JP4495154B2 - 哺乳動物での動的な熱力学的過程を同定し分類してそれらを識別するシステム - Google Patents

Description

本発明は赤外線イメージングに関し、より詳細には、医用診断赤外線イメージングに関する。

熱イメージングとも呼ばれる赤外線イメージングは、従来より印刷回路板やタービン翼などの非破壊検査に用いられている。設備が不充分であり、しかも、生物による赤外線エネルギーの放射に関する一般的な学説が、そのような放射について裏付けられる基礎となる生理学的プロセスに対して不足しているという理由から、赤外線イメージングの医用診断への適用は制限されている。

初期の赤外線イメージングは、不充分な分解能の検出装置によるものであり、医用診断に用いるには信頼性を欠く不充分なものであった。赤外線検出技術の進歩にもかかわらず、体表面の温度のわずかな変化の検出を目的として使用される赤外線イメージカメラでは、医用診断を効果的にする充分なデータは得られない。

したがって、赤外線イメージシステム、およびこの赤外線イメージシステムを用いた、熱的ストレスに対し身体から放射される赤外線の性質の変化を検出し、熱的ストレスに対する身体の反応から生理学的機能についての診断情報を得るための方法を提供することは望ましいといえる。また、身体が放射する赤外線を立体映像的に観察し、分析できる赤外線イメージシステムを提供することも望ましいだろう。
[発明の開示]
本発明は、患者の赤外線イメージを作製する方法である。この方法は、赤外線イメージカメラの可視領域にある光学素子のアレーから赤外線を受けるように構成された赤外線イメージカメラを配置する工程を含む。視覚領域におかれた患者から、複数の赤外線のフレームが得られる。それぞれのフレームは、対応するフレームサンプルインターバルの間に得られる。また、それぞれのフレームは、そのフレームサンプルインターバル間に少なくとも一部の光学素子アレーから得られた赤外線に対応する。このアレーから受け取られた赤外線の複数の積分は、それぞれの積分が同じ光学素子から少なくとも二つのフレームにおいて受け取られた赤外線の積分と対応するように決定される。それぞれの積分は、色彩または灰色の濃淡にマッピングされ、それぞれの積分の色彩または灰色の濃淡は、視覚領域内の対応する光学素子の位置に応じてイメージ内の位置にマッピングされる。

この複数のフレームは、イメージングインターバルにわたって獲得され、前記それぞれのフレームの獲得は一定的であっても、変動的であってもよい。それぞれの光学素子への赤外線放射は、絶対温度に合わせて調節される。赤外線は、フレームサンプルインターバルの間、視覚領域にてそれぞれの光学素子から連続して得られる。あるいは、赤外線は、視覚領域にて全光学素子から実質的に同時に得られる。

フレームの獲得を開始する前に、患者は周囲温度風にさらされる。その後、フレームの獲得を開始し、患者は周囲温度とは異なる温度に調節された空気流にさらされる。イメージングインターバルの後、フレームの獲得が終了される。患者の放射率とは異なる放射率のマーカーが、患者と接して視覚領域内に少なくとも一つ配置される。この少なくとも一つのマーカーは、患者の特定の解剖学的位置に配置されるのが望ましい。

視覚領域内に患者と隣接させて、一枚もしくはそれ以上の鏡を配置してもよい。この一
枚もしくはそれ以上の鏡は、視覚領域内であるが、患者の他の部位によって隠されて赤外線イメージングカメラからは見えない部位からの赤外線を反射するように向きを合わせて配置される。

赤外線イメージカメラと患者との間に、グリッドを配置してもよい。このグリッドを通して熱エネルギーが患者に伝わり、赤外線フレームを、前記患者、および前記一枚もしくはそれ以上の鏡から直接得ることができる。前記患者、および前記一枚もしくはそれ以上の鏡から直接得られた赤外線から、患者の三次元イメージが作製される。

本発明は、赤外線イメージング装置でもある。この赤外線イメージング装置は、前記イメージング装置の視覚領域を形成する光学素子アレーのそれぞれの光学素子からの赤外線を検出する手段を有する。同様な複数のサンプルインターバルにて、前記アレーからの複数の赤外線フレームを選択的に得るように検出手段を制御する調節部が接続されている。それぞれのフレームは、一つのサンプルインターバル間に、アレーの全光学素子または一部の光学素子から獲得される赤外線に対応している。検出手段によって受け取られたアレーからの赤外線の複数の積分を決定する手段が提供される。それぞれの積分は、それぞれ同じ光学素子から、少なくとも二つのフレームにおいて得られた赤外線に対応する。前記決定手段は、それぞれの積分を、色彩または灰色の濃淡にマッピングし、そして、前記それぞれの積分の色彩または灰色の濃淡を、前記視覚領域内の対応する光学素子の位置に対応したイメージ内の位置にマッピングする。

それぞれの光学素子は、前記検出手段により処理可能な、視覚領域内の最も小さな素子に対応することが望ましい。
前記イメージング装置は、それぞれの光学素子から得られた赤外線を、対応するデータに変換するための手段を有していてもよい。前記決定手段は、フレーム間にそれぞれの光学素子から得られた赤外線に対応するデータから、少なくとも二つのフレームにおける同様な光学素子の積分を決定する。

複数フレームのそれぞれのフレームは、イメージングインターバルにわたって対数的に獲得され、前記獲得がイメージングインターバルおいて後に増加することが望ましい。
フレームの獲得は、視覚領域内に置かれた患者の心拍サイクルと同期されている。前記少なくとも二つのフレームが、異なる心拍サイクルの同様な部位の間に獲得される。

図１に示したように、赤外線（IR）イメージシステム２は、ワークステーション６に接続された赤外線イメージカメラ４を備えている。赤外線イメージカメラ４は、ワークステーション６からのコマンド信号を受け取り、ワークステーション６に、赤外線イメージカメラ４によって受け取られた赤外線放射についての数値データと情報を、ワークステーション６に供給するようになっている。また、ワークステーション６には、当該技術分野で知られているように、赤外線イメージシステム２のユーザーによって用いられる、プリンター８と、記憶装置１０と、ディスプレイ１２と、ポインティング装置１４と、キーボード１６と、電力調整装置１８とが接続されている。

また、図１および図２に示したように、赤外線イメージカメラ４は、ワークステーション６と通信するためのデータ受信機２２と、データ送信機２４とを備えている。ソフトウェアプログラムの制御によって作動する調節部２６が、データ受信機２２からのデータを受け取るために接続されている。赤外線イメージカメラ４は、当該技術分野で知られているように、許容可能な作動温度にまで検出装置２８を冷却するための冷却システム３０に接続された検出装置２８を備えている。検出装置２８は、赤外線レンズ３２からの赤外線を受け取るようになっている。この赤外線レンズ３２は、赤外線レンズ３２が受け取った
赤外線を検出装置２８上に焦点を合わせるように構成されている。赤外線が赤外線レンズ３２に到達する前に、赤外線は、フロントパネルビューポート４４を通過し、所定の場合には、光学フィルター４６を通過する。

赤外線レンズ３２の焦点合わせのための焦点システム６２が、調節部２６からの制御信号を受け取るために接続されている。調節部２６の制御の下で、赤外線レンズ３２の光学焦点および／またはズームを、昨今のデジタル写真システムとして良く知られている焦点システム６２を介して調節することができるようになっている。

駆動機構を備えたＸ−Ｙ位置決めステージ６４が、方向を制御するために、赤外線レンズ３２と検出装置２８に連結されている。この方向から、赤外線レンズ３２と検出装置２８が、光学フィルター４６から赤外線レンズ３２と検出装置２８まで伝播する赤外線を検知するようになっている。調節部２６からの制御信号を受け取るために、位置制御装置６６が接続されている。調節部２６の制御の下で、位置制御装置６６によって、Ｘ−Ｙ位置決めステージ６４が制御されるようになっている。これによって、赤外線レンズ３２と検出装置２８とを選択的に位置決めして、光学フィルター４６の選択部分からこれらの赤外線レンズ３２と検出装置２８まで伝播する赤外線ビームを検出することができるようになっている。

検出装置２８によって受け取られた赤外線の強度に対応する信号を検出装置２８から受け取るために、プリアンプ７６が接続されている。プリアンプ７６によって、検出装置２８によって出力されたそれぞれの信号が増幅およびフィルターされる。そして、増幅およびフィルターされたそれぞれの信号が、イメージＡ／Ｄ変換器７８に供給される。このイメージＡ／Ｄ変換器７８では、プリアンプ７６からの増幅およびフィルターされたそれぞれの信号が、ゲートアレーのような、イメージ処理システム８０に供給されるデジタル信号に変換されるようになっている。調節部２６の制御の下での作動において、イメージ処理システム８０によって、ワークステーション６に送信するために、赤外線データと情報とが、データ送信機２４に供給されるようになっている。

温度校正システム８２からの絶対温度についてのデータと情報を受け取るために、プリアンプ７６が接続されているのが望ましい。調節部２６の制御の下で、温度校正システム８２によって、プリアンプ７６に絶対温度校正データが供給されるようになっている。プリアンプ７６では、温度校正システム８２からの絶対温度校正データと、検出装置２８によって出力されたそれぞれの信号とが合成される。これによって、検出装置２８によって受け取られた赤外線の絶対温度のために、プリアンプ７６によって出力された増幅およびフィルターされた信号が調節されるように構成されている。

焦点システム６２と、Ｘ−Ｙ位置決めステージ６４と、温度校正システム８２と、プリアンプ７６と、周囲温度センサー８６とから出力されたアナログ信号を受け取るために、Ａ／Ｄ制御変換器８４が接続されている。調節部２６の制御の下で、Ａ／Ｄ制御変換器８４によって受け取られたアナログ信号に対応するデジタル信号が、Ａ／Ｄ制御変換器８４によって、選択的に調節部２６に供給されるようになっている。調節部２６によって受け取られたＡ／Ｄ制御変換器８４からのデジタル信号は、赤外線イメージカメラ４の作動を制御するために、調節部２６によって使用されるようになっている。

また、図１、図2、および図３に示したように、調節部２６は、検出装置２８による赤
外線のサンプリングと、赤外線レンズ３２の焦点と、Ｘ−Ｙ位置決めステージ６４の位置とを必要に応じて制御するようになっている。これによって、赤外線イメージカメラ４によって視覚可能な全視覚領域（tFOV）９２にある光学素子（オプテル）９０のアレーにある、それぞれの光学素子（オプテル）９０から、赤外線を受け取り、記憶するように構成
されている。本明細書において、「光学素子」、または「オプテル」なる用語は、検出装置２８の瞬間的な視覚領域（iFOV）において個別に処理することのできる全視覚領域（tFOV）の最も小さい素子を示している。

作動の際には、赤外線イメージカメラ４は、全視覚領域（tFOV）９２のそれぞれのオプテルから赤外線を得るようになっている。例えば、図３に示したように、全視覚領域（tFOV）９２の位置Ｘ１，Ｙ１にあるオプテル９０から開始され、調節部２６によって、Ｘ−Ｙ位置決めステージ６４と、検出装置２８と、赤外線レンズ３２とが制御される。これによって、固定された垂直なＹ軸の配置の水平なＸ軸に沿って、それぞれのオプテル９０からの赤外線を得るようになっている。特に、赤外線イメージカメラ４は、全視覚領域（tFOV）９２に含まれた、位置Ｘ１，Ｙ１と、位置Ｘ６４０，Ｙ１との間のそれぞれのオプテル９０から、赤外線を得るようになっている。次いで、赤外線イメージシステム２によって、Ｘ−Ｙ位置決めステージ６４の位置が調整され、これによって、全視覚領域（tFOV）９２に含まれた、位置Ｘ１，Ｙ２と、位置Ｘ６４０，Ｙ２との間のそれぞれのオプテル９０から、赤外線を得るようになっている。このようにして、赤外線イメージカメラ４は、全視覚領域（tFOV）９２を形成する全てのオプテルが得られるまで、全視覚領域（tFOV）９２内のオプテル９０をスキャニングし続けるようになっている。

図２に示した赤外線イメージカメラ４は、１つの検出装置２８を有しているので、赤外線イメージカメラ４では、全視覚領域（tFOV）９２のそれぞれの位置でのオプテル９０からの情報が、目立たない時間内で必然的に得られる。全視覚領域（tFOV）９２での、位置Ｘ１，Ｙ１でのオプテル９０のサンプリングと、位置Ｘ６４０，Ｙ４８０との間のインターバル、すなわち、フレームサンプルインターバルが、イメージすべき対象物からの赤外線の総計によって決定される。この場合、イメージすべき対象物からの赤外線の総量の関数として、フレームサンプルインターバルを調整することができる。赤外線イメージカメラ４によって、フレームサンプルインターバルについて、複数回にわたって、全視覚領域（tFOV）９２のそれぞれの位置でのオプテル９０がサンプリングされるのが望ましい。そして、赤外線イメージカメラ４によって、全視覚領域（tFOV）９２の全ての位置でのそれぞれのオプテル９０のサンプルが平均されて、以下に記載した方法を用いたそれぞれのオプテル９０から受け取られた赤外線の平均値を得るようにするのが望ましい。光導電検出器の場合には、そのようなサンプリングから得られた情報（電圧出力）が合計され、光起電検出器の場合には、情報（電流出力）が積分される。

全視覚領域（tFOV）９２のそれぞれの位置でのオプテル９０の検出装置２８によって検出された瞬間のまたは平均の赤外線の絶対温度のデジタル値が、イメージＡ／Ｄ変換器７８によって決定される。次に、フレームスキャンインターバルの間に、全視覚領域（tFOV）９２のそれぞれの位置でのオプテル９０の得られたデジタル値が、イメージ処理システム８０によって、フレーム９４内に配置される。フレーム９４のそれぞれのオプテル９０と関連するデジタル値は、対応するフレームサンプルインターバルにわたって、イメージすべき対象物の特定の位置から、検出装置２８によって受け取られた赤外線の絶対温度を示すのが望ましい。

図４および図１〜図３に示したように、赤外線イメージカメラ４では、例えば、５分のイメージングインターバルにわたってイメージすべき対象物の、例えば、Ｆ１〜Ｆ２００の複数のフレームを得るように構成されている。イメージ処理システム８０において、それぞれのフレーム９４が受け取られて、アッセンブルされた時に、データ送信機２４を介して、イメージ処理システム８０からワークステーション６に転送されるそれぞれのフレーム９４が、調節部２６によって生じるようになっている。医学分野に適用する際には、複数フレーム９４のそれぞれの獲得が、イメージングインターバルにわたって対数的に生じて、イメージングインターバルの後の方で発生する隣接するフレーム９４の獲得の発生
が増加することが好ましい。しかしながら、隣接するフレーム９４の獲得は、所望の方法で、固定するか、または変動するようにすることができる。

説明目的のため図５および図１〜図４に示したように、それぞれのフレーム９４の同様のオプテル９０で得られた温度を、例えば、曲線１００〜１０６のような温度−時間曲線で示すことができる。例えば、温度−時間曲線１００は、図４に示されたフレームＦ１〜Ｆ２００の位置Ｘ３，Ｙ３でのオプテル９０の温度対時間を示している。同様に、温度−時間曲線１０２、１０４および１０６は、図４に示されたフレームＦ１〜Ｆ２００の位置Ｘ３，Ｙ７；Ｘ１０，Ｙ３；および位置Ｘ１０，Ｙ７でのオプテル９０の温度対時間を示している。

複数のフレーム９４が、イメージングインターバルにわたって得られた時には、それぞれのフレーム９４のほぼ同じオプテル９０について、それぞれの温度−時間曲線の積分（または積分値）が、ワークステーション６によって決定される。それぞれの積分は、例えばフレームＦ１とフレーム２００とのサンプリングの間のような、特定の時間インターバルに亘る時間について決定される。あるいは、それぞれの積分は、例えばフレームＦ８５〜Ｆ１５０、フレームＦ８５〜Ｆ１５０間のあらゆる他のフレームのような、特定の複数のフレーム９４のサブセットについて決定され得る。例えば、それぞれのフレーム９４の同様な位置でのオプテル９０から、または、例えば、フレームＦ８５〜Ｆ１５０のような、ある選択された複数のフレーム９４から、例えば、１００、１０２、１０４および１０６のような温度−時間曲線それぞれの時間についての積分が、ワークステーション６によって決定される。例えば、温度−時間曲線それぞれの、フレームＦ１がサンプリングされる時間ｔ₀からフレームＦ２００がサンプリングされる時間ｔ₁までの積分が、ワークステーション６によって決定される。その他の例としては、温度−時間曲線それぞれの、フレームＦ８５がサンプリングされる時間ｔ₀からフレームＦ１５０がサンプリングされる時
間ｔ₁までの積分が、ワークステーション６によって決定される。

ワークステーション６は、表示する目的のために、例えば、１００〜１０６のようなそれぞれの温度−時間曲線の積分値を特有の色にマッピングするようになっている。腫瘍性乳房組織の早期確認のための医学分野での適用においては、最も小さな積分値を有する曲線に青色がマッピングされ、最も大きな積分値を有する曲線に赤色がマッピングされるのが望ましい。最も大きい積分値と、最も小さい積分値との間の積分値を有する曲線には、赤色と青色との間の色がマッピングされる。例えば、図５において、フレームＦ８５とフレーム１５０との間では、最も小さい積分値を有する温度−時間曲線１００には、ワークステーション６によって、青色がマッピングされる。また、ワークステーション６によって、温度−時間曲線１０２には緑色がマッピングされ、温度−時間曲線１０４には黄色がマッピングされる。さらに、最も大きい積分値を有する温度−時間曲線１０６には、ワークステーション６によって、赤色がマッピングされる。

次に、全視覚領域（tFOV）９２のそれぞれのオプテル９０またはオプテル９０群の位置が、ディスプレイ１２の対応するピクセルまたはピクセル群に、ワークステーション６によってマッピングされる。例えば、１００〜１０６といった、温度−時間曲線それぞれの一部または全ての積分値に色がマッピングされると、ワークステーション６は、それぞれの温度−時間曲線の積分値についてのマッピングされた色が、全視覚領域（tFOV）９２の対応するオプテル９０の位置に相当する位置を有する、ディスプレイ１２のピクセル上またはピクセル群上に表示されるようにする。このようにディスプレイ１２にマッピングされた色によって、積分値のカラー勾配マップイメージが、ディスプレイ１２上に形成される。

また、ワークステーション６は、それぞれの温度−時間曲線の積分値を、幾つかの選択
した複数フレーム９４について、グレーのスケールに対してマッピングし、グレースケール勾配マップイメージを形成することができるようになっている。上記グレースケールは、白色について最も大きい、または最も小さい積分値と、黒色について最も大きい、または最も小さいその他の積分値との間に、範囲を広げるのが望ましい。またワークステーション６は、所定の積分値よりも小さいか、または大きい積分値を有する、幾つかの選択された複数フレーム９４にわたる温度−時間曲線のそれぞれを、グレースケールにマッピングすることができる。さらに、それぞれのフレーム９４、または複数の選択されたフレーム９４のデータは、当該技術分野で知られているように、グレースケール、および／またはカラー勾配マップイメージのディテールを強調するために、フィルターしたり、増幅することができる。

本発明は、乳房の腫瘍の早期発見に特に適用でき、より詳細には、乳房の中で成熟する新生物のプロセスに関連した新しい血管形成の検知に適用することができる。特に、乳房の腫瘍が成長するにつれて、血管形成として知られているプロセスが生じて、腫瘍性の病巣または初期の腫瘍が、独立した血液の供給を発達させることが知られている。新しい血管形成によって形成された血管は、身体の交感神経系あるいは自律神経系には反応しないことが観察されている。したがって、新しい血管形成が、身体内の同じ器官内の隣接する部位の反応に一致した外的な熱的ストレスに応じた応答を示す結果として、外的な熱的ストレスに反応して、身体内の部位には、血液が供給される。このような血液の供給は、新しい血管形成の結果による血液供給ではない。皮膚の部位からの時間とともに照射された赤外線は、様々な構造と体系の組織的なレベル、例えば、細胞、組織、器官、および／または、システムにおいて、基礎となっている生理学のプロセス、生化学のプロセスおよび神経学上のプロセスに対して、マッピングすることができる。身体内の新しい血管形成の組織部位と関連した皮膚の部位からの赤外線は、新しい血管形成と何ら関連しない血液の供給を有しない身体の皮膚の部位からの赤外線と比較した場合に、かなり相違することがわかる。

赤外線イメージシステム２を用いた、温度−時間曲線と、それぞれの温度−時間曲線の積分についての情報を獲得する上記の方法によって、本発明によれば、新しい血管形成の存在を確認できるとともに、乳房の内部のそのような血管形成の位置についての重要なデータを得ることができる。したがって、本発明によれば、患者が活発な腫瘍のプロセスが進行中であることの早期発見、または患者の腫瘍が既に罹患していることを早期に確認することができる。

さらに別の本発明の適用としては、皮膚から発散された赤外線を調べて、赤外線が統計学的にかなりの過度な異常な部位、または、赤外線が統計学的に不足する異常な部位と同様に、アニゴソーム（anigosome）、サーマトームス（thermatomes）を確認する数理学的および統計学的な方法に適用できる。このような赤外線は、赤外線の様々な組織的なレベル、例えば、細胞、組織、器官、および／または、システムにおいて、基礎となっている生理学のプロセス、生化学のプロセスおよび神経学上のプロセスに対して、マッピングすることができる。このような情報は、例えば、鍼（はり）療法、指圧療法、または、例えば、治療力のある赤外線または無線周波数エネルギーのような外的な電磁気放射などの代替えの治療法によって、慢性的な痛みを治療、特に、筋膜性の痛みを治療する際において特に価値がある。

アニゴソームおよびサーマトームスを確認する目的で本発明を適用することによって、「西洋」医学の開業医が、例えば、鍼（はり）療法、および指圧療法などの「東洋」医学または「オリエンタル」医学の治療技術を効果的に用いることができる。そして、「東洋」医学または「オリエンタル」医学の開業医が、「西洋」の健康ケアープロバイダーに、開業医の所見と技術を伝えることができる。

図６および図１〜図５に示したように、乳房１１４の検査の際に、患者Pから受け取る
赤外線から得られた情報を参照して本発明を説明する。患者Pは、垂直軸１１３から角度
θ傾斜した背部１１２を備えたベンチまたは椅子１１０に座っているか、または、患者P
は、立った状態で、傾斜ボード（図示せず）に寄りかかっていることが望ましい。角度θを選択することによって、それぞれの乳房１１４の下側が、望ましくは赤外線イメージカメラ４の全視覚領域（tFOV）９２内にあるようになっている。乳房１１４の横方向の領域と、腋の下の領域との赤外線イメージングを可能とするために、患者Pは、腕を横方向に
移動して、身体から離れた頭の方に移動させ、サポート１１５上に、ひじと前腕を支持している。赤外線イメージカメラ４は、患者Pから離間して配置され、これにより、患者Pの前部の胸の全領域C、および、特に、患者の乳房１１４が、赤外線イメージカメラ４の全
視覚領域（tFOV）９２内にあるようになっている。赤外線イメージカメラ４は、患者Pの
乳房１１４と隣接する胴部１１６とが、全視覚領域（tFOV）９２の大部分を占めるように配置するのが望ましい。しかしながら、赤外線レンズ３２は、患者Pの特定の限られた領
域を光学的にズームするように調整することができ、これによって、このような選択した領域から赤外線を受け取ることができる。

本発明では、赤外線レンズ３２を用いた光学的なズームによって、患者Pの選択された
領域からの赤外線が分離されて獲得される。しかしながら、オプテル９０それぞれによって見える患者Pの表面領域は増加しない。光学的なズームによって、オプテル９０のより
小さなアレーにわたる赤外線イメージを受け取ることにより、イメージングされる患者P
の一部分サブセットにおいてイメージの解像度を改善することになる。

患者Pと赤外線イメージカメラ４との間の距離は、重要な生理学的情報を得るために、
赤外線レンズ３２の焦点距離と、全視覚領域（tFOV）９２内にあるべき患者Pの領域との
間の条件（トレードオフ）として選択される。この目的のために、赤外線レンズ３２は、全視覚領域（tFOV）９２内でイメージングされる患者Pの全ての部分が焦点内にあるよう
に構成するのが望ましい。赤外線イメージカメラ４の赤外線レンズ３２は、検出装置２８によって見ることのできるそれぞれのオプテル９０の寸法よりも小さい錯乱円に沿った長い焦点距離と回折限界とを有するように構成するのが望ましい。このような組み合わせによって、赤外線イメージカメラ４は、被写界深度を有しており、これによって、患者Pの
サブ部分のそれぞれが、赤外線イメージカメラ４から離間しているにもかかわらず、全視覚領域（tFOV）９２内に患者Pのそれぞれの部分を焦点合わせすることができる。

患者Pとベンチ１１０は、患者Pが衣服を脱いだ際に快適な周囲温度を有する部屋１１８内に収容されている。ベンチ１１０に患者Pが座ってから適当な時間の後、患者Pに何らの熱的ストレスがかかっていない状態で、患者Pから受け取られる赤外線によって示される
絶対温度に対応したデジタル値のフレーム９４の獲得が、赤外線イメージカメラ４によって開始される。外部の熱的なストレスがかけられる前に、充分な「ベースライン」の情報を獲得するために必要なフレームの数と時間の長さが、人の操作者によって、または獲得されたデータのコンピュータ分析によって自動的に決定される。熱的なストレスが存在しない状態でフレーム９４の所望の数が得られた後に、患者Pは、患者Pの正面に配置された1つまたはそれ以上の加熱／冷却ポンプ１２２からの調整された空気流１２０に晒される
。この1つまたはそれ以上の加熱／冷却ポンプ１２２は、実質的に均一な調整された空気
流を供給して、一定の試験プロトコールに基づいて、略一定の割合で全視覚領域（tFOV）９２内の患者Pの部分を、冷却、または、暖めるように配置される。加熱／冷却ポンプ１
２２から患者Pに供給される調整された冷却空気流１２０の温度は、部屋１１８の周囲温
度とは異なっているが、患者Pにとってその場合にも快適であることが望ましい。周囲の
部屋の温度よりも１０°Fだけ低い温度に調整された空気流１２０の温度によって、患者Pの所望の交感神経反応が生じることが観察されている。

しかしながら、一定の臨床条件では、皮膚の表面に血液がより流れるようにするために、冷却する前に、それぞれの乳房１１４を暖めるのが適切である。また、患者Pは、周囲
の環境条件の結果、既に血管収縮が生じていないのが適切である。例えば、加温から冷却、および冷却から加温のような、熱的ストレスの変化に応じて、患者Pから受け取られる
赤外線から、追加の重要な情報を得ることができる。これらの熱的ストレスの変更によって、下にある組織や器官の一定の生理学的プロセスに関連した特定の皮膚の赤外線放射における一種の生理学的ヒステリシスを提供することができる。

例えば、加熱／冷却ポンプ１２２によって、調整された空気流１２０が患者Pに当初に
供給され、赤外線イメージカメラ４によって、患者Pの乳房１１４の複数のフレーム９４
が獲得される。根底に存在するある生理的なプロセスにより、加温／冷却サイクルの際にそのようなプロセスと関係する皮膚の領域からの赤外線の変化が表出される。これにより、これらの特定領域に関係するオプテル９０から受け取った赤外線の積分値と、より応答性の小さな組織に関係するオプテル９０からの赤外線の積分値との間での統計学的な有意差が導かれることになる。この積分値の相違は、グレースケール、および／またはカラー勾配マップイメージの相違として、ディスプレイ１２上に表示することができる。また、下方にある構造および組織の三次元的イメージを、獲得したデータから現すことができる。

ある磁性材料に関係するヒシテリシスの特徴と特性に類似した、組織の特徴と特性の結果として、加温の後に冷却する「加温と冷却」サイクル、および／または、冷却の後に暖める「冷却と加温」サイクルから構成される熱的ストレスにより、例えば患者Ｐの乳房１１４のように、血管新生の活性と関係する組織領域を同定する、赤外線イメージシステム２の能力が向上する。

加熱／冷却ポンプ１２２からの調整された冷却空気流１２０を受けることに反応する患者Ｐの交感神経系によって、患者Pの冷却された皮膚表面領域への血流が限定される。し
かしながら、交感神経系は、新しく血管形成されたか、または血管形成が開始されている、患者Pの組織への血流を限定するものではないことが観察されている。したがって、血
液の供給が、新しい血管形成または血管形成の進行に関係する、患者Pのそれらの組織ま
たは器官と関連した患者Pの皮膚領域からの赤外線は、調整された冷却空気流１２０に対
して、患者Pの他の組織と同じようには反応しない。図５および図７に示したように、例
えば、調整された冷却空気流１２０による患者Ｐの冷却に応答して、全視覚領域（ｔFOV
）９２の位置Ｘ３，Ｙ３でのオプテル９０で見られる患者Ｐの皮膚表面領域は、フレームＦ４とフレームＦ２００との間における温度−時間曲線１００を生み出す。同様に、調整された冷却空気流１２０による患者Ｐの冷却によって、位置Ｘ３，Ｙ７；位置Ｘ１０，Ｙ３；および位置Ｘ１０，Ｙ７でのオプテル９０で見られる患者Ｐの皮膚表面領域は、フレームＦ４とフレームＦ２００との間における、それぞれ温度−時間曲線１０２、１０４、および１０６を生み出す。

図５に示したように、フレームＦ８５とフレームＦ１５０との間において、曲線１０４と曲線１０６は、曲線１００と曲線１０２よりも、変化率が小さく示されている。この変化率における相違は、位置Ｘ１０，Ｙ３と位置Ｘ１０，Ｙ７でのオプテル９０に見られる患者Ｐの皮膚表面領域が、位置Ｘ３，Ｙ３と位置Ｘ３，Ｙ７でのオプテル９０に見られる患者Ｐの皮膚表面領域のように、冷却空気流１２０による冷却に応答していないことを示している。フレームＦ８５とＦ１５０の間で各曲線１０２〜１０６の積分をとることにより、積分値が得られる。ここで、曲線１０６の積分値は曲線１０４の積分値よりも大きく、曲線１０４の積分値は曲線１０２の積分値よりも大きく、曲線１０２の積分値は曲線１００の積分値よりも大きい。これによって、全視覚領域（tFOV）９２内の患者Ｐの組織が
、血管形成が開始されているか、または、新しい血管形成の結果として血液が既に供給されたことを示すことができる。

血管形成または血管形成の進行についての情報を提供できることに加えて、本発明によれば、交感神経系によってその血流が調整されている、いかなる組織、器官、または生理学的組織についての活動についての重要な情報を提供することもできる。

ヒト乳房の腫瘍疾患の早期発見の特定のケースにおいては、例えばフレームＦ８５のような開始のフレーム９４と、全視覚領域（tFOV）９２内のそれぞれの位置におけるオプテル９０の、温度―時間曲線の積分を検出するのに用いられるフレーム９４の数とは、ディスプレイ１２上のイメージを表示するために、所望により変更できるようにすることが望ましい。例えば、図５に示したように、それぞれの温度−時間曲線１００、１０２、１０４および１０６の積分は、フレームＦ８５とフレームＦ１５０との間で決定される。しかしながら、それぞれの温度−時間曲線１００、１０２、１０４および１０６の積分は、所望であれば、フレームＦ１００とフレームＦ１２５との間、フレームＦ２０とフレームＦ８５との間、フレームＦ７５とフレームＦ１７５との間で検出することができる。

さらに、グレースケールをマッピングするために用いたデジタルビットの数、および／または、図５に示した、各々の温度−時間曲線の積分に対するカラーを変えることもできる。例えば、イメージＡ／Ｄ変換器７８が、１２ビットのアナログ・デジタル変換器であれば、グレースケール、および/またはカラー勾配マップイメージを、イメージＡ／Ｄ変
換器７８の全１２ビットレンジよりも少なくマッピングすることができる。例えば、ワークステーション６は、それぞれの温度−時間曲線の積分を、基本の１０個の番号８００〜１６００に対応したデジタル値の範囲にマッピングすることができる。これによって、ディスプレイ１２が、ほとんどないかまたはない診断値を即座に表示するのが避けられる。しかしながら、そのような情報が、患者のデータベースに保持された患者の記録から消失しないようになっている。

図８ａ〜図８ｂはそれぞれ、患者Ｐの乳房１１４のカラー勾配マップイメージの黒白の描写と、患者Ｐの乳房１１４のグレースケールと黒白に描写されたカラー勾配マップイメージの組み合わせを示している。フレーム９４の獲得はイメージングインターバルにわたって生じるので、温度−時間曲線は、皮膚表面の温度だけでなく、患者Ｐの乳房１１４全体の組織体からの、時間を通しての赤外線を示す。図８ａに示したカラー勾配マップイメージによって、加熱／冷却ポンプ１２２からの調整された空気流１２０に対する患者Ｐの乳房１１４の交感神経反応に関する詳細な情報が提供されることがわかる。このカラー勾配マップイメージにおいては、スペクトルの青色末端方向のカラーは、例えば、図５の曲線１００のような、より小さい積分値を有するオプテル９０と関連している。また、赤色で示した領域は、例えば、図５の曲線１０６のような、より大きな積分値を有するオプテル９０と関連している。図８ａに示したカラー勾配マップイメージの緑色と、黄色と、オレンジ色は、図５の温度−時間曲線１００と１０６の積分値の間における積分値を有する温度−時間曲線と関連している。

図８ｂにおいて、赤色と関連する積分値よりも小さい積分値を有する温度−時間曲線と関連しているオプテル９０を有する全視覚領域（tFOV）９２の領域が、グレースケールにマッピングされている。そして、赤色に対応する積分値を有する温度−時間曲線が、赤色のシンボルで示されている。より詳細には、図８ｂのグレースケールと黒白で描写されたカラー勾配マップイメージの組み合わせが、イメージングインターバルにわたって獲得された最後の３２個のフレーム９４のグレー勾配マップイメージと、同じ最後の３２個のフレーム９４のカラー勾配マップイメージとを組み合わせることによって形成される。最後の３２個のフレーム９４における同様のオプテル９０の積分値をグレースケールにマッピ
ングすることによりグレースケール・イメージが形成され、図８ｂのグレースケール・マップイメージが形成される。赤色に関連したカラー勾配マップイメージのオプテル９０が、グレースケール・マップイメージの同様なオプテル９０に置き換えられる。このように作製されたグレースケール／カラー勾配マップイメージが、ディスプレイ１２上に表示されて、図８ｂのグレースケール／カラー勾配マップイメージが作製される。図８ｂの赤色のシンボルで示された領域は、新しい血管形成の進行、または血管形成が生じたか、または生じている組織に関連しており、そのような組織はさらに検査が必要である。

また、図８ｂのグレースケールと黒白で描写されたカラー勾配マップイメージの組み合わせは、患者Ｐ内の血管組織を明瞭に示しており、医師にとって診断値についてのさらなる情報を提供する。経験的に、図９に示したような、複雑な、または高度に不規則な血管組織を示す乳房１１４は疑わしいと考えられ、この患者Ｐは、血管組織がより規則的である場合よりも、乳癌にかかっている危険性がより大きいことを示している。乳房１１４の血管組織を検出してある程度詳細に表示することができるために、本発明によれば、乳癌のような腫瘍性疾患に関連した血管形成のプロセスを早期に発見することができる。また、乳癌のような腫瘍性疾患に関連した危険因子である解剖学的組織、または生理学的な特徴を早期に発見することができる。これにより、腫瘍が触診できるよりもかなり前に、ならびに患者Ｐが個人のライフスタイルにおいてとり得る変化が乳癌の進行を抑制することができるある時点で、患者Ｐが「ライフスタイル」の危険因子の排除といった、幾つかの行動をとることを可能にする。

また、本発明は、複数の「心拍」サイクルの類似の時に獲得したフレーム９４を比較することにより、患者Ｐの血液を決定するために利用することができる。特に、赤外線イメージカメラ４によるそれぞれのフレームの獲得は、患者Ｐの心拍サイクルの特定部分に同期することができる。例えば、フレームＦ１，Ｆ６，Ｆ１１などは、複数の心拍サイクルのそれぞれのＰ波の間に獲得することができる。また、フレームＦ２，Ｆ７，Ｆ１２などは、複数の同じ心拍サイクルのそれぞれのＱ波の際に獲得することができる。フレームＦ３，Ｆ８，Ｆ１３などは、複数の同じ心拍サイクルのそれぞれのＲ波の間に獲得することができる。フレームＦ４，Ｆ９，Ｆ１４などは、複数の同じ心拍サイクルのそれぞれのＳ波の間に獲得することができる。さらに、フレームＦ５，Ｆ１０，Ｆ１５などは、複数の同じ心拍サイクルのそれぞれのＴ波の際に獲得することができる。全イメージ獲得シリーズを通じて、「タイムコード」として、患者Ｐ自身の心拍サイクルの要素を用いることによって、より効果的な数学的なイメージ処理方法と正確性が向上した分析を行うことができる。さらに、例えば、心電図のような、定評のあるグラフィック表示表現を用いた、心拍のような明瞭に定義された電気生理学方法によって、異なる検査中に得られたイメージ・シリーズとの比較が向上され、同じ患者または異なる患者の多数の検査において獲得されたデータの統計的解析の効率が改善される。

所望の複数のフレーム９４が、所望の複数の心拍サイクルにわたって獲得された場合、ワークステーション６は、同様のオプテル９０について、それぞれの心拍サイクルの特定の瞬間に関するフレーム９４にて、積分値を決定する。例えば、ワークステーション６は、同様のオプテル９０に関する、フレームＦ１、Ｆ６、Ｆ１１など、すなわち複数の心拍サイクルのＰ波の間に獲得されたフレームにおける積分値を決定する。また、ワークステーション６は、同様のオプテル９０に関する、フレームＦ２、Ｆ７、Ｆ１２など、すなわち複数の心拍サイクルのＱ波の間に獲得されたフレームにおける積分値を決定する。さらに、ワークステーション６は、同様のオプテル９０に関する、複数の心拍サイクルのＲ波、Ｓ波およびＴ波の間に獲得されたフレームにおけるものも同様にする。

ワークステーション６は、同様のオプテル９０に関する、複数の心拍サイクルの同様の瞬間に獲得されたフレーム９４における積分値を、上述した方法において灰色の濃淡およ
び／または色彩へマッピングをする。したがって、ワークステーション６は、マッピングされた灰色の濃淡および色彩を、全視覚領域（tFOV）９２において対応する1つのオプテ
ルまたは複数のオプテル９０に対応する位置を有する、ディスプレイ１２のピクセル上またはピクセル群上に表示する。これによって、複数の心拍サイクルの同様の瞬間における積分値のグレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージが形成される。例えば、ワークステーション６は、灰色の濃淡および／または色彩を、フレームＦ１、Ｆ６、Ｆ１１などにおける同様のオプテル９０の積分値にマッピングする。これによって、患者Ｐの複数の心拍サイクルのＰ波の間の血流に対応するグレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージがディスプレイ１２上に表示される。それとともにまたはその代わりに、ワークステーション６は、灰色の濃淡および／または色彩を、複数の患者Ｐの心拍サイクルのＱ波、Ｒ波、Ｓ波またはＴ波に関連するフレーム９４における同様のオプテル９０の積分値にマッピングし、そのグレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージをディスプレイ１２上に選択的に表示する。

複数の心拍サイクルの同様の瞬間に関連するフレーム９４を単離することで、患者Ｐの皮膚表面と、様々な段階での血流からの赤外線の差異と、問題となっている組織の全体の位置とに相関性を持たせて、赤外線イメージカメラ４の全視覚領域（tFOV）９２における患者Ｐの身体内の血流の定量的評価が可能となり、それにより、医者にとって有用な診断情報を提供することができる。信頼性のある一貫したタイムコードマーカー、例えば、患者Ｐ自身の心拍を利用することで、イメージの向上に関して数学的な手法を適用することができ、イメージシステム全体の全解像度を向上することができる。これによって、生きているヒトの身体および他の動物体内での、複雑な交感神経系伝達生理学的プロセスを、確認し、特徴付けし、評価する手段として、システムの感度および選択性の両方を改善することが可能となる。

本発明は、２つのフレーム９４に含まれるデジタル情報を引き算的に組み合わせることにより診断情報を得るためにも利用される。例えば、フレームＦ４のそれぞれの位置でオプテル９０から得られたデジタル情報は、フレームＦ２におけるそれぞれの同様の位置で、オプテル９０から得られた対応するデジタル情報から差し引くことができる。ワークステーション６は、同様の位置でのオプテル９０について得られたこれらの差異を、グレースケールおよび／または色彩スケールへマッピングして、この差異のグレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージをディスプレイ１２上に作製することができる。

図１０について言及するとともに、図２〜図７に戻って言及すると、乳房１１４の赤外線イメージに伴う問題は、特定の患者Ｐにおいて、患者Ｐのもたれ掛かり角度θにもかかわらず、乳房１１４の下部１２４の赤外線イメージを取得することに関連する困難性である。同様に、赤外線イメージカメラ４が、図６に示した方法で、患者Ｐの正面に位置した場合、患者Ｐの腕１２６に隣接するそれぞれの乳房１１４の側面１２５の赤外線イメージは、赤外線イメージカメラ４を再度配置することなしでは容易に得ることができない。赤外線イメージカメラ４に、それぞれの乳房１１４の側面１２５と同様に、それぞれの乳房１１４の下部１２４と、腋窩の関連領域とを視覚可能にさせるために、胸板鏡１３０を患者Ｐの乳房１１４の下方に配置してもよく、側面鏡１３２を患者Ｐの乳房１１４の反対側の側面１２５に配置してもよい。胸板鏡１３０と側面鏡１３２は、それぞれの乳房１１４の下部１２４と、それぞれの乳房１１４の側面１２５と、腋窩の領域とが、全視覚領域（tFOV）９２内に入るように配置され、かつ、それぞれの乳房１１４の下部１２４と、それぞれの乳房１１４の側面１２５とから、赤外線イメージカメラ４へ向かう赤外線を反射させるような方向に配置される。

イメージ処理技術を用いることで、ワークステーション６は、乳房１１４から直接受けた赤外線と、鏡１３０および／または１３２により反射された赤外線から、乳房１１４の
グレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージを作製することができる。鏡１３０、１３２、患者Ｐおよびその間の空間の間での遷移を検出するために、赤外線イメージカメラ４の能力を向上させるべく、それぞれの鏡１３０、１３２は、その１つまたはそれ以上のエッジ上に、人間もしくは他の動物または組織の放射率とは実質的に異なる放射率を有する、赤外線イメージカメラ４で視覚化可能な、材料片を有することができる。この特定の適用は、外因性の材質、例えば、化粧品などに対する真皮上の感受性を評価する際の特定の用途であり、また、例えば、局所的に適用された医薬のような材料の皮膚を通した吸収割合を決定するための手段を提供する。この特定の適用は、例えば、化粧品などの化合物および化学的な混合物に対して、人間と他の動物の真皮または皮膚の感受性の正確な定量と再現性ある決定方法を提供する。これによって、例えば「Draiz」試験のよう
な、論争を呼ぶ動物実験手順の必要がなくなることになる。本発明は、局所的に適用された薬剤と医薬の吸収または吸着の割合の正確な定量と再現性ある決定をも可能にし、さらに、論争を呼ぶ動物実験手順の必要性を回避できるものである。

図７への言及に戻るとともに、図１０への言及を継続すると、患者Ｐの全生涯にわたって拡張してもよい時間にわたる連続フレーム９４の記録を可能にするために、鏡１３０、１３２からのフレーム９４に正確な重ね合わせおよび統合を付与するために、および赤外線イメージカメラ４の軸外し位置調整のための釣り合いのとれた多様性に適応させるために、マーカー１５８を特定の固定化された解剖学上の標識点、例えば、肋骨上の切痕１６０と、剣状突起の連結１６２と、鎖骨下窩１６４と、前方腋窩線１６６と、肩峰１６８などに位置させることができる。マーカー１５８は、患者Ｐの放射率とは異なった放射率を有する材質から作られる。さらに、特定の有用な解剖学的な標識の特徴は、イメージ処理技術を用いて得られた情報から確認できる。ヒトの乳房に特に言及すると、哺乳類の脈管樹状構造の分岐の存在を、一定期間にわたるイメージ記録の手段として用いることができる。

患者Ｐから直接受け取った赤外線と、鏡１３０、１３２から反射した赤外線から作製される正面、側面および／またはボトムアップイメージ、または三次元イメージを可能にする数々の手段がある。例えば、グリッド１３３は、赤外線イメージカメラ４の全視覚領域（tFOV）９２において、ランプ１３４または他の熱源と、患者Ｐの部分との間に位置される。フレーム９４を獲得した後の適当な時期に、ランプ１３４は作動され、これにより熱エネルギーが、全視覚領域（tFOV）ｔFOV９２における患者Ｐの部分にグリッド１３３を
介して伝達される。ランプ１３４からの熱エネルギーの一部分は、グリッドにより吸収され、患者Ｐにランプ１３４からの熱エネルギーが、グリッド様パターンで受けることになる。ランプ１３４から直接受ける熱エネルギーは、患者Ｐ上で、赤外線パターン１３５を形成する。この赤外線パターン１３５は、患者Ｐ上で直接見たときにグリッド様であり、鏡１３０、１３２を介して見たときに、患者Ｐの輪郭となっている。同様に、鏡１３０、１３２を介して、ランプ１３４から受けた熱エネルギーは、患者Ｐ上で、反射された赤外線パターン１３５'を形成する。この赤外線パターン１３５'は、赤外線イメージカメラ４によって、鏡１３０、１３２を介して見るとグリッド様であるが、患者Ｐから直接見たときには患者Ｐの輪郭となっている。

イメージ再作製技術を用いることで、ワークステーション６は、直接または鏡１３０、１３２を介して視覚可能である赤外線パターン１３５と１３５'から、乳房１１４の正面
、側面および／またはボトムアップのグレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージ、または三次元グレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージを作製することができる。

もう一つの態様において、患者Ｐは、赤外線イメージカメラ４により直接に、または鏡１３０、１３２を介して視覚可能なマーカー１５８が選択的位置に配置されたナイロン製
のブラジャー（図示せず）を身に着ける。ナイロンは赤外線に対して透過性であるため、ワークステーション６はブラジャー上のマーカー１５８の位置を用いて、直接にまたは鏡１３０、１３２を通じて視覚可能な赤外線パターンから、乳房１１４の正面、側面および／またはボトムアップのグレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージ、または三次元グレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージを作製することができる。

図１１に言及するとともに、図２に戻って言及すると、赤外線イメージカメラ４は、立体イメージのために、Ｘ−Ｙ位置決めステージ６４上に配設された一対の検出装置２８と、一対の赤外線レンズ３２を用いて構成することができる。この一対の検出装置２８と、一対の赤外線レンズ３２は、Ｘ−Ｙ位置決めステージ６４上に配置し、赤外線を全視覚領域（ｔFOV）９２において共通オプテル９０から同時に見て、獲得する。Ｘ−Ｙ位置決め
ステージ６４を利用して、一対の検出装置２８と、一対の赤外線レンズ３２とを調節して、赤外線をｔFOV９２においてそれぞれのオプテル９０から見て、獲得することができる
。この態様において、プレアンプ７６と、イメージＡ／Ｄ変換器７８と、イメージ処理システム８０とは、同じオプテル９０から同時に、赤外線を受けたことに応答して、それぞれの検出装置２８によって出力されたシグナルを処理するように構成されている。オプテル９０について全視覚領域（ｔFOV）９２内のそれぞれの位置で得られた二つのイメージ
は、ワークステーション６により組み合わされ、熱的ストレスにさらされた患者Ｐの組織の立体的なグレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージを作製することができる。

図１２に言及するとともに、図２への言及を続けると、検出装置２８は、フロントパネルビューポート４４と、光学フィルター４６と、赤外線レンズ３２を通過する赤外線を受けるために配置された検出装置２８のアレー１４８に置き換えることができる。この態様において、赤外線レンズ３２は、「サイズアップ」され、そこで受ける赤外線の焦点を、検出装置２８のアレー１４８に合わせるようにしており、これは「ステアリングアレー」１４８として公知であり、以後このように言うことにする。作動の際には、調節部２６は、ステアリングアレー１４８のそれぞれの検出装置２８の出力を実質的に同時に、すなわち同じフレームサンプルインターバルでサンプルして、図３に示したタイプの一つのフレーム９４を形成する。調節部２６は、ステアリングアレー１４８から、所定のインターバルで、複数のフレーム９４を得る。図４、図５とともに上述した方法を用いることで、ワークステーション６は、オプテル９０に関して、それぞれのフレーム９４内の同様の位置で、イメージングインターバルにわたり、オプテル９０で表される、患者Ｐの部分の熱的応答を得る。

図１３に言及するとともに、図１１、図１２に戻り言及すると、一対のステアリングアレー１４８と、一対の赤外線レンズ３２を、図１１に示したように、一対の検出装置２８と、一対の赤外線レンズ３２と同様の方法で用いて、患者Ｐの立体イメージを作製することができる。この態様において、一対のステアリングアレー１４８は、それぞれのオプテル９０からの全視覚領域（ｔFOV）９２における赤外線情報を受け取るように構成されて
いる。また、プレアンプ７６と、イメージＡ／Ｄ変換器７８と、イメージ処理システム８０は、それぞれのステアリングアレー１４８から受け取ったイメージデータを処理するように構成されている。オプテル９０について全視覚領域（tFOV）９２のそれぞれの位置で一対のステアリングアレー１４８から得た二つのイメージは、ワークステーション６により組み合わせられ、熱的ストレスにさらされた患者Ｐの組織の立体的なグレースケールおよび／またはカラー勾配マップイメージを作製することができる。

図１１に示した態様において、それぞれの検出装置２８は、異なる波長での赤外線を検出するように構成することができる。例えば、一方の検出装置２８を１〜２ミクロン間の
赤外線波長を検出するように構成し、他方の検出装置２８を８〜１２ミクロン間の赤外線波長を検出するように構成することができる。さらに、特定の波長での赤外線を検出するように構成されたそれぞれの検出装置２８は、図１１に示したような方法で、もう一方の同様な検出装置２８と対をなして、異なる波長での赤外線の立体イメージを作製することができる。それぞれの検出装置２８は、もう一方の検出装置２８から、それぞれの検出装置２８により視覚化可能なオプテル９０のサイズよりも大きな距離をおいて離すことが望ましい。

イメージングインターバルにわたって得られた患者Ｐの熱的イメージの複数のフレーム９４を、後に続くローカルなデータ取出および解析のために、患者データファイルにてワークステーション６の不揮発性メモリ、例えば磁気的または光学的データメモリに蓄積することが望ましい。患者データファイルは、後に続くローカルなデータ取出および解析のために、複数の患者データファイルを蓄積する分配データシステムに送信してもよい。この分配データシステムは、異なる地理的位置に公知の技術、例えばインターネットなどの方法で相互接続された複数のコンピュータを有することが好ましい。それぞれの接続コンピュータは、ローカルな地理的位置で作られた複数の患者データファイルを受け取り、蓄積するための不揮発性メモリと、好適なシステム操作ソフトウェアと、好適なグラフィックユーザインタフェースを備えている。これによって、コンピュータを使ってユーザー相互の作用が容易となる。それぞれの患者データファイルが、イメージングインターバルにわたって得られた赤外線イメージデータのフレーム９４と、例えば、生活習慣と、臨床履歴と、他のリスク要因のような、患者が乳ガンを進行させるリスクにあるか否かの解析に関連する他の患者のデータを含むことが望ましい。また、それぞれの患者データファイルは、前記分配データシステムのコンピュータ間で分配される、リレーショナルデータベールにおいて独自のオブジェクトとして蓄積されることが望ましい。

前記分配データシステムのシステム操作ソフトウェアは、複数の患者データファイル、または複数の患者データファイルのサブセットを解析可能な専門のシステムをサポートすることが望ましい。この専門のシステムは、公知の解析技術、例えば、数理統計解析、判別解析または要因解析を用いて、複数の患者Ｐのデータファイルを解析し、または統計学上の不一致、例えば乳房の腫瘍性プロセスが成熟することと関連する血管形成の指標のために、個々の患者Ｐのデータファイルを複数の患者Ｐのデータファイルと比較することが特に望ましい。専門のシステムは、複数の患者Ｐのデータファイルにおいて、取得された患者Ｐのデータを、他の全ての患者Ｐのデータと一様に比較して、統計的に有意な関係および関連、例えば、血管形成活性の出現または腫瘍性疾患の臨床的な明示に関連するリスク要因などを同定することが望ましい。

ここで述べたＩＲイメージのための方法および装置は、伝統的な痛み処置のモダリティ、例えば理学療法およびカイロプラクティック処置、および非伝統的な痛み処置モダリティ、例えば指圧療法および刺鍼術法の双方の有効性のモニタおよび客観的な定量の手段として用いることができる。さらに、この方法および装置を用いて、ある痛み処置のモダリティ、例えば指圧療法刺鍼術法、マッサージ療法、トリガー点注射、増殖療法および合焦電磁波エネルギー、例えば赤外線の適用などに関する適用の適切なポイントを決定することができる。

軟組織損傷の見積もりにおいて、ここで述べたＩＲイメージ法および装置を用いて、身体全体にわたる皮膚または問題となっているより小さな領域からの一定期間にわたる赤外線のイメージ列を、ソフトウェアによる複合イメージの創造の第１の表面鏡を含む様々な手段により得ることができる。

検出装置２８および／またはステアリングアレー１４８から得られたデータを利用して
、対側筋群、ダーマトームおよびサーマトームの対称軸を決定することができる。統計的方法を利用して、比較可能な対側領域からの赤外線において統計的に有意な差があるか否かを決定することができる。もしそうならば、解析を継続して、それぞれの対側群内の対称領域間で統計的に有意な差があるか否かを決定する。

例えば、左腕との比較を行った際に、右腕に関連する皮膚表面から放出されたＩＲエネルギーにおける統計的に有意な差は、単に患者Ｐが右利きであることを支持するであろう。しかしながら、二頭筋群および三頭筋群の内部対称についての考慮に基づくそれぞれの腕の単独のさらなる統計的解析、例えばそれぞれの比較可能な筋群内の内部対称関係の解析および比較は、「利き腕」の効果を評価する。この分析方法は、広い平坦な筋領域、例えば僧帽筋、広背筋群および他の背中の領域に関連する痛みの訴えを扱う際に非常に重要である。

対側筋群、ダーマトームおよびサーマトームの多数の対称軸の正確な位置は、一連の期間での連続イメージの正確な記録および処置の有効性の定量的な見積もりを可能にする。赤外線データを表面の解剖学上の標識点にマッピングすること、およびリアルタイムでこの情報を健康管理医にディスプレイすることは、処置の効能および有効性を向上させることができる。

本発明を好ましい態様に言及して説明した。自明な変更および選択は、前述した記載を読むこと、かつ、理解することによって思いつくものである。添付した請求項およびそれと等価なものの範囲で思いつく限り、本発明はそのような変更および選択の全てを包含するものとして解釈されるものである。

図１は、赤外線イメージカメラを含む赤外線イメージングシステムのブロック図である。 図２は、1つの選択的な位置決めが可能な赤外線検出装置を含む図１の赤外線イメージングカメラのブロック図である。 図３は、フレームを形成する光学素子アレーを含む図２の赤外線イメージカメラによって視覚可能な全視覚領域(tFOV)を表わすフレームの概略図である。 図４は、図２の赤外線イメージカメラを用いて得られた温度対時間の関係を表わす複数のフレームの概略図である。 図５は、図４に示した複数のフレームのそれぞれから同じ４つの光学素子によって受け取られた赤外線から決定した温度対時間の関係を表わす曲線グラフである。 図６は、加熱／冷却ポンプによって熱的ストレスにさらされた患者の赤外線イメージのフレームを得るために配置された図２の赤外線イメージカメラの概略図である。 図７は、図５に示した温度−時間曲線を作成するための赤外線が得られる、視覚領域内の、患者に当てられた４つの光学素子の位置を含むVII−VIIの線に沿った図６における患者の図である。 図８ａは、患者の胸部のカラー勾配マップイメージの色を模様で区別した白黒描写図であり、複数のフレームにわたる視覚領域内におけるそれぞれの位置の光学素子に関連したそれぞれの温度−時間曲線が、温度−時間曲線の勾配の積分に基づいた色にマッピングされている。図８ｂは、図８ａに示された患者の胸部のグレースケール・マップであり、赤色に関連した温度−時間曲線の積分よりも大きな積分を持つ温度−時間曲線が、それぞれの積分に応じて灰色の濃淡にマッピングされ、赤色は赤色の模様で区別されている。 図９は、ギザギザに曲がった形状の脈管構造を持つ別の患者の胸部のグレースケール・マップである。 図１０は、患者の胸部下方の鏡と胸部の両側面の鏡とを含む、図７に示す患者の概略図である。 図１１は、立体映像的イメージを得るための一対の検出装置と一対の赤外線レンズの独立した概略図である。 図１２は、赤外線析出装置のステアリングアレーを含む、図１の赤外線イメージカメラのブロック図である。 図１３は、立体映像的イメージを得るための一対の赤外線レンズと一対のステアリングアレーの独立した概略図である。

Claims (9)

1. 赤外線イメージング装置であって、
   前記イメージング装置の視覚領域を形成する光学素子（オプテル）のアレーのそれぞれのオプテルから赤外線を検出する検出手段と、
   複数の赤外線フレームのそれぞれのフレームが、一つのサンプルインターバルの間に、アレーの全部のオプテルから獲得した赤外線に対応するように、同様な複数のサンプルインターバルにて、前記アレーから前記複数の赤外線フレームを選択的に獲得するように、前記検出手段を制御するための制御手段と、
   前記アレーから検出手段により受け取った赤外線の複数の積分を、それぞれの積分が、同じオプテルから少なくとも二つのフレームにおいて受け取られた赤外線に対応するように決定するための手段とを備え、
   前記決定するための手段が、
   それぞれの積分を色彩または灰色の濃淡にマッピングし、
   それぞれの積分の色彩または灰色の濃淡を、前記視覚領域におけるオプテルに対応した位置に対応するイメージ内の位置に、マッピングするように構成されている
   ことを特徴とする赤外線イメージング装置。
2. それぞれのオプテルが、前記検出手段により処理可能な、視覚領域内における最も小さな素子に対応するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. それぞれのオプテルから獲得した赤外線を、対応するデータに変換する変換手段をさらに備え、前記決定手段が、それぞれのフレームのそれぞれのオプテルから獲得した赤外線に相当するデータから、少なくとも二つのフレームにおいて同様のオプテルに関する積分を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記複数のフレームがイメージングインターバルにわたって獲得され、
   前記それぞれのフレームの獲得が固定されるか、または変動可能であるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 複数のフレームのそれぞれの獲得が、イメージングインターバルにわたって対数的に発生し、
   前記獲得が、イメージングインターバルにおいて後に増加するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記少なくとも二つのフレームが少なくとも一つのフレームにより分割されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記獲得フレームが、前記視覚領域に収容された患者の心拍サイクルと同期し、
   前記少なくとも二つのフレームが、二つの異なる心拍サイクルの同様な部分の間に獲得されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記視覚領域に収容された患者に隣接して配置された少なくとも一つの鏡をさらに含み、
   前記少なくとも一つの鏡が、前記視覚領域に収容され、
   前記少なくとも一つの鏡が、前記視覚領域内であるが、患者のもう一つの部分により前記検出手段から隠された前記患者の部分から赤外線検出手段に向かって赤外線を反射させるように向けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. （i）腫瘍性疾患プロセスの検出と、
   （ii）血管形成の検出と、
   （iii）痛み処理の治療モダリティのための処置部位の同定
   のうちの一つまたはそれ以上のために患者に利用されることを特徴とする請求項２に記載の装置。

Images