(57)【要約】【課題】同時に複数の蛍光光源を検出して区別することが可能なマルチチャネル撮像システムを提供すること。【解決手段】本明細書では、複数の蛍光光源を同時に検出して区別することが可能なマルチチャネル撮像システムが提示される。また、本明細書では、例えば、診断および／または手術中に行う目的で、疾患または細胞異常を撮像するためにこのシステムを使用する方法も説明される。本明細書はさらに、光の複数の励起波長を送達して２つ以上の区別可能な波長における蛍光を生成する複数の異なる蛍光レポータを励起させるように構成される光源と、検出器がリアルタイムで異なる発せられた信号を同時に測定することができるようにレンズを通して受容される光を複数の空間的に分離された検出器上に指向するように構成されるプリズムと、上記２つ以上の区別可能な波長における前記検出された蛍光に対応する信号を処理して対象内の前記２つ以上の異なる蛍光レポータの蛍光の画像を提供するように構成されるプロセッサとを備える携帯用撮像装置を開示する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
本明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、概して、生体内（ｉｎ  ｖｉｖｏ）撮像システムおよび方法に関する。より具体的には、ある実施形態では、本発明は、同時に複数の蛍光光源を検出して区別することが可能なマルチチャネル撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
製薬産業は、正確かつ効果的な情報および治療を提供するために高まる圧力に直面する。新しい撮像技術は、本圧力への応答の中心となり、例えば、検出可能部分およびそれらを撮像するシステムの開発において、有意な進歩が遂げられている。特定の努力は、例えば、外科的縁（ｍａｒｇｉｎ）のマッピングの向上、転移性リンパ節の識別、ならびに正常な生命組織および神経血管構造の温存を期待して、癌治療を支援することができる、撮像技術に向けられる。努力はまた、所与の治療養生法に特に良好に、または乏しく応答している患者を識別して、患者集団を階層化もしくは監視することに向けられる。新しいシステムおよびプローブを含む、撮像技術の開発により、最も正確かつ決定的な診断のために、多数の信号および入力を同時に検出する必要性が高まっている。
【０００３】
悪性黒色腫は、米国において最速で上昇している癌のうちの１つであり、毎年１％上昇すると推定される。黒色腫の発生率は、過去３０年にわたって米国で３倍に上昇しており、類似の率が欧州で報告されている。最高の発生率は、オーストラリアおよびニュージーランドで報告されている（１００，０００人の住民および１年につき４０〜６０症例）。米国癌協会は、２０１２年に７６，２５０件の新しい黒色腫症例が診断され、１２，１９０件の死亡をもたらすであろうと推定した（ＡＣＳ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｆａｃｔｓ＆Ｆｉｇｓ．，Ａｔｌａｎｔａ  ＧＡ，２０１２）。米国では、これは、男性においては５番目に最も多く見られる癌、女性においては６番目に最も多く見られる癌に順位付けられる。予後は、大部分は原発腫瘍の厚さおよび潰瘍形成によって判定される。しかしながら、リンパ節転移の存在が、最も重要な予後の予測因子であり（Ｂａｌｃｈ，Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｏｎｃｏｌ．，（２００１））、大幅な努力が、リンパ性転移の存在について局所リンパ節を検査することに費やされる。
【０００４】
早期診断および治療が、罹患率ならびに死亡率を最小限にすることに必須である。原発性皮膚黒色腫の決定的治療は、広範囲局所切除術の形態の外科的切除である。補助放射線療法が、局所浸潤性腫瘍および／または複数の局所リンパ節への蔓延を含む、具体的兆候のために追加される。いかなる利用可能な標準治療の全身治療オプションも現在容認されていない。しかしながら、黒色腫の全身治療は、臨床試験設定で利用可能であり、局所リンパ節リスク階層化（すなわち、ＳＬＮマッピング）に基づく患者のみに提供されている。したがって、転移性疾患蔓延について局所リンパ節を慎重に検査することによって、その早期段階において黒色腫を正確に病期分類することが必須である。分子撮像ツールの使用（Ｗｅｉｓｓｌｅｄｅｒ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，（２００６））は、本プロセスに役立ち、ＳＬＮ生検手技中の疾患視覚化および病期分類を向上させる一方で、疾患を持つリンパ節のみを回収することによって、リンパ浮腫の危険性およびより広範なリンパ節切開の他の副作用を低減させ得る。リンパ節転移の存在は、生命維持の予後の予測因子であり、撮像による正確な識別が、疾患の病期分類、予後、および臨床転帰のために重要な意義を持つ。センチネルリンパ節（ＳＬＮ）マッピング手技は、疾患蔓延の正確な判定を補助し、隣接する重要な神経および血管構造からリンパ節を線引きすることができる、手術中に実施される視覚化ツールの欠如によって制限されている。
【０００５】
センチネルリンパ節マッピングに加えて、他の疾患領域または生物学的異常は、改良型生体内（ｉｎ  ｖｉｖｏ）撮像技術から大いに利益を得るであろう。前立腺癌における末梢神経および結節性疾患のより良好な術中視覚化の決定的必要性がある。術中に前立腺癌における残存疾患を評価する能力もまた、新しい生体内撮像技法から利益を得るであろう、別の対処されていない必要性である。
【０００６】
本明細書では、向上した信号対雑音比を伴ってマルチチャネル撮像が可能な携帯用デバイスと連結された生体適合性粒子ベースのプラットフォームを採用することによって、以前の撮像技術の制限を回避する、システムおよび方法が提示される。画像診断に加えて、本技術は、画像誘導型外科および介入手技とともに使用されることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要旨）
本明細書では、携帯用マルチチャネル蛍光カメラを使用して、対象内の異なる蛍光源をリアルタイムで同時に撮像するためのシステム、装置、および方法が説明される。また、高い信号対雑音比を伴って同時に複数のプローブ種から光を検出することが可能な携帯用撮像システムも説明される。これらのシステムは、リアルタイムで１つより多くの蛍光プローブ種を同時に検出して区別することができない、既存のシステムと比べて利点を提供する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、本発明の撮像システムは、診断ならびに術中目的で疾患または細胞異常を撮像するために使用される。例示的術中撮像デバイス、すなわち、ＡｒｔｅＭＩＳＴＭハンドヘルド蛍光カメラシステム（Ｑｕｅｓｔ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｍｉｄｄｅｎｍｅｅｒ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）（図５ａ）は、最小侵襲腹腔鏡（図５ｂおよびｃ）ならびに切開外科的手技（図５ｃ）の両方のために適合されている。本システムは、リアルタイムで同時に取得される、高解像度可視（カラー）画像および微調整された近赤外（ＮＩＲ）蛍光信号を生成する、術中撮像誘導のためのハンドヘルドマルチチャネル蛍光撮像カメラである。本能力は、運動フリーのオーバーレイを可能にする。本ハンドヘルドデバイスは、例えば、頭部および頸部等のそうでなければ困難な解剖学的場所を視認するように容易に位置付けられることができるため、ＳＬＮマッピング手技のために有利である。
【０００９】
異なる蛍光波長の同時画像を取得する能力（すなわち、マルチスペクトル撮像）は、外科手技および介入手技のための蛍光撮像誘導の使用を可能にする。ある実施形態では、デバイス内のセンサは、単軸レンズが特異的に調整された波長の画像を適切なセンサに送達するように、物理的に整合させられる。必要な着目波長をフィルタリングするとともに、正確に同時に、かつ同一の視認位置で光子を取得し始めるようにトリガされる、これらのセンサのそれぞれを個別に制御できることが、最重要である。カメラシステムから制御可能な光エンジンの緊密な統合は、撮像フィードバックに基づく最適化を可能にする。
【００１０】
したがって、本明細書では、複数の波長によって励起させられ、さらに、リアルタイムで、生体外および／または生体内で（例えば、術中に）異なる発せられた信号を同時に測定することが可能なデバイスによって、それらの異なる発せられた信号により区別されることができる、１つまたはそれを上回る染料含有ナノ粒子（Ｃドット等）に複数の励起波長を送達するように、光エンジンを備える、生体内（ｉｎ  ｖｉｖｏ）（または生体外（ｉｎ  ｖｉｔｒｏ））撮像システムが提示される。
【００１１】
本明細書で提示される実施形態は、例えば、プローブ種の局所注入に続いて、異なる腫瘍リンパ排液経路および結節分布を視覚化することによって、転移性黒色腫を評価するための生体内撮像システムの使用を含む。標的二重モダリティプローブ種を使用して、前立腺癌および他の癌における末梢神経ならびに結節性疾患のリアルタイム術中視覚化が行われることができる。神経の術中視覚化のためのリアルタイム視覚化はまた、耳下腺腫瘍に、および喉頭神経をマップするために喉頭の腫瘍に行われることができる。いくつかの実施形態では、本システムは、複数の癌対象リガンドを用いて表面修飾された二重モダリティプローブ種を使用して、前立腺癌における残存疾患のリアルタイム術中評価を行うために使用される。
【００１２】
本装置およびシステムは、リアルタイムで異なる波長における光信号の同時検出を実行するそれらの能力において、以前の撮像システムと異なる。いくつかの実施形態では、撮像装置は、リアルタイムで複数の染料から複数の波長を同時に検出する、マルチチャネル蛍光カメラシステムを備える。いくつかの実施形態では、撮像装置は、より高い信号対雑音比を伴う複数のタイプのプローブ種から区別可能な信号を収集することができる、複数の検出器および関連回路を使用する、ハンドヘルド蛍光撮像システムを備える。いくつかの実施形態では、本システムは、他の以前の撮像システムが行うように、光学的時分割多重化を用いて単一の検出器において受信される複数の信号タイプを区別しない。
【００１３】
さらに、ある実施形態では、本明細書では、ＳＬＮ組織局在化および滞留、標的対背景比、ならびに注入部位および身体からの一掃を向上させるためのいくつかの主要設計基準を満たす、ＰＥＴおよび光学的撮像の両方とともに使用するための臨床的に変換されたインテグリン標的化プラットフォームが提示される。重要な癌標的を選択的に探査するためのそのような作用物質の使用は、転移性疾患蔓延を管理する細胞および分子プロセスへの重要な洞察を解明する。携帯用リアルタイム光学カメラシステムと併用して、臨床的に関連するより大きな動物モデルにおいて転移性疾患をマップするための術前ＰＥＴ撮像所見は、組織学的相関を伴う排液性腫瘍リンパ管および蛍光ＳＬＮの直接視覚化のために術中設定に容易に変換されることができると示され得る。また、本明細書では、外科的ベースまたは介入駆動型治療の設定において炎症プロセスから転移性疾患を潜在的に判別するための、標準治療放射性トレーサ、すなわち、１８Ｆ−ＦＤＧに対する、本プラットフォームの特異性も議論される。
【００１４】
一側面では、本発明は、対象内の領域の光学的撮像のための方法であって、（ａ）それぞれ蛍光レポータを含む、２つまたはそれを上回る異なるプローブ種を対象に投与するステップと、（ｂ）対象の中へ励起光を指向するステップであって、それによって、蛍光レポータを励起させるステップと、（ｃ）異なる波長の蛍光を同時に検出するステップであって、検出された蛍光は、各プローブ種から受信される信号間を判別するように、励起光による励起の結果として、対象においてプローブ種の蛍光レポータによって発せられている、ステップと、（ｄ）対象内の領域の１つまたはそれを上回る画像（例えば、リアルタイムビデオストリーム）を提供するように、検出された蛍光に対応する信号を処理するステップと、を含む、方法を提供する。いくつかの実施形態では、ステップ（ｃ）は、光学的時分割多重化を伴わずに行われる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、プローブ種のうちの少なくとも１つは、ナノ粒子を含む。いくつかの実施形態では、ナノ粒子の平均直径は、例えば、平均直径が生体外または生体内で（例えば、生理食塩水中で、または使用時に）測定されるように、約２０ｎｍ未満、より好ましくは１５ｎｍ未満、より好ましくは１０ｎｍ未満である。加えて、ある実施形態では、ナノ粒子は、有利なこととして、以下でさらに詳細に議論されるように、サイズがわずか３ｎｍである。ある実施形態では、ナノ粒子は、実質的に単分散である（例えば、全ての粒子は、約２０ｎｍ未満、約１５ｎｍ未満、もしくは約１０ｎｍ未満の直径を有し、そして／または全ての粒子は、相互の直径が＋／−５ｎｍ、＋／−４ｎｍ、もしくは＋／−３ｎｍの範囲内である）。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、シリカアーキテクチャと、染料が豊富なコアとを有する。いくつかの実施形態では、染料が豊富なコアは、蛍光レポータを含む。いくつかの実施形態では、蛍光レポータは、近赤外または遠赤外染料である。いくつかの実施形態では、蛍光レポータは、フルオロフォア、蛍光色素、染料、色素、蛍光遷移金属、および蛍光タンパク質から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、蛍光レポータは、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ２、ＦＩＴＣ、ＴＲＩＴＣ、Ｃｙ７、ＦＡＭ、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄ、ＲＯＸ、ＨＥＸ、ＪＡ１３３、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ４８８、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ５４６、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ６３３、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ５５５、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ６４７、ＤＡＰＩ、ＴＭＲ、Ｒ６Ｇ、ＧＦＰ、高感度ＧＦＰ、ＣＦＰ、ＥＣＦＰ、ＹＦＰ、Ｃｉｔｒｉｎｅ、Ｖｅｎｕｓ、ＹＰｅｔ、ＣｙＰｅｔ、ＡＭＣＡ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｇｒｅｅｎ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｏｒａｎｇｅ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ａｑｕａ、Ｌｉｓｓａｍｉｎｅ、およびユーロピウムから成る群から選択される。
【００１６】
いくつかの実施形態では、ステップ（ｃ）に続いて、蛍光レポータはまた、別の蛍光レポータと実質的に同一場所に位置しない、１つまたはそれを上回る場所において対象内に存在する。
【００１７】
いくつかの実施形態では、対象は、ヒトである。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、対象からの１つまたはそれを上回る画像を使用して、細胞異常または疾患を検出もしくは監視するステップ、および／または正常組織構造を検出もしくは監視するステップ（例えば、手術台内に存在するか、またはそれに隣接して位置する（例えば、疾患または腫瘍組織の近傍の、もしくはそれと混入される）、腺組織（例えば、副甲状腺）、神経組織、および／または血管構造等の正常組織構造をマーキングして判別するステップ）を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、細胞異常または疾患は、炎症、癌、心臓血管疾患、呼吸器疾患、皮膚疾患、眼疾患、感染性疾患、免疫疾患、中枢神経系疾患、遺伝性疾患、代謝性疾患、環境的疾患、骨関連疾患、神経変性疾患、および手術関連合併症から成る群から選択される、少なくとも１つのメンバーを含む。いくつかの実施形態では、細胞異常または疾患は、転移性黒色腫におけるセンチネルリンパ節である。いくつかの実施形態では、細胞異常または疾患は、末梢神経の異常または前立腺癌における結節性疾患である。いくつかの実施形態では、細胞異常または疾患は、前立腺癌における残存疾患である。
【００２０】
ある実施形態では、ステップ（ｄ）において信号を処理するステップは、コンピュータデバイスのプロセッサによって、信号に１つまたはそれを上回る動作を行うステップを含み、１つまたはそれを上回る動作は、スケーリング、インターレーシング、彩度再サンプリング、アルファブレンド混合、色平面シークエンシング、フレームバッファリング、試験パターン生成、２Ｄメディアフィルタリング、色空間変換、制御同期化、およびフレーム読取から成る群から選択される。
【００２１】
ある実施形態では、本方法はさらに、コンピュータデバイスのプロセッサによって、医療画像データレポジトリ（例えば、Ｎａｎｏｍｅｄ）から読み出される情報に基づいて、処理された信号を分析するステップを含む。
【００２２】
ある実施形態では、本方法はさらに、コンピュータデバイスのプロセッサによって、医療画像データレポジトリから読み出される（付加的）データを使用して、１つまたはそれを上回る画像（例えば、ビデオストリーム）を図形的に増強するステップであって、図形的に増強するステップは、付加的データを用いて画像を図形的にレンダリングするステップ（例えば、医療画像データレポジトリからのテキストまたは他の情報をビデオストリーム上に重ね合わせるステップ）を含む、ステップと、コンピュータデバイスのディスプレイ上に、１つまたはそれを上回る図形的に増強された画像（例えば、図形的に増強されたビデオストリーム）を表示するステップとを含む。
【００２３】
ある実施形態では、付加的データは、テキスト（すなわち、粒子型／組成、リガンド、動物モデル、注入物の用量／体積）、光学／ＰＥＴ撮像パラメータ（すなわち、最大ピクセル強度、％ＩＤ／ｇ）、カメラ性能パラメータ（すなわち、利得、露出時間）、節点蛍光スペクトルシグネチャ（例えば、信号分布）、および組織学（例えば、腫瘍量）から成る群から選択される、１つまたはそれを上回るデータを含む。
【００２４】
ある実施形態では、本方法は、コンピュータデバイスのプロセッサによって、１つまたはそれを上回る画像（例えば、ビデオストリーム）を視覚的に増進するステップと、コンピュータデバイスのディスプレイ上に、１つまたはそれを上回る視覚的に増進された画像を表示するステップとを含む。ある実施形態では、１つまたはそれを上回る画像を視覚的に増進するステップは、２つまたはそれを上回る異なる蛍光レポータの間のグラフィカルコントラストを増進するステップを含む。ある実施形態では、ステップ（ｄ）において信号を処理するステップはさらに、画像のスペクトルデコンボリューションを行うステップを含む。ある実施形態では、本方法はさらに、プロセッサによって、画像のテクスチャベースの分類を行うステップを含む。
【００２５】
別の側面では、本発明は、光の複数の励起波長を送達して、２つまたはそれを上回る区別可能な波長における蛍光を生成する複数の異なる蛍光レポータを励起させるように構成される、光源と、該検出器がリアルタイムで異なる発せられた信号を同時に測定することができるように、レンズを通して受容される光を複数の空間的に分離された検出器上に指向するように構成される、プリズムと、２つまたはそれを上回る区別可能な波長における検出された蛍光に対応する信号を処理して、対象内の２つまたはそれを上回る異なる蛍光レポータの蛍光の画像を提供するように構成される、プロセッサとを備える、携帯用撮像装置を提供する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、光源は、２つまたはそれを上回るレーザおよび／または光エンジンを備える。いくつかの実施形態では、レンズは、単軸光学レンズである。いくつかの実施形態では、本装置はさらに、レンズの前に位置付けられるマルチバンドフィルタを備え、マルチバンドフィルタは、光源に由来する任意の高出力励起光を遮断するように構成される（したがって、フィルタは、光エンジンレーザ光に同調される）が、全ての他の光（すなわち、可視光および全ての着目発光波長）に対して透過性であり得る。いくつかの実施形態では、本装置は、プリズムとそれぞれの検出器との間にそれぞれ位置付けられる、狭帯域フィルタを備える。ある実施形態では、プリズムは、ダイクロイックプリズムである。ある実施形態では、プリズムは、それぞれ異なるコーティングを有する、少なくとも２つの表面を備える。
【００２７】
別の側面では、本発明は、各信号が対象（例えば、患者）内の一意の蛍光レポータに対応する、複数の信号を同時に受信するための光学部および複数の検出器と、複数の信号のうちの第１の信号に画像処理動作の第１のセットを行うための第１の信号事前調整モジュールであって、第１の信号は、対象内の第１の一意のレポータ（例えば、蛍光レポータ）に対応する、第１の信号事前調整モジュールと、複数の信号のうちの第２の信号に画像処理動作の第１のセットを行うための第２の信号事前調整モジュールであって、第２の信号は、対象内の第２の一意のレポータ（例えば、蛍光レポータ）に対応し、第１および第２の信号調節モジュールは、それらそれぞれの信号に画像処理を同期的に（例えば、同時に）行うように構成される（例えば、同時に動作を行うように構成され、例えば、各信号は、ビデオストリームを含み、ビデオストリームの各フレームは、相互と同時に第１および第２の信号事前調節デバイスの両方によって処理され、その後に、それぞれの次のビデオフレームが相互と同時に処理される）、第２の信号事前調整モジュールと、随意に、各信号が一意のレポータに対応する、複数の信号のうちの第３および／または後続の信号に画像処理動作の第１のセットを行うための第３および／または後続の信号事前調整モジュールと、処理された信号を表示するためのモニタ（例えば、信号は、表示に先立ってさらに処理されてもよい）とを備える、撮像装置を対象とする。
【００２８】
ある実施形態では、第１および第２の信号事前調整モジュールのそれぞれ（ならびに随意に、第３および／または後続の信号事前調整モジュール）は、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、および中央処理装置から成る群から選択されるメンバーである。ある実施形態では、第１および第２の信号事前調整モジュール（ならびに随意に、第３および／または後続の信号事前調整モジュール）は、単一の物理的デバイス上に存在する。ある実施形態では、画像処理動作の第１のセットは、高速フーリエ変換、離散フーリエ変換、有限インパルス応答フィルタリング、および無有限インパルス応答フィルタリングから成る群から選択される、１つまたはそれを上回るメンバーを含む。
【００２９】
ある実施形態では、本装置はさらに、第１の信号に画像処理動作の第２のセットを行うための第１の信号事後調節モジュールと、第２の信号に画像処理動作の第２のセットを行うための第２の信号事後調整モジュールであって、第１および第２の信号事後調節モジュールは、それらのそれぞれの信号に画像処理を同期的に（例えば、同時に）行うように構成される（例えば、同時に動作を行うように構成され、例えば、各信号は、ビデオストリームを含み、ビデオストリームの各フレームは、相互と同時に第１および第２の信号事後調節デバイスの両方によって処理され、その後に、それぞれの次のビデオフレームが相互と同時に処理される）、第２の信号事後調整モジュールと、随意に、複数の信号のうちの第３および／または後続の信号に画像処理動作の第２のセットを行うための第３および／または後続の信号事後調整モジュールであって、画像処理動作の第２のセットは、スケーリング、インターレーシング、彩度再サンプリング、アルファブレンド混合、色平面シークエンシング、フレームバッファリング、試験パターン生成、２Ｄメディアフィルタリング、色空間変換、制御同期化、およびフレーム読取から成る群から選択される、１つまたはそれを上回るメンバーを含む、第３および／または後続の信号事後調整モジュールとを備える。
【００３０】
ある実施形態では、第１および第２の信号事後調整モジュールのそれぞれ（ならびに随意に、第３および／または後続の信号事前調整モジュール）は、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、および中央処理装置から成る群から選択されるメンバーである。ある実施形態では、第１および第２の信号事後モジュール（ならびに随意に、第３および／または後続の信号事後調整モジュール）は、単一の基板ユニット上に存在する。ある実施形態では、本装置はさらに、（例えば、受信されるような、事前調節されるような、または好ましくは事後調節されるような）第１の信号および第２の信号を多重化するように構成される、多重化モジュールを備える。ある実施形態では、多重化モジュールは、加えて、第３および／または後続の信号を多重化するように構成される。ある実施形態では、本装置は、医療画像データレポジトリから（付加的）データを読み出し、多重化された信号を用いて付加的データを図形的にレンダリングする（例えば、多重化された信号を用いて付加的データを重ね合わせる、および／または図形的に増強する）ように構成される、プロセッサを備える。
【００３１】
ある実施形態では、参照することによって本明細書に組み込まれる、Ｂｒａｄｂｕｒｙ
ｅｔ  ａｌ．Ｉｎｔｅｇｒ．Ｂｉｏｌ．（２０１３）５：７４−８６で説明される特徴が使用されてもよい。ある実施形態では、参照することによって本明細書に組み込まれる、Ｈｅｒｚ  ｅｔ  ａｌ．Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．（２００９）１９，６３４１−６３４７で説明される特徴（例えば、プローブ種）が使用されることができる。
【００３２】
ある実施形態では、両方とも参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる、２０１１年１月６日に第ＷＯ２０１１／００３１０９号および２０１４年９月１８日に第ＷＯ２０１４／１４５６０６号として公開された、Ｂｒａｄｂｕｒｙらの国際ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４０９９４号および第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０３０４０１号で説明される特徴（例えば、ナノ粒子）が使用されることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、Ｐａｕｌｉａｈ  ｅｔ  ａｌ．Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ（２００７），２５：１２９２−１２９９で説明される特徴（例えば、デコンボリューションのための後処理モジュール）が使用されることができる。
【００３４】
本発明の一側面の実施形態からの要素は、本発明の他の側面で使用されてもよい（例えば、１つの独立請求項に従属する請求項の要素が、他の独立請求項の実施形態をさらに規定するために使用されてもよい）。本発明の他の特徴および利点は、以下の図、詳細な説明、および請求項から明白となる。
【００３５】
本発明の目的および特徴は、以下で説明される図面および請求項を参照して、さらに理解されることができる。図面では、類似数字が、種々の図の全体を通して類似部品を示すために使用される。
【００３６】
（定義）
本開示がより容易に理解されるために、ある用語が最初に以下で定義される。以下の用語および他の用語の付加的定義が、本明細書の全体を通して記載される。
【００３７】
本願では、「または」の使用は、別様に記述されない限り「および／または」を意味する。本願で使用される、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（備える）」という用語、ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」等の該用語の変形例は、他の添加物、構成要素、整数、またはステップを除外することを意図していない。本願で使用されるように、「約」および「およそ」という用語は、均等物として使用される。約／およそを伴って、または伴わずに、本願で使用される任意の数字は、当業者によって理解される任意の正常変動を網羅することが意味される。ある実施形態では、「およそ」または「約」という用語は、別様に記述されない、または文脈から別様に明白とならない限り（そのような数字が可能な値の１００％を超えるであろう場合を除いて）、記述された基準値のいずれか一方の方向（上回るまたは下回る）で２５％、２０％、１９％、１８％、１７％、１６％、１５％、１４％、１３％、１２％、１１％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、またはそれ未満以内に入る値の範囲を指す。
【００３８】
「ペプチド」または「ポリペプチド」：「ペプチド」または「ポリペプチド」という用語は、ペプチド結合によってともに結合される少なくとも２つの（例えば、少なくとも３つの）アミノ酸の鎖を指す。いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、天然に存在するアミノ酸を含み、代替として、または加えて、いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、１つまたはそれを上回る非天然アミノ酸を含み（すなわち、天然には存在しないがポリペプチド鎖に組み込まれることができる化合物：例えば、機能的イオンチャネルに組み込まれることが成功している、非天然アミノ酸の構造を表示する、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｃｏ．ｃａｌｔｅｃｈ．ｅｄｕ／〜ｄａｄｇｒｐ／Ｕｎｎａｔｓｔｒｕｃｔ．ｇｉｆを参照）、および／または当技術分野で公知であるようなアミノ酸類似体が、代替として採用されてもよい。いくつかの実施形態では、タンパク質中のアミノ酸のうちの１つまたはそれを上回るものは、例えば、炭水化物基、リン酸基、ファルネシル基、イソファルネシル基、脂肪酸基、共役、官能基化、または他の修飾のためのリンカ等の化学物質の添加によって、修飾されてもよい。
【００３９】
「造影剤」：「造影剤」という用語は、医療または生物学的撮像における構造または流体の可視性を増進するために使用される、物質、分子、または化合物を指す。「造影剤」という用語はまた、コントラスト生成分子も指す。
【００４０】
「投与」：「投与」という用語は、対象に物質を導入することを指す。一般に、例えば、非経口（例えば、静脈内）、経口、局所、皮下、腹膜、動脈内、吸入、膣、直腸、経鼻、脳脊髄液の中への導入、または身体区画の中への点滴注入を含む、任意の投与経路が利用されてもよい。いくつかの実施形態では、投与は、経口である。加えて、または代替として、いくつかの実施形態では、投与は、非経口である。いくつかの実施形態では、投与は、静脈内である。
【００４１】
「生体適合性」：本明細書で使用されるような「生体適合性」という用語は、生体内で実質的な有害応答を引き起こさない材料を表すことを意図している。ある実施形態では、材料は、それらが細胞にとって毒性ではない場合に「生体適合性」である。ある実施形態では、材料は、生体外での細胞へのそれらの添加が２０％未満またはそれと等しい細胞死をもたらすか、そして／または生体内でのそれらの投与が炎症もしくは他のそのような悪影響を誘発しない場合に「生体適合性」である。ある実施形態では、材料は、生分解性である。
【００４２】
「生分解性」：本明細書で使用されるように、「生分解性」材料は、細胞に導入されたときに、細胞機構（例えば、酵素分解）によって、または細胞への有意な毒性効果を伴わずに、細胞が再利用もしくは処分のいずれかを行うことができる成分への加水分解によって、分解されるものである。ある実施形態では、生分解性材料の分解によって生成される成分は、生体内で炎症および／または他の悪影響を誘発しない。いくつかの実施形態では、生分解性材料は、酵素によって分解される。代替として、または加えて、いくつかの実施形態では、生分解性材料は、加水分解によって分解される。いくつかの実施形態では、生分解性ポリマー材料は、それらの成分ポリマーに分解する。いくつかの実施形態では、（例えば、生分解性ポリマー材料を含む）生分解性材料の分解は、エステル結合の加水分解を含む。いくつかの実施形態では、（例えば、生分解性ポリマー材料を含む）材料の分解は、ウレタン結合の開裂を含む。
【００４３】
「検出器」：本明細書で使用されるように、「検出器」という用語は、ＣＣＤカメラ、光電子増倍管、フォトダイオード、およびアバランシェフォトダイオードを含むが、それらに限定されない、電磁放射線の任意の検出器を含む。
【００４４】
「センサ」：本明細書で使用されるように、「センサ」という用語は、文脈から別様に明白とならない限り、ＣＣＤカメラ、光電子増倍管、フォトダイオード、およびアバランシェフォトダイオードを含むが、それらに限定されない、電磁放射線の任意のセンサを含む。
【００４５】
「画像」：明細書で使用されるような「画像」という用語は、視覚表示または視覚表示のために解釈され得る任意のデータ表現を意味すると理解される。例えば、３次元画像は、３つの空間的次元で変動する、所与の数量の値のデータセットを含んでもよい。３次元画像（例えば、３次元データ表現）は、２次元で（例えば、２次元画面上で、または２次元プリントアウト上で）表示されてもよい。「画像」という用語は、例えば、光学画像；Ｘ線画像；ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）、単光子放出コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、および／または超音波によって生成される画像；ならびにこれらの任意の組み合わせを指してもよい。
【００４６】
「実質的に」：本明細書で使用されるように、「実質的に」という用語および文法的均等物は、完全またはほぼ完全な範囲もしくは程度の着目特性または性質を呈する定性的状態を指す。当業者は、生物学的および化学的現象が、あるとしても稀にしか完了しないか、そして／または完了に向かわないか、もしくは絶対的結果を達成または回避しないことを理解し得る。
【００４７】
「対象」：本明細書で使用されるように、「対象」という用語は、ヒトおよび哺乳動物（例えば、マウス、ラット、ブタ、ネコ、イヌ、およびウマ）を含む。多くの実施形態では、対象は、哺乳動物、具体的には、霊長類、特に、ヒトである。いくつかの実施形態では、対象は、畜牛、ヒツジ、ヤギ、乳牛、ブタ、および同等物等の家畜、ニワトリ、アヒル、ガチョウ、シチメンチョウ、および同等物等の家禽、ならびに飼いならされた動物、具体的には、イヌおよびネコ等のペットである。いくつかの実施形態では（具体的には、研究状況では）、対象哺乳動物は、例えば、げっ歯類（例えば、マウス、ラット、ハムスター）、ウサギ、霊長類、または近交系ブタおよび同等物等のブタであり得る。
【００４８】
図は、本明細書では、限定のためではなく例証目的のみで提示される。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
対象内の領域の光学的撮像のための方法であって、
（ａ）それぞれ蛍光レポータを含む、２つまたはそれを上回る異なるプローブ種を前記対象に投与するステップと、
（ｂ）前記対象の中へ励起光を指向するステップであって、それによって、前記蛍光レポータを励起させるステップと、
（ｃ）異なる波長の蛍光を同時に検出するステップであって、前記検出された蛍光は、各プローブ種から受信される信号間を判別するように、前記励起光による励起の結果として、前記対象において前記プローブ種の前記蛍光レポータによって発せられている、ステップと、
（ｄ）前記対象内の前記領域の１つまたはそれを上回る画像（例えば、リアルタイムビデオストリーム）を提供するように、前記検出された蛍光に対応する信号を処理するステップと、
を含む、方法。
（項目２）
ステップ（ｃ）は、光学的時分割多重化を伴わずに行われる、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記プローブ種のうちの少なくとも１つは、ナノ粒子を含む、項目１または２に記載の方法。
（項目４）
前記ナノ粒子は、シリカ（および、例えば、他の物質）を含む（例えば、前記ナノ粒子は、シリカアーキテクチャと、染料が豊富なコアとを有する）、項目３に記載のプローブ。
（項目５）
前記染料が豊富なコアは、蛍光レポータを含む、項目４に記載のプローブ。
（項目６）
前記蛍光レポータは、近赤外または遠赤外染料である、項目５に記載のプローブ。
（項目７）
前記蛍光レポータは、フルオロフォア、蛍光色素、染料、色素、蛍光遷移金属、および蛍光タンパク質から成る群から選択される、項目５に記載のプローブ。
（項目８）
前記蛍光レポータは、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ２、ＦＩＴＣ、ＴＲＩＴＣ、Ｃｙ７、ＦＡＭ、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄ、ＲＯＸ、ＨＥＸ、ＪＡ１３３、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ４８８、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ５４６、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ６３３、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ５５５、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ６４７、ＤＡＰＩ、ＴＭＲ、Ｒ６Ｇ、ＧＦＰ、高感度ＧＦＰ、ＣＦＰ、ＥＣＦＰ、ＹＦＰ、Ｃｉｔｒｉｎｅ、Ｖｅｎｕｓ、ＹＰｅｔ、ＣｙＰｅｔ、ＡＭＣＡ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｇｒｅｅｎ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｏｒａｎｇｅ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ａｑｕａ、Ｌｉｓｓａｍｉｎｅ、ユーロピウム、Ｄｙ８００染料、およびＬｉＣｏｒ  ８００染料から成る群から選択される、項目５に記載のプローブ。
（項目９）
ステップ（ｃ）に続いて、蛍光レポータはまた、別の蛍光レポータと実質的に同一場所に位置しない、１つまたはそれを上回る場所において前記対象内に存在する、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
目的物が、動物（例えば、ヒト、哺乳動物、または他の動物）である、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１）
（ｉ）前記対象からの前記１つまたはそれを上回る画像を使用して、細胞異常または疾患を検出もしくは監視するステップと、
（ｉｉ）正常組織構造を検出または監視するステップ（例えば、手術台内に存在するか、またはそれに隣接して位置する（例えば、疾患または腫瘍組織の近傍の、もしくはそれと混入する）、腺組織（例えば、副甲状腺）、神経組織、および／または血管構造等の正常組織構造をマークして判別するステップ）と、
のいずれか一方または両方をさらに含む、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２）
前記細胞異常または疾患は、炎症、癌、心臓血管疾患、呼吸器疾患、皮膚疾患、眼疾患、感染性疾患、免疫疾患、中枢神経系疾患、遺伝性疾患、代謝性疾患、環境的疾患、骨関連疾患、神経変性疾患、および手術関連合併症から成る群から選択される、少なくとも１つのメンバーを含む、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
前記細胞異常または疾患は、転移性黒色腫におけるセンチネルリンパ節である、項目１１に記載の方法。
（項目１４）
前記細胞異常または疾患は、末梢神経の異常または（例えば、前立腺癌におけるか、もしくは耳下腺、甲状腺、および喉頭癌等の他の癌における）結節性疾患である、項目１１に記載の方法。
（項目１５）
前記細胞異常または疾患は、前立腺癌における残存疾患である、項目１１に記載の方法。
（項目１６）
光の複数の励起波長を送達して、２つまたはそれを上回る区別可能な波長における蛍光を生成する複数の異なる蛍光レポータを励起させるように構成される、光源と、
前記検出器がリアルタイムで異なる発せられた信号を同時に測定することができるように、レンズを通して受容される光を複数の空間的に分離された検出器上に指向するように構成される、プリズムと、
前記２つまたはそれを上回る区別可能な波長における前記検出された蛍光に対応する信号を処理して、対象内の前記２つまたはそれを上回る異なる蛍光レポータの蛍光の画像を提供するように構成される、プロセッサと、
を備える、携帯用撮像装置。
（項目１７）
前記光源は、２つまたはそれを上回るレーザおよび／または光エンジンを備える、項目１６に記載の撮像装置。
（項目１８）
前記レンズは、単軸光学レンズである、項目１６または１７に記載の撮像装置。
（項目１９）
前記装置はさらに、前記レンズの前に位置付けられるマルチバンドフィルタを備え、前記マルチバンドフィルタは、前記光源に由来する任意の高出力励起光を遮断するように構成される（したがって、前記フィルタは、前記光エンジンレーザ光に同調される）が、全ての他の光（すなわち、可視光および全ての着目発光波長）に対して透過性であり得る、項目１６〜１８のいずれか１項に記載の撮像装置。
（項目２０）
前記装置は、プリズムとそれぞれの検出器との間にそれぞれ位置付けられる、狭帯域フィルタを備える、項目１６〜１９のいずれか１項に記載の撮像装置。
（項目２１）
前記プリズムは、ダイクロイックプリズムである、項目１６〜２０のいずれか１項に記載の撮像装置。
（項目２２）
前記プリズムは、それぞれ異なるコーティングを備える、少なくとも２つの表面を備える、項目１６〜２１のいずれか１項に記載の撮像装置。
（項目２３）
ステップ（ｄ）において信号を処理するステップは、コンピュータデバイスのプロセッサによって、前記信号に１つまたはそれを上回る動作を行うステップを含み、前記１つまたはそれを上回る動作は、スケーリング、インターレーシング、彩度再サンプリング、アルファブレンド混合、色平面シークエンシング、フレームバッファリング、試験パターン生成、２Ｄメディアフィルタリング、色空間変換、制御同期化、およびフレーム読取から成る群から選択される、項目１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
（項目２４）
コンピュータデバイスのプロセッサによって、医療画像データレポジトリ（例えば、Ｎａｎｏｍｅｄ）から読み出される情報に基づいて、処理された信号を分析するステップをさらに含む、項目１〜１５または２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２５）
コンピュータデバイスのプロセッサによって、前記医療画像データレポジトリから読み出される（付加的）データを使用して、前記１つまたはそれを上回る画像（例えば、ビデオストリーム）を図形的に増強するステップであって、図形的に増強するステップは、前記付加的データを用いて前記画像を図形的にレンダリングするステップ（例えば、前記医療画像データレポジトリからのテキストまたは他の情報を前記ビデオストリーム上に重ね合わせるステップ）を含む、ステップと、
コンピュータデバイスのディスプレイ上に、前記１つまたはそれを上回る図形的に増強された画像（例えば、図形的に増強されたビデオストリーム）を表示するステップと、
をさらに含む、項目１〜１５または２３〜２４のいずれか１項に記載の方法。
（項目２６）
前記付加的データは、テキスト（すなわち、粒子型／組成、リガンド、動物モデル、注入物の用量／体積）、光学／ＰＥＴ撮像パラメータ（すなわち、最大ピクセル強度、％ＩＤ／ｇ）、カメラ性能パラメータ（すなわち、利得、露出時間）、節点蛍光スペクトルシグネチャ（例えば、信号分布）、および組織学（例えば、腫瘍量）から成る群から選択される、１つまたはそれを上回るデータを含む、項目２５に記載の方法。
（項目２６）
コンピュータデバイスのプロセッサによって、前記１つまたはそれを上回る画像（例えば、ビデオストリーム）を視覚的に増進するステップと、
コンピュータデバイスのディスプレイ上に、前記１つまたはそれを上回る視覚的に増進された画像を表示するステップと、
をさらに含む、項目１〜１５または２３〜２６のいずれか１項に記載の方法。
（項目２７）
前記１つまたはそれを上回る画像を視覚的に増進するステップは、２つまたはそれを上回る異なる蛍光レポータの間のグラフィカルコントラストを増進するステップを含む、項目２６に記載の方法。
（項目２８）
ステップ（ｄ）において信号を処理するステップはさらに、前記画像のスペクトルデコンボリューションを行うステップを含む、項目１〜１５または２３〜２７のいずれか１項に記載の方法。
（項目２９）
前記プロセッサによって、前記画像のテクスチャベースの分類を行うステップをさらに含む、項目１〜１５または２３〜２８のいずれか１項に記載の方法。
（項目３０）
各信号が対象（例えば、患者）内の一意の蛍光レポータに対応する、複数の信号を同時に受信するための光学部および複数の検出器と、
前記複数の信号のうちの第１の信号に画像処理動作の第１のセットを行うための第１の信号事前調整モジュールであって、前記第１の信号は、前記対象内の第１の一意のレポータ（例えば、蛍光レポータ）に対応する、第１の信号事前調整モジュールと、
前記複数の信号のうちの第２の信号に前記画像処理動作の第１のセットを行うための第２の信号事前調整モジュールであって、前記第２の信号は、前記対象内の第２の一意のレポータ（例えば、蛍光レポータ）に対応し、前記第１の信号調節モジュールおよび第２の信号調節モジュールは、それらそれぞれの信号に画像処理を同期的に（例えば、同時に）行うように構成される（例えば、同時に前記動作を行うように構成され、例えば、各信号は、ビデオストリームを含み、前記ビデオストリームの各フレームは、相互と同時に前記第１の信号事前調節デバイスおよび第２の信号事前調節デバイスの両方によって処理され、その後に、それぞれの次のビデオフレームが相互と同時に処理される）、第２の信号事前調整モジュールと、
随意に、各信号が一意のレポータに対応する、前記複数の信号のうちの第３および／または後続の信号に前記画像処理動作の第１のセットを行うための第３の信号事前調整モジュールおよび／または後続の信号事前調整モジュールと、
前記処理された信号を表示（例えば、信号は、表示に先立ってさらに処理されてもよい）するためのモニタと、
を備える、撮像装置。
（項目３１）
前記第１の信号事前調整モジュールおよび第２の信号事前調整モジュールのそれぞれ（ならびに随意に、前記第３の信号事前調整モジュールおよび／または後続の信号事前調整モジュール）は、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、および中央処理装置から成る群から選択されるメンバーである、項目３０に記載の撮像装置。（項目３２）
前記第１の信号事前調整モジュールおよび第２の信号事前調整モジュール（ならびに随意に、前記第３の信号事前調整モジュールおよび／または後続の信号事前調整モジュール）は、単一の物理的デバイス上に存在する、項目３０または３１に記載の撮像装置。
（項目３３）
前記画像処理動作の第１のセットは、高速フーリエ変換、離散フーリエ変換、有限インパルス応答フィルタリング、および無有限インパルス応答フィルタリングから成る群から選択される、１つまたはそれを上回るメンバーを含む、項目３０〜３２のいずれか１項に記載の装置。
（項目３４）
前記第１の信号に画像処理動作の第２のセットを行うための第１の信号事後調節モジュールと、
前記第２の信号に前記画像処理動作の第２のセットを行うための第２の信号事後調整モジュールであって、前記第１の信号事後調節モジュールおよび第２の信号事後調節モジュールは、それらそれぞれの信号に画像処理を同期的に（例えば、同時に）行うように構成される（例えば、同時に動作を行うように構成され、例えば、各信号は、ビデオストリームを含み、前記ビデオストリームの各フレームは、相互と同時に前記第１および第２の信号事後調節デバイスの両方によって処理され、その後に、それぞれの次のビデオフレームが相互と同時に処理される）、第２の信号事後調整モジュールと、
随意に、前記複数の信号のうちの第３および／または後続の信号に前記画像処理動作の第２のセットを行うための第３の信号事後調整モジュールおよび／または後続の信号事後調整モジュールであって、前記画像処理動作の第２のセットは、スケーリング、インターレーシング、彩度再サンプリング、アルファブレンド混合、色平面シークエンシング、フレームバッファリング、試験パターン生成、２Ｄメディアフィルタリング、色空間変換、制御同期化、およびフレーム読取から成る群から選択される、１つまたはそれを上回るメンバーを含む、第３および／または後続の信号事後調整モジュールと、
をさらに備える、項目３０〜３３のいずれか１項に記載の装置。
（項目３５）
前記第１の信号事後調整モジュールおよび第２の信号事後調整モジュールのそれぞれ（ならびに随意に、前記第３の信号事前調整モジュールおよび／または後続の信号事前調整モジュール）は、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、および中央処理装置から成る群から選択されるメンバーである、項目３４に記載の装置。
（項目３６）
前記第１の信号事前事後モジュールおよび第２の信号事前事後モジュール（ならびに随意に、前記第３の信号事前調整モジュールおよび／または後続の信号事前調整モジュール）は、単一の基板ユニット上に存在する、項目３４または３５に記載の装置。
（項目３７）
（例えば、受信されるような、事前調節されるような、または好ましくは事後調節されるような）前記第１の信号および前記第２の信号を多重化するように構成される、多重化モジュールをさらに備える、項目３０〜３６のいずれか１項に記載の装置。
（項目３８）
前記多重化モジュールは、加えて、前記第３の信号および／または後続の信号を多重化するように構成される、項目３７に記載の装置。
（項目３９）
医療画像データレポジトリから（付加的）データを読み出し、前記多重化された信号を用いて前記付加的データを図形的にレンダリングする（例えば、前記多重化された信号を用いて前記付加的データを重ね合わせる、および／または図形的に増強する）ように構成される、プロセッサを備える、項目３７または３８に記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本開示の実施形態による、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットを使用した頭部および頸部におけるＳＬＮマッピングの概略図を描写する。
【図２】図２は、本開示の実施形態による、１５μＭ〜１．５ｎＭの濃度からのカメラシステムの検出器面から１０ｃｍにおける、Ｃドット、Ｃ’ドット（またはＣドットよりも明るい）、およびＩＣＧ技術の蛍光を描写する。
【図３】図３は、本開示の実施形態による、１５μＭ〜１．５ｎＭからのＩＣＧ、ＡＣ’ドット（またはＣドット）、およびＣ’ドットの蛍光信号強度対濃度比較を描写する。
【図４−１】図４Ａは、本開示の実施形態による、ヒト黒色腫細胞株（Ｍ２１）におけるｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの特異的結合および内在化を描写する。
【図４−２】図４Ｂは、本開示の実施形態による、ヘキスト対比染色（青）を伴うＭ２１細胞の中へのｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの取込（赤色点）を描写する。図４Ｃは、本開示の実施形態による、ヘキスト対比染色を伴う酸性オルガネラのＬｙｓｏＴｒａｃｋｅｒ  Ｒｅｄ標識（緑色点）を描写する。図４Ｄは、本開示の実施形態による、ＬｙｓｏＴｒａｃｋｅｒ  Ｒｅｄ染色を伴うｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの共局在化（黄色点）を描写する。図４Ｅは、本開示の実施形態による、ＦＩＴＣデキストラン染色を伴うｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの共局在化（黄色領域）を描写する。
【図５Ａ】図５は、本開示の実施形態による、ハンドヘルド蛍光カメラシステムを利用する最小侵襲手術を描写する。
【図５Ｂ】図５は、本開示の実施形態による、ハンドヘルド蛍光カメラシステムを利用する最小侵襲手術を描写する。
【図５Ｃ】図５は、本開示の実施形態による、ハンドヘルド蛍光カメラシステムを利用する最小侵襲手術を描写する。
【図５Ｄ】図５は、本開示の実施形態による、ハンドヘルド蛍光カメラシステムを利用する最小侵襲手術を描写する。
【図５Ｅ】図５は、本開示の実施形態による、ハンドヘルド蛍光カメラシステムを利用する最小侵襲手術を描写する。
【図６】図６は、本開示の実施形態による、自発的黒色腫ミニブタモデルにおける転移性疾患の撮像を描写する。
【図７】図７は、本開示の実施形態による、術前ＰＥＴ撮像を使用した、自発的黒色腫ミニブタモデルにおける画像誘導ＳＬＮマッピングを描写する。
【図８】図８は、本開示の実施形態による、相関組織学を用いたリアルタイム術中光学的撮像を示す、自発的黒色腫ミニブタモデルにおける画像誘導ＳＬＮマッピングを描写する。
【図９】図９は、本開示の実施形態による、１８Ｆ−ＦＤＧおよび１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットトレーサの比較による、転移性疾患からの炎症の判別を描写する。
【図１０】図１０は、本開示の実施形態による、３Ｄ統合１８Ｆ−ＦＤＧおよび１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−ＣドットＰＥＴ−ＣＴを描写する。
【図１１】図１１は、本開示の実施形態による、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットを使用した高周波切除（ＲＦＡ）後の治療応答の査定を描写する。
【図１２】図１２は、本開示の実施形態による、ＰＥＴ撮像および１２４ＩｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−ＣＷ８００−Ｃ’ドットを使用したミニブタにおけるスクリーニング術前ＳＬＮマッピング研究を描写する。
【図１３】図１３は、本開示の実施形態による、αＭＳＨ−ＰＥＧ−Ｃｙ５．５−Ｃ’ドットを使用したＳＬＮ転移の術中リアルタイム光学的撮像を描写する。
【図１４】図１４は、本開示の実施形態による、リンパ節転移の多重化撮像を描写する。
【図１５Ａ】図１５ａは、本明細書に説明される種々の実施形態で使用され得る、携帯用マルチチャネル撮像装置の種々の特徴の概略図を描写する。
【図１５Ｂ】図１５ｂは、本開示の実施形態による、マルチチャネルカメラ装置の例証的概略図である。
【図１６】図１６ａ−ｄは、本開示の実施形態による、光エンジンで使用するためのファイババンドルおよびケーブルと、光源とのファイババンドルの種々の連結とを概略的に示す。
【図１７】図１７は、本開示の実施形態による、フィルタモジュールを概略的に示す。
【図１８】図１８ａ−ｂは、本開示の実施形態による、光エンジンにおけるスペクトルを概略的に示す。
【図１９】図１９は、本開示の実施形態による、光エンジンに接続されたリングライトを概略的に示す。
【図２０】図２０−２２は、本開示の実施形態による、光に合致して遮断するフィルタの能力を実証する。
【図２１】図２０−２２は、本開示の実施形態による、光に合致して遮断するフィルタの能力を実証する。
【図２２】図２０−２２は、本開示の実施形態による、光に合致して遮断するフィルタの能力を実証する。
【図２３】図２３は、ＡｒｔｅＭＩＳＴＭハンドヘルド撮像システムを描写する。
【図２４】図２４は、本開示の実施形態による、２Ｄ撮像システムの構成を概略的に示す。
【図２５】図２５は、本開示の実施形態による、図２４の２Ｄ撮像システムの一部の斜視図を概略的に示す。
【図２６】図２６は、本開示の実施形態による、サンプルおよび測定された画像データを概略的に示す。
【図２７】図２７は、本開示の実施形態による、さらなる２Ｄ撮像システムを概略的に示す。
【図２８】図２８は、本開示の実施形態による、サンプルおよび測定された画像データを概略的に示す。
【図２９】図２９は、本開示の実施形態による、走査線を伴うサンプルを概略的に示す。
【図３０】図３０ａ−ｄは、それぞれ、先行技術の方法および本開示の実施形態による、比率の判定を概略的に図示する。
【図３１】図３１は、本開示の実施形態による、ダイクロイックプリズムアセンブリを通した光路を概略的に示す。
【図３２】図３２は、本開示の実施形態による、拡張ダイクロイックプリズムアセンブリモジュールの斜視図を概略的に示す。
【図３３】図３３は、本開示の実施形態による、ダイクロイックプリズムアセンブリモジュールの斜視図を概略的に示す。
【図３４】図３４および３５は、本開示の実施形態による、ダイクロイックプリズムアセンブリを備える内視鏡管の断面図を概略的に示す。
【図３５】図３４および３５は、本開示の実施形態による、ダイクロイックプリズムアセンブリを備える内視鏡管の断面図を概略的に示す。
【図３６】図３６は、本開示の実施形態による、管壁の一部が除去された、本発明の実施形態による内視鏡管の斜視図を概略的に示す。
【図３７】図３７は、本開示の実施形態による、蛍光測定プローブを概略的に示す。
【図３８】図３８は、本開示の実施形態による、レンズと、プリズムと、フィルタと、センサとを含む、カメラヘッドの内部特徴の概略図を描写する。
【図３９Ａ】図３９は、本開示の実施形態による、本発明のある実施形態の動作におけるプリズムおよびフィルタの役割を描写する。
【図３９Ｂ】図３９は、本開示の実施形態による、本発明のある実施形態の動作におけるプリズムおよびフィルタの役割を描写する。
【図３９Ｃ】図３９は、本開示の実施形態による、本発明のある実施形態の動作におけるプリズムおよびフィルタの役割を描写する。
【図４０】図４０ａおよび４０ｂは、本開示の実施形態による、本発明の実施形態による測定デバイスを概略的に示す。
【図４１】図４１は、本開示の実施形態による、ＡｒｔｅＭＩＳＴＭハンドヘルド撮像システム用のカメラおよび腹腔鏡取付具を描写する。
【図４２】図４２は、本開示の実施形態による、腹腔鏡を概略的に示す。
【図４３】図４３は、本開示の実施形態による、処理デバイスを概略的に示す。
【図４４】図４４は、本開示の実施形態による、パラメータを判定するための方法を示す。
【図４５】図４５ａおよび４５ｂは、本開示の実施形態に従って判定されたパラメータの信頼領域を概略的に示す。
【図４６】図４６は、本開示の実施形態による、前処理、処理、表示ユニットと、システム統合のための医療画像データレポジトリとのその適合性とを含むが、それらに限定されない、システムカメラのブロック図を概略的に示す。
【図４７】図４７は、本開示の実施形態による、マルチスペクトル画像のグラフィカルスタックを描写し、対応するスペクトルシグネチャ分析を図示する。
【図４８】図４８は、本開示の実施形態による、ＩＴＵ６５６ビデオ信号の少なくとも１つのチャネルに行われる画像処理動作のセットを表す、ブロック図である。
【図４９】図４９は、本開示の実施形態による、方法を実行するためのステップを実証するフローチャートを描写する。
【図５０】図５０は、本開示の実施形態による、携帯用撮像装置の特徴を実証するフローチャートを描写する。
【図５１】図５１は、例証的実施形態による、マルチチャネル画像データの分析のための方法およびシステムで使用するための例示的ネットワーク環境のブロック図である。
【図５２】図５２は、本発明の例証的実施形態で使用するための例示的コンピュータデバイスおよび例示的モバイルコンピュータデバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
（詳細な説明）
本明細書に説明される方法、システム、およびプロセスが、本明細書に説明される実施形態からの情報を使用して開発される変形例および適応を包含することが企図される。
【００５１】
システムおよび組成物が、具体的構成要素を有するか、含むか、または備えるものとして説明されるか、もしくはプロセスおよび方法が、具体的ステップを有するか、含むか、または備えるものとして説明される、説明の全体を通して、加えて、記載された構成要素から本質的に成るか、または成るか、本実施形態のシステムおよび組成物があることと、記載された処理ステップから本質的に成るか、または成るか、本実施形態のプロセスおよび方法があることとが企図される。
【００５２】
例えば、背景技術の節（または他の場所）で、任意の刊行物の本明細書での記述は、刊行物が本明細書で提示される請求項のうちのいずれかに関する先行技術としての機能を果たすという承認ではない。背景技術の節は、明確にする目的で提示され、任意の請求項に関する先行技術の説明であることは意味しない。
【００５３】
見出しは、読者を補助するために本明細書で使用され、説明される主題の解釈を限定することは意味しない。
【００５４】
センチネルリンパ節（ＳＬＮ）マッピングおよび生検（ＳＬＮＢ）を使用する、局所リンパ節における黒色腫微小転移の早期検出が、潜在的に患者転帰を向上させることができる。現在のＳＬＮＢ技法は、神経および血管を含む隣接重要構造からのＳＬＮの術中視覚判別の欠如を含む、いくつかの制限を有する。本明細書に説明されるような、より新しい世代の生体適合性粒子撮像プラットフォームは、重要癌標的を選択的に探査しながら種々の画像誘導アプリケーションで使用するために、これらの欠点を克服することができる。１つのそのような二重モダリティ光学ＰＥＴプラットフォーム、すなわち、臨床的に変換されたインテグリン標的化シリカナノ粒子は、ＰＥＴおよび携帯用リアルタイム光学カメラシステムと併用されるときに、いくつかの主要設計基準を満たす。黒色腫モデルにおける組織炎症性変化から転移性疾患を判別するその能力は、外科的ベースまたは介入駆動型治療のためのより正確かつ確実なモダリティを提供する。
【００５５】
黒色腫を病期分類する際に日常的に使用される、ＳＬＮマッピング技法は、原発腫瘍から流出し、腫瘍転移の危険性が最も高いリンパ節を特異的に識別する。リンパ節転移の識別は、患者がより適時に適切な治療部門に階層化されることを可能にし、それによって、潜在的に患者転帰を向上させることができる。
【００５６】
ＣＴ、ＭＲＩ、ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）、またはそれらの組み合わせ等の非侵襲撮像方法が、異常に拡大した、および／または代謝的に活性なリンパ節をスクリーニングすることによって、癌の蔓延を識別するために使用されている。後者の場合、異なる腫瘍型が、増進したグルコース代謝およびグルコース輸送体（ＧＬＵＴ）の過剰発現を実証し、これは、典型的には、グルコース模倣剤、すなわち、２−デオキシ−２−［１８Ｆ］フルオロ−Ｄ−グルコース（１８Ｆ−ＦＤＧ）を使用して明らかにされる（Ｋｅｌｌｏｆｆ，Ｃｌｉｎ．Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ．，（２００５））。しかしながら、リンパ節拡大が、炎症、感染、または他の代謝的に活性なプロセスで見られ、癌細胞の蔓延と共存し得るため、１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴ結合活性は、特異的または確実ではない。さらに、定義されたサイズ閾値（すなわち、１．５ｃｍ）より小さいリンパ節は、従来の１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴによって明白ではない微小転移を内部に持ち得る。最終的に、外科的手技中に、これらの術前計画研究で見られる転移性疾患の部位を３次元（３Ｄ）場所に変換できないことは、術中識別のための主要な課題を提起し、露出リンパ節流域内の局所領域リンパ節分布の直接マッピングを不可能にする。これらの理由により、より新しい癌標的アプローチとのこれらの技法の組み合わせが、手術野への術前所見の変換を可能にし、ＳＬＮ局在化を促進するように開発された。
【００５７】
標準治療ＳＬＮマッピング技法は、１つまたはそれを上回るリンパ管を介したＳＬＮへの輸送のために、原発腫瘍部位の周囲に注入される造影剤の取込に依拠する（図１ａ）。１つのそのような造影剤、すなわち、濾過されたテクネチウム放射性標識硫黄コロイド（すなわち、９９ｍＴｃ−硫黄コロイド）が、ＳＬＮ局在化のために術前に注入され、空間的配向のためにＣＴスキャンに共位置合わせされたガンマカメラを用いて視覚化された。術中、ハンドヘルドガンマプローブは、排液性リンパ構造における放射能を測定し、外科医がＳＬＮを局在化することに役立つために使用される。９９ｍＴｃ−硫黄コロイド放射性トレーサを用いたＳＬＮマッピングは、早期黒色腫における局所リンパ節流域を病期分類するための標準治療手技である（米国において１年につき約５０，０００件の手技）。ＳＬＮを局在化するための別の術中付加物は、腫瘍周辺領域の中への注入に続いてＳＬＮを青色に変え、「ホットな青色」ＳＬＮの視覚識別を可能にする、イソスルファン（Ｌｙｍｐｈａｚｕｒｉｎ  １％，ＵＳ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ，Ｎｏｒｔｈ  Ｈａｖｅｎ，ＣＴ）または「青色染料」である。
【００５８】
現在のＳＬＮマッピングおよび生検技法は、いくつかの欠点に悩まされる。主に、空間分解能が低く、手術野内のリンパ節およびリンパ管のリアルタイム視覚化または詳細生体構造を提供しない。加えて、サイズが１０〜１００ｎｍに及ぶ、ろ過された９９ｍＴｃ−硫黄コロイド粒子は、排液性リンパ管の適切な視覚化を効果的に制限し得る注入部位（すなわち、間質スペース）からの低速の一掃（クリアランス）を示す。ＳＬＮは、放射性であり、術中ガンマプローブに対して「ホット」であり得るが、執刀医は、ＳＬＮを判別し、隣接組織からそれを確実に区別するために、主に異常な外観および触診に依拠する必要がある。補助青色染料注入が使用される場合、青色ＳＬＮは、手術野内で表面的に位置する場合明らかであり、有意量の組織解剖が行われるまで見えるようにならない場合がある。また、サイズが４〜５ｍｍであり得るＳＬＮの術中識別は、神経および血管等の重要隣接構造への損傷の危険性を伴う。頭部および頸部等の身体のある領域内で、神経血管構造への損傷は、劇的な結果をもたらし得、発話および嚥下等の機能、ならびに患者の審美的外見を恒久的に変化させ得る。頭部および頸部内で、任意の排液パターンを識別すること、または小リンパ節を局在化することの失敗が、最大で症例の約１０％で起こる（Ｅｒｍａｎ，Ｃａｎｃｅｒ，（２０１２））。頭部および頸部黒色腫の病期分類は、転移性疾患蔓延の予測不可能なパターン、腫瘍に解剖学的に近接している検出が困難なリンパ節、および手術中の生命維持に必要な構造からの小リンパ節の術中区別の困難によって妨げられている。
【００５９】
標準治療ＳＬＮマッピング技法に付随する制限は、造影剤開発および撮像技術（すなわち、光学、ＰＥＴ−ＣＴ、ＭＲＩ）における革新とともに、リンパ撮像方略を向上させるための新しいツールを開発し、生検のためにＳＬＮを識別するように、努力を促してきた。従来の近赤外（ＮＩＲ）有機染料（例えば、Ｃｙ７、Ｃｙ５．５）が、リンパ系をマップするために頻繁に使用されるが、付随する欠点を有する。染料は、それらの小さいサイズを考慮すると、周辺組織の中へ溢出する傾向があり、リンパ系内の滞留のために巨大分子（すなわち、タンパク質、免疫グロブリン）との複合体化を必要とする。それらの低減した輝度および光安定性は、有用な撮像浸透深さを減少させ、それらの比較的広い発光スペクトルは、破壊的スペクトル干渉をもたらし、マルチスペクトル撮像用途でのそれらの使用を不可能にし得る（Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００７））。ＦＤＡ承認ＮＩＲ染料インドシアニングリーン（ＩＣＧ、発光ピーク８３０ｎｍ）が、非常に低い用量でリンパ液流およびＳＬＮを撮像するための（Ｓｅｖｉｃｋ−Ｍｕｒａｃａ，Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ（２００８））臨床設定における一般的に使用されているフルオロフォアである（Ｓｅｖｉｃｋ−Ｍｕｒａｃａ，Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ  （２００８）；Ｃｒａｎｅ，Ｇｙｎｅｃｏｌ．Ｏｎｃｏｌ．（２０１１））。しかしながら、本造影剤の多用途性が限定され、官能基の非存在が、標的化および／またはコントラスト生成部分への共役（複合体化）を困難にし得る（Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ，Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（２００９））。本ＮＩＲ染料の弱く不安定な性質を考慮すると、深さ浸透が制約され、検出は、大部分が表在リンパ節の調査に限定される。
【００６０】
非標的化活性化可能（Ｋｅｅｒｅｗｅｅｒ，Ａｒｃｈ．Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ．（２０１１）、Ｍａｈｍｏｏｄ  Ｍｏｌ．Ｃａｎｃｅｒ．Ｔｈｅｒ．，（２００３）、Ｗｕｎｄｅｒｂａｌｄｉｎｇｅｒ，Ｅｕｒ．Ｒａｄｉｏｌ．，（２００３））および標的化有機フルオロフォア（Ｇｌｅｙｓｔｅｅｎ，Ｃａｎｃｅｒ  Ｂｉｏｌ．Ｔｈｅｒ．（２００７）、Ｌｅｅ，Ｃｌｉｎ．Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ．（２００８）、Ｗｉｔｈｒｏｗ，Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ．Ｔｒｅａｔ．（２００８））、ガドリニウム標識デンドリマー（Ｋｏｙａｍａ，Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｉｍａｇｉｎｇ（２００７）、Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ（２００６）、Ｌｕｃａｒｅｌｌｉ，Ｌｙｍｐｈａｔｉｃ  Ｒｅｓ．Ｂｉｏｌ．（２００９））および他のナノキャリア（Ｊａｉｎ，Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ（２００９））、ならびに高分子剤（Ｗａｌｌａｃｅ，Ａｎｎ．Ｓｕｒｇ．Ｏｎｃｏｌ．（２００３）、Ｈａｍａ，Ｉｎｖｅｓｔ．Ｄｅｒｍａｔｏｌ．（２００７）、Ｐｏｖｏｓｋｉ，Ｓｕｒｇ．Ｉｎｎｏｖ．，（２０１２））等のより新しい世代の分子および粒子ベースの造影剤が、画像誘導手技とともに使用するために開発されている。これらの種類の造影剤のそれぞれの詳細な議論は、以下、すなわち、Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ，Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（２００９）、Ｌｕｃａｒｅｌｌｉ，Ｌｙｍｐｈａｔｉｃ  Ｒｅｓ．Ｂｉｏｌ．（２００９）、Ｊａｉｎ，Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｃｌｉｎ．Ｏｎｃｏｌ．（２０１０）、Ｋｅｅｒｅｗｅｅｒ，Ｍｏｌ．Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｂｉｏｌ．，（２０１１）、Ｓａｍｐａｔｈ，Ｂｉｏｍｅｄ．Ｏｐｔ．（２００８）、Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ，Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｃａｎｃｅｒ（２０１２）、Ｙｕｄｄ，Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃｓ（１９９９）、Ｒａｖｉｚｚｉｎｉ，Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｔｅｒｄｉｓｃｉｐ．Ｒｅｖ．：Ｎａｎｏｍｅｄ．Ｎａｎｏｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．（２００９）、Ｋｈｕｌｌａｒ，Ｓｅｍｉｎ．Ｔｈｏｒａｃ．Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ．Ｓｕｒｇ．（２００９）において議論される。少なくとも２つの画像診断法とともに使用するためのマルチモーダルナノ粒子のより近年の導入（Ｍａｄｒｕ，Ｊ．Ｎｕｃｌ．Ｍｅｄ．（２０１２）、Ｏｌｓｏｎ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．（２０１０）、Ｂｅｎｅｚｒａ，Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．（２０１１））は、単一のプラットフォーム技術に基づいて術前計画および術中誘導を補助することによって、潜在的にリンパ節切除を向上させることができる。取得中に画質のオンザフライ調節を可能にする、ますます高感度で高解像度の携帯用光学的撮像デバイスと併用される、そのような二重モダリティ剤は、執刀医または介入医の直接制御下でリアルタイム画像誘導治療が留置されることを可能にする。これらの条件下で、術前撮像スキャン上の疾患部位が、外科的手技中に露出手術台内の３Ｄ場所に容易に変換され得る。組織蛍光の確認は、ガンマおよび／またはベータ線検出のためにハンドヘルドＰＥＴプローブによって得られることができる。本設定はさらに、隣接生体構造から転移性ＳＬＮを正確に線引きするために���外科医が下層組織を通してこれらのリンパ節を見ることを可能にし、それによって、血管および神経等の重要構造への損傷の危険性を最小限にする。
【００６１】
リンパ撮像のために、理想的な造影剤は、ＳＬＮ組織局在化および滞留（すなわち、表面受容体結合、内在化）を向上させ、標的部位における撮像信号を増進し、標的対背景比を最大限にするために注入部位および身体からのより急速なクリアランスを助長する、主要な性質を呈するべきである（すなわち、造影剤が標的化し、一掃されるべきである）。正常組織放射線用量を最小限にする必要性は、放射性トレーサにとってさらなる考慮事項である。粒子ベースの造影剤を使用してリンパ系腫瘍蔓延をマップするために、主要設計制約が、付随する合併症（すなわち、隣接重要構造への損傷、リンパ浮腫）を最小限にしながら最大診断／治療利益を達成するために、満たされる必要がある。
【００６２】
（異常および疾患を撮像するための用途）
本明細書では、同時に２つまたはそれを上回るプローブ種を含む対象を選択的に撮像するための生体内撮像方法が説明され、２つまたはそれを上回るプローブ種は、同時または逐次的のいずれかで、対象に投与される。いくつかの実施形態では、これらプローブは、複合プローブ種の注入によって、または別個のプローブ種の注入によってのいずれかで、対象に導入される。いくつかの実施形態では、プローブおよび物質の薬物動態（ＰＫ）が異なり得るため、これらの注入は、異なる時間に行われる必要があり得る。いくつかの実施形態では、これらのプローブ種は、蛍光または他の造影剤の任意の組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、プローブ種は、１つまたはそれを上回る蛍光染料を含む、シリカベースのナノ粒子を含む。単一のプローブ種が、光学および他の画像診断剤の両方、例えば、二重造影剤としての機能を果たしてもよい。したがって、本方法は、同時に複数の生物学的プロセス、機能、または標的の記録を可能にする。いくつかの実施形態では、本方法は、経時的に対象内のプローブ種の局在化を追跡すること、もしくは経時的に対象内の撮像プローブの代謝および／または排出の変化もしくは改変を査定することを含む、いくつかの兆候を判定するために使用される。本方法はまた、有効性、最適なタイミング、最適な投与レベル（個々の患者または試験対象のためを含む）、薬力学的パラメータ、および治療の組み合わせの相乗効果の判定を含むが、それらに限定されない、そのような疾患の治療によって変調される分子事象および生物学的経路を撮像することによって、そのような疾患のための治療に従うために使用されることもできる。
【００６３】
本明細書に説明される方法およびシステムは、種々のスコープ（顕微鏡、内視鏡）、カテーテル、および光学的撮像機器、例えば、断層撮影提示のためのコンピュータベースのハードウェアを含むが、それらに限定されない、デバイスの使用等の他の撮像アプローチとともに使用されることができる。
【００６４】
実施形態は、例えば、医師、外科医、または他の医療従事者もしくは研究者が、関節炎、癌、転移、または脆弱性もしくは不安定プラーク等の疾患の領域を識別して特性評価し、検出することが困難である腫瘍境界を検出すること等の罹患組織および正常組織を区別することに役立つために使用されることができる。
【００６５】
ある実施形態では、本方法は、疾患、特に早期疾患の局在化、疾患もしくは疾患関連症状の重症度、疾患の病期分類の検出、特性評価、および／または判定、外科的手技等の種々の治療介入を監視および誘導すること、ならびに細胞ベースの治療を含む、薬物療法および送達の監視および／または開発で使用されることができる。いくつかの実施形態では、本方法はまた、疾患または病状の予後で使用されることもできる。前述のそれぞれに関して、（治療の前、間、および後に）検出または監視されることができる、そのような疾患または病状の例は、炎症（例えば、関節炎、例えば、関節リウマチによって引き起こされる炎症）、癌（例えば、転移を含む、結腸直腸、卵巣、肺、胸部、前立腺、子宮頸部、精巣、皮膚、脳、消化管、膵臓、肝臓、腎臓、膀胱、胃、白血病、口腔、食道、骨）、心臓血管疾患（例えば、アテローム性動脈硬化症および血管の炎症状態、虚血、卒中、血栓症、播種性血管内凝固）、皮膚疾患（例えば、カポジ肉腫、乾癬、アレルギー性皮膚炎）、眼疾患（例えば、黄斑変性症、糖尿病性網膜症）、感染性疾患（例えば、後天性免疫不全症候群、マラリア、シャーガス病、住血吸虫症を含む、細菌、ウイルス、真菌、寄生虫感染症）、免疫疾患（例えば、自己免疫疾患、リンパ腫、多発性硬化症、関節リウマチ、糖尿病、エリテマトーデス、重症筋無力症、グレーブス病）、中枢神経系疾患（例えば、パーキンソン病およびアルツハイマー病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症、プリオン病等の神経変性疾患）、遺伝性疾患、代謝性疾患、環境的疾患（例えば、鉛、水銀、および放射能中毒、皮膚癌）、骨関連疾患（例えば、骨粗鬆症、原発および転移性骨腫瘍、骨関節炎）、神経変性疾患、および手術関連合併症（移植片拒絶、臓器拒絶、創傷治癒の変化、線維症、または外科的インプラントに関係付けられる他の合併症）を含む。いくつかの実施形態では、したがって、本方法は、例えば、腫瘍細胞の存在、ならびに腫瘍細胞の局在化および転移、例えば、アテローム性動脈硬化症または関節炎における活性化マクロファージの存在を含む、炎症の存在および局在化、冠状および末梢動脈内の急性閉塞（例えば、脆弱性プラーク）の危険性がある領域、拡張動脈瘤の領域、頸動脈内の不安定プラーク、および虚血性領域、ならびにステント血栓症を含む、血管疾患の存在および局在化を判定するために使用されることができる。実施形態の方法および組成物はまた、細胞死、損傷、アポトーシス、壊死、低酸素症、および血管新生の識別ならびに評価で使用されることもできる。実施形態の方法および組成物はまた、Ｔ細胞、腫瘍細胞、免疫細胞、幹細胞、および他の細胞型を含む、ある細胞型の輸送および局在化を監視するために使用されることもできる。具体的には、本方法は、細胞ベースの治療を監視するために使用されてもよい。実施形態の方法および組成物はまた、撮像、光活性化、および治療監視を含む、光力学治療の一部として使用されることもできる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、本方法およびシステムは、局所注入に続いて、異なる腫瘍リンパ排液経路およびリンパ節分布を視覚化することによって、転移性黒色腫におけるセンチネルリンパ節を評価するために使用される。同時マルチカラープラットフォームが、ハンドヘルドＡｒｔｅｍｉｓ蛍光カメラシステムを使用して、リアルタイムで視覚化されることができる。ＡｒｔｅｍｉｓＴＭハンドヘルド蛍光カメラシステムを使用するリアルタイム光学的撮像は、臨床的に関連するより大きな動物（ミニブタ）転移性黒色腫モデルにおいて異なるリンパ節分布を同時にマップするために、異なるＮＩＲ染料含有シリカナノ粒子とともに使用されることができる。１つより多くの原発皮膚病変の周囲にこれらの異なる染料含有粒子バッチを局所的に注入した後、解剖学的（すなわち、リンパ節局在化／滞留）および機能的（すなわち、異常なリンパ液流れ、注入後検出までの時間）情報が、両方とも同時に取得され得る。異なる染料含有粒子は、ともに混合させられ、同時注入されることができ、本明細書に説明されるシステムは、同時に検出される異なる粒子の図形的区別を可能にする。臨床設定では、そのような情報は、後続の治療計画を誘導するために、結節性疾患の全ての部位、ならびに異常なリンパ液流れを局在化するように使用されることができる。また、例えば、２つ（またはそれを上回る）粒子バッチを使用して、黒色腫または他の腫瘍型上で異なる表面受容体をマップすることも可能であり、各バッチは、異なるペプチドリガンドおよび染料を持つ粒子を含有する。増進したＳＬＮ局在化のためにこれらの視覚化ツール（すなわち、異なるＮＩＲ染料含有ＮＰおよびマルチチャネル蛍光カメラシステム）の使用を活用する能力は、光学的誘導を伴わない撮像アプローチと比べて、明確な利点を提供し、疾患の病期分類および患者転帰尺度を向上させることが予期される。
【００６７】
いくつかの実施形態では、本方法およびシステムは、標的化された二重モダリティシリカナノ粒子を使用して、前立腺癌および他の癌（例えば、黒色腫、および子宮頸／子宮／卵巣癌）において末梢神経ならびに結節性疾患をリアルタイムで術中に視覚化するために行われる／使用される。術中視覚化および検出ツールは、前立腺癌患者において術後転帰を向上させ、隣接神経筋構造（すなわち、神経）への機能的損傷を伴わずに、完全腫瘍切除を可能にし得る。本目的を達成するために、変換可能な二重モダリティシリカナノ粒子（ＮＰ）が、標的疾患局在化を術前に向上させるとともに、ハンドヘルドＮＩＲ蛍光カメラシステムを使用して、前立腺神経、結節性疾患、および残存前立腺腫瘍病巣または外科的縁のリアルタイム視覚化を増進することができる。異なる染料含有粒子バッチが、合成および特性評価されることができ、各バッチは、腫瘍を標的化するため、または裸眼で可視的ではない周辺神経構造を結合するために、異なるＮＩＲ染料と、表面支承ペプチドとを含有する。例えば、黒色腫を標的化するために使用されることができるリガンドは、それぞれ、異なる染料含有粒子に付着した、ｃＲＧＤＹおよびα−ＭＳＨ（メラニン細胞刺激ホルモン）を含む。また、例えば、インテグリン標的化ナノ粒子、例えば、ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットは、インテグリン発現ヒト癌細胞株に特異的に結合し、α−ＭＳＨは、生体外および生体内で、ヒト黒色腫細胞上の明確に異なる受容体、すなわち、メラノコルチン−１（Ｍ１ＣＲ）を結合する。
【００６８】
図１は、本開示の実施形態による、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットを使用した頭部および頸部におけるＳＬＮマッピングの概略図を描写する。図１Ａは、耳介前および顎下リンパ節へのドレナージを伴う口腔病変の周囲の１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの注入を描写する。図１Ｂは、表面支承放射性標識およびペプチドならびにコア含有染料分子（１１０）とともに、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ化コアシェルシリカナノ粒子（１０５、１１５）を描写する。腫瘍標的化粒子は、天然リガンド対照に対するように、いくつかの異なる癌細胞株における細胞取込動態を判定するために、生体外で評価されることができる。術中に腫瘍および周辺神経を両方とも同時に撮像するために、連続腫瘍標的化および神経結合親和性研究が、Ａｒｔｅｍｉｓシステムを使用して、それぞれの標的化されたＮＰの静脈内（ｉ．ｖ．）同時注入に続いて、マウス異種移植またはミニブタモデルにおいて行われることができる。結果は、対照（すなわち、ペプチド単独または非標的化ＮＰ）と比較されることができる。薬物動態査定も、行われることができる。そのような光学的研究に基づいて、腫瘍対背景および神経対筋肉比が評価されることができる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、本方法およびシステムは、複数の癌対象リガンドで表面修飾された二重モダリティシリカナノ粒子を使用して、前立腺癌における残存疾患をリアルタイムで術中に評価するために使用されることができる。前立腺癌細胞上の異なる表面バイオマーカを選択的に標的化する粒子プローブは、マーカ変動性の問題に対処しながら、疾患の増進した検出および／またはより正確な病期分類につながり得る。Ｃドットプラットフォームは、例えば、以下のように活用されることができ、（１）２つの標的化リガンド（Ｊ５９１  Ｆ（ａｂ′）２またはＧＲＰｒアンタゴニスト）のそれぞれを、異なるＮＩＲ染料含有粒子の個々のバッチ（すなわち、粒子バッチにつき１つの標的化リガンド）に付着させ、（２）疾患マッピングおよび完全腫瘍切除を向上させるために、高感度Ａｒｔｅｍｉｓカメラシステムを使用して、前立腺異種移植モデルにおける受容体同時発現を査定するように、静脈内に同時注入する。腫瘍検出および残存疾患の局在化を増進することができる、全ての前立腺癌によって発現される良好に確立された細胞表面抗原は、ＰＳＭＡであり、その発現レベルは、より低分化型の転移性かつホルモン不応性癌において次第に増加する。Ｊ５９１  ｍＡｂは、ＰＳＭＡの別個の細胞外エピトープに反応し、腫瘍標的癌検出および治療で使用するために臨床的に確証されている。前立腺癌を撮像するための別の魅力的な臨床的に確証された表面標的は、ガストリン放出ペプチド受容体（ＧＲＰｒ）である。ＧＲＰｒ過剰発現が、いくつかの悪性腫瘍型で観察されているが、前立腺癌で最も一貫して観察されている。対照的に、正常および過形成前立腺組織は、ＧＲＰの結合を全くまたは少ししか示さない。放射性標識ＧＲＰｒアンタゴニストは、前立腺癌の撮像および放射線治療に使用されている。先述の放射性標識リガンドおよびＰＥＴ撮像を使用した以前の臨床研究は、前立腺癌が高いコントラストで患者において撮像されることができることを示している。さらに、ＰＳＭＡがアンドロゲン信号伝達によって負に調整される一方で、ＧＲＰｒ発現がアンドロゲン信号伝達によって増加させられるため、ＰＳＭＡおよびＧＲＰｒの標的化は、相補的である可能性が高い。
【００７０】
（プローブ種（蛍光種）を用いた撮像）
本明細書に説明されるシステムおよび方法は、蛍光シリカベースナノ粒子を採用する生体内撮像システムおよび方法に関し、参照することによって組み込まれる、２０１３年２月１４日に米国特許出願公開第２０１３／００３９８４８号として公開された、米国特許出願第１３／３８１，２０９号で説明されるシステムおよび方法とともに使用されることができる。いくつかの実施形態では、プローブ種のうちの少なくとも１つは、ナノ粒子を含む。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、シリカアーキテクチャと、染料が豊富なコアとを有する。いくつかの実施形態では、染料が豊富なコアは、蛍光レポータを含む。いくつかの実施形態では、蛍光レポータは、近赤外または遠赤外染料である。いくつかの実施形態では、蛍光レポータは、フルオロフォア、蛍光色素、染料、色素、蛍光遷移金属、および蛍光タンパク質から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、蛍光レポータは、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ２、ＦＩＴＣ、ＴＲＩＴＣ、Ｃｙ７、ＦＡＭ、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄ、ＲＯＸ、ＨＥＸ、ＪＡ１３３、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ
４８８、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ５４６、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ６３３、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ５５５、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ  ６４７、ＤＡＰＩ、ＴＭＲ、Ｒ６Ｇ、ＧＦＰ、高感度ＧＦＰ、ＣＦＰ、ＥＣＦＰ、ＹＦＰ、Ｃｉｔｒｉｎｅ、Ｖｅｎｕｓ、ＹＰｅｔ、ＣｙＰｅｔ、ＡＭＣＡ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｇｒｅｅｎ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｏｒａｎｇｅ、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ａｑｕａ、Ｌｉｓｓａｍｉｎｅ、およびユーロピウムから成る群から選択される。
【００７１】
撮像システムおよび方法は、いくつかの異なる蛍光プローブ種（またはタンデム生物発光レポータ／蛍光プローブを使用する実施形態のように、その蛍光種）、例えば、（１）標的接触（例えば、結合または相互作用）後に活性化されるプローブ（Ｗｅｉｓｓｌｅｄｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈ．，１７：３７５−３７８，１９９９、Ｂｒｅｍｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｍｅｄ．，７：７４３−７４８，２００１、Ｃａｍｐｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌ．８３：９５８−９６５，２００７）、（２）波長偏移ビーコン（Ｔｙａｇｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，１８：１１９１−１１９６，２０００）、（３）マルチカラー（例えば、蛍光）プローブ（Ｔｙａｇｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，１６：４９−５３，１９９８）、（４）標的への高い結合親和性を有する、例えば、非特異的プローブが身体から一掃されている間に標的領域内にとどまるプローブ（Ａｃｈｉｌｅｆｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｉｎｖｅｓｔ．Ｒａｄｉｏｌ．，３５：４７９−４８５，２０００、Ｂｅｃｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈ．１９：３２７−３３１，２００１、Ｂｕｊａｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｏｐｔ．６：１２２−１３３，２００１、Ｂａｌｌｏｕ  ｅｔ  ａｌ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｐｒｏｇ．１３：６４９−６５８，１９９７、およびＮｅｒｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈ  １５：１２７１−１２７５，１９９７）、（５）多価撮像プローブを含む、量子ドットまたはナノ粒子ベースの撮像プローブ、およびアミンＴ２  ＭＰ  ＥｖｉＴａｇｓ（登録商標）（Ｅｖｉｄｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）またはＱｄｏｔ（登録商標）Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ（ＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎＴＭ）等の蛍光量子ドット、（６）非特異的撮像プローブ、例えば、インドシアニングリーン、ＡｎｇｉｏＳｅｎｓｅ（登録商標）（ＶｉｓＥｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ）、（７）標識細胞（例えば、ＶｉｖｏＴａｇＴＭ６８０等の外因性フルオロフォア、ナノ粒子、または量子ドットを使用して、もしくは緑色または赤色蛍光タンパク質等の蛍光または発光タンパク質を発現するように細胞を遺伝子操作することによって標識される細胞等）、および／または（８）ガドリニウム、金属酸化物ナノ粒子、ヨウ素系造影剤を含むＸ線造影剤、または限定ではないが、９９ｍ−Ｔｃ、１１１−Ｉｎ、６４−Ｃｕ、６７−Ｇａ、１８６−Ｒｅ、１８８−Ｒｅ、１５３−Ｓｍ、１７７−Ｌｕ、および６７−Ｃｕを含む、銅、ガリウム、インジウム、テクネチウム、イットリウム、およびルテチウム等の金属の放射性同位体形態等のＸ線、ＭＲ、超音波、ＰＥＴ、またはＳＰＥＣＴ造影剤とともに使用されることができる。上記で参照された文書の関連本文は、参照することによって本明細書に組み込まれる。別の好適な撮像プローブ群は、ランタニド金属リガンドプローブである。蛍光ランタニド金属は、ユーロピウムおよびテルビウムを含む。ランタニドの蛍光性質は、関連本文が本明細書によって組み込まれる、Ｌａｃｋｏｗｉｃｚ，１９９９，Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒ��ｓｃｏｐｙ，２ｎｄＥｄ．，Ｋｌｕｗａｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋで説明されている。本実施形態の方法では、撮像プローブは、撮像プローブを注入することによって全身的または局所的に、もしくは「噴霧」等の局部的または他の局所投与経路によって投与されることができる。さらに、本発明の実施形態で使用される撮像プローブは、光力学治療を引き起こすことが可能な分子に共役されることができる。これらは、Ｐｈｏｔｏｆｒｉｎ、Ｌｕｔｒｉｎ、Ａｎｔｒｉｎ、アミノレブリン酸、ヒペリシン、ベンゾポルフィリン誘導体、および選択ポルフィリンを含むが、それらに限定されない。
【００７２】
一般に、本発明の要素の実践で使用される蛍光量子ドットは、蛍光剤の性質を向上させるように硫化亜鉛でコーティングされている、半導体材料（カドミウムおよびセレン、硫化物、またはテルル、硫化亜鉛、インジウム−アンチモン、セレン化鉛、ヒ化ガリウム、およびシリカまたはオルモシルを含有するものを含むが、それらに限定されない）のいくつかの原子を含有する、ナノ結晶である。
【００７３】
具体的には、蛍光プローブ種は、好ましいタイプの撮像プローブである。蛍光プローブ種は、細胞表面受容体または抗原、細胞内の酵素、もしくはプローブがハイブリダイズする特定の核酸、例えば、ＤＮＡ等のバイオマーカ、分子構造、または生体分子に標的化される、蛍光プローブである。蛍光撮像プローブによって標的化されることができる生体分子は、例えば、抗体、タンパク質、糖タンパク質、細胞受容体、神経伝達物質、インテグリン、成長因子、サイトカイン、リンホカイン、レクチン、セレクチン、毒素、炭水化物、内在化受容体、酵素、プロテアーゼ、ウイルス、微生物、および細菌を含む。
【００７４】
ある実施形態では、プローブ種は、赤色および近赤外スペクトル内、例えば、５５０〜１３００または４００〜１３００ｎｍ、もしくは約４４０〜約１１００ｎｍ、約５５０〜約８００ｎｍ、または約６００〜約９００ｎｍの範囲内の励起および発光波長を有する。電磁スペクトルの本部分の使用は、組織浸透を最大限にし、ヘモグロビン（＜６５０ｎｍ）および水（＞１２００ｎｍ）等の生理学的に豊富な吸収体による吸収を最小限にする。可視光および紫外光スペクトル等の他のスペクトル内の励起ならびに発光波長を伴うプローブ種もまた、本発明の実施形態の方法で採用されることができる。具体的には、あるカルボシアニンまたはポリメチン蛍光の蛍光色素もしくは染料等のフルオロフォアが、光学的造影剤を構築するために使用されることができ、例えば、Ｃａｐｕｔｏらへの米国特許第６，７４７，１５９号（２００４）、Ｃａｐｕｔｏらへの米国特許第６，４４８，００８号（２００２）、Ｄｅｌｌａ  Ｃｉａｎａらへの米国特許第６，１３６，６１２号（２０００）、Ｓｏｕｔｈｗｉｃｋらへの米国特許第４，９８１，９７７号（１９９１）、Ｗａｇｇｏｎｅｒらへの第５，２６８，４８６号（１９９３）、Ｗａｇｇｏｎｅｒへの米国特許第５，５６９，５８７号（１９９６）、Ｗａｇｇｏｎｅｒらへの第５，５６９，７６６号（１９９６）、Ｗａｇｇｏｎｅｒらへの米国特許第５，４８６，６１６号（１９９６）、Ｗａｇｇｏｎｅｒへの米国特許第５，６２７，０２７号（１９９７）、Ｂｒｕｓｈらへの米国特許第５，８０８，０４４号（１９９８）、Ｒｅｄｄｉｎｇｔｏｎらへの米国特許第５，８７７，３１０号（１９９９）、Ｓｈｅｎらへの米国特許第６，００２，００３号（１９９９）、Ｌｅｕｎｇらへの米国特許第６，００４，５３６号（１９９９）、Ｗａｇｇｏｎｅｒらへの米国特許第６，００８，３７３号（１９９９）、Ｍｉｎｄｅｎらへの米国特許第６，０４３，０２５号（２０００）、Ｍｉｎｄｅｎらへの米国特許第６，１２７，１３４号（２０００）、Ｗａｇｇｏｎｅｒらへの米国特許第６，１３０，０９４号（２０００）、Ｗａｇｇｏｎｅｒらへの米国特許第６，１３３，４４５号（２０００）、Ｌｉｃｈａらへの米国特許第７，４４５，７６７号（２００８）、Ｌｉｃｈａらへの米国特許第６，５３４，０４１号（２００３）、Ｍｉｗａらへの米国特許第７，５４７，７２１号（２００９）、Ｍｉｗａらへの米国特許第７，４８８，４６８号（２００９）、Ｋａｗａｋａｍｉらへの米国特許第７，４７３，４１５号（２００３）、また、第ＷＯ  ９６／１７６２８号、第ＥＰ  ０  ７９６  １１１  Ｂ１号、第ＥＰ  １  １８１  ９４０  Ｂ１号、第ＥＰ  ０  ９８８  ０６０  Ｂ１号、第ＷＯ  ９８／４７５３８号、第ＷＯ  ００／１６８１０号、第ＥＰ  １  １１３  ８２２  Ｂ１号、第ＷＯ  ０１／４３７８１号、第ＥＰ  １  ２３７  ５８３  Ａ１号、第ＷＯ  ０３／０７４０９１号、第ＥＰ  １  ４８０  ６８３  Ｂ１号、第ＷＯ  ０６／０７２５８０号、第ＥＰ  １  ８３３  ５１３
Ａ１号、第ＥＰ  １  ６７９  ０８２  Ａ１号、第ＷＯ  ９７／４０１０４号、第ＷＯ
９９／５１７０２号、第ＷＯ  ０１／２１６２４号、および第ＥＰ  １  ０６５  ２５０  Ａ１号、ならびにＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ４１，９１８５−８８（２０００）を参照されたい。
【００７５】
プローブ種のための例示的蛍光色素は、例えば、以下、すなわち、Ｃｙ５．５、Ｃｙ５、Ｃｙ７．５、およびＣｙ７（ＧＥ（登録商標）  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ６６０、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ６８０、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ７９０、およびＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ７５０（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）、ＶｉｖｏＴａｇＴＭ６８０、ＶｉｖｏＴａｇＴＭ−Ｓ６８０、ＶｉｖｏＴａｇＴＭ−Ｓ７５０（ＶｉｓＥｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ）、Ｄｙ６７７、Ｄｙ６８２、Ｄｙ７５２、およびＤｙ７８０（Ｄｙｏｍｉｃｓ（登録商標））、ＤｙＬｉｇｈｔ（登録商標）５４７、および／またはＤｙＬｉｇｈｔ（登録商標）６４７（Ｐｉｅｒｃｅ）、ＨｉＬｙｔｅ  ＦｌｕｏｒＴＭ６４７、ＨｉＬｙｔｅ  ＦｌｕｏｒＴＭ６８０、およびＨｉＬｙｔｅ  ＦｌｕｏｒＴＭ７５０（ＡｎａＳｐｅｃ（登録商標））、ＩＲＤｙｅ（登録商標）  ８００ＣＷ、ＩＲＤｙｅ（登録商標）  ８００ＲＳ、およびＩＲＤｙｅ（登録商標）  ７００ＤＸ（Ｌｉ−Ｃｏｒ（登録商標））、ＡＤＳ７８０ＷＳ、ＡＤＳ８３０ＷＳ、およびＡＤＳ８３２ＷＳ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｄｙｅ
Ｓｏｕｒｃｅ）、ＸｅｎｏＬｉｇｈｔ  ＣＦＴＭ  ６８０、ＸｅｎｏＬｉｇｈｔ  ＣＦＴＭ  ７５０、ＸｅｎｏＬｉｇｈｔ  ＣＦＴＭ  ７７０、およびＸｅｎｏＬｉｇｈｔ  ＤｉＲ（Ｃａｌｉｐｅｒ（登録商標）  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）、ならびにＫｏｄａｋ（登録商標）  Ｘ−ＳＩＧＨＴ（登録商標）  ６５０、Ｋｏｄａｋ（登録商標）  Ｘ−ＳＩＧＨＴ  ６９１、Ｋｏｄａｋ（登録商標）  Ｘ−ＳＩＧＨＴ  ７５１（Ｃａｒｅｓｔｒｅａｍ（登録商標）  Ｈｅａｌｔｈ）を含む。
【００７６】
（ナノ粒子に付着したリガンド）
ナノ粒子に付着したリガンドの数は、約１〜約２０、約２〜約１５、約３〜約１０、約１〜約１０、または約１〜約６に及んでもよい。ナノ粒子に付着した少数のリガンドは、腎クリアランスカットオフサイズ範囲を満たす、本ナノ粒子の流体力学的直径を維持することに役立つ。Ｈｉｌｄｅｒｂｒａｎｄ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｉｍａｇｉｎｇ，Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｃｈｅｍ．Ｂｉｏｌ．，１４：７１−９，２０１０を参照されたい。測定されるリガンドの数は、１つより多くのナノ粒子に付着したリガンドの平均数であってもよい。代替として、１つのナノ粒子が、付着したリガンドの数を判定するように測定されてもよい。ナノ粒子に付着したリガンドの数は、リガンドの性質に関係付けられる場合もあり、そうではない場合もある、任意の好適な方法によって測定されることができる。例えば、粒子に結合したｃＲＧＤペプチドの数は、ｃＲＧＤペプチドのための試薬の絶対粒子濃度および開始濃度のＦＣＳベースの測定を使用して、推定されてもよい。ナノ粒子あたりのＲＧＤペプチドの平均数、および官能化ＰＥＧ基へのＲＧＤの結合効率は、アルカリ条件およびビウレット分光測光方法の下で比色分析によって査定されることができる。ナノ粒子に付着したリガンドの数はまた、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、光学的撮像、放射能の検定等によって測定されてもよい。本方法は、当業者によって容易に判定されることができる。
【００７７】
いくつかの実施形態では、治療薬がナノ粒子に付着してもよい。治療薬は、抗生物質、抗菌剤、抗増殖剤、抗新生物剤、酸化防止剤、内皮細胞成長因子、トロンビン阻害剤、免疫抑制剤、抗血小板凝集剤、コラーゲン合成阻害剤、治療用抗体、一酸化窒素ドナー、アンチセンスオリゴヌクレオチド、創傷治癒剤、治療用遺伝子導入構築物、細胞外基質成分、血管拡張剤、血栓溶解剤、代謝拮抗剤、成長因子作動薬、抗有糸分裂薬、スタチン、ステロイド、ステロイド性および非ステロイド性抗炎症薬、アンギオテンシン変換酵素（ＡＣＥ）阻害剤、フリーラジカル捕捉剤、ＰＰＡＲ−ガンマ作動薬、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ、および抗癌化学療法薬を含む。本実施形態によって包含される治療薬はまた、放射性核種、例えば、９０Ｙ、１３１Ｉ、および１７７Ｌｕも含む。治療薬は、放射性フッ素１８Ｆに結合することによって標識化される等、放射性標識化されてもよい。
【００７８】
造影剤は、ナノ粒子に直接共役されてもよい。代替として、造影剤は、リンカまたはキレートに付着することによって、ナノ粒子に間接的に共役されてもよい。キレートは、放射性核種を結合するように適合されてもよい。本ナノ粒子に付着することができるキレートは、１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−１，４，７，１０−テトラ酢酸（ドットＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、デスフェリオキサミン（ＤＦＯ）、およびトリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）を含んでもよいが、それらに限定されない。
【００７９】
（ナノ粒子に付着したリガンド（すなわち、検出剤、造影剤等）の特性評価）
造影剤は、医療または生物学的撮像のために本ナノ粒子に付着してもよい。いくつかの実施形態に包含される撮像技法は、ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、光学的生物発光撮像、光学的蛍光撮像、およびそれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、造影剤は、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＣＴ、ＭＲＩ、および光学的撮像のための当技術分野で公知である任意の分子、物質、または化合物であり得る。造影剤は、放射性核種、放射性金属、陽電子放射体、ベータ放射体、ガンマ放射体、アルファ放射体、常磁性金属イオン、および超常磁性金属イオンであってもよい。造影剤は、ヨウ素、フッ素、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｌｕ、Ａｔ、Ｙｔ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｃ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｂａ、およびＢａＳＯ４を含むが、それらに限定されない。本実施形態のナノ粒子に付着した造影剤として使用され得る放射性核種は、８９Ｚｒ、６４Ｃｕ、６８Ｇａ、８６Ｙ、１２４Ｉ、および１７７Ｌｕを含むが、それらに限定されない。
【００８０】
本ナノ粒子を撮像、検出、記録、または測定するための好適な手段はまた、例えば、フローサイトメータ、レーザ走査サイトメータ、蛍光マイクロプレートリーダ、蛍光顕微鏡、共焦点顕微鏡、明視野顕微鏡、高含量走査システム、および類似デバイスを含んでもよい。１つより多くの撮像技法が、本ナノ粒子を検出するために、同時に、または連続的に使用されてもよい。一実施形態では、光学的撮像は、同一の対象において複数の時点を取得し、腫瘍マーカレベルの半定量的評価を可能にするように、高感度の高スループットスクリーニングツールとして使用される。これは、ＰＥＴを用いて得られる、比較的減少した時間分解能をオフセットするが、ＰＥＴは、体積データを取得するための適切な深さの浸透を達成するため、ならびに疾患進行または改善を査定するとともに、患者を好適な治療プロトコルに階層化する手段として受容体および／または他の細胞マーカレベルの変化を検出、定量化、および監視するために必要とされる。
【００８１】
（癌標的化二重モダリティコアシェルシリカナノ粒子）
蛍光コアシェルシリカナノ粒子（ＣｏｒｎｅｌｌまたはＣドット、Ｃ’はより明るいＣドットを指す）（Ｂｕｒｎｓ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００９）、Ｃｈｏｉ，Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｏｐｔ．（２００７））は、ＳＬＮマッピングを含む、ナノ医療用途で使用するために設計された。本粒子技術は、非毒性の強力な高親和性インテグリン標的化プローブ（Ｂｅｎｅｚｒａ，Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．（２０１１））を作成するように、短い粒子結合したメトキシ末端ポリエチレングリコール鎖（ＰＥＧ、約０．５ｋＤａ）（Ｂｕｒｎｓ，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，（２００６））に付着した、少数のペプチドリガンド、すなわち、環状アルギニン−グリシン−アスパラギン酸−チロシン（ｃＲＧＤＹ）で修飾された。ペプチドリガンドは、図１ｂに示されるように、二重モダリティ（光学−ＰＥＴ）プラットフォーム、すなわち、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットを作成するように、チロシンリンカの使用を通して、陽電子放出放射性核種、すなわち、ヨウ素１２４（１２４Ｉ）で標識された。本プラットフォーム技術は、理想的には、以下の設計考慮事項、すなわち、（１）クリアランスプロファイルを最適化し（Ｂｕｒｎｓ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００９））、リンパ節および他の転移性疾患部位の中へのより一様な送達を助長するための４．０ｎｍまでの調整可能半径を伴う小型サイズ、（２）悪性黒色腫細胞および異種移植片を含む、インテグリン発現腫瘍における腫瘍選択的取込、蓄積、および滞留のための標的化ペプチド（Ｂｅｎｅｚｒａ，Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．（２０１１））、（３）水溶液中の親染料に対する輝度（遊離染料に対して＞２００％）および光安定性等の光物理的特徴を劇的に増進するためのカプセル化された有機染料（すなわち、Ｃｙ５．５、発光最大値、ｎｍ）、（４）肝臓、脾臓、骨髄による非特異的取込を低減させるためのＰＥＧでコーティングされた表面、および（５）複数の機能が単一の媒介物として組み合わせられることを可能にし、高度官能化粒子プラットフォームを作成するためのシリカシェルの多用途性、に基づいて、ＳＬＮマッピングおよび他の画像誘導用途に適している。
【００８２】
ＰＥＴおよび光学的撮像アプローチの両方を使用して、良好に確立された自発的黒色腫ミニブタモデル（Ｍｉｓｆｅｌｄｔ，Ｖｅｔ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．Ｉｍｍｕｎｏｐａｔｈｏｌ．（１９９４））において、ＳＬＮ転移の検出および局在化を向上させ、リンパ節腫瘍量を区別し、画像誘導切除手技への治療応答を監視するためのこの第１のＦＤＡ研究新薬承認二重モダリティシリカ粒子（約６〜７ｎｍ直径）の利用の結果が、実証されることができる。ナノ医療のための明確な種類の診断治療プラットフォーム（Ｊｏｋｅｒｓｔ  Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．（２０１１））を定義する、本無機プラットフォームが、近年、転移性黒色腫患者における最初の人体内臨床試験において安全であることが見出された（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，Ｓｃｉ  Ｔｒａｎｓｌ  Ｍｅｄ  ２９  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１４：Ｖｏｌ．６，Ｉｓｓｕｅ  ２６０，ｐ．２６０ｒａ１４９）。これらのＳＬＮマッピング研究に関して、術前および術中撮像所見は、黒色腫の存在または非存在を確認するように、組織学的および免疫学的検定と相関させられた。癌の病期分類のため、および炎症プロセスから転移性疾患を判別するための標準治療放射性トレーサ、すなわち、１８Ｆ−ＦＤＧに対する、本プラットフォームの特異性が、実証されることができる。これらのミニブタモデルにおける原発腫瘍部位の周囲の本ＰＥＴ光学粒子プローブの局所注入に続いて、排液性腫瘍リンパ管および蛍光ＳＬＮの直接リアルタイム視覚化のために、最先端の高解像度ハンドヘルド蛍光カメラシステム、すなわち、ＡｒｔｅＭＩＳＴＭシステムを使用して、転移性疾患をマップするための術前ＰＥＴ撮像所見が、術中設定に失敗なく変換されることができることが観察され得る。粒子の光学的局在化は、リンパ節切除に先立ってガンマ線放射を検出するための臨床的に承認されたハンドヘルドＰＥＴプローブ（ＩｎｔｒａＭｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ＬＬＣ，  Ｌｏｓ  Ａｎｇｅｌｅｓ，  ＣＡ）を使用して確認された。これらの研究の結果は、転移性リンパ節内で本粒子プラットフォームの最適な腫瘍局在化性質を達成し、リンパ系を正確に撮像し、局所および全身クリアランスを助長するために必要とされる、主要設計基準を強調する。
【００８３】
（変換可能粒子プラットフォーム技術粒子サイズの設計考慮事項）
粒子サイズは、リンパ取込動態の重要決定因子のうちの１つである。より小さい粒子は、間質腔からリンパ系の中へのより急速な移動につながるはずである。本性質は、より多数のより小さい内径のリンパ管の線引きを可能にするとともに、より高いコントラストの画像を生成し得る。より小さい粒子サイズは、腫瘍を持つリンパ節の中へのプローブの増進した送達のための魅了的な特徴であり、加えて、高感度に検出されることができるリンパ節サイズの下限を拡張し得る。しかしながら、（染料を含む）約３ｎｍ未満の粒子サイズは、溢出および非特異的組織分散の傾向があり、背景蛍光を増加させ、潜在的に間質内の滞留を延長させる（Ｂｕｒｎｓ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００９）、Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，ＡＣＳ  Ｎａｎｏ（２００７）、Ｏｈｎｉｓｈｉ，Ｍｏｌ．Ｉｍａｇｉｎｇ（２００５））。さらに、そのような小粒子は、リンパ節滞留を低減させる、腫瘍を持つ組織からの増進した流出率を実証する。ますます大きい粒子サイズに関して、癌浸潤組織内のより低速の生理学的輸送は、間質の全体を通した粒子のより一様な拡散を妨げ得るが、標的選択性が増加され得る（Ｊａｉｎ，  Ｎａｔ．  Ｒｅｖ．  Ｃｌｉｎ．  Ｏｎｃｏｌ．  （２０１０））。
【００８４】
（循環寿命およびクリアランス）
粒子プラットフォームのサイズは、それらの循環または滞留半減時間に影響を及ぼし得る。非毒性プラットフォームを仮定すると、より長い血液半減時間（すなわち、６００分未満の時間）（Ｊａｉｎ，Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｃｌｉｎ．Ｏｎｃｏｌ．（２０１０））が、転移性疾患を高感度に標的化し、より固形の腫瘍を持つリンパ節内の腫瘍量を判別する可能性を増加させるために必要とされ得る。診断研究に関して、本考慮事項は、好ましくは腎臓を通した、より急速な全身クリアランスを助長する必要性に対して加重されるべきである。１０ｎｍまたはそれを下回る有効腎糸球体濾過サイズカットオフを満たす、超小型粒子ベースのプラットフォームまたは高分子システムが望ましい（Ｃｈｏｉ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．（２０１１））。約１０ｎｍより大きい直径の粒子は、肝臓内で次第に蓄積し、その後に肝胆汁排泄が続き得る。最終的に効果的であるが、本クリアランスモードは、投与された粒子負荷への暴露を延長し、悪影響または毒性の可能性を増加させる。
【００８５】
いくつかの実施形態では、対象へのナノ粒子の投与後、ナノ粒子の血液滞留半減時間は、約２時間〜約２５時間、約３時間〜約１５時間、または約４時間〜約１０時間に及んでもよい。対象へのナノ粒子の投与後のナノ粒子の腫瘍滞留半減時間は、約５時間〜約５日、約１０時間〜約４日、または約１５時間〜約３．５日に及んでもよい。対象へのナノ粒子の投与後のナノ粒子の腫瘍滞留半減時間対血液滞留半減時間の比は、約２〜約３０、約３〜約２０、または約４〜約１５に及んでもよい。対象へのナノ粒子の投与後のナノ粒子の腎クリアランスは、約２４時間で約１０％ＩＤ（初期用量）〜約１００％ＩＤ、約２４時間で約３０％ＩＤ〜約８０％ＩＤ、または約２４時間で約４０％ＩＤ〜約７０％ＩＤに及んでもよい。一実施形態では、ナノ粒子が対象に投与された後、ナノ粒子の血液滞留半減時間は、約２時間〜約２５時間に及び、ナノ粒子の腫瘍滞留半減時間は、約５時間〜約５日に及び、ナノ粒子の腎クリアランスは、約２４時間で約３０％ＩＤ〜約８０％ＩＤに及ぶ。
【００８６】
好ましい実施形態では、ヒト用量当量の１００倍の量であるナノ粒子が対象に投与されるとき、実質的にいかなる貧血、減量、激越、増加した呼吸、胃腸障害、異常挙動、神経機能障害、血液学の異常、臨床化学の異常、臓器病理学における薬物関連病変、死亡率、またはそれらの組み合わせも、約１０〜１４日に対象において観察されない。
【００８７】
（Ｃ’ドット（Ｃドットより明るい）の増加した感度）
図２および３は、医療診断で使用されるシアニン染料である、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）技術と比較した、本明細書に説明されるＣドットおよびＣ’ドットの増加した感度を描写する。図２は、カメラシステムの検出器面から１０ｃｍからの様々な濃度のＣドット（１０２ａ、ｂ）、より明るいＣドット（またはＣ’ドット）（１０４ａ、ｂ）、およびＩＣＧ（１０６ａ、ｂ）の蛍光を描写する。表１は、図２および３で描写される結果の値を記載し、より明るいＣドット（またはＣ’ドット）、Ｃドット、およびＩＣＧ技術のダイナミックレンジおよび感度閾値を記載する。
【００８８】
２つの異なるサイズの粒子、すなわち、６ｎｍ（Ｃ’ドット）および１００ｎｍ（ＩＣＧ）のカメラシステムの検出器面から１０ｃｍにおける最大検出感度は、以下の計算によって表されることができる。
・（１．５×１０−９モル／リットル）／（２１６ｎｍ３×（１０−９）３メートル３）＝７×１０１５Ｍ／メートル３（最も明るいＣドット）
・（１０〜１８モル／リットル）／（１０６ｎｍ３×（１０−９）３メートル３＝１０００Ｍ／メートル３（典型的なより大きいサイズの粒子）
Ｃ’ドットまたはより明るいＣドットは、単一ナノモル濃度で可視蛍光信号を生じる。以前のＩＣＧ技術は、可視信号を達成するために、はるかに高い濃度を必要とし、閾値信号強度の上記の尺度は、ＩＣＧよりもＣ’ドットについて何桁も大きい。
【表１】
2019069267.tif 000002
【００８９】
（細胞／組織標的化および取込）
殆どの癌対象粒子プローブの選択性は、主に、正常組織に対する腫瘍組織における作用物質の優先的取込および浸透をもたらす受動的固形腫瘍標的化プロセスである、増進透過性および滞留（ＥＰＲ）効果（Ｊａｉｎ，Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｃｌｉｎ．Ｏｎｃｏｌ．（２０１０）、Ｍａｅｄａ，Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｌｅａｓｅ，（２０００））に依拠する。より長い循環半減時間が、浸透を増加させるために望ましい。多くの粒子ベースの作用物質について見出される、本性質は、より高度に浸透性の腫瘍血管系を横断した溢出および腫瘍間質を通した効果的な拡散を助長する。さらに、悪性癌細胞および腫瘍微小環境によって高度に発現されるとともに、癌の主要特質と関連付けられることが公知である（Ｈａｎａｈａｎ，Ｃｅｌｌ（２０００））、いくつかの重要腫瘍標的（例えば、カテプシン、血管内皮成長因子受容体、マトリクスメタロプロテイナーゼ）は、種々の作用物質（すなわち、ペプチド、抗体、およびナノ粒子）を使用して、悪性細胞および組織の標的検出を向上させる役割を果たしてもよい。増進した浸透および滞留時間が、非標的粒子に対して、これらの標的粒子プラットフォームのうちのいくつかについて観察されている（Ｊａｉｎ，Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｃｌｉｎ．Ｏｎｃｏｌ．（２０１０）、Ｓｕｇａｈａｒａ，Ｃａｎｃｅｒ  Ｃｅｌｌ（２００９）、Ｋａｒｍａｌｉ，Ｎａｎｏｍｅｄｉｃｉｎｅ（２００９））。集合的に、これらの性質は、撮像検出感度および特異性を増進し、正常組織（Ｋｅ，Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ．（２００３）、Ｍｏｏｎ，Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｃｈｅｍ（２００３））またはリンパ節肥大として同様に発現する他の疾患プロセス（炎症、感染症）からの腫瘍浸潤結節組織の判別を可能にし得る。
【００９０】
前述の標的、ならびにαｖβ３インテグリン、すなわち、本明細書で提示される研究で使用され、過剰発現が持続した血管新生を助長する標的は、腫瘍新生血管系および癌細胞を特異的に認識し、それらに結合する、小表面結合リガンドを使用して識別されることができる。図４Ａは、本開示の実施形態による、ヒト黒色腫細胞株（Ｍ２１）におけるｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの特異的結合および内在化を描写する。図４Ａは、本開示の実施形態による、粒子プローブインキュベーション前に抗αｖβ３抗体を使用したフローサイトメトリによって、Ｍ２１細胞へのｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの特異的結合およびαｖβ３−インテグリン受容体遮断を描写する。媒体単独と、スクランブルペプチド結合構築物、すなわち、ｃＲＡＤＹ−ＰＥＧ−ドット（対照）とを使用した、非特異的結合が示されている（Ｃｌｉｎ．  Ｉｎｖｅｓｔ．，  （２０１１）  １２１，  ｐ．  ２７６８−２７８０から適応されている）。図４ｂ−ｄは、共焦点顕微鏡検査を使用して、エンドソームおよびマクロピノサイトーシスマーカと共局在化するｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットを描写する。図４Ｂは、本開示の実施形態による、ヘキスト対比染色（青）を伴うＭ２１細胞の中へのｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの取込（赤色点）を描写する。
【００９１】
ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットは、図４Ａに示されるように、フローサイトメトリによってＭ２１ヒト黒色腫細胞のインテグリン表面受容体に高度に結合する。したがって、Ｍ２１異種移植片における粒子および持続性撮像信号が、保持される（Ｂｅｎｅｚｒａ，Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．（２０１１））。生体外検定は、図４Ａで描写されるように、抗αｖβ３インテグリン抗体を使用して、受容体媒介結合を完全に遮断する。図４Ａはまた、表面結合とともに、受容体媒介エンドサイトーシスまたは他の内在化ゲートウェイを介したインテグリン標的化剤の内在化が、Ｍ２１および他のαｖβ３インテグリン陽性腫瘍細胞で観察されており（Ｋｏｓｓｏｄｏ，Ｍｏｌ．Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｂｉｏｌ（２０１０））、周辺組織に対して、より低速のプローブクリアランスおよび正味腫瘍蓄積につながることも示す。
【００９２】
ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット内在化に関与する生物学的区画は、ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットおよび異なるエンドサイトーシス小胞のバイオマーカを用いたＭ２１細胞における共局在化検定によって識別される。図４Ｂは、標的粒子（約１マイクロモル、赤色、４時間インキューベション）の内在化が、ＨＣＸ  ＰＬ  ＡＰＯ対物レンズ（６３×１．２ＮＡ  Ｗａｔｅｒ  ＤＩＣ  Ｄ）を具備した倒立逆共焦点顕微鏡（Ｌｅｉｃａ  ＴＣＳ
ＳＰ２  ＡＯＢＳ）によって高感度に検出されることを示す。図４Ｃは、本開示の実施形態による、ヘキスト対比染色を伴う酸性オルガネラのＬｙｓｏＴｒａｃｋｅｒ  Ｒｅｄ標識（緑色点）を描写する。図４Ｃに示されるエンドサイトーシスマーカ、すなわち、ＬｙｓｏＴｒａｃｋｅｒ  Ｒｅｄ（１００ｎＭ、緑色）およびトランスフェリンＡｌｅｘａ４８８を使用して、酸性エンドサイトーシス構造の中への取込を確認し、後者は、クラスリン依存性経路活性（Ｐｏｔｏｃｋｙ，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．（２００３））および小胞の漸進的酸性化を示唆する。図４Ｄは、ＬｙｓｏＴｒａｃｋｅｒ  Ｒｅｄ染色を伴うｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの共局在化（黄色点）を描写し、図４Ｅは、本開示の実施形態による、ＦＩＴＣデキストラン染色を伴うｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの共局在化（黄色領域）を描写する。画像の倍率は、６３倍である。図４Ｄは、粒子と酸性エンドサイトーシス小胞との間の共局在化データ（黄色点）を示す。図４Ｅはまた、ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットと共局在化した、７０ｋＤａデキストラン−ＦＩＴＣ（Ｐｏｔｏｃｋｙ，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．（２００３）、Ｗａｄｉａ，Ｎａｔ．Ｍｅｄ．（２００４））（１ｍｇ  ｍＬ−１）を使用した、マクロピノサイトーシスの中への観察された取込も示し、黄色点として見られる、本初見は、内在化の第２の経路を示す。核対比染色（青色）が、ヘキスト３３２５８（０．０１ｍｇ  ｍＬ−１）を用いて行われた。いかなる粒子も、核に進入しなかった。表面結合粒子が、加えて、着目され、図４Ｅで描写される（赤色）。
【００９３】
（表面電荷）
表面電荷は、血管系を横断する間質内の粒子の輸送性質に影響を及ぼし得る。正味表面電荷を有する粒子は、血清タンパク質によってオプソニン化されてもよく（Ｂｕｒｎｓ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００９）、Ｍｏｇｈｉｍｉ，Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｒｅｖ．（２００１））、プローブサイズを効果的に増大させ、腎排泄を防止する。化学的中性表面および生体不活性プラットフォームを作成するように、ＰＥＧ鎖を粒子表面に付着させることによって、他の細胞による取込は、大部分が防止され、粒子は、腎臓によって効果的に排泄されるであろう。さらに、その荷電対応物と比較して、より中立的に荷電した表面は、拡散を増加させ、癌浸潤組織の間質腔内のより均質な分布につながり得る（Ｊａｉｎ，Ｎａｔ．Ｒｅｖ．Ｃｌｉｎ．Ｏｎｃｏｌ．（２０１０））。
【００９４】
（輝度および光安定性）
蛍光プローブ（例えば、有機染料、蛍光タンパク質、染料結合タンパク質／巨大分子、染料含有ナノ粒子）は、術中設定におけるリンパ系の撮像評価を増進し、ＳＬＮの局在化を促進し、腫瘍リンパ管を排出し、異なる排液性領域からのリンパ節分布の同時視覚化（Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００７））を可能にしている。ＮＩＲ領域（６５０〜９００ｎｍ）内で放射する、より新しい世代のプローブは、減少した組織減衰および非標的組織からの自己蛍光を呈し、それによって、標的対背景比を最大限にし、可視光放射体と比較して、向上したが全体的に低い深さ浸透（３〜４ミリメートル）を提供する（Ｌｕｃａｒｅｌｌｉ，Ｌｙｍｐｈａｔｉｃ  Ｒｅｓ．Ｂｉｏｌ．（２００９））。染料浸出を防止するように、我々の粒子プローブのシリカ基質に有機染料（すなわち、Ｃｙ５．５）を共有結合的に組み込むことによって（Ｂｕｒｎｓ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００９）、Ｂｕｒｎｓ，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，（２００６））、遊離染料と比べて顕著な光物理的増進が観察されている。シリカカプセル化染料分子は、遊離染料と比較して、輝度の有意な増加（２００〜３００％）および拡張した光安定性（２〜３倍の増加）を呈することが見出された（Ｂｕｒｎｓ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．（２００９））。より高い浸透深さもまた、最大２ｃｍの組織を通して可視的な我々の粒子とともに、最先端の蛍光カメラシステム（以下で説明される）を使用して、生体内ＳＬＮマッピング研究で見出された。本開示の蛍光カメラシステムと併せた、これらの独特な光物理的特徴の組み合わせは、癌の向上した病期分類および治療を可能にする。
【００９５】
（画像誘導手術：ＡｒｔｅＭＩＳＴＭ蛍光撮像システム）
図５Ａ−Ｅは、本開示の実施形態による、ハンドヘルド蛍光カメラシステムを利用した低侵襲手術を描写する。図５Ａは、切開および腹腔鏡手技のためのＡｒｔｅＭＩＳＴＭハンドヘルドカメラ蛍光撮像システムを描写する。図５Ｂは、腹腔鏡ツールを使用した低侵襲手術を描写する。図５Ｃは、システム構成要素（上から下）、すなわち、カメラ、腹腔鏡、およびリングライトを描写する。図５Ｄは、放射線検出のためのハンドヘルドガンマプローブを描写する。図５Ｅは、１０ｎｍのＣｙ５．５含有ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの連続希釈の光学的撮像を描写する（露出＝６０ミリ秒、利得＝１２５、レーザ出力＝８５％、カメラ距離＝１７５ｍｍ）。図５ａは、本開示の実施形態による、図５ｂおよび５ｃで描写されるような低侵襲腹腔鏡と、図５ｃで描写されるような切開外科的手技との両方のために適合されている、１つの術中撮像デバイス、すなわち、ＡｒｔｅＭＩＳＴＭハンドヘルド蛍光カメラシステム（Ｑｕｅｓｔ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｍｉｄｄｅｎｍｅｅｒ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）を示す。これは、リアルタイムで同時に取得される、高解像度可視（カラー）画像および微調整された近赤外（ＮＩＲ）蛍光信号を生成する、術中撮像誘導のためのハンドヘルドマルチチャネル蛍光撮像カメラである。本能力は、運動フリーのオーバーレイを可能にする。本ハンドヘルドデバイスは、頭部および頸部等のそうでなければ困難な解剖学的場所を視認するように容易に位置付けられることができるため、ＳＬＮマッピング手技のために最適である。重要なこととして、異なる蛍光波長の同時画像を取得する能力（すなわち、マルチスペクトル撮像）は、外科および介入手技のための蛍光撮像誘導の利用を可能にする。デバイス内のセンサは、単軸レンズが特異的に調整された波長の画像を適切なセンサに送達するように、物理的に整合させられる。必要な着目波長を透過（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｏｕｔ）するとともに、正確に同時に、かつ同一の視認位置で光子を取得し始めるようにトリガされる、これらのセンサのそれぞれを個別に制御できることが、本明細書で対処される困難である。カメラシステムから制御可能な光エンジンの緊密な統合は、撮像フィードバックに基づく最適化を可能にする。
【００９６】
ＣＥ認証ＦＤＡ免除システムの構成要素が、以下で説明される大型動物研究で使用されており、本明細書に説明される二重モダリティ粒子とともに、例えば、ＳＬＮマッピング臨床試験プロトコルに組み込まれることができる。生体内の粒子局在化部位における検出された光学信号は、単純に、図５ｄに示されるように、リンパ節切除に先立って、検出されたガンマ放射を測定するために使用される携帯用ガンマプローブによって確認され得る、好適な波長の光によって活性化される組織構造の内在蛍光を反映する、自己蛍光ではない。生体内研究を開始する前に、粒子濃度の関数として光学信号の変化を測定するために、携帯用カメラシステムとともに、１０ｎｍのＣｙ５．５含有ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットを使用して、連続希釈研究が行われた（図５ｅ）。
【００９７】
（ナノ医療用途：画像誘導術中ＳＬＮマッピングのための二重モダリティシリカナノ粒子）
図６は、本開示の実施形態による、自発的黒色腫ミニブタモデルにおける転移性疾患の撮像を描写する。１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットおよび複合ＰＥＴ光学的撮像アプローチは、自発的黒色腫ミニブタモデルにおけるＳＬＮマッピングを評価することができる（Ｍｉｓｆｅｌｄｔ，Ｖｅｔ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．Ｉｍｍｕｎｏｐａｔｈｏｌ．（１９９４）、Ｏｘｅｎｈａｎｄｌｅｒ，Ａｍ．Ｊ．Ｐａｔｈｏｌ．（１９７９）、Ｍｉｌｌｉｋａｎ，Ｊ．Ｉｎｖｅｓｔ．Ｄｅｒｍａｔｏｌ．（１９７４））（Ｓｉｎｃｌａｉｒ  ｍｉｎｉａｔｕｒｅ  ｓｗｉｎｅ、Ｓｉｎｃｌａｉｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｅｎｔｅｒ）。画像誘導転移性疾患検出、病期分類、およびＳＬＮにおける差分腫瘍量の査定が、相関組織病理学と併せて、４〜１０ｋｇのミニブタ（ｎ＝５）で評価された。以下で説明される、これらの研究の結果は、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットが、１８Ｆ−ＦＤＧに対して、代謝亢進状態の頸部リンパ節内の転移性腫瘍量の優れた検出感度および判別を可能にしたことを示唆した。全てのミニブタにおいて、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット投与に先立って、転移性疾患を検査するように、５ミリキュリー（ｍＣｉ）１８Ｆ−ＦＤＧの全身注入に続いて、動的な１時間の高解像度全身１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴ−ＣＴスキャンが行われた。図６ａは、前方の静注後の右（Ｒｔ）頸部内で後方に原発腫瘍（黒色矢印）および単一のＳＬＮ（白色矢印）を実証する、全身１８Ｆ−ＦＤＧＰＥＴ−ＣＴ矢状および軸方向像を描写する。それぞれの動物において、代謝亢進状態の黒色腫病変およびＰＥＴ親和性右側ＳＬＮが、図６ａに示されるように、後頸部で最初に識別された。２日後に、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット（約０．５ｍＣｉ、＞９５％純度）が、腫瘍部位の周囲に４象限皮下注入用量として投与された。図６ｂは、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット（ＳＬＭ、矢印：左側リンパ節、矢頭）の皮下４象限腫瘍周辺注入後の両側リンパ節を明らかにする、高解像度ＰＥＴ−ＣＴスキャンである。高解像度の全身動的ＰＥＴスキャンは、図６ｂに示されるように、１つが左後頸部内にあり、２つ目がＳＬＮの直接前方にある、２つのＰＥＴ親和性リンパ節の付加的識別を伴って、注入から５分後の以前の１８Ｆ−ＦＤＧ撮像所見を確認した。他のＰＥＴ親和性リンパ節またはトレーサ取込の疑わしい領域は見られなかった。
【００９８】
図６ｃおよび６ｄは、左後頸部内の黒色素性ＳＬＮ（アスタリスク、ｃ）および対側転移性リンパ節（矢印、ｄ）の切断表面の全体画像である。撮像されたリンパ節は、切除に先立って、ハンドヘルドＰＥＴデバイスを使用して、目視検査およびｙ計数によって露出手術台内で術中に確認された。図６ｃは、切除された全体的リンパ節標本が、図６ｄに示されるようなより小さい（１．０×０．６×１．０ｃｍ３）後方左側ＰＥＴ親和性リンパ節と比較して、１．３×１．０×１．５ｃｍ３である黒色素性（メラニン含有）ＳＬＮを示したことを示す。また、図６ｅは、散乱黒色腫塊（白色矢印）を実証する、Ｈ＆Ｅ染色ＳＬＮの低出力像であり、図６ｆは、黒色腫細胞（黄色矢印）およびメラノファージ（白色矢印）を明らかにする、Ｈ＆Ｅ染色ＳＬＮの対応する高出力像である。Ｈ＆Ｅ染色ＳＬＮ組織切片は、図６ｆに示されるような高出力像上で、黒色腫細胞およびメラニン含有マクロファージ（すなわち、メラノファージ）の両方から成る暗い黒色腫塊を低出力像（図６ｅ）上で明らかにした。これらの所見は、切除された原発病変の所見（データは示されていない）と類似した。図６ｇは、代表的なＳＬＮ組織における、黒色腫特異的マーカ、すなわち、ＨＭＢ−４５（白色矢印）の低出力画像である。図６ｈは、ＨＭＢ−４５染色ＳＬＮ組織の高出力画像である。図６ｉは、散乱黒色腫塊（矢印）を示す、Ｈ＆Ｅ染色対側リンパ節の低出力像である。図６ｊは、黒色腫細胞（矢印）の浸潤を示す、対側リンパ節の高出力画像である。図６ｋは、代表的な正常ブタ結節組織の低出力画像である。図６ｌは、代表的な正常ブタ結節組織の高出力画像である。スケールバー：１ｍｍ（ｅ、ｇ、ｉ、ｋ）、２０ｊ．ｔｍ（ｆ、ｈ、ｊ、Ｉ）。（Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．，２０１１，１２１，２７６８−２７８０から適応されている）。公知のヒト黒色腫マーカ、すなわち、ＨＭＢ−４５を用いた、ＳＬＮの免疫組織化学染色は、低出力（図６ｇ）および高出力像（図６ｈ）上で、本マーカの陽性発現を実証した。対照的に、左側ＰＥＴ親和性リンパ節からのＨ＆Ｅ染色切片の低出力（図６ｉ）および高出力（図６ｊ）像は、黒色腫細胞およびメラノファージを含有する、いくつかのより小さいサイズの黒色腫塊を示した。病理学的分析によってＳＬＮ内よりも１０〜２０倍少ないことが推定される、本小リンパ節内の腫瘍量は、標的粒子プローブによって高感度に判別された。頸部から採取された代表的な正常に見えるブタ結節組織は、低出力（図６ｋ）および高出力（図６１）像において転移性浸潤を明らかにしなかった。
【００９９】
図７は、本開示の実施形態による、術前ＰＥＴ撮像を使用した、自発的黒色腫ミニブタモデルにおける画像誘導ＳＬＮマッピングを描写する。これらの研究は、排液性腫瘍リンパ管およびリンパ節転移のリアルタイム査定を行うために、ガンマプローブを使用した放射線検出とともに、携帯用ＡｒｔｅＭＩＳＴＭ蛍光カメラシステムを使用した光学的撮像を含むように拡張された。図７で描写される代表的なミニブタでは、以下の手技を使用した１８Ｆ−ＦＤＧおよび１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットを使用して、初期術前ＰＥＴ−ＣＴ走査が行われた。図７ａおよびｂは、左骨盤軟組織塊（ａ、矢印）ならびに左側面ＳＬＮ（ｂ、矢印）を明らかにする、軸方向ＣＴ画像である。図７ｃおよびｄは、静脈内トレーサ注入に続く、腫瘍（ｃ、黒色矢印）ならびに左側面ＳＬＮ（ｄ、黒色矢印）内の局在化活性を示す、軸方向１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴ画像である。軸方向ＣＴ画像は、対応する１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴスキャン（図７ｃおよびｄ）上で増加した活性の領域として見られた、原発骨盤腫瘍（図７ａ）および排液性ＳＬＮ（図７ｂ）を明らかにした。図７ｅは、骨盤病変（ｅ、白色矢印）の周囲の局所注入部位を示す、軸方向１２４１−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット共位置合わせＰＥＴ−ＣＴ画像である。図７ｆは、骨盤病変（ｅ、白色矢印）の周囲の局所注入部位を示す、冠状１２４１−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット共位置合わせＰＥＴ−ＣＴ画像である。図７ｇは、ＳＬＮ（ｇ、白色矢印）に活性を局在化し、図７ｅに対応する大量膀胱取込の証拠を含む、軸方向冠状共位置合わせＰＥＴ−ＣＴ画像である。図７ｈは、ＳＬＮ（ｇ、白色矢印）に活性を局在化し、図７ｆに対応する大量膀胱取込の証拠を含む、冠状共位置合わせＰＥＴ−ＣＴ画像である。図７ｉは、ハンドヘルドガンマプローブを使用した、原発腫瘍、ＳＬＮ（生体内、生体外）、および原発腫瘍から遠隔にある部位（すなわち、背景）の放射能レベルを描写する。これらの所見は、腫瘍部位の周囲の１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの皮下４象限注入から約５分後の動的ＰＥＴ−ＣＴ撮像によって、２日後に確認された。共位置合わせした軸方向（図７ｅおよび７ｇ）および冠状（矢印、７ｆ、７ｈ）像が、これらの所見を実証する。術前走査に続いて、ＳＬＮ部位を覆う皮膚が術中局在化のためにマークされ、ミニブタが術中室に搬送された。携帯用ガンマプローブ（図７ｉ）を使用して、原発腫瘍およびＳＬＮ部位にわたって行われた基準活性測定は、背景信号に対してＳＬＮ内の活性の２０倍増加を示した。
【０１００】
図８は、本開示の実施形態による、相関組織学を用いたリアルタイム術中光学的撮像を示す、自発的黒色腫ミニブタモデルにおける画像誘導ＳＬＮマッピングを描写する。術中ＳＬＮマッピングは、図７に示される動物で行われた。図８ａ−ｉは、露出リンパ節流域の２チャネルＮＩＲ光学的撮像を描写する。図８ａは、二重チャネルモデルで表示されるＣｙ５．５が組み込まれた粒子の局所注入を用いたＲＧＢカラー（緑色）を描写する。図８ｂは、二重チャネルモデルで表示されるＣｙ５．５が組み込まれた粒子の局所注入を用いたＮＩＲ蛍光チャネル（白色）を描写する。図８ｃ−ｆは、注入部位の遠位にある排液性リンパ管を描写する。図８ｆは、ＳＬＮ（‘Ｎ’）に向かって延在する、主要排液性遠位（図８ｆ）リンパ管（矢印）内の蛍光信号を描写する。より小さい内径のチャネルも示されている（矢印）。ＳＬＮの画像が、（図８ｇ）カラーおよび（図８ｈ）ＮＩＲチャネルで表示されている。図８ｉは、露出ＳＬＮのカラー画像を描写する。図８ｊ−ｍは、それぞれ、切除中（図８ｊ、ｋ）および後（図８Ｉ、ｍ）のカラーおよびＮＩＲチャネル内のＳＬＮの画像を示す。図８ｎは、Ｈ＆Ｅ染色ＳＬＮの低出力図が色素性細胞塊を示す（黒いボックス）（バー＝１ｍｍ）ことを描写する。図８ｏは、丸みを帯びた色素性黒色腫細胞およびメラノファージを明らかにする、図８ｎのより高い倍率を示す（バー＝５０１．ｔｍ）。図８ｐは、ＨＭＢ−４５染色（暗い領域）ＳＬＮの低出力図が転移の存在を確認することを示す（黒いボックス、バー＝５０１．ｔｍ）。図８ｑは、図８ｐのより高い倍率がＨＭＢ−４５＋発現黒色腫細胞塊を明らかにすることを描写する（バー＝１００１．ｔｍ）。
【０１０１】
リンパ系のリアルタイム光学的撮像に関して、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの第２の皮下注入が、皮膚が無傷の状態で腫瘍部位の周囲に投与され、信号が、それぞれ、図８ａおよび８ｂで描写される、カラーおよびＣｙ５．５蛍光チャネルにおいて視認された。隣接リンパ節流域が露出され、蛍光信号が、図８ｃで描写される注入部位から、図８ｆによって描写されるＳＬＮに向かって排出した、主要近位（図８ｃおよびｄ）、中央（図８ｅ）、および遠位（図８ｆ）リンパ分岐に流入する、ＮＩＲチャネルにおいて見られた。より小さい口径のリンパ管も視覚化され、図８ｄおよびｅで描写されている。（図８ｇおよび８ｈで描写される）二重チャネルモードで視認される黒色素性ＳＬＮが、（図８ｊ−８ｍで描写される）連続リンパ節切除に先立って、図８ｉに示されるように、さらに露出された。原位置（図８ｋ）および生体外（図８ｍ）リンパ節標本内の蛍光信号が、ガンマプローブを使用してガンマ放射によって確認され（図７ｉ）、Ｈ＆Ｅ染色組織切片からの低出力（ボックス、図６ｎ）および高出力（図８ｏ）像上の散乱腫瘍細胞塊に対応することが見られた。ＨＭＢ−４５の陽性発現が、転移性黒色腫と一致して、低出力（図８ｐ）および高出力（図８ｑ）図像で識別された。
【０１０２】
図９は、本開示の実施形態による、１８Ｆ−ＦＤＧおよび１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットトレーサの比較による、転移性疾患からの炎症の判別を描写する。図９ａ−ｄは、組織相関とともに１８Ｆ−ＦＤＧ−ＰＥＴを使用した炎症変化の撮像を描写する。図９ａは、１８ＦｂＦＤＧ  ＰＥＴ研究の軸方向ＣＴスキャンが左後頸部内の石灰化（黄色矢印）を示すことを描写する。図９ｂは、融合軸方向１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴ−ＣＴが本同一部位における代謝亢進状態の活性を明らかにすることを示す（矢印）。増加したＰＥＴ信号も、代謝的に活性な骨構造において見られる（アスタリスク）。図９ｃおよび９ｄは、Ｈ＆Ｅ染色石灰化組織の低出力および高出力像が炎症細胞の広範な浸潤を実証することを描写する。図９ｅ−ｋは、腫瘍部位の周囲の１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ  Ｃドットの注入に続く、転移性疾患検出を描写する。図９ｅは、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの注入前軸方向ＣＴスキャンが後頸部内の石灰化軟組織を示す（矢印）ことを示す。図９ｆは、共位置合わせされたＰＥＴ−ＣＴが石灰化領域に対応する明白な活性を示さない（矢印）が、右側にＰＥＴ親和性リンパ節を実証する（矢印）ことを描写する。図９ｇは、より上位における軸方向ＣＴが両側にリンパ節（矢印）および石灰化病巣（矢印）を示すことを描写する。図９ｈは、融合ＰＥＴ−ＣＴがＰＥＴ親和性リンパ節（Ｎ）およびリンパ排液（曲線矢印）を実証することを描写する。石灰化は、いかなる活性も示さない（矢印）。図９ｉおよび８ｊは、低および（図９ｊ）高出力図がリンパ節転移の存在を確認することを描写する。図９ｋは、３次元（３Ｄ）ＰＥＴ画像再構築からの単一のフレームが複数の両側性転移性リンパ節（矢印）および注入部位（白色アスタリスク）から排出するリンパ管（実線矢印）を示すことを描写する。膀胱活性（鎖線矢印）が、肝臓内の有意なトレーサ蓄積（黒色アスタリスク）を伴わずに見られる。膀胱活性が、肝臓内の有意なトレーサ蓄積を伴わずに見られる。図９ｃおよび９ｄのスケールバーは、５００ｇｍを表し、図９ｉおよび９ｊのスケールバーは、１００ｇｍを表す。驚くほどに、観察された１８Ｆ−ＦＤＧ所見と対照的に、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットは、これらのミニブタにおいて転移性腫瘍浸潤と炎症プロセスとを特異的に判別することが分かった。細胞および細胞内レベルにおけるこれらの作用物質の挙動の機構的差異、ならびに粒子表面上のインテグリン標的化部分の存在が、観察された撮像所見の主な原因となり得る。肉芽腫性疾患による病理学的に証明された炎症変化を抱える、複数のミニブタ（ｎ＝３）では、１８Ｆ−ＦＤＧは、炎症および他の代謝的に活性な部位を識別しながら、転移性疾患を検出することができなかった。これらの矛盾する所見が、転移性疾患を選択的に標的化し、局在化し、病期分類する１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの能力を強調した一方で、１８Ｆ−ＦＤＧは、多くの場合、炎症部位を識別する代わりに、癌の蔓延を正確に病期分類することができなかった。
【０１０３】
これらの所見を例証する代表的なミニブタ研究では、初期軸方向１８Ｆ−ＦＤＧＰＥＴ−ＣＴスキャンは、１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴ上の強い活性の領域（図９ｂ）に対応する、ＣＴ上の左後頸部内の石灰化（図９ａ）を示した。図９ｃおよび９ｄは、Ｈ＆Ｅ染色組織切片の低出力ならびに高出力像が、それぞれ、肉芽腫性疾患と一致するびまん性炎症変化を明らかにしたことを描写する。図９ａおよび９ｂは、強い１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴ活性が、加えて、これらの若年ミニブタの代謝的に活性な骨髄区画内で見られたことを描写する。対照的に、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット撮像研究は、両側性転移性頸部リンパ節を識別した。軸方向ＣＴ撮像（図９ｅ）上の右頸部リンパ節は、共同位置合せされたＰＥＴ−ＣＴ（図９ｆ）上でＰＥＴ親和性であることが見られ、より上位のＣＴ画像（図９ｇ）上の付加的両側性リンパ節もまた、融合ＰＥＴ−ＣＴ（図９ｈ）上でＰＥＴ親和性であった。また、図７ｅおよび９ｇで描写されるような左頸部石灰化は、図９ｆおよび９ｈで描写されるように、共同位置合せされたスキャン上でＰＥＴ活性を示さなかった。対応するＨ＆Ｅ染色ＳＬＮ組織切片は、黒色腫細胞およびメラノファージから成ることが見られる、低出力（ボックス、図９ｉ）および高出力像（図９ｊ）上の暗い黒色腫塊を明らかにした。３Ｄ  ＰＥＴ再構築画像から選択された単一のフレーム（図９ｋ）は、再度、複数の両側性ＰＥＴ親和性頸部リンパ節および関連排液性リンパ管を例証した。重要なこととして、バルク活性が、肝臓領域にわたって有意なトレーサ蓄積を伴わずに、注入後１時間で膀胱において見られた。
【０１０４】
図１０は、本開示の実施形態による、３Ｄ統合１８Ｆ−ＦＤＧおよび１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−ＣドットＰＥＴ−ＣＴを描写する。図１０ａ−ｃは、３Ｄ体積レンダリング画像が図９に示されるＣＴおよびＰＥＴ撮像データから生成されたことを描写する。図１０ａは、ＰＥＴ−ＣＴ融合画像（冠状図）が明白なリンパ節転移（アスタリスク）を示さないことを描写する。骨構造内の増加した活性が、識別される。図１０ｂ、ｃは、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの局所注入に続く、頸部内の両側性転移性リンパ節（塗りつぶされていない矢印）およびリンパ管（曲線矢印）の冠状（図１０ｂ）および上位像（図１０ｃ）を示す、高解像度ＰＥＴ−ＣＴ融合画像を描写する。
【０１０５】
上記の所見は、１８Ｆ−ＦＤＧ（図１０ａ）または１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの局所投与（図１０ｂおよびｃ）後の１時間周期にわたって取得された動的撮像データから生成された、ＰＥＴ−ＣＴ融合ＭＩＰ画像上でより良好に利益を得ることが見られた。１８Ｆ−ＦＤＧに関して、リンパ節転移の明確な非存在が着目され、拡散的に増加した活性が代謝的に活性な骨構造内で見られる。これらの所見と対照的に、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットは、排液性リンパ管とともに両側性転移性頸部リンパ節を検出した。
【０１０６】
評価されたミニブタのうちのいくつかでは、粒子トレーサは、代謝亢進状態のプロセスから転移性腫瘍浸潤を特異的に判別することが分かり、後者は、典型的には、非特異的撮像トレーサ１８Ｆ−ＦＤＧによって検出される（図１０）。対応するＨ＆Ｅ染色ＳＬＮ組織切片は、撮像所見を確認し、黒色腫細胞およびメラノファージ（すなわち、メラニン含有組織球）から成る、暗い黒色腫塊を明らかにした。第２の代表的なミニブタ研究では、原発骨盤腫瘍および排液性ＳＬＮが、最初に軸方向ＣＴ撮像上で識別され、次いで、対応する１８Ｆ−ＦＤＧおよび２日経過観察１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹＰＥＧ−Ｃ’ドットＰＥＴ−ＣＴスキャン上で増加した活性の領域として見られ、後者は、腫瘍部位の周囲の皮下注入後に得られた。
【０１０７】
（画像誘導介入用の二重モダリティシリカナノ粒子：治療応答）
治療応答査定が、多くの場合、炎症性変化の存在によって混乱させられ、解釈を困難にするため、組織炎症変化から転移性疾患を判別する１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの能力は、外科的ベースまたは介入的駆動型のいずれか一方である、種々の治療設定で潜在的に探索されることができる。治療的腫瘍切除等の画像誘導介入は、（１）応答の早期手技後評価を可能にし、（２）完全切除を検証するか、または治療失敗を表す残存腫瘍を検出し、（３）腫瘍監視方略を向上させるために、新しい粒子プラットフォームおよび撮像デバイス技術の革新的連結から特異的に利益を享受し得る。マイクロ波切除（Ｌｕｂｎｅｒ，Ｊ．Ｖａｓｃ．Ｉｎｔｅｒｖ．Ｒａｄｉｏｌ．（２０１０））、冷凍切除（Ｅｒｉｎｊｅｒｉ，Ｊ  Ｖａｓｃ  Ｉｎｔｅｒｖ  Ｒａｄｉｏｌ（２０１０））、高周波切除（ＲＦＡ）（Ａｂｉｔａｂｉｌｅ，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｓｕｒｇ．Ｏｎｃｏｌ．（２００７）、Ａｍｅｒｓｉ，Ａｒｃｈ．Ｓｕｒｇ．（２００６）、Ｆａｒｒｅｌｌ，ＡＪＲ，Ａｍ．Ｊ．Ｒｏｅｎｔｇｅｎｏｌ．（２００３）、Ｈｏｎｇ  Ｊ  Ｖａｓｃ  Ｉｎｔｅｒｖ  Ｒａｄｉｏｌ（２０１０））、およびレーザ介在治療を含む、局所的切除治療は、腫瘍の中へのエネルギーアプリケータ挿入を介して、局所熱損傷を誘発する。これらの方法は、典型的には、外科的切除のために不適格と見なされる患者で代替オプションとして採用される（Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｃｌｉｎ．Ｎｕｃｌ．Ｍｅｄ．（２００３）、Ｐｕｒａｎｄａｒｅ，Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃｓ，（２０１１））。さらに、切除治療を受ける患者は、多くの場合、共存疾患により、不良な手術候補者である。臨床実践で広く使用されて、それらは、有意に低い罹患率を伴って外来手技として経皮的に行われることができ、選択された患者コホートにおいて生活の質および生存率を向上させ得るため、明確な利点を提供する。（Ｐｕｒａｎｄａｒｅ，Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃｓ，（２０１１）、Ｂａｒｋｅｒ，ＡＪＲ  Ａｍ  Ｊ  Ｒｏｅｎｔｇｅｎｏｌ，（２００５））
【０１０８】
典型的には切除手技から１〜３ヶ月後に取得された正確な術後撮像は、ＣＴまたはＭＲＩ等のコントラストが増進した体積撮像を従来的に利用した（Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｃｌｉｎ．Ｎｕｃｌ．Ｍｅｄ．（２００３）、Ｐｕｒａｎｄａｒｅ，Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃｓ，（２０１１）、Ｂａｒｋｅｒ，  ＡＪＲ  Ａｍ  Ｊ  Ｒｏｅｎｔｇｅｎｏｌ，（２００５））。これらの技法は、いくつかの欠点に悩まされる。第１に、それらは、残存腫瘍または再発疾患の一次指標と見なされる、腫瘍面積のサイズの異常な増進または成長の存在を識別することに限定される（Ｐｕｒａｎｄａｒｅ，Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃｓ，（２０１１））。手技後評価上の切除ゾーンの周囲のびまん性縁増進は、切除ゾーン中の炎症および充血に関係付けられ得、多くの場合、必ずしも残存腫瘍を表すわけではない（Ｂａｒｋｅｒ，ＡＪＲ  Ａｍ  Ｊ  Ｒｏｅｎｔｇｅｎｏｌ，（２００５））。著しく不規則または結節性である、増加する増進は、腫瘍が疑われると見なされる。しかしながら、切除ゾーンが、手技後数ヶ月にわたって予期されるよりも大きく見え得、増進が肉芽形成または瘢痕組織形成も反映し得るため、これらの解釈は論争の的になっている（Ｂａｒｋｅｒ，ＡＪＲ  Ａｍ  Ｊ  Ｒｏｅｎｔｇｅｎｏｌ，（２００５）、Ｖｏｇｔ，Ｊ．Ｎｕｃｌ．Ｍｅｄ．，（２００７））。１８Ｆ−ＦＤＧ  ＰＥＴ等の機能的方法はまた、局所的切除手技の有効性および効果を査定するためにも使用されているが、炎症変化から腫瘍を正確に判別できないことにも悩まされ得る。したがって、特に、早期時間間隔において、現在の形態学的または機能的査定を使用した、切除手技に応答した組織レベルでの変化（すなわち、炎症、腫瘍）を撮像することの解釈は、有意な課題である。必要とされるものは、切除成功および切除後周期における残存疾患の明確な検出のための確実なエンドポイントである。
【０１０９】
図１１は、ＳＬＮの単回用量１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット局在化を描写する。図１１ａは、基準冠状ＣＴ（白色矢印）を描写し、図１１ｂおよび１１ｃは、腫瘍周辺注入に続く、それぞれ、ＰＥＴ（黒色矢印）および融合ＰＥＴ−ＣＴ画像（白色矢印）を描写する。図１１ｂ−ｄは、腫瘍１２４１−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット活性を描写する。図１１は、ＰＥＴ親和性外方増殖性左骨盤塊（黒色矢印）を描写する。図１１ｃおよび１１ｄは、ＳＬＮ（曲線矢印）に向かった排液性リンパ管（アスタリスク）内のＰＥＴ親和性病変（白色矢印）および１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット流を示す、複合ＰＥＴ−ＣＴ画像を示す。図１１ｅおよび１１ｆは、（十字線の下方の）リンパ節の中へのＲＦＡ電極留置（ｆ、矢印）に先立って、切除前軸方向ＣＴ画像がＳＬＮ（ｅ、白色矢印）を特定することを描写する。図１１ｇは、切除前融合ＰＥＴ−ＣＴが（十字線の後方で）増加したＳＬＮ活性を明らかにすることを示す。図１１ｈは、切除後ＰＥＴ−ＣＴスキャンが針先端の前方のＳＬＮ部位において軽度に低減した活性を示すことを描写する。  図１１ｉは、ＳＬＮからのコア生検組織の対応する切除前Ｈ＆Ｅ染色が色素性腫瘍浸潤を確認することを描写する（バー＝２００ｇｍ）。図１１ｊは、図１１ｉのボックスで囲んだ領域の高倍率が黒色腫細胞の大型の丸みを帯びた色素性塊を明らかにすることを描写する（バー＝５０ｇｍ）。図１１ｋは、切除後Ｈ＆Ｅ染色が部分的腫瘍浸潤リンパ節（ボックス）内の壊死変化および多発性出血を示すことを描写する（バー＝５００ｇｍ）。図９ｌは、リンパ系組織に加えて、転移性リンパ節内の有意な組織壊死（矢印）を明らかにする、図９ｋの高倍率を示す（バー＝５０ｇｍ）。図１１ｍは、切除前の転移性ＳＬＮのＴＵＮＥＬ染色を描写する（バー＝２０ｇｍ）。図９ｎは、隣接散乱腫瘍病巣および正常リンパ節組織（ＮＴ）とともに壊死の集中領域（暗い領域）を実証する、切除後ＴＵＮＥＬ染色を描写する（バー＝５００ｇｍ）。図１１ｏは、図９ｎのボックスで囲んだ領域の高倍率が、壊死と一致する陽性ＴＵＮＥＬ染色（暗い領域）を示すことを描写する（バー＝２０ｇｍ）。
【０１１０】
転移性肝臓病変の将来の切除を行うことの前兆として、より大型（すなわち、１〜２ｃｍ）のＳＬＮの概念実証高周波切除（ＲＦＡ）研究が、１２４１−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの存在下で早期治療応答を評価するように、転移性黒色腫があるミニブタで行われた。ＲＦＡに先立った、またはその後のＰＥＴ−ＣＴ撮像所見が、組織学的に相関させられた。原発左骨盤腫瘍の周囲の１２４１−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドット（約０．６ｍＣｉ）の皮下注入に続いて、初期基準冠状ＣＴは、ＰＥＴ親和性であった（図１１ｂおよびｃ）腫瘍部位の上位に２．２×１．６ｃｍＳＬＮ（図１１ａ）を示した。ＰＥＴ親和性左骨盤腫瘍も示され（図１１ｂ）、融合ＰＥＴ−ＣＴ画像上で排液性リンパ管内の１２４１−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃドットの付加的流に着目する（図１１ｃおよび１１ｄ）。付加的連続ＣＴスキャンが、切除手技に先立ってリンパ節を局在化し（図１１ｅ）、（十字線の下方の）リンパ節の中のＲＦＡプローブ挿入（図１１ｆ）を誘導するように取得された。対応する切除前共同位置合せＰＥＴ−ＣＴスキャン上で、ＰＥＴ親和性ＳＬＮが、十字線のすぐ後方で見られた（図１１ｇ）。部分リンパ節切除が、能動先端ＲＦＡプローブ（低温先端切除システム、Ｃｏｖｉｄｉｅｎ  ｐｌｃ，  Ｄｕｂｌｉｎ，  Ｉｒｅｌａｎｄ）を使用して、１２分にわたって行われた。切除後ＰＥＴ−ＣＴは、電極先端の前方の切除ゾーン中の軽度に低減したトレーサ活性を示した（図１１ｈ）。
【０１１１】
切除前および後撮像所見が、組織学的に確認された。ＳＬＮからの切除前コア生検組織のＨ＆Ｅ染色は、低出力（図１１ｉ）および高出力（図１１ｊ）像上でびまん性転移性腫瘍浸潤を確認した。切除後に、転移性浸潤の程度は、対応する低（図１１ｋ）および高出力（図１１１）像上で見られる、Ｈ＆Ｅ染色リンパ節組織上で減少した。凝固壊死およびリンパ系組織も、多発性出血とともに識別された（それぞれ、図１１ｋおよびｌ）。切除に先立ったＴＵＮＥＬ染色高出力像は、散乱新生物細胞を明らかにする（図１１ｍ）。切除後ＴＵＮＥＬ染色上で、壊死の集中領域（赤色）が低（図１１ｎ）および高出力（図１１ｏ）像の両方の上で見られた。概念実証ＳＬＮマッピング研究では、自発的黒色腫ミニブタモデルにおいて複数の癌標的を検出する、そのような方略は、それぞれ異なる黒色腫を対象としたペプチドで官能化される、２つのスペクトル的に明確なＮＩＲ染料含有Ｃ’ドット（ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−ＣＷ８００−Ｃ’ドット、αＭＳＨＰＥＧ−Ｃｙ５．５−Ｃ’ドット）を採用することによって使用されることができる。
【０１１２】
図１２は、本開示の実施形態による、ＰＥＴ撮像および１２４ＩｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−ＣＷ８００−Ｃ’ドットを使用したミニブタにおけるスクリーニング術前ＳＬＮマッピング研究を描写する。図１２ａは、軸方向頸部ＣＴ画像が左側皮膚軟組織塊（矢印）を明らかにすることを描写する。図１２ｂは、共位置合わせした軸方向ＰＥＴＣＴ画像が粒子トレーサの局所注入の部位における増加した活性の焦点を示すことを描写する。図１２ｃは、腫瘍に対してより近位のレベルにおけるＣＴ画像が深部左頸部軟組織内のＳＬＮ（矢印）を明らかにすることを描写する。図１２ｄは、共位置合わせした軸方向ＰＥＴ−ＣＴ画像が活性をリンパ節に局在化することを描写する。代表的なミニブタ研究では、転移性結節性疾患に対する術前ＰＥＴ−ＣＴスクリーニングが、左肩領域上の原発皮膚病変の周囲のこれらの放射性標識粒子プローブのうちの１つ、すなわち、１２４Ｉ−ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−ＣＷ８００−Ｃ’ドットの皮下腫瘍周辺注入後に最初に行われた（図１２ａ、ｂ）。原発病変の近位かつ左頸部の深部組織内の明確に画定されたリンパ節が、術前軸方向ＣＴ撮像上で見られた（図１２ｃ）。増加した活性が、対応する共位置合わせした軸方向ＰＥＴ−ＣＴスキャン上で本リンパ節の部位で見られた（図１２ｄ）。
【０１１３】
図１３は、本開示の実施形態による、αＭＳＨ−ＰＥＧ−Ｃｙ５．５−Ｃ’ドットを使用したＳＬＮ転移の術中リアルタイム光学的撮像を描写する。２チャネル蛍光撮像が、行われた。図１３ａ、ｂは、黒色腫ミニブタモデルにおける原発腫瘍部位の周囲のαＭＳＨ−ＰＥＧＣｙ５．５−Ｃ’ドットの局所注入後に注入部位から主要リンパ管内のＳＬＮまで延在する、蛍光信号（明るい領域）の二重チャネルモード（図１３ａ）およびＣｙ５．５チャネル（図１３ｂ）画像を描写する。ＳＬＮの二重チャネルモード（図１３ｃ、ｅ）およびＣｙ５．５チャネル画像（図１３ｄ、ｆ）がある。第２のＮＩＲ蛍光（「青色」）信号（ＣＷ８００チャネル）もまた、腫瘍の周囲のｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−ＣＷ８００−Ｃ’ドットの局所注入後に見られた（ｃ、矢印）。切除された二等分リンパ節の二重（図１３ｇ）およびＣｙ５．５チャネル（図１３ｈ）画像である。図１３ｉおよび１３ｊは、それぞれ、Ｈ＆Ｅ染色ＳＬＮの低および（図１３ｊ）高出力像を描写する。図１３ｋおよび１３ｌは、それぞれ、ＨＭＢ４５＋染色ＳＬＮの低および高出力像を描写する。術中室では、初めて、第２の黒色腫標的化粒子プローブ、すなわち、転移性結節性疾患をマップするためのαＭＳＨ−ＰＥＧ−Ｃｙ５．５−Ｃ’ドットが、本ミニブタモデルにおいて査定された（図１３）。着目すべきことに、ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃｙ５．５−Ｃ’ドットは、リンパ節転移を撮像するために臨床的に変換されている。本研究に関して、Ｃｙ５．５およびＣＷ８００レーザは両方とも、以下で説明されるように、両方の粒子プローブが検出されるにつれて「オン」にされた。αＭＳＨ−ＰＥＧＣｙ５．５−Ｃ’ドット（約７ナノモル、０．５ｍｌ）が、原発病変の周囲で局所的に注入され、リンパ節流域の外科的露出後に、二重チャネル（ＲＧＢカラー／Ｃｙ５．５）リアルタイム光学的撮像が、ＡｒｔｅｍｉｓＴＭ蛍光カメラシステムを使用して行われた。蛍光信号（白色ドット）が、注入部位からＳＬＮまで延在した排液性リンパ管内を流動して、二重チャネルモード（図１３ａ）およびＣｙ５．５チャネル（図１３ｂ）において観察された。二重チャネルモード（図１３ｃ、ｅ）およびＣｙ５．５チャネル（図１３ｄ、ｆ）画像は、ｐ．ｉ．で約１０分にわたって露出したリンパ節内で蛍光信号（緑色）の進行性増加を示した。この時間の間に、第２の粒子プローブ、すなわち、ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−ＣＷ８００−Ｃ’ドットが、原発腫瘍の周囲に注入され（矢印、図１３ｃ）、蛍光（「青色」）信号（ＣＷ８００チャネル）が観察された。ＳＬＮを切除した後、それは、二重チャネル（図１３ｇ）およびＣｙ５．５チャネル（図１３ｈ）画像の両方で見られるように、蛍光信号を明らかにするように二等分された。Ｈ＆Ｅ染色ＳＬＮの低出力像（図１３ｌ）は、大部分が腫瘍に置換されたリンパ節を示す（矢印、バー＝１ｍｍ）。より高い倍率は、丸みを帯びた色素性黒色腫細胞（矢印）を明らかにする（バー＝５０μｍ）。ＨＭＢ４５＋染色（赤色）ＳＬＮの低出力像が、転移性疾患（矢印、バー＝１ｍｍ）を確認する一方で、より高い倍率は、ＨＭＢ４５＋発現黒色腫細胞塊（矢印、バー＝５０μｍ）を明らかにする。
【０１１４】
図１４は、本開示の実施形態による、リンパ節転移の多重化撮像を描写する（図１４Ａ）。ＨＭＢ４５＋染色による黒色腫の（図１４Ｄ）組織学的確認を伴う、下流リンパ節の複合画像ならびに対応する（図１４Ｂ）Ｃｙ５．５および（図１４Ｃ）ＣＷ８００チャネル画像がある。ＳＬＮから下流にある、より小型の切除されたリンパ節の２蛍光チャネル撮像が取得され（図１４Ａ）、Ｃｙ５．５（白、図１４Ｂ）およびＣＷ８００（白、図１４Ｃ）チャネルの両方における信号に着目する。黒色腫の組織学的確認が、ＨＭＢ−４５＋染色ＳＬＮ上で見出された（図１４Ｄ）。
【０１１５】
リンパ節転移は、黒色腫の転帰の強力な予測因子である。ＳＬＮマッピングを使用する局所リンパ節における微小転移の早期検出は、適切な治療部門への患者の適時な階層化を可能にし、患者転帰を向上させ得る。現在の標準治療ＳＬＮマッピングおよび生検技法は、ＳＬＮの放射能ベースの識別の使用に依拠するが、本技術のいくつかの制限が存在する。これらは、低い空間分解能、低減した病期分類精度、標的特異性の非存在、手術野を曖昧にし得る低いトレーサクリアランス、およびＳＬＮに近接近して位置する重要構造への損傷を防止するための正確な術中視覚化の欠如を含む。
【０１１６】
黒色腫選択的撮像プローブとしての臨床への放射性標識（１２５Ｉ）−αＭＳＨペプチドの変換は、現在まで成功しておらず、腎臓内の非特異的蓄積の結果が、増加した腎臓対腫瘍比をもたらしている。本制限を克服することは、腎臓で排泄されるＣ’ドットへのその付着、ならびにペプチド設計に行われる適合、粒子表面化学、およびペプチド共役方略を含む、製品開発の全レベルにおける革新を必要としてきた。ＦＤＡ−ＩＮＤ承認が２つの標的化されたＮＩＲ染料を組み込んだシリカ粒子製品について以前に受容されているため、第３のＩＮＤ有効技術の生成、すなわち、転移性結節性疾患をマップするために最適化されている、ＣＷ８００染料を組み込んだαＭＳＨ−ＰＥＧ−ＣＷ８００−Ｃ’ドットが生成されることができる。
【０１１７】
さらに、複数のスペクトル的に明確な光学信号を同時に検出することが可能な新しいハンドヘルド高感度マルチスペクトル蛍光カメラシステム（ＡｒｔｅＭＩＳＴＭ，  Ｑｕｅｓｔ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，  ＱＭＩ）と併せた、大型動物黒色腫モデルにおける複数の癌標的のリアルタイム多重化光学検出のための本製品およびＦＤＡ−ＩＮＤ承認ｃＲＧＤＹ−ＰＥＧ−Ｃｙ５．５−Ｃ’ドットの複合使用は、後続の臨床試験において正当性を立証されることができる、新しい病期分類バイオマーカを生成することができる。ＡｒｔｅＭＩＳＴＭカメラは、はるかに高い空間および波長分解能を達成しながら、既存の「ブラックボックス」小動物撮像技術と関連付けられる制限を克服する。ＡｒｔｅＭＩＳＴＭシステムの多重化方略は、結合親和力および親和性を増進するように、既存のマウス神経結合ペプチド（ＮＢＰ）を化学的に適合すること（すなわち、環化）によって、正常神経組織マーカを検出する、新規の染料官能化神経結合ペプチドプローブ（および対応する粒子共役）の開発を特徴付けるように拡張されることができる。
【０１１８】
より新しい世代の生体適合性粒子プラットフォームは、本明細書に説明される実施形態によると、重要癌標的の選択的探査を可能にするように能動的に調整されることができ、転移性疾患蔓延を統制する細胞および分子プロセスへの重要な洞察を提供することができる。マルチモダリティ撮像のためのそのようなプラットフォームの付加的適合は、種々の画像誘導手技設定でこれらのプロセスを探索するように、執刀医または介入医によって利益を得るために使用されることができる。１つのそのような二重モダリティプラットフォーム、すなわち、光学およびＰＥＴ撮像の両方のために開発された、臨床的に変換されるインテグリン標的化シリカナノ粒子は、携帯用リアルタイム光学カメラシステム（すなわち、ＡｒｔｅＭＩＳ）と併用されるときに、ＳＬＮ生検手技中のＳＬＮ局在化および病期分類のためにそれを理想的な作用物質にする、いくつかの主要設計基準、すなわち、小さいサイズ、優れた輝度、増進した腫瘍組織滞留、および低い背景信号を満たす。多くの場合、共存プロセスである、黒色腫モデルにおいて組織炎症変化から転移性疾患を判別する能力は、周辺神経組織に加えて、将来の治療応答の査定のためにより正確かつ確実なマーカを提供し得る。
【０１１９】
（リアルタイム同時撮像）
いくつかの実施形態では、本明細書に説明される方法およびシステムは、対象内の異なるプローブ種から異なる波長の放射線を同時に検出し、各プローブ種から受信される信号を判別する。いくつかの実施形態では、これは、光の複数の励起波長を送達して複数の蛍光レポータを励起させ、それによって、２つまたはそれを上回る区別可能な波長において蛍光を生成するように構成される、光源と、検出器がリアルタイムで異なる発せられた信号を同時に測定することができるように、レンズを通して受容される光を複数の空間的に分離された検出器上に指向するように構成される、プリズムと、２つまたはそれを上回る区別可能な波長における検出された蛍光に対応する信号を処理して、対象内の蛍光の画像を提供するように構成される、プロセッサとを備える、装置を用いて達成される。いくつかの実施形態では、これは、信号の多重化を伴う。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、多重化能力を提供するために、カメラが正確に同一の物体の複数の波長において写真または動画（一連の画像）を撮影することが要求される。いくつかの実施形態では、これは、全てのセンサ（２つまたはそれを上回る）が単一のレンズを通して物体を「見て」、したがって、同一の視界を有する、プリズム様構造上に複数の検出器を備えるようにカメラに要求する。本実施形態では、検出器上のピクセルは、物体の正確に同一の発光信号の異なる波長を検出している。いくつかの実施形態では、本知識は、スペクトル非混合を実行するように、比率撮像および／または他のタイプの画像処理の実施を可能にする。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、発光信号を把握し、測定される信号から、それが、化学物質を励起させ、観察される蛍光効果を引き起こすために異なる励起波長を出力することが可能である光エンジンに直接連結されることを結論付けることが有用である。いくつかの実施形態では、本タスクを行うために、カメラと光エンジンとの間の直接リンクがある。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、十分な信号対背景比を生成するために、特別に設計されたフィルタがレンズの前に配置される。本マルチバンドフィルタは、光源に由来する任意の高出力励起光を遮断する（したがって、フィルタが光エンジンレーザ光に同調される）であろうが、全ての他の光（したがって、可視光および全ての着目発光波長）に対して透過性となるように、設計される。いくつかの実施形態では、光がレンズを通過させられるとき、着目発光信号の波長に正確に合致する波長に基づいて、光を分離するプリズムに渡される。いくつかの実施形態では、プリズムとセンサとの間で、測定することが所望される発光信号に正確に合致するように検出器が選ぶ感度を絞り込むように、最終小帯域フィルタが配置される。いくつかの実施形態では、多重化信号の感度を判別することに加えて、例えば、別個の検出器を介して、可視色信号を検出し、さらに、カラー画像上への検出された信号のオーバーレイ（例えば、重ね合わせ）を可能にすることも可能である。
【０１２３】
現在のシステムは、概して、色のための単一検出器に基づく。それらは、同時に複数のチャネルを検出することができないが、代わりに、検出が（カラー画像と蛍光画像との間で）ある時間の周期にわたって切り替えられるか、または高い交流周波数（５０Ｈｚまたはそれを上回る）がリアルタイムで切り替えるために使用されるかのいずれか一方である、時間多重化様式で検出している。時間因子が導入され、以前に検出された信号が由来している正確に同一の場所に信号が由来するという保証がないため、本技法は、スペクトル非混合とともに使用されることができない。また、出力における光源安定性は、信号安定性、したがって、非混合信号の成果に影響を及ぼす、より大きい変動を有する。
【０１２４】
異なる構造を有する別個の染料を検出する、他の撮像システムがある。しかしながら、これらのシステムは、多重化または逆多重化を行わない。染料の間に関係がないため、それらは別個の蛍光画像として検出される必要がない。これらの他のシステムの場合、一方の染料からの信号情報がないことは、他方の染料の信号に検出可能に関係付けられる。
【０１２５】
しかしながら、例えば、光エンジンを連結し、さらに光エンジンとカメラとの間でさらに合致させることによって、本明細書に説明されるシステムおよび方法を使用して、多重化染料が両方の信号に寄与することが観察され得る。さらに、比率撮像および両方の画像からの情報の使用によって、これらの信号は、逆多重化されて識別されることができる。いくつかの実施形態では、本明細書に説明される染料、システム、および方法は、他の技術を用いて観察されない信号の同時リアルタイム撮像を実行することができる。本明細書に説明される方法は、内視鏡検査、蛍光内視鏡検査、発光撮像、生物発光断層撮影法、時間分解透過撮像、透過撮像、非線形顕微鏡検査、共焦点撮像、音響光学的撮像、光音響撮像、反射分光法、分光法、コヒーレンス干渉法、干渉法、光コヒーレンス断層撮影法、拡散光学断層撮影法および蛍光媒介分子断層撮影法（連続波、時間ドメイン周波数ドメインシステム、および早期光子）、ならびに光散乱、吸収、偏光、発光、発光寿命、量子収率、および消光の測定を含むが、それらに限定されない、例えば、光学的画像診断法および測定技法を用いて行われることができる。
マルチチャネル撮像システム特徴
【０１２６】
本明細書に説明されるシステムおよび装置は、リアルタイムで異なる波長における光信号の同時検出を実行するそれらの能力が以前の撮像システムと異なる。撮像装置は、リアルタイムで複数の染料から複数の波長を同時に検出する、マルチチャネル蛍光カメラシステムを備える。撮像装置は、より高い信号対雑音比を伴う複数のタイプのプローブ種から区別可能な信号を収集することができる、複数の検出器および関連回路を使用する、ハンドヘルド蛍光撮像システムを備える。いくつかの実施形態では、本システムは、他の以前の撮像システムが行うように、光学的時分割多重化を用いて単一の検出器において受信される複数の信号タイプを区別しない。例えば、これは、光学的時分割多重化を行わない。
【０１２７】
明確に区別された発光信号を有する染料含有粒子の反応を達成するために、具体的励起波長が各染料に提供されるべきである。複数の励起源を組み合わせる能力は、本明細書に説明されるような多重化方法のために重要である。励起源はまた、白色光の追加とともに、有意な出力となるべきである。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、撮像システムは、所望の波長および所望の電力量を提供することが可能な光エンジンを備える。しかしながら、本システムはまた、結果として生じた区別可能な発光波長を判別することも可能であり、例えば、カメラ内のチャネルは、各染料粒子の異なる発光波長を感知するであろう。染料からの発光信号は、単一のレンズ（またはいくつかの実施形態では腹腔鏡）を通して本システムに進入し、分割され、それらの波長に従って適切なセンサに指向される。各センサは、発光信号を検出することが可能である。染料間のクロストークまたは重複は、例えば、比率走査技法を使用することによって等、測定されることができる。信号を視認しながら、本システムは、信号が（一方または他方のいずれかの）「純粋」信号の蓄積であるか、または異なる信号の組み合わせであるかどうかを判定することを可能にする。
【０１２９】
ある実施形態では、カメラシステムは、着信信号を解釈し、波長分割を行うために使用されるプリズム技術を備える。光学フィルタとともに、光出力は、結果として生じる信号がプローブ種のみであり、光エンジンからの生成された光ではないことを確認するために、カメラの感知窓に存在し得る光エンジンから、いかなる光も除去するように制御される。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、本装置は、マルチチャネルおよびマルチスペクトル画像上に焦点を伴う画像取得ならびに画像操作プログラムを備える。いくつかの実施形態では、本プログラムは、切開手技用のレンズまたは低侵襲手技用の腹腔鏡のいずれか一方とともに使用されることができる、マルチチャネルハンドヘルドカメラによって捕捉される画像をサポートする。いくつかの実施形態では、そのようなプログラムは、オペレータが同時に全てのカメラチャネルを視覚化することを可能にするであろう。いくつかの実施形態では、マルチチャネルハンドヘルドカメラは、１つのＲＧＢカラーチャネルと、フルオロフォア用の２つまたはそれを上回る専用チャネルとを有する。いくつかの実施形態では、蛍光チャネルは、可視光または赤外線波長範囲内の信号を捕捉することができる。
【０１３１】
本明細書に説明されるシステムおよび方法を採用するために使用されることができる要素を伴うシステムは、以下、すなわち、ＡｒｔｅＭＩＳＴＭシステム（Ｑｕｅｓｔ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，  Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）および高エネルギー無線ＰＥＴプローブ（Ｉｎｔｒａｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ＬＬＣ，  Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ，  ＣＡ）を含むが、それらに限定されない。
【０１３２】
図１５ａは、本明細書に説明される種々の実施形態で使用され得る、携帯用撮像装置の概略図を示す。携帯用撮像装置１５００は、例証目的で本開示の簡略化された説明を描写する。光エンジン１５０２は、標的波長における励起光を生成し、対象１５２６内の着目領域１５０８中の標的組織に吸収される蛍光剤のそれぞれを励起させるように機能する。いくつかの実施形態では、光エンジン１５０２は、観察で使用されるナノ粒子のために必要とされる励起波長に適合される、具体的な光のスペクトル（例えば、６５０ｎｍ〜９００ｎｍ範囲内で、例えば、所望の波長における近赤外励起光を提供するレーザ）を生成するように構成される。他の実施形態では、光エンジンはさらに、本明細書に説明される種々の方法を使用して、励起光、可視光、励起光、またはそれらの任意の組み合わせを生成するように構成される。さらなる実施形態では、光エンジン１５０２は、照射のための広スペクトル光および励起のための狭スペクトル光を両方とも生成する。種々の実施形態では、対象１５２６は、（生体内で）内部視覚研究または侵襲性手術を必要とする病状に罹患したヒトもしくは動物である。いくつかの実施形態では、励起および検出は、非侵襲方法によって行われる。ある実施形態では、対象１５２６は、（生体外の）サンプルまたは生検である。光エンジン１５０２は、観察窓１５１０を照射して励起させるように、光ファイババンドル１０４に沿って光を指向する。例えば、局所注入を介して、すでに投与されているナノ粒子は、励起光に応答し、公知のスペクトル（例えば、赤色、緑色、または青色等の波長範囲）内の光を発する。広スペクトル光および発せられた蛍光は、１つまたはそれを上回るビデオセンサ（例えば、ＣＣＤカメラセンサ、ＣＭＯＳカメラセンサ等）によって、カメラ１５１２の中で収集される。カメラ１５１２は、ビデオ信号ストリーム１５１４に沿って、１つまたはそれを上回るセンサのそれぞれから視覚データを投影する。ビデオ信号は、ビデオ信号への種々のレベルの処理が行われる、画像処理エンジン１５１６に送給される。ある実施形態では、画像処理エンジン１５１６は、１つまたはそれを上回るビデオ処理デバイス（例えば、リアルタイムで表示するためにビデオデータを処理および／または適合するように構成されるＦＰＧＡならびに／もしくはＣＰＵ）を備える。いくつかの実施形態では、画像処理エンジン１５１６は、ビデオ処理デバイスの複数のモジュール（例えば、前処理モジュール、後処理モジュール等）、および／またはビデオ処理デバイスの複数のチャネル（例えば、各チャネルは、１つまたはそれを上回るセンサのそれぞれから得られるビデオを処理するように構成される）を備える。いくつかの実施形態では、前処理モジュール内のビデオ処理デバイスは、ＦＦＴを使用して時間ドメインビデオデータを周波数ドメインデータに変換し、周波数ドメインデータを空間ドメインデータに変換し、時間ドメインデータを空間ドメインデータに変換し、および／または空間鮮明化もしくはぼけ除去を行う、動作をリアルタイムで行うように構成される。ある実施形態では、後処理モジュール内のビデオ処理デバイスは、各スペクトルの自動デコンボリューション、流動追跡、ならびに着目領域１５０８中の画像ピクセルのそれぞれと関連付けられる組織型および／または不均質性を解明するために使用される空間テクスチャベースの分類子等の動作を行うように構成される。
【０１３３】
画像処理エンジンはさらに、インターネット等のネットワーク１５２２を介して医療画像データレポジトリ（例えば、Ｎａｎｏｍｅｄデータベース）と連動するように構成される。医療画像データレポジトリ１５２４は、処理されたビデオ信号ストリーム１５２８のビデオ分析に基づいて、着目領域１５０８についての情報を提供するように構成される。医療画像データレポジトリ１５２４は、対象１５２６における特定の着目領域、組織型、または他の有用なカテゴリ化に対応し得る、視覚データ、関連メタデータ、および／または他の医療データの集合を備える。ある実施形態では、ビデオは、画像処理エンジン１５１６または医療画像データレポジトリ１５２４もしくは両方を介して分析される。次いで、医療画像データレポジトリによって生成される、および／または読み出される医療情報は、画像処理エンジン１５１６に送り返され、処理されたビデオストリーム１５２８を増強するために使用される。入力および表示デバイス（例えば、タッチスクリーンモニタ１５１８）は、処理されたビデオストリーム１５２８を表示し、さらに、動作または分析を行う医師によって構成されてもよい。タッチスクリーンモニタ１５１８は、所望の動作、分析、組織型、および／または着目領域に好適である、処理されたビデオストリーム１５２８を提示するために、医師が画像処理エンジン１５１６および／または医療画像データレポジトリ１５２４内の種々のモジュールと相互作用することを可能にする。記憶デバイス１５２０（例えば、データベース、物理的記憶量、ネットワーク記憶ボリューム、クラウド記憶デバイス等）は、処理されていないビデオストリーム１５１４および／または処理されたビデオストリーム１５２８を捕捉ならびに／もしくは収集するように構成される。ある実施形態では、記憶デバイス１５２０はさらに、タッチスクリーンモニタ１５１８上に表示されるビデオ出力を記憶する。さらなる実施形態では、記憶デバイス１５２０は、医療画像データレポジトリの精度および有用性を構築して向上させるために、有用なメタデータおよび／または医療情報とともに、データストリームを医療画像データレポジトリにアップロードするように構成される。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、カメラ１０６および投光器１５０６（例えば、リングライト）が、単一のユニットに組み込まれる。さらなる実施形態では、カメラ１５１２および投光器１５１２は、生体外で対象１５２６を検査するために使用される。いくつかの実施形態では、カメラ１５１２および投光器１５０６は、切開手術において生体内で対象を検査するために使用される。他の実施形態では、カメラ１５１２および投光器１５０６は、低侵襲手術ならびに／もしくは研究のために腹腔鏡の中で収集され、および／または腹腔鏡によって適合される。
【０１３５】
図１５ｂを参照すると、カメラ１５１２は、視覚情報の特定のスペクトル範囲に対応する、複数のビデオ信号を生成するように適合される。着目領域は、投光器１５３６によって照射されて励起され、光エンジン１５０２によって生成される複合スペクトルを備える、結果として生じる広スペクトル光１５３４は、カメラ開口１５６０において収集される。広スペクトル光は、単軸レンズ１５３８によって収集され、励起光以外のいかなる光も実質的に排除するように構成される、広スペクトルフィルタ１５４２上に指向される。ある実施形態では、広スペクトル光は、最初に偏向させられ、カメラ１５１２によって収集される、フィルタにかけられていない視覚情報を保存するために、付加的ビデオセンサに指向される。広スペクトル光が光から除外された後、プローブ種によって生成される蛍光は、プリズム１５４０に指向される。プリズム１５４０は、フィルタにかけられた光１５３６ａ、１５３６ｂ、１５３６ｃ（集合的に、フィルタにかけられた光１５３６）を適切なビデオセンサに指向するように幾何学的、テクスチャ的、および／または化学的に構成され得る、本開示の実施形態によるプリズムの簡略化された描写である。本開示のある実施形態によるプリズムの種々の実施例は、以降でさらに詳細に議論される。プリズム１５３０は、蛍光スペクトルのそれぞれが個別に観察され得る、３つの離散経路に光を分割するように構成される。一実施形態では、フィルタにかけられた光１５３６ａ、１５３６ｂ、１５３６ｃは、それぞれ、赤色、緑色、および青色光を表す。フィルタにかけられた光１５３６は、フィルタにかけられた光１５３６の緑色および青色成分を実質的に排除する、狭スペクトル赤色フィルタ１５３４ａを通して指向される。ある実施形態では、フィルタが必要とされず、種々のプリズム表面の性質は、（例えば、幾何学的に、テクスチャ的に、化学的に、空隙を使用して、または他の手段によって）光の所望の波長のみを反射するように構成され、離散狭波長フィルタが必要とされない。次いで、結果として生じる狭くフィルタにかけられた赤色光１５３２ａが、ビデオセンサ１５３４ａによって収集される。残りの蛍光スペクトルは、同様に狭スペクトルフィルタ１５３４ｂおよび１５３４ｃによってフィルタにかけられ、それぞれ、実質的に緑色および実質的に青色のビデオストリームを生成するように、ビデオセンサ１５３４ｂならびに１５３４ｃによって収集される。次いで、これらのビデオストリームは、画像処理エンジンによって組み合わせられ、例えば、センサのそれぞれによって検出される組織型の間の増進した色の区別を使用して、チャネルのそれぞれにおいて照射される種々の組織型の間の区別を増進するように、さらに増強される。
【０１３６】
ある実施形態では、以下の特許出願、すなわち、２０１４年５月３０日に公開された国際（ＰＣＴ）公開第ＷＯ２０１４／０８１２９８号「Ｂｒｏａｄ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｌｉｇｈｔ  ａｎｄ  ｌａｓｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｅｎｇｉｎｅ」、２０１４年１月７日に公開されたオランダ特許出願第２００９１２４号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ」、および２０１４年１２月８日に公開されたオランダ特許出願第２０１０８８３号「Ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ，  ｄｅｖｉｃｅ  ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ａｎ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ，  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ  ａ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ  ｆｏｒ  ａ  ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｒａｎｇｅ」で説明される、システムおよび方法の特徴が使用されることができる。
【０１３７】
図１６ａは、リング様設定において内側ファイババンドル１６１０および外側ファイババンドル１６０５を伴う光ファイバケーブル１６００を示し、内側ファイババンドル１６１０は、外側ファイババンドル１６０５より小さい直径を有する。ファイババンドルは、「論理的」バンドルを作成する、より小型のファイバの蓄積であり、各より小型のファイバは、典型的には、同一の光の波長を受容する。より大型およびより小型のファイババンドルの複数の構成が、最終ファイバケーブルを構築するために使用されることができ、六角形、無作為分布、またはその他のような異なる積層形態が、最良の効率を提供するために使用されることができる。
【０１３８】
図１６ｂは、光モジュール、現在の実施例では、励起光（例えば、レーザまたはＬＥＤ）モジュール１１６１５がそれに取り付けられた、図１６ａの複合ファイバケーブル１６００を示す。取り付けられたファイバケーブル１６００を伴う光モジュール１６１５は、光エンジン１６２０を形成し、ファイバケーブルを通して生成された光を出力すると言われ得る。励起光モジュール１６１５は、レンズを伴ういくつかの励起光金型または励起光を備え、各励起光もしくはレンズは、複合ファイバ１６００のファイババンドル１６０５、１６１０のうちの１つに接合連結される。したがって、レンズを伴う励起光金型または励起光からの光は、複合光ファイバケーブル１６００のファイババンドル１６０５、１６１０の中へ効率的に連結される。
【０１３９】
図１６ｄで図示されるように、ファイババンドルの中へ連結されるＬＥＤの代わりに（またはそれらに加えて）、ソリッドステートレーザモジュール１６３０が、接合連結またはレンズ構造のいずれか一方を通してファイババンドルの中へ効率的に連結されることができる。レーザがコヒーレント光源であるため、レーザは、接合連結（小型ファイババンドル）を通して、またはレンズシステムを通してのいずれかで、ファイババンドルの中へ連結されることができる。用途に応じて、一方または他方のいずれかが使用されることができる。光源からファイババンドルのファイバの中への光の効果的な連結のために、より広い領域が照射されるように、光源を出力するときに光の角度を調節させることが有利である。したがって、光が発散し、したがって、同一の角度でバンドルのファイバから退出するように、平行レーザビームは、ファイババンドル１６４０の中へ連結される直前にレンズ１６３５に入射する。
【０１４０】
したがって、光エンジンはまた、ＬＥＤおよびレーザ光源も組み合わせ得る。
【０１４１】
さらに、複数の励起光エンジン１６２０のそれぞれから出力される１つまたはそれを上回るファイババンドルは、１本のより大型のファイバケーブル１６２５に束ねられることができる。これは、図１６ｃで概略的に図示されている。したがって、３つの光エンジン１６２０のアセンブリおよびケーブル１６２５の先頭が、複合光エンジン１６０５を形成する。
【０１４２】
ファイバケーブル１６２５は、それぞれの光エンジン１６２０からファイババンドル１６４５ａ、１６４５ｂ、１６４５ｃを受容する。実施形態では、出力ファイババンドル１６４５ｄ、１６４５ｅ、１６４５ｆはそれぞれ、全ての入力ファイババンドル１６４５ａ、１６４５ｂ、１６４５ｃからのファイバから成る。そのように、入射光は、出力ファイババンドル１６４５ｄ、１６４５ｅ、１６４５ｆの中で一様に混合される。
【０１４３】
実施形態では、複数の金型またはレンズが、同一の光ファイババンドル１６０５、１６１０に接合連結される。一般に、全て同一の波長において光を発する複数の金型（またはレーザ）が、単一の光源を形成すると見なされ得る。代替実施形態では、１つの金型またはレンズが、１つの光ファイババンドル１６０５、１６１０に精密に接合連結される。
【０１４４】
異なる励起光金型が、励起光モジュール１６１５の中で提供されることができる。例えば、いくつかのファイババンドルが緑色光を受容し、他のファイババンドルが青色光を受容するように、緑色および青色励起光が提供されることができる。
【０１４５】
レーザ源およびＬＥＤが組み合わせられる実施形態では、例えば、光を外側の大型ファイババンドル１６０５に提供するための励起源、および光をファイババンドル１６１０に提供するためのレーザを使用し、中心リングライトを形成する。
【０１４６】
全てのＬＥＤおよびレーザは、個別に、またはペアによって制御されることができ、いずれかが温度をより良好に制御するために適切である（これは使用される光源に依存する）。
【０１４７】
本明細書の説明による光エンジンが、複数のＬＥＤおよび／またはレーザを容易に組み合わせることを可能にするため、ＬＥＤおよび／またはレーザ自体は、より低い電力で作動させられることができ、増加する熱によって引き起こされる、より少ない生成された熱およびより少ない出力光波長偏移をもたらし、より波長が安定した光源を生じる。温度を制御し、安定した温度で光源を保つための電子機器を伴うフィードバックループが、本光エンジンの中で提供される。
【０１４８】
全てのファイババンドル１６０５、１６１０が、より大型のファイバケーブル１７３０に組み込まれるとき、図１７で概略的に示される余分なフィルタリングモジュール１７０５が、バンドルから不要な波長または周波数における光を除去するように追加されることができる。フィルタリングモジュール１７０５は、そこから光を受容するための少なくとも１つの入力ファイババンドル１７３０と、光を出力するための少なくとも１つの出力ファイババンドル１７３５とに接続される。入射光は、レンズ１７１０によって、ダイクロイックミラー１７２０に指向される平行ビームに集束される。ダイクロイックミラーは、（波長に応じて）光の一部を選択的に透過させ、スペクトルの他の部分を反射する。透過光は、第２のレンズ１７１５によって収集され、出力ファイババンドル１７３５の入口上に集束される。反射光は、例えば、それを吸収シンク１７２５に指向することによって破棄される。ダイクロイックミラー１７２０の透過および反射性質に応じて、光のスペクトルの一部が除去されるであろう。スペクトルの一部のそのような除去は、例えば、広スペクトル（白色光）入力光から蛍光発光波長を除去するために採用されることができる。
【０１４９】
図１６ｃに戻って、いくつかの光エンジンを備える構成を使用し、無作為に分配されたファイババンドル１６４５ｄ、１６４５ｅ、１６４５ｆの中で光エンジンの出力を組み合わせることは、本光エンジンに接続されたリングライトが、均等な、かつ均等に分布した方法で、全ての入力波長を伴う光を物体上に分布させることができるという追加利益を有する。均等分布は、随意に、混合モジュールを使用することによって向上させられることができる。
【０１５０】
均等に分布した「平坦」光源を使用することは、平坦な均等に分布した光で対象を照射することを可能にし、より精密な計算を可能にし、非一様な光分布効果を可能にしない。光リング等の光分布デバイスと組み合わせられたとき、光が１つのスポットに由来するときに引き起こされるような陰影効果を防止することも可能である。従来技術の光エンジンから等の不均等に分布した光照射野を有する、光源およびデバイスは、計算の複雑性および誤差を導入し、カラーリングおよび明るいスポットとして現れ得、典型的な照明用途において不要な効果である陰影および反射を提供し得る。
【０１５１】
図１８を参照すると、いくつかの実施形態では、光エンジンは、同一の波長を伴う光の組み合わせを可能にするとともに、同一の色に由来するが、異なるカラービンに由来する励起源を組み合わせることを可能にする（カラービンは、ともに非常に近い（通常はビンにつき＋−５ｎｍ）制御されたピーク励起源波長を製造している）。これは、高出力広スペクトル制御光エンジン（図１５ａ）を作製するように、異なるビンならびに同一および異なる波長からの励起源を組み合わせることを可能にする。
【０１５２】
したがって、図１９で図示されるような本ファイバ技術を使用することによって、リングライト１９１５が提供されることができる。図１６で描写される概略図を再び参照すると、いくつかの光エンジン１９２０ａ、１９２０ｂ、１９２０ｃは、それぞれの光ファイバまたはファイババンドル１９４５ａ、１９４５ｂ、１９４５ｃを介して、光を中心ファイバケーブル１６２５に提供する。バンドル１９４５ａ、１９４５ｂ、および１９４５ｃからのファイバは、混合出力ファイババンドル１９４５ｄ、１９４５ｅ、１９４５ｆを形成するように、無作為に組み合わせられる。光エンジン１９２０ａ、１９２０ｂ、１９２０ｃが同一のスペクトルを提供する場合、ファイバの無作為な組み合わせが省略されてもよい。
【０１５３】
図２０は、マルチバンドフィルタが光エンジンに合致し、光源からのより高い励起光を遮断することができるが、依然として全ての他の光に対して透過性であろうことを実証する。図２１は、異なる波長におけるレーザを用いた光源からの励起後の出力スペクトルを描写する。図２２は、特定のプローブ種（すなわち、ＣまたはＣ’ドット）の化学発光波長を遮断するために光エンジンにおいてフィルタを使用するという特徴を描写する。
【０１５４】
図２３は、ケーブル（２３１０）を用いて（プロセッサを含有する）通信センター（２３１５）にデジタルで接続される、３チャネルハンドヘルドカメラ（２３０５）を備える、光学ループを表示する。リングライト（２３２０）は、ＴＴＬおよびＲＳ２３２ケーブルを用いて通信センター（２３１５）に接続される光エンジン（２３３０）にケーブル（２３２５）を用いて接続され、光学ループを閉鎖する。通信センター（２３１５）に接続される医療キーボードおよびマウス（２３４０）によって制御される、医療ディスプレイ（２３３５）を備える、トロリーも描写されている。全ての電子機器は、主絶縁変圧器（２３４５）に接続される。また、カメラ（２３０５）が搭載されるか、または使用していないときにクレードル（２３３５）の中に収納されることができる、アーム（２３５０）も描写されている。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、検出器は、物理的２Ｄ空間画像を提供し得るであろう、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＳＣＭＯＳ、または他の検出器を含むことができる。画像は、システムによって受信され、１つのセンサが最長露出時間を定義するように時期を決定され、全ての他のセンサは、移動アーチファクトを低減させるように、それらの比較的短い露出が最長露出時間の終了に同期化されるように時期を決定される。
【０１５６】
図２４は、本明細書に説明される実施形態による、２Ｄ撮像システム２４１０の要素を概略的に示す。光源（ＬＳ）または光エンジン２４２５は、レンズ２４２５によって撮像システム２４１０の入口上に集束される反射光でサンプル２４２０を照射する。撮像システムは、レンズ２４２５からの入射光を第１のチャネル（２４７５、プリズム２４３５から現れる）および第２のチャネル（２４８０、プリズム２４４０から現れる）に分割するように構成される、２つのプリズム２４３５および２４４０を備える、２チャネルプリズムアセンブリ２４３０を備える。第１のチャネル２４７５の中の光は、フィルタ２４４５によってフィルタにかけられ、２次元（２Ｄ）センサ２４５０において検出される。第２のチャネル２４８０の中の光は、スリット２４５５、分散プリズム２４６０、フィルタ２４６５を通して送信され、最終的に２Ｄセンサ２４７０において検出される。
【０１５７】
２Ｄセンサ２４５０、２４７０は、２Ｄセンサアレイを有し、２Ｄ画像を検出して出力することができる。フィルタは、波長または波長範囲を選択するように構成されることができる。ある実施形態では、２４７５の中のフィルタ２４４５が、（例えば、検出されている波長の発光の周囲の）狭い波長範囲を選択するように構成される一方で、第２のチャネル２４８０の中のフィルタ２４６５は、広い範囲、例えば、４００〜１０００ｎｍを選択する。実際、フィルタは、第２のチャネル２４８０の中で必要とされなくてもよい。第１のチャネル２４７５の中の２Ｄセンサ２４５０は、選択された波長において２Ｄ（座標ｘ、ｙを伴う空間的）画像を生成するように構成される。
【０１５８】
第２の経路では、スリット２４５５は、走査線に沿った光以外の全ての光を遮断する。一次元光パターンが、光の中の種々の波長を空間的に分離する分散プリズム２４６０に提供される。結果として生じる光分布は、フィルタ２４６５を通過させられ、２Ｄセンサ２４７０上で撮像される。したがって、第２のチャネル２４８０の中のセンサは、一方の方向での光周波数／波長と、他方の方向での空間座標（走査線が座標ｘの方向にある場合、ｘ）とを測定する。
【０１５９】
撮像システム２４１０は、２Ｄセンサ２４５０によって感知される画像内のいずれの線が、スリット２４５５によって選択される走査線に対応するかが把握されるように、較正される。換言すると、検出器２４７０によって測定されるスペクトル／空間データは、検出器２４５０によって測定される２Ｄ空間データにマップされることができる。第２のチャネル検出器２４７０によってサンプリングされる波長が、第１のチャネル検出器２４５０によってサンプリングされる全ての波長を含む場合には、較正がチェックされることができ、第１のチャネル検出器２４６５によって使用される波長の範囲にわたって第２のチャネル検出器２４７０によって測定されるようなスペクトル応答を統合することによって得られる、１Ｄ（空間）応答は、少なくとも形状において、第１のチャネル検出器２４６５の２Ｄ画像内の対応する線に合致するべきである。
【０１６０】
（おそらくフィルタ２４４５、２４６５と組み合わせられる）センサ２４５０および／または２４７０は、それぞれ、ビームスプリッタ２４３０の出力チャネルのそれぞれと、分散プリズム２４６０とに接着されてもよい。本配列は、機械的安定性を提供する。
【０１６１】
ビームスプリッタ、本実施例ではプリズムアセンブリ２４３０は、エネルギー分割ビームスプリッタまたはダイクロイックコーティングのいずれか一方に基づいて、限定されないが、少なくとも２つのチャネル（２４７５、２４８０）に光を分割する。上記のように、第２のチャネル２４８０は、第１のチャネル２４７５および第２のチャネル２４８０内のピクセル間の公知の位置合わせを有する、較正された共位置合わせ画像システムをもたらすような所定の様式で、第１のチャネル２４７５に整合させられる。ピクセルの本位置合わせ（または較正）線のために、２Ｄ画像内の全ての対応するピクセルについて、完全スペクトル応答プロットが与えられ得る。
【０１６２】
実施形態では、スリット２４５５は、サンプルに対するスリットの位置、したがって、２Ｄ画像データ内の走査線の位置が、ある空間範囲内で移動させられることができるように、電動式である。
【０１６３】
図２５は、２５２５で使用され得るようなスリット２５０５、分散プリズム２５１０、フィルタ２５１５、および２Ｄセンサ２５２０のアセンブリの斜視図を概略的に示す。５０〜２００μｍの幅を有し得るスロットは、水平線を作成する。線に沿った光は、波長成分を分離し、最上部に青色および底部に赤色を伴ってこれらを垂直に投影する、分散プリズム２０を通して誘導される。次いで、（おそらくフィルタ２５１５によって先行される）２Ｄセンサ２５２０は、２Ｄセンサの全ての線が異なる波長を「感知」するように、分散プリズム２５１０の後ろに配置されて整合させられる。センサの各線の分解能は、約２ｎｍを表し、青色側でわずかに少なく、赤色／赤外線側でより高い（線につき４ｎｍ）。
【０１６４】
図２６は、図２４の構成の結果として生じる画像を概略的に示す。第１のチャネルセンサ２４５０は、選択された波長において２Ｄ画像２４１５を生成する。第２のチャネルセンサ２４７０は、各スペクトルが走査線に沿った点（座標ｘ）に対応する、スペクトル（強度Ｉ対波長Ｘ）２４２０のセットを生成する。データ２４１５および２４２０を表す別の方法としては、データ２４１５が２Ｄ空間・空間強度（ｘ，ｙ，Ｉ）データである一方で、データ２４２０が２Ｄスペクトル・空間強度（Ｘ，ｘ，Ｉ）データである。ここで、（ｘ，ｙ，Ｉ）は、対応するｘおよびｙ座標を伴う、測定された強度値の表を示す。
【０１６５】
表は、座標ｘおよびｙの関数として強度を示す、関数Ｉ（ｘ，ｙ）のサンプル点と見なされることができる。同様に、（Ｘ，ｘ，Ｉ）の表形式データは、波長および座標ｘの関数として強度を示す、関数Ｉ（Ｘ，ｘ）のサンプル点と見なされることができる。同様に、Ｉ（Ｘ，ｙ）は、波長および座標ｙの関数である。サンプルの波長範囲は、例えば、４００〜１０００ｎｍであってもよい。強度は、絶対値、較正値であってもよく、または相対（任意）単位で表されてもよい。
【０１６６】
図２４のサンプル２４２０の概要では、鎖線２４１０は、走査線を表す。セット２４２０の中のスペクトルデータは、本線に沿った空間点に対応する。
【０１６７】
図２７は、本発明の実施形態による撮像システムの中で４つのチャネル（Ｃ１  ２７３０、Ｃ２  ２７３５、Ｃ３  ２７４０、Ｃ４  ２７４５）を生成するために使用され得る、４方向ビームスプリッタ２７００の実施例を示す。ビームスプリッタ２７００は、５つのプリズム２７０５、２７１０、２７１５、２７２０、２７２５を備える。
【０１６８】
図２８は、図２７の４方向スプリッタ２７００を使用する撮像システムにおける、結果として生じる画像の実施例を示す。チャネルＣ１  ２７３０およびＣ２  ２７３５は、走査線２８０５に沿った（Ｘ，ｙ，Ｉ）データならびに走査線２８１０に沿った（Ｘ，ｘ，Ｉ）データをそれぞれ測定するように、スペクトル撮像ユニットに接続される。チャネルＣ３  ２７４０およびＣ４  ２７４５は、（ｘ，ｙ，ＩＩＲ）２Ｄ赤外線データならびに（ｘ，ｙ，Ｉｖｉｓ）２Ｄ可視光データをそれぞれ測定するように、２Ｄ撮像ユニットに接続される。図２８の実施例では、走査線２８０５、２８１０は、十字線が形成されるように垂直である。
【０１６９】
図２９は、異なる波長の１つまたはそれを上回る２Ｄ画像とともに２本の水平線２９０５、２９１０を使用して、相互に近い複数の分散線をサンプリングすることの異なる構成を示す。したがって、図２８との主要な差異は、ここでは走査線２７０５および２７１０が平行であり垂直ではないことである。
【０１７０】
図３０ａ−３０ｄは、比Ｒ１／Ｒ２の判定を図示する。図３０ａで、例えば、６７０ｎｍ波長範囲３００５内の平均強度および９２０ナノメートル波長範囲３０１０内の平均強度のみが使用される場合には、範囲３０１０の周囲の蛍光放射線の存在が、Ｒ１／Ｒ２の判定の誤差を引き起こすであろう。図３０ｂで見られ得るように、平均強度３０１５を伴う６７０ｎｍにおける放射線は、多かれ少なかれ正しいが、平均強度３０２０を伴う９２０ｎｍにおける放射線は、過大評価され、低すぎるＲ１／Ｒ２比をもたらす。対照的に、実施形態は、少なくとも走査線に沿って、付加的スペクトルの影響（例えば、ＩＣＧ励起および蛍光）が除去されることを可能にする。それぞれ、Ｒ１およびＲ２に対応する強度３０２５および３０３０は、ＩＣＧの妨害影響を受けず、Ｒ１／Ｒ２の正確な判定を可能にする。
【０１７１】
走査線に沿って、「未加工」Ｒ２値８４およびフィルタにかけられたＲ２値３０３０が両方とも判定されるため、検出可能な信号に属する、９２０ナノメートルにおける放射線のごく一部が把握される（すなわち、３０３０のピークによって分割される３０２０のピーク）。本較正値を使用して、２Ｄ範囲全体にわたって測定されるような９２０ナノメートルにおける平均（「未加工」）強度は、ＩＣＧスペクトルの影響を除去するか、または少なくとも低減させるように補正されることができる。
【０１７２】
図３１は、ダイクロイックプリズムアセンブリを通した光路を概略的に図示する。ここで、そのようなアセンブリの機能を例証するために、光を赤色３１５０、緑色３１５５、および青色３１６０成分に分離するように構成される例示的ダイクロイックプリズムアセンブリが議論される。しかしながら、実施形態は、赤色、緑色、および青色光への分離に限定されない。本明細書に説明される種々の実施形態によると、種々の波長または波長範囲が使用され得ることが考慮される。ダイクロイックプリズムアセンブリは、本開示の種々の実施形態の所望の用途による要求に応じて、光を恣意的な波長または波長範囲に分離するように構成されることができる、光分離の手段であることが、当業者に明白となる。
【０１７３】
赤色３１５０、緑色３１５５、および青色３１６０成分を含む光は、ここではアセンブリの底面として示される、入射表面３１４５を通してアセンブリに入射する。第１のプリズム３１０５と第２のプリズム３１１０との間の第１の遷移表面３１３５は、青色光を反射し、赤色および緑色光を透過させるように構成される、コーティングを備える。青色成分Ｂ３１６０は、第１のプリズム３１０５の形状により、ほぼ完全に反射され、センサ３１２０が取り付けられる側面を通して第１のプリズムから出射する。適用されたコーティングは、グレーテッド屈折率コーティングであり得る。
【０１７４】
緑色Ｇ３１５５および赤色Ｒ３１５０成分は、第１の遷移表面３１３５を通過する。第２のプリズム３１１０と第３の３１１５プリズムとの間の第２の遷移表面３１４０は、赤色光を反射するが、緑色光が通過することを可能にするコーティング、例えば、別のグレーテッド屈折率コーティングを提供される。したがって、赤色光は、表面３１４０において反射され、第２のセンサ３１２５が取り付けられる面を通して第２のプリズムから出射する。緑色光は、第２の遷移表面３１４０および第３のプリズム３１１５を通過し、第３のセンサ３１３０が取り付けられる面を通して出射する。プリズムアセンブリを通したこれらの経路のそれぞれは、チャネルとして公知である。
【０１７５】
再度、本発明の実施形態が、例示的な赤色３１５０、緑色３１５５、および青色３１６０分離に限定されないことが留意される。使用されるコーティングの反射／透過波長によって判定されるような成分の任意の構成が使用されることができる。例えば、１つのチャネルが、４００〜６５０ｎｍの波長範囲（青色、緑色、および赤色）内の光と、範囲６５０〜７５０ｎｍ（赤色、近赤外）内の別の光とを含み、第３のチャネルが範囲７５０〜１０００ｎｍ（赤外線）内の光を有するように、好適なコーティングが使用されてもよい。加えて、フィルタが、プリズムの出口とセンサとの間に配置されてもよい。
【０１７６】
図３１の実施例に戻ると、したがって、赤色３１５０、緑色３１５５、および青色３１６０成分は、第１、第２、および第３の検出器３１２０、３１２５、および３１３０によってサンプリングされる。前述のように、表面３１３５および３１４０の好適なコーティングならびにプリズム３１０５、３１１０、３１１５のための材料が使用されるならば、これらの原理は、必ずしも赤色、緑色、および青色ではなく、任意の光成分に適用される。
【０１７７】
従来、赤色光を反射するために好適な第２の過渡表面３１３５を提供するために、多くの場合、空隙が使用される。いくつかの実施形態では、グレーテッド屈折率コーティングもまた、任意の過渡表面３１３５上で使用されてもよい。そのようなコーティングは、原則として、任意の波長のために適用することができる。そのようなコーティングは、空隙の必要性を除去し、これは、モジュールが切断されたときに空隙が塵で充填され得るため有利である。
【０１７８】
図３２は、３つの拡張プリズム３２１０、３２１５、３２２０を備える、ダイクロイックプリズムアセンブリモジュール３２０５の斜視図を概略的に示す。真空結合が、小型未切断部品をともに圧接することによって行われる。結合をさらに補強するために、ガラスシート３２１０がモジュールの各側面（前面および裏面）に取り付けられる。本シートは、内視鏡で使用するための成形ダイクロイックプリズムアセンブリが形成されるときに、後に除去されてもよい。シートはまた、成形ダイクロイックプリズムアセンブリの中にとどまってもよい。
【０１７９】
本発明の実施形態によると、内視鏡先端で使用するために不適切な少なくとも１つの寸法を有する、ダイクロイックプリズムアセンブリモジュール３２０５は、切断線３２４０に沿って切断される。
【０１８０】
図３３は、図３２を参照して説明される切断プロセスによる、例示的ダイクロイックプリズムアセンブリである。ダイクロイックプリズムアセンブリ３３１５は、高さＨ、幅Ｗ、および長さＬ２として示される寸法を有する。切断後、内視鏡先端で使用するために好適な少なくとも１つのダイクロイックプリズムアセンブリ３３１５が得られる。繰り返しの切断は、複数のダイクロイックプリズムアセンブリ３３１５を生じる。
【０１８１】
図３４は、説明された切断プロセスによって得られたダイクロイックプリズムアセンブリ３３１５の実施例を示す。アセンブリ３３１５は、幅Ｗ、高さＨ、および長さＬ２を有する。長さＬ２は、アセンブリ３３１５がその一部であったモジュール３２０５の長さＬよりはるかに小さい。Ｌ２の典型的値は、０．５ｍｍ〜２ｍｍである。Ｈの典型的値は、０．５ｍｍ〜２ｍｍであり、Ｗの典型的値も、０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【０１８２】
図３５では、本発明の実施形態による、内視鏡先端の縦断面図が示されている。入射経路３４０５に沿って内視鏡先端に入射する入射光は、本発明の実施形態によると、レンズ３４２５によってダイクロイックプリズムアセンブリ３４３０上に集束されて、カバープレート３４２０を通して透過させられる。アセンブリ３４３０は、モジュール３２０５を切断する上記の方法によって得られてもよい。アセンブリ３４３０は、内視鏡先端で使用するために好適であるように定寸される。アセンブリ３４３０の寸法は、各方向で０．５〜５ｍｍ、好ましくは、０．５〜２ｍｍまたは１〜１．５ｍｍであってもよい。
【０１８３】
ダイクロイックプリズムアセンブリ３４３０は、センサ３４３５を提供される。これらのセンサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）を備えてもよい。センサはまた、内視鏡先端の相対または絶対配向、もしくは該配向の変化率を判定するための手段を備える、チップを備えてもよい。実施例は、いわゆるジャイロチップである。内視鏡先端はまた、例えば、ＣＣＤからのピクセルデータを処理するための処理手段を備えてもよい。典型的には、内視鏡先端から離れたセンサおよび／またはセンサ内のチップからの信号をＰＣまたは監視デバイス等の外部信号処理デバイスに搬送するための信号ワイヤ３４４０が、センサに接続される。
【０１８４】
図３５では、管壁３５１０の断面図が示されている。内部３４１５は、光ファイバ３５０５またはファイバ３５０５のバンドルを備える。これらのファイバは、内視鏡先端を囲繞する領域を照射するように、透明な前面３４１５を通して外部光源から光を輸送するために使用されてもよい。次いで、反射光が、第１および第２の入射経路３４０５を介して受容される。２つの入射経路が提供されるため、内視鏡が立体撮像のために使用されることができる。
【０１８５】
図３６は、管壁３４１０の一部が除去され、ファイバ３５０５、レンズ３４２５、およびカバープレート３４１５ならびに３４２０を伴わない、本発明による内視鏡管の斜視図を概略的に示す。
【０１８６】
しかしながら、本発明の実施形態による内視鏡は、図３４、３５、および３６に示されるような１つの入射経路３４０５を伴う内視鏡先端に限定されない。（例えば、立体用途のための）２つまたは３つもしくはそれを上回る入射経路を伴う内視鏡も想定され得る。本発明の実施形態によると、全ての経路がダイクロイックプリズムアセンブリを提供される必要はなく、光がいくつかの成分に分離される必要がある場合のみである。
【０１８７】
図３７は、本開示の実施形態による、代替的プローブ３７０５を示す。プローブ３７０５は、主要部分３７１０と、遠位端または先端３７１５とを備える、伸長円筒本体を有する。先端３７１５は、入射放射線を収集するための表面３７２０を提供される。測定される蛍光放射線を含む、入射放射線は、先端内のレンズ（図示せず）を通過し、複数の光ファイバの中で収集されるであろう。ファイバは、接続された分析ユニット３７２５に向かって、プローブの主要部分３７１０を通して光を輸送するであろう。分析ユニットは、ダイクロイックプリズムアセンブリ等の波長分離ユニットと、実施形態が実践され得るセンサとを備えてもよい。外部光源（図示せず）が、蛍光剤を励起させるために使用される。
【０１８８】
いくつかの実施形態では、内視鏡または開放型システム等の他のタイプのプローブが使用される。蛍光剤励起のための光は、システムを介して（例えば、内視鏡内のファイバの中で生成されるか、または少なくともファイバを通して輸送される）、または外部から（例えば、開放型システムプローブの外部で）提供されてもよい。内視鏡またはプローブは、入射放射線収集の部位またはその付近に（すなわち、先端の中に）、もしくは（例えば、光ファイバを使用して）入射放射線が輸送される接続された分析ユニットの中に、波長分離手段（ダイクロイックプリズムアセンブリ等）を備えてもよい。
【０１８９】
データプロセッサは、画像データを前処理または処理する光学データ収集システム１０２の一部であり得、および／または別個の画像プロセッサが、画像データを処理するために使用されることができる。背景光が、撮像結果の再現性および精度のために補正されることができ、公正が行われることができる。本明細書に説明される方法により、検出された蛍光は、結果として生じる画像を提供するように処理されることができる。結果として生じる画像は、標準ディスプレイ上に表示されることができる。いくつかの実施形態では、マルチバンドフィルタ１０４が使用されてもよい。
【０１９０】
いくつかの実施形態では、システムは、１つまたはそれを上回る器具の動作を制御し、および／またはシステムによって得られたデータを処理する、ソフトウェアを実行するコンピュータを含んでもよい。ソフトウェアは、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、および半導体メモリ等の機械可読媒体上に記録された１つまたはそれを上回るモジュールを含んでもよい。機械可読媒体は、コンピュータ内に存在し得るか、または通信リンク（例えば、インターネットリンクを介したアクセス）によってコンピュータに接続されることができる。しかしながら、代替実施形態では、ソフトウェア用の配線論理の形態のコンピュータ命令を代用することができ、またはソフトウェア用のファームウェア（すなわち、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭＳ、ＥＥＰＲＯＭ、または
同等物等のデバイス上に記憶されたコンピュータ命令）を代用することができる。本明細書で使用されるような機械可読命令という用語は、ソフトウェア、配線論理、ファームウェア、オブジェクトコード、および同等物を包含することを意図している。コンピュータは、好ましくは、汎用コンピュータである。コンピュータは、例えば、組込型コンピュータ、ラップトップまたはデスクトップコンピュータ等のパーソナルコンピュータ、もしくはソフトウェアを実行すること、好適な制御コマンドを発行すること、および／またはリアルタイムで情報を記録することが可能である、別のタイプのコンピュータであり得る。コンピュータは、器具のオペレータに情報を報告する（例えば、断層画像を表示する）ためのディスプレイ、オペレータが情報およびコマンドを入力することを可能にするためのキーボード、および／または、システムによって行われる測定のプリントアウトもしくは恒久的記録を提供するため、ならびに、例えば、患者のチャートに含むために、診断結果を印刷するためのプリンタを含んでもよい。ある実施形態では、キーボードにおいて入力される、いくつかのコマンドは、ユーザがあるデータ処理タスクを行うことを可能にする。ある実施形態では、データ取得およびデータ処理は、自動化され、システムを初期化した後にユーザ入力をほとんどまたは全く必要としない。
【０１９１】
図３８は、本明細書に説明される種々の実施形態で使用され得る、カメラヘッド３８４０の概略図を示す。いくつかの実施形態では、マルチバンドフィルタ３８０５、他のフィルタ３８２５、検出器／センサ３８２０、ダイクロイックプリズム３８１５、およびレンズ３８１０が使用されてもよい。プリズム３８１５は、コーティングされた表面の組み合わせによって、ｎ個のセンサ（ここでは３つのセンサ）のそれぞれに到達するように、波長別に必要な光を分離する。マルチバンドフィルタ３８０５は、全てのレーザ励起光を遮断するために使用され、可視光および蛍光が通過することを可能にする。いくつかの実施形態では、他のフィルタ３８２５は、着目蛍光および／または可視光以外のいかなる光信号も除去するように、それぞれの画像センサ３８２０に関して位置付けられる。いくつかの実施形態では、入射フィルタ（例えば、マルチバンドフィルタ３８０５）が、高出力レーザおよび／または他の光源を遮断するために使用される。
【０１９２】
図３９は、本発明に説明されるある実施形態の動作におけるプリズムおよびフィルタの役割を描写する。図３９ａは、ダイクロイックプリズムの配列と、プリズム表面上のコーティングの場所とを描写する。図３９ｂは、各コーティングが反射波長に及ぼす効果を描写する。図３９ｃは、高出力レーザ光源を遮断する入射フィルタの能力を描写する。図３９ａは、ダイクロイックプリズムの要素の配列と、プリズム表面上の２つのコーティングの場所とを描写する、概略図である。図３９ｂから、本実施例における第１のコーティングは、約６５０ｎｍにおける反射への遷移に影響を及ぼし、第２のコーティングは、約７５０ｎｍにおける反射への遷移に影響を及ぼす。図３９ｃは、高出力レーザ光源から光を遮断するための入射フィルタの使用を実証する。
【０１９３】
図４０ａおよび４０ｂは、ある実施形態による、測定デバイス４００５を概略的に示す。デバイス４００５は、サンプルから光を受容するためのレンズ４０１５を備える。レンズ４０１５は、サンプルを照射するためのリングライトを形成する励起源４０１０によって囲繞される。フィルタが、研究されたサンプルに送信される光を制御するように、励起源または出力ファイバの前に配置されることができる。代替実施形態では、光は、レーザによって、または遠隔光源からデバイス４００５に光を輸送する光ファイバを介して提供される。励起源または代替的光源は、デバイスの用途のための好適な波長において光を発するであろう。種々の用途のために光源の複数のセットをリングライトの中に提供することが可能である。また、好適なリングライトモジュールがデバイス４００５の用途のために設置されることができるように、リングライトモジュールを交換可能にすることも可能である。デバイス４００５はさらに、リングライトに取り付けられた筐体４０２０と、デバイス４００５を保持するためのハンドル４０４０とを有する。筐体４０２０の内側で、本デバイスは、撮像システム４０２５と、処理ユニット４０３０とを備える。レンズ４０１５表面の反対側の裏面において、本デバイスは、処理ユニット４０３０に接続されたＬＣＤディスプレイ４０３０（図４０ｂ）を有してもよい。ディスプレイ４０３０は、デバイスのユーザがタッチパネルを介して処理ユニット４０３０と相互作用することができるように、タッチパネルであってもよい。
【０１９４】
動作時に、サンプルからの光は、レンズ４０１５によって収集され、撮像システム４０２５に送信されるであろう。処理ユニット４０３０は、撮像システムのサンプリングユニットによって収集されたデータを分析し、出力像を提供する。図４０ｂの実施例では、システム４０２５は、１つの２Ｄサンプリングユニットと、２つのスペクトルサンプリングユニットとを備える。ディスプレイは、２Ｄ画像と、２つのスペクトルサンプリングユニットに対応する走査線とを示す。加えて、２Ｄ画像は、２Ｄ画像の上のオーバーレイとして、処理ユニットによって計算されるような外挿パラメータ値を示してもよい（計算のさらなる詳細については図４４を参照されたい）。
【０１９５】
いくつかの実施形態では、カメラシステムは、図４１に示されるカメラデバイスの概略図に類似し得る。いくつかの実施形態では、カメラは、４１０５で描写されるようなホルダに締結されてもよい。いくつかの実施形態では、カメラシステムは、複数の構成要素４１１０（すなわち、光エンジン、カメラセンサおよび処理ユニット、ならびに腹腔鏡ツール）上で構成されてもよい。
【０１９６】
図４２は、実施形態による、腹腔鏡４２０５を概略的に図示する。腹腔鏡は、レンズを備える、端部４２０５ａを有する。代替として、レンズを伴う対角端面４２０５ｂが提供されてもよい。腹腔鏡４２００は、光エンジン４２４５からの光を連結するためのコネクタ４２１５とともに伸長本体４２１０を有する。腹腔鏡４２０５は、伸長本体４２１０に接続された主要筐体４２２０と、腹腔鏡を保持するためのハンドル４２４０とを有する。筐体４２２０は、撮像システム４２２と、処理ユニット４２３０とを備える。筐体はさらに、外部ディスプレイに接続するためのコネクタ４２３５と、電源を接続するためのコネクタ４２５０とを備える。
【０１９７】
コネクタ３０３５を介して外部ディスプレイに接続されるとき、腹腔鏡３００５は、図４０ａおよび４０ｂの測定デバイスと同様に機能し、外部ディスプレイは、ディスプレイ４０４５（図４０ａ、ｂ）に取って代わり、光エンジン４２４５は、リングライトに取って代わり、端部４２１０ａまたは４２１０ｂの中のレンズは、レンズ４０１５に取って代わる。
【０１９８】
（信号処理）
図４３は、図４０ａ、４０ｂ、および４１のデバイスで使用され得るような、実施形態による処理デバイスを概略的に示す。２Ｄセンサユニット１１１および１１２は、それぞれ、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１１３および１１４によってデジタル化される、類似信号を出力する。デジタル信号は、ディスプレイ１１６と、タッチセンサユニット１１７とを備える、タッチパネルに接続される、処理ユニット１１５によって分析される。ＡＤＣは、例えば、ＣＭＯＳセンサで行われるように、センサに組み込まれてもよい。
【０１９９】
図４４は、実施形態による、サンプルの中の場所（ｘ，ｙ）の関数としてパラメータＰ（ｘ，ｙ）を判定するための方法１２０を概略的に示す。パラメータＰは、スペクトル測定から判定されることができる、任意の測定可能数量であり得る。方法４４００におけるステップの特定の順序は、概して、重要ではないことが留意される。多くのステップは、当然ながら、必要なデータが処理される前に測定されるならば、恣意的な順序で行われることができる。図４４に示されていない、随意のステップは、判定された（スペクトル）強度への環境照明の影響がさらなる処理ステップにおいて分離されることができるように、環境照明の相対または絶対測定を行うことである。
【０２００】
図４４の実施例は、（ｘ，ｙ，Ｉ）を提供する、１つの２Ｄサンプリングユニットと、（ｘ，ｘ，Ｉ）および（ｘ，ｙ，Ｉ）を提供する、２つのスペクトルサンプリングユニットとを有する、例示的撮像システムに焦点を合わせる。サンプリングされたデータは、（２Ｄサンプリングユニットによってサンプリングされるような）サンプリングされた数学関数Ｉ（ｘ，ｙ）ならびに（２つのスペクトルサンプリングユニットによってサンプリングされるような）Ｉｘ（ｘ，ｙ０）およびＩｘ（ｘ０，ｙ）として、表されることができる。ここで、Ｉｘの中の下付き文字ｘは、強度が波長ｘの関数として提供されることを示す。値ｘ０は、垂直走査線のｘ値を表し（例えば、図２８の線５１を参照）、ｙ０は、水平走査線のｙ値を表す（例えば、図２８の線５２を参照）。ステップ３２０５、３２１０、および３２１５では、それぞれ、関数Ｉ（ｘ，ｙ）、Ｉｘ（ｘ，ｙ０）、およびＩｘ（ｘ０，ｙ）のサンプリングされたデータが収集される。
【０２０１】
ステップ４４２０では、関数Ｉ（ｘ，ｙ０）およびＰ（ｘ，ｙ０）を表すデータが、Ｉｘ（ｘ，ｙ０）から計算される。Ｉ（ｘ，ｙ０）は、Ｉ（ｘ，ｙ）を得るために使用される２Ｄ画像サンプラによってサンプリングされる、波長の範囲にわたる関数Ｉｘ（ｘ，ｙ０）を積分することによって、計算されることができる。実践では、積分は、いくつかの周波数サンプルのＩｘ（ｘ，ｙ０）の加重和を使用して評価されるであろう。Ｐ（ｘ，ｙ０）は、パラメータＰを判定するための方法に従って計算される。Ｐの計算は、図３０ａ−ｄを参照して開示されるような（例えば、曲線適合を通した）スペクトル分離を含んでもよい。一般に、計算は、曲線適合と、相対および絶対ピーク強度を計算するステップとを含んでもよい。例えば、多くの場合、２つのピーク強度の間の比は、判定されるパラメータである。ステップ４４２５は、Ｉ（ｘ０，ｙ）およびＰ（ｘ０，ｙ）がＩｘ（ｘ０，ｙ）から計算されることを除いて、ステップ４４２０に類似する。
【０２０２】
ステップ４４３０では、第１の一貫性チェックが行われる。計算されるような値Ｉ（ｘ，ｙ０）は、処理中にスペクトル測定から除去された場合がある任意の背景放射線を考慮しながら、線ｙ＝ｙ０に沿ったＩ（ｘ，ｙ）の測定値に対応するべきである。同じことがＩ（ｘ０，ｙ）に当てはまり、これらの計算された値は、線ｘ＝ｘ０に沿ったＩ（ｘ，ｙ）の測定値に対応するべきである。ステップ４４３０は、随意であるが、有利なこととして、測定または較正の誤差を検出する役割を果たしてもよい。
【０２０３】
ステップ４４３５では、第２の一貫性チェックが行われる。計算されたＩ（ｘ，ｙ０）およびＰ（ｘ，ｙ０）値、ならびに計算されたＩ（ｘ０，ｙ）およびＰ（ｘ０，ｙ）値の間の相関がチェックされる。類似強度Ｉが類似パラメータ値Ｐを生じるべきであり、そうでなければ、Ｐ（ｘ，ｙ）の外挿の根底にある仮定が有効ではない。相関はまた、外挿Ｐ（ｘ，ｙ）値の信頼区間の統計分析のための入力としての機能を果たすこともできる。
【０２０４】
外挿値Ｐ（ｘ，ｙ）またはデータセット（ｘ，ｙ，Ｐ）が、ステップ４４４０において判定される。Ｉ（ｘ，ｙ）を入力として使用して、Ｉ（ｘ，ｙ０）とＰとの間の相関および／またはＩ（ｘ０，ｙ）とＰとの間の相関が、Ｐ（ｘ，ｙ）を推定するために使用される。種々の方法が、Ｉ（ｘ，ｙ）およびＰ（ｘ，ｙ０）ならびにＰ（ｘ０，ｙ）に基づいてＰ（ｘ，ｙ）を判定するために使用されることができる。具体的には、（ｘ，ｙ）に近い点におけるＰの計算された値は、より遠隔の点について計算されるＰ値よりも大きい加重を与えられることができる。
【０２０５】
随意のステップ４４４５では、Ｐ（ｘ，ｙ）の予期される誤差を示す、信頼値または区間が計算される。使用される統計方法に応じて、当業者は、そのような信頼値または区間を計算するための標準統計技法を適用することができる。
【０２０６】
方法４４００の上記の説明では、２本の走査線の十字線構成が使用されている。本方法はまた、任意の構成における任意の数の走査線のＰ（ｘ，ｙ）を計算することに適用されるように修正され得ることが、当業者に明確となるであろう。
【０２０７】
１つより多くのパラメータＰが、スペクトルデータＩ％から計算され得る。例えば、強度Ｉ１にパラメータＰ１を示させ、強度Ｉ２にパラメータＰ２を示させる。次いで、２つの２Ｄ画像（ｘ，ｙ，Ｉ１）および（ｘ，ｙ，Ｉ２）を測定するように構成される撮像ユニットと、任意の数の走査線Ｉ％とが、Ｐ１（ｘ，ｙ）およびＰ２（ｘ，ｙ）の外挿値を計算するために使用されることができる。
【０２０８】
可視光画像データの上の（オーバーレイとしての）計算および測定されたパラメータＰのリアルタイム表示を可能にすることが、図４４の方法およびその変形例の利点である。オーバーレイは、内部移動を伴うサンプルさえも測定されることができるように、可視光画像データと同期化される。加えて、外挿は、着目ピークに寄与しない任意の背景放射線がＰの計算において効果的に無視されることができるように、全スペクトルの分析に基づく。
【０２０９】
ステップ４４４０および４４４５を参照して加えられるコメントをさらに例証するために、図４５ａおよび４５ｂは、２Ｄパラメータ判定の推定正確度（信頼値）レベルを概略的に図示する。描かれた線は、走査線を表し、図４５ａは、図２９の走査線構成を有し、図４５ｂは、図２８の代替的走査線構成を有する。走査線の最も近くに位置する点線は、外挿パラメータに対する比較的高い信頼がある、２Ｄ範囲内の線を表す。鎖線は、外挿パラメータに対する低減した信頼がある、２Ｄ範囲内の線を表す。これは、信頼区間を判定するために使用されることができる、１つの測定基準にすぎないことが当業者に明確となるであろう。他の数学的方法が、１本またはそれを上回る走査線の相対場所に基づいて、２Ｄ範囲内の位置（ｘ，ｙ）を信頼値に結び付けるために使用されてもよい。加えて、スペクトル測定の内部一貫性は、信頼値を判定する要因であり得る。例えば、全てのスペクトル測定がほぼ同一である場合、これは、２Ｄ範囲が極めて均質な組成であり、外挿値に対する信頼が高くなるであろうという指標である。対照的に、スペクトル測定が走査線に沿って強い空間的依存性を有する場合、これは、サンプル組成が空間的に不均質であり、外挿値が低い信頼を有し得るという指標であり得る。例えば、スペクトル測定から判定されるようなパラメータの標準偏差は、外挿パラメータ値の信頼値を判定する要因であり得、信頼値は、標準偏差に反比例すると解釈され得る。
【０２１０】
図４６は、本開示の実施形態による、カメラによって収集される１つまたはそれを上回るビデオストリームのそれぞれに行われるビデオ処理動作の例示的概略図である。ある実施形態では、本開示は、対象内の異なるプローブ種から異なる波長の放射線を同時に検出し、各プローブ種から受信される信号を判別するための方法およびシステムを提供する。いくつかの実施形態では、光の複数の励起波長を送達して複数の蛍光レポータを励起させ、それによって、２つまたはそれを上回る区別可能な波長における蛍光を生成するように構成される、光源と、該検出器がリアルタイムで異なる発せられた信号を同時に測定することができるように、レンズを通して受容される光を複数の空間的に分離された検出器上に指向するように構成される、プリズムと、２つまたはそれを上回る区別可能な波長における検出された蛍光に対応する信号を処理して、対象内の蛍光の画像を提供するように構成される、プロセッサとを備える、装置を用いて達成される。いくつかの実施形態では、これは、信号の多重化を伴う。
【０２１１】
プリプロセッサ４６２５のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／またはＣＰＵの固有のプログラム可能な性質は、センサ４６１５およびデータ変換器４６２０を通して取得されるデジタル信号に基づいて達成されることができる、向上した意思決定、実行能力、および計算処理速度を可能にする。プリプロセッサユニット４６２５は、データを処理するために使用される計算アプローチに融通性を導入するとともに、信号処理ツールの形態で先進最適化能力の挿入を可能にする、再構成可能ＦＰＧＡを含有するように設計される。これらのツールは、取得された光学信号を周波数ドメインに変換するためのデジタルフィルタおよび数学アルゴリズムの使用を含む。処理ユニット４６３５の残りの部分への統合は、付加的ＦＰＧＡをマルチコアＣＰＵと組み合わせることによって達成され、本ハードウェアの組み合わせは、画像増進および修復、画像およびデータ圧縮、ウェーブレット変換、ならびに色空間変換等の画像処理能力の拡張を可能にする。加えて、リアルタイムで雑音を低減させながら、取得された画像を鮮明化し、空間的にぼけを除去する、先進モデリングアルゴリズムが、周波数ドメインのＦＦＴ関数を通した２Ｄ画像生成のために実装される。シングルボードユニット４６３５内のＦＰＧＡプロセッサの包含は、処理および表示の遅延を排除し、システムへの通信プロトコルの追加、有線から無線アクセスへの変換、および一連のメディアプラグインデバイス上の拡張した記憶能力を促進する。重要なこととして、これらの構成要素は、処理速度、フレームレート、およびダイナミックレンジをさらに増加させる、（オフライン処理／表示と対比した）カメラシステムパイプラインに内部で組み込まれる。パイプライン統合はさらに、光エンジン電力制御、ならびに利得および露出時間、表示制御、画像配向機能、およびユーザ選好に従った複数のビデオ表示の選択等の他のカメラ制御のための所定の手動設定を含む、使いやすいＧＵＩ制御を可能にする。
【０２１２】
アナログフロントエンド４６２０は、１つまたはそれを上回るセンサ４６１５によって収集されるビデオ信号を処理する。アナログフロントエンド４６２０は、収集されたアナログビデオ信号を増幅し、それらをデジタルビデオストリームに変換する。種々の実施形態では、ＦＰＧＡの高速は、ビデオデータの種々のチャネルを介して捕捉されるピクセルが同一の捕捉時間に対応するように、同期動作を可能にする。デジタル変換後、ビデオストリームは、プリプロセッサユニット４６２５に指向される。プリプロセッサユニット４６２５は、例えば、有限インパルス応答（ＦＩＲ）および／または無限インパルス応答（ＩＩＲ）デジタルフィルタ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ならびに／もしくは離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、ならびに他の前処理要素を使用して、信号を修正するように構成される、１つまたはそれを上回るＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、および／またはＣＰＵを備える。前処理後、デジタルビデオ信号はさらに、ビデオ画像処理を行うように構成されるデオ画像処理室４６４０の一部としてのＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、および／またはＣＰＵ（シングルボードユニット４６３５）によって修正される。ある実施形態では、ビデオ信号は、前処理および／または画像処理動作に先立って、もしくはその後のいずれかで、多重化および／または逆多重化される。シングルボードユニット４６３５によって行われるビデオ画像処理動作の実施例は、スケーリング、インターレーシング、彩度再サンプリング、アルファブレンド混合、色平面シークエンシング、フレームバッファリング、ガンマ補正、試験パターン生成、２ＤメディアＦＩＲフィルタリング、色空間変換、制御同期化、フレーム読取、画像増進および修復、画像およびデータ圧縮、ウェーブレット変換、ならびに色空間変換を含む。ある実施形態では、処理されたビデオ信号が、モニタ４６４５上に直接表示され、および／または記憶媒体４６５０（例えば、ネットワーク記憶デバイス、物理的または論理的記憶ボリューム、クラウドコンピュータデバイス等）に、例えば、データベース４６５５に記憶される。いくつかの実施形態では、処理されたビデオ信号のうちの２つまたはそれを上回るものは、表示するために多重化される。ある実施形態では、広スペクトルビデオ信号（すなわち、励起光以外の全ての光を含む、フィルタにかけられていないビデオ、またはフィルタにかけられたビデオ）が、フィルタにかけられた蛍光ビデオ信号のうちの１つまたはそれを上回るものと多重化される。さらなる実施形態では、ビデオ信号は、多重化されて、または個別にのいずれかで、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、および／またはＣＰＵ等の後処理分析ユニット４６６０による、さらなる後処理分析を受ける。後処理分析ユニットは、エッジ検出、自動デコンボリューション、蛍光レポータ流追跡、ならびに視覚化のために複数の画像ピクセルのそれぞれと関連付けられる組織型および不均質性を解明するための空間テクスチャベースの分類子を含むが、それらに限定されない、種々の分析動作をビデオストリームに行うように構成される。種々の実施形態では、前処理、画像処理、および後処理動作のうちの１つまたはそれを上回るものが、個々のＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、および／またはＣＰＵに行われる。いくつかの実施形態では、処理ユニットの間の区別は、象徴的に過ぎず、動作は、同一のデバイス上で行われる。ある実施形態では、本例示的説明で行われる種々の動作は、本明細書に説明されるものと異なる処理の段階にあると見なされるか、または実際にそこで行われる。いくつかの実施形態では、ビデオ信号のそれぞれは、処理動作のための個々のＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、および／またはＣＰＵを含む、離散ハードウェア要素上で処理される（例えば、フィルタリング、フーリエ変換、インターレーシング、ガンマ補正、および圧縮はそれぞれ、離散デバイス上で扱われる）。他の実施形態では、複数の処理動作が、単一のデバイスによって行われ、単一のビデオチャネルの分析に限定される場合もあり、されない場合もある。
【０２１３】
収集されるマルチチャネルビデオデータは、用途の対象の高度に精密な視覚化を抽出する一意の有用な方法を表す。各蛍光スペクトルから視覚情報を組み合わせることによって、背景光および他の不要なデータの効果を劇的に低減させることが可能である。一実施形態では、２つまたはそれを上回るビデオ信号は、Ｓ１およびＳ２として表される。Ｐ１およびＰ２を波長依存性蛍光放射線にさせ、Ｂを背景発光にさせる。背景発光が実質的に波長依存性であるため、収集された信号Ｓ１は、Ｐ１＋Ｂにほぼ等しく、信号Ｓ２は、およそＰ２＋Ｂである。線形動作を信号に行うことによって、背景発光Ｂは、実質的に背景発光Ｓ３を含まない信号が表示されることができるように、排除されることができる。さらなる実施形態では、種々の波長における、より多くの信号が、背景発光除去を向上させる。他の実施形態では、種々の蛍光種が対象に投与され、種は、対象内のある組織型（例えば、癌組織、神経組織等）によって、より容易に吸収される。本情報に基づいて、後処理分析ユニットは、組織型を視覚的に判別し、表示されている組織型を強調する視覚化を提供することを可能にされる。
【０２１４】
（図形的増進）
一実施形態では、組織型Ｔ１（例えば、正常組織または特定の型）および癌組織Ｃが、波長Ｗ１の光の放射を提供する蛍光種Ｆ１を吸収する。波長Ｗ２を伴う第２の種Ｆ２は、組織型Ｔ２および癌組織Ｃによって容易に吸収される。癌組織Ｃのみが波長Ｗ１およびＷ２の蛍光を提示するであろうため、Ｗ１およびＷ２のみの蛍光を呈する組織は、後処理分析ユニットによって表示から省略されてもよく、癌組織Ｃのみの視覚化を提供する。これは、２項演算Ｗ１  ＡＮＤ  Ｗ２にほぼ類似する。別の実施形態では、蛍光種Ｆ１およびＦ２は、それぞれ、標的組織Ｔ１およびＴ２のみによって独立して吸収される。同様に、（所望の組織視覚化に対応する）適切な組織吸収性質を伴う種々の蛍光種、および種々の類似２項演算、またはそれらの組み合わせ（ＡＮＤ、ＮＯＴ、ＯＲ、ＸＯＲ等）の使用が、蛍光種の対応する組織吸収性質に基づいて、増進した組織視覚化および分析を提供する。いくつかの実施形態では、２つ、３つ、またはそれを上回る蛍光種の組み合わせが、組織吸収性質のより複雑な組み合わせ（例えば、Ｔ１  ＡＮＤ  Ｔ２  ＮＯＴ  Ｔ３等）を可能にする。さらなる実施形態では、着目組織型のそれぞれは、一意の蛍光種によって吸収される。一実施形態では、神経組織Ｔ１および結節組織Ｔ２が、それぞれ、２つの明確に異なる蛍光種Ｆ１およびＦ２を吸収する。本明細書に説明されるマルチチャネル装置の実施形態は、別個のビデオチャネルの中の種Ｆ１およびＦ２のそれぞれの検出を促進する。したがって、第１のチャネルＣ１は、神経組織Ｔ１と関連付けられる蛍光発光を表し、第２のチャネルＣ２は、結節組織Ｔ２と関連付けられる蛍光発光を表す。さらなる実施形態では、後処理分析ユニットは、神経組織Ｔ１と関連付けられる特定の色または視覚テクスチャ（例えば、赤色）と、結節組織Ｔ２と関連付けられる第２の色または視覚テクスチャ（例えば、青色）とを伴う着目領域の視覚表現を増進し、施術者がリアルタイムで対応する組織型を容易かつ効率的に識別することを可能にする。そのような増進した視覚化は、施術者が、望ましくない組織（例えば、神経組織）の偶発的除去を回避しながら、所望の組織（例えば、結節組織）のみをより精密に除去することを促進する。本開示の種々の実施形態では、種々の蛍光種の組織吸収性質を活用することは、後処理分析ユニットが、例えば、異なる色または視覚テクスチャを使用して、複数の組織型を明確かつ効率的に視覚的に判別する（例えば、神経組織を赤色で、結節組織を青色で表示する）、画像増進動作を行うことを可能にする。
【０２１５】
（医療画像データレポジトリ）
医療画像データレポジトリ４６６５（例えば、Ｎａｎｏｍｅｄデータベース）は、処理の種々の段階でビデオ信号のうちの１つまたはそれを上回るものを使用して（例えば、処理されていないビデオ信号、前処理されたビデオ信号、画像処理されたビデオ信号、および／または多重化されたビデオ信号を使用して）着目領域上でデータベース支援分析を提供するように構成される、コンピュータまたは他の電子デバイスである。データベース支援分析に使用されるビデオ信号は、行われている本開示の用途に応じて変動し得る。ある実施形態では、適切なビデオ信号の分析が、医療画像データレポジトリ４６６５によって直接行われる。他の実施形態では、分析が、後処理分析ユニット４６６０によって行われ、医療画像データレポジトリ４６６５の中の情報が、必要に応じて、読み出され、および／または要求される。医療画像データレポジトリ４６６５は、いくつかの実施形態ではリアルタイムで、動作または検査を行う施術者に用途の対象についての大量の情報という利益を提供し、例えば、有利な術中実装を可能にする。医療画像データレポジトリ４６６５は、標的組織型の増進した色区別、外科的ガイドライン、客観的に正常な組織形成からの偏差の規模等の有用な情報を用いて、モニタ４６４５上に表示されるビデオを増強するように構成される。人工知能方法を使用することによって、医療画像データレポジトリ４６６５は、ビデオストリームの対象を識別し、表示するためにビデオストリームの対象に関係付けられる情報を読み出し、有用な情報を用いてビデオストリームを増強することを可能にされる。いくつかの実施形態では、医療画像データレポジトリ４６６５は、ビデオストリームの対象に感知およびバイオメトリック分析を行うように構成される。
【０２１６】
さらなる実施形態では、特定の研究、動作、検査、または分析の一部として収集されるデータのそれぞれは、一意の識別子でタグ付けされ、注釈を付けられる。これらのデータは、光学的駆動型または光学ＰＥＴ駆動型癌ナノ医療研究のためのデータベースの構築および拡張で使用される。データベースコンテンツは、テキスト（すなわち、粒子型／組成、リガンド、動物モデル、注入物の用量／体積）、光学／ＰＥＴ撮像パラメータ（すなわち、最大ピクセル強度、％ＩＤ／ｇ）、カメラ性能パラメータ（すなわち、利得、露出時間）、節点蛍光スペクトルシグネチャ（信号分布）、組織学（腫瘍量）、または他の特徴ベースの文字列もしくは２進数を含むことができる。より広範囲のデータベースが開発されると、データクエリの最適化（すなわち、具体的タイプのデータ読み出し）が、ＯＤＢＣ（オープンデータベースコネクティビティ）アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）を使用して行われる。医療画像データレポジトリ４６６５上のクエリの処理は、コプロセッサボード上にＦＰＧＡを含むことによって加速させられる。拡張現実ツールインターフェースが、リアルタイム比較のためのコンピュータが生成した人工知能ベースの感知およびバイオメトリクス、または着目領域もしくは着目対象についての情報を提供するように、データベースと統合される。
【０２１７】
加えて、動物およびヒト研究の両方における向上した後処理ならびにスペクトルおよび画像視覚化のためのいくつかのツールが提供される。後処理撮像ユニット４６６０は、各取得された光学スペクトルの自動デコンボリューション、蛍光粒子レポータ流追跡、ならびに視覚化のために複数の画像ピクセルのそれぞれと関連付けられる組織型および不均質性を解明するための空間テクスチャベースの分類子という計算集中的なタスクのために活用される。１つまたはそれを上回る粒子プローブ（すなわち、多重化）を使用する組織内の粒子流の追跡が、所与の着目領域中の取得された光学信号の時空間分布をマップするように、後処理運動追跡アルゴリズムを用いて行われる。本情報はさらに、疾患の病期分類のために、および粒子分布の不均質性を査定するために、空間テクスチャベースの分類子を使用して分析される。
【０２１８】
いくつかの実施形態では、図形的に増強するステップは、付加的データを１つまたはそれを上回るビデオストリームもしくはそれらの任意の多重化された組み合わせの上に重ね合わせるステップ（例えば、特定のビデオストリームおよび１つまたはそれを上回るビデオストリームの対象に関係付けられる、Ｎａｎｏｍｅｄデータベースから読み出される、医療テキストを含む複合ビデオストリームを図形的にレンダリングするステップ）を含む。ある実施形態では、１つより多くの付加的データが、ビデオストリーム上に重ね合わせられ、モニタ上に表示される。モニタは、従来の画面、ならびにウェアラブルディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、および／または他の携帯用ディスプレイを含んでもよい。いくつかの実施形態では、付加的データは、施術者によって行われている動作（例えば、手術における切断ガイド、重要組織または組織障壁の強調表示等）を支援する。種々の実施形態では、付加的データは、テキスト（すなわち、粒子型／組成、リガンド、動物モデル、注入物の用量／体積等）、光学／ＰＥＴ撮像パラメータ（すなわち、最大ピクセル強度、％ＩＤ／ｇ等）、カメラ性能パラメータ（すなわち、利得、露出時間等）、節点蛍光スペクトルシグネチャ（例えば、信号分布等）、および組織学（例えば、腫瘍量等）のうちのいずれか１つを含むことができる。
【０２１９】
図４７は、マルチチャネルビデオストリームのピクセルベースの波長分析の実施例である。投与される蛍光種に対応する波長のみを表示するようにフィルタにかけられるビデオ信号が、ピクセル毎に検査される。ビデオ捕捉デバイスの同期性により、ピクセル４７０６は、画像４７０２ａ、４７０２ｂ、４７０２ｃ、４７０２ｄ、４７０２ｅ（集合的に、４７０２）の中で表される蛍光波長のそれぞれにおいて、正確な２Ｄ空間位置を表す。スペクトルシグネチャプロット４７０４は、各波長におけるスペクトル強度を概算する。いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回る画像４７０２のそれぞれは、表示デバイス上に「スタック」で表示され、施術者は、それらを所望に応じて切り替えることを可能にされる。
【０２２０】
（マルチスペクトルデコンボリューション）
ある実施形態では、蛍光種は、非標的組織および流体への蛍光剤の漏出、ならびに信号変化の非線形性によって引き起こされる、観察可能な「光透通」効果を生じる。加えて、種々の組織は、異なる吸収および緩和機構を呈し、結果として、蛍光マーカ濃度と視覚信号との間の関係は、組織型の間で異なる。蛍光マーカ加重視覚信号を使用して、ピクセル毎にコントラスト増進を分析することは、組織不均質性のより良好な理解を与え、得られる信号強度が、組織を通した蛍光剤の用量を追跡するために使用されることができ、各ピクセルの濃度時間曲線が計算されることができる。追跡は、増加した増進の存在が増加した侵攻性の領域を示し得る、腫瘍の一次査定を提供し、腫瘍の病期分類の精度の向上、腫瘍再発の検出の向上、および治療への応答を監視ならびに予測する能力の増進を可能にする。さらなる実施形態では、単位時間あたりの所与の領域を通過する血液の量は、血流速度として定義される。濃度時間曲線と蛍光緩和速度との間の線形関係と、陽子密度が蛍光剤の取込によって変化させられないこととを仮定して、蛍光剤の存在は、各時間に緩和速度を低減させ、緩和速度および蛍光剤濃度の線形関数としてピクセル強度から概算される。さらに、注入後の蛍光剤濃度の時間的変動は、特定の瞬間におけるピクセルの注入後強度および平均注入前基準信号強度を比較することによって推定される。例えば、所与の着目ピクセルＣｐｏｉ（ｔ）を通した蛍光剤の通過は、以下のように、残余関数Ｒ（ｔ）を用いた動脈入力関数（ＡＩＦ）Ｃａ（ｔ）のコンボリューションとして表されることができる。
【数１】
2019069267.tif 000003
式中、Ｃｐｏｉ（ｔ）は、時間の関数としての組織中の測定された濃度であり、Ｃａ（ｔ）は、時間の関数としての動脈中の蛍光剤濃度であり、Ｒ（ｔ）は、時間ｔにおいて血管系内に依然として存在する蛍光剤の量であり、ａは、蛍光緩和能である。
【０２２１】
各撮像ピクセルに関して、組織濃度時間曲線は、例えば、残余関数を計算するように、ＡＩＦとともにノンパラメトリック単一値分解（ＳＶＤ）方法を使用して、デコンボリューションされる。デコンボリューションは、血流速度の代数的再形成のＳＶＤによって達成され、着目領域中の組織密度を計算して積分することによって、分析された組織領域中の血液量と比較される。そのような分析は、ピクセル毎にパラメトリックマップの作成を可能にし、本開示の種々の実施形態によって可能にされる、増加した信号対雑音比によって支援される。多重化蛍光撮像検出研究に関して、アルゴリズムはさらに、異なる波長におけるスペクトル出力をデコンボリューションするように修正される。
【０２２２】
図４８は、ビデオ画像処理シーケンスのブロック図である。ＩＴＵ６５６ビデオは、例えば、スケーラ、色平面シーケンサ、２Ｄ  ＦＩＲ／メジアンフィルタ、デインターレーサ、フレームバッファ、色空間変換器、彩度リサンプラ、ガンマ補正、制御同期装置、アルファブレンディングミキサ、試験パターン発生器、およびフレームリーダを含む、種々の画像処理動作を使用して処理される。次いで、処理されたＩＴＵ６５６は、表示デバイス、記憶デバイス、および／または付加的処理要素に指向される。
【０２２３】
いくつかの実施形態では、本方法は、ステップ４９０５、４９１０、４９１５、および４９２０において図４９で描写されるように動作してもよい。
【０２２４】
いくつかの実施形態では、本システムは、図５０で描写される通りである。５００５の中の光源は、光の複数の励起波長を送達して複数の蛍光レポータを励起させ、それによって、２つまたはそれを上回る区別可能な波長における蛍光を生成するように構成される。プリズム（５０１０）は、該検出器がリアルタイムで異なる発せられた信号を同時に受信することができるように、レンズを通して受容される光を複数の空間的に分離された検出器上に指向するように構成される。２つまたはそれを上回る区別可能な波長における検出された蛍光に対応する信号を処理するように構成される、プロセッサ（５０１５）は、対象内の蛍光の画像を提供する。
【０２２５】
（コンピューティング環境）
図５１は、本明細書に説明されるように、サンプルの粒子に対応する分光分析データの分析のための方法およびシステムで使用するための例証的ネットワーク環境５１００を示す。概要では、ここで図５１を参照して、例示的クラウドコンピューティング環境５１００のブロック図が示され、説明される。クラウドコンピューティング環境５１００は、１つまたはそれを上回るリソースプロバイダ５１０２ａ、５１０２ｂ、５１０２ｃ（集合的に、５１０２）を含んでもよい。各リソースプロバイダ５１０２は、コンピューティングリソースを含んでもよい。いくつかの実装では、コンピューティングリソースは、データを処理するために使用される任意のハードウェアおよび／またはソフトウェアを含んでもよい。例えば、コンピューティングリソースは、アルゴリズム、コンピュータプログラム、および／またはコンピュータアプリケーションを実行することが可能なハードウェアならびに／もしくはソフトウェアを含んでもよい。いくつかの実装では、例示的コンピューティングリソースは、記憶および読み出し能力を伴うアプリケーションサーバならびに／もしくはデータベースを含んでもよい。各リソースプロバイダ５１０２は、クラウドコンピューティング環境５１００内の任意の他のリソースプロバイダ５１０２に接続されてもよい。いくつかの実装では、リソースプロバイダ５１０２は、コンピュータネットワーク５１０８を経由して接続されてもよい。各リソースプロバイダ５１０２は、コンピュータネットワーク５１０８を経由して１つまたはそれを上回るコンピュータデバイス５１０４ａ、５１０４ｂ、５１０４ｃ（集合的に、５１０４）に接続されてもよい。
【０２２６】
クラウドコンピューティング環境５１００は、リソースマネージャ５１０６を含んでもよい。リソースマネージャ５１０６は、コンピュータネットワーク５１０８を経由してリソースプロバイダ５１０２およびコンピュータデバイス５１０４に接続されてもよい。いくつかの実装では、リソースマネージャ５１０６は、１つまたはそれを上回るリソースプロバイダ５１０２による、１つまたはそれを上回るコンピュータデバイス５１０４へのコンピューティングリソースの提供を促進してもよい。リソースマネージャ５１０６は、特定のコンピュータデバイス５１０４からコンピューティングリソースの要求を受信してもよい。リソースマネージャ５１０６は、コンピュータデバイス５１０４によって要求されるコンピューティングリソースを提供することが可能な１つまたはそれを上回るリソースプロバイダ５１０２を識別してもよい。リソースマネージャ５１０６は、コンピューティングリソースに提供するリソースプロバイダ５１０２を選択してもよい。リソースマネージャ５１０６は、リソースプロバイダ５１０２と特定のコンピュータデバイス５１０４との間の接続を促進してもよい。いくつかの実装では、リソースマネージャ５１０６は、特定のリソースプロバイダ５１０２と特定のコンピュータデバイス５１０４との間の接続を確立してもよい。いくつかの実装では、リソースマネージャ５１０６は、要求されたコンピューティングリソースを伴う特定のリソースプロバイダ５１０２に特定のコンピュータデバイス５１０４をリダイレクトしてもよい。
【０２２７】
図５２は、本開示で説明される方法およびシステムで使用されることができる、コンピュータデバイス５２００およびモバイルコンピュータデバイス５２５０の実施例を示す。コンピュータデバイス５２００は、ラップトップ、デスクトップ、ワークステーション、携帯情報端末、サーバ、ブレードサーバ、メインフレーム、および他の適切なコンピュータ等の種々の形態のデジタルコンピュータを表すことを目的としている。モバイルコンピュータデバイス５２５０は、携帯情報端末、携帯電話、スマートフォン、および他の類似コンピュータデバイス等の種々の形態のモバイルデバイスを表すことを目的としている。ここで示される構成要素、それらの接続および関係、およびそれらの機能は、実施例であるように意図されているにすぎず、限定的となるように意図されていない。
【０２２８】
コンピュータデバイス５２００は、プロセッサ５２０２と、メモリ５２０４と、記憶デバイス５２０６と、メモリ５２０４および複数の高速拡張ポート５２１０に接続する高速インターフェース５２０８と、低速拡張ポート９１４および記憶デバイス５２０６に接続する低速インターフェース５２１２とを含む。プロセッサ５２０２、メモリ５２０４、記憶デバイス５２０６、高速インターフェース５２０８、高速拡張ポート５２１０、および低速インターフェース５２１２のそれぞれは、種々のバスを使用して相互接続されてもよく、共通マザーボード上に、または適宜他の様式で搭載されてもよい。プロセッサ５２０２は、高速インターフェース５２０８に連結されたディスプレイ９１６等の外部入出力デバイス上のＧＵＩのためにグラフィカル情報を表示するように、メモリ５２０４の中に、または記憶デバイス５２０６上に記憶された命令を含む、コンピュータデバイス５２００内で実行するための命令を処理することができる。他の実装では、複数のメモリおよびタイプのメモリとともに、複数のプロセッサおよび／または複数のバスが適宜使用されてもよい。また、複数のコンピュータデバイスが接続されてもよく、各デバイスは、（例えば、サーババンク、ブレードサーバ群、またはマルチプロセッサシステムとして）必要な動作の部分を提供する。
【０２２９】
メモリ５２０４は、コンピュータデバイス５２００内に情報を記憶する。いくつかの実装では、メモリ５２０４は、１つまたは複数の揮発性メモリユニットである。いくつかの実装では、メモリ５２０４は、１つまたは複数の不揮発性メモリユニットである。メモリ５２０４はまた、磁気または光ディスク等の別の形態のコンピュータ可読媒体であってもよい。
【０２３０】
記憶デバイス５２０６は、コンピュータデバイス５２００用の大容量記憶装置を提供することが可能である。いくつかの実装では、記憶デバイス５２０６は、フロッピー（登録商標）ディスクデバイス、ハードディスクデバイス、光ディスクデバイス、またはテープデバイス、フラッシュメモリもしくは他の類似ソリッドステートメモリデバイス、または記憶領域ネットワークもしくは他の構成にデバイスを含むデバイスのアレイ等のコンピュータ可読媒体であってもよいか、またはそれを含有してもよい。命令は、情報キャリアに記憶されることができる。命令は、１つまたはそれを上回る処理デバイス（例えば、プロセッサ５２０２）によって実行されたとき、本明細書に説明されるもの等の１つまたはそれを上回る方法を行う。命令はまた、コンピュータまたは機械可読媒体（例えば、メモリ５２０４、記憶デバイス５２０６、またはプロセッサ５２０２上のメモリ）等の１つまたはそれを上回る記憶デバイスによって記憶されることもできる。
【０２３１】
高速インターフェース５２０８が、コンピュータデバイス５２００の帯域幅集中動作を管理する一方で、低速インターフェース５２１２は、より低帯域幅集中動作を管理する。そのような機能の割付は、実施例にすぎない。いくつかの実装では、高速インターフェース５２０８は、メモリ５２０４、（例えば、グラフィックスプロセッサまたはアクセラレータを通して）ディスプレイ５２１６、および種々の拡張カード（図示せず）を受け入れ得る高速拡張ポート５２１０に連結される。本実装では、低速インターフェース５２１２は、記憶デバイス５２０６および低速拡張ポート５２１４に連結される。種々の通信ポート（例えば、ＵＳＢ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、無線Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））を含み得る、低速拡張ポート５２１４は、キーボード、ポインティングデバイス、スキャナ、または、例えば、ネットワークアダプタを通したスイッチまたはルータ等のネットワーキングデバイス等の１つまたはそれを上回る入出力デバイスに連結されてもよい。
【０２３２】
コンピュータデバイス５２００は、図に示されるように、いくつかの異なる形態で実装されてもよい。例えば、標準サーバ５２２０として、またはそのようなサーバ群の中で複数回実装されてもよい。加えて、それは、ラップトップコンピュータ５２２２等のパーソナルコンピュータで実装されてもよい。それはまた、ラックサーバシステム５２２４の一部として実装されてもよい。代替として、コンピュータデバイス５２００からの構成要素は、モバイルコンピュータデバイス５２５０等のモバイルデバイス（図示せず）の中の他の構成要素と組み合わせられてもよい。そのようなデバイスのそれぞれは、コンピュータデバイス５２００およびモバイルコンピュータデバイス５２５０のうちの１つまたはそれを上回るものを含有してもよく、システム全体が、相互に通信する複数のコンピュータデバイスで構成されてもよい。
【０２３３】
モバイルコンピュータデバイス５２５０は、いくつかある構成要素の中でも特に、プロセッサ５２５２と、メモリ５２６４と、ディスプレイ５２５４等の入出力デバイスと、通信インターフェース５２６６と、送受信機５２６８とを含む。モバイルコンピュータデバイス５２５０はまた、付加的な記憶装置を提供するように、マイクロドライブまたは他のデバイス等の記憶デバイスを提供されてもよい。プロセッサ５２５２、メモリ５２６４、ディスプレイ５２５４、通信インターフェース５２６６、および送受信機５２６８のそれぞれは、種々のバスを使用して相互接続され、構成要素のうちのいくつかは、共通マザーボード上に、または適宜他の様式で搭載されてもよい。
【０２３４】
プロセッサ５２５２は、メモリ５２５６４に記憶された命令を含む、命令をモバイルコンピュータデバイス５２５０内で実行することができる。プロセッサ５２５２は、別個かつ複数のアナログおよびデジタルプロセッサを含む、チップのチップセットとして実装されてもよい。プロセッサ５２５５２は、例えば、ユーザインターフェースの制御、モバイルコンピュータデバイス５２５０によって実行されるアプリケーション、およびモバイルコンピュータデバイス５２５０による無線通信等のモバイルコンピュータデバイス５２５０の他の構成要素の協調を提供してもよい。
【０２３５】
プロセッサ５２５２は、制御インターフェース５２５８およびディスプレイ５２５４に連結されたディスプレイインターフェース５２５６を通して、ユーザと通信してもよい。ディスプレイ５２５４は、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ）ディスプレイ、またはＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ、もしくは他の適切なディスプレイ技術であってもよい。ディスプレイインターフェース５２５６は、グラフィカルおよび他の情報をユーザに提示するようにディスプレイ５２５４を駆動するための適切な回路を備えてもよい。制御インターフェース５２５８は、ユーザからコマンドを受信し、それらをプロセッサ５２５２に提出するために変換してもよい。加えて、外部インターフェース５２６２が、他のデバイスとのモバイルコンピュータデバイス５２５０の近距離通信を可能にするよう、プロセッサ５２５２との通信を提供してもよい。外部インターフェース５２６２は、例えば、いくつかの実装では有線通信、または他の実装では無線通信を提供してもよく、複数のインターフェースも使用されてもよい。
【０２３６】
メモリ５２６４は、モバイルコンピュータデバイス５２５０内に情報を記憶する。メモリ５２６４は、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体、１つまたは複数の揮発性メモリユニット、もしくは１つまたは複数の不揮発性メモリユニットのうちの１つまたはそれを上回るものとして実装されることができる。拡張メモリ５２７４もまた、提供され、例えば、ＳＩＭＭ（シングルインラインメモリモジュール）カードインターフェースを含み得る、拡張インターフェース５２７２を通してモバイルコンピュータデバイス５２５０に接続されてもよい。拡張メモリ５２７４は、モバイルコンピュータデバイス５２５０用の余分な記憶空間を提供してもよく、またはモバイルコンピュータデバイス５２５０用のアプリケーションまたは他の情報も記憶してもよい。具体的には、拡張メモリ５２７４は、上記で説明されるプロセスを実行または補完する命令を含んでもよく、かつ安全な情報も含んでもよい。したがって、例えば、拡張メモリ５２７４は、モバイルコンピュータデバイス５２５０用のセキュリティモジュールとして提供されてもよく、かつモバイルコンピュータデバイス５２５０の安全な使用を可能にする命令でプログラムされてもよい。加えて、ハッキング不可能な様式でＳＩＭＭカード上に識別情報を置くこと等の付加的な情報とともに、安全なアプリケーションがＳＩＭＭカードを介して提供されてもよい。
【０２３７】
メモリは、例えば、以下で議論されるようなフラッシュメモリおよび／またはＮＶＲＡＭメモリ（不揮発性ランダムアクセスメモリ）を含んでもよい。いくつかの実装では、命令は、情報キャリアに記憶され、１つまたはそれを上回る処理デバイス（例えば、プロセッサ５２５２）によって実行されたとき、上記で説明されるもの等の１つまたはそれを上回る方法を行う。命令はまた、１つまたはそれを上回るコンピュータまたは機械可読媒体（例えば、メモリ５２６４、拡張メモリ５２７４、またはプロセッサ５２５２上のメモリ）等の１つまたはそれを上回る記憶デバイスによって記憶されてもよい。いくつかの実装では、命令は、例えば、送受信機５２６８または外部インターフェース５２６２を経由して、伝搬信号の中で受信されることができる。
【０２３８】
モバイルコンピュータデバイス５２５０は、必要な場合にデジタル信号処理回路を含み得る、通信インターフェース５２６６を通して無線で通信してもよい。通信インターフェース５２６６は、とりわけ、ＧＳＭ（登録商標）音声電話（グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション）、ＳＭＳ（ショートメッセージサービス）、ＥＭＳ（拡張メッセージングサービス）、またはＭＭＳメッセージング（マルチメディアメッセージングサービス）、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）、ＰＤＣ（パーソナルデジタルセルラー）、ＷＣＤＭＡ（登録商標）（広帯域符号分割多重アクセス）、ＣＤＭＡ２０００、またはＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）等の種々のモードまたはプロトコルの下で通信を提供してもよい。そのような通信は、例えば、高周波を使用して、送受信機５２６８を通して起こってもよい。加えて、短距離通信が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−ＦｉＴＭ、または他の送受信機（図示せず）等を使用して起こってもよい。加えて、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機モジュール５２７０が、モバイルコンピュータデバイス５２２５０上で作動するアプリケーションによって適宜使用され得る、付加的なナビゲーションおよび場所関連無線データをモバイルコンピュータデバイス５２５０に提供してもよい。
【０２３９】
モバイルコンピュータデバイス５２５０はまた、ユーザから口頭の情報を受信し、それを使用可能なデジタル情報に変換し得る、音声コーデック５２６０を使用して、聞こえるように通信してもよい。音声コーデック５２６０は、同様に、例えば、モバイルコンピュータデバイス５２２５０のハンドセットの中で、スピーカ等を通してユーザのための可聴音を生成してもよい。そのような音は、音声電話からの音を含んでもよく、録音された音（例えば、音声メッセージ、音楽ファイル等）を含んでもよく、また、モバイルコンピュータデバイス５２５０上で動作するアプリケーションによって生成される音を含んでもよい。
【０２４０】
モバイルコンピュータデバイス５２５０は、図に示されるように、いくつかの異なる形態で実装されてもよい。例えば、それは、携帯電話５２８０として実装されてもよい。それはまた、スマートフォン５２８２、携帯情報端末、または他の類似モバイルデバイスの一部として実装されてもよい。
【０２４１】
本明細書に説明されるシステムおよび技法の種々の実装は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および／またはそれらの組み合わせで実装されることができる。これらの種々の実装は、記憶システム、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスからデータならびに命令を受信し、そこにデータおよび命令を伝送するように連結される、専用または汎用であり得る、少なくとも１つのプログラマブルプロセッサを含む、プログラマブルシステム上で実行可能および／または解釈可能である１つまたはそれを上回るコンピュータプログラムにおける実装を含むことができる。
【０２４２】
これらのコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られている）は、プログラマブルプロセッサ用の機械命令を含み、高次プロシージャおよび／またはオブジェクト指向プログラミング言語で、ならびに／もしくはアセンブリ／機械言語で実装されることができる。本明細書で使用されるように、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体という用語は、機械可読信号として機械命令を受信する機械可読媒体を含む、機械命令および／またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意のコンピュータプログラム製品、装置、ならびに／もしくはデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ））を指す。機械可読信号という用語は、機械命令および／またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意の信号を指す。
【０２４３】
ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書で説明されるシステムおよび技法は、ユーザに情報を表示するための表示デバイス（例えば、ＣＲＴ（陰極線管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ）と、それによってユーザが入力をコンピュータに提供することができるキーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウスまたはトラックボール）とを有する、コンピュータ上で実装されることができる。他の種類のデバイスも、ユーザとの相互作用を提供するために使用されることができ、例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック）であり得、ユーザからの入力は、音響、発話、または触覚入力を含む、任意の形態で受信されることができる。
【０２４４】
本明細書で説明されるシステムおよび技法は、（例えば、データサーバとしての）バックエンド構成要素を含む、またはミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバ）を含む、もしくはフロントエンド構成要素（例えば、グラフィカルユーザインターフェースを有するクライアントコンピュータ、またはそれを通してユーザが本明細書で説明されるシステムおよび技法の実施形態と相互作用することができるウェブブラウザ）を含む、もしくはそのようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステムで実装されることができる。本システムの構成要素は、任意の形態または媒体のデジタルデータ通信（例えば、通信ネットワーク）によって相互接続されることができる。通信ネットワークの実施例は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、およびインターネットを含む。
【０２４５】
コンピュータシステムは、クライアントおよびサーバを含むことができる。クライアントおよびサーバは、概して、相互から遠隔にあり、典型的には、通信ネットワークを通して相互作用する。クライアントおよびサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で作動し、相互にクライアント・サーバ関係を有する、コンピュータプログラムによって生じる。
【０２４６】
本明細書で説明されるシステムおよび技法の種々の実装は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および／またはそれらの組み合わせで実現されることができる。これらの種々の実装は、専用または汎用であり、記憶システム、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスからデータおよび命令を受信し、かつそこへデータおよび命令を伝送するように連結され得る、少なくとも１つのプログラマブルプロセッサを含む、プログラマブルシステム上で実行可能および／または解釈可能である１つまたはそれを上回るコンピュータプログラムでの実装を含むことができる。
【０２４７】
これらのコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られている）は、プログラマブルプロセッサ用の機械命令を含み、高次プロシージャおよび／またはオブジェクト指向プログラミング言語で、ならびに／もしくはアセンブリ／機械言語で実装されることができる。本明細書で使用されるように、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体という用語は、機械可読信号として機械命令を受信する機械可読媒体を含む、機械命令および／またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意のコンピュータプログラム製品、装置、および／またはデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ））を指す。機械可読信号という用語は、機械命令および／またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意の信号を指す。
【０２４８】
ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書で説明されるシステムおよび技法は、ユーザに情報を表示するための表示デバイス（例えば、ＣＲＴ（陰極線管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ）と、それによってユーザが入力をコンピュータに提供することができるキーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウスまたはトラックボール）とを有する、コンピュータ上で実装されることができる。他の種類のデバイスも、ユーザとの相互作用を提供するために使用されることができ、例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック）であり得、ユーザからの入力は、音響、発話、または触覚入力を含む、任意の形態で受信されることができる。
【０２４９】
本明細書で説明されるシステムおよび技法は、（例えば、データサーバとしての）バックエンド構成要素を含む、またはミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバ）を含む、もしくはフロントエンド構成要素（例えば、グラフィカルユーザインターフェースを有するクライアントコンピュータ、またはそれを通してユーザが本明細書で説明されるシステムおよび技法の実施形態と相互作用することができるウェブブラウザ）を含む、もしくはそのようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステムで実装されることができる。本システムの構成要素は、任意の形態または媒体のデジタルデータ通信（例えば、通信ネットワーク）によって相互接続されることができる。通信ネットワークの実施例は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、およびインターネットを含む。
【０２５０】
コンピュータシステムは、クライアントおよびサーバを含むことができる。クライアントおよびサーバは、概して、相互から遠隔にあり、典型的には、通信ネットワークを通して相互作用する。クライアントおよびサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で作動し、相互にクライアント・サーバ関係を有する、コンピュータプログラムによって生じる。
【０２５１】
（均等物）
本発明は、具体的な好ましい実施形態を参照して、具体的に示され、説明されているが、添付の請求項によって定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細の種々の変更がその中で行われ得ることが、当業者によって理解されるべきである。
【図１】
2019069267.tif 000004
【図２】
2019069267.tif 000005
【図３】
2019069267.tif 000006
【図４−１】
2019069267.tif 000007
【図４−２】
2019069267.tif 000008
【図５Ａ】
2019069267.tif 000009
【図５Ｂ】
2019069267.tif 000010
【図５Ｃ】
2019069267.tif 000011
【図５Ｄ】
2019069267.tif 000012
【図５Ｅ】
2019069267.tif 000013
【図６】
2019069267.tif 000014
【図７】
2019069267.tif 000015
【図８】
2019069267.tif 000016
【図９】
2019069267.tif 000017
【図１０】
2019069267.tif 000018
【図１１】
2019069267.tif 000019
【図１２】
2019069267.tif 000020
【図１３】
2019069267.tif 000021
【図１４】
2019069267.tif 000022
【図１５Ａ】
2019069267.tif 000023
【図１５Ｂ】
2019069267.tif 000024
【図１６】
2019069267.tif 000025
【図１７】
2019069267.tif 000026
【図１８】
2019069267.tif 000027
【図１９】
2019069267.tif 000028
【図２０】
2019069267.tif 000029
【図２１】
2019069267.tif 000030
【図２２】
2019069267.tif 000031
【図２３】
2019069267.tif 000032
【図２４】
2019069267.tif 000033
【図２５】
2019069267.tif 000034
【図２６】
2019069267.tif 000035
【図２７】
2019069267.tif 000036
【図２８】
2019069267.tif 000037
【図２９】
2019069267.tif 000038
【図３０】
2019069267.tif 000039
【図３１】
2019069267.tif 000040
【図３２】
2019069267.tif 000041
【図３３】
2019069267.tif 000042
【図３４】
2019069267.tif 000043
【図３５】
2019069267.tif 000044
【図３６】
2019069267.tif 000045
【図３７】
2019069267.tif 000046
【図３８】
2019069267.tif 000047
【図３９Ａ】
2019069267.tif 000048
【図３９Ｂ】
2019069267.tif 000049
【図３９Ｃ】
2019069267.tif 000050
【図４０】
2019069267.tif 000051
【図４１】
2019069267.tif 000052
【図４２】
2019069267.tif 000053
【図４３】
2019069267.tif 000054
【図４４】
2019069267.tif 000055
【図４５】
2019069267.tif 000056
【図４６】
2019069267.tif 000057
【図４７】
2019069267.tif 000058
【図４８】
2019069267.tif 000059
【図４９】
2019069267.tif 000060
【図５０】
2019069267.tif 000061
【図５１】
2019069267.tif 000062
【図５２】
2019069267.tif 000063
【外国語明細書】
2019069267000001.pdf