(57)【要約】  対象物２、特に混濁媒体に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定するデバイスが開示される。上記デバイスは一般に、励起波長で対象物２を照射する電磁放射線源４と、蛍光波長で造影剤により放出される蛍光電磁放射線を検出する少なくとも１つの第１の検出手段６、７．１、７．２、...８とを有する。上記第１の検出手段は、蛍光強度データＦを生成する。提案されるデバイスは更に、励起波長で対象物２により送信される電磁放射線を検出する少なくとも１つの第２の検出手段６、７．１、７．２、...８を有する。上記第２の検出手段は、送信強度データＴを生成する。上記デバイスは、上記送信強度データと蛍光強度データとを受信し、蛍光強度データと送信強度データとの比Ｒから造影剤の濃度関連量を決定するよう構成される評価手段１０を有する。
2009542289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混濁媒体のような対象物に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定するデバイスであって、
励起波長で前記対象物を照射する電磁放射線の源と、
蛍光波長で前記造影剤により放出される蛍光電磁放射線を検出する少なくとも１つの第１の検出手段であって、蛍光強度データを生成する少なくとも１つの第１の検出手段と、
前記励起波長で前記対象物により送信される電磁放射線を検出する少なくとも１つの第２の検出手段とを有し、前記第２の検出手段が、送信強度データを生成し、前記デバイスは、前記送信強度データと前記蛍光強度データとを受信し、前記蛍光強度データと前記送信強度データとの比から前記造影剤の濃度関連量を決定するよう構成される評価手段を更に有する、デバイス。
【請求項２】
距離依存な前記蛍光強度データと前記送信強度データとを生成するのに、前記第１の検出手段と前記放射線源との間の距離及び前記第２の検出手段と前記放射線源との間の距離が、可変である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記対象物に対してさまざまな位置で蛍光電磁放射線及び送信電磁放射線を検出するため、前記放射線源から個別の距離に配置される複数の第１及び第２の検出手段を更に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記評価手段が、前記距離に対する前記比の挙動から前記造影剤による放射線の自己吸収の量を決定するよう構成される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記距離の関数としてプロットされる前記比の曲線を表示するための表示手段を更に有する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記複数の第１及び第２の検出手段に対する前記対象物の位置に基づき、どの蛍光強度データ及びどの送信強度データが前記比に含まれるべきかを決定するため、前記複数の第１及び第２の検出手段に対する前記対象物の位置を説明する手段を更に有する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項７】
前記評価手段が、前記比が前記距離に対して線形的に変化する場合、前記造影剤の第１のタイプの濃度関連量を通知し、前記比が前記距離に対して非線形的に変化する場合、前記造影剤の第２のタイプの濃度関連量を通知するよう構成される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１及び第２の検出手段が、所定の時間間隔にわたり前記強度データを連続的に生成するよう構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記対象物を囲む中空ユニットを更に有し、前記中空ユニットが、前記中空ユニットの内部の前記対象物を照射するため前記放射線源に接続される複数の第１の光学繊維を有し、前記中空ユニットは、前記中空ユニットの内部の前記対象物からの放射線を検出する共通検出器ユニットに接続される複数の第２の光学繊維を更に有し、前記第１及び第２の検出手段をそれぞれ選択的に提供する切り替え可能な波長選択フィルタ手段が、前記第２の光学繊維及び／又は前記検出器ユニットに接続されて与えられる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第１及び第２の光学繊維が、前記中空ユニットの表面に実質的に一様な態様で分散される、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第１の光学繊維の１つを介して前記対象物を選択的に照射するマルチプレキシング手段を有する、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
混濁媒体のような対象物を、前記対象物に適用される蛍光造影剤により放出される蛍光放射線を監視することにより画像化する光学イメージングシステムであって、該システムが、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のデバイスを有し、前記システムの動作は、前記デバイスにより決定される濃度関連量に基づき制御される、光学イメージングシステム。
【請求項１３】
混濁媒体のような対象物に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定するコンピュータプログラムであって、
前記対象物により放出される蛍光電磁放射線を表す蛍光強度データを受信する第１のコードシーケンスと、
前記対象物により送信される電磁放射線を表す送信強度データを受信する第２のコードシーケンスと、
前記蛍光強度データと前記送信強度データとの比を計算し、前記比から前記濃度関連量を決定する第３のコードシーケンスとを有する、コンピュータプログラム。
【請求項１４】
混濁媒体のような対象物に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定する方法において、
励起波長の電磁放射線を用いて前記対象物を照射するステップと、
蛍光波長で前記造影剤により放出される蛍光電磁放射線を検出し、蛍光強度データを生成するステップと、
前記励起波長で前記対象物により送信される電磁放射線を検出し、送信強度データを生成するステップと、
前記蛍光強度データと前記送信強度データとの比を計算するステップと、
前記比から前記造影剤の濃度関連量を決定するステップとを有する、方法。
【請求項１５】
距離依存な送信強度データと蛍光強度データとを生成するため、前記放射線源と検出位置との間の距離を変化させるステップと、前記距離の関数として前記比の挙動から前記濃度関連量を決定するステップとを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
所定の時間間隔にわたり、前記濃度関連量を連続的に決定するステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記濃度関連量の測定に基づき制御信号を出力するステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物、特に混濁媒体に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定するデバイスに関する。上記デバイスは、励起波長で対象物を照射する電磁放射線源と、蛍光波長で上記造影剤により放出される蛍光電磁放射線を検出する少なくとも１つの第１の検出手段とを有し、上記第１の検出手段は、蛍光強度データを生成する。
【０００２】
本発明は、対象物、特に混濁媒体に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定する方法にも関する。上記方法は、励起波長の電磁放射線で対象物を照射するステップと、蛍光波長で上記造影剤により放出される蛍光電磁放射線を検出するステップとを有し、それにより、蛍光強度データが生成される。
【０００３】
本発明は更に、対象物、特に混濁媒体に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定するコンピュータプログラムと、対象物に適用される蛍光造影剤により放出される蛍光放射線を監視することにより、対象物、特に混濁媒体を画像化する光学イメージングシステムとにも関する。
【背景技術】
【０００４】
混濁媒体を画像化する光学イメージングシステム、例えば、女性の胸組織を画像化する光学マンモグラフィシステムは一般に、画像化される対象物、例えば女性の胸に適用される蛍光造影剤を利用する。対象物に入射する電磁放射線は、対象物を貫通し、その中に含まれる蛍光造影剤を励起させる。これは、続いて、（光学スペクトルの近赤外線（ＮＩＲ）範囲にて）蛍光放射線を生み出す。対象物から生じる蛍光放射線は、対象物に対して複数の方向又は位置で検出される。
【０００５】
一般に、造影剤は、画像化される対象物内で均一に分散されることにはならない。例えば、光学蛍光マンモグラフィにおいて、造影剤は、健康的な組織の周囲より腫瘍の周囲に高濃度で集まる。即ち、病巣（腫瘍）と背景との間の相対的なコントラストは、摂取される造影剤の生理機能により確立される。造影剤の絶対的な濃度は、対象物に注入される（患者に投与される）線量を変化させることにより、又はイメージングが実行される注入後の時間を変えることにより、変化させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像を取得するのに有益な造影剤の最小濃度は、イメージングシステムの検出感度により与えられる。しかしながら、造影剤による放射線の自己吸収が原因で、蛍光信号の非線形挙動の開始により与えられる濃度の上限が存在する。光学イメージングを行う際は、これらの非線形性は回避されなければならない。なぜなら、非線形挙動は、低濃度の造影剤を吸収する対象物の部分、即ち健康な組織と、高濃度の造影剤を吸収する対象物の領域、即ち腫瘍との間で観測されるコントラストに関し重要なインパクトを与えるからである。低濃度レジーム(regime:領域)においては、病巣は、比較的暗い背景における明るいスポットとして現れる。高濃度レジームにおいては、病巣は、比較的暗いスポットとして現れる。
【０００７】
本発明の目的は、適用される造影剤の最適線量及び／又は対象物のイメージングを実行するための最適時間を決定することができる、蛍光造影剤を用いることにより対象物を画像化する光学イメージングシステム及び対応する方法を提供することにある。上記最適線量は、検出されるよう十分高いが、非線形性を避けるためあまり高すぎないものである。本発明の目的は、上記方法を実行するための光学イメージングシステムにおいて使用するデバイス及びコンピュータプログラムを提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によれば、上記目的は、励起波長で対象物により送信される電磁放射線を検出する少なくとも１つの第２の検出手段を持つ上述したタイプのデバイスを提供することにより達成される。上記第２の検出手段は、送信強度データを生成する。上記デバイスは、送信強度データと蛍光強度データとを受信し、上記送信強度データと上記蛍光強度データとの比から上記造影剤の濃度関連量を決定するよう構成される評価手段を更に有する。
【０００９】
本発明の第２の側面によれば、上記目的は、本発明の第１の側面によるデバイスを有する、上述したタイプの光学イメージングシステムを提供することにより達成される。上記システムの動作は、上記デバイスにより決定される濃度関連量に基づき制御される。
【００１０】
本発明の第３の側面によれば、上記目的は、上述したタイプのコンピュータプログラムを提供することにより達成される。上記コンピュータプログラムは、上記対象物により放出される蛍光電磁放射線を表す蛍光強度データを受信する第１のコードシーケンスと、上記対象物により送信される電磁放射線を表す送信強度データを受信する第２のコードシーケンスと、上記蛍光強度データと上記送信強度データとの比を計算し、上記比から上記濃度関連量を決定する第３のコードシーケンスとを有する。
【００１１】
本発明の第４の側面によれば、上記目的は、上述したタイプの方法を提供することにより達成される。上記方法は更に、上記励起波長で上記対象物により送信される電磁放射線を検出し、送信強度データを生成するステップと、上記蛍光強度データと上記送信強度データとの比を計算するステップと、上記比から上記造影剤の濃度関連量を決定するステップとを有する。
【００１２】
こうして、本発明の基礎となる一般的なアイデアに基づき、対象物における平均造影剤濃度が光学イメージング目的に適しているかどうかを確認することを可能にする簡単なアプローチが提案される。そのアプローチは、蛍光測定及び送信測定を利用し、これらの測定により生成される生データ又は信号に直接適用されることができる。即ち、上記送信信号に対する蛍光信号の比が、源と検出器との間の距離の関数として決定される。造影剤濃度が、自己吸収が無視できるような範囲内にある場合、上記比に対応するデータは、造影剤濃度があまりに高い場合とは異なる挙動を示すことになる。従って、上記蛍光−送信比の挙動を解析することにより、対象物、例えば女性の胸における平均造影剤濃度が、定量的な態様で決定されることができる。以下これは、濃度関連量として参照されることになる（高すぎ；適切等）。
【００１３】
本発明による方法のある実施形態では、距離依存な蛍光強度データと送信強度データとを生成するのに、上記第１の検出手段と放射上記線源との間の距離及び上記第２の検出手段と上記放射線源との間の距離が、可変である。こうして、上記比は、例えば、対応するプロットの光学検査により、又は対応するデータにおける回帰を実行することにより、源検出器距離の関数として解析されることができる。例えば、自己吸収が無視できるような範囲に造影剤濃度がある場合、その比データは、ある直線上に乗る、即ち、源検出器距離に関して線形挙動を示すことになる。更に、その直線の傾きは、造影剤濃度に比例する。従って、システムが適切に較正される(calibrated)場合、絶対濃度値を得ることが可能である。他方、濃度が高すぎる場合、比データは、原則Ｓ字カーブ上に乗ることになる。
【００１４】
本発明による方法の対応する実施形態では、上記方法は、距離依存な送信強度データと蛍光強度データとを生成するため、放射線源と検出位置との間の距離を変化させるステップと、上記距離の関数として上記比の挙動から上記濃度関連量を決定するステップとを有する。
【００１５】
本発明によるデバイスの更なる実施形態では、上記デバイスは、上記対象物に対してさまざまな位置で蛍光電磁放射線及び送信電磁放射線を検出するため、上記放射線源から個別の距離に配置される複数の第１及び第２の検出手段を有する。
【００１６】
こうして、異なる第１及び／又は第２の検出手段からデータを収集することにより、距離依存な蛍光及び送信データが生成されることができる。
【００１７】
対象物からの蛍光放射線を捕捉するため、上記少なくとも１つの第２の検出手段は、上記光学スペクトルの近赤外線範囲において感知能力を持つ。
【００１８】
既に上述したように、本発明によるデバイスの更なる実施形態においては、光学イメージングに適した濃度レジームを決定するため、上記評価手段が、上記距離を用いた前記比の挙動から上記造影剤による放射線の自己吸収の量を決定するよう構成される。
【００１９】
上記濃度関連量を視覚的な探査により決定するため、本発明によるデバイスの更に別の実施形態では、上記デバイスが、上記距離の関数としてプロットされる上記比の曲線を表示するための表示手段を有する。
【００２０】
対象物を解析するのに複数の検出手段が使用される場合、上記対象物は、そのジオメトリが原因で、上記検出手段のすべてと適切に動作可能な接続状態とすることができない。従って、本発明によるデバイスの別の実施形態では、上記デバイスは、上記複数の第１及び第２の検出手段に対する上記対象物の位置に基づき、どの蛍光強度データ及びどの送信強度データが前記比に含まれるべきかを決定するため、上記複数の第１及び第２の検出手段に対する上記対象物の位置を説明する手段を有する。
【００２１】
本発明によるデバイスの更なる実施形態では、上記評価手段が、上記比が上記距離に対して線形的な挙動をする場合、上記造影剤の第１のタイプの濃度関連量を通知し、上記比が上記距離に対して非線形的な挙動をする場合、上記造影剤の第２のタイプの濃度関連量を通知するよう構成される。こうして、その評価手段は、光学イメージングシステムの動作を自動的に制御するのに使用されることができる。
【００２２】
造影剤動力学の監視が必要とされるとき、本発明によるデバイスの更に別の実施形態では、上記少なくとも１つの第１及び第２の検出手段が、所定の時間間隔にわたり上記強度データを連続的に生成するよう構成される。
【００２３】
本発明による方法の対応する実施形態では、上記方法が、所定の時間間隔にわたり、上記濃度関連量を連続的に決定するステップを有する。
【００２４】
少なくとも上記放射線源と上記第１及び第２の検出手段とは、ハンドへルドユニットに含まれることができる。こうして、造影剤又は色素濃度を決定するための簡単なハンドヘルドユニットが構成される。
【００２５】
本発明によるデバイスの実際的な使用を容易にするため、更なる実施形態では、上記デバイスは、画像化される対象物を囲む中空ユニットを更に有する。上記中空ユニットが、上記中空ユニットの内部の上記対象物を照射するため上記放射線源に接続される複数の第１の光学繊維を有する。更に、上記中空ユニットは、上記中空ユニットの内部の上記対象物からの放射線を検出する共通検出器ユニットに接続される複数の第２の光学繊維を有する。上記第１及び第２の検出手段をそれぞれ選択的に提供する切り替え可能な波長選択フィルタ手段が、上記第２の光学繊維及び／又は上記検出器ユニットに接続されて与えられる。
【００２６】
一様な照射とさまざまな形状及びサイズの対象物の検出とを実現するため、本発明によるデバイスの更に別の実施形態によれば、上記第１及び第２の光学繊維は、上記中空ユニットの表面に実質的に一様な態様で分散される。
【００２７】
本書において、本発明によるデバイスの別の実施形態では、上記第１の光学繊維の１つを介して上記対象物を選択的に照射するマルチプレキシング手段を与えることにより、距離依存な送信及び蛍光データを生成することが実現されることができる。これは、放射線源として効率的に機能し、上記第２の光学繊維の個別の１つからの所与の距離に配置される。
【００２８】
本発明による方法の追加的な実施形態において、上記方法は、上記濃度関連量の測定に基づき制御信号を出力するステップを有する。その後、上記制御信号は、本発明の上記側面に基づき上記光学イメージングシステムを制御するのに使用されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の更なる利点及び特徴は、添付される図面を参照して例示にすぎないものにより与えられる好ましい実施形態の以下の詳細な説明から収集されることができる。以下に述べられるだけでなく前述された特徴は、本発明に基づき、個別に又は組み合わせてのいずれかの態様で用いられることができる。説明される実施形態は、包括的な列挙を形成するものではないが、本発明の基礎となる一般的概念と合わせて例示として理解されるべきである。
【００３０】
図１は、本発明により対象物に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定するデバイスを有する光学イメージングシステム１の概略的なブロック図を示す。光学イメージングシステム１は、対象物２に適用される（図示省略された）蛍光造影剤により放出される蛍光放射線を監視することにより、対象物２、特に人間又は動物の組織、例えば女性の胸の組織といった混濁媒体を画像化するよう構成される。対象物は一般に、放射線ガイド手段５を介して放射線源４に接続される中空の対象物包囲ユニット３内部に含まれる。中空のユニット３は更に、追加的な放射線ガイド手段７を介して検出器ユニット６に接続される。放射線ガイド手段５及び追加的な放射線ガイド手段７は共に、複数の放射線ガイド繊維を有する。好ましくは、２５６の繊維であり、それぞれ直径ｄ＝１ｍｍのものである。明確さのため、複数の繊維のうちの５．１、５．２、...７．１、７．２だけが、図示されている。
【００３１】
検出器ユニット６は、複数の検出器（図示省略）を有し、検出器の数は、放射線ガイド手段７における繊維の数に対応する。上記検出器はそれぞれ、その上に送信される放射線を検出する上記繊維の１つに接続される。検出器ユニット６は更に、フィルタ手段８を有する。
【００３２】
検出器ユニット６は、好ましくは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の形式で構成される、光学イメージングシステム１の制御ユニット９に接続される。制御ユニット９は、評価手段１０、レーザ制御部１１、シャッタ制御部１２及びモータ制御部１３を有し、それらの機能は後に明らかにされることになる。評価手段１０、レーザ制御部１１、シャッタ制御部１２及びモータ制御部１３は好ましくは、ソフトウェア形式で構成され、当業者には知られているように、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ等の任意の適切なプログラム言語を用いて制御ユニット９上で実現されることができる。
【００３３】
評価手段１０は更に、好ましくはソフトウェア形式で構成される多数のモジュール１０．１、１０．２、...を含む。その機能は後に明らかにされることになる。
【００３４】
更に、光学イメージングシステム１は、上記制御ユニット９に接続される表示手段１４と入力手段１５とを有する。
【００３５】
図１の実施形態によれば、放射線源４は更に、個別の長さの放射線ガイド繊維４．１ｃ、４．２ｃ、４．３ｃにより、個別のレンズ４．１ａ、４．２ａ、４．３ａ及びシャッタ４．１ｂ、４．２ｂ、４．３ｂと作動的に接続される多数のレーザダイオード４．１、４．２、４．３を有する。放射線ガイド繊維は好ましくは、直径ｄ＝０．４ｍｍである。図示される実施形態において、第１のレーザダイオード４．１は、第１の放射出力で第１の励起波長の電磁放射線を放出する。例えば、λ＝６８０ｎｍ、Ｐ＝５０ｍＷである。第２のレーザダイオード４．２は、第２の放射出力で第２の励起波長の電磁放射線を放出する。例えば、λ＝７８０ｎｍ、Ｐ＝６０ｍＷである。第３のレーザダイオード４．３は、第３の放射出力で第３の励起波長の電磁放射線を放出する。例えば、λ＝８７０ｎｍ、Ｐ＝４０ｍＷである。
【００３６】
放射線源４は更に、第１の放射線ガイド手段５の上記複数の放射線ガイド繊維５．１、５．２、...の１つを選択するよう適合される第１の選択器の形式で、マルチプレキシング手段４．５と作動的に接続されるモータ手段４．４を有する。
【００３７】
光学イメージングシステム１の動作が以下に説明されることになる。
【００３８】
一般的な態様において、蛍光造影剤が適用される対象物２は、放射線ガイド手段５を介して放射線源４から電磁放射線で照射される。即ち、図１における矢印Ｉを用いて示される放射線ガイド繊維５．１、５．２、...を介して、少なくとも１つの励起波長で照射される。対象物２における造影剤は、上記放射線の一部を吸収し、上記励起波長とは異なる波長で蛍光放射線を放出する。それは、放射線ガイド手段７を介して、即ち、放射線ガイド繊維７．１、７．２、...を介して、検出器ユニット６を用いて、即ちその中に含まれる個別の検出器を用いて、検出される。上記蛍光放射線のみを選択的に検出することは、上記励起波長を効率的にブロックするよう構成されるフィルタ手段８を用いて実現される。図１において、対象物２からの上記蛍光放射線は、矢印Ｆを用いて、表される。以下、参照符号Ｆは、上記蛍光放射線に応じて検出器ユニット６により生成される対応するデータ、即ち蛍光強度データを表すのにも使用されることになる。
【００３９】
対象物２における異なる構造が、蛍光造影剤の異なる濃度を含むことになるので、上記蛍光放射線の空間的に分解された検出は、対象物２の構造的特徴を分解することを可能にする。上記構造的分解は、当業者には知られるように、対象物２を有する中空ユニット３（添付図２参照）の表面において放射線ガイド繊維７．１、７．２、...を適切に配置することにより実現されることができる。
【００４０】
すると、モニタ又はプリンタといった表示手段１４上での表示のため、対応する蛍光強度データが、検出器ユニット６から制御ユニット９に与えられる。
【００４１】
対象物２及び／又は使用される蛍光造影剤の物理的特性に基づき、レーザ制御部１１は、上記レーザダイオード４．１〜４．３の１つ又は複数により放射線の放出をするよう命じる。それに応じて、個別の繊維４．１ｃ、４．２ｃ、４．３ｃを介して上記放出放射線を繊維選択器４．５にガイドするためシャッタ制御部１２を用いて、シャッタ４．１ｂ、４．２ｂ、４．３ｂが制御される。その後、空間的に分解された態様で対象物２を照射するため、上記少なくとも１つの選択された励起波長が順に、放射線ガイド手段５の上記放射線ガイド繊維５．１、５．２、...のそれぞれに与えられる。このため、図１に示されるように、放射線ガイド手段５の個別の放射線ガイド繊維５．１、５．２、...が、当業者には知られるように、対象物２を有する中空ユニット３（図２参照）の表面にわたり適切に分散される。
【００４２】
こうして、本発明の実施形態によれば、上記放射線ガイド繊維５．１、５．２、...の１つだけが、対象物２に一度に照射する際にアクティブであり、一方、上記放射線ガイド繊維７．１、７．２、...のすべては、対象物２からの放射線を捕捉するのに、及び上記捕捉された放射線を検出器ユニット６にガイドするのに、同時にアクティブとなる。こうして、上記蛍光放射線を検出するための複数の検出手段を効率的に構成することができる。
【００４３】
対象物２内部の蛍光造影剤の少なくとも１つの濃度関連量を決定するため、上記蛍光放射線Ｆに加えて、図１のシステムは、対象物２による送信放射線を測定するよう構成される。これは、図１における矢印Ｔを用いて示される。参照符号Ｔは、検出器ユニット６により生成される対応データを表すのにも使用されることになる点を留意されたい。言い換えると、上記蛍光放射線Ｆの代わりに、検出器ユニット６は、蛍光造影剤との何らの相互作用無しに、対象物２により送信される上記放射線Ｉの成分Ｔも検出する。このため、フィルタ手段８は、検出器ユニット６では利用されない。対応する送信強度データＴは、制御ユニット９に与えられる。
【００４４】
ここでも、中空ユニット３、放射線ガイド繊維７．１、７．２、...及び検出器ユニット６のデザインにより、上記送信放射線を検出する複数の検出手段が効率的に提供される。
【００４５】
図２から分かるように、放射線ガイド繊維７．１、７．２、...を用いる空間的に分解された検出と合わせて、繊維選択器４．５を用いての放射線ガイド繊維５．１、５．２、...の上述のマルチプレキシングは、図１の光学イメージングシステム１内で源検出器距離を変化させることと均等である。
【００４６】
図２は、図１のデバイスにおける中空の対象物包囲ユニット３の概略的な図を示す。中空のユニット３は、カップの形式で構成される。その内部３．１は、当業者には知られるように、少なくとも部分的に放射線送信流体で満たされる。上記カップの内部３．１の他の部分は、対象物２を有する。図２の実施形態において、中空ユニット３は特に、マンモグラフィイメージングの用途における女性の胸を保持するようデザインされる。
【００４７】
その下部領域３．２には、上記カップが、上記流体の流入及び流出のためのチャネル３．３を有する。放射線ガイド繊維５．１、５．２、...、７．１、７．２、...（図１参照）が、上記カップの側面壁３．４における対応する開口部で終わる。その結果、繊維５．１、５．２、...によりガイドされる電磁放射線は、上記カップの内部３．１に入ることができ、続いて、検出器ユニット６（図１）へガイドする放射線ガイド繊維７．１、７．２、...により捕捉されることができる。
【００４８】
前述されたように、上記放射線ガイド繊維５．１、５．２、...のマルチプレキシングは、図２に示されるように、源検出器距離を変化させることに効率的に対応する。放射線ガイド繊維５．１の終端は、放射線ガイド繊維７．１の終端から距離ｄ１の所に配置されるが、放射線ガイド繊維５．２の終端は、放射線ガイド繊維７．１の終端から距離ｄ２の所に配置され、このｄ２はｄ１より距離が長く、ｄ２＞ｄ１が成立する。従って、まず放射線ガイド繊維５．１を用いて、続いて放射線ガイド繊維５．２を用いて、上記カップの内部３．１、即ち対象物２を照射することにより、放射線ガイド繊維７．１を用いて検出される送信強度及び／又は蛍光強度は、２つの異なる源距離、即ち距離ｄ１及びｄ２それぞれからの測定データを効率的に提供する。上記複数の放射線ガイド繊維５．１、５．２、...にわたりマルチプレキシングすることにより（図１）、一般にＳＤ又はｄｉｊと表される広範な範囲の源検出器距離からの距離依存の測定データが収集されることができる。
【００４９】
源検出器距離ｄｉｊ；ｉ＝１、２、...、ｎが、システムジオメトリから、即ち、中空ユニット３の表面又は側面壁３．４における放射線ガイド繊維５．１、５．２、...、７．１、７．２、...の空間分布から知られる。ここで、ｎは、放射線ガイド手段５、７において使用される個別の放射線ガイド繊維の数であり、本実施例では、ｎ＝２５６である。言い換えると、所与のアクティベートされた放射線ガイド繊維５．１、５．２、...、に対して、源検出器距離のすべて、即ち、検出繊維７．１、７．２、...の上記アクティベートされた繊維への距離が、システムジオメトリから知られ、制御ユニット９（図１）の適切な格納手段（図示省略）に格納され、そこから提供されることができる。言い換えると、所与の放射線繊維に対して検出器ユニット６における各検出器が、既知の源検出器距離ＳＤに関するデータを与える。
【００５０】
すでに前述したように、所与のアクティベートされた放射線ガイド繊維５．１、５．２、...、に対して、距離依存の送信強度データＴと蛍光強度データＦとの両方が、フィルタ手段８を選択的に利用することにより、検出器ユニット６により決定されることができる。その後、距離依存の送信強度データと蛍光強度データとは共に、更なる解析のため、制御ユニット９の評価手段１０に送られる。
【００５１】
上述した図１において例示的な態様で示されるように、評価手段１０は、多数の（ソフトウェア）モジュール１０．１、１０．２、...を有する。上記モジュールの１つ、例えばモジュール１０．１を用いて、評価手段１０は、検出器ユニット６から距離依存な送信強度データＴと距離依存な蛍光強度データＦとを受信するよう構成される。上記モジュールの別の１つ、例えばモジュール１０．２を用いて、評価手段１０は更に、上記距離依存な送信強度データと上記距離依存な蛍光強度データとの比を計算するよう構成される。Ｒが上記比を表し、Ｆは上記距離依存な蛍光強度データを表し、Ｔが上記距離依存な送信強度データを表すとすると、上記比Ｒは、Ｒ＝Ｆ／Ｔとして規定される。上述した源検出器距離に関する、蛍光強度データと送信強度データとの依存性に基づき、上記比Ｒも、上記源検出器距離に依存する点に留意されたい。
【００５２】
上記相対位置に基づき、どの蛍光強度データＦ及びどの送信強度データＴが上記比Ｒに含まれるべきかを決定するため、評価手段１０における上記モジュール１０．１、１０．２、...の別の１つが、上記複数の第１及び第２の検出手段に対する対象物２の位置を説明するよう構成されることができる。
【００５３】
評価手段１０における上記モジュール１０．１、１０．２、...における更に別の１つが、表示手段１４（図１）に源検出器距離の関数として上記比Ｒのプロットを表示するよう構成されることができる。
【００５４】
図１及び図２の実施形態に基づき、送信Ｔ及び蛍光Ｆが、共通の放射線ガイド繊維７．１、７．２、...を用いて測定され、その結果、所与の源検出器距離、即ち所与の放射線ガイド繊維７．１、７．２、...に対する上記比Ｒを決定するため、上記繊維に関する個別の測定値に関する簡単な除算演算が必要とされる点に留意されたい。これは、較正に関して利点となる。しかしながら、本発明による別の実施形態においては、送信Ｔ及び蛍光Ｆをそれぞれ測定するのに異なる放射線ガイド繊維が使用されることができる。上記比Ｒを決定するため、例えば送信Ｔを測定するのに使用される、放射線ガイド繊維の第１のグループからの対応信号が、例えば、送信Ｔを測定するのに使用される放射線ガイド繊維の第２のグループの位置に補間されなければならない。
【００５５】
図３及び図４は、蛍光造影剤の第１／第２の濃度それぞれに対して、図１のデバイスにより測定及び計算される源検出器距離の関数としてプロットされる送信強度と蛍光強度との比を示す図を概略的に示す。図３及び図４において、上記比Ｒ＝Ｆ／Ｔが、ＳＤで表される源検出器距離に対してプロットされる。
【００５６】
図３は、造影剤による放出蛍光強度の自己吸収により、蛍光強度データが非線形挙動を示す場合を示す。この挙動は、高濃度レジームにおいて生じる。その場合、例えば女性の胸の組織といった人間組織における腫瘍等の、対象物の周囲の部分より高濃度の造影剤を含む対象物２における特定の構造が、背景強度に比べて暗いスポットとして現れることになる。図３によれば、この種の望ましくない挙動は、ＳＤに対してＲをプロットするとき、粗いＳ字曲線を用いて特徴付けられることができる。
【００５７】
図４は、画像を実現するため本質的に最適な造影剤濃度の場合におけるＲ対ＳＤの別のプロットを示す。そこでは、対象物２における病巣、例えば、人間組織における腫瘍が、背景と比べて明るいスポットとして現れることになる。このレジームは、関数Ｒ（ＳＤ）の基本的に線形な挙動により特徴付けられる。
【００５８】
図３及び図４に示されるように、比Ｒ対源検出器距離ＳＤをプロットすることにより、表示手段１４（図１）上で、本発明の光学イメージングシステム１のユーザは、リアルタイムに、対象物２内の蛍光造影剤の濃度が、光学イメージングシステム１の所望の動作に対して受け入れ可能かどうかを決定することができる。所望の動作とは、例えば、ガンの可能性のある女性の胸の組織の正確な画像を提供することといったものである。しかしながら、当業者であれば理解されるように、本発明は、この特定の使用に限定されるものではない。
【００５９】
代替的又は追加的に、比Ｒが距離に対して線形に変化する場合（図４参照）、評価手段１０における更に別のモジュール１０．１、１０．２、...が、第１のタイプの造影剤濃度レジームを通知するよう構成されることができる。それにより、上記比が距離に対して非線形に変化する場合、上記モジュールは更に、第２のタイプの造影剤濃度レジームを通知するよう構成されることができる。例えば、適切な制御信号（図示省略）の形式での上記通知は、本発明の光学イメージングシステム１の動作を制御する制御ユニット９により使用されることができる。例えば、図３の場合、上記制御信号は、イメージング動作の最適時間点に到達するまで、本発明のシステム１の動作を中断するのに使用されることができる。当業者であれば理解されるように、イメージングのための上記最適時間点を決定するため、本発明による方法を用いる追加的な濃度測定が連続的に実行されることができる。同様に、本発明による方法は、造影剤動力学を測定するのに使用されることができる。こうして、その方法は更に、画像化される対象物への造影剤の最適な注入線量を決定するのに使用されることができる。
【００６０】
本発明による上述の方法は、検出器ユニット６により与えられる生データに直接機能し、その結果、時間及びリソースを消費する画像再構成が全く必要とされない点を留意されたい。このことは、提案されるシステム及び方法のリアルタイム能力に関して更に有利に作用する。
【００６１】
当業者であれば更に理解されるように、本発明による方法は、測定の集合により較正されるとき、図４における曲線の勾配を決定することにより、造影剤の絶対濃度値を与えることができる。上記モジュール１０．１、１０．２、...における更なる１つが、この目的のために実現されることができる。
【００６２】
本発明の１つの実施形態において、添付された図３及び図４における例示的な態様で示されるプロットが、表示手段１４を介してユーザ又はオペレータに示される。その結果、ユーザ又はオペレータは、キーボード等の入力手段１５を介して適切な入力を提供することによりシステム１を制御するよう反応することができる。
【００６３】
代替的に又は追加的に、評価手段１０における上記モジュール１０．１、１０．２、...における更に別の１つを用いて、図３及び図４に基づく曲線の線形又は非線形形状に関する決定を行うため、所定の閾値を用いて、検出器ユニット６により与えられる距離依存データに関して、線形回帰アルゴリズムが実行されることができる。ここでも、比Ｒ＝Ｆ／Ｔは、源検出器距離ＳＤの関数として線形的な挙動を示す場合、制御信号が放出されることができ、制御ユニット９、即ち、評価手段１０は、それによって、レーザ制御部１１、シャッタ制御部１２及びモータ制御部１３に、前述されたような光学画像を取得するため対象物２の照射を実行するよう命令をする。これとは対照的に、上記Ｒが、源検出器距離ＳＤの関数として非線形的な挙動を示す場合、上記対象物を画像化するための最適な時間点に到達するまで、光学イメージングシステム１の動作は停止される。例外は、反復的な濃度測定である。
【００６４】
上述の（ソフトウェア）モジュール１０．１、１０．２、...は、適切な制御ユニット、例えば、制御ユニット９を持つ既存の光学イメージングシステムにおいて、本発明による方法を実行することに関してシステムをアップグレードすることで、実現される事ができる点に留意されたい。
【００６５】
図５は、本発明による方法の実施形態のフローチャートを示す。その方法は、ステップＳ１００で開始する。続くステップＳ１０２において、上記放射線繊維５．１、５．２、...、５．ｎをマルチプレキシングするのに使用されるカウンタ変数ｉが、初期値にセットされる。即ち、ｉ＝１である。ここで、ｎは、繊維の総数を表す。
【００６６】
その後、続くステップＳ１０４において、ｉの現在の値に対応する放射線繊維が、蛍光造影剤を有する対象物を照射するため、前述されたようにアクティベートされる。続くステップＳ１０６において、距離依存な送信強度データが、検出器ユニット６と共に放射線ガイド手段７により与えられるｎ個の検出手段により集められる。その後、続くステップＳ１０８において、前述されるように、蛍光強度データを集めるため、フィルタ手段８が利用される。
【００６７】
続くステップＳ１１０において、変数ｉがすでに最大値ｎに到達しているか否かが決定される。ステップＳ１１０における疑問に対する回答が肯定的な場合（ｙ）、続くステップＳ１１２で、比Ｒ＝Ｆ／Ｔが、検出器ユニット６により評価手段１０に与えられる生データの総量から源検出器距離の関数として計算される。ステップＳ１１０における疑問に対する回答が否定的な場合（ｎ）、続くステップＳ１１２'で、変数ｉがインクリメントされ（ｉ＝ｉ＋１）、前述されたように、方法ステップＳ１０４〜Ｓ１１０が繰り返される。
【００６８】
ステップＳ１１２で上記比を計算した後、その方法は、ステップＳ１１４へと続き、そこで、源検出器距離に対する上記比Ｒの挙動のタイプを決定するため、源検出器距離の関数として上記比Ｒの挙動が解析される。前述されたように、これは、オペレータによる視覚的な調査のため表示手段に上記比Ｒ対源検出器距離ＳＤのプロットを表示することにより、又はその（非）線形性を決定するためそのデータに関する数学的回帰を実行することによりのいずれかの態様で実現されることができる。
【００６９】
続くステップＳ１１６における疑問に対する回答が肯定的な場合（ｙ）、即ち、上記比が距離と共に線形的な挙動を示す場合、後のステップＳ１２０で、上記表示手段又は例えば（磁気）光学データ担体といった他の任意の適切な出力媒体に出力すべく、続くステップＳ１１８では、特に女性の胸の組織といった対象物の蛍光イメージングデータを取得するため、本発明による光学イメージングシステムの動作が開始される。
【００７０】
本発明による方法は、ステップＳ１２２で終了する。
【００７１】
ステップＳ１１６における疑問に対する回答が否定的な場合（ｎ）、本発明による方法は、ステップＳ１０２から再開される。好ましくは、おそらくは最適なイメージング処理のためには高すぎる造影剤濃度の減少を可能にするため（ステップＳ１１６において否定的な回答（ｎ）ということは即ち、源検出器距離の関数として比Ｒが非線形的な挙動を示したことになる）、ステップＳ１２４で所定の時間量待った後に再開される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による対象物に適用される蛍光造影剤の濃度関連量を決定するデバイスを有する光学イメージングシステムの概略的なブロック図である。
【図２】図１のデバイスにおける対象物包囲ユニットの概略的な図である。
【図３】蛍光造影剤の第１の濃度に対する図１のデバイスにより測定及び計算される源検出器距離の関数としてプロットされた蛍光強度と送信強度との比を示す図である。
【図４】蛍光造影剤の第２の濃度に対する図１のデバイスにより測定及び計算される源検出器距離の関数としてプロットされた蛍光強度と送信強度との比を示す図である。
【図５】本発明による方法の実施形態のフローチャートである。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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