JP2024522954A - レーザエネルギーのマルチエミッタを備えたデバイス及び加温処置を行うための関連アセンブリ - Google Patents

Abstract

生体組織の標的領域を治療するための、レーザエネルギーのマルチエミッタを有するレーザデバイス（１）であって、長手方向軸（ＡＡ’）を有し、近位端（１５１）と、標的領域に面して配置されるように意図された遠位端（１５２）とを含む少なくとも１つのシース（１５０）と、シース内で、近位端と遠位端との間に延在する少なくとも２つの光ファイバ（１２３、１２４、１２５、１２６、１２７）であって、光ファイバの各々は、加温処置レーザビームを標的領域に誘導し、標的領域にレーザエネルギーを蓄積させるのに適している、少なくとも２つの光ファイバと、を備え、－少なくとも２つの光ファイバの遠位端は、各々がシースの長手方向軸に対して異なる放射方向にレーザビームを放射するように構成されており、更に、少なくとも２つのレーザビームを生成するように構成されたレーザ源のシステム（１９）であって、少なくとも２つのレーザビームは、調整可能な光パワーを有して異なった又は同一の波長を有する、レーザ源のシステムと、標的領域の幾何学的形状に一致する幾何学的形状を有する３Ｄ熱分布を動的に生成し調整するように、光ファイバによって、標的領域の方向に誘導及び放射されるレーザビームの各々の波長、光パワー、レーザエネルギーの蓄積の持続時間、及び放射時点を選択するように、レーザ源のシステムを制御するように構成されたレーザビーム制御ユニット（３１）と、を備える、レーザデバイス（１）が開示される。

Description

本発明は、術中撮像による誘導下での温度の局所的変動を使用して生体組織を処置する分野に関する。

より具体的には、本発明は、複数のレーザビームを放射して、任意の形状であり、潜在的に非対称である所定の標的領域に対応する３Ｄ温度変化を生体組織に誘導することができるレーザエネルギーのマルチエミッタを有するデバイスに関する。

本発明はまた、ＭＲＩ撮像デバイスに結合されたレーザエネルギーのマルチエミッタを有するそのようなデバイスを備える加温処置アセンブリに関する。

エネルギー源による温度上昇（温熱療法）又は温度低下（低体温療法）の標的投与によって、病的な生物組織を局所的に処置することが知られている。例えば、エネルギーは、レーザ、マイクロ波、高周波、集束超音波によって、又は寒冷療法によって提供されることがある。

これらの技術の中で、遠隔に配置されたエネルギー発生器手段（誘導による集束超音波又は無線周波数波）を介して生体組織の標的領域にエネルギー用量を蓄積することからなる第１の加温処置カテゴリと、経皮若しくは血管経路（無線周波数、レーザ、マイクロ波、寒冷療法）によって標的領域にエネルギー用量を蓄積することからなる第２の加温処置カテゴリとが区別される。本発明の加温処置システムは、第２のカテゴリに属する。

加温処置の前の、「術前計画段階」と称される段階は、標的領域のサイズ、数、位置、及び形状を決定することができる、例えばコンピュータ断層撮影（「ＴＤＭ」と呼ばれることがある）による又は磁気共鳴撮像（Magnetic Resonance Imaging）（「ＭＲＩ」と呼ばれることがある）による好適な撮像技術のおかげで、標的領域の３Ｄ拡張を評価することが意図されている。

この術前計画段階中に、標的領域の寸法のグローバルインジケータ、それらの数、及び識別可能な解剖学的基準に対するそれらの相対位置が、一般に規定される。

計画段階はまた、処置命令を定義、すなわち、処置されることになる生体組織の機能的特性、標的領域のサイズ、及び病理組織の重症度の関数として、ある体積において送達されることになる熱エネルギーの用量を定義することからなる処置を準備することを目的とする。

処置を有効にするために、標的領域は、映し出すとき可視である病理組織と、任意選択で、病理組織の周囲で医師によって規定される、観察されるべき最小安全マージンとを含むように規定される。この標的領域は、病理組織を処置するために適合された温度変化を受けるべきである。

標的領域は、一般に、組織が健康であり、理想的には加温処置中に有害な熱変動を受けるべきではない領域によって囲まれている。標的領域を囲むこの領域において、保存されるべき１つ以上の重大な領域（重要な器官及び／又は構造）が区別され得る。

組織が健康であり、重大な領域を含まない領域では、組織は、理想的には、加温処置中に温度変化を受けるべきではない。それにもかかわらず、起こり得る温度変化は、患者にとって重大であるとは考えられない。

加温処置技術は外科手術よりもはるかに侵襲性が低いが、いくつかの欠点がある。

この技術の効率の主な制限の１つは、処置されることになる標的領域の任意の形状によるものである。実際、既知の温熱処置デバイスでは、蓄積されるエネルギーは、一般的に、適用点の周りの球状又は楕円状の体積を加熱することを目的としている。しかしながら、提案されたデバイスは、アプリケータによって生成された損傷の形状を、処置されることになる標的領域の形状に調整することを可能にしない。一方、組織における熱の分布は、それらの固有の熱特性（吸収、熱拡散率、灌流）に依存し、多くの場合、医師によって計画された熱分布に関する温度の空間分布の修正をもたらす。したがって、蓄積されたエネルギーは、全ての標的領域の完全な処置を保証することを可能にしない。

有効温度分布の形状と標的領域の形状との間の適合性の欠如は、標的領域の特定のエリアにおける不十分なエネルギー蓄積及び／又は保存されることになる重大な領域における任意の望ましくないエネルギー蓄積につながる可能性がある。損傷の形状の適合性の欠如の結果の１つは、不完全な処置の数の増加であり、関連する局所再発のリスクである。同様に、健康な生体組織を変化させるリスクが強調され、潜在的に重篤な副作用のリスクが増大する。

標的領域と接触してレーザエネルギー用量を蓄積させるために、光ファイバ又は光ファイバのセットを使用することが知られている。実際、光ファイバの使用は、その遠位端を標的領域と直接接触させ、レーザ源を使用して放射された光エネルギーを吸収することによって、必要とされる熱エネルギーを標的領域に蓄積することを可能にする。

知られている例示的な実施形態は、光ファイバ又は光ファイバのセットを組み込む主シースを備えるデバイスである。シースの遠位端は開口部を備え、この開口部を通して、光ファイバ又は光ファイバのセットの端部が、標的領域を局所的に処置することが意図された照射光エネルギーを放射する。この解決策は、光ファイバを標的ゾーンに可能な限り近づけることを可能にする。しかしながら、上述した全ての技術的な制約を満たすことはできない。

したがって、本発明の目的の１つは、処置目的に従って処置を生み出すことができるように、放射方向がファイバごとに異なり、処置中に動的に調整可能であることが可能である複数の光ファイバを有する放射デバイスを提供することである。

本発明の別の目的は、独立して放射される各レーザファイバの光パワー及び波長を制御すること及び調整することができるデバイスを提案することができることである。波長の調整は、生体組織がそれらの波長の関数として光を異なって吸収するので、誘発される加温深さを調節することを可能にする。

本発明の別の目的は、標的領域の幾何学的形状に適合された幾何学的形状を有する３Ｄ分布を処置中にリアルタイムで生成し調整するために、各光ファイバの光パワー及び放射時点を制御すること及び調整することができるデバイスを提案することができることである。

本発明の別の目的は、デバイスの遠位端における温度をリアルタイムで測定するためのデバイスを提供し、したがって、温度測定撮像システムに加えて温度を測定するための手段を提供することである。

本発明の他の目的及び利点は、以下の説明から明らかになるが、しかしながら、以下の説明は、単なる例示であって、本発明を限定するものではない。

レーザエネルギーのマルチエミッタを有するレーザデバイスは、生体組織の標的領域を加温処置するために提案され、
－長手方向軸（ＡＡ’）を有し、近位端と、標的領域に面して配置されるように意図された遠位端と、を含む少なくとも１つのシースと、
－シース内で、近位端と遠位端との間に延在する少なくとも２つの光ファイバであって、光ファイバの各々は、加温処置レーザビームを標的領域に誘導し、標的領域にレーザエネルギーを蓄積させるのに適している、少なくとも２つの光ファイバと、
－少なくとも２つの光ファイバの遠位端は、各々がシースの長手方向軸に対して異なる放射方向にレーザビームを放射するように構成され、
－少なくとも２つのレーザビームを生成するように構成されたレーザ源のシステムであって、少なくとも２つのレーザビームは、調整可能な光パワーを有して異なった又は同一の波長を有する、レーザ源のシステムと、
－標的領域の幾何学的形状に一致する幾何学的形状を有する３Ｄ熱分布を動的に生成し調整するように、光ファイバによって、標的領域の方向に誘導され放射されるレーザビームの各々の波長、光パワー、レーザエネルギーの蓄積の持続時間、及び放射時点を選択するように、レーザ源のシステムを制御するように構成されたレーザビーム制御ユニットと、
を備える。

次の段落で開示される特徴は、任意選択で実装されることがある。これらは、互いに独立して、又は互いに組み合わせて実装されることがある。

少なくとも２つの光ファイバについての遠位端は、シースの遠位端の表面から異なる距離に配置される。

光ファイバの遠位端は、シースの長手方向軸に対して０度から１８０度までの間の角度αで向けられた放射方向にレーザビームを放射するように構成される。

レーザ源のシステムは、複数の単色レーザ源を備える。

レーザ源のシステムは、各光ファイバに対して異なるレーザ波長の少なくとも２つのレーザビームを生成するように適合される。

本発明の一実施形態によれば、デバイスは、レーザ源のシステムによって生成されたレーザビームを、シースの光ファイバに伝送することができる複数の光伝送ファイバを更に備える。

好ましくは、デバイスは温度センサを更に備える。

一実施形態によれば、温度センサは、標的領域の温度変化を検出可能な検出用光ファイバ（detection optical fiber）である。

一実施形態によれば、複数の加温処置用光ファイバ（heat-treatment optical fiber）は、検出用光ファイバの周りに半径方向対称に従って分布している。

有利には、デバイスは、シースの光ファイバを、レーザ源のシステムの光伝送ファイバと接続することができる接続手段を更に備える。

特に有利な実施形態によれば、シースは、標的領域に向かって放出されるように意図された圧力下で、治療物質を注入するように適合された少なくとも１つのルーメンを備える。

別の実施形態によれば、シースは、シースの遠位端の一部を冷却するように意図された冷却液を輸送するのに適合された閉冷却回路（closed cooling circuit）を備える。

一変形例によれば、閉冷却回路は、シースに設けられた少なくとも２つの開口部によって形成される。

好ましくは、冷却回路は、光ファイバを含むシースを囲んでいる冷却シースと、シース内に設けられたルーメンとによって形成される。

別の態様によれば、加温処置アセンブリは、生体組織の標的領域に関して提供され、
－標的領域を治療するための、上記で定義されたレーザエネルギーのマルチエミッタを有するレーザデバイスと、
－標的領域の解剖学的画像及び測温画像を生成するように構成された磁気共鳴撮像システムと、
を備える。

他の特徴、詳細及び利点は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を分析することによって明らかになるであろう。

本発明の一実施形態に係るレーザエネルギーのマルチエミッタを有するレーザデバイスを示す。 本発明の別の実施形態に係るレーザエネルギーのマルチエミッタを有するレーザデバイスを示す。 光ファイバのアセンブリを含むシースの斜視図を概略的に示す。 一実施形態に係るシース内の３本の処置用光ファイバのセットの側面図及び断面図を概略的に示す。 デバイスが３つのシースを備え、シースの各々が５つの光ファイバのアセンブリを備える一実施形態の斜視図を概略的に示す。 処置用光ファイバを受け取るための５つのルーメンと、温度センサを受け取ることを意図した、又は冷却液若しくは治療物質を注入することを意図した第６の中央ルーメンとが提供されたシースの一実施形態の断面図及び正面断面図を示す。 閉冷却回路を形成するために２つの追加のルーメンが提供された図６Ａのシースの一実施形態の断面図及び正面図を示す。 中央ルーメンを有する閉冷却回路を形成するために冷却シースによって囲まれた図６Ａの光学シースの例示的実施形態の断面及び正面断面図を示す。 ＭＲＩ撮像デバイスに結合されたマルチエミッタを有するレーザデバイスを備える本発明の一実施形態に係る加温処置アセンブリを示す。 ６つの光エネルギーを放射することが可能な６つの処置用光ファイバを備えるシースを概略的に示す。 図８Ａのシースを用いたＭＲＩ温度測定によって得られた６つの温度画像を示し、各温度画像が、単一の光ファイバのアクティベーション（activation）と同時に得られ、各光ファイバが、次々と連続的にアクティベート（activate）される。 同じパワーを有する６本の光ファイバについての同時のアクティベーション（activation）の間に図８Ａのシースで得られた温度画像を示す。 遠位端が標的領域の両側に位置付けられる２つのシースを伴う使用の実施例を概略的に示す。 処置用光ファイバごとに異なる波長の２つのレーザビームを生成することができるレーザ源システムの一実施形態を概略的に示す。 ６本の光ファイバを備えるレーザ源のシステムの正面図を概略的に示す。 図１１の６本の光ファイバの各々によって放射された個々のレーザビームの写真を示す。 各々の光ファイバの連続したアクティベーション（activation）の間のＭＲＩ温度測定によって得られた温度画像を示し、グラフの曲線が、６つの画素における温度の変化を示し、各画素が、異なる光ファイバによってカバーされた角度セクタにおいて選択される。 三角形（ａ）、楕円形（ｂ）、及び半円形（ｃ）の３つの幾何学的熱分布形状を生成する３つの異なったアクティベーションコンフィグレーション（activation configuration）についてＭＲＩ温度測定によって得られた温度画像を示し、表示された各画像が、選択されたダイオードによる温度の最大増加に対応するレーザ放射の終了時に選択され、各画像上に示された番号が付けられた点が、右のグラフ上に経時的な温度の曲線を表示するために選択された画素である。

定義
本発明の文脈において、「標的領域（target region）」とは、映し出すとき可視である処置されるべき病理組織を含む領域及び病理組織を囲む領域であると理解されるべきである。病理組織の周りの近傍の範囲は、医師によって規定される。標的領域は、病理組織を処置するために温度変化を受けるべきである。この領域は図７においてＲｃと示されている。

本発明の文脈では、３Ｄ解剖学的画像は、標的領域及びその環境の解剖学的構造を表す再構成画像である。この３Ｄ解剖学的画像は、異なる撮像技術によって得られることがある。

本発明の文脈において、３Ｄ温度画像は、標的領域の及びそれを囲む領域の温度の空間分布を表す３Ｄ画像である。３Ｄ温度画像は、ＭＲＩ磁気共鳴撮像デバイスによって、感温撮像シーケンスと、標的領域及びそれを囲む領域における温度変化を計算し表示するリアルタイム画像処理デバイスと、を使用して取得される。

本開示の文脈において、「近位（proximal）」は、操作者又は医師がデバイスを使用しているときに操作者又は医師の近くに位置するデバイスの部品又は部分を指し、「遠位（distal）」は、この使用中に操作者から離れているデバイスの部品又は部分を意味する。

実施形態の説明
大部分について、図面及び以下の説明は、特定の要素を含む。したがって、それらの要素は、本開示をよりよく理解するために使用され得るだけでなく、適用可能な場合、その定義にも寄与し得る。

以下において、本発明は、標的領域の加温処置と、加温処置中の温度変化の検出との場合に、より詳細に説明される。しかしながら、これは、システムが、この目的のために提供されたシースのルーメンに導入される処置溶液又は他のタイプの流体の注入と共に使用され得る限り、限定的ではない。

図１は、本発明の一実施形態によるレーザエネルギーのマルチエミッタを有するデバイス１を概略的に示す。

デバイス１は、複数のレーザビームを生体組織の標的領域に向けて輸送するように意図された複数の光ファイバ１２３、１２４、１２５，１２６、１２７、１２８と、レーザ源のシステム１９と、主制御ユニット１０とを備える。レーザ源のシステム１９は、光ファイバに注入され、光ファイバによって標的領域に誘導されるように意図された複数のレーザビームを生成するように構成される。複数のレーザビームの一部は、標的領域を照射して、温度変化を誘発し、及び／又は標的領域に先に蓄積された溶液中に存在する分子をアクティベート（activate）するように意図されている。主制御ユニット１０は、レーザ源のシステム１９を制御して、光ファイバの各々に対する処置用レーザビームの各々の波長、光パワー、レーザエネルギー蓄積の持続時間、及び放射時点を選択させるように構成される。

デバイスはまた、シースと接触している標的領域の温度を測定する機能を有する１つ以上の温度センサを備える。

一実施形態によれば、温度センサは、光ファイバのうちの１つによって形成され、光ファイバによって放射される複数のレーザビームのうちの少なくとも１つのレーザビームは、加温処置中の標的領域の温度の変動を検出するように意図される。レーザビームの制御ユニット１０はまた、温度の測定に専用のこの光ファイバから来る検出レーザビームを受信するように構成される。

一変形例によれば、温度センサは、例えば、シースのルーメンの１つに挿入された熱電対であり得る。熱電対は、レーザビームの制御ユニット１０に接続される。

図３を参照すると、光ファイバ１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８は、光ファイバを一緒に保持する働きをするシース１５０内に保持される。シース１５０は、対象とする治療用途に応じて、長手方向軸ＡＡ’を有する実質的に円筒形状の可撓性又は剛性本体の形態である。シースは、近位端１５１と、標的領域に面して配置されるように意図された遠位端１５２とを備える。シース１５０は、外科的処置に適合する材料で作られ、光ファイバによって放射された光ビームが通過することを可能にするように適合される。シースはルーメンが提供され、各々のルーメンは、シース１５０の遠位端１５２と近位端１５１との間に延びる光ファイバを収容している。

特に有利な形態によれば、シースは、レーザ源のシステム１９に取り外し可能に接続されることが可能なエンドピースの形態である。シースは、例えば、１．８ｍｍの外径及び１．２ｍｍの内径を有する。シースは、光線の吸収により黒くなり得る保護表面で覆われてもよく、光ファイバのセットを変更することなく保護表面を変更することが可能である。

一実施形態によれば、光処置用ファイバ及び光検出用ファイバは、５０μｍから１０００μｍまでの間の、好ましくは１００から４００ミクロンまでの間の直径を有する。

図１、図２、及び図３において、５本の光ファイバ１２３、１２４、１２５、１２６、１２７は、例えば、各々が標的領域を処置するように適合された波長を有する光ビームを伝送するように適合された処置用光ファイバであり、第６の光ファイバ１２８は検出用ファイバであり、標的領域の温度変化を測定する機能を有する。以下の説明では、「処置用ファイバ」又は「エミッタ」という用語は、加温処置に専用の光ビームを伝送するように意図された光ファイバを指すために使用され、「検出用ファイバ」という用語は、温度変化の検出に専用の光ファイバを指すために使用される。

５つのエミッタ又は処置用ファイバによって放射される５つの光ビームは、各々、例えば７２°の角度を有する角度セクタをカバーして、３６０°の完全な一回転に従って放射することができる。別の変形形態によれば、シース１５０は、各々が３６°の角度セクタをカバーすることを可能にする１０個の光エミッタを備えることがある。エミッタの数は限定されない。図１、図２、図３及び図４に示された構成の例は限定的なものではなく、要件に応じて変更することができる。

一実施形態によれば、処置用ファイバの各々の遠位端は、シースの遠位端に関して異なる距離Ｌに位置決めすることができ、シースの長さ方向における光ファイバの各々の相対位置を調整することを可能にする。

一実施形態によれば、エミッタの各々の遠位端は、異なる方向に向けられた光ビームを放射するように構成される。光ファイバの各々の遠位端は、例えば、放射方向が、光ファイバの主軸ＡＡ’に関して定義された角度αに向けられたレーザビームを放射するように研磨される。この角度は、０度から１８０度までの間であり得る。したがって、各々が所定の角度セクタを照らす光ビームのセットを放射することができる光ファイバのセットを得ることが可能である。

異なる放射方向を有し、シースに沿った異なる遠位位置にある、エミッタの各々の遠位端によって放射される異なる光ビームの組み合わせは、標的領域の形状に適合された寸法及び幾何学形状の損傷を生成することを可能にする。

図４は、３つの処置用ファイバ又はエミッタ１２３、１２４、１２５を備えるシース１５０の例を示す。処置エミッタ１２３、１２４、１２５の各々の遠位端は、シースの遠位端１５２からそれぞれ異なる距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に位置付けられる。エミッタの各々は、異なる方向に光ビームを放射し、したがって、異なる角度セクタをカバーする。３つの方向の各々は、本明細書では、ビームの対称軸と光ファイバの主軸ＡＡ’との間に含まれる異なる角度α１、α２、α３によって定義される。角度αは、０度から１８０度までの間であり得る。

別の実施形態によると、デバイスはまた、複数の光学シースを備えることもある。

図５を参照すると、デバイスは、例えば、３つの光学シース２１０、２２０、２３０を備えることがある。光学シース２１０、２２０、２３０の各々は、ここでは、それぞれ５つの処置用光ファイバ２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５と、中央検出用光ファイバ２１６、２２６、２３６とを備える。同じセットのファイバによって輸送される光ビームは、例えば、異なる波長、異なるパワー、異なる放射時間、及び異なる放射時点を有することができる。光ファイバの遠位端の形状と、シースの遠位端に関するそれらの遠位位置とに応じて、それらは、シースに沿って異なる放射方向及び異なる遠位放射位置を有することがある。

本発明の一実施形態によれば、図６Ａを参照すると、シースは、中央ルーメン１５８の周りに半径方向対称に沿って配置された５つのルーメン１５３、１５４、１５５、１５６、１５７を備える。周辺ルーメン１５３、１５４，１５５、１５６、１５７は、例えば、各々が処置用光ファイバを受け取るように意図されている。シースの中央ルーメン１５８は、温度センサ、例えば、温度を測定する機能を有する検出用光ファイバ１２８又は熱電対を通すように意図されている。この温度測定は、光ファイバの端部で測定された温度とＭＲＩ磁気共鳴撮像デバイスによって測定された温度との間の任意の偏差を制御することを可能にする。既知の技術は、ファイバのコア内に刻まれたブラッグ格子が提供された光ファイバを使用することからなる。ブラッグ格子は、シングルモードファイバのコアの屈折率の周期的かつ長手方向の調整からなる。ブラッグ格子は、ブラッグ波長の光を反射する。光ファイバが温度変化を受けると、ファイバは屈折率の変化と共に相対的な伸びを受け、反射波長の変化に帰着する。したがって、反射光の波長の変化を測定することによって温度を測定することが可能である。

本発明の別の実施形態によれば、シースは、例えば、標的領域に蓄積されるように意図された治療溶液を運ぶことを可能にする追加のルーメンを備える。注入される溶液は、例えば温度活性化可能（temperature-activatable）な分子、例えば感熱性ナノビヒクルに封入された抗癌剤を含む溶液である。この実施形態によれば、溶液が蓄積されると、エミッタ又は処置用ファイバは各々、溶液の分子を熱的にアクティベートするために、標的領域に向かって光ビームを放射する。

更に別の実施形態によれば、図６Ｂを参照すると、シース１５０は、閉回路を形成することによって冷却液を循環させるように意図された２つのルーメン１５９、１６０と、治療物質を搬送するように意図された別のルーメン１５８とを備えることがある。ルーメン１６０は冷却流体の到達のために、ルーメン１５９は冷却流体の戻りのために、意図される。

一変形例によれば、中央ルーメン１５８を冷却流体の入口として使用し、他の２つのルーメン１５９、１６０を冷却流体の戻りとして使用することができる。３つのルーメンは全て閉回路を形成する。

更に別の実施形態によれば、図６Ｃを参照すると、光ファイバのセットを含む光学シース１５０は、冷却シース１６１によって囲まれている。冷却流体は、中央ルーメン１５８を介して到達し、冷却シース１６１を介して戻される。冷却回路のこの構成は、シースの遠位部分全体にわたってより均一な冷却を有することを可能にする。

治療物質の注入の文脈において、ルーメンは、シースの近位端表面に位置する入口オリフィスと、シースの遠位端の表面上の出口又は注入オリフィスとを備える。入口ポートは、この目的のために設けられたルーメン内に治療物質を注入するように意図されたピストンに接続される。ルーメン内を循環する溶液の注入流量は、治療物質が標的領域に向けられて放出され得るように制御される。物質を標的領域に放出するために、他の実施形態を想定することができる。

図１及び図２を参照して、レーザ源のシステム１９及び主制御ユニット１０を以下に説明する。

レーザ源のシステム１９は、標的領域の加温処置のための複数のレーザビームを生成し、温度センサが光ファイバである場合には任意選択的に温度変化を検出するように適合される。

レーザ源のシステム１９によって生成されるレーザビームの数は限定されない。一実施形態によれば、図１０を参照すると、レーザ源のシステム１９は、例えば、処置用光ファイバ１２３、１２４、１２５、１２６、１２７によって異なる波長の２つのレーザビームを生成することができる。したがって、５つの処置用光ファイバと１つの検出用光ファイバ１２８とを備える図１のデバイスでは、レーザ源のシステムは、１０本の処置用レーザビームと１本の検出用レーザビームとを生成するように構成される。

好ましくは、各光ファイバに対して生成されるレーザビームは、同一の又は異なる波長及び光パワーを有することができる。レーザ源のシステム１９が各処置用光ファイバに対して２つのレーザビームを生成する例示的な実施形態では、したがって、２つの波長λ１又はλ２のうちの１つと、処置用光ファイバによって輸送され放射される処置用光ビームの２つの光パワーのうちの１つとを選択することが可能である。

一実施形態によれば、レーザビームは、複数の単色レーザ源を用いて生成される。単色レーザ源の各々は、所与の波長の光ビームを生成する。複数の処置波長の使用は、標的領域の組織へのビームの浸透深さを調整することを可能にする。

図１及び図２の例では、光源システムは、５つのレーザ処置ビーム及び検出１つのレーザビームを生成する６つのレーザダイオード２３、２４、２５、２６、２７、２８を備え、ビームの各々は、それ自体の波長及びそれ自体の光パワーを有することができる。光源システムはまた、例えば、９７６ｎｍで放射する３つのダイオードと、７９３ｎｍで放射する３つのダイオードとを備えることもある。ダイオードの各々は、それ自体の電源ユニット１３、１４、１５、１６、１７、１８に関連付けられ、電子制御ユニット１２によって個別に制御することができる。

図示されていない別の実施形態によれば、システムは、各光ファイバに関連付けられた複数の単色レーザ源、例えばレーザダイオードを備えることがある。このようにして、光ファイバによって輸送され放射されるように意図されたレーザビームについて、複数の波長から所与の波長を選択することが可能である。

中央制御ユニット１０は、制御ユニット１２に制御信号を送信してダイオードを個別に、互いに独立して制御するように、電子制御ユニット１２に接続される。中央制御ユニット１０は、レーザビーム３１用の制御ユニットと、表示ユニット３２とを備える。ビーム制御ユニット３１は、波長、レーザビームの放射の持続時間、レーザビームの放射時点、及びレーザビームの光パワーである、レーザビームの各々についての加温処置パラメータを調整するために、電子制御ユニット１２に制御信号を送信するように構成される。

レーザビーム３１の制御ユニットはまた、温度センサによって、例えば、検出用ファイバの遠位端によって又は熱電対によって、測定された温度測定値を取得するためのユニットから来るデータを受信する。温度測定値取得ユニットは、光源システム１９内に収容される。表示ユニット３２は、温度センサから来るこれらの温度データを表示することを可能にする。

ビーム制御ユニット３１は、各エミッタに送信されるレーザビームの光パワーを選択するように構成される。例えば、各光ファイバに対して生成された２つのレーザビームがある場合、例えば、各光ファイバに対して２つの光パワーのうちの１つを選択することが可能である。

レーザビーム制御ユニット３１は、標的領域の組織内へのレーザビームの侵入深さを調整することができるように、エミッタの各々によって向けられ放射される光ビームの波長を選択するように構成される。例えば、各光ファイバに対して生成された２つのレーザビームがある場合、例えば、各光ファイバに対して２つの波長のうちの１つを選択することが可能である。

ビーム制御ユニット３１は、特定の幾何学的形状を有する熱分布を生成するように、各処置用ファイバの放射持続時間及び各処置用ファイバの放射時点を選択するように構成され、特に、温度変化を誘発するために標的領域の幾何学的形状に適合される。一実施形態によれば、処置用光ファイバの一部について、処置用光ファイバを連続的に又は同時にアクティベートすることが可能である。可能な使用例を図８Ａ～図８Ｃ、図１１～図１４に示す。

したがって、図４のシースの場合、３つの処置用光ファイバの各々は、それ自体の光パワーＰ１、Ｐ２、Ｐ３、それ自体の波長λ１、λ２、λ３、及びそれ自体の放射持続時間ｔ１、ｔ２、ｔ３を有する光ビームを向けて放射する。また、３つの処置用光ファイバについて、３つの異なる放射時点及び３つの異なる放射時間を考慮することも可能である。

光ファイバは、シースの近位端からシースの遠位端へーザビームを各々輸送するように適合される。このために、シースの光ファイバの近位端は、この目的のためにシースの近位領域に設けられた接続部によってレーザ源のシステム１９に接続され、これについては以下で詳述する。

図１は、光ファイバとレーザ源のシステム１９とを接続するように意図された接続コネクタの一例を概略的に示す。図１において、接続コネクタは、互いから取り外されて示されている。シース１５０は、その近位端に、レーザ源のシステム１９の接続コネクタ３０に係合するように意図された単一のコネクタ１３０を備える。

有利には、レーザ源のシステム１９によって生成された光ビームは、複数の光伝送ファイバ４３、４４、４５、４６、４７、４８によって光コネクタ３０に向かって誘導される。光伝送ファイバは、シース内の光ファイバと同等のファイバであり、同一構造のファイバであり得る。これらの光伝送ファイバの使用は、レーザ源のシステム１９及び主制御ユニット１０を、ＭＲＩ撮像デバイスを含む部屋から離れた部屋に設置することを可能にする。シースが医師によって患者の体内に配置されると、医師は、中央制御ユニット１０を使用して、処置段階中にレーザビームの様々なパラメータを調整することができる。

伝送ファイバの使用は、制御部から患者に近い距離まで光ビームを伝達することを可能にし、したがって、ＭＲＩデバイスとレーザ源のシステム１９の電子構成要素との間に干渉を生み出すことなく、本発明のレーザエネルギーのマルチエミッタを有するデバイスをＭＲＩデバイスと共に使用することを可能にする。一実施形態によれば、光伝送ファイバの長さは、１０メートルから１５メートルまでの間である。光伝送ファイバは、起こり得る外乱からそれらを保護するためにプラスチックシースによって保護される。

図示されていない一実施形態によれば、シース１５０のコネクタ１３０は、平坦な接続面上に接続タブを備える。光源システムのコネクタ３０は、接続面上に接続オリフィスを備える。接続タブは、２つの接続コネクタを係合するために、オリフィスに挿入されることができる。更に、接続タブがオリフィスに挿入されると、シースの光ファイバの端部が光伝送ファイバの端部とそれぞれ接触して光ファイバを一体にして接続するように、２つの接続面が接触する。光コネクタは、シースの複数の光ファイバをレーザ源のシステム１９の複数の光伝送ファイバに光学的に結合するために、相互に係合することができる。

シース１５０は、したがって、光コネクタ３０、１３０を介してレーザ源のシステム１９に着脱可能に接続され、光コネクタ３０、１３０は、容易な手動接続及び手動分離を可能にする。好ましくは、コネクタは、ＭＲＩと適合するように作られる。

図２は、光学シース１５０と光源システム１９との間の光接続の別の例を示す。処置用光ファイバ及び検出用光ファイバは各々、それらの近位端に個別の光コネクタ１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８を有して提出され、さらに光伝送ファイバは、それらの遠位端に個別の光コネクタ３３、３４、３５、３６、３７、３８を有して提供される。コネクタは、光学シースと光源システム１９との間の容易な手動接続及び手動分離を可能にする。

本発明のレーザエネルギーのマルチエミッタを有するデバイスは、加温処置アセンブリに組み込むことができる。

本発明の一実施形態によれば、図７を参照すると、そのような加温処置アセンブリは、
－図１及び図２に示すようなマルチエミッタを有するデバイスと、
－処置の持続時間を通して標的領域の３Ｄ解剖学的画像並びに標的領域の温度画像を提供するように構成されたＭＲＩ撮像デバイス５０と、
を備える。

アセンブリはまた、ＭＲＩデバイスによって取得されたデータから３Ｄ解剖学的画像及び３Ｄ温度画像を提供するように構成された画像構築ユニット５１を含む。一実施形態によれば、マルチエミッタを有するデバイスの中央制御ユニット１０及び画像構築ユニット５１は、単一のエンティティに統合することができる。

中央制御ユニット１０の表示ユニット３２は、画像構築ユニット５１に接続され、さらに、処置の間のリアルタイムによる温度画像と、マルチエミッタを有するデバイス１の温度センサによって送信された温度測定値とを表示することを可能にする。表示ユニット３２は、データ入力インタフェースを備え、したがって、医師が、レーザ源のシステムによって生成された、および、光ファイバによって輸送され放射されるように意図された、光ビームの各々の波長、光パワー、放射持続時間、及び伝送時点を調整するためのデータを入力することを可能にする。

標的領域は、生体組織が温度変化を受ける領域である。この領域は、標的領域の近傍の組織を保存しながら、病理組織全体の破壊を確実にするのに適したサイズを有していなければならない。標的領域の空間的広がりの評価は、いわゆる「術前計画段階」において、標的領域の解剖学的画像に関するデータから医師によって実行される。この段階はまた、標的領域の複雑な幾何学的形状及び場所を決定することを可能にする。

一例として、図７は、健康な領域によって囲まれたＲｃと呼ばれる標的領域を含む器官を概略的に示す。

術前計画段階中に、標的領域の解剖学的画像から、医師は、
－標的領域に関する光学シースの遠位端の位置と、
－エミッタの各々によってカバーされる角度セクタと、
－エミッタの各々の遠位位置と、
－処置用レーザビームの各々に対する波長と、
－処置用レーザビームの各々に対する光パワーと、
－エミッタの各々について標的領域におけるレーザエネルギーの蓄積の持続時間であって、この持続時間はエミッタごとに異なり得る、持続時間と、
－エミッタの各々について潜在的に異なる放射時間と、
を定義することからなる干渉戦略を定義する。

加温処置段階の間、医師は、ＭＲＩ撮像デバイス５０によって伝送される温度画像の関数として、光エミッタ又はファイバによって放射されるビームの光パワー、波長、放射時間、及び放射時点を個別に調整することができる。

図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃを参照して、同じ光学シースの使用の２つの可能な例が説明される。図８Ａは、シースの遠位端に配置された６本の光ファイバの半径方向分布を有する光学シース１５０を概略的に示す。光ファイバの各々は、デジタル的に参照されるＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５及びＦ６で示されるレーザビームを放射することができる。図８Ｂは、ＭＲＩ撮像デバイスによって得られた６つの温度画像を示す。各温度画像は、単一の光ファイバのアクティベーションと同時に得られ、各光ファイバは次々と連続的にアクティベートされる。温度画像は、はっきり認識できる角度セクタ内の６つの加熱ゾーンを明確に示す。更に、光学シースの周囲の温度分布は、各光ファイバにわたって送達される異なるパワーに起因して、多かれ少なかれ拡張される。図８Ｃは、同じパワーで６本の光ファイバについての同時のアクティベーションの間に得られた温度画像を示す。温度画像は、光学シース１５０の周りの実質的に円形の温度上昇を示す。

遠位端が標的領域Ｒｃの両側に配置される２つのシース２４０、２５０の可能な使用の一例、図９を参照すること。シース２４０、２５０の各々は、ここでは、それぞれ３つの光ファイバ２４１、２４２、２４３、２５１、２５２、２５３を備える。したがって、本発明の技術的解決策によって、レーザビームが標的領域の方向に放射される２つの光ファイバ２４１、２４２、２５１、２５２のみをアクティベートし、放射されたレーザビームが、生体組織の保存されるべき健康な領域に位置する角度セクタをカバーする第３の光ファイバをインアクティブのままにすることが可能である。更に、標的領域の３Ｄ幾何学的形状に対応する３Ｄ熱分布を生成することができるように、放射される４つのレーザビームの各々について異なる波長、光パワー、及びレーザエネルギー蓄積持続時間を選択することも可能である。

図１１～１４を参照して、生体組織の標的領域を加温処置するための６本の光ファイバを備えるレーザエネルギーのマルチエミッタを有するレーザデバイス１の例示的な使用を以下に説明する。

図１１を参照すると、レーザデバイスは、単一のシース内に封入された６本の光ファイバを含む。各光ファイバの直径は２００μｍであり、シースの最終直径は２ｍｍである。各ファイバの遠位端は、各ファイバについて６０度の角度範囲を達成することを可能にするために、異なる方向における各個別のレーザビームの半径方向伝搬を確実にするように機械加工され、６つのファイバが、３６０度にわたって半径方向対称に沿って分散されている。提示された例の文脈において、各レーザファイバは、９７６ｎｍの波長及び９Ｗの最大パワーを有するレーザダイオードに接続される。各レーザダイオードは、レーザダイオードを制御するように構成されたレーザビーム制御ユニットによって個別に命令されて、発射中に光ファイバによって標的領域に向かって放射される誘導されたレーザビームの各々の波長、光パワー、レーザエネルギー蓄積持続時間、及び放射時点を動的に調整する。この調整は、制御ユニットによる伝送の開始時に可能であり、伝送中に調整可能である。

図１２は、図１１のデバイスの各光ファイバの個別の放射ビームの６枚の写真を示す。各個別のレーザビームは、可視領域、例えば５３２ｎｍの波長でレーザダイオードを接続することによって視覚化される。

特性が放射チャネルの関数としてわずかに異なるように見える光ビームにより、各光ファイバが異なる角度セクタを明るく照らすことを、６枚の写真は定性的に示す。

次いで、図１１のレーザデバイスの動作は、ＭＲＩ温度測定によって検証される。本明細書でプローブと呼ばれるシースを囲むファイバの遠位端は、ゼラチンを含むゲルに導入される。１．５Ｔで動作する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置の中心に配置される。スカウト撮像は、プローブ及びゲルを観察するために、および、全てのファイバによって照らされたゾーンを包含することによってプローブの軸に垂直に温度測定カットを配置するために、アセンブリは実行される。ＭＲＩ温度撮像は、高速エコー平面撮像シーケンスを用いて実行され、２秒のリフレッシュレートで数分の全持続時間にわたって連続的に記録される（動的イメージング）１０個のカット（１．４ｍｍに等しい平面における解像度、３ｍｍに等しい切断厚さ）を含む。以下の例では、温度測定取得技術のパラメータは、１８ｍｓのエコー時間、１８０ｍｍ×１８０ｍｍの視野、６０度のチルト角、２の係数によるグラッパ加速、１４４６Ｈｚの画素当たりの帯域幅である。画像は、位相画像から温度マップを得るために計算ユニットによってリアルタイムで処理される。これらの温度マップは、グラフィックインタフェースにおいてリアルタイムで色分けされて表示される。特徴点を画像内で識別して、１つ以上の画素を選択することができ、温度の時間的進展も表示される。

第１の使用例では、各ダイオードに３０秒間４．２Ｗの電力が順次供給され、各ダイオードの放射の間に１０秒の休止がある。

図１３は、６つの光ファイバの各々の放射が停止したとき（最大温度上昇）に対応する時点における、各放射チャネルの連続したアクティベーションの間のＭＲＩによって得られた６つの温度画像を示す。各画像に対して、アクティベートされたダイオードについて、ファイバによってカバーされる角度セクタが示されている。右側のグラフは、１から６まで１で参照される６つの画素における温度の変化を示し、各画素は、異なるファイバによってカバーされる角度セクタにおいて選択される。

結果は、図１２（レーザ放射の定性的特徴付け）と一致して、各ファイバの異なる角度セクタにおける温度上昇を示す。温度の上昇は、ファイバ番号５（図１３の角度セクタ２π／３）ではそれほど顕著ではなく、これは、図１２のこのファイバによって生成される照明の写真と一致する。右側のグラフは、ファイバの各々によってカバーされる６つの角度セクタの各々に位置する６つの異なる画素の変化を示す。温度の連続的な上昇が、アクティベートされたレーザダイオードの関数として観察される。

図１４は、三角形、楕円形、又は半円形の形状の熱分布を生成するために、光ファイバの各々に供給するレーザダイオードを別々にアクティベートすることによって得られた３つの結果を示す。

図１４は、３つの異なるアクティベーションコンフィグレーション（activation configuration）についてＭＲＩ温度測定によって得られた３つの温度画像（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示す。加熱領域における温度の変化は、画像の左側に表示されたグレーレベルの変化によって表される。コンフィグレーション（ａ）は、２Ｗの電力で６０秒の持続時間の間、３つのファイバ２、４、６の同時のアクティベーションに対応する。温度画像は三角形状である。コンフィグレーション（ｂ）は、１．５Ｗの電力で２５秒の持続時間の間、２つのファイバ３、６の同時のアクティベーションに対応する。温度画像は楕円形状である。コンフィグレーション（ｃ）は、１．５Ｗの電力で３０秒の持続時間の間、４つのファイバ１、２、３、６の同時のアクティベーションに対応する。温度画像は半円形状である。

産業上の利用可能性
各々が異なった角度セクタをカバーし、シースに沿って異なった位置にある複数のレーザエネルギーエミッタを使用することにより、標的領域の任意の幾何学的形状に関して調整可能な３Ｄ温度分布を生成することが可能になる。生み出される熱損傷の幾何学的形状に関するこの柔軟性のために、本発明は、心臓細動の治療に、様々な器官の、例えば腹部及び病理学的脳領域などの腫瘍の治療に特に適している。

更に、制御は、エミッタの各々によって放射されるビームの波長を調整することによって、標的領域の組織内への光ビームの浸透の深さに関してより正確である。

最後に、レーザエネルギーのマルチエミッタを有するデバイスが、加温処置アセンブリ内のＭＲＩ撮像デバイスと結合されると、ＭＲＩ撮像デバイスによって得られる温度画像から、経時的に及び空間的にレーザエネルギーの蓄積を調整するために、エミッタの各々の光パワー、放射持続時間、及び伝送時点を調整することが可能である。

本発明は、非限定的な例として上述した実施形態に限定されない。本発明は、当業者によって想定され得る全ての代替実施形態を包含する。特に、論理的な変更を行うことができることを理解されたい。加えて、本発明の詳細な説明において提示される実施形態は、ステップ及びサブステップの順序を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 生体組織の標的領域を加温処置するために提案されるレーザエネルギーのマルチエミッタを有するレーザデバイス（１）であって、
   －長手方向軸（ＡＡ’）を有し、近位端（１５１）と、前記標的領域に面して配置されるように意図された遠位端（１５２）と、を備える少なくとも１つのシース（１５０）と、
   前記シース内で、前記近位端と前記遠位端との間に延在する少なくとも２つの光ファイバ（１２３、１２４、１２５、１２６、１２７）であって、前記光ファイバの各々は、加温処置レーザビームを前記標的領域に誘導し、前記標的領域にレーザエネルギーを蓄積させるのに適している、少なくとも２つの光ファイバと、
   －少なくとも２つの光ファイバの前記遠位端は、各々が前記シースの前記長手方向軸に対して異なる放射方向にレーザビームを放射するように構成され、
   少なくとも２つのレーザビームを生成するように構成されたレーザ源のシステム（１９）であって、前記少なくとも２つのレーザビームは、調整可能な光パワーを有して異なった波長又は同一の波長を有する、レーザ源のシステム（１９）と、
   前記標的領域の幾何学的形状に一致する前記幾何学的形状を有する３Ｄ熱分布を動的に生成し調整するように、前記標的領域の方向に前記光ファイバによって誘導され放射される前記レーザビームの各々の前記波長と、前記光パワーと、前記レーザエネルギーの蓄積の持続時間と、前記放射の時点とを選択するように、前記レーザ源のシステムを制御するように構成されたレーザビーム制御ユニット（３１）と、
   を備える、デバイス。
2. 少なくとも２つの光ファイバの前記遠位端は、前記シース（１５０）の前記遠位端の表面から異なる距離に配置される、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記光ファイバの前記遠位端は、前記シース（１５０）の前記長手方向軸に対して０度から１８０までの間の角度αで向けられた放射方向にレーザビームを放射するように構成される、請求項１又は２に記載のデバイス。
4. 前記レーザ源のシステム（１９）は、複数の単色レーザ源（２３、２４、２５、２６、２７、２８）を備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記レーザ源のシステムは、各光ファイバに対して異なったレーザ波長の少なくとも２つのレーザビームを生成するように適合される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記レーザ源のシステム（１９）によって生成された前記レーザビームを、前記シース（１５０）の前記光ファイバ（１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８）に伝送することができる複数の伝送光ファイバ（４３、４４、４５、４６、４７、４８）を更に備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 温度センサを更に備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記温度センサは、前記標的領域の温度変化を検出できる検出用光ファイバ（１２８）である、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記複数の加温処置用光ファイバ（１２３、１２４、１２５、１２６、１２７）は、前記検出用光ファイバ（１２８）の周りに半径方向対称に沿って分布している、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記シース（１５０）の前記光ファイバ（１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８）を前記レーザ源のシステム（１９）の前記光伝送ファイバ（４３、４４、４５、４６、４７、４８）と接続することができる接続手段（３０、１３０）を更に備える、請求項１乃至９及び請求項６のいずれか一項に記載のデバイス。
11. 前記シース（１５０）は、前記標的領域に向かって放出されるように意図された圧力下で、治療物質を注入するように適合された少なくとも１つのルーメン（１５８）を備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 前記シース（１５０）は、前記シース（１５０）の前記遠位端（１５２）の一部を冷却するように意図された冷却液を輸送するように適合された閉冷却回路を備える、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 前記閉冷却回路は、前記シース内に設けられた少なくとも２つのルーメン（１５８、１５９、１６０）によって形成される、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記閉冷却回路は、前記光ファイバを備える前記シース（１５０）を囲んでいる冷却シース（１６１）と、前記シース（１５０）内に設けられたルーメン（１５８）と、によって形成される、請求項１２に記載のデバイス。
15. 生体組織の標的領域の加温処置のためのアセンブリ（５００）であって、
    －前記標的領域を治療するための、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のレーザエネルギーのマルチエミッタを有するレーザデバイス（１）と、
    前記標的領域の解剖学的画像及び測温画像を生成するように構成された磁気共鳴撮像システム（５０）と、
    を備える、アセンブリ。

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