Un aparato para la detecci6n de rasgos clfnicamente relevantes en el tracto (72) gastrointestinal (GI) de un paciente (54) ,

en asociaci6n con un agente (70) de contraste para rayos X dispuesto dentro del espacio interno del tracto GI, comprendiendo el aparato: una capsula (50) adaptada para ser tragada por el paciente, y que comprende: al menos una fuente (60) de radiaci6n de rayos X o gamma, adaptada para emitir una radiaci6n que tiene una energfa de al menos 10 keV; y al menos un detector (62) de fotones, adaptado para detectar fotones de fluorescencia de rayos X (XRF) emitidos desde el agente de contraste y/o fotones retrodispersados Compton dispersados desde el agente de contraste, en respuesta a la radiaci6n emitida; y caracterizado por una unidad de control adaptada para estimar una distancia desde un sitio de la capsula (50) hasta una pared del tracto (72) GI analizando datos relativos a los fotones detectados.

Detecci6n intraluminal de p6lipos

Campo de la invenci6n

La presente invenci6n se refiere, de manera general, al campo de la detecci6n de dolencias de una luz corporal, y especfficamente a un dispositivo tragable que viaja en el colon y detecta anomalfas anat6micas.

Antecedentes de la invenci6n

El cancer colorrectal es una de las causas principales de muerte en el mundo occidental. Las pruebas clfnicas sugieren que la detecci6n temprana del cancer colorrectal primario conduce a una tasa de supervivencia a los 5 aros del 90% o mas, mientras que la detecci6n de la enfermedad cuando ya se ha producido metastasis conduce a una pobre prognosis, con una tasa de supervivencia a los 5 aros del 50% o menos y una tasa de recurrencia del 30%. El cribado y la detecci6n temprana del cancer colorrectal tienen un impacto positivo sustancial sobre la prognosis de esta malignidad.

Las siguientes referencias son de interes: Patente de EE.UU. 6.324.418 y solicitud de patente internacional WO 02/26130 Patente de EE.UU. 5.721.462, concedida a Shanks Patentes de EE.UU. 6.134.300 y 6.353.658, concedidas a Trebes et al. Publicaci6n de solicitud de patente de EE.UU. 2002/0099310, de Kimchy et al. Publicaci6n PCT WO 02/058531, de Kimchy et al. Brochard J. et al., "Estimation of movement parameters of 3D textured surfaces using the autocorrelation function", Pattern Recognition Letters 24 (12) :2031-2045 (2003)

Camilleri M. et al., "Human gastric emptying and colonic filling of solids characterized by a new method", Am J Physiol 257 (2 Pt 1) :G284-G290 (1989) Caner BE et al., "Functional assessment of human gastrointestinal tract using 99Tcm-latex particles", Nucl Med Commun 12 (6) :539-544 (1991) Compton, Arthur H., Phys. Rev. 21, 483; 22, 409 (1923) Gutman G. et al., "A novel needle-based miniature x-ray generating system", Phys Med Biol 49:4677-4688 (2004) Haga, A. et al., "A miniature x-ray tube", Applied Physics Letters 84 (12) :2208-2210 (2004) Madsen JL et al., "Gastrointestinal transit of technetium-99m-labeled cellulose fiber and indium-111-labeled plastic

particles", J Nucl Med 30 (3) :402-406 (1989) Pais, Abraham, "Subtle is the Lord..." The Science and the Life of Albert Einstein, Oxford (1982) Proano M. et al., "Transit of solids through the human colon: regional quantification in the unprepared bowel", Am J

Physiol 258 (6 Pt 1) :-G862 (1990) Tartari A. et al., "Compton scattering elemental imaging of a deep layer performed with the principal component

analysis", Proceedings of the 15th World Conference on Non-Destructive Testing, Conservation and Restoration in Art and Architecture, Rome (October 15-21, 2000) "X-ray contrast medium", MedcyclopaediaTM (www.medcyclopaedia.com) , from the Encyclopaedia of Medical Imaging

Volume I

Compendio de la invenci6n

Las realizaciones de la presente invenci6n estan dirigidas a la detecci6n de p6lipos y otros rasgos clfnicamente relevantes que pueden albergar el potencial para el cancer del tracto gastrointestinal (GI) , particularmente el cancer colorrectal.

A modo de introducci6n, un paciente traga primero un agente de contraste, y, tfpicamente despues de un periodo de espera, traga una capsula que comprende una o mas fuentes de radiaci6n gamma y/o de rayos X y detectores de radiaci6n. Segun viaja la capsula a traves del tracto GI, las fuentes de radiaci6n "iluminan" las inmediaciones de la capsula. El contenido del tracto GI (incluyendo el agente de contraste) , la pared del tracto GI y el tejido fuera del tracto GI actuan como medios de dispersi6n para la radiaci6n emitida, tfpicamente, principalmente mediante el proceso de dispersi6n Compton. Los fotones dispersados viajan entonces de vuelta a traves del contenido del tracto GI, que incluye el agente de contraste. Los detectores de radiaci6n cuentan apropiadamente los fotones retrodispersados Compton, y transmiten la informaci6n sobre la tasa de recuento a una unidad de registro externa que lleva puesta el paciente.

Las tasas de recuento recogidas por cada detector por intervalo de unidad de tiempo se analizan, tfpicamente s6lo para ventanas de energfa de fotones predeterminadas. Estos datos son presentados a un medico de una manera que le permite evaluar la probabilidad de que haya un p6lipo o alguna otra deformaci6n anat6mica en el tracto GI. En algunas realizaciones, los datos son analizados tambien para indicar un area general del colon donde puede existir tal deformaci6n. Estos p6lipos o anomalfas anat6micas pueden ser el resultado de un tumor que empieza a crecer dentro del tracto GI. Si el medico sospecha la presencia de un p6lipo o alguna otra anomalfa anat6mica que pueda ser cancerosa o precancerosa, el paciente es remitido tfpicamente a pruebas diagn6sticas adicionales, tal como un examen colonosc6pico.

Se proporciona, por lo tanto, de acuerdo con la presente invenci6n, un aparato para la detecci6n de rasgos clfnicamente relevantes en un tracto gastrointestinal (GI) de un paciente, en asociaci6n con un agente de contraste para rayos X dispuesto dentro del espacio interno de ese tracto GI, que incluye:

una capsula, adaptada para ser tragada por un paciente, y que incluye:

al menos una fuente de radiaci6n de rayos X o gamma, adaptada para emitir una radiaci6n que tiene una energfa de al menos 10 keV; y al menos un detector de fotones, adaptado para detectar fotones de fluorescencia de rayos X (XRF, por sus siglas en ingles) emitidos desde el agente de contraste y/o fotones retrodispersados Compton dispersados desde el agente de contraste, en respuesta a la radiaci6n emitida, y una unidad de control, adaptada para estimar una distancia desde un sitio de la capsula hasta una pared del tracto GI analizando datos relativos a los fotones detectados. El agente oral puede tener un alto Z.

Para algunas aplicaciones, el aparato incluye un agente oral adaptado para ser administrado al paciente, el agente se puede seleccionar de la lista que consiste en: un agente de contraste y un agente de alto Z, el agente puede incluir partfculas ferromagneticas, y la capsula puede incluir un iman, adaptado para atraer las partfculas ferromagneticas a la capsula.

En una realizaci6n de la presente invenci6n, la fuente de radiaci6n incluye un generador de rayos X en miniatura. En una realizaci6n, la fuente de radiaci6n incluye un radiois6topo. Para algunas aplicaciones, la fuente de radiaci6n esta adaptada para emitir rayos gamma. Alternativa o adicionalmente, la fuente de radiaci6n esta adaptada para emitir rayos X.

Para algunas aplicaciones, la unidad de control esta adaptada para analizar una derivada respecto al tiempo de los datos a fin de generar la informaci6n.

Para algunas aplicaciones, la fuente de radiaci6n incluye al menos un colimador, adaptado para colimar la radiaci6n emitida por la fuente de radiaci6n. Para algunas aplicaciones, el detector de fotones incluye al menos un colimador, adaptado para colimar los fotones detectados por el detector de fotones.

Para algunas aplicaciones, la unidad de control esta adaptada para distinguir entre el gas presente en el tracto GI y el rasgo clfnicamente relevante.

En una realizaci6n, la unidad de control puede estar adaptada para analizar fotones de fluorescencia de rayos X (XRF) generados en respuesta a la radiaci6n emitida. En una realizaci6n, la unidad de control puede estar adaptada para analizar fotones XRF generados en respuesta a la radiaci6n emitida, y fotones retrodispersados Compton generados en respuesta a la radiaci6n emitida.

Para algunas aplicaciones, la capsula incluye un sensor de aceleraci6n.

Para algunas aplicaciones, el aparato puede incluir una unidad de registro de datos externa, adaptada para permanecer fuera del cuerpo de un paciente, y la capsula puede estar adaptada para transmitir de manera inalambrica informaci6n a la unidad de registro de datos mientras la capsula esta en el tracto GI.

Para algunas aplicaciones, la capsula puede incluir un agente seleccionado de la lista que consiste en: un agente de contrasto y un agente de alto Z, y la capsula puede estar adaptada para almacenar el agente y liberar el agente en un area de interes clfnico en el tracto GI. Alternativa o adicionalmente, el aparato puede incluir una capsula de almacenamiento de agentes que incluye un agente seleccionado de la lista que consiste... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para la detecci6n de rasgos clfnicamente relevantes en el tracto (72) gastrointestinal (GI) de un paciente (54) , en asociaci6n con un agente (70) de contraste para rayos X dispuesto dentro del espacio interno del tracto GI, comprendiendo el aparato:

una capsula (50) adaptada para ser tragada por el paciente, y que comprende:

al menos una fuente (60) de radiaci6n de rayos X o gamma, adaptada para emitir una radiaci6n que tiene una energfa de al menos 10 keV; y al menos un detector (62) de fotones, adaptado para detectar fotones de fluorescencia de rayos X (XRF) emitidos desde el agente de contraste y/o fotones retrodispersados Compton dispersados desde el agente de contraste, en respuesta a la radiaci6n emitida;

y caracterizado por una unidad de control adaptada para estimar una distancia desde un sitio de la capsula (50) hasta una pared del tracto (72) GI analizando datos relativos a los fotones detectados.

2. El aparato segun la reivindicaci6n 1, en el que el agente de contraste comprende un elemento qufmico que tiene un numero at6mico de al menos 50.

3. El aparato segun la reivindicaci6n 1, en el que los datos se presentan como una reconstrucci6n en secci6n transversal del colon.

4. El aparato segun la reivindicaci6n 1, en el que los datos se presentan como una serie de reconstrucciones en secci6n transversal del tracto GI.

5. El aparato segun la reivindicaci6n 1, en el que dicho al menos un detector de fotones esta adaptado para detectar al mismo tiempo dichos fotones de fluorescencia de rayos X (XRF) en una primera ventana de energfa y dichos fotones retrodispersados Compton en una segunda ventana de energfa.

6. El aparato segun la reivindicaci6n 1, en el que la fuente de radiaci6n comprende un radiois6topo.

7. El aparato segun la reivindicaci6n 1, en el que la fuente de radiaci6n comprende al menos un colimador, adaptado para colimar la radiaci6n emitida por la fuente de radiaci6n.

8. El aparato segun la reivindicaci6n 1, en el que el detector de fotones comprende al menos un colimador, adaptado para colimar los fotones detectados por el detector de fotones.

9. El aparato segun la reivindicaci6n 5, en el que la unidad de control computa una relaci6n entre las intensidades de los fotones dispersados Compton y los fotones de fluorescencia de rayos X para distinguir entre el gas presente en el tracto GI y un rasgo clfnicamente relevante.

10. El aparato segun la reivindicaci6n 1, en el que la unidad de control esta adaptada para estimar la distancia estimando una profundidad del agente de contraste entre el sitio de la capsula y la pared del tracto GI.

11. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la fuente de radiaci6n esta adaptada para emitir la radiaci6n desde la capsula s6lo durante una parte de un tiempo en que la capsula esta en el tracto GI.

12. El aparato segun la reivindicaci6n 11, en el que la capsula comprende un sensor, adaptado para detectar un parametro indicativo de un posible movimiento inminente de la capsula en el tracto GI, y en el que la fuente de radiaci6n esta adaptada para emitir la radiaci6n desde la capsula en respuesta a la detecci6n del parametro por el sensor.

13. El aparato segun la reivindicaci6n 11,

en el que la fuente de radiaci6n comprende un radiois6topo, en el que la fuente de radiaci6n comprende un escudo de radiaci6n, y en el que la capsula comprende un accionador, adaptado para mover al menos uno de la fuente de radiaci6n y el escudo, de tal modo que el escudo no bloquee la radiaci6n emitida desde la fuente de radiaci6n durante la porci6n del tiempo.

14. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capsula comprende un globo inflable, adaptado para inflarse alrededor de la capsula.

15. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos un detector de fotones comprende una pluralidad de detectores de fotones, dispuestos para detectar fotones que llegan desde una pluralidad de direcciones de detecci6n respectivas.

16. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capsula comprende al menos un escudo para la radiaci6n.

17. El aparato segun la reivindicaci6n 16, en el que el al menos un escudo esta configurado para impedir que la radiaci6n sea emitida desde la fuente de radiaci6n en direcciones distintas a un unico sector s6lido confinado en relaci6n a una esfera que rodea la capsula.

18. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rasgo clfnicamente relevante incluye una anormalidad anat6mica del tracto GI.

19. El aparato segun la reivindicaci6n 18, en el que la anormalidad anat6mica incluye un p6lipo.

20. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la unidad de control esta adaptada para detectar que la capsula ha alcanzado el colon.

21. El aparato segun la reivindicaci6n 20, en el que la unidad de control esta adaptada para detectar que la capsula ha alcanzado el colon detectando y analizando fotones de fluorescencia de rayos X (XRF) .

22. El aparato segun la reivindicaci6n 20, en el que la capsula comprende un sensor de presi6n, y en el que la unidad de control esta adaptada para detectar que la capsula ha alcanzado el colon en respuesta a un cambio en la presi6n detectada por el sensor de presi6n.

23. El aparato segun la reivindicaci6n 22, en el que la unidad de control esta adaptada para detectar que la capsula ha alcanzado el colon detectando y analizando fotones de fluorescencia de rayos X (XRF) , y en respuesta al cambio en la presi6n.

24. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capsula comprende al menos un elemento extensor, adaptado, cuando esta extendido, a mantener la capsula al menos a una cierta distancia de una pared del tracto GI.

25. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capsula comprende al menos un elemento extensor, adaptado, cuando esta extendido, para orientar un eje largo de la capsula generalmente en paralelo a un eje longitudinal del tracto GI.

26. El aparato segun la reivindicaci6n 25, en el que el elemento extensor comprende una camara flexible expandible, en donde la camara flexible comprende un hidrogel superabsorbente, y en donde la camara flexible esta adaptada para expandirse cuando el hidrogel absorbe lfquidos del tracto GI.

27. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capsula comprende un sensor de aceleraci6n.

28. El aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el aparato comprende un chip sensor de aceleraci6n MEMS en la capsula y un segundo chip de aceleraci6n MEMS acoplado a una superficie externa del paciente para corregir movimientos el paciente.

29. El aparato segun la reivindicaci6n 5, en el que la unidad de control esta adaptada para detectar una variaci6n de densidad del tejido de la pared del tracto GI, variaci6n que es indicativa de un rasgo clfnicamente relevante.

30. El aparato segun la reivindicaci6n 29, en el que la unidad de control esta adaptada para detectar la variaci6n cuando la unidad de control detecta que al menos una parte de la capsula esta en contacto ffsico con la pared del tracto GI.