JP2020511221A - 被験体の組織特性を決定するための装置、システムおよび方法 - Google Patents

被験体の組織特性を決定するための装置、システムおよび方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、被験体の組織特性をより邪魔にならないように決定するための装置、システムおよび方法に関する。装置は、第一の制御信号（２１）によって電気機械トランスデューサ（３１）を制御し、周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を、被験体の露出した組織エリアに伝達するよう構成された第一の制御ユニット（１１）と；第二の制御信号（２２）によって電磁放射放出器（３２）を制御し、被験体の露出した組織エリアに向けて電磁放射を放出するよう構成された第二の制御ユニット（１２）と；被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を示す放射信号（２３）を取得するよう構成された放射信号入力部（１３）と；前記周波数範囲においてまたは前記変化する周波数内容について、前記取得された放射信号から得られた周波数応答または周波数伝達関数から導出される、被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号（２４）を決定するよう構成されたプロセッサ（１４）とを有する。

Description

本発明は、被験体の組織特性を決定するための装置、システムおよび方法に関する。
非特許文献１は、被験者の脊椎に対する可能な損傷が、脊椎に振動を加え、加速度計を用いて脊椎の周波数応答を測定する機械的手段によっていかにして分類されるかを示している。しかしながら、この方法は邪魔になり、適用性に限界がある。
よって、被験者の脊椎に対する可能な損傷を分類する、より邪魔にならない、またより広い適用可能性をもちうる仕方を提供する必要がある。
特許文献１は、作用された乳房のデジタル画像を表面動きの記述に変換する光エラストグラフィー・システムのための方法を開示している。表面動きはその後、乳房が、たとえば乳癌の有意な可能性を示す、異常な硬直領域を有するかどうかを確認するために使用されることができる。この方法のステップは、モデルに基づくセグメンテーションを使って各画像における乳房のプロファイルを同定し、画像の対ごとに、オプティカルフロー・アルゴリズムを使って皮膚表面動きを計算する。この方法は、被験者上に基準マーカーを配置する予備的なステップをなくす。
米国特許出願公開第2016/0045115A1号明細書
本発明の目的は、被験体の組織特性をより邪魔にならないように決定するための装置、システムおよび方法を提供することである。
本発明の第一の側面では、被験体の組織特性を決定するための装置であって：
・第一の制御信号によって電気機械トランスデューサを制御し、周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を、被験体の露出した組織エリアに伝達するよう構成された第一の制御ユニットと；
・第二の制御信号によって電磁放射放出器を制御し、被験体の露出した組織エリアに向けて電磁放射を放出するよう構成された第二の制御ユニットと；
・被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を示す放射信号を取得するよう構成された放射信号入力と；
・前記周波数範囲においてまたは前記変化する周波数内容について、前記取得された放射信号から得られた周波数応答または周波数伝達関数から導出される、被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号を決定するよう構成されたプロセッサとを有する、
装置が提示される。
本発明のさらなる側面では、被験体の組織特性を決定するためのシステムであって：
・周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を、被験体の露出した組織エリアに伝達するよう構成された電気機械トランスデューサと；
・被験体の露出した組織エリアに向けて電磁放射を放出するよう構成された電磁放射放出器と；
・被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を検出し、検出された電磁放射を示す放射信号を生成するよう構成された放射検出器と；
・本稿に開示される、被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号を決定するための装置であって、前記組織特性信号は、前記周波数範囲においてまたは前記変化する周波数内容について、前記放射信号から得られた周波数応答または周波数伝達関数から導出される、装置とを有する、
システムが提示される。
本発明のさらなる側面では、対応する方法、コンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行されるときに、コンピュータに本稿に開示される方法のステップを実行させるプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム、プロセッサによって実行されたときに本稿に開示される方法を実行させるコンピュータ・プログラム・プロダクトを記憶している非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体が提供される。
本発明の好ましい実施形態は従属請求項において定義される。特許請求される方法、システム、コンピュータ・プログラムおよび媒体は、特許請求される装置と、特に、従属請求項において定義され、本明細書に開示されるものと類似および／または同一の好ましい実施形態を有することが理解される。
近年、ビデオ・ヘルス・モニタリングの分野で多くの進展が達成された。過去10年間に、呼吸、脈拍数、組織灌流マッピング、およびSpO2モニタリングであって通常のビデオカメラを使うもの（たとえば、遠隔フォトプレチスモグラフィー、遠隔PPGの使用によるもの）のためのアプリケーションが出現したが、睡眠活動記録、ベッドにはいること／ベッドから出ること、およびその他のアプリケーションも同様である。この発展途上の分野で知識を蓄積し、カメラで取得したデータの限界をよりよく理解する間に、新たな機会が生じる。
ビデオ・ヘルス・モニタリングにおける研究から得られた新しい知識により、上述した非特許文献１よりもはるかに広く適用可能であり、可能性としては全く邪魔にならない新しい機会が存在する。特に、本発明者は、カメラが、多数の加速度計が脊椎の上の被験者の皮膚に取り付けられる非特許文献１に記載される方法に従って得られるさまざまな動き信号を得るための、ずっと魅力的な手段となることを認識した。さらに、動き信号もカメラから得られてもよいことが構想される。これはまた、測定システムの質量がゼロであるため、周波数応答を乱すのも少なくなり、さらに、皮膚におけるさまざまな検出器の取り付け、使い捨て品の使用の可能性、または使用と使用の間の洗浄を防止する。機械的アクチュエータは、邪魔にならないアクチュエータによって置き換えられてもよく、一方、適用範囲は、単に脊椎の健康を測定することよりもずっと広くできる。
フォトプレチスモグラフィーの分野における知識により、心臓活動に起因する、生体組織における、吸収によって誘起される色の変化（フォトプレチスモグラフィー、PPG）と脈拍周波数での、動きによって誘起される変化（バリストカルジオグラフィー、BCG）との間で弁別することが可能である。被験体の皮膚における、カメラに基づく動き測定のための有望な諸オプションに到達するために、皮膚の照明を使用することが可能である。カメラ（または、より一般には放射検出器）は、すべての必要な測定部位を含む視野を選択することによって、さまざまな加速度計を置き換えることができる。さらに、いくつかの用途では、機械的アクチュエータは、電気機械トランスデューサ、たとえばラウドスピーカーによって置き換えられ、完全に邪魔にならない測定を可能にしうる。そのような測定は組織特性付けのために、たとえば弾性の測定、可能性としては皮下脂肪層定量（脂肪厚）、水分補給レベル、病変の検出等といった皮膚特性付けのために、適用されることができる。
よって、本発明のある側面によれば、電気機械トランスデューサが、被験体の身体部分に刺激を与えるために使用され、電磁放射センサー、たとえばカメラ、および電磁放射放出器、たとえば光源が、前記身体部分の応答を測定するために使用される。この応答は、周波数応答であってもよく、（入力と出力の間の）周波数伝達関数（可能性としては、周波数掃引または異なる周波数内容をもつ一組の信号を使って測定される）から種々の特徴（feature）が抽出されてもよく、教師付き学習アルゴリズムを用いて、前記特徴、および可能性としては被験体の特徴（年齢、性別など）に基づいて必要な組織特性（characteristic）／健康指標を提供できる分類器を構築することができる。
ある実施形態によれば、前記プロセッサは、前記第一の制御信号を前記放射信号と相関させることによって、または、前記放射信号の周波数内容を前記第一の制御信号の周波数内容と組み合わせる（たとえば除算する）ことによって、前記組織特性信号を決定するよう構成される。たとえば、複素相関が使われてもよい。これは、刺激が（変化する周波数をもつ）正弦波である場合に特に有用である。次いで、複素相関は、刺激信号から分析信号を取り出し、それを前記放射信号と相関させることを含む。正弦波刺激の種々の周波数についての相対的な相関は、直接的に、周波数伝達特性を与える。別の実施形態では、放射信号の周波数内容が刺激信号の周波数内容によって除算されて、周波数伝達関数を得ることができる。これは、刺激信号と放射信号の両方にフーリエ変換を使用することに関わる。
放射信号入力は、被験体の露出した組織エリア内のピクセルまたはピクセルのグループごとの放射信号を含む複数の放射信号を得るよう構成されてもよく、前記プロセッサは、前記第一の制御信号のAC変動を、被験体の露出した組織エリアの少なくとも一部に対応するピクセルのグループにわたっての平均ピクセル値、特に時間正規化された平均ピクセル値のAC変動と相関させることによって、前記組織特性信号を決定するよう構成される。前記AC変動は、前記放射信号から導出される。たとえば、カメラによって得られた諸画像から、複数のピクセル・グループの平均ピクセル値を決定することができる。これらの平均のそれぞれは、時間を追ってトレースされることができ、その結果、ピクセルの前記グループについての信号を生じる。次いで、これらの信号はその平均によって除算され、正規化された信号を得ることができ、そこから減算によってAC信号（AC変動）が得られる。この実施形態では、限られた処理努力で合理的な結果が達成できる。
別の実施形態では、前記プロセッサは、放射信号、組織特性信号、被験体および／または組織位置の特徴を使う、および／または種々の組織特性をもつ被験体からの組織でトレーニングされた分類器を使用することによって、前記組織特性信号を決定するよう構成される。分類器によって使用される特徴は、たとえば、周波数応答、たとえば、応答ピーク（最も高い利得をもつ周波数）、または周波数応答の曲線下面積を含んでいてもよい。他の特徴は、年齢、体重、性別などの被験者の特徴である。分類器の使用は、いくつかの組織特性の決定を改善する。
第一の制御ユニットは、1Hzから5000Hzまでの間、特に10Hzから1000Hzまでの間の周波数範囲において変化する、または変化する周波数内容をもつ機械的波動を伝達するよう、電気機械トランスデューサを制御するよう構成されてもよい。前記範囲は、ラウドスピーカーが現実的であるか、または他の電気機械トランスデューサ（たとえば非特許文献１のような直接接触）のほうが好ましいかも決定する。これは、低域周波数スペクトルを制限しうる。上限に関しては、電磁放射放出器は、特に、それが2Dセンサー・アレイ（イメージャー）である場合、関心がある。サブサンプリングを行なわないと、カメラがより高い画像レートにより解像度を犠牲にすることになる（ピクセルのビニング）。サブサンプリングがあれば、シーケンシャル等価時間サンプリング・オシロスコープ（しばしば単にサンプリング・オシロスコープと呼ばれる）と同じ原理を使って、これはおそらくは数桁拡張できる。この場合、いくつかの実施形態におけるサンプリングは、電磁放射放出器によって制御されてもよい（たとえば、カメラのより長い積分期間の間の点滅するLED）。
第二の制御ユニットは、300nmから1000nmまでの間、特に600nmから700nmまでの間または400nmから500nmまでの間の波長範囲の電磁放射を放出するよう電磁放射放出器を制御するよう構成されてもよい。シリコン光センサーについては、最も広い範囲は、300から1000nmまでの間である可能性が高い。赤色光（約650nm）は、高いセンサー感度およびPPG信号からの非常に低い汚染を与えるので、特に興味深いことがありうる。他方、皮膚は赤色光に対して半透明であり、このことは空間分解能を制限する。はるかに短い波長、たとえば青色光450nmは、より良好な空間分解能を与える可能性が高いであろうが、組織への浸透深さは非常に小さいため、心臓サイクル中の変動する血液量からの吸収に対する影響はほとんど観察されないことがある。
ある個別的な用途では、前記プロセッサは、特に、脊椎に対する可能な損傷の定量化を提供することによって、被験者の脊椎の健康に関係する組織特性信号を決定するよう構成される。
他の用途では、前記プロセッサは、被験者の皮膚、特に弾性に関係した、または被験者の皮膚に関係した組織特性信号から導出される一つまたは複数の特性、特に皮下脂肪厚または水分補給状態に関係した組織特性信号を決定するよう構成される。
組織特性の決定をさらに改善するために、前記放射信号入力は、被験体の二つ以上の異なる露出した組織エリアから反射された電磁放射を示す二つ以上の放射信号を得るよう構成され、前記プロセッサは、放射信号ごとに組織特性信号を決定し、決定された組織特性信号を複合組織特性信号に組み合わせるよう構成される。たとえば、得られる結果の信頼性を高めるために、決定された組織特性信号の平均または重み付けされた平均を形成してもよい。
開示されるシステムのコンポーネントを実装するために、さまざまなコンポーネントが使用できる。電気機械トランスデューサは、音放出器、特にラウドスピーカーを含んでいてもよい。電磁放射放出器は、光源、特にLEDを含んでいてもよい。放射検出器は、光学レンズを有するまたは有さない単一の光センサー、たとえばフォトダイオード、または撮像ユニット、特にビデオカメラを含んでいてもよい。好ましくは、操作中に被験体の組織に接触しないコンポーネントが使用される。コンポーネントの一部または全部が、共通のデバイスに統合されてもよいが、別個のデバイスとして使われてもよい。
特に好ましい実施形態では、電磁放射放出器は、被験体の露出した組織エリアに向けて斜めの角度で光を放出するように構成され、これは、小さな組織動きが反射光をより強く変調するため、検出をさらに改善する。なお、専用の電磁放射放出器によって放出される電磁放射の代わりに、周辺光を使うことも不可能ではない。しかしながら、電磁放射、特に斜め角度の光を使用することは、動きに対する感度がずっと高いので、きわめて有利である。一方で、心臓活動に起因する吸収変動による汚染を減少させる（組織からのPPG信号は、約650nmの赤色光において最も弱い）ので、さらに、赤色光または青色光の使用を助ける。
きわめて重要な用途においては、偏光と、検出器の光路における偏光子とを使用し、鏡面反射光にフォーカスして、組織からの拡散反射光（PPGによって変調されうる）の影響を低減することがさらに有利でありうる。
本発明のこれらおよび他の側面は、以下に記載される実施形態を参照することから明白になり、明快にされるであろう。
本発明によるシステムおよび装置の概略図である。
図１は、本発明による、被験体（被験者の腕２によって表わされる）の組織特性を決定するシステム１および装置１０の概略図を示す。
システム１は、周波数範囲において変化する（すなわち周波数掃引）または周波数内容が変化する機械的波動、たとえば空気を通じて被験体の組織に伝送される音響波を、被験体の露出した組織エリア、この実施形態では人の腕２のエリア３に伝達するよう構成された電気機械トランスデューサ３１、たとえば、ラウドスピーカーを有する。システム１はさらに、電磁放射放出器３２、たとえば、被験体の露出した組織エリア３に向かって電磁放射２２を放出するよう構成されたLEDのような光源を有する。放射検出器３３、たとえばビデオカメラのような光学センサーを使用することによって、被験体の露出した組織エリア３から反射された電磁放射が検出され、検出された電磁放射を示す放射信号２３が生成される。装置１０は、前記周波数範囲における放射信号２３から、被験体の露出した組織エリア３の組織特性を示す組織特性信号２４を決定する。
装置１０は、周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を被験体の露出した組織エリアに伝達するために第一の制御信号２１によって電気機械トランスデューサ３１を制御するよう構成された第一の制御ユニット１１と、電磁放射を被験体の露出した組織エリアに向けて放出するために第二の制御信号２２によって電磁放射放出器３２を制御するよう構成された第二の制御ユニット１２とを有する。第一および第二の制御ユニット１１、１２は、電気機械トランスデューサ３１および電磁放射放出器３２が結合されたコントローラまたは制御信号インターフェースの制御出力であってもよい。
装置１０は、被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を示す放射信号２３を得るよう構成された放射信号入力１３をさらに有する。放射信号入力は、放射検出器３３が結合される信号インターフェースであってもよい。プロセッサ１４を使用することによって、前記周波数範囲において得られた放射信号から導出される被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号２４が、決定される。
システム１の諸要素は、別個の装置であってもよく、または、部分的にまたは完全に共通の装置に統合されていてもよい。装置１０は、たとえばコンピュータ、プロセッサ、電子ユーザー装置等で実行されるソフトウェア・アプリケーションとして、ソフトウェアおよび／またはハードウェアで実装されうる。
組織特性信号２４を決定するためのある実施形態では、第一の制御信号２１（よって、それによって制御される機械的波動）は、時間変化する周波数の正弦波であると想定される。すると、組織表面の振動が光変調を、そしておそらく異なる位相および振幅を引き起こすので、放射信号２３も、同じ周波数をもつ正弦波成分を示すことが期待できる。分析信号が第一の制御信号２１から（たとえばヒルベルト変換を使って）構築される場合、放射信号２３の振幅および位相が（好ましくは、時間正規化、すなわちAC/DC後に）計算できる。これは、相関の一例を表わす。すなわち、この実施形態では、放射信号２３からの正規化されたAC変動信号が、第一の制御信号２１の単位振幅の分析信号と相関される（時間サンプルの内積）。これは、たとえば非特許文献２に記載されているようなBCG信号から振幅および位相マップを構築する手順と類似している。
A. Moco, S. Stuijk, and G. de Haan、"Ballistocardiographic Artifacts in PPG Imaging"、IEEE, Tr. on Biomedical Engineering, Vol.PP、No.99、Nov. 2015
周波数範囲を掃引した後、第一の制御信号２１の振幅を一定に保ったまま、周波数特性（振幅および位相の両方）が得られる。振幅を一定に保つ代わりに、出力（放射信号２３からの）を入力（第一の制御信号２１）振幅で除算することも可能である。得られた周波数特性は組織特性信号２４である。
さらなる特性は、この周波数応答、たとえば、応答ピーク（最も高い利得をもつ周波数）、または周波数応答の曲線下面積から決定されてもよい。
周波数掃引ではなく、異なる周波数内容をもつパルス列が適用されてもよい。この場合、周波数応答は、各パルス列における周波数の相対強度から導出されてもよい。
ピーク周波数応答は、たとえば皮膚組織から測定する場合、皮膚の健康に関する情報を含む。加齢はコラーゲンを減少させることが知られており、これが周波数応答に示される（皮膚が硬くなるほど、ピーク応答周波数が高くなる）ことは理にかなっている。また、皮下脂肪層の厚さが応答を修正し、最後に、水分補給レベルも応答に影響する。
励起周波数によっては、放射センサー３３は、特にそれがカメラである場合、第一の制御信号２１におけるすべての周波数を分解するのに十分高いレートでサンプリングすることができない場合がある。この場合、周波数応答は、同じ入力波形の複数のレジストレーションからの応答を計算することによってのみ決定されることができる。これは、サンプリング周波数よりも十分上ではやはり周期的な信号を示すことができるサンプリング・オシロスコープと類似している。
ある好ましい実施形態では、放射放出器３２は、振動する組織によって引き起こされる光変調を最大にするために、被験体の組織に対して斜めの角度で光を放出する光源である。
音響波は、好ましくは1Hzから5000Hzまでの間の周波数範囲内であり、電磁放射は、好ましくは300〜1000nmの範囲内の発光、特に、ピーク放出が約660nm、すなわち血液の吸収ディップにある、または光の皮膚への浸透が散乱のために低い475nm未満にある発光を含む。
出力組織特性は、被験者の脊椎の健康に関係していてもよく、たとえば、脊椎に対する可能な損傷の定量化を提供する。他の用途では、組織特性は、被験体の皮膚、または内臓に関係していてもよく、たとえば、弾性、または導出される特性、たとえば、皮下脂肪厚または水分補給状態である。
特性は、異なる身体組織部位において、同時にまたは逐次的に測定されてもよく、個々の特性は、精度および信頼性を向上させるために、複合組織特性に組み合わされてもよい。
周波数伝達は、ある実施形態では、電気機械放出器３１への入力信号を、被験体の組織領域３に対応するピクセルのグループにわたる平均ピクセル値の出力AC変動と相関させることによって、決定される。より具体的には、複素相関が有用であることがあり、その場合、ヒルベルト変換が、入力周波数掃引（すなわち制御信号２１）から分析信号を得るために使用され、この分析信号が、放射検出器３３から得られた出力信号２３と相関される。
ある実際的な実施形態では、組織特性は、周波数応答／伝達の特徴を使用し、好ましくは、種々の組織特性をもつ諸被験体からの組織でトレーニングされた分類器（プロセッサ１４によって使用される）から帰結する。
周波数応答の特性、たとえば、応答ピーク（最も高い利得をもつ周波数）、または周波数応答の曲線下面積は、分類器において使用される特徴の例でありうる。さらに、その人の年齢、性別、および組織位置（腕、頬など）が、皮膚の健康パラメータを決定するための追加的な特徴であってもよい。これらの特性は年齢とともにシフトし、性別に依存することが期待されるからである。たとえば、水分補給レベルが推定される場合、推定値を改善するために、年齢および性別が既知の特徴として使用されてもよい。
本発明は、好ましくは、脊椎および皮膚の健康の診断に用いることができる。
本発明は、図面および上記の説明において詳細に図示され、記述されているが、そのような図示および記述は、例解または例示するものであって、制約するものではないと考えられるべきであり、本発明は、開示されている実施形態に限定されない。開示されている実施形態に対する他の変形が、図面、本開示、および添付の請求項の研究から、特許請求される発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。
請求項において、語「有する／含む」は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「a」または「an」は、複数を除外しない。単一の要素または他の単位が、請求項に記載されたいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけの事実が、これらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまたはその一部として供給される光記憶媒体または固体媒体のような好適な非一時的媒体上で記憶／頒布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムのような他の形で頒布されてもよい。
請求項に引用符号があったとしても、その範囲を限定するものと解釈してはならない。
特許文献１は、作用された乳房のデジタル画像を表面動きの記述に変換する光エラストグラフィー・システムのための方法を開示している。表面動きはその後、乳房が、たとえば乳癌の有意な可能性を示す、異常な硬直領域を有するかどうかを確認するために使用されることができる。この方法のステップは、モデルに基づくセグメンテーションを使って各画像における乳房のプロファイルを同定し、画像の対ごとに、オプティカルフロー・アルゴリズムを使って皮膚表面動きを計算する。この方法は、被験者上に基準マーカーを配置する予備的なステップをなくす。
WO2014/004835A1は、少なくとも一つのサンプルの少なくとも一つの部分に関する画像情報を得るための装置、方法およびコンピュータ・アクセス可能媒体を開示している。たとえば、そのような例示的実施形態を使って、（ｉ）前記部分の制御された物理的な励起に関する第一データと、前記サンプルに関連する光コヒーレンス第二データを受領または生成するために少なくとも一つの構成を使用することが可能である。さらに、たとえばそのような構成を使って、前記第一データおよび前記第二データに基づいて前記画像情報を生成することが可能である。ここで、制御された物理的な励起は、非生物学的な構成によって引き起こされる。画像情報は、前記部分内での深さ情報を含むことができる。
本発明の第一の側面では、被験体の組織特性を決定するための装置であって：
・第一の制御信号によって電気機械トランスデューサを制御し、周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を、被験体の露出した組織エリアに伝達するよう構成された第一の制御ユニットと；
・第二の制御信号によって電磁放射放出器を制御し、被験体の露出した組織エリアに向けてインコヒーレント光を電磁放射として放出するよう構成された第二の制御ユニットと；
・被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を示す放射信号を取得するよう構成された放射信号入力であって、前記放射信号は、反射された電磁放射から撮像ユニットまたは光センサーを含む放射検出器によって生成される、放射信号入力と；
・前記周波数範囲においてまたは前記変化する周波数内容について、前記取得された放射信号から得られた周波数応答または周波数伝達関数から導出される、被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号を決定するよう構成されたプロセッサとを有する、
装置が提示される。
本発明のさらなる側面では、被験体の組織特性を決定するためのシステムであって：
・周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を、被験体の露出した組織エリアに伝達するよう構成された電気機械トランスデューサと；
・被験体の露出した組織エリアに向けてインコヒーレント光を電磁放射として放出するよう構成された電磁放射放出器と；
・被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を検出し、検出された電磁放射を示す放射信号を生成するよう構成された放射検出器であって、前記放射検出器は撮像ユニットまたは光センサーを含む、放射検出器と；
・本稿に開示される、被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号を決定するための装置であって、前記組織特性信号は、前記周波数範囲においてまたは前記変化する周波数内容について、前記放射信号から得られた周波数応答または周波数伝達関数から導出される、装置とを有する、
システムが提示される。

Claims (15)

  1. 被験体の組織特性を決定する装置であって：
    ・第一の制御信号によって電気機械トランスデューサを制御し、周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を、被験体の露出した組織エリアに伝達するよう構成された第一の制御ユニットと；
    ・第二の制御信号によって電磁放射放出器を制御し、被験体の露出した組織エリアに向けて電磁放射を放出するよう構成された第二の制御ユニットと；
    ・被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を示す放射信号を取得するよう構成された放射信号入力部と；
    ・前記周波数範囲においてまたは前記変化する周波数内容について、前記取得された放射信号から得られた周波数応答または周波数伝達関数から導出される、被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号を決定するよう構成されたプロセッサとを有する、
    装置。
  2. 前記プロセッサは、前記第一の制御信号を前記放射信号と相関させることによって、または、前記放射信号の周波数内容を前記第一の制御信号の周波数内容と組み合わせることによって、前記組織特性信号を決定するよう構成されている、請求項１記載の装置。
  3. 前記放射信号入力部は、被験体の露出した組織エリア内のピクセルまたはピクセルのグループごとの放射信号を含む複数の放射信号を得るよう構成されおり、
    前記プロセッサは、前記第一の制御信号のAC変動を、被験体の露出した組織エリアの少なくとも一部に対応するピクセルのグループにわたっての平均ピクセル値、特に時間正規化された平均ピクセル値のAC変動と相関させることによって、前記組織特性信号を決定するよう構成されており、前記AC変動は、前記放射信号から導出される、
    請求項２記載の装置。
  4. 前記プロセッサは、前記放射信号、組織特性信号、被験体および／または組織位置の特徴を使う分類器を使用することによって前記組織特性信号を決定するよう構成されている、請求項１記載の装置。
  5. 前記プロセッサは、および／または種々の組織特性をもつ被験体からの組織でトレーニングされた分類器を使用することによって前記組織特性信号を決定するよう構成されている、請求項１記載の装置。
  6. 前記第一の制御ユニットは、1Hzから5000Hzまでの間、特に10Hzから1000Hzまでの間の周波数範囲において変化する機械的波動を伝達するよう、前記電気機械トランスデューサを制御するよう構成されている、請求項１記載の装置。
  7. 前記第二の制御ユニットは、300nmから1000nmまでの間、特に600nmから700nmまでの間または400nmから500nmまでの間の波長範囲の電磁放射を放出するよう前記電磁放射放出器を制御するよう構成されている、請求項１記載の装置。
  8. 前記プロセッサは、特に脊椎に対する可能な損傷の定量化を提供することによって、被験体の脊椎の健康に関係する前記組織特性信号を決定するよう構成されている、請求項１記載の装置。
  9. 前記プロセッサは、被験体の皮膚、特に弾性に関係した、または被験者の皮膚に関係した前記組織特性信号から導出される一つまたは複数の特性、特に弾性、皮下脂肪厚、病変または水分補給状態に関係した前記組織特性信号を決定するよう構成されている、請求項１記載の装置。
  10. 前記放射信号入力部は、被験体の二つ以上の異なる露出した組織エリアから反射された電磁放射を示す二つ以上の放射信号を得るよう構成され、
    前記プロセッサは、放射信号ごとに前記組織特性信号を決定し、決定された組織特性信号を複合組織特性信号に組み合わせるよう構成されている、
    請求項１記載の装置。
  11. 被験体の組織特性を決定するシステムであって：
    ・周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を、被験体の露出した組織エリアに伝達するよう構成された電気機械トランスデューサと；
    ・被験体の露出した組織エリアに向けて電磁放射を放出するよう構成された電磁放射放出器と；
    ・被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を検出し、検出された電磁放射を示す放射信号を生成するよう構成された放射検出器と；
    ・被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号を決定する請求項１記載の装置であって、前記組織特性信号は、前記周波数範囲においてまたは前記変化する周波数内容について、前記放射信号から得られた周波数応答または周波数伝達関数から導出される、装置とを有する、
    システム。
  12. 前記電気機械トランスデューサが音放出器、特にラウドスピーカーを含む、および／または
    前記電磁放射放出器が光源、特にLEDを含む、および／または
    前記放射検出器が撮像ユニット、特にビデオカメラを含む、
    請求項１１記載のシステム。
  13. 前記電磁放射放出器が、被験体の露出した組織エリアに向けて斜めの角度で光を放出するよう構成される、請求項１１記載のシステム。
  14. 被験体の組織特性を決定する方法であって：
    ・第一の制御信号によって電気機械トランスデューサを制御し、周波数範囲において変化するまたは周波数内容が変化する機械的波動を、被験体の露出した組織エリアに伝達する段階と；
    ・第二の制御信号によって電磁放射放出器を制御し、被験体の露出した組織エリアに向けて電磁放射を放出する段階と；
    ・被験体の露出した組織エリアから反射された電磁放射を示す放射信号を取得する段階と；
    ・前記周波数範囲においてまたは前記変化する周波数内容について、前記取得された放射信号から得られた周波数応答または周波数伝達関数から導出される、被験体の露出した組織エリアの組織特性を示す組織特性信号を決定する段階とを含む、
    方法。
  15. コンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行されるときに、コンピュータに請求項１４記載の方法の段階を実行させるプログラム・コード手段を有する、コンピュータ・プログラム。
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