JP2002219129A - 組織潅流を観測する装置およびその機能的使用法 - Google Patents
組織潅流を観測する装置およびその機能的使用法Info
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Abstract
特に保護眼鏡の装着のような特殊な保護手段を要する組
織の潅流を手術中に観測するための装置を提供する。 【解決手段】赤外レーザ光源がCCDカメラ2とともに
一体に設けられている安全ケース1が組織の潅流を観測
するためのコンパクトなユニットを形成している。赤外
レーザ光源からの光線が手術範囲を照射し、患者の静脈
内にあらかじめ注入したインドシアニングリーンが照射
によって蛍光に励起され、それをCCDカメラ2で検出
する。
Description
の妨げになるような適用方法において、組織潅流を観測
するための装置とその装置の機能的使用法に関する。
ついて、“微小血管の調査”1994年版、第47巻、
240〜251ページに記載されている。この場合、イ
ンドシアニングリーンの適用後、皮膚を通る血液の循環
を近赤外領域の放射による励起の結果発生する蛍光信号
に基づいて評価する。ここで、照射源として機能するの
は、前方に帯域通過フィルタとともに高い発熱のために
必要となる水フィルタを連結した2000ワットのハロ
ゲンランプである。CCDカメラは、検出器として機能
する。
て熱傷を検査するための装置と工程が米国特許第5,0
74,306号に開示されている。結像装置は、キセノ
ンもしくは水銀などの励起光源と、高感度CCDカメラ
と、画像処理ソフトウェアを有するコンピュータを備え
ている。
るための光源として使用する場合には、蛍光励起には広
域放射の短波長域しか使用できないので、これらは比較
的高出力でなければならず、また、発せられた光の残り
の部分は、帯域通過フィルタによって取り除かなければ
ならない。ランプのキロワット数が高ければならないと
いうことは、結果として、それに対応した高熱が生成さ
れることとなり、よって冷却手段を必要とし、また、特
に電気関連の構成要素が大型となってしまう。従って、
このような光源では、可般式の、電源なしで使用する構
成は不可能である。
ルス・レーザのアレイで放射することによって励起され
た蛍光発光をCCDカメラによって検出する、移植した
皮膚の移植片で血液の循環を観測する装置および工程が
“形成外科手術の記録”1999年版、第42巻、26
6〜274ページで知られている。
・レーザのダイオードで放射することによって励起させ
た蛍光発光をCCDカメラで検出する、動物の組織にお
ける腫瘍検出の装置と工程は、“光化学と光生物学”1
999年版 70(1)、87〜94ページにて説明さ
れている。
取り扱う場合に保護眼鏡を装着する必要があり、また、
安全のため、それらを使用する部屋を特定する必要があ
る。これは、純粋な診断作業にとっては大した問題では
ないが、特殊なレーザ保護手段は、日常の外科的用途に
混乱をまねく恐れがあるため、これら装置を機能的に使
用するには不適当となりかねない。
ンの蛍光発光の励起用として近赤外光源を使用する眼底
の赤外ビデオ血管造影法は、米国特許第5,400,7
91号に開示されている。
に開示された装置は、その眼科的診断用の設計により、
手術範囲が広い場合の機能的観測には適していない。
用する、発色要素蛍光励起に基づくこうした従来の診断
装置の適合性の低さを鑑み、本発明の基礎となる目的
は、取り扱いやすく、非微細観血的処置にも適し、特
に、保護眼鏡の装着のような特殊な保護手段を提供する
組織の潅流を手術中に観測するための装置を提供するこ
とにある。
眼鏡の装着が作業の妨げとなるような適用方法において
組織の潅流を観測するための装置を提供するものであ
り、前記装置は:発色要素の蛍光励起の波長域に相当す
る波長域の電磁光線束を生成する照射源と;光拡大装置
と;安全ケースと;励起された発色要素の発光に対して
は透過性を有し、前記生成された光線束の波長域に対し
ては不透過性である光学フィルタを備えた電子カメラと
を備え、前記放射源と前記光拡大装置は安全ケース内に
一体化されており、よって装置の近傍にいる人へ何ら危
険を及ぼさない程度の、限界値を超えることのない放射
強度の拡大光線束のみが前記安全ケースから出て、前記
光拡大装置によって、非微小観血的処置において、十分
な広さの手術領域を照射することができることを特徴と
する。
手術中に行うことができる、上記装置を使った、組織の
潅流を観測する方法も提供する。
の判断を行うための装置を提供する。発色要素の蛍光励
起の波長域に相当する波長域の光線束を生成する照射源
を備え、安全ケースと、励起された発色要素の発光に対
しては透過性を有し、生成されたレーザ光線の波長に対
しては不透過性である光学フィルタを有する電子カメラ
とともに光拡大装置を有する。この場合、照射源と光拡
大装置は安全ケースの中に一体化されており、装置の近
傍にいる人に対して何ら危険性のない、限界値を超える
ことのない放射強度を有する拡大した光線束のみが安全
ケースから出て、光拡大装置によって、非微小観血的処
置において、十分な広さの手術領域を照射することがで
きる。よって、本発明は、特に、処置中に組織における
血液の循環の定量化が決定的である場合、すなわち、左
側の結腸切除術および直腸切除術、結腸節切除後の胃の
転移、中間挿入のための小腸の自由移植、さらにはあら
ゆるルーY型補填(例えば胆管−消化管吻合時などの胃
切除後)などの内臓手術の分野に適している。この装置
は、絞扼性ヘルニアや腸閉塞の場合の二次潅流障害の検
出にも適している。心臓手術では、この装置を使って冠
状バイパスの有効性を検査することもできる。形成外科
手術の分野では、移植した移植片の潅流を調べるだけで
なく、外傷の場合(例えば、舟状骨の骨折、粉砕骨折、
軟組織損傷、および銃創など)の組織の損傷を評価する
こともできる。
光ダイオード装置または赤外レーザ光源であるのが好ま
しい。
人をいかなる危険からも守る限界値は、欧州規格EN6
0825−1からとるのが好ましい。近赤外領域では、
目の角膜上へのレーザ照射動作に対して作用する、本発
明の医療分野における適用方法に関する最大許容照射量
(MPR)は、照射時間に依存し、式MPR=18・t
0.75・C4・C6J・m-2で計算することができる。ここ
で、tは、照射時間を表し、パラメータC4およびC
6は、次のようになる。700〜1050nm赤外レー
ザ光線源のピーク波長λは、C4=10
0.002・((λ/nm-700))となる。観察者の目から少なくと
も100mmの距離で計った見かけの照射源(すなわ
ち、安全ケースから出る際の拡大レーザ光線)の角度の
拡大αをαmax=100mradより大きく、照射時間
は、10秒以上であり、C6=αmax/αmin=100m
rad/11mrad=9.09(ここでαmin=11
mrad)である。10秒を超える照射時間で、安全ケ
ースから出る拡大レーザ光線の放射強度に対し装置の近
傍にいる人をいかなる危険からも守る限界値は、9.2
・100.002・((λ/n m-700))mW・cm-2未満でなけれ
ばならず、その結果、この好ましい適用分野における限
界値は、約13.4mW/cm2未満となる。
は、少なくとも一つのレーザダイオードを備えている
が、特に適しているのは1個から10個であり、その出
力は、1mWから1Wであり、300mWから1Wまで
の間が好ましい。
形式でも変調されていてもよい。
の拡散レンズと少なくとも一つの集光レンズを有してい
る。
くはレンズの一方にフロスティングが施してある。
開きは0°〜40°の間であるのが好ましい。
大装置は、安全ケースから好ましくは20から200c
mの距離で好ましくは10から40cmの広さの領域を
照射できる。
色要素として使用する。この場合、ピーク発光の波長域
が750nmから810nm、好ましくは780nmで
ある赤外レーザ光源が励起には適している。
えており、よって電源に関係なく操作できる。電源ケー
ブルがないため、外科医や処置に携わる他の人員が潜在
的に妨げられることなく自由に移動することができる。
を、標準の市販のCCDビデオカメラでよいが、片手で
持ち運びおよび操作することができる。
電子カメラが一体となり、コンパクトなユニットを形成
している。
くはディジタル映像伝送のためのインターフェースを有
しており、その場合、映像伝送もケーブルなしで行うこ
とができる。
隔操作が可能であり、例えば手術台上方の天井に取り付
けてある。結果、直接外科手術に携わっていない人員一
人が操作することができるので、観測の結果、手術の進
行を妨げるようなことが最低限に抑えられる。
ーまたは一体式LCD画面を有しており、場所を取り、
カメラへのケーブル接続が必要なため、外科医や処置に
携わる他の人員の自由な動きを妨げる外部の表示画面を
必要としない。
メモリーチップまたはビデオカセットなどを備えてお
り、映像データを記録することができる。
この装置は、電子映像評価装置を備えている。
による装置を手術に適用しているところを概略に表した
ものであり、一定の比例に拡大したものではない。安全
ケース1には、ピーク発光が780nmである赤外レー
ザ光源がCCDカメラ2とともに一体に格納されてお
り、片手で持ち運びおよび操作可能なコンパクトなユニ
ットに形成されており、蓄電池を備えているため電源が
なくても使用可能である。
線3は、表面の放射強度が1mW/cm2未満であり、
よって目の網膜の最大許容照射(MPR)の限界値を下
回り、そのため、装置の周りの領域で安全眼鏡を装着す
る必要はない。
ース1から約70cmの距離に位置する約30cm幅の
手術範囲4を照射する。前もって体重1kgあたり0.
1から2mgの量をボーラスとして患者5の静脈内に注
入したインドシアニンは、照射によって蛍光に励起され
る。
高いCCDカメラ2が検出し、フィルタ6が前記カメラ
の前に連結してある。フィルタ6はNIR長波パスフィ
ルタ(カットオフフィルタ)であって、800nmを超
える波長に対しては透過性を有し、外部のネジによって
CCDカメラ2の自動焦点レンズにネジ留めしてある。
あるいは、発色要素インドシアニングリーン最大の蛍光
領域において狭周波数帯伝送を可能とするフィルタも適
している。CCDカメラ2はビューファインダ8を有し
ているため、手術中、外部モニタを使用する必要がな
く、よって、取り扱いの障害となるケーブル接続が不要
となる。検出した蛍光の電子映像データはビデオカセッ
ト9にディジタル形式で記録される。
カメラ2と安全ケース1のユニットとの間に配設し、装
置自体を殺菌しなくてもよいようにする。しかし、設計
がコンパクトであり、ケーブル接続がないため、CCD
カメラ2と安全ケース1を含むユニットも容易に殺菌し
て梱包することができる。
伝送速度を400MBit/sまで可能とするIEEE
1394に従って撮影する個々の映像要素(ピクセル)
の明るさを定量的に蛍光の放射強度の尺度としてとるこ
とができるCCDカメラ2にインターフェース10を介
して接続することができる。そのため、さまざまな映像
領域(関連する領域)をユーザによって映像シーケンス
の第1の映像上に記しこの領域のピクセルの明るさを映
像ごとに観測し、その結果を図式的に表示する。この場
合、通常の潅流または周知の強度の外部基準(例えば蛍
光フォイル)を使って検査する組織の領域を直接基準領
域と比較することができる。また、外部基準を使用した
場合には、異なる照射と検出器のパラメータで受け取っ
た映像シーケンスを、互いに比較することもできる。全
体の映像シーケンスの評価により、評価に、例えば、発
色要素の盛衰の速さや組織の範囲の発色要素による蛍光
の放射強度変化などのようなさまざまな判定基準を適用
することができる。
の構造を概略で示したものであり、レーザダイオード2
0と、拡散レンズ21、22とフロスティングを施した
集光レンズ23とを備えた光線拡大装置を一体に備えて
いる。安全ケースから出る光線束3のビームの開きは、
10°である(周辺光線24と光軸25の間の角度5°
に相当)。光拡大装置により、本来ならば実行するべき
保護眼鏡の装着などのような、特別な保護手段を講じて
いない、装置の近隣にいる人に危険を及ぼすような放射
が安全ケース1から発せられることはない。
な修正、変更、適用が可能であることは理解できよう。
した概略図である。
み込んだ、図1に示す装置の安全ケースの構造を表した
概略図である。
Claims (25)
- 【請求項1】 保護眼鏡の装着が作業の妨げとなるよう
な適用法において組織の潅流を観測するための装置であ
って、前記装置は:発色要素の蛍光励起の波長域に相当
する波長域の電磁光線束を生成する照射源と;光拡大装
置と;安全ケースと;励起された発色要素の発光に対し
ては透過性を有し、生成された光線束の波長域に対して
は不透過性である光学フィルタを備えた電子カメラとを
備え、 前記照射源と光拡大装置は安全ケースの中に一体化され
ており、よって装置の近傍にいる人へ何ら危険を及ぼさ
ない程度の、限界値を超えることのない放射強度の拡大
光線束のみが安全ケースから出て、前記光拡大装置によ
って、非微小観血的処置において、十分な広さの手術領
域を照射することができることを特徴とする、前記最初
に記載の装置。 - 【請求項2】 前記照射源は、光束発光の発光ダイオー
ド装置であることを特徴とする、請求項1に記載の装
置。 - 【請求項3】 前記照射源が赤外レーザ光源であること
を特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 装置の近傍にいる人をいかなる危険から
も守る限界値は、式9.2・100.002・((λ/nm-700))
mW・cm-2 未満であり、λは、赤外レーザ光源のピ
ーク波長を表すことを特徴とする、請求項3に記載の装
置。 - 【請求項5】 前記装置の近傍にいる人をいかなる危険
からも守る限界値は、13.4mW/cm2以下である
ことを特徴とする、請求項3に記載の装置。 - 【請求項6】 前記赤外レーザ光源は、少なくとも一つ
のレーザダイオードを備えていることを特徴とする、請
求項3に記載の装置。 - 【請求項7】 前記赤外レーザ光源がパルス形式である
ことを特徴とする、請求項3に記載の装置。 - 【請求項8】 前記赤外レーザ光源が変調されているこ
とを特徴とする、請求項3に記載の装置。 - 【請求項9】 前記光拡大装置が少なくとも一つの拡散
レンズと少なくとも一つの集光レンズを備えていること
を特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 【請求項10】 前記光拡大装置がつや消しを施した要
素であることを特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 【請求項11】 前記つや消しを施した要素が、フロス
ティングを施したレンズであることを特徴とする、請求
項10に記載の装置。 - 【請求項12】 前記安全ケースから出る光線束のビー
ムの開きは0°から40°であることを特徴とする、請
求項1に記載の装置。 - 【請求項13】 前記光拡大装置は、安全ケースから2
0から200cmの距離で10から40cmの広さの領
域を照射できることを特徴とする、請求項1に記載の装
置。 - 【請求項14】 前記発色要素がインドシアニングリー
ンであることを特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 【請求項15】 蓄電池を含み、よって、電源とは関係
なく操作可能であることを特徴とする、請求項1に記載
の装置。 - 【請求項16】 前記電子カメラが片手で持ち運びおよ
び操作できることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項17】 前記安全ケースと電子カメラが合体し
てコンパクトなユニットを形成していることを特徴とす
る、請求項1に記載の装置。 - 【請求項18】 映像伝送用のインターフェースを含む
ことを特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 【請求項19】 前記映像伝送用のインターフェースが
ディジタル映像伝送用のインターフェースであることを
特徴とする、請求項18に記載の装置。 - 【請求項20】 前記装置が遠隔操作可能であることを
特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 【請求項21】 前記カメラがビューファインダーを含
むことを特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 【請求項22】 一体型LCD画面を含むことを特徴と
する、請求項1に記載の装置。 - 【請求項23】 映像データを保存するための少なくと
も一つの保存手段を含むことを特徴とする、請求項1に
記載の装置。 - 【請求項24】 電子映像評価装置を含むことを特徴と
する、請求項1に記載の装置。 - 【請求項25】 観測を手術中に行う、組織の潅流を観
測するための、請求項1に記載の装置の使用法。
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