JP2001299676A - センチネルリンパ節検出方法および検出システム - Google Patents

センチネルリンパ節検出方法および検出システム

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    • A61B5/418—Evaluating particular organs or parts of the immune or lymphatic systems lymph vessels, ducts or nodes

Abstract

(57)【要約】 【課題】 腫瘍がリンパ節に転移する場合に、最初に転
移するリンパ節であるセンチネルリンパ節を生体組織表
面から容易にかつ高精度に検出する。 【解決手段】 予め近赤外蛍光色素であるインドシアニ
ングリーンを腫瘍周囲に局注し、所定時間後に開腹手術
を行い、観察部10に、励起光照射ユニット100から近赤
外励起光L2を照射する。センチネルリンパ節11には、イ
ンドシアニングリーンが蓄積されているため、近赤外蛍
光L4が発せられる。近赤外蛍光L4は、イメージインテン
シファイア127 で増倍され、蛍光板128 で可視化像に変
換される。観察者は、ハーフミラー123 を透過した通常
像と、ミラー130 およびハーフミラー123 を反射した可
視化像を同時に観察できる。励起光L2も蛍光L4も、セン
チネルリンパ節を覆っている脂肪などの生体組織により
吸収されにくい近赤外波長の光であるため、生体組織表
面から、センチネルリンパ節11を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、腫瘍の原発巣から
リンパ管に入った腫瘍細胞が最初に到達するリンパ節で
あるセンチネルリンパ節（Sentinel Lymph Node）を検
出するセンチネルリンパ節検出方法およびシステムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年早期癌の発見率が向上し、早期癌の
切除手術が頻繁に行われている。一般に、早期癌の手術
においては、根治を目的とし、病変部に加え、病変部の
周囲に存在する転移が疑われる複数個のリンパ節を切除
する事が多い。また、手術後に切除したリンパ節の病理
検査を行い、リンパ節への転移の有無を確認し、手術後
の治療方針などを決定している。
【０００３】手術段階においては、リンパ節への転移の
有無が不明であるため、病変部周囲に存在する複数個の
リンパ節を切除するため、患者の負担は大きい。また、
例えば早期乳癌においては、リンパ節への転移比率は２
０％程度であり、実際には、転移していない８０％の患
者にとっては、無用なリンパ節切除が行われたことにな
る。
【０００４】近年、患者のＱＯＬ（Quality of Life）
および癌切除手術における根治性の両立が求められ、そ
のための手法のひとつとして、無用なリンパ節切除を防
ぐ、センチネルノードナビゲーションサージェリー（Se
ntinel Node Navigation Surgery)が注目されている。
以下簡単にセンチネルノードナビゲーションサージェリ
ーについて説明する。
【０００５】癌がリンパ節に転移する場合には、ランダ
ムに転移が生じることはなく、一定のパターンに従っ
て、病変部からリンパ管を経て、リンパ節に転移するこ
とが、最近の研究により解明されている。癌の原発巣か
らリンパ管に入った癌細胞が最初に到達するリンパ節を
センチネルリンパ節（Sentinel Lymph Node)という。癌
がリンパ節に転移している場合には、必ずセンチネルリ
ンパ節に転移があると考えられる。
【０００６】そのため、早期癌における癌切除手術中
に、センチネルリンパ節を見つけ、生検し、迅速病理検
査を行うことにより、リンパ節への転移の有無を判定す
ることができる。
【０００７】センチネルリンパ節に癌が転移していない
場合には、残りのリンパ節の切除は不用となる。センチ
ネルリンパ節に癌が転移している場合には、転移状況に
応じて、病変部周囲の複数個のリンパ節を切除する。
【０００８】このセンチネルノードナビゲーションサー
ジェリーを行なうことにより、リンパ節に癌が転移して
いない患者においては、無用なリンパ節切除が行われる
ことがなく、負担が少なくなる。また、乳癌に限らず、
消化器などの開腹手術やあるいは腹腔鏡を用いた手術な
どにも適用されている。
【０００９】このセンチネルノードナビゲーションサー
ジェリーにおいては、センチネルリンパ節を容易にかつ
精度良く検出できる検出方法およびシステムの開発が強
く求められている。
【００１０】従来のセンチネルリンパ節の検出方法のひ
とつとしては、青色の色素を用いた色素法が知られてい
る。癌切除手術直前に青色色素を癌周囲に経皮的または
内視鏡を使用して、局注する。注入された色素は、注入
部位よりリンパ管に移行し、５分から１５分後には、セ
ンチネルリンパ節に達する。
【００１１】観察者は、青色に染まったセンチネルリン
パ節を目視により検出する。しかし、リンパ節は脂肪等
の生体組織に覆われていることが多く、生体組織の剥離
を行いながらセンチネルリンパ節を探す必要があり、検
出に時間がかかり、その間に色素がセンチネルリンパ節
の下流のリンパ節まで達してしまうことがあり、その場
合には、センチネルリンパ節の検出が困難になるという
問題があった。
【００１２】また、ラジオアイソトープをトレーサとし
て使用したＲＩ法が開発され、実用化されつつある。Ｒ
Ｉ法では、手術前日にラジオアイソトープを癌の周囲
に、経皮的または内視鏡を使用して、局注する。注入さ
れたラジオアイソトープは、注入部位よりリンパ管に移
行し、一定時間の間センチネルリンパ節に留まる。ラジ
オアイソトープを注入の数時間後に、リンフォシンチグ
ラフィーを行い、おおまかな位置をマーキングし、癌の
切除手術の際に、その位置を切開し、ガンマプローブを
用いて、切開位置周辺のリンパ節から放射されるガンマ
線量を検出し、放射しているガンマ線量のもっとも多い
リンパ節をセンチネルリンパ節として検出する。ＲＩ法
では、短時間でトレーサが下流のリンパ節に達してしま
い、検出が困難になることはなく、また生体組織に覆わ
れたセンチネルリンパ節を検出できるため、検出率は向
上するが、一方で、放射線を使用するため、手術管理が
複雑になることや、ガンマプローブによるガンマ線量を
検出するため、一点一点検出を行なう必要があり、画像
化ができないこと、またＲＩが高価であることなどの問
題があった。
【００１３】一方、近年、蛍光色素を用いて病変組織を
検出する蛍光色素法が提案されている。例えば、ＰＣＴ
出願によるＷＯ98/48845号公報には、シアニン系色素を
生体に投与し、励起光を照射することにより、病変部を
検出する方法が開示されている。
【００１４】上記ＷＯ98/48845号公報に開示された蛍光
色素法では、腫瘍親和性を有し、光により励起されたと
き蛍光を発する光感受性物質を蛍光診断薬として予め生
体に投与し、光感受性物質の励起波長帯域にある励起光
を照射して病変部に集積した蛍光診断薬から蛍光を生じ
させ、この蛍光を受光することにより病変部の局在・浸
潤範囲を検出している。また、センチネルリンパ節に
も、上記蛍光色素は蓄積され、検出可能であると記載さ
れている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｗ
Ｏ98/48845号公報には、具体的なセンチネルリンパ節の
の検出方法および検出システムについては、言及されて
いない。また、特に、リンパ節は、脂肪などの生体組織
に覆われていることが多いため、通常の病変部の検出手
段と同様の検出方法では検出は困難であるにも関わら
ず、何ら考察が行われていないという問題があった。
【００１６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、蛍光色素法により、センチネルリンパ節を検出す
る際に、容易にかつ高精度にセンチネルリンパ節を検出
可能なセンチネルリンパ節検出方法および検出システム
を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明による第１のセン
チネルリンパ節検出方法では、励起光を照射された、近
赤外波長帯域近傍の蛍光を発する近赤外蛍光色素が予め
注入された病変組織近傍におけるセンチネルリンパ節を
含む生体観察部の近赤外蛍光色素から発せられる近赤外
波長帯域近傍の蛍光像を結像し、近赤外波長帯域近傍の
蛍光像を可視波長帯域の可視化像に変換することを特徴
とする。
【００１８】また、可視光からなる照明光を照射された
生体観察部で反射された反射光からなる通常像と、可視
化像とを重畳して観察する方法でもよい。
【００１９】さらに、通常像を前記可視化像の近傍に重
ねて結像し、該結像された像と、可視化像とを観察する
方法も好ましい。
【００２０】本発明による第２のセンチネルリンパ節検
出方法では、励起光を照射された、近赤外波長帯域近傍
の蛍光を発する近赤外蛍光色素が予め注入された病変組
織近傍におけるセンチネルリンパ節を含む生体観察部の
近赤外蛍光色素から発せられる近赤外波長帯域近傍の蛍
光を撮像し、蛍光撮像手段により撮像された近赤外波長
帯域近傍の蛍光像に基づいて、可視化画像を形成し、可
視化画像を表示することを特徴とする。
【００２１】また、照明光が照射された生体観察部の反
射光からなる通常象を撮像し、通常像から通常画像を形
成し、可視化画像と通常画像を重畳し、重畳画像を表示
する方法でもよい。
【００２２】通常画像はカラー画像として撮像されるこ
とが好ましい。
【００２３】また、本発明による第１のセンチネルリン
パ節検出システムでは、近赤外波長帯域近傍の蛍光を発
する近赤外蛍光色素が予め注入された病変組織近傍にお
けるセンチネルリンパ節を含む生体観察部に対し、近赤
外蛍光色素の励起波長帯域にある励起光を照射する励起
光照射手段と、生体観察部の近赤外蛍光色素から発せら
れる近赤外波長帯域近傍の蛍光を結像する蛍光結像手段
と、蛍光結像手段により結像された近赤外波長帯域近傍
の蛍光像を可視波長帯域の可視化像に変換する変換手段
とを備えたことを特徴とするものである。
【００２４】ここで、「近赤外波長帯域近傍」とは、７
００nm以上１５００nm以下の波長帯域を意味している。
【００２５】また、「変換手段」とは近赤外像を可視像
に変換するものであればよく、例えば、近赤外光が入射
されると可視光が射出されるＩＲコンバータやＩＲビュ
アー等が好適である。
【００２６】また、可視光からなる照明光を生体観察部
に照射する照明光照射手段と、照明光が生体観察部で反
射された反射光からなる通常像と可視化像とを重畳して
観察する観察手段とをさらに備えたものでもよい。
【００２７】さらに、上記観察手段は、通常像を可視化
像の近傍に重ねて結像する結像手段と、該結像手段によ
り結像された像と、可視化像とを観察する観察光学手段
とを有するものであることが好ましい。
【００２８】本発明による第２のセンチネルリンパ節検
出システムでは、近赤外波長帯域近傍の蛍光を発する近
赤外蛍光色素が予め注入された病変組織近傍におけるセ
ンチネルリンパ節を含む生体観察部に対し、近赤外蛍光
色素の励起波長帯域にある励起光を照射する励起光照射
手段と、生体観察部の近赤外蛍光色素から発せられる近
赤外波長帯域近傍の蛍光を撮像する蛍光撮像手段と、蛍
光撮像手段により撮像された近赤外波長帯域近傍の蛍光
像に基づいて、可視化画像を形成する蛍光画像形成手段
と、可視化画像を表示する表示手段とを備えたことを特
徴とするものである。
【００２９】また、可視光からなる照明光を生体観察部
に照射する照明光照射手段と、照明光が照射された生体
観察部の反射光からなる通常象を撮像する通常撮像手段
と、通常撮像手段で撮像された撮像信号から通常画像を
形成する通常画像形成手段と、可視化画像と通常画像を
重畳した重畳画像を形成する重畳画像形成手段とを備
え、表示手段が重畳画像を表示するものでもよい。
【００３０】上記通常撮像手段としては、カラー画像を
撮像するカラー撮像手段が好ましい。 蛍光結像手段、
変換手段および観察手段、または蛍光撮像手段、蛍光画
像形成手段、通常撮像手段、通常画像形成手段、重畳画
像形成手段および表示手段は、ゴーグル状、腹腔鏡状ま
たは顕微鏡状の形態に構成されていることが好ましい。
【００３１】上記励起光の波長帯域としては、７００nm
以上の波長帯域が好適である。
【００３２】この場合において、近赤外蛍光色素におけ
る励起光の吸収効率を向上させるため、励起光として、
近赤外蛍光色素の光の吸収スペクトルにおけるピーク波
長近辺の波長帯域の光を用いることが望ましい。
【００３３】また、近赤外蛍光色素に光を照射したとき
の、該近赤外蛍光色素の吸収極大波長が７００nm以上で
あることが好ましい。
【００３４】近赤外蛍光色素としては、近赤外波長帯域
近傍に吸収極大波長を有するシアニン系色素が好適であ
り、特にインドシアニングリーン（Indocyanine gree
n）であることが好ましい。
【００３５】
【発明の効果】センチネルリンパ節は、通常、脂肪など
の生体組織に覆われていることがおおく、蛍光色素法を
行なう際に、センチネルリンパ節を覆っている生体組織
により、励起光および蛍光の多くが吸収されてしまう
と、検出精度が低下したり、あるいは検出が不可能にな
る恐れがある。
【００３６】図１は、生体組織に含まれるヘモグロビン
等の吸光度を示す図であり、可視光帯域の光は、生体組
織に吸収されやすく、略波長７００nm以上の光は、生体
組織に吸収されにくいことがわかる。このため、励起光
および蛍光の両者の波長帯域が近赤外波長帯域近傍（７
００nm〜１５００nm）にあれば、励起光や蛍光は、セン
チネルリンパ節を覆っている生体組織により影響を受け
にくい。
【００３７】また、近赤外波長帯域近傍には、生体自家
蛍光は出現しないので、観察する際のＳＮ向上にも寄与
できる。
【００３８】上述した本発明による第１のセンチネルリ
ンパ節検出システムによれば、近赤外光蛍光色素を予め
病変組織周囲に局注し、その周囲のセンチネルリンパ節
が含まれていると想定される生体観察部に近赤外波長帯
域近傍の光を励起光として照射する。励起光の波長帯域
が近赤外波長帯域近傍であるため、センチネルリンパ節
が脂肪等の生体組織に覆われていても、励起光がセンチ
ネルリンパ節に到達しやすい。また、センチネルリンパ
節には、予め、近赤外波長帯域近傍の蛍光を発する近赤
外蛍光色素が蓄積されているので、センチネルリンパ節
から発せられた蛍光も生体組織表面に到達しやすいの
で、この生体観察部から発せられる近赤外波長帯域の蛍
光像を可視化画像に変換して表示することにより、セン
チネルリンパ節を、容易にかつ高精度で検出できる。
【００３９】また、生体観察部に可視光である照明光を
照射し、その反射光からなる通常像と、可視化像とを重
畳して観察する観察手段を備えることにより、観察者
は、可視化像と通常像とを同時に観察でき、生体観察部
内に含まれるセンチネルリンパ節の位置を容易に確認で
きる。
【００４０】さらに、上記観察手段が、通常像を可視化
像の近傍に重ねて結像する結像手段と、この像と可視化
像とを観察する観察光学手段を備えれば、通常像と可視
化像の結像位置が略一致するため、通常像および可視化
像を同時に観察する際の視認性が向上する。
【００４１】本発明による第２のセンチネルリンパ節検
出システムによれば、近赤外光蛍光色素を予め病変組織
周囲に局注し、その周囲のリンパ節を含む生体観察部に
近赤外波長帯域近傍の励起光として照射し、生体観察部
から発せられる近赤外蛍光を蛍光撮像手段で撮像し、可
視画像として表示することにより、センチネルリンパ節
が脂肪等の生体組織に覆われている場合であっても、励
起光がセンチネルリンパ節に達し易く、またセンチネル
リンパ節に蓄積された近赤外色素から発せられた蛍光が
生体組織表面に達し易いので、センチネルリンパ節が可
視画像として表示されやすいので、容易にかつ高精度に
センチネルリンパ節を検出できる。
【００４２】また、センチネルリンパ節からの蛍光を画
像化することができるので、表示画像の停止あるいは記
録等が可能になり、センチネルリンパ節の検出が一層容
易となる。
【００４３】さらに、照明光の反射光からなる通常画像
と、蛍光画像を重畳した重畳画像を表示することによ
り、観察者は、蛍光画像と通常画像とを同時に観察で
き、生体観察部内に含まれるセンチネルリンパ節の位置
を容易に確認できる。
【００４４】上記通常像をカラー画像として撮像すれ
ば、実際の生体観察部と、表示された生体観察部の相対
的位置関係を認識しやすくなり、センチネルリンパ節の
同定が容易になる。
【００４５】上記センチネルリンパ節検出システムをゴ
ーグル状の形態に構成すれば、センチネルリンパ節を検
出する際に、観察者は両手を自由に使用することがで
き、チネルリンパ節検出システムの使い勝手が向上す
る。
【００４６】また、上記センチネルリンパ節検出システ
ムを腹腔鏡状の形態に構成すれば、センチネルリンパ節
を検出する際に、開腹手術を行う必要がなく、被験者の
負担を軽減することができる。
【００４７】さらに、上記センチネルリンパ節検出シス
テムを顕微鏡状の形態に構成すれば、センチネルリンパ
節を検出する際に、センチネルリンパ節の詳細な位置を
確認することができ、センチネルリンパ節を取り出す際
に周辺組織を傷つける恐れが低減し、被験者の負担を軽
減することができる。
【００４８】励起光の波長帯域を７００nm以上とすれ
ば、生体組織に吸収されにくい。また、近赤外蛍光色素
の吸収極大波長が７００nm以上であれば、励起光が効率
良く、近赤外蛍光色素に吸収される。
【００４９】上記、近赤外蛍光色素が、近赤外波長帯域
近傍に吸収極大波長を有するシアニン系色素であれば、
近赤外波長帯域近傍の励起光を照射した場合に、効率良
く蛍光が発せられる。特に、近赤外蛍光色素として、シ
アニン系色素のひとつであるインドシアニングリーン
（Indocyanine green）を用いれば、生体組織での吸
収、散乱に影響され難いのみならず、バックグランド生
体自家蛍光にも影響されないので、センチネルリンパ節
からの蛍光の結像または撮像の際に、目的とする蛍光の
みを容易に結像または撮像することができ、検出システ
ムの信頼性を向上させることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図２は、本発明による第１
の具体的な実施の形態であるセンチネルリンパ節検出シ
ステムの構成図であり、このセンチネルリンパ節検出シ
ステムは、近赤外蛍光色素であるインドシアニングリー
ンが予め腫瘍近傍に注入された生体観察部に励起光を照
射することにより発せられる蛍光を、ゴーグルタイプの
観察ユニットを使用して観察し、センチネルリンパ節の
検出を行うものである。
【００５１】本発明の実施の形態にかかるセンチネルリ
ンパ節検出システムは、蛍光灯100と、蛍光像観察用の
近赤外励起光を発する光源を備える励起光照射ユニット
110と、観察者が着用し、観察を行うゴーグルタイプの
観察ユニット120 とから構成されている。なお、観察ユ
ニット120は片眼分の構成が模式的に図２に示されてい
るものであり、実際には、両眼に図示した観察ユニット
が配置され、ゴーグル状に配置されている。
【００５２】蛍光灯100 は、可視光からなる照明光とし
ての白色光L1を照射する蛍光灯であり、不図示の一般の
商用電源から供給された電力により、５０Hzの周波数で
点滅する。
【００５３】励起光照射ユニット110は、波長７９０ｎ
ｍの励起光L2を発する半導体レーザ111 および該半導体
レーザ111 に電気的に接続されている励起光源用ドライ
バ112を備えている。励起光源用ドライバ112は、不図示
の一般の商用電源に接続され、また蛍光灯100 の点滅と
逆のサイクルで、励起光L2を照射するように、半導体レ
ーザ111 の照射タイミングを制御している。
【００５４】観察ユニット120 は、対物レンズ121 と、
近赤外光カットフィルタ122 と、ハーフミラー123と、
接眼レンズ124と、対物レンズ125 と、励起光カットフ
ィルタ126 と、イメージインテンシファイア127 と、蛍
光板 128 と、レンズ129 と、ミラー130 とから構成さ
れている。
【００５５】近赤外光カットフィルタ122 は、波長７０
０nm以上の光をカットし、励起光カットフィルタ126 は
波長８２０nm以下の光をカットする。
【００５６】なお、対物レンズ125 と励起光カットフィ
ルタ126 は、発明の蛍光結像手段を構成し、蛍光板128
は、変換手段を、ミラー130 、ハーフミラー123 、対物
レンズ121 、レンズ129 および接眼レンズ124 は観察手
段を構成する。とくに、対物レンズ121 は発明の結像手
段を構成し、接眼レンズ124 は、観察光学手段を構成し
ている。
【００５７】以下、上記構成のセンチネルリンパ節検出
システムの作用について説明する。
【００５８】被験者の消化管内にできた腫瘍に対するセ
ンチネルリンパ節を検出する際の作用を例として説明を
行う。
【００５９】まず開腹手術を行なう所定時間前に、内視
鏡を被験者の消化管内に挿入し、被験者の体重１Kgに対
して５mg相当のインドシアニングリーンを、鉗子口を介
し腫瘍の周囲に局注する。インドシアニングリーンはシ
アニン系色素であり、図３に示すような化学式を有して
いる。また、血漿タンパクと結合したインドシアニング
リーンは、図４に示すような吸収スペクトルおよび蛍光
スペクトルを示し、その吸収極大波長は８０５nmであ
り、蛍光極大波長は８３５nmである。
【００６０】所定時間経過し、開腹手術を行うときに
は、腫瘍の周囲に局注されたインドシアニングリーン
は、リンパ管を経て、センチネルリンパ節11に蓄積され
ている。センチネルリンパ節11は、厚さ１cm以下の脂肪
等の生体組織により覆われている。この状態で、センチ
ネルリンパ節の検出を行う。
【００６１】白色光L1は、常時、蛍光灯100 から、５０
Hzのサイクルで照射されている。励起光源用ドライバ11
2の駆動により、半導体レーザ111 からは、波長７９０
ｎｍの励起光L2が白色光L1の照射サイクルと逆のサイク
ルで生体観察部10に照射される。 励起光L2の波長は、
センチネルリンパ節11を覆っている生体組織に吸収され
にくい波長であるため、励起光L2は、生体組織を透過し
て、センチネルリンパ節11に蓄積されたインドシアニン
グリーンに吸収される。センチネルリンパ節11に蓄積さ
れたインドシアニングリーンからは、近赤外蛍光L4が発
せられ、そのスペクトルは、図４に示すような波長分布
を示している。
【００６２】対物レンズ121 および対物レンズ125 に
は、白色光L1の反射光L3、励起光L2の反射光、近赤外蛍
光L4が入射される。近赤外光カットフィルタ122 おい
て、７００nm以上の波長帯域の光はカットされるため、
励起光L2の反射光および近赤外蛍光L4はカットされ、白
色光L1の反射光L3の中の７００nm以下の波長帯域の光の
みが、近赤外光カットフィルタ122 を透過する。その後
ハーフミラー123 および接眼レンズ124 を介して、観察
者の眼12に達する。このため、観察者からは、ハーフミ
ラー123 を透過した反射光L3からなる通常像が見える。
【００６３】また、励起光カットフィルタ126 おいて、
８２０nm以下の波長帯域の光はカットされるため、対物
レンズ125 に入射した光から、白色光L1の反射光L3およ
び励起光L2の反射光はカットされる。近赤外蛍光L4の中
の波長帯域８２０nm以上の光のみが、励起光カットフィ
ルタ126 を透過する。励起光カットフィルタ126 によ
り、近赤外蛍光L4の一部もカットされてしまうが、蛍光
スペクトルの多くは、８２０nm以上の波長帯域にあるた
め、支障はない。
【００６４】近赤外蛍光L4は、対物レンズ125 により像
増倍管であるイメージインテンシファイヤ127 の入射面
に近赤外蛍光像として結像される。イメージインテンシ
ファイヤ127 で電子流に変換され、かつ増倍された信号
は、蛍光板128 において、光強度の大きい部分が白色に
輝く白黒像である可視化像に変換される。可視化像は、
ミラー130 およびハーフミラー123 により反射され、観
察者の眼12に達する。このため、観察者からは、ハーフ
ミラー123 で反射された可視化像が見える。
【００６５】観察者の眼12から生体観察部10までの距
離、すなわち接眼位置から通常像までの光路長と、観察
者の眼12から蛍光板128 までの距離、すなわち接眼位置
から可視化像までの光路長には差があるが、対物レンズ
121 、接眼レンズ124 、対物レンズ125 およびレンズ12
9 により、通常像が、可視化像の近傍に重なって結像す
るため、観察者は通常像と可視化像が重畳された像を支
障なく観察することができる。
【００６６】上記のような作用により、励起光L2の波長
帯域が近赤外波長帯域近傍であるため、センチネルリン
パ節11が脂肪等の生体組織に覆われていても、励起光が
センチネルリンパ節に到達しやすい。また予め、センチ
ネルリンパ節に蓄積されていインドシアニングリーン
は、励起光を照射されると、近赤外波長帯域の蛍光を発
するため、蛍光は生体組織表面に到達しやすい。この生
体観察部から発せられる近赤外波長帯域の蛍光像を蛍光
板128 により、可視化像に変換して表示することによ
り、センチネルリンパ節を、容易にかつ高精度に検出で
きる。
【００６７】また、生体観察部に可視光である白色光L1
を照射し、その反射光L3からなる通常像を、可視化像の
結像位置近傍に重ねて結像し、観察することにより、観
察者は、可視化像と通常像とを同時に観察でき、生体観
察部内に含まれるセンチネルリンパ節の位置を容易に確
認できる。
【００６８】上記第１の実施の形態によるセンチネルリ
ンパ節検出システムでは、観察ユニット120をゴーグル
状の形態に構成したため、センチネルリンパ節を検出す
る際に、観察者は両手を自由に使用することができ、チ
ネルリンパ節検出システムの使い勝手が向上する。
【００６９】また、変型例として、観察ユニットを顕微
鏡状の形態に構成すれば、センチネルリンパ節を検出す
る際に、センチネルリンパ節の詳細な位置を確認するこ
とができ、センチネルリンパ節の周辺組織を傷つける恐
れが低減し、被験者の負担を軽減することができる。
【００７０】なお、本実施の形態においては、ミラー13
0 、ハーフミラー123 、対物レンズ121 、レンズ129 お
よび接眼レンズ124 から構成される観察手段を用いた
が、これに限られるものではなく、例えば通常像は、レ
ンズ光学系を使用せずに観察するように構成し、通常像
の光路上に、可視化像の虚像を結像する光学系を設けた
もの、あるいは逆に可視化像はレンズ光学系を使用せず
に観察するように構成し、可視化像の光路上に、通常像
を結像する光学系を設けたもの等、種々の光学手段を組
み合わせた観察手段が使用可能である。
【００７１】次に本発明によるセンチネルリンパ節検出
システムを適用した第２の具体的な実施の形態の一例で
ある腹腔鏡装置について説明する。図５は本発明による
センチネルリンパ節検出システムを適用した腹腔鏡装置
の概略構成図であり、本装置は、第１の実施の形態と同
様に、病変部周囲にシアニン系色素であるインドシアニ
ングリーンが予め注入された被験者の生体観察部に近赤
外波長帯域近傍の励起光を照射し、生体観察部の近赤外
蛍光像を撮像することにより、蛍光を発しているセンチ
ネルリンパ節を検出するものである。
【００７２】この腹腔鏡装置は、通常像撮像用の白色光
および蛍光像撮像用の励起光を発する光源を備える照明
ユニット200 、患者の体間に挿入される腹腔鏡挿入部21
0 、白色光の反射光からなる通常像および励起光が照射
された生体観察部から発せられる近赤外蛍光からなる蛍
光像を撮像する撮像ユニット220 、通常像をカラー画像
として表示するための画像処理を行う通常画像形成ユニ
ット230 、近赤外蛍光像を光強度に応じた階調画像とし
て表示するための画像処理を行う蛍光画像形成ユニット
240、通常像のカラー画像および蛍光像の階調画像をイ
ンポーズする重畳画像形成ユニット250 、各ユニットに
接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ26
0 、表示画像処理ユニット250 でインポーズされた通常
画像（通常像のカラー画像）および蛍光画像（蛍光像の
階調画像）を表示するモニタ270から構成されている。
【００７３】照明ユニット200 は、蛍光像撮像用の波長
７９０nmの励起光L2を発する半導体レーザ201 、通常像
撮像用の白色光L1を発する白色光源202 、および白色光
L2と励起光L1を所定タイミングで切り換えて照射するた
めの切換ミラー203 とからなる。
【００７４】腹腔鏡挿入部210 は、内部に先端まで延び
るライトガイド211 および５枚のリレーレンズ212 を備
えている。ライトガイド211 およびリレーレンズ212 の
先端部、即ち腹腔鏡挿入部210 の先端部には、照明レン
ズ213 および対物レンズ214を備えている。ライトガイ
ド211 は、多成分ガラスファイバからなり、照明ユニッ
ト200 へ接続されている。
【００７５】撮像ユニット220 は、リレーレンズ212 を
介して入射された近赤外蛍光L4からなる蛍光像を撮像す
る近赤外用ＣＣＤ221 と、白色光L1の反射光L3からなる
通常像を撮像するカラーＣＣＤ222 と、近赤外蛍光L4お
よび反射光L3を分離するダイクロイックミラー223 と、
近赤外蛍光L4および励起光L3の反射光が重畳された光か
ら、励起光L3の反射光を除去するための励起光カットフ
ィルタ224 と、近赤外用ＣＣＤ221 に接続され、撮像信
号を伝送するＣＣＤケーブル225 と、カラーＣＣＤ222
に接続され、撮像信号を伝送するＣＣＤケーブル226 と
を備えている。なお、ダイクロイックミラー223 は、波
長８１０nm以上の光を透過し、波長８１０nm以下の光を
直角方向に反射し、励起光カットフィルタ224 は波長８
００nm以下の光をカットする。
【００７６】通常画像形成ユニット230 は、カラーＣＣ
Ｄ222 で撮像された通常像からカラー画像信号を作成す
る信号処理回路231、該信号処理回路231で得られたカラ
ー画像信号をデジタル化するA/D 変換回路232 、デジタ
ル化されたカラー画像信号を保存する通常画像メモリ23
3 、該通常画像メモリ233 から出力されたカラー画像信
号をDA変換するD/A 変換回路234 およびカラー画像信号
をビデオ信号に変換する通常画像エンコーダ235 を備え
ている。
【００７７】蛍光画像形成ユニット240 は、近赤外用Ｃ
ＣＤ221 で得られた信号のサンプリング、クランプ、ブ
ランキング、増幅等を行い、光強度に応じた緑色の階調
画像信号を作成する信号処理回路241 、該信号処理回路
241 で得られた階調画像信号をデジタル化するA/D 変換
回路242 、デジタル化された階調画像信号を保存する蛍
光画像メモリ243 、該蛍光画像メモリ243 から出力され
た階調画像信号をDA変換するD/A 変換回路244 および階
調画像信号をビデオ信号に変換する蛍光画像エンコーダ
245 を備えている。
【００７８】重畳画像形成ユニット250 は、通常画像エ
ンコーダ235 から出力されたカラー画像信号と蛍光画像
エンコーダ245 から出力された階調画像信号とをインポ
ーズし、表示信号として出力するスーパーインポーザ25
1 と、ビデオ信号である表示信号をＲＧＢ形式の表示信
号に変換するＲＧＢエンコーダ252 とを備えている。
【００７９】以下、上記構成の腹腔鏡装置の作用につい
て説明する。
【００８０】本実施の形態では、第１の実施の形態と同
様に、被験者の消化管内に生じた腫瘍に対するセンンチ
ネルリンパ節の検出を行う際の手順を例として説明す
る。
【００８１】まず腹腔鏡装置による手術を行う所定時間
前に、内視鏡を被験者の消化管内に挿入し、インドシア
ニングリーンを、内視鏡の鉗子口を介し腫瘍の周囲に局
注する。その後所定時間経過後に、腹腔鏡装置を用いて
センチネルリンパの検出を行う。
【００８２】本腹腔鏡装置において、通常像の撮像と近
赤外蛍光像の撮像は、時分割で行われる。白色光L1の照
射およびカラーＣＣＤ222 による反射光L3の露光は６０
ms毎に３０ms弱の期間同期して行われれる。一方励起光
L2の照射および近赤外用ＣＣＤ221 による近赤外蛍光L4
の露光は逆のサイクルで、６０ms毎に３０ms弱の期間同
期して行われる。
【００８３】説明を簡単にするために、まず、最初に、
通常画像を表示するための作用について説明し、その後
蛍光画像を表示ための作用について説明する。通常像を
撮像する時には、照明ユニット200 内の切換ミラー203
は、コントローラ260 からの信号により駆動されて白色
光L2の進行を妨害しないように破線の位置に移動する。
白色光源202 から出力される白色光L1は、レンズ205 お
よびレンズ206 によってライトガイド211 に入射され、
腹腔鏡挿入部210 の先端まで導光された後、照明レンズ
213 からセンチネルリンパ節11を含む生体観察部10へ照
射される。
【００８４】白色光L1の反射光L3は対物レンズ214 によ
って集光され、リレーレンズ212 を介して導光され、ダ
イクロイックミラー223 で反射され、カラーＣＣＤ222
に入射する。カラーＣＣＤ222 で光電変換された通常像
の撮像信号は、ＣＣＤケーブル225 を介して信号処理回
路231 に出力される。
【００８５】信号処理回路231 では、カラーＣＣＤ222
で撮像された信号の相関二重サンプリング、クランプ、
ブランキング、増幅等のプロセス処理を行い、その後、
輝度信号と色信号を分離し、カラー画像信号を算出す
る。
【００８６】信号処理回路231 で算出された各画素毎の
カラー画像信号はA/D 変換回路232へ入力され、それぞ
れデジタル化された後、通常画像メモリ233 に保存され
る。
【００８７】通常画像メモリ233 に保存されたカラー画
像信号は、表示タイミングに合わせてD/A 変換回路234
でDA変換され、通常画像エンコーダ235 で所定のビデオ
信号に変換され、スーパーインポーザ251 に入力され、
後述する蛍光画像の階調画像信号とインポーズされたビ
デオ信号として、モニタ270 およびＲＧＢデコーダ252
へ出力される。モニタ270 およびＲＧＢデコーダ252 に
おける動作の詳細は後述する。
【００８８】次に、蛍光画像を表示する場合の作用につ
いて説明する。コントローラ260 からの信号に基づき、
照明ユニット200 内の切換ミラー203 は、半導体レーザ
201から照射された励起光L2がライトガイド211 の方向
へ反射するように、実線の位置へ移動する。半導体レー
ザ201 から射出される励起光L2は、レンズ204 を経て切
換ミラー203 へ向かう。切換ミラー203により、反射さ
れた励起光L2はレンズ206 によってライトガイド211 に
入射され、腹腔鏡挿入部210 の先端まで導光された後、
照明レンズ213 からセンチネルリンパ節11を含む生体観
察部10へ照射される。
【００８９】生体観察部10から発せられる近赤外蛍光L4
と、励起光L2の反射光は、集光レンズ214 により集光さ
れ、リレーレンズ212により導光され、ダイクロイック
ミラー223 を透過し、励起光カットフィルタ224に入射
する。励起光L2の反射光は励起光カットフィルタ224 で
カットされ、近赤外蛍光L4のみが、近赤外用ＣＣＤ221
に入射する。近赤外用ＣＣＤ221 の感光部で近赤外光の
強弱に応じて光電変換された信号電荷は、ＣＣＤケーブ
ル226 を介して蛍光画像形成ユニット240 の信号処理回
路241 へ出力される。
【００９０】信号処理回路241 では、近赤外用ＣＣＤ22
1 から出力された信号の相関二重サンプリング、クラン
プ、ブランキング、増幅等のプロセス処理を行い、その
後、近赤外光の強弱に応じた緑色の階調画像信号を作成
し、A/D 変換回路242 へ出力する。A/D 変換回路242
で、デジタル化された画像信号は、蛍光画像メモリ243
に保存され、表示タイミングに合わせてD/A 変換回路24
4 でDA変換され、蛍光画像エンコーダ245 で所定のビデ
オ信号に変換され、スーパーインポーザ251 に入力され
る。例えば、通常画像エンコーダ235 から出力された通
常画像が、図６の（ａ）に示すようなカラー画像で、蛍
光画像エンコーダ245 から出力され蛍光画像が図６の
（ｂ）に示すような階調画像であれば、カラー画像信号
と階調画像信号がインポーズされた表示画像は、図６の
（ｃ）に示すような表示画像となる。この表示画像信号
は、モニタ270 およびＲＧＢデコーダ252 へ出力され
る。
【００９１】モニタ270 では、ビデオ信号として入力さ
れた表示画像信号を変換し、表示する。通常画像は、生
体組織の赤色が基調となり、階調画像は光強度が大きい
ほど、緑色が濃くなるため、光強度の大きい部分、すな
わちセンチネルリンパ節が存在する場所は、黄色に表示
される。ＲＧＢデコーダ252 では、表示画像信号から、
各色信号（Ｒ、Ｂ、Ｇ）を逆算し、図示省略したプリン
ターあるいは画像処理装置等の色信号を直接入力する装
置に出力する。なお、上記一連の動作はコントローラ26
0 によって制御される。
【００９２】上記のような作用により、予めインドシア
ニングリーンが局注された生体観察部から発せられる近
赤外蛍光像を蛍光撮像手段で撮像し、可視画像である蛍
光画像として表示することにより、センチネルリンパ節
が脂肪等の生体組織に覆われている場合であっても、蛍
光画像内にセンチネルリンパ節から発せられる蛍光によ
るセンチネルリンパ節像21が表示されやすいので、観察
者は、短時間でかつ容易にセンチネルリンパ節を検出で
きる。また、センチネルリンパ節の蛍光像が画像化され
ているので、記録あるいは表示画像の停止などが可能に
なり、センチネルリンパ節の検出が一層容易となる。
【００９３】また、白色光L1の反射光L3からなるカラー
画像と、近赤外蛍光強度に応じた緑色の階調画像を重畳
した表示画像を表示することにより、観察者は、通常像
を近赤外蛍光像とを同時に観察でき、センチネルリンパ
節が存在する領域は黄色に表示されるため、生体観察部
内に含まれるセンチネルリンパ節の位置を容易に確認で
きる。
【００９４】なお、上記通常画像がカラー画像として表
示されているため、実際の生体観察部10と、表示画像に
表示された生体観察部像20との対応関係が解り易く、そ
のため、実際のセンチネルリンパ節11の位置を、表示画
像に表示されたセンチネルリンパ節像21の位置から、容
易に検出できる。
【００９５】また、本実施の形態では、近赤外蛍光像を
階調画像を用いて表示したが、変型例として、例えば図
７の（ｂ）に示すように、単位面積あたり所定値以上の
近赤外光強度が撮像された領域を閉領域として表し、図
７の（ａ）に示す通常画像と重畳し、図７の（ｃ）に示
すような画像を表示することも考えられる。この場合に
は、センチネルリンパ節の存在領域が解り易いため、一
層容易にセンチネルリンパ節を検出できる。
【００９６】また、他の例として、図８の（ｂ）に示す
ように、単位面積あたり所定値以上の近赤外光強度が撮
像された領域の光強度を数字で表し、図８の（ａ）に示
す通常画像と重畳し、図８の（ｃ）に示すような画像を
表示することも考えられる。この場合には、いくつかの
リンパ節にインドシアニングリーンが達してしまった場
合でも、表示された数値を参考にして、センチネルリン
パ節を同定することができる。
【００９７】さらに、上記センチネルリンパ節検出シス
テムを腹腔鏡状の形態に構成したことにより、センチネ
ルリンパ節を検出する際に、開腹手術を行う必要がな
く、被験者の負担を軽減することができる。
【００９８】一方、上記撮像手段を使用したセンチネル
リンパ節検出システムを、開腹手術において使用する場
合には、単に、テレビカメラ状の形態に構成することも
可能である。また、ゴーグル状あるいは顕微鏡状の形態
に構成することもできる。
【００９９】なお、上記第１の実施の形態および第２の
実施の形態においては、近赤外波長帯域近傍に吸収極大
波長を有するシアニン系色素であるインドシアニングリ
ーンを用いたので、生体組織での吸収、散乱に影響され
難いのみならず、バックグランド生体自家蛍光にも影響
されないので、センチネルリンパ節からの蛍光の結像ま
たは撮像の際に、目的とする蛍光のみを容易に結像また
は撮像することができ、検出システムの信頼性を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヘモグロビン等の吸光度を説明する図
【図２】本発明によるセンチネルリンパ節検出システム
の概略構成図
【図３】インドシアニングリーンの化学式を示す図
【図４】インドシアニングリーンの吸収スペクトルおよ
び蛍光スペクトルを示す図
【図５】本発明によるセンチネルリンパ節検出システム
を適用した第１の具体的な実施の形態である腹腔鏡装置
の概略構成図
【図６】表示画像の説明図
【図７】表示画像の説明図
【図８】表示画像の説明図
【符号の説明】
10 生体観察部 11 センチネルリンパ節 12 眼 20 生体観察部像 21 センチネルリンパ節像 100 蛍光灯 110 励起光照射ユニット 111,201 半導体レーザ 120 観察ユニット 121,125 対物レンズ 122 近赤外光カットフィルタ 123 ハーフミラー 124 接眼レンズ 126 励起光カットフィルタ 127 イメージインテンシファイア 128 蛍光版 129 レンズ 200 照明ユニット 202 白色光源 203,223 ダイクロイックミラー 210 腹腔鏡挿入部 211 ライトガイド 212 リレーレンズ 220 撮像ユニット 221 近赤外用ＣＣＤ 222 カラーＣＣＤ 224 励起光カットフィルタ 230 通常画像形成ユニット 240 蛍光画像形成ユニット 250 重畳画像形成ユニット 251 スーパーインポーザ 260 コントローラ 270 モニタ L1 白色光 L2 励起光 L3 反射光 L4 近赤外蛍光

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 励起光を照射された、近赤外波長帯域近
    傍の蛍光を発する近赤外蛍光色素が予め注入された病変
    組織近傍におけるセンチネルリンパ節を含む生体観察部
    の前記近赤外蛍光色素から発せられる近赤外波長帯域近
    傍の蛍光像を結像し、 前記近赤外波長帯域近傍の蛍光像を可視波長帯域の可視
    化像に変換することを特徴とするセンチネルリンパ節検
    出方法。
  2. 【請求項２】 可視光からなる照明光を照射された前記
    生体観察部で反射された反射光からなる通常像と、前記
    可視化像とを重畳して観察することを特徴とする請求項
    １記載のセンチネルリンパ節検出方法。
  3. 【請求項３】 前記通常像を前記可視化像の近傍に重ね
    て結像し、 該結像された像と、前記可視化像とを観察することを特
    徴とする請求項２記載のセンチネルリンパ節検出方法。
  4. 【請求項４】 励起光を照射された、近赤外波長帯域近
    傍の蛍光を発する近赤外蛍光色素が予め注入された病変
    組織近傍におけるセンチネルリンパ節を含む生体観察部
    の前記近赤外蛍光色素から発せられる近赤外波長帯域近
    傍の蛍光を撮像し、 前記蛍光撮像手段により撮像された近赤外波長帯域近傍
    の蛍光像に基づいて、可視化画像を形成し、 前記可視化画像を表示することを特徴とするセンチネル
    リンパ節検出方法。
  5. 【請求項５】 照明光が照射された前記生体観察部の反
    射光からなる通常象を撮像し、 前記通常像から通常画像を形成し、 前記可視化画像と前記通常画像を重畳し、 前記重畳画像を表示することを特徴とするセンチネルリ
    ンパ節検出方法。
  6. 【請求項６】 前記通常画像がカラー画像として撮像さ
    れることを特徴とする請求項５記載のセンチネルリンパ
    節検出方法。
  7. 【請求項７】 近赤外波長帯域近傍の蛍光を発する近赤
    外蛍光色素が予め注入された病変組織近傍におけるセン
    チネルリンパ節を含む生体観察部に対し、前記近赤外蛍
    光色素の励起波長帯域にある励起光を照射する励起光照
    射手段と、 前記生体観察部の前記近赤外蛍光色素から発せられる近
    赤外波長帯域近傍の蛍光を結像する蛍光結像手段と、 前記蛍光結像手段により結像された近赤外波長帯域近傍
    の蛍光像を可視波長帯域の可視化像に変換する変換手段
    とを備えたことを特徴とするセンチネルリンパ節検出シ
    ステム。
  8. 【請求項８】 可視光からなる照明光を前記生体観察部
    に照射する照明光照射手段と、 前記照明光が前記生体観察部で反射された反射光からな
    る通常像と、前記可視化像とを重畳して観察する観察手
    段とをさらに備えたことを特徴とする請求項７記載のセ
    ンチネルリンパ節検出システム。
  9. 【請求項９】 前記観察手段が、前記通常像を前記可視
    化像の近傍に重ねて結像する結像手段と、 該結像手段により結像された像と、前記可視化像とを観
    察する観察光学手段とを有することを特徴とする請求項
    ８記載のセンチネルリンパ節検出システム。
  10. 【請求項１０】 近赤外波長帯域近傍の蛍光を発する近
    赤外蛍光色素が予め注入された病変組織近傍におけるセ
    ンチネルリンパ節を含む生体観察部に対し、前記近赤外
    蛍光色素の励起波長帯域にある励起光を照射する励起光
    照射手段と、 前記生体観察部の前記近赤外蛍光色素から発せられる近
    赤外波長帯域近傍の蛍光を撮像する蛍光撮像手段と、 前記蛍光撮像手段により撮像された近赤外波長帯域近傍
    の蛍光像に基づいて、可視化画像を形成する蛍光画像形
    成手段と前記可視化画像を表示する表示手段とを備えた
    ことを特徴とするセンチネルリンパ節検出システム。
  11. 【請求項１１】 可視光からなる照明光を前記生体観察
    部に照射する照明光照射手段と、 前記照明光が照射された前記生体観察部の反射光からな
    る通常象を撮像する通常撮像手段と、 前記通常撮像手段で撮像された撮像信号から通常画像を
    形成する通常画像形成手段と、 前記可視化画像と前記通常画像を重畳した重畳画像を形
    成する重畳画像形成手段とをさらに備え、 前記表示手段が前記重畳画像を表示するものであること
    を特徴とする請求項１０記載のセンチネルリンパ節検出
    システム。
  12. 【請求項１２】 前記通常撮像手段がカラー画像を撮像
    するカラー撮像手段であることを特徴とする請求項１１
    記載のセンチネルリンパ節検出システム。
  13. 【請求項１３】 前記蛍光結像手段、前記変換手段およ
    び前記観察手段、または前記蛍光撮像手段、前記蛍光画
    像形成手段、前記通常撮像手段、前記通常画像形成手
    段、前記重畳画像形成手段および前記表示手段が、ゴー
    グル状の形態に構成されていることを特徴とする請求項
    ８、９または１１、１２記載のセンチネルリンパ節検出
    システム。
  14. 【請求項１４】 前記蛍光結像手段、前記変換手段およ
    び前記観察手段、または前記蛍光撮像手段、前記蛍光画
    像形成手段、前記通常撮像手段、前記通常画像形成手
    段、前記重畳画像形成手段および前記表示手段が、腹腔
    鏡状の形態に構成されていることを特徴とする請求項
    ８、９または１１、１２記載のセンチネルリンパ節検出
    システム。
  15. 【請求項１５】 前記蛍光結像手段、前記変換手段およ
    び前記観察手段、または前記蛍光撮像手段、前記蛍光画
    像形成手段、前記通常撮像手段、前記通常画像形成手
    段、前記重畳画像形成手段および前記表示手段が、顕微
    鏡状の形態に構成されていることを特徴とする請求項
    ８、９または１１、１２記載のセンチネルリンパ節検出
    システム。
  16. 【請求項１６】 前記励起光の波長帯域が、７００nm以
    上であることを特徴とする請求項１から１５いずれか１
    項記載のセンチネルリンパ節検出システム。
  17. 【請求項１７】 前記近赤外蛍光色素に光を照射したと
    きの、該近赤外蛍光色素の吸収極大波長が７００nm以上
    であることを特徴とする請求項１から１６いずれか１項
    記載のセンチネルリンパ節検出システム。
  18. 【請求項１８】 前記近赤外蛍光色素がシアニン系色素
    であることを特徴とする請求項１から１７いずれか１項
    記載のセンチネルリンパ節検出システム。
  19. 【請求項１９】 前記近赤外蛍光色素がインドシアニン
    グリーン（Indocyanine green）であることを特徴とす
    る請求項１から１８いずれか１項記載のセンチネルリン
    パ節検出システム。
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