JP2012529332A - フォトニック針端末に関するアルゴリズム - Google Patents

Abstract

針は、介入的な放射線学において広く使われている。各医療用途は、特有の針タイプを必要とする。同じことが、臨床医が狙いとする用途のタイプに解析が依存するフォトニック針にも言える。従って、用いられる針のタイプをＸ線装置に認識させ、及び組織解析に必要なソフトウェアをロードすることが重要である。従って、患者生体構造の取得に使用される撮像モダリティ（Ｘ線、ＣＴ、ＭＲ又はＵＳ）と針からの光学データを処理するシステムとの間で確立されるデータリンクを持つことが提案される。その結果、この撮像モダリティからの情報は、処理を誘導するのに用いられることができる。好ましい実施形態において、端末に接続されるとき、使い捨ての針に存在するコードを読み出すことにより、選択がなされる。

Description

本発明は、医学介入の分野に関し、より詳細には経皮的針によって媒介される介入の分野に関する。特に、本発明は、針デバイス及び端末を含む組織検査に関するシステムと、端末上で実行されるよう構成されるソフトウエアプログラムとに関する。

経皮的針によって媒介される介入は、組織検査のため組織の生検法が実行される多種多様な疾患の診断に関して広く使われている。腫瘍学において、例えば、関心領域の組織がガンかどうかを検査するため、限局性腫瘍の場合には、腫瘍が良好であるか悪性かどうかを決定するため、興味がある病理学的組織領域の生検法が実行される。典型的な適用シナリオは、女性患者の胸部に含まれるガン腫瘍の乳房Ｘ線撮影の視覚化である。正確に癌を診断して、効果的に治療するため、外科医が顕微鏡検査及び組織学的解析に関して病理組織の一部を切除することが必要な場合がある。これらの介入をより信頼性が高いものとするため、針の前の個別の種類の組織を表す代表的なフィードバック情報が必要とされる。

伝統的に、非触知可能な胸部病変は、ガイドツールとしてワイヤを用いて切除される。これは、放射線制御下で組織に置かれ、一端に小さなフック部分又は拍車を持つ長いワイヤ標識を放射線科医に与えることにより、画像誘導された針生検及び外科的切除を非常に容易にする。放射線学的撮像技術は、患者の内部臓器内の深くにあるガン組織の局所的な焦点を表示することを可能にする。例えばＸ線、ＣＴ（コンピュータ断層撮影）、ＰＥＴ―ＣＴ（陽電子放出断層撮影／コンピュータ断層撮影）、ＭＲ（磁気共鳴）及びＵＳ（超音波）システムといった撮像モダリティが、疾患の診断において使用され、画像誘導された針追跡だけでなく針軌跡の規定に関して使用される。

ガイドワイヤが正確に位置決めされるとすると、Ｘ線、ＭＲＩ、ＣＴ、超音波検査又は複合型Ｘ線撮影／ＭＲ撮像に基づく画像誘導された針生検は、急速かつ正確に実行されることができる。一旦ワイヤが関心組織領域に挿入されると、ターゲット病変に対するワイヤのフック部分の正確な関係を記録するため、Ｘ線画像が撮られることができる。ワイヤ長は、これにより標識として機能し、疑わしい病変又はノードへと外科医を誘導する。

一般に、各医療用途は、特殊なタイプの針を必要とする。先行技術から知られるような従来の生検針は、それらの形状、長さ及び幅の点で臨床応用毎に異なる。例えば、患者の首、頭、胸部、前立腺及び肝臓における軟部組織コア生検を実行するのに使用される生検針は通常、その外径に関して、及び個別の関心組織領域に個別の針が挿入される長さに関して、脳生検針、ニューロ穴針、硬麻針、軟部組織から生検（biopts）を行うための精細な吸引針、並びにガン組織の無線周波数切除のためのニードル電極とは異なる。従来は、従って、病変位置、サイズ、貫かれる患者の生体構造の決定のためだけでなく、使用される針タイプの規定のため、Ｘ線、ＣＴ、ＭＲ又は超音波撮像モダリティを使用することが必要とされる。

今日では、いわゆるフォトニック針が増加的に使用される。フォトニック針は通常、生成された光線が入射する近位端部から患者の体内における上記針の先端周りの関心組織領域に配置される遠位端部まで光を伝えるため、上記針の内部において中空円筒状シャフトに一体化される光ガイド光ファイバを具備する。これにより、生成された光線の強度に対して割り当て可能で、最小侵襲的に検査される組織サンプルの励起に必要とされる出力光が与えられ、及び遠位端部の関心組織領域から針の近位端部へと反射光の収集された光が伝えられる。

斯かるフォトニック針は通常、ガン組織を異常としてマークするべく、光の可視スペクトルにおいて目標とされた造影剤又は蛍光染料により与えられる液体を針の先端に与え、関心病理学的組織領域にこの液体を適用するため、実質的に管状壁を持つ液体ガイドカニューレと下皮のシリンジのカニューレに類似する開かれた遠位端部を持つ内部ルーメンとを有することができる。

フォトニック針の場合、針の前の検査される組織のタイプは、分光測定を利用することにより特定される。このため、これらの測定を解釈するのに使用される処理システムは、例えば異なる組織発色団（例えばヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、水、脂肪、メラニン等）の散乱係数及び吸収係数といった異なる光学特性を推定するアルゴリズムを実行するようプログラムされる。

上述したような共通の生検針と同じく、異なる外径及び長さを持つ異なるタイプのフォトニック針は区別されなければならない。これは、なぜなら、フォトニック針により供給される光学データに基づく組織分類に関する要件が、横断される異なる組織の数に非常に依存するためである。これらの異なる組織タイプの数が多くなり、これらの異なる組織タイプがより類似するほど、組織の認識レートは低下する。更に、特定の関心生体構造領域の波長スペクトルを解析するのに使用されるアルゴリズムは、個別の適用シナリオに非常に依存する。

この観点から、本発明の目的は、より正確な光学組織特徴化を与えることにある。

これは、個別の独立請求項の主題により実現される。更なる例示的な実施形態が、対応する従属項に記載される。

より正確な光学組織特徴化は実質的に、適用される組織分類アルゴリズムの認識レートを強化するため、生検手順の前にソートされる軟部組織分化を持つことにより実現される。測定された波長スペクトルから数タイプの組織のスペクトル貢献を抽出することが可能であるが、特に分類する異なるタイプの組織の数が非常に大きい場合又は１つの組織複合物が支配的に存在する場合、組織分類アルゴリズムの組織認識精度は十分に良好とは言えない。

従って、針デバイスにより供給される光学データを処理する端末を含むシステムが提案される。これは、使用される針デバイスのタイプを認識して、組織解析に必要とされるソフトウエアプログラムをシステムプロセッサにロードすることを可能にする。

一般に、本発明による、組織検査に関し、及び異なる介入に用いられるシステムは、針デバイスであって、この針デバイスのタイプに対応する認証手段を含む針デバイスと、上記針デバイスからのデータを処理する複数のアルゴリズムを含む端末とを有し、上記針デバイスが、上記端末に接続され、アルゴリズムは、上記介入に基づき選択可能である。

このシステムは更に、Ｘ線デバイス、コンピュータ断層撮影デバイス、磁気共鳴断層撮影デバイス及び超音波デバイスといった撮像モダリティを有することができ、上記撮像モダリティが、上記端末に接続され、上記端末は、上記撮像モダリティからのデータを処理するよう構成され、上記データが、特定の介入を識別することができる。

システムにより調査される「組織」は、すべての種類の生きている又は死んでいる組織、例えば人間の組織、特に上皮組織（例えば皮膚の表面及び消化管の内部裏地）、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）を有することができる。「組織」は、食品、生体適合物質、合成物質、流体又は粘着性物質等を更に有することができる。

別の側面として、本発明による針デバイスは実質的に、針デバイスのタイプを特定する認証手段を含む。この場合、認証手段は電子的に読み出し可能とすることができる。電子的に読み出し可能な認証手段は、例えば識別データが格納されるチップ等を用いて提供されることができるか、又は針デバイスのタイプを符号化する抵抗を持つレジスタにより提供されることができる。

他方、認証手段は、（例えば３Ｄバーコードのような）特徴局所解剖表面により実現されることもできる。これは、針デバイスの接続箇所に配置されることができる。その結果、針デバイスのタイプの識別が、端末と針デバイスとの間の結合の瞬間に提供されることになる。

更に、認証手段は、番号、バーコード、パターン、色又はこれらの組み合わせといった光学的に読み出し可能なものとすることができる。

上記針デバイスが、光学ファイバの遠位端部に隣接する組織に対応する光学データを提供する光学ファイバを更に有し、上記光学ファイバの遠位端部が、上記針デバイスの遠位先端に配置される。

針デバイスが、一方では、生検針、カニューレ又はトロカールとすることができ、又は、他方では、例えば、生検が実際に実行される針を受けるよう構成されるカテーテルとすることができる点に留意されたい。

追加的な側面として、光学データを提供する針デバイスと共に用いられ、異なる介入に使用される本発明による端末が一般に、上記針デバイスから受信可能なデータを処理する複数のアルゴリズムを含み、上記複数のアルゴリズムが、上記異なる介入のそれぞれに対する組織解析及び分類アルゴリズムを含む。

上記針デバイスが上記端末に接続されるとき、上記端末が、上記異なる介入の１つにおいて使用される上記針デバイスのタイプを表す上記針デバイスの認証手段を電子的、機械的又は光学的に読み出すよう構成され、上記複数のアルゴリズム１つは、上記針デバイスのタイプに基づき選択可能である。

代替的に、上記撮像モダリティが上記端末に接続されるとき、上記端末が、上記異なる介入の１つを表すデータを撮像モダリティから受信するよう構成され、上記複数のアルゴリズムの１つは、上記受信されるデータに基づき選択可能である。従って、端末は、関心領域の画像データの非侵襲的取得に使用される撮像モダリティに接続されるインタフェースを有することができる。

例えば、患者の体における関心領域を表す撮像モダリティからのデータを端末が受信する場合、上記関心領域において予想されることができる組織の種類の解析及び分類に特化したアルゴリズムを持つことは有利でありえる。具体的には、関心領域が患者の頭である場合、頭において発生する脳組織又は血管を解析及び分類することに特化したアルゴリズムが選択されることができる。上記選択に基づき、上記領域における介入に適した針デバイスに関する情報を医師に提供することが続いて可能となる。

この端末は、認証手段により提供され、針デバイスのタイプを表す針デバイスのコードを入力するための手段を更に有することができる。ここで、コードは、上記したように、針デバイスのコードを自動的に検出するという可能性の代わりに、端末に手動で入力されることもできる。従って、複数のアルゴリズムの１つは、例えばキーボード、タッチスクリーン又はマウスを用いて、意図的な介入のため手動で選択されることができる。

端末における複数のアルゴリズムが、針デバイスの遠位先端での周囲組織を解析及び分類する組織解析及び分類アルゴリズムを含み、上記組織解析及び分類アルゴリズムが、上記針デバイスの遠位先端での上記周囲組織で反射される上記針デバイスから生じる放出された光線の散乱係数と、ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、水、脂肪及びメラニンを含む異なる組織発色団の吸収係数とを含む異なる光学特性の推定に基づかれるスペクトル組織解析を含むことができる。

上記端末が、反射分光法、蛍光分光法、自己蛍光分光法、差分経路長分光法、ラマン分光法、光学コヒーレンス断層撮影、光散乱分光法及び多光子蛍光分光法からなるグループの１つから情報を提供するよう構成されることができる。

特に異なる組織の間の移行が、斯かるアルゴリズムを用いて確実に検出されることができる。例えば、Ｘ線オーバービュー画像が上記血管を明確に示さない場合であっても、針デバイスが任意の意図しない病巣をもたらす前に、血管が検出されることができる。

言い換えると、この端末は、患者の体内における関心組織領域へと導入されるとき、針デバイスにより供給される光学データをスペクトル解析するよう構成され、及びフォトニック針の遠位先端での周囲組織を分類する組織分類アルゴリズムを実行するよう構成されることができる。これにより上記端末は、関心組織領域を示す画像データの非侵襲的取得に使用される撮像システムのＸ線、ＣＴ、ＭＲ又は超音波撮像モダリティに接続されるインタフェースと、Ｘ線、ＣＴ、ＭＲ又は超音波撮像モダリティの画像データから抽出される特徴に基づき、組織分類アルゴリズムを誘導する処理ユニットとを有する。

更に、上記端末が、針タイプに関する、及び／又はＸ線、ＣＴ、ＭＲ又は超音波撮像モダリティの画像データに示される生体構造領域に関する、入力された、検出された又は既知の情報を利用して、この情報に基づき認識結果の事前選択をすることにより、ガイド手順を強化し、及び従って組織分類アルゴリズムの認識レートを上昇させるよう構成されることができることが提供される。

上述した端末は特に、端末に接続されるとき針デバイスのタイプを特定するよう構成され、これに基づき、このタイプの針が通常適用されるかの検査のため、特定の生体構造の組織構造を解析及び分類するのに特化した特殊な組織解析及び分類ソフトウェアをロードするよう構成される。

本発明の別の側面によれば、ソフトウエアプログラムは一般に、異なる介入の１つを特定する命令セット、及び、特定された介入に基づき、針デバイスの遠位先端を囲む組織を解析及び分類するアルゴリズムを選択する命令セットを含む。このソフトウエアプログラムは更に、上記針デバイスのタイプを表す認証手段により、又は撮像モダリティにより提供されるデータを処理する命令セットを有することができる。このソフトウエアプログラムは、光学データを提供する針デバイスとともに用いられ、異なる介入に使用される端末上に格納され、及び実行されることができる。本発明は処理デバイスのためのコンピュータプログラムにも関する。その結果、特定ステップ及び選択ステップを含む方法が端末上で実行されることができる。

コンピュータプログラムは好ましくは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされる。データプロセッサは、この方法を実行する能力がある。更に、本発明は、コンピュータプログラムが格納されることができる例えばＣＤ−ＲＯＭといったコンピュータ可読媒体もカバーする。しかしながら、このコンピュータプログラムは、ワールドワイド・ウェブといったネットワークを介して与えられることもでき、及び斯かる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もできる。

フォトニック針の側面図及び上面図を示す図である。 フォトニック針の傾斜チップ部の等角詳細図を示す図である。 針デバイス及び端末の要素を含むシステムを示す図である。 例示的な撮像モダリティを更に含む本発明によるシステムを示す図である。 右手側で患者の脊柱に針が接近する適用シナリオの蛍光透視画像を示し、左手側で患者の体の異なる領域における組織構造を分類するのに必要とされる異なる適用を起動させる複数のアイコンを示す、グラフィカルユーザインタフェースを参照する図である。 波長の関数として、正規化された測定反射率強度の例示的なグレイスケールプロットを示す図であって、個別のスペクトル番号が、関心組織領域へのフォトニック針の挿入の間、特定のスペクトルが測定されるモーメントに対応し、これは、異なるスペクトル番号が、異なる組織位置に対応することを意味することを示す図である。 図３に図示するのと類似するグレイスケールプロットを等高線プロットの形で示す図である。 画像誘導された針介入の間、フォトニック針を用いて得られる３つの例示的な波長スペクトルの特性を示し、このスペクトル番号が、関心組織領域内の異なる組織位置を示す図である。 画像誘導された針介入の間、フォトニック針を用いて得られる３つの例示的な波長スペクトルの特性を示し、このスペクトル番号が、関心組織領域内の異なる組織位置を示す図である。 画像誘導された針介入の間、フォトニック針を用いて得られる３つの例示的な波長スペクトルの特性を示し、このスペクトル番号が、関心組織領域内の異なる組織位置を示す図である。

本発明の実施形態が異なる主題を参照して記載される点に留意されたい。特に、ある実施形態は、方法タイプの請求項を参照して説明されが、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して説明される。しかしながら、当業者であれば、他の記載がない限り、あるタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関する特徴間の任意の組合せが、本願に開示されると考えられる点を上記又は下記の説明から推察するであろう。

本発明の上記側面及び追加的な側面、特徴並びに利点が、以下に説明される例示的な実施形態から得られることができ、これらの例示的な実施形態を参照して説明される。

本発明が、以下実施形態の例を参照してより詳細に説明されることになるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

以下のセクションにおいて、請求項に記載の発明が、添付の図面を参照して特殊な実施形態に関して更に詳細に説明される。

図１ａにおいて、フォトニック針Ｎの側面図及び上面図が示される。この針は有利には、光学分光法を用いる最小侵襲組織検査に適用されることができる。この図にて図示するように、斯かるフォトニック針は通常、その先端部に斜角ＢＶを持つ中空の円筒状シャフトＳ、中空シャフトに一体化される光ファイバＯＦにより与えられる光ガイド手段、及びホルダ部分ＨＰを有する。光ファイバＯＦは、斜角ＢＶの表面により与えられる針の遠位端部から中空シャフトＳの内部を通りホルダ部分ＨＰへと延在し、針からホルダ部分ＨＰの開口部を通過することができる。

更に、図１ａにおいて、認証手段ＡＭが示される。認証手段は、電子的、機械的又は光学的に読み出し可能とすることができる点に留意されたい。認証手段が、図１に示される。そこでは、認証手段の位置は、針デバイス内部だけでなく、ホルダ部分ＨＰ又はシャフトＳといった針デバイスの一部を提供する物質に一体化される外側表面上を含む針デバイスにおける他の任意の位置とすることができる。

図１ｂにおいて、例示的なフォトニック針の傾斜先端部ＴＰの等角詳細図が示される。この先端部は、例えば適切な金属、合金又はセラミック材料から作られることができる。斜角ＢＶは針ＮのシャフトＳとの鋭角αを形成する。その結果、針がとがった先端部ＰＴを含む。図１ｂから分かるように、ステップ又は肩ＳＨがこれらの特定のシャフト部分の間で形成されるよう、先端部ＴＰは、より厚い部分Ａ及びより薄い部分Ｂを持つシャフト部分を有することができる。斜角ＢＶは頂部部分ＴＳ及び底部部分ＢＳを有する。ここで、頂部部分は、先端部ＴＰのとがった先端ＰＴの近くの表面領域である。

シャフト部分の長手軸ＬＡに平行に、３つの小さなスルーボア又はチャネルＢ_１、Ｂ_２及びＢ_３が与えられる。各ボアの開口部が斜角表面ＢＶであり、及びボアの他の開口部が肩ＳＨの表面にあるよう、この小さなスルーボアのそれぞれが形成される。この表面は、シャフト部分の長手軸に実質的に垂直な向きに向けられる。光ファイバが各ボアに適合するよう、ボアＢ_１、Ｂ_２及びＢ_３は必要な大きさにされる。この場合、上記ファイバは更に接着により固定されることができる。更に、上記先端部ＴＰは、シャフト部分の中心軸に沿ってチャネルＣＨを含む。斯かるチャネルＣＨは、例えば、関心組織領域に対して造影剤又は薬を供給するか、又は針が位置決めされる組織から物質を抽出するものとして機能することができる。

図１ｃは、フォトニック針Ｎに一体化される光ガイド光ファイバの近位端で収集された出力光から得られる関心組織領域の波長範囲を処理及び表示するシステムを示す。この図において、フォトニック針Ｎは、先端部ＴＰ、内部管ＩＴ、外部管ＯＴ及びホルダ部分ＨＰを有する。２つの光ファイバＯＦ_１及びＯＦ_２が、針の内部において中空シャフトに一体化される。

針の重要な部分は、針の先端部（図１ｂを参照）である。この図では、例えば、２つ又は３つのスルーボアＢ_１、Ｂ_２及びＢ_３が与えられることができる。これらのボアのそれぞれにおいて、ファイバが取り付けられる。先端部は溶接又は接着により内部管ＩＴ及び外部管ＯＴの両方に固定されることができる。この場合、内部及び外部管の内部及び外部直径は、先端部ＴＰのより厚いシャフト部分Ａ及びより薄いシャフト部分Ｂの対応する直径に適合されることができる。中空空間ＳＰが、管の間に与えられることができ、この中に先端部におけるスルーボアが、開いた状態で提供されることができる。先端部においてボアから出ると、２つの光ファイバＯＦ_１及びＯＦ_２は、両方の管の間の中空空間ＳＰにおいて位置決めされる。

先端部、ファイバ及び両方の管は、一旦組み立てられると、ニードルホルダＨＰに固定されることができる。ホルダ内部で、内部管は、コネクタに接続される。このコネクタには、例えば、シリンジ又は他の管が固定されることができる。こうして、流体のボリュームは、光学ファイバとの相互作用なしに内部管ＩＴのチャネルＣＨ及び先端部分ＴＰを通り投与されることができる。ニードルホルダＨＰは、ファイバに関する別々の出口Ｏも含む。先端部、ファイバ、管及びホルダを組み立てた後、針の斜角ＢＶ（即ち針の先端）が、ファイバに関する適切な表面品質を得るために磨かれる。

上述のシステム要素以外に、この例示的なシステムの端末Ｃは、光源ＬＳ、光検出器ＬＤ、処理ユニットμＰ及びモニタＭを有する。斜角ＢＶの上端部でファイバＯＦ_１の遠位端部表面を通り周囲組織へと光が放出されるべく、ファイバＯＦ_１に光を放出するよう、処理ユニットμＰは光源ＬＳを制御することができる。どのような種類の組織が斜角の前にあるかに基づき、放出された光は多かれ少なかれ、他のファイバＯＦ_２により受信される斜角の底部の方向に反射されることになる。ファイバＯＦ_２を通り、光は、光検出器ＬＤに導かれる。この検出器は、光を電気信号へと変換するよう構成される。これらの電気信号は、処理ユニットへと例えば有線により送信されることができる。処理されたデータがモニタＭ又はディスプレイのスクリーン上で視覚化されることができるよう、処理ユニットは、電気信号に対応するデータを処理する。視覚化されたデータに基づき、組織がガンか否か及び検出された腫瘍が良好又は悪性かどうかを診断することが可能である。

図１ｄは、本発明の例示的な実施形態による介入システムＳＹを示す。システムＳＹは、細長い針デバイスＮ、針デバイスの先端部分ＴＰにあるセンサ、撮像モダリティＩＭ、及び端末Ｃを有する。例示的な端末Ｃは、光源ＬＳ及び光検出器ＬＤとしての分光器を含む。端末は、更に、光検出器ＬＤから及び撮像モダリティＩＭから生じる信号を処理するプロセッサユニットμＰ、及び体において針デバイスの誘導を支援するため情報を監視するモニタＭを含む。撮像デバイスＩＭは、放射線源及び検出器アレイを含む。

図１ｄに図示されるように、介入ステムＳＹは、画像誘導Ｘ線ベースの針誘導システム及びセンサを備える針デバイスＮ、即ち光学ファイバを有する。このデバイスは、端末Ｃに接続される。画像誘導された針ナビゲーションシステムは、一体化された２Ｄ／３Ｄイメージング、及び対話的な画像誘導針前進モニタリングを提供する。これらはすべて、針により得られる光学情報に結合される。そこでは、Ｘ線システムが、粗い誘導を提供しつつ、一方、端末から受信される光学情報が、針デバイスの先端部分の最終的な正確な誘導を提供する。

例示されるシステムは、３Ｄ組織再構成上に２Ｄ蛍光画像を重畳させることにより切開部からターゲット点まで針デバイスを対話的に追従させることができ、及び患者の体内の位置に位置合わせされる針軌跡に沿ったすべての点での分子組織情報を提供することができる。針軌跡に沿った領域は、分子レベルで病巣の存在を示すため、スキャンされることができる（スキャンフォワード及びスキャンアサイド）。好ましくは針の前にある組織を再構成する際に、針のＸ線データ及び位置情報が、針の前にある組織の光学再構成において能動的に用いられる。

フォトニック針により供給される関心組織領域のスペクトル画像データは、関心組織領域における異なる組織発色団（例えばヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、水、脂肪、メラニン等）の例えば散乱係数及び吸収係数といった、異なる光学組織特性の推定を可能にするアルゴリズムを実行するよう構成されるデータ処理システムに供給される。

図２は、本発明の範囲において提案されるＸ線システムのグラフィカルユーザインタフェースを示す。右側には、針Ｎが患者の脊柱ＳＣに接近する適用シナリオの蛍光透視画像が示される。左側には、このユーザインタフェースが、患者に関するすべての種類の情報のための専用の空間を提供する。フォトニック針がＸ線システムに接続される場合、例えば、異なるアプリケーションに対応する３つのロゴ（アイコンＮＳ、ＢＲ及びＭＹ）がポップアップすることになる。この例において、一番上のアイコン（ＮＳ）は、Ｌ４−Ｌ５ディスクの近くの神経系を示し、真ん中のアイコン（ＢＲ）は、脳を表し、及び一番下のアイコン（ＭＹ）は、心筋を表す。

主治医師がフォトニック針を用いて硬膜外注入を実行する必要がある場合、この医師は、一番上のアイコンＮＳ上でクリックすることだけを必要とする。結果的に、データを解析するのに必要なソフトウェアは主に、硬膜外手順に関連する分類アルゴリズムを用いることになる。

医師が脳アイコンＢＲ上でクリックする場合、フォトニック針の処理を制御するのに使用されるソフトウェアは、脳手順に関連する組織構造を分類することができる組織分類アルゴリズムをロードすることになる。最終的に、医師が心筋アイコンＭＹ上でクリックする場合、フォトニック針の処理を制御するのに使用されるソフトウェアは、血管を検出し、介入の間それらを回避するため、血中濃度を推定する（この推定は好ましくは、ヘモグロビン及び酸化ヘモグロビン発色団の数に基づかれる。）組織分類アルゴリズムをロードすることになる。（これに関連して、造影剤が用いられない限り、蛍光透視において血管を見ることができない点に留意されたい。）

本発明の別の側面によれば、端末に接続されるとき、使い捨ての針にある認証手段により存在するコードを読み出すことで、この使い捨ての針のタイプが特定されることができる。この場合、医師は、組織分類アルゴリズムを実行する端末にフォトニック針のシリアル番号を入力するか、若しくは撮像システムのバーコードリーダに沿って針をスライドする、又は、医師は、手元で臨床用途を示すよう上記アイコンの任意の１つ上でクリックする。こうして、所望のタイプのＸ線再構成アルゴリズムが、実行される介入タイプに依存する場合、Ｘ線再構成方法が、個別の光学再構成方法に直接リンクされることが提供されることができる。

図３及び図４において、時間にわたる正規化された反射率測定における差が、関心組織内の異なる位置間で認識されることができる。図５ａ〜ｃにおいて、３つの例示的な波長スペクトルの特徴が示される。これらのスペクトルは、画像誘導針介入の間、フォトニック針を用いて取得される。これらのスペクトルのスペクトル番号は、関心組織領域内の異なる組織位置を示す。スペクトル番号が大きいほど、針は組織においてより深く進んでいる。

図５ａ〜ｃから分かるように、上記組織内でフォトニック針をナビゲートするとき、スペクトルは、上記関心組織領域内の異なる位置の間での移行を識別するため十分に異なる。これらの移行は、Ｘ線像において見ることができない。しかしながら、更にステップを進め、どのタイプの組織があるかを決定したい場合、我々は、得られた波長スペクトルから抽出することができるパラメータに依存しなければならない。これらのパラメータは、血液成分、血液の酸素量、存在する水量、脂肪濃度及び散乱パラメータを有する。

これらのパラメータに基づき組織の重要な量を識別することが可能であることが想像される。しかし、患者の体に存在する全ての組織を考慮する場合、上記パラメータに依存するときこれらの組織のいくつかは全く同様であり、及び分類は不正確であるか、又はもはや可能でないこともありうる。異なるタイプの組織を識別するため反射分光法の代わりに他の光学方法が有利に用いられることもできる点に留意されたい。例えば、拡散反射分光法、差分経路長分光法、光散乱分光法、自己蛍光分光法、多光子自己蛍光分光法、ラマン分光法又は光学コヒーレンス断層撮影が用いられることができる。

本願の範囲において提案されるように、主治医師から、決定された針タイプから又は別の撮像モダリティから生じる事前知識が使用される。その結果、組織のどのサブセットに遭遇するかを我々は知る。組織分類アルゴリズムは、分類手順の間可能性として起こりうる分類曖昧性を減らす又は除去することにより改善される類似性基準に基づき、分類データベースに格納される参照スペクトルと測定されたスペクトルとを比較することができる。

本発明の範囲において使用されるフォトニック針は、例えば腰痛介入といった最小侵襲的経皮的針介入に、ガン組織領域の診断のため生検を行う腫瘍学に又は針の先端部分の周囲の組織特徴化が必要とされる場合に適用されることができる。取得した波長スペクトルの変換に関する分類データベースを生理的パラメータに限定するため、介入に使用されるすべての針は、シリアル番号を持つと考えられる。この番号は、どのタイプの医療用途において個別の針が使用のため提供されるかを組み込みソフトウェアに知らせることになる。

本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。

図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。シングルプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に述べられているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体に格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものとみなされるべきではない。

Claims (15)

1. 組織検査に関し、異なる介入に用いられるシステムであって、
   針デバイスを有し、前記針デバイスが、
   該針デバイスからのデータを処理する複数のアルゴリズムを含む端末を備え、
   前記針デバイスが、前記端末に接続され、
   前記アルゴリズムは、前記介入に基づき選択可能である、システム。
2. Ｘ線デバイス、コンピュータ断層撮影デバイス、磁気共鳴断層撮影デバイス及び超音波デバイスからなるグループからの撮像モダリティを更に有し、前記撮像モダリティが、前記端末に接続され、前記端末は、前記撮像モダリティからのデータを処理するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 光学データを提供する針デバイスであって、前記針デバイスのタイプを特定する認証手段を含む、針デバイス。
4. 前記認証手段が、電子的、機械的又は光学的に読み出し可能である、請求項３に記載の針デバイス。
5. 前記針デバイスが、光学データを提供する光学ファイバを更に有し、前記光学データは、前記光学ファイバの遠位端部に隣接する組織に対応し、前記光学ファイバの遠位端部が、前記針デバイスの遠位先端に配置される、請求項３に記載の針デバイス。
6. 光学データを提供する針デバイスと共に用いられ、異なる介入に使用される端末であって、前記針デバイスから受信可能なデータを処理する複数のアルゴリズムを含み、前記複数のアルゴリズムが、前記異なる介入のそれぞれに対する組織解析及び分類アルゴリズムを含む、端末。
7. 前記針デバイスが前記端末に接続されるとき、前記端末が、前記異なる介入の１つにおいて使用される前記針デバイスのタイプを表す前記針デバイスの認証手段を電子的、機械的又は光学的に読み出すよう構成され、前記複数のアルゴリズム１つは、前記針デバイスのタイプに基づき選択可能である、請求項６に記載の端末。
8. 前記撮像モダリティが前記端末に接続されるとき、前記端末が、前記異なる介入の１つを表すデータを撮像モダリティから受信するよう構成され、前記複数のアルゴリズムの１つは、前記データに基づき選択可能である、請求項６に記載の端末。
9. 前記端末が、前記異なる介入の１つに関する前記複数のアルゴリズムの１つを手動で選択する手段を更に有する、請求項６に記載の端末。
10. 前記組織解析及び分類アルゴリズムが、前記針デバイスの遠位先端での周囲組織のスペクトル組織解析及び分類を含み、前記針デバイスの遠位先端での前記周囲組織で反射される前記針デバイスから生じる放出された光線の散乱係数と、ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、水、脂肪及びメラニンを含む異なる組織発色団の吸収係数とを含む異なる光学特性の推定に基づかれる、請求項６に記載の端末。
11. 前記端末が、反射分光法、蛍光分光法、自己蛍光分光法、差分経路長分光法、ラマン分光法、光学コヒーレンス断層撮影、光散乱分光法及び多光子蛍光分光法からなるグループの１つから情報を提供するよう構成される、請求項６に記載の端末。
12. 前記端末が、関心領域の画像データの非侵襲的取得に使用される撮像モダリティに接続されるインタフェースを更に有する、請求項６に記載の端末。
13. 光学データを提供する針デバイスと共に使用され、異なる介入に使用される端末で実行されるよう構成されるソフトウエアプログラムであって、前記端末に、
    前記異なる介入の１つを特定するステップと、
    前記特定された介入に基づき、前記針デバイスの遠位先端を囲む組織を解析及び分類するアルゴリズムを選択するステップとを実行させる、ソフトウエアプログラム。
14. 前記異なる介入の１つを特定するステップが、前記針デバイスのタイプを表す認証手段により提供されるコードに基づかれる、請求項１３に記載のソフトウエアプログラム。
15. 前記異なる介入の１つを特定するステップが、撮像モダリティにより提供されるデータに基づかれる、請求項１３に記載のソフトウエアプログラム。

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