JP3535066B2 - 光線力学治療用光照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患者に投与された
光感受性物質に、それを活性化するための光を照射する
光線力学治療用光照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光線力学治療(Photo Dynamic Therapy ;
P D T) は、腫瘍親和性のある光感受性物質に光を照射
することにより起こる化学反応で活性酸素を生成させ、
その力によりガン等の腫瘍を壊死させる治療法であり、
他の臓器を傷つけたり、生態に深刻なダメージを与える
ことなく、腫瘍を選択的に破壊することから、ＱＯＬ(Q
uality Of Life)の観点から最近非常に注目されてい
る。

【０００３】ところで、光源としてはレーザーが主流で
ある。この理由としては、レーザーは単色性で吸収帯が
狭い光感受性物質を効果的に励起できること、パワー密
度が高いこと、パルス光を発生できること、エキシマダ
イレーザー光源では波長選択性があること等があげられ
る。

【０００４】しかしその一方で、レーザー光源には、発
振効率が悪く、消費電力が大きいこと、装置が大型化す
ること、フラッシュランプや水フィルタ等の消耗品が多
く、そのため保守やメンテナンスがかかせないこと、そ
の保守等にかかる費用が安くないこと、またエキシマダ
イレーザー光源では構造が複雑で、そのため高価になる
こと、レーザー光は単色性であるため、吸収ピークで効
率的に励起できるが、逆に物質のもつ各吸収スペクトル
を同時に励起することはできないこと、蛍光診断が不可
能なこと、光強度分布の均一性は低く、またスポット光
であるため、照射野が狭く、広範囲の病変部を治療する
のに長時間を要することから、表在性疾患治療には適さ
ないこと等様々な問題も抱えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、消費
電力が少なく、装置の小型化が可能で、保守やメンテナ
ンスが容易で、またその保守等にかかる費用を軽減で
き、装置価格を安価にでき、物質のもつ各吸収スペクト
ルを同時に励起し、さらに広範囲の病変部を短時間で治
療することを可能とし、しかも蛍光診断を可能とする光
線力学治療用光照射装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源からの光
を、熱線を吸収する又は反射する手段を含むコンデンサ
ーレンズアッセンブリ、前記コンデンサーレンズアッセ
ンブリにより光強度分布が略均一となる位置に配置され
る開口部、干渉フィルタ及び投影レンズを順番に通して
ランプハウスの出射口から出力する光線力学治療用光照
射装置において、前記光源は可視光ランプであり、前記
干渉フィルタとして診断用の波長の光を透過する診断用
フィルタと治療用の波長の光を透過する治療用フィルタ
とが前記開口部の後面に交換可能に配置されることを特
徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
る光線力学治療用光照射装置を好ましい実施形態により
説明する。図１は本実施形態に係る光線力学治療用光照
射装置のランプハウスの内部構造図である。ランプハウ
ス１には、吸気口２と排気口３とが開けられており、冷
却ファン２４の作用により外気を取り込み、内気を排出
することで内部を冷却するようになっている。ランプハ
ウス１の内部には、光源４が固定されている。光源４と
しては、可視光ランプであり、例えばハロゲンランプ、
メタルハライドランプ又はキセノンランプが採用されて
いる。光源４の後面には、球面ミラー５又は光源４から
の光に含まれる赤外線の少なくとも一部を透過して後方
に逃がすためのコールド球面ミラー５が配置される。

【０００８】光源４の前面には、熱線吸収フィルタ６と
レンズ５，７とからなるコンデンサーレンズアッセンブ
リ２５が配置される。コンデンサーレンズアッセンブリ
２５は、ケーラー照明法に従って設計されており、図２
に示すように、コンデンサーレンズアッセンブリ２５の
焦点距離をＦとし、レンズ５の焦点距離をｆ１、レンズ
７の焦点距離をｆ２とすると、レンズ５とレンズ７との
間の距離ｄは、 Ｆ＝（ｆ１・ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２−ｄ） を満たすように、設定されている。例えば、Ｆ＝４３ｍ
ｍ、ｆ１＝５０ｍｍ、ｆ２＝６５ｍｍと仮定した場合、
レンズ５とレンズ７との間の距離ｄは、４０ｍｍに設計
される。このような設計により、光源４では光強度分布
（ビームプロファイル参照）が不均一であっても、この
コンデンサーレンズアッセンブリ２５の後側焦点位置
（ケーラー面）では、略均一になる。

【０００９】このコンデンサーレンズアッセンブリ２５
のケーラー面には、開口部８が設けられている。この開
口部８は、開口形状が異なる様々なタイプのものに交換
可能に設けられている。例えば、図３に示すように、治
療部の形状に近似する非円形のタイプをセットすること
で、治療部以外の健常部への不要な照射を最小限にとど
めることができる。

【００１０】この開口部８の後面には、干渉フィルタ９
が配置される。この干渉フィルタ９は、通過波長域の異
なる様々なタイプのものに交換可能に設けられている。
ここで、光感受性物質毎にそれぞれ図面の測定環境にお
いて、診断波長域及び治療波長域を測定した実験結果
を、表１に示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】この結果によれば、診断用干渉フィルタの
通過帯域特性として、４００ｎｍを中心として３８０乃
至４２０ｎｍの波長域を採用すればよい。また、治療用
フィルタの通過帯域特性として、例えば４４０乃至７０
０ｎｍの通過波長域を有するロングパスカラーフィルタ
又はダイクロイックカラーフィルタのイエロータイプ、
あるいは６００乃至７００ｎｍの通過波長域を有する治
療用のロングパスカラーフィルタ又はダイクロイックカ
ラーフィルタのレッドタイプを採用すればよい。このよ
うなカラーフィルタは、比較的安価で入手することはで
きる。

【００１３】干渉フィルタ９の交換のための構造として
は、各タイプのフィルタを差し替えるようにしてもよい
し、図４に示すように、診断用フィルタ１３が治療用フ
ィルタ１２とともに離散的に設けられている板状のフィ
ルタホルダ１４が光軸に対して直交する向きにスライド
可能に保持されていて、このフィルタホルダ１４を手動
又は電動で左右にスライドさせることにより、光軸に設
定する干渉フィルタの種類を診断用フィルタ１３と治療
用フィルタ１２とで自由に選択できるようになってい
る。フィルタホルダ１４の側面には、干渉フィルタ９の
種類を識別するマーク１６，１７が形成されており、こ
のマーク１６，１７をランプハウス１の外から視認する
ことにより現在設定されている干渉フィルタ９が診断用
フィルタ１３なのか、又は治療用フィルタ１２なのかを
確認することができる。

【００１４】また、図５に示すように、フィルタホルダ
１８は、診断用フィルタ１３が治療用フィルタ１２とと
もに同心円上に離散的に設けられている円盤形状で、光
軸に対して平行で且つ光軸から偏向した回転軸周りに回
転可能に保持されていてもよい。この円盤状のフィルタ
ホルダ１８を手動又は電動で左右に回転させることによ
り、光軸に設定する干渉フィルタの種類を診断用フィル
タ１３と治療用フィルタ１２とで自由に選択できるよう
になっている。このフィルタホルダ１８の側面にも、同
様に、干渉フィルタ９の種類を識別するマーク１６，１
７が形成されており、このマーク１６，１７をランプハ
ウス１の外から視認することにより現在設定されている
干渉フィルタ９が診断用フィルタ１３なのか、又は治療
用フィルタ１２なのかを確認することができるようにな
っている。

【００１５】これら開口部８及び干渉フィルタ９と、ラ
ンプハウス１の出射口１１との間には、投影レンズ１０
が配置されている。この投影レンズ１０は、開口部８に
おける光面を拡大投影するもので、レンズの位置を変え
ることによって投影像の拡大率を変えることができる。
なお、この投影レンズ１０は、図６に示すように、ラン
プハウス１と投影面（治療面）との間の距離を一定に保
ったままで、投影倍率を変化させるために、２群乃至４
群のズームレンズや、治療面の像は少しボケるが、光軸
上の患者の位置が多少変化しても照射面積（照度）はあ
まり変化しないテレセントリック光学系の採用も可能で
ある。

【００１６】なお、図７に示すように、投影レンズ１０
にはその倍率を検出するためのセンサ３４が設けられて
おり、さらにこの検出した倍率に応じた照射面積及び照
射照度を計算し、この計算した照射面積及び照射照度を
操作パネル３３に表示させる機能を有している制御回路
３２が設けられている。

【００１７】また、投影レンズ１０は、図８に示すよう
に、レンズホルダ２０及びプラットフォーム２２ととも
に光軸に対して平行な向きに移動可能にレール２１に設
けられており、この移動により照射面の照射野の大きさ
を例えば、直径５０ｍｍ、７０ｍｍ、１００ｍｍの３段
階で又は任意径に変えることができるようになってい
る。例えば、直径２００ｍｍに設定することもできる。
この照射野の大きさがあれば、顔全体に広がっているニ
キビ治療が一度に可能となる。ただし、出射口からの光
は、放射状に広がるので、正面から照射した場合、顔の
頬あたり（側面）への照射パワーがどうしても不十分に
なる。そこで、例えば図９に示すように、ランプハウス
１に折りたたみ可能な多間接の柄５０を設け、その先に
反射ミラー５１を取り付けて、反射光が患者Ｐの頬にう
まく照射されるように反射ミラー５１の位置や方向を調
整すればよい。この反射ミラー５１は、必要の無いとき
にはランプハウス１に収納されるようになっている。

【００１８】上記投影レンズ１０の位置は、例えば３連
のマイクロスイッチ２４，２５，２６で検出されるよう
になっている。また、プランジャ２３を締めて、プラッ
トフォーム２２の側面に形成された３つの凹部２７，２
８，２９のいずれかに挿入することにより、投影レンズ
１０を３段階のいずれかの位置で固定することができる
ようになっている。

【００１９】なお、上記制御回路３２は、マイクロスイ
ッチ２４，２５，２６で検出された投影レンズ１０の位
置に応じた照射野の大きさを操作パネル３３に表示させ
る機能を備えている。また、この制御回路３２は、パネ
ル３２から設定された治療エネルギーＪと、照射野での
照度Ｉ（ｍＷ／ｃｍ^２）とに基づいて、照射時間ｔ（＝
Ｊ／Ｉ）を計算し、この計算した照射時間に従って電源
３２を制御することで光源４の点灯をオン／オフする機
能を、光源４の点灯をオフしたときにパネル表示及び／
又はアラームで報知する機能とともに有している。

【００２０】また、制御回路３２は、図１０に示すよう
に、ランプハウス１の前面に取り付けられている、例え
ば赤外線、超音波、又は紐等を用いて距離測定を行う距
離センサ４０の出力に基づいて光源４からの漏光を測定
し、それに従って電源３２を制御することで光源４への
電圧を微調整することにより、光出力（照度）を一定に
する機能を有している。

【００２１】さらに、制御回路３２は、ランプハウス１
の前面に取り付けられている赤外線距離センサ４０の出
力に基づいて、ランプハウス１から投影面（治療面）ま
での距離を測定し、その距離を操作パネル３３に表示さ
せ、また測定された距離が焦点距離から外れているか否
かを操作パネル３３への警告表示及び／又はアラームに
より報知する機能を有している。

【００２２】以上のように、本実施形態によれば、光源
として可視光ランプのハロゲンランプ、メタルハライド
ランプ、又はキセノンランプを採用しているので、その
広いスペクトルにより様々な種類の光感受性物質に対し
て対応することができる。しかも、このハロゲンランプ
等の採用によって、消費電力が少なく、装置の小型化が
可能で、保守やメンテナンスが容易で、まその保守等に
かかる費用を軽減でき、装置価格を安価にできる。ま
た、ケーラー照明法を採用しているので、広範囲にわた
って均一に治療を行うことができる。さらに、干渉フィ
ルタとして診断用フィルタと治療用フィルタとが交換可
能であるので、蛍光診断が可能である。本発明は上述し
た実施形態に限定されず、種々変形して実施可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、光源としてハロゲンラ
ンプ又はキセノンランプを採用しているので、消費電力
が少なく、装置の小型化が可能で、保守やメンテナンス
が容易で、またその保守等にかかる費用を軽減でき、装
置価格を安価にでき、物質のもつ各吸収スペクトルを同
時に励起すること、及び複数種の光感受性物質に対する
適応を可能とし、しかも蛍光診断を可能としている。ま
た、干渉フィルタとして診断用フィルタと治療用フィル
タとが交換可能であるので、蛍光診断が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る光線力学治療用光照射装置の
ランプハウスの内部構造図。

【図２】本実施形態において、ケーラー照明方式の原理
説明図。

【図３】図１の開口部の形状を示す図。

【図４】図１の干渉フィルタのホルダを示す図。

【図５】図１の干渉フィルタの他のホルダを示す図。

【図６】図１の投影レンズのズーム効果を示す図。

【図７】本実施形態において、制御回路を示す図。

【図８】図１の投影レンズのスライド機構の構造を示す
図。

【図９】本実施形態において、反射機能を示す図。

【図１０】本実施形態において、赤外線距離センサを示
す図。

【符号の説明】

１…ランプハウス、 ２…吸気口、 ３…排気口、 ４…光源、 ５…レンズ、 ６…熱線吸収フィルタ、 ７…レンズ、 ８…開口部、 ９…干渉フィルタ、 １０…投影レンズ、 １１…出射口、 ２４…冷却ファン、 ２５…コンデンサーレンズアッセンブリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−173376（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−649（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−100108（ＪＰ，Ａ) 特表 平11−511369（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−501334（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61N 5/06

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を、熱線を吸収する又は反
   射する手段を含むコンデンサーレンズアッセンブリ、前
   記コンデンサーレンズアッセンブリにより光強度分布が
   略均一となる位置に配置される開口部、干渉フィルタ及
   び投影レンズを順番に通してランプハウスの出射口から
   出力する光線力学治療用光照射装置において、 前記光源は可視光ランプであり、前記干渉フィルタとし
   て診断用の波長の光を透過する診断用フィルタと治療用
   の波長の光を透過する治療用フィルタとが前記開口部の
   後面に交換可能に配置されることを特徴とする光線力学
   治療用光照射装置。
2. 【請求項２】 前記可視光ランプは、ハロゲンランプ、
   メタルハライドランプ又はキセノンランプであることを
   特徴とする請求項１記載の光線力学治療用光照射装置。
3. 【請求項３】 前記熱線を吸収する又は反射する手段
   は、熱線吸収フィルタ又は熱線反射ミラーであることを
   特徴とする請求項１記載の光線力学治療用光照射装置。
4. 【請求項４】 前記投影レンズとしてズームレンズを用
   いたことを特徴とする請求項１記載の光線力学治療用光
   照射装置。
5. 【請求項５】 前記投影レンズとしてテレセントリック
   光学系を用いたことを特徴とする請求項１記載の光線力
   学治療用光照射装置。
6. 【請求項６】 前記診断用フィルタは、３８０乃至４２
   ０ｎｍの波長域の光を選択的に透過する性質を有し、前
   記治療用フィルタは、４４０乃至７００ｎｍの波長域の
   光を選択的に透過する性質又は６００乃至７００ｎｍの
   波長域の光を選択的に透過する性質を有することを特徴
   とする請求項１記載の光線力学治療用光照射装置。
7. 【請求項７】 前記診断用フィルタが前記治療用フィル
   タとともに設けられている板状のフィルタホルダが光軸
   に対して移動可能に保持されていることを特徴とする請
   求項１記載の光線力学治療用光照射装置。
8. 【請求項８】 前記フィルタホルダは、光軸に対して直
   交する向きにスライド可能に保持されることを特徴とす
   る請求項７記載の光線力学治療用光照射装置。
9. 【請求項９】 前記フィルタホルダは、光軸に対して平
   行であって光軸から偏向した回転軸周りに回転可能に保
   持されることを特徴とする請求項７記載の光線力学治療
   用光照射装置。
10. 【請求項１０】 前記フィルタホルダには、前記干渉フ
    ィルタの種類を識別するマークが前記ランプハウスの外
    から視認可能に形成されていることを特徴とする請求項
    ７記載の光線力学治療用光照射装置。
11. 【請求項１１】 前記光源の後面には、前記光源からの
    光に含まれる赤外線の少なくとも一部を透過するコール
    ド球面ミラーが配置されることを特徴とする請求項１記
    載の光線力学治療用光照射装置。
12. 【請求項１２】 前記開口部としては、様々な開口形状
    のものに交換可能であることを特徴とする請求項１記載
    の光線力学治療用光照射装置。
13. 【請求項１３】 前記投影レンズは、光軸方向に移動可
    能に設けられることを特徴とする請求項１記載の光線力
    学治療用光照射装置。
14. 【請求項１４】 前記投影レンズの位置と必要な治療エ
    ネルギー密度とに基づいて照射時間を算出し、この照射
    時間に従って前記光源のオン／オフを制御する制御回路
    を備えていることを特徴とする請求項１３記載の光線力
    学治療用光照射装置。
15. 【請求項１５】 前記投影レンズの位置に応じた照射野
    サイズを表示する回路を備えていることを特徴とする請
    求項１３記載の光線力学治療用光照射装置。
16. 【請求項１６】 前記ランプハウスの内部であって、前
    記開口部の近傍に置かれた光センサと、この光センサの
    出力に基づいて前記光源への駆動電圧を調整する制御回
    路とを備えていることを特徴とする請求項１記載の光線
    力学治療用光照射装置。
17. 【請求項１７】 前記ランプハウスから照射面までの距
    離を遠隔測定するためのセンサと、前記測定された距離
    が焦点距離から外れているか否かを報知する回路とを有
    することを特徴とする請求項１記載の光線力学治療用光
    照射装置。
18. 【請求項１８】 前記干渉フィルタは、前記開口部に配
    置されることを特徴とする請求項１記載の光線力学治療
    用光照射装置。
19. 【請求項１９】 前記干渉フィルタは、前記出射口に配
    置されることを特徴とする請求項１記載の光線力学治療
    用光照射装置。