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特表2022-517128ローリングシャッタイメージャを使用する医療用撮像のためのシステムおよび方法

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-04

(54)【発明の名称】ローリングシャッタイメージャを使用する医療用撮像のためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

A61B 1/06 20060101AFI20220225BHJP

A61B 1/00 20060101ALI20220225BHJP

A61B 1/045 20060101ALI20220225BHJP

H04N 5/225 20060101ALI20220225BHJP

H04N 5/243 20060101ALI20220225BHJP

【ＦＩ】

A61B1/06 611

A61B1/00 511

A61B1/06 613

A61B1/045 630

H04N5/225 300

H04N5/225 500

H04N5/225 600

H04N5/243

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021541534

(86)(22)【出願日】2020-01-16

(85)【翻訳文提出日】2021-08-30

(86)【国際出願番号】 US2020013912

(87)【国際公開番号】W WO2020150494

(87)【国際公開日】2020-07-23

(31)【優先権主張番号】62/793,790

(32)【優先日】2019-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】595148888

【氏名又は名称】ストライカーコーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＳｔｒｙｋｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

【住所又は居所原語表記】２８２５ＡｉｒｖｉｅｗＢｏｕｌｅｖａｒｄＫａｌａｍａｚｏｏＭＩ４９００２（ＵＳ）

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】特許業務法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チャン，ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】ラーソン，ブライアン

(72)【発明者】

【氏名】シェン，ジョン

(72)【発明者】

【氏名】フェインゴールド，ベンジャミン

(72)【発明者】

【氏名】ラメシュ，アジャイ

【テーマコード（参考）】

4C161

5C122

【Ｆターム（参考）】

4C161CC06

4C161FF02

4C161MM04

4C161NN01

4C161QQ02

4C161QQ04

4C161QQ07

4C161QQ09

4C161RR03

4C161SS03

4C161SS07

4C161WW17

5C122DA26

5C122EA12

5C122EA52

5C122FC02

5C122FC07

5C122FF10

5C122FF11

5C122FF15

5C122GG02

5C122GG03

5C122GG06

5C122GG17

5C122GG21

5C122HB01

(57)【要約】

電子ローリングシャッタイメージャを使用して被検者の組織を撮像する方法は、最初の行から最後の行までローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットすることと、最初の行から最後の行まで画素行で蓄積された電荷を順次読み出すことであって、最初の行は最後の行をリセットした後に読み出すことと、垂直ブランキング期間よりも長く持続する照明期間に、被検者の組織を照明光で照明することであって、垂直ブランキング期間は最後の行のリセットから最初の行の読み出しまでの期間であることと、画素行で蓄積された電荷の読出値から画像フレームを生成することであって、画素行で蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値は、画像フレームを生成するために除去または置換されることと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子ローリングシャッタイメージャを使用して被検者の組織を撮像する方法であって、前記方法は、
最初の行から最後の行まで前記ローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットすることと、
前記最初の行から前記最後の行まで前記画素行で蓄積された電荷を順次読み出すことであって、前記最初の行は前記最後の行をリセットした後に読み出されることと、
垂直ブランキング期間よりも長く持続する照明期間に、前記被検者の前記組織を照明光で照明することであって、前記垂直ブランキング期間は、前記最後の行の前記リセットから前記最初の行の前記読み出しまでの前記期間であることと、
前記画素行で蓄積された電荷の前記読出値から画像フレームを生成することであって、画素行で蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、前記画像フレームを生成するために除去または置換されることと、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記照明期間は、前記最後の行の前記リセットの前に開始することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記照明期間は、前記最初の行の前記読み出しの後に終了することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記照明期間は、少なくとも前記垂直ブランキング期間が開始するときに開始することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記照明期間は、少なくとも前記垂直ブランキング期間が終了するときに終了することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。

【請求項6】

少なくとも前記最初の画素行に蓄積された電荷の読出値が、前記画像フレームを生成するために除去または置換されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。

【請求項7】

少なくとも前記最後の画素行に蓄積された電荷の読出値が、前記画像フレームを生成するために除去または置換されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。

【請求項8】

画素行に蓄積された電荷の前記少なくとも１つの読出値が、前記画像フレームを生成するために少なくとも１つの所定値によって置換されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。

【請求項9】

画素行に蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、前記画像フレームを生成するためにクロッピングによって除去されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記被検者の前記組織が可視光で照明され、前記方法は、少なくとも後続の垂直ブランキング期間中に、蛍光励起光で前記被検者の前記組織を照明することと、前記蛍光励起光に応じて前記被検者の前記組織から発光される光に基づいて蛍光画像フレームを生成することと、をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記蛍光画像フレームを生成する前に、前記被検者に蛍光造影剤を投与することをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記照明期間中に同時に蛍光励起光および可視照明光で前記被検者の前記組織を照明することを含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

照明光で前記被検者の前記組織を照明することが、前記照明光をパルス化することを含むことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法。

【請求項14】

前のフレーム中に前記画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、前記パルス化された照明光のパルス幅を制御することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記照明光が、少なくとも１つのＬＥＤによって生成されることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記ローリングシャッタイメージャが、内視鏡イメージャの一部であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記ローリングシャッタイメージャが、メカニカルシャッタを含み、前記メカニカルシャッタは、前記照明期間が開始する前から前記照明期間が終了する後まで、少なくとも部分的に開いたままであることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記メカニカルシャッタを動作させることによって、前記ローリングシャッタイメージャで受光される光の量を低減することをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前のフレーム中に前記画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、前記ローリングシャッタイメージャのゲインを調整することをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１８の何れか１項に記載の方法。

【請求項20】

被検者の組織を撮像するためのシステムであって、前記システムは、
照明源と、
電子ローリングシャッタイメージャを含む撮像装置と、を含み、前記撮像装置は、
最初の行から最後の行まで前記ローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットし、
前記最初の行から前記最後の行まで前記画素行で蓄積された電荷を順次読み出し、ここで、前記最初の行は前記最後の行をリセットした後に読み出され、
垂直ブランキング期間よりも長く持続する照明期間に、前記被検者の前記組織を照明するように前記照明源を制御し、ここで、前記垂直ブランキング期間は、前記最後の行の前記リセットから前記最初の行の前記読み出しまでの期間であり、
前記画素行で蓄積された電荷の前記読出値から画像フレームを生成し、ここで、画素行で蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、前記画像フレームを生成するために除去または置換される、
ように構成されることを特徴とするシステム。

【請求項21】

前記撮像装置は、前記ローリングシャッタイメージャを含む撮像ヘッドに接続されたカメラ制御ユニットを含むことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。

【請求項22】

前記照明源は、パルス幅変調照明のために構成され、前記カメラ制御ユニットは、前記照明源を制御するためのパルス幅変調波形を生成することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。

【請求項23】

前記撮像装置は、前記最後の行の前記リセットの前に前記照明期間が開始するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至２２の何れか１項に記載のシステム。

【請求項24】

前記撮像装置は、前記最初の行の前記読み出しの後に前記照明期間が終了するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至２３の何れか１項に記載のシステム。

【請求項25】

前記撮像装置は、少なくとも前記垂直ブランキング期間が開始するときに前記照明期間が開始するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至２４の何れか１項に記載のシステム。

【請求項26】

前記撮像装置は、少なくとも前記垂直ブランキング期間が終了したときに前記照明期間が終了するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至２５の何れか１項に記載のシステム。

【請求項27】

前記撮像装置は、少なくとも前記最初の画素行に蓄積された電荷の読出値が、前記画像フレームを生成するために除去または置換され、前記画像フレームを生成するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至２６の何れか１項に記載のシステム。

【請求項28】

前記撮像装置は、少なくとも前記最後の画素行に蓄積された電荷の読取値が、前記画像フレームを生成するために除去または置換され、前記画像フレームを生成するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至２７の何れか１項に記載のシステム。

【請求項29】

前記撮像装置は、画素行に蓄積された電荷の前記少なくとも１つの読出値が、前記画像フレームを生成するために少なくとも１つの所定値によって置換され、前記画像フレームを生成するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至２８の何れか１項に記載のシステム。

【請求項30】

前記撮像装置は、画素行に蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、前記画像フレームを生成するためにクロッピングによって除去され、前記画像フレームを生成するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至２９の何れか１項に記載のシステム。

【請求項31】

前記撮像装置は、前記垂直ブランキング期間中に前記被検者の前記組織を可視光で照明し、少なくとも後続の垂直ブランキング期間中に前記被検者の前記組織を蛍光励起光で照明し、前記蛍光励起光に応じて前記被検者の前記組織から発光される光に基づいて蛍光画像フレームを生成するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至３０の何れか１項に記載のシステム。

【請求項32】

前記撮像装置は、前記照明期間中に同時に蛍光励起光および可視照明光で前記被検者の前記組織を照明するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項３１に記載のシステム。

【請求項33】

前記照明源が、前記照明光をパルス化するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至３２の何れか１項に記載のシステム。

【請求項34】

前記撮像装置は、前のフレーム中に前記画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、前記パルス化された照明光のパルス幅を制御するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項３３に記載のシステム。

【請求項35】

前記照明源が、少なくとも１つのＬＥＤを含むことを特徴とする請求項２０乃至３４の何れか１項に記載のシステム。

【請求項36】

前記撮像装置が、内視鏡イメージャを含むことを特徴とする請求項２０乃至３５の何れか１項に記載のシステム。

【請求項37】

前記ローリングシャッタイメージャが、メカニカルシャッタを含み、前記撮像装置が、前記メカニカルシャッタが前記照明期間が開始する前から前記照明期間が終了する後まで、少なくとも部分的に開いたままであるように、前記メカニカルシャッタを制御するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至３６の何れか１項に記載のシステム。

【請求項38】

前記撮像装置が、前記メカニカルシャッタを動作させることによって、前記ローリングシャッタイメージャで受光される光の量を低減するように構成されることを特徴とする請求項３７に記載のシステム。

【請求項39】

前記撮像装置は、前のフレーム中に前記画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、前記ローリングシャッタイメージャのゲインを調整するように構成されることを特徴とする請求項２０乃至３８の何れか１項に記載のシステム。

【請求項40】

電子ローリングシャッタイメージャを使用して被検者の組織を撮像する方法であって、前記方法は、
最初の行から最後の行まで前記ローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットすることであって、前記最初の行から前記最後の行までの前記順次リセットは第１量の時間、持続することと、
前記ローリングシャッタイメージャの前記最後の行がリセットされると開始し、少なくとも前記第１量の時間、持続する照明期間にわたって、前記被検者の前記組織を照明光で照明することと、
前記被検者の前記組織が前記照明光で照明されている間、前記被検者の前記組織から受光する光に基づいて、少なくとも前記照明期間にわたって、前記画素行に電荷を蓄積することと、
前記照明期間が終了すると、前記最初の行から前記最後の行まで前記画素行に蓄積された電荷を順次読み出すことと、
前記画素行に蓄積された電荷の前記読出値から画像フレームを生成することと、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項41】

照明光で前記被検者の前記組織を照明することが、前記照明光をパルス化することを含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。

【請求項42】

前のフレーム中に前記画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、前記パルス化された照明光のパルス幅を制御することをさらに含むことを特徴とする請求項４０または４１に記載の方法。

【請求項43】

各画素行が、前記照明期間にわたって電荷を蓄積することを特徴とする請求項４０乃至４２の何れか１項に記載の方法。

【請求項44】

各画素行が、前記第１量の時間の少なくとも２倍の間、電荷を蓄積することを特徴とする請求項４０乃至４３の何れか１項に記載の方法。

【請求項45】

前記照明光が、少なくとも１つのＬＥＤによって生成されることを特徴とする請求項４０乃至４４の何れか１項に記載の方法。

【請求項46】

前記ローリングシャッタイメージャが、内視鏡イメージャの一部であることを特徴とする請求項４０乃至４５の何れか１項に記載の方法。

【請求項47】

前記ローリングシャッタイメージャが、メカニカルシャッタを含み、前記メカニカルシャッタは、前記照明が開始する前から前記照明期間が終了する後まで、少なくとも部分的に開いたままであることを特徴とする請求項４０乃至４６の何れか１項に記載の方法。

【請求項48】

前記メカニカルシャッタを動作させることによって、前記ローリングシャッタイメージャで受光される光の量を低減することをさらに含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。

【請求項49】

前のフレーム中に前記画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、前記ローリングシャッタイメージャのゲインを調整することをさらに含むことを特徴とする請求項４０乃至４８の何れか１項に記載の方法。

【請求項50】

被検者の組織を撮像するためのシステムであって、前記システムは、
照明源と、
電子ローリングシャッタイメージャを含む撮像装置と、を含み、前記撮像装置は、
最初の行から最後の行まで前記ローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットし、ここで、前記最初の行から前記最後の行までの前記順次リセットは第１量の時間、持続し、
前記ローリングシャッタイメージャの前記最後の行がリセットされると開始し、少なくとも前記第１量の時間、持続する照明期間にわたって、前記被検者の前記組織を照明光で照明するように前記照明源を制御し、
前記被検者の前記組織が前記照明光で照明されている間、前記被検者の前記組織から受光する光に基づいて、少なくとも前記照明期間にわたって、前記画素行に電荷を蓄積し、
前記照明期間が終了すると、前記最初の行から前記最後の行まで前記画素行に蓄積された電荷を順次読み出し、
前記画素行に蓄積された電荷の前記読出値から画像フレームを生成する、
ように構成されることを特徴とするシステム。

【請求項51】

前記撮像装置は、前記ローリングシャッタイメージャを含む撮像ヘッドに接続されたカメラ制御ユニットを含むことを特徴とする請求項５０に記載のシステム。

【請求項52】

前記照明源は、パルス幅変調照明のために構成され、前記カメラ制御ユニットは、前記照明源を制御するためのパルス幅変調波形を生成することを特徴とする請求項５１に記載のシステム。

【請求項53】

前記撮像装置は、パルス化された照明光で前記被検者の前記組織を照明するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項５０乃至５２の何れか１項に記載のシステム。

【請求項54】

前記撮像装置は、前のフレーム中に前記画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、前記パルス化された照明光のパルス幅を制御するように、前記照明源を制御するように構成されることを特徴とする請求項５０乃至５３の何れか１項に記載のシステム。

【請求項55】

前記撮像装置は、各画素行が前記照明期間にわたって電荷を蓄積するように構成されることを特徴とする請求項５０乃至５４の何れか１項に記載のシステム。

【請求項56】

前記撮像装置は、各画素行が前記第１量の時間の少なくとも２倍の間、電荷を蓄積するように構成されることを特徴とする請求項５０乃至５５の何れか１項に記載のシステム。

【請求項57】

前記照明源が、少なくとも１つのＬＥＤを含むことを特徴とする請求項５０乃至５６の何れか１項に記載のシステム。

【請求項58】

前記撮像装置が、内視鏡イメージャを含むことを特徴とする請求項５０乃至５７の何れか１項に記載のシステム。

【請求項59】

前記ローリングシャッタイメージャが、メカニカルシャッタを含み、前記撮像装置が、前記メカニカルシャッタが前記照明が開始する前から前記照明期間が終了する後まで、少なくとも部分的に開いたままであるように、前記メカニカルシャッタを制御するように構成されることを特徴とする請求項５０乃至５８の何れか１項に記載のシステム。

【請求項60】

前記撮像装置が、前記メカニカルシャッタを動作させることによって、前記ローリングシャッタイメージャで受光される光の量を低減するように構成されることを特徴とする請求項５９に記載のシステム。

【請求項61】

前記撮像装置は、前のフレーム中に前記画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、前記ローリングシャッタイメージャのゲインを調整するように構成されることを特徴とする請求項５０乃至６０の何れか１項に記載のシステム。

【請求項62】

請求項１乃至１９の何れか１項に記載の方法または請求項４０乃至４９の何れか１項に記載の方法を実行させるためのコンピュータ実行可能なプログラムコードが埋め込まれた非一時的有形コンピュータ可読媒体。

【請求項63】

プログラマブルコンピュータによって実装された場合に、コンピュータに請求項１乃至１９の何れか１項に記載の方法または請求項４０乃至４９の何れか１項に記載の方法を実行させる、コンピュータ実装可能命令を含むコンピュータプログラム製品。

【請求項64】

被検者の組織の時系列画像を処理するためのキットであって、請求項２０乃至３９の何れか１項に記載のシステム、請求項５０乃至６１の何れか１項に記載のシステムまたは請求項６２に記載の非一時的有形コンピュータ可読媒体と、造影剤と、を含むキット。

【請求項65】

前記造影剤が、蛍光造影剤であることを特徴とする請求項６４に記載のキット。

【請求項66】

組織撮像のために、請求項１乃至１９の何れか１項に記載の方法または請求項４０乃至４９の何れか１項に記載の方法、請求項２０乃至３９の何れか１項に記載のシステムまたは請求項５０乃至６１の何れか１項に記載のシステム、または、請求項６４または６５に記載のキットに使用される蛍光造影剤。

【請求項67】

組織撮像が、血流撮像中の組織の撮像、組織潅流撮像、リンパ撮像、または、それらの組合せを含むことを特徴とする請求項６６に記載の蛍光造影剤。

【請求項68】

血流撮像、組織潅流撮像、および／または、リンパ撮像が、侵襲医療処置中、最小侵襲医療処置、または、非侵襲医療処置中の血流撮像、組織潅流撮像、および／または、リンパ撮像を含むことを特徴とする請求項６７に記載の蛍光造影剤。

【請求項69】

前記侵襲医療処置が、心臓関連医療処置または再建医療処置を含むことを特徴とする請求項６８に記載の蛍光造影剤。

【請求項70】

前記心臓関連医療処置が、心臓冠動脈バイパス移植（ＣＡＢＧ）処置を含むことを特徴とする請求項６９に記載の蛍光造影剤。

【請求項71】

前記ＣＡＢＧ処置が、オンポンプまたはオフポンプであることを特徴とする請求項７０に記載の蛍光造影剤。

【請求項72】

前記非侵襲医療処置が、創傷ケア処置を含むことを特徴とする請求項６８に記載の蛍光造影剤。

【請求項73】

前記リンパ撮像が、リンパ節の識別、リンパ節ドレナージ、リンパ系マッピング、または、それらの組合せを含むことを特徴とする請求項６７乃至７２の何れか１項に記載の蛍光造影剤。

【請求項74】

前記リンパ撮像が、女性生殖系に関連することを特徴とする請求項６７乃至７３の何れか１項に記載の蛍光造影剤。

【請求項75】

リンパ撮像のための、請求項１乃至１９の何れか１項に記載の方法または請求項４０乃至４９の何れか１項に記載の方法、請求項２０乃至３９の何れか１項に記載のシステムまたは請求項５０乃至６１の何れか１項に記載のシステム、または、請求項６４または６５のキットの使用。

【請求項76】

血流撮像、組織潅流撮像、または、それらの組み合わせのための、請求項１乃至１９の何れか１項に記載の方法または請求項４０乃至４９の何れか１項に記載の方法、請求項２０乃至３９の何れか１項に記載のシステムまたは請求項５０乃至６１の何れか１項に記載のシステム、または、請求項６４または６５のキットの使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
この出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる２０１９年１月１７日に出願された米国仮出願第６２／７９３，７９０号の利益を主張する。

【0002】

本開示は一般に、医療用撮像に関し、より詳細には、医療用撮像の生成に関する。

【背景技術】

【0003】

医療システム、器具またはツールは、種々の目的のために、手術前、手術中、または、手術後に利用される。これらの医療ツールのいくつかは、一般に内視鏡処置と呼ばれるものに使用されうる。例えば、医療分野における内視鏡検査は、従来の完全侵襲手術を使用せずに患者の身体の内部特徴を見ることを可能にする。内視鏡撮像診断システムは外科医が手術部位を見ることができるように内視鏡を取り入れており、内視鏡ツールはその部位の非侵襲的な手術を可能にしている。内視鏡は、内視鏡によって受信された画像を処理するためのカメラシステムと共に使用可能でありうる。内視鏡カメラシステムは、典型的にはカメラのイメージセンサから受け取った入力画像データを処理し、表示のために画像データを出力するカメラ制御ユニット（ＣＣＵ）に接続されたカメラヘッドを含む。ＣＣＵは、撮像されたシーンに提供される照明光を生成する照明装置を制御しうる。

【0004】

電荷結合デバイス（ＣＣＤ）センサおよび相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサを含む種々のイメージセンサが、内視鏡撮像システムに使用されうる。ＣＣＤの構成は、一般に、ＣＭＯＳセンサの構成よりも複雑であり、ＣＭＯＳセンサは、マイクロプロセッサやチップセットなどの関連技術に使用される大容量ウェーハ製造施設に組み込まれうり、その結果、同様の性能のために、ＣＭＯＳセンサは、しばしばＣＣＤよりも低コストである。低コストに加えて、ＣＭＯＳイメージャを作製するために使用される共通の作製プロセスは、ＣＭＯＳ画素アレイを、クロックドライバ、デジタルロジック、アナログ／デジタルコンバータおよび他の適切なエレクトロニクスなどの他の電子デバイスと単一の回路上に集積させることを可能にする。ＣＭＯＳイメージャのために可能なコンパクトな構造は、また、スペース要件を低減し、電力消費を低減しうる。

【0005】

ＣＭＯＳベースイメージャは、電子ローリングシャッタを利用して、センサアレイ内の画素の露出をしうる。電子ローリングシャッタでは、順番に、画素行がクリアされ、露光され、読み出される。積分の間、画素行は、光エネルギに曝され、各画素は、画素に衝突する光の量および波長に対応する電荷を生成する。行は順番に駆動されて読み出されるため、最初の行が積分されてから最後の行が積分されるまで経過時間がある。最初の行が積分され始めてから後の行が積分され始めるまでの経過時間のために、電子ローリングシャッタを備えたＣＭＯＳイメージャは、ぼけまたは他のローリングシャッタ効果を有するビデオ画像をキャプチャしうる。

【発明の概要】

【0006】

いくつかの実施形態によると、撮像システムおよび方法は、電子ローリングシャッタイメージャを使用し、ローリングシャッタ効果を伴わずに、ローリングシャッタイメージャのコストおよび性能上の利点を提供することができる電子ローリングシャッタイメージャにおいて、被検者のターゲット組織などのターゲット物体に提供される座標照明を使用して、グローバルシャッタ効果を生成する。いくつかの実施形態によると、照明は、１つのフレーム期間において撮像センサの最後の行のリセットと、当該フレーム期間において撮像センサの最初の行の読み出しと、の間の期間に提供され、結果として、グローバルシャッタ型効果をもたらす。照明期間は、この期間を超えて延長し、感度を高めるためにセンサの露光時間を増加させる。画像フレームを生成する際に、ローリングシャッタ効果を含みうる行からの読み出しが、除去されうり、また、置換されうる。照明光は、イメージャの露光ニーズによりパルス化されうる。

【0007】

いくつかの実施形態によると、各行が公称フレームレートの２フレーム分の積分を行うように、読み出し／リセット時間ごとにスキップすることによって、延長されたグローバルシャッタ期間が生成される。これは生成された画像のフレームレートを減少させうるが、感度を増加させ、より低い照明量を可能にしうる。照明光は、イメージャの露光ニーズによりパルス化されうる。

【0008】

いくつかの実施形態によると、電子ローリングシャッタイメージャを使用して被検者の組織を撮像する方法は、最初の行から最後の行までローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットすることと、最初の行から最後の行まで画素行で蓄積された電荷を順次読み出すことであって、最初の行は最後の行をリセットした後に読み出されることと、垂直ブランキング期間よりも長く持続する照明期間に、被検者の組織を照明光で照明することであって、垂直ブランキング期間は最後の行のリセットから最初の行の読み出しまでの期間であることと、画素行で蓄積された電荷の読出値から画像フレームを生成することであって、画素行で蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、画像フレームを生成するために除去または置換されることと、を含む。

【0009】

いくつかの実施形態によると、被検者の組織の撮像のためなどの電子ローリングシャッタイメージャを動作させる方法は、最初の行から最後の行までローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットすることと、最初の行から最後の行まで画素行で蓄積された電荷を順次読み出すことであって、最初の行は最後の行をリセットした後に読み出されることと、垂直ブランキング期間よりも長く持続する照明期間に、被検者の組織を照明光で照明することであって、垂直ブランキング期間は最後の行のリセットから最初の行の読み出しまでの期間であることと、画素行で蓄積された電荷の読出値から画像フレームを生成することであって、画素行で蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、画像フレームを生成するために除去または置換されることと、を含む。

【0010】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明期間は、最後の行のリセットの前に開始しうる。

【0011】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明期間は、最初の行の読み出しの後に終了しうる。

【0012】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明期間は、少なくとも垂直ブランキング期間が開始するときに開始しうる。

【0013】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明期間は、少なくとも垂直ブランキング期間が終了するときに終了しうる。

【0014】

これらの実施形態の何れかにおいて、少なくとも最初の画素行に蓄積された電荷の読出値が、画像フレームを生成するために除去または置換されうる。

【0015】

これらの実施形態の何れがにおいて、少なくとも最後の画素行に蓄積された電荷の読出値が、画像フレームを生成するために除去または置換されうる。

【0016】

これらの実施形態の何れかにおいて、画素行で蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、画像フレームを生成するために、少なくとも１つの所定値によって置換されうる。

【0017】

これらの実施形態の何れかにおいて、画素行に蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、画像フレームを生成するためにクロッピングによって除去されうる。

【0018】

これらの実施形態の何れかにおいて、被検者の組織は、可視光で照明されうり、方法は、少なくとも後続の垂直ブランキング期間中に、蛍光励起光で被検者の組織を照明することと、蛍光励起光に応じて被検者の組織から発光される光に基づいて蛍光画像フレームを生成することと、をさらに含みうる。

【0019】

これらの実施形態の何れかにおいて、方法は、蛍光画像フレームを生成する前に、被検者に蛍光造影剤を投与することをさらに含みうる。したがって、蛍光造影剤は、本方法を実施する際に予め投与されうる。

【0020】

これらの実施形態の何れかにおいて、方法は、照明期間中に同時に蛍光励起光および可視照明光で被験者の組織を照明することを含みうる。

【0021】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明光で被検者の組織を照明することは、照明光をパルス化することを含みうる。

【0022】

これらの実施形態の何れかにおいて、方法は、前のフレーム中に画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、パルス化された照明光のパルス幅を制御することを含みうる。

【0023】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明光は、少なくとも１つのＬＥＤによって生成されうる。

【0024】

これらの実施形態の何れかにおいて、ローリングシャッタイメージャは、内視鏡イメージャの一部でありうる。被験者の組織を撮像する方法または電子ローリングシャッタを動作させる方法は、そのような内視鏡イメージャを管腔内に挿入するステップを除外してもよい。

【0025】

これらの実施形態の何れかにおいて、ローリングシャッタイメージャは、メカニカルシャッタを含みうり、メカニカルシャッタは、照明期間が開始する前から照明期間が終了する後まで、少なくとも部分的に開いたままでありうる。

【0026】

これらの実施形態の何れかにおいて、方法は、メカニカルシャッタを動作させることによって、ローリングシャッタイメージャで受光される光の量を低減することをさらに含みうる。

【0027】

これらの実施形態の何れかにおいて、方法は、前のフレーム中に画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、ローリングシャッタイメージャのゲインを調整することをさらに含みうる。

【0028】

いくつかの実施形態によると、被検者の組織を撮像するためのシステムは、照明源と、電子ローリングシャッタイメージャを含む撮像装置と、を含みうり、撮像装置は、最初の行から最後の行までローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットし、最初の行から最後の行まで画素行で蓄積された電荷を順次読み出し、ここで、最後の行をリセットした後に最初の行が読み出され、垂直ブランキング期間よりも長く持続する照明期間に、被検者の組織を照明するように照明源を制御し、ここで、垂直ブランキング期間は、最後の行のリセットから最初の行の読み出しまでの期間であり、画素行で蓄積された電荷の読出値から画像フレームを生成し、ここで、画素行で蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、画像フレームを生成するために除去または置換される、ように構成される。

【0029】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、ローリングシャッタイメージャを含む撮像ヘッドに接続されたカメラ制御ユニットを含みうる。

【0030】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明源は、パルス幅変調照明のために構成されうり、カメラ制御ユニットは、照明源を制御するためのパルス幅変調波形を生成する。

【0031】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、最後の行のリセットの前に照明期間が開始するように、照明源を制御するように構成されうる。

【0032】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、最初の行の読み出しの後に照明期間が終了するように、照明源を制御するように構成されうる。

【0033】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、少なくとも垂直ブランキング期間が開始するときに照明期間が開始するように、照明源を制御するように構成されうる。

【0034】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、少なくとも垂直ブランキング期間が終了したときに照明期間が終了するように、照明源を制御するように構成されうる。

【0035】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、少なくとも最初の画素行に蓄積された電荷の読出値が、画像フレームを生成するために除去または置換され、画像フレームを生成するように構成されうる。

【0036】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、少なくとも最後の画素行に蓄積された電荷の読取値が、画像フレームを生成するために除去または置換され、画像フレームを生成するように構成されうる。

【0037】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、画素行に蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、画像フレームを生成するために少なくとも１つの所定値によって置換され、画像フレームを生成するように構成されうる。

【0038】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、画素行に蓄積された電荷の少なくとも１つの読出値が、画像フレームを生成するためにクロッピングによって除去され、画像フレームを生成するように構成されうる。

【0039】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、垂直ブランキング期間中に被検者の組織を可視光で照明し、少なくとも後続の垂直ブランキング期間中に被検者の組織を蛍光励起光で照明し、蛍光励起光に応じて被検者の組織から発光される光に基づいて蛍光画像フレームを生成するように、照明源を制御するように構成されうる。

【0040】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、照明期間中に同時に蛍光励起光および可視照明光で被検者の組織を照明するように照明源を制御するように構成されうる。

【0041】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明源は、照明光をパルス化するように構成されうる。

【0042】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、前のフレーム中に画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、パルス化された照明光のパルス幅を制御するように、照明源を制御するように構成されうる。

【0043】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明源は、少なくとも１つのＬＥＤを含みうる。

【0044】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、内視鏡イメージャを含みうる。

【0045】

これらの実施形態の何れかにおいて、ローリングシャッタイメージャは、メカニカルシャッタを含みうり、撮像装置は、照明期間が開始する前から照明期間が終了する後まで、メカニカルシャッタが少なくとも部分的に開いたままであるように、メカニカルシャッタを制御するように構成されうる。

【0046】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、メカニカルシャッタを動作させることによって、ローリングシャッタイメージャで受光される光の量を低減するように構成されうる。

【0047】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、前のフレーム中に画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、ローリングシャッタイメージャのゲインを調整するように構成されうる。

【0048】

いくつかの実施形態によると、電子ローリングシャッタイメージャを使用して被検者の組織を撮像する方法は、最初の行から最後の行までローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットすることであって、最初の行から最後の行までの順次リセットは第１量の時間、持続することと、ローリングシャッタイメージャの最後の行がリセットされると開始し、少なくとも第１量の時間、持続する照明期間にわたって、被検者の組織を照明光で照明することと、被検者の組織が照明光で照明されている間、被検者の組織から受光する光に基づいて、少なくとも照明期間にわたって、画素行に電荷を蓄積することと、照明期間が終了すると、最初の行から最後の行まで画素行に蓄積された電荷を順次読み出すことと、画素行に蓄積された電荷の読出値から画像フレームを生成することと、を含む。

【0049】

いくつかの実施形態によると、被検者の組織の撮像のためなどの電子ローリングシャッタイメージャを動作させる方法は、最初の行から最後の行までローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットすることであって、最初の行から最後の行までの順次リセットは第１量の時間、持続することと、ローリングシャッタイメージャの最後の行がリセットされると開始し、少なくとも第１量の時間、持続する照明期間にわたって、被検者の組織を照明光で照明することと、被検者の組織が照明光で照明されている間、被検者の組織から受光する光に基づいて、少なくとも照明期間にわたって、画素行に電荷を蓄積することと、照明期間が終了すると、最初の行から最後の行まで画素行に蓄積された電荷を順次読み出すことと、画素行に蓄積された電荷の読出値から画像フレームを生成することと、を含む。

【0050】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明光で被検者の組織を照明することは、照明光をパルス化することを含みうる。

【0051】

これらの実施形態の何れかにおいて、方法は、前のフレーム中に画素行に蓄積された電荷の読出値に基づいて、パルス化された照明光のパルス幅を制御することをさらに含みうる。

【0052】

これらの実施形態の何れかにおいて、各画素行は、照明期間にわたって電荷を蓄積しうる。

【0053】

これらの実施形態の何れかにおいて、各画素行は、第１量の時間の少なくとも２倍の間、電荷を蓄積しうる。

【0054】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明光は、少なくとも１つのＬＥＤによって生成されうる。

【0055】

【0056】

これらの実施形態の何れかにおいて、ローリングシャッタイメージャは、メカニカルシャッタを含みうり、メカニカルシャッタは、照明が開始する前から照明期間が終了する後まで、少なくとも部分的に開いたままでありうる。

【0057】

【0058】

【0059】

いくつかの実施形態によると、被検者の組織を撮像するためのシステムは、照明源と、電子ローリングシャッタイメージャとを含む撮像装置と、を含み、撮像装置は、最初の行から最後の行まで電子ローリングシャッタイメージャの画素行を順次リセットし、ここで、最初の行から最後の行までの順次リセットは第１量の時間、持続することと、ローリングシャッタイメージャの最後の行がリセットされると開始し、少なくとも第１量の時間、持続する照明期間にわたって、被検者の組織を照明光で照明するように照明源を制御し、被検者の組織が照明光で照明されている間、被検者の組織から受光する光に基づいて、少なくとも照明期間にわたって、画素行に電荷を蓄積し、照明期間が終了すると、最初の行から最後の行まで画素行に蓄積された電荷を順次読み出し、画素行に蓄積された電荷の読出値から画像フレームを生成する、ように構成される。

【0060】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、ローリングシャッタイメージャを含む撮像ヘッドに接続されたカメラ制御ユニットを含みうる。

【0061】

【0062】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、パルス化された照明光で被検者の組織を照明するように、照明源を制御するように構成されうる。

【0063】

【0064】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、各画素行が照明期間にわたって電荷を蓄積するように構成されうる。

【0065】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、各画素行が第１量の時間の少なくとも２倍の間、電荷を蓄積するように構成されうる。

【0066】

これらの実施形態の何れかにおいて、照明源は、少なくとも１つのＬＥＤを含みうる。

【0067】

これらの実施形態の何れかにおいて、撮像装置は、内視鏡イメージャを含みうる。

【0068】

これらの実施形態の何れかにおいて、ローリングシャッタイメージャは、メカニカルシャッタを含みうり、撮像装置は、照明が開始する前から照明期間が終了する後まで、少なくとも部分的に開いたままであるように、メカニカルシャッタを制御するように構成されうる。

【0069】

【0070】

【0071】

いくつかの実施形態によると、非一時的有形コンピュータ可読媒体が、上述の方法の何れかを実行するために、そこに埋め込まれたコンピュータ実行可能プログラムコードを有しうる。

【0072】

いくつかの実施形態によると、コンピュータプログラム製品は、プログラマブルコンピュータによって実装された場合に、コンピュータに上述の方法の何れかを実行させるコンピュータ実装可能命令を含みうる。

【0073】

いくつかの実施形態によると、被験者の組織の時系列画像を処理するためのキットは、上述のシステムまたは上述の非一時的有形コンピュータ可読媒体の何れかと、造影剤と、を含む。

【0074】

これらの実施形態の何れかにおいて、造影剤は蛍光造影剤でありうる。

【0075】

いくつかの実施形態によると、蛍光造影剤は、組織を撮像するために、上述のシステムの何れか、上述の方法の何れか、または、上述のキットの何れかにおいて使用するためのものである。

【0076】

これらの実施形態の何れかにおいて、組織撮像は、血流撮像中の組織の撮像、組織潅流撮像、リンパ撮像、または、それらの組合せを含みうる。

【0077】

これらの実施形態の何れかにおいて、血流撮像、組織潅流撮像、および／または、リンパ撮像は、侵襲医療処置中、最小侵襲医療処置、または、非侵襲医療処置中の血流撮像、組織潅流撮像、および／または、リンパ撮像を含みうる。

【0078】

これらの実施形態の何れかにおいて、侵襲医療処置は、心臓関連医療処置または再建医療処置を含みうる。

【0079】

これらの実施形態の何れかにおいて、心臓関連医療処置は、心臓冠動脈バイパス移植（ＣＡＢＧ）処置を含みうる。

【0080】

これらの実施形態の何れかにおいて、ＣＡＢＧ処置は、オンポンプまたはオフポンプでありうる。

【0081】

これらの実施形態の何れかにおいて、非侵襲医療処置は、創傷ケア処置を含みうる。

【0082】

これらの実施形態の何れかにおいて、リンパ撮像は、リンパ節の識別、リンパ節ドレナージ、リンパ系マッピング、またはそれらの組合せを含みうる。

【0083】

これらの実施形態の何れかにおいて、リンパ撮像は、女性生殖系に関連しうる。

【0084】

いくつかの実施形態によると、上述のシステムの何れか、上述の方法の何れか、上述のキットの何れか、または、上述の蛍光剤の何れかが、リンパ撮像のために使用される。

【0085】

いくつかの実施形態によると、上述のシステムの何れか、上述の方法の何れか、上述のキットの何れか、または、上述の蛍光剤の何れかが、血流撮像、組織潅流撮像、または、それらの組合せのために使用される。

【図面の簡単な説明】

【0086】

本発明は、添付の図面を参照して、単に例として説明される。

【0087】

【図1】図１は、いくつかの実施形態による内視鏡カメラシステムの図である。

【0088】

【図2】図２は、いくつかの実施形態による、図１の内視鏡カメラシステムの一部と、撮像のためのターゲット物体と、の図である。

【0089】

【図3】図３は、いくつかの実施形態による内視鏡カメラシステムのブロック図である。

【0090】

【図4】図４は、１つの実施形態による、白色光および蛍光画像フレームを交互に生成するための方法のフロー図である。

【0091】

【図5】図５は、１つの実施形態による、白色光および蛍光画像フレームを交互に生成するための、撮像センサの画素行のリセットおよび読み出しと、照明装置の照明と、の例示的な相対的なタイミングを示す図である。

【0092】

【図6】図６は、１つの実施形態による、積分時間を長くすることによって感度を高めた画像フレームを生成するための方法のフロー図である。

【0093】

【図7】図７は、１つの実施形態による、増加した感度を有する画像フレームを生成するための撮像センサの画素行のリセットおよび読み出しと、照明装置の照明と、の例示的な相対的なタイミングを示す図である。

【0094】

【図8】図８は、いくつかの実施形態による、パルス幅変調照明光を生成するために使用されうる例示的な照明装置の構成要素を示すブロック図である。

【0095】

【図9】図９は、いくつかの実施形態による、３つの撮像センサを有するイメージャの概略図である。

【0096】

【図10】図１０は、いくつかの実施形態による、例示的な蛍光撮像システムの実例となる描写である。

【0097】

【図11】図１１は、いくつかの実施形態による、蛍光撮像システムの例示的な照明モジュールの実例となる描写である。

【0098】

【図12】図１２は、いくつかの実施形態による、蛍光撮像システムの例示的なカメラモジュールである。

【発明を実施するための形態】

【0099】

ここで、本発明の様々な形態や変形例の実装および実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。種々のデバイス、システム、方法、プロセッサ、キット、および、造影剤が、本明細書に記載される。デバイス、システム、方法、プロセッサ、キット、および、造影剤の少なくとも２つの変形例が記載されるが、他の変形例は記載される態様のすべてまたはいくつかの組み合わせを有する任意で適切な様式で組み合わされた、本明細書に記載されるデバイス、システム、方法、プロセッサ、キット、および、造影剤の態様を含みうる。例は添付の図面を参照して以下により完全に記載される、しかしながら、それらは、異なる形態で具現化されうり、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの例は、本開示が完全かつ完全になるように提供され、例示的な実装を当業者に完全に伝えることになる。

【0100】

本明細書に記載されるのは、限定されたローリングシャッタ効果を有する時系列の画像を生成する、ローリングシャッタイメージャおよび制御された照明を使用した医療用撮像のための、例示的なデバイス、システム、および、方法である。より一般的には、限定されたローリングシャッタ効果を有する時系列の画像を生成する、医療用撮像などローリングシャッタイメージャおよび制御された照明を動作させるための、例示的なデバイス、システム、および、方法が記載される。システム、デバイス、および、方法は、内視鏡撮像処置などにおいて、被験者の組織を撮像するために使用されうる。撮像は、術前、術中、術後、および、診断用の撮像セッション中および処置中に実施されうる。撮像方法それ自体は、体内の管腔内への内視鏡イメージャの挿入を除外してもよい。撮像方法それ自体は、任意の侵襲性外科的ステップを除外してもよい。

【0101】

撮像システムは、ターゲットシーン（例えば、患者のターゲット組織）への照明が、撮像センサの画素のための長い積分時間を有するグローバルシャッタ型効果を生成するように制御されるモードを含みうる。撮像センサは、所与のフレームレートに従って駆動されうるが、可能なフレーム期間ごとにセンサの画素行を読み出す代わりに、行が１つおきのフレーム期間ごとに読み出され、センサの画素をより長い期間で積分することを可能にする。この結果、実質的にすべての行が、同時にシーンに露光することができる積分期間が比較的長くなる。照明光は、この「グローバルシャッタ」期間中に提供され、それによって、結果として画像フレームは、ローリングシャッタ効果を実質的に受けない。

【0102】

撮像システムは、延長された垂直ブランキング期間中に照明光が提供される、可視光画像フレームおよび蛍光画像フレームを交互に生成するためのモードを含みうる。このモードは、例えば、蛍光オーバーレイを有する白色光画像を生成するために使用されうる。当技術分野で知られているように、ローリングシャッタイメージャの動作における垂直ブランキング期間は、センサの最後の行がリセットされたときからセンサの最初の行が読み出されるときまでの期間である。垂直ブランキング期間中、全ての行が同時に積分される。種々の実施形態は、垂直ブランキング期間中に照明光を提供することによって、グローバルシャッタ型効果を達成する。しかしながら、垂直ブランキング期間は比較的短いため、いくつかの実施形態によれば、照明光は、イメージャの感度を高めるために、垂直ブランキング期間よりも長い期間、提供される。これは、センサの行の一部に対してローリングシャッタ効果をもたらしうり、１つ以上の影響を受けた行を除去または置換することによって、ユーザに対するこれらの影響の視認性が最小化されうる。

【0103】

上述のような種々の例では、照明光が、シーンに正しい量の照明を提供するためにパルス幅変調を使用して調整されうる。撮像システムは、撮像センサが最適に露光されるように光量を制御してもよいし、１つ以上前のフレームのセンサでの強度に基づいて制御してもよい。

【0104】

以下の記載で使用されている単数形の「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈が明確に示す場合を除き、複数形も含むことが意図されていることを理解されたい。また、本明細書で用いられる場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目の１つまたは複数の任意の組み合わせを指し、包含していることを理解されたい。本明細書で用いられる場合、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および／または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という用語は、記載された特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、および／または、ユニットの存在を特定するものであり、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、ユニット、および／または、それらのグループの存在または追加を排除するものではないことを、さらに理解されたい。

【0105】

本開示の特定の態様は、アルゴリズムの形態で本明細書に記載されるプロセスステップおよび命令を含む。本開示のプロセスステップおよび命令は、ソフトウェア、ファームウェア、または、ハードウェアで具現化することができ、ソフトウェアで具現化する場合、様々なオペレーティングシステムによって使用される異なるプラットフォーム上に存在し、操作できるようにダウンロードできることに注意されたい。以下の議論から明らかなように、記載全体を通して、「処理する」、「計算する」、「計算する」、「決定する」、「表示する」、「生成する」などの用語を利用する議論は、コンピュータシステムのメモリやレジスタなどの情報記憶装置、送信装置、表示装置の中で物理（電子）量として表されるデータを操作し、変換する、コンピュータシステムや同様の電子計算装置の動作やプロセスを指すことを理解されたい。

【0106】

いくつかの実施形態における本開示は、また、本明細書の動作を実行するためのデバイスに関する。このデバイスは、要求される目的のために特別に構成されうり、または、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に駆動または再構成される汎用コンピュータを含みうる。そのようなコンピュータプログラムは、フロッピーディスク、ＵＳＢフラッシュドライブ、外付けハードドライブ、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、光磁気ディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光カード、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの任意のタイプのディスク、または、電子命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体などの、非一時的でコンピュータ可読な記憶媒体に格納され、それぞれがコンピュータシステムバスに結合されうる。さらに、本明細書で言及されているコンピュータは、単一のプロセッサを含んでいてもよいし、演算能力を高めるために複数のプロセッサデザインを採用したアーキテクチャであってもよい。

【0107】

本明細書に記載される方法、デバイス、および、システムは、任意の特定のコンピュータまたは他の装置に本質的に関連しない。種々の汎用システムが、本明細書の教示に従ったプログラムと共に使用されてもよいし、または、要求される方法のステップを実行するために、より特別な装置を構成することが便利であることが示されてもよい。種々のこれらのシステムに対して要求される構造は、下記から明らかとなる。加えて、本発明は、任意の特定のプログラミング言語を参照して記載されていない。本明細書に記載されている本発明の教示を実施するために、種々のプログラミング言語が使用されうることを理解されたい。

【0108】

図１は、内視鏡処置において利用されうるスコープアセンブリ１１を含む、内視鏡撮像システム１０の例を示す。スコープアセンブリ１１は、カメラヘッド１６の遠位端に位置する結合器１３によってカメラヘッド１６に結合された内視鏡またはスコープ１２を包含している。光は、光ファイバケーブルなどの光ガイド２６を介して光源１４によってスコープに供給される。カメラヘッド１６は、電気ケーブル１５によってカメラ制御ユニット（ＣＣＵ）１８に結合されている。ＣＣＵ１８は、光源１４に接続され通信する。カメラ１６の動作は、ＣＣＵ１８によって部分的に制御される。ケーブル１５は、カメラヘッド１６からビデオ画像および／または静止画像データをＣＣＵ１８に伝達し、カメラヘッド１６とＣＣＵ１８との間で種々の制御信号を双方向に伝達しうる。

【0109】

後述するように、１つの撮像モードから別のモードへの切り替えを含みうるシステム１０の様々な機能をユーザが手動で制御できるように、カメラヘッド１６には、制御またはスイッチアレンジメント１７が提供されていてもよい。音声コマンドは、施術者が装着するヘッドセット２７に取り付けられ、音声制御ユニット２３に結合されたマイク２５に入力することができる。タッチスクリーンユーザインターフェースまたはＰＤＡを有するタブレットなどのハンドヘルド制御デバイス２９が、さらなる制御インタフェースとして音声制御ユニット２３に結合されていてもよい。図示された実施形態において、レコーダ３１およびプリンタ３３もまた、ＣＣＵ１８に結合されている。画像キャプチャデバイスおよびアーカイブデバイスなどの追加のデバイスが、システム１０に含まれていてもよく、ＣＣＵ１８に結合されていてもよい。カメラヘッド１６によって取得され、ＣＣＵ１８によって処理されたビデオ画像データは、画像に変換され、この画像は、モニタ２０上に表示されてもよく、レコーダ３１によって記録されてもよく、および／または、静止画像を生成するために使用されてもよく、静止画像のハードコピーが、プリンタ３３によって生成されてもよい。

【0110】

図２は、患者の手術部位などの物体１を照明し、光を受光するために使用される内視鏡システム１０の一部の例を示す。物体１は、例えば、患者に蛍光造影剤を投与した結果として、蛍光マーカー２を含みうる。蛍光マーカー２は、例えば、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）を含みうる。

【0111】

光源１４は、ターゲット物体１の可視（例えば、白色光）画像を生成するために、可視照明光（赤色光、緑色光、および、青色光の任意の組み合わせなど）を生成することができ、また、蛍光画像を生成するために、ターゲット物体内の蛍光マーカー２を励起するための蛍光励起照明光を生成することもできる。照明光は、光パイプ２４上に光を合焦する光学レンズシステム２２を通して伝送される。光パイプ２４は、均質な光を生成しうり、次いで、光ファイバ光ガイド２６に伝送される。光ガイド２６は、複数の光ファイバを含みうり、内視鏡１２の一部であるライトポスト２８に接続される。内視鏡１２は、照明経路１２’および光学チャネル経路１２’’を含む。

【0112】

内視鏡１２は、ターゲット物体１内の蛍光マーカー２によって発光される蛍光発光光（例えば、８３０ｎｍから８７０ｎｍの波長範囲）の一部または全部（好ましくは、少なくとも８０％）を通過させ、ターゲット物体１によって反射される可視照明光などの可視光（例えば、４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲）の一部または全部（好ましくは、少なくとも８０％）を通過させるが、ターゲット物体１内の蛍光マーカー２からの蛍光発光を励起するために使用される蛍光励起光（例えば、８０８ｎｍの波長を有する赤外光）の実質的に全部をブロックするノッチフィルタ１３１を含みうる。ノッチフィルタ１３１は、ＯＤ５以上の光学密度を有しうる。いくつかの実施形態において、ノッチフィルタ１３１が、結合器１３に位置していてもよい。

【0113】

図３は、いくつかの実施形態による、患者のターゲット組織などのターゲット物体の画像（例えば、静止画および／またはビデオ）を生成するための、電子ローリングシャッタイメージャ３０２を使用する例示的な撮像システム３００を概略的に示す。システム３００は、例えば、図１の内視鏡撮像システム１０に使用されうる。イメージャ３０２は、画素行３０８および画素列３１０に配置された画素３０５のアレイを有するＣＭＯＳセンサ３０４を含む。イメージャ３０２は、ＣＭＯＳセンサ３０４によって生成される信号を制御する制御コンポーネント３０６を含みうる。制御コンポーネントの例は、センサ３０４の各画素に入射する光を示すマルチビット信号を生成するためのゲイン回路、１つ以上のアナログ／デジタル変換器、バッファとして働き、センサ３０４に駆動電力を供給する１つ以上のラインドライバ、行回路、および、タイミング回路を含む。タイミング回路は、バイアス回路、クロック／タイミング生成回路、および／または、発振器などの構成要素を含みうる。行回路は、画素行３０８をアドレス指定すること、画素列３１０をアドレス指定すること、画素行３０８上の電荷をリセットすること、画素３０５の露光を可能にすること、信号を復号すること、信号を増幅すること、アナログ－デジタル信号変換すること、タイミングを適用すること、読出信号およびリセット信号を適用すること、および、他の適切なプロセスまたはタスクなどの、１つ以上の処理および／または動作タスクを可能にしうる。イメージャ３０２は、また、例えば、イメージセンサ３０４の露光を制御するため、および／または、イメージセンサ３０４で受光される光の量を制御するために使用されうるメカニカルシャッタ３１２を含みうる。

【0114】

１つ以上の制御コンポーネントは、センサ３０４が集積されているのと同じ集積回路に集積されていてもよいし、個別の構成要素であってもよい。イメージャ３０２は、システム１０のカメラヘッド１６などの撮像ヘッドに組み込まれうる。

【0115】

行回路およびタイミング回路のような１つ以上の制御コンポーネント３０６が、システム１０のカメラ制御ユニット１８などの撮像コントローラ３２０に電気的に接続されうる。撮像コントローラ３２０は、１つ以上のプロセッサ３２２およびメモリ３２４を含みうる。撮像コントローラ３２０は、イメージャの行の読み出しを受け取り、読み出しタイミングおよびメカニカルシャッタ動作を含む他のイメージャの動作を制御しうる。撮像コントローラ３２０は、イメージャ３０２からの行および／または列の読み出しからのビデオフレームなどの画像フレームを生成しうる。生成されたフレームは、外科医などのユーザに表示するために表示部３５０に提供されうる。

【0116】

この例におけるシステム３００は、ターゲットシーンを照明するための光源３３０を含む。光源３３０は、撮像コントローラ３２０によって制御される。撮像コントローラ３２０は、光源３３０によって提供される照明のタイプ（例えば、白色光、蛍光励起光、または、その両方）、光源３３０によって提供される照明の強度、および／または、ローリングシャッタ動作と同期した照明のオン／オフ時間を決定しうる。光源３３０は、第１波長の光を生成するための第１光発生器３３２と、第２波長の光を生成するための第２光発生器３３４と、を含みうる。例えば、いくつかの実施形態において、第１光発生器３３２が、複数の個別の光発生コンポーネント（例えば、異なる色の複数のＬＥＤ）を含みうる白色光発生器であり、第２光発生器３３４が、レーザダイオードなどの蛍光励起光発生器である。

【0117】

光源３３０は、光発生器の光出力を制御するコントローラ３３６を含む。コントローラ３３６は、光源３３０によって提供される光の強度を調整するための光発生器のパルス幅変調を提供するように構成されうり、露出過剰および露出不足を管理するために使用することができる。いくつかの実施形態において、各光発生器の公称電流および／または電圧は一定のままであり、光強度は、パルス幅制御信号に従って光発生器（例えば、ＬＥＤ）をオンおよびオフに切り替えることによって調整される。いくつか実施形態において、ＰＷＭ制御信号が、撮像コントローラ３３６によって提供される。この制御信号は、光発生器の所望のパルス幅変調動作に対応する波形とすることができる。

【0118】

撮像コントローラ３２０は、光源３３０に要求される照明強度を決定するように構成されうり、光源３３０に通信されるＰＷＭ信号を生成しうる。いくつかの実施形態において、センサ３０４で受光された光の量および積分時間に応じて、光源は、ターゲットシーンでの照明光の強度を変えるために、異なるレートでパルス化されうる。撮像コントローラ３２０は、現在のフレームおよび／または１つ以上前のフレームにおいてセンサ３０４で受光された光の量に基づいて、後続のフレームで要求される照明光強度を決定しうる。いくつかの実施形態において、撮像コントローラ３２０は、光源３３０のＰＷＭを介して（画素における光の量を増加／減少させるため）、メカニカルシャッタ３１２の動作を介して（画素における光の量を増加／減少させるため）、および／または、ゲインの変化を介して（受光に対する画素の感度を増加／減少させるため）、画素の強度を制御することができる。いくつかの実施形態において、撮像コントローラ３２０が、主に、シャッタを開いたまま（または、少なくともシャッタを動作させず）、ゲインレベルを維持しながら画素の強度を制御するために、照明源のＰＷＭを主に使用する。コントローラ３２０は、光強度が最大または最小であり、さらなる調整が必要な場合に、シャッタ３１２を動作させ、および／または、ゲインを修正しうる。

【0119】

可視光画像および蛍光光画像を生成するための方法
図４は、１つの実施形態による、白色光および蛍光光画像フレームの時系列を生成するための例示的な方法４００を示す。方法４００は、図３のシステム３００などの撮像システムによって行われうる。ステップ４０２では、図３のイメージャ３０２などの電子ローリングシャッタイメージャの画素行が、周知のローリングシャッタイメージャの動作に従って、最初の行（例えば、上行または下行）から最後の行（例えば、下行または上行）まで順次リセットされる。

【0120】

ステップ４０４では、ステップ４０２におけるリセット以降に各画素行に蓄積された電荷が、最初の行から最後の行まで順番に読み出される。最初の行の読み出しは、ステップ４０２の最後の行のリセット以降に、ある期間が経過するまで開始されない。この期間は垂直ブランキング期間と呼ばれうり、撮像センサの実質的にすべての行が同時に電荷を蓄積している（すなわち、積分している）期間である。この同時積分期間は、以下にさらに記載するように、グローバルシャッタ効果を生成するために利用することができる。

【0121】

ステップ４０６では、被検者のターゲット組織は、照明期間の間、照明装置からの照明光で照明される。照明期間は、垂直ブランキング期間（最後の行がリセットされてから最初の行が読み出されるまでの時間）よりも長く、垂直ブランキング期間の大部分またはすべてにまたがりうる。照明期間は、ステップ４０２において、少なくとも最後の画素行のリセットの前に、同時に、または、後に開始することができる。これらの実施形態のいずれかにおいて、照明期間は、ステップ４０２において、少なくとも最初の画素行の読み出しの前に、同時に、または、後に終了することができる。

【0122】

任意で、照明光は、白色光（または、任意の他の可視光スペクトル）画像フレームを生成するために、白色光（または、任意の他の可視光スペクトル）でありうる。代わりに、または、追加して、照明光は、蛍光画像フレームを生成するために、赤外光などの蛍光励起光でありうる。

【0123】

照明期間の長さは、所与の用途に応じて所望の撮像感度に基づいて選択されうる。照明光のレベルが比較的高い用途では、照明期間は照明光のレベルが比較的低い用途よりも短くてもよい。一般に、照明期間が長くなるほど、歪みうる行の数が多くなり、したがって、除去または所定の値で置き換える必要がある行の数が多くなる。従って、照明期間の長さの選択は、感度と視野との間のバランスを要求されうる。

【0124】

ステップ４０８では、画素行に蓄積された電荷の読出値から画像フレームが生成される。ステップ４０６における照明期間は、垂直ブランキング期間を超えて延長されるため、各フレームの撮影中に、すべての行が同じ時間、照明光によるターゲット組織からの光で露光されるわけではない。例えば、最後から２番目の行のリセット時（すなわち、最後の行のリセット前）に照明期間が開始される実施形態では、最後の行は、前の行よりも短い期間の照明に起因するターゲット組織から受光された光を積分する。これは、各フレームの撮影期間内の照明期間よりも短い期間の照明光に起因して受光された光を積分する１または複数の行における視覚的アーチファクト原因になりうる。その結果、延長された照明期間によって影響を受ける１つ以上の行、すなわち、照明期間がそれぞれの行のリセットの前に開始し、および／または、それぞれの行の読み取りの後に終了する行が除去または置換され、画像フレームは生成されうる。１つ以上の影響を受ける行は、１つ以上の所定の値で置換されうる。画像フレームは、所与の行内の各画素値が所定の値である１つまたは複数の行を含みうる。表示されるとき、画像フレームは、例えば、上部および／または下部に１つ以上の黒い線を伴って現れうる。いくつかの実施形態において、影響を受けた行をクロッピングすることなどによって、影響を受けた１つ以上の行が除去される。したがって、生成された画像フレームは、撮像センサからの画素データに含まれるよりも少ない行を含みうる。

【0125】

任意で、方法は、白色光（または、任意の他の可視光スペクトル）画像フレームおよび蛍光画像フレームの交互の生成をさらに含みうる。上記のステップ４０６では、照明光は白色光でありうり、ステップ４０８で生成された画像フレームは白色光画像フレームでありうる。後続のフレームの撮影期間は、蛍光画像フレームを生成するために使用されうる。したがって、後続のフレームの撮影期間において、白色光照明は、延長された垂直ブランキング期間にわたってオフのままである。白色光がオフの状態で、照明装置は、（例えば、組織内の蛍光剤および／または組織の自己蛍光に起因する）ターゲット組織からの蛍光発光の原因になるように、赤外光などの蛍光励起光を生成する。ターゲット組織からの蛍光発光は、画素行によって受光され、画素行の読み出しは、蛍光画像フレームを生成するために使用される。

【0126】

後続のフレームは、白色光フレームを撮影するために使用されうり、そのように、白色光照明は、次の垂直ブランキング期間にまたがる白色光照明期間にわたって提供されうる。この照明期間は、現在の蛍光画像撮影のための少なくともいくつかの行、例えば、最下部の行の積分期間に及びうり、したがって、上述のように、影響を受けた行が、置換または除去されうる。

【0127】

同様に、前の白色光フレームからの照明期間（例えば、上のステップ４０６）は、蛍光画像フレームの撮影中に、画素の少なくとも１行の積分期間内に及びうる。これは、影響を受ける１または複数の行に歪みを生じさせる原因になり、したがって、上述したように、影響を受ける１または複数の行は、除去されてもよいし、または、関連する画素データが１つ以上の所定の値に置換されてもよい。

【0128】

蛍光画像の撮影期間中の蛍光励起照明は、白色光照明期間に関して上述したように、フレームの垂直ブランキング期間にまたがる照明期間にわたって提供されうる。蛍光励起照明期間は、白色光照明期間と同じであってもよく、すなわち、同じ持続時間、同じ相対開始時間および／または同じ相対終了時間であってもよく、または、異なっていてもよい。

【0129】

蛍光励起光は、撮像の継続期間にわたって連続的に提供されてもよい。これは、組織が比較的短い延長された垂直ブランキング期間にわたるのではなく、画素の積分期間の持続時間にわたり蛍光を発光することになるため、組織からの蛍光発光に対する感度を増加させうる。連続した蛍光発光は、画素行の少なくともいくつかについて、前後の白色光フレームの撮影と重複することになるが（ローリングシャッタのため）、組織からの蛍光発光の強度は、反射された白色光の強度よりも十分に低く、その結果、白色光フレームの撮影中の画素の読み出しへの蛍光発光の寄与は無視できる可能性があるため、白色光画像フレームは、顕著に影響を受けない可能性がある。

【0130】

いくつかの実施形態によると、イメージャは、メカニカルシャッタを含みうり、メカニカルシャッタは、少なくとも照明期間中において、センサでの光の調整のために、開いたままにしておいてもよいし、そうでなければ使用しなくてもよい。イメージャにおける光強度の制御は、代わりに、照明光のパルス化を介して制御されてもよい。

【0131】

図５は、１つの実施形態による、白色光および蛍光画像フレームを交互に生成するための、撮像センサの画素行のリセットおよび読み出しと、照明装置の照明と、の例示的な相対的なタイミングを示す図である。撮像センサはＮ行を含み、最初の４行および最後の３行のリセットおよび読み出しが示されている。白色光画像フレームの撮影期間５０２と、それに続く蛍光画像フレームの撮影期間５０３と、が示されている。

【0132】

時間５０４において、最初の行５０６が読み出され、リセットされ、白色光画像フレームの積分期間５１０が開始される。各行は、最後の行５０８が時間５０５で読み出されリセットされるまで、連続して読み出されリセットされる。最初の行の読み出し／リセットから最後の行の読み出し／リセットまでの期間は、読出時間５１２（本明細書ではリセット時間とも呼ばれる）である。

【0133】

時間５１４において、最初の行５０６が読み出され（およびリセットされ）、最初の行５０６の積分期間５１０中に最初の行の画素で受光される光の量に関する最初の行５０６の画素についての強度値が提供される。最初の行５０６の読み出しは、最後の行５０８のリセットの後に行われる。各行は、時間５３４において最後の行５０８が読み出される（およびリセットされる）まで、連続して読み出される（およびリセットされる）。各行は、図５の行の下に示されているように、同じ量の積分時間５１６を有する。

【0134】

最後の行５０８のリセットと最初の行５０６の読み出しとの間の時間の期間が、垂直ブランキング期間５１７である。垂直ブランキング期間５１７中、白色光照明が照明装置によって提供される。例示的な照明制御信号５１８が、図５の下部に示されている。照明期間５２０は、時間５２２で開始し、時間５２４で終了し、すなわち、照明装置は、図示された時間フレームにおいて、この照明期間５２０外において照明を提供していない。図から分かるように、示された実施形態において、白色光照明の開始時間５２２は、最後の行５０８のリセットの前であり、照明期間５２０の終了時間５２４は、最初の行５０６の読出時間５１４の後である。この延長された照明期間（実際の垂直ブランキング期間は延長されないが、本明細書では延長された垂直ブランキング期間とも呼ばれる）は、単に照明期間５２０が垂直ブランキング期間５１７だけに制限されている場合よりも、電荷を蓄積するために、中間の画素行により多くの時間を提供する。

【0135】

蛍光光フレームは、上述したように、白色光フレームとほぼ同じ方法で撮影される。図５の図示において、蛍光フレームの撮影期間５０３に対する最初の行のリセットは、簡略化のために、白色光画像フレームの撮影期間５０２に対する最初の行の読み出し時間５１４と同じものとして描かれている。蛍光フレームの場合、白色光制御信号５１８はローのままであり、蛍光励起光信号５２６がハイになり、照明装置に蛍光励起光を発光させる。蛍光励起光の発光期間５２８は、垂直ブランキング期間５１７にまたがり、時間５３０に始まり、時間５３２で終わる。

【0136】

白色光フレームの撮影期間５０２の照明期間５２０は、蛍光画像フレームの撮影期間５０３の少なくとも最初の行５０６の積分期間と重なるため、蛍光フレームの最初の行の読み出しは、最初の行５０６に関する組織の部分の蛍光応答に関して正確ではない。したがって、少なくとも最初の行５０６の読み出しは、ゼロなどの所定の値で置換される、または、画像フレームが、少なくとも最初の行を省略することによって生成される。さらに、後続の画像フレームは、蛍光画像フレームの撮影期間５０３の最後の行５０８の読み出し５３６の前に始まる白色光の照明期間５２０を有する別の白色光の画像フレームになるため、最後の行５０８の読み出し５３６もまた、正確ではなくなり、したがって、蛍光画像フレームを生成する際に置換または除去されることになる。

【0137】

蛍光画像フレームのための照明期間５２８は、白色光画像フレームのための照明期間５２０と同じ長さ、相対的開始時間、および／または、相対的終了時間とすることができる。代わりに、照明期間５２８が、反射された白色光に対する組織の蛍光応答を画像化するために要求される相対感度に従って、照明期間５２０とは異なることができる。いくつかの実施形態において、蛍光励起が常に提供され、これは上述のように、組織からの蛍光発光の比較的低い強度（および、本明細書で論じられるような蛍光励起光のフィルタリング）のため、白色光画像の撮影に顕著に影響を及ぼさない場合がある。

【0138】

以上のプロセスを繰り返すことによって、白色光画像フレームと蛍光画像フレームとが交互に生成される。白色光画像フレームおよび蛍光画像フレームは、ディスプレイ上に別々に表示されてもよいし、また、例えば、白色光画像フレームの上に蛍光画像フレームを重ね合わせて表示されてもよい。白色光フレームおよび蛍光フレームは、それぞれ、イメージャのフレームレートの半分で生成されうる。

【0139】

種々の実施形態によれば、延長された垂直ブランキング期間は、所望の感度と所望の視野とのバランスに応じて選択されうる。種々の実施形態によれば、延長された垂直ブランキング期間は、垂直ブランキング期間の長さの２倍未満、垂直ブランキング期間の３倍未満、垂直ブランキング期間の４倍未満、垂直ブランキング期間の５倍未満、または、垂直ブランキング期間の１０倍未満でありうる。種々の実施形態によれば、延長された垂直ブランキング期間は、垂直ブランキング期間の長さの少なくとも２倍、垂直ブランキング期間の少なくとも３倍、垂直ブランキング期間の少なくとも４倍、垂直ブランキング期間の少なくとも５倍、または、垂直ブランキング期間の少なくとも１０倍でありうる。種々の実施形態において、延長された垂直ブランキング照明期間の長さは、例えば、撮像センサでの強度の測定に基づいて動的に調節されうる。例えば、照明光の量が、前のフレームの撮像センサにおいて比較的高い光強度をもたらす場合、照明期間は、後続の撮像フレームにおいて短縮されうる。これは、照明光強度の調整の代わり、または、加えて行われうる。

【0140】

任意で、延長された垂直ブランキング照明期間によって生成されるアーチファクトに起因して除去または置換される画素データの行の相対数は、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２０％未満、１０％未満、５％未満、２％未満、１％未満、０．１％未満、０．０１％未満、０．００１％未満、または、０．０００１％未満でありうる。いくつかの実施形態において、１つのタイプの撮像フレーム（例えば、蛍光撮像フレーム）の画素データの行は、除去または置換されるが、別のタイプの撮像フレーム（例えば、白色光撮像フレーム）の画素データの行は、除去または置換されない。これは、例えば、蛍光フレームおよび白色光フレームが、異なるディスプレイ上に表示される場合、または、同じディスプレイ上に並べて表示される場合に有用でありうる。

【0141】

感度を高めた画像フレームを生成する方法
図６は、２つのフレーム相当の積分時間を利用することによって、感度を高めた画像フレームを生成するための例示的な方法６００を提供する。方法６００は、システム３００のローリングシャッタイメージャ３０２などのローリングシャッタイメージャと、システム３００の光源３３０などの光源と、を有する、図３の撮像システム３００などの撮像システムによって行われうる。

【0142】

ステップ６０２では、ローリングシャッタイメージャの画素行が周知のローリングシャッタイメージャの動作に従って、最初の行から最後の行まで順次リセットされる。このリセット（読み出し）期間は、本明細書でリセットまたは読み出し期間と呼ばれる時間の量である。ステップ６０４では、ローリングシャッタイメージャの最後の行がリセットされると開始する照明期間にわたって、被検者のターゲット組織に照明装置からの照明光が照明される。照明期間が持続する時間量は、少なくともリセット／読み出し期間が持続する時間量である。

【0143】

ステップ６０６では、被検者の組織が照明光で照明されている間に、被検者の組織から受光される光に基づいて、少なくとも照明期間にわたってイメージャの画素行に電荷が蓄積される。ステップ６０８では、蓄積された電荷が最初の行から最後の行まで順次読み出される。実質的に最初の行が読み出される時点で、照明期間は終了し、組織は、もはや照明光で照明されない。したがって、組織は、最後の行のリセットと、それに続く最初の行の読み出しと、の間の期間に照明される。このように、イメージャの行のそれぞれは、同じ期間の時間、同じ時間の期間において同時の組織を照明した結果である、被検者の組織からの光を受光し、ローリングシャッタイメージャにおいてグローバルシャッタ効果を効果的に生成する。このグローバルシャッタ期間の時間は、方法４００に関して上述した垂直ブランキング期間と同様であるが、少なくとも読み出し期間の長さ持続するため、著しく長くなる。

【0144】

任意で、このグローバルシャッタ期間は、イメージャが実行可能な他のすべての読み出し／リセットステップをスキップして、各行を２フレーム期間にわたって積分することによって作成される。これは、最大画像生成フレームレートの減少をもたらすが、ローリングシャッタ効果を導入することなくイメージャの感度を増加させる。換言すると、イメージャは、ある特定の公称フレームレート（すなわち、すべてのラインをリセット／読み出しするのに要する時間は、公称フレームレートを達成する能力を提供する）を生成することができるように駆動されるが、画像生成フレームレートが公称フレームレートの半分になるように、１つおきのフレーム読み出し／リセット動作がスキップされる。各行が、ターゲット組織からの光で露光されている間に積分している量（露光期間）は、垂直ブランキング期間の２倍に、すべてのラインをリセット／読み出しするのに要する時間の量を加えたものに等しくすることができる。いくつかの実施形態において、垂直ブランキング期間は、露光期間の長さが、単にすべてのラインをリセット／読み出しするのに要する時間の量であるように、排除されてもよい。

【0145】

ステップ６１０では、画素行に蓄積された電荷の読出値から画像フレームが生成される。方法４００の延長された照明期間とは異なり、方法６００における照明期間は、前後のフレームと重複しない。したがって、画像フレームを生成する際に、行を除去または置換する必要はない。

【0146】

イメージャは、メカニカルシャッタを含みうり、メカニカルシャッタは、少なくとも照明期間中において、センサでの光の調整のために、開いたままにしておいてもよいし、そうでなければ使用しなくてもよい。イメージャにおける光強度の制御は、代わりに、照明光のパルス化を介して制御されてもよい。

【0147】

図７は、１つの実施形態による、増加した感度を有する画像フレームを生成するための撮像センサの画素行のリセットおよび読み出しと、照明装置の照明と、の例示的な相対的なタイミングを示す図である。撮像センサはＮ行を含み、最初の４行および最後の３行のリセットおよび読み出しが示されている。画像フレームキャプチャ期間７０２、および、後続の画像フレームキャプチャ期間７０３の一番最初が示されている。

【0148】

時間７０４において、最初の行７０６が読み出され、リセットされ、画像フレームの積分期間７１０が開始される。各行は、最後の行７０８が時間７０５で読み出されリセットされるまで、連続して読み出されリセットされる。最初の行の読み出し／リセットから最後の行の読み出し／リセットまでの期間は、読出時間７１２（本明細書ではリセット時間とも呼ばれる）である。

【0149】

時刻７１１において、リセット期間および垂直ブランキング期間７１７が完了し、したがって、撮像装置は、別のリセット／読み出し動作が可能である。しかしながら、各行の積分期間がより長くなるように、このステップはスキップされる。この読み出し／リセット能力は、破線７１３によって示される。時間７１４において、最初の行７０６が読み出され（およびリセットされ）、最初の行７０６の積分期間７１０中に最初の行の画素で受光される光の量に関する最初の行７０６の画素についての強度値が提供される。最初の行７０６の読み出しは、最後の行５０８のリセットの（比較的）かなり後に行われる。各行は、時間７３４において最後の行７０８が読み出される（およびリセットされる）まで、連続して読み出される（およびリセットされる）。各行は、同じ量の積分時間７１６を有する。時刻７１４での読み出し／リセットをスキップするのに起因して、各行の積分期間は、実質的に２倍になりうる。

【0150】

図示の例では、最後の行７０８のリセットと最初の行７０６の読み出しとの間の時間の期間が、読み出し時間に垂直ブランキング期間７１７の２倍を加えたものに等しい。この間、イメージャの実質的に全ての行が同時に露光され、ローリングシャッタ効果が防止されるように照明光が提供されることができるグローバルシャッタウィンドウを効果的に生成する。例示的な実施形態において、照明光が、このグローバルシャッタウィンドウの全体の間で提供される。例示的な照明制御信号７１８が、図７の下部に示されている。照明期間７２０の開始時間７２２は、最後の行７０８の読み出し／リセット時間７０５と同じでありうる。照明期間７２０の終了時間７２４は、最初の行７０６の読み出し／リセット時間７１４と同じでありうる。照明装置は、この照明ウィンドウの外ではオフである。照明期間は、グローバルシャッタ期間よりも短くすることができ、すなわち、最後の行の読み出しの後のある時点で開始することができ、および／または、最初の行の読み出しの前に終了することができる。

【0151】

いくつかの実施形態によれば、イメージャは、任意の適切なフレームレートで構成されうる。例示的なフレームレートは、少なくとも３０ｆｐｓ、少なくとも６０ｆｐｓ、少なくとも１２０ｆｐｓ、少なくとも２４０ｆｐｓを含む。グローバルシャッタウィンドウ時間および／または延長された垂直ブランキング時間は、一般に、イメージャのフレームレート能力に関連し、それによって、より速いフレームレートは、より短いグローバルシャッタウィンドウ時間および／またはより短い延長された垂直ブランキング時間に関連するであろう。

【0152】

パルス幅変調照明のための照明装置
図３の撮像システム３００のような撮像システムは、上述のように、照明装置の照明光源をパルス化することによって、ターゲット物体（例えば、ターゲット組織）に提供される照明光の量を調整するように構成されてもよい。照明光の量は、撮像センサで受光される反射光（または、蛍光発光光）の量が制御されることができるように調整されうる。パルス幅変調（ＰＷＭ）は、撮像フレーム毎など、イメージャで受け取られる光の量が迅速に調節できるように、ターゲット物体で受光する光の量を迅速に変化させることを可能にする。いくつかの実施形態において、光源のＰＷＭが、メカニカルシャッタなどの撮像センサにおける光強度を調整する他の手段を置き換えることができる。いくつかの実施形態において、光源のＰＷＭが、センサで光を調整するための一次機構を提供しうり、メカニカルシャッタが、光源の調整が不十分である場合に、二次機構を提供しうる。イメージャはまた、画像フレームの生成中の照明装置のＰＷＭ調整に加えて、ゲイン調整に依存してもよい。

【0153】

図８は、１つの実施形態による、パルス幅変調照明光を生成するために使用されうる例示的な照明装置８００の構成要素を示すブロック図である。照明装置８００は、白色光だけでなく赤外光などの蛍光励起光を生成するように構成されうる。照明装置８００は、レーザダイオード８３０と、第１ＬＥＤ８３２と、第２ＬＥＤ８３４と、第３ＬＥＤ８３６と、を含む。レーザダイオード８３０は、蛍光励起光を提供するためのものでありうり、３つのＬＥＤは、赤色光、緑色光、青色光、および、それらの任意の組合せ（例えば、白色光）などの可視光を提供するためのものでありうる。レーザダイオード８３０は、レーザダイオードドライバ８３８によって駆動される。第１ＬＥＤ８３２は第１ＬＥＤドライバ８４０によって駆動され、第２ＬＥＤ８３４は第２ＬＥＤドライバ８４２によって駆動され、第３ＬＥＤ８３６は第３ＬＥＤドライバ８４４によって駆動される。

【0154】

いくつかの実施形態において、レーザダイオード８３０は、約８０５ｎｍから約８１０ｎｍの範囲の波長を有する光を発光する赤外ダイオードである。いくつかの実施形態において、レーザダイオードは、約８０８ｎｍの波長を有する光を発光する。好ましくは、第１ＬＥＤ８３２は、青色波長スペクトルの光を発光し、第２ＬＥＤ８３４は、緑色波長スペクトルの光を発光し、第３ＬＥＤ８３６は、赤色波長スペクトルの光を発光する。

【0155】

レーザダイオード８３０の前は、第１ダイクロイックフィルタ８５０であり、第１ＬＥＤ８３２の前は、第２ダイクロイックフィルタ８５２であり、第２ＬＥＤ８３４および第３ＬＥＤ８３６の両方の前は、第３ダイクロイックフィルタ８５４である。ダイクロイックフィルタ８５０、８５２、８５４は、それぞれ、特定の光を反射し、他の光の通過を可能にするように設計される。第１ダイクロイックフィルタ８５０は、レーザダイオード８３０からのレーザ光を反射しながら、３つのＬＥＤ８３２、８３４、８３６すべてからの光（例えば、青色、緑色、赤色波長スペクトルの光）の通過を可能にする。第２ダイクロイックフィルタ８５２は、第１のＬＥＤ８３２からの光を反射しながら、第２、第３ＬＥＤ８３４、８３６からの光の通過を可能にする。第３ダイクロイックフィルタ８５４は、第２のＬＥＤ８３４からの光を反射しながら、第３ＬＥＤ８３６からの光の通過を可能にする。

【0156】

第１光学レンズ８６６が、第２ダイクロイックフィルタ８５２から受光する光を集光し、第１ダイクロイックフィルタ８５０を通過させるために、第１ダイクロイックフィルタ８５０と第２ダイクロイックフィルタ８５２との間に位置する。第２光学レンズ８６８が、第３ダイクロイックフィルタ８５４から受光する光を集光し、第２ダイクロイックフィルタ８５２を通過させるために、第２ダイクロイックフィルタ８５２と第３ダイクロイックフィルタ８５４との間に位置する。第３光学レンズ８７０が、第１ダイクロイックフィルタ８５０から受光する光を集光するために提供されうる。光は、光ファイバ光パイプなどの光伝送線８８０を介して照明装置８００によって供給されうる。

【0157】

制御ライン８１０を介して、例えば、カメラ制御ユニットから受け取られうる種々のモードおよび制御信号により照明源を駆動および調整するためのコントローラ８６４が提供される。種々の実施形態による、例示的な照明モードは、レーザダイオード８３０がオフであり、第１ＬＥＤ８３２がオンであり、第２ＬＥＤ８３４がオンであり、第３ＬＥＤ８３６がオンである可視白色光モードを含むことができる。このモードは、例えば、上述した図６の方法６００において使用することができる。

【0158】

別の例示的な照明モードは、例えば、図４の方法４００においてなど、白色光および蛍光光画像フレームを交互に生成する際に使用することができる、交互の赤外励起光および白色光モードである。このモードでは、第１ＬＥＤ８３２、第２ＬＥＤ８３４および第３ＬＥＤ８３６は周期的に同時にオンし、レーザダイオード８３０は全ての時間または周期的にオンする。

【0159】

照明装置８００およびイメージャの両方における白色光モードから白色光に加えて蛍光光照明モードへなどのモードからのモードへの切り替えは、カメラヘッドボタン、ＣＣＵタッチスクリーン、光源タッチスクリーン、無線コントローラタッチスクリーン、音声制御、足踏みペダル、または、任意の他の適切な機構の使用によって達成することができる。

【0160】

コントローラ８６４は、照明装置８００内の個々の光源のパルス化を制御するように構成されてもよい。コントローラ８６４は、所望のパルス幅変調により、ドライバに光源を駆動および非駆動させるパルス制御信号を照明源ドライバに供給しうる。いくつかの実施形態において、コントローラ８６４は、制御ライン８１０を介して、カメラ制御システムなどの外部制御システムからＰＷＭ信号を受け取り、ＰＷＭ信号を使用して光源をパルス化する。換言すると、光源の所望のＰＷＭに対応する波形が、制御ライン８１０を介して照明装置８００に供給されうり、このＰＷＭ波形は、ＰＷＭ信号のソフトウェアベースの処理なしに、コントローラを介してドライバに供給されうる。他の実施形態において、コントローラ８６４が、外部制御システムから制御信号を受信し、受信した制御信号に従って、独自のＰＷＭ信号を生成する。例えば、ＣＣＵなどの外部コントローラは、相対強度制御パラメータを提供しうり、コントローラ８６４は、強度制御パラメータに従って、ＰＷＭ信号を生成してもよい。

【0161】

例示的なイメージャ
図９は、３つの撮像センサを含む、例示的なローリングシャッタイメージャ９１６を示す。撮像装置９１６は、図１のシステム１０のカメラヘッド１６として、または、システム３００のイメージャ３０２として使用されうる。光は、経路９８８を介してイメージャに到達する。撮像装置９１６は、図示されていない他の構成要素のうち、トリクロイックプリズム９９０を含む。トリクロイックプリズム９９０は、第１ガラスプリズム９９２、第２ガラスプリズム９９４、第３ガラスプリズム９９６を含む。第１ガラスプリズム９９２と第２ガラスプリズム９９４との間は、第１ガラスプリズム９９２の外側にコーティングされた形態でありうる第１プリズムフィルタ９９８である。第１プリズムフィルタ９９８は、青色光を反射するが、赤色光、緑色光、赤外光などの他の光を透過する。第２ガラスプリズム９９４と第３ガラスプリズム９９６との間は、第２ガラスプリズム９９４にコーティングされた形態でありうる第２プリズムフィルタ９００である。第２プリズムフィルタ９００は、赤色光および赤外光を反射するが、緑色光などの他の波長の光の透過を可能にする。したがって、青色光は経路９０２に沿って透過され、赤色光および赤外線光は経路９０４に沿って透過され、緑色光は経路９０６に沿って透過される。

【0162】

第１カラーセンサ９０８は、第１ガラスプリズム９９２に隣接し、好ましくは固定して取り付けられる。第２カラーセンサ９１０は、第２ガラスプリズム９９４に隣接し、好ましくは固定して取り付けられる。第３カラーセンサ９１２は、第３ガラスプリズム９９６に隣接し、好ましくは固定して取り付けられる。第１カラーセンサ９０８は、青色波長スペクトルの光を検出することができ、第２カラーセンサ９１０は、赤色および赤外波長スペクトルの光を検出することができ、第３カラーセンサ９１２は、緑色波長スペクトルの光を検出することができる。カラーセンサ９０８、９１０、９１２は、光を受光し、光を電子信号に変換するＣＭＯＳイメージャなどのローリングシャッタイメージャであり、電子信号は、順々に、プロセッサ（例えば、システム１０のＣＣＵ１８）に送信され、システム１０のモニタ２０などのディスプレイに提供される画像のアナログ信号またはデジタル信号に処理される。

【0163】

任意で、撮像システムは、蛍光撮像システムである。図１０は、蛍光撮像システム１０１０の概略例である。蛍光撮像システム１０１０は、被験者の組織内（例えば、血液中、尿中、リンパ液中、髄液中、または、他の体液または組織）に蛍光造影剤１０１４からの蛍光発光を誘起するために被験者の組織を照明する光源１０１２、蛍光発光から時系列、および／または、被験者時系列の蛍光画像を生成するように配された画像取得アセンブリ１０１６、および、本明細書に記載の方法の変形の何れかによる、生成された時系列／被験者時系列の蛍光画像を処理するように配されたプロセッサアセンブリ１０１８を含む。プロセッサアセンブリ１０１８は、その上に命令を有するメモリ１０６８と、メモリ１０６８上の命令を実行して時系列、および／または、被験者時系列の蛍光画像を処理するように配されたプロセッサモジュール１０６２と、未処理および／または処理済みの、時系列および／または被験者時系列の蛍光画像を格納するためのデータ格納モジュール１０６４と、を含みうる。いくつかの変形例において、メモリ１０６８およびデータ格納モジュール１０６４は、同一の記憶媒体に具現化されうり、一方、他の変形例において、メモリ１０６８およびデータ格納モジュール１０６４は、異なる記憶媒体に具現化されうる。システム１０１０は、撮像データ処理ハブに、時系列／被験者時系列の蛍光画像または他の入力データの一部または全部、空間マップ、被写体空間マップ、および／または、組織数値（ｑｕａｎｔｉｆｉｅｒ）のような、画像および他のデータを送信するための通信モジュール１０６６をさらに含みうる。

【0164】

いくつかの変形例において、光源１０１２は、例えば、照明モジュール１０２０を含む。照明モジュール１０２０は、蛍光造影剤１０１４を励起するための適切な強度および適切な波長を有する励起光を生成するように配された蛍光励起源を含みうる。図１１に示されるように、照明モジュール１０２０は、被験者の組織内の蛍光造影剤（不図示）を励起するための励起光を提供するように配されたレーザダイオード１０２２（例えば、１つ以上のファイバ結合ダイオードレーザを含みうる）を含みうる。種々の実施形態で使用されうる励起光の他の光源の例は、組織内の蛍光造影剤を励起させるのに十分な強度および適切な波長を有する、１つ以上のＬＥＤ、アークランプ、または、他の照明技術を含む。例えば、蛍光造影剤が近赤外励起および発光特性を有する蛍光色素である、血液中の蛍光造影剤の励起は、ドイツのＤＩＬＡＳダイオードレーザ社の、１つ以上の７９３ｎｍの、伝導冷却された、単一バーの、ファイバ結合レーザダイオードモジュールを使用して行われうる。

【0165】

いくつかの変形例において、光源１０１２から出力された光は、関心のある組織エリアを照明するために使用される出力を形成および誘導するための１つ以上の光学素子を介して投影されうる。光学素子は、画像取得アセンブリ１０１６の実質的に全視野にわたってフラットフィールドを確保するように、１つ以上のレンズ、光ガイド、および／または、回折素子を含みうる。蛍光励起源は、蛍光造影剤１０１４（例えば、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）など）の吸収極大に近い波長で発光するように選択されうる。例えば、図１１に示されるように、レーザダイオード１０２２からの出力１０２４は、１つ以上の集束レンズ１０２６を通過し、次いで、例えば、米国のニューポートコーポレーション社から一般に入手可能である光パイプなどの均質化光パイプ１０２８を通過しうる。最後に、光は、例えば、米国のニューポートコーポレーション社から、また入手可能な粉砕ガラス回折素子などの光学回折素子１０３２（すなわち、１つ以上の光学ディフューザ）を通過しうる。レーザダイオード１０２２への電力は、例えば、米国のルミナパワー社から入手可能なもののような大電流レーザドライバによって供給されうる。レーザは、任意に、画像取得プロセス中にパルスモードで動作させてもよい。固体フォトダイオード１０３０のような光学センサは、照明モジュール１０２０に組み込まれうり、種々の光学素子からの散乱反射または拡散反射を介して照明モジュール１０２０によって生成された照明強度をサンプリングしうる。いくつかの変形例では、追加の照明源が、関心領域の上でモジュールを整列および位置決めする際のガイダンスを提供するために使用されうる。

【0166】

再び図１０を参照すると、いくつかの変形例において、画像取得アセンブリ１０１６は、蛍光造影剤１０１４からの蛍光発光から時系列、および／または、被験者時系列の蛍光画像を取得するように構成された蛍光撮像システム１０１０の構成要素でありうる。画像取得アセンブリ１０１６は、カメラモジュール１０４０を含みうる。図１２に示されるように、カメラモジュール１０４０は、撮像光学系（例えば、１０４６ａ、１０４６ｂ、１０４８および１０５０）のシステムを用いて、蛍光発光を収集してイメージセンサアセンブリ１０４４上に集束させることによって、組織内の蛍光造影剤からの蛍光発光１０４２の画像を取得しうる。撮像センサアセンブリ１０４４は、少なくとも１つの２Ｄ固体イメージセンサを含みうる。固体イメージセンサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＭＯＳセンサ、ＣＩＤまたは同様の２Ｄセンサ技術でありうる。撮像センサアセンブリ１０４４によって変換された光信号から生じる電荷は、カメラモジュール１０４０内の適切な読出電子機器および増幅電子機器によって、デジタルおよびアナログ映像信号の両方を含む電気映像信号に変換される。

【0167】

蛍光撮像システムの例示的な変形例によれば、光源は、約８００ｎｍ＋／－１０ｎｍの励起波長を提供してもよく、画像取得アセンブリは、例えばＩＣＧ蛍光撮像のために、ＮＩＲ互換光学系を用いて＞８２０ｎｍの発光波長を使用する。例示的な実施形態において、ＮＩＲ互換光学系は、ＧｉｇＥ規格インタフェースを有するＣＣＤモノクロ撮像センサと、光学フォーマットおよびマウントフォーマット（例えば、Ｃ／ＣＳマウント）に関してセンサと互換性があるレンズと、を含みうる。

【0168】

いくつかの変形例において、プロセッサモジュール１０６２は、例えば、タブレット、ラップトップ、デスクトップ、ネットワークコンピュータ、または、専用スタンドアロンマイクロプロセッサなどの任意のコンピュータまたはコンピューティング手段を含む。例えば、プロセッサモジュール１０６２は、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）を含みうる。例示的な実施形態において、プロセッサモジュール１０６２は、４つのＣＰＵを有するクワッドコアの２．５ＧＨｚプロセッサであり、各ＣＰＵは、６４ビットマイクロプロセッサ（例えば、ＩＮＴＥＬＣｏｒｅｉ３、ｉ５またはｉ７として、または、ＡＭＤＣｏｒｅＦＸシリーズとして市販されている）のようなマイクロプロセッサである。しかしながら、他の実施形態において、プロセッサモジュール１０６２は、任意の適切な数のＣＰＵおよび／または他の適切なクロック速度を有する任意の適切なプロセッサでありうる。

【0169】

プロセッサモジュール１０６２のための入力は、例えば、図１２に示されるカメラモジュール１０４０の撮像センサ１０４４から、図１１の照明モジュール１０２０の固体フォトダイオード１０３０から、および／または、フットスイッチやリモートコントロールのような任意の外部制御ハードウェアから取得されうる。出力は、レーザダイオードドライバおよび光学アライメントエイドに提供される。図１０に示されるように、いくつかの変形例において、プロセッサアセンブリ１０１８は、取得したデータの記録および処理を可能にするために、例えば、内部メモリ（例えば、ハードディスクまたはフラッシュメモリ）のような有形の非一時的コンピュータ可読媒体に、時系列／被験者時系列の画像、または、それらを示すデータ、または、他の入力データを保存する機能を有するデータ保存モジュール１０６４を有しうる。いくつかの変形例において、プロセッサモジュール１０６２は、種々の要素の制御を可能にし、照明およびセンサシャッタの正確なタイミングを保証するための内部クロックを有しうる。いくつかの変形例において、プロセッサモジュール１０６２は、ユーザ入力およびグラフィック表示も提供しうる。蛍光撮像システムは、任意に、時系列の蛍光画像を取得しているとき、または、記録後に再生するときに送信するための、有線または無線ネットワーク接続や映像出力接続のような通信ユニット１０６６を備えて構成されうる。通信ユニット１０６６は、追加的または代替的に、空間マップ、被写体空間マップ、および／または、組織数値のような処理済みデータを送信しうる。

【0170】

図１０～１２に記載される例示的なシステムの動作において、被験者は、関心領域（例えば、ターゲット組織領域）が光源１０１２および取得アセンブリ１０１６の下方に位置するように、光源１０１２の照明モジュール１０２０が関心領域の実質的な全体にわたって実質的に均一な照明のフィールドを生成するように、蛍光撮像システム１０１０に対して相対的に配置される。いくつかの変形例において、蛍光造影剤１０１４を被験者に投与する前に、または、蛍光造影剤が関心領域に到達する前に、バックグラウンド除去の目的で関心領域の画像が取得されうる。蛍光画像／被験者蛍光画像を取得するために、蛍光撮像システム１０１０のオペレータは、遠隔スイッチまたはフットコントロールを押すことによって、または、プロセッサアセンブリ１０１８に接続されたキーボード（不図示）を介して、時系列／被験者時系列の蛍光画像の取得を開始しうる。その結果、光源１０１２がオンになり、プロセッサアセンブリ１０１８は、画像取得アセンブリ１０１６によって提供された蛍光画像データ／被験者蛍光画像データの記録を開始する。本実施形態のパルスモードで動作する場合、カメラモジュール１０４０の撮像センサ１０４４は、照明モジュール１０２０のダイオードレーザ８２２によって生成されたレーザパルスに続く蛍光発光を収集するように同期される。このようにして、最大の蛍光発光強度が記録され、信号対ノイズ比が最適化される。この実施形態において、蛍光造影剤１０１４は被検者に投与され、動脈流を介して関心領域に送られる。時系列／非検体時系列の蛍光画像の取得は、例えば、蛍光造影剤１０１４の投与直後に開始され、蛍光造影剤の浸入中、実質的に関心領域全体からの時系列の蛍光画像が取得される。関心領域からの蛍光発光は、カメラモジュール１０４０の収集光学系によって収集される。残留する周辺光および反射された励起光は、カメラモジュール１０４０の後続の光学素子（例えば、フィルタでありうる図１２の光学素子１０５０）によって減衰され、その結果、他の光源からの光による干渉を最小限にして、撮像センサアセンブリ１０４４によって蛍光発光が取得されうる。

【0171】

いくつかの変形例において、時系列／被験者時系列の蛍光画像の取得または生成に続いて、プロセッサアセンブリ１０１８（例えば、プロセッサモジュール１０６２または他のプロセッサ）は、次いで、メモリ１０６８に格納された命令を実行し、撮像データ処理システム（例えば、システム１００のハブ１０２）への送信前に撮像データを処理するように開始されうる。システム１０１０は、接続１０６６を介して、空間マップ／被写体空間マップおび／またはそれらから導出される任意の臨床的相関または診断、あるいはその両方を、例えばグレースケールまたは着色画像として合成表示フィードでユーザに表示するため、および／または、その後の使用のために格納すべく、送信しうる。

【0172】

コンピュータプログラムプロダクト、または、コンピュータ実行可能（読み取り可能）プログラムコードが埋め込まれた有形の非一時的コンピュータ可読媒体は、命令を実行する際に、本明細書に記載の１つ以上の方法を実行させるための命令を、１つ以上のプロセッサに提供することができる。プログラムコードは、任意の適切なプログラミング言語で書かれ、例えば、書き込み不可能な記憶媒体（例えば、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭディスクなどのような読み取り専用メモリデバイス）に永続的に格納された情報、書き込み可能な記憶媒体（例えば、ハードドライブなど）に変更可能に格納された情報、ローカルエリアネットワーク、インターネットのような公衆ネットワークのような通信媒体を介してプロセッサに伝達された情報、または、電子命令の格納に適した任意のタイプの媒体を含むが、これに限られるものではなく、多くの形態でプロセッサに配信されることができる。本明細書に記載された方法の種々の実施形態を実装するコンピュータ可読命令を運ぶ場合、そのようなコンピュータ可読媒体は、種々の実施形態の例を示す。種々の実施形態において、有形の非一時的コンピュータ可読媒体は、すべてのコンピュータ可読媒体を含み、本発明の範囲は、媒体が有形及び非一時的の両方であるコンピュータ可読媒体に限定される。

【0173】

キットは、本明細書に記載されたシステムの任意の部分と、例えば、ＩＣＧのような蛍光色素または任意の適切な蛍光造影剤のような蛍光造影剤を含みうる。さらなる態様において、キットは、コンピュータ実行可能（読み取り可能）プログラムコードが埋め込まれた有形の非一時的コンピュータ可読媒体であって、命令を実行する際に、本明細書に記載された、組織の特性評価および／または臨床データの予測のための１つ以上の方法を実行させるための命令を、１つ以上のプロセッサに提供することができるコンピュータ可読媒体を含みうる。キットは、構成要素の少なくともいくつかの使用のための命令（例えば、蛍光造影剤を使用するため、命令が埋め込まれたコンピュータ実行可能（可読）なプログラムコードをインストールするためなど）を含みうる。さらに別の態様において、本明細書に記載された方法およびシステムで使用するための、例えば、蛍光色素のような蛍光造影剤が提供される。さらなる変形例において、キットは、本明細書に記載されたシステムの任意の部分または全体、および、例えば、ＩＣＧのような蛍光色素、または、任意の他の適切な蛍光剤、または、蛍光剤の組み合せのような蛍光剤を含みうる。

【0174】

撮像データの生成に使用する造影剤の例
いくつかの実施形態によると、蛍光医療用撮像アプリケーションにおいて、造影剤は、例えば、ＩＣＧ色素のような蛍光造影剤である。ＩＣＧのような蛍光造影剤は、本明細書に記載されている方法を実行する前に、被検者に事前投与されうる。ＩＣＧは、被験者に投与された場合、血液タンパク質と結合し、血液と共に組織内を循環する。蛍光造影剤（例えば、ＩＣＧ）は、ボーラスが血管系を循環し、微小血管系を通過するように、撮像に適した濃度で、ボーラス注入（例えば、静脈または動脈へ）として被験者に投与されうる。複数の蛍光造影剤が使用される他の実施形態において、そのような薬剤は、例えば、単回ボーラスで同時に投与されてもよいし、または、個別のボーラスで順次投与されてもよい。蛍光造影剤は、本明細書に記載されている方法を実行する前に、被検者に事前投与されうる。いくつかの実施形態において、蛍光造影剤は、カテーテルによって投与されうる。特定の実施形態において、蛍光造影剤は、蛍光造影剤から生じる信号強度の測定を行う前の１時間未満に投与されうる。例えば、蛍光造影剤は、測定を行う前の３０分未満に被検者に投与されうる。さらに他の実施形態において、蛍光造影剤は、測定を行う少なくとも３０秒前に投与されうる。さらに他の実施形態において、蛍光造影剤は、測定の実施と同時に投与されうる。

【0175】

いくつかの実施形態によると、蛍光造影剤は、血液中の所望の循環濃度を達成するために、種々の濃度で投与されうる。例えば、蛍光造影剤がＩＣＧである実施形態において、血液中で約５μＭ～約１０μＭの循環濃度を達成するために、約２．５ｍｇ／ｍＬの濃度で投与されうる。種々の実施形態において、蛍光造影剤の投与のための上限濃度は、蛍光造影剤が循環血液中で臨床的に毒性を持つようになる濃度であり、下限濃度は、蛍光造影剤を検出するために、血液と共に循環する蛍光造影剤から生じる信号強度データを取得するための機器限界である。種々の他の実施形態において、蛍光造影剤の投与の上限濃度は、蛍光造影剤が自己消光する濃度である。例えば、ＩＣＧの循環濃度は、約２μＭ～約１０ｍＭの範囲でありうる。したがって、１つの態様において、方法は、種々の実施形態による信号強度データを処理する前に、造影剤（例えば、蛍光造影剤）を被験者に投与するステップと、信号強度データ（例えば、映像）の取得と、を含む。別の態様において、方法は、造影剤を被検者に投与する任意のステップを除外する。

【0176】

いくつかの実施形態によれば、蛍光画像データを生成するための蛍光撮像アプリケーションでの使用に適した蛍光造影剤は、血液と共に循環し（例えば、血液中のリポタンパク質または血清血漿等の血液成分と共に循環可能な蛍光色素）、組織の血管系（すなわち、大血管および微小血管系）を通過することができる造影剤であり、造影剤が適切な光エネルギ（例えば、励起光エネルギまたは吸収光エネルギ）に曝されたときに信号強度が生じる造影剤である。種々の実施形態において、蛍光造影剤は、蛍光色素、その類似体、その誘導体、または、これらの組み合せを含む。蛍光色素は、任意の非毒性の蛍光色素を含む。特定の実施形態において、蛍光色素は、近赤外スペクトルの蛍光を最適に放出する。特定の実施形態において、蛍光色素は、トリカルボシアニン色素である、または、トリカルボシアニン色素を含む。特定の実施形態において、蛍光色素は、ＩＣＧ、メチレンブルーまたはそれらの組み合わせである、または、ＩＣＧ、メチレンブルーまたはそれらの組み合わせを含む。他の実施形態において、蛍光色素は、各色素に適切な励起光波長を使用して励起可能な、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、オルトフタルアルデヒド、フルオレサミン、ローズベンガル、トリパンブルー、フルオロゴールドまたはその組み合わせである、または、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、オルトフタルアルデヒド、フルオレサミン、ローズベンガル、トリパンブルー、フルオロゴールド、または、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、蛍光色素の類似体または誘導体が使用されうる。例えば、蛍光色素類似体または誘導体は、化学的に改良されているが、適切な波長の光エネルギにさらされた場合に蛍光を発する能力を保持している蛍光色素を含む。

【0177】

種々の実施形態において、蛍光造影剤は、凍結乾燥粉末、凍結乾燥固体または液体として提供されうる。特定の実施形態において、蛍光造影剤は、滅菌シリンジで滅菌流体を投与することによって、適切な濃度に再構成できるバイアル（例えば、滅菌バイアル）で提供され得る。再構成は、任意の適切なキャリアまたは希釈剤を使用して行われうる。例えば、蛍光造影剤は、投与直前に水性希釈剤で再構成されうる。種々の実施形態において、蛍光造影剤を溶液中に維持する任意の希釈剤またはキャリアが使用されうる。一例として、ＩＣＧは、水で再構成されうる。いくつかの実施形態において、蛍光造影剤がいったん再構成されると、追加の希釈剤やキャリアと混合されうる。いくつかの実施形態において、蛍光造影剤は、例えば、溶解性、安定性、撮像特性、または、それらの組み合せを高めるために、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、合成ポリマー、または、糖のような別の分子に結合されうる。Ｔｒｉｓ、ＨＣｌ、ＮａＯＨ、リン酸緩衝液、および／または、ＨＥＰＥＳを含む追加の緩衝剤が任意に添加されうる。

【0178】

蛍光造影剤の詳細を上述したが、当業者であれば、光学撮像モダリティに応じて、本明細書に記載されるシステム、方法、および、技術に関連して他の造影剤が使用されうることを理解するだろう。そのような蛍光剤は、体液（例えば、リンパ液、髄液）または体組織に投与されうる。

【0179】

いくつかの変形例において、本明細書に記載された方法、システムおよびキットと組み合わせて使用される蛍光造影剤は、侵襲外科的処置、低侵襲性外科的処置、非侵襲外科的処置、または、それらの組み合わせの前、間または後に実行されうる、血流撮像、組織灌流撮像、リンパ撮像、または、それらの組み合わせに使用されうる。被験者の組織を撮像する方法、または、電子ローリングシャッタイメージャを動作させる方法は、それ自体、任意の侵襲外科的ステップを除外してもよい。血流撮像、組織灌流撮像、リンパ撮像、または、それらの組み合わせの方法は、それ自体、任意の侵襲外科的ステップを除外してもよい。血流および組織灌流を伴う侵襲外科的処置の例は、心臓関連の外科的処置（例えば、オンポンプまたはオフポンプのＣＡＢＧ）や再建外科的処置を含む。非侵襲または低侵襲処置の例は、創傷（例えば、褥瘡などの慢性創傷）の治療および／または管理を含む。これに関連して、例えば、創傷の寸法（例えば、直径、面積）の変化、または、創傷および／または創傷周囲の組織灌流の変化など、創傷の経時的な変化が、方法およびシステムの適用によって経時的に追跡されうる。リンパ撮像の例は、１つ以上のリンパ節の識別、リンパ節ドレナージ、リンパ系マッピング、または、それらの組み合わせを含む。いくつかの変形例において、そのようなリンパ系撮像は、女性生殖系（例えば、子宮、子宮頸部、外陰部）に関連しうる。

【0180】

心臓への適用に関する変形例では、造影剤（例えば、ＩＣＧ単独または他の造影剤との組み合わせ）は、例えば、中心静脈回路、バイパスポンプおよび／または心筋保護回路を通して静脈内に注入して、冠状血管系、微小血管系および／または移植片を流動および／または灌流させてもよい。ＩＣＧは、冠動脈中のＩＣＧの最終濃度が、約２．５ｍｇ（すなわち、２．５ｍｇ／ｍｌの１ｍｌ）を中心回路またはバイパスポンプに注入した場合と略同一かそれ以下になるように、希釈されたＩＣＧ／血液／生理食塩水として移植された血管の下方に投与されうる。ＩＣＧは、例えば、２５ｍｇの固体を、製造業者によってＩＣＧと共に提供されうる滅菌水性溶媒１０ｍｌに溶解することによって調製されうる。１ミリリットルのＩＣＧ溶液が、５００ｍｌの滅菌生理食塩水と混合（例えば、１ｍｌのＩＣＧを５００ｍｌの生理食塩水バッグに注入する）されうる。希釈されたＩＣＧ／生理食塩水の３０ミリリットルが、中心動脈回路またはバイパスポンプから無菌的に得られた被験者の血液１０ｍｌに添加されうる。血中のＩＣＧは、血漿蛋白質と結合し、血管外への漏出を防ぐ働きをする。ＩＣＧと血液の混合は、標準的な滅菌技術を用いて、滅菌の術野内で行うことができる。各移植片に対して、１０ｍｌのＩＣＧ／生理食塩水／血液の混合液が投与されうる。ＩＣＧは、ニードルを使用して移植片の壁面を通して注入することによって投与するのではなく、移植片の（開放した）近位端に取り付けられたシリンジを使って投与することができる。移植片が採取される場合、生理食塩水で満たされたシリンジを取り付け、移植片の遠位端を封鎖し、移植片の下方に生理食塩水を注入することで、移植片を加圧し、第１の吻合を実施する前に（漏出、側枝等に関して）導管の完全性を評価することができるように、外科医は日常的に移植片の近位端にアダプタを取り付ける。他の変形例において、心臓撮像に関連して本明細書に記載された方法、投与量、またはそれらの組合せは、任意の血管および／または組織灌流撮像アプリケーションにおいて使用されうる。

【0181】

リンパ系マッピングは、リンパ系を介して広がる癌（例えば、乳癌、胃癌、婦人科癌）に対する効果的な外科的病期分類の重要な部分である。特定の節流域から複数の節を切除すると、急性または慢性のリンパ浮腫、知覚障害、および／または、血清腫形成を含深刻な合併症を引き起こしうるが、実際には、センチネルリンパ節の転移が陰性であれば、周囲のリンパ節も陰性である可能性が最も高い。例えば、乳癌手術では、腫瘍排出リンパ節（ＬＮ）の識別が、リンパ系を介して広がる癌の病期分類の重要なステップになっている。ＬＮマッピングは、生検または切除のいずれかに係るＬＮの識別のための色素および／または放射性トレーサの使用、および、その後の転移の病理学的評価を含む。外科的病期分類時のリンパ節切除の目標は、癌が局所的に広がるリスクが高いＬＮを識別して切除することである。センチネルリンパ節（ＳＬＮ）マッピングは、乳癌の治療における有効な外科的戦略として浮上している。一般に、転移（腋窩ＬＮへの癌の広がり）が認められる場合、ＳＬＮに位置すべきであるという概念に基づいており、ＳＬＮは当技術分野では最初のＬＮまたは原発腫瘍から癌細胞が最も広がる可能性が高い節群と定義されている。ＳＬＮが転移に対し陰性である場合、周囲の二次及び三次ＬＮも陰性であるはずである。ＳＬＮマッピングの主な利点は、従来の部分的または完全なリンパ節切除を受ける被験者の数を減少させ、その結果、リンパ浮腫やリンパ嚢胞等の付随する病的状態に苦しむ被験者の数を減少させることである。

【0182】

ＳＬＮマッピングの現在の標準的な治療は、原発腫瘍からのリンパドレナージ経路を識別するトレーサの注入を含む。使用されるトレーサは、ガンマプローブを用いた術中局在化のための放射性同位元素（例えば、テクネチウム－９９またはＴｃ－９９ｍ）でありうる。放射性トレーサ技術（シンチグラフィとして知られる）は、放射性同位元素を利用できる病院に限られており、核医学の医師の関与が必要であり、リアルタイムの視覚的ガイダンスは得られない。有色色素であるイソスルファンブルーも使用されているが、この色素は皮膚及び脂肪組織を通して見ることができない。また、青色染色の結果、乳房の刺青が数カ月続き、皮下注射で皮膚壊死が生じうり、まれにアナフィラキシーを伴うアレルギ反応も報告されている。重篤なアナフィラキシー反応は、イソスルファンブルーの注射後に生じている（患者の約２％）。その症状は、呼吸困難、ショック、血管浮腫、蕁麻疹および掻痒を含む。反応は、気管支喘息の既往歴がある被験者や、トリフェニルメタン色素に対するアレルギまたは薬物反応がある被験者に起こりやすい。イソスルファンブルーは、パルスオキシメトリによる酸素飽和度の測定や、ガス分析器によるメトヘモグロビンの測定を妨害することが知られている。イソスルファンブルーを使用すると、一過性または長期間の（刺青のような）青色の着色が生じる可能性がある。

【0183】

対照的に、ＳＬＮの視覚化、マッピングに使用するための様々な実施形態に係る蛍光撮像は、術中にＬＮおよび／または求心性リンパ管の直接的なリアルタイムの視覚的識別を容易にし、皮膚及び脂肪組織、血流の組織化、組織灌流またはそれらの組み合わせを通じた、リアルタイムで高解像度の光学的誘導を容易にする。

【0184】

いくつかの変形例において、蛍光撮像中のリンパ節の可視化、分類、または、その両方は、１つ以上の造影剤の撮像に基づいてもよく、これはさらに、ガンマプローブ（例えば、テクネチウムＴｃ－９９ｍは無色透明の水溶液であり、標準的なケアとして典型的に乳輪周囲領域に注入される）、別の従来使用されている着色造影剤（イソスルファンブルー）、および／または、例えば、組織学等の他の評価を用いて、視覚化および／または分類に基づいてもよい。被験者の乳房には、例えば、（比較のために）約１％イソスルファンブルーを２回注入し、約２．５ｍｇ／ｍｌの濃度を有するＩＣＧ溶液を２回注入されうる。イソスルファンブルーの注入は、ＩＣＧの注入に先行して行われてもよいし、または、その逆でもよい。例えば、ＴＢシリンジ及び３０Ｇニードルを用いて、麻酔下の被験者に、乳房の乳輪周囲領域に０．４ｍｌ（各部位に０．２ｍｌ）のイソスルファンブルーを注入することができる。被験者は、右乳房については１２時および９時の位置、左乳房については１２時および３時の位置に注入されうる。各乳房へのイソスルファンブルーの皮内注入の総用量は、約４．０ｍｇ（０．４ｍｌの１％溶液：１０ｍｇ／ｍｌ）でよい。別の例示的な変形例において、被験者は、最初にＩＣＧ注入を受け、続いてイソスルファンブルーを受けてもよい（比較のため）。ＩＣＧの２５ｍｇバイアル１本は、ＩＣＧ投与の直前に２．５ｍｇ／ｍｌの溶液を得るために、１０ｍｌの注入用滅菌水で再構成されうる。ＴＢシリンジと３０Ｇニードルを用いて、例えば被験者は、乳房の乳輪周囲領域にＩＣＧを約０．１ｍｌ（各部位０．０５ｍｌ）が注入され得る（右乳房については１２時および９時の位置、左乳房については１２時および３時の位置に注入が実施されうる）。各乳房へのイソスルファンブルーの皮内注入の総用量は、乳房あたり約０．２５ｍｇ（２．５ｍｇ／ｍｌ溶液０．１ｍｌ）でよい。ＩＣＧは、例えば、注入あたり５～１０秒の速度で注入されうる。ＩＣＧを皮内に注入すると、ＩＣＧのタンパク質結合特性により、ＩＣＧがリンパに速やかに取り込まれ、導管を通ってＬＮに移動する。いくつかの変形例において、ＩＣＧは、５％以下のヨウ化ナトリウムと２５ｍｇのＩＣＧを含む、滅菌された凍結乾燥粉末の形で提供されうる。ＩＣＧは、ＩＣＧを再構成するために使用される、注射用滅菌水からなる水性溶媒と共にパッケージされうる。いくつかの変形例において、乳癌センチネルリンパマッピングにおけるＩＣＧ投与量（ｍｇ）は、投与経路に応じて、約０．５ｍｇから約１０ｍｇの範囲でありうる。いくつかの変形例において、ＩＣＧ投与量は、約０．６ｍｇから約０．７５ｍｇ、約０．７５ｍｇから約５ｍｇ、約５ｍｇから約１０ｍｇでありうる。投与経路は、例えば、皮下、皮内（例えば、乳輪周囲へ）、乳輪下、腫瘍に重なる皮膚、腫瘍に最も近い乳輪内への皮内、乳輪内への皮下、腫瘍の上の皮内、乳房全体の乳輪周囲、または、それらの組み合わせでありうる。注入は、視覚化および／または分類の前でありうる。ＮＩＲ蛍光陽性ＬＮ（例えば、ＩＣＧを使用）は、例えば、白黒ＮＩＲ蛍光画像、および／または、フルまたは部分的なカラー（白色光）画像、フルまたは部分的に非飽和の白色光画像、強化されたカラー画像、オーバーレイ（例えば、任意の他の画像と蛍光）、様々な色、様々な非飽和レベル、または、関心がある特定の特徴を強調／視覚化するための様々な範囲の色を有しうる合成画像（例えば、他の画像に蛍光が組み込まれる）、として表されうる。さらなる視覚化および／または他の分析（例えば、定量化）のために、画像の処理がさらに実行されうる。乳癌患者におけるＳＬＮ生検のための米国乳腺外科学会（ＡＳＢｒＳ：ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｏｆＢｒｅａｓｔＳｕｒｇｅｏｎｓ）の診療ガイドラインに従って、ＩＣＧ及びＳＬＮを単独で、またはガンマプローブ（Ｔｃ－９９ｍ）と組み合わせて、様々な実施形態に係る蛍光撮像システム及び方法を使用して、リンパ節及びリンパ管が（例えば、手術中に、リアルタイムで）視覚化されうる。ＬＮの蛍光撮像は、腋窩のＬＮに至るリンパ管をたどって注入部位から始めることができる。ＬＮの視覚画像が識別されると、皮膚を切開してＬＮマッピング及びＬＮの特定が行われ、ＩＣＧで視覚化されたノードが特定されるまでＬＮマッピングが実施されうる。ＬＮマッピングの方法は、それ自体、任意の外科的ステップを除外しうる。比較のために、イソスルファンブルーを用いたマッピングは、「青色」の節が識別されるまで実行されうる。ＩＣＧ単独または別の撮像技術（例えば、イソスルファンブルー、および／または、Ｔｃ－９９ｍ）と組み合わせて識別されたＬＮは、切除されるようにラベリングされうる。被験者は、様々なステージの乳癌（例えば、ＩＡ、ＩＢ、ＩＩＡ）を有しうる。

【0185】

いくつかの変形例において、例えば、婦人科癌（例えば、子宮、子宮内膜、外陰および子宮頸部の悪性腫瘍）において、ＩＣＧは、リンパ節、リンパ管、またはそれらの組合せの視覚化のために、細胞間に投与されうる。細胞間に注入すると、ＩＣＧの蛋白質結合特性により、リンパ液に速やかに取り込まれ、導管を通ってＳＬＮに移動する。ＩＣＧは、２５ｍｇのＩＣＧ（例えば、２５ｍｇ／バイアル）と５．０％以下のヨウ化ナトリウムを含む滅菌された凍結乾燥粉末の形で注入のために提供されうる。次いで、ＩＣＧは、使用前に市販の注入用水（滅菌）で再構成されうる。１つの実施形態によると、２５ｍｇのＩＣＧを含むバイアルを２０ｍｌの注入用水で再構成されうり、結果として１．２５ｍｇ／ｍｌの溶液を得られる。この１．２５ｍｇ／ｍｌ溶液がトータルで４ｍｌ被験者に注入され（４×１ｍｌ注入）、被験者あたりのＩＣＧの総投与量を５ｍｇとする。また、１％イソスルファンブルー１０ｍｇ／ｍｌの１ｍｌ溶液（比較目的のため）を子宮頸部に４回注入し、総投与量を４０ｍｇとすることもできる。注入は、手術室において被験者が麻酔状態にある間に行われうる。いくつかの変形例において、婦人科癌のセンチネルリンパ節の検出および／またはマッピングにおけるＩＣＧの投与量（ｍｇ）は、投与経路に応じて約０．１ｍｇから約５ｍｇの範囲でありうる。いくつかの変形例において、ＩＣＧ用量は、約０．１ｍｇから約０．７５ｍｇ、約０．７５ｍｇから約１．５ｍｇ、約１．５ｍｇから約２．５ｍｇ、約２．５ｍｇから約５ｍｇでありうる。投与経路は、例えば、子宮頸部注入、外陰部周囲注入、子宮鏡検査下子宮内膜注入、または、それらの組み合わせでありうる。ＬＮを切除する際にマッピング手順を妨害するイソスルファンブルーまたはＩＣＧの流出を最小限に抑えるために、マッピングは半骨盤上で行われうり、イソスルファンブルーおよびＩＣＧの両方を用いたマッピングは、任意のＬＮの切除の前に行われうる。臨床ステージＩの子宮内膜癌に対するＬＮマッピングは、子宮腫瘍に関するＮＣＣＮガイドライン、子宮内膜癌の外科的病期分類のためのＳＬＮアルゴリズムに従って行われうり、臨床ステージＩの子宮頸癌のＳＬＮマッピングは、子宮頸部腫瘍に関するＮＣＣＮガイドライン、早期子宮頸癌の外科的／ＳＬＮマッピングアルゴリズムに従って行われうる。したがって、ＬＮの識別は、ＩＣＧ蛍光撮像単独、または、比色色素（イソスルファンブルー）および／または放射性追跡子との組合せまたは同時投与に基づいてもよい。

【0186】

リンパ節の視覚化は、定性的および／または定量的でありうる。このような視覚化は、例えば、リンパ節の検出、検出率、リンパ節の解剖学的分布を含みうる。様々な実施形態によるリンパ節の視覚化は、単独で、または、他の変数（例えば、バイタルサイン、身長、体重、人口統計、外科的予測因子、関連する病歴及び基礎状態、組織学的視覚化および／または評価、Ｔｃ－９９ｍ視覚化及び／または評価、併用薬）と組み合わせて使用されうる。フォローアップ訪問は、退院日およびその以降の日（例えば、１ヶ月）に行われうる。

【0187】

リンパ液は高レベルの蛋白質を含むため、ＩＣＧは、リンパ系に入ると、内因性蛋白質に結合しうる。本明細書に記載された方法及びシステムに従って使用される場合、リンパマッピングのための蛍光撮像（例えば、ＩＣＧ撮像）は、以下の例示的な利点を提供する：ＮＩＲが有意な自家蛍光を生成しないため、高い信号対背景比（または腫瘍対背景比）、リンパマッピングのためのリアルタイム視覚化特徴、組織定義（即ち、構造的な視覚化）、血管系に入った後の迅速な排泄及び除去、ならびに、非イオン化放射線の回避。さらに、ＮＩＲ撮像は、可視光（１～３ｍｍの組織）よりも優れた、組織への浸透性（約５～１０ｍｍの組織）を有する。また、例えば、ＩＣＧの使用は、傍大動脈節を覆う腹膜を通しての視覚化を容易にする。組織蛍光は、ＮＩＲ光では長期間観察できるが、可視光では観察することができず、結果的に病理学的評価やＬＮの処理に影響を及ぼさない。また、蛍光は、リンパ節の青色染色（イソスルファンブルー）よりも術中に検出しやすい。他の変形例において、リンパ管撮像に関連して本明細書に記載された方法、投与量、またはそれらの組合せは、任意の血管および／または組織灌流撮像アプリケーションにおいて使用されうる。

【0188】

組織灌流は、酸素及び栄養素が供給され、灌流される組織の毛細血管床から老廃物が除去される、単位組織体積あたりの血液の微小循環流に関連する。組織灌流は血管内の血流に関係するが、それとは異なるものである。定量化された血管を通る血流は、流れを定義する文言（すなわち、体積／時間）、または、速度を定義する文言（すなわち、距離／時間）で表されうる。組織血液灌流は、組織体積内の細動脈、毛細血管、または細静脈等の、微小血管系を通る血液の動きを定義する。定量化された組織血液灌流は、組織体積を通る血流、即ち、血液体積／時間／組織体積（または組織質量）の血流で表されうる。灌流は、より大きな直径の非栄養血管ではなく、血液と組織の間の代謝物の交換に関連する血管を含む栄養血管（例えば、毛細血管として知られる微小血管）に関連する。いくつかの実施形態において、対象組織の定量化は、速度、サイズ、体積、時間、距離／時間、および／または、体積／時間、および／または、前述のパラメータまたは量のうちの任意の１つ以上に関連する変化量などの、対象組織に関連するパラメータまたは量を計算または決定することを含みうる。しかしながら、より太い直径の血管を通る血液の動きと比較して、個々の毛細血管を通る血液の動きは、主に血管運動に起因する非常に不規則なものであり、血管緊張の自発的振動は、赤血球の動きの脈動として現れる。いくつかの実施形態において、システムおよび方法に関連して本明細書に記載された血流及び組織灌流撮像は、腫瘍組織を撮像し、そのような組織を他の組織から区別するために使用されうる。

【0189】

前述の開示は、説明の目的で、特定の実施形態を参照して開示された。しかしながら、上記の例示的な議論は、網羅的であることや、本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。上述の教示に鑑みて、多くの修正および変形が可能である。実施形態は、技術の原理とそれらの実用的な応用を最もよく説明するために選択され、開示されたものである。これによって、当業者であれば、考えられる特定の用途に適した様々な変更を加えて、本技術および種々の実施形態を最良に利用することができる。本明細書では、明確かつ簡潔に説明するために、特徴を同一または別々の実施形態の一部として説明しているが、本発明の範囲には、説明した特徴のすべてまたは一部の組み合わせを有する実施形態が含まれることが理解されるであろう。

【0190】

本開示および例示は、添付の図面を参照して十分に記載されたが、種々の変更および修正が当業者には明らかになることに留意されたい。そのような変更および修正は、特許請求の範囲によって定義される開示および例示の範囲内に含まれるものとして理解されるべきである最後に、本出願において参照された特許および刊行物の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

【図1】