JP2023508663A - 電磁放射線治療装置を使用した少なくとも１人の患者のフィードバック分析及び／又は治療のためのシステム、方法及びコンピュータアクセス可能媒体 - Google Patents
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Abstract
少なくとも１人の患者の治療を容易にするために、装置、方法及びコンピュータアクセス可能媒体を提供することができる。患者のデータを収集するデータ収集システムと、遠隔ネットワークへのアクセスを認証し、収集された患者データを集約し、集約された患者データを遠隔ネットワークと通信するデータ記憶装置に記憶し、遠隔ネットワークと通信するサービスモジュールにアクセスするように構成されたコントローラとを利用することができる。電磁放射線（「ＥＭＲ」）ビームを生成するように構成されたＥＭＲソースを提供することができる。ＥＭＲベースの治療システムは、光軸に沿って位置する焦点領域にＥＭＲビームを収束させるように構成された集束光学素子と、焦点領域から所定の深さ離れて、光軸に沿って焦点領域と集束光学素子との間に位置するウィンドウとを含んでよい。ウィンドウは、ＥＭＲビームを透過させ、組織の表面に接触するように構成され得る。【選択図】図１４
Description
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１９年１２月２３日に出願された米国特許出願第６２／９５２７９３号に関し、その優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
本願は、２０１９年１２月２３日に出願された米国特許出願第６２／９５２７９３号に関し、その優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
本開示は、少なくとも１人の患者のフィードバック検出及び／又は治療に関し、より具体的には、例えば、電磁放射線治療／利用装置を使用して、少なくとも１人の患者のフィードバック検出及び／又は治療を提供するシステム、方法及びコンピュータアクセス可能媒体に関する。
皮膚科的治療及び美容治療は、望ましい効果を達成するために、個別化治療パラメータを利用することができる。特に困難な症例は、皮膚色がより濃いタイプ（例えば、フィッツパトリックのスキンタイプＩＩ以上）の患者、及び真皮色素沈着症状（dermal pigment conditions）（例えば、肝斑（melasma））の患者を含む。個別化治療を提供するために（例えば、困難な症例に対して）、治療パラメータ、患者データ及び治療前後の病変の画像を文書で記録することが有利な場合がある。この情報を使用して、後で進行を追跡し、（必要に応じて）治療を修正することができる。しかしながら、現在、この文書で記録する必要性は合理化されず、たぶん、互いに通信できない複数のシステムを使用する必要がある。例えば、患者の特定の身体部分を撮影した画像は、典型的に、カメラシステム（例えば、ダーモスコープ（dermatoscope））を使用して取得され、患者データは、通常、電子健康記録（electronic health record）に記憶され、治療は、別々の独立型治療用電磁放射線（separate stand-alone treatment electromagnetic radiation）（ＥＭＲ）ベースのシステムで実行される。このため、具体的な患者の転帰（outcomes）のパーソナライズド追跡と個別化治療は、最も用心深い臨床医を訪問する患者のみが利用できる。
肝斑（melasma）又は褐色斑（chloasma faciei）（例えば、妊娠黒皮症（mask of pregnancy））は、黄褐色から濃い灰褐色で、不規則で、境界の明瞭な斑点及び斑紋を特徴とする一般的な皮膚状態である。斑点（macules）は、角化細胞に取り込まれるか（表皮黒色症（epidermal melanosis））又は真皮に沈着する（真皮黒色症（dermal melanosis）、メラノファージ（melanophages））メラニンの過剰産生（overproduction of melanin）によるものと考えられる。肝斑の色素性の外観は、妊娠（pregnancy）、日光曝露（sun exposure）、特定の薬物（例えば、経口避妊薬（oral contraceptives））、ホルモンレベル（hormonal levels）、遺伝的要因（genetics）などの特定の条件により悪化する可能性がある。この状態は、過剰なメラニンの位置に応じて、表皮状態、真皮状態又は混合状態に分類できる。肝斑の例示的な症状は、主に、上頬、鼻、上唇及び前額部によく見られる、濃くて不規則な形の斑紋又は斑点を含む。これらの斑紋は、多くの場合、時間の経過とともに徐々に発症する。
肝斑は、かなりの困惑及び苦痛を引き起こすことができる。これは、皮膚色の濃い女性にとって特に問題となる可能性があり、東南アジアの最大３０％の女性及び多くのラテンアメリカの女性に影響を与える。人口調査では、影響を受けた４人に１人から２０人に１人だけが男性である。米国皮膚病学会によると、米国ではほぼ６００万人の女性が肝斑に苦しんでいる。世界的に、肝斑に苦しんでいる人数は、アジア・太平洋一帯で約１億５７００万人、ラテンアメリカで５８００万人、ヨーロッパで３００万人であると推定される。肝斑は、一般的に２０～４０歳の間に現れる。現在、肝斑の治療法が存在しないため、肝斑の治療を受けている米国の患者は、現在、様々な種類の治療を試みている。米国の７９％の患者は局所用薬を使用する。例えば、約３７％が経口治療を使用し、約２５％がレーザーを使用する。
典型的に皮膚の表皮領域（例えば、組織表面又はその近く）に存在する他の色素性構造とは異なり、真皮（又は深層）肝斑は、多くの場合、下にある真皮の一部にメラニン及びメラノファージが広範囲に存在することを特徴とする。したがって、皮膚内により深く位置するそのような色素性細胞及び構造に接近して影響を与えることがより困難であるため、真皮肝斑の治療（例えば、濃くなった色素性領域の外観の淡色化）は、特に挑戦的である場合がある。したがって、主に上部表皮に影響を与える（多くの場合、肝斑の最初の治療コースである）フェイスピール（facial peels）（例えば、レーザー又は化学物質）、皮膚切除術（dermabrasion）、局所薬（topical agents）などの従来の皮膚の若返り治療は、真皮肝斑の治療に効果的ではない場合がある。
更に、肝斑患者の最大５０％が他の色素沈着過度の問題も経験している。色素障害のうち、肝斑は、たぶん、最大の割合の患者が皮膚科医を訪問するものである。この障害の取り扱いは、病因、その慢性化、及び再発率に対する不完全な理解を考えると、依然として挑戦的である。治療後、肝斑が再発する可能性があり、多くの場合、治療前よりも悪化する。更に、表皮肝斑の治療に有効であり得る局所治療は、真皮肝斑又は混合肝斑を効果的に治療できない場合がある。
肝斑などの困難な状態を成功して治療するために、患者の転帰（outcomes）を注意深く追跡し、治療パラメータを合理的に調整する必要がある。治療の進行と患者の反応を示すフィードバックがなければ、肝斑は最も熟練した臨床医によりのみ成功して治療される。多くの人々が肝斑の影響を受け、この状態を成功して治療できる臨床医がほとんどいないため、そのような障害に苦しんでいる多くの人々は、治療されないままになっている。
印加された特定の波長の光又は光エネルギーは、色素性細胞により強く吸収されて、色素性細胞を損傷することが観察される。しかしながら、光エネルギーを使用した真皮肝斑の効果的な治療は、いくつかの障害をもたらす可能性がある。例えば、真皮内の色素性細胞は、それらを破壊又は損傷することに適切な波長の十分な光エネルギーで標的とされるべきであり、これは、色素沈着の一部を解除及び／又は破壊し、色素性外観を緩和することができる。しかしながら、そのようなエネルギーは、表皮及び真皮上層などの上部皮膚組織の色素（メラニンなど）により吸収される可能性がある。この表面近くの吸収は、皮膚の外側部分の過度の損傷と、より深層の真皮内の色素性細胞に影響を与えることに不十分なエネルギーのより深層の真皮への送達につながる可能性がある。更に、表皮基底層に位置するメラニン含有メラニン細胞への中程度の熱傷は、メラニンの生成の増加（例えば、色素沈着過度）を引き起こす可能性があり、メラニン細胞への深刻な熱損傷は、メラニンの生成の減少（例えば、色素沈着減少）を引き起こす可能性がある。
色素異常症学会（ＰＤＡ）は、効果的な治療についての一致する意見を取得するために、異なるタイプの肝斑治療の臨床的有効性を評価した。ＰＤＡの研究結果は、２００６年５月に米国皮膚病学会の雑誌に発表されたＭ．Ｒｅｎｄｏｎらによる「Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｌａｓｍａ」と題した論文に発表された。Ｒｅｎｄｏｎらのそのような発表は、２０年前の肝斑治療に関する文献を見直し、それらの見直しに基づいて決定を下した。そのような発表では、「グループの一致する意見は、肝斑の第一選択療法が、主に固定された三重組合せである効果的な局所療法で構成されるべきであることである」、「レーザーが肝斑の治療に使用されることはめったになく、適用される場合、皮膚タイプを考慮に入れる必要がある」と述べられた。
肝斑治療に関するそのような論文に対する評論は、あまり最新ではなく、２００６年に発表されたことである。２０１８年にＡｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｃｏｓｍｅｔｉｃ Ｓｕｒｇｅｒｙに発表された「Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｌａｓｍａ」と題したＭ．Ｓａｄｅｇｈｐｏｕｒらによる最近の論説は、現在の肝斑治療法を見直しようとする。Ｓａｄｅｇｈｐｏｕｒらによるこの論説は、同様に、「局所療法は、依然として広域スペクトルの日焼け止め剤と、ハイドロキノン４％クリーム、トレチノイン、又は三重組合せクリームのいずれかを使用した肝斑の第一選択療法の絶対的基準である」と結論付ける。この発表では、「これらのメラノソームの破壊が、多くの場合、深刻な炎症を伴い、それが更にメラニン形成を刺激するため」、真皮肝斑の治療がより困難であると述べられる。
したがって、肝斑及び他の治療しにくい色素障害に対するより効果的で安全な治療について、重要で、満たされていない必要性が依然として存在する。
治癒を容易にするために健康な組織により分離される皮膚内の小さな別個の治療位置への光エネルギーの適用を含むアプローチが開発された。治療位置（例えば、表皮層）の周りの健康な組織への損傷を回避しながら、望ましい特異性で治療位置（例えば、真皮層に位置する）を正確に標的とすることは、挑戦的である。これは、例えば、レーザービームを治療位置に集束させる（focusing）高開口数（ＮＡ）を備えた光学システムを使用する必要がある。ＮＡが高い光学システムは、表皮に十分に低い焦点外フルエンスを維持しながら、真皮に十分に高い合焦フルエンス（すなわち、エネルギー密度）を伝達する。「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｔｒｅａｔｉｎｇ Ｄｅｒｍａｌ Ｍｅｌａｓｍａ」と題した米国特許出願公開第２０１６／０１９９１３２号は、この技術が研究環境に肝斑を含む真皮色素沈着の治療に有利であり得ることを示す。
そのような公開で説明される技術は、一般的に、ＮＡが高い光学システムにより形成される焦点領域が標的組織内の一定の深さで正確に（例えば、約±２５μｍの許容範囲内に）位置することを好む。例えば、メラニン細胞は、典型的に、表皮基底層内に皮膚表面の上部から約１００μｍの深さで位置する。深層肝斑の原因となる真皮メラノファージは、表皮基底層の直下（例：５０μｍ下）の真皮上層に存在し得る。したがって、数十マイクロメートルの焦点領域の深さの違いは、真皮色素沈着を効果的に治療することと、メラニン細胞を不注意に損傷し、衰弱させる美容結果（例えば、色素沈着減少）を潜在的に引き起こすこととの間の違いになる可能性がある。この理由の１つは、真皮色素沈着を効果的に治療するＥＭＲベースのシステムがまだ市販されていないことである。
したがって、焦点領域を数十マイクロメートルの許容範囲内（例えば、約±１００μｍ、約±１０μｍ、約±１μｍなど）に所定の深さまで確実に位置させるＥＭＲベースの治療システムを提供することが望ましい。更に、そのようなＥＭＲベースの治療システムは、較正により、例えば、既知の深さを有する参照位置に焦点領域を定期的に配置することにより、部分的にこの性能を達成することが望ましい場合がある。更に、較正中に使用される参照位置が治療中に使用されることが望ましい場合がある。例えば、参照位置は、治療領域との強固な接触を確立し、治療領域を安定化する界面を含んでもよい。
したがって、以上の本明細書に記載された欠陥の少なくともいくつかに対処する必要がある。
［例示的目的と潜在的な例示的利点］
米国特許出願公開第２０１６／０１９９１３２号により概説されているような真皮色素治療のための特定の開発されたアプローチは、選択的な熱電子プラズマの生成を治療の手段として使用することができる。これらの場合、真皮内の焦点領域でのレーザーフルエンスは、熱電子プラズマ閾値（thermionic plasma threshold）（例えば、１０９Ｗ／ｃｍ２）を上回るが、光学破壊閾値（optical breakdown threshold）（例えば、１０１２Ｗ／ｃｍ２）を下回る。これは、焦点領域が真皮内の色素性組織（例えば、メラニン）に位置する場合、真皮内の無色素組織又は焦点領域の上の色素性表皮組織にプラズマを生成することなく、選択的なプラズマ形成を引き起こす。選択的に形成された熱電子プラズマは、色素と周囲の組織を破壊又は損傷する。この破壊は、最終的に真皮色素の除去につながる。したがって、特定の例示的な実施形態によれば、治療されている組織内の治療中のプラズマの存在は、効果的な治療を示すことができる。レーザーベースの皮膚治療のパラメータ選択は、多くの場合、患者の皮膚のタイプ、実際に患者の他の個々の特性に依存するため、プラズマの存在は、正しい治療パラメータが達成されたことの指標として使用され得る。したがって、このフィードバックは、一般的に様々なレーザーベースの治療から十分なサービスを受けていない集団（例えば、皮膚色がより濃いタイプの人々）の、肝斑などを含む様々な状態を成功して治療するために望ましい場合がある。
米国特許出願公開第２０１６／０１９９１３２号により概説されているような真皮色素治療のための特定の開発されたアプローチは、選択的な熱電子プラズマの生成を治療の手段として使用することができる。これらの場合、真皮内の焦点領域でのレーザーフルエンスは、熱電子プラズマ閾値（thermionic plasma threshold）（例えば、１０９Ｗ／ｃｍ２）を上回るが、光学破壊閾値（optical breakdown threshold）（例えば、１０１２Ｗ／ｃｍ２）を下回る。これは、焦点領域が真皮内の色素性組織（例えば、メラニン）に位置する場合、真皮内の無色素組織又は焦点領域の上の色素性表皮組織にプラズマを生成することなく、選択的なプラズマ形成を引き起こす。選択的に形成された熱電子プラズマは、色素と周囲の組織を破壊又は損傷する。この破壊は、最終的に真皮色素の除去につながる。したがって、特定の例示的な実施形態によれば、治療されている組織内の治療中のプラズマの存在は、効果的な治療を示すことができる。レーザーベースの皮膚治療のパラメータ選択は、多くの場合、患者の皮膚のタイプ、実際に患者の他の個々の特性に依存するため、プラズマの存在は、正しい治療パラメータが達成されたことの指標として使用され得る。したがって、このフィードバックは、一般的に様々なレーザーベースの治療から十分なサービスを受けていない集団（例えば、皮膚色がより濃いタイプの人々）の、肝斑などを含む様々な状態を成功して治療するために望ましい場合がある。
代替的に、場合によっては、検出されたプラズマの特性は、治療が有害作用を有することを示すことができる。例えば、特定の例示的な状況では、治療されている皮膚を参照位置として、治療中に皮膚を動かないように保持するために、透過ウィンドウを治療されている皮膚に配置することができる。レーザービームがウィンドウをエッチングすると、治療が失敗する可能性がある。ウィンドウのエッチングは、たぶん、レーザーの組織への更なる効率的な透過を妨げ、かつウィンドウ自体における非常に明るいプラズマ形成と同時に起こることが多い。エッチングされたウィンドウで治療し続けると、ウィンドウ内に熱が蓄積して皮膚の表皮を損傷する可能性がある（例ば、火傷（burning）及び水疱（blistering））。したがって、本開示の例示的な実施形態によれば、フィードバックを使用してウィンドウ内のプラズマ形成を検出し、プラズマ形成が発生したときに治療を低減及び／又は停止することが有利であり得る。
前述のことから、治療中のプラズマ形成は、治療にとって有利かつ有害であり得ることが理解され得る。したがって、プラズマ検出を提供する本開示の例示的な実施形態に係るシステム及び方法は、プラズマの特性を検出し、組織治療に有益であるプラズマと組織治療に有害であり得るプラズマとをリアルタイムで持続的に区別することができる。
本開示の特定の例示的な実施形態によれば、治療装置の視点から治療されている組織を撮像し、このビューを施術者が見るスクリーンに投影することが望ましい場合がある。１つの例示的な状況では、治療装置の配置は、典型的に、治療されている組織に対する施術者のビューを遮る。したがって、本開示の例示的な実施形態に係る組織撮像は、患部組織を標的とする治療装置の正確な配置を容易にすることができる。更に、多くの色素沈着症状の治療の目標は、美容の（例えば、皮膚の外観を改善する）ため、撮像中に反復可能な撮像条件（例えば、照射及び距離）の下で皮膚の画像を一貫して取得することができ、治療の典型結果を確認することができる。前述のいくつかの問題に対処する試みは、Ｊ．Ｂｈａｗａｌｋａｒらによる「Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ」と題し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる係属中の米国特許出願シリアル第１６／４４７９３７号に見出すことができる。
更に、多くの皮膚科的状態及び美容状態の成功した治療には、複数の治療を必要とする（多くの場合、ＥＭＲベースの装置を使用する）。治療パラメータは、主に患者特有であり、時間の経過とともに治療の進行を観察することが困難である場合がある。少なくともこれらの理由から、進行中の治療に情報を提供するために、患者及び治療のデータをキャプチャし、文書で記録し、分析することが望ましい。しかしながら、現在、これらのデータ関連の活動を実行することによく適した治療プラットフォームは存在しない。
肝斑などの色素沈着症状に苦しんでいる人々は、彼らの状態に対するＥＭＲベースの治療が広く利用できるようになることを長い間期待している。したがって、以下でより詳細に説明されるように、本開示の例示的な実施形態に係る、標的組織内の焦点領域の反復可能な深さ位置決めを容易にするＥＭＲベースの治療システムを提供することができる。
本開示は、治療が非常に困難な状態（例えば、肝斑）を含むが、これらに限定されない皮膚科的状態及び美容状態の治療を容易にできるフィードバック及び分析システム、方法、及びコンピュータアクセス可能媒体を提供することを１つの目的とする。
そのために、本開示の特定の例示的な実施形態では、治療の安全性と有効性を文書で記録し追跡し、治療された組織を撮像して、ＥＭＲを少なくとも１人の患者の治療領域及び／又は治療に正確に送達するために、プラズマイベントを検出し記録するシステム、方法及びコンピュータアクセス可能媒体を提供することができる。これらの機能は、ＥＭＲベースのシステムを使用する真皮色素沈着及び他の治療しにくい皮膚状態の広範囲の成功した治療を現在妨げる多くの技術的課題に対処することができる。
本開示の例示的な実施形態では、少なくとも１人の患者のフィードバック検出及び／又は治療を容易にするために、様々なシステム、方法及びコンピュータアクセス可能な媒体を提供することができる。例えば、患者のデータを収集するデータ収集システムと、遠隔ネットワークへのアクセスを認証し、収集された患者データを集約し、集約された患者データを遠隔ネットワークと通信するデータ記憶装置に記憶し、（任意選択で）遠隔ネットワークと通信できるモジュール（例えば、サービスモジュール）にアクセスするコントローラとを利用することができる。電磁放射線（electromagnetic radiation）（「ＥＭＲ」）ビームを生成するように構成されたＥＭＲソースを提供することができる。（ｉ）光軸に沿って、（ｉｉ）少なくとも１人の患者の組織の表面の下、に位置する焦点領域に、ＥＭＲビームを収束又は集束（converge or focus）させるように構成され得る光学素子構成（optics configuration）（例えば、集束光学素子（focus optics））と、焦点領域から所定の距離離れて、光軸に沿って焦点領域と光学素子構成との間に位置するウィンドウとを提供することができる。ウィンドウは、ＥＭＲビームを透過させ、組織の表面に接触するように構成され得る。光学素子構成は、折り畳まれたペッツバールレンズ（Petzval lens）を含む。
本開示の別の例示的な実施形態では、サービスモジュールへのアクセスを認証することにより、モジュールにアクセスすることができる。（ｉ）金融協定（financial agreement）（例えば、支払い（payment））が締結されていること、（ｉｉ）金融取引（financial transaction）（例えば、支払い（payment））が受領されていること、及び／又は（ｉｉｉ）金融取引（financial transaction）が未解決であることを確認することにより、遠隔ネットワークにアクセスすることができる。例えば、（ｉ）治療（treatment）、（ｉｉ）患者（patient）、（ｉｉｉ）購入予約（subscription）、（ｉｖ）画像（image）、及び／又は（ｖ）サービスモジュール（service module）の料金の支払いを容易にすることにより、遠隔ネットワークにアクセスすることができる。サービスモジュールは、画像認識モジュール（image recognition module）、コンピュータビジョンモジュール（computer vision module）、電子健康記録モジュール（electronic health record module）、及び／又は臨床意思決定支援モジュール（clinical decision making support module）を含んでもよい。患者データは、患者組織の画像（image of patient tissue）、患者の年齢（age of patient）、治療セッション情報（treatment session information）、患者の疼痛スコア（patient pain score）、データ収集パラメータ（data collection parameter）、及び／又はＥＭＲベースの治療パラメータ（EMR-based treatment parameter）を含んでもよい。データ収集システムは、ウィンドウに接触する組織から患者データを収集するように構成され得る。データ収集システムと光学素子構成の両方は、ウィンドウに空間的に位置合わせ（spatially registered）され得る。
本開示の例示的な実施形態では、局所薬物（topical drug）、注射可能な薬物（injectable drug）、及び／又は経口送達薬物（orally delivered drug）を含む薬物ベースの治療を実行することができる。電磁放射線（ＥＭＲ）ビームは、焦点領域に収束することができ、そのような収束は、０．３以上の開口数（ＮＡ）で実行され得る。患者データは、例えば、組織の表面を照射し、光を組織の表面から画像平面に導き、画像平面で光を感知することにより、収集され得る。患者データは、（ｉ）ユーザインタフェースを使用して患者データを入力するか、又は（ｉｉ）患者データを含む装置を容易にする別のネットワークとインタフェースで接続することにより、収集され得る。患者データは、光音響撮像装置（photoacoustic imaging）、カメラ（camera）、ダーモスコープサブシステム（dermatoscope subsystem）、顕微鏡サブシステム（microscope subsystem）、共焦点顕微鏡サブシステム（confocal microscope subsystem）、プラズマ検出サブシステム（plasma detection subsystem）、及び／又はウィンドウ参照サブシステム（window referencing subsystem）により、収集され得る。
添付の特許請求の範囲と組み合わせて、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を読むと、本開示の例示的な実施形態のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、明らかになる。
本開示の更なる目的、特徴及び利点は、本開示の例示的な実施形態を示す添付図面と組み合わせて、以下の詳細な説明から明らかになる。
図面は、必ずしも縮尺通りではないことに留意されたい。図面は、本明細書に開示される主題の典型的な態様のみを描写することを意図するため、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではない。本明細書に具体的に記載され、添付図面に示されるシステム、装置及び方法は、非限定的で例示的な実施形態及び添付の特許請求の範囲である。
以下、特定の例示的な実施形態を説明して、本明細書に開示される装置及び方法の構造、機能、製造及び使用の原理の全体的な理解を提供する。これらの実施形態の１つ以上の例が、添付図面に示される。当業者であれば理解するように、本明細書に具体的に記載され、添付図面に示される装置、システム及び方法は、非限定的で例示的な実施形態であり、本開示の範囲は、必要に応じて修正、追加又は他の方法で変更できる特許請求の範囲によりのみ定義される。１つの例示的な実施形態に関連して示されるか又は説明される例示的な特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせられてもよい。そのような例示的な修正及び変形は、本開示の範囲内に含まれ、その実施形態を決して制限するものではないことを意図する。
本開示の例示的な実施形態は、肝斑（melasma）などの皮膚の色素沈着症状（pigmentary conditions）の外観を改善するために、そのような色素沈着症状の例示的な治療に関して、本明細書に詳細に説明される。しかしながら、本開示の例示的な実施形態は、様々な他の色素沈着症状及び非色素沈着症状（pigmentary and non-pigmentary conditions）及び／又は他の組織標的及び非組織標的（tissue and non-tissue targets）の治療のために、制限なしに使用又は実施され得る。色素沈着症状の例は、例えば、炎症後の色素沈着過度（post inflammatory hyperpigmentation）（ＰＩＨ）、目の周囲の濃い皮膚（dark skin surrounding eyes）、黒い瞳（dark eyes）、カフェオレ斑（cafe au lait patches）、ベッカー母班（Becker’s nevi）、太田母斑（Nevus of Ota）、先天性色素細胞母斑（congenital melanocytic nevi）、雀卵斑（そばかす）（ephelides (freckles)）及び黒子（lentigo）を含むが、これらに限定されない。治療可能な色素性組織及び構造の追加の例は、ヘモジデリンに富む構造（hemosiderin rich structures）、色素性胆石（pigmented gallstones）、入れ墨を含む組織（tattoo-containing tissues）、及びルテイン（lutein）、ゼアキサンチン（zeaxanthin）、ロドプシン（rhodopsin）、カロテノイド（carotenoid）、ビリベルジン（biliverdin）、ビリルビン（bilirubin）及びヘモグロビンに富む構造（hemoglobin rich structures）を含むが、これらに限定されない。非色素性構造、組織及び状態の治療標的の例は、毛包（hair follicles）、毛幹（hair shafts）、血管病変（vascular lesions）、感染性状態（infectious conditions）、皮脂腺（sebaceous glands）、にきび（acne）などを含むが、これらに限定されない。
美容目的などの、様々な皮膚状態を治療する例示的な方法又は手順は、本明細書に記載される例示的なシステム、装置などを使用して実行され得る。そのような方法及び／又は手順が医師により実施され得るが、美学者（aestheticians）及び他の適切に訓練された要員（other suitably trained personnel）などの非医師（non-physicians）は、本明細書に記載される例示的なシステム及び／又は装置を利用して、医師又は他の医療専門家の監督の有無にかかわらず、様々な皮膚状態を治療することができることを理解されたい。
更に、本開示において、例示的な実施形態の同様の名称の構成要素は、一般的に同様の特徴を備えることができるため、特定の例示的な実施形態では、各同様の名称の構成要素の各特徴は、必ずしも十分に説明される必要がない。更に、開示される例示的なシステム、装置及び方法の説明において線形又は円形の寸法が使用される範囲で、そのような寸法は、そのようなシステム、装置及び方法と組み合わせて使用できる形状のタイプを限定することを意図せず、確実に例示的なものである。当業者であれば、そのような直線及び円形の寸法の同等物が、任意の幾何学的形状について容易に決定できることを認識するであろう。システムと装置及びその構成要素のサイズと形状は、少なくともシステム及び装置を使用できる対象の生体構造、例示的なシステム及び装置を使用するための構成要素のサイズ及び形状、システム及び装置が使用される例示的な方法及び手順に依存し得て、確実に例示的なものである。
例えば、電磁放射線（electromagnetic radiation）（ＥＭＲ）（例えば、レーザービーム）を組織内の治療領域に集束させることができる例示的な高開口数（high numerical aperture）（ＮＡ）の光学治療システム（optical treatment systems）は説明される。特に明記しない限り、ＥＭＲ、ＥＭＲビーム及びレーザービームという用語は、本明細書では相互交換可能に使用される。本開示の様々な例示的な実施形態によれば、集束したレーザービームは、周囲の組織を損傷することなく、治療領域に光エネルギーを送達することができる。送達された光エネルギーは、例えば、周囲の領域（例えば、上部表皮層、真皮層の他の部分など）に影響を与えることなく、皮膚の真皮層の治療領域に色素性発色団及び／又は標的を破壊することができる。他の例示的な実施では、送達された光エネルギーは、入れ墨の除去又は変更、或いはヘモグロビン関連の治療を引き起こすことができる。
光又は光エネルギーで皮膚状態を治療する例示的な方法、システム及び装置は、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｔｒｅａｔｉｎｇ Ｄｅｒｍａｌ Ｍｅｌａｓｍａ」と題した米国特許出願公開第２０１６／０１９９１３２号と、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｅｒｍａｌ Ｍｅｌａｓｍａ」と題した米国仮出願第６２／４３８８１８号とに記載される。
一般的に、例示的なシステム、装置及び方法は、組織の色素沈着症状の治療のために提供される。本明細書により詳細に説明されるように、例示的なシステム、装置及び方法は、レーザービームなどの電磁放射線（ＥＭＲ）を使用して、所定量のエネルギーを標的組織に送達することができる。ＥＭＲは、焦点領域に集束することができ、焦点領域は、標的組織に対して任意の方向に平行移動又は回転され得る。所定量の放射線は、色素沈着症状を示す組織の部分を熱的に破壊する（thermally disrupt）か又は別の方法で損傷する（otherwise damage）ように構成され得る。このようにして、所定量のエネルギーを標的組織内の任意の位置に送達して、色素沈着症状を治療し、例えば、その外観を改善することができる。
ここで図１を参照すると、本開示の例示的な実施形態によれば、電磁放射線（ＥＭＲ）治療ならびに患者データの収集、記憶及び分析のためのシステム１００は説明され、示される。図１に示される例示的なシステム１００は、ＥＭＲベースの治療システム１１０を含んでもよい。例示的なＥＭＲベースの治療システムは、以下に詳細に説明され、レーザービームを生成するレーザーソース（例えば、ファイバーレーザー（fiber laser）、ＱスイッチＮｄ－ＹＡＧ（Q-switched Nd-YAG）、ダイオード励起固体［ＤＰＳＳ］レーザー（diode pumped solid state [DPSS] laser）など）を含んでもよい。レーザービームは、ウィンドウからビームの下に（例えば、一般的にビーム経路の光軸に沿ってレーザーソースから離れる）所定の距離に位置する焦点領域にレーザービームを高開口数（ＮＡ）（例えば、０．２よりも大きい）で収束させるように構成された集束光学素子（focus optic）（例えば、非球面レンズ（aspheric lens））と光通信することができる。ウィンドウは、収束したレーザービームを透過させ、患者の組織の外表面に接触するように構成され、焦点領域を組織内に（多くの場合、組織内の所定の深さに）位置決めすることができる。例示的なシステムは、また、データ収集システム１１２を含んでもよい。例示的なデータ収集システム１１２は、以下に詳細に説明される。データ収集システムは、少なくとも１人の患者、実行されている治療、及び／又はシステムに関するデータを収集するように構成され得る。いくつかの例示的な実施形態では、データ収集システムは、患者データを感知するセンサを含んでもよい。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、データ収集システムは、組織の表面を照射するように構成された照射ソース（illumination source）と、光を組織の表面からウィンドウを通ってセンサ平面に導くように構成された光学構成（optical arrangement）と、センサ平面で光を感知するように構成されたカメラセンサ（camera sensor）とを含んでもよい。他の例示的な実施形態では、データ収集システムは、感知されないデータを収集することができる。収集された患者データは、複数の画像を含んでもよい。収集された患者データは、複数の画像をつなぎ合わせることにより、（例えば、コントローラにより）集約され得る。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、データ収集システムは、ユーザが手動で入力した患者データを受信するように構成されたユーザインタフェースを含んでもよい。別の例では、データ収集システムは、別のネットワーク対応装置（例えば、電子医療記録）からデータを受信するように構成されたシステムインタフェースを含む。
データ収集システム１１２及び治療システム１１０の両方は、コントローラ１１４と通信することができる。コントローラ１１４は、治療システム１１０により実行されたパラメータ、及びデータ収集システム１１２により収集されたプロセスデータを制御することができる。特定の例示的な実施形態では、データ収集システム１１２からのデータは、治療システム１１０の治療パラメータを制御するための基礎として使用され得る。例示的な治療パラメータは、例えば、レーザーパルス持続時間（laser pulse duration）、レーザー電力（laser power）、レーザーパルスエネルギー（laser pulse energy）、レーザー反復速度（laser repetition rate）、焦点領域の位置（focal region location）（例えば、組織内の深さ）、焦点領域での走査速度（focal region scan speed）、焦点領域での走査経路（focal region scan path）などを含んでもよい。コントローラ１１４は、１つ以上のネットワーク１１６及び／又は他の通信システム及び／又はネットワークに接続され得る。例えば、いくつかの例示的な実施形態に係るコントローラ１１４は、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）を介してローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に接続され得る。いくつかの他の例示的な実施形態では、コントローラ１１４は、無線アダプタを介して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ）に接続され得る。そのようなネットワーク１１６は、遠隔ネットワーク１１８により最終的にアクセス可能であり得る。遠隔ネットワーク１１８は、データストア１２０（例えば、１つ以上のハードドライブ、メモリ装置など）と１つ以上のサービスモジュール１２２Ａ～１２２Ｃへ及び／又はから（例えば、それらの間で）通信を提供することができる。例示的な実施形態では、データストア１２０は、データ（例えば、患者データ）を安全に記憶できる不揮発性メモリを含んでもよい。サービスモジュール１２２Ａ～１２２Ｃは、サービスを実行する（例えば、患者データを分析する）ために使用できるリソース（例えば、アプリケーション）を提供することができる。遠隔ネットワーク１１８（いくつかの例示的な実施形態では）は、仮想ネットワークであってもよいため、データストア１２０及び１つ以上のサービスモジュール１２２Ａ～Ｃが並置される必要がない。
コントローラ１１４は、アクセス制御システム１２４による認証の後に、遠隔ネットワーク１１８にアクセスすることができる。特定の例示的な実施形態では、アクセス制御システム１２４は、コントローラ１１４に資格情報、例えば、ログイン、パスワードなどについて問い合わせる。アクセス制御システム１２４（いくつかの例示的な実施形態では）は、金融プロセスが実行された後、又は金融プロセスを実行する保証がなされた後にのみ、遠隔ネットワーク１１８へのアクセスを提供することができる。例えば、遠隔ネットワーク１１８へのアクセス（特定の例示的な実施形態では）は、システム１００のユーザ（又は他の当事者）が料金を支払った後にのみ許可することができる。料金体系（特定の例示的な実施形態では）は、治療ごとの料金、患者ごとの料金、システムユーザごとの料金、システムごとの料金、購入予約の料金（すなわち、アクセス期間の料金）、データ記憶の料金及びデータモジュールの料金という構成のうちの１つ以上を含んでもよい。特定の例示的な実施形態では、コントローラ１１４は、ファイルに（コントローラでローカルに、又は遠隔で）維持された支払い構成を用いて料金の支払いを電子的に達成することができる。
ここで図２を参照すると、そのような図は、本開示の例示的な実施形態に係る、電磁放射線（ＥＭＲ）治療ならびに患者データの収集、記憶及び分析のための方法の流れ図２００を示す。図２に示すように、手順２１０では、データを収集することができる。データは、治療を受けている患者に関し得る。例えば、患者データ（場合によっては）は、患者組織のデジタル画像（digital image of patient tissue）、患者の年齢（age of the patient）、治療セッション情報（treatment session information）、患者の疼痛スコア（patient pain score）、データ収集パラメータ（data collection parameter）及び／又は電磁放射線（ＥＭＲ）ベースの治療パラメータ（electromagnetic radiation (EMR)-based treatment parameter）を含んでもよい。患者データは、治療を受けている組織の１つ以上のデジタル画像及び患者又は治療に関する他の関連情報（例えば、治療パラメータ、患者フィードバックなど）を含んでもよい。本開示のいくつかの例示的な実施形態では、患者データを記憶のために集約することができる。データ集約の例示的な方法は、例えば、データセットを組み合わせることと、画像をつなぎ合わせることと、データを共通変数（例えば、患者ＩＤ、治療日など）とリンクすることとを含む手順を含んでもよい。
手順２１２では、遠隔ネットワーク（例えば、遠隔ネットワーク１１８）へのアクセスを認証することができる。遠隔ネットワークへのアクセスを認証すること２１２（いくつかの例示的な実施形態では）は、アクセス制御技術を含んでもよい。アクセス制御技術の例は、属性ベースのアクセス制御（attribute-based access control）（ＡＢＡＣ）、任意アクセス制御（discretionary access control）（ＤＡＣ）、身元ベースのアクセス制御（identity-based access control）（ＩＢＡＣ）、強制アクセス制御（mandatory access control）（ＭＡＣ）、組織ベースのアクセス制御（organization-based access control）（ＯｒＢＡＣ）、ロールベースのアクセス制御（role-based access control）（ＲＢＡＣ）及び責任ベースのアクセス制御（responsibility -based access control）を含んでもよい。本開示のいくつかの例示的な実施形態によれば、遠隔ネットワークへのアクセスを認証することは、（ｉ）支払い協定が締結されていること、（ｉｉ）支払いが行われたこと、及び／又は（ｉｉｉ）支払いが未解決であることを確認することを更に含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態では、遠隔ネットワークを介した認証は、料金を支払うことを更に含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態では、料金を支払うことは、支払いシステムを含んでもよい。例示的な支払いシステムは、電子支払いシステム（銀行従業員の直接的な介入がなく、電子的方法を使用して、例えば、ある銀行口座から別の銀行口座への支払いを容易にすることができる）、電子商取引支払いシステム（例えば、ＰａｙＰａｌ、Ｇｏｏｇｌｅ Ｗａｌｌｅｔなど）、及び現金代替品（例えば、デビットカード、クレジットカード、電子資金決済、直接クレジット、直接デビット、インターネットバンキング、電子商取引支払いシステム）を使用する支払いシステムを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態では、料金支払いは、クレジットカード支払いシステム、現金自動預払機（ＡＴＭ）システム、自動決済機関システム、即時グロス決済（ＲＴＧＳ）システム及びＳＷＩＦＴネットワークシステムのうちの１つを使用して行われ得る。
遠隔ネットワークへのアクセスが達成されると、例示的な方法は、手順２１４でデータを記憶することにより継続する。例えば、データを、遠隔ネットワークと通信できるデータ記憶装置又はシステム（例えば、データストア１２０）に記憶することができる。特定の例示的な実施形態では、データ記憶装置又はシステムは、遠隔ネットワークを介してアクセス可能であり得る。例示的なデータ記憶装置／システムは、複数のサーバーにまたがって位置する論理プールにデータを記憶するクラウド記憶装置を含んでもよい。患者データへの不正アクセスを防止するために、データ記憶情報を一般的に患者（例えば、固有のの患者識別子）に応じて整理することができる。患者データは、記憶されると、コントローラ及び１つ以上のサービスモジュールによりアクセスされ得る。いくつかの例示的な場合、画像保存通信システム（picturing archiving and communication system）（ＰＡＣＳ）を、フィードバックのデータフォーマットとして使用され得る物理的記憶、医用におけるデジタル画像と通信（digital imaging and communications in Medicine）（ＤＩＣＯＭ）のために使用することができる。ＤＩＣＯＭは、Ｈｅａｌｔｈ Ｌｅｖｅｌ Ｓｅｖｅｎ（ＨＬ７）標準グループにより維持される標準である。いくつかの実施形態に係るフィードバックに関連するデータは、クラウドに出入りする。遠隔データ記憶装置とのデータ交換（いくつかの例示的な場合）は、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｚｕｒｅクラウドサービス及びＧｏｏｇｌｅのＣｌｏｕｄ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅサービスなどを含む、複数のベンダーにより実施される高速医療相互運用性リソース（fast healthcare interoperability resources）（ＦＨＩＲ）サービスを介して、実行することができる。
手順２１６では、サービスに遠隔ネットワーク（例えば、クラウドコンピューティング）を介してアクセスすることができる。サービスは、コントローラが利用可能なリソースであり得る。例えば、サービスは、データ記憶システムでの選択されたデータにアクセスして処理することができる。特定の例示的な実施形態では、サービスをコントローラでローカルに処理することができる。他の例示的な実施形態では、サービスを、遠隔ネットワークと通信できる装置（例えば、サーバー）で遠隔で処理することができる。更に他の例示的な実施形態では、サービスをハイブリッド方式で、コントローラでローカルに処理し、遠隔で処理することができる。いくつかの例示的な場合、追加の認証及び支払いを使用して個々のサービスにアクセスすることができる。例示的なサービスは、画像認識、コンピュータビジョン、電子健康記録及び臨床意思決定支援を含むが、治療を支援する任意のモジュールを想定してもよい。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、遠隔サービスは、遠隔ユーザ（例えば、専門の臨床医）が患者データを見直し、コメントをすることを容易にすることができる。遠隔ユーザ（いくつかの例示的な場合）は、診断を下し、治療計画を考案し、及び／又は貴重な見識（そうでなければ、患者には利用できない）を提供することができる。
更に、手順２１８では、電磁放射線（ＥＭＲ）ベースの治療を実行することができる。いくつかの例示的な実施形態では、ＥＭＲベースの治療は、収集されたデータ、遠隔で記憶されたデータ及び／又は遠隔でアクセスされたサービスを利用する。例えば、色素性病変の例示的な進行中の治療において、施術者は、まず、以前の治療の前後に撮影された画像を見て、次に、臨床画像に基づいて治療パラメータを調整することができる。別の例では、施術者は、以前の治療に関連する情報に加えて、色素性病変に関して得られた画像を含んでもよい電子健康記録にアクセスすることができる。本開示の様々な例示的な実施形態に係るＥＭＲベースの治療のためのシステム、装置及び方法の技術的説明は、本明細書により詳細に説明される。
例示的な方法２００の例示的な流れ図は、全ての他のステップの後に発生する例示的な治療を示すが、治療は、そこに示されるか又はそこに示されない他のステップの前、間及び／又は後に発生してもよい。例えば、本開示の別の例示的な治療によれば、臨床医は、まず、色素性病変に対してレーザー治療を実行し、次に、レーザーパラメータ及び治療後の組織の画像を含む、治療に関するデータを収集することができる。
ここで図３を参照すると、本開示の例示的な実施形態に係る、データ（例えば、組織のデジタル画像）を遠隔で記憶するシステム１００が示される。システム１００は、病変３１２を有する組織の最新の画像３１０をキャプチャした後に、図３に示される。次に、最新の画像３１０は、１つ以上のネットワーク１１６を介してデータ記憶システム３１６にアップロードされ得る。特定の例示的な実施形態では、データ記憶システム３１６へのアクセスは、アクセス制御システム３１８により制御され得る。データ記憶システム内で、最新の画像３１０は、同じ病変３１２の以前の画像とグループ化され得る。第１の（最も古い）画像３２０、第２の（２番目に古い）画像３２２及び第３の（３番目に古い）画像３２４は全て、データ記憶システム３１６内で共にグループ化して示される。病変の各例示的な画像は、ＥＭＲベースの治療前の異なる時間に撮影された。例えば、例示的なＥＭＲベースの治療は、数週間間隔（例えば、６週間）で実行され得る。色素性病変３１２は、セッション間に有病率が低下しているため、治療にうまく反応することができる。特定の例示的な実施形態では、記憶されたデジタルデータは、治療の記録を提供するために使用され得る。特定の例示的な実施形態では、これらの例示的な画像は、電子医療記録の構成要素として使用され得る。本開示の例示的な実施形態によれば、電子医療記録に加えて、プラットフォームを介して任意の数の追加のデータサービスにアクセスすることができる。
図４は、本開示の例示的な実施形態に係る、サービスモジュール４１０Ａ～４１０Ｄのアレイにアクセスするように構成されたシステム１００（図１のシステム１００と同じであるか又は類似してもよい）を示す。例示的なシステム１００は、１つ以上のネットワーク１１６を介してサービスにアクセスすることができる。いくつかの例示的な実施形態では、サービスモジュール４１０Ａ～４１０Ｄへのアクセスは、アクセス制御システム４１８（図１のアクセス制御システム１２４と同じであるか又は類似してもよい）を使用して制御され得る。第１のサービスモジュール４１０Ａは、治療パラメータ推奨アプリケーションであってもよいか、又は治療パラメータ推奨アプリケーションを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態によれば、第１のサービスモジュール４１０Ａの治療パラメータ推奨アプリケーションは、１つ以上の手順及び／又はアルゴリズムを使用して、選択されたデータに基づいて推奨される治療パラメータを提供することができる。例えば、場合によっては、第１のサービスモジュール４１０Ａの治療パラメータ推奨アプリケーションは、治療される組織の治療前画像を入力として受信し、それらの画像を分析して、推奨される治療パラメータを決定することができる。特定の例示的な実施形態では、治療パラメータ推奨アプリケーションは、人工知能を使用してその推奨を行うことができる。推奨できる例示的な治療パラメータを以下に更に詳細に説明する。
第２のサービスモジュール４１０Ｂは、マシンビジョンモジュールであってもよいか、又はマシンビジョンモジュールを含んでもよい。このモジュールは、システム１００にマシンビジョンツールを提供することができる。例示的なマシンビジョンリソースは、例えば、画像認識（image recognition）、画像登録（image registration）、つなぎ合わせ（stitching）、フィルタリング（filtering）、閾値化（thresholding）、画素カウント（pixel counting）、セグメンテーション（segmentation）、エッジ検出（edge detection）、色分析（color analysis）、ブロブ検出（blob detection）、ニューラルネット／深層学習（neural net/deep learning）、パターン認識（pattern recognition）及びバーコード読み取り（barcode reading）を含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態に係るコンピュータビジョンサービスモジュールは、利用可能なソフトウェアツールキット（例えば、ＯｐｅｎＣＶ、ＴｅｎｓｏｒＦｌｏｗ、及びＣＵＤＡ）を使用して書き込まれ得る。本開示のいくつかの例示的な実施形態では、マシンビジョンベースのサービスモジュールは、組織での病変の存在を検出し、病変の位置を治療システム１１０に登録するために使用され得る。別の例示的な実施形態では、マシンビジョンベースのサービスモジュールは、前後に撮影された画像を比較することにより、治療の進行を等級付けするために使用され得る。更に別の実施形態では、マシンビジョンベースのサービスモジュールは、色分析から、治療を受けている患者の皮膚タイプを決定することができる。
第３のサービスモジュール４１０Ｃは、電子健康記録モジュールであってもよいか、又は電子健康記録モジュールを含んでもよい。電子健康記録モジュールは、個々の患者に関する一部、大部分、又は全ての記憶されたデータを整理して提供することができる。患者は、ＥＭＲベースの治療に対して異なる反応を示すことができる（例えば、患者の皮膚は、ＥＭＲに対して多かれ少なかれ耐性があり得る）。その結果、進行中のＥＭＲベースの療法を使用して個別化治療を実行することができる。個々の患者に合わせた治療計画を作るために、施術者が大部分又は全ての関連する患者データに単一の位置でアクセスできることが重要及び／又は有益であり得る。電子健康記録モジュール４１０Ｃは、施術者が以前の治療からの患者データ（例えば、組織の画像）にアクセスし見ることを容易にすることができる。
第４のサービスモジュール４１０Ｄは、臨床意思決定支援モジュール（clinical decision support module）であってもよいか、又は臨床意思決定支援モジュールを含んでもよい。臨床意思決定支援モジュールは、患者データを利用して臨床意思決定を支援することに役立つことができる。特定の例示的な実施形態では、例示的な臨床意思決定支援モジュールは、治療の起こりそうな結果を予測することができる。例示的な臨床意思決定支援システムサービスモジュールは、バイナリイベントが発生する（例えば、患者の色素性病変が成功して治療される）確率を定量化するために、受信者操作特性曲線の下の面積を計算することができる。
上記サービスモジュールが以上で詳細に説明されたが、臨床医、患者又は診療所の管理者のニーズに応じて、任意の数の追加のサービスモジュールを使用することができる。例えば、いくつかの例示的な実施形態に係る追加のサービスモジュールは、実際に患者を直接的に見る必要がなく、患者データに関するフィードバックを提供できる医療専門家（例えば、専門の臨床医）により使用され得る遠隔制御への遠隔アクセスを含んでもよい。更に、本開示の特定の例示的な実施形態では、ＥＭＲベースの治療は、薬物（例えば、局所、経口及び注射可能）で増強される。
例えば、本開示の例示的な実施形態に係る、電磁放射線（ＥＭＲ）治療ならびに患者データの収集、記憶及び分析のための例示的なシステム、装置及び方法が説明される。以下、例示的なＥＭＲベースの治療システム１１０及びデータ収集システム１１２の追加の説明が提供される。
特に、図５は、本開示の別の例示的な実施形態に係る治療システム５１０の例示的な実施形態を示す。図５に示すように、治療システム５１０は、取付プラットフォーム５１２、エミッタ５１４及びコントローラ５１６を含んでもよい。取付プラットフォーム５１２は、１つ以上のマニピュレータ又はアーム５２０を含んでもよい。アーム５２０は、エミッタ５１４に結合されて、対象５２４の標的組織５２２に対して様々な治療を実行することができる。取付プラットフォーム５１２及びエミッタ５１４の例示的な動作は、ユーザにより手動で、又はコントローラ５１６を使用して（例えば、ユーザインタフェースを介して）指示され得る。特定の例示的な実施形態（図示せず）では、例示的なエミッタは、ハンドヘルド形状要素を有し、取付プラットフォーム５１２は、省略され得る。
エミッタ５１４及びコントローラ５１６（任意選択で、取付プラットフォーム５１２）は、通信リンク５２６を介して、互いに通信することができ、通信リンク５２６は、任意の適切な通信プロトコルに従って、任意の適切なタイプの信号（例えば、電気、光、赤外線など）を伝える任意の適切なタイプの有線及び／又は無線通信リンクであってもよい。
例示的な実施形態に係るコントローラ５１６は、エミッタ５１４の動作を制御するように構成され得る。１つの例示的な実施形態では、コントローラ５１６は、ＥＭＲ５３０の移動を制御することができる。以下で詳細に説明されるように、エミッタ５１４は、ＥＭＲ５３０を放出するためのソース５３２と、ＥＭＲ５３０を操縦するための走査システム５３４とを含んでもよい。一例として、走査システム５３４は、ＥＭＲ５３０を焦点領域に集束させ、この焦点領域を空間内で平行移動及び／又は回転するように構成され得る。コントローラ５１６は、通信リンク５２６を介して信号をソース５３２に送信して、ソース５３２が、波長、電力、反復速度、パルス持続時間、パルスエネルギー、集束特性（例えば、焦点体積、レイリー長など）などの１つ以上の選択された特性を有するＥＭＲ５３０を放出するように命令することができる。別の例示的な実施形態では、コントローラ５１６は、通信リンク５２６を介して信号を走査システム５３４に送信して、走査システム５３４が、１つ以上の平行移動及び／又は回転操作でＥＭＲ５３０の焦点領域を標的組織５２２に対して移動するように命令することができる。
治療システム５１０の例示的な実施形態及び例示的な方法は、真皮層などの皮膚組織内の標的に照らして本明細書に説明される。しかしながら、例示的な実施形態は、限定されることなく、対象の任意の位置での任意の組織の治療に使用され得る。非皮膚組織の例は、粘膜組織（mucosal tissues）、生殖器組織（genital tissues）、内臓組織（internal organ tissues）及び胃腸管組織（gastrointestinal tract tissues）の表面領域及び表面下の領域を含んでもよいが、これらに限定されない。
図６は、本開示の例示的な実施形態に係る例示的なシステム、装置及び方法を使用して、皮膚組織の真皮層の色素性領域に集束するレーザービームを示す図である。皮膚組織は、皮膚表面６００と、例えば、顔領域において約３０～１２０μｍの厚さであり得る上層表皮層６１０又は表皮とを含んでもよい。表皮６１０は、体の他の部分でわずかに厚くなることがある。例えば、一般的に、表皮の厚さは、約３０μｍ（例えば、まぶたで）～約１５００μｍ（例えば、手のひら又は足の裏で）の範囲であり得る。そのような表皮は、乾癬などの皮膚の特定の例示的な状態で、上記の例よりも薄いか又は厚い場合がある。下にある真皮層６２０又は真皮は、表皮６１０の下からより深い皮下脂肪層（図示せず）まで延びる。深層又は真皮の肝斑を示す皮膚は、色素性細胞の集団、又は過剰量のメラニンを含む領域６３０を含んでもよい。電磁放射線（ＥＭＲ）６５０（例えば、レーザービーム）は、真皮６２０又は表皮６１０内に位置する１つ以上の焦点領域６６０に集束することができる。ＥＭＲ６５０は、メラニンにより吸収される１つ以上の適切な波長で提供され得る。ＥＭＲ波長は、以下に説明される１つ以上の基準に基づいて選択され得る。
［治療放射線の例示的な特性］
色素沈着症状及び非色素沈着症状などの特定の皮膚状態の治療に望ましい波長の例示的な決定は、例えば、皮膚に存在する様々な競合する発色団（chromophores）（例えば、発色団（chromophore）、ヘモグロビン（hemoglobin）、入れ墨インク（tattoo ink）など）の波長依存吸収係数に依存し得る。図７Ａは、メラニンの例示的な吸光度スペクトルグラフを示す。メラニンによるＥＭＲの吸収は、約３５０ｎｍの波長でピーク値７００に達し、その後、波長の増加とともに減少することが観察される。メラニンによるＥＭＲの吸収がメラニン含有領域６３０の加熱及び／又は破壊を容易にするが、非常に高いメラニン吸光度により、表皮６１０における色素による吸収が高くなり、真皮６２０又は表皮６１０へのＥＭＲの貫通を減少させることができる。図７Ａに示すように、メラニンによる吸収は、約５００ｎｍ未満のＥＭＲ波長でより高い。したがって、約５００ｎｍ未満の波長は、真皮６２０内に十分に貫通して、その中の色素性領域６３０を加熱し損傷し、及び／又は破壊することに適しない場合がある。より短い波長でのそのような増強された吸収は、表皮６１０及び真皮６２０の上部（表面）部分に望ましくない損傷をもたらす可能性があり、比較的少ない吸収されないＥＭＲが組織を通過して真皮６２０のより深い部分に入る。
色素沈着症状及び非色素沈着症状などの特定の皮膚状態の治療に望ましい波長の例示的な決定は、例えば、皮膚に存在する様々な競合する発色団（chromophores）（例えば、発色団（chromophore）、ヘモグロビン（hemoglobin）、入れ墨インク（tattoo ink）など）の波長依存吸収係数に依存し得る。図７Ａは、メラニンの例示的な吸光度スペクトルグラフを示す。メラニンによるＥＭＲの吸収は、約３５０ｎｍの波長でピーク値７００に達し、その後、波長の増加とともに減少することが観察される。メラニンによるＥＭＲの吸収がメラニン含有領域６３０の加熱及び／又は破壊を容易にするが、非常に高いメラニン吸光度により、表皮６１０における色素による吸収が高くなり、真皮６２０又は表皮６１０へのＥＭＲの貫通を減少させることができる。図７Ａに示すように、メラニンによる吸収は、約５００ｎｍ未満のＥＭＲ波長でより高い。したがって、約５００ｎｍ未満の波長は、真皮６２０内に十分に貫通して、その中の色素性領域６３０を加熱し損傷し、及び／又は破壊することに適しない場合がある。より短い波長でのそのような増強された吸収は、表皮６１０及び真皮６２０の上部（表面）部分に望ましくない損傷をもたらす可能性があり、比較的少ない吸収されないＥＭＲが組織を通過して真皮６２０のより深い部分に入る。
図７Ｂは、酸素化又は脱酸素化ヘモグロビン（oxygenated or deoxygenated hemoglobin）の例示的な吸光度スペクトルグラフを示す。ヘモグロビンは、皮膚組織の血管に存在し、酸素化（oxygenated）（ＨｂＣｈ）又は脱酸素化（deoxygenated）（Ｈｂ）され得る。ヘモグロビンの各形態は、わずかに異なるＥＭＲ吸収特性を示すことができる。図７Ｂに示すように、Ｈｂ及びＨｂＣｈの両方の例示的な吸収スペクトルは、８０５で約６００ｎｍ未満のＥＭＲ波長でＨｂ及びＨｂＣｈの両方の吸収係数が高く、８１０でより高い波長で吸光度が著しく減少することを示すことができる。ヘモグロビン（Ｈｂ及び／又はＨｂＣｈ）の皮膚組織に向けられたＥＭＲに対する強い吸収により、ヘモグロビンを含む血管を加熱するため、メラニンに富む組織又は構造の治療が望ましい場合、これらの血管構造に望ましくない損傷をもたらし、メラニンが吸収できるＥＭＲが少なくなる場合がある。
ＥＭＲの適切な波長の選択は、また、ＥＭＲと相互作用する組織の波長依存性散乱プロファイルに依存し得る。図８は、波長に対するメラニン及び静脈（脱酸素化）血液の吸収係数の例示的なグラフを示す。図８は、また、波長に対する皮膚における光の散乱係数の例示的なグラフを示す。メラニンによる吸収は、波長の増加とともに単調に減少する。メラニンが色素沈着症状治療の標的であれば、メラニンによる吸収が高い波長は望ましい。これは、光の波長が短いほど、治療がより効率的になり得ることを示すことができる。しかしながら、血液による吸収は、約８００ｎｍよりも短い波長で増加するため、意図せずに血管を標的とするリスクを増加させる可能性がある。更に、意図された標的が皮膚表面の下に位置し得るため、皮膚（例えば、真皮層）による散乱の役割は、重要であり得る。散乱により、意図された標的に到達する光の量が減少する。散乱係数は、波長の増加とともに単調に減少する。したがって、より短い波長は、メラニンによる吸収を容易にすることができるが、より長い波長は、散乱が減少するため、より深い貫通を提供することができる。同様に、より長い波長での血液による吸収が低いため、より長い波長は、血管に危害を加えないことに対して有益であり得る。
上記考慮に基づいて、真皮内の特定の構造（例えば、メラニン）を選択的に標的とするために、約４００ｎｍ～約４０００ｎｍ、より具体的には約５００ｎｍ～約２５００ｎｍの範囲であり得る波長を利用することができる。例えば、約８００ｎｍ及び約１０６４ｎｍの波長は、そのような治療に役立つことができる。約８００ｎｍの波長は、そのような例示的な波長のレーザーダイオードがより安価であり、実施するのに容易に利用可能であるため、有益であり得る。約１０６４ｎｍの場合、この波長での散乱がより少ないため、このような例示的な波長は、より深い病変を標的とすることに役立つことができる。１０６４ｎｍの波長は、表皮メラニンが大量に存在する色が濃い皮膚タイプにももっと適する。そのような個人では、表皮のメラニンの短い波長ＥＭＲ（例えば、約８００ｎｍ）に対するより高い吸収は、皮膚への熱傷の可能性を増加させる。したがって、約１０６４ｎｍの波長は、特定の治療及び一部の個人のための治療放射線の波長として使用することにもっと適し得る。
ＥＭＲの生成及び／又は発生のために、様々なレーザーソースを利用することができる。例えば、約１０６４ｎｍの波長のＥＭＲを提供する、ネオジム（Ｎｄ）を含むレーザーソースは利用可能である。これらのレーザーソースは、例えば、約１Ｈｚ～約１００ＫＨｚの範囲の反復速度を有するパルスモードで動作することができる。ＱスイッチＮｄレーザーソースは、１ナノ秒未満のパルス持続時間を有するレーザーパルスを提供することができる。他のＮｄレーザーソースは、１ミリ秒を超えるパルス持続時間を有するパルスを提供することができる。約１０６０ｎｍの波長のＥＭＲを提供する例示的なレーザーソースは、米国のコネチカット州のイーストグランビーのＮｕｆｅｍ社の２０Ｗ ＮｕＱファイバーレーザーである。２０Ｗ ＮｕＱファイバーレーザーは、約２０ＫＨｚ～約１０ＯＫＨｚの範囲の反復速度で約１００ｎｓのパルス持続時間を有するパルスを提供することができる。別の例示的なレーザーソースは、フランスのレジュリスのクァンテル社からのＮｄ：ＹＡＧ Ｑ－ｓｍａｒｔ８５０であり得る。Ｑ－ｓｍａｒｔ８５０は、最大約８５０ｍＪのパルスエネルギーと、約６ｎｓのパルス持続期間を最大約１０Ｈｚの反復速度で有するパルスを提供することができる。
本明細書に記載される例示的なシステムは、ＥＭＲを非常に収束性の高いビームに集束させるように構成され得る。例えば、例示的なシステムは、約０．３～約１（例えば、約０．５～約０．９）から選択される開口数（numerical aperture）（ＮＡ）を有する集束及び／又は収束レンズ構成を含んでもよい。ＥＭＲの対応する大きい収束角はレンズの焦点領域（真皮内に位置可能）で高いフルエンス及び強度を提供し、焦点領域の上の上部組織では低いフルエンスを提供することができる。このような焦点幾何構造は、色素性真皮領域の上の上部組織への望ましくない加熱及び熱損傷を低減することに役立つ。例示的な光学構成は、ＥＭＲを放出構成から集束レンズ構成に導くように構成されたコリメートレンズ構成を更に含んでもよい。
例示的な光学治療システムは、約５００μｍ未満、例えば、約１００μｍ未満、又は約５０μｍ未満、例えば、約１μｍと小さい幅又はスポットサイズを有する焦点領域にＥＭＲを集束させるように構成され得る。例えば、スポットサイズは、約１μｍ～約５０μｍ、約５０μｍ～約１００μｍ、及び約１００μｍ～約５００μｍの範囲を有し得る。焦点領域のスポットサイズは、例えば空気中で決定され得る。このようなスポットサイズは、焦点領域でＥＭＲの高いフルエンス又は強度を提供するのに十分に小さく（真皮の色素性構造を効果的に照射するために）、適切な治療時間で皮膚組織の大きい領域／体積の照射を容易にするのに十分な大きくなるようにバランスをとって選択され得る。
高ＮＡ光学システムは、光軸に沿って異なる深さに異なるエネルギー密度を送達することができる。例えば、約０．５のＮＡを有する例示的な光学システムは、焦点で直径約２μｍの焦点領域幅（すなわち、ウエスト）に放射線を集束させることができる。焦点領域は、焦点で約１Ｊ／ｃｍ２のフルエンス（すなわち、エネルギー密度）を有し得る。高ＮＡ（高速など）の光学システムであるため、焦点外のわずか１０μｍの位置では、放射線は、０．０３Ｊ／ｃｍ２のエネルギー密度又は焦点でのエネルギー密度の３％のエネルギー密度を有する。焦点外のわずか約３０μｍの放射線は、焦点でのエネルギー密度の約０．４％（０．００４Ｊ／ｃｍ２）のエネルギー密度を有し得る。深さ選択可能な組織治療が、標的組織内の焦点領域の正確な深さ位置決め（例えば、数十マイクロメートル以内）を必要とするが、光軸に沿ったエネルギー密度のこの急激な変化は、深さ選択可能な組織治療を実現することを容易にすることができる。
本開示の例示的な実施形態に係る例示的な光学構成は、ＥＭＲの焦点領域を皮膚表面の下の深さ、例えば約３０μｍ～約２０００μｍの範囲の深さ（例えば約１５０ｕｍ～約５００ｕｍ）の真皮組織内の位置に導くように構成され得る。このような例示的な深さ範囲は、真皮肝斑又は他の目的の標的を示す、皮膚の色素性領域の典型的な観察された深さに対応し得る。このような例示的な焦点深さは、皮膚表面に接触するように構成された装置の下面と焦点領域の位置との間の光軸に沿った距離に対応し得る。更に、本開示のいくつかの例示的な実施形態によれば、例示的なシステム及び方法は、表皮内の標的を治療するように構成され得る。例えば、例示的な光学構成は、ＥＭＲの焦点領域を表皮組織内（例えば、皮膚表面の下の約５ｕｍ～約２０００ｕｍ）の位置に導くように構成され得る。本開示の更に他の例示的な実施形態によれば、例示的なシステム及び方法は、真皮内の深い標的を治療するように構成され得る。例えば、入れ墨師は、典型的に、使用されている入れ墨ガンを較正して皮膚表面の下の約１ｍｍ～約２ｍｍの深さまで皮膚を貫通する。したがって、特定の例示的な実施形態では、例示的な光学構成は、ＥＭＲの焦点領域を皮膚表面の下の約０．４ｍｍ～２ｍｍの範囲の真皮組織内の位置に導くように構成され得る。
組織の治療のための例示的な治療システムは、（例えば、色素、標的組織の真皮層と表皮層との間の界面、細胞膜などを撮像することにより）標的組織における具体的で例示的な治療領域を特定するように構成されることが望ましい場合がある。ＥＭＲと標的組織との間の相互作用（例えば、組織内のプラズマ生成）を監視／検出することも望ましい場合がある。更に、検出に基づいて、例示的な治療システムは、（例えば、強度、標的組織内の焦点領域のサイズ／位置などを変化させることにより）治療プロセスを修正することができる。
本開示に係る例示的な治療システムの例示的な実施形態と共に使用するための様々な例示的なパラメータが以下に提供される。
ここで、焦点領域の深さは、組織内の深さであり得（例えば、焦点領域の深さ＝０は、大体、組織の表面にあることであリ得る）、Ｍ２は、ＥＭＲビームの性質を特徴付けるパラメータであり得る。
［例示的なフィードバック検出及び例示的なＥＭＲベースの治療］
図９は、本開示の例示的な実施形態に係る例示的な治療システム９００のブロック図を示す。例示的な治療システム９００は、光学システム９０２、ＥＭＲ検出システム９０４及びコントローラ９０６（１つ以上のコンピュータ及び／又はプロセッサを含んでもよい）を含んでもよい。光学システム９０２は、ソースにより生成されたＥＭＲ９１０（例えば、レーザー）を標的組織９５０の焦点領域９５２に導く光学部品（例えば、１つ以上のミラー、ビームスプリッタ、対物レンズなど）を含んでもよい。ＥＭＲ９１０は、標的組織９５０（例えば、皮膚）の１つ以上の部分の真皮及び／又は表皮層を撮像するように構成された撮像放射線を含んでもよい。ＥＭＲ９１０は、また、標的組織内の領域（例えば、標的組織９５０の領域９５２）を治療する治療放射線を含んでもよい。いくつかの例示的な実施では、ＥＭＲ９１０は、所定の期間内に撮像放射線（imaging radiation）及び／又は治療放射線（treatment radiation）のうちの１つのみを含んでもよい。例えば、ＥＭＲ９１０は、第１の期間の治療放射線及び第２の期間の撮像放射線を含んでもよい。他の例示的な実施では、ＥＭＲ９１０は、所定の期間に撮像放射線及び治療放射線の両方を同時に含んでもよい。特定の例示的な実施形態によれば、撮像放射線は、例えば、治療放射線の波長に概して等しい波長で提供されてもよく、治療放射線よりも少ない電力を有してもよい。別の例示的な実施形態によれば、撮像放射線は、治療放射線を提供するソース以外の撮像放射線ソースにより提供されてもよく、治療放射線とは異なる波長を有してもよい。
図９は、本開示の例示的な実施形態に係る例示的な治療システム９００のブロック図を示す。例示的な治療システム９００は、光学システム９０２、ＥＭＲ検出システム９０４及びコントローラ９０６（１つ以上のコンピュータ及び／又はプロセッサを含んでもよい）を含んでもよい。光学システム９０２は、ソースにより生成されたＥＭＲ９１０（例えば、レーザー）を標的組織９５０の焦点領域９５２に導く光学部品（例えば、１つ以上のミラー、ビームスプリッタ、対物レンズなど）を含んでもよい。ＥＭＲ９１０は、標的組織９５０（例えば、皮膚）の１つ以上の部分の真皮及び／又は表皮層を撮像するように構成された撮像放射線を含んでもよい。ＥＭＲ９１０は、また、標的組織内の領域（例えば、標的組織９５０の領域９５２）を治療する治療放射線を含んでもよい。いくつかの例示的な実施では、ＥＭＲ９１０は、所定の期間内に撮像放射線（imaging radiation）及び／又は治療放射線（treatment radiation）のうちの１つのみを含んでもよい。例えば、ＥＭＲ９１０は、第１の期間の治療放射線及び第２の期間の撮像放射線を含んでもよい。他の例示的な実施では、ＥＭＲ９１０は、所定の期間に撮像放射線及び治療放射線の両方を同時に含んでもよい。特定の例示的な実施形態によれば、撮像放射線は、例えば、治療放射線の波長に概して等しい波長で提供されてもよく、治療放射線よりも少ない電力を有してもよい。別の例示的な実施形態によれば、撮像放射線は、治療放射線を提供するソース以外の撮像放射線ソースにより提供されてもよく、治療放射線とは異なる波長を有してもよい。
ＥＭＲ検出システム９０４（例えば、フォトダイオード、電荷結合装置（ＣＣＤ）、分光計、光電子増倍管など）は、標的組織９５０とＥＭＲ９１０との相互作用により生成、発生及び／又は反射した信号放射線９１２、及び／又は信号放射線９１２である、標的組織９５０により反射されたＥＭＲ９１０の一部を検出することができる。例えば、閾値を超える強度を有するＥＭＲ９１０（例えば、治療放射線）は、標的組織９５０内にプラズマを生成することができる。プラズマは、例えば、ＥＭＲ９１０と相互作用するため、信号放射線９１２を生成することができる。信号放射線９１２は、プラズマの特性（例えば、プラズマの存在、プラズマの温度、プラズマのサイズ、プラズマの成分など）を表すことができる。
いくつかの例示的な実施では、閾値未満の強度を有するＥＭＲ９１０（例えば、撮像放射線）は、標的組織９５０を著しく乱すことなく、標的組織９５０と相互作用することができる（例えば、標的組織９５０を損傷することなく、標的組織９５０内にプラズマを生成することなど）。そのような相互作用から生成された信号放射線９１２を使用して、標的組織９５０（例えば、ＥＭＲ９１０の焦点領域９５２における標的組織９５０の一部）を撮像することができる。この信号放射線９１２を使用して、標的組織９５０内の色素（例えば、標的組織９５０の焦点領域９５２に位置する色素）を検出することができる。いくつかの例示的な実施形態によれば、非色素性組織を撮像することができる。例えば、撮像放射線（例えば、ＥＭＲ９１０）は、異なる屈折率を有する細胞構造を通過するとき、光は、信号放射線９１２として反射される。
例示的な光学システム９０２及び例示的なＥＭＲ検出システム９０４は、例示的なコントローラ９０６に通信可能に結合され得る。コントローラ９０６は、（例えば、光学システム９０２の動作を制御することにより）例示的な治療システム９００の動作パラメータを変更することができる。例えば、コントローラ９０６は、標的組織９５０内のＥＭＲ９１０の焦点領域９５２の移動を制御することができる。本明細書により詳細に説明されるように、これは、例えば、例示的な光学システム９０２を標的組織９５０に対して移動することにより、及び／又は（例えば、光学部品に結合されたアクチュエータを制御することにより）光学システム９０２内の光学部品を移動して、焦点領域９５２の位置を変更することにより、実行され得る。コントローラ９０６は、ＥＭＲ検出システム９０４から信号放射線９１２の光学的検出を特徴付けるデータを受信することができる。
コントローラ９０６は、ＥＭＲ９１０の特性を制御することができる。例えば、コントローラ９０６は、ＥＭＲ９１０の特性（例えば、強度、反復速度、パルスあたりのエネルギー、平均電力など）を変化させるように、ＥＭＲ９１０のソース（例えば、レーザーソース）に指示することができる。特定の例示的な実施では、コントローラ９０６は、光学部品（例えば、対物レンズ、回折光学部品など）をＥＭＲ９１０の経路に配置／制御することにより、ＥＭＲ９１０の光学特性（例えば、焦点領域の位置、ビームサイズなど）を変更することができる。例えば、コントローラ９０６は、ＥＭＲ９１０の経路に対物レンズを配置し、及び／又はＥＭＲ９１０の経路に沿って対物レンズを移動することにより、ＥＭＲ９１０の焦点領域９５２のサイズを変更することができる。
コントローラ９０６は、ＥＭＲ検出システム９０４による信号放射線９１２の検出に基づいて、標的組織９５０の様々な特性、及び／又はＥＭＲ９１０と標的組織９５０との間の相互作用（例えば、標的組織９５０内のプラズマ生成）を決定することができる。例示的な治療システム９００の１つの例示的な実施では、コントローラ９０６は、標的組織９５０における色素の分布、真皮表皮層接合部のトポグラフィーなどのうちの１つ以上を決定することができる。更に、コントローラ９０６は、本明細書に記載されている標的組織９５０の例示的な特性と具体的に説明されない標的組織９５０の例示的な特性の１つ以上の検出された分布を示すマップを生成するように構成され得る。そのような分布の決定及び／又は分布マップの生成は、本明細書では、撮像と呼ばれてもよいが、これに限定されない。
特定の例示的な実施形態では、標的組織９５０を、ＥＭＲ検出システム９０４及び／又は光学システム９０２を制御できるコントローラ９０６を使用して走査することができる。例えば、デカルト座標系では、標的を１つ以上の軸に沿って（例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸、又はそれらの組み合わせに沿って）走査することができる。代替実施形態では、走査は、他の座標系（例えば、円筒座標、球座標など）に従って実行され得る。走査は、撮像ビーム（例えば、閾値未満の強度を有するＥＭＲ９１０）を使用して実行され得、撮像ビームの経路における、標的組織９５０の様々な領域に対応する信号放射線９１２は、ＥＭＲ検出システム９０４により検出され得る。信号放射線９１２の例示的な特性（例えば、強度）は、撮像ビームと相互作用する標的組織９５０の部分内の色素（例えば、撮像ビームの焦点領域９５２内の色素）に基づいて変更することができる。コントローラ９０６は、信号放射線９１２の検出された特性（例えば、強度）を特徴付けるデータを含んでもよいＥＭＲ検出システム９０４から信号を受信することができる。コントローラ９０６は、受信されたデータを分析して（例えば、受信されたデータをデータベースにおける検出された信号放射線９１２の所定の特性値と比較する）、標的組織９５０内の色素の存在／特性を決定することができる。
いくつかの例示的な実施では、コントローラ９０６は、信号放射線９１２に基づいて、治療される標的組織９５０の一部（「標的治療領域」）の位置を決定することができる。例えば、標的組織９５０の表面から所定の深さに位置する標的組織９５０の一層（例えば、皮膚組織の真皮層）を治療することが望ましい場合がある。光学システム９０２は、焦点領域９５２が標的組織９５０の表面に入射するように（例えば、光学システム９０２を標的組織９５０の表面から望ましい距離に位置決めすることにより）調整することができる。これは、例えば、信号放射線９１２がＥＭＲ９１０と標的組織９５０の表面との間の相互作用を示す所定の特性を示すまで、ｚ方向に沿って光学システム９０２を走査することにより、行われ得る。例えば、界面材料（例えば、光学スラブ、ゲルなど）を標的組織９５０の表面に配置してもよく、焦点領域９５２が標的組織９５０から界面材料に移行するときに、信号放射線９１２の特性が変化し得る。これは、組織の表面又はその近くのＥＭＲ９１０の焦点領域９５２の位置を示すことができる。光学システム９０２は、ＥＭＲ９１０の焦点領域９５２が標的組織９５０の表面又はその近くにあるように配置されると、焦点領域９５２が標的組織９５０の表面の下の所定の深さにあるように（例えば、ｚ方向に沿って）平行移動することができる。
コントローラ９０６は、信号放射線９１２の検出された特性を特徴付けるデータを含むＥＭＲ検出システム９０４から受信された信号に基づいて、例示的な治療システム９００の動作パラメータを変更することができる。例えば、ＥＭＲ検出システム９０４のいくつかの例示的な実施形態は、標的組織９５０の真皮表皮（ＤＥ）接合部の深さを検出することができ、コントローラ９０６は、ＤＥ接合部の深さに対応して焦点領域９５２の深さを調整することができる。この例示的な方法では、ＤＥ接合部は、真皮内の焦点領域９５２の深さを決定するための参照位置として使用され得る。更に、いくつかの例示的な実施形態では、ＥＭＲ検出システム９０４は、（例えば、分光光度計を使用することにより）皮膚の表皮層に存在するメラニンの割合を定量化することができる。メラニンの割合に基づいて、コントローラ９０６は、指定された要員（例えば、臨床医）に、レーザーパラメータの１つ以上の変化を実施させる能力を提供することができる。特定の例示的な実施形態によれば、レーザーパラメータの変化は、例えば、検出されたメラニンの割合に反比例してパルスあたりのエネルギーを変更すること、メラニンの割合の増加に伴って集束角を増加させること、及び／又はメラニンの割合に基づいて焦点領域９５２の深さを修正することを含んでもよい。
いくつかの例示的な実施では、音響センサ９３０は、標的組織９５０に結合されてもよく、音響センサ９３０は、ＥＭＲ９１０と標的組織９５０との間の相互作用の特徴を検出することができる。例えば、音響センサは、例えば、標的組織９５０内のプラズマ（例えば、焦点領域９５２で生成されたプラズマ）の生成により生成された焦点領域９５２で、又は焦点領域９５２内で圧力波を検出することができる。音響センサ９３０の例は、例えば、圧電変換器、容量性変換器、超音波変換器、ファブリ・ペロー干渉計及び／又は圧電フィルムを含んでもよい。
１つの例示的な態様では、焦点領域９５２内の圧力波は、衝撃波であってもよいか、又は衝撃波を含んでもよく、圧力の急激変化は、媒体（例えば、空気）での音速よりも速い速度で該媒体を通って伝播する。別の例示的な態様では、例えば、焦点領域９５２での圧力波は、媒体での音速にほぼ等しい速度で該媒体を通って伝播する音響波であってもよい。
光音響撮像（photoacoustic imaging）（音響光学撮像（optoacoustic imaging））は、光音響効果に基づく生物医学的撮像モダリティである。光音響撮像では、例えば、非イオン化レーザーパルスは、生体組織に送達される（無線周波数パルスが使用される場合、この技術は、熱音響撮像と呼ばれる）。送達されたエネルギーの一部は、吸収されて熱に変換され、一時的な熱弾性膨張を引き起こして、広帯域（すなわち、ＭＨｚ）の超音波放射を引き起こすことができる。
音響センサ９３０からのセンサ測定データは、コントローラ９０６に送信され得る。コントローラ９０６は、このデータを使用して、信号放射線９１２を介した色素検出を検証することができる。いくつかの例示的な実施形態によれば、治療は、衝撃波の検出により確認され得る。圧力波の存在及び／又は強度は、生成されるプラズマ及び実行されるプラズマ媒介治療と相関し得る。更に、例えば、焦点領域９５２での、又は焦点領域９５２内の圧力波が検出されるマッピングにより、治療された組織の総合的なマップを作り、文書で記録することができる。
図１０は、光学システム１０００の別の例示的な実施形態の図を示す。例えば、光学システム１０００は、ＥＭＲビーム１００２をＥＭＲソース１００５から標的組織１０５０に向けることができる。ＥＭＲソース１００５は、レーザー（例えば、４５０ｍＪのパルスエネルギー、６ナノ秒［ｎＳ］のパルス持続時間、及び１０６４ｎｍの波長又は約１０６４ｎｍの高調波を有するクァンテル社からのＱ－ｓｍａｒｔ４５０レーザー）であってもよい。特定の例示的な実施形態によれば、ＥＭＲビーム１００２は、アダプタ１０１０を介して例示的な光学システム１０００に導入され得る。アダプタは、ＥＭＲビーム１００２を生成するＥＭＲソースを関節アーム、例えば、図５の取付プラットフォーム５１２のアーム５２０に固定するように構成され得る。
特定の例示的な実施形態によれば、回折光学部品（diffractive optical element）（ＤＯＥ）１０２０（例えば、ビームスプリッタ、多焦点光学素子（multi-focus optics）など）は、ＥＭＲビーム１００２の経路に配置され得る。ＤＯＥ１０２０は、ＥＭＲビーム１００２の特性を変更し、第２のＥＭＲビーム１００４を透過させることができる。例えば、ＤＯＥ１０２０は、異なる焦点領域に集束する複数のサブビームを生成することができる。標的組織の治療のためのＤＯＥ１０２０の実施と使用は、参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれる、「Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ Ｆｏｒ ＥＭＲ－Ｂａｓｅｄ Ｔｉｓｓｕｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ」と題した米国仮出願第６２／６５６６３９号でより詳細に説明される。ＤＯＥ１０２０により生成及び／又は透過する第２のＥＭＲビーム１００４（例えば、複数のサブビーム）は、ビームスプリッタ１０４０（例えば、二色性ビームスプリッタ）により標的組織１０５０に導くことができる。二色性ビームスプリッタの例は、カットオフ波長が約９５０ｎｍで、透過帯域が約４２０ｎｍ～約９００ｎｍで、反射帯域が約９９０～約１６００ｎｍであるショートパス二色性ミラー／ビームスプリッタ（ソーラボ社のＰＮ ＤＭＳＰ９５０Ｒ）を含んでもよい。第２のＥＭＲビーム１００４は、ビームスプリッタ１０４０により反射され、対物レンズ１０６０に導かれ得る。対物レンズ１０６０は、ウィンドウ１０４５により、第２のＥＭＲビーム１００４を標的組織１０５０内の焦点領域１０５２に集束させることができる。対物レンズ１０６０の例は、直径が約２５ミリメートル（ｍｍ）で、開口数（ＮＡ）が約０．８３で、近赤外（ＮＩＲ）コーティングを有し、有効焦点距離が約１５ｍｍであるエドモンド・オプティクス社のＰＮ６７－２５９非球面レンズであってもよいか、又はエドモンド・オプティクス社のＰＮ６７－２５９非球面レンズを含んでもよい。ウィンドウ１０４５は、標的組織１０５０を所定の位置に保持するか又は他の方法で維持するために使用され得る。
特定の例示的な実施では、ＥＭＲビーム１００２、１００４は、ＥＭＲビーム１００２、１００４の経路に配置されたビーム拡大器（図示せず）により拡大され得る。ビーム拡大は、光学システム１０００の望ましいＮＡ値を可能にすることができる。例えば、Ｑ－ｓｍａｒｔ４５０レーザーにより生成されたレーザービームは、約６．５ｍｍのビーム直径を有し、レーザービームを直径の２倍に拡大できるビーム拡大器は、利用され得る。拡大されたＥＭＲビーム１００２、１００４は、ほぼ１５ｍｍのＥＦＬレンズを使用して、十分に高いＮＡ（例えば、０．３よりも大きい）で集束することができる。
例示的な光学システム１０００は、第２のＥＭＲビーム１００４の焦点領域１０５２が標的組織１０５０の表皮の下に位置できるように配置及び／又は構成され得る。これは、例えば、例示的な光学システム１０００を標的組織１０５０に対して移動することにより、及び／又は第２のＥＭＲ１００４のビーム経路に沿って対物レンズ１０６０を移動することにより、行われ得る。１つの例示的な実施では、例示的な光学システム１０００及び／又は光学システム１０００における例示的な光学部品の位置は、図９の例示的なコントローラ９０５により移動され得る。焦点領域１０５２を表皮の下（例えば、真皮表皮（ＤＥ）接合部の下）に配置することにより、表皮の色素沈着過度又は色素沈着減少につながる可能性がある表皮における望ましくない発熱を低減するか又は実質的に阻害することができる。これは、また、熱及び／又はプラズマ生成のために真皮内の領域を標的とすることを可能にすることができる。
第２のＥＭＲビーム１００４と標的組織１０５０との間の相互作用は、信号放射線１００６の生成につながる可能性がある。上記のように、信号放射線１００６は、標的組織１０５０内のプラズマにより生成された放射線（「組織放射線」）を含んでもよい。組織放射線１０５０は、ビームスプリッタ１０４０の透過帯域内にある波長を有し得る。結果として、大部分の組織放射線は、ビームスプリッタ１０４０により透過し得る。信号放射線１００６は、また、第２のＥＭＲビーム１００４の波長と同様の波長を有する放射線（「システム放射線」）を含んでもよい。システム放射線１００４の波長は、ビームスプリッタ１０４０の反射帯域内にあり得る。結果として、システム放射線のごく一部（例えば、１０％）は、ビームスプリッタ１０４０により透過し得る。
ビームスプリッタ１０４０により透過した信号放射線（signal radiation）１００８は、組織放射線（tissue radiation）及びシステム放射線（system radiation）１００４（又はその一部）の両方を含んでもよい。信号放射線１００８のいくつかの部分は、ＥＭＲ検出器１０９０によりキャプチャされ得る。ＥＭＲ検出器１０９０は、信号放射線１００８（又はその一部）の検出を特徴付けるデータを図９のコントローラ９０６に通信することができる。コントローラ９０６は、例えば、検出（例えば、透過した信号放射線１００８の強度）を実行し、また、例えば、ソース１００５の動作を変更する（例えば、ソース１００５をオフにする）ことができる。
１つの例示的な実施では、例示的な光学システム１０００は、共焦点顕微鏡（confocal microscope）として使用され得る。これは、例えば、開口部１０８０の上流に第２の対物レンズ（図示せず）を配置することにより、行われ得る。開口部は、信号放射線１００６を開口部１０８０を含む焦点平面に集束させることにより、信号放射線１００６を再撮像することができる。開口部１０８０は、信号放射線１００８の望ましくない空間周波数をフィルタリング（例えば、ブロック）することができる。この例示的な構成は、標的組織１０５０内の異なる領域（例えば、組織表面１０５４に対して異なる深さでの標的組織の領域）に関連する信号放射線１００８のフィルタリングを容易にすることができる。撮像開口部１０８０と標的組織１０５０との間の距離を変化させることにより（例えば、撮像開口部１０８０を信号放射線１００８の経路に沿って移動することにより）、標的組織１０５０の異なる深さの箇所を撮像することができる。特定の例示的な実施では、図９のコントローラ９０６は、アクチュエータに命令を送信することにより、撮像開口部１０８０を移動することができる。コントローラ９０６は、検出データを分析することができ、及び／又は標的組織１０５０内のプラズマの存在、標的組織内の色素の分布などを決定することができる。例示的な光学システム１０００は、ウィンドウ１０４５での損傷を検出するために使用され得る。ウィンドウ１０４５への損傷は、第２のＥＭＲビーム１００４とウィンドウ１０４５との間の相互作用（例えば、ＥＭＲビームの強度が高い場合、第２のＥＭＲビーム１００４との長時間の相互作用など）により引き起こされ得る。ウィンドウ１０４５での損傷の検出は、ウィンドウ１０４５での損傷に起因する信号放射線１００６（例えば、ウィンドウ１０４５から発する）の強度の変化を決定することにより、実施され得る。これは、例えば、ウィンドウ１０４５に入射する焦点領域１０５２を（例えば、ウィンドウ１０４５の表面の近く、ウィンドウ１０４５の表面、ウィンドウ１０４５内に）位置決めし、（例えば、光検出器をＥＭＲ検出器１０９０として使用することにより）信号放射線１００６の強度を検出することにより、行われ得る。この強度は、焦点領域１０５２が損傷されないウィンドウ１０４５の同等の位置に位置するときに以前に測定された強度と比較することができる。この比較に基づいて、ウィンドウ１０４５での損傷を決定することができる。
図１１は、例示的な光学システム１１００の例示的な実施形態の図を提供する。光学システム１１００は、接眼レンズ１１９０を有する顕微鏡アタッチメント１１７０を含んでもよい。顕微鏡アタッチメント１１７０は、図１０のビームスプリッタ１０４０により透過した信号放射線１００８（又はその一部）をキャプチャすることができる。信号放射線１００８は、チューブレンズ１１５０（例えば、２５ｍｍ直径のエドモンド・オプティクス社のＰＮ４９－６６５×５０ｍｍのＥＦＬ非球面アクロマートレンズ）により再撮像され得る。チューブレンズ１１５０は、信号放射線１００８を接眼レンズ１１９０（例えば、エドモンド・オプティクス社のＰＮ３５－６８９ １０Ｘ ＤＩＮ接眼レンズ）の瞳孔平面１１２０で再撮像することができる。
本明細書に記載されるように、信号放射線１００８／１１０８は、組織放射線及びシステム放射線の両方を含んでもよい。それらの波長の違いにより、組織放射線とシステム放射線の画像は、異なる位置（例えば、異なる平面）で生成され得る。結果として、接眼レンズ１１９０がシステム放射線により生成された画像をキャプチャするように位置決めされると、組織放射線に関連する画像を正確にキャプチャすることができない可能性がある。しかしながら、接眼レンズ１１９０は、システム放射線の焦点領域でシステム放射線とは異なる波長を有する信号放射線をキャプチャするように較正され得る。接眼レンズ１１９０を較正する１つの例示的な方法は、標的組織１０５０／１１５０の屈折率と同様の屈折率を有する材料（例えば、アクリル）をファントムとして使用することにより、実行され得る。接眼レンズ１１９０の較正は、例えば、（例えば、対物レンズ１０６０／１１６０により）第２のＥＭＲ（ビーム）１００４／１１０４をファントムに集束させることと、第２のＥＭＲビーム１００４／１１０４の焦点領域で破壊（例えば、レーザー誘起光学破壊）を誘起することとを含み得る。これに続いて、所定の波長を有する第２のＥＭＲ放射線１００４をファントムに（例えば、斜めの角度で）衝突させ、接眼レンズ１１９０で所定の波長を有するＥＭＲ放射線の強度を測定することができる。接眼レンズ１１９０の軸方向位置は、第２のＥＭＲソースからの検出された放射線の強度を増加及び／又は最大化するように（例えば、ｚ軸に沿って）調整され得る。特定の例示的な実施形態では、接眼レンズ１１９０の代わりにセンサを使用してもよい。そのような例示的なセンサの例は、例えば、ＣＭＯＳ及び／又はＣＣＤ撮像装置を含んでもよい。センサは、センサ平面で放射線に対応してデジタル画像を生成することができる。デジタル画像は、焦点領域１０５２／１１５２の画像を表すことができる。
図１２は、ファイバー結合器アタッチメント１２０２を有する例示的な光学システム１２００の別の例示的な実施形態を示す。ファイバー結合器アタッチメント１２０２は、本明細書に記載されるように、図１０の対物レンズ１０６０及びビームスプリッタ１０４０からの光を撮像できるレンズチューブ１２１０を含んでもよい。レンズチューブ１２１０は、信号放射線１００８／１２０８を瞳孔平面１２１５（例えば、ｘ－ｙ軸に平行で、コリメートレンズ１２２０を含む平面）に集束させることができる。集束した信号放射線１００８／１２０８は、コリメートレンズ１２２０を使用して望ましいサイズにコリメートされ、結合レンズ１２３０に導かれ得る。結合レンズ１２３０は、信号放射線１００８／１２０８を、ファイバーコネクタ１２４０に取り付けられたファイバーへの結合に有益であり得るＮＡで集束させることができる。ファイバーは、１つ以上のＥＭＲ検出器（例えば、図９の検出器９０４）に光学的に接続され得る。特定の例示的な実施形態によれば、結合器アタッチメント１２０２は、瞳孔平面１２１５に位置する撮像開口部１２５０を更に含んでもよい。開口部１２５０は、焦点領域１０５２／１２５２から発しない信号放射線１００８のいくつかの部分をフィルタリングすることができる。特定の例示的な実施形態によれば、検出機器（例えば、フォトダイオード、分光計など）は、光ファイバー又は関連する光学素子なしで、撮像開口部１２５０の直後に配置されてもよい。レンズチューブ１２１０に対する撮像開口部１２５０の調整は、図１１の接眼レンズ１１９０の較正に関して以上で説明したのと同様のプロセスで達成することができる。
例示的なフィードバック検出は、多くの方法でＥＭＲベースの治療と組み合わせて使用され得る。例示的な応用は、フィードバック情報に基づくＥＭＲ治療が実施され得るいくつかの方法を実証するために本明細書に記載される。大まかに言えば、以下に説明する例は、フィードバック情報に基づくＥＭＲ治療の３つの形態に分類され得る。これらの例示的な形態は、ａ）プラズマを検出し、ｂ）焦点領域の位置を参照し、及び／又はｃ）組織を撮像する例を包含し得る。そのような例示的な使用のカテゴリーは、フィードバック情報に基づくＥＭＲベースの治療のための応用の網羅的な（又は相互に排他的な）リストであることを意図しない。
［例示的なプラズマフィードバックの例］
いくつかの例示的な治療は、治療中のプラズマの形成（例えば、熱電子プラズマ又は光学破壊）を含んでもよい。特定の例示的な実施形態では、検出されたプラズマの特性は、治療の潜在的な有効性を示す。例えば、真皮色素沈着症状の治療では、焦点領域は、皮膚内に深く位置するため、治療中に走査されるときに真皮色素と重なる。焦点領域が皮膚上で走査されると、レーザーソースは、パルスレーザーを送達して、焦点領域と真皮色素が重なる位置に熱電子プラズマを形成する。熱電子プラズマの例示的な形成は、ａ）色素が皮膚内に存在すること、ｂ）プラズマ形成の瞬間の色素が焦点領域（例えば、Ｘ－Ｙ座標、及び深さ）と共に配置されること、及び／又はｃ）この位置の色素が治療される（例えば、色素が破壊される）ことを示す。
いくつかの例示的な治療は、治療中のプラズマの形成（例えば、熱電子プラズマ又は光学破壊）を含んでもよい。特定の例示的な実施形態では、検出されたプラズマの特性は、治療の潜在的な有効性を示す。例えば、真皮色素沈着症状の治療では、焦点領域は、皮膚内に深く位置するため、治療中に走査されるときに真皮色素と重なる。焦点領域が皮膚上で走査されると、レーザーソースは、パルスレーザーを送達して、焦点領域と真皮色素が重なる位置に熱電子プラズマを形成する。熱電子プラズマの例示的な形成は、ａ）色素が皮膚内に存在すること、ｂ）プラズマ形成の瞬間の色素が焦点領域（例えば、Ｘ－Ｙ座標、及び深さ）と共に配置されること、及び／又はｃ）この位置の色素が治療される（例えば、色素が破壊される）ことを示す。
他の例示的な状況では、プラズマ形成は、システム保守の必要性／好みを示すことができる。例えば、いくつかのシステムは、治療を受けている組織に接触して配置されたウィンドウを含んでもよい。ウィンドウは、接触冷却（contact cooling）、組織の安定化（stabilizing the tissue）、組織の深さ参照位置の提供（providing a depth reference for the tissue）、圧力による組織からの血液又は他の液体の排出（evacuating blood or other fluids from the tissue through pressure）などを含む多くの機能を果たすことができる。放射線（例えば、レーザービーム）は、また、下の治療領域に適用するためにウィンドウを通過する。いくつかの例示的な場合、放射線は、ウィンドウ内又はウィンドウの表面で破壊を引き起こし、プラズマ生成及びウィンドウエッチングをもたらす可能性がある。ウィンドウでプラズマが生成された後にシステムが放射線を送達し続けると、多くの場合、ウィンドウに直接的接触する組織が燃焼又は熱損傷される。
図１３は、本開示の特定の例示的な実施形態に係る、放射線ベースの組織治療中のプラズマ検出方法１３００の流れ図を示す。まず、手順１３０６では、ウィンドウを使用して組織の表面に接触する。ウィンドウは、組織の外表面に接触する。ウィンドウは、治療放射線を透過させるように構成される。例えば、ウィンドウは、基準面を提供することにより、組織の外表面を効果的に参照して組織の表面をウィンドウに接触させて配置することができる。特定の例示的な実施形態によれば、ウィンドウは、治療中の組織の移動の防止（preventing movement of the tissue during treatment）、治療されている組織の接触冷却（contact cooling of the tissue being treated）、圧迫による組織内の血液（又は他の競合する発色団）の排出（evacuation of blood (or other competing chromophores) within the tissue through compression）などを含むが、これらに限定されない追加の機能を実行し、及び／又は追加の機能の実行を容易にすることができる。
次に、手順１３０８では、治療放射線を生成することができる。典型的に、治療放射線を放射線ソースにより生成することができる。治療放射線は、組織に効果を及ぼして、外観を改善するか又は望ましい外観変化をもたらすことができるように構成され得る。特定の例示的な実施形態では、組織効果は、美容（cosmetic）であってもよい。他の例示的な実施形態では、組織効果は、治療（therapeutic）であってもよい。本開示の特定の例示的な実施形態によれば、組織効果は、発色団の存在下での選択的な熱電子プラズマの生成を含んでもよい。治療放射線の例示的なパラメータ選択は、実行されている治療、ならびに組織タイプ及び個々の患者に依存し得る。例示的な方法１３００の治療放射線生成及び組織に効果（例えば、美容効果）を及ぼすための関連するパラメータ選択に関する例示的な詳細は、本明細書に詳細に記載される。
手順１３１０では、治療放射線を焦点領域に集束させることができる。例えば、手順１３１０では、治療放射線を集束光学素子により集束させることができる。特定の例示的な実施形態によれば、焦点領域は、約１ｍｍ、約０．１ｍｍ、約０．０１ｍｍ又は約０．００１ｍｍよりも小さい幅を有し得る。焦点領域を第１の領域に位置決めしてもよい。特定の例示的な実施形態では、第１の領域は、組織内に、特に治療される位置に位置してもよい。いくつかの例示的な場合、第１の領域は、組織の外側、例えば、組織に接触するウィンドウ内に意図的に又は意図せずに位置してもよい。
手順１３１２では、焦点領域を典型的に走査システム（例えば、スキャナ）により走査することができる。例示的な走査手順の例は、焦点領域を転倒／傾けること、焦点領域を回転すること、及び／又は焦点領域を平行移動することを含んでもよい。例示的な関連する走査手順及びシステムの更なる説明は、参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれる、Ｄｒｅｓｓｅｒらによる「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題した米国特許出願第１６／２１９８０９号に提供される。特定の例示的な実施形態によれば、焦点領域を走査する（例えば、第１の領域に対して第２の領域に移動する）ときに、治療放射線をほとんど送達しないように、治療放射線をパルス化してもよい。また、焦点領域を連続的に走査してもよい。この例示的な場合、第１の領域及び第２の領域の位置を制御する治療放射線パルスのタイミング及び走査パラメータの異なる構成を実施することができる。
図１３に示すように、手順１３１４では、プラズマを治療放射線により生成することができる。フルエンスが焦点領域内で最大であるため、典型的に、プラズマを焦点領域内又は焦点領域の近くに生成することができる。特定の例示的な実施形態によれば、手順１３１４では、プラズマを熱電子プラズマ生成により色素性領域に選択的に生成してもよい。代替的に、手順１３１４では、プラズマを非選択的なレーザー誘起光学破壊により生成してもよい。
更に、手順１３１６では、プラズマを検出することができる。例えば、検出器は、そのような手順１３１６では、プラズマから発した信号放射線を検出することができる。信号放射線検出の例は、光学的検出（optical detection）、音響検出（acoustic detection）、レーザー誘起破壊の分光学的検出（spectroscopic detection of laser induced breakdown）（例えば、レーザー誘起破壊分光法（laser induced breakdown spectroscopy））、プラズマ生成衝撃波（ＰＧＳＷ）検出（plasma generated shockwave (PGSW) detection）、プラズマ発光検出（plasma luminescence detection）、プラズマ（プルーム）シールド検出（plasma (plume) shielding detection）、及びプラズマ写真撮影（plasma photography）を含んでもよい。特定の例示的な実施形態では、プラズマの特性を手順１３１６でのプラズマの検出に基づいて決定する。プラズマの特性の特定の例は、プラズマの存在（presence of plasma）、プラズマの強度（intensity of plasma）、プラズマのスペクトル成分（spectral content of plasma）、及びプラズマの位置（position of plasma）を含んでもよい。特定の例示的な実施形態によれば、信号放射線の特性を、例えば、コントローラ（例えば、コンピュータプロセッサ）により記録し記憶することができる。
特定の例示的な実施形態では、手順１３１８では、例えば、検出されたプラズマに基づいて、プラズマがウィンドウ内に少なくとも部分的に位置するか否かを決定することができる。例えば、特定の例示的な実施形態では、ウィンドウ内の（組織内ではない）材料を表すことが知られるスペクトル成分を含む光信号放射線を検出することができ、プラズマがウィンドウ内に部分的にあることを示す。別のバージョンでは、光信号放射線の強度が、知られている閾値を超える可能性があり、プラズマがウィンドウ内に少なくとも部分的にあることを意味する。
手順１３２０では、治療放射線に関する例示的なパラメータを、検出されたプラズマ（例えば、プラズマがウィンドウ内に部分的に位置するか又は位置しないという手順１３１８での決定）に部分的に基づいて、制御することができる。治療放射線に関するパラメータの例は、パルスあたりのエネルギー（energy per pulse）、反復速度（repetition rate）、焦点領域の位置（position of the focal region）、又は焦点領域のサイズ（size of the focal region）を含んでもよいが、これらに限定されない。これらの例示的な治療放射線パラメータを、単独で、又は互いに組み合わせて、又は他の治療放射線パラメータと限定なしに組み合わせて使用してもよい。例えば、プラズマがウィンドウ内に部分的に位置するという決定を、治療放射線を停止するためのトリガーイベントとして使用してもよい。
特定の例示的な実施形態では、例えば、コントローラにより位置にマッピングされた特性のマトリクスを含む例示的なマップを生成することができる。一例として、マップは、第１の位置で第１のプラズマから発した第１の信号放射線の第１の特性である、第１の位置の座標にマッピングすることと、第２の位置で第２のプラズマから発した第２の信号放射線の第２の特性である、第２の位置の座標にマッピングすることとを含んでもよい。例示的なマップは、例えば、焦点領域の位置に関する３つの直交軸と、プラズマの１つ以上の特性に関する４番目の軸とを有する４次元マトリクスを含んでもよい。いくつかのバージョンでは、マップは、個々の治療効果の指標として使用され得る。上記プラズマ検出方法を実行することに適する例示的なシステムは、本明細書に詳細に記載される。
特に、図１４は、本開示の特定の例示的な実施形態に係るプラズマ検出及び治療システム１４００の図を示す。例えば、ウィンドウ１４０６は、組織１４０８の表面、例えば、組織１４０８の外表面に接触するように構成され得る。ウィンドウ１４０６は、ＥＭＲビームを透過させるように構成された光学材料、例えば、ガラス（glass）、透明ポリマー（transparent polymer）（例えば、ポリカーボネート（polycarbonate））、石英（quartz）、サファイア（sapphire）、ダイヤモンド（diamond）、セレン化亜鉛（zinc-selenide）、又は硫化亜鉛（zinc-sulfide）を含んでもよい。
図１４の例示的な撮像及び治療システム１４００は、集束光学素子１４１０を含んでもよい。集束光学素子１４１０（例えば、対物レンズ）は、電磁放射線（ＥＭＲ）ビーム１４１１を集束させ、組織１４０８内にプラズマ１４１２を生成するように構成され得る。プラズマ１４１２は、熱電子生成により組織１４０８内の発色団に選択的に生成されてもよい。他の例示的な実施形態では、プラズマ１４１２は、光学破壊により非選択的に生成されてもよい。ＥＭＲビーム１４１１は、放射線ソース（図示せず）を使用して生成され得る。ＥＭＲビーム１４１１は、コリメートされた光又はコリメートされない光、ならびにコヒーレント光及び非コヒーレント光のいずれかを含んでもよい。
検出器１４１４は、プラズマ１４１２を検出するように構成された例示的なシステム１４００に設置され得る。そのような検出器１４１４の例は、フォトダイオード（photodiode）及び撮像センサ（image sensor）などの光検出器（photosensor）と、表面音響波センサ（surface acoustic wave sensor）、圧電フィルム（piezoelectric film）、振動計（vibrometer）及びエタロン（etalon）などの音響センサ（acoustic sensor）と、分光計（spectrometer）、分光光度計（spectrophotometer）及びプラズマ輝度（又はシールド）光プローブ（plasma luminance (or shielding) optical probe）などのより特殊な検出器（more specialized detector）とを含んでもよい。
図面（図１４を含む）に示すように、プラズマ検出器は、（１つの例示的な実施形態では）ウィンドウ１４０６に向けられ得る光検出器（例えば、フォトダイオード）を含んでもよく、プラズマ１４１２から発した可視光１４１６（例えば、信号放射線）を感知することができる。特定の例示的な実施形態によれば、チューブレンズ１４１８を集束光学素子１４１０と組み合わせて使用して、検出器１４１４に入射する可視光１４１６を導いて集束させることができる。検出器１４１４は、コントローラ１４１５と通信することにより、検出されたプラズマに関連するデータをコントローラ１４１５に入力することができる。
図１４の例示的なシステムのスキャナ１４２２は、ＥＭＲビーム１４１１の焦点領域を走査するように構成され得る。スキャナ１４２２は、少なくとも１つの次元で焦点領域を走査することができる。特定の例示的な実施形態では、スキャナ１４２２は、焦点領域を、例えば、３次元全てで走査することができる。図１４を参照すると、設置されるスキャナ１４２２は、そこに示すように、焦点領域を左から右に組織１４０８の第１の領域１４２４から第２の領域１４２６まで走査することができる。スキャナ１４２２が焦点領域を走査するとき、ＥＭＲビーム１４１１をパルス化することにより、第１のプラズマを第１の領域１４２４に生成し、次に第２のプラズマを第２の領域１４２６に生成することができる。第１のプラズマ１４１２及び第２のプラズマ１４２６は、両方とも、検出器１４１４により検出され得る。特定の例示的な実施形態では、検出された第１のプラズマ及び検出された第２のプラズマに関連するデータは、コントローラ１４１５に入力される。特定の例示的な実施形態では、コントローラ１４１５は、１つ以上のプラズマイベントに関連するデータを使用して、ＥＭＲビーム１４１１及びスキャナ１４２２の少なくとも１つに関連するパラメータを制御する。
特定の例示的な実施形態によれば、コントローラ１４１５は、第１のプラズマ１４１２がウィンドウ１４０８内に少なくとも部分的に位置するか否かの決定に基づいて、ＥＭＲビーム１４１１を制御する（例えば、ＥＭＲビーム１４１１を終了する）ように構成され得る。１つの例では、コントローラ１４１５は、プラズマ１４１２から発した信号放射線１４１６の強度に基づいて、第１のプラズマ１４１２がウィンドウ１４０６内に少なくとも部分的に位置するか否かを決定することができる。信号放射線１４１６の強度は、光検出器（例えば、フォトダイオード）を使用して検出され得る。別のバージョンによれば、コントローラ１４１５は、信号放射線１４１６のスペクトル成分に基づいて、プラズマ１４１２がウィンドウ１４０６内に少なくとも部分的に位置するか否かを決定することができる。例えば、特定の例示的な実施形態によれば、ウィンドウ１４０６は、アルミニウムを含むサファイアを含んでもよい。アルミニウムに対応するスペクトルピークは、約３９６ｎｍに中心がある。皮膚は、通常、アルミニウムを含まない。したがって、信号放射線（レーザーパルス［例えば１０ｐｓ］の後に正確な時間で取られる）が、約３９６ｎｍに中心があるスペクトルピークを含むと、第１のプラズマ１４１２がウィンドウ１４０６内に少なくとも部分的に位置する可能性が高い。特定の例示的な実施形態によれば、スペクトルフィルタ（例えば、ノッチフィルタ）及び光検出器を使用して、信号放射線のスペクトル成分を検出する。他の例示的な実施形態によれば、分光計又は分光光度計を使用して、信号放射線のスペクトル成分を検出する。
コントローラ１４１５は、プラズマ１４１２の１つ以上の検出された特性を記録するように構成され得る。特定の例示的な実施形態では、コントローラ１４１５は、プラズマ１４１２の検出された特性のマトリクス（又はマップ）を記録するように構成され得る。例えば、コントローラ１４１５は、第１の位置１４２４で第１のプラズマ１４１２から発する第１の信号放射線の第１の特性を記録し、第１の特性を第１の位置１４２４の座標にマッピングし、第２の位置１４２６で第２のプラズマから発する第２の信号放射線の第２の特性を記録し、第２の特性を第２の位置１４２６の座標にマッピングするように構成され得る。
［例示的な焦点深さ参照の例］
上記で詳細に説明したように、特定の例示的な実施形態では、組織内の焦点領域の深さを厳密に（例えば、±２０μｍ）制御する必要がある。例えば、真皮色素の治療では、焦点領域を組織内の真皮色素の深さとほぼ同じ深さに配置する必要があり得る。焦点領域が下に深すぎると、真皮色素治療は、効果的ではない。焦点領域が浅すぎると、基底層でのメラニン細胞が照射され、有害イベント（例えば、色素沈着過度又は色素沈着減少）を引き起こす可能性がある。
上記で詳細に説明したように、特定の例示的な実施形態では、組織内の焦点領域の深さを厳密に（例えば、±２０μｍ）制御する必要がある。例えば、真皮色素の治療では、焦点領域を組織内の真皮色素の深さとほぼ同じ深さに配置する必要があり得る。焦点領域が下に深すぎると、真皮色素治療は、効果的ではない。焦点領域が浅すぎると、基底層でのメラニン細胞が照射され、有害イベント（例えば、色素沈着過度又は色素沈着減少）を引き起こす可能性がある。
図１５は、本開示の特定の例示的な実施形態に係る焦点深さ参照方法１５００の流れ図を示す。まず、手順１５１０では、電磁放射線（ＥＭＲ）ビームを光軸に沿って焦点領域に集束させることができる。多くの場合、ＥＭＲビームをＥＭＲソース（レーザーなど）により生成することができる。光学ウィンドウを光軸と交差するように配置することができる。いくつかの例示的な実施形態では、ウィンドウの表面は、光軸に実質的に直交してもよい。ＥＭＲビームは、光学ウィンドウの少なくとも１つの表面に衝突し、信号放射線を生成することができる。特定の例示的な実施形態に係る信号放射線は、ウィンドウの表面で反射され得るＥＭＲビームの反射部分を含んでもよい。特定の例示的な実施形態では、ウィンドウは、組織に接触するように構成され得る。ウィンドウの表面は、ウィンドウのウィンドウ材料と、ウィンドウの表面に近接する隣接材料（例えば、空気又は組織）との間の光学界面として光学的に理解され得る。様々な例示的な実施形態によれば、ウィンドウ材料と隣接材料との間の屈折率の違いは、ＥＭＲビームの反射部分の反射をもたらす可能性がある。特定の例示的な実施形態によれば、信号放射線をウィンドウでのＥＭＲビームの一部の散乱又は透過により生成することができる。
図１５に戻ると、手順１５１２では、信号放射線を検出することができる。特定の例示的な実施形態によれば、信号放射線を撮像システムにより撮像することができる。場合によっては、信号放射線の画像を撮像システムによりセンサで形成する。センサの例は、光検出器又は撮像センサを含む。いくつかの例示的なバージョンでは、検出器は、画像の幅を検出し測定する。一般的に、画像の幅は、ウィンドウの表面に入射するＥＭＲビームのビーム幅に比例的に関する。撮像システムの倍率は、典型的に、ウィンドウに入射するＥＭＲビームの幅に対する画像幅の比例を決定する。特定の例示的な実施形態によれば、検出器は、信号放射線の強度を検出及び／又は測定することができる。
手順１５１４では、信号放射線に基づいて、参照焦点位置を決定することができる。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、ウィンドウの表面に入射するＥＭＲビームのビーム幅を測定し、ビーム幅を測定するときに、焦点領域の焦点位置を光軸に沿って平行移動する。参照位置は、ビーム幅が最小であると決定された位置にあることが発見される。別の例として、いくつかの例示的なバージョンでは、焦点領域の焦点位置が光軸に沿って平行移動されるときに、信号放射線の強度を検出する。この例示的な場合、参照位置は、放射信号線の強度が最大であると発見された位置にあることが発見され得る。
参照焦点位置が決定されると、手順１５１６では、焦点領域を治療焦点位置に平行移動することができる。例えば、治療焦点位置は、光軸に沿って参照焦点位置から所定の距離離れる可能性がある。特定の例示的な実施形態によれば、光学部品（例えば、対物レンズ）を光軸に沿って移動することにより焦点領域を平行移動することができる。他の例示的な実施形態では、ＥＭＲビームの発散を調整すること、例えば、光学部品の光パワーを調整することにより、焦点領域を平行移動することができる。最終的に、ウィンドウを標的組織に接触して配置して、焦点領域を標的組織内に位置決めする。特定の例示的な実施形態によれば、標的組織は、皮膚であってもよく、焦点領域を皮膚の真皮組織内に位置決めすることができる。組織内の焦点領域の正確な深さの位置決めは、熱電子プラズマ又は熱破壊により、以前治療できなかった色素沈着症状の治療を容易にすることができる。例えば、ＥＭＲビームは、表皮に対する有害な照射の危険を冒すことなく、真皮内に位置する焦点領域で真皮色素沈着症状（例えば、真皮肝斑）の選択的な熱電子プラズマ媒介治療を実行することができる。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、本開示の特定の例示的な実施形態に係る、焦点深さ参照及び治療システム１６００ならびに例示的な方法の図を示す。
例えば、図１６Ｂを参照すると、第１のＥＭＲビーム１６１６Ａは、例えば、第１の焦点領域１６１８Ａをウィンドウ１６１０の表面に入射させることにより、参照のために（のみ）構成され得、第２のＥＭＲビーム１６１６Ｂは、組織に所望の効果（例えば、美容効果）を達成するように構成され得る。実際に、第２のＥＭＲビーム１６１６Ｂは、集束光学素子により、治療位置に位置する第２の焦点領域１６１８Ｂに収束するように構成され得る。これは、組織効果が非常に高いフルエンス（例えば、１０１２Ｗ／ｃｍ２）を必要とし、参照中に第１のＥＭＲビームが使用されると、ウィンドウ１６１０が損傷される可能性が高い様々な例示的な実施形態で有利であり得る。特定の例示的な実施形態によれば、第２のＥＭＲビーム１６１６Ｂは、第１のＥＭＲビーム１６１６Ａにほぼ等しい波長を有してもよい。他の例示的な実施形態では、第２のＥＭＲビーム１６１６Ｂは、第１のＥＭＲビーム１６１６Ａの波長とは異なる波長を有してもよい。この例示的な場合、治療位置は、そのような異なる例示的な波長での集束光学素子の焦点距離の違いに基づいて較正される必要があり得る。
図１６Ａに示される例示的な焦点深さ参照システム１６００は、標的組織１６１２に接触するように構成されたウィンドウ１６１０を含む。例示的な光学システム（例えば、対物レンズ又は集束光学素子）は、電磁放射線（ＥＭＲ）ビーム１６１６を光軸１６２０に沿って焦点領域１６１８に集束させるように構成され得る。光軸１６２０は、ウィンドウ１６１０と交差する。光検出器１６２２は、信号放射線１６２４を検出するように構成され得る。特定の例示的な実施形態によれば、信号放射線１６２４は、ＥＭＲビーム１６１６とウィンドウ１６１０との間の相互作用により生成され得る。いくつかの例示的な実施形態では、ＥＭＲビーム１６１６とウィンドウ１６１０との間の相互作用は、ウィンドウ１６１０の表面とＥＭＲビーム１６１６との間の相互作用であってもよい。ＥＭＲビーム１６１６とウィンドウ１６１０との間の相互作用は、典型的に、反射、透過及び散乱のうちの少なくとも１つである。
コントローラ１６２６は、光検出器１６２２からの入力を受信し、焦点領域１６１８の焦点位置を光軸１６２０に沿って平行移動するように構成され得る。光検出器１６２２からのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて、コントローラ１６２６は、焦点領域１６１８の一部がウィンドウ１６１０の表面と実質的に重なり得る参照位置１６２８を決定することができる。信号放射線１６２４は、ウィンドウ１６１０の表面に入射するＥＭＲビーム１６１６の反射から発し、集束光学素子１６１４を（部分的に）使用して画像センサ１６２２に入射して撮像され得る。特定の例示的な実施形態によれば、コントローラ１６２６は、例えば、信号放射線に基づいて、ウィンドウの表面に入射するＥＭＲビーム１６１６の横方向幅を決定し、横方向幅が最小値になるまで焦点領域を平行移動することにより、参照位置を決定することができる。別の例示的な実施形態によれば、信号放射線は、ウィンドウ１６１０の表面でのＥＭＲビーム１６１６の反射から発し、検出器１６２２は、信号放射線の強度を検出するように構成され得る。この例示的な場合、コントローラ１６２６は、信号放射線１６２４の強度が最大値になるまで焦点領域を平行移動することにより、参照位置を決定することができる。
更に、コントローラ１６２６は、焦点領域１６１８を、参照位置１６２８から所定の距離１６３０の治療位置に平行移動することができる。一般的に、焦点領域１６１８を参照位置１６２８から離れるように平行移動することは、光軸１６２０に沿って正の方向に（すなわち、光学システム１６１４から離れて）実行され得る。特定の例示的な実施形態では、治療位置は、組織内に位置するように構成され得る。例えば、所定の距離は、皮膚の真皮組織内に治療位置を位置させるように構成され得る。ステージ１６３２は、焦点領域を平行移動するために、１つ以上の光学部品（例えば、集束光学素子）を平行移動するために使用され得る。ＥＭＲビーム１６１６は、治療位置に位置する焦点領域又はその近くで組織に対して効果（例えば、美容効果）を実行するように構成され得る。組織効果の例は、組織１６１２の選択的な熱電子プラズマ媒介治療である。
特定の例示的な実施形態では、第２のＥＭＲビームは、集束光学素子により、治療位置に位置する第２の焦点領域に収束するように構成され得る。この例示的な場合、第１のＥＭＲビームは、参照のためにのみ構成され得、第２のＥＭＲビームは、組織効果を実行するように構成され得る。これは、組織効果が、例えば、非常に高いフルエンス（例えば、１０１２Ｗ／ｃｍ２）を必要とし、ウィンドウ１６１０が参照中に損傷される可能性が高い実施形態で有利であり得る。特定の例示的な実施形態によれば、第２のＥＭＲビームは、第１のＥＭＲビームと同一の波長を有してもよい。他の実施形態では、第２のＥＭＲビームは、第１のＥＭＲビームの波長とは異なる波長を有してもよい。この場合、治療位置は、２つの異なる波長での集束光学素子の焦点距離の違いに基づいて較正される必要がある。特定の例示的な実施形態では、例示的なウィンドウ参照及び治療システム１６００を使用して、２つ以上の参照位置１６２８を測定することができる。
例えば、特定の例示的な実施形態によれば、例示的なウィンドウ参照及び治療システム１６００は、また、走査システムを含んでもよい。走査システムは、焦点領域１６１８及び光軸１６２０を少なくとも１つの走査軸内で移動するように構成され得る。いくつかの例示的な場合、走査軸は、一般的に、光軸１６２０に垂直であり得る。ウィンドウと走査軸との間の平行度測定は、複数の走査位置での複数の参照位置１６２８の測定により決定され得る。例えば、まず、例示的な参照及び治療システム１６００を使用して、第１の走査位置で第１の参照位置を決定することができる。次に、走査システムは、光軸１６１８を、第１の走査位置から走査軸に沿った一定の距離の第２の走査位置に再位置させることができる。次に、例示的な参照及び治療システム１６００は、第２の参照位置を決定することができる。走査軸に沿った距離で割った第１の参照位置と第２の参照位置の差は、ウィンドウと走査軸との間の非平行度の勾配を示し得る。ＥＭＲ治療装置における焦点深さ参照を更に説明するために、個々の実施形態が以下に提供される。
［組織撮像の例］
組織撮像フィードバックにより情報を得た例示的なＥＭＲベースの治療は、皮膚科的治療及び美学治療に幅広い用途及び利益を有し得る。例えば、特定の例示的な実施形態によれば、組織撮像により、ユーザがＥＭＲベースの治療中に治療部位を正確に標的とすることができる。組織撮像の別の例示的な使用は、経時的な治療結果（例えば、治療前の画像及び治療後の画像）の文書による記録を提供することであり得る。更に他の例示的な実施形態によれば、組織撮像は、治療前の状態、又は治療中のエンドポイントの診断又は治療計画を確認するために使用される。多くの例示的なＥＭＲベースの皮膚治療の目標は、美容である（例えば、皮膚の外観に関連する）。これらの例示的な場合、治療を受けている皮膚の撮像は、治療の利害関係者（患者及び施術者）に最も重要ないくつかのフィードバックを提供する。
組織撮像フィードバックにより情報を得た例示的なＥＭＲベースの治療は、皮膚科的治療及び美学治療に幅広い用途及び利益を有し得る。例えば、特定の例示的な実施形態によれば、組織撮像により、ユーザがＥＭＲベースの治療中に治療部位を正確に標的とすることができる。組織撮像の別の例示的な使用は、経時的な治療結果（例えば、治療前の画像及び治療後の画像）の文書による記録を提供することであり得る。更に他の例示的な実施形態によれば、組織撮像は、治療前の状態、又は治療中のエンドポイントの診断又は治療計画を確認するために使用される。多くの例示的なＥＭＲベースの皮膚治療の目標は、美容である（例えば、皮膚の外観に関連する）。これらの例示的な場合、治療を受けている皮膚の撮像は、治療の利害関係者（患者及び施術者）に最も重要ないくつかのフィードバックを提供する。
図１７は、本開示の特定の例示的な実施形態に係る撮像及び放射線ベースの治療の方法１７００の流れ図を示す。例示的な方法１７００では、手順１７０６は、組織を撮像放射線で照射する。例えば、照射ソースを使用することにより、組織の照射を少なくとも部分的に達成することができる。例示的な照射は、例えば、撮像放射線が撮像システムに対して実質的に軸上に提供される明視野照射（bright-field illumination）と、撮像放射線が撮像システムに対して実質的に軸外に提供される暗視野照射（dark-field illumination）とを含む多くの方法で実行され得る。特定の例示的な実施形態では、撮像放射線は、実質的に単色であってもよい。他の例示的な実施形態では、撮像放射線は、実質的に広帯域（例えば、白色光）であってもよい。
更に、手順１７１０では、組織のビューの画像を撮像することができる。例えば、集束光学素子（例えば、対物レンズ）を使用して撮像を少なくとも部分的に実行することができる。場合によっては、ビューは、集束光学素子に関連する焦点領域の視野であってもよい。特定の例示的な実施形態では、撮像手順１７１０は、集束光学素子と組み合わせて１つ以上の追加の光学素子を使用することを含んでもよい。例えば、集束光学素子は、ビューから光を著しくコリメートすることができ、チューブレンズは、コリメートされた光から画像を形成するために使用され得る。画像は、画像平面で形成され得る。
手順１７１２では、画像を検出することができる。例えば、検出器を使用して画像を検出することができる。検出の例は、例えば、光検出（photodetection）、共焦点光検出（confocal photodetection）、干渉検出（interferometric detection）、及び分光学的検出（spectroscopic detection）を含んでもよい。検出器は、画像平面で画像を検出することができる。画像を画像センサにより検出することができる。画像センサの例は、半導体電荷結合装置（semiconductor charge-coupled device）（ＣＣＤ）、相補型金属酸化物半導体（complementary metal-oxide-semiconductor）（ＣＭＯＳ）のアクティブ画素センサ（active pixel sensor）、及びＮ型金属酸化物半導体（N-type metal-oxides-semiconductor）（ＮＭＯＳ）を含む。画像センサは、検出された画像をデータの２次元（２Ｄ）マトリクス（例えば、ビットマップ）に出力することができる。
更に、手順１７１４では、画像を表示することができる。例えば、画像を電子視覚的ディスプレイにより表示することができる。ディスプレイの例は、例えば、電界発光（ＥＬ）ディスプレイ（electroluminescent (EL) display）、液晶（ＬＣ）ディスプレイ（liquid crystal (LC) display）、発光ダイオード（ＬＥＤ）－バックライト付き液晶（ＬＣ）ディスプレイ（light-emitting diode (LED)-backlit liquid crystal (LC) display）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ（light-emitting diode (LED) display）（例えば、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ（organic LED (OLED) display）、及びアクティブマトリクス有機ＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ（active-matrix organic LED (AMOLED) display））、プラズマディスプレイ（plasma display）、量子ドットディスプレイ（quantum dot display）を含んでもよい。表示された画像は、指定されたユーザ（例えば、臨床医）が見ることができる。いくつかの例示的な場合、画像を、例えば、図１８のコントローラ１８１９又は本明細書に記載される別のコントローラにより記録し記憶することができる。特定の例示的な実施形態によれば、表示された画像を使用して、治療を必要とする組織の領域を標的とすることができる。
次に、手順１７１６では、標的治療領域を組織内で指定することができる。特定の例示的な実施形態では、標的治療領域を画像に部分的に基づいて指定することができる。例えば、手順１７１６では、標的治療領域を、画像に表示されるように、組織の一部内の明らかに過剰な色素（例えば、真皮メラニン）に基づいて指定することができる。場合によっては、表示された画像を見る臨床医は、標的治療領域を指定する。代替的に、特定の例示的な実施形態では、コントローラは、画像に基づいて標的治療領域を自動的に指定してもよい。標的治療領域は、典型的に、画像に少なくとも部分的に存在する。
最後に、手順１７１８では、治療放射線を治療領域内の焦点領域に集束させることができる。典型的には、治療放射線は、集束光学素子を使用して集束し、組織内で効果を実行する（例えば、発色団で熱電子プラズマを選択的に生成し、美容効果を達成する）ように構成される。特定の例示的な実施形態では、治療放射線に影響を与えるパラメータを画像に部分的に基づいて制御する。治療放射線による治療に影響を与えるパラメータは、以上で詳細に説明された。特定の例示的な実施形態では、焦点領域を標的治療領域内で走査する。
特定の例示的な実施形態では、ビューを組織の第１の領域から第２の領域まで走査する。走査の例は、ビューを転倒／傾けること、ビューを回転すること、及びビューを平行移動することを含む。走査構成の更なる説明は、参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれる、Ｄｒｅｓｓｅｒらによる「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題した米国特許出願第１６／２１９８０９号に記載される。特定の例示的な実施形態では、第１の領域に位置するビューは、第２の領域に位置するビューと重なる。この場合、組織の一部は、第１の領域と第２の領域の両方に存在する。いくつかの他の実施形態では、第１の領域に位置するビューは、第２の領域に位置するビューと重ならない。特定の例示的な実施形態では、ビューの走査は、ビュー位置に関するフィードバックを用いて達成することができる。例えば、いくつかの例示的な場合、２つの線形ステージを用いて集束光学素子を移動することにより、ビューを走査することができる。ビューが第１の領域及び／又は第２の領域に位置する場合に、各線形ステージに存在するエンコーダからのフィードバックを使用して、ビューの位置を推測することができる。
第２の領域からのビューの第２の画像を撮像することができる。例えば、第２の画像の撮像を手順１７１０の第１の画像の撮像と同じ方法で実行することができ、ビューの位置のみが２つのステップ間で異なる。撮像を、集束光学素子を使用して少なくとも部分的に実行する。場合によっては、ビューは、集束光学素子に関連する焦点領域の視野であってもよい。第２の画像を検出することができる。典型的に、第２の画像の検出を手順１７１２の第１の画像の検出と同じ方法で実行し、第１の画像の代わりに第２の画像を検出することのみが異なる。
いくつかの例示的な場合、第１の画像及び第２の画像は、共につなぎ合わせられて、つなぎ合わせられた画像（又はマップ）になる。つなぎ合わせられた画像は、また、追加の領域に位置するビューで撮影された追加の画像を含んでもよい。つなぎ合わせられた画像は、組織の治療前の画像、又は組織の治療後の画像を文書で記録するために使用され得る。第１の画像、第２の画像及びつなぎ合わせられた画像のいずれかは、治療前に撮影され、例えば、医療専門家による診断の決定を支援するために使用されてもよい。同様に、第１の画像、第２の画像及びつなぎ合わせられた画像のいずれかは、治療の有効性を実証するか、又は治療の終了を示唆できる治療中のエンドポイントを探すために、治療中又は治療後に撮影されてもよい。
図１８は、本開示の特定の例示的な実施形態に係る例示的な組織撮像及び治療システム１８００の図を示す。例示的な撮像及び治療システム１８００は、集束光学素子１８１０を含んでもよい。集束光学素子１８１０（例えば、対物レンズ）は、組織１８１３のビュー１８１２を撮像するように構成され得る。検出器１８１４は、集束光学素子１８１０により少なくとも部分的に形成された画像１８１６を検出するように構成され得る。検出器１８１４は、ディスプレイ１８１７と通信することができる。ディスプレイは、指定されたユーザ（例えば、臨床医）に画像を表示するように構成され得る。特定の例示的な実施形態によれば、チューブレンズ１８１８は、集束光学素子１８１０と組み合わせて、画像１８１６を形成するように使用され得る。検出器１８１４は、コントローラ１８１９と通信して、検出器から検出された画像に関連するデータをコントローラ１８１９に入力することができる。集束光学素子１８１０は、治療放射線１８２０を送達し撮像するために使用される。スキャナ１８２２は、ビュー１８１２を走査するように構成され得る。スキャナは、少なくとも１つの次元で、場合によってはより多くの次元でビューを走査することができる。特定の例示的な実施形態では、スキャナ１８２２は、３次元全てでビューを走査することができる。図１８を参照すると、スキャナ１８２２は、例えば、ビュー１８１２を組織１８１３の第１の領域１８２４から第２の領域１８２６まで走査するように示される。
スキャナ１８２２がビュー１８１２を走査するとき、集束光学素子１８１０は、第１の領域１８２４で第１の画像を撮像し、第２の領域１８２６で第２の画像を撮像することができる。第１の画像及び第２の画像の両方は、検出器１８１４により検出され得る。更に、例えば、検出された第１の画像及び検出された第２の画像に関連するデータは、コントローラ１８１９に入力され得る。特定の例示的な実施形態では、複数の画像に関連するデータは、コントローラ１８１９により共につなぎ合わせられて、つなぎ合わせられた画像（又はマップ）を生成することができる。つなぎ合わせられた画像及び／又は１つ以上の画像は、将来見るためにコントローラにより記録し記憶され得る。特定の例示的な実施形態では、１つ以上の画像からのデータは、治療領域を決定するために使用され得る。特定の例示的な実施形態によれば、治療領域の決定は、コントローラにより自動的に実行されてもよい。他の例示的な実施形態では、治療領域の決定は、指定されたユーザにより１つ以上の画像を見た後に手動で実行されてもよい。
治療放射線１８２０は、集束光学素子１８１０により焦点領域に集束することができる。更に、焦点領域は、治療領域に導かれ得る。特定の例示的な実施形態によれば、スキャナ１８２２は、治療領域内の焦点領域を走査するように構成され得る。例示的なシステム１８００の特定の例示的な実施形態は、組織１８１３の表面に接触して配置され得るウィンドウ１８３０を含んでもよい。ウィンドウ１８３０は、いくつかの目的を果たすことができ、１つの目的が組織の外表面をデータ化することである。したがって、ウィンドウ１８３０は、焦点領域を組織１８１３の表面から所定の深さで組織１８１３内に確実に位置させることを容易にすることができる。
図１９Ａは、本開示の特定の例示的な実施形態に係る例示的なつなぎ合わせられた画像（又はマップ）１９００を示す。例示的なつなぎ合わせられた画像１９００は、いくつかの（例えば、９個の）個々の画像１９１０を含んでもよい。例示的な走査経路１９２０は、組織を横断するときにビューが採用する例示的な経路を示す。示される走査経路は、ラスターパターンを含むが、他のパターンも可能である（例えば、らせん状）。個々の画像１９１０は、走査経路に沿って位置する点で撮影され得る。つなぎ合わせられた画像１９００は、いくつかの方法で個々の画像で形成され得る。例えば、ビューの位置が（例えば、スキャナのフィードバックにより）個々の画像ごとに推定可能である場合、つなぎ合わせられた画像１９００は、推測航法計算により構成されてもよい。代替的に、例示的なつなぎ合わせられた画像１９００は、つなぎ合わせのためのマシンビジョンアルゴリズムを使用して構成されてもよい。画像つなぎ合わせソフトウェアの第１の例は、Ｈｕｇｉｎ－Ｐａｎｏｒａｍａ ｐｈｏｔｏ ｓｔｉｔｃｈｅｒである。Ｈｕｇｉｎは、http://hugin.Sourceforge.netでホストされるオープンソースプロジェクトである。画像つなぎ合わせソフトウェアの第２の例は、Ａｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ内のＰｈｏｔｏｍｅｒｇｅツールである。例示的なＥＭＲ治療装置における組織撮像を更に説明するために、特定の個々の実施形態が以下に提供される。
図１９Ｂは、本開示の様々な例示的な実施形態に係る、画像をつなぎ合わせる例示的な方法１９３０を示す流れ図であり、該方法において、例えば、いくつかの画像が画像つなぎ合わせを実行するために使用される。まず、この方法は、手順１９３２で、画像内にキーポイントを検出する。例示的なキーポイント検出方法／手順は、スケール不変特徴変換（scale-invariant feature transform）（ＳＩＦＴ）であってもよいか、又はスケール不変特徴変換（ＳＩＦＴ）を含んでもよい。例えば、ＳＩＦＴは、ガウシアンぼかし（Gaussian blur）を各画像に様々なスケール（例えば、様々なぼかしサイズ）で適用することができ、例えば、ぼかしの量にかかわらず、隣接する画素に対して最大量のコントラストを有する各画像内の様々な例示的な特徴を決定することができる。
各画像において複数のキーポイントが検出されると、手順１９３４では、キーポイントを重なる（例えば、連続する）画像間で比較して、インライア（inliers）とマッチングすることができる。手順１９３４でキーポイントをマッチングする例示的な方法は、ランダムサンプリングコンセンサス（random sampling consensus）（ＲＡＮＳＡＣ）であってもよいか、又はランダムサンプリングコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）を含んでもよい。ＲＡＮＳＡＣは、アウトライア（outliers）を含む観察されたデータのセットから数学モデルのパラメータを推定するために使用され得る反復方法／手順である。例えば、ＲＡＮＳＡＣは、画像の適合に使用されるキーポイントのセットからアウトライア（outliers）を削除することにより、インライア（inliers）を反復して決定することができる。手順１９３４でインライアが決定されるとき、例示的な方法１９３０は、手順１９３６で、ホモグラフィ変換を導出して、インライアに基づいて画像を互いに整列することができる。ホモグラフィ変換マトリクス（homography transform matrices）を導出して、各画像をその重なるパートナーに関連付けることができる。ホモグラフィ変換は例として示されるが、例えば、アフィン変換（affine transforms）などを含むが、これに限定されない他の変換マトリクスが使用され得ることを理解されたい。
例示的な方法１９３０は、手順１９３８で、変換マトリクスを適用し、各画像をその隣接するパートナーに適合させるように変換（例えば、シフト（shifting）、スケーリング（scaling）、回転（rotation）、傾け（tilting）、転倒（tipping）など）することにより、進むことができる。例示的な方法１９３０は、手順１９４０で、画像を融合することにより、更に継続することができる。例えば、例示的な変換の後、最終的につなぎ合わせられたモザイク内の各画像のエッジ間に明確な並置を見ることができる。このような状況を防止するために、手順１９４０では、画像を融合することができる。画像融合（image blending）の例示的な手順１９４０は、例えば、最小誤差を有する隣接する画像間の境界（例えば、最小誤差境界（minimal error boundary））を決定することを含んでもよい。例えば、２つ以上の画像の重なり部分を分析し、重なり誤差が最小である箇所を境界（例えば、非直線）での重なり部分内で決定することにより、最小誤差境界を決定することができる。例えば、重なり積分を使用して重なり誤差を計算することができる。最小誤差境界が決定されると、画像を最小誤差境界に沿ってトリミングすることができる。更に、例示的な方法１９３０は、手順１９４２で、例えば、全ての操作された画像を共にモザイクにデジタル的に位置決めすることにより、最終的なモザイクを構成することができる。
図１９Ｃは、本開示の特定の例示的な実施形態に係る、皮膚のキャプチャされた２つの重なる画像１９４４－Ａ、１９４４－Ｂを示す。図１９Ｃに示すように、手順１９３２の例示的なキーポイント検出は、この２つの画像に対して実行され、検出されたキーポイントは、そこに示される。図１９Ｄは、手順１９３４のインライアマッチング（inlier matching）中の２つの重なる画像を示す。２つの重なる画像は、インライアが強調表示された、合併された画像１９４６として図１９Ｄに示される。図１９Ｅは、図１９Ｃの２つの画像１９４４－Ａ、１９４４－Ｂを含む初期の融合されないモザイク１９４８を示す。融合されないモザイクが重なる画像間の大きなコントラストのハード境界を含むことが見ることができる。図１９Ｆは、図１９Ｅの融合されないモザイク１９４８が画像融合手順１９４０を受けた後の融合されたモザイク１９５０を示す。最小誤差境界は、図１９Ｆの融合されたモザイク１９５０に示される。
図２０は、本開示の特定の例示的な実施形態に係る、ＥＭＲビーム（例えば、レーザービーム）２０１２を生成する例示的な電磁放射線（ＥＭＲ）ソース（例えば、レーザーソース）２０１０を示す。特定の例示的な実施形態によれば、ＥＭＲビーム２０１２は、自然にＥＭＲソース２０１０から横方向リングモード（例えば、ＴＥＭ０１＊）を有し得る。他の例示的な実施形態によれば、ビームシェイパー２０１４は、ＥＭＲビームを成形して、横方向リングモードを生成する。図２０に示すように、２つのアキシコン（axicon）を使用するビームシェイパー（beam shaper）２０１４が設置される。第１のくさび角度（first wedge angle）を有する第１のアキシコン（axicon）２０１６は、ＥＭＲビーム２０１２を受け入れ、準ベッセルビーム（quasi-Bessel beam）を生成することができる。次に、準ベッセルビームは、伝播して、発散リングモードを生成する。発散リングモード（diverging ring mode）２０２０は、第２のアキシコン（axicon）２０２２により、横方向リングモード（transverse ring mode）２０２４を有するＥＭＲビームにコリメートされ得る。特定の例示的な実施形態によれば、リングモード２０２４は、ビームスプリッタ２０２６により反射され、集束光学素子２０２８に導かれ得る。集束光学素子（focus optic）２０２８のいくつかの例は、収束光学素子（converging optics）（例えば、平凸レンズ（plano-convex lenses））及びアキシコン（axicon）を含んでもよい。集束光学素子２０２８は、ＥＭＲビームを収束させ、それを組織２０３０（例えば、皮膚）に導くことができる。特定の例示的な実施形態によれば、ウィンドウ２０３２は、集束光学素子２０２８と組織２０３０との間に位置し得る。ウィンドウ２０３２は、複数の波長、例えば、可視波長及びＥＭＲビーム２０２４のＥＭＲ波長で透明であり得る。例示的なウィンドウ材料は、ガラス、石英及びサファイアを含んでもよい。特定の例示的な実施形態では、ウィンドウ２０３２は、冷却され得て、治療中に組織２０３０を冷却するために使用され得る。一般的に、ウィンドウ２０３２は、例示的な装置２０００の動作中に組織の外表面に接触して配置され得る。集束光学素子２０２８は、その中心を通る開口部を備えて製造され得る。
特定の例示的な実施形態によれば、光学アセンブリ２０３４は、集束光学素子２０２８の開口部内に位置することができる。光学アセンブリ２０３４は、組織２０３０からの光２０３６に影響を与えることができる。特定の例示的な実施形態では、光学アセンブリ２０３４は、集束光学素子２０２８の光軸と実質的に同軸である光軸を有し得る。特定の例示的な実施形態によれば、光２０３６は、ビームスプリッタ２０２６を透過し、カメラレンズ２０３８によりセンサ２０４０に集束することができる。例えば、センサ２０４０（いくつかの例示的なバージョンでは）は、カメラセンサ（例えば、電荷結合装置［ＣＣＤ］又は相補型金属酸化物半導体［ＣＭＯＳ］カメラ）であっでもよいか、又はカメラセンサを含んでもよい。特定の例示的な実施形態によれば、組織２０３０は、照射光２０４４を組織２０３０に導くことができる照射ソース２０４２により照射され得る。
図２１は、特定の例示的な実施形態に係る、治療及び視覚化を含む組み合わせられた例示的な方法２１００の流れ図を示す。例示的な治療及び視覚化方法２１００及び／又はその手順は、順次に、同時に、及び／又は互いに独立して発生してもよい。このため、例示的な治療方法２１０４及び例示的な視覚化方法２１０６は、並行して示される。最初に例示的な治療方法２１０４を参照すると、手順２１１０では、横方向リングモードを有する電磁放射線（ＥＭＲ）ビームを生成することができる。例示的なＥＭＲビームは、レーザービーム、例えば、１０６４ｎｍの波長のレーザーであってもよい。例示的な横方向リングモードは、横方向電磁モード（ＴＥＭ）０１＊又はドーナツモードであってもよい。更に、手順２１２０では、ＥＭＲビームを、開口部を有するＥＭＲ光学素子に入射するように導くことにより、横方向リングモードが開口部を取り囲むことができる。いくつかの例示的なバージョンでは、ＥＭＲ光学素子は、収束レンズ及び／又はアキシコンを含んでもよい。ＥＭＲビームが横方向リングモードを有する場合、ＥＭＲビームの中心部分では、放射パワーがごくわずかである。ＥＭＲビームのこの中心部分がＥＭＲ光学素子の開口部と重なることができるように、ＥＭＲビームをＥＭＲ光学素子に入射するように導くことができる。このようにして、ＥＭＲビームの実質的に全ての放射パワーは、その中央部分を通る開口部を有するレーザー光学素子にかかわらず、ＥＭＲ光学素子の影響を受けることができる。次に、手順２１３０では、ＥＭＲビームを収束させ、手順２１４０では、ＥＭＲビームをＥＭＲ光学素子により組織に導くことができる。特定の例示的な実施形態では、ＥＭＲビームを収束させることは、組織に対して療法（例えば、光熱分解）を実行することができる。いくつかの追加の例示的な実施形態では、例示的な治療方法２１０４は、例えば、ビームシェイパーを用いて横方向リングモードを生成するために、ＥＭＲビームを成形することを更に含んでもよい。
例示的な視覚化方法２１０６を参照すると、組織からの光をＥＭＲ光学素子の開口部を通って収集する。特定の例示的な実施形態では、組織からの光を、１つ以上の光学部品を使用して開口部を通って導く。例えば、特定の例示的な実施形態では、レンズアセンブリ及び／又は内視鏡を使用して、開口部を通って光を収集する。いくつかの例示的なバージョンでは、１つ以上の光学部品は、ＥＭＲ光学素子の光軸と実質的に同一直線上にある光軸を有する。特定の例示的な実施形態によれば、例示的な組み合わせられた方法２１００は、例えば、ビームスプリッタを使用して、ＥＭＲビームのビーム経路から組織からの光を分離することを更に含んでもよい。更に、手順２１６０では、収集された光を感知することができる。特定の例示的な実施形態によれば、収集された光を、カメラセンサ（例えば、電荷結合装置［ＣＣＤ］又は相補型金属酸化物半導体［ＣＭＯＳ］カメラ）により感知され得る画像に集束させることができる。次に、カメラセンサは、組織のデジタル画像を生成することができる。代替実施形態では、光を代替の方法、例えば、光検出器、フォトダイオード及び／又は光起電で感知するために、手術を行う臨床医は、このデジタル画像を使用することができる。いくつかの追加の例示的な実施形態では、例示的な方法は、視覚化のために組織を照射するために、照射光を組織に導くことを含んでもよい。
図２２は、本開示の特定の例示的な実施形態に係る、例示的なシステム及び／又は方法を使用した光線追跡２２００の図を示す。例えば、図２２に示すように、集束光学素子２２１０は、その中心を通る開口部２２１２を有し得る。内視鏡２２１４は、開口部２２１２を通って設置され得る。ビームスプリッタ２２１６は、ビーム経路に内視鏡２２１４に続いて配置され得る。ビームスプリッタ２２１６は、一定の波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザービームを反射し、感知のために一定の波長（例えば、可視波長）の光を通過させるように構成され得る。例示的な光線２２１８、２２２０のそのような例示的な経路は、図２２に示される。例示的なレーザー光線追跡２２１８は、治療レーザーに関連する光線の経路を示す。例示的な撮像光線追跡２２２０は、ビームスプリッタ２２１６に関連する光線の経路を示す。例示的な物体平面２２２２及び例示的な画像平面２２２４は、図２２に示される。
図２３は、ＤｅｒｍＬｉｔｅ Ｆｏｔｏ ＩＩ Ｐｒｏ写真ダーモスコープレンズアセンブリ２３０２と比較した、本開示の例示的な実施形態に係る回折限界内視鏡撮像システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）グラフ２３００を示す。ＤｅｒｍＬｉｔｅ Ｆｏｔｏ ＩＩ Ｐｒｏは、米国のカリフォルニア州のサン・フアン・キャピストラーノの３Ｇｅｎ，Ｉｎｃ．から市販されている。グラフ２３００は、縦軸２３０４でＭＴＦコントラストを示し、横軸２３０６に沿って空間周波数（spatial frequency）を示す。カットオフ周波数２３０８は、１０％のＭＴＦコントラスト値で任意に選択される。Ｆ／１４．１回折限界内視鏡２３１２及びＦ／９回折限界内視鏡２３１４は、グラフ２３００にプロットされた最良の場合のＭＴＦ曲線を有する。グラフ２３００の内視鏡ＭＴＦ曲線が回折限界であるため、実際の内視鏡システムの性能は、グラフに示される性能よりも低い。このため、例示的な内視鏡ベースの撮像システムで達成可能な実際の性能を定量化するために、テストが実行された。
図２４は、本開示の例示的な実施形態に係る例示的な内視鏡撮像システムの例示的な構成２４１０の例示的な画像２４００を示す。例示的なシステム／構成２４１０は、内視鏡２４１２、結合レンズ２４１４及びカメラ２４１６を含む。内視鏡は、例えば、米国のニューヨーク州のロチェスターのＧｒａｄｉｅｎｔ Ｌｅｎｓ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＨａｗｋｅｙｅ ＰｒｏＳｌｉｍであってもよい。テストで使用されたＨａｗｋｅｙｅ ＰｒｏＳｌｉｍは、長さが７インチで、外径が４．２ｍｍで、視野（ＦＯＶ）が４２°であり、小さな照明用リングライトを有する。結合器光学アセンブリ２４１４は、内視鏡２４１２に取り付けられ得る。結合器光学アセンブリの例は、１８ｍｍ、２０ｍｍ及び３０ｍｍの焦点距離のアセンブリを含む。最後に、結合器光学アセンブリ２４１４は、カメラ２４１６に取り付けられ得る。カメラの例は、ドイツのアーレンスブルクのＢａｓｌｅｒからのＢａｓｌｅｒ ＡＣＡ２５００－１４ＵＣを含んでもよい。
図２５Ａ～図２５Ｃは、例示的な構成２４１０からの例示的な画像を示す。第１の例示的な画像２５１０は、図２５Ａに示され、焦点距離が３０ｍｍの結合器レンズとＢａｓｌｅｒ ＡＣＡ２５００－１４ＵＣカメラで撮影された。第１の例示的な画像２５１０は、焦点で撮影された１９５２年の空軍標的を示す。第２の例示的な画像２５２０は、図２５Ｂに示され、焦点距離が２０ｍｍの結合器と、カナダのオンタリオ州のオタワのＰｉｘｅＬｉｎｋからのＰｉｘｅＬｉｎｋ ＰＬ－Ｄ７５５カメラで撮影された。第２の例示的な画像２５２０は、第１の倍率で分割パターンで処理された皮膚領域を示す。第３の例示的な画像２５３０は、図２５Ｃに示され、焦点距離が２０ｍｍの結合器と、カナダのオンタリオ州のオタワのＰｉｘｅＬｉｎｋからのＰｉｘｅＬｉｎｋ ＰＬ－Ｄ７５５カメラで撮影された。第３の例示的な画像２５３０は、第２の倍率で分割パターンで処理された皮膚領域を示す。
［追加の例示的な実施形態］
追加の例示的な実施形態は、ＥＭＲベースの治療と組み合わせて使用される代替の撮像技術を含む。これらの代替の撮像技術は、顕微鏡撮像（microscopic imaging）、広視野撮像（wide field of view imaging）、反射型共焦点撮像（reflectance confocal imaging）、光コヒーレンストモグラフィ撮像（optical coherence tomography imaging）、光コヒーレンスエラストグラフィ撮像（optical coherence elastography imaging）、コヒーレント反ストークスラマン分光法撮像（coherent anti-stokes Raman spectroscopy imaging）、二光子撮像（two-photon imaging）、第二高調波発生撮像（second harmonic generation imaging）、位相共役撮像（phase conjugate imaging）、光音響撮像（photoacoustic imaging）、赤外線スペクトル撮像（infrared spectral imaging）、及びハイパースペクトル撮像（hyperspectral imaging）を含んでもよい。
追加の例示的な実施形態は、ＥＭＲベースの治療と組み合わせて使用される代替の撮像技術を含む。これらの代替の撮像技術は、顕微鏡撮像（microscopic imaging）、広視野撮像（wide field of view imaging）、反射型共焦点撮像（reflectance confocal imaging）、光コヒーレンストモグラフィ撮像（optical coherence tomography imaging）、光コヒーレンスエラストグラフィ撮像（optical coherence elastography imaging）、コヒーレント反ストークスラマン分光法撮像（coherent anti-stokes Raman spectroscopy imaging）、二光子撮像（two-photon imaging）、第二高調波発生撮像（second harmonic generation imaging）、位相共役撮像（phase conjugate imaging）、光音響撮像（photoacoustic imaging）、赤外線スペクトル撮像（infrared spectral imaging）、及びハイパースペクトル撮像（hyperspectral imaging）を含んでもよい。
本開示の追加の例示的な実施形態に係る例示的なシステム及び／又は方法を使用した例示的な光線追跡２６００の図は、図２６に示される。例えば、環状レーザービーム光線２６１０は、ビームスプリッタ２６１２から反射されるものとしてそこに示される。次に、レーザービーム光線２６１０は、非球面集束光学素子２６１６により組織平面２６１４に集束する。集束光学素子２６１６は、その中心を通る穴２６１８を有し得る。画像光線２６２０は、穴２６１８を通過し、組織平面２６１４の点ソースから延びる。画像光線２６２０は、ビームスプリッタ２６１２を透過する。ビーム経路にビームスプリッタ２６１２に続いて、画像光線を画像平面２６２２に集束させることができる超長作動距離を有する顕微鏡対物レンズ（extra long working distance microscope objective）を設置することができる。そのような例示的な超長作動距離を有する顕微鏡対物レンズは、例えば、米国のコロラド州のボルダーのＰｈｏｔｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからのＩｎｆｉｎｉＭｉｎｉであってもよい。本開示の特定の例示的な実施形態では、例示的な超長作動距離を有する顕微鏡対物レンズは、標準的なコンバーター及びＬＤＳ増幅器（例えば、両方ともＰｈｏｔｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙからのものであってもよい）に結合されて、２．４ｍｍの視野（ＦＯＶ）、１１０ｍｍの作動距離（ＷＤ）、及び約ｆ－１４のｆ値で１ｍｍの解像度あたり１０６線対（ｌｐ／ｍｍ）（106 line pair per mm (lpmm) resolution）を提供することができる。本開示の更に別の例示的な実施形態によれば、画像光線２６２０は、依然として集束光学素子２６１６の中央開口部２６１８を通過するが、開口部２６１８内に位置する例示的な光学構成（例えば、内視鏡）を使用しない。代わりに、超長作動距離を有する対物レンズのため、ビームスプリッタ２６１２の物体側での撮像光学素子がなくてもよい。
図２７は、本開示に係るデータ収集及び治療装置／システム２７００の別の例示的な実施形態ならびにその例示的な動作を示す。図２７に示すように、例示的な装置／システム２７００は、治療用電磁放射線（ＥＭＲ）ビーム２７１０を導いて集束させることができる。例示的なＥＭＲビームは、例えば、高品質のレーザー（例えば、Ｍ２＜１．５）を含んでもよい。例えば、いくつかの例示的な場合、ＥＭＲビーム２７１０は、約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの範囲の波長、約１０ｍＪ～約１００００ｍＪの範囲のパルスエネルギー、及び５ナノ秒～約１５０ナノ秒の範囲のパルス持続時間を利用することができる。まず、ＥＭＲビーム２７１０は、第１のレンズ光学素子グループ２７１２に作用することができる。いくつかの例示的な実施形態では、第１の光学素子グループ２７１２は、レーザービームを、２Ｄパターン化アレイに集束する、異なる角度で傾け／転倒する複数のビームレットに分割する回折光学部品（ＤＯＥ）を含んでもよい。ＤＯＥの例及び同様の用途におけるそれらの使用は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１６／３８１７３６号に記載される。例示的なＤＯＥは、イスラエルのＮｅｓｓ ＺｉｏｎａのＨｏｌｏ／ＯＲからの、ビームレットの５×５アレイを生成するＨｏｌｏ／ＯＲ部品番号ＭＳ－４２９－Ｉ－Ｙ－Ａであってもよい。
ＥＭＲビーム２７１０は、第１の光学素子グループ２７１２を通過した後、ビームスプリッタ２７１４により反射され得る。ビームスプリッタ（いくつかの例示的な場合）は、ＥＭＲビーム２７１０を反射し、光２７１５を透過させるように構成され得る。例示的なビームスプリッタは、例えば、ノッチフィルタ、ローパスフィルタ、及び／又はハイパスフィルタを含んでもよい。ＥＭＲビーム２７１０は、ビームスプリッタ２７１４により反射された後、第２の光学素子グループ２７１６を通過することができる。第２の光学素子グループ２７１６及び第１の光学素子グループ２７１２は、ＥＭＲビーム（又は複数のＥＭＲビームレット）２７１０を、例えば、組織内の接触ウィンドウ２７１８から例えば、所定の距離（例えば、約０～１．５ｍｍ±０．０２ｍｍ）離れる下流に位置する焦点領域に集束させるように協調して動作するように設計及び／又は構成される。いくつかの例示的な実施形態では、第１の光学素子グループ２７１２及び第２の光学素子グループ２７１６は、共に折り畳まれたペッツバールレンズ（folder Petzval lens）を含んでもよい。
例えば、組織の表面からの光２７１５は、接触ウィンドウ２７１８、第２の光学素子グループ２７１６、ビームスプリッタ２７１４を通って上方に導かれ、第３の光学素子グループ２７２０により撮像され得る。第３の光学素子グループ２７２０及び第２の光学素子グループ２７１６は、協調して動作して、カメラセンサ（例えば、ＣＭＯＳ又はＣＤＣセンサ）が位置し得るセンサ平面２７２２へ、及び／又は、センサ平面２７２２に戻り光２７１５を再撮像することができる。カメラセンサは、再撮像された光２７１５を表すデジタルデータ（例えば、画像）をキャプチャするように構成され得る。いくつかの例示的な実施形態では、接触ウィンドウ２７１８の外面に接触した組織から発する光２７１５は、センサ平面２７２２で集束することができる。この例示的な場合、光２７１５は、典型的には、例えば可視範囲の波長を有し得、その理由は、この範囲の放射線が組織内で透過性がより低い（したがって、貫通性がより低い）ことである。代替的に、又は追加的に、センサ平面２７２２で集束する光２７１５は、ウィンドウ２７１８から知られる距離（例えば、約０～１．５ｍｍ±０．０２ｍｍ）離れる位置から発してもよい。この例示的な代替／追加の場合、光２７１５は、典型的に、近赤外範囲の波長を有するように選択され得、その理由は、例えば、この波長範囲では組織の光透過性がより高いことである。
図２８は、本開示の更に別の例示的な実施形態に係る別の例示的なデータ収集及び治療システム２８００を示す。図２８に示すように、システム２８００は、電磁放射線（ＥＭＲ）ビーム２８１０を焦点領域に導いて集束させるように構成され得る。ＥＭＲビーム２８１０は、最初に発散しているものとして図２８に示され、次にコリメーション光学素子２８１２によりコリメートされる。コリメーション光学素子２８１２の曲率は、ＥＭＲビーム２８１０の発散率に基づいて選択され得る。次に、コリメートされたＥＭＲビームは、ミラー２８１４により反射されて、集束光学素子２８１６に入射することができる。別の集束光学素子２８１６は、ＥＭＲビーム２８１０を高速（例えば、約０．２よりも大きいＮＡ）で収束させることができる。次に、収束するＥＭＲビーム２８１０は、ＥＭＲビーム２８１０を反射し、その後の検出のために光２８２０を透過させるように構成され得る別のビームスプリッタ２８１８により選択的に反射され得る。いくつかの例示的な実施形態では、検出のための光２８２０は、可視範囲（例えば、約３５０～７５０ｎｍ）内にあり、ＥＭＲビーム２８１０は、可視範囲外であってもよい。
次に、ＥＭＲビーム２８１０は、最終的に、治療中に組織に接触して配置されるように構成されたウィンドウ２８２２を通って導かれ得る。ＥＭＲビーム２８１０（様々な例示的な実施形態では）は、ウィンドウ２８２２から所定の距離（例えば、約０～１．５ｍｍ±０．０２ｍｍ）離れる下流（例えば、外側）に位置する焦点領域に集束するように構成され得る。組織から発した光２８２０は、ウィンドウ２８２２を透過し、次に、光をセンサ平面２８２６に集束させる光学アセンブリ２８２４により撮像され得る。カメラセンサは、センサ平面２８２６に配置され、光２８２０に関連するか又は光２８２０を表すデジタルデータをキャプチャするために使用され得る。いくつかの例示的な実施形態では、ウィンドウ２８２２の外面に接触した組織から発する光２８２０は、光学アセンブリ２８２４によりセンサ平面２８２６に集束することができる。この例示的な場合、光２８２０は、可視範囲の波長を有し得、その理由は、そのような例示的な範囲の波長を有するとき、組織の光透過性がより低いことである。代替的に、又は追加的に、ウィンドウ２８２２から知られる距離（例えば、約０～１．５ｍｍ±０．０２ｍｍ）離れる位置から発する光は、光学アセンブリ２８２４によりセンサ平面２８２６に集束することができる。この例示的な代替又は追加の場合、光２８２０は、近赤外範囲の波長を有するように選択され得、その理由は、この波長範囲では組織の光透過性がより高いことである。
当業者であれば、上記の実施形態に基づいて本開示の更なる特徴及び利点を理解するであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲により示されるものを除いて、特に示され、記載されるものにより限定されるべきではない。本明細書で引用される全ての公報及び参考文献は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
本明細書に記載される主題は、本明細書に開示される構造的手段及びそれらの構造的同等物又はそれらの組み合わせを含むデジタル電子回路、或いはコンピュータソフトウェア、ファームウェア又はハードウェアで実施され得る。本明細書に記載される主題は、データ処理装置（例えば、プログラマブルプロセッサ、１つのコンピュータ又は複数のコンピュータ）による実行又はデータ処理装置の動作を制御するために、情報キャリア（例えば、機械可読記憶装置）に明白に具体化されるか、又は伝播信号に具体化される１つ以上のコンピュータプログラムなどの１つ以上のコンピュータプログラム製品として実施され得る。コンピュータプログラム（例えば、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション又はコードとしても知られる）は、コンパイラ型言語又はインタープリタ型言語を含む、任意の形態のプログラミング言語で書かれ得、また、スタンドアロンプログラム、又はモジュール、構成要素、サブルーチン又はコンピューティング環境での使用に適した他のユニットを含む、任意の形態で展開され得る。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応するわけではない。コンピュータプログラムは、他のプログラム又はデータを保持するファイルの一部、当該プログラム専用の単一ファイル、又は複数の調整されたファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム又はコードの一部を記憶するファイル）に記憶又は記録され得る。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ、或いは１つのサイトにあるか又は複数のサイトに分散して通信ネットワークにより相互接続された複数のコンピュータで実行するように展開され得る。
本明細書に記載される主題の方法ステップを含む、本明細書に記載される例示的なプロセス、方法、手順及び論理フローは、入力データを操作して出力を生成することにより、本明細書に記載される主題の機能を実行するために、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサにより実行され得る。プロセス及び論理フローは、また、特定の目的の論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）により実行され得、本明細書に記載される主題の例示的な装置は、該特定の目的の論理回路として実施され得る。
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、例として、汎用マイクロプロセッサ及び特定の目的のマイクロプロセッサの両方、ならびに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサを含む。一般的に、プロセッサは、読み取り専用メモリ又はランダムアクセスメモリ、又はその両方から命令及びデータを受信する。コンピュータの重要な部品は、命令を実行するプロセッサと、命令及びデータを記憶する１つ以上のメモリ装置である。一般的に、コンピュータは、また、データを記憶する１つ以上の大容量記憶装置、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク又は光ディスクを含むか、或いは該大容量記憶装置からデータを受信するか又はそれへデータを送信するか又はそれから／へデータを受送信するように動作可能に結合される。コンピュータプログラムの命令及びデータを具体化することに適した情報キャリアは、例として、半導体メモリ装置（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリ装置）、磁気ディスク（例えば、内蔵ハードディスク又はリムーバブルディスク）、光磁気ディスク及び光ディスク（例えば、ＣＤ及びＤＶＤディスク）を含む任意の形態の不揮発性メモリを含む。プロセッサとメモリは、特定の目的の論理回路により補完されるか又は特定の目的の論理回路に組み込まれてもよい。
ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書に記載される主題は、ユーザに情報を表示するディスプレイ装置、例えば、ＣＲＴ（陰極線管）又はＬＤＣ（液晶ディスプレイ）モニタと、ユーザがコンピュータに入力を提供できるキーボード及びポインティング装置（例えば、マウス又はトラックボール）とを有するコンピュータで実施され得る。他の種類の装置を使用して、ユーザとの相互作用を提供することもできる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック又は触覚フィードバック）であってもよく、ユーザからの入力は、音響入力、音声入力又は触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。
本明細書に記載される例示的な技術は、１つ以上のモジュールを使用して実施され得る。本明細書で使用される場合、「モジュール」という用語は、コンピューティングソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア及び／又はそれらの様々な組み合わせを指す。しかしながら、少なくとも、モジュールは、ハードウェア、ファームウェアに実施されないか、又は非一時的なプロセッサで読み取り可能な記録可能記憶媒体に記録されないソフトウェアとして解釈されるべきではない（すなわち、モジュール自体はソフトウェアではない）。実際に、「モジュール」は、少なくとも一部の物理的で非一時的なハードウェア、例えば、プロセッサ又はコンピュータの一部を常に含むと解釈される。２つの異なるモジュールは、同じ物理ハードウェアを共有することができる（例えば、２つの異なるモジュールは、同じプロセッサ及びネットワークインタフェースを使用することができる）。本明細書に記載されるモジュールは、様々なアプリケーションを支援するために、組み合わせられ、集積され、分離され、及び／又は複製され得る。また、特定のモジュールで実行されるものとして本明細書に記載される機能は、該特定のモジュールで実行される機能の代わりに、又はそれに加えて、１つ以上の他のモジュールで、及び／又は１つ以上の他の装置により実行され得る。更に、モジュールは、互いにローカル又は遠隔の複数の装置及び／又は他の構成要素にわたって実施され得る。更に、モジュールは、１つの装置から移動して別の装置に追加されてもよく、及び／又は、両方の装置に含まれてもよい。
本明細書に記載される主題は、バックエンド構成要素（例えば、データサーバー）、ミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバー）、フロントエンド構成要素（例えば、ユーザが本明細書に記載される主題の実施と相互作用できるグラフィカルユーザインタフェース又はウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ）、又はそのようなバックエンド構成要素、ミドルウェア構成要素及びフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含むコンピューティングシステムに実施され得る。システムの構成要素は、デジタルデータ通信の任意の形態又は媒体、例えば、通信ネットワークにより相互接続され得る。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）及びワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、例えばインターネットを含む。
本明細書の明細書及び段落全体で使用される近似言語は、それが関連する基本機能の変化をもたらすことなく許容可能に変化できる任意の定量的表現を修正するために適用され得る。「ほぼ（approximately）」、「実質的に（substantially）」又は「約（about）」は、特に明記されない限り、又は文脈から明らかでない限り、どちらの方向にも（数よりも多いか又は少ない）１％の範囲内にある数、又は特定の例示的な実施形態では５％の範囲内にある数、又は特定の例示的な実施形態では１０％の範囲内にある数を含んでもよい（そのような数が可能な値の１００％を許されないほど超える場合を除く）。したがって、「約」、「ほぼ」、「実質的に」などの１つ以上の用語により修飾された値は、指定された正確な値に限定されるべきではない。少なくともいくつかの例では、近似言語は、値を測定する機器の精度に対応する場合がある。ここで明細書及び段落全体で、文脈又は言語で別段の指示がない限り、範囲制限は、組み合わせられ、及び／又は交換されてもよく、そのような範囲は、識別され、そこに含まれる全てのサブ範囲を含む。
本明細書の明細書及び段落で使用される「１つ（ａ）」及び「１つ（ａｎ）」という冠詞は、反対に明確に示されない限り、複数の指示対象を含むと理解されるべきである。反対の指示がない限り、又は文脈から明らかでない限り、グループの１つ以上のメンバー間に「又は」を含む段落又は説明は、１つ、２つ以上又は全てのグループメンバーが所与の製品又はプロセスに存在するか、使用されるか、又は他の方式で関連する場合に満たされると見なされる。本開示は、グループのちょうど１つのメンバーが、所与の製品又はプロセスに存在するか、使用されるか、又は他の方式で関連する実施形態を含む。本開示は、また、２つ以上又は全てのグループメンバーが所与の製品又はプロセスに存在するか、使用されるか、又は他の方式で関連する実施形態を含む。更に、開示された実施形態は、別段の指示がない限り、又は矛盾又は不一致が起こることが当業者に明らかでない限り、１つ以上のリストされた段落からの１つ以上の制限、要素、節、説明用語などが、同じ基本請求項（又は、関連する場合に他の請求項）に従属する別の請求項に導入される全ての変形、組み合わせ及び順列を提供することを理解されたい。本明細書に記載される全ての実施形態は、適切な場合、開示される実施形態の全ての異なる態様に適用可能であることが考えられる。実施形態又は態様のいずれは、適切な場合、いつでも、１つ以上の他のそのような実施形態又は態様と自由に組み合わせられてもよいことが考えられる。要素が、例えば、マーカッシュグループ又は同様の形式でリストとして提示される場合、要素の各サブグループも開示され、任意の要素をグループから削除することができることを理解されたい。一般的に、開示される実施形態又は開示される実施形態の態様が特定の要素、特徴などを含むと言及される場合、本開示の特定の実施形態又は本開示の態様は、そのような要素、特徴などで構成されるか又は本質的に構成されることを理解されたい。簡単にするために、これらの実施形態は、本明細書に、全ての場合に非常に多くの言葉で具体的に説明されない。特定の除外が明細書に列挙されるか否かにかかわらず、本開示の任意の実施形態又は態様を段落から明示的に除外できることも理解されたい。例えば、任意の１つ以上の活性剤、添加剤、成分、任意の薬剤、生物の種類、障害、対象、又はそれらの組み合わせを除外することができる。
範囲が本明細書に与えられる場合、本開示の実施形態は、エンドポイントが含まれる実施形態、両方のエンドポイントが除外される実施形態、及び一方のエンドポイントが含まれ、他方が除外される実施形態を含む。特に明記されない限り、両方のエンドポイントが含まれると仮定する必要がある。更に、別段の指示がない限り、又は文脈及び当業者の理解から他の方法で明らかでない限り、範囲として表される値は、文脈で明確に指示されない限り、範囲の下限の単位の１０分の１まで、本開示の異なる実施形態で、記載された範囲内の任意の特定の値又はサブ範囲を仮定できることを理解されたい。一連の数値が本明細書に記載される場合、本開示は、一連の任意の２つの値により定義される任意の介在値又は範囲に類似して関連する実施形態と、最低値が最小値と見なされ、最高値が最大値と見なされ得る実施形態とを含むことが理解される。本明細書で使用される数値には、パーセンテージで表される値を含む。
反対に明確に示されない限り、本明細書で主張する、２つ以上の行為を含む任意の方法において、方法の行為の順序は、必ずしも方法の行為が列挙される順序に限定されるわけではないが、本開示は、順序がそのように限定される実施形態を含むことを理解されたい。別段の指示がない限り、又は文脈から明らかでない限り、本明細書に記載される任意の製品又は組成物は、「分離された」ものと見なされ得ることも理解されたい。
本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という用語は、開示された実施形態に必須である組成物、方法及びそれらのそれぞれの構成要素に関して使用され、また、必須であるか否かにかかわらず、特定されない要素を含むことを制限しない。
本明細書で使用される場合、「本質的に構成される（consisting essentially of）」という用語は、所与の実施形態に必要な要素を指す。この用語は、本開示のその実施形態の基本的で新規又は機能的な特徴に実質的に影響を与えない追加の要素の存在を可能にする。
「で構成される（consisting of）」という用語は、実施形態のその説明に列挙されない要素を除く、本明細書に記載される組成物、方法及びそれらのそれぞれの構成要素を指す。
いくつかの変形が以上で詳細に説明されたが、他の修正又は追加が可能である。
以上の説明及び段落では、「少なくとも１つ（at least one of）」又は「１つ以上（one or more of）」などの句が現れ、その後に要素又は特徴の接続詞リストが続く場合がある。「及び／又は（and/or）」という用語は、また、２つ以上の要素又は特徴のリストに現れることがある。そのような句は、使用される文脈により暗黙的又は明示的に矛盾しない限り、リストされた要素又は特徴のいずれかを個別に意味するか、又は列挙された要素又は特徴のいずれかと他の列挙された要素又は特徴のいずれかとの組み合わせを意味することを意図する。例えば、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」、「Ａ及びＢの１つ以上」及び「Ａ及び／又はＢ」という句は、それぞれ、「Ａのみ、Ｂのみ、又はＡ及びＢ」を意味することを意図する。同様の解釈は、３つ以上のアイテムを含むリストにも適用される。例えば、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ及びＣの１つ以上」及び「Ａ、Ｂ及び／又はＣ」は、それぞれ、「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、又はＡ、Ｂ及びＣ」を意味することを意図する。更に、以上の、及び段落での「に基づく（based on）」という用語の使用は、「少なくとも部分的に基づく（based at least in part on）」ことを意味することを意図し、その結果、列挙されない特徴又は要素も許容される。
本明細書に記載される主題は、所望の構成に応じて、システム、装置、方法及び／又は物品に具体化され得る。前述の説明に記載される実施は、本明細書に記載される主題と一致する全ての実施を表すわけではない。代わりに、それらは、説明された主題に関する態様と一致するいくつかの例に過ぎない。いくつかの変形が以上で詳細に説明されたが、他の修正又は追加が可能である。特に、本明細書に記載されたものに加えて、更なる特徴及び／又は変形を提供することができる。例えば、上記実施は、開示された特徴の様々な組み合わせ及びサブ組み合わせ、及び／又は以上に開示されたいくつかの更なる特徴の組み合わせ及びサブ組み合わせに向けられてもよい。更に、添付の図に示される、及び／又は本明細書に記載される論理フローは、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序又は順番を必ずしも必要としない。他の実施は、以下の特許請求の範囲内にあり得る。
Claims (33)
- 少なくとも１人の患者を治療する装置であって、
前記少なくとも１人の患者のデータを収集するように構成されたデータ収集システムと、
遠隔ネットワークへのアクセスを認証し、
前記収集された患者データを集約し、
前記集約された患者データを前記遠隔ネットワークと通信するデータ記憶装置に記憶させる、ように構成されたコントローラと、
電磁放射線（「ＥＭＲ」）ビームを生成するように構成されたＥＭＲソースと、
（ｉ）前記少なくとも１人の患者の少なくとも一部内に光軸に沿って、（ｉｉ）前記少なくとも１人の患者の組織の表面の下に、位置する焦点領域に、前記ＥＭＲビームを収束又は集束させるように構成された光学素子構成と、
前記焦点領域から所定の距離離れて位置し、前記光軸に沿って前記焦点領域と前記光学素子構成との間に設置されたウィンドウとを含み、
前記ウィンドウは、前記ＥＭＲビームを透過させ、前記少なくとも１人の患者の組織の表面に接触するように構成される、装置。 - 前記コントローラは、前記遠隔ネットワークと通信するモジュールにアクセスするように更に構成され、前記モジュールは、画像認識モジュール、コンピュータビジョンモジュール、電子健康記録モジュール、又は臨床意思決定支援モジュールのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
- 前記少なくとも１人の患者のデータは、患者組織の画像、患者の年齢、治療セッション情報、患者の疼痛スコア、データ収集パラメータ、又はＥＭＲベースの治療パラメータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
- 前記データ収集システムは、前記ウィンドウに接触する組織から前記患者データを収集するように構成され、前記データ収集システム及び前記光学素子構成は、前記ウィンドウに空間的に位置合わせされる、請求項１に記載の装置。
- 前記少なくとも１人の患者の薬物ベースの治療に利用されるように構成された薬物ベースの治療システムを更に含む、請求項１に記載の装置。
- 前記薬物ベースの治療システムは、局所薬物、注射可能な薬物、又は経口送達薬物のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の装置。
- 前記光学素子構成は、少なくとも０．３の開口数（ＮＡ）でレーザービームを収束又は集束させるように構成される、請求項１に記載の装置。
- 前記データ収集システムは、
前記組織の表面を照射するように構成された照射ソースと、
光を前記組織の表面から前記ウィンドウを通ってセンサ平面に導くように構成された導光構成と、
前記センサ平面で前記光を検出するように構成されたセンサ構成と、を含み、
前記収集された患者データは、複数の画像を含む、請求項１に記載の装置。 - 前記コントローラは、前記複数の画像をつなぎ合わせることにより、前記収集された患者データを集約するように構成される、請求項８に記載の装置。
- 前記データ収集システムは、（ｉ）ユーザから前記少なくとも１人の患者のデータを受信するように構成されたユーザインタフェース、又は（ｉｉ）前記少なくとも１人の患者のデータを含む記憶装置に接続された更なるネットワークから前記少なくとも１人の患者のデータを受信するように構成されたシステムインタフェース、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
- 前記データ収集システムは、光音響撮像システム、カメラ、ダーモスコープサブシステム、顕微鏡サブシステム、共焦点顕微鏡サブシステム、プラズマ検出サブシステム、又はウィンドウ参照サブシステムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記遠隔ネットワークと通信するモジュールに対して認証を実行することにより、前記モジュールにアクセスするように更に構成される、請求項１に記載の装置。
- 前記認証は、（ｉ）金融協定が締結されていること、（ｉｉ）金融分配が受領されていること、又は（ｉｉｉ）前記金融分配が未解決であること、のうちの少なくとも１つを確認することにより実行される、請求項１２に記載の装置。
- 前記認証は、料金の金融分配を達成することにより実行される、請求項１２に記載の装置。
- 前記料金は、治療、患者、購入予約、画像、又はサービスモジュールのうちの少なくとも１つに対して提供される、請求項１４に記載の装置。
- 前記光学素子構成は、折り畳まれたペッツバールレンズを含む、請求項１に記載の装置。
- 少なくとも１人の患者を治療する方法であって、
データ収集システムを使用して、前記少なくとも１人の患者のデータを収集することと、
前記収集された患者データを集約することと、
遠隔ネットワークへのアクセスを認証することと、
前記患者データを前記遠隔ネットワークと通信するデータ記憶装置に記憶することと、
電磁（「ＥＭＲ」）ソースを使用して、ＥＭＲビームを生成することと、
光学素子構成を使用して、（ｉ）光軸に沿って、（ｉｉ）前記少なくとも１人の患者の組織の表面の下、に位置する焦点領域に、前記ＥＭＲビームを収束又は集束させることと、
前記少なくとも１人の患者の組織の表面を、前記焦点領域から所定の距離離れて、前記光軸に沿って前記焦点領域と集束光学素子との間に位置するウィンドウに接触させることと、
前記ＥＭＲビームを前記ウィンドウを通って透過させることと、を含み、
前記焦点領域は、前記組織内に位置決めされる、方法。 - 前記遠隔ネットワークと通信するモジュールにアクセスすることを更に含み、
前記モジュールは、画像認識モジュール、コンピュータビジョンモジュール、電子健康記録モジュール、又は臨床意思決定支援モジュールのうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。 - 前記少なくとも１人の患者のデータは、患者組織の画像、患者の年齢、治療セッション情報、患者の疼痛スコア、データ収集パラメータ、又はＥＭＲベースの治療パラメータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
- 前記患者データを収集することは、前記ウィンドウに接触する組織から前記患者データを感知することを含み、前記データ収集システム及び前記光学素子構成は、前記ウィンドウに空間的に位置合わせされる、請求項１７に記載の方法。
- 前記少なくとも１人の患者に対して薬物ベースの治療を実行することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
- 前記薬物ベースの治療は、局所薬物、注射可能な薬物、又は経口送達薬物のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の方法。
- 前記焦点領域に電磁放射線（ＥＭＲ）ビームを収束又は集束させることは、少なくとも０．３の開口数（ＮＡ）で実行される、請求項１７に記載の方法。
- 前記患者データを収集することは、
前記少なくとも１人の患者の組織の表面を照射することと、
光を前記組織の表面から前記ウィンドウを通って画像平面に導くことと、
センサ構成を使用して前記画像平面で前記光を感知することと、を含み、
前記収集された患者データは、複数の画像を含む、請求項１７に記載の方法。 - 前記収集された患者データを集約することは、前記複数の画像をつなぎ合わせることを含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記データを収集することは、（ｉ）ユーザインタフェースを使用して前記患者データを入力すること、又は（ｉｉ）前記少なくとも１人の患者のデータを含む記憶装置を容易にする更なるネットワークとインタフェースで接続すること、のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１７に記載の方法。
- 前記データを収集することは、光音響撮像装置、カメラ、ダーモスコープサブシステム、顕微鏡サブシステム、共焦点顕微鏡サブシステム、プラズマ検出サブシステム、又はウィンドウ参照サブシステムのうちの少なくとも１つを使用することを含む、請求項１７に記載の方法。
- 前記遠隔ネットワークと通信するモジュールへのアクセスを認証することにより、前記モジュールにアクセスすることを更に含む、請求項１７に記載の方法。
- 前記認証は、（ｉ）金融協定が締結されていること、（ｉｉ）金融分配が受領されていること、又は（ｉｉｉ）前記金融分配が未解決であること、のうちの少なくとも１つを確認することにより実行される、請求項２７に記載の方法。
- 前記認証は、料金の金融分配を達成することにより実行される、請求項２７に記載の方法。
- 前記料金は、治療、患者、購入予約、画像、又はサービスモジュールのうちの少なくとも１つに対して提供される、請求項２９に記載の方法。
- 前記光学素子構成は、折り畳まれたペッツバールレンズを含む、請求項１７に記載の方法。
- 少なくとも１人の患者の治療を容易にするコンピュータソフトウェアを有するコンピュータアクセス可能媒体であって、前記コンピュータソフトウェアがコンピュータプロセッサにより実行されると、前記コンピュータプロセッサは、
データ収集システムを使用して、前記少なくとも１人の患者のデータを収集することと、
前記収集された患者データを集約させることと、
遠隔ネットワークへのアクセスを認証させることと、
前記患者データを前記遠隔ネットワークと通信するデータ記憶装置に記憶することと、
電磁放射線（「ＥＭＲ」）ソースを制御してＥＭＲビームを生成することと、
光学素子構成を制御して、（ｉ）光軸に沿って、（ｉｉ）前記少なくとも１人の患者の組織の表面の下、に位置する焦点領域に、前記ＥＭＲビームを収束又は集束させることと、
前記少なくとも１人の患者の組織の表面を、前記焦点領域から所定の距離離れて、前記光軸に沿って前記焦点領域と集束光学素子との間に位置するウィンドウに接触させるように制御することと、
前記ＥＭＲビームを前記ウィンドウを通って透過させるように制御することと、を含む手順を実行するように構成され、
前記データ収集システムと前記光学素子構成は、前記ウィンドウに位置合わせされ、前記焦点領域は、前記組織内に位置決めされる、コンピュータアクセス可能媒体。
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