JP6353145B2 - 組織酸素付与測定システム及び方法 - Google Patents
組織酸素付与測定システム及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6353145B2 JP6353145B2 JP2017176628A JP2017176628A JP6353145B2 JP 6353145 B2 JP6353145 B2 JP 6353145B2 JP 2017176628 A JP2017176628 A JP 2017176628A JP 2017176628 A JP2017176628 A JP 2017176628A JP 6353145 B2 JP6353145 B2 JP 6353145B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spectral
- wavelengths
- images
- spectral bands
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 26
- 230000000287 tissue oxygenation Effects 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 64
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 292
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 151
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 142
- XUMBMVFBXHLACL-UHFFFAOYSA-N Melanin Chemical compound O=C1C(=O)C(C2=CNC3=C(C(C(=O)C4=C32)=O)C)=C2C4=CNC2=C1C XUMBMVFBXHLACL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 47
- INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 2-(furan-2-yl)-7-methyl-1h-1,8-naphthyridin-4-one Chemical compound N=1C2=NC(C)=CC=C2C(O)=CC=1C1=CC=CO1 INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 108010002255 deoxyhemoglobin Proteins 0.000 claims description 38
- 108010064719 Oxyhemoglobins Proteins 0.000 claims description 36
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 36
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims description 32
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical class O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 128
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 83
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 40
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 40
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 38
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 30
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 24
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 23
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 23
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 20
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 20
- 208000008960 Diabetic foot Diseases 0.000 description 17
- 208000004210 Pressure Ulcer Diseases 0.000 description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 17
- 230000036269 ulceration Effects 0.000 description 17
- 206010011985 Decubitus ulcer Diseases 0.000 description 15
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 15
- 206010019280 Heart failures Diseases 0.000 description 14
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 14
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 14
- 208000005764 Peripheral Arterial Disease Diseases 0.000 description 13
- 208000030831 Peripheral arterial occlusive disease Diseases 0.000 description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 11
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 11
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 11
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 9
- 239000000306 component Substances 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 9
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 9
- 235000019557 luminance Nutrition 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 8
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 8
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 8
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 8
- 206010007559 Cardiac failure congestive Diseases 0.000 description 7
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 7
- 208000032843 Hemorrhage Diseases 0.000 description 7
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 7
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 7
- 208000004756 Respiratory Insufficiency Diseases 0.000 description 7
- 206010040047 Sepsis Diseases 0.000 description 7
- 208000000558 Varicose Ulcer Diseases 0.000 description 7
- 208000034158 bleeding Diseases 0.000 description 7
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 7
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 7
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 7
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 7
- 201000004193 respiratory failure Diseases 0.000 description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 7
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 7
- 206010017711 Gangrene Diseases 0.000 description 6
- 206010020565 Hyperaemia Diseases 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 6
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 6
- 230000009724 venous congestion Effects 0.000 description 6
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 5
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 5
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 5
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 4
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 4
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 4
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 4
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 4
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005534 hematocrit Methods 0.000 description 3
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 3
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 3
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 3
- 210000005166 vasculature Anatomy 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N Bilirubin Chemical compound N1C(=O)C(C)=C(C=C)\C1=C\C1=C(C)C(CCC(O)=O)=C(CC2=C(C(C)=C(\C=C/3C(=C(C=C)C(=O)N\3)C)N2)CCC(O)=O)N1 BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N 0.000 description 2
- 208000035346 Margins of Excision Diseases 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000002675 image-guided surgery Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 2
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000002496 oximetry Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 238000002271 resection Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 230000019432 tissue death Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- OZFAFGSSMRRTDW-UHFFFAOYSA-N (2,4-dichlorophenyl) benzenesulfonate Chemical compound ClC1=CC(Cl)=CC=C1OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 OZFAFGSSMRRTDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHHHTIKWXBRCLT-VDBOFHIQSA-N (4s,4ar,5s,5ar,6r,12ar)-4-(dimethylamino)-1,5,10,11,12a-pentahydroxy-6-methyl-3,12-dioxo-4a,5,5a,6-tetrahydro-4h-tetracene-2-carboxamide;ethanol;hydrate;dihydrochloride Chemical compound O.Cl.Cl.CCO.C1=CC=C2[C@H](C)[C@@H]([C@H](O)[C@@H]3[C@](C(O)=C(C(N)=O)C(=O)[C@H]3N(C)C)(O)C3=O)C3=C(O)C2=C1O.C1=CC=C2[C@H](C)[C@@H]([C@H](O)[C@@H]3[C@](C(O)=C(C(N)=O)C(=O)[C@H]3N(C)C)(O)C3=O)C3=C(O)C2=C1O UHHHTIKWXBRCLT-VDBOFHIQSA-N 0.000 description 1
- 241000502561 Acacia irrorata Species 0.000 description 1
- 201000001320 Atherosclerosis Diseases 0.000 description 1
- 206010010996 Corneal degeneration Diseases 0.000 description 1
- 206010012689 Diabetic retinopathy Diseases 0.000 description 1
- 206010061818 Disease progression Diseases 0.000 description 1
- 208000003790 Foot Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 208000032456 Hemorrhagic Shock Diseases 0.000 description 1
- 206010027476 Metastases Diseases 0.000 description 1
- 102100035593 POU domain, class 2, transcription factor 1 Human genes 0.000 description 1
- 101710084414 POU domain, class 2, transcription factor 1 Proteins 0.000 description 1
- 208000018262 Peripheral vascular disease Diseases 0.000 description 1
- 206010049771 Shock haemorrhagic Diseases 0.000 description 1
- 206010040943 Skin Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 206010072170 Skin wound Diseases 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002266 amputation Methods 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 1
- 229960000074 biopharmaceutical Drugs 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 101150047356 dec-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005750 disease progression Effects 0.000 description 1
- 229940069417 doxy Drugs 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000003345 hyperglycaemic effect Effects 0.000 description 1
- 230000028709 inflammatory response Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 208000002780 macular degeneration Diseases 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 210000002752 melanocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000009401 metastasis Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000037311 normal skin Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011321 prophylaxis Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 206010040882 skin lesion Diseases 0.000 description 1
- 231100000444 skin lesion Toxicity 0.000 description 1
- 230000036555 skin type Effects 0.000 description 1
- 210000000434 stratum corneum Anatomy 0.000 description 1
- 210000004003 subcutaneous fat Anatomy 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0075—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
- A61B5/14552—Details of sensors specially adapted therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0233—Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2576/00—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0077—Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
- A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
- A61B5/443—Evaluating skin constituents, e.g. elastin, melanin, water
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7278—Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesising signals from measured signals
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
- G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
Description
いくつかの実施態様において、本明細書に説明の方法は、高速画像取得及びデータ処理が可能なユニークな内部の光学アーキテクチャを有する撮像システムを使用して実行される。図5及び6は、各々が特定のスペクトル帯の光を解像するように構成された複数の光学式検出器の一つへ光を向けるように構成されたビームステアリング・エレメントを撮像システムが有するそのような実施態様を示す。図7は、第二のそのような実施態様の基礎となる原理を示し、撮像システムは、複数のフィルタ・エレメントを有するスペクトル・フィルタ・アレイに覆われた複数の光センサを有する光センサ・アレイを採用する。この実施態様は、単一の露光で、ハイパースペクトル画像を構築するのに必要なすべての波長での画像のキャプチャを可能にする。図8は、第三のそのような実施態様の基礎となる原理を示し、撮像システムは、入射光を分割して複数の光学式検出器へ誘導することによって、複数のスペクトル帯で複数の画像を同時にキャプチャする。
ハイパースペクトル及びマルチスペクトル撮像は、一般的にスペクトル撮像またはスペクトル解析と呼ばれる分光法のより大きな部門に関連する技術である。典型的に、ハイパースペクトル撮像は、複数の画像の取得に関し、各画像は、連続的なスペクトル域に渡ってキャプチャされる狭スペクトル帯を表す。例えば、5以上(例えば、5、10、15、20、25、30、40、50以上)のスペクトル帯であり、各々が、1nm以上(例えば、1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、10nm、20nm以上)のFWHM帯域幅を有し、(例えば、400nmから800nmの)隣接するスペクトル域をカバーする。対照的に、マルチスペクトル撮像は、複数の画像の取得に関し、各画像は、不連続なスペクトル域に渡ってキャプチャされる狭スペクトル帯を表す。
本開示は、ハイパースペクトル/マルチスペクトル医用撮像(HSMI)に有用なシステム及び方法を提供する。HSMIは、異なる波長の光と、人体の一部、特に皮膚またはその直下に位置する組織との間で生じる相互作用を識別することに依存する。例えば、よく知られているように、デオキシヘモグロビンは、700nmの光を、水が吸収するよりも大量に吸収するが、水は、デオキシヘモグロビンに比べ、1200nmの光を非常に大量に吸収する。700nm及び1200nmで、デオキシヘモグロビン及び水から構成さる二成分系の吸光度を測定することによって、二成分系の吸収へのデオキシヘモグロビン及び水の個々の貢献、すなわち、両成分の濃度を容易に判定できる。拡大解釈すれば、より複雑な系(例えば、ヒト皮膚)の個々の成分が、その系からの照明反射または後方散乱の複数の波長の吸収を測定することによって判定できる。
最初の試みは、メラニン(例えば、表面組織内の主要背景発色団)に対する感度を最小にしながら、オキシヘモグロビン及びデオキシヘモグロビン(例えば、関心発色団)に対する感度を最適化する波長を選択することによって、ヒト組織内の組織酸素付与の正確な測定が可能な、最小セットの8波長を選択することであった。一セットの波長を選択するために、以下の比率を理想的に最大化する
サーチの目的は、すべての目的のために参照によって全文が本開示に援用される米国特許第8,644,911号に説明の15波長セット(500nm、510nm、520nm、530nm、540nm、550nm、560nm、570nm、580nm、590nm、600nm、610nm、620nm、640nm及び660nm)と同程度に、組織酸素付与測定を実行する複数の8波長セットを見つけることであった。
全15波長での健康な人からの足底部の画像を含む個々のデータ・セットを、サブセット5778(最適サブセット番号2)における全15波長または8波長のいずれかを使用して処理した。図11A〜11Eに示すように、全15波長を使用して生成された処理OXY及びDEOXYマップ(図11AはOXY、図11CはDEOXY)と、8波長のみを使用して生成されたもの(図11BはOXY、図11DはDEOXY)との間には、最小の視覚的相違があった。8波長のみを使用して生成されたOXY及びDEOXYマップは、サブセット番号2に対する線形補正係数を使用して補正した。図11Eは、組織のネイティブ画像を示す。
サブセット#3(640nmの波長が、660nmの波長で置換される)も15波長の補完に適切な代替であるかどうかを評価するために、実施例2で説明した、169のハイパーキューブを含むデータ・セットを使用して、シミュレーションを実行した。各ハイパースペクトル画像(例えば、各データ・セット)に対して、本来採集された全15波長を使用してのすべてのポイントにおいて、オキシヘモグロビン及びデオキシヘモグロビン濃度を計算した。同時に、同じ解析を、候補サブセット#3(520nm、540nm、560nm、580nm、590nm、610nm、620nm及び660nm)内の8波長のみを使用して実行した。
Claims (16)
- 一つ以上のプロセッサ、
メモリ、
一つ以上のプログラムを含む電子デバイスであって、
前記一つ以上のプログラムが、前記メモリ内に記憶されて前記一つ以上のプロセッサによって実行されるように構成され、前記一つ以上のプログラムが、
関心組織の複数の画像を含むデータ・セットであって、前記複数の画像内の各画像が、8〜12のスペクトル帯の所定セット内の異なるスペクトル帯で解像され、ピクセル値のアレイを含む前記データ・セットを取得することと、
前記組織の複数の登録画像を形成するために、前記プロセッサを使用して、ピクセル毎に前記複数の画像を登録することと、
前記組織の前記複数の登録画像の二次元領域内における複数のポイントでのスペクトル解析であって、前記複数のポイント内の各ポイントにおけるオキシヘモグロビン・レベル及びデオキシヘモグロビン・レベルの概算値を決定することを含む前記スペクトル解析を実行するための命令を含み、
前記8〜12のスペクトル帯の所定セットが、520±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、610±3nm、620±3nm及び660±3nmの中心波長を有するスペクトル帯を含み、
520±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、610±3nm及び620±3nmの中心波長を有する前記スペクトル帯が、15nm未満の半値全幅を有し、
660±3nmの中心波長を有する前記スペクトル帯が、20nm未満の半値全幅を有する、前記電子デバイス。 - 前記電子デバイスが、さらに、一つ以上の光センサを含む撮像システムであり、
前記一つ以上の光センサが、前記一つ以上のプロセッサと電子通信状態にあって前記所定セットの8〜12のスペクトル帯の光を解像するように構成され、
前記データ・セットを取得するための命令が、前記一つ以上の光センサを使用して前記関心組織の前記複数の画像をキャプチャするための命令を含む、請求項1に記載の電子デバイス。 - 前記複数の画像が同時にキャプチャされる、請求項2に記載の電子デバイス。
- 前記複数の画像の第一のサブセットが、第一の時点で同時にキャプチャされ、前記複数の画像の第二のサブセットが、前記第一の時点以外の第二の時点で同時にキャプチャされる、請求項2に記載の電子デバイス。
- 前記スペクトル解析を実行するための命令が、
前記複数のポイント内の各ポイントにおける吸収信号を解像し、
前記複数のポイント内の各ポイントにおけるメラニン貢献及び散漫散乱からの信号損失を計算することによって複数の補正吸収信号を形成し、
前記複数のポイント内の各ポイントにおける前記補正吸収信号からオキシヘモグロビン・レベル及びデオキシヘモグロビン・レベルの概算値を決定する命令を含む、請求項1に記載の電子デバイス。 - 複数の組織酸素付与測定へのメラニンによる前記貢献及び散漫散乱による前記損失が、二次多項式として集合的にモデル化される、請求項5に記載の電子デバイス。
- 前記8〜12のスペクトル帯の所定セットが、一セット8スペクトル帯から構成され、前記セット8スペクトル帯が、520±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、610±3nm、620±3nm及び660±3nmの中心波長を有する、請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記8〜12のスペクトル帯の所定セットが、一セット8スペクトル帯から構成され、前記セット8スペクトル帯が、520nm、540nm、560nm、580nm、590nm、610nm、620nm及び660nmの中心波長を有する、請求項1に記載の電子デバイス。
- 一つ以上のプログラムを記憶する非一過性コンピュータ可読記憶媒体であって、前記一つ以上のプログラムが、プロセッサ及びメモリを含む電子デバイスによって実行されると、前記電子デバイスに、
関心組織の複数の画像を含むデータ・セットであって、前記複数の画像内の各画像が、8〜12のスペクトル帯の所定セット内の異なるスペクトル帯で解像され、ピクセル値のアレイを含む前記データ・セットを取得させ、
前記組織の複数の登録画像を形成するために、前記プロセッサを使用して、ピクセル毎に前記複数の画像を登録させ、
前記組織の前記複数の登録画像の二次元領域内における複数のポイントでのスペクトル解析であって、前記複数のポイント内の各ポイントにおけるオキシヘモグロビン・レベル及びデオキシヘモグロビン・レベルの概算値を決定することを含む前記スペクトル解析を実行させる命令を含み、
前記8〜12のスペクトル帯の所定セットが、520±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、610±3nm、620±3nm及び660±3nmの中心波長を有するスペクトル帯を含み、
520±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、610±3nm及び620±3nmの中心波長を有する前記スペクトル帯が、15nm未満の半値全幅を有し、
660±3nmの中心波長を有する前記スペクトル帯が、20nm未満の半値全幅を有する、前記非一過性コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記命令が、前記所定セットの8〜12のスペクトル帯の光を解像するように構成された一つ以上の光センサを更に含む撮像システムによって実行されると、さらに、前記撮像システムに、
前記関心組織の前記複数の画像をキャプチャさせ、前記複数の画像内の各画像を、前記所定セットの8〜12のスペクトル帯内の異なるスペクトル帯で解像させることによって前記関心組織の前記複数の画像を取得する、請求項9に記載の非一過性コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記命令が、前記撮像システムに、前記複数の画像を同時にキャプチャさせる、請求項10に記載の非一過性コンピュータ可読記憶媒体。
- 前記命令が、前記撮像システムに、前記複数の画像の第一のサブセットを第一の時点で同時にキャプチャさせ、前記複数画像の第二のサブセットを、前記第一の時点以外の第二の時点で同時にキャプチャさせる、請求項10に記載の非一過性コンピュータ可読記憶媒体。
- 前記スペクトル解析を実行するための命令が、前記電子デバイスに、
前記複数のポイント内の各ポイントにおける吸収信号を分析させ、
複数の補正吸収信号を形成するために、前記複数のポイント内の各ポイントにおけるメラニン貢献及び散漫散乱からの信号損失を計算させ、
前記複数のポイント内の各ポイントにおける前記補正吸収信号からオキシヘモグロビン・レベル及びデオキシヘモグロビン・レベルの概算値を決定させる、請求項9に記載の非一過性コンピュータ可読記憶媒体。 - 複数の組織酸素付与測定へのメラニンによる前記貢献及び散漫散乱による前記損失が、二次多項式として集合的にモデル化される、請求項13に記載の非一過性コンピュータ可読記憶媒体。
- 前記8〜12のスペクトル帯の所定セットが、一セット8スペクトル帯から構成され、前記セット8スペクトル帯が、520±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、610±3nm、620±3nm及び660±3nmの中心波長を有する、請求項9に記載の非一過性コンピュータ可読記憶媒体。
- 前記8〜12のスペクトル帯の所定セットが、一セット8スペクトル帯から構成され、前記セット8スペクトル帯が、520nm、540nm、560nm、580nm、590nm、610nm、620nm及び660nmの中心波長を有する、請求項9に記載の非一過性コンピュータ可読記憶媒体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/267,090 | 2016-09-15 | ||
US15/267,090 US10010278B2 (en) | 2014-03-21 | 2016-09-15 | Systems and methods for measuring tissue oxygenation |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018109589A Division JP2018167044A (ja) | 2016-09-15 | 2018-06-07 | 組織酸素付与測定システム及び方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018051304A JP2018051304A (ja) | 2018-04-05 |
JP6353145B2 true JP6353145B2 (ja) | 2018-07-04 |
Family
ID=59895170
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017176628A Active JP6353145B2 (ja) | 2016-09-15 | 2017-09-14 | 組織酸素付与測定システム及び方法 |
JP2018109589A Pending JP2018167044A (ja) | 2016-09-15 | 2018-06-07 | 組織酸素付与測定システム及び方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018109589A Pending JP2018167044A (ja) | 2016-09-15 | 2018-06-07 | 組織酸素付与測定システム及び方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3298963B1 (ja) |
JP (2) | JP6353145B2 (ja) |
CN (1) | CN107822592A (ja) |
CA (1) | CA2979384C (ja) |
HK (1) | HK1251431A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA3110443A1 (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | Tel Hashomer Medical Research Infrastructure And Services Ltd. | System and method for determining oxygenated-blood content of biological tissue |
WO2021014597A1 (ja) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | オリンパス株式会社 | 物性値算出装置、及び物性値計測方法 |
DE102019127323B4 (de) * | 2019-10-10 | 2021-05-12 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Laserbearbeitungssystem zum Durchführen eines Bearbeitungsprozesses an einem Werkstück mittels eines Laserstrahls und Verfahren zur Überwachung eines Bearbeitungsprozesses an einem Werkstück mittels eines Laserstrahls |
CN112043287B (zh) * | 2020-09-30 | 2021-07-20 | 重庆大学 | 一种脑血氧无创监测方法及监测装置 |
CN112699767A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-23 | 北京思比科微电子技术股份有限公司 | 集成多光谱、高光谱膜的防伪光学指纹芯片 |
CN112603302A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-06 | 北京思比科微电子技术股份有限公司 | 使用屏下光学指纹识别芯片检测血氧浓度的方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2319406A1 (en) * | 2004-12-28 | 2011-05-11 | Hyperspectral Imaging, Inc | Hyperspectral/multispectral imaging in determination, assessment and monitoring of systemic physiology and shock |
US8971984B2 (en) | 2005-04-04 | 2015-03-03 | Hypermed Imaging, Inc. | Hyperspectral technology for assessing and treating diabetic foot and tissue disease |
US8644911B1 (en) * | 2006-06-30 | 2014-02-04 | Hypermed Imaging, Inc. | OxyVu-1 hyperspectral tissue oxygenation (HTO) measurement system |
CN103542935B (zh) * | 2008-03-19 | 2016-02-03 | 超级医药成像有限公司 | 用于实时的组织氧合测量的小型化多光谱成像器 |
US8810658B2 (en) * | 2012-02-02 | 2014-08-19 | Xerox Corporation | Estimating a visible vector representation for pixels in an infrared image |
US20150142461A1 (en) | 2012-06-05 | 2015-05-21 | Hypermed Imaging, Inc. | Hyperspectral image processing via a computer network |
US9766382B2 (en) | 2012-06-05 | 2017-09-19 | Hypermed Imaging, Inc. | Single-sensor hyperspectral imaging device |
RU2616653C2 (ru) | 2012-06-05 | 2017-04-18 | Хайпермед Имэджинг, Инк. | Способы и устройство для соосного формирования изображения с множеством длин волн |
WO2014146053A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Hypermed Imaging, Inc. | Systems and methods for evaluating hyperspectral imaging data using a two layer media model of human tissue |
WO2015143417A1 (en) * | 2014-03-21 | 2015-09-24 | Hypermed Imaging, Inc. | Systems and methods for measuring tissue oxygenation |
US9655519B2 (en) * | 2014-03-21 | 2017-05-23 | Hypermed Imaging, Inc. | Systems and methods for performing an imaging test under constrained conditions |
US20190069824A1 (en) * | 2015-10-13 | 2019-03-07 | Hypermed Imaging, Inc. | Compact light sensors for surgical applications and shock detection |
-
2017
- 2017-09-14 CA CA2979384A patent/CA2979384C/en active Active
- 2017-09-14 JP JP2017176628A patent/JP6353145B2/ja active Active
- 2017-09-15 CN CN201710829643.0A patent/CN107822592A/zh active Pending
- 2017-09-15 EP EP17191345.2A patent/EP3298963B1/en active Active
-
2018
- 2018-06-07 JP JP2018109589A patent/JP2018167044A/ja active Pending
- 2018-08-27 HK HK18111010.3A patent/HK1251431A1/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107822592A (zh) | 2018-03-23 |
HK1251431A1 (zh) | 2019-02-01 |
CA2979384C (en) | 2021-02-16 |
JP2018051304A (ja) | 2018-04-05 |
JP2018167044A (ja) | 2018-11-01 |
EP3298963A1 (en) | 2018-03-28 |
CA2979384A1 (en) | 2018-03-15 |
EP3298963B1 (en) | 2019-10-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6672406B2 (ja) | 単一センサのハイパースペクトル撮像デバイス | |
AU2019257473B2 (en) | Efficient modulated imaging | |
JP6353145B2 (ja) | 組織酸素付与測定システム及び方法 | |
US9480424B2 (en) | Systems and methods for measuring tissue oxygenation | |
US11399716B2 (en) | Systems and methods for performing an imaging test under constrained conditions | |
US9619883B2 (en) | Systems and methods for evaluating hyperspectral imaging data using a two layer media model of human tissue | |
US10470694B2 (en) | Systems and methods for measuring tissue oxygenation | |
US10921186B2 (en) | Methods and apparatus for imaging discrete wavelength bands using a mobile device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180424 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180508 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180607 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6353145 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |