蛍光光画像の発生システムおよび方法
【課題】組織内において蛍光光発生分子の濃度を判定すること、または濃度を示す画像をリアル・タイムで提供する。
【解決手段】撮像システム１０は、画像画素強度を露出時間で除算して、時間毎の強度を単位とする画像データを発生する。撮像システム１０は、時間当たりの強度を単位とする蛍光光画像を、時間当たりの強度を単位とする励起光画像で除算することによって、定量的補正蛍光光画像を求める。定量的補正蛍光光画像は、撮像しようとする生物組織に対する撮像計器の位置に対して概ね不変である。また、撮像システム１０は時間当たりの強度を単位とする蛍光光画像と減衰補正距離値と組み合わせる。
【解決手段】撮像システム１０は、画像画素強度を露出時間で除算して、時間毎の強度を単位とする画像データを発生する。撮像システム１０は、時間当たりの強度を単位とする蛍光光画像を、時間当たりの強度を単位とする励起光画像で除算することによって、定量的補正蛍光光画像を求める。定量的補正蛍光光画像は、撮像しようとする生物組織に対する撮像計器の位置に対して概ね不変である。また、撮像システム１０は時間当たりの強度を単位とする蛍光光画像と減衰補正距離値と組み合わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、撮像システムおよび方法に関し、更に特定すれば、生物組織の蛍光光画像(fluorescent light image)を供給するように構成した光撮像システムおよび方法に関する。
【従来技術】
【０００２】
従来、いわゆる蛍光顕微鏡を用いて生物組織の組織構造スライスの顕微鏡画像を発生するために、蛍光光が用いられている。しかしながら、従来の蛍光顕微鏡において用いられる組織の区分けは、ミリメートルの半分程度の厚さ（即ち、組織の深さ）にスライスするのが限界であり、したがって、従来の蛍光顕微鏡は臓器全体または人体全体を撮像するには適していない。
【０００３】
組織内に更に深くまで入った画像を供給するために、従来のシステムおよび技法は、近赤外線光を放出する光源および蛍光色素を用いている。近赤外線光が選択されたのは、近赤外線光は吸収度が低く、生物組織の内部数センチメートルまで進入することができるからである。近赤外線光は、種々の光撮像システムおよび技法において用いられている。
【０００４】
蛍光光は、組織に励起光を発射する励起光源に応答して、組織から放出することができる。励起光は、組織内部にある蛍光色素からの蛍光光の放出を励起する。蛍光色素の一部は、人工分子(man-made molecules)である。また、励起光は、組織内にある蛍光蛋白質からの蛍光光の放出も励起することができる。蛍光蛋白質には、組織内で自然に発生しない蛍光蛋白質を含む。また、励起光は、組織内において自然に発生する分子からの蛍光光の放出も励起することができ、いわゆる自己蛍光を発生する。
【０００５】
蛍光反射撮像（ＦＲＩ）は、生物組織によって放出される蛍光光の顕微鏡画像および肉眼画像を発生するために用いられる従来の技法である。ＦＲＩシステムは、光を生物組織上および／または生物組織内部に発射し、組織から放出されて戻ってくる蛍光光を収集する。蛍光反射撮像では、励起光源からの励起光（例えば、近赤外線光）を用いて、組織を照明する。既存のシステムの中には、蛍光光を放出する組織内部において外部から投与した蛍光色素を励起するために、励起光源を用いる場合もある。あるいは、既存のシステムの中には、蛍光光を放出する組織内部に自然に発生する蛍光源分子（即ち、自己蛍光が生ずる）を励起するために、励起光源を用いる場合もある。放出された蛍光光は、視覚的に検査することができ、あるいは組織の励起光源と同じ側に一般的に配置するＣＣＤカメラまたはその他の光子検出器によって捕獲することもできる。
【０００６】
蛍光透過照明撮像（ＦＴＩ）は、生物組織が放出する蛍光の肉眼画像を発生するために用いられる別の従来技術である。ＦＲＩと同様、ＦＴＩにおいても、組織を照明するために励起光源からの励起光（例えば、近赤外線光）が用いられ、励起光は組織内を伝搬し、組織内からの蛍光光の放出を励起する。しかしながら、前述の蛍光反射構成とは対照的に、蛍光透過照明撮像では、ＣＣＤカメラまたはその他の光子検出器は、一般に、組織の励起光源とは逆側に配置される。構成の中には、放出される蛍光光が近赤外線光である場合もある。
【０００７】
蛍光反射撮像（ＦＲＩ）および蛍光透過照明撮像（ＦＴＩ）は、「平面」撮像の形態であり、二次元画像を供給する。更に進んだ光撮像システムおよび方法が開発されており、これらは断層撮影方法を利用する。これらのシステムおよび動作は、組織に対する異なる投射（即ち、角度）において光子測定値を得て、断層撮影アルゴリズムを用いて測定値を組み合わせることによって動作する。断層撮影法の利点には、深い蛍光色素の画像定量化ができること、そして三次元撮像に特徴深度測定(feature depth measurement)を備えることができることが含まれる。用途によっては、断層撮影法を生体内において用いて、薬物に対する酵素規制(enzyme regulation)および処置応答を測定している場合もある。しかしながら、断層撮影法は、平面撮像よりも複雑であり、一層進んだ計装を必要とし、多数の照明点（投射）を必要とするために多数の光源を必要とする可能性があり、組織における光子伝搬をモデル化するために先進の理論的方法を必要とする。
【０００８】
蛍光撮像システムの中には、カテーテルに基づく構成または内視鏡構成を用いるものもあり、この場合、励起光源および受光部は、光ファイバ束を通じてカテーテルに基づく計器または内視鏡計器（以後挿入可能計器と呼ぶ）に結合されている。この計器は、例えば、身体の空洞、臓器、または導管内部に挿入することができる。
【０００９】
挿入可能計器は、膀胱癌、子宮癌、肺がん、気管支癌、および結腸ポリープおよび癌、ならびに動脈班のような身体内部の深いところにある病理に生体内進入を可能にすることによって、前述の蛍光反射撮像の撮像深さの限界を多少は解決している。しかしながら、前述した挿入可能構成では、挿入可能計器を身体内部において移動させると、各撮像における蛍光光が変動することを認めることができる。これは、挿入可能計器から組織までの距離、および撮像する組織の表面に対する角度が大きく変動する可能性があり、画像毎に蛍光の定量化可能な評価が困難になるからである。画像捕獲中における挿入可能計器の距離および角度が変動する可能性があるために、組織に進行する励起光および挿入可能計器に逆行する放出光双方について、画像フレーム毎に光路が変化する可能性がある。光路が異なると、画像記録デバイスにおいて、光のレベルが異なってしまい、最終的に画像をリアル・タイムで収集する際に各画像における信号強度が変動する可能性がある。各画像において強度が変動すると、画像を順次捕獲しつつ比較することが困難になる。
【００１０】
また、従来の挿入可能構成は、２つまたは３つの光チャネル（例えば、励起光の画像を形成するチャネル、および蛍光光の画像を形成する１つまたは２つのチャネル）の各々に対して８ビットのダイナミック・レンジに制限されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に、生物組織から受光する蛍光光の強度は、この生物組織内部にある蛍光分子の濃度を示す。しかしながら、従来の挿入可能構成には、挿入可能計器を移動させつつ収集した種々の画像において、計量可能で正確な画像の強度を提供する能力に限界があったため、従来の挿入可能構成では、組織内において蛍光光発生分子の濃度を判定すること、または濃度を示す画像をリアル・タイムで提供することが一般には不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、挿入可能な光学計器と共に用いるときに、蛍光画像を改良して提供する。しかしながら、ここに記載するシステムおよび技法は、挿入可能計器を含まない蛍光撮像システムを含む、あらゆる蛍光撮像システムにも適用可能である。
【００１３】
本発明のシステムおよび技法について説明するために、蛍光反射撮像の例をここでは用いる。しかしながら、ここに記載するシステムおよび技法は、蛍光透過照明撮像にも適用できることは、認められてしかるべきである。
【００１４】
以下に説明するが、本発明のある態様によれば、撮像システムは、蛍光物質の濃度を定量的に示す物体の画像を供給することができ、これらの画像をリアル・タイムで収集し目視することができる。蛍光物質の濃度指示は、物体に対する挿入可能計器の距離および角度に関して概ね不変とすることができる。
【００１５】
本発明の一態様によれば、撮像システムは、光検出器から複数の画像を捕獲するように構成した画像捕獲プロセッサを含む。複数の画像における各画像はそれぞれの露出時間を有する。画像捕獲プロセッサは、複数の画像における各画像と関連付けられたそれぞれの露出時間を動的に調節するように構成した露出プロセッサを含む。更に、撮像システムは、画像捕獲プロセッサに結合され、複数の画像を受け取って格納するように構成し、更にそれぞれの露出時間も受け取って格納するように構成したメモリも含む。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、撮像システムは、励起光を組織に向けて発射するように構成され、更に組織からの蛍光光を励起するように構成されている励起光源を含む。撮像システムは、更に、第１露出時間と関連のある第１複数の画素強度値を有する組織の第１画像を発生するように構成されている第１光検出器も含む。撮像システムは、更に、第１および第２光検出器ならびに励起光源と結合されている画像補正プロセッサも含む。画像補正プロセッサは、第１秒毎強度値を求めるために第１画素強度値の各々を第１露出時間と組み合わせるように構成されている。
【００１７】
実施形態の中には、撮像システムが、更に、第２露出時間と関連のある第２複数の画素強度値を有する組織の第２画像を発生するように構成されている第２光検出器を備えている場合もある。これらの実施形態では、画像補正プロセッサは、更に、第２秒毎強度値を求めるために第２画素強度値の各々を第２露出時間と組み合わせるように構成されており、更に補正画素強度値を有する組織の補正画像を求めるために第２秒毎強度値を第１秒毎強度値と組み合わせるように構成されている。
【００１８】
別の実施形態の中には、撮像システムが、更に、距離測定センサを有する挿入可能計器と、距離測定センサに結合されている距離測定プロセッサとを備えている場合もある。距離測定センサおよび距離測定プロセッサは、挿入可能計器と生物組織との間の距離と関連のある距離値を発生するように構成されている。撮像プロセッサは、補正画素強度値を有する組織の補正画像を求めるために、第１秒毎強度値を距離値と組み合わせ、更に距離値を光減衰と関係付ける補正値とも組み合わせるように構成されている。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、撮像システムは、複数の画像を受け取るように構成されている画像拡縮再調整プロセッサを含む。複数の画像内にある各画像は、第１ディジタル・ビット数から成るそれぞれの画素強度値を有する。画像拡縮再調整プロセッサは、更に、複数の画像内の各画像の受信と同時に、画像の各々を、異なる第２ディジタル・ビット数から成るそれぞれの画素強度値を有するそれぞれの画像に変換するように構成されている。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、撮像システムは撮像プロセッサを含む。撮像プロセッサは、画素強度値の組織内にある化合物のそれぞれの濃度に対するマップを（露出時間について補正して）発生するように構成されている強度対濃度マッピング・プロセッサを含む。撮像プロセッサは、更に、画像対強度マッピング・プロセッサに結合されており、中間調画像の受信と同時に濃度に応じて偽色画像を発生するために、マップを中間調画像に適用するように構成されている画像着色プロセッサも含む。撮像プロセッサが行うマッピングは定量的とすることができ、強度対濃度マッピングおよび強度対色マッピングは、光学撮像計器と、撮像しようとするターゲットとの間の距離や角度の変化に対して不変であることを意味する。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、撮像システムは、組織によって放出されるまたはこれから反射する光の画像を発生するように構成されている撮像プロセッサを含む。撮像プロセッサは、別の種類の撮像システムから副画像を受信し、光の画像の発生と同時に合体画像を供給するために、光の画像を副画像と合体するように構成されている画像合体プロセッサを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明の以上の特徴、および本発明自体は、以下の図面の詳細な説明から更に深く理解できよう。
【図１】図１は、撮像プロセッサを有する蛍光撮像システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の撮像プロセッサを更に詳細に示すブロック図である。
【図３】図３は、１つ以上の蛍光光補正画像を発生するために用いることができるプロセスの一例を示すフロー・チャートである。
【図４】図４は、図３のプロセスを更に詳細に示す、計器較正プロセスを示すフロー・チャートである。
【図５】図５は、図３のプロセスを更に詳細に示す、露出時間計算プロセスを示すフロー・チャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、図５のプロセスの代わりとして、図３のプロセスを更に詳細に示す、露出時間計算プロセスを示すフロー・チャートである。
【図６】図６は、図３のプロセスを更に詳細に示す、画像補正プロセスを示すフロー・チャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、図６のプロセスの代わりとして、図３のプロセスを更に詳細に示す、別の画像補正プロセスを示すフロー・チャートである。
【図７】図７は、図３のプロセスを更に詳細に示す、画像分解能変換プロセスを示すフロー・チャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、図７のプロセスの代わりとして、図３のプロセスを更に詳細に示す、別の画像分解能変換プロセスを示すフロー・チャートである。
【図８】図８は、図３のプロセスを更に詳細に示す、強度対分子濃度マッピング・プロセスを示すフロー・チャートである。
【図９】図９は、図１のシステムが発生した画像の一例である。図９Ａは、区分マスクの一例の画像である。
【図１０】図１０は、露出時間と、励起光の画像に対する画像画素強度との関係を示すグラフである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、露出時間と、蛍光光の画像に対する画像画素強度との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、挿入可能計器と表面までの距離の関係を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、挿入可能計器の距離と励起光の画像の画素強度との間の関係を示すグラフである。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、挿入可能計器の距離と蛍光光の画像の画素強度との間の関係を示すグラフである。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、挿入可能計器の距離と、ここに記載する技法にしたがって補正した蛍光光の画像の画素強度との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、挿入可能計器と表面に対する角度の関係を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、挿入可能計器の角度、画素強度、および励起光の画像に対する画像内の位置の間の関係を示すグラフである。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、挿入可能計器の角度、画素強度、および蛍光光の画像に対する画像内の位置の間の関係を示すグラフである。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、挿入可能計器の角度、画素強度、およびここに記載する技法にしたがって補正した蛍光光の画像に対する画像内の位置の間の関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、血液を介する撮像距離と、未補正の蛍光光の画像に対するｃｙ５．５蛍光色素に対する画像強度との間の関係を示すグラフである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、血液を介する撮像距離と、未補正の蛍光光の画像に対するＡＦ７５０蛍光色素に対する画像強度との間の関係を示すグラフである。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、血液を介する撮像距離と、ここに記載する技法にしたがって補正した蛍光光の画像の画像強度との間の関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、分子濃度と、関連する３つの異なる蛍光色素に対する蛍光光強度との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、代替撮像プロセッサを有する図１の蛍光撮像システムの代替実施形態を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、図１５の撮像プロセッサを更に詳細に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明について記載する前に、序言的概念の一部および用語法について説明する。ここで用いる場合、「励起光」という用語は、励起光源が発生する光を記述するために用いられる。励起光は、生物組織から蛍光を励起することが可能なスペクトル光成分（即ち、波長）を含むが、これに限定されるのではない。蛍光光を励起することが可能な励起光におけるスペクトル成分は、単一波長、単一波長帯、１つよりも多い波長、１つよりも多いスペクトル波長帯を含むことができる。蛍光光を励起することが可能な励起光におけるスペクトル成分は、約４００〜７００ナノメートルの可視スペクトル領域にある１つ以上の波長を含むことができる。しかしながら、蛍光光を励起することが可能な励起光におけるスペクトル成分は、その他のスペクトル領域、例えば、約７００〜１０００ナノメートルの近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル領域、または約１〜４００ナノメートルの紫外線（ＵＶ）スペクトル領域における１つ以上の波長も含むことができる。また、励起光は、蛍光光を励起しないスペクトル成分も含むことができる。
【００２４】
実施形態の中には、励起光がコヒーレント光、例えば、レーザ光である場合もある。他の実施形態では、励起光は、非コヒーレント光、例えば、ＬＥＤから発生する光子、または黒体放射（例えば、白熱、ハロゲン、またはキセノン・バルブ）から発生する濾波光である。他の実施形態では、励起光はコヒーレント光と非コヒーレント光との組み合わせである。
【００２５】
蛍光光を励起することが可能な励起光のスペクトル成分は、これらが励起する蛍光光よりも短い波長を有することができる。しかしながら、他の構成では、励起光の何らかの追加のスペクトル成分が、これらが励起する励起光よりも長い波長を有することもできる。
【００２６】
ここで用いる場合、「蛍光」および「蛍光光」という用語は、生物組織から発する光を記述するために用いられる。蛍光光は、人工分子、例えば、外因性蛍光色素（「蛍光プローブ」または単に「プローブ」とも呼ぶ）、または緑色蛍光蛋白質のような蛍光蛋白質のいずれによってでも発生することができ、あるいは生物組織内に存在するまたは配した自然発生分子によっても発生することができる。内因性自然発生分子によって発生する場合、蛍光光を「自己蛍光光」または「自己蛍光」と呼ぶことができる。
【００２７】
一般に、蛍光光は、蛍光光を励起することができる前述のスペクトル成分を有する励起光に応答して、生物組織において発生する。蛍光光は、単一波長、単一波長帯、１つよりも多い波長、または１つよりも多い波長帯を含むことができる。蛍光光は、約４００〜７００ナノメートルの可視スペクトル領域における１つ以上の波長を有することができる。しかしながら、蛍光光は、他のスペクトル領域、例えば、近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル領域、または紫外線（ＵＶ）スペクトル領域における１つ以上の波長を含むこともできる。
【００２８】
ここで用いる場合、「挿入可能計器」は、被験者の身体内に挿入することができる光学計器を記述するために用いられる。挿入可能計器は、種々の形態をなすことができる。例えば、挿入可能計器は、身体内に挿入する光ファイバ内視鏡とすることができる。別の例では、挿入可能計器は、光ファイバ束を有するカテーテル、カテーテル先端を通じた生検鉗子、生理食塩水、空気等の通過を可能にする１つ以上の「作業チャネル」とすることができる。別の例では、挿入可能計器は、多数の光学レンズが入っている管（ボアスコープ）とすることもできる。一般に、挿入可能計器は、光ファイバ束またはレンズを通じて発光器または受光器に結合されるが、これについては以下で更に詳しく説明する。したがって、挿入可能計器は、被験者内部の光学的視野(view)を提供するシステムの一部となることができる。ここで用いる場合、光ファイバ束の「遠端」とは、挿入可能計器から最も離れた束の端部であり、光ファイバ束の「近端」とは、挿入可能計器に最も近い束の端部である。また、挿入可能計器は、合焦エレメントおよび記録エレメント全体が被験者の内部にあるデバイス、例えば、記録デバイスを合焦エレメントに直接取り付けたハンド・ヘルド・デバイスにも言及することができる。
【００２９】
「撮像計器」という用語は、ここでは、前述の挿入可能計器だけでなく、身体内に挿入しない計器も記述するために用いられる。撮像計器は、光ファイバ束または光送信ガイドの近端に配置する。
【００３０】
ここで用いる場合、「蛍光色素」という用語は、励起光に応答して蛍光光を放出する化合物または分子の一群を記述するために用いられる。有用な蛍光色素は、生物組織上または生物組織内に配置することができ、特定の生物構造の部位、例えば、腫瘍、または特定の生物機能の部位に集中する（またはこれらから発散する）傾向があるものとすることができる。
【００３１】
ここで用いる場合、「蛍光反射撮像」または「ＦＲＩ」という用語は、生物組織の表面の蛍光撮像、および生物組織の表面の下、即ち、生物組織の内部における蛍光撮像の双方に当てはまる。
【００３２】
以下の論述および例は、生物組織の撮像について記載するが、以下に記載するシステムおよび技法にしたがって、他の物体または材料(material)も撮像することができる。他の物体には、液体、例えば、血液、および気体が含まれるが、これらに限定されるのではない。加えて、構造および製造において用いられる材料の表面は、本願に記載する方法を用いると、定量的蛍光固有性について評価することができる。
【００３３】
以下の論述から明らかになるであろうが、本発明のある態様によれば、撮像システムは、物体、例えば、生物組織の蛍光画像を供給することができ、これらの蛍光画像はリアル・タイムで収集し目視することができる。蛍光画像は、物体に対する撮像計器の距離や角度に関して概ね不変である強度を有することができる。
【００３４】
また、以下の論述から明らかになるであろうが、本発明の別のある態様によれば、撮像システムは、蛍光物質の濃度を定量的に示す（例えば、色によって）物体の画像を供給することができ、これらの画像はリアル・タイムで収集し目視することができる。蛍光物質の濃度の指示（例えば、色）は、物体に対する撮像計器の距離および角度に関して概ね不変とすることができる。このような画像を、ここでは、「定量的」画像と呼ぶ。
【００３５】
これより図１を参照すると、撮像システム１０は、光ファイバ１４を通じて挿入可能計器１１に結合されている受光部１２を含むことができる。受光部１２は、光ファイバ１４から光１８を受光するように光学的に結合されている。受光部１２は、１つ以上の受光レンズ、例えば、レンズ１６を含むことができる。レンズ１６は、光ファイバ１４と光分割エレメント２０との間に光学的に結合されている。光分割エレメント２０は、ダイクロイック・ミラーまたはプリズムの形態とすることができるが、これに限定されるのではない。また、受光部１２は、光分割エレメント２０と光ファイバ２６との間に光学的に結合されている別のレンズ２４も含むことができる。電荷結合デバイス（ＣＣＤ）２８を光ファイバ２６に光学的に結合することができる。更にまた、受光部１２は、光分割エレメント２０と別の電荷結合デバイス３４との間に光学的に結合されている更に別のレンズ３２も含むことができる。
【００３６】
尚、電荷結合デバイス２８、３４は、それぞれ、画像データ３６、３８を発生するための関連電子回路（図示せず）を有してもよいことは言うまでもない。したがって、ＣＣＤ２８、３４をＣＣＤカメラと記述することや、更に一般的に「光検出器」と記述することもできる。特定的な一実施形態では、ＣＣＤ２８は、中間調ＣＣＤを有するPixelfly QEカメラであり、ＣＣＤ３４は、カラーＣＣＤを有するPixelfly SVGAカメラであり、これらは各々Kelheim、ドイツ国のPCO AGが製造している。これらの特定的なカメラの各々は、１２ビットを有する画像データを発生し、１６ビット・データを転送する。
【００３７】
特定的な一実施形態では、レンズ１６、２４は、それぞれの焦点距離が５０ミリメートルのアクロマティック・レンズである。特定的な一実施形態では、光ファイバは、バンド・パス光ファイバであり、通過帯域が、撮像する生物組織から発する蛍光光のスペクトル・ピークを中心とする。
【００３８】
受光部１２の動作において、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）２８は画像データ３６（画素強度値を含むことができる）を発生する。画像データ３６は、例えば、蛍光光の画像と関連のある蛍光光画像データとすることができる。動作において、電荷結合デバイス３４は画像データ３８を発生し、例えば、画像データ３８は、励起光の画像と関連のある励起光画像データとすることができる。
【００３９】
受光部１２は、撮像プロセッサ４０に結合されている。撮像プロセッサ４０は、画像データ３６と画像データ３８とを組み合わせて、「補正」画像データ５８を発生するように構成されている。「補正」画像データ５８は、撮像しようとする生物組織に対する挿入可能計器１１の移動の結果生ずる、少なくとも前述の可変強度に関して補正されている。尚、ＣＣＤ１６、２８各々は、それぞれの捕獲時間および露出時間が異なることが可能であることは認められよう。更に、個々の画像の各々は、それぞれの捕獲時間および露出時間が異なることも可能である。したがって、比較が行われる前の中間処理をせずに画像データ３６が表す画像を画像データ３８が表す画像と直接比較することは、可能でない場合もある。中間処理および画像の比較または合体については、図３、図６、および図６Ａに関連付けて以下で説明する。
【００４０】
また、撮像プロセッサ４０は、補正画像データ５８を表示デバイス６０に伝達するように構成されている。補正画像データ５８は、実質的に画像データ３６、３８の発生と同時に、電荷結合デバイス２８、３４によって発生することができ、その結果、表示デバイス６０上にリアル・タイム表示が得られる。
【００４１】
また、撮像プロセッサ４０は、１つ以上の別の撮像システムから画像データ６２を受信するように構成することができる。別の撮像システムは、磁気共鳴撮像システム、コンピュータ断層撮影システム、ｘ線システム、蛍光撮影システム、またはポジトロン放出断層撮影システムを含むことができるが、これらに限定されるのではない。撮像プロセッサ４０は、補正画像データを画像データ６２と合体して、合体画像の表示を供給するように構成されている。例えば、合体画像の表示は、画像データ６２への補正画像データの重ね合わせ、またはその逆を含むことができる。
更に、撮像システム１０は、光ファイバ５４を通じて挿入可能計器１１に結合されている光発信器４２も含むことができる。構成の中には、２本の光ファイバ１４、５４を１つの光ファイバ束５６の中に一緒に配することができる場合もある。構成の中には、光ファイバ１４、５４の一方または双方を、複数の光ファイバで構成できる場合もある。
【００４２】
特定的な一実施形態では、光ファイバ束５６は、ＣＡ、IrvineのEdwards LifeSciencesが製造しているような、内部に光ファイバ１４を配し、外部に光ファイバ５４を配した、直径１．６ｍｍのカテーテルの中にある。このカテーテルは、直径０．９ｍｍの計器チャネル、および約１００ｃｍの作業長も有することができる。
【００４３】
光発信器４２は、撮像プロセッサ４０に光学的に結合されている励起光源４６を含むことができる。また、光発信器４２は、光ファイバ５０も含むことができる。光ファイバ５０は、レンズ５２と励起光源４６との間を光学的に結合することができる。レンズ５２は、光ファイバ５４に光学的に結合することができる。特定的な一実施形態では、励起光源は、３００ワットのキセノン・ランプ（Sunoptics, Jacksonvill, FL）とすることができ、光ファイバ５０は、６８０ｎｍ長の通過フィルタ(pass filter)とすることができる。このフィルタは熱出力を減少させ、偽陽性(false-positive)蛍光光信号を減少させるのに役立つ。
【００４４】
受光部１２の別の動作において、光ファイバ・ケーブル１４から光信号１８を受信する。光信号１８は、生物組織から反射した励起光と生物組織から発した蛍光光との組み合わせを成分とすることができる。しかしながら、構成の中には、あるときには、励起光源の閃光(strobe)をオンおよびオフさせて、生物組織から反射した励起光と、生物組織から発した蛍光光とで光信号１８を形作ることができ、別のときには、励起光源の閃光をオフにして、生物組織から発した蛍光光のみで光信号１８を形作ることができる。
【００４５】
光信号１８を、光分割エレメント２０によって、２つの光信号２２、３０に分割する。光信号２２、３０は、光分割デバイス２０の特性に応じて、光信号１８のスペクトル成分の全てまたは一部のみを有することができる。
【００４６】
光信号２２は、光フィルタ２６を通過することができ、励起光４８によって励起され、特定の波長および／または特定の波長帯を有する蛍光光のみが、電荷結合デバイス２８に入射するように、フィルタ処理を行うことができる。したがって、画像データ３６は、蛍光光画像を表す。
【００４７】
光信号３０は、光フィルタを通過せず、生物組織から反射した励起光４８を表し、電荷結合デバイス３４に入射する。したがって、画像データ３８は、励起光画像を表す。
光送信器４２の動作において、励起光源４６は、実施形態によっては、励起光画像を取り込んでいる間および蛍光光画像を取り込んでいる間の双方においてオンになるように、励起光４８を連続的に発生することができる。しかしながら、他の構成では、励起光源４６は、撮像プロセッサ４０が供給する制御信号４４に応答して間欠的に励起光４８を発生することができ、および／または励起光４８の強度を、制御信号４４に応答して、変化させることができる。構成の中には、励起光画像を取り込んでいる間は励起光源４６をオンにし、蛍光光画像を取り込んでいる間はオフにする場合もある。励起光４８は、（任意の）光フィルタ５０を通過し、その結果、励起光４８は選択されたスペクトル特性を有することになる。
【００４８】
前述したように、励起光４８は、コヒーレント光、非コヒーレント光、またはコヒーレントおよび非コヒーレント光の組み合わせとすることができる。励起光４８の少なくともスペクトル部分を選択して、生物組織内部において蛍光を励起する。
【００４９】
１つの蛍光光画像を表す画像データ３６を発生する１つの光信号２２を示しているが、他の光学構成では、更に別の光路も受光部１２によって設けることができ、各々が光フィルタ２６に相当する、異なるそれぞれの光フィルタを通過するが、各々は異なるそれぞれの追加帯域を有し、各々は、電荷結合デバイス２８に相当する、異なるそれぞれの電荷結合デバイスに入射することは理解されてしかるべきである。これらの構成では、画像データ３６に相当する複数の画像データを発生することができるが、各画像データは異なる光波長における蛍光光画像を表す。したがって、生物組織の異なる蛍光固有性を同時にまたはリアル・タイムで一度に１つずつ目視することができる。
【００５０】
これより図２を参照すると、撮像プロセッサ１００は、図１の撮像プロセッサ４０と同一または同様とすることができる。撮像プロセッサ１００は、画像対強度マッピング・プロセッサ１０２を含むことができ、一方、画像対強度マッピング・プロセッサ１０２は蛍光光（ＦＬ）画像取り込みプロセッサ１０４を含むことができる。
【００５１】
ＦＬ画像取り込みプロセッサ１０４は、例えば、図１の受光部１２から画像データ１０８（図１の画像データ３６を参照のこと）を受光部から受けるように構成されている。構成の中には、受光部がカメラの形態をなし、蛍光光に応答する電荷結合デバイス、即ち、蛍光光（ＦＬ）カメラを有することを特徴とする場合もある。
【００５２】
ＦＬ画像取り込みプロセッサ１０４は、露出プロセッサ１０６を含むことができる。露出プロセッサ１０６は、画像データ１０８が表す画像の露出を制御するように構成することができる。露出制御については、以下で図３、図５、および図５Ａと関連付けて更に説明する。ＦＬ画像取り込みプロセッサ１０４は、相応に露出制御したＦＬ画像データ１１０ａを発生する。これは、蛍光光の露出制御画像を表す。また、ＦＬ画像取り込みプロセッサ１０４は、ＦＬ画像データ１１０ａが表す蛍光光の画像の各々と関連のあるそれぞれの露出時間を表す露出時間データ１１１ａをも発生する。
【００５３】
ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１１２は、露出制御ＦＬ画像データ１１０ａおよび関連する露出時間データ１１１ａを受け取り、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂを較正プロセッサ１１８に供給するように構成されている。また、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂおよび関連する露出時間データ１１１ｂは、保管および後に読み出すために、記憶デバイス１１６、例えば、ディスク・ドライブにも供給することができる。
【００５４】
較正プロセッサ１１８は、対象領域（ＲＯＩ）プロセッサ１２０を含むことができる。ＲＯＩプロセッサ１２０は、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂから、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂが表す画像内における対象領域の中にあるＦＬ画像データを選択するように構成されている。対象領域については、図９および図９Ａと関連付けて以下で更に説明する。
【００５５】
また、較正プロセッサ１１８は、位置合わせ（Ｒｅｇ）プロセッサ１２２も含むことができる。位置合わせプロセッサ１２２は、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂが表す複数のＦＬ画像について、平行移動および回転において位置決めを行い、撮像面において拡縮調整を行うように構成されている。特定的な一実施形態では、位置合わせプロセッサ１２２は、複数の画像を位置決めするために、６パラメータ・アフィン変換を用いる。
【００５６】
また、較正プロセッサ１１８は、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂから自己蛍光信号を除去するように構成された自己蛍光プロセッサも含むことができる。自己蛍光信号の除去については、図６および図６Ａと関連付けて以下で更に説明する。
【００５７】
また、画像対強度マッピング・プロセッサ１０２は、励起光（ＥＬ）画像取り込みプロセッサ１４４も含むことができる。ＥＬ画像取り込みプロセッサ１４４は、受光部から、例えば、図１の受光部１２からＥＬ画像データ１４２（図１の画像データ３８を参照のこと）を受け取るように構成されている。構成の中には、受光部がカメラの形態をなし、励起光に応答する電荷結合デバイスを有することを特徴とする、即ち、励起光（ＥＬ）カメラである場合もある。
【００５８】
ＥＬ画像取り込みプロセッサ１４４は、露出プロセッサ１４６を含むことができ、露出プロセッサ１４６は、ＥＬ画像データ１４２が表す画像の露出を制御するように構成することができる。露出制御については、図３、図５、および図５Ａと関連付けて以下で更に説明する。ＥＬ画像取り込みプロセッサ１４４は、相応に露出制御ＥＬ画像データ１４８ａを発生する。このデータは、励起光の露出制御画像を表す。また、ＥＬ画像取り込みプロセッサ１４４は、ＥＬ画像データ１４８ａが表す励起光の画像の各々と関連があるそれぞれの露出時間を表す露出時間データ１４９ａも発生する。
【００５９】
ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１１２は、更に、露出制御ＥＬ画像データ１４８ａおよび関連する露出時間データ１４９ａを受け取り、露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂを較正プロセッサ１１８に供給するように構成されている。露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂおよび関連する露出時間データ１４９ｂは、保管および望ましければ後に読み出すために、記憶デバイス１１６にも供給することができる。
【００６０】
対象領域（ＲＯＩ）プロセッサ１２０は、更に、露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂから、露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂが表す画像内の対象領域の中にあるＥＬ画像データを選択するように構成されている。
【００６１】
位置合わせ（Ｒｅｇ）プロセッサ１２２は、更に、露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂが表す複数のＥＬ画像について、平行移動および回転において位置決めを行い、撮像面において拡縮調整を行うように構成されている。特定的な一実施形態では、位置合わせプロセッサ１２２は、複数の画像を位置決めするために、アフィン変換を用いる。ＥＬ画像は、前述したＦＬ画像とそのように位置決めすることができる。
【００６２】
較正プロセッサ１１８は、較正したＦＬ画像データ１２６および較正したＥＬ画像データ１２８ａを画像補正プロセッサ１３０に供給する。画像補正プロセッサ１３０は、露出時間データ１１１ｂおよび露出時間データ１４９ｂを受け取るようにも構成されており、これらは、それぞれ、露出時間データ１１１ａ、１４９ｂと同一または同様とすることができる。画像補正プロセッサは、較正ＦＬ画像データ１２６、関連する露出時間データ１１１ｂ、較正ＥＬ画像データ１２８、および関連する露出時間データ１４９ｂを組み合わせ、その結果補正画像データ１３２が得られる。
【００６３】
実施形態の中には、較正ＦＬ画像データ１２６が中間調ＦＬ画像を表し、較正ＥＬ画像データ１２８ａがカラーＥＬ画像を表す場合もある。したがって、較正ＦＬ画像データを較正ＥＬ画像データ１２８ａと合体するためには、画像補正プロセッサは、最初に較正ＥＬ画像データ１２８ａを変換して、それが中間調ＥＬ画像を表すようにすることができる。例えば、赤−緑−青（ＲＧＢ）画素強度の１つ以上の集合を合体させると、１つ以上の中間調強度の対応する集合を得ることができる。別の実施形態では、較正ＥＬ画像データ１２８ａは、既に中間調ＥＬ画像を表しており、したがってカラー対中間調変換を行う必要はない。
【００６４】
補正画像データ１３２は、撮像しようとする生物組織に対して距離および角度が変動する可能性がある挿入可能撮像計器を用いる従来の撮像システムに伴う、前述の露出不足および露出過剰を少なくとも考慮して補正した蛍光画像を表す。この望ましい画像補正については、図３、図１１〜図１１Ｃ、および図１２〜図１２Ｃと関連付けて以下で更に詳しく説明する。
【００６５】
画像拡縮再調整プロセッサ１３４は、補正画像データを受け取り、再度拡縮調整した画像データ１３６を供給する。特定的な一構成では、補正画像データ１３２は、１２ビットを有する画像データから成り、拡縮再調整画像データ１３６は、８ビットを有する画像から成る。しかしながら、他のビット数を用いることもできる。
【００６６】
画像着色プロセッサ１３８は、中間調ＦＬ画像を表す拡縮再調整画像データ１３６を受け取り、拡縮再調整ＦＬ画像データ１３６に人工的に着色して、人工着色ＦＬ画像データ１４０を供給するように構成されている。画像着色プロセッサ１３８が行う着色は、種々の方法で提供することができる。例えば、特定的な一実施形態では、画像着色は、拡縮再調整画像データ１３６の画素中間調強度を、画素強度または画素強度の範囲に応じて所定の色に割り当てるように、予め決められている。
【００６７】
しかしながら、他の実施形態では、画像着色プロセッサ１３８は、強度対濃度マッピング・プロセッサ１６２が提供する色マッピング情報１６６を用いることができる。この構成では、人工着色ＦＬ画像データ１４０は、撮像しようとする生物組織内部における蛍光光発生分子濃度に応じた色を有することができる。このために、強度対濃度マッピング・プロセッサ１６２は、図８と関連付けて以下で説明するプロセスによって、生物組織の撮像を始める前に、画素強度の濃度に対するマッピングを行うことができる。
【００６８】
また、較正プロセッサ１１８は、較正ＥＬ画像データ１２８ｂを他の画像拡縮再調整プロセッサ１５４に供給することもできる。較正ＥＬ画像データ１２８ｂは、較正ＥＬ画像データ１２８ａと同一または同様とすることができる。画像拡縮再調整プロセッサ１５４は、画像拡縮再調整プロセッサ１３４と関連付けて先に説明したのと実質的に同じ方法で動作して、拡縮再調整ＥＬ画像データ１５６を供給する。構成の中には、前述のように、較正ＥＬ画像データ１２８ｂ（および拡縮再調整ＥＬ画像データ１５６）が中間調画像を表す場合もあり、その場合、拡縮再調整画像データは、別の画像着色プロセッサ１５８が受け取ることができ、画像着色プロセッサ１５８は強度に応じて偽色(false color)を拡縮再調整画像データ１５６に供給し、人工着色ＥＬ画像データ１６０を供給することができる。しかしながら、別の構成では、較正ＥＬ画像データ１２８ｂは、カラー画像を表すことができ、したがって、画像着色プロセッサ１５８を用いずに、画像拡縮再調整プロセッサ１５４が着色ＥＬ画像データ１６０ａを供給する。
【００６９】
画像合体プロセッサ１６８は、人工着色ＦＬ画像データ１４０および人工着色ＥＬ画像データ１６０（または着色ＥＬ画像データ１６０ａ）を受け取ることができ、合体画像データ１７０を表示デバイス、例えば、図１の表示デバイス６０に供給することができる。人工着色ＦＬ画像および人工着色（または着色）ＥＬ画像は、表示デバイス上でリアル・タイムで、別個の画像としてまたは合体画像、例えば、重複した画像として目視することができる。
【００７０】
構成の中には、画像合体プロセッサ１６８が他の撮像システム、例えば、磁気共鳴撮像システム、コンピュータ断層撮影システム、ｘ線システム、蛍光撮影システム、またはポジトロン放出断層撮影システムから別の画像データ１７２を受け取ることもできる場合がある。これらの構成では、人工着色ＦＬ画像データ１４０、人工着色ＥＬ画像データ１６０（または着色ＥＬ画像データ１６０ａ）、およびその他の画像データ１７２を合体して、合体画像データ１７０を供給することができる。これらの構成では、人工着色ＦＬ画像、人工着色（または着色）ＥＬ画像、およびその他の前述のシステムと関連があるその他の画像は、表示デバイス上でリアル・タイムで、別個の画像としてまたは合体画像、例えば、重複した画像として目視することができる。
【００７１】
尚、図３〜図８は、撮像プロセッサ１００（図２）において実施する場合を想定した、以下の技法に対応するフローチャートを示すことは認められてしかるべきである。矩形エレメント（図７ではエレメント３５４によって代表される）は、ここでは「処理ブロック」と呼ばれ、コンピュータ・ソフトウェア命令または命令の集合体(group)を表す。ひし形エレメント（図７におけるエレメント３５８に代表される）は、ここでは「判断ブロック」と呼ばれ、処理ブロックが表すコンピュータ・ソフトウェア命令の実行に影響を及ぼす、コンピュータ・ソフトウェア命令または命令の集合体を表す。
【００７２】
あるいは、処理および判断ブロックは、ディジタル信号プロセッサ回路または特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）のような機能的に同等の回路が実行するステップを表す。フロー図は、いずれの特定のプログラミング言語の構文を図示するのではない。逆に、フロー図は、当業者が個々の装置に必要な処理を実行するための回路を作成するためまたはコンピュータ・ソフトウェアを発生するために必要となる機能的情報を例示する。尚、ループや変数の初期化や一時的変数の使用というような多くの慣用的プログラム・エレメントは示されていないことを注記しておく。この中で特に指示がなければ、記載するブロックの特定的なシーケンスは例示に過ぎず、本発明の主旨から逸脱することなく様々に変更可能であることは、当業者には認められよう。つまり、特に記述がない限り、以下で説明するブロックは順不同であり、可能であれば、ステップは都合のより順序または望ましい順序であればいずれでも実行することができる。
【００７３】
これより図３を参照すると、方法の一例２００はブロック２０２において開始し、ここで、挿入可能計器、例えば、内視鏡計器を較正する。較正プロセスについては、図４と関連付けて以下で更に説明する。しかしながら、ここでは、ブロック２０２の較正プロセスは、画像データにおける対象領域（ＲＯＩ）を特定し、画像データおよび挿入可能計器と関連のある複数の画像チャネル（例えば、励起光および蛍光光チャネル）を空間的に位置決めし、蛍光光チャネルと関連のある自己蛍光レベルを特定することができる。したがって、その後取り込まれる画像を位置決めし、切り取って対象領域におけるデータのみを供給することができ、自己蛍光レベルを減算して、蛍光色素からの蛍光活動を一層高精度化して、その視覚像(view)を供給することができる。
【００７４】
ブロック２０４〜２１２は、励起光の画像、例えば、図１の画像データ３８が表すＥＬ画像と関連のあるプロセス・ステップを示す。ブロック２１４〜２２４は、蛍光光の画像、例えば、図１の画像データ３６が表すＦＬ画像と関連のあるプロセス・ステップを示す。ブロック２２６〜２３６は、蛍光光の更に別の画像、例えば、ブロック２１２〜２２２のそれとは異なる波長で蛍光光を放出する別の蛍光色素と関連のある蛍光光の画像と関連のあるプロセス・ステップを示す。
【００７５】
ブロック２０４において、初期露出時間を、励起光検出器（例えば、図１のＣＣＤ３４）に対して選択する。尚、初期露出時間で取り込んだＥＬ画像は、露出過剰、露出不足、または適正露出の場合もあることは言うまでもない。実施形態の中には、適した露出時間の既知の範囲の内中央点に、初期露出時間を選択する場合もある。しかしながら、他の初期露出時間を用いることもできる。
【００７６】
ブロック２０６において、励起光（ＥＬ）画像を取り込み、その結果、ＥＬ画像データ、例えば、図１の画像データ３８が得られる。
ブロック２０８において、ＥＬ画像（即ち、画像データ）および露出時間を格納する。格納は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、例えば、図２のＲＡＭ１１２への格納を含むことができる。実施形態によっては、格納が、保管およびその後の読み出しのために、ディスク・ドライブ等、例えば、図２の記憶デバイス１１６への格納を含むことができる。
【００７７】
ブロック２１０において、ブロック２０６で取り込んだＥＬ画像データの特性を用いて、次の露出時間を計算する。次の露出時間を確定するのに伴う計算の詳細については、図５および図５Ａと関連付けて以下で説明する。一般に、ブロック２０６において取り込んだＥＬ画像データを調べて、大きなまたは小さなディジタル値である画素値を特定し、それに応じて次の露出時間を調節する。
【００７８】
ブロック２１２において、ＥＬ画像（例えば、ＥＬ画像データ）を、ブロック２０６において取り込んだ画像に応じて供給する。ブロック２１２のプロセスについては、図７および図７Ａと関連付けて以下で更に深く説明する。ブロック２１２において、ＥＬ画像データを拡縮再調整して、例えば、８ビット画像データを供給する。また、所望であれば、所定の強度対色マッピングにしたがって、ＥＬ画像に着色することもできる。
【００７９】
プロセス２００はブロック２０４に戻ることができ、ここで、ブロック２１０で計算した新しい露出時間を用いて、別のＥＬ画像を取り込み、プロセス２００は同時にブロック２３８に進むことができる。
【００８０】
ブロック２１４において、１つの蛍光光検出器（例えば、図１のＣＣＤ２８）に対して初期露出時間を選択する。尚、初期露出時間で取り込んだＦＬ画像は、露出過剰、露出不足、または適正露出の場合もあることは言うまでもない。実施形態の中には、適した露出時間の既知の範囲の内中央点に、初期露出時間を選択する場合もある。しかしながら、別の初期露出時間も用いることができる。蛍光光画像に適した露出時間の既知の範囲は、ブロック２０４において取り込んだ励起光画像に適した露出時間の既知の範囲よりも大幅に長い。何故なら、蛍光光は一般に励起光よりも強度が遥かに小さいからである。
【００８１】
ブロック２１６において、蛍光光（ＦＬ）画像を取り込み、その結果、ＦＬ画像データ、例えば、図１の画像データ３６が得られる。
ブロック２１８において、ＦＬ画像（画像データ）および露出時間を格納する。格納は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、例えば、図２のＲＡＭ１１２への格納を含むことができる。実施形態によっては、格納が、保管およびその後の読み出しのために、ディスク・ドライブ等、例えば、図２の記憶デバイス１１６への格納を含むことができる。
【００８２】
ブロック２２０において、ブロック２１６で取り込んだＦＬ画像データの特性を用いて、次の露出時間を決定する。次の露出時間を確定するのに伴う計算の詳細については、図５および図５Ａと関連付けて以下で説明する。一般に、ブロック２０６において取り込んだＦＬ画像データを調べて、大きなまたは小さなディジタル値である画素値を特定し、それに応じて次の露出時間を調節する。
【００８３】
ブロック２２２において、ＦＬ画像を「補正」する。ブロック２２２の補正プロセスについては、図３、図６、および図６Ａ、ならびに図１１〜図１１Ｃおよび図１２〜図１２Ｃとも関連付けて以下で更に深く説明する。しかしながら、一般に、ブロック２２２の補正では、ブロック２０６で取り込んだＥＬ画像データをブロック２１６で取り込んだＦＬ画像データと合体してＦＬ画像を供給することができる。このＦＬ画像は、一般に、挿入可能計器と撮像しようとする生物組織との間の距離に関して、そして挿入可能計器の生物組織に対する角度に関して不変である。補正画像は、画像毎にそして各画素全域においても露出一貫性が改善されている。補正をしなければ、画像の中心の方が縁端よりも明るくなる傾向がある。
【００８４】
前述の補正ＦＬ画像は、リアル・タイムで（または非リアル・タイムで）取り込んだ画像の収集におけるいずれの画像における対象領域の信号強度でも定量的に測定するために用いることができる。以下で図１１〜図１１Ｃおよび図１２〜図１２Ｃと関連付けて示すが、補正ＦＬ画像は挿入可能計器の生物組織に対する距離および角度に対して信号強度が概ね不変であるので、リアル・タイム（または非リアル・タイム）で取り込んだ補正画像を組み合わせて用いれば、挿入可能計器を身体内で移動させるに連れて、画像強度あるいは、実施形態によっては、蛍光プローブ(fluorescent probe)の定量的濃度を定量的に図示するリアル・タイムで連続動的画像表示が得られる。
【００８５】
ブロック２２４において、ブロック２２２において発生した補正ＦＬ画像に応じて、補正ＦＬ画像（ＦＬ画像データ）を供給する。ブロック２２４のプロセスについては、図７および図７Ａと関連付けて以下で更に深く説明する。ブロック２２４において、所望であれば、ＦＬ画像データを拡縮再調整して、例えば、８ビット画像データを供給することができる。また、所定の強度対色マッピングに応じて、ＦＬ画像に着色することができ、あるいは生物組織における蛍光色素分子または自己蛍光発生分子の濃度に応じて着色することができる。蛍光色素分子または自己蛍光発生分子の濃度に応じた画像着色に至るプロセスについては、図８と関連付けて以下で更に深く説明する。
【００８６】
プロセス２００はブロック２１４に戻ることができ、ここで、ブロック２２０で計算した新しい露出時間を用いて別のＦＬ画像を取り込み、プロセス２００は同時にブロック２３８に進むことができる。
【００８７】
ブロック２２６〜２３６は、プロセス・ブロック２１４〜２２４と実質的に同じプロセス・ブロックを記述するが、図１の受光部１２における異なるＦＬ画像チャネル（図示せず）において、例えば、異なる蛍光色素または自己蛍光スペクトルの異なる部分と関連がある異なる蛍光波長で取り込んだ異なるＦＬ画像に合わせている。このため、ブロック２２６〜２３６については、これ以上説明しない。
【００８８】
ブロック２３８において、ＥＬおよびＦＬ画像を合体して、ブロック２４０において合体表示を供給することができる。合体表示は、別個のＥＬおよびＦＬ画像、または合体したＥＬおよびＦＬ画像、例えば、重ね合わせた画像を含むことができる。構成によっては、図２と関連付けて先に説明したように、他の形式の撮像システムから画像データを受け取ることができ、他の画像データをＥＬおよびＦＬ画像と合体することもできる。
【００８９】
これより図４を参照すると、プロセス２５０は図３のブロック２０２によって記述したプロセスと同一または同様とすることができる。ステップ２５２において、既知のターゲットを撮像し、対応する画像データを収集する。画像データは、複数の撮像チャネルから収集する。例えば、図１の画像データ３６および３８を収集する。画像データは、受光部（例えば、図１の受光部１２）の各チャネルの最大視野（ＦＯＶ：full field of view）に対応する画素データを含む。しかしながら、各画像のＦＯＶの一部のみを対象としてもよい。ブロック２５４において、ＦＯＶの一部（即ち、対象領域（ＲＯＩ））を選択する。ＲＯＩは、ブロック２５２において収集した各画像の画像データの一部に対応する。
【００９０】
ブロック２５６において、ブロック２５２で収集した画像のＲＯＩを位置決めして、位置決め情報を供給する。位置決めは種々の方法で行うことができる。特定的な一実施形態では、位置決めはアフィン変換によって行う。別の実施形態では、位置決めは手作業で行う。
【００９１】
ＲＯＩおよび位置決め情報は、図３のプロセスにおいて後続の画像を収集するときに用いることができ、その結果得られる較正画像は、位置決めされており、図１の受光部１２の異なる光チャネルに対して同じＲＯＩを有する。このようにして、いずれの数の光チャネルでも較正することができる。
【００９２】
ブロック２５８において、蛍光光チャネルの１つ以上において、自己蛍光信号レベルを特定することができる。例えば、ブロック２５２において撮像した既知のターゲットは、後から撮像した生物組織のそれと同一または同様の自己蛍光を有する生物組織である可能性がある。自己蛍光レベルを、後から取り込んだＦＬ画像から減算することができ、取り込んだ画像は、蛍光光に、自己蛍光に伴う光を合わせた画像となる。
【００９３】
これより図５および図５Ａを参照すると、プロセス２７０および２８０は、図３のプロセス・ブロック２１０、２２０、２３２において次の露出時間を計算するために用いることができる代替プロセスを表す。
【００９４】
最初に図５を参照すると、プロセス２７０はブロック２７２において開始し、最大画素強度値、即ち、例えば、図３のブロック２０６において取り込んだ画像の対象領域において、最大光強度を表す画素値を特定する。ブロック２７４において、最大画素値を以前の露出時間と合体して、次の露出時間を得る。
【００９５】
次の画像に対する新しい露出時間は、以下のようにして計算することができる。画像強度が既に定められている設定点Ｓに近づくように、露出時間を調節する。式（１）は、新しい露出時間を決定することができるアルゴリズムを記述する。
【００９６】
【数１】
【００９７】
ここで、newは次の露出時間、oldは直前の露出時間、Ｐは取り込んだ画像の画像強度の尺度、そしてＳは設定点である。Ｐの値は、ブロック２７２において特定した最大画素値の値、または最大画素値の所定の端数とすることができる。
【００９８】
露出時間が最小値、例えば、１００μｓを絶対に下回らず、最大値、例えば、２９０ｍｓを超過しないことを確保するために、限度を確定することができる。更に、新しい露出時間は、過剰な変動を防止するために、直前の露出時間の３０％以内に抑制することもできる。しかしながら、この制約は比較的高速のカメラを用いるときに希に必要となるに過ぎない。何故なら、最も極端な（そして人工的に作成した）場合を除いて、殆どの露出時間の調節は、挿入可能計器の非常に素早い移動があっても、直前の露出時間の２０％以内であることが分かっているからである。
【００９９】
これより図５Ａを参照すると、プロセス２８０はブロック２８２において開始し、ここで、取り込み画像のＲＯＩにおける画素強度値のヒストグラムを作成する。ブロック２８２において、ヒストグラム面積割合値(percentage-of-histogram-area value)を選択する。例えば、ヒストグラム面積割合値は、約９５パーセントとすることができる。有用なヒストグラム面積割合値の範囲は、約２５パーセント〜１００パーセントである。
【０１００】
ブロック２８６において、ブロック２８４で選択したヒストグラム面積割合値に応じて、実際の画素強度値を特定する。例えば、画素強度値の９５％が８ビット・ディジタル値の２２７よりも低い場合、ブロック２８６において値２２７を特定する。
【０１０１】
ブロック２８８において、特定した画素値を、以前の露出時間と組み合わせて、次の露出時間を求める。組み合わせは、式（１）と関連付けて先に説明したのと全く同じ方法で行うことができる。しかしながら、この場合の値Ｐは、ブロック２８６にしたがって特定した画素値とすることができる。
【０１０２】
これより図６を参照すると、画像補正プロセス３００は、図３のブロック２２２、２３４のプロセスと同一または同様とすることができる。プロセス３００は、蛍光画像を「収集」するために用いられる。
【０１０３】
一般に、前述のように、挿入可能計器を有するカテーテルまたは内視鏡に基づくシステムによって行われる生体内進入は、カメラから生物組織までの距離が一定である固定システムと比較すると、ダイナミック・レンジが減少する傾向がある。挿入可能計器を有するシステムは、挿入可能計器が撮像しようとする生物組織に近づくに連れて、過度に明るい画像を生成する傾向があり、挿入可能計器を生物組織から遠ざけるに連れて過度に暗い画像を生成する傾向がある。挿入可能計器から生物組織までの距離を連続的に変化させると、画像データは、蛍光色素の濃度が一定であっても、強度が何桁も変動する可能性がある。例えば、図３のブロック２０４〜２１２、２１４〜２２４、および２２６〜２３６によって設けられる、フレーム毎のリアル・タイム露出調節は、それを行わない場合には大きく変動する、画像の強度を画像毎に等化するのに役立つ。しかしながら、フレーム毎の露出時間調節によって得られる画像は、容易に比較や合体ができないことが多い。何故なら、画像は大きく異なる露出時間の結果である可能性があるからである。したがって、プロセス３００は、強度一致が改善されている画像を供給することができるだけでなく、比較および／または合体を行うことができる画像も供給することができる。
【０１０４】
プロセス３００は、ブロック３０２において開始し、ここで、図３のブロック２０６において取り込んだ励起光画像がカラー画像である場合、このカラー画像を中間調画像に変換する。周知のように、ＣＣＤカラー・カメラは、精巧なディジタル・カメラおよび消費者用ディジタル・カメラ双方共、画像を中間調で捕獲する。中間調画像は、いわゆるバイエル・アルゴリズムを用いて、カメラによってカラー化することができる。カラー画像を中間調画像に変換するには、種々の技法を採用することができる。これらの技法には、各画素において赤、緑、および青（ＲＧＢ）値の平均を取って、中間調画像において用いられる中間調画素強度を計算することを含むが、これに限定されるのではない。一般に、種々の方法の１つによってＲＧＢ画素値を組み合わせて、中間調値を求めることは明白である。
【０１０５】
ブロック３０４において、暗い画像（即ち、励起および蛍光光がないときに収集した背景ノイズ画像）は、任意に、取り込んだＥＬ画像から減算することができる。
ブロック３０６において、ＥＬ画像の個々の画素強度値を、ＥＬ画像を取り込んだときの露出時間（例えば、図１の信号１２６、１１１ｂを参照）で除算して、ＥＬ画像と関連のある、いわゆる秒毎ＥＬ強度値を求める。しかしながら、他の実施形態では、ＥＬ画像における個々の画素強度値を、何らかの他の方法で、関連する露出時間と組み合わせる。
【０１０６】
ブロック３０８において、暗い画像（即ち、励起および蛍光光がないときに収集した背景ノイズ画像）は、任意に、取り込んだＦＬ画像、例えば、図３のブロック２１６において取り込んだＦＬ画像から減算することができる。任意に、自己蛍光信号、例えば、較正プロセス中に図４のブロック２５８において特定した自己蛍光信号も、取り込んだＦＬ画像から減算することができる。
【０１０７】
ブロック３１０において、ＦＬ画像における個々の画素強度値を、ＦＬ画像を取り込んだときの露出時間（例えば、図１の信号１２８、１４９ｂを参照のこと）で除算して、ＦＬ画像と関連のある秒毎ＦＬ強度値を求める。しかしながら、他の実施形態では、ＦＬ画像における個々の画素強度値を、何らかの他の方法で、関連する露出時間と組み合わせる。
【０１０８】
尚、画像毎に、画像（暗い画像を差し引いた）の画素強度値をそれぞれの露出時間で除算することにより、得られる画像データは、露出時間とは独立して、いわゆる秒毎強度単位となる。したがって、秒毎強度画像データは、異なる画像からの画素強度値（即ち、画像）を比較および／または合体するために用いることができる。
【０１０９】
また、秒毎強度値の使用により、ダイナミック・レンジが大幅に広がる結果が得られる。例えば、 １２ビット・システムの生画像強度値の範囲は０〜２12であるのに対して、秒毎強度画像データは、可能な露出時間（例えば、約１００μｓ〜２９０ｍｓ、即ち、２18まで）で除算した、０〜２12までのいずれの値でも取ることができる。この結果、２30までの値が可能となり、事実上３０ビットのダイナミック・レンジが得られる。この精度は、殆どの医療用撮像システムよりも遥かに高く、多数のチャネルの各々に独立して適用することができる。
【０１１０】
ブロック３１２において、秒毎ＦＬ強度値を毎秒ＥＬ強度値と組み合わせて、例えば、これで除算して、補正ＦＬ画像値、即ち、補正画像を求める。秒毎ＦＬおよびＥＬ強度値の組み合わせを除算と記述したが、他の実施形態では、秒毎ＦＬおよびＥＬ強度値を異なる方法で組み合わせることができる。
【０１１１】
尚、図１１〜図１１Ｃおよび図１２〜図１２Ｃと関連付けて、前述の補正プロセスの結果得られる補正画像の強度は、挿入可能計器の撮像しようとする生物組織からの距離に関して、そして挿入可能計器の生物組織に対する角度に関して、概ね不変であることが理解されよう。本質的には、以下で更に説明するが、秒毎ＦＬおよびＥＬ画像値は双方とも同様の距離および角度依存性を有するので、秒毎ＦＬおよびＥＬ画像値の比率（即ち、補正ＦＬ画像、例えば、図３のブロック２２２および２３４を参照のこと）から得られる画像は、一般に、挿入可能計器の生物組織に対する距離および角度に関して不変である。したがって、リアル・タイムで連続して補正ＦＬ画像を取り込めば、ＦＬ画像強度のリアル・タイム表示を提供することができ、以下で更に説明する実施形態の中には、定量的蛍光プローブ濃度のリアル・タイム表示を提供することができる。
【０１１２】
これより図６Ａを参照すると、別の画像補正プロセス３２０は、図３のブロック２２２、２３４のプロセスと同一または同様とすることができる。プロセス３２０は、特に、挿入可能計器を拡散媒体内、例えば、血液で満たされた血管の中にあるときに有用である。プロセス３２０の有用性は、図１３〜図１３Ｂと関連付けた論述において、一層明らかとなろう。
【０１１３】
プロセス３２０は、１つの蛍光撮像チャネルのみを示す図１とは異なり、２つの蛍光撮像チャネルを伴うので、その結果画像データ３６が得られる。しかしながら、前述のように、図１の受光部１２と同様の受光部は、１つよりも多い蛍光撮像チャネルを有することができ、１つよりも多いＦＬ画像データを供給することができる。以下で用いる命名法では、第１蛍光画像およびそれと関連のある画像データをＦＬ＃１で示し、第２蛍光画像およびそれと関連のある画像データをＦＬ＃２で示すこととする。
【０１１４】
ブロック３２２において、暗い画像（即ち、励起および蛍光光がないときに収集した背景ノイズ画像）は、任意に、第１取り込みＦＬ画像ＦＬ＃１、例えば、図３のブロック２１６において取り込んだＦＬ画像から減算することができる。任意に、自己蛍光信号、例えば、較正プロセス中に図４のブロック２５８において特定した自己蛍光信号も、取り込んだＦＬ＃１画像から減算することができる。
【０１１５】
ブロック３２４において、ＦＬ＃１画像における個々の画素強度値を、ＦＬ＃１画像を取り込んだときの露出時間（例えば、図１の信号１２８、１４９ｂを参照のこと）で除算して、ＦＬ＃１画像と関連のある秒毎ＦＬ＃１強度値を求める。しかしながら、他の実施形態では、ＦＬ＃１画像における個々の画素強度値を、何らかの他の方法で、関連する露出時間と組み合わせる。
【０１１６】
ブロック３２６において、暗い画像（即ち、励起および蛍光光がないときに収集した背景ノイズ画像）は、任意に、第２取り込みＥＬ画像ＦＬ＃２、例えば、図３のブロック２２８において取り込んだＦＬ画像から減算することができる。任意に、自己蛍光信号、例えば、較正プロセス中に図４のブロック２５８において特定した自己蛍光信号も、取り込んだＦＬ＃２画像から減算することができる。
【０１１７】
ブロック３２８において、ＦＬ＃２画像における個々の画素強度値を、ＦＬ＃２画像を取り込んだときの露出時間（例えば、図１の信号１２８、１４９ｂを参照のこと）で除算して、ＦＬ＃２画像と関連のある秒毎ＦＬ＃２強度値を求める。しかしながら、他の実施形態では、ＦＬ＃２画像における個々の画素強度値を、何らかの他の方法で、関連する露出時間と組み合わせる。
【０１１８】
ブロック３３０において、秒毎ＦＬ＃２強度値を、秒毎ＦＬ＃１強度値と組み合わせて、例えば、これによって除算して、補正ＦＬ画像値、即ち、補正ＦＬ画像を求める。尚、図１１〜図１１Ｃおよび図１２〜図１２Ｃと関連付けた論述から、前述の補正プロセスの結果得られる補正画像の強度は、挿入可能計器の撮像しようとする生物組織からの距離に関して、そして挿入可能計器の生物組織に対する角度に関して、概ね不変であることが理解されよう。また、図１３〜図１３Ｂと関連付けた論述から、２つの蛍光チャネルを用いるこのプロセスによって、光吸収媒体、例えば、血液がある場合でも、高品質の画像を発生する能力が得られることは明白であろう。本質的には、以下で更に説明するが、秒毎ＦＬ＃２およびＦＬ＃１画像値は双方とも同様の距離および角度依存性を有するので、秒毎ＦＬ＃２およびＦＬ＃１画像値の比率（即ち、補正ＦＬ画像、例えば、図３のブロック２２２および２３４を参照のこと）から得られる画像は、ある分量の光吸収媒体を介した生物組織に対する挿入可能計器の距離および角度に関して概ね不変である。
【０１１９】
これより図７および図７Ａを参照すると、プロセス３５０および３７０は、図３のプロセス・ブロック２１２、２２４、２３６において８ビット画像データを供給するために用いることができる代替プロセスを表す。
【０１２０】
最初に図７を参照すると、プロセス２７０はブロック３５２において開始し、ここで８ビット画像を発生することができる。ブロック３５４において、取り込み画像、例えば、図３のブロック２０６、２１６、または２２８において取り込んだ画像の対象領域（ＲＯＩ）の中で最大の画素値を特定する。取り込み画像データは、画素当たりいくつのビットでも有することができ、例えば、画素毎に１２ビットを有することができる。
【０１２１】
ブロック３５６において、ブロック３５４で特定した最大画素値に応じて、取り込み画像データを画素当たり異なるビット数に変換することができる。
画像は、例えば、１２ビットから、コンピュータ・モニタ上に表示するための８ビット画像データに拡縮調整することができる。式（２）は、この拡縮再調整を遂行するために用いることができる関係を記述する。
【０１２２】
【数２】
【０１２３】
ここで、pixel'は、元の１２ビット画像データ値pixelを拡縮再調整した８ビット画像データ値であり、Ｐはブロック３５４において特定した最大画素値に応じた１２ビット画素値である。
【０１２４】
ブロック３５８において、取り込み画像が、有色画像でもよい励起光（ＥＬ）画像である場合、プロセスは終了する。しかしながら、取り込み画像がＥＬ画像ではなく、代わりに有色でない蛍光光（ＦＬ）画像である場合、プロセスはブロック３６０に進む。ブロック３６０において、非有色ＦＬ画像に着色することができる。実施形態によっては、着色は任意にすることができ、その場合画素強度値のそれぞれの範囲に、任意の色を割り当てる。別の実施形態では、ブロック３６０において適用する色は、図８と関連付けて以下で説明するプロセスによって、画素強度値のマッピングにしたがって適用する。
【０１２５】
取り込みＥＬ画像が着色されていない実施形態では、判断ブロック３５８を無視して、プロセスは３６０に移り、ここでＥＬ画像に着色する。
これより図７Ａを参照すると、プロセス３７０はブロック３７２において開始し、ここで、８ビット画像を発生することができる。ブロック３７４において、取り込み画像、例えば、図３のブロック２０６、２１６、または２２８において取り込んだ画像のＲＯＩにおける画素強度値のヒストグラムを作成する。取り込み画像データは、画素当たりいずれのビット数でも有することができ、例えば、画素当たり１２ビットを有することができる。
【０１２６】
ブロック３７４において、ヒストグラム面積割合値を選択する。例えば、ヒストグラム面積割合値は、約９５パーセントとすることができる。有用なヒストグラム面積割合値の範囲は、約２５パーセント〜１００パーセントである。
【０１２７】
ブロック３７８において、ブロック３７６で選択したヒストグラム面積割合値に応じて、実際の画素強度値を特定する。例えば、画素強度値の９５％が１２ビット・ディジタル値の４００３よりも低い場合、ブロック３７８において値４００３を特定する。
【０１２８】
ブロック３８０において、ブロック３７８において特定した画素値に応じて、取り込み画像データを画素毎に異なるビット数に変換することができる。変換は、式（２）において先に記述した関係を用いることができるが、値Ｐはブロック３７８において特定した画素強度値とすることができる。
【０１２９】
ブロック３８２において、取り込み画像が、有色画像でもよい励起光（ＥＬ）画像である場合、プロセスは終了する。しかしながら、取り込み画像がＥＬ画像ではなく、代わりに有色でない蛍光光（ＦＬ）画像である場合、プロセスはブロック３８４に進む。ブロック３８４において、非有色ＦＬ画像に着色することができる。実施形態によっては、着色は所定の強度対色マッピングに応じて発生することができ、その場合画素強度値のそれぞれの範囲に、任意の色を割り当てる。別の実施形態では、ブロック３８４において適用する色は、図８に表すプロセスによって、画素強度値のマッピングにしたがって適用する。
【０１３０】
取り込みＥＬ画像が着色されていない実施形態では、判断ブロック３８２を無視して、プロセスは３８４に移り、ここでＥＬ画像に着色する。
これより図８を参照すると、画素強度値の分子濃度に対するマップを発生するプロセス４００は、ブロック４０２において開始する。ブロック４０２および４０６〜４１４は、図３のブロック２０２および２１４〜２２２と同一または同様とすることができ、したがって、再度の説明は行わない。
【０１３１】
ブロック４０４において、既知の濃度の蛍光発生分子を有する検査サンプル、例えば、既知の濃度の蛍光色素分子を選択する。ブロック４０６〜４１４のプロセスによって、補正ＦＬ画像を表す補正ＦＬ画像データが得られる。先に説明したように、補正ＦＬ画像は、未補正ＦＬ画像に適用する種々の処理を有する。例えば、図３のブロック２２２ならびに図６および図６Ａのプロセス３００および３２０と関連付けて先に説明したように、ブロック４１２を経由して補正ＦＬ画像の強度を制御し、ブロック４１４においてＦＬ画像をＥＬ画像と合体する。更に、ブロック４０２の較正情報から、対象領域において形成される補正画像が得られ、他の画像との位置決めが行われる。
【０１３２】
ブロック４１６において、画像画素強度値を特定し、ブロック４０４において選択したサンプルにおける分子濃度に関して相関付ける、即ち、マッピングする。
ブロック４１８において、ブロック４０４のサンプルが最後のサンプルである場合、プロセスは終了する。しかしながら、次のサンプル（マッピングすべき別の分子濃度）がある場合、ブロック４２０において次の濃度を選択し、プロセス４００はブロック４０４に戻り、既知の次の分子濃度を有するサンプルを選択する。
【０１３３】
これより図９および図９Ａを参照すると、画像４５０および４６０は、図４のブロックと関連付けて先に説明したように視野（ＦＯＶ）を形成(implement)するプロセスを表す。画像４５０は、可視エリアの中央部分でないと見ることができないことがわかる。マスク４６０は種々の方法で特定することができる。例えば、マスク４６０は、所定値よりも大きな画像４５０における画素値（即ち、可視）に対応する連続円領域における第１領域（黒で表す）を成分とすることができる。このマスクは、他のいずれの場所の第２の値を成分とすることもできる。マスクは、格納しておき、後続して取り込む画像全て、例えば、図３のブロック２０６、２１６、および２２８において取り込む画像に適用することができる。
【０１３４】
これより図１０を参照すると、グラフ４８０はミリ秒を単位とする露出時間を横軸メモリに有し、任意単位の画素強度値を縦軸に有する。曲線４８２は、露出時間と励起光画像に対する強度値（ＲＯＩ内における強度値の平均）との間にある測定関係を表す。
【０１３５】
尚、画素強度値と露出時間との間の関係は比較的線形であることが認識されよう。また、露出時間は、照明強度に応じて、比較的短い時間から比較的長い時間まで変化する可能性があることも認められよう。多くの場合、生物系では、反射ＥＬ露出時間は、収集蛍光光露出時間よりも遥かに短い。しかしながら、ＦＬ画像を収集するためには、励起光源の強度を高くして用いると、露出時間を短縮することができる。これは、図１０Ａから明らかである。
【０１３６】
これより図１０Ａを参照すると、グラフ５００は、ミリ秒を単位とする露出時間を横軸メモリに有し、任意単位の画素強度値を縦軸に有する。曲線５０２は、露出時間と励起光画像に対する強度値（ＲＯＩ内における強度値の平均）との間にある測定関係を表す。
【０１３７】
尚、画素強度値と露出時間との間の関係は比較的線形であることが認識されよう。
図１１〜図１１Ｃは、 図６と関連付けて先に説明したＦＬ画像補正のプロセス、および結果的に得られた画像に対する挿入可能計器の距離の影響を示す。
【０１３８】
最初に図１１を参照すると、絵図５２０は、複数の光ファイバを有する挿入可能計器５２２を示す。光ファイバの内、光ファイバ５２２４は一例に過ぎず、光ファイバ・ケーブルまたは光ファイバ束の外部周囲に配されている。複数の光ファイバは、励起光を透過させるように構成されている。挿入可能計器５２２の中心にある別の光ファイバ５２６は、励起および蛍光光を受光するように構成されている。
【０１３９】
サンプル５３０は、図９および図９Ａに示したプロセスによって特定され、対象領域（ＲＯＩ）５３０を有し、均一な蛍光色素濃度を有する。実験的使用では、挿入可能計器５２２は、ＲＯＩ５３２に対して種々の距離５２８に位置付けることができる。２０、１０、５、および１ミクロモルの蛍光色素濃度を、以下に説明する測定に用いる。
【０１４０】
挿入可能計器は、光送信器および受光部、例えば、図１の光送信器４２および図１の受光部１２に結合することができる。前述のように、受光部１２は、ＲＯＩ５３２のＥＬ画像を表すＥＬ画像データ３８およびＲＯＩ５３２のＦＬ画像を表すＦＬ画像データ３６を供給することができる。
【０１４１】
これより図１１Ａを参照すると、グラフ５４０はミリメートルを単位とする距離（図１１の５２８）を有する横軸を含む。また、グラフ５４０は、秒毎のカウントを単位とする画素強度を有する縦軸も含む。これは、図６と関連付けて先に説明した秒毎強度値と等価である。尚、秒毎強度値を得るためには、画像データ値を画像と関連のある露出時間値で除算するか、またはそれ以外で画像と関連のある露出時間値と組み合わせることが、図６から理解できるはずである。
【０１４２】
第１曲線５４２は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＥＬ画像データ値（即ち、画素強度値）を示す。即ち、１ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第２曲線５４４は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。即ち、５ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第３曲線５４６は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。即ち、１０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第４曲線５４８は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。即ち、２０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。
【０１４３】
尚、曲線５４２〜５４８は、挿入可能計器５２２とＲＯＩ５３２との間の距離が増大するに連れて減少するＥＬ画像強度を示す傾きを有し、距離の二乗に比例する光の発散を示すことがわかる。この効果によって、挿入可能計器を身体内であちこちに移動させたときに、先行技術の撮像システムにおいて用いられる挿入可能計器であっても、更に補正することなく、高強度可変ＥＬ画像を得ることができる。
【０１４４】
これより図１１Ｂを参照すると、グラフ５６０は、ミリメートルを単位とする距離（図１１の５２８）を有する横軸を含む。また、グラフ５６０は、ミリ秒毎のカウントを単位とする画素強度を有する縦軸も含む。これは、図６と関連付けて先に説明した秒毎強度値と等価である。
【０１４５】
第１曲線５６２は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。即ち、１ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第２曲線５６４は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。即ち、５ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第３曲線５６６は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。即ち、１０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第４曲線５６８は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。即ち、２０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。
【０１４６】
尚、曲線５６２〜５６８は、挿入可能計器５２２とＲＯＩ５３２との間の距離が増大するに連れて減少するＦＬ画像強度を示す傾きを有し、距離の二乗に比例する光の発散を示すことがわかる。この効果によって、挿入可能計器を身体内であちこちに移動させたときに、先行技術の撮像システムにおいて用いられる挿入可能計器であっても、更に補正することなく、高強度可変ＥＬ画像を得ることができる。
【０１４７】
これより図１１Ｃを参照すると、グラフ５８０は、ミリメートルを単位とする距離（図１１の５２８）を有する横軸を含む。また、グラフ５４０は、無次元単位の画素強度を有する縦軸も含む。
【０１４８】
第１曲線５８２は、図１１Ｂ（ＦＬ画像）の曲線５６２を図１１Ａ（即ち、ＥＬ画像）の曲線５４２で除算することによって発生する。同様に、第２曲線５８４は、図１１Ｂの曲線５６４を図１１Ａの曲線５４４で除算することによって発生する。第３曲線５８６は、図１１Ｂの曲線５６６を図１１Ａの曲線５４６によって除算することによって発生する。第４曲線５８８は、図１１Ｂの曲線５６８を図１１Ａの曲線５４８によって除算することによって発生する。
【０１４９】
第１曲線５８２は、１ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、図１１の挿入可能計器５２２がＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離にあるときの、図１のＲＯＩ５３２における最大画素強度を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。第２曲線５８４は、５ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、図１１の挿入可能計器５２２がＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離にあるときの、図１のＲＯＩ５３２における最大画素強度を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。第３曲線５８６は、１０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、図１１の挿入可能計器５２２がＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離にあるときの、図１のＲＯＩ５３２における最大画素強度を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。第４曲線５８８は、２０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、図１１の挿入可能計器５２２がＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離にあるときの、図１のＲＯＩ５３２における最大画素強度を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。
【０１５０】
尚、曲線５８２〜５８８は、図１１Ａの未補正曲線５４４〜５４８よりも一層ほぼ平坦であることがわかる。曲線５８２〜５８８は、前述の技法による補正画像を示し、これらは挿入可能計器５２２からＲＯＩ５３２までの距離（図１１の５２８）には関係なく実質的に同じ強度を有する。しかしながら、曲線５８２〜５８８間の差から、補正ＦＬ画像における画素強度は蛍光色素濃度を示すことには変わりがないことは、認識されてしかるべきである。つまり、この補正アルゴリズムは、異なる蛍光色素濃度に対応する曲線を離散帯域に分離することができるが、未補正曲線（図１１Ａおよび図１１Ｂ）は互いに素早く混合する。
【０１５１】
図１２〜図１２Ｃは、図６と関連付けて先に説明したＦＬ画像補正のプロセスと、得られた画像に対する挿入可能計器の角度の影響を図で示す。
最初に図１２を参照すると、絵図６００は、複数の光ファイバを有する挿入可能計器６０２を示す。光ファイバの内、光ファイバ６０４は一例に過ぎず、光ファイバ・ケーブルまたは光ファイバ束の外部周囲に配されている。複数の光ファイバは、励起光を透過させるように構成されている。挿入可能計器６０２の中心にある別の光ファイバ６０６は、受光するように構成されている。
【０１５２】
視野（ＦＯＶ）６１０は、均一濃度の蛍光色素を含み、画像幅６１２を有する。実験的使用では、挿入可能計器６０２は、ＦＯＶ６１０に対して種々の角度６０８、ここでは、４０度、６０度、７５度、および９０度に位置付けることができる。
【０１５３】
挿入可能計器は、光送信器および受光部、例えば、図１の光送信器４２および図１の受光部１２に結合することができる。前述のように、受光部１２は、ＦＯＶ６１０の画像を表す画像データ３８およびＦＯＶ６１０のＦＬ画像を表す画像データ３６を供給することができる。
【０１５４】
これより図１２Ａを参照すると、三次元グラフ６２０は、電荷結合デバイス、例えば、励起光の画像を表すＥＬ画像データ３８を発生するために用いられる図１の電荷結合デバイス３４と関連のある画素単位で画像幅を有する第１軸６２２を含む。また、グラフ６２０は、度を単位とする角度を有する第２軸６２４も含み、角度は図１２の角度６０８に対応する。また、グラフ６２０は、秒毎のカウントを単位とする画素強度を有する第３軸６２６も含む。これは、図６と関連付けて先に説明した、前述の秒毎強度値と等価である。尚、秒毎強度値を得るためには、画像データ値を画像と関連のある露出時間値で除算するか、またはそれ以外で画像と関連のある露出時間値と組み合わせることが、図６から理解できるはずである。
【０１５５】
第１曲線６２８は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して９０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上において軸に沿った画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。ＦＯＶ６１０の中心付近の画素が最も高い強度を有することがわかる。
【０１５６】
第２曲線６３０は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して７５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上において軸に沿ったＥＬ画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。第３曲線６３２は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して６０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上において軸に沿ったＥＬ画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。第４曲線６３４は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して４５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上において軸に沿ったＥＬ画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。
【０１５７】
ＦＯＶ６１０の中心を、図１２Ａにおける線６３６で示す。線６３８は、曲線６２８〜６３４のピークを通過する。線６３８の線６３６からの逸脱は、挿入可能計器６０２のＦＯＶ６１０に対する角度が一層かすめる(grazing)程、ＥＬ画像のピーク・マグニチュード（即ち、強度）は右に移動することを示す。更に、画素強度は、いずれの角度において、ＦＯＶ６１０全域で大きく変動することもわかる。
【０１５８】
これより図１２Ｂを参照すると、三次元グラフ６４０は、電荷結合デバイス、例えば、励起光の画像を表すＥＬ画像データ３６を発生するために用いられる図１の電荷結合デバイス２８と関連のある画素単位で画像幅を有する第１軸６４２を含む。また、グラフ６４０は、度を単位とする角度を有する第２軸６４４も含み、角度は図１２の角度６０８に対応する。また、グラフ６４０は、秒毎のカウントを単位とする画素強度を有する第３軸６４６も含む。これは、図６と関連付けて先に説明した、前述の秒毎強度値と等価である。
【０１５９】
第１曲線６４８は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して９０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿ったＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。ＦＯＶ６１０の中心付近の画素が最も高い強度を有することがわかる。
【０１６０】
第２曲線６５０は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して７５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿ったＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。第３曲線６５２は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して６０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿ったＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。第４曲線６５４は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して４５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿ったＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。
【０１６１】
ＦＯＶ６１０の中心は、図１２Ｂでは線６５６によって示されている。線６５８は、曲線６４８〜６５４のピークを通過する。線６５８の線６５６からの逸脱は、挿入可能計器６０２のＦＯＶ６１０に対する角度が一層かすめる(grazing)程、ＦＬ画像のピーク・マグニチュード（即ち、強度）は右に移動することを示す。更に、画素強度は、いずれの角度において、ＦＯＶ６１０全域で大きく変動することもわかる。
【０１６２】
これより図１２Ｃを参照すると、三次元グラフ６６０は、電荷結合デバイスと関連のある画素単位で画像幅を有する第１軸６６２を含む。また、グラフ６６０は、度を単位とする角度を有する第２軸６４４も含み、角度は図１２の角度６０８に対応する。また、グラフ６６０は、次元がない単位の画素強度を有する第３軸６６６も含む。
【０１６３】
曲線６６８は、図１２Ｂの曲線６４８（即ち、ＦＬ画像）を図１２Ａの曲線６２８（即ち、ＥＬ画像）で除算することによって発生する。同様に、曲線６７０は、図１２Ｂの曲線６５０を図１２Ａの曲線６３０で除算することによって発生する。曲線６７２は、図１２Ｂの曲線６５２を図１２Ａの曲線６３２で除算することによって発生する。曲線６７４は、図１２Ｂの曲線６５４を図１２Ａの曲線６３４で除算することによって発生する。
【０１６４】
第１曲線６６８は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して９０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿った補正ＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値（即ち、画素強度値）を示す。第２曲線６７０は、図１２の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して７５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿った補正ＦＬ画像を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。第３曲線６７２は、図１２の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して６０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿った補正ＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。第４曲線６７４は、図１２の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して４５度の角度をなすときの、図１のＦＯＶ６１０上の軸に沿った補正ＦＬ画像を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。
【０１６５】
尚、曲線６６８〜６７４の全ては、ほぼ平坦であり、前述の技術による補正画像が、視野内の画像全域にわたって実質的に同じ強度を有することを示すことがわかる。
更に、曲線６６８〜６７４の全ては、ほぼ同じ平均画素強度を達成することもわかる。したがって、種々の角度６０８（図１２）で撮影した画像は、同じ傾向色素濃度に対して、強度および外観が見かけ上同一となる。
【０１６６】
図１３〜図１３Ｂは、前述のＦＬ画像補正技法が、拡散媒体、例えば、血液を介して画像を撮影したときに、ＦＬ画像を改善して供給することができることを示す。即ち、図６Ａの補正技法を用いると、図６と関連付けて説明したような、未補正ＦＬ画像とＥＬ画像ではなく、２つの未補正ＦＬ画像を合体することができる。２つの未補正ＦＬ画像を発生し、これらを合体して補正ＦＬ画像を発生するために、２つの未補正ＦＬ画像は、撮像しようとする同じ生物組織における２つの異なる蛍光色素を利用する。
【０１６７】
最初に図１３を参照すると、グラフ６８０は、ミリメートルを単位とする撮像距離である横軸（即ち、挿入可能計器から、撮像しようとする生物組織までの距離であり、隔絶する距離の間に血液がある）。縦軸は、ミリ秒当たりのカウントを単位とする画素強度を有し、これは図６Ａと関連付けて先に説明した前述の秒毎強度値と同様である。尚、秒毎強度値を得るためには、画像データ値を画像と関連のある露出時間値で除算するか、またはそれ以外で画像と関連のある露出時間値と組み合わせることが、図６Ａから理解できるはずである。
【０１６８】
第１曲線６８２は、血液を介した距離が０．５、１．０、１．５および２．０ミリメートルである場合の、ＡＦ７５０蛍光色素のＣｙ５．５蛍光色素に対する比率が１：１であるＣｙ５．５蛍光色素（第１波長）と関連がある未補正ＦＬ画像のＲＯＩにおける平均ミリ秒毎画素強度値の秒毎強度値間の関係を示す。第２曲線６８４は、血液を介した距離が０．５、１．０、１．５および２．０ミリメートルである場合の、ＡＦ７５０蛍光色素のＣｙ５．５蛍光色素に対する比率が２：１であるＣｙ５．５蛍光色素（第１波長）と関連がある未補正ＦＬ画像のＲＯＩにおける平均ミリ秒毎画素強度値の秒毎強度値間の関係を示す。
【０１６９】
尚、曲線６８２、６８４は、挿入可能計器および撮像しようとする生物組織を分離する血液の距離が大きい程、望ましくない強度の損失が急速になることを示すことは明白なはずである。
【０１７０】
これより図１３Ａを参照すると、グラフ７００は、ミリメートルを単位とする撮像距離である横軸（即ち、挿入可能計器から、撮像しようとする生物組織までの距離であり、隔絶する距離の間に血液がある）。縦軸は、ミリ秒当たりのカウントを単位とする画素強度を有し、これは図６Ａと関連付けて先に説明した前述の秒毎強度値と同様である。尚、秒毎強度値を得るためには、ＦＬ画像データ値を画像と関連のある露出時間値で除算するか、またはそれ以外で画像と関連のある露出時間値と組み合わせることが、図６Ａから理解できるはずである。
【０１７１】
第１曲線７０２は、血液を介した距離が０．５、１．０、１．５および２．０ミリメートルである場合の、ＡＦ７５０蛍光色素のＣｙ５．５蛍光色素に対する比率が１：１であるＡＦ７５０蛍光色素（第２波長）と関連がある未補正ＦＬ画像のＲＯＩにおける平均ミリ秒毎画素強度値の秒毎強度値間の関係を示す。第２曲線７０４は、血液を介した距離が０．５、１．０、１．５および２．０ミリメートルである場合の、ＡＦ７５０蛍光色素のＣｙ５．５蛍光色素に対する比率が２：１であるＡＦ７５０蛍光色素（第２波長）と関連がある未補正ＦＬ画像のＲＯＩにおける平均ミリ秒毎画素強度値の秒毎強度値間の関係を示す。
【０１７２】
尚、図１３の曲線６８２〜６８６と同様、曲線７０２、７０４は、挿入可能計器および撮像しようとする生物組織を分離する血液の距離が大きい程、望ましくない強度の損失が急速になることを示すことは明白なはずである。
【０１７３】
これより図１３Ｂを参照すると、グラフ７２０は、ミリメートルを単位とする撮像距離である横軸（即ち、挿入可能計器から、撮像しようとする生物組織までの距離であり、隔絶する距離の間に血液がある）を含む。縦軸は、次元がない画素強度を単位に有する。
【０１７４】
第１曲線７２２は、図１３Ａの第１曲線７０２を図１３の第１曲線６８２で除算するか、またはそれ以外の方法で組み合わせることによって発生する。第２曲線７２４は、図１３Ａの第２曲線７０４を図１３の第２曲線６８４で除算するか、またはそれ以外の方法で組み合わせることによって発生する。
【０１７５】
尚、曲線７２２、７２４は、それぞれ、図１３および図１３Ａの未補正曲線６８２、６８４および７０２、７０４よりも一層ほぼ平坦であることがわかる。これらは、挿入可能計器から生物組織までの血液を介した距離には関係なく実質的に同じ強度を有する、前述の技法による補正ＦＬ画像を示す。しかしながら、曲線７２２〜７２４間の差から、補正ＦＬ画像における画素強度は、蛍光色素濃度を示すことには変わりがないことは、認識されてしかるべきである。
【０１７６】
これより図１４を参照すると、グラフ７４０は、蛍光色素を撮像デバイス、例えば、電荷結合デバイスで撮像したときの、ミクロモル単位で蛍光色素濃度の対数を横軸に含み、任意単位で画素強度（毎秒強度ではない）の対数を縦軸に含む。
【０１７７】
曲線７４２は、蛍光色素濃度と、インド・シアニン・グリーン（ＩＣＧ）蛍光色素について得られた画素強度との間において測定した関係を示す。曲線７４４は、蛍光濃度と、シアニン５．５（Ｃｙ５．５）蛍光色素について得られた画素強度との間において測定した関係を示す。曲線７４６は、蛍光色素濃度とイソチオサン酸フルオレセイン（ＦＩＴＣ）蛍光色素について得られた画素強度との間において測定した関係を示す。図８と関連付けて説明したプロセスを用いて、曲線７４２〜７４６の１つ以上を発生することができる。
【０１７８】
尚、所定の濃度範囲に色を割り当てることができることは、明白であろう。例えば、０．１〜０．５ミクロモルの範囲には第１の色を割り当てることができ、０．５〜１．０ミクロモルの範囲には第２の色を割り当てることができ、１．０〜５．０ミクロモルの範囲には第３の色を割り当てることができ、５．０〜１０．０ミクロモルの範囲には第４の色を割り当てることができる。しかしながら、他の限度値を有する他の多数の濃度範囲を別の多数の色に割り当てることができる。
【０１７９】
曲線７４２〜７４６は、選択した濃度範囲に対応する画素強度範囲を特定するために用いることができる。したがって、図７のブロック３６０または図７Ａのブロック３８４と関連付けて先に論じたように、中間調のＦＬ画像を、分子濃度に応じて偽色画像(false color image)に変換することができる。
【０１８０】
曲線７４２〜７４６によって表される関係を有すると、一旦ＦＬ画像データが入手できれば、蛍光光画像は分子濃度に応じて偽着色(false colored)することができる。
現在の内視鏡またはカテーテルに基づくシステムは、組織評価の間フレーム毎に単位時間当たりの蛍光画像画素強度に劇的な可変性を有する場合がある。可変性は、部分的に、撮像しようとする生物組織に関する挿入可能計器の角度および距離に対する信号強度の依存性に起因する。場合によっては、特に、活性化可能な蛍光色素よりも高い背景画像、したがって低い画像対背景画像比を有することが多い目標蛍光色素では、可変性は蛍光色素の画像対背景画像比を超過することもある。特にこれらの場合、診断精度は、デバイスに近接する正常組織からの擬陽性信号、および挿入可能計器から離れている病理的損傷からの擬陰性信号の危険性によって低下する可能性がある。したがって、蛍光強度を定量化することは強く求められているが、満たされていない。これが満たされれば、分子誘導蛍光色素(molecularly targeted fluorochromes)を用いた疾病検出用カテーテルおよび内視鏡システムの医療的利用度が著しく高まるであろう。更に別の重要な便益をあげるとすれば、蛍光色素活性化またはターゲット結合、例えば、分子濃度の定量的評価に基づいて、疾病を特徴化できることであろう。
【０１８１】
以上説明したシステムおよび技法は、画像を捕獲しつつ、画素毎または画像毎にリアル・タイムで、生のＦＬ画像の補正を行う。その際、最初に、捕獲した画像における画素強度値を、それぞれの各画像と関連のある露出時間で除算して、秒毎強度画像データを求める。次いで、秒毎強度ＦＬ画像データを、励起光の空間的に位置決めし同時に捕獲した画像の秒毎中間調画像強度で除算して、補正ＦＬ画像データを求めることができる。
【０１８２】
別の実施形態では、２つの秒毎強度画像を除算(division)して補正画像を発生することを、別の数学的関数で置き換えることができる。例えば、他に可能な関数には、二乗根の除算（例えば、秒毎ＥＬ強度で除算した秒毎ＦＬ強度の二乗根）、二乗による除算（例えば、二乗秒毎ＥＬ強度で除算した秒毎ＦＬ強度）等が含まれる。
【０１８３】
補正ＦＬ画像は、挿入可能計器が撮像しようとする生物組織からどの位近いかまたはどの位遠いかには関係なく、そして挿入可能計器の生物組織に対する角度にも関係なく、適正に露出され続ける。更に、画像強度は、視野全域にわたって実質的に変動しない。
【０１８４】
先に説明したように、前述の補正ＦＬ画像は、リアル・タイム（または非リアル・タイム）で撮影した画像の収集におけるいずれの画像の対象領域における信号強度でも定量的に測定するために用いることができる。補正ＦＬ画像は、挿入可能計器の生物組織に対する距離および角度に関して信号強度が概ね不変であるので、リアル・タイム（または非リアル・タイム）で撮影した補正画像を組み合わせて用いれば、リアル・タイムの連続動的画像表示を得ることができる。この表示は、定量的に画像強度を描画することができ、あるいは、実施形態によっては、挿入可能計器を身体内で移動させるに連れて、蛍光プローブの定量的濃度を定量的に描画することができる。
【０１８５】
定量的態様、即ち、図８と関連付けて先に説明したような濃度の画像表示は、活性化可能および誘導(targeted)撮像蛍光色素双方にも適用することができる。更に、画像が、挿入可能計器の位置の生物組織に関して不変であることから、定量的時間的研究が可能となる。例えば、治療前および治療後における同じ被験者に同様の蛍光標識化薬物(fluorescently labeled drug)を用いて、病理的損傷において最適薬物投与量を決定するための受容体遮断評価を定量的に追跡することができる。同様に、蛍光標識化血液貯留剤(blood pool agent)の定量的評価によって、血管変化を経時的に追いかけることができる。加えて、損傷の初期特徴付けが、プロテアーゼ活動の定量的評価の使用により可能となることがある。これは、最近１５年程の間に、腫瘍の侵入および転移能力と相関付けるために示されている。
【０１８６】
ここに記載する方法は、いずれの蛍光撮像システムにも適用可能であるが、これらは、特に、ハンド・ヘルド蛍光撮像デバイスまたはもっと大きな区域の評価のためのその他の内部動作デバイスのような、撮像しようとする生物組織に対して移動するシステムに適用可能である。
【０１８７】
これより図１５を参照すると、図１と同様の要素には、同様の参照符号を付して示しており、挿入可能計器１１は、距離測定センサ６４、例えば、血管内超音波（ＩＶＵＳ）センサ６４を含むことができる。このセンサ６４は血管内超音波（ＩＶＵＳ）システムの一部とすることができる。ＩＶＵＳセンサ６４は、駆動信号６６を受け取ることができ、その結果、超音波信号を投射する。得られた超音波エコーに応答して、ＩＶＵＳセンサ６４は、エコー信号６８を撮像プロセッサ４０’に対して発生することができる。ここで、「’」の記号は、撮像プロセッサ４０’と図１の撮像プロセッサ４０との間の相違を示す。駆動信号６６およびエコー信号６８は、同じ物理的結合（例えば、ワイヤ）上、または異なる結合上で伝達することができる。
【０１８８】
ＩＶＵＳセンサ６４は、挿入可能計器１１に対して異なる角度で超音波音響を投射するため、そして異なる角度からそれに応じて音響を受信するために、回転することができる。図１６と関連付けた以下の論述から明白になろうが、ＩＶＵＳセンサ６４は、図１６に示す他のエレメントと共に、異なる角度における距離値を求めることができる。これらは、挿入可能計器１１から生物組織まで、例えば、挿入可能計器が血管内にあるときの血管壁の内面までの異なる角度におけるそれぞれの距離を示す。尚、角度が異なれば、異なる距離値が得られる場合が多いことは言うまでもない。
【０１８９】
これより図１６を参照すると、撮像プロセッサ１００’では、図２の同様の要素は同様の参照符号を有して示されており、図１５の撮像プロセッサ４０’と同一または同様とすることができる。撮像プロセッサ１００’は、撮像プロセッサ１００’と図１２の撮像プロセッサ１００との間の相違を示す「’」符号を有する。この相違は、以下で明らかになる。
【０１９０】
撮像プロセッサ１００’は、距離測定プロセッサ１８０、例えば、血管内超音波（ＩＶＵＳ）プロセッサ１８０を含むことができる。距離測定プロセッサ１８０は、駆動信号１７８を図１のＩＶＵＳセンサ６４に発生し、エコー信号１７９をＩＶＵＳセンサ６４から受信することができる。駆動信号１７８およびエコー信号１７９は、図１５の駆動信号６６およびエコー信号６８と同一または同様とすることができる。ＩＶＵＳプロセッサ１８０は、エコー信号１７９に応答して距離値１８２を発生するように構成されている。距離値は、ＲＡＭ１１２に格納することができる。
【０１９１】
前述のように、距離値１８２は、図１５の挿入可能計器に対する異なる角度と関連付けることができる。異なる角度は、挿入可能計器１１に対する２つの寸法または１つの寸法を表すことができる。また、距離値１８２は、ここでは、ＲＡＭ１１２において組み立てるときには、距離値行列とも呼ぶ。
【０１９２】
尚、ＲＡＭ１１２に格納されている距離値行列における距離値は、挿入可能計器１１から生物組織までの距離を表し、取り込み画像、例えば、露出制御ＦＬ画像データ１１０ａまたは露出制御ＥＬ画像データ１４８ａ内の画素における光強度に必ずしも直接関係付けられてはいないことは、認められてしかるべきである。特に、蛍光光および励起光が血液のような拡散および吸収性媒体を貫通するとき、移動距離と光強度との間の関係は、非線形となる可能性がある。
【０１９３】
前述の減衰を考慮するために、ＲＡＭ１１２は補正値行列１８４ａも格納することができる。補正値行列１８４ａは、距離値行列における距離値を補正し、距離値を光強度に関係付けるために用いることができる。補正値行列１８４ａは、光が拡散および吸収性媒体内を伝搬するときに光伝搬距離を光強度に関係付ける種々の既知の数学的モデルの１つによって発生することができる。例えば、数学的モデルは、光減衰の直接代数方程式（単純な指数的衰弱を含む）または光伝搬に対する非決定論的アルゴリズム（光移動(photo migration)のモンテ・カルロ・シミュレーションおよびメトリポリス・ヘイスティングス・アルゴリズムを含む）のいずれかとすることができる。モデルは、吸収係数のような、拡散および吸収性媒体を記述するパラメータや、伝搬光の波長および強度を必要とする場合がある。
【０１９４】
別の構成では、補正値行列１８４ａは、実験的に発生することができる。補正値行列１８４ａは、撮像に先だって格納することができ、あるいは、別の実施形態では、補正行列１８４ａは、撮像を行いつつ発生し格納することができる。
【０１９５】
格納した距離値行列１８２ｂおよび格納した補正値行列１８４ｂは、画像補正プロセッサ１３０’に伝達することができる。画像補正プロセッサ１３０’は、図２の画像補正プロセッサ１３０と同様であるが、「’」記号は、画像補正プロセッサ１３０とは異なることを示す。以下で更に深く説明するが、画像補正プロセッサ１３０’は、格納した距離値行列１８２ｂおよび格納した補正値行列１８４ｂを用いて、他の補正を行うことができる。
【０１９６】
前述の図６および図６Ａは、図３のブロック２２２および２３４にしたがって蛍光光画像を補正する方法を教示する。格納した距離値行列１８２ｂおよび格納した補正値行列１８４ｂは、図６および図６Ａに示したプロセスとは異なる、別の画像補正プロセスにおいて用いることができる。即ち、図６および図６Ａのブロック３１２および３３０は、それぞれ、以下で更に深く説明する、異なる画像補正プロセスと置き換えることができる。尚、図６および図６ＡのＥＬ画像およびＦＬ＃１画像は、異なる画像補正プロセスでは必要でないことは明白となろう。
【０１９７】
実施形態の中には、画像補正プロセッサ１３０’が異なる画像補正プロセスのみを実行することができる場合もある。しかしながら、他の実施形態の中には、画像補正プロセッサ１３０’は、図６または図６Ａと関連付けて先に説明した画像補正の全てを実行して、補正画像データ１３２を発生するだけでなく、異なる画像補正プロセスも用いて、別の補正画像データ（図示せず）も発生することができる場合もある。異なる補正画像データは、前述と同様の画像拡縮再調整プロセッサ１３４および画像着色プロセッサ１３８による処理を受けて、別のＦＬ画像を供給することができる。このＦＬ画像は、別個に目視することができ、あるいは人工着色ＦＬ画像データ１４０と合体することまたは重ね合わせることができる。
【０１９８】
前述のように、図３（即ち、図６および図６Ａ）のブロック２２２および２３６において行う補正の結果得られる補正蛍光光画像は、挿入可能計器１１と撮像しようとする生物組織との間の距離に関して、そして挿入可能計器１１の生物組織に対する角度に関しても概ね不変である。前述の異なる画像補正プロセスでは、画像補正プロセッサ１３０’は、図６および図６Ａのブロック３１０および３２８において発生した秒毎ＦＬ強度値を、格納した距離値行列１８２ｂおよび格納した補正値行列１８４ｂと組み合わせることができる。このように、拡散媒体の強度減衰効果を考慮するために、ＦＬ画像における画素の強度（図６および図６Ａのブロック３１０、３２８それぞれからの秒毎強度単位）を調節することができ、こうして距離不変補正蛍光画像（図示せず）に到達することができる。このために、前述のように、実施形態によっては、格納した補正値行列１８４ｂを最初に用いて、格納した距離値行列１８２ｂにおける距離値を補正して、距離値を光強度に関係付け、その結果「画像補正行列」を得ることができる。次いで、画像補正行列を、図６および図６Ａのブロック３１０または３２８において発生した秒毎ＦＬ強度値（画素）に適用することができる。
【０１９９】
図１５および図１６では、ＩＶＵＳセンサ６４およびＩＶＵＳプロセッサ１８０をそれぞれ示したが、ＩＶＵＳセンサ６４及びＩＶＵＳプロセッサ１８０は、図１６の距離値１８２を発生する１つの方法を提供するに過ぎないことは言うまでもない。
【０２００】
ここで引用した参考文献は全て、この中で引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、その概念を組み込んだ他の実施形態を用いてもよいことは、当業者には明白となるはずである。したがって、これらの実施形態は開示した実施形態に限定されるのではなく、むしろ添付した特許請求の範囲の主旨および範囲によってのみ限定されるものとする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、撮像システムおよび方法に関し、更に特定すれば、生物組織の蛍光光画像(fluorescent light image)を供給するように構成した光撮像システムおよび方法に関する。
【従来技術】
【０００２】
従来、いわゆる蛍光顕微鏡を用いて生物組織の組織構造スライスの顕微鏡画像を発生するために、蛍光光が用いられている。しかしながら、従来の蛍光顕微鏡において用いられる組織の区分けは、ミリメートルの半分程度の厚さ（即ち、組織の深さ）にスライスするのが限界であり、したがって、従来の蛍光顕微鏡は臓器全体または人体全体を撮像するには適していない。
【０００３】
組織内に更に深くまで入った画像を供給するために、従来のシステムおよび技法は、近赤外線光を放出する光源および蛍光色素を用いている。近赤外線光が選択されたのは、近赤外線光は吸収度が低く、生物組織の内部数センチメートルまで進入することができるからである。近赤外線光は、種々の光撮像システムおよび技法において用いられている。
【０００４】
蛍光光は、組織に励起光を発射する励起光源に応答して、組織から放出することができる。励起光は、組織内部にある蛍光色素からの蛍光光の放出を励起する。蛍光色素の一部は、人工分子(man-made molecules)である。また、励起光は、組織内にある蛍光蛋白質からの蛍光光の放出も励起することができる。蛍光蛋白質には、組織内で自然に発生しない蛍光蛋白質を含む。また、励起光は、組織内において自然に発生する分子からの蛍光光の放出も励起することができ、いわゆる自己蛍光を発生する。
【０００５】
蛍光反射撮像（ＦＲＩ）は、生物組織によって放出される蛍光光の顕微鏡画像および肉眼画像を発生するために用いられる従来の技法である。ＦＲＩシステムは、光を生物組織上および／または生物組織内部に発射し、組織から放出されて戻ってくる蛍光光を収集する。蛍光反射撮像では、励起光源からの励起光（例えば、近赤外線光）を用いて、組織を照明する。既存のシステムの中には、蛍光光を放出する組織内部において外部から投与した蛍光色素を励起するために、励起光源を用いる場合もある。あるいは、既存のシステムの中には、蛍光光を放出する組織内部に自然に発生する蛍光源分子（即ち、自己蛍光が生ずる）を励起するために、励起光源を用いる場合もある。放出された蛍光光は、視覚的に検査することができ、あるいは組織の励起光源と同じ側に一般的に配置するＣＣＤカメラまたはその他の光子検出器によって捕獲することもできる。
【０００６】
蛍光透過照明撮像（ＦＴＩ）は、生物組織が放出する蛍光の肉眼画像を発生するために用いられる別の従来技術である。ＦＲＩと同様、ＦＴＩにおいても、組織を照明するために励起光源からの励起光（例えば、近赤外線光）が用いられ、励起光は組織内を伝搬し、組織内からの蛍光光の放出を励起する。しかしながら、前述の蛍光反射構成とは対照的に、蛍光透過照明撮像では、ＣＣＤカメラまたはその他の光子検出器は、一般に、組織の励起光源とは逆側に配置される。構成の中には、放出される蛍光光が近赤外線光である場合もある。
【０００７】
蛍光反射撮像（ＦＲＩ）および蛍光透過照明撮像（ＦＴＩ）は、「平面」撮像の形態であり、二次元画像を供給する。更に進んだ光撮像システムおよび方法が開発されており、これらは断層撮影方法を利用する。これらのシステムおよび動作は、組織に対する異なる投射（即ち、角度）において光子測定値を得て、断層撮影アルゴリズムを用いて測定値を組み合わせることによって動作する。断層撮影法の利点には、深い蛍光色素の画像定量化ができること、そして三次元撮像に特徴深度測定(feature depth measurement)を備えることができることが含まれる。用途によっては、断層撮影法を生体内において用いて、薬物に対する酵素規制(enzyme regulation)および処置応答を測定している場合もある。しかしながら、断層撮影法は、平面撮像よりも複雑であり、一層進んだ計装を必要とし、多数の照明点（投射）を必要とするために多数の光源を必要とする可能性があり、組織における光子伝搬をモデル化するために先進の理論的方法を必要とする。
【０００８】
蛍光撮像システムの中には、カテーテルに基づく構成または内視鏡構成を用いるものもあり、この場合、励起光源および受光部は、光ファイバ束を通じてカテーテルに基づく計器または内視鏡計器（以後挿入可能計器と呼ぶ）に結合されている。この計器は、例えば、身体の空洞、臓器、または導管内部に挿入することができる。
【０００９】
挿入可能計器は、膀胱癌、子宮癌、肺がん、気管支癌、および結腸ポリープおよび癌、ならびに動脈班のような身体内部の深いところにある病理に生体内進入を可能にすることによって、前述の蛍光反射撮像の撮像深さの限界を多少は解決している。しかしながら、前述した挿入可能構成では、挿入可能計器を身体内部において移動させると、各撮像における蛍光光が変動することを認めることができる。これは、挿入可能計器から組織までの距離、および撮像する組織の表面に対する角度が大きく変動する可能性があり、画像毎に蛍光の定量化可能な評価が困難になるからである。画像捕獲中における挿入可能計器の距離および角度が変動する可能性があるために、組織に進行する励起光および挿入可能計器に逆行する放出光双方について、画像フレーム毎に光路が変化する可能性がある。光路が異なると、画像記録デバイスにおいて、光のレベルが異なってしまい、最終的に画像をリアル・タイムで収集する際に各画像における信号強度が変動する可能性がある。各画像において強度が変動すると、画像を順次捕獲しつつ比較することが困難になる。
【００１０】
また、従来の挿入可能構成は、２つまたは３つの光チャネル（例えば、励起光の画像を形成するチャネル、および蛍光光の画像を形成する１つまたは２つのチャネル）の各々に対して８ビットのダイナミック・レンジに制限されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に、生物組織から受光する蛍光光の強度は、この生物組織内部にある蛍光分子の濃度を示す。しかしながら、従来の挿入可能構成には、挿入可能計器を移動させつつ収集した種々の画像において、計量可能で正確な画像の強度を提供する能力に限界があったため、従来の挿入可能構成では、組織内において蛍光光発生分子の濃度を判定すること、または濃度を示す画像をリアル・タイムで提供することが一般には不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、挿入可能な光学計器と共に用いるときに、蛍光画像を改良して提供する。しかしながら、ここに記載するシステムおよび技法は、挿入可能計器を含まない蛍光撮像システムを含む、あらゆる蛍光撮像システムにも適用可能である。
【００１３】
本発明のシステムおよび技法について説明するために、蛍光反射撮像の例をここでは用いる。しかしながら、ここに記載するシステムおよび技法は、蛍光透過照明撮像にも適用できることは、認められてしかるべきである。
【００１４】
以下に説明するが、本発明のある態様によれば、撮像システムは、蛍光物質の濃度を定量的に示す物体の画像を供給することができ、これらの画像をリアル・タイムで収集し目視することができる。蛍光物質の濃度指示は、物体に対する挿入可能計器の距離および角度に関して概ね不変とすることができる。
【００１５】
本発明の一態様によれば、撮像システムは、光検出器から複数の画像を捕獲するように構成した画像捕獲プロセッサを含む。複数の画像における各画像はそれぞれの露出時間を有する。画像捕獲プロセッサは、複数の画像における各画像と関連付けられたそれぞれの露出時間を動的に調節するように構成した露出プロセッサを含む。更に、撮像システムは、画像捕獲プロセッサに結合され、複数の画像を受け取って格納するように構成し、更にそれぞれの露出時間も受け取って格納するように構成したメモリも含む。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、撮像システムは、励起光を組織に向けて発射するように構成され、更に組織からの蛍光光を励起するように構成されている励起光源を含む。撮像システムは、更に、第１露出時間と関連のある第１複数の画素強度値を有する組織の第１画像を発生するように構成されている第１光検出器も含む。撮像システムは、更に、第１および第２光検出器ならびに励起光源と結合されている画像補正プロセッサも含む。画像補正プロセッサは、第１秒毎強度値を求めるために第１画素強度値の各々を第１露出時間と組み合わせるように構成されている。
【００１７】
実施形態の中には、撮像システムが、更に、第２露出時間と関連のある第２複数の画素強度値を有する組織の第２画像を発生するように構成されている第２光検出器を備えている場合もある。これらの実施形態では、画像補正プロセッサは、更に、第２秒毎強度値を求めるために第２画素強度値の各々を第２露出時間と組み合わせるように構成されており、更に補正画素強度値を有する組織の補正画像を求めるために第２秒毎強度値を第１秒毎強度値と組み合わせるように構成されている。
【００１８】
別の実施形態の中には、撮像システムが、更に、距離測定センサを有する挿入可能計器と、距離測定センサに結合されている距離測定プロセッサとを備えている場合もある。距離測定センサおよび距離測定プロセッサは、挿入可能計器と生物組織との間の距離と関連のある距離値を発生するように構成されている。撮像プロセッサは、補正画素強度値を有する組織の補正画像を求めるために、第１秒毎強度値を距離値と組み合わせ、更に距離値を光減衰と関係付ける補正値とも組み合わせるように構成されている。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、撮像システムは、複数の画像を受け取るように構成されている画像拡縮再調整プロセッサを含む。複数の画像内にある各画像は、第１ディジタル・ビット数から成るそれぞれの画素強度値を有する。画像拡縮再調整プロセッサは、更に、複数の画像内の各画像の受信と同時に、画像の各々を、異なる第２ディジタル・ビット数から成るそれぞれの画素強度値を有するそれぞれの画像に変換するように構成されている。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、撮像システムは撮像プロセッサを含む。撮像プロセッサは、画素強度値の組織内にある化合物のそれぞれの濃度に対するマップを（露出時間について補正して）発生するように構成されている強度対濃度マッピング・プロセッサを含む。撮像プロセッサは、更に、画像対強度マッピング・プロセッサに結合されており、中間調画像の受信と同時に濃度に応じて偽色画像を発生するために、マップを中間調画像に適用するように構成されている画像着色プロセッサも含む。撮像プロセッサが行うマッピングは定量的とすることができ、強度対濃度マッピングおよび強度対色マッピングは、光学撮像計器と、撮像しようとするターゲットとの間の距離や角度の変化に対して不変であることを意味する。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、撮像システムは、組織によって放出されるまたはこれから反射する光の画像を発生するように構成されている撮像プロセッサを含む。撮像プロセッサは、別の種類の撮像システムから副画像を受信し、光の画像の発生と同時に合体画像を供給するために、光の画像を副画像と合体するように構成されている画像合体プロセッサを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明の以上の特徴、および本発明自体は、以下の図面の詳細な説明から更に深く理解できよう。
【図１】図１は、撮像プロセッサを有する蛍光撮像システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の撮像プロセッサを更に詳細に示すブロック図である。
【図３】図３は、１つ以上の蛍光光補正画像を発生するために用いることができるプロセスの一例を示すフロー・チャートである。
【図４】図４は、図３のプロセスを更に詳細に示す、計器較正プロセスを示すフロー・チャートである。
【図５】図５は、図３のプロセスを更に詳細に示す、露出時間計算プロセスを示すフロー・チャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、図５のプロセスの代わりとして、図３のプロセスを更に詳細に示す、露出時間計算プロセスを示すフロー・チャートである。
【図６】図６は、図３のプロセスを更に詳細に示す、画像補正プロセスを示すフロー・チャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、図６のプロセスの代わりとして、図３のプロセスを更に詳細に示す、別の画像補正プロセスを示すフロー・チャートである。
【図７】図７は、図３のプロセスを更に詳細に示す、画像分解能変換プロセスを示すフロー・チャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、図７のプロセスの代わりとして、図３のプロセスを更に詳細に示す、別の画像分解能変換プロセスを示すフロー・チャートである。
【図８】図８は、図３のプロセスを更に詳細に示す、強度対分子濃度マッピング・プロセスを示すフロー・チャートである。
【図９】図９は、図１のシステムが発生した画像の一例である。図９Ａは、区分マスクの一例の画像である。
【図１０】図１０は、露出時間と、励起光の画像に対する画像画素強度との関係を示すグラフである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、露出時間と、蛍光光の画像に対する画像画素強度との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、挿入可能計器と表面までの距離の関係を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、挿入可能計器の距離と励起光の画像の画素強度との間の関係を示すグラフである。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、挿入可能計器の距離と蛍光光の画像の画素強度との間の関係を示すグラフである。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、挿入可能計器の距離と、ここに記載する技法にしたがって補正した蛍光光の画像の画素強度との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、挿入可能計器と表面に対する角度の関係を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、挿入可能計器の角度、画素強度、および励起光の画像に対する画像内の位置の間の関係を示すグラフである。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、挿入可能計器の角度、画素強度、および蛍光光の画像に対する画像内の位置の間の関係を示すグラフである。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、挿入可能計器の角度、画素強度、およびここに記載する技法にしたがって補正した蛍光光の画像に対する画像内の位置の間の関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、血液を介する撮像距離と、未補正の蛍光光の画像に対するｃｙ５．５蛍光色素に対する画像強度との間の関係を示すグラフである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、血液を介する撮像距離と、未補正の蛍光光の画像に対するＡＦ７５０蛍光色素に対する画像強度との間の関係を示すグラフである。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、血液を介する撮像距離と、ここに記載する技法にしたがって補正した蛍光光の画像の画像強度との間の関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、分子濃度と、関連する３つの異なる蛍光色素に対する蛍光光強度との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、代替撮像プロセッサを有する図１の蛍光撮像システムの代替実施形態を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、図１５の撮像プロセッサを更に詳細に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明について記載する前に、序言的概念の一部および用語法について説明する。ここで用いる場合、「励起光」という用語は、励起光源が発生する光を記述するために用いられる。励起光は、生物組織から蛍光を励起することが可能なスペクトル光成分（即ち、波長）を含むが、これに限定されるのではない。蛍光光を励起することが可能な励起光におけるスペクトル成分は、単一波長、単一波長帯、１つよりも多い波長、１つよりも多いスペクトル波長帯を含むことができる。蛍光光を励起することが可能な励起光におけるスペクトル成分は、約４００〜７００ナノメートルの可視スペクトル領域にある１つ以上の波長を含むことができる。しかしながら、蛍光光を励起することが可能な励起光におけるスペクトル成分は、その他のスペクトル領域、例えば、約７００〜１０００ナノメートルの近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル領域、または約１〜４００ナノメートルの紫外線（ＵＶ）スペクトル領域における１つ以上の波長も含むことができる。また、励起光は、蛍光光を励起しないスペクトル成分も含むことができる。
【００２４】
実施形態の中には、励起光がコヒーレント光、例えば、レーザ光である場合もある。他の実施形態では、励起光は、非コヒーレント光、例えば、ＬＥＤから発生する光子、または黒体放射（例えば、白熱、ハロゲン、またはキセノン・バルブ）から発生する濾波光である。他の実施形態では、励起光はコヒーレント光と非コヒーレント光との組み合わせである。
【００２５】
蛍光光を励起することが可能な励起光のスペクトル成分は、これらが励起する蛍光光よりも短い波長を有することができる。しかしながら、他の構成では、励起光の何らかの追加のスペクトル成分が、これらが励起する励起光よりも長い波長を有することもできる。
【００２６】
ここで用いる場合、「蛍光」および「蛍光光」という用語は、生物組織から発する光を記述するために用いられる。蛍光光は、人工分子、例えば、外因性蛍光色素（「蛍光プローブ」または単に「プローブ」とも呼ぶ）、または緑色蛍光蛋白質のような蛍光蛋白質のいずれによってでも発生することができ、あるいは生物組織内に存在するまたは配した自然発生分子によっても発生することができる。内因性自然発生分子によって発生する場合、蛍光光を「自己蛍光光」または「自己蛍光」と呼ぶことができる。
【００２７】
一般に、蛍光光は、蛍光光を励起することができる前述のスペクトル成分を有する励起光に応答して、生物組織において発生する。蛍光光は、単一波長、単一波長帯、１つよりも多い波長、または１つよりも多い波長帯を含むことができる。蛍光光は、約４００〜７００ナノメートルの可視スペクトル領域における１つ以上の波長を有することができる。しかしながら、蛍光光は、他のスペクトル領域、例えば、近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル領域、または紫外線（ＵＶ）スペクトル領域における１つ以上の波長を含むこともできる。
【００２８】
ここで用いる場合、「挿入可能計器」は、被験者の身体内に挿入することができる光学計器を記述するために用いられる。挿入可能計器は、種々の形態をなすことができる。例えば、挿入可能計器は、身体内に挿入する光ファイバ内視鏡とすることができる。別の例では、挿入可能計器は、光ファイバ束を有するカテーテル、カテーテル先端を通じた生検鉗子、生理食塩水、空気等の通過を可能にする１つ以上の「作業チャネル」とすることができる。別の例では、挿入可能計器は、多数の光学レンズが入っている管（ボアスコープ）とすることもできる。一般に、挿入可能計器は、光ファイバ束またはレンズを通じて発光器または受光器に結合されるが、これについては以下で更に詳しく説明する。したがって、挿入可能計器は、被験者内部の光学的視野(view)を提供するシステムの一部となることができる。ここで用いる場合、光ファイバ束の「遠端」とは、挿入可能計器から最も離れた束の端部であり、光ファイバ束の「近端」とは、挿入可能計器に最も近い束の端部である。また、挿入可能計器は、合焦エレメントおよび記録エレメント全体が被験者の内部にあるデバイス、例えば、記録デバイスを合焦エレメントに直接取り付けたハンド・ヘルド・デバイスにも言及することができる。
【００２９】
「撮像計器」という用語は、ここでは、前述の挿入可能計器だけでなく、身体内に挿入しない計器も記述するために用いられる。撮像計器は、光ファイバ束または光送信ガイドの近端に配置する。
【００３０】
ここで用いる場合、「蛍光色素」という用語は、励起光に応答して蛍光光を放出する化合物または分子の一群を記述するために用いられる。有用な蛍光色素は、生物組織上または生物組織内に配置することができ、特定の生物構造の部位、例えば、腫瘍、または特定の生物機能の部位に集中する（またはこれらから発散する）傾向があるものとすることができる。
【００３１】
ここで用いる場合、「蛍光反射撮像」または「ＦＲＩ」という用語は、生物組織の表面の蛍光撮像、および生物組織の表面の下、即ち、生物組織の内部における蛍光撮像の双方に当てはまる。
【００３２】
以下の論述および例は、生物組織の撮像について記載するが、以下に記載するシステムおよび技法にしたがって、他の物体または材料(material)も撮像することができる。他の物体には、液体、例えば、血液、および気体が含まれるが、これらに限定されるのではない。加えて、構造および製造において用いられる材料の表面は、本願に記載する方法を用いると、定量的蛍光固有性について評価することができる。
【００３３】
以下の論述から明らかになるであろうが、本発明のある態様によれば、撮像システムは、物体、例えば、生物組織の蛍光画像を供給することができ、これらの蛍光画像はリアル・タイムで収集し目視することができる。蛍光画像は、物体に対する撮像計器の距離や角度に関して概ね不変である強度を有することができる。
【００３４】
また、以下の論述から明らかになるであろうが、本発明の別のある態様によれば、撮像システムは、蛍光物質の濃度を定量的に示す（例えば、色によって）物体の画像を供給することができ、これらの画像はリアル・タイムで収集し目視することができる。蛍光物質の濃度の指示（例えば、色）は、物体に対する撮像計器の距離および角度に関して概ね不変とすることができる。このような画像を、ここでは、「定量的」画像と呼ぶ。
【００３５】
これより図１を参照すると、撮像システム１０は、光ファイバ１４を通じて挿入可能計器１１に結合されている受光部１２を含むことができる。受光部１２は、光ファイバ１４から光１８を受光するように光学的に結合されている。受光部１２は、１つ以上の受光レンズ、例えば、レンズ１６を含むことができる。レンズ１６は、光ファイバ１４と光分割エレメント２０との間に光学的に結合されている。光分割エレメント２０は、ダイクロイック・ミラーまたはプリズムの形態とすることができるが、これに限定されるのではない。また、受光部１２は、光分割エレメント２０と光ファイバ２６との間に光学的に結合されている別のレンズ２４も含むことができる。電荷結合デバイス（ＣＣＤ）２８を光ファイバ２６に光学的に結合することができる。更にまた、受光部１２は、光分割エレメント２０と別の電荷結合デバイス３４との間に光学的に結合されている更に別のレンズ３２も含むことができる。
【００３６】
尚、電荷結合デバイス２８、３４は、それぞれ、画像データ３６、３８を発生するための関連電子回路（図示せず）を有してもよいことは言うまでもない。したがって、ＣＣＤ２８、３４をＣＣＤカメラと記述することや、更に一般的に「光検出器」と記述することもできる。特定的な一実施形態では、ＣＣＤ２８は、中間調ＣＣＤを有するPixelfly QEカメラであり、ＣＣＤ３４は、カラーＣＣＤを有するPixelfly SVGAカメラであり、これらは各々Kelheim、ドイツ国のPCO AGが製造している。これらの特定的なカメラの各々は、１２ビットを有する画像データを発生し、１６ビット・データを転送する。
【００３７】
特定的な一実施形態では、レンズ１６、２４は、それぞれの焦点距離が５０ミリメートルのアクロマティック・レンズである。特定的な一実施形態では、光ファイバは、バンド・パス光ファイバであり、通過帯域が、撮像する生物組織から発する蛍光光のスペクトル・ピークを中心とする。
【００３８】
受光部１２の動作において、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）２８は画像データ３６（画素強度値を含むことができる）を発生する。画像データ３６は、例えば、蛍光光の画像と関連のある蛍光光画像データとすることができる。動作において、電荷結合デバイス３４は画像データ３８を発生し、例えば、画像データ３８は、励起光の画像と関連のある励起光画像データとすることができる。
【００３９】
受光部１２は、撮像プロセッサ４０に結合されている。撮像プロセッサ４０は、画像データ３６と画像データ３８とを組み合わせて、「補正」画像データ５８を発生するように構成されている。「補正」画像データ５８は、撮像しようとする生物組織に対する挿入可能計器１１の移動の結果生ずる、少なくとも前述の可変強度に関して補正されている。尚、ＣＣＤ１６、２８各々は、それぞれの捕獲時間および露出時間が異なることが可能であることは認められよう。更に、個々の画像の各々は、それぞれの捕獲時間および露出時間が異なることも可能である。したがって、比較が行われる前の中間処理をせずに画像データ３６が表す画像を画像データ３８が表す画像と直接比較することは、可能でない場合もある。中間処理および画像の比較または合体については、図３、図６、および図６Ａに関連付けて以下で説明する。
【００４０】
また、撮像プロセッサ４０は、補正画像データ５８を表示デバイス６０に伝達するように構成されている。補正画像データ５８は、実質的に画像データ３６、３８の発生と同時に、電荷結合デバイス２８、３４によって発生することができ、その結果、表示デバイス６０上にリアル・タイム表示が得られる。
【００４１】
また、撮像プロセッサ４０は、１つ以上の別の撮像システムから画像データ６２を受信するように構成することができる。別の撮像システムは、磁気共鳴撮像システム、コンピュータ断層撮影システム、ｘ線システム、蛍光撮影システム、またはポジトロン放出断層撮影システムを含むことができるが、これらに限定されるのではない。撮像プロセッサ４０は、補正画像データを画像データ６２と合体して、合体画像の表示を供給するように構成されている。例えば、合体画像の表示は、画像データ６２への補正画像データの重ね合わせ、またはその逆を含むことができる。
更に、撮像システム１０は、光ファイバ５４を通じて挿入可能計器１１に結合されている光発信器４２も含むことができる。構成の中には、２本の光ファイバ１４、５４を１つの光ファイバ束５６の中に一緒に配することができる場合もある。構成の中には、光ファイバ１４、５４の一方または双方を、複数の光ファイバで構成できる場合もある。
【００４２】
特定的な一実施形態では、光ファイバ束５６は、ＣＡ、IrvineのEdwards LifeSciencesが製造しているような、内部に光ファイバ１４を配し、外部に光ファイバ５４を配した、直径１．６ｍｍのカテーテルの中にある。このカテーテルは、直径０．９ｍｍの計器チャネル、および約１００ｃｍの作業長も有することができる。
【００４３】
光発信器４２は、撮像プロセッサ４０に光学的に結合されている励起光源４６を含むことができる。また、光発信器４２は、光ファイバ５０も含むことができる。光ファイバ５０は、レンズ５２と励起光源４６との間を光学的に結合することができる。レンズ５２は、光ファイバ５４に光学的に結合することができる。特定的な一実施形態では、励起光源は、３００ワットのキセノン・ランプ（Sunoptics, Jacksonvill, FL）とすることができ、光ファイバ５０は、６８０ｎｍ長の通過フィルタ(pass filter)とすることができる。このフィルタは熱出力を減少させ、偽陽性(false-positive)蛍光光信号を減少させるのに役立つ。
【００４４】
受光部１２の別の動作において、光ファイバ・ケーブル１４から光信号１８を受信する。光信号１８は、生物組織から反射した励起光と生物組織から発した蛍光光との組み合わせを成分とすることができる。しかしながら、構成の中には、あるときには、励起光源の閃光(strobe)をオンおよびオフさせて、生物組織から反射した励起光と、生物組織から発した蛍光光とで光信号１８を形作ることができ、別のときには、励起光源の閃光をオフにして、生物組織から発した蛍光光のみで光信号１８を形作ることができる。
【００４５】
光信号１８を、光分割エレメント２０によって、２つの光信号２２、３０に分割する。光信号２２、３０は、光分割デバイス２０の特性に応じて、光信号１８のスペクトル成分の全てまたは一部のみを有することができる。
【００４６】
光信号２２は、光フィルタ２６を通過することができ、励起光４８によって励起され、特定の波長および／または特定の波長帯を有する蛍光光のみが、電荷結合デバイス２８に入射するように、フィルタ処理を行うことができる。したがって、画像データ３６は、蛍光光画像を表す。
【００４７】
光信号３０は、光フィルタを通過せず、生物組織から反射した励起光４８を表し、電荷結合デバイス３４に入射する。したがって、画像データ３８は、励起光画像を表す。
光送信器４２の動作において、励起光源４６は、実施形態によっては、励起光画像を取り込んでいる間および蛍光光画像を取り込んでいる間の双方においてオンになるように、励起光４８を連続的に発生することができる。しかしながら、他の構成では、励起光源４６は、撮像プロセッサ４０が供給する制御信号４４に応答して間欠的に励起光４８を発生することができ、および／または励起光４８の強度を、制御信号４４に応答して、変化させることができる。構成の中には、励起光画像を取り込んでいる間は励起光源４６をオンにし、蛍光光画像を取り込んでいる間はオフにする場合もある。励起光４８は、（任意の）光フィルタ５０を通過し、その結果、励起光４８は選択されたスペクトル特性を有することになる。
【００４８】
前述したように、励起光４８は、コヒーレント光、非コヒーレント光、またはコヒーレントおよび非コヒーレント光の組み合わせとすることができる。励起光４８の少なくともスペクトル部分を選択して、生物組織内部において蛍光を励起する。
【００４９】
１つの蛍光光画像を表す画像データ３６を発生する１つの光信号２２を示しているが、他の光学構成では、更に別の光路も受光部１２によって設けることができ、各々が光フィルタ２６に相当する、異なるそれぞれの光フィルタを通過するが、各々は異なるそれぞれの追加帯域を有し、各々は、電荷結合デバイス２８に相当する、異なるそれぞれの電荷結合デバイスに入射することは理解されてしかるべきである。これらの構成では、画像データ３６に相当する複数の画像データを発生することができるが、各画像データは異なる光波長における蛍光光画像を表す。したがって、生物組織の異なる蛍光固有性を同時にまたはリアル・タイムで一度に１つずつ目視することができる。
【００５０】
これより図２を参照すると、撮像プロセッサ１００は、図１の撮像プロセッサ４０と同一または同様とすることができる。撮像プロセッサ１００は、画像対強度マッピング・プロセッサ１０２を含むことができ、一方、画像対強度マッピング・プロセッサ１０２は蛍光光（ＦＬ）画像取り込みプロセッサ１０４を含むことができる。
【００５１】
ＦＬ画像取り込みプロセッサ１０４は、例えば、図１の受光部１２から画像データ１０８（図１の画像データ３６を参照のこと）を受光部から受けるように構成されている。構成の中には、受光部がカメラの形態をなし、蛍光光に応答する電荷結合デバイス、即ち、蛍光光（ＦＬ）カメラを有することを特徴とする場合もある。
【００５２】
ＦＬ画像取り込みプロセッサ１０４は、露出プロセッサ１０６を含むことができる。露出プロセッサ１０６は、画像データ１０８が表す画像の露出を制御するように構成することができる。露出制御については、以下で図３、図５、および図５Ａと関連付けて更に説明する。ＦＬ画像取り込みプロセッサ１０４は、相応に露出制御したＦＬ画像データ１１０ａを発生する。これは、蛍光光の露出制御画像を表す。また、ＦＬ画像取り込みプロセッサ１０４は、ＦＬ画像データ１１０ａが表す蛍光光の画像の各々と関連のあるそれぞれの露出時間を表す露出時間データ１１１ａをも発生する。
【００５３】
ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１１２は、露出制御ＦＬ画像データ１１０ａおよび関連する露出時間データ１１１ａを受け取り、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂを較正プロセッサ１１８に供給するように構成されている。また、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂおよび関連する露出時間データ１１１ｂは、保管および後に読み出すために、記憶デバイス１１６、例えば、ディスク・ドライブにも供給することができる。
【００５４】
較正プロセッサ１１８は、対象領域（ＲＯＩ）プロセッサ１２０を含むことができる。ＲＯＩプロセッサ１２０は、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂから、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂが表す画像内における対象領域の中にあるＦＬ画像データを選択するように構成されている。対象領域については、図９および図９Ａと関連付けて以下で更に説明する。
【００５５】
また、較正プロセッサ１１８は、位置合わせ（Ｒｅｇ）プロセッサ１２２も含むことができる。位置合わせプロセッサ１２２は、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂが表す複数のＦＬ画像について、平行移動および回転において位置決めを行い、撮像面において拡縮調整を行うように構成されている。特定的な一実施形態では、位置合わせプロセッサ１２２は、複数の画像を位置決めするために、６パラメータ・アフィン変換を用いる。
【００５６】
また、較正プロセッサ１１８は、露出制御ＦＬ画像データ１１０ｂから自己蛍光信号を除去するように構成された自己蛍光プロセッサも含むことができる。自己蛍光信号の除去については、図６および図６Ａと関連付けて以下で更に説明する。
【００５７】
また、画像対強度マッピング・プロセッサ１０２は、励起光（ＥＬ）画像取り込みプロセッサ１４４も含むことができる。ＥＬ画像取り込みプロセッサ１４４は、受光部から、例えば、図１の受光部１２からＥＬ画像データ１４２（図１の画像データ３８を参照のこと）を受け取るように構成されている。構成の中には、受光部がカメラの形態をなし、励起光に応答する電荷結合デバイスを有することを特徴とする、即ち、励起光（ＥＬ）カメラである場合もある。
【００５８】
ＥＬ画像取り込みプロセッサ１４４は、露出プロセッサ１４６を含むことができ、露出プロセッサ１４６は、ＥＬ画像データ１４２が表す画像の露出を制御するように構成することができる。露出制御については、図３、図５、および図５Ａと関連付けて以下で更に説明する。ＥＬ画像取り込みプロセッサ１４４は、相応に露出制御ＥＬ画像データ１４８ａを発生する。このデータは、励起光の露出制御画像を表す。また、ＥＬ画像取り込みプロセッサ１４４は、ＥＬ画像データ１４８ａが表す励起光の画像の各々と関連があるそれぞれの露出時間を表す露出時間データ１４９ａも発生する。
【００５９】
ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１１２は、更に、露出制御ＥＬ画像データ１４８ａおよび関連する露出時間データ１４９ａを受け取り、露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂを較正プロセッサ１１８に供給するように構成されている。露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂおよび関連する露出時間データ１４９ｂは、保管および望ましければ後に読み出すために、記憶デバイス１１６にも供給することができる。
【００６０】
対象領域（ＲＯＩ）プロセッサ１２０は、更に、露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂから、露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂが表す画像内の対象領域の中にあるＥＬ画像データを選択するように構成されている。
【００６１】
位置合わせ（Ｒｅｇ）プロセッサ１２２は、更に、露出制御ＥＬ画像データ１４８ｂが表す複数のＥＬ画像について、平行移動および回転において位置決めを行い、撮像面において拡縮調整を行うように構成されている。特定的な一実施形態では、位置合わせプロセッサ１２２は、複数の画像を位置決めするために、アフィン変換を用いる。ＥＬ画像は、前述したＦＬ画像とそのように位置決めすることができる。
【００６２】
較正プロセッサ１１８は、較正したＦＬ画像データ１２６および較正したＥＬ画像データ１２８ａを画像補正プロセッサ１３０に供給する。画像補正プロセッサ１３０は、露出時間データ１１１ｂおよび露出時間データ１４９ｂを受け取るようにも構成されており、これらは、それぞれ、露出時間データ１１１ａ、１４９ｂと同一または同様とすることができる。画像補正プロセッサは、較正ＦＬ画像データ１２６、関連する露出時間データ１１１ｂ、較正ＥＬ画像データ１２８、および関連する露出時間データ１４９ｂを組み合わせ、その結果補正画像データ１３２が得られる。
【００６３】
実施形態の中には、較正ＦＬ画像データ１２６が中間調ＦＬ画像を表し、較正ＥＬ画像データ１２８ａがカラーＥＬ画像を表す場合もある。したがって、較正ＦＬ画像データを較正ＥＬ画像データ１２８ａと合体するためには、画像補正プロセッサは、最初に較正ＥＬ画像データ１２８ａを変換して、それが中間調ＥＬ画像を表すようにすることができる。例えば、赤−緑−青（ＲＧＢ）画素強度の１つ以上の集合を合体させると、１つ以上の中間調強度の対応する集合を得ることができる。別の実施形態では、較正ＥＬ画像データ１２８ａは、既に中間調ＥＬ画像を表しており、したがってカラー対中間調変換を行う必要はない。
【００６４】
補正画像データ１３２は、撮像しようとする生物組織に対して距離および角度が変動する可能性がある挿入可能撮像計器を用いる従来の撮像システムに伴う、前述の露出不足および露出過剰を少なくとも考慮して補正した蛍光画像を表す。この望ましい画像補正については、図３、図１１〜図１１Ｃ、および図１２〜図１２Ｃと関連付けて以下で更に詳しく説明する。
【００６５】
画像拡縮再調整プロセッサ１３４は、補正画像データを受け取り、再度拡縮調整した画像データ１３６を供給する。特定的な一構成では、補正画像データ１３２は、１２ビットを有する画像データから成り、拡縮再調整画像データ１３６は、８ビットを有する画像から成る。しかしながら、他のビット数を用いることもできる。
【００６６】
画像着色プロセッサ１３８は、中間調ＦＬ画像を表す拡縮再調整画像データ１３６を受け取り、拡縮再調整ＦＬ画像データ１３６に人工的に着色して、人工着色ＦＬ画像データ１４０を供給するように構成されている。画像着色プロセッサ１３８が行う着色は、種々の方法で提供することができる。例えば、特定的な一実施形態では、画像着色は、拡縮再調整画像データ１３６の画素中間調強度を、画素強度または画素強度の範囲に応じて所定の色に割り当てるように、予め決められている。
【００６７】
しかしながら、他の実施形態では、画像着色プロセッサ１３８は、強度対濃度マッピング・プロセッサ１６２が提供する色マッピング情報１６６を用いることができる。この構成では、人工着色ＦＬ画像データ１４０は、撮像しようとする生物組織内部における蛍光光発生分子濃度に応じた色を有することができる。このために、強度対濃度マッピング・プロセッサ１６２は、図８と関連付けて以下で説明するプロセスによって、生物組織の撮像を始める前に、画素強度の濃度に対するマッピングを行うことができる。
【００６８】
また、較正プロセッサ１１８は、較正ＥＬ画像データ１２８ｂを他の画像拡縮再調整プロセッサ１５４に供給することもできる。較正ＥＬ画像データ１２８ｂは、較正ＥＬ画像データ１２８ａと同一または同様とすることができる。画像拡縮再調整プロセッサ１５４は、画像拡縮再調整プロセッサ１３４と関連付けて先に説明したのと実質的に同じ方法で動作して、拡縮再調整ＥＬ画像データ１５６を供給する。構成の中には、前述のように、較正ＥＬ画像データ１２８ｂ（および拡縮再調整ＥＬ画像データ１５６）が中間調画像を表す場合もあり、その場合、拡縮再調整画像データは、別の画像着色プロセッサ１５８が受け取ることができ、画像着色プロセッサ１５８は強度に応じて偽色(false color)を拡縮再調整画像データ１５６に供給し、人工着色ＥＬ画像データ１６０を供給することができる。しかしながら、別の構成では、較正ＥＬ画像データ１２８ｂは、カラー画像を表すことができ、したがって、画像着色プロセッサ１５８を用いずに、画像拡縮再調整プロセッサ１５４が着色ＥＬ画像データ１６０ａを供給する。
【００６９】
画像合体プロセッサ１６８は、人工着色ＦＬ画像データ１４０および人工着色ＥＬ画像データ１６０（または着色ＥＬ画像データ１６０ａ）を受け取ることができ、合体画像データ１７０を表示デバイス、例えば、図１の表示デバイス６０に供給することができる。人工着色ＦＬ画像および人工着色（または着色）ＥＬ画像は、表示デバイス上でリアル・タイムで、別個の画像としてまたは合体画像、例えば、重複した画像として目視することができる。
【００７０】
構成の中には、画像合体プロセッサ１６８が他の撮像システム、例えば、磁気共鳴撮像システム、コンピュータ断層撮影システム、ｘ線システム、蛍光撮影システム、またはポジトロン放出断層撮影システムから別の画像データ１７２を受け取ることもできる場合がある。これらの構成では、人工着色ＦＬ画像データ１４０、人工着色ＥＬ画像データ１６０（または着色ＥＬ画像データ１６０ａ）、およびその他の画像データ１７２を合体して、合体画像データ１７０を供給することができる。これらの構成では、人工着色ＦＬ画像、人工着色（または着色）ＥＬ画像、およびその他の前述のシステムと関連があるその他の画像は、表示デバイス上でリアル・タイムで、別個の画像としてまたは合体画像、例えば、重複した画像として目視することができる。
【００７１】
尚、図３〜図８は、撮像プロセッサ１００（図２）において実施する場合を想定した、以下の技法に対応するフローチャートを示すことは認められてしかるべきである。矩形エレメント（図７ではエレメント３５４によって代表される）は、ここでは「処理ブロック」と呼ばれ、コンピュータ・ソフトウェア命令または命令の集合体(group)を表す。ひし形エレメント（図７におけるエレメント３５８に代表される）は、ここでは「判断ブロック」と呼ばれ、処理ブロックが表すコンピュータ・ソフトウェア命令の実行に影響を及ぼす、コンピュータ・ソフトウェア命令または命令の集合体を表す。
【００７２】
あるいは、処理および判断ブロックは、ディジタル信号プロセッサ回路または特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）のような機能的に同等の回路が実行するステップを表す。フロー図は、いずれの特定のプログラミング言語の構文を図示するのではない。逆に、フロー図は、当業者が個々の装置に必要な処理を実行するための回路を作成するためまたはコンピュータ・ソフトウェアを発生するために必要となる機能的情報を例示する。尚、ループや変数の初期化や一時的変数の使用というような多くの慣用的プログラム・エレメントは示されていないことを注記しておく。この中で特に指示がなければ、記載するブロックの特定的なシーケンスは例示に過ぎず、本発明の主旨から逸脱することなく様々に変更可能であることは、当業者には認められよう。つまり、特に記述がない限り、以下で説明するブロックは順不同であり、可能であれば、ステップは都合のより順序または望ましい順序であればいずれでも実行することができる。
【００７３】
これより図３を参照すると、方法の一例２００はブロック２０２において開始し、ここで、挿入可能計器、例えば、内視鏡計器を較正する。較正プロセスについては、図４と関連付けて以下で更に説明する。しかしながら、ここでは、ブロック２０２の較正プロセスは、画像データにおける対象領域（ＲＯＩ）を特定し、画像データおよび挿入可能計器と関連のある複数の画像チャネル（例えば、励起光および蛍光光チャネル）を空間的に位置決めし、蛍光光チャネルと関連のある自己蛍光レベルを特定することができる。したがって、その後取り込まれる画像を位置決めし、切り取って対象領域におけるデータのみを供給することができ、自己蛍光レベルを減算して、蛍光色素からの蛍光活動を一層高精度化して、その視覚像(view)を供給することができる。
【００７４】
ブロック２０４〜２１２は、励起光の画像、例えば、図１の画像データ３８が表すＥＬ画像と関連のあるプロセス・ステップを示す。ブロック２１４〜２２４は、蛍光光の画像、例えば、図１の画像データ３６が表すＦＬ画像と関連のあるプロセス・ステップを示す。ブロック２２６〜２３６は、蛍光光の更に別の画像、例えば、ブロック２１２〜２２２のそれとは異なる波長で蛍光光を放出する別の蛍光色素と関連のある蛍光光の画像と関連のあるプロセス・ステップを示す。
【００７５】
ブロック２０４において、初期露出時間を、励起光検出器（例えば、図１のＣＣＤ３４）に対して選択する。尚、初期露出時間で取り込んだＥＬ画像は、露出過剰、露出不足、または適正露出の場合もあることは言うまでもない。実施形態の中には、適した露出時間の既知の範囲の内中央点に、初期露出時間を選択する場合もある。しかしながら、他の初期露出時間を用いることもできる。
【００７６】
ブロック２０６において、励起光（ＥＬ）画像を取り込み、その結果、ＥＬ画像データ、例えば、図１の画像データ３８が得られる。
ブロック２０８において、ＥＬ画像（即ち、画像データ）および露出時間を格納する。格納は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、例えば、図２のＲＡＭ１１２への格納を含むことができる。実施形態によっては、格納が、保管およびその後の読み出しのために、ディスク・ドライブ等、例えば、図２の記憶デバイス１１６への格納を含むことができる。
【００７７】
ブロック２１０において、ブロック２０６で取り込んだＥＬ画像データの特性を用いて、次の露出時間を計算する。次の露出時間を確定するのに伴う計算の詳細については、図５および図５Ａと関連付けて以下で説明する。一般に、ブロック２０６において取り込んだＥＬ画像データを調べて、大きなまたは小さなディジタル値である画素値を特定し、それに応じて次の露出時間を調節する。
【００７８】
ブロック２１２において、ＥＬ画像（例えば、ＥＬ画像データ）を、ブロック２０６において取り込んだ画像に応じて供給する。ブロック２１２のプロセスについては、図７および図７Ａと関連付けて以下で更に深く説明する。ブロック２１２において、ＥＬ画像データを拡縮再調整して、例えば、８ビット画像データを供給する。また、所望であれば、所定の強度対色マッピングにしたがって、ＥＬ画像に着色することもできる。
【００７９】
プロセス２００はブロック２０４に戻ることができ、ここで、ブロック２１０で計算した新しい露出時間を用いて、別のＥＬ画像を取り込み、プロセス２００は同時にブロック２３８に進むことができる。
【００８０】
ブロック２１４において、１つの蛍光光検出器（例えば、図１のＣＣＤ２８）に対して初期露出時間を選択する。尚、初期露出時間で取り込んだＦＬ画像は、露出過剰、露出不足、または適正露出の場合もあることは言うまでもない。実施形態の中には、適した露出時間の既知の範囲の内中央点に、初期露出時間を選択する場合もある。しかしながら、別の初期露出時間も用いることができる。蛍光光画像に適した露出時間の既知の範囲は、ブロック２０４において取り込んだ励起光画像に適した露出時間の既知の範囲よりも大幅に長い。何故なら、蛍光光は一般に励起光よりも強度が遥かに小さいからである。
【００８１】
ブロック２１６において、蛍光光（ＦＬ）画像を取り込み、その結果、ＦＬ画像データ、例えば、図１の画像データ３６が得られる。
ブロック２１８において、ＦＬ画像（画像データ）および露出時間を格納する。格納は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、例えば、図２のＲＡＭ１１２への格納を含むことができる。実施形態によっては、格納が、保管およびその後の読み出しのために、ディスク・ドライブ等、例えば、図２の記憶デバイス１１６への格納を含むことができる。
【００８２】
ブロック２２０において、ブロック２１６で取り込んだＦＬ画像データの特性を用いて、次の露出時間を決定する。次の露出時間を確定するのに伴う計算の詳細については、図５および図５Ａと関連付けて以下で説明する。一般に、ブロック２０６において取り込んだＦＬ画像データを調べて、大きなまたは小さなディジタル値である画素値を特定し、それに応じて次の露出時間を調節する。
【００８３】
ブロック２２２において、ＦＬ画像を「補正」する。ブロック２２２の補正プロセスについては、図３、図６、および図６Ａ、ならびに図１１〜図１１Ｃおよび図１２〜図１２Ｃとも関連付けて以下で更に深く説明する。しかしながら、一般に、ブロック２２２の補正では、ブロック２０６で取り込んだＥＬ画像データをブロック２１６で取り込んだＦＬ画像データと合体してＦＬ画像を供給することができる。このＦＬ画像は、一般に、挿入可能計器と撮像しようとする生物組織との間の距離に関して、そして挿入可能計器の生物組織に対する角度に関して不変である。補正画像は、画像毎にそして各画素全域においても露出一貫性が改善されている。補正をしなければ、画像の中心の方が縁端よりも明るくなる傾向がある。
【００８４】
前述の補正ＦＬ画像は、リアル・タイムで（または非リアル・タイムで）取り込んだ画像の収集におけるいずれの画像における対象領域の信号強度でも定量的に測定するために用いることができる。以下で図１１〜図１１Ｃおよび図１２〜図１２Ｃと関連付けて示すが、補正ＦＬ画像は挿入可能計器の生物組織に対する距離および角度に対して信号強度が概ね不変であるので、リアル・タイム（または非リアル・タイム）で取り込んだ補正画像を組み合わせて用いれば、挿入可能計器を身体内で移動させるに連れて、画像強度あるいは、実施形態によっては、蛍光プローブ(fluorescent probe)の定量的濃度を定量的に図示するリアル・タイムで連続動的画像表示が得られる。
【００８５】
ブロック２２４において、ブロック２２２において発生した補正ＦＬ画像に応じて、補正ＦＬ画像（ＦＬ画像データ）を供給する。ブロック２２４のプロセスについては、図７および図７Ａと関連付けて以下で更に深く説明する。ブロック２２４において、所望であれば、ＦＬ画像データを拡縮再調整して、例えば、８ビット画像データを供給することができる。また、所定の強度対色マッピングに応じて、ＦＬ画像に着色することができ、あるいは生物組織における蛍光色素分子または自己蛍光発生分子の濃度に応じて着色することができる。蛍光色素分子または自己蛍光発生分子の濃度に応じた画像着色に至るプロセスについては、図８と関連付けて以下で更に深く説明する。
【００８６】
プロセス２００はブロック２１４に戻ることができ、ここで、ブロック２２０で計算した新しい露出時間を用いて別のＦＬ画像を取り込み、プロセス２００は同時にブロック２３８に進むことができる。
【００８７】
ブロック２２６〜２３６は、プロセス・ブロック２１４〜２２４と実質的に同じプロセス・ブロックを記述するが、図１の受光部１２における異なるＦＬ画像チャネル（図示せず）において、例えば、異なる蛍光色素または自己蛍光スペクトルの異なる部分と関連がある異なる蛍光波長で取り込んだ異なるＦＬ画像に合わせている。このため、ブロック２２６〜２３６については、これ以上説明しない。
【００８８】
ブロック２３８において、ＥＬおよびＦＬ画像を合体して、ブロック２４０において合体表示を供給することができる。合体表示は、別個のＥＬおよびＦＬ画像、または合体したＥＬおよびＦＬ画像、例えば、重ね合わせた画像を含むことができる。構成によっては、図２と関連付けて先に説明したように、他の形式の撮像システムから画像データを受け取ることができ、他の画像データをＥＬおよびＦＬ画像と合体することもできる。
【００８９】
これより図４を参照すると、プロセス２５０は図３のブロック２０２によって記述したプロセスと同一または同様とすることができる。ステップ２５２において、既知のターゲットを撮像し、対応する画像データを収集する。画像データは、複数の撮像チャネルから収集する。例えば、図１の画像データ３６および３８を収集する。画像データは、受光部（例えば、図１の受光部１２）の各チャネルの最大視野（ＦＯＶ：full field of view）に対応する画素データを含む。しかしながら、各画像のＦＯＶの一部のみを対象としてもよい。ブロック２５４において、ＦＯＶの一部（即ち、対象領域（ＲＯＩ））を選択する。ＲＯＩは、ブロック２５２において収集した各画像の画像データの一部に対応する。
【００９０】
ブロック２５６において、ブロック２５２で収集した画像のＲＯＩを位置決めして、位置決め情報を供給する。位置決めは種々の方法で行うことができる。特定的な一実施形態では、位置決めはアフィン変換によって行う。別の実施形態では、位置決めは手作業で行う。
【００９１】
ＲＯＩおよび位置決め情報は、図３のプロセスにおいて後続の画像を収集するときに用いることができ、その結果得られる較正画像は、位置決めされており、図１の受光部１２の異なる光チャネルに対して同じＲＯＩを有する。このようにして、いずれの数の光チャネルでも較正することができる。
【００９２】
ブロック２５８において、蛍光光チャネルの１つ以上において、自己蛍光信号レベルを特定することができる。例えば、ブロック２５２において撮像した既知のターゲットは、後から撮像した生物組織のそれと同一または同様の自己蛍光を有する生物組織である可能性がある。自己蛍光レベルを、後から取り込んだＦＬ画像から減算することができ、取り込んだ画像は、蛍光光に、自己蛍光に伴う光を合わせた画像となる。
【００９３】
これより図５および図５Ａを参照すると、プロセス２７０および２８０は、図３のプロセス・ブロック２１０、２２０、２３２において次の露出時間を計算するために用いることができる代替プロセスを表す。
【００９４】
最初に図５を参照すると、プロセス２７０はブロック２７２において開始し、最大画素強度値、即ち、例えば、図３のブロック２０６において取り込んだ画像の対象領域において、最大光強度を表す画素値を特定する。ブロック２７４において、最大画素値を以前の露出時間と合体して、次の露出時間を得る。
【００９５】
次の画像に対する新しい露出時間は、以下のようにして計算することができる。画像強度が既に定められている設定点Ｓに近づくように、露出時間を調節する。式（１）は、新しい露出時間を決定することができるアルゴリズムを記述する。
【００９６】
【数１】
【００９７】
ここで、newは次の露出時間、oldは直前の露出時間、Ｐは取り込んだ画像の画像強度の尺度、そしてＳは設定点である。Ｐの値は、ブロック２７２において特定した最大画素値の値、または最大画素値の所定の端数とすることができる。
【００９８】
露出時間が最小値、例えば、１００μｓを絶対に下回らず、最大値、例えば、２９０ｍｓを超過しないことを確保するために、限度を確定することができる。更に、新しい露出時間は、過剰な変動を防止するために、直前の露出時間の３０％以内に抑制することもできる。しかしながら、この制約は比較的高速のカメラを用いるときに希に必要となるに過ぎない。何故なら、最も極端な（そして人工的に作成した）場合を除いて、殆どの露出時間の調節は、挿入可能計器の非常に素早い移動があっても、直前の露出時間の２０％以内であることが分かっているからである。
【００９９】
これより図５Ａを参照すると、プロセス２８０はブロック２８２において開始し、ここで、取り込み画像のＲＯＩにおける画素強度値のヒストグラムを作成する。ブロック２８２において、ヒストグラム面積割合値(percentage-of-histogram-area value)を選択する。例えば、ヒストグラム面積割合値は、約９５パーセントとすることができる。有用なヒストグラム面積割合値の範囲は、約２５パーセント〜１００パーセントである。
【０１００】
ブロック２８６において、ブロック２８４で選択したヒストグラム面積割合値に応じて、実際の画素強度値を特定する。例えば、画素強度値の９５％が８ビット・ディジタル値の２２７よりも低い場合、ブロック２８６において値２２７を特定する。
【０１０１】
ブロック２８８において、特定した画素値を、以前の露出時間と組み合わせて、次の露出時間を求める。組み合わせは、式（１）と関連付けて先に説明したのと全く同じ方法で行うことができる。しかしながら、この場合の値Ｐは、ブロック２８６にしたがって特定した画素値とすることができる。
【０１０２】
これより図６を参照すると、画像補正プロセス３００は、図３のブロック２２２、２３４のプロセスと同一または同様とすることができる。プロセス３００は、蛍光画像を「収集」するために用いられる。
【０１０３】
一般に、前述のように、挿入可能計器を有するカテーテルまたは内視鏡に基づくシステムによって行われる生体内進入は、カメラから生物組織までの距離が一定である固定システムと比較すると、ダイナミック・レンジが減少する傾向がある。挿入可能計器を有するシステムは、挿入可能計器が撮像しようとする生物組織に近づくに連れて、過度に明るい画像を生成する傾向があり、挿入可能計器を生物組織から遠ざけるに連れて過度に暗い画像を生成する傾向がある。挿入可能計器から生物組織までの距離を連続的に変化させると、画像データは、蛍光色素の濃度が一定であっても、強度が何桁も変動する可能性がある。例えば、図３のブロック２０４〜２１２、２１４〜２２４、および２２６〜２３６によって設けられる、フレーム毎のリアル・タイム露出調節は、それを行わない場合には大きく変動する、画像の強度を画像毎に等化するのに役立つ。しかしながら、フレーム毎の露出時間調節によって得られる画像は、容易に比較や合体ができないことが多い。何故なら、画像は大きく異なる露出時間の結果である可能性があるからである。したがって、プロセス３００は、強度一致が改善されている画像を供給することができるだけでなく、比較および／または合体を行うことができる画像も供給することができる。
【０１０４】
プロセス３００は、ブロック３０２において開始し、ここで、図３のブロック２０６において取り込んだ励起光画像がカラー画像である場合、このカラー画像を中間調画像に変換する。周知のように、ＣＣＤカラー・カメラは、精巧なディジタル・カメラおよび消費者用ディジタル・カメラ双方共、画像を中間調で捕獲する。中間調画像は、いわゆるバイエル・アルゴリズムを用いて、カメラによってカラー化することができる。カラー画像を中間調画像に変換するには、種々の技法を採用することができる。これらの技法には、各画素において赤、緑、および青（ＲＧＢ）値の平均を取って、中間調画像において用いられる中間調画素強度を計算することを含むが、これに限定されるのではない。一般に、種々の方法の１つによってＲＧＢ画素値を組み合わせて、中間調値を求めることは明白である。
【０１０５】
ブロック３０４において、暗い画像（即ち、励起および蛍光光がないときに収集した背景ノイズ画像）は、任意に、取り込んだＥＬ画像から減算することができる。
ブロック３０６において、ＥＬ画像の個々の画素強度値を、ＥＬ画像を取り込んだときの露出時間（例えば、図１の信号１２６、１１１ｂを参照）で除算して、ＥＬ画像と関連のある、いわゆる秒毎ＥＬ強度値を求める。しかしながら、他の実施形態では、ＥＬ画像における個々の画素強度値を、何らかの他の方法で、関連する露出時間と組み合わせる。
【０１０６】
ブロック３０８において、暗い画像（即ち、励起および蛍光光がないときに収集した背景ノイズ画像）は、任意に、取り込んだＦＬ画像、例えば、図３のブロック２１６において取り込んだＦＬ画像から減算することができる。任意に、自己蛍光信号、例えば、較正プロセス中に図４のブロック２５８において特定した自己蛍光信号も、取り込んだＦＬ画像から減算することができる。
【０１０７】
ブロック３１０において、ＦＬ画像における個々の画素強度値を、ＦＬ画像を取り込んだときの露出時間（例えば、図１の信号１２８、１４９ｂを参照のこと）で除算して、ＦＬ画像と関連のある秒毎ＦＬ強度値を求める。しかしながら、他の実施形態では、ＦＬ画像における個々の画素強度値を、何らかの他の方法で、関連する露出時間と組み合わせる。
【０１０８】
尚、画像毎に、画像（暗い画像を差し引いた）の画素強度値をそれぞれの露出時間で除算することにより、得られる画像データは、露出時間とは独立して、いわゆる秒毎強度単位となる。したがって、秒毎強度画像データは、異なる画像からの画素強度値（即ち、画像）を比較および／または合体するために用いることができる。
【０１０９】
また、秒毎強度値の使用により、ダイナミック・レンジが大幅に広がる結果が得られる。例えば、 １２ビット・システムの生画像強度値の範囲は０〜２12であるのに対して、秒毎強度画像データは、可能な露出時間（例えば、約１００μｓ〜２９０ｍｓ、即ち、２18まで）で除算した、０〜２12までのいずれの値でも取ることができる。この結果、２30までの値が可能となり、事実上３０ビットのダイナミック・レンジが得られる。この精度は、殆どの医療用撮像システムよりも遥かに高く、多数のチャネルの各々に独立して適用することができる。
【０１１０】
ブロック３１２において、秒毎ＦＬ強度値を毎秒ＥＬ強度値と組み合わせて、例えば、これで除算して、補正ＦＬ画像値、即ち、補正画像を求める。秒毎ＦＬおよびＥＬ強度値の組み合わせを除算と記述したが、他の実施形態では、秒毎ＦＬおよびＥＬ強度値を異なる方法で組み合わせることができる。
【０１１１】
尚、図１１〜図１１Ｃおよび図１２〜図１２Ｃと関連付けて、前述の補正プロセスの結果得られる補正画像の強度は、挿入可能計器の撮像しようとする生物組織からの距離に関して、そして挿入可能計器の生物組織に対する角度に関して、概ね不変であることが理解されよう。本質的には、以下で更に説明するが、秒毎ＦＬおよびＥＬ画像値は双方とも同様の距離および角度依存性を有するので、秒毎ＦＬおよびＥＬ画像値の比率（即ち、補正ＦＬ画像、例えば、図３のブロック２２２および２３４を参照のこと）から得られる画像は、一般に、挿入可能計器の生物組織に対する距離および角度に関して不変である。したがって、リアル・タイムで連続して補正ＦＬ画像を取り込めば、ＦＬ画像強度のリアル・タイム表示を提供することができ、以下で更に説明する実施形態の中には、定量的蛍光プローブ濃度のリアル・タイム表示を提供することができる。
【０１１２】
これより図６Ａを参照すると、別の画像補正プロセス３２０は、図３のブロック２２２、２３４のプロセスと同一または同様とすることができる。プロセス３２０は、特に、挿入可能計器を拡散媒体内、例えば、血液で満たされた血管の中にあるときに有用である。プロセス３２０の有用性は、図１３〜図１３Ｂと関連付けた論述において、一層明らかとなろう。
【０１１３】
プロセス３２０は、１つの蛍光撮像チャネルのみを示す図１とは異なり、２つの蛍光撮像チャネルを伴うので、その結果画像データ３６が得られる。しかしながら、前述のように、図１の受光部１２と同様の受光部は、１つよりも多い蛍光撮像チャネルを有することができ、１つよりも多いＦＬ画像データを供給することができる。以下で用いる命名法では、第１蛍光画像およびそれと関連のある画像データをＦＬ＃１で示し、第２蛍光画像およびそれと関連のある画像データをＦＬ＃２で示すこととする。
【０１１４】
ブロック３２２において、暗い画像（即ち、励起および蛍光光がないときに収集した背景ノイズ画像）は、任意に、第１取り込みＦＬ画像ＦＬ＃１、例えば、図３のブロック２１６において取り込んだＦＬ画像から減算することができる。任意に、自己蛍光信号、例えば、較正プロセス中に図４のブロック２５８において特定した自己蛍光信号も、取り込んだＦＬ＃１画像から減算することができる。
【０１１５】
ブロック３２４において、ＦＬ＃１画像における個々の画素強度値を、ＦＬ＃１画像を取り込んだときの露出時間（例えば、図１の信号１２８、１４９ｂを参照のこと）で除算して、ＦＬ＃１画像と関連のある秒毎ＦＬ＃１強度値を求める。しかしながら、他の実施形態では、ＦＬ＃１画像における個々の画素強度値を、何らかの他の方法で、関連する露出時間と組み合わせる。
【０１１６】
ブロック３２６において、暗い画像（即ち、励起および蛍光光がないときに収集した背景ノイズ画像）は、任意に、第２取り込みＥＬ画像ＦＬ＃２、例えば、図３のブロック２２８において取り込んだＦＬ画像から減算することができる。任意に、自己蛍光信号、例えば、較正プロセス中に図４のブロック２５８において特定した自己蛍光信号も、取り込んだＦＬ＃２画像から減算することができる。
【０１１７】
ブロック３２８において、ＦＬ＃２画像における個々の画素強度値を、ＦＬ＃２画像を取り込んだときの露出時間（例えば、図１の信号１２８、１４９ｂを参照のこと）で除算して、ＦＬ＃２画像と関連のある秒毎ＦＬ＃２強度値を求める。しかしながら、他の実施形態では、ＦＬ＃２画像における個々の画素強度値を、何らかの他の方法で、関連する露出時間と組み合わせる。
【０１１８】
ブロック３３０において、秒毎ＦＬ＃２強度値を、秒毎ＦＬ＃１強度値と組み合わせて、例えば、これによって除算して、補正ＦＬ画像値、即ち、補正ＦＬ画像を求める。尚、図１１〜図１１Ｃおよび図１２〜図１２Ｃと関連付けた論述から、前述の補正プロセスの結果得られる補正画像の強度は、挿入可能計器の撮像しようとする生物組織からの距離に関して、そして挿入可能計器の生物組織に対する角度に関して、概ね不変であることが理解されよう。また、図１３〜図１３Ｂと関連付けた論述から、２つの蛍光チャネルを用いるこのプロセスによって、光吸収媒体、例えば、血液がある場合でも、高品質の画像を発生する能力が得られることは明白であろう。本質的には、以下で更に説明するが、秒毎ＦＬ＃２およびＦＬ＃１画像値は双方とも同様の距離および角度依存性を有するので、秒毎ＦＬ＃２およびＦＬ＃１画像値の比率（即ち、補正ＦＬ画像、例えば、図３のブロック２２２および２３４を参照のこと）から得られる画像は、ある分量の光吸収媒体を介した生物組織に対する挿入可能計器の距離および角度に関して概ね不変である。
【０１１９】
これより図７および図７Ａを参照すると、プロセス３５０および３７０は、図３のプロセス・ブロック２１２、２２４、２３６において８ビット画像データを供給するために用いることができる代替プロセスを表す。
【０１２０】
最初に図７を参照すると、プロセス２７０はブロック３５２において開始し、ここで８ビット画像を発生することができる。ブロック３５４において、取り込み画像、例えば、図３のブロック２０６、２１６、または２２８において取り込んだ画像の対象領域（ＲＯＩ）の中で最大の画素値を特定する。取り込み画像データは、画素当たりいくつのビットでも有することができ、例えば、画素毎に１２ビットを有することができる。
【０１２１】
ブロック３５６において、ブロック３５４で特定した最大画素値に応じて、取り込み画像データを画素当たり異なるビット数に変換することができる。
画像は、例えば、１２ビットから、コンピュータ・モニタ上に表示するための８ビット画像データに拡縮調整することができる。式（２）は、この拡縮再調整を遂行するために用いることができる関係を記述する。
【０１２２】
【数２】
【０１２３】
ここで、pixel'は、元の１２ビット画像データ値pixelを拡縮再調整した８ビット画像データ値であり、Ｐはブロック３５４において特定した最大画素値に応じた１２ビット画素値である。
【０１２４】
ブロック３５８において、取り込み画像が、有色画像でもよい励起光（ＥＬ）画像である場合、プロセスは終了する。しかしながら、取り込み画像がＥＬ画像ではなく、代わりに有色でない蛍光光（ＦＬ）画像である場合、プロセスはブロック３６０に進む。ブロック３６０において、非有色ＦＬ画像に着色することができる。実施形態によっては、着色は任意にすることができ、その場合画素強度値のそれぞれの範囲に、任意の色を割り当てる。別の実施形態では、ブロック３６０において適用する色は、図８と関連付けて以下で説明するプロセスによって、画素強度値のマッピングにしたがって適用する。
【０１２５】
取り込みＥＬ画像が着色されていない実施形態では、判断ブロック３５８を無視して、プロセスは３６０に移り、ここでＥＬ画像に着色する。
これより図７Ａを参照すると、プロセス３７０はブロック３７２において開始し、ここで、８ビット画像を発生することができる。ブロック３７４において、取り込み画像、例えば、図３のブロック２０６、２１６、または２２８において取り込んだ画像のＲＯＩにおける画素強度値のヒストグラムを作成する。取り込み画像データは、画素当たりいずれのビット数でも有することができ、例えば、画素当たり１２ビットを有することができる。
【０１２６】
ブロック３７４において、ヒストグラム面積割合値を選択する。例えば、ヒストグラム面積割合値は、約９５パーセントとすることができる。有用なヒストグラム面積割合値の範囲は、約２５パーセント〜１００パーセントである。
【０１２７】
ブロック３７８において、ブロック３７６で選択したヒストグラム面積割合値に応じて、実際の画素強度値を特定する。例えば、画素強度値の９５％が１２ビット・ディジタル値の４００３よりも低い場合、ブロック３７８において値４００３を特定する。
【０１２８】
ブロック３８０において、ブロック３７８において特定した画素値に応じて、取り込み画像データを画素毎に異なるビット数に変換することができる。変換は、式（２）において先に記述した関係を用いることができるが、値Ｐはブロック３７８において特定した画素強度値とすることができる。
【０１２９】
ブロック３８２において、取り込み画像が、有色画像でもよい励起光（ＥＬ）画像である場合、プロセスは終了する。しかしながら、取り込み画像がＥＬ画像ではなく、代わりに有色でない蛍光光（ＦＬ）画像である場合、プロセスはブロック３８４に進む。ブロック３８４において、非有色ＦＬ画像に着色することができる。実施形態によっては、着色は所定の強度対色マッピングに応じて発生することができ、その場合画素強度値のそれぞれの範囲に、任意の色を割り当てる。別の実施形態では、ブロック３８４において適用する色は、図８に表すプロセスによって、画素強度値のマッピングにしたがって適用する。
【０１３０】
取り込みＥＬ画像が着色されていない実施形態では、判断ブロック３８２を無視して、プロセスは３８４に移り、ここでＥＬ画像に着色する。
これより図８を参照すると、画素強度値の分子濃度に対するマップを発生するプロセス４００は、ブロック４０２において開始する。ブロック４０２および４０６〜４１４は、図３のブロック２０２および２１４〜２２２と同一または同様とすることができ、したがって、再度の説明は行わない。
【０１３１】
ブロック４０４において、既知の濃度の蛍光発生分子を有する検査サンプル、例えば、既知の濃度の蛍光色素分子を選択する。ブロック４０６〜４１４のプロセスによって、補正ＦＬ画像を表す補正ＦＬ画像データが得られる。先に説明したように、補正ＦＬ画像は、未補正ＦＬ画像に適用する種々の処理を有する。例えば、図３のブロック２２２ならびに図６および図６Ａのプロセス３００および３２０と関連付けて先に説明したように、ブロック４１２を経由して補正ＦＬ画像の強度を制御し、ブロック４１４においてＦＬ画像をＥＬ画像と合体する。更に、ブロック４０２の較正情報から、対象領域において形成される補正画像が得られ、他の画像との位置決めが行われる。
【０１３２】
ブロック４１６において、画像画素強度値を特定し、ブロック４０４において選択したサンプルにおける分子濃度に関して相関付ける、即ち、マッピングする。
ブロック４１８において、ブロック４０４のサンプルが最後のサンプルである場合、プロセスは終了する。しかしながら、次のサンプル（マッピングすべき別の分子濃度）がある場合、ブロック４２０において次の濃度を選択し、プロセス４００はブロック４０４に戻り、既知の次の分子濃度を有するサンプルを選択する。
【０１３３】
これより図９および図９Ａを参照すると、画像４５０および４６０は、図４のブロックと関連付けて先に説明したように視野（ＦＯＶ）を形成(implement)するプロセスを表す。画像４５０は、可視エリアの中央部分でないと見ることができないことがわかる。マスク４６０は種々の方法で特定することができる。例えば、マスク４６０は、所定値よりも大きな画像４５０における画素値（即ち、可視）に対応する連続円領域における第１領域（黒で表す）を成分とすることができる。このマスクは、他のいずれの場所の第２の値を成分とすることもできる。マスクは、格納しておき、後続して取り込む画像全て、例えば、図３のブロック２０６、２１６、および２２８において取り込む画像に適用することができる。
【０１３４】
これより図１０を参照すると、グラフ４８０はミリ秒を単位とする露出時間を横軸メモリに有し、任意単位の画素強度値を縦軸に有する。曲線４８２は、露出時間と励起光画像に対する強度値（ＲＯＩ内における強度値の平均）との間にある測定関係を表す。
【０１３５】
尚、画素強度値と露出時間との間の関係は比較的線形であることが認識されよう。また、露出時間は、照明強度に応じて、比較的短い時間から比較的長い時間まで変化する可能性があることも認められよう。多くの場合、生物系では、反射ＥＬ露出時間は、収集蛍光光露出時間よりも遥かに短い。しかしながら、ＦＬ画像を収集するためには、励起光源の強度を高くして用いると、露出時間を短縮することができる。これは、図１０Ａから明らかである。
【０１３６】
これより図１０Ａを参照すると、グラフ５００は、ミリ秒を単位とする露出時間を横軸メモリに有し、任意単位の画素強度値を縦軸に有する。曲線５０２は、露出時間と励起光画像に対する強度値（ＲＯＩ内における強度値の平均）との間にある測定関係を表す。
【０１３７】
尚、画素強度値と露出時間との間の関係は比較的線形であることが認識されよう。
図１１〜図１１Ｃは、 図６と関連付けて先に説明したＦＬ画像補正のプロセス、および結果的に得られた画像に対する挿入可能計器の距離の影響を示す。
【０１３８】
最初に図１１を参照すると、絵図５２０は、複数の光ファイバを有する挿入可能計器５２２を示す。光ファイバの内、光ファイバ５２２４は一例に過ぎず、光ファイバ・ケーブルまたは光ファイバ束の外部周囲に配されている。複数の光ファイバは、励起光を透過させるように構成されている。挿入可能計器５２２の中心にある別の光ファイバ５２６は、励起および蛍光光を受光するように構成されている。
【０１３９】
サンプル５３０は、図９および図９Ａに示したプロセスによって特定され、対象領域（ＲＯＩ）５３０を有し、均一な蛍光色素濃度を有する。実験的使用では、挿入可能計器５２２は、ＲＯＩ５３２に対して種々の距離５２８に位置付けることができる。２０、１０、５、および１ミクロモルの蛍光色素濃度を、以下に説明する測定に用いる。
【０１４０】
挿入可能計器は、光送信器および受光部、例えば、図１の光送信器４２および図１の受光部１２に結合することができる。前述のように、受光部１２は、ＲＯＩ５３２のＥＬ画像を表すＥＬ画像データ３８およびＲＯＩ５３２のＦＬ画像を表すＦＬ画像データ３６を供給することができる。
【０１４１】
これより図１１Ａを参照すると、グラフ５４０はミリメートルを単位とする距離（図１１の５２８）を有する横軸を含む。また、グラフ５４０は、秒毎のカウントを単位とする画素強度を有する縦軸も含む。これは、図６と関連付けて先に説明した秒毎強度値と等価である。尚、秒毎強度値を得るためには、画像データ値を画像と関連のある露出時間値で除算するか、またはそれ以外で画像と関連のある露出時間値と組み合わせることが、図６から理解できるはずである。
【０１４２】
第１曲線５４２は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＥＬ画像データ値（即ち、画素強度値）を示す。即ち、１ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第２曲線５４４は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。即ち、５ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第３曲線５４６は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。即ち、１０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第４曲線５４８は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。即ち、２０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。
【０１４３】
尚、曲線５４２〜５４８は、挿入可能計器５２２とＲＯＩ５３２との間の距離が増大するに連れて減少するＥＬ画像強度を示す傾きを有し、距離の二乗に比例する光の発散を示すことがわかる。この効果によって、挿入可能計器を身体内であちこちに移動させたときに、先行技術の撮像システムにおいて用いられる挿入可能計器であっても、更に補正することなく、高強度可変ＥＬ画像を得ることができる。
【０１４４】
これより図１１Ｂを参照すると、グラフ５６０は、ミリメートルを単位とする距離（図１１の５２８）を有する横軸を含む。また、グラフ５６０は、ミリ秒毎のカウントを単位とする画素強度を有する縦軸も含む。これは、図６と関連付けて先に説明した秒毎強度値と等価である。
【０１４５】
第１曲線５６２は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。即ち、１ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第２曲線５６４は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。即ち、５ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第３曲線５６６は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。即ち、１０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。第４曲線５６８は、図１１のＲＯＩ５３２の画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。即ち、２０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、ＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離に図１１の挿入可能計器５２２があるときの、ＲＯＩ５３２における平均秒毎強度画素値を示す。
【０１４６】
尚、曲線５６２〜５６８は、挿入可能計器５２２とＲＯＩ５３２との間の距離が増大するに連れて減少するＦＬ画像強度を示す傾きを有し、距離の二乗に比例する光の発散を示すことがわかる。この効果によって、挿入可能計器を身体内であちこちに移動させたときに、先行技術の撮像システムにおいて用いられる挿入可能計器であっても、更に補正することなく、高強度可変ＥＬ画像を得ることができる。
【０１４７】
これより図１１Ｃを参照すると、グラフ５８０は、ミリメートルを単位とする距離（図１１の５２８）を有する横軸を含む。また、グラフ５４０は、無次元単位の画素強度を有する縦軸も含む。
【０１４８】
第１曲線５８２は、図１１Ｂ（ＦＬ画像）の曲線５６２を図１１Ａ（即ち、ＥＬ画像）の曲線５４２で除算することによって発生する。同様に、第２曲線５８４は、図１１Ｂの曲線５６４を図１１Ａの曲線５４４で除算することによって発生する。第３曲線５８６は、図１１Ｂの曲線５６６を図１１Ａの曲線５４６によって除算することによって発生する。第４曲線５８８は、図１１Ｂの曲線５６８を図１１Ａの曲線５４８によって除算することによって発生する。
【０１４９】
第１曲線５８２は、１ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、図１１の挿入可能計器５２２がＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離にあるときの、図１のＲＯＩ５３２における最大画素強度を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。第２曲線５８４は、５ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、図１１の挿入可能計器５２２がＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離にあるときの、図１のＲＯＩ５３２における最大画素強度を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。第３曲線５８６は、１０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、図１１の挿入可能計器５２２がＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離にあるときの、図１のＲＯＩ５３２における最大画素強度を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。第４曲線５８８は、２０ミクロモルの蛍光色素濃度に対して、図１１の挿入可能計器５２２がＲＯＩ５３２から１、２、３、４、および５ミリメートルの距離にあるときの、図１のＲＯＩ５３２における最大画素強度を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。
【０１５０】
尚、曲線５８２〜５８８は、図１１Ａの未補正曲線５４４〜５４８よりも一層ほぼ平坦であることがわかる。曲線５８２〜５８８は、前述の技法による補正画像を示し、これらは挿入可能計器５２２からＲＯＩ５３２までの距離（図１１の５２８）には関係なく実質的に同じ強度を有する。しかしながら、曲線５８２〜５８８間の差から、補正ＦＬ画像における画素強度は蛍光色素濃度を示すことには変わりがないことは、認識されてしかるべきである。つまり、この補正アルゴリズムは、異なる蛍光色素濃度に対応する曲線を離散帯域に分離することができるが、未補正曲線（図１１Ａおよび図１１Ｂ）は互いに素早く混合する。
【０１５１】
図１２〜図１２Ｃは、図６と関連付けて先に説明したＦＬ画像補正のプロセスと、得られた画像に対する挿入可能計器の角度の影響を図で示す。
最初に図１２を参照すると、絵図６００は、複数の光ファイバを有する挿入可能計器６０２を示す。光ファイバの内、光ファイバ６０４は一例に過ぎず、光ファイバ・ケーブルまたは光ファイバ束の外部周囲に配されている。複数の光ファイバは、励起光を透過させるように構成されている。挿入可能計器６０２の中心にある別の光ファイバ６０６は、受光するように構成されている。
【０１５２】
視野（ＦＯＶ）６１０は、均一濃度の蛍光色素を含み、画像幅６１２を有する。実験的使用では、挿入可能計器６０２は、ＦＯＶ６１０に対して種々の角度６０８、ここでは、４０度、６０度、７５度、および９０度に位置付けることができる。
【０１５３】
挿入可能計器は、光送信器および受光部、例えば、図１の光送信器４２および図１の受光部１２に結合することができる。前述のように、受光部１２は、ＦＯＶ６１０の画像を表す画像データ３８およびＦＯＶ６１０のＦＬ画像を表す画像データ３６を供給することができる。
【０１５４】
これより図１２Ａを参照すると、三次元グラフ６２０は、電荷結合デバイス、例えば、励起光の画像を表すＥＬ画像データ３８を発生するために用いられる図１の電荷結合デバイス３４と関連のある画素単位で画像幅を有する第１軸６２２を含む。また、グラフ６２０は、度を単位とする角度を有する第２軸６２４も含み、角度は図１２の角度６０８に対応する。また、グラフ６２０は、秒毎のカウントを単位とする画素強度を有する第３軸６２６も含む。これは、図６と関連付けて先に説明した、前述の秒毎強度値と等価である。尚、秒毎強度値を得るためには、画像データ値を画像と関連のある露出時間値で除算するか、またはそれ以外で画像と関連のある露出時間値と組み合わせることが、図６から理解できるはずである。
【０１５５】
第１曲線６２８は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して９０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上において軸に沿った画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。ＦＯＶ６１０の中心付近の画素が最も高い強度を有することがわかる。
【０１５６】
第２曲線６３０は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して７５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上において軸に沿ったＥＬ画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。第３曲線６３２は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して６０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上において軸に沿ったＥＬ画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。第４曲線６３４は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して４５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上において軸に沿ったＥＬ画像を表す測定ＥＬ画像データ値を示す。
【０１５７】
ＦＯＶ６１０の中心を、図１２Ａにおける線６３６で示す。線６３８は、曲線６２８〜６３４のピークを通過する。線６３８の線６３６からの逸脱は、挿入可能計器６０２のＦＯＶ６１０に対する角度が一層かすめる(grazing)程、ＥＬ画像のピーク・マグニチュード（即ち、強度）は右に移動することを示す。更に、画素強度は、いずれの角度において、ＦＯＶ６１０全域で大きく変動することもわかる。
【０１５８】
これより図１２Ｂを参照すると、三次元グラフ６４０は、電荷結合デバイス、例えば、励起光の画像を表すＥＬ画像データ３６を発生するために用いられる図１の電荷結合デバイス２８と関連のある画素単位で画像幅を有する第１軸６４２を含む。また、グラフ６４０は、度を単位とする角度を有する第２軸６４４も含み、角度は図１２の角度６０８に対応する。また、グラフ６４０は、秒毎のカウントを単位とする画素強度を有する第３軸６４６も含む。これは、図６と関連付けて先に説明した、前述の秒毎強度値と等価である。
【０１５９】
第１曲線６４８は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して９０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿ったＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。ＦＯＶ６１０の中心付近の画素が最も高い強度を有することがわかる。
【０１６０】
第２曲線６５０は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して７５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿ったＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。第３曲線６５２は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して６０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿ったＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。第４曲線６５４は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して４５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿ったＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。
【０１６１】
ＦＯＶ６１０の中心は、図１２Ｂでは線６５６によって示されている。線６５８は、曲線６４８〜６５４のピークを通過する。線６５８の線６５６からの逸脱は、挿入可能計器６０２のＦＯＶ６１０に対する角度が一層かすめる(grazing)程、ＦＬ画像のピーク・マグニチュード（即ち、強度）は右に移動することを示す。更に、画素強度は、いずれの角度において、ＦＯＶ６１０全域で大きく変動することもわかる。
【０１６２】
これより図１２Ｃを参照すると、三次元グラフ６６０は、電荷結合デバイスと関連のある画素単位で画像幅を有する第１軸６６２を含む。また、グラフ６６０は、度を単位とする角度を有する第２軸６４４も含み、角度は図１２の角度６０８に対応する。また、グラフ６６０は、次元がない単位の画素強度を有する第３軸６６６も含む。
【０１６３】
曲線６６８は、図１２Ｂの曲線６４８（即ち、ＦＬ画像）を図１２Ａの曲線６２８（即ち、ＥＬ画像）で除算することによって発生する。同様に、曲線６７０は、図１２Ｂの曲線６５０を図１２Ａの曲線６３０で除算することによって発生する。曲線６７２は、図１２Ｂの曲線６５２を図１２Ａの曲線６３２で除算することによって発生する。曲線６７４は、図１２Ｂの曲線６５４を図１２Ａの曲線６３４で除算することによって発生する。
【０１６４】
第１曲線６６８は、図１の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して９０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿った補正ＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値（即ち、画素強度値）を示す。第２曲線６７０は、図１２の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して７５度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿った補正ＦＬ画像を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。第３曲線６７２は、図１２の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して６０度の角度をなすときの、図１２のＦＯＶ６１０上の軸に沿った補正ＦＬ画像を表す測定ＦＬ画像データ値を示す。第４曲線６７４は、図１２の挿入可能計器６０２がＦＯＶ６１０に対して４５度の角度をなすときの、図１のＦＯＶ６１０上の軸に沿った補正ＦＬ画像を表す補正ＦＬ画像データ値を示す。
【０１６５】
尚、曲線６６８〜６７４の全ては、ほぼ平坦であり、前述の技術による補正画像が、視野内の画像全域にわたって実質的に同じ強度を有することを示すことがわかる。
更に、曲線６６８〜６７４の全ては、ほぼ同じ平均画素強度を達成することもわかる。したがって、種々の角度６０８（図１２）で撮影した画像は、同じ傾向色素濃度に対して、強度および外観が見かけ上同一となる。
【０１６６】
図１３〜図１３Ｂは、前述のＦＬ画像補正技法が、拡散媒体、例えば、血液を介して画像を撮影したときに、ＦＬ画像を改善して供給することができることを示す。即ち、図６Ａの補正技法を用いると、図６と関連付けて説明したような、未補正ＦＬ画像とＥＬ画像ではなく、２つの未補正ＦＬ画像を合体することができる。２つの未補正ＦＬ画像を発生し、これらを合体して補正ＦＬ画像を発生するために、２つの未補正ＦＬ画像は、撮像しようとする同じ生物組織における２つの異なる蛍光色素を利用する。
【０１６７】
最初に図１３を参照すると、グラフ６８０は、ミリメートルを単位とする撮像距離である横軸（即ち、挿入可能計器から、撮像しようとする生物組織までの距離であり、隔絶する距離の間に血液がある）。縦軸は、ミリ秒当たりのカウントを単位とする画素強度を有し、これは図６Ａと関連付けて先に説明した前述の秒毎強度値と同様である。尚、秒毎強度値を得るためには、画像データ値を画像と関連のある露出時間値で除算するか、またはそれ以外で画像と関連のある露出時間値と組み合わせることが、図６Ａから理解できるはずである。
【０１６８】
第１曲線６８２は、血液を介した距離が０．５、１．０、１．５および２．０ミリメートルである場合の、ＡＦ７５０蛍光色素のＣｙ５．５蛍光色素に対する比率が１：１であるＣｙ５．５蛍光色素（第１波長）と関連がある未補正ＦＬ画像のＲＯＩにおける平均ミリ秒毎画素強度値の秒毎強度値間の関係を示す。第２曲線６８４は、血液を介した距離が０．５、１．０、１．５および２．０ミリメートルである場合の、ＡＦ７５０蛍光色素のＣｙ５．５蛍光色素に対する比率が２：１であるＣｙ５．５蛍光色素（第１波長）と関連がある未補正ＦＬ画像のＲＯＩにおける平均ミリ秒毎画素強度値の秒毎強度値間の関係を示す。
【０１６９】
尚、曲線６８２、６８４は、挿入可能計器および撮像しようとする生物組織を分離する血液の距離が大きい程、望ましくない強度の損失が急速になることを示すことは明白なはずである。
【０１７０】
これより図１３Ａを参照すると、グラフ７００は、ミリメートルを単位とする撮像距離である横軸（即ち、挿入可能計器から、撮像しようとする生物組織までの距離であり、隔絶する距離の間に血液がある）。縦軸は、ミリ秒当たりのカウントを単位とする画素強度を有し、これは図６Ａと関連付けて先に説明した前述の秒毎強度値と同様である。尚、秒毎強度値を得るためには、ＦＬ画像データ値を画像と関連のある露出時間値で除算するか、またはそれ以外で画像と関連のある露出時間値と組み合わせることが、図６Ａから理解できるはずである。
【０１７１】
第１曲線７０２は、血液を介した距離が０．５、１．０、１．５および２．０ミリメートルである場合の、ＡＦ７５０蛍光色素のＣｙ５．５蛍光色素に対する比率が１：１であるＡＦ７５０蛍光色素（第２波長）と関連がある未補正ＦＬ画像のＲＯＩにおける平均ミリ秒毎画素強度値の秒毎強度値間の関係を示す。第２曲線７０４は、血液を介した距離が０．５、１．０、１．５および２．０ミリメートルである場合の、ＡＦ７５０蛍光色素のＣｙ５．５蛍光色素に対する比率が２：１であるＡＦ７５０蛍光色素（第２波長）と関連がある未補正ＦＬ画像のＲＯＩにおける平均ミリ秒毎画素強度値の秒毎強度値間の関係を示す。
【０１７２】
尚、図１３の曲線６８２〜６８６と同様、曲線７０２、７０４は、挿入可能計器および撮像しようとする生物組織を分離する血液の距離が大きい程、望ましくない強度の損失が急速になることを示すことは明白なはずである。
【０１７３】
これより図１３Ｂを参照すると、グラフ７２０は、ミリメートルを単位とする撮像距離である横軸（即ち、挿入可能計器から、撮像しようとする生物組織までの距離であり、隔絶する距離の間に血液がある）を含む。縦軸は、次元がない画素強度を単位に有する。
【０１７４】
第１曲線７２２は、図１３Ａの第１曲線７０２を図１３の第１曲線６８２で除算するか、またはそれ以外の方法で組み合わせることによって発生する。第２曲線７２４は、図１３Ａの第２曲線７０４を図１３の第２曲線６８４で除算するか、またはそれ以外の方法で組み合わせることによって発生する。
【０１７５】
尚、曲線７２２、７２４は、それぞれ、図１３および図１３Ａの未補正曲線６８２、６８４および７０２、７０４よりも一層ほぼ平坦であることがわかる。これらは、挿入可能計器から生物組織までの血液を介した距離には関係なく実質的に同じ強度を有する、前述の技法による補正ＦＬ画像を示す。しかしながら、曲線７２２〜７２４間の差から、補正ＦＬ画像における画素強度は、蛍光色素濃度を示すことには変わりがないことは、認識されてしかるべきである。
【０１７６】
これより図１４を参照すると、グラフ７４０は、蛍光色素を撮像デバイス、例えば、電荷結合デバイスで撮像したときの、ミクロモル単位で蛍光色素濃度の対数を横軸に含み、任意単位で画素強度（毎秒強度ではない）の対数を縦軸に含む。
【０１７７】
曲線７４２は、蛍光色素濃度と、インド・シアニン・グリーン（ＩＣＧ）蛍光色素について得られた画素強度との間において測定した関係を示す。曲線７４４は、蛍光濃度と、シアニン５．５（Ｃｙ５．５）蛍光色素について得られた画素強度との間において測定した関係を示す。曲線７４６は、蛍光色素濃度とイソチオサン酸フルオレセイン（ＦＩＴＣ）蛍光色素について得られた画素強度との間において測定した関係を示す。図８と関連付けて説明したプロセスを用いて、曲線７４２〜７４６の１つ以上を発生することができる。
【０１７８】
尚、所定の濃度範囲に色を割り当てることができることは、明白であろう。例えば、０．１〜０．５ミクロモルの範囲には第１の色を割り当てることができ、０．５〜１．０ミクロモルの範囲には第２の色を割り当てることができ、１．０〜５．０ミクロモルの範囲には第３の色を割り当てることができ、５．０〜１０．０ミクロモルの範囲には第４の色を割り当てることができる。しかしながら、他の限度値を有する他の多数の濃度範囲を別の多数の色に割り当てることができる。
【０１７９】
曲線７４２〜７４６は、選択した濃度範囲に対応する画素強度範囲を特定するために用いることができる。したがって、図７のブロック３６０または図７Ａのブロック３８４と関連付けて先に論じたように、中間調のＦＬ画像を、分子濃度に応じて偽色画像(false color image)に変換することができる。
【０１８０】
曲線７４２〜７４６によって表される関係を有すると、一旦ＦＬ画像データが入手できれば、蛍光光画像は分子濃度に応じて偽着色(false colored)することができる。
現在の内視鏡またはカテーテルに基づくシステムは、組織評価の間フレーム毎に単位時間当たりの蛍光画像画素強度に劇的な可変性を有する場合がある。可変性は、部分的に、撮像しようとする生物組織に関する挿入可能計器の角度および距離に対する信号強度の依存性に起因する。場合によっては、特に、活性化可能な蛍光色素よりも高い背景画像、したがって低い画像対背景画像比を有することが多い目標蛍光色素では、可変性は蛍光色素の画像対背景画像比を超過することもある。特にこれらの場合、診断精度は、デバイスに近接する正常組織からの擬陽性信号、および挿入可能計器から離れている病理的損傷からの擬陰性信号の危険性によって低下する可能性がある。したがって、蛍光強度を定量化することは強く求められているが、満たされていない。これが満たされれば、分子誘導蛍光色素(molecularly targeted fluorochromes)を用いた疾病検出用カテーテルおよび内視鏡システムの医療的利用度が著しく高まるであろう。更に別の重要な便益をあげるとすれば、蛍光色素活性化またはターゲット結合、例えば、分子濃度の定量的評価に基づいて、疾病を特徴化できることであろう。
【０１８１】
以上説明したシステムおよび技法は、画像を捕獲しつつ、画素毎または画像毎にリアル・タイムで、生のＦＬ画像の補正を行う。その際、最初に、捕獲した画像における画素強度値を、それぞれの各画像と関連のある露出時間で除算して、秒毎強度画像データを求める。次いで、秒毎強度ＦＬ画像データを、励起光の空間的に位置決めし同時に捕獲した画像の秒毎中間調画像強度で除算して、補正ＦＬ画像データを求めることができる。
【０１８２】
別の実施形態では、２つの秒毎強度画像を除算(division)して補正画像を発生することを、別の数学的関数で置き換えることができる。例えば、他に可能な関数には、二乗根の除算（例えば、秒毎ＥＬ強度で除算した秒毎ＦＬ強度の二乗根）、二乗による除算（例えば、二乗秒毎ＥＬ強度で除算した秒毎ＦＬ強度）等が含まれる。
【０１８３】
補正ＦＬ画像は、挿入可能計器が撮像しようとする生物組織からどの位近いかまたはどの位遠いかには関係なく、そして挿入可能計器の生物組織に対する角度にも関係なく、適正に露出され続ける。更に、画像強度は、視野全域にわたって実質的に変動しない。
【０１８４】
先に説明したように、前述の補正ＦＬ画像は、リアル・タイム（または非リアル・タイム）で撮影した画像の収集におけるいずれの画像の対象領域における信号強度でも定量的に測定するために用いることができる。補正ＦＬ画像は、挿入可能計器の生物組織に対する距離および角度に関して信号強度が概ね不変であるので、リアル・タイム（または非リアル・タイム）で撮影した補正画像を組み合わせて用いれば、リアル・タイムの連続動的画像表示を得ることができる。この表示は、定量的に画像強度を描画することができ、あるいは、実施形態によっては、挿入可能計器を身体内で移動させるに連れて、蛍光プローブの定量的濃度を定量的に描画することができる。
【０１８５】
定量的態様、即ち、図８と関連付けて先に説明したような濃度の画像表示は、活性化可能および誘導(targeted)撮像蛍光色素双方にも適用することができる。更に、画像が、挿入可能計器の位置の生物組織に関して不変であることから、定量的時間的研究が可能となる。例えば、治療前および治療後における同じ被験者に同様の蛍光標識化薬物(fluorescently labeled drug)を用いて、病理的損傷において最適薬物投与量を決定するための受容体遮断評価を定量的に追跡することができる。同様に、蛍光標識化血液貯留剤(blood pool agent)の定量的評価によって、血管変化を経時的に追いかけることができる。加えて、損傷の初期特徴付けが、プロテアーゼ活動の定量的評価の使用により可能となることがある。これは、最近１５年程の間に、腫瘍の侵入および転移能力と相関付けるために示されている。
【０１８６】
ここに記載する方法は、いずれの蛍光撮像システムにも適用可能であるが、これらは、特に、ハンド・ヘルド蛍光撮像デバイスまたはもっと大きな区域の評価のためのその他の内部動作デバイスのような、撮像しようとする生物組織に対して移動するシステムに適用可能である。
【０１８７】
これより図１５を参照すると、図１と同様の要素には、同様の参照符号を付して示しており、挿入可能計器１１は、距離測定センサ６４、例えば、血管内超音波（ＩＶＵＳ）センサ６４を含むことができる。このセンサ６４は血管内超音波（ＩＶＵＳ）システムの一部とすることができる。ＩＶＵＳセンサ６４は、駆動信号６６を受け取ることができ、その結果、超音波信号を投射する。得られた超音波エコーに応答して、ＩＶＵＳセンサ６４は、エコー信号６８を撮像プロセッサ４０’に対して発生することができる。ここで、「’」の記号は、撮像プロセッサ４０’と図１の撮像プロセッサ４０との間の相違を示す。駆動信号６６およびエコー信号６８は、同じ物理的結合（例えば、ワイヤ）上、または異なる結合上で伝達することができる。
【０１８８】
ＩＶＵＳセンサ６４は、挿入可能計器１１に対して異なる角度で超音波音響を投射するため、そして異なる角度からそれに応じて音響を受信するために、回転することができる。図１６と関連付けた以下の論述から明白になろうが、ＩＶＵＳセンサ６４は、図１６に示す他のエレメントと共に、異なる角度における距離値を求めることができる。これらは、挿入可能計器１１から生物組織まで、例えば、挿入可能計器が血管内にあるときの血管壁の内面までの異なる角度におけるそれぞれの距離を示す。尚、角度が異なれば、異なる距離値が得られる場合が多いことは言うまでもない。
【０１８９】
これより図１６を参照すると、撮像プロセッサ１００’では、図２の同様の要素は同様の参照符号を有して示されており、図１５の撮像プロセッサ４０’と同一または同様とすることができる。撮像プロセッサ１００’は、撮像プロセッサ１００’と図１２の撮像プロセッサ１００との間の相違を示す「’」符号を有する。この相違は、以下で明らかになる。
【０１９０】
撮像プロセッサ１００’は、距離測定プロセッサ１８０、例えば、血管内超音波（ＩＶＵＳ）プロセッサ１８０を含むことができる。距離測定プロセッサ１８０は、駆動信号１７８を図１のＩＶＵＳセンサ６４に発生し、エコー信号１７９をＩＶＵＳセンサ６４から受信することができる。駆動信号１７８およびエコー信号１７９は、図１５の駆動信号６６およびエコー信号６８と同一または同様とすることができる。ＩＶＵＳプロセッサ１８０は、エコー信号１７９に応答して距離値１８２を発生するように構成されている。距離値は、ＲＡＭ１１２に格納することができる。
【０１９１】
前述のように、距離値１８２は、図１５の挿入可能計器に対する異なる角度と関連付けることができる。異なる角度は、挿入可能計器１１に対する２つの寸法または１つの寸法を表すことができる。また、距離値１８２は、ここでは、ＲＡＭ１１２において組み立てるときには、距離値行列とも呼ぶ。
【０１９２】
尚、ＲＡＭ１１２に格納されている距離値行列における距離値は、挿入可能計器１１から生物組織までの距離を表し、取り込み画像、例えば、露出制御ＦＬ画像データ１１０ａまたは露出制御ＥＬ画像データ１４８ａ内の画素における光強度に必ずしも直接関係付けられてはいないことは、認められてしかるべきである。特に、蛍光光および励起光が血液のような拡散および吸収性媒体を貫通するとき、移動距離と光強度との間の関係は、非線形となる可能性がある。
【０１９３】
前述の減衰を考慮するために、ＲＡＭ１１２は補正値行列１８４ａも格納することができる。補正値行列１８４ａは、距離値行列における距離値を補正し、距離値を光強度に関係付けるために用いることができる。補正値行列１８４ａは、光が拡散および吸収性媒体内を伝搬するときに光伝搬距離を光強度に関係付ける種々の既知の数学的モデルの１つによって発生することができる。例えば、数学的モデルは、光減衰の直接代数方程式（単純な指数的衰弱を含む）または光伝搬に対する非決定論的アルゴリズム（光移動(photo migration)のモンテ・カルロ・シミュレーションおよびメトリポリス・ヘイスティングス・アルゴリズムを含む）のいずれかとすることができる。モデルは、吸収係数のような、拡散および吸収性媒体を記述するパラメータや、伝搬光の波長および強度を必要とする場合がある。
【０１９４】
別の構成では、補正値行列１８４ａは、実験的に発生することができる。補正値行列１８４ａは、撮像に先だって格納することができ、あるいは、別の実施形態では、補正行列１８４ａは、撮像を行いつつ発生し格納することができる。
【０１９５】
格納した距離値行列１８２ｂおよび格納した補正値行列１８４ｂは、画像補正プロセッサ１３０’に伝達することができる。画像補正プロセッサ１３０’は、図２の画像補正プロセッサ１３０と同様であるが、「’」記号は、画像補正プロセッサ１３０とは異なることを示す。以下で更に深く説明するが、画像補正プロセッサ１３０’は、格納した距離値行列１８２ｂおよび格納した補正値行列１８４ｂを用いて、他の補正を行うことができる。
【０１９６】
前述の図６および図６Ａは、図３のブロック２２２および２３４にしたがって蛍光光画像を補正する方法を教示する。格納した距離値行列１８２ｂおよび格納した補正値行列１８４ｂは、図６および図６Ａに示したプロセスとは異なる、別の画像補正プロセスにおいて用いることができる。即ち、図６および図６Ａのブロック３１２および３３０は、それぞれ、以下で更に深く説明する、異なる画像補正プロセスと置き換えることができる。尚、図６および図６ＡのＥＬ画像およびＦＬ＃１画像は、異なる画像補正プロセスでは必要でないことは明白となろう。
【０１９７】
実施形態の中には、画像補正プロセッサ１３０’が異なる画像補正プロセスのみを実行することができる場合もある。しかしながら、他の実施形態の中には、画像補正プロセッサ１３０’は、図６または図６Ａと関連付けて先に説明した画像補正の全てを実行して、補正画像データ１３２を発生するだけでなく、異なる画像補正プロセスも用いて、別の補正画像データ（図示せず）も発生することができる場合もある。異なる補正画像データは、前述と同様の画像拡縮再調整プロセッサ１３４および画像着色プロセッサ１３８による処理を受けて、別のＦＬ画像を供給することができる。このＦＬ画像は、別個に目視することができ、あるいは人工着色ＦＬ画像データ１４０と合体することまたは重ね合わせることができる。
【０１９８】
前述のように、図３（即ち、図６および図６Ａ）のブロック２２２および２３６において行う補正の結果得られる補正蛍光光画像は、挿入可能計器１１と撮像しようとする生物組織との間の距離に関して、そして挿入可能計器１１の生物組織に対する角度に関しても概ね不変である。前述の異なる画像補正プロセスでは、画像補正プロセッサ１３０’は、図６および図６Ａのブロック３１０および３２８において発生した秒毎ＦＬ強度値を、格納した距離値行列１８２ｂおよび格納した補正値行列１８４ｂと組み合わせることができる。このように、拡散媒体の強度減衰効果を考慮するために、ＦＬ画像における画素の強度（図６および図６Ａのブロック３１０、３２８それぞれからの秒毎強度単位）を調節することができ、こうして距離不変補正蛍光画像（図示せず）に到達することができる。このために、前述のように、実施形態によっては、格納した補正値行列１８４ｂを最初に用いて、格納した距離値行列１８２ｂにおける距離値を補正して、距離値を光強度に関係付け、その結果「画像補正行列」を得ることができる。次いで、画像補正行列を、図６および図６Ａのブロック３１０または３２８において発生した秒毎ＦＬ強度値（画素）に適用することができる。
【０１９９】
図１５および図１６では、ＩＶＵＳセンサ６４およびＩＶＵＳプロセッサ１８０をそれぞれ示したが、ＩＶＵＳセンサ６４及びＩＶＵＳプロセッサ１８０は、図１６の距離値１８２を発生する１つの方法を提供するに過ぎないことは言うまでもない。
【０２００】
ここで引用した参考文献は全て、この中で引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、その概念を組み込んだ他の実施形態を用いてもよいことは、当業者には明白となるはずである。したがって、これらの実施形態は開示した実施形態に限定されるのではなく、むしろ添付した特許請求の範囲の主旨および範囲によってのみ限定されるものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像システムであって、
励起光を組織に向けて発射するように構成され、更に前記組織からの蛍光光を励起するように構成されている励起光源と、
前記組織に関連付けられた第１の複数の画像を発生するように構成されている第１光検出器であって、前記第１の複数の画像中の各画像はそれぞれの露出時間を有する、第１光検出器と、
前記組織に関連付けられた第２の複数の画像を発生するように構成されている第２光検出器であって、前記第２の複数の画像中の各画像はそれぞれの露出時間を有する、第２光検出器と、
前記第１光検出器から前記第１の複数の画像を取り込むように構成された第１画像取り込みプロセッサであって、前記第１の複数の画像中の各画像に関連付けられたそれぞれの露出時間を前記第１光検出器を調節することにより動的に調節するように構成されている第１露出プロセッサを含む、第１画像取り込みプロセッサと、
前記第２光検出器から前記第２の複数の画像を取り込むように構成された第２画像取り込みプロセッサであって、前記第２の複数の画像中の各画像に関連付けられたそれぞれの露出時間を前記第２光検出器を調節することにより動的に調節するように構成されている第２露出プロセッサを含み、前記第１の複数の画像中の画像に関連付けられた露出時間は、前記第２の複数の画像中の画像に関連付けられた露出時間と独立に調節される、第２画像取り込みプロセッサと、
前記第１の画像取り込みプロセッサ及び前記第２の画像取り込みプロセッサに結合されており、前記第１の複数の画像及び前記第２の複数の画像を受け取って格納するように構成されており、更に前記それぞれの露出時間を受け取って格納するように構成されているメモリと、
を備え、
前記第１光検出器は、第１露出時間に関連づけられた第１の複数の画素強度値を有する前記第１の複数の画像の中の第１画像を発生するように構成されており、前記メモリは、前記第１の複数の画素強度値を受け取って格納するとともに、前記第１露出時間を受け取って格納するように結合されており、
前記第２光検出器は、第２露出時間に関連づけられた第２の複数の画素強度値を有する前記第２の複数の画像の中の第２画像を発生するように構成されており、前記メモリは、前記第２の複数の画素強度値を受け取って格納するとともに、前記第２露出時間を受け取って格納するように結合されており、
前記撮像システムは、更に、画像補正プロセッサを備え、
前記画像補正プロセッサは、前記メモリと結合されており、第１秒毎強度値を求めるために前記第１画素強度値の各々を前記第１露出時間と組み合わせるように構成されており、第２秒毎強度値を求めるために前記第２画素強度値の各々を前記第２露出時間と組み合わせるように構成されており、更に補正画素強度値を有する前記組織の補正画像を求めるために第２画素強度値を前記第１画素強度値と組み合わせるように構成されている、
撮像システム。
【請求項２】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１露出プロセッサは、更に、前記第１の複数の画像における第１画像について画素強度値に応じて第１ヒストグラムを計算するように構成されており、第１ヒストグラム面積割合値を選択するように構成されており、前記第１ヒストグラム面積割合値に応じて前記第１ヒストグラムにおけるそれぞれの画素強度値を特定するように構成されており、更に、前記第１画像取り込みプロセッサによって取り込まれた次の画像と関連付けられた次の露出時間を発生するために、前記特定した画素強度値を、前記第１画像に関連付けられた露出時間と組み合わせるように構成されており、前記第２露出プロセッサは、更に、前記第２の複数の画像における第２画像について画素強度値に応じて第２ヒストグラムを計算するように構成されており、第２ヒストグラム面積割合値を選択するように構成されており、前記第２ヒストグラム面積割合値に応じて前記第２ヒストグラムにおけるそれぞれの画素強度値を特定するように構成されており、更に、前記第２画像取り込みプロセッサによって取り込まれた次の画像と関連付けられた次の露出時間を発生するために、前記特定した画素強度値を、前記第２画像に関連付けられた露出時間と組み合わせるように構成されている、撮像システム。
【請求項３】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１露出プロセッサは、更に、前記第１の複数の画像内にある第１画像における最大画素強度を特定するように構成されており、更に、前記第１画像取り込みプロセッサによって取り込まれた次の画像と関連付けられた次の露出時間を発生するために、前記特定した最大画素強度値を、前記画像と関連付けられた露出時間と組み合わせるように構成されており、前記第２露出プロセッサは、更に、前記第２の複数の画像内にある第２画像における最大画素強度を特定するように構成されており、更に、前記第２画像取り込みプロセッサによって取り込まれた次の画像と関連付けられた次の露出時間を発生するために、前記特定した最大画素強度値を、前記画像と関連付けられた露出時間と組み合わせるように構成されている、撮像システム。
【請求項４】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１の複数の画像は、前記組織から発する蛍光光の画像を含み、前記第２の複数の画像は、前記組織から発する蛍光光の画像を含み、更に前記第１の複数の画像の獲得時間は、前記第２の複数の画像の獲得時間と異なる、撮像システム。
【請求項５】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１の複数の画像は、前記組織から反射する励起光の画像を含み、前記第２の複数の画像は、前記組織から反射する励起光の画像を含み、前記第１の複数の画像の露出時間は、前記第２の複数の画像の露出時間と異なる、撮像システム。
【請求項６】
請求項１記載の撮像システムであって、更に前記第１光検出器及び前記第２光検出器に結合されている撮像計器を備え、前記補正画像における補正画素強度値は、前記撮像計器と前記組織との間の距離および角度に関して概ね不変である、撮像システム
【請求項７】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記画像補正プロセッサは、第１秒毎強度値を求めるために前記第１画素強度値の各々を前記第１露出時間で除算するように構成されており、第２秒毎強度値を求めるために前記第２画素強度値の各々を前記第２露出時間で除算するように構成されており、前記補正画素強度値を有する前記組織の補正画像を求めるために、前記第２秒毎強度値を前記第１秒毎強度値で除算するように構成されている、撮像システム。
【請求項８】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１画素強度値は、カラー画素強度値であり、前記第２画素強度値は、中間調画素強度値であり、前記画像補正プロセッサは、更に、前記カラー画素強度値を他の中間調画素強度値に変換するように構成されている、撮像システム。
【請求項９】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は、前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生し、前記第１画像の前記第１露出時間は、前記第２画像の前記第２露出時間と異なる、撮像システム。
【請求項１０】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、前記組織の自己蛍光によって発生する、撮像システム。
【請求項１１】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、第１スペクトル帯域を有する第１蛍光光成分と、第２スペクトル帯域を有する第２蛍光光成分とを有し、前記第１画像は前記第１蛍光光成分に応じて発生し、前記第２画像は前記第２蛍光光成分に応じて発生する、撮像システム。
【請求項１２】
請求項１記載の撮像システムであって、更に、前記第１検出器および前記第２光検出器に結合されている較正プロセッサを備えており、前記較正プロセッサは、
前記第１画像および前記第２画像において対象領域を特定するように構成されている対象領域プロセッサと、
前記第１画像の対象領域を前記第２画像の対象領域と空間的に位置決めするように構成されている位置合わせプロセッサとを備えており、
前記画像補正プロセッサは、前記対象領域における第１秒毎強度値を求めるために前記第１画像の対象領域における前記第１画素強度値の各々を前記第１露出時間で除算するように構成されており、前記対象領域における第２秒毎強度値を求めるために前記第２画像の対象領域における第２画素強度値の各々を前記第２露出時間で除算するように構成されており、更に補正画素強度値を有する前記対象領域における前記組織の補正画像を求めるために前記第２秒毎強度値を前記第１秒毎強度値で除算するように構成されている、撮像システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は、前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生する、撮像システム。
【請求項１４】
請求項1記載の撮像システムであって、画像拡縮再調整プロセッサを更にそなえ、前記画像拡縮再調整プロセッサは前記画像補正プロセッサと結合されており、第１ディジタル・ビット数から成るそれぞれの画素強度値を有する補正画像を受信するように構成され、前記補正画像を、異なる第２ディジタル・ビット数から成る複数の画素強度値のそれぞれを有する拡縮再調整画像に変換するように構成されている、撮像システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の撮像システムにおいて、前記拡縮再調整画像は拡縮率に応じて発生し、前記拡縮率は、前記補正画像の対象領域における画素強度値のヒストグラムと関連付けられたヒストグラム面積割合値に応じて選択する、撮像システム。
【請求項１６】
請求項１４記載の撮像システムにおいて、前記拡縮再調整画像の拡縮再調整は、それぞれの拡縮率に応じて行い、前記拡縮率は、前記補正画像の対象領域内における最大画素強度値に応じて選択する、撮像システム。
【請求項１７】
請求項１４記載の撮像システムにおいて、前記補正画像又は前記拡縮再調整画像は、中間調画像であり、前記撮像システムは、更に、前記補正画像又は前記拡縮再調整画像を偽色画像に変換するように構成されている画像着色プロセッサを備えている、撮像システム。
【請求項１８】
請求項1記載の撮像システムであって、
前記画像補正プロセッサと結合されており、前記組織内にある化合物のそれぞれの濃度に対する、前記補正画像と関連付けられた、画素強度値のマップを発生するように構成されている強度対濃度マッピング・プロセッサと、
前記画像対強度マッピング・プロセッサに結合されており、中間調画像を受信するように構成されるとともに、前記中間調画像の受信と同時に前記濃度に応じて偽色画像を発生するために、前記マップを前記中間調画像に適用するように構成されている画像着色プロセッサと、
を備えている、撮像システム。
【請求項１９】
請求項１８記載の撮像システムであって、更に、前記第１光検出器及び前記第２光検出器に結合されている撮像計器を備え、前記偽色画像における色は、前記撮像計器と前記組織との間の距離および角度に関して概ね不変である、撮像システム。
【請求項２０】
請求項１８記載の撮像システムにおいて、前記第１の複数の画素強度値は、色画素強度値であり、前記第２の複数の画素強度値は、中間調画素強度値であり、前記画像補正プロセッサは、更に、前記色画素強度値を他の中間調画素強度値に変換するように構成されている、撮像システム。
【請求項２１】
請求項１８記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は、前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生し、前記第1画像の前記第１露出時間は、前記第２画像の前記第２露出時間と異なる、撮像システム。
【請求項２２】
請求項１８記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、前記組織の自己蛍光によって発生する、撮像システム。
【請求項２３】
請求項１８記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、第１スペクトル帯域を有する第１蛍光光成分と、第２スペクトル帯域を有する第２蛍光光成分とを有し、前記第１画像は前記第１蛍光光成分に応じて発生し、前記第２画像は前記第２蛍光光成分に応じて発生する、撮像システム。
【請求項２４】
請求項１記載の撮像システムであって、更に、
別の種類の撮像システムから副画像を受信し、前記補正画像の発生と同時に合体画像を供給するために、前記補正画像を前記副画像と合体するように構成されている画像合体プロセッサを備えている、撮像システム。
【請求項２５】
請求項２４記載の撮像システムにおいて、前記別の種類の撮像システムは、磁気共鳴撮像システム、コンピュータ断層撮影システム、ｘ線システム、蛍光撮影システム、またはポジトロン放出断層撮影システムの中から選択された撮像システムである、撮像システム。
【請求項２６】
請求項２４記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は、前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生し、前記第1画像の前記第１露出時間は、前記第２画像の前記第２露出時間と異なる、撮像システム
【請求項２７】
請求項２４記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、前記組織の自己蛍光によって発生する、撮像システム。
【請求項２８】
請求項２４記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、第１スペクトル帯域を有する第１蛍光光成分と、第２スペクトル帯域を有する第２蛍光光成分とを有し、前記第１画像は前記第１蛍光光成分に応じて発生し、前記第２画像は前記第２蛍光光成分に応じて発生する、撮像システム。
【請求項２９】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生する、撮像システム。
【請求項１】
撮像システムであって、
励起光を組織に向けて発射するように構成され、更に前記組織からの蛍光光を励起するように構成されている励起光源と、
前記組織に関連付けられた第１の複数の画像を発生するように構成されている第１光検出器であって、前記第１の複数の画像中の各画像はそれぞれの露出時間を有する、第１光検出器と、
前記組織に関連付けられた第２の複数の画像を発生するように構成されている第２光検出器であって、前記第２の複数の画像中の各画像はそれぞれの露出時間を有する、第２光検出器と、
前記第１光検出器から前記第１の複数の画像を取り込むように構成された第１画像取り込みプロセッサであって、前記第１の複数の画像中の各画像に関連付けられたそれぞれの露出時間を前記第１光検出器を調節することにより動的に調節するように構成されている第１露出プロセッサを含む、第１画像取り込みプロセッサと、
前記第２光検出器から前記第２の複数の画像を取り込むように構成された第２画像取り込みプロセッサであって、前記第２の複数の画像中の各画像に関連付けられたそれぞれの露出時間を前記第２光検出器を調節することにより動的に調節するように構成されている第２露出プロセッサを含み、前記第１の複数の画像中の画像に関連付けられた露出時間は、前記第２の複数の画像中の画像に関連付けられた露出時間と独立に調節される、第２画像取り込みプロセッサと、
前記第１の画像取り込みプロセッサ及び前記第２の画像取り込みプロセッサに結合されており、前記第１の複数の画像及び前記第２の複数の画像を受け取って格納するように構成されており、更に前記それぞれの露出時間を受け取って格納するように構成されているメモリと、
を備え、
前記第１光検出器は、第１露出時間に関連づけられた第１の複数の画素強度値を有する前記第１の複数の画像の中の第１画像を発生するように構成されており、前記メモリは、前記第１の複数の画素強度値を受け取って格納するとともに、前記第１露出時間を受け取って格納するように結合されており、
前記第２光検出器は、第２露出時間に関連づけられた第２の複数の画素強度値を有する前記第２の複数の画像の中の第２画像を発生するように構成されており、前記メモリは、前記第２の複数の画素強度値を受け取って格納するとともに、前記第２露出時間を受け取って格納するように結合されており、
前記撮像システムは、更に、画像補正プロセッサを備え、
前記画像補正プロセッサは、前記メモリと結合されており、第１秒毎強度値を求めるために前記第１画素強度値の各々を前記第１露出時間と組み合わせるように構成されており、第２秒毎強度値を求めるために前記第２画素強度値の各々を前記第２露出時間と組み合わせるように構成されており、更に補正画素強度値を有する前記組織の補正画像を求めるために第２画素強度値を前記第１画素強度値と組み合わせるように構成されている、
撮像システム。
【請求項２】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１露出プロセッサは、更に、前記第１の複数の画像における第１画像について画素強度値に応じて第１ヒストグラムを計算するように構成されており、第１ヒストグラム面積割合値を選択するように構成されており、前記第１ヒストグラム面積割合値に応じて前記第１ヒストグラムにおけるそれぞれの画素強度値を特定するように構成されており、更に、前記第１画像取り込みプロセッサによって取り込まれた次の画像と関連付けられた次の露出時間を発生するために、前記特定した画素強度値を、前記第１画像に関連付けられた露出時間と組み合わせるように構成されており、前記第２露出プロセッサは、更に、前記第２の複数の画像における第２画像について画素強度値に応じて第２ヒストグラムを計算するように構成されており、第２ヒストグラム面積割合値を選択するように構成されており、前記第２ヒストグラム面積割合値に応じて前記第２ヒストグラムにおけるそれぞれの画素強度値を特定するように構成されており、更に、前記第２画像取り込みプロセッサによって取り込まれた次の画像と関連付けられた次の露出時間を発生するために、前記特定した画素強度値を、前記第２画像に関連付けられた露出時間と組み合わせるように構成されている、撮像システム。
【請求項３】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１露出プロセッサは、更に、前記第１の複数の画像内にある第１画像における最大画素強度を特定するように構成されており、更に、前記第１画像取り込みプロセッサによって取り込まれた次の画像と関連付けられた次の露出時間を発生するために、前記特定した最大画素強度値を、前記画像と関連付けられた露出時間と組み合わせるように構成されており、前記第２露出プロセッサは、更に、前記第２の複数の画像内にある第２画像における最大画素強度を特定するように構成されており、更に、前記第２画像取り込みプロセッサによって取り込まれた次の画像と関連付けられた次の露出時間を発生するために、前記特定した最大画素強度値を、前記画像と関連付けられた露出時間と組み合わせるように構成されている、撮像システム。
【請求項４】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１の複数の画像は、前記組織から発する蛍光光の画像を含み、前記第２の複数の画像は、前記組織から発する蛍光光の画像を含み、更に前記第１の複数の画像の獲得時間は、前記第２の複数の画像の獲得時間と異なる、撮像システム。
【請求項５】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１の複数の画像は、前記組織から反射する励起光の画像を含み、前記第２の複数の画像は、前記組織から反射する励起光の画像を含み、前記第１の複数の画像の露出時間は、前記第２の複数の画像の露出時間と異なる、撮像システム。
【請求項６】
請求項１記載の撮像システムであって、更に前記第１光検出器及び前記第２光検出器に結合されている撮像計器を備え、前記補正画像における補正画素強度値は、前記撮像計器と前記組織との間の距離および角度に関して概ね不変である、撮像システム
【請求項７】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記画像補正プロセッサは、第１秒毎強度値を求めるために前記第１画素強度値の各々を前記第１露出時間で除算するように構成されており、第２秒毎強度値を求めるために前記第２画素強度値の各々を前記第２露出時間で除算するように構成されており、前記補正画素強度値を有する前記組織の補正画像を求めるために、前記第２秒毎強度値を前記第１秒毎強度値で除算するように構成されている、撮像システム。
【請求項８】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１画素強度値は、カラー画素強度値であり、前記第２画素強度値は、中間調画素強度値であり、前記画像補正プロセッサは、更に、前記カラー画素強度値を他の中間調画素強度値に変換するように構成されている、撮像システム。
【請求項９】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は、前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生し、前記第１画像の前記第１露出時間は、前記第２画像の前記第２露出時間と異なる、撮像システム。
【請求項１０】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、前記組織の自己蛍光によって発生する、撮像システム。
【請求項１１】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、第１スペクトル帯域を有する第１蛍光光成分と、第２スペクトル帯域を有する第２蛍光光成分とを有し、前記第１画像は前記第１蛍光光成分に応じて発生し、前記第２画像は前記第２蛍光光成分に応じて発生する、撮像システム。
【請求項１２】
請求項１記載の撮像システムであって、更に、前記第１検出器および前記第２光検出器に結合されている較正プロセッサを備えており、前記較正プロセッサは、
前記第１画像および前記第２画像において対象領域を特定するように構成されている対象領域プロセッサと、
前記第１画像の対象領域を前記第２画像の対象領域と空間的に位置決めするように構成されている位置合わせプロセッサとを備えており、
前記画像補正プロセッサは、前記対象領域における第１秒毎強度値を求めるために前記第１画像の対象領域における前記第１画素強度値の各々を前記第１露出時間で除算するように構成されており、前記対象領域における第２秒毎強度値を求めるために前記第２画像の対象領域における第２画素強度値の各々を前記第２露出時間で除算するように構成されており、更に補正画素強度値を有する前記対象領域における前記組織の補正画像を求めるために前記第２秒毎強度値を前記第１秒毎強度値で除算するように構成されている、撮像システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は、前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生する、撮像システム。
【請求項１４】
請求項1記載の撮像システムであって、画像拡縮再調整プロセッサを更にそなえ、前記画像拡縮再調整プロセッサは前記画像補正プロセッサと結合されており、第１ディジタル・ビット数から成るそれぞれの画素強度値を有する補正画像を受信するように構成され、前記補正画像を、異なる第２ディジタル・ビット数から成る複数の画素強度値のそれぞれを有する拡縮再調整画像に変換するように構成されている、撮像システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の撮像システムにおいて、前記拡縮再調整画像は拡縮率に応じて発生し、前記拡縮率は、前記補正画像の対象領域における画素強度値のヒストグラムと関連付けられたヒストグラム面積割合値に応じて選択する、撮像システム。
【請求項１６】
請求項１４記載の撮像システムにおいて、前記拡縮再調整画像の拡縮再調整は、それぞれの拡縮率に応じて行い、前記拡縮率は、前記補正画像の対象領域内における最大画素強度値に応じて選択する、撮像システム。
【請求項１７】
請求項１４記載の撮像システムにおいて、前記補正画像又は前記拡縮再調整画像は、中間調画像であり、前記撮像システムは、更に、前記補正画像又は前記拡縮再調整画像を偽色画像に変換するように構成されている画像着色プロセッサを備えている、撮像システム。
【請求項１８】
請求項1記載の撮像システムであって、
前記画像補正プロセッサと結合されており、前記組織内にある化合物のそれぞれの濃度に対する、前記補正画像と関連付けられた、画素強度値のマップを発生するように構成されている強度対濃度マッピング・プロセッサと、
前記画像対強度マッピング・プロセッサに結合されており、中間調画像を受信するように構成されるとともに、前記中間調画像の受信と同時に前記濃度に応じて偽色画像を発生するために、前記マップを前記中間調画像に適用するように構成されている画像着色プロセッサと、
を備えている、撮像システム。
【請求項１９】
請求項１８記載の撮像システムであって、更に、前記第１光検出器及び前記第２光検出器に結合されている撮像計器を備え、前記偽色画像における色は、前記撮像計器と前記組織との間の距離および角度に関して概ね不変である、撮像システム。
【請求項２０】
請求項１８記載の撮像システムにおいて、前記第１の複数の画素強度値は、色画素強度値であり、前記第２の複数の画素強度値は、中間調画素強度値であり、前記画像補正プロセッサは、更に、前記色画素強度値を他の中間調画素強度値に変換するように構成されている、撮像システム。
【請求項２１】
請求項１８記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は、前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生し、前記第1画像の前記第１露出時間は、前記第２画像の前記第２露出時間と異なる、撮像システム。
【請求項２２】
請求項１８記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、前記組織の自己蛍光によって発生する、撮像システム。
【請求項２３】
請求項１８記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、第１スペクトル帯域を有する第１蛍光光成分と、第２スペクトル帯域を有する第２蛍光光成分とを有し、前記第１画像は前記第１蛍光光成分に応じて発生し、前記第２画像は前記第２蛍光光成分に応じて発生する、撮像システム。
【請求項２４】
請求項１記載の撮像システムであって、更に、
別の種類の撮像システムから副画像を受信し、前記補正画像の発生と同時に合体画像を供給するために、前記補正画像を前記副画像と合体するように構成されている画像合体プロセッサを備えている、撮像システム。
【請求項２５】
請求項２４記載の撮像システムにおいて、前記別の種類の撮像システムは、磁気共鳴撮像システム、コンピュータ断層撮影システム、ｘ線システム、蛍光撮影システム、またはポジトロン放出断層撮影システムの中から選択された撮像システムである、撮像システム。
【請求項２６】
請求項２４記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は、前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生し、前記第1画像の前記第１露出時間は、前記第２画像の前記第２露出時間と異なる、撮像システム
【請求項２７】
請求項２４記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、前記組織の自己蛍光によって発生する、撮像システム。
【請求項２８】
請求項２４記載の撮像システムにおいて、前記蛍光光は、第１スペクトル帯域を有する第１蛍光光成分と、第２スペクトル帯域を有する第２蛍光光成分とを有し、前記第１画像は前記第１蛍光光成分に応じて発生し、前記第２画像は前記第２蛍光光成分に応じて発生する、撮像システム。
【請求項２９】
請求項１記載の撮像システムにおいて、前記第１画像は前記組織から反射する励起光に応じて発生し、前記第２画像は前記蛍光光に応じて発生する、撮像システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図５Ａ】
【図６】
【図６Ａ】
【図７】
【図７Ａ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１０Ａ】
【図１１】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図５Ａ】
【図６】
【図６Ａ】
【図７】
【図７Ａ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１０Ａ】
【図１１】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−９９５７３（Ｐ２０１３−９９５７３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−１１０６６（Ｐ２０１３−１１０６６）
【出願日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【分割の表示】特願２００９−５１９４５７（Ｐ２００９−５１９４５７）の分割
【原出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（５９２０１７６３３）ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション (177)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【分割の表示】特願２００９−５１９４５７（Ｐ２００９−５１９４５７）の分割
【原出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（５９２０１７６３３）ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション (177)
【Ｆターム（参考）】
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