JPS5940869A - レ−ザ光パルスを用いた癌の治療装置 - 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】 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
治療装置に関する。

癌の診断にクリプトンレーザ光源の治療にアルゴンダイ
レーザの連続波を用いる治療および給断装置がすでに提
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（１３）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からの光を切り換えミラ−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デ光源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が、治
療用のアルゴンレーザ光の患部への侵達度が小さいとい
う問題かのこされている。

一般的に癌病巣は組織の表面にのみ存在するものではな
く、組織内部にも存在する。

レーザと癌の光化学（加藤大典）レーザ研究Ｖｏｌ。

１０　　Ｎｏ、２（１９８２，５月）に示されているよ
うに、この種の治療用レーザ光侵達度は表面がら５龍程
度である。そのため内部の席の完全な治療を行うのは容
易でない。

そのため本件発明者等は生体組織に関するレーザ光の透
過特性を検討して第４図に示すようなデータを得た。第
４図から理解できるように生体組織に対するレーザ光の
透過特性は深さに対して指数関数的に減衰する。したが
って、レーザ光を強くすれば侵達度が向上する。

しかし、従来使用されている連続波のレーザでは電力不
足のために内部に十分なエネルギーを到達させることが
できない。

ヘマトポルフィリン誘導体を吸収した癌組織内での光化
学反応とその殺細胞効果のメカニズムは未だ解明されて
いない。

一般的に言って、光化学反応の速度はその反応がパルス
光の時間隔内で生じるときは瞬間強度に比例する。

また一般に光化学反応は非線形効果があり、瞬間強度を
大きくする方が反応量が多くなる。

これらのことから殺細胞効果と侵達度を大きくするには
瞬間強度を大きくする必要があることに着目した。

本発明の目的は、照射光源にレーザ光パルス光源を用い
侵達度を向上させ、組織表面および内部の癌を完全に治
療することができる癌の治療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
てその部分を治療のための光で照射して癌病巣の治療を
行う癌の治療装置において、前記治療のための光源をパ
ルス光源としエネルギーの集中により病巣部内部への侵
達度を向上させるように構成されている。

前記構成によれば本発明の目的は完全に達成できる。

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）は正審部を示す。

診断および治療に先立って、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ｐ
Ｈ７，４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６３０　ｎｍと６９０ｎｍとの２ケ所にピー
クを持つ螢光を発生する。

この特徴を利用して癌の診断が行われる。

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、精密診断のための第２のパルス光源２３および全体
を診断するための白色光源２６が設けられている。

第１のパルス光源２４姑よび第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送
出される。

第６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
０ｎｍの第１レーザ光パルスを発生する部分、数字２３
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ノパルス光源
２４の色素ローダミン６１０のエタノール溶液を用い波
長６３０ｒｚｎの光を放出する第１の色素レーザＤＬＩ
　（６３０ｎｍ）　、第２のパルス光源２４の色素ＰＢ
ＢＯのトルエンとエタノール溶液を用い波長４０５　ｎ
ｍの光を放出する第２の色素レーザＤＬ２　（４０５ｎ
ｍ）を励起可能である。Ｌ４、Ｌ５は集束レンズ、ＭＩ
ＳＭ４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。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ＤＬＩ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、　パ
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
長のレーザ光を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２７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鏡３１
が対応させられている。この半透明鏡２１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タ４１
を介してテレビカメラ２７に入力される。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）ＣＢ＞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２１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７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８図に略図
示しである。

ＳＩＴ撮像管３５はフェースプレート３５ａ１その内面
に形成されている光電面３５ｂ、イメージターゲット３
５Ｃ１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。

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９図にスペクトルと走査線の関係を略図示しで
ある。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１０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１０図（Ａ）は第９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３
６における各走査線の映像信号の積分波形を示す。第１
Ｏ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。

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５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−ザバルスは前記垂直同期信号と
同期してテレビ系の垂直ブ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覚による
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５図（Ｃ）に示−すよう
に第２の光源の点灯、第５図（Ａ）、の間に挿入される
。

第５図（Ｄ）は、第５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５図（Ｅ）・は撮像装置であるイメージインテンシフ
ァイヤ３２のゲート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５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、ＳＩＴ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。

光源をパルスにすることにより、エネルギーを集中させ
ることができ、内部への僕達度を大きくすることができ
深部の病巣の治療が可能になった。

本件発明者等がパルスエネルギー１００ｍｊ／ノ＜ルス
のＸｅＣｌガスを用いたエキシマレーザの放出光で、ロ
ーダミン６１０を用いた色素レーザを励起して得た波長
６３０ｎｍのレーザ光を人体の組織に類似する試料すな
わち５Ｑ＋ａｍ厚の豚肉片を介してマウスの腫瘍に照射
したところ、癌細胞を破壊できることが確認できた。

以上詳しく説明したように本発明による装置によれば深
部の癌細胞を破壊できるので、本装置は肺癌を初め種々
の癌の治療に広く応用できる。

【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治療装置の実施例を示すブロ
ック図である。 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図は生体組織へのレーザ光の侵達特性を示すグラフ
である。 第５図は本発明による装置の動作特性を説明するための
タイミングチャートである。 第６図にレーザ光源部の構成を示すブロック図である。 第７図は分光器の出力であるスペクトラムと像増強管の
光電面上の像の関係を示す斜視図である。 第８図は像増強管と撮像管の関係を示す概略図である。 第９図はテレビジョン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１０図は映像信号とその積分波形を示す波形図である
。 第１１図はスペクトル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２
６・・・白色パルス光源　　２７・・・テレビカメラ２
８・・・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 ３５・・・ＳＩＴ撮像管 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 ０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 ＠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 東京都港区新橋５−２３−７三栄 ビル内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　　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治
   療のための光で照射して癌病巣の治療を行う癌の治療装
   置において、前記治療のための光源をパルス光源としエ
   ネルギーの集中により病巣部内部への侵達度を向上させ
   るように構成したことを特徴とするレーザ光パルスを用
   いた癌の治療装置。 （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治療装置。 （３）前記治療のための光源はパルスレーザで励起され
   る発振波約６３０ｎｍ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治療装置。 （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治療
   装置。