(57)【要約】  本発明は、混濁媒体１３０，１３２；１８４の画像を形成するための装置であって、画像形成データの取り込みのためのスキャン面１０２；１０４の予め規定された最大領域を光学的にスキャンするための手段１１０；１３４，１３８，１４０，１４２，１４４，１４６と、混濁媒体の外側輪郭の検出のための手段１３４，１３６；２０６，２０８，２１０と、当該光学スキャンを制御して最大領域のうちのサブエリアがスキャンされこれが最大領域よりも小さく外側輪郭をカバーするものとした手段１１２，１２０，１２２とを有する装置に関する。
2009529948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混濁媒体の画像を形成する装置であって、
・画像形成データを取り込むための走査面の予め規定された最大領域を光学的にスキャンするための手段と、
・前記混濁媒体の外側輪郭の検出のための手段と、
・前記最大領域のサブエリアが前記最大領域よりも小さいものとしてスキャンされ前記外側輪郭をカバーするように当該光学走査を制御するための手段と、
を有する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記光学的にスキャンするための手段は、可動の光ファイバと、当該光学スキャンを行うために前記光ファイバを動かすための手段とを有する、装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記光学的にスキャンするための手段は、制御可能なミラーを有する、装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の装置であって、前記光学スキャンに応答して前記混濁媒体から戻される戻り放射線を検出するための手段をさらに有する装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、前記戻り放射線を検出するための手段は、複数の位置において前記戻り放射線の検出をなす複数の検出器を有する、装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記混濁媒体を照射するための第１の光ファイバと、その照射に応答して前記混濁媒体から戻される戻り放射線の検出のための第２の光ファイバとを搬送するための可動ヘッドをさらに有する装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記戻り放射線を検出するための手段は、電荷結合素子センサアレイを有する、装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちいずれか１つに記載の装置であって、当該光学スキャンを行うために連続波又はパルス放射線を用いるよう動作可能であり、主及び／又は副放射線のパルスのパルス形状の時間分解された取り込みのための手段をさらに有する装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のうちいずれか１つに記載の装置であって、主放射線及び／又は前記主放射線とは異なる周波数を有する副放射線を検出するための検出手段をさらに有する装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記光学的スキャンの手段は、反対の２つの方向から当該光学スキャンを行うように適合させられている、装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記光学的にスキャンする手段は、少なくとも２つの異なる方向から前記画像形成データの取り込みを行うために回転可能に実装された少なくとも１つの構成部を有する、装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記混濁媒体を圧縮するための手段をさらに有する装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のうちいずれか１つにの装置であって、走査レーザパルスマンモグラフ装置である装置。
【請求項１４】
混濁媒体の画像を形成する方法であって、
・前記混濁媒体の外側輪郭を検出すること、
・最大スキャン可能領域のうちのサブエリアであって、前記最大スキャン可能領域よりも小さく前記外側輪郭をカバーするサブエリアを光学的にスキャンすること、
を有する方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、反対の方向において当該光学スキャンに応答して前記混濁媒体から戻される放射線を検出することをさらに有する方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の方法であって、前記混濁媒体の輪郭は、電荷結合素子カメラを用いて撮像することによって検出される、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記電荷結合素子カメラは、透過及び／又は戻り放射線を検出するために用いられる、方法。
【請求項１８】
請求項１４ないし１７のうちいずれか１つに記載の方法であって、パルス放射線は、前記光学スキャンのために用いられ、前記戻り放射線及び／又は透過放射線のパルス形状の時間分解された取り込みをさらに有する方法。
【請求項１９】
請求項１４ないし１８のうちいずれか１つに記載の方法であって、当該光学スキャンは、異なる２つの方向から行われる、方法。
【請求項２０】
請求項１４ないし１９のうちいずれか１つに記載の方法であって、主及び副放射線が検出される方法。
【請求項２１】
コンピュータプログラム製品であって、
・混濁媒体の外側輪郭を検出すること、
・最大スキャン可能領域のサブエリアを光学的にスキャンするための光学スキャナを制御し、前記サブエリアを前記最大スキャン可能領域よりも小さく前記外側輪郭をカバーするものとすること、
のための実行可能な命令を有するプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に光学マンモグラフィに限定されない光学画像形成の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許番号６，７１８，１９５Ｂ２及び米国特許番号ＵＳ６，９２２，５８２Ｂ２は、光学画像形成により混濁媒体における異常な領域の場所を突き止めるための方法及び装置を示している。
【０００３】
これら方法は、女性の体の胸を光を用いて検査する光学マンモグラフィに用いることができる。これらの方法は、例えば腫瘍のような異常が明瞭に認識可能となる画像を生成する。これは、とりわけ混濁媒体の画像にマーカを付与することによって達成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の方法及び装置は、S. B. Colak氏らによる"Clinical Optical Tomography and NIR Spectroscopy for Breast Cancer Detection"（IEEE Journal of Selected Tops in Quantum Electronics, Vol. 5, No. 4, July/August 1999）から知られている。この既知の方法及び装置は、生物組織の内部を画像形成するために用いられる。この方法及び装置は、特に、女性又は動物の雌の胸の組織に存在する腫瘍の視覚的位置特定のための生体内胸部検査のための医療診断に用いることができる。この既知の方法によれば、混濁媒体には、様々な照射位置から光が連続的に照射される。その後、それらの照射位置から延びる混濁媒体を通じる種々の光路に沿って伝播された光の強度は、多数の測定位置において測定される。測定されたこれらの強度は、混濁媒体の画像の復元のために用いられる。当該組織を通じた光の減衰の空間的な分布は、この画像において再生される。組織は光を散乱させ吸収するので組織によって光は減衰する。
【０００５】
D. Grosenick氏らの"Time-domain scanning optical mammography: I. Recording and assessment of mammograms of 154 patients"（Phys. Med. Biol. 50(2005) 2429-2449  特にsection 7, pp. 2443-2446）及びRegine Choe氏の"Diffuse optical tomography and spectroscopy of breast cancer and fetal brain"（Dissertation, University of Pennsylvania, 2005）に、同様の技術が開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、混濁媒体の画像を形成する装置であって、・画像形成データを取り込むための走査面の予め規定された最大領域を光学的にスキャンするための手段と、・前記混濁媒体の外側輪郭の検出のための手段と、・前記最大領域のサブエリアが前記最大領域よりも小さいものとしてスキャンされ前記外側輪郭をカバーするように当該光学走査を制御するための手段と、を有する装置が提供される。
【０００７】
光学スキャンのための手段は、光学スキャンシステムにより実現可能であり、外側輪郭の検出のための手段は、検出システムにより実現可能であり、制御のための手段は、制御システムにより実現可能である。
【０００８】
光学スキャンシステムは、適切な光源を有し、或いはこのような光源に結合させられることができる。さらに、光学スキャンシステムは、伝送及び／又は戻り放射線の検出のための１つ又は複数の検出器を有し、これに付加的又は代替的に、このような検出器の１つ又は複数と結合可能である。この光学スキャンシステムは、光学スキャンシステムの光源及び目標側に位置づけられる別個の検出器を有してもよいし有しなくともよい。
【０００９】
光学スキャンは、レーザ光のような光を用いて行われる。「光」なる用語は、本発明の内容では、概して４００ないし１４００ｎｍの間の可視又は赤外の範囲にある波長の電磁放射線を意味するものと理解されたい。混濁媒体は、高度に光散乱する材料からなる物質を意味するものと理解されたい。より具体的には、本発明の内容において、混濁媒体なる文言は、生物組織を意味するものと理解されたい。異常領域は、混濁媒体が何らかの態様又は形態でその周りの領域において当該混濁媒体から逸脱するところの領域を意味するものと理解されたい。より具体的には、本発明の内容において、このような領域は、腫瘍組織を有する領域を意味するものと理解されたい。
【００１０】
本発明は、画像取得のためにＸ線の使用を必要としないので特に有利である。さらに、本発明は、画像取得時間を短縮するという技術的問題を解消するものである。本発明の実施例は、こうした課題及び／又は取得した画像のシャープネス及び／又は空間解像度を向上させるという他の技術的課題を解決するものである。
【００１１】
本発明は、紛れもなく画像形成に関するが人体の治療又は診断に関するものではないことに留意されたい。
【００１２】
本発明の実施例は、胸の外側の輪郭の情報が胸部組織の吸収及び散乱特性の復元も、蛍光造影剤の濃度の復元も大幅に促進するので、特に有利である。さらに、光学スキャンを最大走査可能領域のサブエリアに限定することによって、画像取得時間を大幅に短縮することができる。これは、混濁媒体の外側輪郭は、光学スキャンを、混濁媒体を依然としてカバーするものの当該画像取得について関心のものではない混濁媒体の外側の領域の有効範囲を減少するサブエリアに限定することができるように、光学スキャンが行われる前に検出される、という事実に起因する。画像取得時間の短縮は、動的造影剤の研究についても、そしてデータ取得中における呼吸などによる患者の動きの問題を軽減することについても多大なる利点であり、もってより鮮明な画像を導くものとなる。
【００１３】
さらに、データ取得時間の短縮は、造影剤のウォッシュイン及びウォッシュアウト処理を画像形成するためなどの動的測定に対して特に有利である。データ取得時間の短縮は、このウォッシュイン及び／又はウォッシュアウト期間の間により多くの画像を取得することを可能にする。
【００１４】
本発明の実施例によれば、可動の光ファイバが光学スキャンを行うために用いられる。光ファイバは、ｘｙステッピングモータによるなどして、スキャン位置に移動させられる。可動光ファイバは、測定ヘッドにより搬送されることができる。混濁媒体を照射するために用いられる光ファイバに加えて、測定ヘッドは、戻りの放射線の検出のために複数の光ファイバを搬送することができる。
【００１５】
本発明の実施例によれば、固定された光源及び制御可能なミラーが、光学走査を行うために用いられる。例えば、いわゆるガルバノミラーは、光学走査を行うための制御可能なミラーとして用いられる。これにより、反対の方向における光学走査に応答して混濁媒体から戻る戻り放射線の検出のための電荷結合素子（ＣＣＤ）センサの使用が容易となる。これは、ＣＣＤセンサアレイが移動可能である必要がないので、特に有利である。
【００１６】
本発明の実施例によれば、反対方向における混濁媒体から戻る戻り放射線は、様々な位置において検出される。光源側に位置づけられる検出器は、当該光源からの様々な距離を有する様々な検出位置をカバーするよう構成可能である。これら検出位置は、ＣＣＤセンサアレイ又は別の手段により測定ヘッドにおいて実現可能である。これにより、光源側における検出器のうちの１つに達する前に混濁媒体を通じた様々な経路に沿って移り行く戻り放射線を検出することができる。
【００１７】
本発明の実施例によれば、連続波光又は１ナノ秒以下の光パルスの列が光学走査を行うために用いられる。後者のケースにおいて、戻り放射線及び／又は光学走査に応答して受信される伝達放射線のパルス形状が得られる。パルス形状情報は、それぞれの光子軌道に沿った混濁媒体の反射及び吸収特性についての情報を含むので、画像形成データとして用いられる。
【００１８】
本発明の実施例によれば、混濁媒体を通じる多数の異なる光路をカバーするため、２つの方向、例えば反対の２つの方向から光学走査が行われる。このために、光学スキャナの構成部のうちの少なくとも１つは、光学走査が行われるところからの方向を変えるために光源及び目標プレートに対して回転可能に実装されることができる。
【００１９】
本発明の実施例によれば、混濁媒体から戻り又は混濁媒体を通じて伝達される主放射線及び副放射線が検出される。この主放射線は、光学走査過程において混濁媒体に照射する光を直接の原因とするものである。よって、主放射線は、混濁媒体内における散乱及び吸収によるものである。主放射線は、光源側において主戻り放射線として、目標側において主透過放射線として受信される。副放射線は、例えば蛍光剤の投与の後に、入射源光ビームにより励起される蛍光によるなどして混濁媒体の光子放出によるものである。よって、副放射線は、主放射線とは異なる周波数を有することができる。副放射線はまた、光源側（「副戻り放射線」）及び／又は目標側（「副透過放射線」）においても検出可能である。
【００２０】
本発明の実施例は、レーザ光及び誘起された蛍光の光に係るものの如き主放射線及び副放射線の時間分解された検出を容易にする。主放射線及び副放射線は、投射方向における空間解像度を向上させるよう目標及び光源側の双方において検出される。レーザ光のような光源の拡散反射した入射光及び蛍光の光は、腫瘍のような混濁媒体における構造体の深さに関する情報を含む。何故なら、異なる深さによる信号は、検出器において異なる時間で到達し、異なる時間的形状を有するからである。
【００２１】
本発明の実施例によれば、光源までの異なる距離を持つ複数の検出器は、検出された光によりサンプリングされた組織ボリュームに向けての測定の最大の感度が、当該光源と検出器面との間の間隔の約半分に対応する最大深さを持つ湾曲形状であるようにして、用いられる。複数の検出器を用いることにより、種々の深さを同時にカバーすることができる。
【００２２】
本発明の実施例によれば、本装置は、最大の感度を達成するために光源プレートと目標プレートとの間の中央平面に関して対称である。
【００２３】
他の態様において、本発明は、走査システムのような光学走査のための手段を有する画像形成装置及び画像形成方法であって、連続波又はパルス放射線が光学走査を行うために用いられ、さらに、主及び／又は副放射線の波及び／又はパルスの形状の時間分解された取得のための手段（１２４）をさらに有するものに関する。これは、走査領域の削減のために混濁媒体の外側輪郭の上述した取得とは独立して、或いは当該取得との組み合わせで用いられるようにしてもよい。
【００２４】
他の態様において、本発明は、走査システムのような光学走査のための手段と、光源−目標方向における混濁媒体の厚さを小さくするために光源プレートと目標プレートとの間に配される女性の胸部のような混濁媒体を温和に圧迫するための機械的手段とを有する画像形成装置及び画像形成方法に関する。これは、透過した放射線の強度及びこれに伴う信号対雑音比を大幅に向上させることができるという利点を有する。これは、走査領域の縮減のために混濁媒体の外側の輪郭の上述した取得との組み合わせで用いても用いなくてもよい。
【００２５】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して専ら例示により詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
対応する機能を有する本発明の様々な実施例において示される同様の要素は、以下の詳細な説明をして通して同じ参照数字により指し示されるものである。
【００２７】
図１は、光学マンモグラフィのための如き生物組織の光学的画像形成のための画像形成装置１００を示している。
【００２８】
画像形成装置１００は、光源プレート１０２と目標プレート１０４とを有する。光源プレート１０２及び目標プレート１０４は、女性の胸のような画像形成すべき混濁媒体を受信するための空間を閉じ込めるものである。ここで検討される実施例においては、光源プレート１０２及び目標プレート１０４は、略平行であり、垂直方向に延びる。或いは、光源及び目標プレート１０２，１０４は、水平方向のような他の方向に方向づけられることもできる。プレート１０２と１０４との間の距離は、調整可能なものとすることができる。これにより、女性の十分な快適さを保ちつつ、プレート１０２，１０４の間で胸を優しく押し縮めることを容易にする。当該プレート間の胸部の温和な圧迫は、透過した主及び副放射線のより高い強度につき有利な点があり、胸部は、例えば患者の呼吸又は他の動きなどに起因して思いがけず動いてしまうことの可能性が低いものとなる。
【００２９】
光源プレート１０２は、光源面１０６を規定し、目標プレート１０４は、目標面１０８を規定する。
【００３０】
画像形成装置１００は、様々な周波数のレーザ光源のような１つ又は複数の光源を有する光学スキャナ１１０を備える。この光学スキャナは、画像形成装置１００の光源側に配される。
【００３１】
光学スキャナ１１０は、画像データ取得処理を制御する電子装置１１２に結合される。電子装置１１２は、パーソナルコンピュータのようなコンピュータシステム又は専門の電子システムとすることができる。
【００３２】
光学スキャナ１１０は、電子装置１１２により制御可能であり、これにより、放射線が、予め規定された走査位置のうちのいずれか１つにおいて光源面１０６に達するようにしており、図１には、そのうちの走査位置Ｘ１からＸｎが例示として示されている。光学スキャナ１１０は、ｘｙ平面における走査のために電子装置１１２により制御される。
【００３３】
最大の被走査可能領域は、図１に示されるようなスキャン位置Ｘ１からスキャン位置Ｘｎである。同様に、図１には示されていない光源面１０２における最大のＹスキャン位置がある。説明を容易にするため、そして一般論の限定を伴うことなしで、次の説明は、Ｘ方向のみを指すものである。
【００３４】
画像形成装置１００は、光源及び目標側の双方において検出器を有する。光源検出器は、混濁媒体から反対方向に戻る主及び／又は副戻り放射線の検出の役目を果たすのに対し、目標検出器は、光源から目標側への光子軌道に沿って移り行く主及び／又は副透過放射線の検出のために用いられる。光源及び目標検出器の実施例を、図２ないし図８の実施例についてより詳しく説明する。
【００３５】
電子装置１１２は、光源面１０６及び目標面１０８それぞれに到達する戻り及び透過放射線のデータ取得のために目標及び光源検出器の双方に結合される。
【００３６】
好ましくは、１ナノ秒の光パルスの列が、当該光学走査を行うために用いられる。図１は、光学スキャナ１１０の光源により供給される光パルス１１４を概略的に示しており、光パルス１１４は、走査位置Ｘｉのうちの１つにおいて光源面１０６に達する。
【００３７】
散乱が原因で、光パルス１１４は、光源プレート１０２と目標プレート１０６との間で混濁媒体を通じて移り行くときに相当に伸びたものとなる。さらに、光パルス１１４の形状は、検出された光パルスに寄与する様々な光子軌道に依存して変化させられる。
【００３８】
例えば、光パルス１１６は、光パルス１１４に応答して目標面１０８において検出される。他の光パルス１１８は、これも光パルス１１４に応答して光源面１０６において検出される。目標プレート１０４とプレート１０６との間に配される混濁媒体から戻る光パルス１１６及び１１８は、混濁媒体を通じる異なる光子軌道に起因するので、異なる形状と長さを有する。この点については、図５についてより詳しく説明する。
【００３９】
電子装置１１２は、光源プレート１０２と目標プレート１０４との間に配される混濁媒体の外側輪郭を検出するためのモジュール１２０を有する。この輪郭検出は、光源検出器及び／又は目標検出器から供給される信号を用いて行うことができる。例えば、光源又は目標検出器のうちの１つがＣＣＤセンサアレイを用いて実現される場合、その輪郭の取得のために混濁媒体から画像を得ることができる。
【００４０】
さらに、電子装置１１２は、光学スキャナ１１０を制御するためのモジュール１２２を有する。スキャン制御１２２は、混濁媒体を画像形成するための関心のものではない領域を光学走査処理から排除するために、検出された外側輪郭を用いて行われる。
【００４１】
電子装置１１２は、光パルス１１６及び１１８のような光源及び目標検出器により供給される信号を受信し解析するためのデータ取得モジュール１２４を有する。モジュール１２６は、取得したデータを用いて画像の発生に仕える。
【００４２】
実現形態及び／又は選択された動作モードによっては、モジュール１２６は、目標及び光源側において検出された放射線についての個別画像及び／又は主及び副放射線についての個別画像を生成することができる。或いは、モジュール１２６は、目標及び光源側において取得されるデータ及び／又は主及び副戻り放射線を単一の画像に組み入れることができる。
【００４３】
電子装置１１２は、結果として得られる画像の表示のためのモニタ１２８に結合される。
【００４４】
なお、電子装置１１２の様々なモジュールは、緊密に又は緩やかに結合されることのできる同一又は異なる物理的装置内で実現することができる。特に、電子装置の機能は、相互動作可能でかつ例えばネットワークにより結合される多数の相互動作可能な装置によって実現可能である。
【００４５】
次に、マンモグラフィのための画像形成装置１００の用途を検討する。動作において、第１の女性の胸部１３０は、光源プレート１０２と目標プレート１０４との間に位置づけられる。次に、胸部１３０の外側輪郭が検出される。胸部１３０の外側輪郭は、胸部１３０のｘｙ平面への投影により得ることができる。これは、光源及び／又は目標検出器又は別個のカメラを用いて胸部１３０の画像を撮影することにより行うことができる。
【００４６】
例えば写真をとることにより胸部１３０から得られる画像データは、ｘｙ平面における胸部の外側輪郭の検出を行うために、モジュール１２０に取り込まれる。ｘｙ平面における胸部１３０の投影の外側輪郭は、最大走査可能領域内のサブエリアを規定するための境界設定ラインを提供する。
【００４７】
光学走査処理は、胸部１３０の胸部組織が光源プレート１０２と目標プレート１０４との間に位置づけられる場合にのみスキャンが行われる必要があるので、そのようなサブエリアに限定することができる。換言すれば、ｚ方向に沿うスキャン位置Ｘａ，Ｙａにおいて胸部１３０の胸部組織がない場合、スキャン位置は、当該スキャン位置をスキャンする必要がないものとして当該外側輪郭の外にある。
【００４８】
したがって、モジュール１２２は、ｘｙ平面が関心のスキャン位置においてのみスキャンされるように光学スキャナ１１０を制御する。これにより、特により小さな胸部に対してのデータ取得を行うために必要な時間を大幅に短縮することができる。これは、このデータ取得時間の短縮が、患者の快適さを増加させるので特に有利である。さらに、このデータ取得時間の短縮は、より短い画像データ取込時間の間に、呼吸又はその他のものによるなどして患者が動く可能性が低いので、より鮮明な画像をもたらす。
【００４９】
さらに、データ取込時間の短縮は、造影剤のウォッシュイン及び／又はウォッシュアウト処理を画像形成するなどのための動的な測定に対して特に有利である。データ取込時間の短縮は、このような測定の時間分解能を向上させ、ウォッシュイン及び／又はウォッシュアウト期間においてより多くの画像を取り込むことができる。
【００５０】
光学走査の間、データは、光源及び目標検出器から取り込まれ、電子装置１１２のモジュール１２４により処理される。モジュール１２６は、取り込まれたデータに基づいて１つ又は複数の画像を発生する。これは、目標及び光源光パルス（光パルス１１６及び１１８参照）や蛍光光パルスのパルス形状情報を含む、光源及び目標検出器双方により取り込まれるデータを含みうる。
【００５１】
これにより、２つの周波数に関して同時に動作することのできる目標及び光源検出器が用いられる場合、主放射線及び副放射線の双方につき同時にデータ取り込みを行うことができる。そうでない場合には、２つのデータ取り込みが、主放射線及び副放射線の検出につき順次に行われる。
【００５２】
好ましくは、光学スキャナ１１０は、図１に示されるようなその位置Ａから図１において破線により示されるような別の位置Ｂへ移動可能であるように回転可能に実装される。光学スキャナが位置Ｂに移動したとき、目標側は、光源側となり、逆のときは逆になる。
【００５３】
逆の２つの方向から光学スキャンを行うことは有利である。２つの逆方向からの光学走査を行うことにより、ｚ方向における空間解像度が増大するという利点を奏する。この点については図５についてより詳しく説明する。
【００５４】
図１に示されるように、胸部１３０に対して光学スキャンを行うためのサブエリアは、Ｘ１位置とＸｉ位置との間に限定される。より大きな胸部１３２が画像形成される場合、そのような胸部１３２を光学的にスキャンするためのサブエリアは、Ｘ１位置とＸｊ位置との間に限定される。ここで、ｊ＞ｉである。これは胸部１３２が胸部１３０よりも大きいからである。
【００５５】
なお、固定光源とガルバノミラーのような可動ミラーとは、可動測定ヘッドの代替えのものとして用いることができる。これにより、ＣＣＤカメラにより光源検出器の実現が容易になる。
【００５６】
さらに、光源プレート１０２と目標プレート１０４との間の空間に散乱流体を充填することが有利である。
【００５７】
図１Ｂは、時間領域における光パルス１１６及び１１８の模範的パルス形状を示している。光パルス１１８は、この光パルスピーク１１８に寄与する光子軌道が透過光パルス１１６，１１６´及び１１６´´のものよりも平均で短いので、光パルス１１６，１１６´及び１１６´´の場合よりも迅速にそのピークに達する。
【００５８】
光パルス１１６は、損傷を伴うことなく走査位置のために取り込まれる。光パルス１１６´及び１１６´´は、異なる損傷に対して得られる。図１Ｂは、パルス形状に対するそれぞれの損傷の影響を示している。
【００５９】
図２は、光源測定ヘッド１３４と目標測定ヘッド１３６とを有する画像形成装置１００の実施例を示している。この光源測定ヘッド１３４は、レーザ源１４０，１４２，１４４，１４６，…に対する結合のための光ファイバ１３８を有するものであり、これらレーザ源１４０，１４２，１４４，１４６，…の各々は、異なる周波数を有することができる。
【００６０】
測定ヘッド１３４はさらに、それぞれの検出器１５４，１５６，１５８，…に結合される光ファイバ１４８，１５０，１５２，…を有する。
【００６１】
光ファイバ１４８〜１５２は、種々の光子軌道をカバーするために光ファイバ１３８からの種々の距離を有する。この点については、図５を参照して詳しく説明する。
【００６２】
レーザ源１４０，１４２，１４４，１４６，…は、電子装置１１２によって選択可能かつ制御可能である。検出器１５４，１５６，１５８，…の出力は、光源面１０６に対してデータ取り込みを行うために電子装置１１２に結合される。
【００６３】
目標測定ヘッド１３６は、それぞれの検出器１７０，１７２，１７４，１７６，…に結合される多数の光ファイバ１６０〜１６８を有する。
【００６４】
これら検出器１７０〜１７６の出力は、目標面１０８に対してデータ取り込みを行うために電子装置１１２にも結合される。
【００６５】
測定ヘッド１３４及び１３６の双方は、光源面１０６及び目標面１０８において、それぞれ、ｘｙ方向において移動可能である。例えば、測定ヘッド１３４，１３６の双方は、電子装置１１２により制御されるそれぞれのステッピングモータと結合される。
【００６６】
図３は、図２の測定ヘッド１３４の概略的上面図を示している。他の、例えば２次元構成も可能である。なお、逆の方向に戻る戻り放射線の検出のために用いられる光ファイバ１４８〜１５２は、以下の図５に示されるような異なる光子軌道のカバーのために走査位置に当該レーザ源のうちの１つから当該放射線を案内する光ファイバに対してそれぞれ異なる距離１７８，１８０及び１８２を有するものである。
【００６７】
図４は、図２に示されるような目標側のために用いられる測定ヘッド１３６の概略的上面図を示している。なお、測定ヘッド１３６の光ファイバはＴ形に配置される。Ｔ形にするのは好ましいが、光ファイバを配置するための他の幾何学的形状配置も可能である。
【００６８】
図５は、光源プレート１０２と１０４との間に配される、胸部１３０又は１３２（図１参照）のような混濁媒体１８４を概略的に示している。この混濁媒体１８４は、混濁媒体１８４の残り以外の光散乱性、吸収性及び蛍光性染料摂取パラメータを有する、腫瘍のような異常領域１８６を有する。図５は、走査位置Ｘｉのうちの１つにおいて光パルス１１４（図１参照）が混濁媒体１８４に照射されたときの幾つかの平均光子軌道を示している。光パルス１１４は、走査位置Ｘｉから始まり、画像形成装置１００の光源側から目標側へと延びる光子軌道１８８及び１９０が平均軌道を呈するところの特定の検出器位置において終結する光子軌道の様々な集合をもたらす。平均光子軌道１８８及び１９０に沿って通過するそれぞれの光パルスは、測定ヘッド１３６のような目標検出器によって受信される（図２及び図１の光パルス１１６を参照されたい）。
【００６９】
さらに、光パルス１１４は、平均光子軌道１９２，１９４，１９６に沿って混濁媒体１８４を通じて透過させられる戻り放射線を引き起こす。これら平均光子軌道は、戻り放射線が逆方向、すなわち光源−目標方向とは反対においても受信されるように光源プレート１０２において終結する。この戻り放射線は、図２に描かれているように、例えば測定ヘッド１３４により検出可能である。
【００７０】
これら平均光子軌道１８８〜１９４を介して受信された戻り放射線の光パルスは、異なる長さと形状とを有し、当該光子軌道の異なる平均長さと、光子軌道によりカバーされる混濁媒体１８４の異なる体積とに起因して異なる回数到達する。
【００７１】
図６は、画像形成装置１００の光源及び／又は目標側（検出器１５４，１５６，１５８，…，１７０，１７２，１７４，１７６，…を参照のこと）のために用いられることができる検出器のうちの１つの実施例を示している。以下では、検出器１５４の実施例を、一般概念の限定をすることなしに検討する。検出器１５４は、光ファイバ１４８に結合される第１の光学レンズ１９６を有する。これは図２にも示される。レンズ１９６は、光パルス１１８（図１参照）をフォトダイオード又は光電子増倍管２００上へ焦点合わせするレンズ１９８とは反対にある。光電子増倍管２００の出力は、電子装置１１２（図１及び図２参照）に接続される。
【００７２】
光ファイバ２０２は、レンズ１９６と１９８との間に挿入可能である。フィルタ２０２は、或る特定の周波数範囲内の放射線を透過する。例えば、この周波数範囲は、副放射線であって主放射線でないものの透過を可能にするようなものが選択される。
【００７３】
例えば、レーザ源が主放射線のために用いられる場合、主放射線は、フィルタ２０２により除去されるのに対して、蛍光に起因した放射線の如き副放射線は、光電子増倍管２００により検出されるように透過させられる。よって、図６に示される検出器１５４の実施例は、主及び副戻り放射線に対するデータ取込を順次に行うために有益である。
【００７４】
図７は、主及び副戻り放射線の同時取り込みのための別の実施例を示している。この実施例において、ビームスプリッタ２０４は、レンズ１９６とその反対のレンズ１９８´との間の光路中に配される。
【００７５】
図８は、目標検出器の別の実施例を示している。この検出器は、例えば対物レンズ２０６のような光学フィルタ、光学フィルタ２０２、別の対物レンズ２０８及びＣＣＤセンサアレイ２１０を持つ画像形成光学系を備える。対物レンズ２０６，２０８及びＣＣＤセンサアレイ２１０は、目標サイトにおいてデータ取り込みを行うために電子装置１１２に結合されるＣＣＤカメラを構成する。測定ヘッド（図２の測定ヘッド１３６を参照のこと）ではなくＣＣＤカメラを用いることによって、低コストで動きの伴わない形で多数の検出器位置における並列なデータ取り込みを可能にしている。ＣＣＤカメラを用いたことの他の利点は、外側輪郭の取り込みのために混濁媒体の画像を撮影するために用いてることができる、という点である。
【００７６】
図９は、対応のフローチャートを示している。ステップ３００において、画像形成すべき混濁媒体の外側輪郭が検出される。外側輪郭は、光学走査を行うための境界設定ラインとして用いられる。例えば、図１に示される胸部１３０の画像形成のために、最大Ｘ座標がＸｉであるようにして外側輪郭が検出される。
【００７７】
ステップ３０２において、データ取り込みを行うための波長及び／又はフィルタ組み合わせが設定される。
【００７８】
ステップ３０４において、光学スキャナは、外側輪郭をカバーするサブエリア内の全ての位置をスキャンするよう制御される。Ｘ方向において、そのことは、位置Ｘ１からＸｋ＝Ｉがスキャンされることを意味している。各スキャン位置において、データ取込ステップ３０６が行われる。
【００７９】
光学スキャンの終了後、他の波長及び／又はフィルタ組み合わせは、蛍光の検出のためなどで、連続的スキャンを行うためにステップ３０２において設定可能である。
【００８０】
図１０は、本発明の方法の別の実施例を示している。ステップ４００において、蛍光性造影剤が投与される。患者の体の中で造影剤の分布がなされるのに十分な或る特定の時間の後に、患者は、光源面と目標面との間（図１参照）に患者の胸部を位置づけることによるなどして、ステップ４０２において位置づけられる。ステップ４０４において、胸部輪郭の画像は、当該胸部の外側輪郭、すなわちｘｙ平面内への胸部の投影を検出するために取り込まれる。このステップは、図９の実施例におけるステップ３００に対応する。
【００８１】
ステップ４０６において、散乱流体は、測定タンクに充填される。換言すれば、混濁媒体と同様の光学特性を有する散乱流体は、目標プレートと光源プレートとの間に挟まれた空間の中へ充填される。このことにより、それ自体は従来技術、すなわち上記Choe氏の文献から知られているように、取り込まれたデータに基づいて画像を発生するための画像発生アルゴリズムを簡単にする。
【００８２】
ステップ４０８において、データ取り込みが行われる。これは、図９の実施例におけるステップ３０４及び３０６と同様である。
【００８３】
ステップ４１０において、取り込まれたデータは、１つ又は複数の画像を発生するために処理される。ステップ４１２においてその結果が表示される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１Ａ】本発明の画像形成装置の実施例のブロック図。
【図１Ｂ】透過及び戻り放射線の模範的パルス形状を示す図。
【図２】本発明の画像形成装置の代替実施例の概略的断面図。
【図３】光源側における使用のための測定ヘッドの概略的上面図。
【図４】目標側における使用のための測定ヘッドの概略的上面図。
【図５】混濁媒体を通じる多数の異なる光子軌道を示す概略的断面図。
【図６】主及び副放射線の順次の検出のための検出器の第１の実施例を示す図。
【図７】主及び副放射線の同時検出のための検出器の実施例を示す図。
【図８】検出器としてＣＣＤセンサアレイを用いた本発明の画像形成装置の実施例のブロック図。
【図９】本発明の方法の第１の実施例を示すフローチャート。
【図１０】本発明の方法の第２の実施例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８５】
１００…画像形成装置
１０２…光源プレート
１０４…目標プレート
１０６…光源面
１０８…目標面
１１０…光学スキャナ
１１２…電子装置
１１４…光パルス
１１６…光パルス
１１８…光パルス
１２０…モジュール
１２２…モジュール
１２４…モジュール
１２６…モジュール
１２８…モニタ
１３０…胸部
１３２…胸部
１３４…測定ヘッド
１３６…測定ヘッド
１３８…光ファイバ
１４０…レーザ源
１４２…レーザ源
１４４…レーザ源
１４６…レーザ源
１４８…光ファイバ
１５０…光ファイバ
１５２…光ファイバ
１５４…検出器
１５６…検出器
１５８…検出器
１６０…光ファイバ
１６２…光ファイバ
１６４…光ファイバ
１６６…光ファイバ
１６８…光ファイバ
１７０…検出器
１７２…検出器
１７４…検出器
１７６…検出器
１７８…距離
１８０…距離
１８２…距離
１８４…混濁媒体
１８６…異常領域
１８８…光子軌道
１９０…光子軌道
１９４…レンズ
１９６…レンズ
１９８…レンズ
２００…光電子増倍管
２０２…フィルタ
２０４…ビームスプリッタ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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