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WO1997006724A1 - Endoscopic imaging for the detection of cancer lesions - Google Patents

Endoscopic imaging for the detection of cancer lesions Download PDF

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Publication number
WO1997006724A1
WO1997006724A1 PCT/FR1996/001288 FR9601288W WO9706724A1 WO 1997006724 A1 WO1997006724 A1 WO 1997006724A1 FR 9601288 W FR9601288 W FR 9601288W WO 9706724 A1 WO9706724 A1 WO 9706724A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
autofluorescence
excitation
tissues
detection means
responses
Prior art date
Application number
PCT/FR1996/001288
Other languages
French (fr)
Inventor
Sigrid Avrillier
Dominique Ettori
Maurice Anidjar
Original Assignee
Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) filed Critical Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
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Priority to JP9508994A priority patent/JPH11511048A/en
Publication of WO1997006724A1 publication Critical patent/WO1997006724A1/en

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0084Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0071Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by measuring fluorescence emission

Definitions

  • the present invention relates to the field of endoscopic imaging devices based on the analysis of tissue autofluorescence induced by light excitation, for example by laser excitation.
  • tissue autofluorescence To avoid the harmful effects of these markers, we then looked at the analysis of tissue autofluorescence. Initially, research was mainly carried out on brain tissue or the lungs.
  • EP-A-512965 proposes an excitation at 442nm or 405nm. This document criticizes the previously proposed methods operating with respect to responses obtained at two or more wavelengths and proposes an exploitation by visual or mathematical combination of filtered images in bands of different wavelengths to distinguish normal tissues from tumors. . This same document EP-A-512965 indicates that the in vivo responses differ from the in vitro responses and that, moreover, this analytical technique exhibits great sensitivity as a function of the operating conditions.
  • US-A-5201318 proposes a method of analysis by excitation of tissues in a wide range of 250 to 500nm, in steps of lOnm, collecting autofluorescence emissions in a range from the wavelength excitation plus lOnm at 2 times the excitation wavelength minus lOnm, in 5nm steps, establishment of an average of the emission spectra thus detected, then processing.
  • This document concludes that the analysis technique by measuring the autofluorescence is very complex since the emission spectrum depends very much on the excitation wavelength.
  • US-A-5201318 adds that it is necessary to register any possible pair of excitation wavelength and resulting emission wavelength to arrive at a diagnosis.
  • the teaching of document US-A-5201318 leads to a complex visualization of the analysis results in three dimensions.
  • the present invention aims to improve the state of the art in order to allow the production of a simple device allowing the early detection of cancerous or precancerous surface lesions easily and reliably.
  • This object is achieved according to the present invention thanks to an endoscopic imaging device characterized in that it comprises:
  • - means suitable for applying, endoscopically, to tissue to be imaged, an excitation signal of wavelength between 300 and 320 nm, preferably between 303 and 313 nm, - means capable of detecting a signal d autofluorescence generated by the tissues, following excitation, and
  • the endoscopic imaging device in accordance with the present invention offers valuable assistance in the early diagnosis of superficial cancerous or precancerous lesions. Indeed, a ratio of the order of 1 between the autofluorescence response of NADH and the autofluorescence response of tryptophan is significant for healthy tissue, while a ratio much less than 1 is significant for tumors.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an endoscopic imaging device according to the present invention for point-by-point observation
  • - Figure 2 shows the autofluorescence curves obtained using an imaging device endoscopy according to the present invention, respectively on a healthy wall and on a tumor
  • FIG. 3 shows a schematic view of an imaging device according to an alternative embodiment of the present invention, for imaging an area of the tissues observed.
  • FIG. 3 shows a schematic view of an imaging device according to an alternative embodiment of the present invention, for imaging an area of the tissues observed.
  • the endoscopic imaging device essentially comprises:
  • the excitation means 10 are suitable for applying endoscopically, to the tissues T to be imaged, an excitation signal of wavelength between 300 and 320 nm, very preferably between 303 and 313 nm.
  • excitation means 10 comprise a source 12 associated with a flexible optical conduit 14.
  • the excitation light source 12 can be the subject of numerous variants. It may, for example, be a pulsed UV laser with an XeCl excimer, or a xenon lamp with a quartz envelope followed by a bandpass filter, or alternatively any equivalent means consisting of a source emitting sufficient of light between 300 and 320 nm.
  • the conduit 14 is preferably formed of silica fibers. Such fibers are well suited for the conveyance of ultraviolet wavelengths. It should also be noted that optical fibers adapt well to medical techniques, in particular to endoscopy techniques because of their flexibility.
  • the optical guide 14 can be formed, for example, from six emitting fibers 14 with a core diameter of 200 ⁇ m, arranged at the entrance to the conduit 14, adjacent to the source 12, in the form of a central fiber 14a surrounded by five fibers 14b.
  • the detection means 20 essentially comprise, according to the particular assembly of FIG. 1, a flexible optical conduit 22 associated with a spectrometer 24 followed by a detector.
  • the optical conduit 22 is advantageously formed of a multifiber catheter composed for example of thirteen receiving fibers. As can be seen in detail B in FIG. 1, at the distal end the thirteen receiving fibers 22 are arranged in the form of a central fiber 22a surrounded by the six emitting fibers 14, themselves surrounded by the twelve receiving fibers additional 22b.
  • the invention is not however limited to these particular arrangements of optical fibers, both for excitation and for detection of the emission.
  • the invention is not limited to a concentric arrangement of the fibers used for excitation and of the fibers used for detection.
  • a different arrangement of fibers can be used.
  • the same fibers can be used to ensure both excitation and detection, for example by separating the excitation beam from the emission beam by a dichroic mirror or an equivalent means.
  • the thirteen fibers 22 are arranged in the form of a rectilinear row compatible with the entry slit of the spectrometer, as seen in detail C in FIG. 1.
  • a such a catheter allows optimum coupling with the spectrometer 24 and a significant reduction in the number of optical elements used compared to certain devices of the prior art.
  • this configuration combined with the excellent qualities of the detector gives the whole apparatus very high sensitivity.
  • a filter 26 may be disposed between the proximal end of the optical guide 22 and the spectrometer 24.
  • the detector located downstream of the spectrometer 24 may be formed of a strip of photodiodes.
  • the spectrometer 24 and the associated detector make it possible to detect the autofluorescence signal generated by the tissues T following the excitation of 300 to 320 nm.
  • the analysis and processing means 30 are suitable for isolating the autofluorescence responses generated on the one hand by tryptophan around 370 nm and, on the other hand by nicotine amide adenine dinucleotide (NADH) around 450 nm and treating these two answers to define an image of the tissue analyzed.
  • NADH nicotine amide adenine dinucleotide
  • the means 30 are preferably adapted to detect the autofluorescence response in the range from 360 to 380 nm (tryptophan) and in the range from 440 to 460 nm (NADH).
  • the processing means 30 comprise for example a multichannel analyzer making it possible to take up a complete fluorescence spectrum in a single laser shot of 20 ⁇ J and of a few nanoseconds.
  • a preferential treatment in the context of the present invention consists in making the ratio of the intensities 450nm / 370nm and in selecting the ranges where this ratio corresponds to the tumor tissues.
  • Such a treatment with respect to intensities makes it possible to eliminate numerous parasitic parameters.
  • the inventors have in fact determined that for an excitation between 300 and 320 nm, preferably at 308 nm, there is obtained both a fluorescence signal corresponding to tryptophan, for wavelengths less than 400 nm, around 370 nm, and a NADH fluorescence band centered at around 450nm. The existence of these two signals allows an analysis of the spectra in relative intensity.
  • the ratio of fluorescence intensities at 450nm and 370nm is close to 1 for healthy tissue and less than 0.5 for tumor tissue.
  • the spectrometer 24 can be replaced by optical bandpass filters specific to the ranges 360- 380nm and 440-460nm. It is thus possible to provide two optical band pass filters placed opposite respective photodetectors or even a single photodetector placed behind an assembly comprising two band pass filters movable alternately opposite said photodetector.
  • FIG. 3 shows a UV lamp 10 placed on the proximal end of a fiber 14.
  • the fiber 14 makes it possible to excite an area of the tissues T to be observed.
  • the fiber 14 is placed in the lighting channel of a conventional endoscope 16.
  • the imaging path of the endoscope, formed of optical fibers 22 and adapted to observe the response of said zone to the aforementioned excitation, is as for it directed towards a detection device 20.
  • This device 20 preferably comprises a set of filters 27, 28 specific to the bands 360-380nm and 440-460nm (for example filters 27, 28 mounted on a rotary assembly) placed in gaze from a photodetector 29, preferably of the CCD camera type.
  • the output of the CCD camera is directed to the processing means 30.
  • the CCD camera 29 can be placed at the end of the distal end of the endoscope, that is to say inside the body observed.
  • the present invention thus provides valuable diagnostic assistance by superimposing contours of the tumor area (s) on a conventional video image observed by the doctor.
  • the present invention leads to a portable device and to implementation compatible with the uses in hospital environments.
  • the endoscopic imaging device in accordance with the present invention finds particular application in the field of urology, but also in other fields such as ENT, gynecology (precancer of the cervix), in gastro -enterology, etc.
  • the present invention allows early endoscopic detection of surface cancerous or precancerous lesions (severe dysplasias, carcinomas in stitu) which are flat lesions often not detectable by conventional endoscopy, and whose prognosis is severe. These lesions, which it is essential to be able to detect at the earliest, can be asymptomatic for a long time and the clinical signs which accompany them are often not specific.
  • the present invention which proceeds by tissue autofluorescence analysis makes it possible to avoid the use of exogenous fluorophore which is often not very selective and dangerous for the patient.
  • the device according to the present invention uses a non-ionizing and non-invasive excitation light. It thus offers the possibility of long-term follow-up that is safe for the patient.
  • the device according to the present invention is relatively inexpensive and compact.
  • the imaging device according to the present invention can be used by natural or artificial routes.

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Abstract

The present invention relates to an endocospic imaging device for the early detection of superficial cancer ou precancer lesions, characterized in that it comprises means (10) for applying by endoscopy, to the tissues (T) to be imaged, an excitation signal having a wavelength between 300 and 320 nm, means (20) for detecting the self-fluorescence signal generated by the tissues (T) in response to the excitation, analysis means (30) for isolating the autofluorescence responses generated on the one hand by the tryptophane at about 370 nm and, on the other hand, by NADH at about 450 nm, both responses being processed in order to define an image of the tissues analyzed.

Description

IMAGERIE ENDOSCOPIQUE POUR LA DETECTION DE LESIONS CANCEREUSES ENDOSCOPIC IMAGING FOR DETECTION OF CANCER LESIONS
La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'imagerie endoscopique fondée sur l'analyse de l'autofluorescence de tissus induite par excitation lumineuse, par exemple par excitation laser.The present invention relates to the field of endoscopic imaging devices based on the analysis of tissue autofluorescence induced by light excitation, for example by laser excitation.
Depuis le milieu des années 1970, les lasers ont surtout été utilisés en médecine pour des actions thérapeutiques consistant à détruire ou à coaguler des tissus. On a en particulier proposé d'utiliser des lasers à des fins thérapeutiques dans le domaine de l'ophtalmologie, de la cardiologie, de l'orthopédie, de la neurochirurgie, ou encore de la dentisterie. Cependant depuis quelques années, les efforts de recherche ont tendance à s'orienter vers l'application des lasers au diagnostic médical. Dans ce type d'application, l'énergie lumineuse utile est faible et n'entraîne aucune modification structurelle ou fonctionnelle des tissus explorés. Les recherches en matière de diagnostic médical à base d'excitation lumineuse, par exemple de laser, notamment fondées sur l'analyse de l'autofluorescence induite par une excitation, ont donné lieu à une littérature très abondante.Since the mid-1970s, lasers have been used mainly in medicine for therapeutic actions consisting in destroying or coagulating tissue. In particular, it has been proposed to use lasers for therapeutic purposes in the field of ophthalmology, cardiology, orthopedics, neurosurgery, or even dentistry. However, in recent years, research efforts have tended to focus on the application of lasers to medical diagnosis. In this type of application, the useful light energy is low and does not cause any structural or functional modification of the tissues explored. Research in the field of medical diagnosis based on light excitation, for example on laser, in particular based on the analysis of excitation-induced autofluorescence, has given rise to a very abundant literature.
De nombreux documents décrivent des techniques de diagnostic de plaques athérosclérotiques par analyse de fluorescence.Numerous documents describe techniques for diagnosing atherosclerotic plaques by fluorescence analysis.
Le document [ 1 ] IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. QE-23, n° 10, Octobre 1987, "Autofluorescence Maps of Atherosclerotic Human Arteries-A New Technique in Médical Imaging", M. Sartori et al., propose une excitation laser des tissus analysés à une longueur d'onde de 458nm et conclut que les tissus calcifiés donnent plus d 'intensité d'autofluorescence, que les tissus normaux, entre 480 et 630nm.The document [1] IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. QE-23, n ° 10, October 1987, "Autofluorescence Maps of Atherosclerotic Human Arteries-A New Technique in Médical Imaging", M. Sartori et al., Offers laser excitation of the tissues analyzed at a wavelength of 458nm and concludes that calcified tissues give more intensity of autofluorescence, than normal tissues, between 480 and 630nm.
Le document [2] LASERS IN MEDICAL SCIENCE, vol. 4: 171 , 1989, "Laser-Induced Fluorescence used in Localizing Atherosclerotic Lésions", S. Andersson-Engels et al., propose une excitation à 337nm. Le document [3] LASERS IN THE LI FE SCIENCES 3 (4) , 1990,The document [2] LASERS IN MEDICAL SCIENCE, vol. 4: 171, 1989, "Laser-Induced Fluorescence used in Localizing Atherosclerotic Lésions", S. Andersson-Engels et al., Offers an excitation at 337nm. The document [3] LASERS IN THE LI FE SCIENCES 3 (4), 1990,
"Excimer Laser Induced Autofluorescence from Atherosclerotic Human Arteries", G. H. Pettit et al., propose une excitation à 35 1 nm et conclut que les tissus calcifiés délivrent un spectre de réponse plus large que les tissus sains. Le document [4] IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol."Excimer Laser Induced Autofluorescence from Atherosclerotic Human Arteries", GH Pettit et al., Proposes an excitation at 1 nm and concludes that the calcified tissues deliver a broader spectrum of response than healthy tissues. The document [4] IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol.
26, n° 12, Décembre 1990, "Malignant Tumor and Atherosclerotic Plaque26, n ° 12, December 1990, "Malignant Tumor and Atherosclerotic Plaque
Diagnosis Using Laser-Induced Fluorescence", S. Andersson-Engels et al., propose une excitation à 337nm et une imagerie par superposition d'images.Diagnosis Using Laser-Induced Fluorescence ", S. Andersson-Engels et al., Offers excitation at 337nm and imagery by image overlay.
Le document [5] SPIE, vol. 1201, Optical Fibers in Medicine V ( 1990), "Laser Induced Tissue Autofluorescence versus Exogenous Chemical Probe Induced Fluorescence as an Arterial Layer Détection Method. A Comparative Study", T.G. Papazoglou et al., propose une excitation à 308nm en présence d'un marqueur exogène.The document [5] SPIE, vol. 1201, Optical Fibers in Medicine V (1990), "Laser Induced Tissue Autofluorescence versus Exogenous Chemical Probe Induced Fluorescence as an Arterial Layer Detection Method. A Comparative Study", TG Papazoglou et al., Proposes an excitation at 308nm in the presence of a exogenous marker.
Le document [6] LASERS IN SURGERY AND MEDICINE 10:245-261 ( 1990), "Laser Induced Fluorescence Spectroscopy of Normal and Atherosclerotic Human Aorta Using 306-3 lOnm Excitation", JJ. Baraga et al., analyse le taux de fluorescence du tryptophane, et du collagène et de l'elastine. Il conclut que certaines longueurs d'ondes d'excitation, notamment à 325nm et 337nm ne donnent pas de résultat exploitable.The document [6] LASERS IN SURGERY AND MEDICINE 10: 245-261 (1990), "Laser Induced Fluorescence Spectroscopy of Normal and Atherosclerotic Human Aorta Using 306-3 lOnm Excitation", JJ. Baraga et al., Analyzes the fluorescence rate of tryptophan, and collagen and elastin. He concludes that certain excitation wavelengths, notably at 325nm and 337nm do not give usable results.
Le document [7] SPIE, vol. 1425, Diagnostic and Therapeutic Cardiovascular Interventions ( 1991 ), "Fluorescence Spectroscopy of Normal and Atheromatous Human Aorta : Optimum Illumination Wavelength", A.L Alexander et al., étudie l'autofluorescence induite par une excitation comprise entre 270 et 470nm et conclut qu'il n'existe pas de différences significatives entre le spectre d'autofluorescence de tissus normaux et le spectre d'autofluorescence de tissus atheromateux pour une illumination de 270nm, 300nm ou 304nm. De nombreuses tentatives de diagnostic très précoce de cancer par analyse de la fluorescence induite par les tissus suite à une excitation lumineuse, ont également été proposées. Plus précisément la majorité de ces recherches ont porté sur le diagnostic de lésions superficielles cancéreuses ou précancéreuses, non observables en lumière visible. Les premiers essais en la matière ont été réalisés grâce à des marqueurs injectés. Cependant, il s'avère que ces marqueurs génèrent des effets secondaires néfastes.The document [7] SPIE, vol. 1425, Diagnostic and Therapeutic Cardiovascular Interventions (1991), "Fluorescence Spectroscopy of Normal and Atheromatous Human Aorta: Optimum Illumination Wavelength", AL Alexander et al., Studies the excitation-induced autofluorescence between 270 and 470nm and concludes that it There are no significant differences between the autofluorescence spectrum of normal tissues and the autofluorescence spectrum of atheromatous tissues for an illumination of 270nm, 300nm or 304nm. Numerous attempts at very early diagnosis of cancer by analysis of the fluorescence induced by the tissues following a light excitation have also been proposed. More precisely, the majority of this research has focused on the diagnosis of superficial cancerous or precancerous lesions, not observable in visible light. The first tests in this area were carried out using injected markers. However, it turns out that these markers generate harmful side effects.
Sur ce point, on pourra se référer par exemple au document [8] SPIE, vol. 1201 , Optical Fibers in Medicine V ( 1990), "Détection of lung cancer by ratio fluorometry with and without Photofrin II", S. Lam et al., qui propose une excitation à 405nm et une analyse de la réponse de fluorescence sur la base du rapport des réponses à 690nm et 560nm.On this point, one can refer for example to the document [8] SPIE, vol. 1201, Optical Fibers in Medicine V (1990), "Detection of lung cancer by ratio fluorometry with and without Photofrin II", S. Lam et al., which proposes an excitation at 405nm and an analysis of the fluorescence response on the basis of the response ratio at 690nm and 560nm.
Pour éviter les effets néfastes de ces marqueurs, on s'est ensuite penché sur l'analyse de l'autofluorescence des tissus. Dans un premier temps, les recherches ont été conduites essentiellement sur les tissus cérébraux ou les poumons.To avoid the harmful effects of these markers, we then looked at the analysis of tissue autofluorescence. Initially, research was mainly carried out on brain tissue or the lungs.
Le document [9] JOURNAL OF LASER APPLICATIONS, Winter 1991, pages 46-47, R. Alfano, "Applying Optical Spectroscopy", propose une excitation à 300nm et une analyse de la réponse d'autofluorescence par rapport des intensités d'autofluorescence à 340 et 440nm.The document [9] JOURNAL OF LASER APPLICATIONS, Winter 1991, pages 46-47, R. Alfano, "Applying Optical Spectroscopy", offers an excitation at 300nm and an analysis of the autofluorescence response compared to the autofluorescence intensities at 340 and 440nm.
Le document [10] ANNALES DE PHYSIQUE, Colloque n° 1 , supplément au n° 3, vol. 17, Juin 1992, "Etat actuel de l'utilisation des lasers à excimères en médecine", S. Avrillier et al., indique que l'état cancéreux dans la matière blanche cérébrale peut se traduire par l'intensité relative des pics à 362 et 383,6nm suite à une excitation à 308nm. Cependant, ce document ajoute que cette technique n'est aucunement exploitable d'une façon générale en matière de diagnostic. En particulier, cette technique ne permet pas une détection significative de l'état cancéreux de la matière grise. Le document [1 1] BIOMEDICAL OPTICS '93, "Excimer UserThe document [10] ANNALES DE PHYSIQUE, Colloque n ° 1, supplement to n ° 3, vol. 17, June 1992, "Current state of the use of excimer lasers in medicine", S. Avrillier et al., Indicates that the cancerous state in cerebral white matter can result in the relative intensity of peaks at 362 and 383.6nm following an excitation at 308nm. However, this document adds that this technique is in no way usable in general in terms of diagnosis. In particular, this technique does not allow significant detection of the cancerous state of gray matter. The document [1 1] BIOMEDICAL OPTICS '93, "Excimer User
Induced Autofluorescence for Cérébral Tumours Diagnosis. Preliminary Study", S. Avrillier et al., propose une illumination à 308nm et une analyse de la réponse du spectre de fluorescence dans une plage de 250nm allant de 350 à 600nm. Ce document conclut que l'analyse de la réponse de fluorescence exige un traitement complexe comprenant notamment des calculs sur les maxima, les minima, des rapports entre intensités maximales et des calculs sur les pentes à différentes longueurs d'onde de la réponse obtenue.Induced Autofluorescence for Cerebral Tumors Diagnosis. Preliminary Study ", S. Avrillier et al., Proposes an illumination at 308nm and an analysis of the response of the fluorescence spectrum in a range of 250nm going from 350 to 600nm. This document concludes that the analysis of the fluorescence response requires a complex processing comprising in particular calculations on the maxima, the minima, ratios between maximum intensities and calculations on the slopes at different wavelengths of the response obtained.
Le document [12] "Monte Carlo évaluation of laser induced fluorescence spectra modifications due to optical properties of the médium : Application to real spectra correction", E. Tinet et al., indique que de nombreuses recherches de diagnostic par analyses d'autofluorescence ont été proposées, mais que cependant cette technique est fort complexe. Selon ce document, la réponse d'autofluorescence dépend de la distribution de l'excitation, de la géométrie du milieu, du coefficient d'absorption du milieu, du coefficient de diffraction du milieu, de la distance du tissu observé par rapport à l'excitation. Le document ajoute que cette technique est particulièrement difficile à mettre en oeuvre in vivo dans la mesure où il est difficile d'obtenir les coefficients optiques régissant la réponse d'autofluorescence, et leur dépendance en fonction de la longueur d'onde d'excitation, in vivo.The document [12] "Monte Carlo evaluation of laser induced fluorescence spectra modifications due to optical properties of the medium: Application to real spectra correction", E. Tinet et al., Indicates that numerous diagnostic researches by autofluorescence analyzes have have been proposed, but that however this technique is very complex. According to this document, the autofluorescence response depends on the excitation distribution, the geometry of the medium, the absorption coefficient of the medium, the diffraction coefficient of the medium, the distance of the observed tissue from the excitation. The document adds that this technique is particularly difficult to implement in vivo since it is difficult to obtain the optical coefficients governing the autofluorescence response, and their dependence as a function of the excitation wavelength, in vivo.
Le document [13] "XeCl excimer laser-induced autofluorescence spectroscopy for human cérébral tumours diagnosis : preliminary study", S. Avrillier et al., rapporte des travaux de recherche essentiellement dans le domaine des bronches et gastro-intestinal. Ce document mentionne que la détection d'autofluorescence grâce aux fluorophores endogènes conduit à un spectre complexe, et que l'utilisation de marqueurs exogènes, bien que susceptibles de générer des effets secondaires, permet d'obtenir un spectre en réponse plus simple d'exploitation. Le document [4] précité, conclut dans son chapitre relatif au diagnostic sur les poumons, à la nécessité d'utiliser un marqueur externe en raison de la complexité du spectre résultant de l'autofluorescence.The document [13] "XeCl excimer laser-induced autofluorescence spectroscopy for human cerebral tumors diagnosis: preliminary study", S. Avrillier et al., Reports research work mainly in the field of the bronchi and gastrointestinal tract. This document mentions that the detection of autofluorescence thanks to endogenous fluorophores leads to a complex spectrum, and that the use of exogenous markers, although likely to generate side effects, makes it possible to obtain a spectrum in response that is easier to operate. . The aforementioned document [4], concludes in its chapter relating to the diagnosis on the lungs, to the need to use an external marker because of the complexity of the spectrum resulting from autofluorescence.
Le document [14] LASERS IN SURGERY AND MEDICINE 11 : 99-105 ( 1991 ), "Autofluorescence of Normal and Malignant Bronchial Tissue", J. Hung et al., propose d'utiliser des longueurs d'ondes d'excitation de 405nm, 442nm ou 488nm. Ce document indique que le spectre d'autofluorescence détecté présente une décroissance caractéristique en intensité pour des carcinomes in situ.The document [14] LASERS IN SURGERY AND MEDICINE 11: 99-105 (1991), "Autofluorescence of Normal and Malignant Bronchial Tissue", J. Hung et al., Proposes to use excitation wavelengths of 405nm , 442nm or 488nm. This document indicates that the detected autofluorescence spectrum exhibits a characteristic decrease in intensity for carcinomas in situ.
Le document [15] EP-A-512965, propose une excitation à 442nm ou 405nm. Ce document critique les procédés proposés antérieurement opérant par rapport des réponses obtenues à deux ou plusieurs longueurs d'ondes et propose une exploitation par combinaison visuelle ou mathématique d'images filtrées dans des bandes de longueurs d'ondes différentes pour distinguer les tissus normaux de tumeurs. Ce même document EP-A-512965 indique que les réponses in vivo diffèrent des réponses in vitro et que par ailleurs cette technique d'analyse présente une grande sensibilité en fonction des conditions opératoires.Document [15] EP-A-512965, proposes an excitation at 442nm or 405nm. This document criticizes the previously proposed methods operating with respect to responses obtained at two or more wavelengths and proposes an exploitation by visual or mathematical combination of filtered images in bands of different wavelengths to distinguish normal tissues from tumors. . This same document EP-A-512965 indicates that the in vivo responses differ from the in vitro responses and that, moreover, this analytical technique exhibits great sensitivity as a function of the operating conditions.
Le document [16] APPLIED OPTICS, vol. 28, n,° 12, 15 Juin 1989, "Pulsed and cw laser fluorescence spectra from cancerous, normal, and chemically treated normal human breast and lung tissues", G.C. Tang et al., propose deux excitations à 351nm et 527nm et mentionne que les tissus normaux répondent par autofluorescence aux excitations à faible longueur d'onde tandis que les tissus précancéreux répondent par autofluorescence à une excitation de longueur d'onde plus élevée. Des tentatives de diagnostic par analyses d'autofluorescence, dans le domaine de l'urologie, ont également été conduites.The document [16] APPLIED OPTICS, vol. 28, n, n ° 12, June 15, 1989, "Pulsed and cw laser fluorescence spectra from cancerous, normal, and chemically treated normal human breast and lung tissues", GC Tang et al., proposes two excitations at 351nm and 527nm and mentions that normal tissues respond by autofluorescence to excitations at short wavelength while precancerous tissues respond by autofluorescence to excitation at higher wavelength. Attempts at diagnosis by autofluorescence analyzes, in the field of urology, have also been carried out.
Le document [17] IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. QE-20, n° 12, Décembre 1984, "Laser Induced Fluorescence Spectroscopy from Native Cancerous and Normal Tissue", R.R. Alfano et al., relate des essais opérés grâce à une excitation à 488nm et mentionne la détection de pics significatifs, notamment à 521nm, sur des tumeurs de vessie de rats en soulignant que de tels pics ne sont pas générés par des tissus sains.The document [17] IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. QE-20, n ° 12, December 1984, "Laser Induced Fluorescence Spectroscopy from Native Cancerous and Normal Tissue", RR Alfano et al., Relates tests carried out using excitation at 488nm and mentions the detection of significant peaks, in particular at 521nm, on rat bladder tumors, stressing that such peaks are not generated by healthy tissue.
Le document [18] US-A-5201318 propose un procédé d'analyse par excitation de tissus dans une large plage de 250 à 500nm, par pas de lOnm, collecte des émissions d'autofluorescence dans une plage allant de la longueur d'onde d'excitation plus lOnm à 2 fois la longueur d'onde d'excitation moins lOnm, par pas de 5nm, établissement d'une moyenne des spectres d'émission ainsi détectés, puis traitement. Ce document conclut que la technique d'analyse par mesure de l'autofluorescence est fort complexe dans la mesure où le spectre d'émission dépend beaucoup de la longueur d'onde d'excitation. Le document US-A-5201318 ajoute qu'il est nécessaire d'enregistrer toute paire possible de longueur d'onde d'excitation et de longueur d'onde d'émission résultante pour arriver à un diagnostic. L'enseignement du document US-A-5201318 conduit à une visualisation complexe des résultats d'analyse en trois dimensions.The document [18] US-A-5201318 proposes a method of analysis by excitation of tissues in a wide range of 250 to 500nm, in steps of lOnm, collecting autofluorescence emissions in a range from the wavelength excitation plus lOnm at 2 times the excitation wavelength minus lOnm, in 5nm steps, establishment of an average of the emission spectra thus detected, then processing. This document concludes that the analysis technique by measuring the autofluorescence is very complex since the emission spectrum depends very much on the excitation wavelength. US-A-5201318 adds that it is necessary to register any possible pair of excitation wavelength and resulting emission wavelength to arrive at a diagnosis. The teaching of document US-A-5201318 leads to a complex visualization of the analysis results in three dimensions.
Il ressort de l'état de la technique cité ci-dessus que les Spécialistes ont la conviction, depuis de nombreuses années, qu'il serait très intéressant de pouvoir utiliser la fluorescence induite par une impulsion lumineuse à très faible énergie pour permettre au moins une aide au diagnostic précoce de lésions précancéreuses.It appears from the state of the art cited above that specialists have been convinced for many years that it would be very advantageous to be able to use the fluorescence induced by a very low energy light pulse to allow at least one helps in the early diagnosis of precancerous lesions.
Cependant aujourd'hui, les différentes voies de recherche explorées dans le domaine de l'analyse d'autofluorescence ont conduit à des solutions de laboratoires fort complexes non transposables dans un appareil industriel destiné au domaine hospitalier. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner l'état de la technique afin de permettre la réalisation d'un appareil simple permettant la détection précoce de lésions superficielles cancéreuses ou précancéreuses de manière aisée et fiable. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif d'imagerie endoscopique caractérisé par le fait qu'il comprend :However today, the various research avenues explored in the field of autofluorescence analysis have led to very complex laboratory solutions that cannot be transposed into an industrial device intended for the hospital sector. The present invention now aims to improve the state of the art in order to allow the production of a simple device allowing the early detection of cancerous or precancerous surface lesions easily and reliably. This object is achieved according to the present invention thanks to an endoscopic imaging device characterized in that it comprises:
- des moyens aptes à appliquer, par voie endoscopique, sur des tissus à imager, un signal d'excitation de longueur d'onde comprise entre 300 et 320nm, de préférence entre 303 et 313 nm, - des moyens aptes à détecter un signal d'autofluorescence généré par les tissus, suite à l'excitation, et- means suitable for applying, endoscopically, to tissue to be imaged, an excitation signal of wavelength between 300 and 320 nm, preferably between 303 and 313 nm, - means capable of detecting a signal d autofluorescence generated by the tissues, following excitation, and
- des moyens d'analyse aptes à isoler les réponses d'autofluorescence générées, d'une part par le tryptophane autour de 370nm et, d'autre part par la nicotine amide adénine dinucléotide (NADH) autour de 450nm, et traiter ces deux réponses pour définir une image des tissus analysés.- analytical means able to isolate the autofluorescence responses generated, on the one hand by tryptophan around 370nm and, on the other hand by nicotine amide adenine dinucleotide (NADH) around 450nm, and process these two responses to define an image of the tissues analyzed.
Comme on le comprendra à la lecture de la description qui va suivre, le dispositif d'imagerie endoscopique conforme à la présente invention, offre une aide précieuse au diagnostic précoce des lésions superficielles cancéreuses ou précancéreuses. En effet, un rapport de l'ordre de 1 entre la réponse d'autofluorescence de la NADH sur la réponse d'autofluorescence du tryptophane est significatif de tissus sains, alors qu'un rapport très inférieur à 1 est significatif de tumeurs.As will be understood on reading the description which follows, the endoscopic imaging device in accordance with the present invention offers valuable assistance in the early diagnosis of superficial cancerous or precancerous lesions. Indeed, a ratio of the order of 1 between the autofluorescence response of NADH and the autofluorescence response of tryptophan is significant for healthy tissue, while a ratio much less than 1 is significant for tumors.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :Other characteristics, aims and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, and with reference to the appended drawings given by way of nonlimiting examples and in which:
- la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif d'imagerie endoscopique conforme à la présente invention pour une observation point par point, - la figure 2 représente les courbes d'autofluorescence obtenues à l'aide d'un dispositif d'imagerie endoscopique conforme à la présente invention, respectivement sur une paroi saine et sur une tumeur, et- Figure 1 shows a schematic view of an endoscopic imaging device according to the present invention for point-by-point observation, - Figure 2 shows the autofluorescence curves obtained using an imaging device endoscopy according to the present invention, respectively on a healthy wall and on a tumor, and
- la figure 3 représente une vue schématique d'un dispositif d'imagerie conforme à une variante de réalisation de la présente invention, pour l'imagerie d'une zone des tissus observés. On va tout d'abord décrire la structure d'un dispositif d'imagerie endoscopique point par point conforme à la présente invention illustrée sur la figure 1 annexée.- Figure 3 shows a schematic view of an imaging device according to an alternative embodiment of the present invention, for imaging an area of the tissues observed. We will first describe the structure of a point-to-point endoscopic imaging device according to the present invention illustrated in Figure 1 attached.
Sur cette figure 1, les tissus analysés sont schématisés sous la référence T.In this figure 1, the tissues analyzed are shown diagrammatically under the reference T.
Comme on l'a indiqué précédemment, le dispositif d'imagerie endoscopique conforme à la présente invention comprend essentiellement :As indicated above, the endoscopic imaging device according to the present invention essentially comprises:
- des moyens d'excitation 10, - des moyens de détection 20, et- excitation means 10, - detection means 20, and
- des moyens d'analyse 30.- analysis means 30.
Les moyens d'excitation 10 sont adaptés pour appliquer par voie endoscopique, sur les tissus T à imager, un signal d'excitation de longueur d'onde comprises entre 300 et 320nm, très préférentiellement entre 303 et 313 nm.The excitation means 10 are suitable for applying endoscopically, to the tissues T to be imaged, an excitation signal of wavelength between 300 and 320 nm, very preferably between 303 and 313 nm.
Ces moyens d'excitation 10 comprennent une source 12 associée à un conduit optique souple 14.These excitation means 10 comprise a source 12 associated with a flexible optical conduit 14.
La source de lumière excitatrice 12 peut faire l'objet de nombreuses variantes. Il peut s'agir par exemple d'un laser UV puisé à excimère XeCl, ou d'une lampe au xénon à enveloppe de quartz suivie d'un filtre passe-bande, ou encore de tous moyens équivalents constitués d'une source émettant suffisament de lumière entre 300 et 320 nm.The excitation light source 12 can be the subject of numerous variants. It may, for example, be a pulsed UV laser with an XeCl excimer, or a xenon lamp with a quartz envelope followed by a bandpass filter, or alternatively any equivalent means consisting of a source emitting sufficient of light between 300 and 320 nm.
Le conduit 14 est formé de préférence de fibres en silice. De telles fibres sont bien adaptées pour l'acheminement des longueurs d'ondes ultraviolettes. On notera par ailleurs que les fibres optiques s'adaptent bien aux techniques médicales, notamment aux techniques d'endoscopie du fait de leur souplesse.The conduit 14 is preferably formed of silica fibers. Such fibers are well suited for the conveyance of ultraviolet wavelengths. It should also be noted that optical fibers adapt well to medical techniques, in particular to endoscopy techniques because of their flexibility.
Bien entendu dans le cadre de la présente invention il convient d'utiliser non seulement des fibres optiques adaptées pour véhiculer la lumière ultraviolette, mais également des moyens optiques associés à ces fibres adaptés à cet effet.Of course, in the context of the present invention, it is advisable to use not only optical fibers suitable for carrying ultraviolet light, but also optical means associated with these fibers suitable for this purpose.
Comme on l'a schématisé sous le détail A sur la figure 1 , le guide optique 14 peut être formé par exemple de six fibres émettrices 14 de 200μm de diamètre de coeur, disposées, à l'entrée du conduit 14, adjacente à la source 12, sous forme d'une fibre centrale 14a entourée de cinq fibres 14b.As shown diagrammatically in detail A in FIG. 1, the optical guide 14 can be formed, for example, from six emitting fibers 14 with a core diameter of 200 μm, arranged at the entrance to the conduit 14, adjacent to the source 12, in the form of a central fiber 14a surrounded by five fibers 14b.
Les moyens de détection 20 comprennent essentiellement, selon le montage particuler de la figure 1, un conduit optique souple 22 associé à un spectromètre 24 suivi d'un détecteur.The detection means 20 essentially comprise, according to the particular assembly of FIG. 1, a flexible optical conduit 22 associated with a spectrometer 24 followed by a detector.
Le conduit optique 22 est formé avantageusement d'un cathéter multifibres composé par exemple de treize fibres réceptrices. Comme on le voit sur le détail B de la figure 1, au niveau de l'extrémité distale les treize fibres réceptrices 22 sont disposées sous forme d'une fibre centrale 22a entourée des six fibres émettrices 14, elles-mêmes entourées des douze fibres réceptrices additionnelles 22b.The optical conduit 22 is advantageously formed of a multifiber catheter composed for example of thirteen receiving fibers. As can be seen in detail B in FIG. 1, at the distal end the thirteen receiving fibers 22 are arranged in the form of a central fiber 22a surrounded by the six emitting fibers 14, themselves surrounded by the twelve receiving fibers additional 22b.
L'invention n'est cependant pas limitée à ces dispositions particulières de fibres optiques, tant pour l'excitation que pour la détection de l'émission. En particulier l'invention n'est pas limitée à une disposition concentrique des fibres utilisées pour l'excitation et des fibres utilisées pour la détection. Une disposition différente des fibres peut être utilisée. De plus on peut utiliser les mêmes fibres pour assurer à la fois l'excitation et la détection, en séparant par exemple le faisceau d'excitation du faisceau d'émission par un miroir dichroïque ou un moyen équivalent.The invention is not however limited to these particular arrangements of optical fibers, both for excitation and for detection of the emission. In particular, the invention is not limited to a concentric arrangement of the fibers used for excitation and of the fibers used for detection. A different arrangement of fibers can be used. In addition, the same fibers can be used to ensure both excitation and detection, for example by separating the excitation beam from the emission beam by a dichroic mirror or an equivalent means.
Au niveau de l'extrémité proximale, adjacente au spectromètre 24, les treize fibres 22 sont disposées sous forme d'une rangée rectiligne compatible avec la fente d'entrée du spectromètre, comme on le voit sur le détail C de la figure 1. Un tel cathéter permet un couplage optimum avec le spectromètre 24 et une réduction importante du nombre d'éléments optiques utilisés par rapport à certains dispositifs de la technique antérieure. En outre, cette configuration alliée aux excellentes qualités du détecteur donne à l'ensemble de l'appareillage une très grande sensibilité. Un filtre 26 peut être disposé entre l'extrémité proximale du guide optique 22 et le spectromètre 24. Le détecteur situé en aval du spectromètre 24 peut être formé d'une barrette de photodiodes.At the proximal end, adjacent to the spectrometer 24, the thirteen fibers 22 are arranged in the form of a rectilinear row compatible with the entry slit of the spectrometer, as seen in detail C in FIG. 1. A such a catheter allows optimum coupling with the spectrometer 24 and a significant reduction in the number of optical elements used compared to certain devices of the prior art. In addition, this configuration combined with the excellent qualities of the detector gives the whole apparatus very high sensitivity. A filter 26 may be disposed between the proximal end of the optical guide 22 and the spectrometer 24. The detector located downstream of the spectrometer 24 may be formed of a strip of photodiodes.
Le spectromètre 24 et le détecteur associé permettent de détecter le signal d'autofluorescence généré par les tissus T suite à l'excitation de 300 à 320nm. Les moyens d'analyse et de traitement 30 sont adaptés pour isoler les réponses d'autofluorescence générées d'une part par le tryptophane autour de 370nm et, d'autre part par la nicotine amide adénine dinucléotide (NADH) autour de 450nm et traiter ces deux réponses pour définir une image du tissu analysé.The spectrometer 24 and the associated detector make it possible to detect the autofluorescence signal generated by the tissues T following the excitation of 300 to 320 nm. The analysis and processing means 30 are suitable for isolating the autofluorescence responses generated on the one hand by tryptophan around 370 nm and, on the other hand by nicotine amide adenine dinucleotide (NADH) around 450 nm and treating these two answers to define an image of the tissue analyzed.
Plus précisément les moyens 30 sont de préférence adaptés pour détecter la réponse d'autofluorescence dans la plage de 360 à 380 nm (tryptophane) et dans la plage de 440 à 460 nm (NADH).More precisely, the means 30 are preferably adapted to detect the autofluorescence response in the range from 360 to 380 nm (tryptophan) and in the range from 440 to 460 nm (NADH).
Pour cela, les moyens de traitement 30 comprennent par exemple un analyseur multicanaux permettant de relever un spectre de fluorescence complet en un seul tir laser de 20μJ et de quelques nanosecondes.For this, the processing means 30 comprise for example a multichannel analyzer making it possible to take up a complete fluorescence spectrum in a single laser shot of 20 μJ and of a few nanoseconds.
Les données ainsi obtenues autour de 370nm et 450nm peuvent faire l'objet de différents traitements, notamment par traitement informatique. Un traitement préférentiel dans le cadre de la présente invention, consiste à faire le rapport des intensités 450nm/370nm et à sélectionner les plages où ce rapport correspond aux tissus tumoraux. Un tel traitement par rapport d'intensités permet d'éliminer de nombreux paramètres parasites. Les inventeurs ont en effet déterminé que pour une excitation comprise entre 300 et 320nm, de préférence à 308nm, on obtient à la fois un signal de fluorescence correspondant au tryptophane, pour des longueurs d'ondes inférieures à 400nm, autour de 370nm, et une bande de fluorescence du NADH centrée à environ 450nm. L'existence de ces deux signaux permet une analyse des spectres en intensité relative. On voit en effet sur la figure 2 que le rapport des intensités de fluorescence à 450nm et 370nm est proche de 1 pour les tissus sains et inférieur à 0,5 pour les tissus tumoraux.The data thus obtained around 370nm and 450nm can be the subject of various treatments, in particular by computer processing. A preferential treatment in the context of the present invention consists in making the ratio of the intensities 450nm / 370nm and in selecting the ranges where this ratio corresponds to the tumor tissues. Such a treatment with respect to intensities makes it possible to eliminate numerous parasitic parameters. The inventors have in fact determined that for an excitation between 300 and 320 nm, preferably at 308 nm, there is obtained both a fluorescence signal corresponding to tryptophan, for wavelengths less than 400 nm, around 370 nm, and a NADH fluorescence band centered at around 450nm. The existence of these two signals allows an analysis of the spectra in relative intensity. We can see in Figure 2 that the ratio of fluorescence intensities at 450nm and 370nm is close to 1 for healthy tissue and less than 0.5 for tumor tissue.
Par ailleurs, les inventeurs ont déterminé que seules ces sélections de plages très particulières à l'excitation et à l'émission permettaient une analyse fiable.Furthermore, the inventors have determined that only these range selections which are very specific to excitation and emission allow a reliable analysis.
Des tests opérés par les inventeurs en dehors de ces plages de longueur d'onde à l'excitation et à l'émission ont conduit en effet à des résultats inexploitables. On peut citer par exemple, que pour une excitation à 337nm seul le NADH s'exprime par une large bande de fluorescence centrée à environ 450nm. Et cette méthode d'excitation à 337nm donne de nombreux faux positifs (zone inflammatoire rouge, traces de sang ...). On peut citer également que pour une excitation à 483nm, il se produit un phénomène analogue avec la fluorescence des flavines présentant un seul maximum aux environs de 575nm.Tests carried out by the inventors outside of these wavelength ranges at excitation and emission have in fact led to unusable results. We can quote for example, that for an excitation at 337nm only NADH is expressed by a broad band of fluorescence centered at approximately 450nm. And this method of excitation at 337nm gives many false positives (red inflammatory zone, traces of blood ...). We can also cite that for an excitation at 483nm, a similar phenomenon occurs with the fluorescence of the flavins having a single maximum around 575nm.
Selon une variante de réalisation, le spectromètre 24 peut être remplacé par des filtres optiques passe bande spécifiques des plages 360- 380nm et 440-460nm. On peut ainsi prévoir deux filtres optiques passe bande placés en regard de photodétecteurs respectifs ou encore un photodétecteur unique placé derrière un ensemble comportant deux filtres passe bande mobiles alternativement en regard dudit photodétecteur.According to an alternative embodiment, the spectrometer 24 can be replaced by optical bandpass filters specific to the ranges 360- 380nm and 440-460nm. It is thus possible to provide two optical band pass filters placed opposite respective photodetectors or even a single photodetector placed behind an assembly comprising two band pass filters movable alternately opposite said photodetector.
On va maintenant décrire la variante de réalisation conforme à la présente invention illustrée sur la figure 3, laquelle variante est adaptée pour une imagerie de zone.We will now describe the alternative embodiment according to the present invention illustrated in Figure 3, which variant is suitable for area imaging.
On retrouve sur cette figure 3, une lampe UV 10 placée sur l'extrémité proximale d'une fibre 14. La fibre 14 permet d'exciter une zone des tissus T à observer. A cette fin la fibre 14 est placée dans le canal d'éclairage d'un endoscope conventionnel 16. La voie imagerie de l'endoscope, formée de fibres optiques 22 et adaptée pour observer la réponse de ladite zone à l'excitation précitée, est quant à elle dirigée vers un dispositif de détection 20. Ce dispositif 20 comprend de préférence un ensemble de filtres 27, 28 spécifiques des bandes 360-380nm et 440-460nm ( par exemple des filtres 27, 28 montés sur un équipage rotatif) placé en regard d'un photodétecteur 29, de préférence du type caméra CCD. La sortie de la caméra CCD est dirigée vers les moyens de traitement 30.This FIG. 3 shows a UV lamp 10 placed on the proximal end of a fiber 14. The fiber 14 makes it possible to excite an area of the tissues T to be observed. To this end, the fiber 14 is placed in the lighting channel of a conventional endoscope 16. The imaging path of the endoscope, formed of optical fibers 22 and adapted to observe the response of said zone to the aforementioned excitation, is as for it directed towards a detection device 20. This device 20 preferably comprises a set of filters 27, 28 specific to the bands 360-380nm and 440-460nm (for example filters 27, 28 mounted on a rotary assembly) placed in gaze from a photodetector 29, preferably of the CCD camera type. The output of the CCD camera is directed to the processing means 30.
Selon une autre variante, la caméra CCD 29 peut être placée au bout de l'extrémité distale de l'endoscope, c'est à dire à l'intérieur du corps observé.According to another variant, the CCD camera 29 can be placed at the end of the distal end of the endoscope, that is to say inside the body observed.
La présente invention permet ainsi une aide précieuse au diagnostic en superposant des contours de la zone (ou des zones) tumorale(s) sur une image vidéo conventionnelle observée par le médecin. La présente invention conduit à un dispositif portable et de mise en oeuvre compatible avec les utilisations en milieux hospitaliers.The present invention thus provides valuable diagnostic assistance by superimposing contours of the tumor area (s) on a conventional video image observed by the doctor. The present invention leads to a portable device and to implementation compatible with the uses in hospital environments.
En outre, l'utilisation du dispositif précédemment décrit peut être conduite par toute personne autorisée sans exiger de connaissance particulière dans le domaine médical.In addition, the use of the device described above can be carried out by any authorized person without requiring any particular knowledge in the medical field.
Le dispositif d'imagerie endoscopique conforme à la présente invention trouve notamment application dans le domaine de l'urologie, mais aussi bien dans d'autres domaines tels que l'O.R.L, la gynécologie (précancer du col de l'utérus), en gastro-entérologie, etc ... La présente invention permet une détection endoscopique précoce de lésions superficielles cancéreuses ou précancéreuses (dysplasies sévères, carcinomes in stitu) qui sont des lésions planes souvent non détectables en endoscopie conventionnelle, et dont le pronostic est sévère. Ces lésions qu'il est essentiel de pouvoir déceler au plus tôt, peuvent être longtemps asymptomatiques et les signes cliniques qui les accompagnent n'ont souvent rien de spécifique.The endoscopic imaging device in accordance with the present invention finds particular application in the field of urology, but also in other fields such as ENT, gynecology (precancer of the cervix), in gastro -enterology, etc. The present invention allows early endoscopic detection of surface cancerous or precancerous lesions (severe dysplasias, carcinomas in stitu) which are flat lesions often not detectable by conventional endoscopy, and whose prognosis is severe. These lesions, which it is essential to be able to detect at the earliest, can be asymptomatic for a long time and the clinical signs which accompany them are often not specific.
La présente invention qui procède par analyse de l'autofluorescence des tissus permet d'éviter l'utilisation de fluorophore exogène souvent peu sélectif et dangereux pour le patient. Le dispositif conforme à la présente invention utilise une lumière d'excitation non ionisante et non invasive. Il offre ainsi la possibilité d'un suivi de longue durée sans danger pour le patient. De plus, comparé aux appareils de diagnostic usuel (radiographie, RMN, écographie, analyse histologique) le dispositif conforme à la présente invention est relativement peu cher et peu encombrant.The present invention which proceeds by tissue autofluorescence analysis makes it possible to avoid the use of exogenous fluorophore which is often not very selective and dangerous for the patient. The device according to the present invention uses a non-ionizing and non-invasive excitation light. It thus offers the possibility of long-term follow-up that is safe for the patient. In addition, compared to the usual diagnostic apparatuses (radiography, NMR, ecography, histological analysis) the device according to the present invention is relatively inexpensive and compact.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux dispositions particulières qui viennent d'être décrites, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.Of course, the present invention is not limited to the specific provisions which have just been described, but extends to any variant in accordance with its spirit.
Le dispositif d'imagerie conforme à la présente invention peut être utilisé par des voies d'abord naturelles ou artificielles. The imaging device according to the present invention can be used by natural or artificial routes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'imagerie endoscopique pour la détection précoce de lésions superficielles cancéreuses ou précancéreuses, caractérisé par le fait qu'il comprend :1. Endoscopic imaging device for the early detection of superficial cancerous or precancerous lesions, characterized in that it comprises:
- des moyens ( 10) aptes à appliquer, par voie endoscopique, sur des tissus (T) à imager, un signal d'excitation de longueur d'onde comprise entre 300 et 320nm,means (10) capable of applying, endoscopically, on tissues (T) to be imaged, an excitation signal of wavelength between 300 and 320 nm,
- des moyens (20) aptes à détecter le signal d'autofluorescence généré par les tissus (T) suite à l'excitation,- means (20) capable of detecting the autofluorescence signal generated by the tissues (T) following the excitation,
- des moyens (30) d'analyse aptes à isoler les réponses d'autofluore-sence générées d'une part par le tryptophane autour de 370nm et d'autre part par la NADH autour de 450nm et traiter ces deux réponses pour définir une image des tissus analysés. - analytical means (30) able to isolate the autofluorescence responses generated on the one hand by tryptophan around 370nm and on the other hand by NADH around 450nm and process these two responses to define an image of the tissues analyzed.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'excitation ( 10) sont adaptés pour générer un signal d'excitation de longueur d'onde comprise entre 303 et 313nm.2. Device according to claim 1, characterized in that the excitation means (10) are adapted to generate an excitation signal of wavelength between 303 and 313nm.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens d'analyse sont sensibles aux réponses d'autofluorescence dans les plages de 360 à 380nm et 440 à 460nm.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the analysis means are sensitive to the autofluorescence responses in the ranges from 360 to 380nm and 440 to 460nm.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens d'analyse (30) sont adaptés pour déterminer le rapport entre la réponse d'autofluorescence de la NADH et la réponse d'autofluorescence du tryptophane. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens d'analyse (30) sont adaptés pour comparer le rapport entre les réponses d'autofluorescence de la NADH et du tryptophane à une valeur seuil de l'ordre de 0,4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the analysis means (30) are adapted to determine the relationship between the autofluorescence response of NADH and the autofluorescence response of tryptophan. 5. Device according to claim 4, characterized in that the analysis means (30) are adapted to compare the ratio between the autofluorescence responses of NADH and tryptophan at a threshold value of the order of 0,
5.5.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens d'excitation ( 10) comprennent une source ( 12) et un conduit optique souple (14).6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the excitation means (10) comprise a source (12) and a flexible optical conduit (14).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la source (12) est choisie dans le groupe comprenant un laser UV puisé à excimère XeCl, ou une lampe au xénon à enveloppe de quartz associée éventuellement à un filtre passe bande. 7. Device according to claim 6, characterized in that the source (12) is chosen from the group comprising a pulsed UV laser with XeCl excimer, or a xenon lamp with quartz envelope possibly associated with a bandpass filter.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens de détection (20) comprennent un conduit optique souple (22) placé en regard d'un détecteur.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the detection means (20) comprise a flexible optical conduit (22) placed opposite a detector.
9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que le conduit optique comprend des fibres de silice spécifiques UV9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the optical conduit comprises UV specific silica fibers
(14, 22).(14, 22).
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les moyens de détection (20) comprennent un spectromètre (24). 10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the detection means (20) comprise a spectrometer (24).
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les moyens de détection (20) comprennent des filtres optiques passe bande placés en regard d'au moins un photodétecteur.11. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the detection means (20) comprise optical band pass filters placed opposite at least one photodetector.
12. Dispositif selon la revendication 11 caractérisé par le fait que les moyens de détection (20) comprennent deux filtres optiques passe bande spécifiques des plages 360-380nm et 440-460nm.12. Device according to claim 11 characterized in that the detection means (20) comprise two specific optical band pass filters of the ranges 360-380nm and 440-460nm.
13. Dispositif selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait que les moyens de détection (20) comprennent deux filtres optiques passe bande placés en regard de photodétecteurs respectifs.13. Device according to one of claims 11 and 12, characterized in that the detection means (20) comprise two optical band pass filters placed opposite respective photodetectors.
14. Dispositif selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait que les moyens de détection (20) comprennent deux filtres optiques passe bande mobiles alternativement en regard d'un photodétecteur.14. Device according to one of claims 11 and 12, characterized in that the detection means (20) comprise two optical band pass filters movable alternately opposite a photodetector.
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les moyens de détection comprennent au moins une caméra CCD (29) pour une imagerie de zone. 15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the detection means comprise at least one CCD camera (29) for area imaging.
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