JP2012236078A - コンフォーマルレーザ治療手順を用いてサンプルの少なくとも一部分の情報をモニタ及び取得し、電磁放射を放射する方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サンプルの少なくとも一部分に関する情報を取得する方法及びシステムを提供できる。例えば、サンプルの一部分に温度変化を引き起こすことができる。少なくとも一つの電磁放射をサンプルの部分の近傍または内部の部位に送出することができる。複数の深度における部位の変形を、(i)部位からもたらされる少なくとも一つの第2の電磁放射の位相、及び/又は(ii)第2の電磁放射の位相及び/又は振幅の変化のレート、の関数として特定することができる。他の代表的な実施の形態では、サンプルの温度分布を制御する方法及びシステムを提供できる。例えば、電磁放射をサンプルの部位に特定の波長で照射することができる。電磁放射を部位に照射している際、電磁放射の特定の波長を変更することによって温度分布を制御することができる。
【選択図】図29A
Description
(連邦政府により支援された研究に関する声明)
罹患率と転移に伴う死亡率を劇的に減少させる可能性があるとして、初期癌の特定および治療方法と技術が広く探求されてきた。上皮癌と前駆病変はしばしば巣状をなし、広い範囲に渡り不均一に分布することがある、高感度診断が特に要求される。診断は、10億個以上にも及びうる細胞で構成されたフィールドにおいて単一細胞大のスケールで行なう必要がある。
バレット食道
管理可能な治療
代表的なモニタリング
代表的なコンフォーマルレーザ治療法
代表的な広視野スクリーニング
光周波数領域撮像(OFDI)
代表的なバルーンカテーテル
豚の食道の予備撮像
人体食道の予備撮像
レーザ熱傷のモニタリング
強度直径23μmで、組織表面に焦点を結び、レーザスポットに重なるように位置合わせされる。データ収集の間、このサンプルは固定位置に保持され、かつ/またはモータ駆動のステージを用いて併進移動するようにしてもよい。
代表的な微視的変形
スペックル非相関
複屈折
散乱
血流
代表的な制御方法
波長
出力及び暴露時間
手順時間
代表的なコンフォーマルレーザ治療技術では、手順遂行時間は2At/(π r v)で見積もってもよい。ここにAtは治療面積、rはレーザスポット半径、およびvはレーザスポット走査速度である。食道治療長60mmに対して食道直径は20mmであった。
代表的なシステムの設計
代表的な治療用レーザ装置
代表的な卓上型システム
レーザおよびOFDIビームの代表的な位置決めおよび登録方法
代表的な波長スケーリング
(Pd μa)を一定に保持されるようにレーザ出力が調節してもよい。これは、損傷深度が約0.25から1.5mmの範囲で幅が一定の線となる。
代表的な走査速度スケーリング
レーザおよびOFDIビームの代表的な位置決めおよび登録
代表的な内視鏡プローブの設計
代表的な回転ジャンクション
代表的な高速データ収集および処理
代表的なレーザ
代表的なユーザインターフェイス
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63. Bouma BE, Nelson LE, Tearney GJ, Jones DJ, Brezinski ME and Fujimoto JG.、Optical coherence tomographic imaging of human tissue at 1.55 μm and 1.81 μm using Er and Tm−doped fiber sources(Er及びTmドープファイバ光源を用いたヒト組織の1.55μmおよび1.81μmにおける光コヒーレンストモグラフィー撮像法)、Journal of Biomedical Optics 1998;3:76−79.
64. Bouma BE, Ramaswamy−Paye M and Fujimoto JG.、Compact resonator designs for mode−locked solid−state lasers(モード同期固体レーザのための小型共振器の設計)、Applied Physics B (Lasers and Optics)1997;65:213−220.
65. Bouma BE, Tearney GJ, Bilinsky IP, Golubovic B and Fujimoto JG.、Self−phase− modulated Kerr−lens mode−locked Cπ forsterite laser source for optical coherence tomography(自己位相変調カーレンズ、モード同期型Cπフォルステライトレーザ光源)、Optics Letters 1996;21 :1839−1841.
実際に、本発明の代表的な実施の形態による装置、システム、および方法は、どのようなOCTシステム、OFDIシステム、スペクトル領域OCT(SD−OCT)システム、または他の画像化システム、例えば、2004年9月8日出願の国際特許出願第PCT/US2004/029148号、2005年11月2日出願の米国特許出願第11/266,779号、および2004年7月9日出願の米国特許出願第10/501,276号に記載されているものに対しても使用および/または実施可能であり、これらの開示の全てを本明細書の一部として援用する。従って、当業者にとっては、本明細書に明確に提示又は説明されていなくとも、本発明の原理を具現化する数多くのシステム、装置、及び方法に工夫を凝らすことが可能であり、これは本発明の趣旨と範囲内に含まれることが理解されるであろう。さらに、上述の明細書に前記の先行技術の知識が明示的に援用されていない範囲においても、その全体を明示的に本明細書に援用する。本明細書で引用した上述の全ての文献は、その全体を本明細書の一部として援用する。
Claims (22)
- サンプルの少なくとも一部分に関する情報を取得する処理であって、
前記サンプルの前記少なくとも一部分に温度変化を引き起こすステップと、
少なくとも一つの電磁放射を前記サンプルの前記少なくとも一部分の近傍または内部の部位に送出するステップと、
複数の深度における前記部位の変形を、(i)前記部位からもたらされる少なくとも一つの第2の電磁放射の位相、又は(ii)前記少なくとも一つの第2の電磁放射の前記位相又は振幅の少なくとも一つの変化のレート、の少なくとも一つの関数として特定するステップと、を含む処理。 - さらに、前記少なくとも一つの第2の電磁放射に関する干渉信号を生成するステップと、
前記干渉信号を用いて、前記少なくとも一つの第2の電磁放射の前記位相を決定するステップと、を含む、請求項1記載の処理。 - さらに、前記干渉信号を前記少なくとも一つの第2の電磁放射の波長の関数として測定するステップを含む、請求項2記載の処理。
- 前記少なくとも一つの第1の電磁放射が、時間とともに変化する波長を有する、請求項1記載の処理。
- 前記温度変化は、レーザ構成部を用いて引き起こす、請求項1記載の処理。
- さらに、前記サンプルの少なくとも一つの変化した部分と変化しない部分との間の境界を前記変形に関する情報の関数として画定する、請求項1記載の処理。
- 前記サンプルは生物構造体であって、
前記少なくとも一つの変化した部分は変性した部分、損傷した部分、破壊された部分の少なくとも一つである、請求項6記載の処理。 - さらに、前記少なくとも一つの第2の電磁放射に関する干渉信号を生成するステップと、
前記干渉信号を用いて前記少なくとも一つの第2の電磁放射の振幅を決定するステップと、を含む、請求項1記載の処理。 - さらに、前記干渉信号を前記少なくとも一つの第2の電磁放射の波長の関数として測定するステップを含む、請求項8記載の処理
- 第1の電磁放射は前記サンプルの前記部位に特定の波長で送出され、
前記少なくとも一つの第1の電磁放射を送出している間、前記サンプルの温度分布を、前記電磁放射の前記特定の波長を変更することによって制御するステップを含む、請求項1記載の処理。 - 前記温度変化を引き起こすステップは、電磁放射のレーザ放射のビームを前記部位に適用するステップを含み、
前記ビームの断面積は最大で、前記部位の全体の面積の略10分の1であり、さらに、
(i)所定のパターンに基づく、(ii)前記レーザ放射の波長を変調しながら、又は、(iii)前記レーザ放射を適用する深度をモニタしながら、の少なくとも一つで、前記ビームを前記少なくとも一部分に適用するステップを含む、請求項1記載の処理。 - サンプルの温度分布を制御する処理であって、
(a)電磁放射を特定の波長で前記サンプルの部位に照射するステップと、
(b)前記ステップ(a)の間に、前記電磁放射の前記特定の波長を変更することによって、前記温度分布を制御するステップと、を含む処理。 - さらに、(c)ステップ(a)に先だって、前記サンプルの前記部位の近傍又は内部にある、前記サンプルの少なくとも一部分に温度変化を引き起こすステップと、
(d)複数の深度における前記少なくとも一部分の変形を、(i)前記少なくとも一部分からもたらされる少なくとも一つの電磁放射の位相、又は(ii)前記少なくとも一つのさらなる電磁放射の前記位相又は振幅の少なくとも一つの変化のレート、の少なくとも一つの関数として特定するステップと、を含む、請求項12記載の処理。 - 前記ステップ(b)は、前記電磁放射のレーザ放射のビームを前記部位に適用するステップを含み、
前記ビームの断面積は最大で、前記部位の全体の面積の略10分の1であり、さらに、(e)(i)所定のパターンに基づく、(ii)前記レーザ放射の波長を変調しながら、又は、(iii)前記レーザ放射を適用する深度をモニタしながら、の少なくとも一つで、前記ビームを前記少なくとも一部分に適用するステップを含む、請求項12記載の処理。 - 前記特定の波長を変更すると、前記サンプルの少なくとも一部分の損傷の分布が変化する、請求項12記載の処理。
- 前記温度分布をさらに、前記電磁放射の出力を変更することによって制御する、請求項12記載の処理。
- 前記特定の波長を、(1)略1.35μmから1.5μm、又は(ii)略1.7μmから2.2μmの範囲で変更する、請求項12記載の処理。
- 前記温度分布はほぼ、水による前記電磁放射の吸収によるものである、請求項12記載の処理。
- 前記電磁放射は、ツリウムレーザ増幅器構成部又はエルビウムレーザ増幅器の少なくとも一つによって提供される、請求項12記載の処理。
- 前記特定の波長を変更するレートは略毎秒10nmより多い、請求項12記載の処理。
- 前記特定の波長は、非無作為に変更する、請求項12記載の処理。
- サンプルの少なくとも一部分に関する情報を取得するシステムであって、
前記サンプルの前記少なくとも一部分に温度変化を引き起こすように構成された第1の構成部と、
少なくとも一つの電磁放射を前記サンプルの前記少なくとも一部分の近傍または内部の部位に送出する第2の構成部と、
複数の深度における前記部位の変形を、(i)前記部位からもたらされる少なくとも一つの第2の電磁放射の位相、又は(ii)前記少なくとも一つの第2の電磁放射の前記位相又は振幅の少なくとも一つの変化のレート、の少なくとも一つの関数として特定する第3の構成部と、を含むシステム。
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