(57)【要約】  本発明は解剖学的イメージング技術（例えばＭＲ）と光学イメージング技術とを組み合わせたシステムに関する。本発明のシステムは、例えば１）がん診断およびステージ分類、２）イメージガイダンス、３）放射線治療計画など、種々に適用可能である。イメージガイダンスは生検ガイドを含む。例えば、前立腺摘除手術はインポテンスや失禁などの重大な影響を引き起こすおそれがあるが、組織学的に確実な生検診断があれば不要な前立腺摘除手術を防止することができる。またイメージガイダンスは超音波密封小線源療法などの侵襲の小さい治療を含む。本発明は健康組織を識別して放射線照射からこれを保護する放射線治療計画にも用いられる。
2007519493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔へ挿入され、体腔の解剖学的画像を取得する解剖学的イメージングユニットと、
該解剖学的イメージングユニットに操作可能に結合され、体腔の光学情報を取得する光学イメージングユニットと
を備えている
ことを特徴とする解剖学的および光学的診断イメージング装置。
【請求項２】
前記解剖学的イメージングユニットは磁気共鳴部を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記光学イメージングユニットは光学部を含む、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記光学イメージングユニットは前記解剖学的イメージングユニットに対して相対運動する、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記光学イメージングユニットは前記解剖学的イメージングユニットから独立に回転する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記光学イメージングユニットの運動は再現可能である、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記解剖学的イメージングユニットおよび前記光学イメージングユニットにハンドヘルド部が操作可能に接続されている、請求項１記載の装置。
【請求項８】
磁気共鳴コイルを包囲するシースと、
該シースの一方の端部に操作可能に接続された光学プローブと
を備えている
ことを特徴とする解剖学的および光学的診断イメージング装置。
【請求項９】
前記シースの他方の端部にハンドヘルド部が操作可能に接続されている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記磁気共鳴コイルはフレキシブルコイルである、請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記シースはリジッドなケーシングと少なくとも１つのバルーンとを含む、請求項８記載の装置。
【請求項１２】
前記光学プローブは前記磁気共鳴コイルに対して相対運動する、請求項８記載の装置。
【請求項１３】
前記光学プローブは前記磁気共鳴コイルから独立に回転する、請求項８記載の装置。
【請求項１４】
前記磁気共鳴コイルは磁気共鳴増幅器に操作可能に接続されている、請求項８記載の装置。
【請求項１５】
前記光学プローブは光学デバイスに操作可能に接続されている、請求項８記載の装置。
【請求項１６】
信号対雑音比および検査領域を増大するためにフェーズドアレイコイルが設けられている、請求項８記載の装置。
【請求項１７】
解剖学的‐光学的コンビネーション装置を体腔へ挿入するステップと、
解剖学的‐光学的コンビネーション装置から解剖学的イメージングベース情報および光学イメージングベース情報を表す結合画像を取得するステップと
を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
解剖学的‐光学的コンビネーション装置を体腔へ挿入するステップにおいて、磁気共鳴‐光学コンビネーション装置を挿入する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
解剖学的‐光学的コンビネーション装置を体腔へ挿入するステップにおいて、解剖学的‐光学的コンビネーション装置を直腸へ挿入する、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
さらに、診断、適用ガイドまたは治療計画のいずれかのために結合画像を分析するステップを有する、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願へのクロスレファレンス
本出願は2004年2月2日付米国仮出願第60/541102号明細書の優先権を主張するものであり、この明細書の開示内容は本出願の内容に関連する。
【０００２】
さらに本出願の内容は、2005年1月27日付米国仮出願第60/541022号明細書"Combined MR-Ultrasound (US) Coil for Prostate-, Cevix-, and Rectum Cancer Imaging Diagnostics"，2005年1月27日付米国仮出願第60/541020号明細書"Combined Intra-Rectal Optical-MR and Intra-Rectal Optical-US Device for Prostate-, Cevix-, and Rectum Imaging Diagnostics"の内容に関連する。
【０００３】
発明の背景
１．発明の属する技術分野
本発明は一般的には医療イメージングに関しており、より詳細には前立腺、子宮頸および直腸イメージングのための磁気共鳴‐光学コンビネーション装置に関する。
【０００４】
２．関連する技術の説明
現在、前立腺がん、子宮頸がん、直腸がんの診断には種々の診断イメージング法が用いられている。最近の診断イメージング技術には、磁気共鳴法ＭＲ、コンピュータトモグラフィ法ＣＴ、超音波法ＵＳ、核医学法（例えばポジトロンエミッショントモグラフィ法ＰＥＴ、シングルフォトンエミッションコンピューテッドトモグラフィ法ＳＰＥＣＴ）などが含まれる。より正確な診断には異なるイメージング技術が組み合わされて用いられる。特に解剖学的イメージング技術から得られる解剖学的情報（例えば骨および内臓）を、光学イメージング技術から得られる光学情報によって増強することができる。
【０００５】
それぞれ異なるイメージング技術の結合は典型的には後処理によって行われる。後処理にはたいてい時間がかかる。また、解剖学的なモダリティと光学的なモダリティとの正確な結合は、ふつうはリジッドな構造、例えば脳などでしか可能とならない。しかし、脳であっても不正確となるおそれがあるので、こうした結合はあまり行われていない。
【０００６】
発明の概要
本発明によれば解剖学的および光学的診断イメージング装置が提供される。この診断イメージング装置は、体腔へ挿入され、体腔の解剖学的画像を取得する解剖学的イメージングユニットと、この解剖学的イメージングユニットに操作可能に結合され、体腔の光学情報を取得する光学イメージングユニットとを備えている。
【０００７】
また本発明によれば別の解剖学的および光学的診断イメージング装置も提供される。この診断イメージング装置は、磁気共鳴コイルを包囲するシースと、このシースの一方の端部に操作可能に接続された光学プローブとを備えている。光学プローブにより蛍光、有利には近赤外線蛍光の発光が検出される。
【０００８】
さらに本発明によれば相応の方法も提供される。この方法は、解剖学的‐光学的コンビネーション装置を体腔へ挿入するステップと、解剖学的‐光学的コンビネーション装置から解剖学的イメージングベース情報および光学イメージングベース情報を表す結合画像を取得するステップとを有する。
【０００９】
図面の簡単な説明
添付図を参照しながら本発明を詳細に説明する。図中、相応する要素には相応する参照番号を付してある。
【００１０】
図１には本発明の実施例の磁気共鳴‐光学コンビネーション装置が示されている。
【００１１】
有利な実施例の詳細な説明
図示の実施例を説明する。以下では、わかりやすくするために、本発明の実際の構成の全ての特徴を挙げてはいない。もちろん実際の適用においては、特定の目的の達成、すなわちシステム上の制約または業務上の制約を満足するために、種々の構成ないしは設計の決定が可能である。このために開発は複雑となり時間がかかるかもしれないが、当該分野の技術者であれば可能となるはずである。
【００１２】
本発明は種々の修正態様および選択態様を含むものの、以下ではそのうち図示の実施例にかぎって説明する。ただしここに挙げる実施例は本発明を特定の態様に限定するものではないと理解されたい。特許請求の範囲に規定された本発明の範囲内の種々の修正または変更も本発明に含まれる。また、ここで説明する方法および装置は種々の形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、専用プロセッサまたはこれらの組み合わせとして実現することができる。
【００１３】
本発明は解剖学的イメージング技術（例えばＭＲ）と光学イメージング技術とを組み合わせたシステムに関する。本発明のシステムは、例えば１）がん診断およびステージ分類、２）イメージガイダンス、３）放射線治療計画など、種々に適用可能である。イメージガイダンスは生検ガイドを含む。例えば、前立腺摘除手術はインポテンスや失禁などの重大な影響を引き起こすおそれがあるが、組織学的に確実な生検診断があれば不要な前立腺摘除手術を防止することができる。またイメージガイダンスは超音波密封小線源療法などの侵襲の小さい治療を含む。本発明は健康組織を識別して放射線照射からこれを保護する放射線治療計画にも用いられる。
【００１４】
本出願人は体腔、例えば直腸または膣へ挿入可能な磁気共鳴‐光学コンビネーション装置を提案する。光学プローブと磁気共鳴コイルとが統合され、磁気共鳴ベース画像が光学ベース情報によって増強される。
【００１５】
磁気共鳴‐光学コンビネーション装置は体腔へ挿入され、解剖学的イメージングベースの情報および光学イメージングベースの情報を表示する結合画像が受け取られる。この結合画像は当該分野の技術者に想到される種々の実用状況、例えばがん診断、適用ガイドおよび治療計画などに用いることができる。
【００１６】
図１には、磁気共鳴イメージング機能部および光学イメージング機能部を結合した本発明の実施例の磁気共鳴‐光学コンビネーション装置１００の分解図が示されている。コンビネーション装置１００は、光学プローブ１０５，磁気共鳴コイル１１０，シース１１５およびハンドヘルド部１２０を含む。光学プローブ１０５は例えば直腸横断型光学トランスデューサである。光学プローブ１０５は磁気共鳴コイルまたは磁気共鳴部に対して相対的に引き出しおよび／または押し入れることができる。光学プローブ１０５は磁気共鳴コイル１１０から独立に回転可能であってもよい。ハンドヘルド部１２０によりユーザはコンビネーション装置１００を容易に把持して扱うことができる。光学プローブまたは光学部は磁気共鳴コイルに組み込むこともできる。光学部により蛍光、有利には近赤外線蛍光の発光を検出するように構成してもよい。自動発光または加えられた蛍光プローブ（造影剤）により、調査しているがんの種類ごとに特定の蛍光が測定される。光学部により放射活性プローブ（スマートプローブ）を検出できるように構成してもよい。
【００１７】
シース１１５はリジッドなケーシングであり、有利には透光性であって、かつ図示されていない結合液によって充填されている。結合液は有利には周囲の材料と等しい屈折率を有し、照射される光ビームを曲げない。このことについては後に詳述する。
【００１８】
磁気共鳴‐光学コンビネーション装置１００は光線路１２５を含み、この光線路は光学デバイス１３０に操作可能に接続されている。コンビネーション装置１００はさらに磁気共鳴線路１３５を含み、この磁気共鳴線路は磁気共鳴増幅器１４０に操作可能に接続されている。光線路は磁気共鳴コイル１１０の中央を通って端末検出器／照射器のリード（光学プローブ１０５）に通じている。光線路１２５および磁気共鳴線路１３５は並列である。光線路はヘッドと外部光源および光検出器１３０とを接続している。図では簡単化のために示していないが、磁気共鳴増幅器１４０は当該分野の技術者に周知の磁気共鳴トモグラフィユニットＭＲＴの一部であってもよい。また線路は１つずつしか示されていないが、各線路が２つ以上の線路を有していてもよく、これも当該分野の技術者には明らかである。磁気共鳴コイル１１０は有利には透光性を有するように構成される。例えば線路間のスペーサが透光性プラスティックから成り、コイル線が基板または支持体なしでも安定するように構成することができる。
【００１９】
別の実施例として、シース１１５を図示されていない透光性のバルーンによって置換してもよい。バルーンは回転力を発生する液体ポンプを備えた折り曲げ可能な調査ヘッドを有する。シース１１５およびバルーンが磁気共鳴コイル１１０のアセンブリを包囲するように構成することもできる。シース１１５およびバルーンは磁気共鳴‐光学コンビネーション装置１００を体腔に固定する役割を果たす。例えば、磁気共鳴‐光学コンビネーション装置１００が体腔内へ挿入されると、バルーンが膨張される。バルーンは有利には結合液によって膨張されるが、別の実施例として空気によって膨張させてもよい。透明なバルーンが使用される場合、磁気共鳴コイル１１０（例えばＲＦコイル、かご形コイルなど）はフレキシブルコイル、例えばMEDRAD(R) Incorporatedから市販されているMRInnervu(R)とすることができる。
【００２０】
さらに、シース１１５およびバルーンは当該分野の技術者に想到されるいかなる形状（例えばトーラス状）であってもよい。シース１１５およびバルーンは有利には磁気共鳴‐光学コンビネーション装置１００を検査すべき体腔へ容易に挿入可能な形状に構成される。ここでは１つのバルーンを設ける構成しか説明しなかったが、２つ以上のバルーンを設ける構成も当該分野の技術者には明らかである。
【００２１】
光学デバイスは３６０゜の視野をカバーすることができるし、それ以下の限定された角度のみをカバーするのであってもよい。後者の場合、リードは磁気共鳴コイルから独立にその外側を回転可能である。どちらの形態であっても光学リードは磁気共鳴コイルに対して相対的に引き出しまたは押し入れ可能である。照明および光検出はバルーンまたはコイルによって限定されない。バルーンはトーラス状であってもよいし、２つのバルーンが用いられてもよい。
【００２２】
照明光および蛍光は２つの別個の線路を介して導波される。これに代えて、変調技術を用いて照明光と蛍光とを区別してもよい。特別な設計によれば光は連続波モード（ＣＷモード）で駆動される。他の設計により、タイムドメイン法ＴＤ、光学トモグラフィ法ＯＣＴまたは２フォトン法などを適用して測定を行ってもよい。トモグラフィ法は信号対雑音比または組織浸透率を増大するために用いられる。
【００２３】
光学デバイスの設計について、３つの一般的な実施例が可能である。
１．光線路（シングルファイバまたはファイバ束）により回路状にアセンブリされたサーキュラディフューザまたはディスクリートマイクロスコピックレンズを接続する。光学ヘッドは体腔のカバー範囲を向上させるために磁気共鳴軸線に沿って運動される。
２．回転ミラーを光線路の端部に設け、照明光を体腔壁、例えば直腸上皮に循環的に投影して、蛍光を検出する。ミラーは磁界の外側に位置するカルダン軸およびモータに接続される。光学ヘッドは体腔のカバー範囲を向上させるために磁気共鳴軸線に沿って運動される。
３．光を２次元または３次元で投影するディジタルミラーアレイＤＭＡが設けられる。
【００２４】
光源として、例えばブロードバンド光源（キセノンランプまたは水銀ランプ）、ＬＥＤ、ＬＥＤアレイまたはレーザーなどが可能である。検出器はＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳである。光学デバイスの全ての材料は非導電性である。このことが不都合である場合、ＨＰ結合率を小さく維持できれば、少量の導電性材料を用いることもできる。
【００２５】
磁気共鳴‐光学コンビネーション装置１００から得られた直腸内測定は、有利には、信号対雑音比および体腔内の検査可能領域を増大するために、図示されていない外部のフェーズドアレイコイルによる測定と組み合わされる。外部のフェーズドアレイコイルは標準的なＭＲＴユニットの典型的な部品である。有利な実施例では、外部のフェーズドアレイコイルは腹部受信チャネルおよび後根部受信チャネルを提供するボディアレイである。ボディアレイは体腔内の観察可能領域を拡大し、例えばステージ分類のためにリンパ節の情報を提供する。
【００２６】
磁気共鳴‐光学コンビネーション装置１００は磁気共鳴法の造影剤である単結晶鉄酸化物ナノ粒子ＭＩＯＮによって結合される。ＭＩＯＮは光学造影剤である蛍光顔料により２重にレーベリングされる。さらに磁気共鳴データセット、すなわち本発明を用いてＭＲＴユニットから得られた画像は近赤外線蛍光ＮＩＲＦの画像品質を増大するためのＮＩＲＦ吸収およびＮＩＲＦ自動発光のセグメンテーションおよびサブシーケンスのモデリングに使用される。
【００２７】
以上のように本発明を図示の実施例に則して説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明を限定するものではないと理解されたい。当該分野の技術者であれば、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲内で実施例の種々の変更が可能である。したがって、出願人の求める権利範囲は特許請求の範囲に表したものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例の磁気共鳴‐光学コンビネーション装置を示す図である。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月10日(2006.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【国際調査報告】
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