのに適した方法の流れ図である。
【００４１】
【図３Ａ】図３Ａは、熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性を決定する方法の一部の実施形態を示す部分流れ図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性を決定する方法の一部の実施形態を示す部分流れ図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性を決定する方法の一部の実施形態を示す部分流れ図である。
【００４２】
【図４Ａ−Ｆ】図４Ａ−Ｆは、本発明の一部の実施形態に係るスライシング動作の概略図である。
【００４３】
【図５】図５は、本発明の一部の実施形態に係る、身体部分の熱画像を解析するための装置の概略図である。
【００４４】
【図６】図６は、本発明の一部の実施形態に係る撮像および処理システムの概略図である。
【００４５】
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の１つの例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の別の例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の別の例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明の別の例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、本発明の別の例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、本発明の別の例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明のさらなる例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明のさらなる例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明のさらなる例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明のさらなる例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、本発明のさらなる例示的実施形態に係る熱空間撮像システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明は、その一部の実施形態では熱画像に関し、さらに詳しくは熱画像の解析に関するが、それに限定されない。
【００４７】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳しく説明する前に、本発明は、その適用において、下記の説明に示されるか、および／または図面および／または実施例において例示される構成要素および／または方法の組み立ておよび構成の細部に必ずしも限定されないことを理解しなければならない。本発明は他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実行されることが可能である。
【００４８】
本発明の発明者らは、例えば画像が熱的に区別可能な領域の存在を示す可能性を決定する目的で、熱画像の解析を可能にする手法を考案した。熱画像が女性の乳房のような身体部分のものである場合、本実施形態の解析は、下にある組織の特性を抽出するために使用することができる。例えば、熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性の決定は、身体部分が腫瘍のような病理を有するか否かを評価するために使用することができる。
【００４９】
本発明の一部の実施形態に係る解析は、身体部分の表面から得られる表面情報に基づく。一般的に、表面情報は、本明細書でさらに後述する通り、表面積分を計算するために使用される。本発明の一部の実施形態では、表面積分は、熱的に区別可能な領域、例えば腫瘍または炎症が身体部分に存在する可能性に関係する。
【００５０】
体温上昇は一般的に、腫瘍の代謝異常および腫瘍の位置またはその付近の血管の増殖（血管新生）のため、腫瘍に関連付けられる。癌性腫瘍では細胞が早く倍増し、したがってより活発であり、より多くの熱を発生する。これは腫瘍自体と周囲温度との間の温度差を増大させる傾向がある。本実施形態はしたがって癌の診断、特に、限定するわけではないが乳癌の診断に使用することができる。
【００５１】
熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性の決定は表面積分の値に基づいており、２つ以上の方法で行うことができる。例えば表面積分の値を１つ以上の基準表面積分の値と比較することができ、あるいは表面積分の値を、身体部分からの熱発散の量または率の計算、標準偏差のような種々のモーメントの計算等のようなさらなる計算に使用することができる。表面積分を用いる種々の計算の代表例を本明細書で以下に提示する。
【００５２】
解析に使用される表面情報は、熱情報のみならず空間情報をも含む。
【００５３】
空間情報は、３次元ボリュームを少なくとも部分的に取り囲む非平面状表面の幾何学的特性に関するデータを含む。一般的に非平面状表面は、３次元空間に埋め込まれた２次元物体である。形式的には、非平面状表面は、平滑に連結されたコンパクトリーマン２次元多様体によって誘起される距離空間である。理想的には、非平面状表面の幾何学的特性が、例えば勾配および曲率（もしくは他の空間微分またはそれらの組合せ）が、非平面状表面の全ての点に対して明確に提供される。しかしながら、そのような情報にはめったに到達できず、空間情報は、リーマン２次元多様体上の１組の点でありかつ２次元多様体のトポロジーを記載するのに充分な非平面状表面の標本抽出バージョンに対してもたらされる。典型的には、非平面状表面の空間情報は３Ｄ空間表現の縮小バージョンであり、それはポイントクラウドまたはポイントクラウドに基づく３Ｄ再構成（例えば多角形メッシュまたは曲線メッシュ）のいずれかとすることができる。３Ｄ空間表現は、デカルト、球、楕円面、３Ｄ放物、または放物面３Ｄ座標系のような、しかしそれに限定されない３Ｄ座標系を介して表される。
【００５４】
用語「表面」は本明細書では、用語「非平面状表面」の略語として使用される。
【００５５】
空間データは、本発明の一部の実施形態では、画像の形を取ることができる。空間データは表面を表すので、そのような画像は典型的には、身体部位の横方向の広がりを示すことに加えてさらに、撮像装置の位置のような何らかの基準点からの身体部位の相対距離もしくは絶対距離またはそれらの一部分を示す、２次元画像である。したがって、画像は典型的に、必ずしもバルクにではなく、３次元体の非平面状表面に存在する情報を含む。それにもかかわらず、非平面状表面は３次元座標系上に画定することが便利であるので、そのような画像を「３次元画像」と呼ぶことが一般的に受け入れられている。したがって、本明細書全体を通して、かつその後に続く特許請求の範囲において、用語「３次元画像」および「３次元表現」は主として表面エンティティに関係する。
【００５６】
熱情報は、表面から排出される熱または表面によって吸収される熱に関係するデータを含む。表面の異なる部分は通常は異なる量の熱を排出または吸収するので、熱情報は、各々が表面上の領域または点の座標および点または領域に関連付けられる熱的数値（例えば温度、熱エネルギ）を含む１組のタプルを含む。熱情報は可視信号に変換することができ、その場合、熱情報はサーモグラフィ画像の形を取る。用語「サーモグラフィ画像」および熱情報は、本発明の範囲をいかなる形であれ制限することなく、明細書全体を通して互換可能に使用される。特に、異なることを明記しない限り、用語「サーモグラフィ画像」の使用は、熱情報の可視信号への変換に限定されるとみなすべきものではない。例えば、サーモグラフィ画像は、上述した１組のタプルとしてコンピュータ可読媒体のメモリに格納することができる。
【００５７】
身体の表面情報（熱および空間）は典型的には、熱画像を表す熱データおよび表面を表す空間データの両方を含む合成表現の形を取り、熱データは空間データに関連付けられる（すなわち空間データのタプルは熱データの熱関連値に関連付けられる）。そのような表現は熱空間表現と呼ばれる。熱空間表現はデジタルデータ（例えば熱的数量を記載するデジタルデータに関連付けられるタプルのリスト）の形、または画像（例えば熱データに応じてカラーコード化またはグレーレベルコード化された３次元画像）の形を取ることができる。画像の形の熱空間表現を以下、熱空間画像と呼ぶ。
【００５８】
熱空間画像は身体の３Ｄ空間表現上に画定され、３Ｄ空間表現の表面に関連付けられかつ各々が格子上の強度値またはグレーレベルによって表される複数のピクチャエレメント（例えば画素または画素の配列）単位で表面全体に格子状に配列された熱データを有する。異なる強度値の数がグレーレベルの数とは異なることができることは理解される。例えば８ビットディスプレイは２５６の異なるグレーレベルを生成することができる。しかし、原則的に、熱情報に対応する異なる強度値の数はずっと大きくすることができる。代表例として、熱情報が３７℃の範囲に及び、かつ０．１℃の分解能でデジタル化されると仮定する。この場合、３７０の異なる強度値が存在し、グレーレベルを使用すると精度が約１．４分の１に低下する。本発明の一部の実施形態では、熱データの処理は強度値を用いて実行され、本発明の一部の実施形態では、熱データの処理はグレーレベルを用いて実行される。（２重処理のような）２つの組合せも考えられる。
【００５９】
用語「画素」は本明細書では時々、ピクチャエレメントを指す略語として用いられる。しかしこれは、画像の組成の単位を指す用語「ピクチャエレメント」の意味を限定することを意図するものではない。
【００６０】
熱空間表現がデジタルデータの形を取る場合、熱的性質を記述するデジタルデータは、上述の通り、強度に関してまたはグレーレベルに関してどちらでも表現することもできる。デジタル熱空間表現は熱空間画像にも対応することができ、それによって各タプルは画像のピクチャエレメントに対応する。
【００６１】
典型的には、１つ以上のサーモグラフィ画像が３Ｄ空間表現の表面上にマッピングされ、熱空間表現が形成される。３Ｄ空間表現の表面上にマッピングされるサーモグラフィ画像は、３Ｄ空間表現と同一座標系で表現される熱データを含むことが好ましい。任意のタイプの熱データを使用することができる。一実施形態では、熱データは絶対温度値を含み、別の実施形態では、熱データは、各々が例えば表面のそれぞれの点と何らかの基準点との間の温度差に対応する、相対温度値を含む。追加の実施形態では、熱データは局所的温度差を含む。また、上記タイプの温度データの組合せも考えられる。例えば熱データは、絶対温度値および相対温度値などの両方を含むことができる。
【００６２】
典型的には、サーモグラフィ画像の情報は１つ以上の基準マーカにおける熱的状態（例えば温度）をも含むが、それは必須ではない。
【００６３】
３Ｄ空間表現の表面へのサーモグラフィ画像のマッピングは、例えば基準マーカを配置することによって、（例えばサーモグラフィ画像におけるそれらの座標を３Ｄ空間表現におけるそれらの座標と比較することによって）行われ、それによって他の点もマッチングされ、したがって合成熱空間表現が形成される。
【００６４】
任意選択的に、かつ好ましくは、サーモグラフィ画像のマッピングは、熱放射率を考慮する補正手順を伴う。
【００６５】
身体部位の熱放射率は、身体部位の表面から放出される熱放射の量と、身体部位と同一温度を有する黒体から放出される熱放射の量との間の比として定義される無次元量である。したがって、理想化された黒体の熱放射率は１であり、他の全ての物体の熱放射率は０から１の間である。一般的に、物体の熱放射率はその熱吸収率に略等しいと想定される。
【００６６】
補正手順は、関心物体の推定される熱的特性を用いて実行することができる。特に、サーモグラフィ画像は、身体の表面の領域の放射率の差を考慮に入れて、身体を記述する非平面状表面上にマッピングされる。周囲と比較して異なる放射率の値を持つ領域は、例えば瘢痕領域、着色領域、乳房の乳頭領域、母斑とすることができる。加えて、皮膚の色が異なる対象者の放射率値は異なり得る。
【００６７】
本発明の一部の実施形態では、サーモグラフィ画像は、表面の異なる放射率値に従って加重される。例えば熱撮像装置によって取得した情報が温度値またはエネルギ値を含む場合、温度値またはエネルギ値の少なくとも一部分を、身体の表面のそれぞれの領域の放射率値によって割ることができる。当業者は、そのような手順の結果、熱撮像装置によって取得した値より高い有効な温度値またはエネルギ値が得られることを理解されるであろう。異なる領域は異なる放射率値によって特徴付けられるので、加重サーモグラフィ画像は、身体の表面から放出される熱に関してより優れた推定をもたらす。
【００６８】
身体が女性の乳房を含む場合の合成熱空間画像の代表例を図１ａ〜図１ｃに示し、
非平面状表面として図示する３Ｄ空間表現（図１ａ）、平面等温線として図示するサーモグラフィ画像（図１ｂ）、およびサーモグラフィ画像を３Ｄ空間表現の表面上にマッピングすることによって形成された合成熱空間画像（図１ｃ）を示す。図示する通り、熱空間画像の熱データは、一般的に１０２に示す格子上にグレーレベル値として表現される。グレーレベル値による表現は例証を目的とするものであって、制限とみなすべきではないことを理解されたい。上で説明した通り、熱データの処理は強度値を用いて実行することもできる。また、図１ａ〜図１ｃには、任意選択的にマッピングのために使用することができるが必須ではない基準マーカ１０１も示される。
【００６９】
３Ｄ空間表現、サーモグラフィ画像、および合成熱空間画像は、国際特許公開第ＷＯ２００６／００３６５８号、米国特許出願公開第２００１００４６３１６号、および米国特許第６４４２４１９号、第６７６５６０７号、第６９６５６９０号、第６７０１０８１号、第６８０１２５７号、第６２０１５４１号、第６１６７１５１号、第６１６７１５１号、第６０９４１９８号、および第７２９２７１９号に開示されている技術のような、当業界で公知のいずれかの技術で得ることができる。
【００７０】
本発明の一部の実施形態は、方法ステップを実行するためのコンピュータのような有形媒体上に具現することができる。本発明の一部の実施形態は、方法ステップを実行するためのコンピュータ可読命令を含むコンピュータ可読媒体上に具現することができる。本発明の一部の実施形態はまた、有形媒体上のコンピュータプログラムを実行するように、またはコンピュータ可読媒体上の命令を実行するように構成されたデジタルコンピュータ能力を有する電子装置に具現することもできる。本実施形態の方法ステップを実現するコンピュータプログラムは通常、有形配布媒体でユーザに配布することができる。配布媒体から、コンピュータプログラムはハードディスクまたは同様の中間記憶媒体にコピーすることができる。コンピュータプログラムは、コンピュータ命令をそれらの配布媒体またはそれらの中間記憶媒体のいずれかからコンピュータの実行メモリにロードし、本発明の方法に従って作動するようにコンピュータを構成することによって、実行することができる。これらの操作は全てコンピュータシステム技術の熟練者には周知である。
【００７１】
図２は、本発明の一部の実施形態に係る、身体部分の熱画像を解析するのに適した方法の流れ図である。以下の説明または図２の流れ図に現れる幾つかの方法ステップは随意であって、実行しなくてもよいことを理解されたい。
【００７２】
方法はステップ１０で開始され、ステップ１２に続き、そこで身体部分の熱空間表現が得られる。熱空間表現は、記載の通り、熱画像を表す熱データおよび身体部分の非平面状表面を表す空間データを含み、熱データは空間データに関連付けられる。熱空間表現は当該方法によって生成することができ、あるいは熱空間表現を当該方法によってそこから読み出すことのできる別の方法またはシステムによって生成することができる。
【００７３】
任意選択的に、方法はステップ１４に続き、そこで熱空間表現のデータは前処理される。前処理は熱データ、空間データ、または空間データおよび熱データの両方に対して行うことができる。
【００７４】
熱データの前処理は、制限することなく、累乗（例えば２乗）、正規化、エンハンシング、平滑化等を含むことができる。空間データの前処理は、モルフォロジ演算（例えばエロージョン、ディレーション、オープニング、クロージング）、リサイジング演算（拡張、縮小）、パディング演算、等化処理（例えば累積密度等化、ヒストグラム等化を介する）、およびエッジ検出（例えば勾配エッジ検出）のような、しかしそれらに限らない種々の処理演算を用いて、ピクチャエレメントを除去、交換、および補間することを、制限することなく、含むことができる。前処理動作の代表例は後で本明細書に提示する。
【００７５】
0006040263.tif 000002
【００７６】
0006040263.tif 000003
【００７７】
0006040263.tif 000004
【００７８】
本発明の種々の例示的実施形態で、表面積分は身体部分のボリュームによって正規化される。このボリュームは熱空間表現の空間データから計算することができる。
【００７９】
0006040263.tif 000005
【００８０】
0006040263.tif 000006
【００８１】
ひとたび表面積分が計算されると、方法は任意選択的にステップ１８に続き、そこで熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性が、表面積分の値に基づいて決定される。熱的に区別可能な領域は、バルクにまたは身体部分の表面上に存在する３次元領域であり、その熱的性質によってその周囲組織から区別することができる。大まかに言うと、熱的に区別可能な領域は、その空間位置に基づいて予想されるより高いかあるいは低い温度を有する。例えば熱的に区別可能な領域は、その直近の周囲の温度より高いかあるいは低い温度を有することができる。それにもかかわらず、状況によっては、領域はその温度がその周囲組織の温度と同じである場合でも、熱的に区別することができるので、この要件は必ずしも当てはまらない。例えば、周囲組織の温度とは異なる温度を有することが予想される特定の領域について検討する。そのような領域の代表例は、正常な対象者ではその直近の周囲より低い温度を有する乳房の乳頭である。そのような特定の領域がその周囲組織と同一温度を有する場合、その温度が予想温度とは異なるため、熱的に区別可能な領域と宣言される。
【００８２】
本発明の一部の実施形態では、熱的に区別可能な領域は、別の身体部分の同様の領域の温度と異なる温度を有する。例えば身体部分が女性の乳房である場合、一方の乳房における熱的に区別可能な領域は、別の乳房の同様の領域とは異なる温度を有することがあり得る。
【００８３】
熱的に区別可能な領域の存在は、例えば熱的に区別可能な領域の位置における炎症、良性腫瘍、または悪性腫瘍の存在を示すことができる。
【００８４】
方法はステップ２０で終了する。
【００８５】
熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性を決定する方法は複数存在する。ステップ１８を実行するための一部の実施形態を図３ａ〜図３ｃに示す。
【００８６】
一部の実施形態では、表面積分値が１つ以上の基準表面積分の値と比較され、該比較は、熱的に区別可能な領域の存在の可能性を決定するために使用される。典型的には、基準表面積分は熱的に区別可能な領域が存在しない状況を表すが、それは必須ではない。この実施形態を図３ａに示す。
【００８７】
図３ａに示す通り、ステップ１８は、表面積分の値を１つ以上の基準表面積分の値と比較するステップ２２を含む。ステップ２２から方法は決定ステップ２４に続き、そこで方法は、表面積分値が基準表面積分の値より高いか否かを決定する。高い場合、方法はステップ２６に続き、そこで方法は、熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性が高いことを決定する。表面積分値が基準表面積分の値より高くない場合、方法はステップ２８に続き、そこで方法は、熱的に区別可能な領域が存在する可能性が低いことを決定する。可能性は、計算された表面積分と基準表面積分との間の差または比に基づいて数量化する（例えば百分率で表す）こともできる。
【００８８】
基準表面積分は一般的に、ライブラリから得ることができあるいは本実施形態の方法によって構成することのできる、基準熱空間表現に対応する。
【００８９】
基準熱空間表現は、解析される身体部分以外の基準身体部分を記述することができる。例えば基準身体部分は、解析される身体部分と同様の形状の身体部分とすることができる。基準身体部分には熱的に区別可能な領域が欠如していることが好ましいが、必須ではない。身体部分が女性の乳房である場合、基準身体部分は同じ女性の他方の乳房とすることができる。
【００９０】
本発明の一部の実施形態では、基準熱空間表現は身体部分の履歴データを含む。例えば特定の対象者の履歴データが彼または彼女の身体部分における熱的に区別可能な領域の存在を示していない場合、該データを基準として使用することができる。熱空間表現に履歴データを含めることは、該方法が実行される日付以前の日付の基準熱空間表現および／または計算された表面積分を記録することによって達成することができる。この実施形態はまた、疾患の経時的進展を監視するのにも役立てることができる。したがって、例えば表面積分の値が以前の日付のその値より高い場合、該方法は、熱的に区別可能な領域が成長したことを決定することができる。この実施形態はまた、治療の効果を監視するのにも役立てることができる。例えば、悪性腫瘍のある対象者を化学療法で治療するときに、治療の効果を評価するために異なる時期の表面積分の値を計算することができる。特に、腫瘍の大きさの減少は、結果的に表面積分の値の低下をもたらすことができる。
【００９１】
本発明の一部の実施形態では、基準熱空間表現は医用生体工学を利用して得られる。例えば身体部分の形状はコンピュータプログラムを用いて設計することができ、コンピュータシミュレーションを実行して（例えば有限要素技術等を用いて）、基準として使用すべき閾表面積分を決定することができる。
【００９２】
図３ｂは、方法ステップ１８を実行するための別の実施形態を示す。この実施形態では、ステップ１８は、表面全体の標準偏差のような、しかしそれに限らず、統計学的モーメントを計算するために表面積分の値を使用するステップ３０を含む。ステップ３０から方法はステップ３２に続き、そこで統計学的モーメントは基準統計学的モーメントと比較される。基準統計学的モーメントは、上で詳述した通り、基準熱空間表現に対応する１つ以上の基準表面積分を使用して計算することができる。
【００９３】
ステップ３２から、方法は決定ステップ３４に続き、そこで方法は、統計学的モーメントが基準統計学的モーメントより高いか否かを決定する。高い場合、方法はステップ３６に続き、そこで方法は、身体部分に熱的に区別可能な領域が存在する可能性が高いことを決定する。統計学的モーメントが基準統計学的モーメントより高くない場合、方法はステップ３８に続き、そこで方法は、熱的に区別可能な領域が存在する可能性が低いことを決定する。可能性は、統計学的モーメントと基準統計学的モーメントとの間の差または比に基づいて数量化する（例えば百分率で表す）こともできる。
【００９４】
図３ｃは、方法ステップ１８を実行するための別の実施形態を示す。この実施形態では、ステップ１８は、上述の通り身体部分からの熱発散の量または率を計算するために表面積分の値を使用するステップ４０を含む。ステップ４０から方法はステップ４２に続き、そこで熱発散の量または率は基準と比較される。基準は、上で詳述した通り、基準熱空間表現に対応する１つ以上の基準表面積分を用いて計算された基準熱発散とすることができる。例えば身体部分が女性の乳房である場合、基準は、他方の乳房の熱空間表現から計算される熱流束とすることができる。身体が定常熱状態である場合、両方の乳房の健康な組織の対流熱および代謝熱は、略同一であると推定することができ、一方の乳房の計算熱発散と他方の乳房の熱発散との間の比較は、腫瘍または炎症が乳房の一方に存在する可能性を決定するために使用することができる。特に、かなり高い量または率の熱を排出する乳房は、その中に腫瘍を有する可能性が高い。
【００９５】
基準は、他の研究から引用した閾値とすることもできる。例えば健康な乳房組織の熱発生率は、癌性組織における約２９０００Ｗ／ｍ３と比較して、約４５０Ｗ／ｍ３であり、健康な乳房組織の血流速度は、約０．００９ｍｌ／ｓ／ｍｌと比較して約０．０００１８ｍｌ／ｓ／ｍｌである。したがって、癌性組織の存在は結果的に熱の発生を上昇させ、血流による熱対流を上昇させる。健康な乳房と比較して乳房内の癌性領域の熱発生の変化を特徴付ける典型的な比率はＣＶ／Ｃ０Ｖ０によって与えられ、ここでＣは癌性領域の熱変化率であり、Ｃ０は健康な乳房組織の熱変化率であり、Ｖは癌性領域のボリュームであり、Ｖ０は乳房のボリュームである。０．５リットルの乳房に１ｃｍ３の悪性腫瘍が存在する場合、この比は、熱発生を考慮した場合約１０％であり、血流による熱対流を考慮した場合、約１３％である。
【００９６】
本明細書で使用する場合、用語「約」は±１０％を指す。
【００９７】
癌性組織と健康な組織との間のそのような相違は結果的に、健康な乳房と比較して癌性組織を有する乳房からの熱発散に検出可能な変化をもたらす。したがって、本発明の本実施形態では、基準熱流束は、典型的な健康な組織と典型的な癌性組織との間の相違を反映するように選択される予め定められた閾値である。そのような予め定められた閾値の代表例は１０００Ｗ／ｍ３以上である。
【００９８】
ステップ４２から方法は決定ステップ４４に続き、そこで方法は、熱流束が基準熱流束より高いか否かを決定する。高い場合、方法はステップ４６に続き、そこで方法は、熱的に区別可能な領域が身体部分に存在する可能性が高いことを決定する。熱流束が基準より高くない場合、方法はステップ４８に続き、そこで方法は、熱的に区別可能な領域が存在する可能性が低いことを決定する。可能性は、熱流束と基準熱流束との間の差または比に基づいて数量化する（例えば百分率で表す）こともできる。
【００９９】
上述の通り、表面積分の計算は前処理動作を先行させることができる。
【０１００】
本発明の一部の実施形態では、前処理動作は身体部分の表面内の関心領域の画定を含む。これらの実施形態では、表面積分は関心領域に対して計算することができる。２つ以上の関心領域を画定することができ、その場合、表面積分は関心領域毎に別々に計算することが好ましい。関心領域は、例えば高温に関連付けられる表面の一部として画定することができる。そのような関心領域の代表例は、表面上の熱的に区別可能なスポットの周囲の領域である。図１ｃは、熱的に区別可能なスポット２０１を概略的に示す。スポット２０１を取り囲むグレー領域は関心領域と画定することができる。
【０１０１】
本発明の一部の実施形態では、前処理動作は、空間データによって記述される表面を複数の薄切片にスライスすることを含む。これらの実施形態では、表面積分はスライス毎に別々に計算することができる。スライス作業は希望に応じて法線方向（身体から離れる）、平行方向、またはアジマス方向に沿うことができる。身体部分が乳房である実施形態の場合の幾つかのスライス作業を図４ａ〜図４ｆに示す。図４ａ〜図４ｆに示すのは、法線方向に沿った２つの薄切片（図４ａ）、法線方向に沿った３つの薄切片（図４ｂ）、身体に平行な面内の２つの薄切片（図４ｃ〜図４ｄ）、身体に平行な面内の４つの薄切片（図４ｅ）、および身体に平行な面内の６つの薄切片（図４ｆ）である。他のスライス作業を本発明の範囲から除外するものではない。
【０１０２】
スライス作業は２通り以上の仕方で使用することができる。本発明の一部の実施形態では、スライス作業とその後に続く表面積分の計算が繰返し反復され、各計算の結果は他の計算と比較される。そのような比較は、熱的に区別可能な領域の疑いがある薄切片を突き止めるのに役立つことができる。本発明の一部の実施形態では、異なる薄切片の間の表面積分の値の変化量が、必ずしも反復的にではなく、計算される。ひとたび変化量が計算されると、それらは上で詳述した通り、基準熱空間表現全体の１つ以上の基準表面積分の変化量と比較することができる。
【０１０３】
本発明の一部の実施形態では、前処理動作は、表面の１つ以上の空間的境界の画定を含む。例えば空間データが身体部分の近辺組織の表面を表すデータを含む場合、該方法の前処理動作は、身体部分の表面と近辺組織の表面との間に空間的境界を画定することを含むことができる。この実施形態では、近辺組織の表面は、表面積分の計算から除外することが好ましい。
【０１０４】
0006040263.tif 000007
【０１０５】
任意選択的に、温度の累乗（例えばＴ２またはＴ４）を計算し、被積分関数として使用することができる。温度またはその累乗は正規化することもできる。熱量出力表面密度の単位（単位時間当たり単位面積当たりのエネルギ）で被積分関数を提供するために、例えば温度の４乗に身体の放射率εおよびステファン‐ボルツマン定数σを乗算することができる。希望するならば、温度を身体部分のボリュームまたは表面の総面積によって正規化することもできる。
【０１０６】
0006040263.tif 000008
【０１０７】
ここで図５を参照すると、それは、本発明の一部の実施形態に係る、身体部分の熱画像を解析するための装置５０の概略図である。装置５０はデータ処理装置またはコンピュータシステムに実現することができ、上述した方法ステップの１つ以上を実行するために使用することができる。装置５０の種々の構成部品間のデータの流路が図５に矢印で示されている。
【０１０８】
装置５０は、熱空間表現を受け取るための入力ユニット５２と、上で詳述した通り、表面に対して熱データの表面積分を計算する積分ユニット５４とを備える。本発明の一部の実施形態では、装置５０は、上で詳述した通り、表面積分の値を使用して、身体部分からの熱発散の量または率を計算する熱量計算器５６を備える。本発明の一部の実施形態では、装置５０は、上で詳述した通り、標準偏差等のような熱データの統計学的モーメントを計算する統計学的モーメント計算器５８を備える。
【０１０９】
本発明の一部の実施形態では、装置５０は、表面を複数の薄切片にスライスするためのスライシングユニットを備える。これらの実施形態では、積分ユニット５４は、上で詳述した通り、スライシングユニット６０から薄切片を受け取り、各スライス毎に別々に表面積分を計算することが好ましい。
【０１１０】
本発明の一部の実施形態では、装置５０は、身体部分の表面と近辺組織の表面との間に空間的境界を画定する、境界画定ユニット６２を備える。これらの実施形態では、積分ユニット５４は、ユニット６２から薄切片を受け取り、表面積分の計算から近辺組織の表面を除外することが好ましい。
【０１１１】
装置５０は、表面積分の値に関するレポートを発行する出力ユニット６４を備えることが好ましい。任意選択的に、かつ好ましくは、装置５０は、種々の構成部品（積分ユニット５４、熱量計算器５６、および／または統計学的モーメント計算器５８）から得られた結果を解析する、解析ユニット６６を備える。提示を明確にするために、解析ユニット６６へのデータの流れは示されていない。解析ユニット６６は解析の結果を出力ユニット６４に提供し、それはレポートにおける解析の結果を含む。ユニット６６によって実行される解析は、上で詳述した通り、熱的に区別可能な領域が身体部分に存在するという可能性の決定を含むことができる。
【０１１２】
ここで図６を参照すると、それは本発明の一部の実施形態に係る撮像および処理システム７０の概略図である。システム７０は身体部分の熱空間表現を提供する熱空間撮像システム７２と、熱空間表現を解析するための解析装置７４とを備える。解析装置７４の原理および動作は、上述した装置５０の原理および動作と同様である。本発明の一部の実施形態では、装置７４は装置５０である。
【０１１３】
以下の説明は、本発明の種々の例示的実施形態に係る、熱空間表現を得るための技術に関するものである。下述する技術は、上記の方法および装置のいずれによっても使用することができる。
【０１１４】
熱空間表現または画像は、１つ以上のサーモグラフィ画像を取得し、サーモグラフィ画像を３Ｄ空間表現上にマッピングすることによって生成し、得ることができる。
【０１１５】
ここで図７ａを参照すると、それは、本発明の好適な実施形態に係る、熱空間撮像システム１２０の概略図である。図７ａに示す通り、人間２１２の生体２１０またはその一部は、撮像装置２１４の前に位置付けられる。人間２１２は撮像装置２１４に対して立位、座位、または任意の他の適切な姿勢を取ることができる。人間２１２は、エンジンの力によってまたはいずれかの他の適切な力によって典型的にはレール上を移動するプラットフォームを含む位置決め装置２１５によって、撮像装置２１４に対して最初に位置決めされる、後で再位置決めされる。加えて、腫瘍のような熱的に区別可能な物体２１６が、人間２１２の身体２１０内に存在し得る。例えば身体２１０が乳房を含む場合、物体２１６は癌性腫瘍のような乳腺腫瘍であり得る。
【０１１６】
本発明の好適な実施形態では、人間２１２はシャツのような衣服２１８を着用しているかもしれない。好ましくは、衣服２１８は４００〜７００ナノメートルのような可視波長を透過不能であるかまたは部分的に透過可能であるかもしれず、赤外線波長のような可視波長より長い波長を透過可能であるかもしれない。加えて、基準マーク２２０を人間２１２の近くに、好ましくは人間２１２の身体上に直接、かつ身体２１０に近接して配置することができる。任意選択的に、かつ好ましくは、基準マーク２２０は身体２１０に直接取り付けられる。基準マーク２２０は典型的には、以下で記載するように、１片の材料、人間２１２に描かれるマーク、またはいずれかの他のマークを含むことができる。
【０１１７】
撮像装置２１４は典型的には、少なくとも可視波長を感知することのできる少なくとも１つの可視光撮像装置２２２と、赤外線波長、典型的には３〜５マイクロメートルおよび／または８〜１２マイクロメートルの範囲の赤外波長に感応する少なくとも１つのサーモグラフィ撮像装置２２４とを備える。典型的に撮像装置２２２および２２４は上述した基準マーク２２０を感知することができる。
【０１１８】
任意選択的に、可視光撮像装置２２２の前に偏光器２２５を配置することができる。さらなる代替例として、可視波長の少なくとも一部分を遮断することのできるカラーフィルタ２２６を、可視光撮像装置２２２の前に配置することができる。
【０１１９】
典型的に、少なくとも１つの可視光撮像装置２２２は、白黒もしくはカラー静止撮像装置、またはＣＣＤもしくはＣＭＯＳのようなデジタル撮像装置を含むことができる。加えて、少なくとも１つの可視光撮像装置２２２は複数の撮像素子を含むことができ、それらは各々３次元撮像素子とすることができる。
【０１２０】
任意選択的に、かつ好ましくは、撮像装置２１４は、位置決め装置２２７によって人間２１２に対して再配置することができる。さらなる代替例として、撮像装置２２２および２２４の各々も、少なくとも１つの位置決め装置２２８によって人間２１２に対して再配置することができる。位置決め装置２２７は、エンジン、レバー、またはいずれかの他の適切な力を含むことができ、また撮像装置２１４を移動させるためのレールを含むこともできる。好ましくは、再位置決め装置２２８は同様に構成することができる。
【０１２１】
可視光撮像装置２２２およびサーモグラフィ撮像装置２２４によって取得したデータは、通信ネットワーク２３２を介してデータ処理装置２３０に出力され、典型的にはデータ処理装置上で実行されるアルゴリズムによって解析され処理される。結果的に得られたデータは、好ましくは通信ネットワーク２３６を介してデータ処理装置２３０に接続された少なくとも１つのディスプレイ装置２３４に表示することができる。データ処理装置２３０は典型的にはＰＣ、ＰＤＡ、またはいずれかの他の適切なデータ処理装置を含む。通信ネットワーク２３２および２３６は典型的に、インターネットまたはイントラネットのような物理的通信ネットワークを含み、あるいは代替的に、セルラネットワーク、赤外線通信ネットワーク、無線周波数（ＲＦ）通信ネットワーク、ブルートゥース（ＢＴ）通信ネットワーク、またはいずれかの他の適切な通信ネットワークのようなワイヤレスネットワークを含むことができる。
【０１２２】
本発明の好適な実施形態では、ディスプレイ２３４は典型的には、ＬＣＤスクリーン、ＣＲＴスクリーン、またはプラズマスクリーンのようなスクリーンを含む。さらなる代替例として、ディスプレイ２３４は、ユーザの目の前に配置されかつ眼鏡と同様の構造にパッケージされた２つのＬＣＤまたは２つのＣＲＴを含む、少なくとも１つの可視化装置を備えることができる。好ましくは、ディスプレイ２３４は、表示されるモデルのＸ、Ｙ、およびＺ軸に沿って典型的に移動可能でありかつ表示されるデータ内の異なる位置または要素を指し示すために使用することのできる、ポインタ２３８をも表示する。
【０１２３】
ここで図７ｂ〜図７ｆおよび図８ａ〜図８ｅを参照すると、それらは、本発明の種々の例示的実施形態に係る熱空間撮像システム１２０の種々の動作原理を示している。
【０１２４】
最初に図７ｂ〜図７ｆを参照しながら可視光撮像について説明し、後で図８ａ〜図８ｅを参照しながらサーモグラフィ撮像について説明する。図７ｂ〜図７ｆに描かれた可視光画像データ取得は、図８ａ〜図８ｅに描かれたサーモグラフィ画像データ取得の前、後、または同時に実行することができることは理解されるであろう。
【０１２５】
図７ｂ〜ｆを参照すると、身体２１０を含む人間２１２は、撮像装置２１４の前の位置決め装置２１５上で、撮像装置に対して第１位置２４０に位置している。身体２１０の第１画像データは、任意選択的に偏光器２２５を介して、または代替的選択肢としてカラーフィルタ２２６を介して、可視光撮像装置２２２によって取得される。カラーフィルタを使用する利点は、信号対雑音比を改善できることである。例えば特定の色のパターンまたはマークが人間に照射されたときに、カラーフィルタは特定の色だけを透過させるために使用することができ、それによって背景読取が軽減される。加えて、身体２１０が撮像装置２１４に対して少なくとも第２位置２４２に配置されるように、身体２１０の少なくとも第２画像データが可視光撮像装置２２２によって取得される。したがって、第１、第２、および任意選択的にさらなる画像データが身体２１０に対する撮像装置の少なくとも２つの異なる視点から取得される。
【０１２６】
第２相対位置２４２は、図７ｂに示すように位置決め装置２１５を使用して人間２１２を再配置することによって、図７ｃに示すように位置決め装置２２７を使用して撮像装置２１４を再配置することによって、または図７ｄに示すように位置決め装置２２８を使用して撮像装置２２２を再配置することによって、構成することができる。さらなる代替例として、第２相対位置２４２は、図７ｅに示すように２つの別個の撮像装置２１４を使用することによって、または図７ｆに示すように２つの別個の可視光撮像装置２２２を使用することによって構成することができる。
【０１２７】
図８ａ〜図８ｅを参照すると、身体２１０を含む人間２１２が、撮像装置２１４の前の位置決め装置２１５上で、撮像装置に対して第１位置２４４に位置している。身体２１０の第１サーモグラフィ画像データは、サーモグラフィ撮像装置２２４によって取得される。任意選択的に、かつ好ましくは、身体２１０が撮像装置２１４に対して少なくとも第２位置２４２に配置されるように、身体２１０の少なくとも第２サーモグラフィ画像データをサーモグラフィ撮像装置２２４によって取得する。したがって、第１、第２、および任意選択的にさらなるサーモグラフィ画像データが、身体２１０に対するサーモグラフィ撮像装置の少なくとも２つの異なる視点から取得される。
【０１２８】
第２相対位置２４６は、図８ａに示すように位置決め装置２１５を用いて人間２１２を再配置することによって、図８ｂに示すように位置決め装置２２７を用いて撮像装置２１４を再配置することによって、または図８ｃに示すように位置決め装置２２８を用いてサーモグラフィ撮像装置２２４を再配置することによって、構成することができる。さらなる代替例として、第２相対位置２４６は、図８ｄに示すように２つの別個の撮像装置２１４を使用することによって、または図８ｅに示すように２つの別個のサーモグラフィ撮像装置２２４を使用することによって、構成することができる。
【０１２９】
身体２１０の画像データは、身体２１０の完全な画像を構成する複数の細長い帯片を別々に撮像することによって、サーモグラフィ撮像装置２２４によって取得することができる。代替的に、身体２１０の完全な画像がサーモグラフィ撮像装置によって取得され、処理のために画像は複数の細長い帯片またはその他の形状の部分単位でサンプリングされる。さらなる代替例として、身体２１０の撮像は異なる露出時間を用いて実行される。
【０１３０】
撮像装置２１４から得られたサーモグラフィおよび可視光画像データは、次の通り、データ処理装置２３０によって解析しかつ処理することが好ましい。撮像装置２２２から取得された画像データはデータ処理装置２３０によって処理され、あたかも本明細書に完全に記載されているかのように参照によって本明細書に援用する米国特許第６４４２４１９号に記載された方法のような、当業界で周知のアルゴリズムおよび方法を用いて身体２１０の３次元空間表現が形成される。３Ｄ空間表現は基準マーカ２２０の位置を含むことが好ましい（図１ａ参照）。任意選択的に、かつ好ましくは、３Ｄ空間表現は身体２１０の色、色相、および組織テクスチャに関連する情報を含む。撮像装置２２４から取得したサーモグラフィ画像データはデータ処理装置２３０によって処理され、米国特許第６４４２４１９号に記載された方法のような当業界で周知のアルゴリズムおよび方法を用いて、身体２１０のサーモグラフィ３次元モデルが作成される。サーモグラフィ３Ｄモデルは好ましくは基準マーカ２２０を含む（図１ｂ参照）。サーモグラフィ３Ｄモデルは次いで、例えば基準マーカ２２０を位置合わせすることによって、処理装置２３０により３Ｄ空間表現上にマッピングされ、熱空間画像が形成される。
【０１３１】
用語「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの同根語は、「含むが、それらに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」ことを意味する。
【０１３２】
本明細書で使用される場合、単数形態（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の参照物を包含する。例えば、用語「化合物（ａ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）」または用語「少なくとも１つの化合物」は、その混合物を含めて、複数の化合物を包含し得る。
【０１３３】
本開示を通して、本発明の様々な態様が範囲形式で提示され得る。範囲形式での記載は単に便宜上および簡潔化のためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈すべきでないことを理解しなければならない。従って、範囲の記載は、具体的に開示された可能なすべての部分範囲、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値を有すると見なさなければならない。例えば、１〜６などの範囲の記載は、具体的に開示された部分範囲（例えば、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６など）、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値（例えば、１、２、３、４、５および６）を有すると見なさなければならない。このことは、範囲の広さにかかわらず、適用される。
【０１３４】
数値範囲が本明細書で示される場合には常に、示された範囲に含まれる任意の言及された数字（分数または整数）を含むことが意味される。第１の示された数字および第２の示された数字「の範囲である／の間の範囲」という表現、および、第１の示された数字「から」第２の示された数「まで及ぶ／までの範囲」という表現は、交換可能に使用され、第１の示された数字と、第２の示された数字と、その間のすべての分数および整数とを含むことが意味される。
【０１３５】
明確にするため別個の実施形態の文脈で説明されている本発明の特定の特徴が、単一の実施形態に組み合わせて提供されることもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施形態で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで、あるいは本発明の他の記載される実施形態において好適なように提供することもできる。種々の実施形態の文脈において記載される特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしに動作不能である場合を除いては、それらの実施形態の不可欠な特徴であると見なされるべきではない。
【０１３６】
本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更および変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更および変形すべてを包含するものである。
【０１３７】
本明細書で挙げた刊行物、特許および特許出願はすべて、個々の刊行物、特許および特許出願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願で引用または確認したことは本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。節の見出しが使用されている程度まで、それらは必ずしも限定であると解釈されるべきではない。
【図１Ａ−Ｂ】
0006040263.tif 000009
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ−Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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