JP7249881B2 - 螢光に基づく画像化およびモニタリング用装置ならびにその方法 - Google Patents
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Description
特許文献4]、典型的には、静脈うっ血、糖尿病性潰瘍、または免疫抑制された高齢者お
よび運動規制された高齢者における長期の局所的圧力が伴われる。これらの慢性症状は、治療費を増加させ、患者のクオリティ・オブ・ライフを低下させる。これらのグループの数が増えるにつれ、高度な創傷ケア製品に対するニーズが増加することになる。
5]。さらに、治癒への進行状況および介入の適切な修正に対する定期的な再評価が必要
である。創傷評価用語は一様ではなく、創傷評価を取り巻く多くの質問に答えがないままであり、診療において測定すべき重要な創傷パラメータにおいてはまだ合意には到達せず、利用可能な創傷評価手法の精度および信頼性には変動がある。視覚的評価は、診断のための細菌学的培養のために、綿棒による材料採取および組織生検材料と頻繁に組合わせられる。細菌の綿棒採取材料は創傷検査時に採集され、特定の細菌種/微生物種の同定を与えるという顕著な利点を有する。[非特許文献1;非特許文献2;非特許文献3;非特許
文献6]。しかしながら、しばしば、多数の綿棒採取材料および/または生検材料が創傷
部位から無作為に集められ、一部の綿棒採取手法は、実際には、収集過程において、創傷とともに、微生物を周囲に広げ、したがって、患者の治癒時間と病的状態に影響するかもしれない[Dow, 1999]。このことは、特に、現在の綿棒採取および生検手順を用いる、細
菌の存在に対する検出量が最適状態に及ばない(診断的に感度が低い)、大きな慢性(難治性)創傷では、多くの綿棒採取材料が採集されるにもかかわらず、問題であるかもしれない。したがって、後の細菌学的培養のために創傷部位から綿棒採取材料または組織生検材料を得る現在の方法は、標的のない、もしくは「盲目的な」綿棒採取またはパンチ生検アプローチに基づいており、創傷に対して外傷を最小限にするようにも、細菌学的試験の診断率を最大にするようにも、最適化されていない。加えて、細菌学のために綿棒採取材料および生検材料を得ることは、労力を要し、侵襲的で、痛みを伴い、高額となり得、さらに重要なことには、細菌学的培養結果は、検査室から戻るのに約2~3日かかることが多く、決定的ではないことがあり得、[非特許文献7;非特許文献8]、したがって、正確な診断および処置を遅らせ得る[非特許文献3]。このように、細菌の綿棒採取材料では、創傷の感染状態をリアルタイムに検出できない。創傷に対する綿棒の使用は、直接的にみえるが、正確に行なわれなければ、不適切な処置、患者の病的状態、および入院期間の増加に至り得る [非特許文献1;非特許文献2;非特許文献3;非特許文献6]。(単なる
外観または形態学に基づくよりも詳細であろう)生体レベルで創傷修復を客観的かつ迅速に評価し、細菌学のための綿棒採取材料および組織生検材料の採集の標的化を支援する非侵襲的画像化法の欠如は、臨床創傷評価および処置における大きな障害である。代替的方法が非常に望ましい。
態生理学に影響する4つの重複する段階-止血、炎症、細胞増殖、ならびに結合組織の成熟および再構築-に分割される生体過程の複雑かつ動的な相互作用を伴う[非特許文献9]。数日から数ヶ月の範囲にわたり得る、創傷治癒過程において生じる一般的な大きな合併症は、細菌および他の微生物によって引き起こされる感染である[非特許文献2;非特許
文献2]。これは、治癒過程への深刻な障害をもたらす結果となり、著しい合併症に至り
得る。すべての創傷は、汚染から、コロニー形成、臨界的コロニー形成を介して、感染にわたる、さまざまなレベルで、細菌を含み、細菌感染の診断は、臨床的症状および兆候(たとえば、視覚的および嗅覚的手がかり)に基づく。
1;非特許文献12]。創傷感染とは、関連付けられる宿主反応を伴う、組織における細
菌の堆積および増殖を指す[非特許文献10]。実際には、「臨界的コロニー形成」という語は、コロニー形成から局所的感染に移行しつつあると考えられる創傷を説明するために用いられ得る。しかしながら、臨床環境内における課題は、確実に、この状況を確信を持って迅速に認識して、恐らくは局所用抗菌剤の使用を通じて、可能な限りすみやかに細菌
のバイオバーデンを減らすことである。考えられ得る創傷病原体は、それらの構造および代謝能力よって、異なる群、たとえば細菌、真菌、胞子、原生動物およびウイルスに分類され得る[非特許文献13]。ウイルスは通常は創傷感染を引き起こさないが、細菌は、あるウイルス病の過程で形成される皮膚病変に感染し得る。そのような感染は、医療環境(病院、診療所)および自宅または慢性ケア施設を含むいくつかの環境において生じ得る。創傷感染の管理はますます複雑になり、しかしながら、処置は必ずしも微生物学的診断によっては導かれない。大抵の慢性創傷および急性創傷における微生物の多様性および多微生物相の高発生率のために、創傷培養物から1つ以上の細菌病原体を同定することに価値があることが信じられる。創傷感染を引き起こす病原体の早期認識は、創傷ケア従事者が適切な手段をとる際において手助けとなり得る。さらに、不完全なコラーゲン形成は、増加した細菌負荷によって生じ、結果として、通常は創離開に至る、過剰に血管新生された脆く緩い肉芽粗織が形成される[非特許文献14]。
さらに、非生体標的を含む他の標的表面の汚染を検知するための方法を提供することも有用である。
ある例では、この装置は、光検出器と整列するフィルタホルダをさらに含み、前記フィルタホルダは光検出器と選択的に整列可能な複数の光学フィルタを有し、各光学フィルタは検出されるべきそれぞれの波長または波長帯域の光を選択するためのものであってもよい。
ある例では、標的は、手術部位、創傷、腫瘍、器官、皮膚標的、生体標的、非生体標的、食物製品、植物系物質、口腔標的、耳鼻咽喉標的、眼球標的、生殖器標的、または肛門標的の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、この装置のすべての構成要素は携帯可能な枠または定置型の台の上に取付けられてもよい。
ある例では、この装置は、この装置から標的までの距離を測定するための手段または測定用構成要素をさらに含んでもよい。ある例では、この装置は、一定の距離をおいて離して設けられ、この装置から標的までの距離を三角測量するための少なくとも2つの光源を含んでもよい。ある例では、この装置は、この装置から標的までの距離を測定するための超音波源を含んでもよい。ある例では、この装置は、この装置から標的までの距離を測定するための物理的度量器を含んでもよい。
ある例では、この装置は、データの送受信のためのデータポートをさらに含んでもよい
。少なくとも1つのバイオマーカは、細菌、真菌、酵母、胞子、ウイルス、微生物、寄生生物、結合組織、組織成分、滲出物、pH、血管、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、微生物、血管内皮増殖因子(VEGF)、内皮増殖因子(EGF)、上皮増殖因子、上皮細胞膜抗原(ECMA)、低酸素誘導因子(HIF-1)、炭酸脱水酵素IX(CAIX)、ラミニン、フィブリン、フィブロネクチン、線維芽細胞増殖因子、トランスフォーミング増殖因子(TGF)、線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)、メタロプロテイナーゼの組織阻害物質(TIMP)、一酸化窒素合成酵素(NOS)、惹起性内皮NOS、細胞のリソソーム、マクロファージ、好中球、リンパ球、肝細胞増殖因子(HGF)、抗神経ペプチド、中性エンドペプチダーゼ(NEP)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、好中球エラスターゼ、カテプシン、アルギナーゼ、線維芽細胞、内皮細胞および角化細胞、角化細胞増殖因子(KGF)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、およびマクロファージ走化タンパク質-1(MCP-1)、多形核好中球(PMN)、マクロファージ、筋線維芽細胞、インターロイキン1(IL-1)、腫瘍壊死因子(TNF)、一酸化窒素(NO)、c-myc、ベータ-カテニン、内皮前駆細胞(EPC)、マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)またはMMP阻害物質の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、該発光は、約400nmから約450nmの範囲、約450nmから約500nmの範囲、約500nmから約550nmの範囲、約600nmから約650nmの範囲、約650nmから約700nmの範囲、約700nmから約750nmの範囲、およびそれらの組合せから選択される波長または波長帯域を含んでもよい。
ある例では、この装置は、少なくとも1つのバイオマーカの蛍光データを記録するためのメモリをさらに含んでもよい。
ある例では、この装置は、少なくとも1つのバイオマーカの蛍光スペクトルを、予め定められたバイオマーカの蛍光スペクトルの参照テーブルと比較するためのプロセッサをさらに含んでもよい。
ある例では、バイオマーカは細菌であってもよく、造影剤はアミノレブリン酸(ALA)またはPpIXであってもよい。
ある例では、造影剤は、蛍光染料、色素産生染料、量子ドット(Qドット)、分子ビーコン、蛍光剤を有するナノ粒子、および散乱ナノ粒子または吸収ナノ粒子の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、造影剤は、バイオマーカを標的化するための少なくとも1つの部分を含んでもよい。たとえば、少なくとも1つの部分は、抗体、抗体フラグメント、ペプチド、アプタマー、siRNA、オリゴマー、受容体結合分子、酵素阻害物質または毒素の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、バイオマーカは、細菌、真菌、酵母、胞子、ウイルス、微生物、寄生生物、結合組織、組織成分、滲出物、pH、血管、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、微生物、血管内皮増殖因子(VEGF)、内皮増殖因子(EGF)、上皮増殖因子、上皮細胞膜抗原(ECMA)、低酸素誘導因子(HIF-1)、炭酸脱水酵素IX(CAIX)、ラミニン、フィブリン、フィブロネクチン、線維芽細胞増殖因子、トランスフォーミング増殖因子(TGF)、線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)、メタロプロテイナーゼの組織阻害物質(TIMP)、一酸化窒素合成酵素(NOS)、惹起性内皮NOS、細胞のリソソーム、マクロファージ、好中球、リンパ球、肝細胞増殖因子(HGF)、抗神経ペプチド、中性エンドペプチダーゼ(NEP)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、好中球エラスターゼ、カテプシン、アルギナーゼ、線維芽細胞、内皮細胞および角化細胞
、角化細胞増殖因子(KGF)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、およびマクロファージ走化タンパク質-1(MCP-1)、多形核好中球(PMN)、マクロファージ、筋線維芽細胞、インターロイキン1(IL-1)、腫瘍壊死因子(TNF)、一酸化窒素(NO)、c-myc、ベータ-カテニン、内皮前駆細胞(EPC)、マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)またはMMP阻害物質の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、このキットは、画像パラメータを測定または較正するための較正標的をさらに含んでもよい。
ある例では、標的は、手術部位、創傷、腫瘍、器官、皮膚標的、生体標的、非生体標的、食物製品、植物系物質、口腔標的、耳鼻咽喉標的、眼球標的、生殖器標的、または肛門標的の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、蛍光を検出することは、バイオマーカの蛍光帯を検出することを含んでもよい。
ある例では、この方法は、少なくとも1つのバイオマーカの蛍光帯を、予め定められたバイオマーカの蛍光スペクトルの参照テーブルと比較することをさらに含んでもよい。
ある例では、少なくとも1つのバイオマーカは、細菌、真菌、酵母、胞子、ウイルス、微生物、寄生生物、結合組織、組織成分、滲出物、pH、血管、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、微生物、血管内皮増殖因子(VEGF)、内皮増殖因子(EGF)、上皮増殖因子、上皮細胞膜抗原(ECMA)、低酸素誘導因子(HIF-1)、炭酸脱水酵素IX(CAIX)、ラミニン、フィブリン、フィブロネクチン、線維芽細胞増殖因子、トランスフォーミング増殖因子(TGF)、線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)、メタロプロテイナーゼの組織阻害物質(TIMP)、一酸化窒素合成酵素(NOS)、惹起性内皮NOS、細胞のリソソーム、マクロファージ、好中球、リンパ球、肝細胞増殖因子(HGF)、抗神経ペプチド、中性エンドペプチダーゼ(NEP)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、好中球エラスターゼ、カテプシン、アルギナーゼ、線維芽細胞、内皮細胞および角化細胞、角化細胞増殖因子(KGF)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、およびマクロファージ走化タンパク質-1(MCP-1)、多形核好中球(PMN)、マクロファージ、筋線維芽細胞、インターロイキン1(IL-1)、腫瘍壊死因子(TNF)、一酸化窒素(NO)、c-myc、ベータ-カテニン、内皮前駆細胞(EPC)、マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)またはMMP阻害物質の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、この方法は、標的における選択されたバイオマーカを少なくとも1つの蛍光発光造影剤で標識することをさらに含んでもよい。
ある例では、造影剤はアミノレブリン酸(ALA)であってもよい。
ある例では、造影剤は、蛍光分子、色素産生染料、量子ドット(Qドット)、分子ビーコン、蛍光剤を有するナノ粒子、または散乱ナノ粒子もしくは吸収ナノ粒子の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、この方法は、標的における選択されたバイオマーカを2つ以上の造影剤の組合せで標識することを含み、該組合せは選択されたバイオマーカに特異的であってもよい。
ある例では、この方法は、上記の装置またはキットを設けることをさらに含んでもよい。
ある例では、この方法は、照射された標的を別々の時間間隔で画像化して、標的からの蛍光シグナルからなる複数の画像を得ること、および各画像からの蛍光シグナルを評価し
て、蛍光シグナルにおける変化を判断することをさらに含み、該変化は標的における変化を示すものであってもよい。
ある例では、判断された変化を、既知のまたは期待される変化と比較してもよい。
ある例では、標的は生体標的であってもよく、標的を評価することにより、治療処置の効果を経時的にモニタリングしてもよい。
ある例では、治療処置は、薬物処置、薬物を含有するバイオポリマーを用いた処置、創傷郭清、光力学治療、高圧酸素療法(HOT)、低レベル光線療法、抗マトリックスメタロプロテイナーゼを用いた処置、または創傷ケア製品を用いた処置の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、創傷ケア製品は、ヒドロゲル、Theramers(商標)、銀を含有するゲル、
人工皮膚、ADD幹細胞、水分含有創傷被覆剤、親水コロイド創傷被覆剤、透明膜創傷被覆剤、抗菌剤、抗マトリックスメタロプロテイナーゼ、活性創傷被覆剤、またはヒアルロン酸の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、治療処置の効果を、生体レベルおよび生理学的レベルのうちの少なくとも1つでモニタリングしてもよい。
ある例では、蛍光を検出することは、標的の表面および標的の表面下のうちの少なくとも1つからの蛍光を検出することを含んでもよい。
ある例では、この方法は、画像誘導を医療手順または治療手順において提供するために用いられてもよい。たとえば、医療手順または治療手順は、綿棒試料採取、ブラッシング、吸引、生検、高圧酸素療法、光力学療法、または低レベル光線療法の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、この方法は、追加的な画像化技術との組合せにおいて用いられてもよい。たとえば、画像化技術は、熱を介した画像化、超音波、白色光写真術、または光学装置の少なくとも1つから選択されてもよい。
ある例では、この方法は、PDTにおける薬物動態、生体分布および光退色の少なくとも1つをモニタリングするために用いられてもよい。
ある例では、この方法は、細菌株の存在または位置を検出するために用いられてもよい。たとえば、細菌株は、スタフィロコッカス細菌、スタフィロコッカス・アウレウス、シュードモナス・エルギノーサ、リステリア・モノサイトゲネス、エンテロバクター・サカザキ、カンピロバクター種細菌、大腸菌群、エシェリキア・コリ細菌、プロピオニバクテリウム・アクネス、またはサルモネラの少なくとも1つから選択される少なくとも1つであってもよい。
ある例では、この方法は、2つ以上の異なる細菌株の存在または位置を区別するために用いられてもよい。たとえば、異なる細菌株はスタフィロコッカス・アウレウスおよびシュードモナス・エルギノーサを含み、前記異なる細菌株はそれらの自己蛍光発光の特性に基づいて区別されてもよい。
ある例では、この方法は、清掃または創傷郭清手順を評価するために用いられてもよい。
ある例では、この方法は、検出された蛍光に関するデータを保存すること;およびデータを受信装置に送信することをさらに含んでもよい。たとえば、受信装置は遠隔医療システムにおける構成要素であってもよい。
ある例では、送信は無線で行なわれてもよい。
ある例では、標的は人間の標的または動物の標的であってもよい。
ある例では、この方法は、汚染の検出のために用いられてもよい。
ある例では、この方法は、創傷からの綿棒採取試料または綿棒採取試料培養物の直接評価のために用いられてもよい。
を開発した。このツールは3つのパラメータを用いて定量的スコアを決定し、その定量的スコアを用いて褥瘡を経時的にモニタリングする。この定量的パラメータには、創傷寸法、組織の種類、および滲出物または分泌物の量、ならびに創傷被覆剤除去後の熱的示度が含まれる。創傷は、さらに、その臭いと色とによって特徴付けられ得る。そのような創傷の評価は、現在のところ、創傷に関する重大な生体情報および分子情報を含んでいない。したがって、創傷の記述はすべて、多少主観的で、主治医または看護師のいずれかによって手で書き留められている。
al., Photochem Photobiol. 2003 Oct, 78(4):384-92]。台頭しつつある光学に基づく画
像技術のうちで最も臨床的に成熟している組織自己蛍光画像化は、早期癌および他の疾患の内視鏡検出を、胃腸管において[Dacosta (2002) J Gastroenterol Hepatol. Suppl:S85-104]、口腔において[Poh et al., Head Neck. 2007 Jan, 29(1):71-6]、ならびに肺において[Hanibuchi et al.,(2007) J Med Invest. 54:261-6] および膀胱において[D'Hallewin et al. (2002) Eur Urol. 42(5):417-25]、最小限に侵襲的な態様で改善するべく用いられている。
部は、バルク組織レベルおよび細胞レベルにて生ずる、固有に異なる光-組織相互作用(たとえば、光の吸収および散乱など)、組織形態における変化、ならびに組織の血液量における変化に基づく。組織においては、血液は、光を吸収する主な組織成分(つまり発色団)である。この種の技術は、管腔器官(たとえば消化管、口腔、肺、膀胱)または露出した組織表面(たとえば皮膚)における疾患の画像化に適している。このような暗示にもかかわらず、現在の内視鏡蛍光画像化システムは、大型で、複雑な診断アルゴリズムを伴い、高価であり、今日まで、そのような機器は、主として大規模な臨床センターにおいて見られ、市販のシステムはほとんどない。現在、そのような光学的または螢光に基づく画像化装置は、創傷画像化のためには存在しない。しかしながら、創傷に接近することは容易であるので、自己蛍光画像化装置は、迅速で、非侵襲的で、非接触での、リアルタイムの創傷の画像化に役立ち、それによって豊富な創傷の生体情報を検出および利用して、現在の限界を克服し、臨床看護および管理を改善するであろう。
・小動物および大型動物(たとえば家畜)の臨床的および研究に基づく画像化。
・精肉業、養鶏業、酪農業、魚業、農業における食物/動物系産品の調製における汚染(たとえば細菌汚染)の検出およびモニタリング。
・公的(たとえば医療)環境および私的環境における「表面汚染」(たとえば細菌汚染または生物汚染)の検出。
・ヒトの患者および/または家畜の患者における癌のマルチスペクトル画像化および検出。
・ヒトの疾患(たとえば創傷および癌)の実験動物モデルにおける癌のマルチスペクトル画像化およびモニタリング用の研究ツールとして。
・非生物表面における潜伏指紋および体液などの法医学的検出。
・口腔内における歯垢、齲蝕および癌の画像化ならびにモニタリング。
・臨床微生物検査室における画像化およびモニタリング装置。
・抗菌剤(たとえば抗生物質)、殺菌剤の試験。
はスペクトルフィルタ処理機構と組合わされてもよく、表示/制御スクリーン (たとえば接触感応スクリーン)、画像キャプチャおよびズーム制御を有してもよい。本装置は、さらに、iii)有線/無線データ転送ポート/モジュール、iv)電源および電力/制御
スイッチ、ならびに/またはv)コンパクトおよび/もしくは軽量であってもよく、検出器装置および/もしくは取っ手握りの取付のための機構を有してもよい筐体を有してもよい。励起/照明光源は、約405nm(たとえば±5nm)で発光するLEDアレイであってもよく、それ自体の光学フィルタを有する画像化検出器への光の漏洩を引き起こさないように、LEDアレイ出力からの光のサイドスペクトル帯域を除去/最小限にするよう、中心が約405nmにある追加のバンドパスフィルタと組合わされてもよい。デジタル画像化検出器装置は、たとえば少なくともISO800感度、より好ましくはISO3200感度を有するデジタルカメラであってもよく、1つ以上の光学発光フィルタまたは他の等しく効果的な(たとえば小型化された)機械化されたスペクトルフィルタ処理機構(たとえば音響光学的チューナブルフィルタまたは液晶チューナブルフィルタ)と組合わされてもよい。デジタル画像化検出器装置は、接触感応型表示および/または制御スクリーン、画像キャプチャおよびズーム制御を有してもよい。筐体は、外側の硬いプラスチックまたはポリマー外郭であってもよく、デジタル画像化検出器装置を囲み、釦を有し、すべての必要な装置制御がユーザにより容易にアクセスされ操作されてもよい。小型ヒートシンクもしくは小さな機械的ファン、または他の熱放散装置を装置に埋め込んで、必要な場合には、過剰な熱を励起光源から取り除いてもよい。その埋め込まれた補機および取付物を含む、完全な装置は、標準的なAC/DC電力を用いて、または再充電可能なバッテリパックによって、電源を与えられてもよい。さらに、その完全な装置を、外部の機械的装置(たとえば三脚、または回転するアームを備えた可動台)に取付またはマウントして、該装置の、診療室における、手を使わない操作での可動性を可能にしてもよい。代替的に、装置に、移動式枠を、それが携帯可能であるように設けてもよい。装置は、水で湿らせたガーゼで清掃してもよく、一方、取っ手は、アルコールで湿らせたガーゼで清掃してもよい。本装置は、ユーザが、画像化パラメータの制御、画像の視覚化、画像データおよびユーザ情報の保存、画像および/もしくは関連データの転送、ならびに/または関連する画像解析(たとえば診断アルゴリズム)を含む、装置の制御を行なうことを可能にするソフトウェアを含んでもよい。
レーザダイオードのような2つの光源を用いてもよい。他の光源が可能であってもよい。本装置は、さらに、維持すべき一定の距離を判断するために、超音波、または定規のような物理的尺度を用いてもよい。本装置は、さらに、異なる距離に対して標的物10に当たる光の照明角度を変更するよう励起光源5および8を操作するように、励起光源5および8の操作および向き付けを可能にするよう、方法または装置9(たとえばピボット)を含んでもよい。
蛍光に基づくモニタリング用装置の一実施例を以下に記載する。実施例は、すべて、例示目的のためだけに与えられ、制限を与えるようには意図されない。実施例に記載される波長、寸法、インキュベーション時間のようなパラメータは近似のものであってもよく、例としてのみ与えられる。
USA)を用いてスペクトルをフィルタ処理することにより、発せられた光の検出器光学素
子への「漏洩」の可能性を低減してもよい。本装置が画像化されるべき組織表面(たとえば創傷)上に保持される場合、照明光源は、狭帯域幅もしくは広帯域幅の紫色/青色波長または他の波長もしくは他の帯域幅の光を、組織/創傷表面に照射し、それによって、平坦かつ一様なフィールドを対象領域内に生じさせてもよい。光は、さらに、組織をある浅い深さまで照射または励起してもよい。この励起/照射光は、正常組織および病変組織と相互作用し、光信号(たとえば、吸収、蛍光および/または反射)を組織内に引き起こしてもよい。
において従来用いられている他の臨床上の兆候および症状の関係において評価されてもよい。
そのスリムな垂直設計、ii)制御を容易にするための大きな3.5インチワイドスクリーンタッチパネルLCD、iii)Carl Zeiss 5x光学ズームレンズ、およびiv)低照
度(たとえばISO3200)での使用、である。本装置は、標準的な白色光画像化(たとえば、高解像度静止画または音声記録出力を伴う高解像度ビデオ)を可能にする内蔵フラッシュ装置を有してもよい。カメラインターフェースポートによって、頭部装着型ディスプレイ、外部プリンタ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、個人のデスクトップコンピュータ、無線装置などのようなさまざまな外部装置に対する有線(たとえばUSB)もしくは無線(たとえばBluetooth(登録商標)、WiFi、および同様のモ
ダリティ)データ転送またはサードパーティアドオンモジュールをサポートして、画像化データを、遠隔地/他の装置、全地球測位システム(GPS)装置、追加記憶の使用を可能にする装置、およびマイクロホンに転送することを可能にしてもよい。デジタルカメラは、再充電可能なバッテリまたはAC/DC電源によって電源を与えられる。デジタル画像化装置は、デジタルカメラ、ウェブカム、デジタルSLRカメラ、カムコーダ/ビデオレコーダ、埋め込まれたデジタルカメラを備えたセルラー電話、スマートフォンTM、携帯情報端末(PDA)、およびラップトップコンピュータ/タブレットPC、または個人のデスクトップコンピュータを含んでもよいが、それらに限定されるものではなく、それらのすべては、デジタル画像化検出器/センサを含むかまたはそれに接続される。
り検出されてもよい。図2のb)およびc)に示されるように、異なる離散的なスペクトル帯域幅を有する1つ以上の光学フィルタを収容してもよい光学フィルタホルダがデジタルカメラレンズから筐体枠に取付けられる。b)は、単一の発光フィルタを適所に伴い、オンにされると明るい紫色/青色光を発するLEDアレイを伴う装置を示す。c)は、所望される波長に特化された画像化のために適切なフィルタを選択するよう用いられる複数光学フィルタホルダを用いる装置を示す。d)は、足の皮膚表面の画像化中において片手で保持される装置を示す。
、組織のマルチスペクトル画像化、ハイパースペクトル画像化、および/または波長選択的画像化を行なってもよい。
とえば画像保存および解析ソフトウェアを伴う)文書化法、ならびに、遠隔医療/イーヘルス(E-health)ニーズに対する有線または無線データ送信能力を含んでもよい。たとえば、図2のe)およびf)は、画像取得装置がセルラー電話などのモバイル通信装置である場合の本装置の実施形態を示す。この例において用いられるセルラー電話はSamsung Model A-900であり、それは1.3メガピクセルデジタルカメラを備えている。セルラー電
話は、便利な画像化のために保持枠に嵌められる。e)は、蛍光インクで「Wound(創傷
)」という語を示した紙片を画像化する本装置の使用を示す。f)は、蛍光インクで染色された指の画像化、および一般的な皮膚細菌P.アクネス(P. Acnes)の検出を示す。セルラー電話からの画像は、無線で他のセルラー電話に送られてもよく、または無線で(たとえばBluetooth(登録商標)接続能力を介して)画像保存および解析のためにパソコンに
送られてもよい。これは、本装置が有する、リアルタイムでの手持ち式蛍光画像化、および遠隔医療/イーヘルス(E-health)創傷ケア基盤の一部としての遠隔地/遠隔地にいる
人への無線送信を行なう能力を示す。
、画像を取り込んだ。画像は8メガピクセルで取り込んだ。フラッシュを用いて、白色光反射画像を取り込んだ。画像はすべて、後でパソコンに転送して長期保存および画像解析するため、xDメモリカードに保存した。
る画像データ(たとえば空間的およびスペクトルデータ)を抽出するようにした。画像後処理は、画像の数学的操作も含んだ。
画像化装置は、臨床微生物検査室における画像化および/またはモニタリングに有用であってもよい。本装置を、細菌コロニーの定量的画像化、および通常の微生物学的アッセイにおけるコロニー成長の定量化に用いてもよい。細菌コロニーの蛍光画像化を用いて、成長の動態を測定してもよい。ソフトウェアを用いて、細菌コロニーを自動計数してもよい。
ス・アウレウス(staphylococcus aureus)、スタフィロコッカス・エピデルミデス(staphylococcus epidermidis)、エシェリキア・コリ(escherichia coli)、およびシュー
ドモナス・エルギノーサ(pseudomonas aeruginosa)を含んだ(アメリカ合衆国培養細胞系統保存機関(ATCC))。これらを、標準的なインキュベーション条件下において、37℃で成長させて維持し、「指数成長段階」中における実験に対して用いた。コロニーが寒天プレートにおいて検出されると(接種後~24時間)、本装置を用いて、個々の細菌種を含む寒天プレートを、暗室で画像化した。紫色/青色(約405nm)励起光を用い、本装置を用いて、各寒天プレートの、緑と赤を組合わせた自己蛍光(約490nmから550nmおよび約610nmから640nmの発光)および赤のみの自己蛍光(約635±10nm、蛍光性の体内由来のポルフィリンに対するピーク発光波長)の両方を画像化した。各細菌種の蛍光画像を経時的に捕え、比較およびコロニー成長のモニタリングを行なった。
コリ、およびi)に示されるシュードモナス・エルギノーサを含むいくつかの生きた細菌種からの、緑と赤を組合わせた(たとえば490nmから550nm+610nmから640nm)発光自己蛍光および赤のみ(たとえば635±10nm、蛍光性の体内由来のポルフィリンに対するピーク発光波長)の発光自己蛍光の両方を検出した。本装置により得られる細菌コロニーの自己蛍光画像によって、細菌コロニー化および成長の動態の、単純な、経時的な、定量的測定のための有用な画像コントラスト、ならびに抗生物質、光力学療法(PDT)、低レベル光線療法、高圧酸素療法(HOT)、または先進創傷ケア製品などを例として、治療介入に対する応答に対する考えられ得るモニタリング手段を提供してもよいことに注目されたい。
えばスタフィロコッカス・アウレウスまたはシュードモナス・エルギノーサ)の存在およ
び/または位置を区別するために、本装置を用いてもよい。これは、405nm付近の光のような紫色/青色光によって励起されたときの、490nmから550nmおよび610nmから640nmの発光波長帯内のものを含む、異なる細菌株の、異なる自己蛍光発光の特性に基づいてもよい。他の波長の組み合わせを用いて、画像上の他の種を区別してもよい。この情報を用いて、抗生物質の選択など、適切な処置を選択してもよい。
細菌学的試料のこのような画像化は、創傷ケアのモニタリングに適用可能であろう。
励起光を創傷領域に照射させて、本装置で任意の創傷上(たとえば身体表面上)を走査してもよい。ついで、操作者が、リアルタイムで、たとえば画像化装置上のビューワーまたは外部の表示装置(たとえばヘッドアップディスプレイ、テレビディスプレイ、コンピュータモニタ、LDCプロジェクタ、または頭部装着型ディスプレイ)を介して創傷を見て、本装置を用いて創傷を検査してもよい。本装置から得られた画像をリアルタイムで(
たとえば無線通信を介して)遠隔の表示場所に、たとえば遠隔医療の目的で送信すること
、または画像を直接プリンタもしくはコンピュータメモリ保存部に送ることも可能であってもよい。画像化は、創傷を有する患者の日常的臨床評価の中で行なわれてもよい。
いて、本装置により画像化されてもよい。ついで、画像間の位置調整のために基準点マーカをともに登録することにより、画像解析を行なってもよい。したがって、ユーザは、画像化装置を、異なる画像化セッション間において位置調整する必要がなくてもよい。この技術は、経時的な創傷の画像化を容易にし、したがって、臨床作業者は、すべての画像取得中において画像化装置を位置調整する必要がなく、経時的に創傷を画像化することができるだろう。
本装置を用い、画像化視野内に置かれた測定装置(たとえば定規)を用いて、正常な周囲の正常組織とともに創傷全体の白色光画像を撮ってもよい。これにより、創傷の視覚的評価、ならびに創傷の領域、周囲、直径および局所解剖学プロファイルなどの定量的パラメータの計算/判断が可能になる。創傷治癒の評価は、創傷治癒までの複数の時点(たとえば通院時)における創傷領域の面積測定によって行なってもよい。創傷治癒の時間的過程を、等式R=√A/π(R:半径、A:面積測定創傷領域、π:定数3.14)を用いて、創傷の半径の低下についての複数の時点での測定から計算される治癒時間の予想値と比較してもよい。この創傷の定量的情報を用いて、創傷の外観における変化を経時的に追跡およびモニタリングして、自然な手段または任意の治療介入による創傷治癒の程度を評価および判断してもよい。このデータは、将来の参照のために、患者の健康状態記録に電子的に保存してもよい。白色光画像化は、作業者による患者の初期臨床評価中に行なわれてもよい。
本装置の設計は、組織自己蛍光(AF)のすべてまたは大部分を検出するようになされてもよい。たとえば、マルチスペクトルバンドフィルタを用いて、本装置によって、たとえば405nmの励起下で、以下の組織生体分子:緑に見えるコラーゲン(I型、II型、III型、IV型、V型他)、緑がかった黄色オレンジに見えるエラスチン、青緑色の自己蛍光シグナルを発する還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、およびほとんどが広い(たとえば緑および赤)自己蛍光発光を有するように見える細菌/微生物から発せられる組織自己蛍光、および血液に関連付けられる光吸収を画像化してもよい。
ここで図4を参照する。細菌で汚染された創傷のモデルにおいて本装置の試験を行なった。この試験のために、豚肉を皮膚付きで肉屋から購入した。創傷を模擬的に再現するため、メスを用いた切開を、皮膚においては1.5cm2から4cm2までの大きさの範囲で、筋肉層が見えるほど十分深く行なった。本装置を用いて、いくつかの肉試料の画像化を、模擬創傷に細菌を追加することなく行なった。そうするため、肉試料を室温にて24時間放置して、肉上の細菌を成長させ、ついで、本装置を用い、比較のため、白色光反射および自己蛍光の両方を用いて、画像化を行なった。
」で記される)は、他の領域よりもより赤色蛍光色に見え、ポルフィリン産生細菌の皮下感染の可能性を示した。e)およびf)は、さらに、白色光画像化では肉眼では見えない、手術創内における赤色蛍光性細菌を本装置が検出したことを示す。
本装置は、たとえば、低用量のプロドラッグアミノレブリン酸(ALA)など、体外由来の造影剤とともに用いられてもよい。ALAは、創傷に対して局所的に投与されてもよく、画像化は、創傷細菌の赤色蛍光を高めるため、1~3時間後に行なってもよい。
療法(HOT)を用いる治療のために、培養物または患者の創傷において成長する細菌中の光増感剤により誘導された蛍光(たとえばPpIX)を簡便に画像化してもよい。本装置は、たとえば、市販の消耗品の蛍光造影剤とともに用いられるとき、創傷およびその付近において、細菌の高感度検出のためにシグナル対バックグラウンドを増加させる能力を有する。ALAは市場で入手可能であることに注目されたい。
市販の蛍光分子細菌学的検出および生存性のキットの利用可能性によって、創傷ケアにおける本装置に関する他の使用法が提供されてもよい。そのようなキットを用いることにより、生きている細菌と死んでいる細菌とを、ある範囲の細菌種類を含む混合集団においてさえも、迅速に定量的に区別してもよい。従来の、細菌生存率の直接計数アッセイは、典型的には、代謝特性または膜の完全性に基づく。しかしながら、代謝特性に依存する方法は、限られた部分集合の細菌群に対してしか働かないことが多く、細菌膜の完全性を評価する方法は、共通して、高レベルのバックグラウンド蛍光を有する。これらの種類の測定は、両方とも、成長条件および染色条件に対して非常に敏感であることも欠点である。
好適な、体外由来の、光学分子標的化プローブを調製してもよい。たとえば、これらの蛍光染料生体結合物は、以下の波長範囲:Alexa Fluor 350、Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 430、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 500、Alexa Fluor 514、Alexa Fluor 532、Alexa
Fluor 546、Alexa Fluor 555、Alexa Fluor 568、Alexa Fluor 594、Alexa Fluor 610、Alexa Fluor 633、Alexa Fluor 635、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 660、Alexa Fluor 680、Alexa Fluor 700およびAlexa Fluor 750の染料をカバーし、ここで示される数字は
、染料の励起波長を示す。これらのキットは、十分に区別された蛍光発光スペクトルを提供して、画像化装置に付随する蛍光発光フィルタの適切な選択に基づいて、複数色蛍光検出および蛍光共振エネルギ転送のための多くの選択肢を与えてもよい。これらの蛍光染料は、一般的な励起源の最大出力の波長において、高い吸収度を提供し、それらは、それらの生体結合物の、明るく、そして並外れた光安定性のある蛍光であり、また臨床検査室内における結合を容易にすると共に、結合物が沈殿および凝集しないように、十分な水溶性を有する。染料の蛍光スペクトルは、広い範囲のpHに反応しない。創傷pHは変動し得るため、このことは、それらの染料を創傷画像化に対して特に有用なものにする。加えて
、創傷の生体画像化に対して適切であり、上記の装置と組合せることのできる、他の市販または非市販の蛍光剤が存在し、たとえばVisEn Medical (Boston, Mass., USA)の蛍光鬱血剤およびさまざまな創傷酵素またはプロテアーゼ活性化プローブが含まれる。
酸染色剤、ヨウ化プロピジウムの混合物を利用するが、これらの蛍光染料は、他の既存のまたは新たな蛍光剤と交換してもよい。これらの染色剤は、それらのスペクトル特性、およびそれらが有する健康な細胞を貫通する能力の両方において違いがある。単独で用いられると、SYTO9染色剤は、無傷の膜を有する細菌および損傷を受けた膜を有する細菌を両方とも標識した。対照的に、ヨウ化プロピジウムは、損傷を受けた膜を有する細菌のみを貫通し、両方の染料が存在する場合の核酸結合部位に対するSYTO9染色剤に匹敵する。推奨される割合で混合されると、SYTO9染色剤およびヨウ化プロピジウムは、無傷の細胞膜を有する細菌の緑色蛍光染色、および損傷を受けた膜を有する細菌の赤色蛍光染色を生じさせる。したがって、無傷の膜を有する生きた細菌は緑色に蛍光発光し、損傷を受けた膜を有する死んだ細菌は赤色に蛍光発光する。バックグラウンドは、事実上、非発光性のままである。この結果、緑色蛍光強度の赤色蛍光強度に対する比は、細菌生存能力の定量的指標を与えるであろう。
置によって、別々に、または同時に行なってもよい。同様に、同様の蛍光アッセイキットが、細菌のグラム染色(つまり陽性/陰性)同定について利用可能であり、そのような同定は、創傷治療計画において有用なパラメータであり、画像化装置と組合せて用いられてもよい。そのような蛍光剤は、一般的であり、大抵の細菌種類に対して適用可能であり、またそれらを用いて、画像化装置を用いたリアルタイムの定量評価のために、直接創傷上/内において、または創傷部位から(たとえば表層から、もしくは深部において)得られたex vivo綿棒採取もしくは組織生検由来の培養物試料において、細菌生存性および/またはグラム染色を判断してもよい。そのような蛍光の蛍光剤は、装置を用いる創傷の蛍光画像化に先立って、ある公知の適切な濃度の溶液として調製されてもよく、次いで、直接、創傷および周囲の正常組織に局所的に(たとえばエアロゾル/スプレー、洗浄技術などを用いて)、またはおそらくは静脈注入を介して全身的に投与/適用してもよい。次いで、蛍光剤が標的と反応するよう規定された時間の後、画像化を然るべく行なってもよい。本装置を用いての画像化に先立って、標識を付けられていない蛍光剤の洗い落としが必要であるかもしれない。このために、生理的塩類溶液を用いてもよい。標的に結合された蛍光剤は、蛍光画像化のため、創傷および周囲組織内に留まってもよい。
Probesは、さまざまな蛍光pH指示薬、それらの結合物、および生体系におけるpH測
定のための他の試薬を提供する。これらの中には、独自の光学的応答性および特化された局在化特性を有するいくつかのプローブがある:たとえば、可視光励起可能SNARFpH指示薬によって、研究者は、二重発光または二重励起比率計技術を用いて、生理学的範囲の細胞内pHを判断することができ、したがって、共焦点レーザ走査顕微鏡検査法およびフローサイトメトリーのための有用なツールが与えられる。LysoSensorプローブ、およびOregon Green発蛍光団に基づく指示薬を用いて、細胞の酸性の細胞小器官のpHを推定してもよい。用いられてもよいデキストランに結合された蛍光pH指示物質もある。細胞に与えられた後、指示物質デキストランは十分に保持され、細胞タンパク質に結合しなくともよく、区画する傾向が小さくてもよい。ここでも、そのような蛍光剤は、装置を用いる創傷の蛍光画像化に先立って、ある公知の適切な濃度の溶液として調製されてもよく、次いで、直接、創傷および周囲の正常組織に、局所的に(たとえばエアロゾル/スプレー、洗浄技術などを用いて)、またはたとえば静脈注入もしくは経口で全身的に投与/適用してもよい。
ここで、図24を参照する。一実施例として、画像化装置を臨床的に用いて、慢性創傷の治癒状態および創傷郭清の成功を判断してもよい。たとえば、糖尿病患者の典型的な足部潰瘍を、(i)治癒障害を示す分子マーカを伴う潰瘍誘発細胞が含まれる非治癒縁部(胼胝)、および(ii)刺激することで治癒可能な、表現型においては正常であるが、生理学的には損傷のある細胞とともに、図に示す。創傷郭清後の創傷の外観にもかかわらず、
それは、治癒していないかもしれず、特定の阻害の分子マーカおよび/または角質増殖組織(たとえばc-mycおよびβ-カテニン)の存在に対する評価を必要とするかもしれない。そのような分子標的に対する体外由来の蛍光標識がされた分子プローブと組合せて画像化装置を用いることにより、臨床医は、分子バイオマーカのin situ発現を判断することができる。本装置を用いて、一旦創傷が郭清されると、創傷領域の蛍光画像化および画像解析によって、その後の免疫組織化学のために標的化した生検が可能となり、これにより、創傷郭清の程度が十分であったかどうかを判断してもよい。創傷郭清の程度が、左下図に示されるように不十分であった場合には、(緑色に見える)c-mycに陽性であり(紫色に見える)核β-カテニンに陽性である細胞を、それらの蛍光に基づいて見つけ出すことができ、これによって創傷が適切に治癒することを妨げる潰瘍誘発細胞が存在することと、さらなる創傷郭清が必要であることとが分かる。治癒していないことは、厚みの増大した表皮、厚みの増大した角化層、および角化層中の核の存在によっても示されるかもしれない。創傷郭清が、右下図において示されるように成功した場合、c-mycまたはβ-カテニンに対する染色は全く見られず、これによって潰瘍誘発細胞が存在しないことおよび創傷郭清が成功したことが分かる。これらの阻害マーカは有用であるかもしれないが、その目的は、新しい表皮の出現、創傷領域の減少、および排液/排膿がないことにより規定される実際の治癒である。この情報を、蛍光画像化装置を用いて収集し、患者の医療記録に電子的に保存してもよく、それによって、病理学的報告および微生物学的報告と繋げられた客観的な分析が提供され得る。予測される治癒時間と実際の治癒(つまり治癒進行)時間との比較を、画像化装置を用いて行なうことにより、適合的治療戦略を患者単位で実施してもよい。
らなグラム陽性球菌を伴うことが顕微鏡検査法で確認された)を含むことが確認された。c)a,b)における治癒した創傷の白色光画像、およびd)白色光下では肉眼では見えない細菌からの明るい赤色蛍光(ピンク色矢印)を示す対応の蛍光画像である。治癒していない胸の創傷のe)白色光画像およびf)その対応の蛍光画像である。細菌(スタフィロコッカス・アウレウス)は主に創傷の縁部/境界付近(黄色矢印)に局在化しているように見え、一方、蛍光画像化を用いて直接視覚化されるが、白色光下では見えない(黒色矢印、e)細菌の生体分布によって判断されるように、創傷(X)内にある細菌はより少ない(目盛尺はcm単位)。
「条片」の使用に注目されたい。この「条片」を身体表面の任意の部分(たとえば創傷付近)に接着して、創傷の空間的測定を可能にしてもよい。この較正条片は、さらに、他と異なった蛍光性であってもよく、それを用いて、「バーコード化」目的のために複数の体外由来の蛍光染料を用いることを含んで、患者に特有の情報を画像に追加してもよく、その情報は、創傷の蛍光画像に直接統合できる(目盛尺はcm単位)。
る。この条片は、この例においては接着性であり、空間測定ツール(たとえば長さスケール)、患者に特有の医療情報を統合するための情報バーコード、および画像化中におけるリアルタイムの蛍光画像較正のための含浸された蛍光染料の濃度勾配のうちの1つ以上の組合せを含んでもよい。後者に対しては、複数の濃度のさまざまな体外由来の蛍光染料または他の蛍光剤(たとえば量子ドットなど)を、たとえば、2つ以上の体外由来の蛍光標識されたプローブをin vivoでの創傷の組織/細胞/分子を標的にした分子画像化に対して用いる際に、多重化された蛍光強度較正に対して用いてもよい。
Corp.によって販売されているグラム染色細菌標識染色の蛍光分光画像。画像化装置(c)をそのような製品とともに用いて、生きた(緑色)細菌および死んでいる(赤色)細菌(e)を、d)におけるように、たとえば、口腔の頬側頬への綿棒の使用における創傷または他の身体表面に対する細菌綿棒採取に続いて、リアルタイムでex vivoで(たとえば綿棒上または組織生検上において)区別してもよい。このリアルタイムの細菌グラム染色または生死画像に基づく評価は、抗生物質もしくは他の消毒処置などのような処置の改良、または治療応答性をモニタリングするために用いられてもよい、リアルタイムのまたは相対的に迅速な細菌学的結果に有用であろう。
乱部分(たとえば有機蛍光染料、量子ドットおよび他の蛍光性半導体ナノ粒子、コロイド金属(たとえば金、銀など))とカップリング/結合され得る任意の体外由来物質/薬物(たとえばカプセル化されたリポソーム、ビーズまたは他の生体適合性担体物質)を含んでもよい。蛍光剤/プローブおよび/もしくは光散乱剤/プローブ、ならびに/または色素産生(つまり吸収)剤/染料を、標準的な生体結合技術を用いて調製することにより、特異的バイオマーカを標的とするための部分を含んでもよい。そのような部分は、モノクローナル抗体(たとえば全体および/またはフラグメント)、および他の組織特異的部分(限定はされないが、ペプチド、オリゴマー、アプタマー、レセプター結合分子、酵素抑制因子、毒素などを含む)を含んでもよい。さらに、臨床前創傷モデルにおいて、光を発生させるタンパク質の、in situでの、活性化可能な、プロモータにより制御される発現を画像化するために、本装置を用いてもよい。さらに、画像化装置を用いて、創傷感染を検出し、特異的に細菌を標的とする特異的抗体と結合された光吸収性の金のナノ粒子などの光熱療法を用いて処置してもよい。
おいて、特定の分子異常を調べることができてもよい。これらの利点のため、スマートプローブは、近年、癌の早期検出に関し、従来のプローブを越える「量子跳躍」と称されている。そのような体外由来の物質を、たとえば、相対的に迅速に、非侵襲的に、感度よく、そして特定的に、光学的に創傷感染の検出をするために用いて、存在する特定の細菌/微生物種およびin situの微生物診断を同定し、創傷の衛生状態をモニタリングし、処置および看護の有効性についてリアルタイムで報告してもよい。
図5は、豚肉試料の皮膚表面上におけるコラーゲンおよびさまざまな細菌種の非侵襲的自己蛍光検出のために本装置が用いられる例を示す。白色光画像化とは対照的に、自己蛍光画像化は、皮膚に形成された小さな切開に数種類の細菌種(つまりストレプトコッカス・ピオゲネス、セラチア・マルセセンス、スタフィロコッカス・アウレウス、スタフィロコッカス・エピデルミデス、エシェリキア・コリ、およびシュードモナス・エルギノーサ)を局所的に与えた24時間後に、それら細菌種の存在を検出することができた。a)は、試験のために用いられる豚肉の白色光画像を示す。いくつかの細菌種を、第0日目に、皮膚に形成された小さな切開に与え、1)ストレプトコッカス・ピオゲネス、2)セラチア・マルセセンス、3)スタフィロコッカス・アウレウス、4)スタフィロコッカス・エピデルミデス、5)エシェリキア・コリ、および6)シュードモナス・エルギノーサとして標識した。画像化装置を用いて、コラーゲンおよび細菌の自己蛍光を経時的に検出した。結合組織蛍光も強いものであり、容易に検出された。ある細菌種(たとえばシュードモナス・エルギノーサ)は、装置のカメラを飽和させる有意な緑色蛍光(450nmから505nm)を生じさせた。b)は、第0日目における自己蛍光画像を示し、c)はそれを拡大して示す。
よびf)において、豚肉試料の縁部における体内由来コラーゲンからの強い緑色蛍光シグナルに注目されたい。
/マルチスペクトル画像を示し;f)およびh)は、対応のカラーコード化された蛍光分光を示す。i)では、励起発光マトリックス(EEM)が、さらに、溶液中のさまざまな細菌種に対して測定され、画像化装置における光学フィルタとの使用に対して最適な励起および発光波長帯域幅を選択する能力を示した。エシェリキア・コリに対するEEMは、強い緑色蛍光および体内由来の細菌性ポルフィリンからの有意な赤色蛍光を示す(矢印)。
創傷の評価に用いられる際、組織自己蛍光画像化によって、創傷治癒中の結合組織再構築における相対的変化、ならびに汚染しているか、コロニー化しているか、および/または創傷に感染している細菌(細菌により誘発される創傷滲出物および炎症を含むが、それらに限定されるものではない)の早期の存在を検出してもよい。ほとんどの創傷は紫色/青色光によって照射されると、結合組織基質内の体内由来組織(たとえばコラーゲンおよびエラスチン)は特徴的な強い緑色蛍光シグナルを発し、一方、体内由来の細菌は、体内由来のポルフィリンの産生のため、独自の赤色蛍光シグナルを発する。これらの細菌は、創傷部位において典型的に見出される一般的な種(たとえばスタフィロコッカス、ストレプトコッカス、エシェリキア・コリ、およびシュードモナス種)を含むが、それらに限定されるものではない。自己蛍光を用いることにより、重要な創傷情報をリアルタイムで得て、創傷健康状態の鍵となる生体決定要因の早期検出手段を提供し、それにより、創傷治療および処置の最適化のため患者を分類することを支援してもよい。
8に示されるように、紫色/青色励起光を用いて、生きた細菌培養物(画像化に先立って24時間寒天プレート上において成長させたスタフィロコッカス・アウレウス)を画像化した。図8は装置が細菌/培養物検査室にて用いられるのを示す。
、数種類の細菌種を、皮膚に形成された小さな切開に与えた[(1)ストレプトコッカス・ピオゲネス、2)セラチア・マルセセンス、3)スタフィロコッカス・アウレウス、4)スタフィロコッカス・エピデルミデス、5)エシェリキア・コリ、および6)シュードモナス・エルギノーサ]。紫色/青色励起光下では、装置は細菌の自己蛍光(創傷部位における緑色および赤色蛍光)を示す。体内由来のポルフィリンの赤色蛍光の存在が皮膚表面の他の領域においても見られ得る(赤色矢印)。明るいコラーゲンの蛍光が、さらに、試料の縁部において見られ得る(青色矢印)。豚肉試料を保持する発泡スチロール容器の表面上における細菌はまた、本装置を用いた自己蛍光によって検出されるが、白色光下では肉眼では見えない(左側パネル)。このことは、病院、長期ケア施設、高齢者施設、および汚染が主な感染源であるであろう他の医療環境で、さまざまな表面、物質および器具(たとえば外科手術用器具など)上における細菌または微生物および他の病原体の存在の検出および画像化に対して本装置を用いることができることを示す。本装置は、指標となる有機体の標準的検出、同定および列挙、ならびに病原体の対応策と関連付けて用いてもよい。
感度および特異性を改善してもよい。したがって、本装置を用いて、後で画像誘導による標的化された綿棒試料採取/生検または光力学療法(PDT)を用いる処置を行なうために、培養物または患者の創傷において成長する細菌における、光増感剤で誘導された蛍光(たとえばPpIX)を簡便に画像化してもよい[Jori et al. Lasers Surg Med. 2006 Jun; 38(5):468-81; Dougherty et al. (1998) J. Natl. Cancer Inst. 90, 889-905; Carruth (1998) Int. J. Clin. Pract. 52, 39-42; Bissonnette et al. (1997) Dermatol. Clin. 15, 507-519]。抗生物質がもはや効かない場合(たとえば薬剤耐性株)、PDTは現在の抗生物質処置またはその代替物を補助してもよい。入手可能な証拠によると、複数抗生物質耐性株はナイーブな株と同様にPDTによって容易に死滅し、細菌はPDTに対する耐性を容易には発達させないであろうことが示唆されている。このことは、癌治療を受けている患者、抗生物質に耐性を示すHIV患者、および持続性の口腔感染のある高齢者における創傷治療のために不可欠であろう[Hamblin et al. (2004) Photochem Photobiol Sci. 3:436-50]。
。なぜならば、これらのほとんどは固有に蛍光性であるからである。したがって、本装置はPDT処置光を標的に向ける手段として供されてもよい。したがって、本装置により、画像化を介して、PDT処置の完了まで導いてもよい。同様に、本装置を用いて他の療法を導いてもよい。
Biol. 42, 1701-1716; Georgakoudi et al. (1997) Photochem. Photobiol. 65, 135-144; Rhodes et al. (1997) J. Investig. Dermatol. 108, 87-91; Grossweiner (1986) Lasers Surg. Med. 6, 462-466; Robinson et al. (1998) Photochem. Photobiol. 67. 140-149; Rotomskis et al. (1996) J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 33, 61-67]ので、本装置の蛍光画像化能力を用いて光増感剤の光退色の程度または速度を測定してもよい。この情報は、十分な疾患の処置を保証しつつ、その一方で同時に周囲の正常組織に対する損傷を最小限にするために、PDT線量測定を最適化するのに有用であろう[Grossweiner
(1997) J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 38, 258-268]。ある実施形態において、特定の励起波長および強度に選択されてもよい励起光源とともに本装置を用いて、任意の市販のおよび/または実験的なPDT光増感剤と組合せたPDTのために光を照射してもよい。したがって、それは、既存のPDTの臨床適用(たとえば皮膚表面または中空器官に対してなど)ならびに/または前臨床および臨床の両方で将来のPDT光感応剤の商業的/学術的研究および開発の分野において利用性を有するであろう。
スタフィロコッカス・アウレウスで24時間汚染した後、本装置を用いて試料のBLおよび蛍光画像化を行なった。生物発光性および対応の蛍光画像化は、a、d)汚染されていない筋肉組織に対して、およびb、e)SAで汚染された筋肉組織に対してPDT前およびPDT後に行なわれた。スタフィロコッカス・アウレウスは赤色蛍光色を生じたことに注目されたい(eにおいて白色矢印)。PDTは、細菌に汚染された肉の試料(黄色い丸印で記される)において以下のように行なわれた。試料を、メチレンブルー(MB)と称される一般的な光増感剤とともに約30分間インキュベーションし、続いて、過剰なMBを除去し(そしてPBSで濯ぎ)、その後、約670nmの光源(ここではLEDアレイ)を約10分間、~10J/cm2で照射して光力学処置を行なった。b)およびc)に
おけるBL強度スケールの比較は、PDT後、処置された肉の試料におけるBL強度の顕著な減少を示し(たとえば、PDTは、測定可能な割合の生物発光性細菌を死滅させ、したがってBLシグナル強度を減少させた)、スタフィロコッカス・アウレウス細菌(赤色)の蛍光特性(たとえば強度および生体分布)における変化が、PDT後において、手持ち式の画像化装置を用いて見られ得る。肉の試料上における強い緑色蛍光(eにおいてピンク色矢印)が、実験中における非BLシュードモナス・エルギノーサによる肉試料の意図しない相互汚染によって引起された(細菌学的に確認された)ことに注目されたい。本装置はそれを検出した。これらのデータは、生体(および非生体)試料における細菌汚染の処置のためのPDTの使用をモニタリングするために、本装置を用いることを示唆する。(405nmの励起;490nmから550nmおよび>600nmの発光)。
血管新生、つまり新たな血管の成長は、創傷を治癒するため、および負傷または傷害後に組織への血流を回復するために必要とされる重要な自然な過程である。血管新生療法は、新たな毛細管成長を「オンにする」ために設計されており、有害であり生命を脅かす状態の治療に統一されたアプローチを提供することにより、医療に革命を起こしつつある。血管新生は、創傷治癒のために必要とされる生理学的過程である。負傷直後、血管新生は複数の分子シグナルによって開始され、それらのシグナルは、止血因子、炎症、サイトカイン成長因子、および細胞-基質の相互作用を含む。新たな毛細管は、生体事象の連なりを介して増殖し、創床において肉芽組織を形成する。この過程は、創傷の最終段階まで持続されてもよく、最終段階では、血管新生は、成長因子のレベル低下、炎症の解消、安定化された組織基質、および体内由来の血管新生阻害物質によって停止される。血管新生経路における欠陥は、肉芽を損ない、治癒を遅らせ、これらのことは慢性創傷において明らかである[Tonnesen et al. (2000) J Investig Dermatol Symp Proc. 5(1):40-6]。選択
された狭い帯域幅(たとえば青色、緑色および赤色成分)の光で組織表面を照射するか、またはいくつかの狭い帯域幅の可視スペクトル(たとえば白色光の血液吸収スペクトルから選択されたピーク吸収の波長)内において、白色光の反射を検出することにより、本装置を用いて、創傷内および周囲の正常組織を含むその付近において血液および微小血管網の存在を画像化し、したがって、紅斑および炎症の領域を明らかにしてもよい。
可視光波長範囲の中で、酸素化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの両方を含む血液のピーク吸収波長に基づいて選択してもよい。得られた画像は、視野において血液による可視光の相対的な吸収およびそれによる反射を与えてもよい。得られた「血液吸収」画像は、創傷および周囲の正常組織における血液および/または微小血管網の存在の高コントラスト画像を与える。臨床医は、本装置とともに用いるための適切な光学フィルタセットを選択して、創傷内における血液および/または微小血管分布の画像を得、この情報を、蛍光画像化および体外由来の造影剤を用いる画像化の一方または両方と組合せてもよい。これにより、現時点では従来の創傷ケア実務においては可能ではないであろう、形態学的レベル、局所解剖学的レベル、解剖学的レベル、生理学的レベル、生体レベルおよび分子レベルにおける創傷および周囲の正常組織の包括的な情報のセットが提供されてもよい。
本装置は、皮膚、口および口腔を画像化することに対して好適であってもよい。本装置によって、軽度の皮膚負傷(たとえば切傷、擦傷など)による結合組織変化、および正常な皮膚に一般的に見られる体内由来の細菌(たとえばプロピオニバクテリウム・アクネス(Propionibacterium acnes)またはP・アクネス(P. acnes))の検出を可能にしてもよい
。
粧品処方(たとえば局所的クリーム、薬物および他の抗生物質、皮膚消毒剤、ざ瘡治療など)の適用前、適用中および適用後に蛍光画像化を行なってもよい。蛍光/反射画像誘導による入れ墨除去(たとえば外科手術または利用可能なレーザ治療を用いるなど)も本装置とともにある選択肢であってもよい。本装置を用いて、患者の皮膚上における軽度の切傷、掻傷および擦傷を画像化して、紫色/青色光の下、創傷部位および周囲の正常皮膚の結合組織成分(たとえばコラーゲンおよびエラスチン)からの組織自己蛍光によって、(図12h、iに示されるように)軽度の皮膚創傷の治癒中における結合組織における白色光では肉眼で見えない変化を検出することが支援された。加えて、本装置は、さらに、肉眼では見えない皮膚癌および非癌性(つまり良性)病変を非侵襲的態様において早期に検出するのための、実用的で、対費用効果が高く、高感度の画像に基づくツールとして供されてもよい[Chwirot et al. (1998) Eur J Cancer. 34(11):1730-4]。次いで、本装置を
用いて、病変の外科的切除またはPDTのための画像誘導を提供してもよい。後者の場合、蛍光画像化によってPDT応答をモニタリングし、冒された領域の経時的な複数画像走査で、処置が完了したかどうかを経時的に判断してもよい。本装置を、PDT光増感剤局所化および生体分布および光退色を判断するために、リアルタイムで用いてもよく、それを、解剖学的比較のため、処置されるべき領域の白色光画像にマッピングしてもよい。正常組織と疾患または熱傷組織との間における光学特性における変化を、本装置の白色光画像化能力および蛍光画像化能力の両方を用いて検出してもよい。本装置を用いて、熱傷における治癒過程を画像化し、評価し、経時的にモニタリングするか、または熱傷患者の処置における皮膚移植もしくは一時的な皮膚置換の応答を判断してもよい[Bishop (2004) Crit Care Nurs Clin North Am. 200416(1):145-77]。本装置は、電離放射線を伴う患者の処置中において、後で生ずる、放射線により引起される皮膚損傷を検出およびモニタリングすることに供されてもよい[Charles (2007) J Radiol Prot. 27(3):253-74]。
とが示された[Kois et al. (2006) Dent Today. 25(10):94, 96-7]。本装置を用いて、口腔内の早期癌を、口の正常組織、腫瘍前組織および腫瘍組織の間における光学特性(たとえば吸収、散乱、自己蛍光など)の差異に基づいて検出してもよい。加えて、本装置を用いて、口腔を「走査」して粘膜癌を探し、治療に対する応答をモニタリングしてもよい。
悪性創傷は、腫瘍壊死、菌状発育性創傷、潰瘍化癌性創傷または悪性皮膚創傷としても知られる。悪性創傷は、患者、家族にとって、さらには経験豊富な臨床医にとっても精神的および肉体的な課題であり得る。菌状発育性創傷および潰瘍化創傷は、見苦しく、悪臭を放ち、痛みを伴い得る。これらの創傷は、疾患の進行を示すものであり、感染して、治癒の遅延/妨害および関連の病的状態、ならびにそれらによる患者のクオリティ・オブ・ライフの低減に繋がり得る。
dicine (2nd ed). Oxford: Oxford University Press, 1998, 617-27; Englund F. RCN Contact 1993; Winter: 2-3)。これらの病変は、「菌状発育性創傷」として一般的に知ら
れており、「菌状発育性」という用語は、潰瘍化および増殖性の両方の成長の悪性過程を指す(Grocott P. J Wound Care 1995; 4(5): 240-2)。増殖的成長パターンが支配的であ
る病変は結節性の「真菌」状または「カリフラワー」状病変に発展するかもしれず、一方、潰瘍化する病変はクレーター状の外観を伴う創傷を生ずることになる(Grocott P. J Wound Care 1999, 8(5): 232-4; Collier M. Nurs Times 1997; 93(44): suppl 1-4)。そのような病変は、増殖する領域および潰瘍化する領域の両方が混在する外観を呈する場合もある(Young T. Community Nurse 1997; 3(9): 41-4)。
・偏平上皮癌またはメラノーマのような原発性皮膚腫瘍の結果として。
・たとえば乳癌など、下にある腫瘍、または皮膚T細胞リンパ腫(菌状息肉腫)のような血液悪性疾患による皮膚の構造の直接的浸潤を通じて。
・遠隔腫瘍の転移的拡散から。転移は、細胞面、毛細管またはリンパ管に沿って生ずる場合がある。
生体系を系レベルで探索することができる非常に効率のよい分析方法の開発は、台頭しつつあるシステムバイオロジーの分野の要件を満たすために必要とされる重要な課題である。光学的分子画像化はin vivoでリアルタイムで特定の生体分子およびそれらの相互作用の時間的および空間的力学を研究するための非常に強力なツールである。画像化を、より明るくし、より安定させ、より多くの生体情報を与える分子プローブ(たとえばFPおよび半導体ナノ結晶、量子ドットとも称される)の開発、より高い解像度およびより大きな組織貫通を与える画像化策の発展、ならびに分子から有機体レベルまでの生体事象を測定するための適用例など、近年、光学的分子画像化において、いくつかの進歩があった。これらの進歩は、疾患診断(たとえば創傷ケア)および薬物スクリーニングに適用されてもよい。しかしながら、現在の蛍光画像化装置は、大型で、複雑であり、高価な光学的構成要素および非常に感度のよいカメラ検出器を伴い、それは、そのようなシステムを極めて高価なものにする。ここで開発された装置は、前臨床またはリサーチ研究、およびそのような方法の臨床現場への移行の可能性のために、これら費用が制限されたシステ
ムの代替物を提供する。
ある1つの台頭しつつある分野は、診断スクリーニングおよび画像誘導手術に対する蛍光画像化の使用である。白色光を用いた標準的な手術の限界を克服して、蛍光画像を用いることで、蛍光(たとえば体外由来の標的化/非標的化された造影剤からの自己蛍光または蛍光)に基づくin vivoでの腫瘍の外科的切除、および腫瘍除去の完全性(たとえば明瞭な縁部)に対するチェックを支援してもよい。蛍光画像誘導手術は、前臨床的および臨床的に、生存率の改善を示した[Bogaards et al. (2004) Lasers Surg Med. 35:18
1-90]。たとえば、ラットに対する実験的な手術において、本装置によって、手術部位の
標準的白色光画像化を提供してもよい。
された食物も区別され得る。本装置は、画像誘導手術介入または生検のためにリアルタイムの画像策を提供してもよく、それにより、外科医は、手術手順中に重大な判断をなすことができる。手術のデジタル静止画および/または動画を取り込むことにより、患者の医療記録および医療従事者の将来の技術訓練のために、後で手術手順の分析が可能となる。さらに、本装置を用いて、手術手順中に音声を記録してもよく、それによって、各手順の完全な記録を収集することができる。本装置の利用性は、動物およびおそらくは人間の手順における画像誘導による最小限に侵襲的な顕微鏡手術に対する非常に有用な道具としても示された。
ンを用いて手順を誘導し、WLモードと蛍光(FL)モードとの間で容易にかつ迅速に切換を行なった。b)は、組織自己蛍光下において画像化装置により与えられる手術部位(ここでは無傷の頭骨)の図を示す。主に、紫色/青色励起光および引起される自己蛍光の血液による吸収のため、手術領域は暗いことに注目されたい。鼻および目は、毛皮からの明るい緑色蛍光と比較して、明るい赤色蛍光色に見える。c)は、WL下での頭蓋冠が除去された手術部位を示し、一方、d)は、紫色/青色励起光を用いた画像化装置での脳の表面の自己蛍光画像を示す。脳の右半球に対する体外由来の造影剤(ここでは赤色蛍光性量子ドット)の直接注射は、明るい赤色蛍光(矢印)を生じさせる(e)。このことは、特に、高解像度蛍光画像誘導手術に関して蛍光造影剤を画像化するための本装置の利用性を示す。
現在の創傷管理実務は患者の創傷の病的状態および死亡率を減少させることを目指しているが、1つの限界は、医療資源の利用可能性である。遠隔医療技術を創傷ケアのニーズに組込む可能性が現在探られている。創傷ケアは、長期的な特化された看護を必要とする慢性的な衰弱状態に対する看護を代表するものである。医療における改善された生存状態および進歩の大きな効果は、世界的に、人々がより長命であることに至っている。したがって、医療上の注意を必要とするであろう慢性的な医療状態を伴う世界中の高齢者および人々の割合は増加しつつある。医療コストが上昇し、業界が外来患者の治療に向かって推し進められる中、これは、今すぐ配慮を必要とする医療危機の一部である。
。
傷の局所解剖学的情報を提供し、創傷の縁部および周囲の正常組織を同定してもよい。組織蛍光および反射画像化データを創傷の白色光画像に「マッピング」してもよく、それによって、今日までは可能ではなかった、創傷および周囲の正常組織内における必要不可欠な創傷生化学および光生物学的(たとえば蛍光)情報の可視化を可能にしてもよい。創傷のリアルタイムの画像化を経時的に行なうことにより、創傷治癒における変化をモニタリングし、組織/細胞レベルで生じている根底の生体変化(たとえば基質再構築、炎症、感染および壊死など)についての有用な情報を提供することによって、処置の有効性を潜在的にモニタリングしてもよい。これにより、患者における検出、診断および処置モニタリングのための定量的および客観的な創傷情報を提供してもよい。特に、本装置を用いて、治療法の有効性を生体レベルで(つまり細菌レベルで)モニタリングおよび/または追跡してもよく、それにより、白色光を用いて顕微鏡的/形態学的外観のみをモニタリングするよりも多い情報を提供してもよい。
乗務員によって容易に持ち運ばれ、用いられてもよい。創傷の結合組織生成および再構築に関連する瘢痕化および細菌感染の早期同定は、現在は難しいが、検出され、適切に処置され得る。加えて、複数種類の創傷被覆剤(たとえばフィルム、親水コロイド、発泡剤、抗菌剤、アルギン酸塩、浸透性の)、ヒドロゲル、創傷洗浄剤、創傷清拭剤、組織工学製品(たとえば合成の、ポリマーに基づく生体組織および成長因子のような、皮膚置換物、代用物、および組織工学製品など)、創傷洗浄剤、医薬品、および物理療法を含む、先進創傷ケア製品における最近の発展も、ここに開発された装置からの恩恵を受けてもよい。なぜならば、本装置は、そのような処置の有効性を画像に基づいて経時的にモニタリングすることを可能にするであろうからである。物理療法は、水治療法、電気刺激、電磁気刺激装置、紫外線療法、高圧酸素療法、超音波装置、レーザ/発光ダイオード(LED)装置、および創傷画像化/文書化を含んでもよい。
像解析ソフトウェアを有する)コンピュータに基づく創傷評価システムに組込んで、医療施設において用いることにより、既存の臨床データベースを改善し、証拠に基づく実務ガイドラインの実施をサポートしてもよい。そのような統合された遠隔医療基盤を、有資格臨床医による日常的なモニタリングの恩恵を受けられるかもしれないが、現在はこのようなケアに対するアクセスを有さない、自宅または長期介護施設の患者をモニタリングすることに対して用いてもよい。本装置を、さらに、携帯型の手持ち式の、患者のすぐ傍で診療を行なうシステムへと発展させてもよく、それは、先進国および発展途上国における感染病の広がりを検出、モニタリング、処置および防止することにおける大きな進歩を呈示するだろう。このような知識は、定量的培養物を入手し難い環境において慢性創傷に対する治療を行なう開業医にとって入手可能な診断ツールを大きく改善するであろう。
)を用いて、データをプリンタまたはパソコンに転送してもよい。視覚化は、手持ち式の装置のスクリーン上において、および/または標準的な出力ビデオケーブルを用いてビデオスクリーン/モニタ(たとえば頭部装着型ディスプレイおよび眼鏡など)上において同時に表示することに加えて行なってもよい。本装置は、組合せた状態または別個の状態で、光学的波長および蛍光/反射強度情報を、画像化された場面の空間寸法とともに表示することによって、距離の経時的な定量的測定(たとえば組織形態/トポロジー変化をモニタリングすることなど)を可能にしてもよい。さらに、本装置により、たとえば、画像化解析能力および/または診断アルゴリズムを伴う専用のソフトウェアを用いて、画像および関連の患者の医療データのデジタル画像/ビデオ保存/カタログ化を可能にしてもよい。
画像解析を、本装置とともに用いて、創傷および周囲の正常組織において、体外由来の光学的分子標的化プローブの複数の蛍光スペクトル(たとえば多重化画像化)における蛍光強度および相対的な変化を定量的に測定してもよい。蛍光性プローブの生体分布は、収集された蛍光画像に基づいて判断してもよく、これらを、個々の臨床創傷画像化セッション間で経時的にモニタリングして変化があるかどうかを見てもよい。本装置を用いて、スペクトルが独自の蛍光性プローブの各々およびすべての存在ならびに相対的変化を存在量において定量的に計測することにより、臨床作業者は、たとえば、図21に一例が示される、特異的組織シグナル、細胞シグナルおよび分子シグナルが創傷の健康、治癒および応答状態との相関関係において表示される参照テーブルを用いることによって、所与の創傷の健康および/または治癒状態ならびに経時的な治療応答をリアルタイムまたは近リアルタイムで判断してもよい(Bauer et al., Vasc & Endovasc Surg 2005, 39:4から適合される)。これにより、臨床医によって、既存の技術を用いて他の態様では可能ではないであ
ろう、生体および分子情報に基づいて、創傷が治癒しつつあるかどうかを判断することが可能となってもよい。さらに、細菌/微生物の存在および存在量ならびにそれらの治療応答によって、創傷培養物に対する従来の細菌学的試験を伴う応答評価において遅延を引起す代わりに、治療法をリアルタイムで適合させる手段が提供されてもよい。
な蛍光基準を用いて、創傷の最初または第1の画像を較正してもよい。画像解析によって、自己蛍光により同定されるバイオマーカ、および体外由来の、標的化された、または標的化されない蛍光/吸収造影剤の使用により同定されるものを含む、創傷および周囲の正常組織が有する異なる生体(たとえば組織、細胞、および分子)成分を差別化するために、モニタ上において仮の色表示または擬似色表示を可能としてもよい。
)では、骨髄におけるeNOSリン酸化が損なわれ、それは、骨髄の循環へのEPC動員を直接制限する。SDF-1α発現は、糖尿病性創傷における上皮細胞および筋線維芽細胞において減少し、それは、EPCの創傷へのホーミングを妨げ、したがって、創傷治癒を制限する。(たとえばHBO療法を介して)創傷組織の酸素過剰状態を確立することは、多くのNOSイソフォームを活性化し、NOレベルを増大させ、循環に対するEPC動員を向上させることが示された。しかしながら、SDF-1αの局所的投与が、これらの細胞の創傷部位へのホーミングの引き金を引くために必要とされた。これらの結果は、HBO療法とSDF-1α投与との組合せは、糖尿病性創傷治癒を、単独または既存の臨床実施要項との組合せを加速する可能性のある治療上の選択肢であるかもしれないことを示唆する。
患者のデジタル画像管理
・さまざまな画像取得装置の統合
・すべての体外由来の蛍光造影剤を含むすべての画像化パラメータを記録する
・複数のスケールおよび較正環境
・組織/細菌自己蛍光および体外由来の物質蛍光シグナルの定量的計測のための、内蔵型スペクトル画像非混合および計算アルゴリズム
・便利な注釈ツール
・デジタルアーカイブ化
・ウェブ公開
基本的な画像処理および解析
・画像処理および定量的解析機能からなる完全な一式
画像つなぎ合わせアルゴリズムによって、一連の創傷のパノラマ画像または部分的に重複した画像が、単一の画像に、自動化モードまたは手動モードのいずれかにおいてつなぎ合わせることが可能となる。
・測定ツールの使用が容易
・処理パラメータの直感的設定
・便利な手動エディタ
レポート生成
・既存の臨床報告基盤または遠隔医療/eヘルス患者医療データ基盤に統合されてもよい専門的テンプレートを伴う強力な画像報告生成器。報告は、たとえば、PDF、ワード、エクセルなどにエクスポートされてもよい。
・定量的画像解析を含むさまざまな分野の創傷評価に対するカスタマイズされた自動化解決策。
本装置を、人間および/または動物における癌の画像化および検出に対して用いてもよい。本装置を用いて、患者における癌と周囲の正常組織との間における蛍光特性における固有の差異に基づいて、癌を検出してもよい。さらに、本装置を用いて、たとえば獣医学環境において、画像に基づくペットの癌の検出を行なってもよい。
て重要な細胞成分である、線維芽細胞、内皮細胞および角化細胞を含むさまざまな細胞種に分化することができる。非管理下にて行なわれたある臨床試験についての最近の報告では、自家骨髄およびその培養された細胞を直接適用することによって、難治性の慢性創傷の治癒が加速されるかもしれないことが示唆されている(Badiavas et al. Arch Dermatol
2003; 139(4): 510-16)。慢性創傷に存在する病理生理学的異常を考えると、幹細胞によって、最適治癒のために必要とされる皮膚成分、脈管成分および他の成分が再構築されるかもしれない可能性がある。本装置を用いて、標識された幹細胞を創傷部位において経時的に視覚化および追跡し、それらの生体分布および治療上の効果を判断してもよい。たとえば、上記の体外由来の蛍光分子標的化された物質を用いることにより、幹細胞の分化をin vivoで確認し、さらに、この処置に対する創傷の応答を判断する際の支援としてもよい。
肺を示す。e)は、本装置を用いて画像化したマウスの肺を示し、癌腫瘍幹細胞が明るい蛍光点としてはっきりと見える。
本装置は、さらに、たとえば外科手術手順において、染料またはマーカの使用がなくて
も、蛍光画像誘導を提供するのに有用であってもよい。ある組織および/または器官は、画像化装置を用いて観察されると、またはたとえばある励起光条件下では、異なる蛍光スペクトル(たとえば自家蛍光)を有してもよい。
いくつかの生体工学皮膚製品または皮膚等価物が、急性創傷および慢性創傷ならびに熱傷の処置向けに、市場で入手可能となっている。これらは、ヒトの創傷において開発され試験されてきた。皮膚の等価物は、線維芽細胞もしくは角化細胞またはそれらの両方などのような生細胞を含んでもよく、一方、他のものは、無細胞材料または生細胞の抽出物からなってもよい(Phillips.J Dermatol Surg Oncol 1993; 19(8): 794-800)。これらの構
築物の臨床効果は従来の「制御」療法よりも15~20%よいが、何によって適切な制御が構成されるかについては議論がある。生体工学皮膚は、「スマートマテリアル」として知られる生細胞を送達することによって働いてもよい。なぜならば、それらはそれらの環境に適合する能力があるからである。これらの生きた構築物の一部は成長因子およびサイトカインを放出することができるという証拠がある(Falanga et al. J Invest Dermatol 2002; 119(3): 653-60)。体外由来の蛍光性分子物質をそのような皮膚代用物との関連に
おいて用いることにより、移植の完全性、および治療法に対する創傷の生体応答を判断してもよい。全厚みにわたる皮膚欠陥の治癒は、真皮成分および上皮成分の大規模な合成ならびに再構築を必要とするかもしれない。線維芽細胞はこの過程において重要な役割を演じ、最新世代の人工真皮代用物に組込まれつつある。
創傷ケアのために作られた市販の医療用ポリマー製品が数多くある。たとえば、Rimon Therapeuticsは、薬物の使用なしで、それら自体において、およびそれら自体から生体活性を有する医療用ポリマーであるTheramers(商標)(www.rimontherapeutics.com)を製造している。Rimon Therapeuticsは、405nm励起光で励起されると独自の蛍光を発するよう製造される以下のような創傷ケア製品:創傷または他の虚血組織において新たな血管の発達(つまり血管新生)を誘発するAngiogenic Theramer(商標);組織が弱められる
かまたは破壊される数多くの状況において関係付けられる、遍在性の酵素群であるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の活性を阻害するMI Theramer(商標);哺乳類の
細胞を傷付けることなくグラム陽性細菌およびグラム陰性細菌を死滅させる熱可塑性物質であるAM Theramer(商標);および体温付近で液体から強いゲルに可逆的に変化するポ
リマーであるThermaGel(商標)を製造している。これらは、各々、たとえば405nm
の光で、より長い波長の蛍光発光で励起されるよう選択される蛍光染料または蛍光ナノ粒子の添加によって蛍光を発するようにされ得る。
本装置を用いて、さらに、そのような処置の効果を経時的にモニタリングしてもよい。
画像化装置は、食物製品(たとえば精肉製品)の汚染をモニタリングするのに有用であってもよい。これは、たとえば、精肉業、養鶏業、酪農業、漁業および農業における食物/動物系製品の調理において有用であってもよい。本装置は、このセクタ内における分析検査所業務に対する統合された集学的アプローチの一部として用いられてもよく、それによって、試験のための標本を得るための、画像に基づく汚染の検出および誘導を含む能力が与えられてもよい。食物製品に対する細菌および他の微生物の肉汚染/混入のレベルのリアルタイムの検出、同定およびモニタリングに対して本装置を用いてもよい。それを、食物処理工場環境における細菌汚染追跡に対して用いてもよく、そのようにして、画像に基づく食物の安全性および品質の判断法を提供してもよい。本装置が手持ち式で、コンパクトで携帯可能である実施形態では、画像化装置は、細菌/微生物汚染に対する食物製品の安全性を判断するよう、食品調理エリアにおいて有用であってもよい。処理中、および最終的な食物製品において、たとえば、食品安全性および品質管理検査過程の一部として、収集または標本化された肉標本(および調理表面)において細菌/微生物を相対的に迅速に検出および分析するために本装置を用いてもよい。本装置を、精肉業、園芸業、および水産養殖業において、食物の安全性および品質に対する要件を満たす食物安全性検査/検出手順を実施する際に用いてもよい。本装置を用いて、食物汚染物質、たとえば精肉業、養鶏業および漁業において見られる汚染物質を検出してもよい。この技術は、糞便汚染検出システムとして有用であってもよく、なぜならば、糞便細菌は、本装置によって容易に検出されるであろうポルフィリンを産生するからである。
われる、典型的には24~72時間内にLMの存在の定量的確認を与えるであろう、分子に基づく診断アッセイ(たとえばリアルタイムのポリメラーゼ連鎖反応、RT-PCR)に依存する。しかしながら、時間および費用の制約のため、典型的には、所与の食物製造施設のうち無作為抽出で選択されたゾーンのみが病原体汚染に関して一度に検査され、「初回通過」した装置の表面綿棒採取中におけるサンプリング不足の大きな可能性は、病原体の未検出をもたらす結果となり、悲劇的な健康問題および経済問題を引起すかもしれない。加えて、i)「初回通過」綿棒採取中においてすべての表面領域を迅速にサンプリングして高い感染確率を有する領域を同定できないこと、ii)この最初のスクリーニング過程を視覚的に文書化できないこと(たとえば、今日まで、利用可能な画像化法はない)、iii)検査所結果を得る際の遅れ、iv)現在の方法に関連付けられる高いコスト、および
v)より重要なことには、致命的な病原体感染を見逃す可能性は、食物媒介性病原体の早期および正確な検出を、対費用効果が高いように改善する努力を促した。
、カンピロバクター・ジェジュニ(C. jejuni)およびカンピロバクター・ラリ(C. lari)
)、大腸菌群およびエシェリキア・コリ種の細菌(ラクトース陰性およびインドル陰性エシェリキア・コリ株を含む)、サルモネラ(Salmonella)(属)、スタフィロコッカス・アウレウス種に属するすべての細菌、および別に、ブドウ球菌(Staphylococcus)属に属するすべての細菌、ならびにシュードモナス・エルギノーサを含む、他の対象の病原体の検出を含むよう拡張されてもよい。他の細菌は、好適なプローブまたは好適なプローブの組合せを選択することにより検出可能であってもよい。たとえば、2つ以上の造影剤の組合せを、ある細菌に対して特異的であるように設計してもよく、その結果、画像化装置を用いて画像化した際に独自の検出可能な蛍光の特性をもたらしてもよい。
は、軟骨(青色矢印)は、蛍光下、コラーゲン自己蛍光のため、明るい緑色に見え、一方、骨髄を含むさまざまな種類の内部骨組織(赤色矢印)は蛍光を用いて区別され得る。後者の観察は、さらに、上述のとおり、ヒトおよび家畜の患者の整形外科手術中におけるリアルタイムの蛍光画像誘導に対する手持ち式の光学画像化装置の使用を示唆する(405nmの励起、500nmから550nmの発光(緑)、>600nmの発光(赤))。
画像化装置は、医療環境における「表面細菌汚染」の検出のような、表面汚染の検出に対して有用であってもよい。本装置は、汚染が主な感染源である病院、長期ケア施設、および高齢者施設におけるさまざまな表面/物質/器具(特に、外科手術に関するもの)上における細菌/微生物および他の病原体の存在の検出および画像化に対して用いてもよい。本装置は、指標となる有機体の標準的検出、同定および列挙、ならびに病原体の対応策と関連付けて用いてもよい。
表面汚染物質および標的を画像化するよう画像化装置を使用することは法医学面での適
用例において有用であってもよい。たとえば、本装置は、非生体表面上における潜伏指紋および体液の法医学的検出に有用であってもよい。本装置は、潜伏指紋および体液ならびに他の法医学上の対象となる他の物質を(たとえば白色光、蛍光および/または反射で)デジタル画像化するための、相対的に安価で、コンパクトで携帯可能な手段を提供してもよい。前者は、市販の指紋蛍光染料を用いて蛍光を放つようにされてもよく、後者は、流体の自己蛍光または体外由来的に適用された「標的化された」蛍光染料剤(Luminolなど
)を用いて検出してもよい。画像はデジタルで記録されてもよい。さらに、本装置を、挫傷を検出する検視手順中に用いてもよい。
画像化装置は、蛍光に基づいて実験動物のような動物をカタログ化することを可能にしてもよい。図32は、実験動物に対する識別「バーコード」タグ付けのリアルタイムの蛍光検出を行なうことに対する画像化装置の使用例を示す。この図は、a)典型的な実験ラットの白色光画像、およびb)蛍光バーコードでタグ付けされたラットの蛍光画像を示す。バーコードパターン/バーとの組合せにおける複数の蛍光染料/色の使用は、たとえば、経時的リサーチ研究のための動物の「多重化されたカタログ化」に対して用いられてもよい。これらのデータは、たとえば、c)研究検査室における「病原体汚染物質」動物コロニーにおける使用、および動物の遺伝子型同定(たとえば遺伝子組換動物、cにおける
挿入図)に関する、相対的に迅速な高出力の画像に基づく実験動物のバーコードカタログ化に対する画像化装置の使用を示唆する(405nmの励起、500nmから550nmの発光(緑)、>600nmの発光(赤))。さらに、在庫追跡および店頭追跡のような、他の適用例における、蛍光に基づくバーコード化または他のコード化システムの画像化に対して本装置を用いてもよい。
画像化装置は、たとえば、本装置および蛍光を発する造影剤を含むキットにおいて提供されてもよい。造影剤は上に記載されるもののうちの任意の1つ以上の造影剤であってもよい。たとえば、キットが創傷モニタリング適用例のためのものである場合、造影剤は創傷においてバイオマーカを標識するためのものであってもよい。
さらに、画像化装置を、化粧品または皮膚科学関連製品を画像化するために用いてもよい。
Claims (44)
- 標的に関するデータを得るためのシステムであって、
前記標的を励起光で一様に照射するよう構成される少なくとも1つの光源を備え、発光される前記励起光は、前記標的に関連付けられる少なくとも1つのバイオマーカを蛍光発光させる波長または波長帯域を含み、前記システムはさらに、
前記標的の照射に応答する前記少なくとも1つのバイオマーカシグナルの蛍光を検出するよう構成される光学センサと、
前記標的に関する熱情報を検出するよう構成される熱センサと、
前記標的に関連付けられる前記少なくとも1つのバイオマーカの検出された蛍光スペクトルを、バイオマーカの蛍光スペクトルの予め定められた参照テーブルと比較して、前記比較に基づいて前記標的に関するデータを出力するためのプロセッサとを備え、前記出力されるデータは、前記標的の細菌負荷に関するデータを含み、前記システムはさらに、
前記比較に基づく前記標的に関する前記出力されるデータを表示するためのディスプレイを備え、
前記出力されるデータは、前記標的に存在する、細菌および組織成分の、少なくとも1つの蛍光表現を含み、
前記プロセッサは、前記受信されるシグナルおよび/または前記出力されるデータに基づいて、前記標的のさまざまな成分を認識、分類および/または定量化するために、前記少なくとも1つの蛍光表現を解析するよう構成され、
前記プロセッサは、さらに、蛍光強度を計算し、前記計算された強度を用いて、
色で表示される、前記標的における蛍光強度の画像マップを生成し、および/または、 前記標的内の細菌の存在および生体分布を識別するよう構成され、
前記プロセッサは、前記検出されたシグナルおよび前記検出された熱情報に基づいて細菌株の存在、量または位置を検出するように構成される、標的に関するデータを得るためのシステム。 - 前記標的は、創傷、腫瘍、異常組織、癌組織、皮膚癌、非癌性皮膚病変、悪性標的、壊死組織、生検標的、血液、微小血管系、器官、皮膚標的、生体標的、口腔標的、耳鼻咽喉標的、眼球標的、生殖器標的、および肛門標的からなる群から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記検出されたシグナルは、細菌、真菌、酵母、胞子、ウイルス、微生物、寄生生物、結合組織、組織成分、滲出物、pH、血管、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、微生物、血管内皮増殖因子(VEGF)、内皮増殖因子(EGF)、上皮増殖因子、上皮細胞膜抗原(ECMA)、低酸素誘導因子(HIF-1)、炭酸脱水酵素IX(CAIX)、ラミニン、フィブリン、フィブロネクチン、線維芽細胞増殖因子、トランスフォーミング増殖因子(TGF)、線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)、メタロプロテイナーゼの組織阻害物質(TIMP)、一酸化窒素合成酵素(NOS)、惹起性内皮NOS、細胞のリソソーム、マクロファージ、好中球、リンパ球、肝細胞増殖因子(HGF)、抗神経ペプチド、中性エンドペプチダーゼ(NEP)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、好中球エラスターゼ、カテプシン、アルギナーゼ、線維芽細胞、内皮細胞および角化細胞、角化細胞増殖因子(KGF)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、およびマクロファージ走化タンパク質-1(MCP-1)、多形核好中球(PMN)、筋線維芽細胞、インターロイキン1(IL-1)、腫瘍壊死因子(TNF)、一酸化窒素(NO)、c-myc、ベータ-カテニン、内皮前駆細胞(EPC)、マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)ならびにMMP阻害物質からなる群から選択される少なくとも1つのバイオマーカに対応する、請求項1または2に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのバイオマーカは、細菌、真菌、酵母、胞子、ウイルス、微生物および寄生生物からなる群から選択される、請求項3に記載のシステム。
- 前記発光される励起光は、約400nm~約450nm、約450nm~約500nm、約500nm~約550nm、約600nm~約650nm、約650nm~約700nm、約700nm~約750nm、およびそれらの組み合わせの波長を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記発光される励起光は紫色/青色光である、請求項1~5のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記発光される励起光は、紫外線(UV)、可視光(VIS)、遠赤外線、近赤外線(NIR)および赤外線(IR)範囲の1つまたは複数の波長を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記標的からの蛍光の検出されたシグナルからなる複数の画像を比較し、各画像からの前記蛍光の検出されたシグナルを評価して、前記蛍光の検出されたシグナルにおける変化を判断するよう構成され、前記変化は前記標的における変化を示すものである、請求項1~7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記判断された変化を、既知のまたは期待される変化と比較するよう構成される、請求項8に記載のシステム。
- 前記標的は生体標的であり、前記判断された変化は治療処置の効果を経時的に示すものである、請求項8または9に記載のシステム。
- 前記システムは画像誘導を医療手順または治療手順において提供するよう構成される、請求項1~10のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記医療手順または前記治療手順は、綿棒試料採取、ブラッシング、郭清、吸引、生検、外科的切除、高圧酸素療法、光力学療法、および低レベル光線療法からなる群から選択される、請求項11に記載のシステム。
- 前記システムは追加的な画像化技術を実行するよう構成される、請求項1~12のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記追加的な画像化技術は、熱を介した画像化、超音波、および白色光画像化からなる群から選択される、請求項13に記載のシステム。
- 前記追加的な画像化技術は熱を介した画像化である、請求項14に記載のシステム。
- 前記システムは、前記標的に関する白色光情報、熱情報、および蛍光情報を含む、前記標的の多様式測定値を得るように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 前記細菌株は、スタフィロコッカス細菌、スタフィロコッカス・アウレウス、シュードモナス・エルギノーサ、リステリア・モノサイトゲネス、エンテロバクター・サカザキ、カンピロバクター種細菌、大腸菌群、エシェリキア・コリ細菌、プロピオニバクテリウム・アクネス、およびサルモネラからなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1~16のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、2つ以上の異なる細菌株の存在、量または位置を区別するように構成される、請求項1~17のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記異なる細菌株はスタフィロコッカス・アウレウスおよびシュードモナス・エルギノーサを含み、前記異なる細菌株はそれらの自己蛍光発光の特性に基づいて区別される、請求項18に記載のシステム。
- 前記システムは、手持ち式の携帯装置として構成される、請求項1~19のいずれか1項に記載のシステム。
- 標的評価システムの手持ち式の装置の作動方法であって、
前記手持ち式の装置は、標的に照射するための励起光を発する光源を備え、前記光源によって発される前記励起光は、前記標的に関連付けられる少なくとも1つのバイオマーカを蛍光発光させる少なくとも1つの波長または波長帯域を有し、前記作動方法はさらに、前記手持ち式の装置が、
前記手持ち式の装置の画像検出器を用いて、前記標的の照射に応答する前記少なくとも1つのバイオマーカシグナルの蛍光発光帯域を検出することと、
前記手持ち式の装置の熱センサを用いて、前記標的に関する熱情報を検出することとを備え、
前記手持ち式の装置のプロセッサを用いて、前記標的に関連付けられる前記少なくとも1つのバイオマーカの前記蛍光発光帯域を、バイオマーカの蛍光発光スペクトルおよび/または蛍光発光帯域の予め定められた参照テーブルと比較することと、
前記手持ち式の装置の前記プロセッサを用いて、前記比較に基づいて前記標的に関するデータを出力することとを含み、前記出力されるデータは、前記標的の細菌負荷に関するデータを含み、
前記出力されるデータは、前記標的に存在する、細菌および組織成分の、少なくとも1つの蛍光表現を含み、さらに、
前記手持ち式の装置の前記プロセッサを用いて、前記受信されるシグナルおよび/または前記出力されるデータに基づいて、前記標的のさまざまな成分を認識、分類および/または定量化するために、前記少なくとも1つの蛍光表現を解析することと、
前記手持ち式の装置の前記プロセッサを用いて、蛍光強度を計算し、前記計算された強度を用いて、
色で表示される、前記標的における蛍光強度の画像マップを生成し、および/または、
前記標的内の細菌の存在および生体分布を識別することを含み、前記作動方法はさらに、
前記手持ち式の装置が、前記比較に基づく前記標的に関する前記出力されるデータを前記手持ち式の装置のディスプレイに表示することと、
前記手持ち式の装置が、前記プロセッサを用いて、前記検出されたシグナルおよび前記検出された熱情報に基づいて細菌株の存在、位置または量を検出すること、を備える、標的評価システムの手持ち式の装置の作動方法。 - 前記標的は、創傷、腫瘍、異常組織、癌組織、皮膚癌、非癌性皮膚病変、悪性標的、壊死組織、生検標的、血液、微小血管系、器官、皮膚標的、生体標的、口腔標的、耳鼻咽喉標的、眼球標的、生殖器標的、および肛門標的のうちの少なくとも1つである、請求項21に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記検出されたシグナルは、細菌、真菌、酵母、胞子、ウイルス、微生物、寄生生物、結合組織、組織成分、滲出物、pH、血管、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、微生物、血管内皮増殖因子(VEGF)、内皮増殖因子(EGF)、上皮増殖因子、上皮細胞膜抗原(ECMA)、低酸素誘導因子(HIF-1)、炭酸脱水酵素IX(CAIX)、ラミニン、フィブリン、フィブロネクチン、線維芽細胞増殖因子、トランスフォーミング増殖因子(TGF)、線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)、メタロプロテイナーゼの組織阻害物質(TIMP)、一酸化窒素合成酵素(NOS)、惹起性内皮NOS、細胞のリソソーム、マクロファージ、好中球、リンパ球、肝細胞増殖因子(HGF)、抗神経ペプチド、中性エンドペプチダーゼ(NEP)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、好中球エラスターゼ、カテプシン、アルギナーゼ、線維芽細胞、内皮細胞および角化細胞、角化細胞増殖因子(KGF)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、マクロファージ炎症蛋白-2(MIP-2)、およびマクロファージ走化タンパク質-1(MCP-1)、多形核好中球(PMN)、筋線維芽細胞、インターロイキン1(IL-1)、腫瘍壊死因子(TNF)、一酸化窒素(NO)、c-myc、ベータ-カテニン、内皮前駆細胞(EPC)、マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)ならびにMMP阻害物質からなる群から選択される少なくとも1つのバイオマーカに対応する、請求項21または22に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記少なくとも1つのバイオマーカは、細菌、真菌、酵母、胞子、ウイルス、微生物および寄生生物からなる群から選択される、請求項23に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が、前記励起光による前記標的の照射に応答して、前記少なくとも1つのバイオマーカによって発せられる蛍光発光帯域をフィルタ処理して、前記少なくとも1つのバイオマーカの選択された蛍光発光帯域の前記手持ち式の装置の前記画像検出器への通過を可能にすることをさらに含む、請求項21~24のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記選択された蛍光発光帯域は、約490nm~約550nmおよび600nmを超える範囲の波長を有する、請求項25に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記発光された励起光は、約400nm~約450nm、約450nm~約500nm、約500nm~約550nm、約600nm~約650nm、約650nm~約700nm、約700nm~約750nm、およびそれらの組み合わせの波長を含む、請求項21~26のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記発光される励起光は紫色/青色光である、請求項21~25のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記発光される励起光は、紫外線(UV)、可視光(VIS)、遠赤外線、近赤外線(NIR)および赤外線(IR)範囲の1つまたは複数の波長を含む、請求項21~28のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が、前記照射された標的を別々の時間間隔で画像化して、前記標的からの蛍光の検出されたシグナルからなる複数の画像を得ること、および各画像からの前記蛍光の検出されたシグナルを評価して、前記蛍光の検出されたシグナルにおける変化を判断することをさらに含み、前記変化は前記標的における変化を示すものである、請求項21~29のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記判断された変化は、既知のまたは期待される変化と比較される、請求項30に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記蛍光発光帯域シグナルを検出することは、前記標的の表面および前記標的の表面下のうちの少なくとも1つからの蛍光発光帯域を検出することを含む、請求項21~31のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が、前記標的を、熱を介した画像化、超音波、および白色光画像化からなる群から選択される追加的な画像化技術で画像化することをさらに含む、請求項21~32のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記追加的な画像化技術は熱を介した画像化であり、前記作動方法は、さらに、前記手持ち式の装置が前記熱センサを用いて前記標的に関する熱情報を収集することを含む、請求項33に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が、前記標的に関する白色光情報、前記熱情報、および蛍光情報を含む、前記標的の多様式測定値を得ることをさらに含む、請求項34に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記白色光画像化は、
前記手持ち式の装置が前記標的を照射するための白色光源を有し、
前記画像検出器が、前記白色光源による前記標的の照射に応答する反射率を検出することとを含む、請求項33に記載の手持ち式の装置の作動方法。 - 前記細菌株は、スタフィロコッカス細菌、スタフィロコッカス・アウレウス、シュードモナス・エルギノーサ、リステリア・モノサイトゲネス、エンテロバクター・サカザキ、カンピロバクター種細菌、大腸菌群、エシェリキア・コリ細菌、プロピオニバクテリウム・アクネス、およびサルモネラからなる群から選択される少なくとも1つである、請求項21~36のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記プロセッサは、前記検出されたシグナルの比較に基づいて、2つ以上の異なる細菌株の存在、位置または量を区別する、請求項21~37のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記標的は創傷であり、前記作動方法は、前記手持ち式の装置が前記創傷の変化を経時的にモニタリングすることをさらに含む、請求項21~38のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が創傷サイズ、創傷深さ、創傷温度、組織分類、バイオフィルム情報、汚染度、組織酸素化、および血流のうちの1つまたは複数を計算することをさらに含む、請求項21~39のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が前記標的内および付近の細菌の生体分布を判断することをさらに含む、請求項26に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が前記標的内および付近の細菌の前記生体分布を、前記手持ち式の装置の前記ディスプレイ上に表示することをさらに含む、請求項41に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が前記標的の内部および付近の2つ以上の細菌株を、前記細菌株の蛍光発光特性に基づいて区別することをさらに含む、請求項41または42に記載の手持ち式の装置の作動方法。
- 前記作動方法は、前記手持ち式の装置が前記標的を前記励起光で照射する前に周囲光を低減することをさらに含む、請求項21~43のいずれか1項に記載の手持ち式の装置の作動方法。
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