JP6814265B2 - 時間分解光散乱分光法を使用する組織又は損傷深度の評価 - Google Patents
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Description
本願は、2006年4月27日に出願された発明の名称が“組織改変の光ファイバー評価”である米国出願11/414009号の一部継続出願であり、参考として本願に引用されており、この出願は、2005年11月17日に出願された発明の名称が“心臓組織アブレーションの光ファイバー評価”である米国出願11/281853号の一部継続出願であり、参考として本願に引用されており、この出願の請求項の優先権は、2004年11月17日に出願された発明の名称が“心臓組織アブレーション及び光学分光の光ファイバー評価”である米国仮出願60/629166号に基づくものであり、参考として本願に引用されている。
連邦支援研究又は開発に関する言及
米国政府は、米国エネルギー省とローレンス・リバモア国立研究所の運用であるローレンス・リバモアナショナル・セキュリティーLLCとの間の契約DE-AC52-07NA27344についての本件発明に関する権利を有している。
背景技術
発明の分野
本願発明は病理診断に関する。より詳細には、本願発明は医療処置におけるリアルタイムで組織改変を調べるための光学インタロゲーション形状に関する。
従来技術
通常組織の分野における損傷の存在は、異なる組織要素と関連する光路の変化によって探知される。例えば、外科医の視覚による評価は、異なる組織要素によるスペクトルの可視部での光散乱の変化により決められる。スペクトルの近赤外光(NIR)部の光により、組織要素の構造及び生物学的要素における差異を探知することも可能である。NIR光の周知の性質は、主として血液での吸収減少のみならず散乱減少による数センチ単位の組織への更なる浸透である。異なる組織要素での波長の巻数としての光子の平均浸透深さの依存性は、参考として本願に引用され、損傷評価のNIR分光の使用が記載されている、発明の名称が“組織改変の光ファイバー評価”である米国出願11/414009号(親事件)の基礎を形成する。詳細には、本願発明は、典型的なアブレーションカテーテルでの光ファイバープローブの使用を取り入れることにより、特に心臓組織の高周波(RF)アブレーション間の使用に適切である、リアルタイムでの臨界パラメータを特性化する新規手法を提供する。RFアブレーションは、心臓の異常な鼓動の結果として心臓内組織に発生し、不整脈として知られる異常電気信号の原因となる心臓状態である心房細動の治療に通常使用されます。RFエネルギーは、局所麻酔下で大腿骨、上腕、鎖骨下動脈、又は、内頸静脈にて経皮的に挿入されたアブレーション電極カテーテルを経由して到達され、心臓内に位置します。現在の手法は、リアルタイムでの損傷形成パラメータの測定や関連する悪条件では限られた効果を有する。
このような手法は、好ましくはRFアブレーションカテーテルへの光ファイバー付属品としての血管系を通して実行される。
Claims (23)
- 少なくとも一つのインヴィボ心臓組織損傷形成パラメータのリアルタイム評価のための光ファイバー評価システムであって、
プローブ;
光ファイバー;
スペクトルフィルター;
探知器及び信号時間分析器;
コンピュータ;及び
表示部;
を備え、
第1組織部位に対する損傷形成アブレーションの間に前記第1組織部位を有する少なくとも一つのインヴィボ心臓組織の第1組織部位の第1表面上の点への光源からのインタロゲーション波の相互作用から生じる誘起放射のリターン信号波の少なくとも一部は前記光ファイバーにより集光され、前記スペクトルフィルターは集光されたリターン信号波を光学的に洗浄するために使用され、前記集光されたリターン信号波の時間プロファイルは前記探知器及び信号時間分析器に検出され、
前記コンピュータは、前記時間プロファイルを記録し、定量化パラメータ(QP)を分析及び評価し、前記表示部により損傷形成パラメータを表示するように構成され、
前記光源は、単色光、複数波長の光、及び、連続スペクトル波長の光からなる群から選択される光を照射する、光ファイバー評価システム。 - 前記集光されたリターン信号波は、測定された強度対時間である、少なくとも一つの時間信号プロファイルを備える、請求項1記載の光ファイバー評価システム。
- 前記コンピュータは、少なくとも一つの定量化パラメータ(QP)を決定するために、少なくとも一つの信号時間プロファイルからの信号データと、少なくとも一つの参照時間プロファイルからの参照データとの間の差を定量化ように構成され、
前記QPから、前記インヴィボ心臓組織の少なくとも一つの即時的状態を決定される、請求項1記載の光ファイバー評価システム。 - 前記第1組織部位のアブレーションのためのアブレーションカテーテルを更に備え、
前記アブレーションカテーテルは、前記インヴィボ心臓組織、前記損傷、前記第1表面、及び、前記第1組織部位の何れにも前記アブレーションカテーテルが侵入することなく、前記損傷を作出させるために前記インヴィボ心臓組織へアブレーションエネルギを到達させるように構成され、
前記アブレーションカテーテルは、更に、前記第1組織部位の前記第1表面上の点への前記光源からのインタロゲーション波を案内させるための少なくとも一つの光学導管を備えており、
更に、前記アブレーションカテーテルは、前記インヴィボ心臓組織の第2組織部位からの前記誘起放射を集光させるための少なくとも一つの光学導管を備え、前記インヴィボ心臓組織の前記第2組織部位は、前記第1組織部位とは異なる、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の光ファイバー評価システム。 - 前記損傷形成アブレーションは、(i)前記インヴィボ心臓組織への高周波(RF)エネルギ放射、(ii)前記インヴィボ心臓組織への低温エネルギ放射、(iii)前記インヴィボ心臓組織への光エネルギ放射、更に、(iv)前記インヴィボ心臓組織への熱放射、からなる群から選択される工程により生じる、請求項1乃至4の何れか1項に記載の光ファイバー評価システム。
- 前記光源からの前記波は、複数波長の光及び連続スペクトル波長の光からなる群から選択され、
前記コンピュータは、更に、前記少なくとも一つの信号時間プロファイルをn個のスペクトルバンドへ分割するように構成され、前記スペクトルバンドの各々のスペクトルバンドnは各々時間プルファイルT(n)を備える、請求項5記載の光ファイバー評価システム。 - 前記コンピュータは、少なくとも一つの定量化パラメータ(QP)を決定するために、少なくとも一つの信号時間プロファイルからの信号データと、少なくとも一つの参照時間プロファイルからの参照データとの間の差を定量化ように構成され、
前記QPから、前記インヴィボ心臓組織の少なくとも一つの即時的状態を決定され、
前記損傷形成アブレーションは、(i)前記インヴィボ心臓組織への高周波(RF)エネルギ放射、(ii)前記インヴィボ心臓組織への低温エネルギ放射、(iii)前記インヴィボ心臓組織への光エネルギ放射、更に、(iv)前記インヴィボ心臓組織への熱放射、からなる群から選択される工程により生じ、
前記光源からの前記波は、複数波長の光及び連続スペクトル波長の光からなる群から選択され、
前記コンピュータは、更に、前記少なくとも一つの信号時間プロファイルをn個のスペクトルバンドへ分割するように構成され、前記スペクトルバンドの各々のスペクトルバンドnは各々時間プルファイルT(n)を備え、
前記信号データは、前記各々のスペクトルバンドnの少なくとも一つのための少なくとも一つの離散データ点セットP{T(n)}を備えている、請求項1、2及び4のいずれか1項に記載の光ファイバー評価システム。 - 1以上の前記少なくとも一つの離散データ点セットP{T(n)}は、1以上の前記少なくとも一つの信号時間プロファイルのデジタル表現を形成し、前記少なくとも一つのデジタル表現は所定の遅延時間での信号強度値を与え、前記差を定量化することは、予め定められた離散データ点セットで前記少なくとも一つのデジタル表現の少なくとも一部を分割すること、又は、予め定められた離散データ点セットで前記少なくとも一つのデジタル表現の少なくとも一部を規格化すること、を選択的に備え、前記QPは、所定の遅延時間において少なくとも一つの規格化された離散データ点セットを備える、請求項7記載の光ファイバー評価システム。
- 前記予め定められた離散データ点セットは、前記参照データの少なくとも一部を備える、請求項8記載の光ファイバー評価システム。
- 前記コンピュータは、損傷形成アブレーション前の前記第1組織部位から、又は、予め存在するデータベースから、少なくとも一つの参照時間プロファイルを得るように構成される、請求項1記載の光ファイバー評価システム。
- 前記即時的状態は深さAでの即時的損傷深さを備え、前記コンピュータは、更に、
前記深さAへの前記損傷形成の速度(心臓組織アブレーションの速度)を決定し、
前記速度から、深さAよりも深い深さBを備える損傷を形成するために必要なアブレーション時間を外挿するように構成される、請求項3記載の光ファイバー評価システム。 - 前記心臓組織アブレーションの速度は損傷形成の速度を備え、少なくとも一つの前記即時的損傷深さ及び前記損傷形成の速度は、心臓アブレーション損傷深さと、8mmまでの損傷深さに対する集光されたリターン信号波の少なくとも一つの定量化パラメータとの間の実質的線形の関係を使用して計算される、又は心臓アブレーション損傷深さと、8mmまでの損傷深さに対する集光されたリターン信号の少なくとも一つの定量化パラメータとの間の単調関係を使用して計算される、請求項11記載の光ファイバー評価システム。
- 前記定量化パラメータは、損傷深さが変化するにつれて単調に変化する、請求項1記載の光ファイバー評価システム。
- 損傷を作出する工程の間における異なるスペクトルバンドでの前記少なくとも一つの定量化パラメータの時間的発達を観察することにより、少なくとも一つのスチームポップの発生を検出するように構成される、請求項1記載の光ファイバー評価システム。
- 単位時間あたりの前記損傷深さの変化を観察することにより、組織アブレーションの速度を決定するように構成される、請求項1記載の光ファイバー評価システム。
- 前記コンピュータは、更に、損傷を作出する工程の間における異なるスペクトルバンド
での前記少なくとも一つの定量化パラメータの時間的発達を観察することにより、前記損傷において血塊及び焦げの少なくとも一つが存在するか決定するように構成される、請求項1記載の光ファイバー評価システム。 - 前記光源からの前記インタロゲーション波は600nmから1500nmまで又は600nmから970nmまでの範囲内の波長を含有する、請求項1記載の光ファイバー評価システム。
- 前記コンピュータは、更に、前記少なくとも一つの定量化パラメータの変化の速度から、1.5cmまでアブレーションの深さを外挿するように構成される、請求項3記載の光ファイバー評価システム。
- 前記コンピュータは、更に、前記少なくとも一つの定量化パラメータから、正常組織又は異常組織が存在するかどうか決定するように構成され、正常組織が存在するか決定する工程は、予め存在するデータベースから得られる規格化された参照時間プロファイルと前記QPを比較することを含み、異常組織が存在するか決定する工程は、前記予め存在するデータベースから得られる規格化された参照時間プロファイルと前記QPを比較することを含む、請求項3記載の光ファイバー評価システム。
- 前記コンピュータは、更に、前記アブレーションカテーテルの正常組織への不適切接触の存在を決定するため、前記少なくとも一つの定量化パラメータの1以上の変化を利用するように構成され、その利用する工程は、予め存在するデータベースから得られる規格化された参照時間プロファイルと前記QPを比較することを含む、請求項4記載の光ファイバー評価システム。
- 前記コンピュータは、更に、損傷を作出する工程の間において1以上のスペクトルバンドでの前記少なくとも一つの定量化パラメータの時間的発達の変化を測定するように構成され、前記コンピュータは、更に、影響を受けた組織での少なくとも一つのマイクロバブルの形成をリアルタイムで検出する前記変化を利用することを更に含むように構成され、
前記マイクロバブルはスチームポップとも呼ばれるガスを放出する前駆体を形成する、請求項1記載の光ファイバー評価システム。 - 前記深さAは8mmである、請求項11又は12に記載の光ファイバー評価システム。
- 前記連続スペクトル波長又は前記複数波長は、600nmから1500nmまで又は600nmから970nmまでのいずれか1つの範囲内の波長を有する、請求項1記載の光ファイバー評価システム。
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