(57)【要約】  本発明の支持構造は、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する、検査者が操作可能な統合型可搬式画像化ワークステーションの部分を構成する。このワークステーションは、検査プラットホーム上に位置する患者の検査領域を画像化する、支持構造に動作可能に接続された画像化ヘッドモジュールを少なくとも含む、様々な構成要素を含む。この支持構造は、少なくとも画像化ヘッドモジュールの検査領域のすぐ近くの画像化位置への移動及び位置決め、並びに検査領域への患者のアクセスを可能にする検査領域からの移動及び位置決めを制御する。この支持構造はさらに、検査領域内の適当な位置に画像化ヘッドモジュールをロックし、検査領域からの平行移動を可能にするためにロックを解除する制御手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
子宮の生体内検査を改良し、客観化し、及び／又は文書化する、検査者が操作可能な統合型可搬式画像化ワークステーションの支持構造であって、
当該支持構造が、少なくとも、検査プラットホーム上に位置する患者の検査領域を画像化するのに適したワークステーションの画像化ヘッドモジュールに接続可能であり、
当該支持構造が、使用中に、少なくとも前記画像化ヘッドモジュールの前記検査領域のすぐ近くの画像化位置への移動及び位置決め、並びに前記検査領域への患者のアクセスを可能にする前記検査領域からの移動及び位置決めを制御し、前記支持構造がさらに、使用中に、前記検査領域内の適当な位置に前記画像化ヘッドモジュールをロックし、前記検査領域からの平行移動を可能にするためにロックを解除する制御手段を備える、支持構造。
【請求項２】
子宮の生体内検査を改良し、客観化し、及び／又は文書化する、検査者が操作可能な統合型可搬式画像化ワークステーションの支持構造であって、
当該支持構造が、少なくとも、検査プラットホーム上に位置する患者の検査領域を画像化するのに適したワークステーションの画像化ヘッドモジュールに接続可能であり、
当該支持構造が、
（ａ）ベース部材と、
（ｂ）平面位置決め構造であり、前記平面位置決め構造が、前記検査プラットホームへの患者のアクセスを可能にする前記検査領域から離れたある位置から、画像化位置へ、前記ベース部材に対して移動することができ、それにより、使用中に、少なくとも前記画像化ヘッドモジュールを前記検査領域のすぐ近くに平行移動させることができるような態様で前記ベース部材上に装着された、前記平面位置決め構造と、
（ｃ）前記平面位置決め構造上に直接に配置された空間微細位置決め構造と、
（ｄ）前記空間微細位置決め構造に統合されたウェイトカウンタバランシング機構と、
（ｅ）前記空間微細位置決め構造上に直接に配置されたピボッティング構造であり、前記ピボッティング構造上に前記画像化ヘッドモジュールが直接に配置された、前記ピボッティング構造と
を備え、
（ｆ）前記検査領域内の適当な位置に前記画像化ヘッドモジュールを固定するために、前記空間微細位置決め構造及び前記ピボッティング構造の運動をロックすることができ、前記検査領域からの平行移動を可能にするために、前記空間微細位置決め構造及び前記ピボッティング構造の運動のロックを解除することができ、
さらに、
（ｇ）前記空間微細位置決め構造及び前記ピボッティング構造の位置を制御するハンドルを備える、支持構造。
【請求項３】
前記画像化位置において前記平面位置決め構造をロックすることができる、請求項１又は２に記載の支持構造。
【請求項４】
前記ベース部材が、画定された可動域を有する回転部材を備え、前記平面位置決め構造が前記回転部材上に装着された、請求項１〜３のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項５】
前記回転部材が約９０°の許容可動域を可能にする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項６】
前記平面位置決め構造が関節式延長部分である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項７】
前記平面位置決め構造が、前記回転部材上に装着された端部とは別の端部の近くに固定された垂直支持脚を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項８】
前記平面位置決め構造がさらに、統合されたロック可能な車輪を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項９】
前記ベース構造及び前記平面位置決め構造が、トロリ又は折畳み可能なトロリである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１０】
前記平面位置決め構造、空間微細位置決め構造及び／又はピボッティング構造をロックする前記手段が、前記平面位置決め構造、空間微細位置決め構造及びピボッティング構造のうちの少なくとも１つの構造の少なくとも１つの移動部分の移動の自由を制御するように適当に配置された、摩擦要素、機械ブレーキ、機械ストップ、液圧ブレーキ、空気圧ブレーキ、電磁ブレーキ、ソレノイドブレーキ及び／又は電動機ブレーキの中から選択された、請求項１〜９のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１１】
前記空間微細位置決め構造が、電磁及び／又は機械手段を使用してロックされ／ロック解除される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１２】
前記空間微細位置決め構造がＸＹＺトランスレータである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１３】
前記ＸＹＺトランスレータのＸＹ運動が電磁手段を使用してロック／ロック解除され、前記ＸＹＺトランスレータのＺ運動が、タイミングベルト及びプーリに結合されたモータを使用してロック／ロック解除される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１４】
前記ピボッティング構造の運動が、反対作用圧縮ばね及びカム従動子機構を使用してロック／ロック解除される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１５】
前記ウェイトカウンタバランシング機構が、Ｚ軸運動要素に固定された状態に装着された定荷重ばねを使用して、ばね上重量のバランスがとられることを保証する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１６】
前記ピボッティング構造が限定された玉継手である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１７】
前記ハンドルがさらに、前記ＸＹ、Ｚ及び玉継手運動のロック／ロック解除を実質的にトリガするトリガ手段を含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１８】
前記トリガ手段が、トリガ信号の機械、液圧、空気圧、電気伝達のうちの少なくとも１つ、又はそれらの組合せにより、前記玉継手構造の直接ブレーキ、並びに前記ブレーキの活動化機構及び非活動化機構として機能する、遠隔位置に配置されたマイクロスイッチ又はばねを有するレバーを備える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項１９】
遠隔位置に置かれた前記ブレーキを活動化するために、前記レバーに加えられた手動力が、可撓性だが実質的に圧縮できない管によって包まれた鋼線を介して伝達される、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項２０】
前記画像化ヘッドモジュールが、前記検査領域内に配置された膣鏡と接続を形成するように構成されており、前記鏡の縦軸と実質的に同一直線上にある画像化軸及び照明光線対称軸を提供するために、前記画像化ヘッドモジュールがその画像化位置にあるときに、当該支持構造が、前記画像化ヘッドモジュールと前記鏡の接続を容易にする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項２１】
前記ワークステーションがさらに、前記画像化ヘッドモジュールから受け取った前記検査領域の画像及び／又はデータを表示するディスプレイ手段を備え、前記ディスプレイ手段が、前記画像化ヘッドモジュールがその画像化位置にあるときに、前記画像化ヘッドモジュール及びディスプレイ手段が検査者の視野の範囲内に位置するような態様で、当該支持構造に動作可能に接続された、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項２２】
前記ディスプレイ手段が、当該支持構造上に配置されたスタンド上に配置されたモニタであり、前記モニタが、検査者の視角の範囲内に置かれ、前記視角がさらに前記検査領域を含み、その結果、前記検査者が、自分の頭を回転させることなく、前記検査領域、前記画像化ヘッドモジュール及び前記モニタを観察することができる、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか一項に記載の支持構造の前記特徴のうちの任意の１つ又は複数の特徴をさらに含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の支持構造。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の支持構造を備える、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、及び文書化する統合型可搬式画像化ワークステーション。
【請求項２５】
前記支持構造に動作可能に接続された、検査領域を画像化する画像化ヘッドモジュール、
前記支持構造に動作可能に接続された、前記画像化ヘッドモジュールから受け取った前記検査領域の画像及び／又はデータを表示するディスプレイ手段、
前記画像化ヘッドモジュール及び前記ディスプレイ手段に接続されたコンピュータ手段、並びに／又は
前記コンピュータ手段にインストールされたソフトウェア手段であり、前記ディスプレイ手段による前記検査領域の画像の表示を可能にするために、前記画像化ヘッドモジュールが得た画像を前記コンピュータ手段に処理させる、前記ソフトウェア手段
のうちの１つ又は複数をさらに備える、請求項２４に記載のワークステーション。
【請求項２６】
前記画像化ヘッドモジュールが、
画像化光学系手段に結合された画像化センサ手段、
前記画像化光学系の視野を照明する光源手段、
光ビーム操作光学系、
付着プローブを含む診断マーカ分配手段、
膣壁を開く延長シャフトを有する鏡、並びに／又は
前記付着プローブ及び前記鏡の前記シャフトに取外し可能に接続するためのロック手段を有する、前記ピボッティング構造上に配置された第１の機械的支持、及び少なくとも前記画像化センサ及び前記光源を装着する、前記ピボッティング構造上に配置された第２の機械的支持であり、前記画像化センサの微細集束を可能にする直線スライダを介して前記ピボッティング構造上に取り付けられた、前記第２の機械的支持
のうちの１つ又は複数をさらに備える、請求項２４又は２５に記載のワークステーション。
【請求項２７】
前記画像化センサの光路上に第１の偏光子が置かれ、前記光源の光路上に第２の偏光子が置かれ、それらの偏光面が互いに対して実質的に垂直である、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項２８】
膣及び子宮頚を画像化するために第１の画像化センサが使用され、子宮頚管及び子宮頚内膜を画像化するために、前記画像化光学系手段に第２の画像化センサが結合された、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項２９】
膣及び子宮頚の立体視を達成するために、２つの画像化センサがすぐ近くに配置され、少なくとも１つのレンズに結合され、前記ディスプレイ手段が立体知覚を提供する、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項３０】
前記診断マーカ分配手段が、検査対象の組織の表面に診断マーカを分配する付着機構であり、前記分配手段が、
付着プローブと、
診断マーカ容器と、
診断マーカの付着を可能にする手段と
を備え、
前記付着プローブが、前記第１の機械的支持上のある位置に直接に、又は延長ブラケットを経由して間接的に固定されており、前記画像化ヘッドモジュールが前記鏡シャフトに接続されているときに、前記診断マーカが、前記光源スポット及び前記画像化センサの視野のサイズと少なくとも等しいサイズの組織領域上へ実質的に均質に付着されるように、前記付着プローブの縦軸の向きが予め固定された、
請求項２４〜２９のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項３１】
前記診断マーカ容器が、ある体積の前記診断マーカを含む第１の区画と、前記診断マーカのある体積の標準化されたある割合を含む第２の区画とを含む２区画構成であり、前記診断マーカのある体積の前記標準化されたある割合が、前記マーカの付着を可能にする前記手段の助けを借りて、前記第１の区画から弁を通してポンピングされ、前記付着プローブを通して付着される、請求項３０に記載のワークステーション。
【請求項３２】
前記マーカの付着を可能にする前記手段が、手動ポンピング及び付着を可能にする手段、又は電子制御ポンピング及び付着を可能にする手段を備える、請求項３０又は３１に記載のワークステーション。
【請求項３３】
手動ポンピング及びマーカ付着ステータスを検出する少なくとも１つのセンサをさらに備え、前記少なくとも１つのセンサがさらに、画像捕捉手順の開始をトリガし、画像捕捉手順の開始を前記診断マーカの付着の完了と同期させる電気信号を生成する、請求項３２に記載のワークステーション。
【請求項３４】
手動ポンピング及び付着を可能にする前記要素が注射器型機構を含み、前記注射器型機構が、前記注射器型機構の容器を少なくとも部分的に包囲するある構造上に配置され、前記センサが、前記包囲構造上に少なくとも部分的に配置された１対の電気接点であり、その結果、手動付着がピストンを移動させ、ピストンが、前記付着プロセスの完了時に前記電気接点を接触させ、それにより、画像捕捉手順を開始させ、同期させるトリガ信号を生成する、請求項３２又は３３に記載のワークステーション。
【請求項３５】
前記鏡シャフトが、機械ロック手段、磁気手段、電磁手段及び空気圧手段を含むグループから選択された機構によって、前記画像化ヘッドモジュールに取外し可能に接続可能である、請求項２４〜３４のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項３６】
文書化目的のため、並びに生検試料採取及び治療の正確さを評価するために、生検試料採取／治療手技が、オーバレイされたデジタルマークとともに、ビデオストリームによって記録される、請求項２４〜３５のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項３７】
前記画像化センサが第１の空間分解能を有し、前記画像化光学系が、一定の第１の拡大を提供するレンズであり、前記ディスプレイ手段が、所与のサイズ及び第２の空間分解能を有し、前記画像化センサによって捕捉された画像全体が、前記第１の分解能以下の分解能で前記ディスプレイ手段上に表示され、前記画像全体が第１の拡大を提供し、画像の全体視を維持したまま、画像化ヘッドを移動させたり、拡大光学系を交換したりすることなく複数の部分領域を拡大することを可能にし、前記捕捉された画像の検査後拡大及び解析を可能にするために、選択された画像部分領域を、少なくとも前記第１の分解能に等しい分解能で表示し、オーバレイすることによって、第２の拡大が達成される、請求項２４〜３６のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項３８】
前記第１の分解能が少なくとも１０２４×７６８分解能であり、少なくとも１５ｆ／ｓのデータ転送速度を有し、前記ディスプレイのサイズが少なくとも対角１４インチサイズであり、前記第２の分解能が少なくとも６４０×４２０であり、前記第１の拡大が６から２５倍の範囲にあり、前記第２の拡大が１．５から２．５倍の範囲にあり、前記第２の拡大が、画像の全体視を維持したまま、画像化ヘッドを移動させたり、拡大光学系を交換したりすることなく複数の部分領域を拡大することを可能にし、前記捕捉された画像の検査後拡大及び解析を可能にする、請求項３７に記載のワークステーション。
【請求項３９】
診断マーカの付着と同期した態様で画像捕捉を活動化するトリガ信号を生成する手段と、
コンピュータプログラム命令を保持するコンピュータ可読媒体と
をさらに備え、
前記コンピュータ可読媒体が、
前記コンピュータのコンピュータ記憶手段に基準画像を記憶する動作、
コンピュータ記憶手段に記憶された以前の基準画像に代わる新たな基準画像を捕捉し、記憶する動作、
トリガ信号を受け取るまでこの手順を繰り返し、前記診断マーカの付着の完了によって生成される、前記画像捕捉手順の開始をトリガし、同期させる信号を使用する動作、
前記トリガ信号が到着する直前に最も最近に捕捉された画像を、基準画像として使用するために記憶する動作、及び／又は
時間を追って、所定の時間間隔及び継続時間で、画像の捕捉、記憶及び表示を開始する動作
のうちの１つ又は複数の動作を前記ワークステーションに実行させるコンピュータプログラム命令を保持し、
前記ワークステーションが、
前記基準画像を、時間を追って捕捉された前記画像と位置合せする動作、
送られた光強度対時間曲線を計算し、表示する動作、
バターワース、高速フーリエ変換、単及び多指数当てはめベースのフィルタ、差ベースのフィルタ又はこれらの組合せを含むグループから選択されたアルゴリズムを使用して、前記拡散反射率対時間曲線を平滑化する動作、
元の曲線又は当てはめられた／平滑化された曲線から、取得プロセスの所定の継続時間のうちの少なくとも一部分の間に計算された前記送られた光強度対時間曲線のうちのある曲線の下の面積として定義される時間積分、最大値、最大値までの時間、曲線の傾き又はこれらの組合せを含む一群の動的光学パラメータを計算する動作、
前記パラメータの範囲の空間分布を表す動的擬色マップを作成するために、前記パラメータの値範囲に擬色を割り当てる動作、
前記組織画像上に前記マップを表示し、オーバレイする動作、及び／又は
異常な領域を強調し、単一の画像全体の動的光学効果を文書化するために、前記マップを、少なくとも前記基準画像と位置合せする動作、
のうちの１つ又は複数の動作を実行する、
請求項２４〜３８のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項４０】
子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する統合型可搬式画像化ワークステーションであって、
支持構造を備え、前記支持構造が、
ベース部材が偏心楕円形の形状を含み、さらに、約９０°の許容可動域を有する回転部材を備えること、
平面位置決め構造が、前記ベース部材の前記回転部材上に装着された関節式延長部分を備え、前記平面位置決め構造が、前記平面位置決め構造の別の端部の近くに固定された、統合されたロック可能な車輪を有する垂直支持脚を備える比較的に長い部材であり、前記回転部材によって許される前記可動域に従って、前記平面位置決め構造が、前記検査プラットホームへの前記患者のアクセスを可能にするその広げられた（休止）位置から、少なくとも前記画像化ヘッドモジュールを前記検査領域のすぐ近くに平行移動させるその閉（画像化）位置まで回転すること、
空間微細位置決め構造が、前記平面位置決め構造上に直接に配置されたＸＹＺトランスレータを備えること、
ウェイトカウンタバランシング機構が、前記空間微細位置決め構造に統合され、Ｚ軸運動要素に固定された状態に装着された定荷重ばねを使用してばね上重量のバランスがとられること、
ピボッティング構造が、前記空間微細位置決め構造上に直接に配置され、前記ピボッティング構造が限定された玉継手を備えること、
前記ＸＹＺトランスレータのＸＹ運動が電磁手段を使用してロック／ロック解除され、前記ＸＹＺトランスレータのＺ運動が、タイミングベルト及びプーリに結合されたモータを使用してロック／ロック解除され、前記ピボッティング構造の運動が、反対作用圧縮ばね及びカム従動子機構を使用してロック／ロック解除されること、並びに
前記空間微細位置決め構造及び前記ピボッティング構造の位置を制御するハンドルが、前記ピボッティング構造上に配置され、さらに、前記ＸＹ、Ｚ及び玉継手運動のロック／ロック解除を実質的にトリガするマイクロスイッチを含むこと
のうちの１つ又は複数を含み、さらに、
前記ピボッティング構造上に直接に配置された画像化ヘッドモジュールを備え、前記画像化ヘッドモジュールが、
画像化センサが、第１の向きの偏光面を有する偏光子に結合された少なくとも１つのＣＣＤセンサを備えること、
画像化レンズが、少なくとも２０ｍｍの焦点距離を有するレンズを備えること、
光源手段が、検査領域上に光ビームを集束させる光学要素を備える白色ＬＥＤ光源を備え、前記光源が、第２の向きの偏光面を有する偏光子に結合され、前記第２の向きが、前記第１の偏光面と実質的に垂直になるように調整されること、
前記画像化センサと前記照明手段のうちの少なくとも一方が、第２の機械的支持上に取り付けられ、前記第２の機械的支持が、微細集束用の直線スライダを介して前記ピボッティング構造上に取り付けられること、
ビーム操作光学系が、前記画像化手段と前記照明手段のうちの少なくとも一方の手段の光線を、実質的に同軸となるように偏向させる少なくとも１つの光偏向器を備え、前記光偏向器が、前記画像化手段と前記照明手段のうち、光線偏向にさらされる方の手段から十分に離して配置され、前記画像化手段と前記照明手段のうちの残りの手段の光線が実質的に遮られることなく通過するクリアな開口を形成すること、
診断マーカディスペンサが、ある体積の診断マーカを含むボトルを備え、２方向弁及び管を介して、固定容積の注射器状機構及び狭角型完全コーン軸方向スプレーノズルに接続され、前記ノズルが、延長ブラケットに取外し可能に接続され、少なくとも前記画像化センサの視野を覆う検査領域上に前記マーカが均一に付着するように適当に位置合せされ、前記ノズルに前記マーカを移し、前記ノズルから前記マーカを分配するために、前記ノズルが、管及び前記弁を介して前記注射器状機構に接続され、前記注射器状機構が、前記注射器状機構の完全な押下げを検出する１つ又は複数の光センサを備える適当に設計されたケーシングに収容され、前記光センサの出力信号が、画像捕捉を、前記診断マーカの付着と同期させるために使用されること、
鏡シャフトが、延長ブラケットを介して第１の機械的支持上に配置された機械ロック手段によって、前記第１の機械的支持に取外し可能に接続可能であり、前記ロック手段がバヨネット型機構であり、前記バヨネット型機構が、組み込まれた斜めの溝を有する予荷重式のスリーブと、それによって前記膣鏡の後部の延長シャフトが前記スリーブ内にロックされる前記スリーブの予荷重機構とを備え、前記予荷重式スリーブが、前記鏡シャフトに取り付けられた前記延長シャフトのレセプタクルを備え、前記鏡シャフトが、前記鏡シャフトの遠位端近くにおいて、前記鏡シャフトの軸に垂直に前記鏡シャフトに押し込まれたダウエルピンを有し、前記ダウエルピンが前記レセプタクルと対合し、前記鏡延長シャフトが、前記鏡シャフトが前記第１の機械的支持上にロックされたときに、前記鏡の縦軸を、前記鏡の内側の中心画像化軸及び照明軸と実質的に同軸になるように空間的に配置する形状特徴を含むこと
のうちの１つ又は複数を含み、さらに、
前記空間微細位置決め構造のＸＹ部材上に直接に配置されたコンピュータ手段であり、前記コンピュータ手段が、異なるコアが異なるタスクを並行して処理するマルチコアマイクロプロセッサに基づき、前記コンピュータ手段がさらに、少なくとも前記ロック機構を制御し、画像捕捉を診断マーカ付着と同期させ、画像捕捉をトリガする制御手段と、コンピュータ記憶手段と、限定はされないが、１つ又は複数のディスプレイ、ユーザインターフェース手段、ローカルネットワーク、病院データベース、インターネット及び／又はプリンタを含むコンピュータ周辺機器を接続するハードウェアインターフェース手段とを含む、前記コンピュータ手段と、
タッチスクリーン、キーボード、無線キーボード、音声インターフェース、フットスイッチ又はこれらの組合せの中から選択されたユーザインターフェース手段と、
モニタ、タッチスクリーンモニタ、ヘッドマウント式ディスプレイ、ビデオゴーグル及びこれらの組合せの中から選択されたディスプレイ手段であり、前記モニタが、検査プラットホームの片側に置かれ、前記ベース部材上に直接に配置され、前記モニタが、使用者の視角（又は視野）の中に入るように空間的に配置され、前記視角（又は視野）がさらに、前記検査領域及び前記画像化ヘッドモジュールを含む、前記ディスプレイ手段と、
画像較正、画像捕捉の初期化、画像レジストレーション、動的曲線計算、処理及び解析、動的擬色マップの計算及びセグメント化、生検試料採取／治療の手引きとなる文書化、画像拡大、並びに／又は画像及びデータを記憶、検索及び後処理するためのデータベース操作、のうちの１つ又は複数の機能を少なくとも部分的に実行するようにコンピュータをプログラムするために使用されるソフトウェア手段と
を備えるワークステーション。
【請求項４１】
子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する統合型可搬式画像化ワークステーションであって、
診断マーカディスペンサと、
画像化センサ、画像化光学系及び／又は光源のうちの１つ又は複数を備える、検査領域を画像化する画像化ヘッドモジュールと、
診断マーカの付着と同期した態様で画像捕捉を活動化するトリガ信号を生成する手段と、
少なくとも前記画像化ヘッドモジュールに接続されたコンピュータ手段と、
前記コンピュータ手段に接続された、前記検査領域の画像を表示するディスプレイ手段と、
ユーザインターフェース手段と、
コンピュータプログラム命令を保持するコンピュータ可読媒体と
を備え、
前記コンピュータ可読媒体が、
前記コンピュータのコンピュータ記憶手段に基準画像を記憶する動作と、
コンピュータ記憶手段に記憶された以前の基準画像に代わる新たな基準画像を捕捉し、記憶する動作と、
トリガ信号を受け取るまでこの手順を繰り返し、前記診断マーカの付着の完了によって生成される、前記画像捕捉手順の開始をトリガし、同期させる信号を使用する動作と、
前記トリガ信号が到着する直前に最も最近に捕捉された画像を、基準画像として使用するために記憶する動作と、
時間を追って、所定の時間間隔及び継続時間で、画像の捕捉、記憶及び表示を開始する動作
のうちの１つ又は複数の動作を前記ワークステーションに実行させるコンピュータプログラム命令を保持し、
前記コンピュータ可読媒体が、
前記基準画像を、時間を追って捕捉された前記画像と位置合せする動作と、
送られた光強度対時間曲線を計算し、表示する動作と、
バターワース、高速フーリエ変換、単及び多指数当てはめベースのフィルタ、差ベースのフィルタ又はこれらの組合せを含むグループから選択されたアルゴリズムを使用して、前記拡散反射率対時間曲線を平滑化する動作と、
元の曲線又は当てはめられた／平滑化された曲線から、取得プロセスの所定の継続時間のうちの少なくとも一部分の間に計算された前記送られた光強度対時間曲線のうちのある曲線の下の面積として定義される時間積分、最大値、最大値までの時間、曲線の傾き又はこれらの組合せを含む一群の動的光学パラメータを計算する動作と、
前記パラメータの範囲の空間分布を表す動的擬色マップを作成するために、前記パラメータの値範囲に擬色を割り当てる動作と、
前記組織画像上に前記マップを表示し、オーバレイする動作と、
異常な領域を強調し、単一の画像全体の動的光学効果を文書化するために、前記マップを、少なくとも前記基準画像と位置合せする動作と
のうちの１つ又は複数の動作を前記ワークステーションに実行させるコンピュータプログラム命令を保持した
ワークステーション。
【請求項４２】
前記画像化センサがカラー画像化センサであり、捕捉され記憶された前記画像が、前記カラー画像化センサのカラー画像及び緑チャネル画像である、請求項４１に記載のワークステーション。
【請求項４３】
前記コンピュータ可読媒体上に保持された前記命令が、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）及び正規化相互情報量の中から選択された類似距離に基づくリジッドレジストレーションアルゴリズムを使用した画像レジストレーションを引き起こす、請求項４１又は４２に記載のワークステーション。
【請求項４４】
前記コンピュータ可読媒体上に保持された前記命令が、ロバストな類似測度及び局部運動追跡アルゴリズムと組み合わされた薄板スプライン変換に基づくデフォーマブルレジストレーションアルゴリズムを使用した画像レジストレーションを引き起こす、請求項４１〜４３のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項４５】
前記コンピュータ可読媒体上に保持された前記命令が、一方のレジストレーションアルゴリズムをもう一方のレジストレーションアルゴリズムの結果に当てはめることによって画像レジストレーションを引き起こす、請求項４３又は４４に記載のワークステーション。
【請求項４６】
時間を追って画像を捕捉し、記憶する継続時間が、１〜４分の範囲で選択される、請求項４１〜４５のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項４７】
生検試料採取及び生検試料採取手順の文書化を手引きするために、リアルタイム表示された画像上にオーバレイされた、生検を実施し／治療することが意図された画像領域に対応するデジタルマークに、前記インターフェースを介して手動で注釈を付ける手引きとして、前記動的擬色マップが使用される、請求項４１〜５６のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項４８】
前記マークが、前記動的擬色マップのセグメント化及び解析によって自動的に選択される、請求項４７に記載のワークステーション。
【請求項４９】
文書化目的のため、並びに生検試料採取及び治療の正確さを評価するために、生検試料採取／治療手技が、前記オーバレイされたデジタルマークとともに、ビデオストリームによって記録される、請求項４１〜４８のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項５０】
子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する統合型可搬式画像化ワークステーションであって、
画像化センサ、画像化光学系及び／又は光源のうちの１つ又は複数を備える、検査領域を画像化する画像化ヘッドモジュールと、
前記画像化ヘッドモジュールに接続されたコンピュータ手段と、
前記コンピュータ手段に接続された、前記検査領域の画像を表示するディスプレイ手段と、
ユーザインターフェース手段と、
前記コンピュータ手段にインストールされたソフトウェア手段であり、前記ディスプレイ手段による前記検査領域の画像の表示を可能にするために、前記画像化ヘッドモジュールが得た画像を、前記コンピュータ手段に捕捉させ、記憶させ、処理させる、前記ソフトウェア手段と
を備え、
前記画像化センサが第１の空間分解能を有し、前記画像化光学系が、一定の第１の拡大を提供するレンズであり、前記ディスプレイ手段が、所与のサイズ及び第２の空間分解能を有し、前記センサによって捕捉された画像全体が、前記第１の分解能以下の分解能で前記ディスプレイ手段上に表示され、前記画像全体が第１の拡大を提供し、画像の全体視を維持したまま、画像化ヘッドを移動させたり、拡大光学系を交換したりすることなく複数の部分領域を拡大することを可能にし、前記捕捉された画像の検査後拡大及び解析を可能にするために、選択された画像部分領域を、少なくとも前記第１の分解能に等しい分解能で表示し、オーバレイすることによって、第２の拡大が達成される
ワークステーション。
【請求項５１】
前記第１の分解能が少なくとも１０２４×７６８分解能であり、少なくとも１５ｆ／ｓのデータ転送速度を有し、前記ディスプレイのサイズが少なくとも対角１４インチサイズであり、前記第２の分解能が少なくとも６４０×４２０であり、前記第１の拡大が６から２５倍の範囲にあり、前記第２の拡大が１．５から２．５倍の範囲にあり、前記第２の拡大が、画像の全体視を維持したまま、画像化ヘッドを移動させたり、拡大光学系を交換したりすることなく複数の部分領域を拡大することを可能にし、前記捕捉された画像の検査後拡大及び解析を可能にするためである、請求項５０に記載のワークステーション。
【請求項５２】
患者個人データ、患者照会理由及び履歴、管内及び生体内検査結果、患者マネージメント計画、取得された画像の少なくとも１つのサブセット、擬色マップ、対応するパラメータ値及び動的曲線が添付されたマーク、生検試料採取／治療を文書化し、文書化した画像ストリームを含む一群のデータのインターフェース手段を介した検索及び再生を可能にする、前記コンピュータ記憶手段に統合されたデータベース手段をさらに含む、請求項２４〜５１のいずれか一項に記載のワークステーション。
【請求項５３】
ワークステーションの画像化ヘッドモジュールに接続された、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は支持構造に関し、具体的にはワークステーション（ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）を支持する支持構造に関する。さらに、このワークステーションは、子宮の検査を改良し、客観化し、及び／又は文書化するためのものである。
【０００２】
本発明はさらに、少なくとも本発明の支持構造を備えるワークステーションに関する。具体的には、このワークステーションは、子宮の検査を改良し、客観化し、及び／又は文書化するためのものである。
【０００３】
本発明はさらに、子宮の検査を改良し、客観化し、及び／又は文書化するように動作するようプログラムされたワークステーションであって、捕捉され、記憶された様々な画像の画像比較を可能にするワークステーションに関する。
【背景技術】
【０００４】
異常なパプ試験（Ｐａｐ−ｔｅｓｔ）結果を有する女性はコルポスコピー検査へ回される。コルポスコピー（ｃｏｌｐｏｓｃｏｐｙ）は、低倍率顕微鏡、或いはズーム光学系を含み又はズーム光学系を含まないカメラレンズ構成の助けを借りて、女性の下生殖トラック、特に移行帯に近い領域を検査することを含む確立された手技である。
【０００５】
この検査の目的は、生検試料採取のために異常な領域の位置を決定することである。異常な領域の位置決定は、局所投与されたときに組織の光学特性の一時的な変化を引き起こす酢酸溶液などの診断化学マーカ（ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍａｒｋｅｒ）の助けを借りて達成される。これらの変化は、検査者には色の変化（酢酸白化（ａｃｅｔｏｗｈｉｔｅｎｉｎｇ：ＡＷ）効果）として顕現し、したがって知覚されるコントラストを増大させ、その結果、診断、生検試料採取及び治療に供する疑わしい領域の位置決定及び識別を助ける。
【０００６】
従来のコルポスコープの助けを借りて実行されるコルポスコピー検査手技は標準化されておらず、関連した人間工学的設計（ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ）も貧弱である。コルポスコピー検査は、子宮頚の観察を可能にするために、鏡（ｓｐｅｃｕｌｕｍ）を挿入して膣を開くことを含む。
【０００７】
検査者は、片方の手で、この鏡を、最適な視野を提供する適当な位置に保持し、顕微鏡的検査のために、双眼鏡を通して観察しながら、もう片方の手でコルポスコープ（ｃｏｐｏｓｃｏｐｅ）を操作する。カメラ及びディスプレイモニタを備えるコルポスコープは検査者の快適性を向上させるが、検査場所の空間的制限のため、関連した人間工学的設計は非常に貧弱である。その結果、通常はモニタが検査者の視角の外側にあり、多くの場合にモニタが検査者の背後に位置することがあり、このことは、モニタを見るために振り返ることを検査者に強いる。
【０００８】
既存のデジタル及びビデオコルポスコープの他の主な欠点は、それらが、治療及び生検を実行するため、及びＡＷ現象に関連した表面隆起効果を観察するために不可欠な立体画像化（ｓｔｅｒｅｏ  ｉｍａｇｉｎｇ）を提供しないことである。光学コルポスコープ及びデジタルコルポスコープの他の欠点は、それらが、子宮頚管の検査を可能にしないことがあることに関連する。大部分の新形成（ｎｅｏｐｌａｓｉａ）は子宮頚管の移行帯の近傍で発生するため、このことは重要である。顕微鏡的検査は酢酸溶液の局所付着と組み合わせられ、引き起こされた変化は、新形成グレード（ｇｒａｄｅ）に応じて３〜８分続く酢酸白化効果の進展中に実行される様々な倍率の拡大で観察される。
【０００９】
既存のコルポスコープの他の主な１つの欠点は、被検査組織の疑わしい部分領域を拡大するために使用されるそれらの光学ズーム機能に関連する。光学ズームは、被検査領域の全体視（ｏｖｅｒｖｉｅｗ）を失わせることがある。即ち、光学ズームが使用されるときには、見える領域が狭められる可能性がある。その結果、ＡＷに反応する領域がズーム窓の外側に位置する可能性があり、したがって検出されない可能性がある。ＡＷの進展は比較的に速いため、ズームイン及びズームアウトはこの固有の限界に対処することができない。既存のコルポスコープのこの限界は、他の異常な領域が検出されずに、浸潤及び転移に進行する危険性が高くなることに直接に関連している。ＡＷ効果をより長い時間持続させるため、検査者は、量及び付着の均一性を一切制御することなくマーカの付着を繰り返すが、この制御の欠如がＡＷ効果にかなりの影響を及ぼすことはよく知られており、それにより、過剰な診断及び不必要な生検に帰着することがある。さらに、マーカを何度も付着させる結果、マーカが過剰に蓄積し、マーカが検査中の領域を遮ることがある。
【００１０】
従来のコルポスコープの他の重要な欠点は、それらが定量的な診断情報を提供しないことである。むしろ、診断成績は検査者の経験及び視力に完全に依存する。様々な研究において、異なる観察者間の不一致及び同じ観察者による不一致の頻度が高いことが報告されており、平均的な診断成績は非常に低い。そのため、コルポスコピーは確定的な診断を提供せず、コルポスコピーの役割は、生検試料採取のための異常な領域の位置を決定することに限定される。得られた生検試料は次いで、確定診断を提供する組織学的検査に供される。ＡＷ効果の動的性質、及び動的現象を記憶する際の人間の光学系の視覚的な限界のため、コルポスコピーは高い生検試料採取誤り率にさらされる。従来のコルポスコープは、生検試料採取の手引きとはならず、生検試料採取手技の記録及び文書化も提供しない。生検試料採取手技の記録及び文書化は、陰性の組織学的評価が、組織試料が健康であることを指示しているのか、又は試料採取に誤りがあったことを指示しているのかを解明するのに不可欠である。
【００１１】
これらの診断上の欠陥は主に、観測可能な巨視的な組織特徴と実際の組織病理学的特徴との間の相関の程度が分かっていないこと、及びこれらの特徴を生体内で評価する定量的方法がないことによるものと考えられる。酢酸溶液などの診断マーカの局所付着によって引き起こされる動的光学現象の測定及びマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）が、コルポスコピーを改良し、客観化し、文書化する手段を提供することができることを、最近の臨床試験は示している。具体的には、測定された生体内動的光学現象及びパラメータは、子宮頚新形成グレードとの統計学的相関が高いことが示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
例示的な実施形態は、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する統合型画像化ワークステーション及び方法を提供する。この統合型画像化ワークステーションは可搬式とすることができる。
【００１３】
本発明の１つの目的は、改良された人間工学的設計を有する、子宮のデジタル画像化用の画像化ワークステーションを提供することにある。この画像化ワークステーションは、デジタル画像検査用の電子ディスプレイ手段、並びに画像化センサ及び光学系を有することができる。電子ディスプレイ手段及び検査領域は、電子ディスプレイ手段と検査領域がともに検査者の視角内に同時に位置するように配置される。これは、画像化ワークステーションの適当に設計された機械支持構造の助けを借りて達成される。
【００１４】
本発明の他の目的は、子宮頚及び子宮頚管の画像化のために立体デジタル画像化と内視鏡検査の両方を、内視鏡と統合された２センサ立体ディスプレイ手段によって１つのワークステーションに統合することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、診断上重要な動的現象のモニタリングの間、同じ視野を実質的に維持するために、画像化ユニットに対する鏡の機械的安定化を提供することにある。これは、画像化ヘッドユニットと鏡の両方のロック可能な支持構造を使用して達成することができる。
【００１６】
本発明の他の目的は、影のない高品質の全体視画像、画像強調光学系及びソフトウェアを提供し、同時に局所拡大を可能にする画像化ユニットを提供することにある。これは、適当に設計された画像化ユニット画像、ディスプレイサイズ及び分解能によって達成される。
【００１７】
本発明の他の目的は、マーカ付着の均一性及び付着量の標準化を提供すること、及びマーカ付着を画像捕捉手順と同期させる実施形態を提供することにある。このような標準化及び同期は、ロック可能な支持構造上に適当に装着された、適当なマーカアプリケータ、センサ及び制御電子回路を含む構成によって達成することができる。
【００１８】
本発明の他の目的は、酢酸溶液などの診断マーカの局所付着によって発現させることができる組織の動的光学特性の信頼性の高い定量的評価により、コルポスコピーの診断成績を客観化することにある。信頼性の高い測定は、上述の適当な機械的安定化及びマーカ付着の標準化を、アーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）の排除、並びに高い診断的価値を有する動的光学パラメータの計算及びマッピングを可能にするデジタル画像／信号処理と組み合わせることによって達成される。
【００１９】
本発明の他の目的は、異常な領域の自動検出、及び動的マップの自動セグメント化によって達成されるグレードの関数としての病変のサイズ分布についての定量的病変情報を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、異常な領域の自動検出及びリアルタイム表示された画像上へのデジタルマークの重ね合せによって、生検試料採取及び治療の手引きを提供し、それにより、動的マップによって手引きされた外科的治療、レーザ治療及び生検試料採取を可能にすることにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、動的画像化データ、患者の個人データ、過去の検査及び診断検査を含む、生検試料採取及び治療手技の完全な文書化を提供するにある。これは、検査及び後処理の完全な再検討を可能にすることができ、さらに、現場外での窓ベースのデジタル顕微鏡検査、テレメディスン（ｔｅｌｅｍｅｄｉｃｉｎｅ）、及び客観的な継続管理のための後続の検査との比較を容易にすることができる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１の態様では、本発明が、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する、検査者が操作可能な統合型可搬式画像化ワークステーションの支持構造であって、前記ワークステーションが少なくとも、検査プラットホーム上に位置する患者の検査領域を画像化する、前記支持構造に動作可能に接続された画像化ヘッドモジュールを備え、前記支持構造が、少なくとも前記画像化ヘッドモジュールの前記検査領域のすぐ近くの画像化位置への移動及び位置決め、並びに前記検査領域への患者のアクセスを可能にする前記検査領域からの移動及び位置決めを制御し、前記支持構造が、前記検査領域内の適当な位置に前記画像化ヘッドモジュールをロックし、前記検査領域からの平行移動を可能にするためにロックを解除する制御手段を備える支持構造を提供する。
【００２３】
本発明の一態様によれば、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する、検査者が操作可能な統合型可搬式画像化ワークステーションの支持構造であって、前記ワークステーションが少なくとも、検査プラットホーム上に位置する患者の検査領域を画像化する、前記支持構造に動作可能に接続された画像化ヘッドモジュールを備え、前記支持構造が、
（ａ）ベース部材と、
（ｂ）平面位置決め構造であり、前記平面位置決め構造が、前記検査プラットホームへの患者のアクセスを可能にする前記検査領域から離れたある位置から、画像化位置へ、前記ベース部材に対して移動することができ、それにより、少なくとも前記画像化ヘッドモジュールを前記検査領域のすぐ近くに平行移動させることができるような態様で前記ベース部材上に装着された、前記平面位置決め構造と、
（ｃ）前記平面位置決め構造上に直接に配置された空間微細位置決め構造と、
（ｄ）前記空間微細位置決め構造に統合されたウェイトカウンタバランシング機構と、
（ｅ）前記空間微細位置決め構造上に直接に配置されたピボッティング（首振り）構造であり、前記ピボッティング構造上に前記画像化ヘッドモジュールが直接に配置された、前記ピボッティング構造と
を備え、
（ｆ）前記検査領域内の適当な位置に前記画像化ヘッドモジュールを固定するために、前記空間微細位置決め構造及び前記ピボッティング構造の運動をロックすることができ、前記検査領域からの平行移動を可能にするために、前記空間微細位置決め構造及び前記ピボッティング構造の運動のロックを解除することができ、
さらに、
（ｇ）前記空間微細位置決め構造及び前記ピボッティング構造の位置を制御するハンドル
を備える支持構造が提供される。
【００２４】
本発明はさらに、本発明の支持構造を備える、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、及び文書化する統合型可搬式画像化ワークステーションを提供する。
【００２５】
好ましくは、前記ワークステーションがさらに、
前記支持構造に動作可能に接続された、検査領域を画像化する画像化ヘッドモジュール、
前記支持構造に動作可能に接続された、前記画像化ヘッドモジュールから受け取った前記検査領域の画像及び／又はデータを表示するディスプレイ手段、
前記画像化ヘッドモジュール及び前記ディスプレイ手段に接続されたコンピュータ手段、並びに／又は、
前記コンピュータ手段にインストールされたソフトウェア手段であり、前記ディスプレイ手段による前記検査領域の画像の表示を可能にするために、前記画像化ヘッドモジュールが得た画像を前記コンピュータ手段に処理させる、前記ソフトウェア手段
のうちの１つ又は複数を備える。
【００２６】
本発明はさらに、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する統合型可搬式画像化ワークステーションであって、
画像化センサ、画像化光学系及び／又は光源のうちの１つ又は複数を備える、検査領域を画像化する画像化ヘッドモジュールと、
前記画像化ヘッドモジュールに接続されたコンピュータ手段と、
前記コンピュータ手段に接続された、前記検査領域の画像を表示するディスプレイ手段と、
ユーザインターフェース手段と、
前記コンピュータ手段にインストールされたソフトウェア手段であり、前記ディスプレイ手段による前記検査領域の画像の表示を可能にするために、前記画像化ヘッドモジュールが得た画像を、前記コンピュータ手段に捕捉させ、記憶させ、処理させる、前記ソフトウェア手段と
を備え、
前記画像化センサが第１の空間分解能を有し、前記画像化光学系が、一定の第１の拡大を提供するレンズであり、前記ディスプレイ手段が、所与のサイズ及び第２の空間分解能を有し、前記センサによって捕捉された画像全体が、前記第１の分解能以下の分解能で前記ディスプレイ手段上に表示され、前記画像全体が第１の拡大を提供し、画像の全体視を維持したまま、画像化ヘッドを移動させたり、拡大光学系を交換したりすることなく複数の部分領域を拡大することを可能にし、前記捕捉された画像の検査後拡大及び解析を可能にするために、選択された画像部分領域を、少なくとも前記第１の分解能に等しい分解能で表示し、オーバレイすることによって、第２の拡大が達成される
ワークステーションを提供する。
【００２７】
他の態様では、本発明が、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する統合型可搬式画像化ワークステーションであって、
支持構造と、
画像化ヘッドモジュールと、
コンピュータ手段と、
ディスプレイ手段と、
前記コンピュータ手段にインストールされたソフトウェア手段と
を備え、
前記支持構造が、少なくとも前記画像化ヘッドモジュールを支持することと、少なくとも前記画像化ヘッドモジュールを検査領域のすぐ近くに配置し、前記画像化ヘッドモジュールを前記検査領域から遠ざかるように移動させることの両方を可能にし、前記支持構造が、前記画像化ヘッドモジュールを前記検査領域のすぐ近くに配置したときに、前記画像化ヘッドモジュール、ディスプレイ手段が、検査員の視角内に実質的に位置し、
前記支持構造の構成要素の少なくとも１つが、少なくとも２つの平行移動モードを有し、１つの平行移動モードが、前記画像化ヘッドモジュールと鏡シャフトとを接続する前、及び前記画像化ヘッドモジュールと前記鏡シャフトとを分離した後に、カウンタバランスによって、前記画像化モジュールを、前記検査領域の中及び外に自由に空間移動させることができる自由移動モードであり、接続の間、前記支持構造の少なくとも１つの自由度をロックする、実質的にロックされるモードであり、
前記接続が確立されたときに、画像化軸、照明光線対称軸及び前記診断マーカ分配パターンの縦軸が、前記鏡の縦軸と実質的に同一直線上にある
ワークステーションによって提供される。
【００２８】
前記支持構造は、
ベース部材と、
平面位置決め構造と、
空間微細位置決め構造と、
ピボッティング構造と、
前記空間微細位置決め構造に統合されたウェイトカウンタバランス機構と
を備えることができる。
【００２９】
前記画像化ヘッドモジュールは、
画像化光学系手段に結合された画像化センサ手段と、
前記画像化光学系の視野を照明する光源手段と、
光ビーム操作光学系と、
診断マーカ分配手段と、
膣壁を開く延長シャフトを有する鏡と、
前記診断マーカディスペンサ及び前記鏡の前記シャフトに取外し可能に接続するためのロック機構を有する、前記ピボッティング構造上に配置された第１の機械的支持と、
少なくとも前記画像化センサ及び前記光源を恒久的に装着する、前記第１の支持構造上に配置された第２の機械的支持と
を備えることができる。
【００３０】
前記診断マーカディスペンサは、被検査組織の表面に診断マーカを分配する付着機構であり、前記分配手段は、
付着プローブと、
診断マーカ容器と、
前記マーカの付着を可能にする手段と
を備え、
前記付着プローブは、前記第１の機械的支持上のある位置に直接に、又は延長ブラケットを経由して間接的に固定された固定具上に配置され、固定されており、前記画像化ヘッドモジュールが前記鏡シャフトに接続されているときに、前記マーカが、前記光源スポット及び前記画像化センサの視野のサイズと少なくとも等しいサイズの組織領域上へ実質的に均質に付着されるように、前記付着プローブの縦軸の向きが予め固定されている。
【００３１】
他の態様では、本発明が、子宮の生体内検査を改良し、客観化し、文書化する統合型可搬式画像化ワークステーションであって、
支持構造を備え、前記支持構造が、
・ベース部材が偏心楕円形の形状を含み、さらに、約９０°の許容可動域を有する回転部材を備えること、
・平面位置決め構造が、前記ベース部材の前記回転部材上に装着された関節式延長部分を備え、前記平面位置決め構造が、前記平面位置決め構造の別の端部の近くに固定された、統合されたロック可能な車輪を有する垂直支持脚を備える比較的に長い部材であり、前記回転部材によって許される前記可動域に従って、前記平面位置決め構造が、前記検査プラットホームへの前記患者のアクセスを可能にするその広げられた（休止）位置から、少なくとも前記画像化ヘッドモジュールを前記検査領域のすぐ近くに平行移動させるその閉（画像化）位置まで回転すること、
・空間微細位置決め構造が、前記平面位置決め構造上に直接に配置されたＸＹＺトランスレータ（位置変換器）を備えること、
・ウェイトカウンタバランシング機構が、前記空間微細位置決め構造に統合され、Ｚ軸運動要素に固定された状態に装着された定荷重ばねを使用してばね上重量のバランスがとられること、
・ピボッティング構造が、前記空間微細位置決め構造上に直接に配置され、前記ピボッティング構造が限定された玉継手であること、
・前記ＸＹＺトランスレータのＸＹ運動が電磁手段を使用してロック／ロック解除され、前記ＸＹＺトランスレータのＺ運動が、タイミングベルト及びプーリに結合されたモータを使用してロック／ロック解除され、前記ピボッティング構造の運動が、反対作用圧縮ばね及びカム従動子機構を使用してロック／ロック解除されること、並びに／又は、
・前記空間微細位置決め構造及び前記ピボッティング構造の位置を制御するハンドルが、前記ピボッティング構造上に配置され、さらに、前記ＸＹ、Ｚ及び玉継手運動のロック／ロック解除を実質的にトリガするマイクロスイッチを含むこと
のうちの１つ又は複数を含み、さらに、
§  前記ピボッティング構造上に直接に配置された画像化ヘッドモジュールを備え、前記画像化ヘッドモジュールが、
・画像化センサが、第１の向きの偏光面を有する偏光子に結合された少なくとも１つのＣＣＤセンサを備えること、
・画像化レンズが、少なくとも２０ｍｍの焦点距離を有するレンズを備えること、
・光源手段が、検査領域上に光ビームを集束させる光学要素を備える白色ＬＥＤ光源を備え、前記光源が、第２の向きの偏光面を有する偏光子に結合され、前記第２の向きが、前記第１の偏光面と実質的に垂直になるように調整されること、
・前記画像化センサと前記照明手段のうちの少なくとも一方が、第２の機械的支持上に取り付けられ、前記第２の機械的支持が、微細集束用の直線スライダを介して前記ピボッティング構造上に取り付けられること、
・ビーム操作光学系が、前記画像化手段と前記照明手段のうちの少なくとも一方の手段の光線を、実質的に同軸となるように偏向させる少なくとも１つの光偏向器を備え、前記光偏向器が、前記画像化手段と前記照明手段のうち、光線偏向にさらされる方の手段から十分に離して配置され、前記画像化手段と前記照明手段のうちの残りの手段の光線が実質的に遮られることなく通過しているクリアな開口を形成すること、
・診断マーカディスペンサが、ある体積の診断マーカを含むボトルを備え、２方向弁及び管を介して、固定容積の注射器状機構及び狭角型完全コーン軸方向スプレーノズルに接続され、前記ノズルが、延長ブラケットに取外し可能に接続され、少なくとも前記画像化センサの視野を覆う検査領域上に前記マーカが均一に付着するように適当に位置合せされ、前記ノズルに前記マーカを移し、前記ノズルから前記マーカを分配するために、前記ノズルが、管及び前記弁を介して前記注射器状機構に接続され、前記注射器状機構が、前記注射器状機構の完全な押下げを検出する光センサを備える適当に設計されたケーシングに収容され、前記光センサの出力信号が、画像捕捉を、前記診断マーカの付着と同期させるために使用されること、
・鏡シャフトが、延長ブラケットを介して第１の機械的支持上に配置された機械ロック手段によって、前記第１の機械的支持に取外し可能に接続可能であり、前記ロック手段がバヨネット型機構であり、前記バヨネット型機構が、組み込まれた斜めの溝を有する予荷重式のスリーブと、それによって前記膣鏡の後部の延長シャフトが前記スリーブ内にロックされる前記スリーブの予荷重機構とを備え、前記予荷重式スリーブが、前記鏡シャフトに取り付けられた前記延長シャフトがレセプタクルからなり、前記鏡シャフトが、前記鏡シャフトの遠位端近くにおいて、前記鏡シャフトの軸に垂直に前記鏡シャフトに押し込まれたダウエルピンを有し、前記ダウエルピンが前記レセプタクルと対合し、前記鏡延長シャフトが、前記鏡シャフトが前記第１の機械的支持上にロックされたときに、前記鏡の縦軸を、前記鏡の内側の中心画像化軸及び照明軸と実質的に同軸になるように空間的に配置する形状特徴を含むこと
のうちの１つ又は複数を含み、さらに、
§  前記空間微細位置決め構造のＸＹ部材上に直接に配置されたコンピュータ手段であり、前記コンピュータ手段が、異なるコアが異なるタスクを並行して処理するマルチコアマイクロプロセッサに基づき、前記コンピュータ手段がさらに、少なくとも前記ロック機構を制御し、画像捕捉を診断マーカ付着と同期させ、画像捕捉をトリガする制御手段と、コンピュータ記憶手段と、限定はされないが、ディスプレイ、ユーザインターフェース手段、ローカルネットワーク、病院データベース、インターネット、プリンタを含むコンピュータ周辺機器を接続するハードウェアインターフェース手段とを含む、前記コンピュータ手段、
§  タッチスクリーン、キーボード、無線キーボード、音声インターフェース、フットスイッチ又はこれらの組合せの中から選択されたユーザインターフェース手段、
§  モニタ、タッチスクリーンモニタ、ヘッドマウント式ディスプレイ、ビデオゴーグル及びこれらの組合せの中から選択されたディスプレイ手段であり、前期モニタが、検査プラットホームの片側に置かれ、前記ベース部材上に直接に配置され、前記モニタが、使用者の視角の中に入るように空間的に配置され、前記視角がさらに、前記検査領域及び前記画像化ヘッドモジュールを含む、前記ディスプレイ手段、並びに／或いは、
§  画像較正、画像捕捉の初期化、画像レジストレーション、動的曲線計算、処理及び解析、動的擬色マップの計算及びセグメント化、生検試料採取／治療の手引きとなる文書化、画像拡大、並びに／又は画像及びデータを記憶、検索及び後処理するためのデータベース操作を少なくとも部分的に実行するようにコンピュータをプログラムするために使用されるソフトウェア手段
を備えるワークステーションを提供する。
【００３２】
本発明が完全に開示されることができるように、次に、添付図面を参照して実施形態を、単に例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に基づく支持構造を示す、本発明に基づくワークステーションの透視図である。
【図２】鏡を含む、図１の発明に基づく画像化ヘッドモジュールの透視図である。
【図３Ａ】図２の画像化ヘッドモジュール及び鏡の単純化された図である。
【図３Ｂ】図２の画像化ヘッドモジュール及び鏡の単純化された図である。
【図４】図１の発明に基づく画像化ヘッドモジュール及び鏡の透視図である。
【図５】本発明に基づくワークステーションの代替実施形態の透視図である。
【図６】本発明に基づく空間微細位置決め構造の部分の内部図である。
【図７】図６の空間微細位置決め構造の他の部分の分解図である。
【図８】本発明に基づく玉継手の分解図である。
【図９】鏡と本発明に基づく診断マーカ分配容器の両方を含む、本発明に基づく画像化ヘッドモジュールの透視図である。
【図１０】本発明に基づく鏡及びその取付け装置の分解図である。
【図１１】本発明のワークステーションによって実行される検査及び解析の様々な段階を示す流れ図である。
【図１２】本発明に基づく子宮の生体内検査中に実施されるいくつかの段階を示す流れ図である。
【図１３】検査下の子宮を示す、本発明に基づくディスプレイ手段であり、解析を容易にするために、子宮のある領域が強調され、画像が拡大されている。
【図１４】画像を捕捉し、捕捉されたいくつかの画像を解析するプロセスを示す流れ図である。
【図１５】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図１６】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図１７】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図１８】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図１９】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２０】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２１】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２２】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２３】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２４】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２５】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２６】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２７】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２８】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図２９】データ解析の様々な態様及び捕捉された画像の解析によって得られた結果をカバーする、様々なデータセットの一つを示すグラフである。
【図３０】本発明に基づくワークステーションの様々な動作、具体的にはバイオマーカの付着と一緒に画像取得をトリガする動作を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
例示的な実施形態は、子宮のデジタル画像化用の画像化ワークステーションであって、改良された人間工学的設計を有する画像化ワークステーションを提供する。例示的な実施形態は、電子ディスプレイ手段上でのデジタル画像検査を可能にする。検査者の視角の範囲内に、電子ディスプレイ手段、検査領域、画像化センサ及び光学系を同時に配置することができる。これは、適当に設計された機械的支持構造の助けを借りて達成することができる。
【００３５】
例示的な実施形態はさらに、診断マーカ付着の均一性を達成し、診断上重要な動的光学現象のモニタリングの間、同じ視野を実質的に維持するための画像化ユニットに対する鏡の機械的安定化を有する画像化ワークステーションを提供する。
【００３６】
画像化ワークステーションの例示的な実施形態は、ベース部材、平面位置決め構造、空間微細位置決め構造、ピボッティング構造などの機械構造を含むことができる。ベース部材は、平面位置決め構造、空間微細位置決め構造及びピボッティング構造の安定したプラットホーム（ｐｌａｔｆｏｒｍ）を提供することができる。平面位置決め構造は、重要な構成要素を検査領域のすぐ近くに手動で平行移動することを可能にする。空間微細位置決め構造及びピボッティング構造は、光学画像化モジュールを鏡に機械的に接続するのに必要な微細操作を可能にする。検査の間、安定した画像化条件を保証するため、この接続を確立した後に、運動ロック機構を活動化することができる。
【００３７】
図１は、コルポスコピー検査用の例示的な画像化ワークステーションを示す。この画像化ワークステーションは、ベース部材（１０１）、平面位置決め構造（１０３）、空間微細位置決め構造（１０５）、ピボッティング構造（１０８）、ディスプレイ（１１０）、画像化ヘッドモジュール（１１１）、コンピューティング手段（１２１）、及び本明細書において論じられた他の様々な構成要素を含むことができる。
【００３８】
支持構造は、ワークステーションの安定したプラットホームを提供することを主目的とするベース部材（１０１）を含むことができ、支持構造は、ワークステーションの残りの構成要素を装着し、結合するためのシャシ（ｓｈａｓｓｉｓ）の役割を果たす。ベース部材（１０１）は、床などの堅固な基準面、検査プラットホーム（１０２）（婦人科ベッド）などの環境中の常置設備に、ワークステーションの残りの構成要素を装着する手段とすることができ、或いは上記設備に一時的又は恒久的に取り付けることができる独立したベース部材（１０１）とすることができる。
【００３９】
前記支持構造は、平面位置決め構造（１０３）を含むことができ、平面位置決め構造（１０３）は、１つ又は複数の関節継手を有する関節アームとすることができ、この１つ又は複数の関節継手は、前記アームを２次元空間内において位置決めすることができる。スライドを使用して平面位置決め構造（１０３）を直線的（Ｘ）に移動させることができ、又は前記ベース部材（１０１）上に配置することができる関節継手を使用して回転方向（φ）に移動させることができる。平面位置決め構造（１０３）の可動域を予め指定された可動域に限定することができる。平面位置決め構造（１０３）は、平面位置決め構造（１０３）上に装着された追加の構成要素を、検査領域（１０４）に近づける働きをする。平面位置決め構造（１０３）は、ワークステーションのいくつかの構成要素を検査領域（１０４）に近づけるため、それらの構成要素を、検査対象の標的領域に対して粗く位置決めすることができる。
【００４０】
前記支持構造は、空間微細位置決め構造（１０５）を含むことができ、この空間微細位置決め構造（１０５）を、前述の平面位置決め構造（１０３）に取り付けることができる。空間微細位置決め構造（１０５）の機能を使用して、特許請求の範囲に記載のワークステーションの残りの構成要素を、検査対象の標的領域に対して正確に位置決めすることができる。前記空間微細位置決め構造（１０５）上に装着されたセンサ、光源などの特許請求の範囲に記載のワークステーションの残りの構成要素の所望の位置決めを達成するため、空間微細位置決め構造（１０５）は、デカルト（ｘ、ｙ、ｚ）、極又は球空間内、或いはこれらを組み合わせた空間内において動作することができる。さらに、空間微細位置決め構造（１０５）は、空間微細位置決め構造（１０５）に装着された構成要素によって空間微細位置決め構造（１０５）に加えられる重量及びトルクのバランスをとる機構を含むことができる。ウェイトカウンタバランス（ｗｅｉｇｈｔ  ｃｏｕｎｔｅｒｂａｌａｎｃｅ）（１０７）は、前記画像化ヘッドモジュール（１１１）を前記鏡延長部分シャフト（１１８）に接続し／前記鏡延長部分シャフト（１１８）から分離するために、使用者が前記微細操作を実行するのを助ける。このウェイトカウンタバランスは、反対作用圧縮ばね、回転ばね、自己補償ガスダンパ、液圧サスペンション要素又は空気圧手段、或いはこれらの組合せの助けを借りて達成することができる。
【００４１】
さらに、所望の位置決めが達成された後に、平面位置決め構造及び空間微細位置決め構造の全部又は一部の自由度を、適当なロック／ロック解除要素（１０６）の助けを借りて一時的にロックすることができる。このロックは、機械、電気機械、空気圧、液圧手段又はこれらの組合せの影響を受けることができる。さらに、１回のユーザアクション（ｕｓｅｒ  ａｃｔｉｏｎ）によって、すべての一時ロックを活動化し／解除することができる。
【００４２】
前記支持構造はさらにピボッティング構造（１０８）を含むことができ、ピボッティング構造（１０８）は、ピボッティング構造（１０８）に取り付けられた構成要素に、チルティング（ｔｉｌｔｉｎｇ）、ピッチング（ｐｉｔｃｈｉｎｇ）及びヨーイング（ｙａｗｉｎｇ）運動（θ、ω）のうちのいくつか又はすべてを提供することができる。さらに、ピボッティング構造（１０８）は、使用者が、１回のユーザアクションで、ピボッティング構造（１０８）の運動を、その１つ又は複数の自由度においてロックすることができる一時ロック機構を備えることができ、これによって使用者は、所望の位置決めが達成されたときに、ピボッティング構造（１０８）に取り付けられた構成要素の位置を固定することができる。上述のユーザアクションは、空間微細位置決め構造（１０５）のロックを活動化し／解除するのに必要なユーザアクションと同じユーザアクションとすることができ、それによって、上述のユーザアクションは、空間微細位置決め構造（１０５）とピボッティング構造（１０８）の両方のロックを、１回のユーザアクションで活動化し／解除する効果を有する。ピボッティング構造（１０８）に組み込まれるロックは、機械、電子機械、液圧、空気圧ロック又はこれらの組合せとすることができる。さらに、このユーザアクションは、前記位置決め構造の手動操作のために使用されるハンドル（１０９）によって実行することができる。
【００４３】
さらに、前記支持構造は、後述する画像化ヘッドモジュール（１１１）によって捕捉された画像及びデータを表示するディスプレイ（１１０）を取り付ける手段を含むことができる。前記ディスプレイ（１１０）の支持構造は、前記ディスプレイ（１１０）が使用者の視角（１２３）に含まれるように、前記ベース部材（１０１）又は他の位置決め構造上に配置されることが好ましい。視角（１２３）はさらに、少なくとも前記検査領域（１０４）及び前記画像化ヘッドモジュール（１１１）を含む。
【００４４】
このワークステーションはさらに画像化ヘッドモジュール（１１１）を含むことができる。前記画像化ヘッドモジュール（１１１）は、検査領域（１０４）の画像を捕捉することを主な機能とし、さらに検査領域を照明することができる。画像化ヘッドモジュールはさらに、適当な画像化光学系及び照明光学系、並びに光ビームの操作を可能にする光学機械式要素を収容することができる。画像の捕捉は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージャ又はこれらの組合せのうちの１つ又は複数とすることができる画像化センサ（１１５）手段を使用して達成することができる。画像化センサ（１１５）手段は、カラー又は白黒画像を捕捉するように構成することができる。画像化センサ（１１５）手段は、適当な画像化光学系（１１２）手段とともに動作することができる。さらに、前記画像化光学系（１１２）は、検査領域（１０４）のサイズに実質的に等しい画像化視野を提供する。さらに、前述の照明は光源（１１３）から得ることができ、光源（１１３）は、画像化センサ（１１５）及び画像化光学系（１１２）に対して実質的に直角に、又は実質的に平行に、或いは直角と平行の間の任意の角度で装着することができる。この照明源は、標的領域の画像化視野及びサイズに実質的に等しい照明スポット（２０６）（図２参照）を提供するようにビームを集束させる適当な光学要素からなる。
【００４５】
前記画像化ヘッドモジュール（１１１）は、前記画像化センサ（１１５）／光学系と前記光源（１１３）とがなす角度にかかわりなく、画像化スポットと照明スポットの両方が実質的に重なり合うようにするために使用されるビーム操作光学要素からなる。前記ビーム操作光学要素は、部分反射又は全反射ミラー要素、プリズム、偏光ビームスプリッタ或いはこれらの組合せとすることができる。例えば画像化光学系手段よりも上方の位置から標的検査領域を照明するように、光ビームを操作することができる。光ビームをこのように操作すると影のない検査領域を提供することができ、その結果、検査対象の標的領域を実質的に照明することができる。
【００４６】
前記画像化ヘッドモジュール（１１１）は、診断マーカを分配する手段を含むことができる。診断マーカを分配するこの手段は、完全コーン（ｆｕｌｌ  ｃｏｎｅ）又は中空コーン（ｈｏｌｌｏｗ  ｃｏｎｅ）のスプレーノズル、スプレーノズルに送達する前に前記診断マーカを加圧する手段を含むことができる。この加圧手段は、適当なスプレーパターンを十分に形成することができるようにスプレーノズルの入口に十分な背圧が蓄積されるような手動、空気圧又は電気機構を含むことができる。診断マーカは、前記支持及びピボッティング構造上に取り付けることができる、マーカが予め充填された図４の（４０２）に示された容器に貯蔵することができ、又は検査時に分配システムに導入することができる。
【００４７】
検査の間、前記画像化ヘッドモジュール（１１１）を、（前記画像化ヘッドモジュール（１１１）に一時的に取り付けられた）延長シャフトを介して鏡（１１７）に、分離可能な態様で接続することができる。前記延長シャフトは、前記画像化ヘッドモジュール（１１１）に取り付けられたときに、画像化軸、照明光線対称軸及び前記診断マーカ分配パターンの縦軸が、前記鏡の縦軸（２０４）（図２参照）と実質的に同一直線上にあり、その結果、前記画像化視野、前記光源（１１３）スポット及び前記診断マーカによって覆われた組織領域が実質的に重なり合うように設計することができる。
【００４８】
さらに、画像化モジュールは、鏡（１１７）及び鏡の延長シャフトを分離可能な態様で取り付ける第１の機械的支持（１１９）を含むことができる。機械的支持（１１９）はさらに、前述の診断マーカシステムを取り付ける手段を含むことができる。さらに、前記画像化モジュールは、前述の支持構造上に画像化ヘッドモジュール（１１１）を恒久的に固定する第２の機械的支持（１２０）を含むことができる。
【００４９】
ワークステーションはさらに、前述の少なくとも１つの前記画像化センサ（１１５）及び位置決め構造のいくつか又はすべてのロック手段とインターフェースするコンピュータ（１２１）手段を含むことができる。前記コンピュータ（１２１）手段は、コンピュータ（１２１）手段と画像化センサ（１１５）とをインターフェースするハードウェアインターフェースを有することができる。コンピュータ（１２１）手段と画像化センサ（１１５）とは、限定はされないが、ビデオ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４（Ａ又はＢ）、カメラリンク、Ｅｔｈｅｒｎｅｔなど、又はこれらの任意の組合せを含む選択物のうちの１つ又は複数を使用してインターフェースすることができる。さらに、これらのハードウェアインターフェースは、前記コンピュータ（１２１）手段と、画像及びデータを表示するために前述の支持構造上に装着された前記ディスプレイ（１１０）手段とをインターフェースする。
【００５０】
ワークステーションはさらに、前記コンピュータ（１２１）手段にインストールされたソフトウェア手段を含み、このソフトウェア手段は、ハードウェア制御モジュール、画像及びデータ捕捉モジュール、画像処理モジュール、解析及び表示モジュール、再検討のための画像及びデータの記憶及び検索モジュールを含む。
【００５１】
支持構造及び／又はワークステーションは、前記平面位置決め構造（１０３）が、少なくとも前記画像化ヘッドモジュール（１１１）を機械的に支持することと、少なくとも前記画像化ヘッドモジュール（１１１）を検査領域（１０４）のすぐ近くに配置し、前記検査領域（１０４）から遠ざかるように配置することの両方を可能にし、その一方で、少なくともこのすぐ近くの位置では、前記被検査領域、前記画像化ヘッドモジュール（１１１）及び前記ディスプレイ（１１０）が使用者の視野の範囲内に実質的に位置すること、前記平面位置決め構造（１０３）、前記空間微細位置決め構造（１０５）及びピボッティング構造（１０８）のうちの少なくとも１つが、少なくとも２つの平行移動モードを有し、１つの平行移動モードが、前記画像化モジュールと前記鏡延長シャフト（１１８）とを接続する前、及び前記画像化モジュールと前記鏡延長シャフト（１１８）とを分離した後に、カウンタバランスによって、前記画像化ヘッドモジュール（１１１）を、検査領域（１０４）の中及び外に手動で自由に空間移動させることができる自由移動モードであり、１つの平行移動モードが、前記接続の間、実質的にロックされるモードであること、並びに前記接続を確立することができるときに、画像化軸、照明光線対称軸及び前記診断マーカ分配パターンの縦軸が、前記鏡の縦軸（２０４）と実質的に同一直線上にあること、を特徴とする。これは、前記画像化視野、前記光源（１１３）スポット及び前記診断マーカによって覆われた組織領域が実質的に重なり合うように、対応する構成要素を、適当に合焦させ、前記第１及び第２の機械的支持上の適当な位置に適当に装着することによって達成される。
【００５２】
いくつかの実施形態では、前述の支持構造の前記ベース部材（１０１）を移動ベースとすることができる。ベース部材（１０１）は、移動を可能にするために、別々にロック可能な１つ又は複数のキャスタ（ｃａｓｔｏｒ）を使用することができる。さらに、平面位置決め構造（１０３）、空間微細位置決め構造（１０５）又は画像化ヘッドモジュール（１１１）のうちの少なくとも１つを、ベース部材（１０１）上に直接に装着することができる。したがって、特許請求の範囲に記載のワークステーションは、移動ベース部材（１０１）と、一端にピボッティング構造（１０８）が取付けられた垂直に伸縮する円柱部材を少なくとも備える空間微細位置決め構造（１０５）とからなり、ピボッティング構造（１０８）上に前記画像化ヘッドモジュール（１１１）を取り付けることができるように構成することができる。その結果、ワークステーション自体を移動式とすることができる。
【００５３】
支持構造及び／又はワークステーションの他の実施形態では、前述の平面位置決め構造（１０３）を移動ベースに取り付けることができ、前述の空間微細位置決め構造（１０５）を平面位置決め構造（１０３）に取り付けることができる。他の実施形態では、ベース部材（１０１）が、環境の床又は天井、検査ベッドなどの不動基準面からなり、この基準面に、平面位置決め構造（１０３）を、固定された状態に装着することができる。
【００５４】
特許請求の範囲に記載のワークステーションの他の実施形態では、ベース部材（１０１）上に前述の空間微細位置決め構造（１０５）を直接に取り付けることができ、空間微細位置決め構造（１０５）に平面位置決め構造（１０３）を取り付けることができる。
【００５５】
他の実施形態では、空間微細位置決め構造（１０５）及び平面位置決め構造（１０３）が多関節アームを備える。画像化ヘッドモジュール（１１１）の所望の位置決め精度を水平及び垂直回転要素を使用することによって達成するため、このアームは、球空間内において動作することができる。これらの前記要素は、軸スラスト型ないし回転型のころ軸受、又は自己潤滑ブシュ、或いはこれらの組合せとすることができる。さらに、このアームは、そのいくつか又はすべての関節継手において、空気圧、電気、機械、電磁又は液圧手段のうちのいくつか又は全部を使用してロック可能とすることができる。
【００５６】
他の実施形態では、空間微細位置決め構造（１０５）を、デカルト空間（ｘ、ｙ、ｚ）において動作する直線トランスレータ（ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）とすることができ、この直線トランスレータは、適当なガイドレール上に装着された直線スライドウェイ（ｓｌｉｄｅｗｅｙ）型又はピローブロック（ｐｉｌｌｏｗ  ｂｌｏｃｋ）型とすることができ、ローラボール（ｒｏｌｌｅｒ  ｂａｌｌ）、クロスローラ（ｃｒｏｓｓ−ｒｏｌｌｅｒ）又は自己潤滑ブシュ上を移動することができる直線ガイド要素からなる。
【００５７】
他の実施形態では、平面位置決め構造（１０３）を、ベース部材（１０１）上に適当に固定された安定した垂直部材の周りを回転する（φ）可動構造とすることができる。平面位置決め構造（１０３）は、ベースのこの固定された部材の周りを、ころ軸受、１組の軸スラスト軸受及び／又は自己潤滑ブシュのうちの１つ又は複数を囲んで回転する回転部分からなることができる。さらに、平面位置決め構造（１０３）は、長い延長を有することができる（即ち細長い部材とすることができる）。
【００５８】
特許請求の範囲に記載のワークステーションの他の実施形態では、平面位置決め構造（１０３）を機械スライダ（ｓｌｉｄｅｒ）（Ｘ）とすることができ、この機械スライダは、安定したプラットホームと、検査対象の標的領域のすぐ近くに移動させることができる可動キャリッジ（ｃａｒｒｉａｇｅ）とからなることができる。この運動は、回転する玉、ガイドレール上を移動する回転ころ又は対応するガイド要素上をスライドするブシュ要素からなる閉じた回路上に装着された可動キャリッジを使用して達成することができる。
【００５９】
特許請求の範囲に記載のワークステーションの他の実施形態では、前記平面位置決め構造（１０３）を、その上に他のすべての構成要素が装着された車輪付きトロリ（ｔｒｏｌｌｅｙ）とすることができる。このトロリは、コラム（ｃｏｌｕｎｍ）上に支持された２つのプラットホームを含むことができ、第１のプラットホームは、ワークステーションの他のすべての構造の装着プラットホームの役目を果たし、第２のプラットホームは、トロリ内の車輪の配置面の役目を果たす。さらに、トロリの車輪を別々にロック可能とし、検査領域（１０４）のすぐ近くでの位置決め及びロック／ロック解除を容易にすることができる。
【００６０】
特許請求の範囲に記載のワークステーションの他の実施形態では、折畳み可能なコラム又は伸縮式のコラムを有することによって、前記トロリを折畳み可能とすることができる。さらに、このトロリは２つのプラットホームからなることができ、２つのプラットホームのうちの第１のプラットホームは、ワークステーション上の他のすべての構造の装着プラットホームの役目を果たし、第２のプラットホームは、トロリ内の車輪の配置面の役目を果たす。
【００６１】
特許請求の範囲に記載のワークステーションの他の実施形態では、前記ピボッティング構造（１０８）が、少なくとも１つの自由度を有する軸継手であり、平面位置決め構造（１０３）又はベース部材（１０１）のうちのいずれか一方に直接に装着することができる。この自由度は、ピボッティング構造（１０８）に、ピッチ、ヨー又はチルト機能を提供することができ、この運動を達成するため、この自由度は、頑丈な棒状部材からなることができる。
【００６２】
前記ワークステーションの他の実施形態では、前記ピボッティング構造（１０８）を、平面位置決め構造（１０３）、空間微細位置決め構造（１０５）又はベース部材（１０１）のうちのいずれかに取り付けられた玉継手構造とすることができる。前記玉継手は、玉（図８の（８１０）参照）と、玉（８１０）を覆う適当なケーシングと、平面位置決め構造（１０３）、空間微細位置決め構造（１０５）又はベース部材（１０１）のうちのいずれかにこの玉継手を取り付ける適当な手段とからなることができる。
【００６３】
前記ワークステーションの他の実施形態では、空間微細位置決め構造（１０５）と平面位置決め構造（１０３）のうちの一方又は両方が、ウェイトカウンタバランシング手段からなる。これらの手段は、定荷重ばね（６０３）（図６参照）定トルクばねセット、反対作用圧縮ばね、自己補償ガスダンパ、多チャンバ液圧ダンパ又は能動空気圧回路、及びアトウッドの器械（Ａｔｗｏｏｄ’ｓ  ｍａｃｈｉｎｅ）構成における循環懸垂プーリウェイトを含むことができる。
【００６４】
特許請求の範囲に記載のワークステーションの他の実施形態では、摩擦を引き起こす要素を活動化し、非活動化する機械、電気、空気圧、電磁、電気駆動手段のうちの１つ又は複数を使用して、様々な可動部材の運動をロック／ロック解除することができる。機械手段は、機械ストップ、高張力鋼線によって作動するレバー、カム（８０７）（図８参照）、従動子（ｆｏｌｌｏｗｅｒ）及び多ピボッティング機構を含むことができ、電気手段は、保持トルクを誘導する電流、即ち強磁性要素の極性を誘導し又は変化させる電流が供給されるサーボモータを備えることができ、空気圧手段は、相対移動する部材と係合し、それらを解放する、空気圧によって作動するクラッチ（ｃｌｕｔｃｈ）、又は空気圧によって作動する摩擦要素を含むことができる。
【００６５】
さらに、特許請求の範囲に記載のワークステーションは、平面位置決め構造（１０３）、空間微細位置決め構造（１０５）又はピボッティング構造（１０８）のうちの１つ又は複数の構造の１つ又は複数の移動部分の摩擦レベルを制御する手段を含むことができる。前記構造のうちの１つの構造上の可変の摩擦レベルを使用すること、及び残りの構造を適当に設計することによって、特許請求の範囲に記載のワークステーションは所望の機能を達成することができる。この手段は、手動で作動するねじ又はノブの使用を含むことができ、又は、離れた位置から活動化される機構を使用して、この手段を作動させることができる。さらに、この手段の遠隔活動化は、前述のハンドル（１０９）上に位置する作動信号の影響を受けることができる。このトリガは、摩擦要素を活動化し、非活動化するために使用される機構に類似した手段の影響を受けることができ、高てこ比ピボットレバー、電気要素をトリガするマイクロスイッチ（８１２）（図８参照）、又はそれぞれの空気圧構成要素を活動化し、非活動化する空気圧パイロット管路の使用を含むことができる。このハンドル（１０９）は、ピボッティング構造（１０８）上に直接に配置し、又は様々な要素の所望の位置決めのためにハンドル（１０９）を使用することを可能にする空間内の任意の位置に配置することができる。
【００６６】
他の実施形態では、前記トリガ手段を高てこ比ピボットハンドレバー（８１１）（図８参照）とすることができ、このハンドレバーは、ピボッティング構造（１０８）の直接手動ブレーキを活動化し、非活動化するために、適当なばねを圧縮し、圧縮解除する役目を果たす。同時に、前記ハンドレバー（８１１）は、相対移動する部材を制動する離れて位置するブレーキをトリガする手段として機能する。前記ハンドレバー（８１１）は、限定はされないが、機械、電気、液圧又は空気圧手段のうちの１つ又は複数の遠隔活動化／非活動化手段を使用することができる。
【００６７】
他の実施形態では、前記トリガハンドル（１０９）に手動による力を供給することができ、この力を、高張力鋼線を使用して、トリガハンドル（１０９）から、離れて位置するブレーキへ伝達することができる。高張力鋼線は、実質的に可撓性だが、圧縮できない適当なサイズの外被の中に収容することができる。前記外被は、硬化ポリマー化合物から製作された外カバーからなることができ、外被の内側部分は連続する圧縮ばねからなることができる。
【００６８】
他の実施形態では、前記ピボッティング構造（１０８）上に前記画像化ヘッドモジュール（１１１）を直接に取り付けることができる。
【００６９】
画像化ヘッドモジュール（１１１）は、前記画像化ヘッドモジュール（１１１）が延長シャフト（１１８）などによって前記鏡に接続された後に、影及びグレア（ｇｌａｒｅ）のない集束した組織立体視画像が得られるように構成することができる。前記鏡（１１７）の相対的に小さな後部開口を通した画像化を達成するため、小型の画像化要素及び照明要素が使用され、これらの要素は、これらの要素のそれぞれの光スポットが、対応する光線が前記鏡（１１７）によって遮られることなく被検査領域上で実質的に重なり合うように、前記第２の機械的支持（１２０）上にごく近接して装着される。前記第２の機械的支持（１２０）は、前記第１の機械的支持（１１９）上に取り付けることができ、前記第１の機械的支持（１１９）は、シャフトロック機構（２０５）（図２及び１０参照）を介して前記鏡延長シャフト（１１８）に取外し可能に接続することができる。微細な集束は、自動又は手動集束光学系によって、或いは前記第２の機械的支持（１２０）に対する前記第１の機械的支持（１１９）の相対的な平行移動を微細集束ノブによって可能にする直線トランスレータ（８０１）によって可能になる。
【００７０】
さらに、より写実的（ｒｅａｌｉｓｔｉｃ）で完全な文書化のため、及び治療作業を容易にするために、２つの画像化センサ及び画像集束光学系、並びに立体デジタル画像化を提供する適当なディスプレイ手段を有するように、前記ワークステーションを構成することができる。さらに、子宮頚を画像化するための拡大光学系に結合された１つの画像化センサと、子宮頚内膜を画像化するための内視鏡プローブに結合された１つの画像化センサの２つの画像化センサを有するように、前記ワークステーションを構成することができる。上記の構成については、図２、３及び８を参照して後により詳細に説明する。
【００７１】
いくつかの実施形態では、画像化ヘッドモジュール（１１１）内の前記画像化センサ（１１５）手段が、限定はされないが、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ又はこれらの組合せのうちの１つ又は複数からなることができる。これらのカメラは、カラー画像及び／又は白黒画像を提供することができる。さらに、画像化センサ（１１５）は、少なくとも６４０×４２０画素の空間分解能を有することができ、センサからの画像化されたデータは、限定はされないが、ビデオ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４ａ、ＩＥＥＥ１３９４ｂ、カメラリンク、Ｅｔｈｅｒｎｅｔなどから選択されたプロトコルを使用して伝送することができる。
【００７２】
他の実施形態では、前記画像化ヘッドモジュール（１１１）が、限定はされないが、定倍率光学系、ズーム光学系、スケーラブル（ｓｃａｌａｂｌｅ）倍率光学系及び内視鏡光学系を含むグループから構成された画像化光学系（１１２）を含むことができる。
【００７３】
他の実施形態では、画像化センサ（１１５）手段とともに使用される前記画像化光学系（１１２）を、２５〜３５ｍｍレンズ又はズームレンズとすることができ、Ｃマウント（ｍｏｕｎｔ）、ＣＳマウント又は他の任意のマウント型とすることができる。
【００７４】
他の実施形態では、特許請求の範囲に記載のワークステーションの画像化ヘッドモジュール（１１１）が照明源を含むことができ、この照明源は、限定はされないが、キセノン、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ハロゲン、及び少なくとも４００〜７００ｎｍのスペクトル範囲の光を放出することができる他の任意の光源（１１３）を含むグループから選択することができる。
【００７５】
さらに、画像化ヘッドモジュール（１１１）は、第１及び第２の偏光子（２０７）を含むことができる。第１の偏光子（２０７）は、画像化センサの画像化経路上に配置することができ、第２の偏光子（２０７）は、照明源の光経路上に配置することができ、これらの偏光子の偏光面は互いに実質的に直角である。これらの偏光子は、一時的な又は恒久的な手段によってそれぞれの経路上に配置することができ、それらの偏光面間の所望の角度を達成するように調整される。
【００７６】
さらに、前述の画像化ヘッドモジュール（１１１）は、膣及び子宮頚を画像化するために使用される第１のカメラからなることができ、子宮頚管及び子宮頚内膜を画像化する内視鏡に、第２の画像化センサ（１１５）を結合することができる。
【００７７】
さらに、図３Ａを参照すると、前述の画像化ヘッドモジュール（１１１）、具体的には画像化レンズ手段は、直径１ｃｍ未満のマイクロレンズであり、照明源に対して平行に配置され、画像化視野と照明野が標的領域において実質的に同軸であることを可能にする。これは、画像化手段のすぐ近くにあるように、前記マイクロレンズと同様のサイズの包絡線を有する部材を照明源内で使用することによって達成される。
【００７８】
ワークステーションの他の実施形態では、図３Ｂに示されているように、前記画像化センサの数を２つにすることができ、これらの画像化センサは、互いのすぐ近くに互いに並べて配置され、前述のマイクロレンズに結合され、立体知覚を提供するディスプレイ手段上に画像が表示された場合に膣及び子宮頚の立体視を可能にする。
【００７９】
他の実施形態では、少なくとも前記カメラ及び前記光源（１１３）を、前記第２の機械的支持（１２０）上に装着することができ、前記第２の機械的支持（１２０）を、前記第１の機械的支持（１１９）上に装着することができ、前記第１の機械的支持（１１９）を、微細な集束（図２参照）を可能にする直線トランスレータ（８０１）を介して、前記ピボッティング構造（１０８）上に装着することができる。この図には、ねじが切られたシャフト（２１２）と、スペーサ（２１０）と、ヒートシンク（２０８）のヒートシンクフランジ（２０９）とを備えた冷却ファン（２１１）モジュールが示されており、冷却ファン（２１１）モジュールは、光源（１１３）からの熱を吸収し／放散させる。
【００８０】
いくつかの実施形態では、前記ビーム操作光学系（１１４）を、限定はされないが、プリズム、偏光ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、ダイクロイック反射器、これらを組み合わせた全反射又は部分反射ミラーを含むグループから選択された光偏向器（２０１）とすることができる。いくつかのケースでは、前記画像化センサ（１１５）及び前記光源（１１３）のサイズが、スポットが重なり合う前述の要件を満たすことができるようにこれらを並べて配置することを許さない。これらのケースでは、前記画像化センサ（１１５）と前記光源（１１３）が互いに実質的に同軸となり、さらに（接続されたときに）鏡の縦軸（２０４）とも実質的に同軸になるように、前記画像化センサ（１１５）と前記光源（１１３）のうちの少なくとも一方の光線を偏向させることが、この要件を満たす最適な構成を提供する。図２に示されているように、光偏向器（２０１）は、前記画像化センサ（１１５）又は光源（１１３）、或いはその両方の光を偏向することができる。他の実施形態では、ビーム操作光学系（１１４）が、画像化視野と同軸の照明を達成するような向きに配置された少なくとも１つの平面ミラーを含む。この平面ミラーは、ミラーの表面に沿った中心から外れたある軸に沿って支持することができ、所望の位置決めが達成された後に、固定具手段によって、又は恒久的な手段によって所望の位置に固定することができる。他の実施形態では、ビーム操作光学系（１１４）が非平面鏡からなることができ、この非平面鏡は、ケースに入れられ、画像化視野と同軸の照明ビームを達成するのに適当なある位置に保持される。
【００８１】
他の実施形態では、前記光操作光学系（１１４）がさらに、画像によって手引きされた（ｉｍａｇｅ  ｇｕｉｄｅｄ）レーザ治療のためにレーザビームを操作するレーザビーム操作光学系（１１４）を備える。ビーム操作は、照明源に対するこれらの要素の相対的な向きを変更することによって実施することができ、この向きは、機械又は電気手段によって変更することができる。この向きは、所定の座標を使用することによって、又は特許請求の範囲に記載のワークステーションの外部源からの画像化データの電気フィードバックを使用することによって達成することができる。他の実施形態では、組織を治療するためにレーザビームを操作するため、ビーム操作光学系（１１４）を、ワークステーションに改良部品として追加することができる１組のガルバニックミラー（ｇａｌｖａｎｉｃ  ｍｉｒｒｏｒ）とすることができる。他の実施形態では、ビーム操作手段が、レーザビームを操作するためにジョイスティックで制御される少なくとも１つのミラーを含む。このようなケースでは、ビーム操作手段及びレーザビームの所望の向きを達成するためにジョイスティックと直接にインターフェースしたマイクロモータ、サーボモータ、ステッパモータなどの電気駆動手段によって、ビーム操作手段を駆動することができる。
【００８２】
特許請求の範囲に記載のワークステーションの（図４に示された）他の実施形態では、画像化ヘッドモジュール（１１１）内において、前記画像化手段と前記照明手段を互いに実質的に直角に配置することができる。さらに、前記ビーム操作光学系（１１４）は、画像化手段の軸又は照明手段の軸のうちのいずれか一方の軸に対して約４５°に保持される。これは、ビーム操作光学系（１１４）に入射した光線を約９０°の角度で反射し、それによってこの光線を、もう一方の軸に対して実質的に平行にする効果を有する。
【００８３】
画像化ヘッドモジュール（１１１）の他の実施形態では、光偏向器（２０１）及び光源（１１３）が、（図２に示されているように）画像化手段の中心光線軸の同じ側に配置される。光偏向器（２０１）及び光源（１１３）はともに、画像化手段の視野を遮らないように配置され、同時に、光偏向器（２０１）と相互作用した後に、検査する組織又は検査中の組織の表面において画像化手段の視野と実質的に一致する照明を提供するように、配置される。これは、画像化手段の中心光線軸の一方の側の画像化手段のできるだけ近くに光偏向器（２０１）を保持し、光偏向器（２０１）を中心光線軸に対して４５度の角度に配置することによって達成される。さらに、光偏向器（２０１）はまた、照明モジュールの光源（１１３）と相対的に同じ側に中心軸に対して４５°に配置される。照明源（１１３）からの光は光偏向器（２０１）と相互作用し、出射光の中心軸は、照明手段の中心軸に対して９０°である。
【００８４】
画像化ヘッドモジュール（１１１）の代替実施形態では、光偏向器（２０１）と光源（１１３）が、（図４に示されているように）画像化手段の中心光線軸の反対側に配置される。これは、入射光ビームが弱められないように鏡（１１７）の後部開口の上半分がより広い場合に好ましい実施形態である。光偏向器（２０１）及び光源（１１３）はともに、画像化手段の視野を遮らないように配置され、同時に、光偏向器（２０１）と相互作用した後に、検査する組織又は検査中の組織の表面において画像化手段の視野と実質的に一致する照明を提供するように、配置される。これは、画像化手段の中心光線軸の一方の側の画像化手段のできるだけ近くに光偏向器（２０１）を保持し、光偏向器（２０１）を中心光線軸に対して４５度の角度に配置することによって達成される。さらに、光偏向器（２０１）は、照明手段の中心光線軸の光源（１１３）とは反対の側に、照明モジュールの中心軸に対して４５°の角度に配置される。照明源（１１３）からの光が光偏向器（２０１）と相互作用する前、出射光の中心軸は、照明手段の中心軸に対して９０°である。
【００８５】
開示されたワークステーションはさらに、検査対象の組織の表面への酢酸溶液などの診断マーカの均一で標準化された付着を可能にする機構を含むことができる。マーカによって引き起こされた動的光学現象の記録が必要な場合には、開示されたワークステーションにさらに、画像捕捉手順の開始とマーカ付着の完了を同期させる手段が統合される。
【００８６】
ワークステーションのいくつかの実施形態では、診断マーカディスペンサ（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）（１１６）（診断マーカ分配手段）を、被検査組織の表面に診断マーカを分配する付着機構とすることができる。提案されたこの機構は、狭角型（ｎａｒｒｏｗ  ａｎｇｌｅ）の完全コーン又は中空コーン軸方向スプレーノズルとすることができる付着プローブと、診断マーカの容器（４０２）（図４参照）と、容器（４０２）から付着プローブへ診断マーカを送達する手段とからなる。さらに、付着プローブは、第１の機械的支持（１１９）上のある位置に直接に又は延長ブラケット（２０２）を介して間接的に配置されたマウント上に配置され、固定され、付着プローブの縦軸の向きは、画像化ヘッドモジュール（１１１）が鏡延長シャフト（１１８）に接続されたときに、マーカが、光源（１１３）スポット及び画像化センサ視野と少なくとも等しいサイズの組織領域上に実質的に均質に付着されるように、予め固定される。
【００８７】
他の実施形態では、プローブを位置合せするための予め位置合せされた固定具を含む機械マウント上に、前述のプローブを装着することができる。この位置合せ固定具は、固定具内にプローブがロックされたときに、その向きが、被検査組織上への診断マーカの実質的に均質な付着を保証するように設計される。
【００８８】
他の実施形態では、前述の診断マーカ容器（４０２）が、標準化されたある体積の診断マーカを充填することができる単一区画容器（４０２）であり、この診断マーカは、被検査組織上への所望の均質な付着に影響を及ぼすために必要な圧力及び流量条件を生み出すのに適当な手段によって付着プローブへ送達される。
【００８９】
代替実施形態では、診断マーカディスペンサ（１１６）が、ノズルシリンダ（１０１２）上に固定され、ブラケット（１０１３）を有する鏡ロック機構（２０５）上に装着された締付けナット（１０１１）によって、鏡の中心光軸との適当な整列を保証するように締め付けられた噴射器保護キャップ（１００６）を有し（図２、４、９及び１０参照）、診断マーカ容器（４０２）が２区画構成であり、第１の区画が診断マーカのリザーバ（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）体積であり、第２の区画が、診断マーカの前記体積のうちの標準化されたある割合を含み、これらの２つの区画が、弁及び圧力／真空生成手段を含む適当な手段によって接続される。さらに、診断マーカディスペンサ（１１６）は、第２の区画から付着プローブに診断マーカを送達する手段を含む。
【００９０】
診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、付着を可能にする手段が手動であり、手動で送達された力が、被検査組織上への診断マーカの所望の均質な付着を達成する所望のスプレーパターンを生み出すのに付着プローブの入口において必要な背圧を生成するために使用される。
【００９１】
診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、診断マーカの付着を可能にする手段が電気機械式のものであり、限定はされないが、１つ又は複数のステッパモータ及びサーボモータを含むグループから選択された駆動構成要素を備え、この駆動構成要素は、限定はされないが、往復動容積式ポンプ、ぜん動ポンプ、遠心ポンプ又は膜ポンプを含むグループから選択されたポンピング機構に直接に又は間接的に接続される。被検査組織表面への診断マーカの所望の均質な付着を達成するのに必要なスプレーパターンを生み出すのに必要な適当な流量条件で、標準化されたある体積の診断マーカを付着プローブの入口に送達するように、モータが制御され、ポンプが適当に較正される。さらに、これらのモータは、前述のコンピュータ手段（１２１）によって生成することができる電気信号によって操作される。
【００９２】
前述の診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、診断マーカを付着プローブに送達する手動手段が、注射器型機構（５０１）（図９参照）を手動で押すことを含む。注射器型機構（５０１）の一端が付着プローブに取外し可能に接続され、手動による力が、注射器の棒ピストンを押し、被検査組織表面への診断マーカの所望の均質な付着を提供するのに付着プローブの入口において必要な背圧を生成するために使用される。
【００９３】
診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、前記電気信号が、前述の画像化手段による画像捕捉の開始をトリガし、画像捕捉を診断マーカの付着の終了と同期させるために使用される。コンピュータ（１２１）手段を、診断マーカの付着の完了を記録するようにプログラムすることができ、又は診断マーカの付着の開始後に所定の時間間隔での画像捕捉を開始するように予めプログラムすることができる。
【００９４】
診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、付着プローブの入口への診断マーカの手動送達を可能にする要素が、統合されたピストンを有する注射器型の機構（５０１）を備える。
【００９５】
前述の診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、被検査組織表面への診断マーカの手動送達の完了を検出するために、センサが組み込まれる。これらのセンサは電気式のものであり、限定はされないが、１つ又は複数の光センサ、容量センサ、近接センサ、運動センサ、圧力センサ、流量センサ、変位センサ又は機械式トグルスイッチを含むグループから選択することができる。さらに、これらのセンサの活動化は、前述の画像化手段を使用した画像捕捉を開始するために使用され、それによって、画像捕捉を、被検査組織表面への診断マーカの付着の完了と同期させる。
【００９６】
診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、付着プローブの入口への診断マーカの手動送達を可能にする手段が、不透明な気密端を有する統合されたピストンを有する注射器型（５０１）機構を備える。さらに、注射器型機構（５０１）は、注射器型機構（５０１）の容器（４０２）をその長さに沿って完全に又は部分的に覆う構造上に支持される。さらに、この構造は、注射器型機構（５０１）内の移動部分の運動を検出するセンサを備える。さらに、このセンサは、光源（１１３）と常時オン（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｏｎ：ＮＯ）型の光センサ（９０３）（図９参照）との組合せである。さらに、注射器型機構（５０１）の棒ピストンを手で押すと、不透明な気密端によって、光源（１１３）と光センサ（９０３）の間の光接触（ｐｈｏｔｏ  ｃｏｎｔａｃｔ）が遮断され、それにより、画像捕捉プロセスを開始させるトリガ信号が生成される。
【００９７】
さらに、注射器型機構（５０１）は、注射器型機構（５０１）の容器をその長さに沿って完全に又は部分的に覆う構造上に支持される。さらに、このセンサは、注射器型機構（５０１）の棒ピストンの押下げが完了したときに接触する１対の電気接点を備える。これらの電気接点は、機械式トグルスイッチ又は他の任意の手段を使用して接触させることができ、これらの電気接点の接触は、診断マーカ付着の終了と同期するように画像捕捉を開始させるトリガ信号を生成する効果を有する。
【００９８】
診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、前述のセンサが、診断マーカ容器上に直接に配置され、又は、診断マーカを付着させる前述の手動手段の移動部分の運動を検出するように適当に配置される。
【００９９】
診断マーカディスペンサ（１１６）の他の実施形態では、これらのセンサを、診断マーカ容器の全部又は一部を保持する機械的支持又は構造上に配置することができる。これは、機械ブラケット、プラスチックハウジング、又は診断マーカ容器の支持に必要な他のカプセル化材及び支持体を含むことができる。
【０１００】
前述のとおり、動的現象の画像化には、画像化センサの視野の安定性を、長期の検査中の必要な期間の間、実質的に維持することが必要である。開示されたワークステーションは、このような機械的安定化のための手段を統合する。さらに、開示されたワークステーションは、後述する画像レジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）（１１０３）（図１１参照）アルゴリズムを統合することによって、前記視野内に生じる画像運動アーチファクトを補正する。画像化のいくつかの実施形態では、この安定化が、画像化ヘッドモジュール（１１１）を、延長シャフトを備えた鏡（１１７）に取外し可能に接続することによって達成される。接続が確立された後、安定化をさらに確実にし、鏡（１１７）の重量を支持するために、支持構造及びピボッティング構造をロックすることができる。
【０１０１】
前述のとおり、マーカ付着プローブが、画像化ヘッドモジュール（１１１）上に適当に配置され、位置合せされた場合、この接続は、再現可能で均一なマーカの付着を提供する。機械的安定化手段は、バヨネット（ｂａｙｏｎｅｔ）型機構、ばね荷重式（ｓｐｒｉｎｇ  ｌｏａｄｅｄ）のくさび形ピン、又は正係合（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）ばね荷重式軸継手を含むことができる。バヨネット型機構は、ばね予荷重式のプローブを含むことができ、鏡延長シャフト（１１８）を、このプローブを受け取るように設計された雌型シャフトとすることができる。くさび形ピン機構は、固定された旋回軸の周りを回転する、板ばねによって予め荷重が加えられた偏心くさびを含むことができる。延長シャフトは、適当に位置合せされたときにこのくさび形状を受け入れるように設計される。或いは、鏡延長シャフト（１１８）を軸継手内にしっかりとロックし、半径方向のばねが解放されたときにシャフトの解放を容易にするために、軸方向と半径方向の両方に予め荷重が加えられたばね荷重式の軸継手を使用することもできる。
【０１０２】
ワークステーションのいくつかの実施形態では、延長シャフトによって、鏡（１１７）が、画像化ヘッドモジュール（１１１）に取外し可能に取り付けられる。このシャフトは、画像化モジュールヘッドに組み込まれた画像化手段の中心軸と同軸になるように設計される。さらに、このシャフトは、半永久的な手段で画像化モジュールヘッドに取り付けられ、この半永久的な手段は、限定はされないが、機械式ロック手段、磁気手段、電磁手段及び／又は空気圧手段を含むグループから選択することができる。
【０１０３】
ワークステーションの他の実施形態では、コンピュータ（１２１）手段がさらに、画像化センサ（１１５）手段、ユーザインターフェース手段、ディスプレイ手段及び／又は診断マーカディスペンサ（１１６）手段のうちの少なくとも１つとインターフェースする構成要素及びモジュールを備える。さらに、コンピュータ（１２１）手段は、プリンタ、ローカルネットワーク及び／又はインターネットに対する接続手段を備える。
【０１０４】
コンピュータ（１２１）手段の他の実施形態では、インターフェース手段の１つが無線手段であり、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  １．２、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  ２．０、赤外又は他の任意の無線データ転送プロトコルを含むことができる。
【０１０５】
コンピュータ（１２１）手段の他の実施形態では、コンピュータ（１２１）手段が支持構造上に直接に装着される。
【０１０６】
ワークステーションの他の実施形態では、前述のインターフェースが、限定はされないが、キーボード、マウス、トラックボール、音声インターフェース、タッチスクリーン（５０２）（図５参照）及び／又はフートスイッチ（ｆｏｏｔ−ｓｗｉｔｃｈ）を含むグループから選択される。
【０１０７】
コンピュータ（１２１）手段の他の実施形態では、前述のインターフェースが前述の支持構造上に配置される。
【０１０８】
コンピュータ（１２１）手段の他の実施形態では、インターフェース手段がコンピュータ（１２１）手段上に直接に配置される。
【０１０９】
他の実施形態では、ディスプレイ（１１０）が、スタンド（ｓｔａｎｄ）上に装着されたモニタである。さらに、このスタンドは、前述の支持構造上の、離隔した、使用者の視角（１２３）内のある位置に配置される。視角（１２３）はさらに被検査領域を含む。このことは、使用者が、頭を動かすことなく、被検査領域と表示された画像の両方を見ることを可能にする。この点は、もちろん、従来技術にはない利点である。
【０１１０】
ディスプレイ（１１０）手段の他の実施形態では、スタンドが、前述のベース部材（１０１）上に配置され、患者の脚によって形成された角度の外側の検査ベッドの片側に配置される。さらに、このモニタは、使用者が、頭を回転させることなく、ディスプレイ（１１０）手段と被検査領域の両方を見ることができるように、被検査領域を含む使用者の視角（１２３）内の離隔したある位置に提供される。この場合も、この点は従来技術にはない利点である。
【０１１１】
ディスプレイ（１１０）手段の他の実施形態では、スタンドが、前述の平面位置決め構造（１０３）上に配置される。さらに、ディスプレイ（１１０）は、患者の脚によって形成された角度の内側の離隔したある位置に配置され、さらに、ディスプレイ（１１０）は、使用者が、頭を回転させることなく、ディスプレイ（１１０）と被検査領域の両方を見ることができるように、被検査領域をも含む使用者の視角（１２３）内にある。この点は従来技術にはない利点である。
【０１１２】
ディスプレイ（１１０）手段の他の実施形態では、ディスプレイ手段を、限定はされないが、ヘッドマウント式ディスプレイ、ビデオゴーグル、タッチスクリーン（５０２）及び／又はプロジェクションディスプレイを含むグループから選択することができる。
【０１１３】
ワークステーションの他の実施形態を、特に図４から１０を参照して説明する。その好ましい実施形態では、ベース部材（１０１）が、別々にロック可能な車輪上に装着された偏心楕円形のベースプレートであり、このベースプレートには、追加の制動及び安定化部材が統合される。安定化部材は、使用中に、検査プラットホーム（１０２）に対する基準面にベースを一時的に固定するために使用される。ベース部材（１０１）は２つの管状要素を有し、一方の管状要素はベースプレート上に固定され、第２の管状要素は、自己潤滑ブシュ又は１組の軸スラスト軸受の助けを借りて、固定された上記管状部材の周りを回転する。この管状アセンブリの回転は、機械加工された溝の中を移動するプレスばめされたダウエルピン（ｄｏｗｅｌ  ｐｉｎ）の存在によって最大９０度に限定される。固定された管状部材にはさらに、大フォーマット画像ディスプレイ（１１０）ユニットを支持する垂直柱状部材が装着される。
【０１１４】
回転管状部材の一端には、平面位置決め構造（１０３）が、固定された状態に装着される。その好ましい実施形態では、平面位置決め構造（１０３）が、その別の端部の近くに固定された垂直支持脚を有する比較的に長い部材である。この脚は、３６０°旋回することができる統合されたロック可能な車輪である。この脚は、少なくとも平面位置決め構造（１０３）及び画像化ヘッドモジュール（１１１）を支持する。前述の２つの管状セクションによって許される可動域に従って、平面位置決め構造（１０３）は、検査プラットホーム（１０２）への患者のアクセスを可能にするその広げられた（休止）位置から、少なくとも画像化ヘッドモジュール（１１１）を検査領域（１０４）のすぐ近くに平行移動させるその閉（画像化）位置まで回転する。
【０１１５】
その好ましい実施形態では、空間微細位置決め構造（１０５）がデカルト座標内において動作する。３枚１組のサイズの等しい平行プレート上で動作するそれぞれの方向の２組のガイド要素によって、ＸＹ平面内の運動が提供される。無制限の運動が実質的に無摩擦であるように、これらのガイド要素は、直線ローラボール型ガイド要素、直線クロスローラガイド要素、直線自己潤滑ブシュ要素又はこれらの組合せとすることができる。適当に保持されたローラボールの閉回路に沿って移動する非回転スプラインシャフト（ｓｐｌｉｎｅｄ  ｓｈａｆｔ）を備える直線ガイド要素（６０２）によって、Ｚ軸に沿った運動が提供される。スプラインシャフト（６０１）の上端は、このシャフトに固定された状態に取り付けられた玉（８１０）で終わる。Ｚ直線ガイド要素（６０２）は、ＸＹ運動に影響を及ぼすために使用される３枚のプレートのうちの上プレート（６０６）上に装着された柱状構造に取り付けられた支持部材上に支持される。
【０１１６】
その好ましい実施形態では、空間微細位置決め構造がさらに、支持部材上に装着され、スプラインシャフト（６０１）に恒久的に取り付けられた適当なサイズの定荷重ばね（６０３）を備える。定荷重ばね（６０３）は、硬化鋼シャフトを有する針軸受型である実質的に無摩擦のドラム及びシャフト上で回転する。
【０１１７】
さらに、その運動軸ＸＹ及びＺのすべてに沿って、空間微細位置決め構造（１０５）を一時的に固定することができる。Ｘ運動は、中プレート（６０７）上のＸ運動スライダ（６１３）及びＸ装着スライダホルダ（６１２）によって達成され、Ｙ運動は、下プレート（６０８）上のＹ運動スライダ（６１１）及びＹ装着スライダホルダ（６１０）を使用して達成される。Ｙ運動は、上プレート（６０６）と下プレート（６０８）の互いに対する相対運動を停止させることによって一時的に固定される。ＸＹ運動は、ブレーキ機構ハウジングモジュール（７０５）を使用することによって影響を受け、ブレーキ機構ハウジングモジュール（７０５）は、ブレーキパッドハウジング（７０６）を介して摩擦要素（７０３）を押す電磁石（７０１）（図７参照）を保持する電磁石ピボット（７０４）上に挿入された適当なサイズの反対作用コイルばね（７０２）を有する。その結果、この機構は、ブレーキパッド（６０９）を制動する。このブレーキは常時開（ＮＯ）型であり、常に係合しており、本明細書に記載されたユーザアクションによって解放することができる。ユーザアクションは、電磁石（７０１）を活動化する役目を果たし、電磁石（７０１）は、適当な強磁性マウントの遠位端に装着された摩擦要素（７０３）を引っ込める。
【０１１８】
Ｚ軸に沿った運動（図５参照）は、ステッパモータ（６０５）と、スプラインシャフト（６０１）に固定された状態に取り付けられたタイミングベルト（６０４）とを有する運動駆動装置を使用することによって、一時的に固定される。この運動駆動装置は常時閉（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ：ＮＣ）型であり、ステッパモータ（６０５）に保持トルクを提供し、したがってスプラインシャフト（６０１）の運動を防ぐ。この回路は、ＸＹブレーキを解放する本明細書に記載された同じユーザアクションを使用して開かれ、運動が解放される。
【０１１９】
その好ましい実施形態では、ワークステーションがピボッティング構造（１０８）であり、ピボッティング構造（１０８）が、無制限の回転運動及び限定されたピッチング運動を提供し、チルティング運動を提供しない限定された玉継手である。この玉継手は、その中心部材として、空間微細位置決め構造（１０５）の前述のスプラインシャフト（６０１）の上端に恒久的に取り付けられた前述の玉（８１０）を使用する。この玉継手は、上、中及び下円盤形部材を有する。中及び下円盤形部材は相補的な凹形であり、１対の平行棒部材によって相互接続される。これらの棒部材は、円盤形部材のそれぞれの開口部を通して円盤形部材を貫通し、玉継手の玉（８１０）を、中円盤形部材（８０５）、下円盤形部材（８０６）（図８参照）及び前記１対の平行棒部材の内側に閉じ込め、したがって制限する。
【０１２０】
下円盤形部材（８０６）は、中円盤形部材（８０５）に接近すると玉継手の運動を制限するため、運動制限手段の働きをし、接近する２つの円盤形凹形部材間に玉継手の玉（８１０）を閉じ込め、不動化する。さらに、下円盤形部材（８０６）は、スプラインシャフト（６０１）に対する玉継手の運動を制限し、これは、玉継手内へスプラインシャフト（６０１）が入る入口点の役目を果たす直線スリットを下円盤形部材（８０６）に形成することによって達成される。このスリットのおかげで、限定されたピッチングが可能となり、玉継手に対するチルティングは許されない。
【０１２１】
中円盤形部材（８０５）の上に上円盤形部材（８０４）が取り付けられる。中及び下円盤形部材のそれぞれの開口部を貫通した平行棒部材（８０８）は上円盤形部材（８０４）まで延びる。これらの平行棒部材と同軸に、上円盤形部材と中円盤形部材の間に封入された適当なサイズの１対のコイルばね（８０９）が装着される。平行棒部材の他端は、下円盤形部材（８０６）の適当な空洞の中に収容されたねじ部品（８１４）を使用することによって固定される。互いに対して相対的に一致した平行棒部材を維持するため、及び本明細書に記載された従動子−カム（８０７）機構の動作時にコイルばねを押し下げるために、平行棒部材は適当なシャフトを使用することによって互いに接合される。
【０１２２】
上円盤形部材（８０４）に偏心カム（８０７）が収容され、偏心カム（８０７）の一端が、装着ねじ（８１９）によって上円盤形部材（８０４）に恒久的に取り付けられ、偏心カム（８０７）には、平行棒部材を接続し、シャフト部材（８１８）を介して上円形部分（８０４）に接続するシャフト（８２１）を押し下げる適当な表面が形成されている。適当な形状のレバー（８１１）がカム（８０７）の自由端と接触し、レバー（８１１）のカム（８０７）と接触する端部には、対応する従動子経路が形成されており、レバー（８１１）は、適当に設計されたケーシング（８１３）の中にハンドル装着ピン（８２２）によって収容される。レバー（８１１）に沿ってさらに、前述の微細位置決め構造の運動を解放する信号を伝送する機構（８１６）が装着され、この機構（８１６）は、下プラグ（８１５）によってハンドル（１０９）の中に取り付けられ、レバー（８１１）が押し下げられたときに活動化される。その好ましい実施形態では、この機構が、微細位置決め構造内のそれぞれの運動ロック部材に電気信号を伝送するマイクロスイッチ（８１２）である。レバー（８１１）を押し下げ、組み込まれた従動子−カム（８０７）を活動化することには、玉継手の中の組み込まれたコイルばねを押し下げる効果があり、それにより、玉継手を含む下円盤形ボディと中円盤形ボディの間に離間が生じ、この離間は、玉継手の許された自由度に関して運動を解放する効果を有する。レバー（８１１）及びそのケーシング（８１３）はさらに、玉継手の運動を解放したときに位置決め構造の手動位置決めを可能にする、ねじ（８３０）によって１つに保持されたハンドル（１０９）の役目も果たす。
【０１２３】
さらに、玉継手の上円盤形部材（８０４）上に、適当なマーキング剤の容器（４０２）を受け取る開口部（８０３）が突出部分に形成された非対称ブラケット（４０１）が装着される。さらに、非対称ブラケット（４０１）上に、内部ラックピニオン機構を含む直線トランスレータ（８０１）が装着され、直線トランスレータ（８０１）は、他の場所で説明される画像化ヘッドモジュール（１１１）の微細な集束又は微細な操作に使用される。直線トランスレータ（８０１）は、トランスレータ（８０１）のどちらか一方の側に位置する蝶ねじ（８０２）を使用することによって活動化され、正及び負のわずかな対称運動を提供する。
【０１２４】
その好ましい実施形態では、ワークステーションがさらに、画像化センサ（１１５）と関連画像化光学系（１１２）とからなる画像化ヘッドモジュール（１１１）を有する。その好ましい実施形態では、画像化センサ（１１５）が、焦点距離が少なくとも２０ｍｍ、作動距離が２０から３５ｃｍの適当な画像化レンズに結合された、少なくとも１０２４×７６８の解像度を有する少なくとも１つのカラーＣＣＤセンサである。この画像化レンズは、所望の軸方向距離において正確なサイズの視野を提供する所望の特性を有し、可変でロック可能な開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）設定を有する。
【０１２５】
さらに、画像化ヘッドモジュール（１１１）は、適当な強度と、前記カラーＣＣＤと連携して機能するために少なくとも約４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲をカバーすることができる適当なスペクトル範囲とを有するＬＥＤ光源（１１３）からなる。画像化視野の照明を達成するため、光源（１１３）はさらに適当な集束光学系を含む。さらに、光源（１１３）は、ビーム操作によって画像化視野と同軸の照明を達成することを可能にする機構を備える。その好ましい実施形態では、画像化ヘッドモジュール（１１１）が、ＣＣＤ及び前記画像化レンズに対して実質的に直角に配置された光源（１１３）を有する。光源（１１３）から出力されたビームは、適当な反射ミラーを使用して標的領域に向かって反射される。画像化視野と同軸の照明は、ミラーの相対的な角度、光源（１１３）の相対的な角度、又はその両方を操作することによって達成される。さらに、同軸の視野は、ＣＣＤ及び画像化レンズの位置決めのために提供された垂直調整によって達成される。提供された調整の正味の結果は、照明コーンと画像化コーンが実質的に一致することである。
【０１２６】
好ましい実施形態では、画像化センサ（１１５）と照明手段のうちの少なくとも一方が、第２の機械的支持（１２０）上に取り付けられ、第２の機械的支持（１２０）は、微細な集束を可能にする直線スライダを介してピボッティング構造（１０８）上に取り付けられる。
【０１２７】
好ましい実施形態では、光偏向器（２０１）が、画像化手段と照明手段のうち、光線偏向にさらされる方の手段から十分に離して配置され、したがって、画像化手段と照明手段のうちの残りの手段の光線が実質的に遮られることなく通過することができる明瞭な開口を形成する。
【０１２８】
好ましい実施形態では、ＣＣＤ画像化センサ（１１５）が、第１の向きの偏光面を有する偏光子（２０３）に結合される。光源（１１３）手段は、検査領域（１０４）上に光ビームを集束させる光学要素を備える白色ＬＥＤ光源（１１３）である。さらに、光源（１１３）は、第２の向きの偏光面を有する偏光子（２０３）に結合される。この第２の向きは、第１の偏光面と実質的に垂直になるように調整される。
【０１２９】
好ましい実施形態では、画像化ヘッドモジュール（１１１）が診断マーカディスペンサシステムを有する。このシステムは、制限された玉継手（前述）の上に位置し、容器（４０２）を支持する適当な開口部（８０３）を有する非対称ブラケット（４０１）（前述）上に固定された状態に装着された診断マーカ容器（４０２）を備える。診断マーカディスペンサシステムはさらに、画像化ヘッドモジュール（１１１）上に装着された専用ホルダに一時的に装着された固定容量の医療用注射器からなる。さらに、注射器は、注射器に直接に取り付けられた２方向弁（９０４）（図９参照）を介して診断マーカ容器（４０２）に接続される。さらに、２方向弁（９０４）の第２のポートは、永久接合型の狭角型完全コーン軸方向スプレーノズルまで延びる撓み管に接続される。このノズルは、均一なサイズの診断マーカ滴を標的組織領域上へ吹き付ける特性を有する。さらに、このノズルは、ノズルのスプレーコーンが、前述の照明コーン及び画像化コーンと実質的に一致するように位置合せされる。その位置及びスプレー角を維持したままノズルを取り替えることを可能にするため、このノズルは、本明細書に記載された鏡取付けブロックに取外し可能に固定される。
【０１３０】
さらに、画像化ヘッドモジュール（１１１）は、画像化ヘッドモジュールに膣鏡（１１７）を取外し可能に取り付ける機構を備える。鏡（１１７）は、前述の非対称ブラケット（４０１）に固定された状態に取り付けられた延長ブラケット（２０２）によって、多部材ブロック（取付けブロック）に取り付けられる。このブロックは、延長ブラケット（２０２）の遠位端において支持され、このブロックは、延長ブラケットに固定されたベース部材（１０１）と、膣鏡（１１７）を分離可能な態様で支持する手段とを備える。
【０１３１】
その好ましい実施形態では、ベース部材（１０１）がバヨネット型機構を有し、このバヨネット型機構は、組み込まれた斜めの溝（１００３）を有するスリーブ（１００４）（図１０参照）と、それによって膣鏡（１１７）の後部の延長シャフトがスリーブ（１００４）内にロックされる、この好ましい実施形態ではねじ型のばね荷重式の玉からなるスリーブ（１００４）の予荷重機構とを含む。鏡（１１７）に取り付けられた延長シャフトは実質的に中空であり、シャフトの遠位端近くにおいて、シャフトの軸に垂直に延長シャフトに押し込まれたダウエルピン（１００２）を有する。予荷重式スリーブ（１００４）の内側には、ダウエルピン（１００２）のレセプタクル（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）（１００５）が配置され、レセプタクル（１００５）は、延長シャフト及び鏡（１１７）の運動を案内するガイドの部分を形成するが、鏡（１１７）がＺ方向に開閉し、部材（１１８）の溝（１００１）上を移動するときには一切の回転を許さない。係合時、このピンは、スリーブ（１００４）の斜めの溝（１００３）の開口部及び内側のレセプタクル（１００５）と整列する。次いで、斜めの溝（１００３）によって決定される距離だけダウエルピン（１００２）をレセプタクル（１００５）に沿って後退させるため、提供されたレバーを反時計回りに回転させることができる。ばね荷重式の玉を使用して、スリーブ（１００４）全体に予め荷重が加えられるため、その効果は、システムから鏡（１１７）が偶発的に外れることを防ぐために、ダウエルピン（１００２）と斜めの溝（１００３）の間に正圧を提供することである。さらに、延長ブラケット（２０２）と鏡延長シャフト（１１８）はともに、鏡（１１７）の中心軸が、前述のＣＣＤの軸、さらに前述の画像化コーンの軸と一致するように設計される。さらに、鏡延長シャフト（１１８）は、その中間点付近に溝（１００１）を備え、溝（１００１）は、鏡（１１７）の運動に従い、それによって鏡（１１７）の軸を適当な位置に維持し、ＣＣＤ軸及び照明コーンとの整列を常に保証するような形状を有する。
【０１３２】
この好ましい実施形態では、前記コンピュータ（１２１）手段が、異なるコアが異なるタスクを並行して処理するマルチコアマイクロプロセッサに基づく。コンピュータ（１２１）手段はさらに、少なくともロック機構を制御し、画像捕捉を診断マーカ付着と同期させ、画像捕捉をトリガする制御手段と、コンピュータ記憶手段と、限定はされないが、１つ又は複数のディスプレイ、ユーザインターフェース手段、ローカルネットワーク、病院データベース、インターネット、プリンタを含むコンピュータ周辺機器を接続するハードウェアインターフェース手段とを含む。さらに、ユーザインターフェース手段は、タッチスクリーン（５０２）、キーボード、無線キーボード、音声インターフェース、フートスイッチ又はこれらの組合せの中から選択される。
【０１３３】
コンピュータ（１２１）はさらに、空間微細位置決めロックの活動化及び非活動化を制御する。さらに、コンピュータ（１２１）手段は、捕捉された画像を光学ヘッドモジュールから受け取り、特別に開発されたアルゴリズムを使用してそれらを処理し、ディスプレイ（１１０）モニタ上に結果を表示するように設計される。コンピュータ（１２１）手段はさらに、タッチスクリーン（５０２）ユーザインターフェースを含む。タッチスクリーン（５０２）ユーザインターフェースは画像を表示するためにも使用されるが、その主たる目的は、データ入力／ユーザインターフェース点の役目を果たすことである。コンピュータ（１２１）手段はさらに、検査を実施するのに必要な様々な処理をサポートし、実施するマザーボード及びグラフィックカードを含む。
【０１３４】
この好ましい実施形態では、ディスプレイ（１１０）手段が、モニタ、タッチスクリーン（５０２）モニタ、ヘッドマウント式ディスプレイ、ビデオゴーグル及びこれらの組合せの中から選択される。さらに、モニタは、検査プラットホーム（１０２）の片側に置かれ、スタンドを介してベース部材（１０１）上に直接に配置される。さらに、モニタは、視角（１２３）に入るように配置され、視角（１２３）はさらに、検査領域（１０４）と画像化ヘッドモジュール（１１１）の両方を含む。
【０１３５】
この好ましい実施形態では、以下の機能を少なくとも部分的に実行するようコンピュータ（１２１）をプログラムするため、ソフトウェア手段が使用される：画像較正、画像捕捉の初期化、画像レジストレーション（１１０３）、動的曲線計算、処理及び解析、動的擬色（ｐｓｅｕｄｏ−ｃｏｌｏｒ）マップの計算及びセグメント化、生検試料採取／治療の手引きとなる文書化、画像拡大、並びに／又は、画像及びデータを記憶し、検索し、後処理するためのデータベース操作。
【０１３６】
前記ワークステーションの他の好ましい実施形態では、ベース部材（１０１）及び平面位置決め構造（１０３）が折畳み可能なトロリであり、その上に、空間微細位置決め、ピボッティング構造及び画像化ヘッドモジュール（１１１）が配置される。さらに、ディスプレイは、このトロリ上に提供されたモニタ、ヘッドマウント式ディスプレイ、ビデオゴーグルの中から選択され、コンピュータ（１２１）手段は、トロリ上及び空間微細位置決め構造上の中から選択された位置に配置される。
【０１３７】
本発明の他の態様は、酢酸溶液などの診断マーカを組織表面に付着させた後に生成される動的光学現象を定量的に評価することにより、ユーザ独立（ｕｓｅｒ  ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）の高品質の成績を提供することである。これらのマーカは、組織の光学特性を一時的に変化させる。これらのマーカが、動的光学特性の信頼性の高い再現可能な評価及びマッピングを提供する効果的なマーカである場合には、標準化された基本的水準まで診断成績を向上させる手段となる。酢酸を診断マーカとして使用した臨床試験では、拡散反射率（１１０１）対時間曲線の計算及び誘導動的光学特性が、診断成績を向上させ、コルポスコピー手技を標準化する手段を提供することが示された。例えば、４分間にわたって測定された拡散反射率（ＤＲ）対時間曲線の時間積分は、高グレードの子宮頚新形成から低グレードの子宮頚新形成を決定する信頼性の高いカットオフ（ｃｕｔ−ｏｆｆ）値を提供することができることが分かった。したがって、動的光学特性の測定中に導入されうる組織の運動及び雑音因子に起因するアーチファクトを排除するために、動的光学特性と動的光学パラメータの両方を信頼性高く計算する手段を提供することは非常に望ましく、このことは本発明の一実施形態を構成する。
【０１３８】
開示されたワークステーションは、標準化されたユーザ独立の態様で子宮頚の画像の取得、処理及び解析を実行するユニット制御を可能にするソフトウェア手段を含む。本発明の１つの主な特徴は、酢酸溶液の付着後に起こる動的光学効果であり、証明された診断的価値を有する酢酸白化効果の定量的なモニタリング、解析及びマッピングである。さらに、本発明は、提供された診断情報をさらに改良するデジタル画像の拡大及び強調手段を提供する。ワークステーションのハードウェア及びソフトウェアはともに、子宮頚の標準化された検査方法の実現を可能にし、この方法は、ワークステーション機能の実行順序によって決定される一連のステップを含む。これらはともに図１１から１３を参照して後述される。
【０１３９】
ワークステーションの機能及び動作は以下のとおりである：
・画像較正、
・画像捕捉の初期化、
・画像レジストレーション（１１０３）、
・動的曲線の計算、処理及び解析、
・動的擬色マップの計算及びセグメント化、
・生検試料採取／治療の手引きとなる文書化、
・画像拡大モジュール、並びに／又は
・データベースにおけるデータ記憶及び検索。
【０１４０】
画像較正は、再現可能な装置独立の画像取得を保証し、組織表面によって送られた光強度の変動を補償する。前者は、カラーバランシング（ｃｏｌｏｒ  ｂａｌａｎｃｉｎｇ）の対話式手順によって達成され、後者は、画像の明るさの制御によって達成される。
【０１４１】
画像取得システムは、画像化センサ（１１５）及び画像化光学系、画像化データ転送インターフェース、コンピュータ（１２１）並びにディスプレイ（１１０）を備え、以下のステップに従うグラフィカルユーザインターフェースを使用して較正することができる：
・既知の反射率特性を有する較正プレートを、画像化センサ（１１５）の視野の中に置くステップ、
・光源（１１３）によって較正プレートを照明するステップ、
・画像化センサ（１１５）によって、少なくとも較正プレートの部分領域に対応する画像及びデータを記録するステップ、
・画像化センサ（１１５）の出力された読みが、較正プレートの反射率特性に対応する望ましいレベルに達するまで、限定はされないが、グレー値、赤、緑、青チャネル、明るさ及び／又はシャッタを含むリストの中から選択された画像化パラメータを調節するステップ、
・画像化パラメータの調節後の値をコンピュータ（１２１）の記憶手段に記憶するステップ、並びに／或いは
・後続の検査のために調節後の値をデフォルト値として設定するステップ。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、ディスプレイ手段上に表示された画像化センサ（１１５）の出力された読みをフィードバックとして使用して画像化パラメータを調節する画像較正が、スクロールバーを使用して手動で実行される。
【０１４３】
他の実施形態では、この調節が、画像化センサ（１１５）の出力された読みをフィードバックとして使用して、コンピュータ（１２１）手段によって自動的に実行される。
【０１４４】
他の実施形態では、前記調節が、光源（１１３）の光路上に配置された少なくとも１つの光学センサの出力された読みをフィードバックとして使用して、コンピュータ（１２１）手段によって自動的に実行される。
【０１４５】
後続の検査のデフォルトの画像化パラメータ値とするために、所望の結果が達成されるとすぐに、その設定を保存することができる。
【０１４６】
酢酸白化効果の信頼性の高い定量的なモニタリングのためには、診断マーカ（即ち酢酸溶液）を付着させる直前に基準画像を捕捉し、診断マーカを付着させた直後にスナップショット画像化を開始することが望ましい。本発明は、以下のステップによってこの課題に対処する：
・基準画像を捕捉し、コンピュータ（１２１）のコンピュータ記憶手段に記憶するステップ、
・マーカを付着させるステップ、並びに
・時間を追って、所定の時間間隔及び継続時間で画像を捕捉し、表示するステップ。
【０１４７】
いくつかの追加のステップは以下のステップを含むことができる：
・ワークステーションをスタンドバイモードに設定するステップ、
・基準画像を捕捉し、コンピュータ（１２１）のコンピュータ記憶手段に記憶するステップ、
・コンピュータ記憶手段に記憶された以前の基準画像に代わる新たな基準画像を捕捉、記憶し、スタンドバイモードの間、この手順を繰り返すステップ、
・診断マーカの噴射の完了によって生成された、画像捕捉手順の開始をトリガし、同期させる電気信号を使用して、スタンドバイモードを終了させ、前記電気信号が到着する直前に最も最近に捕捉された画像を、基準画像として使用するために記憶するステップ、並びに／又は
・時間を追って、所定の時間間隔及び継続時間で画像を捕捉し、表示するステップ。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、所定の時間間隔が１．５〜１０分である。
【０１４９】
他の実施形態では、所定の時間間隔が可変であり、時間間隔は、取得プロセスの早い段階ほど短く、遅い段階ほど長い。
【０１５０】
酢酸白化効果の信頼性の高い定量的なモニタリングのためにはさらに、時間を追って取得される画像の位置合せを保証することが望ましく、このことは、動的光学特性及び動的光学パラメータを画素ごとに計算するための基本的な前提条件である。画像化センサ（１１５）と検査領域（１０４）の相対位置の安定性は、実質的に位置合せされた画像取得を達成するための基本要件である。これは、ロック機構を有する支持構造、前記画像化ヘッドモジュール（１１１）と鏡シャフトの接続などの前述の光学機械構成によって保証される。とはいえ、呼吸、組織収縮などによって引き起こされる追加的な微小な移動があり、これらの移動が誤った結果をもたらすことがある。本発明では、画像レジストレーション（１１０３）アルゴリズムの助けを借りてこの課題に対処する。このアルゴリズムは、酢酸白化効果の定量的なモニタリングのために必要な長期の画像取得手順の間に生じた微小な移動によって引き起こされる不良位置合せを補償するのに必要である。
【０１５１】
時間を追って捕捉された子宮頚の反射率画像群は、画像ベースの非線形（デフォーマブル（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ））自動レジストレーション（１１０３）法を使用してレジストレーションされる。画像レジストレーション（１１０３）は、２つの画像間の点ごとの対応を決定するプロセスである。取得中に、第２の画像が得られたらすぐに、この画像は直前の画像にレジストレーションされ、以後、同様の手順が繰り返される。このようにして、すべての画像が基準画像に対してレジストレーションされる。画像のレジストレーション（１１０３）のために、以下のステップのうちのいくつか又はすべてのステップを実施することができる：
・取得された画像を前処理して雑音を除去するステップ
・前記時間間隔で捕捉された画像を比較するステップ、
・リジッド（ｒｅｇｉｄ）レジストレーション（１１０３）アルゴリズムを使用して、一連の画像の相対的な平行移動を決定するステップ、
・過度の相対移動を有する画像を拒絶するステップ、
・リジッドレジストレーションアルゴリズムを使用して画像レジストレーション（１１０３）を実行するステップ、
・リジッドレジストレーションアルゴリズムに基づいてレジストレーションされた画像中の組織の変形に起因する相対移動を、デフォーマブルレジストレーションアルゴリズムを使用して決定するステップ、
・過度の変形を有する画像を拒絶するステップ、
・デフォーマブルレジストレーションアルゴリズムを使用して画像レジストレーション（１１０３）を実行するステップ、
・レジストレーションされた画像をコンピュータ記憶手段に記憶するステップ。
【０１５２】
いくつかの実施形態では、画像化データを処理するのに必要な時間を短縮するために、画像レジストレーション（１１０３）が画像取得と並行して実行され、その結果、検査時間が短縮される。
【０１５３】
他の実施形態では、文書化目的のため、基準画像に関して画像レジストレーション（１１０３）が実行される。
【０１５４】
他の実施形態では、最後に取得された画像に関して画像レジストレーション（１１０３）が実行される。
【０１５５】
次に、ワークステーションによって取得された子宮頚画像の画像レジストレーション（１１０３）に含まれるアルゴリズムをより詳細に説明する。基準画像は、２つの画像のうちの最初の画像と定義され、この画像は、変更されずに維持される画像である。２つの画像のうちの第２の画像は「標的画像」と定義され、基準画像にレジストレーションさせるために再抽出される画像である。画像の前処理は、雑音除去、特徴強調などの方法を使用した画像改良を含む。雑音除去は、メジアン（Ｍｅｄｉａｎ）フィルタリング法を使用して達成される。画像のそれぞれの画素の強度が、半径３画素の円形の窓の中のメジアン強度に置き換えられる。画像強調は、それぞれの画像から背景を差し引くことによって達成される。背景画像は、アトラウス（ａｔｒｏｕｓ）アルゴリズムによって計算されたゼロスケールウェーブレット変換に対応する。これらの方法は一般に、レジストレーションに使用される画像だけに適用され、元の画像又は診断目的のためにスクリーン上に表示された画像には適用されない。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、画像レジストレーションが剛体（ｒｉｇｉｄ−ｂｏｄｙ）レジストレーションを使用して実行される。標的画像を基準画像にレジストレーションするために、これらの２つの画像のすべての点間の対応を決定する変換関数が推定される。解くべき問題は、基準及び標的画像の対応するＮ個の点の座標が以下のように与えられたときに、
｛（ｘｉ，ｙｉ），（Ｘｉ，Ｙｉ）：ｉ＝１，．．．，Ｎ｝
下式を満たす成分ｆｘ（ｘ，ｙ）及びｆｙ（ｘ，ｙ）を有する変換関数ｆ（ｘ，ｙ）を決定することである。
Ｘｉ＝ｆｘ（ｘｉ，ｙｉ），
Ｙｉ＝ｆｙ（ｘｉ，ｙｉ），ｉ＝１，．．．，Ｎ
【０１５７】
ｆ（ｘ，ｙ）が決定された後は、基準画像のある点の座標が与えられれば、標的画像中の対応する点の座標を計算することができる。
【０１５８】
剛体レジストレーション手順の枠組では、変換関数は線形であり、変換関数が、これらの２つの画像間の大域的な平行移動差及び回転差を表すと仮定する。その場合、この変換関数を下式によって定義することができる。
【数１】
2010524518.tif 000003
【０１５９】
上式で、θ及びｔｘ、ｔｙはそれぞれ、画像間の回転差及び平行移動差を表す。これらのパラメータは、２つの画像中の対応する２つの点の座標が分かっている場合に決定することができる。しかしながら、２点の対応の決定が雑音を含み又は不正確であることを考慮して、より多くの点が使用される。画像中に存在する特徴の位置合せが向上するように、これらの変換パラメータをより精緻にするため、あるしきい値を下回らない値を有するすべての画素が選択される。したがって、解くべき問題は、３つのパラメータ、即ち２つの平行移動パラメータ及び１つの回転パラメータを有する最適化問題である。画像位置合せを真実に即して（ｔｒｕｔｈｆｕｌ）に表す類似距離（ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ  ｍｅｔｒｉｃ）を最大にするため、シンプレックス（ｓｉｍｐｌｅｘ）最適化法（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｒｅｃｉｐｅｓ）が使用される。シンプレックスが選択されるのは、それが、良好な収束ふるまい及び極小に対する良好なふるまいを示すためである。
【０１６０】
最適化のための類似距離として、２つの異なる測度（ｍｅａｔｕｒｅ）、即ち高速フーリエ変換を使用して計算された空間周波数特性及び正規化相互情報量（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｍｕｔｕａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を利用することができる。
【０１６１】
２つの画像の空間周波数特性を類似距離として使用することができる。画像の空間周波数特性を計算するため、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を採用することができる。低次数の変換係数は画像中の低周波内容を表し、高次数の係数は、画像中に存在する高空間周波数を反映する。この方法は、平行移動差を決定する最良の結果を有することができ、そのため、この方法を、シンプレックス法の第一近似を決定する剛体レジストレーションアルゴリズムの第１のステップとして使用することができる。
【０１６２】
２つの画像間の代替類似距離は、画像の統計的従属性を探る正規化相互情報量（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｍｕｔｕａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＮＭＩ）である。ＮＭＩは、雑音及びオクルージョン（ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ）を処理するのに適当である。テンプレートｆｔ□と窓ｆｗ□との間の類似Ｐｔ（ａ）の決定は、ｆｔ□中のある画素における強度がａである確率に基づく。Ｐｗ（ｂ）は、ｆｗ□中のある画素における強度がｂである確率である。次いで、このテンプレートと窓をオーバレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）させることによって、そのテンプレート中の強度ａが、その窓中の強度ｂの上にある確率が、それらの結合確率Ｐｔｗ（ａ，ｂ）に等しくなる。テンプレートと窓が真実に互いに対応する場合、それらの強度は非常に従属しており、それらは、高い結合確率を生成する。しかしながら、テンプレートと窓が互いに対応しない場合、それらは、小さな結合確率を生成する。以上のことから、正規化相互情報量は以下のように計算される。
Ｙ（ｔ，ｗ）＝［Ｈ（ｔ）＋Ｈ（ｗ）］／Ｈ（ｔ，ｗ）
上式で、Ｈ（ｔ）、Ｈ（ｗ）は、レジストレーションされる画像ｔ、ｗのエントロピーを表し、Ｈ（ｔ，ｗ）は、ｔ、ｗの結合エントロピーを表す。
【０１６３】
剛体レジストレーションの他の特徴は、計算時間を短縮し、極小を避けるための多分解（ｍｕｌｔｉ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）アプローチの採用である。これは、様々な画像スケールにおいて類似及び最適化を計算することを意味する。Ｃｏｌｅ−Ｒｈｏｄｅｓ他は、相互情報量が、最も一致した位置によりシャープなピークを生成し、したがって画像のサブ画素レジストレーションに対しては相関係数よりも適当であることを見出した。
【０１６４】
変換関数を決定するためのアルゴリズムは以下のように擬似コード化することができる。
取得及びＦＦＴに基づく初期推定値Ｒ０
Ｆｏｒ  スケール０  ｔｏ  ｎ  ｄｏ  ｂｅｇｉｎ
以前のスケールから計算された初期推定値Ｒ０
Ｕｎｔｉｌ「結果は満足である」
ＮＭＩ（Ｒ１）を計算する
最適化プログラムに基づいて３つの新しいリジッドパラメータを計算する
ＥＮＤ  ＵＮＴＩＬ
【０１６５】
この変換関数が決定されていれば、基準画像中のある点の（ｘ，ｙ）座標が与えられたときに、標的画像中の対応する点の（Ｘ，Ｙ）座標を決定することができる。標的画像中の座標（Ｘ，Ｙ）における強度を読み、それを新しい画像の座標（ｘ，ｙ）に保存することによって、基準画像の幾何形状に対して、標的画像が点ごとに再抽出される。（ｘ，ｙ）は整数だが、（Ｘ，Ｙ）は浮動小数点数である。したがって、点（Ｘ，Ｙ）における強度は、少数の周囲の画素の強度から推定されなければならない。その４×４近傍点に基づいて点（Ｘ，Ｙ）における強度を推定する適当な方法は、３次スプライン（Ｃｕｂｉｃ  ｓｐｌｉｎｅｓ）法（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｒｅｃｉｐｅｓ）である。
【０１６６】
画像の剛体レジストレーションを実行した後に、デフォーマブルレジストレーションを実行する。子宮頚が生組織であるとすると、レジストレーションされる画像はしばしば、剛体レジストレーションの使用によっては補正することができない非線形の幾何学的な差を有する。したがって、画像の正確に異なる部分をレジストレーションする非線形変換関数を使用することはより適当である。この場合、薄板スプライン（Ｔｈｉｎ  Ｐｌａｔｅ  Ｓｐｌｉｎｅ：ＴＰＳ）変換関数が採用される。ＴＰＳを、ロバストな類似測度及び局所運動追跡アルゴリズムと組み合わせることができる。ＴＰＳは、制御点の規則的な分布を必要とせず、局所画像特性に基づく空間バリアントな制御点密度を可能にする。ＴＰＳ変換関数は、局所的な画像特性を検索し、点対応を確立することによって決定することができる。これを達成するため、画像は、いくつかのブロックに分割される。それぞれのブロックの左上コーナは１つの制御点を画定する。最初に、リジッド変換の結果に基づいて対応点（ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ  ｐｏｉｎｔ）が決定される。さらに、対応点の対をより精緻にし、最終的な対応を確立するために、テンプレートマッチングアルゴリズムが使用される。対応点が確立された後、ＴＰＳの閉じた形の解を見つけることができる。多数のパラメータを有する線形系がそれぞれの次元ごとに解かれる。ロバストな数値的安定解を得るため、剛体の場合と同様に、線形系を解くための特異値分解（シンプレックス）が使用される。
【０１６７】
本発明の他の特徴は、リジッド及びデフォーマブルレジストレーションの結果に基づく、過度の変位及び変形を有する画像の拒絶である。この拒絶の判断は、平行移動差及び回転差が、ある限界を超えるブロックの数が予め決められた数よりも多い場合に下すことができる。ある画像を拒絶すべきとの判断が下された場合、その画像は時系列から除外され、以降の処理から外される。
【０１６８】
本発明の他の態様は、ＤＲ対時間曲線及び関連パラメータの信頼性の高い、アーチファクトのない定量的評価を提供することである。画像レジストレーションアルゴリズムによって排除される運動アーチファクトの他に、一連の事象が、ＤＲ対時間曲線の線形（ｌｉｎｅ  ｓｈａｐｅ）をひずませる原因となることがある。線形のひずみは、誘導パラメータの計算を誤らせる可能性があり、それによって偽陽性又は偽陰性の診断が下される可能性がある。例えば、これらの事象が、診断マーカ付着後の泡の生成、血液、鼻水などの存在であることがある。ＤＲ対時間曲線及び関連パラメータの信頼性の高い、アーチファクトのない定量的評価を提供するために実施されるステップを以下に示す：
・診断マーカの付着の前後に時間を追って捕捉され、記憶された空間位置形態の画像ごとに拡散反射率対時間曲線を計算するステップ、
・取得中及び取得後に、拡散反射率対時間曲線を表示するステップ、
・限定はされないが、バターワース（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）、高速フーリエ変換、単及び多指数当てはめベースのフィルタ、差ベースのフィルタ又はこれらの組合せを含むグループの中から選択されたアルゴリズムを使用して、拡散反射率対時間曲線を平滑化するステップ、
・限定はされないが、単及び多指数当てはめ、多項式又はこれらの組合せを含むグループの中から選択された関数を使用して、拡散反射率対時間曲線を、少なくとも部分的に当てはめるステップ、
・拡散反射率対時間曲線から、限定はされないが、取得プロセスの所定の継続時間の少なくとも一部分の間に計算された時間積分、最大値、最大値までの時間（ｔｉｍｅ−ｔｏ−ｍａｘ）、拡散反射率曲線の傾きを含む一群のパラメータを計算するステップ、並びに／或いは
・それらのパラメータを、様々な病的状態を識別する所定のカットオフ値と比較するステップ。
【０１６９】
画像取得及びレジストレーションが完了した後、線形を平滑化し、雑音を排除するために、これらの動的曲線にバターワース平滑化アルゴリズムが適用される。このアルゴリズムは、２ｎ個の点に適用されたときにより高速な結果を生成する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に基づく。取得されたデータ点が正確に２ｎ個でない場合、曲線の始めと終わりに、最初の点と同じ値を有し、それぞれ最後の４つの点の平均値である追加の点が追加される。２ｎ個の点からなるこのデータセットのスペクトルに、高周波を除外するバターワースフィルタが適用される。逆ＦＦＴ及び余分の点の排除によって、生データセットの平滑化された曲線が得られる。代替実施形態では、ＤＲ対時間曲線を平滑化するために３次スプライン補間が使用される。時系列の時間点（ｕｉ：ｉ＝−１，０，１，２）の強度（ｌｉ：ｉ＝−１，０，１，２）が与えられると、４次（度３）のＢ−スプライン曲線を使用して、点０≦ｕ＜１の強度を推定することができる。
【０１７０】
代替実施形態は、ＤＲ対時間曲線を平滑化し、前記動的光学パラメータを決定するために２指数当てはめ（ｂｉ−ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ  ｆｉｔｔｉｎｇ）を使用する。データは下記の形の関数を使用して当てはめられる。
ＤＲ＝ａ  ｅｘｐ（ｂｔ）＋ｃ  ｅｘｐ（ｄｔ）
【０１７１】
この当てはめ関数の４つのパラメータは、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔアルゴリズムを使用することによって決定することができる。Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ（ＬＭ）アルゴリズムは、非線形実数値関数の平方和として表現される多変量関数の最小値の位置を突き止める反復的な技法である。ＬＭは、最急降下法とガウス−ニュートン法の組合せと考えることができる。現在の解が正しい解から遠いとき、このアルゴリズムは、低速だが、収束することが保証された最急降下法のようにふるまう。しかし、現在の解が正しい解の近くにあるとき、このアルゴリズムは、解に急速に収束するガウス−ニュートン法となる。
【０１７２】
他の実施形態では、雑音が多い曲線を拒絶するために、差に基づくフィルタが使用される。このフィルタは、子宮頚組織からのグレアによって、又はレジストレーションによって補正されなかった移動によって崩れた曲線を拒絶することが意図される。生データと平滑化されたデータの差は以下のように計算される。
【数２】
2010524518.tif 000004
【０１７３】
この差が、経験的に決定されたしきい値を超える場合、この曲線も拒絶される。
【０１７４】
このシステムの他の特徴は曲線傾向予測（Ｃｕｒｖｅ  Ｔｅｎｄｅｎｃｙ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）である。ほとんどの場合、たとえ検査手技の継続時間が実験的に決定された最適な継続時間よりも短いとしても、動的光学パラメータは高い信頼性で計算することができる。これは、ＤＲ対時間曲線の線形が実質的に分かっており、第１の測定セットの後に予測できる場合に可能である。例えば、１ないし２分の時間範囲内にＤＲ対時間曲線が最大値に達した後、ＤＲ対時間曲線の形状は実質的に予測可能であり、線形である。この実験に基づく証拠を使用して、より長い期間の曲線を外挿することができる。ただし、これらの期間内の実際の生データは欠けている（患者の不快感による検査の中断）か、又は過度の雑音によって拒絶されている。（曲線の形状に関して）最小限必要な画像が捕獲されたらすぐに、画像の画素ごとに、ＤＲ対時間曲線の外挿が計算される。十分な画像が捕捉された後に、予め決められた継続時間よりも早く検査が終了した場合、使用者は、予め決められた終点まで、ＤＲ対時間曲線の外挿を観察することができ、その外挿を異なる色で表示することができる。曲線傾向予測アルゴリズムは、その曲線がその最大値点を通過した後（降下段階）に測定された点の平均的な傾きに基づいて直線を生成する。この直線は、直線が時間軸上の最後の点又は基準レベルに到達するまでプロットされる。このようにして、たとえ画像の総数が取得されなかったり、拒絶されたりしたとしても、存在する画像を外挿し、診断計算を続けることができる。
【０１７５】
いくつかの実施形態では、使用者の注目を潜在的に異常な組織領域に引きつけるために、画像取得手順の進展中に、病気の存在を指示するカットオフ値よりもパラメータ値が大きい点として自動的に選択された少なくとも１つの画像点に対して、曲線の計算及び表示が実行される。
【０１７６】
他の実施形態では、捕捉され、記憶される画像が、限定はされないが、カラー画像、カラー画像ＲＧＢチャネル、スペクトル、白黒画像又はこれらの組合せを含むグループから選択される。
【０１７７】
他の実施形態では、捕捉され、記憶される画像が、対応するカラー画像の緑チャネル（Ｇ）画像である。
【０１７８】
他の目的は、前述のレジストレーションされた画像及び処理されたＤＲ対時間曲線から導き出された動的光学特性を表現し、マッピングする定量的なパラメータを提供することにある。これらのパラメータは、当てはめられた又は当てはめられていないＤＲ対時間曲線から、傾き、時間積分、ＤＲの最大値、及び／又は最大値までの時間（ｔｉｍｅ−ｔｏ−ｍａｘ）として計算される。例えば単及び多指数当てはめ、多項式当てはめを使用してデータ当てはめが使用される場合には、上に挙げたパラメータのリストに当てはめパラメータを含めることができる。本発明の他の目的は、様々な病的状態から正常な状態を識別し、高グレード病変から低グレード病変を識別するパラメータカットオフ値を使用することによって、ユーザ独立の高品質の診断成績を提供することにある。パラメータカットオフ値は、ある種の組織領域から得られたパラメータ値を、標準法から得られた結果と比較し、同じ組織領域から得られた組織試料にリーフィングすることによって、実験的に決定することができる。例えば、子宮頚組織において、診断マーカとして酢酸溶液を使用した場合、（４分間にわたってとられたＤＲの時間積分を組織学的特徴と比較することにより、）高グレード子宮頚新形成を非高グレード子宮頚新形成から識別する最適なカットオフ値が約５００〜６００の範囲にある可能性があることが分かった。
【０１７９】
本発明の他の目的は、診断、生検試料採取及び治療を容易にする病変のマッピングを、前記動的光学パラメータの空間分布の表示に基づいて提供することにある。この表示では、動的光学パラメータの値が、擬色スケールからとられた擬色として表現される。前記擬色の空間分布は、動的擬色マップ画像を構成する。前記動的擬色マップの計算及びセグメント化のために実施されるステップを以下に示す：
・前記パラメータ値範囲に擬色を割り当てるステップ、
・前記パラメータ範囲の空間分布を表す前記動的擬色マップを生成するステップ、
・画像取得手順の終了後に、最後に捕捉された画像に関して位置合せされた前記動的擬色マップを、組織のリアルタイム表示された画像上にオーバレイし、表示するステップ、
・前記インターフェースを介して選択された前記動的擬色マップの画像点に対する前記動的曲線計算を表示するステップ、
・前記動的擬色マップをセグメント化し、少なくとも１つの擬色領域のサイズ分布を表示するステップ、及び／又は、
・前記基準画像に関して位置合せされた前記動的擬色マップを記憶するステップ。
【０１８０】
いくつかの実施形態では、擬色が、カットオフ値よりも高いパラメータ値を有する領域及びにカットオフ値よりも低いパラメータ値を有する領域に割り当てられる。
【０１８１】
他の実施形態では、生検試料採取及び治療を手引きし、文書化するために動的擬色マップが使用される。これは、下記のステップによって実行される：
・組織のリアルタイム表示された画像上にオーバレイされた動的擬色マップのクラスタ（ｃｌｕｓｔｅｒ）を選択し、インターフェースを介して閉じた線のマークをオーバレイするステップ、
・それぞれのマークに対応する代表的な動的曲線及びパラメータを計算し、表示するステップ、
・インターフェースを介して動的擬色マップを除去し、ディスプレイ手段上のマークを、選択された組織領域にツールを差し向ける案内として使用して、生検試料採取／治療用のツールとディスプレイ手段上のマークの両方を同時に調べることによって、生検試料採取及び／又は治療を実行するステップ、並びに
・コンピュータ記憶手段に生検試料採取及び治療手技を記録するために、画像記録を活動化するステップ。
【０１８２】
擬色は、あるカットオフ値と比較されて病気の存在を指示するパラメータ値に基づくそれぞれの画素の属性と考えられる。動的パラメータ値が可能な病的状態を指示している画素がある場合、マップは、様々なグレードにおいてセグメント化され、ある病変グレードの画素のクラスタが決定される。
【０１８３】
いくつかの実施形態では、より高いグレードを有し、ある限界よりも大きなサイズを有するクラスタの位置を自動的に突き止めることができ、病変の重心に対応する画素を中心とする円がマップ上に表示され、オーバレイされる。
【０１８４】
他の実施形態では、生検試料採取及び治療手技を記録する画像が、限定はされないが、静止画像、画像シーケンス及び／又はビデオを含むグループから選択される。
【０１８５】
他の実施形態では、活動化がインターフェースを介して実行される。
【０１８６】
他の実施形態では、活動化が、生検試料採取／治療ツールの運動追跡アルゴリズムを使用して、自動的に実行される。
【０１８７】
本発明の他の目的は、取得された画像の局所拡大を提供し、それにより被検査領域の全体視を緩めることなく詳細な検査を可能にすることにある。これを達成するため、以下のものを含むようにワークステーションを構成することが好ましいことがある：
・画像化光学系（１１２）手段に結合された画像化センサ（１１５）手段、
・画像化光学系（１１２）の視野を照明する集束光学系を有する光源（１１３）、
・所与のサイズ及び第２の空間分解能を有するディスプレイ手段、
・コンピュータ（１２１）手段、
・ソフトウェア（制御及び処理手段）手段、及び／又は
・インターフェース手段。
【０１８８】
本発明は、ディスプレイ（１１０）上の予め決められた寸法及び分解能の窓の中に、拡大された画像の一部分を表示することによって、局所拡大を提供し、ディスプレイの残りの部分は依然として、画像化センサ（１１５）によって記録された完全な画像を含む。このことは、拡大された特定の領域と視野全体を同時に見ることを可能にする。画像の拡大される部分領域は、ユーザインターフェースを介して選択される。
【０１８９】
いくつかの実施形態では、画像拡大ステップがさらに、異なる種類のスペクトルフィルタリング又はカラーフィルタリングの適用、或いはコントラスト又はカラーチャネルダイナミックレンジの制御によって、画像特性の強調を可能にする。これらの選択はユーザインターフェースを介して実行される。
【０１９０】
局所拡大は、第１の空間分解能を有するように画像化センサ（１１５）を構成することによって達成され、画像化光学系（１１２）は第１の拡大を提供するレンズであり、ディスプレイ手段は、所与のサイズ及び第２の空間分解能を有し、センサによって捕捉された全体視画像は、第１の分解能以下の分解能でディスプレイ手段上に表示され、第１の拡大を提供し、次いで、選択された画像部分領域を、少なくとも第１の分解能と等しい分解能で表示し、オーバレイすることによって、第２の拡大を達成することができる。
【０１９１】
一例としてここに提示される１つの指示的な（ｉｎｄｉｃａｔｉｖｅ）構成は、少なくとも１０２４×７６８画素の第１の分解能と、対角線サイズが少なくとも１４インチのディスプレイ（１１０）と、少なくとも６４０×４２０画素の第２の分解能とを含むことができ、第１の拡大は６から１５倍の範囲にあり、前記第２の拡大は１．２から２．５倍の範囲にある。
【０１９２】
他の実施形態では、局所拡大が、カラー画像、カラー画像チャネル、スペクトル画像、強調された画像又はこれらの組合せに適用される。
【０１９３】
本発明の他の目的は、専用データベースによる検査及び継続管理の文書化を容易にする、使用者にとって使いやすい動的画像データパラメータ及び曲線の記憶及び検索手段を提供することにある。記憶、検索、後処理及び解析操作は、ユーザインターフェースを介して実行することができる。好ましい一実施形態では、データベース入力がタッチスクリーン（５０２）を介して実行される。データ記憶及び検索ステップは、限定はされないが、以下のものを含む一群のデータのコンピュータ記憶手段への記憶、並びにインターフェース手段を介した検索及び再生を含む：
・患者個人データ、
・患者照会理由及び履歴
・管内及び生体内検査結果、
・患者マネージメント計画、
・取得された画像の少なくとも１つのサブセット、
・擬色マップ、
・対応するパラメータ値及び動的曲線が添付されたマーク、並びに／又は
・生検試料採取／治療を記録し、文書化した画像。
【０１９４】
データベースへのデータ記憶及び検索は、取得された画像シーケンス、擬色マップ（１１０２）、パラメータ値及び動的曲線が添付された生検点として選択された部位のマーク、生検試料採取画像化記録などを含む、このワークステーションを使用して実行された検査中に記録されたすべてのデータによって、患者記録を更新する。
【０１９５】
光学バイオマーカは、異常な組織の光学反応の一時的な変化を引き起こす化学物質である。効率的なバイオマーカの場合には、異常な組織の構造的、形態学的及び機能的な変化が、バイオマーカと組織の相互作用中に生成された光学信号として明示され、病変の識別及び位置決定を容易にする。
【０１９６】
バイオマーカ付着を含む一般的な診断手法は以下のものを含む。
§  １種又は数種のバイオマーカの局所又は全身投与
§  バイオマーカによって引き起こされた組織の光学特性の変化の調査
§  診断及び治療のための異常な領域の位置決定
【０１９７】
バイオマーカを含む伝統的な診断法は、異なる組織部位における異なる動態で急速に変化する現象を検出し、記録する際の人間の光学系の生理的限界のために、動的光学現象の視覚的な評価が有効たりえないことに主に関係したいくつかの欠点を有する。
【０１９８】
この問題に対する１つの解答は、バイオマーカと組織の相互作用によって生じた動的光学現象の定量的な評価及びマッピングが提供された、Ｂａｌａｓ  Ｃ．、（２００１年）、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、４８巻、９５〜１０４ページ、Ｂａｌａｓ  ＣＪ他、（１９９９年）、ＳＰＩＥ  ３５６８巻、３１〜３７ページ、及び国際公開第０１／７２２１４Ａ１号パンフレットによって開示された方法及び装置によって提供される。
【０１９９】
上で指摘したとおり、本発明は、上記の方法に比べて改良された方法を提供する。例えば、本発明は、様々な正常及び病的状態を識別する際の予測値及び効率の両方に関する、ＤＯＣの体系的なパラメトリック分析及び導き出されたＤＯＰの比較評価を提供する。
【０２００】
本明細書に記載の発明は、適当なＤＯＰ、及び様々な病的状態を最もよく識別する対応するカットオフ値を選択することに基づく、コルポスコピーにおける、スクリーニング目的の自動診断法又は半自動臨床診断法に関する。これは、ＤＯＣから抽出されたＤＯＰを、定性的病理と定量的病理の両方と相関させることによって達成される。本明細書に開示された発明の他の目的は、上皮輸送現象のモデル化及び生体内で測定された動的光学特性との相関によって、生きた組織中の構造及び機能特徴を評価する方法を提示することにある。
【０２０１】
本明細書で相互に交換可能に使用されているとおり、用語「動的光学曲線」ないし「ＤＯＣ」は、ある時間にわたってバイオマーカにさらされた組織又は組織の部分からの後方散乱光の強度、光の反射率、組織又は組織の部分からの光の拡散反射率、組織又は組織の部分からの蛍光などの、観察下の組織の光学特性を表す曲線を含むことが意図される。
【０２０２】
本明細書で使用されているとおり、用語「バイオマーカ」は、検査中の組織試料からの光学信号を変化させる能力を有する任意の化学作用物質を含むことが意図される。このような化学作用物質の非限定的な例は、限定はされないが、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、酪酸、ルゴールヨウ素（Ｌｕｇｏｌ’ｉｏｄｉｎｅ）、シラーヨウ素（Ｓｈｉｌｌｅｒ’ｓ  ｉｏｄｉｎｅ）、メチレンブルー、トルイジンブルー、浸透剤、イオン剤及びインジゴカルミンを含む。上記の化学作用物質の任意の溶液を使用することができる。好ましい実施形態では、バイオマーカが酢酸溶液、例えば３〜５％酢酸溶液である。
【０２０３】
本明細書で使用されているとおり、用語「動的光学パラメータ」は、当業者が、それに基づいて組織を特性付け、例えばグレード分けすることができる１つ又は複数のパラメータを含むことが意図される。本明細書に記載されているとおり、このようなパラメータは、ある時間にわたってバイオマーカにさらされた癌組織又は癌組織の部分からの後方散乱光の強度に基づいてプロットされた動的光学曲線のうちの１つ又は複数の動的光学曲線の数学的解析によって得ることができる。このようなパラメータは、前記動的光学的曲線のうちの１つ又は複数の動的光学曲線の経験的、手動又は視覚的解析によって導き出すこともできる。本発明によって企図される動的光学パラメータの非限定的な例は、「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」、「Ｍａｘ」、「Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｍａｘ」、「Ａｒｅａ  ｔｏ  Ｍａｘ」、「ＳｌｏｐｅＡ」及び「ＳｌｏｐｅＢ」である。
【０２０４】
本明細書では冠詞「ａ」及び「ａｎ」が、その冠詞の１つ又は２つ以上（即ち少なくとも１つ）の文法上の対象物を指すために使用される。一例として、「動的光学パラメータ」は、１つ又は複数の動的光学パラメータを意味する。
【０２０５】
本明細書で使用されているとおり、用語「組織」は、癌組織及び前癌組織を含む、任意の組織又は組織の部分を含むことが意図される。例えば、組織は、上皮組織、結合組織、筋組織又は神経組織とすることができる。本発明の好ましい一実施形態では、組織が、例えば上皮又は腺上皮を覆って裏打ちする上皮組織又は上皮組織の部分である。例えば、組織は、子宮頚組織、皮膚組織、胃腸管組織、例えば口腔組織、胃組織、食道組織、十二指腸組織、小腸組織、大腸組織、膵組織、肝組織、胆嚢組織又は結腸組織、或いは鼻腔組織とすることができる。好ましい実施形態では、組織が、例えば異形成、新形成又は癌性病変などの前癌又は癌組織である。
【０２０６】
本明細書で使用されているとおり、癌組織を「特性付ける」という表現は、癌組織のスクリーニング、臨床診断、手引きされた生検試料採取及び／又は治療が容易になるように、本明細書に記載された方法を使用して癌組織を特性付けることを含むことが意図される。例えば、癌組織を、低グレード（ＬＧ）病変（即ちＨＰＶ感染、炎症又はＣＩＮグレードＩ病変、或いはこれらのサブコンビネーション（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｉｔｏｎ））、又は高グレード（ＨＧ）病変（即ちＣＩＮグレードＩＩ病変、ＣＩＮグレードＩＩＩ病変、又は浸潤癌（ＣＡ）、或いはこれらのサブコンビネーション）としてグレード分け、例えば特性付けすることができる。
【０２０７】
以前は異形成と呼ばれた様々な程度の頚部上皮内癌（ＣＩＮ）がある。組織学的に評価された病変は一般に、ＣＩＮ命名法を使用して特性付けされ、細胞学的スミア（ｓｍｅａｒ）は一般に、ベセズダ分類（Ｂｅｔｈｅｓｄａ  ｓｙｓｔｅｍ）に従って分類され、子宮頚癌は一般に、ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｙｎｅｃｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｏｂｓｔｅｔｒｉｃｓ（ＦＩＧＯ）の体系に基づいて段階分けされる。ＣＩＮグレードＩ（軽度の異形成）は、上皮ライニングの下１／３の無秩序な成長と定義され、ＣＩＮグレードＩＩ（中程度の異形成）は、ライニングの２／３の異常な成熟と定義され、ＣＩＮグレードＩＩＩ（重症の異形成）は、上皮の厚さの２／３以上を包含し、全厚の異常成熟を表す上皮内癌（ＣＩＳ）を有する。子宮頚の異形成、即ち子宮頚の上皮ライニングの無秩序な成長及び発達を特性付けするよく知られた分類体系がある（例えばＤｅＣｈｅｍｅｙ，Ａ．他、Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｂｓｔｅｔｒｉｃ  ＆  Ｇｙｎｅｃｏｌｏｇｉｃ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ＆  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ、第９版、Ｔｈｅ  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ、米ニューヨーク州ニューヨーク（２００３年）を参照されたい。この文献の内容は参照によって本明細書に組み込まれる）。
【０２０８】
図１４は、開示された方法の基本ステップを示す。
【０２０９】
§  バイオマーカ付着前の組織の基準画像の取得１４０２。このステップは、被検査組織の本来の光学特性を記録するために必要である。
【０２１０】
§  例えばアプリケータによるバイオマーカの付着１４０４。バイオマーカアプリケータはさらに、画像取得を開始するためのトリガ信号を、バイオマーカ付着の直後（即ち１秒未満の間）に提供することができ、それによって取得プロセスの同期及び標準化を保証することができる。
【０２１１】
§  約４分間の所定の期間の間、所定のスペクトル帯において、一連の画像を、約５から７秒の標本抽出率ないし取得率で、連続して取得する１４０６。この期間は、バイオマーカによって引き起こされる光学現象の持続時間を考慮して決定される。この期間は、４分を超えて１ないし２時間、又はその間の任意の時間まで延びることがあるが、患者快適性、患者便益、バイオマーカによって引き起こされる光学現象のある期間を過ぎてから有効性、例えば記憶容量、処理容量などのシステム能力等の因子を使用して、所望の期間を決定することができることを、当業者は理解するであろう。或いは、この期間を、例えば３０画像、３５画像、４０画像など、取得された画像の数で表すこともできる。スペクトル帯は、バイオマーカに反応する領域と反応しない領域との間のコントラストが最大になるように選択される。
【０２１２】
§  捕捉された画像を位置合せする１４０８。このステップは、組織のすべての点によって放出された光の強度の時間変動を得るために望ましい。ある特定の画像位置に対応する画素は、同じ組織点に対応する必要がある。生体内測定のいくつかのケースでは、組織画像の連続取得中に、呼吸などによって、光センサと組織との間に相対的な移動が生じる。例えば機械的安定化手段及び／又は画像レジストレーションアルゴリズムによって、光センサと組織の被検査領域の間の相対位置を一定に保つことを保証することができる。捕捉された画像と基準画像（１４０２）の適当な位置合せはさらに、被検査組織のある特定の位置に対応するすべての画素又は画素群からのＤＯＣの有効な抽出を保証する。
【０２１３】
§  前記取得された一連の画像のうちのいくつか又はすべてから、選択された画像の画像位置ごと（即ち画素位置ごと又は一群の画素によって画定された位置ごと）に、所定のスペクトル帯における拡散反射率［ＤＲ］又は蛍光強度（ＦＩ）を時間の関数として表すＤＯＣを計算する１４１０。光学特性（ＤＲ、ＦＩ）の選択は、それぞれ拡散反射率又は蛍光特性を変化させる使用バイオマーカの特性によって決定される。上で指摘したとおり、バイオマーカに反応する組織及び組織領域とバイオマーカに反応しない組織及び組織領域との間のコントラストを最大にする適当なスペクトル帯が選択される。例示的な一実施形態では、後述する図１５〜１８が、酢酸溶液（バイオマーカ）と相互作用した、組織学的特徴によって分類された様々な病的状態に対応する子宮頚組織部位から得られたＤＯＣ曲線を示す。
【０２１４】
§  選択された画像の画像位置ごと（即ち画素位置ごと又は一群の画素によって画定された位置ごと）に得られたＤＯＣからＤＯＰを計算する１４１２。現象の動的特性を表すいくつかのパラメータが導き出される。組織異常を選択的に染色するバイオマーカの効率に応じて、ＤＯＰは潜在的に、様々な組織の病的状態を生体内で評価する定量的な手段を提供することができる。次いで、これらのパラメータを、異なる色が異なるパラメータ値を表す擬色マップの形で表示することができる。このような擬色マップを使用して、病変のグレード及び縁を決定することができ、それにより、生検試料採取、治療及び全般的な病変マネージメントを容易にすることができる。本発明の一実施形態では、ＤＯＣから、バイオマーカと組織の相互作用によって生じた光学現象の動的特性を表す様々なＤＯＰ（例えば後に示す表１に示された選択された時間範囲にわたるＤＯＣ積分、最大値、傾きなど）が計算される。組織が子宮頚上皮、バイオマーカが酢酸溶液である場合の指示的なＤＯＰの詳細な解析が、図１９を参照して後に提供される。
【０２１５】
§  他の実施形態では、統計学的に十分な組織母集団において、ＤＯＰ及びＤＯＣ値を、組織学的方法などの確定診断を提供する標準法（金標準（ｇｏｌｄ  ｓｔａｎｄａｒｄ））と比較することによって、ＤＯＰ及びＤＯＣの予測値が実験に基づいて決定される。適当な予測値を示すＤＯＰに対して、様々な病的状態を最もよく識別するカットオフ値が決定される１４１６。特定のバイオマーカ及び上皮組織に対して、このステップを、この方法のルーチンの実施態様の一部としてではなく、別々に実行することができる。このステップは、ＤＯＰ及びＤＯＣを特定の病的状態と相関させるのに望ましい。この相関を確立した後、ＤＯＰの所定のカットオフ値に基づく病的状態の識別が可能となる１４２０。組織が子宮頚上皮、バイオマーカが酢酸溶液である場合の様々なＤＯＰの予測値の評価の詳細解析が、図２０〜２２を参照して後に提供される。
【０２１６】
§  異なる病的状態及びグレードを表すＤＯＰ及びＤＯＣ値を、異なる色が異なるグレードを表す擬色マップの形で表示することができる１４２４。擬色マップは、病変の生体内グレード分け及び病変の縁の決定に使用することができ、生検試料採取、治療及び病変の全般的なマネージメントを容易にする病理学的マップを表す。
【０２１７】
§  本発明の他の実施形態では、生体内及び管内実験によるバイオマーカと組織の相互作用の理解及び解析に基づいて、上皮組織の輸送現象と構造特徴の両方の生物物理学的モデルが開発される１４１４。上皮輸送現象が組織の機能特性によって決定される場合、及び機能特性がＤＯＰ及びＤＯＣ中に表現される場合には、モデルパラメータが後者と相関し、それにより組織の機能及び構造特性の生体内評価手段を提供する。具体的には、様々な正常状態及び病的状態にある組織の機能及び／又は構造特徴を表現するように、ＤＯＰ値を変換することができる１４１８。機能特性は生組織でしか決定できず、それに対して構造特徴は、組織試料を分析すること（生検）によって管内で決定することができることに留意することは有用である。本発明の方法は、これらの両方の特徴を生体内で評価する手段を提供し、したがって、より完全な上皮系の特性付け又は識別を可能にする。様々な病的状態が、上皮組織の機能特性と構造特性の両方に影響を及ぼすため、完全な上皮系の特性付け／識別は、診断成績を向上させると予想される。一例として、酢酸溶液がバイオマーカとして使用される子宮頚癌の場合の構造現象を参照すると、ＤＯＰ値は、定量的な病理学的方法によって得られる核密度を表現する定量的なデータと相関する。この相関は図２７〜２８に示されており、ＤＯＰから核−細胞質比への変換を可能にする。機能特徴又は構造特徴の両方のケースで、異なる色が異なる機能及び構造特徴を表す擬色マップを生成することができる１４２２。擬色マップは、病変の生体内グレード分け及び病変の縁の決定に使用することができ、生検試料採取、治療及び病変の全般的なマネージメントを容易にする組織の機能及び／又は構造マップを表すことができる。擬色マップはさらに、組織の構造特徴と機能特徴の両方におけるバイオマーカの効果の生体内モニタリングに使用することができ、したがって、異常組織領域を強調するバイオマーカの効率を評価することができる。
【０２１８】
子宮頚組織の場合の本発明の例示的な実施形態として、正常状態、ＨＰＶ（ヒト乳頭腫ウイルス）感染、炎症、及び異なるグレードの頚部上皮内癌（ＣＩＮ）を含む状態を最もよく識別する、適当なＤＯＰ並びに対応するカットオフ値を決定した。バイオマーカとして３〜５％酢酸溶液を使用し、ＤＯＣを得る前述の測定手順に従った。ＤＯＣ及びＤＯＰの予測値を決定するため、多部位臨床試験から実験データを得た。この試験では、異常なパプ試験結果を有する３１０人の女性を登録し、検査した。青〜緑のスペクトル範囲において子宮頚組織の画像を時間を追って捕捉することによって、ＤＯＣを得た。ＤＯＣ及びＤＯＰ擬色マップによって示された酢酸に反応する組織領域を生検し、組織学的評価及びグレード分けに供した。次いで、ＲＯＣ解析による組織学的グレード分けと最もよく相関するＤＯＰを決定するため、この組織学的分類を１組のＤＯＰと比較した。このＲＯＣ曲線から、パラメータごと、又は１組のパラメータごとに、望ましいＳＳ及びＳＰ値を提供する最適なカットオフ値を導き出した。
【０２１９】
例示的な一実施形態では、図１５から図１８が、組織学者によってそれぞれＨＰＶ感染、炎症、ＣＩＮ１及び高グレード（ＨＧ）病変と分類された子宮頚組織部位から得られた一般的なＤＯＣを示す。診療において一般的に使用される他の分類として、ＨＰＶ、炎症、ＣＩＮ１又はこれらの組合せは低グレード（ＬＧ）病変と呼ばれる。ＨＧ病変は、ＣＩＮ２、ＣＩＮ３又は浸潤癌（ＣＡ）、或いはこれらの組合せに対応する。組織学的グレードＣＩＮ１、ＣＩＮ２及びＣＩＮ３は、ＣＡの前駆体である（ＣＩＮ１−最も低い、ＣＩＮ３−最も高い）。垂直軸はＩＢＳＬ（任意単位で表されている）に対応し、水平軸は、組織に酢酸を付着させた後の経過時間（秒）を表す。様々な病的状態に対応するＤＯＣは、強度−時間変化に関して様々に異なることが明らかである。
【０２２０】
具体的には、ＨＰＶに分類された曲線はほぼ指数関数的に増大し、次いで飽和レベルに達するのに対し、炎症に対応する曲線は、より早い時期により高いピーク値に達し、次いで急激に減衰することが分かる。ＣＩＮ１に分類された曲線は、ＨＰＶ又は炎症に対応する曲線よりも遅くに最大値に達し、次いでゆっくりと減衰するが、炎症の場合に観察された減衰よりも著しくゆっくりと減衰する。ＨＧ病変に関しては、曲線は、ＨＰＶ及びＣＩＮ１の場合に観察されたものよりも遅く、より高い値の最大値に達し、一方、減衰率は非常に小さく、炎症に分類された曲線において見られたものよりもはるかに小さい。これらの知見とは対照的に、正常な組織部位から得られたＤＯＣは測定期間全体にわたってほぼ一定である（図２９参照）。
【０２２１】
有用ではあるが、特定の病的状態に関するＤＯＣの以上の説明はむしろ定性的である。したがって、以下のセクションでは、ＬＧ病変をＨＧ病変からロバストに識別し、ＨＰＶ感染をＨＧ病変からロバストに識別することができる、動的曲線から抽出された定量的なパラメータについて説明する。
【０２２２】
本発明の好ましい一実施形態では、記録されたＤＯＣの病的状態に関する様々な特性を示す単一のＤＯＰ又はＤＯＰの組合せを導き出すために、限定はされないが、多項式、１、２及び多指数当てはめ、線形及び非線形分解、又はこれらの組合せを含む数学的公式化を使用して、組織から得られたＤＯＣをさらに処理することができる。
【０２２３】
他の実施形態では、例えば患者の年齢、閉経期（女性）、或いは組織検査を受ける被検者の地域的、世界的母集団又はその両方を特性付ける特徴などの被検査組織試料に特有の特徴に基づいて、導き出されたＤＯＰをさらに重み付けすることができる。
【０２２４】
この方法の好ましい他の実施形態において、ＬＧ病変をＨＧ病変から識別する際に高い診断的価値を有するＤＯＰは以下のとおりである。
【０２２５】
１．Ｍａｘ
このパラメータは、バイオマーカ付着後に記録されたＤＯＣの最大値とｔ＝０におけるＤＯＣ値との差と定義される。
【０２２６】
２．Ｉｎｔｅｇｒａｌ
このパラメータは、記録されたＤＯＣと第１のＤＯＣ実験点と交わる時間軸に平行な線とによって取り囲まれた面積と定義される。Ｉｎｔｅｇｒａｌは、バイオマーカと組織の相互作用によって生じる光学効果の持続時間によって決まる所定の期間にわたって計算される。子宮頚組織及び酢酸溶液（バイオマーカ）の場合、このＩｎｔｅｇｒａｌは、ｔ＝０からｔ＝４分までの間で測定される。このパラメータは、測定された曲線を閉じた数式で近似した後に、数式の積分によって解析学的に計算することもできる。
【０２２７】
３．Ｔｍａｘ
このパラメータは、ＤＯＣが最大値に達するのに要した時間と定義され、ここで言う最大値はＭａｘパラメータである。
【０２２８】
４．Ａｒｅａ  ｔｏ  Ｍａｘ
このパラメータは、ｔ＝０秒（即ち酢酸白化現象の初期化時間）からｔ＝ＴｍａｘまでのＤＯＣに対応する曲線の面積と定義される。この場合も、このパラメータを、測定された曲線を閉じた数式で近似した後に、数式の積分によって解析学的に計算することができる。
【０２２９】
５．ＳｌｏｐｅＡ
これは、「Ｍａｘ」値までの強度の増大率を表すパラメータである。指示的に、これは、曲線の最初の微分係数として、又は「Ｍａｘ」値までの中間の傾きの平均値として計算することができる。
【０２３０】
６．ＳｌｏｐｅＢ
これは、曲線の「Ｍａｘ」値から出発した強度の低下率を表すパラメータである。指示的に、これは、曲線の最後の微分係数として、又は「Ｍａｘ」値からの中間の傾きの平均値として計算することができる。
【０２３１】
図１９は、ＤＯＣの曲線に関して上で定義したパラメータのうちの４つのパラメータ、即ち「Ｍａｘ」、「Ｔｍａｘ」、「ＳｌｏｐｅＡ」及び「ＳｌｏｐｅＢ」を示している。残りの２つのパラメータ（「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」及び「Ａｒｅａ  ｔｏ  Ｍａｘ」）は実質的に、指示された点、即ちそれぞれ点ＫＬＮＰ及びＫＬＭによって囲われた面積を表す。
【０２３２】
図２０は、前述の「ｉｎｔｅｇｒａｌ」パラメータの累積結果のＬＧ／ＨＧ  ＲＯＣ解析を示す。ＲＯＣ曲線の下の面積０．８３であり、高い識別を含意している。
【０２３３】
図２１は、酢酸白化特性の定量化に使用される「ｉｎｔｅｇｒａｌ」パラメータの様々な値に対するＲＯＣ解析から導き出された感度（グレー）及び特異性（黒）プロットを示す。ある値に対して感度と特異性の両方が最大化され、７８％に達することが明らかである。
【０２３４】
図２２〜２６は、組織学者によって実行された生検によって判定されたＬＧ及びＨＧ診断状態について、前述のパラメータのうちのいくつかのパラメータの平均値を、９５％信頼区間を表す対応する誤差バーとともに示す。
【０２３５】
「ｉｎｔｅｇｒａｌ」パラメータに関して上で示したのと同様に、ＬＧ病変をＨＧ病変から識別する際の最適値範囲を、ＲＯＣ解析を用いて計算した。具体的には、それぞれのパラメータ型について、真の陽性（ＴＰ）及び偽陽性（ＦＰ）の百分率を、範囲全体［Ｐｍｉｎ，Ｐｍａｘ］（Ｐは特定のパラメータの値を表す）にまたがる様々なしきい値に関して計算した。感度（ＳＳ＝ＴＰ）と特異性（ＳＰ＝１００−ＦＰ）が互いにほぼ一致するしきい値を、ＬＧをＨＧから識別する最適（カットオフ）値として使用した。
【０２３６】
表１は、ＬＧ病変をＨＧ病変から識別する、上で定義したパラメータのうちのいくつかのパラメータの最適値範囲であって、６０％を超える特異性及び感度によって示される成績につながる最適値範囲を示す。
【表１】
2010524518.tif 000005
【０２３７】
上記の解析に基づいて、好ましい一実施形態では、ＬＧ病変をＨＧ病変から識別するのに、約４８０〜６５０のカットオフ値範囲を有するこのＤＯＣの「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」パラメータが使用される。
【０２３８】
好ましい他の実施形態では、ＬＧ病変をＨＧ病変から識別するのに、約７０〜９０のカットオフ値範囲を有するこのＤＯＣの「Ｍａｘ」パラメータが使用される。
【０２３９】
他の実施形態では、ＬＧ病変をＨＧ病変から識別するのに、約１２０〜１７０のカットオフ値範囲を有する「Ａｒｅａ  ｔｏ  Ｍａｘ」パラメータが使用される。
【０２４０】
好ましい他の実施形態では、ＬＧ病変をＨＧ病変から識別するのに、約１．１〜１．３の値範囲を有する「ＳｌｏｐｅＡ」パラメータが使用される。
【０２４１】
他の実施形態では、ＬＧ病変をＨＧ病変から識別するのに、約−０．０１２から−０．０９０のカットオフ値範囲を有する「ＳｌｏｐｅＢ」パラメータが使用される。
【０２４２】
さらに、ＨＰＶ感染をＨＧ病変から識別する、上記のパラメータの適当なカットオフ値を導き出すため、同様の解析を実施した。
【０２４３】
表２は、ＨＰＶ／ＨＧ識別に関して６０％を超える特異性及び感度を生み出す、「Ｍａｘ」及び「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」パラメータの最適値範囲を示す。
【表２】
2010524518.tif 000006
【０２４４】
好ましい一実施形態では、ＨＰＶ感染をＨＧ病変から識別するのに、約３８０〜４９０のカットオフ値範囲を有するこのＤＯＣの「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」パラメータが使用される。
【０２４５】
他の実施形態では、ＨＰＶ感染をＨＧ病変から識別するのに、約６５〜９０のカットオフ値範囲を有するこのＤＯＣの「Ｍａｘ」パラメータが使用される。
【０２４６】
図２１に示されているように、本明細書に提供されたカットオフ値範囲は、様々なＳＳ及びＳＰで得られた値を表す。例えば、選択されたＤＯＰが「ｉｎｔｅｇｒａｌ」である場合には、少なくとも４８０の値が、９０％の感度及び６０％の特異性で高グレード子宮頚新形成を指示し、４８０未満の値は、９０％の感度及び６０％の特異性で低グレード子宮頚新形成を指示するであろう。同様に、選択された「ｉｎｔｅｇｒａｌ」値の６５０である場合には、少なくとも６５０の値が、６０％の感度及び９０％の特異性で高グレード子宮頚新形成を指示し、６５０未満の値が、６０％の感度及び９０％の特異性で低グレード子宮頚新形成を指示するであろう。さらに、選択された「ｉｎｔｅｇｒａｌ」値が５８０である場合には、少なくとも５８０の値が、８０％の感度及び８０％の特異性で高グレード子宮頚新形成を指示し、５８０未満の値が、８０％の感度及び８０％の特異性で低グレード子宮頚新形成を指示するであろう。
【０２４７】
以上のことを考慮すれば、所望のＳＰ及びＳＳに応じて、特許請求の範囲に記載の任意のカットオフ値を選択することができることを、当業者は理解するであろう。例えば、ＤＯＰが「ｉｎｔｅｇｒａｌ」である場合には、少なくとも約４８０、４９０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０又は６５０の値が、検査中の子宮頚組織が高グレード子宮頚新形成であることを指示する。対応するそれぞれのケースで約４８０、４９０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０又は６５０未満の値は、検査中の子宮頚組織が低グレード子宮頚新形成又は正常な組織であることを指示するであろう。
【０２４８】
同様に、ＤＯＰが「Ｍａｘ」である場合には、少なくとも約７０、７５、８０、８５、８６、８７、８８、８９又は９０の値が、検査中の子宮頚組織が高グレード子宮頚新形成であることを指示するであろう。対応するそれぞれのケースで約７０、７５、８０、５５、８６、８７、８８、８９又は９０未満の値は、検査中の子宮頚組織が低グレード子宮頚新形成又は正常な組織であることを指示するであろう。
【０２４９】
ＤＯＰが「Ａｒｅａ  ｔｏ  Ｍａｘ」である場合、少なくとも約１２０、１３０、１４０、１５０、１６０又は１７０の値が、検査中の子宮頚組織が高グレード子宮頚新形成であることを指示するであろう。対応するそれぞれのケースで約１２０、１３０、１４０，１５０、１６０又は１７０未満の値は、検査中の子宮頚組織が低グレード子宮頚新形成又は正常な組織であることを指示するであろう。
【０２５０】
ＤＯＰが「ＳｌｏｐｅＡ」である場合には、少なくとも約１．１、１．２又は１．３ラジアンの値が、検査中の子宮頚組織が高グレード子宮頚新形成であることを指示するであろう。対応するそれぞれのケースで約１．１、１．２又は１．３ラジアン未満の値は、検査中の子宮頚組織が低グレード子宮頚新形成であることを指示するであろう。
【０２５１】
ＤＯＰが「ＳｌｏｐｅＢ」である場合には、少なくとも約−０．０１２、−０．０２０、−０．０２５、−０．０３０、−０．０４０、−０．０５０、−０．０５０、−０．０６０、−０．０７０、−０．０８０又は−０．０９０の値は、検査中の子宮頚組織が高グレード子宮頚新形成であることを指示するであろう。対応するそれぞれのケースで約−０．０１２、−０．０２０、−０．０２５、−０．０３０、−０．０４０、−０．０５０、−０．０５０、−０．０６０、−０．０７０、−０．０８０又は−０．０９０未満の値は、検査中の子宮頚組織が低グレード子宮頚新形成であることを指示するであろう。
【０２５２】
ＬＧ病変をＨＧ病変から識別するため、又はＨＰＶ感染をＨＧ病変から識別するためにカットオフパラメータ値を使用するこの「ハードクラスタリング（ｈａｒｄ−ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ）」法の他に、（ベイズ（Ｂａｙｅｓｉａｎ）分類、人工ニューラルネットワーク（Ａｒｔｉｖｉｃｉａｌ  Ｎｅｕｒａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＡＮＮ）、分類木などの）より先進の統計的及びパターン認識解析技術を使用して、高い識別を達成する単一の又は複数の組合せの線形又は非線形パラメータを抽出することができる。他の実施形態では、ＬＧ及びＨＧ新形成を有する組織部位の対応するＤＯＣから得られたＤＯＰを区別するために、（例えばＦｕｋｕｎａｇａ  Ｋ．（１９９０年）Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ：Ａｃａｄｅｍｉｃ、第２版に記載されている）ベイズモデル化を使用したパラメトリック法、及びＡＮＮ（Ｌｅａｒｎｉｎｇ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ−ＬＶＱ、例えばＫｏｈｏｎｅｎ  Ｔ．、（１９８６年）Ｉｎｔ．Ｊ．Ｑｕａｎｔ．Ｃｈｅｍ．、Ｓｕｐｐｌ．１３巻、２０９〜２１ページ参照）を使用した非パラメトリック法が使用された。ベイズ分類とＮＮ分類の両方に関して、ＬＧ及びＨＧ病変の全体識別成績は、前述の光学パラメータの様々な組合せ、及び試料全体から選択された様々な数の訓練セットについて、７５％を超えた。
【０２５３】
他の実施形態では、本発明が、病気の存在を示す動的パラメータ値のマッピング及び対応するカットオフ値による、自動子宮頚スクリーニング手段を備える。
【０２５４】
他の実施形態では、本発明が、病気の存在を示す動的パラメータ値のマッピング及び対応するカットオフ値による、半自動コルポスコピー手段を備える。このような方法は、医師の技能とは無関係に、基本的水準のコルポスコピー成績を保証し、全体的な診断手技、継続管理並びに生検試料採取及び治療時の手引き容易にする。
【０２５５】
本発明の他の態様は、上皮の機能的及び構造的変化に関係する動的パラメータによって指示される酢酸白化現象の解釈を含む。一実施形態では、子宮頚組織の構造的特性に関係した特徴的なパラメータが計算され、同じ組織部位から記録されたＤＯＣから導き出されたいくつかの機能的特徴と相関される。具体的には、核体積と新形成（ＨＰＶ、ＣＩＮ１、ＣＩＮ２及びＣＩＮ３）又は子宮頚癌のグレード分けとの間の直接の相関に関しては、ある共通の合意がある［Ｗａｌｋｅｒ  ＤＣ他、（２００３年）Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ、２４巻：１〜１５ページ］。上皮組織の核密度を表す核−細胞質比（ｎｕｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃ−ｒａｔｉｏ：ＮＣＲ）は、ある種の診断状態との相関を記述するのに使用される最も一般的なパラメータである。好ましい一実施形態では、前述の動的パラメータ又は前記動的パラメータの組合せと、対応する子宮頚位置から抽出された生検材料から計算されたＮＣＲとの間の相関式を見つけることによって、組織の細胞構造を評価することができる。そのため、組織領域に酢酸を誘導した後に、ＮＣＲを、上皮の異常な機能を反映するＤＯＣパラメータと相関させた。
【０２５６】
他の実施形態では、酢酸白化の動的特性を表すマップに加えて、この相関を、被検査子宮頚組織のすべての位置における構造特性を表す、核密度の高い部位が強調された、擬色マップの抽出につなげることができる。組織の巨視的構造状態の生体内評価を表す、組織から得られた生体内光学曲線を定量化することによって、顕微鏡的レベルの組織構造を表す組織の細胞特性についての直接の結論を導き出すことができると考えた場合、このような実施態様は特別の価値を有する。
【０２５７】
本明細書に開示された方法によって動的パラメータを得た対応する数の上皮組織部位のＮＣＲを計算するため、コルポスコピー中に、等しい数の子宮頚生検試料を得た。採取した組織は、標準手順によって処理し、免疫組織化学的に染色し、顕微鏡的画像解析によってさらに評価するためスライド上に置いた。等しい数の顕微鏡的組織学的画像を取得した後、多段画像解析アルゴリズムを使用して、画像に表示された細胞核をセグメント化した［Ｌｏｕｋａｓ  ＣＧ他、（２００３年）、Ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ、５５Ａ（１）：３０〜４２ページ］。上皮内に囲われた核によって占有された面積の和を上皮組織の総面積で割ることによって、ＮＣＲ量を計算した。ＮＣＲは、組織の細胞集団の断面構造を実質的に表現する、上皮組織の「細胞填塞（ｃｅｌｌ−ｐａｃｋｉｎｇ）」特性としても知られている。
【０２５８】
例示的な一実施形態では、図２７及び図２８が、ＮＣＲに対して最も強い相関係数（Ｒ）を示す２つの異なるＤＯＰの散布図を示す。これらのパラメータは、上で定義した動的光学的曲線の「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」及び最大値（Ｍａｘ）である。これらのグラフの直線は直線回帰曲線を表し、実験データに対する最小２乗法当てはめによって得られたＤＯＰ−ＮＣＲ変換式及び相関結果が、表３に示されている。
【表３】
2010524518.tif 000007
【０２５９】
この表から、両方のパラメータが、組織の細胞填塞特性との間に有意な相関を示すことが分かる。この方法の一実施形態では、これらの直線式が、特定の組織部位から得られたＤＯＣに対応するＤＯＰから、その組織部位の根底にあるＮＣＲ特性への変換を可能にする。
【０２６０】
この方法の他の実施形態では、上で示した変換式を使用して、「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」又は「Ｍａｘ」の定量的な擬色マップを、上皮組織のＮＣＲマップに変換することができる。
【０２６１】
新形成の進行に関係した上皮組織の構造的変化に加えて、酢酸溶液を付着させた後の上皮の細胞外及び細胞内空間の機能的変化もいくつかある。具体的には、充実した腫瘍は、酸性微小環境内で生存することが知られている［Ｗｅｂｂ  ＳＤ他、（１９９９年）、Ｊ．Ｔｈｅｏｒ．Ｂｉｏｌ．１９６：２３７〜２５０ページ、Ｌｅｅ  ＡＨ他、（１９９８年）、Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、５８：１９０１〜１９０８ページ、Ｙａｍａｇａｔａ  Ｍ他、（１９９６年）、Ｂｒ．Ｊ．Ｃａｎｃｅｒ、７３：１３２８〜１３３４ページ、及びＭａｒｉｏｎ  Ｓ他、（２０００年）、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ｔｏｄａｙ、６：１５〜１９ページ］。さらに、実験的測定は、腫瘍の細胞外ｐＨは、正常組織のそれよりも平均０．５単位低く、腫瘍の細胞外ｐＨは一般に［６．６、７．０］の範囲にあることを示した（［Ｙａｍａｇａｔａ  Ｍ他、（１９９６年）、Ｂｒ．Ｊ．Ｃａｎｃｅｒ、７３：１３２８〜１３３４ページ］参照）。腫瘍細胞はさらに中性か又はわずかにアルカリ性の細胞内ｐＨを有する［Ｍａｒｉｏｎ  Ｓ他、（２０００年）、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ｔｏｄａｙ、６：１５〜１９ページ］。正常細胞と同様に、腫瘍細胞も、様々な細胞内活動に都合のよい環境を提供するため、その細胞質ｐＨを狭い範囲で調節する。
【０２６２】
腫瘍の細胞外ｐＨが酸性であることについての問題は今もなお議論のあるところだが、腫瘍の酸性環境が、乳酸などの代謝酸性生成物の高い生成速度及び細胞外空間からのそれらの非効率な除去に原因があることは共通の認識である［Ｗｅｂｂ  ＳＤ他、（１９９９年）、Ｊ．Ｔｈｅｏｒ．Ｂｉｏｌ．１９６：２３７〜２５０ページ、Ｌｅｅ  ＡＨ他、（１９９８年）、Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、５８：１９０１〜１９０８ページ、Ｍａｒｉｏｎ  Ｓ他、（２０００年）、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ｔｏｄａｙ、６：１５〜１９ページ、及びＰｒｅｓｃｏｔｔ  ＤＭ他、（２０００年）、Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、６；（６）：２５０１〜２５０５ページ］。また、腫瘍細胞は、その酸素供給レベルにかかわらず、高い解糖速度を有する。その結果、大量の乳酸（続いてＨ＋）が生成され、細胞環境から外部へ排出される。無秩序な血管系又は貧弱なリンパの排液、及び高い間隙圧などいくつかの要因により、血液中への酸のクリアランス（Ｈ＋クリアランス）は非常にゆっくりであり、そのため、腫瘍細胞の細胞外空間と細胞内空間の間で逆転したｐＨ勾配が観察される［Ｗｅｂｂ  ＳＤ他、（１９９９年）、Ｊ．Ｔｈｅｏｒ．Ｂｉｏｌ．１９６：２３７〜２５０ページ、Ｌｅｅ  ＡＨ他、（１９９８年）、Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、５８：１９０１〜１９０８ページ、Ｙａｍａｇａｔａ  Ｍ他、（１９９６年）、Ｂｒ．Ｊ．Ｃａｎｃｅｒ、７３：１３２８〜１３３４ページ、及びＭａｒｉｏｎ  Ｓ他、（２０００年）、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ｔｏｄａｙ、６：１５〜１９ページ］。癌が移行性のプロセスであり、ＣＩＮが癌の前駆体とすれば、ＣＩＮの細胞外環境も酸性である（おそらく酸性度はより弱い）と想定することも合理的である。さらに、腫瘍及び異形成細胞は、正常細胞のｐＨ調節機構と同じ短期［Ｍａｒｉｏｎ  Ｓ他、（２０００年）、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ｔｏｄａｙ、６：１５〜１９ページ］、及び長期［Ｌｅｅ  ＡＨ他、（１９９８年）、Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、５８：１９０１〜１９０８ページ、Ｙａｍａｇａｔａ  Ｍ他、（１９９６年）、Ｂｒ．Ｊ．Ｃａｎｃｅｒ、７３：１３２８〜１３３４ページ、及びＰｒｅｓｃｏｔｔ  ＤＭ他、（２０００年）、Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、６；（６）：２５０１〜２５０５ページ］のｐＨ調節機構を使用することが知られている。腫瘍細胞の代謝によって生成された過剰の陽子は、特異的な水素ポンプによって細胞から排出される［Ｐｒｅｓｃｏｔｔ  ＤＭ他、（２０００年）、Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、６；（６）：２５０１〜２５０５ページ］。
【０２６３】
子宮頚における酢酸白化効果の観察は、コルポスコピーにおいて、異常組織（即ちＨＰＶ、ＣＩＮ又は癌）を特性付けるために使用される。酢酸白化効果は、子宮頚の移行帯への酢酸溶液の付着によって引き起こされる現象を指す。酢酸の付着は、子宮頚の異常な領域の一時的な白化を選択的に引き起こす。酢酸の付着は、診療において異常な領域の位置を突き止めるために７０年以上使用されているが、組織の白化に関与する正確な物理化学的な機構は今も分かっていない。同様の現象は、ギ酸、プロピオン酸及び酪酸がバイオマーカとして使用されたときにも観察される。
【０２６４】
関連文献では、酢酸白化効果を解釈する２つの主要な説明が優勢である。いくつかの管内研究は、酢酸の効果がある種のサイトケラチン（上皮細胞中に存在するタンパク質）の量に関係していることを示した［Ｍａｄｄｏｘ  Ｐ他、（１９９９年）、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ、５２：４１〜４６ページ、及びＣａｒｒｉｌｈｏ  Ｃ他、（２００４年）、Ｈｕｍａｎ  Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ、３５：５４６〜５５１ページ］。子宮頚新形成では細胞外環境が酸性であるため、局所投与された酸性の酸分子はその構成イオンに解離せず、そのため、受動的に細胞膜を透過することができる。中性ｐＨの細胞質内へ入ると酢酸分子は解離して、水素イオン及びカルボン酸イオンを生じ、これらのイオンは核タンパク質と相互作用して、異常細胞の散乱特性を選択的に変化させる。
【０２６５】
細胞質ゾルのｐＨ値は、これらのタンパク質のコンホメーションの安定にとって決定的に重要である。中性ｐＨ値で、タンパク質は溶液として安定である。ｐＨが低下すると、タンパク質は、そのｐＩ（等電点）に応じて不安定になり、不溶性になる。このタンパク質不安定化過程は変性と呼ばれ、この部分変性は、数ミリ秒だけ続く可逆過程である。変性したタンパク質は異なる屈折率を有し、このことが白化効果の理由である可能性がある。正常細胞のｐＨの低下は、タンパク質を変性させるのには不十分である可能性があり、おそらくこれが、正常組織においてＩＢＳＬの変動が検出されない理由である。したがって、後方散乱光は、子宮頚上皮への酢酸侵入の影響を受けるｐＨのダイナミックスに強く関係する。それにもかかわらず、この効果に寄与するタンパク質はあまり確立されていない。さらに、これらのタンパク質はそれぞれ異なるｐＨ値で変性する可能性がある。
【０２６６】
他の解釈によれば、移行帯の上皮に対する酢酸の作用は、その濃度に関係する［ＭａｃＬｅａｎ  ＡＢ、（２００４年）、Ｇｙｎｅｃｏｌｏｇｉｃ  Ｏｎｃｏｌｏｇｙ、９５巻：６９１〜６９４ページ］。酢酸は、異形成層の細胞環境に入り、様々な核タンパク質の構造を変化させ、したがって細胞が不透明に見えるようにする。したがって、後方散乱光のダイナミックスは、酢酸濃度のダイナミックスに従う。核タンパク質の量が非常に少ないため、正常組織では白化が起こらない。
【０２６７】
新形成の発達中に変化を受ける上皮の機能及び構造特徴の前述の解析に基づいて、動的光学データを、診断上重要な上皮特徴に相関させることができる。具体的には、測定された動的特性を使用して、バイオマーカの付着後に次々に起こる様々な上皮の構造及び輸送現象を分離し、それらを、生体内で測定可能な光学パラメータと相関させ、それによって逆問題に対する解答を提供することができる。言い換えると、生体内動的特性及びパラメータを測定することによって、様々な上皮特徴に関する情報を得ることができる。
【０２６８】
この方法の一実施形態では、細胞外酸性度、受動拡散定数及び重層上皮の細胞層数に関する情報を得るために、「ＳｌｏｐｅＡ」が使用される。この方法の他の実施形態では、上皮のＮＣＲを決定するために「Ｍａｘ」が使用される。これは、後方散乱光の強度が信号源（細胞核）の密度に比例するためである。この方法の他の実施形態では、細胞内ｐＨを調節する際の細胞の機能不全、及び無秩序な血管系の存在、又は新形成の発達に関連した貧弱なリンパの排液に関する情報を得るために、「ＳｌｏｐｅＢ」が使用される。他の実施形態では、前述の機能特徴と構造特徴の両方に関する組み合わされた情報を得るために、「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」パラメータが使用される。
【０２６９】
ＮＣＲを、前述の「Ｍａｘ」及び「Ｉｎｔｅｇｒａｌ」パラメータと相関させることによって、この生物物理学的モデルの臨床的な妥当性確認を実施した。しかしながら、機能特徴の臨床的妥当性確認は、生体内でこれらの特徴を測定することができる参照方法がないため、臨床的に実施不可能である。対照的に、本明細書に開示された方法は、バイオマーカと相互作用する組織から生体内で得られた動的光学特性を記録し、解析し、表示するその固有の能力に基づいて、組織の生体内機能特徴をモデル化し、予測することができる。
【０２７０】
図３０は、本発明の例示的な他の実施形態を示す。コンピューティングデバイス１０７０は、少なくとも画像処理エンジン１０８５内に示された諸ステップ、及び組織画像データを得るために利用されるハードウェアセットアップを定義する、コンピュータ可読メディア上に具体化された命令を実行する。具体的には、組織１０２０は光源１０１０によって絶えず照明される。アプリケータ１０３０によって適当なバイオマーカを付着させた後、ビデオＣＣＤ、他の適当な画像取得装置などの画像取得装置１０４０を使用した画像取得を開始するために、トリガ信号が供給される。組織１０２０と画像取得装置１０４０の間には、光フィルタ１０５０及びレンズ１０６０が置かれ、例えば、ズーム可能な１つ又は複数のレンズを挿入することができる。適当なバイオマーカを投与した後に異なる程度の光反射率又は蛍光特性変化を受ける領域間のコントラストが最大になる好ましいスペクトル帯に、光フィルタ１０５０を調整することができる。
【０２７１】
バイオマーカ投与の前に、基準画像として組織画像が取得される。バイオマーカ投与後、所定の期間の間、所定のスペクトル帯で、一連の画像１０８０が連続して得られ、それらの画像が、画像処理エンジン１０８５によるさらなる処理のために、コンピューティングデバイス１０７０の内部又は外部メモリ又は記憶装置に記憶される。取得された画像の一部又は全部を適当に位置合せした後、同じ組織点に対応する特定の画像位置についてＤＯＣ  １０９０が生成される。ステップ１１００では、現象の動的特性を表すいくつかの動的光学パラメータが、ＤＯＣから導き出される１１００。
【０２７２】
ＤＯＰを抽出した後、ステップ１１１０で、ＤＯＰ値を、所定のカットオフ値と比較することができ、次いでステップ１１２０で、組織の様々な病的状態を分類する。次いで、１つの結果として、異なる色又はグレーの陰影が異なる病的状態を表す擬色マップ１１３０を、ディスプレイ装置１１４０上に表示することができる。或いは、組織の様々な病的状態の分類を、後に表示するために記憶することができ、又は、例えばパケット又はネットワーク環境においてデータを送る際に使用するのに適した他の単位によって別のコンピューティングデバイスに送ることができる。
【０２７３】
或いは、組織の機能及び構造特徴を表現するため、ステップ１１５０で、所定の数式を使用してＤＯＰ値を変換することができる。この場合、異なる色又はグレーの陰影が異なる機能及び構造特徴を表す擬色マップ１１３０を、ディスプレイ装置１１４０上に表示することができる。
【０２７４】
コルポスコピーは、異常なスミアを有する女性を評価するために使用される技法である。しかしながら、その感度は５６〜６７％、その特異性は５４〜８０％と報告されている。コルポスコピーは、オペレータの技能及び経験に依存する主観的なプロセスである。
【０２７５】
動的スペクトル画像化は、酢酸によって引き起こされる変化を客観的に測定し、酢酸によって引き起こされる変化を図示する子宮頚の擬色マップを生成する。ＤｙＳＩＳ機器は、構成要素１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０を含む図１２ＡＡに示された構成要素を含むことができ、並びに／又は画像化ヘッドモジュール（１１１）及びコンピュータ（１２１）手段の構成要素を含むことができる。このＤｙＳＩＳ機器を、本明細書に記載されたワークステーションに組み込むことができる。
【０２７６】
このＤｙＳＩＳは、これらの変化を、優れた光学デジタルカメラシステムを使用して記録する。本発明の発明者らは、前もって、ロンドンの２つの診療所及びアテネの１つの診療所において最初の臨床プロトタイプを使用してコルポスコピーを受けた４４７人の女性を調査した。これらの女性は全員、ＤｙＳＩＳ結果を知らないオペレータによってＤｙＳＩＳ機械及びコルポスコピーで検査された。７２人の女性は、高グレードの病気又は症状発現前の浸潤性の病気にかかっていた。解析は、これらの女性を識別することができるシステムの能力に基づいた。
【０２７７】
患者ＤｙＳＩＳデータごとのレシーバ−オペレータ特性曲線の曲線の下の面積は０．８４４であり、良好な成績を示していた。照会スミア（ｒｅｆｅｒｒａｌ  ｓｍｅａｒ）、コルポスコピー及びＤｙＳＩＳの感度、特異性及び診断オッズ比が表４に示されている。
【表４】
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【０２７８】
ＤｙＳＩＳは、コルポスコピー又は照会スミアに比べて、特異性はわずかに低かったが、感度ははるかに高かった。全体的な成績の向上は診断オッズ比に示されている。これらの結果は、最初のプロトタイプによって得られたものであり、この試験の経験に基づく将来のモデルによるさらなる向上を予期することができる。これらの結果は、経験を積んだコルポスコピー技師の主観的な印象に依存するのではなく、客観的なプロセスによって得られる。この機器は、コルポスコピー技師、訓練された看護師又はパラメディカルスタッフによる使用に対して等しく適当であろう。この機器はさらに、途上国におけるスクリーニングにおいて主要な役割を果たすことができる。
【０２７９】
本発明の範囲は、本明細書に記載された特定の実施形態によって限定されない。実際、以上の説明及び添付図から、本明細書に記載された変更以外の本発明の様々な変更が、当業者には明らかである。このような変更は、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図される。さらに、本明細書に記載されたすべての実施形態は広く適用可能であり、必要に応じて、整合した他のすべての実施形態と組み合わせることができると考えられる。
【０２８０】
本願の全体を通して引用されたすべての参照文献、図、特許及び公開特許出願の内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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