JP2021072877A - 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。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
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。
(項目2)
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、項目1に記載のシステム。
(項目3)
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、項目2に記載のシステム。
(項目4)
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、項目2に記載のシステム。
(項目5)
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、項目4に記載のシステム。
(項目6)
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、項目1に記載のシステム。
(項目7)
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、項目6に記載のシステム。
(項目8)
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、項目6に記載のシステム。
(項目9)
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、項目8に記載のシステム。
(項目10)
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、項目1に記載のシステム。
(項目11)
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、項目1に記載のシステム。
(項目12)
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、項目1に記載のシステム。
(項目13)
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、項目12に記載のシステム。
(項目14)
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、項目1に記載のシステム。
(項目15)
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、項目14に記載のシステム。
(項目16)
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、項目1に記載のシステム。
(項目17)
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、項目16に記載のシステム。
(項目18)
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、項目17に記載のシステム。
(項目19)
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、項目1に記載のシステム。
(項目20)
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、項目19に記載のシステム。
(項目21)
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、項目19に記載のシステム。
(項目22)
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、項目19に記載のシステム。
(項目23)
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、項目1に記載のシステム。
(項目24)
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、項目1に記載のシステム。
(項目25)
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、項目1に記載のシステム。
(項目26)
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、項目25に記載のシステム。
(項目27)
前記シードレーザは、可変レーザである、項目25に記載のシステム。
(項目28)
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、項目1に記載のシステム。
(項目29)
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、項目1に記載のシステム。
(項目30)
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、項目1に記載の装置。
(項目31)
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、項目1に記載の装置。
(項目32)
前記第1の光源は、多重光子発光光源を含む、項目1に記載の装置。
(項目33)
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、項目1に記載の装置。
(項目34)
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、項目1に記載のシステム。
(項目35)
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、項目1に記載のシステム。
(項目36)
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。
(項目37)
前記撮像光源は、光コヒーレンス断層撮影光源を含む、項目36に記載のシステム。
(項目38)
前記撮像光源は、多重光子発光光源を含む、項目36に記載のシステム。
(項目39)
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、項目36に記載のシステム。
(項目40)
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、項目36に記載のシステム。
(項目41)
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、項目40に記載のシステム。
(項目42)
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、項目41に記載のシステム。
(項目43)
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、項目41に記載のシステム。
(項目44)
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、項目43に記載のシステム。
(項目45)
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、項目40に記載のシステム。
(項目46)
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、項目45に記載のシステム。
(項目47)
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、項目45に記載のシステム。
(項目48)
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、項目47に記載のシステム。
(項目49)
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、項目36に記載のシステム。
(項目50)
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、項目36に記載のシステム。
(項目51)
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、項目36に記載のシステム。
(項目52)
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、項目36に記載のシステム。
(項目53)
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。
(項目54)
前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源を含む、項目53に記載の方法。
(項目55)
前記第1の光源は、多重光子発光光源を含む、項目53に記載の方法。
(項目56)
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、項目53に記載の方法。
(項目57)
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、項目53に記載の方法。
(項目58)
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、項目53に記載の方法。
(項目59)
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、項目53に記載の方法。
(項目60)
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、項目60に記載の方法。
(項目61)
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、項目60に記載の方法。
(項目62)
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、項目53に記載の方法。
(項目63)
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。
(項目64)
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、項目63に記載の方法。
(項目65)
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、項目63に記載の方法。
(項目66)
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、項目63に記載の方法。
(項目67)
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、項目63に記載の方法。
(項目68)
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、項目63に記載の方法。
(項目69)
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、
項目63に記載の方法。
(項目70)
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。
(項目71)
前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源を含む、項目70に記載の方法。
(項目72)
前記第1の光源は、多重光子発光光源を含む、項目70に記載の方法。
(項目73)
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、項目70に記載の方法。
(項目74)
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。
(項目75)
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、項目74に記載の方法。
(項目76)
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、項目74に記載の方法。
(項目77)
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、項目74に記載の方法。
(項目78)
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、項目74に記載の方法。
(項目79)
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、項目74に記載の方法。
(項目80)
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、項目74に記載の方法。
(項目81)
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、項目74に記載の方法。
(項目82)
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。
(項目83)
前記第1の光源は、光コヒーレンス断層撮影光源を含む、項目82に記載のシステム。
(項目84)
前記第1の光源は、多重光子発光光源を含む、項目82に記載のシステム。
(項目85)
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、項目82に記載のシステム。
(項目86)
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、項目82に記載のシステム。
(項目87)
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、項目86に記載のシステム。
(項目88)
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、項目82に記載のシステム。
(項目89)
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、項目86に記載のシステム。
(項目90)
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、項目82に記載のシステム。
(項目91)
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、項目90に記載のシステム。
(項目92)
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、項目91に記載のシステム。
(項目93)
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、項目82に記載のシステム。
(項目94)
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、項目93に記載のシステム。
(項目95)
前記血液は、純粋なオキシヘモグロビンを含む、項目93に記載のシステム。
(項目96)
前記血液は、純粋なデオキシヘモグロビンを含む、項目93に記載のシステム。
(項目97)
前記第2の光源は、TmドープファイバMOPAである、項目82に記載のシステム。
(項目98)
前記第2の光源は、可変TmドープファイバMOPAである、項目82に記載のシステム。
(項目99)
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、項目82に記載のシステム。
(項目100)
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、項目82に記載のシステム。
(項目101)
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、項目82に記載のシステム。
(項目102)
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、項目82に記載のシステム。
(項目103)
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、項目82に記載のシステム。
(項目104)
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。
(項目105)
前記レーザは、フェムト秒パルスレーザである、項目104に記載の組織処理システム。
(項目106)
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、項目104に記載の組織処理システム。
(項目107)
前記組織処理チャンバは、リン酸緩衝食塩水を備える、項目104に記載の組織処理システム。
(項目108)
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、項目104に記載の組織処理システム。
(項目109)
前記組織処理チャンバは、使い捨てである、項目104に記載の組織処理システム。
(項目110)
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、
項目104に記載の組織処理システム。
(項目111)
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、
項目110に記載の組織処理システム。
(項目112)
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、
項目104に記載の組織処理システム。
(項目113)
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、項目112に記載の組織処理システム。
(項目114)
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。
(項目115)
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、項目114に記載の方法。
(項目116)
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、項目114に記載の方法。
(項目117)
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、項目114に記載の方法。
(項目118)
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、項目117に記載の方法。
(項目119)
前記切片は、約500μmの厚さである、項目114に記載の方法。
(項目120)
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、項目114に記載の方法。
(項目121)
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、項目114に記載の方法。
(項目122)
前記真空補助下器具は、メスに統合される、項目114に記載の方法。
(項目123)
前記真空補助下器具は、焼灼器に統合される、項目114に記載の方法。
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