JP2017534317A - 組織を撮像および操作するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2014年9月12日に出願された米国仮特許出願第62/049,955号に対する優先権を主張するものであり、該仮出願の内容は、参照により本明細書中に援用される。
参考文献:
以下の参考文献の内容が、参照することによって本明細書に組み込まれる。
Claims (123)
- システムであって、
第1の光源であって、前記第1の光源が組織に入射すると、組織を撮像する際に使用するための信号を提供するように構成される第1の光源と、
第2の光源であって、前記第2の光源が組織に入射すると、組織を凝固させるように構成される第2の光源と、
第3の光源であって、前記第3の光源が組織に入射すると、組織の分子結合を破壊するように構成される第3の光源と、
を備える、システム。 - 前記第3の光源は、ダイオードレーザシードファイバ増幅源である、請求項1に記載のシステム。
- 前記ダイオードシードファイバ増幅源は、1800nm〜2200nmの波長範囲内のエネルギーを放出するように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記ダイオードシードファイバ増幅源は、あるパルスプロファイル、パルスエネルギー、およびパルス繰り返し率を有するエネルギーを放出するように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記パルスプロファイル、パルスエネルギー、およびパルス繰り返し率のうちの少なくとも1つは、組織除去率を調節するように制御されることができる、請求項4に記載のシステム。
- 前記第3の光源は、可変半導体レーザシードファイバ増幅源である、請求項1に記載のシステム。
- 前記可変半導体レーザシードファイバ増幅源は、1800nm〜2200nmの波長範囲内のエネルギーを放出するように構成される、請求項6に記載のシステム。
- 前記可変半導体レーザシードファイバ増幅源は、あるパルスプロファイル、パルスエネルギー、およびパルス繰り返し率を有するエネルギーを放出するように構成される、請求項6に記載のシステム。
- 前記パルスプロファイル、パルスエネルギー、およびパルス繰り返し率のうちの少なくとも1つは、組織除去率を調節するように制御されることができる、請求項8に記載のシステム。
- 前記第3の光源が組織に入射すると、前記第3の光源は、前記第2の光源によって凝固された組織の分子結合を破壊するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第3の光源が組織に入射すると、前記第3の光源は、組織のタンパク質の四次構造を改変するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の光源、前記第2の光源、および前記第3の光源は、同一段階において単一ファイバを通して光を放出する、請求項1に記載のシステム。
- 前記単一ファイバは、内視鏡または腹腔鏡の構成要素である、請求項12に記載のシステム。
- 前記第1の光源、前記第2の光源、および前記第3の光源は、異なる時間において単一ファイバを通して光を放出する、請求項1に記載のシステム。
- 前記単一ファイバは、内視鏡または腹腔鏡の構成要素である、請求項14に記載のシステム。
- 前記第1の光源から取得された信号は、前記第2の光源および前記第3の光源を配向させる、または位置付けるために使用される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の光源から取得された信号は、コンピュータプロセッサへの入力である、請求項16に記載のシステム。
- 前記コンピュータプロセッサは、前記第2の光源および前記第3の光源の配向または位置を制御するために使用される出力データを提供する、請求項17に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、血液によって吸収される波長範囲内のエネルギーを放出するレーザである、請求項1に記載のシステム。
- 前記血液は、オキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビン、および水の混合物を含む、請求項19に記載のシステム。
- 前記血液は、純粋なオキシヘモグロビンを含むヘモグロビンを含有する、請求項19に記載のシステム。
- 前記血液は、純粋なデオキシヘモグロビンを含むヘモグロビンを含有する、請求項19に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、イッテルビウムファイバレーザである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、周波数が倍加されたイッテルビウムファイバレーザである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第3の光源は、Tmドープファイバ主発振器電力増幅器(MOPA)である、請求項1に記載のシステム。
- 前記TmドープMOPAシードレーザは、半導体ダイオードレーザである、請求項25に記載のシステム。
- 前記シードレーザは、可変レーザである、請求項25に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、350nm〜2200nmの波長範囲内のエネルギーを放出するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、532nmを含む波長範囲内のエネルギーを放出するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の光源は、掃引源光コヒーレンス断層撮影光源として構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の光源は、広帯域光コヒーレンス断層撮影光源として構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の光源は、多重光子発光光源を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源と、多重光子発光光源とを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第2の光源は、前記組織の分子結合を実質的に破壊することなく、少なくとも組織タンパク質の四次構造を修正するために十分な振幅および周波数においてエネルギーを放出するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第3の光源は、組織の分子結合を破壊するために十分な振幅および周波数においてエネルギーを放出するように構成されるレーザである、請求項1に記載のシステム。
- システムであって、
撮像光源であって、第1の光源が組織に入射すると、組織を撮像する際に使用するためのデータを提供するように構成される撮像光源と、
凝固光源であって、凝固光が組織に入射すると、組織を凝固させるために前記凝固光を放出するように構成される凝固光源と、
結合破壊光源であって、結合破壊光が組織に入射すると、組織の分子結合を破壊するために前記結合破壊光を放出するように構成される結合破壊光源と、
を備える、システム。 - 前記撮像光源は、光コヒーレンス断層撮影光源を含む、請求項36に記載のシステム。
- 前記撮像光源は、多重光子発光光源を含む、請求項36に記載のシステム。
- 前記撮像光源は、光コヒーレンス断層撮影光源と、多重光子発光光源を含む、請求項36に記載のシステム。
- 前記凝固光および前記結合破壊光は、共通光源から発信する、請求項36に記載のシステム。
- 前記共通光源は、ダイオードレーザシードファイバ増幅源である、請求項40に記載のシステム。
- 前記ダイオードレーザシード増幅源は、1800nm〜2200nmの波長範囲内のエネルギーを放出するように構成される、請求項41に記載のシステム。
- 前記ダイオードシードファイバ増幅源は、あるパルスプロファイル、パルスエネルギー、およびパルス繰り返し率を有するエネルギーを放出するように構成される、請求項41に記載のシステム。
- 前記パルスプロファイル、パルスエネルギー、およびパルス繰り返し率のうちの少なくとも1つは、組織除去率を調節するように制御されることができる、請求項43に記載のシステム。
- 前記共通光源は、可変半導体レーザシードファイバ増幅源である、請求項40に記載のシステム。
- 前記可変半導体レーザシードファイバ増幅源は、1800nm〜2200nmの波長範囲内のエネルギーを放出するように構成される、請求項45に記載のシステム。
- 前記可変半導体レーザシードファイバ増幅源は、あるパルスプロファイル、パルスエネルギー、およびパルス繰り返し率を有するエネルギーを放出するように構成される、請求項45に記載のシステム。
- 前記パルスプロファイル、パルスエネルギー、およびパルス繰り返し率のうちの少なくとも1つは、組織除去率を調節するように制御されることができる、請求項47に記載のシステム。
- 前記結合破壊光源が組織に入射すると、前記結合破壊光源は、前記凝固光源によって凝固された組織の分子結合を破壊するように構成される、請求項36に記載のシステム。
- 前記凝固光源および前記結合破壊光源は、使用中に同一段階において共通光源から発信する、請求項36に記載のシステム。
- 前記凝固光源および前記結合破壊光源は、使用中に異なる時間において共通光源から発信する、請求項36に記載のシステム。
- 前記凝固光源および前記結合破壊光源は、別個の光源から発信する、請求項36に記載のシステム。
- 組織を操作する方法であって、
組織の第1の部分の初期画像信号を取得するステップであって、第1の光源が、前記組織の第1の部分に入射する、ステップと、
第2の光源を第2の組織部分上に位置付けるステップであって、前記第2の光源は、前記組織の第2の部分を凝固させる、ステップと、
光エネルギーを介して、組織の第3の部分の分子結合を破壊するステップと、
を含む、方法。 - 前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記第1の光源は、多重光子発光光源を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源と、多重光子発光光源とを含む、請求項53に記載の方法。
- 前記組織の第2の部分は、前記組織の第1の部分と、前記組織の第3の部分とを含む、請求項53に記載の方法。
- 前記第2の光源を組織の第2の部分上に位置付けるステップの後、前記組織の第1の部分の分子結合を破壊するステップの前に、前記組織の第1の部分の付加的画像データを取得するステップをさらに含む、請求項53に記載の方法。
- 前記組織の第3の部分の分子結合を破壊するために使用される光エネルギーは、第3の光源から放出される、請求項53に記載の方法。
- 前記第1の光源、前記第2の光源、および前記第3の光源は、単一ファイバを通して光を放出する、請求項60に記載の方法。
- 前記単一ファイバは、内視鏡または腹腔鏡の構成要素である、請求項60に記載の方法。
- 前記組織の第3の部分の分子結合を破壊するために使用される光エネルギーは、前記第2の光源から放出される、請求項53に記載の方法。
- 組織を修正する方法であって、
光エネルギーを組織の第1の部分に指向させ、前記組織の第1の部分の画像信号を記録するステップと、
光エネルギーを組織の第2の部分に指向させ、前記組織の第2の部分を凝固させるステップと、
光エネルギーを組織の第3の部分に指向させ、前記組織の第3の部分の分子結合を破壊するステップと、
を含む、方法。 - 前記光エネルギーを組織の第1の部分に指向させるステップは、光エネルギーを光コヒーレンス断層撮影光源から指向させるステップを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記光エネルギーを組織の第1の部分に指向させるステップは、光エネルギーを多重光子発光光源から指向させるステップを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記光エネルギーを組織の第1の部分に指向させるステップは、光エネルギーを光コヒーレンス断層撮影光源および多重光子発光光源から指向させるステップを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記組織の第2の部分は、前記組織の第1の部分と、前記組織の第3の部分とを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記組織の第1の部分に指向される光エネルギーは、第1の光源から放出され、前記組織の第2および第3の部分に指向される光エネルギーは、共通光源から発信する、請求項63に記載の方法。
- 前記組織の第1の部分に指向される光エネルギーは、第1の光源から放出され、
前記組織の第2の部分に指向される光エネルギーは、第2の光源から放出され、
前記組織の第3の部分に指向される光エネルギーは、第3の光源から放出される、
請求項63に記載の方法。 - 組織を修正する方法であって、
第1の光源が組織の第1の部分に入射するように、前記第1の光源を位置付けるステップと、
前記組織の第1の部分の初期画像信号を取得するステップと、
第2の光源が組織の第2の部分に入射するように、前記第2の光源を位置付けるステップであって、前記第2の光源は、前記組織の第2の部分を凝固させる、ステップと、
組織の第3の部分の分子結合を破壊するステップと、
を含む、方法。 - 前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源を含む、請求項70に記載の方法。
- 前記第1の光源は、多重光子発光光源を含む、請求項70に記載の方法。
- 前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源と、多重光子発光光源とを含む、請求項70に記載の方法。
- 組織を修正する方法であって、
組織の第1の部分を撮像するステップと、
光エネルギーを用いて組織の第2の部分を凝固させるステップと、
光エネルギーを用いて組織の第3の部分の分子結合を破壊するステップと、
を含む、方法。 - 前記組織の第1の部分を撮像するステップは、光エネルギーを光コヒーレンス断層撮影光源から前記組織の第1の部分に指向させるステップを含む、請求項74に記載の方法。
- 前記組織の第1の部分を撮像するステップは、光エネルギーを多重光子発光光源から前記組織の第1の部分に指向させるステップを含む、請求項74に記載の方法。
- 前記組織の第1の部分を撮像するステップは、光エネルギーを光コヒーレンス断層撮影光源から前記組織の第1の部分に指向させ、光エネルギーを光コヒーレンス断層撮影光源から前記組織の第1の部分に指向させるステップを含む、請求項74に記載の方法。
- 前記組織の第1の部分、前記組織の第2の部分、および前記組織の第3の部分は、共通組織を含有する、請求項74に記載の方法。
- 前記組織の第1の部分は、前記組織の第2の部分と、前記組織の第3の部分とを含む、請求項74に記載の方法。
- 前記組織の第2の部分を凝固させるために使用される光エネルギーおよび前記分子結合を破壊するために使用される光エネルギーは、共通光源から発信する、請求項74に記載の方法。
- 前記組織の第2の部分を凝固させるために使用される光エネルギーおよび前記分子結合を破壊するために使用される光エネルギーは、別個の光源から発信する、請求項74に記載の方法。
- システムであって、
第1の光源であって、前記第1の光源が組織に入射すると、組織を撮像する際に使用するためのデータを提供するように構成される第1の光源と、
第2の光源であって、前記第2の光源が組織に入射するときの組織を凝固させるように構成され、その分子結合を破壊するように構成される第2の光源と、
を備える、システム。 - 前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源を含む、請求項82に記載のシステム。
- 前記第1の光源は、多重光子発光光源を含む、請求項82に記載のシステム。
- 前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源と、多重光子発光光源を含む、請求項82に記載のシステム。
- 前記第1の光源および前記第2の光源は、同一段階において単一ファイバを通して光を放出するように構成される、請求項82に記載のシステム。
- 前記単一ファイバは、内視鏡または腹腔鏡の構成要素である、請求項86に記載のシステム。
- 前記第1の光源および前記第2の光源は、異なる時間において単一ファイバを通して光を放出するように構成される、請求項82に記載のシステム。
- 前記単一ファイバは、内視鏡または腹腔鏡の構成要素である、請求項86に記載のシステム。
- 前記第1の光源から取得されたデータは、前記第2の光源および前記第3の光源を配向させる、または位置付けるために使用される、請求項82に記載のシステム。
- 前記第1の光源から取得されたデータは、コンピュータプロセッサへの入力である、請求項90に記載のシステム。
- 前記コンピュータプロセッサは、前記第2の光源の配向または位置を制御するために使用される出力データを提供する、請求項91に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、血液によって吸収される波長範囲内のエネルギーを放出するレーザである、請求項82に記載のシステム。
- 前記血液は、オキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビン、および水の混合物を含む、請求項93に記載のシステム。
- 前記血液は、純粋なオキシヘモグロビンを含む、請求項93に記載のシステム。
- 前記血液は、純粋なデオキシヘモグロビンを含む、請求項93に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、TmドープファイバMOPAである、請求項82に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、可変TmドープファイバMOPAである、請求項82に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、1940nmを含む波長範囲内のエネルギーを放出するように構成される、請求項82に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、450nm〜2200nmの波長範囲内のエネルギーを放出するように構成される、請求項82に記載のシステム。
- 前記第1の光源は、掃引源光コヒーレンス断層撮影光源として構成される、請求項82に記載のシステム。
- 前記第1の光源は、広帯域光コヒーレンス断層撮影光源として構成される、請求項82に記載のシステム。
- 前記第2の光源は、少なくとも組織タンパク質の四次構造を修正するために十分かつ前記組織の分子結合を破壊するために十分な振幅および周波数においてエネルギーを放出するように構成される、請求項82に記載のシステム。
- 組織処理システムであって、
組織試料を受容するように構成される、真空補助下処理チャンバと、
前記組織試料を前記真空補助下処理チャンバ内に位置付けるように構成される、第1の微小位置アクチュエータと、
前記組織試料を前記真空補助下処理チャンバ内に位置付けるように構成される、第2の微小位置アクチュエータと、
前記真空補助下処理チャンバ内の前記組織試料の一部を除去するように構成される、レーザと、
を備える、組織処理システム。 - 前記レーザは、フェムト秒パルスレーザである、請求項104に記載の組織処理システム。
- 前記第1の微小位置アクチュエータおよび前記第2の微小位置アクチュエータは、相互に直交する、請求項104に記載の組織処理システム。
- 前記組織処理チャンバは、リン酸緩衝食塩水を備える、請求項104に記載の組織処理システム。
- 前記組織処理チャンバは、光学的に透明なウィンドウを備える、請求項104に記載の組織処理システム。
- 前記組織処理チャンバは、使い捨てである、請求項104に記載の組織処理システム。
- 前記組織処理チャンバは、前記第1の微小位置アクチュエータの係合のための水密シールを形成するために、第1の自己シール隔壁を備え、
前記組織処理チャンバは、前記第2の微小位置アクチュエータの係合のための水密シールを形成するために、第2の自己シール隔壁を備える、
請求項104に記載の組織処理システム。 - 前記第1の微小位置アクチュエータは、前記第1の自己シール隔壁を穿刺するように構成される針を備え、
前記第2の微小位置アクチュエータは、前記第2の自己シール隔壁を穿刺するように構成される針を備える、
請求項110に記載の組織処理システム。 - 前記第1の微小位置アクチュエータは、第1のステッパモータに結合され、
前記第2の微小位置アクチュエータは、第2のステッパモータに結合される、
請求項104に記載の組織処理システム。 - 前記第1および第2のステッパモータは、前記真空補助下処理チャンバ内で組織試料を回転させるように動作されることができる、請求項112に記載の組織処理システム。
- 組織を分析するための方法であって、
真空補助下器具を介して検体から組織試料を採取するステップと、
前記組織試料を正圧流体チャネルを通して組織処理チャンバに輸送するステップと、
前記組織試料からある切片を切断するステップと、
前記切片に多重光子発光−光コヒーレンス断層撮影(MPL−OCT)光学アッセイを実施するステップと、
前記MPL−OCT光学アッセイからのデータを処理するステップと、
を含む、方法。 - 前記組織試料を採取するステップと前記MPL−OCT光学アッセイからのデータを処理するステップとの間で経過する時間は、5分を下回る、請求項114に記載の方法。
- フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)が、前記MPL−OCT光学アッセイから処理する、請求項114に記載の方法。
- 前記MPL−OCT光学アッセイからのデータを処理するステップは、前記組織試料の切片内に腫瘍マージンを確立するステップを含む、請求項114に記載の方法。
- 前記腫瘍マージンを確立するステップは、前記切片の第1の画像および前記切片の第2の画像をオーバーレイするステップを含む、請求項117に記載の方法。
- 前記切片は、約500μmの厚さである、請求項114に記載の方法。
- 前記MPL−OCT光学アッセイは、前記切片の第1の側および前記切片の第2の側に実施される、請求項114に記載の方法。
- 前記組織試料は、体積が1.0〜4.0立方ミリメートルである、請求項114に記載の方法。
- 前記真空補助下器具は、メスに統合される、請求項114に記載の方法。
- 前記真空補助下器具は、焼灼器に統合される、請求項114に記載の方法。
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