(57)【要約】  本発明は、検出ヘッド（２１）を有し、切除器具を案内する術中プローブ（２）に関し、前記ヘッドは、組織領域内の放射性トレーサー及び又は蛍光分子によって放射された信号の受信及び分析機器（３２）への案内を行う少なくとも１つの光ファイバー（２１２１、２１２３）と、前記ヘッド（２１）を前記切除器具（１）上に取り付ける取り付け手段（２１１２）とを含み、それにより前記切除器具が、前記信号を放射する前記組織領域内の組織の一部を除去できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出ヘッド（２１）を含む、切除器具を案内する術中プローブであって、前記検出ヘッドは、
組織領域内の放射性トレーサー及び／又は蛍光分子によって放射された信号の受信及び分析機器への案内を行う少なくとも１つの光ファイバー（２１２１、２１２３）と、
前記ヘッド（２１）を前記切除器具（１）上に取り付ける取付け手段（２１１２）と、を含み、
それによって、前記切除器具（１）が、前記信号を放射する前記組織領域から組織の一部分を除去するように適応されたプローブ。
【請求項２】
前記検出ヘッドは、前記組織内の前記放射性トレーサーによって放射される放射性粒子と相互作用して、光信号を生成するように適応された発光部分（２１２５）を備える少なくとも１つの光ファイバー（２１２３）を含むことを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記発光部分（２１２５）は、前記組織内の前記放射性トレーサーによって放射されたβ粒子と相互作用するように適応されていることを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記検出ヘッド（２１）は、前記放射性粒子に対する感度をもたない少なくとも１つの制御ファイバー（２１２４）をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載のプローブ。
【請求項５】
前記検出ヘッド（２１）は、
前記組織内の前記蛍光分子によって放射された蛍光信号及び／又は、
前記組織によって反射された光信号を、
前記分析機器に案内するように適応された、少なくとも１つの透明な光ファイバー（２１２１）を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプローブ。
【請求項６】
前記検出ヘッド（２１）は、
前記組織内の前記蛍光分子によって放射された前記蛍光信号及び／又は、
前記組織によって反射された前記光信号を、
前記透明な光ファイバー（２１２１）に集束する光学手段（２１２７）をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のプローブ。
【請求項７】
前記検出ヘッド（２１）は、励起信号を前記組織に経路にしたがって送るように適応された、少なくとも１つの透明な光ファイバー（２１２２）をさらに含み、それによって、
前記組織が前記信号を反射するか、
前記組織内の前記蛍光分子が蛍光信号を放射するか、またはそれらの両方が行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のプローブ。
【請求項８】
前記検出ヘッド（２１）が、前記ヘッド（２１）が前記切除器具に取り付けられたとき、前記切除器具の切除部（１２）の周りに分配されるように配列された複数のファイバー（２１２１、２１２２、２１２３、２１２４）を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプローブ。
【請求項９】
前記検出ヘッド（２１）が、前記組織領域によって放射された信号を、前記信号を分析する機器（３２）に経路にしたがって送る伝送素子（３１）と関連付けられた相補的接続手段（３１９）と噛合するように適応された、前記ファイバー（２１２１、２１２３）と関連付けられた接続手段（２１９）を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１０】
前記検出ヘッド（２１）が一回限り使用されるものであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１１】
プローブ（２）の検出ヘッド（２１）から得られ、組織領域内の放射性トレーサーまたは蛍光分子によって放射された信号を、分析機器（３２）に案内するように適応された少なくとも１つの光伝送ファイバー（３１２１、３１２３）と、
前記伝送ファイバー（３１２１、３１２３）を前記検出ヘッド（２１）のファイバーに接続するため、前記検出ヘッド（２１）の相補的接続手段（２１９）と噛合するように適応された接続手段（３１９）とを含む、請求項１乃至１０のいずれかに記載の術中プローブ用の伝送および分析器具。
【請求項１２】
前記光ファイバー（３１２１、３１２３）が、前記検出ヘッド（２１）が切除器具（１）に取り付けられたとき、前記切除器具（１）の把持部（１１）に沿って延びるように適応されていることを特徴とする請求項１１に記載の器具。
【請求項１３】
前記検出ヘッド（２１）の励起ファイバー（２１２２）に接続されて、励起信号を前記組織に伝送するように適応された光励起源（３０）を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の器具。
【請求項１４】
前記励起源（３０）からの光励起信号を前記検出ヘッド（２１）の前記励起ファイバー（２１２２）に経路にしたがって送るように適応されたファイバー（３１２２）をさらに含む、請求項１３に記載の器具。
【請求項１５】
前記励起源（３０）が、特定の励起波長または励起波長範囲を選択するように適応されたフィルタ（３０２）を含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の器具。
【請求項１６】
前記伝送ファイバー（３１２１、３１２３）によって案内された光信号を電気信号に変換する手段（３２１、３２２）を含むことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の器具。
【請求項１７】
前記伝送ファイバー（３１２３）によって案内された前記信号を電気信号に変換する前記手段（３２１）が光検出器（３２１１）を含み、前記伝送ファイバー（３１２３）が、前記光検出器に接続されるとともに、前記検出ヘッド（２１）のファイバー（２１２３）と相互作用した放射性粒子の数と前記ファイバー（３１２３）の位置とを測定するように適応されていることを特徴とする請求項１６に記載の器具。
【請求項１８】
前記光検出器が、複数のピクセルを有する多重アノード光電子増倍管（３２１１）であり、前記伝送ファイバー（３１２３）が１つのピクセルまたはピクセル群に接続されていることを特徴とする請求項１７に記載の器具。
【請求項１９】
前記ファイバー（３１２１）によって案内された前記信号を電気信号に変換する前記手段（３２２）が、前記信号のパルスを計数するように適応されたアバランシェ・フォトダイオード（３２２３）を含むことを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載の器具。
【請求項２０】
前記ファイバー（３１２１）によって案内された前記信号を電気信号に変換する前記手段（３２２）が、前記組織によって放射された蛍光信号の、前記蛍光信号の波長上における強度を測定するように適応された分光光度計（３２２１）を含むことを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の器具。
【請求項２１】
前記伝送ファイバー（３１２１）によって案内された前記信号を電気信号に変換する前記手段（３２１、３２２）が、前記組織に放射された励起信号に関する到着時間を測定するように適応された検出器（３２２２）を含むことを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれかに記載の器具。
【請求項２２】
伝送ファイバー（２１２１）によって案内された光信号をフィルタ処理して、前記組織によって反射された光励起放射から得られた前記光信号の一部を除去するとともに、前記組織によって放射された蛍光放射から得られた前記光信号の一部を伝送するように適応されたフィルタ（３２０）をさらに含むことを特徴とする請求項１１乃至２１のいずれかに記載の器具。
【請求項２３】
前記検出ヘッド（２１）および前記伝送光ファイバー（３１２１、３１２３）によって案内された信号を処理して、前記組織領域のマッピングを生成するように適応された計算手段（３２５１）をさらに含むことを特徴とする請求項１１乃至２２のいずれかに記載の器具。
【請求項２４】
前記計算手段（３２５１）が、前記組織内の前記放射性トレーサーによって放射された放射性粒子、前記組織によって反射された光信号、または前記組織内の前記蛍光分子によって放射された蛍光信号に対する感度をもつ前記検出ヘッド（２１）のファイバー（２１２１、２１２３、２１２４）によって伝送された信号からマッピングを生成するように適応されていることを特徴とする請求項２３に記載の器具。
【請求項２５】
表示手段（３２５２）を含み、前記計算手段（３２５１）が、前記組織領域のマッピングを表示するように前記表示手段（３２５２）を制御するように適応されていることを特徴とする請求項２３または２４に記載の器具。
【請求項２６】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の少なくとも１つの検出プローブと、
請求項１１から２５のいずれか一項に記載の少なくとも１つの器具と、を含む、生体組織の外科治療用セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織、特にがん性腫瘍の外科治療の補助に関する。
【背景技術】
【０００２】
がんの外科治療の補助は、現在、いくつかの技術に基づいている。
【０００３】
「術前撮像技術」と呼ばれる第１のタイプの技術では、手術前に、外科医は、切除されるべき組織部分を可能な限り良好に位置決めするため、治療されるべき組織領域の画像を作成する。
【０００４】
Ｘ線断層撮影法またはＩＲＭによる腫瘍の事前位置決めは、例えば、腫瘍体積の正確な解剖学的トポグラフィを得るため、したがって最適な外科的方策を選択するために使用される。機械的な定位的または光学的ガイダンスと結び付けられたとき、術前位置決めによって、特に深い病変の場合に、結果としてアクセス経路がより狭く規定され、したがってその経路による外傷がより少なくなる。
【０００５】
神経外科手術では、この技術は、腫瘍の近くに位置する機能的大脳帯域を正確に同定するため外科的処置の前に使用される、機能的な等温残留磁気（ＩＲＭ）撮像装置を使用することによって補足することができる。この情報に基づいて、外科医は、切除されるべき帯域の範囲を最適化するとともに、術後の合併症罹患率のリスクを最小限に抑えることもできる。
【０００６】
術前撮像技術により、より正確で侵襲性がより少ない外科的処置を導入することが可能になった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これらの技術は、性能および人間工学的設計の点で限界がある。特に、これらの技術は、小さな腫瘍を、またそれらの転移性播種がある場合にそれを、位置決めすることを必要とする手術には適さない。
【０００８】
それに加えて、外科的処置（特に脳内）の間の組織の変位によって、手術前に行われた病変の位置決めが無効になってしまう場合が多い。
【０００９】
第２のタイプの技術によれば、外科医は手術中に組織サンプルを取り、外科医の手術処置の質を保証するため、これらのサンプルは即時分析される。
【００１０】
組織サンプルの正確な病理解剖学的診断に依存するこれらの技術は、非常に信頼性が高いという利点を有する。
【００１１】
しかし、そのような技術は非常に費用がかかる。
【００１２】
それに加えて、サンプルからの診断を得るのに必要な時間は、場合によっては、外科的処置の時間を大幅に増加させることがある。
【００１３】
術前撮像技術および組織サンプリング技術に関連した欠点を所与として、「術中技術」と呼ばれる第３のタイプの技術が出現している。これらの技術は、手術室内で作動するのに適した、したがって、施術者が腫瘍の切除または生検のマージンをより正確にリアルタイムで決定するのを助けることにより、外部のイメージャー（撮像装置）を補うのに適した監視器具を使用する。
【００１４】
術中技術の２つの系統が現在研究されている。「解剖学的術中技術」と呼ばれる第１の系統の技術は、光学内視鏡検査システム、超音波エコー検査法、Ｘ線断層撮影法、または等温残留磁気（ＩＲＭ）などの、標準的な解剖学的撮像システムに基づいている。「機能的術中技術」と呼ばれる第２の系統の技術は、小型化されたシステムによって、組織によって放射された信号を検出することに基づいている。信号は、組織内に存在し、かつ探している腫瘍病変に特異的な、放射性トレーサーまたは蛍光分子によって放射された粒子または放射である。
【００１５】
解剖学的術中技術によれば、外科医は、自身の動作を案内するため、原則的には臨床診断部門で使用されるものと同一であるが、寸法および人間工学の点でその特性が手術室での使用に適応されている、解剖学的撮像装置を使用する。
【００１６】
術前検査を補うものとして、処置中の組織の変位に関連する位置決め誤差を補正し、生検処置を案内するため、低磁界ＩＲＭおよびＸ線断層撮影法が主に手術室で使用される。解剖学的撮像システムは、実際には、処置前に作成された画像をリアルタイムで繰り返し、結果として、解剖学的構造の歪みをリアルタイムで監視するために使用される。神経膠腫の手術のための術中ＩＲＭの評価は、したがって、これらの技術によって、術前画像に基づく定位的ガイダンスのみが使用されていた処置に対して、腫瘍切除の程度の同定を改善することが可能になることを示している。
【００１７】
超音波エコー検査法も、腫瘍の外科治療を補助するために手術室で使用される。この技術は、低磁界ＩＲＭまたはＸ線断層撮影法よりもはるかに安価であり、導入費用がかからないという利点を有する。術中超音波エコー検査法の主要な応用分野は、触診不能な乳房腫瘍および肝臓腫瘍の位置決めである。より一般的には、この技術は深い病変の正確な位置決めに特に適応されている。
【００１８】
機能的術中技術によれば、外科医は、探している腫瘍病変の組織学、または生理学的もしくは代謝挙動に特異性の放射性トレーサーまたは光放射を検出するのに適した、小型化された検出デバイスを使用する。器官の機能はその構造よりも前に崩壊する場合が多いので、これらの技術は、健康な組織とがん性組織を区別するためには、解剖学的術中技術よりも理論上は感度が高く、より特異的である。
【００１９】
結果として、術前検査によって同定されたマージンを超えて、かつ組織サンプルの即時検査の結果を待つ必要なしに、腫瘍切除の程度の同定を最適化することが可能である。
【００２０】
これらの技術は、腫瘍の組織学的性質を決定するための組織の関連部位に外科医を案内することにより、生検の診断精度を改善するために使用することもできる。
【００２１】
一般に、使用される検出デバイスの小型化により、手術室での機能的術中技術の応用もより容易になるが、これは、その技術が、より高価かつ限定的な解剖学的術中技術に対して、外科プロトコルをわずかしか変更しないためである。
【００２２】
様々な計数デバイスまたは機能的術中撮像デバイスが開発されている。いくつかは現在市販もされている。しかし、これらのデバイスは、機器上のかつ方法論上の制限に関して注目すべきである。腫瘍組織を位置決めし、同時にそれを切除することを可能とする、機能的術中撮像用のシステムは現在存在しない。現在のプロトコルは、順次的に使用される２つの異なる器具、すなわち検出システム（プローブ、顕微鏡）と切除器具（超音波吸引デバイスまたは電気ランセット）とを組み合わせる。この解離は、画像上で同定された腫瘍の位置と、創傷内におけるその実際の位置との相関誤差につながり、したがって、特に解剖学的位置決めがない場合に、切除処置の精度を低減させる。機能的術中デバイスの他の制限は、全面的にではないがそれらの特定の性質（使用されるトレーサーに関連する）に関し、したがって、有病誤診の数は無視できなくなる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の１つの目的は、外科医が、従来技術のデバイスよりも正確かつ迅速に切断を行うことを可能にすることである。
【００２４】
この課題は、請求項１に記載の、切除器具を案内する術中プローブを使用することによって、本発明の文脈の中で解決される。
【００２５】
検出ヘッドは、切除器具に結合されるように適応されているので、外科医は、単一の処置で、かつ単一の機器を用いて、検出と腫瘍の切断手術とを行うことができる。
【００２６】
腫瘍組織のより正確な位置決めはこのように達成されるが、それは、プローブの信号から得られる腫瘍の位置と、手術創内におけるその実際の位置との相関誤差が排除されるためである。
【００２７】
放射性トレーサーおよび蛍光分子の濃度を同時に測定する能力により、これらの２つの方法によって得られる情報の相補性から利益を得て、したがって、腫瘍検出の特異性を強化することも可能になる。
【００２８】
有利には、光励起信号に応答して、組織領域内の蛍光分子によって放射された信号を測定する本発明によるプローブは、また、組織による光励起信号の反射によって得られる光信号を測定する。特異性はさらにより増加される。
【００２９】
組織によって放射された信号を記録する検出ヘッドによって、外科医は、治療された組織領域をリアルタイムで観察することができる。
【００３０】
有利には、外科医が、腫瘍および術前ＩＲＭ中に同定された様々な大脳構造に対するプローブの位置を見ることが可能になるように、プローブをニューロナビゲーション・システムに結合することが可能である。
【００３１】
それに加えて、検出ヘッドは、異なる手術プロトコルの特定の制限ならびに組織によって放射される異なる信号にプローブを適応させるため、異なる特性を備えた検出ヘッドに容易に置き換えることができる。
【００３２】
プローブは、脳および脊髄を含む中枢神経系の腫瘍の外科的切除に特に適している。実際に、任意の他のがんに対するよりも、この病理学の外科治療の精度は患者の生命的および機能的予後を決定する。
【００３３】
プローブは、請求項２〜１０の特性を示すことができる。
【００３４】
本発明は、また、上述の定義による術中プローブ用の伝送および分析器具に関し、該器具は請求項１１に記載のものである。
【００３５】
器具は、請求項１２〜２５の特性を示すことができる。
【００３６】
最後に、本発明は、請求項２６に記載の生体組織の外科治療用のセットに関する。
【００３７】
本発明の他の特性および利点は以下の説明から明らかになるが、説明は、単に例示のためのものであり、非限定的であって、添付図面を参照して読まれるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１では、描写される生体組織の外科治療用のセットは、切除器具１、術中プローブ２、ならびに伝送および分析手段３を含む。
【００３９】
切除器具１は把持部１１および切除部１２を含む。切除器具１は、例えば、特に腫瘍組織を切除するために神経膠腫の外科治療中に使用される、超音波吸引デバイスである。超音波吸引デバイスの場合、切除部１２は、超音波を放射するとともに、粉砕された組織を吸引するチューブ１２１２を含む。
【００４０】
術中プローブ２は、臨床用の部分を形成する検出ヘッド２１を含む。検出ヘッド２１は、切除器具１上にしっかり装着されるように適応された端部の形態をとる。
【００４１】
検出ヘッド２１は、ほぼ円筒状の本体２１１、本体２１１の内部を延びる検出光ファイバーの束２１２、および接続構成要素２１９を含む。
【００４２】
伝送および分析手段３は、光源３０、再使用可能な伝送素子３１、および分析機器３２を含む。
【００４３】
光源３０は、レーザーまたはランプ３０１、および励起フィルタ３０２を含む。レーザーまたはランプ３０１は、連続的な光線または制御された長さの光パルスの形態の光を放射するように適応される。フィルタ３０２は、レーザーまたはランプ３０１によって生成された光をフィルタ処理し、治療されるべき組織に含まれる蛍光分子を励起するように適応された波長を有する光子を含む励起信号を伝送するように適応される。次いで、蛍光分子は、励起信号の波長とは異なる波長の蛍光信号を放射する。蛍光は、実際は電磁放射であり、通常は、より短い波長の光励起信号によって励起された放射蛍光分子から発する可視光または赤外光の形態である。励起が停止すると蛍光放射はすぐに止まる。
【００４４】
伝送素子３１は、本体３１１、本体３１１の内部を延びる伝送光ファイバーの束３１２、および接続構成要素３１９を含む。接続構成要素３１９は、検出ヘッド２１の束２１２の各検出光ファイバーを伝送素子３１の束３１２の伝送光ファイバーに接続するため、接続構成要素２１９と噛合するように適応される。
【００４５】
図１〜３に示されるように、検出ヘッド２１は、本体２１１と、本体２１１の内部に本体の長手方向で位置する検出光ファイバーの束２１２とを含む。
【００４６】
本体２１１は全体的に管状である。本体２１１は、金属、例えばステンレス・スチール、または外科的処置と適合性がある他の任意の材料で形成された円筒状の壁２１１１、および中央のチャネル２１１２を含む。壁２１１１は、検出光ファイバーの束２１２を取り囲む。束２１２の光ファイバーは、中央のチャネル２１１２の周りに分配され、中央のチャネル２１１２とほぼ平行に位置する。
【００４７】
光ファイバーの束２１２は、光放射を検出する複数のファイバー２１２１、１つの励起ファイバー２１２２、複数の放射性トレーサー検出ファイバー２１２３、および複数の制御ファイバー２１２４を含む。
【００４８】
ファイバー２１２１、２１２２、および２１２３は、本体２１１の端面２１１３と接続構成要素２１９の間に位置する。より正確には、ファイバー２１２１、２１２２、および２１２３の端部は表面２１１３と同一面にある。
【００４９】
光放射を検出するファイバー２１２１は透明なファイバーから成る。これらのファイバー２１２１は、生体組織によって放射された光信号を受け取り案内するように適応される。
【００５０】
励起ファイバー２１２２も透明なファイバーから成る。このファイバー２１２２は、生体組織の方向で光源３０によって生成された光励起信号を案内し、それによってこの組織に含まれる蛍光分子を励起するように適応される。
【００５１】
放射性トレーサー検出ファイバー２１２３は、発光端部２１２５、および主要透明部分２１２６を含み、発光端部２１２５は、例えば加熱によって主要透明部分２１２６に融着される。発光端部２１２５は、事前に放射性トレーサーで標識された組織によって放射された放射性β粒子（β＋粒子またはβ−粒子）と相互作用し、それらを光信号に変換するように適応される。主要部分２１２６は、端部２１２５によって放射された光信号を案内するように適応される。
【００５２】
発光部分２１２５は一般的に約１ｍｍの長さを有し、透明部分２１２６は一般的に約１０ｃｍの長さを有する。発光部分２１２５および透明部分２１２６は、一般的に１．５ｍｍ程度の直径を有する。
【００５３】
制御ファイバー２１２４は、制御ファイバー２１２４がβ粒子を受け取らないようにされている以外は、放射性トレーサー検出ファイバー２１２３と同一である。より正確には、制御ファイバー２１２４は本体２１１の端面２１１３の下に位置するので、制御ファイバー２１２４の端部は厚さ約４００μｍの金属層によって遮られている。
【００５４】
放射性トレーサー検出ファイバー２１２３および制御ファイバー２１２４は、β＋粒子の消滅後に組織によって放射される５１１電子ボルト（ｅＶ）のγ放射に対する感度をもつ。このγ放射は、β＋粒子の検出におけるバックグラウンド・ノイズを表す。制御ファイバー２１２４により、γ放射をファイバー２１２３によって測定された信号から差し引く目的でそれを定量化し、結果としてβ＋粒子のみによる信号を得ることが可能になる。
【００５５】
γ放射のより正確な定量化を可能にするため、プラスチック・シンチレータは、より高密度であって、したがってγ放射のより良好な検出効率を有する、例えばセリウムでドープされたルテチウム・オキシオルトシリケート（ＬＳＯ）などの無機シンチレータに置き換えられてもよい。
【００５６】
検出束２１２の光ファイバー２１２１、２１２２、２１２３、および２１２４が埋め込まれた壁２１１１は、ファイバーのスクリーンを構成する。このスクリーンは、周囲光から、かつ側部からまたはファイバー２１２３の後部を介して発光部分２１２５に到達し得るあらゆる寄生β粒子から、ファイバーを分離する。
【００５７】
図４は、検出ヘッド２１の変形例を示す。この変形例では、検出ヘッドのファイバー２１２１および２１２２は、本体２１１の端面２１１３までは延びない。より正確には、ファイバー２１２１および２１２２は表面２１１３の下に位置する。検出ヘッド２１は、各ファイバー２１２１および２１２２と関連付けられた光学素子２１２７を含み、それは、組織からファイバー２１２１に入って来る光を集束し、ファイバー２１２２から組織に入って来る光を集束する。各光学素子２１２７は、例えばマイクロレンズを含む。入射光を集束することにより、局所的な光の濃度を増加させ、結果として治療セットの感度を増加させることが可能になる。それに加えて、マイクロレンズの助けを借りて組織から入って来る光を収集することで、治療セットの空間分解能が改善される。
【００５８】
図５Ａおよび５Ｂは、検出ヘッド２１の検出光ファイバー束２１２と伝送素子３１の伝送光ファイバー束３１２との間の接続を可能にすることを意図する、接続構成要素２１９および３１９の一例を概略的に表す。
【００５９】
図５Ａでは、接続構成要素２１９および３１９は互いから分離されている。
【００６０】
接続構成要素２１９は、検出ファイバー２１２１、２１２２、２１２３、および２１２４が埋め込まれた本体２１９１を含む。本体２１９１は平らな接続面２１９２を含む。ファイバー２１２１、２１２２、２１２３、および２１２４の端部は、接続面２１９２と同一面にある。
【００６１】
同様に、接続構成要素３１９は、伝送ファイバー３１２１、３１２２、３１２３、および３１２４が埋め込まれた本体３１９１を含む。本体３１９１は平らな接続面３１９２を含む。ファイバー３１２１、３１２２、３１２３、および３１２４の端部は、接続面３１９２と同一面にある。
【００６２】
本体２１９１は、接続面２１９２から突出する接続スタッド２１９３を含む。本体３１９１は、接続面３１９２から後方に延びる接続オリフィス３１９３を含む。スタッド２１９３は、接続構成要素２１９および３１９を整列させるため、オリフィス３１９３に挿入されるように適応される。それに加えて、スタッド２１９３およびオリフィス３１９３は、スタッド２１９３がオリフィス３１９３に挿入されると、接続面２１９２が接続面３１９２と接触し、また、ファイバーを互いに接続するため、ファイバー２１２１、２１２２、２１２３、および２１２４の端部がそれぞれファイバー３１２１、３１２２、３１２３、および３１２４の端部と接触するように配列される。
【００６３】
外科治療セットは、また、接続構成要素２１９および３１９を係合させて保持することを意図する、係止構成要素４１９を含むことができる。各係止構成要素は、Ｕ字型であり、２つの分枝４１９１および４１９２を含む。各自由端において、各分枝４１９１および４１９２はそれぞれ突出部４１９４および４１９５を有する。
【００６４】
各接続構成要素２１９および３１９はそれぞれ、切欠き２１９４および３１９５を含む。
【００６５】
係止構成要素４１９は、接続構成要素２１９および３１９が相互に係合しているとき、それらを共に抱き込むように適応される。この目的のため、構成要素２１９および３１９は、係止構成要素４１９の分枝４１９１および４１９２の間に挿入される。突出部４１９４および４１９５が存在することで、弾性変形による分枝４１９１および４１９２の分離が引き起こされる。その結果、突出部４１９４および４１９５は、分枝４１９１および４１９２の弾性戻りによって、切欠き２１９４および３１９５に挿入されるように適応される。
【００６６】
図５Ｂでは、接続構成要素２１９および３１９は相互に係合されており、係止構成要素４１９は、接続構成要素２１９および３１９を相互に係合された状態で保持している。
【００６７】
図１に見られるように、一回使用の検出ヘッド２１は、分離可能な形で切除器具１に取り付けられるように適応される。この目的のため、器具１の切除部１２は、検出ヘッド２１に挿入されるように適応される。より正確には、切除器具１の吸引器具１２１２は、吸引器具１２１２の吸引端部が検出ヘッド２１の端面２１１３と同一にあるようにして、検出ヘッド２１のチャネル２１１２に挿入されるように適応される。
【００６８】
第二に、接続構成要素２１９および３１９は、検出光ファイバーの束２１２を伝送光ファイバーの束３１２に光学的に結合するため、相互に係合されるように適応される。接続構成要素２１９および３１９は分離可能な接続構成要素であり、それによって容易な手動での接続および分離が可能になる。
【００６９】
したがって、一回使用の検出ヘッド２１は別のヘッドに容易に置き換えることができる。
【００７０】
伝送素子３１は、検出ヘッド２１から入って来る光信号を手術野外に位置する分析機器３２に経路にしたがって送るため、一般的に２メートルの長さを有する。
【００７１】
接続構成要素２１９および３１９が係合されると、検出ヘッド２１の束２１２の光放射検出ファイバー２１２１、励起ファイバー２１２２、放射性トレーサー検出ファイバー２１２３、および制御ファイバー２１２４はそれぞれ、伝送素子２１の束３１２の伝送ファイバー３１２１、３１２２、３１２３、および３１２４に接続される。
【００７２】
伝送ファイバー３１２１は、検出ヘッド２１の透明なファイバー２１２１に接続され、組織から入って来る光放射を案内するように適応される。
【００７３】
伝送ファイバー３１２２は、光源３０から放射される励起放射を治療されるべき組織に案内するように、第一に光源３０に、第二に励起ファイバー２１２２に接続される。
【００７４】
ファイバー３１２３および３１２４は、ファイバー２１２３および２１２４の発光部分２１２５を用いて、組織から放射されるβ粒子とγ放射の間の相互作用によって生成される光信号を案内するように適応される。
【００７５】
分析機器３２は、第１の光検出ユニット３２１、第２の光検出ユニット３２２、第１の取得ユニット３２３、第２の取得ユニット３２４、およびＰＣ３２５を含む。
【００７６】
束３１２のファイバー３１２３および３１２４は第１の光検出ユニット３２１に接続される。
【００７７】
第１の光検出ユニット３２１は多重アノード光電子増倍管３２１１を含む。多重アノード光電子増倍管３２１１は複数のピクセル（一般的に６４ピクセル）を含み、各ピクセルまたはピクセル群は、束３１２のファイバー３１２３または３１２４に結合される。多重アノード光電子増倍管の各ピクセルは、それが受け取る光信号を電気信号に変換するように適応される。
【００７８】
第１の取得ユニット３２３は、抵抗ネットワーク３２３１、事前増幅エレクトロニクス３２３２、および贈幅エレクトロニクス３２３３を含む。
【００７９】
抵抗ネットワーク３２３１は、負荷分割の原理にしたがって、等圧中心の位置、およびファイバー３１２３および３１２４から入って来る光信号の強度を提供するように適応される。これらのデータは、影響を受けたファイバーの数と、β粒子によって犠牲になったエネルギーの量、またはファイバー２１２３および２１２４の発光部分２１２５へのγ放射とを決定するために使用される。
【００８０】
事前贈幅エレクトロニクス３２３２および増幅エレクトロニクス３２３３は、抵抗ネットワーク３２３１によって生成された信号を統合し、次に増幅するように適応される。次に、ユニット３２３は、それらをデジタル化し処理するため、アナログをＰＣ３２５に伝送する。
【００８１】
それに加えて、束３１２のファイバー３１２１は第２の光検出ユニット３２２に接続される。
【００８２】
第２の光検出ユニット３２２は、ファイバー分光光度計３２２１、浜松ホトニクス株式会社によってＲ３８０５Ｕ  ＭＣＰ  ＰＭＴの参照番号で供給される検出器などの超高速検出器３２２２、および、Ｉｄ  ＱＵＡＮＴＩＱＵＥ社によってｉｄ１００−２０の参照番号で供給されるフォトダイオードなどの内蔵型分析エレクトロニクスを含む、アバランシェ・フォトダイオードまたは多重アノード光電子増倍管３２２３を含む。ファイバー分光光度計３２２１は、光信号を構成する複数の波長の形でそれが受け取る光信号の強度を検出し、かつその強度を電気信号に変換するように適応される。超高速検出器３２２２は、それが受け取る光信号の到着時間を測定し、かつその到着時間を電気信号に変換するように適応される。アバランシェ・フォトダイオードまたは多重アノード光電子増倍管３２２３は、それが受け取る光信号を標準的な電気信号に変換するように適応される。
【００８３】
第２の取得ユニット３２４は、第１の変換エレクトロニクス・ユニット３２４１および第２の経路指定エレクトロニクス・ユニット３２４２を含む。
【００８４】
第１の変換エレクトロニクス・ユニット３２４１は、ＵＳＢケーブル３２４３を介してＰＣ３２５に直接転送できるようにするため、ファイバー分光光度計３２２１によって生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換するように適応される。
【００８５】
第２の経路指定エレクトロニクス・ユニット３２４２は、１つまたは複数の超高速検出器３２２２によって生成された複数の信号を並行して光子計数カードに接続するとともに、それらの通過時間を測定するように適応される。
【００８６】
ＰＣ３２５は、デジタル化および計算ユニット３２５１、ならびに表示画面３２５２を含む。デジタル化および計算ユニット３２５１は、ユニット３２３および３２４によって生成された信号を受け取り処理するように適応される。デジタル化および計算ユニット３２５１は、また、表示画面３２５２を制御するようにも適応される。
【００８７】
上記に示した外科治療セットの使用法および操作を以下に記載する。
【００８８】
手術前に、外科医は、手術創および治療されるべき腫瘍のタイプに適した検出ヘッド２１を選択する。
【００８９】
外科医は、吸引器具１２１２を検出ヘッド２１のチャネル２１１２に挿入することによって、検出ヘッド２１を切除器具１に取り付ける。
【００９０】
次に、外科医は、接続構成要素２１９および３１９を用いて、ファイバー束２１２および３１２を互いに接続する。
【００９１】
手術中、外科医は腫瘍の可視部分の切除を行う。
【００９２】
次に、外科医はプローブ２の端部を手術創に挿入する。より正確には、外科医は、検出ヘッド２１の端面２１１３が治療されるべき組織帯域に面して位置付けられるようにプローブ２を位置付ける。外科医は、検出ヘッド２１を用いて手術創の上を移動し、複数の連続的な位置で検出ヘッド２１を位置付ける。ヘッド２１の各位置について、外科医は、端面２１１３に面した組織帯域から放射された信号のマッピングを作成する。検出ヘッド２１の各位置について、マッピングの取得時間は数秒を超過しない。
【００９３】
術中プローブにより、第一に、粒子を放射する放射性腫瘍トレーサーを検出することが可能になる。
【００９４】
組織領域によって放射されたβ粒子がファイバー２１２３の１つによって受け取られると、ファイバー２１２３の発光部分２１２５は光信号（パルス）を生成し、それが、検出ファイバー２１２３の透明部分２１２６によって案内される。
【００９５】
光信号は、伝送素子３１の伝送ファイバー３１２３によって光検出ユニット３２１に案内される。光信号は、光電子増倍管３２１１のピクセルによって受け取られ、それが、光信号の強度に比例する電気信号（電気的パルス）を生成する。
【００９６】
電気信号は、取得ユニット３２３によって処理され、それが、抵抗ネットワーク３２３１を用いてβ粒子による影響を受けたファイバー２１２３に関連付けられた数を供給し、エネルギーは発光部分２１２５の犠牲になる。取得ユニット３２３は、光検出ユニット３２１によって生成された信号を増幅しデジタル化し、増幅された信号をデジタル化および計算ユニット３２５１に伝送する。
【００９７】
それに加えて、伝送ファイバー３１２４は、組織によって生成されたγ放射のみに対する感度をもつ制御ファイバー２１２４から得られた光信号を案内する。
【００９８】
組織内のβ＋粒子の消滅に起因するγ放射は、手術創内の腫瘍病変を位置決めするプロセスに対するバックグラウンド・ノイズを表す。これらの信号は、実際には、プローブによって分析される組織帯域から大幅に離れた、β＋トレーサーの取付けに特異的な、または特異的でない部位から発する場合がある。
【００９９】
γ信号とβ＋信号を区別するため、外科治療セットは以下の特性を有する。
【０１００】
第１の特性によれば、ファイバー２１２３の発光部分２１２５はプラスチック材料から形成され、それらは高エネルギーのγ放射に対しては高い感度をもたない。実際には、プラスチック材料は低密度（一般的に１．０５ｇ／ｃｍ３）を有し、低い原子番号（炭素の場合最大で６）の元素から成る。したがって、１８Ｆの１つ限りの供給源から０．１ｍｍのところに位置する、直径２ｍｍおよび長さ１ｍｍの発光プラスチック・ファイバーのシミュレートされたγ効率は、同じ構成における１．７．１０４ｃｐｓ／μＣｉのβ＋効率に対して、毎秒毎マイクロキュリー当たり約３００回の衝突（ｃｐｓ／μＣｉ）である。
【０１０１】
しかし、脳腫瘍の治療の場合、この放射は脳全体から発する場合がある。したがって、γバックグラウンド・ノイズのβ＋信号に対する寄与は、発光部分を構成するプラスチック材料の固有の感度が低いことにも関わらず、非常に高くなる場合がある。
【０１０２】
第２の特性によれば、デジタル化および計算ユニット３２５１は、発光部分と相互作用した粒子のエネルギーにしたがって、それが受け取る信号を選択するように適応される。発光部分と相互作用したγ放射のエネルギー・スペクトルに関する理論的な研究は、実際には、γが検出された放射の４０％は０〜１０００ｋｅＶのエネルギーを生成し、β＋粒子のエネルギー分布は０〜５００ｋｅＶであることを示している。
【０１０３】
したがって、デジタル化および計算ユニット３２５１は、そのエネルギーが５０〜１００キロ電子ボルト（ｋｅＶ）の閾値よりも大きな信号のみを選択するように適応される。
【０１０４】
第３の特性によれば、放射性トレーサー検出ファイバー２１２３はそれぞれ制御ファイバー２１２４と関連付けられる。制御ファイバー２１２４は、γ放射に対する感度をもつが、β＋粒子に対する感度はもたない。ユニット３２５１は、β＋信号のみの測定値を得るため、放射性トレーサー検出ファイバー２１２３によって生成された信号に対応する計数から、関連する制御ファイバー２１２４によって生成された信号に対応するγ計数を差し引くように適応される。
【０１０５】
この点で、β粒子に対する感度をもつ検出面２１１３の部分を最適化するために、いくつかの放射性トレーサー検出ファイバー２１２３を単一の制御ファイバー２１２４と関連付けることができることに留意されたい。
【０１０６】
デジタル化および計算ユニット３２５１は、検出ヘッド２１のファイバー２１２３における放射性トレーサー濃度の指標に対応するパルスの計数を、健康な組織のみから成る手術創の帯域において事前に測定された参照計数と比較するように適応される。
【０１０７】
測定された計数と参照計数の間の差が閾値標準偏差よりも大きい（例えば３よりも大きい）とき、ユニット３２５１は、組織領域が腫瘍性であると識別する。
【０１０８】
デジタル化および計算ユニット３２５１は、各ファイバー２１２３によって検出されたβ粒子の数がその上に示される組織領域のマッピングを表示するように、表示画面３２５２に命令する。
【０１０９】
その結果、外科医は、検出ヘッド２１のファイバー２１２３における放射性トレーサー濃度の分布を示す、治療された組織帯域の画像をリアルタイムで表示画面３２５２上で見てもよい。
【０１１０】
術中プローブは、蛍光光学技術による腫瘍組織検出にも使用される。
【０１１１】
したがって、透明なファイバー２１２１は、組織に対してファイバー２１２２によって導かれた光励起信号によって分子が励起された後、組織内に存在する蛍光分子によって放射された蛍光放射を受け取る。蛍光放射を含む光信号は、透明なファイバー２１２１によって案内される。次に、光信号は、束３１２の伝送ファイバー３１２１を介して光検出ユニット３２２に案内される。蛍光信号を分析する場合、光信号は、蛍光放射のみを選択するため、励起放射の波長を遮断するフィルタ３２０によって処理される。
【０１１２】
蛍光信号は、第一にファイバー分光光度計３２２１によって、第二に超高速検出器３２２２によって受け取られる。蛍光放射は、やはりフィルタ処理され、次にアバランシェ・フォトダイオードまたは光電子増倍管３２２３によって受け取られてもよい。３つのデバイス３２２１、３２２２、および３２２３はそれぞれ電気信号を生成する。
【０１１３】
ファイバー分光光度計３２２１は、蛍光放射のスペクトルを決定し、放射を計数するために使用される電気信号、放射の波長の測定値、および放射を案内したファイバーを識別する数を生成する。
【０１１４】
アバランシェ・フォトダイオードまたは多重アノード光電子増倍管３２２３は、蛍光放射の計数をもたらすように適応された電気信号を生成する。
【０１１５】
超高速検出器３２２２は、蛍光光子の通過時間に対応する電気信号と、この光子を案内したファイバーを識別する数とを生成する。これらの信号は、組織励起のモーメントに関する（すなわち、光源３０からのパルスの放射のモーメントにおける）蛍光放射の減衰時間を測定するために使用される。
【０１１６】
取得ユニット３２４は、分光光度計３２２１によって生成された信号をデジタル化し、デジタル化された信号をデジタル化および計算ユニット３２５１に伝送する。ユニット３２４２は、また、超高速検出器または検出器３２２２によって生成された信号の経路決定をもたらし、信号をデジタル化および計算ユニット３２５１の特定のデジタル化カードに伝送する。検出器３２２３によって生成された信号は、ユニット３２５１の計数カードに直接転送される。
【０１１７】
デジタル化および計算ユニット３２５１は、ファイバー２１２１によって検出された放射の計数を、健康な組織のみから成る手術創の帯域内で事前に測定された参照計数と比較するように適応される。これらの計数の間の差が予め定められた閾値よりも大きいとき（計数は、例えば参照計数に対して３よりも大きい標準偏差を有する）、ユニット３２５１は組織領域を腫瘍性として識別するであろう。
【０１１８】
それに加えて、デジタル化および計算ユニット３２５１は、ファイバー２１２１によって検出された蛍光放射のスペクトルを、健康な組織のみから成る手術創の帯域内で事前に測定された参照スペクトルと比較するように適応される。その比較は、測定スペクトルの波長の１つまたは複数の範囲に対して作成される。例えば、スペクトルの「赤」の寄与（６００〜７００ｎｍの波長）が、参照スペクトルに対して１００％を超えるとき、ユニット３２５１は組織領域を腫瘍性として識別するであろう。
【０１１９】
それに加えて、デジタル化および計算ユニット３２５１は、ユニット３２４２の信号からの蛍光の減衰時間を計算し、これらを、健康な組織のみから成る手術創の帯域内で事前に測定された参照時間と比較するように適応される。測定された減衰時間の少なくとも１つが参照時間に対して５０％を超える標準偏差を有するとき、ユニット３２５１は組織領域を腫瘍性として識別するであろう。
【０１２０】
最後に、デジタル化および計算ユニット３２５１は、デバイス３２３３、３２４１、３２４２、および３２２３によって作成された様々なデータを組み合わせて処理するように適応される。したがって、腫瘍組織の識別は相補的データに基づき、異なるデータを独立に使用した場合よりも信頼性が高い結果に結び付く。
【０１２１】
特に、腫瘍性帯域を示すが、ただし参照帯域に対して指定された閾値を超えない、同じ組織領域からの異なる独立のパラメータに基づくいくつかの測定値の場合、ユニット３２５１はその帯域を腫瘍性として識別するであろう。意味のある測定値（標準偏差は３よりも大きい）が確認されない逆の場合、または他の測定値と矛盾する場合、ユニット３２５１は対応する組織の切除を提案しないであろう。
【０１２２】
処理ユニット３２５１は、表示画面３２５２が組織領域をそれぞれ表すいくつかの二次元グラフを表示するようにそれを制御する。第１のグラフは、各ファイバー２１２３におけるβトレーサーの計数を示す。
【０１２３】
ユニット３２５１は、放射の波長による蛍光放射の強度を表す第２のグラフを示すように表示画面３２５２に命令してもよい。予め外科医は波長ウィンドウを選択しており、この第２のグラフにおいて、表示画面３２５１は、その波長が外科医によって選択されたウィンドウの下限と上限の間であるファイバー２１２１における、蛍光放射の強度のみを表示するであろう。
【０１２４】
ユニット３２５１は、さらに、表示画面３２５２が、ファイバー２１２１において検出された蛍光分子によって放射された放射の減衰時間を表す第３のグラフを表示するように、表示画面３２５２を制御する。
【０１２５】
したがって、外科医は、測定された強度の空間分布と、治療された組織帯域に特異的なパラメータとのいくつかのマッピングを、表示画面３２５２上でリアルタイムで見てもよい。
【０１２６】
表示画面３２５２は、いくつかの測定されたマッピングを同時に表示し、それらを互いの上に重ね合わせてもよい。
【０１２７】
表示画面３２５２は、また、個々に得られた測定の結果を要約するテーブルを表示し、結論を外科医に提示してもよい。
【０１２８】
表示画面３２５２によって表示されたマッピング（１つまたは複数）にしたがって、外科医は、切除器具１を用いて組織帯域を切除するべきか否かを決定してもよい。
【０１２９】
検出ヘッド２１内の光ファイバーの数および配列は、異なる外科プロトコルの制約を満たすように容易に変更することができることに留意されたい。
【０１３０】
プローブ２は、様々な仕様（小型であること、感度、分解能など）を満たす一連の交換可能な検出ヘッド２１を提供することにより、より多目的にされてもよい。
【０１３１】
したがって、組織内に存在する蛍光分子を検出するための、１つの透明なファイバー２１２１および１つの励起ファイバー２１１２のみを含む検出ヘッドを提供することが可能である。
【０１３２】
１つの放射性βトレーサー検出ファイバー２１２３および１つの制御ファイバー２１２４のみを含む検出ヘッドを提供することも可能である。このタイプの検出ヘッドは、内視鏡検査または生検における切除処置など、プローブが極度に小型であることを必要とする外科的処置に特に適している。
【０１３３】
他方の極端な例では、放射性トレーサーの空間分布および２平方センチメートル（ｃｍ２）程度の視野内での光放射のマッピングを行うのに使用される、検出ファイバー２１２１および２１２３のいくつかの同心の層を含む、検出ヘッドを提供することが可能である。このタイプの検出ヘッドは、手術創の迅速な探索を必要とする外科的処置、または放射性トレーサーの高い非特異性の固定によって限定される手術に適している。
【０１３４】
計数プローブとは対照的に、治療されるべき組織領域のマッピングを作成する選択肢により、実際に、バックグラウンド・ノイズに特異的な腫瘍性信号を区別し、したがって、病変を取り囲む組織に固定するトレーサーの異質性によって悪影響を受ける可能性がある信号対雑音比を改善することが可能になる。
【０１３５】
上述したこれら２つの極端な構成の間に、数および位置付けの点で中間的なファイバーの配列を備えた検出ヘッドも想到されてもよい。
【０１３６】
有利には、単一の信号の形で各ファイバーから来るデータを組み合わせ、合計することが可能である。次に、合計は、プローブが治療されるべき帯域のより迅速な識別に対してより良好な感度を有するような形で、単一の単ピクセル検出器として使用される。
【０１３７】
上述の治療セットにより、放射性トレーサーの濃度と蛍光分子の分布とを同時に測定することが可能になる。この組み合わせは、これらの異なる測定値によって提供される組織学、代謝、および分子のデータの相補性を増加させ、したがって、腫瘍の術中検出の効率を増加させるために使用される。
【０１３８】
上述のプローブは、小さな寸法のものであり、かつ操作が容易なので、手術創の狭い部位（例えば脳腫瘍の場合、３〜５ｃｍ程度のキャビティ）へのアクセスが可能になる。
【０１３９】
それに加えて、プローブにより、切除されるべき組織の帯域の正確で迅速な位置決めが可能になる。
【０１４０】
切除器具との結合により、実際に、外科医が、切除器具の近くに位置する組織領域のマッピングをリアルタイムで見ることが可能になり、したがって、単一の処置で、最初に標識した腫瘍組織のより正確で迅速な切除を行うことが可能になる。
【０１４１】
最後に、プローブにより、従来技術の技法を用いるよりも特異的な腫瘍の検出が可能になる。実際に、いくつかのタイプのトレーサーの検出を組み合わせることで、治療された組織の性質に関するより正確で信頼性が高い情報を供給することが可能になる。
【０１４２】
光励起信号に応答して、組織領域内の蛍光分子によって放射された信号を測定する本発明によるプローブは、有利には、組織による光励起信号の反射から得られた光信号も測定する。
【０１４３】
上述の成果では、当然ながら、非常に小さな直径のマイクロ光ファイバーの束が、記載された各光ファイバーに取って代わることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の一実施形態による生体組織の外科治療用のセットの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による術中プローブの検出ヘッドの概略正面図である。
【図３】本発明の一実施形態による術中プローブの検出ヘッドの概略側面断面図である。
【図４】図３の実施形態の変形例による術中プローブの検出ヘッドの概略側面断面図である。
【図５Ａ】プローブの検出ヘッドの光ファイバーと分析リソースへの伝送用の光ファイバーとの間の接続を可能にするための接続構成要素の概略側面断面図である。
【図５Ｂ】プローブの検出ヘッドの光ファイバーと分析リソースへの伝送用の光ファイバーとの間の接続を可能にするための接続構成要素の概略側面断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
2009507593.tif 000009
2009507593.tif 000010
2009507593.tif 000011
2009507593.tif 000012