(57)【要約】本発明は、混濁媒質（４５）の内部を撮像する方法であって：受領体積（２０）内に混濁媒質（４５）を受け容れ；混濁媒質（４５）を通って伝搬できるように選ばれた透過光源からの透過入力光（６５）を、受領体積（１２）中に結合し、ここで該透過入力光（６５）の少なくとも一部は受領体積（１２）中で、前記混濁媒質（４５）とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するよう選ばれたマッチング媒質（５０）を通過し；透過光検出器ユニットを使って、透過光源からの透過入力光（６５）を受領体積（１２）中に結合した結果として、受領体積から出てくる透過出力光を検出するステップを有する方法に関する。本発明はまた、上記方法を使った、混濁媒質（４５）の内部を撮像するシステムおよび医療画像取得システムにも関する。本発明によれば、上記方法、混濁媒質（４５）の内部を撮像するシステムおよび医療画像取得システムは、混濁媒質（４５）の外部に関係するデータを取得できるよう適応されている。この目的は、上記方法がさらに次の追加的なステップを有することにおいて実現される：幾何光源からの幾何入力光（７０、７５、８０）を混濁媒質を含んでいる受領体積（１２）中に結合し、ここで、受領体積（１２）はさらに、該受領体積（１２）中に幾何入力光（７０、７５、８０）を結合させる際に前記混濁媒質（４５）を取り囲む幾何媒質（６０）を含んでおり、前記幾何入力光（７０、７５、８０）と、前記幾何媒質（６０）と前記界面との組み合わせは混濁媒質とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれ；混濁媒質（４５）とその周辺との間のコントラストを検出し；検出されたコントラストを使って混濁媒質（４５）の内部の像を再構成する。
2009516848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混濁媒質の内部を撮像する方法であって：
・受領体積内に混濁媒質を受け容れ；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた透過光源からの透過入力光を、受領体積中に結合し、ここで前記透過入力光の少なくとも一部は受領体積中で、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するよう選ばれたマッチング媒質を通過し；
・透過光検出器ユニットを使って、透過光源からの透過入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から発される透過出力光を検出するステップを有しており、
当該方法がさらに追加的なステップとして：
・幾何光源からの幾何入力光を混濁媒質を含んでいる受領体積中に結合し、ここで、受領体積はさらに、該受領体積中に幾何入力光を結合させる際に前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質を含んでおり、前記幾何入力光と、前記界面との組み合わせは混濁媒質とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれ；
・混濁媒質とその周辺との間のコントラストを、コントラスト光検出器ユニットの使用を通じて検出し；
・検出されたコントラストを使って混濁媒質の内部の像を再構成するステップを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何媒質が幾何入力光に対して実質的に透明であるように選ばれ、幾何入力光と界面との組み合わせが、界面において混濁媒質がその周辺に比して、幾何入力光に対して実質的に不透明であるように選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
幾何媒質が、前記透過光について、混濁媒質とその周辺との間の境界効果を軽減する光学的属性をもつマッチング媒質である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何入力光が幾何媒質中に含まれる蛍光剤を励起するよう選ばれる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
幾何媒質が、前記透過光について、混濁媒質とその周辺との間の境界効果を軽減する光学的属性をもつマッチング媒質である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
透過入力光と幾何入力光が同じである、請求項１、２、４または５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
混濁媒質とその周辺の間の界面にコントラスト向上物を受け容れることによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるステップをさらに有する、請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記コントラスト向上物が幾何入力光を少なくとも部分的に反射するよう選ばれる、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記コントラスト向上物が幾何入力光を少なくとも部分的に吸収するよう選ばれる、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記コントラスト向上物が、幾何入力光の少なくとも一部に応答して蛍光を発するよう選ばれる、請求項６記載の方法。
【請求項１１】
混濁媒質の内部を撮像するシステムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源と；
・受領体積中への透過光源からの透過出力光を検出する透過光検出器ユニットとを有しており、
当該システムがさらに、請求項１ないし１０のうちいずれか一項記載の方法を実行するよう：
・受領体積中に結合されるべき幾何入力光を生成する幾何光源と；
・受領体積中に幾何入力光を結合させる際に受領体積中で前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質と；
・幾何入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から発される出力幾何光を検出することによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを検出するコントラスト光検出器ユニットと；
・検出された透過出力光および検出されたコントラストを使って混濁媒質の内部の像を導出する画像再構成ユニットとを有することを特徴とする、
システム。
【請求項１２】
混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるコントラスト向上物をさらに有する、請求項１１記載の、混濁媒質の内部を撮像するシステム。
【請求項１３】
透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットが単一の光検出器ユニット内に含まれる、請求項１１または１２に記載の、混濁媒質の内部を撮像するシステム。
【請求項１４】
医療画像取得システムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源と；
・受領体積中への透過光源からの透過出力光を検出する透過光検出器ユニットとを有しており、
当該医療画像取得システムがさらに、請求項１ないし１０のうちいずれか一項記載の方法を実行するよう：
・受領体積中に結合されるべき幾何入力光を生成する幾何光源と；
・受領体積中に幾何入力光を結合させる際に受領体積中で前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質と；
・幾何入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から発される出力幾何光を検出することによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを検出するコントラスト光検出器ユニットと；
・検出された透過出力光および検出されたコントラストを使って混濁媒質の内部の像を導出する画像再構成ユニットとを有することを特徴とする、
システム。
【請求項１５】
混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるコントラスト向上物をさらに有する、請求項１４記載の、医療画像取得システム。
【請求項１６】
透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットが単一の光検出器ユニット内に含まれる、請求項１４または１５に記載の医療画像取得システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混濁媒質の内部を撮像する方法であって：
・受領体積内に混濁媒質を受け容れ；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた透過光源からの透過入力光を、受領体積中に結合し、ここで該透過入力光の少なくとも一部は受領体積中で、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するよう選ばれたマッチング媒質を通過し；
・透過光検出器ユニットを使って、透過光源からの透過入力光を受領体積中に結合した結果として、受領体積から発される透過出力光を検出するステップを有する方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、混濁媒質の内部を撮像するシステムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源と；
・受領体積中への透過光源からの透過出力光を検出する透過光検出器ユニットとを有するシステムにも関する。
【０００３】
本発明はまた、医療画像取得システムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源とを有する医療画像取得システムにも関する。
【背景技術】
【０００４】
この種の方法、システムおよび医療画像取得システムの実施形態は米国特許第6,327,488B1号から知られている。既知の方法およびシステムは、拡散光断層撮影（diffuse  optical  tomography）を使って、生物組織のような混濁媒質（turbid  medium）の内部を撮像するために使用できる。医療診断では、該方法およびシステムは女性の胸の内部を撮像するために使用されうる。胸のような混濁媒質が受領体積の内部に収容される。透過入力光源からの透過入力光が受領体積中に結合される。ここで透過入力光は、混濁媒質中を伝搬できるように選ばれる。拡散光断層撮影では、400nmないし1400nmの範囲内の波長をもつ透過入力光が典型的には使用される。透過入力光を受領体積中に結合させた結果として受領体積から出てくる透過出力光が検出され、混濁媒質の内部の画像を再構成するために使用される。受領体積中への透過入力光の結合の間、受領体積中に含まれている混濁媒質はマッチング媒質によって囲まれている。このマッチング媒質は、調査対象の混濁媒質の光学的属性と同様の吸収係数などの光学的属性を有する。マッチング媒質は、混濁媒質のその周辺への光学的な結合から生じる光学的な境界効果に対抗し、受領体積内部の混濁媒質のまわりの光学的な短絡を防止するために使用される。光学的な短絡は、受領体積内だが混濁媒質外で十分に散乱および減衰されていない透過出力光が検出されるときに生じる。その場合、不十分に散乱および減衰された検出透過出力光の強度が、混濁媒質の通過によって散乱および減衰された検出透過出力光の強度を矮小化してしまうことがありうる。マッチング媒質が使われる場合には、混濁媒質が受領体積内に含まれることなく、基準測定が実行されうる。
【０００５】
調査対象の混濁媒質の幾何を決定するのがストレートではないということが既知の方法およびシステムの欠点である。画像再構成プロセスは非適切問題である（is  ill-posed）ので、混濁媒質の幾何学的形状に関係するデータを有することが望ましい。非適切問題であるとは、ある検出信号の組について、みな同じ検出信号に当てはまる複数の再構成画像が作成できるということを意味する。この問題への一般的解法は、検査の間にできるだけ多くの情報を集め、その情報をすべて再構成プロセスにおいて使うことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
調査対象の混濁媒質の幾何学的形状に関係するデータを光学的に取得することを可能にすることが本発明の一つの目的である。そうすれば、取得されたデータは冒頭で述べた画像再構成プロセスを改良するために使用できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は、本方法がさらに次のステップを有することにおいて実現される：
・幾何光源からの幾何入力光を混濁媒質を含んでいる受領体積中に結合し、ここで、受領体積はさらに、該受領体積中に幾何入力光を結合させる際に前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質を含んでおり、前記幾何入力光と、前記幾何媒質と前記界面との組み合わせは混濁媒質とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれ；
・混濁媒質とその周辺との間のコントラストを、コントラスト光検出器ユニットの使用を通じて検出し；
・検出されたコントラストを使って混濁媒質の内部の像を再構成する。
【０００８】
本発明は、受領体積中に結合される光と、受領体積中に光が結合されるとき混濁媒質を取り囲む媒質と、受領体積中に光が結合されるときの受領体積内での混濁媒質とその周辺の間の界面との組み合わせが、混濁媒質とその周辺の間のコントラストを作り出すという認識に基づいている。混濁媒質とその周辺の間のコントラストは今度は混濁媒質の外部を検出し、結果として混濁媒質の幾何学的形状に関係する追加的なデータが得られることを可能にする。この追加的なデータは、画像再構成プロセスにおいて使われるべき境界条件を確立する。この境界条件が今度は、特定の組の検出信号に当てはまる可能な画像の数を減らす。可能な画像の全部が追加的なデータによって確立された境界条件を満たすわけではないからである。
【０００９】
本発明に基づく方法のある実施形態は、幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何媒質が幾何入力光に対して実質的に透明であるように選ばれ、幾何入力光と界面との組み合わせが、界面において混濁媒質がその周辺に比して、幾何入力光に対して実質的に不透明であるように選ばれることを特徴とする。この実施形態は、幾何入力光の波長で混濁媒質の外部を直接撮像することを可能にするという利点を有する。
【００１０】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、幾何媒質が、前記透過光について、混濁媒質とその周辺との間の境界効果を軽減する光学的属性をもつマッチング媒質であることを特徴とする。この実施形態は、幾何入力光の波長が透過入力光のために好適な波長範囲外にあることを含意する。結局のところ、透過入力光の波長において、混濁媒質をその周辺から隔てる界面は、この波長についてのマッチング媒質の存在のために識別するのは難しい。この実施形態は、混濁媒質の外部に関係するデータが透過入力光のためのマッチング媒質があっても得られるという利点を有する
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何入力光が幾何媒質中に含まれる蛍光剤を励起するよう選ばれることを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質によって占められていない受領体積内の体積を撮像するための方法を提供することによって、混濁媒質の外部を直接撮像することへの代替を提供するという利点を有する。
【００１１】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、幾何媒質が、前記透過光について、混濁媒質とその周辺との間の境界効果を軽減する光学的属性をもつマッチング媒質であることを特徴とする。この実施形態は、透過入力光のためのマッチング媒質があっても、先の実施形態に基づく蛍光剤の使用を可能にするという利点を有する。
【００１２】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、透過入力光と幾何入力光が同じであることを特徴とする。この実施形態は、単一の光源が、混濁媒質の内部の画像を得ることと、混濁媒質の外部に関係するデータを得ることの両方のために使われることができるという利点を有する。
【００１３】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、本方法がさらに、混濁媒質とその周辺の間の界面にコントラスト向上物を受け容れることによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるステップを有することを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上させられれば、混濁媒質とその周辺との間の界面が、よって混濁媒質の外形がよりよく区別できるという利点を有する。
【００１４】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、前記コントラスト向上物が幾何入力光を少なくとも部分的に反射するよう選ばれることを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質の表面を幾何入力光を少なくとも部分的に反射するコントラスト向上物で覆うことによって、幾何入力光の波長における混濁媒質の表面とその周辺との間のコントラストが向上されるという利点を有する。混濁媒質の外側は、幾何入力光の波長において、可視性がよくなる。
【００１５】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、前記コントラスト向上物が幾何入力光を少なくとも部分的に吸収するよう選ばれることを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させる、前の実施形態に比して代替的な方法を提供するという利点を有する。幾何入力光の波長における混濁媒質の外部の可視性を改善する代わりに、混濁媒質の輪郭とその周辺との間のコントラストが向上される。
【００１６】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、前記コントラスト向上物が、幾何入力光の少なくとも一部に応答して蛍光を発するよう選ばれることを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質の表面を蛍光剤を含むコントラスト向上物で覆うことが、蛍光剤によって発される蛍光の波長において表面の外形の直接的な撮像を可能にするという利点を有する。さらに、混濁媒質の表面または表面近くで反射される光は測定体積を反射前と反射後の二度通過するのに対し、蛍光は測定体積を、混濁媒質から検出位置に向かう際の一度しか通過しない。これは画像再構成をより簡単にする。
【００１７】
本発明の前記の目的はさらに、混濁媒質の内部を撮像するシステムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源と；
・受領体積中への透過光源からの透過出力光を検出する透過光検出器ユニットとを有しており、
当該システムがさらに、前記の実施形態のいずれか一つに基づく方法を実行するよう：
・受領体積中に結合されるべき幾何入力光を生成する幾何光源と；
・受領体積中に幾何入力光を結合させる際に受領体積中で前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質と；
・幾何入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から発される出力幾何光を検出することによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを検出するコントラスト光検出器ユニットと；
・検出された透過出力光および検出されたコントラストを使って混濁媒質の内部の像を導出する画像再構成ユニットとを有することを特徴とするシステムを用いて実現される。
【００１８】
混濁媒質の内部を撮像するシステムは、本発明の方法の先の実施形態のいずれからも恩恵を受ける。
【００１９】
本発明に基づく混濁媒質の内部を撮像する該システムのある実施形態は、混濁媒質の内部を撮像するシステムがさらに、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるコントラスト向上物を有することを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上されれば、混濁媒質とその周辺との間の界面、よって混濁媒質の外形がよりよく区別できるという利点を有する。
【００２０】
本発明に基づく混濁媒質の内部を撮像する該システムのあるさらなる実施形態は、透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットが単一の光検出器ユニット内に含まれることを特徴とする。この実施形態は、別個の透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットの必要がないという利点を有する。
【００２１】
本発明の前記目的はさらに、医療画像取得システムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源と；
・受領体積中への透過光源からの透過出力光を検出する透過光検出器ユニットとを有しており、
当該医療画像取得システムがさらに、前記の実施形態のいずれか一つに基づく方法を実行するよう：
・受領体積中に結合されるべき幾何入力光を生成する幾何光源と；
・受領体積中に幾何入力光を結合させる際に受領体積中で前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質と；
・幾何入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から発される出力幾何光を検出することによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを検出するコントラスト光検出器ユニットと；
・検出された透過出力光および検出されたコントラストを使って混濁媒質の内部の像を導出する画像再構成ユニットとを有することを特徴とするシステムを用いて実現される。
【００２２】
医療画像取得システムは、本発明の方法の先の実施形態のいずれからも恩恵を受ける。
【００２３】
本発明に基づく該医療画像取得システムのある実施形態は、該医療画像取得システムがさらに、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるコントラスト向上物を有することを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上されれば、混濁媒質とその周辺との間の界面、よって混濁媒質の外形がよりよく区別できるという利点を有する。
【００２４】
本発明に基づく該医療画像取得システムのあるさらなる実施形態は、透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットが単一の光検出器ユニット内に含まれることを特徴とする。この実施形態は、別個の透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットの必要がないという利点を有する。
【００２５】
本発明のこれらの側面およびその他の側面は、図面を参照してさらに明らかにされ、説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明に基づく方法のある実施形態を示している。ステップ２００で、混濁媒質が受領体積内に受け容れられる。次に、ステップ２０５で、透過光源によって生成された透過入力光が受領体積中に結合される。該透過入力光は、混濁媒質中を伝搬できるように選ばれる。本方法が女性の胸部の内部を撮像するために使われる本方法のある医療適用では、透過入力光は典型的には400nmないし1400nmの範囲内の波長を有する。透過入力光の少なくとも一部は、受領体積中のマッチング媒質を通過する。マッチング媒質は、混濁媒質とその周辺との間の界面で、混濁媒質のその周辺への光学的な結合から生じる光学的な境界効果を軽減するよう選ばれる。この目的に向け、マッチング媒質は、混濁媒質の対応する光学的特性と実質的に同様の吸収係数などの光学的特性を有する。透過入力光の少なくとも一部は混濁媒質を通過する。透過入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から出てくる透過出力光が、ステップ２１０で、透過光検出器ユニットの使用を通じて検出される。
【００２７】
本発明によれば、幾何光源からの幾何入力光が、混濁媒質を含んだ受領体積中に結合される。ここで、受領体積はさらに、該受領体積中に幾何入力光を結合させる際に前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質を含んでおり、前記幾何入力光と前記幾何媒質と前記界面との組み合わせは、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれる。これはステップ２１５でなされる。のちに論じるように、いくつかの組み合わせが特に有利である。次に、ステップ２２０で、混濁媒質とその周辺との間に生じたコントラストが検出される。ステップ２２５では、検出されたコントラストが混濁媒質の内部の画像を再構成することにおいて使われる。
【００２８】
前述したように、幾何入力光と、幾何媒質と、混濁媒質とその周辺の界面とのいくつかの組み合わせが、混濁媒質とその周辺の間のコントラストを生じるために特に有利である。これについてこれからさらに明らかにする。
【００２９】
第一の特に有利な組み合わせは、幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何媒質が幾何入力光に対して実質的に透明であるように選ばれ、幾何入力光と界面との組み合わせが、界面において混濁媒質がその周辺に比して、幾何入力光に対して実質的に不透明であるように選ばれるというものである。そのような組み合わせを実現する一つの方法は、ステップ２０５で使われるマッチング媒質を、ステップ２０５で使われる透過入力光に対して実質的に透明な幾何媒質で置き換えることである。このようにして、マッチング媒質の使用により除去される、混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な不連続性の少なくとも一部が、改めて導入される。この光学的不連続性は今度は、界面で起こる反射につながる。混濁媒質の表面における反射が十分であれば、このオプションは、混濁媒質の内部の像を得るために使われるのと同じ光源を使っての、混濁媒質の外部の直接撮像を許容する。本方法が女性の胸部の内部を撮像するために使われる本方法のある医療適用では、透過入力光は典型的には400nmないし1400nmの範囲内の波長を有する。この範囲内の波長をもつ透過入力光に対して実質的に透明な好適な幾何媒質の一例は、水である。このオプションは透過入力光を幾何入力光として使うときに特に有利であるが、このオプションは幾何媒質が実質的に透明になり、界面が実質的に不透明になるすべての波長について機能する。本方法が女性の胸部の内部を撮像するために使われる本方法のある医療適用では、幾何媒質として水または水ベースの物質が使用できる。すると、幾何媒質はたとえば青または緑の光に対して実質的に透明になる。その際、同時に、胸部の表面は青または緑の光に対して十分不透明であり、胸部の外部に関係するデータが得られる。明らかに、このオプションは混濁媒質の外部の直接撮像と、混濁媒質の影の像を得てそこから混濁媒質の外部に関係するデータを推定できるようにすることの両方を可能にする。マッチング媒質を幾何媒質で置き換えることにおいて、マッチング媒質は調査対象の混濁媒質に力を加えうるということを理解しておかねばならない。たとえば、マッチング媒質が流体の場合、調査対象の混濁媒質は浮力を経験することになる。明らかに、透過入力光を受領体積に結合するときの混濁媒質の幾何学的形状は、幾何入力光が受領体積中に結合されるときと同じであることが意図される。よって、マッチング媒質の代わりになる幾何媒質は、マッチング媒質と同様の力を混濁媒質に加えなければならない。これを達成する可能な方法は、流体マッチング媒質を同じ密度の流体幾何媒質で置き換えることである。上記で、400nmないし1400nmの波長範囲内で透明な好適な幾何媒質の一例として水を挙げた。マッチング媒質が水より大きな密度をもつ場合、密度を上げるために塩のような物質がその幾何媒質に加えられることができる。幾何媒質が水より低い密度をもつ場合、幾何媒質としては透明な油を使い、油の密度をマッチング媒質の密度に合わせるために必要なら追加的な物質を加えることができる。
【００３０】
第二の特に有利な組み合わせは前記第一の組み合わせの上に構築されるが、今回は幾何媒質は、透過入力光について混濁媒質とその周辺との間の境界効果を減らす光学的属性をもつマッチング媒質である。この第二のオプションでは、幾何媒質はもはや透過入力光に対して透明ではない。したがって、透過入力光および幾何入力光はもはや、第一のオプションにおいてはまだ可能性であったように同じであることはできない。第二のオプションでは、幾何入力光は、透過入力光の波長とは異なる波長をもつ必要がある。しかしながら、第二のオプションでは、混濁媒質の内部に関係するデータと混濁媒質の外部に関係するデータの両方を、マッチング媒質を置き換える必要なしに得ることが可能である。よって、第二のオプションは、既知の方法において従われる測定手順に与える影響が小さい。明らかに、このオプションは混濁媒質の外部の直接撮像と、混濁媒質の影の像を得てそこから混濁媒質の外部に関係するデータを推定できるようにすることの両方を可能にする。本方法が女性の胸部の内部を撮像するために使われる本方法のある医療適用では、透過入力光は典型的には400nmないし1400nmの範囲内の波長を有することはすでに述べた。この波長範囲についての好適なマッチング媒質の例は図２の議論で述べる。この第二の特に有利な組み合わせでは、幾何入力光は透過入力光の波長とは異なる波長をもつ必要がある。これは上で説明した。したがって、第二の特に有利な組み合わせのコンテキスト内での好適な幾何入力光の例は、電磁スペクトルの緑の部分における波長をもつ幾何入力光と、電磁スペクトルの青の部分における波長をもつ幾何入力光である。これらの波長範囲内の光について、図２との関係で述べるマッチング媒質は実質的に透明である。女性の胸部を撮像するとき、胸部とその周辺との間の界面は電磁スペクトルの両部分において十分不透明で、胸部とその周辺との間のコントラストを作り出し、このコントラストが胸部の外部に関係するデータを得るのに使われる。
【００３１】
第三の特に有利な組み合わせは、幾何入力光と幾何媒質の組み合わせが、幾何入力光が幾何媒質中に含まれる蛍光剤を励起するように選ばれるというものである。結果として、蛍光剤が蛍光を発する。それが今度は、幾何入力光に応答して蛍光が生成される第一の領域と、これが当てはまらない、混濁媒質に相当する第二の領域を作り出すことによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを作り出す。第一および第二のオプションでは、混濁媒質の外部が直接撮像されたのに対し、第三のオプションは、幾何入力光に応答して蛍光を発しない受領体積中の領域を決定することによって、混濁媒質の外形を決定することを可能にする。この意味で、第一および第二のオプションは陽画像を作るよう提案されているのに対し、第三のオプションは混濁媒質の陰画像を作ることを提案する。蛍光剤の励起は、透過入力光の通常の波長範囲内の波長をもつ幾何入力光によって、あるいは透過入力光の波長範囲の外側の波長をもつ幾何入力光によって達成されうる。女性の胸部の内部が撮像される先に述べた本方法の医療適用の例では、透過入力光の通常の波長範囲は典型的には400nmないし1400nmの範囲内にある。透過入力光と幾何入力光が同じ場合、すなわち、幾何入力光が透過入力光の通常の波長範囲内の波長をもつ場合、別個の透過光源および幾何光源の必要はない。
【００３２】
第四の特に有利なオプションは前記第三のオプションの上に構築されるが、今度は幾何媒質は、透過入力光について混濁媒質とその周辺との間の境界効果を減らす光学的属性をもつマッチング媒質である。このオプションは、蛍光幾何媒質の使用を、ステップ２０５で使われるマッチング媒質の使用と組み合わせる。この方法では、マッチング媒質を、透過入力光についてのマッチング属性をもたない蛍光幾何媒質で置き換える必要はない。蛍光剤の励起は、透過入力光の通常の波長範囲内にある波長をもつ幾何入力光によって、あるいは透過入力光の波長範囲外にある波長をもつ幾何入力光によって達成されうる。透過入力光および幾何入力光が同じ場合、すなわち、幾何入力光が透過入力光の通常の波長範囲内の波長をもつ場合、別個の透過光源および幾何光源の必要はない。女性の胸部の内部が撮像されるある医療適用では、透過入力光の波長は典型的には400nmないし1400nmの範囲内にあることはすでに述べた。女性の胸部の内部を撮像するための好適なマッチング媒質の例は、図２に関係する議論において挙げてある。
【００３３】
第五の特に有利な組み合わせは、混濁媒質とその周辺の間の界面にコントラスト向上物を受け容れることによって、当該組み合わせによって作り出される混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上されるものである。コントラストの向上は、混濁媒質をその周辺からよりよく区別できるようにする。
【００３４】
第一の有利な向上方法は、コントラスト向上物に到達する光の少なくとも一部が反射されるようにコントラスト向上物を選ぶことである。これにより、コントラスト向上物に到達する光、たとえば幾何入力光の波長における混濁媒質の可視性が改善される。女性の胸部の内部が撮像される本発明に基づく方法の医療適用については、好適なコントラスト向上物の例は青色のボディ・ペイントである。
【００３５】
第二の有利な向上方法は、コントラスト向上物に到達する光の少なくとも一部が吸収されるようにコントラスト向上物を選ぶことである。これにより、コントラスト向上物に到達する光、たとえば幾何入力光の波長において混濁媒質はより暗くなる。よって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上される。女性の胸部の内部が撮像される本発明に基づく方法の医療適用については、好適なコントラスト向上物の例は、ブリリアント・ブラックとして知られる染料を含むボディ・ペイントである。
【００３６】
第三の有利な向上方法は、コントラスト向上物が該コントラスト向上物に到達する光の少なくとも一部に応答して蛍光を発するよう、コントラスト向上物を選ぶことである。これにより、混濁媒質の輪郭が蛍光を発し、その結果、コントラスト向上物によって発される蛍光の波長において混濁媒質の外形が可視になる。このオプションは、コントラスト向上物に含まれている蛍光剤を励起する光と透過入力光が同じ場合、特に有利である。その場合、混濁媒質の内部および混濁媒質の外部が単一の測定において探査できる。光の一部がコントラスト向上物を励起し、光の別の一部は混濁媒質を通過するのである。女性の胸部の内部が撮像される本発明に基づく方法の医療適用については、好適なコントラスト向上物の例はAlexa  Fluor  430またはAlexei  Fluor  430に似たスペクトルをもつ染料を含むボディ・ペイントである。
【００３７】
明らかに、図１に示されているステップのシーケンスは、唯一の可能なシーケンスではない。図１では、混濁媒質の外部に関係するデータの取得よりも、混濁媒質の内部に関係するデータの取得が先行している。この順序は逆にしてもよい。さらに、上記の記載から、混濁媒質の内部に関係するデータを取得するステップと混濁媒質の外部に関係するデータを取得するステップは組み合わされてもよいことは明らかであろう。
【００３８】
図２は、従来技術から知られる、混濁媒質に対する測定を実行するための装置を示している。装置１は、サブ光源５ａおよび５ｂのようないくつかのサブ光源を含みうる透過光源５、透過光検出器ユニット１０、画像再構成ユニット１２、光２５ａについての複数の入射位置および光２５ｂについての複数の出射位置を有するレセプタクルによって境される受領体積１５ならびに前記光についての入射および出射位置に結合された光ガイド３０ａおよび３０ｂを含む。装置１はさらに、入力光ガイド４０を、レセプタクル２０中の、光２５ａについての前記複数の入射位置から選択されるいくつかの位置に結合させる選択ユニット３５を含む。明確のため、光２５ａについての入射位置および光２５ｂについての出射位置は、レセプタクル２０の反対側に位置されている。しかしながら、現実には、両方の種類の位置が受領体積１５のまわりに分布していてもよい。混濁媒質４５が受領体積１５内に置かれている。透過光源５からの透過入力光が次いで受領体積１５中に結合される。そして混濁媒質４５は、選択ユニット３５によって光源５を光２５ａについての逐次的に選択された入射位置に結合させることによって複数の位置から、光源５からの透過入力光を照射される。透過入力光は、混濁媒質４５を通って伝搬できるように選ばれる。透過入力光を受領体積１５中に結合させた結果として受領体積１５から出てくる透過出力光は、光２５ｂについての出射位置の使用を通じて、複数の位置から検出される。検出された透過出力光は次いで、混濁媒質４５の内部の画像を再構成するために使われる。検出された透過出力光に基づく混濁媒質４５の内部の画像の再構成が可能なのは、この光の少なくとも一部が混濁媒質４５を通過し、結果として、混濁媒質４５の内部に関係する情報を含んでいるからである。前記光は、混濁媒質４５を通って伝搬できるように意図的に選ばれた。受領体積１５において、混濁媒質４５は少なくとも部分的にマッチング媒質５０によって囲まれる。マッチング媒質５０は、混濁媒質４５のその周辺との光学的な結合から生じる境界効果に対抗し、混濁媒質４５のまわりの受領体積１５内の光学的な短絡を防止するために使われるものである。混濁媒質４５の内部を撮像することをねらいとする検査の間、混濁媒質４５を通って伝搬できる透過入力光は、たとえば反射のような境界効果が生じることなく再現可能な仕方で混濁媒質４５中に結合されねばならない。受領体積１５内で混濁媒質４５を少なくとも部分的に取り囲むマッチング媒質５０の光学的特性は、たとえば吸収係数のような特性が、混濁媒質４５の内部を撮像するために使われる光の波長（単数または複数）について、撮像される混濁媒質４５の特性に一致するようになっていなければならない。光学的特性のマッチングは、境界効果を著しく軽減する。そのような媒質の例は、大豆油、卵リン脂質、無水グリセリン、水酸化ナトリウムおよび水の混合物ならびに蒸留水、二酸化チタン、染料およびポリマーの混合物である。
【００３９】
図２では、受領体積１５はレセプタクル２０によって境されているが、これは常にそうでなくてもよい。
【００４０】
図３は、混濁媒質の表面とその周辺との間のコントラストを作り出すように選ばれた幾何入力光、幾何媒質および混濁媒質表面の組み合わせを用いて、幾何入力光を受領体積中に結合するプロセスのある実施形態を示している。図３は、図２で描かれた装置１の平面図である。混濁媒質４５は、レセプタクル２０によって境された受領体積１５内に置かれ、少なくとも部分的にマッチング媒質５０によって囲まれる。マッチング媒質５０の光学的特性は、吸収係数、屈折率および散乱係数のような特性が、混濁媒質４５の内部を撮像するために使われる透過入力光の波長（単数または複数）について、撮像される混濁媒質４５の特性に一致するようになっている。次いで幾何光源５からの幾何入力光が受領体積１５中に結合される。幾何入力光、マッチング媒質５０および混濁媒質４５とその周辺との間の界面の組み合わせは、マッチング媒質５０が幾何入力光に対して比較的透明であるように、かつ混濁媒質４５が幾何入力光に対して、その光に対する混濁媒質４５の周辺の不透明度に比して、実質的に不透明であるように、選ばれる。ここで、幾何光源は透過光源と同じ光源であるとされている。あるいはまた、幾何光源および透過光源は、図２に示されるようなサブ光源５ａおよび５ｂをもつ単一の光源のサブ光源であってもよいし、あるいは二つの全く別個の光源であってもよい。そのような媒質の例は、図２に関係する記述においてすでに与えた。幾何入力光を受領体積１５中に結合させた結果として受領体積１５から出てくる幾何出力光が、幾何光検出器ユニット１０に結合された光２５ｂのための出射位置を通じて検出される。ここで、図２に示されるような幾何光検出器ユニットおよび透過光検出器ユニットは同じであると想定される。代替的に、透過出力光および幾何出力光を検出するために別個のユニットが使われてもよいことは明らかであろう。明らかに、図３に示されるプロセスは、混濁媒質４５の外部の直接像を得るために、あるいは混濁媒質４５の影の像を取得してそこから混濁媒質４５の外形に関係するデータが推定できるようにするために、使われることができる。図３では、幾何光検出器ユニット１０は光２５ｂについての出射位置および光ガイド３０ｂを使って幾何出力光を受領する。すると、混濁媒質４５の外部に関係するデータを、透過入力光を使った混濁媒質４５の内部の検査の間使われる技法のような断層撮影技法を使って得ることができる。代替的に、混濁媒質４５の外形に関係するデータは、たとえば受領体積１５の内部または周辺に位置されたカメラ５５のような一つまたは複数のカメラを使って得てもよい。受領体積１５が壁面によって境されているので、この壁面における反射によって引き起こされるゴースト像が混濁媒質の外部に関係するデータの収集を妨げることがありうる。これは、受領体積１５内で少なくとも部分的に混濁媒質を囲んでいる媒質が幾何入力光に対して実質的に透明である場合に特に当てはまる。したがって、受領体積１５を境する壁面での反射を減らすための施策を講じることが有用でありうる。反射を減らすための可能な施策は、幾何入力光および幾何出力光を吸収する壁面の使用ならびに乱反射する壁面の使用を含む。
【００４１】
図４は、表面がコントラスト向上物で部分的に覆われた混濁媒質を含む受領体積を示している。コントラスト向上物６０はたとえば、クリームまたはラテックスであってもよい。透過入力光線６５は、散乱されて検出されるために、コントラスト向上物６０を通過し、混濁媒質４５にはいる。コントラスト向上物６０は、幾何入力光線７０、７５および８０には実質的に不透明である。光線７０、７５および８０はたとえば、電磁スペクトルの青または緑の範囲の波長をもちうる。光線７０は、コントラスト向上物６０によって吸収される。光線７５はコントラスト向上物６０によって反射される。光線８０はコントラスト向上物６０中で蛍光放出８５を引き起こす。
【００４２】
図５は、本発明に基づく医療画像取得装置のある実施形態を示している。医療画像取得装置１８０は、破線の四角で示されるように図２で論じた装置１を有している。装置１に加えて、医療画像取得装置１８０はさらに、混濁媒質４５の内部の画像を表示する画面１８５と、医療画像取得装置１８０との対話を可能にし、操作される入力インターフェース１９０、たとえばキーボードとを有している。
【００４３】
上述の諸実施形態は、本発明を限定するというよりは例解するものであり、当業者は付属の請求項の範囲から外れることなく数多くの代替的な実施形態を設計できるであろうことを注意しておくべきである。請求項において、括弧内に置かれた参照符号があったとしても、その請求項を限定するものと解釈してはならない。「有する」の語は請求項において挙げられている以外の要素やステップの存在を排除しない。要素の単数形の表現はそのような要素の複数の存在を排除しない。いくつかの手段を列挙するシステム請求項では、これらの手段のいくつかは、コンピュータ可読ソフトウェアまたはハードウェアの同一項目によって具現されることができる。ある種の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけの事実がそれらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に基づく方法のある実施形態を示す図である。
【図２】従来技術から知られている混濁媒質についての測定を実行する装置を示す図である。
【図３】受領体積中に幾何入力光を結合させるプロセスの実施形態であって、幾何入力光、幾何媒質および混濁媒質の表面の組み合わせが前記表面とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれているものを示す図である。
【図４】表面がコントラスト向上物によって部分的に覆われている混濁媒質を含んでいる受領体積を示す図である。
【図５】本発明に基づく医療画像取得装置のある実施形態を示す図である。
【図１】
2009516848.tif 000003
【図２】
2009516848.tif 000004
【図３】
2009516848.tif 000005
【図４】
2009516848.tif 000006
【図５】
2009516848.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月26日(2008.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混濁媒質の内部を撮像する方法であって：
・受領体積内に混濁媒質を受け容れ；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた透過光源からの透過入力光を、受領体積中に結合し、ここで前記透過入力光の少なくとも一部は受領体積中で、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するよう選ばれたマッチング媒質を通過し；
・透過光検出器ユニットを使って、透過光源からの透過入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から発される透過出力光を検出するステップを有しており、
当該方法がさらに追加的なステップとして：
・幾何光源からの幾何入力光を混濁媒質を含んでいる受領体積中に結合し、ここで、受領体積はさらに、該受領体積中に幾何入力光を結合させる際に前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質を含んでおり、前記幾何入力光と、混濁媒質とその周辺の間の前記界面との組み合わせは、混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する追加的データを提供する、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれ；
・混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する追加的データを、コントラスト光検出器ユニットの使用を通じて検出し；
・混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する前記追加的データを使って混濁媒質の内部の像を再構成するステップを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何媒質が幾何入力光に対して実質的に透明であるように選ばれ、幾何入力光と、混濁媒質とその周辺の間の界面との組み合わせが、界面において混濁媒質がその周辺に比して、幾何入力光に対して実質的に不透明であるように選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
幾何媒質が、前記透過光について、混濁媒質とその周辺との間の境界効果を軽減する光学的属性をもつマッチング媒質である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何入力光が幾何媒質中に含まれる蛍光剤を励起するよう選ばれる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
幾何媒質が、前記透過光について、混濁媒質とその周辺との間の境界効果を軽減する光学的属性をもつマッチング媒質である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
透過入力光と幾何入力光が同じである、請求項１、２、４または５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
混濁媒質とその周辺の間の界面にコントラスト向上物を受け容れることによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるステップをさらに有する、請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記コントラスト向上物が幾何入力光を少なくとも部分的に反射するよう選ばれる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記コントラスト向上物が幾何入力光を少なくとも部分的に吸収するよう選ばれる、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記コントラスト向上物が、幾何入力光の少なくとも一部に応答して蛍光を発するよう選ばれる、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
混濁媒質の内部を撮像するシステムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源と；
・受領体積中への透過光源からの透過出力光を検出する透過光検出器ユニットとを有しており、
当該システムがさらに、請求項１ないし１０のうちいずれか一項記載の方法を実行するよう：
・受領体積中に結合されるべき幾何入力光を生成する幾何光源と；
・受領体積中に幾何入力光を結合させる際に受領体積中で前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質と；
・幾何入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から発される出力幾何光を検出することによって、混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する追加的データとして、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを検出するコントラスト光検出器ユニットと；
・検出された透過出力光および混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する追加的データを使って混濁媒質の内部の像を導出するよう適応された画像再構成ユニットとを有することを特徴とする、
システム。
【請求項１２】
混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるコントラスト向上物をさらに有する、請求項１１記載の、混濁媒質の内部を撮像するシステム。
【請求項１３】
透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットが単一の光検出器ユニット内に含まれる、請求項１１または１２に記載の、混濁媒質の内部を撮像するシステム。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のうちいずれか一項記載の、混濁媒質の内部を撮像するシステムであって、当該システムが医療画像取得システムであるシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混濁媒質の内部を撮像する方法であって：
・受領体積内に混濁媒質を受け容れ；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた透過光源からの透過入力光を、受領体積中に結合し、ここで該透過入力光の少なくとも一部は受領体積中で、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するよう選ばれたマッチング媒質を通過し；
・透過光検出器ユニットを使って、透過光源からの透過入力光を受領体積中に結合した結果として、受領体積から発される透過出力光を検出するステップを有する方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、混濁媒質の内部を撮像するシステムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源と；
・受領体積中への透過光源からの透過出力光を検出する透過光検出器ユニットとを有するシステムにも関する。
【０００３】
本発明はまた、医療画像取得システムにも関する。
【背景技術】
【０００４】
この種の方法、システムおよび医療画像取得システムの実施形態は米国特許第6,327,488B1号から知られている。既知の方法およびシステムは、拡散光断層撮影（diffuse  optical  tomography）を使って、生物組織のような混濁媒質（turbid  medium）の内部を撮像するために使用できる。医療診断では、該方法およびシステムは女性の胸の内部を撮像するために使用されうる。胸のような混濁媒質が受領体積の内部に収容される。透過入力光源からの透過入力光が受領体積中に結合される。ここで透過入力光は、混濁媒質中を伝搬できるように選ばれる。拡散光断層撮影では、400nmないし1400nmの範囲内の波長をもつ透過入力光が典型的には使用される。透過入力光を受領体積中に結合させた結果として受領体積から出てくる透過出力光が検出され、混濁媒質の内部の画像を再構成するために使用される。受領体積中への透過入力光の結合の間、受領体積中に含まれている混濁媒質はマッチング媒質によって囲まれている。このマッチング媒質は、調査対象の混濁媒質の光学的属性と同様の吸収係数などの光学的属性を有する。マッチング媒質は、混濁媒質のその周辺への光学的な結合から生じる光学的な境界効果に対抗し、受領体積内部の混濁媒質のまわりの光学的な短絡を防止するために使用される。光学的な短絡は、受領体積内だが混濁媒質外で十分に散乱および減衰されていない透過出力光が検出されるときに生じる。その場合、不十分に散乱および減衰された検出透過出力光の強度が、混濁媒質の通過によって散乱および減衰された検出透過出力光の強度を矮小化してしまうことがありうる。マッチング媒質が使われる場合には、混濁媒質が受領体積内に含まれることなく、基準測定が実行されうる。
【０００５】
US6,023,341は、媒質を受領する保持器、光源、光検出器および処理ユニットを含む、測定された強度から画像を導出するための混濁媒質を撮像する装置を開示している。保持器は、混濁媒質のほか、混濁媒質の光子経路分布に影響する適応媒質を受領するよう適応されている。適応媒質の光学的パラメータの異なる値の使用が、混濁媒質における異なる光子経路分布を導入する。
【０００６】
US6,216,540B1は、放射を使って暗くする媒質内の隠蔽されたオブジェクトを撮像および同定するための方法および装置を開示している。放射は媒質およびオブジェクト中を伝搬し、これと相互作用し、これを出、検出される。放射結合を高めるとともに、望ましい吸収および散乱属性を提供するために、画像取得の間、結合物質が使用されることができる。
【０００７】
US2002/0099287A1は、主として、光学的界面部材で満たされた容器；光源および光学的スイッチを有する、前記容器中に光を投射するための光投射部；光検出器およびシャッターを有する、前記容器内部からの光を検出するための光検出部；ならびに吸収係数の空間分布を計算するための算術／制御部からなる光ＣＴ装置を開示している。
【０００８】
WO01/53802A2は、ホスト媒質中の異常性を検出する方法および装置を開示している。ホスト媒質は初期に複数の異なる位置にて、少なくとも二つの波長の光で照明される。ホスト媒質を通じた信号の伝搬に続いて、信号の振幅および位相が検出され、検出信号に基づいて、影画像が生成される。影画像において、前記異常性は、疑わしい領域として描かれる。
【０００９】
調査対象の混濁媒質の幾何を決定するのがストレートではないということが既知の方法およびシステムの欠点である。画像再構成プロセスは非適切問題である（is  ill-posed）ので、混濁媒質の幾何学的形状に関係するデータを有することが望ましい。非適切問題であるとは、ある検出信号の組について、みな同じ検出信号に当てはまる複数の再構成画像が作成できるということを意味する。この問題への一般的解法は、検査の間にできるだけ多くの情報を集め、その情報をすべて再構成プロセスにおいて使うことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
調査対象の混濁媒質の幾何学的形状に関係するデータを光学的に取得することを可能にすることが本発明の一つの目的である。そうすれば、取得されたデータは冒頭で述べた画像再構成プロセスを改良するために使用できる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、この目的は、本方法がさらに次のステップを有することにおいて実現される：
・幾何光源からの幾何入力光を混濁媒質を含んでいる受領体積中に結合し、ここで、受領体積はさらに、該受領体積中に幾何入力光を結合させる際に前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質を含んでおり、前記幾何入力光と、前記幾何媒質と、混濁媒質とその周辺の間の前記界面との組み合わせは、混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する追加的データを提供する、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれ；
・混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する追加的データを、コントラスト光検出器ユニットの使用を通じて検出し；
・混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する前記追加的データを使って混濁媒質の内部の像を再構成する。
【００１２】
本発明は、受領体積中に結合される光と、受領体積中に光が結合されるとき混濁媒質を取り囲む媒質と、受領体積中に光が結合されるときの受領体積内での混濁媒質とその周辺の間の界面との組み合わせが、混濁媒質とその周辺の間のコントラストを作り出すという認識に基づいている。混濁媒質とその周辺の間のコントラストは今度は混濁媒質の外部を検出し、結果として混濁媒質の幾何学的形状に関係する追加的なデータが得られることを可能にする。この追加的なデータは、画像再構成プロセスにおいて使われるべき境界条件を確立する。この境界条件が今度は、特定の組の検出信号に当てはまる可能な画像の数を減らす。可能な画像の全部が追加的なデータによって確立された境界条件を満たすわけではないからである。
【００１３】
本発明に基づく方法のある実施形態は、幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何媒質が幾何入力光に対して実質的に透明であるように選ばれ、幾何入力光と、混濁媒質とその周辺の間の界面との組み合わせが、界面において混濁媒質がその周辺に比して、幾何入力光に対して実質的に不透明であるように選ばれることを特徴とする。この実施形態は、幾何入力光の波長で混濁媒質の外部を直接撮像することを可能にするという利点を有する。
【００１４】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、幾何媒質が、前記透過光について、混濁媒質とその周辺との間の境界効果を軽減する光学的属性をもつマッチング媒質であることを特徴とする。この実施形態は、幾何入力光の波長が透過入力光のために好適な波長範囲外にあることを含意する。結局のところ、透過入力光の波長において、混濁媒質をその周辺から隔てる界面は、この波長についてのマッチング媒質の存在のために識別するのは難しい。この実施形態は、混濁媒質の外部に関係するデータが透過入力光のためのマッチング媒質があっても得られるという利点を有する
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何入力光が幾何媒質中に含まれる蛍光剤を励起するよう選ばれることを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質によって占められていない受領体積内の体積を撮像するための方法を提供することによって、混濁媒質の外部を直接撮像することへの代替を提供するという利点を有する。
【００１５】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、幾何媒質が、前記透過光について、混濁媒質とその周辺との間の境界効果を軽減する光学的属性をもつマッチング媒質であることを特徴とする。この実施形態は、透過入力光のためのマッチング媒質があっても、先の実施形態に基づく蛍光剤の使用を可能にするという利点を有する。
【００１６】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、透過入力光と幾何入力光が同じであることを特徴とする。この実施形態は、単一の光源が、混濁媒質の内部の画像を得ることと、混濁媒質の外部に関係するデータを得ることの両方のために使われることができるという利点を有する。
【００１７】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、本方法がさらに、混濁媒質とその周辺の間の界面にコントラスト向上物を受け容れることによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるステップを有することを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上させられれば、混濁媒質とその周辺との間の界面が、よって混濁媒質の外形がよりよく区別できるという利点を有する。
【００１８】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、前記コントラスト向上物が幾何入力光を少なくとも部分的に反射するよう選ばれることを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質の表面を幾何入力光を少なくとも部分的に反射するコントラスト向上物で覆うことによって、幾何入力光の波長における混濁媒質の表面とその周辺との間のコントラストが向上されるという利点を有する。混濁媒質の外側は、幾何入力光の波長において、可視性がよくなる。
【００１９】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、前記コントラスト向上物が幾何入力光を少なくとも部分的に吸収するよう選ばれることを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させる、前の実施形態に比して代替的な方法を提供するという利点を有する。幾何入力光の波長における混濁媒質の外部の可視性を改善する代わりに、混濁媒質の輪郭とその周辺との間のコントラストが向上される。
【００２０】
本発明に基づく方法のあるさらなる実施形態は、前記コントラスト向上物が、幾何入力光の少なくとも一部に応答して蛍光を発するよう選ばれることを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質の表面を蛍光剤を含むコントラスト向上物で覆うことが、蛍光剤によって発される蛍光の波長において表面の外形の直接的な撮像を可能にするという利点を有する。さらに、混濁媒質の表面または表面近くで反射される光は測定体積を反射前と反射後の二度通過するのに対し、蛍光は測定体積を、混濁媒質から検出位置に向かう際の一度しか通過しない。これは画像再構成をより簡単にする。
【００２１】
本発明の前記の目的はさらに、混濁媒質の内部を撮像するシステムであって：
・混濁媒質を受け容れ、前記混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な境界効果を軽減するためのマッチング媒質を受け容れる受領体積と；
・混濁媒質を通って伝搬できるように選ばれた、受領体積中に結合されるべき透過入力光を生成する透過光源と；
・受領体積中への透過光源からの透過出力光を検出する透過光検出器ユニットとを有しており、
当該システムがさらに、前記の実施形態のいずれか一つに基づく方法を実行するよう：
・受領体積中に結合されるべき幾何入力光を生成する幾何光源と；
・受領体積中に幾何入力光を結合させる際に受領体積中で前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質と；
・幾何入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から発される出力幾何光を検出することによって、混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する追加的データとして、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを検出するコントラスト光検出器ユニットと；
・検出された透過出力光および混濁媒質の外部の幾何学的形状に関係する前記追加的データを使って混濁媒質の内部の像を導出するよう適応された画像再構成ユニットとを有することを特徴とするシステムを用いて実現される。
【００２２】
混濁媒質の内部を撮像するシステムは、本発明の方法の先の実施形態のいずれからも恩恵を受ける。
【００２３】
本発明に基づく混濁媒質の内部を撮像する該システムのある実施形態は、混濁媒質の内部を撮像するシステムがさらに、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを向上させるコントラスト向上物を有することを特徴とする。この実施形態は、混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上されれば、混濁媒質とその周辺との間の界面、よって混濁媒質の外形がよりよく区別できるという利点を有する。
【００２４】
本発明に基づく混濁媒質の内部を撮像する該システムのあるさらなる実施形態は、透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットが単一の光検出器ユニット内に含まれることを特徴とする。この実施形態は、別個の透過光検出器ユニットおよびコントラスト光検出器ユニットの必要がないという利点を有する。
【００２５】
ある実施形態では、前記システムは医療画像取得システムである。
【００２６】
医療画像取得システムは、本発明の方法の先の実施形態のいずれからも恩恵を受ける。
【００２７】
本発明のこれらの側面およびその他の側面は、図面を参照してさらに明らかにされ、説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明に基づく方法のある実施形態を示している。ステップ２００で、混濁媒質が受領体積内に受け容れられる。次に、ステップ２０５で、透過光源によって生成された透過入力光が受領体積中に結合される。該透過入力光は、混濁媒質中を伝搬できるように選ばれる。本方法が女性の胸部の内部を撮像するために使われる本方法のある医療適用では、透過入力光は典型的には400nmないし1400nmの範囲内の波長を有する。透過入力光の少なくとも一部は、受領体積中のマッチング媒質を通過する。マッチング媒質は、混濁媒質とその周辺との間の界面で、混濁媒質のその周辺への光学的な結合から生じる光学的な境界効果を軽減するよう選ばれる。この目的に向け、マッチング媒質は、混濁媒質の対応する光学的特性と実質的に同様の吸収係数などの光学的特性を有する。透過入力光の少なくとも一部は混濁媒質を通過する。透過入力光を受領体積中に結合した結果として受領体積から出てくる透過出力光が、ステップ２１０で、透過光検出器ユニットの使用を通じて検出される。
【００２９】
本発明によれば、幾何光源からの幾何入力光が、混濁媒質を含んだ受領体積中に結合される。ここで、受領体積はさらに、該受領体積中に幾何入力光を結合させる際に前記混濁媒質を取り囲む幾何媒質を含んでおり、前記幾何入力光と前記幾何媒質と前記界面との組み合わせは、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれる。これはステップ２１５でなされる。のちに論じるように、いくつかの組み合わせが特に有利である。次に、ステップ２２０で、混濁媒質とその周辺との間に生じたコントラストが検出される。ステップ２２５では、検出されたコントラストが混濁媒質の内部の画像を再構成することにおいて使われる。
【００３０】
前述したように、幾何入力光と、幾何媒質と、混濁媒質とその周辺の界面とのいくつかの組み合わせが、混濁媒質とその周辺の間のコントラストを生じるために特に有利である。これについてこれからさらに明らかにする。
【００３１】
第一の特に有利な組み合わせは、幾何入力光と幾何媒質との組み合わせが、幾何媒質が幾何入力光に対して実質的に透明であるように選ばれ、幾何入力光と界面との組み合わせが、界面において混濁媒質がその周辺に比して、幾何入力光に対して実質的に不透明であるように選ばれるというものである。そのような組み合わせを実現する一つの方法は、ステップ２０５で使われるマッチング媒質を、ステップ２０５で使われる透過入力光に対して実質的に透明な幾何媒質で置き換えることである。このようにして、マッチング媒質の使用により除去される、混濁媒質とその周辺との間の界面における光学的な不連続性の少なくとも一部が、改めて導入される。この光学的不連続性は今度は、界面で起こる反射につながる。混濁媒質の表面における反射が十分であれば、このオプションは、混濁媒質の内部の像を得るために使われるのと同じ光源を使っての、混濁媒質の外部の直接撮像を許容する。本方法が女性の胸部の内部を撮像するために使われる本方法のある医療適用では、透過入力光は典型的には400nmないし1400nmの範囲内の波長を有する。この範囲内の波長をもつ透過入力光に対して実質的に透明な好適な幾何媒質の一例は、水である。このオプションは透過入力光を幾何入力光として使うときに特に有利であるが、このオプションは幾何媒質が実質的に透明になり、界面が実質的に不透明になるすべての波長について機能する。本方法が女性の胸部の内部を撮像するために使われる本方法のある医療適用では、幾何媒質として水または水ベースの物質が使用できる。すると、幾何媒質はたとえば青または緑の光に対して実質的に透明になる。その際、同時に、胸部の表面は青または緑の光に対して十分不透明であり、胸部の外部に関係するデータが得られる。明らかに、このオプションは混濁媒質の外部の直接撮像と、混濁媒質の影の像を得てそこから混濁媒質の外部に関係するデータを推定できるようにすることの両方を可能にする。マッチング媒質を幾何媒質で置き換えることにおいて、マッチング媒質は調査対象の混濁媒質に力を加えうるということを理解しておかねばならない。たとえば、マッチング媒質が流体の場合、調査対象の混濁媒質は浮力を経験することになる。明らかに、透過入力光を受領体積に結合するときの混濁媒質の幾何学的形状は、幾何入力光が受領体積中に結合されるときと同じであることが意図される。よって、マッチング媒質の代わりになる幾何媒質は、マッチング媒質と同様の力を混濁媒質に加えなければならない。これを達成する可能な方法は、流体マッチング媒質を同じ密度の流体幾何媒質で置き換えることである。上記で、400nmないし1400nmの波長範囲内で透明な好適な幾何媒質の一例として水を挙げた。マッチング媒質が水より大きな密度をもつ場合、密度を上げるために塩のような物質がその幾何媒質に加えられることができる。幾何媒質が水より低い密度をもつ場合、幾何媒質としては透明な油を使い、油の密度をマッチング媒質の密度に合わせるために必要なら追加的な物質を加えることができる。
【００３２】
第二の特に有利な組み合わせは前記第一の組み合わせの上に構築されるが、今回は幾何媒質は、透過入力光について混濁媒質とその周辺との間の境界効果を減らす光学的属性をもつマッチング媒質である。この第二のオプションでは、幾何媒質はもはや透過入力光に対して透明ではない。したがって、透過入力光および幾何入力光はもはや、第一のオプションにおいてはまだ可能性であったように同じであることはできない。第二のオプションでは、幾何入力光は、透過入力光の波長とは異なる波長をもつ必要がある。しかしながら、第二のオプションでは、混濁媒質の内部に関係するデータと混濁媒質の外部に関係するデータの両方を、マッチング媒質を置き換える必要なしに得ることが可能である。よって、第二のオプションは、既知の方法において従われる測定手順に与える影響が小さい。明らかに、このオプションは混濁媒質の外部の直接撮像と、混濁媒質の影の像を得てそこから混濁媒質の外部に関係するデータを推定できるようにすることの両方を可能にする。本方法が女性の胸部の内部を撮像するために使われる本方法のある医療適用では、透過入力光は典型的には400nmないし1400nmの範囲内の波長を有することはすでに述べた。この波長範囲についての好適なマッチング媒質の例は図２の議論で述べる。この第二の特に有利な組み合わせでは、幾何入力光は透過入力光の波長とは異なる波長をもつ必要がある。これは上で説明した。したがって、第二の特に有利な組み合わせのコンテキスト内での好適な幾何入力光の例は、電磁スペクトルの緑の部分における波長をもつ幾何入力光と、電磁スペクトルの青の部分における波長をもつ幾何入力光である。これらの波長範囲内の光について、図２との関係で述べるマッチング媒質は実質的に透明である。女性の胸部を撮像するとき、胸部とその周辺との間の界面は電磁スペクトルの両部分において十分不透明で、胸部とその周辺との間のコントラストを作り出し、このコントラストが胸部の外部に関係するデータを得るのに使われる。
【００３３】
第三の特に有利な組み合わせは、幾何入力光と幾何媒質の組み合わせが、幾何入力光が幾何媒質中に含まれる蛍光剤を励起するように選ばれるというものである。結果として、蛍光剤が蛍光を発する。それが今度は、幾何入力光に応答して蛍光が生成される第一の領域と、これが当てはまらない、混濁媒質に相当する第二の領域を作り出すことによって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストを作り出す。第一および第二のオプションでは、混濁媒質の外部が直接撮像されたのに対し、第三のオプションは、幾何入力光に応答して蛍光を発しない受領体積中の領域を決定することによって、混濁媒質の外形を決定することを可能にする。この意味で、第一および第二のオプションは陽画像を作るよう提案されているのに対し、第三のオプションは混濁媒質の陰画像を作ることを提案する。蛍光剤の励起は、透過入力光の通常の波長範囲内の波長をもつ幾何入力光によって、あるいは透過入力光の波長範囲の外側の波長をもつ幾何入力光によって達成されうる。女性の胸部の内部が撮像される先に述べた本方法の医療適用の例では、透過入力光の通常の波長範囲は典型的には400nmないし1400nmの範囲内にある。透過入力光と幾何入力光が同じ場合、すなわち、幾何入力光が透過入力光の通常の波長範囲内の波長をもつ場合、別個の透過光源および幾何光源の必要はない。
【００３４】
第四の特に有利なオプションは前記第三のオプションの上に構築されるが、今度は幾何媒質は、透過入力光について混濁媒質とその周辺との間の境界効果を減らす光学的属性をもつマッチング媒質である。このオプションは、蛍光幾何媒質の使用を、ステップ２０５で使われるマッチング媒質の使用と組み合わせる。この方法では、マッチング媒質を、透過入力光についてのマッチング属性をもたない蛍光幾何媒質で置き換える必要はない。蛍光剤の励起は、透過入力光の通常の波長範囲内にある波長をもつ幾何入力光によって、あるいは透過入力光の波長範囲外にある波長をもつ幾何入力光によって達成されうる。透過入力光および幾何入力光が同じ場合、すなわち、幾何入力光が透過入力光の通常の波長範囲内の波長をもつ場合、別個の透過光源および幾何光源の必要はない。女性の胸部の内部が撮像されるある医療適用では、透過入力光の波長は典型的には400nmないし1400nmの範囲内にあることはすでに述べた。女性の胸部の内部を撮像するための好適なマッチング媒質の例は、図２に関係する議論において挙げてある。
【００３５】
第五の特に有利な組み合わせは、混濁媒質とその周辺の間の界面にコントラスト向上物を受け容れることによって、当該組み合わせによって作り出される混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上されるものである。コントラストの向上は、混濁媒質をその周辺からよりよく区別できるようにする。
【００３６】
第一の有利な向上方法は、コントラスト向上物に到達する光の少なくとも一部が反射されるようにコントラスト向上物を選ぶことである。これにより、コントラスト向上物に到達する光、たとえば幾何入力光の波長における混濁媒質の可視性が改善される。女性の胸部の内部が撮像される本発明に基づく方法の医療適用については、好適なコントラスト向上物の例は青色のボディ・ペイントである。
【００３７】
第二の有利な向上方法は、コントラスト向上物に到達する光の少なくとも一部が吸収されるようにコントラスト向上物を選ぶことである。これにより、コントラスト向上物に到達する光、たとえば幾何入力光の波長において混濁媒質はより暗くなる。よって、混濁媒質とその周辺との間のコントラストが向上される。女性の胸部の内部が撮像される本発明に基づく方法の医療適用については、好適なコントラスト向上物の例は、ブリリアント・ブラックとして知られる染料を含むボディ・ペイントである。
【００３８】
第三の有利な向上方法は、コントラスト向上物が該コントラスト向上物に到達する光の少なくとも一部に応答して蛍光を発するよう、コントラスト向上物を選ぶことである。これにより、混濁媒質の輪郭が蛍光を発し、その結果、コントラスト向上物によって発される蛍光の波長において混濁媒質の外形が可視になる。このオプションは、コントラスト向上物に含まれている蛍光剤を励起する光と透過入力光が同じ場合、特に有利である。その場合、混濁媒質の内部および混濁媒質の外部が単一の測定において探査できる。光の一部がコントラスト向上物を励起し、光の別の一部は混濁媒質を通過するのである。女性の胸部の内部が撮像される本発明に基づく方法の医療適用については、好適なコントラスト向上物の例は（Molecular  Probesによる）Alexa  Fluor（登録商標）  430またはAlexa  Fluor（登録商標）  430に似たスペクトルをもつ染料を含むボディ・ペイントである。
【００３９】
明らかに、図１に示されているステップのシーケンスは、唯一の可能なシーケンスではない。図１では、混濁媒質の外部に関係するデータの取得よりも、混濁媒質の内部に関係するデータの取得が先行している。この順序は逆にしてもよい。さらに、上記の記載から、混濁媒質の内部に関係するデータを取得するステップと混濁媒質の外部に関係するデータを取得するステップは組み合わされてもよいことは明らかであろう。
【００４０】
図２は、従来技術から知られる、混濁媒質に対する測定を実行するための装置を示している。装置１は、サブ光源５ａおよび５ｂのようないくつかのサブ光源を含みうる透過光源５、透過光検出器ユニット１０、画像再構成ユニット１２、光２５ａについての複数の入射位置および光２５ｂについての複数の出射位置を有するレセプタクルによって境される受領体積１５ならびに前記光についての入射および出射位置に結合された光ガイド３０ａおよび３０ｂを含む。装置１はさらに、入力光ガイド４０を、レセプタクル２０中の、光２５ａについての前記複数の入射位置から選択されるいくつかの位置に結合させる選択ユニット３５を含む。明確のため、光２５ａについての入射位置および光２５ｂについての出射位置は、レセプタクル２０の反対側に位置されている。しかしながら、現実には、両方の種類の位置が受領体積１５のまわりに分布していてもよい。混濁媒質４５が受領体積１５内に置かれている。透過光源５からの透過入力光が次いで受領体積１５中に結合される。そして混濁媒質４５は、選択ユニット３５によって光源５を光２５ａについての逐次的に選択された入射位置に結合させることによって複数の位置から、光源５からの透過入力光を照射される。透過入力光は、混濁媒質４５を通って伝搬できるように選ばれる。透過入力光を受領体積１５中に結合させた結果として受領体積１５から出てくる透過出力光は、光２５ｂについての出射位置の使用を通じて、複数の位置から検出される。検出された透過出力光は次いで、混濁媒質４５の内部の画像を再構成するために使われる。検出された透過出力光に基づく混濁媒質４５の内部の画像の再構成が可能なのは、この光の少なくとも一部が混濁媒質４５を通過し、結果として、混濁媒質４５の内部に関係する情報を含んでいるからである。前記光は、混濁媒質４５を通って伝搬できるように意図的に選ばれた。受領体積１５において、混濁媒質４５は少なくとも部分的にマッチング媒質５０によって囲まれる。マッチング媒質５０は、混濁媒質４５のその周辺との光学的な結合から生じる境界効果に対抗し、混濁媒質４５のまわりの受領体積１５内の光学的な短絡を防止するために使われるものである。混濁媒質４５の内部を撮像することをねらいとする検査の間、混濁媒質４５を通って伝搬できる透過入力光は、たとえば反射のような境界効果が生じることなく再現可能な仕方で混濁媒質４５中に結合されねばならない。受領体積１５内で混濁媒質４５を少なくとも部分的に取り囲むマッチング媒質５０の光学的特性は、たとえば吸収係数のような特性が、混濁媒質４５の内部を撮像するために使われる光の波長（単数または複数）について、撮像される混濁媒質４５の特性に一致するようになっていなければならない。光学的特性のマッチングは、境界効果を著しく軽減する。そのような媒質の例は、大豆油、卵リン脂質、無水グリセリン、水酸化ナトリウムおよび水の混合物ならびに蒸留水、二酸化チタン、染料およびポリマーの混合物である。
【００４１】
図２では、受領体積１５はレセプタクル２０によって境されているが、これは常にそうでなくてもよい。
【００４２】
図３は、混濁媒質の表面とその周辺との間のコントラストを作り出すように選ばれた幾何入力光、幾何媒質および混濁媒質表面の組み合わせを用いて、幾何入力光を受領体積中に結合するプロセスのある実施形態を示している。図３は、図２で描かれた装置１の平面図である。混濁媒質４５は、レセプタクル２０によって境された受領体積１５内に置かれ、少なくとも部分的にマッチング媒質５０によって囲まれる。マッチング媒質５０の光学的特性は、吸収係数、屈折率および散乱係数のような特性が、混濁媒質４５の内部を撮像するために使われる透過入力光の波長（単数または複数）について、撮像される混濁媒質４５の特性に一致するようになっている。次いで幾何光源５からの幾何入力光が受領体積１５中に結合される。幾何入力光、マッチング媒質５０および混濁媒質４５とその周辺との間の界面の組み合わせは、マッチング媒質５０が幾何入力光に対して比較的透明であるように、かつ混濁媒質４５が幾何入力光に対して、その光に対する混濁媒質４５の周辺の不透明度に比して、実質的に不透明であるように、選ばれる。ここで、幾何光源は透過光源と同じ光源であるとされている。あるいはまた、幾何光源および透過光源は、図２に示されるようなサブ光源５ａおよび５ｂをもつ単一の光源のサブ光源であってもよいし、あるいは二つの全く別個の光源であってもよい。そのような媒質の例は、図２に関係する記述においてすでに与えた。幾何入力光を受領体積１５中に結合させた結果として受領体積１５から出てくる幾何出力光が、幾何光検出器ユニット１０に結合された光２５ｂのための出射位置を通じて検出される。ここで、図２に示されるような幾何光検出器ユニットおよび透過光検出器ユニットは同じであると想定される。代替的に、透過出力光および幾何出力光を検出するために別個のユニットが使われてもよいことは明らかであろう。明らかに、図３に示されるプロセスは、混濁媒質４５の外部の直接像を得るために、あるいは混濁媒質４５の影の像を取得してそこから混濁媒質４５の外形に関係するデータが推定できるようにするために、使われることができる。図３では、幾何光検出器ユニット１０は光２５ｂについての出射位置および光ガイド３０ｂを使って幾何出力光を受領する。すると、混濁媒質４５の外部に関係するデータを、透過入力光を使った混濁媒質４５の内部の検査の間使われる技法のような断層撮影技法を使って得ることができる。代替的に、混濁媒質４５の外形に関係するデータは、たとえば受領体積１５の内部または周辺に位置されたカメラ５５のような一つまたは複数のカメラを使って得てもよい。受領体積１５が壁面によって境されているので、この壁面における反射によって引き起こされるゴースト像が混濁媒質の外部に関係するデータの収集を妨げることがありうる。これは、受領体積１５内で少なくとも部分的に混濁媒質を囲んでいる媒質が幾何入力光に対して実質的に透明である場合に特に当てはまる。したがって、受領体積１５を境する壁面での反射を減らすための施策を講じることが有用でありうる。反射を減らすための可能な施策は、幾何入力光および幾何出力光を吸収する壁面の使用ならびに乱反射する壁面の使用を含む。
【００４３】
図４は、表面がコントラスト向上物で部分的に覆われた混濁媒質を含む受領体積を示している。コントラスト向上物６０はたとえば、クリームまたはラテックスであってもよい。透過入力光線６５は、散乱されて検出されるために、コントラスト向上物６０を通過し、混濁媒質４５にはいる。コントラスト向上物６０は、幾何入力光線７０、７５および８０には実質的に不透明である。光線７０、７５および８０はたとえば、電磁スペクトルの青または緑の範囲の波長をもちうる。光線７０は、コントラスト向上物６０によって吸収される。光線７５はコントラスト向上物６０によって反射される。光線８０はコントラスト向上物６０中で蛍光放出８５を引き起こす。
【００４４】
図５は、本発明に基づく医療画像取得装置のある実施形態を示している。医療画像取得装置１８０は、破線の四角で示されるように図２で論じた装置１を有している。装置１に加えて、医療画像取得装置１８０はさらに、混濁媒質４５の内部の画像を表示する画面１８５と、医療画像取得装置１８０との対話を可能にし、操作される入力インターフェース１９０、たとえばキーボードとを有している。
【００４５】
上述の諸実施形態は、本発明を限定するというよりは例解するものであり、当業者は付属の請求項の範囲から外れることなく数多くの代替的な実施形態を設計できるであろうことを注意しておくべきである。請求項において、括弧内に置かれた参照符号があったとしても、その請求項を限定するものと解釈してはならない。「有する」の語は請求項において挙げられている以外の要素やステップの存在を排除しない。要素の単数形の表現はそのような要素の複数の存在を排除しない。いくつかの手段を列挙するシステム請求項では、これらの手段のいくつかは、コンピュータ可読ソフトウェアまたはハードウェアの同一項目によって具現されることができる。ある種の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけの事実がそれらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に基づく方法のある実施形態を示す図である。
【図２】従来技術から知られている混濁媒質についての測定を実行する装置を示す図である。
【図３】受領体積中に幾何入力光を結合させるプロセスの実施形態であって、幾何入力光、幾何媒質および混濁媒質の表面の組み合わせが前記表面とその周辺との間のコントラストを生じるように選ばれているものを示す図である。
【図４】表面がコントラスト向上物によって部分的に覆われている混濁媒質を含んでいる受領体積を示す図である。
【図５】本発明に基づく医療画像取得装置のある実施形態を示す図である。
【国際調査報告】
2009516848.tif 000008
2009516848.tif 000009
2009516848.tif 000010