規準化された蛍光又は生物発光撮像のためのシステムと方法
【解決手段】本システムと方法は、規準化蛍光エピ照明画像と規準化蛍光透照画像を提供する。規準化は、二次元（平面）の蛍光エピ照明画像と二次元（平面）の蛍光透照画像を改良するのに用いられる。本システムと方法は、更に、規準化生物発光エピ照明画像と規準化生物発光透照画像を提供することができる。或る装置では、本システムと方法は、小さな動物の撮像、手術中の撮像、内視鏡撮像、及び／又は中空器官の撮像を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には医療用画像化に関しており、より具体的には、小動物の撮像、手術中の撮像、内視鏡撮像、及び中空器官の撮像に関係する蛍光エピ照明画像、蛍光透照画像、及び生物発光画像を作成するためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光画像は、生きている生物組織内の分子の機能及び遺伝子の発現を撮像するために、生体内で作成することができる。小動物の蛍光撮像は、薬品開発の研究を含む生物学的研究及び蛍光報告技術の調査に用いられてきた。蛍光撮像は、更に、上皮疾患を示している組織、ヒトの胸部、関節、及びヒトの歯の様な、様々なヒトの組織を研究するのに用いられてきた。
【０００３】
従来から、蛍光は、いわゆる蛍光顕微鏡を使って、組織学的に薄く切断した生物組織を高解像度で撮像するために用いられてきた。蛍光顕微鏡は、比較的高解像度の画像を提供するのに用いられる。しかしながら、従来型の蛍光顕微鏡に用いられる組織の切断は、０．５ミリメートル級の薄切り厚さ（即ち、組織の深さ）に限定され、従って、従来型の蛍光顕微鏡は、器官全体を通して又はヒトの身体全体を通して撮像するには適していない。
【０００４】
組織の中にもっと深く入り込んだ画像を提供するために、従来型のシステムと技法は、近赤外線を放射する光源と蛍光色素を使用してきた。近赤外線光は、吸収が少なく、生物組織に数センチメートル入り込むことができるので、選択されている。近赤外線は、様々な光学撮像システム及び技法に用いられている。
【０００５】
蛍光は、励起光を組織に送る励起光源に反応して、組織から放射される。励起光は、組織内の蛍光色素からの蛍光の放射を励起する。
同様に、生物発光撮像は、組織の中を撮像するのに用いられてきた。蛍光と生物発光撮像の違いは、生物発光撮像では、生物発光の光を放射させるのに励起光源を必要としないことである。生物発光撮像における生物発光の光の放射は、形質転換遺伝子から生じる組織内の化学発光反応によって起こる。
【０００６】
従来から蛍光撮像に用いられている大部分の肉眼的技法は、蛍光反射撮像（ＦＲＩ）であり、ここでは、蛍光エピ照明撮像（ＦＥＩ）とも呼ばれる。
エピ照明光源とエピ照明撮像について、以下に説明する。一般的に、エピ照明光源は、生物組織の表面に向かって送られて、そこから反射する、及び／又は生物組織の中へ伝播して、生物組織の内部構造及び／又は表面から反射する、光を作る。エピ照明画像を形成するために、画像の光は、一般的に、組織のエピ照明光源と同じ側に集められる。
【０００７】
ＦＥＩシステムは、光を生物組織の上及び／又は中へと送り、組織の中から放射して戻される光も含めて、組織から放射して戻される蛍光を集める。蛍光エピ照明撮像では、エピ照明光源からの励起光（例えば、近赤外線）が、組織を照らすのに用いられる。エピ照明光源を使用して、組織内の蛍光色素を励起し、次には蛍光色素が蛍光を放射する。或る装置では、放射光は可視光である。別の装置では、放射光は近赤外線である。放射光は、視覚的に検分されるか、或いは、普通は組織のエピ照明光源と同じ側に配置されているＣＣＤカメラ又は他の光子検出器を使って捕捉される。生物発光撮像は、蛍光エピ照明撮像と同様ではあるが、生物発光は、エピ照明光源無しに作られる。
【０００８】
先に述べた様に、近赤外線を使った従来の蛍光撮像では、解像度が比較的低く、ほんの僅か（２−３ｍｍ）組織に進入するに過ぎない。もっと高い解像度は、スペクトル情報を利用して「ｕｍｉｘｅｄ」される場合に実現される。
【０００９】
第２の方法は、小動物を使った研究にはまだ利用されていないが、光学的胸部撮影での使用が認知されており、透照光源を使用して、透照画像を作成する。先に述べたエピ照明光源と同様に、透照光源は、組織の中へと伝播する光を生成する。しかしながら、エピ照明光とは異なり、透照光は、組織を完全に通って伝播する。透照撮像では、画像光は、組織の、透照光源とは概ね反対側に集められる。
【００１０】
蛍光エピ照明撮像に関して先に述べたのと同様に、蛍光透照撮像では、透照光源からの励起光（例えば、近赤外線）は、組織を照らすのに用いられる。励起光は、組織の中に伝播し、組織内からの蛍光の放射を励起する。しかしながら、上記蛍光エピ照明装置とは対照的に、蛍光透照撮像では、ＣＣＤカメラ又は他の光子検出器が、組織の、透照光源とは概ね反対側に配置されている。或る装置では、放射される光は近赤外線である。蛍光透照撮像（ＦＴＩ）は、心筋と歯科診察診療の機能的な特徴を視覚化するのに用いられる。
【００１１】
或る透照装置では、透照光源と光検出器は、組織を貫通する仮想線上に配置されている。仮想線が組織にほぼ垂直な装置もあるし、そうではない装置もある。
蛍光エピ照明撮像（ＦＥＩ）、蛍光透照撮像（ＦＴＩ）、及び生物発光撮像（ＢＩ）は、二次元画像を提供する「平面」撮像を形成する。
【００１２】
Ｘ線断層撮像法を利用する更に高度な光学撮像システムと方法が開発されている。これらのシステムと方法は、組織への異なる投射（即ち、角度）での光子測定値を取得し、その測定値を、Ｘ線断層撮像アルゴリズムを使って組み合わせることによって機能する。Ｘ線断層撮像は、上記形態の平面撮像より正確な画像を提供する。Ｘ線断層撮像の利点には、画像を定量化する能力、二次元又は三次元の画像を提供する能力、三次元撮像に造形深さ測定値を提供する能力、及び、平面撮像に比べて高い感度と解像度、が含まれる。或る適用例では、生体内でＸ線断層撮像を使用し、酵素制御と薬品への治療反応を測定している。これらの適用例では、Ｘ線断層撮像は、平面撮像に優れた撮像性能を提供する。しかしながら、Ｘ線断層撮像は、平面撮像より複雑であり、より高度な器具と、多数の光源を要する多数の照明点（投射）と、組織内の光子伝播をモデル化するための高度な理論的方法と、を必要とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
規準化されたエピ照明撮像と規準化された透照撮像のためのシステムと方法は、平面蛍光エピ照明撮像、平面蛍光透照撮像、平面生物発光エピ照明撮像、及び平面生物発光透照撮像によって作成される画像の規準化を提供する。規準化は、画像を実質的に改良する。以下に更に説明する様に、それぞれが特定の撮像特徴を有する規準化エピ照明画像と規準化透照画像を組み合わせて使用することにより、更に別の改良を達成することができる。
【００１４】
以下に更に詳しく説明する様に、或る特定の装置では、本システムと方法は、外科手術中に、腫瘍又は他の病変部と、その境界を識別するのに用いられる。つまり、本システムと方法は、体内で作動する撮像に用いられる。或る装置では、本システムと方法は、蛍光内視鏡及び／又は腹腔鏡に用いられる。或る装置では、本システムと方法は、口内及び歯科処置に用いられ、口内又は歯科画像を提供する。
【００１５】
本発明によれば、或る撮像方法は、励起光源を使って、励起光を含む入射光を生成し、その入射光を組織に向けて送る段階を含んでいる。本方法は、更に、入射光が組織と相互作用した後で、光検出器を使って入射光を受け取る段階を含んでいる。本方法は、更に、光検出器を使って、組織から放射される放射光を受け取る段階を含んでいる。本方法は、更に、入射光に反応して、組織の内因性の画像を作成する段階を含んでいる。本方法は、更に、組織の、規準化されていない放射光の画像を作成する段階を含んでいる。本方法は、更に、規準化されていない放射光の画像と内因性画像を組み合わせて、組織の規準化された放射光画像を作成する段階を含んでいる。
【００１６】
本方法によって作成された規準化放射光画像は、規準化蛍光エピ照明画像、規準化蛍光透照画像、規準化生物発光エピ照明画像、及び／又は規準化生物発光透照画像である。
本発明の別の態様によれば、組織を撮像するためのシステムは、励起光を含む入射光を作成できるようになっている励起光源を含んでいる。本システムは、更に、受光器を含んでおり、受光器は、入射光が組織と相互作用した後で、入射光を受け取るようになっており、更に、組織から放射される放射光を受け取るようになっており、更に、入射光に反応して組織の内因性画像を作成するようになっており、更に、組織の、規準化されていない放射光の画像を作成するようになっている。本システムは、更に、非規準化放射光画像と内因性画像を組み合わせて、組織に関係付けられた規準化放射光画像を作成するようになっている規準化プロセッサーを含んでいる。
【００１７】
本システムによって作成された規準化放射光画像は、規準化蛍光エピ照明画像、規準化蛍光透照画像、規準化生物発光エピ照明画像、及び／又は規準化生物発光透照画像である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の以上の特徴、並びに本発明自体は、図面の簡単な説明の項に述べる図面についての詳細な説明で、更に良く理解頂けるであろう。
撮像システムと方法について述べる前に、導入概念と専門用語について説明する。ここで用いる「ファントム」という用語は、撮像する試験対象物を述べるのに用いる。「ファントム」は、代表的には、適切に作られた樹脂ブロックの様な、生きている組織と同様の拡散光伝播特性を有する物体である。別の例では、ファントムは、蛍光プロテイン、即ち蛍光マーカー又は蛍光色素、を有する細胞が入った小瓶である。
【００１９】
ここで用いる「励起光」という用語は、「励起光源」によって生成され、生物組織に入射する光を述べるのに用いる。励起光は、組織と相互作用して、励起光源によって送られたのと同じ波長（励起波長）で、光検出器（例えば、カメラ）によって受け取られる。励起光は、単色でもよいし、広いスペクトルを包含する、例えば白色光でもよい。励起光を使用して、組織のいわゆる「内因性励起光画像」（もっと簡単に、内因性画像）、即ち、励起光の波長と同じ波長で得られる画像を作成してもよい。励起光を使用して、組織内の蛍光を励起し、励起光の波長と異なる選択された波長で、いわゆる組織の「蛍光画像」を作成してもよい。
【００２０】
ここで用いる「入射光」という用語は、励起光源によって作成される光を一般的に述べるのに用いており、入射光は、蛍光を励起するように選択される波長を有する励起光だけでなく、他の波長を有する光も含んでいてもよい。入射光は、励起光だけを含んでいてもよいし、他の波長を含んでいてもよい。入射光の各波長は、同時に生成しても、異なる時間に生成してもよい。入射光は、組織のいわゆる「内因性入射光画像」（もっと簡単に、内因性画像）を作成するのに用いられる。内因性入射光画像は、励起光の波長と同じ波長で得られる画像（即ち、内因性励起光画像）か、励起光の波長とは異なる波長で得られる画像か、又は、励起光の波長を含んでいてもいなくてもよいが、様々な波長で得られる画像の組み合わせで得られる画像、の何れかである。画像の組み合わせについて、以下に詳しく説明する。
【００２１】
一般に、内因性画像は、組織の何らかの蛍光、又は組織内の蛍光マーカーによって生成される蛍光を除いて、組織の内側にある天然の構造の画像である。対照的に、蛍光画像は、組織の蛍光だけ、又は組織内の蛍光マーカーによって作られる蛍光の画像である。内因性画像は、内因性励起光画像でも、より一般的には、内因性入射光画像でもよい。
【００２２】
ここで用いる「エピ照明光源」という用語は、いわゆる「エピ照明画像」を形成するために、生物組織の表面から反射し、及び／又は生物組織の中へと伝播する或る形態の励起光（ここでは「エピ照明光」とも呼ばれる）を生成する励起光源を述べるのに用いる。エピ照明画像を形成するために、画像光は、組織のエピ照明光源と同じ側に概ね集められる。エピ照明画像は、内因性エピ照明画像（非蛍光）でも、蛍光エピ照明画像（蛍光のみ）でもよい。
【００２３】
ここで用いる「透照光源」という用語は、いわゆる「透照画像」を作成するために、組織の中へと伝播する或る形態の励起光（ここでは「透照光」とも呼ばれる）を生成する励起光源を述べるのに用いる。透照画像を形成するために、光は、組織の透照光源とは反対側に概ね集められる。エピ照明画像と同様に、透照画像は、内因性透照画像（非蛍光）でも、蛍光透照画像（蛍光のみ）でもよい。
【００２４】
或る装置では、エピ照明光源及び／又は透照光源は、より一般的には、励起光を含む入射光を生成する。
内因性エピ照明画像を作成するために、励起光（エピ照明光）は、撮像する対象物から送り返された（例えば、反射された）後で、カメラに受け取られる。対照的に、内因性透照画像を作成するために、励起光（透照光）は、撮像する対象物を通過した後で、カメラに受け取られる。
【００２５】
同様に、蛍光エピ照明画像を作成するために、励起光（エピ照明光）は、組織上又は組織内の蛍光（エピ照明光）を励起し、その蛍光は、撮像する組織から送り戻され、それが励起光とは異なる波長で受け取られる。更に、蛍光透照画像を作成するために、励起光（透照光）は、これも組織内の蛍光を励起し、その蛍光は、撮像する組織を通して送られ、励起光とは異なる波長で受け取られる。
【００２６】
ここで用いる「放射光」という用語は、生物組織又はその中で生成される光を述べるのに用いる。ここで用いる「蛍光」という用語は、励起光に反応してマーカー蛍光色素の励起によって生成される或る形態の放射光を述べるのに用いる。ここで用いる「生物発光」という用語は、一般に励起光が無い場合に、組織から放射される別の形態の放射光を述べるのに用いる。ここで用いる「放射光画像」という用語は、蛍光画像又は生物発光画像の何れかを述べるのに用いる。
【００２７】
ここで用いる「画像」という用語は、対象物又は場面の様なものの視覚的表示を述べるのに用いる。画像は、コンピューターモニターに表示できる画像データとして示してもよい。画像データは、デジタルカメラ又は別の画像装置によって作成され、コンピューターシステム又は他の処理装置に提供してもよい。しかしながら、ここで用いる「画像」という用語は、画像データのことを述べるのにも用いられるものと理解されたい。
【００２８】
本発明の概念を説明するためにここに述べているシステムと方法は、特定の種類の光又は特定の特性を有する光の使用に関する。例えば、近赤外線励起光を使ったシステムと方法に言及しており、これは、約６５０−１０００ｎｍの近赤外線（ＮＩＲ）波長範囲で特別な利点を提供する。しかしながら、ここに述べるシステムと方法は、例えば約４００ｎｍ−６５０ｎｍの可視範囲の光の様な、他の波長を有する励起光にも適用できるものと理解されたい。本システムと方法は、励起光は、励起光源によって、可視範囲の様な或る波長範囲で生成され、蛍光色素によって放射される蛍光は、ＮＩＲ範囲の様な別の波長範囲内にあるシステムにも適用される。本システムと方法は、励起光源によって生成される励起光と、蛍光色素によって放射される光が、共にＮＩＲ範囲内にある場合にも適用される。更に、可視範囲と近赤外線範囲の境界にある波長を有する励起光及び／又は放射光を、例えば５５０ｎｍ−６５０ｎｍ範囲で使用することもできる。生物発光撮像、及び赤方偏移蛍光色素及び蛍光プロテインの撮像に特に有利な波長もある。励起光は、その中の全ての波長で同じ強度を有していてもよいし、例えば、適切なフィルターを使用して、選択された波長を予め定めたように減衰させてもよい。更に、４００ｎｍから１０００ｎｍの波長範囲を超える励起光を使用してもよい。
【００２９】
ここで用いる「蛍光色素」という用語は、全身的又は局所的に生物組織に適用できる或る種類の既知の生物適合性染料又は他の蛍光剤を述べているものと理解されたい。幾つかの蛍光色素は、目標蛍光色素であり、例えば癌の病変を含む、組織内の特定の解剖学的、機能的又は分子的機構に集まる傾向がある。
【００３０】
さて図１に示すように、撮像システム１０は、複数の矢印１４で示されている励起（透照）光を生成するようになっている複数の透照光源１２を含んでいる。システム１０は、更に、矢印１８と、光線の境界線を概略的に示す線１８ａ、１８ｂによって示されている励起（エピ照明）光を生成するようになっているエピ照明光源１６を含んでいる。而して、エピ照明光源１６は、１つの比較的幅広い光線１８、１８ａ、１８ｂを放射する。透照光１４とエピ照明光１８、１８ａ、１８ｂは、生物組織２４に送られる。この具体例では、生物組織がマウス２４であると図示されている。
【００３１】
或る実施形態では、光学光マスク２６が、透照光源１２と生物組織２４の間に配置されている。従って、光マスク２６の様な光マスクを使用する実施形態では、透照光１４は、光マスク２６を通過し、生物組織２４に衝突する。光マスクは、後で、図１Ａと関連付けて更に詳細に説明する。
【００３２】
システム１０は、線２２ａ、２２ｂで示されている光を受け取るようになっているカメラ２０（又は他の型式の検出器）を更に含んでおり、この線は、光線の境界を概略的に示している。更に以下に述べる様に、光２２ａ、２２ｂは、透照光源１２及び／又はエピ照明光源１６と関係付けられている。カメラ２０は、画像情報２８を作成し、規準化プロセッサー３０がその情報を受け取る。規準化プロセッサー３０は、規準化された画像情報３２を作成し、ディスプレイ３４がそれを受け取って表示する。規準化プロセッサー３０については後で詳しく説明するが、規準化プロセッサー３０によって提供される規準化は、物体２４の「規準化」蛍光画像を改良することが明白になるであろう。
【００３３】
作動時、カメラ１６は、光２６ａ、２６ｂを受け取る。或る実施形態では、透照光源１８とエピ照明光源１６は、それぞれ励起光１８、２０を同時に生成し、カメラ１６は、透照光源１２とエピ照明光源１６の両方からの寄与を各励起光源１２、１６と同じ波長で有している光２６ａ、２６ｂを受け取る。別の実施形態では、透照光源１２とエピ照明光源１６は、それぞれ励起光１８、２０を、異なる時間で生成するので、カメラ１６は、何時でも、透照光源１２とエピ照明光源１６の一方から光２６ａ、２６ｂを受け取る。
【００３４】
エピ照明光源１６によって生成された励起光１８、１８ａ、１８ｂに反応してカメラ１６が受け取る光２６ａ、２６ｂは、励起光１８、１８ａ、１８ｂからの励起光の波長での寄与と、励起光１８、１８ａ、１８ｂに反応して異なる波長で物体２４内で放射された放射光（蛍光又は生物発光）からの寄与を有している。励起光１８、１８ａ、１８ｂからの寄与は、内因性エピ照明画像を形成するのに用いられ、発生した放射蛍光からの寄与は、蛍光エピ照明画像と、規準化蛍光エピ照明画像を形成するのに用いられる。
【００３５】
同様に、透照光源１２によって生成される励起光１４に反応してカメラ１６が受け取る光２６ａ、２６ｂは、励起光１４からの励起光波長での寄与と、励起光１４に反応して異なる波長で物体２４内で放射された放射光（蛍光又は生物発光）からの寄与を有している。励起光１４からの寄与は、内因性透照画像を形成するのに用いられ、放射光からの寄与は、蛍光透照画像と、規準化蛍光透照画像を形成するのに用いられる。
【００３６】
上記議論から、システム１０が、規準化蛍光エピ照明画像、規準化蛍光透照画像、又は規準化蛍光エピ照明画像と規準化蛍光透照画像の両方を作成できるものと理解されたい。システム１０は、規準化生物発光画像を作成することもできる。
【００３７】
先に述べた様に、規準化蛍光エピ照明画像は、エピ照明光源１６によって生成される励起光１８、１８ａ、１８ｂで組織（例えば、図１のマウス２４）を照らすことによって生成される。組織２４のエピ照明光源１６と同じ側に配置されているカメラ２０は、組織２４から反射して内因性エピ照明画像を形成する励起（エピ照明）光と、励起（エピ照明）光１８、１８ａ、１８ｂに反応して組織２４内から放射されて非規準化蛍光エピ照明画像を形成する蛍光、の両方を捕捉するのに用いられる。内因性エピ照明画像と非規準化蛍光エピ照明画像は、規準化プロセッサー３０によって組み合わせられて、規準化蛍光エピ照明画像を作成する。
【００３８】
先にも述べた様に、規準化蛍光透照画像は、組織（ここではマウス２４）を、透照光源１２によって生成される励起光１４で照らすことによって作成される。組織２４の透照光源１２と反対側に配置されているカメラ２０は、組織２４を通過して内因性透照画像を作成する励起（透照）光と、励起（透照）光１４に反応して組織２４内から放射されて非規準化蛍光透照画像を形成する蛍光、の両方を捕捉するのに用いられる。内因性透照画像と非規準化蛍光透照画像は、規準化プロセッサー３０によって組み合わせられて、規準化蛍光透照画像を作成する。
【００３９】
規準化生物発光画像を作成するために、システム１０は、生物発光光の非規準化画像を集める。この場合、生物発光光は、自発的に放射され、励起光１４、１８、１８ａ、１８ｂに反応して生成されるものではない。非規準化生物発光画像は、規準化プロセッサー３０によって、内因性エピ照明画像か内因性透照画像の何れかと組み合わせられ、規準化生物発光画像が作成される。
【００４０】
エピ照明撮像又は透照撮像の何れでも、或る実施形態では内因性画像を形成するために、励起光源は、限定するわけではないが、励起光の波長を含む１つ又は複数の波長（即ち、入射光）を生成し、内因性画像は、その１つ又は複数の波長と関係付けられた内因性画像を組み合わせることによって生成される。或る装置では、その組み合わせは加重平均である。
【００４１】
「励起光」という用語を、生物組織内で蛍光を励起することのできる光に関係付けて先に述べたが、励起光は、規準化生物発光画像を作成するために、システム１０で用いることもできる。或る装置では、励起光は、生物発光の波長で生成されるので、組織内の生物発光の伝播特性を捕捉するのに用いることができる。例えば、先に述べた様に、規準化生物発光透照撮像では、システム１０は、励起（透照）光の画像（内因性画像）と、生物発光光の非規準化画像の両方を集める。
【００４２】
先に述べた様に、規準化蛍光透照撮像は、一般的に、複数の透照光源１２を、組織２４のカメラ２０とは概ね別の側に配置することによって提供される。透照光源１２は、例えば、所定のパターンで配置されている一列の透照光源１２を使用するか、又は、所定のパターンで配置されている、光マスク２６の様な光学ガイドシステムを使用することによって、照明パターンを有することができる。
【００４３】
複数の透照光源１２を使用している蛍光透照撮像では、透照撮像は、複数の透照光源１２のでそれぞれで生成される励起光と関係付けられた光信号を重ね合わせることによって実現される。基本的に、各透照光源１２は順次点灯され、その結果生じる内因性蛍光画像が順次捕捉される。
【００４４】
カメラ２０は、光源１２、１６と関係付けられた励起光が組織２４から反射し、及び／又は組織２４を通過した光と、組織内の蛍光色素及び／又は内因性組織蛍光分子と関係付けられた放射光の両方を集める。システム１０は、更に、例えば、励起光源１２、１６のスイッチが切られたときに、放射された生物発光光を集めることができる。同じカメラ２０を使っている同じシステム１０は、規準化蛍光エピ照明画像と規準化蛍光透照画像の両方を作成するのに用いることができる。カメラ２０については、図２及び図２Ａと関連付けて更に詳細に示す。
【００４５】
エピ照明光源１６と透照光源１２が励起光を生成するようになっていることは先に述べたが、別の装置では、エピ照明光源１６及び／又は透照光源１２は、励起光の波長及び他の波長を有する入射光を生成するようになっている。
【００４６】
表示「（ａ）」の第１のパネルと表示「（ｂ）」の第２のパネルで構成されている図１Ａでは、第１の代表的な光マスク２６ａがパネル（ａ）に示されており、第２の代表的な光マスク２６ｂがパネル（ｂ）に示されている。マスク２６ａ、２６ｂは、迷光と、カメラに直接当たると、カメラを飽和状態にするか、それを損傷させる恐れのある励起光を遮断する働きをする。追加吸収材料は、励起光源１２、１６によって生成される励起光１４、１８が、カメラ２０に直接入るのを選択的に防ぐのに用いられる。他の装置では、選択的ビーム走査パターンを使って、カメラ２０が励起光１４、１８に直接曝されるのを避ける。他の装置では、複数の透照光源１２からの光度の適合減衰を使って、カメラ２０の飽和を防ぎ、カメラ２０が捕捉する画像の動的範囲を改良する。例えば、動的範囲は、組織の縁に近い光の様な、組織によって最小限に減衰される光に対して改良される。
【００４７】
次に図１Ｂに示す別のシステム５０は、図１のシステム１０と同様であるが、比較的幅が広い励起光を有する単一の透照光源５２を含んでおり、励起光は、矢印５４と、光線の境界を概略的に示している線５４ａ、５４ｂで示されている。他の装置では、放射光５４、５４ａ、５４ｂは、組織６４の縁の近く及び外側でＣＣＤの画素が飽和するのを防ぐ空間的減衰パターンを有している。
【００４８】
図１Ｂの別の要素は、図１の要素と同じでも、同様であってもよい。例えば、マスク６６は、マスク２６と同じでも同様でもよく、エピ照明光源５６は、エピ照明光源１６と同じでも同様でもよく、カメラ６０は、カメラ２０と同じでも同様でもよく、規準化プロセッサー７０は、規準化プロセッサー３０と同じでも同様でもよく、ディスプレイ７４は、ディスプレイ３４と同じでも同様でもよい。
【００４９】
図１のシステム１０と図１Ｂのシステム５０の両方で、「非規準化」画像を使って「規準化」画像を作成する方法について、以下に述べる。規準化蛍光エピ照明画像の作成は、少なくとも２つの別個の画像（即ち、２種類の画像データ）を収集し、それらを組み合わせて規準化蛍光エピ照明画像（又は規準化画像データ）を提供することを伴っている。２つの画像は、エピ照明光源（例えば、図１の１６）によって生成されるエピ照明励起光（例えば、図１の１８、１８ａ、１８ｂ）が組織２４から概ね反射され（図１）て出来る組織の画像（例えば、図１の２４）と、蛍光探針（即ち、蛍光色素）から放射された光の非規準化画像を含んでいる。放射光は、励起光１８、１８ａ、１８ｂによって励起される。励起光１８、１８ａ、１８ｂの画像は、ここでは内因性エピ照明画像とも呼ばれており、放射光の画像は、ここでは非規準化蛍光エピ照明画像と呼ばれている。
【００５０】
或る実施形態では、２つの暗光画像（即ち、例えば迷光とノイズが入っている背景画像）も集められ、上記の２つの画像と組み合わせて、規準化蛍光透照画像を作成するのに用いられる。一方の暗光画像は、上記内因性エピ照明画像を捕捉するのに用いられるのと同じ取得設定条件（利得、照射時間など）を使って作成され、他方の暗光画像は、上記非規準化蛍光エピ照明画像を捕捉するのに用いられるのと同じ取得設定条件を使って作成される。暗光画像の使用についは、以下の式で明白になる。
【００５１】
同様に、規準化蛍光透照画像の作成は、少なくとも２つの別個の非規準化画像（即ち、２種類の画像データ）を収集し、その画像を組み合わせて規準化蛍光透照画像（又は規準化画像データ）を提供することを伴っている。２つの非規準化画像は、透照光源（例えば、図１の光源１２）によって生成される透照励起光（例えば、図１の励起光１４）が組織２４を通過することによって作成される組織（例えば、図１の組織２４）の画像と、蛍光探針（即ち、蛍光色素）から放射された光の画像を含んでいる。放射光は、励起光１４によって励起される。励起光１４の画像は、ここでは内因性透照画像と呼ばれ、放射光の画像は、ここでは非規準化蛍光透照画像とも呼ばれる。
【００５２】
或る実施形態では、２つの暗光画像も集められ、規準化蛍光透照画像を作成するのに用いられる。一方の暗光画像は、上記内因性透照画像を捕捉するのに用いられるのと同じ取得設定条件（利得、照射時間など）を使って作成され、他方の暗光画像は、上記非規準化蛍光透照画像を捕捉するのに用いられのと同じ取得設定条件を使って作成される。
【００５３】
同様に、生物発光では、少なくとも２つ、或る実施形態では４つの画像が集められ、即ち、（エピ照明又は透照）励起光の内因性画像及び暗光画像と、生物発光の放射画像及び暗光画像である。
【００５４】
暗画像を使っている実施形態では、暗画像は、各測定時に取得するのではなく、一度取得してメモリに記憶される。先に述べた様に、或る実施形態では、暗電流画像は、特に暗画像のコントラストが非常に低い場合は、使用されない。他の実施形態では、等価減法が用いられる。
【００５５】
規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像では、共に、光源によって提供される励起光と、蛍光探針によって生成される放射光は、波長が異なっていてもよい。生物発光画像を作成するのに受け取られる放射光と、内因性光画像に関係して採用される励起光は、波長が異なっていても同じでもよい。或る特定の実施形態では、放射光は近赤外線光であり、励起光は、近赤外線光ではあるが波長が短い。生物発光撮像の或る特定の実施形態では、放射光は、可視及び近赤外線スペクトル成分を含んでおり、励起光は、同様のスペクトル成分を含んでいる。
【００５６】
以下の式は、規準化されノイズが低減された蛍光エピ照明画像と、規準化されノイズが低減された透照蛍光画像を作成する方法で用いられる。その様な方法は、それぞれ図１と図１Ｂに関連付けて先に述べたシステム１０、５０と同様のシステムで実行される。或る実施形態では、以下に述べる非規準化画像は、図１のカメラ２０又は図１Ｂのカメラ６０によって作成できるものと理解されたい。以下に述べる規準化画像（及びノイズ低減非規準化画像）は、非規準化画像を更に処理し及び／又は組み合わせることによって作成することができるが、図１の規準化プロセッサー３０又は図１Ｂの規準化プロセッサー７０によって作成することができる。
【００５７】
非規準化ノイズ低減蛍光エピ照明画像Ｉｅは、以下の様に表され、
【００５８】
【数１】
【００５９】
ここに、Ｉｆｅは、エピ照明光源（例えば、図１の光源１６）を使用する場合に作成される蛍光画像で、Ｉｆｎは背景カメラノイズ画像（即ち、暗画像又は定数）である。Ｉｆｎは、励起光がない場合には、Ｉｆｅと同一の取得及び実験パラメーターによって取得され、或いは、実験測定値に基づいて、等価定数で近似することもできる。以後、画像Ｉｅは、非規準化ノイズ低減蛍光エピ照明画像、簡単に非規準化蛍光エピ照明画像と呼ばれ、ノイズは仮定されている。
【００６０】
同様に、非規準化ノイズ低減蛍光透照画像Ｉｔは、以下の様に表され、
【００６１】
【数２】
【００６２】
ここに、ＮＳは、後方照明透照光源（例えば、図１の光源１２）の数で、（ＮＳ＞１）であり、Ｉｆｔ（ｋ）は、ｋ番目の透照光源を照らすことによって得られる蛍光透照画像であり、Ｉｆｎは、同一条件で、但し励起光源による照明が無い状態（即ち、暗画像）で得られる対応するノイズ画像（オフセットも含んでいる）である。因子ｇ（ｋ）は、百分率係数で、各光源の相対強度に基づいて計算される中間光源強度と比較して、個別の透照光源強度の変動に合わせて補正するために含まれており、その値は、例えば、同質の内部脂肪を通して測定される。Ｔｆは閾値である。
【００６３】
閾値Ｔｆを上回る全ての蛍光画像値が一つに積算され（重ねられ）て、非規準化ノイズ低減蛍光透照画像が生み出される。或る特定の実施形態では、閾値Ｔｆは、Ｉｆｎ画像に見られる光子係数の標準偏差の１０倍に設定されている。閾値Ｔｆの値は、ノイズ、又は、信号対ノイズ比が低い画像信号が、非規準化蛍光透照画像Ｉｔに含まれないように選択される。以後、画像Ｉｔは、非規準化ノイズ低減蛍光透照画像、又はもっと簡単に、非規準化蛍光透照画像と呼ばれ、ノイズ減算は仮定されている。
【００６４】
上記非規準化蛍光エピ照明画像Ｉｅと非規準化蛍光透照画像Ｉｔは、以下の様にして規準化される。規準化プロセスは、非規準化画像を、対応する内因性画像で（即ち、エピ照明撮像用のエピ照明励起光の画像か、又は透照撮像用の透照励起光の画像で）除する。
【００６５】
規準化蛍光エピ照明画像Ｕｅは、以下の通り計算でき、
【００６６】
【数３】
【００６７】
ここに、Ｉｅｅは、励起光波長で得られるエピ照明画像（即ち、内因性エピ照明画像で、エピ照明光源によって生成される励起光が組織から反射されて作成される組織の画像）であり、Ｉｅｎは、光源からの励起無しに得られるカメラノイズとオフセット（又は暗画像）である。
【００６８】
規準化画像の性能は、（蛍光エピ照明画像では）閾値Ｔｆと（内因性エピ照明画像では）Ｔｅで変わる。或る特定の実施形態では、Ｕｅは、Ｉｅｅ−Ｉｅｎ分母値が閾値Ｔｅを上回っており、且つＩｆｅ−Ｉｆｎ値が閾値Ｔｆを上回っているのでなければ、ゼロに設定される。閾値の選択は、ノイズの統計値又は実験データに基づく。選択は、静的に、値に、ノイズ画像の所定数のノイズの標準偏差（例えば、ノイズ画像Ｉｅｎの２０個の標準偏差）を選択するか、適合的に選択することによって行われる。定数ｃｆとｃｅも、静的に又は適合的に選択されるが、それらの目的は、画像を安定させることである。定数ｃｆとｃｅは、ユーザーの嗜好に依って、ゼロ値を有していてもよいし、小さな値で、小さなオフセット値を提供して比を安定させ、より正確な視覚結果を生むようにしてもよい。或る特定の実施形態では、ｃｆ＝０とＣｅ＝１のデフォルト設定値を使って、ゼロによる除算を回避している。同様に、因子ａとｂは、蛍光及び励起画像の相対的強度に関する事前情報、例えば、蛍光測定に用いられるフィルターと、励起光測定に用いられるフィルターを比べた場合の相対的減衰を実施する（以下図２を参照）。別の装置では、ａ＝１、ｂ＝１である。しかしながら、アプリケーションによっては、ａとｂは、所定の式によって与えられる他の値（例えば、波長の関数）でもよいし、実験で測定してもよい。
【００６９】
同様に、対応する規準化蛍光透照画像Ｕｔは、以下の通り計算され、
【００７０】
【数４】
【００７１】
ここに、Ｉｅｔは、励起波長で得られる透照画像（即ち、内因性透照画像であり、透照光源によって生成される励起光が組織を通過することによって作成される組織の画像）であり、Ｉｅｎは、励起光源からの励起無しに得られるカメラのノイズ（暗画像）である。採用されているＮＳ個の光源それぞれに対する蛍光及び励起透照画像は、ノイズ画像ＩｆｎとＩｅｎの減算、及びＴｆ及びＴｅ閾値の適用の後、積算される（重ねられる）。
【００７２】
ノイズＩｆｎとＩｅｎは上記式３と式４では減算されているが、同様の規準化技法が、ノイズの一方又は両方が減算されないシステムにも適用できるものと理解されたい。
図１Ｂと関連付けて説明した、１つの透照光源５２だけを有しているシステム５０では、１つの透照画像が得られる。この場合、式２と式４には、積算項が無くなる。
【００７３】
非規準化蛍光透照画像（１つの透照光源）は、以下の通り表される。
【００７４】
【数５】
【００７５】
規準化蛍光透照画像（１つの透照光源）は、以下の通り表され、
【００７６】
【数６】
【００７７】
ここに、ＩｆｔとＩｅｔはこの場合１つの透照画像である。
内因性画像は、幅広い波長、即ち、励起光の波長（例えば、図１の１４、１８）だけでなく、生成された蛍光の波長も含む波長で得られる画像である。代わりに、２つの「内因性」画像は、１つが励起光の波長、１つが放射（蛍光）光の波長で得られ、その２つの組み合わせ、例えば線形の組み合わせ又は重み付け積が、規準化に用いられる。
【００７８】
内因性画像が蛍光波長を含む幅広い波長範囲で得られる、上記の場合の内因性画像の作成では、蛍光画像は、先ず、得られた内因性画像、即ち、励起及び放射スペクトル応答と同様のスペクトル応答を有する励起光を使って作成された画像から減じられ、即ち、Ｉｅｅ＝Ｉｅｅ’−Ｉｆｅ及びＩｅｔ＝Ｉｅｔ’−Ｉｆｂであり、ここに、先に述べた様に、Ｉｅｅは、広大な励起光源の波長範囲で得られたエピ照明画像であり、Ｉｅｔは、広大な励起光源の波長範囲で得られた透照画像であり、Ｉｆｅは、エピ照明光源を使用しているときに作成される蛍光画像であり、Ｉｆｔは、透照光源を使用しているときに作成される蛍光画像である。この場合、Ｉｅｅ’とＩｅｔ’は、それぞれ励起波長の波長を有する励起光と、放射（蛍光）光の波長と合致する光スペクトルを有する追加の励起光を使って、エピ照明及び透照から得られる励起及び放射波長に対応する複数の波長に亘る内因性画像である。蛍光スペクトルと合致する励起光は、蛍光伝播特性を捕捉するのに用いられる。この方法は、励起光が可視波長範囲内にあり、蛍光が近赤外線の波長範囲内にある場合は、特に重要になる。以上、包括的に述べているが、Ｉｅｅ’とＩｅｔ’が得られる範囲と反応を適切に選択することによって、相当な精度を実現することができる。
【００７９】
生物発光撮像では、式１、式３、及び式５（それぞれ非規準化エピ照明、規準化エピ照明、及び非規準化蛍光透照画像）は、実質的に変わらないが、Ｉｆｘは、蛍光ではなく、生物発光と関係していると解釈される。規準化生物発光撮像では、画像は、生物発光システムの波長と最も良く合う選択された伝播波長範囲で得られる内因性画像によって規準化される。従って、励起光は、生物発光の波長と合うスペクトルを有する光を含んでいてもよい。式３は、規準化生物発光のエピ照明画像を提供する。
【００８０】
生物発光撮像では、複数の非規準化蛍光透照画像に用いられる式２は、使用されない。更に、規準化透照生物発光撮像では、複数の透照光源に適合する式４は、代わりに以下の様に表され、
【００８１】
【数７】
【００８２】
１つの透照光源を使っている規準化生物発光透照撮像の場合の式６は、
【００８３】
【数８】
【００８４】
となる。
式７の修正（式４と比べて）は、生物発光信号が励起光源に依存していないことを示しており、従って、光源の関数である積算は無くなる。同様に、式７と式８は、生物発光画像を捕捉する幾何学配置を明示的に指していないので、本質的により包括的であることを指摘しておく。しかしながら、両式は、励起光が、生物発光信号を集めるのと同様の組織から伝播すると想定している。式３によって与えられる規準化撮像の或る実施形態は、皮相構造の生物発光に適用され、生物発光画像は、エピ照明モードでの組織減衰に合わせて補正される。
【００８５】
先に述べた規準化法は、本質的に包括的であり、図１と図１Ｂの両方のシステム１０、５０（更に、図９、９Ａ、及び１０に図示しているシステム）に利用できるものと理解されたい。
【００８６】
代わりの規準化法は、ここで「光源毎」の規準化法と呼ばれ、エンコードされる時間、周波数、又は波長である各光源を個別に規準化し、その後、規準化された結果を互いに加える。この規準化は、光源が、撮像する組織の側面又は上面に配置されていても、あらゆる光源の幾何学配置で実行することができる。
【００８７】
式４と上記説明によれば、光源毎の規準化画像は、
【００８８】
【数９】
【００８９】
と表すことができる。
閾値ＴｆとＴｅは、全ての値ｋに対して一定であってもよいし、Ｔｆ＝Ｔｆ（ｋ）及びＴｅ＝Ｔｅ（ｋ）であってもよく、それは、個々の光源に適用される各比が、異なる閾値であることを示している。或る実施形態では、Ｔｅは、適応閾値であり、Ｉｅｔ（ｋ）強度の関数として測定され、例えばＴｅ＝０．１*Ｉｅｔ（ｋ）で、Ｔｆは定数で、例えばノイズの標準偏差の５倍である。Ｔｅより小さい分母値を与える画像の画素は、合算されない。
【００９０】
１−９の全ての式で、規準化画像は、最終的な規準化画像を上記計算された規準化画像に対数的又は指数的に関係付けることによって、表示できるように更に処理される。表示用の規準化画像は、上記計算された規準化画像の値の動的範囲に依って選択される。
【００９１】
上記式の中の画像の減算は、非規準化放射光画像（蛍光又は生物発光、エピ照明、又は透照）の調整されている画素から、暗画像（ノイズ画像）の画素等級を減じる段階を含んでいる。上記式の画像の除算は、非規準化放射光画像（蛍光又は生物発光、エピ照明、又は透照）の画素等級を、内因性励起光画像（エピ照明又は透照）の調整されている画素の等級で除する段階を含んでいる。
【００９２】
以上、エピ照明光源５６と透照光源５２は、励起光を生成するようになっていることを説明しているが、他の装置では、エピ照明光源５６及び／又は透照光源５２は、励起光の波長及びその他の波長を有する入射光を生成するようになっている。図９、１０、及び１１に示している装置の様な他の装置にも同じことが言えるが、それについては、以下により詳しく説明する。
【００９３】
図１Ｃに示すように、図１及び図１Ｂそれぞれの規準化プロセッサー３０、７０と同一又は同様の規準化プロセッサー８０は、経路８２で１つ又は複数の内因性励起光画像を受け取り、経路８３で１つ又は複数の非規準化放射光画像を受け取り、様々な型式の規準化光画像の１つ又はそれ以上を作成し、信号経路９３−９６で利用可能にする。
【００９４】
経路８２上の内因性励起光画像は、随意の内因性画像組み合わせプロセッサー８４によって受け取られる。内因性画像組み合わせプロセッサー８４は、図１のシステム１０の様な、複数の透照光源を有するシステムのために、内因性透照画像を組み合わせ（例えば、重ね合わせ）、経路８４ａ上のその出力で、単一の内因性画像を作成するようになっている。別の装置では、内因性画像組み合わせプロセッサー８４は、複数の波長で作成された内因性画像を組み合わせるようになっている。図１Ｂのシステム５０、又は、励起光源が励起光波長だけで光を生成するシステムの様な、１つの透照光源だけを有しているシステムでは、内因性画像組み合わせプロセッサー８４は、不要である。
【００９５】
同様に、経路８３上の非規準化放射光画像は、随意の放射画像組み合わせプロセッサー８５によって受け取られる。放射画像組み合わせプロセッサー８５は、図１のシステム１０の様な、複数の透照光源を有するシステムのために、放射された透照画像を組み合わせ（例えば、重ね合わせ）、経路８５ａ上のその出力で、単一の非規準化放射光画像を作成するようになっている。図１Ｂのシステム５０の様な、１つの透照光源だけを有しているシステムでは、放射画像組み合わせプロセッサー８５は、不要である。
【００９６】
内因性画像ノイズ低減プロセッサー８６は、経路８４ａ上の単一の内因性画像と、経路８２ａ上の暗画像（背景画像）を受け取るようになっている。内因性画像ノイズ低減プロセッサー８６は、更に、単一の内因性画像と暗画像を組み合わせて、ノイズが低減された内因性画像を経路８６ａ上に提供するようになっている。ノイズ低減が実行されない或る実施形態では、内因性画像ノイズ低減プロセッサー８６は用いられず、経路８６ａ上のノイズが低減された内因性画像の代わりに、経路８４ａ上の単一の内因性画像が用いられる。
【００９７】
同様に、放射画像ノイズ低減プロセッサー８７は、経路８５ａ上の単一の非規準化放射光画像と、経路８３ａ上の暗画像（背景画像）を受け取るようになっている。放射画像ノイズ低減プロセッサー８７は、更に、経路８５ａ上の単一の非規準化放射光画像と経路８３ａ上の暗画像を組み合わせて、ノイズ低減非規準化放射光画像を経路８７ａ上に提供するようになっている。ノイズ低減が実行されない或る実施形態では、放射画像ノイズ低減プロセッサー８７は使用されず、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像に代わって、経路８５ａ上の非規準化放射光画像が用いられる。
【００９８】
経路８６ａ上のノイズ低減内因性画像が、ノイズ低減内因性エピ照明画像であり、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像が、ノイズ低減非規準化蛍光エピ照明画像である場合、それらの画像は、経路９３上の規準化蛍光エピ照明画像を作成するようになっている蛍光エピ照明規準化プロセッサー８９に提供される。
【００９９】
経路８６ａ上のノイズ低減内因性画像が、ノイズ低減内因性透照画像であり、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像が、ノイズ低減非規準化蛍光透照画像である場合、それらの画像は、経路９４上の規準化蛍光透照画像を作成するようになっている蛍光透照規準化プロセッサー９０に提供される。
【０１００】
経路８６ａ上のノイズ低減内因性画像が、ノイズ低減内因性透照画像であり、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像が、ノイズ低減非規準化生物発光画像である場合、それらの画像は、経路９５上の規準化生物発光透照画像を作成するようになっている生物発光透照規準化プロセッサー９１に提供される。
【０１０１】
経路８６ａ上のノイズ低減内因性画像が、ノイズ低減内因性エピ照明画像であり、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像が、ノイズ低減非規準化生物発光エピ照明画像である場合、それらの画像は、経路９６上の規準化生物発光エピ照明画像を作成するようになっている生物発光エピ照明規準化プロセッサー９２に提供される。
【０１０２】
規準化プロセッサー８０は、経路９３−９６上に４つの型式の画像を作成するようになっており、各画像は、ノイズ低減を施しても、施さなくてもよい。更に、経路９４上に提供される規準化蛍光透照画像と、経路９５上に提供される規準化生物発光透照画像は、１つの励起透照光源、又は複数の励起透照光源を使って作成することができる（プロセッサー８４、８５によって重ねられる）。しかしながら、他の装置では、プロセッサー８９−９２の内の１つ又はそれ以上が、規準化プロセッサー８０に含まれている。
【０１０３】
次に図２では、カメラ１００は、図１のカメラ２０及び図１Ｂのカメラ６０と同一又は同様でもよいが、光を受け取り、処理するようになっている。
カメラ１００が受け取る光には、エピ照明光源によって生成された励起光から生まれた内因性励起光、及び／又は、エピ照明光源によって生成された励起光に反応して組織が放射した蛍光が含まれていてもよい。カメラ１００が受け取る光には、更に、透照光源によって生成された励起光から生まれた励起光、及び／又は、透照光源によって生成された透照光に反応して組織が放射した蛍光が含まれていてもよい。カメラ１００が受け取る光には、更に、組織内で自然に生成される生物発光の光が含まれることもある。
【０１０４】
カメラ１００は、内因性画像プロセッサー１０２を含んでおり、プロセッサー１０２は、エピ照明光源又は透照光源の何れかから生まれた上記励起光が組織に衝突して相互作用した光を受け取るようになっており、更に、内因性画像（即ち、内因性画像データ）を作成するようになっている。カメラ１００は、更に、蛍光画像プロセッサー１０４を含んでおり、蛍光画像プロセッサー１０４は、エピ照明光源又は透照光源から生まれた上記蛍光によって組織から放射された光を受け取るようになっており、更に、非規準化蛍光画像（即ち、非規準化蛍光画像データ）を作成するようになっている。内因性画像プロセッサー１０２と蛍光画像プロセッサー１０４は、例えば、励起光を通過させるようになっている光学フィルター（励起光フィルター１０６）と、蛍光を通過させるようになっている他の光学フィルター（蛍光フィルター１０８）によって、又は、それと組み合わせて提供される。内因性画像プロセッサー１０４と蛍光画像プロセッサー１０６は、実質的に同時に、又は順次作動して、内因性画像（即ち、内因性画像データ）と非規準化蛍光画像（即ち、非規準化蛍光画像データ）を提供する。カメラ１００が受け取る励起光は、蛍光より強度が強いので、或る実施形態では、励起光フィルター１０６は、中性フィルターの様な光減衰フィルターを含んでいる。
【０１０５】
或る実施形態では、偏光子（図示せず）が、偏光モードを優先的に選択するのに更に用いられる。偏光子は、エピ照明光源（例えば、図１Ｂの５６）、透照光源（例えば、図１Ｂの５２）、カメラ１００の内因性部分１０２、及び／又は、カメラ１００の蛍光プロセッサー１０４で用いられる。偏光子は、更に皮相的な撮像（同じ向きの偏光フィルターが、光路の各端に用いられている場合）又は更に深い撮像（直交偏光子が用いられている場合）をやり易くすることができる。更に、偏光子は、放射光を１つの偏光方向に偏光させ、直交偏光子によって放射光を検出することによって、励起光からの放射（蛍光又は生物発光）を良好に分離するのに用いられる。
【０１０６】
蛍光画像プロセッサー１０４については先に述べたが、同じプロセッサーを使用して、生物発光から生まれた光を受け取り、生物発光画像を形成することができるものと理解されたい。励起光フィルター１０６については先に述べたが、他の装置では、励起光フィルター１０６は、複数の波長を通過させるようになっている入射光フィルターに置き換えられている。
【０１０７】
次に図２Ａでは、別のカメラ１５０は、図１のカメラ２０及び図１Ｂのカメラ６０と同じ又は同様でもよいが、光を受け取り、処理するようになっている。カメラ１５０は、回転させて、励起光フィルター１５４又は蛍光フィルター１５４の何れかを選択するようになっているフィルターホイールアッセンブリ１５２を含んでいる。画像プロセッサー１５８は、内因性画像又は非規準化蛍光画像を、それに従って作成するようになっている。
【０１０８】
図２のカメラ１００とは異なり、カメラ１５０は、画像プロセッサー１５８だけを有しており、これを使って、内因性画像（即ち、内因性画像データ）と非規準化蛍光画像（即ち、非規準化蛍光画像データ）の両方を順次提供する。カメラ１００が受け取る励起光は、蛍光より強度が強いので、或る実施形態では、励起光フィルター１５４は、中性フィルターの様な光減衰フィルターを含んでいる。励起光フィルター１５４については先に述べたが、他の装置では、励起光フィルター１５４は、励起光フィルター１５４は、複数の波長を通過させるようになっている入射光フィルターに置き換えられている。
【０１０９】
以下に呈示する一連の画像について述べる前に、画像を作成するのに用いられるファントムについて説明する。第１ファントム（図３、３Ａ、及び４の画像に用いられている）は、比較的空間的に同質であり、２つの拡散性蛍光管が５ｍｍ離して配置され、チャンバ内に浸されていた。管は、１．５ｍｍまでの直径で、一端が密閉されているガラスの毛細管であり、変動する吸収及び皮相腫瘍から発せられる蛍光をシミュレートするために、１％の内部脂肪溶液と、２５ｐｐｍの墨汁と、２００ｎｍのＣｙ５．５染料が中に入っていた。チャンバは、更に、同じ内部脂肪溶液とインクで満たされていたが、蛍光色素が含まれていなかった。第１ファントムは、チャンバ内の様々な深さに置かれ、上記規準化法の相対的性能を、ファントムの深さの関数として査定するのに用いられた。
【０１１０】
第２ファントム（図５−５Ｃの画像に用いられている）は、第１ファントムと同じ、相対的に同質の背景と２つの管配置を使用したが、２つの直径３ｍｍのプラスチック管を採用した。第２ファントムを使って、２つの規準化法の精度を、変動する光学特性の関数として検査した。これらの実験で、左の管は４００ｎｍのＣｙ５．５で満たされていたが、右の管には２００ｎｍのＣｙ５．５が入っていた。両方の管と背景の媒体は、同じ１％の内部脂肪溶液と２５ｐｐｍの墨汁の溶液で満たされていた（図５と図５Ｂ）。その後、左の管の吸収率を、背景の吸収濃度の２．５倍に上げた（図５Ａと図５Ｃ）。第２ファントムを使って、変動する背景の光学特性に関する規準化撮像法の頑強性を検査した。
【０１１１】
第３ファントムを使って、第１の動物実験（図６及び図６Ａに示されている）で、裸のマウスの死後の画像を作成した。この実験は、深部の活動解像において、エピ照明を凌ぐ規準化透照の利点を示した。更に、規準化エピ照明が、如何に偽陽性を低減する結果となるかを示した。第３ファントムは、内部脂肪と４００ｎｍのＣｙ５．５染料で満たされた１．８ｍｍ直径のガラス管を含んでおり、ガラス管は、動物に食道を通して動物の胴体の中間に達するまで挿入した。その後、動物を撮像チャンバ内に配置し、式１−４で表される全ての画像セットを得た。
【０１１２】
図６Ａと図７Ａに示している画像は、陰画像である。しかしながら、陽画像も、同じように上手く作成し、図示することができる。図６、図６Ａ、図７、及び図７Ａに呈示している内因性の、非規準化エピ照明蛍光、非規準化透照蛍光、規準化エピ照明蛍光、及び、規準化透照蛍光画像は、全てが、例えば上記式１−４でのように、背景のノイズを取り除くように処理されている。
【０１１３】
図３では、第１ファントムの規準化蛍光エピ照明画像をパネル（ａ）−（ｅ）に示しており、ここで上記管は、チャンバ内の異なる深さに配置されていて、図示の様に、チャンバの前方ガラス窓から０、１、３、５、７ｍｍ離れている。０ｍｍの深さでは、管は、物理的に前方窓と接触している。信号強度は深さと共に指数関数的に低下するので、パネル（ａ）−（ｅ）の画像は、最大の縮尺で描かれている。
【０１１４】
この特定の実験では、蛍光エピ照明撮像の画質は、深さの関数として下がっている。第１ファントムの管は、７ｍｍの深さでは実際に検出できない。しかしながら、規準化蛍光エピ照明撮像は、０ｍｍで、有意の管の解像度をもたらす。２つの管は、（前方窓と接触している場合に）０ｍｍで明確に解像されている。それに対して、以下に示すように、規準化蛍光透照撮像では、０ｍｍでは、管はあまり良く解像されていない。
【０１１５】
次に図３Ａでは、第１ファントムの規準化蛍光透照画像をパネル（ａ）−（ｅ）に示している。パネル（ａ）−（ｅ）の画像も、信号強度が深さと共に指数関数的に低下するので、最大縮尺で描かれている。
【０１１６】
管は、様々な深さの規準化透照画像の全てで検出されているが、解像度は、深さの関数として悪化している。検出された管の画像は、蛍光透照画像では、予測通り深さの関数として広がっていることが分かる。更に、矢印が示す様に、長さ依存性の広がりもある。しかしながら、規準化透照は、規準化エピ照明（図３）の場合よりも深い管を検出する能力があるのは明白であり、表面下活動と深部活動の平面画像を改良するのに重要である。
【０１１７】
次に図４では、５ｍｍの深さに配置された管について、第１ファントムの透照画像を示している。パネル（ａ）では、励起光の内因性画像が作成されている。先に述べた様に、励起光は、組織を、ここではチャンバと第１ファントムを通過してきた透照光源からの光に対応している。励起光の領域は、３ｘ２ｃｍまで計測され、その強度は、この領域の外側では指数関数的に低下する。
【０１１８】
パネル（ｂ）では、非規準化蛍光透照画像が集められている。先に述べた様に、蛍光は、透照光源からの放射光に反応して、蛍光探針によって管内で放射される。パネル（ｂ）の画像は、式２による、非規準化画像Ｉｔ２である。
【０１１９】
パネル（ｃ）では、規準化蛍光透照画像Ｕｔ２が式４に従って示されている。画像Ｕｔ２は、管の真の長さを、パネル（ｂ）の画像Ｉｔより正確に示している。これは、パネル（ａ）の励起光が、管を均一にカバーしていないためである。関心対象全領域を均一に照らすのが好都合であるが、図示の通り、規準化は、同質でない励起光を使用している場合でも、管の寸法を正確に示すことができる。しかしながら、パネル（ａ）の励起光の場が非対称なため、管の画像の両端の解像された「形状」は非対称である（パネル（ｃ））。
【０１２０】
規準化蛍光透照撮像は、規準化蛍光エピ照明撮像及び非規準化蛍光透照撮像と比べて、照明の場の変動と深さに鈍感であることが分かる。しかしながら、図３のパネル（ａ）を図３Ａのパネル（ａ）と比べて見ると、拡散媒体の表面近くの物体では、規準化蛍光エピ照明撮像は、規準化蛍光透照撮像よりも解像度の高い画像を提供しているのが分かる。この利点は、表面より下方１ｍｍの蛍光探針深さでさえ低減されている。
【０１２１】
以下に記載する別の実験結果は、規準化蛍光透照画像と規準化蛍光エピ照明画像の両方を示している。
図５−５ｃでは、画像は、先に述べた第２ファントムの蛍光エピ照明及び蛍光透照撮像によって得られた。先に述べた様に、第２ファントムは、１％の内部脂肪溶液と、２５ｐｐｍの墨汁に浸された２つの管を含んでいる。図５と図５Ｂでは、管には、２５ｐｐｍの墨汁が中に入っており、即ち、背景濃度と同じだった。図５Ａと図５Ｃでは、左の管には６０ｐｐｍの墨汁が中に入っており、即ち、背景インク濃度の２．５倍までであった。
【０１２２】
先ず図５と図５Ａでは、パネルは、それぞれ内因性（励起）光画像（パネル（ａ））、非規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｂ））、及び規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｃ））を示している。非規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｂ））を規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｃ））と比較することによって、左の管の追加吸収の効果が分かる。２．５倍の濃度（図５Ａ）では、非規準化蛍光画像（パネル（ｂ））は、右の管に対して僅か１．２６：１の強度比を示しているが、実際の比率は、１倍の濃度で示されているように２：１である（図５のパネルｂ）。しかしながら、規準化蛍光画像（パネル（ｃ））は、１．４：１の改良比を示している。
【０１２３】
次に図５Ｂと図５Ｃでは、画像は、図５及び図５Ａと同じファントムのもので、図示の通り、左の管には上記の１倍又は２．５倍の濃度の墨汁が入っている。パネルは、それぞれ透照内因性画像（パネル（ａ））、非規準化蛍光透照画像（パネル（ｂ））、及び規準化蛍光透照画像（パネル（ｃ））を示している。
【０１２４】
ここで、非規準化蛍光透照画像（パネル（ｂ））は、１．１１：１の比率を示しており、図５と図５Ａのエピ照明非規準化蛍光画像（パネル（ｂ））に劣っている。しかしながら、規準化蛍光透照画像（パネル（ｃ））は、１．５８：１の比率を示しており、図５と図５Ａの規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｃ））より良い。従って、殆どの腫瘍及び他の疾病や医療状況を撮像する場合の様に、背景の光学特性が異質である場合、規準化蛍光透照撮像は、蛍光活動を、ここでは皮相体積の蛍光活動を正確に測定することが示されている。
【０１２５】
次に図６で、パネル（ａ）−（ｃ）は、死後、蛍光管が埋め込まれた裸のマウスの、エピ照明内因性画像、非規準化蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明画像をそれぞれ示している。パネル（ａ）は、点線外形（パネル（ｂ）と（ｃ）でも同様）で示されている観察面での管の大体の位置も示して（黒い矢印を参照）おり、この位置は、挿入距離を測定し、実験後の外科処置で取り除くことによって確かめられる。パネル（ｃ）の規準化蛍光エピ照明画像は、埋め込まれた管を示していない。実際に、パネル（ｃ）の規準化画像は、パネル（ｂ）の非規準化画像ほどのコントラストが無い。
【０１２６】
パネル（ｂ）の白い矢印は、蛍光を示しているが、非規準化蛍光画像では蛍光信号が無い。この蛍光の領域は、パネル（ｃ）に白い矢印で示しているように、パネル（ｃ）の規準化画像では低減されている。この低減は、規準化法が偽陽性を低減することを示している。
【０１２７】
皮膚の自動蛍光及び直接流出信号（例えば、光源からカメラへの経路に沿った、直接の光の受け入れ）は、標準的な非規準化蛍光エピ照明画像に現れ、規準化は、より均一で、人工物が少ないエピ照明画像を提供する。従って近赤外線では、自動蛍光は非常に少ないので、蛍光内には信号画像が非常に少ないか、又は全く無いと予測される。このことは、コントラストが少ない規準化画像（パネル（ｃ））で示されている。
【０１２８】
規準化蛍光エピ照明画像のもう１つの利点は、蛍光の存在を良く識別できることである。これは、カメラに直接流出するか又は背景の自動蛍光を選択的に更に励起させることもある励起光の変動及び反射を考慮するので、手術中の撮像、腹腔鏡撮像、内視鏡、及び小動物撮像にとって重要な特徴である。従って、規準化蛍光エピ照明撮像は、その負の予測力に用いられると、撮像の精度と性能を改良することができる。
【０１２９】
次に図６Ａでは、パネル（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、図６の動物の内因性画像、非規準化蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。（矢印の）管は、検出され、規準化蛍光透照画像では、規準化蛍光エピ照明画像（図６のパネル（ｃ））の場合より鮮明に解像されている。管の寸法は、パネル（ｃ）では過大になっているが、観察面の二次元の場所は、上手く解像されている。透照撮像は、マウスで行われ、適合する流体有無に関わらず同様の結果だった。
【０１３０】
図６と図６Ａの画像は、規準化透照撮像と、同様の規準化エピ照明撮像は、適合する流体が無くても作動することを示している。しかしながら、組織の境界、及び組織の境界の外側で光を選択的に減衰し、使用している光検出器に対し測定値の動的範囲と光学適合させるため、適切に注意を払わなければならない。
【０１３１】
次に図７では、パネル（ａ）−（ｃ）は、カリパス測定で判断して、長軸ｘ短軸寸法が４ｍｍｘ３ｍｍの楕円形の表面腫瘍がある動物の内因性エピ照明画像、非規準化蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明画像を示している。腫瘍は、左乳房の脂肪褥（画像では右側）内のＥｒｂ２の陽性の自然発生腫瘍である。動物には、カテプシンに敏感な蛍光探針が注入された。腫瘍は、画像上に矢印で示されている。この腫瘍は、非常に脈管が多く、吸収性が高く、従って、パネル（ａ）に示している内因性エピ照明画像では、周囲の組織より暗く見えた。パネル（ｂ）に示している、対応する非規準化蛍光エピ照明画像は、腫瘍を識別していない。パネル（ｃ）に示している規準化蛍光エピ照明画像は、より平坦に見える画像（即ち、動物全体が同じ強度）を提供しており、腫瘍が識別できる。しかしながら、検出能力は、動物体内での、即ち腫瘍の外側での、腫瘍の外側の蛍光色素から生じる他の蛍光活動によって低減されている。
【０１３２】
次に図７Ａでは、パネル（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、図７の動物の内因性透照画像、非規準化蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。パネル（ｃ）の規準化画像は、腫瘍（矢印）に付帯するマークの付いた蛍光の増加を示している。腫瘍は、パネル（ｂ）の非規準化蛍光透照画像では見えない。
【０１３３】
図７と図７Ａの動物には、蛍光探針が注入されたので、腫瘍から離れた組織内に残存する背景蛍光信号があると予測される。この高い背景画像信号は、パネル（ｃ）で明白である（図６Ａと図６Ｂのパネル（ｃ）と比べた場合）。しかしながら、規準化蛍光透照法によって得られる検出の改良は、やはり歴然としている。
【０１３４】
上記システムと方法は、生物発光撮像にも適用され、その場合、非規準化生物発光画像は内因性エピ照明画像によって規準化され、規準化生物発光エピ照明画像が作り出される。腫瘍から離れている組織の放射は、生物発光の方が蛍光（自動蛍光）の場合よりも問題が少ないが、それにも関わらず、規準化は、動物の表面に亘る減衰の異質性については正しく、これは血液の濃度の異質性に起因し、特に、放射される生物発光のスペクトル特性と合致するスペクトル特性を有する光源が使用されている場合はそうである。同様に、生物発光画像は、内因性透照画像によって規準化され、これは、特に、生物発光が、動物の更に深い病変部から放射されている場合は、内因性エピ照明画像で基準化する場合よりも良い結果を実現することができる。
【０１３５】
次に図８では、画像は、Ｅｒｂ２の陽性の自然腫瘍を有する別のマウスを示しており、これはカテプシンに敏感な活性化可能な蛍光探針の投与後に撮像されたものである。これらの画像は、蛍光病変部の場所（矢印）の識別を改良することができる規準化エピ照明撮像によって得られた改良された画像を示している。規準化エピ照明撮像は、外科手術、内視鏡、及び腹腔鏡に用いたときに、病変部の識別に有用なことが分かる。ここでは、ノイズ除去の前（パネル（ｃ））と後（パネル（ｄ））の両方の規準化画像を示している。
【０１３６】
次に図８Ａでは、画像は、左右の乳房の脂肪褥に移植された２つのＨＴ１０８０腫瘍を有するマウスを示しており、カテプシンに敏感な活性化可能な蛍光探針の投与後に撮像されたものである。これらの画像は、腫瘍の境界の識別を改良することができる規準化エピ照明撮像によって得られた改良された画像を示している。規準化エピ照明撮像は、外科手術、内視鏡、及び腹腔鏡に用いたとき、境界の識別に有用なことが分かる。ノイズ除去の前（パネル（ｃ））と後（パネル（ｄ））の両方の画像を示している。
【０１３７】
図８と図８Ａは、病変部とその境界を識別するのに用いられる手術中の撮像、内視鏡、又は腹腔鏡の様な医療処置に用いられる技法に関係する画像である。
図８に戻るが、パネル（ａ）−（ｄ）は、それぞれ、エピ照明内因性画像、非規準化エピ照明蛍光画像、ノイズ閾値をゼロとした規準化蛍光エピ照明画像、及び、式３で表されているノイズ閾値操作によって処理された規準化蛍光エピ照明画像を示している。画像は、矢印で示している様に表面腫瘍を煩っている動物を示しており、腫瘍は、内因性エピ照明画像（パネル（ａ））に暗く現れている。腫瘍は、光を吸収するので、非規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｂ））では暗く現れる。腫瘍の上部で観察される或る種の活動は、動物に、図７と同じ活性化可能な蛍光探針が注入されていても、腫瘍の存在によって局所化されることはない。腫瘍の境界におけるその様な活動は、通常は、或る種の非規準化画像に存在しており、それは、組織の異質な吸収から生じる局所的な励起の場の変動によるものである。逆に、パネル（ｃ）と（ｄ）の規準化蛍光エピ照明画像は、腫瘍の場所と大きさを正しく識別する。パネル（ｄ）の画像は、ノイズの閾値を当てはめて、コントラストを最大にすることによって、一層良くなっている。更に小さな病変部も、大きな腫瘍の左側に現れており、これは、両規準化蛍光画像で良く見えるようになっている。しかしながら、特に、パネル（ｄ）の画像は、規準化蛍光画像が、全ての背景蛍光活動を如何に上手く示すことができるのか、を示している。
【０１３８】
図８Ａに戻るが、画像は、図８に示しているのと同じ構成である。マウスは、矢印で示されている移植された２つのＨＴ１０８０の腫瘍を有している。光は、その直ぐ上を形成している低吸収性の皮膚の折り目に「漏れ込む」ので、右の腫瘍の境界は、上手く差別化されない。従って、腫瘍は、細長く見える。この特徴は、特に例えば脳外科手術の様に、手術中の不必要な組織の損傷が最小になるように、正確な腫瘍のへりを識別しなければならない外科処置では欠点である。対照的に、パネル（ｃ）とパネル（ｄ）の規準化画像は、腫瘍のへりを良く区別しており、実際の腫瘍の切除及び侵襲性検査で相関付けられた。
【０１３９】
次に図９では、手術中の処置（即ち、手術中の撮像）用のシステム２００は、カメラ２０２を含んでおり、カメラは、２つのレンズ及び／又はフィルター２０４ａ、２０４ｂを含んでいてもよい。フィルター２０４ａ、２０４ｂ付きのカメラ２０２は、図２のカメラ１００（フィルター１０６、１０８を含む）と同じか、又は同様である。システム２００は、更に、エピ照明光源２０６を含んでいてもよく、この光源は、或る特定の実施形態ではリング照明装置の形態をしている。カメラは、非規準化画像を規準化プロセッサー２０８に提供し、規準化プロセッサーは、規準化画像をモニター２１０に提供する。
【０１４０】
システム２００は、図１のシステム１０と同様であるが、システム２００は、手術中に容易に使用できるシステムを提供するために、寸法を小さくすることもできる。
使用時に、身体部分又は器官２１２は、図示の様に、例えば、外科的切開を受けることもある。蛍光色素は、手術前又は手術中に患者に注入することができ、病変部位２１６に集まる傾向があって、病変部が蛍光に反応するようにする。先に述べた様に、カメラ２０２は、内因性エピ照明画像と非規準化蛍光エピ照明画像を作成することができる。規準化プロセッサー２０８は、規準化エピ照明蛍光画像を作成し、規準化画像を手術中のモニター２１０へ送り、外科医はそれを見ることができる。
【０１４１】
或る特定の実施形態では、手術中のモニター２１０は、手術室に近接しているので、外科医は、モニターで疾病を示す蛍光を見ることができる。
更に図９に示している様に、照明装置／腹腔鏡／内視鏡２１８（以後、探針２１８と呼ぶ）が、様々な方法で用いられる。或る装置では、探針２１８は透照光源を提供し、カメラ２０２が、病変部２２０の内因性透照画像及び／又は非規準化蛍光透照画像を捕捉することができるように、この透照光源が用いられる。この探針は、外科手術中にエピ照明システム２００を補完するために用いることもできるし、エピ照明光源を使用すること無く透照撮像だけを提供することもできる。
【０１４２】
別の装置では、探針２１８は、エピ照明光源を提供しており、その場合、システム２００は、内因性エピ照明画像及び非規準化蛍光エピ照明画像の両方を作成し、更に、探針２１８によって提供されるエピ照明光源に反応して病変部２２０の規準化蛍光エピ照明画像を作成するために、探針２１８の遠位端に連結される。その様な装置は、図１１及び図１１Ａと関連付けた以下の議論から良く理解頂けるであろう。
【０１４３】
或る装置では、探針２１８は、手術中、選択された構造又は器官を撮像するため、手動で操作される。式４で表されている技法の様なリアルタイムの規準化技法は、高速画像処理デジタルプロセッサーを使って実行され、探針２１８を操作する際に異なる照明方向を作り出すとき、変動する照明の場のパターンそのものとは関係なく、正確な撮像を提供することができる。
【０１４４】
探針２１８は、腫瘍の悪性度を示す蛍光色素の有無を調査又は確認するため、例えば、リンパ節の側又はその後ろ側に配置することができる。探針２１８は、機能又は疾病を示す蛍光活動を識別するため、器官の後ろに配置することができる。この蛍光は、蛍光色素の局所的又は全身的投与によって提供される。
【０１４５】
或る実施形態では、先に述べた様に、探針２１８は、内視鏡又は腹腔鏡なので、蛍光活動を探針２１８で捕捉することができる。これらの装置は、例えば、腹腔鏡、侵襲性最小の外科手術、内視鏡、及び結腸鏡で用いることができる。
【０１４６】
次に図９Ａに示す別の実施形態では、図９のシステム２００は、ゴーグル２３０又は透明スクリーン（図示せず）の様な、小型の検出及び視覚化システム内に全体的又は部分的に作られている。これらの実施形態は、適切なフィルターを使用することによって、解剖学的コントラストを、肉眼で自然に、蛍光活動と組み合わせて見えるように調整することができる。例えば、或る装置では、身体／器官２１２が自然に見え、病変に付帯する蛍光の存在を示すために色のコントラストが加えられる。
【０１４７】
更に別の実施形態では、システム２００は、手持ちのスキャナーの様な携帯可能なシステムである。
次に図１０では、システム２５０は、歯２５４の、カメラ２５６とは反対側に配置されている透照光源２５２を含んでいる。カメラ２５６は、２つのフィルター２５８ａ、２５８ｂを有しており、図２のカメラ１００と同じか、又は同様である。カメラ２５６は、歯２５４の、内因性透照画像と、非規準化蛍光透照画像を作成し、その中で構造化する。或る装置では、カメラは、そうではなく、図９の探針と同じか又は同様の内視鏡である。規準化プロセッサー（図示せず）とモニター（図示せず）は、規準化画像を作成するため、カメラ２５６に連結することができる。
【０１４８】
この実施形態では、透照光源２５２とカメラ２５６は、口内に導入され、図示の様に歯２５４の周りに配置される。或る装置では、カメラ２５６は、更に、図９のエピ照明光源２０６と同じか又は同様のエピ照明光源（図示せず）を含んでいる。
【０１４９】
システム２５０は、歯の蛍光コントラストの規準化蛍光透照画像及び／又は規準化蛍光エピ照明画像を作成することができる。或る実施形態では、システム２５０は、励起光源２５２によって励起される生来の組織の自動蛍光を使用する。しかしながら、別の実施形態では、外的に又は局所的に投与される、分子的又は機能的に特異な外部蛍光色素が、歯２５４に塗布される。
【０１５０】
システム２５０は、更に、歯肉炎又は口腔癌の様な他の口腔疾病を調査するのに用いることができる。システム２５０は、Ｘ線システムの様な他の非侵襲性撮像システムと組み合わせて用いると、更なる診察能力が提供される。
【０１５１】
次に図１１では、膣鏡処置に用いられるシステム２７０は、面２７２ａを有する膣鏡探針２７２（或いは、簡単に探針２７２）を含んでいる。探針２７２の面２７２ａについて、図１１Ａに関連付けて以下に更に詳しく述べる。探針２７２は、患者の結腸２７４に挿入され、膣鏡２７６から膣鏡連結器２７８へと連結されている。膣鏡２７６は、中に、少なくとも１つの光ファイバー（図示せず）を含んでいる。
【０１５２】
膣鏡連結器２７６は、光連結器２８０に光学的に連結されており、光連結器は、少なくとも１つの励起光源（図示せず）からの光を受け取り、その光を膣鏡２７６へ送るようになっている。ここで、２つの照明光が図示されており、矢印２８２、２８４で示されている。或る実施形態では、照明チャネル１の２８２は、エピ照明励起光を励起光波長で提供し、これは本発明の規準化システム及び方法と関連している。或る実施形態では、照明チャネル２の２８４は、更に、エピ照明励起光を、同じ励起光波長で提供する。しかしながら、或る実施形態では、照明チャネル２の２８４は、光を、可視光線波長の様な別の波長で提供することができ、これは、以下の議論から明らかになるように、可視光線を膣鏡で直接見る様な、他の光学機能と関連している。
【０１５３】
別の実施形態では、エピ照明チャネル２は、他の励起エピ照明光を、別の励起光波長で提供する。これらの実施形態では、第１照明チャネル１の２８２は、或る蛍光色素を結腸２７４内で励起するのに用いられ、第２照明チャネルの２８４は、他の蛍光色素を結腸２７４内で励起するのに用いられる。この装置では、２つの異なる規準化蛍光画像を作成することができる。
【０１５４】
膣鏡連結器２７６は、更に、光スプリッター２８８に光学的に連結されており、スプリッターは、受け取った光の第１部分２８８をカメラ／モニター２９０に送るようになっている。カメラ／モニター２８０は、例えば、処置中に膣鏡で可視光線を直接見るのに用いられる。受け取った光の第２部分２９１は、光フィルター２９２を通過し、光フィルターは光連結器２９４に連結されており、光連結器２９４は第２の受け取った光２９１をカメラ２９８へ送る。カメラ２９８は、図２のカメラ１００又は図２Ａのカメラ１５０と同じか又は同様でもよい。上記議論から、受け取った光の第１及び第２部分２８８、２９１は、それぞれ、励起光波長の励起エピ照明光、蛍光波長の蛍光、別の励起光波長のエピ照明光、別の蛍光波長の蛍光、及び可視光線を、何れかの組み合わせて含んでいるものと理解されたい。
【０１５５】
カメラ２９８は、図１のカメラ１００と殆ど同様に示されており、内因性画像プロセッサー３００と蛍光画像プロセッサー３０２を有している。この装置では、フィルター２９２は、図２の励起光フィルター１０６及び蛍光フィルター１０８と同じか又は同様でもよい。
【０１５６】
カメラは、内因性励起エピ照明画像３０４と非規準化蛍光エピ照明画像３０４を、規準化プロセッサー３０６に提供する。規準化プロセッサー３０６は、図１、図１Ｂ、及び図１Ｃそれぞれの規準化プロセッサー３０、７０、８０と同じか又は同様でもよい。規準化プロセッサー３０６は、規準化蛍光エピ照明画像３０８を作成し、モニター３１０へ送るようになっている。
【０１５７】
システム２７０は、手術中に用いて規準化蛍光エピ照明画像を提供することのできるシステムの１つの例に過ぎない。規準化蛍光透照画像を提供するのに、図９に関連して先に述べた様な、他の同様のシステムを使用することもできる。
【０１５８】
システム２７０と同様のシステムは、限定するわけではないが、腹腔鏡処置（この場合は探針２７２が腹腔鏡探針）、内視鏡処置（この場合は探針２７２が内視鏡探針）、結腸鏡処置（この場合は探針２７２が結腸鏡探針）、膣鏡処置（この場合は探針２７２が膣鏡探針）、食道処置（この場合は探針２７２が食道探針）、肺処置（この場合は探針２７２が肺探針）、口腔処置（この場合は探針２７２が口腔探針）、及び歯科処置（この場合は探針２７２が歯科探針）を含む様々な手術処置に用いられる。システム２７０と同様のシステムは、患者のあらゆる内部体腔を撮像するのに用いられる。
【０１５９】
次に図１１Ａに示すように、探針２７２（図１１）の面２７２ａは、照明光２８２を発する第１照明口３５０と、照明光２８２を発する第２照明口３５２を含んでいる。面２７２ａは、更に、カメラレンズ３５４を有する口を含んでおり、カメラレンズは、受け取った光の部分２８８、２９１（図１１）をカメラ２９８（図１）に提供する。面２７２ａは、更に、灌注口３５６を含んでおり、ここを通して流体を結腸２７４へ送り込む（図１）か、又は結腸２７４から回収する。面３の２７２ａは、更に、チャネル３５８を含んでおり、ここを通して器具を結腸２７４に挿入する。
【０１６０】
参照番号３５８と関連付けて用いられる「光学生検」という用語は、伝統的な侵襲性生検（即ち、組織の切除と組織学的検査）によって得られるのと同様の組織情報を非侵襲的に入手するのに使用される、光学的方法を示すのに用いられる。例えば、光学生検は、細胞核の寸法と密度を局所的に査定する分光学的技法、生体内共焦顕微鏡技法、又は、ここで述べている様な規準化蛍光方法であってもよい。侵襲性生検と同様に、光学生検は、比較的小さい病変部を特徴付けるのに用いられる。生検は、大きな視界と関係付けられている、いわゆる「スクリーニング」と対照的に、高度に特異性のある比較的小さい領域を特徴付けるのに用いられる。
【０１６１】
面２７２ａの全ての口とチャネルは、光ファイバー、又は図１の膣鏡２７６を通るチャネルと関係付けられているものと理解されたい。
規準化エピ照明及び規準化蛍光透照撮像が様々な用途で改良された画像を提供することは、図５−８Ａに提供されている画像例から理解頂けよう。規準化エピ照明撮像は、表面が重み付けされる傾向がある。つまり、表面の造形を、良く見ることができるので、エピ照明撮像では、本技法は、外科及び内視鏡の用途に適している。しかしながら、エピ照明撮像の感度及び撮像解像度は、表面の下にある物体に対しては下がるので、その場合は、規準化蛍光透照撮像が好ましい。規準化蛍光透照撮像は、規準化蛍光エピ照明撮像よりも深くまで、拡散的な体積の有用な画像を提供できることが多い。これは、規準化蛍光透照撮像が、規準化蛍光エピ照明撮像とは異なる特性を有するためである。具体的には、規準化蛍光透照撮像では、励起光が拡散的体積を通過する際に励起光が減衰して、直接流出信号が減るために、比較的少量の励起光しか回収されない。同様に、規準化蛍光透照撮像では、あらゆる表面自動蛍光が、規準化蛍光エピ照明撮像と比べて大幅に減衰された光によって励起される。これらの差異は、透照及び大幅に少なくなった背景信号において、より均一な量のサンプリングを作り出す。
【０１６２】
上記規準化は、組織内の光学特性の変動の影響と、励起照明の場の強さの変動を補正することによって、撮像性能を改良することができる。規準化は、生体内の調査に良く適しており、ユーザーが補正された画像をリアルタイムで観察できるように、リアルタイムの補正として実行することができる。
【０１６３】
一般に、非規準化透照画像は、従来の断層撮影画像用の生データとして使えるものと理解されたい。規準化蛍光透照画像は、改良された断層撮像に用いられる場合は、画像体積が改良され（即ち、深くなっている）、表面の蛍光が最小になり、透照光源の光学特性の変動に対する感度が下がる。非規準化画像の代わりに規準化画像を使用している断層撮影は、正確な光子伝播モデルとその結果としての反転を使用するので、改良された蛍光活動の三次元定量化マップを作り出し、回収される光子の深度依存性感度を補正することができる。従って、断層撮影は、エピ照明又は透照平面撮像よりも統合された方法である。しかしながら、断層撮影は、実行するのがより複雑で、比較的複雑な断層撮影処理を用いている。断層撮影は、演算時間も長く掛かるので、特にリアルタイム撮像に用いる場合は、エピ照明及び透照平面法と比べて、断層撮影があまり好まれない傾向になっている。
【０１６４】
規準化蛍光エピ照明と規準化蛍光透照の画像と方法を組み合わせて使用する場合は、撮像能力が大幅に改良されるものと理解されたい。例えば図１と図１Ｂに示している様に、組み合わせ型の規準化エピ照明／規準化透照システムを使用すると、エピ照明撮像の、表面活動に対する感度はそのまま維持されるが、透照撮像の体積サンプリング（即ち、深さによる解像度）能力が加わる。
【０１６５】
エピ照明と透照両方のシステム及び方法では、規準化は、限定するわけではないが、一様でない照明の場の変動と背景の光学特性の変動に対する感度の低下を含む或る種の利点を提供することができる。ハードウェアの要件は、組み合わせ型のエピ照明及び透照システムでは、僅かに増えるだけである。
【０１６６】
ここに引用した全ての参考文献の全体を、参考文献としてここに援用する。
以上、本発明の好適な実施形態について述べてきたが、当業者には自明のように、それらの概念を組み込んでいる他の実施形態も使用することができる。従って、これらの実施形態は、開示されている実施形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲に述べる精神及び範囲によってのみ限定されるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】図１は、規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像に用いられる、規準化プロセッサーを有するシステムの図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１の光源と連結して用いられる２つの光マスクを示している図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像に用いられる、他の規準化プロセッサーを有する他のシステムの図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１と図１Ｂの規準化プロセッサーの更に詳細を示しているブロック図である。
【図２】図２は、図１と図１Ｂの規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像のシステムで用いられる光検出器の更に詳細を示している図である。
【０１６８】
図２Ａは、図１と図１Ｂの規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像のシステムで用いられる他の光検出器の更に詳細を示している図である。
【図３】図３は、規準化蛍光エピ照明撮像に用いたとき、図１と図１Ｂのシステムによって作成される、一連のファントムの画像である。
【０１６９】
図３Ａは、規準化蛍光透照撮像に用いたとき、図１と図１Ｂのシステムによって提供される、図３でも見られる、一連のファントムの画像である。
【図４】図３と図３Ａでも見られる、一連のファントムの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。
【図５】図５は、一連のファントムの画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明画像を示している。
【０１７０】
図５Ａは、他の一連の他のファントムの画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明の画像を示している。
図５Ｂは、図５でも見られる、一連のファントムの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び正規化蛍光透照画像を示している。
【０１７１】
図５Ｃは、図５Ａでも見られる、他の一連のファントムの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。
【図６】図６は、一連のマウスの画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明画像を示している。
【０１７２】
図６Ａは、図６の一連のマウスの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。
【図７】図７は、一連の別のマウスの画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、及び正規化蛍光エピ照明画像を示している。
【０１７３】
図７Ａは、一連の図７のマウスの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。
【図８】図８は、一連の画像であり、励起光波長での内因性エピ照明光画像、蛍光エピ照明画像、規準化蛍光エピ照明画像、及び、腫瘍の検出を示す、ノイズ閾値を適用した後の規準化蛍光エピ照明画像を示している。
【０１７４】
図８Ａは、一連の画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、規準化蛍光エピ照明画像、及び、腫瘍の検出を示す、ノイズ閾値を適用した後の規準化蛍光エピ照明画像を示している。
【図９】図９は、手術中の撮像に用いられるシステムの図であり、携帯カメラ／照明器の組み合わせ、規準化プロセッサー、及びモニターを含んでおり、或る実施形態では、可撓性探針（照明器／腹腔鏡／内視鏡）を含んでいる。
【０１７５】
図９Ａは、手術中の撮像に用いられる別のシステムの図であり、外科医が装着するゴーグルを含んでいる。
【図１０】歯科撮像に用いられるシステムの図である。
【図１１】図１１は、膣鏡探針を有する膣鏡に用いられるシステムの図である。
【０１７６】
図１１Ａは、図１１の膣鏡探針の面の更に詳細を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には医療用画像化に関しており、より具体的には、小動物の撮像、手術中の撮像、内視鏡撮像、及び中空器官の撮像に関係する蛍光エピ照明画像、蛍光透照画像、及び生物発光画像を作成するためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光画像は、生きている生物組織内の分子の機能及び遺伝子の発現を撮像するために、生体内で作成することができる。小動物の蛍光撮像は、薬品開発の研究を含む生物学的研究及び蛍光報告技術の調査に用いられてきた。蛍光撮像は、更に、上皮疾患を示している組織、ヒトの胸部、関節、及びヒトの歯の様な、様々なヒトの組織を研究するのに用いられてきた。
【０００３】
従来から、蛍光は、いわゆる蛍光顕微鏡を使って、組織学的に薄く切断した生物組織を高解像度で撮像するために用いられてきた。蛍光顕微鏡は、比較的高解像度の画像を提供するのに用いられる。しかしながら、従来型の蛍光顕微鏡に用いられる組織の切断は、０．５ミリメートル級の薄切り厚さ（即ち、組織の深さ）に限定され、従って、従来型の蛍光顕微鏡は、器官全体を通して又はヒトの身体全体を通して撮像するには適していない。
【０００４】
組織の中にもっと深く入り込んだ画像を提供するために、従来型のシステムと技法は、近赤外線を放射する光源と蛍光色素を使用してきた。近赤外線光は、吸収が少なく、生物組織に数センチメートル入り込むことができるので、選択されている。近赤外線は、様々な光学撮像システム及び技法に用いられている。
【０００５】
蛍光は、励起光を組織に送る励起光源に反応して、組織から放射される。励起光は、組織内の蛍光色素からの蛍光の放射を励起する。
同様に、生物発光撮像は、組織の中を撮像するのに用いられてきた。蛍光と生物発光撮像の違いは、生物発光撮像では、生物発光の光を放射させるのに励起光源を必要としないことである。生物発光撮像における生物発光の光の放射は、形質転換遺伝子から生じる組織内の化学発光反応によって起こる。
【０００６】
従来から蛍光撮像に用いられている大部分の肉眼的技法は、蛍光反射撮像（ＦＲＩ）であり、ここでは、蛍光エピ照明撮像（ＦＥＩ）とも呼ばれる。
エピ照明光源とエピ照明撮像について、以下に説明する。一般的に、エピ照明光源は、生物組織の表面に向かって送られて、そこから反射する、及び／又は生物組織の中へ伝播して、生物組織の内部構造及び／又は表面から反射する、光を作る。エピ照明画像を形成するために、画像の光は、一般的に、組織のエピ照明光源と同じ側に集められる。
【０００７】
ＦＥＩシステムは、光を生物組織の上及び／又は中へと送り、組織の中から放射して戻される光も含めて、組織から放射して戻される蛍光を集める。蛍光エピ照明撮像では、エピ照明光源からの励起光（例えば、近赤外線）が、組織を照らすのに用いられる。エピ照明光源を使用して、組織内の蛍光色素を励起し、次には蛍光色素が蛍光を放射する。或る装置では、放射光は可視光である。別の装置では、放射光は近赤外線である。放射光は、視覚的に検分されるか、或いは、普通は組織のエピ照明光源と同じ側に配置されているＣＣＤカメラ又は他の光子検出器を使って捕捉される。生物発光撮像は、蛍光エピ照明撮像と同様ではあるが、生物発光は、エピ照明光源無しに作られる。
【０００８】
先に述べた様に、近赤外線を使った従来の蛍光撮像では、解像度が比較的低く、ほんの僅か（２−３ｍｍ）組織に進入するに過ぎない。もっと高い解像度は、スペクトル情報を利用して「ｕｍｉｘｅｄ」される場合に実現される。
【０００９】
第２の方法は、小動物を使った研究にはまだ利用されていないが、光学的胸部撮影での使用が認知されており、透照光源を使用して、透照画像を作成する。先に述べたエピ照明光源と同様に、透照光源は、組織の中へと伝播する光を生成する。しかしながら、エピ照明光とは異なり、透照光は、組織を完全に通って伝播する。透照撮像では、画像光は、組織の、透照光源とは概ね反対側に集められる。
【００１０】
蛍光エピ照明撮像に関して先に述べたのと同様に、蛍光透照撮像では、透照光源からの励起光（例えば、近赤外線）は、組織を照らすのに用いられる。励起光は、組織の中に伝播し、組織内からの蛍光の放射を励起する。しかしながら、上記蛍光エピ照明装置とは対照的に、蛍光透照撮像では、ＣＣＤカメラ又は他の光子検出器が、組織の、透照光源とは概ね反対側に配置されている。或る装置では、放射される光は近赤外線である。蛍光透照撮像（ＦＴＩ）は、心筋と歯科診察診療の機能的な特徴を視覚化するのに用いられる。
【００１１】
或る透照装置では、透照光源と光検出器は、組織を貫通する仮想線上に配置されている。仮想線が組織にほぼ垂直な装置もあるし、そうではない装置もある。
蛍光エピ照明撮像（ＦＥＩ）、蛍光透照撮像（ＦＴＩ）、及び生物発光撮像（ＢＩ）は、二次元画像を提供する「平面」撮像を形成する。
【００１２】
Ｘ線断層撮像法を利用する更に高度な光学撮像システムと方法が開発されている。これらのシステムと方法は、組織への異なる投射（即ち、角度）での光子測定値を取得し、その測定値を、Ｘ線断層撮像アルゴリズムを使って組み合わせることによって機能する。Ｘ線断層撮像は、上記形態の平面撮像より正確な画像を提供する。Ｘ線断層撮像の利点には、画像を定量化する能力、二次元又は三次元の画像を提供する能力、三次元撮像に造形深さ測定値を提供する能力、及び、平面撮像に比べて高い感度と解像度、が含まれる。或る適用例では、生体内でＸ線断層撮像を使用し、酵素制御と薬品への治療反応を測定している。これらの適用例では、Ｘ線断層撮像は、平面撮像に優れた撮像性能を提供する。しかしながら、Ｘ線断層撮像は、平面撮像より複雑であり、より高度な器具と、多数の光源を要する多数の照明点（投射）と、組織内の光子伝播をモデル化するための高度な理論的方法と、を必要とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
規準化されたエピ照明撮像と規準化された透照撮像のためのシステムと方法は、平面蛍光エピ照明撮像、平面蛍光透照撮像、平面生物発光エピ照明撮像、及び平面生物発光透照撮像によって作成される画像の規準化を提供する。規準化は、画像を実質的に改良する。以下に更に説明する様に、それぞれが特定の撮像特徴を有する規準化エピ照明画像と規準化透照画像を組み合わせて使用することにより、更に別の改良を達成することができる。
【００１４】
以下に更に詳しく説明する様に、或る特定の装置では、本システムと方法は、外科手術中に、腫瘍又は他の病変部と、その境界を識別するのに用いられる。つまり、本システムと方法は、体内で作動する撮像に用いられる。或る装置では、本システムと方法は、蛍光内視鏡及び／又は腹腔鏡に用いられる。或る装置では、本システムと方法は、口内及び歯科処置に用いられ、口内又は歯科画像を提供する。
【００１５】
本発明によれば、或る撮像方法は、励起光源を使って、励起光を含む入射光を生成し、その入射光を組織に向けて送る段階を含んでいる。本方法は、更に、入射光が組織と相互作用した後で、光検出器を使って入射光を受け取る段階を含んでいる。本方法は、更に、光検出器を使って、組織から放射される放射光を受け取る段階を含んでいる。本方法は、更に、入射光に反応して、組織の内因性の画像を作成する段階を含んでいる。本方法は、更に、組織の、規準化されていない放射光の画像を作成する段階を含んでいる。本方法は、更に、規準化されていない放射光の画像と内因性画像を組み合わせて、組織の規準化された放射光画像を作成する段階を含んでいる。
【００１６】
本方法によって作成された規準化放射光画像は、規準化蛍光エピ照明画像、規準化蛍光透照画像、規準化生物発光エピ照明画像、及び／又は規準化生物発光透照画像である。
本発明の別の態様によれば、組織を撮像するためのシステムは、励起光を含む入射光を作成できるようになっている励起光源を含んでいる。本システムは、更に、受光器を含んでおり、受光器は、入射光が組織と相互作用した後で、入射光を受け取るようになっており、更に、組織から放射される放射光を受け取るようになっており、更に、入射光に反応して組織の内因性画像を作成するようになっており、更に、組織の、規準化されていない放射光の画像を作成するようになっている。本システムは、更に、非規準化放射光画像と内因性画像を組み合わせて、組織に関係付けられた規準化放射光画像を作成するようになっている規準化プロセッサーを含んでいる。
【００１７】
本システムによって作成された規準化放射光画像は、規準化蛍光エピ照明画像、規準化蛍光透照画像、規準化生物発光エピ照明画像、及び／又は規準化生物発光透照画像である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の以上の特徴、並びに本発明自体は、図面の簡単な説明の項に述べる図面についての詳細な説明で、更に良く理解頂けるであろう。
撮像システムと方法について述べる前に、導入概念と専門用語について説明する。ここで用いる「ファントム」という用語は、撮像する試験対象物を述べるのに用いる。「ファントム」は、代表的には、適切に作られた樹脂ブロックの様な、生きている組織と同様の拡散光伝播特性を有する物体である。別の例では、ファントムは、蛍光プロテイン、即ち蛍光マーカー又は蛍光色素、を有する細胞が入った小瓶である。
【００１９】
ここで用いる「励起光」という用語は、「励起光源」によって生成され、生物組織に入射する光を述べるのに用いる。励起光は、組織と相互作用して、励起光源によって送られたのと同じ波長（励起波長）で、光検出器（例えば、カメラ）によって受け取られる。励起光は、単色でもよいし、広いスペクトルを包含する、例えば白色光でもよい。励起光を使用して、組織のいわゆる「内因性励起光画像」（もっと簡単に、内因性画像）、即ち、励起光の波長と同じ波長で得られる画像を作成してもよい。励起光を使用して、組織内の蛍光を励起し、励起光の波長と異なる選択された波長で、いわゆる組織の「蛍光画像」を作成してもよい。
【００２０】
ここで用いる「入射光」という用語は、励起光源によって作成される光を一般的に述べるのに用いており、入射光は、蛍光を励起するように選択される波長を有する励起光だけでなく、他の波長を有する光も含んでいてもよい。入射光は、励起光だけを含んでいてもよいし、他の波長を含んでいてもよい。入射光の各波長は、同時に生成しても、異なる時間に生成してもよい。入射光は、組織のいわゆる「内因性入射光画像」（もっと簡単に、内因性画像）を作成するのに用いられる。内因性入射光画像は、励起光の波長と同じ波長で得られる画像（即ち、内因性励起光画像）か、励起光の波長とは異なる波長で得られる画像か、又は、励起光の波長を含んでいてもいなくてもよいが、様々な波長で得られる画像の組み合わせで得られる画像、の何れかである。画像の組み合わせについて、以下に詳しく説明する。
【００２１】
一般に、内因性画像は、組織の何らかの蛍光、又は組織内の蛍光マーカーによって生成される蛍光を除いて、組織の内側にある天然の構造の画像である。対照的に、蛍光画像は、組織の蛍光だけ、又は組織内の蛍光マーカーによって作られる蛍光の画像である。内因性画像は、内因性励起光画像でも、より一般的には、内因性入射光画像でもよい。
【００２２】
ここで用いる「エピ照明光源」という用語は、いわゆる「エピ照明画像」を形成するために、生物組織の表面から反射し、及び／又は生物組織の中へと伝播する或る形態の励起光（ここでは「エピ照明光」とも呼ばれる）を生成する励起光源を述べるのに用いる。エピ照明画像を形成するために、画像光は、組織のエピ照明光源と同じ側に概ね集められる。エピ照明画像は、内因性エピ照明画像（非蛍光）でも、蛍光エピ照明画像（蛍光のみ）でもよい。
【００２３】
ここで用いる「透照光源」という用語は、いわゆる「透照画像」を作成するために、組織の中へと伝播する或る形態の励起光（ここでは「透照光」とも呼ばれる）を生成する励起光源を述べるのに用いる。透照画像を形成するために、光は、組織の透照光源とは反対側に概ね集められる。エピ照明画像と同様に、透照画像は、内因性透照画像（非蛍光）でも、蛍光透照画像（蛍光のみ）でもよい。
【００２４】
或る装置では、エピ照明光源及び／又は透照光源は、より一般的には、励起光を含む入射光を生成する。
内因性エピ照明画像を作成するために、励起光（エピ照明光）は、撮像する対象物から送り返された（例えば、反射された）後で、カメラに受け取られる。対照的に、内因性透照画像を作成するために、励起光（透照光）は、撮像する対象物を通過した後で、カメラに受け取られる。
【００２５】
同様に、蛍光エピ照明画像を作成するために、励起光（エピ照明光）は、組織上又は組織内の蛍光（エピ照明光）を励起し、その蛍光は、撮像する組織から送り戻され、それが励起光とは異なる波長で受け取られる。更に、蛍光透照画像を作成するために、励起光（透照光）は、これも組織内の蛍光を励起し、その蛍光は、撮像する組織を通して送られ、励起光とは異なる波長で受け取られる。
【００２６】
ここで用いる「放射光」という用語は、生物組織又はその中で生成される光を述べるのに用いる。ここで用いる「蛍光」という用語は、励起光に反応してマーカー蛍光色素の励起によって生成される或る形態の放射光を述べるのに用いる。ここで用いる「生物発光」という用語は、一般に励起光が無い場合に、組織から放射される別の形態の放射光を述べるのに用いる。ここで用いる「放射光画像」という用語は、蛍光画像又は生物発光画像の何れかを述べるのに用いる。
【００２７】
ここで用いる「画像」という用語は、対象物又は場面の様なものの視覚的表示を述べるのに用いる。画像は、コンピューターモニターに表示できる画像データとして示してもよい。画像データは、デジタルカメラ又は別の画像装置によって作成され、コンピューターシステム又は他の処理装置に提供してもよい。しかしながら、ここで用いる「画像」という用語は、画像データのことを述べるのにも用いられるものと理解されたい。
【００２８】
本発明の概念を説明するためにここに述べているシステムと方法は、特定の種類の光又は特定の特性を有する光の使用に関する。例えば、近赤外線励起光を使ったシステムと方法に言及しており、これは、約６５０−１０００ｎｍの近赤外線（ＮＩＲ）波長範囲で特別な利点を提供する。しかしながら、ここに述べるシステムと方法は、例えば約４００ｎｍ−６５０ｎｍの可視範囲の光の様な、他の波長を有する励起光にも適用できるものと理解されたい。本システムと方法は、励起光は、励起光源によって、可視範囲の様な或る波長範囲で生成され、蛍光色素によって放射される蛍光は、ＮＩＲ範囲の様な別の波長範囲内にあるシステムにも適用される。本システムと方法は、励起光源によって生成される励起光と、蛍光色素によって放射される光が、共にＮＩＲ範囲内にある場合にも適用される。更に、可視範囲と近赤外線範囲の境界にある波長を有する励起光及び／又は放射光を、例えば５５０ｎｍ−６５０ｎｍ範囲で使用することもできる。生物発光撮像、及び赤方偏移蛍光色素及び蛍光プロテインの撮像に特に有利な波長もある。励起光は、その中の全ての波長で同じ強度を有していてもよいし、例えば、適切なフィルターを使用して、選択された波長を予め定めたように減衰させてもよい。更に、４００ｎｍから１０００ｎｍの波長範囲を超える励起光を使用してもよい。
【００２９】
ここで用いる「蛍光色素」という用語は、全身的又は局所的に生物組織に適用できる或る種類の既知の生物適合性染料又は他の蛍光剤を述べているものと理解されたい。幾つかの蛍光色素は、目標蛍光色素であり、例えば癌の病変を含む、組織内の特定の解剖学的、機能的又は分子的機構に集まる傾向がある。
【００３０】
さて図１に示すように、撮像システム１０は、複数の矢印１４で示されている励起（透照）光を生成するようになっている複数の透照光源１２を含んでいる。システム１０は、更に、矢印１８と、光線の境界線を概略的に示す線１８ａ、１８ｂによって示されている励起（エピ照明）光を生成するようになっているエピ照明光源１６を含んでいる。而して、エピ照明光源１６は、１つの比較的幅広い光線１８、１８ａ、１８ｂを放射する。透照光１４とエピ照明光１８、１８ａ、１８ｂは、生物組織２４に送られる。この具体例では、生物組織がマウス２４であると図示されている。
【００３１】
或る実施形態では、光学光マスク２６が、透照光源１２と生物組織２４の間に配置されている。従って、光マスク２６の様な光マスクを使用する実施形態では、透照光１４は、光マスク２６を通過し、生物組織２４に衝突する。光マスクは、後で、図１Ａと関連付けて更に詳細に説明する。
【００３２】
システム１０は、線２２ａ、２２ｂで示されている光を受け取るようになっているカメラ２０（又は他の型式の検出器）を更に含んでおり、この線は、光線の境界を概略的に示している。更に以下に述べる様に、光２２ａ、２２ｂは、透照光源１２及び／又はエピ照明光源１６と関係付けられている。カメラ２０は、画像情報２８を作成し、規準化プロセッサー３０がその情報を受け取る。規準化プロセッサー３０は、規準化された画像情報３２を作成し、ディスプレイ３４がそれを受け取って表示する。規準化プロセッサー３０については後で詳しく説明するが、規準化プロセッサー３０によって提供される規準化は、物体２４の「規準化」蛍光画像を改良することが明白になるであろう。
【００３３】
作動時、カメラ１６は、光２６ａ、２６ｂを受け取る。或る実施形態では、透照光源１８とエピ照明光源１６は、それぞれ励起光１８、２０を同時に生成し、カメラ１６は、透照光源１２とエピ照明光源１６の両方からの寄与を各励起光源１２、１６と同じ波長で有している光２６ａ、２６ｂを受け取る。別の実施形態では、透照光源１２とエピ照明光源１６は、それぞれ励起光１８、２０を、異なる時間で生成するので、カメラ１６は、何時でも、透照光源１２とエピ照明光源１６の一方から光２６ａ、２６ｂを受け取る。
【００３４】
エピ照明光源１６によって生成された励起光１８、１８ａ、１８ｂに反応してカメラ１６が受け取る光２６ａ、２６ｂは、励起光１８、１８ａ、１８ｂからの励起光の波長での寄与と、励起光１８、１８ａ、１８ｂに反応して異なる波長で物体２４内で放射された放射光（蛍光又は生物発光）からの寄与を有している。励起光１８、１８ａ、１８ｂからの寄与は、内因性エピ照明画像を形成するのに用いられ、発生した放射蛍光からの寄与は、蛍光エピ照明画像と、規準化蛍光エピ照明画像を形成するのに用いられる。
【００３５】
同様に、透照光源１２によって生成される励起光１４に反応してカメラ１６が受け取る光２６ａ、２６ｂは、励起光１４からの励起光波長での寄与と、励起光１４に反応して異なる波長で物体２４内で放射された放射光（蛍光又は生物発光）からの寄与を有している。励起光１４からの寄与は、内因性透照画像を形成するのに用いられ、放射光からの寄与は、蛍光透照画像と、規準化蛍光透照画像を形成するのに用いられる。
【００３６】
上記議論から、システム１０が、規準化蛍光エピ照明画像、規準化蛍光透照画像、又は規準化蛍光エピ照明画像と規準化蛍光透照画像の両方を作成できるものと理解されたい。システム１０は、規準化生物発光画像を作成することもできる。
【００３７】
先に述べた様に、規準化蛍光エピ照明画像は、エピ照明光源１６によって生成される励起光１８、１８ａ、１８ｂで組織（例えば、図１のマウス２４）を照らすことによって生成される。組織２４のエピ照明光源１６と同じ側に配置されているカメラ２０は、組織２４から反射して内因性エピ照明画像を形成する励起（エピ照明）光と、励起（エピ照明）光１８、１８ａ、１８ｂに反応して組織２４内から放射されて非規準化蛍光エピ照明画像を形成する蛍光、の両方を捕捉するのに用いられる。内因性エピ照明画像と非規準化蛍光エピ照明画像は、規準化プロセッサー３０によって組み合わせられて、規準化蛍光エピ照明画像を作成する。
【００３８】
先にも述べた様に、規準化蛍光透照画像は、組織（ここではマウス２４）を、透照光源１２によって生成される励起光１４で照らすことによって作成される。組織２４の透照光源１２と反対側に配置されているカメラ２０は、組織２４を通過して内因性透照画像を作成する励起（透照）光と、励起（透照）光１４に反応して組織２４内から放射されて非規準化蛍光透照画像を形成する蛍光、の両方を捕捉するのに用いられる。内因性透照画像と非規準化蛍光透照画像は、規準化プロセッサー３０によって組み合わせられて、規準化蛍光透照画像を作成する。
【００３９】
規準化生物発光画像を作成するために、システム１０は、生物発光光の非規準化画像を集める。この場合、生物発光光は、自発的に放射され、励起光１４、１８、１８ａ、１８ｂに反応して生成されるものではない。非規準化生物発光画像は、規準化プロセッサー３０によって、内因性エピ照明画像か内因性透照画像の何れかと組み合わせられ、規準化生物発光画像が作成される。
【００４０】
エピ照明撮像又は透照撮像の何れでも、或る実施形態では内因性画像を形成するために、励起光源は、限定するわけではないが、励起光の波長を含む１つ又は複数の波長（即ち、入射光）を生成し、内因性画像は、その１つ又は複数の波長と関係付けられた内因性画像を組み合わせることによって生成される。或る装置では、その組み合わせは加重平均である。
【００４１】
「励起光」という用語を、生物組織内で蛍光を励起することのできる光に関係付けて先に述べたが、励起光は、規準化生物発光画像を作成するために、システム１０で用いることもできる。或る装置では、励起光は、生物発光の波長で生成されるので、組織内の生物発光の伝播特性を捕捉するのに用いることができる。例えば、先に述べた様に、規準化生物発光透照撮像では、システム１０は、励起（透照）光の画像（内因性画像）と、生物発光光の非規準化画像の両方を集める。
【００４２】
先に述べた様に、規準化蛍光透照撮像は、一般的に、複数の透照光源１２を、組織２４のカメラ２０とは概ね別の側に配置することによって提供される。透照光源１２は、例えば、所定のパターンで配置されている一列の透照光源１２を使用するか、又は、所定のパターンで配置されている、光マスク２６の様な光学ガイドシステムを使用することによって、照明パターンを有することができる。
【００４３】
複数の透照光源１２を使用している蛍光透照撮像では、透照撮像は、複数の透照光源１２のでそれぞれで生成される励起光と関係付けられた光信号を重ね合わせることによって実現される。基本的に、各透照光源１２は順次点灯され、その結果生じる内因性蛍光画像が順次捕捉される。
【００４４】
カメラ２０は、光源１２、１６と関係付けられた励起光が組織２４から反射し、及び／又は組織２４を通過した光と、組織内の蛍光色素及び／又は内因性組織蛍光分子と関係付けられた放射光の両方を集める。システム１０は、更に、例えば、励起光源１２、１６のスイッチが切られたときに、放射された生物発光光を集めることができる。同じカメラ２０を使っている同じシステム１０は、規準化蛍光エピ照明画像と規準化蛍光透照画像の両方を作成するのに用いることができる。カメラ２０については、図２及び図２Ａと関連付けて更に詳細に示す。
【００４５】
エピ照明光源１６と透照光源１２が励起光を生成するようになっていることは先に述べたが、別の装置では、エピ照明光源１６及び／又は透照光源１２は、励起光の波長及び他の波長を有する入射光を生成するようになっている。
【００４６】
表示「（ａ）」の第１のパネルと表示「（ｂ）」の第２のパネルで構成されている図１Ａでは、第１の代表的な光マスク２６ａがパネル（ａ）に示されており、第２の代表的な光マスク２６ｂがパネル（ｂ）に示されている。マスク２６ａ、２６ｂは、迷光と、カメラに直接当たると、カメラを飽和状態にするか、それを損傷させる恐れのある励起光を遮断する働きをする。追加吸収材料は、励起光源１２、１６によって生成される励起光１４、１８が、カメラ２０に直接入るのを選択的に防ぐのに用いられる。他の装置では、選択的ビーム走査パターンを使って、カメラ２０が励起光１４、１８に直接曝されるのを避ける。他の装置では、複数の透照光源１２からの光度の適合減衰を使って、カメラ２０の飽和を防ぎ、カメラ２０が捕捉する画像の動的範囲を改良する。例えば、動的範囲は、組織の縁に近い光の様な、組織によって最小限に減衰される光に対して改良される。
【００４７】
次に図１Ｂに示す別のシステム５０は、図１のシステム１０と同様であるが、比較的幅が広い励起光を有する単一の透照光源５２を含んでおり、励起光は、矢印５４と、光線の境界を概略的に示している線５４ａ、５４ｂで示されている。他の装置では、放射光５４、５４ａ、５４ｂは、組織６４の縁の近く及び外側でＣＣＤの画素が飽和するのを防ぐ空間的減衰パターンを有している。
【００４８】
図１Ｂの別の要素は、図１の要素と同じでも、同様であってもよい。例えば、マスク６６は、マスク２６と同じでも同様でもよく、エピ照明光源５６は、エピ照明光源１６と同じでも同様でもよく、カメラ６０は、カメラ２０と同じでも同様でもよく、規準化プロセッサー７０は、規準化プロセッサー３０と同じでも同様でもよく、ディスプレイ７４は、ディスプレイ３４と同じでも同様でもよい。
【００４９】
図１のシステム１０と図１Ｂのシステム５０の両方で、「非規準化」画像を使って「規準化」画像を作成する方法について、以下に述べる。規準化蛍光エピ照明画像の作成は、少なくとも２つの別個の画像（即ち、２種類の画像データ）を収集し、それらを組み合わせて規準化蛍光エピ照明画像（又は規準化画像データ）を提供することを伴っている。２つの画像は、エピ照明光源（例えば、図１の１６）によって生成されるエピ照明励起光（例えば、図１の１８、１８ａ、１８ｂ）が組織２４から概ね反射され（図１）て出来る組織の画像（例えば、図１の２４）と、蛍光探針（即ち、蛍光色素）から放射された光の非規準化画像を含んでいる。放射光は、励起光１８、１８ａ、１８ｂによって励起される。励起光１８、１８ａ、１８ｂの画像は、ここでは内因性エピ照明画像とも呼ばれており、放射光の画像は、ここでは非規準化蛍光エピ照明画像と呼ばれている。
【００５０】
或る実施形態では、２つの暗光画像（即ち、例えば迷光とノイズが入っている背景画像）も集められ、上記の２つの画像と組み合わせて、規準化蛍光透照画像を作成するのに用いられる。一方の暗光画像は、上記内因性エピ照明画像を捕捉するのに用いられるのと同じ取得設定条件（利得、照射時間など）を使って作成され、他方の暗光画像は、上記非規準化蛍光エピ照明画像を捕捉するのに用いられるのと同じ取得設定条件を使って作成される。暗光画像の使用についは、以下の式で明白になる。
【００５１】
同様に、規準化蛍光透照画像の作成は、少なくとも２つの別個の非規準化画像（即ち、２種類の画像データ）を収集し、その画像を組み合わせて規準化蛍光透照画像（又は規準化画像データ）を提供することを伴っている。２つの非規準化画像は、透照光源（例えば、図１の光源１２）によって生成される透照励起光（例えば、図１の励起光１４）が組織２４を通過することによって作成される組織（例えば、図１の組織２４）の画像と、蛍光探針（即ち、蛍光色素）から放射された光の画像を含んでいる。放射光は、励起光１４によって励起される。励起光１４の画像は、ここでは内因性透照画像と呼ばれ、放射光の画像は、ここでは非規準化蛍光透照画像とも呼ばれる。
【００５２】
或る実施形態では、２つの暗光画像も集められ、規準化蛍光透照画像を作成するのに用いられる。一方の暗光画像は、上記内因性透照画像を捕捉するのに用いられるのと同じ取得設定条件（利得、照射時間など）を使って作成され、他方の暗光画像は、上記非規準化蛍光透照画像を捕捉するのに用いられのと同じ取得設定条件を使って作成される。
【００５３】
同様に、生物発光では、少なくとも２つ、或る実施形態では４つの画像が集められ、即ち、（エピ照明又は透照）励起光の内因性画像及び暗光画像と、生物発光の放射画像及び暗光画像である。
【００５４】
暗画像を使っている実施形態では、暗画像は、各測定時に取得するのではなく、一度取得してメモリに記憶される。先に述べた様に、或る実施形態では、暗電流画像は、特に暗画像のコントラストが非常に低い場合は、使用されない。他の実施形態では、等価減法が用いられる。
【００５５】
規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像では、共に、光源によって提供される励起光と、蛍光探針によって生成される放射光は、波長が異なっていてもよい。生物発光画像を作成するのに受け取られる放射光と、内因性光画像に関係して採用される励起光は、波長が異なっていても同じでもよい。或る特定の実施形態では、放射光は近赤外線光であり、励起光は、近赤外線光ではあるが波長が短い。生物発光撮像の或る特定の実施形態では、放射光は、可視及び近赤外線スペクトル成分を含んでおり、励起光は、同様のスペクトル成分を含んでいる。
【００５６】
以下の式は、規準化されノイズが低減された蛍光エピ照明画像と、規準化されノイズが低減された透照蛍光画像を作成する方法で用いられる。その様な方法は、それぞれ図１と図１Ｂに関連付けて先に述べたシステム１０、５０と同様のシステムで実行される。或る実施形態では、以下に述べる非規準化画像は、図１のカメラ２０又は図１Ｂのカメラ６０によって作成できるものと理解されたい。以下に述べる規準化画像（及びノイズ低減非規準化画像）は、非規準化画像を更に処理し及び／又は組み合わせることによって作成することができるが、図１の規準化プロセッサー３０又は図１Ｂの規準化プロセッサー７０によって作成することができる。
【００５７】
非規準化ノイズ低減蛍光エピ照明画像Ｉｅは、以下の様に表され、
【００５８】
【数１】
【００５９】
ここに、Ｉｆｅは、エピ照明光源（例えば、図１の光源１６）を使用する場合に作成される蛍光画像で、Ｉｆｎは背景カメラノイズ画像（即ち、暗画像又は定数）である。Ｉｆｎは、励起光がない場合には、Ｉｆｅと同一の取得及び実験パラメーターによって取得され、或いは、実験測定値に基づいて、等価定数で近似することもできる。以後、画像Ｉｅは、非規準化ノイズ低減蛍光エピ照明画像、簡単に非規準化蛍光エピ照明画像と呼ばれ、ノイズは仮定されている。
【００６０】
同様に、非規準化ノイズ低減蛍光透照画像Ｉｔは、以下の様に表され、
【００６１】
【数２】
【００６２】
ここに、ＮＳは、後方照明透照光源（例えば、図１の光源１２）の数で、（ＮＳ＞１）であり、Ｉｆｔ（ｋ）は、ｋ番目の透照光源を照らすことによって得られる蛍光透照画像であり、Ｉｆｎは、同一条件で、但し励起光源による照明が無い状態（即ち、暗画像）で得られる対応するノイズ画像（オフセットも含んでいる）である。因子ｇ（ｋ）は、百分率係数で、各光源の相対強度に基づいて計算される中間光源強度と比較して、個別の透照光源強度の変動に合わせて補正するために含まれており、その値は、例えば、同質の内部脂肪を通して測定される。Ｔｆは閾値である。
【００６３】
閾値Ｔｆを上回る全ての蛍光画像値が一つに積算され（重ねられ）て、非規準化ノイズ低減蛍光透照画像が生み出される。或る特定の実施形態では、閾値Ｔｆは、Ｉｆｎ画像に見られる光子係数の標準偏差の１０倍に設定されている。閾値Ｔｆの値は、ノイズ、又は、信号対ノイズ比が低い画像信号が、非規準化蛍光透照画像Ｉｔに含まれないように選択される。以後、画像Ｉｔは、非規準化ノイズ低減蛍光透照画像、又はもっと簡単に、非規準化蛍光透照画像と呼ばれ、ノイズ減算は仮定されている。
【００６４】
上記非規準化蛍光エピ照明画像Ｉｅと非規準化蛍光透照画像Ｉｔは、以下の様にして規準化される。規準化プロセスは、非規準化画像を、対応する内因性画像で（即ち、エピ照明撮像用のエピ照明励起光の画像か、又は透照撮像用の透照励起光の画像で）除する。
【００６５】
規準化蛍光エピ照明画像Ｕｅは、以下の通り計算でき、
【００６６】
【数３】
【００６７】
ここに、Ｉｅｅは、励起光波長で得られるエピ照明画像（即ち、内因性エピ照明画像で、エピ照明光源によって生成される励起光が組織から反射されて作成される組織の画像）であり、Ｉｅｎは、光源からの励起無しに得られるカメラノイズとオフセット（又は暗画像）である。
【００６８】
規準化画像の性能は、（蛍光エピ照明画像では）閾値Ｔｆと（内因性エピ照明画像では）Ｔｅで変わる。或る特定の実施形態では、Ｕｅは、Ｉｅｅ−Ｉｅｎ分母値が閾値Ｔｅを上回っており、且つＩｆｅ−Ｉｆｎ値が閾値Ｔｆを上回っているのでなければ、ゼロに設定される。閾値の選択は、ノイズの統計値又は実験データに基づく。選択は、静的に、値に、ノイズ画像の所定数のノイズの標準偏差（例えば、ノイズ画像Ｉｅｎの２０個の標準偏差）を選択するか、適合的に選択することによって行われる。定数ｃｆとｃｅも、静的に又は適合的に選択されるが、それらの目的は、画像を安定させることである。定数ｃｆとｃｅは、ユーザーの嗜好に依って、ゼロ値を有していてもよいし、小さな値で、小さなオフセット値を提供して比を安定させ、より正確な視覚結果を生むようにしてもよい。或る特定の実施形態では、ｃｆ＝０とＣｅ＝１のデフォルト設定値を使って、ゼロによる除算を回避している。同様に、因子ａとｂは、蛍光及び励起画像の相対的強度に関する事前情報、例えば、蛍光測定に用いられるフィルターと、励起光測定に用いられるフィルターを比べた場合の相対的減衰を実施する（以下図２を参照）。別の装置では、ａ＝１、ｂ＝１である。しかしながら、アプリケーションによっては、ａとｂは、所定の式によって与えられる他の値（例えば、波長の関数）でもよいし、実験で測定してもよい。
【００６９】
同様に、対応する規準化蛍光透照画像Ｕｔは、以下の通り計算され、
【００７０】
【数４】
【００７１】
ここに、Ｉｅｔは、励起波長で得られる透照画像（即ち、内因性透照画像であり、透照光源によって生成される励起光が組織を通過することによって作成される組織の画像）であり、Ｉｅｎは、励起光源からの励起無しに得られるカメラのノイズ（暗画像）である。採用されているＮＳ個の光源それぞれに対する蛍光及び励起透照画像は、ノイズ画像ＩｆｎとＩｅｎの減算、及びＴｆ及びＴｅ閾値の適用の後、積算される（重ねられる）。
【００７２】
ノイズＩｆｎとＩｅｎは上記式３と式４では減算されているが、同様の規準化技法が、ノイズの一方又は両方が減算されないシステムにも適用できるものと理解されたい。
図１Ｂと関連付けて説明した、１つの透照光源５２だけを有しているシステム５０では、１つの透照画像が得られる。この場合、式２と式４には、積算項が無くなる。
【００７３】
非規準化蛍光透照画像（１つの透照光源）は、以下の通り表される。
【００７４】
【数５】
【００７５】
規準化蛍光透照画像（１つの透照光源）は、以下の通り表され、
【００７６】
【数６】
【００７７】
ここに、ＩｆｔとＩｅｔはこの場合１つの透照画像である。
内因性画像は、幅広い波長、即ち、励起光の波長（例えば、図１の１４、１８）だけでなく、生成された蛍光の波長も含む波長で得られる画像である。代わりに、２つの「内因性」画像は、１つが励起光の波長、１つが放射（蛍光）光の波長で得られ、その２つの組み合わせ、例えば線形の組み合わせ又は重み付け積が、規準化に用いられる。
【００７８】
内因性画像が蛍光波長を含む幅広い波長範囲で得られる、上記の場合の内因性画像の作成では、蛍光画像は、先ず、得られた内因性画像、即ち、励起及び放射スペクトル応答と同様のスペクトル応答を有する励起光を使って作成された画像から減じられ、即ち、Ｉｅｅ＝Ｉｅｅ’−Ｉｆｅ及びＩｅｔ＝Ｉｅｔ’−Ｉｆｂであり、ここに、先に述べた様に、Ｉｅｅは、広大な励起光源の波長範囲で得られたエピ照明画像であり、Ｉｅｔは、広大な励起光源の波長範囲で得られた透照画像であり、Ｉｆｅは、エピ照明光源を使用しているときに作成される蛍光画像であり、Ｉｆｔは、透照光源を使用しているときに作成される蛍光画像である。この場合、Ｉｅｅ’とＩｅｔ’は、それぞれ励起波長の波長を有する励起光と、放射（蛍光）光の波長と合致する光スペクトルを有する追加の励起光を使って、エピ照明及び透照から得られる励起及び放射波長に対応する複数の波長に亘る内因性画像である。蛍光スペクトルと合致する励起光は、蛍光伝播特性を捕捉するのに用いられる。この方法は、励起光が可視波長範囲内にあり、蛍光が近赤外線の波長範囲内にある場合は、特に重要になる。以上、包括的に述べているが、Ｉｅｅ’とＩｅｔ’が得られる範囲と反応を適切に選択することによって、相当な精度を実現することができる。
【００７９】
生物発光撮像では、式１、式３、及び式５（それぞれ非規準化エピ照明、規準化エピ照明、及び非規準化蛍光透照画像）は、実質的に変わらないが、Ｉｆｘは、蛍光ではなく、生物発光と関係していると解釈される。規準化生物発光撮像では、画像は、生物発光システムの波長と最も良く合う選択された伝播波長範囲で得られる内因性画像によって規準化される。従って、励起光は、生物発光の波長と合うスペクトルを有する光を含んでいてもよい。式３は、規準化生物発光のエピ照明画像を提供する。
【００８０】
生物発光撮像では、複数の非規準化蛍光透照画像に用いられる式２は、使用されない。更に、規準化透照生物発光撮像では、複数の透照光源に適合する式４は、代わりに以下の様に表され、
【００８１】
【数７】
【００８２】
１つの透照光源を使っている規準化生物発光透照撮像の場合の式６は、
【００８３】
【数８】
【００８４】
となる。
式７の修正（式４と比べて）は、生物発光信号が励起光源に依存していないことを示しており、従って、光源の関数である積算は無くなる。同様に、式７と式８は、生物発光画像を捕捉する幾何学配置を明示的に指していないので、本質的により包括的であることを指摘しておく。しかしながら、両式は、励起光が、生物発光信号を集めるのと同様の組織から伝播すると想定している。式３によって与えられる規準化撮像の或る実施形態は、皮相構造の生物発光に適用され、生物発光画像は、エピ照明モードでの組織減衰に合わせて補正される。
【００８５】
先に述べた規準化法は、本質的に包括的であり、図１と図１Ｂの両方のシステム１０、５０（更に、図９、９Ａ、及び１０に図示しているシステム）に利用できるものと理解されたい。
【００８６】
代わりの規準化法は、ここで「光源毎」の規準化法と呼ばれ、エンコードされる時間、周波数、又は波長である各光源を個別に規準化し、その後、規準化された結果を互いに加える。この規準化は、光源が、撮像する組織の側面又は上面に配置されていても、あらゆる光源の幾何学配置で実行することができる。
【００８７】
式４と上記説明によれば、光源毎の規準化画像は、
【００８８】
【数９】
【００８９】
と表すことができる。
閾値ＴｆとＴｅは、全ての値ｋに対して一定であってもよいし、Ｔｆ＝Ｔｆ（ｋ）及びＴｅ＝Ｔｅ（ｋ）であってもよく、それは、個々の光源に適用される各比が、異なる閾値であることを示している。或る実施形態では、Ｔｅは、適応閾値であり、Ｉｅｔ（ｋ）強度の関数として測定され、例えばＴｅ＝０．１*Ｉｅｔ（ｋ）で、Ｔｆは定数で、例えばノイズの標準偏差の５倍である。Ｔｅより小さい分母値を与える画像の画素は、合算されない。
【００９０】
１−９の全ての式で、規準化画像は、最終的な規準化画像を上記計算された規準化画像に対数的又は指数的に関係付けることによって、表示できるように更に処理される。表示用の規準化画像は、上記計算された規準化画像の値の動的範囲に依って選択される。
【００９１】
上記式の中の画像の減算は、非規準化放射光画像（蛍光又は生物発光、エピ照明、又は透照）の調整されている画素から、暗画像（ノイズ画像）の画素等級を減じる段階を含んでいる。上記式の画像の除算は、非規準化放射光画像（蛍光又は生物発光、エピ照明、又は透照）の画素等級を、内因性励起光画像（エピ照明又は透照）の調整されている画素の等級で除する段階を含んでいる。
【００９２】
以上、エピ照明光源５６と透照光源５２は、励起光を生成するようになっていることを説明しているが、他の装置では、エピ照明光源５６及び／又は透照光源５２は、励起光の波長及びその他の波長を有する入射光を生成するようになっている。図９、１０、及び１１に示している装置の様な他の装置にも同じことが言えるが、それについては、以下により詳しく説明する。
【００９３】
図１Ｃに示すように、図１及び図１Ｂそれぞれの規準化プロセッサー３０、７０と同一又は同様の規準化プロセッサー８０は、経路８２で１つ又は複数の内因性励起光画像を受け取り、経路８３で１つ又は複数の非規準化放射光画像を受け取り、様々な型式の規準化光画像の１つ又はそれ以上を作成し、信号経路９３−９６で利用可能にする。
【００９４】
経路８２上の内因性励起光画像は、随意の内因性画像組み合わせプロセッサー８４によって受け取られる。内因性画像組み合わせプロセッサー８４は、図１のシステム１０の様な、複数の透照光源を有するシステムのために、内因性透照画像を組み合わせ（例えば、重ね合わせ）、経路８４ａ上のその出力で、単一の内因性画像を作成するようになっている。別の装置では、内因性画像組み合わせプロセッサー８４は、複数の波長で作成された内因性画像を組み合わせるようになっている。図１Ｂのシステム５０、又は、励起光源が励起光波長だけで光を生成するシステムの様な、１つの透照光源だけを有しているシステムでは、内因性画像組み合わせプロセッサー８４は、不要である。
【００９５】
同様に、経路８３上の非規準化放射光画像は、随意の放射画像組み合わせプロセッサー８５によって受け取られる。放射画像組み合わせプロセッサー８５は、図１のシステム１０の様な、複数の透照光源を有するシステムのために、放射された透照画像を組み合わせ（例えば、重ね合わせ）、経路８５ａ上のその出力で、単一の非規準化放射光画像を作成するようになっている。図１Ｂのシステム５０の様な、１つの透照光源だけを有しているシステムでは、放射画像組み合わせプロセッサー８５は、不要である。
【００９６】
内因性画像ノイズ低減プロセッサー８６は、経路８４ａ上の単一の内因性画像と、経路８２ａ上の暗画像（背景画像）を受け取るようになっている。内因性画像ノイズ低減プロセッサー８６は、更に、単一の内因性画像と暗画像を組み合わせて、ノイズが低減された内因性画像を経路８６ａ上に提供するようになっている。ノイズ低減が実行されない或る実施形態では、内因性画像ノイズ低減プロセッサー８６は用いられず、経路８６ａ上のノイズが低減された内因性画像の代わりに、経路８４ａ上の単一の内因性画像が用いられる。
【００９７】
同様に、放射画像ノイズ低減プロセッサー８７は、経路８５ａ上の単一の非規準化放射光画像と、経路８３ａ上の暗画像（背景画像）を受け取るようになっている。放射画像ノイズ低減プロセッサー８７は、更に、経路８５ａ上の単一の非規準化放射光画像と経路８３ａ上の暗画像を組み合わせて、ノイズ低減非規準化放射光画像を経路８７ａ上に提供するようになっている。ノイズ低減が実行されない或る実施形態では、放射画像ノイズ低減プロセッサー８７は使用されず、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像に代わって、経路８５ａ上の非規準化放射光画像が用いられる。
【００９８】
経路８６ａ上のノイズ低減内因性画像が、ノイズ低減内因性エピ照明画像であり、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像が、ノイズ低減非規準化蛍光エピ照明画像である場合、それらの画像は、経路９３上の規準化蛍光エピ照明画像を作成するようになっている蛍光エピ照明規準化プロセッサー８９に提供される。
【００９９】
経路８６ａ上のノイズ低減内因性画像が、ノイズ低減内因性透照画像であり、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像が、ノイズ低減非規準化蛍光透照画像である場合、それらの画像は、経路９４上の規準化蛍光透照画像を作成するようになっている蛍光透照規準化プロセッサー９０に提供される。
【０１００】
経路８６ａ上のノイズ低減内因性画像が、ノイズ低減内因性透照画像であり、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像が、ノイズ低減非規準化生物発光画像である場合、それらの画像は、経路９５上の規準化生物発光透照画像を作成するようになっている生物発光透照規準化プロセッサー９１に提供される。
【０１０１】
経路８６ａ上のノイズ低減内因性画像が、ノイズ低減内因性エピ照明画像であり、経路８７ａ上のノイズ低減非規準化放射光画像が、ノイズ低減非規準化生物発光エピ照明画像である場合、それらの画像は、経路９６上の規準化生物発光エピ照明画像を作成するようになっている生物発光エピ照明規準化プロセッサー９２に提供される。
【０１０２】
規準化プロセッサー８０は、経路９３−９６上に４つの型式の画像を作成するようになっており、各画像は、ノイズ低減を施しても、施さなくてもよい。更に、経路９４上に提供される規準化蛍光透照画像と、経路９５上に提供される規準化生物発光透照画像は、１つの励起透照光源、又は複数の励起透照光源を使って作成することができる（プロセッサー８４、８５によって重ねられる）。しかしながら、他の装置では、プロセッサー８９−９２の内の１つ又はそれ以上が、規準化プロセッサー８０に含まれている。
【０１０３】
次に図２では、カメラ１００は、図１のカメラ２０及び図１Ｂのカメラ６０と同一又は同様でもよいが、光を受け取り、処理するようになっている。
カメラ１００が受け取る光には、エピ照明光源によって生成された励起光から生まれた内因性励起光、及び／又は、エピ照明光源によって生成された励起光に反応して組織が放射した蛍光が含まれていてもよい。カメラ１００が受け取る光には、更に、透照光源によって生成された励起光から生まれた励起光、及び／又は、透照光源によって生成された透照光に反応して組織が放射した蛍光が含まれていてもよい。カメラ１００が受け取る光には、更に、組織内で自然に生成される生物発光の光が含まれることもある。
【０１０４】
カメラ１００は、内因性画像プロセッサー１０２を含んでおり、プロセッサー１０２は、エピ照明光源又は透照光源の何れかから生まれた上記励起光が組織に衝突して相互作用した光を受け取るようになっており、更に、内因性画像（即ち、内因性画像データ）を作成するようになっている。カメラ１００は、更に、蛍光画像プロセッサー１０４を含んでおり、蛍光画像プロセッサー１０４は、エピ照明光源又は透照光源から生まれた上記蛍光によって組織から放射された光を受け取るようになっており、更に、非規準化蛍光画像（即ち、非規準化蛍光画像データ）を作成するようになっている。内因性画像プロセッサー１０２と蛍光画像プロセッサー１０４は、例えば、励起光を通過させるようになっている光学フィルター（励起光フィルター１０６）と、蛍光を通過させるようになっている他の光学フィルター（蛍光フィルター１０８）によって、又は、それと組み合わせて提供される。内因性画像プロセッサー１０４と蛍光画像プロセッサー１０６は、実質的に同時に、又は順次作動して、内因性画像（即ち、内因性画像データ）と非規準化蛍光画像（即ち、非規準化蛍光画像データ）を提供する。カメラ１００が受け取る励起光は、蛍光より強度が強いので、或る実施形態では、励起光フィルター１０６は、中性フィルターの様な光減衰フィルターを含んでいる。
【０１０５】
或る実施形態では、偏光子（図示せず）が、偏光モードを優先的に選択するのに更に用いられる。偏光子は、エピ照明光源（例えば、図１Ｂの５６）、透照光源（例えば、図１Ｂの５２）、カメラ１００の内因性部分１０２、及び／又は、カメラ１００の蛍光プロセッサー１０４で用いられる。偏光子は、更に皮相的な撮像（同じ向きの偏光フィルターが、光路の各端に用いられている場合）又は更に深い撮像（直交偏光子が用いられている場合）をやり易くすることができる。更に、偏光子は、放射光を１つの偏光方向に偏光させ、直交偏光子によって放射光を検出することによって、励起光からの放射（蛍光又は生物発光）を良好に分離するのに用いられる。
【０１０６】
蛍光画像プロセッサー１０４については先に述べたが、同じプロセッサーを使用して、生物発光から生まれた光を受け取り、生物発光画像を形成することができるものと理解されたい。励起光フィルター１０６については先に述べたが、他の装置では、励起光フィルター１０６は、複数の波長を通過させるようになっている入射光フィルターに置き換えられている。
【０１０７】
次に図２Ａでは、別のカメラ１５０は、図１のカメラ２０及び図１Ｂのカメラ６０と同じ又は同様でもよいが、光を受け取り、処理するようになっている。カメラ１５０は、回転させて、励起光フィルター１５４又は蛍光フィルター１５４の何れかを選択するようになっているフィルターホイールアッセンブリ１５２を含んでいる。画像プロセッサー１５８は、内因性画像又は非規準化蛍光画像を、それに従って作成するようになっている。
【０１０８】
図２のカメラ１００とは異なり、カメラ１５０は、画像プロセッサー１５８だけを有しており、これを使って、内因性画像（即ち、内因性画像データ）と非規準化蛍光画像（即ち、非規準化蛍光画像データ）の両方を順次提供する。カメラ１００が受け取る励起光は、蛍光より強度が強いので、或る実施形態では、励起光フィルター１５４は、中性フィルターの様な光減衰フィルターを含んでいる。励起光フィルター１５４については先に述べたが、他の装置では、励起光フィルター１５４は、励起光フィルター１５４は、複数の波長を通過させるようになっている入射光フィルターに置き換えられている。
【０１０９】
以下に呈示する一連の画像について述べる前に、画像を作成するのに用いられるファントムについて説明する。第１ファントム（図３、３Ａ、及び４の画像に用いられている）は、比較的空間的に同質であり、２つの拡散性蛍光管が５ｍｍ離して配置され、チャンバ内に浸されていた。管は、１．５ｍｍまでの直径で、一端が密閉されているガラスの毛細管であり、変動する吸収及び皮相腫瘍から発せられる蛍光をシミュレートするために、１％の内部脂肪溶液と、２５ｐｐｍの墨汁と、２００ｎｍのＣｙ５．５染料が中に入っていた。チャンバは、更に、同じ内部脂肪溶液とインクで満たされていたが、蛍光色素が含まれていなかった。第１ファントムは、チャンバ内の様々な深さに置かれ、上記規準化法の相対的性能を、ファントムの深さの関数として査定するのに用いられた。
【０１１０】
第２ファントム（図５−５Ｃの画像に用いられている）は、第１ファントムと同じ、相対的に同質の背景と２つの管配置を使用したが、２つの直径３ｍｍのプラスチック管を採用した。第２ファントムを使って、２つの規準化法の精度を、変動する光学特性の関数として検査した。これらの実験で、左の管は４００ｎｍのＣｙ５．５で満たされていたが、右の管には２００ｎｍのＣｙ５．５が入っていた。両方の管と背景の媒体は、同じ１％の内部脂肪溶液と２５ｐｐｍの墨汁の溶液で満たされていた（図５と図５Ｂ）。その後、左の管の吸収率を、背景の吸収濃度の２．５倍に上げた（図５Ａと図５Ｃ）。第２ファントムを使って、変動する背景の光学特性に関する規準化撮像法の頑強性を検査した。
【０１１１】
第３ファントムを使って、第１の動物実験（図６及び図６Ａに示されている）で、裸のマウスの死後の画像を作成した。この実験は、深部の活動解像において、エピ照明を凌ぐ規準化透照の利点を示した。更に、規準化エピ照明が、如何に偽陽性を低減する結果となるかを示した。第３ファントムは、内部脂肪と４００ｎｍのＣｙ５．５染料で満たされた１．８ｍｍ直径のガラス管を含んでおり、ガラス管は、動物に食道を通して動物の胴体の中間に達するまで挿入した。その後、動物を撮像チャンバ内に配置し、式１−４で表される全ての画像セットを得た。
【０１１２】
図６Ａと図７Ａに示している画像は、陰画像である。しかしながら、陽画像も、同じように上手く作成し、図示することができる。図６、図６Ａ、図７、及び図７Ａに呈示している内因性の、非規準化エピ照明蛍光、非規準化透照蛍光、規準化エピ照明蛍光、及び、規準化透照蛍光画像は、全てが、例えば上記式１−４でのように、背景のノイズを取り除くように処理されている。
【０１１３】
図３では、第１ファントムの規準化蛍光エピ照明画像をパネル（ａ）−（ｅ）に示しており、ここで上記管は、チャンバ内の異なる深さに配置されていて、図示の様に、チャンバの前方ガラス窓から０、１、３、５、７ｍｍ離れている。０ｍｍの深さでは、管は、物理的に前方窓と接触している。信号強度は深さと共に指数関数的に低下するので、パネル（ａ）−（ｅ）の画像は、最大の縮尺で描かれている。
【０１１４】
この特定の実験では、蛍光エピ照明撮像の画質は、深さの関数として下がっている。第１ファントムの管は、７ｍｍの深さでは実際に検出できない。しかしながら、規準化蛍光エピ照明撮像は、０ｍｍで、有意の管の解像度をもたらす。２つの管は、（前方窓と接触している場合に）０ｍｍで明確に解像されている。それに対して、以下に示すように、規準化蛍光透照撮像では、０ｍｍでは、管はあまり良く解像されていない。
【０１１５】
次に図３Ａでは、第１ファントムの規準化蛍光透照画像をパネル（ａ）−（ｅ）に示している。パネル（ａ）−（ｅ）の画像も、信号強度が深さと共に指数関数的に低下するので、最大縮尺で描かれている。
【０１１６】
管は、様々な深さの規準化透照画像の全てで検出されているが、解像度は、深さの関数として悪化している。検出された管の画像は、蛍光透照画像では、予測通り深さの関数として広がっていることが分かる。更に、矢印が示す様に、長さ依存性の広がりもある。しかしながら、規準化透照は、規準化エピ照明（図３）の場合よりも深い管を検出する能力があるのは明白であり、表面下活動と深部活動の平面画像を改良するのに重要である。
【０１１７】
次に図４では、５ｍｍの深さに配置された管について、第１ファントムの透照画像を示している。パネル（ａ）では、励起光の内因性画像が作成されている。先に述べた様に、励起光は、組織を、ここではチャンバと第１ファントムを通過してきた透照光源からの光に対応している。励起光の領域は、３ｘ２ｃｍまで計測され、その強度は、この領域の外側では指数関数的に低下する。
【０１１８】
パネル（ｂ）では、非規準化蛍光透照画像が集められている。先に述べた様に、蛍光は、透照光源からの放射光に反応して、蛍光探針によって管内で放射される。パネル（ｂ）の画像は、式２による、非規準化画像Ｉｔ２である。
【０１１９】
パネル（ｃ）では、規準化蛍光透照画像Ｕｔ２が式４に従って示されている。画像Ｕｔ２は、管の真の長さを、パネル（ｂ）の画像Ｉｔより正確に示している。これは、パネル（ａ）の励起光が、管を均一にカバーしていないためである。関心対象全領域を均一に照らすのが好都合であるが、図示の通り、規準化は、同質でない励起光を使用している場合でも、管の寸法を正確に示すことができる。しかしながら、パネル（ａ）の励起光の場が非対称なため、管の画像の両端の解像された「形状」は非対称である（パネル（ｃ））。
【０１２０】
規準化蛍光透照撮像は、規準化蛍光エピ照明撮像及び非規準化蛍光透照撮像と比べて、照明の場の変動と深さに鈍感であることが分かる。しかしながら、図３のパネル（ａ）を図３Ａのパネル（ａ）と比べて見ると、拡散媒体の表面近くの物体では、規準化蛍光エピ照明撮像は、規準化蛍光透照撮像よりも解像度の高い画像を提供しているのが分かる。この利点は、表面より下方１ｍｍの蛍光探針深さでさえ低減されている。
【０１２１】
以下に記載する別の実験結果は、規準化蛍光透照画像と規準化蛍光エピ照明画像の両方を示している。
図５−５ｃでは、画像は、先に述べた第２ファントムの蛍光エピ照明及び蛍光透照撮像によって得られた。先に述べた様に、第２ファントムは、１％の内部脂肪溶液と、２５ｐｐｍの墨汁に浸された２つの管を含んでいる。図５と図５Ｂでは、管には、２５ｐｐｍの墨汁が中に入っており、即ち、背景濃度と同じだった。図５Ａと図５Ｃでは、左の管には６０ｐｐｍの墨汁が中に入っており、即ち、背景インク濃度の２．５倍までであった。
【０１２２】
先ず図５と図５Ａでは、パネルは、それぞれ内因性（励起）光画像（パネル（ａ））、非規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｂ））、及び規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｃ））を示している。非規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｂ））を規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｃ））と比較することによって、左の管の追加吸収の効果が分かる。２．５倍の濃度（図５Ａ）では、非規準化蛍光画像（パネル（ｂ））は、右の管に対して僅か１．２６：１の強度比を示しているが、実際の比率は、１倍の濃度で示されているように２：１である（図５のパネルｂ）。しかしながら、規準化蛍光画像（パネル（ｃ））は、１．４：１の改良比を示している。
【０１２３】
次に図５Ｂと図５Ｃでは、画像は、図５及び図５Ａと同じファントムのもので、図示の通り、左の管には上記の１倍又は２．５倍の濃度の墨汁が入っている。パネルは、それぞれ透照内因性画像（パネル（ａ））、非規準化蛍光透照画像（パネル（ｂ））、及び規準化蛍光透照画像（パネル（ｃ））を示している。
【０１２４】
ここで、非規準化蛍光透照画像（パネル（ｂ））は、１．１１：１の比率を示しており、図５と図５Ａのエピ照明非規準化蛍光画像（パネル（ｂ））に劣っている。しかしながら、規準化蛍光透照画像（パネル（ｃ））は、１．５８：１の比率を示しており、図５と図５Ａの規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｃ））より良い。従って、殆どの腫瘍及び他の疾病や医療状況を撮像する場合の様に、背景の光学特性が異質である場合、規準化蛍光透照撮像は、蛍光活動を、ここでは皮相体積の蛍光活動を正確に測定することが示されている。
【０１２５】
次に図６で、パネル（ａ）−（ｃ）は、死後、蛍光管が埋め込まれた裸のマウスの、エピ照明内因性画像、非規準化蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明画像をそれぞれ示している。パネル（ａ）は、点線外形（パネル（ｂ）と（ｃ）でも同様）で示されている観察面での管の大体の位置も示して（黒い矢印を参照）おり、この位置は、挿入距離を測定し、実験後の外科処置で取り除くことによって確かめられる。パネル（ｃ）の規準化蛍光エピ照明画像は、埋め込まれた管を示していない。実際に、パネル（ｃ）の規準化画像は、パネル（ｂ）の非規準化画像ほどのコントラストが無い。
【０１２６】
パネル（ｂ）の白い矢印は、蛍光を示しているが、非規準化蛍光画像では蛍光信号が無い。この蛍光の領域は、パネル（ｃ）に白い矢印で示しているように、パネル（ｃ）の規準化画像では低減されている。この低減は、規準化法が偽陽性を低減することを示している。
【０１２７】
皮膚の自動蛍光及び直接流出信号（例えば、光源からカメラへの経路に沿った、直接の光の受け入れ）は、標準的な非規準化蛍光エピ照明画像に現れ、規準化は、より均一で、人工物が少ないエピ照明画像を提供する。従って近赤外線では、自動蛍光は非常に少ないので、蛍光内には信号画像が非常に少ないか、又は全く無いと予測される。このことは、コントラストが少ない規準化画像（パネル（ｃ））で示されている。
【０１２８】
規準化蛍光エピ照明画像のもう１つの利点は、蛍光の存在を良く識別できることである。これは、カメラに直接流出するか又は背景の自動蛍光を選択的に更に励起させることもある励起光の変動及び反射を考慮するので、手術中の撮像、腹腔鏡撮像、内視鏡、及び小動物撮像にとって重要な特徴である。従って、規準化蛍光エピ照明撮像は、その負の予測力に用いられると、撮像の精度と性能を改良することができる。
【０１２９】
次に図６Ａでは、パネル（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、図６の動物の内因性画像、非規準化蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。（矢印の）管は、検出され、規準化蛍光透照画像では、規準化蛍光エピ照明画像（図６のパネル（ｃ））の場合より鮮明に解像されている。管の寸法は、パネル（ｃ）では過大になっているが、観察面の二次元の場所は、上手く解像されている。透照撮像は、マウスで行われ、適合する流体有無に関わらず同様の結果だった。
【０１３０】
図６と図６Ａの画像は、規準化透照撮像と、同様の規準化エピ照明撮像は、適合する流体が無くても作動することを示している。しかしながら、組織の境界、及び組織の境界の外側で光を選択的に減衰し、使用している光検出器に対し測定値の動的範囲と光学適合させるため、適切に注意を払わなければならない。
【０１３１】
次に図７では、パネル（ａ）−（ｃ）は、カリパス測定で判断して、長軸ｘ短軸寸法が４ｍｍｘ３ｍｍの楕円形の表面腫瘍がある動物の内因性エピ照明画像、非規準化蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明画像を示している。腫瘍は、左乳房の脂肪褥（画像では右側）内のＥｒｂ２の陽性の自然発生腫瘍である。動物には、カテプシンに敏感な蛍光探針が注入された。腫瘍は、画像上に矢印で示されている。この腫瘍は、非常に脈管が多く、吸収性が高く、従って、パネル（ａ）に示している内因性エピ照明画像では、周囲の組織より暗く見えた。パネル（ｂ）に示している、対応する非規準化蛍光エピ照明画像は、腫瘍を識別していない。パネル（ｃ）に示している規準化蛍光エピ照明画像は、より平坦に見える画像（即ち、動物全体が同じ強度）を提供しており、腫瘍が識別できる。しかしながら、検出能力は、動物体内での、即ち腫瘍の外側での、腫瘍の外側の蛍光色素から生じる他の蛍光活動によって低減されている。
【０１３２】
次に図７Ａでは、パネル（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、図７の動物の内因性透照画像、非規準化蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。パネル（ｃ）の規準化画像は、腫瘍（矢印）に付帯するマークの付いた蛍光の増加を示している。腫瘍は、パネル（ｂ）の非規準化蛍光透照画像では見えない。
【０１３３】
図７と図７Ａの動物には、蛍光探針が注入されたので、腫瘍から離れた組織内に残存する背景蛍光信号があると予測される。この高い背景画像信号は、パネル（ｃ）で明白である（図６Ａと図６Ｂのパネル（ｃ）と比べた場合）。しかしながら、規準化蛍光透照法によって得られる検出の改良は、やはり歴然としている。
【０１３４】
上記システムと方法は、生物発光撮像にも適用され、その場合、非規準化生物発光画像は内因性エピ照明画像によって規準化され、規準化生物発光エピ照明画像が作り出される。腫瘍から離れている組織の放射は、生物発光の方が蛍光（自動蛍光）の場合よりも問題が少ないが、それにも関わらず、規準化は、動物の表面に亘る減衰の異質性については正しく、これは血液の濃度の異質性に起因し、特に、放射される生物発光のスペクトル特性と合致するスペクトル特性を有する光源が使用されている場合はそうである。同様に、生物発光画像は、内因性透照画像によって規準化され、これは、特に、生物発光が、動物の更に深い病変部から放射されている場合は、内因性エピ照明画像で基準化する場合よりも良い結果を実現することができる。
【０１３５】
次に図８では、画像は、Ｅｒｂ２の陽性の自然腫瘍を有する別のマウスを示しており、これはカテプシンに敏感な活性化可能な蛍光探針の投与後に撮像されたものである。これらの画像は、蛍光病変部の場所（矢印）の識別を改良することができる規準化エピ照明撮像によって得られた改良された画像を示している。規準化エピ照明撮像は、外科手術、内視鏡、及び腹腔鏡に用いたときに、病変部の識別に有用なことが分かる。ここでは、ノイズ除去の前（パネル（ｃ））と後（パネル（ｄ））の両方の規準化画像を示している。
【０１３６】
次に図８Ａでは、画像は、左右の乳房の脂肪褥に移植された２つのＨＴ１０８０腫瘍を有するマウスを示しており、カテプシンに敏感な活性化可能な蛍光探針の投与後に撮像されたものである。これらの画像は、腫瘍の境界の識別を改良することができる規準化エピ照明撮像によって得られた改良された画像を示している。規準化エピ照明撮像は、外科手術、内視鏡、及び腹腔鏡に用いたとき、境界の識別に有用なことが分かる。ノイズ除去の前（パネル（ｃ））と後（パネル（ｄ））の両方の画像を示している。
【０１３７】
図８と図８Ａは、病変部とその境界を識別するのに用いられる手術中の撮像、内視鏡、又は腹腔鏡の様な医療処置に用いられる技法に関係する画像である。
図８に戻るが、パネル（ａ）−（ｄ）は、それぞれ、エピ照明内因性画像、非規準化エピ照明蛍光画像、ノイズ閾値をゼロとした規準化蛍光エピ照明画像、及び、式３で表されているノイズ閾値操作によって処理された規準化蛍光エピ照明画像を示している。画像は、矢印で示している様に表面腫瘍を煩っている動物を示しており、腫瘍は、内因性エピ照明画像（パネル（ａ））に暗く現れている。腫瘍は、光を吸収するので、非規準化蛍光エピ照明画像（パネル（ｂ））では暗く現れる。腫瘍の上部で観察される或る種の活動は、動物に、図７と同じ活性化可能な蛍光探針が注入されていても、腫瘍の存在によって局所化されることはない。腫瘍の境界におけるその様な活動は、通常は、或る種の非規準化画像に存在しており、それは、組織の異質な吸収から生じる局所的な励起の場の変動によるものである。逆に、パネル（ｃ）と（ｄ）の規準化蛍光エピ照明画像は、腫瘍の場所と大きさを正しく識別する。パネル（ｄ）の画像は、ノイズの閾値を当てはめて、コントラストを最大にすることによって、一層良くなっている。更に小さな病変部も、大きな腫瘍の左側に現れており、これは、両規準化蛍光画像で良く見えるようになっている。しかしながら、特に、パネル（ｄ）の画像は、規準化蛍光画像が、全ての背景蛍光活動を如何に上手く示すことができるのか、を示している。
【０１３８】
図８Ａに戻るが、画像は、図８に示しているのと同じ構成である。マウスは、矢印で示されている移植された２つのＨＴ１０８０の腫瘍を有している。光は、その直ぐ上を形成している低吸収性の皮膚の折り目に「漏れ込む」ので、右の腫瘍の境界は、上手く差別化されない。従って、腫瘍は、細長く見える。この特徴は、特に例えば脳外科手術の様に、手術中の不必要な組織の損傷が最小になるように、正確な腫瘍のへりを識別しなければならない外科処置では欠点である。対照的に、パネル（ｃ）とパネル（ｄ）の規準化画像は、腫瘍のへりを良く区別しており、実際の腫瘍の切除及び侵襲性検査で相関付けられた。
【０１３９】
次に図９では、手術中の処置（即ち、手術中の撮像）用のシステム２００は、カメラ２０２を含んでおり、カメラは、２つのレンズ及び／又はフィルター２０４ａ、２０４ｂを含んでいてもよい。フィルター２０４ａ、２０４ｂ付きのカメラ２０２は、図２のカメラ１００（フィルター１０６、１０８を含む）と同じか、又は同様である。システム２００は、更に、エピ照明光源２０６を含んでいてもよく、この光源は、或る特定の実施形態ではリング照明装置の形態をしている。カメラは、非規準化画像を規準化プロセッサー２０８に提供し、規準化プロセッサーは、規準化画像をモニター２１０に提供する。
【０１４０】
システム２００は、図１のシステム１０と同様であるが、システム２００は、手術中に容易に使用できるシステムを提供するために、寸法を小さくすることもできる。
使用時に、身体部分又は器官２１２は、図示の様に、例えば、外科的切開を受けることもある。蛍光色素は、手術前又は手術中に患者に注入することができ、病変部位２１６に集まる傾向があって、病変部が蛍光に反応するようにする。先に述べた様に、カメラ２０２は、内因性エピ照明画像と非規準化蛍光エピ照明画像を作成することができる。規準化プロセッサー２０８は、規準化エピ照明蛍光画像を作成し、規準化画像を手術中のモニター２１０へ送り、外科医はそれを見ることができる。
【０１４１】
或る特定の実施形態では、手術中のモニター２１０は、手術室に近接しているので、外科医は、モニターで疾病を示す蛍光を見ることができる。
更に図９に示している様に、照明装置／腹腔鏡／内視鏡２１８（以後、探針２１８と呼ぶ）が、様々な方法で用いられる。或る装置では、探針２１８は透照光源を提供し、カメラ２０２が、病変部２２０の内因性透照画像及び／又は非規準化蛍光透照画像を捕捉することができるように、この透照光源が用いられる。この探針は、外科手術中にエピ照明システム２００を補完するために用いることもできるし、エピ照明光源を使用すること無く透照撮像だけを提供することもできる。
【０１４２】
別の装置では、探針２１８は、エピ照明光源を提供しており、その場合、システム２００は、内因性エピ照明画像及び非規準化蛍光エピ照明画像の両方を作成し、更に、探針２１８によって提供されるエピ照明光源に反応して病変部２２０の規準化蛍光エピ照明画像を作成するために、探針２１８の遠位端に連結される。その様な装置は、図１１及び図１１Ａと関連付けた以下の議論から良く理解頂けるであろう。
【０１４３】
或る装置では、探針２１８は、手術中、選択された構造又は器官を撮像するため、手動で操作される。式４で表されている技法の様なリアルタイムの規準化技法は、高速画像処理デジタルプロセッサーを使って実行され、探針２１８を操作する際に異なる照明方向を作り出すとき、変動する照明の場のパターンそのものとは関係なく、正確な撮像を提供することができる。
【０１４４】
探針２１８は、腫瘍の悪性度を示す蛍光色素の有無を調査又は確認するため、例えば、リンパ節の側又はその後ろ側に配置することができる。探針２１８は、機能又は疾病を示す蛍光活動を識別するため、器官の後ろに配置することができる。この蛍光は、蛍光色素の局所的又は全身的投与によって提供される。
【０１４５】
或る実施形態では、先に述べた様に、探針２１８は、内視鏡又は腹腔鏡なので、蛍光活動を探針２１８で捕捉することができる。これらの装置は、例えば、腹腔鏡、侵襲性最小の外科手術、内視鏡、及び結腸鏡で用いることができる。
【０１４６】
次に図９Ａに示す別の実施形態では、図９のシステム２００は、ゴーグル２３０又は透明スクリーン（図示せず）の様な、小型の検出及び視覚化システム内に全体的又は部分的に作られている。これらの実施形態は、適切なフィルターを使用することによって、解剖学的コントラストを、肉眼で自然に、蛍光活動と組み合わせて見えるように調整することができる。例えば、或る装置では、身体／器官２１２が自然に見え、病変に付帯する蛍光の存在を示すために色のコントラストが加えられる。
【０１４７】
更に別の実施形態では、システム２００は、手持ちのスキャナーの様な携帯可能なシステムである。
次に図１０では、システム２５０は、歯２５４の、カメラ２５６とは反対側に配置されている透照光源２５２を含んでいる。カメラ２５６は、２つのフィルター２５８ａ、２５８ｂを有しており、図２のカメラ１００と同じか、又は同様である。カメラ２５６は、歯２５４の、内因性透照画像と、非規準化蛍光透照画像を作成し、その中で構造化する。或る装置では、カメラは、そうではなく、図９の探針と同じか又は同様の内視鏡である。規準化プロセッサー（図示せず）とモニター（図示せず）は、規準化画像を作成するため、カメラ２５６に連結することができる。
【０１４８】
この実施形態では、透照光源２５２とカメラ２５６は、口内に導入され、図示の様に歯２５４の周りに配置される。或る装置では、カメラ２５６は、更に、図９のエピ照明光源２０６と同じか又は同様のエピ照明光源（図示せず）を含んでいる。
【０１４９】
システム２５０は、歯の蛍光コントラストの規準化蛍光透照画像及び／又は規準化蛍光エピ照明画像を作成することができる。或る実施形態では、システム２５０は、励起光源２５２によって励起される生来の組織の自動蛍光を使用する。しかしながら、別の実施形態では、外的に又は局所的に投与される、分子的又は機能的に特異な外部蛍光色素が、歯２５４に塗布される。
【０１５０】
システム２５０は、更に、歯肉炎又は口腔癌の様な他の口腔疾病を調査するのに用いることができる。システム２５０は、Ｘ線システムの様な他の非侵襲性撮像システムと組み合わせて用いると、更なる診察能力が提供される。
【０１５１】
次に図１１では、膣鏡処置に用いられるシステム２７０は、面２７２ａを有する膣鏡探針２７２（或いは、簡単に探針２７２）を含んでいる。探針２７２の面２７２ａについて、図１１Ａに関連付けて以下に更に詳しく述べる。探針２７２は、患者の結腸２７４に挿入され、膣鏡２７６から膣鏡連結器２７８へと連結されている。膣鏡２７６は、中に、少なくとも１つの光ファイバー（図示せず）を含んでいる。
【０１５２】
膣鏡連結器２７６は、光連結器２８０に光学的に連結されており、光連結器は、少なくとも１つの励起光源（図示せず）からの光を受け取り、その光を膣鏡２７６へ送るようになっている。ここで、２つの照明光が図示されており、矢印２８２、２８４で示されている。或る実施形態では、照明チャネル１の２８２は、エピ照明励起光を励起光波長で提供し、これは本発明の規準化システム及び方法と関連している。或る実施形態では、照明チャネル２の２８４は、更に、エピ照明励起光を、同じ励起光波長で提供する。しかしながら、或る実施形態では、照明チャネル２の２８４は、光を、可視光線波長の様な別の波長で提供することができ、これは、以下の議論から明らかになるように、可視光線を膣鏡で直接見る様な、他の光学機能と関連している。
【０１５３】
別の実施形態では、エピ照明チャネル２は、他の励起エピ照明光を、別の励起光波長で提供する。これらの実施形態では、第１照明チャネル１の２８２は、或る蛍光色素を結腸２７４内で励起するのに用いられ、第２照明チャネルの２８４は、他の蛍光色素を結腸２７４内で励起するのに用いられる。この装置では、２つの異なる規準化蛍光画像を作成することができる。
【０１５４】
膣鏡連結器２７６は、更に、光スプリッター２８８に光学的に連結されており、スプリッターは、受け取った光の第１部分２８８をカメラ／モニター２９０に送るようになっている。カメラ／モニター２８０は、例えば、処置中に膣鏡で可視光線を直接見るのに用いられる。受け取った光の第２部分２９１は、光フィルター２９２を通過し、光フィルターは光連結器２９４に連結されており、光連結器２９４は第２の受け取った光２９１をカメラ２９８へ送る。カメラ２９８は、図２のカメラ１００又は図２Ａのカメラ１５０と同じか又は同様でもよい。上記議論から、受け取った光の第１及び第２部分２８８、２９１は、それぞれ、励起光波長の励起エピ照明光、蛍光波長の蛍光、別の励起光波長のエピ照明光、別の蛍光波長の蛍光、及び可視光線を、何れかの組み合わせて含んでいるものと理解されたい。
【０１５５】
カメラ２９８は、図１のカメラ１００と殆ど同様に示されており、内因性画像プロセッサー３００と蛍光画像プロセッサー３０２を有している。この装置では、フィルター２９２は、図２の励起光フィルター１０６及び蛍光フィルター１０８と同じか又は同様でもよい。
【０１５６】
カメラは、内因性励起エピ照明画像３０４と非規準化蛍光エピ照明画像３０４を、規準化プロセッサー３０６に提供する。規準化プロセッサー３０６は、図１、図１Ｂ、及び図１Ｃそれぞれの規準化プロセッサー３０、７０、８０と同じか又は同様でもよい。規準化プロセッサー３０６は、規準化蛍光エピ照明画像３０８を作成し、モニター３１０へ送るようになっている。
【０１５７】
システム２７０は、手術中に用いて規準化蛍光エピ照明画像を提供することのできるシステムの１つの例に過ぎない。規準化蛍光透照画像を提供するのに、図９に関連して先に述べた様な、他の同様のシステムを使用することもできる。
【０１５８】
システム２７０と同様のシステムは、限定するわけではないが、腹腔鏡処置（この場合は探針２７２が腹腔鏡探針）、内視鏡処置（この場合は探針２７２が内視鏡探針）、結腸鏡処置（この場合は探針２７２が結腸鏡探針）、膣鏡処置（この場合は探針２７２が膣鏡探針）、食道処置（この場合は探針２７２が食道探針）、肺処置（この場合は探針２７２が肺探針）、口腔処置（この場合は探針２７２が口腔探針）、及び歯科処置（この場合は探針２７２が歯科探針）を含む様々な手術処置に用いられる。システム２７０と同様のシステムは、患者のあらゆる内部体腔を撮像するのに用いられる。
【０１５９】
次に図１１Ａに示すように、探針２７２（図１１）の面２７２ａは、照明光２８２を発する第１照明口３５０と、照明光２８２を発する第２照明口３５２を含んでいる。面２７２ａは、更に、カメラレンズ３５４を有する口を含んでおり、カメラレンズは、受け取った光の部分２８８、２９１（図１１）をカメラ２９８（図１）に提供する。面２７２ａは、更に、灌注口３５６を含んでおり、ここを通して流体を結腸２７４へ送り込む（図１）か、又は結腸２７４から回収する。面３の２７２ａは、更に、チャネル３５８を含んでおり、ここを通して器具を結腸２７４に挿入する。
【０１６０】
参照番号３５８と関連付けて用いられる「光学生検」という用語は、伝統的な侵襲性生検（即ち、組織の切除と組織学的検査）によって得られるのと同様の組織情報を非侵襲的に入手するのに使用される、光学的方法を示すのに用いられる。例えば、光学生検は、細胞核の寸法と密度を局所的に査定する分光学的技法、生体内共焦顕微鏡技法、又は、ここで述べている様な規準化蛍光方法であってもよい。侵襲性生検と同様に、光学生検は、比較的小さい病変部を特徴付けるのに用いられる。生検は、大きな視界と関係付けられている、いわゆる「スクリーニング」と対照的に、高度に特異性のある比較的小さい領域を特徴付けるのに用いられる。
【０１６１】
面２７２ａの全ての口とチャネルは、光ファイバー、又は図１の膣鏡２７６を通るチャネルと関係付けられているものと理解されたい。
規準化エピ照明及び規準化蛍光透照撮像が様々な用途で改良された画像を提供することは、図５−８Ａに提供されている画像例から理解頂けよう。規準化エピ照明撮像は、表面が重み付けされる傾向がある。つまり、表面の造形を、良く見ることができるので、エピ照明撮像では、本技法は、外科及び内視鏡の用途に適している。しかしながら、エピ照明撮像の感度及び撮像解像度は、表面の下にある物体に対しては下がるので、その場合は、規準化蛍光透照撮像が好ましい。規準化蛍光透照撮像は、規準化蛍光エピ照明撮像よりも深くまで、拡散的な体積の有用な画像を提供できることが多い。これは、規準化蛍光透照撮像が、規準化蛍光エピ照明撮像とは異なる特性を有するためである。具体的には、規準化蛍光透照撮像では、励起光が拡散的体積を通過する際に励起光が減衰して、直接流出信号が減るために、比較的少量の励起光しか回収されない。同様に、規準化蛍光透照撮像では、あらゆる表面自動蛍光が、規準化蛍光エピ照明撮像と比べて大幅に減衰された光によって励起される。これらの差異は、透照及び大幅に少なくなった背景信号において、より均一な量のサンプリングを作り出す。
【０１６２】
上記規準化は、組織内の光学特性の変動の影響と、励起照明の場の強さの変動を補正することによって、撮像性能を改良することができる。規準化は、生体内の調査に良く適しており、ユーザーが補正された画像をリアルタイムで観察できるように、リアルタイムの補正として実行することができる。
【０１６３】
一般に、非規準化透照画像は、従来の断層撮影画像用の生データとして使えるものと理解されたい。規準化蛍光透照画像は、改良された断層撮像に用いられる場合は、画像体積が改良され（即ち、深くなっている）、表面の蛍光が最小になり、透照光源の光学特性の変動に対する感度が下がる。非規準化画像の代わりに規準化画像を使用している断層撮影は、正確な光子伝播モデルとその結果としての反転を使用するので、改良された蛍光活動の三次元定量化マップを作り出し、回収される光子の深度依存性感度を補正することができる。従って、断層撮影は、エピ照明又は透照平面撮像よりも統合された方法である。しかしながら、断層撮影は、実行するのがより複雑で、比較的複雑な断層撮影処理を用いている。断層撮影は、演算時間も長く掛かるので、特にリアルタイム撮像に用いる場合は、エピ照明及び透照平面法と比べて、断層撮影があまり好まれない傾向になっている。
【０１６４】
規準化蛍光エピ照明と規準化蛍光透照の画像と方法を組み合わせて使用する場合は、撮像能力が大幅に改良されるものと理解されたい。例えば図１と図１Ｂに示している様に、組み合わせ型の規準化エピ照明／規準化透照システムを使用すると、エピ照明撮像の、表面活動に対する感度はそのまま維持されるが、透照撮像の体積サンプリング（即ち、深さによる解像度）能力が加わる。
【０１６５】
エピ照明と透照両方のシステム及び方法では、規準化は、限定するわけではないが、一様でない照明の場の変動と背景の光学特性の変動に対する感度の低下を含む或る種の利点を提供することができる。ハードウェアの要件は、組み合わせ型のエピ照明及び透照システムでは、僅かに増えるだけである。
【０１６６】
ここに引用した全ての参考文献の全体を、参考文献としてここに援用する。
以上、本発明の好適な実施形態について述べてきたが、当業者には自明のように、それらの概念を組み込んでいる他の実施形態も使用することができる。従って、これらの実施形態は、開示されている実施形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲に述べる精神及び範囲によってのみ限定されるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】図１は、規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像に用いられる、規準化プロセッサーを有するシステムの図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１の光源と連結して用いられる２つの光マスクを示している図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像に用いられる、他の規準化プロセッサーを有する他のシステムの図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１と図１Ｂの規準化プロセッサーの更に詳細を示しているブロック図である。
【図２】図２は、図１と図１Ｂの規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像のシステムで用いられる光検出器の更に詳細を示している図である。
【０１６８】
図２Ａは、図１と図１Ｂの規準化蛍光エピ照明撮像と規準化蛍光透照撮像のシステムで用いられる他の光検出器の更に詳細を示している図である。
【図３】図３は、規準化蛍光エピ照明撮像に用いたとき、図１と図１Ｂのシステムによって作成される、一連のファントムの画像である。
【０１６９】
図３Ａは、規準化蛍光透照撮像に用いたとき、図１と図１Ｂのシステムによって提供される、図３でも見られる、一連のファントムの画像である。
【図４】図３と図３Ａでも見られる、一連のファントムの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。
【図５】図５は、一連のファントムの画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明画像を示している。
【０１７０】
図５Ａは、他の一連の他のファントムの画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明の画像を示している。
図５Ｂは、図５でも見られる、一連のファントムの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び正規化蛍光透照画像を示している。
【０１７１】
図５Ｃは、図５Ａでも見られる、他の一連のファントムの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。
【図６】図６は、一連のマウスの画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、及び規準化蛍光エピ照明画像を示している。
【０１７２】
図６Ａは、図６の一連のマウスの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。
【図７】図７は、一連の別のマウスの画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、及び正規化蛍光エピ照明画像を示している。
【０１７３】
図７Ａは、一連の図７のマウスの画像であり、励起光波長での内因性透照画像、蛍光透照画像、及び規準化蛍光透照画像を示している。
【図８】図８は、一連の画像であり、励起光波長での内因性エピ照明光画像、蛍光エピ照明画像、規準化蛍光エピ照明画像、及び、腫瘍の検出を示す、ノイズ閾値を適用した後の規準化蛍光エピ照明画像を示している。
【０１７４】
図８Ａは、一連の画像であり、励起光波長での内因性エピ照明画像、蛍光エピ照明画像、規準化蛍光エピ照明画像、及び、腫瘍の検出を示す、ノイズ閾値を適用した後の規準化蛍光エピ照明画像を示している。
【図９】図９は、手術中の撮像に用いられるシステムの図であり、携帯カメラ／照明器の組み合わせ、規準化プロセッサー、及びモニターを含んでおり、或る実施形態では、可撓性探針（照明器／腹腔鏡／内視鏡）を含んでいる。
【０１７５】
図９Ａは、手術中の撮像に用いられる別のシステムの図であり、外科医が装着するゴーグルを含んでいる。
【図１０】歯科撮像に用いられるシステムの図である。
【図１１】図１１は、膣鏡探針を有する膣鏡に用いられるシステムの図である。
【０１７６】
図１１Ａは、図１１の膣鏡探針の面の更に詳細を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像の方法において、
励起光源によって、励起光を含む入射光を作成する段階と、
前記入射光を組織に向けて送る段階と、
前記入射光が組織と相互作用した後で、前記入射光を光検出器で受け取る段階と、
前記組織から放射される放射光を前記光検出器で受け取る段階と、
前記入射光に反応して、前記組織の内因性画像を作成する段階と、
前記組織の非規準化放射光画像を作成する段階と、
前記非規準化放射光画像と、前記内因性画像を組み合わせて、前記組織の規準化放射光画像を作成する段階と、から成る方法。
【請求項２】
手術処置中に探針を患者に挿入する段階を更に含んでおり、前記入射光を作成する前記段階は、前記探針から前記入射光を送る段階を含んでおり、前記入射光を受け取る前記段階は、前記探針で前記入射光を受け取る段階を含んでおり、前記放射光を受け取る前記段階は、前記探針で前記放射光を受け取る段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記手術処置は、患者の内部体腔を撮像する段階を含んでいる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法は、腹腔鏡撮像法、内視鏡撮像法、結腸鏡撮像法、膣鏡撮像法、食道撮像法、肺撮像法、口腔撮像法、歯科撮像法の内の選択された方法を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね同じ側に配置されているエピ照明光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられた蛍光を備えており、
前記内因性画像は、内因性エピ照明画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化蛍光エピ照明画像を備えており、
前記規準化放射光画像は、規準化蛍光エピ照明画像を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
蛍光は、蛍光マーカーと、前記励起光に反応する内生組織蛍光分子の内の少なくとも１つによって生成され、前記蛍光マーカーは前記組織に投与される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記入射光は、実質的に１つの波長である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね反対側に配置されている透照光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられた蛍光を備えており、
前記内因性画像は、内因性透照画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化蛍光透照画像を備えており、
前記規準化放射光画像は、規準化蛍光透照画像を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記蛍光は、蛍光マーカーと、前記励起光に反応する内生組織蛍光分子の内の少なくとも１つによって生成され、前記蛍光マーカーは前記組織に投与される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記入射光は、実質的に１つの波長である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記透照光源は、複数の個別透照光源を備えており、前記方法は、
複数の内因性画像を組み合わせて、前記内因性画像を作成する段階であって、前記複数の内因性画像のそれぞれは、前記複数の透照光源の内のそれぞれと関係付けられている、段階と、
複数の非規準化放射光画像を組み合わせて、前記非規準化放射光画像を作成する段階であって、前記複数の非規準化放射光画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている、段階と、を更に含んでいる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね同じ側に配置されているエピ照明光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられた生物発光の光を備えており、
前記内因性画像は、内因性エピ照明画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化生物発光画像を備えており、
前記規準化放射光画像は、規準化生物発光エピ照明画像を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね反対側に配置されている透照光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられた生物発光の光を備えており、
前記内因性画像は、内因性透照画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化生物発光画像を備えており、
前記規準化放射光画像は、規準化生物発光エピ照明画像を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記透照光源は、複数の個別透照光源を備えており、前記方法は、
複数の内因性画像を組み合わせて、前記内因性画像を作成する段階であって、前記複数の内因性画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている、段階を更に含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記組み合わせる段階は、前記非規準化放射光画像を、前記内因性画像で除する段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記除する段階は、前記非規準化放射光画像の画素の画素等級を、前記内因性画像の調整された画素の画素等級で除する段階を含んでいる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記入射光は、４００から１０００ナノメーターの範囲内の波長を有しており、前記放射光も、４００から１０００ナノメーターの範囲内の波長を有しており、前記放射光の波長は、前記励起光の波長より短い、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記受光器は、荷電結合素子カメラを備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記組織の第１背景画像を、前記内因性画像と概ね同じ波長で作成する段階と、
前記組織の第２背景画像を、前記非規準化放射光画像と概ね同じ波長で作成する段階と、
前記内因性画像と前記第１背景画像を組み合わせて、ノイズ低減内因性画像を提供する段階と、
前記非規準化放射光画像と前記第２背景画像を組み合わせて、ノイズ低減非規準化放射光画像を提供する段階と、
前記ノイズ低減非規準化放射光画像と前記ノイズ低減内因性画像を組み合わせて、ノイズ低減規準化放射光画像を提供する段階と、を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記入射光は、１つ又は複数の波長を含んでおり、前記内因性画像は、前記１つ又は複数の波長に関係付けられている内因性画像を組み合わせることによって作成される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
組織を撮像するためのシステムにおいて、
励起光を含む入射光を生成するようになっている励起光源と、
前記入射光が前記組織と相互作用した後で、前記入射光を受け取るようになっており、更に、前記組織から放射される放射光を受け取るようになっており、更に、前記入射光に反応して前記組織の内因性画像を作成するようになっており、更に、前記組織の非規準化放射光画像を作成するようになっている受光器と、
前記非規準化放射光画像と前記内因性画像を組み合わせて、前記組織に関係付けられている規準化放射光画像を作成するようになっている規準化プロセッサーと、を備えているシステム。
【請求項２２】
探針と、
前記探針と前記励起光源の間、及び、前記探針と前記受光器の間に連結されている少なくとも１つの光ファイバーであって、前記少なくとも１つの光ファイバーは、前記入射光を前記探針に運び、前記入射光が前記組織と相互作用した後で、前記入射光を前記探針で受け取り、前記放射光を前記探針で受け取るようになっている光ファイバーと、を更に備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記探針は、患者の内部体腔を撮像するようになっている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記探針は、腹腔鏡探針、内視鏡探針、結腸鏡探針、膣鏡探針、食道探針、肺探針、口腔探針、及び歯科探針の中から選択された探針を備えている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね同じ側に配置されているエピ照明光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられている蛍光を備えており、
前記内因性画像は、内因性エピ照明画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化蛍光エピ照明画像を備えており、
前記規準化プロセッサーは、前記規準化放射光画像を規準化蛍光エピ照明画像として作成するようになっている蛍光エピ照明規準化プロセッサーを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
蛍光は、蛍光マーカーと、前記励起光に反応して内生組織蛍光分子の内の少なくとも１つによって生成され、前記蛍光マーカーは前記組織に投与される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記入射光は、実質的に１つの波長である、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね反対側に配置されている透照光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられている蛍光を備えており、
前記内因性画像は、内因性透照画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化蛍光透照画像を備えており、
前記規準化プロセッサーは、前記規準化放射光画像を規準化蛍光透照画像として作成するようになっている蛍光透照規準化プロセッサーを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
蛍光は、蛍光マーカーと、前記励起光に反応して内生組織蛍光分子の内の少なくとも１つによって生成され、前記蛍光マーカーは前記組織に投与される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記入射光は、実質的に１つの波長である、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記透照光源は、複数の個別透照光源を備えており、前記規準化プロセッサーは、
複数の内因性画像を組み合わせて、前記内因性画像を作成するようになっている内因性画像組み合わせプロセッサーであって、前記複数の内因性画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている内因性画像組み合わせプロセッサーと、
複数の非規準化放射光画像を組み合わせて、前記非規準化放射光画像を作成するようになっている放射画像組み合わせプロセッサーであって、前記複数の非規準化放射光画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている、放射画像組み合わせプロセッサーと、を備えている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね同じ側に配置されているエピ照明光源を備えており、
前記放射光は、前記組織と関係付けられている生物発光の光を備えており、
前記内因性画像は、内因性エピ照明画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化生物発光画像を備えており、
前記規準化プロセッサーは、前記規準化放射光画像を規準化生物発光エピ照明画像として作成するようになっている生物発光エピ照明規準化プロセッサーを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね反対側に配置されている透照光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられている生物発光の光を備えており、
前記内因性画像は、内因性透照画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化生物発光画像を備えており、
前記規準化プロセッサーは、前記規準化放射光画像を規準化生物発光透照画像として作成するようになっている生物発光透照規準化プロセッサーを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記透照光源は、複数の個別透照光源を備えており、前記規準化プロセッサーは、複数の内因性画像を組み合わせて、前記内因性画像を作成するようになっている内因性励起画像組み合わせプロセッサーを備えており、前記複数の内因性画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記規準化プロセッサーは、前記非規準化放射光画像を前記内因性画像で除することによって、前記非規準化放射光画像と前記内因性画像を組み合わせるようになっている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記規準化プロセッサーは、前記非規準化放射光画像の画素の画素等級を前記内因性画像の調整された画素の画素等級で除することによって、前記非規準化放射光画像と前記内因性画像を組み合わせるようになっている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記入射光は、４００から１０００ナノメーターの範囲内の波長を有しており、前記放射光も、４００から１０００ナノメーターの範囲内の波長を有しており、前記放射光の波長は、前記励起光の波長より短い、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記受光器は、荷電結合素子カメラを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３９】
前記光検出器に連結されており、第１波長を有する前記励起光を通過させるようになっている第１光学フィルターと、
前記光検出器に連結されており、前記第１波長とは異なる第２波長を有する前記放射光を通過させるようになっている第２光学フィルターと、を更に含んでいる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項４０】
前記光検出器に連結されており、前記励起光と前記放射光を通過させるようになっている光学フィルターを更に含んでいる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項４１】
前記光検出器は、更に、前記組織の第１背景画像を、前記内因性画像と概ね同じ波長で作成するようになっており、前記組織の第２背景画像を、前記非規準化放射光画像と概ね同じ波長で作成するようになっており、前記規準化プロセッサーは、
前記内因性画像と前記第１背景画像を組み合わせて、ノイズ低減内因性画像を提供するようになっている内因性画像ノイズ低減プロセッサーと、
前記非規準化放射光画像と前記第２背景画像を組み合わせて、ノイズ低減非規準化放射光画像を提供するようになっている放射画像ノイズ低減プロセッサーと、を備えており、
前記規準化プロセッサーは、更に、前記ノイズ低減非規準化放射光画像と前記ノイズ低減内因性画像を組み合わせて、ノイズ低減規準化放射光画像を提供するようになっている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項４２】
前記入射光は、１つ又は複数の波長を含んでおり、前記内因性画像は、前記１つ又は複数の波長と関係付けられている内因性画像を組み合わせることによって作成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項１】
撮像の方法において、
励起光源によって、励起光を含む入射光を作成する段階と、
前記入射光を組織に向けて送る段階と、
前記入射光が組織と相互作用した後で、前記入射光を光検出器で受け取る段階と、
前記組織から放射される放射光を前記光検出器で受け取る段階と、
前記入射光に反応して、前記組織の内因性画像を作成する段階と、
前記組織の非規準化放射光画像を作成する段階と、
前記非規準化放射光画像と、前記内因性画像を組み合わせて、前記組織の規準化放射光画像を作成する段階と、から成る方法。
【請求項２】
手術処置中に探針を患者に挿入する段階を更に含んでおり、前記入射光を作成する前記段階は、前記探針から前記入射光を送る段階を含んでおり、前記入射光を受け取る前記段階は、前記探針で前記入射光を受け取る段階を含んでおり、前記放射光を受け取る前記段階は、前記探針で前記放射光を受け取る段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記手術処置は、患者の内部体腔を撮像する段階を含んでいる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法は、腹腔鏡撮像法、内視鏡撮像法、結腸鏡撮像法、膣鏡撮像法、食道撮像法、肺撮像法、口腔撮像法、歯科撮像法の内の選択された方法を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね同じ側に配置されているエピ照明光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられた蛍光を備えており、
前記内因性画像は、内因性エピ照明画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化蛍光エピ照明画像を備えており、
前記規準化放射光画像は、規準化蛍光エピ照明画像を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
蛍光は、蛍光マーカーと、前記励起光に反応する内生組織蛍光分子の内の少なくとも１つによって生成され、前記蛍光マーカーは前記組織に投与される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記入射光は、実質的に１つの波長である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね反対側に配置されている透照光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられた蛍光を備えており、
前記内因性画像は、内因性透照画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化蛍光透照画像を備えており、
前記規準化放射光画像は、規準化蛍光透照画像を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記蛍光は、蛍光マーカーと、前記励起光に反応する内生組織蛍光分子の内の少なくとも１つによって生成され、前記蛍光マーカーは前記組織に投与される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記入射光は、実質的に１つの波長である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記透照光源は、複数の個別透照光源を備えており、前記方法は、
複数の内因性画像を組み合わせて、前記内因性画像を作成する段階であって、前記複数の内因性画像のそれぞれは、前記複数の透照光源の内のそれぞれと関係付けられている、段階と、
複数の非規準化放射光画像を組み合わせて、前記非規準化放射光画像を作成する段階であって、前記複数の非規準化放射光画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている、段階と、を更に含んでいる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね同じ側に配置されているエピ照明光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられた生物発光の光を備えており、
前記内因性画像は、内因性エピ照明画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化生物発光画像を備えており、
前記規準化放射光画像は、規準化生物発光エピ照明画像を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね反対側に配置されている透照光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられた生物発光の光を備えており、
前記内因性画像は、内因性透照画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化生物発光画像を備えており、
前記規準化放射光画像は、規準化生物発光エピ照明画像を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記透照光源は、複数の個別透照光源を備えており、前記方法は、
複数の内因性画像を組み合わせて、前記内因性画像を作成する段階であって、前記複数の内因性画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている、段階を更に含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記組み合わせる段階は、前記非規準化放射光画像を、前記内因性画像で除する段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記除する段階は、前記非規準化放射光画像の画素の画素等級を、前記内因性画像の調整された画素の画素等級で除する段階を含んでいる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記入射光は、４００から１０００ナノメーターの範囲内の波長を有しており、前記放射光も、４００から１０００ナノメーターの範囲内の波長を有しており、前記放射光の波長は、前記励起光の波長より短い、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記受光器は、荷電結合素子カメラを備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記組織の第１背景画像を、前記内因性画像と概ね同じ波長で作成する段階と、
前記組織の第２背景画像を、前記非規準化放射光画像と概ね同じ波長で作成する段階と、
前記内因性画像と前記第１背景画像を組み合わせて、ノイズ低減内因性画像を提供する段階と、
前記非規準化放射光画像と前記第２背景画像を組み合わせて、ノイズ低減非規準化放射光画像を提供する段階と、
前記ノイズ低減非規準化放射光画像と前記ノイズ低減内因性画像を組み合わせて、ノイズ低減規準化放射光画像を提供する段階と、を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記入射光は、１つ又は複数の波長を含んでおり、前記内因性画像は、前記１つ又は複数の波長に関係付けられている内因性画像を組み合わせることによって作成される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
組織を撮像するためのシステムにおいて、
励起光を含む入射光を生成するようになっている励起光源と、
前記入射光が前記組織と相互作用した後で、前記入射光を受け取るようになっており、更に、前記組織から放射される放射光を受け取るようになっており、更に、前記入射光に反応して前記組織の内因性画像を作成するようになっており、更に、前記組織の非規準化放射光画像を作成するようになっている受光器と、
前記非規準化放射光画像と前記内因性画像を組み合わせて、前記組織に関係付けられている規準化放射光画像を作成するようになっている規準化プロセッサーと、を備えているシステム。
【請求項２２】
探針と、
前記探針と前記励起光源の間、及び、前記探針と前記受光器の間に連結されている少なくとも１つの光ファイバーであって、前記少なくとも１つの光ファイバーは、前記入射光を前記探針に運び、前記入射光が前記組織と相互作用した後で、前記入射光を前記探針で受け取り、前記放射光を前記探針で受け取るようになっている光ファイバーと、を更に備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記探針は、患者の内部体腔を撮像するようになっている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記探針は、腹腔鏡探針、内視鏡探針、結腸鏡探針、膣鏡探針、食道探針、肺探針、口腔探針、及び歯科探針の中から選択された探針を備えている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね同じ側に配置されているエピ照明光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられている蛍光を備えており、
前記内因性画像は、内因性エピ照明画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化蛍光エピ照明画像を備えており、
前記規準化プロセッサーは、前記規準化放射光画像を規準化蛍光エピ照明画像として作成するようになっている蛍光エピ照明規準化プロセッサーを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
蛍光は、蛍光マーカーと、前記励起光に反応して内生組織蛍光分子の内の少なくとも１つによって生成され、前記蛍光マーカーは前記組織に投与される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記入射光は、実質的に１つの波長である、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね反対側に配置されている透照光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられている蛍光を備えており、
前記内因性画像は、内因性透照画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化蛍光透照画像を備えており、
前記規準化プロセッサーは、前記規準化放射光画像を規準化蛍光透照画像として作成するようになっている蛍光透照規準化プロセッサーを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
蛍光は、蛍光マーカーと、前記励起光に反応して内生組織蛍光分子の内の少なくとも１つによって生成され、前記蛍光マーカーは前記組織に投与される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記入射光は、実質的に１つの波長である、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記透照光源は、複数の個別透照光源を備えており、前記規準化プロセッサーは、
複数の内因性画像を組み合わせて、前記内因性画像を作成するようになっている内因性画像組み合わせプロセッサーであって、前記複数の内因性画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている内因性画像組み合わせプロセッサーと、
複数の非規準化放射光画像を組み合わせて、前記非規準化放射光画像を作成するようになっている放射画像組み合わせプロセッサーであって、前記複数の非規準化放射光画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている、放射画像組み合わせプロセッサーと、を備えている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね同じ側に配置されているエピ照明光源を備えており、
前記放射光は、前記組織と関係付けられている生物発光の光を備えており、
前記内因性画像は、内因性エピ照明画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化生物発光画像を備えており、
前記規準化プロセッサーは、前記規準化放射光画像を規準化生物発光エピ照明画像として作成するようになっている生物発光エピ照明規準化プロセッサーを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記励起光源は、前記組織の、前記光検出器と概ね反対側に配置されている透照光源を備えており、
前記放射光は、前記組織に関係付けられている生物発光の光を備えており、
前記内因性画像は、内因性透照画像を備えており、
前記非規準化放射光画像は、非規準化生物発光画像を備えており、
前記規準化プロセッサーは、前記規準化放射光画像を規準化生物発光透照画像として作成するようになっている生物発光透照規準化プロセッサーを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記透照光源は、複数の個別透照光源を備えており、前記規準化プロセッサーは、複数の内因性画像を組み合わせて、前記内因性画像を作成するようになっている内因性励起画像組み合わせプロセッサーを備えており、前記複数の内因性画像のそれぞれは、前記複数の透照光源のそれぞれと関係付けられている、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記規準化プロセッサーは、前記非規準化放射光画像を前記内因性画像で除することによって、前記非規準化放射光画像と前記内因性画像を組み合わせるようになっている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記規準化プロセッサーは、前記非規準化放射光画像の画素の画素等級を前記内因性画像の調整された画素の画素等級で除することによって、前記非規準化放射光画像と前記内因性画像を組み合わせるようになっている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記入射光は、４００から１０００ナノメーターの範囲内の波長を有しており、前記放射光も、４００から１０００ナノメーターの範囲内の波長を有しており、前記放射光の波長は、前記励起光の波長より短い、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記受光器は、荷電結合素子カメラを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３９】
前記光検出器に連結されており、第１波長を有する前記励起光を通過させるようになっている第１光学フィルターと、
前記光検出器に連結されており、前記第１波長とは異なる第２波長を有する前記放射光を通過させるようになっている第２光学フィルターと、を更に含んでいる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項４０】
前記光検出器に連結されており、前記励起光と前記放射光を通過させるようになっている光学フィルターを更に含んでいる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項４１】
前記光検出器は、更に、前記組織の第１背景画像を、前記内因性画像と概ね同じ波長で作成するようになっており、前記組織の第２背景画像を、前記非規準化放射光画像と概ね同じ波長で作成するようになっており、前記規準化プロセッサーは、
前記内因性画像と前記第１背景画像を組み合わせて、ノイズ低減内因性画像を提供するようになっている内因性画像ノイズ低減プロセッサーと、
前記非規準化放射光画像と前記第２背景画像を組み合わせて、ノイズ低減非規準化放射光画像を提供するようになっている放射画像ノイズ低減プロセッサーと、を備えており、
前記規準化プロセッサーは、更に、前記ノイズ低減非規準化放射光画像と前記ノイズ低減内因性画像を組み合わせて、ノイズ低減規準化放射光画像を提供するようになっている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項４２】
前記入射光は、１つ又は複数の波長を含んでおり、前記内因性画像は、前記１つ又は複数の波長と関係付けられている内因性画像を組み合わせることによって作成される、請求項２１に記載のシステム。
【図１】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００８−５２２７６１（Ｐ２００８−５２２７６１Ａ）
【公表日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４５６６９（Ｐ２００７−５４５６６９）
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４４６５１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６３２４６
【国際公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（５０３０４６３３４）ザ・ゼネラル・ホスピタル・コーポレーション (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４４６５１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０６３２４６
【国際公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（５０３０４６３３４）ザ・ゼネラル・ホスピタル・コーポレーション (8)
【Ｆターム（参考）】
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