(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体物質（１０）の異常を検出するように構成された電気インピーダンス断層撮影装置であって、
複数の周波数で電気信号を発生するための電気信号発生手段（１２）と、
前記電気信号を前記身体物質に施し、かつ前記身体物質の電気インピーダンス特性を検出するための電極配列と、
前記身体物質における異常の有無を決定するために、前記検出された電気インピーダンス特性と身体物質の既知の成分に対応する電気インピーダンス特性のデータベースと比較するように構成されているデータ処理手段（１６、１８、２０）と、
前記電気信号の周波数は、１ＭＨＺより大きく、好ましくは２ＭＨＺ以上であり、さらに好ましくは３ＭＨＺ以上であり、最も好ましいのは、４ＭＨＺ以上であり、
データ処理手段（１６、１８、２０）は、前記検出された電気インピーダンス特性を、組織のインピーダンスのフラクタルモデルを使用して異常の有無との相関を関連付けることを特徴とし、
該フラクタルモデルは、第１の細胞の等価回路（Zｃell）構造レベルは、第１、第２、第３のＺcellからなり、前記第１と第２のＺcellは、直列に接続され、第１と第２のＺcellは第３のＺcellとは並列に接続されており、
前記Ｚcell構造レベルの各Ｚcellは単一の細胞の等価回路で構成されており、該等価回路は、
（i）第１の細胞膜のインピーダンス回路（１０１）は、細胞膜のキャパシタンス（１０２）は、直列に膜抵抗（１０３）に接続され、細胞膜キャパシタンスと膜抵抗とは交差膜抵抗（１０４）と並列に接続されており、
（ii）第２の細胞内インピーダンス回路（１１１）は、細胞内キャパシタンス（１１２）が直列に細胞内抵抗（１１３）に接続され、細胞内キャパシタンスと細胞内抵抗は細胞内交差抵抗（１１４）と並列に接続され、
（iii）第３の細胞外インピーダンス回路（１２１）は、細胞外キャパシタンス（１２２）は直列に細胞外抵抗（１２３）と接続され、細胞外キャパシタンスと細胞外抵抗とは並列に細胞外交差抵抗（１２４）と接続され、
前記第１の細胞膜インピーダンス回路（１０１）と、前記第２の細胞内インピーダンス回路（１１１）が、第３の細胞外インピーダンス回路（１２４）と並列に接続されている
ことを特徴とする電気インピーダンス断層撮影装置。
【請求項２】
検知する前記電気インピーダンス特性が、Ｚi（単個細胞の細胞内インピーダンス）、Ｚicom（細胞間における細胞内インピーダンスの積分値）、Ｚx（単個細胞の細胞外インピーダンス）、Ｚxcom（細胞間の細胞外インピーダンスの積分値）、Ｚm（単個細胞の細胞膜インピーダンス）、Ｚm（単個細胞の細胞膜インピーダンス）、Ｚmcom（細胞間の膜インピーダンスの積分値）、Ｃm（単個細胞の細胞膜キャパシタンス）、Ｃmcom（細胞間の膜キャパシタンスの積分値）、から選択される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記データ処理手段において相関を関連付けるために検出される電気インピーダンス特性は、Ｚicom、Ｚicomに対するＺxcomの比、Ｚxcom、Ｚmcom、Ｃmcom、Ｚxcom／Ｚmcom、Ｚxcom／Ｚmcom、及びＺmcom．Ｚicomからなる群より選択される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記データ処理手段が、細胞核の異常と、細胞内インピーダンスＺicomの変化、及び又は大きな変動と相関付けるようにしている請求項３に記載の装置
【請求項５】
前記データ処理手段が、異常な細胞核対細胞質の比をＺicom
、Ｚxcom対Ｚicomの比に相関付けるようにしている請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記データ処理手段が、異常な細胞内の凝集を異常なＺxcomに相関付けるようにしている請求項３〜５のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記データ処理手段が、異常な細胞膜の形態を、Ｚmcom、Ｃmcom、Ｚxcom／Ｚmcom、Ｚxcom／Ｃmcom、及びＺmcom．Ｚicomの異常と相関付けるようにしている請求項３〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記データ処理手段が、
i）  Ｚicom
ii）  Ｚxcom
iii）  Ｚmcom、Ｃmcom
iv）  Ｚxcom対Ｚicom；Ｚxcom／Ｚmcom；Ｚxcom／Ｃmcom
からなる群から選択されて検出される電気インピーダンス特性と、非浸潤性、初期浸潤性あるいは浸潤性の病期にあるガンとを相関付けるようにしている請求項３〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記相関付けを実行するために、分散周波数に関係のある情報が用いられる請求項３〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記データ処理手段が、身体物質からの検出される電気インピーダンス特性を、他の身体物質の電気インピーダンス特性に参照するようにしている請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
乳がんを検知するように使用されるときに、電気インピーダンス特性が乳房組織のインピーダンスであり、乳房の脂肪組織から電気インピーダンス特性を検出して参照するようにしている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記データベースが、異なったしかも既知の年齢の被験者から得られた身体からのインピーダンス特性から構成されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記データベースが複数の被験者から得られた身体物質の温度から構成されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記データベースが複数の被験者から得られた身体物質の方位からなる請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
ガンの検出に使用される請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
乳がんの検出に使用される請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第３病期、第２病期、及び第１病期のガンからなる群の少なくとも１つを検出するように適合された請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも前記電極配列が、女性のブラジャーの中に配置されている請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
身体物質（１０）の異常を検出するための電気的な断層撮影方法であって、
複数の周波数の電気信号を発生するステップと、
前記身体物質における異常の有無を決定するために、前記電極配列を使って前記身体物質に加えられた電気信号に基づき検出された身体物質の電気インピーダンス特性と身体物質の既知の成分に対応する電気インピーダンス特性のデータベースと比較するように構成されているデータ処理手段（１６、１８、２０）を使うステップとからなり、
前記電気信号の周波数は、１ＭＨＺより大きく、好ましくは２ＭＨＺ以上であり、さらに好ましくは３ＭＨＺ以上であり、最も好ましいのは、４ＭＨＺ以上であり、
データ処理手段（１６、１８、２０）は、前記検出された電気インピーダンス特性を、組織のインピーダンスのフラクタルモデルを使用して異常の有無との相関を関連付けることを特徴とし、
該フラクタルモデルは、第１の細胞の等価回路（Zｃell）構造レベルは、第１、第２、第３のＺcellからなり、前記第１と第２のＺｃｅｌｌは、直列に接続され、第１と第２のＺcellは第３のＺcellとは並列に接続されており、
前記Ｚcell構造レベルの各Ｚcellは単一の細胞の等価回路で構成されており、該等価回路は、
（i）第１の細胞膜のインピーダンス回路（１０１）は、細胞膜のキャパシタンス（１０２）は直列に膜抵抗（１０３）に接続され、細胞膜キャパシタンスと膜抵抗は交差膜抵抗（１０４）と並列に接続されており、
（ii）第２の細胞内インピーダンス回路（１１１）は、細胞内キャパシタンス（１１２）が直列に細胞内抵抗（１１３）に接続され、細胞内キャパシタンスと細胞内抵抗は細胞内交差抵抗（１１４）と並列に接続され、
（iii）第３の細胞外インピーダンス回路（１２１）は、細胞外キャパシタンス（１２２）は直列に細胞外抵抗（１２３）と接続され、細胞外キャパシタンスと細胞外抵抗とは並列に細胞外交差抵抗（１２４）と接続され、
前記第１の細胞膜インピーダンス回路（１０１）と、前記第２の細胞内インピーダンス回路（１１１）が、第３の細胞外インピーダンス回路（１２４）と並列に接続されている
ことを特徴とする電気的断層撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、身体物質の異常を検知するための装置および方法に関するものであり、より詳しくは乳ガンの検知に関するものであるが、決してそれに限られるものではない。
【０００２】
乳ガンは西洋諸国における死亡率の主な原因の１つである。イギリスでは、１２人中１人の女性が、その生涯の間にこの疾患にかかる。
【０００３】
従来、乳ガンのための判別検査にはＸ線乳房撮影法が用いられていた。それによって得られたＸ線画像は、肉眼で解析されて、何らかの異常があるかどうかの判断が行われる。万一、潜在的な異常が突き止められると、外科的処置によるさらに別の解析、典型的には組織生検がふつう必要になる。乳房の病巣を探し出すための非侵襲的な別の方法が大いに望まれているであろうことは明らかである。Ｘ線乳房撮影法に関する他の短所は、電離放射線が用いられていることであり、また、そのＸ線画像から病巣を識別するためには実質的に対照的な物質からなるバックグラウンドが必要であることである。結果として、放射線密度の低い腫瘍と、若い女性の腫瘍とを識別するＸ線乳房撮影法の性能が制限される。さらに別のそして大いに重要な短所は、検知がＸ線乳房撮影法で可能になるには腫瘍が比較的大きい（たとえば少なくとも５ミリメートル）ものでなければならない、ということである。
【０００４】
電気インピーダンス断層撮影法（ＥＩＴ）は既知の技術であり、これによって、典型的には対象を取り囲む一列の電極を用いて、その対象を通る２次元画像すなわち「スライス画像」がもたらされる。これらの画像は、選ばれた電極を介して電流をその対象に流すとともに、その列における他の電極で生じた電位を検知することで、得られる。測定された電位は、その対象の電気インピーダンスに左右されるので、これらのデータから、後方投影法を行って、その対象の電気インピーダンスの画像を構成する。このような測定を複数回行うことで、２次元画像および３次元画像の両方を組み立てることができる。
【０００５】
ディジクストラ（Dijkstra）ら（エー.エム. ディジクストラ(A.M.Dijkstra)、ビー.エイチ.ブラウン(B.H.Brown)、エー.ディー.リースラード(A.D.Leathlard)、エヌ.ディー.ハリス(N.D.Harris)、ディー.シー.バーバー(D.C.Barber)およびディー.エル.エドブルーク(D.L.Edbrook)の「医用工学および臨床検査学誌」(Journal of Medical Engineering & Technology)第１７巻（１９９３年）第８９〜９８ページ）によって、ＥＩＴの臨床的適用の大要がもたらされている。それらの画像は、静止したものあるいは動くものである。すなわち、対象のインピーダンスの変化を時間範囲にわたって表すものであり、１例は呼吸の間における胸郭の画像である。ディジクストラ（Dijkstra）らによれば、ＥＩＴによって身体機能の画像が得られるが、高画質の解剖画像は得られない、ということに留意すべきである。ディジクストラ（Dijkstra）らにおける他の場合には、静止画像を作り出すのは技術的に困難であるということと、静止ＥＩＴ画像に関する臨床的体験はまったくないということとが論評されている。従って、ディジクストラ（Dijkstra）らによる教示は、身体機能の動態画像を作ることに向けられており、また、静止ＥＩＴによってガンなどの特定の異常を解析することから離れることに向けられている。
【０００６】
この発明は、乳ガンの検知および画像形成が主要な例であるがこれに限定されない、身体物質の異常の非侵襲的な検知および画像形成を可能にする改善されたＥＩＴ技術に関するものである。
【０００７】
この発明の第１の側面によれば、身体物質の異常を検知するように適合された電気インピーダンス断層撮影装置であって、
複数の周波数で電気信号を発生するための電気信号発生手段、
その電気信号を身体物質に施しかつその身体物質の電気インピーダンス特性を検知するための電極配列、および
検知した電気インピーダンス特性とその身体物質の異常の存在あるいは不存在とを相互に関連させるためのデータ処理手段
を備えてなり、
１メガヘルツよりも大きい周波数、好ましくは２メガヘルツよりも大きく、いっそう好ましくは３メガヘルツよりも大きく、もっとも好ましくは４メガヘルツよりも大きい、たとえば５メガヘルツの周波数の電気信号がその身体物質に施される電気インピーダンス断層撮影装置が提供される。
【０００８】
施されたこのように高い周波数では、正常な組織と異常な組織との間の相違がいっそうよく判断され、ＥＩＴにより異常の検知をすることができる。
【０００９】
この装置は、乳ガンであるかもしれないガンを検知するために適合させることができる。Ｘ線乳房撮影法と異なり、電離放射線は用いられず、従って、この技術は、若い女性および／または放射線密度の低い腫瘍に首尾よく適用することができる。さらにまた、ガンの部位をいっそう正確に判定することにおそらくなるであろう３次元画像をもたらすことができる。
【００１０】
この装置は、第３病期ガンおよび／または第２病期ガンおよび／または第１病期ガンを検知するために適合させることができる。これらの病期は以下の表１および表２に定義されている。
【００１１】
データ処理手段は、検知した電気インピーダンス特性と身体物質の異常の存在あるいは不存在とを、組織インピーダンスのフラクタルモデルを用いて相互に関連させることができる。
【００１２】
この相互関連を行うために、分散周波数に関連した情報を用いることができる。
【００１３】
この相互関連を行うために、細胞外インピーダンスと細胞内インピーダンスとの比を用いることができる。この相互関連を行うために、細胞外インピーダンスと「細胞膜」インピーダンスとの比を用いることができる。
【００１４】
データ処理手段は、検知した身体物質の電気インピーダンス特性を、検知した他の身体物質の電気インピーダンス特性に対照させることができる。乳ガン検知の場合には、そのインピーダンス特性は、乳房における脂肪組織あるいは管／基質組織の検知した電気インピーダンス特性に対照させることができる。
【００１５】
データ処理手段は、検知した電気インピーダンス特性を既知の組成の身体物質に対応するインピーダンス特性のデータベースと比較するように適合させることができる。このデータベースは、相異なりかつ既知の年齢、身長、体重あるいは人種、あるいは標準化された体格の被験者から得られた身体物質のインピーダンス特性を備えていてもよい。
【００１６】
少なくともその電極配列は女性のブラジャーの中に配置することができる。それによって、Ｘ線乳房撮影法に関連した身体上の不快感を与えることなく判別検査することができる。
【００１７】
この発明の第２の側面によれば、身体物質における異常を検知するための電気インピーダンス断層撮影法であって、
複数の周波数で電気信号を発生させるステップ、
この電気信号を身体物質に施すステップ、
その身体物質の電気インピーダンス特性を検知するステップ、および
検知したインピーダンス特性とその身体物質の異常の存在あるいは不存在とを相互に関連させるステップ
を備えてなり、
１メガヘルツよりも大きい周波数、好ましくは２メガヘルツよりも大きく、いっそう好ましくは３メガヘルツよりも大きく、もっとも好ましくは４メガヘルツよりも大きい周波数の電気信号がその身体物質に施される電気インピーダンス断層撮影法が提供される。
【００１８】
その異常は、ガンであってもよく、乳ガンであってもよい。
【００１９】
第３病期ガンおよび／または第２病期ガンおよび／または第１病期ガンを検知することができる。
【００２０】
検知したインピーダンス特性と身体物質の異常の存在あるいは不存在との相互関連には、組織インピーダンスのフラクタルモデルを用いることができる。
【００２１】
この相互関連を行うために、分散周波数に関連した情報を用いることができる。
【００２２】
この相互関連を行うために、細胞内インピーダンスと細胞外インピーダンスとの比を用いることができる。この相互関連を行うために、細胞外インピーダンス対細胞内インピーダンスに加えて、他の比を用いることができる。これらにはたとえば、細胞キャパシタンスによって分けられた細胞内インピーダンスが含まれていてもよく、その細胞内インピーダンスによって、組織の異常を表示する重要な指標がもたらされてもよい。用いられてもよい他の比は表３〜表５（以下の）に与えられている。
【００２３】
身体物質のインピーダンス特性の検知は、管理された体温で行うことができる。身体物質の検知した電気インピーダンス特性は、他の身体物質の検知した電気インピーダンス特性に対照させることができる。乳ガン検知の場合には、そのインピーダンス特性は、乳房内における他の組織の検知した電気インピーダンス特性、たとえば基質の標準化された応答に対照させることができる。
【００２４】
検知した電気インピーダンス特性は、既知の組成の身体物質に対応するインピーダンス特性のデータベースと比較することができる。このデータベースは、相異なりかつ既知の年齢の被験者から得られた身体物質のインピーダンス特性を備えていてもよい。データベースの読みが得られた体温と、身体物質の後切除年齢とは、どのような比較にも用いることができる。
【００２５】
【表１】
0004388231.tif 000002
【００２６】
【表２】
0004388231.tif 000003
【００２７】
この発明に係る方法および装置は、添付図面を参照してここに説明される。
【００２８】
図１には、身体物質１０の異常を検知するように適合されたＥＩＴ装置であって、複数の周波数で電気信号を発生するための電気信号発生手段１２と、その電気信号を身体物質１０に施しかつその身体物質１０のインピーダンス特性を電気的に検知するための電極配列１４と、検知した電気インピーダンス特性とその身体物質１０の異常の存在あるいは不存在とを相互に関連させるためのデータ処理手段１６，１８，２０とを備えてなり、１メガヘルツよりも大きい周波数、好ましくは２メガヘルツよりも大きく、いっそう好ましくは３メガヘルツよりも大きく、もっとも好ましくは４メガヘルツよりも大きい、たとえば５メガヘルツの周波数の電気信号がその身体物質に施されるＥＩＴ装置が示されている。
【００２９】
施されたこのように高い周波数では、正常な組織と異常な組織との間の相違がいっそうよく判断され、ＥＩＴにより異常の検知をすることができる。施された周波数の範囲が必ずしもこのような高い周波数範囲に限定されることはない、ということに留意すべきである。実際に、いっそう広い帯域幅（代表的な例では１キロヘルツ〜５メガヘルツの範囲にある周波数）を利用することが好ましい。典型的には、所望の帯域幅にわたるいくつかのスポット周波数が連続した方法で身体物質に施される。しかしながら、時間対周波数法の使用もまたこの発明の範囲内である、ということに留意すべきである。この場合、適切な時間依存型波形がその電極配列に施され、そして、その応答が時間の関数として監視される。この時間依存型波形には複数の周波数で電気信号が備わっているとみなすことができる。次いで、その（時間領域）応答は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のような適切な方法によって、周波数領域に変換される。
【００３０】
この非制限的な例では、電気信号発生手段１２には、充分にプログラムすることのできる直接デジタル統合（ＤＤＳ）型の５０メガヘルツマイクロチップの電圧出力を変換するための高インピーダンス電流源が備わっている。５メガヘルツの人為的な上限は出力周波数の上に置かれるので、その波形は１０のステップにおけるＤＤＳ型チップによって統合される。所望であれば、より高い周波数を作ることができ、原理上は、２５メガヘルツの「方形」波を作ることができる。電流は電極配列１４の中へ投入されるが、この電極配列１４は、断層撮影法の分野では公知の種類のものであり、電圧検知電極と組み合わされた一組の電流投入電極を備えている。３２個の２次元電極配列（１６個の電流投入電極と１６個の電圧検知電極とからなる）と４個の１次元電極配列が用いられた。この３２個の電極システムによれば、その電極システムが同一次元のものであるときに、優れた空間解像度がもたらされる。電極で現れた電圧の検知は、ＥＩＴアナログ式ハードウェア処理システム１６を用いて行われる。次いで、データは、アナログ−デジタル変換器１８によってデジタル化され、そして、商業的に入手することのできる製品に基づいたソフトウェアシステムによって記憶することができかつ処理することができるコンピューター２０へ転送される。このソフトウェアシステムによれば、電極から生データがまず集められ、その後、信号処理技術がこのソフトウェアシステムに施されて、電極−組織接触問題によって引き起こされたような人工産物、ＥＩＭシステム騒音およびシステム補正が取り除かれる。次に、フィルターで濾過された後方投射画像形成方法（シェフィールド大学（University of Sheffield）のデイビッド バーカー 教授(Prof. David Barker)による）が用いられて画像が再現される。その後、画像解析が行われて、その再現された画像からデータが引き出され、次に、そのデータが、正常組織および異常組織についてのデータを含んでいるデータベースにおけるそれと互いに関連付けられる。ここで、正常組織および異常組織は、体重、年齢および体脂肪含有率、および投射されたデータの部分からその組織のありそうな本質を確かめるために決定されたさまざまな組織の種類についての相互関連の程度を含んでいる被験者のパラメータについて標準化されてきた。そのソフトウェアは、そのデータを回収することができ、そのデータをインピーダンス測定用に変換し、また、そのデータを再構成しておかしな画像を作り出す。
【００３１】
この発明の装置および方法は、潰瘍や血栓症のような多くの異常を検知するために用いることができるが、主要な例はガンの検知の中にある。先に考察したように、特に重要な例は、乳ガンの検知であり、より詳しくは初期乳ガンの検知である。
【００３２】
図２によれば、ヒトの乳房の断面が示されている。全体を符号２２で示す腺組織は、乳首２４および乳輪の下に主に位置している。この腺組織は、乳房の線維脂肪組織の中へ深く貫通している神経末梢導管２６の系からなる。それぞれの導管は、柱状上皮あるいは立方上皮によって裏張りされており、楕円形核細胞を有する上皮細胞の連続的表面層と、はっきりした細胞質を有する筋肉上皮細胞の不連続層とを備えてなる。導管２６は、小導管２８に枝分かれして、その端部が葉３０の中へ入る。加えて、乳房の下四半部および上四半部には、脂肪と筋肉からなりその下に腺組織がまったくない部位がある。しかしながら、これらの部位にはどのような疾患もめったに発生しない。実際、腺組織のガンが乳ガンのもっとも普通の形態であり、すべての事例の８４％が浸潤性管ガンであり、１０％が浸潤性小葉ガンである。
【００３３】
この発明の１つの重要な側面は、ＥＩＴ測定値を解釈するために用いられる組織インピーダンスの２層フラクタルモデルすなわち滝状モデルである。図３(ａ)には、単個細胞のＲＲＣ滝状等価回路が示されており、これには、細胞内キャパシタンスＣｉ（１１２）、細胞内抵抗Ｓｉ（１１３）および細胞内交差抵抗Ｒｉ（１１４）を備えてなる細胞内インピーダンスＺｉ（１１１）と、細胞外流体キャパシタンスＣｘ（１２２）、細胞外抵抗Ｓｘ（１２３）および細胞外交差抵抗Ｒｘ（１２４）を備えてなる細胞外インピーダンスＺｘ（１２１）と、細胞膜キャパシタンスＣｍ（１０２）、膜抵抗Ｓｍ（１０３）および交差膜抵抗Ｒｍ（１０４）を備えてなるＲＲＣ膜モデルＺｍ（１０１）とが備わっている。図３(ａ)に示すように、この細胞等価回路がブロック「Ｚ細胞」によって表されると、図３(ｂ)に示された回路によって細胞群を表すことができ、また、この回路の多重滝状レベルがあるかもしれない。この回路では、個々の細胞構成要素であるＺ細胞が滝状配列によって表される。図３(ｂ)に示された組み合わせ細胞の等価回路は、ブロック「Ｚ組み合わせ」によって表される。さらに大きい体積の組織は、図３(ｃ)に示された等価回路によって説明することができ、ここで、ブロック「Ｚ組み合わせ」は、図３(ｂ)に示されたものとは異なる滝状形態に構成される。この過程は、かなり大きい細胞集中のための等価回路を作るために繰り返すことができる。
【００３４】
図３(ａ)および図３(ｂ)のフラクタルモデルは、典型的には単個細胞、基本的な複合細胞／組織ユニット、および複合組織を表す「微小」レベルの規模（約１００マイクロメートルまでの距離への適用）で、乳房組織へ適用することができる。「巨大」レベル（約１００マイクロメートルを超える距離へ適用することができる）では、異なったフラクタルモデル、すなわち図３(ａ)および図４のモデルが、適切であり、また、複合組織、一体の単個型細胞および一体複合型細胞を表すことができる。微小モデルおよび巨大モデルが適用される正確な距離は、組織によってわずかに異なるであろう。また、特定の組織のための正確な切断箇所は当業者によって容易に決定することができる。「微小」規模のフラクタルモデルと「巨大」規模のフラクタルモデルとが相互に作用するところでは、Ｚcomユニットは同一である。従って、「微小」レベルフラクタルモデルのＺcomユニットは、「巨大」レベルフラクタルモデルのＺcomユニットとして用いられる。これは、統合された細胞インピーダンスの「ＩＣＩ」モデルと呼ばれる。従って、組織インピーダンスの全体のモデルは、与えられたどのような規模でもその等価回路が普通の構成にあるいくつかの副ユニットを備えており、かつ、これらの副ユニットのそれぞれがそれ自体、また同じ普通の構成（すなわち、図３および図４の滝状構成）にあるいっそう小さいいくつかの副ユニットを備えているという意味で、フラクタルモデルである。
【００３５】
組織インピーダンスのフラクタルモデルは、細胞／複合組織／器官／系からなる階級制の生理学的構成を考慮に入れている。さらにまた、用いられたフラクタルモデルと使われたＥＩＴシステムの解像度との間には直接的な関係があり、たとえば、きわめて高い解像度では、このＥＩＴ法によれば、比較的小さい細胞群に関係するデータの画素をもたらすことができる。このことは、組織インピーダンスの「微小範囲」モデルとして説明される、図３(ｂ)および図３(ｃ)の等価回路と同等であると見ることができる。あまり正確でない解像度では、断層撮影画像を備えている画素は、管構造および小葉構造がモデル化されるような複合組織の組織インピーダンスの「巨大範囲」モデルに関連させることができ、また、図４の等価回路に関係付けることができる。さらにまた、フラクタルモデルは、この発明によって使用された高周波数（すなわち広い帯域幅）で適用することができる。このフラクタルモデルによれば、管系および小葉系におけるガン進行のすべての病期（０，１，２，３，４）を説明することができる。
【００３６】
ガンにかかった組織からは、正常で健全な組織によって示される電気特性とは異なる電気特性が生じる。図４(ａ)に示される多重細胞構造の等価回路について考察しよう。正常な組織では、中央のＺ組み合わせブロック３２を横切る電位は約０ボルトである。これらの条件の下では、その多重細胞インピーダンスは、図４(ｂ)に示されるように、単一のＺ組み合わせブロックによって表すことができる。その結果、その組織に関する分散（すなわち隅の）周波数の数は一定であると思われ、細胞内インピーダンス対細胞外インピーダンスの比（ＸＩＲ）と、細胞外インピーダンス（キャパシタンス）対細胞膜インピーダンス（キャパシタンス）の比（ＸＭＲ）も一定であると思われる。
【００３７】
これに対して、不健全な組織では、中央のＺ組み合わせブロックを横切る電位がゼロでないことが際立っている。これらの環境の下では、たとえば分散特性のような電気特性は、正常な組織に比べて変わるであろう。とりわけ、不健全な組織では、滝状の（平行な）Ｚ組み合わせブロックどうしの間における偏差によるＸＩＲとＸＭＲとの変化とともに、付加的なばらつきが現れる。そして、これらの付加的なばらつき、ＸＩＲおよびＸＭＲ（重なっているかもしれない）の検知は、不健全な組織の存在を表示するものであり、また、上皮組織の変化（たとえば管／小葉系のような細胞膜基部の分裂の度合い）に関連している。図４(ｃ)には代表的な等価回路が示されているが、組織インピーダンスを図４(ｃ)の破線で示されたような付加的で平行な構成要素で説明することが適切であるということに留意すべきである。表３〜表５には、検知された電気インピーダンス特性と乳ガンの病理との間の相関関係が説明されている。
【００３８】
【表３】
0004388231.tif 000004
【００３９】
【表４】
0004388231.tif 000005
【００４０】
【表５】
0004388231.tif 000006
【００４１】
管内の、すなわち原位置にある乳ガンでは、悪性細胞が、現存する管系の内部で周囲の基部細胞膜を破壊することなく増殖する。１つの例は原位置における小葉ガン（ＬＣＩＳ）である。ＬＣＩＳは、比較的小さくて均一な細胞でその小葉が満たされることに特徴がある。浸潤性小葉ガンは、コラーゲン繊維どうしの間に拡散状に広がる傾向がある。図５によれば、初期の病期の管ガンを検知するための管系の微小範囲モデルが示されており、同様なモデルにより小葉ガンが説明される。図５において、ブロック５０によって、管基部（上皮）壁の細胞膜のためのＲＲＣ回路が表され、ブロック５２によって、細胞核を含んでいる管内（積分）インピーダンスのためのＲＲＣ回路が表され、ブロック５４によって、管外インピーダンスのためのＲＲＣ回路が表されている。ブロック５０には、細胞膜キャパシタンス５６、膜抵抗５８および交差膜抵抗６０が備わっている。ブロック５２には、管内キャパシタンス６２、管内抵抗６４および管内交差抵抗６６が備わっている。ブロック５４には、管外キャパシタンス６８、管外抵抗７０および管外交差抵抗７２が備わっている。
【００４２】
検知した電気インピーダンス特性と身体物質の異常の存在あるいは不存在とを相互に関連させるときに、その身体物質から検知したインピーダンス特性を他の身体物質から検知した電気インピーダンス特性に参照するのが好都合である。この参照処理には、測定した応答から「標準的な」応答を差し引くことによって、差分スペクトルを得る処理が備わっている。乳ガンの検知では、そのインピーダンス特性を乳房の脂肪組織から検知した電気インピーダンス特性に参照するのが有用であるが、このような参照は、代わりに、正常な腺組織に関するものであってもよい。自己参照法を用いることができるが、その場合、高インピーダンスの脂肪面域が画像から被覆され、次いで、残りのデータが１キロヘルツのような選択された周波数に関して標準化される。
【００４３】
異なった取り組みでは、インピーダンス変化のいっそう高次の微分（２次微分のような）が低周波数および高周波数で解析され、それによって、たとえば腫瘍性組織やその周囲の脂肪組織、基質組織についての有用な情報がもたらされる。
【００４４】
測定されたインピーダンス特性は、きわめて多くの因子によって影響を受ける。重要な１つの因子は、測定の行われる箇所の体温である。このことは、前記相互関連ステップに体温依存性を組み入れることによって、すなわち好ましくは、測定の行われる箇所の体温を管理することで、説明することができる。乳房から切除された組織の試料について生体外測定が行われるときに、検知したインピーダンス特性はその組織の方位によって、すなわち、その組織を通る電流がその切除部に対して平行であるかあるいは垂直であるかによって変化する、ということがわかった。付加的な因子は、用いられた新鮮組織処理方法、すなわち、試料間における予想外の偏差の減少が保証された新鮮で血のない組織を処理する方法であった。
【００４５】
乳ガンの検知における重要な別の因子は被験者の年齢である。体の大きさもまた重要である。これらの因子の双方は、体脂肪および水分含有率に結び付けられる。既知の組成の身体物質に対応するインピーダンス特性のデータベース、とりわけ、既知の乳房脂肪含有率の、いっそう実際的には既知の年齢の、相異なる被験者から得られた測定値からなるデータベースを編集することによって、ばらつきを説明することができる。このデータベースは、そのような応答のライブラリーを備えていてもよく、あるいは、張りめぐらされたニューラルネットワークのような人工知能システムを備えていてもよい。
【００４６】
生体外測定は、イギリス、レスター、グロビーロードにあるグレンフィールド総合病院（Glenfield General Hospital , Groby Road , Leicester , UK）との臨床的協力で、いくつかの乳房組織について行われた。正常組織と、第２病期の浸潤性管ガン、第３病期の浸潤性管ガンの組織との間には、統計的に有意な分化が認められた。第１病期すなわち初期のガンと現時点では正常な組織との間の有意な生体外分化を示す可能性については、確かめられなかった。これは、先に説明したように、そのようなガンを従来のように識別することが困難であり、従って、第１例においてそのような試料を充分な数だけ得るのが極めて困難であったためである。この発明によれば、応答型ＥＩＴの空間解像度が第１病期すなわち初期の腫瘍の小さい物理的寸法と同等であれば、これらの初期ガンを検知することができる、と思われる。このことは、Ｘ線乳房撮影法に関した主要な長所を意味する。
【００４７】
生体外検知を行うことは、これが非侵襲性のものであるので、きわめて好ましい。乳ガンを検知しあるいは判別検査するためにこの生体外検知を行う１つの方法は、女性のブラジャーの中に少なくともその電極配列を配置することである。このような配列によれば、被験者の着心地をよくすることができる。さらにまた、ブラジャーの中に複数の電極列を配置することによって、３次元画像を作り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＥＩＴ装置の模式図である。
【図２】  女性乳腺の断面図を示している。
【図３】  微小なレベル等価回路を示しており、（ａ）が単個細胞の等価回路を示し、（ｂ）が１つの細胞群の等価回路を示し、（ｃ）がいくつかの細胞群の等価回路を示している。
【図４】  （ａ）がいくつかの細胞群の等価回路を示し、（ｂ）がいくつかの健全細胞群のための有効等価回路を示し、（ｃ）がいくつかの疾患細胞群のための有効等価回路を示し、（ｄ）が図４（ａ）のいくつかの回路のための等価回路を示している。
【図５】  導管系の巨大範囲モデルを示している。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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