KR102251749B1 - 효율적인 변조 이미지 진단 - Google Patents

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Abstract

혼탁 샘플의 측정 장치는 비-공간 구조형 광을 지니는 혼탁 샘플 타깃 부위를 조명하는 복수 개의 광원들, 공간 구조형 광을 지니는 혼탁 샘플 타깃을 조‘t아는 투영 시스템, 상기 혼탁 샘플 타깃 부위로부터의 광을 수집하는 센서, 및 상기 혼탁 샘플의 산란 및 흡수 계수들을 산출하도록 상기 센서에 의해 캡처된 데이터를 분석하는 프로세서를 포함한다. 혼탁 샘플의 측정 방법은 공간 구조형 광으로 샘플을 조명하는 단계, 다수의 파장에서 상기 샘플로부터 반사된 광을 수집하는 단계, 비-공간 구조형 광으로 상기 샘플을 조명하는 단계, 다수의 파장에서 상기 샘플로부터 반사된 광을 수집하는 단계, 및 상기 샘플의 광학 특성 및/또는 흡수 또는 형광 분자의 농도를 획득하도록 상기 수집된 광의 측정들을 조합하는 단계를 포함한다. 상기 공간 및 비-공간 광원들의 파장은 서로 다른 것이 바람직하다.

Description

효율적인 변조 이미지 진단{Efficient modulated imaging}
본원 명세서에 기재되어 있는 실시 예들은 일반적으로 기술하면 조직 구조 및 기능의 정량적 특징에 대한 변조 이미지 진단에 관한 것이고, 좀더 구체적으로 기술하면 효율적인 변조 이미지 진단을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
조직 구조 및 기능의 정량적 특징은 의료 이미지 진단에서 가장 도전적인 문제들 중 하나이다. 광 확산 방법들은 기본적인 광 조직의 상호 작용들에 의해 한정되는, 수 미크론 내지 센티미터 길이 스케일의 분해능 및 깊이 감도로 생물학적 조직들 또는 다른 혼탁(다시 말하면, 광 산란) 샘플들을 측정하는데 사용될 수 있다. 옥시-헤모글로빈, 디옥시-헤모글로빈 및 수분과 같은 (크로모포어(chromophores, 색소 친화체)로서 언급되는) 중요 조직 성분들이 광학적으로 검출될 수 있으며 국소 조직 건강 또는 생리학적 상태의 다양한 지표들 또는 인덱스들을 평가하도록 작용하거나 연관성을 보여준다. 그러한 인덱스들의 예들에는 조직 산소 포화도(stO2 , 또는 산소가 공급된 혈액의 분율), 총 혈액량(ctTHb), 조직 수분율(ctH2O), 및 조직 관류(tissue perfusion) 또는 대사(metabolism)가 있다. 이러한 인덱스들은 의사들이 진단들 및/또는 가이드 치료들을 수행하도록 하는 강력한 수단을 제공할 수 있다. 이러한 크로모포어가 가시 및/또는 근 적외 영역에서 검출가능한 특징들을 갖는 흡수 스펙트라를 지니기 때문에 검출될 수 있다. 본질적으로, 광원은 조직 샘플을 조명하는데 사용될 수 있으며, 되돌아온 광은 조직의 흡수 특징들을 측정하고 관심 대상인 크로모포어를 정량화하는데 사용될 수 있다. 실제로, 이는 조직 내 산란의 존재 때문에 어려운 측정이다. 한 부류의 프로브-기반 기술들은 학계에서 설명되었으며 다수의 회사(소마네틱스(Somanetics), 허친슨(Hutchinson), 비옵틱스(ViOptix))에 의해 상업적으로도 또한 번역되었다. 이러한 기술들 각각은 다수의 서로 다른 알고리즘 및 하드웨어 구성요소들(조명원, 스펙트럼 검출)을 사용해 조직 산란을 해명, 수정 또는 제어하려는 과제에 접근하여 헤모글로빈 및 조직 산화에 대한 의미 있는 정보를 획득한다. 이러한 프로브들은 스펙트럼 유연성 및 고감도를 가능하게 하는 단일 포인트 검출기들의 대규모 선택을 이용한다. 그러나, 접촉 프로브들은 일부 주요한 제한들에 직면해 있다. 본래, 접촉 프로브들은 이미지 진단 기술들이 아니기 때문에 광범위한 조직 부위들을 평가하는데 이상적이지 않다. 이는 조직의 건강이 예를 들면 조직의 상처(화상, 궤양, 피부 플랩 등등)에서 종종 공간적으로 다르기 때문에 중요한데, 여기서 공간 대비는 정상 조직 및 상처 조직 사이에서와 아울러, 상처 자체 (예컨대, 상처 경계부위 대 상처 중심 부위) 내에서 존재할 수 있다. 접촉 프로브의 경우에, 저 해상도의 이미지를 합성하기 위해, 다수의 접촉 프로브가 다수의 조직 위치들에 배치되어야 하거나, 상기 프로브가 그 표면에 걸쳐 스캐닝되어야 한다. 전형적인 상처는 크기 면에서 수 ㎜에서부터 수 ㎝에 이르기까지 다를 수 있기 때문에, 이러한 넓은 범위에 대해 설계하고, 이러한 넓은 범위를 다루며, 그리고/또는 이러한 넓은 범위에 적합한 프로브 기술들에 대한 도전이 제시되고 있다.
카메라 기반 스펙트럼 이미지 진단 방법들은 또한 학계에서 그리고 상업적으로 개발되었다. 가시 광을 이용한 다중 스펙트럼 이미지 진단 기술(HyperMed)은 넓은 시야(∼10 ㎝ x 10 ㎝)에 걸쳐 조직 산화를 측정하는데 적용되었다. 다중 스펙트럼 이미지 진단 방법들은 단지 조직의 상부 표피(< 1 ㎜) 층을 샘플링하는 파장들을 채용하는 것이 전형적이다. 근 적외선(650 - 1000 ㎚)이 훨씬 더 깊이 침투하지만, 반사되거나 투과된 광신호에서의 크로모포어 대비는 강한 조직 산란 계수의 존재 때문에 (다시 말하면 흡수에 비해) 분리 및 정량화하는데 더 도전적이다. 이러한 제한을 극복하여 표피 층들(∼100 ㎛ 깊이)에서 뿐만 아니라 표피 하부(1 - 10 ㎜)에서 비-접촉 방식으로 넓은 시야에 걸쳐 조직 건강을 평가할 수 있는 기술이 좀더 가치가 크므로 바람직하다.
직접적인 접촉을 필요로 하지 않고 조직의 깊이 및 넓은 시야에서의 질병의 진행 및 치료 반응의 정량적 분석을 가능하게 하는 변조 이미지 진단(Modulated Imaging; MI)이라 불리는 신규한 광 이미지 진단 방법이 최근에 도입되었다. MI는 본원 명세서에 참조 병합되는, 본원 명세서에서 Bevilacqua et al으로서 언급되는 미국 특허 6,958,815 B2에 기재되어 있다. 이러한 기법은 생체 조직 또는 다른 혼탁 매체(산란 및 흡수하는 샘플)를 하나 이상의 광 파장에서 공간 변조 광(또는 "구조형 광(structured light)") 패턴으로 조명하는 단계 및 그 결과로 상기 조직으로부터 수집된 역반사 및 산란 광을 분석하는 단계를 포함한다. MI의 바람직한 실시 예는 공간 주파수 도메인 이미지 진단(Spatial Frequency Domain Imaging; SFDI)이라 불리며, 이 경우에 공간 광 패턴, 또는 구조는 사인파(sinusoidal)이고, 이는 소수개(전형적으로는 파장 당 3-15개)의 구조형 광 측정들로부터 구조형 광 대비를 검출하는 알고리즘 면에서 간단한 방식을 제공한다. 다중 스펙트럼 이미지 진단과 조합될 경우에, 2개 이상의 광 파장들에서의 광학 특성이 조직 건강에 관련된 크로모포어의 생체 내 농도, 예컨대, 옥시-헤로글로빈(ctO2Hb), 디옥시-헤모글로빈(ctHHb) 및 수분(ctH2O)을 정량적으로 결정하는데 사용될 수 있다.
흡수 크로모포어의 스펙트럼 분석(파장-의존) 측정들을 수행하기 위해, 상기 MI 기법은 다양한 파장들에서 조직으로부터 되돌아온 공간 구조형 광의 수집을 필요로 한다. 이는 지금까지 각각의 바람직한 파장에 대해 Bevilacqua et al의 개시된 기법을 반복함으로써 달성되었다. 따라서, 총 이미지 진단 시간들은 측정된 파장들의 개수로 직접 스케일링하게 된다. 이는 근 적외 영역에서 일부 파장들에 대해 특히 도전적일 수 있는 데, 이 경우에 조명원이 그다지 밝지 않고, 광 처리율이 낮으며, 검출기 양자 효율이 CCD 제한들 때문에 낮다. 낮은 처리율 파장들의 경우에, 충분한 신호 대 잡음 비를 획득하는데 긴 적분 시간(㎳ 단위의 10s 내지 100s)이 소요된다. 광 강도는 적분 시간을 줄이기 위해 그러한 파장들에서 증가하게 되어야 한다. 그러나, 이는 광원(예컨대, LED들, 레이저들, 백열등), 광학 릴레이 시스템(예컨대, 렌즈들, 도파관들, 미러들), 및 패턴 생성 기법(예컨대, 반사 디지털 마이크로 미러 어레이 또는 액정 온 실리콘, 패턴형 투광성 재료 또는 LCD 어레이, 또는 홀로그래픽 소자) 모두를 포함하는 구조형 광 투영 하드웨어의 에텐듀(etendue), 또는 광 처리율, 제한들에 의해 제한된다. 미약하거나 비효율적인 파장 대역들의 강도에서의 "브루트 포스(Brute force)" 증가는 증가된 전력 소비, (부가적인 소스 비효율 및 불안정으로 이끌 수 있는) 증가된 열 응력 및 증가된 냉각 요건들을 포함하는 다른 효과들을 지닐 수 있다. 좀더 긴 이미지 진단 시간은 의료(또는 다른 움직임에 민감한) 애플리케이션들에서 실제적 문제를 일으키는데 그 이유는 좀더 긴 이미지 진단 시간이 연구 중에 측정 샘플(예컨대, 조직)의 작은 움직임으로 인해 최종 이미지가 인위적인 결과물인 것으로 이끌 수 있기 때문이다. 그러므로, 현재의 변조 이미지 진단 방법들의 기능을 개선하면서 정확도를 유지하지만 시스템 효율을 개선하고 상기 이미지 진단 시간을 줄이는 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
위에서 간략하게 기술한 바와 같이, MI는 넓은 조직(또는 다른 혼탁) 부위(수 ㎠)에 걸쳐 하나 이상의 공간 구조형 강도 패턴들로 샘플을 조명하는 것 및 그 결과로 상기 샘플로부터 다시 수광된 광을 분석하는 것을 포함한다. 종종 변조 전달 함수(modulation transfer function; MTF)로서 언급되는 공간 주파수 또는 주기의 함수로서의 상기 샘플로부터 다시 수광된 공간 구조형 광의 진폭 및/또는 위상의 분석이 임의의 개별 파장에서 샘플의 광학 특성 정보를 결정하는데 사용될 수 있다. 조직 광학 특성의 예들에는 광 흡수, 광 산란(크기 및/또는 각도 의존), 및 광 형광이 있다. 이러한 광 의존 데이터(모델 기반 형태이거나 또는 경험 유래 형태임)의 분석은 정량적 흡수(
Figure 112015052417155-pct00001
) 및 감소된 산란(
Figure 112015052417155-pct00002
) 광학 특성들의 2D 또는 3D 맵들을 생성하는데 사용될 수 있다. 영역별(region-wise)(다중 픽셀) 평가들은 또한 다수의 공간 광학 특성 또는 도출된 결과들의 평균을 내거나 이와는 달리 다수의 공간 광학 특성 또는 도출된 결과들을 누적함으로써 산출될 수 있다. 다양한 파장에서 공간 주파수 또는 주기 정보를 사용함으로써, MI는 흡수(
Figure 112015052417155-pct00003
) 및 형광(
Figure 112015052417155-pct00004
)을, 물리적으로 개별적인 대비 메커니즘들로부터 각각 초래되는 산란(
Figure 112015052417155-pct00005
) 효과들로부터 분리시킬 수 있다.
MI에 의해 다수의 파장에서 흡수 계수(
Figure 112015052417155-pct00006
)를 매핑하는 것은 다시금 옥시- 및 디옥시-헤모글로빈 및 수분(ctO2Hb, ctHHb, 및 ctH2O) 및 조직 산화 포화도 및 혈액량(stO2 및 ctTHb)과 같은 도출된 생리학 매개변수들을 포함하지만 이들에 국한되지 않는 조직 크로모포어의 정량적 스펙트럼 분석을 가능하게 한다. 조직으로부터 수집된 광의 이러한 공간적으로 다른 위상은 또한 동시에 측정될 수 있으며, 위상적인 표면 정보를 산출한다. 이러한 측정들의 조합은 3D 조직 프로파일과 아울러, 상기 분석에서 만곡 처리된 표면들을 수용하기 위한 교정 데이터의 시각화를 가능하게 한다. 전형적인 데이터 흐름이 도 1에 도시되어 있다.
MI의 측정 및 분석에 있어서 당면한 문제는 이미지 진단 시간이다. 긴 이미지 진단 시간들은 움직임 및 주위 조명에 대한 감도를 증가시키는데, 이는 측정된 생체 측정 지표, 특히 임상 애플리케이션에서 측정된 생체 측정 지표의 2차원 맵이 인위적인 결과물인 것으로 이끌 수 있다. 하드웨어 제한들은 오랜 이미지 진단 시간들에 대한 주요 원인이다. 발광 다이오드들(light emitting diodes; LEDs)과 같은 고출력 광원들은 조직을 개선할 수 있지만 측정 시간이 근 적외 영역에서 문제시된다. 이는 LED 출력 및 카메라 감도가 파장에 강력하게 의존할 수 있으며 LED 출력이 장치의 크기 및 냉각 요건들에 의해 제한되기 때문이다.
도 2에는 움직임의 인위적인 결과물들을 나타내는 선행기술의 변조 이미지 진단 장치로 수집된 유아 화상 상처의 대표적인 데이터 집합이 도시되어 있다. 도 2(b)에는 반사율 데이터 대 파장 및 공간 주파수가 도시되어 있다. 여기서 유념할 점은 높은 공간 주파수를 갖는 인위적인 결과물이 복조된 970 ㎚ 데이터(우측, 하측)에서 스트라이프된 패턴을 지닌다는 점이다. 여기서 복조된 데이터라는 용어는 각각의 공간 주파수에서 광 조명의 진폭에 대해 정규화된 조직으로부터 수광된 광의 추출된 진폭을 의미한다. 다시 말하면 상기 복조된 데이터는 조명된 조직의 변조 전달 함수이다. 이러한 인위적인 결과물들은 이러한 파장에 소요되는 오랜 적분 시간 동안의 움직임에 기인한 것이다. 도 2(c)에서 강조된 바와 같이, 10x의 오랜 적분 시간(즉, 5s)이 다른 짧은 파장들(즉, 단지 0.5s)에 비해 970 ㎚에서 데이터 집합을 획득하는데 소요될 필요가 있다. 모든 파장 정보를 사용하여 크로모포어 또는 산란 진폭/기울기 측정들을 일으키는 것은 도 2(d)에서 평균 산란 진폭 이미지로 도시된 바와 같이 도출된 이미지가 정현파의 인위적인 결과물들인 것으로 이끈다.
여기서 볼 수 있는 바와 같이 970 ㎚ 파장 측정(결과적으로는 수분 농도(ctH2O)의 분석)이 배제되는 경우에 ctO2Hb 및 ctHHb가 전형적인 조직 수분율을 가정함으로써 여전히 정확하게 계산될 수 있다. 도 2(e)에는 검은 색의 화살표로 나타낸 유아의 팔의 상부 좌측 모서리에서 높은 산란 영역을 올바르게 인식하는 970 ㎚ 데이터가 배제될 경우의 결과적인 분석이 도시되어 있다. 이러한 영역은 가장 심한 화상 위치에 상응하며 식별하는데 유용하다. 그러나, 수분 감도가 많은 연구에서 매우 바람직하므로, 970 ㎚ 데이터를 배제하는 것은 바람직하지 않다.
그러므로, 일반적으로는, 다양한 파장에서 타깃 크로모포어의 스펙트럼 대비 측정들을 캡처할 수 있는 유연성을 지니면서 동시에 핵심 변조 이미지 진단 기법의 구조형 광 요건들에 대해 복잡도의 증가가 있는 경우에 복잡도의 증가를 최소화하는 것이 바람직하다. 그러므로, ctH2O, ctO2Hb, ctHHb, 및 기타 성분들(예컨대,빌리루빈(bilirubin), 메트 헤모글로빈(methemoglobin), 지질(lipids), 외인성 에이전트)을 포함하는 모든 관련 성분들의 농도들 및/또는 분포들에 관한 완전한 정보를 제공하기 위하여 불량한 성능/감도를 지니는 파장들에서 인위적인 결과물들의 효과들을 제거하는 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본원 명세서에서 제공되는 실시 예들은 조직 구조 및 기능의 정량적 특징에 대한 효율적인 변조 이미지 진단을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 한 실시 예에서는, 혼탁 샘플의 측정 장치가 공간 구조를 지니지 않는 광으로 혼탁 샘플의 타깃 부위를 조명하도록 구성된 복수 개의 광원들을 지니는 조명 장치, 공간 구조를 지니는 광으로 상기 혼탁 샘플의 타깃 부위를 조명하도록 구성된 투영 시스템, 상기 혼탁 샘플의 타깃 부위로부터의 광을 수집하도록 구성된 센서, 및 상기 센서에 의해 캡처된 데이터를 분석하여 상기 혼탁 샘플의 산란 및 흡수 계수들을 산출하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 공간 구조를 지니지 않는 광으로 상기 샘플을 조명하도록 구성된 광원들은 상기 조명 장치의 주위에 배치된다. 상기 투영 시스템은 다수의 스위치 가능한 광원들을 포함한다. 공간 구조를 지니지 않는 광원들의 파장들은 공간 구조를 지니는 광의 파장들과는 다른 것이 바람직하다.
다른 한 실시 예에서는, 혼탁 샘플의 측정 방법은 공간 구조를 지니는 광으로 상기 샘플을 조명하는 단계, 다수의 파장(
Figure 112015052417155-pct00007
)에서 상기 샘플의 되돌아온 광을 획득하도록 상기 샘플로부터 반사된 광을 수집하는 단계, 다수의 파장(
Figure 112015052417155-pct00008
)에서 상기 샘플의 되돌아온 광을 획득하도록 상기 샘플로부터 반사된 광을 수집하는 단계, 및 파장들(
Figure 112015052417155-pct00009
)에서의 광학 특성들, 및/또는 흡수 또는 형광 분자의 농도를 포함하는 적합 매개변수(fit parameter)를 획득하도록 공간 구조를 지니는 광 및 공간 구조를 지니지 않는 광으로부터 획득된 측정들을 조합하는 단계를 포함한다.
상기 공간 구조를 지니지 않는 광의 파장들(
Figure 112015052417155-pct00010
)은 공간 구조를 지니는 광의 파장(
Figure 112015052417155-pct00011
)과는 다른, 다시 말하면
Figure 112015052417155-pct00012
인 것이 바람직하다.
획득된 측정들의 조합은 공간 구조를 지니지 않는 광을 사용하여 획득된 파장들(
Figure 112015052417155-pct00013
)에서 산란 추정치들을 획득하기 위해, 공간 구조를 지니는 광을 사용하여 획득된 개별 파장(
Figure 112015052417155-pct00014
)에서 상기 측정들을 내삽 또는 외삽하도록 파장에 대한 산란의 의존을 기술(description)하는 산란 함수를 사용하여 수행된다.
파장의 산란 함수는
Figure 112018110289352-pct00015
로서 기술되는 멱법칙 함수(power law function)이다.
본 발명의 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은 이하의 도면들 및 상세한 설명을 검토하면 당업자에게 자명해질 것이다. 여기서 의도된 점은 그러한 모든 추가의 방법들, 특징들 및 이점들이 이러한 설명 내에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 속하며 첨부된 청구항들에 의해 보호된다는 점이다. 또한 여기서 의도된 점은 본 발명이 대표적인 실시 예들의 세부들을 필요로 하는 것으로 제한되지 않는다는 점이다.
본원 명세서의 일부로서 포함되어 있으며 현재 바람직한 실시 예를 위에 제공한 일반적인 설명 및 이하에서 제공되는 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명과 함께 예시하는 첨부도면들은 본 발명의 원리들을 설명 및 교시하는데 도움을 주는 것이다.
도 1은 변조 이미지 진단(modulated imaging; MI) 데이터 처리 및 전형적인 MI 데이터 제품들의 흐름도이다. (a)는 표면상에 투영된 변조 강도 패턴들을 보여주는 도면이다. (b)는 각각의 주파수(주파수 당 3개의 위상 이미지)에서 복조 및 교정된 패턴 진폭을 보여주는 도면이다. (c)는 광학 특성을 결정하도록 하는 다중 주파수 모델에 대한 패턴 적합을 보여주는 도면이다. (d)는 위상 복조가 곡률 교정 및 시각화를 위해 사용될 수 있는, 조직 높이에 대한 정보를 개별적으로 제공하는 것을 보여주는 도면이다. 데이터는 각각의 픽셀에 대해 처리되어 광학 특성의 공간 맵들을 생성하게 된다. (e)는 말단부가 인하된 관류(lowered perfusion )(stO2), 혈액 풀링(blood pooling)(ctHHb 및 ctTHb), 부종(edema)(ctH2O), 및 매트릭스의 미세구조/괴사(matrix ultrastructure/necrosis)(
Figure 112015052417155-pct00016
) 의 열화에 대한 MI 감도를 나타내는, 쥐의 척추경 플랩에 대한 전형적인 MI 데이터 제품들을 보여주는 도면이다.
도 2는 소아 화상 환자의 오랜 측정이 원래의 MI 데이터 및 회복된 MI 데이터에서 시각화된 인위적인 결과물들을 야기하는 것을 보여주는 이미지들이다. (a)는 연구 중에 있는 화상 조직의 사진을 보여주는 도면이고, (b)는 좌측으로부터 우측으로 658 ㎚, 730 nm, 850 ㎚, 및 970 ㎚인 4개의 파장에 대해, 공간 주파수 = 0.1 mm-1 (하측) 및 공간 주파수 = 0 mm-1 (상측)에서의 복조 확산 반사율을 보여주는 원래의 데이터 이미지들을 보여주는 도면이며, (d)는 데이터의 인위적인 결과물들을 담고 있는 970 ㎚ 데이터를 포함하는 분석으로부터 회복된 조직 산화(StO2) 데이터를 나타내는 이미지를 보여주는 도면이고, (e)는 상기 복조된 970 ㎚ 데이터를 배제한 분석으로부터 회복된 조직 산화(StO2)를 나타내는 이미지를 보여주는 도면이다. 검은 색의 화살표는 주위의 조직에 비하여 상처를 입은 화상 영역에서 증가된 산화 공간 부위를 나타낸다. 이러한 결과가 970 ㎚ 측정에 관련된 움직임의 인위적인 결과물들로부터 (d)에서는 모호해진다.
도 3은 효율을 증가시킨 변조 이미지 진단 장치의 한 실시 예를 보여주는 도면이다. (a)는 평면 외부 광 조명을 위한 광 링(light ring), 구조형 광 조명을 위한 투영 시스템, 및 편심 카메라를 보여주는 도면이다. (b)는 양자 모두가 상기 카메라에 의해 검출되고, 평면 광 조명에 의해 중첩된, 중심에서 직사각 구조형 광 필드를 보여주는 광 링 패턴 및 카메라를 보여주는 도면이다.
도 4는 서로 다른 파장의 LED를 통해 분포되는 9개의 위치들을 지니는 평면 광원을 보여주는 도면이다.
도 5는 제거가능한 LED 모듈들을 지니는 평면 조명 광 링을 보여주는 도면이다.
도 6은 구조형 및 비-구조형 광을 사용하는 효율적인 MI 분석의 작업흐름도이다.
도 7은 선행기술에서 기술한 변조 이미지 진단 장치 및 본 발명의 효율적인 변조 이미지 진단 장치 및 방법으로부터 획득된 산란 및 흡수 계수들 간의 비교를 나타내는 대표적인 데이터를 보여주는 도면이다. (a)는 선행기술의 장치를 가지고 이미지 진단된 '검붉은 모반(Port Wine Stain; PWS)'의 이미지를 보여주는 도면이다. 여기서 유념할 점은 볼(cheek) 상의 PWS 영역이 증가된 혈관 분포 때문에 주위의 부위들에 비하여 높은 stO2 농도를 지닌다는 점이다. (b)선행기술(완전한 적합 라인) 및 본 발명의 효율적인 장치 및 방법(감소된 데이터 라인들)을 비교하는 파장의 함수로서의 산란 계수의 그래프를 보여주는 도면이다. (c)는 선행기술(완전한 적합 라인) 및 본 발명의 효율적인 장치 및 방법(감소된 데이터 라인들)을 비교하는 파장의 함수로서의 흡수 계수의 그래프를 보여주는 도면이다.
도 8은 선행기술의 변조 이미지 진단 장치(x 축)를 사용할 경우에 대해 상기 효율적인 변조 이미지 진단 장치를 사용할 경우 검붉은 모반(a) 및 화상 조직(b)로부터 추출된 산란 및 흡수 데이터의 비교를 나타내는 그래프를 보여주는 도면이다.
도 9a는 공간 구조를 담고 있지 않은 광 및 공간 구조를 담고 있는 광을 가지고 샘플을 조명하도록 구성된 광원들을 지니는 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9b는 공간 구조를 지니는 광을 사용하는 조명 상태로 도 9a의 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9c는 공간 구조를 지니지 않는 광을 사용하는 조명 상태로 도 9a의 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 10은 구조형 및 비-구조형 광원들, 및 축외 카메라를 지니는 변조 이미지 진단 기기의 한 실시 예의 사진을 보여주는 도면이다.
도 11은 전형적인 LED들의 상대적인 효율의 일 예를 나타내는 그래프를 보여주는 도면이다.
도 12는 흡수 광학 특성의 회복을 위한 완전하고 효율적인 방법들의 비교(상측) 및 "골드 스탠다드(gold standard)" 완전 분석으로부터 % 오차로 상기 접근법들 간의 정확도에 있어서 일반적으로 1% 미만임을 보여줌으로써 상기 효율적인 방법을 인증하는 비교(하측)를 나타내는 그래프들을 보여주는 도면이다.
여기서 유념해야 할 점은 상기 도면들이 반드시 일정한 비율로 도시될 필요가 없고 유사한 구조들 또는 기능들의 요소들이 일반적으로 상기 도면들 전반에 걸쳐 예시를 목적으로 하여 동일한 참조번호들로 나타나 있다는 점이다. 또한 여기서 유념해야 할 점은 상기 도면들이 단지 본원 명세서에 기술되어 있는 여러 실시 예에 대한 설명을 용이하게 하도록 의도된 것이라는 점이다. 상기 도면들은 반드시 본원 명세서에 개시된 교시들의 모든 실시태양을 나타낼 필요가 없으며 청구항들의 범위를 한정하지 않는다.
본원 명세서에 제공되어 있는 실시 예들은 조직 구조 및 기능의 정량적 특성에 대한 변조 이미지 진단을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 종래의 시스템들에서는, 동일한 공간 구조형 광 패턴(또는 패턴들)이 모든 관련 파장들에서 조명되었다. 한 실시 예에서는, 효율을 증가시킨 변조 이미지 진단 시스템용 장치는 광을 공간 구조형 조명 및 공간 비-변조 광(평면) 조명으로 분리시킨다. 여기서 평면 광은 실질적으로 어떠한 공간 강도 패턴 또는 구조를 지니지 않는 광으로서 정의되고 구조형 광은 공간 강도 패턴 또는 구조를 지니는 광 조명으로서 정의된다. 상기 평면 및 구조형 광 조명들의 파장들은 이하에 기술되는 바와 같이 감도를 최적화하도록 선택된다. 효율적인 변조 이미지 진단 시스템들 및 방법들은 본원 명세서에 참조 병합되는, 미국 임시출원 제61/793,331호 및 제61/723,721호에 기재되어 있다.
도 3(a)에는 효율을 증가시킨 변조 이미지 진단 장치(10)의 바람직한 실시 예가 도시되어 있다. 상기 장치(10)는 다수의 외부 비-구조형(평면) 광원(14)을 주위에 지니며 조직 샘플의 한 부위를 조명하도록 구성된 광원(12), 상기 조직 샘플의 한 부위를 조명하도록 패턴형(구조형) 광을 제공하는 투영 시스템(16), 및 상기 투영 시스템(16) 및 상기 외부 평면 광원(12) 양자 모두로부터 편심된 상태로 배치되어 있으며 상기 투영 시스템(16) 및 상기 외부 평면 광원(12)에 의해 조명된 조직 샘플의 한 부위로부터 광을 수집하도록 구성된 검출기 또는 카메라(18)를 포함한다. 상기 평면 광원(12), 투영 시스템(16) 및 카메라(18)는 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB)(22)에 연결되어 있으며, 상기 인쇄 회로 보드(PCB)(22)는 프로세서, 전원, 드라이버들, 메모리 및 상기 프로세서를 통해 실행가능하며 메모리 상에 저장된 소프트웨어를 포함한다. 상기 카메라(18)에 의해 수집된 광 데이터는 상기 저장된 소프트웨어 및 프로세서를 사용하여 처리될 수 있으며 처리를 위해 컴퓨터 또는 다른 프로세서로 포팅될 수 있다. 상기 투영 시스템(16), 카메라(18) 및 PCB(22)는 히트 싱크(21)를 지니는 이미지 진단 베이스(20)에 장착된다. 2개의 위치 필터(23)는 상기 카메라(18) 및 투영 시스템(16)에 연결된다.
도 3(a)에서는 상기 외부 평면 광원(12)이 링 광 조립체로서 도시되어 있지만 LED들 또는 레이저들을 포함하는, 다른 외부 장착형 광원들일 수 있으며, 상기 외부 평면 광원(12)은 상기 투영 시스템(16)을 거치지 않은 비-공간 구조형 조명을 제공한다. 상기 링 광 조립체는 링 베이스(13) 주변에 대해 배치되어 있는 복수 개의 평면 광원들(14)을 포함한다. 상기 베이스(13)는 커버(11)와 함께 상기 변조 이미지 진단 장치(10)의 커버(15)에 외부 장착된다.
파장들의 선택은 상기 투영 시스템(16) 및 평면 비-구조형 광원(12, 14) 양자 모두에서 유연성이 있다. 상기 투영 시스템(16)은 DLP 프로젝터, LOCOS 프로젝터 등등을 포함할 수 있으며, 상기 평면 광원(12)에 대해 도 4에 도시된 예컨대 LED들(17, 17')과 같은 다양한 파장의 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)들과 같은 다수의 스위치 가능한 광원들을 포함할 수 있고, 다양한 공간 주파수들 또는 다른 광 패턴들의 변조 광을 제공할 수 있다. 상기 외부 평면 조명기(12) 상의 광원들(14)은 또한 하나 이상의 파장들을 지니는 LED들일 수 있지만 특히 공간 구조를 지니지 않고 균일한 조명을 제공한다. 상기 구조형 투영(16) 및 외부 평면 광원들(12)은 조직 샘플 상의 일반적으로 동일한 부위를 향해 있다. 상기 카메라(18)는 상기 평면 광 및 구조형 광 비임 경로들의 비임 축들로부터 편심되어 있으며 조명된 조직 샘플 상의 일반적으로 동일한 부위로부터의 광을 수집한다. 상기 외부 평면 조명원(12)의 구성에 대한 주요 이점은 광이 패터닝되고 선택적으로는 상기 샘플들 상에 릴레이되는 것을 필요로 하지 않는 완화된, "비-이미지 진단" 제약들로 인한 상기 샘플에 대한 비-구조형 광의 전달이 증가된다는 점이다. 이러한 구성은 시스템 효율을 증가시키고, 원하는 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio; SNR)를 획득하도록 이미지 진단 시간들을 줄이며, 측정 시간들이 편의성 및 휴대성과 같은 실제적 고려에 의해 제약을 받게 될 경우에 애플리케이션들에 대한 실행 가능성을 증가시킨다.
바람직한 실시 예에서는, 상기 카메라(18)가 상기 외부 평면 조명원(12)으로부터 축외를 배경으로 하여 배치됨으로써, 상기 조명원(12)으로부터 카메라(18)로의 직접적인 광 산란으로부터의 최소 누화(minimal cross-talk)를 허용한다. 바람직한 실시 예에서는, 상기 카메라(18)가 12-비트 단색 CCD 카메라이지만 어떠한 상업용 CMOS 카메라라도 포함할 수 있다.
도 3(b)에서는 링으로 배향되는 광원 집합체의 가운데를 통해 이미지화되는 구성이 일 예로 도시되어 있다. 다른 실시 예들이 가능하지만, 그 모든 실시 예들에는 상기 구조형 광 및 평면 광원들(16, 12)이 조직 샘플 상의 일반적으로 동일한 부를 조명하며 상기 카메라(18)가 상기 구조형 및 평면 광원들(16, 12)에 의해 조명되는 일반적으로 동일한 부위를 이미지화하도록 구성되어 있는 특징이 구비되어 있다.
다른 한 실시 예에서는, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 평면 광원(12) 상의 각각의 광원(14)이 임의의 파장으로 분포될 수 있는 9개의 위치를 지니고, 상기 파장은 핵심 변조 이미지 진단(구조형 광) 측정을 수행하는데 사용되는 파장들과는 상보적일 수 있는 다른 파장들 - 예컨대, 다중 컬러 LED 모듈(17) 및 단일 컬러 LED 모듈(17) 참조 - 에 민감한 생체 측정 지표에 대한 변조 이미지 진단 분석의 유연한 확장을 허용한다. 비록 9개의 위치로서 도시되어 있지만, 상기 평면 광원(12) 상의 각각의 광원(14)은 9개의 위치, 12개의 위치 등등을 지닐 수 있다.
다른 한 실시 예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 외부 평명 조명기(12)의 베이스(13)가 소켓들(24)을 제공하며 상기 소켓들(24) 내로 LED 모듈들(17)과 같은 외부 광원들(14)이 플러그 삽입되거나 상기 소켓들(24)로부터 LED 모듈들(17)과 같은 외부 광원들(14)이 플러그 해제됨으로써 재구성한 파장 선택을 허용할 수 있다.
다른 한 실시 예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 광원(14), 예컨대 LED 모듈(17)에는 동일한 광원 상에서 개별적으로 어드레스 가능한 다수의 LED 칩으로부터의 출력을 공간적으로 편평하게 하여 조합하도록 적분 로드 또는 확산기와 같은 비임 호모지나이저(beam homogenizer)가 합체된다.
동작 및 분석 방법: 상기 변조 이미지 진단 장치(10)는 다음과 같이 동작된다. 변조 이미지 진단은 다수의 개별 파장들(
Figure 112015052417155-pct00017
)에서 데이터를 수집하는 것이 전형적이며, 상기 다수의 개별 파장들(
Figure 112015052417155-pct00018
) 각각은 카메라 또는 검출기에서 다른 처리율 또는 신호 대 잡음 비(SNR)를 지닌다. 본원 명세서에 제공되어 있는 효율적인 장치(10)는 이들 n개의 파장을 2개의 카테고리, 다시 말하면 공간 구조형 파장들(
Figure 112015052417155-pct00019
) 및 비-구조형 평면 파장들(
Figure 112015052417155-pct00020
)로 분리시킨다. 위에서 기술한 바와 같이, 움직임의 인위적인 결과물들은 처리율 또는 신호 대 잡음비(SNR)가 낮은 파장들에 대해 나타나려는 경향을 지닌다. 낮은 SNR은 그러한 파장에 대해 낮은 광원 출력, 불량한 프로젝터-광원 결합, 감소된 프로젝터 처리량, 낮은 수신 신호 또는 검출기 감도로 인해 초래될 수 있다. 낮은 SNR 파장은 그에 대응하는 높은 적분(다시 말하면, 카메라 노출 시간)을 필요로 함으로써, 움직임에 민감하게 한다. 본원 명세서에 제공되는 방법의 예증에서는, 공간 구조형 조명이 높은 SNR 파장들로 수행되었으며 비-구조형 평면 조명이 낮은 SNR 파장들로 수행되었다. 본원 명세서에서 제공되는 효율적인 장치(10)는 도 6에 도시되고 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같은 이하의 단계들에서 기술되는 분석에서 상기 공간 구조형 및 비-구조형 광을 다르게 다룬다. 도 9a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 상기 효율적인 장치(10)는 조직 또는 혼탁 샘플(30) 상에 배치되어 있는 평면 광원(12), 구조형 광원(16) 및 카메라(18)를 포함하는 것으로 도시되어 있다.
1) 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 구조형 광원들(16)은 턴온(turn on)
되어 미국 특허 6958815에 간략하게 기술되어 있는 바와 같이, 하나
또는 소수의 높은 SNR 파장들(예컨대,
Figure 112015052417155-pct00021
)에서 조직 샘
플(30) 상에서 스캐닝된다. 상기 구조형 광은 다수의 공간 주파수로
이러한 파장들에서 상기 샘플(30)을 조명하고, 상기 샘플(30)로부터
반사 및 산란된 광은 상기 카메라(18)에 의해 수집된다. 이때, 이러한
데이터는 생체 조직에서의 광의 산란에 대한 물리적 모델, 또는 측정
들 또는 시뮬레이션들의 카탈로그에 기반한 경험 유래 데이터-룩업을
사용하여 샘플, 예컨대 공간적으로 분해된 흡수 및 감소된 산란(
Figure 112015052417155-pct00022
및
Figure 112015052417155-pct00023
) 맵들의 변조 전달 함수 및/또는 광학 특성 정보
를 획득하도록 분석될 수 있다. 샘플 혼탁도를 설명하는 물리적 모델
들의 예들은 광 전달의 표준 확산 방정식 및 상대적 전달 모델들이다.
2) 다음으로는, 공간 구조형 파장들(
Figure 112015052417155-pct00024
)에서의 측정들은 관심 있는 샘플
에서의 광학 특성들의 파장 의존 특징들에 기반하여, 비-구조형 파
장(
Figure 112015052417155-pct00025
)에 내삽 또는 외삽될 수 있다. 예를 들면, 근 적외 영역에서,
도출된 산란 계수(
Figure 112015052417155-pct00026
)는 비-구조형 파장들(
Figure 112015052417155-pct00027
)에 대한 산
란 계수에 대해 추정된 값을 제공하기 위해 상기 카메라(18)에 의해
검출된 이미지의 각각의 픽셀에서 내삽 또는 외삽되는
Figure 112015052417155-pct00028
, 또는 좀더 일반적으로 기술하면
Figure 112018110289352-pct00029
과 같은 파장의 멱법칙 함수
에 적합화될 수 있다. 위에서 언급한 방정식들 중 A 및 b 매개변수들
은 자유, 비-음수 변수들이며 n은 적어도 1이다. 여기서 유념할 점은
구조형(높은 SNR) 파장 데이터로부터 비-구조형(즉, 낮은 SNR) 파장에
대한 산란 계수와 같은 특성을 도출함으로써 이미지 진단 시간이 구조
형 광 이미지들을 획득하여
Figure 112015052417155-pct00030
를 직접 측정해야 할 필요성을 제
거함으로써 감소될 수 있다는 점이다. 이는 단일의 비-구조형 광 패턴
의 사용이 나머지 매개변수
Figure 112015052417155-pct00031
를 결정함으로써, 전반적인 획득
시간을 줄이고 움직임의 인위적인 결과물들의 회피하는 것을 허용한
다.
3) 도 9c에 도시된 바와 같이, 높은 SNR 파장들에 있게 되는 구조형 광원
들(16)은 이때 턴오프(turn off)되고, 낮은 SNR 파장들에 있게 되는
평면 광원들(12)은 이때 턴온되어 상기 샘플(30)을 조명하는데 사용된
다. 상기 샘플(30)로부터 반사되는 광은 카메라 시스템(18)에 의해 검
출되어, 확산 반사율 계수(diffuse reflectance coefficient)(
Figure 112015052417155-pct00032
)
들과 같은 원하는 파장들에서 되돌아온 광을 제공한다. 대표적인 예로
서, 상기 확산 반사율은 ctH2O 감도를 결정하도록 970 ㎚에서 측정된
다. 여기서 유념할 점은 이러한 단계가 변형적으로 단계 1 전에 수행
되거나 또는 단계 1 내에서의 측정들과 인터리브(interleave)된다는
점이다.
4) 상기 분석의 최종 단계에서는, 낮은 SNR 파장들에서의 광학 특성들
(
Figure 112015052417155-pct00033
)이 평면 및 외삽 또는 내삽 구조형 광원 측정들의 조합을 사용하
여 계산된다. 예를 들면, 확산 반사율 값들(
Figure 112015052417155-pct00034
) 및
Figure 112015052417155-pct00035
에서 평가
된 적합화된 산란 계수(
Figure 112015052417155-pct00036
), 다시 말하면
Figure 112015052417155-pct00037
는 생체 조직에 대한 물리적 산란/반사 모델을 사
용하여 1-매개변수 적합 또는 룩업-테이블 계산과 조합되어
Figure 112015052417155-pct00038
를
산출할 수 있다.
5) 이러한 단계에서는 광학 특성(예컨대, 산란 및 흡수) 계수들이 구조형
조명 파장들(즉, 높은 SNR)로부터 도출된 데이터 및 비-구조형 평면
조명 파장들(즉, 낮은 SNR)로부터 도출된 광 데이터에 대한 변조 전달
함수로부터 직접 측정된 모든 파장들에 대해 전부 결정된다.
6) 크로모포어 농도들 및 생리학 인덱스들이 현재 완전 파장 의존 산란
및 흡수 계수들로부터 획득될 수 있다.
여기서 유념할 점은 단계들 2, 4 및/또는 6이 하부 데이터의 임의 단계 사후 측정에서 수행될 수 있다는 점이다. 더욱이, 순차적으로 수행되는 대신에, 단계들 2, 4 및/또는 6은 흡수 도는 형광 분자들의 농도를 획득하도록 하는 것과 같이, 원하는 출력을 제공하도록 모든 입력 데이터의 직접적인 "글로벌(global)" 적합, 또는 동시적인 분석에서 함께 수행될 수 있다.
도 7에는 1) 선행기술에 의해 규정된 시스템에 의해 획득되는 바와 같은 완전한 변조 이미지 진단 분석(완전 적합 라인들), 및 2) 파장들의 수가 감소된(감소된 데이터 라인들) 본 발명의 효율적인 장치 및 방법 간의 대표적인 비교가 도시되어 있다. 2가지 장치 및 방법 사이에는 우수한 합의가 존재한다. 그러나, 여기서 유념할 점은 본 발명의 효율적인 장치의 이점이 모든 파장들에서 광학 특성(예컨대, 산란 및 흡수)에 있어서 양호한 충실도를 제공하면서 움직임의 인위적인 결과물들을 제거하는데 있다는 점이다.
이러한 정교한 방법으로 어드레스 가능한 측정들 및 환자 분포들의 범위를 평가하기 위해, 10 개의 검붉은 모반 및 10개의 화상 환자 측정들이 수집되어 본원 명세서에 제시되어 있는 선행기술의 장치 및 방법과 아울러 효율적인 변조 이미지 진단 장치(10) 및 방법으로 분석되었다. 도 8에는 선행기술의 장치(x 축)로부터 획득된 것에 다양한 파장들에 대한 본 발명의 효율적인 장치(y 축)에 의해 획득된 다양한 파장들의 산란(도 8a) 및 흡수 계수들(도 8b)에 대한 선도들이 도시되어 있다. 이러한 데이터는 그들의 흡수 계수들의 관점에서 다양한데, 그 이유는 PWS 경우들에서의 혈액 풀링(blood pooling) 및 화상 경우들에서의 조직 블랜칭(tissue blanching)/표피 멜라닌 손실이 높고 낮은 흡수를 각각 나타내기 때문이다. 그럼에도, 도 8에는 기울기 = 1인 직선으로 표시된 바와 같이 2개의 1 대 1 대응이 도시되어 있다.
본 발명의 설명에서는, 카메라라는 용어가 픽셀식 검출기들의 어레이 상에 조직 샘플 부위를 이미지화하는 광학 검출 시스템을 언급하며, 여기서 이미지화된 샘플 부위는 구조형 광 조명의 최소 공간 특징보다 훨씬 크다. 다른 한 실시 예에서는 상기 샘플로부터 반사된 광이 단일의 검출기에 의해 수집되고, 그럼으로써 광이 샘플 부위로부터 수집되며 상기 샘플 부위가 상기 투영 시스템으로부터 상기 샘플 부위를 조명하는 구조형 광의 최소 공간 특징보다는 작다.
최근에, MI 시스템 실시 예가 기기 전방 상에서의 LED 대량 유출(비-구조형) 조명과 아울러 디지털 미소 반사 표시기(Digital Micromirror Device)로부터의 표준 MI LED-기반 구조형 투영을 구현했다.
도 10에는 구조형 광원(116) 및 비-구조형 광원(112)을 구비한 MI 기기(110)의 한 실시 예가 도시되어 있다. 카메라(118)는 상기 기기 전방에서 대략 1 피트(1') 떨어져 배치된 타깃으로부터 반사하는 구조형 및 비-구조형 광을 뷰(view)하도록 구성되어 있다.
도 11에는 전형적인 LED들의 상대적 효율이 일 예로서 도시되어 있다. 미약한 파장들(낮은 피크 값들)은 프로젝터를 통해 내보는데 필요할 경우에 이미지화 속도가 불량해지는 결과를 초래한다. 이들은 처리율이 낮은 (에텐듀(etendue)가 낮은) 프로젝터를 사용할 필요성을 회피하는, 최적의 후보들이다.
도 12(상측)에는 흡수 광학 특성의 회복을 위한 완전한 그리고 효율적인 방법들의 비교가 도시되어 있다. 공지된 광학 특성을 지니는 표준화된 조직-시뮬레이션 인체 모형의 측정이 이미지 진단 타깃으로서 사용되었다. 완전한 분석의 경우에, 표준 공간 주파수 도메인 측정들이 수행되었다. 효율적인 분석의 경우에, 완전한 분석의 부분집합이 3개의 파장(620, 690, 810 ㎚)에 대해 수행되었고, 이후 광 산란 값들이 비-구조형(평면) 데이터만으로 흡수 효율을 획득하도록 다른 원하는 파장들(660, 730, 850, 970 ㎚)에 외삽 또는 내삽되었다. 이는 구조형(660, 730, 850 ㎚) 및 비-구조형(620, 690, 810 ㎚) 파장들에 대해 "반대로" 반복되었다. 하측에는 "골드 스탠다드(gold standard)" 완전 분석으로부터 % 오차로 상기 접근법들 간의 정확도에 있어서 일반적으로 1% 미만임을 보여줌으로써 상기 효율적인 방법을 인증하는 비교가 도시되어 있다.
본 발명이 다양한 수정들 및 변형적인 형태들을 허용하지만, 본 발명의 특정 예들이 첨부도면들에 도시되어 있고 본원 명세서에 구체적으로 설명되어 있다. 그러나, 여기서 이해하여야 할 점은 본 발명이 개시된 특정 형태들 또는 방법들에 국한되는 것이 아니라 그 반대로 본 발명이 첨부된 청구항들의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 수정 예들, 등가 예들 및 변형 예들을 포함하는 것이라는 점이다.
위의 내용에서는, 단지 설명을 위해, 특정한 전문용어가 본원 명세서의 완벽한 이해를 제공하기 위해 기재되어 있다. 그러나, 당업자에게는 이러한 특정 세부들이 본원 명세서의 교시들을 실시하는데 필요하지 않다는 점이 분명해질 것이다.
대표적인 예들 및 종속 청구항들의 다양한 특징들은 본 발명의 교시들의 유용한 추가 실시 예들을 제공하기 위해 특정적으로 그리고 명시적으로 열거되지 않은 방식으로 조합될 수 있다. 또한 여기서 분명히 유념할 점은 엔티티 그룹들의 모든 값 범위들 또는 표시들이 최초 명세서의 목적과 아울러 청구된 주제를 한정할 목적으로 모든 가능한 중간값 또는 중간 엔티티를 개시하고 있다는 점이다.
당업자라면 본원 명세서에 기재되어 있는 실시 예들이 설명을 위한 것이며 본 명세서의 주제를 제한하는 것으로 간주하여는 아니 된다는 점을 이해할 것이다. 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않은 다양한 수정들, 용도들, 대체들, 조합들, 개선들, 제조 방법들이 당업자에게는 분명해질 것이다. 예를 들면, 당업자라면 달리 언급되지 않는 한 본원 명세서에 기술되어 있는 공정 흐름도들에 도시된 공정 단계들의 특정 순서 및 조합이 단지 대표적인 것뿐이며 본 발명이 다른 또는 추가 공정 단계들, 또는 공정 단계들의 다른 조합 또는 순서를 사용하여 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 한 예로서, 한 실시 예의 각각의 특징이 다른 실시 예들에 도시되어 있는 다른 특징들과 혼합 및 매치될 수 있다. 당업자에게 알려져 있는 특징들 및 공정들이 마찬가지로 필요에 따라 합체될 수 있다. 추가로 그리고 분명히 필요에 따라 특징들이 추가 또는 제거될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들 및 이들의 등가 범위를 고려하는 것을 제외하고 한정되어서는 아니 된다.

Claims (31)

  1. 혼탁 샘플의 측정 장치에 있어서,
    상기 측정 장치는,
    복수 개의 파장들에서 평면 광으로 혼탁 샘플의 타깃 부위를 조명하도록 구성된 복수 개의 광원들을 지니는 조명 장치;
    복수 개의 파장들에서 구조형 광으로 상기 혼탁 샘플의 상기 타깃 부위를 조명하도록 구성된 투영 시스템 - 평면 광의 복수 개의 파장들은 구조형 광의 복수 개의 파장들과는 다르며, 상기 조명 장치 및 상기 투영 시스템은 서로 다른 광 투영 경로를 지님 -;
    상기 혼탁 샘플의 상기 타깃 부위로부터 되돌아온 복수 개의 파장들의 평면 광 및 복수 개의 파장들의 구조형 광을 수집하도록 구성된 센서; 및
    상기 혼탁 샘플의 산란 및 흡수 계수들을 결정하기 위해 상기 센서에 의해 수집되는 되돌아온 평면 및 구조형 광의 데이터를 분석하도록 구성된 프로세서;
    를 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 평면 광으로 상기 혼탁 샘플의 상기 타깃 부위를 조명하도록 구성된 상기 복수 개의 광원들은 상기 조명 장치의 베이스 주변에 대해 배치되어 있는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조명 장치는 광 링 조립체를 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광 링 조립체는 링 몸체를 포함하며 상기 링 몸체의 주변에 대해 소켓들이 형성되어 있고, 상기 광원들은 상기 소켓들 내에 제거 가능하게 장착되어 있는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광원들은 LED 모듈들을 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 센서는 카메라인, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 조명 장치 및 상기 투영 시스템에 대해 축외로 배치되어 있는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광원들은 비임 호모지나이저(beam homogenizer)를 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 비임 호모지나이저는 적분 로드인, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 투영 시스템은 다수의 스위치 가능한 광원을 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스위치 가능한 광원들은 서로 다른 파장들을 지니는 LED들을 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평면 광의 파장들은 상기 구조형 광의 파장들과는 다른, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  13. 혼탁 샘플의 측정 장치에 있어서,
    상기 측정 장치는,
    복수 개의 파장들에서 평면 광으로 혼탁 샘플의 타깃 부위를 조명하도록 구성된 평면 광원;
    복수 개의 파장들에서 구조형 광으로 상기 혼탁 샘플의 상기 타깃 부위를 조명하도록 구성된 공간 구조형 광원 - 평면 광의 복수 개의 파장들은 구조형 광의 복수 개의 파장들과는 다르며, 상기 평면 광원 및 상기 공간 구조형 광원은 서로 다른 광 투영 경로를 지님 -;
    상기 평면 광원 및 상기 공간 구조형 광원에 의해 개별적으로 조명되는 상기 혼탁 샘플의 타깃 부위로부터 되돌아온 복수 개의 파장들의 평면 광 및 복수 개의 파장들의 구조형 광을 수집하도록 구성된 센서; 및
    상기 혼탁 샘플의 산란 및 흡수 계수들을 결정하기 위해 상기 센서에 의해 수집되는 상기 되돌아온 평면 및 구조형 광의 데이터를 분석하도록 구성된 프로세서;
    를 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 평면 광원은 광 링 조립체를 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광 링 조립체는 링 몸체를 포함하며 상기 링 몸체의 주변에 대해 복수 개의 소켓들이 형성되어 있고 상기 소켓들 내에는 복수 개의 평면 광원들이 제거 가능하게 장착되어 있으며, 상기 복수 개의 평면 광원들은 상기 평면 광으로 상기 혼탁 샘플의 상기 타깃 부위를 조명하도록 구성되어 있는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복수 개의 평면 광원들 중 개별적인 평면 광원들은 LED 모듈들을 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 센서는 카메라인, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  19. 제13항에 있어서, 상기 센서는 상기 평면 광원 및 상기 공간 구조형 광원에 대해 축외로 배치되어 있는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 복수 개의 평면 광원들 중 개별적인 평면 광원들은 비임 호모지나이저(beam homogenizer)를 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 비임 호모지나이저는 적분 로드인, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  22. 제13항에 있어서, 상기 공간 구조형 광원은 투영 시스템을 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  23. 제13항에 있어서, 상기 공간 구조형 광원은 다수의 스위치 가능한 광원을 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 스위치 가능한 광원들은 서로 다른 파장들을 지니는 LED들을 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  25. 제13항 및 제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평면 광원에 의해 보내지는 평면 광의 파장들은 상기 공간 구조형 광원으로부터 보내지는 구조형 광의 파장들과는 다른, 혼탁 샘플의 측정 장치.
  26. 혼탁 샘플의 측정 방법에 있어서,
    상기 측정 방법은,
    투영 시스템에 의해, 복수 개의 파장들에서 구조형 광으로 혼탁 샘플을 조명하는 단계;
    센서에 의해, 상기 혼탁 샘플로부터 반사된 구조형 광을 수집하여 복수 개의 파장들에서 상기 혼탁 샘플로부터 되돌아온 구조형 광을 획득하는 단계;
    복수 개의 광원들에 의해, 복수 개의 파장들에서 평면 광으로 상기 혼탁 샘플을 조명하는 단계;
    상기 센서에 의해, 상기 혼탁 샘플로부터 반사된 평면 광을 수집하여 복수 개의 파장들에서 상기 혼탁 샘플로부터 되돌아온 평면 광을 획득하는 단계; 및
    프로세서에 의해, 상기 혼탁 샘플로부터 수집되는 상기 되돌아온 평면 광 및 상기 되돌아온 구조형 광의 측정들을 조합하여 상기 혼탁 샘플의 산란 및 흡수 계수들을 결정하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 혼탁 샘플의 산란 및 흡수 계수들을 결정하는 단계는 상기 혼탁 샘플의 적합 매개변수(fit parameter)들을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 적합 매개변수들은 다수의 파장에서의 상기 혼탁 샘플의 광학 특성, 및 흡수 또는 형광 분자의 농도 중 하나 이상을 포함하며, 상기 혼탁 샘플을 조명하는 평면 광의 복수 개의 파장들은 상기 혼탁 샘플을 조명하는 구조형 광의 복수 개의 파장들과는 다르고, 상기 되돌아온 평면 광의 복수 개의 파장들은 상기 되돌아온 구조형 광의 복수 개의 파장들과는 다른, 혼탁 샘플의 측정 방법.
  27. 삭제
  28. 제26항에 있어서, 상기 획득된 측정들의 조합은 평면 광을 사용하여 획득된 파장들에서 산란하는 추정치들을 획득하기 위해, 구조형 광을 사용하여 획득된 개별 파장에서 상기 측정들을 내삽 또는 외삽하도록 파장에 대한 산란의 의존을 기술(description)하는 산란 함수를 사용하여 수행되는, 혼탁 샘플의 측정 방법.
  29. 삭제
  30. 제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 수집되는 광은 상기 타깃 부위로부터의 평면 광 및 상기 타깃 부위로부터의 구조형 광을 포함하는, 혼탁 샘플의 측정 장치
  31. 제30항에 있어서, 상기 수집되는 평면 광의 파장들은 상기 수집되는 구조형 광의 파장들과는 다른, 혼탁 샘플의 측정 장치.
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX361943B (es) 2012-11-07 2018-12-19 Modulated Imaging Inc Eficiente formación modulada de imágenes.
US9456201B2 (en) * 2014-02-10 2016-09-27 Microsoft Technology Licensing, Llc VCSEL array for a depth camera
US9717417B2 (en) 2014-10-29 2017-08-01 Spectral Md, Inc. Reflective mode multi-spectral time-resolved optical imaging methods and apparatuses for tissue classification
EP3212057B1 (en) 2014-10-29 2021-12-01 Spectral MD, Inc. Reflective mode multi-spectral time-resolved optical imaging methods and apparatuses for tissue classification
US20160235372A1 (en) * 2015-02-17 2016-08-18 Telebyte, Inc. Portable cancer diagnostic device and system
JP6585728B2 (ja) * 2015-02-23 2019-10-02 リ−コール，インコーポレイティド 生検標本蛍光撮像装置および方法
CA2984438A1 (en) 2015-06-26 2016-12-29 Li-Cor, Inc. Fluorescence biopsy specimen imager and methods
US10624533B2 (en) * 2015-10-16 2020-04-21 Capsovision Inc Endoscope with images optimized based on depth map derived from structured light images
US20170116762A1 (en) 2015-10-21 2017-04-27 Carestream Health, Inc. Apparatus and method for scattered radiation correction
CN105510253B (zh) * 2015-12-05 2019-03-01 浙江大学 用空间频域成像检测农产品组织光学特性的装置及方法
WO2017100685A1 (en) 2015-12-10 2017-06-15 Bioxytech Retina, Inc. Methods and apparatus for measuring blood oxygenation of tissue
WO2017139796A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Modulated Imaging, Inc. Method and apparatus for assessing tissue vascular health
WO2017166082A1 (zh) * 2016-03-30 2017-10-05 温州医科大学 一种基于空间频域调制大面积解析微观结构的快速无损组织活检方法与技术
US10489964B2 (en) 2016-04-21 2019-11-26 Li-Cor, Inc. Multimodality multi-axis 3-D imaging with X-ray
EP3475919A1 (en) 2016-06-23 2019-05-01 Li-Cor, Inc. Complementary color flashing for multichannel image presentation
US10842422B2 (en) 2016-07-21 2020-11-24 University Of Kentucky Research Foundation Compact low-cost fiberless diffuse speckle contrast flow-oximeter
CA3034761A1 (en) 2016-08-24 2018-03-01 Mimosa Diagnostics Inc. Multispectral mobile tissue assessment
US11073472B2 (en) 2016-11-14 2021-07-27 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Methods and apparatus for characterizing a specimen using pattern illumination
WO2018098162A1 (en) 2016-11-23 2018-05-31 Li-Cor, Inc. Motion-adaptive interactive imaging method
US20220240783A1 (en) 2017-03-02 2022-08-04 Spectral Md, Inc. Machine learning systems and techniques for multispectral amputation site analysis
CN110573064B (zh) 2017-03-22 2023-01-06 调节成像公司 用于评价糖尿病循环并发症的***和方法
WO2018200261A1 (en) 2017-04-25 2018-11-01 Li-Cor, Inc. Top-down and rotational side view biopsy specimen imager and methods
CN107752981B (zh) 2017-10-30 2019-08-06 温州医科大学 一种基于层状结构映射的光学成像方法
US10720755B2 (en) * 2018-02-07 2020-07-21 Elfi-Tech Ltd. Ensemble-averaged measurement of stochastic motion by current-modulating of VCSEL wavelength
US10783632B2 (en) 2018-12-14 2020-09-22 Spectral Md, Inc. Machine learning systems and method for assessment, healing prediction, and treatment of wounds
BR112021011113A2 (pt) 2018-12-14 2021-08-31 Spectral Md, Inc. Sistema e método para formação de imagem espectral de múltiplas aberturas de alta precisão
EP3893733A4 (en) 2018-12-14 2022-10-12 Spectral MD, Inc. MACHINE LEARNING SYSTEMS AND METHODS FOR WOUND ASSESSMENT, HEALING PREDICTION AND TREATMENT
US10740884B2 (en) 2018-12-14 2020-08-11 Spectral Md, Inc. System and method for high precision multi-aperture spectral imaging
US11353398B2 (en) * 2020-02-20 2022-06-07 Samsung Electronics Co., Ltd. System, computing device, and method for extraction of optical properties of turbid medium by using diffuse reflectometry
CN114173030B (zh) * 2021-11-04 2022-11-08 华中农业大学 基于智能手机的空间频域单次快照成像装置及其方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020058862A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-16 Furnas Steven J. Method and apparatus for diagnosing pathogenic or allergenic microorganisms or microparticles at a remote location
US20030023172A1 (en) * 2001-07-27 2003-01-30 Tromberg Bruce J. Broadband absorption spectroscopy in turbid media by combined frequency-domain and steady state methodologies
US20060029350A1 (en) * 2004-08-03 2006-02-09 Premier Image Technology Corporation Integration rod structure for digital projector
US20110124988A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-26 David Cuccia Method and apparatus for analysis of turbid media via single-element detection using structured illumination

Family Cites Families (108)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4286602A (en) 1979-06-20 1981-09-01 Robert Guy Transillumination diagnostic system
US4515165A (en) 1980-02-04 1985-05-07 Energy Conversion Devices, Inc. Apparatus and method for detecting tumors
US4407290A (en) 1981-04-01 1983-10-04 Biox Technology, Inc. Blood constituent measuring device and method
US4600011A (en) 1982-11-03 1986-07-15 The University Court Of The University Of Aberdeen Tele-diaphanography apparatus
EP0419573B1 (en) 1988-06-08 1996-02-21 The Research Foundation Of State University Of New York A method of imaging a random medium
JPH06103257B2 (ja) 1988-12-19 1994-12-14 大塚電子株式会社 光散乱を用いた物質の吸光係数測定方法および装置
US5353799A (en) 1991-01-22 1994-10-11 Non Invasive Technology, Inc. Examination of subjects using photon migration with high directionality techniques
US5369496A (en) 1989-11-13 1994-11-29 Research Foundation Of City College Of New York Noninvasive method and apparatus for characterizing biological materials
US5140463A (en) 1990-03-08 1992-08-18 Yoo Kwong M Method and apparatus for improving the signal to noise ratio of an image formed of an object hidden in or behind a semi-opaque random media
US5142372A (en) 1990-03-08 1992-08-25 Alfano Robert R Three-dimensional optical imaging of semi-transparent and opaque objects using ultrashort light pulses, a streak camera and a coherent fiber bundle
US5203339A (en) 1991-06-28 1993-04-20 The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Health And Human Services Method and apparatus for imaging a physical parameter in turbid media using diffuse waves
US5227912A (en) 1991-10-30 1993-07-13 Ho Ping Pei Multiple-stage optical kerr gate system
US5277181A (en) 1991-12-12 1994-01-11 Vivascan Corporation Noninvasive measurement of hematocrit and hemoglobin content by differential optical analysis
JP3142079B2 (ja) 1992-03-19 2001-03-07 株式会社日立製作所 光ｃｔ装置
US5299035A (en) 1992-03-25 1994-03-29 University Of Michigan Holographic imaging through scattering media
US5275168A (en) 1992-03-31 1994-01-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Time-gated imaging through dense-scattering materials using stimulated Raman amplification
US5371368A (en) 1992-07-23 1994-12-06 Alfano; Robert R. Ultrafast optical imaging of objects in a scattering medium
US5418797A (en) 1993-01-15 1995-05-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Time gated imaging through scattering material using polarization and stimulated raman amplification
US5416582A (en) 1993-02-11 1995-05-16 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Method and apparatus for localization and spectroscopy of objects using optical frequency modulation of diffusion waves
JP3433508B2 (ja) 1993-12-01 2003-08-04 浜松ホトニクス株式会社 散乱吸収体計測方法及び散乱吸収体計測装置
GB2308186B (en) 1994-09-28 1999-06-09 William Richard Fright Arbitrary-geometry laser surface scanner
JP3433534B2 (ja) 1994-11-07 2003-08-04 浜松ホトニクス株式会社 散乱吸収体内の散乱特性・吸収特性の測定方法及び装置
US5625458A (en) 1994-11-10 1997-04-29 Research Foundation Of City College Of New York Method and system for imaging objects in turbid media using diffusive fermat photons
US6542772B1 (en) 1994-12-02 2003-04-01 Non-Invasive Technology, Inc. Examination and imaging of biological tissue
US6618614B1 (en) 1995-01-03 2003-09-09 Non-Invasive Technology, Inc. Optical examination device, system and method
EP0808124B1 (en) 1995-01-03 2003-04-16 Non-Invasive Technology, Inc. Optical coupler for in vivo examination of biological tissue
US5919140A (en) 1995-02-21 1999-07-06 Massachusetts Institute Of Technology Optical imaging using time gated scattered light
EP0785747A1 (en) 1995-03-23 1997-07-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device for carrying out optical measurements in turbid media
US6032070A (en) 1995-06-07 2000-02-29 University Of Arkansas Method and apparatus for detecting electro-magnetic reflection from biological tissue
EP0846262A4 (en) 1995-08-24 1999-11-03 Purdue Research Foundation IMAGING SPECTROSCOPY OF TISSUE AND OTHER STRONG DISTRIBUTING MEDIA BASED ON FLUORESCENT LIFETIME
US6405069B1 (en) 1996-01-31 2002-06-11 Board Of Regents, The University Of Texas System Time-resolved optoacoustic method and system for noninvasive monitoring of glucose
US6108576A (en) 1996-03-18 2000-08-22 The Research Foundation Of City College Of New York Time-resolved diffusion tomographic 2D and 3D imaging in highly scattering turbid media
US5931789A (en) 1996-03-18 1999-08-03 The Research Foundation City College Of New York Time-resolved diffusion tomographic 2D and 3D imaging in highly scattering turbid media
US5928137A (en) 1996-05-03 1999-07-27 Green; Philip S. System and method for endoscopic imaging and endosurgery
US6076010A (en) 1996-06-20 2000-06-13 Trustees Of The University Of Pennsylvania Imaging spatially varying dynamic media with diffusing correlation waves
JP3660761B2 (ja) 1996-10-03 2005-06-15 技術研究組合医療福祉機器研究所 散乱体の吸収情報の計測方法及び装置
EP0897282A2 (en) 1996-12-03 1999-02-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and apparatus for imaging an interior of a turbid medium
US6122042A (en) 1997-02-07 2000-09-19 Wunderman; Irwin Devices and methods for optically identifying characteristics of material objects
US5762607A (en) 1997-03-19 1998-06-09 Schotland; John Carl Emission tomography system and method using direct reconstruction of scattered radiation
US6208886B1 (en) 1997-04-04 2001-03-27 The Research Foundation Of City College Of New York Non-linear optical tomography of turbid media
US6208415B1 (en) 1997-06-12 2001-03-27 The Regents Of The University Of California Birefringence imaging in biological tissue using polarization sensitive optical coherent tomography
US6091984A (en) 1997-10-10 2000-07-18 Massachusetts Institute Of Technology Measuring tissue morphology
US6081322A (en) 1997-10-16 2000-06-27 Research Foundation Of State Of New York NIR clinical opti-scan system
US6240312B1 (en) 1997-10-23 2001-05-29 Robert R. Alfano Remote-controllable, micro-scale device for use in in vivo medical diagnosis and/or treatment
US6937885B1 (en) 1997-10-30 2005-08-30 Hypermed, Inc. Multispectral/hyperspectral medical instrument
GB9724835D0 (en) 1997-11-25 1998-01-21 Univ Manchester Method and apparatus for detecting an object
DE69937602T2 (de) 1998-02-11 2008-10-23 Non-Invasive Technology, Inc. Bilderzeugung und kennzeichnung von hirngewebe
EP1054618B1 (en) 1998-02-11 2006-12-20 Non-Invasive Technology, Inc. Detection, imaging and characterization of breast tumors
US6148226A (en) 1998-02-13 2000-11-14 Aerospace Research Technologies Inc. Optical imaging through scattering media: fit to an inhomogeneous diffusion model for differentiation
US6348942B1 (en) 1998-03-06 2002-02-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Enhanced underwater visibility
JP3887486B2 (ja) 1998-05-26 2007-02-28 浜松ホトニクス株式会社 散乱吸収体の内部特性分布の計測方法及び装置
WO1999066832A1 (en) 1998-06-25 1999-12-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of localizing an object in a turbid medium
US6332093B1 (en) 1998-08-06 2001-12-18 Art Recherches Et Technologies Avancees Inc./Art Advanced Research Technologies, Inc. Scanning module for imaging through scattering media
ATE314638T1 (de) * 1998-10-07 2006-01-15 Ecole Polytech Verfahren zum örtlichen und oberflächigen messen der streu- und absorptionseigenschaften von trüben medien
US6678541B1 (en) 1998-10-28 2004-01-13 The Governmemt Of The United States Of America Optical fiber probe and methods for measuring optical properties
US6404497B1 (en) 1999-01-25 2002-06-11 Massachusetts Institute Of Technology Polarized light scattering spectroscopy of tissue
US7840257B2 (en) 2003-01-04 2010-11-23 Non Invasive Technology, Inc. Examination of biological tissue using non-contact optical probes
US7904139B2 (en) 1999-08-26 2011-03-08 Non-Invasive Technology Inc. Optical examination of biological tissue using non-contact irradiation and detection
US7046832B1 (en) 1999-09-14 2006-05-16 The Research Foundation Of State Univ. Of New York Imaging of scattering media using relative detector values
EP1221035B1 (en) 1999-09-14 2012-05-23 The Research Foundation Of State University Of New York System and method for tomographic imaging of dynamic properties of a scattering medium
JP4913299B2 (ja) 1999-09-14 2012-04-11 ザ リサーチ ファウンデーション オブ ステイト ユニバーシティ オブ ニューヨーク 相対的検出器値を使用した散乱媒体の画像化
US6795195B1 (en) 1999-09-14 2004-09-21 Research Foundation Of State University Of New York System and method for tomographic imaging of dynamic properties of a scattering medium
AU7829500A (en) 1999-09-17 2001-04-17 General Hospital Corporation, The Calibration methods and systems for diffuse optical tomography and spectroscopy
AU2001251384A1 (en) 2000-04-07 2001-10-23 The Regents Of The University Of California Remotely-interrogated high data rate free space laser communications link
US7274446B2 (en) 2001-04-07 2007-09-25 Carl Zeiss Jena Gmbh Method and arrangement for the deep resolved optical recording of a sample
US7403812B2 (en) 2001-05-17 2008-07-22 Xenogen Corporation Method and apparatus for determining target depth, brightness and size within a body region
US7596404B2 (en) 2001-06-28 2009-09-29 Chemimage Corporation Method of chemical imaging to determine tissue margins during surgery
US8066678B2 (en) 2001-12-17 2011-11-29 Bard Access Systems, Inc. Safety needle with collapsible sheath
US6825928B2 (en) 2001-12-19 2004-11-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Depth-resolved fluorescence instrument
US7474398B2 (en) * 2002-02-22 2009-01-06 Xenogen Corporation Illumination system for an imaging apparatus with low profile output device
US6958815B2 (en) 2002-03-19 2005-10-25 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for performing quantitative analysis and imaging surfaces and subsurfaces of turbid media using spatially structured illumination
EP2410315B1 (en) 2002-06-04 2020-04-01 Visen Medical, Inc. Imaging volumes with arbitrary geometries in contact and non-contact tomography
DE10254139A1 (de) 2002-11-15 2004-05-27 Carl Zeiss Jena Gmbh Verfahren und Anordnung zur tiefenaufgelösten optischen Erfassung einer Probe
US20040147830A1 (en) 2003-01-29 2004-07-29 Virtualscopics Method and system for use of biomarkers in diagnostic imaging
EP1593095B1 (en) 2003-02-05 2019-04-17 The General Hospital Corporation Method and system for free space optical tomography of diffuse media
WO2005008195A2 (en) 2003-07-16 2005-01-27 Mcgill University Quantification of optical properties in scattering media using fractal analysis of photon distribution measurements
JP2005218760A (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Olympus Corp 内視鏡装置
US8082015B2 (en) 2004-04-13 2011-12-20 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Optical measurement of tissue blood flow, hemodynamics and oxygenation
US7304724B2 (en) 2004-04-13 2007-12-04 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for quantification of optical properties of superficial volumes
DE602005008936D1 (de) 2004-04-30 2008-09-25 Bard Inc C R Einführinstrument mit ventilschleuse für die venenkanülierung
WO2006105259A2 (en) 2004-07-30 2006-10-05 Novalux, Inc. System and method for driving semiconductor laser sources for displays
WO2006062895A2 (en) 2004-12-06 2006-06-15 Cambridge Research And Instrumentation, Inc. Systems and methods for in-vivo optical imaging and measurement
GB0426993D0 (en) 2004-12-09 2005-01-12 Council Cent Lab Res Councils Apparatus for depth-selective raman spectroscopy
US7729750B2 (en) 2005-01-20 2010-06-01 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for high resolution spatially modulated fluorescence imaging and tomography
WO2006116634A2 (en) 2005-04-26 2006-11-02 Novadaq Technologies, Inc. Method and apparatus for vasculature visualization with applications in neurosurgery and neurology
US7570988B2 (en) * 2005-05-02 2009-08-04 Wisconsin Alumni Research Foundation Method for extraction of optical properties from diffuse reflectance spectra
GB0606891D0 (en) 2006-04-05 2006-05-17 Council Cent Lab Res Councils Raman Analysis Of Pharmaceutical Tablets
US8014569B2 (en) 2006-10-30 2011-09-06 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for performing qualitative and quantitative analysis of produce (fruit, vegetables) using spatially structured illumination
RU2009124456A (ru) 2006-11-28 2011-01-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. (Nl) Способ и устройство, медицинское устройство получения изображения для отображения внутренности мутной среды с измерением уровня темноты
WO2008119184A1 (en) 2007-04-02 2008-10-09 Fio Corporation System and method of deconvolving multiplexed fluorescence spectral signals generated by quantum dot optical coding technology
US7692160B2 (en) 2007-05-31 2010-04-06 General Electric Company Method and system of optical imaging for target detection in a scattering medium
US7688448B2 (en) 2007-06-01 2010-03-30 University Of Utah Research Foundation Through-container optical evaluation system
GB0717481D0 (en) 2007-09-07 2007-10-17 Angiomed Ag Self-expansible stent with radiopaque markers
US8509879B2 (en) 2007-11-06 2013-08-13 The Regents Of The University Of California Apparatus and method for widefield functional imaging (WiFI) using integrated structured illumination and laser speckle imaging
US20100210931A1 (en) * 2008-04-04 2010-08-19 Modulate Imaging Inc. Method for performing qualitative and quantitative analysis of wounds using spatially structured illumination
US8310532B2 (en) 2008-06-05 2012-11-13 Trustees Of Boston University System and method for producing an optically sectioned image using both structured and uniform illumination
US8301216B2 (en) 2008-12-23 2012-10-30 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for quantification of optical properties of superficial volumes using small source-to-detector separations
WO2011035408A1 (en) 2009-09-22 2011-03-31 La Corporation De L'ecole Polytechnique De Montreal B.R.C.D.T. Method and system for optical data acquisition and tomography imaging of a turbid medium object
US8276287B2 (en) 2009-10-27 2012-10-02 N.E. Solutionz, Llc Skin and wound assessment tool
US8505209B2 (en) 2009-10-27 2013-08-13 N.E. Solutionz, Llc Skin and wound assessment tool
US9161716B2 (en) 2009-10-27 2015-10-20 N.E. Solutionz, Llc Diagnostic imaging system for skin and affliction assessment
GB0921477D0 (en) * 2009-12-08 2010-01-20 Moor Instr Ltd Apparatus for measuring blood parameters
JP2013515266A (ja) * 2009-12-21 2013-05-02 テルモ株式会社 目標の癌組織を視覚化する励起／検出／投射システム
US8606032B2 (en) 2009-12-23 2013-12-10 Sony Corporation Image processing method, device and program to process a moving image
US7884933B1 (en) 2010-05-05 2011-02-08 Revolutionary Business Concepts, Inc. Apparatus and method for determining analyte concentrations
USD662122S1 (en) 2011-04-07 2012-06-19 ARANZ Medical Limited Combined handheld laser and camera unit
EP2863801B8 (en) 2012-06-21 2024-06-12 Stryker Corporation Quantification and analysis of angiography and perfusion
MX361943B (es) 2012-11-07 2018-12-19 Modulated Imaging Inc Eficiente formación modulada de imágenes.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020058862A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-16 Furnas Steven J. Method and apparatus for diagnosing pathogenic or allergenic microorganisms or microparticles at a remote location
US20030023172A1 (en) * 2001-07-27 2003-01-30 Tromberg Bruce J. Broadband absorption spectroscopy in turbid media by combined frequency-domain and steady state methodologies
US20060029350A1 (en) * 2004-08-03 2006-02-09 Premier Image Technology Corporation Integration rod structure for digital projector
US20110124988A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-26 David Cuccia Method and apparatus for analysis of turbid media via single-element detection using structured illumination

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