(57)【要約】対象が放射性医薬品の投与を受けた後に対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための装置であって、内部のサンプル位置に対象を受け入れることができる遮光容器と、撮像手段と、サンプル位置と撮像手段との間における、直接的な粒子衝突を軽減するための手段と、遮光容器内からのチェレンコフ光子を撮像手段に伝送するための１つ以上の光学素子とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象が放射性医薬品の投与を受けた後に前記対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための装置であって、
内部のサンプル位置に前記対象を受け入れることができる遮光性の容器と、
前記容器の外側にある撮像手段と、
前記遮光性の容器内からのチェレンコフ光子を前記容器の外側にある前記撮像手段に伝送するための１つ以上の光学素子と、
を備え、
前記撮像手段を放射線の衝突から保護するように構成される、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記撮像手段と前記容器内の前記サンプル位置との間に配置された放射線シールドを備える、装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置であって、
前記撮像手段は、前記撮像手段への放射線の衝突を最小限に抑えるために、前記サンプル位置に相対的に位置決め及び／又は方向付けられる、装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置であって、
前記容器は、遮光性の試料チャンバである、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記チャンバは、前記チャンバの壁に設けられたドアを含み、前記ドアは、開けられたときは、前記チャンバの内部へのアクセスを可能にし、閉じられたときは、前記対象を撮像するための前記チャンバ内部における遮光性を維持するために、前記チャンバの容器パーツとの間における遮光密封を保証する、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、
前記ドアが閉じられたときに前記ドアと前記チャンバ壁の容器パーツとの間に前記遮光性の密封を提供するために、前記ドアの周囲に沿ってシールを備える装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか一項に記載の装置であって、
前記ドアが閉じられたときに前記チャンバが遮光性であるかどうかを確認するために使用することができる手段を前記チャンバ内に備える装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の装置であって、
前記サンプル位置は、前記容器内に取り付けられた、上に前記サンプルを置くことができるサンプル台によって提供される、装置。
【請求項９】
請求項６に記載の装置であって、
前記サンプル台の位置は、前記容器内において、前記光学素子に相対的に調整することができる、装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の装置であって、
フレームを備え、前記対象は、前記対象の変形を防ぐために、並びに／又は前記対象を空間的に位置決めする及び方向付けるために、前記フレーム内において前記サンプル位置に保持される、装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の装置であって、
前記撮像手段は、ＣＣＤカメラである、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、
前記カメラは、ｅｍＣＣＤカメラである、装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の装置であって、
前記撮像手段は、チェレンコフ光子が衝突する表面を伴う画像検出器を含み、前記撮像手段は、前記画像検出器表面がそれが隣接して取り付けられた前記容器の壁に対して実質的に垂直であるように、方向付けられる、装置。
【請求項１４】
請求項２ないし１４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記放射線シールドは、前記撮像手段の側面の大半を取り囲む、装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記遮光性の容器内からのチェレンコフ光子を前記撮像手段に伝送するための前記１つ以上の光学素子は、レンズと、前記レンズによって収集されたチェレンコフ光子を前記撮像手段に伝送するための遮光性の光導管とを含む、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、
前記レンズの焦点は可変であり、前記レンズ焦点の調整は電動式であり、前記レンズの焦点合わせが前記容器の外側から制御可能である、装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の装置であって、
照射画像が取得できるように前記容器を照射可能な１つ以上の光を前記容器内に備える装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、
ＣＬＩ取得の期間中は光を遮るともに照射画像取得の期間中は前記光を遮らない機械的シャッタを備える装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、
前記機械的シャッタは、前記画像取得シーケンスに同期される、装置。
【請求項２０】
請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載の装置であって、
ＣＬＩ取得期間の持続時間が照射画像取得時間よりも長いように制御される装置。
【請求項２１】
請求項１７ないし２０のいずれか一項に記載の装置であって、
照明の前記容器からの除去と、前記ＣＬＩ取得の開始との間に遅延がある装置。
【請求項２２】
請求項１７ないし２１のいずれか一項に記載の装置であって、
ＣＬＩ画像及び照射画像を撮像するために、１つの撮像手段が使用され、前記撮像手段は、照射画像及びＣＬＩ画像をそれぞれ撮像するための、照射レベル画像モードと低光レベル画像モードとの間で切り替え可能である、装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置であって、
前記カメラモードの切り替えは、前記容器内の前記光のオンオフ切り替えに同期される、装置。
【請求項２４】
請求項１ないし２３のいずれか一項に記載の装置であって、
前記遮光性の容器の完全性を損なうことなく手又は器具によるアクセスを可能にする１
つ以上のポートを前記容器の壁に備える装置。
【請求項２５】
請求項１ないし２４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記容器内において前記サンプルの上に配することができるチェレンコフ放射体を備える装置。
【請求項２６】
対象（例えば組織サンプル）が放射性医薬品の投与を受けた後に前記対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための方法であって、
前記対象を遮光性の容器の中に配することと、
前記容器の内部に光を照射し、前記容器の内部が照射されている間に、前記容器内の前記対象の照射画像を撮像することと、
前記容器の内部が照射されていない間に、前記容器内の対象のチェレンコフルミネセンス画像を撮像することと、
を備える方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
複数の照射画像及びチェレンコフ画像が交互に撮像され、前記容器の内部は、間欠的に照射され、前記容器の内部の照明と前記照射画像の撮像は同時に行われる、方法。
【請求項２８】
請求項２６又は２７に記載の方法であって、
前記照射画像及び前記チェレンコフ画像は、重ね合わされる、方法。
【請求項２９】
請求項２６ないし２８のいずれか一項に記載の方法であって、
前記照射画像及び前記チェレンコフ画像は、２つのモード、すなわち前記照射画像を撮像するためのモード及び前記チェレンコフ画像を撮像するためのモードを有する１台のカメラによって撮像され、
前記方法は、前記容器の内部の照明に同期して前記２つのモードの間で前記カメラを切り替えることを備える方法。
【請求項３０】
請求項２６ないし２９のいずれか一項に記載の方法であって、
請求項１ないし２５のいずれか一項に記載の装置を利用する方法。
【請求項３１】
対象が放射性医薬品の投与を受けた後に前記対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための方法であって、
光源からの光を前記対象に照射するステップと、
前記対象が前記光源からの光を照射されている間に、第１の画像を撮像するステップと、
前記対象が前記光源からの光を照射されていない間に、第２の画像を撮像するステップと、
を備える方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、
前記第１の画像及び前記第２の画像は、重畳される、方法。
【請求項３３】
請求項３１又は３２に記載の方法であって、
前記第２の画像は、チェレンコフルミネセンスを検出する、方法。
【請求項３４】
請求項３１ないし３３のいずれか一項に記載の方法であって、
前記対象は、５００〜７４０ｎｍの波長を有する光を照射される、方法。
【請求項３５】
請求項３１ないし３３のいずれか一項に記載の方法であって、
前記対象は、４３５〜５００ｎｍの波長を有する光を照射される、方法。
【請求項３６】
請求項３１ないし３５のいずれか一項に記載の方法であって、
ストロボ照明又はスペクトル的に分離された照明を当てるステップを備える方法。
【請求項３７】
対象が放射性医薬品の投与を受けた後に前記対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための装置であって、前記対象は、光を間欠的に照射され、前記装置は、
前記対象が照射されている間に、前記対象の第１の画像を撮像するための第１の撮像手段と、
前記対象の第２の画像を撮像するために、チェレンコフルミネセンス撮像用に構成された第２の撮像手段と、
を備え、
前記第２の画像は、前記対象が前記光を照射されていない間に撮像される、装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の装置であって、
前記２枚の画像を重畳させるための処理手段を備える装置。
【請求項３９】
請求項３７又は３８に記載の装置であって、
前記撮像手段は、フルカラー画像を提供するために一連の赤色照明、緑色照明、及び青色照明を超高速で任意の順番で当てることができるモノクロカメラである、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性医薬品の光学的撮像のための、なかでも特に、チェレンコフルミネセンス撮像のための、方法及び装置に関する。本発明は、特に、放射性医薬品の光学的撮像を用いて例えば生物試料などの対象を撮像するために使用可能な、サンプル撮像チャンバを提供する。
【背景技術】
【０００２】
Robertsonらは、核医学走査に使用される或る種の診断用放射性医薬品が、光学的にも
撮像可能であることを見いだした（Phys Med Biol. 2009）。具体的には、荷電粒子（例
えばアルファ粒子及びベータ粒子）を放出する放射性医薬品は、チェレンコフルミネセンス現象に起因して、検出可能な光を生成する。チェレンコフ光子は、組織内における荷電粒子の減速に起因する。荷電粒子を放出する放射性医薬品の光学的撮像は、チェレンコフルミネセンス撮像（ＣＬＩ）と呼ばれる。
【０００３】
ＣＬＩは、光学的撮像が有する利点（時空間解像度の高さや、費用及び形状因子の低さなど）を、放射性撮像が有する利点（分子特異性や、放射性医薬品の商業的入手性など）と組み合わせる。光学的撮像は、紫外線波長から近赤外線波長までを含むと理解される。
【０００４】
ＣＬＩは、例えば、手術の過程において画像を提供して外科医に情報を与えるために、臨床的状況において使用することが望ましいだろう。臨床的シナリオにおいてＣＬＩを実施する際の技術的課題は、１つには、チェレンコフルミネセンスが４００〜８００ｎｍの可視スペクトル内にあることである。手術室内における背景照明は、チェレンコフスペクトルに干渉して影響を及ぼすだろう。また、照明は、可視スペクトルにおける組織の自動蛍光を誘発し、これは、チェレンコフ信号に重なるだろう。
【０００５】
ＣＬＩの方法及びシステムは、米国特許第２０１１／０２５０１２８号、Holland et al., Mol Imaging, 2011、Carpenter et al., J Nucl. Med, 2012、米国特許第２０１２／０２２０８７０号、及びKothapalli et al., Biomedical Optics Express, Vol 3, No 6,
1 June 2012で説明されている。
【０００６】
国際出願第２０１２／０８３５０３号及びZhong et al, International Journal of Biomedical Imaging, Vol 2011, Article ID 641618で説明されているように、ＣＬＩを使
用してトモグラフィによって３Ｄ画像を作成することも提案されてきた。また、国際出願２０１１／１３７２４７は、チェレンコフ光の強度分布に基づいてチェレンコフルミネセンスを３Ｄ撮像する方法を説明している。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、臨床的設定における試料撮像にとって更に実用的な且つ／又は臨床分析にとって更に有用な画像を提供する、放射性医薬品の光学的撮像のための改善された方法及び装置に関係している。
【０００８】
具体的には、発明者らは、進行中の外科手術において、被検体から摘出された組織サンプルなどの対象を速やかに且つ高い品質で撮像することの必要性を見いだした。例えば、被検体から異常（例えば癌）組織を除去するための手術では、異常組織が全て除去されたことを手術の終了前に確認できることが、外科医にとって非常に有益だろう。このような手術で一般的に見られる問題は、異常組織の縁部分が取り残されることであり、これは、もし後になって検出されたら、直ちに更なる手術によって除去されなければならない。本
発明の提案は、したがって、チェレンコフルミネセンスの撮像を使用して、摘出されたサンプルを検査し、サンプルの縁から異常組織（例えば癌細胞）が全て除去されたことをチェックする、サンプル検査装置及びサンプル検査方法を提供することである。狙いは、手術室において使用可能なサンプル検査装置を提供することである。
【０００９】
第１の態様では、本発明は、対象（例えば組織サンプル）が放射性医薬品の投与を受けた後に対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための装置を提供する。装置は、内部のサンプル位置に対象を受け入れることができる遮光性の容器と、容器の内部を見るための撮像手段と、遮光性の容器内からのチェレンコフ光子を撮像手段に伝送するための１つ以上の光学素子とを含み、装置は、放射線の衝突から撮像手段を保護するように構成される。
【００１０】
チェレンコフ撮像手段を放射線の衝突から保護するために、装置は、撮像手段と容器内のサンプル位置との間に配置された放射線シールドを含んでいてよい。或いは又は更に、撮像手段は、撮像手段への放射線の衝突を最小限に抑えるために、サンプル位置に相対的に位置決め及び／又は方向付けられてよい。
【００１１】
撮像される対象は、一般的に、生体である。例として、組織サンプルなどの生物試料若しくは生物サンブル、その他の生物物質試料、植物物質、細胞、又は齧歯動物などの細胞が挙げられる。
【００１２】
遮光性の容器は、対象が収容されている容器の内部から少なくとも実質的に（及び好ましくは完全に）周辺光を排除するその役割に適った幾つかの適切な形態のうちの任意の形態をとってよい。撮像手段によって受信される周辺光レベルは、その光子束にして放射性医薬品からの光子束の１０倍未満であることが好ましく、さもないと、チェレンコフ画像を見ることが、非常に難しくなる又は不可能でなる恐れがある。より好ましくは、周辺光に由来する光子束は、放射性医薬品からの光子束の１０分の１以下である。放射性医薬品（例えばＦ１８）からの光子束は、通常は、１０3光子／ｓ／ｓｒ／ｃｍ２から１０4光子／ｓ／ｓｒ／ｃｍ２の間である。
【００１３】
容器は、例えば、コンテナの内部から周辺光を排除するために不透明な壁付きの蓋を備えたサンプル皿などの遮光コンテナであってよい。コンテナは、使い捨てであることが好都合だろう。この場合は、光学素子は、例えば、末端を例えばコンテナの壁又はコンテナの蓋に空けられた密封開口を通してコンテナの内部に露出され、基端をコンテナの外側において撮像手段に接続された、ファイバスコープであってよい。
【００１４】
より好ましくは、容器は、使い捨てであることを意図された遮光性の試料撮像チャンバである。チャンバへの対象の導入及びチャンバからの対象の取り出しは、チャンバの壁に設けられたドアによって容易化されてよく、該ドアは、開けられたときは、チャンバの内部へのアクセスを可能にし、閉じられたときは、対象を撮像するためのチャンバ内部における遮光性を維持するために、チャンバの容器パーツとの間における遮光密封を保証する。チャンバは、全体的に多面体状（例えば立方体状）であることが好都合であり、一方の側壁全体（すなわち面）が、ドアとして機能するために開かれている。
【００１５】
チャンバの遮光性を維持するためには、ドアの全周囲に沿ってシールを設け、ドアが閉じられたときにドアとチャンバ壁の容器パーツとを遮光密封することが好ましい。シールは、ドアに取り付けられてよい、又はドアが閉じられたときに突き当たるチャンバの容器壁に取り付けられてよい。シールは、ドアが閉じられたときに互いに噛み合う構成要素をドア及びその容器パーツに含んでいてよい。シールは、好ましくは、ラビリンスシールである。
【００１６】
一部の実施形態では、ドアが閉じられたときにチャンバが遮光性であるかどうかを確認するために、チャンバ内に光センサがある。その他の実施形態では、（なかでも特に、以下で論じられるように、照射画像を収集するように撮像手段が構成可能である場合は、）撮像手段によって収集された画像を、この確認のために使用することができる。
【００１７】
容器及びドアは、例えば、厚さ２ｍｍの鋼シートなどの、完全に不透明な材料で構成することが望ましい。また、内表面は、迷光を吸収するために、反射性が低い黒色であることが好ましい。
【００１８】
サンプル位置は、単純に、チャンバの床であってよい。しかしながら、好ましくは、対象を上に置くことができるサンプル台をチャンバ内に取り付けることができる。このアプローチは、チャンバ内において、対象を、対象からのチェレンコフ光子を撮像手段に伝送するために収集する光学素子（例えばレンズ）に相対的に正しいチャンバ内の位置に、より確実に位置付けることができる。
【００１９】
一部の実施形態では、サンプル台の位置は、チャンバ内において光学素子に相対的に調整することができ、例えば、サンプル台（及びしたがってサンプル台上に位置付けられた対象）と光学素子との間の距離を調整できる。撮像過程において、光学素子（例えばレンズ）に対象が近いほど、結果として得られる画像の空間解像度は大きくなり、しかしながら、視野は狭くなる。任意の撮像過程において、サンプル台位置は、空間解像度と視野との間で望ましい妥協点を探って選ぶことができる。サンプル台と光学素子との間の間隔は、例えば、約１ｃｍから５０ｃｍまでの間で調整可能であってよい。サンプル台は、この動きを提供するために、電動式のジャッキ（例えばシザーズジャッキ）に取り付けられてよい。一部の実施形態では、ジャッキの高さを、チャンバの外側にある制御部を使用して調整することができる。
【００２０】
一部の実施形態では、光学素子とサンプル台との間を同じ間隔に維持しつつ対象を光学素子に相対的に横方向に移動させるために、サンプル台の位置をその他の次元（dimension）で調整可能であってよい。これは、１つの対象の様々な部分を光学素子の視野内に持
ってくるのに役立つだろう。
【００２１】
一部の実施形態では、対象は、対象の変形を防ぐために、並びに／又は対象を既知の形で空間的に位置決め及び方向付けるために、フレーム内に配されてよい。フレームは、透明固形プラスチック、透明ガラス、及び／又は透明プラスチックフィルムで構成されてよい。フレームは、対象を直交の向きに方向付けるために、立方体状に成形されてよい。
【００２２】
撮像手段は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラであってよい。低光レベルのＣＬＩ画像を取得するためには、電子増倍ＣＣＤ（ｅｍＣＣＤ）が好ましい。考えられる代替的な撮像手段として、増感ＣＣＤ、光電子増倍管（ＰＭＴ）アレイ、又は１つ以上の電極による電子収集を伴うマイクロチャネルプレートが挙げられる。
【００２３】
チェレンコフ光子を撮像するためにｅｍＣＣＤカメラを使用するときは、ＥＭゲインが、通常は少なくとも１００に、好ましくは２００に、より好ましくは約３００に設定される。更に高いＥＭゲインが使用されてもよい。例えば、光子のカウントには、１０００程度のゲインが使用されてよい。チェレンコフ画像を取得するときは、ｅｍＣＣＤカメラは、通常は摂氏−８０〜−１００℃に冷却される。
【００２４】
チェレンコフ光子が衝突する表面（例えば、ＣＣＤカメにおける検出器チップの表面）を有する画像検出器が撮像手段に含まれる場合は、画像検出器表面が容器から放出される
放射線ビームからオフセットされる（例えば、光学素子がチェレンコフ光子を撮像手段へ運ぶ開口から画像検出器表面がオフセットされる）ように、撮像手段が位置決め及び／又は方向付けされることが好ましい。更に又は或いは、画像検出器表面は、容器から放出される放射線ビームに実質的に平行である（例えば、ビームに対して４５度未満の、好ましくはビーム方向から約０〜２０度の、より好ましくはビーム方向から０〜１０度の傾斜である）ように方向付けられてよい。一部の実施形態では、画像検出器表面は、隣接して取り付けられたチャンバの壁に対して実質的に垂直である。これは、チャンバから漏れ出る迷光に直接衝突されるかもしれない検出器表面の断面積を最小限に抑える。光学素子は、チャンバからのチェレンコフ光子を収集し、それらを適切な角度（例えば９０度）で回転させて検出器表面に衝突させるように構成することができる。
【００２５】
撮像手段（例えばＣＣＤカメラ）は、チャンバ及びカメラが光学素子とともに１つのユニットとして提供可能であるように、チャンバに取り付けられてよい。これは、撮像手段及びそのシールドがチャンバに相対的に好ましい向きであることも保証する。撮像手段（及びそのシールド）は、例えば、チャンバの上に又はチャンバの側壁に取り付けられてよい。
【００２６】
放射線シールドは、使用されると、ｘ線又はベータ粒子などの望ましくない放射線からの干渉を回避するのに役立つ。シールドの適切な形態として、例えば、鉛製のシールドや、ホウ素を充填された高密度ポリエチレンが挙げられる。望ましくない放射線を遮断することができるその他の材料又は複合構造も、使用することができる。
【００２７】
放射線シールドは、撮像手段とサンプル位置との間の単一面内に位置付けられてよい。例えば、シールドは、遮光容器のうち、撮像手段が位置付けられている側の壁の一部であってよい。より好ましくは、シールドは、撮像手段の側面の大半を取り囲む。シールドは、例えば、内部に撮像手段を収容された容器の形態をとってよく、光学素子は、遮光容器内からのチェレンコフ光子をシールド容器内の撮像手段に伝送する。
【００２８】
遮光容器内からのチェレンコフ光子を撮像手段に伝送するための１つ以上の光学素子は、チャンバ内のレンズと、レンズによって収集されたチェレンコフ光子（又はその他の光）を撮像手段に伝送するための遮光性の光導管とを含むのが一般的である。一部の実施形態では、レンズは、遮光容器の外側にあってよく、容器に空けられた開口と完全に一致するように、又は開口から出る光（例えばチェレンコフ光子）をレンズへ向かわせるミラーを開口の隣に伴う状態で開口からオフセットして配される。
【００２９】
一部の実施形態では、光導管は、光を誘導するためのミラー及び／又はレンズを伴う遮光性の中空導管であってよい。内表面は、迷光反射を最小限に抑えるために、黒色に塗られていてよい。その他の一部の実施形態では、光導管は、コヒーレントな光ファイバ束であってよい。
【００３０】
一部の実施形態では、レンズの焦点が可変である。レンズが容器の内側にある場合は、容器内のレンズへの機械的リンク機構によって、容器の外側から手動で焦点制御が行われてよい。好ましくは、しかしながら、レンズの焦点の調整は、チャンバが閉じられたときに、制御部とレンズとの間の機械的リンク機構によって容器の遮光性が損なわれる恐れを伴うことなくレンズの焦点合わせを促すために容器の外側から制御を行うことができるように、電動式である。
【００３１】
撮像手段に衝突させるためにチャンバからの光（例えばチェレンコフ光子）をある角度で曲げる必要がある実施形態では、光学素子は、角度の変化をもたらすために、ミラー、プリズム、又はその他の同様な光学素子を光導管内に含んでいてよい。或いは、可撓性の
コヒーレントファイバ束を使用して、光路の曲りが実現されてよい。
【００３２】
多くの場合、装置のオペレータにとっては、チェレンコフ画像の取得前及び／又は取得中に、遮光容器内にある対象（例えば組織サンプル）の照射画像（illuminated image）
（例えば白色光画像などの解剖学的画像）を視認できることは有用である。
【００３３】
チェレンコフ画像の取得前では、これは、例えば、チャンバ内における対象の正確な位置決め及びレンズの正確な焦点合わせを保証するために有用だろう。取得中では、これは、対象がずれていないことを確認するために、並びに／又は互いに重ね合わせることができる一連の照射画像及びチェレンコフ画像を提供するために有用だろう。これは、撮像過程（後述）中に対象が操作される場合に、又は対象自体が動く場合（例えば生きている動物が撮像される場合など）に、とりわけ有益であり、このような場合に、照射画像を使用してチェレンコフ画像（撮像されたあるチェレンコフ画像とその次のチェレンコフ画像との間で対象が動く）を互いに位置合わせことができる。なかでも特に、チェレンコフ取得前に照射画像を使用して対象の正確な位置を保証する場合は、この画像は、ビデオ画像であることが好都合だろう。
【００３４】
閉じられたチャンバ内から照射画像を得るためには、チャンバの内部に光を照射する必要がある。本発明の一部の実施形態は、したがって、チャンバ内に１つ以上の光を含み、この光は、例えば、ＬＥＤであってよい。白色光画像の場合は、白色光（例えば白色ＬＥＤ）が使用されてよい。或いは、（残光ゆえに回避されることが好ましい）リン光体の使用を伴うことなく白色に近い画像を実現するために、一部の実施形態は、赤色光、緑色光、及び青色光（「ＲＧＢ」）の組み合わせを使用し、これらもやはり、ＬＥＤであってよい。光源は自体がチャンバ内にあってよい、又は外部光源からの光が例えば光ファイバを通ってチャンバ内に伝送されてよい。
【００３５】
複数の照射画像及びチェレンコフ画像が交互に互い違いに（すなわち時分割されて）取得される実施形態では、ＣＬＩ取得の期間中に、白／ＲＧＢ光を「オフに切り替える」必要がある。実際に光（例えばＬＥＤ）をオフに切り替えるよりも、ＣＬＩ取得の期間中は（１つ以上の）光を覆うとともに照射画像取得の期間中は（１つ以上の）光を覆わない機械的シャッタが使用されてよい。このアプローチは、光をほぼ瞬時に「オフに切り替える」という利点を有しており、さもないと光が通電されなくなってから放出を止めるまでにかかる期間ゆえにもたらされるだろう問題を回避することができる。
【００３６】
機械的シャッタは、画像取得シーケンスに同期される。シャッタは、例えば、（１つ以上の）光源を間欠的に覆ったり覆わなかったりすることができるように規則的な間隔の切り欠きを周回りに伴う回転ディスクであってよい。すると、所望の期間に及ぶ明るさと暗さとをチャンバ内に与えるように、ディスクの回転を制御することができ、それらの期間に対し、照射画像取得及びチェレンコフ画像取得を同期化させることができる。照射画像取得とＣＬＩとで別々のカメラが使用される場合は、（照射画像取得の期間中における撮像手段の損傷を回避するために、）ＣＬＩ撮像手段にも機械的シャッタが使用されてよい。ＣＬＩ撮像手段用のシャッタも、回転ディスクであってよい。ＣＬＩ撮像手段、及びチャンバに光を照射するための光源は、１枚の回転ディスクが撮像手段及び光源の両方のシャッタとして機能することができるように配置することができる。
【００３７】
このように時分割された照射画像取得及びＣＬＩ取得では、大幅に低い光強度レベルを与えられても適切なチェレンコフ画像を撮像するための時間が許容されるように、ＣＬＩ取得期間の持続期間が照射画像取得よりも長いのが一般的である。ＣＬＩ取得期間は、例えば約３〜２０倍のように、照射期間の何倍もの長さであってよい。例えば、照射ビデオ速度が１０Ｈｚである場合は、照射期間に１７ｍｓかかるだろう一方で、フレームとフレ
ームとの間におけるＣＬＩ取得には７５ｍｓかかるであろう。シャッタの移行時間ゆえに、サイクルごとに８ｍｓが失われる。ＣＬＩ撮像は、光シャッタが移行状態にあるときではなく固く閉じられたときにのみ可能にされる。
【００３８】
一部の実施形態では、チャンバ内の残留光が散逸するための時間を与えるために、光が「オフに切り替えられた」（例えばシャッタによって覆われた）直後にＣＬＩ取得が開始することはない。
【００３９】
一部の実施形態では、１つは照射画像を撮像するための、もう１つはＣＬＩ画像を撮像するための、２つの別々の撮像手段を用いることが望ましいだろう。その他の実施形態では、１つの撮像手段が両方の画像を撮像する。
【００４０】
１つの撮像手段が使用される場合は、通例、照射画像及びＣＬＩ画像をそれぞれ撮像するために、撮像手段を照射レベル画像モードと低光レベル画像モードとの間で切り替えることが望まれる。これは、チェレンコフ光子を検出するのに十分な感度を有するタイプのカメラが、照射画像用にも同じ感度の設定が使用されたときに損傷を受けやすいからである。１台のカメラが使用される場合は、照射画像のための光のレベルは、低いことが好ましく、例えば、減光フィルタ、及びＬＥＤのパルス幅変調を使用して実現されてよい。
【００４１】
例えば、ｅｍＣＣＤカメラの場合は、ＣＬＩ用に、大幅に冷却されるとともにＥＭゲインを比較的高いレベルに設定される一方で、照射画像を撮像するときは、ＥＭゲインを伴わない従来のＣＣＤモードで動作されるのが一般的である。更に、ゴースト発生を回避するためには、センサを次のＣＬＩ画像用に再度冷却する前に、センサ温度を外界温度まで上昇させる必要があるだろう。
【００４２】
本発明の一部の実施形態では、したがって、撮像手段は、動作中に動作モード（チェレンコフ画像取得モードと照射画像取得モードとの）間で切り替えられ、この切り替えは、装置がチェレンコフ画像捕獲と照射画像捕獲との間で交互に切り替えられる際の、チャンバ内における（１つ以上の）光の（例えば機械的シャッタによる）オンオフ切り替えと同期化されている。
【００４３】
本発明の第１の態様の実施形態にしたがった装置の使用状況によっては、閉じられたチャンバ内の対象を、例えば１つ以上の器具によって又は手によって、チャンバの外側から操作することが望ましいだろう。したがって、本発明の一部の実施形態は、遮光性のチャンバの完全性を損なうことなく手又は器具によるアクセスを可能にする１つ以上のポートをチャンバに備えている。
【００４４】
例えば、チャンバ内に至る手袋（glove）を取り付けられた従来の手袋用密封ポートが
あってよい。ユーザは、チャンバ内の対象にアクセスするために、手袋に手を入れることができる。手袋は、手袋を通じたチャンバ内への光の漏出を回避するために、不透明な材料で形成される。
【００４５】
或いは、GelPort（商標）（Applied Medical Co.） Endopath Dextrus（Ethicon Inc.
）、Lap disc（Ethicon Inc.）、又はOmniport（Advanced Surgical Concepts Ltd）などの、手袋が無いポート（手を補助する装置とも呼ばれる）が使用されてよい。このタイプのポートの場合は、手袋に入れた手／手首／腕又は器具の周囲におけるポートの密封性を維持しつつ、手袋に入れた手又は器具をポートからチャンバに押し込むことができる。
【００４６】
特に、異常組織を除去するための手術中に装置が使用される場合は、縁の検査、なかでも特に、対象開口領域の表面の検査が重要になる（上述）。発明者らは、組織から脱出し
それゆえにチェレンコフ光子の生成を停止する表面上の荷電粒子によって、感度が低下することに気付いた。ＣＬＩの感度の向上は、脱出荷電粒子がチェレンコフ光を生成するように組織の表面上にチェレンコフ放射体を配することによって行える。チェレンコフ放射体は、荷電粒子の散乱を最小限に抑えるために、屈折率が高く（１．５＜ＲＩ＜２．４）、短い波長（＜５００ｎｍ）における透過性が高く、且つ十分に薄いことが望ましい。
【００４７】
一部の実施形態では、したがって、上記の特性を備えたカバースリップ又はメッシュで構成されたチェレンコフ放射体を使用することが提案される。チェレンコフ放射体は、対象領域において組織表面の上に配することができる。組織表面からの荷電粒子と、カバースリップ又はメッシュとの相互作用は、チェレンコフ光子及び／又はシンチレーション光子を生成し、生成された光子は撮像手段によって撮像される。
【００４８】
カバースリップ又はメッシュに適した高屈折率材料として、鉛ガラス、ジルコニウムガラス、又はテルライトガラスが挙げられる。不規則な形状の組織表面によく適合することができるゆえに、メッシュが有利である。メッシュは、例えば、高屈折率材料の個々の切片を使用しそれらを例えばポリウレタンなどの可撓性のメッシュ格子によって合わせることによって形成されてよい。
【００４９】
第２の態様では、本発明は、対象（例えば組織サンプル）が放射性医薬品の投与を受けた後に対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための方法を提供する。方法は、対象を遮光容器の中に配することと、容器の内部に光を照射し、容器の内部が照射されている間に、容器内の対象の照射画像を撮像することと、容器の内部が照射されていない間に、容器内の対象のチェレンコフルミネセンス画像を撮像することとを含む。
【００５０】
一部の実施形態では、複数の照射画像及びチェレンコフ画像が交互に撮像される。画像が時分割されるこのような場合では、容器の内部が間欠的に照射され、容器の内部の照射と照射画像の撮像は同時に行われる。
【００５１】
（１枚以上の）照射画像及び（１枚以上の）チェレンコフ画像は、チェレンコフ画像によって識別されたアーチファクト（artefact）を対象上の物理的位置と容易に関係付けることができるように、重ね合わされてよい。
【００５２】
一部の実施形態では、照射画像及びチェレンコフ画像は、１台のカメラによって撮像される。カメラは、２つのモード、すなわち照射画像を撮像するためのモードと、チェレンコフ画像を撮像するためのモードとを有していてよい。好ましくは、カメラは、容器の内部の照明に同期して２つのモードの間で自動的に切り替えられる。
【００５３】
一部の実施形態では、異なる波長で画像を撮像することによって、チェレンコフ源の深さが推定される。これは、対象の波長依存吸収が既知である場合に可能である。
【００５４】
方法は、上述された好ましい及び随意の特徴のうちの任意の１つ以上を含む上記の第１の態様の装置を利用してよい。
【００５５】
照射画像及びＣＬＩ画像が生成される場合は、これらの画像は、例えば、放射性医薬品を取り込んだ癌組織を除去する手術を実施している外科医が使用するために、重畳されて１枚の画像を生成する。
【００５６】
１つは照射画像のために、もう１つはチェレンコフ画像のために、２つの別々の撮像手段が使用される場合は、好ましくは、これらの２つの撮像手段への供給を行う光路は、両者がともに対象の同じ領域（例えば組織サンプル）を同時に撮像するように、ビームスプ
リッタを通り抜ける。ビームスプリッタは、好ましくは、ダイクロイックプリズムである。
【００５７】
このような二重撮像手段構成では、チェレンコフ撮像手段は、残留光を遮断するために、及び撮像される個々の離散光波長の選択を助けるために、バンドパスフィルタを有していてよい。バンドパスフィルタの必要性は、ビームスプリッタの性能に依存するだろう。チャンバ内における光は、スペクトルの重複を最小限に抑えるために、フィルタを使用してよい。
【００５８】
当業者にならば、２つの撮像手段が、同じ装置に収容可能であることが理解される。例えば、２つの撮像手段は、同じユニットに収容された２つの異なるＣＣＤであってよい。２つの撮像手段の使用は、それによって、画像ごとに別々にスペクトル応答及びダイナミックレンジが選択されることが可能になるという利点を有する。また、高感度カメラの強い照明は、照射後の一定期間にわたってダークノイズを増加させる。チェレンコフカメラのためのＣＣＤは、近赤外範囲内において高い量子効率を有するだろう。チップは、例えば、電子増倍ＣＣＤ、増感ＣＣＤ、光電子増倍管（ＰＭＴ）アレイ、又は１つ以上の電極による電子収集を伴うマイクロチャネルプレートであってよい。
【００５９】
好ましくは、必要に応じて強度窓（intensity windowing）を較正するために及び画像
の整合を施すために、第１及び第２の撮像手段から得られた２枚の画像に対して画像処理が施される。第２の撮像手段（すなわちチェレンコフ撮像手段）からの画像を更に区切るために、スペクトル情報及び空間的情報の両方を含む追加の画像処理がこの画像に対して実施されてよい。例えば、第２の撮像手段からの画像が、その画像内における限られた視野（例えばサンプル位置）からのみ来るように指定することができる。別の一例は、或る画素内の信号が、放射性医薬品から放射されることを予期されるスペクトル（例えばチェレンコフスペクトル）に合致する。
【００６０】
本発明の第３の、より一般的な態様は、対象（例えば組織サンプル）が放射性医薬品の投与を受けた後に対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための方法を提供する。方法は、光源からの光を対象に照射するステップと、対象が光源からの光を照射されている間に、第１の画像を撮像するステップと、対象が光源からの光を照射されていない間に、第２の画像を撮像するステップとを含む。
【００６１】
対象（例えば組織サンプル）及び光源は、遮光容器内にあってよい。
【００６２】
本発明の第４の、より一般的な態様は、対象が放射性医薬品の投与を受けた後に対象からのチェレンコフルミネセンスを光学的に撮像するための装置を提供する。装置は、対象の第１の画像を撮像するための第１の撮像手段と、対象の第２の画像を撮像するための第２の撮像手段と、対象を照射するための手段とを含み、第１及び第２の画像の捕獲は、時分割され、上記第２の画像は、対象が照射されていないときに撮像される。
【００６３】
対象を照射するための手段は、ストロボ照明装置であってよい。
【００６４】
一部の実施形態では、第１の画像は第１の撮像手段によって得られ、第２の画像は第２の撮像手段によって得られる。しかしながら、第１及び第２の画像は、同じ撮像手段によって得られてもよいことが理解される。これらの用途に適した撮像手段は、高価であるかもしれないので、これは、費用を削減しえるという意味で重要である。
【００６５】
好ましくは、ストロボパルスと第２の画像の取得との間における時間オフセット又はゲート開閉オフセットは、誘発された組織自己蛍光の減衰を可能にするのに及び撮像手段（
例えばＣＣＤ）上の電荷が消去されることを可能にするのに十分な長さである。
【００６６】
好ましくは、第２の画像の取得は、照明システムからの信号から遮断（gated off）さ
れる。遮断状態での取得は、例えば、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）、液晶シャッタ、又は空間光変調器を使用して実施することができる。
【００６７】
好ましくは、対象は、自動ストロボ照明によって照射される。より好ましくは、自動ストロボ照明は、例えば、ポッケルスセル又はデジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）を使用したゲート開閉式シャッタを伴う白色光照明である。
【００６８】
好ましくは、第１の画像は、照射状態での形態（例えば解剖学的）画像であり、第２の画像は、チェレンコフ画像である。形態画像及びチェレンコフ画像が同じ撮像手段によって測定される場合は、遮断状態での取得は、信号の部分部分をチェレンコフ画像として処理することによって実施することができる。
【００６９】
好ましくは、撮像手段（例えばＣＣＤ）の面は、ｘ線又はベータ粒子などのその他の放射源に曝される断面積を最小限に抑えるために、入射光に平行に配されてよい。
【００７０】
好ましくは、第１及び第２の画像は、較正される。好ましくは、必要に応じて強度窓を較正するために及び画像の整合を施すために、第１及び第２の画像に対して画像処理が施される。画像を更に区切るために、スペクトル情報及び空間的情報の両方を含む追加の画像処理がこの画像に対して実施されてよい。例えば、或る画素内の信号が、放射性医薬品から放出されることを予期されるスペクトル（例えばチェレンコフスペクトル）に合致するように指定することができる。
【００７１】
もし、２つの撮像手段が使用されるならば、好ましくは、第２の撮像手段は超高感度であり、ＣＬＩを実施するように最適化されている。例えば、好ましくは、第２の撮像手段は、冷却型の電子増倍ＣＣＤカメラである。
【００７２】
好ましくは、２つの撮像手段への供給を行う光路は、両者がともに対象の同じ領域を撮像するように、ビームスプリッタを通り抜ける。ビームスプリッタは、好ましくは、ダイクロイックプリズムである。
【００７３】
好ましくは、第２の撮像手段は、残留光を遮断するために、及び撮像される個々の離散光波長の選択を助けるために、バンドパスフィルタを有する。バンドパスフィルタの必要性は、ビームスプリッタの性能に依存するだろう。
【００７４】
当業者にならば、第１及び第２の撮像手段が、同じ装置に収容可能であることが理解される。好ましくは、撮像手段は、カメラである。当業者にならば、撮像手段が、カメラに収容された電荷結合装置（ＣＣＤ）であってよいことが理解される。第１の撮像手段及び第２の撮像手段は、同じユニットに収容された２つの異なるＣＣＤであってよい。２つの撮像手段の使用が好ましいのは、それによって、画像ごとに別々にスペクトル応答及びダイナミックレンジが選択されることが可能になるからである。チェレンコフカメラのためのＣＣＤは、近赤外範囲内において高い量子効率を有するだろう。チップは、例えば、電子増倍ＣＣＤ、増感ＣＣＤ、ＰＭＴアレイ、又は１つ以上の電極による電子収集を伴うマイクロチャネルプレートであってよい。
【００７５】
好ましくは、第２の撮像手段は、ｘ線又はベータ粒子からの干渉を遮断するために、放射線シールド（例えば、鉛製のシールド又はホウ素を満たされた高密度ポリエチレン）にも囲われる。
【００７６】
好ましくは、上記の態様は、内視鏡検査、カプセル内視鏡検査、ロボット外科手術のための撮像、全身撮像、及び基礎研究などの、その他の診断用撮像手順にも適用されてよいものである。
【００７７】
本発明の更なる態様は、超微弱光のための人体模型すなわちテスト用複製品を提供する。人体模型は、例えば積み重ねられたすなわち層状の１つまたは複数の減光フィルタを伴う発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用してよく、該ＬＥＤからの光は、これらの減光フィルタを通って放出される。或いは又は更に、ＬＥＤにおいて、波長を選択する減衰器が使用されてよい。代わりとして又は追加として、パルス幅変調を使用して強度の抑制が実現されてよく、これは、エレクトロニクス又はソフトウェア技術を使用して変更可能であってよい。人体模型は、光システムを較正するために使用されてよく、更に又は或いはメインテナンス及び／又は品質制御にも有用であってよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
次に、添付の図面を参照にして、例の説明がなされる。
【図１】本発明の一実施形態にしたがった試料撮像チャンバを示した概略図である。
【図２】図１の試料チャンバにおいてサンプル台位置が視野に及ぼす影響を示した概略図である。
【図３】図１に示されたタイプの試料チャンバと組み合わせて使用されえる、２つの撮像手段が使用される一実施形態を示した概略図である。
【図４】ストロボ照明を使用する、本発明の例示的な一実施形態を示した図である。
【図５】本発明の例示的な一実施形態におけるストロボ照明、チェレンコフ画像取得、及び構造画像（例えば照射）取得の例示的な一連の流れを示した図である。
【図６】本発明の実施形態の原理を説明するために、実験に使用される光学的光シールド及びカメラセットアップを示した概略図である。
【図７】実験に使用されるサンプルウェルのレイアウトを示した図である。
【図８】実験中に撮像されるチェレンコフ画像を示した図である。
【図９】各実験用ウェルについての信号光子速度を示したグラフである。
【図１０】２台のカメラ、及びこれらの２台のカメラへ光を向かわせるために光カプラ・シャッタを利用する一配置を示した概略図である。
【図１１】図１０の配置で使用される光カプラのための２つの代替的な配置を示した図である。
【図１２】光源及びＥｅｍＣＣＤカメラをシャッタで閉じるために使用することができる回転ディスクシャッタを示した平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
図１は、本発明の一実施形態にしたがった試料撮像チャンバ装置を示しており、該装置は、ＣＬＩを使用して、例えば組織サンプルなどの対象を撮像するために使用することができる。本発明は、組織サンプルを撮像することに言及して例示されるが、当業者にならば、その他の対象が撮像されてもよいことが理解される。
【００８０】
装置は、遮光性のチャンバ２を含み、その中でサンプル台４がサンプルＳを支持することができる。チャンバ２は、例えばサンプルＳの導入又は取り出しのために開かれてチャンバ２内部へのアクセスを与えることができるドア６を有する。ドアの周囲に沿ったシール８は、この例ではラビリンスシールであり、ドアが閉じられたときのチャンバの遮光性を保証する。
【００８１】
撮像システムは、チャンバの上に取り付けられる。このシステムは、チャンバ内からの光（サンプルからの光を含む）を収集するレンズ１０と、カメラ１２とを含む。この例で
は、カメラは、ｅｍＣＣＤカメラである。レンズは、好ましくは、チャンバ２の外側にあるリモートコントローラを使用して焦点合わせを行うことができるように、電動式のフォーカスを有する。
【００８２】
光は、９０度の角度で曲がった光ガイド１４を通ってレンズ１０からカメラ１２に伝送される。光ガイド１４内のミラー１６は、レンズ１０からの光を偏向させて、カメラ１２の画像検出器（不図示）へ向かわせる。この配置を用いれば、カメラを支えているチャンバの上面に対して画像検出器の表面を垂直に配置して、チャンバから脱出するｘ線又はベータ粒子に曝される可能性がある検出器の断面積を最小限に抑えることができる。望ましくない放射線からカメラ１２を更に保護するために、カメラ１２は放射線シールド１８に収容される。
【００８３】
チャンバ２の内部には、チャンバ内の１つ以上の光源２０によって光（例えば白色光又はＲＧＢ光）を照射することができる。光源は、ＬＥＤであってよい。チャンバが照射されている状態で、カメラ１２は、チャンバ内のサンプルＳの照射画像（ビデオ画像又は静止画像）を撮像することができる。
【００８４】
チャンバ２内の照明は、機械的シャッタ２２によって（１つ以上の）光源２０を覆うことによって、「オフに切り替える」ことができる。この例では、シャッタは、１つ以上の開口２４を含む回転式のディスクである。ディスク２２は、その回転とともに、その（１つ以上の）開口２４が（１つ以上の）光源２０との位置合わせに伴って、光源を選択的に覆ったり覆わなかったりする。光源がオフに切り替えられた状態では、撮像システムは、ベータ線を放射する放射性医薬品を投与されたサンプルから、チェレンコフ画像などの低光レベル画像を取得することができる。
【００８５】
図５は、ストロボパルス及び間隔の、例示的な流れを示している。例示的な一実施形態では、ストロボ照明は、＞１００Ｈｚであってよく、パルス持続時間（ＰＤ）は、例示的な一実施形態では、１０〜１０００マイクロ秒であってよい。形態画像（すなわち照射画像）の取得は、ストロボパルス持続時間中に実施される。この例示的な一実施形態では、ストロボパルスと第２の画像の取得との間における時間オフセット又はゲート開閉オフセット（ＧＯ）は、誘発された組織自己蛍光の減衰を可能にするのに及びカメラのＣＣＤ上の電荷が消去されることを可能にするのに十分な長さである。例示的な一実施形態では、もし、パルス持続時間（ＰＤ）が１０００マイクロ秒であるならば、パルス間隔（ＰＩ）は９０００マイクロ秒であり、したがって、ゲート開閉オフセット（ＧＯ）は２０００マイクロ秒であってよく、第２の（チェレンコフ）画像の取得時間は７０００マイクロ秒である。別の例示的な一実施形態では、もし、パルス持続時間（ＰＤ）が１０マイクロ秒であるならば、パルス間隔（ＰＩ）は９９９０マイクロ秒であり、したがって、ゲート開閉オフセット（ＧＯ）は１９９０マイクロ秒であってよく、第２の（チェレンコフ）画像の取得時間は８０００マイクロ秒である。
【００８６】
サンプル台４は、電気モータ（不図示）によって通電されるシザーズジャッキ２６を使用して上昇及び下降させることができる。台の高さは、サンプル台４（及びしたがってその上のサンプルＳ）とレンズ１０との間の距離を変化させるように調整することができる。図２に例示されるように、この例では、この距離は、相応する視野の変化を伴って、５０ｃｍから１５ｃｍまでの間で調整することができる。視野の減少に伴って、画像の物理的解像度は増す。
【００８７】
チャンバは、遮光性のアクセスポート２８も含み、該ポートを通して、チャンバの遮光性を維持しつつ例えば手袋に入れた手などの器具によってサンプルＳにアクセスすることができる。このアクセスポートは、例えば、手袋ポートであってよい。
【００８８】
上記のように、試料チャンバ装置は、低光レベルの画像を取得するために、ｅｍＣＣＤカメラを使用する。照射画像も、同じカメラによって撮像される。これをｅｍＣＣＤカメラによって実現するためには、このアプローチが有する重要な特徴の１つとして、低光レベルと高光レベルとの間の切り替えの際に、カメラを熱的に循環させることがある。これは、ゴースト撮像を防ぐために、カメラがその冷却の際に高い光レベルを受けないことを保証するためである。なぜならば、光電子の寿命は、低い温度では大幅に延びるので、明るい画像からの遊動光電子の読み出しは、後続のフレームにおいてノイズとして見られる可能性があるからである。この効果は、長く持続して、照明への暴露後も数時間にわたって信号対ノイズに悪影響を及ぼす恐れがある。
【００８９】
以下は、図１の装置を使用して画像を取得するための代表的な手順である。
【００９０】
１．カメラ及び該カメラを駆動するソフトウェアをオンに切り替える。
２．ドアを開けて、サンプル台を所望の高さに調整する。これは、所望の視野に依存する。
３．サンプルを搭載する。
４．遮光容器を実現するために、ドアがきちんと閉じられていることを確認する。
最初は、カメラからの連続（ビデオ）画像の使用が、使用される台の高さの選択を誘導するのに役立つだろう。
通常の照射撮像の場合は、
５．カメラのための冷却器がオフに切り替えられているかを確認する。
６．通常光レベルの撮像に適したカメラ設定を使用する。
通常照射レベルの撮像用の一般的な設定（周囲温度）：
読み出し速度              ３ＭＨｚ  通常
プリアンプのゲイン        ３ｘ
垂直シフト速度              ３．３μｓ
垂直クロック電圧          通常
ＥＭゲイン                無効
露出時間                  ０．０１秒
７．連続ライブビデオ画像を取得する。
８．内部の光をオンに切り替える。光レベルは、飽和が生じずに十分な光をカメラが受け取れるように設定可能であるように、調整可能であることが好ましい。
９．外部のフォーカスコントローラを使用して、対象サンプルが鮮明に見えるようにする。
１０．画像撮像ソフトウェアは、必要に応じて画像の向きが変更されることを可能にしてよい。
１１．適時、１枚の静止照射画像を取得する。
１２．画像を保存する。
低光レベルの撮像の場合は、
１３．ドアがきちんと閉じられていることを確認し、内部の光がオフに切り替えられていることを確認する。
１４．カメラ冷却器をオンに切り替え、温度を摂氏−８０度に設定する。
１５．カメラ設定を、低光レベルの撮像用に変更する。
低光レベルの撮像用の一般的な設定（摂氏−８０度）：
読み出し速度              １ＭＨｚ  電子増倍
プリアンプのゲイン        ３ｘ
垂直シフト速度              ０．５μｓ
垂直クロック電圧          ＋１
ＥＭゲイン                ３００3
露出時間                  ５秒
１６．画像を取得する前に、温度が摂氏−８０度に達して安定していることを確認する。１７．画像を取得する。
１８．画像の品質は、オンチップビニング（例えば、高速取得時間の場合は８×８オンチップビニング）を導入することによって向上させることができる。解像度を上げるためには、取得時間を延ばすことができる。
１９．積分時間が長く、画素ごとに多くの光子を収集可能であるときは、通常のＣＣＤモードの使用によって、より優れた結果を得られることが多い。
積分時間が長い場合の一般的な設定（摂氏−８０度）：
読み出し速度              ８０ｋＨｚ  通常
プリアンプのゲイン        ３ｘ
垂直偏移速度              ３．３μｓ
垂直クロック電圧          通常
ＥＭゲイン                無効
露出時間                  ＞１００秒
２０．低光レベルの画像を保存する。
２１．ドアを開ける前に、ＥＭゲインがオフに切り替えられていることを確認する。次の低光レベルの取得の際のゴースト発生を防ぐために、冷却器も無効にされているべきである。
【００９１】
図１０は、図１の実施形態に使用されえる代替的な一カメラ配置を示しており、ここでは、２台のカメラ、すなわちＣＬＩのためのｅｍＣＣＤカメラと、照射（例えば解剖学的）撮像のためのカラービデオカメラとが使用される。光カプラ・シャッタは、２台のカメラへ光を向かわせ、チャンバの内部が照射されている期間中は、ｅｍＣＣＤカメラをシャッタで閉じる。シャッタは、シャッタコントローラによって、照明と同期されるように制御される。
【００９２】
図１１ａは、光カプラ・シャッタの代表的な一構成を示している。この例では、ファイバ束からの結合出力及び両カメラへの焦点合わせのために、１枚の非球面レンズが使用される。高透過性ビームスプリッタを使用する選択肢が示されている。
【００９３】
図１１ｂは、光カプラの構成の別の選択肢を示している。この例では、ファイバ束から結合出力するコリメートレンズと、各カメラに取り付けられたフォーカスレンズとを伴うモジュール式のセットアップが使用される。この例でも、高透過性ビームスプリッタを使用する選択肢が示されている。
【００９４】
図１２ａ及び図１２ｂは、光源とｅｍＣＣＤカメラとが互いに隣接して位置付けられている実施形態において、これらの２つの両構成要素をシャッタで閉じるために使用することができる、代替的な一シャッタ配置を示している。シャッタは、光源及びｅｍＣＣＤレンズの両方を覆うように構成された回転ディスクである。ディスクは、モータによって駆動され、その回転とともに、ディスクの窓が、光源及びｅｍＣＣＤレンズ（異なる半径にある）のそれぞれに位置を揃えられることは、光源及びｅｍＣＣＤカメラが、選択的に覆われたり覆われなかったりすることを意味する。窓どうしの相対的な位置は、光源が覆われていないときに、ｅｍＣＣＤレンズが覆われることを保証する。図１２ａに最も良く示されるように、照射画像取得期間よりも長いＣＬＩ取得期間を与えるために、ｅｍＣＣＤ窓が、光源用の窓よりも長くされる。
【００９５】
図３を参照にして、本発明の別の一実施形態が論じられる。この例示的な一実施形態は、照射条件下でＣＬＩが実施されることを可能にする。この例示的な一実施形態では、背景照明が完全に排除され、対象に光を照射するために、モノクロの赤色ＬＥＤ照明が使用
される。しかしながら、論じられる様々な特徴は、なかでも特に、２台のカメラを使用する画像取得は、上述されたような試料チャンバを使用する本発明の実施形態において使用されてもよい。
【００９６】
この例示的な一実施形態では、対象は、18Ｆ−フルオロデオキシグルコース（ＦＤＧ）（一般的な、ベータを放射する放射性医薬品）を注射される。放射性医薬品は、全身注射されてよい、又は局所注射されてよい。注射は、潰瘍内供給、潰瘍周辺供給、又は局所動脈供給であってよい。通例は、注射後に、走査実施のための６０〜９０分程度の狭い時間窓がある。これは、放射性医薬品の使用の結果である。局所注射は、ＣＬＩを実施するための時間窓を早められる及び放射性医薬品の投与量を減らせるという直接的な利点を有する。外科医は、例えば、手術を行う前に撮像を実施するか、又は手術を実施し次いで撮像を行うかを選んでよい。前者が、例えば、詳細を確認するのに有用だろう一方で、後者は、例えば、手術の成功をチェックするのに有用だろう。
【００９７】
照射画像及びチェレンコフ画像をそれぞれ撮像するために、２台の別々のカメラ（Ｃ１及びＣ２）が使用される。２台のカメラの使用は、画像ごとに別々にスペクトル応答及びダイナミックレンジが選択されることを可能にする。第２のカメラ（Ｃ２）は、冷却型のｅｍＣＣＤカメラなどの超高感度カメラであり、極低温冷却型のＣＣＤカメラであってよい。第１のカメラ（Ｃ１）としては、１台以上のモノクロカメラ又はカラーカメラが使用されてよい。一連の赤色照明、緑色照明、及び青色照明を速やかに（任意の順番で）当てて、次いで画像を構成することによって、フルカラーの撮像を提供することができる。照明が当てられる速度は、ビデオ画像に所望されるフレームレートによって決定される。
【００９８】
代替的な実施形態では、ＣＬＩカメラの感度を活かすために、非常に低いレベルの照明と、１台のカメラとが使用されてよい。カラー画像が必要とされる場合は、この照明は、赤色、緑色、及び青色に点滅されてよい。
【００９９】
ＣＬＩカメラは、弱い光を収集するために、光コレクタ及び／又はレンズを有していてよい。光コレクタ及び／又はレンズは、カメラに作り付けであってよい。レンズは、フレネルレンズであってよい。光コレクタは、成形ミラーであってよい。ミラーは、放物面状であってよい。
【０１００】
光コレクタは、ベータ放射及びガンマ放射に対して低いシンチレーションを有する材料で作成されてよい。シンチレーションが望ましくないのは、その結果、信号に干渉する光が放射されるからである。
【０１０１】
低いＦ数を有する大口径のレンズが好ましい。この構成は、より多くの光が収集可能であることを意味する。通例、これは、歪みをもたらすゆえに望ましくないとされる。しかしながら、驚くべきことに、空間解像度が比較的低いのが一般的であるＣＬＩにとっては十分な空間解像度が維持され、したがって、光入力の向上が空間解像度の損失に勝っていることがわかった。
【０１０２】
対象から反射された光は、赤色光を第１のカメラへ向かわせるとともに非赤色光を第２のカメラへ向かわせるダイクロイックプリズムなどのビームスプリッタ（ＢＳ）に通される。第２のカメラは、残留赤色光を遮断するために、バンドパスフィルタ（ＢＰ）も備えている。バンドパスフィルタの必要性は、ビームスプリッタの性能に依存する。赤色及び青色の役割は、例えば、外科医が組織を更に深く見ることを可能にするために、逆転されてよい。
【０１０３】
Ｃ２は、また、ｘ線又はベータ粒子からの干渉を遮断するために、放射線シールド（例
えば鉛製のシールド）（ＲＳ）にも囲われる。Ｃ２内におけるカメラチップの面は、ｘ線又はベータ粒子に曝される断面積を最小限に抑えるために、入射光に平行に配されてもよい。
【０１０４】
必要に応じて強度窓を較正するために及び画像の整合を施すために、２枚の画像（Ｉ１及びＩ２）に対して画像処理（Ｐ）が施される。チェレンコフ画像を更に区切るために、スペクトル情報及び空間的情報の両方を含む追加の画像処理がＩ２に対して実施されてよい。例えば、チェレンコフ画像が、Ｉ２内における限られた視野（例えば手術部位）からのみ来るように指定することができる。別の一例では、或る画素内の信号が、予期されるチェレンコフスペクトルに合致する。最終画像（Ｉ）は、較正済みのチェレンコフ画像（Ｉ２）を照射画像（Ｉ１）に重畳させることによって生成される。
【０１０５】
本発明の別の一実施形態では、光のストロボパルスとストロボパルスとの間の合間にＣＬＩを実施することができる。この例示的な一実施形態では、対象は、自動ストロボ照明によって照射される。この実施形態では、照明は、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）を使用したゲート開閉式シャッタを伴う白色光照明である。本発明の範囲内において、その他のシャッタ開閉方法が考えられる。一部の実施形態では、ストロボ照明又はスペクトル的に分離された照明は、光学シュラウド内に提供されてよい。一部の実施形態では、ストロボ照明又はスペクトル的に分離された照明は、室内に提供されてよい。
【０１０６】
この実施形態は、上述された実施形態と同様な装置セットアップを使用する。この例示的な一実施形態では、第２の画像の取得では、図４に示されるように、ストロボ照明システムからの信号が遮断される。遮断状態での取得は、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）を使用して実施される。ストロボ照明が使用されるこの例では、トリガ（ＴＲ）がＤＭＤを光源につなぐ。トリガによって光源をＤＭＤにつなぐことによって、チェレンコフ画像又は構造画像の別々の撮像のために２台のカメラのうちの１台へ光が向かわされることが可能になる。
【０１０７】
図５は、ストロボパルス及び間隔の、例示的な流れを示している。例示的な一実施形態では、ストロボ照明は、＞１００Ｈｚであってよく、パルス持続時間（ＰＤ）は、例示的な一実施形態では、１０〜１０００マイクロ秒であってよい。形態画像（すなわち照射画像）の取得は、ストロボパルス持続時間中に実施される。この例示的な一実施形態では、ストロボパルスと第２の画像の取得との間における時間オフセット又はゲート開閉オフセット（ＧＯ）は、誘発された組織自己蛍光の減衰を可能にするのに及びカメラのＣＣＤ上の電荷が消去されることを可能にするのに十分な長さである。例示的な一実施形態では、もし、パルス持続時間（ＰＤ）が１０００マイクロ秒であるならば、パルス間隔（ＰＩ）は９０００マイクロ秒であり、したがって、ゲート開閉オフセット（ＧＯ）は２０００マイクロ秒であってよく、第２の（チェレンコフ）画像の取得時間は７０００マイクロ秒である。別の例示的な一実施形態では、もし、パルス持続時間（ＰＤ）が１０マイクロ秒であるならば、パルス間隔（ＰＩ）は９９９０マイクロ秒であり、したがって、ゲート開閉オフセット（ＧＯ）は１９９０マイクロ秒であってよく、第２の（チェレンコフ）画像の取得時間は８０００マイクロ秒である。
【０１０８】
本発明の別の一実施形態では、カメラシステムは、図４に示されるように、内視鏡、すなわち「チップインティップ（chip-in-tip）」用途に用いられてもよい。この実施形態
では、Ｃ１は、光ファイバ（ＦＯ）内に取り付けられる。Ｃ１は、内視鏡の末端近くに配され、光は、Ｃ２によって読み出されるために、基端に伝送される。ビームスプリッタは、内視鏡の末端に配されてよい。
【０１０９】
図６は、以下で論じられる実験に使用される、本発明にしたがった、代表的な光学的光
シールド及びカメラセットアップの概略図を示している。この例では、金属製の取り付け板ｂ上にある撮像されるサンプル（不図示）の真上に、ｉＸｏｎカメラが位置決めされている。カメラ及び金属製の取り付け板ｂの下には、Ｆ／１．８のレンズｃが位置付けられている。金属製の取り付け板ｂと、撮像されるサンプルとの間には、プラスチック（ＰＶＣ）チューブｄが伸びている。プラスチックチューブｄは、低反射性のフロック内張りｅで内張りされている。サンプルは、発泡スチロールｇに取り囲まれ、該発泡スチロールは、ネオプレンゴムスポンジ内張りｇで覆われ、該内張りは、更に、延伸ゴム材料ｈで覆われている。
【０１１０】
一部の実施形態では、光システムを較正するために、超微弱光のための人体模型すなわちテスト用複製品が使用されてよい。人体模型は、積み重ねられたすなわち幾層もの減光フィルタを伴う発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用してよい。必要に応じて、ＬＥＤは、ＬＥＤの出力を更に且つ可制御式に低減させるために、変調された波長によって駆動されてよい。このような人体模型は、加えて又は或いは光システムのメインテナンス及び／又は品質制御にも有用であってよい。
【０１１１】
当業者ならば、具体的に説明された実施形態に対し、本発明から逸脱することなく様々な変更が可能であることがわかる。以下の例は、本発明の特定の態様を支持するために使用される。
【０１１２】
＜実施例＞
Ｆ１８  ＦＤＧから放出されたチェレンコフ放射の生体外（in vitro）測定が、ｉＸｏｎ  Ｕｌｔｒａ  ８９７  ｅｍＣＣＤカメラを使用して行われた。
【０１１３】
カメラは、部屋の反対側にあるラップトップコンピュータで操作しながら鉛製の容器の内側で実験が行われえるようにセットアップされた。カメラは、以下のセットアップを有していた。
・５０ｍｍのＦ／１．８レンズ
・ＣＣＤ温度：摂氏−８０度
・１ＭＨｚゲイン３プリアンプ
・０．５μｓの垂直シフト速度
・３００×のＥＭゲイン
・視野は４７×４７ｍｍ
【０１１４】
Ｆ１８が希釈され、Perspex（商標）（ＰＭＭＡ）ブロック内の６つの０．２ｍＬ実験
用ウェルに分配された。非放射性物質を伴う３つの制御用ウェルも用意された。図７は、実験用ウェルのレイアウトを示している。
【０１１５】
アクティブ（放射性）ウェル内における液体体積及び初期放射能濃度が、以下の表に示されている。
【表１】
2015531061.tif 000003
【０１１６】
１つの制御用ウェルと、放射能が２μＣｉである１つのアクティブウェルとが、厚さ６
ｍｍのＢＫ７ガラスで覆われた。１つの制御用ウェルと、放射能が２μＣｉである１つのアクティブウェルとが、厚さ６ｍｍのＢＫ７ガラス及び黒いマスキングテープで覆われた。ＢＫ７ガラスは嵌め込まれるので、これらのウェルの場合は、その他のウェルよりも６ｍｍ下がったところがカメラで撮像された。黒いマスキングテープは、ガラスを見えるままにした状態で、ウェルとガラスとの間に貼られた。
【０１１７】
サンプルブロックが用意され、遮蔽されたカメラの下に配された。カメラは、次いで、適所まで下げられ、遮光容器を与えるためにドレープを被せられた。以下の設定を伴う画像が取得された。
１  積分時間１秒、１６×１６解像度（３２×３２ビニング）
２  積分時間３秒、１６×１６解像度（３２×３２ビニング）
３  積分時間５秒、３２×３２解像度（１６×１６ビニング）
【０１１８】
同じ設定を伴う更なる画像が、実験全体を通じて一定の間隔で、部屋の明かりを点けた状態及び消した状態で撮影された。
【０１１９】
実験後、各画像はエクスポートされ、次いで、次式を使用して、カウント数を単位とする未加工データが、光電子数（すなわち検出光子数）を単位とする信号に変換された。
【数１】
2015531061.tif 000004
バイアスオフセット＝２００カウント
変換係数＝４．２７電子／カウント
ＥＭゲイン＝３００
【０１２０】
［結果］
図８ａは、実験に入っておおよそ１５分後から、明かりを点けた状態及び明かりを消した状態で撮影された一連の画像を示している。ウェルの位置は、図の左上の画像において、図６と同じ方式で丸で囲ってある。５秒間で、高い解像度３２×３２が得られることがわかる。チェレンコフ発光に加えて、高エネルギ線からの干渉も、使用されているスケールを超える信号レベルを有するランダムな白色画素として見えている。
【０１２１】
図８ｂは、実験に入っておおよそ１８０分後から撮影された一連の画像を示している。たとえ信号レベルが低くても、部屋の明かりに起因する差は識別されず、放射能が高めのウェルはなお容易に見えており、放射能が最も低いウェルでもなお識別可能である。
【０１２２】
図９は、対応する制御信号を差し引くことによって背景を補正した後における、各アクティブサンプルウェルについての信号光子速度を示している。グラフ上の各点は、サンプルの画像を表している。測定された減衰定数は、半減期１０８分に対応している。
【０１２３】
３つの制御用サンプルは、全て、信号を示さなかった。開かれたウェルからの信号は、それらの初期放射能に比例していた。信号は、Ｆ１８  ＦＤＧの半減期（１１０分）に一致する半減期の指数関数的減衰を示した。したがって、Ｆ１８  ＦＤＧの放射能に起因するチェレンコフ放射が測定されたと結論付けられた。
【０１２４】
ガラスで覆われてはいるがマスキングされていないアクティブウェルは、開かれたアクティブウェルと同様な信号を生成した。マスキングされたウェルは、眼に見える信号は示さず、マスキングされていないウェルから得られた信号の１０％であると定量化された。
したがって、光学ＢＫ７ガラスにおけるシンチレーションは、重要でなかったと結論付けられた。
【０１２５】
ガンマ線から、大きな干渉があった。しかしながら、原則として、ガンマ線及び直接的な粒子衝突からセンサが遮蔽されていれば、より高い解像度が可能であることが示された。更に、４００μｍの低さの空間解像度で、１６０ｎＣｉ（０．８ｎＣｉ／μＬ）の低さの放射能を検出することが可能であった。
【図１】
2015531061.tif 000005
【図２】
2015531061.tif 000006
【図３】
2015531061.tif 000007
【図４】
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【図５】
2015531061.tif 000009
【図６】
2015531061.tif 000010
【図７】
2015531061.tif 000011
【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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【国際調査報告】
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