JP2001503645A - 診断装置 - Google Patents

診断装置

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JP2001503645A JP51640297A JP51640297A JP2001503645A JP 2001503645 A JP2001503645 A JP 2001503645A JP 51640297 A JP51640297 A JP 51640297A JP 51640297 A JP51640297 A JP 51640297A JP 2001503645 A JP2001503645 A JP 2001503645A
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Abstract

(57)【要約】 診断装置は電磁波プロービング照射の線源(1)およびプロービング照射線源(1)の出力を検査される生体組織(3)に伝送する為の手段(2)を含む。装置は又組織(3)から反射したプロービング照射およびプロービング照射による組織(3)の励起により誘発された照射を検出する為の手段(4、41)を含む。組織の状態の診断の為の信号を作り出す為の反射されたおよび誘発された照射に応答する処理手段(5−9)および調節手段(15)をコントロールする為フィードバック回路(16、17、18)を含み、プロービング、反射されたおよび/又は誘発された照射の強度に応答するプロービング照射の強度を調節する為の手段(15、16)も又含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】 診断装置 本発明はヒトおよび動物の医学の分野に於ける診断装置および更に外科および 治療処置に用いることの出来る装置に関するものである。 最近の50年間に於いて光学コヘレントおよび非コヘレント電磁照射は生物体 に下記のパラメータ、即ち連続性、間歇性、照射線量、照射(強度および密度) 、持続時間、線量の数、組織構造および組織の機能状態によって異なった影響を 及ぼすことが実証された。照射は組織の特定の機能に影響を及ぼさぬこともある が又、機能を凝結又は除去により刺激又は停止或いは破壊することがある。 1925年に米国の科学者達は紫外線の照射を受けた後の電磁スペクトラムの 赤オレンジ帯に於いて生物組織が蛍光を発するいわゆる“autofluore scence”の現象を発見した。その後のin vivoでのテストにより一 般にexoporphyrinとして知られているヘマトポルフィリンをベース とする製剤も又、病理的に変化した組織に於いて赤オレンジ蛍光を発光すること が実証された。exoporphyrinは従って病理学的なプロセスおよび悪 性、良性の腫瘍の診断および治療に使用することが出来る。 JP−A−57−37763は反射係数の変化に従ってそのパラメータを最適 化するレーザー照射の医療的性質を用いた治療装置を記載している。JA−A− 60−83990は固定された照射パラメータを持つレーザーシステムの医療用 途を記載する。 “In vivo monitoring of photosensiti ser fluorescence during photodynamic therapy”の標題を持つM.R.Stringer,et al.10 4/SPIE Vol.2371による資料および“A new method for clinical detection of cancer by rapidly a nalysing the argon laser induced aut ofluorescence spectra”の標題を持つDong Yan g,et al.104/SPIE Vol.1616(1991)による資料 に於いて、フォトダイナミック治療および診断の臨床およびテクノロジカルな問 題が考察されている。 上記の中の第一の資料は630nm照明を用いる皮膚癌の表膚フォトダイナミ ック治療中の感光剤protoporphyrin lXの発する低レベル蛍光 を監視する為の方法を記載している。光ファイバープローブが光線の領域をサン プリングし、これがオプティカルスペクトラムアナライザによりフィルタリング され記録される。この技法の侵襲性は極めて小さく、光量測定と同時に行うこと が出来る。 第2の資料ではアルゴンレーザーおよびオプティカルマルチチャネルアナライ ザから成る診断システムが記載されている。特殊な処理プログラムを用いること によりスペクトル信号の捕捉および特定インデックスIs/Iの分析がマイクロ コンピュータにより同時にリアルタイムで行われる、ここでIsおよびlはレー ザー照射の安定化中に記録される正常領域および病理療域内の蛍光の強さを示す 。システムは別個の点のスペクトル測定の為のみならず又、疑わしい領域全体の 連続Is/I走査にも用いることが出来る。 本発明の根底となるコンセプトに見られるものは光学照射の生物組織との間の 相互作用が示す新たな物理的な指針とこの指針を実施する治療−診断システムの 開発の為の近代的なアプローチである。 光線と組織の生物学的に機能を持つエレメントとの相互作用のプロセスならび に伝達、反射、拡散および吸収のプロセスに於いては光学照射のプロービングビ ームのパラメータおよび特性の改変による変換が行われる。入射照射の一部は弱 いが記録するには充分な光学的に誘発されたエミッションに変換されることが出 来る。光子のエネルギー又は、光波のエネルギーも又非定常的な音響的および熱 的領域に変換されることが 出来る。このような変換の効率は無視し得る程に小さく又、変換されたエネルギ ーの一部は反射されたエネルギーに比較して著しく小さいが、この際に生じる情 報信号は記録され分析されるには充分である。 外部条件(プロービング照射の波長、温度、変調周波数、パルス幅、パルスエ ネルギー等)、エネルギー消費(光学、音響、熱等)の各チャネルに於ける信号 強度の比率は変化することが可能である。従って上記のチャネルが受信した、記 録された信号は生物体のすべての情報、特性化機能、生物組織に於ける生理学的 病理学的変化を示すことが出来る、何故ならばこれらの変化には構造、機能およ び代謝上の変化が付随するからである。 これらの信号の振幅、周波数および時間特性およびそれらの変動は正常な、お よび病理的に変化した生物組織、特に創傷、傷害、炎症のプロセスの生命機能の 最も重要な情報を包含する。これらの信号を分析すれば、創傷の構造、機能、領 域、組織内の代謝的、機能的に生物化学的な変化並びに選択された治療法および その効率を判定することが可能である。 光学的、音響的および熱的2次照射および領域(信号)を誘発する生物組織の 生物学的な機能を持つエレメントに於ける入射照射非線型変換の現象は我々によ り“Photon−Wave Non−linear Conversion” 又は簡単にPNCプロセスと呼ばれた。 これらのプロセスの表示および分析に基づく診断はPNC−診断と呼ばれた。 光学ビームにより照射された生物体から発せられるPNC信号は確実に物体の 正常又は病理的な状態によって左右される。特に組織に於ける病理学的な変化に はPC−パラメータの変化をもたらす組織の屈折、拡散、伝送係数、等)の光学 特性の変化を伴う。組織から反射される信号(R−信号)と組み合わされ又は別 個の、特定の波長と強度の光学ビームによる生物体の照射から生じたPNC−信 号の誘発された光学照射の 分析特性に於いても上記は当てはまるので細胞組織活性、細胞呼吸、アルブミン 合成、酵素活性、酸素付加、微小循環、可塑的および非可塑的な各プロセスを分 析することが可能である。従ってPNC−診断等は正常又は病理的な状態な組織 、臓器、生物体全体に於けるエネルギー、生物化学、形態機能的な変化のすべて の領域を対象としている。 フィードバック原則に基づく診断と同時にプロービング光線を用いた治療プロ セスを実施し、リハビリーテーションプロセスをコントロールすることが可能で ある。 第1の分野の中で本発明は下記のものから成る診断装置に使用される:− (a)プロービング電磁照射の線源; (b)プロービング線源からテストすべき生物組織への出力の伝達する為の手 段; (c)組織から反射されたプロービング照射、プロービング照射による組織の 励起の結果誘発された照射を検出する為の手段; (d)反射された、および誘発された照射に応答して組織の状態の診断の為の 信号を作り出すプロセス手段;および (e)調節手段をコントロールする為の、プロービング、反射および/又は誘 発された照射の検出された強度に応答するフィードバック回路を含むプロービン グ照射の強度を制御する為の手段。 プロセス手段は反射されたプロービング照射の誘発された照射の比を調節する 為の選択的スペクトルアテニュエータのような手段を含むことが出来る。プロセ ス手段は又、反射された照射および誘発された照射をプロセスする為のモノクロ メータを含むこともできる。 装置は生物組織を外科的又は治療的に処置する為の手段を含むことが望ましい 。 発明の実施例に於いては装置の精度調整装置が備えられ、しかも反射面又はプ ロービング照射が反射されたおよび誘発された照射に応じて標 準化された信号を作り出す為に射出される生物組織の光学特性を模造する表面を 含む。精度調整装置に互換的に取り付けることの出来る多数のメンバが設けられ ることが可能であり、その各々は異なった状態の生物組織の光学特性を模造する 表面を持つ。 追加的に又は上記の代わりにプロービング照射ビームの領域の精度調整の為の ビーム領域精度調整装置並びに予め定められた波長の多数の線源を含むcali brator−reperを設けることが出来る。 第2の分野では発明は生物組織の状態の診断、組織の外科的および/又は治療 的処置および組織が正常と診断されるまで診断の治療を反復することを含む上記 のように定められた装置を用いる方法に使用される。 発明は生産および臨床の両分野に於いて診断装置とその精度調整の為の方法を 提供する。装置は炎症性、栄養失調性および腫瘍学的な病因を持つ多数の疾病の 診断および処置の為のスペクトルの可視部分又は非可視部分からのコヘレント又 は非コヘレント光線の情報収集および医学的な性質を利用することが出来る。装 置は特殊化され、プログラミングされた製品および病理的なプロセスのデータベ ースを含みフィードバック原則を用いリアルタイムで作動する。 発明の装置は蛍光スペクトラムの反射および吸収をリアルタイムで測定するの に使用することが出来る。これにより正常な、炎症性の、栄養失調性の又は腫瘍 性の組織の血液供給、代謝性、細胞増殖並びにフォトダイナミックな治療の進行 に関する情報が得られる。 発明は次に添付の図面を基準として実施例により記載することとする。 図1aから1cは発明による診断装置の3つの実施例を夫々画く概略ブロック 線図である; 図2は図1aから1cに用いられるプロービング光源のブロック線図である; 図3aから3cは発明に使用される代替フィードバック回路を示すブロック線 図である; 図4aから4cは発明に使用することの出来る代替照射伝送装置を示すブロッ ク線図である; 図5は図4aから4cに示された光線伝送装置の端末と組織との間の距離を調 節する為の装置である; 図6は図4aから4cに示された光線伝送装置の為の光学ノズルの概略断面図 である; 図7は発明に使用することの出来る精度調整装置を示す概略図である; 図8aから8cは組織の病理的な領域の限界を定める為の装置の概略斜視図で ある; 図9は装置のモノクロメータの概略断面図である; 図10は代替光学ノズルの概略断面図である; 図11は発明の第4実施例による診断装置の概略断面図である; 図12は発明の第5実施例による診断および治療装置の概略ブロック線図であ る; 図13は発明の第6実施例による診断および治療装置の概略ブロック線図であ る; 図14aから14cは発明の第7実施例による診断装置の概略ブロック線図で ある; 図15aから15fは炎症性、栄養失調性又は腫瘍性の状態の治療中に変化す る光学指数のグラフである; 図15gから15mは腫瘍患者の治療プロセス中の反射される信号(R)およ び誘発される信号(FNC)に対するスペクトル分布を実証している; 図16aは吸収されたエネルギー量に対する創傷の毎日の縮小量を示すグラフ である; 図16bは時間に対比されたパーセント反射係数のグラフである; 図16cは図16aおよび16bの為の測定の行われた位置を示す人 の手をあらわす; 図17aから17bは各種の病理学的なプロセスの患者に於ける光学指数のグ ラフである; 図18aおよび18bは発明の装置を用いた前立腺治療の部分断面図である。 図1aは正常又は健康なおよび病理的又は疾患性の組織の検査の為の装置を示 し、又この例ではレーザーを使用するプロービング線源1を含んでいる。プロー ビング照射伝送装置2は人体又は動物の中又は上の生物学的組織表面3へ線源1 からのプロービング照射を伝送する。有効に励起されることにより組織3は入射 プロービング照射を反射するのみならず誘発された、バランスされていない照射 が発せられる。照射伝送装置4は反射された照射および誘発された照射を選択的 なスペクトルアテニュエータ5に伝送する。アテニュエータ5はこれらの照射の 絶対強度および相対強度を平滑化することが出来る。スペクトルアテニュエータ からの光の出力は拡散的な光学エレメントおよび光学ルーラーを持つモノクロメ ータ6に送られ、次に信号の制御、増幅、数学処理およびプログラミングに用い られる信号処理装置7に送られる。信号処理装置7はソフトウエア9をロードさ れ、テストされる生物組織の領域の画像をディスプレーするPCのモニタのよう な画像表示装置8をコントロールする。装置は又精度調整装置10を含み、これ にプロービング照射が交互に伝送されることが出来る。 図1bは装置の第2の実施例を示し、この場合プロービング、反射されたおよ び誘発されたビームは反射装置により共通の進路に沿って進行する。図1cは第 3の実施例を示し、この場合プロービングおよび反射された照射の伝送装置2、 4は夫々図4cに関して後述のようにマルチコア−光ファイバーケーブル中に異 なった光ファイバーを備える。 図2はレーザー10aの周りにベースを持つ各種のプロービング照射源の一つ の詳細を示している。レーザーにより発射されたコヘレント光 線は光学プリズム又は必要に応じて広帯域の照射を多数の独立したスペクトル成 分に分割することの出来る回析格子のような選択的なスペクトルエレメント11 を通過する。1セットの光線フィルタを持つことの出来る選択装置12は光線の 独立したスペクトル成分を選択する。従ってプロービング照射の波長は各種の波 長が侵入することの出来る生物組織の中の各種の深さからの情報を得る為に0. 3から25μmの間で調節することが出来る。選択装置12も又独立した成分の 強度と物理的な位置をコントロールする。これに続いて別個の照射成分を波長ミ キサ13の中で組み合わせることが必要であり、ミキサ13では照射はミラー、 面平行プレート、レンズおよび他の光学エレメントを通った後に調節装置14を 通過する。 上記の代わりにプロービング照射源1は非コヘレント光線源、例えばレーザー 10aの代わりに高圧ガス放出ランプを持つことが出来る。 図3aに示されたように照射強度を平滑に制御する為の偏光装置15は照射源 1の出力端の光学軸上に在る。面平行プレート光学分割装置16は光学軸上に在 るセンサ17に対するプロービング照射の例えば0.5%から5%の比率を指定 する。その光学軸の周りに偏光装置15を回転する駆動装置は照射センサ17を 監視する制御装置18によりコントロールされる。光学分割装置16、センサ1 7および制御装置18はプロービング照射の強度の自動コントロールに対するフ ィードバック又は逆接続回路を構成する。 別の自動フィードバック回路が図3bに示されており、この場合に光学装置1 6が選択アテニュエータ5とモノクロメータ6との間に位置する。従って照射セ ンサ17はプロービング照射の代わりに反射されたおよび誘発された照射を感知 する。偏光装置15は従って制御装置18によりコントロールされることにより 反射されたプロービング照射の誘発された照射に対する比を1:1から20:1 の限界の間に調節することを目的にプロービング照射の強度を変更することが出 来る。 別の上記に代わるフィードバック回路は図3cに示されており、この場合に光 学分割装置16は照射源1のコヘレントレゾネータの背後に於いてハーフミラー を形成する。ミラーの透明性、従ってこれを通して伝送される照射の比は線源1 の正面端から放出されるプロービング照射の強度を調節する目的でこの照射を監 視する照射センサ17に基づいて制御装置18によりコントロールされる。 上記の何れのフィードバック機構の何れもが迅速な、段階的粗調節回路および 平滑な精密同調回路を包含することが出来る。更にプロービング照射を手動で調 節する為の手段を備えることが出来る。 図4aはプロービング照射および反射した照射の夫々に対する2つの伝送装置 2、4を構成する光ファイバー2、4を示す。光ファイバーの正面に位置する選 択的光学装置19aはプロービング照射を光ファイバー2、4に入れるが反射さ れた照射および誘発された照射をモノクロメータ6に向けて再反射するようにコ ーティングを施されている。 上記の代わりに図4bに示されたタップを持つ光ファイバー20を使用するこ とが可能であり、その第1分岐は線源1からのプロービング照射を伝送し、又そ の第2分岐は生物組織3からの反射されたおよび誘発された照射を逆伝送する。 図4cはマルチコアーの光ファイバーケーブルの中に少なくとも10本の光フ ァイバーを備えた上記に代わる照射伝送装置2、4を更に示す。図はプロービン グ照射を組織3に伝送する中央ファイバー2および反射された照射および誘発さ れた照射をスペクトルアテニュエータ5に伝送する外側ファイバー4を示すが実 際にはファイバーの選択には順序はなく無作為に行われる。 図5は図4aから4cに示されている光ファイバー装置の何れかの遠位側端に 取り付けることの出来るスリーブの形をした距離制御装置21を示す。この装置 はファイバーの遠位側端と生物組織3との間の距離1varを調節することによ り反射された照射および誘発された照射が最 大強度で受光されることを保障する目的で用いられる。 図6に示されたように距離制御装置21の代わりに光学ノズル22が光ファイ バー2、4の遠位側端に取り付けることが出来る。ノズルは光の漏れることのな い中空シリンダから成り光ファイバーに沿って各種の位置で光ファイバーに取り 付けることの出来るカラー25を持つ。ノズル22の直径φvarは照明される べき組織の領域に一致するように選ばれ、ノズルの長さはその直径の少なくとも 3倍である。反射された照射を収斂させる為の焦点装置24および制御ダイアフ ラム23が光学ノズル22の内側に設けられている。ノズルの内側壁は反射され た照射の誘導された(“ミラー”)成分のindicatrixを拡散性照射に 変化させることが出来る。組織3に接触する光学ノズルの遠位側端はノズルの幾 何学軸心に対して50°から85°の角度を為すように切断されることが出来る 。 選択的スペクトルアテニュエータ5は反射されたおよび/又は誘発された照射 の強度をファクタ20だけ選択的に平滑的に弱めることにより機能する。アテニ ュエータは入射する反射されたおよび誘発された照射の光学軸に相対的に角度を 為して往復運動を行うことが出来る光学楔の形をしたスペクトルフィルタを持つ 。反射されたプロービング照射に対する光学楔の持つ透明性は照射の通過する楔 の部分の厚みにより0.01%から100%の間で変化することが出来るのに対 し、誘発された照射に対する透明性係数は楔全体にわたり一定の値を持つ。反射 照射と誘発照射との間での透明性の差異はこれらの照射の持つ波長の差異に起因 し、又、アテニュエータ5は従ってナローストリップ光学フィルタとしてプロー ビング照射波長を最高±0.01%の透明係数を持って通過させ、その他の波長 はすべて最高104のファクターを以て減衰させる。 上記の代わりに選択的スペクトルアテニュエータは、例えば可変光学減衰機能 を持つ回転ディスク又はその光学特性を電気的、磁気的又は他の方式で変化させ る光学エレメントとしての構造を持つ。 精度調整装置10は1セットの、フッ素樹脂を使用することの出来る互換性の あるプレートの一つを取り付けることが出来る。セットは反射プレート(精度調 整装置−反射装置)を含みプロービング照射の40%以上を反射する、従ってプ レートはこの照射に対しては下記の式による100%のρeffの有効反射係数 を持つ、 但しnはスペクトルアテニュエータ5の中で反射されたプロービング照射の透明 係数であり、ρprobreflectおよびρprobは夫々反射された、および入 射するプロービング照射の強度である。然し誘発された照射の波長領域内ではこ のプレートの有効反射係数は0.5%を上回ってはならない。 上記のセットの中の別のプレートは正常な生物組織を模造した光学特性を持つ 。このプレートの表面は散漫的に光を拡散させ、プロービング照射の波長を持つ 光により照射されると蛍光を発するphotosense 1、2又はprot oporphyrin IXのようなヘマトポルフィリンの人工的誘導体のコー ティングを施されている。この様な波長に対するこのプレートの反射係数は40 %以上であり、有効反射係数は80%から100%の間に在る。誘発された照射 の波長域内の光線に関しては、このプレートは5%から100%までの反射係数 を持つ。 プレートのセットは又、病理的な組織の光学特性を模造し、一つ又は以上のプ レートを含む。これらのプレートは又、散漫的拡散性の表面とプロービング照射 を受けた時に蛍光を発する各種の濃度のコーティングを持つ。これらのプレート は入射するプロービング照射の40%以上を反射し、その有効反射係数はプロー ビング照射波長に対し0.5%から80%の範囲内に在り又、誘発された照射波 長に対しては80%以上の領域にある。生物組織の実際の病理的な状態に適合し た各種の光学特性 を持つ多数のこの様なプレートを備えることが出来る。 装置は種々な精度調整プレートにプロービング照射を入射させその結果生じた 、反射されたおよび誘発された照射を測定することにより精度調整されることの 出来ることは明らかである。 図7は組織の組織の表面に入射するプロービング照射のビーム又はペンシルの 領域に対する追加精度調整装置を示す。プレート26はプロービング照射に対し てエコー効果を持たぬチャンバ27に取り付けられている。プレートは、予め定 められた形態に配置されていてプロービング照射を検出することが出来るセンサ のアレーを備えている。ビーム決定装置28はアレーの照射された領域を決定し 、この情報を信号処理装置7に送る。チャンバ27の入口にオリフィス、光ファ イバー2の遠位側端を固定する為の固定装置29およびプレート26はすべて共 通の光学軸上に取り付けられている。固定装置29は光ファイバの遠位側端をス ムーズにプレート26に向かい又は、それから離れるように動かす方法で使用す ることが出来る。 図8aに示されたように病理的組織の領域と限界を決定する為に追加的な調整 装置が使用される。光ファイバー2の遠位側端が取り付けられているキャリッジ 31はプラスチック材料のフレーム30上に動かすことの出来る方法で取り付け られている。キャリッジはプロービング照射ビームの直径の少なくとも3倍に相 当する個別ステップで段階的に動かすことが出来る。この方法で平行化された走 査用プロービング照射が予測される病理的領域に与えられ、誘発された照射はそ の波長に応答するセンサのアレーを持つビデオカメラにより監視される。結果は プログラミング装置32により解釈されPC8に送られる。組織の病理的領域の 限界は入射した照射が正常な生物組織を模造する精度調整プレートを用いて得ら れた照射に等しくなることを示す等価線であらわされる。 上記の代わりに病理的な組織の面積および境界を限定する為に用いられる装置 が図8dに示されている。プロービング照射信号を伝送する為 に用いられる装置2、組織3から反射したプロービング照射信号を検出し、又誘 発された照射信号を検出する為の装置4、41はすべてアセンブリユニット31 に収められている。ユニット31はスペーススキャナとしてデザインされている 。走査機構は独立した病理的な位置および/又は特定の診断領域からの信号をチ ェックすることを可能にする。従って隣接の健康な組織と比較される細胞の活性 が過大化し又は、低下した創傷のグラフィック画像を作り出すことが出来る。主 体的なおよび追加的な色彩により疑わしい点および領域内の組織および細胞の活 性の状態を示唆することが出来る、図8c。緑色は細胞活性の正常なプロセスを 、青色は活性の低下を、青から赤への追加色彩は活性の過大化した度合いを反映 する。細胞活性相対指数はAD変換および特殊ソフトウエアの処理を施され、こ のデータに基づいて病理的なプロセスの作用を診断する。上記の追加色彩により 創傷の境界と領域を限定することが出来る(図8cの上左コーナーを参照)。 アセンブリユニット31はユニットの2、4、41の定置ユニットとしてデザ インされており、調査されている創傷の解剖学的に顕著な特徴を反映する為に生 物組織の平面的な、表面的な表面から特定の距離に定置設置されることを意図さ れている。この様なユニットは顎顔面組織および身体のすべての他の部分の組織 の状態を検出する両様の用途を持つことが出来る。 装置のcalibrator−reperは230から25μmの間の判明し ている独立した固定波長を持つ2つ又は以上の精度調整された照射源を包含する 。光学接続装置はcalibrator−reperを反射照射伝送装置4の遠 位側端に接続し、各種の照射波長を伝送装置に同時に又は、逐次に与えることが できる。 図9はスペクトルアテニュエータ5およびモノクロメータ6の配置を詳細に示 す。レンズの使用されたトランスフォーカサー35のような光学システムがアテ ニュエータと示されたようなモノクロメータとの間又 は、スペクトルアテニュエータ5の正面の何れかに設けられている。トランスフ ォーカサーは結像エレメント、出来れば反射された及び誘発された照射を収斂さ せる為のgradantypeレンズのセグメントを含み、しかも上記のエレメ ントは反射された照射の伝送装置4の描かれた光学軸に沿って動かすことが出来 る。トランスフォーカサー35は反射された、及び誘発された照射ビームをモノ クロメータ6の拡散性エレメント33に伝送し、拡散性エレメントの表面に於け るこれらの2つのビームの直径を制御することが出来る。ビームは拡散性エレメ ント33からモノクロメータの中の光学定規34に反射される。選ばれたスペク トル狭帯域内のスペクトル成分を検出する為に追加監視装置も又モノクロメータ 6に設けられる。 上記の代わりにスペクトルアテニュエータ5は光学定規34の手前で拡散性エ レメント33の前およびその後の両位置に設置することが出来る。 図10は図6に示された光学ノズルに代わる光学ノズル36を示す。ノズル3 6も又光ファイバー2の遠位側端上に同軸的に取り付けられ、中空シリンダから 成り、その壁体は蛍光性を示さず又、その反射係数は80%以上である。ノズル の遠位側端の取り外しの可能な光の漏れぬリング37は殺菌処理を施すことが出 来る。ノズル36に取り付けられた可変ダイアフラム38はその内径を最大値の 80%に縮小することが可能であり、プログラミング装置39によりコントロー ルされる。ノズルは又その透明性係数が30%の散漫的拡散性プレート40をも 持つ。 ノズル36の中の光ファイバー2、4の遠位側端は織布シリンダから成る光学 スクリーンの中に位置することが出来る。このスクリーンの壁は照射に対して透 明であり、プロービング波長及び誘発された波長を絶対的に吸収することの出来 る材料をコートされている。ノズル36は又ダイアフラム38の正面にギャップ 偏光装置と光学分析器をも含み、光学軸に相対的に360°回転することが出来 る。 反射照射伝送装置4は光学ファイバーであることの必要はなく、代わりに電気 コンダクタであっても良い。光学ノズル36に取り付けられた波長選択センサ4 1は誘発された、および反射した照射を電気信号に変換する。センサ41はダイ アフラム38および散漫性拡散プレート40により反射した照射の直接入射を防 止される。伝送装置4はセンサ41からのデータを信号処理装置7へ可変増幅係 数を持つ自律性の装置を介して引き渡す。 発明の第4の実施例は図11に示されたように調査する組織3に誘発されたエ ミッションの強度を調節することを可能にする外部ユニット42を備える。特に ユニット42はβおよび/又はγ照射を作り出す照射線源および/又は0.2− 11μmの波長帯域を持つ照射線源を備え又調査される組織の表面又は内部の温 度を調節する或る種の冷却ユニットを持つことが出来る。 光学照射はプロービング照射と共直線的に逆方向に誘導されることが出来る。 上記の外ユニット42は生物学的、化学的、電気的および磁気的な方法に基づ き又は投薬により誘発される照射の強度調節を行うことが出来る。 特に電磁器は誘発されたエミッションの強度を増減させることが出来る。例え ば、電磁生物組織分子イオン化により誘発されたエミッション強度の最大値の振 幅変化および周波数の変移の両者をもたらす。 水溶液等へのマンガン、ビスマス、銅、アルカリ添加物である化学的生物学的 活性化剤は誘発されたエミッションの強度を変化させるのみならず又それらは生 物組織の弛緩時間、特に蛍光作用の経時パラメータに影響を及ぼす。水素イオン 濃度の低下は誘発されたエミッションの有効性を高めることになる。 プロービング照射1の振幅、周波数および経時的(弛緩)パラメータ又は上記 の外部ユニット(42)の類似のパラメータの変調および/又 は変化により調査されている生物組織の静的および動的特性を収集し、従ってそ の状態の診断の実施を可能にする。 図12に示された発明の第5の実施例は図8を参照して記載された病理的領域 決定装置43および外科的および治療的装置44を含む。外科的装置44は、例 えばX−線、光学又はレーザー照射を使用し特定の患者に適したダイナミック治 療を施す為に得られた診断データによってソフトウエアおよびデータベースによ りコントロールされる。 特にユニット44は放射線治療を施す為の或る種の放射線源および低酸素症性 創傷細胞の抵抗を克服し放射性の改変性をコントロールする目的を以て微小循環 系および/又は組織の酸素付加作用を測定するユニットを持つことが出来る。 組織の酸素付加誘発ユニットは0.4−11μmの波長帯域で照射する光学線 源又は電磁界源の何れかの形でデザインされることが出来る。組織酸素付加誘発 促進も又酸素(又はその誘導体)を発生する局所的手段および/又は創傷領域に 於ける酸素含有混合体又は圧力室内での呼吸と共に消費される酸素を用いること により可能である。上記の外にユニット44は血管拡張注射の為のユニットとし てデザインされることが出来る。 ユニット44は粗さ、膨圧、湿度等の生物学的パラメータの非接触測定の為の サブユニットを備えることもできる。特にユニットは美容術の為の楕円性メータ を含むことが出来る。 図13は微小循環系および/又たは組織の酸素付加を測定する為のphoto plethysmograph 45を含む発明の第6実施例を示す。phot oplethysmograph(光線体積曲線測定器)は直列に接続されたイ ンパルス発振器、振幅変調器および照射線源および同様に直列的に接続された受 光器、選択的増幅器、整流器、低周波フィルタおよびストライプ増幅器を含むこ とが出来る。低周波フィルタの出力と振幅変調器の入力との間に接続された自動 照射強度調節器は 較差増幅器、コンパレータおよびインパルス発振器を包含する。較差増幅器、イ ンパルス発振器、ストライプ増幅器および強度調節器の出力はデータ出力装置の 入力に接続され、データ出力装置は血液パルス信号、この信号の第一導関数およ び第一導関数のゼロに交差点を示すphotoplethysmogramを作 ることが出来る。上記の代わりにphotoplethysmographはそ のエネルギーの被爆量が0.001から1000J/cm2の範囲内で精度調整 される電荷容量センサを持つ容量性エネルギーアキュムレータを含むことが出来 る。photoplethysmographからの出力は治療用光学照射線量 計をコントロールする為にフィードバックされる。 図14aは調査される組織3から得られるビデオ画像を伝送する為のユニット 46を備える発明の第7実験例を示す。この実施例も又病理的な領域検出サブユ ニット(図8)を備えている;創傷の境界は各種の方法により得られた2つ又は 以上の画像をマッチングする為のモニタ48上に示される。 実施例は又レントゲン、超音波、磁気共鳴法、サーモグラフィック、放射性核 種およびコンピューター断層法およびそれらの複合的な使用に基づき診断画像を 作り、マッチングする為の生体の内面および外面を医学的に可視化する為の他の 手段を備える(図14b)。 上記のユニットは問題の創傷の予備的な情報を得ることを可能にする。 図14cは乳房撮影法に使用することの出来る発明の実施例を示唆する 装置は又手術用又は治療用装置、例えば銅ベーパーレーザー用充填染料および LBOのような非線型結晶を含む。レーザーは0.25、0.29、0.51、 0.58μmの波長および0.6から1μmの範囲のビームを作り出し、各種の 波長の切替およびその組み合わせが可能である。治療用照射は生物組織にプロー ビング照射伝送装置2、即ちプロービング照射に対して透明であり、治療用照射 を再反射する伝送装置の光 学軸上に取り付けられた面平行プレートを介して入射する。或いは上記の代わり に外科用および治療用装置は独自の照射伝送装置を持つことが出来る。 装置は外科および治療の両者に用いられる波長を同調することの出来る(0. 3−25μm)照射源を備えることが出来る、例えば自由電子を用いたレーザー の使用も考えられる。 発明の装置の使用法を次に記載することとする。 装置の精度調整を行う為に先ず波長のスケールがcalibrator−re perからのreper点をマークすることにより精度を調整される。次に精度 調整装置10の反射プレートを用い反射照射のスペクトル上の性質がディスプレ ーされた信号振幅および波長を対比させることにより求められる。プロービング 及び誘発された照射の強度は精度調整装置10の各種のプレートを用いて精度調 整される。最後にプロービング照射伝送装置2は図7の精度調整装置であるビー ムを用いて精度調整される。 精度調整プロセスは誘発された照射のスペクトル成分の最大振幅、ASRMaxに 対する正常な組織を模造する精度調整装置プレートに入射するプロービング照射 APRの振幅の最小比が1から20の間に入れる為のスペクトルアテニュエータ5 の調節ステップを含むことが出来る。この比は次に1から20の間で同時にAPR およびASRを監視することにより最小化され、しかもこの際最小のプロービング ビーム領域に対して入射プロービング照射POの出力が一定に保たれる。次に病 理的な組織を模造する精度調整プレートを用い、APR:ASRMaxの比を上記の範 囲内に保つことによりパラメータCn=Kn/Kn+1が調節される、但し nはテストされる位置の相対光学特性であり、nはテストされる領域 の中心、その限界上又は限界から夫々1から2cmの距離に在る点に対しては1 、3又は5に等しく、又nはこれらの点に対して対称的な点に対しては2、4、 又は6である。ARは関連の解剖−局所性領域外およびこれに非対称的な点であ るreper点の相対的光学特性である。この点はすべての測定段階に対して固 定され、例えば肘の内面、膝窩スペース又は足にある。 装置の精度調整が終わると診断を行うことが出来ます。通常図8の病理的領域 決定装置が最初に使用され、病理的領域内では炎症性、栄養失調性又は腫瘍の病 像が反射された、及び誘発された照射を標準化された光学パラメータとリアルタ イムで比較することにより求められる。外科的な又は他の治療的な処置が次に実 施され、装置を用いて光学特性および反射係数を周期的に求め、変化の速度をデ ータベースと比較することにより動的に変化させることが出来る。 装置を実際の生物組織に適合させる際に反射された、照射の誘発された照射に 対する振幅の情報検索の精度調整されたシステムに於ける最小振幅比がプロービ ング照射の強度を調節することにより1から20の間に保持される。又正常な組 織の病原的な組織に対する誘発された照射の振幅比は0.15を上回ることがあ ってはならない。 炎症性、栄養失調性又は腫瘍性の状態を診断する為にパラメータCは下記の方 法で測定することが出来る。 SP PATHOLOGICおよびASP INTACTは夫々病理的なおよび正常な組織からの誘 発された照射のpear振幅であり、APR CALIBRATORは反射された照射のpe ar振幅であり、しかもプロービング照射は有効反射係数を1とした精度調整装 置10の反射プレートを用いてすべての測定値に対して標準化されている。Cが 1より大きいが1.05に等しいか以下である時には病理的なプロセス は検出されている。病理的な領域の限界はC=0.98±0.05の点を結ぶ等 値線である。病理的なプロセスの度合いは又下記のように求めることが出来る: 0.2<C<0.8 重篤 0.8±0.05<C<0.9 中程度 C≧0.9±0.05 軽度 更に健全な組織と影譬をうけた組織との間の比較はphotoplethys mographyの方法によっても行うことが出来る。photoplethy smographical光学信号の定数部分と変数部分は精度調整を基準とし た上記の6点で測定される。Cnが次に計算されるが、これに対しては0.96 ±0.05は正常な組織に相当するのに対しこれより大きい値は病理的なプロセ スを示す。 病理的な領域の限界を見出す為にCnはこの領域の予測される中心から始まり 外方にスパイラル的に延び、標準化された光学インデックスが15°から360 °の間の角度に達する点に対して求めることが出来る。この場合にAnを求める 為にnの1、3および5の値は予測された中心からスタートし、外方に病理的領 域の外周に延びる点に相当し又、再び2、4および6の値はそれに対称的な点に 相当する。対称的な領域が存在せぬか又は測定するのに困難な場合にはn+1の 点は正常な領域に於いて測定される。再び病理的な領域の限界はCnの予め定め られた等しい値を持つ点を結ぶ等値像である。Cnに関して病像および/又は症 状は下記のように求めることが出来る: 1.05≦C≦1.15 重篤 1.2<C<2.5 中程度 C>2.5 軽度 発明の装置を用いることによりあらゆる著名な外科手術および/又は治療は既 存の標準化された光学パラメータが以前には病理的であることを決定された領域 内のすべての点で正常な組織の光学パラメータと合致 するまで実施される。図15aから15jはこのような処置をグラフによる例に より示している。図15aおよび15bは42歳の患者に於ける炎症組織の処置 を示し、図15cは顔面骨折に対するレーザー治療を、又図15dから15fは Flagmonの顎の治療を示す。 フォトダイナミックな治療のコントロールは又レーザーを用いたFNC−診断 装置を用いても行うことが出来る。正常な組織に対する誘発された照射の強度、 Tfiおよび中心に於いて、病理的な領域のTfcおよび限界に於けるTflが測定さ れ、これらの値は1の反射係数に対して以前設定されていたものである。Tfc/ Tfi≧2.5でありTfc>Tfl>Tfiであればフォトダイナミック治療は開始さ れている。このような治療中Tfc/Tfiは同時に連続的に監視される。上記の値 か安定するか又はその記号が5%又は以下の範囲内で10秒間変化する時には治 療は中断され、Tfc>1.5−2.5の時には反復されるが24時間後よりも速 い時点で反復されることはない。患者の回復は式Tfc=Tfl=Tfiが満足された 時に決定的なものとなる。 図15g−15jはこのような治療の例を実証する。図15gは反射された( R)信号および誘発された(PNC)信号のフォトダイナミック治療の実施中: 感光剤の注入前(g);感光剤注入から2日目(j);レーザー照射の開始の1 5分後(0.63μm)(i);レーザー照射の開始20分後(j)のスペクト ル分布を図示している。創傷からのPNC−信号が急激に低下した後、およびそ の再発度が高まった後にはフォトダイナミックな治療は中止すべきである。 腫瘍の治療では創傷は低、高強度レーザー照射、電磁界およびその他の方法の 放射性を改変し防護する物性、微小循環の増大、又組織の酸素付加の方法を用い る照射治療を施され、この結果、創傷の放射線に対する感度が高まると同時に照 射による被害、正常な周囲の組織の局所的な照射に対する反応はたとえ照射治療 の全創傷線量が高められても減少することになる。外部の影響の有効パラメータ は患者によって異なり従っ てその選択と最適化は請求される診断装置のコントロールの下で行われるべきで ある。 特にγ−線治療が用いられる時にそれが強度の低いレーザー照射と組み合わせ れる時には治療のコースは3日以下であってはならない。レーザー治療は7から 220mW/cm2および0.1−0.2J/cm2の流動性の照射から始まり、 血流パルス信号の照射部位でのダイナミックな増加はコントロールされるべきで ある(例えば創傷組織の酸素付加の増加)。 レーザー治療は照射部位に於ける血流パルス信号強度および/又は酸素付加が そのピークに達し、10秒および以上の時間内に下降を始める迄続けられる。強 度の低いレーザー照射の有効線量に達した後直ちに遠隔γ−線治療が開始され6 −25分間続けられるべきである。治療の回数は組織指数の正常化(3および以 上)により定めるべきである。血流パルス信号増加および/又は組織酸素付加が 認められぬ場合には治療は実施すべきではない。 γ−線照射による別の創傷治療法は創傷からのPNC−信号の予備測定および 3−5日のコースでの例えば5−fluorouroacilum治療による創 傷の増殖活動のその後の周期化および創傷からのPNC−信号の毎日の記録(Tfi 、Tfc、Tfl)をその内容とする。PNC−信号が認められぬ時には製剤の服 用は停止され、PNC−信号がこの為に再び認められ、Tfi>Tfc>Tfl>1. 5−2の制約が満たされぬ時にはγ−線治療は開始されるべきである。γ−線治 療は3日以下でないコースで毎日行われるべきである。すべての治療法での腫瘍 患者の回復は1.05<C<1.15および/又はTfi=Tfc=Tflと定義され ている。 図15k−15mは上記の治療の例を示す。図15kは5−fluorour acilum注入の前の反射された(R)および誘発された(PNC)信号のス ペクトル分布を示す。注入後4日目に増殖活動は阻 止され、図1のPNC−信号は事実上解消している。5−fluorourac ilum治療の中止から2日目にPNC信号が再び現れ、γ−線治療のコースが 直ちに再開された。 次に炎症性、栄養失調性又は腫瘍性状態に対する特別の治療を記載することと する。最初に病理的な領域が図8の装置を用いて決定される。プロービング照射 反射係数が次に見出され、エネルギー照射が下記のように設定されることが出来 る:− Dense erythrocytes setting(RES)/ 予備組織調整 0.2J/cm2 化膿性RES 0.5J/cm2 壊死性組織 0.78J/cm2 腫瘍性組織 30から300J/cm2 治療の持続時間は下記の式により求められる: 但しDはエネルギー照射、J/cm2であり; Sは病理的な領域、cm2であり; Pはプロービング照射の出力、Wであり; ρおよびτは夫々反射および透明性の係数である。 装置は次にスイッチオンされてこの治療が始められ治療は毎日又は毎日2回、 3から6時間の間隔を開けて実施される。治療は下記の式 が1から2日の期間にわたり満足される時には完了している。図16aおよび1 6cは図16bに示されたヒトの手の上の位置での波長0.63μmのプロービ ング照射の為の治療コースを例として示している。 図17aから17cは波長の0.63μmのプロービング照射を用いた各種の 病理的プロセスの診断の例を示す。 プロービング照射自体は種々な治療効果を達成する為に使用することが出来る 。例えば0.63μmの波長を持つ光線に対しては下記の出力範囲を用いること が出来る:− 炎症防止効果の達成 100から200mW/cm2 微小循環の刺激 100から250mW/cm2 組織再生の刺激 0.1から220mW/cm2 組織マイクロフロラおよび細胞増殖の阻止 400から800mW/cm2 フォトダイナミック治療 30000から50000mW/cm2 この中に記載されているのは発明の装置を利用した削皮法である。最初、パラ メータC、Tfi、Tfc、Tflが手術部位の中で測定される。次にScannin g Silk Touchモードでのパルス化されたレーザー照射により削皮法 がCを少なくとも5%減少させる為に用いられる。上記の指数は2−3日のコー スで毎日測定され、Tfi=Tfc=Tflの場合に又これらの値と3つのパラメータ のすべての最初の値との差異が±5%の範囲に収まる場合には治療は打ち切るべ きである。深い皺の治療を行った場合、最初の処置の後指数Cは5−10%低下 し、又値Tfi=Tfc=Tflは最初の値の1.5−20倍となる。Tの示す変化が 認められぬ場合プロセスは反復すべきであるが治療の開始から3日後より早く始 めてはならない。削皮術後のリハビリテーションプロセスを短縮する為に発明の 装置のプロービング照射は各種の治療効果を果たすことが出来る。 発明の装置は図18aに示されたように前立腺の炎症性および腫瘍性の疾患の 治療に用いられる。この場合にはプロービング照射装置2はフレキシブル尿路カ テーテルの形態を持ち、その遠位側端はプロービング照射と外科照射が一致する その光学軸の周りに照射を回転させる為の装置を含む。カテーテルの材質は光学 領域内の照射を再反射し、又カテーテルは診断、物理療法および外科手術に用い られる。プロービング照射 源1をスイッチオンした後にカテーテルが尿管内に挿入され、超音波センサおよ び/又は誘発された照射が監視されることにより病理的プロセスの存在、サイズ および度合いが求められる。外科的および治療処置の方法が次に決定され、これ らの2つの処理は同時に実施される。治療の時間および回数は誘発された照射の 指数が正常組織の指数に接近する速度により決められる。 図18bに示されるように上記の代わりに外科処置は尿管カテーテルを用いて 行うことが可能であり、物理療法は直腸カテーテルを用いて行うことが出来る。 患者の診断、治療およびリハビリテーションに対する発明の装置の用途領域は 図19に示されている。 発明は外科、皮膚科、内視鏡、口腔科、放射線科、獣医科、腫瘍科、小児科お よび他の分野に使用することが出来る。 本発明に記載の装置を用いて行われるレーザー照射の適応パラメータの利用原 則と実施の領域はテストされており、化膿症、成人および小児の熱帯性潰瘍、骨 折、骨髄炎、肛門潰瘍、肛門裂傷、口腔潰瘍によるビラン症、食道、胃、腸、神 経皮膚炎、湿疹、多様な形態を示す滲出性紅斑、ルポイド潰瘍、発熱による痛み 、局所的な痒み、ビラン性潰瘍にようる生殖器創傷、扁桃炎、耳炎、歯周組織、 歯肉炎、Menkersson−Rosental症候群、虚血性心臓疾患、過 緊張性疾患、肝炎、肝硬変、組織の健全性の確定の診断治療に用いることが出来 る。 発明は好ましい実施例に関して記載されたが、この分野の熟練者にとっては請 求された発明の範囲を逸脱することなく各種の変更が考えられ、又同等のものか エレメントに対して置き換えられるものと理解される。又発明の核心領域を逸脱 することなく発明の教示に特定の状況又は材料を適応させる為に多くの改変を行 うことが出来る。従って発明は発明を実施する為の最良のモードとしての開示さ れた特定の実施例に限定されることはなく発明は付随の請求範囲に該当し得るす べての実施例を 含めることが意図される。 本発明に於いて説明された概念はコンピュータ化された多数の治療診断複合法 および特にFNC−OLIVERシステムとして生まれたものである。 本発明に於いて説明された考案はコンピュータ化された多数の治療診断複合法 および特にFNC−OLIVERシステムとして生まれたものである。上記のシ ステムのこのプログラムのワークアルゴリズムは付録Aに於いて知ることが出来 る。当然特定の疾病分類フォームは多くの他のコンピュータプログラムの形で作 られる。
【手続補正書】 【提出日】平成11年10月13日(1999.10.13) 【補正内容】 明細書 診断装置 本発明はヒトおよび動物の医学の分野に於ける診断装置および更に外科および 治療処置に用いることの出来る装置に関するものである。 最近の50年間に於いて光学コヘレントおよび非コヘレント電磁照射は生物体 に下記のパラメータ、即ち連続性、間歇性、照射線量、照射(強度および密度) 、持続時間、線量の数、組織構造および組織の機能状態によって異なった影響を 及ぼすことが実証された。照射は組織の特定の機能に影響を及ぼさぬこともある が又、機能を凝結又は除去により刺激又は停止或いは破壊することがある。 1925年に米国の科学者達は紫外線の照射を受けた後の電磁スペクトラムの 赤オレンジ帯に於いて生物組織が蛍光を発するいわゆる“autofluore scence”の現象を発見した。その後のin vivoでのテストにより一 般にexoporphyrinとして知られているヘマトポルフィリンをベース とする製剤も又、病理的に変化した組織に於いて赤オレンジ蛍光を発光すること が実証された。exoporphyrinは従って病理学的なプロセスおよび悪 性、良性の腫瘍の診断および治療に使用することが出来る。 JP−A−57−37763は反射係数の変化に従ってそのパラメータを最適 化するレーザー照射の医療的性質を用いた治療装置を記載している。JA−A− 60−83990は固定された照射パラメータを持つレーザーシステムの医療用 途を記載する。 “In vivo monitoring of photosensiti ser fluorescence during photodynamic therapy”の標題を持つM.R.Stringer,et al.10 4/SPIE Vol.2371による資料および“A new method for clinicaldetection of cancer by rapidly a nalysing the argon laser inducedauto fluorescence spectra”の標題を持つDong Yang ,et al.104/SPIE Vol.1616(1991)による資料に 於いて、フォトダイナミック治療および診断の臨床およびテクノロジカルな問題 が考察されている。 上記の中の第一の資料は630nm照明を用いる皮膚癌の表膚フォトダイナミ ック治療中の感光剤protoporphyrin lXの発する低レベル蛍光 を監視する為の方法を記載している。光ファイバープローブが光線の領域をサン プリングし、これがオプティカルスペクトラムアナライザによりフィルタリング され記録される。この技法の侵襲性は極めて小さく、光量測定と同時に行うこと が出来る。 第2の資料ではアルゴンレーザーおよびオプティカルマルチチャネルアナライ ザから成る診断システムが記載されている。特殊な処理プログラムを用いること によりスペクトル信号の捕捉および特定インデックスIs/Iの分析がマイクロ コンピュータにより同時にリアルタイムで行われる、ここでIsおよびlはレー ザー照射の安定化中に記録される正常領域および病理療域内の蛍光の強さを示す 。システムは別個の点のスペクトル測定の為のみならず又、疑わしい領域全体の 連続Is/I走査にも用いることが出来る。 本発明の根底となるコンセプトに見られるものは光学照射の生物組織との間の 相互作用が示す新たな物理的な指針とこの指針を実施する治療−診断システムの 開発の為の近代的なアプローチである。 光線と組織の生物学的に機能を持つエレメントとの相互作用のプロセスならび に伝達、反射、拡散および吸収のプロセスに於いては光学照射のプロービングビ ームのパラメータおよび特性の改変による変換が行われる。入射照射の一部は弱 いが記録するには充分な光学的に誘発されたエミッションに変換されることが出 来る。光子のエネルギー又は、光波のエネルギーも又非定常的な音響的および熱 的領域に変換されることが 出来る。このような変換の効率は無視し得る程に小さく又、変換されたエネルギ ーの一部は反射されたエネルギーに比較して著しく小さいが、この際に生じる情 報信号は記録され分析されるには充分である。 外部条件(プロービング照射の波長、温度、変調周波数、パルス幅、パルスエ ネルキー等)、エネルギー消費(光学、音響、熱等)の各チャネルに於ける信号 強度の比率は変化することが可能である。従って上記のチャネルが受信した、記 録された信号は生物体のすべての情報、特性化機能、生物組織に於ける生理学的 病理学的変化を示すことが出来る、何故ならばこれらの変化には構造、機能およ び代謝上の変化が付随するからである。 これらの信号の振幅、周波数および時間特性およびそれらの変動は正常な、お よび病理的に変化した生物組織、特に創傷、傷害、炎症のプロセスの生命機能の 最も重要な情報を包含する。これらの信号を分析すれば、創傷の構造、機能、領 域、組織内の代謝的、機能的に生物化学的な変化並びに選択された治療法および その効率を判定することが可能である。 光学的、音響的および熱的2次照射および領域(信号)を誘発する生物組織の 生物学的な機能を持つエレメントに於ける入射照射非線型変換の現象は我々によ り“Photon−Wave Non−linear Conversion” 又は簡単にPNCプロセスと呼ばれた。 これらのプロセスの表示および分析に基づく診断はPNC−診断と呼ばれた。 光学ビームにより照射された生物体から発せられるPNC信号は確実に物体の 正常又は病理的な状態によって左右される。特に組織に於ける病理学的な変化に はPC−パラメータの変化をもたらす組織の屈折、拡散、伝送係数、等)の光学 特性の変化を伴う。組織から反射される信号(R−信号)と組み合わされ又は別 個の、特定の波長と強度の光学ビームによる生物体の照射から生じたPNC−信 号の誘発された光学照射の 分析特性に於いても上記は当てはまるので細胞組織活性、細胞呼吸、アルブミン 合成、酵素活性、酸素付加、微小循環、可塑的および非可塑的な各プロセスを分 析することが可能である。従ってPNC−診断等は正常又は病理的な状態な組織 、臓器、生物体全体に於けるエネルギー、生物化学、形態機能的な変化のすべて の領域を対象としている。 フィードバック原則に基づく診断と同時にプロービング光線を用いた治療プロ セスを実施し、リハビリーテーションプロセスをコントロールすることが可能で ある。 第1の分野の中で本発明は下記のものから成る診断装置に使用される:− (a)プロービング電磁照射の線源; (b)プロービング線源からテストすべき生物組織への出力の伝達する為の手 段; (c)組織から反射されたプロービング照射、プロービング照射による組織の 励起の結果誘発された照射を検出する為の手段; (d)反射された、および誘発された照射に応答して組織の状態の診断の為の 信号を作り出すプロセス手段;および (e)調節手段をコントロールする為の、プロービング、反射および/又は誘 発された照射の検出された強度に応答するフィードバック回路を含むプロービン グ照射の強度を制御する為の手段。 プロセス手段は反射されたプロービング照射の誘発された照射の比を調節する 為の選択的スペクトルアテニュエータのような手段を含むことが出来る。プロセ ス手段は又、反射された照射および誘発された照射をプロセスする為のモノクロ メータを含むこともできる。 装置は生物組織を外科的又は治療的に処置する為の手段を含むことが望ましい 。 発明の実施例に於いては装置の精度調整装置が備えられ、しかも反射面又はプ ロービング照射が反射されたおよび誘発された照射に応じて標 準化された信号を作り出す為に射出される生物組織の光学特性を模造する表面を 含む。精度調整装置に互換的に取り付けることの出来る多数のメンバが設けられ ることが可能であり、その各々は異なった状態の生物組織の光学特性を模造する 表面を持つ。 追加的に又は上記の代わりにプロービング照射ビームの領域の精度調整の為の ビーム領域精度調整装置並びに予め定められた波長の多数の線源を含むcali brator−reperを設けることが出来る。 第2の分野では発明は生物組織の状態の診断、組織の外科的および/又は治療 的処置および組織が正常と診断されるまで診断の治療を反復することを含む上記 のように定められた装置を用いる方法に使用される。 発明は生産および臨床の両分野に於いて診断装置とその精度調整の為の方法を 提供する。装置は炎症性、栄養失調性および腫瘍学的な病因を持つ多数の疾病の 診断および処置の為のスペクトルの可視部分又は非可視部分からのコヘレント又 は非コヘレント光線の情報収集および医学的な性質を利用することが出来る。装 置は特殊化され、プログラミングされた製品および病理的なプロセスのデータベ ースを含みフィードバック原則を用いリアルタイムで作動する。 発明の装置は蛍光スペクトラムの反射および吸収をリアルタイムで測定するの に使用することが出来る。これにより正常な、炎症性の、栄養失調性の又は腫瘍 性の組織の血液供給、代謝性、細胞増殖並びにフォトダイナミックな治療の進行 に関する情報が得られる。 発明は次に添付の図面を基準として実施例により記載することとする。 図1aから1cは発明による診断装置の3つの実施例を夫々画く概略ブロック 線図である; 図2は図1aから1cに用いられるプロービング光源のブロック線図である; 図3aから3cは発明に使用される代替フィードバツク回路を示すブロック線 図である; 図4aから4cは発明に使用することの出来る代替照射伝送装置を示すブロッ ク線図である; 図5は図4aから4cに示された光線伝送装置の端末と組織との間の距離を調 節する為の装置である; 図6は図4aから4cに示された光線伝送装置の為の光学ノズルの概略断面図 である; 図7は発明に使用することの出来る精度調整装置を示す概略図である; 図8aから8cは組織の病理的な領域の限界を定める為の装置の概略斜視図で ある; 図9は装置のモノクロメータの概略断面図である; 図10は代替光学ノズルの概略断面図である; 図11は発明の第4実施例による診断装置の概略断面図である; 図12は発明の第5実施例による診断および治療装置の概略ブロック線図であ る; 図13は発明の第6実施例による診断および治療装置の概略ブロック線図であ る; 図14aから14cは発明の第7実施例による診断装置の概略ブロック線図で ある; 図15aから15fは炎症性、栄養失調性又は腫瘍性の状態の治療中に変化す る光学指数のグラフである; 図15gから15mは腫瘍患者の治療プロセス中の反射される信号(R)およ び誘発される信号(PNC)に対するスペクトル分布を実証している; 図16aは吸収されたエネルギー量に対する創傷の毎日の縮小量を示すグラフ である; 図16bは時間に対比されたパーセント反射係数のグラフである; 図16cは図16aおよび16bの為の測定の行われた位置を示す人 の手をあらわす; 図17aから17bは各種の病理学的なプロセスの患者に於ける光学指数のグ ラフである; 図18aおよび18bは発明の装置を用いた前立腺治療の部分断面図である。 図1aは正常又は健康なおよび病理的又は疾患性の組織の検査の為の装置を示 し、又この例ではレーザーを使用するプロービング線源1を含んでいる。プロー ビング照射伝送装置2は人体又は動物の中又は上の生物学的組織表面3へ線源1 からのプロービング照射を伝送する。有効に励起されることにより組織3は入射 プロービング照射を反射するのみならず誘発された、バランスされていない照射 が発せられる。照射伝送装置4は反射された照射および誘発された照射を選択的 なスペクトルアテニュエータ5に伝送する。アテニュエータ5はこれらの照射の 絶対強度および相対強度を平滑化することが出来る。スペクトルアテニュエータ からの光の出力は拡散的な光学エレメントおよび光学ルーラーを持つモノクロメ ータ6に送られ、次に信号の制御、増幅、数学処理およびプログラミングに用い られる信号処理装置7に送られる。信号処理装置7はソフトウエア9をロードさ れ、テストされる生物組織の領域の画像をディスプレーするPCのモニタのよう な画像表示装置8をコントロールする。装置は又精度調整装置10を含み、これ にプロービング照射が交互に伝送されることが出来る。 図1bは装置の第2の実施例を示し、この場合プロービング、反射されたおよ び誘発されたビームは反射装置により共通の進路に沿って進行する。図1cは第 3の実施例を示し、この場合プロービングおよび反射された照射の伝送装置2、 4は夫々図4cに関して後述のようにマルチコア−光ファイバーケーブル中に異 なった光ファイバーを備える。 図2はレーザー10の周りにベースを持つ各種のプロービング照射源の一つの 詳細を示している。レーザーにより発射されたコヘレント光線 は光学プリズム又は必要に応じて広帯域の照射を多数の独立したスペクトル成分 に分割することの出来る回析格子のような選択的なスペクトルエレメント11を 通過する。1セットの光線フィルタを持つことの出来る選択装置12は光線の独 立したスペクトル成分を選択する。従ってプロービング照射の波長は各種の波長 が侵入することの出来る生物組織の中の各種の深さからの情報を得る為に0.3 から25μmの間で調節することが出来る。選択装置12も又独立した成分の強 度と物理的な位置をコントロールする。これに続いて別個の照射成分を波長ミキ サ13の中で組み合わせることが必要であり、ミキサ13では照射はミラー、面 平行プレート、レンズおよび他の光学エレメントを通った後に調節装置14を通 過する。 上記の代わりにプロービング照射源1は非コヘレント光線源、例えばレーザー10 の代わりに高圧ガス放出ランプを持つことが出来る。 図3aに示されたように照射強度を平滑に制御する為の偏光装置15は照射源 1の出力端の光学軸上に在る。面平行プレート光学分割装置16は光学軸上に在 るセンサ17に対するプロービング照射の例えば0.5%から5%の比率を指定 する。その光学軸の周りに偏光装置15を回転する駆動装置は照射センサ17を 監視する制御装置18によりコントロールされる。光学分割装置16、センサ1 7および制御装置18はプロービング照射の強度の自動コントロールに対するフ ィードバック又は逆接続回路を構成する。 別の自動フィードバック回路が図3bに示されており、この場合に光学装置1 6が選択アテニュエータ5とモノクロメータ6との間に位置する。従って照射セ ンサ17はプロービング照射の代わりに反射されたおよび誘発された照射を感知 する。偏光装置15は従って制御装置18によりコントロールされることにより 反射されたプロービング照射の誘発された照射に対する比を1:1から20:1 の限界の間に調節することを目的にプロービング照射の強度を変更することが出 来る。 別の上記に代わるフィードバック回路は図3cに示されており、この場合に光 学分割装置16は照射源1のコヘレントレゾネータの背後に於いてハーフミラー を形成する。ミラーの透明性、従ってこれを通して伝送される照射の比は線源1 の正面端から放出されるプロービング照射の強度を調節する目的でこの照射を監 視する照射センサ17に基づいて制御装置18によりコントロールされる。 上記の何れのフィードバック機構の何れもが迅速な、段階的粗調節回路および 平滑な精密同調回路を包含することが出来る。更にプロービング照射を手動で調 節する為の手段を備えることが出来る。 図4aはプロービング照射および反射した照射の夫々に対する2つの伝送装置 2、4を構成する光ファイバー2、4を示す。光ファイバーの正面に位置する選 択的光学装置19aはプロービング照射を光ファイバー2、4に入れるが反射さ れた照射および誘発された照射をモノクロメータ6に向けて再反射するようにコ ーティングを施されている。 上記の代わりに図4bに示されたタップを持つ光ファイバー20を使用するこ とが可能であり、その第1分岐は線源1からのプロービング照射を伝送し、又そ の第2分岐は生物組織3からの反射されたおよび誘発された照射を逆伝送する。 図4cはマルチコアーの光ファイバーケーブルの中に少なくとも10本の光フ ァイバーを備えた上記に代わる照射伝送装置2、4を更に示す。図はプロービン グ照射を組織3に伝送する中央ファイバー2および反射された照射および誘発さ れた照射をスペクトルアテニュエータ5に伝送する外側ファイバー4を示すが実 際にはファイバーの選択には順序はなく無作為に行われる。 図5は図4aから4cに示されている光ファイバー装置の何れかの遠位側端に 取り付けることの出来るスリーブの形をした距離制御装置21を示す。この装置 はファイバーの遠位側端と生物組織3との間の距離lvarを調節することによ り反射された照射および誘発された照射が最 大強度で受光されることを保障する目的で用いられる。 図6に示されたように距離制御装置21の代わりに光学ノズル22が光ファイ バー2、4の遠位側端に取り付けることが出来る。ノズルは光の漏れることのな い中空シリンダから成り光ファイバーに沿って各種の位置で光ファイバーに取り 付けることの出来るカラー25を持つ。ノズル22の直径φvarは照明されるべ き組織の領域に一致するように選ばれ、ノズルの長さはその直径の少なくとも3 倍である。反射された照射を収斂させる為の焦点装置24および制御ダイアフラ ム23が光学ノズル22の内側に設けられている。ノズルの内側壁は反射された 照射の誘導された(“ミラー”)成分のindicatrixを拡散性照射に変 化させることが出来る。組織3に接触する光学ノズルの遠位側端はノズルの幾何 学軸心に対して50°から85°の角度を為すように切断されることが出来る。 選択的スペクトルアテニュエータ5は反射されたおよび/又は誘発された照射 の強度をファクタ20だけ選択的に平滑的に弱めることにより機能する。アテニ ュエータは入射する反射されたおよび誘発された照射の光学軸に相対的に角度を 為して往復運動を行うことが出来る光学楔の形をしたスペクトルフィルタを持つ 。反射されたプロービング照射に対する光学楔の持つ透明性は照射の通過する楔 の部分の厚みにより0.01%から100%の間で変化することが出来るのに対 し、誘発された照射に対する透明性係数は楔全体にわたり一定の値を持つ。反射 照射と誘発照射との間での透明性の差異はこれらの照射の持つ波長の差異に起因 し、又、アテニュエータ5は従ってナローストリップ光学フィルタとしてプロー ビング照射波長を最高±0.01%の透明係数を持って通過させ、その他の波長 はすべて最高104のファクターを以て減衰させる。 上記の代わりに選択的スペクトルアテニュエータは、例えば可変光学減衰機能 を持つ回転ディスク又はその光学特性を電気的、磁気的又は他の方式で変化させ る光学エレメントとしての構造を持つ。 精度調整装置10は1セットの、フッ素樹脂を使用することの出来る互換性の あるプレートの一つを取り付けることが出来る。セットは反射プレート(精度調 整装置−反射装置)を含みプロービング照射の40%以上を反射する、従ってプ レートはこの照射に対しては下記の式による100%のρeffの有効反射係数を 持つ、 但しnはスペクトルアテニュエータ5の中で反射されたプロービング照射の透明 係数であり、ρprob reflectおよびρprobは夫々反射された、および入射するプ ロービング照射の強度である。然し誘発された照射の波長領域内ではこのプレー トの有効反射係数は0.5%を上回ってはならない。 上記のセットの中の別のプレートは正常な生物組織を模造した光学特性を持つ 。このプレートの表面は散漫的に光を拡散させ、プロービング照射の波長を持つ 光により照射されると蛍光を発するphotosense 1、2又はprot oporphyrin IXのようなヘマトポルフィリンの人工的誘導体のコー ティングを施されている。この様な波長に対するこのプレートの反射係数は40 %以上であり、有効反射係数は80%から100%の間に在る。誘発された照射 の波長域内の光線に関しては、このプレートは5%から100%までの反射係数 を持つ。 プレートのセットは又、病理的な組織の光学特性を模造し、一つ又は以上のプ レートを含む。これらのプレートは又、散漫的拡散性の表面とプロービング照射 を受けた時に蛍光を発する各種の濃度のコーティングを持つ。これらのフルート は入射するプロービング照射の40%以上を反射し、その有効反射係数はプロー ビング照射波長に対し0.5%から80%の範囲内に在り又、誘発された照射波 長に対しては80%以上の領域にある。生物組織の実際の病理的な状態に適合し た各種の光学特性 を持つ多数のこの様なプレートを備えることが出来る。 装置は種々な精度調整プレートにプロービング照射を入射させその結果生じた 、反射されたおよび誘発された照射を測定することにより精度調整されることの 出来ることは明らかである。 図7は組織の組織の表面に入射するプロービング照射のビーム又はペンシルの 領域に対する追加精度調整装置を示す。プレート26はプロービング照射に対し てエコー効果を持たぬチャンバ27に取り付けられている。プレートは、予め定 められた形態に配置されていてプロービング照射を検出することが出来るセンサ のアレーを備えている。ビーム決定装置28はアレーの照射された領域を決定し 、この情報を信号処理装置7に送る。チャンバ27の入口にオリフィス、光ファ イバ−2の遠位側端を固定する為の固定装置29およびプレート26はすべて共 通の光学軸上に取り付けられている。固定装置29は光ファイバの遠位側端をス ムーズにプレート26に向かい又は、それから離れるように動かす方法で使用す ることが出来る。 図8aに示されたように病理的組織の領域と限界を決定する為に追加的な調整 装置が使用される。光ファイバー2の遠位側端が取り付けられているキャリッジ 31はプラスチック材料のフレーム30上に動かすことの出来る方法で取り付け られている。キャリッジはプロービング照射ビームの直径の少なくとも3倍に相 当する個別ステップで段階的に動かすことが出来る。この方法で平行化された走 査用プロービング照射が予測される病理的領域に与えられ、誘発された照射はそ の波長に応答するセンサのアレーを持つビデオカメラにより監視される。結果は プログラミング装置32により解釈されPC8に送られる。組織の病理的領域の 限界は入射した照射が正常な生物組織を模造する精度調整プレートを用いて得ら れた照射に等しくなることを示す等価線であらわされる。 上記の代わりに病理的な組織の面積および境界を限定する為に用いられる装置 が図8bに示されている。プロービング照射信号を伝送する為 に用いられる装置2、組織3から反射したプロービング照射信号を検出し、又誘 発された照射信号を検出する為の装置4、41はすべてアセンブリユニット31 に収められている。ユニット31はスペーススキャナとしてデザインされている 。走査機構は独立した病理的な位置および/又は特定の診断領域からの信号をチ ェックすることを可能にする。従って隣接の健康な組織と比較される細胞の活性 が過大化し又は、低下した創傷のグラフィック画像を作り出すことが出来る。主 体的なおよび追加的な色彩により疑わしい点および領域内の組織および細胞の活 性の状態を示唆することが出来る、図8c。緑色は細胞活性の正常なプロセスを 、青色は活性の低下を、青から赤への追加色彩は活性の過大化した度合いを反映 する。細胞活性相対指数はAD変換および特殊ソフトウエアの処理を施され、こ のデータに基づいて病理的なプロセスの作用を診断する。上記の追加色彩により 創傷の境界と領域を限定することが出来る(図8cの上左コーナーを参照)。 アセンブリユニット31はユニットの2、4、41の定置ユニットとしてデザ インされており、調査されている創傷の解剖学的に顕著な特徴を反映する為に生 物組織の平面的な、表面的な表面から特定の距離に定置設置されることを意図さ れている。この様なユニットは顎顔面組織および身体のすべての他の部分の組織 の状態を検出する両様の用途を持つことが出来る。 装置のcalibrator−reperは0.23から25μmの間の判明 している独立した固定波長を持つ2つ又は以上の精度調整された照射源を包含す る。光学接続装置はcalibrator−reperを反射照射伝送装置4の 遠位側端に接続し、各種の照射波長を伝送装置に同時に又は、逐次に与えること ができる。 図9はスペクトルアテニュエータ5およびモノクロメータ6の配置を詳細に示 す。レンズの使用されたトランスフォーカサー35のような光学システムがアテ ニュエータと示されたようなモノクロメータとの間又 は、スペクトルアテニュエータ5の正面の何れかに設けられている。トランスフ ォーカサーは結像エレメント、出来れば反射された及び誘発された照射を収斂さ せる為のgradantypeレンズのセグメントを含み、しかも上記のエレメ ントは反射された照射の伝送装置4の描かれた光学軸に沿って動かすことが出来 る。トランスフォーカサー35は反射された、及び誘発された照射ビームをモノ クロメータ6の拡散性エレメント33に伝送し、拡散性エレメントの表面に於け るこれらの2つのビームの直径を制御することが出来る。ビームは拡散性エレメ ント33からモノクロメータの中の光学定規34に反射される。選ばれたスペク トル狭帯域内のスペクトル成分を検出する為に追加監視装置も又モノクロメータ 6に設けられる。 上記の代わりにスペクトルアテニュエータ5は光学定規34の手前で拡散性エ レメント33の前およびその後の両位置に設置することが出来る。 図10は図6に示された光学ノズルに代わる光学ノズル36を示す。ノズル3 6も又光ファイバー2の遠位側端上に同軸的に取り付けられ、中空シリンダから 成り、その壁体は蛍光性を示さず又、その反射係数は80%以上である。ノズル の遠位側端の取り外しの可能な光の漏れぬリング37は殺菌処理を施すことが出 来る。ノズル36に取り付けられた可変ダイアフラム38はその内径を最大値の 80%に縮小することが可能であり、プログラミング装置39によりコントロー ルされる。ノズルは又その透明性係数が30%の散漫的拡散性プレート40をも 持つ。 ノズル36の中の光ファイバー2、4の遠位側端は織布シリンダから成る光学 スクリーンの中に位置することが出来る。このスクリーンの壁は照射に対して透 明であり、プロービング波長及び誘発された波長を絶対的に吸収することの出来 る材料をコートされている。ノズル36は又ダイアフラム38の正面にギャップ 偏光装置と光学分析器をも含み、光学軸に相対的に360°回転することが出来 る。 反射照射伝送装置4は光学ファイバーであることの必要はなく、代わりに電気 コンダクタであっても良い。光学ノズル36に取り付けられた波長選択センサ4 1は誘発された、および反射した照射を電気信号に変換する。センサ41はダイ アフラム38および散漫性拡散プレート40により反射した照射の直接入射を防 止される。伝送装置4はセンサ41からのデータを信号処理装置7へ可変増幅係 数を持つ自律性の装置を介して引き渡す。 発明の第4の実施例は図11に示されたように調査する組織3に誘発されたエ ミッションの強度を調節することを可能にする外部ユニット42を備える。特に ユニット42はβおよび/又はγ照射を作り出す照射線源および/又は0.2− 11μmの波長帯域を持つ照射線源を備え又調査される組織の表面又は内部の温 度を調節する或る種の冷却ユニットを持つことが出来る。 光学照射はプロービング照射と共直線的に逆方向に誘導されることが出来る。 上記の外ユニット42は生物学的、化学的、電気的および磁気的な方法に基づ き又は投薬により誘発される照射の強度調節を行うことが出来る。 特に電磁器は誘発されたエミッションの強度を増減させることが出来る。例え ば、電磁生物組織分子イオン化により誘発されたエミッション強度の最大値の振 幅変化および周波数の変移の両者をもたらす。 水溶液等へのマンガン、ビスマス、銅、アルカリ添加物である化学的生物学的 活性化剤は誘発されたエミッションの強度を変化させるのみならず又それらは生 物組織の弛緩時間、特に蛍光作用の経時パラメータに影響を及ぼす。水素イオン 濃度の低下は誘発されたエミッションの有効性を高めることになる。 プロービング照射1の振幅、周波数および経時的(弛緩)パラメータ又は上記 の外部ユニット(42)の類似のパラメータの変調および/又 は変化により調査されている生物組織の静的および動的特性を収集し、従ってそ の状態の診断の実施を可能にする。 図12に示された発明の第5の実施例は図8を参照して記載された病理的領域 決定装置43および外科的および治療的装置44を含む。外科的装置44は、例 えばX−線、光学又はレーザー照射を使用し特定の患者に適したダイナミック治 療を施す為に得られた診断データによってソフトウエアおよびデータベースによ りコントロールされる。 特にユニット44は放射線治療を施す為の或る種の放射線源および低酸素症性 創傷細胞の抵抗を克服し放射性の改変性をコントロールする目的を以て微小循環 系および/又は組織の酸素付加作用を測定するユニットを持つことが出来る。 組織の酸素付加誘発ユニットは0.4−11μmの波長帯域で照射する光学線 源又は電磁界源の何れかの形でデザインされることが出来る。組織酸素付加誘発 促進も又酸素(又はその誘導体)を発生する局所的手段および/又は創傷領域に 於ける酸素含有混合体又は圧力室内での呼吸と共に消費される酸素を用いること により可能である。上記の外にユニット44は血管拡張注射の為のユニットとし てデザインされることが出来る。 ユニット44は粗さ、膨圧、湿度等の生物学的パラメータの非接触測定の為の サブユニットを備えることもできる。特にユニットは美容術の為の楕円性メータ を含むことが出来る。 図13は微小循環系および/又たは組織の酸素付加を測定する為のphoto plethysmograph 45を含む発明の第6実施例を示す。phot oplethysmograph(光線体積曲線測定器)は直列に接続されたイ ンパルス発振器、振幅変調器および照射線源および同様に直列的に接続された受 光器、選択的増幅器、整流器、低周波フィルタおよびストライプ増幅器を含むこ とが出来る。低周波フィルタの出力と振幅変調器の入力との間に接続された自動 照射強度調節器は 較差増幅器、コンパレータおよびインパルス発振器を包含する。較差増幅器、イ ンパルス発振器、ストライプ増幅器および強度調節器の出力はデータ出力装置の 入力に接続され、データ出力装置は血液パルス信号、この信号の第一導関数およ び第一導関数のゼロに交差点を示すphotoplethysmogramを作 ることが出来る。上記の代わりにphotoplethysmographはそ のエネルギーの被爆量が0.001から1000J/cm2の範囲内で精度調整 される電荷容量センサを持つ容量性エネルギーアキュムレータを含むことが出来 る。photoplethysmographからの出力は治療用光学照射線量 計をコントロールする為にフィードバックされる。 図14aは調査される組織3から得られるビデオ画像を伝送する為のユニット 46を備える発明の第7実験例を示す。この実施例も又病理的な領域検出サブユ ニット(図8)を備えている;創傷の境界は各種の方法により得られた2つ又は 以上の画像をマッチングする為のモニタ48上に示される。 実施例は又レントゲン、超音波、磁気共鳴法、サーモグラフィック、放射性核 種およびコンピューター断層法およびそれらの複合的な使用に基づき診断画像を 作り、マッチングする為の生体の内面および外面を医学的に可視化する為の他の 手段を備える(図14b)。 上記のユニットは問題の創傷の予備的な情報を得ることを可能にする。 図14cは乳房撮影法に使用することの出来る発明の実施例を示唆する 装置は又手術用又は治療用装置、例えば銅ベーパーレーザー用充填染料および LBOのような非線型結晶を含む。レーザーは0.25、0.29、0.51、 0.58μmの波長および0.6から1μmの範囲のビームを作り出し、各種の 波長の切替およびその組み合わせが可能である。治療用照射は生物組織にプロー ビング照射伝送装置2、即ちプロービング照射に対して透明であり、治療用照射 を再反射する伝送装置の光 学軸上に取り付けられた面平行プレートを介して入射する。或いは上記の代わり に外科用および治療用装置は独自の照射伝送装置を持つことが出来る。 装置は外科および治療の両者に用いられる波長を同調することの出来る(0. 3−25μm)照射源を備えることが出来る、例えば自由電子を用いたレーザー の使用も考えられる。 発明の装置の使用法を次に記載することとする。 装置の精度調整を行う為に先ず波長のスケールがcalibrator−re perからのreper点をマークすることにより精度を調整される。次に精度 調整装置10の反射プレートを用い反射照射のスペクトル上の性質がディスプレ ーされた信号振幅および波長を対比させることにより求められる。プロービング 及び誘発された照射の強度は精度調整装置10の各種のプレートを用いて精度調 整される。最後にプロービング照射伝送装置2は図7の精度調整装置であるビー ムを用いて精度調整される。 精度調整プロセスは誘発された照射のスペクトル成分の最大振幅、ASRMa xに対する正常な組織を模造する精度調整装置プレートに入射するプロービング 照射APRの振幅の最小比が1から20の間に入れる為のスペクトルアテニュエー タ5の調節ステップを含むことが出来る。この比は次に1から20の間で同時に APRおよびASRを監視することにより最小化され、しかもこの際最小のプロービ ングビーム領域に対して入射プロービング照射POの出力が一定に保たれる。次 に病理的な組織を模造する精度調整プレートを用い、APR:ASRMaxの比を上記 の範囲内に保つことによりパラメータCn=Kn/Kn+1が調節される、但し nはテストされる位置の相対光学特性であり、nはテストされる領域 の中心、その限界上又は限界から夫々1から2cmの距離に在る点に対しては1 、3又は5に等しく、又nはこれらの点に対して対称的な点に対しては2、4、 又は6である。ARは関連の解剖一局所性領域外およびこれに非対称的な点であ るreper点の相対的光学特性である。この点はすべての測定段階に対して固 定され、例えば肘の内面、膝窩スペース又は足にある。 装置の精度調整が終わると診断を行うことが出来ます。通常図8の病理的領域 決定装置が最初に使用され、病理的領域内では炎症性、栄養失調性又は腫瘍の病 像が反射された、及び誘発された照射を標準化された光学パラメータとリアルタ イムで比較することにより求められる。外科的な又は他の治療的な処置が次に実 施され、装置を用いて光学特性および反射係数を周期的に求め、変化の速度をデ ータベースと比較することにより動的に変化させることが出来る。 装置を実際の生物組織に適合させる際に反射された、照射の誘発された照射に 対する振幅の情報検索の精度調整されたシステムに於ける最小振幅比がプロービ ング照射の強度を調節することにより1から20の間に保持される。又正常な組 織の病原的な組織に対する誘発された照射の振幅比は0.15を上回ることがあ ってはならない。 炎症性、栄養失調性又は腫瘍性の状態を診断する為にパラメータCは下記の方 法で測定することが出来る。 SP PATHOLOGICおよびASP INTACTは夫々病理的なおよび正常な組織からの誘 発された照射のpear振幅であり、APR CALIBRATORは反射された照射のpe ar振幅であり、しかもプロービング照射は有効反射係数を1とした精度調整装 置10の反射プレートを用いてすべての測定値に対して標準化されている。Cが 1より大きいが1.05に等しいか以下である時には病理的なプロセス は検出されている。病理的な領域の限界はC=0.98±0.05の点を結ぶ等 値線である。病理的なプロセスの度合いは又下記のように求めることが出来る: 0.2<C<0.8 重篤 0.8±0.05<C<0.9 中程度 C≧0.9±0.05 軽度 更に健全な組織と影響をうけた組織との間の比較はphotoplethys mographyの方法によっても行うことが出来る。photoplethy smographical光学信号の定数部分と変数部分は精度調整を基準とし た上記の6点で測定される。Cnが次に計算されるが、これに対しては0.96 ±0.05は正常な組織に相当するのに対しこれより大きい値は病理的なプロセ スを示す。 病理的な領域の限界を見出す為にCnはこの領域の予測される中心から始まり 外方にスパイラル的に延び、標準化された光学インデックスが15°から360 °の間の角度に達する点に対して求めることが出来る。この場合にAnを求める 為にnの1、3および5の値は予測された中心からスタートし、外方に病理的領 域の外周に延びる点に相当し又、再び2、4および6の値はそれに対称的な点に 相当する。対称的な領域が存在せぬか又は測定するのに困難な場合にはn+1の 点は正常な領域に於いて測定される。再び病理的な領域の限界はCnの予め定め られた等しい値を持つ点を結ぶ等値像である。Cnに関して病像および/又は症 状は下記のように求めることが出来る: 1.05≦C≦1.15 重篤 1.2<C<2.5 中程度 C>2.5 軽度 発明の装置を用いることによりあらゆる著名な外科手術および/又は治療は既 存の標準化された光学パラメータが以前には病理的であることを決定された領域 内のすべての点で正常な組織の光学パラメータと合致 するまで実施される。図15aから15jはこのような処置をグラフによる例に より示している。図15aおよび15bは42歳の患者に於ける炎症組織の処置 を示し、図15cは顔面骨折に対するレーザー治療を、又図15dから15fは Flagmonの顎の治療を示す。 フォトダイナミックな治療のコントロールは又レーザーを用いたPNC−診断 装置を用いても行うことが出来る。正常な組織に対する誘発された照射の強度、 Tfiおよび中心に於いて、病理的な領域のTfcおよび限界に於けるTflが測定さ れ、これらの値は1の反射係数に対して以前設定されていたものである。Tfc/ Tfi≧2.5でありTfc>Tfl>Tfiであればフォトダイナミック治療は開始さ れている。このような治療中Tfc/Tfiは同時に連続的に監視される。上記の値 が安定するか又はその記号が5%又は以下の範囲内で10秒間変化する時には治 療は中断され、Tfc>1.5−2.5の時には反復されるが24時間後よりも速 い時点で反復されることはない。患者の回復は式Tfc=Tfl=Tfiが満足された 時に決定的なものとなる。 図15g−15jはこのような治療の例を実証する。図15gは反射された( R)信号および誘発された(PNC)信号のフォトダイナミック治療の実施中: 感光剤の注入前(g);感光剤注入から2日目();レーザー照射の開始の1 5分後(0.63μm)(i);レーザー照射の開始20分後(j)のスペクト ル分布を図示している。創傷からのPNC−信号が急激に低下した後、およびそ の再発度が高まった後にはフォトダイナミックな治療は中止すべきである。 腫瘍の治療では創傷は低、高強度レーザー照射、電磁界およびその他の方法の 放射性を改変し防護する物性、微小循環の増大、又組織の酸素付加の方法を用い る照射治療を施され、この結果、創傷の放射線に対する感度が高まると同時に照 射による被害、正常な周囲の組織の局所的な照射に対する反応はたとえ照射治療 の全創傷線量が高められても減少することになる。外部の影響の有効パラメータ は患者によって異なり従っ てその選択と最適化は請求される診断装置のコントロールの下で行われるべきで ある。 特にγ−線治療が用いられる時にそれが強度の低いレーザー照射と組み合わせ れる時には治療のコースは3日以下であってはならない。レーザー治療は7から 220mW/cm2および0.1−0.2J/cm2の流動性の照射から始まり、 血流パルス信号の照射部位でのダイナミックな増加はコントロールされるべきで ある(例えば創傷組織の酸素付加の増加)。 レーザー治療は照射部位に於ける血流パルス信号強度および/又は酸素付加が そのピークに達し、10秒および以上の時間内に下降を始める迄続けられる。強 度の低いレーザー照射の有効線量に達した後直ちに遠隔γ−線治療が開始され6 −25分間続けられるべきである。治療の回数は組織指数の正常化(3および以 上)により定めるべきである。血流パルス信号増加および/又は組織酸素付加が 認められぬ場合には治療は実施すべきではない。 γ−線照射による別の創傷治療法は創傷からのPNC−信号の予備測定および 3−5日のコースでの例えば5−fluorouroacilum治療による創 傷の増殖活動のその後の周期化および創傷からのPNC−信号の毎日の記録(Tfi 、Tfc、Tfl)をその内容とする。PNC−信号が認められぬ時には製剤の服 用は停止され、PNC−信号がこの為に再び認められ、Tfi>Tfc>Tfl>1. 5−2の制約が満たされぬ時にはγ−線治療は開始されるべきである。γ−線治 療は3日以下でないコースで毎日行われるべきである。すべての治療法での腫瘍 患者の回復は1.05<C<1.15および/又はTfi=Tfc=Tflと定義され ている。 図15k−15mは上記の治療の例を示す。図15kは5−fluorour acilum注入の前の反射された(R)および誘発された(PNC)信号のス ペクトル分布を示す。注入後4日目に増殖活動は阻 止され、図151のPNC−信号は事実上解消している。5−fluorour acilum治療の中止から2日目にPNC信号が再び現れ、γ−線治療のコー スが直ちに再開された。 次に炎症性、栄養失調性又は腫瘍性状態に対する特別の治療を記載することと する。最初に病理的な領域が図8の装置を用いて決定される。プロービング照射 反射係数が次に見出され、エネルギー照射が下記のように設定されることが出来 る:− Dense erythrocytes setting(RES)/ 予備組織調整 0.2J/cm2 化膿性RES 0.5J/cm2 壊死性組織 0.78J/cm2 腫瘍性組織 30から300J/cm2 治療の持続時間は下記の式により求められる: 但しDはエネルギー照射、J/cm2であり; Sは病理的な領域、cm2であり; Pはプロービング照射の出力、Wであり; ρおよびτは夫々反射および透明性の係数である。 装置は次にスイッチオンされてこの治療が始められ治療は毎日又は毎日2回、 3から6時間の間隔を開けて実施される。治療は下記の式 が1から2日の期間にわたり満足される時には完了している。図16aおよび1 6cは図16bに示されたヒトの手の上の位置での波長0.63μmのプロービ ング照射の為の治療コースを例として示している。 図17aから17cは波長の0.63μmのプロービング照射を用いた各種の 病理的プロセスの診断の例を示す。 プロービング照射自体は種々な治療効果を達成する為に使用することが出来る 。例えば0.63μmの波長を持つ光線に対しては下記の出力範囲を用いること が出来る:− 炎症防止効果の達成 100から200mW/cm2 微小循環の刺激 100から250mW/cm2 組織再生の刺激 0.1から220mW/cm2 組織マイクロフロラおよび細胞増殖の阻止 400から800mW/cm2 フォトダイナミック治療 30000から50000mW/cm2 この中に記載されているのは発明の装置を利用した削皮法である。最初、パラ メータC、Tfi、Tfc、Tflが手術部位の中で測定される。次にScannin g Silk Touchモードでのパルス化されたレーザー照射により削皮法 がCを少なくとも5%減少させる為に用いられる。上記の指数は2−3日のコー スで毎日測定され、Tfi=Tfc=Tflの場合に又これらの値と3つのパラメータ のすべての最初の値との差異が±5%の範囲に収まる場合には治療は打ち切るべ きである。深い皺の治療を行った場合、最初の処置の後指数Cは5−10%低下 し、又値Tfi=Tfc=Tflは最初の値の1.5−20倍となる。Tの示す変化が 認められぬ場合プロセスは反復すべきであるが治療の開始から3日後より早く始 めてはならない。削皮術後のリハビリテーションプロセスを短縮する為に発明の 装置のプロービング照射は各種の治療効果を果たすことが出来る。 発明の装置は図18aに示されたように前立腺の炎症性および腫瘍性の疾患の 治療に用いられる。この場合にはプロービング照射装置2はフレキシブル尿路カ テーテルの形態を持ち、その遠位側端はプロービング照射と外科照射が一致する その光学軸の周りに照射を回転させる為の装置を含む。カテーテルの材質は光学 領域内の照射を再反射し、又カテーテルは診断、物理療法および外科手術に用い られる。プロービング照射 源1をスイッチオンした後にカテーテルが尿管内に挿入され、超音波センサおよ び/又は誘発された照射が監視されることにより病理的プロセスの存在、サイズ および度合いが求められる。外科的および治療処置の方法が次に決定され、これ らの2つの処理は同時に実施される。治療の時間および回数は誘発された照射の 指数が正常組織の指数に接近する速度により決められる。 図18bに示されるように上記の代わりに外科処置は尿管カテーテルを用いて 行うことが可能であり、物理療法は直腸カテーテルを用いて行うことが出来明は外科、皮膚科、内視鏡、口腔科、放射線科、獣医科、腫瘍科、小児科お よび他の分野に使用することが出来る。 本発明に記載の装置を用いて行われるレーザー照射の適応パラメータの利用原 則と実施の領域はテストされており、化膿症、成人および小児の熱帯性潰瘍、骨 折、骨髄炎、肛門潰瘍、肛門裂傷、口腔潰瘍によるビラン症、食道、胃、腸、神 経皮膚炎、湿疹、多様な形態を示す滲出性紅斑、ルポイド潰瘍、発熱による痛み 、局所的な痒み、ビラン性潰瘍にようる生殖器創傷、扁桃炎、耳炎、歯周組織、 歯肉炎、Menkersson−Rosental症候群、虚血性心臓疾患、過 素張性疾患、肝炎、肝硬変、組織の健全性の確定の診断治療に用いることが出来 る。 発明は好ましい実施例に関して記載されたが、この分野の熟練者にとっては請 求された発明の範囲を逸脱することなく各種の変更が考えられ、又同等のものか エレメントに対して置き換えられるものと理解される。又発明の核心領域を逸脱 することなく発明の教示に特定の状況又は材料を適応させる為に多くの改変を行 うことが出来る。従って発明は発明を実施する為の最良のモードとしての開示さ れた特定の実施例に限定されることはなく発明は付随の請求範囲に該当し得るす べての実施例を含めることが意図される。 本発明に於いて説明された概念はコンピュータ化された多数の治療診 断複合法および特にPNC−OLIVERシステムとして生まれたものである。 本発明に於いて説明された考案はコンピュータ化された多数の治療診断複合法 および特にPNC−OLIVERシステムとして生まれたものである。上記のシ ステムのこのプログラムのワークアルゴリズムは付録Aに於いて知ることが出来 る。当然特定の疾病分類フォームは多くの他のコンピュータプログラムの形で作 られる。 請求の範囲 1.(a)プロービング電磁波照射の線源(1) (b)上記のプロービング照射線源(1)からの出力を検査すべき生物組織( 3)へ伝送する為の手段(2) (c)組織(3)から反射されたプロービング照射およびプロービング照射に より組織(3)の励起により誘発された照射を検出する為の手段(4、41); (d)上記の反射された、および誘発された照射に応答して組織の状態の診断 の為の信号を作り出す為のプロセス手段(5−9)、および (e)プロービング照射の強度を調節する為の調節手段(15)をコントロー ルし、プロービング、反射されたおよび/又は誘発された照射の強度に応答する フィードバック回路(16、17、18)を含む手段(15、16) から成る診断装置。 2.請求項1に於いて調節手段がプロービング照射線源(1)により放射された 照射の強度を変化させる為の偏極装置(15)、偏極装置を調節する為のドライ ブ手段(18)およびプロービング照射又は反射された、および誘発された照射 に応答するように設置されたセンサ(17)を包含し、しかも上記のドライブ手 段(18)はセンサに応答することにより偏極装置を調節し、プロービング照射 の強度を変化させるような診断装置。 3.請求項2に於いてプロービング照射又は反射された、および誘発された照射 の一部を光学軸から遠い方に位置するセンサ(17)に向ける為の装置の光学軸 上に位置する光学分割器を含むような診断装置。 4.請求項1に於いてプロービング照射線源カルーザー線源(1)であり、制御 手段がレーザー線源の背後に位置するハーフミラーを備え、しかも上記のミラー は線源からの照射の一部をセンサ(17)に伝送し、しかもセンサ(17)は照 射に応答し、制御装置(18)を作動させて ミラーの透明性をコントロールすることによりこれを通して伝送される照射を、 従ってレーザー線源から放射されるプロービング照射の強度を調節するような診 断装置。 5.上記の請求項の何れかに於いて上記のフィードバック回路(16、17、1 8)が制御手段の高速、段階的、粗調節を行う為の回路手段および精密同調回路 手段を含むような診断装置。 6.上記の請求項の何れかに於いて上記のフィードバック回路(16、17、1 8)が制御手段(15、16)を手動で調節する為の手段を含むような診断装置 。 7.上記の請求項の何れかに於いてプロセス手段が反射されたおよび誘発された 照射の絶対および相対強度を変化させる為のスペクトル減衰手段(5)を含むよ うな診断装置。 8.上記の請求項の何れかに於いてプロセス手段は反射されたおよび誘発された 照射をプロセスする為のモノクロメータ(6)を含むような診断装置。 9.請求項7および8に於いて反射された照射および誘発された照射を夫々、モ ノクロメータの拡散性エレメント(33)に収斂させる為のスペクトル減衰器( 5)とモノクロメータ(6)との間に在る収斂手段(35)、しかも上記の収斂 手段は拡散性エレメントの表面での反射された、および誘発された照射ビームの 直径を調節するように適合し、および誘発されたビームが拡散性エレメントによ りその上に反射される光学定規を含むような診断装置。 10.上記の請求項の何れかに於いてプロービング照射線源(1)が電磁波スペ クトラムの可視又は非可視域内の光学照射を作り出す為のレーザー又は他の線源 (1)を含むような診断装置。 11.上記の請求項の何れかに於いてプロービング照射線源(1)が0.3−2 5μmの帯域内で同調することの出来る電磁波源としてデザインされているよう な診断装置。 12.請求項10又は11に於いてプロービング照射のレーザー線源(1)カル ーザー(10a)、レーザー(10a)により放射された照射をレーザーの帯域 幅の中の独立したスペクトル成分に分割する為のスペクトルエレメント(11) 、照射の独立したスペクトルコンポーネントを選択することによりプロービング 照射の波長が検査されている生物組織(3)の各種の波長が侵入することの出来 る各種の深さからの情報を得る為に調節可能な選択装置(12)、しかも上記の 選択装置(12)は又独立した成分の強度と物理的位置をコントロールし、並び に伝送手段(2)の中に送り出す為に選ばれた照射成分を組み合わせる為の波長 ミキサ(13)を含むような診断装置。 13.上記の請求項の何れかに於いて伝送手段(2)および/又は検出手段(4 )が光ファイバー手段を含むような診断装置。 14.請求項13に於いて光ファイバー手段を検査する組織(3)に結合しおよ び/又はその出力および入力端の組織からの距離を調節する為の手段(21、2 2、36)を含むような診断装置。 15.上記の請求項の何れかに於いて健全な状態と病理的な状態を示す生物組織 から得ることの出来る反射された、及び誘発された照射をシュミレートする照射 信号を検出手段(4)に供給することによりリアルタイム信号と比較する為のプ ロセス手段(7)に格納されている標準化された信号を作り出すのに適合した精 度調整手段(10)を含むような診断装置。 16.請求項15に於いて精度調整手段(10)が互換性プレートを含み、しか もその各々は健全又は病理的組織とシュミレートする反射面又は光学特性を持ち 、しかもこの場合精度調整手段は伝送手段(2)の出力から放射されたプロービ ング照射が精度調整手段の選ばれたプレートに入射し、その結果生じた反射した および/又は誘発された照射が検出された手段(4)により感知されるように設 置されている診断装置。 17.上記の請求項の何れかに於いてプロセス手段が病理的組織の境界 を決定する為の手段に結合されているような診断装置。 18.上記の請求項の何れかに於いてプロセス手段が検査されている組織の領域 のイメージをディスプレーする為のディスプレー装置(8)を含むような診断装 置。 19.上記の請求項の何れかに於いてプロービング信号の伝送の為の手段(2) および組織(3)を検査する為の手段(4、41)−反射した信号および誘発さ れた信号の検出−が検査されている解剖学的な局所ゾーンの顕著な特徴を求める 為に生物組織の表面の平面から定められた距離に定置的に取り付けることを意図 された手段(31)に設けられているような診断装置。 20.上記の請求項の何れかに於いてプロービング信号の伝送の為の手段(2) および組織(3)を検査する為の手段(4、41)−反射した信号および誘発さ れた信号の検出−が健全な生物組織に比較した細胞の治部の過大化又は減少を示 す創傷の独立した病理的な位置および/又はグラフィカルダイアグラムの画像を 作る目的を持つスペーススキャナとしてデザインされた手段(31)の中に設け られているような診断装置。 21.上記の請求項の何れかに於いて検査されている組織(3)上の誘発された 照射の強度を調節するようにデザインされた外部手段(42)を持つ診断装置。 22.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)が検査されている組織に β又はγ照射を放射する線源であるような診断装置。 23.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)は0.2から11μmの 帯域内で照射する線源であるような診断装置。 24.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)が検査されている組織( 3)の表面温度および/又は内部の温度を調節し得るようにデザインされている 診断装置。 25.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)が誘発された照射強度を 電気的および/又は光学的および/又は磁気的および/又は化 学的および/又は生物学的に調節する為に用いることの出来るような診断装置。 26.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)が誘発された照射強度を 薬剤の注入に基づいて調節する為に用いることの出来るような診断装置。 27.上記の請求項の何れかに於いて組織の微小循環および/又は酸素付加を測 定する為のその出力が治療用照射線量計をコントロールする為に接続されている photoplethysmograph手段(45)を含むような診断装置。 28.上記の請求項の何れかに於いて生体の内部又は外面構造を医学的に可視化 することを意図した手段(46)を備える診断装置。 29.請求項28に於いて同じ診断手段を用いることにより組織診断を順次およ び/又は同時に行うことを目的として可視的、X−線、超音波、磁気共鳴、サー モグラフィック、放射線核種および/又はコンピュータサーモグラフィック診断 画像を作り、重ね合わせることを意図された手段(46)を備えた診断装置。 30.上記の請求項の何れかに於いてプロービング線源(1)の出力端からの信 号発信の為の手段(2)および組織により反射されたプロービング信号及び誘発 された信号の検出の為の手段(4、41)がバイオプシーテストで実施し、層間 組織診断モードでの信号を作り出す為に用いられる手段(49)に使用されてい るような診断装置。 31.上記の請求項の何れかに於いて検査される組織を外科的に又は治療的に処 置する為のレーザーおよび他の手段(44)を含むような診断装置。 32.上記の請求項の何れかに於いて放射線治療を目的とした放射線源、微小循 環および/又は組織酸素付加を測定する為の手段および組織の酸素付加を刺激す る為の手段から成る手段(44)を低酸素性創傷細胞の抵抗を克服し、放射線に よる改変特性をコントロールすることを目的と して備えるような診断装置。 33.請求項32に於いて組織酸素付加刺激装置が0.4から11μmの帯域で 照射する光学源の形でデザインされているような診断装置。 34.請求項32に於いて組織酸素付加刺激装置が電界および/又は磁界源の形 のデザインを持つような診断装置。 35.請求項32に於いて組織酸素付加刺激装置が呼吸用の加圧チャンバおよび /又は創傷領域に於ける酸素および酸素誘導体および/又は酸素を含む混合体の 局所発生装置の形のデザインを持つような診断装置。 36.請求項32に於いて組織酸素付加刺激装置が血管拡張剤の注入により行わ れるような診断装置。 37.上記の請求項の何れかに於いて生物体の粗さ、腫脹および湿度を非接触法 で求めることを意図した楕円度メータを備えるような診断装置。 38.電磁波照射を組織に入射させ、組織から反射するプロービング照射および 組織から反射したプロービング照射およびプロービング照射による組織の励起の 結果、誘発された照射の検出、反射した、および誘発された照射を処理すること により組織の状態を識別する信号を作り出すこと、プロービング照射又は反射さ れたおよび誘発された照射の一部を感知することによりプロービング照射の強度 を監視すること、および上記の感知された照射部分の強度の応じてプロービング 照射の強度を調節するステップから成る生物組織(3)の状態の診断法。 39.請求項38に於いて診断される組織の外科的および/又は治療的な処置お よび組織が正常化したと診断される迄診断と処置を反復するステップから成る方 法。 40.請求項39に於いてプロービング及び誘発された照射の強度に合致する標 準化された信号を作り出し、組織の病理的な領域内で反射されたおよび誘発され た照射の反射係数を標準化された信号とリアルタイムに比較することにより炎症 性、栄養失調性又は腫瘍性活動を測定することおよび反射されたおよび誘発され た照射の反射係数を周期的に求める ことにより外科的および/又は治療的処置を実施することおよびその変化速度を データベース情報と比較することのステップから成る方法。 41.請求項1から31の何れかに於いて請求されている装置を用い、組織によ り反射されたプロービング信号およびプロービング照射により誘発された信号の 逐次的な分析および振幅、周波数および経時的特性の処理並びにプロービング信 号の振幅、周波数および経時特性の改変および/又は変動により誘起される上記 の特性を変化させることを含む生体組織(3)の状態を確定する為の方法。 42.請求項1から31の何れかに於いて請求されている装置を用い、組織によ り反射されたプロービング信号およびプロービング照射により誘発された信号の 逐次的な分析および振幅、周波数および経時的特性の処理並びに外科手段の振幅 、周波数および経時的特性を変化させること、誘発された照射の強度を調節する ことを含む生体組織(3)の状態を確認する為の方法。 43.請求項1から31の何れかに於いて請求されている装置を用い、固定的お よび/又はランダムコントロールに基づくプロービング信号固定帯域波走査に起 因する誘発された信号の特性的周波数および振幅ピーク値の編移のダイナミック 分析を逐次実施するような生体組織(3)の状態の確定の為の方法。 44.請求項32から36の何れかに請求されている装置を用い、放射線治療の プロセスに於いて組織内の酸素濃度を最大にする為に酸素付加を刺激し、続いて 放射線治療を実施し、次に組織が正常と診断される迄診断と処置を反復するステ ップを含む生体組織(3)の状態を確定する為の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),AL,AM,AT,AU,BB,BG,B R,BY,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE ,ES,FI,GB,GE,HU,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LK,LR,LS,LT,L U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO ,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG, SI,SK,TJ,TM,TT,UA,UG,US,U Z,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)プロービング電磁波照射の線源(1) (b)上記のプロービング照射線源(1)からの出力を検査すべき生物組織( 3)へ伝送する為の手段(2) (c)組織(3)から反射されたプロービング照射およびプロービング照射に より組織(3)の励起により誘発された照射を検出する為の手段(4、41); (d)上記の反射された、および誘発された照射に応答して組織の状態の診断 の為の信号を作り出す為のプロセス手段(5−9)、および (e)プロービング照射の強度を調節する為の調節手段(15)をコントロー ルし、プロービング、反射されたおよび/又は誘発された照射の強度に応答する フィードバック回路(16、17、18)を含む手段(15、16) から成る診断装置。 2.請求項1に於いて調節手段がプロービング照射線源(1)により放射された 照射の強度を変化させる為の偏極装置(15)、偏極装置を調節する為のドライ ブ手段(18)およびプロービング照射又は反射された、および誘発された照射 に応答するように設置されたセンサ(17)を包含し、しかも上記のドライブ手 段(18)はセンサに応答することにより偏極装置を調節し、プロービング照射 の強度を変化させるような診断装置。 3.請求項2に於いてプロービング照射又は反射された、および誘発された照射 の一部を光学軸から遠い方に位置するセンサ(17)に向ける為の装置の光学軸 上に位置する光学分割器を含むような診断装置。 4.請求項1に於いてプロービング照射線源カルーザー線源(1)であり、制御 手段がレーザー線源の背後に位置するハーフミラーを備え、しかも上記のミラー は線源からの照射の一部をセンサ(17)に伝送し、しかもセンサ(17)は照 射に応答し、制御装置(18)を作動させて ミラーの透明性をコントロールすることによりこれを通して伝送される照射を、 従ってレーザー線源から放射されるプロービング照射の強度を調節するような診 断装置。 5.上記の請求項の何れかに於いて上記のフィードバック回路(16、17、1 8)が制御手段の高速、段階的、粗調節を行う為の回路手段および精密同調回路 手段を含むような診断装置。 6.上記の請求項の何れかに於いて上記のフィードバック回路(16、17、1 8)が制御手段(15、16)を手動で調節する為の手段を含むような診断装置 。 7.上記の請求項の何れかに於いてプロセス手段が反射されたおよび誘発された 照射の絶対および相対強度を変化させる為のスペクトル減衰手段(5)を含むよ うな診断装置。 8.上記の請求項の何れかに於いてプロセス手段は反射されたおよび誘発された 照射をプロセスする為のモノクロメータ(6)を含むような診断装置。 9.請求項7および8に於いて反射された照射および誘発された照射を夫々、モ ノクロメータの拡散性エレメント(33)に収斂させる為のスペクトル減衰器( 5)とモノクロメータ(6)との間に在る収斂手段(35)、しかも上記の収斂 手段は拡散性エレメントの表面での反射された、および誘発された照射ビームの 直径を調節するように適合し、および誘発されたビームが拡散性エレメントによ りその上に反射される光学定規を含むような診断装置。 10.上記の請求項の何れかに於いてプロービング照射線源(1)が電磁波スペ クトラムの可視又は非可視域内の光学照射を作り出す為のレーザー又は他の線源 (1)を含むような診断装置。 11.上記の請求項の何れかに於いてプロービング照射線源(1)が0.3−2 5μmの帯域内で同調することの出来る電磁波源としてデザインされているよう な診断装置。 12.請求項10又は11に於いてプロービング照射のレーザー線源(1)カル ーザー(10a)、レーザー(10a)により放射された照射をレーザーの帯域 幅の中の独立したスペクトル成分に分割する為のスペクトルエレメント(11) 、照射の独立したスペクトルコンポーネントを選択することによりプロービング 照射の波長が検査されている生物組織(3)の各種の波長が侵入することの出来 る各種の深さからの情報を得る為に調節可能な選択装置(12)、しかも上記の 選択装置(12)は又独立した成分の強度と物理的位置をコントロールし、並び に伝送手段(2)の中に送り出す為に選ばれた照射成分を組み合わせる為の波長 ミキサ(13)を含むような診断装置。 13.上記の請求項の何れかに於いて伝送手段(2)および/又は検出手段(4 )が光ファイバー手段を含むような診断装置。 14.請求項13に於いて光ファイバー手段を検査する組織(3)に結合しおよ び/又はその出力および入力端の組織からの距離を調節する為の手段(21、2 2、36)を含むような診断装置。 15.上記の請求項の何れかに於いて健全な状態と病理的な状態を示す生物組織 から得ることの出来る反射された、及び誘発された照射をシュミレートする照射 信号を検出手段(4)に供給することによりリアルタイム信号と比較する為のプ ロセス手段(7)に格納されている標準化された信号を作り出すのに適合した精 度調整手段(10)を含むような診断装置。 16.請求項15に於いて精度調整手段(10)が互換性プレートを含み、しか もその各々は健全又は病理的組織とシュミレートする反射面又は光学特性を持ち 、しかもこの場合精度調整手段は伝送手段(2)の出力から放射されたプロービ ング照射が精度調整手段の選ばれたプレートに入射し、その結果生じた反射した および/又は誘発された照射が検出された手段(4)により感知されるように設 置されている診断装置。 17.上記の請求項の何れかに於いてプロセス手段が病理的組織の境界 を決定する為の手段に結合されているような診断装置。 18.上記の請求項の何れかに於いてプロセス手段が検査されている組織の領域 のイメージをディスプレーする為のディスプレー装置(8)を含むような診断装 置。 19.上記の請求項の何れかに於いてプロービング信号の伝送の為の手段(2) および組織(3)を検査する為の手段(4、41)−反射した信号および誘発さ れた信号の検出−が検査されている解剖学的な局所ゾーンの顕著な特徴を求める 為に生物組織の表面の平面から定められた距離に定置的に取り付けることを意図 された手段(31)に設けられているような診断装置。 20.上記の請求項の何れかに於いてプロービング信号の伝送の為の手段(2) および組織(3)を検査する為の手段(4、41)−反射した信号および誘発さ れた信号の検出−が健全な生物組織に比較した細胞の治部の過大化又は減少を示 す創傷の独立した病理的な位置および/又はグラフィカルダイアグラムの画像を 作る目的を持つスペーススキャナとしてデザインされた手段(31)の中に設け られているような診断装置。 21.上記の請求項の何れかに於いて検査されている組織(3)上の誘発された 照射の強度を調節するようにデザインされた外部手段(42)を持つ診断装置。 22.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)が検査されている組織に β又はγ照射を放射する線源であるような診断装置。 23.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)は0.2から11μmの 帯域内で照射する線源であるような診断装置。 24.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)が検査されている組織( 3)の表面温度および/又は内部の温度を調節し得るようにデザインされている 診断装置。 25.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)が誘発された照射強度を 電気的および/又は光学的および/又は磁気的および/又は化 学的および/又は生物学的に調節する為に用いることの出来るような診断装置。 26.上記の請求項の何れかに於いて外部手段(42)が誘発された照射強度を 薬剤の注入に基づいて調節する為に用いることの出来るような診断装置。 27.上記の請求項の何れかに於いて組織の微小循環および/又は酸素付加を測 定する為のその出力が治療用照射線量計をコントロールする為に接続されている photoplethysmograph手段(45)を含むような診断装置。 28.上記の請求項の何れかに於いて生体の内部又は外面構造を医学的に可視化 することを意図した手段(46)を備える診断装置。 29.請求項28に於いて同じ診断手段を用いることにより組織診断を順次およ び/又は同時に行うことを目的として可視的、X−線、超音波、磁気共鳴、サー モグラフィック、放射線核種および/又はコンピュータサーモグラフィック診断 画像を作り、重ね合わせることを意図された手段(46)を備えた診断装置。 30.上記の請求項の何れかに於いてプロービング線源(1)の出力端からの信 号発信の為の手段(2)および組織により反射されたプロービング信号及び誘発 された信号の検出の為の手段(4、41)がバイオプシーテストで実施し、層間 組織診断モードでの信号を作り出す為に用いられる手段(49)に使用されてい るような診断装置。 31.上記の請求項の何れかに於いて検査される組織を外科的に又は治療的に処 置する為のレーザーおよび他の手段(44)を含むような診断装置。 32.上記の請求項の何れかに於いて放射線治療を目的とした放射線源、微小循 環および/又は組織酸素付加を測定する為の手段および組織の酸素付加を刺激す る為の手段から成る手段(44)を低酸素性創傷細胞の抵抗を克服し、放射線に よる改変特性をコントロールすることを目的と して備えるような診断装置。 33.請求項32に於いて組織酸素付加刺激装置が0.4から11μmの帯域で 照射する光学源の形でデザインされているような診断装置。 34.請求項32に於いて組織酸素付加刺激装置が電界および/又は磁界源の形 のデザインを持つような診断装置。 35.請求項32に於いて組織酸素付加刺激装置が呼吸用の加圧チャンバおよび /又は創傷領域に於ける酸素および酸素誘導体および/又は酸素を含む混合体の 局所発生装置の形のデザインを持つような診断装置。 36.請求項32に於いて組織酸素付加刺激装置が血管拡張剤の注入により行わ れるような診断装置。 37.上記の請求項の何れかに於いて生物体の粗さ、腫脹および湿度を非接触法 で求めることを意図した楕円度メータを備えるような診断装置。 38.電磁波照射を組織に入射させ、組織から反射するプロービング照射および 組織から反射したプロービング照射およびプロービング照射による組織の励起の 結果、誘発された照射の検出、反射した、および誘発された照射を処理すること により組織の状態を識別する信号を作り出すこと、プロービング照射又は反射さ れたおよび誘発された照射の一部を感知することによりプロービング照射の強度 を監視すること、および上記の感知された照射部分の強度の応じてプロービング 照射の強度を調節するステップから成る生物組織(3)の状態の診断法。 39.請求項38に於いて診断される組織の外科的および/又は治療的な処置お よび組織が正常化したと診断される迄診断と処置を反復するステップから成る方 法。 40.請求項39に於いてプロービング及び誘発された照射の強度に合致する標 準化された信号を作り出し、組織の病理的な領域内で反射されたおよび誘発され た照射の反射係数を標準化された信号とリアルタイムに比較することにより炎症 性、栄養失調性又は腫瘍性活動を測定することおよび反射されたおよび誘発され た照射の反射係数を周期的に求める ことにより外科的および/又は治療的処置を実施することおよびその変化速度を データベース情報と比較することのステップから成る方法。 41.請求項1から31の何れかに於いて請求されている装置を用い、組織によ り反射されたプロービング信号およびプロービング照射により誘発された信号の 逐次的な分析および振幅、周波数および経時的特性の処理並びにプロービング信 号の振幅、周波数および経時特性の改変および/又は変動により誘起される上記 の特性を変化させることを含む生体組織(3)の状態を確定する為の方法。 42.請求項1から31の何れかに於いて請求されている装置を用い、組織によ り反射されたプロービング信号およびプロービング照射により誘発された信号の 逐次的な分析および振幅、周波数および経時的特性の処理並びに外科手段の振幅 、周波数および経時的特性を変化させること、誘発された照射の強度を調節する ことを含む生体組織(3)の状態を確認する為の方法。 43.請求項1から31の何れかに於いて請求されている装置を用い、固定的お よび/又はランダムコントロールに基づくプロービング信号固定帯域波走査に起 因する誘発された信号の特性的周波数および振幅ピーク値の編移のダイナミック 分析を逐次実施するような生体組織(3)の状態の確定の為の方法。 44.請求項32から36の何れかに請求されている装置を用い、放射線治療の プロセスに於いて組織内の酸素濃度を最大にする為に酸素付加を刺激し、続いて 放射線治療を実施し、次に組織が正常と診断される迄診断と処置を反復するステ ップを含む生体組織(3)の状態を確定する為の方法。
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