JP2022027835A - 組織血管健康を評価するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組織血管健康を評価するための方法および装置の提供。【解決手段】組織血管健康の査定を対象とする、システムおよび方法。光学測定デバイスは、組織の面積を照明するように構成される、１つまたはそれを上回る波長を伴う、光源と、１つまたはそれを上回る照明波長において組織から反射する光を捕捉するように構成される、検出器と、検出された信号に基づいて、組織血管健康の１つまたはそれを上回る推定値を算出するように構成される、プロセッサと、組織血管健康を記憶または報告するように構成される、ディスプレイまたは通信デバイス（例えば、電子データ転送）とを含む。【選択図】図２７

Description

分野
本明細書に説明される実施形態は、概して、組織媒体の光学測定に関し、より具体的には、組織血管健康の査定を対象とする、システムおよび方法に関する。

背景
改良が、糖尿病性足潰瘍、褥瘡潰瘍、および熱傷を含む、急性および慢性創傷の管理において必要とされる。創傷における大部分の合併症は、適切な血液供給および局所組織（毛細管床）への排液の欠如から生じ、組織壊死および最終的死亡につながる。例えば、糖尿病性および褥瘡潰瘍（床擦れ）は、不良な循環からの低酸素状態に起因する、正常状況下では治癒しないであろう、皮膚創傷である。全ての創傷症例において、その治療の過程全体を通して、周囲組織の健康に関する考慮点は、同一のままである。すなわち、「罹患面積における組織が創傷治癒応答を助長するために十分な酸素が豊富な血液を受容しているか？」ということである。本質問に回答するための最も承認されている方法は、視覚的臨床所見のままであって、これは、医療従事者間で変動し、効果的治療計画に相違を生じさせ得る、非常に主観的診断である。

糖尿病は、２０１３年では、世界中で３億８千２百万人の成人に影響を及ぼしており、罹患率は、２０３５年には、５億９千２百万人まで増加すると予期される。足潰瘍形成は、糖尿病の主要な共存症のままであって、その寿命の間、１型および２型糖尿病を患う対象の２５％に影響を及ぼしている。実際、糖尿病人口の２％は、年間、新しい潰瘍を発症しており、糖尿病を患う患者の下肢切断者全体のおよそ８５％は、足潰瘍によって引き起こされている。未治療糖尿病性足潰瘍形成および後続切断は、糖尿病患者の生活の質に著しい影響を及ぼしている。足潰瘍発症者および／または切断を受けた者は、切断後死亡率増加を示しており、１年目では１３％～４０％、３年目では３５％～６５％、および５年目では３９％～８０％に及んでいる。２００７年、米国における糖尿病およびその合併症の治療は、直接コストとして、少なくとも＄１，１６０億に及んだ。これらのコストの少なくとも３３％は、足潰瘍の治療と結び付けられる。

糖尿病性足潰瘍（ＤＦＵ）の現在の防止および治療オプションは、整形外科用の足装具を用いた創傷にかかる圧力低減、感染症を防止するための創傷処置、および壊死性残屑を除去し、創傷治癒プロセスを再刺激するための創傷壊死組織除去術を含む。しかしながら、研究では、標準的治療に応答した１２～２０週間の期間にわたるＤＦＵの治癒率は、３０％～６０％であると報告されている。単回初期来院から長期治癒可能性を査定する定量的方法を有することは、負圧療法、成長因子療法、高圧酸素療法、または外科手術介入等のより侵襲的療法に先立って、創傷の優先順位決定に役立ち得る。実際、潰瘍形成に先立って、およびその間、糖尿病性足の予防的監視を用いて、切断率が、４９％～８５％低減され得ることが示唆されている。糖尿病性足切断の累積コストは、切断あたり約＄７０，０００である。したがって、潰瘍形成につながる血管および組織危殆化の早期識別ならびに血管介入に対する非応答者の正確な識別を可能にする技術は、治療転帰を有意に改良し、財政負担および個人コストを著しく低減させることができる。

糖尿病性神経障害（ＤＮ）、末梢血管疾患、および軽度足外傷または感染症は、典型的には、ＤＦＵの根本原因と考えられる。ＤＮは、防御知覚および発汗応答を阻害し、歩行制御を損なわせ、足変形に寄与する。これは、不自然な歩行および足変形に起因して、過剰な剪断および圧力をもたらす。ＰＶＤは、血液送達を損なわせ、四肢への微小血管系酸素消費をもたらし得る。除神経および／または不良な血管新生に起因する阻害された防御／治癒応答の組み合わせは、軽度足外傷または感染症が慢性創傷へと発展することを可能にする。ＤＮおよびＰＶＤの評価は、潰瘍発症のリスクに曝された患者を識別する際に不可欠である。

「糖尿病性足の管理および防止に関する実践的ガイドライン」は、潰瘍形成の「リスクに曝された面積」を示唆するが、具体的面積における潰瘍形成のリスクを識別するための定量的測定基準を提供していない。さらに、ＤＮおよびＰＶＤの評価は、すでに形成された潰瘍の重症度または治癒可能性を査定するために使用されることができない。したがって、ＰＶＤおよびＤＮを査定するために使用される現在の方法は、目に見えない形成中の創傷または損なわれた創傷治癒に対する処置を指示する際に有用ではない。

組織の健康ステータスを急速かつ確実に判定するために医療従事者によって使用され得る、信頼性のあるツールの不在は、医療研究および患者治療の両方に影響を及ぼす、有意な障害である。図１は、目視では、健康であると考えられるが、変調撮像（ＭＩ）導出広視野マップによると、明確に損なわれている、組織の例を示す。右の画像は、結果として生じる組織破壊を示す。

慢性創傷の効果的防止および管理は、創傷が悪化し、慢性状態になる前の早期識別および介入に依拠する。潅流または組織酸素化飽和度（ＳｔＯ_２）は、組織健康および治癒の最良かつ最早インジケータであるが、現在の測定方法は、深刻な限界を有する。臨床医は、現在、直接または間接測定方法に依拠している。

潅流を測定する最も一般的方法は、毛細管再充填試験を使用した臨床所見を通したものである。これは、組織への血流の迅速所見を与える。しかしながら、これは、表在性の見た目にすぎず、不正確であって、組織への血流を定量化することができない。これは、表在性であるため、本方法は、問題が最初に形成される、より深層レベル（１～５ｍｍ）における問題を認めることができない。

スポットセンサは、小（１～２ｃｍ）面積にわたっては良好な測定を提供するが、非常に高価であって（使い捨てプローブあたり＄２００＋）、正確度は、変動し得る。その結果、スポットプローブは、損傷または不健康な組織の面積を容易に見逃し得る。第３の方法である、足関節上腕血圧比（ＡＢＩ）は、血流を間接的に測定し、潅流に関するインジケータとして使用される。しかしながら、試験は、時間がかかり、多くの臨床医によると、結果が指数スケールの極限値にあるときのみ有用である。ＡＢＩはまた、流動問題の発症を示すことができず、石灰化血管を有する多くの糖尿病患者にとって、試験は、役に立たない。

端的には、組織の広域、特に、損なわれた循環に起因して罹患し得る、皮膚組織をスクリーニングする既存の信頼性のある手段は、存在しない。

したがって、組織酸素化の信頼性があって、ロバストであって、直感的（定量的）監視を提供し、損なわれた組織の領域が救助不可能になる前に介在するための医療従事者ツールを与える、プラットフォーム技術を対象とするシステムおよび方法を提供することが望ましい。

要旨
本明細書に提供される種々の実施形態は、概して、組織血管健康の査定を対象とする。光学測定デバイスは、１つまたはそれを上回る波長を伴う光源であって、組織の面積を照明するように構成される、光源と、１つまたはそれを上回る照明波長において組織から反射する光を捕捉するように構成される、検出器と、検出された信号に基づいて、組織血管健康の１つまたはそれを上回る推定値を算出するように構成される、プロセッサと、組織血管健康を記憶または報告するように構成される、ディスプレイまたは通信デバイス（例えば、電子データ転送）とを含む。

例示的実施形態のシステム、方法、特徴、および利点は、以下の図ならびに発明を実施するための形態の吟味に応じて、当業者に明白であるか、または明白となる。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
光学測定システムであって、
組織の面積を照明するように構成される、１つまたはそれを上回る波長を伴う、光源と、
照明の前記１つまたはそれを上回る波長において前記組織から反射する光を捕捉するように構成される、検出器と、
検出された信号に基づいて、組織血管健康の１つまたはそれを上回る推定値を算出するように構成される、プロセッサと、
前記組織血管反応性を記憶または報告するように構成される、ディスプレイまたは通信デバイス（例えば、電子データ転送）と、
を備える、システム。
（項目２）
組織血管健康の推定値は、光学吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る表面下組織成分（例えば、血液濃度、血液酸素化、水分／水和、コラーゲン、脂質、外因性要因）の濃度、側方分布、および／または深度分布に基づく、および／または前記吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る成分から導出される血管運動神経調節または血管反応性の推定値に基づく、組織健康および／または組織傷害のリスクの１つまたはそれを上回る推定値を含み得る、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記検出器は、単一時間点捕捉を提供するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目４）
前記検出器は、２Ｄ撮像検出器アレイである、項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記２Ｄ撮像検出器アレイは、ＣＣＤ／ＣＭＯＳカメラを備える、項目４に記載のシステム。
（項目６）
前記検出器は、単一要素検出器である、項目１に記載のシステム。
（項目７）
前記単一要素検出器は、フォトダイオードおよび検出システムへの光ファイバ中継器のうちの１つである、項目６に記載のシステム。
（項目８）
前記検出器は、複数の組織場所から反射された光を収集するように構成される、複数の単一要素検出器を含む、項目１に記載のシステム。
（項目９）
前記光源は、少なくとも１つの空間構造光パターンを前記組織表面にわたって生成するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
前記空間構造化された光は、空間周波数ドメイン撮像を行うように構成される、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
前記ディスプレイは、双方向タッチスクリーンデバイス、タブレット、およびデジタル電話のうちの１つである、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
前記光学測定のデバイスは、有線または無線接続を用いて、コンピュータシステム、タブレット、またはデジタル電話とインターフェースをとるように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１３）
組織サンプルの組織血管健康を推定する方法であって、
前記組織サンプルを照明するステップと、
単一時間点捕捉において前記組織サンプルの組織血管反応性を査定するステップと、
を含む、方法。
（項目１４）
組織サンプルの組織血管健康を推定する方法であって、
前記組織サンプルの面積を照明するステップと、
１つまたはそれを上回る照明波長において前記組織から反射する光を捕捉するように構成される検出器によって、前記照明された組織の面積から反射する光を捕捉するステップと、
組織血管健康を前記検出または捕捉された光信号から推定するステップと、
を含む、方法。
（項目１５）
組織血管健康の推定値は、光学吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る表面下組織成分（例えば、血液濃度、血液酸素化、水分／水和、コラーゲン、脂質、外因性要因）の濃度、側方分布、および／または深度分布に基づく、ならびに／もしくは前記吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る組織成分から導出される血管運動神経調節または血管反応性の推定値に基づく、組織健康および／または組織傷害のリスクの１つまたはそれを上回る推定値を含んでもよい、項目１３に記載の方法。
（項目１６）
前記照明された組織の面積の推定された組織血管健康を報告または表示するステップをさらに含む、項目１３に記載の方法。
（項目１７）
組織健康および／またはリスクの診断を前記照明された組織の面積の推定された組織血管反応性から発生させるステップをさらに含む、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
前記診断に応答して、療法、治療、治療製品、または挙動変更を推奨するステップをさらに含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記組織サンプルを照明するステップは、空間構造化された光パターンを用いて、前記組織表面にわたって前記組織サンプルを照明することを含む、項目１３に記載の方法。
（項目２０）
前記組織サンプルを照明するステップは、空間構造化された光パターンを用いて、前記組織表面にわたって前記組織サンプルを照明することを含む、項目１４に記載の方法。
（項目２１）
前記空間構造化された光パターンは、空間周波数ドメイン撮像を行うように構成される、項目１９に記載の方法。

構造および動作を含む、例示的実施形態の詳細は、同様の参照番号が同様の部分を指す、付随の図の検討によって部分的に得られ得る。図中の構成要素は、必ずしも、正確な縮尺ではなく、代わりに、本発明の原理の図示に応じて、強調が置かれる。さらに、全ての例証は、概念を伝達することが意図され、相対的サイズ、形状、および他の詳細な属性は、文字通りまたは精密ではなく、図式的に図示され得る。

図１は、外科手術後であって、壊死が裸眼で可視となる前の損なわれた組織の変調撮像（ＭＩ）画像を図示する。 図２は、非糖尿病の健康な足、健康な足を伴う糖尿病、および潰瘍形成の高リスクに曝されている糖尿病の変調撮像（ＭＩ）画像を図示する。 図３は、本開示の実施形態と併用するための光学測定デバイスの例示的実施形態を図示する。 図４ａ、４ｂ、４ｃ、および４ｄは、本開示の実施形態と併用するための変調撮像（ＭＩ）データのフローチャートを図示する。 図５ａおよび５ｂは、本開示の実施形態による、潅流における勾配変化の測定を図示する。 図６は、本開示の実施形態による、熱傷指数マップを生成するために使用される導出されたＳＦＤＩ出力を図示する。 図７は、本開示の実施形態による、熱傷の経時的測定を図示する。 図８は、本開示の実施形態による、判定不能褥瘡潰瘍の写真ならびに組織酸素化および散乱のＭＩ導出マップを図示する。 図９は、可変メラニン濃度および空間周波数に関するＳＦＤスペクトルの実施例を図示する。 図１０ａおよび１０ｂは、本開示の実施形態と併用するための皮膚撮像のために生成された３層幾何学形状を図示する。 図１１は、Ｏｘ－Ｉｍａｇｅｒ ＣＳおよびＯｘｙＶｕ-１によって測定されたＳｔＯ２の平均値および標準誤差の相関を図示する。 図１２は、足と中心部が位置合わせされた組織酸素飽和度マップの３Ｄレンダリングを図示する。 図１３は、種々のヘモグロビンおよび酸素飽和度レベルを示す、予備的足データのコラージュを図示する。 図１４は、対象における潰瘍リスクを階層化する、潰瘍リスク指数を生成するためのＭＩバイオメトリックの使用を図示する。 図１５は、本開示の実施形態に基づく、下肢処置におけるＳＦＤＩの役割のタイムラインを図示する。 図１６ａおよび１６ｂは、本開示の実施形態による、拡張された視野および短縮された撮像時間を図示する。 図１７は、本開示の実施形態による、足の血管反応性研究からの試験結果を図示する。 図１８は、本開示の実施形態と併用するための例示的臨床査定ワークシートを図示する。 図１９は、本開示の実施形態による、皮膚硬結足における散乱の分布を図示する。 図２０は、本開示の実施形態に基づく、有益となる指数の構築を図示する。 図２１は、本開示の実施形態による、血管疾患の画像を図示する。 図２２は、本開示の実施形態による、血管疾患の画像を図示する。 図２３は、本開示の実施形態による、表在性局部製品の影響の撮像を図示する。 図２４は、本開示の実施形態による、表在性局部製品の影響の撮像を図示する。 図２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、および２５ｆは、本開示の実施形態による、レーザ療法からの深在性血管変化および修正の撮像効果を図示する。 図２６は、本開示の実施形態と併用するための例示的光学測定システムを図示する。 図２７ａおよび２７ｂは、本開示の実施形態による、組織血管健康を推定するための例示的方法を図示する。

類似構造または機能の要素は、概して、図全体を通して例証的目的のために同様の参照番号によって表されることに留意されたい。また、図は、例示的実施形態の説明を促進するためにのみ意図されることに留意されたい。

詳細な説明
以下に開示される付加的特徴および教示はそれぞれ、他の特徴および教示と別個に、または併せて利用され、構造化された光照明方法を利用して、表面下組織性質を判定する、組織血管健康の査定を対象とする、システムおよび方法を提供することができる。そのような構造化された光照明方法は、限定ではないが、例えば、変調撮像（ＭＩ）、空間周波数ドメイン撮像（ＳＦＤＩ）、および同等物を含んでもよい。

本開示の実施形態は、ハードウェアおよびソフトウェア解決策を統合し、運動アーチファクトを最小限にし、撮像時間を短縮し、コストを削減し、光スループットを改良し、データを共位置合わせし、視野（ＦＯＶ）を増加させる。本開示の実施形態は、各側１秒以下で、足の背側および足底側のスナップショットＭＩデータを取得し、ＦＯＶにおける５０％増加と結び付けられた撮像時間における２０倍の改良をもたらす。

本開示の実施形態は、履歴および新しいデータのマイニングを可能にし、ヘモグロビン濃度および飽和度、浮腫を示す水分含有量、および治癒を損なわせ、または潰瘍形成を生じさせ得る、構造変化を示す組織散乱係数を含む、ＭＩバイオメトリックにおける大域的および局所的変化に基づいて、病期分類および予測アルゴリズムを生成する。

その実施例が、別個および組み合わせの両方において、これらの付加的特徴および教示の多くを利用する、本明細書に説明される実施形態の代表的実施例が、ここで、添付の図面を参照して説明される。本発明を実施するための形態は、単に、当業者に、本教示の好ましい側面を実践するためのさらなる詳細を教示することを意図し、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。したがって、以下の発明を実施するための形態に開示される特徴およびステップの組み合わせは、最も広義には、本発明を実践するために必要ではなくてもよく、代わりに、本教示の代表的実施例を特に説明するためだけに教示される。

さらに、代表的実施例および従属請求項の種々の特徴は、本教示の付加的有用な実施形態を提供するために、具体的かつ明示的に列挙されない方法で組み合わせられてもよい。加えて、説明および／または請求項に開示される全ての特徴は、元々の開示の目的のために、ならびに実施形態および／または請求項における特徴の複合物から独立して、請求される主題を制限する目的のために、相互から別個かつ独立して開示されることが意図されることに明示的に留意されたい。また、全ての値範囲またはエンティティの群の指示は、元々の開示の目的のために、ならびに請求される主題を制限する目的のために、あらゆる可能性として考えられる中間値または中間エンティティを開示することにも明示的に留意されたい。

本開示のある実施形態では、光学測定デバイスは、組織の面積を照明するように構成される、１つまたはそれを上回る波長を伴う、光源と、１つまたはそれを上回る照明波長において組織から反射する光を捕捉するように構成される、検出器と、検出された信号に基づいて、組織血管健康の１つまたはそれを上回る推定値を算出するように構成される、プロセッサと、組織血管健康を記憶または報告するように構成される、ディスプレイまたは通信デバイス（例えば、電子データ転送）とを含む。組織血管健康の推定値は、光学吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る表面下組織成分（例えば、血液濃度、血液酸素化、水分／水和、コラーゲン、脂質、外因性要因）の濃度、側方分布、および／または深度分布に基づく、ならびに／もしくは吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る組織成分から導出される血管運動神経調節の推定値に基づく、組織健康および／または組織傷害のリスクの１つまたはそれを上回る推定値を含んでもよい。

動作時、組織血管健康が、単一時間点捕捉を用いて査定されてもよい。そのような査定を遂行するために、組織の面積が、１つまたはそれを上回る波長を伴う光源によって照明され、光が、１つまたはそれを上回る照明波長において組織から反射し、組織血管健康の推定値が、検出または捕捉された光信号から算出され、組織血管健康の算出された推定値が、精査のために表示される。

光学測定デバイスの光源は、組織表面にわたって少なくとも１つの空間構造化された光パターンを生成するように構成されてもよい。検出器は、２Ｄ撮像検出器アレイ（例えば、ＣＣＤ／ＣＭＯＳカメラ等）であってもよい。検出器は、米国特許第９，２２０，４１２号（全体として記載される場合と同様に参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明および請求される検出システム等の単一要素検出器（例えば、フォトダイオードまたは検出システムへの光ファイバ中継器等）であってもよい。代替として、複数の単一要素検出器が、複数の組織場所から反射された光を収集するように構成されてもよい。ディスプレイは、双方向タッチスクリーンデバイス、タブレット、またはデジタル電話であってもよい。光学測定デバイスは、有線または無線接続を用いて、コンピュータシステム、タブレット、またはデジタル電話とインターフェースをとるように構成されてもよい。

動作時、組織健康および／またはリスクの診断は、生成され、療法、治療、製品、または挙動変更の推奨が、提供される。

変調撮像（ＭＩ）は、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｌａｓｔｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅにおいて発明された新規非接触光学撮像技術である。ＭＩは、光学吸収および散乱パラメータを空間的に分解し、組織光学性質の広視野定量的マッピングを可能にする一意の能力を有する。マルチスペクトル吸収および散乱光学性質を分離ならびに定量化することによって、ＭＩは、物理的に明確に異なるコントラスト機構から生じる反射率変化におけるクロストークを除去し、生理学的関連パラメータの導出を介して、組織状態および予測力のより直接的査定を提供する。

時間的に変調された光子移動方法と互換性があるが、ＭＩは、代替として、組織成分の撮像のために、空間的に変調された照明を使用する。種々の空間周波数の周期的照明パターンが、広（数ｃｍ^２）面積のサンプルにわたって投影される。反射された画像は、サンプルの光学性質特性に起因して、照明パターンと異なる。典型的には、正弦波照明パターンが、使用される。これらの空間的に変調された波の復調は、サンプル変調伝達関数（ＭＴＦ）を特性評価し、光学性質情報を具現化する。ＭＴＦデータの加速モンテカルロベースの分析は、定量的吸収（μ_ａ）および低減された散乱（μ_ｓ’）光学性質の２Ｄマップをもたらす。複数の波長における吸収係数のマッピングは、酸化および脱酸素ヘモグロビンならびに水（ｃｔＯ_２Ｈｂ、ｃｔＨＨｂ、およびｃｔＨ_２Ｏ）等の組織発色団の定量的分光法ならびに組織酸素飽和度および血液体積（ｓｔＯ_２およびｃｔＴＨｂ）等の導出された生理学パラメータをもたらす。空間的変動相もまた、測定され、トポロジ表面情報をもたらすことができる。これは、３Ｄ組織プロファイルの可視化ならびに分析における湾曲表面に適応するための較正データをもたらす。

図２は、非糖尿病の健康な足（左）、健康な足の糖尿病（中央）、および潰瘍形成の高リスクに曝された糖尿病（右）の変調撮像（ＭＩ）画像を図示する。

図３は、本開示の実施形態と併用するための光学測定デバイスの例示的実施形態を図示する。例示的光学測定デバイス３００は、臨床前および臨床研究の両方のために設計された汎用変調撮像研究ユーザ専用（ＲＯＵ）システムである。デバイス３００は、広視野（１５×２０ｃｍ）にわたって可視～ＮＩＲ範囲（４００～９８０ｎｍ）に及ぶ１１のＬＥＤ波長を使用して、吸収および散乱マップを測定可能である。これらの波長は、メラニン、脱酸素ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、および水の定量化のためにその感度に関して選択される。マイクロコントローラ電子機器は、ＤＭＤ投影およびカメラ取得とともに、ＬＥＤパルスと同期し、全ての空間パターンおよび波長の高速画像シーケンス捕捉を可能にする。デバイス３００は、画像あたり約１５ｍｓの積分時間を伴って、データ取得が可能である。画像の典型的シーケンス（１１波長、５つの空間周波数、約１６５枚の画像）は、データを取得するために合計約２０秒かかるが、ＤＦＵに関しては、１秒まで短縮可能である。デバイス３００は、較正された色平衡照明に関して、表面トポロジ測定および組織色（ＲＧＢ）写真の同時収集を含み、ＭＩ結果と視覚的臨床所見を比較する標準化方法を可能にする。デバイス３００はまた、熱傷創傷、皮弁、褥瘡潰瘍、癌、および皮膚病学を含む用途を研究する、ＩＡＣＵＣおよびＩＲＢ承認研究においても使用されることができる。

図４ａ、４ｂ、４ｃ、および４ｄは、本開示の実施形態と併用するための変調撮像（ＭＩ）データ処理のフローチャートを図示する。図４ａでは、変調された強度パターンが、各周波数において表面上に投影される（周波数あたり３相画像）。図４ｂでは、パターンは、振幅復調および較正される。図４ｃでは、パターンは、マルチ周波数モデルに適合され、光学性質を判定する。図４ｄでは、別個の位相復調は、曲率較正および可視化の両方のために使用され得る、組織高さに関する情報を提供する。データは、ピクセル毎に別個に処理され、光学性質の空間マップを発生させる。

図５ａおよび５ｂは、本開示の実施形態による、潅流における勾配変化の測定を図示する。図５ａおよび５ｂでは、齧歯類ＭｃＦａｒｌａｎｅ背側有茎皮弁モデルが、潅流における勾配変化を測定する能力を実証するために使用された。図５ａでは、ＭＩは、流動が最も損なわれた皮弁の遠位端において減少された酸素化および増加した血液貯留を測定した。加えて、水分含有量（すなわち、浮腫）の増加および低減された散乱（すなわち、早期壊死）の減少が、皮弁の遠位端において観察される。散乱および組織水分含有量のＭＩ測定は、組織健康の新規測定を提供し、クロストークを除去することによって、組織ヘモグロビンおよび酸素飽和度の正確度を改良する。図５ｂでは、ブタモデルを使用して、皮弁における損なわれた潅流の早期検出が、実証される。皮弁潅流は、皮弁毎に動脈および静脈の単一群に対して隔離され、流入／流出は、埋め込まれた閉塞バルーンおよび流動センサを用いて体系的に制御された。ＭＩパラメータは、一連の制御されたレベルの動脈閉塞の間、血管流入におけるわずかな変化に対してもよい感度を実証した。ＭＩは、較正されたカラー写真によって記録されるように、臨床所見に先立って、流動における変化を検出した。ＭＩはまた、空間的に変動される部分的閉塞に関する潅流も明らかにした。ＭＩｓｔＯ_２は、ＦＤＡ認可ＮＩＲＳ組織オキシメータを用いた同時測定との強固な相関を示した。ＭＩは、酸化および脱酸素時間トレースに基づいて、動脈と静脈鬱血との間を区別可能であった。

図６は、本開示の実施形態による、熱傷指数マップを生成するために使用される、導出されたＳＦＤＩ出力を図示する。図６では、３つの重症度（表在性部分厚、深在性部分厚、および全厚）の複数の熱傷創傷が、７２時間にわたってブタモデルに示される。鑑別コントラストが、ＭＩが測定する多くのパラメータ（ｃｔＯ_２Ｈｂ、ｃｔＨＨｂ、ｓｔＯ_２、散乱）に関して観察された。ｓｔＯ_２およびｃｔＨＨＢ等の関数パラメータが、７２時間にわたって進化し、本時点において、相互から統計的に鑑別可能であった（ｐ＜０．０１）。低減された散乱コントラストは、はるかに安定した測定であった。散乱の低減は、組織学によって測定されるように、熱傷深度と相関して測定された（ｒ２＝０．９４）。本散乱は、熱的に変性され、破壊されるにつれて、コラーゲン原線維の相変化に敏感であると考えられる。導出されたＳＦＤＩ出力（吸収および散乱）は、組み合わせられ、熱傷深度と相関する熱傷指数マップを生成した。熱傷指数は、熱傷創傷転帰を予測し、早期治療指針を臨床医に提供することができる（すなわち、自己治癒対グラフト）。

図７は、本開示の実施形態による、熱傷の経時的測定を図示する。図７の表在厚創傷では、経時的に酸素飽和度における定常増加が、熱傷創傷において観察される。これは、熱傷傷害における組織治癒プロセスの強固なインジケータであって、最終的転帰に結び付けられる。

図８は、本開示の実施形態による、判定不能褥瘡潰瘍の写真ならびに組織酸素化および散乱のＭＩ導出マップを図示する。６９歳の患者における臨床上判定不能な褥瘡潰瘍が、図８に示される。カラー写真（左）が、示され、深在性組織ｓｔＯ_２のＭＩ導出マップ（中央）と比較される。カラー写真は、断裂表皮を伴う、曖昧な桃色状態を示す。酸素化マップは、可視皮膚損傷を越えて創傷周囲面積まで延在する過飽和度のより具体的拡散域を示し、潜在的に、創傷治癒応答における炎症の範囲を示す。同じ場所に位置するが、明らかにより小さい増加した散乱域（右）は、組織修復からの創傷面積の中心におけるマトリクス構造修正を示し得る（肉芽組織は、高散乱係数を有することが見出されている）。

図９は、可変メラニン濃度および空間周波数に関するＳＦＤスペクトルの実施例を図示する。ＭＩを使用した高度多層マルチスペクトルモデルの生成は、複数の皮膚タイプに関するフォワードシミュレートされたＭＩスペクトルを発生させ、各層内の発色団変化に対して回収されたＭＩ信号の感度を判定するためのシミュレーションを行う能力をもたらした。

ＭＩデータは、多層組織に関する変調撮像ＳＦＤデータを直接シミュレート可能な新しい空間周波数ドメイン（ＳＦＤ）モンテカルロシミュレーションコードの開発につながった。本コードは、出射光子の「ネイティブ」周波数ドメイン計算を可能にし、実数ドメイン（例えば、Ｒ（ρ）または「源-検出器」）データのフーリエ変換に依拠する従来の方
法と関連付けられた有意なエイリアシング問題を除去する。ホワイトモンテカルロ（組織吸収の高速調節）、空間再スケーリング（組織散乱および空間周波数の高速調節）、およびルックアップテーブルの組み合わせを使用して、シミュレーションを加速させる新規方法が、開発された。最終結果は、恣意的な層の数、層厚、および層光学性質から組織反射率を計算するために曲線あたりわずか約１ｍｓのみを要する、アルゴリズムである。同一データ忠実性を伴う「古典的」モンテカルロシミュレーションは、２．５時間を要求し、約１０^８の加速係数を表すであろう。

図９では、ＳＦＤスペクトルが、無メラニン（９０２、線９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ）、ある程度のメラニン（９０３、線９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃ）、および多数のメラニン（９０１、線９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ）の濃度に関して示される。これらの結果に基づいて、発色団の変化に対する検出された光子の内部光透過および感度が、表皮、真皮、および皮下組織を含む、各層内で判定された。

図１０ａおよび１０ｂは、本開示の実施形態による、皮膚撮像のために生成された３層幾何学形状を図示する。以前の公報は、動的ｓｔＯ_２測定に関する深度均質サンプリングを検証した。しかしながら、メラニンは、皮膚データを分析するとき、交絡因子のままであった。加えて、表在性ヘモグロビン変化（例えば、真皮乳頭層における充血）は、非常に低コントラストを伴って、色褪せて見えるであろう。ＭＩを使用した皮膚老化に関して生成された３層幾何学形状を図示する、図１０ａおよび１０ｂでは、可視および近赤外線領域内の光輸送が、空間周波数ドメイン内の光輸送のモンテカルロモデルを使用してモデル化された。検証された輸送算出コードは、ＵＣ ＩｒｖｉｎｅにおけるバイオフォトニクスのためのオープンソースソフトウェアプロジェクトであるＶｉｒｔｕａｌ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅから採用された。図１０ａでは、新しい３層皮膚モデルが、動静脈上腕カフ閉塞測定に適用される。図１０ｂでは、回収されたＭＩパラメータが、表在性と（ｉ）深在性ヘモグロビン間の区別にハイライトを当てる。閉塞の間、ｓｔＯ_２は、劇的に低減され、次いで、解放に応じて、（ｉｉｉ、ｉｖ）反応性充血の間、酸素化ヘモグロビンの流入に伴って回復する。

図１１は、Ｏｘ-ＩｍａｇｅｒＣＳおよびＯｘｙＶｕ-１によって測定されたＳｔＯ_２の平均値および標準誤差の相関を図示する。対象の皮膚タイプ（Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ Ｉ-ＶＩ）は、閉塞され、発色団が、Ｏｘ-ＩｍａｇｅｒおよびＦＤＡ推奨デバイスＨｙｐｅｒＭｅｄ ＯｘｙＶｕ-１の両方に対して、閉塞および解放の間、ベースラインで測定
された。測定された組織酸素化は、カフ閉塞の間の有意に低減された酸素飽和度と、解放に応じた充血とを示す。絶対値は、デバイス間で異なるが、システム間の血管閉塞試験のその特性形状は、強固な相関を実証する（ｒ^２＞０．９）。絶対値における差異は、Ｏｘ-Ｉｍａｇｅｒシステムを使用した信号のより深在性の組織透過に起因する。

図１２は、中心部が位置合わせされた組織酸素飽和度マップとの足の３Ｄレンダリングを図示する。マルチ高さ補正は、ＭＩデータ分析の重要な構成要素である。足の複雑な幾何学形状は、これが適切な様式で対処されない場合、結果の解釈に影響を及ぼし得る。構造化された照明が、組織高さを再構築し、補正をデータに適用し、正確度を改良するために使用される。

図１３は、予備的足データのコラージュを図示し、種々のヘモグロビンおよび酸素飽和度レベルを示す。正常な足に関して、上昇した表在性ヘモグロビンが、（ｉ）足の表面を横断した均質飽和度とともに、足の肉趾内で観察される。過重量糖尿病性患者では、深在性ヘモグロビンの減少されたレベル（ｉｉ）が、足の肉趾内の圧力点で観察され、足の土踏まずにおいて高レベルである。低ＡＢＩ（ＡＢＩ＝０．７０）を伴う患者に関して、深在性ヘモグロビンの上昇レベルが、低酸素化（ｉｖ）を伴って、足全体を通して観察されるが、創傷周囲における上昇表在性ヘモグロビン（ｉｉｉ）および酸素飽和度を有する、潰瘍を有する小面積を除く。皮膚硬結足の場合、散乱における減少（ｖ）が、皮膚硬結面積内の周囲面積と比較して観察され、これは、表皮肥厚化の可能性として考えられる結果である。

図１４は、対象における潰瘍リスクを階層化する、潰瘍リスク指数を生成するためのＭＩバイオメトリックの使用を図示する。撮像された足は、３つのコホート、すなわち、１）無糖尿病および潰瘍形成の無履歴を伴う、対照群と、２）ＩＩ型糖尿病および無神経障害ならびに潰瘍形成の履歴を伴う、「低リスク」群と、３）ＩＩ型糖尿病および対側足上の潰瘍を伴う、「高リスク」群とに分割された。本システムによって測定されたバイオメトリックを使用して、潰瘍リスク指数が、主に、表在性および深在性ヘモグロビンの比率に基づいて構築された。図１４に示される初期分析は、「高リスク」コホートが、本システムに一意の測定出力である、深在性ヘモグロビンの上昇したレベルおよび表在性ヘモグロビンの低レベルを有することを示す。貯留効果は、その健康ステータスによって生じる可能性が高い毛細管の不良な血管運動神経調節によって説明され得ると考えられる。さらに、分析は、各コホートが平均画像値に基づく足内の分散指数値に基づいて区別されることができることを示す。

図１５は、本開示の実施形態に基づく、下肢ケアにおけるＳＦＤＩの役割のタイムラインを図示する。バイオメトリックは、正常健康状況から、ＩＩ型糖尿病の発症、潰瘍の形成、切断相まで使用されることができる。バイオメトリックは、検出を補助し、療法を知らせる。

図１６ａおよび１６ｂは、本開示の実施形態による、拡張された視野および短縮された撮像時間を図示する。図１６ａでは、視野が、２０×１５ｃｍから５０％より大きい範囲まで拡張され、単一スナップショットにおいて足全体を捕捉する。より大きい視野は、光学出力により大きな需要を課し、暴露時間を短く（＜１０ｍｓ）保ち、したがって、測定は、周囲部屋光に対して鈍感であるために、光スループットにおける改良を要求する。足測定に関して、５波長および単一空間周波数測定が、現在の１０波長５周波数測定に相当する。したがって、ＬＥＤボード上のより多くのダイが、コア波長に専用となることができ、構造化および平面光が、組み合わせられ、光スループットを１０倍改良することができる。本低減を用いて、シーケンスにおける画像の総数は、１５０枚の代わりに、８枚となる。図１６ｂでは、ステップ毎の改良ならびにどのような変化が総撮像時間を１０倍短縮させるか（約２０ｍｓから＜５００ｍｓ）が、示される。これらの変化は、周囲部屋光状態における撮像を可能にし、運動アーチファクトの影響を低減させ、複雑性を低減させることによって長期構成要素信頼性を改良する。

図１７は、本開示の実施形態による、足の血管反応性研究からの試験結果を図示する。ＡＢＩカフ課題の間の動的測定は、足の足底側における閉塞前、間、および後のＭＩバイオメトリックのためのベンチマークの確立を可能にする。

図１８は、本開示の実施形態と併用するための例示的臨床査定ワークシートを図示する。１つの査定に従って、潰瘍の履歴を伴う２５人の糖尿病対象は、以下の表１に示されるように、１２ヶ月にわたって毎月追跡されている。図１８におけるワークシートは、（ｉ）各前の潰瘍形成の場所と、（ｉｉ）今後６ヶ月以内に潰瘍形成のリスクに曝され得る、対象の足上の他の潜在的領域の場所および理由と、ｉｉｉ）対象に関するリスクカテゴリとを記録するために使用される。Ｈは、治癒した潰瘍を示し、Ｐは、持続的潰瘍を示し、Ｄは、潰瘍形成の危険を示す。

図１９は、本開示の実施形態による、皮膚硬結足における散乱の分布を図示する。足底の肉趾および土踏まずが、識別され、散乱値のヒストグラム分布が、生成される。皮膚硬結足における散乱の分布は、圧力点におけるより低い散乱を示し、おそらく、これは、潰瘍前皮膚硬結が、歩行の間、足に印加される圧力に起因して形成されたことのインジケーションである。本タイプの分析は、足の異なる面積ならびに各個体およびバイオメトリックの組み合わせ毎に行われることができる。

相互相関マップが、足におけるＭＩバイオメトリックの分布を分析するための新規ツールとして、ＭＩ足バイオメトリックの不均質／均質を定量化するために生成される。本分析は、より有力な指数生成のために使用されることができる。例えば、領域特有潅流は、圧力／皮膚硬結形成に起因するより良好な潰瘍前検出のために重要であり得る。または、既知の血管区域と相関して介入後の血管反応性を認めるときに重要であり得る。領域毎の四肢潅流とＡＢＩ値との間の相関は、本システムを用いて可能であり、低ＡＢＩがどのように足における血管区域に対する潅流の空間分布に影響を及ぼすかを説明する文献が存在しないという問題を克服する。

図２０は、本開示の実施形態に基づく、有益となる指数の構築を図示する。ＤＦＵ指数が、臨床医に臨床転帰を知らせるＭＩ‐ＤＦＵバイオメトリックに基づいて生成される。

図２１および２２は、本開示の実施形態による、血管疾患の画像を図示する。本システムは、血管区域の場所に対応する、生理学の空間特徴を識別可能である。図２１および２２は、組織酸素飽和度の領域毎の推定値を示す。さらに、これは、本対象に関する足関節上腕血圧比（ＡＢＩ）およびデジタル波形分析と相関されている。図中の右足は、二相性波形およびＡＢＩ１．１４を有し、足の土踏まずにおける良好な酸素化を示すが、図中の左足は、単相性波形およびＡＢＩ０．７２を有し、踵領域と比較して、足の土踏まずにおける比較不良な酸素化を示す。

図２３および２４は、本開示の実施形態による、表在性局部製品の影響の撮像を図示する。本システムから生じる一意の深度依存特徴は、それぞれ、表在性（およそミリメートルまたはサブミリメートル深度）および深在性組織（およそ１ｍｍまたはより深部）ヘモグロビン濃度（すなわち、血液体積）測定を報告することによって、小および大脈管疾患に関して知らせる。図２３および２４は、炎症性応答を表在性皮膚（すなわち、真皮乳頭層）に生成するために設計された局部「リッププランパー」剤の影響を示す。図２４は、誘発される血液潅流からの表在性コントラストにおける変化／改変が、誘発されるコントラストを示さない、より深在性構造（すなわち、静脈）から隔離され得ることを示す。

図２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、および２５ｆは、本開示の実施形態による、レーザ療法からの深在性血管変化および修正の撮像効果を図示する。図２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、および２５ｆは、パルスレーザ療法の効果を示し、これは、治療後、急激に、より深在性皮膚構造（真皮網状層および皮下組織）内の血液の大量の貯留を生成する。

図２６は、本開示の実施形態と併用するための例示的光学測定システムを図示する。例示的光学測定システム２６００は、１つまたはそれを上回る波長を伴う、光源２６０１を含む。光源２６０１は、組織の面積を照明するように構成される。システム２６００は、１つまたはそれを上回る照明波長において組織から反射する光を捕捉するように構成される、検出器２６０２を含む。システム２６００は、検出された信号に基づいて組織血管健康の１つまたはそれを上回る推定値を算出するように構成される、プロセッサ２６０３を含む。システム２６００はさらに、組織血管反応性または他のデータを表示するように構成される、ディスプレイデバイス２６０４を含む。システム２６００はさらに、組織血管反応性または他のデータを報告するように構成される、通信デバイス２６０５（例えば、電子データ転送）を含む。システム２６００はさらに、組織血管反応性または他のデータを記憶するように構成される、記憶装置２６０６を含む。

プロセッサ２６０３は、処理された画像データ内で識別された空間的に明確に異なる面積に基づいて、複数の組織区画または領域を別個に特性評価するように構成される。これらの空間的に明確に異なる面積は、画像平面内の高または低潅流の領域の識別および／または定量化等、側方変化であることができるか、またはそれらは、色素沈着（約１００μｍ深度）、表在性毛細管（１００μｍ～１５００μｍ深度）、およびより深在性の血液特徴（１５００μｍおよびより深部）を解像および定量化する能力、もしくは皮膚硬結層の厚さ（吸収コントラスト）を定量化する能力等、深度依存変化であることができる。そのような能力に関する議論は、図９、１０ａ、および１０ｂに関して上記で提供されており、３層組織幾何学形状が、空間周波数および波長コントラストを使用して、観察される反射率データを表し、分析するために使用される。結果として生じるメトリック（吸収、散乱、発色団濃度等）が、次いで、例えば、図６、１４、および２０に関して上記に説明されるように、組織健康および／または血管反応性の推定値を提供するための指数等、個々に、または組み合わせて、使用されることができる。

プロセッサ２６０３は、記憶装置２６０６内に記憶される命令を実行するように構成され、プロセッサ２６０３による命令の実行は、システム２６００に種々の推定値ならびに本明細書に説明される他のデータおよび分析を算出させる。記憶装置２６０６は、非一過性コンピュータ可読媒体を含む、任意のコンピュータ可読媒体であることができる。

システム２６００は、組織血管健康の推定値を報告し、これは、光学吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る表面下組織成分（例えば、血液濃度、血液酸素化、水分／水和、コラーゲン、脂質、外因性要因）の濃度、側方分布、および／または深度分布に基づく、ならびに／もしくは吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る組織成分から導出される血管運動神経調節または血管反応性の推定値に基づく、組織健康および／または組織傷害のリスクの１つまたはそれを上回る推定値を含んでもよい。

検出器２６０２は、単一時間点捕捉を提供するように構成されることができる。検出器２６０２は、２Ｄ撮像検出器アレイであることができる。２Ｄ撮像検出器アレイは、ＣＣＤ／ＣＭＯＳカメラを備えてもよい。検出器２６０２は、単一要素検出器であることができる。単一要素検出器は、フォトダイオードおよび検出システムへの光ファイバ中継器のうちの１つであることができる。検出器２６０２は、複数の組織場所から反射された光を収集するように構成される、複数の単一要素検出器を含むことができる。

源２６０１は、少なくとも１つの空間構造光パターンを組織表面にわたって生成するように構成されることができる。空間構造化された光は、空間周波数ドメイン撮像を行うように構成される。

ディスプレイ２６０４は、双方向タッチスクリーンデバイス、タブレット、およびデジタル電話のうちの１つであることができる。光学測定システム２６００は、有線または無線接続を用いて、コンピュータシステム、タブレット、またはデジタル電話とインターフェースをとるように構成されることができる。

図２７ａは、本開示の実施形態による、組織血管健康を推定するための例示的方法を図示する。組織サンプルの面積が、照明され２７０１、照明された面積から反射する光が、捕捉される２７０２。光は、１つまたはそれを上回る照明波長において組織から反射する光を捕捉するように構成される、検出器によって捕捉されることができる。組織血管健康または血管反応性が、検出または捕捉された光信号に基づいて、査定および／または推定され２７０３、次いで、表示および／または別様に報告される２７０４。

組織血管健康の推定値は、光学吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る表面下組織成分（例えば、血液濃度、血液酸素化、水分／水和、コラーゲン、脂質、外因性要因）の濃度、側方分布、および／または深度分布に基づく、ならびに／もしくは吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る組織成分から導出される血管運動神経調節または血管反応性の推定値に基づく、組織健康および／または組織傷害のリスクの１つまたはそれを上回る推定値を含んでもよい。

図２７ｂに示されるように、組織健康および／またはリスクの診断は、照明された組織の面積の推定された組織血管反応性から発生されることができる２７０５。療法、治療、治療製品、または挙動変更が、診断に応答して、推奨されることができる２７０６。再び、本推奨は、臨床医またはデバイス自体のいずれかによって行われてもよい。

組織サンプルを照明するステップ２７０１は、空間構造化された光パターンを用いて、組織表面にわたって組織サンプルを照明することを含むことができる。空間構造化された光パターンは、空間周波数ドメイン撮像を行うように構成されることができる。

組織サンプルの組織血管反応性は、２つの方法において査定されることができる２７０３。１つの方法では、動的変化が、血管カフ閉塞の間等、反応性を直接プローブするために測定されることができる。別の方法では、血液貯留および毛細管潅流指数等の単一時間点測定が、発生され、これは、個々に、または組み合わせて、血管反応性に類似物または相関物として使用されることができる。このように、血管健康のより単純かつより高速の臨床検査のための方法が、提供される。

図２７ａおよび２７ｂに示される例示的方法のワークフローのある実施例では、ＳＦＤＩデータセットは、可視および近赤外線波長の両方を使用した構造化および非構造化照明の照明（２７０１）および検出（２７０２）を介して取得されるであろう。分析は、図４に関して描写および議論されるように進められてもよく、波長のいくつかは、構造化された照明を有し、次いで、本プロセスは、１つまたはそれを上回る波長において繰り返され、吸収係数から発色団情報を算出する（具体的層内の血液、ＳｔＯ２、Ｈ２Ｏ、および／または等）。１つの特定の実施形態では、プロセッサ（２６０３）は、代わりに、直接、マルチスペクトルデータセットに基づいて、発色団を算出してもよい。そのような発色団情報は、図５、６、または１３に関して描写および議論される。これらのデータに基づいて、血管健康の１つまたはそれを上回る査定が、算出されてもよい（２７０３）。具体的実施例は、図１４に関して説明され、潰瘍リスク指数が、表在性および深在性ヘモグロビン特徴の比率から導出される。本情報に基づいて、本情報の表示および／または報告が、図１４に関して描写および説明されるように提供される（２７０４）。本情報は、次いで、患者が不良な血管健康（例えば、潰瘍形成の高リスク）を有することの査定等、診断を知らせるために使用されることができる（２７０５）。本診断は、臨床医またはデバイス自体のいずれかによって行われてもよい。続いて、より頻繁な患者監視プロトコル、負荷軽減または足装具のための推奨、専門家への照会、または動脈ステント術等の医療手技のための推奨等、療法推奨が、行われてもよい（２７０６）。再び、本推奨は、臨床医またはデバイス自体のいずれかによって行われてもよい。

本開示の一実施形態によると、光学測定システムは、組織の面積を照明するように構成される、１つまたはそれを上回る波長を伴う、光源を備える。光学測定システムはさらに、１つまたはそれを上回る照明波長において組織から反射する光を捕捉するように構成される、検出器と、検出された信号に基づいて、組織血管健康の１つまたはそれを上回る推定値を算出するように構成される、プロセッサと、組織血管反応性を記憶または報告するように構成される、ディスプレイまたは通信デバイス（例えば、電子データ転送）とを備える。

本開示のさらなる実施形態によると、組織血管健康の推定値は、光学吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る表面下組織成分（例えば、血液濃度、血液酸素化、水分／水和、コラーゲン、脂質、外因性要因）の濃度、側方分布、および／または深度分布に基づく、ならびに／もしくは吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る組織成分から導出される血管運動神経調節または血管反応性の推定値に基づく、組織健康および／または組織傷害のリスクの１つまたはそれを上回る推定値を含んでもよい。

本開示のさらなる実施形態によると、検出器は、単一時間点捕捉を提供するように構成される。

本開示のさらなる実施形態によると、検出器は、２Ｄ撮像検出器アレイである。

本開示のさらなる実施形態によると、２Ｄ撮像検出器アレイは、ＣＣＤ／ＣＭＯＳカメラを備える。

本開示のさらなる実施形態によると、検出器は、単一要素検出器である。

本開示のさらなる実施形態によると、単一要素検出器は、フォトダイオードおよび検出システムへの光ファイバ中継器のうちの１つである。

本開示のさらなる実施形態によると、検出器は、複数の組織場所から反射された光を収集するように構成される、複数の単一要素検出器を含む。

本開示のさらなる実施形態によると、光源は、少なくとも１つの空間構造光パターンを組織表面にわたって生成するように構成される。

本開示のさらなる実施形態によると、空間構造化された光は、空間周波数ドメイン撮像を行うように構成される。

本開示のさらなる実施形態によると、ディスプレイは、双方向タッチスクリーンデバイス、タブレット、およびデジタル電話のうちの１つである。

本開示のさらなる実施形態によると、光学測定デバイスは、有線または無線接続を用いて、コンピュータシステム、タブレット、またはデジタル電話とインターフェースをとるように構成される。

本開示のある実施形態によると、組織サンプルの組織血管健康を推定する方法は、組織サンプルを照明するステップと、単一時間点捕捉において組織サンプルの組織血管反応性を査定するステップとを含む。

本開示のある実施形態によると、組織サンプルの組織血管健康を推定する方法は、組織サンプルの面積を照明するステップと、１つまたはそれを上回る照明波長において組織から反射する光を捕捉するように構成される検出器によって、照明された組織の面積から反射する光を捕捉するステップと、組織血管健康を検出または捕捉された光信号から推定するステップとを含む。

本開示のさらなる実施形態によると、組織血管健康の推定値は、光学吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る表面下組織成分（例えば、血液濃度、血液酸素化、水分／水和、コラーゲン、脂質、外因性要因）の濃度、側方分布、および／または深度分布に基づく、ならびに／もしくは吸収および／または散乱コントラストを呈する１つまたはそれを上回る組織成分から導出される血管運動神経調節または血管反応性の推定値に基づく、組織健康および／または組織傷害のリスクの１つまたはそれを上回る推定値を含んでもよい。

本開示のさらなる実施形態によると、本方法はさらに、照明された組織の面積の推定された組織血管健康を報告または表示するステップを含む。

本開示のさらなる実施形態によると、本方法はさらに、組織健康および／またはリスクの診断を照明された組織の面積の推定された組織血管反応性から発生させるステップを含む。

本開示のさらなる実施形態によると、本方法はさらに、診断に応答して、療法、治療、治療製品、または挙動変更を推奨するステップを含む。

本開示のさらなる実施形態によると、組織サンプルを照明するステップは、空間構造化された光パターンを用いて、組織表面にわたって組織サンプルを照明することを含む。

本開示のさらなる実施形態によると、組織サンプルを照明するステップは、空間構造化された光パターンを用いて、組織表面にわたって組織サンプルを照明することを含む。

本開示のさらなる実施形態によると、空間構造化された光パターンは、空間周波数ドメイン撮像を行うように構成される。

本明細書に提供される任意の実施形態に関して説明される全ての特徴、要素、構成要素、機能、およびステップは、任意の他の実施形態からのものと自由に組み合わせ可能かつ代用可能であることを意図している。ある特徴、要素、構成要素、機能、またはステップが、一実施形態のみに関して説明される場合、特徴、要素、構成要素、機能、またはステップは、別様に明示的に記述されない限り、本明細書に説明される全ての他の実施形態とともに使用され得ることを理解されたい。本段落は、したがって、常に、異なる実施形態からの特徴、要素、構成要素、機能、およびステップを組み合わせる、または、一実施形態からの特徴、要素、構成要素、機能、およびステップを別のもので代用する、請求項の導入の先行する基礎ならびに書面による支援としての役割を果たし、仮に以下の説明が、特定の事例において、そのような組み合わせまたは代用が可能であることを明示的に記述しなくても、そのような役割を果たす。特に、本説明を読んだ当業者が、ありとあらゆるそのような組み合わせおよび代用の許容性が容易に認識されるであろうことを考えれば、可能性として考えられる全ての組み合わせおよび代用を明示的に記載することは、過度の負担である。

多くの事例では、エンティティは、他のエンティティに結合されるように本明細書に説明される。用語「結合される」および「接続される」（またはその形態のいずれか）は、本明細書では同義的に使用され、両場合では、２つのエンティティの直接結合（任意の無視不可能である（例えば、寄生）介在エンティティを伴わずに）および２つのエンティティの間接結合（１つまたはそれを上回る無視不可能である介在エンティティを伴う）に包括的であることを理解されたい。エンティティが、ともに直接結合されるように示される、または任意の介在エンティティの説明を伴わずに、とともに結合されるように説明される場合、それらのエンティティは、文脈によって明確に別様に示されない限り、同様に、ともに間接的に結合されることができることを理解されたい。

実施形態は、種々の修正および代替形態を被るが、その具体的実施例が、図面に示され、本明細書に詳細に説明されている。しかしながら、これらの実施形態は、開示される特定の形態に限定されるものではなく、対照的に、これらの実施形態は、本開示の精神内にある全ての修正、均等物、および代替案を網羅するものであることを理解されたい。さらに、実施形態の任意の特徴、機能、ステップ、または要素、ならびにその範囲内にない特徴、機能、ステップ、または要素によって請求項の範囲を定義する消極的限定が、請求項に記載もしくは追加されてもよい。

Claims (1)

1. 明細書に記載された発明。

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