JP2005211355A - 近赤外発光による経皮的リンパ観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置が小型であるがために維持管理が容易で、近赤外領域の光を用いるために被爆量が０であり、安全であるがゆえに被検者にとってより快適に感じられるリンパ管造影法を実現することができる近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 リンパ管造影剤をリンパ管に投与し、レーザーを観察部位付近に経皮的に照射し、レーザーによって照射されたリンパ管造影剤が放射する近赤外線を経皮的に検出し、造影剤が投与されたリンパ管及びリンパ節を近赤外線によって経皮的に観察することができる近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、近赤外発光による経皮的リンパ観察装置に関する。より具体的には、リンパ管造影剤をリンパ管に投与し、レーザーを観察部位付近に経皮的に照射し、レーザーによって照射されたリンパ管造影剤が放射する近赤外線を経皮的に検出し、造影剤が投与されたリンパ管及びリンパ節を近赤外線によって経皮的に観察することができる近赤外発光による経皮的リンパ観察装置に関する。

がん検査の際に用いられるリンパ管（センチネルリンパ節）造影法は、体内のリンパ管を可視化する技術であり、特定のリンパ管を経皮的に観察することができる。リンパ管造影法は、がんの転移や、臓器のどの部分がガン化しているかを知るために用いられ、がん治療においては重要度の高い検査法と言える。
具体的には、リンパ管にヨウ素系造影剤を注入しリンパ系に行き渡らせた後、リンパ系にＸ線を照射し、リンパ管や臓器のＸ線写真を得る方法であり、もう一つは、リンパ管に核種を注入し、ガイガーカウンターを用いて核種の取り込まれたリンパ節の検出を行うものである。

しかし、Ｘ線を用いる方法は、患者への放射線被爆を伴うため、避けたい方法である。検査機械が大掛かりで、その維持管理に膨大な手間がかかるという問題も有している。
一方、核種を用いる方法は、造影剤である核種の維持管理に膨大な手間が必要となる。

本発明は、装置が小型であるがために維持管理が容易で、近赤外領域の光を用いるために被爆量が０であり、安全であるがゆえに被検者にとってより快適に感じられるリンパ管造影法を実現することができる近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を提供することを課題とするものである。

上記の課題に対して本発明者らが鋭意研究した結果、特定の物質をリンパ管造影剤としてリンパ管に投与し、レーザーを観察部位付近に経皮的に照射し、レーザーによって照射されたリンパ管造影剤が放射する近赤外線を経皮的に検出することによって、造影剤が投与されたリンパ管及びリンパ節を近赤外線により経皮的に観察することができることを見出し、本発明に至った。
即ち、請求項１に係る発明は、被検者を任意の姿勢にすることができる装置と、レーザーを該被検者に照射する装置と、レーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質を該被検者に投与する装置と、励起された該物質が放射する近赤外線を取り込んで結像する結像装置とからなり、該結像装置にレーザーの弾性散乱光を透過しない赤外線透過フィルターと、赤外線スコープが備え付けられており、該赤外線スコープに、該赤外線スコープに映し出される映像を撮影することができる撮影装置が備え付けられていることを特徴とする近赤外発光による経皮的リンパ観察装置に関する。
請求項２に係る発明は、前記レーザーの波長が７５０〜７８０ｎｍであり、レーザーの照射により励起され、近赤外発光する前記の物質が次式１（化１）に示される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に記載の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置に関する。

請求項３に係る発明は、前記結像装置が、実体顕微鏡であることを特徴とする請求項１又は２に記載の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置に関する。
請求項４に関する発明は、前記撮影装置が撮影した映像を表示することができる表示装置が前記撮影装置に接続されており、前記映像を記録することができる映像記録装置が、前記撮影装置、前記表示装置の少なくとも一つに接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置に関する。
請求項５に係る発明は、前記表示装置が、前記映像記録装置を含む装置を経由して、前記赤外線スコープ、又は／及び前記撮影装置に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置に関する。

本件発明は、装置が小型であるがために維持管理が容易で、近赤外領域の光を用いるために被爆量が０であり、安全であるがゆえに被検者にとってより快適に感じられるリンパ管造影法を実現することができる近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を提供できる。また、検査機械の大きな騒音に悩まされることがなく、検査時間が比較的短く、ペースメーカー装着者や手術等で体内に金属が入っている人が検査を受けることができるリンパ管造影法を提供できる。

以下、本発明に係る近赤外発光による経皮的リンパ観察装置について詳述する。本発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置は、被検者を任意の姿勢にすることができる装置を構成要件に含む。
被検者を任意の姿勢にすることができる装置は、被検者の体の任意の部位を、検査者が検査しやすいように、任意の方向に向けることができる装置であれば特に限定されない。例として、被検者を上を向いて寝た状態や、下を向いて寝た状態や、横を向いて寝た状態にすることができるベッドのような平らな構造物が挙げられる。あるいは、被検者を立たせた状態にする構造物も可能である。又、被検者が上を向いて寝ていた状態から、上半身だけを起こした状態にすることができる「く」の字型の構造物や、上半身を少し起こし、ひざから下を少し曲げた状態にすることができる「Ｓ」字型の構造物を用いてもよい。さらには、病院で一般に用いられている診察椅子のような椅子型の構造物を用いてもよい。また、被検者を同時に全方向から観察するために、被検者をロープ、鎖、ピアノ線等で宙吊りにすることができる装置を用いてもよい。尚、本発明では、観察する部位に応じて、上記の装置の中から最適な装置が選ばれる。

本発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置は、レーザーを被検者に照射する装置を構成要件に含む。
本発明のレーザーは、出力波形によって特に限定されないが、超短パルスレーザーや、連続レーザーが挙げられる。超短パルスレーザーとは、レーザー光のパルス幅がフェムト秒（１０^-１５秒）領域のレーザーのことである。実施例では、パルス幅が３５フェムト秒〜１５０フェムト秒の超短パルスレーザーが用いられている。
レーザーを被検者に照射する装置は、被検者に安全にレーザーを照射できる装置であれば励起物質によって特に限定されず、一般的に使用されているレーザー照射装置を用いることができる。例として、チタンサファイアレーザー（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｌａｓｅｒ）照射装置を挙げることができる。
レーザーの表皮に対する入射方向と観測方向との角度θは特に限定されないが、約３０°であることが望ましい。この理由は、角度θが大きくなると、観察部分に表皮の凹凸による影ができ、観察がしづらくなるためである。
レーザーの波長は、被検者に投与する物質を励起状態にし、その物質に近赤外発光させることができる波長であれば特に限定されない。インドシアニングリーンを造影剤とする場合は、８００ｎｍ付近とすることが好ましい。
レーザーの強度は、被検者に安全にレーザーを照射できる範囲であれば特に限定されないが、およそ５００ｍＷ／ｃｍ^２が好ましい。

本発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置は、レーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質を被検者に投与する装置を構成要件に含む。レーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質を被検者に投与する装置は、被検者に安全に前記物質を投与することができる装置であれば特に限定されない。例として、注射器やカテーテル装置を挙げることができるが、主として局所的な観察を想定している本件発明では、注射器が好ましく用いられる。
これら以外にも、針無圧力注射器を用いることもできるし、一般的な血管造影やリンパ管造影の際に用いられる装置であれば、いずれの装置でも用いることができる。尚、レーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質は、被検者の血管又はリンパ管に投与される。

本発明では、レーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質として、次式２（化２）に示されるインドシアニングリーン（indocyanine Green, ICG）を用いることができる。インドシアニングリーンは、波長７５０〜７８０ｎｍのレーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質である。インドシアニングリーン以外の物質としては、パテントブルー、インジゴカルミン等が挙げられる。

造影剤としてインドシアニングリーンを用いる場合は、インドシアニングリーンを生理食塩水に、濃度１ｍｇ／ｍＬとなるよう溶かし、そのインドシアニングリーン溶液を、皮下に０．５〜２ｍＬ、より好ましくは３ｍＬ注射する。また、カテーテル装置を用いて投与する場合は、体重１ｋｇあたり、２〜１０ｍＬ、より好ましくは１５ｍＬのインドシアニングリーン溶液を投与する。

本発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置は、励起された前記物質が放射する近赤外線を取り込み結像する結像装置を構成要件に含む。前記結像装置は、励起された前記物質が放射する近赤外線を取り込むことができ、取り込んだ近赤外線を結像させる対物レンズと、対物レンズによる結像を拡大するレンズが備え付けられており、生体を生きたまま観察できる装置であれば特に限定されず、例として実体顕微鏡を挙げることができる。

本発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を構成する前記結像装置には、レーザーの弾性散乱光を透過しない赤外線透過フィルターが備え付けられている。前記赤外線透過フィルターは、本件で使用されるレーザーの弾性散乱光を透過しないものであれば特に限定されない。上記の条件を満たすものであれば、赤外線透過フィルターの素材も限定されず、素材の例としては、ガラス、アクリル、プラスチック、硬質塩ビ等が挙げられる。

本発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を構成する前記結像装置には、赤外線スコープが備え付けられている。赤外線スコープは、赤外線の結像を検出でき、赤外線の結像を映し出すことができるものであれば特に限定されない。例として、医療機器用に開発された赤外線スコープを挙げることができる。本件発明では、前記結像装置の形状を工夫したり、前記結像装置と赤外線スコープの間にアダプターを設置することによって、市販の赤外線スコープも用いることができる。

前記赤外線スコープには、前記赤外線スコープに映し出される像を撮影することができる撮影装置が備え付けられている。撮影装置は特に限定されず、顕微鏡などの研究機器のために開発されたＣＣＤカメラ、市販されているスチルカメラ、デジタルカメラ等が挙げられる。前記赤外線スコープと前記カメラの間には、アダプター又はフード等を設置して、ピント合わせがより簡単に行えるようにしてもよい。スチルカメラを用いる場合は、赤外線用フィルムを用いる。撮影する映像は静止画でも動画でもよい。

前記撮影装置には、前記撮影装置が撮影した映像を表示することができる表示装置を接続することができる。前記表示装置は特に限定されず、一般的なブラウン管モニター、液晶モニター等を例として挙げることができる。前記表示装置としてパソコンのモニターを用いる場合は、パソコン本体を経由してからモニターに接続することも可能である。

本件発明では、前記撮影装置、前記表示装置の少なくとも一つに、映像を記録することができる映像記録装置を接続することができる。前記映像記録装置が前記撮影装置に接続された場合は、前記撮影装置が撮影した静止画又は動画を記録し、前記映像記録装置が前記表示装置に接続された場合は、前記表示装置が表示する静止画又は動画を記録する。
記録方法は特に限定されないが、例として、画像情報を、磁気的、光学的、電気的、光磁気的に記録することができる媒体と、その媒体に記録させる装置を用いる方法が挙げられる。具体的な媒体の例としては、ハードティスク、磁気テープ、コンパクトフラッシュ（登録商標）メモリー、ＭＯディスク（マグネットオプティカルディスク）、ＣＤＲ（書き込み可能なＣＤ（コンパクトディスク））、ＣＤＲＷ（書き換え可能なＣＤ）、ＤＶＤＲ（書き込み可能なＤＶＤ（デジタルビデオディスク））、ＤＶＤＲＷ（書き換え可能なＤＶＤ）等が挙げられる。媒体に記録させる装置は、上記の媒体に合ったものが用いられる。

ここで赤外線とは、可視光線の長波長端の０．７６〜０．８μｍを下限とし、上限は１ｍｍくらいまでの波長範囲の電磁波のことである。上限はあまり明確ではなく、一部はマイクロ波のサブミリ波と重なる。赤外線の区分はまちまちであり、２５μｍ、３０μｍ、又は５０μｍを境界として、それ以上を遠赤外線と呼び、それ以下の波長範囲を近赤外線と総称することがある。２．５μｍ以下の近赤外線と、それ以上の中間（または普通）赤外線に分けられる場合もある。さらに、１．３μｍ以下の写真赤外線、１．３〜１５μｍの近赤外線、１５μｍ以上の中間赤外線に分ける場合もある。尚、本件でいう近赤外線とは、波長０．８〜２μｍ又は、８００〜２０００ｎｍの赤外線のことである。

ここで本件発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を実施例に基づいて詳しく説明する。尚、ここに示される実施例は、本件発明を説明するためのものであって、本件発明は、これら実施例に限定されない。

本実施例では、本発明にかかるレーザーの使用例として、超短パルスチタンサファイアレーザー（スペクトラ−フィジックス社（Spectra-Physics）製、商品名：つなみ（Tsunami））が、その励起用レーザとして、ＬＤ励起ＣＷグリーンレーザー（スペクトラ−フィジックス社（Spectra-Physics）製、商品名：ミレニア Ｖ（Millenia V））が用いられている。
図１は、本件発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を説明するための模式図である。（１）は、被検者（８）を任意の姿勢にすることができる装置であり、この例では診察用ベッドである。（２）は、超短パルスレーザーを被検者（８）に照射する装置である。（３）は、超短パルスレーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質を被検者（８）に投与する装置であり、この例では注射器である。又、レーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質としては、インドシアニングリーンが用いられている。（４）は、励起された物質が放射する近赤外線を取り込み結像する結像装置であり、この例では実体顕微鏡である。（４１）は、超短パルスレーザーの弾性散乱光を透過しない赤外線透過フィルターである。（４２）は赤外線スコープである（本実施例では、浜松ホトニクス社製、ＳＣＯＰＥ Ｃ２２５０を使用）。（５）は、赤外線スコープ（４２）に映し出される映像を撮影することができる撮影装置であり、この例ではＣＣＤカメラとなっている（本実施例では、ビトラン社（ＢＩＴＲＡＮ）製、ＣＣＤカメラ ＢＳ−４０Ｃを使用）。（６）は、撮影装置（５）が撮影した映像を表示することができる表示装置であり、この例ではパソコンのモニターである。（７）は映像を記録することができる映像記録装置を含む装置であり、この例ではパソコン本体である。パソコン本体には記録装置として、ハードディスク、ＭＯドライブとＭＯディスク等が備え付けられている。尚、この例では、表示装置（６）は、映像記録装置を含む装置（７）を経由して、撮影装置（５）に接続されている。

図２は、本件発明の観察装置によって、リンパ節が経皮的に観察される様子を説明するための図である。各装置は、説明を分かりやすくするため、極めて簡単に描かれている。超短パルスレーザー（９）が、観察方向と角度θを形成する方向に照射されると、リンパ（１０）に取り込まれていたインドシアニングリーンが、近赤外線（９２）を発光する。また、超短パルスレーザー（９）の一部は弾性散乱光（９１）となり、拡散する。
近赤外線（９２）と弾性散乱光（９１）は、超短パルスレーザーの弾性散乱光を透過しない赤外線透過フィルター（４１）に到達するが、弾性散乱光（９１）は、赤外線透過フィルター（４１）を透過できないため、近赤外線（９２）のみが結像装置の対物レンズ（４３）を通過し、結像する。結像した映像は、赤外線スコープ（４２）によって検出され、表示される。表示された映像は、撮影装置（５）によって撮影され、一時的に記録される。一時的に記録された映像は、パソコンのモニターに映し出され、検査者がこの映像を保存したい場合は、パソコン本体に含まれるハードティスク及び／又はＭＯディスク等に記録される。尚、この図で、（８１）は被検者の表皮である。

図３は、本件発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置を説明するための模式図である。（３）において超短パルスレーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質を被検者（８）に投与する装置が、カテーテル装置になっている点と、（５）において赤外線スコープ（４２）に映し出される映像を撮影することができる撮影装置が、市販のデジタルカメラになっている点と、赤外線スコープ（４２）とデジタルカメラの間にフードが取り付けられている点以外は、実施例１と同じである。この例では、赤外線スコープ（４２）とデジタルカメラの間にフードが取り付けられていることによって、撮影ごとのピント合わせが不要となっている。

ウィスターラット（生後８週、体重約２００ｇ）のメス（図４の写真に示す）を用い、後肢大腿部内側（図５の写真の破線（８２）で示される部位）のリンパ節に、濃度１ｍｇ／ｍＬのインドシアニングリーン３ｍＬを皮下注射し、インドシアニングリーンが観察部位のリンパ節に行き渡るよう２０分間放置した。
観察部位に、波長７５０〜７８０ｎｍ、パルス幅１３０フェムト秒のチタンサファイアレーザーを、５００ｍＷ／ｃｍ^２の強度で照射しながら、実体顕微鏡に取り付けたＣＣＤカメラにより、図６に示されるインドシアニングリーン蛍光像を撮影した。（８３）で示されるリンパ節が明瞭に分かる。

本件発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置の模式図である。 本件発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置の表皮付近の拡大模式図である。 本件発明の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置の模式図である。 近赤外発光による経皮的リンパ観察に用いられたラットの写真である。 図４のラットの後肢大腿部内側を示す写真である。 図５の観察部位のインドシアニングリーン蛍光像である。

符号の説明

１・・・・被検者を任意の姿勢にすることができる装置
２・・・・レーザーを被検者に照射する装置
３・・・・レーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質を被検者に投与する装置
４・・・・励起された物質が放射する近赤外線を取り込み結像する結像装置
４１・・・レーザーの弾性散乱光を透過しない赤外線透過フィルター
４２・・・赤外線スコープ
４３・・・対物レンズ
５・・・・赤外線スコープに映し出される映像を撮影することができる撮影装置
５１・・・フード
６・・・・赤外線スコープに映し出される映像を表示することができる表示装置
７・・・・映像を記録することができる映像記録装置
８・・・・被検者
８１・・・表皮
８２・・・観察部位
８３・・・近赤外線を放つリンパ節
９・・・・レーザー
９１・・・弾性散乱光
９２・・・近赤外線
１０・・・インドシアニングリーンを取り込んだリンパ

Claims (5)

1. 被検者を任意の姿勢にすることができる装置と、レーザーを該被検者に照射する装置と、レーザーの照射により励起され、近赤外発光する物質を該被検者に投与する装置と、励起された該物質が放射する近赤外線を取り込んで結像する結像装置とからなり、該結像装置にレーザーの弾性散乱光を透過しない赤外線透過フィルターと、赤外線スコープが備え付けられており、該赤外線スコープに、該赤外線スコープに映し出される映像を撮影することができる撮影装置が備え付けられていることを特徴とする近赤外発光による経皮的リンパ観察装置。
2. 前記レーザーの波長が７５０〜７８０ｎｍであり、レーザーの照射により励起され、近赤外発光する前記の物質が次式１（化１）に示される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に記載の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置。
   

   
3. 前記結像装置が、実体顕微鏡であることを特徴とする請求項１又は２に記載の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置。
4. 前記撮影装置が撮影した映像を表示することができる表示装置が前記撮影装置に接続されており、前記映像を記録することができる映像記録装置が、前記撮影装置、前記表示装置の少なくとも一つに接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置。
5. 前記表示装置が、前記映像記録装置を含む装置を経由して、前記赤外線スコープ、又は／及び前記撮影装置に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の近赤外発光による経皮的リンパ観察装置。

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