KR20070104520A

KR20070104520A - 3-ｄ 생체내 이미징을 위한 그래픽 사용자 인터페이스

Info

Publication number: KR20070104520A
Application number: KR1020077011086A
Authority: KR
Inventors: 브래들리 더블유. 라이스; 마이클 디. 케이블; 비노이 마르바르; 올리비에 코쿠오즈; 체인시 쿠오
Original assignee: 제노젠 코퍼레이션
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-10-26
Also published as: JP2008523474A; CN101438220A; US20050149877A1; EP1836548A2; CA2589729A1; WO2006062914A3; US7581191B2; AU2005314268A1; WO2006062914A2; IL183155A0

Abstract

본 발명은 사용자가 2-차원 및 3-차원 생체내 이미지 및 이미징 데이터를 쉽게 보고 분석할 수 있게 해주는 컴퓨터 시스템 및 사용자 인터페이스를 포함한다. 상기 사용자 인터페이스는 생체내 광 이미징에 적합한 다음의 동작 중 하나 이상에 대해 적합하다, 즉 3차원 이미징 데이터 및 재구성 알고리즘의 조사 및 제어, 토모그래픽(tomographic) 및 토포그래픽(topographic) 알고리즘의 제어, 스펙트럼 이미지의 제어 및 분석, 여러 다른 시점에서 얻어진 2차원 또는 3차원 이미징 데이터의 비교에 대해 적합하다.

Description

3-Ｄ 생체내 이미징을 위한 그래픽 사용자 인터페이스{GRAPHICAL USER INTERFACE FOR 3-D IN-VIVO IMAGING}

본 발명은 일반적으로 컴퓨터에서 실행되는 사용자 인터페이스 소프트웨어에 관한 것이다. 더욱 세부적으로는, 본 발명은 3차원 생체내 이미지(in-vivo image)를 검사 및 분석하기 위해 사용되는 사용자 인터페이스 소프트웨어에 관한 것이다.

컴퓨터 애플리케이션에서, 사용자에게 정보를 제공하기 위한 많은 방법이 존재한다. 컴퓨터 시스템 상의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: Graphical User Interface)에 의해, 윈도우, 제어 아이콘 등을 쉽게 사용하는 것이 사용자에게 정보를 디스플레이해줄 수 있다. 윈도우에 디스플레이된 데이터는 여러 다른 타입의 데이터일 수 있다. 일부는 아이콘이나 사진 등의 그래픽, 또는 워드 프로세싱 문서 등의 텍스트, 또는 이 둘의 조합일 수 있다.

컴퓨터 인터페이스가 특정 애플리케이션에서의 데이터 관리를 위해 사용될 때, 상기 애플리케이션은 다양한 데이터-특정 툴 및 기능을 요구할 수 있다. 특수 생체내 이미지 애플리케이션은 적정한 사용자 인터페이스의 설계에 있어서 특정한 해결 과제를 갖고 있다. 생체내 이미지는 표본의 사진 표현 상에 중첩되는 발광 표 현(luminescent representation)을 포함할 수 있다. 상기 사진은 사용자에게 표본의 사진 참조를 제공한다. 상기 발광 표현은, 관심 작업이 발생될 수 있는 표본의 내부 부분을 가리킨다. 하나의 예에서, 샘플은 작은 동물, 가령 쥐이며, 광원은 발광 리포터(light emitting reporter), 가령 반딧불이의 발광효소, 또는 형광 단백질, 또는 염료에 의해 표시된 종양 세포일 수 있다. 이러한 기법은 생체내 광학 이미징(in vivo optical imaging)으로서 알려져 있다.

생체내 이미징 애플리케이션은 복잡도를 증가시키고, 대량의 정보를 제공하는 것이 일반적이다. 3차원(3-D) 이미징 시스템은 단일 데이터 포인트, 또는 표본에 대응하는 다수의 이미지를 포함한다. 이미지는 사진과, 다중 발광 이미지와, 여러 다른 각도로부터의 몇 개의 구조광 이미지(structured light image) 등을 포함한다. 단일 데이터 포인트에 대하여 10개 이상의 이미지가 존재하는 것이 일반적이다. 수주, 또는 수개월 동안 매일 취해진 이미지가 파일의 라이브러리와 정보의 잠재적인 오버플로를 구축할 것이다. 데이터 세트를 따라 연구원이 수행하는 다수의 분석 프로세스가 사용을 또한 복잡하게 만든다. 다수의 분석적 프로세스와 연결된 과량의 데이터가 사용자 인터페이스를 관리하기 쉬운 설계를 방해한다. 현재, 사용자에게는 사용자 요구사항을 완전히 수행하고, 다량의 데이터의 편리한 관리와 종래의 이미징과 연계된 분석적 프로세스를 가능하게 해주는 환경이 부족하다.

이미징 애플리케이션을 위한 개선된 사용자 인터페이스가 매우 바람직할 것이다.

본 발명은 사용자로 하여금 2차원 및 3차원 생체내 이미지(in vivo image)와 이미징 데이터를 쉽게 검토하고 분석할 수 있게 해주는 컴퓨터 시스템과 사용자 인터페이스를 제공한다. 사용자 인터페이스는 생체내 광 이미징에 적합한 다음의 동작 중 하나 이상에 대해 적합하다, 즉 3차원 이미징 데이터 및 재구성 알고리즘의 조사 및 제어, 토모그래픽(tomographic) 및 토포그래픽(topographic) 알고리즘의 제어, 스펙트럼 이미지의 제어 및 분석, 여러 다른 시점에서 얻어진 2차원 또는 3차원 이미징 데이터의 비교에 대해 적합하다.

본 발명의 하나의 실시예에 따라서, 컴퓨터 시스템은 이미지 측정 윈도우를 제공받으며, 이에 따라서 사용자는 토모그래픽 표현을 구성하고, 제공하며, 분석하기에 특히 유용한 특정 동작을 수행할 수 있다. 종래의 컴퓨터 하드웨어, 가령 프로세서, 메모리 및 디스플레이에 추가로, 컴퓨터 시스템은 토포그래픽 및 토모그래픽 재구성을 촉진시키는 이미지와 하나 이상의 툴을 제공하는 하나 이상의 윈도우를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스를 포함한다. 단 하나의 사용하기 쉬운 그래픽 사용자 인터페이스에서 다수의 특징을 제공함으로써, 본 발명의 인터페이스는 사용자로 하여금 유연하고 안정적으로 다량의 데이터를 관리하고 통제할 수 있게 한다.

하나의 태양에서, 본 발명은 이미지를 디스플레이하고 분석할 수 있는 컴퓨터 시스템에 관한 것이다. 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서와 하나 이상의 입력 장치를 포함한다. 또한 컴퓨터 시스템은, 하나 이상의 입력 장치로부터의 입력 신호와 하나 이상의 프로세서로부터의 신호에 따라 특정한 방식으로 이미지와 그에 연계된 정보를 디스플레이할 수 있는 디스플레이를 포함한다. 이미지는, 대상 내에 위치하는 전자기성 방사(electro-magnetic radiation)의 위치와 크기를 나타내는 정보를 포함하는 3차원 발광 표현과 중첩되는 대상의 표면의 3-차원 표현을 포함한다. 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서에서 실행되며, 하나 이상의 재구성 툴(reconstruction tool)을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스를 추가로 포함한다. 사용자가 재구성 툴을 사용할 때, 상기 컴퓨터 시스템은, 대상내에 위치하는 전-자성 방사의 3-차원 발광 표현을 재구성한다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 이미지를 디스플레이하고 분석할 수 있는 컴퓨터 시스템에 관한 것이다. 또한 상기 컴퓨터 시스템은 이미지를 디스플레이할 수 있는 디스플레이를 포함한다. 상기 이미지는 상기 토포그래픽 표현의 표면으로부터 발산된 광의 위치와 크기를 나타내 주는 정보를 포함하는 발광 표현과 중첩되는 대상 표면의 3-차원 토포그래픽 표현을 포함한다. 상기 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되고, 하나 이상의 토포그래픽 표현 툴을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함한다. 사용자가 하나 이상의 토포그래픽 표현 툴을 선택할 때, 컴퓨터 시스템은 대상의 토포그래픽 표현을 구성한다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 이미지를 디스플레이하고 분석할 수 있는 컴퓨터 시스템에 관한 것이다. 또한 상기 컴퓨터 시스템은 이미지를 디스플레이할 수 있는 디스플레이를 포함한다. 상기 이미지는 대상 내에 위치하는 광원의 위치 및 크기를 나타내어 주는 정보를 포함하는 대상의 3-차원 광 표현과 중첩되는 상기 대상의 표면의 3-차원 표현을 포함한다. 상기 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서에서 실행되며 하나 이상의 스펙트럼 분석 툴을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스를 포함한다. 사용자가 상기 스펙트럼 분석 툴 중 하나를 이용하여 스펙트럼 정보를 입력할 때, 컴퓨터 시스템은 스펙트럼 분석 툴을 이용하여 제공된 입력에 따라서 광원의 재구성을 수행한다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 이미지를 디스플레이하고 분석할 수 있는 컴퓨터 시스템에 관한 것이다. 상기 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서와, 하나 이상의 사용자 입력 장치를 포함한다. 또한 상기 컴퓨터 시스템은, 하나 이상의 입력 장치로부터의 입력 신호와 하나 이상의 프로세서로부터의 신호에 응답하는 특정한 방식으로 이미지 및 그에 연계된 정보를 디스플레이할 수 있는 디스플레이를 포함한다. 상기 이미지는 a) 대상내에서부터 발산되는 광의 위치 및 크기를 나타내주는 제 1 정보를 포함하는 대상의 제 1 발광 표현(light emitting representation)과, b) 대상내에서부터 발산되는 광의 위치 및 크기를 나타내어 주는 제 2 정보를 포함하는 제 2 발광 표현을 포함한다. 상기 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서에서 실행되며 하나 이상의 평가 툴(evaluation tool)을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함하고, 이때 사용자가 재구성 툴을 사용할 때, 상기 컴퓨터 시스템은 제 1 정보와 제 2 정보를 정량적으로 평가한다.

본 발명의 이러한 특징 및 그 밖의 다른 특징이 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1A 및 1B는 본 발명의 하나의 실시예에 따르는 이미징 시스템의 투시도이다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따르는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)이다.

도 3A는 활성화되어, 클릭 정보 섹션을 나타내는 클릭 정보 토글을 갖는 이미징 GUI이다.

도 3B는 활성화되어, 이미지 조정 섹션과 레이아웃 제어 섹션을 모두 나타내는 이미지 조정 토글 및 레이아웃 제어 토글을 갖는 이미징 GUI이다.

도 3C는 활성화되어, 교정 및 필터링 섹션과 이미지 정보 섹션을 모두 나타내는 교정 및 필터링 토글과 이미지 정보 토글을 갖는 이미징 GUI이다.

도 3D는 본 발명의 특정 실시예에 따르는 활성화되어 ROI 툴 섹션을 나타내는 관심 영역(ROI) 툴 토글을 갖는 이미징 GUI이다.

도 3E는 본 발명의 특정 실시예에 따르는 바람직한 구성 측정 윈도우를 갖는 이미징 GUI이다.

도 4A는 본 발명의 하나의 실시예에 따르는 시퀀스 윈도우를 갖는 이미징 GUI이다.

도 4B는 본 발명의 특정한 실시예에 따르는 활성화되어 이미지 산술 툴 섹션을 보여주는 이미지 산술 토글을 갖는 이미징 GUI이다.

도 4C는 사용자가 제 1 발광 표현과 제 2 발광 표현으로부터의 정보를 평가할 수 있게 해주는 이미지 산술 윈도우를 도시한다.

도 5A는 본 발명의 특정 실시예에 따라, 활성화되어 스펙트럼 이미징 툴 섹션을 보여주는 스펙트럼 이미징 토글을 갖는 이미징 GUI이다.

도 5B는 광학 속성 윈도우에 포함된 스펙트럼 분석 툴을 나타낸다.

도 5C는 스펙트럼 결과 윈도우에서 포함된 몇 가지 스펙트럼 분석 툴을 나타낸다.

도 6A는 본 발명의 특정 실시예에 따라, 표면 토포그래피 및 재구성 툴을 갖는 이미징 GUI를 나타낸다.

도 6B는 토포그래픽 및 토모그래픽 재구성 후의, 대상 및 내부 광원의 평면 투시도이다.

도 6C는 내부 방사 근원지의 깊이와, 토포그래픽 표현의 상부 표면 상에서 내부 방사 근원지의 표면 방출로의 투사를 나타내는 포인트클라우드 드로잉 방식(pointcloud drawing style)으로 디스플레이되는 대상의 후면부를 도시한다.

도 6D는 재구성을 위해, 사용자가 하나 이상의 광학 속성을 지정할 수 있게 해주는 몇 가지 스펙트럼 분석 툴을 포함하는 광학 속성 윈도우를 도시한다.

도 6E는 토포그래픽 표현을 이용하지 않은 재구성된 내부 광원을 도시한다.

도 7A 및 7B는 본 발명의 실시예를 구현하기에 적합한 컴퓨터 시스템을 도시한다.

본 발명은 몇 가지 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 기술될 것이다. 다음의 기재에서, 다수의 특정 세부사항은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위한 것이다. 그러나 본 발명은 이러한 특정 세부사항의 일부, 또는 전체 없이 실행될 수 있음이 해당업계 종사자에게 자명하다. 또 다른 예를 들자면, 본 발명을 불필요 하게 모호하게하지 않도록, 종래의 프로세스 단계, 또는 구성은 세부적으로 기술되지 않았다.

사용자로 하여금 이미지 분석에 적합한 다수의 작업을 수행할 수 있게 해주는, 생체내 이미징(in-vivo imaging) 애플리케이션을 위한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: Graphical User Interface)가 제공된다. 본 발명의 GUI를 이용하여, 사용자는 분석 툴을 생성하고 조작할 수 있으며, 복잡한 이미지(가령, 내부 광원의 3-차원 재구성된 생체내 이미지) 상에서 이뤄지는 광범위한 측정을 편리하고 효율적으로 수행할 수 있다. 덧붙이자면, 본 발명에 의해, 사용자는 현재 이미지 및 이미지 데이터를 유연하게 조작할 수 있고, 토모그래픽(tomographic) 재구성 매개변수를 조작할 수 있으며, 구조광(structured light) 및 토포그래픽(topographic) 재구성을 수행할 수 있으며, 생체내 이미징 애플리케이션과 연관된 다수의 추가적인 작업을 수행할 수 있다.

본 발명은 토포그래픽 이미징 툴(topographic imaging tool)과 토모그래픽 이미징 툴(tomographic imaging tool)을 모두 제공한다. 토포그래픽 이미징은 대상의 표면 특성을 일컫는다. 하나의 실시예에서, 대상의 표면 토포그래피를 판단하기 위해 본 발명은 구조광을 이용한다. 토모그래픽 이미징은 표면 내부의 정보로 일컬어진다. 이는 대상의 3-차원 내부에서 내부 대상의 위치를 파악하기 위해 유용하다. 이러한 두 개의 이미징 형식의 바람직한 예시는 대상을 통과하는 2-D 평면 슬라이스(slice)를 이용한다: 토모그래피가 경계 표면 내부의 모든 것을 제공하는 반면에, 토포그래피는 표면(외부 경계 라인)을 제공한다.

본 발명의 하나의 실시예는, 대상의 내부에 위치하는 전-자성 방사 근원지에 대응하는 광 데이터를 포함하는 “방출(emission)”이미지, 즉 발광 이미지를 제공하고 분석하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스에 관한 것이다. 본 발명이 광 이미징(light imaging)에 관하여 우선적으로 기술될지라도, 전자기성 방사의 또 다른 형태가 가능할 수 있으며, 그 예로는 적외선, 근적외선, 자외선 등이 있다. 하나의 응용예에서, 대상은 생물학적 표본, 가령 쥐이다. 상기 표본 자체로부터 방출되는 광이 아닌 광원은 이용하지 않고, 광을 포함하는 발광 이미지가 취해진다. 대상으로부터의 발광이 위치의 함수로서 기록되어 2-차원 발광 이미지가 생성된다. 그래픽 사용자 인터페이스를 동작시키는 컴퓨터 시스템은 카메라에 의해 생성된 2-차원 광 이미지를 3-차원 발광 이미지 및 데이터로 변화할 수 있다. 이러한 2-차원 발광 이미지를 생성하기 위한 한 가지 접근법이 Contag 외 다수의 U.S. 특허 No.5,650,135(1997, 7, 22)에서 기재되어 있다. 2-차원 이미지로부터 3-차원 정보를 구성하는 것은 다음에서 더욱 상세히 설명된다.

도 1A와 1B는 사진, 발광, 구조광(structured light) 및 형광 이미지를 캡처하도록 구성된 이미징 시스템(imaging system, 10)을 도시한다. 이미징 시스템(10)은 문(door, 18)과, 발광 샘플이나 낮은 강도의 광이 검출될 테스트 장치를 수용하기에 적합한 내부 캐버티(interior cavity, 21)를 형성하는 내부 벽(inner wall, 19)(도 1B 참조)을 포함하는 이미징 박스(imaging box, 12)를 포함한다. 이미징 박스(12)는, 예를 들어 개별 광자의 수준으로 낮은 강도의 광을 캡처하는 것을 포함하는 이미징에 적합하다. 이미징 박스(12)는 “차광(light-tight)"을 위해 사용된 다. 즉, 박스(12)는 주변으로부터의 외부 광이 박스(12)로 들어가는 것을 본질적으로 모두 막으며, 문(18)이 닫혀 있을 때, 광이 박스로 들어가는 것을 방지하는 하나 이상의 밀봉부를 포함할 수 있다.

이미징 박스(12)는 카메라(20)를 수용하기에 적합한 상부 하우징(upper housing, 16)을 포함한다. 높은 감도의 카메라(20), 가령, 강화된, 또는 전하 결합 소자(CCD: charge-coupled device) 카메라가 상부 하우징(16)의 상단에 장착되고, 이미징 박스(12)의 위쪽에 위치한다. CCD 카메라(20)가 이미징 박스(12) 내에 위치하는 살아있는 샘플, 또는 테스트 장치의 발광, 형광, 구조광, 사진 이미지(즉, 반사 기반의 이미지)을 캡처할 수 있다. 적합한 공급원, 가령 CCD 카메라를 냉각시키기 위한 극저온 액체(cryogenic fluid)를 도관을 통해 순환시키는 냉장 장치(refrigeration device)에 의해 CCD 카메라(20)가 냉각되며, 상기 도관은 냉각 액체를 채널(24)로 전달한다.

또한 이미징 시스템(10)은 표본이나 테스트 장치로부터 광을 수집하여 상기 광을 카메라(20)로 제공하는 렌즈(도면상 나타나지 않음)를 포함할 수 있다. 스테이지(25)는 이미징 챔버(21)의 바닥을 형성하며, 카메라(20)의 시계(23)를 변화시키기 위해, 스테이지(25)가 상향 및 하향으로 이동할 수 있게 해주는 모터와 콘트롤을 포함한다. 하나의 실시예에서, 모터와 콘트롤에 의해, 이미징 박스(12)의 측부 상에 장착된 카메라에 대해 자유도(degree-of-freedom) 2로, 스테이지(25)의 이동이 가능해진다. 다중 위치 필터 휠(multiple position filter wheel)이 또한 제공되어, 스펙트럼 이미지 능력이 활성화될 수 있다. 또한 사진 이미지 캡처 동안 샘플을 조명하기 위해, 이미징 박스(10)는 챔버(21)의 상단부에서 하나 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 또 다른 특징으로는 기체 마취 시스템이 포함될 수 있으며, 이미지 캡처 및 마취 동안 동물의 체온을 유지하기 위해 가열되는 스테이지가 포함될 수 있다.

하나의 적합한 이미징 시스템으로는, Xenogen corporation(캘리포니아 알라메다)에 의해 제공되는 IVIS-200이 있다. 상기 IVIS-200에 포함되는 다양한 요소의 추가적인 기재는 동출원인의 특허 번호 6,775,567 “Improved Imaging Apparatus”에서 제공된다. 하나의 적합한 3-D 시스템이 동출원인의 특허 출원 no. 09/905,668 "3-D Imaging Apparatus for In-Vivo Representations"에서 제공된다. 이미징 시스템(10)이 단일 캐비넷 설계로 나타날지라도, 본 발명의 또 다른 실시예는 이종의 이미징 박스(12)와 컴퓨터 시스템, 가령, 이미징 시스템(10)과 별도로 구매된 상업적으로 이용가능한, 프로세싱 시스템(28)과 LCD나 CRT 모니터 등의 전용 디스플레이를 포함하는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다.

도 1B는 시스템(10)에 포함되는 다양한 전자부품과 프로세싱 구성요소를 나타내기 위해, 이미징 박스(12)를 위한 측면 패널이 제거된 시스템(10)을 나타낸다. 이미징 시스템(10)은 이미지 프로세싱 유닛(26)과 프로세싱 시스템(28)을 포함한다. 이미지 프로세싱 유닛(26)은 카메라(20)와 프로세싱 시스템(28) 사이에서 선택적으로 인터페이싱하고, 이미지 데이터 수집과 비디오 데이터 프로세싱을 보조할 수 있다.

별도의 컴퓨터에 포함되어 있는 임의의 적합한 타입의 프로세싱 시스템(28) 은 프로세서(28a)와 하나 이상의 메모리 소자, 가령 RAM(random-access memory, 28b)과 ROM(Read-only Memory, 28c) 등의 하드웨어를 포함한다. 프로세서(28a)(또한 CPU라고 일컬어짐)는 메모리(28b, 28c)를 포함하는 저장 장치에 연결되어 있다. 고정형 디스크(fixed disk)가 또한 프로세서(28a)에 연결되며, 데이터 저장 용량을 제공한다. 상기 고정형 디스크는 그래픽 사용자 인터페이스 소프트웨어와, 제어 소프트웨어와, 그 밖의 다른 이미징 프로그램과, 이미징 데이터 등을 저장하기 위해 사용될 수 있다.

프로세서(28a)는 이미징 박스(12)의 다양한 구성요소와 통신한다. 하나 이상의 시스템(10)의 구성요소와 이뤄지는 통신과, 상기 구성요소의 제어를 제공하기 위해, 프로세싱 시스템(28)은 이미징 박스(12)의 구성요소와 이뤄지는 통신 및 상기 구성요소의 제어를 허용하도록 구성되는 메모리(28c)에 저장되는 소프트웨어를 이용한다. 프로세싱 시스템(28)은 컴퓨터 모니터 등의 시각적 디스플레이와, 키보드와 마우스 등의 입력 장치와 인터페이싱할 수 있다. 이미징 시스템(10)과의 사용자 상호작용을 촉진하는 그래픽 사용자 인터페이스가 시스템(28) 상에 저장되고, 시각적 디스플레이 상에 출력하며, 키보드, 마우스 등으로부터의 사용자 입력을 수신할 수 있다. 상기 그래픽 사용자 인터페이스에 의해, 사용자는 이미징 결과를 볼 수 있고, 이미징 시스템(10)을 제어하기 위해 인터페이스 역할을 할 수 있으며, 다양한 이미지 분석 툴 및 리소스를 제공할 수 있다.

프로세싱 시스템(28)은 소프트웨어, 또는 하드웨어, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한 생체내 이미징 애플리케이션에 유용하며 그래픽 사용자 인터페 이스에 의해 제공되는 정보를 처리하기 위해, 시스템(28)은 추가적인 이미징 하드웨어 및 소프트웨어와, 그래픽 사용자 인터페이스 소프트웨어와, 이미지 프로세싱 로직 및 인스트럭션을 포함할 수 있다. 이미징 시스템(10)이 내장된 프로세싱 시스템(28)을 포함하지만, 본 발명의 일부 실시예는 이미징 시스템(10)으로 연결된 외부 프로세싱 시스템을 이용한다. 이러한 경우, 본원에서 언급되는 그래픽 사용자 인터페이스는 컴퓨터 구현 인스트럭션(computer implement instruction)으로서, 별도의 디스크, 또는 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장될 수 있다, 가령 이미징 시스템이 제공되어 있는 CD가 그러하다. 이에 따라서, 임의의 컴퓨터가 앞서 언급된 그래픽 사용자 인터페이스를 실행시킬 수 있고, 이미징 시스템(10)과 인터페이싱할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그래픽 사용자 인터페이스는 별도의 디스크, 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장될 수 있으며, 예를 들어 임의의 이미징 시스템으로부터 분리되어 있는 CD가 있다. 이에 따라서, 사용자가 시스템(10) 등의 이미징 시스템으로의 액세스를 갖는지의 여부와 관계없이, 이미징 시스템과 연계되어 있는지의 여부와 관계없는 임의의 컴퓨터가 본원에서 언급된 그래픽 사용자 인터페이스를 실행시키고, 생체내 이미지를 분석할 수 있다. 이 경우에서, 사용자는 분석될 임의의 이미징 데이터 및 이미지를 획득할 필요만 있다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따르는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, 100)를 도시한다. GUI(100)는 이미지 윈도우(101)와, GUI 윈도우(103)에 처음부터 포함되어 있는 툴 팔레트(102)를 포함한다.

GUI 윈도우(103)는 컴퓨터에 저장되고 상기 컴퓨터에서 실행되는 생체내 사 용자 인터페이스 프로그램에 대응한다. 개시되면, GUI 윈도우(103)는 이미지 윈도우(101)와 툴 팔레트(102)를 모두 포함한다. GUI 윈도우(103)는 정규 그래픽 사용자 인터페이스 툴, 가령 파일 열기, 인쇄 및 파일 저장 버튼을 포함할 수 있다. 생체내 사용자 인터페이스 프로그램의 하나의 적합한 예로는 Xenogen Corporation(캘리포니아, 알라메다)의 Living Image 3D Analysis Package 1.0이 있다.

이미지 윈도우(101)가 이미지(104)와 이미지 윈도우 툴(105a-d)을 포함한다. 나타난 바와 같이, 이미지(104)는 사진 이미지(106)와 발광 이미지(108)의 시각적 중첩을 포함하는 오버레이 이미지(overlay image)를 포함한다. 이 예에서, 사진 이미지(106)는 포유 동물의 조직과 최적으로 유사한 몸통 물질을 포함하는 쥐의 플라스틱 모델(109)을 포함한다. 사진 표현(106)은 사용자에게 하나 이상의 대상(109)에 대한 기준의 시각적 프레임을 제공한다.

발광 이미지(108)는 대상(109)의 내부에 위치하는 광원의 광 표현을 포함한다. 다음에서 설명될 바와 같이, 발광 이미지(108)는 2-차원, 또는 3-차원 광 데이터를 포함할 수 있다. 따라서 발광 이미지(108)는 대상(109)의 표면 상의 광 데이터, 또는 표면 내부와 대상(109)의 체적 내에서 광 데이터 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 많은 경우에서, 이미지(108)는 이미징 시스템을 이용하여 시간에 걸쳐 추출된 광자 방출 데이터(photon emission data)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 2-D 발광 이미지(108)는 하나의 카메라의 각각의 검출기 픽셀(detect pixel)을 여러 번 나타내며, 지정된 시간 길이 동안 광자를 수신한다. 다시 말하자면, 발광 표현은, 개별적 검출기 픽셀에서의 광자의 합계를 표현하는 크기 값을 디스플레이할 수 있다. 대상의 방사(가령, 광자)를 방출하는 영역이 발광 표현에서 나타날 것이다.

발광 이미지는, 예를 들어 생체적합적 개체의 존재를 나타내는 대상의 내부에 위치하는 광원의 광 표현을 포함할 수 있다. 상기 개체는 분자, 거대분자, 세포, 미생물, 입자 등일 수 있다. 따라서 생체내 분석은 포유류의 생체적합한 개체의 위치를 검출하는 것을 포함한다. 이에 대체적으로, 한 달 동안 매일 얻어진 발광 이미지가 시간에 따른 생체적합적 개체, 가령 쥐에서의 암의 진행을 추적하기 위해 사용될 수 있다.

발광 표현에서의 데이터는 하나 이상의 구별되는 관심 발광 부분을 갖는 것이 일반적이다. 이미지 윈도우(101)가 두 개의 별도의 이미지로 구성된 오버레이를 디스플레이할지라도, 대부분의 분석은 발광 이미지(108)에서 수행된다. 특히, 분석은 발광 표현의 한 부분내의 픽셀에 걸친 조명의 크기의 합계를 포함할 수 있다. 다음에서 더욱 상세하게 설명될 토모그래픽 재구성 알고리즘을 이용하여, 3-D 발광 이미지는 추출된다.

윈도우 툴(105a-d)에 의해, 사용자는 윈도우(101)내의 하나 이상의 이미지의 디스플레이를 변경할 수 있다. 유닛 툴(units tool, 105a)에 의해, 사용자는 발광 이미지(108)의 유닛으로서 카운트(count), 또는 광자를 선택할 수 있다. 디지털 카메라는 가공되지 않은 이미지 데이터를 “아날로그-대-디지털 컨버터 유닛(analog-to-digital convertor unit)”, 또는 “카운트(counts)”로 출력한다. 상기 카운트는, CCD 카메라에 내장된 디지타이저(digitizer)에 의해 검출된 신호의 진폭을 의미하는 비-교정(uncalibrated) 유닛이다. 상기 디지타이저에 의해 검출된 카운트의 수는 주어진 CCD 픽셀 상에 입사되는 광자의 수에 비례한다. 절대적인 물리적 유닛과, 상대적인 유닛인 “카운트”간의 구별 점은, 카운트가 검출기로 입사되는 발광을 나타내는 것에 비해, 휘도 유닛이 동물, 또는 팬텀 장치(phantom device) 자체로부터의 발광을 나타낸다는 것이다. 확산 토모그래픽 재구성에서 실제 물리적 유닛(휘도)을 사용함으로써, 플럭스(flux), 또는 광자/sec의 실제 물리적 유닛으로서 광원의 강도가 재구성될 수 있다.

디스플레이 툴(105b)에 의해, 사용자는 임의의 이미지로부터 현재 파일을 선택한다. 현재 데이터에 대한 바람직한 이미지가 도 3B에서 나타나며, 이는 오버레이 이미지, 사진 이미지, 발광 이미지, 배경 이미지, 순도 맵(saturation map), 구조광 이미지, 참조, 3-D 보기를 포함한다. 선택할 때, 정보 버튼 툴(105c)이 윈도우(11)에서 나타난 이미지의 이미지 캡처에 관련된 정보를 나타낸다.

또한 윈도우(101)는 발광 이미지(108)의 보기 및 이해를 돕기 위해, 발광 이미지 디스플레이 섹션(107)을 포함한다. 상기 발광 이미지 디스플레이 섹션(107)은 최대 및 최소 발광(107a)을 포함한다. 이미지 최대(maximum)는 발광 이미지(108)의 임의의 픽셀에 대하여 가장 높은 데이터 값(광자, 또는 카메라 카운트)의 크기를 나타낸다. 레전드 최대(legend maximum) 및 레전드 최소(legend minimum)(107b)가 또한 제공된다. 상기 레전드 최대는 윈도우(301)에 대한 최대 데이터 값(광자 카운트)을 나타낸다. 스케일(scale, 107c)은 발광 이미지(108)에서의 정보에 대한 색의 범위와, 크기 범위 간의 시각적 매핑을 제공한다. 개별적인 발광 크기는 스케일(107c)에 의해 나타내어지는 회색의 그림자, 또는 색상에 대응한다.

툴 팔레트(102)는 이미지 윈도우(101)에서의 정보의 조작 및 분석을 촉진하기 위한 다수의 사용자 인터페이스 제어 구성요소를 포함한다. 나타난 바와 같이, 툴 팔레트(102)는 이미지 윈도우(101)에 독립적으로 이동할 수 있는 별도의 윈도우를 포함한다. 예를 들어, 사용자가 툴 팔레트(102)의 가장자리를 클릭하고, 활성 이미지 윈도우(103)의 외부로 드래깅할 수 있으며, 이에 따라서 윈도우(101)에서의 임의의 정보를 방해하지 않고 보는 것이 가능해진다.

툴 팔레트(102)는 생체내 이미징을 위한 다수의 데이터 조작 및 분석 툴을 구성하는 중앙화된 자원(centralized resource)을 제공한다. 하나의 실시예에서, 툴 팔레트(102)는 제어 툴들을 주제별 토글(thematic toggle)로 그룹짓는다. 토글은 툴 섹션의 단순화된 확장 및 수축을 허용하는 그래픽 툴과, 특정 주제에 관려된 정보를 일컫는다. 일반적인 종래의 토글은 풀다운 메뉴(pulldown menu), 버튼, 클릭 박스 등을 포함한다. 어떠한 개별적인 토글도 활성화되지 않을 때, 툴 팔레트(102)가 서로 유사한 토글들을 나타내지만, 툴 팔레트(102)는 설계에 따라서 서로 다른 토글 타입을 포함할 수 있다. 툴 팔레트(102)에서 토글 중 임의의 것을 선택함으로써, 각각의 토글에 대응하는 툴 섹션이 열린다(도 3A-3I 참조). 도시된 바와 같이, 상기 툴 팔레트(102)는 클릭 정보 토글(110)과, 이미지 조정 토글(120)과, 레이아웃 제어 토글(130)과, 보정 및 필터링 토글(140)과, 이미지 정보 토글(150)과, ROI 툴 토글(160)과, 이미지 산술 토글(180)과, 표면 토포그래피 및 DLIT 토글(200)과, 스펙트럼 이미지 토글(220)을 포함한다. 그 밖의 다른 배열이 고려된다. 각각의 섹션은 다수의 개별 툴을 포함할 수 있기 때문에, 개별 섹션의 크기를 최소화하고 토글링할 수 있는 기능이 제공됨으로써, 툴 팔레트(102)의 크기가 감소되고, GUI(100)에 대한 사용이 간단화된다.

도 3A는 활성화되어 있으며, 클릭 정보 섹션(112)을 나타내는 클릭 정보 토글(110)을 갖는 GUI(100)을 도시한다. 클릭 정보 섹션(112)은 현재 디스플레이되어 있는 데이터 세트에 대한 정보를 식별한다. 클릭 번호(114)는 현재 디스플레이되어 있는 데이터 세트를 고유하게 식별한다. 섹션(112)에서 제공되는 정보는 대상(109)에 관한 데이터와, 이미지 캡처에 대한 특정 날짜 및 시각과, 사용된 카메라와, 특정 이미지에 관련된 임의의 정보(카메라 설정정보, 카메라 타입, 스테이지 위치, 이미지 캡처 동안의 임의의 필터의 사용, 그 밖의 다른 사진 이미지 캡처 정보, 그 밖의 다른 발광 이미지 캡처 정보, 그 밖의 다른 구조광 정보 등)를 포함할 수 있다.

도 3B는 활성화되어 있으며, 이미지 조정 섹션(122)과 레이아웃 제어 섹션(132)을 모두 나타내는 이미지 조정 토글(120)과 레이아웃 제어 토글(130)이 모두 포함된 GUI(100)을 도시하고 있다.

이미지 조정 섹션(122)은, 사용자로 하여금 사진 이미지(106)와 발광 이미지(108)의 프리젠테이션을 조작할 수 있게 해주는 툴을 포함한다. 사진 이미지(106)의 프리젠테이션을 조작하기 위해, 디스플레이 기능 섹션(314)이 밝기 설정(brightness setting, 124)과 감마 설정(gamma setting, 126)을 포함한다. 밝기 설정(124)에 의해, 이미지(106)에 대한 밝기가 조정됨으로써, 사용자는 사진 이미지(106)의 시각적 직관을 개선할 수 있다. 감마 설정(126)에 의해 사용자는 이미 지(106)에 대한 선명도(sharpness)를 설정할 수 있다.

발광 이미지(108)의 프리젠테이션을 조작하기 위해, 이미지 조정 섹션(122)이 불투명도 설정(128)과, 최소 발광(minimum luminescence, 121)과, 최대 휘도(maximum luminance, 123)와, 색상 스케일(color scale, 125)과, 색상표(127)를 포함한다.

불투명도 설정(128)에 의해, 사용자는 사진 이미지(106)에 관련된 발광 이미지(108)의 밝기를 변화시킬 수 있다. 따라서 불투명도 설정(128)을 증가시킴으로써, 사진 이미지(106) 상의 더욱 가시적인 발광 데이터를 생성한다. 불투명도 설정(128)을 감소시킴으로써, 발광 데이터의 투명도(그리고, 오버레이 영역의 아래 위치하는 사진 데이터의 가시성)가 증가된다.

최대 휘도(123)에 의해, 사용자는 발광 이미지(108)에 디스플레이된 최대 데이터 값을 지정할 수 있다. 이러한 최대 이상의 데이터 값(가령, 광자 카운트)을 갖는 발광 표현내의 임의의 픽셀은, 최대 휘도(123)에 대응하는 색상을 갖고 디스플레이될 것이다. 최소 발광(121)에 의해, 사용자는 발광 이미지(108)에서 디스플레이되는 최소 데이터 값을 지정할 수 있다. 특정한 분석을 위해, 사용자가 외부 데이터의 오버레이 이미지를 선택적으로 투명하기를 원할 때, 최대 휘도(123)와 최소 발광(121)은 유용할 수 있다. 최소 발광(121)은 사용자가 이미지(108)의 노이즈를 투명하게 만들기를 원할 때, 또한 유용하다.

전체적인 설정(125b)에 의해, 발광 이미지(108)의 프리젠테이션을 위한 내정 옵션이 제공되고, 발광 이미지(108)에서의 값의 “전체 범위(full range)”로 최대 휘도(123)와 최소 발광(121)이 설정될 수 있다. 자동 툴(125a)이 최대 휘도(123)와 최소 발광(121)을 이미지(108)에 대한 지정된 값의 세트로 설정한다. 예를 들어, 지정된 범위는 최대 휘도(123)를 이미지(108)에 대한 최대 광자 카운트의 95%로 설정하고, 최소 발광(121)은 최대 광자 카운트의 5%로 설정할 수 있다. 수동 설정(125c)에 의해, 사용자는 최대 휘도(123)와 회소 발광(121)을 입력할 수 있다.

색상 표(129a)에 의해, 사용자는 스케일(107c)에서 사용되는 배색(color scheme)을 변화시킬 수 있다. 그레이 스케일(gray scale), 또는 적합한 배색(무지개색, 진노랑, 진파랑 등)이 발광 이미지(108)에서의 크기를 가리킨다. 크기를 나타내도록, 반전 토글(reverse toggle, 129b)이 색상의 차수를 반전시킨다. 로그 스케일 토글(logarithmic scale toggle, 129c)에 의해, 이미지(108)에서, 선형(linear) 대신 로그형(logarithmic)이도록 발광 데이터의 색상 바 스케일을 변경시킨다.

레이아웃 제어 섹션(132)은 사용자로 하여금 윈도우(101)의 디스플레이를 변경시킬 수 있도록 하는 툴을 포함한다. 줌 툴(zoom tool, 124)은 줌 인(zoom in), 줌 아웃(zoom out), 사각 줌(rectangle zoom) 및 재생 줌(refresh zoom)을 포함한다. 토글 박스(136)에 의해, 사용자는 발광 이미지 디스플레이 섹션(107)의 개별 소자를 적용, 또는 제거할 수 있다.

도 3C는 활성되어 있으면서 보정 및 필터링 섹션(142)과, 이미지 정보 섹션(152)을 모두 나타내는 보정 및 필터링 토글(corrections and filtering toggle, 140)과 이미지 정보 토글(image information toggle, 150)을 모두 갖고 있는 GUI(100)를 도시하고 있다.

대상(109)이 위치하지 않는 이미징 챔버의 블랭크 뷰(blank view)에 대한 이미지는 “다크 이미지(dark image)”로서 일컬어질 수 있다. 일반적으로, 블랭크 뷰를 보상하기 위해, 사진 이미지 및 발광 이미지를 교정하는 것이 바람직하다. 상기 다크 이미지는 카메라의 오프셋과 누설 전류를 특징으로 할 수 있으며, 이는 예를 들어, 카메라를 이용하여 획득된 이미지로부터 제거되어야한다. 다크 이미지 보정을 가능하게 하기 위해, 디스플레이 기능 섹션(314)이 다크 배경 제거 체크박스 툴(dark background subtraction checkbox tool, 144)을 포함한다.

보정 및 필터링 섹션(142)은 평면 필드 보정 체크박스 툴(flat field correction checkbox tool, 146)을 또한 포함하며, 이는 토글될 때, 윈도우(101)에서 카메라 렌즈 조명 필드의 임의의 알려진 변형에 대하여 보정한다. 일부 이미지는 확장된 이미지 캡처 동안의 방사 변이에 해당하는 밝은 점(bright spot)을 포함할 수 있다. 이러한 결함 있는 픽셀에 대한 보정을 가능하게 하기 위해, 섹션(142)은 코스믹 보정 체크박스 툴(cosmic correction checkbox tool, 144)을 또한 포함한다. 보정 및 필터링 섹션(142)은 사용자가 발광 데이터의 픽셀화 디스플레이를 변경 및 조작할 수 있게 해주는 비닝 툴(binning tool, 145)과 스무딩 툴(smoothing tool, 147)을 또한 포함한다. 예를 들어, 비닝(binning)은 픽셀 당 불충분한 정보를 설명해준다. 사용자가 4x 비닝을 적용할 때, GUI(100)는 발광 이미지(108)에 대한 각각의 방향으로 픽셀의 수를 절반으로 줄여서, (통계적 분석을 변경시키기 위해) 하나의 새로운 픽셀에 기존의 4개의 픽셀의 크기를 포함하는 새 로운 픽셀 어레이를 생성한다.

이미지 정보 섹션(152)은, 사용자가 발광 이미지(108)에서 발광 및 통계적 데이터를 획득할 수 있게 해주는 다양한 툴을 포함한다. 히스토그램 버튼(151)을 선택함으로써, 발광 이미지(108)에 대한 히스토그램(발광 파장 대 발광 이미지(108)에서의 파장의 범위의 그래프)이 생성된다.

라인 프로파일 툴(153a)에 의해, 사용자는 발광 이미지(108)의 일부분을 가로지르는 라인(153b)을 그을 수 있고, 상기 라인을 따르는 발광 데이터를 판독할 수 있다. 또한 사용자는 라인(153b)을 클릭하여, 상기 라인을 발광 이미지(108)의 요망 부분으로 이동시킬 수 있다. 라인 프로파일 툴(153a)을 선택함으로써, 라인 프로파일 윈도우(153c)가 열릴 수 있다. 라인 프로파일 윈도우(153c)는 라인(153b)의 위치에 대한 광자(또는 현재 어느 것이 선택되었는지에 따라 카운트)의 도표를 포함한다.

거리 측정 툴(distance measurement tool, 154)에 의해, 사용자는 윈도우의 이미지 상의 두 개의 지점 사이의 직선거리를 결정할 수 있다. 좌표 디스플레이(157)가 이미지 윈도우(101) 내에서 사용되는 포인터의 위치를 출력한다. 그리기 스케일 툴(draw scale tool, 159)이 선택, 또는 적용될 때, GUI(100) 내의 이미지 윈도우(101)의 직교하는 측으로 자(ruler)가 제공된다. 이미지 크롭 툴(image crop tool, 155)에 의해, 사용자는 이미지(104)에 대한 부분 공간을 선택할 수 있다. 크롭 크기 및 거리 정보가 이미지 정보 섹션(152)의 하단부에서 제공된다.

도 3C는 GUI(100) 윈도우의 최대가 아닌 크기를 나타내고 있다. 이 경우, 툴 팔레트(102)는 GUI(100) 내부에서 사용될 것으로 제한받지 않으며, 사용자가 원하는 대로, 윈도우 외부의 보다 편리한 위치로 이동될 수 있다. 덧붙여, 라인 프로파일 윈도우(line profile window, 153c)가 GUI(100)의 메인 경계부의 외부에서 생성된다. 윈도우(101), 툴 팔레트(102), GUI(100)의 시어링(shearing) 사용을 개시하는 윈도우(가령 라인 프로파일 윈도우(153c))에 대하여, 독립적인 윈도우를 생성하는 것은, 사용자에게 다수의 윈도우의 레이아웃과 가시성을 사용자 맞추기 위한 유연성을 제공한다.

도 3D는 본 발명의 특정 실시예에 따라, 활성화되어 있으며, ROI 툴 섹션(162)을 나타내는 ROI 툴 토글(160)을 갖는 GUI(100)을 도시한다.

ROI 섹션(162)은 사용자가, 이미지 측정 윈도우(101)내에서 토모그래픽 데이터의 간단하고 유연한 분석을 가능하게 하는 툴을 생성하고 조작할 수 있게 해주는 콘트롤(control)을 포함한다. 원형 생성 버튼(164)에 의해, 사용자는 툴 팔레트(102) 상에서의 한 번의 동작으로 원형, 또는 타원형의 관심 영역(ROI: region of interest, 165)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 포인터(pointer)를 이용하여 사용자는 버튼(164)을 간단하게 클릭하여, 새로운 원형(ROI1, 165)이 윈도우(101)에 나타난다. 하나의 실시예에서, 원형 생성 버튼(164)은 사용자가 한 번에 다수의 원(가령, 2, 3, 4)을 생성할 수 있게 해주는 풀다운 메뉴를 포함한다. 사각형 생성 버튼(166)에 의해, 사용자는 장방형, 또는 사각형의 관심 영역(ROI2, 167)을 생성할 수 있다. 격자 버튼(168)에 의해, 사용자는 격자 ROI(169)를 생성할 수 있다. 격자 버튼(168)을 위한 풀다운 메뉴에 의해, 사용자는 격자(169)에서 다수의 행 및 열(가령 2x3, 3x4, 5x8 등)을 설정할 수 있다. ROI가 생성되면, 사용자의 명료성을 위해, ROI의 지오메트리 윤곽선으로 라벨(label)이 부착된다. 제거 툴(remove tool, 172)에 의해, 윈도우(101)에서 사용자는 ROI를 삭제할 수 있다. ROI 섹션(162)은 ROI가 저장되고 라벨링되도록 허용하는 저장 섹션(176)을 포함한다. 덧붙여, 저장 섹션(176)에 의해, 사용자는 이전에 저장된 ROI를 로딩하고 재-액세스(re-access)할 수 있다.

GUI(100)에 의해, 사용자는 각각의 ROI를 조작할 수 있다. 현재 보여지는 ROI는 하이라이트(highlight)를 통해 사용자에게 나타내어진다. 따라서 원(165)이 생성된 후, 상기 원(165)의 크기, 형태, 위치 및 배향이 변경될 수 있다. 하나의 실시예에서, 원(165)을 포인터로 클릭함으로써, ROI가 재-형태를 갖게 된다. 이와 유사하게, ROI의 모서리 특징부를 클릭하고, 측부를 드래깅함으로써, 사용자는 윈도우(101)내의 ROI2, 또는 ROI3에 대한 크기를 변경시킬 수 있다.

ROI 섹션(162)은 사용자가 윈도우(101) 내에서 토모그래픽 데이터를 측정 및 분석할 수 있게 해주는 GUI 콘트롤을 포함한다. 측정 활성화 버튼(170)은, 현재 윈도우(101)에 디스플레이되어 있는 각각의 ROI에 대한 입력(175)을 포함하는 ROI 측정 윈도우(171)를 생성한다. 이에 덧붙여, 격자 ROI(169)의 각각의 섹션은 별도의 입력(175)을 포함한다. 나타난 바와 같이, 각각의 입력(175)은 분석되고 있는 현재 이미지(108)를 지정하는 클릭 번호 필드와, ROI 지정 필드와, 이미지 레이어 필드와, ROI의 카운트의 총 숫자에 대한 필드와, ROI의 카운트의 평균 숫자에 대한 필드와, ROI에서의 발광 데이터에 대한 그 밖의 다른 통계적 측정에 대응하는 필드를 포함한다. 각각의 입력(175)에 대한 필드(그리고 이에 대응하는 디스플레이되는 데이터)가 설계에 따라 다양할 수 있다.

구성 버튼(configuration button, 177)에 의해, 사용자는 ROI 측정 윈도우(171)에서 디스플레이되는 필드가 어느 것인지를 특정할 수 있다. 특정 실시예에서, 구성 버튼(177)은, ROI 측정 윈도우(171)에서 디스플레이되는 필드의 제어를 가능하게 해주는 별도의 구성 측정 윈도우(179)를 생성한다. 도 3E에서 나타난 바와 같이, 구성 측정 윈도우(179)는 사용자가 관심 영역에 대해 어떤 정보가 제공된는지를 측정할 수 있게 해주는 다양한 툴을 포함한다. 예를 들어, 유효 필드의 리스트가 작성되고, 추가 버튼에 의해, 사용자가 ROI 측정 윈도우(171)로 임의의 필드를 추가할 수 있다. 일반적으로, 윈도우(101)에 나타난 이미지에 관련된 임의의 정보는 별도의 지정된 필드를 포함할 수 있다. 필드의 예를 들자면, 평균 방사(average field)와, 최소 및 최대 방사(minimum and maximum field)와, 총 효율(total efficiency)과, 총/평균 형광 배경 카운트(total/average fluorescent background count)와, ROI 픽셀 통계치와, 구역(area)과, 선형/부피 크기와, 시퀀스 식별자와, 날짜 및 시각과, 비닝(binning)과, 노출(exposure)과, 시야(field of view)와, f-스톱(f-stop)과, 이미지 앵글(image angle)과, 형광 레벨(fluorescence level)과, 실험 및 분석 코멘트 등이 있다.

GUI(100)가 하나의 단일 2-차원 발광 및 사진 오버레이 이미지를 조작하는 것을 맥락으로 주로 논의되었지만, 본 발명의 분석 툴 및 방법이 3-차원 및 그 밖의 다른 보강형 애플리케이션과 사용되기 적합하다.

도 4A는 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 시퀀스 윈도우(sequence window, 185)를 도시한다. 시퀀스 윈도우(185)에 의해, 사용자는 편리하게 특정 포유 동물에 대한 다중 이미지를 보고 평가할 수 있다. 이는 다중 파장, 또는 다중 시야 각(viewing angle)이 대상에 대해 취해진 이미지를 분석하기에 유용하다. 또는, 각각의 오버레이 이미지(183a-f)가 동일한 포유동물(184) 상에서 연속되는 5일 동안 수행되는 발광 이미징에 대응할 수 있으며, 시퀀스 윈도우(185)가 시간에 따른 내부 광원의 진행을 나타내 준다.

시퀀스 윈도우(185)에 의해, 사용자는 작은 실험용 동물, 가령 쥐에서의 발광 조직의 진행을 평가할 수 있다. 이는 감염 질병의 생체내 모니터링과, 전이형 종양 성장 모니터링과, 형질전환 유전자 발현(transgene expression) 모니터링 등의 약학 및 독극물학 연구의 넓은 범위의 응용분야에서 사용될 수 있다. 실시간으로 살아 있는 동물에서의 신호를 검출할 수 있는 것은, 동일한 포유동물(184)을 이용한 실험을 통해 질병, 또는 생물학적 프로세스의 진행이 쉽게 연구될 수 있음을 의미한다.

사용자는 오버레이 이미지(183) 중 임의의 것을 더블-클릭, 즉 선택할 수 있고, 앞서 언급된 툴 중 임의의 것을 이용하여 각각의 이미지(183)에 대한 측정, 또는 조정 중 하나 이상이 수행된다. 덧붙여, GUI(100)는 하나의 오버레이 이미지(183)를 또 다른 오버레이 이미지(183)와 비교하기 위한 툴을 또한 제공한다.

도 4B는 본 발명의 특정 실시예에 따라 활성화되어 있으며, 이미지 산술 툴 섹션(182)을 나타내는 이미지 산술 토글(Image Math toggle, 180)을 갖는 GUI(100) 를 도시한다. 윈도우(186)는 윈도우(185)에서 현재 열려 있는 임의의 시퀀스를 디스플레이한다. 이미지 산술 버튼(188)과 새 윈도우 토글(new window toggle, 189)에 의해, 사용자는 두 개의 발광 표현을 평가할 수 있다.

도 4C는 사용자가 제 1 발광 표현 및 제 2 발광 표현으로부터의 정보를 평가할 수 있게 해주는 이미지 산술 윈도우(186)를 도시한다. 윈도우(186)는 사용자 선택 버튼(188) 및 새 윈도우 토글(189)에 반응하여 나타난다.

윈도우(186)는 두 개의 리스트(190a, 190b)를 포함한다. 각각의 리스트(190)에 의해, 사용자는 대상의 발광 표현의 리스트로부터 대상의 발광 표현을 선택할 수 있다. 예를 들어, 리스트는 대상에서 취해진 매일의 이미지의 시퀀스에 대응할 수 있다. 편리함으로 위해, 제 1 발광 표현은 윈도우(186) 내에서 “A”로 라벨링되며, 제 2 발광 표현은 “B”로 라벨링된다. 나타난 바와 같이, 표현 A는 이미지의 시퀀스로 제 2 발광 이미지를 포함하며, 표현 B는 이미지의 시퀀스로 제 1 이미지를 나타낸다.

평가 툴(196)에 의해, 사용자는 A 및 B의 정량적 평가(quantitative evaluation)에 대한 수학적 연산을 입력, 또는 선택할 수 있다. 사용자가 툴(196)을 통해 수학적 연산을 선택할 때, GUI(100)는 상기 수학적 연산에 따라서 A 및 B에 대한 정량적 평가를 수행할 수 있다. 나타난 바와 같이, 사용자는 B에서 A를 빼는 수학적 연산을 선택했다. 두 개의 발광 표현의 차이를 계산함으로써, 이전 발광 표현 A와 그에 뒤따르는 표현 B의 비교가 가능해진다. 이는 형광 이미지로부터 조직의 자기형광(autofluorescence)을 추출할 때 유용하다. 또한 이는 대상의 병원체 의 진행을 평가하고 설명하기에 유용하다. 일간 시퀀스(daily sequence)에서 각각의 일에 대하여 유사한 비교가 이뤄질 수 있다. 발광 표현(198)은 A와 B 간의 차이를 시각적으로, 그리고 그래픽적으로 나타낸다. 상수 k에 의해, 사용자는 두 개의 발광 표현의 차이를 증폭(또는 감소)시킬 수 있다.

또한 평가 툴(196)에 대한 풀다운 윈도우(pulldown window)에 의해, 사용자는 A와 B에 대한 그 밖에 다른 지정된 수학적 연산 및 평가를 선택할 수 있다. 나타난 바와 같이, 툴(196)에 의해, 사용자는 A와 B를 더하고, A와 B를 곱하며, A로 B를 나눌 수 있다. 일반적으로 평가 툴(196)은 다수의 발광 표현에 포함되는 정보를 분석하기 위해 유용한, A와 B 사이의 임의의 수학적 연산 관계를 포함할 수 있다.

디스플레이 윈도우(192)는 A와 B에 대한 발광 표현(194) 및 발광 표현(198)을 나타낸다. 발광 스케일 그래픽(luminescent scale graphic, 195)은 표현(194, 198) 내에서의 데이터의 크기에 대한 기준을 제공한다. 디스플레이 콘트롤, 가령 색상 범위 콘트롤(197)에 의해, 사용자는 디스플레이 윈도우(192)에서 A와 B에 대한 시각적 출력과 발광 표현(198)을 조정할 수 있다.

디스플레이 툴(199)에 의해, 사용자는 정량적 평가의 출력을 위한 오버레이 이미지(예를 들어 도 2와 같은, 발광 이미지와 기준 이미지의 사진으로의 조합)를 생성할 수 있다.

또한 본 발명은 개선된 스펙트럼 이미징 분석 및 데이터 조작을 가능하게 한다. 본원에서 사용되는 용어 스펙트럼 이미징(spectral imaging)은 다수의 파장을 사용하는 임의의 이미징을 일컫는다. 스펙트럼 이미징 데이터는 일련의 밴드패스 필터(bandpass filter)를 이용하여 획득될 수 있다. 흡수는 파장 종속적이기 때문에, 상기 스펙트럼 이미징 데이터는 특정 근원지의 깊이에 따른 정보를 제공한다. 밴드패스 필터는 서로 다른 파장을 갖는 리포터(reporter)를 구별하기 위해 또한 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 내부 광 데이터 정보를 추출하기 위해, GUI(100)에 대한 스펙트럼 이미징은 단순화된 모델을 이용한다. 예를 들어, 광원은 하나의 점으로서 재구성될 수 있다. 이는 재구성을 촉진시키며, 플럭스(flux)와 깊이(depth)를 포함하는 광원에 대한 더 단순한 표현을 제공한다. 그 후 사용자는 대상 내에서 상기 광원이 얼마나 깊은지, 그리고 얼마나 강한지를 쉽게 판독할 수 있다. 특정 실시예에서, 내부 광원의 깊이와 밝기를 결정하기 위해 GUI(100)는 단순한 판(평면 표면) 모델 근사치를 이용한다. 그 밖의 다른 재구성 기법이 GUI(100)에서의 스펙트럼 이미징 분석과 함께 사용되기에 적합할 수 있다.

도 5A는 본 발명의 특정 실시예에 따라 활성화되어 있으며, 스펙트럼 이미징 툴 섹션(222)을 나타내주는 스펙트럼 이미징 토글(spectral imaging toggle, 220)을 갖는 GUI(100)를 도시한다. 스펙트럼 이미징 툴 섹션(222)은, 대상의 내부의 광원의 위치 및 밝기를 결정하기 위해 스펙트럼 이미징을 촉진시키는 다수의 스펙트럼 데이터 분석 툴을 포함한다. 상기 스펙트럼 이미징 툴은, 사용자가 재구성을 변경시키거나, 재구성에 영향을 줄 수 있게 해주는 임의의 입력, 가령 내부 재구성에서 사용되는 파장 속성의 하나 이상을 변경시키는 임의의 입력을 포함할 수 있다. 또한 스펙트럼 이미징 툴 섹션(222)은, 사용자가 재구성의 결과를 해석하고 분석하 며 디스플레이할 수 있게 보조하는 툴을 포함할 수 있다. 스펙트럼 이미징 툴 섹션(222)을 통한 입력의 결과로서, GUI(100)를 실행시키는 컴퓨터가 사용자에 의해 제공되는 스펙트럼 입력에 따라 발광 표현을 위한 재구성을 수행한다. 스펙트럼 이미징 툴 섹션(222)은 3개의 탭이 달린 윈도우, 즉, 분석 윔도우(224, 도 5A)와, 광학 속성 윈도우(226, 도 5B)와, 스펙트럼 결과 윈도우(228, 도 5C)를 포함한다.

분석 윈도우(224)는, 사용자가 발광 표현의 재구성을 위한 파장을 선택할 수 있게 해주는 파장 선택 툴(select wavelength tool, 230)을 포함한다. 나타난 바와 같이, 파장 선택 툴(230)은, 사용자가 개별적으로, 또는 총체적으로(가령, 쉬프트 키를 누른 채 다수의 파장을 선택함으로써) 선택할 수 있게 해주는 지정된 파장으로 구성된 하나의 세트를 포함한다. 이로 인하여 사용자는 광 재구성에 대한 파장을 선택할 수 있다. 버튼(232)에 의해, 사용자는 윈도우 툴(230)에서 모든 파장을 선택할 수 있다. 해당업계 종사자라면 다양한, 또는 다수의 파장을 이용한 이미징의 장점을 알고 있다. 예를 들어, 이미징 장치는 여러 다른 파장에서의 대상의 발광 이미지를 취하여, 이미지의 깊이에 대한 종속성을 극복하고, 서로 다른 크기의 표본, 또는 변화하는 깊이에서의 이미지에 대해 보상이 이뤄질 수 있다. 파장 툴(230)에 의해, 사용자는 내부 발광 데이터를 하나 이상의 파장에서 유연하게 재구성할 수 있다.

ROI 툴(234)에 의해, 사용자는 다수의 ROI가 생성된 경우, 스펙트럼 분석이 발생할 관심 영역을 선택할 수 있다. ROI 툴(234)은 ROI 툴 섹션(162)에서 생성되 거나 현재 발광 이미지(108)에 대해 이전에 저장된 각각의 관심 영역의 목록을 만드는 풀다운 메뉴를 포함한다.

ROI 분석 버튼(235)에 의해, GUI(100)를 실행하는 컴퓨터 시스템은, 스펙트럼 이미징 툴 섹션(222)에서의 사용자 입력에 따른 발광 표현(108)에 대한 재구성을 수행할 수 있다. 하나의 실시예에서, ROI 버튼(235)을 이용하는, 발광 표현에 대한 스펙트럼 재구성이 대상 내의 광원을 점으로 생산한다. 디스플레이 토글(233)에 의해, (다수의 파장이 파장 윈도우(230)에서 선택된 경우) 사용자는 각각의 파장에 대한 스펙트럼 분석의 결과를 디스플레이하는 별도의 윈도우를 생성할 수 있다.

도 5B는 광학 속성 윈도우(226)에 포함되어 있는 추가적인 스펙트럼 분석 툴을 도시한다. 조직 속성 툴(236)로부터의 입력에 의해, 사용자는 발광 표현(108)의 재구성을 위한 조직 속성 모델을 선택할 수 있다. 이 경우에서, GUI(100)는 풀다운 메뉴(236)에 목록화된 몇 가지 저장된 조직 속성 모델을 포함한다. 각각의 모델은, 대상의 일부분을 표현하고 재구성에 대한 광원을 포함하는 매체의 광학적 작용을 누계적으로 표현하는 저장된 값을 포함한다. 바람직한 모델의 예로는 포유류의 조직 모델, 쥐 모델, 팬텀(조직의 플라스틱 표현), 피하 모델, 하체 모델, 이미징되는 특정 대상에 대응하는 특정 모델이 있다.

광원 스펙트럼 툴(238)로부터의 입력에 의해, 재구성을 위해, 사용자는 포유류(109)의 내부 광원에 대한 대표 스펙트럼을 지정할 수 있다. 이 경우, GUI(100)는 풀다운 메뉴(238)에 목록화된 몇 가지 저장된 스펙트럼 표현을 포함한다. 각각 의 스펙트럼 표현은 광원에 대한 스펙트럼 방출 프로파일에 수학적으로 대응한다. 광원 및 스펙트럼 표현의 예로는, 발광효소, 형광 표시자/염료, 트리튬 비즈(tritium beads), 테스트 장치 내에서 사용되는 LED 광원 등이 있다.

디스플레이 윈도우(239)는 툴(236)을 이용하여 선택된 현재의 조직 속성, 또는 툴(238)을 통해 선택된 광원을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 디스플레이 윈도우(239)는 파장의 함수로서, 트리튬 비즈에 대한 표준화된 진폭 응답을 나타낸다. 툴(236)에서의 각각의 조직 속성에 대한 디스플레이는 하나 이상의 광학 계수 대 파장의 그래프를 포함할 수 있다.

도 5C는 결과 윈도우(228)에 포함된 몇 가지 스펙트럼 분석 툴을 도시한다. ROI 결과 윈도우(240)는 ROI 분석 툴(235)를 이용하여 프롬프팅될 때, 컴퓨터에 의해 수행된 재구성의 기본 결과를 디스플레이한다. 특히, 윈도우(240)는, 대상(109) 내부의 광원과 관련된 정보, 가령 광원에 대한 재구성된 위치(예를 들어, 표면으로부터의 깊이, 또는 3-D 포지션)와 크기(예를 들어, 광속, 셀의 크기, 전력 등)에 따라 발광 이미지(108)에 대한 각각의 ROI의 목록을 만든다.

또한 결과 윈도우(228)는 사용자에 의해 선택될 때 재구성과 연계된 정보를 그래픽적으로 나타내는 하나 이상의 도표 툴(plot tool, 242)을 포함한다. 두 개의 이러한 툴(242)로는, 리니어 적합도 도표 버튼(plot linear fit button, 242a)과, 강도 대 파장 도표 버튼(intensity verse wavelength button, 242b)이 있다. 각각의 툴(242a, 242b)을 선택함으로써, 별도의 윈도우(244a, 244b)가 각각 디스플레이 상에서 열릴 수 있다. 저장 툴(246)에 의해, 사용자는, 분석 윈도우(224)와 광학 속성 윈도우(226)의 툴을 이용하여 설정된 매개변수를 포함하는 재구성으로부터의 결과를 저장할 수 있다.

또한 GUI(100)는 사용자가 내부 광원의 재구성에 영향을 줄 수 있게 해주는 그 밖의 다른 스펙트럼 분석 툴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 툴(237)에 의해, 사용자는 스펙트럼 재구성을 위하여 내부 매체의 굴절 지표를 특정할 수 있다. GUI(100)와 함께 사용되기 위해, 그 밖의 다른 스펙트럼 분석 툴이 고려될 수 있다.

도 6A는 본 발명의 특정 실시예에 따라 활성화되어, 표면 토포그래피/DLIT 툴 섹션(202)을 나타내주는 표면 토포그래피/DLIT 토글(200)을 갖는 GUI(100)를 도시한다.

사용자 입력의 결과로서, GUI(100)에 의해, 프로세싱 시스템은 사용자에 의해 제공되는 입력에 따라 발광 표현을 위한 재구성을 수행할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 “재구성(reconstruct)”과 “구성(construct)”와 “구축(build)” 및 그 파생어는 대체가능하게 사용되며, 입력 데이터와 수학적 모델을 이용하여 표현과 그에 관련된 정보의 수학적 집합체를 명시하는 것이 일반적이다. 통상적으로, 컴퓨터 시스템은, 하나 이상의 이미지에 포함되는 데이터(a)와, 임의의 사용자 입력(b)과, 컴퓨터에 의해 구현되는 재구성 모델을 이용하여, 대상(포유류, 테스트 장치 등)의 내부에 위치하는 광원의 2-D, 또는 3-D 디지털 표현을 구축한다. 본 발명과 함께 사용되기에 적합한 다양한 재구성 모델이 존재한다.

하나의 실시예에서, 재구성은 토모그래픽 재구성이다. 이 경우, GUI(100)는 조직으로의 광자의 확산을 측정하는 정량적 모델을 이용한다. 특정 실시예에서, 모델은 생체내 이미지 데이터와 공간 분해능(spatial resolution)을 깊이의 함수로서 처리하고, 또한 이미지 캡처 동안 이미징 성분의 요구조건을 형성한다. 포유류 대상, 또는 테스트 장치를 통한 광자 전파(photon propagation)를 나타내기 위해, 다양한 확산 및 재구성 모델이 GUI(100)에 의해 구현될 수 있다. 하나 이상의 이미지로부터의 데이터를 이용하여, 포유류 대상, 또는 테스트 장치의 내부에 위치하는 광원의 디지털 표현을 구축하는 소프트웨어의 적절한 한 가지 예가 동출원인의 No. 10/606,976 "Method and Apparatus for 3-D Imaging of Internal Light Sources(내부 광원의 3-D 이미징을 위한 방법 및 장치), 발명자 Brad Rice"에서 기재되어 있다.

산란(scattering)이 흡수(absorption)와 크게 비교되는 경우에서, 가령 조직, 또는 상기 조직과 닮도록 구성되는 시각적으로 선택가능한 물질을 포함하는 팬텀 장치(phantom device)를 통과하는 근적외선 광에 가까운 적색의 경우, 샘플 내부의 광의 수송(transport of light)은 확산 이론에 의해 설명된다. 이 경우, 컴퓨터에 의해 구현되는 재구성 모델은, 광원의 디지털 표현을 구축하도록 확산 모델을 구현한다. 하나의 3-D 확산 소프트웨어 구현예가 표면 광 이미지 데이터를 기반으로 하는 대상 표면의 내부에 위치하는 광 데이터를 재구성한다. 이 경우, 이미지 및 표면 광 데이터는 팬텀 장치 표면의 바로 아래에서 광자 밀도(photon density)로 변환되고, 이 광자 밀도는 광원을 포함하는 대상 표면의 내부의 3-D 광 데이터를 생성하기 위해 사용된다.

광원에 대한 디지털 표현을 구축하는 것은 대상에 대한 광학 속성의 가정, 또는 추정에 따를 수 있다. 예를 들어, 광원의 디지털 표현을 재구성하는 것은, a)포유류의 조직, 또는 팬텀 장치에서 사용되는 시각적으로 선택될 수 있는 물질에 대한 광학 산란 표현(optical scattering representation)과, b) 하나 이상의 파장에서의 조직, 또는 시각적으로 선택될 수 있는 물질에 대한 광학 흡수 표현(optical absorption representation)을 이용할 수 있다. 몇 가지 표현이 메모리에 저장되며, 사용자 선택에 따라 툴(236) 및 툴(238)(도 5B), 또는 툴(236) 및 툴(238)(도 5B)을 통해 재구성 알고리즘으로 제공된다.

광원의 결과적인 디지털 표현이, 광원의 추정된 강도, 또는 팬텀 장치 내의 광원의 추정된 위치, 또는 광원의 추정된 크기나 형태에 대한 수학적 기술을 포함하는 정보를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 광원은 3-차원의 공간을 특징으로 하는 복합적인 근원지로서 재구성된다. 이러한 재구성은 대상의 표면 토포그래피를 이용하고, 3-D 정보, 가령 크기, 배향 및 형태를 이용하여 광원을 생성한다. 또 다른 실시예에서, 광원은 하나의 점으로서 재구성된다.

표면 토포그래피/DLIT 툴 섹션(202)은 대상(109)의 3-D 토포그래픽 및 토모그래픽 재구성을 위한 다수의 툴을 포함한다. 섹션(202)은 4개의 탭이 탑재된 윈도우, 즉, 분석 윈도우(202, 도 6A)와, DLIT 매개변수 윈도우(212, 도 6C)와, 광학 속성 윈도우(214, 도 6D)와, 재구성 결과 윈도우(218, 6B)로 나뉜다.

먼저 도 6A를 참조하여, 사용자가 토포그래픽 표현 툴(206)을 선택할 때, GUI(100)를 실행시키는 컴퓨터 시스템이 대상의 3-D 토포그래픽 표현(표면 맵)을 구축한다. 이 경우, 툴(206)은 체크박스(206)와 대상(109)의 토포그래픽 재구성을 개시하는 시작 버튼(207)을 포함한다. 하나의 실시예에서, 토포그래픽 표현을 구축함에 있어서, 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 구조 광 이미지로부터의 구조 광 데이터를 이용한다. 재구성이 완료된 후, GUI(100)는 3-D 토포그래픽 재구성에 대한 별도의 윈도우(210)를 생성한다. 윈도우(210)가 토포그래픽 표현(212)의 사진적 디스플레이를 포함한다.

사용자 선택 토포그래픽 표현 툴(206)에 응답하여, GUI(100)는 툴 팔레트(102)에서 새로운 3D 툴 탭(300)을 생성한다. 3D 툴 탭(300)을 활성화시킴으로써, 3D 툴 섹션(302)이 열린다. 3D 툴 섹션(302)은, 사용자가 윈도우(210)에서 제공되는 대상(109)의 3-D 이미징 정보 및 토포그래픽 표현을 분석할 수 있게 해주는 하나 이상의 툴을 포함한다. 3D 툴 섹션(302)은 다음에서 상세히 설명될 것이다.

표면 토포그래피/DLIT 툴 섹션(202)은 3-D 재구성 툴(208)을 또한 포함한다. 사용자가 재구성 툴(208)을 선택할 때, 컴퓨터 시스템은 대상(109)의 내부에 위치하는 광원의 3-차원 표현을 구축한다. 일반적으로, 이는 대상의 내부에 위치하는 광원의 3-차원 토모그래픽 재구성을 수행하는 것을 포함한다. 이 경우, 툴(208)은 체크박스(208)와, 대상(109)의 내부에 위치하는 광원의 토모그래픽 재구성을 개시하는 시작 버튼(207)을 포함한다.

GUI(100)에 의해, 다양한 타입의 3-D 정보의 디스플레이와 조작이 가능해진다. 생체내 이미징에서 유용한 데이터의 3-D 표현은 표면 메쉬(surface mesh)와 내부 복셀 데이터(voxel data)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 표면 메 쉬 데이터는, 카메라 및 구조광 생성기를 이용하여 대상에 대하여 획득된 구조광 정보로부터 추출된다. 또한 상기 표면 메쉬 데이터는 표면 토포그래피 데이터로서 일컬어진다. 내부 광 강도 데이터는, 예를 들어 확산 토모그래피를 이용하여 내부 체적요소(즉, ‘복셀’)의 계산으로부터 도출되어, 각각의 체적요소의 광 강도를 제공한다. 본 발명에 의해, 데이터의 표면 메쉬와, 내부 체적요소 3-D 표현을 모두 볼 수 있으며, 서로에 대하여 각각의 디스플레이를 변화시킬 수 있다. 이와 대조적으로, 많은 종래의 시스템이 둘 중의 하나만 보여준다. 예를 들어, MRI는 내부 복셀 데이터만을 보여준다. 덧붙여, GUI(100)는 표면으로 매핑된 측정된 광 강도(또는 광자 밀도)를 디스플레이할 수 있다.

도 6B, 6C 및 6D는 윈도우(210)에서의 재구성(208)에 대한 3-차원 출력을 도시한다. 도 6C는 내부 광원(304)의 깊이를 나타내고, 카메라에 의해 수신되는 바와 같이 대상(109)의 상부 표면 상에서 표면 방출(309)로의 상기 내부 광원(304)의 투사를 나타내는 (픽실레이티드 드로잉 방식-pixilated drawing style으로 디스플레이되는) 대상(109)의 후면부를 도시하고 있다. 따라서 도 6C는 표면 표현(115)과, 내부 광원 표현(304)과, 상기 표면에서의 광원(304)의 투사(109)를 나타낸다. 도 6B는 (솔리드 드로잉 방식-solid drawing style으로 디스플레이되는) 대상(109)과, 3-D 토모그래픽 표현(115)으로 매핑되는 내부 광원(304)의 표면 방출(309)의 평면 투시도를 도시한다. 도 6D는 대상(109)을 통과하여 그려지는 단축단면상(coronal plane)과, 수직단면상(sagittal plane)과, 수평단면상(transaxial plane)을 갖는 (솔리드 드로잉 방식으로 디스플레이되는) 대상(109)의 평면 투시도를 나타낸다.

따라서 GUI(100)에 의해, 사용자는 하나의 이미지에서 여러 가지 타입의 3-D 시각화를 디스플레이할 수 있다. 더욱 세부적으로, 도 6B는 1) 표면 메쉬(115)와, 2) 의사-색상 스케일에 의해 표현되는 상기 표면 상의 광자 밀도(photon density, 309)와, 3) 볼륨 내부에서 0이 아닌(예를 들어, 2% 이상의) 광 강도를 갖는 복셀(304)의 위치와, 4) 또 다른 의사-색상 스케일에 의해 표현되는 복셀의 강도(일반적으로 발광 이미지 디스플레이 섹션(107)에 대한 레전드(legend)에 의해 나타남)를 동시에 나타내고 있다. 하나의 실시예에서, 토모그래픽 재구성은 스펙트럼 이미징 및 매개변수를 또한 사용한다. 도 6A를 다시 참조하여, 분석 윈도우(202)는, 재구성 툴(208)에 의해 개시되는 토모그래픽 재구성을 위하여 사용자가 하나 이상의 파장을 선택할 수 있게 해주는 파장 선택 윈도우(204)를 포함한다. 예를 들어, 마우스, 또는 이와 유사한 입력 장치를 이용하여, 사용자는 박스를 선택할 수 있고, 윈도우(204)내에서 제공되는 1, 또는 2, 또는 그 이상의 파장을 선택할 수 있다.

도 6C를 참조하여, DLIT 매개변수 윈도우(212)는, 토모그래픽 재구성을 위하여 사용자가 재구성 매개변수를 변경시킬 수 있게 해주는 몇 개의 툴을 포함한다. 윈도우(213)에 의해, 사용자는 토모그래픽 재구성에서 사용되는 다수의 표면 요소(surface element)를 설정할 수 있다. 윈도우(215)에 의해, 사용자는 토모그래픽 재구성에서 사용되는 다수의 내부 체적 요소를 설정할 수 있다. 또한 사용자는 윈도우(217)를 이용하여 체적 메쉬 재구성에 대한 증분(increment)을 설정할 수 있으며, 이는 토모그래픽 재구성이 체적 메쉬 크기에 대하여 반복 접근법(iterative approach)을 이용할 때, 유용하다. 체크박스(260)에 의해, 사용자는 균일한 표면 크기가 재구성에서 사용되는지의 여부를 기시할 수 있다. 하나의 실시예에서, 토모그래픽 재구성은 내부 광원을 표현하는 솔루션을 도출시키기 위해, 최소 제곱 적합도(least squared fit)를 이용한다. 체크박스(262, 264)에 의해 사용자는 최소 제곱 적합도와 솔루션이 구현된다(가령, 음의 수가 아닌 최소 제곱 적합도). DLIT 매개변수 윈도우(212)는, 토모그래픽 재구성을 위해, 사용자가 구조광 표현에서 사용되는 경로의 평균 크기를 특정할 수 있게 해주는 윈도우(265)를 포함한다. 또한 나타난 바와 같이, 사용자는 재구성을 위한 각 한계(angular limit)와 수학적 재구성에서 사용되는 하나 이상의 상수나 변수(kappa)를 위한 값을 설정할 수 있다.

도 6D는, 재구성을 위해, 사용자가 하나 이상의 광학 속성을 지정할 수 있게 해주는 몇 가지 공간적 분석 툴을 포함하는 광학 속성 윈도우(214)를 나타낸다. 광학 속성 윈도우(214)는 도 5B의 광학 속성 윈도우(226)와 유사하며, 사용자가 재구성 툴(208)을 이용하여 내부 광원의 재구성에 영향을 주는, 광학 조직 속성과, 광원 스펙트럼과, 매체의 회절 지수를 지정할 수 있게 해주는 유사한 툴을 포함한다. 사용자는 윈도우(226)에 관련하여 앞서 언급된 것과 유사한 광학 속성 윈도우(214) 내의 툴과 상호작용하며, 이는 간단성을 목적으로 다시 설명되지 않을 것이다.

재구성 결과 윈도우(218, 도 6B)는, 컴퓨터 시스템에 의해 수행되며 재구성 툴(208)에 의해 개시되는 재구성의 결과의 목록을 만드는 보조-윈도우(219)를 포함한다. 일반적으로, 윈도우(219)는 재구성으로부터의 임의의 결과, 또는 재구성에서 사용된 매개변수의 목록을 만든다. 사용자가 광자 밀도 맵 버튼(photon density maps button, 265)을 선택할 때, GUI(100)는 대상(109)의 광 표현에 대하여 측정된 데이터와 실험된 광학 데이터 간의 차이를 그래픽적으로 디스플레이하는 새로운 윈도우(도면상 나타나지 않음)를 연다.

앞서 언급된 바와 같이, 3D 툴 섹션(302)은, 사용자가 대상(109)의 토포그래픽/토모그래픽 표현을 분석할 수 있게 해주는 몇 가지 그래픽적 도구(instrument)를 포함한다. 섹션(302)은 두 개의 탭이 포함된 윈도우, 즉, 메쉬 윈도우(303, 도 6A, D 및 도 6E)와, 체적 윈도우(307, 도 6B 및 도 6C)를 포함한다. 메쉬 탭은 표면 토포그래피, 또는 표면 메쉬의 시각화를 제어한다. 체적 탭은 표면의 내부에 위치하는 광원 지점/복셀의 디스플레이를 제어한다. 3개의 직교하는 슬라이스(308a~c)가 포함되어, 각각의 슬라이스에 의해 정의된 평면에 따라 사용자에게 대상(109)의 형태의 특성을 제공할 수 있다. 토글(305)이 슬라이스(308)를 활성화(도 6D 및 6E)시키거나, 비활성화(도 6A-C)시킬 수 있다. 도 6D에서 나타난 바와 같이, 직교 슬라이스(308a-c)가 윈도우(210)에서 디스플레이된다. 도 6D에서 나타난 바와 같이, 직교 슬라이스(308a-c)가 윈도우(210)에서 디스플레이된다. 또한 윈도우(210) 내의 보조-윈도우(310a-c)가 각각의 직교 슬라이스(308a-c)를 위해 포함될 수 있다. 각각의 보조-윈도우(310)가 개개의 슬라이스(308)의 현재 위치에 따라서, 대상(109)의 외곽 프로파일을 디스플레이한다. 또한 슬라이스(308)는 현재의 위치를 기반으로 하는 공간적 3-차원 체적 정보를 제공받는다.

또한 직교 슬라이스(308a-c)에 의해, 현재 위치에 따르는 교차하는 체적 데이터를 나타낼 수 있다. 특정 실시예에서, 슬라이스(308a-c)는 0 이상의 광 강도 (또는 그 밖의 다른 임계치를 갖는 광 강도)를 갖는 교차 복셀을 나타낸다. 도 6B는 내부 광 정보(304)와 교차하도록 위치하는 슬라이스(308a-c)를 나타낸다. 광 정보는 보조-윈도우(310a-c)의 개별 체적 요소에 대응하는 점으로서 나타난다. 따라서 각각의 슬라이스의 위치에 따라서, 이러한 슬라이스 툴은 특정 평면에서의 표면 형태를 나타내는 것뿐 아니라, 교차하는 체적 데이터도 나타낸다. 다시 말하자면, 이들은 0 이상의 광 강도(또는 그 밖의 다른 지정된 임계치를 갖는 광 강도)를 갖는 복셀을 나타낼 수 있다.

또한 3D 툴 섹션(302)은 윈도우(210)에서의 토포그래픽 표현(115)의 위치 및 프리젠테이션의 조작을 위한 다양한 툴을 포함한다. 풀다운 메뉴(322)에 의해, 사용자는 토포그래픽 표현(115)의 배향, 위치, 또는 시야각을 제어할 수 있다. 풀다운 메뉴(324)에 의해, 사용자는 토포그래픽 표현(115)에 대한 드로잉 방식(drawing style)을 지정할 수 있다. 드로잉 방식의 예로는, 와이어 메쉬 표현과, 표면 노드 표현(도 6C)과, 체적 기반의 표현(도 6A) 등이 있다. 풀다운 메뉴(326)에 의해, 사용자는 토포그래픽 표현(115)을 보기 위한 조명 조건을 지정할 수 있다. 바운딩 박스 버튼(bounding box button, 328)은 토포그래픽 표현(115)에 대한 박스를 배치한다(도 6A). 메쉬 토글(312)에 의해, 사용자는 토포그래픽 표현을 켜고 끌 수 있다. 도 6은 대상(109)의 토포그래픽 표현(115)을 이용하지 않고 내부 광원(304)을 도시하며, 카메라에 의해 획득된 표면 이미지로부터 재구성될 때 단지 내부 광원만을 포함한다.

도 6B를 참조하여, 체적 윈도우(307)는 사용자가 대상(109)의 체적 프리젠테 이션을 변화시킬 수 있게 해주는 다양한 툴, 가령 레전드 콘트롤, 시각적 출력 툴(330), 강도 임계치 툴(334), 복셀 렌더링 풀다운 메뉴(voxel rendering pulldown menu, 332)를 포함한다. 복셀 렌더링 풀다운 메뉴(332)에 의해, 사용자는 내부 체적 데이터가 제공되는 방법을 선택할 수 있다. 풀다운 메뉴(332)에 의해 4가지 옵션, 즉 질감(texture), 점(point), 구(sphere), 입방체(cube)가 제공된다. 내부 데이터에 대한 도시를 촉진시키기 위해, 그 밖의 다른 옵션이 고려된다. 도 6C는 내부 광 데이터의 정확한 위치를 가리키는 점 복셀 렌더링(point voxel redering)을 나타낸다. 도 6B는 내부 체적 데이터를 더 크고 더 밝게 디스플레이여 오버레이 이미지에서 더 쉽게 보여지는 입방체 복셀 렌더링(cube voxel rendering)을 나타낸다. 도 6D는 복셀 데이터의 외곽을 매끄럽게 하여, 다수의 점이 존재할 때, 가령 신장이나 그 밖의 다른 거대한 구조의 경우에 적합한 질감 복셀 렌더링(texture voxel rendering)을 나타낸다.

낮은 강도의 광원, 가령 발광효소에 의해 표시되는 세포로부터의 발광, 형광성 분자로부터의 형광 등을 이미징하기 위해 GUI(100)가 사용될 수 있다. 이러한 낮은 강도의 광원은 생물의, 또는 무생물의 발광 샘플에 포함될 수 있다. 무생물의 발광 샘플로는 교정 장치와 테스팅 장치가 있다. 생물 발광 샘플로는 발광 분자(light-emitting molecule)를 포함하고 있는 동물/식물, 생물을 포함하고 있는 조직 배양 접시, 생물을 포함하고 있는 다중 홈 접시(multi-well plate)가 있다. 동물은 발광 효소 표현 셀(luciferase-expressing cell)을 포함하는 쥐 등의 임의의 포유류일 수 있다.

GUI(100)는 이미징 및 연구에서 사용된다. 작은 실험용 동물, 가령 쥐에서 발광 세포를 추적하는 기능에 의해, 약학 및 독극물학 연구에서 넓은 응용이 가능해진다. 이는 전염성 질병, 전이형 종양 성장, 형질 변환 유전자 발현, 화합물 중독, 바이러스 감염, 유전자 치료를 위한 전달 시스템의 생체내 모니터링을 포함한다. 실시간으로 살아 있는 동물에서 신호를 검출할 수 있는 것은, 각각의 데이터 지점에 대하여 만족시킬 필요 없이, 동물의 동일한 군을 이용하여, 질병, 또는 생체 프로세스의 진행이 실험을 통해 연구될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 더 작은 동물을 이용하여 높은 품질의 데이터를 도출시키고, 더 빠른 약 발견을 이끄는 스크리닝 화합물의 프로세스의 속도를 더 빠르게 할 수 있다.

본원에서 사용되는 용어, 툴(tool)은, 사용자가 컴퓨터 시스템으로 정보를 입력할 수 있게 해주는 임의의 단일 그래픽적 도구, 또는 그래픽 콘트롤의 조합을 일컫는다. 일반적인 종래의 그래픽적 툴로는, 버튼, 텍스트 박스, 스크롤 바, 그림, 스핀 다이얼(spin dial), 리스트 박스, 선택 옵션 등이 있다. 예를 들어, 체크 박스는 빈 박스(empty box)를 포함하는 선택 옵션 제어 툴이다. 사용자가 박스를 선택할 때, 상기 박스에 ‘X’, 또는 사용자가 상기 박스에 대응하는 옵션을 선택했다는 것을 나타내는 그 밖의 다른 정보로 채워진다. 예를 들어, 사용자가 스펙트럼 이미징을 위한 하나 이상의 지정된 조직 속성(앞서 언급된 속성)으로부터 빠르게 선택할 수 있게 하도록 하나 이상의 체크 박스가 사용될 수 있다.

본 발명은 이미지를 디스플레이하고 상기 이미지에 포함된 데이터를 분석할 수 있는 컴퓨터 시스템을 사용한다. 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서와, 하 나 이상의 사용자 입력 장치와, 하나의 디스플레이와, 상기 프로세서 중 하나 이상에서 실행되는 그래픽 사용자 인터페이스를 포함한다. 디스플레이는 사진과, 구조광과, 발광 데이터 이미지 및 그에 연계된 정보를, 입력 장치로부터의 입력 신호와 프로세서 중 하나 이상응로부터의 신호에 응답하는 특정한 방식으로 디스플레이할 수 있다. 상기 프로세서는 저장 인스트럭션을 기반으로 토포그래픽 및 토모그래픽 재구성 알고리즘뿐 아리나 GUI(100)를 실행한다.

도 7A와 7B는 본 발명의 실시예를 구현하기 위해 적합한 컴퓨터 시스템(600)을 도시한다. 도 7A는 컴퓨터 시스템의 한 가지 예를 나타낸다. 물론, 상기 컴퓨터 시스템은 집적 회로와, 인쇄 회로 기판과, 작은 핸드헬드 장치에서 최신식의 상업적으로 이용가능한 모델에까지 다수의 물리적인 형태를 가질 수 있다. 컴퓨터 시스템(600)은 CRT 모니터(602)와, 디스플레이(604)와, 하우징( 606)과, CD 드라이버(608)와, 키보드(610)와, 마우스(612)를 포함한다. 디스크(614)는 데이터를 컴퓨터 시스템(600)으로 전송하거나, 컴퓨터 시스템(600)으로부터 전송하기 위해 사용되는 컴퓨터 판독가능한 매체이다. 디스플레이(604)는 디스플레이 기술, 가령 CRT 모니터, LCD 스크린, 프로젝터, OLED 장치 등에 의해 제공되는 비디오 출력을 일컫는 것이 일반적이다.

도 7B는 컴퓨터 시스템(600)에 대한 블록 다이어그램의 한 예이다. 시스템 버스(620)에 다양한 서브시스템이 부착되어 있다. 프로세서(622)(중앙 프로세서 유닛, 즉 CPU라고도 일컬어짐)는 메모리(624)를 포함하는 저장 장치로 연결되어 있다. 메모리(624)는 RAM(random access memory)과, ROM(read-only memory)을 포함한 다. 종래 기술에서 알려진 바와 같이, ROM은 데이터 및 인스트럭션을 CPU로 단-방향으로 전송하고, RAM은 데이터 및 인스트럭션을 양-방향으로 전송한다. 고정된 디스크(626)가 CPU(622)로 양-방향으로 연결되어 있으며, 이는 추가적인 데이터 저장 용량을 제공하며, 또한 임의의 적합한 컴퓨터-판독가능형 매체를 포함할 수 있다. 고정 디스크(626)는 토포그래픽 및 토모그래픽 재구성 프로그램과, GUI(100)를 표현하고 동작시키는 인스트럭션과, 이미징 데이터 등을 저장하기 위해 사용될 수 있으며, 고정 디스크는 1차 저장소보다 느린 2차 저장 매체(가령 하드 디스크)인 것이 일반적이다. 이동형 디스크(614)는 다음에서 기재되는 컴퓨터-판독가능형 매체 중 임의의 형태를 취할 수 있다.

CPU(622)는 다수의 입력/출력 장치, 가령 디스플레이(604)와, 키보드(610)와, 마우스(612)와, 스피커(630)로 연결되어 있다. CPU(622)는 입력/출력 장치 및 디스플레이(604)와 함께 동작하며, GUI(100)를 구현할 수 있다. 일반적으로, 입력/출력 장치는 비디오 디스플레이, 트랙 볼, 마우스, 키보드, 마이크로폰, 접촉-감지성 디스플레이, 트랜스듀서 카드 판독기, 자성/페이퍼 테입 판독기, 타블렛, 스타일러스, 음성/손글씨 인식기, 생체 판독기, 또는 그 밖의 다른 컴퓨터일 수 있다. CPU(622)는 네트워크 인터페이스(640)를 이용하여 또 다른 컴퓨터, 또는 원격 통신 네트워크로 연결될 수 있다.

덧붙여, 본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터에 의해 구현되는 연산을 수행하기 위한 컴퓨터 코드를 갖는 컴퓨터 판독가능형 매체를 갖는 컴퓨터 저장 프로덕트에 관한 것이다. 본 발명의 목적을 위해 매체 및 컴퓨터 코드는 특수하게 설계 및 구성된 것이거나, 종래에 알려진 타입으로 컴퓨터 소프트웨어 분야의 종사자가 사용가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체의 예로는, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자성 테이프 등의 자성 매체(magnetic media)와, CD-ROM, 홀로그래픽 장치 등의 광학 매체(optical media)와, 플롭티컬 디스크(floptical disk) 등의 광자기 매체(magneto-optical media)와, ASIC(application-specific integrated circuit), PLD(programmable logic device), ROM, RAM 등의 프로그램 코드를 저장 및 실행하도록 특수하게 구성되는 하드웨어 장치가 있다. 컴퓨터 코드의 예로는, 컴파일러에 의해 생성되는 기계 코드와, 인터프리터(interpreter)를 이용하여 컴퓨터에 의해 실행되는 더 하이레벨의 코드를 포함하는 파일이 있다. 하나의 실시예에서, 본 발명은 예를 들어 C, 또는 C++로 쓰여진 하나 이상의 프로그램의 인스트럭션으로서 저장된다.

명료한 이해를 목적으로, 본 발명이 앞서 다소 자세히 설명되었지만, 변형예 및 수정예가 첨부된 청구항의 범위 내에서 실행될 수 있음이 자명하다. 예를 들어, 본 발명이 별도의 툴 팔레트(102)와 다수의 툴에 대해 생성되는 독립적인 윈도우에 관하여 기재되었지만, 본 발명은 다수의 독립적인 윈도우를 디스플레이할 필요가 없으며, 일부 윈도우들은 조합될 수 있다. 따라서 예시들은 설명을 위한 것이지 제한을 목적으로 하지 않으며, 본 발명이 본원에서 주어진 세부사항에 제한받지 않고, 첨부된 청구항의 범위 내에서 수정될 수 있다.

Claims

이미지를 디스플레이하고 분석하는 컴퓨터 시스템에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은

하나 이상의 프로세서,

하나 이상의 사용자 입력 장치,

상기 입력 장치의 하나 이상으로부터의 입력 신호와, 상기 프로세서 중 하나 이상으로부터의 신호에 응답하는 방식으로, 이미지 및 이에 연계된 정보를 디스플레이하는 디스플레이로서, 이때 상기 이미지가, 대상 내부에 위치하는 전자기성 방사(electro-magnetic radiation)의 위치 및 크기를 설명하는 정보를 포함하는 3-차원 발광 표현(three dimensional light emitting representation)과 중첩되는 상기 대상의 표면의 3-차원 표현(three dimensional representation)을 포함하는 상기 디스플레이, 그리고

상기 프로세서 중 하나 이상에서 실행되며, 하나 이상의 재구성 툴(reconstruction tool)을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)로서, 이때, 사용자가 상기 재구성 툴 중 하나를 사용할 때, 상기 컴퓨터 시스템이 상기 대상의 내부에 위치하는 전자기성 방사의 3-차원 발광 표현을 재구성하는 상기 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 전자기성 방사는 가시 스펙트럼, 또는 근적외선 스펙트럼에서의 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 2 항에 있어서, 광원은 발광성(luminescent), 또는 형광성(fluorescent) 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 사용자가 하나 이상의 재구성 툴을 사용할 때, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 대상의 내부에 위치하는 전자기성 방사의 근원지의 토모그래픽적 재구성(tomographic reconstruction)을 수행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 재구성 툴은, 사용자가 전자기성 방사의 근원지의 토모그래픽적 재구성에서 사용되는 재구성 매개변수를 변경시킬 수 있게 해주는 툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 재구성 툴은, 슬라이스의 세트를 생성하며, 사용자에게 상기 각각의 슬라이스에 의해 형성된 평면과 교차하는 전자기성 방사의 데이터를 제공하는, 직교 슬라이스 툴로 구성된 하나의 세트(set)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 재구성 툴은, 사용자가 3-차원 발광 표현의 재구성에서 사용되는 하나 이상의 파장을 선택할 수 있게 해주는 파장 선택 툴(select wavelength tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 파장 선택 툴에 의해, 사용자는 전자기성 방사의 3-차원 표현의 재구성을 위한 파장 범위를 선택하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 재구성 툴은, 사용자가 전자기성 방사의 3-차원 표현의 재구성에서 사용되는 조직 속성 모델을 선택할 수 있게 해주는 조직 속성 툴(tissue properties tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 3-차원 광 표현은, 내부 광원의, 대상의 표면의 3-차원 표현으로의 매핑(mapping)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 이미지 상의 관심 영역을 정의하기 위한 하나 이상의 툴을 더 포함하며, 이때 사용자가 관심 영역 툴 중 하나를 사용할 때, 컴퓨터 시스템은 형성된 관심 영역에 대한 이미지의 일부분에 관한 정보를 계산하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 11 항에 있어서, 관심 영역을 형성하기 위한 하나 이상의 툴에 의해, 사용자가 이미지 상에 위치하는 사각형, 이미지 상에 위치하는 타원형, 이미지 상에 위치하는 선, 이미지 상에 위치하는 격자 중 하나 이상을 그래픽적으로 생성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 그래픽 사용자 인터페이스는, 선택될 때 컴퓨터 시스템이, 이미지 상에서 생성되는 라인에 해당하는 라인 부분(line portion)에 대한 라인의 포지션에 대한, 광자, 또는 카운트(count)의 그래프를 포함하는 라인 프로파일 윈도우(line profile window)를 열도록 하는 라인 프로파일 툴(line profile tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 11 항에 있어서, 그래픽 사용자 인터페이스에 의해, 사용자는 입력 장치 중 하나 이상을 통해, 이미지 상의 라인 부분을 이동시키거나, 상기 이미지 상의 라인 부분의 크기를 변경시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 디스플레이 윈도우는, 선택될 때 컴퓨터 시스템이 발광 표현에 대한 휘도 레벨(luminance level)에 대한 파장의 통계 맵(statistical map)을 자동으로 계산 및 디스플레이하게 하는 히스토그램 툴(histogram tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 내부 광원의 시각화를 더 개선하기 위해, 사용자가 표면 메쉬(mesh)의 투명도를 변화시킬 수 있게 해주는 불투명도 설정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 1 항에 있어서, 그래픽 사용자 인터페이스는 하나 이상의 툴을 포함하는 툴 팔레트(tool palette)를 그래픽적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 17 항에 있어서, 이미지와 툴 팔레트는 별도의 윈도우에서 제공되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 툴 팔레트는 테마별 툴 섹션으로 구성된 하나의 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
이미지를 디스플레이하고 분석하는 컴퓨터 시스템에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은

하나 이상의 프로세서,

하나 이상의 사용자 입력 장치,

상기 입력 장치의 하나 이상으로부터의 입력 신호와, 상기 프로세서 중 하나 이상으로부터의 신호에 응답하는 방식으로, 이미지 및 이에 연계된 정보를 디스플레이하는 디스플레이로서, 이때 상기 이미지가, 토포그래픽 표현의 표면으로부터의 발산되는 광의 위치 및 크기를 설명하는 정보를 포함하는 발광 표현(light emitting representation)과 중첩되는 상기 대상의 표면의 3-차원 표현(three dimensional representation)을 포함하는 상기 디스플레이, 그리고

프로세서 중 하나 이상에서 실행되며, 하나 이상의 토포그래픽 표현 툴(topographic representation tool)을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphic user interface)로서, 사용자가 하나 이상의 토포그래픽 표현 툴을 선택할 때, 컴퓨터 시스템이 상기 대상의 토포그래픽 표현을 구성하는 상기 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphic user interface)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은, 사용자가 하나 이상의 토포그래픽 표현 툴을 선택할 때 디스플레이 상에 상기 토포그래픽 표현의 사진적 표현(pictorial representation)을 출력하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 토포그래픽 표현을 구축할 때 하나 이상의 구조 광(structured light) 이미지를 사용하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 토포그래픽 표현 툴은, 사용자가 토포그래픽 표현을 구축할 때 사용되는 수학적 매개변수를 변경시킬 수 있게 하는 툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 20 항에 있어서, 토포그래픽 표현 툴은, 슬라이스의 세트를 생성하고, 각각의 슬라이스에 의해 형성된 평면에 따라서, 사용자에게 토포그래픽 표현의 형태 특징을 제공하는 직교 슬라이스 툴(orthogonal slice tool)의 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 24 항에 있어서, 사용자가 슬라이스의 세트의 각각의 슬라이스의 포지션을 제어할 수 있게 하는, 각각의 슬라이스에 대한 그래픽 슬라이더 툴(graphic slider tool)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
이미지를 디스플레이하고 분석하는 컴퓨터 시스템에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은

하나 이상의 프로세서,

하나 이상의 사용자 입력 장치,

상기 입력 장치 중 하나 이상으로부터의 입력 신호와, 상기 프로세서 중 하나 이상으로부터의 신호에 응답하는 방식으로, 이미지 및 이에 연계된 정보를 디스플레이하는 디스플레이로서, 이때, 상기 이미지가 대상 내부에 위치하는 광 원(light source)의 위치 및 크기를 설명하는 정보를 포함하는 3-차원 광 표현(three dimensional light representation)과 중첩되는 상기 대상의 표면의 3-차원 표현(three dimensional representation)을 포함하는 상기 디스플레이, 그리고

프로세서 중 하나 이상에서 실행되며, 하나 이상의 스펙트럼 분석 툴(spectral analysis tool)을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphic user interface)로서, 사용자가 상기 스펙트럼 분석 툴 중 하나를 이용하여 스펙트럼 정보를 입력할 때, 상기 하나 이상의 스펙트럼 분석 툴을 이용하여 제공되는 입력에 따라서, 상기 컴퓨터 시스템이 광원의 재구성(reconstruction)을 수행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 26 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석 툴은, 발광 표현의 재구성을 위해 사용자가 파장을 선택할 수 있게 하는 파장 선택 툴(select wavelength tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 27 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석 툴에 의해, 발광 표현의 재구성을 위해 사용자가 파장 범위를 선택하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 26 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석 툴은, 발광 표현의 재구성을 위해 사용자가 조직 속성 모델(tissue properties model)을 선택할 수 있게 하는 조직 속성 툴(tissue properties tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 26 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석 툴은, 사용자가 광원에 대한 대표 스펙트럼을 선택할 수 있게 하는 광원 스펙트럼 툴(light source spectrum tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 26 항에 있어서, 상기 3-차원 광 표현은, 내부 광원의, 대상 표면의 3-차원 표현으로의 매핑(mapping)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 26 항에 있어서, 전자기성 방사(electro-magnetic radiation)는 가시 스펙트럼, 또는 근적외선 스펙트럼에서의 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 26 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석 툴은, 사용자에 의해 선택될 때 재구성에 관련된 정보를 그래픽적으로 나타내는 도표 툴(plot tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
이미지를 디스플레이하고 분석하는 컴퓨터 시스템에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은

하나 이상의 프로세서,

하나 이상의 사용자 입력 장치,

상기 입력 장치 중 하나 이상으로부터의 입력 신호와, 상기 프로세서 중 하나 이상으로부터의 신호에 응답하는 방식으로, 이미지 및 이에 연계된 정보를 디스플레이하는 디스플레이로서, 이때, 상기 이미지가 a) 대상 내부로부터 발산되는 광의 위치 및 크기를 설명하는 제 1 정보를 포함하는 대상의 제 1 발광 표현과, b) 대상 내부로부터 발산되는 광의 위치 및 크기를 설명하는 제 2 정보를 포함하는 대상의 제 2 발광 표현을 포함하는 상기 디스플레이, 그리고

상기 프로세서 중 하나 이상에서 실행되며, 하나 이상의 평가 툴(evaluation tool)을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)로서, 이때 사용자가 재구성 툴(reconstruction tool) 중 하나를 사용할 때, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 제 1 정보와 상기 제 2 정보를 정량 평가하는 상기 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: graphical user interface)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 34 항에 있어서, 정량 평가는 상기 제 1 정보와 상기 제 2 정보에서 수학적 연산을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 35 항에 있어서, 상기 툴에 의해, 사용자는 상기 제 2 정보로부터 상기 제 1 정보를 빼는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 제 1 정보는 조직 자기형광성(autofluorescence) 정보를 포함하며, 상기 제 2 발광 표현은 형광 이미지를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 34 항에 있어서, 정량 평가의 결과에 대하여 사용자가 오버레이 이미지(overlay image)를 생성할 수 있게 하는 툴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 34 항에 있어서, 사용자가 발광 표현의 목록으로부터 제 1 발광 표현을 선택할 수 있게 하는 툴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 34 항에 있어서, 상기 제 1 발광 표현 및 상기 제 2 발광 표현은 동일한 윈도우에서 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
제 34 항에 있어서, 상기 툴에 의해, 사용자는 제 1 정보와 제 2 정보를 더하거나, 상기 제 1 정보와 상기 제 2 정보를 곱하거나, 상기 제 1 정보로 상기 제 2 정보를 나누는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.