JP2022517422A - 創傷および組織標本の３次元画像化、測定、および表示のためのシステム、方法、および装置 - Google Patents
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Abstract
本開示は、創傷、腫瘍、または手術床などの生物学的ターゲットの３次元重畳画像を形成するために撮像データを位置合わせするための方法、システム、および装置を提供する。３次元マップを、ターゲット領域に赤外線放射を投射し、反射赤外線放射を受光し、ターゲット領域の深度を測定することによって生成することができる。キャプチャされた２次元白色光画像および３次元マップから、３次元白色光画像を生成することができる。キャプチャされた２次元蛍光画像および３次元マップから、３次元蛍光画像を生成することができる。３次元白色光画像および３次元蛍光画像を、１つ以上の基準マーカを使用して整列させて、３次元重畳画像を形成することができる。重畳画像を、創傷の治癒の追跡、および例えば乳房の腫瘍などのがん組織の切除に使用することができる。画像は、ビデオの形態であってもよい。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／７９３，８３７号の優先権を主張し、その内容全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年１月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／７９３，８３７号の優先権を主張し、その内容全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
技術分野
本開示は、マルチモーダル画像データを位置合わせして３次元表現を生成するシステムおよび方法に関する。
本開示は、マルチモーダル画像データを位置合わせして３次元表現を生成するシステムおよび方法に関する。
背景技術
創傷は、幅広い患者集団に現れる。創傷は、突然の外傷性の負傷から、長期にわたるベッドでの療養および代謝条件などのより漸進的な原因まで、無数の異なる原因の結果であり得るが、それらの主な共通点および問題の１つは、正確な特徴把握であり得る。伝統的に、創傷の特徴把握は、視覚のみによって行われてきたが、これは、創傷床に存在する細胞の数および種類に関して、比較的わずかな情報をもたらすにすぎない。たとえ撮像装置を用いても、得られる画像は、通常は２次元である。創傷は、比較的一定の平面領域を維持する一方で、深さの著しい変化を被る可能性があるため、２次元画像は、創傷の治癒の評価において、きわめて限定的となり得る。創傷の特徴把握の改善が、所与の治療が奏功しているかどうかをより良好に理解し、どの治療が特定の創傷について最大の有効性を有するかをよりよく特定するうえで、臨床医の助けになると考えられる。
創傷は、幅広い患者集団に現れる。創傷は、突然の外傷性の負傷から、長期にわたるベッドでの療養および代謝条件などのより漸進的な原因まで、無数の異なる原因の結果であり得るが、それらの主な共通点および問題の１つは、正確な特徴把握であり得る。伝統的に、創傷の特徴把握は、視覚のみによって行われてきたが、これは、創傷床に存在する細胞の数および種類に関して、比較的わずかな情報をもたらすにすぎない。たとえ撮像装置を用いても、得られる画像は、通常は２次元である。創傷は、比較的一定の平面領域を維持する一方で、深さの著しい変化を被る可能性があるため、２次元画像は、創傷の治癒の評価において、きわめて限定的となり得る。創傷の特徴把握の改善が、所与の治療が奏功しているかどうかをより良好に理解し、どの治療が特定の創傷について最大の有効性を有するかをよりよく特定するうえで、臨床医の助けになると考えられる。
腫瘍摘出または乳腺切除（乳房）の外科サンプル、ならびに対応する手術床における腫瘍マージンの正確な識別が、乳房温存手術において依然として大きな問題である。外科サンプルにおいて陽性マージンが発見された場合に、手術床における残存腫瘍組織の正確な位置を特定することも、依然として課題である。従来からの手法は、最適ではなく、手術室でリアルタイムでは実行されない。例えば、一般に、外科サンプルが陽性マージンを有する場合、外科医は、陰性マージンを達成するために、かなり厚くかつ横方向に広い組織の層を削り取ることによって、手術床において対応する腫瘍を除去する。この不正確な処置は、充分な健康な乳房組織を保存する機会を減少させ、保存の努力を困難にする。例えば黒色腫の除去など、他のがんおよび処置についても、同様の問題が存在する。例えば創傷などの組織の損傷および病変の特徴把握、ならびに組織の除去が、一般に、より高い精度および正確性のための改善されたツールおよび技術を必要としている。
発明の概要
本開示は、上述の問題のうちの１つ以上を解決することができ、さらには／あるいは上述の望ましい特徴のうちの１つ以上を実証することができる。他の特徴および／または利点は、以下の説明から明らかになり得る。
本開示は、上述の問題のうちの１つ以上を解決することができ、さらには／あるいは上述の望ましい特徴のうちの１つ以上を実証することができる。他の特徴および／または利点は、以下の説明から明らかになり得る。
本開示によれば、２次元画像を使用してターゲットの３次元画像を生成する方法が提供される。この方法は、例えば、以下を含むことができる。１つ以上の基準マーカが関連付けられたターゲット領域の３次元マップを生成することができる。ターゲット領域および基準マーカの２次元白色光画像をキャプチャすることができる。２次元白色光画像および３次元マップから、３次元白色光画像を生成することができる。ターゲット領域および基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャすることができる。２次元蛍光画像および３次元マップから、３次元蛍光画像を生成することができる。３次元白色光画像および３次元蛍光画像を、基準マーカを使用して整列させて、３次元重畳画像を形成することができる。
本開示の一態様によれば、撮像装置が提供される。撮像装置は、以下の構成要素のうちの１つ以上を含むことができる。励起光源を、蛍光体を励起することができる第１の放射線を放射するように構成することができる。フィルタを、反射された励起光の通過を防止し、フルオロフォアによって放たれた蛍光の通過を許すように構成することができる。撮像レンズを、放射線を集めるように構成することができる。可視光源を、第２の放射線を放射するように構成することができる。赤外線光源を、第３の放射線を放射するように構成することができる。少なくとも１つのイメージセンサを、放射線を検出するように構成することができる。プロセッサを、検出された放射線を受信し、検出された放射線に関連するデータを出力するように構成することができる。撮像装置を、手持ちされるように構成することができる。撮像装置を、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するために使用することができる。
本開示の一態様によれば、撮像装置が提供される。撮像装置は、以下の構成要素のうちの１つ以上を含むことができる。励起光源を、蛍光体を励起することができる第１の放射線を放射するように構成することができる。フィルタを、反射された励起光の通過を防止し、フルオロフォアによって放たれた蛍光の通過を許すように構成することができる。撮像レンズを、放射線を集めるように構成することができる。可視光源を、第２の放射線を放射するように構成することができる。赤外線光源を、第３の放射線を放射するように構成することができる。少なくとも１つのイメージセンサを、放射線を検出するように構成することができる。プロセッサを、検出された放射線を受信し、検出された放射線に関連するデータを出力するように構成することができる。撮像装置を、手持ちされるように構成することができる。
本開示の一態様によれば、ターゲットの３次元蛍光ベース撮像のためのシステムが提供される。システムは、以下の構成要素のうちの１つ以上、撮像装置について説明した構成要素のうちの１つ以上、またはその両方を含むことができる。少なくとも１つの励起光源を、蛍光撮像の際にターゲット表面を励起光の均一な場場で均一に照射するように構成することができる。少なくとも１つの白色光源を、白色光撮像の際にターゲット表面を照射するように構成することができる。少なくとも１つの赤外線放射源を、赤外線放射をターゲット表面に向かって放射するように構成することができる。イメージセンサが、蛍光、反射放射線、またはその両方を検出することができる。フィルタを、励起光によるターゲット表面の照射に応答した光学信号であって、細菌の自己蛍光、組織の自己蛍光、および外因的に誘導された蛍光のうちの１つ以上に対応する波長を有している光学信号が、フィルタを通過してイメージセンサに到達できるように構成することができる。プロセッサを、例えば、以下のうちの１つ以上を実行するように構成することができる。プロセッサは、赤外光によるターゲットの照射に応答した光学信号を受信することができ、赤外光によるターゲットの照射に応答した受信信号に基づいて、プロセッサは、ターゲット表面の３次元マップを生成することができる。プロセッサは、励起光によるターゲット表面の照射に応答する検出された光学信号を受信し、ターゲット表面の２次元蛍光画像を生成することができる。プロセッサは、ターゲット表面の白色光照射に応答する光学信号を受信し、ターゲット表面の２次元白色光画像を生成することができ、プロセッサは、３次元マップ、蛍光画像、および白色光画像を組み合わせて、ターゲット表面の３次元画像を生成することができる。
本開示の一態様によれば、撮像装置と共に使用するためのコンピュータプログラム製品が提供される。コンピュータプログラム製品は、非一時的なコンピュータ可読媒体を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、画像処理のためのコンピュータプログラムコードを記憶することができる。コンピュータプログラムコードは、本明細書に記載の方法のうちの１つ以上を実行するために、撮像装置内のプロセッサによって実行可能であってよい。
本開示のさらなる目的および利点は、部分的には以下の説明に記載され、部分的には説明から明らかになると考えられ、あるいは本開示の実施によって習得可能である。本開示の目的および利点は、添付の特許請求の範囲においてとくに指摘される要素および組み合わせによって達成可能である。
以上の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は、あくまでも例示および説明のためのものにすぎず、特許請求の範囲に記載される本開示を限定するものではない。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本開示の１つ（複数）の実施形態を示し、説明と併せて本開示の原理を説明する役目を果たす。
本開示は、これまでは不可能であった目標を達成し、あるいはそれらの目標を以前よりも効果的に達成するために、オブジェクトのより良好な特徴把握および理解においてユーザを手助けするオブジェクトの３次元画像の生成を可能にする。特有の情報を保持する何種類かの画像を、問題を視覚化して解決策をより容易に発見するうえでユーザの助けとなるやり方で組み合わせることができる。病気の組織またはがん組織の場所についての情報を保持する蛍光画像が、白色光画像の直接的な背景に配置されたときに、蛍光が保持する情報をより馴染みのある背景において外科医に示すことにより、病変組織のより正確な除去において外科医を助け、再手術の必要性を最小化することができる。さらに、これらの画像を、実際のオブジェクトをより良好に近似するモデル環境においてユーザを案内するための重ね合わせのために、２次元画像から３次元画像へと変換することができる。２次元画像を、オブジェクトの３次元マップの周囲に巻き付けることによって、３次元画像に変換することができる。３次元マップは、例えばメッシュなど、多くの形態をとることができ、例えば赤外線放射およびそのオブジェクトとの相互作用を使用して、さまざまな異なる技術を使用して生成することができる。
撮像されるオブジェクトは、生物学的ターゲットのターゲット領域であってよいが、視覚化されるオブジェクトは、決して医学の場面に限定されない。むしろ、本開示の方法、装置、システム、およびプログラムは、例えば、食品の安全性、衛生、セキュリティ、化粧品、農業、園芸、医薬の領域、農業、獣医学の分野、国境税関、品質管理、および法医学において、蛍光によってもたらされる情報が有意義である幅広い範囲の技術分野に適用可能である。画像は、単一の画像、連続的な画像の組、不連続な画像の組、共通の視点（角度）からの画像の組、異なる視点（角度）からの画像の組、同じ撮像技術を使用した画像の組、異なる撮像技術を使用した画像の組、時間経過画像の組、およびビデオのうちの１つ以上を含むことができる。ビデオは、１組または複数組の画像を含むことができる。
本開示によれば、２次元画像を使用してターゲットの３次元画像を生成する方法が提供される。この方法は、例えば、以下を含むことができる。１つ以上の基準マーカが関連付けられたターゲット領域の３次元マップを生成することができる。ターゲット領域および基準マーカの２次元白色光画像をキャプチャすることができる。白色光画像を、単一の波長または可視光波長のサブセットを構成する波長の組み合わせで置き換えることができる。２次元白色光画像および３次元マップから、３次元白色光画像を生成することができる。ターゲット領域および基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャすることができる。２次元蛍光画像および３次元マップから、３次元蛍光画像を生成することができる。３次元白色光画像および３次元蛍光画像を、基準マーカを使用して整列させて、３次元重畳画像を形成することができる。５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、および５６０として示されたこのようなステップの例が、図３８に示されている。ステップの順序は、変更可能である。２次元画像を重ね合わせた後に、一括して、３次元マップを使用して３次元重畳画像へと変換することができる。３次元マップは、メッシュの形態であってよい。
ターゲット領域および基準マーカの２次元蛍光画像のキャプチャは、任意の適用可能な技術を使用して実行可能である。例えば、キャプチャは、ターゲット領域および基準マーカを励起光で照明することと、ターゲット領域の励起光による照明に応答した少なくとも１つの蛍光発光を受光することとを含むことができる。５４２および５４４として示されたこのようなステップの例が、図３９に示されている。励起光は、１つ以上の波長を含むことができる。例えば、励起光は、約４００ｎｍ～約４５０ｎｍの間であってよい。約４０５ｎｍの波長が、そのような例である。ターゲット領域および基準マーカの２次元蛍光画像のキャプチャは、少なくとも１つの蛍光分子の発光をキャプチャすることを含むことができる。少なくとも１つの蛍光分子は、蛍光を発することができる内因性分子を含むことができる。少なくとも１つの蛍光分子は、外因性分子によって誘導されて蛍光を発することができる内因性分子を含むことができる。誘導は、例えば、内因性分子の蓄積、改変、またはその両方によってもたらされ得る。少なくとも１つの蛍光分子は、蛍光を発することができる外因性分子、蛍光を発することができる外因的に付加された部分を含む分子、またはその両方を含むことができる。例えば、少なくとも１つの蛍光分子は、アミノレブリン酸（ＡＬＡ）誘導ポルフィリンを含むことができる。
３次元マップを、任意の適切な技術または技術の組み合わせを使用して生成することができる。例えば、３次元マップを、赤外光を使用して生成することができる。３次元マップを、近赤外光を使用して生成することができる。例えば、３次元マップの生成は、ターゲット領域に赤外線放射を投射することと、ターゲット領域によって反射された赤外線放射を受光することと、反射された赤外線放射に基づいてターゲット領域の深度を測定して３次元マップを生成することとを含むことができる。５１２、５１４、および５１６として示されたこのようなステップの例が、図４０に示されている。赤外線放射を、光パターンに分割されたビームとして投射することができる。反射された赤外線放射は、光パターンの歪みを含むことができ、深度を、光パターンの歪みに基づいて測定することができる。光パターンを、回折格子によって形成することができる。光パターンは、任意のサイズ、形状、または強度、あるいはこれらの組み合わせの複数のドットを含むことができる。深度を測定について、代案の方法を使用することができる。例えば、深度を、投射された赤外線放射と反射された赤外線放射との間の位相シフトに基づいて飛行時間によって測定することができる。
本開示によれば、以下のステップを実行することができる。１つ以上の基準マーカを、生物学的ターゲットの表面のターゲット領域の周囲の内側に配置することができ、そのような周囲に沿って配置することができ、さらには／あるいはそのような周囲の外側に配置することができる。ターゲット領域の３次元マップを、ターゲット領域に赤外線放射を投射し、ターゲット領域によって反射された赤外線放射を受光し、反射された赤外線放射に基づいてターゲット領域の深度を測定して３次元マップを生成することによって、生成することができる。ターゲット領域および１つ以上の基準マーカの２次元白色光画像をキャプチャすることができる。白色光画像を、単一波長の光または可視光波長のサブセットを構成する光の波長の組み合わせで置き換え、あるいは生成することができる。２次元白色光画像および３次元マップから、３次元白色光画像を生成することができる。ターゲット領域および１つ以上の基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャすることができる。蛍光２次元画像のキャプチャは、ターゲット領域および１つ以上の基準マーカを、ターゲット領域内の少なくとも１つの蛍光分子を励起することができる少なくとも１つの波長に曝露することと、ターゲット領域内の少なくとも１つの蛍光分子からの少なくとも１つの蛍光発光をフィルタを通して受光することとを含むことができる。２次元蛍光画像および３次元マップから、３次元蛍光画像を生成することができる。３次元白色光画像および３次元蛍光画像を、１つ以上の基準マーカを使用して整列させて、３次元重畳画像を形成することができる。ステップの順序は、変更可能である。２次元画像を重ね合わせた後に、一括して、３次元マップを使用して３次元重畳画像へと変換することができる。３次元マップは、メッシュの形態であってよい。
２次元白色光画像、２次元蛍光画像、または本明細書に記載の任意の他の種類の画像は、任意の適切なカメラ、撮像装置、またはイメージセンサを使用してキャプチャ可能である。例えば、カナダのオンタリオ州トロントのＭｏｌｅｃｕＬｉｇｈｔ Ｉｎｃ．から入手することができるＭｏｌｅｃｕＬｉｇｈｔ ｉ：Ｘという撮像装置が、５メガピクセルのカメラを含み、４０５ｎｍで発光し、それぞれ５００～５４５ｎｍおよび６００～６６５ｎｍの蛍光発光フィルタを含んでいる。参照によりその全体が援用される米国特許第９，０４２，９６７号に記載の撮像装置および関連の方法を使用することができる。あるいは、各々の全内容が参照によって本明細書に援用される２０１８年２月２日に出願された「腫瘍の可視化および除去のための装置、システムおよび方法（Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｔｕｍｏｒ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｍｏｖａｌ）」という名称の米国仮特許出願第６２／６２５，９６７号、２０１８年２月３日に出願された「腫瘍の可視化および除去のための装置、システムおよび方法（Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｔｕｍｏｒ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｍｏｖａｌ）」という名称の米国仮特許出願第６２／６２５，９８３号、および／または２０１９年２月１日に出願され、「腫瘍の可視化および除去のための装置、システムおよび方法（Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｔｕｍｏｒ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｍｏｖａｌ）」という名称であり、国際公開第２０１９／１４８，２６８号として２０１９年８月８日に公開された国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１９／００００１５号に開示されている装置のうちの１つを、白色光画像および／または蛍光画像をキャプチャするために使用することができる。
電荷結合ディスプレイ（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、Ｎ型金属酸化膜半導体（ＮＭＯＳ）、量子イメージセンサ（ＱＩＱ）、または他のイメージセンサ、あるいはこれらの組み合わせを、２次元白色光画像、２次元蛍光画像、または本明細書に記載の任意の他の種類の画像のキャプチャに使用することができる。画像を、人工および／または自然の周囲光、１つ以上の専用光源、またはこれらの組み合わせを使用してキャプチャすることができる。例えば、画像を、フラッシュ撮影を使用してキャプチャすることができる。
白色光の光源は、全スペクトルまたは部分スペクトルの可視光であってよい。例えば、白色光スペクトルは、約３８０ｎｍ～約７４０ｎｍ、約４００ｎｍ～約７００ｎｍ、約４２５ｎｍ～約６９０ｎｍ、約４５０ｎｍ～約６８０ｎｍ、またはこれらの任意の中間範囲であってよい。白色光の光源を、直接的に、あるいは当初から、白色光として生成することが可能であり、そのような白色光を、異なる波長の光源、例えば量子ドット（ＱＤｏｔ）を使用して複数の波長またはより広いスペクトルの波長へとシフトされる所定の波長または波長範囲の光源、あるいはこれらの任意の組み合わせから形成することが可能である。白色画像を、例えば、単色画像、赤外線画像、または紫外線画像、あるいはこれらの任意の組み合わせで置換または補完することが可能である。
赤外線を、任意の適切な技術、装置、またはそれらの組み合わせを使用して生成、投射、および受光することができる。赤外線放射を、光パターンに分割されたビームとして投射することができ、反射された赤外線放射は、光パターンの歪みを含むことができ、深度を、光パターンの歪みに基づいて測定することができる。したがって、赤外線放射は、構造化光を含むことができる。光パターンを、回折格子によって形成することができ、光パターンは、複数のドットを含むことができる。深度の測定値を、三角測量を使用して決定することができる。上述の赤外線深度撮像を、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｋｉｎｅｃｔ Ｉシステム（ワシントン州レドモンドのＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）で使用することができる。構造化されていない赤外線放射を、構造化された赤外線放射に加え、あるいは代えて、使用することができる。これに加え、あるいはこれに代えて、深度を、例えば投影された赤外線放射と反射された赤外線放射との間の位相シフトに基づいて、１つ以上の飛行時間（ＴｏＦ）センサによって測定することができる。この形式の赤外線深度撮像を、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｋｉｎｅｃｔ ＩＩシステムで使用することができる。任意の適切な赤外線カメラ、センサ、または撮像装置、あるいはそれらの組み合わせを使用することができる。
投射される赤外線放射および／または反射された赤外線放射は、約７００ｎｍ～約１．０ｍｍ、約７５０ｎｍ～約１．０μｍ、約１．０μｍ～約１．２５μｍ、約１．２５μｍ～約１．５μｍ、約１．５μｍ～約５．０μｍ、約５．０μｍ～約１５．０μｍ、約１５．０μｍ～約５０μｍ、約５０μｍ～約１５０μｍ、約１５０μｍ～約２５０μｍ、約２５０μｍ～約５００μｍ、約５００μｍ～約７５０μｍ、もしくは約７５０μｍ～約１．０ｍｍ、またはこれらの中間範囲、あるいはこれらの組み合わせであってよい。赤外線撮像を、近赤外（例えば、約０．７５μｍ～約１．４μｍ）、短波長赤外（例えば、約１．４μｍ～約３．０μｍ）、中波長赤外（例えば、約３．０μｍ～約８．０μｍ）、長波長赤外（例えば、約８．０μｍ～約１５μｍ）、遠（超長波）赤外（例えば、約８．０μｍ～約１．０ｍｍ）、またはこれらの任意の組み合わせにおいて実行することができる。
本開示において使用するための白色光源、蛍光励起光源、赤外光源、または任意の他の関連の光源は、任意の適切な設計または設計の組み合わせであってよい。光源は、コヒーレントまたは非コヒーレント、平行または非平行、集束または非集束、偏光または非偏光、あるいはこれらの任意の組み合わせであってよい。約１度未満、約１度～約５度、約５度～約１５度、約１５度～約２５度、約２５度～約３５度、約３５度～約５０度、約５０度～約７５度、約７５度～約９０度、約９０度～約１２０度、約１２０度～約１５０度、および約１５０度～約１８０度の光ビーム角度を、白色光または他の光源として使用することができる。１つ以上のレーザおよび／または発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することができる。白熱、熱、アーク、白熱、蛍光、半導体系、ナトリウム蒸気、または水銀蒸気、あるいはこれらの任意の組み合わせまたは数を、光源として使用することができる。単一または複数の光源を使用することができる。光源のアレイを使用することができる。
撮像および／または測定されるターゲットまでの光源の距離は、ターゲット領域から、例えば約１．０ｍｍ～約１０ｍ、約０．５ｃｍ～約５．０ｍ、約１．０ｃｍ～約２．５ｍ、約２．５ｃｍ～約１．０ｍ、約５．０ｃｍ～約０．５ｍ、約１０．０ｃｍ～約０．２５ｍ、もしくは約２５ｃｍ～約１００ｃｍ、またはこれらの任意の中間距離、あるいはこれらの任意の組み合わせであってよい。任意の数または種類の光源を使用することができる。光源は、固定または移動可能であってよい。光源は、カメラ、検出器、または他の撮像装置を収容する同じ装置に統合されてよく、さらには／あるいはそのような装置の外部にあってよい。光源は、ターゲット領域またはターゲット体積の内部または外部に位置することができる。１つ以上の光源を、例えば組み込まれたピボットを使用することによって、撮像面における照明角度およびスポットサイズを変化させるように（例えば、手動で）関節運動させることができ、例えば壁コンセントおよび／または別個の可搬の充電式電池パックへの電気接続を介して動作させることができる。
蛍光励起波長を、撮像のターゲットとされる１つ以上のフルオロフォアの発光波長に一致させることができる。例えば、励起波長は、約３００ｎｍ～約３２５ｎｍ、約３２５ｎｍ～約３５０ｎｍ、約３５０ｎｍ～約３７５ｎｍ、約３７５ｎｍ～約４００ｎｍ、約４００ｎｍ～約４２５ｎｍ、約４２５ｎｍ～約４５０ｎｍ、約４５０ｎｍ～約４７５ｎｍ、約４７５ｎｍ～約５００ｎｍ、約５００ｎｍ～約５２５ｎｍ、約５２５ｎｍ～約５５０ｎｍ、約５５０ｎｍ～約５７５ｎｍ、約５７５ｎｍ～約６００ｎｍ、約６００ｎｍ～約６２５ｎｍ、約６２５ｎｍ～約６５０ｎｍ、約６７５ｎｍ～約７００ｎｍ、約７５０ｎｍ～約７７５ｎｍ、約７７５ｎｍ～約８００ｎｍ、約８００ｎｍ～約８２５ｎｍ、約８２５ｎｍ～約８５０ｎｍ、約８５０ｎｍ～約８７５ｎｍ、約８７５ｎｍ～約９００ｎｍ、もしくは約９００ｎｍ～約１．０ｍｍ、またはこれらの任意の中間もしくは重複範囲、あるいはこれらの任意の組み合わせであってよい。
少なくとも１つの蛍光励起波長は、例えば、約０．０ｎｍ、約０．０１ｎｍ～約０．０５ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１．０ｎｍ、約１．０ｎｍ～約２．５ｎｍ、約２．５ｎｍ～約７．５ｎｍ、約１０ｎｍ～約２５ｎｍ、もしくは約１５ｎｍ～約３０ｎｍの広がり、または中間の広がり、あるいはこれらの組み合わせを持つ４０５ｎｍなどの波長を含むことができる。撮像装置は、例えば、励起光源または照明光源として撮像検出器アセンブリの各側にそれぞれ位置する２つの紫色／青色光（例えば、４０５ｎｍ＋／－１０ｎｍの発光、狭い発光スペクトル）ＬＥＤアレイ（カリフォルニア州ニューベリーパークのＯｐｔｏ Ｄｉｏｄｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用することができる。これらのアレイは、例えば、それぞれ２．５×２．５ｃｍ２の光源から発する７０度の照明ビーム角度を持つ約１ワットの出力を有する。ＬＥＤアレイを、約１０ｃｍの距離から組織表面を照明するために使用することができ、これは、皮膚表面における全光出力密度を約０．０８Ｗ／ｃｍ２にできることを意味する。
光源によって生成された光信号を、励起光を排除するが、組織からの放射光のうちの選択された波長の検出を可能にする１つ以上の光学フィルタを使用して、撮像装置によって検出することができ、したがってディスプレイ上に画像を形成することができる。所望の光の波長に基づいてターゲットからの特定の光信号を選択的に検出するために、帯域通過フィルタを選択し、デジタルカメラのレンズあるいは他の画像検出器またはセンサの前方に整列させることができる。検出された光信号（例えば、吸収、蛍光、および／または反射）のスペクトルフィルタ処理は、液晶チューナブルフィルタ（ＬＣＴＦ）、または電子的に調整可能な固体スペクトル帯域通過フィルタであってよい音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）を使用することもできる。スペクトルフィルタ処理は、連続可変フィルタおよび／または手動帯域通過光学フィルタの使用を含むこともできる。これらの装置を、ターゲット領域のマルチスペクトル、ハイパースペクトル、および／または波長選択的撮像を生み出すために、撮像検出器の前方に配置することができる。
光学または可変配向偏光フィルタ（例えば、光波長板の使用と組み合わせた直線または円偏光フィルタ）を、１つ以上の光源、ならびに／あるいは撮像装置、センサ、またはカメラに取り付けることができる。これらのフィルタは、白色光反射および／または蛍光撮像のいずれかで、偏光照明および無偏光検出、またはその逆、あるいは偏光照明および偏光検出による撮像を可能にすることができる。
ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅカメラ（カリフォルニア州クパチーノのＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ．から入手可能な技術）、その構成要素、または３次元撮像が可能な他のセンサを、本開示の技術において使用することができる。ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅカメラは、Ｃａｒｍｉｎｅ １．０８センサ、Ｃａｒｍｉｎｅ １．０９（短距離）センサ、およびＣａｐｒｉ １．２５（埋め込み型）センサを含む。深度の取得は、光符号化技術を使用する。シーンを近赤外光で走査することができる。赤外線ドットパターンを、ターゲット領域に向かって外へと放射することができる。光がターゲット領域に接触すると歪む可能性があり、この歪みを、カメラまたは例えばＣＭＯＳイメージセンサを含む他のセンサによって測定することができる。赤外線カメラセンサが、ターゲット上のドットパターンを撮像すると同時に、白色光ＲＧＢカメラ（赤外線カメラに隣接する）が、ターゲットの通常の白色光画像をキャプチャする。ＣＭＯＳイメージセンサは、可視ビデオセンサと協働して、カラー画像とマージさせることができるＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅシステムオンチップ（ＳｏＣ）Ｃａｒｍｉｎｅ（ＰＳ １０８０）およびＣａｐｒｉ（ＰＳ １２００）センサによってもたらされる深度マップを生成する。
一例として、ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅデバイスは、（肉眼では見えない）赤外線ドットパターンをターゲットに向かって外へと放射する。赤外線カメラセンサが、ターゲット上のドットパターンを撮像すると同時に、白色光ＲＧＢカメラ（赤外線カメラに隣接する）が、ターゲットの通常の白色光画像をキャプチャする。組み込みソフトウェアが、ターゲットトポロジの赤外線ドットパターンから「メッシュ」を生成する。次に、画像（変換機能）モーフィングソフトウェアコードを使用して、白色光画像でこのメッシュトポロジを包む。結果は、２次元から３次元へと変換することができる白色光画像である。このプロセスを実行するために使用されるソフトウェアは、ＯｐｅｎＮＩと呼ばれるオープンソースソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）であってよい。ＯｐｅｎＫｉｎｅｃｔまたはＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｋｉｎｅｃｔソフトウェア開発キットなど、任意の適切なソフトウェアを使用することができる。メッシュまたは点群を、ＭｅｓｈＬａｂを使用して生成および操作することもできる。
これに代え、あるいはこれに加えて、本開示によれば、カラー画像は、蛍光画像であってよい。位置合わせプロセスを実行して、カラー画像（ＲＧＢ）および深度（Ｄ）情報を整列させることができる。ターゲット領域のＶＧＡサイズの深度画像を生成するために、光符号化赤外線パターンを解読することができる。ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅカメラは、画像処理のための組み込みソフトウェアを含む。追加または代替のソフトウェアを使用することができる。例えば、ＯｐｅｎＮＩと呼ばれるオープンソースのＳＤＫを用いることができる。組み込みソフトウェアは、ターゲットトポロジの赤外線ドットパターンから「メッシュ」を生成する。次に、画像（変換機能）モーフィングソフトウェアコードを使用して、白色光画像でこのメッシュトポロジを包む。結果は、２次元から３次元へと変換することができる白色光画像である。ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅカメラは、可視ビデオ、深度、およびオーディオ情報を、ＵＳＢ ２．０インターフェースを介して同期された様相でもたらすことができる。ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅカメラに代え、あるいは加えて、ＡＳＵＳ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（カリフォルニア州フリーモント）から入手可能なＸｔｉｏｎ ＰＲＯ ＬＩＶＥカメラ（赤外線ドットプロジェクタ、ＲＧＢカメラ、および赤外線カメラを含む）を使用することができる。参照によってその全体が援用される米国特許出願第２０１７／００５４９６６号に記載されているようなカメラ／センサ／プロジェクタシステムを使用することができる。ターゲット領域の３次元座標情報を取得するために、深度測定のための構造化光に基づく赤外線撮像に代え、あるいは加えて、飛行時間型赤外線撮像を使用することができる。
撮像に先立ち、基準マーカ（例えば、消せない蛍光インクペンを使用）を、皮膚の表面、あるいは生物学的ターゲットの縁または周囲の付近の他の関連の表面に配置することができる。例えば、各々が臨床技師にキットとして供給することができる別々の消せない蛍光インクペンからの異なる蛍光インク色からなる４つのスポットを、正常な皮膚表面のターゲット領域のマージンまたは境界の近くに配置することができる。これらの色を、励起光と、４つのインクスポットの発光波長に一致するマルチスペクトル帯域フィルタとを使用して、装置によって撮像することができる。次いで、画像間の整列のために基準マーカを位置合わせすることによって、画像分析を実行することができる。この技術は、ターゲット領域の長期的な時系列撮像を容易にすることができ、したがって、臨床技師は、画像の取得のたびに撮像装置を整列させる必要なく、経時的にターゲット領域を撮像することができる。
蛍光画像の強度較正を支援するために、使い捨ての単純な蛍光標準「ストリップ」を、ターゲット領域の撮像時に視野に（例えば、ストリップを皮膚に一時的に貼り付ける弱い接着剤を使用することによって）配置することができる。ストリップに、画像強度較正のための単一（例えば、４０５ｎｍ）または複数の蛍光発光波長または波長帯域を有することができる励起光源によって照らされたときに所定の較正された蛍光強度を生成することができるさまざまな濃度の１つ以上の異なる蛍光色素を含浸させることができる。さらに、使い捨てストリップは、別個の消せない蛍光インクペンからの上述の４つのスポット（例えば、各々が異なる直径またはサイズであり、各々が異なる蛍光インク色であり、固有の黒点が隣に配置されている）を有することができる。ストリップが正常な皮膚表面のターゲット領域のマージンまたは境界の近くに配置された状態で、装置を使用して白色光および蛍光画像を撮影することができる。ストリップは、所与のターゲット領域の複数の画像を経時的に撮影し、次いで画像分析を使用して画像を整列させる便利なやり方を提供することができる。さらに、蛍光「強度較正」ストリップは、ターゲット領域の空間距離の測定を助けるための固定長の定規などの追加の線形測定装置を含むことができる。そのようなストリップは、画像パラメータ（例えば、ターゲット領域のサイズ、蛍光強度、など）の較正または測定を支援するために装置と共に使用することができる較正ターゲットの一例であり得る。これに加え、あるいはこれに代えて、他の類似または機能的に等価な較正ターゲットを使用することができる。
１つ以上の基準マーカは、蛍光基準マーカを含むことができる。例えば、蛍光基準マーカは、フルオレセインを含むことができる。少なくとも１つの蛍光分子は、蛍光を発することができる内因性分子、蛍光を発することができる外因性分子、またはその両方を含むことができる。少なくとも１つの蛍光分子は、外因性分子によって誘導されて蛍光を発することができる内因性分子を含むことができる。誘導は、例えば、内因性分子の蓄積、改変、またはその両方によってもたらされ得る。少なくとも１つの蛍光分子は、蛍光を発することができる外因性分子、または蛍光を発することができる外因的に付加された部分を含む分子を含むことができる。一例においては、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）が、約７６０ｎｍ、約７８０ｎｍ、またはその両方で励起され得る。約６５７ｎｍ～約８２５ｎｍのノッチを含むフィルタを、７６０ｎｍの励起に使用することができる。約６９０ｎｍ～約８４０ｎｍのノッチを含むフィルタを、７８０ｎｍの励起に使用することができる。
本明細書に記載の技術は、一部、大部分、または本質的にすべての組織自己蛍光（ＡＦ）を検出することができる。例えば、マルチスペクトル帯域フィルタを使用して、緑色に見えるコラーゲン（Ｉ型、ＩＩ型、ＩＩＩ型、ＩＶ型、Ｖ型、およびその他）、緑色がかった黄橙色に見えるエラスチン、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）、青緑色の自己蛍光信号を発するフラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、および大部分は広い（例えば、緑色および赤色の）事項蛍光発光を有するように現れることができる細菌／微生物など、さまざまな組織生体分子から生じる組織自己蛍光、ならびに例えば４０５ｎｍの励起下での血液関連の光吸収を測定することができる。画像分析は、画像内の赤－緑のＡＦの比を計算することを含むことができる。強度の計算を、ターゲット領域の画像内の関心対象の領域から得ることができる。擬似カラー画像を、ターゲット領域の白色光画像へとマッピングすることができる。
本開示の技術を、これに限られるわけではないがＡＬＡなどの外因性の「プロドラッグ」剤と共に使用して、細菌／微生物におけるポルフィリンの内因性の生成を増加させることで、これらの細菌から生じる固有の「ポルフィリン」蛍光信号の強度を高め、装置の検出感度および特異性を改善することができる。したがって、これらの技術を、後続の画像による案内下での狙いを定めたスワブ採取／生検、あるいは光線力学的療法（ＰＤＴ）または高気圧酸素療法（ＨＯＴ）などを用いた治療のために、培養下または患者の創傷において増殖する細菌の光増感剤が誘発させる蛍光（例えば、ＰｐＩＸ）を好都合に撮像するために使用することができる。これらの技術は、例えば消費できる市販の蛍光造影剤と共に使用されるとき、ターゲット領域内およびターゲット領域周辺の細菌を高感度に検出するために、信号対バックグラウンドを向上させることができる。
少なくとも１つの蛍光分子は、例えばアミノレブリン酸（ＡＬＡ）誘導ポルフィリンなどの誘導された内因性蛍光分子を含むことができる。ＡＬＡをターゲット領域に局所的に投与することができ、ターゲット領域の細菌の強められた赤色蛍光について、１～３時間後に撮像を行うことができる。プロドラッグアミノレブリン酸（ＡＬＡ）は、ほとんどすべての生細胞においてポルフィリンの形成を引き起こす。ＡＬＡに曝露された多くの細菌種は、プロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）の蛍光を引き起こすことができる。超低用量のＡＬＡの使用で、細菌におけるＰｐＩＸの形成を引き起こすことができ、したがって赤色の蛍光発光を増加させ、結果として、装置によって撮像される細菌の赤色－緑色の蛍光コントラストを高めることができる。ＡＬＡは、それ自身は蛍光を放つことはないが、ＰｐＩＸが、おおむね６３０ｎｍ、６８０、および７１０ｎｍで蛍光を放ち、６３０ｎｍの発光が最も強い。次いで、撮像装置を使用して、ターゲット領域および周囲の組織からの緑色および赤色蛍光を撮像することができる。
臨床技師は、通常は凍結乾燥形態で市販されているＡＬＡを、生理食塩水または他の種類の市販のクリーム／軟膏／ヒドロゲル／ドレッシングなどと所与の用量で事前に混合し、この薬剤を撮像に先立ってターゲット領域へと噴霧し、注ぎ、あるいは慎重に塗布することによって局所的に投与することができる。約１０～３０分後（ただし、この時間はさまざまであり得る）に、蛍光撮像を、薄暗い部屋または暗い部屋で行うことができる。白色光下のおそらくは自己蛍光に乏しい細菌は、ターゲット領域およびその周囲に明るい赤色蛍光領域として現れることができる。蛍光画像を、固有の細菌蛍光信号に基づいて細菌培養に関するターゲット領域の狙いを定めたスワブ採取、生検、および／または細針吸引を案内するために使用することができる。この処置を、表在性の創傷および深部の創傷についてさまざまな深度で実施することができる。
外因性光学分子を対象とする適切なプローブを、タンパク質、モノクローナル抗体、核酸、およびオリゴヌクレオチド（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を標識するためのＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ活性エステルおよびキット（例えば、Ｚｅｎｏｎ抗体標識キットおよび／またはＥｎｚＣｈｅｋプロテアーゼアッセイキット、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）などの市販の蛍光標識キットを使用して作成することができる。例えば、これらの蛍光色素生体共役反応物は、以下のように波長範囲をカバーする：Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ３５０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４０５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４３０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５００、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５１４、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５３２、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５４６、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５５５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５６８、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５９４、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６１０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６３３、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６３５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６６０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６８０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７００、およびＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７５０色素（ここで、記載の数字は色素の励起波長を指す）。これらのキットは、良好に区別された蛍光発光スペクトルを提供でき、撮像装置における蛍光発光フィルタの適切な選択に基づく多色蛍光検出および蛍光共鳴エネルギ移動のための多数の選択肢を提供することができる。蛍光色素は、一般的な励起源の最大出力の波長において高い吸光度を提供することができる。それらは、それらの生体共役反応物の蛍光の達成を助けるために、明るく、著しく光安定性であり得る。色素は、臨床検査室内での共役反応の容易さ、ならびに得られた共役反応物の沈殿および凝集に対する抵抗のために、良好な水溶性を提供することができる。色素の蛍光スペクトルは広範囲にわたってｐＨに不感であり得、これにより、創傷のｐＨがさまざまであり得るがゆえに、創傷の撮像にとくに有利になる。さらに、蛍光血液プール剤、ならびに例えばＶｉｓＥｎ Ｍｅｄｉｃａｌ（米国マサチューセッツ州ボストン）からのさまざまな創傷－酵素またはプロテアーゼ活性化プローブなど、創傷の生物学的撮像に適することができ、上述の装置と組み合わせることが可能である他の市販または非市販の蛍光剤が存在する。
これらの狙いを付けた蛍光生体共役反応物を、蛍光モードの撮像装置を使用したターゲット領域の臨床検査の前に、そのような標識キットを使用して作成することができる。それらを、光退色を回避するために、遮光容器に保存することができる。そのような蛍光生体共役反応物を、装置を用いたターゲット領域の蛍光撮像に先立って、既知の適切な濃度の溶液にて作成でき、その後に、例えば局所（例えば、エアロゾルまたはスプレーによる）、経口（例えば、飲料または洗浄による）、または全身（例えば、静脈注射による）などの１つ以上の手段によってターゲット領域に直接投与／適用することができる。そのような色素は、対象部分に応じて特定の生物学的成分をターゲットにすることができ、例えば、細菌、真菌、酵母、胞子、ウイルス、微生物、寄生虫、浸出液、ｐＨ、血管、還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、微生物、特定の種類の結合組織（例えば、コラーゲン、エラスチン）、組織成分、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ）、内皮増殖因子（ＥＧＦ）、上皮増殖因子、上皮細胞膜抗原（ＥＣＭＡ）、低酸素誘導因子（ＨＩＦ－１）、炭酸アンヒドラーゼＩＸ（ＣＡＩＸ）、ラミニン、フィブリン、フィブロネクチン、線維芽細胞増殖因子、形質転換増殖因子（ＴＧＦ）、線維芽細胞活性化タンパク質（ＦＡＰ）、酵素（例えば、カスパーゼ、マトリックスメタロプロテアーゼ（ＭＭＰ）、など）、メタロプロテアーゼの組織阻害剤（例えば、ＴＩＭＰ）、一酸化チッ素合成酵素（ＮＯＳ）、誘導型および内皮ＮＯＳ、細胞内のリゾソーム、マクロファージ、好中球、リンパ球、肝細胞増殖因子（ＨＧＦ）、抗神経ペプチド、中性エンドペプチダーゼ（ＮＥＰ）、顆粒球－マクロファージコロニー刺激因子（ＧＭ－ＣＳＦ）、好中球エラスターゼ、カテプシン、アルギナーゼ、線維芽細胞、内皮細胞、ケラチノサイト、ケラチノサイト増殖因子（ＫＧＦ）、マクロファージ炎症性タンパク質－２（ＭＩＰ－２）、マクロファージ炎症性タンパク質－２（ＭＩＰ－２）、マクロファージ化学誘引物質タンパク質－１（ＭＣＰ－１）、多形核好中球（ＰＭＮ）およびマクロファージ、筋線維芽細胞、インターロイキン－１（ＩＬ－１）および腫瘍壊死因子（ＴＮＦ）、一酸化チッ素（ＮＯ）（Ｃａｌｂｉｏｃｈｅｍのキット、モデルＤＡＦ－２ ＤＡ）、ｃ－ｍｙｃ、ベータカテニン、および骨髄からの循環内皮前駆細胞（ＥＰＣ）のうちの１つ以上を含むことができる。外因性光学剤は、例えば、活性化分子ビーコン（例えば、ターゲットとされた）、蛍光剤を有するナノ粒子（例えば、表面において標識され、さらには／あるいは蛍光剤を含有または担持している）、ならびに散乱または吸収ナノ粒子（例えば、金、銀、など）のうちの１つ以上を含むことができる。
市販の有機フルオロフォアは、水素イオン濃度に依存する特性を有し、したがってｐＨを測定するためのプローブとして有用であり、典型的には、ｐＨ感受性のＵＶ／可視吸収特性を有する。細胞内の研究に使用される市販のｐＨ感受性蛍光色素は、酸性媒体中では蛍光信号をあまりもたらさない可能性があり、あるいは色素のｐＫａが、５～８ ｐＨ単位の間の細胞内ｐＨウィンドウ外側にあり得る。しかしながら、他のｐＨ感受性蛍光剤は、それらの蛍光強度を増加させることによって応答する。例えば、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）が、生物系におけるｐＨ測定のためのさまざまな蛍光ｐＨ指示薬、それらの共役反応物、および他の試薬を提供している。これらの中に、固有の光学応答および特殊な局在特性を有するいくつかのプローブが存在し、例えば、可視光励起可能なＳＮＡＲＦ ｐＨ指示薬が、研究者が二重発光または二重励起の比測定技術を使用して生理学的範囲の細胞内ｐＨを決定することを可能にし、したがって共焦点レーザ走査顕微鏡法およびフローサイトメトリのために有用なツールを提供する。ＬｙｓｏＳｅｎｓｏｒプローブ、ならびにＯｒｅｇｏｎ Ｇｒｅｅｎフルオロフォアに基づく指示薬を使用して、細胞の酸性オルガネラのｐＨを推定することができる。使用可能なデキストランに結合した蛍光ｐＨ指示薬も存在する。細胞への導入後に、指示デキストランを良好に保持することができる。そのような蛍光剤を、装置を用いたターゲット領域の蛍光撮像に先立って、既知の適切な濃度で事前に溶液にて作成でき、その後に、例えば局所（例えば、エアロゾルまたはスプレーによる）、経口（例えば、飲料または洗浄による）、または全身（例えば、静脈注射による）などの１つ以上の手段によってターゲット領域および周囲の正常な組織に直接投与／適用することができる。
ターゲット領域は、少なくとも１つの創傷を含むことができる。創傷は、任意の種類の創傷であり得る。例えば、創傷は、擦過傷、裂傷、穿刺、裂離、あざ、挫傷、咬傷、熱傷、発疹、凍傷、できもの、ほくろ、吹き出物、嚢胞、潰瘍（糖尿病性潰瘍など）、床ずれ、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。創傷は、深い創傷または表在性の創傷であり得る。創傷は、皮膚上または皮膚内の外側あるいは内膜上または内膜内の内側にあり得る。創傷は、表皮、真皮、または皮下組織、あるいはこれらの任意の組み合わせを含むことができる。創傷は、感染していても、感染していなくてもよい。感染した創傷は、任意の種類、数、または組み合わせの生物に感染し得る。感染は、１つ以上の細菌、１つ以上の真菌、１つ以上の原虫、または１つ以上のウイルス、あるいはこれらの任意の組み合わせを含み得る。生物は、単細胞、多細胞、または非細胞であり得る。
本方法は、創傷の表面積および体積の一方または両方を決定することをさらに含むことができる。決定を、任意の適切な回数行うことができる。例えば、本方法を、少なくとも２回実行することができ、２回の実行は、例えば少なくとも１時間、少なくとも３時間、少なくとも１日、少なくとも１週間、少なくとも１ヵ月、などの選択された期間によって隔てられた第１の実行および第２の実行を含む。実行の間の間隔は、例えば、１分～約１０分、約５分～約３０分、約３０分～約３時間、約１時間～約６時間、約６時間～約１２時間、約１２時間～約１日、約１日～約２日、約２日～約１週間、約１週間～約２週間、約２週間～約１ヵ月、約１ヵ月～約６週間、約６週間～約３ヵ月、約３ヵ月～約６ヵ月、もしくは約６ヵ月～約１年、または任意の介在または重複する期間、あるいはこれらの組み合わせであってよい。きわめて短い（１秒未満の）間隔の画像キャプチャを実行し、組み合わせてビデオを生成することができる。より長い間隔の画像キャプチャにまたがるタイムラプスビデオも生成可能である。前記第１の実行の３次元重畳画像を、第１の３次元重畳画像とすることができ、前記第２の実行の３次元重畳画像を、第２の３次元重畳画像とすることができる。本方法は、第１および第２の３次元重畳画像を比較して、創傷の治癒状態を判定することをさらに含むことができる。創傷の進行状態は、創傷の悪化を含むことができ、本方法は、少なくとも１つの創傷改善補助剤を投与することをさらに含むことができる。比較は、創傷のトポグラフィを経時的に追跡することをさらに含み得る。例えば、３次元蛍光撮像を使用して、細菌負荷を除去するための創傷の創面切除を補助することができる。撮像をさらに使用して、トポグラフィレベルにおいて３次元で経時的に創面切除の結果を追跡することができる。この手法を使用して、臨床医は、１回の来院で創傷の創面除去を行い、外科または掻爬による創面除去の効果を経時的に３次元および２次元で追跡することができる。
創傷の治癒を、創傷の治癒までの複数の時点（例えば、来院時）における創傷領域の平面測定によって評価することができる。創傷の治癒の時間経過を、式Ｒ＝√Ａ／π（Ｒは半径；Ａは平面創傷領域；πは定数３．１４）を使用して創傷の半径の減少の複数の時点における測定によって計算される予想治癒時間と比較することができる。創傷に関するこの定量的情報を、自然な手段または任意の治療的介入によって生じる創傷の治癒の程度を評価および判断するために、創傷の外観の変化を経時的に追跡および監視するために使用することができる。このデータを、将来の参照のために患者の健康記録に電子的に格納することができる。創傷撮像は、組織／細菌の蛍光、測定された創傷面積、創傷の熱マップ、および血流の赤外線撮像のうちの１つ以上をキャプチャし、計算し、さらには／あるいは組み合わせることができる。
励起および発光波長を相応に変更することにより、撮像装置は、表面および組織内の特定の深度（例えば、創傷）に位置する組織成分（例えば、創傷における結合組織および細菌）を調べることができる。例えば、紫色／青色（約４００ｎｍ～約５００ｎｍ）から緑色（約５００ｎｍ～約５４０ｎｍ）の波長の光への変更によって、より深い組織／細菌蛍光源の励起を達成することができる。これを、例えば創傷において達成することができる。同様に、より長い波長を検出することによって、組織および／または組織内のより深い細菌源からの蛍光発光を、組織表面において検出することができる。創傷の評価に関して、表面および／または表面下の蛍光を調べる能力は、例えば、表面において生じる可能性があり、多くの場合に（例えば、慢性非治癒性創傷において）創傷内の深部で生じる可能性がある細菌汚染、コロニー形成、重大なコロニー形成、および／または感染の検出および可能であれば識別において、有用となり得る。撮像によって検出される少なくとも１つの蛍光分子は、少なくとも１つの細菌に関連した蛍光分子を含むことができる。
生物学的ターゲットは、対象生物から切除された組織を含むことができる。例えば、組織は、前がん組織またはがん組織を含み得る。がん組織は、腫瘍を含み得る。例えば、腫瘍は乳房の腫瘍であり得、切除された組織は、乳腺腫瘤切除術を含み得る。乳がんは、任意の種類または種類の組み合わせの乳がんを含み得る。例えば、乳がんは、サイトケラチン８および１８ならびに高レベルのエストロゲン受容体発現を発現するｌｕｍｉｎａｌ Ａ型乳がんであり得る。乳がんは、ｌｕｍｉｎａｌ Ｂ型乳がんであり得る。乳がんは、遺伝子発現に関して正常な乳房のようであり得る。乳がんは、ＨＥＲ ２増幅型であり得る（染色体１７ｑにおけるＨＥＲ ２遺伝子の増幅）。乳がんの型は、特定の受容体（エストロゲン、プロゲステロン、およびＨＥＲ ２）に関して陰性であり得、基底／筋上皮細胞に特徴的なマーカを有することができる基底型であり得る。乳がんは、ＢＲＣＡ １遺伝子、ＢＲＣＡ ２遺伝子、またはその両方における１つ以上の突然変異を特徴とし得る。
がん組織は、前悪性成長、悪性成長、あるいは転移性もしくは非転移性であり得る異常な制御されない細胞分裂によって引き起こされる腫瘍であり得る。がんは、例えば、乳がん、前立腺がん、肺がん、大腸がん、直腸がん、膀胱がん、非ホジキンリンパ腫、黒色腫、腎臓がん、膵臓がん、口腔がん、咽頭がん、卵巣がん、甲状腺がん、胃がん、脳腫瘍、多発性骨髄腫、食道がん、肝がん、子宮頸がん、喉頭がん、肝内胆管がん、急性骨髄性白血病、軟部組織がん、小腸がん、精巣がん、慢性リンパ性白血病、ホジキンリンパ腫、慢性骨髄性がん、急性リンパ性がん、肛門、肛門管、または肛門直腸のがん、外陰部のがんあるいは首、胆嚢、または胸膜のがん、悪性中皮腫、骨肉腫、関節のがん、下咽頭がん、眼のがん、鼻、鼻腔、首、または中耳のがん、鼻咽頭がん、尿管がん、腹膜、網、または腸間膜のがん、または消化管カルチノイド腫瘍、あるいはこれらの任意の組み合わせであり得る。切除された組織は、腫瘍受容体をターゲットとするプローブに関連する蛍光分子、酵素活性化蛍光分子、または遺伝子改変された腫瘍崩壊ウイルス誘導蛍光、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。例えば、腫瘍受容体は、ＨＥＲ２、葉酸受容体、ＣＸＣＲ４、ホルモン受容体、ＥＧＦＲ、またはＶＥＧＦ、あるいはこれらの組み合わせを含み得る。ホルモン受容体の例は、エストロゲン受容体およびプロゲステロン受容体を含む。酵素は、例えば、プロテアーゼ、カルボヒドラーゼ、リパーゼ、トランスフェラーゼ、酸化還元酵素、マトリックスメタロプロテアーゼ（ＭＭＰ）、カスパーゼ、カテプシン、カリクレイン、セリンプロテアーゼ、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ、または腫瘍細胞によって過剰に発現される酵素、あるいはこれらの組み合わせを含み得る。生物学的ターゲットは、組織が切除された手術床を含み得る。手術床および切除された組織は、がん組織を含み得る。がん組織は、良性、悪性、またはその両方であり得る。除去される組織は、必ずしもがん性である必要はなく、本開示の技術は、例えば形成外科、再建手術、臓器移植手術、皮膚移植、および美容整形など、他の状況においても使用することができる。
本方法は、任意の適切な回数実施され得る。例えば、本方法を、いずれかの順序で少なくとも２回実行することができ、２回の実行は、第１の実行および第２の実行を含む。第１の実行は、生物学的ターゲットについて実行され得る。例えば、生物学的ターゲットは、切除組織を含む第１の生物学的ターゲットである。第２の実行は、組織が切除された手術床を含む第２の生物学的ターゲットについて実行され得る。前記第１の実行の３次元重畳画像を、第１の３次元重畳画像とすることができ、前記第２の実行の３次元重畳画像を、第２の３次元重畳画像とすることができる。本方法は、第１および第２の３次元重畳画像を比較し、手術床に対する切除組織の向きに基づいて、切除組織と手術床との間の蛍光連続性を判定することをさらに含むことができる。蛍光連続性は、例えば、細菌感染組織、ウイルス感染組織、熱傷、がん組織、結合組織、筋肉組織、血液小胞、および皮膚特徴のうちの１つ以上を含むことができる。蛍光連続性は、損傷組織に対応することができ、本方法は、損傷組織の少なくとも一部分を手術床から切除することをさらに含むことができる。
本方法は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、光音響撮像、超音波、および光コヒーレンストモグラフィのうちの１つ以上を含む撮像技術を使用して、ターゲット領域および１つ以上の基準マーカのコンパニオン３次元画像をキャプチャすることを含むことができる。３次元重畳画像を、コンパニオン３次元画像と重ね合わせ、第２の３次元重畳画像を形成することができる。５７０および５８０として示されたこのようなステップの例が、図４１に示されている。コンパニオン３次元画像のキャプチャは、基準マーカの第１および第２の組を含むことができる。コンパニオン３次元画像を、コンピュータ断層撮影を使用してキャプチャすることができ、１つ以上の基準マーカは、少なくとも１つの蛍光分子および少なくとも１つのＣＴ造影剤を含むことができる。コンパニオン３次元画像を、光音響撮像を使用してキャプチャすることができ、ターゲット領域は、乳房の腫瘍を含むことができ、少なくとも１つの蛍光分子は、抗ＨＥＲ２デュアル蛍光－光音響プローブを含むことができる。
任意の適切な数または種類の基準マーカを使用することができる。基準マーカの組を、任意の適切な数だけ使用することができる。使用される基準マーカの数は、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、２０、または２５個、あるいはそれ以上の基準マーカを含むことができる。使用される基準マーカの組の数は、１、２、３、４、または５組、あるいはそれ以上であり得る。組は、基準マーカの配置、サイズ、蛍光スペクトル、蛍光強度、および撮像技術に関する特異性のうちの１つ以上に関して相違してよい。異なる種類の基準マーカを共局在化させることができる。
本開示は、例えば、複数の撮像モダリティの３次元データキューブにおけるヘマトキシリンおよびエオシン染色を使用するサンプルなどの組織学サンプルからの病理データのデジタル統合を可能にする。データキューブは、経時的な所与の患者の体外外科サンプルまたは手術床のいずれかの組織表面からの位置特異的組織病理または他のデータの空間的に局所化されたデジタルアーカイブ化および文書化を可能にする。生検の部位を、対応する病理結果または縫合部位、吻合部位、インプラント部位、などの他の関連情報と共に、デジタル形式で時系列にカタログ化することができる。カタログ化により、臨床チームは、組織がサンプリングされた場所、およびそれらの部位の病理を追跡することができ、これらを治療の前後で比較することができる。体外外科サンプルにおいて組織変形が生じる場合には、画像変形補正モデルを適用して変形を補償して、手術床のトポグラフィ表面に整列させることができる。
本開示は、生体組織のマルチモーダル撮像２次元および３次元データセットを空間－時間的に位置合わせする方法を提供する。さらに、外科マージンにおける腫瘍細胞の検出の精度を高めるために外因的に適用される腫瘍造影剤と協働する蛍光および光音響撮像技術が提供される。本開示は、手術計画、術中ガイダンス、およびマージン評価を改善するために、ハイブリッド表面および体積撮像技術のための臨床的に有用なアプローチを提供する。または、不顕性腫瘍マージンを特定することができる。がん診断を、例えば、腫瘍診断および応答評価のための伝統的なの磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、および／または超音波（ＵＳ）スキャンに光音響、蛍光、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）、およびラマン撮像のうちの１つ以上からの光撮像データセットを組み合わせることによって改善することができる。超音波および他の撮像技術は、２次元または３次元であり得る。（例えば、血流の）ドップラ撮像および／または熱撮像も、そのような他の撮像技術と組み合わせることができる。開示された方法、装置、およびシステムは、内視鏡撮像および一般研究も可能にする。
本開示によれば、撮像装置が提供される。撮像装置は、以下の構成要素のうちの１つ以上を含むことができる。励起光源を、蛍光体を励起することができる第１の放射線を放射するように構成することができる。フィルタを、反射された励起光の通過を防止し、フルオロフォアによって放たれた蛍光の通過を許すように構成することができる。撮像レンズを、放射線を集めるように構成することができる。可視光源を、第２の放射線を放射するように構成することができる。赤外線光源を、第３の放射線を放射するように構成することができる。少なくとも１つのイメージセンサを、放射線を検出するように構成することができる。プロセッサを、検出された放射線を受信し、検出された放射線に関連するデータを出力するように構成することができる。撮像装置を、本明細書に記載の方法のうちの１つ以上、またはその一部分を実行するように構成することができる。撮像装置を、手持ちされるように構成することができる。例えば、撮像装置を、片手で保持されるように構成することができる。
撮像装置を、生物学的ターゲット、他の種類のターゲット、またはこれらの組み合わせの任意の適切なターゲット領域を視覚化するように構成することができる。撮像装置を、創傷を可視化するように構成することができる。撮像装置を、外科マージン内の前がん細胞、がん細胞、および周辺病巣のうちの１つ以上を視覚化するように構成することができる。励起光源を、外科マージンの組織細胞の自己蛍光発光および組織細胞における誘導ポルフィリンの蛍光発光を励起するようにさらに構成することができる。フィルタを、反射励起光の通過を防止し、組織細胞の自己蛍光発光および組織細胞中の誘導されたポルフィリンの蛍光発光に対応する波長を有する発光の通過を許すようにさらに構成することができる。イメージセンサを、組織細胞のフィルタ処理された自己蛍光発光および外科マージンの組織細胞における誘導されたポルフィリンの蛍光発光を検出するようにさらに構成することができる。プロセッサを、検出された発光を受信し、組織細胞の検出されたフィルタ処理された自己蛍光発光および外科マージンの組織細胞における誘導されたポルフィリンの蛍光発光に関するデータを出力するようにさらに構成することができる。
検出された放射線は、蛍光、反射可視光、および反射赤外光のうちの１つ以上を含むことができる。検出された放射線は、蛍光、反射可視光、および反射赤外光を含むことができる。第１の放射線は、蛍光を含むことができる。第２の放射線は、例えば、白色光を含むことができる。第２の放射線は、単色の可視光を含むことができる。第３の放射線は、例えば近赤外放射線など、赤外放射、例えば近赤外放射線を含むことができる。少なくとも１つのイメージセンサを、蛍光、反射白色光、および反射赤外光のうちの１つ以上を含む放射線を検出するように構成することができる。少なくとも１つのセンサは、例えば少なくとも２つのセンサなど、任意の数および／または種類のセンサを含むことができる。少なくとも２つのセンサは、蛍光を検出するように構成された第１のセンサと、反射可視光を検出するように構成された第２の検出器とを含むことができる。少なくとも１つのセンサは、蛍光を検出するように構成された第１のセンサと、反射可視光を検出するように構成された第２の検出器と、反射赤外光を検出するように構成された第３のセンサとを含む少なくとも３つのセンサを含むことができる。
少なくとも１つのセンサは、熱センサを含むことができる。装置は、３次元撮像のための本明細書に記載の１つ以上の他のセンサを、熱センサと組み合わせることができる。熱センサを使用して、創傷を調べたときの細菌の位置と相関し得る高温の領域を示すための熱マップをもたらすことができる。撮像を、例えば、血流のドップラ撮像を含む創傷の３次元超音波画像と組み合わせることができる。熱マッピングを、３次元マッピングとは別に行うことができ、あるいは３次元マッピングと組み合わせて行うことができる。例えば、熱撮像センサを３次元撮像装置に結合させることによって、熱撮像を３次元撮像と同時に行うことができる。次いで、キャプチャされた熱画像またはビデオを、１つ以上の基準点を使用して可視光／蛍光画像にトポグラフィ的に重ね合わせることができる。３次元撮像に使用されるカメラが、例えば、組織／細菌の蛍光をキャプチャし、創傷の領域を測定し、創傷の熱マップをキャプチャし、さらには／あるいは血流の赤外線を撮像することができる。
撮像装置は、光源のうちの少なくとも１つと協働し、あるいは光源のうちの少なくとも１つとして働くように構成された共通の放射線源をさらに含むことができる。少なくとも１つの光源は、共通の放射線源から放射されたソース放射線を第１の放射線、第２の放射線、または第３の放射線、あるいはこれらの組み合わせに変換する変換器を含むことができる。変換器は、例えば、フィルタ、レンズ、プリズム、回折器、または量子ドット、あるいはこれらの組み合わせを含むことができる。励起光源は、第１の変換器を含むことができ、可視光源は、第２の変換器を含むことができ、赤外光源は、第３の変換器を含むことができる。
撮像装置は、表示ユニットをさらに含むことができる。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ディスプレイ（ＬＥＤ）、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマ、または陰極線、あるいはこれらの任意の組み合わせなど、任意の表示ユニットを使用することができる。表示ユニットを、プロセッサによって出力されたデータを表示するように構成することができる。例えば、データは、３次元画像を含むことができる。表示ユニットは、タッチスクリーンおよび／または任意の他の種類のグラフィックユーザインターフェースを含むことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、表示ユニットは、撮像装置以外の装置に配置されてもよい。
撮像装置を、生物学的ターゲットのターゲット領域を視覚化するように構成することができる。プロセッサを、ターゲット領域の３次元マップを生成するように構成することができる。３次元マップを、ターゲット領域から反射された赤外光から生成することができる。プロセッサを、検出された放射線に基づいてターゲット領域の２次元可視光画像をキャプチャするように構成することができる。プロセッサを、３次元マップおよび２次元可視光画像に基づいてターゲット領域の３次元可視光画像を生成するように構成することができる。プロセッサを、検出された放射線に基づいてターゲット領域の２次元蛍光画像をキャプチャするように構成することができる。プロセッサを、３次元マップおよび２次元蛍光画像に基づいてターゲット領域の３次元蛍光画像を生成するように構成することができる。プロセッサを、ターゲット領域の３次元可視光画像をターゲット領域の３次元蛍光画像に整列させて、ターゲット領域の３次元重畳画像を形成するように構成することができる。整列を、ターゲット領域に関連する基準マーカの位置合わせに基づいて実行することができる。
１つ以上の実施形態によれば、撮像装置を、以下のように構成することができる。撮像装置を、手持ちされるように構成することができる。励起光源を、組織細胞の自己蛍光発光、ならびに撮像剤または造影剤への曝露後の外科マージンの前がん細胞、がん細胞、および周辺病巣における約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の波長を有する蛍光発光を励起するように構成することができる。フィルタを、組織細胞の自己蛍光発光および外科マージンの組織細胞における約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光に対応する波長を有する発光の通過を許すように構成することができる。少なくとも１つのイメージセンサを、組織細胞のフィルタ処理された自己蛍光発光および外科マージンの組織細胞における約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光を検出するように構成することができる。プロセッサを、検出された発光を受信して、組織細胞の検出されたフィルタ処理された自己蛍光発光および外科マージンの組織細胞における約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光に関するデータを出力し、外科マージンの前がん細胞、がん細胞、および周辺病巣のうちの１つ以上の３次元画像を生成するように構成することができる。
本開示の一態様によれば、ターゲットの３次元蛍光ベース撮像のためのシステムが提供される。システムは、以下の構成要素のうちの１つ以上、撮像装置について説明した構成要素のうちの１つ以上、またはその両方を含むことができる。少なくとも１つの励起光源を、蛍光撮像の際にターゲット表面を励起光場で照射するように構成することができる。照射および／または場は、均一、部分的に均一、または不均一であってよい。少なくとも１つの白色光源を、白色光撮像の際にターゲット表面を照射するように構成することができる。少なくとも１つの赤外線放射源を、赤外線放射をターゲット表面に向かって放射するように構成することができる。イメージセンサが、蛍光、反射放射線、またはその両方を検出することができる。フィルタを、励起光によるターゲット表面の照射に応答し、細菌の自己蛍光および組織の自己蛍光のうちの１つ以上に対応する波長を有している光学信号が、フィルタを通過してイメージセンサに到達できるように構成することができる。プロセッサを、例えば、以下のうちの１つ以上を実行するように構成することができる。プロセッサは、赤外光によるターゲットの照射に応答する光学信号を受信することができる。赤外光によるターゲットの照射に応答する受信信号に基づいて、プロセッサは、ターゲット表面の３次元マップを生成することができる。プロセッサは、励起光によるターゲット表面の照射に応答する検出された光学信号を受信し、ターゲット表面の２次元蛍光画像を生成することができる。プロセッサは、ターゲット表面の白色光照射に応答する光学信号を受信し、ターゲット表面の２次元白色光画像を生成することができ、プロセッサは、３次元マップ、蛍光画像、および白色光画像を組み合わせて、ターゲット表面の３次元画像を生成することができる。
本開示の一態様によれば、撮像装置と共に使用するためのコンピュータプログラム製品が提供される。コンピュータプログラム製品は、非一時的なコンピュータ可読媒体を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、画像処理のためのコンピュータプログラムコードを記憶することができる。コンピュータプログラムコードは、本明細書に記載の方法のうちの１つ以上を実行するために、撮像装置内のプロセッサによって実行可能であってよい。
実施例１：組織ファントムを使用して、本開示の撮像技術を実証した。乳腺腫瘤切除サンプルの全表面を撮像するために、ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅカメラを使用して白色光下でスキャンを行い、次いでＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅデバイス上のＣＣＤセンサを蛍光カメラに変換した後に再度のスキャンを行った。試料表面に外側から配置された基準マーカを使用することによって、２つの撮像スキャンを位置合わせすることができる。組織表面に光を照射する４０５ｎｍのＬＥＤアレイを使用して、蛍光を励起した。ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅシステムに光学フィルタを取り付けて、切除組織（腫瘍）標本、とくには乳房乳腺腫瘤切除の３次元表面レンダリングとしてリアルタイムの蛍光画像を生成した。ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅは、切除組織の自己蛍光および外因性造影剤（ＡＬＡ誘導ポルフィリン）によって引き起こされた蛍光の両方からの特異的な蛍光シグネチャを検出したが、蛍光撮像を任意の数または種類の造影剤に関して変更することができる。
図１が、組織ファントムの表面１１２上にフルオレセイン基準マーカ１３０でマークされた組織ファントム１１０を含む実験モデル１００の白色光写真である。フルオレセイン基準マーカは、白色光下では黄色／オレンジ色に見え、紫外線照射下では緑色／黄色に見える可能性がある。模擬腫瘍１２０が、表面の直下に注入された蛍光ＰＰＩＸによって生成される。蛍光ＰＰＩＸは、一般に、紫外線照射下で赤色に見える。組織ファントム１１０は、乳房乳腺腫瘤切除組織サンプルを模擬するために使用されるブタ組織片である。
図２Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０の３次元白色光表面画像である。図２Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０の３次元白色光表面画像である。図３Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図３Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図４Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図４Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図５Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０の生メッシュ／表面画像である。図５Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０の生メッシュ／表面画像である。
以下の図における赤色蛍光は、一般に、追加されたＰＰＩＸを使用して模擬された「腫瘍」を示す。模擬された腫瘍は、乳房乳腺腫瘤切除が陽性（赤色蛍光）マージンでどのように見えるかを図式的に表す。図６Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０の３次元蛍光表面画像である。図６Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０の３次元蛍光表面画像である。図７Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０＋メッシュの３次元蛍光表面画像である。図７Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０＋メッシュの３次元蛍光表面画像である。図８Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０の３次元メッシュ＋蛍光オーバーレイ画像である。図８Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０の３次元メッシュ＋蛍光オーバーレイ画像である。図９Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０の生メッシュ／表面画像である。図９Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０の生メッシュ／表面画像である。
３次元表面レンダリング白色光反射および蛍光画像をファントムの３次元表面レンダリングコンピュータ断層撮影と位置合わせするための混合蛍光およびＣＴ色素を使用するマルチモーダル（光学、ＣＴ）基準マーカを使用した。励起光を４０５ｎｍとした。発光フィルタを、デュアルバンド５００～５５０ｎｍおよび６００～６５０ｎｍ発光フィルタとした。このフィルタを、ＲＧＢカメラのイメージセンサの前方の位置に出し入れすることができる長いプラスチックフィルタホルダ内に配置して、ＲＧＢカメラを白色光撮像カメラから蛍光撮像カメラに変化させた。カメラを、ＰｒｉｍｅＳｅｎｓｅデータ収集ソフトウェアを実行するラップトップに接続した。外部光源を使用して、生物学的ターゲット（皮膚創傷を有するブタの脚）のターゲット領域を、２つのＬＥＤからの４０５ｎｍの光で照明した。コーンビームＣＴスキャン画像処理は、ＩｎＶｅｓａｌｉｕｓ ３ソフトウェアを利用した。
図１０Ａが、ＣＴ基準点１４０を蛍光基準点１３０に重ねた組織ファントム１１０の第１の図である。図１０Ｂが、ＣＴ基準点を蛍光基準点に重ねた組織ファントムの第２の図である。以下の図における赤色蛍光は、一般に、追加されたＰＰＩＸを使用して模擬された「腫瘍」を示す。模擬された腫瘍は、乳房乳腺腫瘤切除が陽性（赤色蛍光）マージンでどのように見えるかを図式的に表す。図１１Ａが、第１の画角からの組織ファントム１１０のコーンビームＣＴ３次元体積再構成である。図１１Ｂが、第１の画角からの組織ファントム１１０の蛍光３次元レンダリングである。図１１Ｃが、第１の画角からの組織ファントム１１０の位置合わせされたＣＴ＋蛍光画像である。図１２Ａが、第２の画角からの組織ファントム１１０のコーンビームＣＴ３次元体積再構成である。図１２Ｂが、第２の画角からの組織ファントム１１０の蛍光３次元レンダリングである。図１２Ｃが、第２の画角からの組織ファントム１１０の位置合わせされたＣＴ＋蛍光画像である。図１３Ａが、第３の画角からの組織ファントム１１０のコーンビームＣＴ３次元体積再構成である。図１３Ｂが、第１の画角からの組織ファントム１１０の蛍光３次元レンダリングである。図１３Ｃが、第３の画角からの組織ファントム１１０の位置合わせされたＣＴ＋蛍光画像である。図１４Ａが、第４の画角からの組織ファントム１１０のコーンビームＣＴ３次元体積再構成である。図１４Ｂが、第４の画角からの組織ファントム１１０の蛍光３次元レンダリングである。図１４Ｃが、第４の画角からの組織ファントム１１０の位置合わせされたＣＴ＋蛍光画像である。
これらの図は、本開示の技術によって、組織および他のオブジェクトについて、組織および他のオブジェクトのより良好な特徴把握および理解のための貴重なツールとして役立つ３次元画像を、生成できることを示している。例えば、外科医は、患者におけるがん組織の広がりをより良好に視覚化し、隣接する健康な組織を残しつつがん組織を効率的に除去するための切除を計画することができる。このように、実施例１は、本開示の技術の有効性を実証している。
実施例２
この実施例では、実施例１と本質的に同じ手順を、模擬腫瘍をモデル化する第２の組織ファントムを含む第２の実験モデル２００を使用して実行した。図１５Ａが、ヒトの皮膚と同様の皮膚（表面）２１２を有するブタの肩からの作成中の模擬腫瘍２２０のための第２の組織ファントム２１０の第１の画像である。図１５Ｂが、作成中の腫瘍モデルのための第２の組織ファントムの第２の画像である。図１６が、模擬（モデルＰＰＩＸ）腫瘍２２０を示す第２の組織ファントム２１０の画像であり、フルオレセイン基準マーカ２３０も見て取ることができる。定規２５０を使用して、縮尺を明らかにすることができる。図１７Ａが、蛍光を励起するために手持ち式の撮像装置によって紫色光に曝露されている第２の組織ファントム２１０の斜視図の画像である。図１７Ｂが、紫色光に曝露されて蛍光を励起した第２の組織ファントム２１０からの蛍光発光の画像の平面図の画像である。図１８Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元白色光表面画像である。図１８Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元白色光表面画像である。図１９Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図１９Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図２０Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図２０Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図２１Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の生メッシュ／表面画像である。図２１Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の生メッシュ／表面画像である。
この実施例では、実施例１と本質的に同じ手順を、模擬腫瘍をモデル化する第２の組織ファントムを含む第２の実験モデル２００を使用して実行した。図１５Ａが、ヒトの皮膚と同様の皮膚（表面）２１２を有するブタの肩からの作成中の模擬腫瘍２２０のための第２の組織ファントム２１０の第１の画像である。図１５Ｂが、作成中の腫瘍モデルのための第２の組織ファントムの第２の画像である。図１６が、模擬（モデルＰＰＩＸ）腫瘍２２０を示す第２の組織ファントム２１０の画像であり、フルオレセイン基準マーカ２３０も見て取ることができる。定規２５０を使用して、縮尺を明らかにすることができる。図１７Ａが、蛍光を励起するために手持ち式の撮像装置によって紫色光に曝露されている第２の組織ファントム２１０の斜視図の画像である。図１７Ｂが、紫色光に曝露されて蛍光を励起した第２の組織ファントム２１０からの蛍光発光の画像の平面図の画像である。図１８Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元白色光表面画像である。図１８Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元白色光表面画像である。図１９Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図１９Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図２０Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図２０Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図２１Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の生メッシュ／表面画像である。図２１Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の生メッシュ／表面画像である。
図中の赤色蛍光は、一般に、追加されたＰＰＩＸを使用して模擬された「創傷」の周囲の「細菌」を示す。模擬による創傷は、細菌感染凹状創傷が陽性（赤色蛍光）マージンでどのように見えるかを図式的に表している。図２２Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元蛍光表面画像である。図２２Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元蛍光表面画像である。図２３Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０＋メッシュの３次元蛍光表面画像である。図２３Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０＋メッシュの３次元蛍光表面画像である。図２４Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元メッシュ＋蛍光オーバーレイ画像である。図２４Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の３次元メッシュ＋蛍光オーバーレイ画像である。図２５Ａが、第１の画角からの第２の組織ファントム２１０の生メッシュ／表面画像である。図２５Ｂが、第２の画角からの第２の組織ファントム２１０の生メッシュ／表面画像である。
これらの図は、本開示の技術によって、組織および他のオブジェクトについて、組織および他のオブジェクトのより良好な特徴把握および理解のための貴重なツールとして役立つ３次元画像を、生成できることを示している。例えば、外科医は、患者におけるがん組織の広がりをより良好に視覚化し、隣接する健康な組織を残しつつがん組織を効率的に除去するための切除を計画することができる。このように、実施例２は、本開示の技術の有効性を実証している。
実施例３
この実施例では、実施例１と本質的に同じ手順を、深い創傷および表在性創傷をモデル化する第３の組織ファントムを使用して実行した。コーンビームＣＴおよびＣＴスキャン画像処理は、ＩｎＶｅｓａｌｉｕｓ ３ソフトウェアを利用した。図２６Ａは、深い創傷３６０および表在性創傷３７０の両方を含むように皮膚３１２について準備中の創傷モデル３００のための第３の組織ファントム３１０の第１の画像である。定規３５０を、目盛りとして取り入れることができる。図２６Ｂが、準備中の第３の組織ファントム３１０の第２の画像である。図２６Ｃが、創傷内の細菌の存在を模擬するためにＰＰＩＸが塗布された創傷周辺部３６２を含む深い創傷３６０を示す準備中の第３の組織ファントム３１０の第３の画像である。図２６Ｄは、深い創傷３６０および表在性創傷３７０の両方、ならびにフルオレセイン基準マーカ３３０を示す準備中の第３の組織ファントム３１０の第４の画像である。図２７Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元白色光表面画像である。図２７Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元白色光表面画像である。図２８Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図２８Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図２９Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図２９Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図３０Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の生メッシュ／表面画像である。図３０Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の生メッシュ／表面画像である。図３１Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元蛍光表面画像である。図３１Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元蛍光表面画像である。図３２Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０＋メッシュの３次元蛍光表面画像である。図３２Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０＋メッシュの３次元蛍光表面画像である。図３３Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元メッシュ＋蛍光オーバーレイ画像である。図３３Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元メッシュ＋蛍光オーバーレイ画像である。図３４Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の生メッシュ／表面画像である。図３４Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の生メッシュ／表面画像である。
この実施例では、実施例１と本質的に同じ手順を、深い創傷および表在性創傷をモデル化する第３の組織ファントムを使用して実行した。コーンビームＣＴおよびＣＴスキャン画像処理は、ＩｎＶｅｓａｌｉｕｓ ３ソフトウェアを利用した。図２６Ａは、深い創傷３６０および表在性創傷３７０の両方を含むように皮膚３１２について準備中の創傷モデル３００のための第３の組織ファントム３１０の第１の画像である。定規３５０を、目盛りとして取り入れることができる。図２６Ｂが、準備中の第３の組織ファントム３１０の第２の画像である。図２６Ｃが、創傷内の細菌の存在を模擬するためにＰＰＩＸが塗布された創傷周辺部３６２を含む深い創傷３６０を示す準備中の第３の組織ファントム３１０の第３の画像である。図２６Ｄは、深い創傷３６０および表在性創傷３７０の両方、ならびにフルオレセイン基準マーカ３３０を示す準備中の第３の組織ファントム３１０の第４の画像である。図２７Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元白色光表面画像である。図２７Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元白色光表面画像である。図２８Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図２８Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０＋メッシュの３次元白色光表面画像である。図２９Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図２９Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元メッシュ＋白色光オーバーレイ画像である。図３０Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の生メッシュ／表面画像である。図３０Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の生メッシュ／表面画像である。図３１Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元蛍光表面画像である。図３１Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元蛍光表面画像である。図３２Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０＋メッシュの３次元蛍光表面画像である。図３２Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０＋メッシュの３次元蛍光表面画像である。図３３Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元メッシュ＋蛍光オーバーレイ画像である。図３３Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の３次元メッシュ＋蛍光オーバーレイ画像である。図３４Ａが、第１の画角からの第３の組織ファントム３１０の生メッシュ／表面画像である。図３４Ｂが、第２の画角からの第３の組織ファントム３１０の生メッシュ／表面画像である。
図３５Ａが、コーンビームＣＴスキャン用のＣＴ基準マーカで準備された第３の組織ファントム３１０の画像である。図３５Ｂが、第３の組織ファントム３１０のコーンビームＣＴスキャン画像である。図３５Ｃが、ＣＴ装置３８０におけるコーンビームＣＴスキャンのために準備された第３の組織ファントム３１０の画像である。図３５Ｄは、コーンビームＣＴスキャンの最中の第３の組織ファントム３１０の画像である。図３６Ａは、ＣＴスキャンのためにＣＴ基準点３４０をフルオレセイン基準点３３０に空間的に位置合わせして準備された第３の組織ファントム３１０の画像である。図３６Ｂは、ＣＴスキャンの最中の第３の組織ファントム３１０の画像である。図３７が、本開示に従って測定された皮膚４１０上の創傷４６０の創傷トポロジグリッド４９０と重ね合わせられた写真である。測定により、長さが約４ｃｍであり、幅が約９ｃｍであり、深さが約３ｃｍであり、体積が約９９．５ｃｍ３であると判断された。
これらの図は、本開示の技術によって、組織および他のオブジェクトについて、組織および他のオブジェクトのより良好な特徴把握および理解のための貴重なツールとして役立つ３次元画像を、生成できることを示している。例えば、医師は、治療計画が効果的であるか、あるいは創傷の治癒を促進するために修正が必要であるかの判断において助けとなるように、患者の創傷の性質およびその経時的な進行をより良好に視覚化することができる。さらに、医師は、創傷における感染の位置またはサイズ（あるいは、存在する細菌の位置／量）をより良好に視覚化して、それに応じて治療計画を調整することができる。このように、実施例３は、本開示の技術の有効性を実証している。
本開示は、以下の態様／実施形態／特徴を、任意の順序および／または任意の組み合わせにて含む。
２次元画像を使用してターゲットの３次元画像を生成する方法であって、１つ以上の基準マーカが関連付けられたターゲット領域の３次元マップを生成するステップと、前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカの２次元白色光画像をキャプチャするステップと、前記２次元白色光画像および前記３次元マップから３次元白色光画像を生成するステップと、前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャするステップと、前記２次元蛍光画像および前記３次元マップから３次元蛍光画像を生成するステップと、前記１つ以上の基準マーカを使用して前記３次元白色光画像および前記３次元蛍光画像を整列させ、３次元重畳画像を形成するステップとを含む方法。
２．前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャするステップは、前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカを励起光で照明するステップと、前記励起光による前記ターゲット領域の照明に応答した少なくとも１つの蛍光発光を受光するステップとを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３．前記励起光は、約４００ｎｍ～約４５０ｎｍの間である、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
４．前記励起光は、約４０５ｎｍの波長を有する、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
５．前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャするステップは、少なくとも１つの蛍光分子の発光をキャプチャするステップを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
６．前記少なくとも１つの蛍光分子は、蛍光を発することができる内因性分子を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
７．前記少なくとも１つの蛍光分子は、蛍光を発することができる外因性分子、または蛍光を発することができる外因的に付加された部分を含む分子を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
８．前記少なくとも１つの蛍光分子は、アミノレブリン酸（ＡＬＡ）誘導ポルフィリンを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
９．前記３次元マップは、赤外光を使用して生成される、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１０．前記３次元マップは、近赤外光を使用して生成される、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１１．前記３次元マップを生成するステップは、前記ターゲット領域に赤外線放射を投射するステップと、前記ターゲット領域が反射させた赤外線放射を受光するステップと、前記反射赤外線放射に基づいて前記ターゲット領域の深度を測定し、前記３次元マップを生成するステップとを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１２．前記赤外線放射は、光パターンへと分割されたビームとして投射され、前記反射赤外線放射は、前記光パターンの歪みを含み、前記深度は、前記光パターンの前記歪みに基づいて測定される、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１３．前記光パターンは、回折格子によって形成され、前記光パターンは、複数のドットを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１４．前記深度は、前記投射された赤外線放射と前記反射赤外線放射との間の位相シフトに基づく飛行時間によって測定される、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１５．前記ターゲット領域は、少なくとも１つの創傷を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１６．前記創傷は、少なくとも１つの蛍光分子を含む少なくとも１つの細菌を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１７．前記創傷の表面積および体積の一方または両方を決定するステップをさらに含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１８．当該方法は、少なくとも２回実行され、該２回の実行は、少なくとも３時間の時間期間によって隔てられた第１の実行および第２の実行を含み、前記第１の実行の前記３次元重畳画像は、第１の３次元重畳画像であり、前記第２の実行の前記３次元重畳画像は、第２の３次元重畳画像であり、当該方法は、前記第１および第２の３次元重畳画像を比較して創傷の治癒状態を判断するステップをさらに含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
１９．前記時間期間は、少なくとも１日である、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２０．前記創傷の治癒状態は、創傷の悪化を含み、当該方法は、少なくとも１つの創傷改善補助剤を投与するステップをさらに含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２１．前記比較は、前記創傷のトポグラフィを追跡することをさらに含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２２．前記ターゲット領域は、対象生物から切除された組織を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２３．前記組織は、がん組織を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２４．前記がん組織は、腫瘍を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２５．前記腫瘍は、乳房の腫瘍であり、前記切除された組織は、乳腺腫瘤切除を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２６．前記切除された組織は、腫瘍受容体をターゲットにするプローブが関連付けられた蛍光分子、酵素活性蛍光分子、または遺伝子操作された腫瘍溶解性ウイルスによって引き起こされる蛍光、あるいはこれらの任意の組み合わせを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２７．前記腫瘍受容体は、ＨＥＲ２、葉酸受容体、ＣＸＣＲ４、ホルモン受容体、ＥＧＦＲ、またはＶＥＧＦ、あるいはこれらの組み合わせを含み、前記酵素は、プロテアーゼ、カルボヒドラーゼ、リパーゼ、トランスフェラーゼ、オキシドレダクターゼ、マトリックスメタロプロテアーゼ（ＭＭＰ）、カスパーゼ、カテプシン、カリクレイン、セリンプロテアーゼ、イソクエン酸脱水素酵素、または腫瘍細胞によって過剰発現した酵素、あるいはこれらに組み合わせを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２８．前記ターゲット領域は、組織が切除された手術床を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
２９．前記手術床および前記切除された組織は、がん組織を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３０．当該方法は、少なくとも２回、いずれかの順序で実行され、前記２回の実行は、第１の実行および第２の実行を含み、前記第１の実行は、前記ターゲット領域について実行され、前記ターゲット領域は、切除された組織を含む第１のターゲット領域であり、前記第２の実行は、前記組織が切除された手術床を含む第２のターゲット領域について実行され、前記第１の実行の前記３次元重畳画像は、第１の３次元重畳画像であり、前記第２の実行の前記３次元重畳画像は、第２の３次元重畳画像であり、当該方法は、前記第１および第２の３次元重畳画像を比較して、前記手術床に対する前記切除された組織の向きに基づいて前記切除された組織と前記手術床との間の蛍光の連続性を判断するステップをさらに含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３１．前記蛍光の連続性は、細菌感染組織、ウイルス感染組織、火傷、がん組織、結合組織、筋組織、血液小胞、および皮膚の特徴のうちの１つ以上を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３２．前記蛍光の連続性は、病んだ組織に対応し、当該方法は、前記手術床から前記病んだ組織の少なくとも一部分を切除するステップをさらに含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３３．コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、光音響撮像、超音波、および光コヒーレンストモグラフィのうちの１つ以上を含む撮像技術を使用して、前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカのコンパニオン３次元画像をキャプチャするステップと、第１の３次元重畳画像である前記３次元重畳画像を前記コンパニオン３次元画像と重ね合わせ、第２の３次元重畳画像を形成するステップとをさらに含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３４．前記１つ以上の基準マーカは、第１組の基準マーカおよび第２組の基準マーカを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３５．前記コンパニオン３次元画像は、コンピュータ断層撮影を使用してキャプチャされ、前記１つ以上の基準マーカは、少なくとも１つの蛍光分子および少なくとも１つのＣＴ造影剤を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３６．前記コンパニオン３次元画像は、光音響撮像を使用してキャプチャされ、前記ターゲット領域は、乳房の腫瘍および抗ＨＥＲ２デュアル蛍光－光音響プローブを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法。
３７．フルオロフォアを励起することができる第１の放射線を放射するように構成された励起光源と、反射された励起光の通過を阻止し、前記フルオロフォアが放射する蛍光の通過を許すように構成されたフィルタと、撮像レンズと、第２の放射線を放射するように構成された可視光源と、第３の放射線を放射するように構成された赤外光源と、放射線を検出するように構成された少なくとも１つのイメージセンサと、前記検出された放射線を受信し、前記検出された放射線に関連するデータを出力するように構成されたプロセッサとを備える撮像装置。
３８．当該撮像装置は、手持ちされるように構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
３９．当該撮像装置は、創傷を視覚化するように構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４０．当該撮像装置は、前がん細胞、がん細胞、および外科マージンにおける周辺病巣のうちの１つ以上を視覚化するように構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４１．前記励起光源は、組織細胞の自己蛍光発光および前記外科マージンの組織細胞における誘導されたポルフィリンの蛍光発光を励起するようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４２．前記フィルタは、反射された励起光の通過を阻止し、前記組織細胞の前記自己蛍光発光および前記組織細胞における前記誘導されたポルフィリンの前記蛍光発光に対応する波長を有する発光の通過を許すようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４３．前記イメージセンサは、前記組織細胞の前記フィルタ処理された自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における前記誘導されたポルフィリンの前記蛍光発光を検出するようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４４．前記プロセッサは、前記検出された発光を受信し、前記組織細胞の前記検出されたフィルタ処理された自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における前記誘導されたポルフィリンの前記蛍光発光に関するデータを出力するようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４５．前記第２の放射線は、白色光を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４６．前記第２の放射線は、単色の可視光を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４７．前記第３の放射線は、赤外線放射を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４８．前記赤外線放射は、近赤外線放射を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
４９．前記少なくとも１つのイメージセンサは、前記蛍光、反射白色光、および反射赤外光を含む放射線を検出するように構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５０．前記少なくとも１つのセンサは、少なくとも２つのセンサを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５１．前記少なくとも２つのセンサは、蛍光を検出するように構成された第１のセンサと、反射可視光を検出するように構成された第２の検出器とを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５２．前記少なくとも１つのセンサは、蛍光を検出するように構成された第１のセンサと、反射可視光を検出するように構成された第２の検出器と、反射赤外光を検出するように構成された第３のセンサとを含む少なくとも３つのセンサを含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５３．前記光源のうちの少なくとも１つと協働するように構成された共通放射源をさらに備える、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５４．前記少なくとも１つの光源は、前記共通放射源から放射されたソース放射線を前記第１の放射線、前記第２の放射線、または前記第３の放射線、あるいはこれらの組み合わせに変換するための変換器を備える、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５５．前記変換器は、フィルタ、レンズ、プリズム、回折器、または量子ドット、あるいはこれらの組み合わせを備える、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５６．前記励起光源は、第１の変換器を備え、前記可視光源は、第２の変換器を備え、前記赤外光源は、第３の変換器を備える、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５７．表示ユニットをさらに備える、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５８．前記表示ユニットは、前記プロセッサによって出力された前記データを表示するように構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
５９．前記データは、３次元画像を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６０．前記表示ユニットは、タッチスクリーンを備える、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６１．前記検出された放射線は、蛍光、反射可視光、および反射赤外光のうちの１つ以上を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６２．前記検出された放射線は、蛍光、反射可視光、および反射赤外光を含む、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６３．当該撮像装置は、生物学的ターゲットのターゲット領域を視覚化するように構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６４．前記プロセッサは、前記ターゲット領域の３次元マップを生成するようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６５．前記３次元マップは、前記ターゲット領域から反射された赤外光から生成される、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６６．前記プロセッサは、前記検出された放射線に基づいて前記ターゲット領域の２次元可視光画像をキャプチャするようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６７．前記プロセッサは、前記３次元マップおよび前記２次元可視光画像に基づいて前記ターゲット領域の３次元可視光画像を生成するようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６８．前記プロセッサは、前記検出された放射線に基づいて前記ターゲット領域の２次元蛍光画像をキャプチャするようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
６９．前記プロセッサは、前記３次元マップおよび前記２次元蛍光画像に基づいて前記ターゲット領域の３次元蛍光画像を生成するようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
７０．前記プロセッサは、前記ターゲット領域の３次元可視光画像を前記ターゲット領域の３次元蛍光画像に整列させて、前記ターゲット領域の３次元重畳画像を形成するようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
７１．前記整列は、前記ターゲット領域に関連付けられた基準マーカの位置合わせに基づいて実行される、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
７２．当該撮像装置は、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法を実行するように構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
７３．当該撮像装置は、手持ちされるようにさらに構成され、前記励起光源は、組織細胞の自己蛍光発光、ならびに撮像剤または造影剤への曝露後の外科マージンの前がん細胞、がん細胞、および周辺病巣における約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の波長を有する蛍光発光を励起するようにさらに構成され、前記フィルタは、前記組織細胞の自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光に対応する波長を有する発光の通過を許すようにさらに構成され、前記少なくとも１つのイメージセンサは、前記組織細胞の前記フィルタ処理された自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における前記約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光を検出するようにさらに構成され、前記プロセッサは、前記検出された発光を受信して、前記組織細胞の前記検出されたフィルタ処理された自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における前記約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光に関するデータを出力し、前記外科マージンの前記前がん細胞、前記がん細胞、および前記周辺病巣のうちの１つ以上の３次元画像を生成するようにさらに構成されている、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置。
７４．ターゲットの蛍光に基づく３次元撮像のためのシステムであって、蛍光撮像の最中に均一な励起光場でターゲット表面を均一に照明するように構成された少なくとも１つの励起光源と、白色光撮像の最中に前記ターゲット表面を照明するように構成された少なくとも１つの白色光源と、前記ターゲット表面に向かって赤外線放射を放射するように構成された少なくとも１つの赤外放射源と、イメージセンサと、前記励起光による前記ターゲット表面の照明に応答した光学信号であって、細菌の自己蛍光および組織の自己蛍光のうちの１つ以上に対応する波長を有している光学信号を、前記イメージセンサへと通過させることができるように構成されたフィルタと、プロセッサとを備えており、前記プロセッサは、前記赤外光による前記ターゲットの照明に応答した光学信号を受信し、前記赤外光による前記ターゲットの照明に応答した前記受信信号に基づいて、前記ターゲット表面の３次元マップを生成し、前記励起光による前記ターゲット表面の照明に応答して検出された光学信号を受信し、前記ターゲット表面の２次元蛍光画像を生成し、前記ターゲット表面の白色光照明に応答した光学信号を受信し、前記ターゲット表面の２次元白色光画像を生成し、前記３次元マップ、前記蛍光画像、および前記白色光画像を組み合わせて、前記ターゲット表面の３次元画像を生成するように構成されている、システム。
７５．任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の撮像装置と共に使用するためのコンピュータプログラム製品であって、非一時的なコンピュータ可読媒体を備えており、該非一時的なコンピュータ可読媒体は、画像処理のためのコンピュータプログラムコードを格納し、該コンピュータプログラムコードは、任意の先行または後続の実施形態／特徴／態様の方法を実行するために前記撮像装置の前記プロセッサによって実行可能である、コンピュータプログラム製品。
他の実施形態は、本明細書の検討および本明細書に開示された本開示の実施から、当業者にとって明らかであろう。本明細書および実施例は、例示としてのみ考慮されることが意図されている。本開示のさまざまな態様が、以下の特許請求の範囲に記載される。
Claims (75)
- ２次元画像を使用してターゲットの３次元画像を生成する方法であって、
１つ以上の基準マーカが関連付けられたターゲット領域の３次元マップを生成するステップと、
前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカの２次元白色光画像をキャプチャするステップと、
前記２次元白色光画像および前記３次元マップから３次元白色光画像を生成するステップと、
前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャするステップと、
前記２次元蛍光画像および前記３次元マップから３次元蛍光画像を生成するステップと、
前記１つ以上の基準マーカを使用して前記３次元白色光画像および前記３次元蛍光画像を整列させ、３次元重畳画像を形成するステップと
を含む方法。 - 前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャするステップは、
前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカを励起光で照明するステップと、
前記励起光による前記ターゲット領域の照明に応答した少なくとも１つの蛍光発光を受光するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。 - 前記励起光は、約４００ｎｍ～約４５０ｎｍの間である、請求項２に記載の方法。
- 前記励起光は、約４０５ｎｍの波長を有する、請求項２に記載の方法。
- 前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカの２次元蛍光画像をキャプチャするステップは、少なくとも１つの蛍光分子の発光をキャプチャするステップを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの蛍光分子は、蛍光を発することができる内因性分子を含む、請求項５に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの蛍光分子は、蛍光を発することができる外因性分子、または蛍光を発することができる外因的に付加された部分を含む分子を含む、請求項５に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの蛍光分子は、アミノレブリン酸（ＡＬＡ）誘導ポルフィリンを含む、請求項７に記載の方法。
- 前記３次元マップは、赤外光を使用して生成される、請求項１に記載の方法。
- 前記３次元マップは、近赤外光を使用して生成される、請求項９に記載の方法。
- 前記３次元マップを生成するステップは、
前記ターゲット領域に赤外線放射を投射するステップと、
前記ターゲット領域が反射させた赤外線放射を受光するステップと、
前記反射赤外線放射に基づいて前記ターゲット領域の深度を測定し、前記３次元マップを生成するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。 - 前記赤外線放射は、光パターンへと分割されたビームとして投射され、前記反射赤外線放射は、前記光パターンの歪みを含み、前記深度は、前記光パターンの前記歪みに基づいて測定される、請求項１１に記載の方法。
- 前記光パターンは、回折格子によって形成され、前記光パターンは、複数のドットを含む、請求項１２に記載の方法。
- 前記深度は、前記投射された赤外線放射と前記反射赤外線放射との間の位相シフトに基づく飛行時間によって測定される、請求項１１に記載の方法。
- 前記ターゲット領域は、少なくとも１つの創傷を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記創傷は、少なくとも１つの蛍光分子を含む少なくとも１つの細菌を含む、請求項１５に記載の方法。
- 前記創傷の表面積および体積の一方または両方を決定するステップ
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。 - 当該方法は、少なくとも２回実行され、該２回の実行は、少なくとも３時間の時間期間によって隔てられた第１の実行および第２の実行を含み、前記第１の実行の前記３次元重畳画像は、第１の３次元重畳画像であり、前記第２の実行の前記３次元重畳画像は、第２の３次元重畳画像であり、
当該方法は、前記第１および第２の３次元重畳画像を比較して創傷の治癒状態を判断するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。 - 前記時間期間は、少なくとも１日である、請求項１８に記載の方法。
- 前記創傷の治癒状態は、創傷の悪化を含み、
当該方法は、少なくとも１つの創傷改善補助剤を投与するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。 - 前記比較は、前記創傷のトポグラフィを追跡することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
- 前記ターゲット領域は、対象生物から切除された組織を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記組織は、がん組織を含む、請求項２２に記載の方法。
- 前記がん組織は、腫瘍を含む、請求項２３に記載の方法。
- 前記腫瘍は、乳房の腫瘍であり、前記切除された組織は、乳腺腫瘤切除を含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記切除された組織は、腫瘍受容体をターゲットにするプローブが関連付けられた蛍光分子、酵素活性蛍光分子、または遺伝子操作された腫瘍溶解性ウイルスによって引き起こされる蛍光、あるいはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項２２に記載の方法。
- 前記腫瘍受容体は、ＨＥＲ２、葉酸受容体、ＣＸＣＲ４、ホルモン受容体、ＥＧＦＲ、またはＶＥＧＦ、あるいはこれらの組み合わせを含み、前記酵素は、プロテアーゼ、カルボヒドラーゼ、リパーゼ、トランスフェラーゼ、オキシドレダクターゼ、マトリックスメタロプロテアーゼ（ＭＭＰ）、カスパーゼ、カテプシン、カリクレイン、セリンプロテアーゼ、イソクエン酸脱水素酵素、または腫瘍細胞によって過剰発現した酵素、あるいはこれらに組み合わせを含む、請求項２６に記載の方法。
- 前記ターゲット領域は、組織が切除された手術床を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記手術床および前記切除された組織は、がん組織を含む、請求項２８に記載の方法。
- 当該方法は、少なくとも２回、いずれかの順序で実行され、前記２回の実行は、第１の実行および第２の実行を含み、前記第１の実行は、前記ターゲット領域について実行され、前記ターゲット領域は、切除された組織を含む第１のターゲット領域であり、前記第２の実行は、前記組織が切除された手術床を含む第２のターゲット領域について実行され、前記第１の実行の前記３次元重畳画像は、第１の３次元重畳画像であり、前記第２の実行の前記３次元重畳画像は、第２の３次元重畳画像であり、
当該方法は、前記第１および第２の３次元重畳画像を比較して、前記手術床に対する前記切除された組織の向きに基づいて前記切除された組織と前記手術床との間の蛍光の連続性を判断するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 前記蛍光の連続性は、細菌感染組織、ウイルス感染組織、火傷、がん組織、結合組織、筋組織、血液小胞、および皮膚の特徴のうちの１つ以上を含む、請求項３０に記載の方法。
- 前記蛍光の連続性は、病んだ組織に対応し、
当該方法は、前記手術床から前記病んだ組織の少なくとも一部分を切除するステップをさらに含む、請求項３０に記載の方法。 - コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、光音響撮像、超音波、および光コヒーレンストモグラフィのうちの１つ以上を含む撮像技術を使用して、前記ターゲット領域および前記１つ以上の基準マーカのコンパニオン３次元画像をキャプチャするステップと、
第１の３次元重畳画像である前記３次元重畳画像を前記コンパニオン３次元画像と重ね合わせ、第２の３次元重畳画像を形成するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 前記１つ以上の基準マーカは、第１組の基準マーカおよび第２組の基準マーカを含む、請求項３３に記載の方法。
- 前記コンパニオン３次元画像は、コンピュータ断層撮影を使用してキャプチャされ、前記１つ以上の基準マーカは、少なくとも１つの蛍光分子および少なくとも１つのＣＴ造影剤を含む、請求項３３に記載の方法。
- 前記コンパニオン３次元画像は、光音響撮像を使用してキャプチャされ、前記ターゲット領域は、乳房の腫瘍および抗ＨＥＲ２デュアル蛍光－光音響プローブを含む、請求項３３に記載の方法。
- フルオロフォアを励起することができる第１の放射線を放射するように構成された励起光源と、
反射された励起光の通過を阻止し、前記フルオロフォアが放射する蛍光の通過を許すように構成されたフィルタと、
撮像レンズと、
第２の放射線を放射するように構成された可視光源と、
第３の放射線を放射するように構成された赤外光源と、
放射線を検出するように構成された少なくとも１つのイメージセンサと、
前記検出された放射線を受信し、前記検出された放射線に関連するデータを出力するように構成されたプロセッサと
を備える撮像装置。 - 当該撮像装置は、手持ちされるように構成されている、請求項３７に記載の撮像装置。
- 当該撮像装置は、創傷を視覚化するように構成されている、請求項３７に記載の撮像装置。
- 当該撮像装置は、前がん細胞、がん細胞、および外科マージンにおける周辺病巣のうちの１つ以上を視覚化するように構成されている、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記励起光源は、組織細胞の自己蛍光発光および前記外科マージンの組織細胞における誘導されたポルフィリンの蛍光発光を励起するようにさらに構成されている、請求項４０に記載の撮像装置。
- 前記フィルタは、反射された励起光の通過を阻止し、前記組織細胞の前記自己蛍光発光および前記組織細胞における前記誘導されたポルフィリンの前記蛍光発光に対応する波長を有する発光の通過を許すようにさらに構成されている、請求項４１に記載の撮像装置。
- 前記イメージセンサは、前記組織細胞の前記フィルタ処理された自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における前記誘導されたポルフィリンの前記蛍光発光を検出するようにさらに構成されている、請求項４２に記載の撮像装置。
- 前記プロセッサは、前記検出された発光を受信し、前記組織細胞の前記検出されたフィルタ処理された自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における前記誘導されたポルフィリンの前記蛍光発光に関するデータを出力するようにさらに構成されている、請求項４３に記載の撮像装置。
- 前記第２の放射線は、白色光を含む、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記第２の放射線は、単色の可視光を含む、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記第３の放射線は、赤外線放射を含む、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記赤外線放射は、近赤外線放射を含む、請求項４７に記載の撮像装置。
- 前記少なくとも１つのイメージセンサは、前記蛍光、反射白色光、および反射赤外光を含む放射線を検出するように構成されている、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記少なくとも１つのセンサは、少なくとも２つのセンサを含む、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記少なくとも２つのセンサは、蛍光を検出するように構成された第１のセンサと、反射可視光を検出するように構成された第２の検出器とを含む、請求項５０に記載の撮像装置。
- 前記少なくとも１つのセンサは、蛍光を検出するように構成された第１のセンサと、反射可視光を検出するように構成された第２の検出器と、反射赤外光を検出するように構成された第３のセンサとを含む少なくとも３つのセンサを含む、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記光源のうちの少なくとも１つと協働するように構成された共通放射源をさらに備える、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記少なくとも１つの光源は、前記共通放射源から放射されたソース放射線を前記第１の放射線、前記第２の放射線、または前記第３の放射線、あるいはこれらの組み合わせに変換するための変換器を備える、請求項５３に記載の撮像装置。
- 前記変換器は、フィルタ、レンズ、プリズム、回折器、または量子ドット、あるいはこれらの組み合わせを備える、請求項５４に記載の撮像装置。
- 前記励起光源は、第１の変換器を備え、前記可視光源は、第２の変換器を備え、前記赤外光源は、第３の変換器を備える、請求項５４に記載の撮像装置。
- 表示ユニットをさらに備える、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記表示ユニットは、前記プロセッサによって出力された前記データを表示するように構成されている、請求項５７に記載の撮像装置。
- 前記データは、３次元画像を含む、請求項５７に記載の撮像装置。
- 前記表示ユニットは、タッチスクリーンを備える、請求項５７に記載の撮像装置。
- 前記検出された放射線は、蛍光、反射可視光、および反射赤外光のうちの１つ以上を含む、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記検出された放射線は、蛍光、反射可視光、および反射赤外光を含む、請求項３７に記載の撮像装置。
- 当該撮像装置は、生物学的ターゲットのターゲット領域を視覚化するように構成されている、請求項３７に記載の撮像装置。
- 前記プロセッサは、前記ターゲット領域の３次元マップを生成するようにさらに構成されている、請求項６３に記載の撮像装置。
- 前記３次元マップは、前記ターゲット領域から反射された赤外光から生成される、請求項６４に記載の撮像装置。
- 前記プロセッサは、前記検出された放射線に基づいて前記ターゲット領域の２次元可視光画像をキャプチャするようにさらに構成されている、請求項６４に記載の撮像装置。
- 前記プロセッサは、前記３次元マップおよび前記２次元可視光画像に基づいて前記ターゲット領域の３次元可視光画像を生成するようにさらに構成されている、請求項６６に記載の撮像装置。
- 前記プロセッサは、前記検出された放射線に基づいて前記ターゲット領域の２次元蛍光画像をキャプチャするようにさらに構成されている、請求項６４に記載の撮像装置。
- 前記プロセッサは、前記３次元マップおよび前記２次元蛍光画像に基づいて前記ターゲット領域の３次元蛍光画像を生成するようにさらに構成されている、請求項６８に記載の撮像装置。
- 前記プロセッサは、前記ターゲット領域の３次元可視光画像を前記ターゲット領域の３次元蛍光画像に整列させて、前記ターゲット領域の３次元重畳画像を形成するようにさらに構成されている、請求項６３に記載の撮像装置。
- 前記整列は、前記ターゲット領域に関連付けられた基準マーカの位置合わせに基づいて実行される、請求項７０に記載の撮像装置。
- 当該撮像装置は、請求項１に記載の方法を実行するように構成される、請求項３７に記載の撮像装置。
- 当該撮像装置は、手持ちされるようにさらに構成され、
前記励起光源は、組織細胞の自己蛍光発光、ならびに撮像剤または造影剤への曝露後の外科マージンの前がん細胞、がん細胞、および周辺病巣における約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の波長を有する蛍光発光を励起するようにさらに構成され、
前記フィルタは、前記組織細胞の自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光に対応する波長を有する発光の通過を許すようにさらに構成され、
前記少なくとも１つのイメージセンサは、前記組織細胞の前記フィルタ処理された自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における前記約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光を検出するようにさらに構成され、
前記プロセッサは、前記検出された発光を受信して、前記組織細胞の前記検出されたフィルタ処理された自己蛍光発光および前記外科マージンの前記組織細胞における前記約６００ｎｍ～約６６０ｎｍの間の蛍光発光に関するデータを出力し、前記外科マージンの前記前がん細胞、前記がん細胞、および前記周辺病巣のうちの１つ以上の３次元画像を生成するようにさらに構成されている、請求項３７に記載の撮像装置。 - ターゲットの蛍光に基づく３次元撮像のためのシステムであって、
蛍光撮像の最中に均一な励起光場でターゲット表面を均一に照明するように構成された少なくとも１つの励起光源と、
白色光撮像の最中に前記ターゲット表面を照明するように構成された少なくとも１つの白色光源と、
前記ターゲット表面に向かって赤外線放射を放射するように構成された少なくとも１つの赤外放射源と、
イメージセンサと、
前記励起光による前記ターゲット表面の照明に応答した光学信号であって、細菌の自己蛍光および組織の自己蛍光のうちの１つ以上に対応する波長を有している光学信号を、前記イメージセンサへと通過させることができるように構成されたフィルタと、
プロセッサと
を備えており、
前記プロセッサは、
前記赤外光による前記ターゲットの照明に応答した光学信号を受信し、前記赤外光による前記ターゲットの照明に応答した前記受信信号に基づいて、前記ターゲット表面の３次元マップを生成し、
前記励起光による前記ターゲット表面の照明に応答して検出された光学信号を受信し、前記ターゲット表面の２次元蛍光画像を生成し、
前記ターゲット表面の白色光照明に応答した光学信号を受信し、前記ターゲット表面の２次元白色光画像を生成し、
前記３次元マップ、前記蛍光画像、および前記白色光画像を組み合わせて、前記ターゲット表面の３次元画像を生成する
ように構成されている、システム。 - 請求項３７に記載の撮像装置と共に使用するためのコンピュータプログラム製品であって、非一時的なコンピュータ可読媒体を備えており、該非一時的なコンピュータ可読媒体は、画像処理のためのコンピュータプログラムコードを格納し、該コンピュータプログラムコードは、請求項１に記載の方法を実行するために前記撮像装置の前記プロセッサによって実行可能である、コンピュータプログラム製品。
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