JP2011522654A - 音響素子を持つ生検装置 - Google Patents

Abstract

本発明は生検装置に関し、特に、解析される物質の音響特性についての情報を与えるためのトランスデューサ素子を持つシャフトを有する生検装置、生検装置を位置調整するシステム、及び生検装置を位置調整するための方法に関する。生検装置は、癌病巣などの異常を排除又は検出するために人体の異なる領域の生検を採るように構成され得る。生検装置は、解析される物質の中に生検装置の先端部分を挿入しながら、物質の音響特性を測定するために使用され得る。生検装置はさらにエラストグラフィに基づく測定を可能にし得る。

Description

本発明は概して生検装置に関し、特に、解析される物質の音響特性についての情報を与えるための生検装置、生検装置を位置調整するためのシステム、及び生検装置を位置調整するための方法に関する。

癌の正確な診断のために、通常は生検が採られる。これは内視鏡のルーメンを介して、又は生検針を介してのいずれかでなされることができる。例えば、針生検は直腸を介して前立腺から生検を採るために使用される。生検を採るための正確な位置を見つけるために、Ｘ線、ＭＲＩ及び超音波などの様々な画像診断法が使用されることができる。前立腺癌の場合は、ほとんどの場合、針は直腸に挿入される超音波プローブによってガイドされる。

これらのガイダンス法は有用であるが、決して最適ではない。生検に直接関連する２つの主要な問題がある。解像度が限られ、さらに、これらの画像診断法はほとんどの場合良性組織と悪性組織を区別することができない。

結果として、解析されるべき組織の内部で正確な位置から生検が採られるかどうかは確実にはわからない。医師はほとんど盲目的に生検を採り、たとえ組織の検査後に癌細胞が検出されなかったとしても、医師は単に正しい点を採り損ねただけではなかったかどうか、確実にはわからない。ヒット率を改善するために、採られる針生検の数が増加されることができる。各生検はｓｃａｒｆ及び場合によっては合併症を引き起こすため、これは好適な解決法ではない。

腫瘍は、その異なる音響特性のために、すなわち異なるインピーダンス（音速と比重によって決まる）と異なる減衰のために、周辺組織に対するコントラストを与えることが超音波画像法から知られている。

従って、改良された生検装置を提供することが本発明の目的であり、該装置は、物質の内部の望ましい位置に生検装置が局在することを医師が確信することができるように、周辺物質の音響特性についての情報を与える。

これらは独立クレームにかかる主題によって実現され得る。本発明のさらなる実施形態は各従属クレームに記載される。

概して、本発明にかかる生検装置は細長いシャフトと先端部分を有し、トランスデューサ素子が生検装置の先端部分に位置し、生検装置は解析される物質の音響特性についての情報を与えるように構成される、ことが提案される。

言い換えれば、本発明の第一の態様は、物質の音響特性（例えば速度）に応じて、解析される物質の生検を採るように構成される装置を提供し、それによって、生検装置に含まれるトランスデューサ素子によって物質の音響特性についての情報が与えられる、という考えに基づくものとみなされ得る。音響特性についての情報は、例えば体の組織などの物質を識別する情報であり得る。

本発明の第一の態様にかかる生検装置は、例えば癌病巣などの異常を排除又は検出するために、例えば人体の異なる領域、例えば前立腺、乳房／乳腺などの生検を採るように構成され得る。さらに、生検装置は例えば解析機能、表示機能など、さらなる制御及びデータ処理機能を実行するように構成され得る。生検装置は、例えば解析ユニット、制御ユニットなどのさらなる構成要素を有し得る。

第一に、生検装置は画像装置ではなく、例えば組織特性などの様々な音響物質特性を検出するための装置である。とにかく、生検装置を含むシステムは画像装置を有し得るか、又は画像装置として使用され得る。さらに、該装置は生検採取をガイドするために使用され得るだけでなく、"音響生検"を行う、すなわち組織を除去することなく診断するためにも使用され得る。

生検装置は病院で使用され得る。

以下において、本発明にかかる生検装置の可能な詳細、特徴、及び利点が、３つの実施形態例に基づいて説明される。

本発明にかかる生検装置は、生検装置の先端部分を解析される物質に挿入しながら、物質、例えば組織の音響特性を測定するために使用され得、これは一旦組織が侵入されると、例えば健常組織を癌組織から区別することを可能にし得る。

例えば、癌組織は例えば超音波信号に対して健常組織とは異なる影響を持ち得る。これは検出信号に見られ得る。

例えば、音響信号の振幅は吸収及び散乱の尺度であり得、一方遅延時間は、物質、例えば組織における音響信号の速度の尺度であり得る。一例として、乳癌における音速は健常組織よりも４９‐９０ｍ／ｓ高くなり得る。

信号を送信するトランスデューサ素子はまた、腫瘍に達するために生検装置がどこまでさらに挿入されるべきかを計算するために、信号の反射も測定し得る。

測定手順は、組織を通して伝わる信号を有する。しかし生検装置を通る信号も解析されることができ、これは生検装置の先端部分に近い異なる組織タイプを検出することを可能にする、すなわち、生検装置は癌組織に対して生検装置の先端の位置の測定を可能にし得る。

生検装置はさらに、エラストグラフィに基づく測定を可能にし得、これは、圧縮状態と弛緩状態における同じ生体構造の画像の組み合わせが、従来の超音波だけのものよりもよいコントラストを与えることを意味する。

エラストグラフィは手触診と同様の原理に基づき、ここで検査者は周辺組織よりも硬く感じることから腫瘍を検出し得る。エラストグラフィでは、機械力（圧縮又は振動）が軟組織に適用され得、軟組織変形のマップを作り出すために、超音波（ＵＳ）又は磁気共鳴（ＭＲ）画像法などの従来の画像法が使用され得る。腫瘍など、離散的な硬い不均質性が軟組織の領域内に存在するとき、振動振幅の変化がその位置で起こる。癌組織は、圧縮及び弛緩した後、健常組織とは異なる動きをし得る。通常、健常組織はより多くの弾性を有し、より速く弛緩する。針の挿入は組織の局所圧縮をもたらし得るので、挿入手順を時々止めて組織を弛緩させ、その後針の挿入を続けることが有用であり得る。

超音波反射情報は、針が押されるとき、及び針を止めて組織を弛緩させるときにとられ、そして測定データを組み合わせ、例えば腫瘍の境界が生検装置に対してどこに位置するか調べる。異なるタイプの組織の境界を見つけることは、超音波の反射を引き起こす組織のわずかな音響インピーダンス不整合に基づく（インピーダンス＝密度×媒体中の音速）。圧縮中、健常組織と癌組織の両方が圧迫され、両方の密度が増加する。組織が弛緩するとき、健常組織はその弾性のために速く元の状態に戻り、従って２つのタイプの組織の密度の一時的な不整合によって、コントラストの増加が生じ得る。

さらに、例えば腫瘍は組織の圧縮無しでも検出され得る。挿入直後に針の角度を変えることによって、針は、反射された超音波によって信号強度の最大値を受信する位置に向けられ得る。

本発明の第一の態様にかかる生検装置を用いて、例えば解析される物質の音響特性についての情報の生成が、例えば高周波数データ（例えば超音波データ）に基づいて達成され得る。加えて、例えば解析される物質のさらなる音響特性及び／又は弾性特性についての情報の生成が、例えば低周波数データ（例えば低周波数超音波、音、超低周波音、振動、解析される物質への手動加圧など）に基づいて達成され得る。

異なる物質特性についての情報を与える能力は、トランスデューサ素子を、異なる周波数スペクトル内の機械的変位を検出することができるように構成することによって実現されることができる。異なる周波数スペクトルにおける機械的励起への応答は、解析される物質の物理的特性によって決まることがわかっているので、一方ではエラストグラフィ特性に、他方では超音波特性に対応する物質特性が、応答信号から導き出されることができる。機械的励起は例えばトランスデューサ素子自体によって、又は手動で生成され得る。

機械的変位は、例えば、物質、特に細胞又は組織の最少運動又は振動として解釈され得る。例えば細胞及び微視的組織構造の変位は、超音波圧力波によって引き起こされ得、結合した微視的組織構造の変位は、例えば手動で、物質に加圧し、圧力をゆっくり変動させることによって、又は、トランスデューサ素子によって遅い振動を誘導することによって、引き起こされ得る。

上記の本発明の第一の態様において、"トランスデューサ素子"は、測定又は情報伝達を含む様々な目的で、あるタイプのエネルギー又は物理的属性を別のものへ変換する、例えば電気、電子、又は電気機械装置であり得る（例えば圧力センサ）。本発明のトランスデューサ素子は、データを送受信し、異なる属性を測定及び変換し、同時にそれに関する情報を伝達及び／又は処理することができてもよい。

トランスデューサ素子は例えば小さなセラミック素子又は単結晶であり得る。生検装置が使い捨てであるかもしれない場合は、低コストのトランスデューサ素子が使用され得る。これは例えば圧電性又は容量性マイクロマシン薄膜トランスデューサ素子などのマイクロマシントランスデューサ素子を有し得る。トランスデューサ素子は柔軟な形で実現され得る。さらに、これは様々な形状、寸法及びサイズで形成され得る。

トランスデューサ素子を作動させる様々なオプションがあり得る。トランスデューサ素子は様々な周波数及び／又は振幅及び／又は時間間隔の信号を送受信し得る。

"物質"は、あらゆる種類の生体組織又は壊死組織、例えば人体組織、特に上皮組織（例えば皮膚の表面及び消化管の内壁）、結合組織（例えば血液、骨組織）、筋組織及び神経組織（例えば脳、脊髄、及び末梢神経系）を有し得る。"物質"はさらに食品、生体材料、合成物質、流体又は粘質物などを有し得る。

細長いシャフトの遠位端は先端と呼ばれ得る。先端は円形であり、及び／又は少なくとも１つのエッジを有し得る。このエッジは異なる形状に形成され得る。エッジは、中で生検装置が操作される物質、例えば組織が、切られるか又は容易に貫通され得るように鋭くされ得る。

本発明の生検装置の一態様によれば、トランスデューサ素子は超音波トランスデューサ素子であり得る。

トランスデューサ素子は高周波数スペクトルで音響信号を送信し得、これは好適には２０ｋＨｚよりも高く最大で１‐１０ＧＨｚまでの周波数を意味する。

周波数スペクトルは高周波数スペクトルに限定されなくてもよく、トランスデューサ素子はさらに低周波数スペクトルで音響信号を送信し得、これは２０ｋＨｚよりも低い周波数を意味する。

本発明の生検装置のさらなる態様によれば、第一のトランスデューサ素子が情報を送信及び／又は受信するように構成され得る。

"送信"とは、例えばあらゆる種類の信号、例えば超音波信号を、物質中又は物質上に放つこと、及び／又は、物質中又は物質上に機械的圧力を加えることを意味し得る。

"受信"とは、例えば物質の、又は物質からの信号（例えば反射、抵抗）を検出することであり得る。高調波反射信号の検出も使用され得、これは反射信号の信号対ノイズ比を改良することができるかもしれず、このようにして異なる物質タイプ、例えば組織タイプの検出が改良され得る。

高調波動作を可能にするために、広帯域幅トランスデューサ素子が使用され得る。特に、＞１００％の帯域幅を持つ薄膜マイクロマシントランスデューサ素子が適用され得る。

生検装置の第一の実施形態によれば、生検装置のシャフトは、シャフトの遠位領域において末梢に配置される遠位端を有し得、生検装置のシャフトはさらに平面前面部を有し得、平面前面部はシャフトの断面よりも小さいかもしれず、平面前面部はシャフトに対して中央に配置され得、トランスデューサ素子は平面前面部に位置し得る。

シャフトの先端及び／又は遠位領域の幾何学的実施形態に応じて、平面前面部を規定するシャフトの部分は、シャフト物質の空洞若しくは突起（例えばピン）、又はシャフト物質上に配置される追加物体と一体になって、あるいは、シャフト物質における個別素子として、形成され得る。

本発明の第一の実施形態の態様によれば、トランスデューサ素子は生検装置の細長いシャフトの長手方向軸の方向に狭ビームを放出するように構成され得る。

トランスデューサ素子は例えば１つの規定方向に集束された超音波信号を送信し得る。従って、狭ビームの中又は付近にちょうど位置する物質の音響特性のみを測定することが可能であり得る。このようにして、生検装置の非常に高い精度が達成され得る。

狭ビームはトランスデューサ素子を用いて技術的に実現され得、その表面の長さと幅の広さは、トランスデューサ素子によって送信される信号の波長よりも高い値を持つ。

本発明の第二の実施形態によれば、生検装置のシャフトは、シャフトの遠位領域において末梢に配置される、内部空間を持つ遠位端を有し得、トランスデューサ素子は内部空間の第一の内部側壁に位置し得、トランスデューサ素子の主要信号分散方向は、内部空間の第一の内部側壁と反対の第二の内部側壁の方向に向けられ得る。

この構成の利点は、超音波を反射する基準面が常に既知の距離にあり得、その結果記録された第一のエコーが組織における音速を与えることができるということである。さらに、瞬間的に貫通される組織層の音響特性（例えば速度、減衰）を連続的に測定することが可能であり得る。

こうした構成は、トランスデューサ素子によって送信される信号がわずかな距離だけを貫通しなければならないので、高い超音波周波数を使用することを可能にし得（より高い周波数はより強い吸収につながる）、これはトランスデューサの厚みが減少され、針への組み込みを容易にすることを意味する。

例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）由来の１ＭＨｚ圧電トランスデューサ素子の場合、ディスクの最小厚はバッキング無しで約７５０マイクロメートルであり、これは完全なトランスデューサの厚みが１ｍｍよりも大きいことを意味する。ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）ベースの化合物の場合、圧縮波速度はより高い。１５ＭＨｚにおけるＰＶＤＦトランスデューサの場合、ディスクの最少厚は約５０マイクロメートであり、これは針への容易な組み込みを可能にする。ＰＺＴ由来の同じトランスデューサは１４０ミクロン厚のディスクを必要とする。

超音波が減衰係数αで吸収媒体中を伝播するとき、初期強度Ｉ_０は次式に従って距離ｄにおいてＩ_ｄに減少する。
Ｉ_ｄ＝Ｉ_０ｅｘｐ（−２αｄ）

組織に対するαの標準値は５ＭＨｚの周波数ｆにおいて５０ｍ^−１であり得る。内径１ｍｍの生検装置又は針の場合、得られる２‐ｍｍの音響長は上述の式に従って８２％の透過につながる。

この構成のさらなる利点は、検出信号が、組織におけるランダム音響散乱だけでなく、硬い反射体からのパルスエコーに依存しているということであり、これはよりロバストにする。

本発明の第二の実施形態の態様によれば、第一及び第二の内部側壁は"Ｕ"の２つの平行分岐を規定し、トランスデューサ素子は平面である。

従って、"Ｕ"の一方の分岐の第一の内部側壁上に配置されるトランスデューサ素子の表面は、"Ｕ"の第二の分岐に平行であり得、これは超音波測定中に硬い反射体としてはたらき得る。

トランスデューサ素子は、生検装置の先端に組み込まれ得るように平面であり得、トランスデューサ素子の表面が反対の金属壁の表面に平行になるようになっている。

好適には、トランスデューサは、針を通して伝達される信号を受信するのを避けるために、針の壁から音響的に絶縁され得る。

本発明の第三の実施形態によれば、生検装置は複数のトランスデューサ素子を有し得る。

生検装置、特に生検装置のシャフトの先端部分は、少なくとも２つのトランスデューサ素子を有し得る。トランスデューサ素子の各々は信号を送信及び／又は受信し得る。

複数のトランスデューサ素子を作動させる様々なオプションがあり得る。１つ以上が様々な周波数及び／又は振幅及び／又は時間間隔の信号を送受信し得る。

本発明の第三の実施形態の態様によれば、複数のトランスデューサ素子は信号を送信するように構成され得、複数のトランスデューサ素子のもう１つは、該信号の遅延時間及び／又は振幅及び／又は反射を検出するように構成され得る。

あるトランスデューサ素子によって送信された信号は、別のトランスデューサ素子へ移動し得、ここで例えば該信号の遅延時間及び／又は振幅が測定され得る。

本発明の第三の実施形態のさらなる態様によれば、トランスデューサ素子は生検装置の細長いシャフトの長手方向軸に対して異なる方向に向けられ得る。

トランスデューサ素子は、トランスデューサ素子の主要信号分散方向が異なる方向に向けられ得るように生検装置のシャフト上に配置され得、有用であるほど正確に、生検装置の先端部分が中に挿入される物質を解析するために、生検装置の先端部分の周辺領域又は他のトランスデューサ素子へ信号を送信し、そこから信号を検出することが可能であり得るようになっている。さらに、この構成は互いに音響的に結合されるトランスデューサ素子を協調又は同期させることを可能にし得る。

本発明にかかる任意の生検装置の態様によれば、生検装置は生検針であり得、又は生検装置は、組織標本を採るための針を受けるように構成される、中空シャフト、例えばカニューレ、トロカール、又はカテーテルを有し得る。

生検装置の細長いシャフトはシャフトの長手方向軸に平行な穴を有し得る。この穴の中に、生検装置の先端部分が中に挿入されている物質の標本を採るために、針が導入され得る。生検装置はまた、カニューレ、トロカール、又はカテーテルでもあり得る。

本発明にかかる任意の生検装置のさらなる態様によれば、生検装置は、光を放出及び受信することができる光ファイバをさらに有し得る。

生検装置は音響及び光学センサとアクチュエータの組み合わせを有し得る。生検装置は少なくとも１つの光ファイバを含み得、それによって該ファイバは、生検装置の先端部分が中に挿入されている組織との相互作用後に、光を送信し、光を受信し得る。

該ファイバは、例えば、光学的モダリティ（例えば反射分光法、蛍光分光法、自己蛍光分光法、ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｔｈ ｌｅｎｇｔｈ分光法、ラマン分光法、光干渉断層法、光散乱分光法、多光子蛍光分光法）を用いて生検装置の前又は付近の組織を調べることができるコンソールに接続され得る。

光学的モダリティは、例えば標的物質において生検装置の先端部分を微細に位置調整するために使用され得る。光学的情報は例えばスペクトル解析によって解析され得る。さらに、光学的情報又は解析された光学的情報は、例えば追加の非侵襲性画像診断法の画像に登録され得る。

本発明にかかる生検装置を位置調整するシステムが提案される。概して、該システムは、上記のような生検装置と、解析ユニットと、処理ユニットと、表示ユニットとを有する。

"解析"とは、異なる特性、例えば弾性特性に関する物質の調査、及び、生理学的状態と比較して考えられる異常の存在と寸法を検出すること、又は、病理学的状態を検出すること、及び、異常がないことを検証することと解釈され得る。

"解析ユニット"はアナログ信号を受信し、それらをデジタル信号へ変換し、並びに、解析、制御、及び処理機能を達成し得る。解析ユニットは生検装置から分離されるか、又は生検装置に含まれ得る。解析ユニットはさらに、例えば制御ユニット、表示ユニットなどを有し得る。解析ユニットは、ケーブル、導電体、又は無線接続を介して生検装置と結合され得る。

本発明の第二の態様にかかる生検装置を位置調整するシステムは、少なくとも１つの追加の画像診断法、例えば超音波、磁気共鳴画像、コンピュータ断層撮影、Ｘ線なども有し得る。

概して、本発明にかかる生検装置を位置調整するための方法が提案される。該方法は次のステップを有する。組織を持つ関心対象において生検装置を操作するステップ、トランスデューサ素子を用いて超音波信号を送信するステップ、組織によって反射される信号をトランスデューサ素子を用いて受信するステップ、解析ユニットを用いて生検装置の先端部分の前又は近くの組織を識別する情報を得るステップ、解析ユニットの情報を用いて生検装置を微細に位置調整するステップ。

該方法のステップは、順序不同に、又は上記のような順序で部分的に実行されることができる。該方法で使用される生検装置は第一の態様に関して上述されたような生検装置であり得る。

生検装置は関心対象の表面に適用され得る。関心対象は、解析されるべきあらゆる種類の物質、例えば組織であり得る。物質の内部に局在する領域を解析するためには、生検装置の一部、特に生検装置の先端部分を、物質の中に挿入することが必要であり得る。

生検装置を挿入するプロセスは、人、例えば医師によって実行され得るか、又は技術的器具を用いて自動的に実行され得る。生検装置を物質に挿入するプロセスを観察することが必要であり得る。これは例えば追加の画像装置、例えば超音波、磁気共鳴画像、コンピュータ断層撮影、Ｘ線などによってなされ得る。

さらなるステップにおいて、高周波数信号、例えば超音波信号が、生検装置の少なくとも１つのトランスデューサ素子から、解析される物質の中へ伝達され得る。この信号は、物質の固有特性、例えば組織の弾性特性に応じて、物質中で反射し、散乱し、減衰し、遅延し、又は他の方法で変化し得る。得られる信号は、反射された高周波数信号をあらわし、物質から生検装置へ伝達され、少なくとも１つのトランスデューサ素子によって受信され得る。この得られる信号は、そこから物質の構造、例えば組織の弾性特性が、考えられるその後の解析ステップにおいて得られ得るような情報を有する。

得られる信号は解析ユニットに伝達され得る。この解析ユニットは受信信号を処理し得る。処理された信号は例えば解析ユニットの一部であり得るディスプレイにおいて視覚化され得る。処理された信号は音響的に提示されてもよい。

視覚化される及び／又は音響的に提示される信号は、生検装置の先端部分の前又は近くの組織を識別する情報をあらわす。この情報を用いて、生検装置の微細な位置調整が達成されることができるように、解析される物質に対して生検装置の位置を変化させることが可能であり得る。

本発明にかかる方法はさらに、低周波数信号、例えば圧力、振動などを、生検装置から、解析されるべき物質中に又は物質上に伝達する追加ステップを有し得る。この信号は、物質の固有弾性特性、例えば組織の弾性特性に応じて、物質中又は物質上で反射され得る。得られる信号は、反射された低周波数信号をあらわし、物質から生検装置へ伝達され、少なくとも１つのトランスデューサ素子によって受信され得る。この得られる信号は、そこから物質の固有弾性特性、例えば組織の弾性特性が、考えられるその後の解析ステップにおいて得られ得るような情報を有し得る。

関心対象の表面への生検装置の適用、並びに／あるいは生検装置の先端部分の物質への挿入、高周波数信号及び考えられる低周波数信号の送信及び／又は受信、並びに／あるいは解析ユニットへの情報の伝達は、同時に起こり得る。

本発明はまた、本発明にかかる方法が適切なシステム上で実行され得るような、画像処理装置のためのコンピュータプログラムにも関する。コンピュータプログラムは好適にはデータプロセッサのワーキングメモリにロードされる。従ってデータプロセッサは本発明の方法を実行する能力を備える。コンピュータプログラムは、ＣＤ‐ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体において記憶され得る。コンピュータプログラムはまた、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して提示されてもよく、こうしたネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされることができる。

本発明の実施形態は異なる主題に関して記載されることに留意すべきである。特に、いくつかの実施形態は方法タイプクレームに関して記載され、一方他の実施形態は装置タイプクレームに関して記載される。しかしながら、当業者は上記及び下記の記載から、他に明記されない限り、あるタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間の任意の組み合わせもまた、この出願とともに開示されると考えられることを推測するだろう。

本発明の、上記に規定される態様とさらなる態様、特徴、及び利点は、以下に記載される実施形態例からも導き出されることができ、実施形態例を参照して説明される。本発明は実施形態例を参照して以下により詳細に記載されるが、本発明はこれに限定されない。

超音波ガイド下での直腸を介した生検採取の略図を示す。 本発明の第一の実施形態にかかる生検装置の先端部分の等角図の略図を示す。 本発明の第一の実施形態にかかる生検装置の先端部分の側面図の略図を示す。 本発明の第二の実施形態にかかる生検装置の先端部分の等角図の略図を示す。 生検装置の先端部分の縦断面の略図を示し、装置の先端の裏面の一部が見えているが、これは断面にはない。 右から左に見た、面Ｂでの生検装置の横断面の略図を示す。 左から右に見た、面Ｂでの生検装置の横断面の略図を示す。 本発明の第三の実施形態にかかる先端部分の略図を示す。 本発明の第一の実施形態にかかる生検装置の使用の略図を示す。 本発明にかかるシステムの略図を示す。 本発明にかかる方法の異なるステップの略図を示す。 本発明にかかる生検装置による、物質から受信される信号の信号処理ステップの略図を示す。

図面中の図は概略的なものに過ぎず、正確な縮尺ではない。異なる図において、同様の要素は同じ参照符号を与えられることが留意される。

図２ａ及び図２ｂに図示される通り、本発明にかかる生検装置の先端部分２３の細長いシャフト２５は、例えば生検手順用の中空金属針などの従来の針を含み得る穴３６を有し、この周りにシャフト２５の物質が位置し得る。

生検装置のシャフト２５は遠位端３４を有し、これはシャフトの遠位領域において末梢に配置される。生検装置のシャフト２５は平面前面部３２をさらに有し、これはシャフト２５に対して中央に配置され得る。平面前面部３２は、シャフト２５上に配置されるピン３１上に位置し得る。ピン３１は、例えばシャフトの隆起など、シャフトの一部であるか、又はシャフトに接続される個別の物体であり得る。

超音波を放出及び／又は受信するためのトランスデューサ素子２７は平面前面部３２上に配置される。トランスデューサ素子２７のワイヤ３９はシャフト２５の中に埋め込まれ得る。

トランスデューサ素子は生検装置の細長いシャフト２５の長手方向軸の方向に狭ビーム３３を放出するように構成される。

狭ビームは周辺物質中に放出され得る。

狭ビームは、物質の固有特性、例えば物質の弾性特性によって決まる音響特性に応じて、物質中で反射し、散乱し、減衰し、遅延し、又は他の方法で変化し得る。例えば１つの物質の２つの隣接部分、又は２つの隣接する異なる物質が、その弾性特性の点で異なる場合、生検装置の先端部分の位置はトランスデューサ素子によって受信される信号変化に基づいて特定されることができる。このようにして、本発明の第一の態様にかかる生検装置を用いて、例えば組織中の腫瘍の位置を生検装置の先端に対して定めることが可能であり得る。

さらに、異なる物質の異なる特性値、例えば音速が前もってわかる場合、物質の種類（例えば正常組織、癌組織など）が、トランスデューサ素子によって受信される信号に応じて特定され得る。これは本発明にかかる生検装置を用いて例えばｉｎ ｖｉｔｒｏ診断などの診断を行うことを可能にし得る。

図３は、細長いシャフト２５と、シャフト２５の遠位端３４の近くに配置されるトランスデューサ素子２７を持つ生検装置の先端部分２３を示す。

図３ｂに示される通り、本発明にかかる生検装置の先端部分２３の細長いシャフト２５は中空シャフトであり、これは生検領域４１を含む、生検手順用の中空金属針などの針３５を有する。

超音波を放出及び／又は受信するためのトランスデューサ素子２７はシャフト２５の遠位端３４の近くに配置される。トランスデューサ素子２７のワイヤ３９はシャフト２５の中に埋め込まれ得る。

一旦組織中の疑わしい点が検出されると、生検を採るために針３５が押し出され、引き抜かれ得る。

"Ｂ"は軸方向断面を規定する。

図３ｃに示される通り、遠位端の領域において、生検装置のシャフト２５は"Ｕ"字形であり、"Ｕ"の２つの平行分岐は第一の内部側壁４５と第二の内部側壁４７を有する。シャフト２５は内部空間４３を有する。トランスデューサ素子２７は第一の内部側壁４５に平行に配置される。

図３ｄはトランスデューサ素子２７の主要信号分散方向４９を示し、これは第一の内部側壁４５の方向から第二の内部側壁４７へ向けられる。第一の内部側壁４５又はトランスデューサ素子２７と、第二の内部側壁４７との間の距離はわかっている。第二の内部側壁４７は超音波測定中に硬い反射体としてはたらき得る。

トランスデューサ素子２７は、針を通して伝達される信号を受信するのを避けるために、第一の内部側壁４５とシャフト２５から音響的に絶縁されなければならない。

図４に示される通り、本発明にかかる生検装置の先端部分２３の細長いシャフト２５は中空シャフトであり、これは生検領域４１を含む、生検手順用の中空金属針などの針３５を有する。

超音波を放出及び／又は受信するための様々なトランスデューサ素子２７が、トランスデューサ素子の主要信号分散方向が異なる方向に向けられ得るように、生検装置のシャフト上に配置される。トランスデューサ素子２７のワイヤ３９はシャフト２５の中に埋め込まれ得る。

一旦組織中の疑わしい点が検出されると、生検を採るために針３５が押し出され、引き抜かれ得る。

図５は、生検が採られることができる場所を定めるための、本発明にかかる生検装置の使用の略図を示す。

生検装置の先端部分２３に位置するトランスデューサ素子２７と、関心対象Ｚ_１'の前面との間の距離は"ａ"と定義され、"ａ"は可変である。関心対象Ｚ_１'の前面と背面との間の距離は"ｂ"と定義され、"ｂ"は固定値を持つ。Ｚ_１は、トランスデューサ素子２７と関心対象Ｚ_１'の前面との間に位置する物質をあらわす。物質Ｚ_１は例えば組織であり得、関心対象Ｚ_１'は例えば組織内部の腫瘍であり得る。

生検装置と関心対象の配置の図の下に、パルスエコー待ち受け応答（ａｗａｉｔｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）のエコーグラフが図示される。信号はトランスデューサ素子２７によって受信される。"２ａ"はトランスデューサ素子２７と関心対象の前面との間の倍距離をあらわす。"２ｂ"は関心対象の前面と背面との間の倍距離をあらわす。"２ａ"は可変で、"２ｂ"は固定値を持つ。

Ｅ０はエコー０をあらわし、Ｅ１はエコー１、Ｅ２はエコー２をあらわす。

ユーザによる圧縮は、腫瘍の方へ組織中に針を挿入することに起因する。超音波画像が弛緩位置においてとられるべきときは、生検装置はこれ以上組織中に押し込まれず、組織弛緩を可能にするために一定間隔待つ間止められる。健常組織は腫瘍よりも速く弛緩するので、境界決定領域におけるコントラストは、組織に針を押し込む間に局所圧縮でとられる超音波画像に関して増加する。２つの信号（又は弛緩中により多くの測定が実行される場合はより多くの信号）の組み合わせから、針先端と腫瘍との間の距離が、エコーグラフに見られるように定められることができる。

エコー０がエコー１に追いつくとき、針は腫瘍に接近しており、続いてエコー１が消えるときは、針が腫瘍に入ったので、生検が採られることができる。これは二次的に重要であるかもしれないが、腫瘍境界の後方限界もエコー２に見られることができ、これは生検を採る間に腫瘍の境界を超えて針を押すことを避けるのに役立ち得る。

図６に示される通り、生検装置の先端部分２３は解析される物質７１の中に位置する。生検装置２１は、生検装置２１から外部に配置される解析ユニット７７に接続される。解析ユニット７７はケーブル７６を介して、あるいは導電体又は無線接続を介して、生検装置２１の先端部分２３におけるトランスデューサ素子２７の少なくとも１つと結合される。あるいは、解析ユニット又は解析ユニットの一部は、生検装置２１及び／又はトランスデューサ素子２７の少なくとも１つに含まれることができる。解析ユニット７７は、ケーブル、導電体、又は無線接続を介して表示ユニット７９と結合され得る。

図７は本発明の第三の態様にかかる方法の異なるステップの略図を示す。

１つのステップＳ１は、組織を持つ関心対象において生検装置を操作するステップである。このステップはまた、生検装置の一部、例えば先端部分を対象に挿入するステップも含み得る。

さらなるステップＳ２において、超音波信号が、生検装置の少なくとも１つのトランスデューサ素子を用いて、解析される対象の中へ伝達される。

さらなるステップＳ３は、トランスデューサ素子を用いて、組織によって反射される信号を受信するステップである。

別のステップＳ４は、解析ユニットを用いて、生検装置の先端部分の前又は近くの組織を識別する情報を得るステップである。

解析ユニットを用いて得られる情報に応じて、生検装置の微細な位置調整のステップＳ５がある。

図８は、トランスデューサ素子２７と解析される物質７１との間の信号の、信号経路及び信号処理ステップの略図を示す。

超音波信号７３は、トランスデューサ素子２７から解析される物質７１の中へ伝達される。この信号は、物質の固有構造特性に応じて、物質の境界において反射されることができる。従って、得られる信号は物質によって反射される信号７５をあらわし、これは物質７１の構造についての情報を有する。この反射信号７５は物質７１からトランスデューサ素子２７へ伝達されることができ、トランスデューサ素子２７によって受信されることができる。

物質によって反射される信号７５は、さらなる処理のために解析ユニット７７へ伝達される。さらに、超音波信号７３もまた解析ユニット７７へ伝達され得る。

解析ユニットはまた、追加信号７４、例えば画像装置、制御ユニットなどからの信号を受信するようにも構成される。解析ユニット７７によって受信される信号は処理され、そして個別表示ユニット７９において視覚化されることができる。

"有する"という語は他の要素又はステップを除外せず、"ａ"又は"ａｎ"は複数を除外しないことに留意すべきである。また、異なる実施形態に関連して記載された要素は組み合わされてもよい。クレーム中の参照符号はクレームの範囲を限定するものと解釈されるべきではないことにも留意すべきである。

２１ 生検装置
２３ 生検装置の先端部分
２５ 細長いシャフト
２７ トランスデューサ素子
３１ ピン
３２ 平面前面部
３３ 狭ビーム
３４ 遠位端
３５ 針
３６ 穴
３９ ワイヤ
４１ 生検領域
４３ 内部空間
４５ 第一の内部側壁
４７ 第二の内部側壁
４９ 主要信号分散方向
７１ 解析される物質
７３ 超音波信号
７４ 追加信号
７５ 物質によって反射される信号
７６ ケーブル
７７ 解析ユニット
７８ 解析ユニットの情報信号
７９ 表示ユニット
Ｅ０ エコー０
Ｅ１ エコー１
Ｅ２ エコー２
Ｓ１ 生検装置を操作
Ｓ２ 超音波を伝達
Ｓ３ 信号を受信
Ｓ４ 情報を獲得
Ｓ５ 微細な位置調整

Claims (15)

1. 細長いシャフトと先端部分を持つ生検装置であって、前記生検装置の前記先端部分に位置するトランスデューサ素子を持ち、解析される物質の音響特性についての情報を与える、生検装置。
2. 前記トランスデューサ素子が超音波トランスデューサ素子である、請求項１に記載の装置。
3. 前記トランスデューサ素子が情報を送信及び／又は受信する、請求項１に記載の装置。
4. 前記生検装置の前記シャフトが、前記シャフトの遠位領域において末梢に配置される遠位端を有し、
   前記生検装置の前記シャフトが平面前面部をさらに有し、
   前記平面前面部が前記シャフトの断面よりも小さく、
   前記平面前面部が前記シャフトに対して中央に配置され、
   前記トランスデューサ素子が前記平面前面部に位置する、
   請求項１に記載の装置。
5. 前記トランスデューサ素子が、前記生検装置の前記細長いシャフトの長手方向軸の方向に狭ビームを放出する、請求項４に記載の装置。
6. 前記生検装置の前記シャフトが、前記シャフトの遠位領域において末梢に配置される、内部空間を持つ遠位端を有し、
   前記トランスデューサ素子が前記内部空間の第一の内部側壁に位置し、
   前記トランスデューサ素子の主要信号分散方向が前記内部空間の前記第一の内部側壁と反対の第二の内部側壁の方向に向けられる、
   請求項１に記載の装置。
7. 前記第一及び第二の内部側壁が"Ｕ"の２つの平行分岐を規定し、
   前記トランスデューサ素子が平面である、
   請求項６に記載の装置。
8. 前記生検装置が複数のトランスデューサ素子を有する、請求項１に記載の装置。
9. 前記複数のトランスデューサ素子のうちの１つが信号を送信し、前記複数のトランスデューサ素子のうちのもう１つが前記信号の遅延時間及び／又は振幅及び／又は反射を検出する、
   請求項８に記載の装置。
10. 前記トランスデューサ素子が前記生検装置の前記細長いシャフトの長手方向軸に対して異なる方向に向けられる、請求項８に記載の装置。
11. 前記生検装置が生検針である、請求項１に記載の装置。
12. 前記生検装置が組織標本を採るための針を受ける中空シャフトを有する、請求項１に記載の装置。
13. 前記生検装置が、光を放出及び受信することができる光ファイバをさらに有する、請求項１に記載の装置。
14. 生検装置を位置調整するシステムであって、前記システムは、
    請求項１に記載の生検装置と、
    解析ユニットと、
    処理ユニットと、
    表示ユニットとを有するシステム。
15. 請求項１に記載の生検装置を位置調整するための方法であって、前記方法は、
    組織を持つ関心対象において前記生検装置を操作するステップと、
    トランスデューサ素子を用いて超音波信号を伝達するステップと、
    前記トランスデューサ素子を用いて、前記組織によって反射される信号を受信するステップと、
    解析ユニットを用いて、前記生検装置の前記先端部分の前又は近くの組織を識別する情報を得るステップと、
    前記解析ユニットの情報を用いて前記生検装置を微細に位置調整するステップとを有する方法。

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