JP5977763B2 - 生体組織の機械的性質を測定するためのレーザースペックルマイクロレオメーター - Google Patents
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Description
(i)光検出器による光分布から得られた光学データの複数セットの獲得するステップと、(異なる干渉図形は、生体組織の異なる光遅延と異なる深さのうち少なくとも一つと対応させるために、これら光分布はそれぞれ、標本と、光の標本ビームが生体組織に相互作用し、光の基準ビームが可変的な光遅延路を通過する、光の基準相互干渉性ビーム(mutually coherent beam)を空間的に重ねることによって形成される光干渉図形と対応している。)
(ii)獲得した光学データの複数セットから、生体組織の粘弾性率における2次元分布にそれぞれ対応させるための、決定するステップと、
(iii)生体組織の前記異なる深さおよび前記異なる光遅延のうち少なくとも一つを表すパラメータの関数として可視化のため定量化した2次元分布を表示するステップとから成る。
Claims (33)
- 顕微鏡的分解能で生体組織の機械的性質を表す3次元マップを作成する方法であって、
(A)前記生体組織の複数の深さにおける前記機械的性質を示す粘弾性パラメータの複数の2次元分布を計算するステップと、
(B)前記複数の2次元分布を、前記複数の深さに関係する前記複数の2次元分布を示す3次元データセットにマッピングするステップと、
を含み、
前記複数の2次元分布の各々は、生体組織層によってのみ散乱された光を示す光学データから計算され、前記生体組織層は、前記個々に対応した深さに位置し、かつ、光検出器で検出される前記光のコヒーレンス長に関係するパラメータによって厚さが制限されている、方法。 - 前記ステップ(A)が、前記光検出器で検出される光の干渉コヒーレンスゲーティングを介して定義された生体組織層によってのみ散乱された光を示す光学データから各々の2次元分布を計算することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記粘弾性パラメータの値に少なくとも部分的に依存する、計算した前記粘弾性パラメータの2次元分布の少なくとも一つを色分けし、前記色分けした2次元分布および前記3次元データセットの少なくとも1つを表示することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(A)が、周波数依存する粘弾性パラメータの2次元分布を計算することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(A)が、光学部品の標本列を介して前記生体組織に送られ、かつ、組織層と相互作用した、光の標本分布と、可変的な光遅延長を有する光学遅延路を含む光学部品の基準列を通過した、光の基準分布とを重ねることによって、光干渉図形を検出することを含み、そして、前記光の標準分布および前記光の基準分布は、コヒーレントである、請求項1に記載の方法。
- コンピュータ処理において前記干渉図形を再構成して、空間的にフィルタ処理された光干渉図形を形成することをさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 前記生体組織層の前記深さが、前記光学部品の前記標本列および基準列のうち少なくとも1つの部品と前記生体組織間の光学距離によって定義される、請求項5に記載の方法。
- 前記ステップ(A)が、前記光遅延長を変化させることを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記光学距離を変化させることが、前記標本列の光学部品を再配置し、前記増分量に光学的にマッチした量だけ可変的な光遅延長を調整することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記ステップ(A)が、前記生体組織の固有光散乱粒子のブラウン運動変位を表す光学データから計算することを含む、請求項1記載の方法。
- 顕微鏡的分解能で生体組織の機械的性質を表す3次元マップを作成する方法であって、
(C)光学部品の標本列を介して前記生体組織に送られ、かつ、組織層と相互作用した、光の標本分布と、可変的な光遅延長を有する光学遅延路を含む光学部品の基準列を通過した、光の基準分布とを重ねることによって、前記光学検出器において光干渉図形を検出するステップと、
(D)前記検出した光干渉図形に対応する光学データから前記生体組織の前記機械的性質を表す粘弾性パラメータの2次元分布を計算するステップと、
(E)前記計算した粘弾性パラメータの2次元分布を前記生体組織内で前記組織層の深さと関連付けるステップと、
を含み、
前記光の標本分布及び前記光の基準分布は、コヒーレントであり、前記組織層の前記位置が、光学部品の前記標本列および前記基準列のうち少なくとも1つの部品と前記生体組織間の光学距離によって定められる、方法。 - 前記ステップ(C)は、光学部品の標本列を介して前記生体組織に送られ、前記生体組織の所定の深さに位置する組織層によってのみ散乱された、光の標本分布を利用することを含む、請求項11記載の方法。
- 前記ステップ(D)は、前記生体組織の固有光散乱粒子のブラウン運動変位を表すデータに少なくとも部分的に基づく粘弾性パラメータの2次元分布を計算することを含む、請求項11記載の方法。
- 増加量だけ光路長を変化させるステップと、前記ステップ(C)と、前記ステップ(D)と、前記ステップ(E)をさらに繰り返す、請求項11記載の方法。
- 前記増加量は、20ミクロンを超えないことを特徴とする、請求項14記載の方法。
- 前記増加量は、10ミクロンを超えないことを特徴とする、請求項14記載の方法。
- 前記増加量は、5ミクロンを超えないことを特徴とする、請求項14記載の方法。
- 前記光路長を変化させるステップは、前記標本列の光学部品を再配置し、前記増加量に光学的にマッチする量だけ、可変的な光遅延長を調整することを含む、請求項14記載の方法。
- 深さの関数として計算される2次元分布を、前記組織の機械的性質において、3次元の顕微鏡的分析による分布を表す前記3次元マップに変形するステップをさらに含む、請求項14記載の方法。
- 前記光路長に対応する幾何学的な距離パラメータの3次元マップとして計算した2次元分布を表示するステップをさらに含む、請求項14記載の方法。
- 前記粘弾性パラメータの値に少なくとも部分的に依存する前記粘弾性パラメータの前記計算した2次元分布の少なくとも一つを色分けし、前記光路長に対応する幾何学的な距離パラメータの関数として、前記粘弾性パラメータの計算した2次元分布を表示するステップをさらに含む、請求項11記載の方法。
- 光干渉図形の前記ステップ(C)は、前記生体組織の境界に関してデフォーカスした光の標本分布を検出することを含み、前記光路長を変化させるステップが、可変的な光遅延長を調整することを含むことを特徴とする、請求項11記載の方法。
- 前記光干渉図形を空間的にフィルタ除去することを含む前記光干渉図形を数学的に再構成するステップをさらに含む、請求項11記載の方法。
- 生体組織の硬さにおける3次元分布の視覚的認知可能な表示方法であって、
前記3次元分布は、顕微鏡的分解能を持ち、かつ、
光学検出器において複数の光の分布から光学データの複数のセットを取得するステップであって、前記複数の光の分布各々は、互いにコヒーレントである光の標本ビームと光の基準ビームとを空間的に重ねることによって形成された光干渉図形に対応し、前記光の標本ビームは前記生体組織と相互作用したものであり、前記光の基準ビームは可変的な光遅延路を通過したものであり、異なる干渉図形は、前記生物組織における異なる深さおよび異なる光遅延のうち少なくとも1つに対応する、ステップと、
前記取得した光学データの複数セットから、それぞれ対応する前記生体組織の粘弾性率の2次元分布を決定するステップと、
前記生体組織における前記異なる深さおよび前記異なる光遅延のうち少なくとも一つを表すパラメータの関数として視覚化のために前記2次元分布を表示するステップと、によって形成される、視覚的認知可能な表示方法。 - 少なくとも一つの前記2次元分布は、前記粘弾性率の値に関連した色分けがなされていることを特徴とする、請求項24記載の視覚的認知可能な表示方法。
- 前記視覚的認知可能な表示方法は、顕微鏡的分解能で前記生体組織に粘弾性率の空間的分布を表す画像を含むことを特徴とする、請求項24記載の視覚的認知可能な表示方法。
- 前記視覚的認知可能な表示方法は、粘弾性率の周波数依存を表す画像を含むことを特徴とする、請求項24記載の視覚的認知可能な表示方法。
- 前記視覚的認知可能な表示方法は、前記生体組織における粘弾性率の色分けされた、3次元の顕微鏡的分解能を持つ、容積マップを含むことを特徴とする、請求項24記載の視覚的認知可能な表示方法。
- 前記光学データの複数セットを取得することは、前記生体組織の固有光散乱粒子のブラウン運動変位を表す光学データのセットを含むことを特徴とする、請求項24記載の視覚的認知可能な表示方法。
- 生体組織を特徴付ける機械的パラメータの容積分布を提供するコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、コンピュータが可読なプログラムコードを持つコンピュータが使用可能な有形媒体を含み、
前記コンピュータが可読なプログラムは、
前記生体組織の複数の深さにおける前記機械的パラメータを表す粘弾性パラメータの複数の2次元分布を計算するためのプログラムコードと、
前記複数の2次元分布を、顕微鏡的な分解能で、前記深さに関係する前記分布を表す3次元データセットにマッピングするためのプログラムコードと、を含み、
前記複数の2次元分布各々は、生体組織層によってのみ散乱された光を示す光学データから計算され、前記生体組織層は、前記個々に対応した深さに位置し、かつ、光検出器で検出される前記光のコヒーレンス長に関係するパラメータによって厚さが制限されている、コンピュータプログラム。 - 前記光検出器で検出された光の干渉コヒーレンスゲーティングを介して定められた生体組織層によってのみ散乱される光を示す光学データから、周波数依存する、粘弾性パラメータの2次元分布を計算するためのプログラムコードと、
前記粘弾性パラメータの値に少なくとも部分的に依存する、計算された粘弾性パラメータの2次元分布を色分けするプログラムコードと、
前記色分けした2次元分布と前記3次元データセットの少なくとも一つを表示するためのプログラムコードと、
の中で少なくとも一つをさらに含む、請求項30記載のコンピュータプログラム。 - 光学部品の標本列を介して前記生体組織に送られ、組織層と相互作用した、光の標本分布と、可変的な光遅延を持つ光遅延路を有する光学部品の基準列を通過した、光の基準分布と、を重ねることによって形成された光干渉図形を再構成するためのプログラムコードをさらに含み、
前記光の標本分布及び前記光の基準分布はコヒーレントであり、前記光干渉図形を再構成することで空間的なフィルタ処理された干渉図形が生成されるようになっている、請求項30記載のコンピュータプログラム。 - 増加量だけ前記可変的な光遅延長を調整するためのプログラムコードをさらに含む、請求項32記載のコンピュータプログラム。
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