(57)【要約】本発明は、医療処置中に患者の体内の標的部位のエコー源性を高めるためのシステムに関する。本発明のシステムは、標的部位を視覚化するためのディスプレイを含む画像化システムと、標的部位の１または複数の位置を選択的に標的にして結合するように構成された複数の金属粒子と、複数の金属粒子を患者の体内へ標的部位に向けて送達するための送達メカニズムとを備える。したがって、本発明の方法は、送達メカニズムを用いて複数の金属粒子を患者の体内へ送達するステップと、複数の金属粒子を標的部位に、選択的に標的にして結合させるステップとを含む。本発明の方法はまた、画像化システムのディスプレイを用いて複数の金属粒子が結合した標的部位を視覚化するステップを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療処置中に患者の標的部位のエコー源性を高めるためのシステムであって、
前記標的部位を視覚化するためのディスプレイを少なくとも含む画像化システムと、
前記標的部位の１または複数の位置を選択的に標的にして結合するように構成された複数の金属粒子と、
前記複数の金属粒子を前記患者の体内へ前記標的部位に向けて送達するための送達メカニズムとを備えるシステム。
【請求項２】
前記金属粒子は、前記標的部位の１または複数の位置に誘導される前記金属粒子の化学的構造に基づいて選択される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の金属粒子は、複数の金属ナノ粒子を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記金属ナノ粒子は、粒径約１ｎｍ〜約１００ｎｍを有する請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の金属粒子は、銀、金、及び銅の少なくとも１つ、またはそれらの任意の組み合わせの金属材料を含む請求項１〜請求項４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の金属粒子の個数は、約１、０００個〜約１、０００、０００個を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の金属粒子は、前記患者の前記体内に拡散するまでの所定のドウェル時間の間、前記標的部位の前記１または複数の位置に一時的に結合する請求項１〜請求項６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の金属粒子の前記所定のドウェル時間は、約１日間〜約２日間を含む請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記送達メカニズムは、ニードル、及びシリンジの少なくとも一方を含む請求項１〜請求項８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記患者の前記標的部位は、神経細胞、癌細胞、神経鞘、神経束、及び神経線維の少なくとも１つを含む請求項１〜請求項９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記画像化システムは、ＣＴスキャナ、ＭＲＩスキャナ、及び超音波画像化システムの少なくとも１つを含む請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記医療処置は、末梢神経ブロック処置を含む請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
医療処置中に患者の標的部位のエコー源性を高めるための方法であって、
送達メカニズムを用いて複数の金属粒子を前記患者の体内へ送達するステップと、
前記複数の金属粒子を前記標的部位に、選択的に標的にして結合させるステップと、
画像化システムのディスプレイを用いて前記複数の金属粒子が結合した前記標的部位を視覚化するステップとを含む方法。
【請求項１４】
前記医療処置に応じて前記患者の前記体内へ送達される前記金属粒子の個数を調節するステップをさらに含む請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記標的部位に誘導される前記複数の金属粒子の化学的構造に基づいて１つまたは複数の前記金属粒子を選択するステップをさらに含む請求項１３及び請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の金属粒子は、金属ナノ粒子を含み、
前記金属ナノ粒子は、粒径約１ｎｍ〜約１００ｎｍを有する請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の金属粒子は、銀、金、及び銅の少なくとも１つ、またはそれらの任意の組み合わせを含む請求項１３〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の金属粒子は、前記患者の前記体内に拡散するまでの所定のドウェル時間の間、前記標的部位の１または複数の位置に一時的に結合し、
前記金属粒子の前記所定のドウェル時間は、約１日間〜約２日間を含む請求項１３〜請求項１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記患者の前記標的部位は、神経細胞、癌細胞、神経鞘、神経束、及び神経線維の少なくとも１つを含む請求項１３〜請求項１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
医療処置中に患者の標的部位のエコー源性を高めるための方法であって、
送達メカニズムを用いて、約１、８００ｋｇ／ｃｍ３〜約２２、０００ｋｇ／ｃｍ３の密度を有する複数の高密度粒子を前記患者の体内へ送達するステップと、
前記複数の高密度粒子を前記標的部位に、選択的に標的にして結合させるステップと、
画像化システムのディスプレイを用いて前記複数の高密度粒子が結合した前記標的部位を視覚化するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、医用イメージングの分野に関し、特に、標的金属粒子を使用して神経線維のエコー源性を高めるためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ、ＭＲＩ、及び超音波等の従来のイメージング（画像化）技術は、構造画像化モダリティとして分類され得る。このような画像化モダリティは、一般的に、解剖学的構造体（anatomical structures）を識別できるが、いくつかの問題点がある。例えば、ある画像化モダリティは、神経ブロック処置中は特に有効ではなかった。この技術は、従来は、神経ブロックアナトミー、その周囲の構造体、及び／またはニードルの位置の明瞭な画像の取得には効果的ではないためである。
【０００３】
しかし、画像化モダリティは、近年進歩をしたため、神経ブロック処置はそのような画像化モダリティを用いて実行されている。例えば、医用画像化において、選択粒子は、癌細胞及び／または神経束等の特定の細胞の種類を標的にできることが分かっている。さらに具体的には、このような細胞の画像コントラストを高めるために、多くの場合は、体内で磁性材料及び／または磁性粒子が使用される。磁性ナノ粒子は、デキストリン、クエン酸塩、ポリスチレン、及び／またはジビニルベンゼン等の生体適合性を有するコーティングによって不動態化され得る。これらのコーティングはまた、粒子を無毒化し、生体内に存在時間を増加させる効果を有する。このような標的粒子には、画像化モダリティを使用したこのような細胞の画像化を向上させることが期待されている。
【０００４】
したがって、神経ブロック処置等の様々な医療処置中の医用画像化を絶えず改善する構造画像化モダリティの進歩は、当分野において歓迎されるだろう。より具体的には、標的金属粒子を使用した神経線維または神経束のエコー源性を高めるシステム及び方法が有益であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的及び利点は、その一部が以下の説明に記載されており、または以下の説明から明らかであり、または本発明の実施により学ぶことができるであろう。
【０００６】
一態様では、本発明は、医療処置中に患者の体内の標的部位のエコー源性を高めるためのシステムに関する。本発明のシステムは、標的部位を視覚化するためのディスプレイを含む画像化システムと、標的部位の１または複数の位置を選択的に標的にして結合するように構成された複数の金属粒子と、複数の金属粒子を患者の体内へ標的部位に向けて送達するための送達メカニズムとを備える。
【０００７】
一実施形態では、金属粒子は、標的部位の１または複数の位置に誘導される金属粒子の化学的構造または原子的構造に基づいて選択される。他の実施形態では、金属粒子は、金属ナノ粒子を含む。例えば、特定の実施形態では、金属ナノ粒子は、粒径約１ｎｍ〜約１００ｎｍを有する。さらなる実施形態では、金属粒子は、人体内における生体適合性を有する任意の適切な金属材料を含み、これに限定しないが、銀、金、銅、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
【０００８】
他の実施形態では、複数の金属粒子の個数は、約１、０００個〜約１、０００、０００個である。さらなる実施形態では、例えば医療処置及び／またはエコー源性を高める標的部位に基づいて、１、０００個より少ない粒子、または１、０００、０００個より多い粒子を含む任意の個数の金属粒子が、患者の体内へ送達され得る。
【０００９】
別の実施形態では、複数の金属粒子は、患者の体内に拡散するまでの所定のドウェル時間（dwell time）の間、標的部位の１または複数の位置と一時的に結合するように構成されている。さらに具体的には、このような実施形態では、複数の金属粒子の所定のドウェル時間は、約１日間〜約２日間を含む。さらなる実施形態では、任意の適切なドウェル時間は、金属粒子が標的部位に一時的に結合し、その後体内に拡散するまでの十分な時間であり、１日間より短い、または２日間より長い時間を含む。
【００１０】
特定の実施形態では、本発明のシステムの送達メカニズムは、ニードル、シリンジの少なくとも一方、またはそれらの組み合わせを含む。さらなる実施形態では、患者の標的部位は、神経細胞、癌細胞、神経鞘、神経束、神経線維、または患者の体内の任意の他の部分を含む。さらに、医療処置は、末梢神経ブロック処置を含む。したがって、特定の実施形態では、金属粒子は、神経ブロック処置中に神経線維を選択的に標的にして結合するように構成されている。
【００１１】
さらに他の実施形態では、画像化システムは、ＣＴスキャナ、ＭＲＩスキャナ、超音波画像化システム、または本明細書に記載されたエコー源性を高める粒子を利用できる任意の他の画像化システムを含む。
【００１２】
他の態様では、本発明は、医療処置中に患者の標的部位のエコー源性を高めるための方法に関する。本方法は、送達メカニズムを用いて複数の金属粒子を患者の体内へ送達するステップを含む。さらに、本方法は、複数の金属粒子を標的部位に、選択的に標的にして結合させるステップを含む。本方法はまた、画像化システムのディスプレイを用いて複数の金属粒子が結合した標的部位を視覚化するステップを含む。
【００１３】
一実施形態では、本方法は、医療処置に応じて患者の体内へ送達される複数の金属粒子の個数を調節するステップをさらに含む。他の実施形態では、本方法は、標的部位に誘導される金属粒子の化学的構造または原子的構造に基づいて１または複数の金属粒子を選択するステップを含む。複数の金属粒子が、本明細書に記載された任意の追加の性質及び／または機能を有し得ることを理解されたい。
【００１４】
さらに他の実施形態では、本発明は、医療処置中に患者の標的部位のエコー源性を高めるための方法に関する。本方法は、送達メカニズムを用いて複数の高密度粒子を患者の体内へ送達するステップを含む。例えば、特定の実施形態では、複数の高密度粒子は、１、８００ｋｇ／ｃｍ３〜２２、０００ｋｇ／ｃｍ３の密度を有する。さらに、本方法は、高密度粒子を標的部位に、選択的に標的にして結合させるステップを含む。本方法はまた、画像化システムのディスプレイを用いて複数の高密度粒子が結合した標的部位を視覚化するステップを含む。本方法が、本明細書に記載されているような任意のさらなる方法ステップ及び／または機能をさらに含み得ることを理解されたい。
【００１５】
本発明の上記及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明及び添付された特許請求の範囲を参照することにより、より良く理解できるであろう。添付図面は、本明細書に組み込まれてその一部を構成し、本発明の実施形態を図示し、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
当業者を対象にした本発明の完全かつ実現可能な開示（ベストモードを含む）が、添付図面を参照して、本明細書に説明されている。
【００１７】
【図１】本開示による超音波画像化システムの一実施形態の模式図を示している。
【図２】図１の超音波画像化システムのプロセッサに含まれている適切な構成要素の一実施形態の模式図を示している。
【図３】本開示による患者の標的部位の画像を生成するために患者の皮膚上に構成された超音波プローブの一実施形態の模式図を示している。
【図４】本開示による患者の標的部位の画像を生成するために患者の皮膚上に構成された超音波プローブの一実施形態の模式図を示しており、特に、複数の標的粒子を患者の体内へ標的部位に向けて送達する送達メカニズムを示している。
【図５】本開示による患者の標的部位の画像を生成するために患者の皮膚上に構成された超音波プローブの一実施形態の模式図を示しており、特に、患者の標的部位で複数の神経線維に結合した複数の標的粒子を示している。
【図６】本開示による、医療処置中に患者の標的部位のエコー源性を高める方法の一実施形態のフロー図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の１または複数の実施形態及び添付図面に図示した本発明の実施例について詳細に説明する。各実施例及び実施形態は、本発明を説明するために提示されたものであり、本発明を限定するものではない。例えば、ある実施形態の一部として例示または説明された特徴を、さらなる別の実施形態を創出するために、別の実施形態で用いることもできる。本発明は、添付された特許請求の範囲及びその均等物の範囲に含まれる限り、そのような変更形態及び変形形態を包含することを意図している。
【００１９】
次に図面を参照すると、図１には本開示による画像化システム１０の一実施形態が、図２には本開示による画像化システム１０に関連するプロセッサ１６の一実施形態が示されている。本明細書に記載されているように、本開示の画像化システム１０は、（図示のような）超音波画像化システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナ、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）スキャナ、または本明細書に記載されたようなエコー源性を高める粒子を利用できる任意の他の画像化システムに相当する。さらに、図示されているように、画像化システム１０は一般的に、ユーザディスプレイ２０だけでなく、コンピュータに実装された様々な機能（例えば、本明細書で開示された方法の実行、それと同様な方法の実行、及び関連データの保存）を実行するように構成された１または複数のプロセッサ１６、及び関連するメモリデバイス１８を含む。その上、画像化システム１０は、コンピュータ及び／またはキーボード等の、ユーザディスプレイ２０に表示される画像１４の生成及び／または操作を補助するように構成されたユーザインタフェース２２を含む。
【００２０】
加えて、図２で示されているように、プロセッサ１６はまた、該プロセッサ１６と、画像化システム１０の様々な構成要素、例えば任意の図１の構成要素との間で通信を可能にするための通信モジュール２４を含む。さらに、通信モジュール２４は、１または複数のプローブ（例えば、超音波プローブ２８）から送信された信号を、プロセッサ１６によって認識及び処理可能な信号に変換できるような、センサインタフェース２６（例えば、１または複数のアナログ―デジタル変換器）を含む。超音波プローブ２８が、任意の適切な手段を用いて通信モジュール２４に通信可能に接続し得ることを理解されたい。例えば、図２で示されているように、超音波プローブ２８は、有線接続を介してセンサインタフェース２６に接続している。しかし、他の実施形態では、超音波プローブ２８は、当技術分野で既知の任意の適切な無線通信プロトコル等を用いることで、無線接続を介してセンサインタフェース２６に接続し得る。このように、プロセッサ１６は、超音波プローブ２８から１または複数の信号を受信するように構成されている。
【００２１】
本明細書で使用されている用語「プロセッサ」は、コンピュータ内に含まれている当技術分野に関連する集積回路だけでなく、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、現場でプログラム可能な回路アレイ（ＦＰＧＡ：field-programmable gate array）、及び他のプログラム可能な回路を指す。プロセッサ１６はまた、高度な制御アルゴリズムを計算し、様々なイーサネット（登録商標）またはシリアルベースのプロトコル（Ｍｏｄｂｕｓ、ＯＰＣ、ＣＡＮ等）と通信するように構成されている。さらには、特定の実施形態では、プロセッサ１６は、計算時間及びローカルデバイスの負荷を減らすために、クラウドコンピューティングを目的としてインターネットを通じてサーバと通信可能である。加えて、メモリデバイス１８は一般的に、メモリ要素を含む。メモリ要素としては、これに限定しないが、コンピュータ可読媒体（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、コンピュータ可読不揮発性媒体（例えば、フラッシュメモリ）、フロッピーディスク、読み取り専用ＣＤメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、及び／または他の適切なメモリ要素等が挙げられる。このようなメモリデバイス１８は一般的に、プロセッサ１６によって実行されたときに本明細書に記載された様々な機能を実行するように該プロセッサ１６を構成する適切なコンピュータ可読命令を保存するように構成されている。
【００２２】
したがって、図２及び図３で示されているように、超音波プローブ２８は、トランスデューサハウジング３０と、該トランスデューサハウジング３０の内部に配置されたトランスデューサ送信機３２とを有する。一般的に理解されているように、トランスデューサ送信機３２は、超音波ビームを放射及び／または受信するように構成されている。例えば、図示のように、トランスデューサハウジング３０は、近位端３６から遠位端３８まで長手方向軸４０に沿って延在する本体部３４を有する。さらに、本体部３４の遠位端３８は、内部キャビティ（符号は付していない）を有する。このように、トランスデューサ送信機３２は、医療処置中に超音波プローブ２８が患者の皮膚４４上に配置されたときに患者の体内の標的部位４２を走査できるように、内部キャビティの中で構成されている。本明細書に記載されているように、患者の標的部位４２は、人体内の任意の解剖学的構造体（anatomical structures）及び／または周囲の組織を含み、これに限定しないが、神経細胞、癌細胞、神経鞘、神経束、神経線維、または任意の他の患者の体内の部位を含んでいる。したがって、特定の実施形態では、医療処置は、末梢神経ブロック処置を含む。標的部位４２の画像１４は、その後、ユーザに超音波画像化システム１０（画像化システム１０）（図１）のディスプレイ２０（ユーザディスプレイ２０）を用いて生成及び視覚化することが可能である。
【００２３】
図４及び図５を参照すると、医療処置中に患者の標的部位４２のエコー源性を高めるためのシステム５０の様々な実施形態の模式図が示されている。図示されているように、本システム５０は、画像化システム、例えば、標的部位４２を視覚化するためのユーザディスプレイ２０を含む図１の画像化システム１０を備える。さらに、本システム５０は、標的部位４２の１または複数の位置を選択的に標的にして結合するように構成された複数の粒子５４を含む。一実施形態では、粒子５４は、画像化システム１０を用いて画像化したときに標的部位４２のエコー源性を高めるために、高密度粒子を含む。さらに具体的には、特定の実施形態では、高密度粒子５４（粒子５４）は、約１、８００ｋｇ／ｃｍ３〜約２２、０００ｋｇ／ｃｍ３の密度を有し得る。さらに、特定の実施形態では、高密度粒子５４は、金属粒子を含む。例えば、特定の実施形態では、金属粒子５４（粒子５４）は、これに限定しないが、銀、金、銅、及びこれらの任意の組み合わせを含む人体に生体適合性を有する任意の適切な金属材料から構成され得る。
【００２４】
さらに具体的には、金属粒子５４は、標的部位４２の１または複数の位置に誘導される金属粒子５４の化学的構造または原子的構造に基づいて選択される。例えば、図５で示されているように、患者の標的部位４２は、複数の神経線維５８を有する神経束５６を含み得る。したがって、図示されているように、金属粒子５４は、神経ブロック処置中に、１または複数の神経線維５８を選択的に標的にして結合するように構成されている。このような実施形態では、金属粒子５４は、患者の体内へ注入されたとき、標的部位４２の神経線維５８に誘導され、互いに容易に結合するか、または互いとの結合部を容易に形成する。複数の金属粒子５４は、人体が体内に存在する異物を自然に排除しようとするので、患者の体内に拡散するまでの所定のドウェル時間（dwell time）の間、標的部位４２の１または複数の位置に一時的に結合することを理解されたい。したがって、特定の実施形態では、粒子５４の所定のドウェル時間は、約１日間〜約２日間を含み得る。さらなる実施形態では、任意の適切なドウェル時間は、金属粒子５４が標的部位４２に結合し、その後体内に拡散するまでの、１日間より短い、または２日間より長い時間を含む十分な時間であり得る。例えば、一実施形態では、所定のドウェル時間は、医療処置の時間と略一致する所定の時間に相当し得る。
【００２５】
さらなる実施形態では、本明細書に記載された金属粒子５４は、任意の適切な寸法を有する。例えば、特定の実施形態では、粒子５４は、ナノ粒子に相当する。本明細書で使用されている用語「ナノ粒子」は一般的に、粒径約１ｎｍ〜約１００ｎｍを有する極めて小さな粒子を指す。
【００２６】
標的部位４２のエコー源性を高めるために、任意の適切な個数の粒子５４が患者の体内へ注入され得ることを理解されたい。例えば、特定の実施形態では、約１、０００個〜約１、０００、０００個の粒子５４が、患者の体内へ注入または送達される。粒子５４は、医療処置及び／または解剖学的構造体もしくは標的部位４２を取り囲む組織に基づいてその数を決定することができる。別の実施形態では、１、０００個未満、または１、０００、０００個より多い数を含む任意の数の粒子５４が、例えば医療処置及び／または標的部位の性質に基づいて患者の体内へ送達される。
【００２７】
さらに図４を参照すると、本システム５０はまた、高密度粒子５４を患者の体内へ標的部位４２に向けて送達するための送達メカニズム４６を備える。例えば、図示の実施形態で示されているように、送達メカニズム４６は、ニードル５２、ニードルガイドアセンブリ、または任意の他の適切な送達メカニズムにより構成されたシリンジ４８を含む。例えば、特定の実施形態では、送達メカニズム４６は、ニードルガイドアセンブリに相当する。このニードルガイドアセンブリは、少なくともニードル及びカテーテルを含む。したがって、ニードルガイドアセンブリのニードル及びカテーテルは、本明細書に記載された粒子５４を送達するために、任意の特定の順番で、または同時に患者の体内へ挿入可能であることを理解されたい。例えば、一実施形態では、ニードルガイドアセンブリは、カテーテルがニードルを取り囲むように同軸的に配置されたオーバーザニードル（ＯＴＮ）カテーテルアセンブリを含む。あるいは、ニードルがカテーテルを取り囲むように配置され得る。このような実施形態では、ニードルは、イントロデューサとしての機能を果たし、粒子５４を送達するために患者の体内にカテーテルを配置し、その後取り除かれる。
【００２８】
図６を参照すると、医療処置中に患者の体内の標的部位４２のエコー源性を高める方法１００の一実施形態のフロー図が示されている。本方法１００のステップ１０２では、送達メカニズム４６を用いて複数の高密度粒子５４を患者の体内、すなわち標的部位４２へ送達する。続いて、本方法１００のステップ１０４では、複数の高密度粒子５４を標的部位４２に、選択的に標的にして結合させる。そして、本方法１００のステップ１０６では、例えば画像化システム１０のユーザディスプレイ２０を用いて、複数の高密度粒子５４が結合した標的部位４２（図５参照）を視覚化する。このようにして、標的部位４２は、高密度粒子５４によってエコー源性が高められ、超音波画像化システム下、または任意の他の画像化システム下で容易に視覚化することが可能となる。
【００２９】
一実施形態では、本方法１００はまた、医療処置に応じて患者の体内へ送達される複数の粒子５４の個数を調節するステップを含み得る。他の実施形態では、本方法１００は、標的部位４２へ誘導される粒子５４の化学的構造または原子的構造に基づいて１または複数の粒子５４を選択するステップを含み得る。
【００３０】
様々な特許文献が参照により本明細書に援用されているが、援用された特許文献の記載内容と本明細書の記載内容とが矛盾する場合には、本明細書の記載内容が優先されるものとする。加えて、本開示をその特定の実施形態に関して詳細に説明したが、本開示はその精神及び範囲から逸脱しない範囲で様々な変更、修正、及び変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。したがって、添付された特許請求の範囲は、そのような変更、修正、及び変形を全て包含することを意図している。
【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５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2019528926.tif 000011
2019528926.tif 000012
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