(57)【要約】  本発明は、混濁媒質の内部を画像化する方法、混濁媒質の内部を画像化する装置、及び医療画像取得装置に関する。混濁媒質は、レシービングボリュームに収容され、光源からの光が、レシービングボリュームの内外に結合され、その後、データセットが検出した光から取得される。その後、データセットは、画像再構成アルゴリズムに通信され、混濁媒質の内部の画像が、検出した光に基づき再構成される。本発明によると、データセットは、画像再構成アルゴリズムにデータセットを通信する前に、画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するさらなるデータセットに変更される。
2010512913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像再構成アルゴリズムを使用して混濁媒質の内部を光学的に画像化する方法であって、
前記画像再構成アルゴリズムは、該画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するデータセットに対して実行される方法。
【請求項２】
光源からの光を混濁媒質を有するレシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じる光を検出することによって取得されるデータセットに基づき、画像再構成アルゴリズムを使用して前記混濁媒質の内部の画像を再構成する方法であって、
前記データセットは、前記画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するさらなるデータセットに変更され、
前記さらなるデータセットは、前記画像再構成アルゴリズムに通信される方法。
【請求項３】
前記データセットは、選択された変数の関数として測定されたトレンドを有し、
前記入力仮定は、前記データセットが前記選択された変数の関数として要求されるトレンドを有することを求め、
前記データセットは、該データセットを前記要求されるトレンドにマップすることによって前記さらなるデータセットに変更される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記選択された変数のパラメータ化された関数は、前記データセットに適合され、
前記要求されたトレンドに対して、少なくとも１つのパラメータの決定された値が以降に使用される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記再構成アルゴリズムは、ボルン近似に基づく、請求項１乃至４何れか一項記載の方法。
【請求項６】
前記光源からの光は、前記レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選択され、
光検出ユニットが、前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じる蛍光を検出するよう構成され、
前記データセットは、前記検出された蛍光に関するデータを有する、請求項２乃至５何れか一項記載の方法。
【請求項７】
前記さらなるデータセットは、該さらなるデータセットから前記要求されるトレンドの少なくとも一部を排除することによって、コントラストが増大されたデータセットに変更される、請求項３乃至６何れか一項記載の方法。
【請求項８】
生物組織に適用される請求項１乃至７何れか一項記載の方法。
【請求項９】
哺乳類の胸部に適用される請求項８記載の方法。
【請求項１０】
混濁媒質の内部を画像化する装置であって、
前記混濁媒質を収容するレシービングボリュームと、
前記レシービングボリュームに結合される光を生成する光源と、
前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じた光を検出する光検出ユニットと、
前記検出した光に基づき、前記混濁媒質の内部の画像を再構成する画像再構成ユニットと、
を有し、
当該装置はさらに、
請求項１乃至９何れか一項記載の方法を実行するデータ処理ユニットを有する装置。
【請求項１１】
医療画像取得装置であって、
混濁媒質を収容するレシービングボリュームと、
前記レシービングボリュームに結合される光を生成する光源と、
前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じた光を検出する光検出ユニットと、
前記検出した光に基づき、前記混濁媒質の内部の画像を再構成する画像再構成ユニットと、
を有し、
当該装置はさらに、
請求項１乃至９何れか一項記載の方法を実行するデータ処理ユニットを有する装置。
【請求項１２】
画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するデータセットにアクセスし、
前記画像再構成アルゴリズムを前記アクセスされたデータセットに適用する、
ための命令を有するコンピュータプログラム。
【請求項１３】
プロセッサにデータセットをさらなるデータセットに変更させるコンピュータプログラムであって、
前記データセットは、光源からの光をレシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じた光を検出することによって取得されたものであり、
前記レシービングボリュームは、混濁媒質を有し、
前記データセットは、画像再構成アルゴリズムに通信され、
前記さらなるデータセットは、前記画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像再構成アルゴリズムを利用した混濁媒質の内部を光学的に画像化する方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、混濁媒質の内部の画像を再構成する方法に関する。
【０００３】
本発明はまた、混濁媒質の内部を画像化する装置に関する。
【０００４】
本発明はまた、医療画像取得装置に関する。
【０００５】
本発明はまた、上記方法及び装置に使用されるコンピュータプログラムプロダクトに関する。
【背景技術】
【０００６】
このタイプの方法及び装置の実施例は、欧州特許出願０５１１１１６４．９（代理人整理番号ＰＨ００４２７０）から知られている。記載された方法及び装置は、拡散光トモグラフィを用いて生物組織などの混濁媒質の内部を画像するのに利用可能である。医療診断では、これらの方法及び装置は、女性の胸部の内部などを画像化するのに利用されるかもしれない。レシービングボリューム（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）が、胸部などの混濁媒質を受け付ける。次に、光源からの光がレシービングボリュームに結合される。この光は、レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選択される。女性の胸部などの内部を画像化するとき、レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選ばれた光は、典型的には、４００〜９５０ｎｍの範囲内の波長を有する。
【０００７】
光源からの光をレシービングボリュームに結合した結果としてレシービングボリュームから発生する光は、光検出ユニットを利用することにより検出される。そして、検出した光に基づくデータセットが、その後に検出した光に基づき女性の胸部などの混濁媒質の内部の画像を再構成する画像再構成ユニットに通信される。レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう光源からの光を選択する代わりに、混濁媒質の透過試験を可能にするよう混濁媒質を伝搬可能となるように、光源からの光が選択されてもよい。透過試験では、光源からの光は、混濁媒質に結合され、存在するかもしれない蛍光剤を活性化することなく混濁媒質を通過し、混濁媒質の通過後に検出される。透過試験において女性の胸部の内部を画像化する宰、４００〜１４００ｎｍの範囲内の波長を有する光が典型的には使用される。光源からの光をレシービングボリュームに結合した結果としてレシービングボリュームから発生する光が、光検出ユニットを使用することにより再び検出される。このとき、検出した光に基づくデータセットが、画像再構成ユニットに通信され、検出された光に基づき混濁媒質の内部の画像を再構成するのに利用される。既知の方法及び装置の特徴は、媒質に含まれる小さく低いコントラストの要素を画像化することを困難にすることがあるということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、混濁媒質に含まれる小さく低いコントラストの要素の検出可能性を向上させるため、再構成された画像の品質を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、上記課題は、画像再構成アルゴリズムが、それを基礎とした入力仮定を充足するデータセットに対して処理することによって実現される。このため、第１の態様では、本発明は、画像再構成アルゴリズムを使用して混濁媒質の内部を光学的に画像化する方法に関し、画像再構成アルゴリズムは、当該アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するデータセットに対して実行される。
【００１０】
本発明は、画像再構成アルゴリズムに含まれる入力仮定を充足しないデータセットが当該アルゴリズムに通信される場合、再構成された画像の品質は悪影響を受けるという認識に基づく。画像再構成アルゴリズムは、光源からの励起光により活性化又は励起される均一に分布した蛍光剤を有する媒質の内部の画像を再構成するのに利用されると仮定する。さらに、取得したデータセットは、光源からの励起光がレシービングボリュームに結合される位置と、蛍光及び伝送された励起光がレシービングボリュームから生じる位置との間の各距離で測定されるような、媒質を有するレシービングボリュームから生じる蛍光及び伝送された励起光（媒質に含まれる蛍光剤を活性化することなく媒質を通過した励起光の一部である）の強度の比率を含むと仮定する。さらに、画像再構成アルゴリズムは、蛍光及び伝送されたレーザ光の強度の比率が、光源からの励起光がレシービングボリュームに結合される位置と、蛍光及び伝送される励起光がレシービングボリュームから生じる位置との間の距離の関数として線形に増加するという仮定に基づく。他方、実際には、トレンドは線形以上に増加する。この仮定の背景の説明が、本セクションの終わりに与えられる。実際には線形以上の関係であるが、線形関係が仮定される事実の結果として、画像再構成アルゴリズムは、光源からの励起光がレシービングボリュームに結合される位置と、蛍光及び伝送される励起光がレシービングボリュームから生じる位置との間の距離が増加するに従って、より多くの蛍光を観察するであろう。これは、画像再構成アルゴリズムが蛍光と伝送されるレーザ光の比率が線形に増加することを予想し、測定されたデータではその比率は線形以上に増加するという理由のためである。このため、画像再構成アルゴリズムは、光源からの光がレシービングボリュームに結合される位置と、レシービングボリュームから蛍光が発生する位置との間の距離が大きくなるほど、より多くの蛍光を再構成しすぎることになる。この問題に対する可能な解法は、画像再構成の基礎となる仮定を変更することである。しかしながら、これはしばしば、大変複雑であり、時間のかかるものである。本発明は、画像再構成アルゴリズムの基礎となる仮定を充足するように、データセットを変更することによって、より容易な方法を提供する。上述された例では、本発明による方法は、線形以上のトレンドを有するデータセットを線形トレンドにマップする。
【００１１】
このセクションを終了するため、上述した例では、光源からの励起光が蛍光剤を含む光学的な混濁媒質を有するレシービングボリュームに結合される位置と、レシービングボリュームから蛍光及び伝送される励起光が発生する位置との間の距離の関数として、蛍光と伝送される励起光の強度の比率が線形に増加するという仮定にどのようにして到達しうるか説明される。画像再構成アルゴリズムを使用して、検出された蛍光及び伝送された励起光に基づき、蛍光剤を含む光学的な混濁媒質の内部の画像を再構成する際に直面する問題に対する基本的な解法は、媒質を介した光の伝搬を記述する拡散方程式を解くことである。しかしながら、これはしばしば大変複雑であって、時間のかかるものである。この問題を簡単化する１つのアプローチは、ボルン近似を利用することである。この近似では、励起光のソースの位置と蛍光及び伝送された励起光が検出される位置との間の距離の関数として、蛍光及び伝送される励起光の強度の比率を説明するため、以下のモデルが利用される。励起光は、励起光が媒質に結合された位置から、蛍光剤がある位置まで伝搬する。この位置における励起光と蛍光剤との相互作用から生じる蛍光は、その後、当該位置から蛍光が検出される位置まで伝搬する。しかしながら、励起光の必ずしもすべてが実際に蛍光剤を活性化するとは限らない。励起光の一部は、蛍光を引き起こすことなく検出される位置に到達する。媒質の可能なすべての位置に対して蛍光と伝送される励起光の寄与を統合した場合、所与の検出位置に対して蛍光と伝送される励起光の強度の全体的な比率に到達する。無限に同質な媒質に対して、光の強度はパラメータとしての特定の減衰係数による距離の関数として指数的に減少することが周知である。減衰係数は、吸収や励起などの光減衰過程を考慮している。蛍光剤の活性化は、蛍光剤を活性化する励起光の強さを減少させる。ボルン近似を利用して、ｋｘが励起光の減衰係数であり、ｋｆが蛍光の減衰係数であり、ｃ（ｘ）が位置の関数としての蛍光剤の濃度であり、ｓが励起光のソースの位置であり、ｄが蛍光及び伝送される励起光を検出するための検出手段の位置であり、ｄ（ｑ，ｐ）が位置ｑと位置ｐの間の距離であるとき、これは、以下の方程式を導く（より詳細な情報のため、Ｎｔｚｉａｃｈｒｉｓｔｏｓ  ａｎｄ  Ｗｅｉｓｓｌｅｄｅｒ，“Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｆｆｕｓｅ  ｍｅｄｉａ  ｂｙ  ｕｓｅ  ｏｆ  ａ  ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｂｏｒｎ  ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ”，Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１２，Ｊｕｎｅ  １５，２００１，ｐｐ．８９３−８９５を参照されたい）。
【００１２】
【数１】
2010512913.tif 000003
ｃ（ｘ）が定数であり、積分を実行すると仮定すると、この式は、
【００１３】
【数２】
2010512913.tif 000004
となる。
【００１４】
（ｋｆ−ｋｘ）の小さな値に対して、上記指数は級数に展開可能であり、この場合、蛍光と伝送される励起光の強度の比率はｄ（ｓ，ｄ）により増加することを示す。これは、ソース位置と検出位置との間の距離が蛍光剤の濃度により決定される増加量と共に増加するため、蛍光と伝送される励起光の比率が線形に増加することを意味する。これは、本セクションで与えられる例における画像再構成アルゴリズムの基礎となる仮定そのものである。（ｋｆ−ｋｘ）の大きな値に対して、予想される振る舞いは非線形であろう。
【００１５】
蛍光剤の濃度の増加に従って、蛍光剤による励起光の吸収や蛍光剤による蛍光の自己吸収などのプロセスの重要性が高くなる。励起光のソースの位置と蛍光及び伝送される励起光の検出位置との間の距離への蛍光及び伝送される励起光の比率の予想される依存性は、このとき非線形となるであろう。
【００１６】
本発明の課題はさらに、光源からの光を混濁媒質を有するレシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じる光を検出することによって取得されるデータセットに基づき、画像再構成アルゴリズムを使用して前記混濁媒質の内部の画像を再構成する方法であって、前記データセットは、前記画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するさらなるデータセットに変更され、前記さらなるデータセットは、前記画像再構成アルゴリズムに通信される方法により実現される。
【００１７】
本発明による方法の実施例は、前記データセットは、選択された変数の関数として測定されたトレンドを有し、前記入力仮定は、前記データセットが前記選択された変数の関数として要求されるトレンドを有することを求め、前記データセットは、該データセットを前記要求されるトレンドにマップすることによって前記さらなるデータセットに変更される特徴を備える。本実施例は、入力仮定が選択された変数に対するデータセットの線形依存性などの特定の依存性があることを意味する状況において、画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足する更なるデータセットにデータセットを変更することを可能にするという効果を有する。
【００１８】
本発明による方法のさらなる実施例は、前記選択された変数のパラメータ化された関数は、前記データセットに適合され、前記要求されたトレンドに対して、少なくとも１つのパラメータの決定された値が以降に使用されるという特徴を備える。測定されたトレンドと仮定されるトレンドが１以上の共有される変数に依存する状況がありうる。発明の概要において与えられる例では、測定された指数トレンドと仮定される線形トレンドは共に、媒質に含まれる蛍光剤の濃度に依存する。本実施例は、データセットに適合させるためのパラメータ化された関数を適切に選択することによって、特定の状況に対応する要求されるトレンドが決定可能であるという効果を有する。上述される例では、パラメータ化された関数を適切に選択することは、パラメータ化された関数に含まれるパラメータから蛍光剤の濃度が決定可能となるように、パラメータ化された関数が選択されることを意味する。本発明の主要なアイデアは、測定されたデータトレンドを画像再構成アルゴリズムにより予期されるデータトレンドにマップすることである。再構成手段がシステムにおける光の振る舞い方のモデルについて構成されるため、予想されるデータトレンドがわかる。このモデルは、予想されるデータトレンドを暗黙に規定する。
【００１９】
本発明による方法のさらなる実施例は、前記再構成アルゴリズムは、ボルン近似に基づく特徴を備える。ボルン近似は、しばしば画像再構成アルゴリズムにおいて利用される。それは近似であるため、ボルン近似を利用した画像再構成アルゴリズムに含まれる仮定は、常に実際に充足されているとは限らない。本実施例は、しばしば使用される近似を有するアルゴリズムを利用することにより再構成される画像の品質を向上させることを可能にするという効果を有する。
【００２０】
本発明による方法のさらなる実施例は、前記光源からの光は、前記レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選択され、光検出ユニットが、前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じる蛍光を検出するよう構成され、前記データセットは、前記検出された蛍光に関するデータを有する特徴を備える。本実施例は、発明の概要に示されるように、再構成された画像に示される多すぎる又は少なすぎる蛍光の問題を解決する効果を有する。
【００２１】
本発明による方法のさらなる実施例は、前記さらなるデータセットは、該さらなるデータセットから前記要求されるトレンドの少なくとも一部を排除することによって、コントラストが増大されたデータセットに変更される特徴を備える。本実施例は、本発明の方法により再構成された画像のコントラストが、さらなるデータセット要求されるトレンドの少なくとも一部を排除することによって向上する。例えば、さらなるデータセットから要求されるトレンドのｐ％を排除することは、さらなるデータセットのデータが配置される背景のｐ％を排除する。
【００２２】
本発明による方法のさらなる実施例は、混濁媒質が生物組織を有する特徴を備える。本実施例は、生物組織の検査を可能にする効果を有する。
【００２３】
本発明による方法のさらなる実施例は、媒質が哺乳類を有する特徴を備える。本実施例は、潜在的な腫瘍などの病変を検出するため、人間の女性の胸部などを検査することを可能にする効果を有する。
【００２４】
本発明の上記課題はさらに、混濁媒質の内部を画像化する装置であって、前記混濁媒質を収容するレシービングボリュームと、前記レシービングボリュームに結合される光を生成する光源と、前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じた光を検出する光検出ユニットと、前記検出した光に基づき、前記混濁媒質の内部の画像を再構成する画像再構成ユニットと、を有し、当該装置はさらに、上記実施例の何れかの方法を実行するデータ処理ユニットを有する装置により実現される。本実施例は、混濁媒質の内部を画像化する装置が本発明による方法の上記実施例の何れかを利用する効果を有する。
【００２５】
本発明の上記課題はさらに、医療画像取得装置であって、混濁媒質を収容するレシービングボリュームと、前記レシービングボリュームに結合される光を生成する光源と、前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じた光を検出する光検出ユニットと、前記検出した光に基づき、前記混濁媒質の内部の画像を再構成する画像再構成ユニットと、を有し、当該装置はさらに、上記実施例の何れかの方法を実行するデータ処理ユニットを有する装置により実現される。本実施例は、医療画像取得装置が本発明による方法の上記実施例の何れかを利用する効果を有する。
【００２６】
本発明の上記課題はさらに、画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するデータセットにアクセスし、前記画像再構成アルゴリズムを前記アクセスされたデータセットに適用する、ための命令を有するコンピュータプログラムにより実現される。
【００２７】
本発明によるコンピュータプログラムの効果は、本発明による方法の上記実施例に何れかに関してすでに説明された。
【００２８】
本発明の上記課題はさらに、データセットを画像再構成アルゴリズムに通信する前に、プロセッサにデータセットをさらなるデータセットに変更させるコンピュータプログラムであって、前記さらなるデータセットは、前記画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するコンピュータプログラムにより実現される。本発明によるコンピュータプログラムの効果は、本発明による方法の上記実施例に何れかに関してすでに説明された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明による混濁媒質の内部を画像化する方法の実施例を示す。
【図２】図２は、データセットを画像再構成アルゴリズムの入力仮定を充足するさらなるデータセットに変更することを示す。
【図３】図３は、本発明による混濁媒質の内部を画像化する装置の実施例を概略的に示す。
【図４】図４は、本発明による医療画像取得装置の実施例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明による混濁媒質の内部を画像化する方法の実施例を示す。ステップ５において、混濁媒質はレシービングボリュームの内部に収容される。次にステップ１０において、光源からの光がレシービングボリュームに結合される。光源からの光は、混濁媒質に含まれる蛍光剤を活性化するよう選ばれる。あるいは、光源からの光は、それが蛍光を生じさせることなく混濁媒質を伝搬することが可能となるように選ばれてもよい。光源からの光をレシービングボリュームに結合した結果としてレシービングボリュームから発生する光は、光検出ユニットを使用することにより検出される。これは、ステップ１５において実行される。ステップ２０において、検出した光に基づき、データセットが取得される。このデータセットは、例えば、光源からの光がレシービングボリュームに結合された位置と、蛍光がレシービングボリュームから発生する位置との間の距離の関数として、レシービングボリュームから発生した蛍光の強さに関するデータから構成されるかもしれない。本発明によると、このデータセットは、画像再構成アルゴリズムに含まれる入力仮定を充足するようなさらなるデータセットに変更される。ステップ２５において、データセットをさらなるデータセットに変更することが実行される。これは、ソフトウェアを利用して実行可能である。ステップ３０において、さらなるデータセットが画像再構成アルゴリズムに通信される。最後にステップ３５において、混濁媒質の内部の画像が、画像再構成ユニットとさらなるデータセットとを使用して再構成される。
【００３１】
図２は、データセットを画像再構成アルゴリズムの入力仮定を充足するさらなるデータセットに変更することを示す。水平軸に沿って、レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選ばれた光源からの光がレシービングボリュームに入る位置と、蛍光がレシービングボリュームから生じる位置との間のメーター単位の位置がプロットされる。垂直軸に沿って、蛍光の強さとレシービングボリュームから生じる励起光の強さとの比率がプロットされる。ボルン近似を利用して、画像再構成アルゴリズムは、蛍光の強さとレシービングボリュームから発生した励起光の強さとの比率が、励起光がレシービングボリュームに結合される位置と、蛍光及び励起光がレシービングボリュームから発生する位置との間の距離の線形増加関数であるという入力仮定を有する。原則的に、この仮定は、距離が大きくなるほど蛍光剤が活性化可能なボリュームが大きくなることを意味するため、妥当なものである。線形の関係の仮定は、励起光と蛍光とがレシービングボリューム内で同じ減衰を受けるという仮定の結果である。図２において、蛍光と励起光との各強度の比率の間の線形関係は、直線４０により示される。しかしながら、均一に分布した蛍光剤を有するレシービングボリュームから発生した蛍光と励起光の各強度の比率を測定する際、取得したデータポイントは直線４０に従わず、破線領域４５に存在することがわかる。線形である代わりに、領域４５の内部のデータポイントのトレンドはむしろ指数的である。この指数的トレンドは、前の仮定と反対に、レシービングボリューム内の減衰が励起光と蛍光とで同じでないという事実から得られるものである。この結果、レシービングボリュームから発生した蛍光と励起光の各強度の比率が距離の線形関数であるという画像再構成アルゴリズムの入力仮定は、成り立たない。この状況に対する可能な解法は、励起光と蛍光の減衰の相違を考慮するよう、画像再構成アルゴリズムを適応させることである。すなわち、可能な解法は、蛍光と励起光の各強度の比率が距離に関して線形関数であるという入力仮定を排除することである。しかしながら、画像再構成アルゴリズムを適応させることは複雑である。本発明は、他の解法を提供する。本発明によると、領域４５に含まれるデータポイントが、直線４０に示される線形トレンドにマップされる。本発明の一実施例では、これは、変数として、励起光がレシービングボリュームに結合される位置と蛍光と励起光とがレシービングボリュームから生じる位置との間の距離を有するパラメータ化された関数を領域４５に含まれるデータポイントに適合させることによって実現される。図２において、パラメータ化された関数は曲線５０により示される。次に、領域４５に含まれるデータポイントは、曲線５０をデータポイントから減算し、直線４０を加算することによって、直線４０にマップ可能である。あるいは、データが２つのトレンド曲線の比率によって分割可能である。これは、データの符号がリスケーリングにより変更不可となる効果を有する。本発明によると、パラメータ化された関数をデータポイントに適合させることによって決定されるパラメータの値が、仮定された関係のパラメータを決定するのに利用されてもよい。本例では、これは、例えば、パラメータ化された関数をデータポイントに適合させることによって、レシービングボリュームに含まれる蛍光剤の濃度が、パラメータ化された関数のパラメータである蛍光剤の濃度によって決定されるということを意味する。このとき、決定された濃度は、直線４０の傾きを決定する。レシービングボリュームに含まれる蛍光剤の濃度が増加するほど、直線４０の傾きが増加することは当然である。これは、蛍光量は、光がレシービングボリューム内に結合される位置とレシービングボリューム外に結合される位置との間で蛍光が生成される距離の増加とボリュームの増加によって増加するだけでなく、当該ボリューム内に含まれる蛍光剤の濃度によって増加するため、真である。
【００３２】
図３は、本発明による混濁媒質の内部を画像化する装置の一実施例を概略的に示す。装置９０は、拡散光トモグラフィ測定を実行するのに適している。装置９０は、混濁媒質１００を受け付けるレシービングボリューム９５を有する。レシービングボリューム９５は、壁１０５により限定される。放射光源１１０からの光は、選択ユニット１１５を用いてレシービングボリューム９５に結合される。光源１１０からの光は、混濁媒質１００に含まれる蛍光剤を活性化するよう選ばれる。あるいは、光源１１０からの光は、蛍光を生じさせることなく混濁媒質１１０に伝搬可能となるよう選ばれてもよい。装置９０が女性の胸部の内部などを画像化するのに利用されるかもしれない医療診断では、この目的のため、例えば、６００〜１４００ｎｍなどの範囲内の波長を有する光が適している。選択ユニット１１５は、複数の入光位置から、入光位置を順次選択するのに利用される。放射光源１１０からの光をレシービングボリューム９５に結合した結果としてレシービングボリューム９５から生じる光は、複数の出光位置１２５を利用してレシービングボリューム９５に出る。レシービングボリューム９５から生じた光は、光検出ユニット１４０を利用することにより検出される。複数の入光位置１２０は、光ガイド１３０を使用して選択ユニット１１５に光学的に結合される。画像再構成ユニット１４５は、検出した光に基づき混濁媒質１００の内部の画像を再構成するのに利用される。本発明によると、装置９０はさらに、本発明による方法の何れかの実施例による方法を実行するデータ処理ユニット１５０を有する。レシービングボリューム９５の内部では、混濁媒質１００はマッチング媒質１５５により包囲されてもよい。マッチング媒質１５５は、混濁媒質１００と同様の吸収係数などの光学的性質を有する。このようにして、放射光源１１０からの光を混濁媒質内外に結合することから得られる境界効果が低減され、混濁媒質１００の周囲の光学的切断が回避される。図３において、レシービングボリューム９５は、壁１０５により画定されている。しかしながら、これは常にそうである必要はない。混濁媒質の内部を画像化する装置の他の実施例は、例えば、混濁媒質の側面に対して押下可能な携帯装置である。この場合、測定ボリュームは、混濁媒質に放射した結果として光が検出される混濁媒質の一部により占有されるボリュームとなる。
【００３３】
図４は、本発明による医療画像取得装置の実施例を概略的に示す。医療画像取得装置１６０は、破線の正方形により示されるような図３に図示される装置９０の各要素を有する。さらに、医療画像取得装置１６０はさらに、混濁媒質１００の内部の再構成された画像を表示するためのスクリーン１６５と、オペレータが医療画像取得装置１６０とやりとりすることを可能にするキーボードなどのオペレータインタフェース１７０とを有する。
【００３４】
上述した実施例は本発明を限定するものでなく例示するものであり、当業者は添付した請求項の範囲から逸脱することなく他の多数の実施例を構成可能であることに留意すべきである。
【００３５】
請求項において、括弧内に示された参照符号は請求項を限定するものとして解釈されるべきでない。“有する”という単語は、請求項に列記した以外の要素又はステップの存在を排除するものでない。要素に先行する“ある”という単語は、当該要素が複数存在することを排除するものでない。本発明は、複数の要素を有するハードウェアと、適切にプログラムされたコンピュータとによって実現可能である。複数の手段を列記したシステムクレームでは、これらの手段のいくつかは単一で同一のコンピュータ可読ソフトウェア又はハードウェアによって実現可能である。ある手段が互いに異なる従属クレームに記載されているという事実は、これらの手段の組み合わせが効果的に利用可能でないことを示すものでない。
【図１】
2010512913.tif 000005
【図２】
2010512913.tif 000006
【図３】
2010512913.tif 000007
【図４】
2010512913.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月24日(2009.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像再構成アルゴリズムを利用した混濁媒質の内部を光学的に画像化する方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、混濁媒質の内部の画像を再構成する方法に関する。
【０００３】
本発明はまた、混濁媒質の内部を画像化する装置に関する。
【０００４】
本発明はまた、医療画像取得装置に関する。
【０００５】
本発明はまた、上記方法及び装置に使用されるコンピュータプログラムプロダクトに関する。
【背景技術】
【０００６】
ＧＯＡ  Ｍ  ＥＴ  ＡＬ“Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”，ＡＰＰＬＩＥＤ  ＯＰＴＩＣＳ．ＳＯＣ．ＡＭＥＲＩＣＡ  ＵＳＡ，ｖｏｌ．４４，ｎｏ．２６，１０  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００２，ｐａｇｅｓ  ５４６８−５４７４は、データ再処理により蛍光分子トモグラフィにおけるバックグラウンド蛍光の存在を訂正する方法について記載する。測定されたデータは、ＣＣＤ画像上の放射距離の関数として３次多項式により適合される。その後、この多項式は、アーチファクトを排除し、画質と定量化精度を向上させるため、測定されたデータから減算される。
【０００７】
このタイプの方法及び装置の実施例は、欧州特許出願０５１１１１６４．９（代理人整理番号ＰＨ００４２７０）から知られている。記載された方法及び装置は、拡散光トモグラフィを用いて生物組織などの混濁媒質の内部を画像するのに利用可能である。医療診断では、これらの方法及び装置は、女性の胸部の内部などを画像化するのに利用されるかもしれない。レシービングボリューム（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）が、胸部などの混濁媒質を受け付ける。次に、光源からの光がレシービングボリュームに結合される。この光は、レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選択される。女性の胸部などの内部を画像化するとき、レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選ばれた光は、典型的には、４００〜９５０ｎｍの範囲内の波長を有する。
【０００８】
光源からの光をレシービングボリュームに結合した結果としてレシービングボリュームから発生する光は、光検出ユニットを利用することにより検出される。そして、検出した光に基づくデータセットが、その後に検出した光に基づき女性の胸部などの混濁媒質の内部の画像を再構成する画像再構成ユニットに通信される。レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう光源からの光を選択する代わりに、混濁媒質の透過試験を可能にするよう混濁媒質を伝搬可能となるように、光源からの光が選択されてもよい。透過試験では、光源からの光は、混濁媒質に結合され、存在するかもしれない蛍光剤を活性化することなく混濁媒質を通過し、混濁媒質の通過後に検出される。透過試験において女性の胸部の内部を画像化する宰、４００〜１４００ｎｍの範囲内の波長を有する光が典型的には使用される。光源からの光をレシービングボリュームに結合した結果としてレシービングボリュームから発生する光が、光検出ユニットを使用することにより再び検出される。このとき、検出した光に基づくデータセットが、画像再構成ユニットに通信され、検出された光に基づき混濁媒質の内部の画像を再構成するのに利用される。既知の方法及び装置の特徴は、媒質に含まれる小さく低いコントラストの要素を画像化することを困難にすることがあるということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、混濁媒質に含まれる小さく低いコントラストの要素の検出可能性を向上させるため、再構成された画像の品質を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題が、独立形式の請求項の各特徴により解決される。
【００１１】
本発明は、画像再構成アルゴリズムに含まれる入力仮定を充足しないデータセットが当該アルゴリズムに通信される場合、再構成された画像の品質は悪影響を受けるという認識に基づく。画像再構成アルゴリズムは、光源からの励起光により活性化又は励起される均一に分布した蛍光剤を有する媒質の内部の画像を再構成するのに利用されると仮定する。さらに、取得したデータセットは、光源からの励起光がレシービングボリュームに結合される位置と、蛍光及び伝送された励起光がレシービングボリュームから生じる位置との間の各距離で測定されるような、媒質を有するレシービングボリュームから生じる蛍光及び伝送された励起光（媒質に含まれる蛍光剤を活性化することなく媒質を通過した励起光の一部である）の強度の比率を含むと仮定する。さらに、画像再構成アルゴリズムは、蛍光及び伝送されたレーザ光の強度の比率が、光源からの励起光がレシービングボリュームに結合される位置と、蛍光及び伝送される励起光がレシービングボリュームから生じる位置との間の距離の関数として線形に増加するという仮定に基づく。他方、実際には、トレンドは線形以上に増加する。この仮定の背景の説明が、本セクションの終わりに与えられる。実際には線形以上の関係であるが、線形関係が仮定される事実の結果として、画像再構成アルゴリズムは、光源からの励起光がレシービングボリュームに結合される位置と、蛍光及び伝送される励起光がレシービングボリュームから生じる位置との間の距離が増加するに従って、より多くの蛍光を観察するであろう。これは、画像再構成アルゴリズムが蛍光と伝送されるレーザ光の比率が線形に増加することを予想し、測定されたデータではその比率は線形以上に増加するという理由のためである。このため、画像再構成アルゴリズムは、光源からの光がレシービングボリュームに結合される位置と、レシービングボリュームから蛍光が発生する位置との間の距離が大きくなるほど、より多くの蛍光を再構成しすぎることになる。この問題に対する可能な解法は、画像再構成の基礎となる仮定を変更することである。しかしながら、これはしばしば、大変複雑であり、時間のかかるものである。本発明は、画像再構成アルゴリズムの基礎となる仮定を充足するように、データセットを変更することによって、より容易な方法を提供する。上述された例では、本発明による方法は、線形以上のトレンドを有するデータセットを線形トレンドにマップする。
【００１２】
このセクションを終了するため、上述した例では、光源からの励起光が蛍光剤を含む光学的な混濁媒質を有するレシービングボリュームに結合される位置と、レシービングボリュームから蛍光及び伝送される励起光が発生する位置との間の距離の関数として、蛍光と伝送される励起光の強度の比率が線形に増加するという仮定にどのようにして到達しうるか説明される。画像再構成アルゴリズムを使用して、検出された蛍光及び伝送された励起光に基づき、蛍光剤を含む光学的な混濁媒質の内部の画像を再構成する際に直面する問題に対する基本的な解法は、媒質を介した光の伝搬を記述する拡散方程式を解くことである。しかしながら、これはしばしば大変複雑であって、時間のかかるものである。この問題を簡単化する１つのアプローチは、ボルン近似を利用することである。この近似では、励起光のソースの位置と蛍光及び伝送された励起光が検出される位置との間の距離の関数として、蛍光及び伝送される励起光の強度の比率を説明するため、以下のモデルが利用される。励起光は、励起光が媒質に結合された位置から、蛍光剤がある位置まで伝搬する。この位置における励起光と蛍光剤との相互作用から生じる蛍光は、その後、当該位置から蛍光が検出される位置まで伝搬する。しかしながら、励起光の必ずしもすべてが実際に蛍光剤を活性化するとは限らない。励起光の一部は、蛍光を引き起こすことなく検出される位置に到達する。媒質の可能なすべての位置に対して蛍光と伝送される励起光の寄与を統合した場合、所与の検出位置に対して蛍光と伝送される励起光の強度の全体的な比率に到達する。無限に同質な媒質に対して、光の強度はパラメータとしての特定の減衰係数による距離の関数として指数的に減少することが周知である。減衰係数は、吸収や励起などの光減衰過程を考慮している。蛍光剤の活性化は、蛍光剤を活性化する励起光の強さを減少させる。ボルン近似を利用して、ｋｘが励起光の減衰係数であり、ｋｆが蛍光の減衰係数であり、ｃ（ｘ）が位置の関数としての蛍光剤の濃度であり、ｓが励起光のソースの位置であり、ｄが蛍光及び伝送される励起光を検出するための検出手段の位置であり、ｄ（ｑ，ｐ）が位置ｑと位置ｐの間の距離であるとき、これは、以下の方程式を導く（より詳細な情報のため、Ｎｔｚｉａｃｈｒｉｓｔｏｓ  ａｎｄ  Ｗｅｉｓｓｌｅｄｅｒ，“Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｆｆｕｓｅ  ｍｅｄｉａ  ｂｙ  ｕｓｅ  ｏｆ  ａ  ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｂｏｒｎ  ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ”，Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１２，Ｊｕｎｅ  １５，２００１，ｐｐ．８９３−８９５を参照されたい）。
【００１３】
【数１】
2010512913.tif 000009
ｃ（ｘ）が定数であり、積分を実行すると仮定すると、この式は、
【００１４】
【数２】
2010512913.tif 000010
となる。
【００１５】
（ｋｆ−ｋｘ）の小さな値に対して、上記指数は級数に展開可能であり、この場合、蛍光と伝送される励起光の強度の比率はｄ（ｓ，ｄ）により増加することを示す。これは、ソース位置と検出位置との間の距離が蛍光剤の濃度により決定される増加量と共に増加するため、蛍光と伝送される励起光の比率が線形に増加することを意味する。これは、本セクションで与えられる例における画像再構成アルゴリズムの基礎となる仮定そのものである。（ｋｆ−ｋｘ）の大きな値に対して、予想される振る舞いは非線形であろう。
【００１６】
蛍光剤の濃度の増加に従って、蛍光剤による励起光の吸収や蛍光剤による蛍光の自己吸収などのプロセスの重要性が高くなる。励起光のソースの位置と蛍光及び伝送される励起光の検出位置との間の距離への蛍光及び伝送される励起光の比率の予想される依存性は、このとき非線形となるであろう。
【００１７】
本発明による方法の１つの効果は、入力仮定が選択された変数に対するデータセットの線形依存性などの特定の依存性があることを意味する状況において、画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足する更なるデータセットにデータセットを変更することを可能にするという効果を有する。
【００１８】
測定されたトレンドと仮定されるトレンドが１以上の共有される変数に依存する状況がありうる。発明の概要において与えられる例では、測定された指数トレンドと仮定される線形トレンドは共に、媒質に含まれる蛍光剤の濃度に依存する。このため、本発明のさらなる効果は、データセットに適合させるためのパラメータ化された関数を適切に選択することによって、特定の状況に対応する要求されるトレンドが決定可能であるという効果を有する。上述される例では、パラメータ化された関数を適切に選択することは、パラメータ化された関数に含まれるパラメータから蛍光剤の濃度が決定可能となるように、パラメータ化された関数が選択されることを意味する。本発明の主要なアイデアは、測定されたデータトレンドを画像再構成アルゴリズムにより予期されるデータトレンドにマップすることである。再構成手段がシステムにおける光の振る舞い方のモデルについて構成されるため、予想されるデータトレンドがわかる。このモデルは、予想されるデータトレンドを暗黙に規定する。
【００１９】
本発明による方法のさらなる実施例は、前記再構成アルゴリズムは、ボルン近似に基づく特徴を備える。ボルン近似は、しばしば画像再構成アルゴリズムにおいて利用される。それは近似であるため、ボルン近似を利用した画像再構成アルゴリズムに含まれる仮定は、常に実際に充足されているとは限らない。本実施例は、しばしば使用される近似を有するアルゴリズムを利用することにより再構成される画像の品質を向上させることを可能にするという効果を有する。
【００２０】
本発明による方法のさらなる実施例は、前記光源からの光は、前記レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選択され、光検出ユニットが、前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じる蛍光を検出するよう構成され、前記データセットは、前記検出された蛍光に関するデータを有する特徴を備える。本実施例は、発明の概要に示されるように、再構成された画像に示される多すぎる又は少なすぎる蛍光の問題を解決する効果を有する。
【００２１】
本発明による方法のさらなる実施例は、前記さらなるデータセットは、該さらなるデータセットから前記要求されるトレンドの少なくとも一部を排除することによって、コントラストが増大されたデータセットに変更される特徴を備える。本実施例は、本発明の方法により再構成された画像のコントラストが、さらなるデータセット要求されるトレンドの少なくとも一部を排除することによって向上する。例えば、さらなるデータセットから要求されるトレンドのｐ％を排除することは、さらなるデータセットのデータが配置される背景のｐ％を排除する。
【００２２】
本発明による方法のさらなる実施例は、混濁媒質が生物組織を有する特徴を備える。本実施例は、生物組織の検査を可能にする効果を有する。
【００２３】
本発明による方法のさらなる実施例は、媒質が哺乳類を有する特徴を備える。本実施例は、潜在的な腫瘍などの病変を検出するため、人間の女性の胸部などを検査することを可能にする効果を有する。
【００２４】
さらなる実施例は、本発明の方法の１つを実行するデータ処理ユニットを有する、混濁媒質の内部を画像化する装置と医療画像取得装置とである。本実施例は、混濁媒質の内部を画像化する装置と医療画像取得装置とが本発明による方法の上記実施例の何れかを利用する効果を有する。
【００２５】
さらなる実施例は、コンピュータによる実行時、本発明の方法の１つを利用するコンピュータプログラムである。本発明によるコンピュータプログラムの効果は、本発明による方法の上記実施例に何れかに関してすでに説明された。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明による混濁媒質の内部を画像化する方法の実施例を示す。
【図２】図２は、データセットを画像再構成アルゴリズムの入力仮定を充足するさらなるデータセットに変更することを示す。
【図３】図３は、本発明による混濁媒質の内部を画像化する装置の実施例を概略的に示す。
【図４】図４は、本発明による医療画像取得装置の実施例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明による混濁媒質の内部を画像化する方法の実施例を示す。ステップ５において、混濁媒質はレシービングボリュームの内部に収容される。次にステップ１０において、光源からの光がレシービングボリュームに結合される。光源からの光は、混濁媒質に含まれる蛍光剤を活性化するよう選ばれる。あるいは、光源からの光は、それが蛍光を生じさせることなく混濁媒質を伝搬することが可能となるように選ばれてもよい。光源からの光をレシービングボリュームに結合した結果としてレシービングボリュームから発生する光は、光検出ユニットを使用することにより検出される。これは、ステップ１５において実行される。ステップ２０において、検出した光に基づき、データセットが取得される。このデータセットは、例えば、光源からの光がレシービングボリュームに結合された位置と、蛍光がレシービングボリュームから発生する位置との間の距離の関数として、レシービングボリュームから発生した蛍光の強さに関するデータから構成されるかもしれない。本発明によると、このデータセットは、画像再構成アルゴリズムに含まれる入力仮定を充足するようなさらなるデータセットに変更される。ステップ２５において、データセットをさらなるデータセットに変更することが実行される。これは、ソフトウェアを利用して実行可能である。ステップ３０において、さらなるデータセットが画像再構成アルゴリズムに通信される。最後にステップ３５において、混濁媒質の内部の画像が、画像再構成ユニットとさらなるデータセットとを使用して再構成される。
【００２８】
図２は、データセットを画像再構成アルゴリズムの入力仮定を充足するさらなるデータセットに変更することを示す。水平軸に沿って、レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選ばれた光源からの光がレシービングボリュームに入る位置と、蛍光がレシービングボリュームから生じる位置との間のメーター単位の位置がプロットされる。垂直軸に沿って、蛍光の強さとレシービングボリュームから生じる励起光の強さとの比率がプロットされる。ボルン近似を利用して、画像再構成アルゴリズムは、蛍光の強さとレシービングボリュームから発生した励起光の強さとの比率が、励起光がレシービングボリュームに結合される位置と、蛍光及び励起光がレシービングボリュームから発生する位置との間の距離の線形増加関数であるという入力仮定を有する。原則的に、この仮定は、距離が大きくなるほど蛍光剤が活性化可能なボリュームが大きくなることを意味するため、妥当なものである。線形の関係の仮定は、励起光と蛍光とがレシービングボリューム内で同じ減衰を受けるという仮定の結果である。図２において、蛍光と励起光との各強度の比率の間の線形関係は、直線４０により示される。しかしながら、均一に分布した蛍光剤を有するレシービングボリュームから発生した蛍光と励起光の各強度の比率を測定する際、取得したデータポイントは直線４０に従わず、破線領域４５に存在することがわかる。線形である代わりに、領域４５の内部のデータポイントのトレンドはむしろ指数的である。この指数的トレンドは、前の仮定と反対に、レシービングボリューム内の減衰が励起光と蛍光とで同じでないという事実から得られるものである。この結果、レシービングボリュームから発生した蛍光と励起光の各強度の比率が距離の線形関数であるという画像再構成アルゴリズムの入力仮定は、成り立たない。この状況に対する可能な解法は、励起光と蛍光の減衰の相違を考慮するよう、画像再構成アルゴリズムを適応させることである。すなわち、可能な解法は、蛍光と励起光の各強度の比率が距離に関して線形関数であるという入力仮定を排除することである。しかしながら、画像再構成アルゴリズムを適応させることは複雑である。本発明は、他の解法を提供する。本発明によると、領域４５に含まれるデータポイントが、直線４０に示される線形トレンドにマップされる。本発明の一実施例では、これは、変数として、励起光がレシービングボリュームに結合される位置と蛍光と励起光とがレシービングボリュームから生じる位置との間の距離を有するパラメータ化された関数を領域４５に含まれるデータポイントに適合させることによって実現される。図２において、パラメータ化された関数は曲線５０により示される。次に、領域４５に含まれるデータポイントは、曲線５０をデータポイントから減算し、直線４０を加算することによって、直線４０にマップ可能である。あるいは、データが２つのトレンド曲線の比率によって分割可能である。これは、データの符号がリスケーリングにより変更不可となる効果を有する。本発明によると、パラメータ化された関数をデータポイントに適合させることによって決定されるパラメータの値が、仮定された関係のパラメータを決定するのに利用されてもよい。本例では、これは、例えば、パラメータ化された関数をデータポイントに適合させることによって、レシービングボリュームに含まれる蛍光剤の濃度が、パラメータ化された関数のパラメータである蛍光剤の濃度によって決定されるということを意味する。このとき、決定された濃度は、直線４０の傾きを決定する。レシービングボリュームに含まれる蛍光剤の濃度が増加するほど、直線４０の傾きが増加することは当然である。これは、蛍光量は、光がレシービングボリューム内に結合される位置とレシービングボリューム外に結合される位置との間で蛍光が生成される距離の増加とボリュームの増加によって増加するだけでなく、当該ボリューム内に含まれる蛍光剤の濃度によって増加するため、真である。
【００２９】
図３は、本発明による混濁媒質の内部を画像化する装置の一実施例を概略的に示す。装置９０は、拡散光トモグラフィ測定を実行するのに適している。装置９０は、混濁媒質１００を受け付けるレシービングボリューム９５を有する。レシービングボリューム９５は、壁１０５により限定される。放射光源１１０からの光は、選択ユニット１１５を用いてレシービングボリューム９５に結合される。光源１１０からの光は、混濁媒質１００に含まれる蛍光剤を活性化するよう選ばれる。あるいは、光源１１０からの光は、蛍光を生じさせることなく混濁媒質１１０に伝搬可能となるよう選ばれてもよい。装置９０が女性の胸部の内部などを画像化するのに利用されるかもしれない医療診断では、この目的のため、例えば、６００〜１４００ｎｍなどの範囲内の波長を有する光が適している。選択ユニット１１５は、複数の入光位置から、入光位置を順次選択するのに利用される。放射光源１１０からの光をレシービングボリューム９５に結合した結果としてレシービングボリューム９５から生じる光は、複数の出光位置１２５を利用してレシービングボリューム９５に出る。レシービングボリューム９５から生じた光は、光検出ユニット１４０を利用することにより検出される。複数の入光位置１２０は、光ガイド１３０を使用して選択ユニット１１５に光学的に結合される。画像再構成ユニット１４５は、検出した光に基づき混濁媒質１００の内部の画像を再構成するのに利用される。本発明によると、装置９０はさらに、本発明による方法の何れかの実施例による方法を実行するデータ処理ユニット１５０を有する。レシービングボリューム９５の内部では、混濁媒質１００はマッチング媒質１５５により包囲されてもよい。マッチング媒質１５５は、混濁媒質１００と同様の吸収係数などの光学的性質を有する。このようにして、放射光源１１０からの光を混濁媒質内外に結合することから得られる境界効果が低減され、混濁媒質１００の周囲の光学的切断が回避される。図３において、レシービングボリューム９５は、壁１０５により画定されている。しかしながら、これは常にそうである必要はない。混濁媒質の内部を画像化する装置の他の実施例は、例えば、混濁媒質の側面に対して押下可能な携帯装置である。この場合、測定ボリュームは、混濁媒質に放射した結果として光が検出される混濁媒質の一部により占有されるボリュームとなる。
【００３０】
図４は、本発明による医療画像取得装置の実施例を概略的に示す。医療画像取得装置１６０は、破線の正方形により示されるような図３に図示される装置９０の各要素を有する。さらに、医療画像取得装置１６０はさらに、混濁媒質１００の内部の再構成された画像を表示するためのスクリーン１６５と、オペレータが医療画像取得装置１６０とやりとりすることを可能にするキーボードなどのオペレータインタフェース１７０とを有する。
【００３１】
上述した実施例は本発明を限定するものでなく例示するものであり、当業者は添付した請求項の範囲から逸脱することなく他の多数の実施例を構成可能であることに留意すべきである。
【００３２】
請求項において、括弧内に示された参照符号は請求項を限定するものとして解釈されるべきでない。“有する”という単語は、請求項に列記した以外の要素又はステップの存在を排除するものでない。要素に先行する“ある”という単語は、当該要素が複数存在することを排除するものでない。本発明は、複数の要素を有するハードウェアと、適切にプログラムされたコンピュータとによって実現可能である。複数の手段を列記したシステムクレームでは、これらの手段のいくつかは単一で同一のコンピュータ可読ソフトウェア又はハードウェアによって実現可能である。ある手段が互いに異なる従属クレームに記載されているという事実は、これらの手段の組み合わせが効果的に利用可能でないことを示すものでない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を混濁媒質を有するレシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じる光を検出することによって取得される測定されたデータセットに基づき、画像再構成アルゴリズムを使用して前記混濁媒質の内部の画像を再構成する方法であって、
入力仮定が、前記画像再構成アルゴリズムの基礎となり、
前記画像再構成アルゴリズムは、該画像再構成アルゴリズムに通信されるデータセットに対して実行され、
前記通信されるデータセットは、前記入力仮定を充足し、前記測定されたデータセットから導かれ、
前記入力仮定は、前記通信されたデータセットが選択された変数の関数として要求されるトレンドを有することを求め、
前記選択された変数のパラメータ化された関数は、前記選択された変数の関数として測定されたトレンドを有する前記測定されたデータセットに適合され、
少なくとも１つのパラメータの値が決定され、前記要求されたトレンドの関数において以降に利用され、
前記測定されたデータセットは、該データセットを前記要求されるトレンドにマップすることによって、前記通信されたデータセットに変更される方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法を使用して混濁媒質の内部を光学的に画像化する方法。
【請求項３】
前記再構成アルゴリズムは、ボルン近似に基づく、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記光源からの光は、前記レシービングボリュームに含まれる蛍光剤を活性化するよう選択され、
光検出ユニットが、前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じる蛍光を検出するよう構成され、
前記測定されたデータセットは、前記検出された蛍光に関するデータを有する、請求項１乃至３何れか一項記載の方法。
【請求項５】
前記通信されるデータセットは、該通信されるデータセットから前記要求されるトレンドの少なくとも一部を排除することによって、コントラストが増大されたデータセットに変更される、請求項１乃至４何れか一項記載の方法。
【請求項６】
生物組織に適用される請求項１乃至５何れか一項記載の方法。
【請求項７】
哺乳類の胸部に適用される請求項６記載の方法。
【請求項８】
混濁媒質の内部を画像化する装置であって、
前記混濁媒質を収容するレシービングボリュームと、
前記レシービングボリュームに結合される光を生成する光源と、
前記光源からの光を前記レシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じた光を検出する光検出ユニットと、
前記検出した光に基づき、前記混濁媒質の内部の画像を再構成する画像再構成ユニットと、
を有し、
当該装置はさらに、
請求項１乃至７何れか一項記載の方法を実行するデータ処理ユニットを有する装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置を使用する医療画像取得装置。
【請求項１０】
コンピュータによる実行し、請求項１乃至７何れか一項記載の方法を使用するコンピュータプログラムであって、
光学的画像化の後に導出され、前記画像再構成アルゴリズムの基礎となる入力仮定を充足するデータセットにアクセスし、
前記画像再構成アルゴリズムを前記アクセスされたデータセットに適用する、
ための命令を有するコンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１０記載のコンピュータプログラムであって、光源からの光を混濁媒質を有するレシービングボリュームに結合した結果として前記レシービングボリュームから生じた光を検出することによって取得された測定されたデータセットから前記アクセスされるデータセットをプロセッサに導出させるコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2010512913.tif 000011
2010512913.tif 000012
2010512913.tif 000013