JP2005514996A5

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Publication number: JP2005514996A5
Application number: JP2003560509A
Authority: JP
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-12-31

Claims

以下の工程を含む、被検組織を他の組織から識別するために被検組織の誘電特性に基づいて組織を検査する方法：
電気パルスを開放空洞を有するプローブを通じて被検組織に印加し、その結果プローブが前記空洞内の被検組織内にフリンジ電界を生成し次いでそこから反射電気パルスを生成しそのとき無視できる放射線が被検組織の近くの他の組織又は生物体に浸透し；
前記反射電気パルスを検出し；
次いで前記反射電気パルスの電気的特性を前記印加電気パルスの電気的特性と比較して前記被検組織の誘電特性を表示する。
前記プローブは内側導体と外側導体を備え、前記内側導体は外側導体から絶縁されかつ外側導体で囲まれ、前記外側導体は一方の末端が開口しかつ内側導体を過ぎてプローブの軸方向に延びてプローブの一方の末端に前記開放空洞を画成し、前記空洞は被検組織で閉ざされている請求項１記載の方法。
前記内側導体が前記開放空洞内に先端を備え、前記先端は前記フリンジ電界を強める少なくとも二つの異なる直径でつくられている請求項２記載の方法。
前記内側導体の先端は前記フリンジ電界を強める複数の細い導電性突出部を保持している請求項３記載の方法。
前記突出部の太さは約２００ミクロンまでである請求項４記載の方法。
以下の工程を含む、被検組織を他の組織から識別するために被検組織の誘電特性に基づいて組織を検査する方法：
内側導体と外側導体を備えたプローブを提供し、前記内側導体は外側導体から絶縁されかつ外側導体で囲まれ、前記外側導体は一方の末端が開口しかつ内側導体を過ぎて軸方向に延びてプローブの一方の末端に開放空洞を画成し；
前記プローブを被検組織に当てがって被検組織でプローブの前記一方の末端の開放空洞を閉ざし；
前記プローブの反対側の末端に伝送ラインを通じて電気パルスを印加し、前記電気パルスは前記被検組織で閉ざされた前記空洞内にフリンジ電界を生成しかつ被検組織から反射電気パルスを生成し；
前記反射電気パルスを検出し；
次いで前記反射電気パルスの電気的特性を前記印加電気パルスの電気的特性と比較して前記被検組織の誘電特性を示す。
前記内側導体が前記開放空洞内に先端を備え、前記先端は前記フリンジ電界を強める少なくとも二つの異なる直径でつくられている請求項６記載の方法。
前記内側導体の先端は前記フリンジ電界を強める複数の細い導電性突出部を保持している請求項７記載の方法。
前記突出部の太さは約２００ミクロンまでである請求項８記載の方法。
前記外側導体が前記開放空洞を規定するその末端で直径が減少する請求項６記載の方法。
印加電気パルスの時間ドメイン特性の変化と反射電気パルスの時間ドメイン特性の変化が比較される請求項６記載の方法。
反射電気パルスの電気特性と印加電気パルスの電気特性の比較を、両者の電気パルスを複数の時間間隔でサンプリングし次いで前記時間間隔で二つの電気パルスの電圧の大きさを比較して行う請求項６記載の方法。
前記複数の時間間隔で二つの電気パルスのサンプルがＦＦＴ関数によって各周波数に対する振幅と位相の周波数ドメインの値に変換され；
次に反射係数Γ（ω）が以下の式に従って周波数ドメインで計算される請求項１２記載の方法：
Γ（ω）＝Ｅ（ω）ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ／Ｅ(ω)ｉｎｃｉｄｅｎｔ
式中、Ｅ（ω）ｒｅｆｌｅｃｔｅｄは反射電気パルスの周波数（ω）に関するフーリエ関数であり、そしてＥ(ω)ｉｎｃｉｄｅｎｔは印加電気パルスの対応する関数である。
被検組織のインピーダンスが以下の式に従って反射係数Γ（ω）から計算される請求項１３記載の方法：

式中、Ｚ_１は被検組織のインピーダンスであり、Ｚ_０はプローブと伝送ラインのインピーダンスである。
前記伝送ラインはプローブの外側導体に接続された外側導体およびプローブの内側導体に接続された内側導体を有する同軸ケーブルである請求項７記載の方法。
前記印加電気パルスはナノセカンド又はピコセカンドの程度のパルス幅を持っている請求項７記載の方法。
一連の前記電気パルスは数ヘルツ〜数ギガヘルツのパルス反復度で印加され、反射電気パルスは検出されて印加電気パルスと比較され、被検組織の誘電特性を示す請求項１６記載の方法。
被検組織の電気特性は既知の正常組織と癌組織の予め記憶された誘電特性と比較される請求項６記載の方法。
被検組織の誘電特性は既知の正常組織と癌組織の予め記憶された誘電特性と比較され、被検組織の特性決定の第一レベルを構成し；被検組織の特性決定の第二レベルは、被検組織のコール−コールパラメータを予め記憶された既知の正常組織と癌組織のコール−コールパラメータと比較することによって不明確さを減らすために行われる請求項６記載の方法。
被検組織の特性決定の第三レベルは、被検組織の三次元曲線と予め記憶された既知の正常組織と癌組織の三次曲線との間の類似性を比較することによってさらに不明確さを減らすために行われる請求項１９記載の方法。
以下のものを含む、被検組織を他の組織から識別するため被検組織の誘電特性に基づいて組織を検査するシステム：
内側導体と外側導体を備えたプローブであって、前記内側導体は外側導体から絶縁されかつ外側導体で囲まれ、前記外側導体は一方の末端が開口しかつ内側導体を過ぎて軸方向に延びてプローブの一方の末端に開放空洞を画成するプローブ；
前記プローブの反対側の末端の伝送ライン；
電気パルスを前記プローブの反対側の末端に印加するためのパルス生成器であって、前記被検組織で閉ざされた前記空洞内にフリンジ電界を生成しかつ被検組織から反射電気パルスを生成するパルス生成器；
前記反射電気パルスを検出する検出器；および
前記反射電気パルスの電気的特性を前記印加電気パルスの電気的特性と比較して前記被検組織の誘電特性の表示を生成するデータプロセッサー。
前記内側導体が前記開放空洞内に先端を備え、前記先端は前記フリンジ電界を強める少なくとも二つの異なる直径でつくられている請求項２１記載のシステム。
前記内側導体の先端は前記フリンジ電界を強めるための複数の細い導電性突出部を保持している請求項２２記載のシステム。
前記突出部の太さは約２００ミクロンまでである請求項２３記載のシステム。
前記外側導体が前記開放空洞の末端で直径が減少する請求項２１記載のシステム。
前記データプロセッサーが二つの電気パルスの時間ドメイン特性の変化を比較する請求項２１記載のシステム。
前記データプロセッサーが両者の電気パルスを複数の時間間隔でサンプリングし次いで前記時間間隔で二つの電気パルスの電圧の大きさを比較する請求項２１記載のシステム。
前記データプロセッサーが前記複数の時間間隔で二つの電気パルスのサンプルをＦＦＴ関数によって各周波数に対する振幅と位相の周波数ドメインの値に変換し；
次に反射係数Γ（ω）を以下の式に従って周波数ドメインで計算する請求項２７記載のシステム：
Γ（ω）＝Ｅ（ω）ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ／Ｅ(ω)ｉｎｃｉｄｅｎｔ
式中、Ｅ（ω）ｒｅｆｌｅｃｔｅｄは反射信号の周波数（ω）に関するフーリエ関数であり、そしてＥ（ω）ｉｎｃｉｄｅｎｔは印加信号の対応する関数である。
前記データプロセッサーが被検組織のインピーダンスを以下の式に従って計算する請求項２８記載のシステム：

式中、Ｚ_１は被検組織のインピーダンスであり、Ｚ_０はプローブと伝送ラインのインピーダンスである。
前記伝送ラインはプローブの外側導体に接続された外側導体およびプローブの内側導体に接続された内側導体を有する同軸ケーブルである請求項２１記載のシステム。
前記パルス生成器はナノセカンド又はピコセカンドの程度のパルス幅の電気パルスを生成して印加する請求項２１記載のシステム。
前記パルス生成器は一連の前記電気パルスを数ヘルツ〜数ギガヘルツのパルス反復度で生成して印加し；
前記検出器は反射電気パルスを検出し；
前記データプロセッサーは前記反射電気パルスを前記印加電気パルスと比較して被検組織の誘電特性を表示する請求項２１記載のシステム。
前記外側導体は円筒形の形状のものである請求項２１記載のシステム。
前記内側導体は誘電材料によって前記外側導体内に設けられる請求項２１記載のシステム。
前記誘電材料はフッ素化エチレンポリマーである請求項３４記載のシステム。
前記データプロセッサーは被検組織の誘電特性を既知の正常組織と癌組織の予め記憶された誘電特性と比較する請求項２１記載のシステム。
前記データプロセッサーは被検組織の誘電特性を既知の正常組織と癌組織の予め記憶された誘電特性と被検組織の特性決定の第一レベルでまず比較し；次に、被検組織のコール−コールパラメータを予め記憶された様々な種類の正常組織と癌組織のコール−コールパラメータと比較することによって不明確さを減らすために被検組織の特性決定の第二レベルを行なう請求項２１記載のシステム。
前記データプロセッサーは、被検組織の三次元曲線と予め記憶された様々な種類の正常組織と癌組織の三次元曲線との間の類似性を比較することによってさらに不明確さを減らすために被検組織の特性決定の第三レベルを行なう請求項３７記載のシステム。