JP2010527670A - 細胞採取用の細針装置 - Google Patents

Abstract

細針吸引（ＦＮＡ）技術を用いた疑わしい病変からの細胞採取用の細針装置であって、管状針部材（１）、チャンバーを含む貯蔵部（２）、および、コネクタを取り付け可能なカップリング（３）を含む細針装置。該チャンバーは、チャンバーの遠位部分からチャンバーの近位部分にかけて徐々に増加する断面積を用いて設定されており、チャンバーは細胞試料が補足され得る残余スペースを有しておらず、効率的な気流が得られる。

Description

本発明は、疑わしい病変から、いわゆる細針吸引（ＦＮＡ）技術で細胞標本を採取するための針の装置に関し、従来技術の装置と比較して試料中の増大した細胞量および増大した超音波視認性をもたらすものである。さらに、該装置は、局所的拡大（播種：seeding）を阻止するためのサンプリング後に針の管内に移動した全ての病変細胞の効率的な死滅、および、嚢胞から細胞試料を採取する際の細胞濃度を増加させるための方法を提供する。さらに、該装置は、材料を大きく損失することなく顕微鏡ガラス上に試料液滴を広げる方法を提供する。

最後に、本発明の装置は、上述の利点をもたらす腫瘍からの試料細胞の採取のための方法にも関する。

西欧諸国のほぼ全ての女性は、人生においていつか乳癌の形態学的検査を受けることになる。現在、乳房病変の形態学的診断のための二つの主な方法、すなわち、外科またはコア生検による病理組織学的検査、および、細針吸引（ＦＮＡ）による細胞病理学的検査がある。

細胞学的診断において、単細胞および小細胞複合体は、試料採取工程の間作られた低下した気圧中での細針の補助により、病変から吸引される。正常細胞との付着よりも癌細胞との付着が少ないことにより、試料中の腫瘍細胞濃度高められる。細胞試料が採取された後で、該細胞材料は、例えば、ガラススライド上へ排出されることにより検査され、それらは、塗布され、固定され、着色され、細胞形態学的に検査される。最終診断は、１０分以内に決定されることが可能であり、待ち時間および患者の不安が減じられる。遺伝学および機能ゲノム科学における継続的進歩は、細針吸引からの単細胞における完全に客観的な分子診断処置が、近い将来に利用可能となることを示唆している。今日、ほぼ全ての技師が標準的な皮下注射針を使用している。最も一般的に使用される針の種類は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの間の外径を有しており、長さが２５ｍｍ〜５０ｍｍの間である。超音波誘導ＦＮＡ針はさらに長くてもよく、８０ｍｍまたはそれより長くてもよい。コア生検器具の直径は、最大３．２ｍｍの直径のＦＮＡ針用よりも数倍大きい。ＦＮＡおよびコア生検サンプリングについて、サンプリング針の径の増加が、合併症、特に針管播種、局所出血および感染の危険性の増加に関連することを見出したことは、最も重要なことである。合併症の頻度および拡大を最小限に抑えるために、最小径の針で最終診断を達成するためのルーチンを確立する必要がある。ＦＮＡは、実質的に副作用がないか、あるいは最小の副作用で実施することができる。さらに、病理組織学的処置における時間消費Iは細胞病理学的検査に比べて大幅に長く、病理組織学的処置を、当然に経済的に有益であり、かつ患者から強く求められている「日帰り診断処置」に採用することを困難または不可能にしている。

しかし、病理組織学的検査は、ＦＮＡ方法を用いて決定できない悪性度または腫瘍の侵襲性を決定できる。現在でも、その感度および特異性は、吸引術者および判断を行う細胞学者の技能に大きく左右される。感度の増大が報告された場合、それは主に十分な吸引が高度に行われたことによるものである。文字通り、ＦＮＡよりコア生検を選択する主な理由は、不適切な試料の頻度が低いことにある。

この点を考慮すると、普通の針が、血液サンプリング用または注入療法用、すなわち、吸引された試料の平均がほんの数ミリグラムである場合のグラム量用に設計されたＦＮＡ
に使用されることは、かなり奇妙である。このように、普通の針は、ルアーカップリングとカニューレステンレス鋼チューブとの間に、試料がその表面に付着でき、凝固することのできる多くの量の残余スペースを有している。試料排出における気流プロファイルあまり十分に決定されておらず、また、試料の一部分は、排出段階において気流から保護されていてもよい。該針は、シリンジに統合されたレコードコーンに取り付けられているときでも、残余スペース、および、(水の量で）７０ミリグラム以上の登録された容量を有している。したがって、その区画は、サイズに不釣合いであり、かつ、試料材料の最適な量を得るためには誤って構成されている。多くの経験を有するＦＮＡ術者達は、実際、針ハブをガラススライドに対して軽くたたくことを通常行って、収率を上げている。それでも、いくらかは、ハブの試料を空にするための小型のブラシが使用される。我々の研究において、我々は、普通の０．６＊２５ｍｍ針では、顕微鏡ガラス上たった２５％の抽出材料しか得られないことを示した。残りは、装置に付着したままであり、検査後に捨てられる。

乳房病変が明白な場合、ＦＮＡサンプリングは通常、熟練した細胞学的技師によって手作業（直接穿刺）で行われるが、病変のサイズが平均直径で約１０ｍｍより有意に小さくなる場合、または、病変が乳房の奥深くに位置する場合は、手作業の穿刺方法を用いることは困難となる。その代わりに、昨今では高い精度で針を誘導するために超音波が用いられている。これに先立ち、最初はステレオタクティック技術が用いられていたが、そのような方法は、現在ではますます使用されることが少なくなっている。超音波誘導の時代の初期では、特に採用された誘導針チャンネル付きのトランスデューサがしばしば用いられていた。しかし、今日では、フリーハンドを基礎とした技術が最も一般的な方法であり、超音波トランスデューサおよび針の両方が、彼女の後ろに横たわる患者の安定化されていない乳房から自由な状態で、技師により保持される。この超音波誘導処置は、通常、より長い針（最長で１２０ｍｍ）を必要とし、および、トランスデューサに対する針の軸角度がかなり平ら（２０〜３０°のオーダー）になる。一般的に用いられる超音波周波数は、約３ＭＨｚから最大で約２０ＭＨｚであり、波長範囲で０．５ｍｍ〜０．０７４５ｍｍに相当する。λ／４数値はもちろん反射の臨界値であるが、ここでは、約１２５μｍ〜１８．６μｍになる。実際の波長における反射角が平らであることにより、その反射強度はかなり低くなる可能性があり、これは、腫瘍組織に接近する針チップを全ての処置の間において正確に追跡することが困難であることを意味する。しばしば、針チップ周囲の組織の動きがチップの位置を決めるために用いられる。例えば、微小気泡をトラップしたプラスチックカバー等のような、様々な方法が超音波視認性を高めるために提案されてきた。しかし、その方法は、細い針には大きすぎるものとなっている。入射および反射の平均角度を最適化し、さらに、組織に対する針材料用に、音響インピーダンスにおける有意なインターフェース差を確立することが重要である。

したがって、本願発明者らは、今日用いられているＦＮＡ技術の以下の問題点を確認した:
１． 得られるサンプリング収率がかなり僅かである。
２． 超音波視認性がかなり低い。
３． 針管内の癌細胞の展開（播種）が起こる。

他の注目すべき問題点は、嚢胞の細胞サンプリングである。病変が嚢胞のものである場合、一般に、数ミリリットルの液体が得られる。しかし、その液体中の細胞材料は有意に異なる。現在、細胞形態学的に検査されるべき細胞を回収するために、試料は、例えば、サンプリング処置の後に遠心分離される。これは、むしろ労働集約的であり、時間を消費する処置であり、また、多くの場合、回収された細胞の濃度は低い。別の方法は、嚢胞液のわずかな液滴を顕微鏡ガラス上に置き、および それを固形の細胞試料として同じ方法で塗布するものである。しかし、この方法の大きな欠点は、通常、検査される細胞の数が
確実な診断のためには、かなり少ないことである。

さらに注目すべき他の問題点は、試料を顕微鏡ガラス上に塗布するために用いられる方法である。今日、試料は第２の顕微鏡ガラスを用いて塗布され、一般に後で捨てられるこの第２のガラスの濡れにより試料材料の多量のロスがもたらされる。

いくつかの先行技術文献が以下に引用される。
国際公開９６／３２１４６号は、遠位および近位末端を有する堅く細長い管状部材を有する針のサイズを大きくすることなく、細針吸引細胞学用の吸引源で大型細胞試料を収集するための吸引針および吸引方法に関するものである。チャンバーは、管状部材の開口に遠位で通じる傾斜し連続した壁により、管状部材内に形成されている。

米国特許第５，３３０，４４３号は、細針吸引細胞学用のシリンジに用いるための吸引針に関するものである。

国際公開２００６／０３６１０８号は、細針吸引技術を用いた細胞採取用の装置に関するものである。針が腫瘍の内側に位置する場合、縦運動が針に適用され、また、該装置は、短い熱パルスを針に与えて、腫瘍が拡大する危険性を低下させるために、熱発生手段が設けられている。

国際公開２００６／０３６１１２号は、腫瘍治療用の装置に関するものであって、針は腫瘍内への挿入用のものであり、無線周波数エネルギーは針と接地電極との間に適用され、針の周囲の組織において熱を生じさせる。

このように、本発明の目的は、細胞学的吸引技術による病変からの細胞試料の採取のための改良された針装置を提供することにあり、該針装置は、一定の針直径で与えられる試料中の細胞量の増大、および、従来技術の装置と比べた超音波視認性の増大をもたらす。

本発明の装置の別の目的は、試料を採取する際に広がる癌の危険性を低下させることにある。

発明の開示
上記目的は、独立請求項の前置き部分（preambles）に係る装置によって達成され、独立請求項の特徴的部分に係る特徴によって提供される。

本発明は、また効率的な方法で嚢胞腫瘍からの細胞試料の採取の際における細胞濃度を増加させ、迅速で、低労働集約で、かつ代表的な処置を提供する装置を提供するものである。

好ましい実施形態において、本発明の装置は超音波技術を用いた場合の挿入の間の針の視認性を向上させる方法が備わっている。さらに、本発明の装置は、試料液滴を材料の有意なロスなしに顕微鏡ガラス上に塗布する方法を提供する。

独立請求項のさらなる実施形態が説明される。

図１は、本発明に係る細針装置の第１の実施形態の断面図を示す。 図２は、超音波ガイド下の処置に適合された本発明に係る細針装置の第２の実施形態の断面図を示す。 図３は、本発明に係る細針装置の第３の実施形態の断面図を示す。 図４は、本発明に係る細針装置の第４の実施形態の断面図を示す。

好ましい実施形態の詳細な説明
図、初めに特に図２を参照して、疑わしい病変から細針吸引（ＦＮＡ）技術を用いて試料細胞を採取するための細針装置が開示されている。該装置は、管状針部材１、チャンバーを含む貯蔵部２、および、コネクタを取り付け可能なカップリング３を含む。図１から分かるように、異なる部分１，２および３（６，７）の間での推移は、残余スペースなしに、効率的な気流で設定される。これらの内径における推移は、どのような形状、例えば直線的または指数関数的であってもよい。。このように、該チャンバーは、チャンバーの遠位部分からチャンバーの近位部分にかけて徐々に増加する断面積を用いて設定されており、チャンバーは細胞試料が補足され得る残余スペースを有しておらず、効率的な気流が得られる。

好ましい実施形態において、上記チャンバーは、２つの推移部分、すなわち、針の内径から主チャンバー部の直径にかけて径が増加している第１推移部分６、および、主チャンバー部の直径から該装置が取り付けられるコネクタの直径にかけて径が増加している第２推移部分７を有している。

好ましい実施形態において、遠位末端から近位方向にかけて管状部材の材料厚みは減じられ、試料収率量は増加する。

好ましくは、試料収率量をさらに増加させるために、管状部材の内側表面は低摩擦の表面を達成するように研磨され、濡れを防止するため、すなわち、試料材料の表面への付着を防止するために、適切な材料、例えば、ＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））で被覆される。

本発明の別の好ましい実施形態において、少なくとも針部材の表面の部分（８）は、針における音波の反射を増大させるために、針部材表面の残りの部分と比べて粗い表面を有している。本発明の本実施形態は、ＦＮＡ装置を超音波誘導処置に適合させるものである。少なくとも針チューブのチップに近い短い区域または部分を処理して、その表面を、好ましくは精密サンドブラスティング技術または超音波キャビテーション浸食技術により、不規則に面を刻む（８）か、または粗面化することで、針における音波の反射が増大され、針の視認性が高められる。好ましくは、粗面化された部分は、針部材の周囲に走る少なくとも１つのバンドを規定する。その代わりとして、および／または、組合せとして、該部分は、針部材の長手方向に走る少なくとも１つのストリップを規定してもよい。

本発明者らによって確認された第２の事実は、この針の短い区域は、穿通針全体に多くの力を加えることなく、処理された針区域上に増大した局部摩擦を生じることであり、小さな標的伝搬移動容積からの第２の視認性を有意に高める穿通の際の局部「組織移動波」−または、収縮−を生じる。管状部材、すなわち、針の直径は、本実施形態において、好ましくは、０．６ｍｍ、０．７ｍｍまたは０．８ｍｍであり、長さは５０ｍｍおよび８０ｍｍである。より長い管状部材でも、いくつかの難しいケースには使用できる。

管状部材は、貯蔵部２につながる近位末端および遠位末端４を有している。 The 構造および遠位末端（チップ）の鋭さは、穿通力および 得られる試料の量に大きく影響する。管状部材の開かれた区域の長さ「切断長」５の増大は、得られる試料の量を増加させる。ベベル形状および研磨の構造は、穿通力に大きく影響する。

直接穿刺において、管状部材は、好ましくは、直径が０．５ｍｍ、０．６ｍｍまたは０．７ｍｍ、長さが２５ｍｍおよび５０ｍｍ、材料厚みが針の長さに応じて５０〜２００μｍのオーダー内である。異なる方向の腫瘍を穿通することができるために、針には一定の剛性が必要である。材料厚みは、現状の普通の針よりもかなり少ないべきである。例えば普通の０．６ｍｍ針の内径はたった０．３ｍｍである。

貯蔵部（２）の長さおよび直径は、試料が針内に保持され、ハブまたはシリンジ内に保持されず、かつ、最終的にはそれを排出できるように注意深く選択しなければならない。貯蔵直径（storage diameter）が長すぎる場合、気流速度プロファイルは、試料をうまく排出するためには低すぎるものとなる。また、該区画の長さが短すぎる場合、試料液滴は、高いエネルギーによりハブまたはシリンジ内に押しやられ、失われる。したがって、その形状を調整し、エネルギーおよび速度パラメータが貯蔵チャンネル（storage channel）に沿って十分に配置されるようにすることは重要である。０．６＊２５ｍｍ針のための好ましい該区画の外形は、内径が０．７ｍｍおよび長さが１６ｍｍ（６．１６ｍｍ³）である。管状部材の長さおよび内径によって、これは変化させることができる。チャンバーの一般的な外形は、好ましくは、約５〜４０ｍｍの長さおよび約０．５〜３ｍｍの内径である。これは、約１〜３００ｍｍのチャンバー容積に相当する。貯蔵部は、全部の針／シリンジシステムへの余分な長さの追加を避けるために、ルアーカップリング内、および、ターニングレベル（turning level）より低い急落付近のレコードコーン（Record cone）内にも部分的に配置されてもよい。

The カップリング３は、針および貯蔵部を、雄ルアーカップリングなど、例えば、シリンジに連結する。カップリングの機能は、加圧下で管状部材の遠位部分に連結し、サンプリングの際に針をうまく操作するための機械的カップリングを提供することにある。

本発明は、利用可能な試料材料を同じサイズの普通の針と比べて３倍より多く増加させる。一方で、普通の０．７ｍｍ直径の針は、０．６ｍｍサイズの本発明より多い総試料を抽出する。にもかかわらず、顕微鏡ガラス上の利用可能な試料は、針の種類にもよらず同じであった。また、本発明は、利用可能な材料の量が倍になるようなよりよい針効果との組合せにおいて、材料がわずかな場合に、より多くの総試料を得る。不適切な試料の頻度が高くなることは、最も少ない試料容量の場合にしか起こらない。したがって、高容量型の血液にしばしば起こるサンプリング収率の増加は、すでに十分な容量がある場合、収率の診断特性にほとんど貢献しない。このように、我々の提案する針は、最小限の外傷および出血でありながら、重体患者内のより多くに材料を得るものである。このように、(チップ角)「切断長」および材料厚みにおける変化は、十分な抽出総材料の処置回数を増加させ、加えられた貯蔵部は、その効果を増加させることにより、線維腫などのわずかな総材料の病変からの利用可能な試料を増加させる。

抗播種：
さらに本発明の他の好ましい実施形態は、抗播種特性の上記実施形態のいくつかの組合せを提供するものであり、図３に図解される。この特徴は、本願の出願人に譲渡された上述の国際公開２００６／０３６１０８号にも記載されている。抗播種は、高ピーク低平均無線周波数パワーバーストパルスを、好ましくはモノポール形態、例えば、管状部材と患者の体の大部分との間において、用いることで確立される。管状部材の近位部上の電気絶縁体（９）は第２の熱パルスから患者の皮膚を保護するために使用されている。その針の内側の試料は、組織中でファラデーの箱効果により、生じた熱から有効に保護される。このように、管状部材の非絶縁部は、好ましくは管状部材およびカップリング（１０）によって、末端器具に連結される必要がある。抗播種パルスは、好ましくは、回路インピーダンスでの変化により始動させられる。このように、これが機能するためには、絶縁体は次
のいずれかでなければならない：
１． ２つの部分に区画されている（インピーダンス測定用の電極および抗播種のための遠位部分のみの両方）。
２． スライド可能である（絶縁体が皮膚に固定され、皮膚に入り込んでいる）。
３． 誘電性コーティング（誘電体コーティング上のインピーダンスが小さくなる高い周波数範囲でインピーダンスが測定される。低い周波数範囲において、誘電体コーティングが効率的な絶縁体である）。

増大した嚢胞液からの細胞濃度：
試料が嚢胞病変から採取される場合に、塗布標本中の細胞濃度を増加させるために、フィルタ（１１）、好ましくはマイクロフィルタ、が針区画に組み込まれるか、または、別途設けられて（図４）、嚢胞液の細胞が効率的に収集され、このように診断細胞、例えば、癌細胞を濃縮する可能性が増加する。液がフィルタを通過した後に、それは除去されて、その細胞は固定され、着色され、および、フィルタ上で直接的に細胞形態学的に検査される。この特徴は、国際公開２００６／０３６１０８号にも記載されている。我々の実験研究は、血液細胞、例えば、平均直径７μｍの赤血球、そのフィルタを通過するのに対して、孔径１０μｍのフィルタが効率的に上皮細胞を蓄積できることを示した。また、我々は、染色および顕微的実験がフィルタ表面に位置する細胞上で実施できることを示した。

試料の塗布：
塗布の間の試料のロスを防ぐために、第２の「塗布ガラス」はサンプリングキットに備えられた低付着滅菌スパチュラに交換することができる。他の代替的実施形態としては、加圧気流または加速法などを用いた自動非接触塗布器具が挙げられる。

我々の標準化され自動化されたサンプリング装置との適合性：
本発明は、上述の国際公開２００６／０３６１０８号および国際公開２００６／０３６１１２号に記載された我々の他の発明に使用される「サンプリングキット」に容易に組み込まれ得る。本発明は、上記に例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の種々の考えられ得る修飾が以下の請求項の範囲内で可能であることが理解されるであろう。

Claims (12)

1. 細針吸引（ＦＮＡ）技術を用いた疑わしい病変からの細胞採取用の細針装置であって、
   管状針部材（１）、チャンバーを含む貯蔵部（２）、および、コネクタを取り付け可能なカップリング（３）を含み、
   前記チャンバーは、チャンバーの遠位部分からチャンバーの近位部分にかけて徐々に増加する断面積を用いて設定されており、チャンバーは細胞試料が補足され得る残余スペースを有しておらず、効率的な気流が得られることを特徴とする細針装置。
2. 前記チャンバーは、２つの推移部分、すなわち、針の内径から主チャンバー部の直径にかけて径が増加している第１推移部分（６）、および、主チャンバー部の直径から該装置が取り付けられるコネクターの直径にかけて径が増加している第２推移部分（７）を有する、請求項１に記載の細針装置
3. 前記推移部分の径の増加は、例えば、直線的または指数関数的である、請求項２に記載の細針装置。
4. 前記チャンバーは、約５〜４０ｍｍの長さであり、略０．５〜３ｍｍの内径を有する、請求項１に記載の細針装置。
5. 前記チャンバーの内側表面、および好ましくは管状部材の内側表面も、低摩擦の表面を達成するように研磨され、該材料の濡れを防止する低摩擦コーティングで被覆される、請求項１に記載の細針装置。
6. 前記コーティングはＰＴＦＥから作製される、請求項５に記載の細針装置。
7. 少なくとも針部材の表面の部分８は、針における音波の反射を増大させるために、針部材表面の残りの部分と比べて粗い表面を有する、請求項１に記載の細針装置。
8. 前記部分（８）は、好ましくは、精密サンドブラスティング技術または超音波キャビテーション浸食技術により、不規則に面が刻まれる、請求項７に記載の細針装置。
9. 前記部分（８）は、針部材の遠位末端と近接している、請求項７に記載の細針装置。
10. 前記部分は、針部材に沿って走る少なくとも１つのバンドを規定する、請求項７に記載の細針装置。
11. 前記部分は、針部材の長手方向に走る少なくとも１つのストリップを規定する、請求項７に記載の細針装置。
12. 塗布の間の試料のロスを防ぐために、低付着滅菌スパチュラまたは加圧気流または加速法などを用いた自動非接触塗布器具が試料の塗布に用いられる、請求項１〜１１のいずれかに記載の細針装置。

Images