(57)【要約】エンドエフェクタ（１５０）は、シース（１５２）および該シースの内側室（１６０）内に配置される医療器具または針保持体（１５４）を備える。孔（１６２）が、自然体腔または人工体腔に挿入されるシースの遠位端に近接したシースの一部にある。当該デバイスは、リアルタイムの撮像装置によりガイドされる。
2005523741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
哺乳類の体を含む被検体を医用撮像装置の視野内で撮像する際に使用する診療用デバイスであって、
前記被検体が前記医用撮像装置の撮像視野内にある際に、前記被検体の自然体腔または人工的に形成された体腔の中に一部が挿入されるエンドエフェクタ(end effector)を備え、
該エンドエフェクタは、
前記自然体腔または人工体腔に挿入されるように構成されるシース部材、および
前記シース部材内に並進移動可能または回転可能に配置されるキャリア部材を有し、
前記キャリア部材は、該キャリア部材から医療器具を収容位置から展開位置に選択的に展開させるように構成され、前記展開位置では、前記医療器具の一部は前記自然体腔または人工体腔周囲の標的組織内に挿入される、診療用デバイス。
【請求項２】
前記シース部材および前記キャリア部材は、前記キャリア部材の回転または並進移動が前記シース部材に与えられないように構成される、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項３】
前記シース部材は、前記シース部材の内側室と連通し前記シース部材の外表面に窓を形成するよう、円周方向および長手方向に延びる貫通孔を有するように構成される、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項４】
前記エンドエフェクタはさらに、標的組織を含む組織体を撮像することができるように構成される、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項５】
前記エンドエフェクタはさらに、前記標的組織を含む組織体をＭＲ／ＮＭＲ撮像するように構成されるＭＲＩ受信アンテナを備える、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項６】
前記シース部材は、該シース部材の内側室と連通し前記シース部材の外表面に窓を形成するよう、円周方向および長手方向に延びる貫通孔を有するように構成され、前記ＭＲＩ受信アンテナは、前記シース部材の前記貫通孔に向かい合う組織を撮像するように配置される、請求項５に記載の診療用デバイス。
【請求項７】
前記ＭＲＩ受信アンテナは、ＭＲＩコイルアンテナを含み、前記シース部材は、前記ＭＲＩコイルアンテナが前記シース部材の前記貫通孔の周縁の少なくとも一部に設置されるように構成される、請求項６に記載の診療用デバイス。
【請求項８】
前記エンドエフェクタはさらに、前記標的組織を含む組織体を撮像するように構成される超音波撮像デバイスを備える、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項９】
前記キャリア部材は、該キャリア部材から前記医療器具が展開する部位が、内部に配置される前記超音波撮像デバイスに近接するように構成される、請求項８に記載の診療用デバイス。
【請求項１０】
前記キャリア部材に動作可能に接続される位置決め機構をさらに備え、
該位置決め機構は、前記キャリア部材を前記シース部材の内側室内で並進移動または回転させる要因の一つとなるように構成される、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項１１】
前記位置決め機構は、前記キャリア部材を選択的に回転または並進移動させるように構成される、請求項１０に記載の診療用デバイス。
【請求項１２】
前記エンドエフェクタはさらに、１つまたは複数の追跡手段（tracking device）を備え、該１つまたは複数の追跡手段のそれぞれは、該各追跡手段の位置が該診療用デバイスの外部の撮像システムを用いて判定されることができるように構成される、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の追跡手段は、前記外部の撮像システムに具現された特定の撮像法に適した受動基準マーク（passive fiducials）である、請求項１２に記載の診療用デバイス。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の追跡手段は、前記キャリア部材が前記シース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置される、請求項１２に記載の診療用デバイス。
【請求項１５】
前記エンドエフェクタはさらに、複数の追跡手段を備える、請求項１２に記載の診療用デバイス。
【請求項１６】
前記複数の追跡手段は、前記キャリア部材が前記シース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置される、請求項１２に記載の診療用デバイス。
【請求項１７】
前記外部の撮像システムはＭＲＩ撮像システムであり、前記１つまたは複数の追跡手段は、受動基準マークまたは追跡用コイルの一方を含む、請求項１２に記載の診療用デバイス。
【請求項１８】
前記受動基準マークまたは前記追跡用コイルの一方は、前記キャリア部材が前記シース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置される、請求項１７に記載の診療用デバイス。
【請求項１９】
前記エンドエフェクタは、前記キャリア部材が前記シース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置される３つの追跡用コイルを備える、請求項１７に記載の診療用デバイス。
【請求項２０】
前記エンドエフェクタは受動基準マークを有する、請求項１９に記載の診療用デバイス。
【請求項２１】
前記キャリア部材は、通路を有するように構成され、前記医療器具が該通路内に可動に収容される、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項２２】
前記通路は、該通路の出口が前記キャリア部材の表面にあるように構成される、請求項２１に記載の診療用デバイス。
【請求項２３】
前記出口に近接した前記通路の一部は弧状である、請求項２２に記載の診療用デバイス。
【請求項２４】
前記医療器具に動作可能に接続される機構をさらに備え、該機構は、前記医療器具が前記通路の少なくとも一部を進行する際に前記医療器具を回転させるように構成される、請求項２３に記載の診療用デバイス。
【請求項２５】
前記通路は、前記出口に近接した可撓性部分を含み、前記キャリア部材はさらに、前記通路の可撓性部分に動作可能に接続される機構を備え、該機構は、前記キャリア部材の外表面に関する出口の位置、または前記キャリア部材の前記外表面または軸に関する前記医療器具の出口角度の一方を選択的に制御するように構成される、請求項２３に記載の診療用デバイス。
【請求項２６】
前記キャリア部材から前記組織内への前記医療器具の展開を選択的に制御する機構をさらに備える、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項２７】
前記医療器具は、前記自然体腔または人工体腔周囲の組織を貫通するように構成される針または可撓性針のいずれかである、請求項１に記載の診療用デバイス。
【請求項２８】
哺乳類の体を含む被検体を医用撮像装置の視野内で撮像する際に使用する診療用デバイスであって、
前記被検体が前記医用撮像装置の前記撮像視野内にある際に前記被検体の自然体腔または人工的に形成された体腔に一部が挿入されるエンドエフェクタであって、
長手方向に延びた内側室を有し、前記自然体腔または人工体腔に入れられるように構成されるシース部材、および
前記シース部材の内側室内に並進移動可能または回転可能に配置されるキャリア部材であって、前記シース部材および該キャリア部材は、該キャリア部材のそのような回転または並進移動が前記シース部材に与えられないように構成される、キャリア部材を備えるエンドエフェクタと、
なお、前記キャリア部材は、前記キャリア部材から医療器具を収容位置から展開位置に選択的に展開させるように構成され、前記展開位置では、前記医療器具の一部は、前記自然体腔または人工体腔周囲の標的組織内に挿入され、
前記キャリア部材に動作可能に接続される位置決め機構であって、前記キャリア部材を前記シース部材の内側室内で並進移動または回転させるように構成される、位置決め機構と、
前記医療器具に動作可能に接続される挿入機構であって、前記キャリア部材から前記標的組織への前記医療器具の展開を選択的に制御するように構成される挿入機構と、
前記標的組織を含む組織体を撮像することができるように構成される撮像デバイスと
を備える、診療用デバイス。
【請求項２９】
前記医療器具は、前記自然体腔または人工体腔周囲の組織を貫通するように構成される針または可撓性針のいずれかである、請求項２８に記載の診療用デバイス。
【請求項３０】
前記シース部材は、前記シース部材の外表面に窓を形成するよう、前記シース部材の内側室と連通する貫通孔を有するように構成される、請求項２８に記載の診療用デバイス。
【請求項３１】
前記撮像デバイスは、ＭＲＩコイルアンテナを備え、前記シース部材は、前記ＭＲＩコイルアンテナが前記シース部材の前記貫通孔の周縁の少なくとも一部の周りに設置されるように構成される、請求項３０に記載の診療用デバイス。
【請求項３２】
前記撮像デバイスは超音波撮像デバイスを含み、前記キャリア部材は、該キャリア部材から前記医療器具が展開する部位が、内部に配置される前記超音波撮像デバイスに近接するように構成される、請求項３０に記載の診療用デバイス。
【請求項３３】
前記キャリア部材は複数の追跡手段を備え、該追跡手段のそれぞれは、前記各追跡手段の位置を前記診療用デバイスの外部の撮像システムを用いて判定することができるように構成され、前記複数の追跡手段のそれぞれは、前記キャリア部材が並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置される、請求項２８に記載の診療用デバイス。
【請求項３４】
前記複数の追跡手段は、前記外部の撮像システムに具現された特定の撮像法に適した能動基準マークまたは受動基準マークのいずれかである、請求項３３に記載の診療用デバイス。
【請求項３５】
前記外部の撮像システムはＭＲＩ撮像システムであり、前記能動基準マークは追跡用コイルを含む、請求項３４に記載の診療用デバイス。
【請求項３６】
前記キャリア部材はさらに、該キャリア部材が前記シース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置される３つの追跡用コイルを備える、請求項３３に記載の診療用デバイス。
【請求項３７】
前記キャリア部材は、前記医療器具が可動に収容される通路を有するように構成され、該通路は、該通路の出口が前記キャリア部材の表面にあるように前記保持体内に構成される、請求項２８に記載の診療用デバイス。
【請求項３８】
前記挿入機構はさらに、前記医療器具に動作可能に接続される回転機構を含み、該回転機構は、前記医療器具が展開している際に前記医療器具を回転させるように構成される、請求項２８に記載の診療用デバイス。
【請求項３９】
哺乳類の体を含む被検体を医用撮像装置の視野内で撮像する際に、該哺乳類の体を含む被検体のいくつかの特定の組織を診断または処置する方法であって、
前記被検体の自然体腔または人工体腔の所望の部位に近接して装置の一部を位置決めするステップであって、前記装置の一部は、該装置の一部から医療器具を収容位置から展開位置に選択的に展開させるように構成される、位置決めするステップと、
前記装置の一部を用いて、前記自然体腔または人工体腔の周囲の、標的組織を含む組織体を撮像するステップと、
前記医療器具が前記標的組織中に挿入されるように前記装置の一部を構成するステップと、
前記標的組織中に前記医療器具を展開させるステップと、
前記標的組織中に展開した前記医療器具を用いて組織の診断または処置を行うステップとを含む方法。
【請求項４０】
前記位置決めするステップは、前記装置の一部を前記哺乳類の体の前記自然体腔または人工体腔の中に挿入することを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記装置の一部を構成するステップは、
撮像される前記組織体内の所望の標的位置の場所を判定するステップと、
前記医療器具が、前記装置の一部から展開した際に前記標的位置に配置されるように、前記装置の一部の構成を制御するステップとを含み、
前記診断または処置を行うステップは、前記医療器具が前記標的位置に配置された後で組織の診断または処置を行うことを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記撮像するステップは、前記装置の一部の側面から、前記自然体腔または人工体腔の周囲の組織体を撮像することを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記展開させるステップは、前記医療器具を前記装置の一部の表面から概ね外側に展開させることを含む、請求項３９に記載の診断または処置を行う方法。
【請求項４４】
前記医療器具は、前記自然体腔または人工体腔周囲の組織を貫通するように構成される針または可撓性針のいずれかである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記展開させるステップは、前記医療器具が展開している際に前記デバイスを回転させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
前記装置の一部を含む前記被検体の領域を撮像するステップであって、それにより、前記装置の一部を構成するステップの前に前記装置の一部の位置を判定する、撮像するステップをさらに含み、前記装置の一部を構成するステップは、前記判定された位置に応じて前記医療器具が前記標的組織中に挿入されることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
前記装置の一部は、シース部材およびキャリア部材を備え、該キャリア部材は、前記シース部材内に回転可能または並進移動可能に可動に配置され、前記装置の一部を構成するステップは、前記キャリア部材から展開する前記医療器具が前記標的組織中に挿入されるように前記キャリア部材を回転または並進移動させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
前記キャリア部材の前記回転または並進移動は前記シース部材に与えられない、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記装置の一部を構成するステップは、
撮像される組織体内の所望の標的位置の場所を判定すること、
現時点の位置から前記キャリア部材の並進移動または回転の量を判定すること
を含み、
前記キャリア部材の回転または並進移動は、前記キャリア部材を前記判定された量だけ回転または並進移動させることを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記装置の一部を構成するステップは、前記医療器具の端部が前記標的位置に配置されるように、前記医療器具が前記組織中に挿入されるべき距離に相当する挿入量を判定することを含み、
前記展開させるステップは、前記医療器具が前記組織中に前記所定の挿入量だけ挿入されるように前記医療器具を展開させることを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記組織の診断または処置を行うステップは、
前記医療器具を展開させた後に前記組織体を撮像することであって、それにより、前記医療器具が前記標的組織中に展開したかどうかを判定すること、
前記医療器具が前記標的組織中に展開していないと判定された場合、特定の組織に前記医療器具が展開するように前記医療器具を再展開させること、
前記医療器具が前記標的組織中に展開していると判定された場合、前記組織の前記診断または処置を行うこと
を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５２】
前記装置の一部は撮像デバイスを含み、前記自然体腔または人工体腔周囲の組織体を撮像することは、前記装置の一部の前記撮像デバイスを用いて前記自然体腔または人工体腔周囲の組織体を撮像することを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５３】
前記撮像デバイスはＭＲ撮像デバイスであり、前記装置の一部を用いて、前記自然体腔または人工体腔周囲の、前記標的組織を含む組織体を撮像することは、前記組織体をＭＲ／ＮＭＲ撮像することを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記撮像デバイスは超音波撮像デバイスであり、前記装置の一部を用いて、前記自然体腔または人工体腔周囲の、前記標的組織を含む組織体を撮像することは、超音波撮像法を用いて前記組織体を撮像することを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記装置の一部は１つまたは複数の追跡手段を備え、
前記装置の一部を構成するステップは、
前記１つまたは複数の追跡手段のそれぞれの位置を判定すること、
前記１つまたは複数の追跡手段のそれぞれの前記判定された位置に応じて前記医療器具が前記標的組織中に挿入されるように前記装置の一部を構成すること
を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５６】
前記装置の一部は、シース部材およびキャリア部材を備え、該キャリア部材は、前記シース部材内に回転可能または並進移動可能に可動に配置され、１つまたは複数の追跡手段を含み、前記装置の一部を構成するステップは、
前記１つまたは複数の追跡手段のそれぞれの位置を判定すること、
前記１つまたは複数の追跡手段のそれぞれの前記判定された位置に応じて前記キャリア部材を回転または並進移動させること
を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５７】
前記診断または処置を行うステップは、前記装置の一部内の撮像デバイスを用いて、前記組織の処理後に前記組織体を撮像することを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５８】
哺乳類の体を含む被検体を医用撮像装置の視野内で撮像する際に、該哺乳類の体を含む被検体のいくつかの特定の組織を診断または処置する方法であって、
前記被検体の自然体腔または人工体腔の中に装置の一部を挿入するステップと、
なお、前記装置の一部は、撮像デバイス、シース部材、およびキャリア部材を備え、該キャリア部材は、前記シース部材内に回転可能または並進移動可能に可動に配置され、前記シース部材は、前記自然体腔または人工体腔に入れられるように構成され、前記キャリア部材は、該キャリア部材から医療器具を収容位置から展開位置に選択的に展開させるように構成され、
前記被検体の前記自然体腔または人工体腔の所望の部位に近接して前記シース部材を位置決めするステップと、
前記撮像デバイスを用いて、前記自然体腔または人工体腔周囲の、標的組織を含む組織体を撮像するステップと、
前記装置の一部を構成するステップであって、前記キャリア部材から展開する前記医療器具が前記標的組織中に挿入されるように前記キャリア部材を回転または並進移動させることを含む、構成するステップと、
前記医療器具を前記標的組織中に展開させるステップと、
前記標的組織中に展開した前記医療器具を用いて組織の診断または処置を行うステップとを含む、方法。
【請求項５９】
前記装置の一部を構成するステップは、
撮像される組織体内に所望の標的位置の場所を判定すること、
現時点の位置から前記キャリア部材の並進移動または回転の量を判定すること
を含み、
前記キャリア部材を回転または並進移動させることは、前記キャリア部材を前記判定された量だけ回転または並進移動させることを含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記装置の一部を構成するステップはさらに、前記医療器具の端部が前記標的位置に配置されるように、前記医療器具が前記組織中に挿入されるべき距離に相当する挿入量を判定することを含み、
前記展開させるステップは、前記医療器具が前記組織中に前記判定された挿入量だけ挿入されるように前記医療器具を展開させることを含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
哺乳類の体を含む被検体を診断または処置するシステムであって、
前記被検体の外部のＭＲＩアンテナに動作可能に接続される、前記ＭＲＩアンテナによって検出されたＭＲ／ＮＭＲ信号を処理するとともにデジタル画像を出力するＭＲ／ＮＭＲ撮像装置と、
前記ＭＲ／ＮＭＲ撮像装置の撮像視野内にある前記被検体の自然体腔または人工体腔に、一部が挿入されるエンドエフェクタを備える診療用デバイスと、
該診療用デバイスの動作を制御するのに使用可能な出力を供給するように構成されるマイクロプロセッサとを備え、
前記診療用デバイスの前記エンドエフェクタは、
前記自然体腔または人工体腔に入れられるように構成されるシース部材、および
該シース部材内に並進移動可能または回転可能に配置されるキャリア部材を備え、
前記キャリア部材は、該キャリア部材から医療器具を収容位置から展開位置に選択可能に展開させるように構成され、前記展開位置では、前記医療器具の一部は、前記自然体腔または人工体腔の周囲の標的組織に配置される、システム。
【請求項６２】
前記診療用デバイスの前記エンドエフェクタはさらにＭＲＩ受信アンテナを備え、該ＭＲＩ受信アンテナは、前記標的組織を含む組織体をＭＲ／ＮＭＲ撮像するように構成され、ＭＲ／ＮＭＲ撮像装置に動作可能に接続され、それにより、該ＭＲ／ＮＭＲ撮像装置は、前記ＭＲＩ受信アンテナによって検出されたＭＲ／ＮＭＲ信号を処理し、該受信した信号を表すデジタル画像を出力する、請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記診療用デバイスはさらに、前記キャリア部材に動作可能に接続される位置決め機構を備え、該位置決め機構は、前記キャリア部材を前記シース部材内で並進移動または回転させるように構成される、請求項６１に記載のシステム。
【請求項６４】
前記マイクロプロセッサは、
撮像される前記被検体の組織内の標的位置に対する位置座標を求め、
現時点の位置から、前記医療器具が、前記キャリア部材から展開したときに前記標的位置に配置される位置への、前記キャリア部材の並進移動または回転の量を判定し、かつ
前記判定された並進移動または回転の量を出力する
ように構成される、請求項６３に記載のシステム。
【請求項６５】
前記キャリア部材は複数の追跡手段を備え、該追跡手段はそれぞれ、前記被検体の外部の前記ＭＲＩアンテナによって検出されるように構成され、前記マイクロプロセッサは、前記ＭＲ／ＮＭＲ撮像装置から取得されたＭＲＩ画像データに応じて前記各追跡手段の位置の座標を求めるように構成され、前記並進移動または回転の量は、前記複数の追跡手段に対して前記求められた前記座標に応じて判定される、請求項６４に記載のシステム。
【請求項６６】
前記１つまたは複数のデバイスは能動基準マークまたは受動基準マークのいずれかである、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記キャリア部材は、前記医療器具が前記キャリア部材の表面から出るように構成される、請求項６１に記載のシステム。
【請求項６８】
展開する前記医療器具は、前記自然体腔または人工体腔周囲の組織を貫通するように構成される針または可撓性針の１つである、請求項６１に記載のシステム。
【請求項６９】
前記診療用デバイスはさらに、前記医療器具に動作可能に接続される挿入機構を備え、該挿入機構は、前記キャリア部材からの前記医療器具の展開を制御するように構成される、請求項６１に記載のシステム。
【請求項７０】
前記マイクロプロセッサは、
撮像される前記被検体の組織内の標的位置に対する位置座標を求め、
前記収容位置から前記展開位置への前記医療器具の挿入量を求め、かつ
前記所定の挿入量を出力する
ように構成される、請求項６９に記載のシステム。
【請求項７１】
前記医療器具に動作可能に接続される機構をさらに含み、該機構は、前記医療器具が前記キャリア部材から前記組織中に展開している際に前記医療器具を回転させるように構成される、請求項６１に記載のシステム。
【請求項７２】
前記通路は、前記通路の出口が前記キャリア部材の側面または端面のいずれかにあるように構成される、請求項２２または３７に記載の診療用デバイス。
【請求項７３】
前記弧状部分の曲率半径は、前記医療器具が、前記弧状部分を単に並進移動方向に進むのであれば非弾性的に変形することになるようなものである、請求項２４または３８に記載の診療用デバイス。
【請求項７４】
前記エンドエフェクタは、前記医療器具が、前記収容位置から前記展開位置に移動したときに前記シース部材の壁を貫通するように構成される、請求項１または２８に記載の診療用デバイス。
【請求項７５】
前記エンドエフェクタはさらに、外部の撮像システムを用いずに前記キャリア部材の回転または並進移動を判定および符号化するように構成される１つまたは複数の内部センサを備える、請求項１または２８に記載の診療用デバイス。
【請求項７６】
前記医用撮像装置は、従来のＸ線、蛍光透視法、両面蛍光透視法（bi-planar fluoroscopy）、ＣＴ  Ｘ線、ＭＲ／ＮＭＲおよび超音波撮像法のうち１つを具現する、請求項１または２８に記載の診療用デバイス。
【請求項７７】
前記展開させるステップは、前記医療器具を前記装置の一部の側面または端面から概ね外側に展開させることを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項７８】
前記回転させるステップは、前記医療器具が前記装置のデバイス通路を通過する際に非弾性的に曲がって変形するのを回避するように、並進移動可能に展開させている際に前記医療器具を回転させることを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項７９】
前記医用撮像装置は、従来のＸ線、蛍光透視法、両面蛍光透視法、ＣＴ  Ｘ線、ＭＲ／ＮＭＲおよび超音波撮像法のうちのいずれかを具現する、請求項３９または５８に記載の方法。
【請求項８０】
前記展開させるステップは、前記医療器具の一部により前記装置の一部の壁を貫通させることを含む、請求項３９または５８に記載の方法。
【請求項８１】
前記エンドエフェクタは、前記医療器具が、前記収容位置から前記展開位置に移動したときに前記シース部材の壁を貫通するように構成される、請求項６７に記載のシステム。
【請求項８３】
前記エンドエフェクタはさらに、外部の撮像システムを用いずに前記キャリア部材の回転または並進移動を判定および符号化するように構成される１つまたは複数の内部センサを備える、請求項６１に記載のシステム。
【請求項８４】
前記医用撮像装置は、従来のＸ線、蛍光透視法、両面蛍光透視法、ＣＴ  Ｘ線、ＭＲ／ＮＭＲおよび超音波撮像法のうちのいずれかである、請求項６１に記載のシステム。
【請求項８５】
管状部材がその中を通って並進移動する場合に前記管状部材を非弾性的に変形させる曲率半径を有する弧状部分を含む通路から、前記管状部材を展開させる方法であって、
前記管状部材が前記通路を出て略直線の軌道を辿るように、前記管状部材が前記通路を通過する際に前記管状部材を同時に回転および並進移動させるステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的に、哺乳類の体が医用撮像装置の撮像視野内にある際に、哺乳類の体内に針等の医療器具を挿入するためのデバイス、装置、および方法、特に、哺乳類の体を医用撮像装置の視野内で撮像する際に、哺乳類の体内の標的部位に針を挿入およびガイドするためのデバイス、装置、および方法、より詳細には、哺乳類の体が医用撮像装置の撮像視野内にある際に、ユーザが選択した哺乳類の体内の標的部位に針を挿入および遠隔ガイドするためのデバイス、装置、および方法に関する。
【０００２】
本願は、２００２年４月２２日に出願された米国仮出願第６０／３７４，３７６号（その教示は全体を参照により本明細書に援用される）の利益を主張するものである。
【０００３】
［連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載］
米国政府は、全米科学財団により授与された契約番号／助成金番号ＥＥＣ９７３１４７８の下で資金を提供しており、そのため、米国政府は本発明に対するおよび／または本発明におけるいくつかの権利を有することができる。
【背景技術】
【０００４】
前立腺疾患は、米国において深刻な健康上の問題を提示している。心疾患および肺癌に次いで、転移性前立腺癌は５０歳以上のアメリカ人男性のうちで第３の死因であり、年間約３１，０００人の死をもたらしている。前立腺癌の確定診断方法は、針生検である。米国では毎年、約１００万人の前立腺生検が行なわれる。針生検により検出される新たな前立腺癌患者の平均数は、毎年およそ２００，０００人に落ち着いている。スクリーニング技法の発展により、より多くの場合が早期段階で診断され、その場合、患者は通常、針で送達される、何らかの形態の低侵襲性局所治療の対象候補者となる。癌浸潤の見られない（cancer-free）生検された患者の大部分は、良性前立腺過形成（ＢＰＨ）を有している傾向が高い。現在、１，０００万人以上のアメリカ人男性がＢＰＨを患っている。この症状の低侵襲性局所治療に著しい注目が集まっているが、その理由は、その確実な治療である経尿道的前立腺切除術（ＴＵＲＰ）が、望ましくない副作用を伴う可能性がある高侵襲性外科的処置であるからである。針による切除（needle-based ablative）治療が最近、ＢＰＨの治療において有望な結果を示している。
【０００５】
現在、経直腸的超音波（ＴＲＵＳ）ガイドによる針生検が、前立腺癌の診断に利用されている主要な技法であり（非特許文献１）、治療薬の同時の前立腺内送達も主としてＴＲＵＳガイドにより行なわれる。この技法は、その優れた特異性、リアルタイム特性、低コスト、および明らかな平易性により圧倒的に支持されている。しかしながらやはり、ＴＲＵＳガイドによる生検は、約２０％の場合において前立腺癌の存在を正しく検出することができない（非特許文献２;非特許文献３）。
【０００６】
同じ理由により、今日では標的局所治療も、ＴＲＵＳガイドを用いては可能ではない。その代わり、大きい解剖学的領域（すなわちほとんどの場合は前立腺全体）が、周囲の正常な組織における有害な副作用を最小限にとどめることと実際の癌への十分な治療量の供給および付与との間の脆弱なバランスを維持するようにしながら均一的に処置される。また、重要なことに、経直腸的超音波プローブは、直腸壁から前立腺に可変垂直力を加えることで、撮像および針挿入の際に前立腺およびその周囲の組織を動的に変形および位置ずれさせるが、これは、正確な予測可能な針の配置（needle placement）を達成するために排除されねばならない問題である。前立腺生検および局所治療の成功に重要なことは、前立腺への正確で一貫性のある予測可能な針の配置、および何らかの形態の画像ガイドである。
【０００７】
ＭＲＩ撮像は、前立腺腫瘍の検出に対して感度が高い。不都合なことに、生検を並行して行なわずにＭＲ撮像のみでは診断特異性は低くなる。さらに、ＭＲＩ撮像法を前立腺生検において用いる場合に対処せねばならない、前立腺の局所治療に関連した他の根本的な障害物がある。従来の高磁場ＭＲＩスキャナは、患者を完全に包囲し、撮像中は患者にアクセスすることができない全身用磁石を使用する。したがって、全身用磁石の開口の内部の作業空間が非常に制限されるため、従来の医用ロボットおよび機械的リンク機構は、全身用磁石の内部に取り付けられない。また、全身用磁石内に発生する磁場の強度は、地球の磁場よりも約２００，０００倍強い帯域である。これらの超強磁場により、強磁性材料および電子デバイスは、安全性および／または撮像上の懸念から磁石内にあることができず、そのため従来の電気機械ロボットおよび機械的リンク機構が使用されることはない。
【０００８】
Tempany, D'Amico,et al.(非特許文献４;非特許文献５)は、スキャナの空間的制限を克服するためにオープンＭＲＩ構造を用いることを提案した。このオープンＭＲＩ構造のための磁石構造により、医師が磁石の内部に入り、生検針および治療針を前立腺に送達することができる。この手法により、ＭＲＩ撮像プロセスを用いて、以前、超音波ガイドによる針生検では見落とされていた癌を検出し、かつ前立腺の標的近接照射療法を行うことが可能であることが示された。しかしながら、この技法は、オープンＭＲＩスキャナの使用を含むため限界がある。おそらく最も重要なことに、オープンＭＲＩ撮像にかかるコストおよびその複雑性は、特に経直腸的超音波撮像に比してかなりのものである。
【０００９】
また、開（オープン）磁石は閉磁石を用いて発生させる磁場よりも弱い磁場を有する傾向が高く、したがって、開磁石は閉型高磁場ＭＲＩスキャナのＳＮ比よりも低いＳＮ比を有する傾向が高い。したがって、開磁石についての術中画像（intra-operative images）は閉型ＭＲＩスキャナからの診断画像よりも画質が低くなりやすい。この手法は、環境の調査型において用いられる場合は許容できるが、開型ＭＲＩの複雑性およびコストをかさませる。Tempany et al. は、生検および近接照射療法の双方に対して経会陰的な針の配置を適用しており、この経会陰的な針の配置は、治療では従来から受け入れられているが、その経路は、生検では直腸を介するよりも著しくより侵襲的な経路である。
【００１０】
従来的に、針は、いくつかの術中ガイド画像、通常はリアルタイムの経直腸的超音波によりガイドする画像を観察しながら、手動により前立腺内に配置される。ＴＲＵＳ生検は、完全に手先で行なわれる。経会陰的な針の配置は、経直腸的超音波およびテンプレート治具を進ませることによって有意にさらに制御されるが、それでもなお、医師の手先と視覚による調整に拠るところが多い。したがって、ＴＲＵＳガイドによる処置の成果は、医療実施者間で著しくばらつきが見られる。
【００１１】
近年、６−ＤＯＦロボットが、前立腺への経会陰的な針の配置のために提供されているが、その運動学的コンセプトは経直腸的処置に適用できない（非特許文献６）。産業ロボットもまた、従来のエンド−シューティングプローブの使用を伴うＴＲＵＳガイドによる前立腺生検を補助するために適用されている（非特許文献７)。この用途では、ロボットは、遠隔外科手術（telesurgery）シナリオで、患者の直腸内におけるＴＲＵＳ生検デバイスの手動操作を模倣した。
【００１２】
オープンＭＲＩ構造の内部で使用されるロボットマニピュレータが報告されており、このデバイスは、Tempanyらの開発システムを増大させることを意図されている（非特許文献８)。このロボットのモータは、第１の磁石ゾーンの外側に位置し、撮像視野内の手術器具を操作するために２つの長いアームを作動させる。この解決策は、閉磁石構造には適さない。さらに、このようなロボットマニピュレータの２つの長いアームは、湾曲および撓みの影響を増大させ、そのため、正確な処置に対して、このシステムを不正確なものにさせる可能性がある。さらに、デバイスは、ＭＲＩスキャナに対して恒久的に取り付けられるように意図されているため、ロボットマニピュレータは、身体の様々な側部に柔軟に適応することができない。
【００１３】
近年、胸部生検用にカスタム設計されたロボットが、従来のＭＲＩスキャナの内部での使用のために開発されている（非特許文献９）。このロボットは、スキャナのテーブルに取り付けられ、６つの自由度（６ＤＯＦ）を達成する。このロボットは、胸部にアクセスする際に実施されるが、腹部および腔内での使用には適応しにくい。また、脳定位置手術のためのＭＲＩ内ロボットの改変形態も発表されているが、そのシステムの実際の実施形態は経直腸的生検には適用できない（非特許文献１０）。
【００１４】
また、複数の治験責任者により、術中の医用画像において手術用ロボットおよび診療用デバイスのトラッキングが調査された。ほとんどの撮像環境では、受動基準マークが、先駆的に既知の幾何学配置で、診療用デバイスに取り付けられ、それにより、その基準マークの痕跡が画像で観察できる（非特許文献１１;非特許文献１２）。受動的トラッキングのほかに、ＭＲＩ撮像は、能動基準マークとしてマイクロコイルアンテナを利用する機会を提供する（非特許文献１３）。この用途では、単一の処理ソフトウェアが基準コイルからの顕著に示される「サイン」を「確認」し、コイル位置の正確なリアルタイムの計算を可能にする。
【非特許文献１】Presti JC Jr. Prostate cancer: assessment of risk using digital rectal examination, tumor grade, prostate-specific antigen, and systematic biopsy. Radio Clin North Am. 2000 Jan; (1): 49-58. Review
【非特許文献２】Norberg M, Egevad L, Holmberg L, Sparen P, Norlen BJ, Busch C. The conventional sextant protocol for ultrasound-guided core biopsies of the prostate underestimates the presence of cancer. Urology. 1997 Oct;50(4):562-6
【非特許文献３】Wefer AE,Hricak H, Vigneron DB, Coakley FV, Lu Y, Wefer J, Mueller-Lisse U, Carroll PR, Kurhanewicz J.Sextant localization of prostate cancer: comparison of sextant biopsy, magnetic resonance imaging and magnetic resonance spectroscopic imaging with step section histology. J Urol. 2000 Aug;164(2):400-4
【非特許文献４】Cormack RA, D'Amico AV, Hata N, Silverman S, Weinstein M, Tempany CM. Feasibility of transperineal prostate biopsy under interventional magnetic resonance guidance. Urology. 2000 Oct 1;56(4):663-4
【非特許文献５】D'Amico AV, Tempany CM, Cormack R, Hata N, Jinzaki M, Tuncali K, Weinstein M, Richie JP. Transperineal magnetic resonance image guided prostate biopsy. J Urol. 2000 Aug;164(2):385-7'
【非特許文献６】G. Fichtinger T. L DeWeese, A. Patriciu, A. Tanacs, D. Mazilu, J.H. Anderson, K. Masamune, R H. Taylor, D. Stoianovici: Robotically Assisted Prostate Biopsy And Therapy With Intra-Operative CT Guidance: Journal of Academic Radiology, Vol 9, No 1, pp. 60-74
【非特許文献７】Rovetta A, Sala R:Execution of robot-assisted biopsies within the clinical context., Journal of Image Guided Surgery.1995;1(5):280-287
【非特許文献８】Chinzei K, Hata N, Jolesz FA, Kikinis R, MR Compatible Surgical Robot: System Integration and Preliminary feasibility study, Medical Image Computing and Computer-assisted Intervention 2000, Pittsburgh, PA. Lecture Notes in Computer Science, MICCAI 2000, Springer-Verlag, Vol.1935, pp. 921-930
【非特許文献９】Kaiser WA, Fischer H, Vagner J, Selig M.Robotic system for biopsy and therapy of breast leisons in a high-field whole-body magnatic resonance tomography unit. Invest Radiol. 2000 Aug; 35(8):513-9
【非特許文献１０】Masamune et.al., Development of an MRI-compatible needle insertion manipulator for stereotactic neurosurgery. Journal of Image Guided Surgery, 1995, 1(4), pp. 242-248
【非特許文献１１】Yao J, Taylor RH, Goldberg RP, Kumar R, Bzostek A, Van Vorhis R, Kazanzides P, Gueziec A. A C-arm fluoroscopy-guided progressive cut refinement strategy using a surgical robot. Comput Aided Surg. 2000; 5(6):373-90
【非特許文献１２】Susil, R. C., Anderson, J. H., Taylor R. H., (1999) A Single Image Registration Method for CT-guided Interventions. Lecture Notes in Computer Science, MICCAI99, Springer-Verlag, Vol.1679, pp. 798-808
【非特許文献１３】Derbyshire JA, Wright GA, Henkelman RM, Hinks RS. Dynamic scan-plane tracking using MR position monitoring. J Magn Reson Imaging. 1998 Jul-Aug; 8(4):924-32
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、閉型ＭＲＩスキャナの内部で高解像度のＭＲＩ撮像を用いる針治療を含む画像ガイドによる生検および／または広範の治療技法のための新たなデバイス、装置、システム、および方法を提供することが望まれている。また、前立腺、直腸、膣、または子宮頸部、ならびに例えば腹腔鏡的処置／技法とともに用いられるような体内に形成される切開部の、画像ガイドによる生検および／または治療技法のためのそのようなデバイス、装置、システム、および方法を提供することが特に望まれる。遠隔制御される針の挿入およびガイド法で従来の手法に代わって、針の配置の正確性を最大にするとともに処置の際の組織の動的な変形を最小限にとどめるようなデバイス、装置、システム、および方法を提供することが特に望まれる。また、リアルタイムのＭＲＩガイドを用い、アーチファクト（artifact）を有さずに従来の高磁場ＭＲＩスキャナに対する適合性があり、全身用閉磁石の内部に取り付けることができ、動作のための作業空間を要さず、針の挿入（例えば経直腸的な針の挿入）を行うことができ、器官の移動および変形を非侵襲的に最小限にとどめ、かつユーザ／医療従事者が選択した体内の標的に到達するように３つの自由度の動きを提供する、デバイス、装置、システム、および方法を提供することが特に望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、哺乳類の体（例えばヒトの体）がＭＲＩスキャナ、ＣＴ、蛍光透視法、および超音波撮像等の医用撮像装置の内部にある際に、針等の医療器具を体腔（例えば直腸、膣、または腹腔鏡によりアクセスされる体腔）内から体内に挿入させるデバイス、装置、システム、および方法を特徴とする。最小３つの自由度の機械デバイスが、本発明によるデバイスを体腔の内部で並進移動および回転させ、医療器具（例えば針）を体内に進入させ、ユーザが選択した標的地点に針を操向する。医療器具は、医用撮像装置からのリアルタイムの画像によりガイドされる。ネットワーク化されたコンピュータにより医用画像が処理され、臨床医が撮像装置の外部から遠隔操作により機械デバイスの動きを制御することが可能となる。
【００１７】
本発明の一態様によれば、哺乳類の体を医用撮像装置の視野内で撮像する際に使用する診療用デバイスを特徴とする。かかる診療用デバイスは、哺乳類の体が医用撮像装置の撮像視野内にある際にその自然体腔または人工的に形成される体腔の１つに一部が挿入されるエンドエフェクタ部材を備える。自然体腔は、哺乳類の体に生来存在する、いかなるオリフィス（直腸および子宮を含む）も含む。人工体腔は、腹腔鏡による外科的処置等の外科的切開により形成された内腔を含む。
【００１８】
エンドエフェクタ部材は、長手方向に延びた内側室を有するシース部材、および該シース部材の内側室内に並進移動可能または回転可能に配置されているキャリア部材を備える。シース部材はまた、自然体腔または人工体腔に入れられることができるように構成される。例えば、シース部材は、直腸の組織に損傷を与えることなく直腸内に入れられるような形状およびサイズにされる。さらに、キャリア部材は、収容位置から展開位置にキャリア部材から医療器具を選択的に展開させるように構成される。展開位置では、医療器具の一部は、自然体腔または人工体腔周囲のある特定の組織（すなわち標的組織）内に配置される。標的組織は、診断（例えば生検）または処置の標的となっている組織または細胞を含む。
【００１９】
より詳細には、シース部材およびキャリア部材は、キャリア部材の回転および／または並進移動がシース部材に与えられないように構成される。このようにして、従来技術のデバイスとは対照的に、キャリア部材の移動は、例えば前立腺を動的に変形または位置ずれさせることはない。より特定の実施形態では、キャリア部材は、シース部材内で選択的に並進移動（例えば長手方向に移動）し、次に、生検、治療用媒体の送達および／または本明細書で説明するような他の作業を行うために所望の向きになるようにシース部材内で回転することができる。特定の実施形態では、シース部材は、シース部材の内側室と連通する貫通孔を有するように構成され、その貫通孔は、シース部材の外表面に窓を形成するように部分的に円周方向に、かつ部分的に長手方向に延びる。医療器具がキャリア部材から標的組織に展開する際に、医療器具がシース部材の表面（例えば端面または側面）を貫通、すなわち穿孔することも、本発明の範囲内にある。
【００２０】
さらに特定の実施形態では、エンドエフェクタ部材はさらに、いくつかの特定の組織を含む組織体を撮像するように構成される撮像デバイスを備える。より詳細には、エンドエフェクタ部材はさらに、ＭＲＩ受信アンテナを備え、ＭＲＩ受信アンテナは、いくつかの特定の組織を含む組織体を撮像するように構成される。より詳細には、ＭＲＩ受信アンテナは、シース部材の貫通孔、あるいは医療器具が貫通するシース部材の表面エリアと対向する組織を撮像するように配置される。例示的な実施形態では、ＭＲＩ受信アンテナはＭＲＩコイルアンテナを含み、上記シース部材は、ＭＲＩコイルアンテナがシース部材の貫通孔の周縁の一部またはシース部材の前記表面エリアの周縁の一部に設置されるように構成される。
【００２１】
さらなる実施形態では、診療用デバイスはさらに、キャリア部材に動作可能に接続される位置決め機構を備える。この位置決め機構は、キャリア部材をシース部材の内側室内で並進移動または回転させるように、より詳細には、キャリア部材を選択的に回転または並進移動させるように構成される。
【００２２】
他の実施形態では、診療用デバイスはさらに、シース部材内でのキャリア部材の並進移動または回転のいずれかまたはその双方を判定するデバイス、機構、またはサブシステムを備える。さらに、かかるデバイス、機構、またはサブシステムはさらに、医療器具が展開する際の医療器具の並進移動および／または回転の量を判定することができる。
【００２３】
特定の実施形態では、エンドエフェクタ部材はさらに、１つまたは複数の追跡手段を備え、この１つまたは複数の追跡手段のそれぞれは、各追跡手段の位置が診療用デバイスの外部の撮像システムを用いて判定されることができるように構成される。例示的な一実施形態では、１つまたは複数の追跡手段は、外部の撮像システムに具現された特定の撮像法に適した受動基準マークであり、キャリア部材がシース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置（例えばキャリア部材内に）される。
【００２４】
さらに特定の実施形態では、エンドエフェクタ部材は、複数の追跡手段を備える。ここでも同様に、複数の追跡手段は、キャリア部材がシース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置される。
【００２５】
別の特定の実施形態では、診療用デバイスはさらに、複数のセンサまたは検知デバイスを備え、それらは、エンドエフェクタおよび／または位置決め機構に適切に接続されて、キャリア部材および／または医療器具が展開する際に、その並進移動または回転の一方または双方を表す１つまたは複数の出力を供給するようになっている。さらに特定の実施形態では、複数のセンサは、位置エンコーダ、インクリメンタルエンコーダ、ポテンショメータ、または当業者に既知の、並進移動回転運動の出力を供給することができる複数の他のそのようなデバイスのいずれかを備える。
【００２６】
他の実施形態では、外部の撮像システムがＭＲＩ撮像システムである場合、１つまたは複数の追跡手段は、受動基準マークまたは追跡用コイルのいずれかを含む。より詳細には、受動基準マークまたは追跡用コイルのいずれかは、キャリア部材がシース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置される。例示的な実施形態では、エンドエフェクタ部材は、キャリア部材がシース部材内で並進移動または回転している量の判定を行うことができるように配置されている３つの追跡用コイルを備える。かかるエンドエフェクタ部材はまた、ＭＲＩ画像中でデバイスを追跡するのに適した受動基準マークを含むことができる。追跡用コイルおよびその使用についてのさらなる詳細に関しては、ＵＳＰ（米国特許）第５，２７１，４００号、同第６，４７０，２０４号、および同第６，４９２，８１４号（それらの教示は参照により本明細書に援用される）を参照されたい。
【００２７】
さらなる実施形態では、キャリア部材は、通路を有するように構成され、その通路内に医療器具が可動に収容される。より詳細には、通路は、その出口がキャリア部材の表面、より詳細にはその端面または側面にあるように、かつ出口に近接した通路の一部が弧状となるように構成される。キャリア部材はまた、医療器具に動作可能に接続される機構をさらに備えることができ、この機構は、医療器具が通路の少なくとも一部を進行する際に医療器具を回転させるように構成される。より特定の実施形態では、通路は、出口に近接した可撓性部分を含み、キャリア部材はさらに、通路の可撓性部分に動作可能に接続される機構を備え、機構は、キャリア部材の外表面に関する出口の位置、またはキャリア部材の軸に関する医療器具の出口角度の一方を選択的に制御するように構成される。
【００２８】
本発明の他の実施形態によれば、診療用デバイスはさらに、キャリア部材から組織への医療器具の展開を選択的に制御する機構を備える。医療器具は、自然体腔または人工体腔周囲の組織を穿孔するように構成される針または可撓性針のいずれかである。
【００２９】
本発明に関連のシステム、装置、および方法も特徴とされる。
【００３０】
本発明の他の態様および実施形態を以下に説明する。
【００３１】
［定義］
本発明は、以下の定義を参照することにより最も明確に理解される。
【００３２】
本明細書および特許請求の範囲に用いられる場合、単数形態「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈で特に明記しない限り複数個の言及を含む。例えば、「細胞（ａ cell）」という用語は、その混合物を含めた複数の細胞を含む。「核酸分子（a nucleic acid molecule）」という用語は、複数の核酸分子を含む。
【００３３】
本明細書で使用される場合、「備える（comprising）」または「有する（含む）（including）」は、組成物、方法、デバイス、装置、およびシステムが、列挙された要素を含むのであって他の要素を排除するわけではないことを意味するように意図されている。組成物、デバイス、装置、システム、および方法を定義するのに用いられる場合の「本質的に〜から成る」は、組み合せるのに本質的に有意である他の要素を除くことを意味するものである。したがって、本質的に本明細書で定義された要素から成る組成物は、単離および精製方法からの汚染物、およびリン酸緩衝塩類溶液等の薬学的に許容可能な担体、防腐剤等を排除しない。「〜から成る」は、他の成分の痕跡要素、要素、および実質的な方法ステップ以外のものを排除することを意味するものとする。これらの変換語のそれぞれにより定義される実施形態は、本発明の範囲内にある。
【００３４】
本明細書で使用される場合、「標的細胞」すなわち「レシピエント細胞」は、個々の細胞、すなわち外因性核酸分子、ポリヌクレオチド、および／またはタンパク質のレシピエントであることが望ましいか、またはそうであった細胞を指し、本発明のデバイス、装置、システム、および方法により標的化される組織の細胞を含む。この用語はまた、単細胞の子孫を有することを意図されており、子孫は、自然による、偶発的な、または意図的な突然変異に起因して、必ずしももとの親細胞と完全に同一のもの（形態学上、または遺伝子学上または完全長の相補的ＤＮＡにおいて）である必要はない。標的細胞は他の細胞と接触してもよく（例えば組織内での接触）、または生物の体内で循環が見られてもよい。本明細書で使用される場合、「宿主細胞」が一般に、懸濁溶液中で増殖するものであるか、または培養容器の表面上の層として増殖するものであるが、一方、「標的細胞」は概して、標的細胞が組織、器官、および／または多細胞生物中に見られるものであるという点で宿主細胞とは区別される。
【００３５】
本明細書で使用される場合、「被検体」は脊椎動物、好ましくは哺乳類、より好ましくはヒトである。哺乳類としては、ネズミ、サル、ヒト、家畜、競技用動物、および愛玩動物が挙げられるがこれらに限定されない。
【００３６】
用語「癌」、「新生細胞」、および「腫瘍」は交換可能に用いることができ、単数形または複数形のいずれかで、宿主生物の病因となる悪性転換を受けた細胞を指す。主要な癌細胞（すなわち悪性転換の部位付近から得られる細胞）は、確立された技法により、特に組織学的検査により非癌性細胞とは容易に区別することができる。本明細書で使用する場合の癌細胞の定義は、主要な癌細胞だけでなく癌細胞の先代に由来したいずれの細胞をも含む。これは、転移した癌細胞、癌細胞由来のｉｎ  ｖｉｖｏ培養液および細胞株を含む。固形腫瘍として通常発現する癌のタイプを指す場合、「臨床的に検出可能な」腫瘍は、例えば、ＣＡＴスキャン、ＭＲ撮像、Ｘ線、超音波または触診等の手法により、腫瘍塊に基づいて検出可能であり、かつ／または患者から得ることができるサンプル中の１つまたは複数の癌特異的抗原の発現により検出可能である腫瘍である。
【００３７】
本明細書で使用される場合、「組成物」は、活性剤（例えば治療薬剤、核酸ベクター等）の造影剤との組み合わせを指す。組成物はさらに、薬学的に許容可能な担体または腑形剤および／またはｉｎ  ｖｉｔｒｏまたはｉｎ  ｖｉｖｏでの診断または治療的使用に適し得る１つまたは複数のアクセサリー分子を含むことができる。本明細書で使用される場合の用語「薬学的に許容可能な担体」は、リン酸緩衝塩類溶液、水、油／水または水／油エマルジョンのようなエマルジョン、および各種タイプの湿潤剤等の標準の薬学的に許容可能な担体を包含する。組成物はまた、安定剤または防腐剤を含むことができる。担体、安定剤、およびアジュバントの例としては、Martin Remington's Pharm. Sci., 15th Ed.(Mack Publ. Co., Easton(1975)を参照のこと。
【００３８】
本発明の特性および所望の目的をより十分に理解するために、同一の参照符号がいくつかの図面中で対応する部品を示す添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照されたい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のデバイス、システム、装置、および方法は、安全な経直腸的アクセスを維持しつつ、閉型ＭＲＩスキャナの内部で高解像度ＭＲＩ撮像を用いる画像ガイドによる前立腺生検での使用に特に適応可能である。さらに、かかるデバイス、装置、システム、および方法は、従来の手動操作技法に比して、遠隔制御される針の挿入法を具現しているため、針の配置の正確性を最大にし、また、処置の際の組織の動的な変形を最小限にとどめる。本発明のデバイス、システム、装置、および方法はまた、リアルタイムのＭＲＩガイドを用いることができるとともに、システムは、撮像によるアーチファクトを全く伴わず高磁場ＭＲＩスキャナに対する適合性を有する。さらに、本発明のデバイスおよび／または装置は、閉磁石の内部に取り付けられ、動作のための作業空間をほとんど要さず、器官の動きおよび変形を非侵襲的に最小限にとどめ、少なくとも３つの自由度の動きを用いて、選択された標的に到達する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、同様の参照符号が同様の部品を示す図面の各種図を参照する。図１〜図３には、本発明の一態様による診療用デバイス１００の各種図が示されている。本発明の一実施形態によれば、かかる診療用デバイス１００は、図２に示されるような当業者に既知の位置決め装置４００に固着されるかまたは取り付けられることによって、スキャナまたは撮像装置のテーブルまたはプラットフォームに固定される。位置決め装置４００は、診療用デバイス１００を、自在に初期の位置決めするとともにテーブル／プラットフォームに診療用デバイスを固定する機構を備える複数のデバイスまたは装置のいずれかである。
【００４１】
例示的な位置決め装置４００は、摺動部材４１０、摺動台４０２、および支持アーム４０４を備える。摺動部材４１０は、スキャナまたは撮像装置のテーブル、ベッド、またはプラットフォームに固着または固定される。例示的な実施形態ではスネーク台を備える支持アーム４０４が、摺動台４０２および診療用デバイス位置決めステージ２００に固定される。摺動台４０２は、摺動部材に摺動可能に設けられるかまたは取り付けられ、摺動台が摺動部材に対し選択的にロックおよびロック解除されることを可能にするロック機構を有して構成される。
【００４２】
かかる診療用デバイス１００は、エンドエフェクタ１５０、位置決めステージ２００、挿入ステージ２５０、および位置決めデバイスならびに挿入デバイスに動作可能に接続される作動軸３００ａ、ｂを備える。以下により詳細に説明するが、一般に、エンドエフェクタ１５０は、被検体（例えば哺乳動物の体）の自然体腔、例えば直腸または子宮、または体内に形成される人工体腔、例えば腹腔鏡による処置により形成された体腔に導入される。位置決めステージ２００または作動ステージは、エンドエフェクタ１５０に動作可能に接続され、エンドエフェクタに対して並進移動および／または回転を与える。挿入ステージ２５０は、例えば前立腺等の標的部位の組織（例えば標的組織）への針等の医療器具の挿入およびそこからの後退を制御するようにエンドエフェクタ１５０に動作可能に接続される。作動軸３００ａ、ｂはそれぞれ、スキャナ／撮像デバイスの範囲外にあるとともにスキャナ／撮像デバイスの視野外にある場所からの診療用デバイス１００の遠隔操作、特に挿入ステージ２５０および位置決めステージ２００のそれぞれの遠隔操作を可能にするように挿入ステージ２５０および位置決めステージ２００それぞれに動作可能に接続される。
【００４３】
診療用デバイス１００は、エンドエフェクタ１５０、位置決めステージ２００、および挿入ステージ２５０の順で示されているが、このことは、診療用デバイスを配置および構成することは当技術分野の知識を有する者の技術の範囲内にあるため、本発明の限定と考えられるべきではなく、よって挿入ステージは、位置決めステージと機能的に平行になるように配置されることはもちろん、位置決めステージとエンドエフェクタの間に配置される得ることを理解されたい。
【００４４】
次に、図４〜図６を参照すると、シース１５２および該シースの内側室１６０内に配置された医療器具または針保持体１５４を備える、本発明の一実施形態によるエンドエフェクタ１５０の各種図が示されている。また、医療器具／針保持体１５４は、長軸に沿って内部で回転可能および／または並進移動可能であるようにシースの内側室１６０内に配置される。例示的な実施形態では、医療器具／針保持体１５４は略円筒の部材である。以下の説明では、医療器具／針保持体１５４は、簡潔のため針保持体と呼ぶが、このことは、本発明の範囲をこの特定の例に狭めるものと解釈されるべきではない。
【００４５】
シース１５２は、針保持体１５４の位置決めの際（すなわち回転または並進移動の際）の器官の変形および変位を最小限にとどめる比較的剛性の部材を形成するように、かつ対象器官／標的組織に関して概ね静止した位置を維持するように構成される。シース１５２はまた、小窓または貫通孔１６２を有するように構成され、その貫通孔はシースの周壁に部分的に、かつシースの長さに沿って部分的に軸方向に延びている。特定の例示的な実施形態では、貫通孔１６２は、自然体腔または人工体腔中に挿入される、シースの遠位端に近接したシースの一部にある。別の実施形態では、貫通孔１６２または窓は、シース１５２の端面に形成される。
【００４６】
シースが貫通孔または窓を有さずに構成されるさらに別の実施形態も本発明の範囲内にある。この実施形態では、シース１５２のエリアまたは領域は、針３５０が、キャリア部材から出口ポート１７５を通って標的部位に展開する際にシース１５２の壁（たとえば側壁または端壁）を貫通すなわち穿孔するエリア（以下「貫通エリア」という）として示される。さらに他の実施形態では、シース１５２、特にシースの貫通エリアは、針３５０によるこのような貫通すなわち穿孔を容易にするように構成される。例えば、シース１５２の貫通エリアにおける壁厚が薄くなっていることで、貫通すなわち穿孔するのに必要とされる力を少なくすることができる。
【００４７】
窓または貫通孔１６２あるいは貫通エリアは、標的組織の標的部位に関してエンドエフェクタ１５０から出る針３５０用の出口ポート１７５を局所的に調整するために、針保持体１５４による所定量の回転および並進移動運動に適合するような構造およびそのような大きさにされている。これにより、自然体腔または人工体腔内にシース１５２を再位置決めする必要なく標的部位に関して針保持体の出口ポート１７５の場所を微調整する機構が提供される。本明細書で説明するように、針３５０は針保持体１５４の出口ポート１７５から出て、貫通孔１６２を通り、針の端部が標的部位に位置決めされるまで組織内を通る。
【００４８】
他の実施形態では、シースはさらに、追跡用コイル１７０ｃの１つの外延部材１７２を収容する第２の窓または貫通孔１６３をさらに有する。第２の窓または貫通孔１６３は、外延部材１７２の回転または並進移動運動が外延部材を第２の貫通孔１６３の側面と接触させないよう、針保持体１５４による所定量の回転および並進移動運動に対応するように構成およびそのようなサイズにされている。
【００４９】
シース１５２の第１の貫通孔１６２の周囲には、被検体の解剖学的構造に関して静止したリアルタイムの解剖学的画像を生成するＭＲＩ撮像ループアンテナ１６４が設置されている。ＭＲ撮像ループアンテナ１６４またはコイルアンテナは、このアンテナにより撮像することができる組織体が針保持体１５４から標的組織へ針が展開する際に考えられ得る針の標的部位を含むように設置される。ＭＲＩ撮像アンテナ１６４は、ＭＲ技術の当業者にとって既知のように、針が標的部位内に所望のＳＮ比で展開することができる量を含む所望の深さをアンテナが撮像することができるようなサイズにされ、あるいはそのように構成される。
【００５０】
針ガイドまたは保持体１５４は、ここでは、針保持体１５４の先端近傍から針出口ポート１７５にかけて概ね長さ方向すなわち長手方向に延びる案内溝路１７４を内部に有するように構成される。例示的な一実施形態では、案内溝路１７４は、可撓性の標準ＭＲＩ適合性１８Ｇ生検針を可動に収容するようなサイズにされ、かつそのように構成されている。案内溝路１７４は、針保持体１５４の構造内に形成されることができ、針保持体内に配置、取り付け／固着、または固定された管状部材（例えばプラスチックまたはテフロン管状部材）とすることができ、またはかかる構造および管状部材の組み合わせから形成されることができる。
【００５１】
好適な一実施形態では、針出口ポート１７５は針保持体１５４の側面に配置されるが、本発明による使用では、針保持体の端面内に位置する針出口ポートを含めた、針出口ポート１７５の他の位置および向きも考えられる。このようにして、針３５０は概して、溝路１７４を介してエンドエフェクタ１５２を軸方向に通過するが、針が針保持体１５４（その側面または端面を含む）から出るように溝路の各部分によって向きを変えられて、例えば標的組織が前立腺の組織である場合は直腸から組織または体に入る。したがって、本発明のエンドエフェクタの構成により、特にエンドショット（end-shot）タイプのデバイス等の従来のデバイスで行われる処置または技術に比してまたはそれとは対照的に、針出口ポート１７５が標的組織に関して理想の場所に比較的容易に位置決めされることが可能となる。また、本発明の構成および方法は、本明細書で示すように、従来のデバイスまたは技術−特に手動操作によるもの−では容易に達成することはできない、針を同じ組織標的場所に連続して操向するすなわち向けることができる機構を提供する。
【００５２】
さらに特定の実施形態では、案内溝路１７４は、弧状部分、特に、針保持体１５４の壁（例えば側壁）と交差する案内溝路１７４を含み、針出口ポート１７５は円弧を形成している。針３５０は、出口ポート１７５を介して溝路１７４を出て、出口地点での弧に対し接線方向の直線軌道に沿う。ここでも本明細書で示したのと同様に、針は、溝路内を並進移動しながら回転し、出口ポートから出ることができる。本明細書で説明するように、針と針保持体の壁（例えば側壁または端壁）の間に形成される角度は、本発明による較正手法／方法を用いて決定される。
【００５３】
代替の実施形態では、出口ポート１７５に近接した案内溝路１７４の部分は、可撓性であるとともに、少なくとも１つの方向に、特に３つの方向に可動であるように構成されて、案内溝路が少なくとも長手方向に、特に、針保持体１５４の表面に沿って角度を有する方向にかつ／または長手方向に種々の場所と交差するようになっている。例えば、案内溝路１７４のこの部分は、可撓性管状部材の形態とすることができる。また、当業者に既知の複数の機構のいずれかを該可撓性部分に動作可能に接続して、手動によりまたは遠隔位置の器具により、出口ポート１７５を選択的に再位置決めすることが可能となる。
【００５４】
他の実施形態では、案内溝路１７４の可撓性部分およびこの可撓性部分に動作可能に接続される機構は、針保持体１５４の壁または軸に関して針３５０の出口角度を制御および調整するように構成される。このようにして、出口ポート１７５を再位置決めすることなく、または針保持体を再位置決めすることなく、針３５０を異なる標的エリアに操向するすなわち向けることができる。
【００５５】
図示の例示的な実施形態では、針保持体１５４は、互いにピンで留められるかまたは他の方法で固定される２つの分割された半体から成る。例示的な針保持体１５４の一方の半体セクションは、ＭＲＩ座標系においてプローブの空間位置を提示するため、能動基準マークを構成する３つの位置合わせコイル１７０ａ〜１７０ｃを保持するように構成される。この実施形態では、２つのコイル１７０ａ、１７０ｂは、針保持体１５４の主軸に沿って位置決めされ、第３のコイル１７０ｃは、プローブの回転の位置合わせを可能にするように軸からある程度ずれたところに位置決めされる。かかるＭＲＩ能動追跡用コイルに関する詳細については、ＵＳＰ第５，２７１，４００号、同第６，４７０，２０４号、および同第６，４９２，８１４号（これらの教示は参照により本明細書に援用される）も参照されたい。例示的な針保持体１５４の他方の半体セクションは、針３５０を出口ポート１７５にガイドする案内溝路１７４を有するように構成される。
【００５６】
さらに特定の実施形態では、針保持体１５４のセクションの１つまたは複数は、１つまたは複数の受動基準溝路１７１を有するように構成される。所与の撮像法を用いて受動的に視覚化するのに適した材料は、受動基準溝路１７１に配置されるか、または保持体ガイド１５４におよび／または保持体ガイド１５４内に適切な様式で固定される。例えば、ＭＩＲ法を具現した撮像法の場合、ガドリニウム等のＭＲＩ造影剤を含む材料が基準溝路１７１内に配置される。このことは、組織および少なくとも診療用デバイス１００のエンドエフェクタ１５０を撮像するのに用いられる外部の撮像法に適している複数の異なる種類およびタイプの受動基準マークが、前記基準溝路に配置可能であるため、限定的されるべきではない。
【００５７】
他の実施形態では、診療用デバイス１００はさらに、長軸の周りに針を回転させ、特に、針が針保持体１５４から組織に展開しているときに長軸の周りに回転させるように針に動作可能に接続される機構を備える。針３５０は、著しいより大きな曲率（例えばより小さい屈曲半径）有する溝路１７４を通過する際に回転させながら組織内に挿入することによって、そのような曲率を通過できることが、試験により実証されている。このような回転しながらの挿入は、針の螺旋経路に沿って等しく弾性変形を与え、その結果、針に対し直線軌道が得られる。換言すれば、針は、同時に回転および並進移動しながらキャリア部材溝路１７４等の針通路を進むにつれ、直線通路（すなわち曲率は無視できる）から出てくる。針３５０が、小さな屈曲半径を有する通路内を並進移動しているだけである（すなわち回転はしていない）場合、針が針通路を通る際、非弾性の曲げ変形が生じ、その結果、再現可能な屈曲をもって通路から針が現れ、よって非線形の軌道に沿うことになる。あるいは、かかる有意な屈曲を利用して、針３５０が標的部位へ針出口ポート１７５から非線形に出るように針を向けることができる。
【００５８】
シース１５２および針保持体１５４はそれぞれ、目的の使用に適した生体適合性を備え、また、標的組織を撮像するのに用いられる特定の撮像法による使用に適している、当業者に既知の複数の材料のいずれかから構成される。より特定の実施形態では、シース１５２および針保持体１５４の材料は、これらの成分による望ましくない画像アーチファクトの発生を最小にとどめるように選択される。例示的な実施形態では、シース１５２および針保持体１５４を備えるエンドエフェクタ１５０は、目的の使用に十分な強度および剛性特性を有する多数の生体適合性プラスチック材料のいずれかから作製される。ＭＲＩループアンテナ１６４および追跡用コイル１７０ａ〜１７０ｃは、銅線または他の許容可能な材料からできており、針３５０は好ましくは非磁性および弾性の材料からできている。
【００５９】
次に、図８および図９を参照すると、エンドエフェクタ１５０に対して回転および並進移動、特にシース１５２内での針保持体１５４の回転および並進移動を与える、本発明の一態様である位置決めステージ２００が示されている。かかる回転および並進移動運動は、位置決めステージの主軸２０２を介して針保持体１５４に伝えられる。主軸２０２は、ピン、ねじ、および締り嵌めを用いることを含めた、当業者に既知の複数の機構または技術のいずれかを用いて、動作可能にかつ機械的に針保持体１５４に接続される。
【００６０】
２つの同心軸３００ｂは、これらの軸の１つまたは複数の回転を主軸２０２の並進移動および／または回転に変換するように位置決めステージ２００に動作可能に接続される。一実施形態では、同心軸３００ｂは、撮像スキャナのガントリ（gantry）の外側から手動で作動される。別の実施形態では、同心軸３００ｂは、遠隔の選択的な制御式の同心軸の回転について、当業者に既知のように、電気式または油圧式の駆動機構またはモータのいずれかに接続される。
【００６１】
例示的な実施形態では、同心軸３００ｂは、主軸２０２と係合する２つの別個のナット２０６、２１０を回すよう、歯車減速機２０３ａ、２０３ｂに作用するように接続される。回転ナット２０６は、主軸２０２の線形溝となって延びる２つのスプライン２０８を介して主軸に接続し、主軸の回転をもたらす。並進移動ナット２１０は、主軸２０２のねじ山に係合するねじ付きナットである。したがって、並進移動ナット２１０の回転により、主軸２０２の並進移動がもたらされる。
【００６２】
位置決めステージ２００はまた、図示の実施形態ではブロックおよび２つの蓋を有するハウジング２１２を備える。ハウジング２１２は、主軸２０２を回転可能に支持し、また、回転ナット２０６および並進移動ナット２１０が移動するのを制限し、当業者に既知のように、各ナット（複数可）の回転に応じて主軸を並進移動および／または回転させる。ハウジングブロックはまた、図２において上記に示したようなユニバーサルマウントに固定される取付け部材を備える。
【００６３】
一実施形態では、位置決めステージ２００およびその構成要素は、組織を撮像するのに利用される特定の撮像法による使用に適しているとともに目的の使用に適している、当業者に既知の複数の材料のいずれかから構成される。さらに特定の実施形態では、材料は、これらの成分による所望でない画像アーチファクトの発生を最小にとどめるように選択される。例示的な実施形態では、材料は、目的の使用に適している（例えば、目的の使用に十分な強度および剛性特性を有する）、当業者に既知の多数のプラスチックのいずれかを有する。
【００６４】
診療用デバイス１００は通常、位置決めステージ２００が医用撮像装置の視野内にはなく、すなわちＭＲＩ撮像デバイスの第１のゾーンの少なくとも外側にあるように配置されるため、別の実施形態として、例えば、アルミニウム、真鍮、チタン等の非磁性材料である他の材料を、位置決めステージを含む構成要素の１つまたは複数に用いることは本発明の範囲内にある。例えば、歯車減速機、あるいは回転または並進移動ナットを含むかみ合い歯車がそのような非磁性材料からできていることで、通常の医療グレードのプラスチックに比べ、材料の強度特性により、部品のサイズを縮小することが可能となる。
【００６５】
次に、図１０および図１１を参照すると、本発明による挿入ステージ２５０の各種図面および実施形態が示されている。上記で示したように、針挿入ステージ２５０は、針を針保持体１５４から展開し、組織の所定の深さに針を挿入し、生検または処置プロセスの完了後に組織から針を後退させるように構成される。挿入ステージ２５０は、別の作動軸３００ａに固着されたノブの回転を標的の所定の深さへの針３５０の確実な挿入に変換し、生検ガン（biopsy gun）のシューティング機構（shooting mechanism）を作動させる。例示的な実施形態では、１８Ｇ標準前立腺生検針(Daum Gmbh、Schwerin、Germany)が使用し得るようにした。
【００６６】
前記ノブにより、主ねじ２５２を回し、主ねじ２５２が挿入ステージ２５０のブロック２５４内のねじ山に係合する。この結合により、ブロックのポケット内に延在するとともに生検ガン２６２を保持するカートリッジ２６０にねじの運動が伝わる。円形カートリッジ２６０ａ（図１０Ａ）または方形カートリッジ２６０ｂ（図１０Ｂ）の交換、および結合部２７３の止めねじの締め付けまたは緩めにより、針３５０の回転挿入または単なる並進移動挿入が可能となる。上記に示したように、回転挿入により、非回転挿入が行われる場合よりも有意に大きい曲率を針が通ることが可能となる。さらに、いくつかの研究により、回転挿入はまた、入口部位にある組織および体内中の組織を貫通する際に針を補助することで、損傷を最小限にとどめるかまたは低減することが示されている（米国特許第２００２／０１１１６３４号参照；その教示は参照により本明細書に援用される）。このような低減は、複数回の針挿入が考えられる場合に特に有利である。挿入ステージ２５０が生検を行うように構成されている場合、プッシュプルプランジャ２６３が生検ガン２６２を装填および発射させることにより該ガンを作動させる。
【００６７】
他の実施形態では、挿入ステージは、被検体の外側に向けられた針３５０の先端近傍にアクセスすることができるように構成される。使用の際、ユーザは複数の医療器具、治療用媒体または組成物、撮像デバイス、その他のいずれかを針３５０の内孔を通して、標的組織の標的部位に挿入することができる。例えば、標的部位のまたはその周囲の組織をより直接的に撮像するために、ループのないＭＲＩ撮像アンテナを針の長さ方向に通すことができる。
【００６８】
マーカまたはシードを針内孔に通し、標的部位のまたはその周囲の組織内に埋設して、標的部位内の組織の位置を突き止めやすくすることができる。そのため、例えば、医療従事者はそのようなマーカまたはシードを用いて、例えばビーム療法技術による治療処置のための場所をより正確に特定することができる。このようなシードまたはマーカ自体が、放射線治療源あるいは組織への化学療法薬の治療用化合物の長期にわたる制御された投与を行うデバイスも備えることができる。前述の説明は、診断および／または治療処置を行うために、本発明の診療用デバイス１００と組み合せて用いることができるいくつかの診断および／または治療処置の説明である。
【００６９】
かかる材料、薬剤、および医療器具は、撮像装置の視野外において導入されるため、医療従事者は、主要な磁石の開口への有意に進入する必要がない。また、医療器具等は視野内にないため、処置前に組織を撮像している間、医療器具等には、問題となる画像アーチファクトの発生に対する懸念はない。最後に、医療器具等は、医療器具等が挿入されたかまたは標的組織の標的部位の位置を突き止めた後で所望の撮像法（例えばＭＲＩ）を用いて撮像することができるように構成することができる。
【００７０】
治療薬剤が標的部位のまたはその周囲の組織または細胞に投与される場合、挿入ステージ２００は、シリンジ、シリンジポンプ、または当業者に既知の、針３５０の端部近傍に流体接続される他の機構あるいはデバイスを含むことができる。使用の際、治療用媒体または他の流体は、そのようなシリンジ、シリンジポンプ、または他のそのような機構あるいはデバイスによって針の内孔３５０を通して射出される。
【００７１】
本発明の一実施形態では、挿入ステージ２５０、特にその構成要素は、プッシュプルプランジャ２６３は除いて撮像プロセスに適しており画像アーチファクトを発生しない適切な材料から作られる。例示的な一実施形態では、撮像法がＭＲＩよりなる場合、プッシュプルプランジャを除く挿入ステージ２５０の構成要素、針の端部近傍に接続される医療器具、送達デバイス等は、プラスチックから作られる。例示的な実施形態では、ＭＲＩが撮像法である場合、プッシュプルプランジャはアルミニウムまたは他の非磁性材料からつくられる。プッシュプルプランジャ２６３は、計測可能な信号ひずみを引き起こさないように撮像装置の視野から十分遠くに位置する。診療用デバイス１００は通常、挿入ステージ２５０が医用撮像装置の視野内にないように配置されるため、例えば、アルミニウム、真鍮、チタン等の非磁性材料である他の材料が、挿入ステージを構成する構成要素の１つまたは複数に対して用いられることは、本発明の範囲内にある。
【００７２】
次に、図１２および図１３を参照すると、別の例示的な位置決め装置６００に固定された、本発明の別の態様による診療用デバイス５００が示されている。図示の位置決め装置６００は、複数の関節継手６０４の１つにより互いに相互接続される複数のセグメント６０２を有する。関節継手６０４は、例えばねじまたはボルトの締め付けにより選択的に緩めたり締め付けることができるタイプのものである。セグメント６０２の１つは、摺動台４０２に接続され、セグメント６０２の別のものは、診療用デバイス位置決めステージに接続される。摺動台４０２および摺動部材４１０についてのさらなる詳細に関しては図２についての上記説明を参照されたい。当業者に既知のように、位置決め装置６００の摺動台４０２と摺動部材４１０とを組み合せた複数のセグメント６０２および関節継手６０４は、診療用デバイス５００の自在な初期の位置決め、ならびにスキャナまたは撮像装置のテーブル、ベッド、またはプラットフォームへの診療用デバイスの固定のための機構を提供する。
【００７３】
診療用デバイス５００は、エンドエフェクタ５２０、位置決めステージ５５０、および挿入デバイス２５０を備え、以下に特段の定めがなければ、挿入デバイスおよびエンドエフェクタのさらなる詳細については、図４〜図７および図１０、図１１に関する上記説明を参照されたい。この実施形態では、エンドエフェクタ５５０は、シース５５２の外側に延びる外延部材１７２が実施形態内になく、針保持体５５４の内部に位置する構成要素がシースおよび針保持体の断面を縮小するように配置されているという点で、上述の実施例とは異なる。
【００７４】
この実施形態の位置決めステージ５５０は、撮像装置の視野から遠隔して位置する作動要素（例えばノブ、モータ等）を有する２つの可撓性軸５７０ａ、５７０ｂを備える。針保持体の並進移動を制御する可撓性軸５７０ａは、その回転が歯車減速機５７４を伝達してナットを回転させるように、歯車減速機５７４を介してナット５７２に接続される。ナット５７２にはねじが切られおり、ねじが切られている主軸５５２と螺合する。したがって、ナット５７２が回転する際、かかる回転により、主軸が並進駆動される。
【００７５】
もう一方の可撓性軸５７０ｂは小さな歯車５７５に接続され、この歯車は内歯車５７６と係合する。内歯車５７６は、位置決めステージ５５０のハウジングにより静止状態に保持される。したがって、小さな内歯車５７５の回転により、作動軸５７０ａ、５７０ｂ、および主軸５５２を含めた内部組立体全体が回転する。
【００７６】
前述の説明において記載した、針保持体の回転および／または並進移動運動を追跡する機構および方法には、追跡手段の位置を突き止めるための外部の撮像装置が用いられる。本発明による診療用デバイスが、当業者に既知の複数の位置追跡手段、装置、システム、および方法のいずれかを具現することは本発明の範囲内にある。図１３Ａを参照すると、例示的な実施形態として、位置を判定することを可能にする、例えば光学エンコーダ、インクリメンタルエンコーダ、位置エンコーダ、および電位計のような、当業者に既知の複数のデバイスのいずれか１つを含む、図１２の位置決めステージ５５０の一部分が示されている。
【００７７】
図示の実施形態では、エンコーダ５７７は、主軸５５２の並進移動を引き起こすナット５７２に近接して位置決めステージのハウジング５５５に配置されるかまたは取り付けられる。エンコーダは、並進移動ナット５７２の回転を測定するように構成されており、そのため、主軸５５２の並進移動のそれぞれの出力信号を供給する。例示的な一実施形態では、エンコーダは、光学エンコーダまたは電位計である。このようにして、並進移動ナット５７２の回転量を、主軸５５２の並進移動量、したがってキャリア部材１５４の並進移動量と等しくすることができる。エンコーダ５７７またはエンコーダデバイスは、ケーブル５７９を介して、撮像装置の視野外に位置する計器および／またはデバイスに動作可能に接続され、ユーザが並進移動量の遠隔指示を行えるようになっている。
【００７８】
同様に、エンコーダまたは他の位置判定デバイスを位置決めステージハウジング５５５内に配置して、主軸５５２の回転を計測するように適切に位置決めすることができる。さらに、針３５０は、針の並進移動量およびそれによる組織への針の挿入量を判定するために、例えば符号化または位置判定デバイスとともに用いることができる機構、例えば針に固着された標識片を含むように構成されることができる。
【００７９】
位置決めステージ、挿入ステージ、およびエンドエフェクタの材料および他の構成の詳細については、図１〜図１１に関する上述の説明も参照されたい。
【００８０】
以上に説明した診療用デバイス１００、５００では、被検体へのエンドエフェクタの挿入後に、標的組織がＭＲＩ撮像ループアンテナまたはコイル１６４を用いて撮像される。次に図１４を参照すると、本明細書で説明した位置決めステージ２００、５５０、または挿入ステージ２５０を組み合わせて用いることができる本発明の別の態様によるエンドエフェクタ７００が示されている。
【００８１】
エンドエフェクタ７００は、シース７０２、および該シースの内側室７３０内に配置される医療器具または針保持体７０４を備える。ここでもまた、医療器具／針保持体７０４は、長軸に沿って内部で回転可能および／または並進移動可能であるように内側室７３０内に配置される。例示的な一実施形態では、医療器具／針保持体７０４は、ほぼ円筒の部材である。以下の説明では、医療器具／針保持体７０４は、簡潔のため針保持体と呼ぶが、このことは、本発明の範囲をこの特定の例に狭めるものと解釈されるべきではない。
【００８２】
シース７０２は、針保持体７０４の位置決めの際（すなわち回転または並進移動の際）の器官の変形および変位を最小限にとどめる比較的剛性の部材を形成するように、かつ対象器官／標的組織に関して概ね静止した位置を維持するように構成される。シース７０２はまた、小窓または貫通孔７１０を有するように構成され、この貫通孔はシースの円周に部分的に、かつシースの長さ方向に沿って部分的に軸方向に延びている。特定の例示的な実施形態では、貫通孔７１０は、自然体腔または人工体腔に挿入されるシースの遠端に近接した部分にある。ここでもまた前述のように、他の実施形態では、シース７０２は、貫通孔７１０の代わりに貫通エリアまたは貫通領域を有するように構成される。
【００８３】
窓または貫通孔７１０あるいは貫通エリアは、標的組織の標的部位に対してエンドエフェクタ７００を出る針３５０の導入場所となるもので、出口ポート７２５を局所的に調整するための針保持体７０４による所定量の回転および並進移動運動に対応するように構成され、かつそのようなサイズにされる。これにより、自然体腔または人工体腔内にシース７０２を再位置決めする必要なしに標的部位に関して針保持体出口ポート７２５の場所を微調整する機構が提供される。本明細書で説明するように、針３５０は、針の先端が標的部位に位置決めされるまで、針保持体７０４の出口ポート７２５から出て、貫通孔７１０を通り、そこから組織内を通る。
【００８４】
針ガイドまたは保持体１５４は、針保持体７０４の端部近傍から針出口ポート７２５にかけて概ね長さ方向すなわち長手方向に延びる案内溝路７２４を内部に有するように構成される。例示的な一実施形態では、案内溝路７２４は、柔軟性の標準的な針を内部に可動に収容するようなサイズにされ、かつそのように構成される。案内溝路７２４は、針保持体７０４の構造内に形成され、針保持体内に設置、取付け／固着、または固定された管状部材（例えばプラスチックまたはテフロン管状部材）とすることができ、またはかかる構造および管状部材の組み合わせから形成される。
【００８５】
好適な一実施形態では、針出口ポート７２５は、針保持体７０４の側面内に配置されるが、本発明による使用では、針保持体７０４の端面内に位置する針出口ポートを含めた、針出口ポート７２５の他の位置および向きも考えられる。このようにして、針３５０は概して、溝路７２４を介してエンドエフェクタ７００を軸方向に通るが、針が針保持体７０４の表面、側面または端面から出るような溝路の出口部分によって向きを変えられ、最終的に、例えば標的組織が前立腺の組織である場合は直腸から組織または体に入る。したがって、本発明のエンドエフェクタ７００の構成により、特にエンドショットタイプのデバイス等の従来のデバイスで行われる処置または技術に比してまたはそれとは対照的に、針出口ポート７２５が標的組織に関して理想の場所に比較的容易に位置決めされることが可能となる。また、本発明の構成および方法は、本明細書で示すように、特に手動操作による従来のデバイスまたは技術では容易に達成することはできない、針を同じ組織標的場所に連続して操向するすなわち向けることができる機構を提供する。
【００８６】
さらに特定の実施形態では、案内溝路７２４は、弧状部分、特に、針出口ポート７２５が円弧を形成し、該案内通路７２４が針保持体７０４の側壁と交差するような部分を含んでいる。針３５０は、出口ポート７２５を介して溝路７２４を出て、出口地点で弧に対し接線方向の直線軌道に沿う。ここでも本明細書で示したのと同様に、針３５０は、溝路内を並進移動すると同時に回転することができる。本明細書で説明するように、針保持体の組み立て後、針と針保持体の側壁の間に形成される角度は、本発明による較正手法／方法を用いて決定される。
【００８７】
代替の実施形態では、出口ポート７２５に近接した案内溝路７２４の部分は、可撓性であるとともに、少なくとも１つの方向に、特に３つの方向に可動であるように構成されて、案内溝路が少なくとも長手方向に、特に、針保持体７０４の側面に沿って、角度を有する方向および／または長手方向に種々の場所で交差するようになっている。例えば、案内溝路７２４のこの部分は、可撓性管状部材の形態とすることができる。また、当業者に既知の複数の機構のいずれかを可撓性部分に動作可能に接続して、手動によりまたは遠隔位置の器具により、出口ポート７２５を選択的に再位置決めすることが可能となる。
【００８８】
他の実施形態では、案内溝路１７４の可撓性部分およびこの可撓性部分に動作可能に接続される機構は、針保持体１５４の壁または軸に関して針３５０の出口角度を制御および調整するように構成される。このようにして、出口ポート１７５を再位置決めすることなく、または針保持体を再位置決めすることなく、針３５０を異なる標的エリアに操向するすなわち向けることができる。
【００８９】
針保持体７０４は、標的部位の組織、および針が針保持体から所与の位置に展開する場合に位置する組織を含む組織体を撮像するように配置される超音波結晶（ultrasound crystal）７２０を有するように構成される。超音波結晶は、当該技術分野において既知の、経直腸的超音波によりガイドされた針生検および永続性の低い近接照射療法の処置と関連して用いられるもののような結晶および結晶を具現したデバイスを含めた、目的の使用に適した複数の超音波結晶のいずれかである。
【００９０】
シース７０２および針保持体７０４はそれぞれ、目的の使用に適した生体適合性であり、また標的組織を撮像するのに利用される特定の撮像法による使用に適している、当業者に既知の複数の材料のいずれかから構成される。より特定の実施形態では、シース７０２および針保持体７０４の材料は、これらの成分による所望でない画像アーチファクトの発生を最小限にとどめるものが選択される。例示的な実施形態では、シース７０２および針保持体７０４を備えるエンドエフェクタ７００は、目的の使用に十分な強度および剛性特性を有する複数の生体適合性プラスチック材料のいずれかから製造される。
【００９１】
本発明のこの態様による、エンドエフェクタ７００を含む診療用デバイスの後の、標的部位の組織を撮像する機構が超音波であっても、ＣＴおよびＭＲＩ技法を含めた他の撮像法を用いて、診療用デバイスの初期の位置を判定すること、および後続の処置または診断的処置と同時に任意に撮像することは、本発明の範囲内にある。したがって、本発明のこの態様による針保持体７０４が、被検体または体内におけるエンドエフェクタの場所の撮像およびその場所の判定の際にそのような他の撮像システムを補助する受動および／または能動基準マークを有することは、本発明の範囲内にある。
【００９２】
本発明の診療用デバイス１００、５００、および関連のシステム、装置、ならびに方法の使用は、図１５〜図１７とともに以下の説明から最もよく理解される。以下に説明していない他の詳細および特徴については、図１〜図１４に関する上記説明を参照されたい。議論のため、以下では、直腸を介して前立腺にアクセスすることを含めた、前立腺のための生検および治療方法とともに、かかる診療用デバイスの使用を説明する。このことは、デバイス、および関連のシステム、方法、ならびに装置をこのような特定の用途に限定するものと解釈されるべきではない。本発明の診療用デバイス１００、５００、および関連のシステム、装置ならびに方法は、直腸を介して男性の前立腺およびその周囲の組織にアクセスし、膣および子宮頸部を介して女性の体の組織にアクセスし、かつ腹腔鏡による切開部を介して体組織にアクセスするための広範の診断および／または治療方法における使用のために改変し得ることが想定される。このような種々の用途に対する適応は、例えば、エンドエフェクタ１５０、５２５を適切に再構成およびサイジングして所望の用途の要件に合わせることによって達成することができる。
【００９３】
本発明によるシステム１０００を図１５に示す。外科手術、診断または治療処置の前であり、かつ患者がまだガントリの外側にいる際、診療用デバイス１００、５００は、本明細書で説明した例示的な位置決め装置４００、６００等の調整可能な取付け機構により、スキャナまたは撮像装置のテーブル、ベッド、またはプラットフォームに固定される。この調整取付け可能な機構または位置決め機構４００、６００により、本明細書で説明したように被検体または患者に対して診療用デバイス１００、５００を自在に位置決めすることが可能となる。
【００９４】
初期の位置決めを達成するために、調整可能な取付け機構がロック解除される。被検体または患者は、図示のように自身の骨盤をわずかに持ち上げた体勢でスキャナまたは撮像装置のプラットフォーム、ベッド、テーブル、またはカウチに快適にうつ伏せに載せられる。診療用デバイス１００、５００は、その末端部（end piece）が調整され、エンドエフェクタ１５０、５２５を直腸と位置合わせする。診療用デバイスのエンドエフェクタ１５０、５２５は、経直腸的超音波プローブがインプラントによる近接照射療法に使用されるのと同じようにして直腸に挿入される。針保持体１５４の周りに取り付けられたエンドエフェクタシース１５２が直腸と接触し、そのため、針保持体はシースの内部で回転可能かつ並進移動可能である状態にされる。シースは、針保持体１５４が直腸壁および前立腺に機械的な歪みが生じるのを防止しつつ、直腸の内部を移動する。良好な初期の位置決めが達成された後、調整可能な台がこの位置を保持するように固定される。スキャナの摺動テーブルを用いて、患者および診療用デバイスを、スキャナである磁石の開口に移動させる。
【００９５】
ＭＲＩスキャナは、視野内の被検体または患者およびデバイスに基づく信号を同時に発生する。信号処理手段を用いて、診療用デバイス１００、５００とＭＲＩスキャナの座標系の空間関係を求める。ＭＲＩ画像は、解剖学的画像の上に重ねられる、診療用デバイスの三次元画像を生成するコンピュータ１０１０に転送される。医師または医療従事者はディスプレイと対話し、針３５０の標的地点（例えば針の先端の標的地点）を選択する。コンピュータ１０１０は、針保持体１５４および針３５０をその現時点の位置から選択された標的位置にガイドするために、座標変換を計算する。換言すれば、コンピュータ１０１０は、針保持体１５４が、その現時点の位置から針３５０が展開する場所に針出口ポート１７５が存在する最終的な位置まで回転および／または並進移動する量、および標的場所に対応する三次元座標に針（例えば針の先端）が到達するように針を挿入する量を判定する。
【００９６】
本発明の診療用デバイスにより、外科医または医療従事者が、かかる回転および並進移動の際に能動および／または受動基準マークを用いて針保持体１５４を撮像して、座標のいかなる変更にも動的に調整するとともに、針保持体が所望の量だけ回転および／または並進移動してから被検体の組織中に針が展開するかまたは挿入されることを確認することができることを理解されたい。さらに、外科医または医療従事者は、意図した標的場所に針が展開していることを確認するために、標的組織部位を含めた組織体を撮像することができる。したがって、本発明のデバイス、システム、および方法により、外科医または医療従事者が、被検体内の標的部位に到達するようにエンドエフェクタ１５０および針３５０の動きを制御するパラメータを決定することができ、かつ所望の標的部位への針の配置または展開を確認してから生検を行うかまたは処置を施すことができる。
【００９７】
上述のことは、従来の処置、技術、およびデバイスを用いては容易に達成することができないことを理解されたい。かかる従来の技術、デバイス、およびシステムは通常、標的部位を含めた組織体にデバイスの端部が向けられるように、エンドシューティングタイプのデバイスの手動操作を伴う。針および撮像デバイス（例えば超音波結晶）はデバイスの端部にあるため、外科医または医療従事者は、デバイスの本体が直腸内に位置するように被検体の直腸および／または肛門を押す必要があり、それによってデバイスの端部が所望の方向に向けられる。換言すれば、従来のデバイス、システム、および技法では、直腸に挿入されるデバイスの本体は、挿入のために直腸と一直線に合わせることはできない。少なくともこのような処置に従っている間は被験者が潜在的な痛みを感じるだけでなく、このプロセスは、直腸の組織に対する損傷、外傷、または傷害の危険性を増大させる。さらに、標的部位に関してデバイスの端部の方向または位置を予め定めて維持するための、従来のデバイス、方法、およびシステムを用いた実用的な方法がないため、ユーザは、針が挿入される前の所与の場所から最終的な位置までのデバイスの移動量を正確に求めることができない。
【００９８】
本発明の診療用デバイス１００、５００、方法、およびシステムは、コンピュータによる画像ガイド法で操作すること、またはその技法を具現することが想定されている。この場合、既知の幾何分布を有する基準マーカ（fiducial marker）が、エンドエフェクタ１５０、５２５に、好ましくは予め決められた配置で一体化される。スキャナまたは撮像装置の視野内の診療用デバイスおよび患者／被検体を一緒に含む画像が取得される。デジタル画像は、ローカルエリアネットエワークまたは他の適切な接続を介してスキャナから計画コンピュータ１０１０に転送される。基準マークは画像内に痕跡を残し、この痕跡から計画コンピュータ１０１０は、撮像装置に対するエンドエフェクタ１５０の場所および向きを計算する。操作者／ユーザは、例えばコンピュータ画面で前立腺内の標的を選択し、コンピュータ１０１０が撮像装置について標的の場所を計算する。エンドエフェクタ１５０の先験的幾何学情報（priori geometric information）を用いて、コンピュータ１０１０は、デバイスの現時点の位置と目的とする位置の空間関係を求める。
【００９９】
コンピュータ１０１０は、制御された動きについての３つのパラメータ、すなわちエンドエフェクタ１５０についての並進移動距離、エンドエフェクタの回転角度、および針３５０の挿入長を計算する。プログラムがこの情報をユーザに表示し、それに従ってユーザは診療用デバイス１００、５００を作動させることができる。動きのこの３つのステージは、診療用デバイスにおいて運動学的に分断されるため、順次に実行されることができる。これにより、ユーザは、動きの一段階が完了した時点で新たな画像を取得することができ、動きのシーケンスが計算されて正しく実行されたかどうか判定することができる。上述の画像ガイド機構は同様に、ＭＲＴ、ＣＴ、Ｘ線、および超音波撮像とともに適用可能である。
【０１００】
上記に示したように、本発明では、３つの撮像コイル１７０ａ〜１７０ｃは、診療用デバイス１００のエンドエフェクタ１５０に設置される。各撮像コイルは、コイル付近に強度の信号を供給するために、ガドリニウム溶剤を含有する小型カプセルに巻き付ける。２つのコイル１７０ａおよび１７０ｂは、診療用デバイスの並進移動運動、特に針保持体１５４の並進移動運動を符号化するために、エンドエフェクタ１５０の中心軸に配置される。第３の撮像コイル１７０ｃは、中心軸の周囲の回転を符号化するために中心軸からずれて配置される。本明細書で示したようにここでもまた、本発明の診療用デバイスは、外部の撮像装置を使用せずにキャリア部材の並進移動運動および／または回転運動を判定することができる、当業者に既知の１つまたは複数のデバイスまたはセンサを有するように構成されることができる。かかる位置判定サブシステムを単独でまたは外部の撮像装置と組み合せて用いて、キャリア部材の回転運動および／または並進移動運動の量を確認することができる。
【０１０１】
したがって、コンピュータ１０１０は、各動き段階、すなわち直腸の内部でのエンドエフェクタ（すなわち針保持体）の並進移動距離、直腸の内部でのエンドエフェクタ（すなわち針保持体）の回転角度、および針３５０の挿入深さについて、運動学的シーケンスを計算する。並進移動および回転の順序は変更することができるが、いずれも、針３５０が組織に挿入される前に完了する。ここで、図１６も参照すると、エンドエフェクタと、本発明の診療用デバイスのような３−ＤＯＦ診療用デバイスを用いたターゲティング方法との概略図が示されている。コンピュータ１０１０はまた、表示されている診療用デバイスの画像モデルを移動させることによってシーケンスをシミュレートすることができるため、医師または医療従事者が、計算された動きシーケンスにより針３５０がその現時点の位置から予め選択された標的位置に進められることを確認することができる。上記に示したように、コンピュータ１０１０はまた、操作者に３つの動きパラメータを表示する。
【０１０２】
また、図１７では、イヌの直腸内でのエンドエフェクタの位置決め、および針保持体から組織への針の展開が示されている。これは概して、撮像法が、針３５０が展開した後での針およびエンドエフェクタ１５０、ならびに被検体の組織および／または器官に対する針の位置を視覚化できることを示している。
【０１０３】
別の実施形態によれば、本発明の方法は、視覚ガイドを用いて本発明のデバイス１００、５００をナビゲートすることを含む。この実施形態では、ユーザまたは医療従事者は、スキャナまたは撮像装置からリアルタイムまたはリアルタイムに近い画像データを観察し、画像中の針および標的部位に関するその位置を視認する。ユーザ、医師、医療従事者は、手先と視覚を協調させて、診療用デバイスを連続的に作動させ、エンドエフェクタおよび針が目的位置または標的部位に到達するまで診療用デバイスを再位置決めする。このようにして、ユーザ、医師、または医療従事者が診療用デバイスを手動でナビゲートすることで、針３５０が標的部位に展開する。したがって、針３５０の良好な配置が達成されるまで針の複数回の配置または展開が必要とされる。
【０１０４】
診療用デバイス１００、５００の作動の進行中、ＭＲＩスキャナ１０２０は連続モードで画像を収集し、それらの画像を即座に処理監視コンピュータ１０１０に送る。コンピュータ１０１０は、画像データを処理し、その現時点の画像を視覚化し、そのシーンの上に診療用デバイスのモデルを重ねて、医師が診療用デバイスおよび／またはその針３５０の標的への移動を監視することを可能にする。動きの３つのパラメータ（並進移動、回転、挿入深さ）は、各撮像サイクルにおいて再計算され、例えばモータ、または診療用デバイスの他の作動デバイスの作動を調整すること等によって、診療用デバイスのリアルタイムの動的制御を可能にする。したがって、外科医がコンピュータ画面中の標的をポイントしてクリックしたときに、ロボットが、針３５０を動かすように挿入ステージ２５０の動作を制御し、リアルタイムの撮像監視下で、手動で介入することなく標的中に針３５０を挿入することを想定することができ、これは本発明の範囲内にある。
【０１０５】
さらに、本発明の診療用デバイス１００、５００を使用して組織生検を行うために、本発明の方法およびシステムの範囲には、治療用媒体、挿入針による医療器具の送達が含まれること、また、かかる挿入を１回または複数回、被検体の所定組織体内の異なる場所または標的部位で行うことも想定される。特定の実施形態では、前立腺または体の他の組織（例えば子宮頸部または膣）内での針３５０の配置により、治療用媒体（薬品、遺伝子、細菌、および光力学的物質が挙げられるがこれらに限定されない）または診断用薬剤（分子造影剤が挙げられるがこれに限定されない）を、診療用デバイスの挿入針を用いて所望の標的部位（複数可）に送達することができる機構が提供されることが想定される。針により医療器具を挿入するのに、かつ、近接照射療法、または組織切除（熱、サイロ（cyro）、超音波、化学削磨を含む）の１つを行うために標的部位（複数可）の位置を突き止めるのに、挿入針により形成されるカニューレまたは内腔を用いることも想定される。さらに、診療用デバイスおよび関連のシステムならびに方法は、従来のＸ線、蛍光透視法、両面蛍光透視法、ＣＴ  Ｘ線、ＭＲＩ、および超音波撮像を含む複数の医用撮像またはスキャン技法のいずれかに用いられるように改変されることも想定される。
【０１０６】
本発明の別の態様によれば、エンドエフェクタ内の針に対するＭＲＩ位置合わせコイルそれぞれの信号中心点を求める較正方法に特徴を有する。作動の間、同一の画像取得および処理パラメータが用いられるものとすると、この情報はデバイスの耐用年数全体を通して一定である。図１８に示すように、強度の画像信号を生成するガドリニウム溶剤で満たされた２つの管がエンドエフェクタに適用される。特に、第１の管はエンドエフェクタの内側の中心軸に配置され、第２の管は管の中心軸と針が一致するように該針３５０に取り付けられる。エンドエフェクタ／診療用デバイスはＭＲＩスキャナで慎重に撮像され、２つの管の中心軸および基準コイルの位置が高解像度の立体データから再構成される。この情報を用いて、針の軌道とエンドエフェクタの３つの位置合わせコイルの三次元的関係が判定される。
【０１０７】
上記に示したように、本発明の診療用デバイスおよび関連のシステムならびに装置は、標的部位の標的組織に治療用媒体を投与／送達するように構成される。治療用媒体は、治療薬剤、または治療薬剤の撮像、例えばＭＲ撮像を容易にするために造影剤と組み合せた治療薬剤を含むことができる。本発明では、治療用薬剤は、哺乳類、特にヒトの体の内腔または体腔、特にヒトの体の脈管系（vascular system）を介してアクセスされる標的部位の組織または細胞に対する損傷、傷害、外傷、または虚血に関して治療的処置に用いられる薬品、遺伝子、核酸分子（各種タイプの核酸分子をコード化することを含む）、血管形成因子、成長因子、化学療法剤、放射性核種、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、ウィルスタンパク質、脂質、両親媒性物質、ヌクレアーゼ阻害剤、ポリマー、トキシン、細胞、およびその変形形態ならびに組み合わせを含むが、これらに限定されないことも理解されたい。さらに、治療用薬剤は、標的組織への長期にわたる投与のためにカプセル形態とすることができる。
【０１０８】
核酸分子は、脂質系、ウィルス系、または細胞系の核酸送達ビヒクルで提供されることが好ましい。より好ましくは、ベクターは、発現制御シーケンスに操作可能に結合した遺伝子を含む。一態様では、核酸分子は、疾病のような異常な生理学的反応を防止し、修正し、および／または正常化するために、ポリペプチドをコード化するシーケンスを含む。例示的なポリペプチドは、ヒルジン、組織プラスミノゲンアクチベータ、アンカー固定されたウロキナーゼアクチベータ、メタロプロテイナーゼの組織阻害剤、増殖性細胞核酸抗原、血管形成因子、腫瘍抑制剤、自殺遺伝子、および神経伝達物質が挙げられるがこれらに限定されない。ベクターは、標的細胞への送達、または標的細胞中での発現を容易にするシーケンスを含み得る。例えば、ベクターは、マーカー遺伝子（例えば蛍光タンパク質をコード化する）および／または、宿主細胞および／または標的細胞の複製源を含み得る。
【０１０９】
治療用媒体が投与され、特定の撮像法がそのような投与の効果を追跡および観察するために実施されている場合、治療用媒体は、上述した治療薬剤、および利用されている特定の撮像法に適した造影剤を含む治療用組成物である。特定の一実施形態では、撮像法は、複数のＭＲ／ＮＭＲ撮像法のいずれかであり、したがって、造影剤は、磁気共鳴造影剤である。
【０１１０】
ＭＲＩ造影剤は主として、水プロトンのＴ１またはＴ２緩和に作用することで作動する。多くのＭＲＩ造影剤は概して、Ｔ１および／またはＴ２を減らす。造影剤がＴ１を減らす場合、Ｔ１に重みを置いた（T1 weighed）画像の信号強度が増大する。造影剤がＴ２を減らす場合、特にＴ２に重みを置いたパルスシーケンスの信号強度が減少する。したがって、本発明に用いられる造影剤は、撮像される細胞／組織の対応する特性とは異なった、撮像のための十分な核特性または緩和特性を有することが好ましい。適した造影剤は、撮像可能な核（19Ｆ等）、放射性核種、反磁性物質、常磁性物質、強磁性物質、超常磁性物質等を含む。好適な態様では、鉄系またはガドリニウム系の造影剤が用いられ、鉄系の造影剤は、酸化鉄、第二鉄、クエン酸第二鉄アンモニウム等を含む。ガドリニウム系の造影剤は、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ガドリニウム−ＤＴＰＡ）を含む。塩化マンガン常磁性物質も用いることができる。一般的な市販のＭＲＩ造影剤としては、Ｏｍｎｉｓｃａｎ、Ｍａｇｎｅｖｉｓｔ（Nycomed Salutar,Inc.）、およびＰｒｏＨａｎｃｅが挙げられる。
【０１１１】
好適な一実施形態では、ガドリニウムをＭＲＩ造影剤として用いる。約２８．１４ｍｇ／ｍＬのガドリニウムよりも少ない（例えば６％のＭａｇｎｅｖｉｓｔよりも少ない）量で撮像には十分な濃度であり、核酸送達ビヒクルの破壊は最小で済む。しかしながら、造影剤の性質（例えばその浸透作用）および標的細胞が晒される時間の長さに応じて組成物に加える造影剤の量を変えて最適にすることは、当業者の技量の範囲内である。
【０１１２】
他の実施形態では、組成物は薬学的に許容可能な担体を含む。好ましくは、担体は非毒性、等張性、低張性、またはわずかに高張性であり、比較的低いイオン強度（例えば、スクロース溶液等）を有する。さらに、担体は関連の溶媒、水性または部分的に水性の液体担体（無菌の、パイロジェンフリー水、分散媒体、コーティング剤、および等価物）、または希釈剤（例えば、トリス−ＨＣＬ、アセテート、ホスフェート）、乳化剤、可溶化剤、および／またはアジュバントを含有し得る。薬学的調製物のｐＨは、ヒトまたは動物での使用に適するように好適に調整および緩衝される。注入可能な組成物についての担体または希釈剤の個々の例として、好ましくは生理学的ｐＨで緩衝される水または等張性食塩水溶液（例えばホスフェート緩衝食塩水、トリス緩衝食塩水、マンニトール、デキストロース、ポリペプチドまたはヒト血清アルブミン等のタンパク質を含有しているかまたは含有していないグリセロール）が挙げられる。組成物はまた、細胞中への核酸送達ベクターの導入を容易にするために、かつ／または特に治療効果を高めるために、１つまたは複数のアクセサリー分子を含むことができる。
【０１１３】
上記は例示的なものであり、本発明の治療用媒体を含むように用いることができる薬品または治療用化合物または薬剤、担体、アクセサリー分子に関して制限されると考えられるべきではない。本出願人はまた、「Imaging Nucleic Acid Delivery 」と題する同時係属中のＵＳ出願ＵＳＳＮ１０／１１６，７０８（この発明は本発明と同一の譲受人に譲渡されている）の全体の教示および開示、特に、そこに記載されている各種治療用薬剤の教示および開示を、参照により本明細書に援用している。
【実施例】
【０１１４】
機械作動式の経直腸的針ガイドを用いて、前立腺でのＭＲガイド針の配置を行う。マイクロコイルトラッキング法を用いれば、ＭＲ撮像体積（６０ｍｓｅｃ）での生検針ガイドの位置および向きを迅速かつ正確に突き止めることができる。生検針の位置を知ることにより、針を含んだ面のリアルタイムの画像の取得、および以前に取得した前立腺の高解像度画像との針の位置の位置合わせが可能となる。イヌでの４つの試験において、システムの機能性および適用性が実証された。
【０１１５】
１．５ｃｍの半径を有する薄壁の円筒プラスチックシース（Ｄｅｌｒｉｎプラスチック、Dupont Inc., Wilmington, Delaware）を被検体の直腸に挿入して、前立腺にアクセスすることができる安定した静止した入口点を形成する。シースには、前立腺の局所撮像のための単一ターンの撮像ループ（直径２．５ｃｍ）が一体となっている。シースは、撮像ループ内に窓があり、針がシースの内側から直腸壁を通って前立腺に進入することができるようになっている。
【０１１６】
次に、同じくＤｅｌｒｉｎプラスチックからできている円筒針ガイドを直腸シース内に配置する。針ガイドは、直腸シースと同軸であるため、周囲の軟質組織を変形させることなくシースによって形成された腔内を自由に回転および並進移動する。針ガイドには、（１）３つの基準マイクロコイル、および（２）針用の湾曲溝路が不可欠となっている。針溝路は湾曲しているため、針は針ガイドの軸に沿って挿入され、その側壁から出ることができ、静止した直腸シースの窓から前立腺にアクセスすることが可能となることに留意されたい。
【０１１７】
次に、直腸シースおよび針ガイドの双方が、Ｎｙｌｏｎ（ナイロン）プラスチック（QTC、New Hyde Park, New York）およびＤｅｌｒｉｎからできている位置決めステージに固定される。第１に、位置決めステージは、被検体の直腸内に直腸シースを静止状態に保持する役割を果たす。直線形トラック（アルミニウムレール、80/20 Inc., Columbia City, Indiana）、および位置決めステージに動作可能に接続される６つの継手を有するポリアミドプラスチック関節アームにより、位置決めステージが十分に動くことが可能となり、そのため、直腸シースと容易にドッキングすることができ、そのドッキング地点で、その後のいかなる移動も防止するよう直線形トラックおよび関節アームを容易にロックすることができる。
【０１１８】
直腸シースを静止状態に保持するほかに、位置決めステージは、針ガイドの回転および並進移動のどちらも可能にするねじ駆動機構を含む。このデバイスは、どちらもスキャナの開口の外側に延びている２つの同心制御ロッド（エポキシ管、TAP Plastics, Dublin, California）の回転を、針ガイドの回転および並進移動に変換する。これにより、被検体が閉じたスキャナの開口内にある際に操作者が針ガイドを位置決めすることが可能となる。
【０１１９】
デバイス全体が同軸設計で構成されているため、中心軸は針の挿入のために遮断のない経路を提供する。針の挿入の深さは、針を導入する前に、デバイスの後部に挿入される可変ずれ防止具（offset stop）を用いて制御される。１８Ｇ同軸生検針(MRI Devices Daum GmbH, Schwerin, Germany)は、針の先端が針ガイドの側面から出るように挿入される。
【０１２０】
デバイスの追跡、前立腺の標的化、およびリアルタイムの撮像
ＭＲパルスシーケンスおよびハードウェアは、４つの独立した受信チャンネルを有するＧＥ  １．５Ｔ  ＣＶ／ｉ  ＭＲＩスキャナ内での前立腺への針の標的とされた配置を容易にするように設計された。３つの基準マイクロコイルを、経直腸的針ガイド内に一体形成して、それぞれ別の受信チャンネルに接続した。これらのコイルの位置および向きを判定するために、１−Ｄ（一次元）の十二面体に離間した１２個の読み出し情報を収集して（ＴＥ  ２．３ｍｓｅｃ、ＴＲ  ５．０ｍｓｅｃ、ＢＷ＋／−６４ｋＨｚ、ＦＡ  １°、ＦＯＶ  ４０ｃｍ、２５６個の読み出し点）、コイルの位置の突き止めを可能にした（Dumoulin CL, Souza SP, Darrow RD. Real-time position monitoring of invasive devices using magnetic resonance, Magn Reson Med 1993;29:411-415; Derbyshire JA, Wright GA , Henkelman RM, Hinks RS. Dynamic scan-plane tracking using MR position monitoring. J Magn Reson Imaging 1998;8:924-932）。コイル位置の突き止めスキャンは約６０ｍｓｅｃかかった。漸次的に非線形となっていること（gradient nonlinearity）に起因するマイクロコイルの場所の誤差は、漸次的な非歪曲（dewarping）アルゴリズム（GE Medical System, Waukesha, Wisconsin）を用いて排除した。
【０１２１】
ＭＲ座標系内での３つの基準マイクロコイルの位置および前立腺内の所与の標的の場所（同じくＭＲ座標系内にある）が示されていれば、残りの問題は、（１）針の軌道が標的と位置合わせされるように針ガイドを位置決めするのに必要な回転および並進移動、および（２）標的に到達するのに必要な針の挿入量、を求めることである。これは、マイクロコイルの位置、デバイスの軸、および針の軌道の関係がすべて分かっているとすれば、一組の座標変換を用いて計算することができる。これらの関係は、Ｇｄ−ＤＴＰＡ(Ｍａｇｎｅｖｉｓｔ、Berlex Laboratories, Wayne, New Jersey)基準管により、デバイスの軸および針の軌道が画定されるデバイス較正スキャンを用いて確立される（同一の単一較正スキャンが本明細書に記載の試験すべてに用いられた）。標的部位に到達するのに必要な回転および並進移動を求めることのほかに、針の軌道とのマイクロコイルの位置の較正により、針の経路およびデバイスの軸の双方を有するスキャン面の画定が可能となった。「リアルタイム」の画像は、基準マイクロコイルの現時点での位置に基づいて取得され、針が前立腺に挿入されたときに針を視覚化することができた。
【０１２２】
実験はすべて、ＧＥ  １．５Ｔ  ＣＶ／Ｉ  ＭＲＩスキャナ(GE Medical Systems, Waukesha, Wisconsin)で行なった。高速勾配エコーパルスシーケンス（ＦＧＲＥ）を、マイクロコイルトラッキング読み出し点（すなわち十二面体に離間した１２個の読み出し点）とリアルタイムのＦＧＲＥ画像を交互に取得することができるように変更した。各コイルの場所を決定した後、撮像面の位置および向きが、リアルタイムのＦＧＲＥ画像スライスが針の位置によりトラッキングされるように画定された。
【０１２３】
リアルタイムのデータ処理および表示は、高帯域データバス（Bit３Corporation, StPaul, Minnesota）でスキャナに接続されたＳｕｎ  Ｕｌｔｒａ  ＩＩ  Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ（Sun Microsystems, Mountain View, California）を用いて行った。当該実施では、トラッキングシーケンスは６０ｍｓｅｃ、画像処理、通信、およびスキャン面の位置の突き止め（局在化）は１５０ｍｓｅｃ、かつ撮像は３００〜１３００ｍｓｅｃかかり、（主にに画像取得時間に応じて）０．７〜２ｆｐｓのフレーム速度をもたらした。画像は、直腸撮像コイルを用いて取得され、他の３つの受信チャンネルは基準マイクロコイルのために用いられた。
【０１２４】
動物プロトコル
動物プロトコルはすべて、Animal Care and Use Committee at the Johns Hopkins University School of Mediceineにより検討および承認された。約２５ｋｇの体重の４頭の雑種イヌにチオペンタルをボーラス注射して麻酔をかけ、実験の間中、１％のイソフルランを維持させた。流体投与のために静脈内カテーテルを右の頚静脈に配置し、フォーリー（Ｆｏｌｅｙ）カテーテルを、前立腺を固定し、かつ前立腺外の尿道（prostatic urethra）の位置を画定するのを補助するために挿入した。動物は、前立腺の位置にある腹部の前方表面に５インチの表面コイルを載せた状態で、骨盤をわずかに持ち上げた（約１０ｃｍ）体勢でスキャナテーブルにうつ伏せに載せた。直腸シースは、直腸に挿入し、位置決め装置とドッキングさせた後、適所に固定した。
【０１２５】
針の配置プロトコル
第１の動物試験では、針の配置の正確さをｉｎ  ｖｉｖｏ試験した。動物をスキャナ内に定置した後、前立腺およびその周囲の解剖学的組織のＴ１に重みを置いたＦＳＥ画像を取得した（ＴＥ  ９．２ｍｓｅｃ、ＴＲ  ７００ｍｓｅｃ、ＢＷ＋／−３１．２５ＫＨｚ、ＥＴＬ  ４、ＦＯＶ  １６ｃｍ、スライス厚３ｍｍ、２５６×２５６、ＮＥＸ＝４、スキャン時刻３：００）。これらの画像について、１つは５インチ表面コイル用、１つは直腸コイル用の２つの受信チャンネルを用いた。これらの画像において、標的座標を、前立腺の本体内で選択してリアルタイムの制御プログラムに入力した。次に、スキャンをリアルタイムのＦＧＲＥ撮像および追跡シーケンスに切り替えた。
【０１２６】
操作者は、リアルタイムのＦＧＲＥ撮像および追跡シーケンスを実行しながら、制御ロッドを用いてスキャナ穴の口から針ガイドを回転および並進移動させることができる。操作者は、スキャン室のフラットパネルディスプレイ上で、針の軌道を示すリアルタイムの画像スライス、および正確な針の軌道を設定するのに必要な回転および並進移動の現時点での量を示す数値の双方を観測する。針ガイドが標的部位の近くに移動するにつれて、これらの数値はゼロに移るが、このことは、もはや回転も並進移動もこれ以上必要でないことを示す。
【０１２７】
針ガイドが適切な軌道上にくると、挿入ストッパーが適切な深さ（これも同じくフラットパネルディスプレイ上に示される）に設定され、針はそのストッパーと同じ高さになるまで押進される。針の挿入は、スキャン室のディスプレイ上に視覚化されることができ、適所に進むと、針の先端が所望の標的場所にくる。
【０１２８】
針の先端の場所を確認するために、第２の組のＴ１に重みを置いたＦＳＥ画像を取得した。このプロトコルを４回の別個の針挿入に対して繰り返した。
【０１２９】
前立腺内注射プロトコル
ＭＲ監視注射治療を実証するために、前立腺内注射を２頭のイヌ被検体に行なった。針の配置プロトコルと同様に、前立腺内の標的を軸方向のＴ１に重みを置いたＦＳＥ画像上で選択し、リアルタイムのＦＧＲＥ撮像および追跡シーケンスを用いて、これらの場所に針の先端を配置した。同軸方向に針（同軸の針）を配置した後、適所に１８Ｇカニューレ（すなわち中空金属管）のみを残してトロカール（すなわち内部套管針）を引き抜いた。これにより導管が形成され、この導管を通して前立腺への注射を行うことができた。
【０１３０】
この実証では、０．４％のＴｒｙｐａｎ  Ｂｌｕｅ（Sigma-Aldrich, St. Luis, Missouri）と３０ｍＭのＧｄ−ＤＴＰＡ（Ｍａｇｎｅｖｉｓｔ、Berlex Laboratories, Wayne, New Jersey）の混合物を注射し、特に、この混合溶液の０．３ｍｌを前立腺に注射した。注射の間、混合物の流れを高フリップ角のＲＦスポイルド勾配エコー撮像シーケンス（ＦＳＰＧＲ、ＴＥ  １．５ｍｓｅｃ、ＴＲ  ６ｍｓｅｃ、ＦＡ  ９０°、ＢＷ＋／−６２．５ＫＨｚ、ＦＯＶ  １６ｃｍ、スライス厚１０ｍｍ、２５６×１６０、０．９６ｓｅｃ／画像）を用いて監視した。溶液を注射した場所は、注射の前後に取得した勾配エコー軸方向画像を比較することで判定した（ＦＳＰＧＲ、ＴＥ  ２．０ｍｓｅｃ、ＴＲ  ８０ｍｓｅｃ、ＦＡ  ６０°、ＢＷ＋／−３１．２５ＫＨｚ、ＦＯＶ  １６ｃｍ、スライス厚３ｍｍ、２５６×２５６、ＮＥＸ  ４、スキャン時刻１：２０）。
【０１３１】
近接照射療法シードの配置プロトコル
４番目のイヌでは、ＭＲガイド近接照射療法シードの配置のためのデバイスの使用を実証した。前述のように、標的を選択し、トロカールおよびカニューレを配置した。次に、チタンの近接照射療法シード（ＯｎｃｏＳｅｅｄブランク、Medi-Physics Inc., Arilington Height, Illinois）を挿入するために、前立腺内の適所に中空カニューレを残してトロカールを引き抜いた。近接照射療法シードを、カニューレに挿入し、次に、別のトロカールでシードを押し込むことによってカニューレの外側ではなく端部に進入させた。カニューレの端部にシードがある状態で、カニューレをわずかに引き抜くとともにトロカールを静止状態に保持して、近接照射療法シードを前立腺組織内に押出した。続いて、トロカールおよびカニューレの双方を一緒に引き抜いた。
【０１３２】
３つのシードをこのような技法を用いて配置した。針およびシードの場所は、Ｔ１に重みを置いたＦＳＥ画像を用いて確認した（ＴＥ  ９．２ｍｓｅｃ、ＴＲ  ７００ｍｓｅｃ、ＢＷ＋／−３１．２５ＫＨｚ、ＥＴＬ４、ＦＯＶ  １６ｃｍ、スライス厚３ｍｍ、２５６×２５６、ＮＥＸ＝４、スキャン時刻３：００）。
【０１３３】
［結果］
第１のイヌ被検体では、前立腺の本体内での正確な針の配置が実証された。この試験の結果は図１９において概説する。順に４つの標的をＴ１に重みを置いたＦＳＥ画像（図１９の上の列）から選択した。ＦＧＲＥリアルタイムの撮像および追跡シーケンスを用いて針を配置した後、ＦＳＦ画像を繰り返して、針の空隙（図１９の下の列）を視覚化することによって針の配置を確認した。すべての場合において、針の端部のアーチファクトは、標的と同じスライス画像には見られなかった。さらに、針の先端の空隙の中心は、選択された標的の２ｍｍ以内に見られた。ここでもまた、針の挿入時の前立腺の移動は最小であることに留意されたい。
【０１３４】
これらの結果を解釈するには、１８Ｇ  ＭＲ適合性針により生じるアーチファクトを検討することが有用である。図２０は、針および近接照射療法シードの双方により生じるアーチファクトを示している。アーチファクトは、ガドリニウムをドープされているブロックとガドリニウムのないゲル状ブロックの境界面に物体を配置することで線状に現れた（aligned）。先端の空隙は、針が正磁極（positive magnet pole）に向かってＢ0に概ね平行に先端と位置合わせされる場合、前述したように、針の物理的端部に集中する円形ブルーム（circular bloom）であることに留意されたい（Liu H, Martin AJ, Truwit CL. Interventional MRI at high-field (1.5 T):needle artifacts. J Magn Reson Imaging 1998;8:214-219）。すべての場合において、針の配置システムの設計により、針はＢ0に概ね平行であり、よって、アーチファクトは針の先端の位置の良好な推定点となる。
【０１３５】
２頭のイヌ被検体において、ＭＲ監視前立腺内注射のためのシステムの使用を実証した。まず、先のセクションで説明したように、前立腺の本体内の標的を選択し、針を位置決めした。次に、前立腺内に導管としてカニューレを残してトロカールを引き抜いた。その後、３０ｍＭのＧｄ−ＤＴＰＡと０．４％のＴｙｒｐａｎ  Ｂｌｕｅの混合物（Yang X, Atalar E, Li D, et al. Magnetic resonance imaging permits in vivo monitoring catheter-based vascular gene delivery. Circulation 2001;104:1588-1590）を前立腺内に注射した。高フリップ角のＲＦ損失、階調エコーの取得が、この溶液の０．３ｍｌの注射の際に行なわれた。矢印上の四角い枠（図２１の左の画像）は、時系列の画像の場所を示している。注入された造影剤／染色溶液のすべては前立腺内に閉じ込められたままであることに留意されたい。したがって、注射の際、十分な所望の用量が前立腺組織に送達されることが確認された。
【０１３６】
図２２では、ＭＲ画像に示された混合物の分布を組織学に基づいて明示されているものと比較した。組織の強化（注入後の第２の列に見られるが注入前の第１の列には見られない）とＴｒｙｐａｎ  Ｂｌｕｅ染色で染色された組織（図２２の第３の列）には良好な相関関係がある。
【０１３７】
次のイヌでは、注射プロトコルを前述のように繰り返した。しかしながら、この場合、注入された造影剤／染色溶液は前立腺から周囲の結合組織への漏れ（図２３）が見られる。したがって、この処置の際には、所望の用量が前立腺に送達されなかったことが分かる。図２４において、前立腺の上縁の結合組織にＴｒｙｐａｎ  Ｂｌｕｅがあることが組織学的に確認された。
【０１３８】
最後のイヌ被検体において、近接照射療法シードを前立腺内に配置するためのシステムの用途が実証された。この試験（ここでは３つのシードを前立腺内に配置した）の結果は、図２５において概説している。前述のように、３つの標的を順に前立腺の本体内で選択し（図２５の列Ａ）、針をリアルタイムのＦＧＲＥ撮像およびトラッキングシーケンスを用いて配置した（図２５の列Ｂ）。針の配置試験（図１９）と比較して、針の先端のアーチファクトは、標的地点を越えて延びていることが見られる。これは、近接照射療法シードがトロカールの端部ではなくカニューレの端部に配置されているからである。トロカールはカニューレの端部を２ｍｍ越えて延びている。そのため、適切なシード埋設に対して、トロカールは、図２５の列Ｂに示すように標的地点を２ｍｍ越えているはずである。
【０１３９】
図２５の列Ｃでは、シードは前立腺内に配置され、同軸方向の針が取り外されている。これらの結果を解釈するために、近接照射療法シードについてのアーチファクトパターンが表示されている図２０を参照されたい。主要信号の空隙は、Ｂ0の正極の最も近くにある４ｍｍのシードの端部に見られる。これは、図２５の列Ｃの黒い空隙に対応する。近接照射療法シードの本体は、この空隙から下方に（標的場所の方向に）４ｍｍ延びている。シードは選択された標的場所の３ｍｍ以内にある。同じく、シードの配置に起因する前立腺内の出血は、シード２および３の近く（すなわち前立腺の縁の方に広がっている暗いむら）に観察されることに留意されたい。
【０１４０】
本発明の好適な実施形態を特定の用語を用いて説明してきたが、かかる説明は、例示目的にすぎなく、添付の特許請求の精神および範囲から逸脱することなく変更および変形を行うことができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明による診療用デバイスの不等角投影図である。
【図２】明確にするため挿入ステージを有していない、例示的な位置決め装置に固着された、本発明による診療用デバイスの斜視図である。
【図３】図１の診療用デバイスの断面図である。
【図４】図１の装置のエンドエフェクタの不等角投影図である。
【図５】図４のエンドエフェクタの断面図である。
【図６】図４のエンドエフェクタのシースの例示的な図である。
【図７】図４のエンドエフェクタの針ガイドの説明的な図である。
【図８】図１の装置の位置決めステージの不等角投影図である。
【図９】図８の位置決めステージの断面図である。
【図１０Ａ】円筒カートリッジを有する挿入ステージの一実施形態の斜視図である。
【図１０Ｂ】方形カートリッジを有する挿入ステージの別の実施形態の斜視図である。
【図１１】図１０Ａの挿入ステージの斜視図である。
【図１２】例示的な位置決め装置に固着された、本発明の別の態様による診療用デバイスの斜視図である。
【図１３】図１２の診療用デバイスの位置決めステージの動作を示す例示的な図である。
【図１３Ａ】並進移動および／または回転位置情報を符号化する別の技法を具現する、図１２の位置決めステージの位置の一部の例示的な図である。
【図１４】超音波を用いて標的組織を撮像するように構成された、本発明によるエンドエフェクタの斜視図である。
【図１５】本発明による介入システムの概略図である。
【図１６】３つの自由度を用いた場合の標的方法を示す図である。
【図１７】イヌの直腸内での診療用デバイスのエンドエフェクタの配置を示す例示的な図である。
【図１８】本発明の較正方法を示す、挿入位置に針を有するエンドエフェクタの概略図である。
【図１９】麻酔をかけたイヌにおいて、４つの標的がＴ１に重みを置いたＦＳＥ画像（上の列）から選択された（ＴＥ  ９．２ｍｓｅｃ、ＴＲ  ７００ｍｓｅｃ、ＢＷ＋／−３１．２５ＫＨｚ、ＥＴＬ  ４、ＦＯＶ  １６ｃｍ、スライス厚３ｍｍ、２５６×２５６、ＮＥＸ＝４、スキャン時刻３：００）様子を示す図である。ＦＳＥ画像は、針を配置した後（下の列）に繰り返された。
【図２０】前立腺の針（パネルａ）および近接照射療法シード（パネルｂ）によりアーチファクトが生成した（ＦＳＥ、ＴＥ  ９．２ｍｓｅｃ、ＴＲ  ７００ｍｓｅｃ、ＢＷ＋／−３１．２５ＫＨｚ、ＥＴＬ  ４、ＦＯＶ  ８ｃｍ、スライス厚１．５ｍｍ、２５６×２５６、ＮＥＸ＝４、スキャン時刻３：００）様子を示す図である。双方の物体がその長さおよび円形ブルームに沿って均一な単一の空隙を、主要な磁場の正極に面した端部の物体の先端に集中して形成する。アーチファクトは、ガドリニウムがドープされているブロックとガドリニウムのないゲル状のブロックの境界面に物体を配置することで線状に現れる。
【図２１】前立腺内注射（ここでは、０．４％のＴｒｙｐａｎ  Ｂｌｕｅおよび３０ｍＭのＧｄ−ＤＴＰＡの溶液）がＭＲＩ下で視覚化されることができる様子を示す図である。矢印上の白い枠（図２１の左の画像）は、時系列の画像の場所を示す。注入された造影剤／染色溶液のすべては前立腺内に閉じ込められたままであることに留意されたい。したがって、十分な所望の用量が組織に送達されることが確認された（ＦＳＰＧＲ、ＴＥ  １．５ｍｓｅｃ、ＴＲ  ６ｍｓｅｃ、ＦＡ  ９０°、ＢＷ＋／−６２．５ＫＨｚ、ＦＯＶ  １６ｃｍ、スライス厚１０ｍｍ、２５６×１６０、０．９６ｓｅｃ／画像）
【図２２】ＭＲ画像において視覚化された注入材料の分布が、実際に組織学的に確認された分布を反映する様子を示す図である。ガドリニウム−ＤＴＰＡの場所（注入後の画像には向上が見られたが注入前の画像には見られなかった）は、イヌの前立腺内の青で染色された組織と一致した（ＦＳＰＧＲ、ＴＥ  ２．０ｍｓｅｃ、ＴＲ  ８０ｍｓｅｃ、ＦＡ  ６０°、ＢＷ＋／−３１．２５ＫＨｚ、ＦＯＶ  １６ｃｍ、スライス厚３ｍｍ、２５６×２５６、ＮＥＸ  ４、スキャン時刻１：２０）。
【図２３】ＭＲＩ監視により、誤った注入の検出が可能となる。矢印上の白い枠（左の画像）は時系列の画像の場所を示す図である。このイヌでは、注入された造影剤／染色溶液は、前立腺から周囲の結合組織に漏れた。したがって、処置の際に、所望の用量が前立腺に送達されていないことが分かる。
【図２４】ＭＲ画像および組織学的断面の双方において、周囲組織への注入溶液の漏れが確認されている様子を示す図である。ガドリニウム−ＤＴＰＡの場所（ＭＲ画像では輝度の向上が見られた）は、イヌの前立腺部分の青で染色された組織と相関している。一部の造影剤および染色溶液が前立腺内に残っている間に、追加の溶液が上部の左側の後部の前立腺縁の結合組織に通される。
【図２５】ＭＲＩガイドにより、前立腺内に近接照射療法シードを正確に配置することが可能となる様子を示す図である。３つの標的が、前立腺内の単一の結腸面（colonal plane）において選択された（列Ａ）（ＦＳＥ、ＴＥ  ９．２ｍｓｅｃ、ＴＲ  ７００ｍｓｅｃ、ＢＷ＋／−３１．２５ＫＨｚ、ＥＴＬ  ４、ＦＯＶ  １６ｃｍ、スライス厚３ｍｍ、２５６×２５６、ＮＥＸ＝４、スキャン時刻３：００）。前述したように、針は３つの場所に配置された（列Ｂ）。近接照射療法シードがカニューレの端部に配置される（トロカールの先端の端部から２ｍｍ後方）ため、針のアーチファクトは約２ｍｍだけ標的部位を越えて延びているように見える。列Ｃでは、シードは前立腺内に配置される。黒いブルームのアーチファクトが４ｍｍの近接照射療法シードの上端に見える。シードはこのアーチファクトから下方に４ｍｍ延びる。
【符号の説明】
【０１４２】
１００、５００  診療デバイス
１５０  エンドエフェクタ
１５２、７０２  シース部材
１５４，７０４  針保持体
１６０、７３０  隔室
１６２  貫通孔
１６４  アンテナ
１７４  案内通路
１７５、７２５  出口ポート
２００、５５０  位置決めステージ
２０２、５５２  主軸
２０３ａ、２０３ｂ、５７４  歯車減速機
２０６  回転ナット
２１０、５７２  並進ナット
２５０  挿入ステージ
２５２  主ねじ
２５４  ブロック
２６０  カートリッジ
２６２  生検ガン
２６３  プランジャ
２７３  結合部
３００ａ、３００ｂ  作動軸
３５０  針
４００  位置決め装置
４０２  摺動台
４０４  支持アーム
４１０  摺動部材
５５５  ハウジング
５７０ａ、５７０ｂ  可撓性軸
５７５、５７６  歯車
５７７  エンコーダ
５７９  ケーブル
６００  位置決め装置
６０２  セグメント
６０４  継手
７１０  小窓
１０１０  コンピュータ
【図１】
2005523741.tif 000003
【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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【図７】
2005523741.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2005523741.tif 000012
【図１０Ｂ】
2005523741.tif 000013
【図１１】
2005523741.tif 000014
【図１２】
2005523741.tif 000015
【図１３】
2005523741.tif 000016
【図１３Ａ】
2005523741.tif 000017
【図１４】
2005523741.tif 000018
【図１５】
2005523741.tif 000019
【図１６】
2005523741.tif 000020
【図１７】
2005523741.tif 000021
【図１８】
2005523741.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2005523741.tif 000028
【図２５】
2005523741.tif 000029
【国際調査報告】
2005523741.tif 000030