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特開2024-137925光音響画像の機能パラメータを計算するための方法及びシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024137925
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】光音響画像の機能パラメータを計算するための方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
A61B 8/13 20060101AFI20240927BHJP
G01N 29/24 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
A61B8/13
G01N29/24
【審査請求】有
【請求項の数】34
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024047214
(22)【出願日】2024-03-22
(31)【優先権主張番号】63/491,745
(32)【優先日】2023-03-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18/601,415
(32)【優先日】2024-03-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】514092515
【氏名又は名称】セノ メディカル インストルメンツ，インク．
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100118843
【弁理士】
【氏名又は名称】赤岡 明
(74)【代理人】
【識別番号】100124372
【弁理士】
【氏名又は名称】山ノ井 傑
(72)【発明者】
【氏名】ラリー、ワイ．エル．モー
【テーマコード（参考）】
2G047
4C601
【Ｆターム（参考）】
2G047AA12
2G047AC13
2G047BC13
2G047CA04
2G047EA10
2G047GH06
4C601DD08
4C601DE16
4C601EE09
4C601JC37
4C601KK23
(57)【要約】 （修正有）
【課題】１又は複数の主波長を有するレーザ光パルスに対する関心領域（ＲＯＩ）のサブ領域の応答に関連するＯＡリターン信号データを取得する光音響（ＯＡ）撮像システム及び方法を提供する。
【解決手段】音圧データセットは、ＯＡリターン信号データに基づいて生成される。音圧データは、サブ領域内の関心のある第１の発色団（ＣＯＩ）及び関心のない１又は複数の第２の発色団（非ＣＯＩ）の組成に依存する。サブ領域内の１又は複数の第２の発色団の範囲が識別される。値は、サブ領域内の１又は複数の発色団の範囲に基づいて、１又は複数の第２の発色団因子に割り当てられる。サブ領域内の第１の発色団の量は、音圧データ及び１又は複数の発色団因子に割り当てられた値に基づいて計算される。次いで、第１の発色団の量を利用して、表示のためのパラメトリックマップを計算する。
【選択図】図１
【解決手段】音圧データセットは、ＯＡリターン信号データに基づいて生成される。音圧データは、サブ領域内の関心のある第１の発色団（ＣＯＩ）及び関心のない１又は複数の第２の発色団（非ＣＯＩ）の組成に依存する。サブ領域内の１又は複数の第２の発色団の範囲が識別される。値は、サブ領域内の１又は複数の発色団の範囲に基づいて、１又は複数の第２の発色団因子に割り当てられる。サブ領域内の第１の発色団の量は、音圧データ及び１又は複数の発色団因子に割り当てられた値に基づいて計算される。次いで、第１の発色団の量を利用して、表示のためのパラメトリックマップを計算する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光音響（ＯＡ）撮像システムであって、
第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを生成するように構成された１又は複数の光源と、
前記１又は複数の光源に動作可能に結合されたＯＡプローブであって、前記ＯＡプローブは、前記第１のレーザ光パルスを組織の関心領域（ＲＯＩ）に送達するように構成され、前記ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）発色団と、ｉｉ）少なくとも１つのヘモグロビン（Ｈｂ）発色団とを含み、
前記ＯＡプローブは、前記第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数への前記ＲＯＩの応答に関連付けられるＯＡリターン信号データを収集するように構成される変換器アレイを含む、ＯＡプローブと、
プログラム命令を記憶するように構成されたメモリと、
１又は複数のプロセッサであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域に関連付けられ、前記音圧データは、前記サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、生成することと、
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、
前記音圧データ及び前記非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた前記値に基づいて、前記サブ領域内のｉ）前記Ｈｂ発色団又はｉｉ）第２の非Ｈｂ発色団のうちの少なくとも１つの量を計算することと、
を行うプログラマブル命令を実行するように構成される、１又は複数のプロセッサと、
を備える光音響（ＯＡ）撮像システム。
第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを生成するように構成された１又は複数の光源と、
前記１又は複数の光源に動作可能に結合されたＯＡプローブであって、前記ＯＡプローブは、前記第１のレーザ光パルスを組織の関心領域（ＲＯＩ）に送達するように構成され、前記ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）発色団と、ｉｉ）少なくとも１つのヘモグロビン（Ｈｂ）発色団とを含み、
前記ＯＡプローブは、前記第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数への前記ＲＯＩの応答に関連付けられるＯＡリターン信号データを収集するように構成される変換器アレイを含む、ＯＡプローブと、
プログラム命令を記憶するように構成されたメモリと、
１又は複数のプロセッサであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域に関連付けられ、前記音圧データは、前記サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、生成することと、
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、
前記音圧データ及び前記非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた前記値に基づいて、前記サブ領域内のｉ）前記Ｈｂ発色団又はｉｉ）第２の非Ｈｂ発色団のうちの少なくとも１つの量を計算することと、
を行うプログラマブル命令を実行するように構成される、１又は複数のプロセッサと、
を備える光音響（ＯＡ）撮像システム。
【請求項2】
前記１又は複数のプロセッサは、
ｉ）前記サブ領域の撮像データセットを分析して、前記１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲に関連する前記組成物の態様を決定すること、又は
ｉｉ）前記非Ｈｂ発色団の前記範囲を示す病理学データを分析すること、又は
ｉｉｉ）前記非Ｈｂ発色団の前記範囲を示す患者データを受信すること、
のうちの少なくとも１つによって、前記サブ領域内の少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲を識別するように更に構成される、
請求項１に記載のシステム。
ｉ）前記サブ領域の撮像データセットを分析して、前記１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲に関連する前記組成物の態様を決定すること、又は
ｉｉ）前記非Ｈｂ発色団の前記範囲を示す病理学データを分析すること、又は
ｉｉｉ）前記非Ｈｂ発色団の前記範囲を示す患者データを受信すること、
のうちの少なくとも１つによって、前記サブ領域内の少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲を識別するように更に構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記１又は複数のプロセッサは、ｉ）前記ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域、ｉｉ）前記サブ領域全体にわたる複数の位置、又はｉｉｉ）前記ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域全体にわたる複数の位置のうちの少なくとも１つについて、前記生成、識別、割り当て、及び計算動作を繰り返すように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記範囲を識別するために、前記１又は複数のプロセッサは、
ｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の体積分率を決定すること、
ｉｉ）前記サブ領域を１又は複数の組織タイプに分類すること、又は
ｉｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の濃度を決定すること、
のうちの少なくとも１つを行うように更に構成される、
請求項１に記載のシステム。
ｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の体積分率を決定すること、
ｉｉ）前記サブ領域を１又は複数の組織タイプに分類すること、又は
ｉｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の濃度を決定すること、
のうちの少なくとも１つを行うように更に構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記ＲＯＩについての前記音圧データは、ＯＡ画像を表し、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡ画像の前記音圧データにフルエンス調整を適用して、フルエンス調整されたＯＡ画像を形成し、
前記フルエンス調整を適用した後に、前記フルエンス調整されたＯＡ画像に基づいてパラメトリックマップを計算する、
ように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
前記ＯＡ画像の前記音圧データにフルエンス調整を適用して、フルエンス調整されたＯＡ画像を形成し、
前記フルエンス調整を適用した後に、前記フルエンス調整されたＯＡ画像に基づいてパラメトリックマップを計算する、
ように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記１又は複数のプロセッサは、ｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の光学吸光係数及びモル濃度、ｉｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の質量濃度及び分子量、又はｉｖ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の体積分率、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記非Ｈｂ発色団因子の前記値を割り当てるように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記非Ｈｂ発色団因子は、ｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の光学吸光係数、ｉｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団のモル濃度、ｉｖ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の質量濃度、又はｉｖ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の体積分率、のうちの少なくとも１つに対応する、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記非Ｈｂ発色団因子は、非血液吸収係数に対応し、前記Ｈｂ発色団の前記量を計算するために、前記１又は複数のプロセッサは、
前記音圧データに基づいて組織吸収係数を決定し、
前記組織吸収係数と前記非血液吸収係数の前記値とに基づいて血液吸収係数を決定し、
前記血液吸収係数及びＨｂ吸光係数に基づいて、前記Ｈｂ発色団の前記量を決定する、
ように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
前記音圧データに基づいて組織吸収係数を決定し、
前記組織吸収係数と前記非血液吸収係数の前記値とに基づいて血液吸収係数を決定し、
前記血液吸収係数及びＨｂ吸光係数に基づいて、前記Ｈｂ発色団の前記量を決定する、
ように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記１又は複数のプロセッサは、前記Ｈｂ発色団の前記量に基づいてパラメトリックマップを計算するように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域全体にわたる対応する位置での音響応答を表す圧力データ値の集合を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記Ｈｂ発色団の前記量は、酸素化Ｈｂ（ＨｂＯ）発色団の第１の量と、脱酸素化Ｈｂ（ＨｂＲ）発色団の第２の量とを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
前記非Ｈｂ発色団は、水発色団、メラニン発色団、若しくは脂質発色団のうちの少なくとも１つを含むか、又は前記Ｈｂ発色団は、酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ）発色団若しくは脱酸素化ヘモグロビン（ＨｂＲ）発色団のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
光音響（ＯＡ）システムであって、
プログラム命令を記憶し、第１の主波長を有する１又は複数の第１のレーザ光パルスに対する関心領域（ＲＯＩ）のサブ領域の応答に関連付けられたＯＡリターン信号データを記憶するように構成されたメモリと、
１又は複数のプロセッサであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域に関連付けられ、前記音圧データは、前記サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、生成することと、
前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、
前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の前記範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、
前記音圧データ及び前記非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた前記値に基づいて、前記サブ領域内の前記Ｈｂ発色団の量を計算することと、
を行うプログラマブル命令を実行するように構成される、１又は複数のプロセッサと、
を備える光音響（ＯＡ）システム。
プログラム命令を記憶し、第１の主波長を有する１又は複数の第１のレーザ光パルスに対する関心領域（ＲＯＩ）のサブ領域の応答に関連付けられたＯＡリターン信号データを記憶するように構成されたメモリと、
１又は複数のプロセッサであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域に関連付けられ、前記音圧データは、前記サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、生成することと、
前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、
前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の前記範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、
前記音圧データ及び前記非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた前記値に基づいて、前記サブ領域内の前記Ｈｂ発色団の量を計算することと、
を行うプログラマブル命令を実行するように構成される、１又は複数のプロセッサと、
を備える光音響（ＯＡ）システム。
【請求項14】
前記メモリ及び前記１又は複数のプロセッサを収容するネットワークサービスを更に備え、前記ネットワークサービスは、ネットワーク接続を介して、１又は複数のＯＡ撮像システムから前記ＯＡリターン信号データ又は音圧データのうちの少なくとも１つを受信するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを生成するように構成された１又は複数の光源を含むＯＡ撮像システムと、前記１又は複数の光源に動作可能に結合されたＯＡプローブであって、前記ＯＡプローブは、前記第１のレーザ光パルスを組織の関心領域（ＲＯＩ）に送達するように構成され、前記ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）型発色団、及びｉｉ）少なくとも１つのＨｂ型発色団を含み、前記ＯＡプローブは、前記第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数に対する前記ＲＯＩの応答に関連する前記ＯＡリターン信号データを収集するように構成された変換器アレイを含む、ＯＡプローブと、を更に備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項16】
光音響（ＯＡ）撮像方法であって、
第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを組織の関心領域（ＲＯＩ）に送達することであって、前記ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）発色団と、ｉｉ）少なくとも１つのヘモグロビン（Ｈｂ）発色団とを含む、送達することと、
前記第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数に対する前記ＲＯＩの応答に関連するＯＡリターン信号データを収集することと、
１又は複数のプロセッサを利用することであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域に関連付けられ、前記音圧データは、前記サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、生成することと、
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、
前記音圧データ及び前記非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた前記値に基づいて、前記サブ領域内のｉ）前記Ｈｂ発色団又はｉｉ）第２の非Ｈｂ発色団のうちの少なくとも１つの量を計算することと、
を行うためのプログラマブル命令を実行するように構成される、利用することと、
を含む光音響（ＯＡ）撮像方法。
第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを組織の関心領域（ＲＯＩ）に送達することであって、前記ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）発色団と、ｉｉ）少なくとも１つのヘモグロビン（Ｈｂ）発色団とを含む、送達することと、
前記第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数に対する前記ＲＯＩの応答に関連するＯＡリターン信号データを収集することと、
１又は複数のプロセッサを利用することであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域に関連付けられ、前記音圧データは、前記サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、生成することと、
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、
前記音圧データ及び前記非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた前記値に基づいて、前記サブ領域内のｉ）前記Ｈｂ発色団又はｉｉ）第２の非Ｈｂ発色団のうちの少なくとも１つの量を計算することと、
を行うためのプログラマブル命令を実行するように構成される、利用することと、
を含む光音響（ＯＡ）撮像方法。
【請求項17】
前記サブ領域内の前記少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲を識別することは、
ｉ）前記サブ領域の撮像データセットを分析して、前記１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲に関連する前記組成物の態様を決定すること、又は
ｉｉ）前記非Ｈｂ発色団の前記範囲を示す病理学データを分析すること、又は
ｉｉｉ）前記非Ｈｂ発色団の前記範囲を示す患者データを受信すること、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
ｉ）前記サブ領域の撮像データセットを分析して、前記１つの非Ｈｂ発色団の前記範囲に関連する前記組成物の態様を決定すること、又は
ｉｉ）前記非Ｈｂ発色団の前記範囲を示す病理学データを分析すること、又は
ｉｉｉ）前記非Ｈｂ発色団の前記範囲を示す患者データを受信すること、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記ＲＯＩは、異なる第１及び第２の組成を有する第１及び第２のサブ領域を含み、前記方法は、前記第１及び第２のサブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の第１及び第２の範囲をそれぞれ識別することと、それに基づいて、前記第１及び第２のサブ領域に対する前記非Ｈｂ発色団因子に第１及び第２の値をそれぞれ割り当てることとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記方法は、ｉ）前記ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域、ｉｉ）前記サブ領域全体にわたる複数の位置、又はｉｉｉ）前記ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域全体にわたる複数の位置、のうちの少なくとも１つについて、前記生成、識別、割り当て、及び計算動作を繰り返すことを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
前記範囲を前記識別することは、
ｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の体積分率を決定すること、
ｉｉ）前記サブ領域を１又は複数の組織タイプに分類すること、又は
ｉｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の濃度を決定すること、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
ｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の体積分率を決定すること、
ｉｉ）前記サブ領域を１又は複数の組織タイプに分類すること、又は
ｉｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の濃度を決定すること、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項21】
前記ＲＯＩについての前記音圧データは、ＯＡ画像を表し、前記方法は、
前記ＯＡ画像の前記音圧データにフルエンス調整を適用して、フルエンス調整されたＯＡ画像を形成することと、
前記フルエンス調整を適用した後に、前記フルエンス調整されたＯＡ画像に基づいてパラメトリックマップを計算することと、
を更に含む、請求項１６に記載の方法。
前記ＯＡ画像の前記音圧データにフルエンス調整を適用して、フルエンス調整されたＯＡ画像を形成することと、
前記フルエンス調整を適用した後に、前記フルエンス調整されたＯＡ画像に基づいてパラメトリックマップを計算することと、
を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項22】
ｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の光学吸光係数及びモル濃度、ｉｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の質量濃度及び分子量、又はｉｖ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の体積分率、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記非Ｈｂ発色団因子の前記値を割り当てることを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項23】
前記非Ｈｂ発色団因子は、ｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の光学吸光係数、ｉｉｉ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団のモル濃度、ｉｖ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の質量濃度、又はｉｖ）前記サブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の体積分率、のうちの少なくとも１つに対応する、請求項１６に記載の方法。
【請求項24】
前記非Ｈｂ発色団因子は、非血液吸収係数に対応し、前記Ｈｂ発色団の前記量を前記計算することは、
前記音圧データに基づいて組織吸収係数を決定することと、
前記組織吸収係数及び前記非血液吸収係数の前記値に基づいて血液吸収係数を決定することと、
前記血液吸収係数及びＨｂ吸光係数に基づいて、前記Ｈｂ発色団の前記量を決定することと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
前記音圧データに基づいて組織吸収係数を決定することと、
前記組織吸収係数及び前記非血液吸収係数の前記値に基づいて血液吸収係数を決定することと、
前記血液吸収係数及びＨｂ吸光係数に基づいて、前記Ｈｂ発色団の前記量を決定することと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項25】
前記Ｈｂ発色団の前記量に基づいてパラメトリックマップを計算することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項26】
前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域全体にわたる対応する位置での音響応答を表す圧力データ値の集合を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項27】
前記Ｈｂ発色団の前記量は、酸素化Ｈｂ（ＨｂＯ）発色団の第１の量と、脱酸素化Ｈｂ（ＨｂＲ）発色団の第２の量とを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項28】
前記非Ｈｂ発色団は、水発色団、メラニン発色団、若しくは脂質発色団のうちの少なくとも１つを含むか、又は前記Ｈｂ発色団は、酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ）発色団若しくは脱酸素化ヘモグロビン（ＨｂＲ）発色団のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項29】
光音響（ＯＡ）方法であって、
第１の主波長を有する１又は複数の第１のレーザ光パルスに対する関心領域（ＲＯＩ）のサブ領域の応答に関連するＯＡリターン信号データを取得することと、
１又は複数のプロセッサを利用することであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域に関連付けられ、前記音圧データは、前記サブ領域内の第１の発色団及び１又は複数の第２の発色団の組成に依存する、生成することと、
前記サブ領域内の前記１又は複数の第２の発色団の範囲を識別することと、
前記サブ領域内の前記１又は複数の発色団の前記範囲に基づいて、１又は複数の第２の発色団因子に値を割り当てることと、
前記音圧データと、前記１又は複数の発色団因子に割り当てられた前記値とに基づいて、前記サブ領域内の前記第１の発色団の量を計算することと、
を行うためのプログラマブル命令を実行するように構成される、利用することと、
を含む光音響（ＯＡ）方法。
第１の主波長を有する１又は複数の第１のレーザ光パルスに対する関心領域（ＲＯＩ）のサブ領域の応答に関連するＯＡリターン信号データを取得することと、
１又は複数のプロセッサを利用することであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、前記音圧データは、前記ＲＯＩの前記サブ領域に関連付けられ、前記音圧データは、前記サブ領域内の第１の発色団及び１又は複数の第２の発色団の組成に依存する、生成することと、
前記サブ領域内の前記１又は複数の第２の発色団の範囲を識別することと、
前記サブ領域内の前記１又は複数の発色団の前記範囲に基づいて、１又は複数の第２の発色団因子に値を割り当てることと、
前記音圧データと、前記１又は複数の発色団因子に割り当てられた前記値とに基づいて、前記サブ領域内の前記第１の発色団の量を計算することと、
を行うためのプログラマブル命令を実行するように構成される、利用することと、
を含む光音響（ＯＡ）方法。
【請求項30】
前記メモリ及び前記１又は複数のプロセッサを収容するネットワークサービスにおいて、１又は複数のＯＡ撮像システムから、前記ＯＡリターン信号データ又は音圧データのうちの少なくとも１つを受信することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項31】
前記第１の発色団は、ヘモグロビン（Ｈｂ）発色団を表し、前記１又は複数の第２の発色団は、１又は複数の非Ｈｂ発色団を表す、請求項２９に記載の方法。
【請求項32】
前記第１の発色団は、コラーゲン発色団を表し、前記１又は複数の第２の発色団は、１又は複数の非コラーゲン発色団を表す、請求項２９に記載の方法。
【請求項33】
前記第１の発色団は、脂質発色団を表し、前記１又は複数の第２の発色団は、１又は複数の非脂質発色団を表す、請求項２９に記載の方法。
【請求項34】
前記ＲＯＩは、異なる第１及び第２の組成を有する第１及び第２のサブ領域を含み、前記１又は複数のプロセッサは、前記第１及び第２のサブ領域内の前記非Ｈｂ発色団の第１及び第２の範囲をそれぞれ識別し、それに基づいて、前記第１及び第２のサブ領域の前記非Ｈｂ発色団因子に第１及び第２の値をそれぞれ割り当てるように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２３年３月２３日に出願された米国仮特許出願第６３／４９１，７４５号の利益を主張し、その主題は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
世界的に、癌は主要な死因である。現在、多数のタイプの癌が存在しているが、一部の一般的なタイプの癌としては、甲状腺癌、前立腺癌及び乳癌が挙げられる。乳癌は、女性の癌の死亡において２番目に多い原因である。甲状腺癌、前立腺癌及び乳癌の処置に関する主要な課題の１つは、各癌の不均一な性質であり、これが治療選択肢を決定している。乳癌において、変異の体細胞ゲノム景観は、乳癌の予後及び治療アプローチに大きく影響する。異なる受容体発現及び遺伝子増幅プロファイルを有する乳癌（並びに他のタイプの癌）は、発生率、治療応答、疾患進行、及び転移の優先的臓器部位について異なる危険因子を有している。
【0003】
種々の撮像モダリティが、異なるタイプの癌の検出、識別、及び進行の監視に関連して利用されている。各タイプの撮像源は、異なる情報をもたらし、撮像されている組織の異なる特性を示す。１つのモダリティの画像において明らかな特徴は、別のモダリティの画像において明らかな特徴とは異なっている。
【0004】
例えば、超音波は、現在、疑わしい乳房の塊の評価及び生検の誘導に使用されている。しかしながら、超音波画像は、解剖学的特徴を非常に詳細に提示するが、癌に関する十分な予後情報を提供するために十分詳細に癌に関連付けられる機能的特徴を提示しないため、臨床医にとっての価値は腫瘍サイズの査定以外には限られている。
【0005】
磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）は、一部の種類の癌の検出に利用されているが、ＭＲＩは、他の種類の癌の主要な画像診断法ではない。例えば、乳房のＭＲＩ撮像は、撮像のための主要モダリティとしてのマンモグラフィ又は超音波を用いた乳房スクリーニングに対する補助ツールとして使用されている。乳房ＭＲＩは、主に、乳癌と診断された女性に使用され、癌のサイズを測定し、乳房の他の腫瘍を探し、反対側の乳房の腫瘍をチェックするのに役立つ。ＭＲＩは、一部の偽陽性結果を与える場合があり、これは、患者に対してより多くの試験及び／又は生検を意味する（Radhakrishna et al.“Role of magnetic resonance imaging in breast cancer management”,South Asian J Cancer 2018;7:69-71）。したがって、乳房ＭＲＩは、高リスクの女性に有用であるが、乳癌の平均リスクの女性のスクリーニング検査として推奨されることは稀である（Radhakrishna et al.）。また、乳房ＭＲＩは、乳癌の徴候であり得る微小石灰化として知られるカルシウム沈着を示さない（Radhakrishna et al.）。
【0006】
より最近では、撮像、すなわち光音響（ＯＡ）撮像に関連して、全く異なるモダリティが提案されている。ＯＡ撮像は、生体組織を照射するためにパルスレーザ光を使用している。入射光エネルギーが発色団として知られる組織分子によって吸収されるとき、それらは、超音波変換器のアレイによって検出され得る音波を生じさせる一時的な熱弾性膨張を受ける。受信されたアレイ信号は、変換器アレイ特性によって決定される解像度内で発色団空間分布の画像を作成するように処理されることができ、関心領域の機能的特徴に関する詳細を提供する。
【0007】
ＯＡ撮像は、従来のグレースケール超音波撮像からの解剖学的情報を補完する機能情報を生成することが可能であるため、臨床及び前臨床用途の両方を伴う新規の撮像モダリティである。具体的には、ＯＡ撮像では、内因性ヘモグロビンは、総ヘモグロビン濃度及び相対的ヘモグロビン酸素飽和度の撮像を可能にする、支配的発色団として作用する。前臨床適用のために、ナノ粒子を含む外因性造影剤を外部から投与して、分子撮像を可能にすることができる。前臨床及び臨床研究の両方のために、ＯＡシステムにおける画像生成は、３つの段階、すなわち、Ｉ）ＯＡサイノグラム取得、ＩＩ）ＯＡ画像再構成、及びＩＩＩ）機能パラメータ推定及び表示を含む後処理を含んでいる。
【0008】
段階Ｉでは、第１の波長λ１で組織を照射するためにレーザパルスが送信される。光パルスは、組織媒体を通って伝播するが、減衰され、散乱される。組織媒体中の発色団は、光エネルギーを吸収し、加熱し、組織を通って進行し、無線周波数検出アレイにおいて高周波（ＲＦ）信号として検出される音波を生成する。受信システムは、ＲＦ信号増幅及びデジタル化を実施してサイノグラムを形成し、サイノグラムは、変換器アレイの各チャネルについて収集された時系列の生ＯＡデータの２Ｄ行列を指す。
【0009】
段階ＩＩにおいて、システムは、サイノグラムをデジタル的にフィルタリングし、ＯＡ画像再構成を実施してＯＡ画像を生成する。ＯＡ画像は、デカルト座標系における各ピクセル位置ｘ＝（ｘ，ｙ，ｚ）に対するＯＡ圧力推定値ｐｏ（λ１，ｘ）を含む。上記のプロセスは、第２の波長λ２に基づいてＯＡ圧力推定値ｐｏ（λ２，ｘ）を含む第２のＯＡ画像を生成するために、第２の波長λ２で繰り返される。再構成されたｐｏ（λｉ，ｘ）画像において、各ピクセルは、発色団タイプの混合からの寄与の和として解釈されることができ、ここで、発色団タイプは重み付けされ、重みは対応する発色団の平均濃度を表す。
【0010】
ＯＡ画像生成の最初の２つの段階は、超音波検出器アレイサイズ及び幾何学形状に依存する。前臨床ＯＡシステムは、多くの場合、その視野が小動物の断面積全体を網羅する、円形又は半円形変換器アレイを活用し、ＯＡ源圧力場の断層撮影再構成を可能にする。Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）と同様に、ＯＡ再構成問題は、逆問題として数学的に定式化することができ、種々の反復アルゴリズムは、事前知識、外れ値に対するペナルティ、及び既知の制約を活用する収束基準を利用することができる。対照的に、臨床ＯＡ又はハイブリッドＯＡ－ＵＳシステムの場合、ＵＳ変換器アレイは、静止したままで視野全体をスキャンするのに十分な大きさではない。したがって、視野内の機能的及び解剖学的特徴全体を再構成することは、撮像される解剖学的構造に対して視野角が制限されるため、非常に困難である。
【0011】
段階ＩＩＩの後処理は、受信されたＯＡ信号によって経験される、深度の関数としての波長依存光減衰及び散乱を補償するように、各ピクセルに対するＯＡ圧力推定値ｐｏ（λ１，ｘ）を調整するフルエンス正規化を含む。減衰及び散乱は、関心領域内の各点（ボクセル）に関連して受信されるＯＡ信号の振幅に影響を及ぼす。フルエンス正規化は、概して、個々の患者の性質に関係なく、標準的な光減衰及び散乱モデルを利用する。
【0012】
段階ＩＩＩの後処理はまた、概してスペクトルアンミキシングとしても知られるソースアンミキシング計算を含んでいる。ソースアンミキシングは、２つ以上の発色団のそれぞれが、異なるスペクトル波長で観察された光吸収全体にどの程度寄与した可能性があるかを解明しようとするものである。次いで、推定された発色団濃度は、総ヘモグロビン濃度及び酸素飽和レベルを含む機能的情報に変換される。機能的パラメトリックマップは、背景解剖学的ＵＳ画像へのオーバーレイのように表示される。
【0013】
ＯＡ画像再構成と同様に、ＯＡ後処理における特定の課題も、前臨床システムと臨床システムとの間で全く異なっている。前者の場合、小動物は、通常、麻酔され、その結果、広範囲の波長にわたる複数（＞５）のレーザ発射を使用して、運動アーチファクトに関する懸念なしに、波長の関数として光吸収を測定することができる。これは、マルチスペクトル光音響断層撮影（ＭＳＯＴ）と称され、カスタム設計された大型ＵＳアレイ、又は臨床ＵＳ変換器アレイを利用することができる。更に、外因性造影剤は、異なる分子撮像適用のために外部から投与することができる。異なる波長における比較的多数のｐ０測定値を考慮して、種々のブラインド及びモデルベースのＭＳＯＴアンミキシング技術が提案されている。
【0014】
しかしながら、ＭＳＯＴアンミキシング技術は、関心のある解剖学的構造が変換器アレイの視野よりも大きく、患者が麻酔されていない臨床用途にはあまり適していない。臨床用途では、ＯＡ取得パラメータ及び標的は、全く異なる。最先端の臨床ハイブリッドＯＡ－ＵＳプラットフォームは、概して、関心のある生体構造のフリーハンドスキャンのために、レーザシステムを臨床超音波システム及びアレイ変換器に統合することを伴う。コストと取得時間の両方を考慮すると、各画像フレームに対するレーザ発射の回数は比較的少なくなければならない。好ましい実施形態では、異なる波長での２つのレーザ発射のみが、酸素化ヘモグロビン濃度及び脱酸素化ヘモグロビン濃度の相対濃度を測定するために使用される。外因性造影剤は、まだ研究段階にあるので使用されない。これらの違いのために、前臨床ＭＳＯＴアンミキシング法は、概して、臨床ＯＡ用途には適していない。
【0015】
前述の問題は、乳癌のＯＡ画像のヘモグロビン関連特性を分析するためにＯＡ撮像を使用する文脈において論じられる。しかしながら、ＯＡ撮像はまた、甲状腺癌、前立腺癌、及び乳癌などの他の特性を分析するために適用されることもできる。
【0016】
更に、ＯＡ撮像は、非癌性特性について患者組織を分析するために利用することができる。例えば、（例えば、候補移植腎臓の生存率を決定することに関連して）腎線維症を分析するためのＯＡ撮像の使用に関して、新たな関心が生じている。線維症は、ドナー腎臓に存在し得る慢性損傷の一形態であり、将来の腎機能の重要な予測因子である。線維組織の主成分であるコラーゲンを直接撮像するために、ＯＡ撮像技術を潜在的に利用することが提案されている。ＯＡ撮像は、コラーゲン含有量の腎臓内変動を取り込むために十分に高い分解能を伴って、全腎臓線維症負荷を非侵襲的に定量化するために利用されることができる。
【0017】
臨床ＯＡ撮像のための段階ＩＩＩ後処理における改善の必要性が残っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0018】
【非特許文献1】Radhakrishna et al. “Role of magnetic resonance imaging in breast cancer management”, South Asian J Cancer 2018;7:69-71
【発明の概要】
【0019】
本明細書の実施形態によれば、光音響（ＯＡ）撮像システムが提供され、第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを生成するように構成された１又は複数の光源と、１又は複数の光源に動作可能に結合されたＯＡプローブであって、ＯＡプローブは、第１のレーザ光パルスを組織の関心領域（ＲＯＩ）に送達（deliver）するように構成され、ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）発色団と、ｉｉ）少なくとも１つのヘモグロビン（Ｈｂ）発色団と、を含み、ＯＡプローブは、第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数へのＲＯＩの応答に関連付けられるＯＡリターン信号データを収集するように構成される、変換器アレイを含む、ＯＡプローブと、プログラム命令を記憶するように構成されたメモリと、１又は複数のプロセッサと、を備え、１又は複数のプロセッサは、ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、音圧データは、ＲＯＩのサブ領域に関連付けられ、音圧データは、サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、ことと、サブ領域内の少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、サブ領域内の少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、音圧データ及び非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた値に基づいて、サブ領域内のｉ）Ｈｂ発色団又はｉｉ）第２の非Ｈｂ発色団のうちの少なくとも１つの量を計算することと、を行うプログラマブル命令を実行するように構成される。
【0020】
追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、ｉ）サブ領域の撮像データセットを分析して、１つの非Ｈｂ発色団の範囲に関連する組成物の態様を決定すること、又はｉｉ）非Ｈｂ発色団の範囲を示す病理学データを分析すること、又はｉｉｉ）非Ｈｂ発色団の範囲を示す患者データを受信することのうちの少なくとも１つによって、サブ領域内の少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲を識別するように更に構成される。
【0021】
追加的又は代替的に、ＲＯＩは、異なる第１及び第２の組成を有する第１及び第２のサブ領域を含み、１又は複数のプロセッサは、第１及び第２のサブ領域内の非Ｈｂ発色団の第１及び第２の範囲をそれぞれ識別し、それに基づいて、第１及び第２のサブ領域の非Ｈｂ発色団因子に第１及び第２の値をそれぞれ割り当てるように更に構成される。
【0022】
追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、ｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域、ｉｉ）サブ領域全体にわたる複数の位置、又はｉｉｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域全体にわたる複数の位置のうちの少なくとも１つについて、生成、識別、割り当て、及び計算動作を繰り返すように更に構成される。
【0023】
追加的又は代替的に、範囲を識別するために、１又は複数のプロセッサは、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率を決定すること、ｉｉ）サブ領域を１又は複数の組織タイプに分類すること、又はｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の濃度を決定することのうちの少なくとも１つを行うように更に構成される。
【0024】
追加的又は代替的に、ＲＯＩについての音圧データは、ＯＡ画像を表し、１又は複数のプロセッサは、ＯＡ画像の音圧データにフルエンス調整を適用して、フルエンス調整されたＯＡ画像を形成し、フルエンス調整を適用した後に、フルエンス調整されたＯＡ画像に基づいてパラメトリックマップを計算するように更に構成される。
【0025】
追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光学吸光係数及びモル濃度、ｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の質量濃度及び分子量、又はｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率のうちの少なくとも１つに基づいて、非Ｈｂ発色団因子の値を割り当てるように更に構成される。
【0026】
追加的又は代替的に、非Ｈｂ発色団因子は、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光学吸光係数、ｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団のモル濃度、ｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の質量濃度、又はｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率のうちの少なくとも１つに対応する。
【0027】
追加的又は代替的に、非Ｈｂ発色団因子は、非血液吸収係数に対応し、Ｈｂ発色団の量を計算するために、１又は複数のプロセッサは、音圧データに基づいて組織吸収係数を決定し、組織吸収係数と非血液吸収係数の値とに基づいて血液吸収係数を決定し、血液吸収係数及びＨｂ吸光係数に基づいて、Ｈｂ発色団の量を決定するように更に構成される。
【0028】
追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、Ｈｂ発色団の量に基づいてパラメトリックマップを計算するように更に構成される。
【0029】
追加的又は代替的に、音圧データは、ＲＯＩのサブ領域全体にわたる対応する位置での音響応答を表す圧力データ値の集合を含む。
【0030】
追加的又は代替的に、Ｈｂ発色団の量は、酸素化Ｈｂ（ＨｂＯ）発色団の第１の量と、脱酸素化Ｈｂ（ＨｂＲ）発色団の第２の量と、を含む。
【0031】
追加的又は代替的に、非Ｈｂ発色団は、水発色団、メラニン発色団、若しくは脂質発色団のうちの少なくとも１つを含むか、又はＨｂ発色団が、酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ）発色団若しくは脱酸素化ヘモグロビン（ＨｂＲ）発色団のうちの少なくとも１つを含む。
【0032】
本明細書の実施形態によれば、光音響（ＯＡ）システムが提供され、プログラム命令を記憶し、第１の主波長を有する１又は複数の第１のレーザ光パルスに対する関心領域（ＲＯＩ）のサブ領域の応答に関連付けられたＯＡリターン信号データを記憶するように構成されたメモリと、１又は複数のプロセッサと、を備え、１又は複数のプロセッサは、第１の主波長を有する１又は複数の第１のレーザ光パルスに対する関心領域（ＲＯＩ）のサブ領域の応答に関連するＯＡリターン信号データを取得することと、ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、音圧データは、ＲＯＩのサブ領域に関連付けられ、音圧データは、サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、ことと、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、音圧データ及び非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた値に基づいて、サブ領域内のＨｂ発色団の量を計算することと、を行うプログラマブル命令を実行するように構成される
【0033】
追加的又は代替的に、システムは、メモリ及び１又は複数のプロセッサを収容するネットワークサービスを更に備え、ネットワークサービスは、ネットワーク接続を介して、１又は複数のＯＡ撮像システムからＯＡリターン信号データ又は音圧データのうちの少なくとも１つを受信するように構成される。
【0034】
追加的又は代替的に、システムは、第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを生成するように構成された１又は複数の光源を含むＯＡ撮像システムと、１又は複数の光源に動作可能に結合されたＯＡプローブであって、第１のレーザ光パルスを組織の関心領域（ＲＯＩ）に送達するように構成され、ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）型発色団、及びｉｉ）少なくとも１つのＨｂ型発色団を含み、ＯＡプローブは、第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数に対するＲＯＩの応答に関連するＯＡリターン信号データを収集するように構成された変換器アレイを含む、ＯＡプローブと、を更に備える。
【0035】
本明細書の実施形態によれば、光音響（ＯＡ）撮像方法が提要され、第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを組織の関心領域（ＲＯＩ）に送達することであって、ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）発色団と、ｉｉ）少なくとも１つのヘモグロビン（Ｈｂ）発色団と、を含む、ことと、第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数に対するＲＯＩの応答に関連するＯＡリターン信号データを収集することと、１又は複数のプロセッサを利用することであって、１又は複数のプロセッサは、ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、音圧データは、ＲＯＩのサブ領域に関連付けられ、音圧データは、サブ領域内のヘモグロビン（Ｈｂ）及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する、ことと、サブ領域内の少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲を識別することと、サブ領域内の少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てることと、音圧データ及び非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた値に基づいて、サブ領域内のｉ）Ｈｂ発色団又はｉｉ）第２の非Ｈｂ発色団のうちの少なくとも１つの量を計算することと、を行うためのプログラマブル命令を実行するように構成される、ことと、を含む。
【0036】
追加的又は代替的に、サブ領域内の少なくとも１つの非Ｈｂ発色団の範囲を識別することは、ｉ）サブ領域の撮像データセットを分析して、１つの非Ｈｂ発色団の範囲に関連する組成物の態様を決定すること、又はｉｉ）非Ｈｂ発色団の範囲を示す病理学データを分析すること、又はｉｉｉ）非Ｈｂ発色団の範囲を示す患者データを受信することのうちの少なくとも１つを含む。
【0037】
追加的又は代替的に、ＲＯＩは、異なる第１及び第２の組成を有する第１及び第２のサブ領域を含み、方法は、第１及び第２のサブ領域内の非Ｈｂ発色団の第１及び第２の範囲をそれぞれ識別することと、それに基づいて、第１及び第２のサブ領域に対する非Ｈｂ発色団因子に第１及び第２の値をそれぞれ割り当てることと、を含む。
【0038】
追加的又は代替的に、方法は、ｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域、ｉｉ）サブ領域全体にわたる複数の位置、又はｉｉｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域全体にわたる複数の位置のうちの少なくとも１つについて、生成、識別、割り当て、及び計算動作を繰り返すことを更に含む。
【0039】
追加的又は代替的に、範囲を識別することは、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率を決定すること、ｉｉ）サブ領域を１又は複数の組織タイプに分類すること、又はｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の濃度を決定することのうちの少なくとも１つを含む。
【0040】
追加的又は代替的に、ＲＯＩについての音圧データは、ＯＡ画像を表し、方法は、ＯＡ画像の音圧データにフルエンス調整を適用して、フルエンス調整されたＯＡ画像を形成することと、フルエンス調整を適用した後に、フルエンス調整されたＯＡ画像に基づいてパラメトリックマップを計算することと、を更に含む。
【0041】
追加的又は代替的に、方法は、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光学吸光係数及びモル濃度、ｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の質量濃度及び分子量、又はｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率のうちの少なくとも１つに基づいて、非Ｈｂ発色団因子の値を割り当てることを更に含む。
【0042】
追加的又は代替的に、非Ｈｂ発色団因子は、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光学吸光係数、ｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団のモル濃度、ｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の質量濃度、又はｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率のうちの少なくとも１つに対応する。
【0043】
追加的又は代替的に、非Ｈｂ発色団因子は、非血液吸収係数に対応し、Ｈｂ発色団の量を計算することは、音圧データに基づいて組織吸収係数を決定することと、組織吸収係数及び非血液吸収係数の値に基づいて血液吸収係数を決定することと、血液吸収係数及びＨｂ吸光係数に基づいて、Ｈｂ発色団の量を決定することと、を含む。
【0044】
追加的又は代替的に、方法は、Ｈｂ発色団の量に基づいてパラメトリックマップを計算することを更に含む。
【0045】
追加的又は代替的に、音圧データは、ＲＯＩのサブ領域全体にわたる対応する位置での音響応答を表す圧力データ値の集合を含む。
【0046】
追加的又は代替的に、Ｈｂ発色団の量は、酸素化Ｈｂ（ＨｂＯ）発色団の第１の量と、脱酸素化Ｈｂ（ＨｂＲ）発色団の第２の量と、を含む。
【0047】
追加的又は代替的に、非Ｈｂ発色団は、水発色団、メラニン発色団、若しくは脂質発色団のうちの少なくとも１つを含むか、又はＨｂ発色団が、酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ）発色団若しくは脱酸素化ヘモグロビン（ＨｂＲ）発色団のうちの少なくとも１つを含む。
【0048】
本明細書の実施形態によれば、光音響（ＯＡ）方法が提供され、第１の主波長を有する１又は複数の第１のレーザ光パルスに対する関心領域（ＲＯＩ）のサブ領域の応答に関連するＯＡリターン信号データを取得することと、１又は複数のプロセッサを利用することであって、１又は複数のプロセッサは、ＯＡリターン信号データに基づいて、音圧データセットを生成することであって、音圧データは、ＲＯＩのサブ領域に関連付けられ、音圧データは、サブ領域内の第１の発色団及び１又は複数の第２の発色団の組成に依存する、ことと、サブ領域内の１又は複数の第２の発色団の範囲を識別することと、サブ領域内の１又は複数の発色団の範囲に基づいて、１又は複数の第２の発色団因子に値を割り当てることと、音圧データと、１又は複数の発色団因子に割り当てられた値とに基づいて、サブ領域内の第１の発色団の量を計算することと、を行うためのプログラマブル命令を実行するように構成される、ことと、を含む。
【0049】
追加的又は代替的に、方法は、メモリ及び１又は複数のプロセッサを収容するネットワークサービスにおいて、１又は複数のＯＡ撮像システムから、ＯＡリターン信号データ又は音圧データのうちの少なくとも１つを受信することを更に含む。
【0050】
追加的又は代替的に、第１の発色団は、ヘモグロビン（Ｈｂ）発色団を表し、１又は複数の第２の発色団は、１又は複数の非Ｈｂ発色団を表す。
【0051】
追加的又は代替的に、第１の発色団は、コラーゲン発色団を表し、１又は複数の第２の発色団は、１又は複数の非コラーゲン発色団を表す。
【0052】
追加的又は代替的に、第１の発色団は、脂質発色団を表し、１又は複数の第２の発色団、は１又は複数の非脂質発色団を表す。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本明細書の実施形態による、Ｈｂ発色団含有量を計算するためのコンピューティングサブシステムを示す。
【図2】ＯＡ撮像の結果に診断的に関連する影響を及ぼす、患者のＲＯＩ内の主要発色団に関する光吸収係数対波長をプロットする。
【図3】コンピューティングサブシステムによって実装されるモジュールの集合をより詳細に示し、特に、本明細書の実施形態による実装される発色団アンミキシングサブシステムを示す。
【図5A】本明細書の実施形態による、発色団因子値を決定するための方法を示す。
【図5B】本明細書の代替的な実施形態による、発色団因子値を決定するための方法を示す。
【図6】本明細書に開示される方法及びデバイスのためのプラットフォームとして使用され得る、組み合わせられた光音響及び超音波システムの一実施形態を示す、概略ブロック図を示す。
【図7】ＯＡ／ＵＳデータを処理するための動作の集合の概要を示す。
【図8】本明細書の実施形態による形成されたウェブベースのＵＳ／ＯＡ画像管理システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0054】
以下の説明及び図面は、例示的なものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、特定の事例では、説明を不明瞭にすることを回避するために、よく知られている又は従来の詳細は説明されない。本開示における１つ又は一実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態への言及ではなく、かかる言及は少なくとも１つを意味する。
【0055】
本明細書における「一実施形態（one embodiment）」又は「一実施形態（an embodiment）」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の種々の箇所における「一実施形態では」という句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すとは限らず、他の実施形態と相互に排他的な別個の又は代替的な実施形態であるとも限らない。更に、一部の実施形態によって示され得るが他の実施形態によっては示され得ない種々の特徴が説明される。同様に、一部の実施形態のための要件であり得るが、他の実施形態のための要件ではない種々の要件が説明される。
【0056】
本システム及び方法は、とりわけ、面外アーチファクト抑制を伴う光音響撮像を提供するための方法及びデバイスのブロック図、動作図、及びアルゴリズムを参照して、以下に説明される。ブロック図、動作説明図及びアルゴリズムの各ブロック、並びにブロック図、動作説明図及びアルゴリズムにおけるブロックの組み合わせは、アナログ又はデジタルハードウェア及びコンピュータプログラム命令によって実装され得ることが理解される。
【0057】
ここで、本発明の種々の実施形態をより詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。当業者には明らかであるように、本明細書で説明されるデータ構造及び処理工程は、本明細書の開示の趣旨及び本発明の範囲から逸脱することなく、種々の他の方法で実装されてよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、本開示の概念を当業者に十分に伝えるように提供される。
【0058】
本明細書の実施形態によれば、方法及びシステムは、本明細書の１又は複数の添付文書に記載されており、関連する説明は、概要形式、要約形式、画像などで記載されている。本明細書とともに提出される、及び／又は本明細書に添付される全ての材料は、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【0059】
概要
本明細書の実施形態は、比較的少数の光（レーザ）波長を有するレーザ光パルスを使用するＯＡ撮像システムによって収集された音圧データセットの後処理のための新規かつ固有の方法及びシステムを説明する。本明細書の実施形態は、「System and Method for Acquiring Optoacoustic Data and Producing Parametric Maps Thereof」と題する米国特許第９，２８９，１９１Ｂ２号に記載されているような、多波長（例えば、２波長）ハイブリッドＯＡ－ＵＳシステムに統合することができ、その完全な主題は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。’１９１特許のシステムは、第１の光波長λ１に関連付けられたＯＡデータの１又は複数のセットと、第２の光波長λ２に関連付けられたＯＡデータの１又は複数のセットとを取得する。生のＯＡデータは、ＯＡリターン信号データとも称される。システムは、ＯＡリターン信号データを処理して、対応する音圧データセットを生成する。音圧データセットは、ＯＡ画像と称されることもあるが、’１９１号特許に記載されているように、ＯＡ「画像」は、必ずしも基礎となる音圧データの視覚的表現ではない。システムは、空間平滑化及びフルエンス正規化を音圧データ（例えば、ＯＡ画像）に適用し、その後、「アンミキシング」動作が続く。
本明細書の実施形態は、比較的少数の光（レーザ）波長を有するレーザ光パルスを使用するＯＡ撮像システムによって収集された音圧データセットの後処理のための新規かつ固有の方法及びシステムを説明する。本明細書の実施形態は、「System and Method for Acquiring Optoacoustic Data and Producing Parametric Maps Thereof」と題する米国特許第９，２８９，１９１Ｂ２号に記載されているような、多波長（例えば、２波長）ハイブリッドＯＡ－ＵＳシステムに統合することができ、その完全な主題は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。’１９１特許のシステムは、第１の光波長λ１に関連付けられたＯＡデータの１又は複数のセットと、第２の光波長λ２に関連付けられたＯＡデータの１又は複数のセットとを取得する。生のＯＡデータは、ＯＡリターン信号データとも称される。システムは、ＯＡリターン信号データを処理して、対応する音圧データセットを生成する。音圧データセットは、ＯＡ画像と称されることもあるが、’１９１号特許に記載されているように、ＯＡ「画像」は、必ずしも基礎となる音圧データの視覚的表現ではない。システムは、空間平滑化及びフルエンス正規化を音圧データ（例えば、ＯＡ画像）に適用し、その後、「アンミキシング」動作が続く。
【0060】
アンミキシング動作は、ＲＯＩ内の特定の点又はサブ領域（例えば、１つのピクセル、複数のピクセル、ボクセル、又は他の位置特定データ点）に対する音圧データ値（複数可）が、ＨｂＯ、ＨｂＲ、及び非Ｈｂタイプの発色団を分離するように、関心のある構成発色団の集合に分解されるプロセスである。追加的又は代替的に、アンミキシング動作は、音圧データ値を分解して、コラーゲン発色団を非コラーゲン発色団から分離し、脂質発色団を非脂質発色団から分離することなどができる。次いで、発色団因子についての対応する割合又は値のセットを利用して、ＲＯＩ内の対応する特定のデータ点又はサブ領域についての音圧データを引き起こしたか又は生成した各メンバー（発色団）の割合をモデル化するか又は他の方法で示す。より具体的には、各空間位置についての音圧データがアンミキシングされ、それによって、それぞれ血液中の酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの質量濃度を表すｃＨｂ０及びｃＨｂＲの推定値が提供される。ｃＨｂ０及びｃＨｂＲ推定値は、次に、総血中ヘモグロビン濃度（ｃｔＨｂ）及び酸素化レベル（ＳＯ２）の機能的パラメトリックマップを計算するためなどの種々の目的のために使用されてもよい。本明細書の実施形態では、超音波（ＵＳ）画像も取得することができ、パラメトリックマップは、超音波画像と位置合わせされ、超音波画像上にオーバーレイされ、次いで表示される。ｃｔＨｂ及びＳＯ２パラメトリック画像は、それぞれ、組織ベースライン値に対して、総ヘモグロビン濃度が高い領域、及び血液酸素化レベルが低い領域を強調することができる。
【0061】
照射された組織が酸素化ヘモグロビン分子及び脱酸素化ヘモグロビン分子のみを含むと仮定すると、対応する主波長λ１及びλ２を有する第１及び第２のレーザ光パルスに応答してＯＡ信号測定を行うことによって、２×２行列の逆行列をとることによってｃＨｂ０及びｃＨｂＲを計算することができるように、２×２行列方程式によって順モデルを記述することができる。しかしながら、実際には、受信されたＯＡ信号に寄与し得る他の発色団が組織内に存在する。臨床ＯＡに適した光波長範囲では、１つの実質的な非Ｈｂ発色団は水であり、他の発色団は脂質及びメラニンを含む。
【0062】
本明細書における新規かつ固有の態様によれば、非Ｈｂ発色団（例えば、水、脂質、メラニン）からの寄与を考慮するための方法及びシステムが記載される。例えば、本明細書の実施形態は、照射されている組織内の一次非Ｈｂ発色団の部分体積を順モデルに組み込む。本明細書の新規かつ固有の態様によると、本明細書の方法及びシステムは、段階ＩＩＩ後処理を改善し、ＲＯＩのサブ領域内の１又は複数の関心発色団（例えば、酸素化及び脱酸素化ヘモグロビン、コラーゲン、脂質、水など）に対するＯＡ撮像システムの特異性及び感度を改善するために適用されることができる。ＯＡ画像内の１又は複数の関心発色団に関するＯＡ撮像システムの特異性及び感度を改善することによって、本明細書の方法及びシステムは、ＲＯＩ内の組織の解剖学的及び機能的挙動／状態のより良好な査定を可能にし、ひいては、疾患の治療及び予防（例えば、疾患を治療／防止するために講じられる措置）を改善する。例えば、Ｈｂ発色団に関するＯＡ撮像システムの特異性及び感度を改善することによって、ＯＡ画像は、臨床医が、悪性対良性腫瘍をより良好に診断すること、腫瘍の分子サブタイプ及び／又は組織学的グレードをより良好に診断すること、腎線維症負荷をより良好に査定すること（例えば、ひいては、移植候補腎臓の査定を改善する）などを可能にする。
【0063】
従来のフルエンス正規化は、μａ（λ）及びμｓ（λ）を含む組織光学パラメータの平均文献値を使用するモデルベースのアプローチを使用して実現されてきた。しかし、本明細書の新規かつ固有の態様によれば、かかる平均文献値が全ての患者に使用されるとき、患者間のばらつきが、結果として得られる機能パラメータ推定値に著しい偏りをもたらす可能性があることが認識されている。この問題を更に悪化させるのは、生物組織内で生成される臨床ＯＡ波形が、スペックルとして知られるランダムな干渉パターンを示すことが多いことである。推定バイアス及び分散はともに、癌組織の検出及び／又は特徴付けのためのＯＡ画像の感度及び特異性を制限する可能性をもたらす。ＲＯＩ内、より具体的にはＲＯＩのサブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲を識別し、対応する値を非Ｈｂ発色団因子に割り当てる機構を提供することによって、本明細書の実施形態は、ＨｂＴ及びＳＯ２推定値の精度及び信頼性を大幅に改善する。関心のない発色団（例えば、非Ｈｂ発色団又は非コラーゲン発色団）の範囲の識別及び対応する値の関心のない発色団への割り当ては、各個々の患者の組織サブタイプなどの種々の因子に適応的に基づき得る。例えば、関心のない少なくとも１つの発色団の範囲を識別するために、方法及びシステムは、ｉ）サブ領域の撮像データセットを分析して、１つの非Ｈｂ発色団の範囲に関連する組成物の態様を決定すること、又はｉｉ）非Ｈｂ発色団の範囲を示す病理学データを分析すること、又はｉｉｉ）非Ｈｂ発色団の範囲を示す患者データを受信することのうちの少なくとも１つを実施することができる。
【0064】
図１は、本明細書の実施形態による、関心のある発色団の含有量（例えば、Ｈｂ発色団含有量、コラーゲン発色団含有量など）を計算するためのコンピューティングサブシステム１００を示している。コンピューティングサブシステム１００は、プログラム命令を記憶するように構成されたメモリ１０４を含み、とりわけ、ＲＯＩ内の、より具体的にはＲＯＩのサブ領域内のＨｂ発色団の量を計算することに関連して本明細書で説明される動作を実施するために、プログラマブル命令を実行するように構成された１又は複数のプロセッサ１０２を含む。コンピューティングサブシステム１００は、ＯＡリターン信号データ１１４を受信し、メモリ１０４に記憶する。ＯＡリターン信号データ１１４は、本明細書に説明されるように、及び／又は本明細書で参照される特許及び刊行物のうちの１又は複数に説明されるように、ＯＡ撮像システムによって収集される。ＯＡ撮像システムは、第１の主波長を有する第１のレーザ光パルスを生成するように構成された１又は複数の光源を含む。ＯＡプローブは、１又は複数の光源に動作可能に結合される。ＯＡプローブは、第１のレーザ光パルスを組織のＲＯＩに送達するように構成される。ＲＯＩは、ｉ）少なくとも１つの非ヘモグロビン（非Ｈｂ）型発色団と、ｉｉ）少なくとも１つのＨｂ型発色団と、を含む。ＯＡプローブは、第１のレーザ光パルスのうちの１又は複数に対するＲＯＩの応答に関連付けられるＯＡリターン信号データを収集するように構成される、変換器アレイを含む。
【0065】
本明細書の実施形態は、第１及び第２の主波長を有するＯＡプローブの使用を説明するが、より少ない又はより多い主波長が、撮像される組織のタイプに基づいて使用され得ることが認識される。例えば、コラーゲンを示す音圧データセットを生成するために、第３の主波長を有する第３のレーザ光パルスが利用されてもよい。第３のレーザ光パルスは、単独で、又は第１及び第２のレーザ光源と組み合わせて、及び／又は他の主波長を有する更に別のレーザ光源と組み合わせて使用することができる。
【0066】
コンピューティングサブシステム１００の１又は複数のプロセッサ１０２は、ＯＡリターン信号データ１１４に基づいて、音圧データセット１１８を生成する。音圧データ１１８は、メモリ１０４又はネットワークを有する他の場所に記憶されてもよい。音圧データ１１８は、ＲＯＩの対応するサブ領域に関連付けられ、音圧データ１１８は、対応するサブ領域内のＨｂ発色団及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する。本明細書の実施形態によれば、１又は複数のプロセッサ１０２は、ＯＡリターン信号データ１１４からＯＡ画像（「再構成画像」として１１８で示されるような）を生成してもよく、その場合、ＲＯＩの音圧データ１１８は、ＯＡ画像を含む及び／又は表す。
【0067】
メモリ１０４は更に、ソースアンミキシングアルゴリズム１０８に供給され、それによって利用されるパラメータ制約、ユーザ対話入力及び／又はモデルパラメータ１１６を記憶してもよい。例えば、ユーザ対話は、患者データ、病理学データなどを含むことができる。
【0068】
モジュール１０６において、コンピューティングサブシステム１００は、ＯＡ画像の音圧データ１１８にフルエンス調整を適用して、フルエンス調整された音圧データ１０７を形成し、場合によってはフルエンス調整されたＯＡ画像を形成する。例えば、フルエンス調整は、ＲＯＩ内の各位置（例えば、ＯＡ画像内の各ピクセル、ボクセル、又は他のサブ領域）に対する音圧データｐｏ（λ１，ｘ）を調整し、受信されたＯＡリターン信号データ内に示される、深度の関数としての波長依存光減衰及び散乱を補償する、フルエンス正規化を含んでもよい。任意選択で、フルエンス正規化は、ＲＯＩの光吸収係数μａ（λ）の所定の値及びＲＯＩの光散乱係数μｓ（λ）の所定の値を利用して計算されてもよい。本明細書における新規かつ固有の態様によれば、実施形態は、ＲＯＩの各サブ領域についての光吸収係数μａ（λ）及び光散乱係数μｓ（λ）についての別個の値を利用してフルエンス正規化を計算することができ、光吸収係数μａ（λ）及び光散乱係数μｓ（λ）の値は、特定の患者に基づいて決定される。例えば、光吸収係数μａ（λ）及び光散乱係数μｓ（λ）の値は、特定の患者の各対応するサブ領域内の１又は複数の非Ｈｂ発色団の範囲に基づいて決定され得る。
【0069】
モジュール１０８において、コンピューティングサブシステム１００は、ＲＯＩ内の複数の個々の特定の位置（例えば、ピクセル、ボクセル、又は他の位置特定のデータ点）に対する音圧データ値が、関心のある構成発色団の集合、すなわち、別個のＨｂＯ、ＨｂＲ、及び非Ｈｂ発色団に分解される、アンミキシング動作を行う。概して、生物組織は、メラニン、ヘモグロビン、水及び脂質を含む複数の異なる発色団の混合物としてモデル化することができる。メラニンは、主に表皮層に存在する。赤血球における酸素輸送を担う主な分子であるヘモグロビン（Ｈｂ）は、Ｈｂの光吸収係数がその酸素化状態とともに著しく変化するという点で、特殊な発色団である。したがって、ＯＡ撮像に関して、血液中のＨｂ分子は、酸素化発色団サブグループ（ＨｂＯ発色団）と、脱酸素化サブグループ（ＨｂＲ発色団）とに更に分割される。
【0070】
１０８において、１又は複数のプロセッサ１０２は更に、１又は複数のサブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲を識別し、対応する１又は複数のサブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てる。追加的又は代替的に、１０８において、１又は複数のプロセッサ１０２は、１又は複数のサブ領域内の複数の個々の非Ｈｂ発色団の範囲を識別し、１又は複数のサブ領域内の対応する非Ｈｂ発色団の範囲に基づいて、別個の対応する値を別個の対応する非Ｈｂ発色団因子に割り当てることができる。１０８において、１又は複数のプロセッサ１０２は、音圧データ及び非Ｈｂ発色団因子（複数可）に割り当てられた値（複数可）に基づいて、１又は複数のサブ領域のそれぞれにおけるＨｂ発色団の量を更に計算する。ＲＯＩは、異なる第１及び第２の組成を有する第１及び第２のサブ領域を含むことができる。１又は複数のプロセッサ１０２は、第１及び第２のサブ領域内の非Ｈｂ発色団の第１及び第２の範囲をそれぞれ識別し、それに基づいて、第１及び第２の値を第１及び第２のサブ領域の非Ｈｂ発色団因子にそれぞれ割り当てるように構成される。例えば、第１のサブ領域は、かなりの量の脂肪組織を含むことができ、第２のサブ領域は、かなりの量の血液を含むことができる。別の例として、第１のサブ領域は、大部分の水又は脂質を含んでもよい一方、第２のサブ領域は、大部分のメラニンを含む。ＲＯＩは、多数のサブ領域に分割されてもよく、その場合、１又は複数のプロセッサは、ｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域、ｉｉ）サブ領域全体にわたる複数の位置、又はｉｉｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域全体にわたる複数の位置のうちの少なくとも１つについて、生成、識別、割り当て、及び計算動作を繰り返すように更に構成されることが認識される。各サブ領域は、１つ又はいくつかのピクセル又はボクセルに対応してもよく、その場合、多数のサブ領域は、主に、血液から構成されてもよい一方、一部のサブ領域は、非脂肪組織から構成され、他のサブ領域は、脂肪組織、水、脂質、メラニン、及び／又はそれらの組み合わせから構成される。
【0071】
本明細書の実施形態によれば、各サブ領域について、１又は複数のプロセッサ１０２は、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率を決定すること、サブ領域を１又は複数の組成物タイプ（例えば、組織、脂肪組織、血液、水、脂質優位、コラーゲン、メラニン優位）に分類すること、及び／又はサブ領域内の非Ｈｂ発色団の濃度を決定することのうちの少なくとも１つを行うように構成される。１又は複数のプロセッサ１０２は、ｉ）非Ｈｂ発色団の範囲に関連する組成物の態様を決定するためにサブ領域の超音波データセットを分析すること、又はｉｉ）非Ｈｂ発色団の範囲を示す患者データを受信することのうちの少なくとも１つによって、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲を識別するように更に構成される。
【0072】
本明細書の実施形態によれば、１又は複数のプロセッサ１０２は、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光学吸光係数及びモル濃度、ｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の質量濃度及び分子量、又はｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の分画体積のうちの少なくとも１つに基づいて、非Ｈｂ発色団因子の値を決定するように構成される。非Ｈｂ発色団因子は、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光学吸光係数、ｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団のモル濃度、ｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の質量濃度、又はｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の部分体積のうちの少なくとも１つに対応し得る。
【0073】
例えば、非Ｈｂ発色団因子は、非血液吸収係数に対応してもよい。Ｈｂ発色団の量を計算するために、１又は複数のプロセッサ１０２は、音圧データに基づいて組織吸収係数を決定し、組織吸収係数と非血液吸収係数の値とに基づいて血液吸収係数を決定し、血液吸収係数及びＨｂ吸光係数に基づいて、Ｈｂ発色団の量を決定するように更に構成される。
【0074】
１１０において、１又は複数のプロセッサ１０２は、Ｈｂ発色団の量に基づいてパラメトリックマップを計算する。音圧データは、ＲＯＩのサブ領域全体にわたる対応する位置における音響応答を表す圧力データ値の集合を含むことができる。追加的又は代替的に、Ｈｂ発色団の量は、酸素化Ｈｂ（ＨｂＯ）発色団の第１の量と、脱酸素化Ｈｂ（ＨｂＲ）発色団の第２の量とを含み得る。追加的又は代替的に、非Ｈｂ発色団は、水発色団、メラニン発色団、又は脂質発色団のうちの少なくとも１つを含んでもよく、あるいはＨｂ発色団は、酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ）発色団又は脱酸素化ヘモグロビン（ＨｂＲ）発色団のうちの少なくとも１つを含む。
【0075】
１１２において、１又は複数のプロセッサ１０２は、本明細書における特許／刊行物参照のうちの１又は複数に記載されているように、パラメトリックマップを表示するために表示処理を更に適用する。
【0076】
追加的又は代替的に、コンピューティングサブシステム１００は、ＲＯＩ（例えば、腎臓）内のコラーゲン発色団含有量を計算するように構成されてもよい。例えば、コンピューティングサブシステム１００の１又は複数のプロセッサ１０２は、ＯＡリターン信号データ１１４に基づいて、音圧データセット１１８を生成する。音圧データ１１８は、ＲＯＩの対応するサブ領域に関連付けられ、音圧データ１１８は、対応するサブ領域内のコラーゲン発色団及び非コラーゲン発色団の組成に依存する。モジュール１０８において、コンピューティングサブシステム１００は、ＲＯＩ内の複数の個々の特定の位置についての音圧データ値がコラーゲン発色団及び非コラーゲン発色団の集合に分解されるアンミキシング動作を実施する。１０８において、１又は複数のプロセッサ１０２は、１又は複数のサブ領域内の非コラーゲン発色団の範囲を更に識別し、対応する１又は複数のサブ領域内の非コラーゲン発色団の範囲に基づいて、非コラーゲン発色団因子に値を割り当てる。１１０において、１又は複数のプロセッサ１０２は、コラーゲン発色団の量に基づいてパラメトリックマップを計算する。音圧データは、ＲＯＩのサブ領域全体にわたる対応する位置における音響応答を表す圧力データ値の集合を含むことができる。１１２において、１又は複数のプロセッサ１０２は、本明細書における特許／刊行物参照のうちの１又は複数に記載されているように、パラメトリックマップを表示するために表示処理を更に適用する。
【0077】
非Ｈｂ発色団範囲のアンミキシング及び識別の基礎となる原理
物質の光吸収係数μａ（λ，ｘ）は、それが熱に変換できる光の量を決定する。これは、分子組成が材料の体積内で空間的に変化するため、光波長λ及び位置ベクトルｘの関数である。材料が急速に加熱されると、圧力が発生する。圧力ｐ０の量は、加えられた熱がどのように圧に変換されるかを定量化する、ＧｒｕｎｅｉｓｅｎパラメータΓ（ｘ）と称される材料特性に比例する。放射フルエンスΦ（λ，ｘ）は、加熱の時間間隔全体の間に位置ｘに到達する波長λの光の量である。入射光は、通常、機械的応力及び熱拡散条件を満たすように、例えば２００ｎｓ未満の持続時間の短いパルスである。急速加熱の直後に発生する音圧は、以下の式で与えられる。
ｐｏ（λ，ｘ）＝μａ（λ，ｘ）Γ（ｘ）Φ（λ，ｘ）（１）
物質の光吸収係数μａ（λ，ｘ）は、それが熱に変換できる光の量を決定する。これは、分子組成が材料の体積内で空間的に変化するため、光波長λ及び位置ベクトルｘの関数である。材料が急速に加熱されると、圧力が発生する。圧力ｐ０の量は、加えられた熱がどのように圧に変換されるかを定量化する、ＧｒｕｎｅｉｓｅｎパラメータΓ（ｘ）と称される材料特性に比例する。放射フルエンスΦ（λ，ｘ）は、加熱の時間間隔全体の間に位置ｘに到達する波長λの光の量である。入射光は、通常、機械的応力及び熱拡散条件を満たすように、例えば２００ｎｓ未満の持続時間の短いパルスである。急速加熱の直後に発生する音圧は、以下の式で与えられる。
ｐｏ（λ，ｘ）＝μａ（λ，ｘ）Γ（ｘ）Φ（λ，ｘ）（１）
【0078】
初期過剰圧力とも称される生成された圧力ｐ０（λ，ｘ）は、検出されるＯＡリターン信号の量に対応する。血液は、組織のＯＡＣと比較してはるかに強い光吸収係数μａを有する。したがって、血液から生成される音圧、したがって、血液によって生成されるＯＡリターン信号は、組織によって生成される音圧及びＯＡリターン信号データに対して非常に強い。大きな相対的な血液ベースのＯＡリターン信号は、非血液ベースのＯＡリターン信号の周囲エリア（サブ領域）に対して高い画像コントラストをもたらす。したがって、コンピューティングサブシステムは、非血液ベースのサブ領域についての音圧データと比較してより大きい振幅を有する、血液ベースのサブ領域についての音圧データを生成する。
【0079】
総ヘモグロビン質量濃度ｃｔＨｂ及び酸素飽和レベルＳＯ２は、組織病変特徴付けのための臨床的に関連する関心パラメータである。総ヘモグロビン質量濃度ｃｔＨｂ及び酸素飽和レベルＳＯ２は、以下の式によって、Ｈｂ質量濃度ｃＨｂＯ及びｃＨｂＲから決定され得る。
ｃｔＨｂ＝ｃＨｂＯ＋ｃＨｂＲ（７）
ｃｔＨｂ＝ｃＨｂＯ＋ｃＨｂＲ（７）
【数1】
【0080】
図２はＯＡ撮像の結果に診断的に関連する影響を及ぼす、患者のＲＯＩ内の主要発色団に関する光吸収係数対波長をプロットする。図２に示すように、ＯＡ撮像を使用して撮像された領域内の５つの共通発色団のそれぞれは、光吸収係数に対して別個の異なるスペクトルを有する。メラニン発色団は、励起レーザ光パルス（複数可）について２００ｎｍ～１４００ｎｍの波長スペクトルに沿って１００００ｃｍ－１～１００ｃｍ－１の範囲にわたってほぼ指数関数的に減衰するように減少する光吸収係数を示す。水発色団は、２００ｎｍの励起波長に対して約０．１ｃｍ－１の光吸収係数を示し、５００ｎｍの励起波長で１Ｅ－４ｃｍ－１まで低下し、次いで、１４００ｎｍの励起波長で１０ｃｍ－１まで不均一に波状に増加する。脂質発色団は、４００ｎｍの励起波長に対して約０．１ｃｍ－１の光吸収係数を示し、７００ｎｍと８００ｎｍとの間の励起波長で１Ｅ－３ｃｍ－１まで低下し、次いで、１１００ｎｍの励起波長で０．１１ｃｍ－１まで不均一な波状の方式で増加する。
【0081】
Ｈｂ発色団は、２００ｎｍ～５００ｎｍの励起波長で互いにいくらか追跡／追従する光吸収係数を示す。しかし、５００ｎｍを超えると、ＨｂＯ発色団及びＨｂＲ発色団の光吸収係数は互いに異なり、５００ｎｍを超えると、約８００ｎｍに交点を有する、異なりかついくらか反対の挙動を示す。本明細書の実施形態によれば、ＯＡ撮像システムは、図２の垂直破線によってマークされるような光吸収係数の反転比を有する２つの励起レーザ波長、すなわち、εｈＢＯ（λ１）＜εｈＢＲ（λ１）及びεｈＢＯ（λ２）＞εｈＢＲ（λ２）を利用する。励起波長の対は互いに近く、その結果、それらの光減衰（侵入深さ）の差はあまり大きくなく、２つの波長での光フルエンスマップは、適切なスケーリング係数によって正規化することができる。例えば、７８０ｎｍにおいて、ＨｂＲ及びＨｂＯ発色団は、１０ｃｍ－１及び１ｃｍ－１の光吸収係数を示す。１０６０ｎｍにおいて、ＨｂＲ及びＨｂＯ発色団は、それぞれ１ｃｍ－１及び１０ｃｍ－１に逆転した光吸収係数を示す。一例として、ＨｂＯ発色団のＯＡＣとＨｂＲ発色団のＯＡＣとの間の関係は、７８０ｎｍ及び１０６０ｎｍにおいて互いに実質的に反対又は鏡像の値である。
【0082】
組織の体積の光吸収係数は、光が組織を通って伝搬するときの入射光強度の指数関数的減衰率の主な因子である。発色団の混合物を含む組織の場合、全体的な光吸収係数μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）（ｃｍ－１の単位）は、各発色団の吸収μａ．ｉにその体積分率ｆｖ．ｉを掛けた重み付き組み合わせとしてモデル化することができる。
μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）＝Σｉｆｖ，ｉμａ，ｉ（λ）（４）
μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）＝Σｉｆｖ，ｉμａ，ｉ（λ）（４）
【0083】
上で引用した生体組織の例では、ＨｂＯ、ＨｂＲ、メラニン、水、及び脂質のＯＡＣは、以下のように記述することができる。
μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）＝ｆｖ，ＨｂＯμａ，ＨｂＯ（λ）＋ｆｖ，ＨｂＲμａ，ＨｂＲ（λ）＋ｆｖ，ｍｅｌａｎｉｎμａ，ｍｅｌａｎｉｎ（λ）＋ｆｖ，ｗａｔｅｒμａ，ｗａｔｅｒ（λ）＋ｆｖ，ｌｉｐｉｄｓμａ，ｌｉｐｉｄｓ（λ）（５）
μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）＝ｆｖ，ＨｂＯμａ，ＨｂＯ（λ）＋ｆｖ，ＨｂＲμａ，ＨｂＲ（λ）＋ｆｖ，ｍｅｌａｎｉｎμａ，ｍｅｌａｎｉｎ（λ）＋ｆｖ，ｗａｔｅｒμａ，ｗａｔｅｒ（λ）＋ｆｖ，ｌｉｐｉｄｓμａ，ｌｉｐｉｄｓ（λ）（５）
【0084】
必要に応じて、媒体中の吸収に起因する指数関数的光減衰は、（自然指数「ｅ」ではなく）底１０で測定され得、この場合、発色団についての光吸収速度は、その光学吸光係数ε（ｃｍ－１ｍｏｌ－１Ｌの単位）と称される。光吸収係数（ＯＡＣ）及び光学吸光係数（ＯＥＣ）は、以下の式によって関連付けられ、ここで、Ｃｉは、発色団ｉのモル濃度（モルＬ－１の単位、又はモル濃度についてはＭ）である。
μａ，ｉ（λ）＝ｌｎ（１０）Ｃｉεｉ（λ）（６）
μａ，ｉ（λ）＝ｌｎ（１０）Ｃｉεｉ（λ）（６）
【0085】
【0086】
照射された組織における発色団ｉの寄与は、ｌｎ（１０）ｆｖ，ｉｃｉεｉ（λ）／ＭＷｉであることに留意されたい。式（７）を式（１）と組み合わせると、位置ｘにおける波長λに対して、これは、以下のようになる。
ｐｏ（λ，ｘ）＝ｌｎ（１０）Γ（ｘ）Φ（λ，ｘ）Σｉｆｖ，ｉｃｉεｉ（λ）／ＭＷｉ（８）
ｐｏ（λ，ｘ）＝ｌｎ（１０）Γ（ｘ）Φ（λ，ｘ）Σｉｆｖ，ｉｃｉεｉ（λ）／ＭＷｉ（８）
【0087】
非Ｈｂ発色団の範囲又は寄与は、単一のパラメータ、すなわち、「その他の」又は非Ｈｂ発色団のＯＡＣ μ＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ）＝ｌｎ（１０）Σｉｃｉεｉ（λ）に組み合わせることができる。これを式（８）に代入すると、次式が得られる。
μ＊ａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）＝ｌｎ（１０）［ｃＨｂＯεｈＢＯ（λ）＋ｃＨｂＲεｈＢＲ（λ）］＋μ＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ）（９）
μ＊ａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）＝ｌｎ（１０）［ｃＨｂＯεｈＢＯ（λ）＋ｃＨｂＲεｈＢＲ（λ）］＋μ＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ）（９）
【0088】
「他の」又は非ＨＢ発色団のＯＡＣ μ＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ）は、偏りと解釈することができる。「他の」又は非ＨＢ発色団のＯＡＣ μ＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ）がＨｂ発色団のＯＡＣ μ＊ａ，ｂｌｏｏｄ（λ）に加算されると、その和は、音圧が生成されたサブ領域内の複合組織（例えば、全ての診断的に関連する発色団）の総ＯＡＣを提供する。同様に、複合組織のＯＡＣが既知であり、非Ｈｂ発色団のＯＡＣを取得することができる場合、Ｈｂ発色団のＯＡＣは、以下の式に基づいて計算することができる。
μ＊ａ，ｂｌｏｏｄ（λ）＝μ＊ａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）－μ＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ）（１０）
μ＊ａ，ｂｌｏｏｄ（λ）＝μ＊ａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ）－μ＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ）（１０）
【0089】
必要に応じて、生物学的組織中の非Ｈｂ発色団の中で、水は、特定の臨床的ＯＡ適用のための主要な発色団として処理され得る。ＨｂＯ、ＨｂＲ、水に加えて１つの他の一般的な発色団ｉからのＯＡ圧力信号は、以下のように記述することができ、ここで、ｃｉ及びεｉ（λ）は、脂質及び／又はメラニンなどの第４の発色団を表す。
ｐ０（λ，ｘ）＝ｌｎ（１０）Γ（ｘ）Φ（λ，ｘ）｛ｃＨｂＯεｈＢＯ（λ）＋ｃＨｂＲεｈＢＲ（λ）＋ｃｗａｔｅｒεｗａｔｅｒ（λ）＋ｃｉεｉ（λ）｝（１２）
ｐ０（λ，ｘ）＝ｌｎ（１０）Γ（ｘ）Φ（λ，ｘ）｛ｃＨｂＯεｈＢＯ（λ）＋ｃＨｂＲεｈＢＲ（λ）＋ｃｗａｔｅｒεｗａｔｅｒ（λ）＋ｃｉεｉ（λ）｝（１２）
【0090】
純粋な物質ではなく、血漿内の血球の懸濁液である血液の場合、光学吸光係数εｉ（λ）の標準値は、主要な血管内の正常なヘマトクリットＨｏ＝４５％全血に基づく（例えば、所与の体積の血液では、４５％が赤血球である）。しかし、臨床ＯＡ撮像では、重要な関心は、病変に供給する微小血管系におけるＨｂ及び／又はＳＯ２の変化にある。正常組織では、血液が微小血管系（ｍｖ）の中に移動するにつれて、ヘマトクリットパーセンテージＨｔｍｖは、正常／標準パーセンテージからより低いパーセンテージに降下するであろう（例えば、４５％から２０％範囲に降下する）。赤血球降下の程度は、患者の個々の微小血管系に基づく。ヘマトクリット割合が閾値を上回ったままである限り（例えば、Ｈｔｍｖ＞２０％）、Ｈｂ発色団（例えば、ＨｂＯ、ＨｂＲ、又はそれらの組み合わせ）は、血液（例えば、血漿／水）中の他の発色団と比較して、血液の体積内で診断上関連する支配的な発色団（光吸収体）のままであると仮定することができる。前述の仮定に基づいて、ＲＯＩ又はサブ領域における患者の実際の／推定されたヘマトクリットパーセンテージに対する正常なヘマトクリットパーセンテージの比（例えば、Ｈｔｍｖ／Ｈｏ）に対応する係数だけ光学吸光係数ＯＥＣをスケールダウンすることなどによって、近似が適用され得る。更に、このＯＥＣスケーリング係数は、以下のように、それぞれＨｂＯ及びＨｂＲの見かけのモル濃度又は全体のモル濃度に組み込まれ得る。
ｃＨｂＯ＝ｆｖ，ｂｌｏｏｄ（Ｈｔｍｖ／Ｈｏ）／ＭＷｉｃＨｂＯ（９）
ｃＨｂＲ＝ｆｖ，ｂｌｏｏｄ（Ｈｔｍｖ／Ｈｏ）／ＭＷｉｃＨｂＲ（１０）
ｃＨｂＯ＝ｆｖ，ｂｌｏｏｄ（Ｈｔｍｖ／Ｈｏ）／ＭＷｉｃＨｂＯ（９）
ｃＨｂＲ＝ｆｖ，ｂｌｏｏｄ（Ｈｔｍｖ／Ｈｏ）／ＭＷｉｃＨｂＲ（１０）
【0091】
Ｈｂ発色団は、ＲＯＩのサブ領域にわたって濃度が変動し得るが、一部の実施形態によると、ＲＯＩのサブ領域の全て又は集合に対するＨｂ発色団寄与の範囲は、全体的変数ｃＨｂＯ及びｃＨｂＲに統合されてもよい。Ｈｂ発色団寄与因子は、ｆｖ，ｂｌｏｏｄ（例えば、組織体積に対する血管新生変化）、Ｈｔｍｖ（微小血管系におけるヘマトクリット変化）、又はｃＨｂＯ及びｃＨｂＲ（赤血球内のＨｂモル濃度変化）の変化を分析することが実際的ではない、又は所望されない実施形態では、統合され得る。しかしながら、２０％を下回って低減するヘマトクリットパーセンテージＨｔｍｖを伴う微小血管系に関して、単純スケール係数Ｈｔｍｖ／Ｈｏ近似は、スケール係数の診断関連性に影響を及ぼす（例えば、診断分析に影響を及ぼす）ほど十分に不正確になり得る。追加的又は代替的に、サブ領域の微小血管系が２０％未満のヘマトクリットパーセンテージを示すと、サブ領域はもはや「血液」又は「血管」として認定されなくてもよい。したがって、本明細書の新規かつ固有の態様によれば、実施形態は、過度に低いヘマトクリットパーセンテージを示すサブ領域を識別し、そのサブ領域を、大部分の水／血漿非Ｈｂ発色団を有する組織として再分類することができる。追加的又は代替的に、実施形態は、サブ領域ｆｖ，ｂｌｏｏｄの血液体積分率を低減することができる。上記の全体的な変数ｃＨｂＯ及びｃＨｂＲの使用は、いずれの解釈にも対応することができる。最終的に、臨床ＯＡ撮像における少なくとも１つの目標は、血管新生及び／又は低酸素症を示し得る、組織ベースラインに対する全体的Ｈｂレベルの変化を強調することである。
【0092】
血液Ｈｂと比較して、生体組織中の他の一般的な発色団（例えば、水、脂質及びメラニン）は、比較的純粋な形態で存在し、その結果、組織中のそれらの全体のモル濃度は、以下のように簡単に表され得る。
ｃｉ＝ｆｖ，ｉｃｉ／ＭＷｉ（１１）
ｃｉ＝ｆｖ，ｉｃｉ／ＭＷｉ（１１）
【0093】
上記の導出は、ｃＨｂＯ及びｃＨｂＲをそれぞれ全体的なＨｂＯ及びＨｂＲ濃度として定義することによって一般化することができる。この解は、消衰係数行列を単純に反転させることによって取得することができる。
【数2】
【0094】
非Ｈｂ発色団の寄与を説明する２波ＯＡシステム行列の解は、以下のように記述することができる。
【数3】
【0095】
実施形態
次に、前述の発色団の概念を利用する２波長ＯＡシステムの実施形態を説明する。
次に、前述の発色団の概念を利用する２波長ＯＡシステムの実施形態を説明する。
【0096】
図３は、コンピューティングサブシステム１００によって実装されるモジュールの集合をより詳細に示し、特に、本明細書の実施形態による実装される発色団アンミキシングサブシステムを示している。モジュール１０６において、コンピューティングサブシステム１００の１又は複数のプロセッサは、第１及び第２の主波長（例えば、７８０ｎｍ及び１０６０ｎｍ）を有する第１及び第２のレーザ光パルスに関連するコンピュータモデルベースのフルエンス画像Φ（λ１）及びΦ（λ２）（１２０において得られる）に基づいてフルエンス正規化を実施する。
【0097】
モジュール１２０において、１又は複数のプロセッサは、メモリから所定のモデルベースのフルエンス画像Φ（λ１）及びΦ（λ２）を取得することができる。追加的又は代替的に、モジュール１２０において、１又は複数のプロセッサは、患者集団についての基本画像のあらかじめ定義された特性に基づいて、モデルベースのフルエンス画像Φ（λ１）及びΦ（λ２）を計算することができる。追加的又は代替的に、モジュール１２０において、１又は複数のプロセッサは、ＯＡ画像が取得される特定の現在の患者に基づいて、モデルベースのフルエンス画像Φ（λ１）及びΦ（λ２）を計算することができる。一実施形態では、患者データを使用して、モデルベースのフルエンス補正のために、光減衰係数などのフルエンスモデルパラメータを適応的に調整することができる。別の例として、１又は複数のプロセッサは、現在の患者のＲＯＩからの関心のある特性に基づいてモデルベースのフルエンス画像を計算することができる。例えば、１又は複数のプロセッサは、患者のＲＯＩのサブ領域に関連付けられた組織サブタイプを取得し、それに基づいてモデルベースのフルエンス画像Φ（λ１）及びΦ（λ２）を計算することができる。組織サブタイプは、ＲＯＩの診断画像をレビューしている間などに、臨床医によって入力されてもよい。組織サブタイプ（複数可）は、患者の医療記録に入力された患者データ（例えば、年齢、体重、ＲＯＩに対する患者の解剖学的構造の特定の記述）に基づいて決定されてもよい。診断画像は、超音波、ＣＴ、Ｘ線、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、ＭＲＩなどの種々の画像診断法によって取得することができる。例えば、（コンピュータ又は臨床医を介して）分析される画像は、以下のうちの１又は複数の方法及びシステムを利用して取得されてもよく、その全ては、参照することによってその全体として本明細書に明示的に組み込まれる。
【0098】
２０２２年１１月２４日に公開された「VASCULAR TISSUE CHARACTERIZATION DEVICES,SYSTEMS,AND METHODS」と題する米国特許出願公開第２０２２０３７００３７Ａ１号、２０１０年７月２１公開日に公開された「ULTRASONOGRAPHIC DEVICE,OPERATION METHOD THEREOF,AND ULTRASONOGRAM DIAGNOSIS PROGRAM」と題するＥＰ２２０８４６５Ａ１、２０２２年８月０４日に公開された「SYSTEM AND METHOD FOR MULTIPATH PROCESSING OF IMAGE SIGNALS」と題する米国特許出願公開第２０２２０２４０８９０Ａ１号、２０１４年９月２５日に公開された「APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING ELASTICITY INFORMATION」と題する米国特許出願公開第２０１４０２８８４２５Ａ１号、２０１７年３月３０日に公開された「SYSTEM AND METHOD FOR DISPLAYING AND INTERACTING WITH ULTRASOUND IMAGES VIA A TOUCHSCREEN」と題する米国特許出願公開第２０１７００９０５７１Ａ１号、２０１８年３月１５日に公開された「ENDOSCOPE AND METHOD FOR OPERATING AN ENDOSCOPE」と題するＷＯ ２０１８０４６０９５ Ａ １、２０２２年７月２１日に公開された「ULTRASOUND IMAGING SYSTEM WITH A NEURAL NETWORK FOR DERIVING IMAGING DATA AND TISSUE INFORMATION」と題する米国特許出願公開第２０２２０２２５９６７Ａ１号、２０２０年１１月２５日に公開された「AUTOMATED PATH CORRECTION DURING MULTI-MODAL FUSION TARGETED BIOPSY」と題するＥＰ３７４０１３２Ａ、２０２１年４月２２日に公開された「ULTRASOUND LESION ASSESSMENT AND ASSOCIATED DEVICES,SYSTEMS,AND METHODS」と題する米国特許出願公開第２０２１０１１３１９０Ａ１号、２０２１年４月１５日に公開された「VASCULAR TISSUE CHARACTERIZATION DEVICES,SYSTEMS,AND METHODS」と題するＷＯ２０２１０６９２１６Ａ１、２０２２年４月０７日に公開された「RENDERING OF B-MODE IMAGES BASED ON TISSUE DIFFERENTIATION」と題するＷＯ ２０２２０６９３７７ Ａ １、２０２２年９月２７日に公開された「SHEAR WAVE IMAGING BASED ON ULTRASOUND WITH INCREASED PULSE REPETITION FREQUENCY」と題する米国特許第１１４５２５０３Ｂ２号、２０２２年７月２１日に公開された「ULTRASOUND IMAGING SYSTEM WITH A NEURAL NETWORK FOR DERIVING IMAGING DATA AND TISSUE INFORMATION」と題する米国特許出願公開第２０２２０２２５９６７Ａ１号、２０１９年７月０２日に公開された「CLASSIFICATION PREPROCESSING IN MEDICAL ULTRASOUND SHEAR WAVE IMAGING」と題する米国特許第１０３３８２０３Ｂ２号、２０１６年１０月１１日に公開された「METHOD OF MAGNETIC RESONANCE-BASED TEMPERATURE MAPPING」と題する米国特許第９４６５０９０Ｂ２号、２０１５年１月１６日に公開された「SHEAR WAVE IMAGING」と題するＦＲ２９３４０５４Ｂ１、及び２０２１年１０月１３日に公開された「SHEAR WAVE AMPLITUDE RECONSTRUCTION FOR TISSUE ELASTICITY MONITORING AND DISPLAY」と題するＥＰ３７８７５１９Ｂ１を参照されたい。
【0099】
診断画像は、現在のＯＡ撮像検査の前又はその時に取得され、ＯＡ撮像検査の前又はその時に臨床医によって分析されてもよい。臨床医は、組織サブタイプを患者の医療記録に入力することができる。追加的又は代替的に、臨床医は、組織サブタイプを診断画像（複数可）に関連付けられたメタデータに入力してもよく、組織サブタイプは、医療におけるデジタル撮像及び通信（ＤＩＣＯＭ）フォーマットに従って、患者ファイル内に診断撮像データとともに記憶される。
【0100】
追加的又は代替的に、組織サブタイプは、ＲＯＩの診断画像のコンピュータベースのセグメント化及び分析に基づいて決定されてもよい。診断画像のコンピュータベースの分析は、コンピューティングサブシステム１００によって、又は別の遠隔コンピューティングシステム（例えば、別個の診断撮像システム、画像アーカイブ及び通信システム（ＰＡＣＳ）撮像システム、医療ネットワークサーバなど）によって行われてもよい。コンピュータベースの分析は、ＯＡ撮像システムによって取得される１又は複数の超音波画像、及び／又は別の撮像システム（例えば、別のＵＬシステム、及び／又はＣＴ、Ｘ線、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲＩ撮像システムなど）からの診断画像に適用されてもよい。超音波画像に基づくとき、組織サブタイプは、Ｂモード（グレースケール）画像、ドップラー画像、カラーフロー画像、エラストグラフィ画像、せん断波撮像などの種々のタイプの超音波データから決定され得る。
【0101】
モデルベースのフルエンス画像は、１０６においてフルエンス正規化計算に渡され、１又は複数のプロセッサは、音圧データ及び／又は再構成されたＯＡ画像にフルエンス正規化を適用する。例えば、フルエンス正規化は、受信されたＯＡ信号によって経験される、深度の関数としての波長依存光減衰及び散乱を補償するように、ピクセルごとにＯＡ圧力推定値ｐｏ（λ１，ｘ）を調整する。減衰及び散乱は、関心領域内の各点（ボクセル）に関連して受信されたＯＡ信号の振幅に影響を及ぼす。図３の実施形態では、フルエンス正規化は、標準的な光減衰及び散乱フルエンス画像モデルに基づいてもよく、又は検査されている現在の個々の患者の特定の組織サブタイプに基づいて開発されたモデルに基づいてもよい。フルエンス調整された音圧データは、発色団アンミキシングモジュール１０８に渡される。
【0102】
モジュール１０８において、１又は複数のプロセッサは、モジュール１２２～１２８を実装する。１２２～１２８における動作についての以下の議論は、サブ領域の文脈で提供されるが、動作は、ｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域、ｉｉ）１つのサブ領域全体にわたる複数の位置、ｉｉｉ）複数のサブ領域全体にわたる複数の位置、及び／又は完全なＲＯＩに対して１回（例えば、ＲＯＩを１つのサブ領域として扱う場合）のうちの少なくとも１つに対して実装され得ることが認識される。１２２～１２８における動作は、第１及び第２のレーザ光パルスに応答して返されるＯＡリターン信号データの少なくとも第１及び第２のセット（例えば、７８０ｎｍに主波長を有するレーザ励起に基づく１つのＯＡリターン信号データセット、及び１０６０ｎｍに主波長を有するレーザ励起に基づく１つのＯＡリターン信号データセット）に関連して実装される。追加的又は代替的に、１２２～１２８における動作は、第３の、第４の、又はそれ以上の主波長を有する第３の、第４の、又はそれ以上のレーザ光パルスに応答して返されるＯＡリターン信号データの第３の、第４の、又はそれ以上のセットに関連して実装されてもよい。
【0103】
任意選択で、１２２～１２８における動作は、第１及び第２の主波長を有する異なる第１及び第２の励起レーザ光パルスに基づいて、異なるサブ領域に対して実装されてもよい。例えば、第１及び第２の主波長を持つ第１及び第２の励起レーザ光パルスは、皮膚表面の近くのサブ領域を励起するために利用されることができ、一方、異なる主波長を持つ第１及び／又は第２の励起レーザ光パルス及び／又は第３の若しくは第４の励起レーザ光パルスは、表面の下のより深いサブ領域に対して使用されることができる。追加的又は代替的に、異なる組成を有するサブ領域に対して、異なる主波長を有するレーザ光パルスが使用されてもよい。
【0104】
モジュール１２２において、１又は複数のプロセッサは、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲を識別する。モジュール１２２において、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲が識別されると、１又は複数のプロセッサは、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てる。非限定的な例として、非Ｈｂ発色団因子（複数可）は、ｉ）サブ領域における非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）サブ領域における非Ｈｂ発色団の光学吸光係数、ｉｉｉ）サブ領域における非Ｈｂ発色団のモル濃度、ｉｖ）サブ領域における非Ｈｂ発色団の質量濃度、又はｉｖ）サブ領域における非Ｈｂ発色団の部分体積のうちの少なくとも１つに対応し得る。例えば、非Ｈｂ発色団の範囲及び対応する非Ｈｂ発色団因子に割り当てられた値は、ルックアップテーブルから取得され得る。例えば、ルックアップテーブルを以下のように利用して、範囲を識別し、値を割り当てることができる。
【表1】
【0105】
範囲を識別するために、１又は複数のプロセッサは、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率を決定すること、ｉｉ）サブ領域を１又は複数の組織タイプ／サブタイプ（例えば、非脂肪組織、脂肪組織、血液、水、脂質優位、メラニン優位）に分類すること、又はｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の濃度を決定することのうちの少なくとも１つを行い得る。非Ｈｂ発色団の範囲は、種々の方法で表すことができる。例えば、非Ｈｂ発色団の範囲は、高、中、又は低として設定される、１～１０のスケールで設定される、正規化されたスケールで設定されるなどであってもよい。単一の複合「範囲」が、全ての非Ｈｂ発色団に対して集合的に識別されてもよく、又は別個の発色団特有の範囲が、水、脂質、メラニン、又はそれらの任意の組み合わせに対して割り当てられてもよい。
【0106】
非Ｈｂ発色団の範囲は、組織タイプ／サブタイプに基づき得る。例えば、サブ領域は、水の分布又は濃度に対して低い値を割り当てられる非脂肪組織として分類されてもよく、一方、脂肪組織として分類されるサブ領域は、水に対して高い値を割り当てられる。別の例として、脂質優位又はメラニン優位として分類されたサブ領域には、脂質及び／又はメラニン発色団に対して高い値が割り当てられ得、水発色団に対してより低い値が割り当てられる。サブ領域の分類のための基礎は、モデルベースのフルエンスを計算するためのモジュール１２０に関連して上述したコンピュータベースの分析又は臨床医フィードバックと同じであっても異なっていてもよい。例えば、組織サブタイプは、ＲＯＩの診断画像をレビューしている間などに、臨床医によって入力されてもよい。追加的又は代替的に、組織タイプ／サブタイプは、ＲＯＩの診断画像のコンピュータベースのセグメント化及び分析に基づいて決定され得る。組織タイプ／サブタイプが分かると、ルックアップテーブル（例えば、表１）にアクセスして、１又は複数の非Ｈｂ発色団因子の値を取得することができる。例えば、ルックアップテーブルは、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の体積分率について、組織タイプ／サブタイプに基づいて異なる値を含むことができる。例えば、脂肪組織は、非脂肪組織よりも高い水の体積分率を有する。表面近くのサブ領域は、ＲＯＩ内のより深いサブ領域よりも高いメラニンの体積分率を有し得る。追加的又は代替的に、ルックアップテーブルは、サブ領域内の非Ｈｂ発色団のモル濃度、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の質量濃度などについて、組織タイプ／サブタイプに基づいて、異なる値を含み得る。ルックアップテーブルはまた、非Ｈｂ発色団因子として、ｉ）サブ領域における非Ｈｂ発色団の光吸収係数、及び／又はｉｉ）サブ領域における非Ｈｂ発色団の光学吸光係数のうちの少なくとも１つを含み得る。水は、組織タイプ／サブタイプにかかわらず、１つのＯＡＣ及び１つのＯＥＣを有し得るが、分類は、組織タイプ／サブタイプを別個に水であると分類するか、又は組織タイプ／サブタイプを水及び他の発色団の組み合わせを有する「脂肪組織」であると分類し得る。したがって、脂肪組織のＯＡＣ及びＯＥＣは、単離された水のＯＡＣ及びＯＥＣとは異なる。
【0107】
追加的又は代替的に、組織は、非Ｈｂ発色団の範囲を決定するために分類される必要はない。例えば、非Ｈｂ発色団の分布又は濃度は、１又は複数のサブ領域について臨床医によって入力されてもよい。臨床医が入力した分布又は濃度は、数値、パーセンテージ、又は相対ランク（例えば、高、中、低）であってもよい。別の例として、非Ｈｂ発色団の分布又は濃度は、１又は複数のプロセッサによって自動的に計算されてもよい。例えば、ＲＯＩの診断画像は、１又は複数の非Ｈｂ発色団の分布又は濃度を決定するために、コンピューティングシステム又は別のコンピューティングシステムによって自動的にセグメント化及び分析されてもよい。
【0108】
１又は複数のプロセッサは、サブ領域内の非Ｈｂ発色団の範囲に基づいて、非Ｈｂ発色団因子に値を割り当てる。単一の値が、「集合的な」非Ｈｂ発色団因子に割り当てられ得るか、又は別個の値が、対応する個々の水、脂質及び／又はメラニン発色団因子に割り当てられ得る。例えば、１又は複数のプロセッサは、ｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光吸収係数、ｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の光学吸光係数及びモル濃度、ｉｉｉ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の質量濃度及び分子量、又はｉｖ）サブ領域内の非Ｈｂ発色団の分画体積のうちの少なくとも１つに基づいて、非Ｈｂ発色団因子の値を決定してもよい。一例として、分布又は濃度の値は、関心のある発色団（複数可）のモル濃度、質量濃度、及び／又は分子量に基づいて決定されてもよい（例えば、関心のある発色団を除いて式６及び／又は式７を使用して）。
【0109】
非Ｈｂ発色団因子の値（複数可）は、モジュール１２２からモジュール１２４に提供される。上述のように、１又は複数のプロセッサは、ｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域、ｉｉ）サブ領域全体にわたる複数の位置、又はｉｉｉ）ＲＯＩ全体にわたる複数のサブ領域全体にわたる複数の位置のうちの少なくとも１つについて、生成、識別、割り当て、及び計算動作を繰り返すように更に構成される。ＲＯＩが、異なる第１及び第２の組成を有する第１及び第２のサブ領域を含む場合、１又は複数のプロセッサは、第１及び第２のサブ領域内の非Ｈｂ発色団の第１及び第２の範囲をそれぞれ識別し、それに基づいて、第１及び第２のサブ領域の非Ｈｂ発色団因子に第１及び第２の値をそれぞれ割り当てる。１又は複数のプロセッサは、第１及び第２の主波長を有する少なくとも第１及び第２の励起レーザ光パルスに関連して、モジュール１２２における動作を繰り返す。
【0110】
モジュール１２４において、１又は複数のプロセッサは、各励起レーザ光パルスに関連して、サブ領域μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ１，ｘ）及びμａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ２，ｘ）に対する全体的なＯＡＣを計算する。本明細書に記載されるように、式（１０）に関連して、サブ領域内の全ての発色団に対する全体的なＯＡＣは、組織ＯＡＣ μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ，ｘ）と称される。組織ＯＡＣ μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ，ｘ）は、現在の主波長λを有するレーザに関連して、Ｈｂ発色団のＯＡＣ μ＊ａ，ｂｌｏｏｄ（λ，ｘ）と、非Ｈｂ発色団のＯＡＣ μ＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ，ｘ）との和を表す。組織ＯＡＣは、音圧データｐｏ（λ，ｘ）、Γ（ｘ）Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎパラメータ、及びΦ（λ，ｘ）放射フルエンス、すなわちμａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ，ｘ）＝ｐｏ（λ，ｘ）／［Γ（ｘ）＊Φ（λ，ｘ）］に基づいて計算される。変数ｘは、現在のサブ領域又はサブ領域内のピクセル／ボクセルを表し、計算のために所望される特異性のレベルに応じて、含まれるか、又は省略されることができる。
【0111】
組織ＯＡＣ μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ，ｘ）が分かると、１又は複数のプロセッサは、組織ＯＡＣ μａ，ｔｉｓｓｕｅ（λ，ｘ）と非Ｈｂ発色団＊ａ，ｏｔｈｅｒ（λ，ｘ）のＯＡＣとの間の差として血液ＯＡＣ μ＊ａ，ｂｌｏｏｄ（λ）を計算することができる（モジュール１２４において）。
【0112】
モジュール１２６において、１又は複数のプロセッサは、各励起レーザ波長について、酸素化及び脱酸素化血液ＨｂＯ及びＨｂＲのＯＥＣを取得する。例えば、１又は複数のプロセッサは、ルックアップテーブルにアクセスして、第１及び第２のレーザ波長における酸素化された血液のＯＥＣ、εＨｂＯ（λ１）及びεＨｂＯ（λ２）、並びに第１及び第２のレーザ波長における脱酸素化された血液のＯＥＣ、εＨｂＲ（λ１）及びεＨｂＲ（λ２）（集合的に「血液ＯＥＣ」）を取得することができる。血液ＯＥＣはモジュール１２８に供給される。
【0113】
モジュール１２８において、１又は複数のプロセッサは、血液ＯＥＣ及び血液ＯＡＣを使用して、サブ領域内の酸素化及び脱酸素化血液の濃度ｃＨｂＯ及びｃＨｂＲを計算する。濃度はモル濃度で表すことができる。例えば、酸素化及び脱酸素化血液の濃度ｃＨｂＯ及びｃＨｂＲは、式（１２）を利用して、各励起レーザ波長に対する血液ＯＡＣ及び血液ＯＥＣに基づいて計算することができる。
【0114】
酸素化及び脱酸素化血液の濃度ｃＨｂＯ及びｃＨｂＲは、モジュール１２８からモジュール１１３に渡される。モジュール１１３において、１又は複数のプロセッサは、本明細書において参照される特許及び刊行物に記載されるような、総ヘモグロビン質量濃度マップ（ｃｔＨｂ＝ｃＨｂＯ＋ｃＨｂＲ）及び酸素飽和レベルマップＳＯ２を計算する。その後、１又は複数のプロセッサは、マップに対して表示処理１１２を実施する。
【0115】
図３のコンピューティングサブシステムは、種々のコンピューティング環境において、スタンドアロンコンピュータとして、１又は複数のサーバ上などに実装され得る。追加的又は代替的に、図３のコンピューティングシステムは、ＯＡ撮像システム内に実装されてもよい。
【0116】
図４は、本明細書の実施形態による、図３のコンピューティングサブシステムを実装するＯＡ撮像システム４００のブロック図を示している。ＯＡ撮像システム４００は、メモリと、メモリに記憶されたプログラム命令を実行するように構成された１又は複数のプロセッサとを含む。１又は複数のプロセッサは、図１に関連して説明したように、ＯＡリターン信号データ４１４に基づいて音圧データセット４１８を生成する。音圧データセット４１８は、ＲＯＩの対応するサブ領域に関連付けられ、音圧データセット４１８は、対応するサブ領域内のＨｂ発色団及び非Ｈｂ発色団の組成に依存する。本明細書の実施形態によれば、１又は複数のプロセッサは、ＯＡリターン信号データ４１４からＯＡ画像（「再構成画像」として４１８に示されるような）を生成してもよく、その場合、ＲＯＩの音圧データセット４１８は、ＯＡ画像を含み、かつ／又は表す。ソースアンミキシングモジュール１０８は、図１及び図３に関連して説明したように、動作を実施し、モジュール１０６及び１１３と相互作用する。
【0117】
１又は複数のプロセッサは、（モジュール４３２において）超音波（ＵＳ）データを取得するために超音波プローブの送信動作及び受信動作を管理する。取得された生のＵＳデータは、（モジュール４３４において）ＵＳ画像を形成するために処理される。ＵＳ画像は、モジュール４３６及び４３８に供給される。モジュール４３６において、１又は複数のプロセッサは、ＵＳ画像（複数可）をセグメント化し、１又は複数のサブ領域内の組織タイプ／サブタイプを分類する。分類は、臨床医による手動プロセス及び／又はコンピュータ自動化された方式として実装されてもよい。モジュール４３８において、１又は複数のプロセッサは、本明細書において参照される特許及び刊行物においてより詳細に説明されるように、ＵＳ画像（複数可）及びＯＡパラメトリックマップ（複数可）を位置合わせする。
【0118】
ＯＡ撮像システム４００は、メモリ内に、臨床画像及び以前の画像を含む患者データ４３０を記憶する。画像は、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、Ｘ線、ＣＴ、ＵＳなどの種々のモダリティからのものであり得る。別の実施形態では、１又は複数のプロセッサは、患者データに基づいて、非Ｈｂ発色団因子（複数可）μａ，ｏｔｈｅｒ（λ）に割り当てられた値（複数可）を適応的に調整する。一例として、乳房組織の場合、組織サブタイプは、繊維及び脂肪含有量に関して複数のカテゴリに分類することができ、ルックアップテーブルを使用して、非Ｈｂ発色団因子（複数可）μａ，ｏｔｈｅｒ（λ）の対応する値を記憶する。別の例として、前立腺の場合、以前のＭＲＩ画像を活用して、水発色団の異なる体積分率を有する異なる前立腺ゾーンを分類することができる。
【0119】
モジュール４３４及び４３６は、患者データ、病理学データ、及び／又は組織分類情報を利用して、モジュール１２０及び１２２によって利用されるパラメータ（例えば、モデルベースのフルエンス画像計算、発色団範囲の識別、及び／又は非Ｈｂ発色団因子（複数可）への値の割り当て）を提供又は更新する。実施形態によれば、ＨｂＯ及びＨｂＲの光学吸光係数は、定数として扱われる（例えば、患者データとともに変化しない）。追加的又は代替的に、実施形態は、好ましい光学吸光係数値を選択するために、患者データの使用を拡張することができる。
【0120】
実施形態によれば、組織サブタイプ情報は、解剖学的ＢモードＵＳ画像データから抽出され得る。一例として、乳房ＵＳ画像における腺組織成分の定性的等級付けは、乳癌のバイオマーカーとしての役割を果たすことができる。腺組織成分は、臨床医による視覚的判断に基づいて、又はコンピュータ自動分析に基づいて、最小、軽度、中等度又は顕著として単純に分類することができる。任意選択で、異なる組織サブタイプは、改善されたスペクトルアンミキシングのためのソフト事前分布として、異なる組織パラメータ（例えば、部分水量、又は光減衰係数）にマッピングされてもよい。別の例として、より高い脂肪含有量を示すＢモード画像内の異常なエコー源性領域は、脂質発色団に対してより高い体積分率を使用し、水発色団に対してより低い体積分率を使用することを正当化することができる。第３の例として、ＵＳ画像からの前立腺又は甲状腺の体積の推定は、ＯＡ機能撮像のために照射されている領域内の血液発色団の体積分率及び／又は水発色団の体積分率を設定するために使用されてもよい。
【0121】
別の実施形態では、ＵＳデータは、それ自体でＯＡ撮像からの機能データを補完することもできるＵＳカラードプラフロー及び／又はエラストグラフィ画像を含むことができる。対応する組織サブタイプ情報は、カラードプラフロー及びエラストグラフィ画像に基づいて取得される血流及び組織剛性特性にそれぞれ基づく。例えば、ＵＳエラストグラフィ画像は、組織を軟性、正常、又は硬性として分類するために使用され得る。剛性評価は、別様で所与の組織タイプ又は器官に割り当てられる平均値に対して、水のより低い体積分率及び／又はより高い光学散乱係数に関連付けられ得る。
【0122】
別の実施形態では、実施形態は、ＵＳ画像を臨床医に表示することによって、ＵＳ画像データから情報を抽出することができる。臨床医は、ＵＳ画像を視覚的に判断し、対応するＨｂ及び非Ｈｂ発色団因子の１又は複数の指標値をルックアップテーブルに手動で入力する。追加的又は代替的に、実施形態は、１又は複数のプロセッサが古典的画像セグメント化及び／又は現代の機械学習方法（深層学習を含む）を行う、自動画像分析方法を実装してもよい。機械学習的アプローチは、組織サブタイプの認識が、正常なヒト対象からの訓練データセットのみを必要とし、これは、症例を表す標識されたデータセットよりも収集がはるかに容易であるため、有利であり得る。
【0123】
別の実施形態では、患者データ及びＵＳ画像データの両方が、組織分類動作のために組み合わせて使用されてもよい。例えば、異常にエコー源性のＢモード画像と結合された高いＢＭＩは、脂質発色団のより高い体積分率及び水発色団のより低い体積分率を示すことができる。別の実施形態では、以前の非ＵＳ医療画像データ（例えば、ＭＲＩ）又は以前のＵＳ画像データは、組織分類工程のためにハイブリッドＵＳ－ＯＡ撮像システムから新たに取得されたＵＳ画像データと組み合わせて使用されることができる。
【0124】
図５Ａは本明細書の実施形態による、発色団因子値を決定するための方法を示す。方法は、図１～図８の種々のサブシステム、ＯＡ撮像システム、及びコンピューティングシステムの１又は複数のプロセッサによって、並びに他のコンピューティングデバイス、サーバなどによって行われてもよい。
【0125】
５０２において、１又は複数のプロセッサは、患者データ、病理学データ及び／又は患者に関連する画像を取得する。患者データ、病理学データ、及び／又は画像は、以前に取得されてもよく、又はＯＡ撮像検査の一部として（又はそれと同時に）リアルタイムで取得されてもよい。５０４において、１又は複数のプロセッサは、ＲＯＩを１又は複数のサブ領域にセグメント化する。セグメント化は、臨床医によって入力された手動の指定に基づいてもよく、及び／又はコンピュータによって自動的に行われてもよい。５０６において、１又は複数のプロセッサは、組織タイプ（複数可）及び／又は組織サブタイプ（複数可）の分類を取得する。分類（複数可）は、臨床医によって入力されてもよく、及び／又はプロセッサ（複数可）によって自動的に決定されてもよい。５０８において、１又は複数のプロセッサは、１又は複数のＨｂ及び／又は非Ｈｂ発色団因子についての１又は複数の値を決定する。５１０において、１又は複数のプロセッサは、ルックアップテーブルなどに、１又は複数のＨｂ及び／又は非Ｈｂ発色団因子の値（複数可）をメモリ内に記憶する。追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、１又は複数のＨｂ及び／又は非Ｈｂ発色団因子の値（複数可）を割り当てる。値は、ＯＡ撮像検査を実施しながら、リアルタイムで割り当てられてもよい。追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、患者の医療記録内に１又は複数のＨｂ及び／又は非Ｈｂ発色団因子の値（複数可）を保存してもよい。
【0126】
発色団の区別
図５Ｂは本明細書の代替的な実施形態による、発色団因子値を決定するための方法を示す。図５Ｂの実施形態は、コラーゲン発色団を他の非コラーゲン発色団と区別する。例えば、移植前の腎臓の質を査定するために、腎線維症のＯＡ撮像を利用することが望ましい場合がある。腎臓を移植する前に、移植される腎臓の質を査定することが望ましい。Hysiらは、Hysi, Eno, et al. “Photoacoustic imaging of kidney fibrosis for assessing pretransplant organ quality” JCI insight 5.10 (2020)において、コラーゲンを直接撮像するための一般的なＯＡ撮像技術を記載している（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）。ＯＡ撮像は、全腎線維症負荷を非侵襲的に定量化するため、並びにコラーゲン含有量の腎内変動を取り込むために利用されることができる。本明細書の新規かつ固有の態様によると、本明細書の方法及びシステムは、ＲＯＩのサブ領域内のコラーゲンに関するＯＡ撮像システムの特異性及び感度を改善するように、段階ＩＩＩ後処理を改善するために適用されることができる。ＯＡ画像内のコラーゲンに関するＯＡ撮像システムの特異性及び感度を改善することによって、本明細書の方法及びシステムは、腎線維症負荷のより良好な査定を可能にし、ひいては、移植候補腎臓の査定を改善する。したがって、本明細書の実施形態は、腎疾患の治療及び予防（例えば、腎疾患を予防するために取られる措置）を改善する。
図５Ｂは本明細書の代替的な実施形態による、発色団因子値を決定するための方法を示す。図５Ｂの実施形態は、コラーゲン発色団を他の非コラーゲン発色団と区別する。例えば、移植前の腎臓の質を査定するために、腎線維症のＯＡ撮像を利用することが望ましい場合がある。腎臓を移植する前に、移植される腎臓の質を査定することが望ましい。Hysiらは、Hysi, Eno, et al. “Photoacoustic imaging of kidney fibrosis for assessing pretransplant organ quality” JCI insight 5.10 (2020)において、コラーゲンを直接撮像するための一般的なＯＡ撮像技術を記載している（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）。ＯＡ撮像は、全腎線維症負荷を非侵襲的に定量化するため、並びにコラーゲン含有量の腎内変動を取り込むために利用されることができる。本明細書の新規かつ固有の態様によると、本明細書の方法及びシステムは、ＲＯＩのサブ領域内のコラーゲンに関するＯＡ撮像システムの特異性及び感度を改善するように、段階ＩＩＩ後処理を改善するために適用されることができる。ＯＡ画像内のコラーゲンに関するＯＡ撮像システムの特異性及び感度を改善することによって、本明細書の方法及びシステムは、腎線維症負荷のより良好な査定を可能にし、ひいては、移植候補腎臓の査定を改善する。したがって、本明細書の実施形態は、腎疾患の治療及び予防（例えば、腎疾患を予防するために取られる措置）を改善する。
【0127】
図５Ｂの方法は、図１～図８の種々のサブシステム、ＯＡ撮像システム、及びコンピューティングシステムの１又は複数のプロセッサによって、並びに他のコンピューティングデバイス、サーバなどによって行われてもよい。図５Ｂの実施形態は、サブ領域内の少なくとも１つの非コラーゲン発色団の範囲を計算して識別し、サブ領域内の少なくとも１つの非コラーゲン発色団の範囲に基づいて非コラーゲン発色団因子に値を割り当て、音圧データ及び非コラーゲン発色団因子に割り当てられた値に基づいてサブ領域内のコラーゲン発色団の少なくとも１つの量を計算しようとする。
【0128】
図５Ｂを参照すると、５２２において、１又は複数のプロセッサは、患者データ、病理学データ、及び／又は患者に関連する画像を取得する。患者データ及び病理学データは、患者の医療記録に関連して以前に記憶され、及び／又はＯＡ撮像プロセス時に臨床医によって入力されてもよい。例えば、病理学データは、患者の関心組織及び／又は患者の体液（例えば、血液、尿など）から採取された以前の生検又は他のサンプルからの検査結果を含むことができる。追加的又は代替的に、病理学データは、患者の組織及び／又は流体の生検又は他の研究に基づいて生成される臨床医報告を含んでもよい。超音波画像又は他の診断撮像モダリティ（例えば、ＭＲＩ、ＣＴ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ）からの画像は、ＯＡ撮像検査の一部として（又はそれと同時に）、事前に取得されるか、又はリアルタイムで取得されてもよい。
【0129】
５２４において、１又は複数のプロセッサは、ＲＯＩを１又は複数のサブ領域にセグメント化する。セグメント化は、臨床医によって入力された手動の指定に基づいてもよく、及び／又はコンピュータによって自動的に行われてもよい。例えば、臨床医は、治療すべき腎臓の特定の点又は部分を別個のサブ領域として指定することができる。追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、画像（例えば、超音波画像、ＭＲＩ画像など）を自動的に分析し、画像を対応するサブ領域にセグメント化してもよい。５２６において、１又は複数のプロセッサは、組織タイプ（複数可）及び／又は組織サブタイプ（複数可）の分類を取得する。分類（複数可）は、臨床医によって入力されてもよく、及び／又はプロセッサ（複数可）によって自動的に決定されてもよい。５２８において、１又は複数のプロセッサは、１又は複数のコラーゲン及び／又は非コラーゲン発色団因子についての１又は複数の値を決定する。５３０において、１又は複数のプロセッサは、ルックアップテーブルなどに、１又は複数のコラーゲン及び／又は非コラーゲン発色団因子の値（複数可）をメモリ内に記憶する。追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、１又は複数のコラーゲン及び／又は非コラーゲン発色団因子の値（複数可）を割り当てる。値は、ＯＡ撮像検査を実施しながら、リアルタイムで割り当てられてもよい。追加的又は代替的に、１又は複数のプロセッサは、患者の医療記録内に１又は複数のコラーゲン及び／又は非コラーゲン発色団因子の値（複数可）を保存してもよい。
【0130】
コラーゲン発色団の量が分かると、ＯＡ画像内の１又は複数のサブ領域及び／又はＲＯＩ内のコラーゲン含有量及び／又はコラーゲン負荷を強調するように、種々のＯＡ画像／マップが生成されてもよい。コラーゲン発色団の量は、ＲＯＩのサブ領域内のコラーゲンに関するＯＡ撮像システムの特異性及び感度を向上させるように、段階ＩＩＩ後処理を向上させるために使用される。ＯＡ画像内のコラーゲンの特異性及び感度を改善することによって、本明細書の方法及びシステムは、腎線維症負荷のより良好な査定を可能にし、ひいては、移植候補腎臓の査定を改善する。したがって、本明細書の実施形態は、腎疾患の治療及び予防（例えば、腎疾患を予防するために取られる措置）を改善する。
【0131】
必要に応じて、代替的な実施形態による、本明細書中の方法及びシステムは、脂質発色団を関心のある発色団として処理することができ、他の全ての発色団を目的ではない発色団として処理することができる。
【0132】
システム概要
図６は、本明細書の一実施形態による実装される光音響システムのブロック図を示している。光音響システム６００は、光路６３２及び電気経路６０８を介してシステムシャーシ６０１に接続されたプローブ６０２を含む。システムシャーシ６０１内には、光サブシステム６２９及びコンピューティングサブシステム６２８が収容される。コンピューティングサブシステム６２８は、とりわけ光音響制御及び分析のための特定のプログラム命令を実装するように構成された１又は複数のプロセッサを含む。一実施形態では、プローブ６０２内の変換器のサンプリングを通して、光音響システムは、パルス光源６３０、６３１によって引き起こされる刺激（すなわち、光音響リターン信号）及び超音波変換器要素の音響出力によって引き起こされる刺激に応答して、ＯＡ／ＵＳデータを収集する。
図６は、本明細書の一実施形態による実装される光音響システムのブロック図を示している。光音響システム６００は、光路６３２及び電気経路６０８を介してシステムシャーシ６０１に接続されたプローブ６０２を含む。システムシャーシ６０１内には、光サブシステム６２９及びコンピューティングサブシステム６２８が収容される。コンピューティングサブシステム６２８は、とりわけ光音響制御及び分析のための特定のプログラム命令を実装するように構成された１又は複数のプロセッサを含む。一実施形態では、プローブ６０２内の変換器のサンプリングを通して、光音響システムは、パルス光源６３０、６３１によって引き起こされる刺激（すなわち、光音響リターン信号）及び超音波変換器要素の音響出力によって引き起こされる刺激に応答して、ＯＡ／ＵＳデータを収集する。
【0133】
光音響システム６００は、異なる光波長で動作する１又は複数の光源６３０、６３１を備える。一実施形態では、異なる光波長で動作する光源６３０、６３１を用いて、光源のそれぞれからの１つの光事象からの光音響リターン信号が、光音響データを提示するための方法及びシステムにおいて使用されることができる。一実施形態では、システム６００は、本明細書で説明されるような使用のために十分に迅速に波長を変化させることができる波長可変レーザなど、異なる波長で動作され得る単一の光源を備える。一実施形態では、システム６００は、少なくとも２つの光源６３０、６３１を備え、各光源は、複数の異なる波長に同調することができる。一実施形態では、システム６００は、１つの光波長を動作させる１つの光源６３０と、複数の異なる波長に調整することができる少なくとも１つの追加の光源６３１とを備える。
【0134】
光音響システム６００の１又は複数のプロセッサは、サイノグラムを生成するように構成される。サイノグラムは、短エンベロープ画像及び長エンベロープ画像を含むエンベロープ画像を生成するように処理される。ここで、短エンベロープ画像とは、短サイノグラムに対応するエンベロープ画像をいい、長エンベロープ画像とは、長サイノグラムに対応するエンベロープ画像をいう。一実施形態では、短サイノグラム及び長サイノグラムは、それぞれ別々に処理されて、短エンベロープ画像及び長エンベロープ画像をそれぞれ生成する。次いで、短エンベロープ画像及び長エンベロープ画像を一緒に使用して、パラメトリック画像を生成する。パラメトリック画像から、酸素化、ヘモグロビン及びマスクされた酸素化のマップを作成することができる。これらのマップは、リアルタイムで、実質的に同じボリュームの超音波画像を表す位置合わせされたデータとすることができ、その後、酸素化画像、ヘモグロビン画像、及びマスクされた酸素化画像のうちの１又は複数を生成することができる。一実施形態では、酸素化画像、ヘモグロビン画像、及びマスクされた酸素化画像は、組織の体積の組成に関する情報を反映する。パラメトリックマップ及びパラメトリック画像という用語は、一部の例では交換可能に使用される。マップという用語の使用は、概して、画像とボリュームとの間の対応関係に関する。パラメトリックマップは、例えば、単一チャネル（すなわち、グレースケール）表現として、色（すなわち、ＲＧＢ）表現として、又は透明度を伴う色（ＲＧＢＡ）表現として含む、多数の方法で表されてもよい。パラメトリックマップを使用して、１又は複数のパラメータに関する定性的又は定量的情報を伝達することができる。パラメトリックマップ又はパラメトリック画像は、コンピュータメモリ内に表されるか、又は表示された表現として提示されてもよく、したがって、本明細書で使用されるように、用語「画像」又は「マップ」は、必ずしも、視覚的表現を含意しない。
【0135】
サイノグラムは、望ましくない、不正確な、又は不十分にスケーリングされたデータを含み得る。サイノグラムデータのこれらの疾患は、使用される測定機器（例えば、プローブ）若しくは光の特性、体積（すなわち、組織）の特性、体積とプローブ若しくは光との間の相互作用の特性、外部刺激、又は他の源を含む、無数の理由から生じ得る。ソースに関係なく、サイノグラムデータの望ましくない態様を除去するために、種々のプロセスを使用することができる。
【0136】
概して、サイノグラムを処理するための以下の工程のそれぞれにおいて、処理は時間領域信号に対して実施される。好ましい実施形態では（また、以下で議論されるように）、プローブ６０２は、サイノグラムデータが、変換器のものの下方の平面上、すなわち、画像平面上にあるものにより集束されることを可能にする、音響レンズを含む。例示的な実施形態では、サイノグラムデータの各チャネルは、ボリューム内の約１００ミリメートルの距離を表す。音響レンズは、概して、画像平面の外側の（例えば、直交する）点から伝播する信号の少なくとも一部を拒絶する。しかし、各変換器は、約１００ミリメートルの距離内にある画像平面の実質的に全ての点から信号を受信する。
【0137】
図７はＯＡ／ＵＳデータを処理するための動作の集合の概要を示す。ＯＡリターン信号データの２つのセット、すなわち、短サイノグラム（工程７０５）、長サイノグラム（工程７１０）の取得、及び超音波画像に変換されるＵＳデータセットの取得（工程７１５）から開始して、動作は、データを処理し、取得されたＯＡ／ＵＳデータの種々の側面を視認する際に有用であり得る、最大６つの別個の画像を生成する。本明細書における例示の目的のために、プローブ６０２の移動は、工程７０５、７１０、及び７１５におけるデータの３つのセットの取得の間で、もしあれば、最小であると仮定され得る。本明細書で説明されるプロセスは、３つの識別されたデータセットとともに使用されることに限定されないことに留意されたい。例えば、光の追加の波長からのデータセットなどの追加のデータセットの使用は、結果として生じる画像を更に改善するために使用されてもよい。以下でより詳細に議論されるように、短サイノグラムデータ及び長サイノグラムデータは、１又は複数の別個の方式で前処理され（工程７２０）、測定機器（例えば、プローブ）若しくは使用される光の特性、体積（すなわち、組織）の特性、体積とプローブ若しくは光との間の相互作用の特性、外部刺激、又は他のソースを含む、サイノグラム内の望ましくないデータを低減又は補償する。前処理の後、別個の短い画像及び長い画像が再構成される（工程７２５）。一実施形態では、複素短画像及び複素長画像の別個の実数成分及び虚数成分が再構成工程から生じる。
【0138】
一実施形態では、再構成画像の処理（工程７３０）が実施される。モジュール１０８（図１～図４）のアンミキシングに関連して本明細書で説明される動作は、工程７３０における処理中に実施され得る。処理（工程７３０）は、再構築された画像において識別され得る追加のアーチファクトを除去し得、いずれにしても、短エンベロープ画像（７３２）及び長エンベロープ画像（７３４）を作成する。一実施形態では、短エンベロープ画像及び長エンベロープ画像（７３２、７３４）を使用してパラメトリック画像を生成する（工程７４０）。パラメトリック画像（工程７４０）は、酸素化マップ（ＯＡ相対マップ）（７５０）、ヘモグロビンマップ（ＯＡ総ヘモグロビンマップ）（７５５）、及びマスクされた酸素化マップ（ＯＡ結合マップ）（７６０）を含んでもよい。一実施形態では、３つのマップのいずれか又は全てが、グレースケールＢモード超音波画像と位置合わせされ、その上にオーバーレイされる（工程７６５）。工程７７０、７７５、７８０、７８５、７９０及び７９５で表示される表示可能な画像のうちの１又は複数を表示するために、ディスプレイを設けることができる。一実施形態では、画像のうちの２つ以上のグループが同じ画面上に表示されてもよく、表示されたグループ化された画像は、共通してスケーリング及びサイズ決定されてもよい。一実施形態では、６つ全ての画像のグループは、同じ画面上に表示されてもよく、それは、共通してスケーリング及びサイズ決定されてもよい。
【0139】
一実施形態では、光音響データに対して処理を行うシステム、及び／又は光音響出力を表示するシステム（サイノグラムを取得するシステムと同じであってもよいが、そうである必要はない）は、光音響画像を処理又は視認するときに、処理において使用されるパラメータを変動させる能力をオペレータに提供する。一実施形態では、光音響データに対して処理を行うシステム、及び／又は光音響出力を表示するシステムは、光音響画像を処理するために使用される処理工程をオン及びオフに切り替え、潜在的にその順序を変動させる能力をオペレータに提供するであろう。
【0140】
光音響システム６００はまた、マルチモダリティの組み合わされた光音響及び超音波システムとして採用されてもよい。一実施形態では、システム６００は、光路６３２及び電気経路６０８を介してシステムシャーシ６０１に接続されたプローブ６０２を含む。システムシャーシ６０１内には、光サブシステム６２９及びコンピューティングサブシステム６２８が収容される。コンピューティングサブシステム６２８は、超音波制御及び分析並びに光音響制御及び分析のための１又は複数のコンピューティング構成要素を含み、これらの構成要素は、別個であるか、又は統合されてもよい。一実施形態では、コンピューティングサブシステムは、中継システム６１０と、光音響処理及びオーバーレイシステム６４０と、超音波器具６５０とを備える。システム６００は、パスワード、２要素認証、データ暗号化など、種々のタイプのネットワーク及びデータセキュリティ対策を実装することができる。
【0141】
例証的実施形態では、光サブシステム６２９は、その２つの光源６３０、６３１として、Ｎｄ：ＹＡＧ及びアレキサンドライトレーザを使用してもよいが、他のタイプ又は波長、及び付加的光もまた、使用されてもよい。光源６３０、６３１は、光の短いパルス、例えば、約１００ｎｓ未満、より好ましくは約５ｎｓ持続するパルスを生成することができるべきである。一実施形態では、２つの光源６３０、６３１を別々にトリガすることができる。一実施形態では、光源６３０、６３１によって出力された光は、第２の側に当たる１つの光源６３１を反射しながら、１つの光６３０が第１の側から第２の側に通過することを概して可能にする光学要素６３３の使用を通して、同じ光路６３２上に投影され得る。光学要素６３３又は類似要素の使用は、レーザなどの２つの光源６３０、６３１の出力を光路６３２の近位端上に整合させることを可能にする。
【0142】
タッチスクリーンディスプレイであり得る１又は複数のディスプレイ６１２、６１４が、画像及びシステムユーザインターフェースの全部又は一部を表示するために提供される。キーボード、マウス、及び種々の他の入力デバイス（例えば、スタイラス、ライトペン、ダイヤル、及びスイッチ）などの１又は複数の他のユーザ入力デバイス６１６が、オペレータからの入力を受信するために提供され得る。オプションとして、電力及び制御経路（複数可）６０９は、プローブ６０２に電力を搬送し、プローブ６０２とコンピューティングサブシステム６２８との間で信号を制御する。
【0143】
図８は本明細書の実施形態による形成されたウェブベースのＵＳ／ＯＡ画像管理システムを示すブロック図である。このシステムは、インターネットなどのネットワーク８１２を介してウェブベースのネットワークサービス（例えば、ウェブホスティングプロバイダ）８３０と通信する１又は複数のクライアントコンピューティングデバイス８１０を含む。ネットワークサービス８３０は、共通のネットワーク又は異なるネットワークを介してクライアントコンピューティングデバイス８１０と通信することができる。クライアントコンピューティングデバイス８１０は、任意の数の他のタイプのコンピューティングデバイスとして実装され得る。これらのデバイスは、例えば、ＰＣ、ラップトップコンピュータ、携帯電話、セットトップボックス、ゲームコンソール、電子書籍リーダー、パーソナルコンピュータ、及びパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）などを含むことができる。ネットワーク８１２は、ケーブルネットワーク、インターネット、プライベートイントラネット、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、ワイヤレスネットワークなど、複数の異なるタイプのネットワークのうちの任意の１つ又は組み合わせを表す。
【0144】
ネットワークサービス８３０は、多くのユーザからの要求を処理し、それに応答して、クライアントコンピューティングデバイス８１０においてレンダリングされる種々のページ（例えば、ウェブページ）を提供することができるサイト（例えば、ウェブサイト）を表す。ネットワークサービス８３０は、クライアント要求に応答して、図１～図４に関連して本明細書で説明される動作を実施することができる。
【0145】
サイトは、ヘルスケアシステム内の医療ネットワーク、私的に管理された医療記録ネットワークなどの、ユーザ対話をサポートする任意のタイプの医療ネットワーク関連サイトとすることができる。クライアントコンピューティングデバイス８１０とネットワークサービス８３０との間の要求及びレンダリングの交換は、クライアントコンピューティングデバイス８１０上でローカルに実施されるアプリケーション及び機能のレベル、並びにネットワークサービス８３０において実行されるアプリケーション及び機能のレベルに応じて変化する。例えば、ネットワーク中心アーキテクチャでは、ネットワークサービス８３０は、非Ｈｂ発色団値の割り当て、異なる組織タイプ／サブタイプのための非Ｈｂ発色団の光吸収係数の維持、異なる組織タイプ／サブタイプのための非Ｈｂ発色団の光学吸光係数及びモル濃度、異なる組織タイプ／サブタイプのための非Ｈｂ発色団の質量濃度及び分子量の維持、異なる組織タイプ／サブタイプのための非Ｈｂ発色団の体積分率の維持などの実質的処理の実質的に全てを行うように、データ及びアプリケーションを維持する。ネットワークサービス８３０はまた、ＵＳ／ＯＡ画像、ＵＳ／ＯＡ画像上にオーバーレイされる内部及び外部輪郭の指定、並びにその上に内部及び外部輪郭を伴うＵＳ／ＯＡ画像のレンダリングを収集及び記憶する。ネットワークサービス８３０は、関心のあるＵＳ／ＯＡ特徴に関連付けられたエントリフィールドを有する入力画面を更にレンダリングし、レンダリングされたＵＳ／ＯＡ画像、エントリフィールド、及び入力画面をクライアントコンピューティングデバイス８１０に伝達することができる。クライアントコンピューティングデバイスは、エントリフィールドの特徴スコアを取得し、特徴スコアをネットワークサービス８３０に返す。ネットワークサービス８３０は、特徴スコアがＵＳ／ＯＡ画像のうちの対応する１又は複数の内部ゾーンから取得される前に、特徴スコアが周辺又は境界ゾーンのうちの少なくとも１つから取得されるように、対応する特徴スコアが入力される順序を管理するために、種々のエントリフィールドを自動的に有効及び無効にする。
【0146】
追加的又は代替的に、図８のシステムは、ネットワークサービス８３０が、クライアントコンピューティングデバイス８１０がローカルにダウンロード、記憶、及び起動するためのアプリケーションを提供し得る、サーバクライアント分散アーキテクチャとして実装されてもよい。例えば、アプリケーションは、図１～図４に関連して実装される動作の一部又は全て、並びに本明細書で説明される他のプロセスを含み得る。分散アーキテクチャでは、ネットワークサービス８３０は、クライアントコンピューティングデバイス８１０と対話して、必要に応じてコンテンツを提供する。例えば、クライアントコンピューティングデバイス８１０が関心のあるＵＳ／ＯＡ画像をまだ有していない場合、クライアントコンピューティングデバイス８１０は、特定の患者の１又は複数の検査に関連するＵＳ／ＯＡ画像を要求することができる。クライアントコンピューティングデバイス８１０及び／又はネットワークサービス８３０は、次いで、ＵＳ／ＯＡ画像上にオーバーレイされるべき内部及び外部輪郭を指定することができる。例えば、内部輪郭及び外部輪郭は、画像セグメント化又は他の方法に基づいて自動的に生成されてもよい。追加的又は代替的に、クライアントコンピューティングデバイス８１０及びネットワークサービス８３０の一方又は両方は、ユーザが内部及び外部の輪郭を描く及び／又は修正することを可能にするＧＵＩをサポートし得る。クライアントコンピューティングデバイス８１０及び／又はネットワークサービス８３０は、関心のあるＵＳ／ＯＡ特徴に関連付けられたエントリフィールドを有する入力画面を更にレンダリングすることができる。クライアントコンピューティングデバイス８１０は、エントリフィールドの特徴スコアを取得する。クライアントコンピューティングデバイス８１０及び／又はネットワークサービス８３０は、特徴スコアがＵＳ／ＯＡ画像のうちの対応する１又は複数の内部ゾーンから取得される前に、特徴スコアが周辺又は境界ゾーンのうちの少なくとも１つから取得されるように、対応する特徴スコアが入力される順序を管理するために、種々のエントリフィールドを自動的に有効及び無効にする。
【0147】
ネットワークサービス８３０は、データストア８３６内の患者医療記録８４８と、画像８３３を記憶する画像カタログ８３１とをホストする医療施設／ネットワークウェブサイトを表すことができる。データストア８３６は、会計に関連して、患者医療記録、患者画像、ルックアップテーブルなどを記憶する。一例として、画像８３３は、補助リーダー及びスコアリング特徴に関連して提供される画像参照キーを表すことができる。追加的又は代替的に、画像８３３は、ＵＳ画像、ＯＡ画像、マンモグラム画像、及び／又は以前の検査中などの現在の患者のための他のモダリティからの画像を表し得る。追加的又は代替的に、画像８３３は、組織タイプ／サブタイプを分類し、特徴スコアを割り当てることを支援するために読取機によって利用され得る、他の患者のＵＳ画像及び／又はＯＡ画像を表してもよい。患者医療記録は、（とりわけ）（ａ）患者の医療履歴、（ｂ）検査、投薬、試験結果の履歴、（ｃ）病変に関連して行われた測定、（ｄ）腫瘤直径、（ｅ）腫瘤の後縁までの深さ、（ｆ）組織タイプ／サブタイプ、（ｇ）発色団因子値などのタイプの情報のうちの１又は複数を含むことができる。追加的又は代替的に、患者医療記録はまた、限定ではないが、超音波データセット、光音響データセット、マンモグラフィデータセット、ＭＲＩデータセット、コンピュータ断層撮影データセット、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）データセット、Ｘ線データセット、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）データセットなどを含む、以前の検査から収集された診断撮像データを含んでもよい。以前の検査からの画像のサブ領域は、異なる組織タイプ／サブタイプで分類され、及び／又は種々の発色団因子値を割り当てられ得る。データストア８３６は、患者医療記録内に、又は患者医療記録にリンクされて、ＵＳ画像、ＯＡ画像、マンモグラフィ画像の読み取りに関連して割り当てられたＢＩ－ＲＡＤＳ評価などを含むことができる。
【0148】
ネットワークサービス８３０は、クライアントコンピューティングデバイス８１０に関連して認可及びライセンシング情報を維持することもできる。例えば、本明細書に記載された機能の一部又は全てを実装するように構成されたソフトウェアアプリケーションは、クライアントコンピューティングデバイス８１０にダウンロードされたアプリケーションとともに、ユーザによって購入又はライセンスされ得る。次いで、ネットワークサービス８３０は、各対応するサブスクリプションに関連して、購入、レンタル、ライセンシング、閲覧許可などに関する任意のサブスクリプション関連情報を維持する。
【0149】
ネットワークサービス８３０は、とりわけ、セッションマネージャモジュール８４０、アカウントマネージャモジュール８４２、及びバイオマーカー機械学習分類器（ＭＬＣ）モジュール８３８を含む。モジュール８３８、８４０、及び８４２は、本明細書で説明するように協働する。モジュール８３８、８４０、及び８４２は、推奨及び他の特徴を提供するためにアカウントごとにオフライン又は非同期のデータ分析を提供することなどによって、技術的効率を改善するように動作され得る。モジュール８３８、８４０、及び８４２、並びに本明細書で説明する他のモジュール及びサービスは、本明細書で説明する動作を実施するために（データストア８３４又は８３６に記憶された）プログラム命令を実施する１又は複数のプロセッサによって実装される。ネットワークサービス８３０は、本明細書で説明されるような種々の方法で、１又は複数のメモリ又はデータストア８３４及び８３６と対話する。メモリ又はデータストア８３４及び８３６の一方又は両方は、本明細書で説明される命令を実行するように１又は複数のプロセッサに指示するためのプログラム命令を記憶し得る。
【0150】
更に、データストア８３４は、個々のリソースを定義するためのＨＴＭＬコード又は他のコードを含むファイルなどのネットワークリソース８２９を記憶することができる。ネットワークリソース８２９は、本明細書の実施形態に関連して提供される機能に対応し得る。例えば、ネットワークリソース８２９又はネットワークリソース８２９の集合は、種々のＵＳ画像を見て関心のあるＵＳ画像を選択し、種々のＯＡ画像を見て関心のあるＯＡ画像を選択し、ＵＳ及び／又はＯＡ画像上に内部及び外部輪郭を描画及び／又は修正し、特徴スコアエントリフィールドのための入力画面を提示し、画像参照キーを有するポップアップウィンドウを提示するなどの機能を提供することができる。別の例として、ネットワークリソース８２９の１つ又は集合は、特徴スコアのセットに基づいて予測結果を決定するために使用される１又は複数の分類モデルを表すことができる。
【0151】
ネットワークリソース８２９は、１又は複数のクライアント要求などの要求に応答してクライアントコンピューティングデバイス８１０に提供される。一例として、ネットワークリソース８２９は、データストア８３４内の特定のＨＴＴＰアドレスに保存されたｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌファイルによって定義することができる。クライアントコンピューティングデバイス８１０から要求に基づいて、ネットワークサービス８３０は、対応するｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌファイルを取り出し、クライアントコンピューティングデバイス８１０に提供する。クライアントコンピューティングデバイス８１０（例えば、クライアントコンピューティングデバイス８１０上で動作するＷｅｂブラウザ）が、ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌファイル内のウェブコンテンツコンポーネント（例えば、ＨＴＴＰ要素）を開き、レンダリングしようとするとき、クライアントコンピューティングデバイス８１０は、完全なレンダリングされたウェブページ又は他のネットワークリソースが提示され得る前に、ネットワークサーバ８３０の追加の要求が行われ得る種々のＨＴＭＬコードストリング／要素に遭遇する。とりわけ、クライアント要求は、応答を求めるクエリ文字列を含むことができる。
【0152】
定義
用語「ＢＩ－ＲＡＤＳ」及び「ＢＲ」は、乳房画像レポート及びデータシステム（Breast Imaging Reporting and Data System）を意味し、乳癌スクリーニング及び診断において使用されるマンモグラフィ、超音波及びＭＲＩの結果を標準化された方式で解釈及び報告するために医療関係者によって使用される方法を表す。例として、ＢＩ－ＲＡＤＳ ３スコアは、２％以下の悪性腫瘍の確率を示すことができ、ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ａスコアは、２％～１０％以下の悪性腫瘍の確率を示すことができ、下位ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ｂスコアは、１０％超かつ２５％以下の悪性腫瘍の確率を示すことができ、上位ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ｂスコアは、２５％超の悪性腫瘍の確率を示すことができ、下位ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ｃスコアは、７５％以下の悪性腫瘍の確率を示すことができ、上位ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ｃスコアは、７５％超の悪性腫瘍の確率を示すことができ、ＢＩ－ＲＡＤＳ ５スコアは、９５％以上の悪性腫瘍の確率を示すことができる。
用語「ＢＩ－ＲＡＤＳ」及び「ＢＲ」は、乳房画像レポート及びデータシステム（Breast Imaging Reporting and Data System）を意味し、乳癌スクリーニング及び診断において使用されるマンモグラフィ、超音波及びＭＲＩの結果を標準化された方式で解釈及び報告するために医療関係者によって使用される方法を表す。例として、ＢＩ－ＲＡＤＳ ３スコアは、２％以下の悪性腫瘍の確率を示すことができ、ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ａスコアは、２％～１０％以下の悪性腫瘍の確率を示すことができ、下位ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ｂスコアは、１０％超かつ２５％以下の悪性腫瘍の確率を示すことができ、上位ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ｂスコアは、２５％超の悪性腫瘍の確率を示すことができ、下位ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ｃスコアは、７５％以下の悪性腫瘍の確率を示すことができ、上位ＢＩ－ＲＡＤＳ ４Ｃスコアは、７５％超の悪性腫瘍の確率を示すことができ、ＢＩ－ＲＡＤＳ ５スコアは、９５％以上の悪性腫瘍の確率を示すことができる。
【0153】
用語「バイオマーカー」は、塊、定義された構造及び／又は生体の生理学的又は病理学的状態の測定可能かつ定量化可能な指標である客観的な医学的徴候を意味するものとする。バイオマーカーという用語は、正常な生物学的プロセス、遺伝的プロセス、又は曝露若しくは治療的介入を含む介入に対する応答の指標として測定される定義された特徴を含むものとする。バイオマーカーは、身体又はその産物において測定することができ、病気（例えば、乳癌の陽性的中率）の発生率又は転帰に影響を及ぼすか又は予測することができる任意の基質、構造又はプロセスに由来し得る。バイオマーカーは、健康又は疾病の主観的認識である「症状」ではない。異なるタイプのバイオマーカーが存在する。例えば、診断バイオマーカーは、疾患又は状態の検出又は確認のために、及び特定の疾患サブタイプ（例えば、ＢＩ－ＲＡＤＳ記述子、ＥＲ、ＰＲ、及びＨＥＲ２（ＥＲＢＢ２としても知られる）状態）の識別のために使用され得る。診断バイオマーカーは、患者の関心領域内の塊又は他の定義可能な構造の生検を行うか、又は生検を行わないかの測定可能かつ定量化可能な指標を表し得る。別の例として、予測バイオマーカーは、予測バイオマーカーを有さない個体と比較して、介入、医療製品、又は環境曝露に対して好ましい又は好ましくない応答を経験する可能性がより高い個体を識別するために使用され得る。例えば、予測バイオマーカーは、ＢＲＣＡ遺伝子における変異が、進行した乳癌及び卵巣癌を有する患者におけるＰＡＲＰ阻害剤に対する応答を予測する可能性を表し得る。別の例として、予測バイオマーカーは、ＥＲ陽性乳癌及びＰＲ陽性乳癌が内分泌療法に応答する可能性を表し得る。別の例として、予測バイオマーカーは、高密度乳房組織が非石灰化乳癌を検出するためのマンモグラフィの感度低下を予測する可能性を表すことができる。別の例として、予後バイオマーカーは、血管新生の程度及び／又はリンパ節転移の可能性を表し得る。予後バイオマーカーは、塊又は他の定義可能な構造についての悪性腫瘍の可能性／確率のパーセンテージを示し得る。別の例として、予後バイオマーカーは、介入に関係なく、臨床事象、疾患進行、又は再発の可能性を反映し得る（例えば、ＴＮＭ段階、腫瘍グレード、腫瘍受容体状態）。予後バイオマーカーは、悪性腫瘍の分子サブタイプの指標であってもよい。
【0154】
「ＣＯＩ」という用語は、関心のある１又は複数の発色団を指すものとする。
【0155】
「診断撮像データセット」という用語は、超音波システム、光音響システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）システム、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）システム、Ｘ線システム、血管造影システム、蛍光透視システムなどのうちの１又は複数によって取得されたデータセットを意味するものとする。データセットは、対応するシステムによって取得された生データ及び／又は対応するデータセットを処理（例えば、レンダリング）することから生成された１又は複数の画像を表すことができる。
【0156】
「診断的に関連する」及び「診断関連性」という用語は、臨床医又はコンピュータによって提供される診断に影響を及ぼし得る方法で、臨床医（又はコンピュータベースの画像分析プログラム）に提示される結果として生じる画像に影響を及ぼすであろう、パラメータ、因子、発色団などに関する量又は値を指す。
【0157】
用語「範囲」は、発色団を説明する場合、発色団（複数可）の量、分布、濃度を指す。
【0158】
「特徴」及び「関心特徴」という用語は、ＯＡ画像、ＵＳ画像の特徴及びそれらの特徴の組み合わせを指す。非ＯＡ特徴は、ＵＳ特徴、ＭＲＩ特徴、Ｘ線特徴、ＣＴ特徴、ＰＥＴ特徴、ＳＰＥＣＴ特徴、又は別の医療診断撮像モダリティであってもよい。ＯＡ特徴の非限定的な例は、１）内部血管分布及び脱酸素化、２）腫瘍周囲境界ゾーン血管分布及び脱酸素化、３）内部脱酸素化紅潮、４）内部全血、５）外部腫瘍周囲放射血管、及び６）干渉アーチファクトを含む。超音波特徴の非限定的な例には、１）ＵＳ形状スコア、２）ＵＳ内部テクスチャ、３）ＵＳ音伝達、４）ＵＳ嚢又は境界ゾーン、５）ＵＳ周辺ゾーン、６）患者年齢、７）マンモグラム－ＢＩＲＡＤＳ、８）病変サイズ（ｃｍ）、及び９）病変後方深度（ｃｍ）が含まれる。追加的及び代替的な特徴は、２０１４年３月１１日に米国特許出願第１４／２０５，００５号として出願され、２０１６年７月２６日に発行された、「system and method for diagnostic vector classification support」と題されたAnthony Thomas Stavros et al.の米国特許第９，３９８，８９３号（以下、Ｓｔａｖｒｏｓ’８９３特許）に記載されており、その完全かつ全体的な主題は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
【0159】
「特徴スコア」という用語は、ＯＡ画像及び／又は非ＯＡ画像内の特徴の１又は複数の特性を記述する、等級、格付け、ランキング、又は他の評価情報を指す。特徴スコアの非限定的な例は、ｉ）ある範囲の数値に沿った数値、ｉｉ）ＯＡ又は非ＯＡ画像から測定された寸法、及び／又はｉｉｉ）特徴の特性を記述する単語、句、又は文を含む。
【0160】
「機能的情報」という用語は、酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンのレベルを含む、特定の組織又は器官内の生理学的活性を示すＯＡデータにおける情報を指す。機能情報は、構造情報とは異なる。
【0161】
「ヘマトクリット」という用語は、所与の体積の血液中の赤血球の割合を指す。
【0162】
「水平」という用語は、ＵＳ又はＯＡ画像内の方向を指すために使用されるとき、超音波伝送／受信及び／又は光音響伝送／受信のスキャン方向に垂直な方向を意味するものとする。
【0163】
「撮像バイオマーカー」という用語は、撮像データセット中に存在するか、又はそれに由来し、撮像データセットから測定及び定量化されて、撮像データセットが得られる関心領域内の塊、規定された構造及び／又は生体の生理学的又は病理学的状態の指標を決定することができるバイオマーカーを意味するものとする。撮像バイオマーカーは、治療をガイドするための有用な情報を提供することによって、治療ではなく診断を表す。撮像バイオマーカーは、半定量的であってもよく、特定の転帰のリスクが順序スコアの増加とともに増加する順序スコアであってもよい。撮像手順は、間接的に転帰に影響を及ぼし、正確性のための代用エンドポイント（例えば、感度、特異性、ＰＰＶ、ＮＰＶ、ＲＯＣ、ＡＵＣ）を利用する。エンドポイントは測定可能かつ再現可能である。撮像バイオマーカーは、個々に単独で利用される所望のレベルの感度又は特異性を有さない場合がある。しかし、異なる撮像バイオマーカーの選択された組み合わせは、所望のレベルの感度及び特異性を累積的に提供する。本明細書の実施形態は、乳房腫瘤の超音波及び／又は光音響撮像を利用して適用される、異なる撮像バイオマーカーのある組み合わせを説明するが、本明細書の主題は、撮像バイオマーカーの特定の組み合わせにも、超音波及び／又は光音響撮像モダリティにも、乳房撮像にも限定されないことを認識されたい。代わりに、本明細書に記載される原理は、撮像バイオマーカーの追加の及び代替の組み合わせ、追加の及び代替の撮像モダリティ、並びに他の解剖学的領域に適用されてもよい。腫瘤を良性又は悪性として特徴付けることに適用可能な撮像バイオマーカーのための記述子の非限定的な例は、腫瘤の辺縁、形状、及び配向を含む。
【0164】
用語「ＬＯＭ」は、悪性腫瘍の可能性又は確率を意味するものとする。
【0165】
「非ＯＡ画像」という用語は、１又は複数の医療撮像モダリティによって取り込まれる、ＯＡ画像以外の任意の医療診断画像を指す。非ＯＡ画像は、関心体積に音響信号を生成させるために２つの別個の周波数範囲における光学光の透過を利用しない撮像原理に基づいて取り込まれる画像を構成する。非ＯＡ画像の非限定的な例は、超音波（ＵＳ）画像（透過型及び／又は反射型）、ＭＲＩ画像、Ｘ線画像、ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、及びＳＰＥＣＴ画像を含む。非ＯＡ画像がＵＳ画像であるとき、ＵＳ画像は、ＯＡ撮像システムと統合される、それに結合される、又は完全に別個である、ＵＳ撮像システムによって取り込まれてもよい。
【0166】
「ＮＰＶ」という用語は、陰性的中率を意味するものとする。
【0167】
「非」という用語は、後続の要素の否定又は不在を表すために使用される。例えば、「非Ｈｂ発色団」は、全ての発色団を含むが、ヘモグロビン発色団を含まない。例えば、「非コラーゲン発色団」は、全ての発色団を含むが、コラーゲン発色団を含まない。
【0168】
用語「非ＣＯＩ」は、関心のない１又は複数の発色団を指すものとする。
【0169】
「ＯＡ特徴スコア」という用語は、ＯＡ画像内の１又は複数の関心特徴に基づいて割り当てられる特徴スコアを意味するものとする。
【0170】
「観察」という用語は、ＯＡ検査中に患者から収集される１又は複数のＯＡ画像（単独で、又は１又は複数の非ＯＡ画像と組み合わせて）を指す。観察はまた、ＯＡ特徴スコア及び／又は非ＯＡ特徴スコアなどの臨床医によって入力される診断情報を含んでもよい。
【0171】
「光音響画像」及び「ＯＡ画像」という用語は、１又は複数の周波数における光を関心体積の中に伝送することを利用し、処理され、ＯＡ画像に変換される超音波データセットを受信する、光音響撮像システムによって取り込まれた画像を指す。
【0172】
「病理学データ」という用語は、患者の関心組織及び／又は患者の体液（例えば、血液、尿など）の生検又は他のサンプルからのありとあらゆる試験結果を含むものとする。病理学データという用語はまた、患者の組織及び／又は体液の生検又は他の研究に基づいて生成される任意の臨床医レポートを含むものとする。
【0173】
「予測結果」という用語は、定性的診断結果、定量的予測結果、予後結果、モニタリング結果などを含むものとする。疑義を回避するために、予測結果は、生検を取得するか取得しないかの間のバイナリ指示を含まないか、又は参照しない。以下は、取得され得る予測結果の非限定的なリスト、すなわち、ｉ）塊の悪性疾患の機会／確率（％）、ｉｉ）臨床事象、疾患の進行又は再発の可能性、ｉｉｉ）分子サブタイプ、ｉｖ）組織学的グレード、ｖ）血管新生の程度、ｖｉ）リンパ節転移の可能性、ｖｉｉ）疾患又は状態の状態を査定して、医療製品又は環境因子への曝露又はその影響の証拠を見出すこと、ｖｉｉｉ）患者の状態の変化（例えば、腫瘍のサイズ及び体積）、ｉｘ）曝露介入に対する応答の効果の指標、ｘ）疾患又は状態を検出又は確認すること、ｘｉ）特定の疾患サブタイプを識別すること、ｘｉｉ）遺伝子における変異が特定のインヒビターに対する応答を予測する可能性、ｘｉｖ）ＥＲ及びＰＲの可能性のある乳癌が内分泌療法に応答する可能性、ｘｖ）高密度の乳房組織が、非石灰化乳癌を検出するためのマンモグラフィの感度の減少を予測する可能性、ｘｖｉ）１又は複数の分子サブタイプのうちの１つ、又はｘｖｉｉ）組織学的グレードを表す。
【0174】
用語「ＰＰＶ」は、陽性的中率を意味し、用語「ＰＰＶ３」は、生検で証明された陽性的中率を意味する。
【0175】
データ、信号、情報などに関連して使用される「取得する」又は「取得すること」という用語は、ｉ）データ、信号、情報などが記憶されている種々のシステム又はデバイス（例えば、診断撮像システム、ＰＡＣＳワークステーション、医療ネットワークワークステーション、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットデバイス、スマートフォン又はリモートサーバ）のメモリにアクセスすること、ｉｉ）種々のシステムとデバイスとの間のワイヤレス通信リンクを介してデータ、信号、情報などを受信すること、及び／又はｉｉｉ）ネットワーク接続を介してリモートサーバにおいてデータ、信号、情報などを受信することのうちの少なくとも１つを含む。取得動作は、診断撮像システムの観点からのとき、新しい撮像データをリアルタイムで収集すること、及び／又はメモリにアクセスし、記憶されたデータ、信号、情報などを診断撮像システム内のメモリから読み取ることを含んでもよい。取得動作は、ローカル非撮像デバイス（例えば、ＰＡＣＳワークステーション、医療ネットワークワークステーション、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットデバイス、スマートフォン）の観点からのとき、ローカル非撮像デバイスの送受信機においてデータ、信号、情報などを受信することを含み、データ、信号、情報などは、診断撮像システム及び／又は遠隔サーバから伝送される。取得動作は、ローカル非撮像デバイスからネットワークインターフェースで、及び／又は診断撮像システムから直接、データ、信号、情報などを受信するときなど、遠隔サーバの観点からであってもよい。遠隔サーバはまた、ローカルメモリから、及び／又はクラウドストレージ環境内などの他のメモリから、及び／又はワークステーション若しくは臨床医外部プログラマのメモリから、データ、信号、情報などを取得してもよい。
【0176】
ＯＡ／ＵＳ特徴スコア及び／又はＯＡ／ＵＳ画像に関連して使用されるとき、用語「受信する」及び「受信すること」は、ｉ）患者スキャンを実施しながら、診断撮像システムからリアルタイムでＯＡ／ＵＳデータセットを収集すること、ｉｉ）医療関係者によって入力されたＯＡ／ＵＳ特徴スコアなどの入力を受信すること、ｉｉｉ）ＯＡ／ＵＳ特徴スコアを自動的に割り当てる機械学習分類器の自動出力を受信すること、ｉｖ）種々のシステムとデバイスとの間の有線又は無線通信リンクを経由して、データ、信号、情報などを受信すること、及び／又はｉｉｉ）ネットワーク接続を経由して、遠隔サーバにおいて、データ、信号、情報などを受信することのうちの少なくとも１つを含む。
【0177】
「ＵＬ特徴スコア」という用語は、超音波のみの画像内の１又は複数の関心特徴に基づいて割り当てられた特徴スコアを意味するものとする。
【0178】
「ＵＳ」及び「ＵＬ」という用語は、光音響ではなく、超音波のみを指すために交換可能に使用される。
【0179】
「ＯＡ／ＵＳ」、「ＯＡ／ＵＬ」、「ＯＡ／ＵＳ」及び「ＵＬ／ＯＡ」という用語は、超音波及び／又は光音響を意味するものとし、超音波のみ、光音響のみ、又は超音波と光音響との組み合わせを含むものとする。例えば、ＯＡ／ＵＳデータセット（又はＵＳ／ＯＡデータセット）は、１）ＯＡデータを伴わないＵＳデータセットのみ、２）ＵＳデータを伴わないＯＡデータセット、又はｅ）ＵＳデータセット及びＯＡデータセットを含んでもよい。別の例として、ＯＡ／ＵＳ特徴スコア（又はＵＳ／ＯＡ特徴スコア）は、１）ＯＡ特徴スコアを伴わない、ＵＳ特徴スコアのみ、２）ＵＳ特徴スコアを伴わない、ＯＡ特徴スコア、又は３）ＵＳ特徴スコア及びＯＡ特徴スコアを含んでもよい。別の例として、ＯＡ／ＵＳ画像（又はＵＳ／ＯＡ画像）は、１）ＵＳ画像のみを含み、ＯＡ画像を含まない、２）ＯＡ画像を含み、ＵＳ画像を含まない、又は３）ＵＳ画像及びＯＡ画像を含み得る。
【0180】
「サイノグラム」という用語は、組織部位に衝突する１又は複数の光事象に応答して、ある期間にわたって生じる音響活動のＯＡデータセットを指す。サイノグラム内で取り込まれる音響活動は、光音響応答、すなわち、例えば、電磁エネルギーを吸収する種々の組織構造などの組織部位内の材料によって吸収される電磁エネルギーの結果として生成される音響信号を含む。これらの音響信号は、光事象に応答した組織構造内の熱弾性応力閉じ込めの解放から生じる。
【0181】
「垂直」という用語は、ＵＳ又はＯＡ画像内の方向を指すために使用されるとき、超音波送信／受信及び／又は光音響送信／受信のスキャン方向に平行な方向を意味するものとする。
【0182】
「体積分率」という用語は、混合物の全成分の体積で割った成分の体積を指す。体積分率は、構成成分の体積が加法的である（溶液の体積がその成分の体積の合計に等しい）理想的な溶液中の体積濃度と一致する。
【0183】
クローズステートメント
図に関して広範に説明及び図示された種々の構成及びプロセス、並びに／又はかかる構成の１又は複数の個々の構成要素若しくは要素、及び／若しくはかかるプロセスに関連する１又は複数のプロセス動作は、本明細書で説明及び図示された１又は複数の他の構成要素、要素、及び／若しくはプロセス動作とは独立して、又はそれらとともに採用され得ることを明確に理解されたい。したがって、種々の構成及びプロセスが、本明細書で広く企図され、説明され、示されるが、それらは、単に例示的かつ非限定的に提供され、更に、１又は複数の構成又はプロセスが機能又は動作し得る可能な作業環境の単なる例と見なされ得ることを理解されたい。
図に関して広範に説明及び図示された種々の構成及びプロセス、並びに／又はかかる構成の１又は複数の個々の構成要素若しくは要素、及び／若しくはかかるプロセスに関連する１又は複数のプロセス動作は、本明細書で説明及び図示された１又は複数の他の構成要素、要素、及び／若しくはプロセス動作とは独立して、又はそれらとともに採用され得ることを明確に理解されたい。したがって、種々の構成及びプロセスが、本明細書で広く企図され、説明され、示されるが、それらは、単に例示的かつ非限定的に提供され、更に、１又は複数の構成又はプロセスが機能又は動作し得る可能な作業環境の単なる例と見なされ得ることを理解されたい。
【0184】
当業者によって理解されるように、種々の態様は、システム、方法、又はコンピュータ（デバイス）プログラム製品として具現化され得る。したがって、態様は、完全にハードウェアの実施形態、又は本明細書では全て概して「回路」、「モジュール」、若しくは「システム」と称されることがあるハードウェア及びソフトウェアを含む一実施形態の形態をとることができる。更に、態様は、その上に具現化されたコンピュータ（デバイス）可読プログラムコードを有する１又は複数のコンピュータ（デバイス）可読記憶媒体（複数可）内に具現化されたコンピュータ（デバイス）プログラム製品の形態をとることができる。
【0185】
１又は複数の非信号コンピュータ（デバイス）可読媒体（複数可）の任意の組み合わせを利用することができる。非信号媒体は、記憶媒体であってもよい。記憶媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、又は半導体のシステム、装置、又はデバイス、あるいは前述の任意の好適な組み合わせであってもよい。記憶媒体のより具体的な例には、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、ポータブルコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）、光学ストレージデバイス、磁気記憶デバイス、又は上記の任意の適切な組み合わせが含まれる。
【0186】
動作を実行するためのプログラムコードは、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれ得る。プログラムコードは、完全に単一のデバイス上で、部分的に単一のデバイス上で、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、部分的に単一のデバイス上及び部分的に別のデバイス上で、又は完全に他のデバイス上で実行することができる。場合によっては、デバイスは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域通信網（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介して接続されてもよく、又は接続は、他のデバイスを介して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）、若しくはハードワイヤ接続を介して、例えば、ＵＳＢ接続を介して行われてもよい。例えば、第１のプロセッサと、ネットワークインターフェースと、コードを記憶するための記憶デバイスとを有するサーバは、動作を実行するためのプログラムコードを記憶し、このコードを、第２のデバイス上でのコードの実行のために第２のプロセッサを有する第２のデバイスにネットワークを介してそのネットワークインターフェースを通して提供することができる。
【0187】
本明細書では、種々の例示的な実施形態による例示的な方法、デバイス、及びプログラム製品を示す図を参照しながら態様について説明する。これらのプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理デバイス若しくは情報処理デバイスのプロセッサに提供されて、デバイスのプロセッサを介して実行される命令が、指定された機能／動作を実装するように、マシンを生成することができる。プログラム命令はまた、デバイス可読媒体に記憶された命令が、指定された機能／動作を実装する命令を含む製品を生成するように、特定の方法で機能するようにデバイスに指示することができるデバイス可読媒体に記憶され得る。プログラム命令はまた、デバイス上で実行される命令が、指定された機能／動作を実装するためのプロセスを提供するように、デバイス上で一連の動作工程を実施させて、デバイス実装プロセスを生成するために、デバイス上にロードされてもよい。
【0188】
本明細書のユニット／モジュール／アプリケーション／コントローラ／コンピューティング構成要素は、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、論理回路、及び本明細書に記載の機能を実行することができる任意の他の回路又はプロセッサを使用するシステムを含む、任意のプロセッサベース又はマイクロプロセッサベースのシステムを含むことができる。追加的又は代替的に、本明細書のユニット／モジュール／アプリケーション／コントローラ／コンピューティングコンポーネントは、本明細書で説明される動作を実施する関連付けられた命令（例えば、コンピュータハードドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの有形の非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたソフトウェア）を有するハードウェアとして実装され得る回路モジュールを表し得る。上記の例は、例示的なものにすぎず、したがって、「コントローラ」という用語の定義及び／又は意味をいかようにも限定するものではない。本明細書のユニット／モジュール／アプリケーション／コントローラ／コンピューティングコンポーネントは、データを処理するために、１又は複数の記憶要素に記憶された命令のセットを実行することができる。記憶要素はまた、所望又は必要に応じて、データ又は他の情報を記憶してもよい。記憶要素は、本明細書のユニット／モジュール／アプリケーション／コントローラ／コンピューティングコンポーネント内の情報ソース又は物理メモリ要素の形態であってもよい。命令のセットは、本明細書で説明される主題の種々の実施形態の方法及びプロセスなどの特定の動作を実施するように本明細書のモジュール／アプリケーションに命令する種々のコマンドを含むことができる。命令のセットは、ソフトウェアプログラムの形態であってもよい。ソフトウェアは、システムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェアなどの種々の形態であってもよい。更に、ソフトウェアは、別個のプログラム又はモジュールの集合、より大きなプログラム内のプログラムモジュール、又はプログラムモジュールの一部の形態であってもよい。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュール式プログラミングを含み得る。処理機械による入力データの処理は、ユーザコマンドに応答して、又は以前の処理の結果に応答して、又は別の処理機械によって行われた要求に応答してもよい。
【0189】
本明細書に記載される主題は、その適用において、本明細書の説明に記載されるか又は本明細書の図面に示される構成要素の構造及び配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本明細書に記載される主題は、他の実施形態が可能であり、種々の方法で実施又は実行されることが可能である。また、本明細書で使用される表現及び用語は、説明のためのものであり、限定するものと見なされるべきではないことを理解されたい。本明細書における「含む（including）」、「備える（comprising）」、又は「有する（having）」及びそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目及びそれらの等価物並びに追加の項目を包含することを意味する。
【0190】
上記の説明は、例示的であり、限定的ではないことが意図されることを理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。加えて、その範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本明細書の教示に適合させるように、多くの修正が行われてもよい。本明細書に記載される材料及びコーティングの寸法、タイプは、種々のパラメータを定義することを意図しているが、それらは決して限定的なものではなく、本質的に例示的なものである。上記の説明を検討すると、多くの他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。したがって、実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲を、かかる特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに参照して決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、用語「含む（including）」及び「その中で（in which）」は、それぞれの用語「備える（comprising）」及び「その中で（wherein）」の平易な英語の等価物として使用される。更に、以下の特許請求の範囲では、「第１」、「第２」、及び「第３」などの用語は、単にラベルとして使用され、それらのオブジェクトに対して数値的要件を課すこと、又はそれらの行為に対して実行の順序を課すことを意図するものではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【外国語明細書】