JP2016511035A - 光学的にガイドされる真空補助生検装置 - Google Patents

Abstract

介入装置、例えば真空補助生検（ＶＡＢ）針は、前記介入装置の側部における体積内の生体組織が、光学分光法により実質的に完全に光学的にプローブされることができるように光ファイバを組み込む。ＶＡＢ実施例において、それぞれの光ポートに接続された複数の光ファイバ対は、吸入空洞に沿った対向する位置に配置され、これらは、この後に読み出され、前記組織が前記ＶＡＢ針により切られる場所に沿った組織特性のマップを作成することを可能にする。光コンソール内の決定ソフトウェアに基づいて、切断空洞内に存在する組織が完全に正常な組織であるか否かが、前記組織に対して生検を実際に実行する前に、決定されることができる。このようにして、ＶＡＢに対する明確に定義された終点が作成される。一実施例において、前記光ファイバは、既存のＶＡＢ針上にフィットする薄いスリーブの壁構造内に配置され、したがって、前記ＶＡＢ針が、光プロービング性能でアップグレードされることを可能にする。

Description

本発明は、医療装置、機器、介入装置及び手術ツールの分野に関する。より具体的には、本発明は、光学ガイド手段を持つ真空補助（vacuum assisted）生検装置に関する。

乳がんを診断するために、乳房生検が実行される。細針吸引（ＦＮＡ）、超音波若しくはＸ線ガイダンス下（定位生検）で実行されることができる針生検（ＣＮＢ）、真空補助生検（ＶＡＢ）、切開生検（ＩＢ）又は切除生検（ＥＢ）のような様々なタイプの乳房生検が存在する。ＦＮＡにおいて、細い針が、細胞学的検査に対して少量の細胞を採取するのに使用される。針生検において、典型的には、１６又は１４のゲージ生検針が、組織学的調査を可能にする組織標本を得るのに使用される。典型的には、１より多い生検が、（侵襲的に対する元の位置で）腫瘍の段階分けを可能にする十分な組織を得るために処置ごとに取られる。１より多い生検が取られるので、複数の針挿入が要求される。ＶＡＢは、ＣＮＢと同様であるが、複数の生検サンプルが１回の針挿入のみで採取されることができるように組織が装置内に吸い込まれる点で異なる。前記ＩＢ及びＥＢは、外科医が一片（ＩＢ）又はいくらかのマージンを含む完全な病変（ＥＢ）のいずれかを除去するように皮膚に突き刺す外科用メスを使用する侵襲的外科処置である。この最後の処置は、実際には、腫瘍摘出手術である。

ＶＡＢの場合、複数の生検が取られることができる。原理的には、腫瘍が残らなくなるまで組織を連続的に取り除くことにより完全な病変を取り除くことが可能である。これに対する問題は、現在、ＶＡＢを停止する終点が明確に定義されないことである。現在、ＶＡＢは、Ｘ線下で可視の全ての石灰化が取り除かれるまで続行される。最近の調査は、しかしながら、これが腫瘍を取り除く際の終点を規定する信頼できる方法ではないことを示した［S. Penco, S. Rizzo, A.C. Bozzini, A. Latronico, S. Menna, E. Cassano, M. Bellomi, "Stereotactic vacuum-assisted breast biopsy is not a therapeutic procedure even when all mammographically found calcifications are removed: analysis of 4,086 procedures", AJR 195 (2010) pp. 1255-1260］。ＶＡＢが、明確に定義された終点を持っていた場合、単一の針挿入処置で腫瘍を取り除くのに幅広く使用されている腫瘍摘出処置（観血手術）を置き換える可能性を持つ。これは、より少ない患者外傷及び処置のコストの大幅な減少を意味する。

がん腫瘍の等温アブレーションのような組織アブレーションの場合、医師は、アブレーション針を治療に対する適切な位置まで挿入するが、しかしながら、しばしば、所望の位置まで前記医師をガイドするのに、追加の装置、例えばスキャン装置が要求される。更に、医師は、どれだけアブレーションゾーンが到達したかに関して進展の組織フィードバックを持たず、したがって、前記処置に対する終点は、明確に定義されない。

医師が真空補助生検処置において組織を取り除く適切な終点を見つけるのを補助する、又はアブレーション針の配置において医師を補助することができる介入装置、例えば医療生検装置を提供し、組織アブレーション処置中の進展に関するフィードバックを提供することは、有利である。

第１の態様において、本発明は、
‐生体組織に挿入されるように構成される介入構造と、
‐一方の端部において外部にアクセス可能であり、反対側の端部において光ポートに接続される複数の光ファイバであって、前記複数の光ファイバの１つに光信号を印加し、前記複数の光ファイバの他のものにおいて光応答を検出すると、前記介入構造の側部に配置された体積内に存在する生体組織の光プロービングを可能にするために、前記光ポートが、前記介入構造の表面部分上に空間的に分布している、当該複数の光ファイバと、
を有する介入装置を提供する。

サブ態様において、前記介入装置は、生検装置を有し、
‐前記生検装置の介入構造が、生体組織内に挿入され、生検を取るように構成され、前記介入構造は、負圧を印加すると中に前記生体組織の一部が吸い込まれることができる空洞、例えば細長い空洞を有し、前記介入構造は、負圧を印加すると前記生検が吸い込まれることができる孔を有し、
‐前記複数の光ファイバの１つに光信号を印加し、前記複数の光ファイバの他のものにおいて光応答を検出すると、前記空洞内に存在する生体組織の光プロービングを可能にするために、前記光ポートが、前記空洞の異なる長手方向位置をカバーするように空間的に分布している。

例えば真空補助生検（ＶＡＢ）装置の形式の、このような介入装置は、生検針の空洞に突き刺す場所において吸い込まれる場合に前記生体組織の光プロービングを可能にし、したがって切られる前に組織の一片の医療検査を可能にするので、有利である。したがって、腫瘍を取り除くのに前記生検装置を使用する場合に、組織の体積を切るまえに腫瘍細胞の存在について前記生体組織の体積を試験することが可能である。したがって、前記生検装置は、どこで生検処置を終了すべきかに関して医師を助けるのに使用されることができる。例えば、前記装置は、例えば乳がんに対する腫瘍学において高度に適している。

前記複数の光ポートは、対で使用されてもよく、すなわち、各々が、相互の距離で配置された光源ポート及び光検出器ポートを有し、各対が、前記生体組織の１つの体積の光プロービング、すなわち、前記光源ポートに対する光信号の印加及び前記光検出器ポートにおける結果の光出力信号の検出を可能にする。このような対は、この場合、前記空洞の長手方向の延在に沿って分布することができ、したがって前記空洞内に吸い込まれ、切るために準備される場合に、全体積、又は前記空洞内に存在する生体組織の体積の少なくとも大部分をカバーするように機能する。

本発明は、既知の真空補助生検（ＶＡＢ）装置の動作原理に関連して、すなわち、前記介入構造が、針幾何構成においてノッチ（notch）として形成される空洞を持つ、例えば金属の、針形状栓塞子（needle shaped obturator）を有する場合、及び生体組織の体積が前記空洞内に吸い込まれることを可能にするように真空孔が前記空洞に配置される場合に、高度に適している。カッタは、前記空洞内に存在する組織を切るように機能し、結果として生じる生検は、負圧を印加することにより前記空洞から離れて前記空洞に隣接した前記孔を通って運ばれることができる。前記負圧は、前記組織が前記空洞内に吸い込まれ、切られた後に、容器等に吸い込まれることを可能にする。この負圧は、アンダ圧力（underpressure）又は真空とも称されるが、ＶＡＢにおいて、この真空は、典型的には、全ての気体が不在である真の真空ではない。

「光ファイバ」により、当業者により理解されるように、一方の端部から反対側の端部に光エネルギの効果的な伝達に対して構成される適切なライトガイドが理解される。

以下、複数の実施例が記載される。

１つのサブ態様において、前記介入構造は、中空空間を形成する壁を持つスリーブを有し、前記複数の光ファイバは、少なくとも部分的に前記壁の構造内に配置される。このような実施例は、前記スリーブが、既存の介入器具、例えばＶＡＢ針のような生検装置上にフィットするように成形されることができる、又は既存のアブレーション装置上にフィットするように成形されることができるので、有利である。これによって、かなり単純な追加のスリーブ及びそれに接続される関連する光プロービングコンソールを用いて光プロービング特性で既存の介入装置をアップグレードすることが可能である。まだ、適切な材料で形成された壁を持つ薄いスリーブであって、前記スリーブの壁構造内に完全に又は部分的に埋め込まれた光ファイバを持つ前記スリーブを提供することが可能である。したがって、前記スリーブは、前記介入器具の周りの前記スリーブの存在が、前記器具の機能を妨害しないように、及び前記スリーブの厚さが、前記介入部分の直径の結果として生じる増加に関して有意でないように、形成されることができる。

特に、前記スリーブは、前記壁構造において開口を持つように形成されてもよく、したがって、関連するＶＡＢ針の対応する空洞又はノッチにフィットするように成形及び配置された前記スリーブにおける空洞を形成し、前記光ファイバは、前記空洞内に存在する場合に生体組織の光プロービングを可能にするように、前記壁構造に配置された光ポートにおいて終わる。特に、少なくとも第１の光ポートは、光信号を印加すると、前記スリーブの外の光を、前記スリーブの長手方向の延在に垂直な方向に向けるように、前記壁の表面部分に配置されうる。更に、少なくとも第２の光ポートは、前記スリーブの側部に位置する体積内に存在する生体組織からの前記光に対する光応答の受信を可能にするように、前記壁の他の表面部分に配置されうる。より具体的には、前記少なくとも第１の光ポートは、前記光ファイバに沿ったベクトルが、前記少なくとも第１の光ポートにおける前記スリーブの外側を指すように、らせんパターンの少なくとも一部に従う前記壁の構造内に配置された光ファイバに接続されうる。前記スリーブの一部の実施例において、前記スリーブが、例えば関連するＶＡＢ針上に、通常使用に対して配置される場合に、少なくとも前記第１の光ポートが、前記針の先端の近くに配置されることが、好適でありうる。更に、少なくとも１つの光ポートが、前記ＶＡＢ針の前記ノッチの前に又は前記スリーブが関連するアブレーション針上で使用される場合にアブレーションゾーンの前に配置されることが、好適でありうる。光ポートが、前記ＶＡＢノッチの近くに、及び前記ＶＡＢノッチの大幅に前に配置されることが、好適でありうる。これは、前記ノッチにおける組織と前記ノッチの数ｃｍ前の組織との間の比較測定が行われることができるという利点を持つ。この距離が、良好に調整される場合、正常組織及び腫瘍組織における測定が、１つの測定内で比較されることができる。更に、関連するＶＡＢ針の周りの前記スリーブが、前記関連するＶＡＢ針の組織吸い込み領域が光学分光法により実質的に完全にプロービングされるように配置された複数の光ポートを有することが、好適でありうる。したがって、複数の光ポート対、光源及び検出ポートが、吸い込み空洞に沿った対向する位置に配置され、これらが、前記組織が前記ＶＡＢ針により切られる場所に沿った組織特性のマップを作成することを実質的に可能にする読み出しであることができる。関連する光コンソールにおける決定ソフトウェアに基づいて、切る領域が完全に正常組織であるか否かを決定することが可能である。このようにしてＶＡＢに対する明確に定義された終点が、作成される。

前述のスリーブ実施例が医療アブレーション装置にフィットするように成形される実施例において、前記介入構造の側部に位置する体積の光プロービングは、医師が治療されるべき腫瘍の位置を見つけることを可能にする。更に、前記医師は、スキャナ又は他のモニタリング器具を挿入する必要なくアブレーション治療の結果を評価するようにアブレーション処置中に前記組織をモニタすることができる。

一実施例において、複数の光ポートは、前記空洞内に存在する生体組織の全体積の光プロービングを可能にするように前記空洞に沿って配置される。特に、各々が相互距離で配置された光源ポート及び光検出器ポートを有する複数の対が、前記空洞の長手方向の延在に沿って分布している。このような実施例は、複数の光プロービングを実行すること、すなわち前記光源ポートに光信号を印加し、前記光学検出器ポートにおいて結果として生じる光出力信号を検出することを可能にする。

一実施例において、前記介入構造は、針幾何構成を持ち、前記光ファイバは、前記針幾何構成の回転軸に沿って、前記介入構造の栓塞子の壁の中に配置される。

前記光ファイバは、前記介入構造の境界内に配置されてもよく、特に前記光ファイバは、介入構造に埋め込まれて配置されてもよい。

一実施例において、前記複数の光ファイバの各々は、単一の光ポートに接続される。したがって、このような実施例において、前記光ポートの開口領域が前記空洞の表面領域と比較して小さいことが好ましいので、１つの光ファイバは、前記空洞内の１つの空間的に明確に定義された位置から光信号を放射又は受信することができる。

前記光ポートの数が、好ましくは、前記空洞内の前記生体組織の全体積又は少なくとも大部分の体積又はカバーされるべき全体積を光学的にプローブすることが可能であるように、前記空洞の幾何構成又はプローブされるべき体積にマッチするように選択されると理解されるべきである。したがって、前記光ポートの数は、２でありうるが、しかしながら、好ましくは４−８、又は８−１２、又はそれ以上であってもよい。

光源ポート及び光検出器ポートの対は、１つの共通の距離で配置されうる。特に、光源ポート及び光検出器ポートの対は、前記介入構造の長手軸に垂直な線上に配置されてもよく、光源ポート及び光検出器ポートの後続の対は、この場合、１つの共通の距離で配置される。したがって、好ましくは、一様に分布している光ポートにより前記空洞の長さ全体をカバーする。

前記光ポートは、前記介入構造の栓塞子の壁におけるそれぞれの開口として形成されてもよい。特に、前記光ポートは、円形孔として形成されてもよい。前記光ポートは、光学的に透明な樹脂、光学的に散乱する樹脂の１つにより密閉された開口として形成されてもよい。このような樹脂は、生体組織がポート開口に入り込むことを防ぎ、好ましくは、樹脂表面は、前記空洞の表面と面一であるように形成される。

一実施例において、複数の光ポートは、前記介入構造の長手軸と平行な第１の直線上に配置され、複数の光ポートは、前記第１の線と平行な第２の直線上に配置される。特に、前記第１の直線上の光ポートは、光源ポートとして使用されることができ、前記第２の直線上の光ポートは、光検出器ポートとして使用されることができる。これは、前記空洞に沿った複数の位置における前記生体組織の光プロービングを可能にする。

光源ポート及び光検出器ポートの後続の対は、光源ポートと光検出器ポートとの間の距離より小さい距離で配置されてもよい。これは、前記空洞の長手軸に沿った前記生体組織の重複する光プロービングを可能にする。特に、光源ポート及び光検出器ポートの後続の対は、前記生体組織の重複する体積の光プロービングを可能にする距離に配置される。

前記介入構造の前記空洞は、平らな底部を持ってもよく、前記複数の光ポートは、この平らな底部に空間的に分布している。複数の孔は、この平らな底部に設けられてもよく、前記生体組織が前記空洞内に吸い込まれることを可能にする外部真空吸い込みシステムと接続するように構成されてもよい。

一実施例において、光源ポート及び光検出器ポートの対に接続される光ファイバは、前記空洞の前記平らな底部に平行であるそれぞれの面内に配置される。

一実施例において、前記光ポートは、１つの光源ポートが、２以上の光検出器ポートと対を形成するように幾何的に分布している。同様に、前記光ポートは、１つの光検出器ポートが２以上の光源ポートと対を形成しうるように幾何的に分布している。

好ましくは、前記介入装置は、少なくとも１つの光源及び光検出器を持つコンソールを有し、前記コンソールは、前記光源から前記光ポートの第１の選択への光信号の放射を可能にし、前記光ポートの第２の選択からの光の受信を可能にするように、例えば光コネクタを介して、前記光ファイバに対する接続に対して構成される。一実施例において、前記コンソールは、前記光ポートの第２の選択から受信された光信号のスペクトルコンテンツのそれぞれの測定値を決定することができるプロセッサを有し、前記コンソールは、プローブされるべき体積又は前記空洞内の異なる長手位置において存在する前記生体組織のそれぞれの状態を示す出力を生成するように構成される。特に、前記コンソールは、前記生体組織内の腫瘍細胞の存在を示す出力を生成するように構成されてもよい。一部の実施例において、前記コンソールは、拡散反射分光信号、蛍光分光信号、ラマン分光信号、拡散光トモグラフィ信号、光学コヒーレンストモグラフィ信号、及び差分経路長分光信号の１つである光信号を放射するように構成されてもよい。

前記介入装置が生検装置を有する実施例は、前記介入構造により取られ、そこから前記孔を通って運ばれた後の生検の光学スキャンに対して構成される光プローブヘッドを有してもよい。このような実施例は、切られる前に、すなわち前記空洞内に存在するときに、及び再び切られた後に、例えば透明なホースにおいて輸送中に、前記生体組織が光学的にプローブされることを可能にする。これは、前記生体組織の試験の信頼性を増大させ、例えば前記生検内に存在する場合に腫瘍細胞を検出する機会を増大させる。

前記第１の態様によるシステムが、目標組織が前記生検を取る前に前記生検装置に実際に存在することを保証する、腫瘍組織の検出及び除去のような多くの応用において使用されることができる。医療応用から離れて、前記生検装置は、例えば肉のような食糧又は他の生体材料の試験に対して使用されることができる。

第２の態様において、本発明は、生体組織の状態を決定する方法を提供し、前記方法は、
‐介入装置の介入構造の側部に位置する体積内に存在する場合に前記生体組織の第１の位置に光を供給するステップと、
‐第２の位置において前記生体組織からの光応答を検出するステップと、
‐前記検出された光応答によって前記生体組織の状態の測定値を計算するステップと、
‐前記生体組織の状態を示す出力を生成するステップと、
を有する。

前記第１の態様の同じ利点及び実施例が、前記第２の態様に対しても同様に適用できると理解されたい。一般に、前記第１及び第２の態様は、本発明の範囲内で可能ないかなる方法でも組み合わせられ、結合されてもよい。本発明のこれら及び他の態様、フィーチャ及び／又は利点は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになる。

本発明の実施例は、例としてのみ、図面を参照して、記載される。

光ポートの１つの構成を持つ１つの生検装置実施例のスケッチを示す。 光ポートの１つの構成を持つ１つの生検装置実施例のスケッチを示す。 光ポートの代替的な構成を持つ他の実施例のスケッチを示す。 １つの面内の光ファイバの構成及び光ポートの幾何構成の異なる例のスケッチを示す。 １つの面内の光ファイバの構成及び光ポートの幾何構成の異なる例のスケッチを示す。 １つの面内の光ファイバの構成及び光ポートの幾何構成の異なる例のスケッチを示す。 光源及び検出器ポートの対の幾何構成の異なる例を示す。 光源及び検出器ポートの対の幾何構成の異なる例を示す。 光源及び検出器ポートの対の幾何構成の異なる例を示す。 介入構造から離れるように輸送された後に生検をプローブする光プローブヘッドを持つ一実施例を示す。 介入構造の空洞内に存在する場合にプローブされる生体組織の組織状態を決定することができるコンソールを持つ一実施例のブロック図を示す。 スリーブ壁に部分的に埋め込まれた光ファイバを持つＶＡＢ針上にフィットするのに適したスリーブ実施例の図を示す。 スリーブ壁に部分的に埋め込まれた光ファイバを持つＶＡＢ針上にフィットするのに適したスリーブ実施例の図を示す。 ＶＡＢ針上に配置されたスリーブ実施例の図を示す。 ＶＡＢ針上に配置されたスリーブ実施例の図を示す。 ＶＡＢ針の空洞内の生体組織をプローブする光がライトガイドにより形成される、ＶＡＢ針に対するスリーブ実施例を示す。 アブレーション装置上にフィットされるスリーブ実施例の原理の２つのスケッチを示す。 方法実施例におけるステップのブロック図を示す。 血液、水及び脂肪に対する吸収スペクトルを示すグラフを示す。 Ａ：コラーゲン、Ｂ：エラスチン、Ｃ：ＮＡＤＨ及びＤ：ＦＡＤに対する内在蛍光曲線を示すグラフを示す。

従来技術において、例えばDevicor Medical Productsから入手可能であり、例えば乳がんを治療及び診断する際に生検を実行する、真空補助生検（ＶＡＢ）針又はカニューレが、既知である。このような装置において、小さな吸い込み孔が、前記介入構造内の空洞を形成するノッチの底部に埋め込まれ、これは、組織切断を容易にするように前記空洞内に組織を吸い込むことを可能にする。前記空洞に隣接した、より大きな吸い込み孔は、この場合、前記ノッチから切られた組織体積を取り除くのに使用される。通常の処置において、前記針は、病変の下に配置される。前記組織は、この場合、前記空洞内に吸い込まれ（減圧され）、前記組織は、カッタを用いて切断され、前記切断の完了後に、前記生検は、前記空洞に隣接した前記孔を介して前記空洞から離れるように吸い込まれ、前記介入構造から離れるように運ばれる。前記組織は、負圧（アンダ圧力）を印加することにより前記空洞内に吸い込まれる。切断された後に、前記組織は、前記空洞の外に吸い出され、再び負圧の印加により、運ばれる。前記組織を運ぶ負圧の量（輸送負圧）は、前記空洞内に前記組織を吸い込む負圧の量（吸い込み負圧）と同じである必要はない。

図１ａ及び１ｂは、成形された針である本発明による介入構造実施例の上面図及び側面図をそれぞれ示す。光ファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、すなわちライトガイドは、針構造の回転軸に沿って栓塞子ＯＢＴの壁に一体化され、空洞ＣＶが平らな底部を持つノッチとして形成される場合に、光ファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４が空洞ＣＶ領域まで延在する。光ファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４は、一方の端部及び反対側の端部において外部にアクセス可能であり、これらは、栓塞子ＯＢＴにおける開口として形成されるそれぞれの光ポートＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に光学的に接続され、空洞ＣＶの前記平らな底部に配置される。前記平らな底部の１つの側部において、４つの光源ポートＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、直線上に配置され、前記平らな底部の他方の側部において、４つの光検出器ポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が、他の直線上に配置される。両方の線が、前記針構造の長手軸と平行である。光検出器ポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、それぞれの光ファイバに接続される。複数の光源検出器ファイバ対のアレイを持つ空洞領域全体の一貫した特性に対して、各光ファイバ対（Ｓ１，Ｄ１）、（Ｓ２，Ｄ２）、（Ｓ３，Ｄ３）、（Ｓ４，Ｄ４）に対して、光源検出器間距離Ｄが同じであることを保証することが好適である。

これは、光ファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４の平行なバンドルを空洞領域ＣＶにガイドすることにより達成されることができ、これによりファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４の先端の面が、空洞ＣＶ体積内に光を再配向することを可能にする前記回転軸に対する４５°の傾きを持つ。光源及び検出器ファイバの両方が、前記針の前記回転軸に平行にアラインされる。

光源ファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４からの光は、前記針の前記回転軸に垂直な方向において空洞領域ＣＶにおける栓塞子構造ＯＢＴにおいて孔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４として形成された光ポートを通って外に結合される。孔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、孔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が流体又は組織断片により充填されることを防ぐ透明な非散乱樹脂ＴＲにより密閉されることができる。光検出器ファイバの平行なセットは、規定された光源検出器ファイバ先端距離Ｄで空洞ＣＶの反対側に配置される。これは、各光源検出器ファイバ対から収集された光スペクトルが、比較可能な寸法の生体組織体積をプローブし、各プローブされた体積が一貫した形で光コンソールにより分析されることができることを保証する。これは、空洞領域ＣＶ内に存在する前記生体組織の完全な定量的マッピングを可能にする。

この実施例において、前記平行な光ファイババンドルは、空洞ＣＶの平らな底部の面に垂直な面内にある。この光ファイバ構成は、上記の従来のシステムと同様な前記空洞内に組織を吸い込み、孔ＳＨを通って空洞ＣＶから離れるように組織を吸い込む機構を光学的組織特徴に組み合わせることを可能にする。

図２は、図１ａ及び１ｂの針構造と同様であるが、光ファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４がそれぞれの光ポートに結合される様式に関して異なる、他の実施例を示す。この実施例において、高度に散乱するが、吸収しない樹脂ＳＲが、スタックされた光ファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４からの光を空洞領域ＣＶに向けてガイドするのに使用される。樹脂ＳＲの組成及び樹脂ＳＲを含む個別の孔の寸法は、各光ファイバＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４に対する光利得を最大化するように選択されるべきである。例えば、空洞領域ＣＶから更に離れる前記光ファイバに対するより大きな開口を選択することは、各光源検出器ファイバ対が、空洞ＣＶに対する場所にかかわらず、散乱光の比較可能な量を収集することを保証することができる。

図３ａ、３ｂ及び３ｃは、図１及び２の針構造と同様の構造に対するが、光ファイバＳＦ、ＤＦ及び光源検出器ついＳＤＰを形成する光ポートの配置に関して異なる、他の実施例を示す。これらの実施例において、光ファイバＳＦ、ＤＦは、空洞ＣＶの前記平らな底部に平行な面内に配置される。これは、全ての光ファイバ端部が、一様な組織特徴を容易化するように空洞ＣＶの前記面から同じ距離を持つことを保証する。

光ファイババンドルは、非重複様式で面内で互いに平行に配置されることができる。図３ａは、側面から見られる栓塞子ＯＢＴ及び空洞ＣＶを持つ針構造を示す。図３ｂ及び３ｃにおいて、空洞ＣＶ領域内に存在する前記生体組織の包括的な特徴付けを可能にする光ファイバ構成に対する例が、与えられる。図３ａにおいて、光源検出器対ＳＤＰは、前記針の長手軸に垂直な線上に配置されるのに対し、図３ｂにおいて、１つの光源ポートが、４つの光検出器ポートと光源検出器対ＳＤＰを形成し、したがって前記針の長手軸に対して角度、ここでは約４５°を持つ光源検出器対ＳＤＰを提供する。

図４ａ及び４ｂは、円形孔として示される光ポートの光源及び検出器対の構成の２つの例を示し、これらは、各々、ここでは破線で示される生体組織の体積を光学的にプローブすることができる。図４ａにおいて、後の光ファイバ対の間の距離Ｐは、各対の前記光源及び検出器ポートの距離Ｄに等しく、結果としてここでは非重複体積を生じ、すなわちプローブされていない前記組織の体積を残す。好適な実施例において、図４ｂのように、後の光ファイバ対の間の距離Ｐは、各対の前記光源及び検出器ポートの距離Ｄより小さい。一般に、体積プロービング深度は、前記光源ファイバの端部点と前記検出器ファイバの端部点との間の距離の半分に対応する長さにより特徴づけられる。したがって、前記ノッチ内の組織体積の完全な特徴付けに対して、パラメータＰは、パラメータＤに少なくとも等しくあるべきであり、すなわちＰ≦Ｄである。Ｐ＜Ｄに対して、各光源検出器対によりプローブされる組織体積は、部分的に重複し、これは、取得されるスペクトルの評価においてより多くの信頼性を加えることができる。好ましくは、Ｐ＝０．５×Ｄの場合に、前記空洞内の前記組織の各体積セクションは、２つの異なる光源検出器ファイバ対により２回プローブされ、これは、感度を増大し、データ分析をよりロバストにし、これにより医師に対するフィードバックの品質を改良することができる。

図４ｃは、図４ａ及び４ｂと同様な様式で示される光源検出器対の他の構成例を示す。この例において、各側における前記光ポートは、０．５×Ｐだけ長手方向に変位され、したがって５つの異なる体積のプロービングが、６つの光ポート（及びそれに関連した６つの光ファイバ）のみで可能である。この場合、距離ＤとＰとの間の関係は、Ｄ＜Ｐ≦√２×Ｄである。この構成例において、前記光ポートの場所は、ＶＡＢ針の周りにフィットされるようにスリーブＳＬのエッジ壁内に配置されるように示される。

原理的に、図４ａ、４ｂ及び４ｃに示される異なる構成は、全て、光ファイバが生検装置、例えばＶＡＢ針に組み込まれる実施例、及び前記光ファイバがスリーブ内に組み込まれる実施例に適用されることができると理解されるべきである。

図５は、空洞ＣＶが、前記空洞の底部における１以上の小さな孔を介して空洞ＣＶ内に前記生体組織を吸い込むように負圧（真空）を印加するように構成されたホースＨ１を持つ生検針の栓塞子ＯＢＴ内に形成される実施例、例えば前記ＶＡＢ針の１つを示す。前記光ファイバ及びポートは、単純のため、ここでは図示されない。カッタＣＴは、前記空洞内に存在する前記生体組織を切るために前方に移動されるように構成される。結果として得られる生検は、この場合、空洞ＣＶの外に及び透明なホースＨ２内に及び光プロービングヘッドＰＨ及び切換可能な閉塞クランプＣＬが配置されるホースＨ２の領域内に吸い込まれることができ、切られる前に、空洞ＣＶ内に存在する間に前記組織に対して既に実行された前記光プロービングに加えて、前記生検の光学スキャンを提供することができる。このようにして、腫瘍組織の存在に関する前記組織サンプルの追加の調査が、実行されることができ、これは、組織識別のロバスト性を増大させる。

図５の実施例のワークフローは、以下の通りでありうる。
ａ）前記生検が取られる。ｂ）クランプＣＬが、一緒にクランプし、ホースＨ２の直径を狭めることにより閉塞を作成する。前記生検が、ホースＨ２内に吸い込まれる場合、これは、前記閉塞により止められる。ｃ）フォトニックツールプローブヘッドＰＨが、前記生検上をスキャンする。スペクトルから、前記生検が腫瘍組織を含むか否か、及び前記生検の長さに沿って、臆病な（timorous）組織が配置される場所を決定する。この情報が、医師に提示される。ｄ）前記スキャンが終了した場合、クランプＣＬが分かれ、前記生検が、組織病理に送られるように吸い出される。好ましくは、前記組織の切除後の第２の測定の結果が、針の吸引開口における第１の測定と関連付けられる。両方の測定が、腫瘍が存在しないことを示す場合にのみ、信号、例えば緑の光が、生成される。これらの１つが、腫瘍を示すが、他のものが示さない場合、オレンジの光が与えられ、両方が腫瘍を示す場合には、赤い光が生成される。このようにして、前記検出システムは、よりロバストになる。

図６は、生検装置ＢＤが、上記の実施例の１つのような針幾何構成又はカニューレの形式の介入構造Ｉ＿Ｓを有する実施例のブロック図を示す。ハンドルを介して、介入構造Ｉ＿Ｓの光ファイバは、光源光ファイバに印加されるべき光信号を生成する少なくとも１つの光源ＬＳ、及び検出器光ファイバから応答光信号を受信するように機能する光検出器ＤＴを有する光コンソールＣＮに接続される。特定の実施例において、光源ＬＳは、埋め込まれたシャッタを持つハロゲン広帯域光源の形式である。光検出器ＤＴは、好ましくは、波長を持つ光を、実質的に、４００ｎｍから１７００ｎｍのような、波長スペクトルの可視及び赤外領域に分解することができる。介入構造Ｉ＿Ｓの前記光ポートは、拡散反射スペクトル（ＤＲＳ）の測定を可能にする。ＤＲＳに関する詳細に対して、［R. Nachabe, B.H.W. Hendriks, M.V.D. Voort, A. E, and H.J.C.M. Sterenborg, "Estimation of biological chromophores using diffuse optical spectroscopy : benefit of extending the UV-VIS wavelength range to include 1000 to 1600 nm," Optics Express, vol. 18, 2010, pp. 879-888］及び［R. Nachabe, B.H.W. Hendriks, A.E. Desjardins, M. van der Voort, M.B. van der Mark, and H.J.C.M. Sterenborg, "Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from 900 to 1600 nm," Journal of Biomedical Optics, vol. 15, May. 2010, pp. 037015-10］が参照される。

前記コンソールは、光検出器ＤＴから信号を受信するプロセッサＰを有し、好ましくは、前記プロセッサは、光ファイバの各光源検出器対に対して、測定されたＤＲＳを計算するようにプログラムされる。プロセッサＰは、好ましくは、前記測定されたスペクトルを、各光源検出器対に対する前記組織状態を示す生理学的パラメータに変換する。この情報は、この場合、腫瘍組織が存在する特徴が存在するかどうか確認される。肯定であれば、組織を取り除く処置が続行され、否定であれば、この場所において腫瘍が検出されるという信号が生成される。したがって、新しい生検が取られる前に、ＤＲＳのセットが、各光源検出器対に対して収集される。各測定されたＤＲＳは、分析され、結果として、腫瘍組織がまだ存在するか否かの信号、すなわちディスプレイＤＰを介して提示されうる組織状態ＴＳを示す出力を生じる。全てのＤＲＳの結果が腫瘍なしである場合、前記針と接触している組織は、腫瘍なしであり、これを前記医師に示す信号が、生成される。

腫瘍組織が存在するかどうかを決定するために、各光源検出器対に対する前記信号は、ルックアップテーブルと比較されることができる。他の方法は、前記測定されたパラメータを生理学的パラメータに変換し、前記組織が腫瘍と比較して正常であるこれらのパラメータの範囲を規定することである。例えばこれらの生理学的パラメータに基づいて腫瘍及び正常な組織を分類する分類に基づく方法及び回帰ツリー（ＣＡＲＴ）方法が記載される［R. Nachabe, D. Evers, BHW Hendriks, GW Lucassen, M. Van der Voort, EJ Rutgers, M-J Vrancken Peeters, JA van der Hage, HS Olderburg, J. Wesseling and TJM Ruers, "Diagnosis of breast cancer using optical spectroscopy from 500 to 1600 nm: a comparison of classification methods, J. Biomed. Opt. 16 (2011) p087010］を参照されたい。以下に、様々な身体パラメータを抽出するアルゴリズムに関する更なる詳細が記載される。

より具体的な実施例において、コンソールＣＮは、Ｘ線、ＣＴ、ＭＲＩ、ＵＳ、ＰＥＴ−ＣＴのような撮像モダリティにより作成された画像をインポートすることができる。好ましくは、これらの画像において、介入構造Ｉ＿Ｓの針先端は、分光法により得られる情報が前記画像情報と関連付けられることができるように可視である。このようにして、前記画像は、真空補助生検装置ＢＤを用いる腫瘍除去に対する粗いガイダンスを提供することができるのに対し、光情報は、細かいガイダンスを提供する。これらの生検のほとんどは、定位固定で実行されるので、この撮像情報は、利用可能である。

前記介入装置と接触している領域が腫瘍組織を含むかどうか及び進展に関する情報は、前記Ｄを使用して前記医師に複数の方法で提供されることができる。目標インジケータは、前記ディスプレイに与えられることができ、例えば色の形式で強調する、又は陰影をつける等である。例えばまだ腫瘍組織が検出される場合に赤い光で、及び腫瘍なしを示す緑の光で及び／又はオプションとして前記システムが腫瘍を疑う黄色で示す、光インジケータが、追加的に又は代替的に使用されることができる。他の方法は、音声信号を使用する。更に他の方法において、バーとして腫瘍検出の確率が、ディスプレイＤＰ上に示されることができる。

ＤＲＳは、組織特性を抽出するように上に記載されているが、複数の光ファイバを使用することにより拡散光トモグラフィ、差分経路長分光法、蛍光及びラマン分光法のような、他の光学的方法が、想定されることができる。

図７ａ及び７ｂは、関連付けられたＶＡＢ針（図示されない）上にフィットされるのに適し、したがって既存のＶＡＢ装置に光プロービング性能を加える光学スリーブＳＬの形式の介入装置の２つの異なる３Ｄビューを示す。スリーブＳＬは、円形断面を持つ中空の管を形成する薄い壁として形成される。近位端部（可視ではない）において、スリーブＳＬは、関連付けられたＶＡＢ針がスリーブＳＬの中空部分に入ることを可能にする開口を持つ。壁材料は、スリーブＳＬが前記ＶＡＢ針上に取り付けられる場合に、スリーブＳＬの壁構造が前記ＶＡＢ針の周りで緊密にフィットすることを保証するように、わずかに弾性でありうる。スリーブＳＬの遠位端部は、前記ＶＡＢ針の先端がスリーブＳＬの前記遠位端部の前に突き出すことを可能にするように開いている。更に、前記遠位端部に向けて、スリーブＳＬは、壁構造の側部における切り取りの形式の開口を持ち、したがって空洞ＣＶを形成する。関連付けられたＶＡＢ針上で使用するように配置される場合に、スリーブＳＬの空洞ＣＶは、前記ＶＡＢ針の対応する空洞又はノッチと一致する。

図示された実施例において、２つの光ファイバＳＦ１、ＤＦ１は、スリーブＳＬの壁構造内の溝内に配置されることによりスリーブＳＬの壁構造に一体化される。光ファイバＳＦ１、ＤＦ１端部は、一方の光ポートＳ１が光を当てる光源ポートとして機能することを可能にし、空洞ＣＶの反対側の他方の光ポートＤ１がスリーブＳＬの側部に対する体積、すなわち空洞の中及び周りの体積内に、したがって正常使用に対して取り付けられる場合に、関連付けられたＶＡＢ針の前記空洞又はノッチ内に、位置する生体組織からの光応答を受信することを可能にするように、空洞ＣＶの各側に位置するそれぞれの光ポートＳ１、Ｄ１を形成する。

図７ａ及び７ｂにおいて、光ファイバＳＦ１、ＤＦ１は、ファイバ端部における、すなわち光ポートＳ１、Ｄ１における、光ファイバＳＦ１、ＤＦ１に沿ったベクトルが、スリーブＳＬの外側を指すようにらせん状にスリーブＳＬの壁に一体化される。このようにして、プロービング体積は、前記組織のかなりの体積が前記針に垂直にプローブされるように調整されることができる。図示された例において、光ファイバＳＦ１、ＤＦ１は、スリーブＳＬ内に空洞ＣＶを形成する開口のそれぞれの壁エッジにおいて終了し、したがって、空洞ＣＶの中及び周りに位置する生体組織の光プロービングを可能にする。

図８ａ及び８ｂは、関連付けられたＶＡＢ針上に取り付けられた他のスリーブＳＬ実施例の２つの３Ｄビューを示し、その一方において前記ＶＡＢ針の先端ＴＰが可視である。この実施例において、スリーブＳＬは、前記ＶＡＢ針の空洞ＣＶと実質的に一致する開口を形成するように、壁に部分的切り取りを持つ。したがって、この実施例において、スリーブＳＬは、空洞ＣＶの前に、特に前記ＶＡＢ針の先端ＴＰ端部に向けたスリーブＳＬの遠位部分に中空部分を持つ。

この実施例において、スリーブＳＬの開いた部分において前記壁のエッジに沿った、すなわち前記ＶＡＢ針の空洞ＣＶのエッジ上のそれぞれの長手方向位置におけるそれぞれの光ポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３において終了するスリーブＳＬを形成する前記壁の表面部分上にらせん状に配置される３つの平行な光ファイバＤＦ１、ＤＦ２、ＤＦ３が示される。切られた後の空洞ＣＶにおける組織の除去に対する吸引孔ＳＨは、空洞ＣＶの近位端部に示される。

好ましくは、１以上の光ファイバ及びポート（図示されない）が、空洞ＣＶを横切る光プロービングを可能にするように空洞ＣＶの反対側のエッジに位置してもよいと理解されるべきである。好ましくは、少なくとも１つの光ポートが、前記ＶＡＢノッチ又は空洞ＣＶの近くに配置され、少なくとも１つの光ポートが、前記ＶＡＢノッチ又は空洞ＣＶの大幅に前に配置される。これは、比較測定が、空洞ＣＶにおける生体組織と、空洞ＣＶの数ｃｍ前の生体組織との間で行われることができるという利点を持つ。この距離が良好に調整される場合、正常及び腫瘍組織の測定は、１つの測定内で比較されることができる。

図９は、特にライトガイドＬＧが側壁に取り付けられる、図８ａ及び８ｂの実施例の変形例の３Ｄビューを示す。単一の光源ファイバＳＦは、空洞ＣＶの側壁に沿って生体組織を照射するように構成されるこのライトガイドＬＧに取り付けられる。ライトガイドＬＧの長さは、特に、前記ノッチ又は空洞ＣＶの長手方向の長さ全体に等しくてもよい。光ポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３に接続された検出ファイバＤＦ１、ＤＦ２、ＤＦ３は、図８ａ及び８ｂの実施例に対して説明されたように配置及び固定されることができる。このようなアセンブリは、空洞ＣＶの反対側であるが、ライトガイドＬＧに沿った異なる長手方向位置に位置する光検出器ポートＤ１、Ｄ２、Ｄ３の使用により長手方向位置において比較測定を可能にすることに加えて、光源ファイバＳＦの数を１に最小化する利点を持つ。好ましくは、ライトガイドＬＧに光学的に接続する光源ファイバＳＦは、前記ＶＡＢ針内に配置されてもよいか、又は前記スリーブ実施例の他の光ファイバＳＦ１、ＤＦ１、ＤＦ２、ＤＦ３に対して既に記載されたような形でスリーブＳＬの前記壁内又は上に配置されてもよい。

図１０は、従来のアブレーション針の周りに取り付けられた光学スリーブＳＬの２つのスケッチを示す。一体化された光ファイバＯＦは、前記アブレーション針の片側に対する体積Ｐ＿Ｖの光プロービングを可能にするスリーブＳＬの遠位端部に向けて光ポートに接続される。これは、複数の様式で前記アブレーション針を動作する医師に対して決定支援を提供する組織フィードバックを与えることができる。スリーブＳＬが、前記アブレーション針の先端まで延在する場合、組織フィードバックは、アブレーション治療、例えば無線周波数治療を開始するように前記目標領域において正しい針配置の評価を可能にする。これは、従来の撮像モダリティが適切な病変位置特定を可能にしない場合に、病変、例えば腫瘍病変ＴＬに対して特に有用である。

他の応用において、スリーブＳＬは、アブレーション針先端から特定の固定距離Ｌ₁に配置されることもできる。パラメータＬ₁は、治療されようとしている体積に対するインジケータとして前記医師により選択されることができる。例えば、（境界を含む）腫瘍病変ＴＬが、例えばＣＴ又はＭＲＩスキャンにより決定されるように、前記病変の中心から特徴的な距離（半径）を持つ体積に及ぶ場合、光学的組織フィードバックは、治療の進展に関する情報を与えることができる。例えば、光学的にプローブされる体積Ｐ＿Ｖからの信号は、アブレーション処置中の組織パラメータの変化を示すことができる。プローブされる体積Ｐ＿Ｖは、目標アブレーション領域の外側の境界のみがプローブされるような形で光源検出器ファイバ距離を選択することにより調整されることができる。この場合、前記光信号は、いつ前記アブレーション治療が前記目標領域の外側境界に到達したかに関する正確なフィードバックを与えることができる。これは、前記処置を停止する及び過剰な治療又は過少治療を防ぐ決定点を前記医師に与え、すなわちアブレーションゾーンは、例えば血管による冷却により意図されたサイズに到達しない。

上で論じられた２つの応用を組み合わせると、前記スリーブは、処置中にスリーブＳＬを再配置する又は後退させることを可能にするように設計されることもできる。例えば、処置が、前記針を挿入することにより開始される場合、スリーブＳＬは、針先端まで、又は前記針先端から距離Ｌ₁まで前記針をカバーしうる。光ファイバＯＦは、したがって、前記先端の前で組織体積Ｐ＿Ｖをプローブし、前記病変に向けた前記針の細かいガイダンスを可能にする。一度前記病変が位置特定されると、前記針は、その位置に留まり、スリーブＳＬが、計画されたアブレーションの所望の外側境界に対応する長さＬ＝Ｌ₂−Ｌ₁だけ後退される。スリーブＳＬ位置は、この場合、前記針先端からこの長さＬ₂離れて外部に固定され、前記アブレーション処置は、開始することができる。前記治療の進展は、上に記載されたようにモニタされる。

アブレーション応用に対する好適な実施例において、汚れにくい光ファイバ、すなわち生体化合物が前記組織のＲＦアブレーションにより前記光ファイバに付着しないようにコーティングされた光ファイバが、使用される。

図１１は、生体組織の状態を決定する、例えば人間又は動物組織内の可能な腫瘍組織を識別する、本発明による方法実施例を示す。前記方法は、真空補助生検装置、例えば本発明の第１の態様による生検装置の空洞内に存在する場合に前記生体組織の第１の複数の位置に光信号Ｐ＿Ｌを供給するステップを有する。次に、光応答が、試験下の前記生体組織から検出されるＤ＿Ｏ＿Ｒ。この後に、スペクトル応答Ｃ＿ＳＰが、前記検出された光応答によって計算される。このスペクトル応答は、この場合、組織状態を決定するＤ＿ＴＳ、例えば試験下の前記生体組織内に腫瘍細胞が存在するかどうかを決定するステップにおいて使用され、最後に、前記決定された組織状態を示す出力が生成されるＧ＿ＴＳ＿Ｏ。前記出力は、表示装置に対するグラフィック出力及び／又は前記決定された組織状態による可聴信号の形式でありうる。例えば計算された光スペクトルは、表示装置上でオペレータにグラフィカルに提示されてもよい。前記出力によって、医師又は他のオペレータは、どのように生検を進めるかを決定することができ、特に前記出力は、いつ前記生検処置を終了するかを決定する際に前記オペレータを補助しうる。前記ステップの一部が、上記の方法実施例の記載以外で、図１１に示されるものとは異なる順序で実行されてもよいと理解されるべきである。

以下に、１以上の光プローブ測定からのフィーチャ又はパラメータの抽出及びこれに基づいて前記生体組織の状態を示す測定値を決定することの詳細に関する例が与えられる。生理学的パラメータを抽出する一例は、特注のMatlab 7.9.0（Mathworks, Natick, MA）アルゴリズムを使用して取得されたスペクトルをフィッティングすることによる。このアルゴリズムにおいて、幅広く受け入れられる分析モデル、特に、全体として参照によりここに組み込まれる、参考文献［T.J. Farrel, M.S. Patterson and B.C. Wilson, "A diffusion theory model of spatially resolved, steady-state diffuse reflectance for the non-invasive determination of tissue optical properties," Med. Phys. 19 (1992) p. 879-888］により導入されるモデルが、実施された。参考文献［T.J. Farrel, M.S. Patterson and B.C. Wilson, "A diffusion theory model of spatially resolved, steady-state diffuse reflectance for the non-invasive determination of tissue optical properties," Med. Phys. 19 (1992) p. 879-888］のモデルに対する入力引数は、吸収係数μ_a(λ)、等価散乱係数（reduced scattering coefficient）μ'_s(λ)及び放射光ファイバと収集光ファイバとの間の中心間距離である。拡散理論モデルの完全な説明のために、［T.J. Farrel, M.S. Patterson and B.C. Wilson, "A diffusion theory model of spatially resolved, steady-state diffuse reflectance for the non-invasive determination of tissue optical properties," Med. Phys. 19 (1992) p. 879-888］を参照する。使用される式は、主にNachabe他の業績に基づき、したがって全体として参照によりここに組み込まれる［R. Nachabe, B.H.W. Hendriks, M.V.D. Voort, A. E, and H.J.C.M. Sterenborg, "Estimation of biological chromophores using diffuse optical spectroscopy : benefit of extending the UV-VIS wavelength range to include 1000 to 1600 nm," Optics Express, vol. 18, 2010, pp. 879-888］が参照され、更に、全体として参照によりここに組み込まれる［R. Nachabe, B.H.W. Hendriks, A.E. Desjardins, M. van der Voort, M.B. van der Mark, and H.J.C.M. Sterenborg, "Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from 900 to 1600 nm," Journal of Biomedical Optics, vol. 15, May. 2010, pp. 037015-10］が参照される。

二重べき法則（double power law）関数が、前記等価散乱の波長依存性を記述するのに使用されることができ、波長λは、ｎｍで表され、λ₀＝８００ｎｍの波長値に対して正規化される。パラメータαは、この特定の波長における等価散乱振幅に対応する。
μ'_s(λ)＝α(ρ_MR(λ/λ₀)^-b＋(１−ρ_MR)(λ/λ₀)^-4) [cm^-1] （式１）

この式において、前記等価散乱係数は、ミー散乱及びレイリー散乱の和として表され、ここでρ_MRは、ミー対合計（Mie-to-total）の等価散乱比（reduced scattering fraction）である。前記ミー散乱の等価散乱勾配はｂで示され、粒子サイズに関する。

図１２は、ブロットＨｂ、ＨｂＯ₂、水Ｗ及び脂肪Ｆに対する吸収スペクトルの対数プロットを示す。吸収体の一様分布に対して、合計光吸収係数μ_a(λ)は、図１２に示される前記吸収体の体積比及び吸光係数の積として計算されることができる。
μ_a ^Total＝ｆ₁μ_a ¹＋ｆ₂μ_a ²＋ｆ₃μ_a ³＋... （式２）

４つの関心の発色団のそれぞれの濃度により重み付けされた吸収係数の和として吸収係数μ_a(λ)をモデル化する代わりに、
μ_a ^Tissue(λ)＝Ｃ(λ)ν_Bloodμ_a ^Blood(λ)＋ν_WLμ_a ^WL(λ) [cm^-1] （式３）
として組織吸収係数を表すことが決定され、ここでμ_a ^Blood(λ)は、血液による吸収に対応し、μ_a ^WL(λ)は、前記プローブされる体積における水及び脂肪による吸収に対応する。水及び脂肪の体積比は、ν_WL＝[Lipid]＋[H₂O]であり、ν_Bloodは、１５０ｍｇ／ｍｌの血液全体におけるヘモグロビンの濃度に対する血液体積比を表す。

係数Ｃは、色素パッケージングの効果を考慮し、吸収スペクトルの形状に対して変わる波長依存補正係数である。この効果は、組織内の血液が全体的な体積の非常に小さな断片、特に血管に閉じ込められるという事実により説明されることができる。血管の中心に近い赤血球は、したがって、周辺のものより少ない光を吸収する。効果的に、組織内で一様に分布している場合、より少数の赤血球が、離れた血管に分布している赤血球の実際の数と同じ吸収を生成する。前記補正係数は、
Ｃ(λ)＝(１−exp(−２Ｒμ_a ^Blood(λ)))/(２Ｒμ_a ^Blood(λ)) （式４）
と記述されることができ、ここでＲは、ｃｍで表される平均血管半径である。血液に関する吸収係数は、
μ_a ^Blood(λ)＝α_BLμ_a ^HbO2(λ)＋(１−α_BL)μ_a ^Hb(λ) [cm^-1] （式５）
により与えられ、ここでμ_a ^HbO2(λ)及びμ_a ^Hb(λ)は、それぞれ、ヘモグロビンＨｂＯ₂及び脱酸素化ヘモグロビンＨｂの基本吸光係数スペクトルを表す。ヘモグロビンの総量における脱酸素化ヘモグロビン比は、α_BL＝[HbO₂]／([HbO₂]＋[Hb])で示され、血液酸素飽和度として一般に既知である。

測定された組織内の水及び脂肪の存在による吸収は、
μ_a ^WL(λ)＝α_WLμ_a ^Lipid(λ)＋(１−α_WL)μ_a ^H2O(λ) [cm^-1] （式６）
として規定される。

この場合、脂肪及び水の合計濃度に関連した脂肪の濃度は、α_WF＝[Lipid]/([Lipid]＋[H₂O])と書かれることができ、ここで[Lipid]及び[H₂O]は、それぞれ、脂肪（０．８６ｇ／ｍｌの密度）及び水の濃度に対応する。

水及び脂肪体積比を別々に推定するのではなく、式６に規定される前記吸収係数の表現における水及び脂肪パラメータを関連付けるこの方法は、より安定したフィットを結果として生じるフィッティングに対して基本的な関数の共分散の最小化に対応し、参考文献「R. Nachabe, B.H.W. Hendriks, M.V.D. Voort, A. E, and H.J.C.M. Sterenborg, "Estimation of biological chromophores using diffuse optical spectroscopy : benefit of extending the UV-VIS wavelength range to include 1000 to 1600 nm," Optics Express, vol. 18, 2010, pp. 879-888」が参照される。この原理的参考文献の更なる説明及び検証に対して、全体として参照によりここに組み込まれる［R. Nachabe, B.H.W. Hendriks, A.E. Desjardins, M. van der Voort, M.B. van der Mark, and H.J.C.M. Sterenborg, "Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from 900 to 1600 nm," Journal of Biomedical Optics, vol. 15, May. 2010, pp. 037015-10］が参照される。

スペクトルの差を識別する他の方法は、主成分分析を使用することによる。この方法は、スペクトルの差の分類を可能にし、したがって、組織間の区別を可能にする。前記スペクトルからフィーチャを抽出することも可能である。

図１３は、Ａ：コラーゲン、Ｂ：エラスチン、Ｃ：ＮＡＤＨ及びＤ：ＦＡＤに対する内在蛍光曲線を示す。このようなパラメータは、プローブで測定されることもできる。特に、光レドックスパラメータとも称される比ＮＡＤＨ／ＦＡＤは、がん細胞の効果的な治療で変化すると推定される前記組織の代謝状態に対するインジケータであるので、この比が計算されることができ、例えば［Q. Zhang, M.G. Mueller, J. Wu and M.S. Feld, "Turbidity-free fluorescence spectroscopy of biological tissue" Opt. Lett. 25 (2000) p1451］が参照される。

要約すると、本発明は、介入装置、例えば真空補助生検（ＶＡＢ）針を提供し、前記介入装置は、前記介入装置の側部における体積内の生体組織が光学分光法により実質的に完全に光学的にプローブされることができるように光ファイバを組み込む。ＶＡＢ実施例において、それぞれの光ポートに接続された複数の光ファイバ対は、吸引空洞に沿った対向する位置に配置され、これらは、この後に読み出され、前記組織が前記ＶＡＢ針により切られる場所に沿った組織特性のマップを作成することを可能にする。光コンソール内の決定ソフトウェアに基づいて、切断空洞内に存在する組織が完全に正常な組織であるか否かが、前記組織に対して生検を実際に実行する前に、決定されることができる。このようにして、ＶＡＢに対する明確に定義された終点が、作成される。一実施例において、前記光ファイバは、既存のＶＡＢ針上にフィットする薄いスリーブの壁構造内に配置され、したがって、前記ＶＡＢ針が光プロービング能力でアップグレードされることを可能にする。

本発明は、図面及び先行する記載において詳細に図示及び記載されているが、このような図示及び記載は、例示的又は典型的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、本発明は、開示された実施例に限定されない。開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成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せず、不定冠詞「１つの」は、複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策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示さない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は一部として提供される光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に記憶／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介するような他の形式で分配されてもよい。請求項内の参照符号は、範囲を限定するように解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 生体組織内に挿入される介入構造と、
   一方の端部において外部にアクセス可能であり、反対側の端部において光ポートに接続される複数の光ファイバであって、前記複数の光ファイバの１つに光信号を印加し、前記複数の光ファイバの他のものにおいて光応答を検出すると、前記介入構造の側部に位置する体積内に存在する生体組織の光プロービングを可能にするために、前記光ポートが、前記介入構造の表面部分に空間的に分布している、前記光ファイバと、
   を有する介入装置。
2. 前記介入構造が、中空の空間を形成する壁を持つスリーブを有し、前記複数の光ファイバが、少なくとも部分的に前記壁の構造内に配置される、請求項１に記載の介入装置。
3. 少なくとも第１の光ポートが、光信号を印加すると、前記スリーブの長手方向の延在に垂直な方向に前記スリーブの外の光を向けるように、前記壁の表面部分に配置され、少なくとも第２の光ポートが、前記スリーブの側部に位置する体積内に存在する生体組織からの前記光に対する光応答の受信を可能にするように、前記壁の他の表面部分に配置される、請求項２に記載の介入装置。
4. 前記少なくとも第１の光ポートは、前記光ファイバに沿ったベクトルが前記少なくとも第１の光ポートにおいて前記スリーブの外を指すように、らせんパターンの少なくとも一部に従って前記壁の構造内に配置される光ファイバに接続される、請求項３に記載の介入装置。
5. 前記介入構造は、生体組織が存在することができる空洞を有し、前記光ポートが、前記空洞内に存在する生体組織の光プロービングを可能にするために空間的に分布している、請求項１に記載の介入装置。
6. 前記光ポートが、前記空洞の異なる長手方向の位置をカバーするように空間的に分布している、請求項５に記載の介入装置。
7. 前記介入装置が、生検装置を有し、
   前記生検装置の前記介入構造が、生体組織内に挿入され、前記生体組織の生検を取るように構成され、前記介入構造は、負圧の印加に対して前記生体組織の一部が吸い込まれることができる空洞を有し、前記介入構造は、負圧の印加に対して前記生検が吸い込まれることができる孔を有し、
   前記複数の光ファイバの１つに光信号を印加し、前記複数の光ファイバの他のものにおいて光応答を検出すると、前記空洞内に存在する生体組織の光プロービングを可能にするために、前記光ポートが、前記空洞の異なる長手方向の位置をカバーするように空間的に分布している、
   請求項１に記載の介入装置。
8. 複数の光ポートが、前記空洞内に存在する生体組織の全体積の光プロービングを可能にするように、前記空洞に沿って配置される、請求項７に記載の介入装置。
9. 前記介入構造が、針幾何構成を持ち、前記光ファイバが、前記針幾何構成の回転軸に沿って、前記介入構造の栓塞子の壁内に配置される、請求項１に記載の介入装置。
10. 前記光ポートが、前記介入構造の栓塞子の壁におけるそれぞれの開口として形成される、請求項１に記載の介入装置。
11. 前記光ポートが、光学的に透明な樹脂、光学的に散乱する樹脂の１つにより密閉される開口として形成される、請求項１に記載の介入装置。
12. 複数の光ポートが、前記介入構造の長手軸と平行な第１の直線上に配置され、複数の光ポートが、前記第１の線と平行な第２の直線上に配置される、請求項１に記載の介入装置。
13. 前記介入装置が、少なくとも１つの光源及び光検出器を持つコンソールを有し、前記コンソールが、前記光源から前記光ポートの第１の選択への光信号の放射を可能にし、前記光ポートの第２の選択からの光の受信を可能にするように、前記光ファイバに接続するように構成される、請求項１に記載の介入装置。
14. 前記コンソールが、前記光ポートの前記第２の選択から受信された光信号のスペクトルコンテンツのそれぞれの測定値を決定することができるプロセッサを有し、前記コンソールが、前記介入構造の前記空洞内の異なる長手方向の位置に存在する前記生体組織のそれぞれの状態を示す出力を生成する、請求項１３に記載の介入装置。
15. 生体組織の状態を決定する方法において、
    介入装置の介入構造の側部に位置する体積内に存在する前記生体組織の第１の位置に光を供給するステップと、
    第２の位置において前記生体組織からの光応答を検出するステップと、
    前記検出された光応答によって前記生体組織の状態の測定値を計算するステップと、
    前記生体組織の前記状態を示す出力を生成するステップと、
    を有する方法。

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