JP7223829B2 - ３ｄ生検組織を染色する装置 - Google Patents

Description

本発明は、広くは、生検により得られる組織を３Ｄ形状において染色するシステムに関する。特に、本発明は、抽出された組織体積の完全性を維持しながら生検チューブに収容された生検サンプルを染色する装置に関する。

腫瘍の適切な分析に対して及び適切な治療を規定するために、腫瘍に関する詳細な情報が、必要でありうる。第一に、潜在的な腫瘍の存在及び位置が、医療撮像により識別されうる。

この後に、病理学により病変が良性であるか又は悪性であるかを評価するために、生検が取られうる。生検を得る典型的なワークフローは、図１の上部に描かれる。生検装置（通常は側面収納部（recess）２００を持つシャフト１００及び外側管状部材５００を持つ針）を疑わしい組織内に正確に配置するために、正しい場所は、一般に、超音波又はＸ線のような撮像ガイダンスを使用して決定される。撮像は、関心領域に向かう針の粗いガイダンスを提供しうるが、標準的な撮像モダリティを使用して生検針と一緒に小さな病変又は腫瘍の境界を正確に識別することは、しばしば困難である。結果として、生検は、しばしば間違った場所において取られ、これは、誤った診断のリスクを増大させる。体からの生検組織の抽出に続いて、前記組織は、例えば、開いた容器３００において染色流体４００にさらされる。

最後に、前記組織の分子診断（ＭＤｘ）分析は、適切な治療に到達するために、いずれの分子変異及び分子経路が腫瘍を促進するかを決定するように行われうる。正しい分子分析を提供するために、単一のがん性クローンが腫瘍性増殖に関与するかどうか、又は場合により複数の生物学的経路が腫瘍増殖を促進し、薬物の組み合わせが与えられうるように複数のクローンが存在するかどうかを決定するように、腫瘍の不均一性も評価されうる。

ネオアジュバント療法の場合、特に大きな腫瘍の場合、及び信号伝達経路を標的とする標的薬物を用いる治療の場合、第１の診断生検は、標準的な形で処理されることができるが、しかしながら、追加の生検が、内在する生物学に対する腫瘍の不均一性を評価するのに必要とされる。

これらの生検を用いて、全ての必要な分析を実行するのに十分な材料を持つ大きな組織サンプルを得ることは、しばしば可能ではない。１つの理由は、患者快適性及び安全性のために、より小さな針が使用されるからであり、更に現在の病理学慣行では、組織の大部分が、固定、埋め込み及び典型的な２０μｍ以下、典型的には約４マイクロメートルの厚さを持つ薄いスライス（いわゆる２Ｄ組織サンプル又はこのようなサンプルが顕微鏡スライド上に取り付けられる場合に病理学スライド）の作成のような組織病理学サンプル準備手順により失われるからである。

更に、典型的には、染色が、例えば図１の下部に示される配置において、拡散によって生じ、組織サンプル２００が、生検針シャフト１００から取り出され、染色流体４００で充填された開いたコンテナ３００内に配置されるので、３Ｄ組織サンプル、すなわち、スライス化されていないサンプルの染色には、比較的長い時間がかかることは、問題である。組織サンプルは、染色流体からの溶液漕内に配置されてもよく、前記染色流体は、組織サンプルを完全に囲み、色づけ染色材料は、全ての側面から組織内にゆっくりと拡散する。１時間の拡散後に、組織サンプルは、図２の左側の例のように見えてもよい。染色効果が、検出されることができない。２４時間の拡散後、組織サンプルは、図２の右側の例のように見えてもよい。外側領域２４０は、暗くなり（すなわち染色され）、内側部分２２０は、色づけなしのままである（すなわちまだ染色されていない）。換言すると、３Ｄ組織サンプルは、溶液漕内で２４時間後に、依然として全体的には（徹底的に又は深度において異なって）染色されていない。ＥＰ２６１４７７８Ａ２は、作業者が、廃棄時に針管の針先端で刺されることを防ぐことができる組織収集装置を記載している。組織は、体から組織を収集する管内に吸い込まれることができ、前記組織は、前記管に液体を注入することにより更なる処理のために前記管から流しだされることができる。

上述の問題の観点から、いわゆる無損傷（intact）３Ｄ組織サンプルを取得し、これを適切な分析を可能とするように処理することが、本発明の一般的な目的と見なされることができる。

この及び他の目的は、それぞれの独立請求項の対象により解決される。更なる実施例は、従属請求項に記載される。

上述の問題の１つの解決法は、生検後埋め込み及び組織スライス化処理を除去することにより組織サンプル損失を最小化することであることができる。これは、無損傷組織生検全体の分析を意味する。このような無損傷組織サンプル分析は、このようなサンプルにおける無損傷がん組織構造が、がんの組織構造に関する重要な追加の情報を提供すると期待されるという利点を持つ。このような情報は、例えば正しい治療を選択する際に又は予測を共同決定する際に、臨床的に使用可能でありうる。

このような無損傷組織生検サンプルは、３Ｄ染色及び染色結果の視覚化を要求しうる。近年の病理学の発展（いわゆる透明化（clearing）プロトコル）は、このような組織サンプルを原理的に透明にすることを可能にし、サンプル全体にわたる３Ｄ撮像を可能にする（Tomomasa Yokomizo 他の"Whole-mount three-dimensional imaging of internally localized immunostained cells within mouse embryos", Nature Protocols Vol.7, No.3 2012, 421-431頁、又はKwanghun Chung 他の"Structural and molecular interrogation of intact biological systems", Nature Vol. 497, 16 May 2013, 332-339頁、又はDouglas S. Richardson及びJeff W. Lichtmanの"Clarifying Tissue Clearing", Cell 162, Leading Edge Review, 246-257頁, July 2015）。適切な染色処理は、例えばヘマトキシリン及びエオシン染色、ＤＡＰＩのような核染色、染色に対して使用される抗体、及び組織を透明化する染色でありうる。

これは、染色がサンプル全体を通して実行される場合に特に有用であり、抗体が５００ミクロン以上前記組織内に浸透することを意味すると注意されたい。

したがって、たくさんの細胞外基質が例えば前記サンプル内への容易な拡散と干渉し、特異的に結合した抗体を含まない余分な抗体が洗い流されうることに留意しながら、組織の構造から独立した３Ｄ組織サンプルの組織処理を可能にする方法及びシステムを提供することが、目的と見なされてもよい。

一般に、本発明による方法は、組織サンプルを全体的に処理する、特に染色することを可能にする。これは、また、サンプル準備処理中に組織が失われないので、薄い組織生検（例えば無損傷の薄い円筒形３Ｄサンプル）を取ることをも可能にする。加えて、３Ｄ組織分析は、追加の臨床的に関連する腫瘍情報を提供することを期待される。このような薄い生検が取られることができる場合、これは、腫瘍の不均一性マップを作成するように１つの腫瘍から複数の生検を取ることを可能にする。

前述の問題に対する解決法は、染色がもはや拡散により実行されないが、加圧下で能動的に実行され、組織内への抗体の大幅に速い浸透、したがってより速い染色及びより速い洗浄処置の結果となるように染色位置に置かれるチューブを使用する際に見られることができる。

生検サンプルは、無損傷のままであり、生検における３Ｄ組織構造は、観測されることができ、更なる分子Ｄｘ分析が行われうる最良の位置が、決定されることができる。

これらの追加の生検の場所を撮像モダリティ上の場所にリンクすることは、医療撮像データ／ピクチャ上の腫瘍場所に対するいかなる病理学及びＭＤｘ結果の補正に対して重要である。この全ての情報をリンクすることは、全体的な腫瘍学ストラテジの重要部分である。

本発明の処理は、大幅に速く進む（核ＤＰＡＩ染色に対して１００倍の改善）。

更に、腫瘍不均一性マップは、適切な混合薬物を決定するために及び撮像を介して腫瘍反応を追跡するために作成されることができる。

一般に、一実施例による３Ｄ組織サンプルを処理する方法は、内部空間及び２つの開口を有するチューブを受けるステップであって、前記チューブが、前記内部空間における３Ｄ組織サンプルを保持するように構成される、ステップと、前記チューブの２つの開口端の一方が流体チャネルに配置されるように前記チューブを配置するステップと、前記流体チャネルを通して前記チューブ内に組織処理剤を押し込むステップであって、前記組織処理剤が前記組織を通過する、ステップとを有する。図３Ａは、本発明によって染色される組織サンプルの例を示す。ここで、組織２６０は、１５分後にほとんど完全に染色される。

図３Ｂ及び３Ｃは、染色拡散メカニズムに基づく従来の方法に対する、本発明の染色方法の直接的な比較を提供するようにここに提供される。両方の場合において、腎組織サンプルは、直径５ミリメートルのパンチ生検により得られ、各々約２－３ｍｍの２つの厚いピースに分割される。前記２つのピースは、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）で１０分間洗浄され、４％パラホルムアルデヒドで固定され、ＰＢＳで洗浄される。前記２つのピースは、ＳＩＲ－ＤＮＡ染料（１：１５００）で染色される。前記組織の第１のピースは、例えばガラスの小瓶に含まれる染色液体に浸される。周知であるように、前記組織のピースは、厚さ方向への染料の拡散のゆっくりとした処理を経る。前記処理は、１６時間の間実行される。前記組織の第２のピースは、チューブ内の位置に配置され、ブロックされる。前記組織の第１のピースの浸漬処理に対して使用されるのと同じ体積の染料液体が、第１の開口を介して前記チューブの中に、所定の圧力、ここでは約１．１バールの圧力下で提供される。前記染料は、前記チューブを通って流れ、圧力とともに前記組織に到達する。前記組織が、移動せず、流れ（又はその大部分）をブロックするので、前記染色液体は、組織材料に能動的に押し付けられる。前記組織に対する前記染料の圧力は、前記組織内に浸透し、前記組織の厚さを通して伝搬さえするように前記染料を押し付けるのに十分に高い。前記処理は、１６時間の間実行される。このように染色された前記組織の２つのピースは、次いで、組織の２つのそれぞれのブロックを得るように従来の形で更に処理される。第１のスライスは、前記第１のブロック（従来の方法）から切断され、その体積の中心を通過する。したがって、前記スライスは、前記ブロックの体積の周縁から内側深くまで及ぶ組織を含む。第２のスライスは、第２のブロック（本発明の方法）から同じように準備される。両方のスライスは、従来の顕微鏡により前記組織の２つのピースの深度において何が起きているかを観察することが可能であるように約４マイクロメートルを作成する。

図３Ｂは、前記第１のスライスの画像を示す。染料強度対前記スライス内の左から右への位置のプロットが、白い長方形内で分析され、この図の右側に示される。見られることができるように、前記強度の平均レベルは、２０乃至２５の範囲を取る。前記プロットの２つの先端の２つのピークは、前記染料強度が、外面の近くで高いことを示す。換言すると、周縁領域は、拡散メカニズムが開始するところであるので、前記染料強度は、前記周縁領域において増大する。これは、また、依然として拡散処理が、前記組織の第１のピースの全体的な厚さにわたって均一レベルの染色を達成するのに十分に長く実行されていないことをも示す。

図３Ｃは、第２のスライスの画像及び白い長方形により表される同じ領域内の強度のそれぞれのプロットを示す。第一に、視覚的検査だけで、この画像が、図３Ｂのものより大幅に高いコントラスト、鮮明さ及び組織構造の細部を示すことが、観察されることができる。更に、前記プロットは、前記染料強度の平均レベルが、６５又は７０以上であることを示し、これは、従来の方法で得られたもののほとんど３倍である。情報のために、４００乃至６００の曲線の降下は、この領域における前記組織の割れ目の存在に対応する。この割れ目は、前記染色された組織のピースから前記ブロックへの最終的な準備処理に由来する。これは、前記画像の真ん中の領域において見られることができる。最後に、このプロットにおける前記強度の最大変化は、図３Ｂのプロットのものほど重要ではない。したがって、染色は、本発明の方法を用いると、より均一である。結論として、本発明の染色方法は、大幅にパワフルである。同じ量の時間において、組織は、深度において高い強度コントラストに均一に染色されるのに対し、従来のアプローチを用いると、この処理は、明らかに、同じ結果を達成しようと試みるのに数時間又は数日長く続行される必要がある。注意すべきは、用語「押し付ける（forcing）」は、流体が、例えば重力によって、組織に流れるだけではなく、前記組織に対する方向において流体チャネルを通って前記組織上に能動的に圧力をかけられることを意味する。組織処理流体が供給される圧力は、大気圧より高くなくてはならない。一実施例によると、前記組織処理剤は、２バール乃至６バール、好ましくは４バール乃至５バールの圧力で、前記流体チャネルを通って、前記チューブ内に押し込まれる。腎組織のブロックに対して、好適な範囲は、１．１バール乃至３バール、より好ましくは１．１バール乃至２バールでありうる。

いずれの場合であっても、当業者は、正しい圧力が、処理されるべき組織に依存することを容易に理解するだろう。したがって、ポンプにより供給される正しい圧力に対する選択肢は、特に、前記組織の流体抵抗を考慮に入れなければならないかもしれない。この効果において、当業者は、例えば、正しい圧力を決定するのに数学的モデルを使用してもよく、又は問題になっている組織のタイプで試行実験を実行してもよい。更に、前記正しい圧力の決定は、前記組織の機械的抵抗をも考慮してもよい。実際に、前記組織サンプルに対する前記染色液体の圧力は、組織変形又は損傷を引き起こすほど高くなくてはならない。

更に、前記組織処理流体が、任意の空気又は液体が他方の端部において前記チューブを脱出することを可能にするように前記チューブの開口端の一方に押し込まれることが、強調される。これは、例えば、前記組織の一様な染色を可能にする。前記組織は、好ましくは、前記組織のそばの連続的な流体経路が形成されないように、すなわち、漏れが生じないように、前記チューブ内に配置されると理解されるだろう。例えば、前記組織は、前記チューブの全体的な断面、又は前記チューブの断面の少なくともほとんどを完全に占有してもよい。

ここで使用される場合、用語「チューブ」は、少なくとも２つの開口及び内部空間を持ついかなるコンテナをも含む。特に、使用される用語は、いかなる形状の断面又はいかなる寸法も規定しない。例えば、前記開口は、互いに対して反対の端部に配置されてもよい。一方の開口端から他方の開口端への方向は、長手方向として示されてもよい。他の例によると、少なくとも一方の開口が、前記チューブの側面に配置されてもよい。

一実施例によると、前記組織処理剤は、所定の時間にわたり、好ましくは少なくとも１０分にわたり、前記流体チャネルを通って前記チューブに押し付けられてもよい。これは、前記組織内への前記組織処理剤の浸透が、直ちに生じると期待されることができないことを考慮に入れる。

前記組織処理剤は、意図される組織処理及び処理される組織サンプルの分析の意図される種類に依存して、ベンジルエタノール及び安息香酸ベンジルの１：１又は１：２の混合物であるＢＡＢＢのような透明化剤、及び／又は染色剤でありうる。他の可能な透明化剤は、上で引用されたRichardsonによるレビューにおいて見つけられうる。結果的に、一実施例による方法は、前記組織処理剤が前記組織を通過した後に、前記チューブ内に保持される前記組織を分析するステップを更に有してもよい。前記方法は、代替的に及び／又は追加的に、前記チューブ内に保持される前記組織を３Ｄ撮像するステップを有してもよい。

多すぎる高価な試薬を使用することを避けうる一実施例によると、前記染色液体は、蠕動ポンプを使用して前記組織を通って再循環されてもよい。

他の態様によると、３Ｄ組織サンプルを処理するシステムは、２つの開口端及び内部空間を持つチューブと、チューブリテーナと、前記チューブ内に圧力下の組織処理流体を供給するポンプ装置とを有する。前記チューブと前記ポンプ装置との間に、流体チャネルが、設けられうる。更に、シール（seal）は、前記流体チャネルと前記チューブとの間、並びに前記流体チャネルと前記ポンプ装置との間に設けられてもよい。

前記チューブの前記内部空間が、３Ｄ組織サンプルを処理するために前記３Ｄ組織サンプルを受け取り、保持するべきである。例えば、前記チューブは、患者の体から組織サンプルを抽出するのに使用されてもよく、前記組織は、前記チューブが前記チューブ内の組織を処理するために前記チューブリテーナ内に配置されるときには既に前記チューブ内である。しかしながら、前記組織は、前記患者の体の外側で前記チューブ内に挿入されてもよい。好ましくは、前記組織は、（前記組織のそばの連続的な流体経路が、前記サンプルの一方の端部から他方の端部まで延在しないので）組織処理剤の漏れが生じえない又は少なくとも限定的な漏れが生じうるように前記チューブ内に配置される。

前記チューブが、前記チューブリテーナにより保持される場合、前記チューブの第１及び第２の開口端の一方が、例えば、前記組織処理流体が、前記流体チャネルを通って又は通らずに、供給可能である／前記チューブ内に供給されることができるように、前記流体チャネルに配置されてもよい。

一実施例によると、前記組織処理流体が前記チューブに供給される圧力は、大気圧より高い。前記圧力は、例えば、２バール乃至６バール、好ましくは４バール乃至５バールの圧力で供給されてもよい。腎組織のブロックに対して、好適な範囲は、１．１バール乃至３バール、より好ましくは１．１バール乃至２バールでありうる。

他の実施例によると、前記組織処理流体を供給する前記ポンプ装置は、所定の時間にわたり、好ましくは少なくとも１０分にわたり、一定の圧力で前記組織処理流体を供給するように構成される。組織サンプルを持つ複数のチューブが処理されることができる、自動化された処理において、前記組織処理流体の供給の持続時間は、事前に決定されてもよい。代わりに、前記組織の処理、例えば前記染色の進行は、意図された結果が達成されるかどうかを検出するように監視されてもよい。

前記チューブが透明材料で作成される実施例において、前記チューブにおいて直接的に、すなわち、前記チューブから前記組織サンプルを取り出さずに、前記組織サンプルを光学的に分析することが可能である。したがって、透明な生検チューブ内に前記組織を挿入することが可能であり、前記チューブは、標準化された形で、必要な固定、透過化及び染色反応が行われることができる染色ステーションのような組織処理ステーションに移動されることができる。このようなチューブは、単純なサンプル処理を可能にする。前記サンプルは、１つのピースにおいて取得され、例えば染色ユニットに移送されることができる。前記生検は、１つのピースに留まり、これは、医療撮像データ／ピクチャに対するいかなる病理学及びＭＤｘ結果の補正に対しても有利である。このアプローチは、前記生検の重要な固定処理の標準化を可能にし、腫瘍生検及び（ＭＲＩ、超音波のようなモダリティにより得られる）医療撮像データから、腫瘍活性に対する代謝マーカ、染色並びにＰＣＲ及び／又はシークエンシングのような分子試験から得られるような分子診断マーカの比較及び補正を可能にする。

前記チューブは、例えば、ガラス又は硬質プラスチック材料のような透明材料で作成されてもよい。一実施例によると、前記生検チューブは、前記生検チューブ内の摩擦を低減しうるシリコーンコーティングでコーティングされてもよい。更に、前記生検チューブは、抽出された生検組織が、染色中に、及び場合により顕微鏡により前記組織を検査するように前記生検からスライスを切断するために前記生検チューブ内に留まりうるように、パラフィンと同等の機械的特性を持つ材料から作成されてもよい。

一実施例によると、前記生検チューブは、５ｍｍ乃至２０ｍｍの長さを持ちえ、２ｍｍ以下の外径及び１．６ｍｍ以下の内径を持ちうる。好ましくは、前記チューブは、１ｍｍ以下の外径を持ちうる。一実施例によると、前記チューブの外径は、０．５ｍｍであってもよい。前記組織が、前記チューブ内の前記内部空間の大部分を充填すると仮定すると、前記組織サンプルは、５ｍｍ乃至２０ｍｍの長さ及び０．２５ｍｍ乃至１．６ｍｍの直径を持つポストの形状をもってもよく、前記ポストの断面は、円形、楕円形又は角度的である。

（生検を取るための）前記チューブは、前記生検チューブの端部において鋭いエッジを有してもよく、この端部は、したがって、生検装置を用いて前方に（遠位方向に）押される場合に組織を切断するように構成される。

一般に、チューブとともに使用する生検装置は、外側スリーブと、中空メインシャフトと、チューブシャフトとを有しうる。前記中空メインシャフトは、横に面する切れ目（side-wardly facing notch）を持つ遠位端部を有してもよく、前記メインシャフトは、前記外側スリーブ内に収容されるように構成されてもよい。前記外側スリーブは、前記切れ目が前記外側スリーブにより覆われない第１の位置と、前記切れ目が前記外側スリーブにより覆われる第２の位置との間で前記メインシャフトに対して移動可能であってもよい。前記外側スリーブは、鋭い遠位エッジを有してもよく、前記鋭い遠位エッジは、周囲の組織から分離されることができるように前記切れ目内に存在する組織を切断するように設けられてもよい。

前記生検チューブの一方の端部は、前記チューブが前記切れ目内に配置されない近位位置と前記チューブが前記切れ目内に配置される遠位位置との間で前記チューブが前記中空メインシャフト内で前記チューブシャフトと一緒に移動可能であるように前記チューブシャフトの遠位端に解放可能に取り付け可能であってもよい。

一実施例によると、前記生検装置は、前記装置の前記シャフト内に埋め込まれた又は他の形で一体化された光ファイバを有してもよい。生検を取るために光ファイバを持つ生検装置を使用することは、以下の利点を有しうる。
‐周囲の組織の光学スペクトルを測定することにより、腫瘍／病変が到達されたかどうかを決定してもよく、腫瘍から生検を取ることに成功する、より良いチャンスを持ちうる。
‐ＮＡＤＨ／ＦＡＤ比による代謝活性が、前記光学スペクトルから決定されることができる。
‐先端における組織感知により、前記装置が、関心の場所に正しく配置されることが、保証されることができる。生検は、前記切れ目が前記関心の場所にあるまで前記メインシャフトのみを前進させることにより前記組織感知と正確に同じ場所から得られうる。前記切れ目における前記組織の更なる組織感知は、正しい組織サンプルが生検装置の切れ目において獲得されるかどうかに関して制御するように実行されてもよい。

前記システムは、体外組織検査に対して構成された装置、及び／又は前記生検チューブにおいて抽出された組織を受け取り、体内組織検査及び／又は体外組織検査により得られた病理学情報を記憶する保管コンテナを更に有してもよい。

本発明の上で規定された態様及び更なる態様、フィーチャ及び利点は、以下に記載される実施例から得られてもよく、実施例を参照して説明される。本発明は、実施例を参照してここに、より詳細に記載されるが、本発明は、これらに限定されない。

従来技術による生検を取るステップ及び生検組織を染色するステップを示す。 従来技術によって拡散によって染色された組織サンプルの例を示す。 本発明によって染色された組織サンプルの例を示す。 拡散メカニズムによって、特に従来技術によって染色された腎臓サンプルの他の実験結果を示す。 本発明によって染色された図３Ｂと同じ腎臓サンプルの実験結果を示す。 生検チューブ及びチューブシャフトを示す。 第１の実施例による生検装置のメインシャフトの切れ目内に生検チューブを挿入するステップを示す。 図５の生検装置で生検を取るステップを示す。 生検組織を処理する処理ステーションを示す。 生検組織の光学検査に対する検査装置を示す。 ファイバ本体を含む生検装置を示す。 生検装置及びコンソールを含むシステムを示す。

図面における図示は、概略的であり、正しい縮尺ではない。同様の要素が、適切である場合、異なる図面において同じ参照符号を提供されることに注意する。

図４において、生検チューブ２０及びチューブシャフト３０の実施例が、示される。生検チューブ２０は、実質的に、真っ直ぐなエッジを各々持つ第１及び第２の端部を持つ中空円筒として形成される。この実施例において、第１の端部２２は、長手軸２６に対して９０°の角度で、すなわち、長手軸に実質的に垂直に形成される。第２の端部２４は、長手軸２６に対して傾いた角度で形成され、この角度は、４５°乃至６５°の範囲内、例えば５５°でありうる。前記生検チューブの前記端部における角度が、以下に詳細に記載されるように、生検装置のメインシャフトにおいて形成された切れ目の傾いた表面にフィットするように構成されてもよいと理解されるだろう。例えば、このような生検チューブの長さは、１４ｍｍ±５ｍｍであってもよく、外径は２ｍｍであってもよく、前記円筒を通って延在するチャネル２８の内径は、１．４乃至１．６ｍｍでありうる。前記生検チューブは、ガラスで又はＰＭＭＡのような硬質かつ透明なプラスチックから作成されてもよい。更に、生検チューブ２０は、一方の端部、特に先端、すなわち、前記生検チューブがチューブシャフト３０により前方に押される場合に遠位端において鋭いエッジを設けられてもよい。

図４に示されるように、チューブシャフト３０は、第１の端部３２及び第２の端部３４を含む。第１の端部３２及び短い部分３３は、前記生検チューブの前記端部の一方において係合するように構成される減少された直径を持ちうる。チューブシャフト３０は、中空の円筒として形成されてもよい。前記チューブシャフトは、複数の機能を提供しうる貫通孔３８を持ちうる。貫通孔３８は、前記シャフトを通して流体を注入する又は引っ込めるのに十分に小さい直径を持ちうるか、又は組織の引き込みを可能にするのに十分に大きい直径を持ちうる。前記チューブシャフト内の貫通孔３８の直径が、生検チューブ２０の内径に等しい又は少なくとも同様である場合、ファイバ本体のような別の要素が、挿入され、前記生検チューブ及び前記チューブシャフトの組み合わせ内に移動可能に収容されてもよい。

図５に示されるように前記生検装置は、傾斜面を形成する遠位端又は先端１４を持つ中空シャフト１０を有し、前記傾斜面は、前記中空シャフトが円形断面を持つ場合に楕円形状を持ちうる。更に、横の収納部又は切れ目１６が、前記シャフトに形成され、切れ目１６は、実質的に横の開口及び長手方向において前記シャフトを通って延在する前記孔のセクションにより形成される。図５は、どのようにして生検チューブ２０がチューブシャフト３０の遠位端３２に取り付けられるように生検装置のメインシャフト１０の切れ目１６内に挿入されうるかを更に示す。

例えば、生検チューブ２０は、傾いた方向で、第一に近位端２２で挿入されうる。これは、前記チューブシャフトの前記遠位端に対する前記生検チューブの取り付けが、より良好に手で制御されうるという利点を持ちうる。この例の移動の種類は、図５において矢印により示される。

代わりに、生検チューブ２０は、前記生検チューブの長手軸及び前記メインシャフトの長手軸の平行な配向でメインシャフト１０の切れ目１６内に挿入されうる。この場合、チューブシャフト３０は、前記切れ目内に挿入されるのに十分な空間を前記生検チューブに与えるために、数ミリメートル後方に、すなわち近位方向に、引っ張られうる。この後に、チューブシャフト３０は、前記減少された直径を持つ部分３３が、前記チューブシャフトに前記生検チューブを取り付けるように前記生検チューブに係合しうるように、前方に、すなわち遠位方向に、押されうる。

図６は、とりわけ、組織を受け取る生検チューブ２０を含む生検装置を用いて生検を取るステップのシーケンスを示す。最初に、外側スリーブ５０により覆われるメインシャフト１０の切れ目１６を用いて、前記生検装置は、組織内に挿入される。第二に、前記メインシャフトは、組織が切れ目１６に係合することができるように、前記メインシャフトの前記切れ目がもはや覆われなくなるまで、前方に押される。第三に、この例による鋭い遠位エッジを設けられた外側スリーブ５０は、前記組織を切断するように前方に押され、生検チューブ２０を持つチューブシャフト３０は、前記切断された組織を受け取るように前方に押される。外側スリーブ５０が、鈍い遠位エッジ、すなわち、鋭くない遠位エッジを持ってもよく、メインシャフト１０の切れ目１６内に存在する組織が生検チューブ２０を用いて切断されることができるように、生検チューブ２０が、鋭い遠位エッジを設けられてもよいことに注意する。

図７は、チューブ２０により体から抽出された組織を処理する処理ステーション８０を示す。処理ステーション８０は、チューブリテーナ８２と、ポンプ装置８４と、液体又は流体に対するリザーバ８５とを有する。チューブ２０の一方の端部は、チューブリテーナ８２と係合してもよい。

リザーバ８５内の液体又は流体は、前記チューブ内の組織を処理するのに適していてもよい。例えば、前記液体又は流体は、前記組織の細胞構造を透明化するのに適していてもよい。他の形で、前記流体又は液体が、前記組織を染色してもよい。作動される場合に、ポンプ装置８４は、入り口側において、リザーバ８５から流体チャネル８４を通って前記液体又は流体を吸い込み、出口側において流体チャネル８３を通って圧力下で前記液体又は流体を供給するだろう。

シール８６は、流体チャネル８３からチューブ２０の端部への流体経路を密閉するようにチューブリテーナ８２内に配置されてもよい。

チューブ２０がチューブリテーナ８２内の端部部分において保持されることが、図７に示されるが、チューブリテーナ８２が、前記チューブの他の部分においてチューブ２０に係合してもよいと理解されるだろう。しかしながら、チューブ２０の第２の端部は、流体チャネル８３を通って圧力下で供給される液体又は流体がチューブ２０の第１の端部に入るとすぐに、空気又は流体が前記チューブを出ることを可能にするように開口を持つべきである。

図８は、チューブ２０内の前記組織を検査又は分析する実施例を示す。ここで、装置９０は、図７の実施例のチューブリテーナ８２のように、チューブ２０の端部部分を保持するチューブリテーナ９２を設けられる。好ましくは、チューブ２０は、チューブ２０により囲まれた前記組織の光学的撮像又はスキャンを可能にする透明材料で作成される。

放射線源９４は、チューブ２０に対して配置され、チューブ２０に放射線、例えば所定の周波数を持つ光を加えるように構成される。前記チューブ及び前記チューブ内の前記組織を通過する放射線は、画像又は少なくとも前記組織の更なる検査又は分析を可能にするデータを提供するように放射線検出器により検出されうる。前記放射線の改良された検出は、チューブ２０と放射線検出器９８との間の光路内にレンズ９６を設けることにより達成されうる。

図９は、生検装置の他の実施例を示し、この実施例は、主に、追加的に、ファイバ本体が前記チューブシャフト及び前記生検チューブを通って挿入される点で、上記の実施例とは異なる。前記ファイバ本体は、光ファイバ４２を収容するチャネルが設けられる細長い硬い要素により形成されうる。前記ファイバ本体は、前記ファイバ本体の遠位端においてベベルを形成する端面４２を含みうる。

光ファイバ４２は、前記ファイバ本体の先端、すなわち端面４４において前記光ファイバの遠位端で、光を照射及び収集するために設けられてもよい。前記ファイバの近位端は、光を発する及び受け取ることができる光学的コンソールに接続されてもよい。最適な組織感知に対して、先端に向けて少なくとも２つの光ファイバ４４（ソース及び検出器）をガイドすることは、有利でありえ、前記ファイバの先端は、互いから最大化された距離を持つ。

更なるフィーチャとして、真空を与える開口は、前記メインシャフト、前記チューブシャフト及び／又は前記ファイバ本体内で実現されることができ、これは、前記生検が十分なサイズであることを保証するように、メインシャフト１０が取り出された後に、切れ目１６内に組織を吸い込むのに使用されてもよい。これにより、真空は、前記組織が、前記切れ目内の前記組織が前記生検を得る前に特徴づけられる場合に対して、露出した切れ目１６の近位側に面する光ファイバ４４と密接に接触させられることをも保証しうる。

真空を加える小さな開口の組み込みは、考慮中の血液／組織の同時の生物学的／生理学的分析を可能にすることができ、したがって、より良好な生検品質を得る。真空は、即時の生化学分析に対して少量（マイクロリットル）の体液（例えば血液／漿液又は胆液等）を吸い込むのに使用されることができ、これは、光学的組織性状診断（tissue characterization）を補完するのに使用されることができる。

これに対して、真空は、好ましくは、前記ファイバ本体における又は内の小さな真空開口により実現され、血液サンプリングは、前記先端において及び前記切れ目においても記載された設計内で実行されることができる。吸収された血液／細胞は、真空チャネルの遠位端に接続された（チップサイズのマイクロ流体装置及び／又はＭＥＭＳのような）適切な検出器により分析されることができ、これにより瞬間的な分析を可能にする。

例えば、ＭＥＭＳベースのｐＨセンサは、ｐＨに基づく腫瘍（酸性）対正常（塩基性）組織の補完的な分類を可能にすることができる。ｐＨセンサとは別に、考慮中の前記組織サンプルを特徴づけることができる他の特定のセンサも、使用されてもよい。これは、異なる場合に光学的組織感知をサポートする補完的な手段として機能することができ、これによりフォトニック生検処置の結果を更に改良する。

前記光ファイバ及び前記真空チャネルは、（１）組織性状診断に対する十分に大きなファイバ距離、及び（２）前記開口が、前記シャフト及び／又はファイバ本体の安定性を妨げることなく、前記生検チューブ内に前記組織サンプルを吸い込むのに適切なサイズを持つことを保証する形で前記シャフト及び／又はファイバ本体内に一体化されてもよい。

図５、６、７及び８を通して、大文字Ａ乃至Ｇにより示される方法のステップが、描かれている。前記方法は、生検装置内へのチューブ２０の挿入で開始し、前記生検組織の光学的分析で終了する。図示された方法ステップが、サブステップに分割されることができる主要なステップであると理解されたい。更に、前記主要なステップの間にサブステップが存在してもよい。

図１０に示されるように、介入装置のファイバが、光学的コンソール６０に接続されてもよい。光ファイバは、光ガイド又は光学的導波路として理解されることができる。一実施例において、コンソール６０は、埋め込まれたシャッタを持つハロゲン広帯域光源の形の光源６４及び光検出器６６を有する。光検出器６６は、実質的に４００ｎｍ乃至１７００ｎｍのような波長スペクトルの可視及び赤外領域の波長を持つ光を分解することができる。光源６４及び検出器６６の組み合わせは、拡散反射測定を可能にする。拡散反射測定に関する詳細な議論については、R. Nachabe, B.H.W. Hendriks, A.E. Desjardins, M. van der Voort, M.B. van der Mark, and H.J.C.M. Sterenborg, "Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from 900 to 1600nm", J. Biomed. Opt. 15, 037015 (2010)を参照されたい。

オプションとして、例えば前記生検が画像ガイダンス下で取られる場合、前記コンソールが、体の内部を撮像することができる撮像モダリティに結合されることも、可能である。この場合、前記生検が前記生検のコンテナに取られる場合に前記内部の画像を記憶することも、可能である。この場合、光学的な生検針の体内情報、前記生検の病理学の情報及び前記生検が取られた場所が、進歩した病理学に対してまとめられてもよい。

他方で、組織特性を抽出する、複数の光ファイバを採用することによる拡散光トモグラフィ、差分経路長分光法、蛍光法及びラマン分光法のような、他の光学的方法も、想定されることができる。

更に図１０に示されるのは、吸引装置７０及び体外病理学情報を得る装置６２である。前記吸引装置は、低圧（underpressure）又は真空が、前記生検装置を通って前記生検装置の遠位端に、特に前記生検装置の遠位端における切れ目に印加されることができるように、前記生検装置の近位端に接続されてもよい。

装置６２は、制御コマンド又は検査される組織サンプルの病理学的側面を表すデータのような情報を交換するために、有線又は無線を用いて、一方でコンソール６０に、他方で装置８０に接続されうる。

図１０の装置８０が、図７及び８に示される装置の組み合わせを提供することに注意すべきである。換言すると、図１０の装置８０は、圧力下で流体又は液体によりチューブ２０内の前記組織を処理するためにリザーバ８５内にポンプ装置８４を有し、チューブ２０内の前記組織の光学的検査に対して放射線源９４及び検出器９８を更に有する。

装置６２は、組織染色画像のデジタル化、記憶、取り出し及び処理、保管ボックスコンテナに記憶された情報の読み出し、並びに病理学者に提示されるように、この情報をデジタル化された染色データセットと統合することを可能にするように画像管理システム及び光学スキャナからなるデジタル病理学システムであってもよい。これに加えて、フォトニック生検装置からのデータセットは、組織病理学画像の隣に提示されてもよく、又は２つのデータセットは、前記画像において融合され、前記画像の特定の色付けパターンにより特徴づけられ、認識可能であってもよいかのいずれかである。例えば、体内で測定された酸素化レベルが、赤色として追加されることができ、深い赤は、低酸素化を意味し、明るい赤は、高酸素化レベルを意味する。加えて、ＦＴＩＲ又はラマンからの分子空間分布が、特定の分子の病理学スライドに対する色符号化マッピングとして追加されることができる。

第一に体内組織検査、すなわち生体内の検査を受けてもよい前記組織サンプルが、第二に装置８０及び６２を用いて体外組織検査を受けてもよいことが、要約されうる。

プロセッサは、測定されたスペクトルを、前記組織を示す生理学的パラメータに変換し、モニタ６８は、この結果を視覚化するのに使用されてもよい。

前記プロセッサ上で実行可能なコンピュータプログラムは、前記プロセッサと一緒に又は一部として提供される光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体上で提供されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムのような他の形で分配されてもよい。

蛍光測定に対して、前記コンソールは、少なくとも１つのソースファイバに励起光を提供し、１以上の検出ファイバにより組織生成蛍光を検出することができなくてはならない。励起光源は、レーザ（例えば半導体レーザ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はフィルタ水銀ランプのようなフィルタ光源でありうる。一般に、前記励起光源により放射される波長は、検出されるべき前記蛍光の波長の範囲より短い。前記励起光により前記検出器の起こりうるオーバロードを防ぐために検出フィルタを使用して前記励起光をフィルタ除去することが、好ましい。波長選択検出器、例えば分光器は、互いに区別される必要のある複数の蛍光エンティティが存在する場合に必要とされる。

蛍光測定が、拡散反射測定と組み合わせられる場合、蛍光を測定するための前記励起光は、拡散反射に対する光と同じソースファイバに提供されてもよい。これは、例えば、ファイバスイッチ、又はビームスプリッタ若しくは収束光学素子を持つ二色ビーム結合器を使用することにより達成されうる。代わりに、別のファイバが、蛍光励起光及び拡散反射測定に対する光を提供するのに使用されてもよい。

上記の装置は、低背部痛介入のような最小侵襲針介入において又はがん診断の分野で生検を取る際に、又は前記針の周りの組織性状診断が必要とされる場合に使用されることができる。

本発明は、図面及び先行する記載において詳細に図示及び記載されているが、このような図示及び記載は、限定的ではなく例示的又は典型的であると見なされるべきであり、本発明は、開示された実施例に限定されない。開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する際に当業者により理解及び達成されてもよい。

請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項内のいかなる参照符号も、その範囲を限定するように解釈されるべきではない。

１０：メインシャフト
１２：メインシャフトのチャネル
１４：遠位先端
１６：切れ目
１８：収納部
２０：生検チューブ
２２：近位端
２４：遠位端
２６：長手軸
２８：生検チューブのチャネル
３０：チューブシャフト
３２：第１の端部
３３：端部部分
３４：第２の端部
３６：長手軸
３８：チューブシャフトのチャネル
４２：光ファイバ
４４：ファイバ本体の端面
５０：外側スリーブ
５２：切断エッジ
５４：横開口
５６：内側に突出するエッジ
６０：コンソール
６２：体外組織検査に対する装置
６４：光源
６６：光検出器
６８：モニタ
７０：吸引装置
８０：組織処理装置
８２：チューブリテーナ
８３、８７：流体チャネル
８４：ポンプ装置
８５：リザーバ
８６：シール
９０：組織検査装置
９２：チューブリテーナ
９４：放射線源
９６：レンズ
９８：放射線検出器
１００：シャフト
２００：切れ目
２２０：組織サンプルの内部領域
２４０：組織サンプルの外部領域
２６０：組織サンプル
３００：開いたレセプタクル
４００：染色流体
５００：外側部材

Claims (15)

1. スライス化されていない３Ｄ組織サンプルを処理する方法において、
   内部空間を備えるチューブを受け取るステップであって、前記チューブが、前記内部空間において前記３Ｄ組織サンプルを保持する、ステップと、
   組織処理剤が前記３Ｄ組織サンプルに浸透するように、前記チューブ内に前記３Ｄ組織サンプルに対して前記組織処理剤を押し込むステップであって、前記３Ｄ組織サンプルは前記チューブの全断面を完全に占有する、ステップと、
   を有する方法。
2. 前記組織処理剤が供給される圧力が、大気圧より高い、請求項１に記載の方法。
3. 前記組織処理剤が、所定の時間にわたり、流体チャネルを通って前記チューブ内に押し込まれる、請求項１及び２のいずれか一項に記載の方法。
4. 前記組織処理剤が、透明化剤及び染色剤からなるグループのうちの１つの物質である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記組織処理剤が前記３Ｄ組織サンプルを通過した後に、前記チューブ内に保持される前記３Ｄ組織サンプルを分析するステップを更に有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記チューブ内に保持される前記３Ｄ組織サンプルを３Ｄ撮像するステップを更に有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. スライス化されていない３Ｄ組織サンプルを処理するシステムにおいて、
   第１の開口端、第２の開口端及び前記３Ｄ組織サンプルを収容する内部空間を持つチューブと、
   チューブリテーナと、
   圧力下の組織処理流体を前記チューブ内に供給するポンプ装置と、
   を有し、
   前記チューブが、前記チューブリテーナにより保持される場合に、前記チューブの前記第１及び第２の開口端の一方は、前記３Ｄ組織サンプルが前記チューブ内に収容され、保持される間に、前記組織処理流体が前記３Ｄ組織サンプルを押し通されるように前記組織処理流体が前記チューブ内に供給可能であるように構成され、組織サンプルは前記チューブの全断面を完全に占有する、
   システム。
8. 前記組織処理流体が供給される圧力が、大気圧より高い、請求項７に記載のシステム。
9. 前記組織処理流体が供給される圧力が、２バール乃至６バールである、請求項７に記載のシステム。
10. 前記組織処理流体を供給する前記ポンプ装置が、所定の時間にわたり、一定の圧力で前記組織処理流体を供給する、請求項７乃至９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記ポンプ装置と前記チューブとの間に流体チャネルを更に有する、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記チューブが、透明材料で作成される、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記チューブ内に収容された組織を分析する光学的分析ユニットを更に有する、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記チューブが、５ｍｍ乃至２０ｍｍの長さを持つ、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記チューブが、２ｍｍ以下の外径を持つ、請求項７乃至１４のいずれか一項に記載のシステム。

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