(57)【要約】  本発明は、カプセル動態によるポリープ検出のためのシステムに関する。該システムは、患者が飲み込むように構成されたカプセルと、カプセルからの情報の送信を受信するように構成された、患者が装着するレコーダと、を備える。該システムは、カプセルから受信した情報からカプセルの位置情報または動き情報を決定し、位置情報または動き情報を解析し、患者の消化管内にポリープが存在する可能性を表す確率スコアを決定するように構成される。該システムは、決定された確率スコアに応答して実行される更なる動作を患者に通知する。【選択図】図１
2021531121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセル動態によるポリープ検出のためのシステムであって、
患者が飲み込むように構成されたカプセルと、
前記カプセルからの情報の送信を受信するように構成された、前記患者が装着するレコーダと、
を備え、
前記カプセルから受信した情報から前記カプセルの位置情報または動き情報を決定し、前記位置情報または前記動き情報を解析し、前記患者の消化管内にポリープが存在する可能性を表す確率スコアを決定するように構成され、
決定された前記確率スコアに応答して実行される更なる動作を前記患者に通知するように構成された、
システム。
【請求項２】
前記カプセルは、撮像能力を含み、前記カプセルから提供される情報は、前記患者の消化管の画像の再構築を可能にする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記確率スコアが高い閾値よりも高い場合、前記画像は無視され、前記患者には、結腸内視鏡検査を実行するように通知される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記確率スコアが低い閾値よりも低い場合、前記画像は無視され、前記患者には、更なる検査が必要ないことが通知される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記確率スコアが高い閾値よりも低く、低い閾値よりも高い場合、前記画像は解析され、結腸内視鏡検査を実行するかどうかが決定される、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記患者の消化管内の前記カプセルの動きパターンを決定することができる、前記患者の消化管内の前記カプセルの動き監視能力を含み、前記動きパターンに基づいて、ポリープの有無の確率スコアを決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記動きパターンは、前記確率スコアを決定するために、統計モデルまたはニューラルネットワーク分類器によって解析される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ポリープのおおよその位置、またはどの器官に前記ポリープがあるかは、前記動きパターンに基づいて決定される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記カプセルからの情報により、前記消化管または特定の器官を横断するための時間間隔を決定することができ、前記確率スコアは、前記時間間隔に基づいて決定される、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記カプセルからの情報により、前記消化管または特定の器官を横断するための時間間隔を決定することができ、前記確率スコアは、前記時間間隔に基づいて決定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
カプセルと、カプセル動態に基づくレコーダと、を含むシステムを用いて、患者の消化管内のポリープを検出する方法であって、
前記カプセルを飲み込むステップと、
前記カプセルからの情報の送信を受信可能な前記レコーダを装着するステップと、
前記カプセルから受信した前記情報から、前記カプセルの位置情報または動き情報を決定するステップと、
前記位置情報または前記動き情報を解析して、前記患者の消化管内に前記ポリープが存在する可能性を表す確率スコアを決定するステップと、
決定された前記確率スコアに応答して実行される更なる動作を前記患者に通知するステップと、
を含む、
方法。
【請求項１２】
前記カプセルは、撮像能力を含み、前記カプセルから提供される情報は、前記患者の消化管の画像の再構築を可能にする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記確率スコアが高い閾値よりも高い場合、前記画像は無視され、前記患者には、結腸内視鏡検査を実行するように通知される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記確率スコアが低い閾値よりも低い場合、前記画像は無視され、前記患者には、更なる検査が必要ないことが通知される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記確率スコアが高い閾値よりも低く、低い閾値よりも高い場合、前記画像は解析され、結腸内視鏡検査を実行するかどうかが決定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記システムは、前記患者の消化管内の前記カプセルの動きパターンを決定することができる、前記患者の消化管内の前記カプセルの動き監視能力を含み、前記システムは、前記動きパターンに基づいて、ポリープの有無の確率スコアを決定する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記動きパターンは、前記確率スコアを決定するために、統計モデルまたはニューラルネットワーク分類器によって解析される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポリープのおおよその位置、またはどの器官に前記ポリープがあるかは、前記動きパターンに基づいて決定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記カプセルからの情報により、前記消化管または特定の器官を横断するための時間間隔を決定することができ、前記確率スコアは、前記時間間隔に基づいて決定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記カプセルからの情報により、前記消化管または特定の器官を横断するための時間間隔を決定することができ、前記確率スコアは、前記時間間隔に基づいて決定される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０１８年７月２５日に出願された米国特許仮出願番号第６２／７０２，９２２号の優先権を主張する。その全文は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、結腸および／または直腸におけるポリープ、病変または癌性増殖の存在の確率を評価するように、患者の消化管または結腸におけるカプセル動態を利用するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ポリープの存在や、癌の可能性に関する徴候を提供する場合があるその他の臨床的に関連する特徴について、消化管を検査する方法の１つは、消化管（ＧＩ）を通って移動し、患者の状況を内部で観察する撮像カプセルを飲み込むことによって実行される。典型的な場合では、この移動は、２４〜７２時間かかることがあり、その後、撮像カプセルは、患者の排泄物中に排出される。
【０００４】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，８４４，３５４号には、結腸のポリープ、病変および癌性増殖を検出するために結腸直腸癌スクリーニング（ＣＲＣ）を実行することができるＸ線に基づく撮像カプセルの使用が記載されている。カプセルは、カプセルから結腸壁までの距離を測定し、結腸壁の２次元および３次元マップを再構築することにより、結腸の形態の変化を検出する。また、カプセルを含むシステムは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開公報第２０１４／００３１６４２号および米国特許出願公開公報第２０１６／００６６８１３号に記載されているような、カプセルの位置を監視するための追跡システムを使用することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一実施形態の一態様は、患者が飲み込んだカプセルの動態に基づいて、患者の消化管内のポリープ、病変または癌性増殖を検出するためのシステムおよび方法に関する。システムは、患者が装着するレコーダを含み、カプセルからの送信を受信してカプセルの位置情報または動き情報を決定する。確率スコアは、カプセルから送信された位置情報または動き情報に基づいて決定される。確率スコアは、消化管を通るカプセルの動きパターンに基づいて決定されてもよく、カプセルが消化管またはその消化管の特定の器官を横断するのに必要な時間に基づいて決定されてもよい。
【０００６】
確率スコアの決定は、ポリープを有する患者内のカプセルの動きが、ポリープを有さないユーザ内のカプセルの動きとは異なる傾向があるという発見に基づいている。同様に、患者の消化管を横断するのに必要な時間は、ポリープを有する患者の方がポリープを有さない患者に比べて長くなる傾向がある。本発明の例示的な実施形態では、統計モデルまたはニューラルネットワークまたはその他の機械学習アルゴリズムを訓練して、カプセルの動きに基づいてポリープの存在を示す確率スコアを決定することができる。また、カプセルの移動時間が限界を超えると、それはポリープが存在することを明確に示す。
【０００７】
本発明の例示的な実施形態では、撮像能力を有さないカプセルの使用は、光学に基づく撮像カプセルにおいて必要な下剤の使用などの準備が必要ないという利点を有する。同様に、患者は、造影剤を飲む必要がなく、Ｘ線に基づく撮像カプセルのように放射線を浴びることもない。カプセルの動きを監視し、訓練された解析プログラムで動きを解析することで、多くの患者がリスクなく、低コストで診断することができる。場合によっては、結果が確定的でない場合もあるが、画像を利用することで、より正確な判断が可能になる場合もある。任意選択で、患者は、撮像能力を有さない第１のカプセルを使用し、例えば、第１のカプセルで決定的な結果が得られなかった場合など、必要に応じて撮像能力を有する第２のカプセルを使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明の例示的な実施形態によれば、カプセル動態によるポリープ検出のためのシステムが提供される。該システムは、
・  患者が飲み込むように構成されたカプセルと、
・  カプセルからの情報の送信を受信するように構成された、患者が装着するレコーダと、
を備える。ここで、該システムは、カプセルから受信した情報からカプセルの位置情報または動き情報を決定し、その位置情報または動き情報を解析し、患者の消化管内にポリープが存在する可能性を表す確率スコアを決定するように構成される。また、該システムは、決定された確率スコアに応答して実行される更なる動作を患者に通知するように構成される。
【０００９】
本発明の例示的な実施形態では、カプセルは、撮像能力を含み、カプセルから提供される情報は、患者の消化管の画像の再構築を可能にする。任意選択で、確率スコアが高い閾値よりも高い場合、画像は無視され、患者には、結腸内視鏡検査を実行するように通知される。本発明の例示的な実施形態では、確率スコアが低い閾値よりも低い場合、画像は無視され、患者には、更なる検査が必要ないことが通知される。任意選択で、確率スコアが高い閾値よりも低く、低い閾値よりも高い場合、画像は解析され、結腸内視鏡検査を実行するかどうかが決定される。本発明の例示的な実施形態では、システムは、患者の消化管内のカプセルの動きパターンを決定することができる、患者の消化管内のカプセルの動き監視能力を含む。システムは、動きパターンに基づいて、ポリープの有無の確率スコアを決定する。任意選択で、動きパターンは、確率スコアを決定するために、統計モデルまたはニューラルネットワーク分類器によって解析される。本発明の例示的な実施形態では、ポリープのおおよその位置、またはどの器官にポリープがあるかは、動きパターンに基づいて決定される。また、任意選択で、カプセルからの情報により、消化管または特定の器官を横断するための時間間隔を決定することができ、また、確率スコアは、時間間隔に基づいて決定される。本発明の例示的な実施形態では、カプセルからの情報により、消化管または特定の器官を横断するための時間間隔を決定することができ、確率スコアは、時間間隔に基づいて決定される。
【００１０】
本発明の例示的な実施形態によれば、カプセルと、カプセル動態に基づくレコーダと、を含むシステムを用いて、患者の消化管内のポリープを検出する方法がさらに提供される。該方法は、
・  カプセルを飲み込むステップと、
・  カプセルからの情報の送信を受信可能なレコーダを装着するステップと、
・  カプセルから受信した情報から、カプセルの位置情報または動き情報を決定するステップと、
・  位置情報または動き情報を解析して、患者の消化管内にポリープが存在する可能性を表す確率スコアを決定するステップと、
・  決定された確率スコアに応答して実行される更なる動作を患者に通知するステップと、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、添付の図面を参照して記載された以下の詳細な説明からより良く理解されるであろう。複数の図に示される同一の構造、要素または部品には、通常、それらが示されているすべての図において、同一または類似の参照符号が付されている。
【図１】本発明の例示的な実施形態による、患者の体内におけるカプセルの位置を推定するためのシステムの模式図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態によるカプセルの模式図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態によるレコーダの模式図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、ＧＩ通過時間をポリープ検出パラメータとした、男性の受信者動作特性（ＲＯＣ）を示すチャートである。
【図５】本発明の例示的な実施形態による、盲腸通過時間をポリープ検出パラメータとした、男性の受信者動作特性（ＲＯＣ）を示すチャートである。
【図６】本発明の例示的な実施形態による、結腸通過時間をポリープ検出パラメータとした、男性の受信者動作特性（ＲＯＣ）を示すチャートである。
【図７】本発明の例示的な実施形態による、総結腸（盲腸＋結腸）通過時間をポリープ検出パラメータとした、男性の受信者動作特性（ＲＯＣ）を示すチャートである。
【図８】本発明の例示的な実施形態による、ポリープが検出されなかったときの時間の関数としてのカプセル速度を示すグラフである。
【図９】本発明の例示的な実施形態による、ポリープが検出されたときの時間の関数としてのカプセル速度を示すグラフである。
【図１０】本発明の例示的な実施形態による、カプセル動態に基づいてポリープの存在を決定する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、ユーザがポリープまたは癌性増殖を有するか否かを決定するためのシステム１００の模式図である。システム１００は、カプセル１１０と、外部レコーダ１２０と、を含む。レコーダ１２０は、カプセル１１０と通信し、任意選択で患者の体内におけるカプセル１１０の動きを監視する。本発明の例示的な実施形態では、患者は、カプセル１１０を飲み込む。カプセル１１０は、患者の消化管に入り、レコーダ１２０に位置情報を送信１３０する。任意選択で、情報は、患者におけるカプセル１１０の位置に関する詳細、またはレコーダ１２０がカプセル１１０の位置を決定することができる信号を含む。
【００１３】
位置情報には、例えば小腸から盲腸への遷移、盲腸から結腸１９０への遷移、結腸１９０から直腸への遷移および／または直腸からの脱出を含む器官から器官への遷移の識別が含まれてもよい。また、位置情報には、カプセルの３次元座標および／または配向情報が含まれてもよい。任意選択で、レコーダ１２０は、患者におけるカプセル１１０の位置、速度および／または加速度を監視および記録するために情報を使用してもよい。本発明の一部の実施形態では、カプセル１１０は、患者の体内からの画像を構築するための画像または詳細を記録し、画像情報をレコーダ１２０に送信１３０する撮像システムを含んでもよい。任意選択で、画像情報は、患者の結腸および／またはその他の器官の３次元画像を構築することを可能にする。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態では、レコーダ１２０によって記録された情報は、患者の体内におけるカプセルの位置および動きを決定するために使用される。任意選択で、レコーダ１２０は、情報を独立して処理してもよく、解析のために情報がコンピュータ１０５に提供されるように、非一過性のメモリカード１２５に情報を保存してもよい。代替的に、情報は、リアルタイムで、または患者の体内を通るカプセル１１０の移動が完了した後に、無線で、または通信回線を介して、コンピュータ１０５に送信されてもよい。
【００１５】
本発明の例示的な実施形態では、レコーダ１２０および／またはコンピュータ１０５には、カプセルの動き情報を解析し、患者にポリープまたはその他の異常があるかどうかを示す確率スコアを決定するためのプログラム１１５が組み込まれる（本発明では、ポリープという用語は、ポリープ、癌性増殖、病変またはその他の異常を指すために使用される）。解析は、動きパターン（例えば、図８および図９を参照）および／または消化管の様々な器官を通るカプセル１１０の移動時間に基づいて、確率スコアを決定する。本発明の一部の実施形態では、高い閾値を超える高い確率スコアは、高い確率で患者にポリープがあることを示す。対照的に、例えば低い閾値を下回る低い確率値は、患者にポリープがある可能性が非常に低いことを示す場合がある。
【００１６】
本発明の例示的な実施形態では、患者の体内を通るカプセルの移動時間が６０時間または７０時間を超える場合、スコアは高い閾値を超える。任意選択で、移動時間が短い場合、スコアは、高い閾値よりも低いが、低い閾値よりも高い可能性がある。そのような場合、コンピュータ１０５は、患者が更なる検査を必要とするかどうかの判断を提供するために、取得された画像を評価するように要求してもよい。本発明の一部の実施形態では、確率スコアは、特定の器官（例えば、胃、小腸、結腸および直腸）を通る移動時間に基づいてもよい。代替的または追加的に、確率スコアは、単に移動時間に基づいているだけではなく、特定の器官（例えば、結腸）を通るカプセル１１０の動きパターンに基づいている。任意選択で、コンピュータ１０５は、例えば、レコーダ１２０のディスプレイ上にメッセージを提供して患者に通知するように、レコーダ１２０に確率スコアを通知してもよい。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態では、レコーダ１２０は、ストラップまたはベルト１８０に結合されて、カプセル１１０によって小腸および結腸１９０が検査される際にそれらに近接するように、患者の体に固定された状態を維持することができる。レコーダ１２０は、患者の前側、患者の背中側、または選択された任意の位置に配置されてもよい。任意選択で、この位置は、カプセル１１０から提供される送信１３０からの最適な読み取りを提供するために経験的に選択される。本発明の例示的な実施形態では、レコーダ１２０は、カプセル１１０からの送信を解析して、レコーダ１２０に対するカプセル１１０の空間的位置を決定する。
【００１８】
図２は、本発明の例示的な実施形態によるカプセル１１０の模式図である。任意選択で、カプセル１１０は、コイル２４０を含む。コイル２４０は、レコーダ１２０がカプセル１１０の位置を決定することができるように、例えば１〜５０ＫＨｚの低周波の電磁波を送信する。代替的に、電磁波信号の送信は、約７〜１４ＭＨｚであってもよく、その後、この信号は、例えば、オランダ国アイントホーフェンのＮＸＰ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ社によるＮｘＨ２１８０のようなチップ上の通信システムを使用して、位置特定とデータ送信の両方に使用することができる。この実装では、良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）で、コイルから通信情報を取り出すことができる。
【００１９】
任意選択で、送信は、レコーダ１２０によって受信され、その振幅は、カプセル１１０の位置を決定するために解析される。本発明の一部の実施形態では、コイル２４０の巻線は、単一の平面内に存在する。代替的に、コイル２４０は、２つまたは３つの直交する平面に存在する巻線を含んでもよい（ここで、２つの直交する平面に存在する巻線を有するコイルは２次元コイルと呼ばれ、３つの直交する平面に存在する巻線を有するコイルは３次元コイルと呼ばれる）。任意選択で、３次元コイルは、直交する３つの方向に送信を行い、単一平面で送信するコイルよりも多くのエネルギーを使用する。したがって、本発明の一部の実施形態では、カプセル１１０は、単一平面コイル２４０を使用するように設計されてもよい。これにより、（例えば、バッテリ２７０から供給される）電力を節約し、電力効率を改善する比較的大きなコイルを実現することができる。対照的に、患者の体の外側に位置するレコーダ１２０は、その動力源をより大きくすることができ、必要に応じて容易に交換することができるので、３次元コイルを使用してもよい。
【００２０】
本発明の例示的な実施形態では、カプセル１１０は、３次元地磁気センサとして機能する磁力計２３０（例えば、テキサス州オースティンのＦｒｅｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ社によるＭＡＧ３１１０）を含む。代替的または追加的に、カプセル１１０は、例えば結腸１９０内のカプセル１１０の方向の変化を感知するように機能する加速度計２２０を含む。Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ社によるＭＭＡ７２６０ＱＴは、カプセル１１０に組み込むことができる小型加速度計の一例である。本発明の一部の実施形態では、例えばＦｒｅｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ社によるＦＸＯＳ８７００ＣＱのような、磁力計と加速度計とを組み合わせたものを使用することができる。
【００２１】
本発明の一部の実施形態では、カプセル１１０は、患者内からの画像を構築するための情報を収集する撮像システム２７０を含んでもよい。任意選択で、撮像システム２９０は、光源、カメラおよびレンズ、または放射線で患者をスキャンするための放射線源および検出器を含んでもよい。
【００２２】
本発明の例示的な実施形態では、カプセル１１０は、コントローラ２５０と、トランシーバ２６０と、を含む。これにより、カプセル１１０の機能を制御し、レコーダ１２０と通信することができる。コントローラ２５０は、ソフトウェアの命令を受信して実行するためのプロセッサおよび／またはメモリを含んでもよい。任意選択で、コントローラ２５０は、トランシーバ２６０を介して、例えば、スキャンを開始するように、およびスキャンを停止するように、指示を受信することができる。また、コントローラ２５０は、カプセル１１０によって記録された画像、ならびに例えば磁力計２３０および／または加速度計２２０の読み取り値などの、カプセル１１０の空間的位置に関する情報を送信することができる。任意選択で、情報は、地球の磁場および重力場に対する撮像カプセル１１０およびコイル２４０の配向を、レコーダ１２０に通知することができる。
【００２３】
本発明の一部の実施形態では、カプセル１１０は、異なる器官間の遷移を識別するのに役立つ圧力センサ２８０などの追加のセンサを含んでもよい。
【００２４】
図３は、本発明の例示的な実施形態によるレコーダ１２０の模式図である。任意選択で、レコーダ１２０は、コントローラ３５０と、トランシーバ３６０と、磁力計３３０と、加速度計３２０と、電源３７０と、１つまたは複数の受信コイル３４０と、を含んでもよい。任意選択で、１つまたは複数の受信コイル３４０は、単一平面コイルであってもよく、２つまたは３つの直交平面の巻線を有するもの（２次元コイルまたは３次元コイル）であってもよい。本発明の例示的な実施形態では、レコーダ１２０の１つまたは複数の受信コイル３４０は、カプセル１１０から送信された低周波送信を受信することにより、カプセル１１０のコイル２４０と相互作用する。任意選択で、複数の受信コイル３４０の組み合わせによるカプセル１１０からの送信の振幅の解析は、レコーダ１２０からの方向および距離を決定するために使用され得る。これにより、カプセル１１０の空間的位置を計算することができ、レコーダ１２０とカプセル１１０との間の距離を決定することができる。
【００２５】
本発明の例示的な実施形態では、磁力計２３０および／または加速度計２２０からの読み取り値は、カプセル１１０からレコーダ１２０に送信される。任意選択で、レコーダ１２０は、読み取り値と磁力計２３０および／または加速度計３２０の読み取り値とを比較して、レコーダ１２０および１つまたは複数の受信コイル３４０の方向に対するカプセル１１０およびコイル２４０の角度方向を決定する。本発明の例示的な実施形態では、磁力計２３０および／または加速度計２２０の読み取り値は、カプセル１１０からタイムスタンプと共に送信されて、磁力計２３０および／または加速度計２２０の読み取り値と、磁力計３３０および／または加速度計３２０の読み取り値との比較を同期させる。任意選択で、磁力計２３０および／または加速度計２２０の読み取り値から決定された角度方向を有するコイル２４０の送信からの１つまたは複数の受信コイル３４０によって測定された振幅は、レコーダ１２０に対するカプセル１１０の空間的位置を決定するために使用される。
【００２６】
本発明の例示的な実施形態では、カプセル１１０の空間的角度が磁力計３３０および／または加速度計３２０によって取得されるので、コイル２４０の送信に対する電磁妨害は、例えばレコーダ１２０のコントローラ３５０によって識別され得る。任意選択で、外部の磁気的または金属的妨害がある場合、電磁場は、地球の一定の磁場および／または重力場とは異なる形で妨害される。したがって、磁力計３３０および／または加速度計３２０によって記録されるカプセル１１０の空間的配向の一致する変化を伴わないコイル２４０からの送信の振幅の突然の変化は、無視することができる電磁妨害に関する指示を提供することができる。本発明の一部の実施形態では、コイル振幅は、カプセル１１０の動きが検出された場合にのみ処理される。
【００２７】
本発明の例示的な実施形態では、カプセル１１０までの距離は、加速度計２２０および／または磁力計２３０からの情報なしに、レコーダ１２０における２つ以上の受信コイル３４０を使用して計算される。本発明の例示的な実施形態では、２つ以上の受信コイルは、単一の平面内に巻線を有してもよく、２つまたは３つの直交する平面内に巻線を有してもよい。本発明の一部の実施形態では、少なくとも１つの受信コイル３４０は、３次元コイルである。任意選択で、位置は、カプセル１１０に対するすべての可能な方向をテストし、２つ以上の受信コイル３４０がカプセル１１０の計算された位置について妥協点に達する方向を選択することによって決定される。任意選択で、妥協点は、レコーダ１２０内の２つ以上の受信コイル３４０の間の位置の差を考慮する。本発明の例示的な実施形態では、受信コイル３４０のうちの１つは、別の受信コイル３４０に送信を提供するための送信機および受信機として機能してもよい。これにより、コイル２４０までの距離を計算する前に、レコーダ１２０内の受信コイル３４０の間の相対的な距離および角度を測定することができる。代替的に、別個の送信基準コイルが使用され、距離は、その基準に対して計算される。
【００２８】
本発明の一部の実施形態では、カプセル１１０内のコイル２４０は、３つの異なる周波数で同時に送信する３次元コイルである。代替的に、コイル２４０は、単一の周波数で送信し、各直交平面の巻線は、順次送信するように構成される。これにより、受信側が３つの送信を区別できる。任意選択で、単一平面の受信コイル３４０は、送信を受信し、その時点でのレコーダ１２０とカプセル１１０との距離を計算するために使用されてもよい。
【００２９】
本発明の例示的な実施形態では、レコーダ１２０は、封止体３８０（図３）を含む。任意選択で、封止体３８０は、レコーダ１２０の要素を体外の磁場の影響から遮蔽する、例えば米国ニューハンプシャー州ロンドンデリーのＴｈｅ  ＭｕＳｈｉｅｌｄ  ＣｏｍｐａｎｙによるＭｕＭｅｔａｌのような高い透磁率を有する材料でコーティングされる。本発明の例示的な実施形態では、患者の体内からカプセル１１０からの送信を受信できるように、患者の体に面する側はコーティングされていない。任意選択で、このシールドが存在する場合、その効果はレコーダ１２０によって較正される。これにより、外部の電磁干渉から遮蔽される。
【００３０】
本発明の例示的な実施形態では、本願における結果は、ポリープの有無にかかわらず、患者に対する臨床試験からのデータ、およびカプセルの運動性データ（motility data）に基づいている。以下の表１に示す例示的な実験では、結腸の動きと、結腸および／または直腸内のポリープの存在との間の相関関係が示された。
【００３１】
【表１】
2021531121.tif 000003
表１は、１６６人の患者の結果を示しており、そのうちの８７人の患者が結腸および／または直腸にポリープを有していた。この表から明らかなように、男性患者では、ＧＩ通過時間とポリープの存在との間に明確な相関関係が見られる。男性と女性との間でデータが多少異なっており、この研究では男性患者が被検者の２／３を占めるためにデータに偏りがあるため、この表では、男性と女性とを分けている。
【００３２】
図４は、ＧＩ通過時間をポリープ検出パラメータとした、男性の受信者動作特性チャート（ＲＯＣチャート）４００を示す。これらの患者内のポリープの存在を検出するための感度（真陽性率）および特異度（１−偽陽性率）は、上述したようにカプセル１１０およびレコーダ１２０からの運動性データから抽出されるＧＩ通過時間パラメータについて見ることができる。
【００３３】
データの統計的解析によると、男性では、ＧＩ通過時間パラメータが７０時間を超える患者１９人がポリープを有し、結腸および／または直腸内にポリープがある場合の感度は１００％、特異度は１００％と推定された。ポリープの存在を予測するこのパラメータの許容誤差は、５％未満である。
【００３４】
男女の盲腸内時間＋結腸内時間（総結腸時間）を解析したところ、研究に参加した１６６人の患者のうち、７２時間を超えてポリープを有していたのは２２人、ポリープを有さなかったのは２人で、合計８７人の患者がポリープを有していたことがわかった。これは、この運動性パラメータの感度２５％、特異度８９％に相当する。
【００３５】
本発明の例示的な実施形態では、カプセル１１０は、レコーダ１２０によって連続的に追跡され、カプセル１１０の運動性は、ポリープの存在を予測するために使用される。すなわち、ＧＩ通過時間のような運動性パラメータが所定の閾値を超える場合、患者がポリープを有している確率が高いと考えられ、ここで、カプセル１１０から提供され得る画像またはその他の測定値の結果にかかわらず、システム１００は、更なる診断のために結腸内視鏡検査を実施するよう患者に送る勧告を提供する。任意選択で、患者内のカプセル１１０の低い運動性の決定は、上記背景技術に記載した文献に記載されているように、撮像カプセルによるポリープ検出に加えて、補完的な指標としてポリープの存在を予測するために使用されてもよい。代替的に、撮像能力を有さないカプセル１１０が使用されてもよい。これにより、患者を放射線に曝すことなく、また、造影剤を飲むなどの準備をまったく必要としないようにすることができる。
【００３６】
本発明の例示的な実施形態では、正常な運動性を有する患者では、Ｘ線撮像能力を有するカプセルは、結腸の広範囲でのスキャンを可能にし、結腸内のポリープやその他の異常の検出のためにＸ線撮像を使用する。低い運動性を有する患者では、（例えば患者の体内に長くいたことによる電力不足に起因して）カプセルの結腸適用範囲は最適ではないため、結腸の撮像が最適ではない可能性がある。そのため、ＧＩ通過時間のような運動性パラメータは、結腸および／または直腸内のポリープの存在についての指標を提供することができる。ここで、ＧＩ通過時間のような運動性パラメータが設定された閾値を超える場合、患者がポリープを有している確率が高いと考えられ、撮像結果にかかわらず、更なる診断のために結腸内視鏡検査を実施するように勧告が送られる。任意選択で、ＧＩ通過時間のような運動性パラメータが設定された閾値未満である場合、ポリープの存在が撮像結果によって決定される。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態では、盲腸内時間、結腸通過時間、および総結腸時間などのカプセルのその他の運動性パラメータは、ポリープを有する患者とポリープを有さない患者との間で特徴付けおよび鑑別するために使用することができる。
【００３８】
図５は、盲腸通過時間をポリープ検出パラメータとした、男性の受信者動作特性チャート（ＲＯＣチャート）５００を示す。
【００３９】
図６は、結腸通過時間をポリープ検出パラメータとした、男性の受信者動作特性チャート（ＲＯＣチャート）６００を示す。
【００４０】
図７は、総結腸（盲腸＋結腸）通過時間をポリープ検出パラメータとした、男性の受信者動作特性チャート（ＲＯＣチャート）７００を示す。
【００４１】
本発明の例示的な実施形態では、カプセル１１０の動態は、カプセルの動きおよびカプセルの速度について解析される。
【００４２】
図８は、ポリープが検出されなかったときの時間の関数としてのカプセル速度を示すグラフ８００であり、図９は、ポリープが検出されたときの時間の関数としてのカプセル速度を示すグラフ９００である。
【００４３】
本発明の例示的な実施形態では、ポリープを有する消化管内のカプセルの動きは、ポリープを有さない消化管内の動きとは異なることが決定された。任意選択で、（例えば患者が典型的に消費する内容物または生理学的パラメータに起因して）カプセル１１０をより遅く動かす消化管は、カプセル１１０をより速く動かす消化管よりも高い確率でポリープを成長させる傾向がある。代替的に、ポリープの存在は、消化管が弱いことを示している場合があり、カプセルはより遅く移動する。グラフ９００では、結腸内視鏡検査を使用して盲腸内に大きなポリープを検出した場合が示されている。図に示すように、ポリープを有さない結腸（グラフ８００）対ポリープを有する結腸（グラフ９００）では、結腸の運動性およびカプセルの動きのパターンに違いがある。
【００４４】
本発明の例示的な実施形態では、（結腸内視鏡検査、ＣＴ撮像、カプセル撮像、またはその他のモダリティによる）既知のポリープを有する患者からの臨床データの集合体と、（結腸内視鏡検査、ＣＴ撮像、カプセル撮像、またはその他のモダリティによる）ポリープを有さない患者からの臨床データの集合体とが、レコーダ１２０による動きの記録と共に収集され、既知のポリープの状態を含む動きの記録のコーパスを形成する。動きの記録のコーパスは、ニューラルネットワーク分類器またはその他のタイプの分類器を訓練するために使用され得る。訓練されたニューラルネットワーク分類器（例えば、畳み込みニューラルネットワーク）を使用したパターン認識アルゴリズムまたはその他の同様のアルゴリズムは、ポリープが存在することと相関する速度パターンと、ポリープが存在しないことと相関する速度パターンとを区別するように、プログラム１１５において採用することができる。
【００４５】
本発明の一部の実施形態では、プログラム１１５は、例えば図９に示すように、カプセル１１０の動きパターンに基づいて、ポリープのおおよその位置、またはどの器官（例えば盲腸、結腸、小腸または直腸）がポリープを有するかを決定してもよい。
【００４６】
代替的または追加的に、ｋ近傍法や敵対的生成ネットワークなどのその他の分類アルゴリズムを使用して、ポリープが存在することを示すパターンと、ポリープが存在しないことを示すパターンとを区別することができる。同様に、圧力、位置に基づくスペクトル解析、経時的な角度変化およびカプセルの位置などのその他の臨床データまたは臨床データの組み合わせを単独で、または撮像データと組み合わせて使用して、被検者におけるポリープの有無に関する推定を提供することができる。
【００４７】
図１０は、本発明の例示的な実施形態による、カプセル動態に基づいてポリープの存在を決定する方法のフロー図１０００である。
【００４８】
本発明の例示的な実施形態では、患者は、カプセル１１０を飲み込む（１１１０）。任意選択で、カプセル１１０は、撮像能力、位置追跡機能、圧力センサおよびその他のセンサを含んでもよい。代替的に、カプセル１１０は、撮像能力を有さないカプセルであってもよい。本発明の例示的な実施形態では、カプセル１１０とレコーダ１２０は、共にカプセル１１０の位置および動きを監視することができるか、またはカプセル１１０が患者の体から出たことを少なくとも識別することができる。例えば、カプセル１１０は、レコーダ１２０に追跡信号を提供してもよい。ここで、信号が遠くなったり消えたりしたときに、レコーダ１２０は、カプセル１１０が患者の体から出たと結論づけ、カプセル１１０が患者の消化管を横断するのにかかった時間を決定することができる。
【００４９】
したがって、レコーダ１２０は、カプセル１１０の動き情報を収集する（１１２０）。この動き情報には、（例えば、図８および図９に示すように）消化管全体におけるカプセルの位置および速度、または少なくとも消化管または特定の器官を横断するための時間が含まれてもよい。
【００５０】
本発明の例示的な実施形態では、レコーダ１２０および／またはコンピュータ１０５は、動き情報を解析し（１１３０）、患者の消化管、特に結腸１９０におけるポリープまたは異常の存在に関する確率スコアを決定する（１１４０）。任意選択で、解析（１１３０）には、動きパターンを解析するための統計モデルまたはニューラルネットワークの使用が含まれてもよく、または単にカプセルの移動時間と閾値とを比較するステップが含まれてもよい。
【００５１】
本発明の例示的な実施形態では、確率スコアが例えば８０％の高い閾値よりも大きい場合（１１５０）、患者がポリープを有していると考えられ、ポリープを確認して治療するために結腸内視鏡検査を実施するように送られる（１１５５）必要がある。しかしながら、確率スコアが高い閾値未満で例えば２０％の低い閾値を下回る場合（１１６０）、（例えば動きパターン（図８および図９参照）が、ポリープが存在しないことを示す場合）患者がポリープを有している可能性は非常に低いと考えられる。任意選択で、レコーダ１２０および／またはコンピュータ１０５は、検査を終了するための勧告を提供する（１１６５）。確率スコアが低い閾値と高い閾値との間（例えば、２０％〜８０％の間）である場合、レコーダ１２０またはコンピュータ１０５は、更なる検査（例えば、結腸内視鏡検査または撮像能力を有するカプセルの使用）を提案してもよく、画像またはカプセル１１０が取得したその他の情報を解析して（１１７０）、結果を支持または不支持してもよい。
【００５２】
上述した方法および装置は、ステップの省略または追加、ステップの順序の変更、および使用される装置の種類の変更を含む、多くの方法で変更され得ることに留意されたい。異なる機能を異なる方法で組み合わせることができることに留意されたい。特に、特定の実施形態において上述したすべての特徴が、本発明のすべての実施形態において必要であるわけではない。また、上述した特徴の更なる組み合わせも、本発明の一部の実施形態の範囲内であると考えられる。また、本発明は、本明細書に特に示されて記載されたものに限定されないことも、当業者には理解されるであろう。
【図１】
2021531121.tif 000004
【図２】
2021531121.tif 000005
【図３】
2021531121.tif 000006
【図４】
2021531121.tif 000007
【図５】
2021531121.tif 000008
【図６】
2021531121.tif 000009
【図７】
2021531121.tif 000010
【図８】
2021531121.tif 000011
【図９】
2021531121.tif 000012
【図１０】
2021531121.tif 000013
【国際調査報告】
2021531121.tif 000014