JP2014519953A - 一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国非仮特許出願第13/164,640号(2011年6月20日出願、名称「Integrated Microtomography and Optical Imaging Systems」)に基づく優先権を主張する。該出願は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に引用される。
本発明は、概して、物体の複数のタイプの画像を取得するためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、異なる撮像システム間で物体を移送することなしに、そのような画像を取得することに関する。
最初に、図1Aを参照すると、別個の撮像物体のための撮像の複数の異なるモードを提供するように適合される、例示的多モード撮像システムが、ブロック図形式で示される。多モード撮像システム1は、第1の撮像システム10と、第2の撮像システム20と、撮像システムのうちの1つ以上を制御し、および/または異なる撮像システムから取得される複数の画像を一緒に処理するように適合される、少なくとも1つの処理デバイス5とを備えている。本発明は、主に、2つの撮像システムからのデータの組み合わせに関して本明細書に説明されるが、多モード撮像システム1は、2つを超える撮像システムを含み得、例証的実施形態は、そのように組み合わせられる、撮像システムの数を制限することを意図するものではない。多モード撮像システムの詳細は、共有に係る米国特許第7,190,991号「Multi−Mode Internal Imaging」に説明され、全体として、かつあらゆる目的のために本明細書に組み込まれる。
前述の例示的タイプの光学撮像システムに加え、追加のタイプの撮像もまた、同一の一体型システム内に提供されることが具体的に想定される。特に、別個の撮像システム間で物体を移送するいかなる必要性もなく撮像物体の複数のタイプの画像を可能にする一体型多モード撮像システムが、提供される。すなわち、光学または他の第1のタイプの撮像に加え、第2のタイプの撮像もまた、第1のタイプの撮像と同一の場所で提供される。そのような第2のタイプの撮像は、例えば、マイクロトモグラフィまたは他のX線撮像システムによって提供されることができる。
図1に関し上で述べたように、1つ以上の処理デバイス5またはシステムは、異なる撮像システムから取得される複数の画像および/またはデータを処理するために一緒に使用されることができる。そのような処理として、撮像物体または物体のための光学拡散トモグラフィ再構築を行なうことが挙げられ得、そのような再構築は、光学およびX線データの組み合わせを伴う。処理デバイスまたはシステムを使用して、そのようなシステムのために必要とされる比較的に複雑なタイプの再構築を行なうための種々の実施例および技法は、例えば、共有に係る米国特許第7,190,991号「Multi−Mode Internal Imaging」、米国特許第7,599,731号「Fluorescent Light Tomography」、米国特許第7,616,985号「Method and Apparatus for 3−DImaging of Internal Light Sources」、および米国特許出願第11/844,551号「Apparatus and Methods for Determining Optical Tissue Properties」に見出されることができ、それぞれ、全体として、あらゆる目的のために、本明細書に組み込まれる。
・マイクロトモグラフィまたは他のX線撮像システムから取得されるX線撮像データを処理し、撮像物体の3次元ボリュームレンダリングをもたらす。
・X線撮像データをセグメント化し、撮像物体のX線表面メッシュを決定する。
・光学撮像システムから取得された光学画像データを撮像物体のX線表面メッシュ上にマッピングする。
・拡散トモグラフィアルゴリズムを通して、表面マッピングされた光学画像データを処理し、撮像物体内の発光源の3次元分布を決定する。
・ボリュームマイクロトモグラフィデータを使用して、撮像物体内の組織の解剖学的マップを決定する。
・解剖学的マップを使用して、光学拡散トモグラフィアルゴリズム内での使用のための異種組織特性マップを作成する。
撮像物体内の組織の解剖学的マップを決定する機能は、撮像物体の表面メッシュを作成するために、構造化光または他の形態の撮像ではなく、マイクロトモグラフィ撮像が使用される場合、非常に有用であり得ることは、着目に値する。
最後に、図8を参照すると、複数の異なる撮像システムを使用する、撮像物体を撮像する例示的方法の流れ図が、提供される。提供される流れ図は、いくつかの観点において包括的であり得るが、提供される全てのステップが、必要ではなく、他のステップも、含まれることができ、ステップの順序が、所与のデバイス製造業者、ベンダ、またはユーザによる所望に応じて、並べ替えられ得ることは、容易に理解されるであろう。例えば、ステップ306は、代替として、ステップ310−314の後またはそれと同時に行なわれ得る。別の実施例として、ステップ308は、ステップ304および306の前またはそれと同時に行なわれ得る。また、ステップ304は、随意であることができ、1つ以上の他の形態または方向の物体照明と置換され得る。他の好適な潜在的ステップの順序は、容易に理解されるであろう。
プロセスステップ308では、二次撮像システムが、アクティブ化されることができる。前述のように、そのような二次撮像システムは、マイクロトモグラフィまたは他の好適なX線撮像システムであることができる。そのような場合、二次撮像システムのアクティブ化は、X線源をオンにすることを伴い得る。このX線源(または、異なる二次撮像システムが使用される場合、他の撮像源)は、第1の方向に対して直交する方向に位置することができる。いくつかの実施形態では、この方向は、撮像物体に対して、実質的に水平であることができる。
Claims (24)
- 一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システムであって、
撮像チャンバであって、前記撮像チャンバは、別個の撮像物体を前記撮像チャンバ中に含むように適合されている、撮像チャンバと、
前記撮像チャンバ内に位置している回転テーブルであって、前記回転テーブルは、前記別個の撮像物体を前記回転テーブル上に支持するように適合され、前記回転テーブルは、組み合わせられたマイクロトモグラフィおよび光学撮像プロセスの間、複数の異なる回転位置に、前記回転テーブルを通して延びる垂直軸を中心として前記撮像物体を回転させるようにさらに適合されている、回転テーブルと、
前記撮像チャンバ内または前記撮像チャンバの近くに位置している光学撮像システムであって、前記光学撮像システムは、前記撮像物体の上方に実質的に垂直に位置付けられているカメラを含み、前記カメラは、前記撮像物体が前記回転テーブル上にある間、前記垂直軸に対して、前記撮像物体の光学画像を取得するように適合されている、光学撮像システムと、
前記撮像チャンバ内または前記撮像チャンバの近くに位置しているマイクロトモグラフィ撮像システムであって、前記マイクロトモグラフィ撮像システムは、前記撮像物体が前記回転テーブル上にある間、前記撮像物体のX線画像を取得するように構成され、前記マイクロトモグラフィ撮像システムは、X線源と、X線を前記X線源から受け取るように適合されている1つ以上のX線センサとを含み、前記X線源は、前記撮像物体に対して、実質的に水平方向に位置付けられ、前記光学画像および前記X線画像は両方とも、前記撮像物体が、前記撮像チャンバ内に留まっている間に取得される、マイクロトモグラフィ撮像システムと
を備えている、一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。 - 下方からの前記撮像物体の透過照明を促進するように適合されている透過照明システムをさらに含む、請求項1に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 上方からの前記撮像物体の落射照明を促進するように適合されている落射照明システムをさらに含む、請求項1に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 前記光学撮像システムは、前記撮像物体の生物発光撮像を促進するように適合されている、請求項1に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 前記光学撮像システムと論理通信し、かつ前記マイクロトモグラフィ撮像システムと論理通信する処理デバイスをさらに含み、前記処理デバイスは、前記光学撮像システムによって取得された撮像データを前記マイクロトモグラフィ撮像システムによって取得された撮像データと組み合わせるように適合されている、請求項1に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 前記処理デバイスは、
前記マイクロトモグラフィ撮像システムから取得されたX線撮像データを処理し、前記撮像物体の3次元ボリュームレンダリングをもたらすことと、
前記X線撮像データをセグメント化し、前記撮像物体のX線表面メッシュを決定することと、
前記光学撮像システムから取得された光学画像データを前記撮像物体のX線表面メッシュ上にマッピングすることと、
拡散トモグラフィアルゴリズムを通して、前記表面マッピングされた光学画像データを処理し、前記撮像物体内の発光源の3次元分布を決定することと
を行うようにさらに適合されている、請求項5に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。 - 前記処理デバイスは、
前記ボリュームマイクロトモグラフィデータを使用して、前記撮像物体内の組織の解剖学的マップを決定することと、
前記解剖学的マップを使用して、前記光学拡散トモグラフィアルゴリズム内での使用のための異種組織特性マップを作成することと
を行うようにさらに適合されている、請求項6に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。 - 前記一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム全体は、ある場所から別の場所に容易に持ち運び可能である、請求項1に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 前記回転テーブルは、複数の別個の撮像物体を前記回転テーブルの上に支持するように適合され、前記光学撮像システムおよび前記マイクロトモグラフィ撮像システムは両方とも、前記複数の別個の撮像物体を同時に撮像するように適合されている、請求項1に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 前記複数の別個の撮像物体は、前記回転テーブル上に並んで配列されている2匹以上のマウスを含む、請求項9に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 前記撮像物体の1つ以上の側に位置付けられている1つ以上のミラーをさらに含み、前記1つ以上のミラーが前記回転テーブルに対してある角度で配列されていることによって、前記撮像物体の1つ以上の側面ビューが、前記カメラに向かって上向きに反射される、請求項1に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 前記X線源に近接して据え付けられている1つ以上のビーム成形デバイスをさらに含み、前記1つ以上のビーム成形デバイスは、1つ以上のビーム成形デバイスから放出されるX線ビームを成形するように適合されている、請求項1に記載の一体型マイクロトモグラフィおよび光学撮像システム。
- 複数の異なる撮像システムによって撮像物体を撮像する方法であって、
回転テーブル上に前記撮像物体を設置することであって、前記回転テーブルは、多モード撮像プロセスの間、前記撮像物体を単一の場所に支持するように適合されている、ことと、
前記撮像物体が前記回転テーブル上にある間、前記撮像物体の1つ以上の光学画像を取得することであって、前記1つ以上の光学画像は、前記撮像物体に対して第1の方向に沿って取得される、ことと、
前記第1の方向に対して直交する方向に位置している二次撮像システムをアクティブ化することと、
前記撮像物体が前記回転テーブル上に留まり、前記二次撮像システムがアクティブ化されている間に、前記撮像物体の1つ以上の二次画像を取得することと、
前記撮像プロセスの間、複数の異なる回転位置に、前記回転テーブルを通して延びる垂直軸を中心として前記回転テーブルを回転させることと
を含む、方法。 - 前記光学撮像プロセスの間、前記撮像物体が前記回転テーブル上にある間に、前記撮像物体を下方から透過照明するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記光学撮像システムおよび前記二次撮像システムの両方と論理通信する処理デバイスを使用して、前記1つ以上の光学画像を前記1つ以上の二次画像と組み合わせるステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 多モード撮像システムであって、
多モード撮像プロセスの間、別個の撮像物体を単一の場所に支持するように適合されている、ステージと、
前記撮像物体が前記ステージ上にある間、前記撮像物体に関する光学撮像データを取得するように構成されている光学撮像システムであって、前記光学撮像データは、前記撮像物体を通して延びる第1の軸に対して取得される、光学撮像システムと、
前記光学撮像システムと別個である二次撮像システムであって、前記二次撮像システムは、前記撮像物体が前記ステージ上にある間、二次撮像データを取得するように構成され、前記光学撮像データおよび前記二次撮像データは両方とも、前記撮像物体が前記単一の場所に留まっている間に取得され、前記二次撮像データは、前記撮像物体を通して延びる第2の軸に対して取得され、前記第2の軸は、前記第1の軸に対して直交する、二次撮像システムと
を備えている、システム。 - 前記X線撮像システムは、マイクロトモグラフィ撮像システムである、請求項16に記載の多モード撮像システム。
- 前記第1の軸は、前記撮像物体に対して垂直であり、前記第2の軸は、前記撮像物体に対して水平である、請求項16に記載の多モード撮像システム。
- 前記ステージは、前記撮像物体を下方から透過照明するように適合されている透過照明構成要素を備えている、請求項16に記載の多モード撮像システム。
- 前記ステージは、前記多モード撮像プロセスの間、前記単一の場所において、前記撮像物体を複数の異なる回転位置に回転させるように適合されている回転テーブルを備えている、請求項16に記載の多モード撮像システム。
- 前記二次撮像システムは、前記複数の異なる回転位置のそれぞれにおいて、前記撮像物体に対する二次撮像データを取得するように構成されている、請求項20に記載の多モード撮像システム。
- 前記回転テーブルは、複数の別個の撮像物体を前記回転テーブルの上に支持するように適合され、前記光学撮像システムおよび前記二次撮像システムは両方とも、前記複数の別個の撮像物体を同時に撮像するように適合されている、請求項20に記載の多モード撮像システム。
- 前記光学撮像システムと論理通信し、かつ前記二次撮像システムと論理通信する処理デバイスをさらに含み、前記処理デバイスは、前記光学撮像システムによって取得された撮像データを前記二次撮像システムによって取得された撮像データと組み合わせるように適合されている、請求項16に記載の多モード撮像システム。
- 前記撮像物体の1つ以上の側に位置付けられている1つ以上のミラーをさらに含み、前記1つ以上のミラーが前記ステージに対してある角度で配列されていることによって、前記撮像物体の1つ以上の側面ビューが、前記カメラに向かって上向きに反射される、請求項16に記載の多モード撮像システム。
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