JP2024517549A - 腫瘍組織を検出および除去するための神経外科的方法およびシステム - Google Patents

Abstract

腫瘍組織に関して患者の脳組織を検査するための神経外科システム。システムは、吸引器具、励起源、光学機器、およびコントローラを含む。吸引器具は、ルーメンを画定する吸引カニューレと、脳組織によって発せられる蛍光を伝送するように構成される光ファイバと、可視光を選択的に放出するように構成されるインジケータとを含む。励起源は、腫瘍組織で蛍光を誘発する波長を有する励起光を放出するように構成される。光学機器は光ファイバに接続される。光学機器は、脳組織によって発せられて光ファイバによって伝送される蛍光を変換するように構成されるとともに、電気信号に基づいて脳組織が腫瘍性であると決定してその決定に基づきインジケータを作動させるように構成される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年３月１２日に出願された米国仮特許出願第６３／１６０，０９９号の優先権およびその全ての利点を主張し、この仮出願の内容は参照により本明細書に組み込まれる。

神経膠腫腫瘍は、脳または脊椎のグリア細胞で発生する場合がある。腫瘍を切除するために、外科的処置、より具体的には腫瘍切除がしばしば行われる。腫瘍切除の外科的処置の目標は、肉眼的全切除（ＧＴＲ）を達成することである。非常に進行性の神経膠腫は神経膠芽腫である。神経膠芽腫患者において、ＧＴＲは患者の寿命を約４０％延ばすことが分かってきた（例えば、１０か月から１４か月）。低悪性度の神経膠腫患者では、ＧＴＲにより全体的な生存の可能性が高まる。

５－アミノレブリン酸（５－ＡＬＡ）は、多くの場合、手術の数時間前に患者に投与される。５－ＡＬＡは、ヘモグロビン合成経路で自然に発生する化合物である。がん細胞では、ヘモグロビン合成が中断され、プロトポルフィリンＩＸ（ＰＰＩＸ）と呼ばれる中間化合物で経路が停止する。手術中、医療専門家は手術用顕微鏡からの励起光（つまり青色光）で脳組織の領域を照射する場合がある。手術は、暗いまたは薄暗い手術室環境で行われる場合がある。ＰＰＩＸを含む高悪性度の腫瘍細胞は、励起光を吸収し、特定の光学特性を持つ蛍光（赤色蛍光）を発する。蛍光は、医療専門家によって手術用顕微鏡から観察される場合がある。

標的組織が特定されると、医療専門家は、手術用顕微鏡を標準の白色光照明に戻し、標的組織の切除を続ける。医療専門家は、腫瘍切除が完了するまで、適切な標的組織が確実に切除されるように、外科的処置の全体にわたって組織の照射を白色光と励起光との間で交互に切り替える。手術用顕微鏡からの励起光で標的領域が照射されるたびに、腫瘍部位に存在するＰＰＩＸは、強い励起光によって照射されることによる光退色に起因して劣化する場合がある。

蛍光ガイド手術は、神経膠芽腫腫瘍などの高悪性度腫瘍におけるＧＴＲの可能性を高める。現時点では、低悪性度腫瘍のＧＴＲは比較的低い。これは、腫瘍細胞が低レベルの蛍光を発するだけであり、手術用顕微鏡を使用しても人間の目がそのような低レベルの蛍光を検出できるほど敏感ではないため、低悪性度腫瘍切除の結果を改善するために５－ＡＬＡを使用することができないからである。ＧＴＲを達成する可能性を向上させる、蛍光誘発手術用の改良されたシステムが必要とされている。

ここで提供される背景説明は、本開示の内容を一般的に示すことを目的としている。この背景の節に記載されている範囲で、現在名前が挙がっている発明者の著作、および出願時に先行技術として認定されない可能性がある記載の態様は、明示的にも黙示的にも、本開示に対して従来技術として認められない。

特徴においては、腫瘍組織に関して患者の脳組織を検査するための神経外科システムが記載される。神経外科システムは、患者の組織に吸引力を印加するように構成される吸引器具を含む。吸引器具は、ルーメンを画定する吸引カニューレと、吸引カニューレに結合される光ファイバであって、脳組織によって発せられる蛍光を伝送するように構成される、光ファイバと、吸引カニューレに結合されるとともに、可視光を選択的に放出するように構成されるインジケータとを含む。可視光は、光ファイバによって伝送される蛍光とは異なる。また、神経外科システムは、励起光を放出するように構成される励起源も含む。励起光は腫瘍組織内で蛍光を誘発する波長を有する。また、神経外科システムは、光ファイバに結合される光学機器も含む。光学機器は、脳組織によって発せられて光ファイバによって伝送される蛍光を電気信号に変換するように構成される。また、神経外科システムは、インジケータおよび光学機器に結合されるコントローラも含み、コントローラは、電気信号に基づいて脳組織が腫瘍性であると決定するとともに、脳組織が腫瘍性であるという決定に基づいてインジケータを作動させるように構成される。

特徴においては、患者の脳組織が腫瘍組織を含むかどうかを検出するための神経外科的方法が記載される。神経外科的方法は外科システムを使用して実行され、外科システムは、光ファイバおよびインジケータがそれぞれ結合された吸引器具と、励起源と、光ファイバに結合される光学機器と、励起源、光学機器、およびインジケータに結合されるコントローラとを含む。神経外科的方法は、吸引器具を用いて、患者の脳組織に吸引力を印加するステップを含む。また、神経外科的方法は、励起源から所定の波長を有する励起光を放出して、腫瘍組織内に蛍光を誘発するステップも含む。また、神経外科的方法は、脳組織から発せられる蛍光を光ファイバで収集するステップも含む。また、神経外科的方法は、光学機器を使用して蛍光を電気信号に変換するステップも含む。また、神経外科的方法は、脳組織が腫瘍性であることを電気信号が示すとコントローラが決定するときにコントローラを用いて電気信号に基づきインジケータを作動させるステップをも含む。

特徴においては、外科システムを使用して手術室内において周囲光条件下で標的脳組織が腫瘍性であるかどうかを検出するための神経外科的方法が記載される。外科システムは、少なくとも１つの光ファイバおよびインジケータを含む作業器具と、少なくとも１つの光ファイバに結合される光学機器と、少なくとも１つの光ファイバに結合される励起源と、光学機器およびインジケータに接続されるコントローラとを含む。標的組織を検出するための神経外科的方法は、外科的処置中に標的脳組織から発せられる蛍光を検出するステップを含む。蛍光を検出するステップは、励起源から青色光を放出して、標的脳組織の蛍光発光を誘発するステップを含む。また、蛍光を検出するステップは、光学機器を用いて、少なくとも１つの光ファイバから標的脳組織の蛍光を受信するステップも含む。また、蛍光を検出するステップは、光学機器を用いて蛍光を電気信号に変換するステップも含む。また、神経外科的方法は、コントローラを用いて、電気信号に基づき標的脳組織が腫瘍性であると決定するステップも含む。また、神経外科的方法は、コントローラを用いて、標的脳組織が腫瘍性であるという決定に応じて作業器具のインジケータを作動させるステップも含む。

本開示の更なる応用分野は、詳細な説明、特許請求の範囲、および図面から明らかになる。詳細な説明および特定の例は、例示のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

本開示は、詳細な説明および添付図面からより完全に理解されるようになる。

従来技術の教示に係る手術用顕微鏡から見たときの腫瘍組織の赤色蛍光の視認性を示すチャートを示す。 本開示の教示に係る神経外科システムを示す。 本開示の教示に係る神経外科システムの機能ブロック図を示す。 本開示の教示に係る神経外科システムの吸引器具の一例を示す。 本開示の教示に係る神経外科システムの吸引器具のハンドルの一例を示す。 本開示の教示に係る神経外科システムの超音波手術システムを示す。 本開示の教示に係る神経外科システムの組織検出システムを示す。 本開示の教示に係る神経外科システムの組織検出システムの機能ブロック図を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムの光学システムを示す。 本開示の教示に係る組織検出システムの光学システムの幾つかの構成要素の分解図を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムの制御コンソールの内部の図を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムのサンプル要素を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムのサンプル要素を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムのサンプル要素を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムのサンプル要素を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムのサンプル要素を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムの分光計によって生成される励起スペクトル信号を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムのコントローラによって生成される第１の修正スペクトル信号および第２の修正信号を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムのコントローラによって生成される第２の修正信号にフィッティングするガウス曲線を示す。 本開示の教示に係る組織検出システムのコントローラによって生成されるＰＰＩＸ強度を示す。 本開示の教示に係る神経外科システムを用いて実行される外科的切除処置のフローチャートを示す。 本開示の教示に係る超音波ハンドピースアセンブリに結合された組織検出システムのサンプル要素を示す。 本開示の教示に係る外科システムのバイポーラ鉗子に結合された組織検出のサンプル要素およびインジケータ要素を示す。 本開示の教示に係るジャケットが取り外された状態の吸引システムの吸引器具に結合されたサンプル要素を示す。 本開示の教示に係る吸引システムの吸引器具に結合されたサンプル要素を示す。 本開示の教示に係る吸引システムの吸引器具に結合されたサンプル要素を示す。

図面では、類似および／または同一の要素を特定するために参照番号が再利用される場合がある。

本発明者らは、腫瘍を切除する過程で、白色光手術条件下で低レベルの蛍光を検出できる（すなわち、暗くした、または薄暗くした手術室を必要としない）神経外科腫瘍切除システムおよび／または方法の必要性が存在することに気づいた。また、光退色効果を軽減するために、標的領域が励起光で照射される時間を短縮できるシステムの必要性も存在する。更に、手術用顕微鏡では深腔内に励起光を適切に照射できないため、深腔内に励起光を照射できるシステムの必要性が存在する。最後に、正確な組織病理学的診断と最適な患者治療には未分化病巣の発見が不可欠であるため、この重要である腫瘍の未分化病巣の術中検出を支援するシステムの必要性が存在する。

本開示は、ＰＰＩＸの蛍光を視覚化するための５－ＡＬＡの投与による脳腫瘍の標的組織の切除に関連する外科的処置を特に論じているが、本開示の教示は、他の種類の組織を検出し、他の種類の蛍光色素（ヒペリシン、Ｈｅｘｖｉｘ、イドシアニングリーン「ＩＣＧ」など）を検出するために、他の種類の外科的処置に拡張することもできる。例えば、ＩＣＧは、医療専門家が外科的処置中に血管を視覚化するのを助けるために投与される場合がある。ＩＣＧは血液中に存在する血漿タンパク質に結合する可能性がある。ＩＣＧは、近赤外光によって励起され、ＩＣＧを励起した近赤外光よりもわずかに長い波長を有する近赤外光を放出する。

図１に関して、チャート１０は、手術用顕微鏡から見たときのＰＰＩＸの赤色蛍光の視認性を示す。脳腫瘍切除手術中に、腫瘍切除手術が従来技術のシステムにしたがって（すなわち、手術用顕微鏡を用いて）実行される場合、高濃度のＰＰＩＸを含む標的組織（すなわち、腫瘍組織）を誤って見逃す可能性があり、これにより、ＧＴＲを下回る結果となる。したがって、ＰＰＩＸの濃度上昇をより正確に検出する方法が、ＧＴＲの達成を助けるのに非常に有益であることが分かる。中空の四角４０は可視蛍光を生じない検体を示し、黒塗りの四角４４は可視蛍光を生じる検体を示す。ｙ軸は、０．１μｇ／ｍＬの閾値を超えるＣ_ＰｐＩＸの蓄積レベルを示す。ｘ軸は、健康な組織に関するおよび標的組織に関する可視蛍光（＋Ｆ）および非可視蛍光（－Ｆ）を示す。領域５０は、ＰＰＩＸが検体中に存在するが可視光を生成しなかった偽陰性領域を表す。特に、領域５０内のサブ領域５４は、手術用顕微鏡から見た場合に、レベル５８よりも低い検体を含むが、依然としてＣ_ＰｐＩＸの上昇したレベル６２を含むと考えられる。したがって、医療専門家がサブ領域に対応するＰＰＩＸを見逃した場合、ＧＴＲは達成されない。

図２を参照すると、従来技術の欠点を解決する神経外科システム１００が提供される。神経外科システム１００は、手術用ナビゲーションシステム１０４、手術用顕微鏡１０８、手術用カート１１４、および吸引システム１１３を含むことができる。手術用ナビゲーションシステム１０４は、ナビゲーションコンピュータ１１０を収容するカートアセンブリ１０６を含む。ナビゲーションコンピュータ１１０はナビゲーションコントローラとも呼ばれる。ナビゲーションインタフェースが、ナビゲーションコンピュータ１１０と動作可能に通信する。ナビゲーションインタフェースは１つ以上の入力装置を含むことができ、入力装置は、ナビゲーションコンピュータ１１０に情報を入力するため、またはナビゲーションコンピュータ１１０の特定の態様を選択／制御するために使用され得る。ナビゲーションインタフェースは１つ以上のディスプレイ１２０を含む。そのような入力装置には、対話型タッチスクリーンディスプレイ／メニュー、キーボード、マウス、マイク（音声起動）、ジェスチャ制御装置などが含まれ得る。

ナビゲーションコンピュータ１１０は、脳の１つ以上の術前または術中の画像を格納するように構成され得る。任意の適切な撮像装置を使用して、脳の術前または術中の画像を提供することができる。例えば、アイソセントリック透視法、バイプレーン透視法、超音波、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、マルチスライスコンピュータ断層撮影（ＭＳＣＴ）、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）などの２Ｄ、３Ｄ、または４Ｄ撮像装置。また、画像は、２次元、３次元、または４次元で取得および表示することもできる。より高度な形式では、身体の４次元表面レンダリング領域は、アトラスもしくは解剖学的モデルマップから、またはＭＲＩ、ＣＴ、または心エコー検査法によって捕捉された術前画像データからの患者データもしくは他のデータを組み込むことによっても達成され得る。

ナビゲーションコンピュータ１１０は、ディスプレイ１２０上に脳の１つ以上の画像を生成することができる。また、ナビゲーションコンピュータ１１０は、手術用顕微鏡１０８に接続することもできる。例えば、ディスプレイ１２０は、手術用顕微鏡１０８の視野に対応する画像を表示することができる。ナビゲーションコンピュータ１１０が２つ以上のディスプレイを含み得る場合、そのようなディスプレイの１つは手術用顕微鏡１０８の視野を示し、そのようなディスプレイのもう１つは脳の術前または術中の画像を示し得る。

追跡システム１２４は、ナビゲーションコンピュータ１１０に結合され、手術器具または患者に取り付けられた１つ以上の追跡要素の位置を感知するように構成される。追跡システム１２４は、手術器具または患者に取り付けられた能動型または受動型赤外線追跡要素を追跡するように構成され得る。使用され得る手術用ナビゲーションシステム１０４の一例は、Ｓｔｒｙｋｅｒから市販されているＮａｖ３ｉ（商標）である。手術用ナビゲーションシステム１０４は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，７２５，１６２（Ｂ２）号および米国特許出願公開第２０２０／０１００８４９（Ａ１）号に記載されているような様々な機能および特徴を有することができる。

手術用顕微鏡１０８は、ある範囲の倍率（例えば、約２倍から約５０倍）を提供するように構成された１つ以上の対物レンズを含む。手術用顕微鏡１０８は、所定の範囲の面積を有する視野を有することができる。手術用顕微鏡１０８は、例えばＰＰＩＸを検出するための蛍光顕微鏡検査用に構成されている。手術用顕微鏡１０８は、脳組織１１１に励起光を照射してＰＰＩＸを蛍光させるための１つ以上の励起源（例えば、可視光スペクトルの光を放出するように構成された励起源、または赤外スペクトルの光を放出するように構成された励起源）を含んでもよい。また、手術用顕微鏡１０８は、ＰＰＩＸまたはＩＣＧの蛍光波長で放射線を検出できるカメラを含んでもよい。

手術用カート１１４は、外科システム１１２、吸引システム１１３、組織検出システム１１６、および超音波手術システム１１８を含むことができる。ディスプレイ１２１が、手術用カートに結合されるとともに、各それぞれのシステム１１２，１１６，１１８と関連する情報を表示するために外科システム１１２、組織検出システム１１６、および／または超音波手術システム１１８に動作可能に接続され得る。医療専門家は、超音波手術システム１１８および／または外科システム１１２を使用して、患者の脳の標的組織を切除することができる。超音波手術システム１１８は、超音波制御コンソール１２８および超音波ハンドピースアセンブリ１３０を含み得る。

吸引システム１１３は、吸引器具１５６と、吸引器具１５６の様々な態様を制御するための吸引ユニット１１７とを含んでもよい。吸引チューブが、吸引器具１５６を吸引システム１１３に接続してもよい。吸引システム１１３は、医療施設の真空排気口などの真空源から吸引力を受けてもよい。吸引システム１１３は、真空源から受ける吸引圧力を制御するための１つ以上のレギュレータまたは１つ以上の調整バルブを含んでもよい。吸引システム１１３はまた、吸引器具１５６によって収集された廃棄物を保管するための１つ以上の容器を含むことができる。一例では、吸引システム１１３は壁吸引ユニットに対応することができる。別の例では、吸引システム１１３は、携帯用吸引ユニットに対応することができる。吸引システム１１３および吸引器具１５６は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，０６６，６５８号および米国特許出願公開第２０１８０３４４９９３号に記載されているように、様々な特徴を有することができる。

外科システム１１２は、バイポーラ鉗子１６０などの手術器具と、手術器具の様々な態様を制御するための外科用制御コンソール１１５とを含むことができる。医療専門家はまた、例えば、組織を切除したり、組織を焼灼したりするために、組織に対して外科的手術を行うために手術器具を使用することもできる。バイポーラ鉗子は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，３６１，０７０（Ｂ２）号に記載されているような特徴を有してもよい。本開示は、手術器具がバイポーラ鉗子１６０を含み得ることを論じ、例示するが、外科システム１１２および手術器具は、神経刺激装置、ダイセクタ、またはアブレーション装置（例えば、ＲＦアブレーション装置および／またはレーザアブレーション装置）などの他の器具を含み得る。例えば、外科システムおよび／または手術器具は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，２６７，９３４号に記載されているような様々な特徴を有し得る。医療専門家は、外科的処置を行う際に、任意の数の外科システムおよび任意の数の手術器具を使用することができる。

組織検出システム１１６は、制御コンソール１６８およびサンプル要素１６４（超音波ハンドピースアセンブリ１３０に結合されているように示されている）を含むことができる。制御コンソール１６８は、脳組織１１１が標的組織に対応するとき、サンプル要素１６４を介して医療専門家にリアルタイムの指示を提供することができる。サンプル要素１６４はまた、以下により詳細に説明されるように、バイポーラ鉗子１６０、吸引器具１５６、または他の手術器具に結合されてもよい。組織検出システム１１６は、蛍光色素によって引き起こされる標的組織によって発せられる蛍光に基づいて、脳組織１１１が標的組織にいつ対応するかを決定する。一例では、蛍光色素はＰＰＩＸに対応し得る。別の例では、蛍光色素はＩＣＧに対応し得る。以下でより詳細に説明するように、ＰＰＩＸによって発せられる蛍光の強度および波長に基づいて、組織検出システム１１６は、標的組織が存在することを決定することができる。

図３を参照すると、神経外科システム１００の概略図が示される。組織検出システム１１６は、手術用顕微鏡１０８と同様の機能（すなわち、医療専門家がＰＰＩＸの存在を検出できるようにする）を果たすことができるが、腫瘍切除措置の結果およびＧＴＲ達成の可能性を改善するために手術用顕微鏡１０８と併用することができる。

外科的処置中、医療専門家は、最初に、励起光（例えば、青色光）下で手術用顕微鏡１０８を用いて患者の脳組織１１１を観察し、脳組織１１１のどの部分が赤色蛍光によって証拠付けられる標的組織に対応するかを特定することができる。医療専門家は、良好な視認性のために手術用顕微鏡１０８を元の標準の白色光照明に切り替えて、標的組織の切除を開始することができる。サンプル要素１６４は吸引器具１５６に結合されているので、医療専門家は無菌野において追加の手術器具（すなわち、光学プローブなど）を考慮する必要がない。医療専門家は、一方の手でバイポーラ鉗子１６０を使用し、他方の手で吸引器具１５６を使用して標的組織の切除を実行することができる。

医療専門家が標的組織を切除しているとき、制御コンソール１６８は、サンプル要素１６４のインジケータ（以下でより詳細に説明する）を作動させることによって、脳組織１１１内の標的組織のリアルタイムの表示を医療専門家に提供するように機能することができる。本開示の教示に係る組織検出システム１１６は、医療専門家が標的組織の切除を行っているときに、医療専門家が手術用顕微鏡１０８の様々な照明設定（すなわち、励起光と白色光で組織を照明する）を行ったり来たり切り替えないで済むようにする。これは、医療専門家が標的組織の縁に近づくにつれて特に重要になる。それは、ＧＴＲを達成しながら、できるだけ多くの健康な組織を無傷で残すことが医療専門家にとって望ましいからである。

図４を参照すると、吸引器具は、吸引カニューレ１５７およびハンドル１５９を含む。吸引カニューレ１５７は、患者から流体、破片、および組織を吸引するためのルーメンを画定する。ハンドル１５９は、正方形であってもよい制御部分１６７を伴う管状である。遠位端１６２は、先細ってもよく、吸引カニューレ１５７の近位端１６１を受けるように構成される。ハンドル１５９の遠位端１６５は、吸引圧力を生成する真空源に接続される吸引チューブ１６９を受けるように構成され得る真空取付具を含む。真空取付具は、標準的な有刺取付具、急速取り外し具、または吸引チューブを真空源に流体的に結合できるようにする当技術分野で知られている他の任意の適切な取付具であってもよい。

更に図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、制御部分１６７は、吸引圧力を調整するための涙滴型制御部１７０を含むことができる。例えば、涙滴型制御部１７０のどの部分も医療専門家によって覆われていない場合、吸引圧力は最小となり、涙滴型制御部１７０が完全に覆われている場合、吸引圧力は最大となり得る。制御部分１６７は涙滴型の制御部を含むものとして説明されているが、制御部分１６７は、医療専門家が吸引圧力を変更できるようにするべく、ボタンまたは異なる形状の制御部などの別の適切な入力を含んでもよい。制御部分は、以下により詳細に説明するように、サンプル要素１６４を受けるための貫通孔１７１を含む。医療専門家は、ハンドル１５９から吸引器具１５６を保持し、所望の位置で吸引を提供するために、外科的処置中に遠位端１６３が患者の組織に接触するように吸引器具１５６を操作する。吸引器具１５６はフクシマ構成を有するものとして説明されているが、フレージャー構成やプール構成などの他の構成も考えられる。

図６を参照すると、超音波ハンドピースアセンブリ１３０は、近位端および遠位端を備える超音波ハンドピース１３２を備えることができる。超音波ハンドピースアセンブリ１３０は、スリーブ１３６と、超音波ハンドピース１３２の遠位端に結合され得る超音波チップ１４０とを更に備え得る。スリーブ１３６は、超音波チップ１４０および／または手術部位に灌流を与えるように構成され得る。更に、スリーブ１３６が超音波チップ１４０に吸引をもたらすように構成されてもよいことが考えられる。超音波チップ１４０は、生体組織を切除、切断、成形、および／または除去するように構成された切断機構を備え得る。超音波ハンドピースアセンブリ１３０は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４９７，７１５（Ｂ２）号、米国特許第６，９５５，６８０（Ｂ２）号、および米国特許第６，９８４，２２０（Ｂ２）号、ならびに国際出願公開第２０２０／０６８７５６Ａ１号パンフレットに記載されているような様々な特徴を有することができる。

超音波ハンドピースアセンブリ１３０はまた、ケーブル１４４、または超音波ハンドピースアセンブリ１３０を電源に結合するように構成された電源コネクタ１４８またはアダプタを備えた他の電源コード、例えば超音波ハンドピースアセンブリ１３０の様々な態様を調整するように構成された超音波制御コンソール１２８を備えてもよい。超音波制御コンソール１２８は、ハンドピースアセンブリ１３０に接続された１つ以上のチューブ（図示せず）を介して灌流および／または吸引を行って、超音波ハンドピースアセンブリ１３０の灌流および／または吸引機能を調節し、超音波ハンドピースアセンブリ１３０性能を最適化するように構成することもできる。使用され得る超音波手術システムの一例は、Ｓｏｎｏｐｅｔ ＩＱ超音波アスピレータを含むＳｔｒｙｋｅｒから市販されている。超音波制御コンソール１２８は、組織検出システム１１６から受信した信号に基づいて、様々な動作パラメータを制御することができる。

図７および図８を参照すると、組織検出システム１１６は、サンプル要素１６４および制御コンソール１６８を含む。サンプル要素１６４は、コネクタ１７２を介して制御コンソール１６８に接続される。サンプル要素１６４は、検出ファイバ２６４、インジケータ要素２９６、および以下でより詳細に説明する電極２６６を含むことができる。制御コンソール１６８は、コントローラ２０４、ユーザインタフェース２０８、電源２１２、光学システム２１５、マイクロコントローラ２２０、およびマッピングモジュール２６５を含むことができる。光学システム２１５は、光学ブロック２１６、分光計２２４、励起源２２８、および光コネクタ２２９を含むことができる。各構成要素の機能については、以下でより詳細に説明する。

ユーザインタフェース２０８は、コントローラ２０４からの出力を表示するためのディスプレイを含んでもよい。また、ユーザインタフェース２０８は、医療専門家による関与のために構成された１つ以上の入力（例えば、押しボタン、タッチボタン、スイッチなど）を含んでもよい。電源２１２は、制御コンソール１６８の様々な構成要素に電力を供給することができる。制御コンソール１６８は、サンプル要素１６４のコネクタ１７２が接続されるプローブポート１７３を含むことができる。次いで、検出ファイバ２６４は、光コネクタ２２９を介して光学ブロック２１６に接続され得る。制御コンソール１６８はまた、外科システム１１２および超音波手術システム１１８への通信リンクを確立するための電気ポート１７４を含み得る。制御コンソール１６８は、以下に更に詳細に説明するように、インジケータ要素１６４に接続するためのインジケータポート１７５を含むこともできる。

マッピングモジュール２６５は、刺激信号を脳組織１１１に送達するように構成される電極２６６のための刺激信号を生成するように構成された装置を含んでもよい。標的組織の外科的切除中に、医療専門家は、脳組織１１１のどの領域が機能的に重要な領域に対応するかを決定するために、脳組織１１１をマッピングする必要がある場合がある。例えば、言語や運動能力を担当する機能的に重要な脳の領域は、これらの領域に標的組織が含まれていると決定された場合でも、その領域の根本的な機能に影響を与えずに標的組織を除去できない場合には、回避するように選択される可能性がある。この装置は、電流を生成するように構成することができ、電流は、その後、医療専門家によって電極を介して脳組織１１１に印加される。電極は、サンプル要素１６４の外面に配置または結合された独立型電極であってもよく、または、電極は、以下でより詳細に説明するように、サンプル要素１６４内に組み込まれてもよい。マッピングモジュール２６５および／または電極２６６は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる国際出願公開第ＷＯ２０２１０７４２６５Ａ１号および米国特許第７，１５０，７３７（Ｂ２）号に記載されているような様々な機能および特徴を有し得る。コントローラ２０４は、脳組織１１１に対する電極２６６の刺激の結果に基づいて警報を生成するように構成され得る。例えば、コントローラ２０４は、ユーザインタフェース２０８、ディスプレイ１２０、またはディスプレイ１２１上に表示されるべき警報を生成し得る。警報は、脳組織１１１が運動機能または言語機能に関連する領域などの機能的に重要な領域に対応するか否かを医療専門家に示し得る。

励起源２２８は、検出ファイバ２６４を介して励起光を標的組織に照射することができる。励起源２２８は、励起光（例えば、約４０５ｎｍの青色光、または４００ｎｍから５００ｎｍの範囲の青色光）を放出するように構成され得る。励起源２２８はまた、青色光以外の可視光スペクトルの残りの部分に関連する波長（例えば、５００ｎｍを超えるが７００ｎｍ未満）、紫外光スペクトルに関連する波長（４００ｎｍ未満）および／または赤外光スペクトルに関連する波長（７００ｎｍを超える）などの他の波長に対応する励起光を放出するように構成されてもよい。励起源２２８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、パルスレーザ、連続波レーザ、変調レーザ、フィルタリングされた白色光源などの任意の数の光源を含み得る。

特定の例において、励起源は、前述とは異なる波長に対応する励起光を放出するように更に構成され得る。この実施において、励起源は、第１の励起源２２８および第２の励起源と呼ばれることがあり、第１の励起源２２８は、可視光スペクトルの所定の波長の第１の励起光を放出するように構成され、第２の励起源は、赤外光スペクトルに対応する第２の波長範囲（例えば、７００ｎｍ～１ｍｍ）の赤外光を放出するように構成される。２つの励起源が存在する場合、第１の励起源２２８は、ＰＰＩＸなどの第１の蛍光色素を励起する光を放出するように構成され得る一方で、第２の励起源は、ＩＣＧなどの第２の蛍光色素を励起する光を発するように構成され得る。

コントローラ２０４は、励起源２２８の動作を制御することができる。コントローラ２０４は、励起源２２８の動作パラメータを変更することによって励起源２２８の動作を制御することができる。動作パラメータは、時間設定、電力設定、または他の適切な設定に対応することができる。時間設定にはパルス幅が含まれてもよい。パルス幅は、分光計２２４の積分時間に基づくことができる。分光計２２４の積分時間については、以下でより詳細に説明する。

検出ファイバ２６４は、光コネクタ２２９に結合され得る。サンプル要素１６４が手術器具（すなわち、超音波ハンドピースアセンブリ１３０、吸引器具１５６、またはバイポーラ鉗子１６０）に結合されるとき、検出ファイバ２５４の遠位端２７２は、手術器具の作業部分に隣接しており、励起光を標的組織に送達できるようにする。

図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、光学ブロック２１６が示される。光コネクタ２２９が光学ブロック２１６に結合され得る。光学ブロック２１６は、金属または他の適切な材料で較正された外側ケーシング２７４を含み、光学ブロック２１６の構成要素２３２を完全に囲み得る。図７Ｂは、光学ブロック２１６の構成要素２３２が見えるようにケーシングの上端が取り外された光学ブロック２１６を示す。光学ブロック２１６は、Ｌ字形であってもよく、第１の部分２８０および第２の部分２８４を含んでもよい。励起源２２８は、光学ブロック２１６の第１の部分２８０に結合されてもよい。分光計２２４は、光学ブロック２１６の第２の部分２８４に結合されてもよい。

更に図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すると、励起光のための光路２８５および脳組織１１１から収集された光のための光路２８７を例示する、光学システム２１５の構成要素２３２の分解図が示される。第１の部分２８０は、励起光が１つ以上の励起源２２８から検出ファイバ２６４を介して脳組織１１１に進むための光路２８５を含むことができる。光路２８５は、光学ブロックの第１の部分２８０内の構成要素２３２によって画定され得る。第２の部分２８４は、収集された光が検出ファイバ２６４を介して脳組織１１１から分光計２２４に進むための光路２８７を含んでもよい。光路２８７は、光学ブロックの第２の部分２８４内の構成要素２３２によって画定されてもよい。光学ブロックの構成要素２３２は、１つ以上のレーザラインフィルタおよび１つ以上のロングパスフィルタなどの光学構成要素であってもよい。光学ブロック２１６は、１つ以上のミラー、レンズ、光コネクタ、光ファイバ、および／または任意の他の適切な光学構成要素などの他の光学構成要素を含んでもよい。

図１０Ａにおいて、励起源２２８は、レーザラインフィルタおよび／またはロングパスフィルタなどの１つ以上の構成要素２３２を通過して進む励起光を放出する。レーザラインフィルタまたはバンドパスフィルタは、励起源２２８によって生成される不要なノイズ（例えば、低レベル遷移、プラズマ、およびグロー）を除去するように構成され得る。言い換えると、レーザラインフィルタは、励起光を除去するまたは励起光をより単色にするように構成され得る。ロングパスフィルタは、検出ファイバ２６４を下って脳組織１１１へと光を反射するように構成され得る。励起源２２８は、検出ファイバ２６４を介してフィルタリングされていない励起光（すなわち、フィルタが省かれ得る）を標的組織へと送達するように構成され得る。検出ファイバ２６４は、サンプル要素１６４を介して励起光を脳組織１１１に導くことができる。

検出ファイバ２６４は、脳組織１１１からの光（すなわち、蛍光および周囲光）を収集するように構成され得る。サンプル要素１６４の手術器具への結合により、標的組織から光を収集できるようにするべく遠位端２７２が手術器具の作業部分に隣接することになる。

手術用顕微鏡１０８、手術用ランプ、または手術室内の他の装置などの手術室内の様々な光源によって引き起こされる周囲光および／または背景光の存在により、脳組織１１１から収集された光は、周囲光や背景光を含む場合がある。図１０Ｂを参照すると、検出ファイバ２６４によって収集された光は、光学ブロック２１６の第２の部分２８４のロングパスフィルタなどの構成要素２３２を通過する。光が構成要素２３２を通過した後、光は、光学ブロック２１６に結合される分光計２２４に入ることができる。

検出ファイバ２６４は、光コネクタ２２９に結合することができる。以下でより詳細に説明するように、検出ファイバ２６４の遠位端２７２は、サンプル要素１６４が手術器具（すなわち、超音波ハンドピース、吸引器具、またはバイポーラ鉗子）上に位置されるときにサンプル要素１６４を手術器具に結合することによって励起光を標的組織に送達できるようにするべく検出ファイバ２６４の遠位端２７２が手術器具の作業部分に隣接するようにレンズまたは他の透明材料を含むことができる。

図１１を参照すると、外側ケーシングが取り外された制御コンソール１６８の図が示される。光学ブロック２１６は、光学システム２１５の１つ以上の構成要素によって生成される熱に関して放熱を可能にするために、制御コンソール１６８のベース２１７に（例えば、ボルトを介して）直接固定され得る。制御コンソール１６８は、複数の光学ブロック２１６を制御コンソール１６８内に積み重ねることができるように十分な空隙を含み得る。例えば、内部に様々な光学構成要素を伴う第２の光学ブロックを光学ブロック２１６の上に積み重ねることができる。第２の励起源は、第２の光学ブロックに結合され得る。第２の光学ブロックは、第２の励起源によって生成された光が標的組織に到達するための光路を画定する構成要素を含んでもよい。

図１２Ａを参照すると、サンプル要素１６４が示される。サンプル要素１６４はまた、インジケータ要素２９６を含んでもよい。インジケータ要素２９６は、インジケータ２９８に接続された伝送部材２９７を含んでもよい。インジケータ２９８は、１つ以上の発光ダイオードまたは別の適切な光源を含んでもよい。インジケータ２９８は、コントローラ２０４による腫瘍組織または標的組織の検出に応じて光を放出するように構成される。インジケータ２９８は、球形、ドーム形、円筒形、または別の適切な形状であってもよい。ジャケット２９２が、検出ファイバ２６４の一部およびインジケータ要素２９６の一部、具体的には伝送部材２９７を取り囲むことができる。換言すれば、ジャケット２９２は、検出ファイバ２６４の遠位端２７２が伝送要素２９７、インジケータ２９８および検出ファイバ２６４を少なくとも部分的に露出したままにするかなり前に終端することができる。ジャケット２９２は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、およびクロロスルホン化ポリエチレン／ネオプレンのうちのいずれか１つまたは別の適切な材料から形成され得る。電極２６６は、図１２Ａに示されていないが、サンプル要素１６４と一体であってもよい。例えば、電極の遠位端は、電極２６６の遠位端が脳組織１１１と接触できるように、検出ファイバ２６４の遠位端に隣接して位置され得る。

前述したように、検出ファイバ２６４は、光学システム２１５から脳組織１１１に励起光を運ぶことができ、また、検出ファイバ２６４は、脳組織１１１から光を収集し、その光を光学システム２１５に送達することができ、これにより、フィルタリングされた光信号を分光計２２４に供給する。

サンプル要素１６４は、検出ファイバ２６４の遠位端２７２が手術器具の作業部分の近位側にあるように、任意の手術器具（すなわち、超音波ハンドピースアセンブリ１３０、吸引器具１５６、またはバイポーラ鉗子１６０）に結合され得る。検出ファイバ２６４の遠位端２７２は、検出ファイバ２６４が励起光を脳組織１１１に送達できるとともに検出ファイバ２６４が脳組織１１１から光を収集できるようにするレンズ、コリメータ、または別の適切な光学構成要素を含んでもよい。

この例では、検出ファイバ２６４が励起光を組織に送達するとともに組織から光を収集するように機能するが、システムは代わりに収集ファイバおよび励起ファイバなどの２つの別個のファイバを含んでもよい。収集ファイバは組織から光を収集することができ、励起ファイバは励起光を組織に送達することができる。検出ファイバ２６４および本明細書で説明する任意の他のファイバは、簡単にするために単一のファイバとして考えられるが、ファイバのそれぞれが２つ以上のファイバを含んでもよいことが理解される。例えば、検出ファイバ２６４は、前述の単一ファイバ接続と同様の態様で全て接続された検出ファイバの束を含むことができる。別の例では、検出ファイバ２６４は、直列に接続された任意の数のファイバを含むことができる。

図１２Ｂを参照すると、サンプル要素１６４の第２の代替構成が示される。図示のサンプル要素１６４’は、図１２Ａに示されるサンプル要素１６４と機能的に同等であり、したがって、機能的に等価な部分の詳細な説明は省略する。図示のインジケータ２９８’は、図１２Ａに示される球形のインジケータ２９８とは対照的に、円筒形である。

図１２Ｄを参照すると、サンプル要素１６４の第３の構成が示される。図示のサンプル要素１６４’’は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるサンプル要素１６４および１６４’と機能的に同等であり、したがって、機能的には同等の部分の詳細な説明はここでは省略する。この構成では、インジケータ要素２９６’はサンプル要素１６４’とは別に設けられる（すなわち、インジケータ要素２９６はサンプル要素１６４’と一体化されていない）。インジケータ要素２９６’’’は、ジャケットで覆われたワイヤおよび／またはケーブルなどの伝送部材２９７’、インジケータ２９８、および伝送部材２９７を制御コンソール１６８のインジケータポート１７５に接続するためのコネクタ２９９を含んでもよい。インジケータ要素２９６は、インジケータ要素２９６を制御コンソール１６８のインジケータポート１７５に接続するためのコネクタ２９９を含み得る。

図１２Ｅを参照すると、サンプル要素１６４の第４の構成が示される。図示のサンプル要素１６４’’’は、図１２Ａ，１２Ｂおよび１２Ｄに示されるサンプル要素１６４、１６４’、および１６４’’と機能的に同等であり、したがって、機能的には同等の部分の詳細な説明はここでは省略する。ここで、インジケータ要素２９６’’’の伝送部材２９７’’’およびインジケータ２９８は、以下でインジケータファイバと称する光ファイバに置き換えることができる。インジケータファイバは、コントローラ２０４による標的組織の検出に応じて光を放出するように機能する。サンプル要素１６４’’’は、光がサンプル要素２６４’’’を下って進む際にインジケータファイバによって照射されるインジケータ部分２９１を含むこともできる。インジケータ部分２９１は、医療専門家が組織を切除しているときにインジケータ部分２９１を見ることができるようにするべく、サンプル要素１６４の遠位部分の近位側に位置してもよい。インジケータ部分２９１は、透明であってもよく、またはサンプル要素１６４のジャケット２９２の除去された部分に対応してもよい。インジケータファイバは、光コネクタを介して光学ブロック２１６に結合され、励起光とは異なる波長の光を励起源２２８または別の励起源から受けることができる。例えば、励起源は、標的組織の検出を示すようにコントローラ２０４によって命令されたときに緑色光（例えば、約５２０～５６４ｎｍの波長）を生成することができる。

サンプル要素１６４’’’は、中心コアと、ジャケット２９２によって覆われた外側チャネルとを有する同軸ファイバを含んでもよい。検出ファイバ２６４’’’は、中心コア内に配置されてもよく、一方、インジケータファイバは、外側チャネル内に配置される。サンプル要素１６４’’’のジャケット２９２の一部は、インジケータファイバが外側チャネルの側壁を通じて光を照射してインジケータ部分２９１を点灯できるように除去され得る。

コントローラ２０４は、標的組織の検出に応じて、作動信号をインジケータ２９８に送信することができる。インジケータ２９８は、作動信号の受信に応じて光を放出することができる。コントローラ２０４は、コントローラ２０４がＰＰＩＸを検出するかまたはＩＣＧを検出するか（すなわち、脳組織１１１が標的組織に対応するかまたは血管に対応するか）に応じて、様々な色の光を放出するようにＬＥＤを制御することができる。例えば、コントローラ２０４は、閾値を超えるＰＰＩＸが検出された場合には緑色光（例えば、約５２０～５６４ｎｍの波長）を放出するように、またはＩＣＧが検出された場合には黄色光（例えば、約５６５～５９０ｎｍの波長）を放出するようにＬＥＤを制御することができる。

分光計２２４は、フィルタリングされた光信号（すなわち、フィルタリングされた光）を電気信号の形態のスペクトル信号に変換するように構成される。マイクロコントローラ２２０は、分光計２２４の動作を制御するように構成される。使用され得る分光計システムの例は、ミニ分光計マイクロシリーズＣ１２８８０ＭＡを含めて、ハママツから市販されている。本開示全体を通じて分光計２２４が企図されているが、分光計２２４の代わりに他の光学機器が使用されてもよい。分光計２２４は、入口スリット、コリメートレンズ／ミラー、透過型回折格子素子、集束ミラー、および画像センサを含み得る。入口スリットは、光学ブロック２１６から集められた光を受け、その後、光は、コリメートレンズ／ミラーを通過する。コリメートレンズ／ミラーは、入口スリットを通過した収集された光をコリメートし、それを回折格子素子へと導く。回折格子素子は、コリメートレンズからの入射光を異なる波長に分離し、各波長の光を異なる回折角で通過または反射させる。集束レンズまたはミラーは、回折格子素子によって波長に分散された光の像を、波長に応じて画像センサの直線状に配置されたピクセル上に形成する。

各波長は光電的に電気信号（スペクトル信号）に変換される。画像センサは、各ピクセルに入射した光の信号を一定の時間間隔で出力する（すなわち、画像センサは、光信号を電気信号に変換して出力する）。この時間間隔を積分タイミングと呼ぶこともある。マイクロコントローラ２２０は、分光計２２４の動作、例えば、コントローラ２０４からの命令に基づいて積分タイミングを制御するように構成され得る。マイクロコントローラ２２０は、通信インタフェース（例えば、シリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ））を介してスペクトル信号をコントローラ２０４に転送する。

コントローラ２０４は、無菌野内の標的組織の存在の表示を医療専門家に提供するために、マイクロコントローラ２２０によって供給されるスペクトル信号をリアルタイムで単純な／使用可能な出力変数に変換するように構成される。コントローラ２０４は、標的組織の検出に応じてサンプル要素１６４のインジケータ２９８を照らすことができる。

周囲光は標的組織で収集された光信号内に存在し、したがって分光計２２４によって供給されるスペクトル信号内に存在する可能性があるため、コントローラ２０４は、スペクトル信号（すなわち、周囲光に関連する波長）から周囲光を除去するために１つ以上の制御機能または制御方法を実行して、標的組織内に存在するＰＰＩＸによる証拠としての標的組織に脳組織１１１が対応する時期を正確に検出するように構成される。

コントローラ２０４は、任意の適切な方法、機能、またはアルゴリズムを使用して、任意の適切な態様で、スペクトル信号から周囲光を除去するように構成され得る。一例において、コントローラ２０４は、１つ以上の励起源２２８にパルスを与え得る。コントローラ２０４は、交番スペクトル信号が収集されるように励起源２２８にパルスを与えるように構成され得る。第１の期間中、コントローラ２０４は、励起源２２８がオンであって検出ファイバ２６４を介して標的組織を照射している第１の照射状態（ＩＳ１）で励起源２２８を動作させることができる。第２の期間中、コントローラ２０４は、励起源２２８がオフであって検出ファイバ２６４を介して標的組織を照射していない第２の照射状態（ＩＳ２）で励起源２２８を動作させるように構成され得る。

分光計２２４によって供給されて励起源２２８が第１の期間中に第１の照射状態（ＩＳ１）にある間に標的組織から収集された光信号の結果として生成されるスペクトル信号は、脳組織１１１が標的組織に対応するときに赤色蛍光を含むはずである。励起源２２８が第１の照射状態（ＩＳ１）にある間の第１期間中にコントローラ２０４によって受信されるスペクトル信号は、これ以降、励起スペクトル信号と呼ばれる場合がある。図１３を参照すると、第１の期間中に収集された赤色蛍光に対応する励起スペクトル信号３５６が示される。手術用顕微鏡１０８、手術用ランプ、または手術室内の任意の他の装置などの手術室内の様々な光源によって引き起こされる周囲光および／または背景光の存在により、励起スペクトル信号３５６は、赤色蛍光に関連する波長に加えて存在する広範囲の波長を示す。図１０Ｂを参照すると、検出ファイバ２６４によって収集された光は、光学ブロック２１６の第２の部分２８４のロングパスフィルタなどの構成要素２３２を通過する。光が構成要素２３２を通過した後、光は、光学ブロック２１６に結合される分光計２２４に入ることができる。

分光計２２４によって供給されて励起源２２８が第２の照射状態（ＩＳ２）にある間に標的組織から収集された光信号の結果として生成されるスペクトル信号は、周囲光を含むことができるとともに、組織が蛍光を発するように励起光が標的によって吸収される必要があるためであっても、標的組織によって生成される赤色蛍光を含むべきではない。励起源２２８が第２の照射状態（ＩＳ２）にある間の第２の期間中にコントローラ２０４によって受信されるスペクトル信号は、周囲スペクトル信号と呼ばれる場合がある。

図１４Ａおよび図１４Ｂを参照すると、標的組織の第１の修正スペクトル信号３６０および第２の修正スペクトル信号３６８が示される。蛍光強度は一方の軸に示され、発光波長は他方の軸に示される。コントローラ２０４は、周囲光（すなわち、周囲スペクトル信号）を考慮から除外するために、任意の適切な態様で第１の修正スペクトル信号３６０を生成するように構成され得る。例えば、コントローラ２０４は、励起スペクトル信号から周囲スペクトル信号を減算する（すなわち、第１の照射状態（ＩＳ１）にわたって供給されるスペクトル信号から、第２の照射状態（ＩＳ２）にわたって供給されるスペクトル信号を減算する）ように構成され得る。第１の修正スペクトル信号３６０が生成された後、コントローラ２０４は、第１の修正スペクトル信号３６０から依然として存在するあらゆる背景信号を更に減算するように構成され得る。

コントローラ２０４は、第１の修正スペクトル信号内に未だ存在する背景信号を差し引いて、第２の修正スペクトル信号を生成するように構成され得る。例えば、コントローラ２０４は、依然として存在する任意の背景信号を表すベースライン曲線３６４を取得するために、最小二乗多項式の修正版に基づく自動多項式フィッティングルーチンなどの多項式に基づくアルゴリズムを使用するように構成され得る。次いで、アルゴリズムを使用するコントローラ２０４は、第１の修正スペクトル信号３６０からベースライン曲線３６４を減算して、周囲光および背景光が除去された標的組織から発せられる赤色蛍光を表す第２の修正スペクトル信号３６８を取得することができる。

コントローラ２０４は、少なくとも１つのガウス分布／曲線をスペクトル信号にフィッティングさせるように構成され得る。コントローラ２０４は、少なくとも１つのガウス分布を生のスペクトル信号（すなわち、励起スペクトル信号および／または周囲スペクトル信号）、第１の修正スペクトル信号、または第２の修正スペクトル信号にフィッティングさせることができる。これにより、フィッティングの結果に基づいて信頼レベルを決定できる場合がある。図１５において、３つのガウス曲線（３７２、３７６、３８０）が、第２の修正スペクトル信号３６８（すなわち、周囲光および背景光が除去された後に残るスペクトル信号）の残りの３つのスペクトル帯域にフィッティングされた。

図１６を参照すると、コントローラ２０４は、ＰＰＩＸの発光帯域（すなわち、６３５ｎｍを含む帯域）にフィッティングされたガウス帯域を選択するとともに、サンプル要素１６４がサンプルを収集するときに医療専門家がＰＰＩＸ強度をリアルタイムで見ることができるように選択された帯域３７２を表示のためにリアルタイムで生成するべく構成され得る。コントローラ２０４は、標的組織に関連付けられた所定の強度閾値を記憶することができる。

コントローラ２０４は、ガウス帯域にフィッティングされたＰＰＩＸ発光帯域におけるＰＰＩＸ強度と所定の強度閾値との比較に基づいて作動信号を生成するように構成され得る。ＰＰＩＸ強度が閾値を超えることに応じて、コントローラ２０４は作動信号を生成することができる。作動信号に基づいて、サンプル要素１６４のインジケータ２９８は光を放出し、それによって、標的組織の存在のリアルタイムな表示を医療専門家に与えることができる。

コントローラ２０４は、作動信号を生成する前に誤り訂正プロセスを実行するように構成され得る。誤り訂正プロセス中に、コントローラ２０４は、ＰＰＩＸ発光帯域にフィッティングされたガウス帯域などのガウス帯域に対するスペクトル信号（生スペクトル信号、励起スペクトル信号、周囲スペクトル信号、第１の修正スペクトル信号、または第２の修正スペクトル信号）のいずれかの比率を決定するように構成され得る。コントローラ２０４は、ガウス帯域における少なくとも２つの半値全幅（ＦＷＨＭ）点を計算するように構成され得る。コントローラ２０４は、少なくとも２つのＦＷＨＭ点がスペクトル信号のいずれかからどれだけ離れているかを（それらの強度のパーセンテージとして）計算するように構成され得る。比率が閾値（例えば、２パーセント）を超える場合、コントローラ２０４は、ＰＰＩＸ強度が閾値を下回ったことを戻すように構成されてもよく、したがって、コントローラ２０４は、たとえ誤り訂正プロセスが実行される前に作動信号が生成されていたとしても、作動信号を生成しない。

コントローラ２０４は、電気ポート１７４を介して確立された通信リンクを介して超音波手術コンソールと通信することができる。例えば、コードを電気ポートに差し込むとともに、超音波制御コンソール１２８にも差し込んで、通信リンクを確立することができる。通信リンクは無線で確立することもできる。コントローラ２０４は、検出された組織の種類に基づいて超音波制御コンソール１２８に通知することができる。コントローラ２０４は、標的組織が存在するときまたは存在しないときに超音波制御コンソール１２８に通知することができる。コントローラ２０４から提供される情報に基づいて、超音波制御コンソール１２８は、１つ以上の動作パラメータを調整することができる。例えば、標的組織が存在する場合、切除比率が制限されない場合があるが、標的組織が存在しない場合には、超音波手術ハンドピースが健康な組織を切断することが防止されるように、切除比率が制限される場合がある。そのような例では、超音波コンソールは、標的組織が検出されるかどうかに基づいて、超音波ハンドピースに供給される電圧、電流、またはその両方などの駆動信号を制御することができる。この例では、コントローラ２０４が超音波制御コンソール１２８と通信することができるが、代わりに、コントローラ２０４は、標的組織の有無に基づいて様々な手術器具（例えば、バイポーラ鉗子１６０、神経刺激装置、ダイセクタ、アブレーション装置など）を制御するために外科用制御コンソール１１５と通信してもよい。

コントローラ２０４は、１つ以上の標準化ルーチンおよび／または較正ルーチンを実行するように構成され得る。コントローラ２０４は、ユーザインタフェース２０８を介して、医療専門家に、人による脳組織１１１の自己蛍光の変動を考慮して切除処置の開始時に較正ルーチンを実行するよう促す。コントローラ２０４は、標準ベースラインとして使用するためにサンプル要素１６４の検出ファイバ２６４を用いて既知の健康な脳組織１１１から光を収集するように医療専門家に指示することができる。収集された光の特性に基づいて、コントローラ２０４は、ＰＰＩＸにおける所定の強度閾値など、脳組織が腫瘍性であるか否かを決定するためのアルゴリズムの１つ以上のパラメータを調整することができる。

標準化ルーチンでは、第１の期間中に、コントローラ２０４は、サンプル要素１６４の検出ファイバ２６４を用いて、一貫したスペクトル帯域からの光を出力する光源（例えば、近くの光）から光を収集するように医療専門家に指示することができる。光学システム２１５が収集された光を電気信号（以下、第１の標準化電気信号と呼ぶ）に変換した後、コントローラ２０４は、収集された光の特性を表す第１の標準化電気信号を記憶することができる。第１の期間の後に生じる第２の期間中に、コントローラ２０４は、同じ光源からの光を収集するように医療専門家に指示することができる。光学システム２１５が収集された光を第２の標準化信号に変換した後、コントローラ２０４は、第１の期間中に得られた第１の標準化信号を第２の期間中に得られた第２の標準化信号と比較し、その結果を使用して、経時的な光学読み取り値の任意の変動を考慮することができる。例えば、コントローラ２０４は、脳組織が腫瘍性であるか否かを決定するために使用されるアルゴリズムの１つ以上のパラメータ、または分光計２２４の１つ以上の設定を調整して、経時的な光学読み取り値の任意の変動を考慮してもよい。

図１７は、本開示の教示に係る外科的切除処置を示すフローチャート４００を含む。以下の以降の説明から分かるように、このフローチャートは、標的組織を切除するために実行される典型的な切除処置を説明するためのブロックの典型的且つ非限定的なシーケンスを表しているにすぎず、決して切除処置の全てのステップの完全な機能ブロック図として機能することを意図したものではない。

切除処置４００は、医療専門家が励起光の下で手術用顕微鏡１０８を使用して標的組織を特定することができる４０４で始まる。４０８において、標的組織が特定された後、医療専門家は、前述の手術器具の１つを使用して標的組織の切除を実行することができる。４１２において、手術用顕微鏡を介して特定された標的組織の切除後、医療専門家は、標的組織に対応し得る疑わしい脳組織（例えば、励起下で手術用顕微鏡１０８から見たときに可視光を発しないが、標的組織に関連する特性を有する組織）があるかどうかを決定する。疑わしい脳組織が存在しない場合、切除処置が終了してもよく、そうでない場合、切除処置は４１６に進む。

４１６において、医療専門家は、（例えば、脳組織を興奮させ、脳組織から光を収集するために）サンプル要素１６４を疑わしい脳組織と係合させる。４２０で、医療専門家は、サンプル要素１６４のインジケータ２９８によって証明されるように、組織がＰＰＩＸを含むかどうかを決定する。そうであれば、切除処置は４２４に進み、そうでない場合、切除処置は４１２に戻って継続する。４２４で、医療専門家は標的組織に電気刺激を加える。４２８で、医療専門家は、電気刺激が患者に影響を与えたかどうかを決定する。そうであれば、医療専門家は標的組織の切除を行わないことを選択することができ、そうでない場合、切除処置は４０８に戻って続行される。

図１８～図２１を参照すると、サンプル要素１６４は任意の手術器具に結合され得る。サンプル要素１６４は、図１８Ａおよび図１８Ｂに示されるように、超音波ハンドピースアセンブリ１３０に結合され、図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、バイポーラ鉗子１６０（またはダイセクタなどの外科システム１１２に関連する任意の手術器具）に結合されてもよく、また、図２０～図２２に示されるように吸引着具１５６に結合されてもよい。サンプル要素１６４および１６４’および／またはインジケータ要素２９６は、任意の適切な態様で手術器具に結合され得る。例えば、サンプル要素１６４（またはサンプル要素１６４’’およびインジケータ要素２９６’’）は、接着剤を介して手術器具に結合され得る。接着剤は、ステッカーまたは膠などの物質の形態であってもよい。これに加えてまたは代えて、サンプル要素１６４（またはサンプル要素１６４’’およびインジケータ要素２９６’’）はまた、図２２に関してより詳細に説明される固定要素を介して手術器具に結合されてもよく、または、図２１および図２２に関してより詳細に説明されるジャケットを介して手術器具に結合されてもよい。

図１８Ｂに示されるように、サンプル要素１６４’’’は、チップ１４０とサンプル要素１６４’’’の遠位部分との間に直接接触がない限り、任意の態様で超音波ハンドピースアセンブリ１３０に結合され得る。例えば、サンプル要素１６４’’’は、チップ１４０に近いスリーブ１３６の一部で終端することができる。別の例では、サンプル要素１６４’’’は、スリーブ１３６を越えて延びることができるが、チップ１４０とサンプル要素１６４’’’との間の接触を防ぐためにチップ１４０とサンプル要素１６４’’’との間に十分な空の空間があるように配置され得る。

図１９Ａおよび図１９Ｂに示される構成では、サンプル要素１６４’’がバイポーラ鉗子１６０の第１のピンサー３０２の外側部分に結合されて示され、インジケータ要素２９６’’がバイポーラ鉗子１６０の第２のピンサー３０４の内側部分に結合されて示されている。図示のように、インジケータは第２のピンサーのチップ近くに配置され、それにより、医療専門家は、標的組織の切除を行う際に器具の別の画面または一部を見ることなくインジケータ２９８’’を見ることができる。

図２０および図２１を参照すると、サンプル要素１６４が吸引器具１５６に結合されて示されている。検出ファイバ２６４およびインジケータ要素２９６の一部（すなわち、伝送要素２９７およびインジケータ２９８）は、ハンドル１５９の貫通孔１７１を通じて案内され得る。検出ファイバ２６４の遠位端２７２は、吸引カニューレ２５７の遠位端の近位側に位置され得る。インジケータ２９８は、検出ファイバ２６４の遠位端の近くに位置され得るが、ハンドル１５９の制御部分１６７の遠位端１６２に対して検出ファイバの遠位端２７２の位置よりも近位側に位置され得る。換言すれば、検出ファイバ２６４の遠位端１６２は、吸引カニューレ１５７の遠位端に対してインジケータ２９８の位置よりも近位側に配置され得る。更に図２１を参照すると、検出ファイバ２６４およびインジケータ要素２９６の一部が貫通孔１７１を通じて供給された後、ジャケット３０６を吸引カニューレ１５７、検出ファイバ２６４、および伝送要素２９７の上に取り付けることができる。ジャケット３０６は、遠位端１６２および貫通孔１７１が覆われるように、ハンドル１５９の遠位端１６２に嵌合されてもよい。ジャケット３０６は、インジケータ２９８が吸引カニューレ１５７に結合される直前で終端することができる。検出ファイバ２６４は、ジャケット３０６が励起光の送達または組織からの蛍光の収集を妨げないように、ジャケット３０６の下から突出することができる。また、図示のように、インジケータ２９８は、完全に露出しているが、ジャケット３０６によって部分的に覆われていてもよい。幾つかの構成では、ジャケット３０６は省略されてもよい。

図２２を参照すると、吸引チューブ１５６’の異なる構成が示される。具体的には、吸引チューブ１５６’は、吸引チューブ１５６’のハンドル１５９’に貫通孔を含まない。代わりに、サンプル要素１６４’’’は、固定要素３０８を介して吸引器具１５６’に結合される。具体的には、サンプル要素１６４’’’は、２つの固定要素によって吸引カニューレ１５７’に結合されるように示される。２つの固定要素３０８のみが図示されているが、３つ以上の固定要素３０８を使用してサンプル要素１６４を吸引カニューレ１５７’にまたはハンドル１５９’に結合することができる。固定要素３０８は、クリップ、バンド、またはサンプル要素１６４を吸引器具１５６’に固定することができるあらゆるものを含むことができる。

条項

条項１－脳組織を除去するように構成される超音波ハンドピースアセンブリと、超音波ハンドピースアセンブリに結合され、脳組織から発せられる蛍光を収集するように構成される少なくとも１つのファイバを含むサンプル要素と、超音波ハンドピースアセンブリに結合されて選択的に光を放出するように構成されるインジケータと、蛍光に基づいて脳組織の種類を検出し、検出された脳組織の種類に基づいてインジケータを作動させ、検出された脳組織の種類に基づいて超音波ハンドピースアセンブリを制御するように構成されるコントローラと、を備える超音波手術システム。

条項２－少なくとも１つのファイバが励起源に結合され、少なくとも１つのファイバは、脳組織から発せられる蛍光を誘発して蛍光を収集するために励起源からの励起光を照射するように構成される、条項１の超音波手術システム。

条項３－コントローラおよびサンプル要素に結合される光学システムを更に備え、光学システムは、励起源と、蛍光を電気信号に変換するように構成される光学検出システムとを含み、コントローラは、電気信号から脳組織の種類を検出する、条項２の超音波手術システム。

条項４－励起源が第１の励起源として更に規定され、蛍光が第１の蛍光として更に規定され、電気信号が第１の電気信号として更に規定され、光学システムが第２の励起源を更に含み、少なくとも１つのファイバは、脳組織から発せられる第２の蛍光を誘発して第２の蛍光を収集するために第２の励起源からの第２の励起光を照射するように構成され、光学検出システムは、第２の蛍光を第２の電気信号に変換するように構成され、コントローラは、第２の電気信号から第２の種類の脳組織を決定するように構成される、条項３の超音波手術システム

条項５－コントローラは、アルゴリズムに基づいて脳組織の種類を検出するように構成される、条項３の超音波手術システム。

条項６－アルゴリズムは、健康な組織またはベースラインパラメータに関して実行されるべき較正ルーチンを含む、条項５の超音波手術システム。

条項７－アルゴリズムは、ベースライン多項式曲線を電気信号にフィッティングさせることによって修正された電気信号を計算するとともに、周囲光を除去するために電気信号からベースライン多項式曲線を減算するように構成される、条項５の超音波手術システム。

条項８－アルゴリズムは、修正された電気信号に少なくとも１つのガウス分布をフィッティングさせることを含む、条項７の超音波手術システム。

条項９－コントローラは、励起源のオンとオフを周期的に繰り返すように構成され、サンプル要素は、励起源がオフであって脳組織に蛍光を照射していないときに周囲光を収集するように構成され、サンプル要素は、励起源がオンであってサンプル要素が蛍光で脳組織を照明しているときに、周囲光および蛍光を収集するように構成され、アルゴリズムは、蛍光から周囲光を差し引くことを含む、条項５の超音波手術システム。

条項１０－超音波ハンドピースアセンブリが超音波ハンドピースおよびスリーブを含み、インジケータがスリーブに結合される、条項１の超音波手術システム。

条項１１－脳組織に電気刺激を印加するように構成される電極を更に備え、電気刺激が患者からの所定の応答をもたらすときにコントローラが警報を生成する、条項１の超音波手術システム。

条項１２－脳組織を除去するように構成される手術器具と、手術器具に結合されるとともに、（ｉ）脳組織から発せられる蛍光を収集するように構成される少なくとも１つのファイバを含むサンプル要素と、手術器具に結合されて選択的に光を放出するように構成されるインジケータと、蛍光に基づいて脳組織の種類を検出し、検出された脳組織の種類に基づいてインジケータを作動させ、検出された脳組織の種類に基づいて手術器具を制御するように構成されるコントローラとを備える外科システム。

条項１３－コントローラおよびサンプル要素に結合される光学システムを更に備え、光学システムは、少なくとも１つのファイバに結合される励起源であって、少なくとも１つのファイバが、脳組織から発せられる蛍光を誘発して蛍光を収集するために励起源からの励起光を脳組織に照射するように構成される、励起源と、蛍光を電気信号に変換するように構成される光学検出システムとを含み、コントローラが電気信号から脳組織の種類を検出する、条項１２の外科システム。

条項１４－励起源が第１の励起源として更に規定され、蛍光が第１の蛍光として更に規定され、電気信号が第１の電気信号として更に規定され、光学システムが第２の励起源を更に含み、少なくとも１つのファイバは、脳組織から放出される第２の蛍光を誘発して第２の蛍光を収集するために第２の励起源からの第２の励起光を照射するように構成され、光学検出システムは、第２の蛍光を第２の電気信号に変換するように構成され、コントローラは、第２の電気信号から第２の種類の脳組織を決定するように構成される、条項１３の外科システム。

条項１５－コントローラは、アルゴリズムに基づいて脳組織の種類を検出するように構成される、条項１３の外科システム。

条項１６－アルゴリズムは、健康な組織またはベースラインパラメータに関して実行されるべき較正ルーチンを含む、条項１５の外科システム。

条項１７－アルゴリズムは、ベースライン多項式曲線を電気信号にフィッティングさせることによって修正された電気信号を計算するとともに、周囲光を除去するために電気信号からベースライン多項式曲線を減算するように構成される、条項１５の外科システム。

条項１８－アルゴリズムは、修正された電気信号に少なくとも１つのガウス分布をフィッティングさせることを含む、条項１７の外科システム。

条項１９－コントローラは、励起源のオンとオフを周期的に繰り返すように構成され、サンプル要素は、励起源がオフであって脳組織に蛍光を照射していないときに周囲光を収集するように構成され、サンプル要素は、励起源がオンであってサンプル要素が蛍光で脳組織を照明しているときに、周囲光および蛍光を収集するように構成され、アルゴリズムは、蛍光から周囲光を差し引くことを含む、条項１５の外科システム。

条項２０－手術器具がバイポーラ鉗子を備える、条項１２の外科システム。

条項２１－手術器具が神経刺激装置を備える、条項１２の外科システム。

条項２２―手術器具が神経ダイセクタを備える、条項１２の外科システム。

条項２３－手術器具がアブレーション装置を備える、条項１２の外科システム。

条項２４－コントローラは、脳組織の種類の検出に基づいて手術器具の動作パラメータを調整することによって手術器具を制御するように構成されている、条項１２の外科システム。

条項２５－脳組織に電気刺激を印加するように構成される電極を更に備える、項１２の外科システム。

条項２６－電気刺激が患者から所定の応答をもたらすときに、コントローラが警報を生成する、条項２５の外科システム。

条項２７－脳組織に吸引力を印加するように構成される吸引器具と、吸引器具に結合されて脳組織から発せられる蛍光を収集するように構成される少なくとも１つの光ファイバを含むサンプル要素と、吸引器具に結合されて選択的に光を放出するように構成されるインジケータと、蛍光に基づいて脳組織の種類を検出するとともに、検出された脳組織の種類に応じてインジケータを作動させるように構成されるコントローラとを備える外科吸引システム。

条項２８－少なくとも１つの光ファイバが励起源に結合され、少なくとも１つのファイバは、脳組織から発せられる蛍光を誘発して蛍光を収集するために励起源からの励起光を照射するように構成される、条項２７の外科吸引システム。

条項２９－コントローラおよびサンプル要素に結合される光学システムを更に備え、光学システムは、励起源と、蛍光を電気信号に変換するように構成される光学検出システムとを含み、コントローラは、電気信号から脳組織の種類を検出する、条項２８の外科吸引システム。

条項３０－励起源が第１の励起源として更に規定され、蛍光が第１の蛍光として更に規定され、電気信号が第１の電気信号として更に規定され、光学システムが第２の励起源を更に含み、少なくとも１つのファイバは、脳組織から発せられる第２の蛍光を誘発して第２の蛍光を収集するために第２の励起源からの第２の励起光を照射するように構成され、光学検出システムは、第２の蛍光を第２の電気信号に変換するように構成され、コントローラは、第２の電気信号から第２の種類の脳組織を決定するように構成される、条項２９の外科吸引システム。

条項３１－コントローラは、アルゴリズムに基づいて脳組織の種類を検出するように構成される、条項２９の外科吸引システム。

条項３２－アルゴリズムは、健康な組織またはベースラインパラメータに関して実行されるべき較正ルーチンを含む、条項３１の外科吸引システム。

条項３３－アルゴリズムは、ベースライン多項式曲線を電気信号にフィッティングさせることによって修正された電気信号を計算するとともに、周囲光を除去するために電気信号からベースライン多項式曲線を減算するように構成される、条項３１の外科吸引システム。

条項３４－アルゴリズムは、修正された電気信号に少なくとも１つのガウス分布をフィッティングさせることを含む、条項３３の外科吸引システム。

条項３５－コントローラは、励起源のオンとオフを周期的に繰り返すように構成され、サンプル要素は、励起源がオフであって脳組織に蛍光を照射していないときに周囲光を収集するように構成され、サンプル要素は、励起源がオンであってサンプル要素が蛍光を脳組織に照明しているときに周囲光および蛍光を収集するように構成され、アルゴリズムは、蛍光から周囲光を差し引くことを含む、条項３１の外科吸引システム。

条項３６－脳組織に電気刺激を印加するように構成される電極を更に備え、電気刺激が患者から所定の応答をもたらすときにコントローラが警報を生成する、条項２７の外科吸引システム。

条項３７－吸引器具がハンドル部分と長尺部分とを含み、サンプル要素が長尺部分に結合される、条項２７の外科吸引システム。

条項３８－手術室内において周囲光条件下で標的組織を検出するための方法であって、周囲光によって照射されている脳組織を含む無菌野内に光ファイバを位置決めするステップと、脳組織から発せられる蛍光を光ファイバで収集するステップと、光ファイバに結合されたコントローラを用いて、脳組織から発せられる蛍光に基づき、脳組織の標的組織を検出するステップと、標的組織の検出に応じて視覚的な警報をもたらすために無菌野内に位置決めされたインジケータを作動させるステップとを含む方法。

条項３９－光ファイバに結合された励起源からの励起光を脳組織に照射することに応じて、蛍光が脳組織から発せられる、条項３８の方法。

条項４０－外科的処置中に標的組織から発せられる蛍光を検出することがアルゴリズムに基づく、条項３９の方法。

条項４１－アルゴリズムは、健康な組織またはベースラインパラメータに関して実行されるべき較正ルーチンを含む、条項４０の方法。

条項４２－光ファイバおよびコントローラに結合された光学システムを更に備え、光学システムは、標的組織から収集された蛍光を電気蛍光信号に変換するように構成される、条項４０の方法。

条項４３－光学システムが分光計を含む、条項４２の方法。

条項４４－アルゴリズムは、ベースライン多項式曲線を電気蛍光信号にフィッティングさせるとともに、周囲光を除去するためにベースライン多項式曲線を電気蛍光信号から減算することによって、修正された電気蛍光信号を計算することを含む、条項４２の方法。

条項４５－アルゴリズムは、修正された電気蛍光信号に少なくとも１つのガウス分布をフィッティングさせることを含む、条項４４の方法。

条項４６－励起源からの励起光のオンおよびオフを周期的に繰り返すステップと、励起光がオフであって脳組織が励起光によって照射されていないときに光ファイバを用いて周囲光を収集するステップを更に含み、アルゴリズムは、蛍光から周囲光を差し引くことを含む、条項４０の方法。

条項４７－光ファイバは、手術器具およびスタンドアロン装置のうちの少なくとも１つに組み込まれる、条項３８の方法。

条項４８－インジケータは、手術機器に結合される発光装置を備える、条項３８の方法。

条項４９－外科システムを使用して手術室内において周囲光条件下で標的組織を検出するための方法であって、外科システムが、少なくとも１つの光ファイバを含む作業器具と、インジケータと、作業器具に結合される光学システムと、少なくとも１つの光ファイバに結合される励起源とを備え、標的組織を検出するための方法は、周囲光によって照射される脳組織を含む無菌野内に作業器具を位置決めするステップと、光学システムを用いて、作業器具の少なくとも１つの光ファイバを用いた外科的処置中に標的組織から発せられる蛍光を検出するステップと、を含み、蛍光を検出するステップは、少なくとも１つの光ファイバを用いて励起源からの青色光を組織に照射するステップと、少なくとも１つの光ファイバを用いて周囲光および蛍光を収集するステップと、周囲光が除去された状態で標的組織から発せられる蛍光に基づいて蛍光信号を生成するステップと、検出された蛍光に基づいて標的組織が存在することを決定するステップと、標的組織の検出に応じて作業器具のインジケータを作動させるステップと、を含む、標的組織を検出するための方法。

条項５０－少なくとも１つの光ファイバを用いて励起源からの青色光を組織に照射するステップが第１の期間にわたって実行され、青色光を組織に照射するステップが第２の期間にわたって実行されず、周囲光および蛍光を収集するステップが第１の期間にわたって実行され、蛍光を検出するステップは、少なくとも１つの光ファイバを用いて、第２の期間にわたって周囲光を収集するステップと、（ｉ）第１の期間中に収集された周囲光および蛍光に基づいて第１の信号を生成し、（ｉｉ）第２の期間中に収集された周囲光に基づいて第２の信号を生成するステップと、を更に含み、第１の信号と第２の信号とに基づくアルゴリズムを使用して蛍光信号から周囲光が除去される、条項４９の標的組織を検出するための方法。

条項５１－アルゴリズムは、第１の信号と第２の信号との差に基づいて最小二乗多項式を使用してベースライン曲線を計算することを含む、条項５０の標的組織を検出するための方法。

条項５２－アルゴリズムは、蛍光信号を取得するために、第１の信号と第２の信号との差からベースライン曲線を減算することを含む、条項５１の標的組織を検出するための方法。

条項５３－アルゴリズムは、蛍光信号の少なくとも１つのスペクトル帯域に関して少なくとも１つのガウス曲線を計算することを含む、条項５２の標的組織を検出するための方法。

条項５４－作業器具が吸引ハンドルである、条項４９の標的組織を検出するための方法。

条項５５－作業器具がアブレーション装置である、条項４９の標的組織を検出するための方法。

条項５６－作業器具を用いて、インジケータに基づき、標的組織を除去するステップを更に含む、条項５５の標的組織を検出するための方法。

条項５７－周囲光は、手術用顕微鏡によって生成される光と、１つ以上の手術用ランプによって生成される光とを含む、条項４９の標的組織を検出するための方法。

条項５８－外科システムがディスプレイを含み、方法は、ディスプレイに蛍光信号を表示するステップを更に含む、条項４９の標的組織を検出するための方法。

条項５９－作業器具は、標的組織に刺激電流を印加するように構成される少なくとも１つの電極を含み、標的組織を検出するための方法は、標的組織に電気刺激を与えるステップと、標的組織の電気刺激が患者に影響を与えるかどうかを決定するステップとを含む、条項４９の標的組織を検出するための方法。

条項６０－電気刺激が患者に影響を与えるという決定に応じて、作業器具が標的組織に作用するのを防止するために作業器具の動作を制御する、条項５９の標的組織を検出するための方法。

条項６１－作業器具の動作を制御することは、作業器具の動作パラメータを変更することを含む、条項６０の標的組織を検出するための方法。

条項６２－動作パラメータは、印加電圧、引き出される電流、および電力消費のうちの少なくとも１つを含む、条項６１の標的組織を検出するための方法。

条項６３－インジケータが第１のインジケータとして更に規定され、作業器具が第２のインジケータを含み、標的組織を検出するための方法は、電気刺激が患者に影響を与えるとの決定に応じて第２のインジケータを作動させるステップを更に含む、条項５９の標的組織を検出するための方法

条項６４－標的組織が第１の標的組織として更に規定され、方法は、光学システムを用いて、第２の標的組織から発せられる第２の蛍光に基づき、第２の標的組織を検出するステップを更に含む、条項４９の標的組織を検出するための方法。

条項６５－第２の標的組織の検出に応じて、作業器具が第２の標的組織に作用するのを防止するために、作業器具の動作を制御するステップを更に含む、条項６４の標的組織を検出するための方法。

条項６６－第２の標的組織が血管に対応する、条項６４の標的組織を検出するための方法。

条項６７－蛍光の検出が１秒未満で実行される、条項４９の標的組織を検出するための方法。

条項６８－外科システムを使用して手術室内において周囲光条件下で標的組織を検出および除去するための方法であって、外科システムは、第１の作業器具と、第２の作業器具と、少なくとも１つの光ファイバを含むアタッチメントと、インジケータと、光学システムと、少なくとも１つの光ファイバに結合される励起源とを備え、標的組織を検出するための方法は、アタッチメントを第１の作業器具および第２の作業器具のうちの少なくとも一方に結合するステップと、光学システムを用いて、標的組織から発せられる蛍光に基づき、外科的処置中に標的組織を検出するステップと、第１の作業器具および第２の作業器具のうちの少なくとも一方が無菌野にある間に、標的組織の検出に応じてアタッチメントのインジケータを作動させるステップと、第１の作業器具および第２の作業器具の少なくとも１つが無菌野内にある間に、アタッチメントのインジケータを見るステップと、第１の作業器具が術者の第１の手にある間に、手術部位で第１の外科的手術を実行するステップと、第１の作業器具を第１の手に保持しながら、インジケータに応じて第２の作業器具が術者の第２の手にある間に、手術部位で第２の外科的手術を実行するステップと、を含む、標的組織を検出および除去するための方法。

条項６９－第１の作業器具が吸引カニューレに対応し、第１の外科的手術が手術部位から流体を吸引することを含む、条項６８の標的組織を検出および除去するための方法。

条項７０－第２の作業器具がバイポーラ鉗子に対応する、条項６８の標的組織を検出および除去するための方法。

条項７１－外科システムを使用して手術室内において周囲光条件下または顕微鏡光条件下で標的組織を検出および除去するための方法であって、外科システムは、少なくとも１つの光ファイバを含む吸引カニューレと、インジケータと、作業器具と、光学システムと、少なくとも１つの光ファイバに結合される励起源とを備え、方法は、周囲光によって照射される脳組織を含む無菌野内に作業器具および吸引カニューレを位置決めするステップと、光学システムを用いて、標的組織から発せられる蛍光に基づき、外科的処置中に標的組織を検出するステップと、吸引カニューレが無菌野にある間に、標的組織の検出に応じて吸引カニューレのインジケータを作動させるステップと、吸引カニューレが無菌野内にある間に吸引カニューレのインジケータを見るステップと、吸引カニューレが術者の第１の手にある間に、吸引カニューレを用いて手術部位から流体を吸引するステップと、術者の第１の手に吸引カニューレを保持しながら、インジケータに応じて、術者の第２の手にある作業器具を使用して標的組織に手術をするステップとを含む、標的組織を検出および除去するための方法。

条項７２－外科システムを使用して手術室内において周囲光条件下で標的組織を検出するための方法であって、外科システムは、少なくとも１つの光ファイバを含む作業器具と、インジケータと、作業器具に結合される光学システムと、少なくとも１つの光ファイバに結合される励起源とを備え、標的組織を検出するための方法は、光学システムを用いて、作業器具の少なくとも１つの光ファイバにより外科的処置中に標的組織から発せられる蛍光を検出するステップを含み、蛍光を検出するステップは、少なくとも１つの光ファイバを用いて励起源からの青色光を組織に照射するステップと、少なくとも１つの光ファイバを用いて周囲光および蛍光を収集するステップと、周囲光が除去された状態で標的組織から発せられる蛍光に基づいて蛍光信号を生成するステップと、検出された蛍光に基づいて標的組織が存在することを決定するステップと、標的組織の検出に応じて作業器具のインジケータを作動させるステップとを含む、標的組織を検出するための方法。

条項７３－患者の脳組織が腫瘍性であるかどうかを決定するための光学プローブシステム。光学プローブシステムは、脳組織によって発せられる蛍光を伝送するように構成される光ファイバを含むサンプル要素と、光ファイバによって伝送される蛍光とは異なる可視光を選択的に放出するように構成されるインジケータとを含む。光学プローブシステムは、腫瘍組織内で蛍光を誘発するための波長を有する励起光を放出するように構成される励起源を含む。光学プローブシステムは、光ファイバに結合される光学機器であって、脳組織によって発せられて光ファイバによって伝送される蛍光を電気信号に変換するように構成される、光学機器と、インジケータおよび光学機器に結合されるコントローラであって、電気信号に基づいて脳組織が腫瘍性であることを決定するとともに、脳組織が腫瘍性であるという決定に基づいてインジケータを作動させるように構成されるコントローラとを含む。

前述の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、その応用、または使用を限定することを決して意図するものではない。本開示の広範な教示は、様々な形で実施することができる。したがって、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すれば他の修正が明らかになるため、本開示の真の範囲はそのように限定されるべきではない。本開示の原理を変更することなく、方法内の１つ以上のステップを異なる順序で（または同時に）実行できることを理解すべきである。更に、各例は特定の特徴を有するものとして上で説明されているが、本開示の任意の例に関して説明されたこれらの特徴のいずれか１つ以上は、他の例のいずれかの特徴において実装され、および／または他の例のいずれかの特徴と組み合わせられ得る。たとえその組み合わせが明示的には説明されていない場合であってもである。換言すれば、記載された例は相互に排他的ではなく、１つ以上の例の相互の置換も本開示の範囲内に含まれる。

要素間（例えば、コントローラ間、回路要素間、半導体層間など）の空間的および機能的関係は、「直接的」であると明示的に記載されていない限り、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「隣にある」、「上に」、「上方に」、「下に」、および「配置された」を含む様々な用語を使用して説明され、第１の要素と第２の要素との間の関係が上記の開示で記載されている場合、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係であることができるが、第１の要素と第２の要素の間に１つ以上の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的な関係であってもよい。

本明細書で使用される場合、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」という語句は、非排他的論理ＯＲを使用した論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。サブセットという用語は、必ずしも適切なサブセットを必要とするわけではない。換言すれば、第１のセットの第１のサブセットは、第１のセットと同一の広がりを有する（等しい）可能性がある。

図において、矢印の方向は、矢印の頭によって示されているように、一般に、図にとって重要な情報（データまたは命令など）の流れを示している。例えば、要素Ａと要素Ｂが様々な情報を交換するが、要素Ａから要素Ｂに伝えられる情報が図に関連する場合、矢印は要素Ａから要素Ｂを指すことがある。この一方向の矢印は、他の情報が要素Ｂから要素Ａに伝えられないことを意味するものではない。更に、要素Ａから要素Ｂに送られる情報について、要素Ｂは、情報の要求または受信確認を要素Ａに送ることができる。

以下の定義を含め、本出願では、「コントローラ」または「モジュール」という用語を「回路」という用語に置き換えることがある。「コントローラ」という用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルシステムオンチップ（ＰＳｏＣ）、デジタル、アナログ、またはアナログ／デジタル混合ディスクリート回路、デジタル、アナログ、またはアナログ／デジタル混合集積回路、組み合わせ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ回路（共有、専用、またはグループ）、プロセッサ回路によって実行されるコードを格納するメモリ回路（共有、専用、またはグループ）、説明された機能を提供する他の適切なハードウェアコンポーネント、または、システムオンチップなど、上記の一部または全ての組み合わせを指す、その一部である、またはこれらを含むことができる。

コントローラは、１つ以上のトランシーバを伴う１つ以上のインタフェース回路を含んでもよい。幾つかの例では、インタフェース回路は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）または無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）に接続する有線または無線インタフェースを実装することができる。ＬＡＮの例としては、電気電子学会（ＩＥＥＥ）標準８０２．１１－２０１６（ＷＩＦＩ無線ネットワーキング標準とも呼ばれる）およびＩＥＥＥ標準８０２．３－２０１５（ＥＴＨＥＲＮＥＴ有線ネットワーク標準とも呼ばれる）がある。ＷＰＡＮの例としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐ および ＩＥＥＥ標準８０２．１５．４からのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ無線ネットワーキング標準がある。

コントローラは、インタフェース回路を使用して他のコントローラと通信することができる。本開示では、コントローラがコントローラと論理的に直接通信するものとして示されているが、様々な実装において、コントローラは実際には通信システムを介して通信することができる。通信システムには、ハブ、スイッチ、ルータ、ゲートウェイ、トランシーバなどの物理および／または仮想ネットワーキング機器が含まれる場合がある。つかの実装では、通信システムは、インターネットなどのワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）に接続するか、またはそれをトラバースする。例えば、通信システムには、マルチプロトコルラベルスイッチング（ＭＰＬＳ）や仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）などの技術を使用して、インターネットまたはポイントツーポイント専用線を介して相互に接続された複数のＬＡＮが含まれる場合がある。

様々な実装において、コントローラの機能は、通信システムを介して接続される複数のコントローラ間で分散され得る。例えば、複数のコントローラが、負荷分散システムによって分散された同じ機能を実装する場合がある。更なる例では、コントローラの機能は、サーバ（リモートまたはクラウドとしても知られる）コントローラとクライアント（またはユーザ）コントローラとの間で分割され得る。

コントローラの一部または全てのハードウェア特徴は、ＩＥＥＥ標準１３６４－２００５（一般に「Ｖｅｒｉｌｏｇ」と呼ばれる）やＩＥＥＥ標準１０７６－２００８（一般に「ＶＨＤＬ」と呼ばれる）などのハードウェア記述言語を使用して定義できる。ハードウェア記述言語は、ハードウェア回路を製造および／またはプログラムするために使用され得る。幾つかの実装形態では、コントローラの一部または全ての機能は、以下で説明するコードとハードウェア記述の両方を包含するＩＥＥＥ１６６６－２００５（一般に「ＳｙｓｔｅｍＣ」と呼ばれる）などの言語によって定義され得る。

上記で使用したコードという用語は、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはマイクロコードを含み、プログラム、ルーチン、関数、クラス、データ構造、および／またはオブジェクトを指す場合がある。共有プロセッサ回路という用語には、複数のコントローラからの一部または全てのコードを実行する単一のプロセッサ回路が含まれる。グループプロセッサ回路という用語には、追加のプロセッサ回路と組み合わせて、１つ以上のコントローラからの一部または全てのコードを実行するプロセッサ回路が含まれる。複数のプロセッサ回路への言及には、個別のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のプロセッサ回路の複数のコア、単一のプロセッサ回路の複数のスレッド、または上記の組み合わせが含まれる。共有メモリ回路という用語には、複数のコントローラからの一部または全てのコードを格納する単一のメモリ回路が含まれる。グループメモリ回路という用語は、追加のメモリと組み合わせて、１つ以上のコントローラからの一部または全てのコードを格納するメモリ回路を包含する。

メモリ回路という用語は、コンピュータ可読媒体という用語のサブセットである。本明細書で使用されるコンピュータ可読媒体という用語は、（搬送波などの）媒体中を伝播する一時的な電気信号または電磁信号を包含するものではない。したがって、コンピュータ可読媒体という用語は、有形で非一時的であると考えられる場合がある。非一時的コンピュータ可読媒体の非限定的な例は、不揮発性メモリ回路（フラッシュメモリ回路、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ回路、またはマスク読み取り専用メモリ回路など）、揮発性メモリ回路（例えば、スタティックランダムアクセスメモリ回路またはダイナミックランダムアクセスメモリ回路）、磁気記憶媒体（アナログまたはデジタルの磁気テープ、ハードディスクドライブなど）、光記憶媒体（ＣＤ、ＤＶＤ、またはＢｌｕｅ－ｒａｙディスクなど）である。

本出願で説明される装置および方法は、コンピュータプログラムに組み込まれた１つ以上の特定の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作成された専用コンピュータによって部分的または完全に実装され得る。前述の機能ブロックおよびフローチャート要素は、熟練した技術者またはプログラマの日常的な作業によってコンピュータプログラムに変換され得るソフトウェア仕様として機能することができる。

コンピュータプログラムは、少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読媒体に格納されるプロセッサ実行可能命令を含む。コンピュータプログラムは、保存されたデータも含むまたはそれに依存し得る。コンピュータプログラムには、専用コンピュータのハードウェアと対話する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）、専用コンピュータの特定の装置と対話する装置ドライバ、１つ以上のオペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、バックグラウンドサービス、バックグラウンドアプリケーションが含まれる場合がある。

コンピュータプログラムは、（ｉ）ＨＴＭＬ（ハイパーテキストマークアップ言語）、ＸＭＬ（拡張マークアップ言語）、またはＪＳＯＮ（ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ Ｏｂｊｅｃｔ Ｎｏｔａｔｉｏｎ）などの解析対象の説明テキスト、（ｉｉ）アセンブリコード、（ｉｉｉ）コンパイラによってソースコードから生成されるオブジェクトコード、（ｉｖ）インタプリタによって実行されるソースコード、（ｖ）ジャストインタイムコンパイラによってコンパイルおよび実行されるソースコードなどを含み得る。例としてのみ、ソースコードは、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ－Ｃ、Ｓｗｉｆｔ、Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｇｏ、ＳＱＬ、Ｒ、Ｌｉｓｐ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｐｅｒｌ、Ｐａｓｃａｌ、Ｃｕｒｌ、ＯＣａｍｌ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、ＨＴＭＬ５（ハイパーテキストマークアップ言語第５版）、Ａｄａ、ＡＳＰ（Ａｃｔｉｖｅ Ｓｅｒｖｅｒ Ｐａｇｅｓ）、ＰＨＰ（ＰＨＰ：ハイパーテキストプリプロセッサ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ））、Ｓｃａｌａ、Ｅｉｆｆｅｌ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｅｒｌａｎｇ、Ｒｕｂｙ、Ｆｌａｓｈ（登録商標）、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ（登録商標）、Ｌｕａ、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）、ＳＩＭＵＬＩＮＫ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ（登録商標）を含む言語から構文を使用して記述できる。

Claims (33)

1. 腫瘍組織に関して患者の脳組織を検査するための神経外科システムにおいて、
   患者の組織に吸引力を印加するように構成される吸引器具であって、
   ルーメンを画定する吸引カニューレと、
   前記吸引カニューレに結合される光ファイバであって、脳組織によって発せられる蛍光を伝送するように構成される、光ファイバと、
   前記吸引カニューレに結合されるとともに、前記光ファイバによって伝送される蛍光とは異なる可視光を選択的に放出するように構成される、インジケータと、
   を備える吸引器具と、
   励起光を放出するように構成される励起源であって、前記励起光が腫瘍組織内で蛍光を誘発する波長を有する、励起源と、
   前記光ファイバに結合される光学機器であって、脳組織によって発せられて前記光ファイバによって伝送される蛍光を電気信号に変換するように構成される、光学機器と、
   前記インジケータおよび前記光学機器に結合されるコントローラであって、
   前記電気信号に基づいて脳組織が腫瘍性であると決定し、
   脳組織が腫瘍性であるという前記決定に基づいて前記インジケータを作動させる、
   ように構成される、コントローラと、
   を備える神経外科システム。
2. 前記吸引器具が前記吸引カニューレに結合されるハンドルを含み、
   前記ハンドルは、吸引チューブを受けるためのコネクタを画定する、
   請求項１に記載の神経外科システム。
3. 前記光ファイバが遠位端を含み、前記光ファイバの前記遠位端が前記インジケータの遠位側に位置される、請求項１または２に記載の神経外科システム。
4. 前記吸引カニューレが遠位端を含み、前記光ファイバの前記遠位端が前記吸引カニューレの前記遠位端の近位側に位置される、請求項３に記載の神経外科システム。
5. 前記インジケータが光源を備え、前記神経外科システムは、前記光源および前記コントローラに結合される導体を更に備え、前記導体が前記吸引カニューレに結合される、請求項１から４のいずれか１項に記載の神経外科システム。
6. 前記インジケータの前記光源が第１の色を放出するように構成され、前記第１の色が前記励起源によって放出される色とは異なる色である、請求項５に記載の神経外科システム。
7. 前記吸引器具は、前記吸引器具の動作を制御するための入力制御部を含む制御部分を画定するハンドルを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の神経外科システム。
8. 前記吸引カニューレの一部および前記光ファイバの一部を取り囲むジャケットを更に備え、前記吸引カニューレが遠位端を含み、前記光ファイバが遠位端を含み、前記光ファイバの前記遠位端および前記吸引カニューレの前記遠位端が露出している、請求項７に記載の神経外科システム。
9. 前記制御部分は、前記光ファイバおよび前記インジケータを受けるための貫通孔を画定する、請求項８に記載の神経外科システム。
10. 前記ジャケットは、前記貫通孔の少なくとも一部を覆うように位置される、請求項９に記載の神経外科システム。
11. 前記入力制御部は、前記吸引器具の動作を制御するための涙滴型の制御部である、請求項７から１０のいずれか１項に記載の神経外科システム。
12. 前記吸引カニューレが近位端および遠位端を含み、前記ハンドルが近位端および遠位端を含み、前記吸引カニューレの前記近位端が前記ハンドルの前記遠位端に結合され、前記吸引カニューレの前記遠位端が患者と接触するように構成される、請求項７から１１のいずれか１項に記載の神経外科システム。
13. 前記光ファイバが収集ファイバとして更に規定され、前記収集ファイバが組織から発せられる蛍光を収集するように構成され、前記神経外科システムは、前記励起源に結合される励起ファイバを更に備え、前記励起ファイバは、蛍光を誘発するために脳組織に励起光を照射するように構成される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の神経外科システム。
14. 前記コントローラは、
    患者の健康な組織から光を収集するように医療専門家に指示し、
    患者の健康な組織から収集された光の特性に基づいて、脳組織が腫瘍性であると決定するために使用されるアルゴリズムの１つ以上のパラメータを調整し、患者の健康な組織が、術前の画像から腫瘍性でないと既に特定された脳組織に対応する、
    ように更に構成される、請求項１から１３のいずれか１項に記載の神経外科システム。
15. 前記コントローラは、
    ベースライン多項式曲線を電気信号にフィッティングさせ、
    周囲光を除去するために前記電気信号から前記ベースライン多項式曲線を減算することによって修正された電気信号を計算し、
    前記修正された電気信号に基づいて脳組織が腫瘍性であると決定する、
    ように構成される、請求項１から１４のいずれか１項に記載の神経外科システム。
16. 前記コントローラは、前記修正された電気信号に少なくとも１つのガウス分布をフィッティングさせるように構成される、請求項１５に記載の神経外科システム。
17. 前記コントローラは、前記少なくとも１つのガウスおよび前記修正された電気信号に基づいて誤り訂正プロセスを実行するように構成される、請求項１６に記載の神経外科システム。
18. 前記コントローラは、前記修正された電気信号にフィッティングされた前記少なくとも１つのガウスに対する前記修正された電気信号の比率を決定するように構成され、前記比率が閾値未満であることに応じて、前記コントローラは、脳組織が腫瘍性でないと決定する、請求項１７に記載の神経外科システム。
19. 前記コントローラは、
    第１の期間中に、
    光源からの光を収集するように医療専門家に指示し、前記光源が経時的に一貫したスペクトル帯域からの光を出力し、
    前記光学機器から第２の電気信号を受信し、前記第２の電気信号が前記第１の期間中に前記光源から放出される光を表し、
    前記第２の電気信号を格納し、
    前記第１の期間後に起こる第２の期間中に、
    前記光源からの光を集めるように医療専門家に指示し、
    前記光学機器から第３の電気信号を受信し、前記第３の電気信号が前記第２の期間中に前記光源から放出される光を表し、
    前記第３の電気信号を格納し、
    前記第２の電気信号と前記第３の電気信号との比較に基づいて前記光学機器の経時的な変化を決定し、
    前記変化に基づいて脳組織が腫瘍性であると決定するために使用されるアルゴリズムの１つ以上のパラメータを調整する、
    ように構成される、請求項１から１８のいずれか１項に記載の神経外科システム。
20. 前記励起源が第１の励起源として更に規定され、前記蛍光が第１の蛍光として更に規定され、前記波長が第１の波長として更に規定され、前記電気信号が第１の電気信号として更に規定され、
    前記神経外科システムは、第２の励起光を放出するように構成される第２の励起源を更に含み、前記第２の励起光は、腫瘍組織内に第２の蛍光を誘発するための第２の波長を有し、
    前記光学機器は、脳組織によって発せられて前記光ファイバによって伝送される前記第２の蛍光を第２の電気信号に変換するように構成され、
    前記コントローラは、前記第２の電気信号から第２の種類の組織が存在することを決定し、前記第２の種類の組織が腫瘍組織とは異なる種類の組織であり、第２の種類の組織が存在するという前記決定に応じて前記インジケータを作動させて第２の色の光を放出するように構成される、
    請求項１から１９のいずれか１項に記載の神経外科システム。
21. 手術室内での外科的処置中に周囲光条件下で腫瘍組織を検出するための神経外科的方法において、
    周囲光によって照射される脳組織を含む無菌野内に少なくとも１つの光ファイバおよびインジケータを含む手術器具を位置決めするステップと、
    前記少なくとも１つの光ファイバを用いて、脳組織から発せられる蛍光を収集するステップと、
    前記少なくとも１つの光ファイバに結合される光学機器を用いて、脳組織から発せられる前記蛍光を電気信号に変換するステップと、
    前記少なくとも１つの光ファイバと前記光学機器とに結合されるコントローラを用いて、前記電気信号に基づき、腫瘍組織を検出するステップと、
    前記コントローラを用いて、腫瘍組織の前記検出に応じて視覚的な警報をもたらすように前記インジケータを作動させるステップと、
    を含む神経外科的方法。
22. 患者の脳組織が腫瘍組織を含むかどうかを検出するための神経外科的方法において、外科システムが、吸引器具と、それぞれが前記吸引器具に結合される光ファイバおよびインジケータと、励起源と、前記光ファイバに結合される光学機器と、前記励起源、前記光学機器、および前記インジケータに結合されるコントローラとを含み、前記方法は、
    前記吸引器具を用いて、患者の脳組織に吸引力を印加するステップと、
    前記励起源から所定の波長を有する励起光を放出して、腫瘍組織内に蛍光を誘発するステップと、
    脳組織から発せられる蛍光を前記光ファイバで収集するステップと、
    前記光学機器を使用して前記蛍光を電気信号に変換するステップと、
    脳組織が腫瘍性であることを前記電気信号が示すと前記コントローラが決定するときに前記コントローラを用いて前記電気信号に基づき前記インジケータを作動させるステップと、
    を含む神経外科的方法。
23. 脳組織からの前記蛍光の放出を誘発するために、前記光ファイバに結合される前記励起源からの前記励起光を脳組織に照射するステップを更に含む、請求項２２に記載の神経外科的方法。
24. 脳組織の自己蛍光を考慮するための較正ルーチンを実行するステップを更に含み、較正ルーチンを実行する前記ステップは、
    健康な組織から収集される光の特性に基づいて健康な組織からの光を収集するように医療専門家に指示するステップと、
    健康な組織から収集された光の特性に基づいて脳組織が腫瘍性であると決定するために使用されるアルゴリズムの１つ以上のパラメータを調整するステップであって、健康な組織が、術前の画像から腫瘍性でないと特定された組織に対応する、ステップと、
    を含む、請求項２２に記載の神経外科的方法。
25. 前記光学機器が分光計を含み、前記分光計が前記蛍光を前記電気信号に変換するステップを実行する、請求項２２に記載の神経外科的方法。
26. 修正された電気信号を計算して、前記電気信号から周囲光を除去するステップを更に含み、修正された電気信号を計算する前記ステップは、ベースライン多項式曲線を前記電気信号にフィッティングさせて前記ベースライン多項式曲線を減算するステップを含む、請求項２２に記載の神経外科的方法。
27. 前記コントローラを用いて、少なくとも１つのガウスを前記修正された電気信号にフィッティングさせるステップを更に含む、請求項２６に記載の神経外科的方法。
28. 前記少なくとも１つのガウスおよび前記修正された電気信号に基づき、前記コントローラを用いて誤り訂正プロセスを実行するステップを更に含む、請求項２７に記載の神経外科的方法。
29. 誤り訂正プロセスを実行する前記ステップは、
    前記修正された電気信号にフィッティングされた前記少なくとも１つのガウスに対する前記修正された電気信号の比率を決定するステップと、
    前記比率が閾値を下回っていることに応じて、脳組織が腫瘍性でないと決定するステップと、
    を含む、請求項２８に記載の神経外科的方法。
30. 第１の期間中に、
    光源からの光を収集するように医療専門家に指示するステップであって、前記光源が経時的に一貫したスペクトル帯域からの光を放出する、ステップと、
    前記第１の期間中に前記光源から放出される光を表す第２の電気信号を前記光学機器から受信するステップと、
    前記第２の電気信号を格納するステップと、
    を更に含むとともに、
    第２の期間中に、
    前記光源からの光を収集するように医療専門家に指示するステップと、
    前記第２の期間中に前記光源から放出される光を表す第３の電気信号を前記光学機器から受信するステップと、
    前記第３の電気信号を格納するステップと、
    前記コントローラを用いて、前記第２の電気信号と前記第３の電気信号との比較に基づき、前記光学機器の経時的な変化を決定するステップと、
    前記コントローラを用いて、前記変化に基づき、脳組織が腫瘍性であると決定するために使用されるアルゴリズムの１つ以上のパラメータを調整するステップと、
    を更に含む、請求項２２に記載の神経外科的方法。
31. 前記コントローラを用いて、前記電気信号からの考慮から周囲光を除去するステップを更に含む、請求項２２に記載の神経外科的方法。
32. 前記電気信号が第１の電気信号として更に規定され、前記方法は、
    前記コントローラを用いて、前記励起源からの前記励起光のオンおよびオフを周期的に繰り返すステップと、
    前記光学機器から第２の電気信号を受信するステップであって、前記第２の電気信号が、前記励起光がオフのときに収集される周囲光を表す、ステップと、
    前記第１の電気信号から前記第２の電気信号を減算するステップと、
    を更に含む、請求項３１に記載の神経外科的方法。
33. 外科システムを使用して手術室内において周囲光条件下で標的脳組織が腫瘍性であるかどうかを検出するための神経外科的方法において、前記外科システムが、少なくとも１つの光ファイバおよびインジケータを含む作業器具と、前記少なくとも１つの光ファイバに結合される光学機器と、前記少なくとも１つの光ファイバに結合される励起源と、前記光学機器および前記インジケータに接続されるコントローラとを備え、標的組織を検出する前記方法は、
    外科的処置中に標的脳組織から発せられる蛍光を検出するステップであって、
    前記励起源から青色光を放出して、標的脳組織の蛍光発光を誘発するステップと、
    前記光学機器を用いて、前記少なくとも１つの光ファイバから標的脳組織の前記蛍光を受信するステップと、
    前記光学機器を用いて前記蛍光を電気信号に変換するステップと、
    を含む、ステップと、
    前記コントローラを用いて、前記電気信号に基づき標的脳組織が腫瘍性であると決定するステップと、
    前記コントローラを用いて、標的脳組織が腫瘍性であるという前記決定に応じて前記作業器具の前記インジケータを作動させるステップと、
    を含む神経外科的方法。