JP2008522697A - 表面下組織および流体のラマン分光解析 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
a)組織に光プローブを照射するステップと、
b)組織によって散乱した光を捕集するステップと、
c)捕集した光の少なくとも一部分を分光分離して、一つまたはそれ以上のラマンスペクトル特徴を検出するステップと、を含み、試料によって散乱した光が試料の複数の空間位置から捕集され、各空間位置が照射点から異なる距離にあり、各空間位置で捕集される光の少なくとも一部が別々に分光分散されて複数のラマンスペクトルを形成し、該方法がさらに、
d)複数のラマンスペクトルを解析して、組織の表面下領域のラマンスペクトルに関する情報を抽出するステップ、を含む方法を提供する
Claims (67)
- 拡散散乱上層組織を介して表面下組織または流体の一つまたはそれ以上の特性を生体内で決定する方法であって、
(a)前記上層組織の表面の射入領域に入射光を供給するステップと、
(b)前記上層組織内で散乱した光を、前記射入領域から間隔を置いて配置された前記表面上の捕集領域から捕集するステップと、
(c)前記捕集された光で、前記入射光に分光的に関連し前記表面下組織に起因する一つまたはそれ以上のラマン特徴を検出するステップと、を含む方法。 - 前記ラマン特徴から前記表面下組織または流体の前記特性を決定するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記表面下組織または流体が骨、軟骨、乳房組織、および血液の一つを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記上層組織が皮膚および爪の一つを含む、請求項1、2、または3に記載の方法。
- 前記検出ステップが、前記捕集された光を分光分散してラマンスペクトルを形成するステップを含む、請求項1ないし4のいずれかに記載の方法。
- 前記検出ステップが、前記捕集された光をフィルタリングして前記ラマンスペクトル特徴の一つまたはそれ以上を取り出すステップを含む、請求項1ないし4のいずれかに記載の方法。
- 前記捕集ステップが、前記射入領域と前記捕集領域との間の表面全体にわたって複数の間隔で光を捕集するステップを含む、請求項1ないし6のいずれかに記載の方法。
- 前記特性を決定するステップが、異なる間隔からのラマン特徴を上層組織および表面下組織または流体内の異なる深さまたは深さの分布に関連付けるステップを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記特性の決定が、深さまたは深さの分布について選択するために異なる間隔からのラマン特徴を組み合わせることを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記捕集ステップが、共通射入領域から異なる距離だけ間隔を置いて配置された複数の捕集領域から光を捕集するステップを含む、請求項1ないし9のいずれかに記載の方法。
- 一つまたはそれ以上の捕集領域が射入領域を取り囲む、請求項1ないし10のいずれかに記載の方法。
- 各捕集領域が環帯であり、散乱光が、入射放射線を射入領域に供給するために使用される一つまたはそれ以上の照射用光ファイバの周囲に配置された複数の捕集用光ファイバによって捕集される、請求項11に記載の方法。
- 一つまたはそれ以上の射入領域が共通捕集領域を取り囲む、請求項1ないし9のいずれかに記載の方法。
- 前記捕集される光の経路に配置された捕集光学系を調整して、捕集領域と射入領域との間の距離を調整するステップをさらに含む、請求項1ないし13のいずれかに記載の方法。
- 前記上層組織の表面に隣接して前記捕集領域の外に一つまたはそれ以上のミラー要素を配置して、光を前記組織に反射させるステップをさらに含む、請求項1ないし14のいずれかに記載の方法。
- 拡散散乱組織の表面下ラマンスペクトルを生体内で測定する方法であって、
a)前記組織に入射放射線の光プローブを照射するステップと、
b)前記組織によって散乱した光を捕集するステップと、
c)前記捕集された光の少なくとも一部分を分光分離して、一つまたはそれ以上のラマンスペクトル特徴を検出するステップと、
を含み、前記組織によって散乱した光が前記組織の表面上の複数の空間位置から捕集され、各空間位置が照射点から異なる距離にあり、各空間位置で捕集された光の少なくとも一部分が別々に分光分散されて複数のラマンスペクトルを形成して成り、
d)前記複数のラマンスペクトルを解析して、前記組織の表面下領域のラマンスペクトルに関する情報を抽出するステップ、をさらに含む方法。 - 少なくとも二つのラマンスペクトルが捕集され、かつスケールドサブトラクションを用いて解析され、前記照射点に最も近い距離で捕集されたラマンスペクトルが、前記照射点からもっと離れた距離で捕集されたラマンスペクトルから減算され、それによって前記組織の副層のラマンスペクトルの特徴が識別される、請求項1ないし16のいずれかに記載の方法。
- 前記組織の表面の化学組成のラマンスペクトルが既知であり、前記ラマンスペクトルが、前記捕集された光のラマンスペクトルからの前記既知のラマンスペクトルのスケールドサブトラクションによって解析される、請求項1ないし16のいずれかに記載の方法。
- 前記複数のラマンスペクトルが多変量データ解析を用いて解析される、請求項1ないし16のいずれかに記載の方法。
- 前記複数のラマンスペクトルが主成分解析を用いて解析される、請求項19に記載の方法。
- 少なくとも20のラマンスペクトルが前記照射点から異なる距離で捕集される、請求項19または20のいずれかに記載の方法。
- 前記組織が二つ以上の異なる波長で照射され、捕集される光がラマンスペクトルおよび蛍光の組合せであり、前記方法が、前記捕集された光からラマンスペクトルを抽出するステップをさらに含む、請求項1ないし21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記照射点から異なる距離でラマンスペクトルを捕集することが可能となるように、前記組織、前記捕集光学系、および前記照射点または領域の少なくとも一つが相互に対して移動する、請求項1ないし22のいずれか一項に記載の方法。
- 可動ステージが設けられ、その上に前記組織が装着され、前記プローブビームが前記組織の移動を追尾するように構成され、それによって前記組織が、前記照射点から異なる距離で散乱した光を捕集するために、固定された捕集光学系に対して移動する、請求項23に記載の方法。
- 前記散乱光が前記照射点から異なる距離の点領域から捕集される、請求項24に記載の方法。
- 前記散乱光が、前記照射点から測定される距離に対して略直角な複数の略平行線から捕集される、請求項24に記載の方法。
- 前記プローブビームが光ファイバを用いて供給され、前記散乱光が前記プローブビーム光ファイバの周囲に複数の同心円状に配設された光ファイバを用いて捕集され、それによって散乱光が前記照射点から異なる半径の同心リングに捕集される、請求項16ないし23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記捕集された光が、分光計をCCDカメラと組み合わせて使用して分光分散される、請求項1ないし27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記光プローブまたは入射放射線がcwレーザを用いて生成される、請求項1ないし28のいずれか一項に記載の方法。
- 前記光プローブが二つ以上の別個の波長を含み、一つまたはそれ以上のレーザによって生成される、請求項23に記載の方法。
- 前記光プローブが単一の同調可能なレーザによって生成される、請求項30に記載の方法。
- 前記光プローブの前記二つ以上の別個の波長が二つ以上のそれぞれのレーザによって生成される、請求項30に記載の方法。
- 前記入射放射線が600nmより大きい波長を有する、請求項1ないし32のいずれかに記載の方法。
- 前記入射放射線が800nmより大きい波長を有する、請求項1ないし33のいずれかに記載の方法。
- 患者が標的組織に癌状態を有するか否かを決定する方法であって、
請求項1ないし34のいずれかに記載のステップを実行して、癌状態に特有な一つまたはそれ以上のラマンスペクトル特徴を前記標的組織で測定するステップと、
前記ラマンスペクトル特徴に基づいて、前記患者が前記標的組織に癌状態を有するか否かを決定するステップと、を含む方法。 - 患者が前記患者の骨組織に関連する病状を持つか否かを決定する方法であって、
請求項1ないし35のいずれかに記載のステップを実行して、骨組織に特有な一つまたはそれ以上のラマンスペクトル特徴を測定するステップと、
前記ラマンスペクトル特徴に基づいて、前記患者が骨組織の病状を有するか否かを決定するステップと、を含む方法。 - 外科的介入無しに表面下組織または流体の生体内皮下検査を実行する方法であって、
表面組織にプローブ光ビームを照射するステップと、
前記表面の下で散乱する光を、前記プローブ光ビームから間隔を置いて配置された前記表面上の一つまたはそれ以上の捕集領域から捕集するステップと、
前記捕集された光から一つまたはそれ以上のラマンスペクトル特徴を検出するステップと、を含む方法。 - 前記表面下組織または流体が骨、軟骨、乳房組織、および血液の一つである、請求項37に記載の方法。
- 前記捕集領域が前記プローブ光ビームと重複しない、請求項37または38に記載の方法。
- 拡散散乱上層組織を介して表面下組織または流体の一つまたはそれ以上の特性を生体内で決定するための装置であって、
前記上層組織の表面上の射入領域に入射光を供給するように構成された光源と、
前記上層組織内で散乱した光を、前記射入領域から間隔を置いて配置された前記表面上の捕集領域から捕集するように構成された捕集器と、
前記入射光に分光的に関連し、前記表面下組織または流体に起因する一つまたはそれ以上のラマン特徴を検出するように構成された検出器と、を備えた装置。 - 前記ラマン特徴から前記表面下組織または流体の一つまたはそれ以上の特性を導出するように適応された解析装置をさらに備えた、請求項40に記載の装置。
- 前記装置が前記射入および捕集領域間の複数の間隔から光を捕集するように適応され、前記解析装置が、深さまたは深さの分布について選択するために前記複数の間隔からのラマン特徴を組み合わせるように適応された、請求項41に記載の装置。
- 前記表面下組織が骨、軟骨、乳房組織、および血液の少なくとも1つを含む、請求項40、41、または42に記載の装置。
- 前記上層組織が皮膚および爪の少なくとも一つを含む、請求項40ないし43のいずれかに記載の装置。
- 前記検出器が、前記捕集された光を分光分散して前記ラマン特徴を分離するように構成された分光計を備える、請求項40ないし44のいずれかに記載の装置。
- 前記検出器が、前記ラマン特徴を選択するように構成された一つまたはそれ以上のフィルタを備える、請求項40ないし44のいずれかに記載の装置。
- 前記射入領域または前記捕集領域のいずれかが、前記二つの領域の他方を取り囲む環状領域である、請求項40ないし46のいずれかに記載の装置。
- 前記環状領域の直径を制御可能に調整するように適応された光学装置をさらに備えた、
請求項47に記載の装置。 - 前記射入領域と前記捕集領域との間の間隔を制御可能に調整するように構成されたマスキング装置をさらに備えた、請求項40ないし48のいずれかに記載の装置。
- 光を前記組織に反射させるように、前記上層組織の表面に隣接して、前記一つまたはそれ以上の捕集領域および射入領域の外に配置された一つまたはそれ以上のミラー装置をさらに備えた、請求項40ないし48のいずれかに記載の装置。
- 拡散散乱組織内の異なる深さで発生するラマンスペクトルを生体内で選択的に測定するための装置であって、
前記組織に入射放射線のプローブビームを照射するための光源(1)と、
前記組織によって散乱した光を捕集し、かつそれを分光計に渡すための捕集光学系と、
前記分光計によって分散された光を検出するための検出手段と、
を備え、
前記装置が前記組織の表面上の複数の空間位置で散乱光を捕集するように適応され、各空間位置が照射点から異なる距離にあり、各空間位置で捕集された光の少なくとも一部分が前記分光計(2)によって別々に分光分散されて複数のラマンスペクトルを形成し、前記装置がさらに、前記複数のラマンスペクトルから前記組織(6、7)の副層のラマンスペクトルに特有な特徴を識別するための解析装置(4)を含んで成る、装置。 - 前記解析装置が、ラマンスペクトルの間でスケールドサブトラクションを実行するように適応された、請求項51に記載の装置。
- 前記解析装置が前記ラマンスペクトルに対し多変量データ解析を実行するように適応された、請求項51に記載の装置。
- 前記解析装置が前記ラマンスペクトルに対し主成分解析を実行するように適応された、請求項53に記載の装置。
- 前記照射点からの異なる距離でラマンスペクトルを捕集することができるように、前記組織、前記捕集光学系、および前記照射点の少なくとも一つを相対的に移動させるための可動ステージをさらに備えた、請求項51ないし54のいずれかに記載の装置。
- 前記可動ステージが可動試料ステージであり、前記組織の移動に対して前記プローブビームを追尾するための手段が設けられ、それによって固定型捕集光学系に対して前記試料を移動させることができ、散乱光を前記照射点からの複数の距離で捕集することが可能となる、請求項55に記載の装置。
- 前記捕集光学系が、前記プローブビームの周囲に複数の同心円状に配設された光ファイバを含む、請求項51ないし54のいずれか一項に記載の装置。
- 前記光源がcwレーザである、請求項51ないし57のいずれか一項に記載の装置。
- 前記検出手段がCCDカメラを含む、請求項51ないし58のいずれか一項に記載の装置。
- 前記入射放射線が600nmより大きい波長を有する、請求項40ないし59のいずれかに記載の装置。
- 前記入射放射線が800nmより大きい波長を有する、請求項40ないし60のいずれかに記載の装置。
- 外科的介入無しに表面下組織の生体内検査を実行するための医療皮下検査装置であって、
表面組織を照射するように構成されたプローブ光ビーム源と、
前記表面の下で散乱した光を、前記プローブ光ビームから間隔を置いて配置された表面上の一つまたはそれ以上の捕集領域から捕集するように構成された捕集器と、
前記捕集された光から一つまたはそれ以上のラマンスペクトル特徴を検出するように構成された検出器と、を備えた装置。 - 前記捕集領域が前記プローブ光ビームと重複しない、請求項62に記載の装置。
- 前記表面下組織の一つまたはそれ以上の特性を前記ラマンスペクトル特徴から導出するように構成された解析装置をさらに備えた、請求項62または63に記載の装置。
- 自然のまたは外科的に形成された開口部を介するアクセスにより体内を検査するための内視鏡として実現される、請求項40ないし61のいずれかに記載の装置。
- 請求項1ないし39のいずれかの方法を使用して、上層組織の表面領域および上層組織とは異なる深部組織の副層領域から構成される試料から一つまたはそれ以上のラマンスペクトルを捕集するステップを含む、診断方法。
- 前記1つまたはそれ以上のラマンスペクトルの中で前記試料(6、7)の前記副層領域のラマンスペクトルに特有な一つまたはそれ以上の特徴を識別するステップと、前記一つまたはそれ以上の識別された特徴を健常な対照試料から得たものと比較するステップとをさらに含む、請求項66に記載の診断方法。
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