JPH02299634A - 癌診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は光を用いた診断装置に関するもので、体内の病
気（特に癌）を蛍光診断する診断装置を提供するもので
ある。さらに詳しくはヘマトポルフィリン誘導体（ｔｌ
ｅｍａｔｏｐｏｒｐｈｙｒｊ、ｎ　Ｄｅｒｉｖａｔｉｖ
ｅ。

以下ＨｐＤという）などの癌に集積し易くかつ光励起さ
れたときに殺細胞効果を有する蛍光物質を用いた光化学
反応によるがんの治療法は定着しつつあり、これはＰｈ
ｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ　Ｔｈｅｒａｐｙ（Ｐ　Ｄ　Ｔ）
と呼ばれている。本発明は、この蛍光物質から発生する
蛍光の分光スペクトル強度等を測定することによ゛り癌
の診断を行う診断装置に関するものである。

「従来の技術」 癌の診断、治療に、Ｉ−１ｐ　Ｄなど、癌に対して親和
性の強い蛍光物質を予め病巣部に吸収させておき、この
部分をレーザ光で照射したときの蛍光物質とレーザ光と
の光化学反応を利用して癌細胞だけを選択的に壊死させ
る癌診断治療方法および装置が提案されている（特公昭
６３−９４６４号公報および特公昭６３−２６３３号公
報）。

第５図は」二記提案による従来の前記診断治療装置の基
本構成を示す図で、図中、１は組織表面、２．３．４．
５はライトガイド、６はカラーカメラ、７は白色光源、
８はレーザ光源、９は分光器、１０は蛍光スペクトル像
、１１は高感度カメラ、１２は解析回路、１３および１
４はモニタＴＶ、１５はファイバ束、１６はビデオ信号
である。

この第５図しこ示す装置は、通常の内視鏡診断系１７と
光化学反応診断治療系１８に分けることができる。前記
ファイバ束１５は内視鏡に組み込まれており、予めＨｐ
、Ｄを静注された患者の病巣と疑われる部位に挿入され
ている。

前記内視鏡診断系１７は、組織表面上を照射するための
白色光源７と、この白色光を導くライトガイド３と、組
織表面〕−のイメージをカラーカメラ６に導くイメージ
ガイド２と、組織表面１−のイメージをカラーカメラ６
で撮影して得たイメージを写すモニタＴＶ１．３とから
構成される。

前記光化学反応診断治療系１８には、診断のための診断
光（波長４０５ｎｍ）と治療のための治療光（６３０ｎ
１１１）をパルスレーザ光として切り換えて出力するレ
ーザ光源８が設けられている。これらの光はライトガイ
ド４により患部に導かれ、これを照射する。

診断時に診断レーザ光の照射により生じた蛍光は、ライ
トガイド５により分光器９へ導かれる。この分光器９に
より得られた蛍光スペクトル像１０は高感度カメラ１１
により撮影され、この出力ビデオ信号１６を解析回路１
２で演算処理して図形化し、スペクトル波形としてモニ
タＴＶ１４に表示する。スペクトル像１０はＩ（ｐ、　
Ｄ蛍光に特徴的な６３０ｎｍ、６９０ｎ■の双峰系を示
し、このスペクトルを観察するため、分光器９の分光波
長領域は６００〜７００ｎｍに設定している。

内視鏡診断と光化学反応診断治療は併行して行われるた
め、白色光源７とレーザ光源８は時分割して組織表面］
を照射する。レーザ光照射に同期して分光器９からモニ
タＴＶ１．４に至る蛍光スペクトル解析系も間欠的に動
作する。

この装置により、操作者は、診断時にはモニタＴＶ１．
３の組織イメージ像とモニタＴＶ１４の蛍光スペクトル
波形を同時に見ながら、癌の場所を探ることができ、こ
こで発見した癌は励起光を治療用に切替えるだけでただ
ちに治療を行うことができる。この治療は隔部に残留し
ているＨ　ｐＤと治療光との光化学反応により、隔部だ
けを選択的に壊死させることで実行される。さらに診断
時における蛍光の確認についても、蛍光に特有なスペク
ト川波形そのものを直接観察するため、正常部からの自
家蛍光との混同もなく、癌の認定が容易となる。そして
特に早期癌の診断・治療に大きく貢献できる可能性があ
る。

治療光の波長を６３０ｎｍにしたのは、いくつかあるＨ
　ｐ　Ｄの吸収パン１（の中で、この波長で血液による
吸収が最低となるため、組織の奥深くまでレーザ光が到
達して深部癌の治療が期待できるからである。また、診
断光の波長を４０５ｎｍにしたのはＨｐ、　Ｄの吸収が
この波長で大きく、ＨｐＤ特有の蛍光を効率良く発生で
きるからである。

「発明が解決しようとする課題」 前記従来技術は１つの装置で癌の診断と治療を同時に行
うことができるのでそれ自体は大きな意義のあるもので
ある。またＨ　ｐ　Ｄを励起する光として尖頭出力の大
きなパルスレーザ光を使用するのも診断と治療を効果的
に行うのに大きな意味がある。しかし診断と治療が同時
に行われない場合もあり、特に診断だけの装置が望まれ
ていた。例えば研究レベルでは診断装置だけを必要とす
る場合があり、また、多人数を対象とする健康診断では
特に扱い易い診断装置が要望されていた。

診断のみを行う場合、前記従来装置を使用できるが、寸
法が大き過ぎて移動が難しかった。また診断だけであれ
ば４０５ｎｍ波長光源は必らずしもレーザである必要は
なくもっと使用し易い光源があればこれの方が望ましい
。

従来装置では診断用の４０５ｎｍパルスレーザ光ヲ＜４
４るのに３０８ｎｍ光を発するエキシマガスレーザ光を
４０５ｎｍ光を発する色素を溶媒に溶かした色素溶液に
照射して得ていた。これらのガスや色素溶液はレーザの
性能を維持するためには適当な時期に新鮮なものとの取
替えが必要である。使用頻度にもよるが、大まかに言っ
て１週間に１回の取替えが必要である。

本発明は診断のみを考慮し、小型軽量の移動可能でガス
や色素溶液を使用しない光源を用いた装置を得ることを
目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 本発明の診断装置は従来技術において患部がらの蛍光を
得るためだけに用いられていた４０５ｎｍ光を発するパ
ルスレーザ光源の使用をやめ、これの代りに組織表面を
照射してｌ！察整光得るためだけに用いていた白色光源
をこの目的だけでなく４０５ｎｍの診断光を発する光源
としても使用することを特徴とする。

このため本発明は光源からの光をライトガイドを介して
被診断物質に光照射し光情報を得てこれを分析し表示す
る装置において、前記光源として白色光源を用い、この
白色光源とライトガイドとの間に、白色光源からの光を
被診断物質の診断光と観察光とに分離するための光処理
装置を介在してなるものである。

「作用」 光処理装置は、一定速度で回転する円板からなり、この
円板に、４０５ｎｍの診断光だけを通過させるフィルタ
付き窓と、全波長のａ整光を通過させる窓とを交互に設
ける。そして、診断光を照射したときの光情報は高感度
カメラで検出し、分光器、解析装置で演算解析しモニタ
ＴＶに表示する。また、ｉａ光のときはカラーカメラで
検出し被観察物質の全体像を他のモニタＴＶに表示する
。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基き説明する。

第１図は本発明の診断装置の構成図で、第５図の従来装
置からレーザ光源８とライトガイドの４を取り除き、か
つ白色光源７とライトガイド３との間に、光処理装置１
９を介在させたものである。

その他の各構成部品の役割は第５図のものと全く同じで
ある。

前記光処理装置１９は第２図および第３図にも示すよう
に、モータ２０と、このモータ２０で回転されるチョッ
パ用円板２１と、このモータ２０と高感度力、　メラ１
１とのタイミングを制御する制御回路２２とからなる。

前記チョッパ用円板２］は４０５ｎｍを中心波長として
４００〜４１０ｎｍの波長範囲の診断光を得るためのフ
ィルタ２３を張設した診断光窓２４ａ〜２４ｄと、全波
長の観察光を得るために何も付いていない孔だけをあけ
た観察光窓２５ａ〜２５ｄとが交互に形成されている。

電源２６によって点灯されたＸｅランプなどの白色光源
７から発生される白色光はレンズ２７によって集光され
てライトガイド３に入射して被診断物質としての生体の
組織表面１を照射する。このとき白色光はモータ２０に
取り付けられたチョッパ用円板２１によってチョッピン
グされる。モータ２０はタイミング用制御回路２２によ
って回転が制御され、この回転速度はタイミング用制御
回路２２によって高感度カメラ１ｊとある時間関係を持
たされる。

チョッパ用円板２１の回転時の診断用４０５ｎｍ光、観
察用白色光、４０５ｎｍ光照射によって得られるＨｐ、
　Ｄ蛍光のそれぞれの時間関係は第４図に示される。４
０５ｎｍ光照射によってＨｐ　Ｄ蛍光が得られることは
前述の通りである。チョッパ用円板２１が１５Ｈｚ　（
１秒間に１５回転）で回転されるものとすると、これに
より４０５ｎｍ診断光は６０パルス／ｓｅｅのパルス列
となる（周期は１／６０ｓｅｃ）。４０５ｎｍ診断光の
パルス幅は２ｎ＋ｓであり、観察用白色光のパルス幅は
１．０　ｍ　ｓで６０５ｎｍ光の停止後約２．７ｍｓ後
に立上るようになっている。なお、この時間関係はチョ
ッパ用円板２１の窓寸法とモータ２０の回転速度によっ
て決められる。

Ｈｐ　Ｄ蛍光は４０５ｎｍ光によっても、白色光照射に
よっても得ら九るが、　４０５ｎｍ光によってのみ得ら
れるものを本発明の診断装置では検出する。これは高感
度カメラ１１のゲート操作によって行われる。この高感
度カメラ１１はイメージインテンシファイヤ（以下ＩＩ
という）とＳＩＴ撮像管の組合わせからなり、ＩＩの入
射光′酸部」−にできる微弱な蛍光スペクトル像１０は
出力端の蛍光面上に増幅される。ＳＩＴ撮像管はこのＩ
Ｉの出力像を撮像するためのもので、その出力像は解析
回路１２を通ってモニタＴＶ１．４に表示される。前記
高感度カメラのゲート操作は増幅に必要なＩＩへの印加
電圧の供給と停止によって行う。電圧供給時のみ増幅機
能が生ずることを利用する。具体的には第４図において
、診断用４０Ｓｎｍ光がライトガイドに入射するときの
みＩＩに電圧を供給してゲー１〜をＯＮし、高感度カメ
ラ１１を動作し、また白色照射時には■■への電圧供給
を停止してゲー１へを０ＦＦＬ、高＝１１− 感度カメラ１１を動作不能にする。タイミング制御回路
２２は４０５ｎｍの診断光がライトガイド３に入射する
ときのみＩＩのゲートをＯＮにし、白色の観察光がライ
トガイド３に入射する時には１■のゲートをＯＦＦにす
るようにチョッパ用円板２１の回転とグー１−操作のタ
イミングをとるためのものである。この白色の観察光照
射時にゲートをＯＦＦとすることにより強い白色光によ
るＩＩの光破壊を避ける。

以上のようにして１一つの白色光源から診断光を得て蛍
光の分光スペクトル像をモニタＴＶに表示するとともに
、観察光によって全体像をもモニタＴＶに表示する。

前記実施例では組織表面１をカラーカメラ６で撮影して
得た像を写すモニタＴＶｉ３と組織表面１から得られる
分光スペクトル像を写すモニタＴＶ１４の２台を使用し
たが、これは１台のモニタＴＶで済ますことができる。

複数の像を電気処理して１台のモニタＴＶ上に表示する
ことはよく行われていることである。

前記実施例では、チョッパ用円板２１の観察光用窓２５
ａ〜２５ｄには何も付いてないが、ここにカラーバラン
スをくずさない範囲で白色光のうち４０５ｎｍの診断光
成分のみをカットするフィルタを付けてもいい。具体的
には４１．０ｎｍより長波長を透過するカットフィルタ
が適肖である。これにより診断時に光を当て過ぎてＨｐ
Ｄを光分解し、その結果診断の再現性の悪くなることが
軽減される。

前記実施例では癌細胞の診断装置について説明したが、
本発明はこれに限られるものではなく、水道管に詰った
汚物の全体像とその分析などのように管体内部に詰って
いる物質の検査診断にも利用できる。

「発明の効果」 本発明は以上のような構成としたので、以下のような効
果が得られる。

（１）癌の診断を従来のように４０５ｎｍパルスレーザ
と白色光源を用いることなく、白色光源だけの簡便な方
式で行うことができ、装置の取扱が簡単で、メンテナン
スも不要でさらに小形化される。

モニタＴＶで得られる分光スペクトル像がＨｐ　Ｄ特有
のものであるならば診断されている病巣部にはＨｐＤが
含まれていることがわかり、ＨｐＤは癌との親和性が強
いから、その病巣部は癌と推定できる。

（２）癌に親和性を持ちかつ光励起されたときに殺細胞
効果を持つ蛍光物質としてＨＰ　Ｄの使用に限られず、
他の同様な性質を持つ蛍光物質、例えばフェオフォーバ
イト、メタルフタロシアニン、クロロフィル類等に対し
ても本発明が適応できる。

それぞれの蛍光物質の吸収波長に一致する透過波長を持
つフィルタをチョッパ用円板の窓にはり付け、分光器の
分光波長領域をそれぞれの蛍光物質の発する蛍光波長を
検出できる様に設定すればよい。

（３）被診断物質は必らずしも生体の癌細胞の診断の場
合に限られるものではなく、例えば水道管その他の管体
に詰っている物質の検査診断などにも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による診断装置の一実施例を示すブロッ
ク図、第２図は同」二要部のブロック図、第３図はチョ
ッパ用円板の正面図、第４図は各部の出力波形のタイミ
ング図、第５図は従来の装置の構成を示すブロック図で
ある。 １・組織表面、２，３，４．５・・ライトガイド、６・
・・カラーカメラ、７・・・白色光源、８・・レーザ光
源、９　・分光器、１０・・・蛍光スペクトル像、１】
・・・高感度カメラ、１２・・解析回路、１．３，１．
４・・モニタＴＶ、Ｉ５・・ファイバ束、１６・・ビデ
オ信号、１７・内視鏡診断系、１８・・光化学反応診断
治療系、１９・・光処理装置、２０・・・モータ、２１
・・・チョッパ用円板、２２・タイミング制御回路、２
３・フィルタ、２４ａ〜２４ｄ・診断光用窓、２５ａ　
−２５ｄ　　＃１１察光用窓、２６−電源、２７レンズ
。 手続補正書（自発） １．事件の表示 平成１年特許願第１２０９９６号 ２、発明の名称 診断装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　静岡県浜松市市野町１１２６番地の１名称　　
浜松ホトニクス株式会社 代表者　査　馬　輝　夫 ４、代理人　〒１０２ 住所　　東京都千代田区平河町１丁目５番３号６、補正
の対象 明細書 明細書の第１４頁第８行目と第９行目の間につぎの文を
挿入する。 「前記実施例において、白色光源７はスペクトル成分の
部分的な欠落が無く、可視領域全体のスペクトルを平均
的にカバーする光いわゆる白色光を発するＸｅランプを
使用した。 しかし、この白色光に限定されるものではなく、いわゆ
る白色レーザであってもよい。この白色レーザの」−例
としてはＨｅ−Ｃｄホローカソードレーザがある。これ
は４４２ｎｍ（青色）、５３４，５３８ｎｍ（緑色）、
６３６ｎｍ（赤色）の３原色だけの輝線スペクトルを同
時に発するもので、これらのスペクトルが混合しときに
白色に見えることから白色レーザとよばれれているもの
である。本発明はこの種の白色レーザも白色光源７とし
て利用できる。例えば白色光源７として上記のＨｅ−Ｃ
ｄホローカッ−１−レーザを使用するときには、チョッ
パ用円板２１の診断光用窓２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２
４ｄに取付けるフィルタ２３は４４２ｎｍ光だけを通す
ものを使えばよい。ＨｐＤの吸収は４０５ｎｍにピーク
があるが、４４２ｎｍでも吸収はあるので、この光を吸
収してＨｐ　Ｄ特有の６３０ｎｍ、６９０ｎｍの双峰蛍
光を発生させることができる。また観察光用窓２５ａ、
２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを通った白色光は組織表面を白
色照射するが、その観察像をカラーカメラ６で撮像した
モニタＴＶ１３で表示したものは白色が再生される。こ
のように白色レーザを白色光源として使用しても本発明
の趣旨は有効で、本発明の範囲内のことである。」

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光をライトガイドを介して被診断物質
   に光照射し光情報を得てこれを分析し表示する装置にお
   いて、前記光源として白色光源を用い、この白色光源と
   ライトガイドとの間に、白色光源からの光を被診断物質
   の診断光と観察光に分離するための光処理装置を介在し
   てなる診断装置。
2. （２）癌細胞に親和性を有し、かつ光により励起された
   ときに蛍光発光の性質を有する物質を用い、この物質を
   含む細胞や生体細胞などの被診断物質を光照射して癌の
   診断をする装置において、前記被診断物質から蛍光と観
   察光を得るための白色光源と、この白色光源の光から診
   断光と観察光を得るための光処理装置と、前記白色光源
   からの照射光を被診断物質に導びき、ここから得られる
   光情報である蛍光と観察光とをそれぞれ分光器と撮像カ
   メラに導くライトガイドと、このライトガイドからの観
   察光により観察像を撮像するための撮像カメラと、前記
   ライトガイドからの診断光により蛍光を分光するための
   分光器と、この分光器から得られる蛍光の分光スペクト
   ル像を撮像するためのカメラと、このカメラのビデオ出
   力を演算処理して蛍光スペクトル像としてスペクトル図
   形化するための解析回路と、前記観察像と蛍光スペクト
   ル像を表示するためのモニタＴＶとを具備してなること
   を特徴とする診断装置。
3. （３）光処理装置は、チョッパ用円板に、診断光のみを
   透過するフィルタを張りつけた診断光用と、観察光を得
   るための観察光用窓とが回転軸の周囲に交互に配置して
   なる請求項（１）または（２）記載の診断装置。
4. （４）チョッパの観察光用窓は何もついていない孔だけ
   をあけたものからなる請求項（３）記載の診断装置。
5. （５）チョッパの観察光用窓は白色光源から発せられる
   白色光のうち、診断光に一致する波長成分を透過しない
   フィルタを張りつけたものからなる請求項（３）記載の
   診断装置。
6. （６）蛍光スペクトル像を撮像するためのカメラは、白
   色光源から診断光が照射されたときのみ撮像し、白色光
   が照射されるときには撮像しないように制御されている
   ことを特徴とする請求項（２）記載の診断装置。
7. （７）蛍光発光の性質を有する物質はヘマトポルフィリ
   ン誘導体（ＨｐＤ）であり、チョッパ用円板に張りつけ
   られたフィルタの透過波長は４０５ｎｍであり、白色光
   源はクセノンランプである請求項（２）記載の診断装置
   。