JPS5940830A - レ−ザ光パルスを用いた癌の診断装置 - Google Patents

レ−ザ光パルスを用いた癌の診断装置

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JPS5940830A
JPS5940830A JP57151404A JP15140482A JPS5940830A JP S5940830 A JPS5940830 A JP S5940830A JP 57151404 A JP57151404 A JP 57151404A JP 15140482 A JP15140482 A JP 15140482A JP S5940830 A JPS5940830 A JP S5940830A
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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】 本発明はヘマトポルフィリン誘導体その他の腫瘍に親和
性のある光感受性物質を予め病巣部に吸収させておき、
その部分をレーザ光で照射して癌病巣の治療を行う癌の
診断装置に関する。
癌の診断にクリプトンレーザ光源の治療にアルコンダイ
レーザの連続波を用いる治療および診断装置がすでに提
案されている（実願昭５６−１５９１４２号）。
第１図は前記提案に関わる装置を示す概略構成図である
。この装置で、癌の診断をするときは、癌病巣部（Ａ）
とその周辺部（Ｂ）に予め前記ヘマトポルフィリン誘導
体を吸収させておく。
そして病巣部（Ａ）とその周辺部（Ｂ）に内視鏡１を対
向させる。
クリプトンレーザ光源５がらの光を切り換えミラー７と
ライトパイプ１２を通して（Ａ）（Ｂ）に照射する。（
Ａ）（Ｂ）部の像をイメージガイド１１によって取り出
し、この像を帯域フィルタ（色フィルタ）　２を介して
像増強管３に投射して増強して観察する。
治療時にはアルゴンダイレーザ光源６がらの光をライト
パイプ１２により患部に投射する。
この装置により新しい診断と治療が可能になった。しか
し、以下に述べる理由により、早期癌の発見が困難であ
ると言う問題がある。
第３図に示すように、ヘマトポルフィリン誘導体を投与
された癌病巣部（Ａ）と周辺部（Ｂ）が発生する螢光は
６３０　ｎｍと６９０ｎｍにピークがあるが、早期癌の
螢光強度は通常癌に比べて小さく発光の分布特性が顕著
でない。この装置では癌病巣部（Ａ）と周辺部（Ｂ）か
ら発生する全ての螢光を像増強管３で増幅するため、６
３０ｎｍと６９０ｎｍにピークがあるヘマトポルフィリ
ン誘導体の螢光と正常部位の発生する５７０〜５８０ｎ
ｍの自家螢光とを混同するおそれがあり早期癌の認定が
容易でないことである。
この問題を解決する方法として、本件発明者等は前記正
常部位の発生する自家螢光の混入を極力防止するために
スペクトルの撮像を診断用のレーザ光パルスの照射に同
期させることに着目した。そして、その間に得られた像
を新規な方法で、解析し、精密な診断に耐えるデータを
得ることができることを見出した。
本発明の第１の目的は前述した早期癌の発見を容易にす
るレーザ光パルスを用いた癌の診断装置を提供すること
にある。
前記目的を達成するために本発明によるレーザ光パルス
を用いた癌の治療装置は、治療および診断のための光源
からの光を伝送するライトパイプおよび観察用のイメー
ジガイドを持つ内視鏡の先端を、腫瘍に親和性のある光
感受性物質が予め吸収させられている病巣部に対向させ
てその部分を第１の光源からのレーザ光パルスで照射し
て癌病巣の治療を行う癌の治療装置において、前記ライ
トパイプを介して前記病巣部に送出される診断のための
第２のパルス光源と、前記第１のパルス光源と第２のパ
ルス光源の動作を切り換える切り換え装置と、前記観察
用のイメージガイドにより取り出される病巣の螢光発光
を分光して螢光発光のスペクトルを得る分光器と、前記
スペクトルを撮像するスペクトル撮像装置と、前記撮像
装置の出力信号を演算処理してスペクトルを図形化して
表示する解析表示装置と、第２の光源のパルス発光の制
御と前記撮像装置の前記第２のパルス光源の発光に同期
させる制御をする制御部とを設けて構成されている。
本発明のさらに他の目的は前記スペクトルの分析に加え
て、前記分析の障害にならないようにして患部全体を観
察できる装置を備えた瘍の診断装置を提供することにあ
る。
以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。第２図は本発明による癌の診断装置を用いた癌の治療
装置の実施例を示すブロック図である。
第２図において（Ａ）は癌部位、　（Ｂ）はその周辺部
、　（Ｃ）は正常部を示す。
診断に先立って、腫瘍に親和性のある光感受性物質であ
る塩酸ヘマトポルフィリンを硫酸と酢酸でｐＨ７，４に
調整したヘマトポルフィリン誘導体を患者の血管から静
注する。
ヘマトポルフィリンは癌組織に特異的に吸収され、正常
組織にはほとんど吸収されず無害な物質である。癌組織
に吸収されたヘマトポルフィリン誘導体に第２パルス光
源のレーザ光パルス（波長約４０５ｎｍ）で照射される
と、波長が６３０ｎｍと６９０ｎｍとの２ケ所にピーク
を持つ螢光を発生する。
この螢光は、第３図に関連して述べたように早期癌では
組織に吸収されたヘマトポルフィリン誘導体の総体量が
少なく、螢光も弱い。
この時周辺正常組織からの自家螢光もあり、従来の方法
では正確な判別が不可能であったが本発明では、後述す
るように螢光を分光して精密に診断する。
内視鏡２１には病巣部位等を照射するパルス光を伝送す
るライトパイプを内蔵している。
この実施例装置では、治療のための第１のパルス光源２
４、精密給断のための第２のパルス光源２３および全体
を診断するための第３の光源である白色光源２６が設け
られている。
第１のパルス光源２４および第２のパルス光源２３から
の光は同一のライトパイプに切り換え接続され、白色光
源２６からの光はさらに他のライトパイプから病巣に向
けて送出される。
第５図は第１および第２のパルス光源の実施例を示す図
である。図中数字２４の示す破線で囲まれた部分が６３
０　ｎｍの第２レーザ光パルスを発生する部分、数字２
３の示す破線で囲まれた部分が４０５ｎｍの第２レーザ
光パルスを発生する部分である。
エキシマレーザ５０は第１のパルス光源２４および第２
のパルス光源２３で共通に用いられ、第１のパルス光源
２４の色素レーザＤＬ　１　　（６３０ｎｍ）、第２の
パルス光源２３の色素レーザＤＬ２（４０５ｎｍ）を励
起可能である。Ｌ４、Ｌ５ば集束レンズ、Ｍｌ、Ｍ４は
半透明鏡、Ｍ２、Ｍ３はそれぞれ全反射鏡である。切換
部２５は二つの開口２５ａ、２５ｂを持つシャッタであ
る。このシャッタは手動操作により移動可能であり、治
療時にはエキシマレーザ５０、開口２５ａ、レンズＬ４
の光路を形成し色素レーザＤＬ１を励起し、精密診断時
にはエキシマレーザ５０、開口２５ｂルンズＬ５の光路
を形成し色素レーザＤＬ２を励起する。
エキシマレーザ５０の発振波長は３０８　ｎｍ、　ハル
ス幅３０ｎｓ、エネルギーは数ｍＪ〜１００ｍＪ可変で
６０Ｈｚまたはその整数分の１の周波数で繰り返し発振
させられる。
第１のパルス光源の波長を６３０ｎｍにしたのはこの波
長のレーザ光が生体組織内部に照射されたとき生体組織
に吸収されにく（、ヘマトポルフィリン誘導体に効率よ
く吸収されるからである。第２のパルス光源の波長を４
０５ｎｍにしたのは第３図で説明した癌病巣部位特有の
螢光を励起させることができるからである。
第２図に示す一般的な観察用の白色パルス光源２６から
の光は、内視鏡の第２のライトパイプに導かれる。白色
光照射による（Ａ）（Ｂ）部位の像は後述するようにテ
レビジョンモニタで観測される。
本発明による装置の全体の系、前記各光源の起動、画像
再生、スペクトル解析等は、制御部４０により６０Ｈｚ
の基本タイミングで制御される。
このタイミングは全体の動作の説明の欄で詳述する。
内視鏡２１のイメージガイドの出力部には半透明＆１１
が対応させられている。この半透明１１３１によってイ
メージガイドからの画像は二方向に分離される。半透明
鏡３１を透過した像は診断時のみ解放されるシャック４
１を介してテレビカメ第２のパルス光源２３による照射
または白色パルス光源２６により照射された（Ａ）（Ｂ
）部位の画像、あるいは両者の照射による画像は診断時
にテレビジョンカメラ２７により撮像され、テレビモニ
タ２８で観察される。
半透明鏡３１によって反射された像はシャッタ４２およ
び集束レンズＬ１を介して分光器２９に入力される。分
光器２９では（Ａ）（Ｂ）部位の画像を分光する。この
分光された像は集束レンズＬ２で、像増強管３２の光電
面３２ａに投影される。
第６図に分光器２９の出力と像増強管３２の光電面の関
係を略図示しである。
像増強管３２はその光電面３２ａに投影された患部のス
ペクトルをマイクロチャンネルプレート３２ｂで増倍し
て螢光面３２ｃ上に増倍して出力する。
像増強管３２とＳＩＴ撮像管３５の関係を第７図に略図
示しである。
撮像管３５はフェースプレー）３５ａ、その内面に形成
されている光電面３５ｂ１イメージターゲツ）３５ｃ、
電子銃３５ｅを持ちスペルトルを図形化のための信号取
り出しに用いられる。
ＳＩＴ撮像管３５の光電面３５ｂに対応して形成された
イメージターゲット３５ｃの像を走査ビーム３５ｄによ
り走査する。第８図にスペクトルと走査線の関係を略図
示しである。ＳＩＴ撮像管３５の出力はスペクトル解析
部３６により、走査線ごとに積分される。
第９図に取り出された映像信号（Ａ）とその映像信号の
積分波形を示しである。第９図（Ａ）は第８図のｎ−１
番目の走査線とｎ番目の走査線で取り出された映像信号
とを示している。同図（Ｂ）はスペクトル解析部３６に
おける各走査線の映像信号の積分波形を示す。第１θ図
はｎ−１番目の走査線に対応する波長のスペクトル強度
よりも、ｎ番目の走査線に対応する波長のスペクトル強
度の一方が大きいことを示している。つまり走査線の空
間的間隔によりスペクトルをサンプリングして積分し、
当該部分のスペクトル強度を得ているのである。
積分された出力は第１０図に示すように表示される。積
分値をＡ／Ｄ変換してデータとして出力してもよい。
次に前記構成の装置の動作を制御部４０の動作に関連し
て説明する。
前記装置は、まず癌を発見する診断のモード、発見した
癌を前記第１のレーザ光パルスで照射して光感受性物質
であるヘマトポルフィリン誘導体を吸収している癌細胞
のみを殺す治療のモード、前記治療の結果を再び診断し
て完治を確認する診断のモードの順に繰り返し使用され
る。
第４図に診断および治療のモードにおける第１、第２の
光源および白色パルス光の発光のタイミングと、撮像の
タイミングを示しである。
全てのパルス光源は、テレビ系の垂直同期パルス（６０
Ｈｚ）に同期するように制御部４０によりタイミング制
御される。
診断モードでは、第ル−ザパルスは前記垂直同期信号と
同期してテレビ系の垂直プランキング内に発光させられ
る。波長は約４０５ｎｍ、パルス幅約３０ｎｓである。
この光で病巣部を照射すると、後述のごとく、癌病巣に
局在的に吸収されたヘマトポルフィリン誘導体が螢光を
発生する。この際、散乱光や止宿組織の自家発光の影響
を極力小さくしてスペクトラムとして診断するために分
光器で病巣部からの画像を分光する。
また、病巣部を白色光で照射した時の画像は視見による
定性的な判断に供される。
白色光の点灯のタイミングは第４図（Ｃ）に示すように
第２の光源の点灯、第４図（八）、の間に挿入される。
第４図（Ｄ）は、第４図（Ａ）に示す第２の光源からの
レーザ光パルスにより励起された癌病巣部からの螢光発
光を示している。
第４図（Ｅ）は像増強管３２のゲーｌ−を開く期間を示
す波形であり、この期間に発生した情報すなわち、第４
図（Ｄ）に示す癌病巣部からの螢光発光に原因する螢光
発光のスペクトルのみを増強する。増強されたスペクト
ルは、撮像管３５の走査により順次取り出されスペクト
ル解析部３６で走査線ごとに積分され表示器３７により
スペクトル図形として表示される。
このスペクトル図形により精密な診断、テレビジョンモ
ニタにより定性的な診断がされる。
癌病巣の治療は前記第１の光源２４からの光パルスを癌
病巣に照射することにより行われる。
本発明による装置は以上のように構成され動作するもの
であるから以下のような効果が期待できる。
制御部により、第２の光源のパルス発光とスペクトル撮
像装置のスペクトル撮像を同期させているので、、その
パルス発光により励起された螢光発光を効率よく取り込
むことができる。
病巣の螢光発光を分光器により分光して螢光発光のスペ
クトルを得て、このスペクトルをスペクトル撮像装置で
撮像して、スペクトル解析して表示できるので、精密な
診断が可能となる。
前記スペクトルはスペクトルの拡がりと直角方向に水平
走査する撮像管により取り出され、解析部で走査線ごと
に映像信号を積分するのでスペクトルの拡がりに直角な
幅方向のエネルギーを有効に利用できる。
なお、スペクトルの拡がり方向の分解は走査線の密度で
きまる。
次に第３の光源とテレビジョン装置を用い、前記スペク
トル解析と共に患部の白色光照射像の同時観察が可能で
あるから、病巣の位置関係の把握が容易になる。
また、白色光照射のタイミングは、制御部によりスペク
トル分析のための第２の光源の照射と時分割されている
ので、スペクトル分析の妨げにならない。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の癌の診断および治療装置の構成を示す概
略図である。 第２図は本発明による癌の診断装置を用いた癌の診断装
置の実施例を示すプロ・ツク図である。 第３図は癌病巣部に含有されたヘマトポルフィリン誘導
体の螢光発光特性を示すグラフである。 第４図は本発明による装置の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。 第５図はレーザ光源部の構成を示すブロック図である。 第７図は像増強管と撮像管の関係を示す概略図である。 第８図はテレビジョン系の走査線とスペクトラムの位置
的関係を示す説明図である。 第９図は映像信号とその積分波形を示す波形図である。 第１０図はスペクトラムの波形表示例を示す図である。 ２１・・・内視鏡　　　　　　２３・・・第２パルス光
源２４・・・第１パルス光源　　２５・・・切り換え部
２６・・・白色パルス光源　　２７・・・テレビカメラ
２８・・・テレビモニタ　　　２９・・・分光器３１・
・・半透明鏡　　　　　３２・・・像増強管３３・・・
ゲートパルス発生器 ３４・・・結合レンズ　　　　３５・・・ＳＩＴ受光部
３６・・・スペクトラム解析部　　３７・・・表示器４
１・・・テレビカメラ用シャッタ 特許出願人　　　　浜松テレビ株式会社早田義博 會沢勝夫 加藤治文 愛宕物産株式会社 代理人　弁理士　　井　ノ　ロ　　壽 才１図 第１頁の続き ０発　明　者　加藤治文 東京都新宿区西新宿６−７−１ 東京医科大学外科内 ＠発　明　者　貝沼敬二 東京都港区新橋５−２３−７三栄 ビル内愛宕物産株式会社内 ０出　願　人　早田義博 東京都新宿区西新宿６−７−１ 東京医大病院外科内 ■出　願　人　會沢勝夫 東京都新宿区新宿６−１−１東 京医科大学第二生理学教室内 ０出　願　人　加藤治文 東京都新宿区西新宿６−７−１ 東京医科大学外科内 ■出　願　人　愛宕物産株式会社 東京都港区新橋５−２３−７三栄 ビル内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１１治療および診断のための光源からの光を伝送する
    ライトパイプおよび観察用のイメージガイドを持つ内視
    鏡の先端を、腫瘍に親和性のある光感受性物質が予め吸
    収させられている病巣部に対向させてその部分を第１の
    光源からのレーザ光パルスで照射して癌病巣の治療を行
    う癌の治療装置において、前記ライトパイプを介して前
    記病巣部に送出される診断のための第２のパルス光源と
    、前記第１のパルス光源と第２のパルス光源の動作を切
    り換える切り換え装置と、前記観察用のイメージガイド
    により取り出される病巣の螢光発光を分光して螢光発光
    のスペクトルを得る分光器と、前記スペクトルを撮像す
    るスペクトル撮像装置と、前記撮像装置の出力信号を演
    算処理してスペクトルを図形化して表示する解析表示装
    置と、第２の光源のパルス発光の制御と前記撮像装置の
    前記第２のパルス光源の発光に同期させる制御をする制
    御部とを設けて構成したことを特徴とするレーザ°光パ
    ルスを用いた癌の診断装置。 （２）前記腫瘍に親和性のある光感受性物質はヘマトポ
    ルフィリン誘導体である特許請求の範囲第１項記載のレ
    ーザ光パルスを用いた癌の診断装置。 （３）前記第２のパルス光源はパルスレーザで励起され
    る発振波長約４０５ｎｍの色素レーザである特許請求の
    範囲第２項記載のレーザ光パルスを用いた癌の診断装置
    。 （４）前記パルスレーザはエキシマレーザである特許請
    求の範囲第３項記載のレーザ光パルスを用いた癌の診断
    装置。 （５）前記切り換え装置は、前記エキシマレーザで第１
    のレーザ光パルスを発生する色素レーザと第２のレーザ
    光パルスを発生する色素レーザの励起を切り換えるシャ
    ッタである特許請求の範囲第４項記載のレーザ光パルス
    を用いた隔の診断装置。 （６）前記スーベクトルを撮像する撮像装置は、スペク
    トルの拡がりと直角方向に水平走査する撮像管である特
    許請求の範囲第１項記載のレーザ光パルスを用いた癌の
    診断装置。 （７）前記撮像装置の出力信号を演算処理してスペクト
    ルを図形化して表示する解析表示装置は、前記撮像管の
    走査線ごとに映像信号を積分してスペクトルの強度を演
    算して、スペクトルの強度の分布図形として表示する特
    許請求の範囲第６項記載のレーザ光パルスを用いた癌の
    診断装置。 （８）治療および１６断のための光源からの光を伝送す
    るライトパイプおよび観察用のイメージガイドを持つ内
    視鏡の先端を、腫瘍に親和性のある光感受性物質が予め
    吸収させられている病巣部に対向させてその部分を第１
    の光源からのレーザ光パルスで照射して癌病巣の治療を
    行う癌の治療装置において、精密診断のための第２のパ
    ルスル螺と、第３の白色パルス光源と、前記観察用のイ
    メージガイドにより取り出される病巣の像を分岐させる
    光分割器と、前記光分割器で分岐された一方の像を分光
    してスペクトルを得る分光器と、前記スペクトルを撮像
    するスペクトル撮像装置と、前記撮像装置の出力信号を
    演算処理してスペクトルを図形化して表示する解析表示
    装置と、前記光分割器で分岐された他方の像を撮像再生
    するテレビジョン装置と、第２の光源のパルス発光と第
    ３の光源のパルス発光を時分割制御し、前記スペクトル
    撮像装置の撮像を前記第２のパルス光源の発光に同期さ
    せる制御をする制御部とを設けて構成したことを特徴と
    するレーザ光パルスを用いた癌の診断装置。
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