(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラマン分光法を実行するために、試料に光を結合させ、かつ前記試料からの光を受光するための使い捨て式非磁性光ファイバプローブと、前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブ内に光を伝送し、かつ前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブから光を受光するために、前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブに着脱自在に接続された非磁性光学延長部と、を備え、
前記非磁性光学延長部は、
前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブ内に光を伝送するための第１の延長光ファイバと、
前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブからの光を受光するための第２の延長光ファイバと、
前記第１の延長光ファイバからの光をフィルタリングするための第１のフィルタと、
前記第２の延長光ファイバへの光をフィルタリングするための第２のフィルタと、を有する、光学装置。
【請求項２】
非磁性生検針を備える、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブは、試料内に光を結合させるための第１の光ファイバと、前記試料からの光を受光するための少なくとも１つの第２の光ファイバと、を備え、前記第１及び第２の光ファイバは、一方の端部で並んで配置され、かつ当該一方の端部で接続されてプローブヘッドを形成し、前記第１の光ファイバの他方の端部の第１の光学コネクタ及び第２の光ファイバの他方の端部の第２のコネクタは、前記非磁性光学延長部に接続可能である、請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１の光ファイバは、光励起での蛍光の発生を制限するように、臨界長未満の長さを有する、請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記臨界長は、１５０ｃｍ未満、又は１００ｃｍ未満である、請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記プローブヘッドは、２ｍｍ以下の直径を有する、請求項３〜５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第１の光ファイバの先端部は、前記第２の光ファイバの先端部に対して実質的に軸方向に揃っている、請求項３〜６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記第１の光ファイバの先端部は、前記第２の光ファイバの先端部に対して軸方向にずれている、請求項３〜６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記プローブヘッドは、少なくとも１つの光学部品を有する、請求項３〜８のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記非磁性光学延長部は、前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブ内に光を結合させるための第１の光結合器と、前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブからの光を前記第２の延長光ファイバに結合させるための第２の光結合器と、を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記非磁性光学延長部は、ハウジングを有し、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、前記ハウジング内に配置される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記非磁性光学延長部は、ハウジングを有し、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、前記ハウジング内に配置され、
前記第１の光結合器及び第２の光結合器は、前記ハウジング内にある、請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記第１のフィルタ及び／又は前記第１の光結合器は、前記第２のフィルタ及び／又は前記第２の光結合器から光学的に隔離されている、請求項１１又は１２に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記非磁性光学延長部は、該非磁性光学延長部及び前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブを着脱自在に接続するための少なくとも１つのコネクタを備えている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記光学装置は、臨界長より大きい全長、３ｍより大きい全長、４ｍより大きい全長、又は、５ｍより大きい全長、を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記使い捨て式非磁性光ファイバプローブにはフィルタがない、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１７】
光学分光法を実行するためのシステムであって、該システムは、患者領域を有する医用撮像装置と、光源及び検出器に接続された請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光学装置と、を備え、前記医用撮像装置及び前記光学装置は、第１の室又は領域内に配置され、前記光源及び前記検出器は、前記第１の室又は領域から電磁的に遮蔽された第２の室又は領域内に配置される、システム。
【請求項１８】
前記電磁的な遮蔽は、ファラデーケージを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記医用撮像装置はＭＲＩスキャナである、請求項１７又は１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記光源はレーザである、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記検出器は分光計を含む、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記分光計はラマン分光計である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記レーザ及び検出器は、３ｍ以上前記患者領域から離れている、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用撮像装置と共に使用するための光学装置及び方法に関する。より具体的には、本発明は、磁気共鳴撮像スキャナと併せてラマン分光法を実行する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学顕微鏡の出現以来、組織から形態学的及び化学的情報を得るために、多数の技術が開発されている。この情報は、疾患診断において、重要な役割を果たす。２つ以上の技術を組み合わせたマルチモーダル撮像及び分光技術の開発は、組織から補足的情報を提供することができ、そのために、診断を向上させることができる。
【０００３】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、確立された医療撮像モダリティであり、体内構造を可視化するために広く使用されている。ＭＲＩは、インターベンショナルラジオロジーに最適な、非イオン化フィールドを持つ。しかしながら、インターベンショナルＭＲＩ（ｉＭＲＩ）によって様々な手順を行うことは難しいままであり、これは、ＭＲＩスキャナの強力な静的及び動的磁場内で動作するように、専用の非強磁性機器を設計しなければならないためである。
【０００４】
ラマン分光法は、組織の生物学的情報を得るために使用することができる、別の有力なツールである。この技術は、正常組織と病変組織とを区別するために組織組成内のわずかな変化を検出するのに十分敏感である。そこで、内視鏡ラマンプローブを使用して生体内組織解析を可能にする、ファイバラマンプローブの分野が、かなり開発されている。
【０００５】
従来のファイバラマンプローブは、励起ファイバチャネル及びラマン信号収集ファイバチャネルを有している。これらのチャネルは、プローブヘッドの先端部に共に配置される。ファイバからの蛍光を低減させるために、フィルタがプローブヘッドに設けられている。このようなファイバは、励起ファイバからの蛍光バックグラウンドを除去するためのラインフィルタと、収集チャネルに入り込むであろうレイリー散乱光を除去するエッジフィルタとを含むことができる。ファイバプローブヘッドのフィルタアセンブリのために、プローブヘッドは比較的大きくなる。加えて、全ての市販のファイバプローブは、プローブヘッドにマイクロ光学素子を位置付けるために金属フェルールを備えている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一態様によれば、光学装置が提供され、この光学装置は、試料内に光を結合させ、かつ試料からの光を受光するための使い捨て式非磁性光ファイバプローブと、使い捨て式非磁性光ファイバプローブに光を伝送し、かつ使い捨て式非磁性光ファイバプローブから光を受光するために、使い捨て式非磁性光ファイバプローブに着脱自在に接続された非磁性光学延長部とを備える。使い捨て式非磁性光ファイバプローブには、フィルタがなくてもよい。
【０００７】
使い捨て式とは、プローブを、一回使用の用途に適応させることを意味する。一回使用した後、プローブを破棄することを意図している。使い捨て式プローブは、密閉滅菌パッケージで提供してもよい。
【０００８】
使い捨て式非磁性光学プローブは、非磁性生検針に嵌め込まれるように適合させることができる。非磁性生検針は、光学装置の一部として提供してもよい。
【０００９】
使い捨て式非磁性光学プローブは、試料内に光を結合させるための第１の光ファイバと、試料からの光を受光するための第２の光ファイバとを有する。第１及び第２のファイバは、プローブヘッドを形成するために、一方の端部で接続されていてもよい。第１の光ファイバの他方の端部に、第１の光学コネクタが設けられてもよい。第２の光ファイバの他方の端部に、第２の光学コネクタが設けられてもよく、第１及び第２コネクタは、非磁性光学延長部に接続可能である。
【００１０】
第１の光ファイバは、光励起での蛍光の発生を制限するように、臨界長未満の長さを有することができる。
【００１１】
第１のファイバ及び第２のファイバの先端部は、実質上整列させるのがよい。代替的に、第１及び第２のファイバの先端部は、ずれていてもよく、例えば、第１のファイバの先端部は、第２のファイバ（複数可）の先端部（複数可）を超えて突出してもよく、又は、第２のファイバ（複数可）の先端部（複数可）は、第１のファイバの先端部を超えて突出してもよい。先端部のずれは、１０ｍｍ未満にすることができる。ずれは、使用時に、第１及び第２のファイバのいずれか一方が試料と接触し、他方は接触しないようにずらすことができる。
【００１２】
第１及び第２のファイバは、プローブヘッド内で実質的に平行であってよい。
【００１３】
第１のファイバ及び第２のファイバは、分離されてもよく、例えば、プローブヘッド内でギャップによって分離されてもよい。ファイバの分離又はギャップは、１ｍｍ未満にすることができる。
【００１４】
理想的には、プローブヘッドは、２ｍｍ以下の直径を有する。プローブヘッドは、少なくとも１つの光学部品、例えば、１つ以上のレンズを含む。
【００１５】
非磁性光学延長部は、使い捨て式非磁性光学プローブ内に光を伝送するための第１の延長光ファイバと、使い捨て式非磁性光学プローブからの光を受光するための第２の延長光ファイバとを有してもよい。
【００１６】
非磁性光学延長部は、第１の延長光ファイバからの光をフィルタリングするための第１のフィルタと、第２の延長光ファイバに入る前に光をフィルタリングするための第２のフィルタとを有する。
【００１７】
非磁性光学延長部は、使い捨て式非磁性光ファイバプローブ内に光を結合させるための第１の光結合器と、使い捨て式非磁性光ファイバプローブからの光を第２の延長光ファイバに光を結合させるための第２の光結合器とを有してもよい。
【００１８】
非磁性光学延長部は、該延長部及び使い捨て式非磁性光学プローブを着脱自在に接続するための少なくとも１つのコネクタを有してもよい。
【００１９】
非磁性光学延長部は、ハウジングを有してもよく、第１のフィルタ及び第２のフィルタは、ハウジング内に配置されてもよい。第１の光結合器及び第２の光結合器は、ハウジング内にあってもよい。ハウジング内では、第１のフィルタ及び／又は第１の光結合器は、第２のフィルタ及び／又は第２の光結合器から光学的に隔離されてもよい。
【００２０】
光学装置は、臨界長より大きい全長を有し、例えば、５ｍより大きくすることができる。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、医療装置に使用する使い捨て式非磁性ファイバに基づく光学プローブが提供される。使い捨て式非磁性光学プローブは、滅菌するのがよく、及び／又は滅菌パッケージで提供されてもよい。使い捨て式非磁性光学プローブには、フィルタがなくてもよい。使い捨て式非磁性光学プローブは、試料内に光を結合させるための第１の光ファイバと、試料からの光を受光するための少なくとも１つの第２の光ファイバとを有する。第１の光ファイバの端部には第の１光学コネクタが設けられてもよい。第２の光ファイバの端部には第２の光学コネクタが設けられてもよい。第１の光ファイバは、光励起での蛍光の発生を制限するために、臨界長未満の長さを有してもよい。プローブは、プローブヘッドを有してもよい。好適には、プローブヘッドは、２ｍｍ以下の直径を有する。プローブヘッドは、少なくとも１つの光学部品、例えば、１つ以上のレンズを含んでいてもよい。
【００２２】
本発明のさらなる他の態様によれば、医療システムが提供され、この医療システムは、例えば医用撮像装置のような、患者領域を有する医療装置と、光源及び検出器に接続される光学装置とを備え、医療装置及び光学装置は、第１の室又は領域内に配置され、光源及び検出器は、第１の室又は領域から電磁的に遮蔽された第２の室又は領域内に配置される。電磁遮蔽は、ファラデーケージを含むことができる。医療装置は、ＭＲＩスキャナであってよい。光源はレーザであってよい。検出器は、分光計、例えばラマン分光計を含むことができる。
【００２３】
本発明のさらなる他の態様によれば、プローブ、光源及び検出器を使用すると共に、例えば医用撮像装置のような、他の医療装置を使用して、患者に光学分光測定を実行するための方法であって、この方法は、医療装置を使用して患者の或る部位を監視すると同時に、この検査部位に、例えばこの部位と接触するように、プローグを動かすステップと、プローブ及び光源を使用して検査部位を照射するステップと、プローブを介して励起部位からの光を集光するステップと、集光した光を検出器を使用して検出するステップと、を含み、医療装置及びプローブは、第１の室又は領域内に配置され、光源及び検出器は、第１の室又は領域から電磁的に遮蔽された第２の室又は領域内に配置される、方法が提供される。医療装置は、ＭＲＩスキャナであってもよい。光学分光法は、ラマン分光法であってもよい。プローブヘッドを検査部位と接触させるステップは、検査部位にカテーテル／針を挿入するステップ及びプローブをカテーテル／針の内部に導入するステップを含むことができる。
【００２４】
本発明のさらなる態様によれば、非磁性生検針が提供され、この非磁性生検針は、第１の端部で開放し、切断部分により第２の端部で終端する細長い管状部分と、管状部分の壁における窓と、管状部分の内部にあり、窓と光学的に整列する光反射体とを有する。管状部分は、使い捨て式非磁性光学プローブを受け入れるために適合されてもよい。透明スリーブが、窓の周わりに配置されてもよい。窓は、切断部に隣接する個所に配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の様々な態様がほんの一例として、添付図面を参照して説明される。
【図１】使い捨て式非磁性光学プローブの断面図である。
【図２ａ】単一の収集ファイバを有するプローブヘッドの断面図である。
【図２ｂ】５つの収集ファイバを有するプローブヘッドの断面図である。
【図２ｃ】図２ｂに示すプローブヘッドの端面図である。
【図３ａ】単一の収集ファイバを有するプローブヘッドの断面図であり、ここでは、励起ファイバは、接触ファイバである。
【図３ｂ】５つの収集ファイバを有するプローブヘッドの断面図であり、ここでは、励起ファイバは、接触ファイバである。
【図３ｃ】図３ｂに示すプローブヘッドの端面図である。
【図４ａ】単一の収集ファイバを有するプローブヘッドの断面図であり、ここでは、収集ファイバは、接触ファイバである。
【図４ｂ】５つの収集接触ファイバを有するプローブヘッドの断面図である。
【図４ｃ】図４ｂに示すプローブヘッドの端面図である。
【図５】光学窓を有するプローブヘッドの断面図である。
【図６】ＧＲＩＮレンズを有するプローブヘッドの断面図である。
【図７】２つのマイクロレンズを有するプローブヘッドの断面図である。
【図８】１つのマイクロレンズを有するプローブヘッドの断面図である。
【図９】磁場が印加される領域において光学分光法を実行するためのシステムの概略図である。
【図１０ａ】図１に示す光学プローブによって得られたパラセタモール錠剤のラマン信号を示す図である。
【図１０ｂ】図１に示す光学プローブによって得られたウシ脂肪組織のラマン信号を示す図である。
【図１１】非磁性光学生検針の縦断面図である。
【図１２】図１１に示す光学生検針の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、励起ファイバ１２及び収集ファイバ１４を有する使い捨て式非磁性光学プローブ１０を示している。励起ファイバ１２及び収集ファイバ１４は、一方の端部で、直径がＤのプローブヘッド１８を形成するために、例えば熱収縮スリーブのようなスリーブ１６により一緒に保持される。プローブヘッド１８の内部では、励起ファイバ１２及び収集ファイバ１４は、収集効果を最大にするように整列され、それぞれの端部で並行に保持される。励起ファイバ１２及び収集ファイバ１４の両方は、他方の端部で、例えばＳＭＡ又はＦＣ−ＰＣコネクタのような、コネクタ１５ａ及び１５ｂにより終端される。プローブ１０の全てのコンポーネントは、非磁性である。使い捨て式プローブ１０は、滅菌するのがよく、密閉滅菌パッケージ（図示せず）で提供されてもよい。
【００２７】
光学プローブ１０における各ファイバの最大長Ｌは、収集ファイバ１４により収集される信号のレベルと比べると、励起ファイバ１２内部に発生するバックグラウンド蛍光のレベルにより制限される。蛍光バックグラウンドは、所定の光ファイバの減衰のレベルに比例し、それ自体は、ファイバの材料の吸収係数に応じて変化する。試料から放出されるラマン信号の場合には、信号のレベルは、試料の性質（異なる試料は、異なるラマン断面を有する）と、試料を照射するために使用される放射線の強度との両方に依存する。例えば、２００ｍＷの励起出力及び１秒の取得時間によって７８５ｎｍで取得される脂肪組織のラマン測定では、ラマン信号は、メチレン基のはさみ歪み（scissor deformations）に対応するラマンバンドに対して１００カウントであり、励起光ファイバ内で測定されたバックグラウンド蛍光は、９５０カウントであった。この場合、０．１の信号対バックグラウンドの比率を達成するためには、１．５ｍの臨界長が必要とされる。典型的に、光学プローブ１０のファイバの長さは、０．５ｍから１．５ｍである。
【００２８】
図２は、２つのプローブヘッドを示し、一方（ａ）は、単一の収集ファイバを有し、他方（ｂ）は、励起ファイバの周りに配置され、図２（ｃ）に示されるように、プローブヘッドの反対側の遠位端部で光学コネクタ内に一緒に束ねられる複数の収集ファイバを有している。プローブヘッドの先端部は、励起及び収集ファイバの円錐部が側方監視する（side looking）ように、ある角度で、研磨又は切断することができる。このような形状は、プローブを、例えば動脈のような管状構造内に挿入した際に、組織表面を走査する必要がある場合に、有用であり得る。
【００２９】
図３（ａ）は、収集ファイバ１４より長くて、プローブヘッドの端部で収集ファイバ１４を超えて突出するプローブヘッドを示している。励起ファイバ１２を有する。励起ファイバの先端部と収集ファイバの先端部との間の距離は、３ｍｍから１０ｍｍにすることができる。この場合には、励起ファイバ１２が試料１７と接触するように示されている。収集ファイバ１４は、試料１７と接触せず、代わりに、試料１７から間隔を空けている。
【００３０】
図３（ｂ）は、５つの収集ファイバによって囲まれた励起ファイバを有するプローブヘッドを示している。この例では、５つの収集ファイバのそれぞれの長さが、中央の励起ファイバの長さより短いため、励起ファイバは、プローブヘッドの先端部で突出する。励起ファイバの先端部と収集ファイバの先端部との間の距離は、３ｍｍから１０ｍｍの範囲にすることができる。この場合には、励起ファイバ１２が試料１７と接触するように示されている。収集ファイバ１４は、試料１７と接触せず、代わりに、試料１７から間隔を空けている。
【００３１】
図４（ａ）は、収集ファイバより短くて、プローブヘッドの端部で励起ファイバの端部を超えて突出する励起ファイバを有するプローブヘッドを示している。励起ファイバの先端部と収集ファイバの先端部との間の距離は、３ｍｍから１０ｍｍの範囲にすることができる。この場合には、励起ファイバ１４が試料１７と接触するように示されている。励起ファイバ１２は、試料１７と接触せず、代わりに、試料１７から間隔を空けている。
【００３２】
図４（ｂ）は、中央の励起ファイバを有する５つの収集ファイバによって囲まれたプローブヘッドを示している。５つの収集ファイバのそれぞれの長さは、同一であり、各収集ファイバは、中央の励起ファイバより長い。この場合には、プローブの端部は、Ｕ字状の横断面を有する。励起ファイバの先端部と収集ファイバの先端部との間の距離は、３ｍｍから１０ｍｍの範囲にすることができる。この場合には、収集ファイバ１４が試料１７と接触している。励起ファイバ１２は、試料１７と接触せず、代わりに、試料１７から間隔を空けている。
【００３３】
プローブヘッド１８は、特定の用途に適合させるために、光学部品を有していてもよい。例えば、プローブヘッドは、光の集束又は発散を達成するために、又はプローブの収集効率を高めるために、グリンレンズアセンブリ、球面レンズ、ボールレンズ、又は導波管のような、マイクロレンズを有してもよい。
【００３４】
プローブヘッド１８は、プローブを接触プローブとするために、ガラス窓によって終端させてもよい。しかしながら、プローブヘッドの光学部品は、たとえ非強磁性であってもいずれの金属物質も含んではならず、これは、磁気共鳴画像にアーチファクトが生成されてしまうためである。加えて、不所望なＲＦ加熱を防ぐために、これらの光学部品の長さは、ＭＲＩ画像の取得中に生成される無線周波数（ＲＦ）信号の関数として算出される臨界値未満とすべきである。ＲＦ加熱のための臨界長は、組織内のＲＦ信号の波長の半分として算出される。脂肪組織の場合、ＲＦ信号の波長は２６ｃｍであり、光学部品のための臨界長は１３ｃｍとなる。
【００３５】
図５及び６は、接触プローブとして動作するように変更した２つの異なるプローブヘッドを示している。図５では、プローブヘッドは、試料１７と直接接触して取り付けることができる光学窓２０によって終端される。図６では、プローブヘッドは、グリンレンズ２１によって終端される。このレンズは、試料１７と直接接触して取り付けることができ、プローブの収集効率を高めるために使用することもできる。
【００３６】
図７は、励起ファイバ１２及び収集ファイバ１４のそれぞれの端部が、一対のマイクロレンズ２２ａ及び２２ｂによって終端されるプローブヘッドを示している。図８は、励起ファイバ及び収集ファイバの先端部を覆う単一のマイクロレンズ２３によって終端されるプローブヘッドを示している。図７及び８の両方において、マイクロレンズは、特定の用途に適合させるために選択された、球面レンズ又はボールレンズであってもよい。
【００３７】
全ての場合において、使い捨て式光学プローブ１０のプローブヘッド１８の直径は、好ましくは、２ｍｍ未満とする。これによって、プローブを、例えば生検針又はカテーテルのような、外科装置５９に挿入することができる。収集ファイバ及び励起ファイバは、通常１ｍｍ未満分離させてもよい。例えば、これらのファイバは、１ｍｍ未満のギャップによって分離することができる。
【００３８】
図９は、ＭＲＩスキャナ５８が磁場を生成するＭＲＩ室５６内に実装された光学システム３０を示している。光学システム３０は、ＭＲＩ室５６から電磁的に遮蔽される制御室３５内に配置されたレーザ３４及び分光計３８の両方と、並びに、ＭＲＩ室５６内に配置された非磁性光学延長部３２及び使い捨て式非磁性光学プローブ１０の両方とを備える。制御室３５とＭＲＩ室５６との間には、２つのファラデーケージポート６０ａ及び６０ｂが設けられている。使い捨て式非磁性光学プローブ１０は、上記のプローブのいずれであってもよい。非磁性光学延長部は、第１及び第２の光ファイバピグテール４２及び５０と、フィルタリングユニット３６とを有する。
【００３９】
フィルタリングユニット３６は、入力ポート４１と出力ポート４３との間に配置された励起フィルタリング／カップリングモジュールと、入力ポート４９と出力ポート５１との間に配置された収集フィルタリング／カップリングモジュールとを含む。ハウジング内において、励起フィルタリング／カップリングモジュール及び収集フィルタリング／カップリングモジュールは、互いに光学的に隔離される。励起フィルタリング／カップリングモジュールは、コリメーション及びリフォーカシング用の一対のレンズ４４ａ及び４４ｂと、２つのレンズ４４ａ及び４４ｂ間のレーザラインフィルタである、励起フィルタ４６とを備えている。収集フィルタリング／カップリングモジュールは、コリメーション及びリフォーカシング用の一対のレンズ５２ａ及び５２ｂと、２つのレンズ５２ａ及び５２ｂ間のエッジフィルタである、収集フィルタ５４とを有している。
【００４０】
第１のファイバピグテール４２は、第１の端部に光学コネクタ４０を有し、第２の端部或る長さの露出ファイバを有する。第１のファイバピグテールは、第２の端部で、ファラデーケージポート６０ａを介してレーザ３４に接続され、第１の端部で、コネクタ４０によって入力ポート４１を介してフィルタリングユニット３６に接続される。第２のファイバピグテール５０は、第１の端部に光学コネクタ４８を有し、第２の端部に或る長さの露出ファイバを有する。第２のファイバピグテーブル５０は、第２の端部で、ファラデーケージポート６１ａを介して分光計３８に接続され、第１の端部で、コネクタ４８によって出力ポート５１を介してフィルタリングユニット３６に接続される。代替的に、第１及び第２のファイバピグテールは、フィルタリングユニット３６に直接、すなわち、コネクタ／ポートアセンブリを使用しないで取り付けることもできる。この場合、各ファイバは、フィルタリングユニット３６に恒久的に取り付けることができる。
【００４１】
使い捨て式非磁性光学プローブ１０の励起ファイバ１２は、コネクタ１５ｂにより出力ポート４３を介してフィルタリングユニット３６に接続される。光学プローブ１０の収集ファイバ／バンドル１４は、コネクタ１５ａにより入力ポート４９を介してフィルタリングユニット３６に接続される。
【００４２】
第１及び第２のファイバピグテール４２，５０の長さは、ＭＲＩスキャナ５８の近傍に光学プローブをもたらすのに十分な長さとなるように選択される。第１のファイバピグテール４２は、長さが５ｍ未満で、２００μｍの直径を有する。レンズマウント、ファイバアダプタ及びケージシステムといったような、光学システム３０の全ての構成要素は、常磁性材料で作成されるけれども、反磁性材料又は任意の非磁性材料を同様に使用し得る。
【００４３】
光学システム３０は、患者の組織からラマン信号を捕捉するために使用することができる。例えば、このシステムは、インターベンショナルＭＲＩ中に抽出される生検試料６０からのラマン信号を捕捉するために、使用することができる。このようなインターベンション中には、患者は、１．５テスラから３テスラの範囲の磁場強度にさらされる。生検針５９は、患者の身体５７内に導入される。この針５９は、ＭＲＩスキャナ５８により得られる磁気共鳴画像に従って、検査を必要とする部位に向けて案内される。光学プローブ１０は、生検針５９内に挿入される。生検針５９を作動させると、組織試料が針のリサーバに入り、プローブヘッド１８に接触する。
【００４４】
試料が一旦プローブヘッドと接触すると、レーザ３４は、ラマン分光測定に適した励起波長でビームを放射する。この励起ビームは、第１のファイバピグテール４２を経て伝搬し、フィルタリングユニット３６の励起フィルタリング／結合モジュールに向けられ、ここで、ビームは、コリメートされ、バックグラウンド蛍光を除去するためにフィルタ４６によってフィルタリングされ、そして、励起ファイバ１２に集束される。励起ファイバ１２は、プローブヘッド１８の頂部及び試料６０内へ、励起ビームを配送し、試料６０内にラマン散乱を生じさせる。その後、プローブヘッド１８は、収集ファイバ１４を経て試料６０から後方散乱光子（これはラマン散乱光子を含む）を収集する。収集された光は、コリメートされ、レイリー散乱光子を除去するエッジフィルタ５４によってフィルタリングされ、そして、フィルタリングユニット３６の収集フィルタリング／カップリングモジュールによって第２のピグテール５０に集束される。収集された光は、ラマン分光計３８に向けられ、ここで、試料のラマン分光が得られ、解析される。ラマン信号は、癌組織の存在を明らかにすることができる。
【００４５】
代替的に、生検試料からラマン信号を捕捉するのではなく、プローブヘッドをカテーテル／内視鏡内に挿入して、内部組織に接触させることができる。この場合、組織は、ラマン分光法により、局所的に解析される。
【００４６】
インターベンショナル手順のためにファイバに基づくプローブを使用する場合には、プローブヘッド１８を無菌に維持することが重要である。各手順後にプローブ全体を滅菌することが可能でない限り、使い捨て式プローブを使用しなければならない。マイクロ光学フィルタリング部品の使用は、使い捨てにするには、市販のファイバラマンプローブのコストをあまりにも高価にする。しかしながら、本発明では、ファイバの先端部にフィルタリング素子がないため、プローブ１０を使い捨てにすることができる。
【００４７】
プローブの収集効率を、種々の試料で試験した。図１０ａは、パラセタモール錠剤から取得した生のラマンスペクトルを示し、図１０ｂは、ウシ脂肪組織から取得した生のラマンスペクトルを示す。測定結果は、１秒の収集時間、２００ｍＷの励起力及び７８５ｎｍの励起波長で得られた。スペクトル内に主要なラマンピークが見て取れることを、両方の試料から観察することができる。得られた信号を、ファイバピグテール長が５ｍの市販のファイバラマンプローブによってベンチマークしたところ、信号対バックグラウンド比が、同程度であることが分かった。
【００４８】
上記のファイバラマンプローブは、例えば針生検又は血管形成術などのような、ＭＲＩ案内型のインターベンショナル手順中に、使用することができる。プローブは、ＭＲ環境と両立し得るように適合される。しかしながら、プローブ及び使い捨て式プローブヘッドの長さは、非ＭＲ外科的環境に適合する設計とする。
【００４９】
図１１は、磁気共鳴（ＭＲ）に適合する光学生検針７０を示している。針は、第１の端部と第２の端部との間に延在し、ボア７４を形成しているチューブ７２を有している。ボア７４の内部には、使い捨て式非磁性光学プローブ１０がある。チューブ７２は、第１の端部で開放し、組織を切断するための先端部７６による第２の端部で終端する。窓７８が、第２の端部のチューブ壁上にある。マイクロプリズム８０が、先端部７６の上方位置で、ボア７４内に固定され、プローブ１０から出て来る光がプリズム８０によって光学窓７８の方に向けられるように、位置付けられている。窓７８の周りの針７０の第２の端部に透明熱収縮性スリーブ８２が位置し、このスリーブは組織に針を案内する際に、光学部品が汚染されるのを防ぐために使用される。非磁性光学プローブ１０は、プローブの最適な作動距離が、プローブ１０の先端部と保護シース８２の表面との間の距離に一致するように、配置される。このような構成では、生検針は、接触モードで動作することができる。光学生検針７０の全ての構成要素は、非磁性である。図１２は、１ポンド硬貨の隣にある生検針の写真を示している。
【００５０】
当業者は、本発明から逸脱することなく、開示された装置の変形が可能であることを理解されるであろう。例えば、上記の光学プローブ及び光学システムは、ラマン分光法の用途に制限されるものではなく、例えば非線形分光法、蛍光分光法といった、他の光学分光法技術に適合するように修正することができる。さらに、使い捨て式非磁性光学プローブは、非磁性と同様に、非金属であってもよい。従って、具体的な実施形態の上記説明は、限定の目的ではなく、例示である。記載される動作に大幅な変更を加えることなく、わずかな修正がもたらされることが、当業者にとって明らかであろう。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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