JP2011515189A - 眼の画像化 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2008年3月27日に出願された米国仮特許出願第61/072,199号の優先権を主張し、その開示全体が本明細書に参考として援用される。この出願は、2007年4月11日に出願された米国特許第11/786,514号の一部継続出願であり、米国特許第11/786,514号は2006年4月11日に出願された米国仮特許出願第60/791,288号の優先権を主張し、その開示全体が本明細書に参考として援用される。米国特許第7,107,092号の開示全体も本明細書に参考として援用される。
進行において早期に疾患を検出することが常に望ましい。早期検出は、種々の疾患の治療において、より高い成功率をもたらすことが概して証明されている、早期治療を可能にする。近年、人々の目、特に、目の水晶体の分析が、種々の種類の疾患の兆候をもたらすことができると発見されている。例えば、目の内側で散乱する光から得られた測定値は、アルツハイマー病(AD)等の疾患の進行を検出し、監視するのに有用な診断情報を提供することが示されている。特にこの疾患は、近年、目の水晶体の核上領域中で変化を引き起こすことが示されている。この領域は、ほんの1ミリメートルの厚さしかないため、有用となる、この領域の測定は、測定の位置の情報が非常に正確となる必要がある。これは、患者が照射標的を凝視している時でさえも、ヒトの目がほぼ常に運動しているため、特に当てはまる。
一般に、いくつかの局面では、本発明は、被検者の目に準弾性光散乱および蛍光リガンド走査を実施するためのシステムを提供する。システムは、被検者の目に向かって光を伝送するように構成される光源と、光源から発射され、被検者の目によって散乱させられる光の焦点を合わせるように構成されるレンズと、焦点を合わせられた光の少なくとも一部分を受光するように配置され、かつ受光された光の第1の部分を反射するように構成される、測定反射器と、受光された光の第1の部分を受光するように構成および配置され、かつ受光された光の第1の部分に対応する画像のインデックスを提供するように構成されるカメラと、カメラに連結され、かつ画像の光の強度を分析して目の一部分の界面に対応する基準点の場所を決定するように構成される、プロセッサとを含んでもよい。
・赤外光を伝送するように構成される光源
・受光された光の第1の部分を反射するように構成される鏡を含む、測定反射器であって、鏡は、受光された光の第2の部分が鏡によって反射されずに通過することを可能にするように構成される、開口部を画定する、測定反射器
・測定された散乱光強度を経時的に相関させるために使用されてもよい、受光された光の第2の部分を受光するように、反射器に連結される相関器
・受光された光の第2の部分が、基準点に対する目の選択された部分から散乱させられる光に対応するように、測定反射器を作動させるように構成されるプロセッサ
・相関器に連結され、かつ受光された光の第2の部分のインデックスを分析するように構成されるプロセッサ
・受光された光の第2の部分のインデックス、および受光された光の第2の部分が散乱させられた目の中の場所に基づいて、被検者の病状と関連する物質の存在の指標を提供するように構成されるプロセッサ
さらに、本発明の実装は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでもよい。
・画像の光強度を分析して、基準点に対する目の中の領域の場所を決定するように構成されるプロセッサ
・画像の光強度を、光強度と関連する光が散乱させられた領域と関連付けるように構成されるプロセッサ
・目の核上、核、および皮質の場所を決定するように構成されるプロセッサ
システムは、いくつかの実施形態によれば、プロセッサに連結されるディスプレイであって、プロセッサは、画像の中の楕円をプロセッサに表示させるように構成される、ディスプレイと、ペンシルビームおよび/または扇形ビームを伝送するように構成される光源とを、さらに含んでもよい。そのためには、プロセッサは、画像に対して楕円のサイズおよび位置を調整するように、画像の光強度を分析して目の虹彩の場所を決定するように、かつ画像中の虹彩を覆って楕円をサイズ決定し、位置付けるように、および/またはシステムのユーザからの入力に応じて楕円のサイズを調整するように、構成されてもよい。
・目の水晶体における局所測定が可能である、実行可能な蛍光強度測定システム(例えば、FLS)。
・目の測定値を使用して疾患を検出するための、実行可能、準弾性、および/または光散乱強度走査システム。
・単一のデバイスを使用する1人の操作者によって、目の診断測定値を採取することができる。例えば、疾患関連情報についての目の診断測定値は、目との物理的接触なしで得ることができる。
・目の内側の光散乱強度の反復可能で高度に正確な測定を実施することができる。
・蛍光リガンド走査(FLS)および準弾性光散乱(QLS)(動的光散乱、自己ビート分光、ホモダイン分光、レーザレイリー散乱、および他の名前としても知られている)を、単一のプラットフォーム/デバイスで実施することができる。
・診断測定中に、被検者の目の運動を補うことができる。
・例えば、レーシック手術のために、非侵襲的に眼内インプラントの測定値を決定することができる。目の内側の位置に対する蛍光強度の赤外(IR)フォトドキュメンテーションを得ることができる。
・光散乱測定の目の内側の場所を、正確に決定することができる。
・測定したデータについて目の内側の場所を検証するように、品質管理を提供することができる。
・目の生体形態計測値、例えば、レンズ方程式で使用するためのパラメータ、前部の深度、角膜の厚さ、および/またはレンズの厚さの測定値を決定することができる。
・例えば、白内障、分子時代、糖尿病、放射線被曝(例えば、航空機パイロット、放射線作業者、宇宙飛行士、癌患者に対する)、および/または眼毒性(例えば、全身性ステロイドおよび/または抗精神病薬への長期暴露に対する)に関連する、目の中の凝集の測定を実施することができる。
・神経変性疾患および/またはTSEを診断し、予後を提供することができる。
・薬物検査、例えば、前臨床および臨床哺乳類検査を実施することができる。
・診断測定中に、鼓動による被検者の目の運動を補うことができる。
・目の連続断面走査を実施することができる。
・網膜における照射の安全なレベルで目を維持しながら、目の測定の領域が十分に照射されてもよい。
本発明のいくつかの実施形態は、診断目的で、被検者の目、例えば、ヒトの目の内側で散乱する光を測定するための技法を提供する。例えば、光散乱システムは、被検者の目の中へレーザビームを照らす、レーザアセンブリを含む。移送レンズが、測定鏡上に画像を形成する散乱レーザの焦点を合わせる。移送レンズと測定鏡との間で、光は、所望の位置で測定鏡上に画像を位置付けるように調整することができる、操縦可能な鏡から反射される。測定鏡は、散乱レーザ光のうちのいくらかが、単一の光子検出器を通過し、光子検出器によって検出され、ハードウェアまたはソフトウェア相関器によって分析されることを可能にする、ピンホールを有する。ピンホールを通過しない散乱レーザ光は、電荷結合素子(CCD)カメラに向かって測定鏡によって反射される。カメラは、散乱レーザ光の画像を得て、画像をコンピュータに提供する。コンピュータは、相関器から情報を、カメラから画像を得る。コンピュータは、測定された散乱光および目の内側の位置に関して、相関器(相関関数)の出力を分析して、目に疾患等の異常の兆候があるかどうかを決定することができる。コンピュータはさらに、目からの散乱光の画像を提供するように、かつ操縦鏡に制御信号を送信して、被検者の目の運動に合わせて調整するように、かつ目の所望の場所からの光が測定鏡のピンホールを通って方向づけられていることを確実にするのに役立つように、カメラからの画像情報を処理することができる。しかしながら、この光散乱システムは、例示的であり、本開示による他の実装が可能であるため、本発明を限定しない。
IDIFF=IImaging Agent−IBaseline
いくつかの実施形態では、IImaging Agentは、結合剤の流出が発生した後の24時間以内に目26から放射される蛍光の強度の測定値または規模であってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、測定は、目の水晶体の核上領域中で実施されてもよい。
Nx=QLSNorm×FLSNorm
加えて、いくつかの実施形態では、測定「品質」の操作者の解釈のために指定期間にわたって強度データをグラフにするために、線形およびマルチタウ自己相関アルゴリズムが採用されてもよい。QLSの以前の臨床研究は、相関関数がデータ収集中の運動アーチファクトの敏感な測定であることを見出している。方程式y(t)=Ie−ktに基づいて(例えば、ソフトウェアを使用して)、相関関数のユーザ選択可能な「高速」および「低速」領域中で曲線が適合されてもよく、式中、Iは、平均強度(振幅)であり、kは、減衰時定数(ガンマ)である。この分析は、病状の決定において有用であってもよい。
i.被検者に心拍数モニタを設置し、データ取得の開始および停止制御するため、および関心の解剖学的領域を通した測定の数および位置分布を計算するために、これは、任意の数の市販または特注の心拍数モニタ信号を使用して実施することができる。
ii.額当てまたは顎当て等のデバイスの利便的な接触点に心拍数モニタを組み込み、データ取得の開始および停止制御するため、および関心の解剖学的領域を通した測定の数および位置分布を計算するために、被検者の心拍数を使用するステップ。これは、電極の適切な場所とともに、任意の数の市販または特注の心拍数モニタ信号を使用して実施することができる。
iii.組み込まれたペースメーカーを伴ってシステム230を構築し、欠点のないデータ収集を確実にする適切な方式で鼓動およびデータ収集の両方を変調するためにペースメーカーを使用するステップ。
Claims (35)
- 被検者の目に準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つを実施するためのシステムであって、該システムは、
測定される該目の中の場所を操作者が選択することを可能にするように、該目の画像を示す表示スクリーンと、
該目の選択された場所に準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つを実行するため、かつ実施される準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つと関連するデータを収集するためのプロセッサに連結された光学ユニットと
を備え、該プロセッサは、該操作者による再検討のために、該表示スクリーン上に該データを表示する、システム。 - 準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つからのデータは、前記同じ表示スクリーン上に表示される、請求項1に記載のシステム。
- 前記データは、60ミリ秒以下のサイクルで収集される、請求項1に記載のシステム。
- 前記システムは、最大10回の連続サイクルを実行する、請求項3に記載のシステム。
- 前記データは、検査設定と、前記目の正面視野および断面視野の画像と、準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つに対する平均強度値と、準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つに対する自己相関関数の図式描写と、自己相関データへの指数関数適合に基づく曲線適合パラメータととして、前記表示スクリーン上に表示される、請求項1に記載のシステム。
- 収集される前記データは、実施される準弾性光散乱と関連する散乱光の平均強度、および実施される蛍光リガンド走査と関連する平均蛍光強度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。
- 前記データは、前記目の水晶体の核領域および該目の水晶体の核上領域のうちの少なくとも1つから収集される、請求項1に記載のシステム。
- 前記目の水晶体の前記核領域中の場所の蛍光リガンド走査と関連する平均蛍光強度(IFLS−N)と、該目の水晶体の前記核上領域中の場所の蛍光リガンド走査と関連する平均蛍光強度(IFLS−SN)との間の比(FLSNorm)は、方程式FLSNorm=IFLS−SN/IFLS−Nに従って決定されてもよく、該目の水晶体の該核領域中の準弾性光散乱と関連する散乱光の平均強度(IQLS−N)と、該目の水晶体の該核上領域中の準弾性光散乱と関連する散乱光の平均強度(IQLS−SN)との間の比(QLSNorm)は、方程式QLSNorm=IQLS−SN/IQLS−Nに従って決定されてもよく、FLSNormまたはQLSNormの増加は、該目の中の物質または物体の存在における増加を示す、請求項6に記載のシステム。
- 測定品質の測定基準(Nx)は、QLSNormとFLSNormとの積として計算される、請求項8に記載のシステム。
- 前記システムは、前記目の中の物質または物体の存在を検出する、請求項1に記載のシステム。
- 前記物質または物体は、β−アミロイドタンパク質である、請求項10に記載のシステム。
- 収集される前記データの少なくとも一部分は、疾患の進行を追跡するために使用される、請求項1に記載のシステム。
- 準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つの測定品質は、曲線y(t)=Ie−ktを使用して分析され、式中、Iは、平均強度であり、kは、減衰時定数であり、tは、時間である、請求項1に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記目に造影剤を導入する前に該目の蛍光の第1のデータを測定し、該造影剤を導入した後に該目の蛍光の第2のデータを測定し、該第1のデータを該第2のデータと比較する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のデータを前記第2のデータと比較することは、該第2のデータから該第1のデータを引くことを含む、請求項14に記載のシステム。
- 被検者の目に準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つを実施するための方法であって、該方法は、
分析される該目の中の場所を選択することと、
該選択された場所に弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つを実施することと、
弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つと関連するデータを収集することと、
操作者の再検討のために該データを提示することと
を含む、方法。 - 収集される前記データは、実施される準弾性光散乱と関連する散乱光の平均強度、および実施される蛍光リガンド走査と関連する平均蛍光強度のうちの少なくとも1つを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記平均強度データは、前記目の水晶体の核領域および該目の水晶体の核上領域の中の場所から収集され、該目の水晶体の該核領域からの散乱光の該平均強度と、該目の水晶体の該核上領域からの散乱光の該平均強度との間の比が決定される、請求項17に記載の方法。
- 前記平均強度データは、前記目の水晶体の核領域および該目の水晶体の核上領域の中の場所から収集され、該目の水晶体の該核領域からの該平均蛍光強度と、該目の水晶体の該核上領域からの該平均蛍光強度との間の比が決定される、請求項17に記載の方法。
- 蛍光リガンド走査を実施することは、
前記被検者の目を照射することと、
該目に造影剤を導入する前に、該目の蛍光の第1のデータを測定することと、
該目に該造影剤を導入することと、
該目に該造影剤を導入した後に、該目の蛍光の第2のデータを測定することと、
該第1のデータを該第2のデータと比較することと
を含む、請求項16に記載の方法。 - 前記第1のデータを前記第2のデータと比較することは、該第2のデータから該第1のデータを引くことを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記データは、前記目からの前記平均蛍光強度である、請求項20に記載の方法。
- 前記第2のデータの前記測定は、前記目に前記造影剤を導入してから24時間以内に行われる、請求項20に記載の方法。
- 前記方法は、前記目の中の物質または物体の存在を検出することが可能である、請求項16に記載の方法。
- 前記物質または物体は、β−アミロイドである、請求項24に記載の方法。
- 疾患の進行は、前記目の中の蛍光のレベルを測定することによって追跡され得る、請求項16に記載の方法。
- 被検者の目に準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つを実施するためのシステムであって、該システムは、
該被検者の目に向かって光を伝送するように構成される光源と、
該光源から発射され、該被検者の目から受光される光の焦点を合わせるように構成されるレンズと、
該焦点を合わせられた光の少なくとも一部分を受光するように配置され、かつ該受光された光の第1の部分を反射するように構成される、測定反射器と、
該受光された光の少なくとも一部分を受光するように構成および配置され、かつ該受光された光の該第1の部分に対応する画像のインデックスを提供するように構成される、カメラと、
操作者が分析するための該目の領域を選択することを可能にするように、該画像を表示するための表示スクリーンと、
該カメラに連結され、かつ準弾性光散乱からの散乱光および蛍光リガンド走査からの蛍光のうちの少なくとも1つを分析して、該目の選択された領域に位置する関心の物質または物体を検出するように構成される、プロセッサと
を備える、システム。 - 前記関心の物質または物体は、β−アミロイドである、請求項27に記載のシステム。
- 前記散乱光および蛍光のうちの少なくとも1つの平均強度は、前記目の水晶体の核上領域および前記目の水晶体の核領域のうちの少なくとも1つに対して分析される、請求項27に記載のシステム。
- 前記目の水晶体の前記核領域からの散乱光の平均強度を、該目の水晶体の前記核上領域に対する散乱光の平均強度と比較することは、該目の中の前記関心の物質または物体の存在を評価するための相関係数を提供する、請求項29に記載のシステム。
- 前記目の水晶体の前記核領域からの平均蛍光強度を、該目の水晶体の前記核上領域に対する平均蛍光強度と比較することは、該目の中の前記関心の物質または物体の存在を評価するための相関係数を提供する、請求項29に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、造影剤の導入前および造影剤の導入後に、前記目の領域から蛍光強度を測定して、該2つの強度間の差異を決定する、請求項27に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、操作者の再検討のために前記表示スクリーン上にデータを表示し、該データは、前記散乱光および蛍光のうちの少なくとも1つの平均強度を含む、実施される準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つについての情報を含む、請求項27に記載のシステム。
- 準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つを実行し、準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つからのデータを前記表示スクリーン上に表示するように、前記システムを制御するためのコンピュータ可読でコンピュータ実行可能な命令を含有する、コンピュータをさらに備える、請求項27に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、準弾性光散乱および蛍光リガンド走査のうちの少なくとも1つが実施されている間に、データが前記被検者の運動によって生じているかどうかを評価するために自己相関関数を実行する、請求項27に記載のシステム。
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