(57)【要約】【課題】好適な幹細胞の遺伝子分析および生成の方法および装置を提供すること。【解決手段】外科的処置装置は組織を断片化し断片化組織とともに幹細胞等の無傷細胞を提供するように構成される水ジェットを備える。無傷細胞は遺伝子および他の検査のため等の多くの方法のうちの１つ以上で使用でき、無傷細胞は幹細胞として識別できる。多くの実施形態では、無傷細胞は幹細胞を含む。多くの実施形態では、水ジェットは組織を断片化するように構成される。断片化組織は組織断片より小さいサイズにされる細孔を有するフィルタを用いて収集できる。多くの実施形態では、水ジェットを用いたキャビテーションは無傷幹細胞を含む組織を断片化するために使用される。水ジェットは複数の飛散パルスを形成するよう水を含む液体中で浸漬された水ジェットを含んでもよい。複数の飛散パルスは組織を断片化するために十分な周波数で生成できる。【選択図】図７Ａ
2020072827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の手術部位から無傷細胞を取り出す装置であって、
前記装置は、前記手術部位に挿入可能なプローブを備え、
前記プローブは、
流体流を前記手術部位に提供して組織を断片化するように構成されるノズルであって、前記ノズルは、特徴的な周波数を含む複数の飛散パルスを、前記複数の飛散パルスについて、前記ノズルを介する連続流を用いて、生成するように構成される、ノズルと、
前記手術部位から組織を受容するポートと、
前記手術部位から前記無傷細胞を含む断片化組織を受容するために前記ポートに連結されるフィルタと
を備える、装置。
【請求項２】
前記フィルタは、複数の細孔サイズを有する複数の細孔を備え、前記複数の細孔サイズは、前記フィルタを用いて、前記無傷細胞を含む前記複数の断片を収集するために、前記無傷細胞の寸法より大きいサイズにされる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ノズルは、前記ノズルから放出される前記流体流の直径に対応する内側制約直径を備え、前記ノズルは、前記内側制約直径より大きいサイズにされる寸法を有する複数の断片に前記組織を解離するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ノズルおよび前記ポートは、スラリーを前記ポートに提供するように配列され、前記スラリーは、前記複数の断片と、前記流体流の流体とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ノズルは、液体ジェットのキャビテーションを用いて前記組織を断片化するように構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
ノズルは、液体に浸漬された液体ジェットを用いて前記複数の飛散パルスを生成するために、前記液体に前記ジェットを浸漬するために前記ポートと配列される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記ノズルおよび前記ポートは、前記患者内で閉鎖手術部位を提供するように配列される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記流体流を生成するように流体源から前記ノズルまで延在する第１のチャネルと、前記ポートから前記フィルタに向かって延在する第２のチャネルとをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の流体源は、前記第１のチャネルに接続される第１のポンプを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２のチャネルに接続される第２のポンプをさらに備え、前記第１のポンプは、第１の流速を備え、前記第２のポンプは、第２の流速を備え、前記第１の流速は、組織断片を取り出すために前記第２の流速に類似し、前記第２の速度における流体は、前記流体流を用いて前記手術部位に注入される流体の前記第１の速度に類似する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
流体リザーバと、前記第１の流速と第２の流速との間の差異に適応し、前記患者内の閉鎖手術部位の体積の変化を阻止するために、前記流体リザーバから前記手術部位まで延在するチャネルとをさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記流体流は、液体もしくはガスのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記流体流は、液体流を含み、前記液体流は、水もしくは生理食塩水のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記細胞は、器官の腺組織の細胞を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
患者から無傷細胞を採取する装置であって、前記装置は、
前記患者から組織のサンプルを除去する水ジェットを生成するためのノズルであって、前記ノズルは、特徴的な周波数を含む複数の飛散パルスを、前記複数の飛散パルスについて、前記ノズルを介する連続流を用いて、生成するように構成される、ノズルと、
前記除去されたサンプルを輸送する吸引管を備えるカテーテルと、
前記サンプルを吸引するように前記吸引管に流体的に連結される作動可能アセンブリと、
前記サンプルを収集するように前記吸引管に連結される収集装置であって、前記収集装置は、フィルタ要素を備える、収集装置と
を備え、前記サンプルは、無傷幹細胞を含む、装置。
【請求項１６】
流速は、１０ｍｌ／分〜５００ｍｌ／分の範囲内であるか、または前記流速は、５０〜２５０ｍｌ／分の範囲内である、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
内部ノズル直径は、５０ｕｍ〜２５０ｕｍの範囲内であるか、または前記内部ノズル直径は、１２０〜１５０ｕｍの範囲内である、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記プローブの伸長軸の周囲で回転する前記ノズルの角速度は、１０度／秒〜２０００度／秒の範囲内であるか、または前記ノズルの前記角速度は、１８０〜９００度／秒の範囲内である、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記プローブの伸長軸に沿った前記ノズルの長手方向速度は、０．０１ｍｍ／秒〜５０ｍｍ／秒の範囲内、または０．１ｍｍ／秒〜５ｍｍ／秒の範囲内である、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記水ジェットを用いた処置の時間は、０．１分〜６０分の範囲内であるか、または前記時間は、１〜１０分の範囲内である、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記伸長軸の周囲の前記プローブの回転処置角度は、０〜３６０度の範囲内、または３０〜３００度の範囲内である、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記処置の長手方向長は、０．１ｍｍ〜３００ｍｍの範囲内、または１ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内である、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記手術部位から流体を引き出すポンプは、減圧ポンプもしくは流動ポンプのうちの１つ以上を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記ノズルは、脈動ポンプに連結される、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記ノズルは、連続流れポンプに連結される、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（相互参照）
本出願は、２０１４年９月５日に出願され、“ＧＥＮＥ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ＡＮＤ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＳＴＥＭ  ＣＥＬＬ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ”と題する米国仮特許出願番号第６２／０４６，２９０号［代理人書類番号第４１５０２−７１１．１０１号］に基づく優先権を主張しており、その全体の開示は本明細書中に参考として援用される。
【０００２】
本出願の主題は：２０１３年２月２８日に出願され、“ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＩＭＡＧＥ−ＧＵＩＤＥＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ”と題する第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０２８４４１号［代理人書類番号第４１５０２−７０５．６０１］；２０１３年９月６日に出願され、“ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＩＭＡＧＥ−ＧＵＩＤＥＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ”と題する米国出願番号第６１／８７４，８４９号［代理人書類番号第４１５０２−７０８．１０１号］；２０１４年３月３１日に出願され、“ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＩＭＡＧＥ−ＧＵＩＤＥＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ”と題する米国出願番号第６１／９７２，７３０号［代理人書類番号第４１５０２−７０８．１０２号］；２０１４年６月３０日に出願され、“ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＩＭＡＧＥ−ＧＵＩＤＥＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ”と題する米国出願番号第６２／０１９，３０５号［代理人書類番号第４１５０２−７０８．１０３号］；２０１４年６月２７日に出願され、“ＴＩＳＳＵＥ  ＳＡＭＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ”と題する米国出願番号第６２／０１８，３５９号［代理人書類番号第４１５０２−７１０．１０１号］;２０１４年６月３０日に出願され、“ＦＬＵＩＤ  ＪＥＴ  ＴＩＳＳＵＥ  ＡＢＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＩＮＤＵＣＥＤ  ＨＥＭＯＳＴＡＴＩＳ  （ＡＱＵＡＢＬＡＴＩＯＮ）  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ”と題する米国出願番号第６２／０１９，２９９号［代理人書類番号第４１５０２−７１２．１０１号］に関連し、これらの全体の開示は本明細書中に参考として援用される。
【０００３】
本特許出願の主題はまた：２０１０年２月４日に出願され、米国特許出願公開ＵＳ２０１１０１８４３９１号として公開され、“ＭＵＬＴＩ  ＦＬＵＩＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥＳ”と題する米国出願番号第１２／７００，５６８号［代理人書類番号第４１５０２−７０３．５０１号];および２０１１年２月４日に出願され、２０１１年１１月８日にＷＯ２０１１０９７５０５として公開され、“ＭＵＬＴＩ  ＦＬＵＩＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥＳ”と題するＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３７８１号に関連し；これらの全体の開示は、本明細書に参考として援用される。
【背景技術】
【０００４】
（背景）
本発明の分野は、細胞および組織のサンプル採取および組織の処置に関し、より具体的には、前立腺等の器官のサンプル採取および処置に関する。
【０００５】
患者等の対象を処置する先行技術の方法および装置は、少なくとも場合によっては、理想的とは言えない結果をもたらし得る。例えば、前立腺手術の先行技術の方法は、少なくとも場合によっては、より長い治癒時間、および理想的な結果未満をもたらし得る。
【０００６】
癌の早期診断および処置は、改善した転帰を提供することができるが、癌を診断および処置する従来技術の方法ならびに装置は、理想的とは言えないものであり得る。少なくとも場合によっては、良性前立腺肥大（過形成）（ＢＰＨ）を有する患者は、理想的であろうほど迅速に診断されない場合がある、前立腺癌（ＰＣａ）も有し得る。また、癌を処置するための従来技術の方法および装置は、例えば、理想的とは言えない程度に他の処置との組み合わせに適し得るに過ぎない。
【０００７】
前立腺等の多くの器官は、敏感な神経または血管を備える、外壁もしくは被膜を備える。神経または血管への損傷は、器官の機能の減少につながり得、従来技術の方法および装置は、器官の被膜または壁の付近の組織の理想的とは言えない除去を提供し得る。例えば、前立腺被膜の神経への損傷は、性的能力の減少につながり得、眼の視神経または血管への損傷は、少なくとも場合によっては、視力減退につながり得る。
【０００８】
また、細胞を収集する組織のサンプル採取のための従来技術の方法および装置は、少なくとも場合によっては、あまり理想的ではない結果をもたらし得る。細胞が診断または他の用途に使用され得るように、患者から無傷細胞を取り出すための手段を提供することが望ましいであろう。例えば、幹細胞は、多くの癌において重要な役割を果たすことが公知であり、癌の診断のための好適な検査標的であり得る。前立腺幹細胞は、例えば、ＢＰＨおよび前立腺癌を含む、前立腺病状の発現に関与している。加えて、検体採取された組織から生成される細胞株は、細胞ベースの処置等の癌研究および処置において有益な用途を有し得る。
【０００９】
上記を踏まえると、手術ならびに癌の診断および処置のための改良型方法および装置を提供することが役立つであろう。理想的には、そのような方法は、器官の神経および血管等の繊細な組織構造の改良型処置を提供し、癌の存在または非存在を判定し、向上した転帰とともに改良型処置を提供するであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（要旨）
本発明の実施形態は、無傷細胞とともに組織サンプルを収集するための改良型方法および装置を提供する。外科的処置装置は、組織を断片化し、断片化組織とともに幹細胞等の無傷細胞を提供するように構成される、水ジェットを備える。無傷細胞は、遺伝子および他の検査のため等の多くの方法のうちの１つまたはそれを上回るもので使用されることができ、無傷細胞は、幹細胞として識別されることができる。多くの実施形態では、無傷細胞は、幹細胞を含む。採取された幹細胞は、多くの方法のうちの１つまたはそれを上回るもので使用されることができ、多能性幹細胞株を生成するため、もしくは患者を診断するために使用されることができる。多くの実施形態では、水ジェットは、組織を断片化するように構成される。断片化組織は、組織断片より小さいサイズにされる細孔を有する、フィルタを用いて収集されることができる。多くの実施形態では、水ジェットを用いたキャビテーションは、無傷幹細胞を含む組織を断片化するために使用される。水ジェットは、組織を断片化するために複数の飛散パルスを形成するよう、水を含む液体中で浸漬された水ジェットを含んでもよい。複数の飛散パルスは、組織を断片化するために十分な周波数で生成されることができる。飛散パルスは、組織を断片化するキャビテーション雲に融合し得る、蒸気空洞を含むことができる。
【００１１】
多くの実施形態では、実質的に固定された流速システムが、断片化組織を採取するために使用される。手術部位に流入する流体の速度は、手術部位の体積の変化を阻止するために、手術部位からの流体流出に実質的に合致し得る。ポンプは、水ジェットの流量に類似する速度で、部位から断片を含む流体を引き出すように構成されることができる。吹送が使用されるとき、部位から引き出す速度は、ジェットおよび吹送の複合流量に類似し得るが、吹送は、少なくともいくつかの実施形態では提供されなくてもよい。多くの実施形態では、流体リザーバが、手術部位の体積の変化とともに圧力の実質的変化を阻止するために、わずかな圧力で手術部位に連結される。
【００１２】
本発明の実施形態は、具体的には、前立腺の経尿道的処置を対象としているが、本発明のある側面はまた、脳、心臓、肺、腸、眼、皮膚、腎臓、肝臓、膵臓、胃、子宮、卵巣、精巣、膀胱、耳、鼻、口等の他の器官、骨髄、脂肪組織、筋肉、腺および粘膜組織、脊髄および神経組織、軟骨等の軟組織、歯、骨等の硬質静物組織、ならびに洞、尿管、結腸、食道、肺の通路、血管、および喉等の身体管腔ならびに通路を処置およびその組織を収集するために使用されてもよい。本明細書で開示されるデバイスは、既存の身体管腔を通して挿入されるか、または身体組織に作成される開口部を通して挿入されてもよい。
【００１３】
本開示の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の詳細な説明、および添付図面を参照することにより、本開示の特徴および利点のより良い理解が得られ得る。
本発明の実施形態において、例えば以下の項目が提供される。
（項目１）
患者の手術部位から無傷細胞を取り出す装置であって、前記装置は、
前記手術部位に挿入可能なプローブであって、
流体流を前記手術部位に提供して組織を断片化するように構成される、ノズルと、
前記手術部位から組織を受容するポートと、
前記手術部位から前記無傷細胞を含む断片化組織を受容するために前記ポートに連結される、フィルタと、
を備える、プローブを備える、装置。
（項目２）
前記フィルタは、複数の細孔サイズを有する、複数の細孔を備え、前記複数の細孔サイズは、前記フィルタを用いて、前記無傷細胞を含む前記複数の断片を収集するために、前記無傷細胞の寸法より大きいサイズにされる、項目１に記載の装置。
（項目３）
前記ノズルは、前記ノズルから放出される前記流体流の直径に対応する内側制約直径を備え、前記ノズルは、前記内側制約直径より大きいサイズにされる寸法を有する複数の断片に前記組織を解離するように構成される、項目１に記載の装置。
（項目４）
前記ノズルおよび前記ポートは、スラリーを前記ポートに提供するように配列され、前記スラリーは、前記複数の断片と、前記流体流の流体とを含む、項目１に記載の装置。
（項目５）
ノズルは、液体ジェットのキャビテーションを用いて前記組織を断片化するように構成される、項目３に記載の装置。
（項目６）
ノズルは、液体に浸漬されたジェットを用いて複数の飛散パルスを生成するために、前記液体に前記液体ジェットを浸漬するために前記ポートと配列される、項目４に記載の装置。
（項目７）
前記ノズルおよび前記ポートは、前記患者内で閉鎖手術部位を提供するように配列される、項目１に記載の装置。
（項目８）
前記流体流を生成するように流体源から前記ノズルまで延在する、第１のチャネルと、前記ポートから前記フィルタに向かって延在する、第２のチャネルとをさらに備える、項目１に記載の装置。
（項目９）
前記第１の流体源は、前記第１のチャネルに接続される第１のポンプを備える、項目７に記載の装置。
（項目１０）
前記第２のチャネルに接続される第２のポンプをさらに備え、前記第１のポンプは、第１の流速を備え、前記第２のポンプは、第２の流速を備え、前記第１の流速は、組織断片を取り出すために前記第２の流速に類似し、前記第２の速度における流体は、前記流体流を用いて前記手術部位に注入される流体の前記第１の流速に類似する、項目９に記載の装置。
（項目１１）
流体リザーバと、前記第１の流速と第２の流速との間の差異に適応し、前記患者内の閉鎖手術部位の体積の変化を阻止するために、前記流体リザーバから前記手術部位まで延在する、チャネルとをさらに備える、項目１０に記載の装置。
（項目１２）
前記流体流は、液体もしくはガスのうちの１つまたはそれを上回るものを含む、項目１に記載の装置。
（項目１３）
前記流体流は、液体流を含み、前記液体流は、水もしくは生理食塩水のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、項目１に記載の装置。
（項目１４）
前記細胞は、器官の腺組織の細胞を含む、項目１に記載の装置。
（項目１５）
患者から無傷細胞を採取する装置であって、
前記患者から組織のサンプルを除去する水ジェットと、
前記除去されたサンプルを輸送する吸引管を備える、カテーテルと、
前記サンプルを吸引するように前記吸引管に流体的に連結される、作動可能アセンブリと、
前記サンプルを収集するように前記吸引管に連結される、収集装置であって、前記収集装置は、フィルタ要素を備える、収集装置と、
を備え、前記サンプルは、無傷幹細胞を含む、
装置。
（項目１６）
流速は、約１０ｍｌ／分〜約５００ｍｌ／分の範囲内であり、または前記流速は、約５０〜２５０ｍｌ／分の範囲内である、項目１に記載の装置。
（項目１７）
内部ノズル直径は、約５０ｕｍ〜２５０ｕｍの範囲内であり、または前記内部ノズル直径は、約１２０〜１５０ｕｍの範囲内である、項目１に記載の装置。
（項目１８）
前記プローブの伸長軸の周囲で回転する前記ノズルの角速度は、約１０度／秒〜２０００度／秒の範囲内であり、または前記ノズルの前記角速度は、約１８０〜９００度／秒の範囲内である、項目１に記載の装置。
（項目１９）
前記プローブの伸長軸に沿った前記ノズルの長手方向速度は、約０．０１ｍｍ／秒〜約５０ｍｍ／秒の範囲内、または約０．１ｍｍ／秒〜約５ｍｍ／秒の範囲内である、項目１に記載の装置。
（項目２０）
前記水ジェットを用いた処置の時間は、約０．１分〜約６０分の範囲内であり、または前記時間は、約１〜約１０分の範囲内である、項目１に記載の装置。
（項目２１）
前記伸長軸の周囲の前記プローブの回転処置角度は、約０〜３６０度の範囲内、または約３０〜３００度の範囲内である、項目１に記載の装置。
（項目２２）
前記処置の長手方向長は、約０．１ｍｍ〜約３００ｍｍの範囲内、または約１ｍｍ〜約７０ｍｍの範囲内である、項目１に記載の装置。
（項目２３）
前記手術部位から流体を引き出すポンプは、減圧ポンプもしくは流動ポンプのうちの１つまたはそれを上回るものを備える、項目１に記載の装置。
（項目２４）
前記装置は、複数の場所から断片化組織を収集する複数のフィルタを備え、前記複数のフィルタのそれぞれは、フィルタを用いて取得されるサンプルを処置場所にマッピングするために、処置の領域に対応する、項目１に記載の装置。
（項目２５）
フィルタをさらに備える、項目１に記載の装置。
（項目２６）
患者の手術部位から幹細胞を採取する方法であって、
排出管を伴うカテーテルを前記患者に挿入するステップと、
水ジェットを使用して、器官から組織を断片化するステップと、
前記排出管を通して前記断片化組織を引き出すステップと、
フィルタ要素を備える収集装置の中で前記断片化組織のサンプルを収集するステップと、を含む、方法。
（項目２７）
前記手術部位から組織の前記サンプルを取り出すステップは、前記項目のいずれか１項の１つまたはそれを上回るパラメータを含む、項目２６に記載の方法。
（項目２８）
組織をマッピングすることをさらに含む、項目２６に記載の方法。
（項目２９）
組織をマッピングするために収集装置を調節するステップをさらに含む、項目２８に記載の方法。
（項目３０）
前記方法はさらに、診断、すなわち、組織染色（組織学、ＩＨＣ）すること、細胞染色すること、および／または選別（ＩＣＣ、ＦＡＣＳ、免疫磁性選別）することのうちの１つまたはそれを上回るものと、マーカ、すなわち、細胞表面抗原、細胞内タンパク質、もしくは遺伝子とを含む、項目２６に記載の方法。
（項目３１）
前記方法はさらに、多能性幹細胞を採取することを含む、項目２６に記載の方法。
（項目３２）
方法であって、
前記項目のいずれか１項に記載の装置を提供するステップを含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態にしたがった、尿道内前立腺組織減量術を行うために好適なデバイスの概略図である。
【００１５】
【図２Ａ】図２Ａ−２Ｄは、前立腺組織減量術を行う際の図１のデバイスの使用を図示する。
【図２Ｂ】図２Ａ−２Ｄは、前立腺組織減量術を行う際の図１のデバイスの使用を図示する。
【図２Ｃ】図２Ａ−２Ｄは、前立腺組織減量術を行う際の図１のデバイスの使用を図示する。
【図２Ｄ】図２Ａ−２Ｄは、前立腺組織減量術を行う際の図１のデバイスの使用を図示する。
【００１６】
【図３Ａ】図３Ａおよび３Ｂは、実施形態による、患者を処置するシステムを示す。
【図３Ｂ】図３Ａおよび３Ｂは、実施形態による、患者を処置するシステムを示す。
【００１７】
【図４Ａ】図４Ａは、実施形態による、実質的に一定の圧力および可変速度を用いた手術部位の圧力調整を示す。
【００１８】
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施形態による、実質的に固定された流体流れ、および実質的に一定の圧力を提供するポンプを用いた手術部位の流れ調整を示す。
【００１９】
【図５Ａ】図５Ａは、多くの実施形態による、取り込むために好適な器官を示す。
【００２０】
【図５Ｂ】図５Ｂは、多くの実施形態による、装置を用いて処置された図５Ａの前立腺を示す。
【００２１】
【図６】図６は、実施形態による、患者の手術部位から無傷細胞を取り出す装置を示す。
【００２２】
【図７Ａ】図７Ａは、図６の装置の構造を示す。
【００２３】
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施形態による、ヒトの眼に見える切除炎域を示す。
【００２４】
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂにおけるような切除炎域の高速画像を示す。
【００２５】
【図７Ｄ】図７Ｄは、実施形態による、複数の重複する場所で円滑かつ制御された組織浸食を提供する、複数の飛散するパルスおよび切除ジェットの掃引を示す。
【００２６】
【図７Ｅ】図７Ｅは、実施形態による、切断の最大組織貫通の深さ、およびノズルを通る流速を示す。
【００２７】
【図７Ｆ】図７Ｆは、組織の選択的除去のためのモデルとして、ジャガイモの切開上に位置付けられたブタ血管を伴うジャガイモの選択的除去を示す。
【００２８】
【図８】図８は、実施形態による、無傷細胞を含む断片化組織サンプルを受容するように構成されるフィルタを示す。
【００２９】
【図９−１】図９Ａ−９Ｄは、実施形態による、手術部位の局所ゾーンから無傷細胞を取り出すように適合される図６の装置を示す。
【図９−２】図９Ａ−９Ｄは、実施形態による、手術部位の局所ゾーンから無傷細胞を取り出すように適合される図６の装置を示す。
【００３０】
【図１０】図１０Ａ−１０Ｄは、本明細書に説明されるような装置を使用して患者から取り出された前立腺組織の組織切片の画像を示す。
【００３１】
【図１１】図１１は、実施形態による、患者から無傷細胞を含む組織を取り出す方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（詳細な説明）
本発明の実施形態の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の詳細な説明、および添付図面を参照することにより、本開示の特徴および利点のより良い理解が得られ得る。
【００３３】
詳細な説明は、多くの詳細を含有するものの、これらは、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、本発明の異なる実施例および側面を例証するにすぎないと解釈されるべきである。本発明の範囲は、上記で詳細に議論されていない他の実施形態を含むことを理解されたい。当業者に明白であり得る種々の他の改変、変更、および変形例が、本明細書で説明されるような本発明の思想および範囲から逸脱することなく、本明細書で開示される本発明の方法および装置の配列、動作、および詳細に行われてもよい。
【００３４】
本明細書に開示されるような実施形態は、脂肪細胞および前立腺組織、ならびに例えば、他の器官からの組織等の多くの他のタイプの組織を収集するために使用されることができる。本明細書に開示されるような実施形態は、癌に関係付けられる細胞を収集することによく適しており、無傷採取細胞の表面上のバイオマーカを検出するために使用されることができる。代替として、または組み合わせて、遺伝子検査が、採取される細胞を用いて行われることができる。多くの実施形態では、細胞は、例えば、多能性幹細胞株を生成するために使用されることができる。
【００３５】
本明細書に開示されるような方法および装置は、前立腺に加えて、多くの他の組織とともに使用するためによく適している。例えば、前立腺組織に関係付けられる実施形態では、本明細書に開示されるような細胞組織採取方法および装置は、例えば、外科医が前立腺を処置し、組織を採取することを可能にする。
【００３６】
本明細書で開示される実施形態は、改良された処置を患者に提供する多くの方法のうちの１つ以上の方法で組み合わせられてもよい。開示された実施形態は、例えば、前立腺手術ならびに他の組織および器官の手術の既知の方法との組み合わせ等の、改良された処置を提供するように先行技術の方法および装置と組み合わせることができる。本明細書で説明されるような構造およびステップのうちのいずれかの１つ以上は、本明細書で説明されるような方法および装置のいずれかの１つ以上の付加的な構造およびステップと組み合わせることができ、図面およびサポートするテキストは、実施形態による説明を提供することが理解されるべきである。本明細書に開示されるような実施形態による、組み込むために好適な組織除去の方法および装置は、その開示全体が、参照することによって本明細書に以前に組み込まれている、「ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＩＭＡＧＥ−ＧＵＩＤＥＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」と題された、２０１３年２月２８日に出願された第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０２８４４１号［代理人書類番号４１５０２−７０５．６０１］、「ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＩＭＡＧＥ−ＧＵＩＤＥＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」と題された、２０１３年９月６日に出願された米国出願第６１／８７４，８４９号［代理人書類番号４１５０２−７０８．１０１］、「ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＩＭＡＧＥ−ＧＵＩＤＥＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」と題された、２０１４年３月３１日に出願された米国出願第６１／９７２，７３０号［代理人書類番号４１５０２−７０８．１０２］、「ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＩＭＡＧＥ−ＧＵＩＤＥＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」と題された、２０１４年６月３０日に出願された米国出願第６２／０１９，３０５号［代理人書類番号４１５０２−７０８．１０３］、「ＴＩＳＳＵＥ  ＳＡＭＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＲＡＴＵＳ」と題された、２０１４年６月２７日に出願された米国出願第６２／０１８，３５９号［代理人書類番号４１５０２−７１０．１０１］、「ＦＬＵＩＤ  ＪＥＴ  ＴＩＳＳＵＥ  ＡＢＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＩＮＤＵＣＥＤ  ＨＥＭＯＳＴＡＴＩＳ  （ＡＱＵＡＢＬＡＴＩＯＮ）  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＲＡＴＵＳ」と題された、２０１４年６月３０日に出願された米国出願第６２／０１９，２９９号［代理人書類番号４１５０２−７１２．１０１］で説明されている。
【００３７】
本明細書で説明されるような細胞採取は、前立腺手術との関連で提示されるが、本明細書で説明されるような方法および装置は、脳、心臓、肺、腸、眼、皮膚、腎臓、肝臓、膵臓、胃、子宮、卵巣、精巣、膀胱、耳、鼻、口、骨髄、脂肪組織、筋肉、腺および粘膜組織、脊髄および神経組織、軟骨等の軟組織、歯、骨等の硬質生物学的組織、ならびに洞、尿管、結腸、食道、肺の通路、血管、および喉等の身体管腔および通路の身体の任意の組織ならびに身体の任意の器官および血管由来の細胞を採取するために、使用することができる。
【００３８】
本明細書で使用されるように、Ａおよび／またはＢは、ＡもしくはＢ、およびそれらの組み合わせを包含する。
【００３９】
本明細書で使用されるように、Ａｑｕａｂｌａｔｉｏｎという用語は、水またはその任意の他の流体を用いた切除を包含する。
【００４０】
本明細書で使用されるように、スコープ、望遠鏡、内視鏡、および膀胱鏡という言葉は、同義的に使用される.
【００４１】
本明細書で使用されるように、アクアビーム、炎域、流体炎域、流体雲、同伴領域、およびキャビテーション領域という用語は、同義的に使用される。
【００４２】
本明細書で使用されるように、プロセッサは、１つ以上のプロセッサ、例えば、単一のプロセッサ、または例えば、分散処理システムの複数のプロセッサを包含する。本明細書で説明されるようなコントローラまたはプロセッサは、概して、プロセスのステップを実行する命令を記憶するような有形媒体を備え、プロセッサは、例えば、中央処理装置、プログラマブルアレイ論理、ゲートアレイ論理、またはフィールドプログラマブルゲートアレイのうちの１つ以上を備えてもよい。
【００４３】
本明細書で使用されるように、類似文字および数字は、類似要素を識別する。
【００４４】
本明細書で使用されるように、ディスプレイ上に示される画像は、示された事象の数秒以内に示される画像を包含する。例えば、組織構造のリアルタイム画像は、取得されている画像の約１０秒以内のディスプレイ上にリアルタイム画像を提供することを包含する。
【００４５】
本明細書で使用されるように、遠位および近位という用語は、装置から参照される場所を指し、解剖学的参照の反対であり得る。例えば、プローブの遠位場所は、患者の細長い部材の近位場所に対応してもよく、プローブの近位場所は、患者の細長い部材の遠位場所に対応し得る。
【００４６】
水ジェットの移動が電動式であり、事前選択されたルーチンでコンピュータ制御下にある、自動化ロボット制御は、手動制御では可能ではない正確で微細に詳細な切除を可能にする。利点は、手技に必要とされる時間の短縮、より少ない合併症、改善された結果、および外科医に必要とされるより少ない訓練時間を含む。これらの改良の多くは、処置医師の手先の器用さの必要性を低減または排除することから生じる。自動化制御はさらに、ノズルの切断力が、完全手動制御では達成可能ではないレベルまで増加させられることを可能にする。本システムは、手技のあまり重要ではない部分の間に、例えば、手術を受け、切断および焼灼の際に修正時および修正の間に作動するような領域の初期選択中に、手動で制御されてもよい。プロトコルのこれらのあまり重要ではない段階中でさえも、自動化制御によって提供される精度および円滑性の増加は、手の震えの低減およびフィルタリングを提供することができる。別の有意な利点は、自動化が手技の予備試験または「予行演習」を可能にすることである。切断ルーチンが選択されるとき、切断を伴わない手技の模擬中にレーザを位置付けるように、ジョイスティックまたは他の制御要素を使用して、領域の限界を選択することができる。実際の手技を開始する前に誤差を補正することができるように、切断が開始する前に変更を行うことができる。
【００４７】
参照による組み込み
【００４８】
図１から２Ｄおよび対応するテキストの主題は、その全開示が参照することにより本明細書に以前に組み込まれている、第ＵＳ  ２０１１０１８４３９１号［代理人整理番号４１５０２−７０３．５０１］として公開された、「ＭＵＬＴＩ  ＦＬＵＩＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題された２０１０年２月４日出願の米国出願第１２／７００，５６８号、および「ＭＵＬＴＩ  ＦＬＵＩＤ  ＴＩＳＳＵＥ  ＲＥＳＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題され、２０１１年１１月８日に第ＷＯ２０１１０９７５０５号として公開された、２０１１年２月４日出願のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３７８１号で説明されるように、参照することにより組み込まれている。
【００４９】
図１を参照すると、本発明の原理に従って構築される例示的な前立腺組織減量術デバイス１０は、概して、遠位端１４および近位端１６を有するシャフト１２を含む、カテーテルアセンブリを備える。シャフト１２は、典型的には、近位端１６におけるハブ１８から遠位端１４近傍の場所まで延在する、１、２、３、４本、またはそれを上回る軸方向管腔を含む、ポリマー押し出し物であり得る。シャフト１２は、概して、１５ｃｍ〜２５ｃｍの範囲内の長さ、および１ｍｍ〜１０ｍｍ、通常は２ｍｍ〜６ｍｍの範囲内の直径を有し得る。シャフトは、以下でさらに詳細に説明されるように、男性の尿道を通して上向きに導入され得るように、十分な柱強度を有し得る。
【００５０】
シャフトは、エネルギー送達領域２０中に位置付けられるエネルギーの供給源を含み、その場合、エネルギーの供給源は、以下でさらに詳細に議論されるように、いくつかの特定の構成要素のうちのいずれか１つであり得る。エネルギー送達領域の遠位では、膨張式係留バルーン２４が、シャフトの遠位端１４に、またはそれの非常に近接して位置付けられ得る。バルーンは、軸方向管腔のうちの１つを通して、ハブ１８を通して接続されたバルーン膨張源２６に接続され得る。エネルギーの供給源２２およびバルーン膨張源２６に加えて、ハブはさらに、随意に、注入／洗浄源２８、吸引（減圧）源３０、および／またはガス注入（加圧ＣＯ２または他のガス）源３２のための接続を含み得る。例示的実施形態では、注入または洗浄源２８は、軸方向管腔（図示せず）を通して、バルーンアンカ２４の近位にあり、かつエネルギー送達領域２０の遠位にある、１つ以上の送達ポート３４に接続することができる。吸引源３０は、通常はエネルギー送達領域２０の近位に位置付けられる、第２のポートまたは開口部３６に接続することができる一方で、ガス注入源３２は、同様に通常はエネルギー送達領域の近位に位置する、付加的なポート３８に接続することができる。ポート３４、３６、および３８の場所は、重要ではないが、特定の位置が、本明細書で説明される特定の利点をもたらし得ることと、例えば、シャフト１２を覆って位置付けることができる同軸スリーブ、シース、および同等物を含む、付加的なカテーテル、管、および同等物によって、管腔および送達手段を提供できることとが、理解され得る。
【００５１】
現在の実施形態は、ヒトの前立腺を参照して説明されるが、それらは、哺乳類の前立腺全般を処置するために使用されてもよいことが理解される。ここで図２Ａ−２Ｄを参照すると、前立腺組織減量術デバイス１０は、男性の尿道Ｕを通して、膀胱Ｂの遠位の直近に位置する前立腺Ｐ内の領域へ導入される。解剖学的構造が図２Ａに示されている。係留バルーン２４が膀胱頸部ＢＮ（図２Ｂ）のすぐ遠位に位置するように、いったんカテーテル１０が位置付けられると、好ましくは、図２Ｃに示されるように、実質的に膀胱の内部全体を占有するように、バルーンを膨張させることができる。いったん係留バルーン２４が膨張させられると、前立腺組織減量術デバイス１０の位置は、エネルギー送達領域２０が前立腺Ｐ内に位置付けられるように、尿道Ｕ内で固定されて安定させられ得る。エネルギー送達領域２０の適正な位置付けは、膀胱内の係留バルーン２４の膨張のみに依存することが理解され得る。前立腺が膀胱頸部ＢＮの直接近位に位置する際に、典型的には、０ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内で、バルーンの近位端に特に近接してエネルギー送達領域の遠位端を離間することによって、送達領域を適正に場所特定することができる。係留バルーン２４が膨張させられた後に、図２Ｃの矢印によって示されるように、減量術のためにエネルギーを前立腺の中へ送達することができる。いったんエネルギーがある時間にわたって所望の表面領域上に送達されると、エネルギー領域を停止することができ、前立腺は、図２Ｄに示されるように、尿道に対する圧力を軽減するように減量され得る。そのときに、洗浄流体が、図２Ｄに示されるように、ポート３４を通して送達され、ポート３６の中へ吸引されてもよい。随意に、処置後、この領域は、改変されたか、または別個のカテーテルデバイスを使用して配置することができる、焼灼バルーンおよび／またはステントを使用して焼灼することができる。
【００５２】
図３Ａおよび３Ｂは、実施形態による、患者を処置するシステムを示す。システム４００は、処置プローブ４５０を備え、随意に、撮像プローブ４６０を備えてもよい。処置プローブ４５０は、コンソール４２０および連鎖部４３０に連結される。撮像プローブ４６０は、撮像コンソール４９０に連結される。患者処置プローブ４５０および撮像プローブ４６０は、共通基部４４０に連結することができる。患者は、患者支持体４４９を用いて支持される。処置プローブ４５０は、アーム４４２を用いて基部４４０に連結される。撮像プローブ４６０は、アーム４４４を用いて基部４４０に連結される。
【００５３】
患者は、処置プローブ４５０および超音波プローブ４６０を患者に挿入することができるように、患者支持体４４９の上に配置される。患者は、例えば、腹臥、仰臥、直立、または傾斜等の多くの体位のうちの１つ以上で配置することができる。多くの実施形態では、患者は、砕石位で配置され、例えば、あぶみが使用されてもよい。多くの実施形態では、処置プローブ４５０は、患者の第１の側面で第１の方向へ患者に挿入され、撮像プローブは、患者の第２の側面で第２の方向へ患者に挿入される。例えば、処置プローブは、患者の前側から患者の尿道に挿入することができ、撮像プローブは、患者の後側から患者の腸に経直腸的に挿入することができる。処置プローブおよび撮像プローブは、尿道組織、尿道壁組織、前立腺組織、腸組織、または腸壁組織のうちの１つ以上がその間に延在する状態で、患者の中に配置することができる。
【００５４】
処置プローブ４５０および撮像プローブ４６０は、１つ以上の多くの方法で患者に挿入することができる。挿入中に、各アームは、プローブを患者に挿入するためにプローブを望ましく回転および並進させることができるように、実質的に解除構成を備えてもよい。プローブが所望の場所に挿入されたとき、アームを係止することができる。係止構成では、プローブは、例えば、平行、歪曲、水平、斜角、または非平行等の多くの方法のうちの１つ以上の方法で相互に関連して配向することができる。撮像プローブの画像データを処置プローブ座標参照にマップするために、本明細書で説明されるような角度センサを用いてプローブの配向を決定することが役立ち得る。組織画像データを処置プローブ座標参照空間にマップさせることにより、医師等のオペレータによる処置のために識別される組織の正確な標的化および処置を可能にすることができる。
【００５５】
多くの実施形態では、処置プローブ４５０は、撮像プローブ４６０からの画像に基づいて処置をプローブ４５０と整列させるために、撮像プローブ４６０に連結される。この連結は、示されるように共通基部４４０を用いて達成することができる。代替として、または組み合わせて、処置プローブおよび／または撮像プローブは、患者の組織を通した整列でプローブを保持するように、磁石を備えてもよい。多くの実施形態では、アーム４４２は、処置プローブ４５０を患者内の所望の場所に位置付けることができるように、移動可能かつ係止可能なアームである。プローブ４５０が患者の所望の場所に位置付けられたとき、アーム４４２は、アームロック４２７を用いて係止することができる。撮像プローブは、アーム４４４を用いて基部４４０に連結することができ、処置プローブが定位置で係止されたときにプローブの整列を調節するために使用することができる。アーム４４４は、例えば、撮像システム、またはコンソール、およびユーザインターフェースの制御下で、係止可能かつ移動可能なプローブを備えてもよい。移動可能アーム４４４は、例えば、処置プローブ４５０に関連して１ミリメートル程度のわずかな移動で撮像プローブ４４０を調節することができるように、微細作動可能であり得る。
【００５６】
多くの実施形態では、処置プローブ４５０および撮像プローブ４６０は、撮像プローブ４６０および処置プローブ４５０の整列に基づいて処置を制御することができるように、角度センサに連結される。角度センサ４９５は、支持体ポート４３８を用いて処置プローブ４５０に連結される。角度センサ４９７は、撮像プローブ４６０に連結される。角度センサは、多くのタイプの角度センサのうちの１つ以上を備えてもよい。例えば、角度センサは、ゴニオメータ、加速度計、およびその組み合わせを備えてもよい。多くの実施形態では、角度センサ４９５は、３次元で処置プローブ４５０の配向を決定するように、３次元加速度計を備える。多くの実施形態では、角度センサ４９７は、３次元で撮像プローブ４６０の配向を決定するように、３次元加速度計を備える。代替として、または組み合わせて、角度センサ４９５は、処置プローブの細長い軸に沿った処置プローブ４５０の角度を決定するように、ゴニオメータを備えてもよい。角度センサ４９７は、撮像プローブ４６０の細長い軸に沿った撮像プローブ４６０の角度を決定するように、ゴニオメータを備えてもよい。角度センサ４９５は、コントローラ４２４に連結される。撮像プローブの角度センサ４９７は、撮像システム４９０のプロセッサ４９２に連結される。代替として、角度センサ４９７は、コントローラ４２４に、また、組み合わせて連結することができる。
【００５７】
コンソール４２０は、処置プローブ４５０を制御するために使用される構成要素の中のプロセッサシステムに連結される、ディスプレイ４２５を備える。コンソール４２０は、メモリ４２１を有するプロセッサ４２３を備える。通信回路４２２は、プロセッサ４２３およびコントローラ４２２に連結される。通信回路４２２は、撮像システム４９０に連結される。コンソール４２０は、アンカ２４に連結される内視鏡３５の構成要素を備える。注入洗浄制御２８は、注入および洗浄を制御するようにプローブ４５０に連結される。吸引制御３０は、吸引を制御するようにプローブ４５０に連結される。内視鏡４２６は、コンソール４２０の構成要素を備えてもよく、内視鏡は、患者を処置するようにプローブ４５０を用いて挿入可能であり得る。コンソール４２０のアームロック４２７は、アーム４２２を係止するように、またはアーム４２２がプローブ４５０を患者に挿入するよう自由に移動可能であることを可能にするように、アーム４２２に連結される。
【００５８】
コンソール４２０は、本明細書で説明されるようなキャリアおよびノズルに連結されるポンプ４１９を備えてもよい。
【００５９】
プロセッサ、コントローラ、ならびに制御電子機器および回路は、１つ以上のプロセッサ、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および１つ以上のメモリ記憶デバイス等の多くの好適な構成要素のうちの１つ以上を含むことができる。多くの実施形態では、制御電子機器は、ユーザ特定処置パラメータに従って手技前計画を提供するように、ならびに手術手技に対するユーザ制御を提供するように、グラフィックユーザインターフェース（以降では「ＧＵＩ」）のコントロールパネルを制御する。
【００６０】
処置プローブ４５０は、アンカ２４を備える。アンカ２４は、エネルギーがプローブ４５０を用いてエネルギー送達領域２０に送達されている間に、プローブ４５０の遠位端を係留する。プローブ４５０は、本明細書で説明されるようなノズル２００を備えてもよい。プローブ４５０は、連鎖部４３０を用いてアーム４２２に連結される。
【００６１】
連鎖部４３０は、例えば、患者の画像に基づいて、エネルギー送達領域２０を患者の所望の標的場所に移動させる構成要素を備える。連鎖部４３０は、第１の部分４３２と、第２の部分４３４と、第３の部分４３６とを備える。第１の部分４３２は、実質的に固定された係留部分を備える。実質的に固定された係留部分４３２は、支持体４３８に固定される。支持体４３８は、連鎖部４３０の参照フレームを備えてもよい。支持体４３８は、アーム４４２を処置プローブ４５０に剛性または剛直性に連結するように、剛性シャーシまたはフレームもしくは筐体を備えてもよい。第１の部分４３２が実質的に固定されたままである一方で、第２の部分４３４および第３の部分４３６は、プローブ４５０から患者へエネルギーを方向付けるように移動する。第１の部分４３２は、アンカ２４までの実質的に一定の距離４３７に固定される。アンカ２４と連鎖部の固定された第１の部分４３２との間の実質的に固定された距離４３７は、処置が正確に配置されることを可能にする。第１の部分４２４は、プローブ４５０の細長い軸に沿った所望の軸方向位置で、処置領域２０の中に高圧ノズルを正確に位置付けるように線形アクチュエータを備えてもよい。
【００６２】
プローブ４５０の細長い軸は、概して、連鎖部４３０近傍のプローブ４５０の近位部分と、それに取り付けられたアンカ２４を有する遠位端との間に延在する。第３の部分４３６は、細長い軸の周囲の回転角を制御する。患者の処置中に、処置領域２０と連鎖部の固定部分との間のアンカ２４は、参照距離４３９とともに変化する。距離４３９は、アンカ２４に参照された処置プローブの細長い軸に沿って標的場所を設定するように、コンピュータ制御に応答して調節する。連鎖部の第１の部分が固定されたままである一方で、第２の部分４３４は、軸に沿った処置領域の位置を調節する。連鎖部４３６の第３の部分は、アンカ２４を参照して、処置の角度での軸に沿った距離を非常に正確に制御することができるように、コントローラ４２４に応答して軸の周囲の角度を調節する。プローブ４５０は、連鎖部４３０からアンカ２４までの距離が処置中に実質的に一定のままであるように、支持体４３８とアンカ２４との間に延在するスパイン等の剛直性部材を備えてもよい。処置プローブ４５０は、ジェットからの機械エネルギー、電極からの電気エネルギー、またはレーザ源等の光源からの光学エネルギー等の１つ以上の形態のエネルギーを用いた処置を可能にするように、本明細書で説明されるような処置構成要素に連結される。光源は、赤外線、可視光線、または紫外線を含んでもよい。エネルギー送達領域２０は、意図した形態のエネルギーを患者の標的組織に送達するため等に、連鎖部４３０の制御下で移動させることができる。
【００６３】
撮像システム４９０は、メモリ４９３、通信回路４９４、およびプロセッサ４９２を備える。対応する回路の中のプロセッサ４９２は、撮像プローブ４６０に連結される。アームコントローラ４９１は、撮像プローブ４６０を正確に位置付けるようにアーム４４４に連結される。
【００６４】
図４Ａは、実質的に一定の圧力および可変流れを用いた手術部位の圧力調整を示す。生理食塩水バッグは、実質的に一定の圧力調整を提供する高さで配置される。生理食塩水のバッグは、約５０〜１００水銀柱ミリメートル（以降では「ｍｍＨｇ」）に対応する高さで配置することができる。生理食塩水バッグは、本明細書で説明されるような洗浄ポートに連結される。収集バッグが、本明細書で説明されるような洗浄ポート、吸引ポート、または吸上ポートのうちの１つ以上に連結される。収集バッグは、本明細書で説明されるような水ジェット切除プローブ４５０を用いて除去される組織を収集する。
【００６５】
図４Ｂは、実質的に固定された流体流れを提供するポンプを用いた手術部位の流体流れ調整を示す。ポンプは、実質的に固定された流速で手術部位から流体を除去する。ポンプは、例えば、蠕動ポンプを備えてもよい。ポンプは、手術部位における圧力蓄積を阻止するために、Ａｑｕａｂｌａｔｉｏｎ生理食塩水流速と実質的に同一であるか、それより速い速度で、流体を除去するように構成される。蠕動ポンプは、例えば、本明細書で説明されるような組織除去ポート４５６Ｃを備える、マニホールドの吸引ポートに連結することができる。少なくとも組織切除ジェットの流速である流速を有する、ポンプを提供することにより、そうでなければ組織除去開口部をブロックし得る切除組織として改良された吸上を提供し、そうでなければチャネルを遮断ブロックするであろう物質を除去するために、ポンプが実質的に固定された流速を維持するときに、チャネルがより多くの量の圧力を受けることができる。
【００６６】
生理食塩水バッグからの洗浄流は、少なくとも２つの機能を提供する、すなわち、１）生理食塩水バッグの高さに基づいて圧力を維持すること、および２）視覚的に個人がバッグに進入する流れをピンク色として見るであろう際に、蠕動ポンプが正しく機能していない場合に安全チェック弁を提供することのために、開放したままであってもよい。
【００６７】
代替実施形態では、ポンプの流れは、手術部位の近傍で患者内で実質的に一定の圧力を提供するために、可変速度を含む。処置された器官の圧力およびポンプの可変流速の能動的感知は、閉ループ圧力調整システムを含んでもよい。ポンプは、圧力センサ等のセンサに連結することができ、流速は、実質的に一定の圧力を維持するように変動させることができる。圧力センサは、例えば、処置プローブ上、プローブの吸引チャネル内、プローブの外面の陥凹内、手術部位に連結されたプローブの内面上、またはコンソール上のポンプへの入り口近傍等の多くの場所のうちの１つ以上に位置することができる。
【００６８】
図５Ａは、実施形態による、取り込むために好適な器官を示す。器官は、本明細書に説明されるような多くの器官のうちの１つまたはそれを上回るもの、例えば、前立腺を含んでもよい。多くの実施形態では、器官は、例えば、被膜と、被膜内に含有される組織と、被膜の外部上に位置する被膜管および神経とを含む。多くの実施形態では、器官は、前立腺を含む。前立腺は、例えば、良性前立腺肥大等の肥大または癌、およびそれらの組み合わせを含み得る。多くの実施形態では、肥大組織は、癌が検出されていない場合がある、患者内に位置する組織を含み得る。多くの実施形態では、被膜管および神経は、前立腺の外面に沿って延在する。多くの実施形態では、肥大組織は、前立腺上で上位に位置することができる。多くの実施形態では、肥大組織は、組織が癌組織または良性組織を含むかどうかに関して、未知の特異性の組織を含み得る。
【００６９】
図５Ｂは、多くの実施形態による、装置を用いて処置された図５Ａの前立腺を示す。多くの実施形態では、前立腺の組織は、組織除去プロファイルに従って取り出される。組織除去プロファイルは、例えば、本明細書に説明されるような画像誘導組織除去に基づく、所定の組織除去プロファイルを含んでいてもよい。代替として、組織除去プロファイルは、手持ち式組織除去装置を用いて除去される組織の除去プロファイルから成ってもよい。多くの実施形態では、前立腺等の器官の組織は、例えば、組織除去可能プロファイルから被膜の外部までの距離を減少させるために、被膜内まで除去される。
【００７０】
多くの実施形態では、拡張可能支持体を有するカテーテル等の組織処置装置が、除去プロファイルおよび被膜を画定する残留組織を拡張可能支持体と係合させるために、器官内に配置される。
【００７１】
多くの実施形態では、器官内の組織は、被膜の外面の周囲に延在し得る、被膜または血管の神経の完全性を保定するという利点を有する、前立腺等の器官の被膜が無傷のままであるように、除去される。多くの実施形態では、被膜組織の本除去は、被膜ならびに被膜管および／または神経等の対応する組織構造の完全性を保定するために阻止される。組織除去プロファイルは、前立腺等の器官の除去された組織に対応する空洞を画定してもよい。多くの実施形態では、被膜の付近の組織の一部は、癌組織、または器官の上部もしくは他の部分の中の肥大組織等の癌組織である確率を有するものとして識別される組織等の組織を含み得る。
【００７２】
図６は、患者の手術部位から無傷細胞を取り出す装置６００を示す。装置６００は、例えば、本明細書に説明されるようなシステム１０もしくはシステム４００のうちの１つまたはそれを上回る構成要素を備えてもよい。本装置は、手術部位に挿入され得るプローブ６５０を備える。プローブは、流体流を手術部位に提供して組織を断片化するように構成される、ノズル６１０と、手術部位から組織を受容するように構成される、ポート６３０とを備える。ポートは、手術部位から無傷細胞を含む組織を受容するように構成されるフィルタ６３６に連結される。フィルタはさらに、フィルタを収納する収集装置６３８に連結されてもよい。随意に、収集装置は、断片化組織の収集を支援することに役立つ付加的陰圧を提供するように構成される、外部減圧ポンプ６４０に連結されてもよい。
【００７３】
本装置はさらに、流体流を生成するように流体源６１４からノズルまで延在する、第１のチャネル６１２と、手術部位から断片化組織を運び去るようにポートからフィルタに向かって延在する、第２のチャネル６３２とを備えてもよい。流体源は、流体源からノズルに流体流を駆動するように構成される、第１のチャネルに接続される第１のポンプ６１６を備えてもよい。第２のチャネルはさらに、ポートからフィルタに断片化組織を輸送するように構成される、第２のポンプ６３４に連結されてもよい。
【００７４】
いくつかの実施形態では、組織断片および流体が、流体流を用いて手術部位に注入される流体の速度に類似する速度で除去されるように、第１のポンプの流速および第２のポンプの流速は、実質的に類似するように構成される。
【００７５】
ノズルおよびポートは、流れの一定の体積の流体が手術部位内で維持されるように、患者内で閉鎖手術部位６５０を提供するように構成されてもよい。本装置はさらに、流体リザーバ６６０と、流体リザーバと手術部位との間に延在するチャネル６６２とを備えてもよい。流体リザーバはまた、閉鎖手術部位の体積が実質的に一定のままとなり、手術部位における圧力蓄積が阻止されるように、第１のポンプの流速と第２のポンプの流速との間の任意の差異に適応することに役立ち得る。流体リザーバは、例えば、組織断片がポートを遮断しているときに、第１もしくは第２のポンプのうちの１つまたはそれを上回るものが正しく機能していない場合に、安全逆止弁を提供してもよい。
【００７６】
実施形態に関する研究は、閉鎖手術部位の実質的に固定された圧力が、無傷細胞を穏やかに処置し、断片組織がフィルタを備える収集デバイスまで流動することを可能にすることができると示唆している。
【００７７】
図７Ａは、装置６００等の本明細書に説明されるような装置の実施形態による、例示的プローブを示す。図７Ａの例示的実施形態では、本装置は、患者の前立腺Ｐから無傷細胞を取り出すために使用されてもよい。本装置は、本明細書に説明されるような前立腺組織減量デバイス１０を備え、本デバイスは、患者の膀胱Ｂの直接遠位に位置する前立腺内の手術領域まで男性の尿道Ｕに挿入され得る、プローブ４５０を備える。プローブは、流体流６１８を手術領域に送達し、それによって、前立腺から複数の組織断片６４２を除去するように、ノズル６１０を備える。プローブはまた、手術部位からスラリー６４４を受容するように、１つまたはそれを上回るポート６３０を備え、スラリーは、流体流からの流体と、前立腺から除去された組織断片とを含む。流体流は、第１のポンプを備える流体源に接続される、第１のチャネル６１２を通して、ノズルに送達されてもよい。スラリーは、手術部位から第２のチャネル６３２を通して、スラリーを受容するように構成されるフィルタに輸送されてもよい。
【００７８】
ノズルは、ノズルから放出される流体流の直径に対応する、内側制約直径を備えてもよい。ノズルの内側制約直径は、約２５ｕｍから約５００ｕｍに及び、好ましくは、約１００ｕｍ〜約２００ｕｍの範囲内、より好ましくは、１２０ｕｍ〜１５０ｕｍであってもよい。
【００７９】
液体流体流は、液体またはガスの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。流体流は、例えば、水もしくは生理食塩水のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。液体流体流は、液体切除ジェット６２０の形態でノズルから退出し、前立腺組織においてキャビテーションを引き起こし、組織を複数の断片に解離するように構成されてもよい。
【００８０】
図７Ｂは、実施形態による、ヒトの眼に見える切除炎域を示す。
【００８１】
図７Ｃは、図７Ｂにおけるような切除炎域の高速画像を示す。画像は、約１／４００秒の速度で撮影された。
【００８２】
図７Ｂおよび７Ｃのデータは、切除炎域が、ノズルから放出されたときに切除流れで生成される複数の白色雲を含むことを示す。実施形態に関する作業は、キャビテーション雲が特徴的な飛散周波数でジェットから飛散できることを示している。各雲の長さ９９２は、雲の飛散周波数および速度に関係付けられる。ジェットの比較的低温の切除炎域は、本明細書で説明されるように組織を制御された深さまで切断するように調節することができる、ジェットの切断長さに対応する長さ９９０を備える。多くの実施形態では、ジェットのノズルは、雲が組織を衝打する前に、飛散雲が実質的に形成することを可能にするために、図７Ｃに示されるような非切断構成で飛散された雲の長さ９９２の少なくとも約４分の１に配置される。より大きい断面サイズへのこの飛散雲の発散はまた、雲がより広い組織の領域に分配されるとき、改良された組織除去を提供し、そしてジェットのパルス間で改良された重複を提供することもできる。
【００８３】
ジェットの衝撃圧力に加えて、画像の白色雲に対応する、高度に乱流であり、そして侵襲的である領域は、本明細書で説明されるような組織の切除に実質的に寄与する。白色雲は、複数のキャビテーション領域を備える。加圧水が水に注入されるとき、小さなキャビテーションが、ノズル出口近傍で、剪断層内の低い圧力の領域中に生成される。小さなキャビテーションは、キャビテーション渦を含んでもよい。キャビテーション渦は、相互と合併し、高速画像内でキャビテーション雲として出現する、大きな離散キャビテーション構造を形成する。これらのキャビテーション雲は、組織と相互作用するときに効果的な切除を提供する。いかなる特定の理論によっても束縛されることなく、組織を衝打するキャビテーション雲は、組織を衝打するキャビテーションを画定する高速流体と組み合わせて、キャビテーションに関係付けられる組織の大幅な浸食を引き起こすと考えられる。
【００８４】
本明細書で説明されるようなノズルおよび圧力は、本明細書で提供される教示に基づいて、例えば、当業者によるノズルの角度の制御により、脈動雲を提供するように構成することができる。多くの実施形態では、流体送達要素のノズルは、組織の切除を改善するために、キャビテーションジェットを備える。
【００８５】
流体送達要素ノズルおよび圧力は、組織の除去に好適な飛散周波数を提供するように配列することができ、改良された組織切除を提供するようにプローブ上に位置することができる。
【００８６】
多くの実施形態では、「炎域」の「白色雲」は、周辺の水がジェットに引き込まれるか、またはその中に「同伴される」「同伴」領域を備える。実施形態に関する作業は、流体の噴出が飛散周波数に関係付けられ得ることを示唆する。
【００８７】
ジェットから噴出される雲の飛散周波数およびサイズは、実施形態に従って、組織切除を提供するために使用することができる。飛散周波数は、各雲が組織と相互作用する場所の重複を提供するように、長手軸の周囲のプローブの角度掃引速度と組み合わせることができる。
【００８８】
図７Ｄは、実施形態による、複数の重複する場所９９７で円滑かつ制御された組織浸食を提供する、複数の飛散パルス９９５および切除ジェットの掃引を示す。この飛散周波数は、複数の噴出する雲が脈動ポンプの各パルスについて提供されるように、ポンプが使用されるとき、ポンプ周波数にくらべ実質的により速くあり得る。プローブの掃引速度は、例えば、重複パルスを提供するように構成される噴出する雲を用いて、改良された組織除去を提供するように飛散周波数に関係付けられ得る。
【００８９】
多くの実施形態では、本システムは、ポンプの各パルスのための複数の飛散パルスを提供するために、飛散パルスの周波数より小さい周波数を有するポンプを備える。ポンプは、例えば、約５０Ｈｚ〜約２００Ｈｚの範囲内で、少なくとも約５０Ｈｚのパルス繰り返し数を有することができ、飛散パルスは、例えば、約１ｋＨｚ〜約１０ｋＨｚの範囲内で、少なくとも約５００Ｈｚの周波数を含む。
【００９０】
ポンプのパルスが例証されているが、連続流れポンプを用いて、パルス状雲の類似スキャンを提供することができる。
【００９１】
ノズルは、多くの方法のうちの１つ以上で構成することができるが、多くの実施形態では、ノズルは、約０．０２〜約０．３の範囲内、例えば、約０．１０〜約０．２５の範囲内、多くの実施形態では、約０．１４〜約０．２の範囲内のストローハル数（以降では「Ｓｔ」）を含む。
【００９２】
多くの実施形態では、ストローハル数は、以下によって定義される。
【００９３】
Ｓｔ＝（Ｆｓｈｅｄ）＊（Ｗ）／Ｕ
【００９４】
式中、Ｆｓｈｅｄは、飛散周波数であり、Ｗは、キャビテーションジェットの幅であり、Ｕは、出口におけるジェットの速度である。当業者であれば、本明細書で説明される実施形態による組み合わせに好適な飛散周波数を得るために、本明細書で説明されるようなノズルを改変することができ、組織除去に好適な雲の長さおよび飛散周波数を決定するように、実験を行うことができる。
【００９５】
複数の噴出する雲を提供するノズル構成は、本明細書で説明されるようなプローブのうちの１つ以上とともに使用するために好適である。ノズルは、液体に浸漬されたジェットを用いて複数の飛散パルスを生成するために、液体に液体ジェットを浸漬するためにポートと配列されてもよい。
【００９６】
流体流の流速は、約１０ｍｌ／分〜約５００ｍｌ／分、好ましくは、約５０ｍｌ／分〜２５０ｍｌ／分の範囲内に及んでもよい。ノズルから退出する流体切除ジェットは、約０．０１ｍｍ／秒〜約５０ｍｍ／秒、好ましくは、約０．１ｍｍ／秒〜約５ｍｍ／秒の範囲内に及ぶ長手方向速度を有してもよい。
【００９７】
組織サンプルが手術部位内の種々の場所から収集されることができるように、プローブは、流体切除ジェットが組織除去手技中に回転するように構成されてもよい。組織除去の経過中の流体切除ジェットの回転は、０〜３６０度の範囲内、好ましくは、約３０度〜約３００度の範囲内であってもよい。プローブの縦軸の周囲のジェットの角速度は、約１０度／秒〜約２０００度／秒、好ましくは、約１８０度／秒〜約９００度／秒の範囲内に及んでもよい。組織除去手技のプロファイルの長手方向長は、約０．１ｍｍ〜約３００ｍｍ、好ましくは、約１ｍｍ〜約７０ｍｍの範囲内に及んでもよい。
【００９８】
実験
【００９９】
図７Ｅは、実施形態による、切断の最大組織貫通の深さおよびノズルを通した流速を示す。最大貫通の深さは、「低温」ａｑｕａｂｌａｔｉｏｎ炎域を備える、ジェットのキャビテーション気泡の長さに実質的に対応する。切除の最大組織貫通の深さは、流速に直接対応し、多くの実施形態では、流速に直線的に関係付けられる。
【０１００】
図７Ｅの差し込み図は、実施形態による、前立腺ＢＰＨのモデルとして切断されたジャガイモを示す。ジャガイモの最大貫通の深さは、ＢＰＨの最大切断深さに密接に対応する。ジャガイモは、本明細書で説明されるようなノズルおよび回転するプローブを用いて、約５０ｍｌ／分〜約２５０ｍｌ／分の範囲内の速度に対応する、１０個の異なる流れ設定で切断されて示されている。最大貫通の深さは、５０ｍｌ／分で約４ｍｍ〜約２５０ｍｌ／分で約２０ｍｍに及ぶ。
【０１０１】
多くの実施形態では、キャビテーション雲の成長および長さは、本明細書で説明されるような適切に構成されたノズルについて、注入圧力に比例する流速の関数を含み、その逆も同様である。圧力が上昇するにつれて、最大浸食半径は、直線的に増加するように見え、これは、図７Ｅの最大貫通の深さとして示されている。
【０１０２】
連続または脈動流れのいずれかにおいてノズルを通して水を推し進めるために、既知の高圧ポンプを使用することによって、高速キャビテーションジェットを作成することができる。ポンプによって生成される流れタイプにもかかわらず、キャビテーション現象は、蒸気空洞の非定常性質により脈動し得、空洞形成は、本明細書で説明されるような連続流ジェットでさえも脈動し得る。特定の理論に束縛されることなく、脈動および連続流水ジェットの両方が、所所の時間量にわたって同等量の物質浸食をもたらし得ると考えられる。多くの実施形態では、ノズルの幾何学形状は、本明細書で説明されるような流れ動力学およびキャビテーションプロセスを提供するように構成される。多くの実施形態では、ノズルは、ノズル自体の内側で起こり得る関連のキャビテーションであり得る、水ジェット出口における緊密な収縮を阻止するように構成される。多くの実施形態では、鋭いコーナーは、水を壁から分離させてノズル中心線に向かって集中させ、ノズル壁によって引き起こされる摩擦効果を同時に低減させながら、水ジェット経路をさらに締め付ける。これは、対応する圧力降下および蒸気空洞形成とともに、増加した速度をもたらす。蒸気空洞形成は、それらの最終的な崩壊が乱流をもたらし、浸食深さに影響を及ぼし得るとき、全体的な流れ動力学に影響し得る。当業者であれば、過度の実験を伴わずに、本明細書で説明されるような組織除去を提供するように、適切なノズルの幾何学形状および流速を決定する実験を行い得る。
【０１０３】
Ａｑｕａｂｌａｔｉｏｎ
【０１０４】
本明細書で説明されるような浸水水ジェット切断は、良性前立腺肥大（ＢＰＨ）がある患者を処置するためにキャビテーション現象を利用する能力を有する。ジェットは、崩壊した蒸気空洞によって引き起こされる圧力パルスおよびマイクロジェットを通して、ＢＰＨで見られる過剰な軟組織成長を除去する。水ジェット方向は、前部−後部方向に沿ってノズルを並進させることによって、または、例えば、最大１８０度までノズルを回転させることによってのいずれかで、デバイスのノズルの場所および配向を変化させることによって操作することができる。
【０１０５】
蒸気空洞形成およびその浸食強度が、注入圧力および流れ動力学の両方の関数であるため、圧力ならびにノズル幾何学形状を構成することによって、物質の深さを制御することができる。より大きい注入圧力は、より速い出口速度をもたらし得る。本明細書で議論されるように、ノズル幾何学形状はさらに、収縮に依存して速度を増加させることができ、水ジェットがベンチュリ効果を通じて退出するとき、圧力降下の程度に影響を及ぼし得る。これらの要因は、崩壊して圧力パルスおよびマイクロジェットを放出する前に、キャビテーション雲が成長して移動することができる、より長い距離をもたらし得る。Ａｑｕａｂｌａｔｉｏｎシステムのノズル幾何学形状および圧力設定は、ユーザに精密制御を与え、キャビテーションジェットが所望の良性組織成長のみを除去することを確実にするように最適化されている。
【０１０６】
本明細書で提供される画像は、実施形態によると、どのように組織浸食深さが圧力の関数であるかを示す。画像は、他の画像と比較して、より低い注入圧力のためのより小さいキャビテーション雲長さ、および対応する組織切除深さを示す。
【０１０７】
多くの実施形態では、本明細書で説明されるようなＡｑｕａｂｌａｔｉｏｎは、動脈および静脈の除去および損傷の阻止を伴って、過剰な組織成長、例えば、ＢＰＨを除去することが可能である。キャビテーションによって引き起こされる圧力パルスおよびマイクロジェットは、軟組織成長を浸食するために必要とされる閾値エネルギーを超え、はるかに高い閾値エネルギーを有する、脈管のような他の構造に最小限の損傷を引き起こし得る。繰り返される集中した圧力パルスおよびマイクロジェットは、脈管系に対して応力疲労を引き起こし、出血をもたらし得るが、本明細書で説明されるようなＡｑｕａｂｌａｔｉｏｎシステムアルゴリズムおよび処置命令は、そのような損傷を阻止するように設計されて構成される。
【０１０８】
多くの実施形態では、有害な塞栓の生成が阻止される。蒸気空洞形成は、例えば、血流中に既に存在している微細な空気の核から利益を享受し得る。キャビテーションは、いかなる付加的な空気もシステムに導入されることなく、核の成長をもたらし得る。さらに、空気ポケットがそれらの元の核サイズに戻って縮小し得るように、いったん局所ジェット圧力が蒸気圧を超えると、空洞が崩壊し得る。多くの実施形態では、キャビテーションが尿道を包囲する生理食塩水にある微量の空気に依存し、かつそれに制限され得るため、塞栓形成が阻止され、ジェット圧力が上昇し始めると、蒸気空洞が迅速に消散する。
【０１０９】
本明細書で説明されるようなＡｑｕａｂｌａｔｉｏｎは、この現象を利用する。自然に自己制限的な浸食半径と、動脈等のより密な細胞構造を備えた近傍の構造への損傷を最小限にしながら、低い損傷閾値エネルギーで組織を正確に切除する特有の能力とは、本明細書で説明されるようなＡｑｕａｂｌａｔｉｏｎを、ＢＰＨを処置するための有用な手術道具にする。本明細書で説明されるようなキャビテーションのほぼ等温の性質と組み合わせ、付随的損傷を軽減し、それは、改良された治癒および改良された安全性プロフィールを提供し得る。
【０１１０】
図７Ｆは、組織の選択的除去のためのモデルとして、ジャガイモの切開を覆って位置付けられたブタ血管を伴うジャガイモの選択的除去を示す。ジャガイモを除去するために、ブタ血管がキャビテーションを用いて水ジェットに暴露されるように、ブタ血管は、切開に先立ってジャガイモの上に配置された。Ａｑｕａｂｌａｔｉｏｎは、ブタ血管に重篤な損傷を引き起こすことなく、ＢＰＨで見られる良性組織成長のための密接な代理である、軟質ジャガイモ組織モデルを切除した。
【０１１１】
図７Ａの実施形態は、前立腺組織から細胞を取り出す装置を説明するが、当業者は、本装置が器官の他の組織の細胞を取り出すように適合され得ることを理解するであろう。
【０１１２】
図８は、実施形態による、無傷細胞を含む断片化組織６４２サンプルを受容するように構成されるフィルタ６３６を示す。フィルタは、第２のチャネル６３２を通して手術部位に連結される。第２のチャネルはまた、ポートからフィルタに断片化組織を輸送するように構成される第２のポンプ６３４にも連結される。第２のポンプは、正の変位によって組織サンプルを移動させる、蠕動ポンプ６３５を備えてもよく、蠕動ポンプは、流体流を駆動する第１のポンプの速度に実質的に類似する、例えば、約１０％以内、例えば、５％またはそれ未満に類似する、速度で拍出するように構成されてもよい。代替として、第２のポンプは、負の変位によって組織サンプルを移動させる、減圧ポンプを備えてもよく、減圧ポンプは、サンプルおよびポンプ機構の無菌状態を維持するようにトラップを伴って構成されてもよい。
【０１１３】
フィルタは、複数の細孔サイズを有する複数の細孔６３７を備えてもよい。細孔サイズは、細胞を含む複数の断片がフィルタを用いて収集され得るように、除去されている組織の無傷細胞６４３の寸法より大きいサイズにされてもよい。
【０１１４】
フィルタはさらに、フィルタを収納する収集装置６３８に連結されてもよく、フィルタは、除去可能かつ交換可能である。随意に、収集装置は、断片化組織の収集を支援することに役立つ付加的陰圧を提供するように構成される、外部減圧ポンプ６４０に連結されてもよい。いったん組織サンプルがフィルタの中に収集されると、フィルタは、収集装置から取り出され、組織中に配置される無傷細胞の採取のために、または本明細書に説明されるような他の手技のために送られてもよい。
【０１１５】
無傷細胞を含む、取り出された組織は、癌の診断のため等の診断目的で分析されてもよい。例えば、取り出された前立腺組織は、前立腺癌（ＰＣａ）または良性前立腺肥大（ＢＰＨ）の診断のために分析されてもよい。組織断片は、組織学または免疫組織化学を介して、癌の存在について分析されてもよい。さらに、組織断片内の無傷細胞が採取され、癌を検出するために細胞分析に使用されてもよい。多くの研究は、正常、ＢＰＨ、またはＰＣａ幹細胞であるかどうかに応じて、前立腺幹細胞が異なるバイオマーカを示すことを示している（Ｐｒａｊａｐａｔｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｉｏｍｅｄ  Ｒｅｓ  Ｉｎｔ  ２０１３；２０１３：１０７９５４）。細胞は、細胞を解放して分離するように、反復遠心分離が後に続く、組織のコラゲナーゼ消化等の当技術分野で周知の方法を使用して、組織断片から分離されてもよい。分離された細胞は、生体外で増殖され、次いで、当技術分野で周知であるように、免疫細胞化学またはフローサイトメトリを介して、バイオマーカ発現について分析されてもよい。前立腺幹細胞に対する以下のバイオマーカのうちの１つまたはそれを上回るもの、すなわち、ＣＤ４４、ｐ６３、Ｓｃａ−１、ＣＤ１３３、ｐ２７Ｋｉｐ１、ＣＤ１１７、Ｔｒｏｐ２、ＣＤ４９ｆ、ＡＲ、ＣＫ５、８、ＰＳＣＡが分析されてもよい。前立腺幹細胞は、例えば、プロファイルｐ６３（＋）ＡＲ（−）ＣＫ５（＋）８（−）を示すときに、正常として識別されてもよく、またはそれらは、例えば、プロファイルｐ６３（＋）ＡＲ（＋）ＣＫ５（＋）８（−）ＰＳＣＡｈｉを示すときに、ＢＰＨとして識別されてもよく、もしくはそれらは、例えば、プロファイルｐ６３（−）ＡＲ（＋）ＣＫ５（−）８（−）ＰＳＣＡｈｉを示すときに、前立腺癌として識別されてもよい。正常、ＢＰＨ、またはＰＣａ幹細胞としての細胞の識別は、組織サンプル中のＢＰＨもしくはＰＣａを診断することに役立ち、患者のための後続の処置過程を決定することに役立ち得る。
【０１１６】
無傷細胞を含む、取り出された組織はまた、研究および処置で使用するための細胞株を生成するように処理されてもよい。例えば、前立腺幹細胞は、癌研究および細胞ベースの処置における潜在的使用のための多能性幹細胞株を生成するように、切除された前立腺組織から採取されてもよい。細胞は、本明細書に説明されるように、組織断片から採取され、生体外で増殖されてもよい。ＣＤ４４、インテグリンα２β１、ＣＤ１３３、およびＣＫ６ａ等の幹細胞のための細胞表面マーカを示す細胞は、当技術分野で周知であるように、免疫磁性選別または蛍光活性化細胞選別（ＦＡＣＳ）を介して選別されてもよい。選別された細胞は、生体外で増殖され、後に、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ−ＰＣＲ）およびゲル電気泳動、ウエスタンブロッティング、免疫細胞化学、またはフローサイトメトリを介して等、標的バイオマーカのそれらの発現について検証されてもよい。選別された細胞はさらに、生体外または生体内で分化する能力について評価されてもよい。いくつかの研究は、前立腺疾患の研究ならびに再生医療における潜在的使用を伴って、多能性幹細胞株が、切除されたヒト前立腺組織から導出され得ることを示している（Ｐｒａｊａｐａｔｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ  Ｓｔｅｍ  Ｃｅｌｌ  Ｒｅｓ  Ｔｈｅｒ  ２０１４；４：１）。
【０１１７】
本明細書に説明されるような無傷細胞を含む組織の取り出しのための装置はさらに、手術部位内の局所ゾーンからの組織断片の取り出しを可能にするように構成されてもよい。
【０１１８】
図９Ａ−９Ｄは、実施形態による、手術部位の局所ゾーン６５２から無傷細胞を取り出すように適合される装置６００を示す。図９Ａ−９Ｄの例示的実施形態では、本装置は、患者の前立腺Ｐから無傷細胞を除去するために使用される。本装置のプローブ４５０は、膀胱Ｂに到達するように尿道Ｕを通して螺入されてもよい。図９Ａおよび９Ｂに示されるように、プローブは、液体ジェット６２０を用いて等、前立腺Ｐの基底部から前立腺の頂点まで組織を除去するように、矢印２０１によって示される方向へ近位に後退させられてもよい。組織が除去されると、切除された組織は、ポート６３０を通して、組織をフィルタに輸送するチャネル６３２の中へ吸引されてもよい。
【０１１９】
局所ゾーンから組織および細胞を採取するために、前立腺Ｐは、切断ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、およびＺ７に分割されてもよい。ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、およびＺ７は、矢状ゾーンであってもよく、プローブ（および液体ジェット）は、プローブが後退させられると完全に回転させられてもよい。ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、およびＺ７は、横ゾーンであってもよく、プローブ（および液体ジェット）は、プローブが後退させられると部分的に回転させられてもよい。
【０１２０】
液体ジェットがゾーンＺ１内で切断すると、結果として生じる組織断片が、ポートに連結されるフィルタの中で収集されてもよく、フィルタは、ゾーンＺ１から組織サンプルを受容するように指定される。液体ジェットがゾーンＺ１内の切断からゾーンＺ２まで移動し始める、本装置は、ゾーンＺ２からサンプルを受容する新しいフィルタを有するように構成されてもよい。同様に、液体ジェットが１つの切断ゾーンから次のゾーンに移行する度に、各切断ゾーンから除去される組織が、別個の適切に指定されたフィルタの中で収集されるように、新しいフィルタは、前のフィルタに取って代わるように構成されてもよい。
【０１２１】
液体ジェットが１つの切断ゾーンから次のゾーンに移行する際のフィルタの交換は、多くの方法で達成されてもよい。例えば、各ポートは、具体的切断ゾーンの中に位置し、別個のフィルタに接続される別個のチャネルに連結されてもよく、各フィルタは、具体的切断ゾーンのために指定される。代替として、ポートをフィルタに連結するチャネルはさらに、別個のフィルタに接続される複数のチャネルに連結されてもよく、液体ジェットが１つのゾーンから次のゾーンに移動すると、弁が除去された組織サンプルを異なるフィルタに再指向するように構成され得るように、弁は、これらのチャネルの接合点に配置されてもよい。
【０１２２】
７つの切断ゾーンへの前立腺Ｐの分割は、例示にすぎない。前立腺Ｐの異なる数の分割が使用されてもよい。例えば、ゾーンＺ１は、プローブとの関連で組織の深度に基づいて（図９Ｃに示されるゾーンＺ１Ａ、Ｚ１Ｂ、およびＺ１Ｃを参照）、および／または半径方向場所に基づいて（図９Ｄに示されるゾーンＺ１Ｘ、Ｚ１Ｙ、およびＺ１Ｚを参照）、２つまたはそれを上回るゾーンに分割されてもよい。
【０１２３】
局所組織および細胞除去は、除去されたサンプルの診断分析ならびに切除された器官の後続の処置を向上させることに役立ち得る。例えば、癌の検出のために除去された組織および細胞サンプルを分析する際に、手術部位内の明確に異なるゾーンから収集されるサンプルを分析できることは、癌組織が器官内に存在する場所についての情報を提供することができる。切除された器官内の癌の場所を識別することによって、処置は、均一ではなく標的化され得る。均一処置は、隣接組織、血管、神経、ならびに残存非癌組織に過剰かつ不要な付随損傷をもたらし得る。処置は、切除された器官の異なるゾーンの間の癌の重症度を反映するように適合および投与されてもよい。
【０１２４】
局所組織および細胞除去はまた、細胞採取の側面を向上させることにも役立ち得る。例えば、器官内の異なる領域は、細胞の異なる集団を含むことができ、器官内の明確に異なるゾーンから収集されるサンプルから細胞を採取できることは、特定の集団の細胞を採取することの効率を向上させることに役立ち得る。ヒト前立腺では、前立腺幹細胞は、概して、約０．５〜１％の低い割合で上皮区画の基底層内に存在する（Ｐｒａｊａｐａｔｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｉｏｍｅｄ  Ｒｅｓ  Ｉｎｔ  ２０１３；２０１３：１０７９５４）。局所組織および細胞除去は、細胞が主に、幹細胞を含有することが公知である局所ゾーンからのサンプルから採取される、より能率化された採取手順を可能にすることによって、多能性幹細胞株の生成のために前立腺幹細胞を採取することの効率を向上させることに役立ち得る。
【０１２５】
図１０Ａ−１０Ｄは、本明細書に説明されるような装置６００を使用して患者から除去された前立腺組織の組織切片の画像を示す。患者は、臨床研究の一部として前立腺肥大について処置されたヒト対象であった。各図は、異なる患者からの組織切片である。組織断片は、手術部位において液体ジェットを送達するように構成されるプローブを備える装置を使用して、患者から除去された。組織切片は、本装置が、組織切片の全体を通して包埋された暗く染色された核によって示されるように、無傷細胞６４３を含む無傷構造特徴を伴う組織の大型断片を除去することが可能であることを示す。３８人の対象からの組織切片が採取され、これらの組織学的サンプルの全ては、無傷幹細胞を含む。本明細書で提供される教示に基づいて、当業者は、組織断片の細胞の核が幹細胞を含むことを示すように検査を行うことができる。
【０１２６】
図１１は、実施形態による、患者から無傷細胞を含む組織を取り出す方法１１００を示す。ステップ１１１０では、無傷細胞を含む組織が、本明細書に説明されるように患者から取り出される。ステップ１１１２では、１つまたはそれを上回る除去された組織サンプルを含有する、１つまたはそれを上回るフィルタが、除去後手技のために送られる。除去後手技は、例えば、組織サンプルの診断分析１１２０、または組織サンプルからの細胞の採取１１５０を含んでもよい。
【０１２７】
診断分析は、組織切片１１３０の分析または無傷細胞１１４０の分析を含んでもよい。組織切片分析に関して、ステップ１１３２では、組織断片サンプルを固定してスライスすることによって、組織切片が調製される。ステップ１１３４では、組織切片が、染色分析され、組織学１１０１または免疫組織化学（ＩＨＣ）１１０２等の方法を介して分析される。無傷細胞の分析に関して、無傷細胞は、最初に、組織から細胞を分離するように、例えば、組織のコラゲナーゼ消化および遠心分離を介して、ステップ１１４２において組織サンプルから取り出される。ステップ１１４４では、細胞が、生体外で培養および増殖され、ステップ１１４６では、細胞が、ＲＴ−ＰＣＲおよびゲル電気泳動１１０３、ウエスタンブロッティング１１０４、免疫細胞化学（ＩＣＣ）１１０５、またはフローサイトメトリ１１０６等の方法を介して、標的バイオマーカの発現について分析される。
【０１２８】
組織サンプルからの細胞の採取に関して、細胞は、組織から細胞を分離するように、例えば、組織のコラゲナーゼ消化および遠心分離を介して、ステップ１１５２において組織から取り出される。ステップ１１５４では、細胞が、生体外で培養および増殖される。ステップ１１５６では、標的バイオマーカを発現する細胞が、免疫磁性選別１１０７または蛍光活性化細胞選別（ＦＡＣＳ）１１０８等の方法を介して選別される。ステップ１１５８では、選別された細胞が、生体外でさらに増殖される。ステップ１１６０では、選別および増殖された細胞の同一性ならびに純度が、ＲＴ−ＰＣＲおよびゲル電気泳動、ウエスタンブロッティング、ＩＣＣ、またはフローサイトメトリ等の方法を介して、細胞の標的バイオマーカ１１６２の発現を検証することによって、もしくは生体外または生体内で分化する細胞の能力１１６４を評価することによって、評価される。
【０１２９】
本開示の好ましい実施形態が、本明細書で示され、説明されているが、そのような実施形態は、一例のみとして提供されることが当業者に自明になり得る。本開示の範囲から逸脱することなく、多数の変形例、変更、および置換が当業者に明白であり得る。本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される本開示の実施形態の種々の代替案が採用されてもよいことを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項およびそれらの同等物の範囲のみによって、定義される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【図１１】
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