JP6576422B2

JP6576422B2 - 光治療装置及び光治療装置の光出射方法

Info

Publication number: JP6576422B2
Application number: JP2017243632A
Authority: JP
Inventors: 昂一秋山; 坂本　英之; 英之坂本
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: JP2019107349A

Description

本開示は、光治療装置及び光治療装置の光出射方法に関する。

光感受性物質を用いた光線力学的治療法（ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｒａｐｙ：以下、「ＰＤＴ」と略する。）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ＰＤＴは、腫瘍親和性のある光感受性物質を投与し、光感受性物質が腫瘍組織に集積した状況で治療光を照射することで、治療光と光感受性物質との光化学反応によって生成される一重項酸素（活性酸素の一種）の強い酸化作用により、腫瘍組織を選択的に変性、壊死させる、低侵襲な治療法である。ＰＤＴの治療光を発生させるために、光治療装置が用いられる。

内視鏡のプローブからＰＤＴの治療光の照射を可能にすることで、食道、胃及び大腸などの内視鏡で観察しうる任意の部位にＰＤＴを適用することが可能になる。腫瘍組織に集積した光感受性物質に治療光を照射する際に、治療光の照射位置を確認することが求められている。

ＷＯ２０１６／１５１８８８

一方で、光治療装置は小型で動作が安定していることが望ましい。そこで、本開示は、内視鏡のプローブからＰＤＴの治療光の照射するための光治療装置において、装置の小型化を可能にし、かつプローブを動かした場合であっても安定して治療光及びガイド光をプローブから照射可能にすることを目的とする。

本開示に係る光治療装置は、
光感受性物質に吸収される波長の治療光を出力する治療光源（１１）と、
前記治療光源から出力された治療光を導く治療光用光ファイバ（１１Ｆ）と、
前記光感受性物質の吸収波長とは異なる波長のガイド光を出力するガイド光源（１２）と、
前記ガイド光源から出力されたガイド光を導くガイド光用光ファイバ（１２Ｆ）と、
前記治療光用光ファイバ及び前記ガイド光用光ファイバの端部が共通の光ファイバ（１７Ｆ）の端部に融着接続またはコネクタ接続され、前記治療光用光ファイバで導かれた治療光と前記ガイド光用光ファイバで導かれたガイド光を前記共通の光ファイバに結合させる光結合部（１７）と、
を備え、
前記共通の光ファイバで導かれた前記治療光及び前記ガイド光を、内視鏡に用いられるプローブに出射する。

本開示に係る光治療装置の光出射方法は、
光感受性物質に吸収される波長の治療光を出力する光治療装置の光出射方法であって、
ガイド光源（１２）が前記光感受性物質の吸収波長とは異なる波長のガイド光をガイド光用光ファイバ（１２Ｆ）に出力し、光結合部（１７）が前記ガイド光用光ファイバで導かれたガイド光を共通の光ファイバ（１７Ｆ）に結合させ、前記共通の光ファイバから内視鏡に用いられるプローブに前記ガイド光を出射するガイド光出射手順と、
治療光源（１１）が前記治療光を治療光用光ファイバ（１１Ｆ）に出力し、前記光結合部が前記治療光用光ファイバで導かれた治療光を前記共通の光ファイバ（１７Ｆ）に結合させ、前記共通の光ファイバから前記プローブに前記治療光を出射する治療光出射手順と、
を備え、
前記光結合部は、前記治療光用光ファイバ及び前記ガイド光用光ファイバの端部が前記共通の光ファイバの端部に融着接続またはコネクタ接続されている。

本開示によれば、光結合部を用いて治療光及びガイド光を共通の光ファイバで導くため、内視鏡のプローブからＰＤＴの治療光の照射するための光治療装置において、装置の小型化を可能にし、かつプローブを動かした場合であっても安定して治療光及びガイド光をプローブから照射可能にすることができる。

本開示に係る光治療システムの第１例を示す概略構成図である。光照射部から出射される治療光とガイド光の第１例を示す。光照射部から出射される治療光とガイド光の第２例を示す。本開示に係る光治療システムの第２例を示す概略構成図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１に、本開示に係る光治療システムの構成の一例を示す。本開示に係る光治療システムは、光治療装置１０、内視鏡先端部２０及び撮像装置３０を備える。光治療装置１０は、治療光源１１、ガイド光源１２、制御部１３及び操作部１４を備える。撮像装置３０は、記憶部３１、画像処理部３２及び表示装置３３を備える。撮像装置３０は、光治療装置１０に備わっていてもよい。また、表示装置３３は撮像装置３０の外部に備わっていてもよい。内視鏡先端部２０は、光ファイバ２１及び光照射部２２からなるプローブと、撮像部２３、信号線２４を備える。内視鏡先端部２０は、内視鏡に用いられる任意の構造を用いることができる。

撮像部２３は、内視鏡の先端付近の画像、特にガイド光Ｌ_Ｇが照射される位置を含むその周辺部位を撮像する。撮像部２３からの映像は信号線２４で撮像装置３０に伝達される。画像処理部３２は、撮像部２３からの映像を表示装置３３に表示する。これにより、光治療装置１０の操作者は、治療光Ｌ_Ｔを照射すべき部位を視認することができる。記憶部３１は、撮像部２３の撮像データを蓄積する。

画像処理部３２は、撮像部２３からの映像を取得すると、ガイド光Ｌ_Ｇの外縁を検出し、表示装置３３に表示される映像上にガイド光Ｌ_Ｇの外縁を表示してもよい。緑色光の視認性は個人差があるため、画像処理部３２が緑色光を検出することで、ガイド光Ｌ_Ｇの視認性の個人差を解消することができる。撮像部２３からの映像に含まれるガイド光Ｌ_Ｇの検出は、ガイド光源１２から出力された光を予め撮像部２３で撮像し、撮像部２３から出力される色度を取得しておけばよい。このときに、撮像部２３に階調を調整する機能が備わっている場合はその特性を考慮する。

治療光源１１は、治療光Ｌ_Ｔを発生する任意の光源である。ガイド光源１２は、ガイド光Ｌ_Ｇを発生する任意の光源である。治療光源１１からの治療光Ｌ_Ｔは光ファイバ１１Ｆで光結合部１７に導かれる。ガイド光源１２からのガイド光Ｌ_Ｇは、光ファイバ１２Ｆで光結合部１７に導かれる。光結合部１７とポートＰＬとは光ファイバ１７Ｆで接続される。光結合部１７に入射した治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇは、光ファイバ１７Ｆに入射され、ポートＰＬに導かれる。

内視鏡先端部２０の光ファイバ２１は、ポートＰＬに接続される。これにより、治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇが光ファイバ２１に導かれ、光照射部２２から内視鏡先端部２０の外部に出射される。光照射部２２は、内視鏡先端部２０の先端に配置され、光ファイバ２１で導波された治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇを内視鏡先端部２０の先端から出射する。

治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇは、共に光ファイバ１７Ｆ及び２１を伝搬し、光照射部２２から出射され、同じ位置に出射される。このため、治療光Ｌ_Ｔを照射すべき位置にガイド光Ｌ_Ｇの位置を合わせておくことで、所望の位置に治療光Ｌ_Ｔを照射することができる。

図２に、光照射部２２から出射される治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇの第１例を示す。光照射部２２は、内視鏡先端部２０の長軸方向の先端から、放射状の治療光Ｌ_Ｔを出射する。放射状の治療光Ｌ_Ｔは、直径Ｒ_Ｔを有する。この場合、光照射部２２は、治療光Ｌ_Ｔと同心円形状のガイド光Ｌ_Ｇを出射する。直径Ｒ_Ｔと直径Ｒ_Ｇは略等しいことが好ましいが、直径Ｒ_Ｇは直径Ｒ_Ｔの中心付近のみであってもよい。

図３に、光照射部２２から出射される治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇの第２例を示す。光照射部２２は、内視鏡先端部２０の長軸方向の先端から周方向に向かって、直線状の治療光Ｌ_Ｔを出射する。直線状の治療光Ｌ_Ｔは、内視鏡先端部２０の長軸方向への光照射部２２の長さで定められる縦方向の長さＤ_ＴＬと、内視鏡先端部２０の周方向への角度で定められる長さＤ_ＴＳを有する。この場合、光照射部２２は、内視鏡先端部２０の長軸方向への光照射部２２の長さで定められる縦方向の長さＤ_ＧＬと、内視鏡先端部２０の周方向への角度で定められる長さＤ_ＧＳと、を有するガイド光Ｌ_Ｇを出射する。長さＤ_ＴＬと長さＤ_ＧＬは等しく、長さＤ_ＴＳと長さＤ_ＧＳは等しいことが好ましい。長さＤ_ＴＳと長さＤ_ＧＳを定める内視鏡先端部２０の周方向への角度は、任意であり、内視鏡先端部２０の全周方向であってもよい。

治療光源１１の出力波長は、光線力学的治療法すなわちＰＤＴに用いることの可能な光感受性物質の吸収波長とすることができる。ガイド光源１２の出力波長は、光感受性物質の吸収波長とは異なりかつ光照射部位の色とは異なる色彩の波長である。光感受性物質がタラポルフィンナトリウムの場合、概ね４０５ｎｍ、５１０ｎｍ、６６４ｎｍをピークとする吸収波長がある。そのため、治療光Ｌ_Ｔの波長を６６４ｎｍとし、ガイド光Ｌ_Ｇの波長を血液の色とは補色関係にある４９５以上５７０ｎｍ以下の緑色光、特に５２０ｎｍとすることが好ましい。また、光感受性物質がポルフィマーナトリウムの場合、概ね６３０ｎｍに吸収波長があるので、治療光Ｌ_Ｔの波長を６３０ｎｍとする。この場合もガイド光Ｌ_Ｇの波長はタラポルフィンナトリウムの場合と同様でよい。

光ファイバ１１Ｆ及び２１は、内視鏡に適用可能な光ファイバであり、石英ガラスで形成され、予め定められたコア径を有する。例えば、光ファイバ２１のコア径は４００μｍであり、光ファイバ１１Ｆのコア径は２００μｍである。このときのクラッド径は、例えば、光ファイバ２１で４６０μｍ、光ファイバ１１Ｆで２３０μｍとすることができる。

このように、本開示では、光ファイバ２１のコア径は光ファイバ１１Ｆのコア径よりも大きい。また、光ファイバ１１Ｆ及び１２Ｆが共通の光ファイバ１７Ｆに結合される。そこで、本開示では、光ファイバ１７Ｆのコア径及びクラッド径を、光ファイバ２１と等しくしている。ポートＰＬでは、コア径の等しい共通の光ファイバ１７Ｆと光ファイバ２１とが光コネクタで接続される。これにより、光ファイバ１７Ｆで伝搬された治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇを、容易に光ファイバ２１に入射させることができる。

内視鏡先端部２０を動かした際にポートＰＬに振動が加わる。このときに、本開示は、ポートＰＬと光結合部１７の間に光ファイバ１７Ｆが配置されている。このため、本開示は、ポートＰＬに伝達した振動が光結合部１７に伝わりにくく、これによって治療光源１１及びガイド光源１２の安定動作を可能にしている。

ガイド光源１２は、ガイド光Ｌ_Ｇが治療部位上に照射されたときに、撮像部２３で撮像可能な出力強度のガイド光Ｌ_Ｇを出力する。このため、ＰＤＴに足りる出力強度の治療光Ｌ_Ｔを導く光ファイバ１１Ｆに比べ、光ファイバ１２Ｆのコア径を小さくすることができる。例えば、光ファイバ１１Ｆのコア径が２００μｍの場合、光ファイバ１２Ｆのコア径を１０５μｍとすることができる。このときのクラッド径は、例えば、光ファイバ１２Ｆで１２５μｍとすることができる。このように、光ファイバ１２Ｆには、光通信で一般的に用いられる光ファイバを用いることができる。

本実施形態では、治療光源１１の出力強度とガイド光源１２の出力強度が異なり、光ファイバ１１Ｆのコア径と光ファイバ１２Ｆのコア径とが異なる。そのため、光ファイバ１１Ｆ及び光ファイバ１２Ｆの少なくともいずれかに、これらの識別を容易にする表示が設けられていることが好ましい。例えば、光ファイバ１１Ｆ及び光ファイバ１２Ｆの被覆の色が異なることが好ましい。これにより、コア径の小さい光ファイバ１２Ｆが出力強度の大きい治療光源１１に接続されるのを防ぐことができる。

光ファイバ１７Ｆのコア径は光ファイバ１１Ｆ及び１２Ｆのコア径よりも大きい。そこで、本開示の光結合部１７では、光ファイバ１１Ｆの端面と光ファイバ１７Ｆの端面とが融着接続され、光ファイバ１２Ｆの端面と光ファイバ１７Ｆの端面とが融着接続されている。このように、光結合部１７がミラーなどの空間系の光学系を用いないことで、省スペース化が可能であるとともに振動や衝撃に対しても強くなる。そのため、本開示は、出力強度の高い治療光Ｌ_Ｔを治療光源１１が出力する場合であっても、光治療装置１０の動作を安定させることができる。

ここで、光結合部１７は、融着接続に替えて、１対１のコネクタ接続としてもよい。この場合、一方のコネクタに形成されているフェルールには光ファイバ１７Ｆを導き、他方のコネクタに形成されているフェルールには光ファイバ１１Ｆと光ファイバ１２Ｆとを束ねて導くようにする。

操作部１４は、操作者が光治療装置１０の各種設定を行うものである。操作部１４は、光照射部２２からの治療光Ｌ_Ｔの出射のＯＮ／ＯＦＦを制御する治療光スイッチ（不図示）、光照射部２２からのガイド光Ｌ_Ｇの出射のＯＮ／ＯＦＦを制御するガイド光スイッチ（不図示）、を備える。治療光スイッチ及びガイド光スイッチは、フットスイッチとして設けられていることが好ましい。

本開示に係る光治療装置１０は、ガイド光出射手順と、治療光出射手順と、を実行する。

ガイド光出射手順について説明する。画像処理部３２が、撮像部２３からの撮像データを表示装置３３に表示する。操作部１４からガイド光スイッチをＯＮにする制御信号が入力されると、制御部１３は、ガイド光源１２にガイド光Ｌ_Ｇを出力させる。光照射部２２からガイド光Ｌ_Ｇが出射されると、撮像部２３がガイド光Ｌ_Ｇの照射された映像を撮像し、表示装置３３がその映像を表示する。

操作者は、表示装置３３に表示された映像に基づいて、治療光Ｌ_Ｔを照射すべき位置にガイド光Ｌ_Ｇが照射されているか否かを確認する。このとき、本実施形態では、ガイド光Ｌ_Ｇが緑色光であるため、内視鏡の映像におけるガイド光Ｌ_Ｇを容易に視認することができる。治療光Ｌ_Ｔを照射すべき位置にガイド光Ｌ_Ｇが照射されていない場合、操作者は、表示装置３３に表示された映像を見ながら、治療光Ｌ_Ｔを照射すべき位置にガイド光Ｌ_Ｇを移動させる。この確認後、光治療装置１０は、治療光出射手順を実行する。

ここで、操作部１４は、ガイド光Ｌ_Ｇの照射範囲を可変であることが好ましい。この場合、制御部１３は、ガイド光Ｌ_Ｇの照射範囲の変化に伴って、治療光Ｌ_Ｔの照射範囲を変化させる。また、制御部１３は、ガイド光Ｌ_Ｇの照射範囲の変化に伴って、ガイド光Ｌ_Ｇの出力強度を調節することが好ましい。

例えば、操作部１４からガイド光Ｌ_Ｇの照射範囲を広げる制御信号が入力されると、制御部１３は、照射範囲を広げる制御信号を光照射部２２に出力し、ガイド光源１２の出力強度を上げる。一方で、操作部１４からガイド光Ｌ_Ｇの照射範囲を狭める制御信号が入力されると、制御部１３は、照射範囲を狭める制御信号を光照射部２２に出力し、ガイド光源１２の出力強度を下げる。このように、本開示は、ガイド光Ｌ_Ｇの出力強度を調整することで、ガイド光Ｌ_Ｇの視認性を維持しつつ、ガイド光Ｌ_Ｇの過度の照射を避けることができる。

治療光出射手順について説明する。操作部１４から治療光スイッチをＯＮにする制御信号が入力されると、制御部１３は、治療光源１１に治療光Ｌ_Ｔを出力させる。これにより、光照射部２２から治療光Ｌ_Ｔが出射される。本開示では、治療光Ｌ_Ｔとガイド光Ｌ_Ｇの位置が一致しているため、ガイド光Ｌ_Ｇで確認された位置に治療光Ｌ_Ｔを照射することができる。

ガイド光出射手順及び治療光出射手順を繰り返すことで、光感受性物質の集積している腫瘍組織に的確に治療光Ｌ_Ｔを照射することができる。なお、制御部１３は、治療光スイッチをＯＮにする制御信号を入力された際に、ガイド光源１２の出力を停止することが好ましい。これにより、治療光Ｌ_Ｔの照射される部位への負荷を減らすことができる。このとき、制御部１３は、ガイド光Ｌ_ＧをＯＦＦにした旨を、表示装置３３に表示することが好ましい。

以上説明したように、本開示は、光結合部１７及び光ファイバ１７Ｆを用いるため、光治療装置１０を大型化させずに治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇをプローブに導くことができる。ここで、本開示は、ポートＰＬと光結合部１７が光ファイバ１７Ｆを介して接続されているため、プローブを動かした場合の治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇへの影響が小さい。このため、本開示は、プローブを動かした場合であっても安定して治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇをプローブから照射することができる。

なお、図１では光治療装置１０に１つの治療光源１１が備わる例を示したが、本開示の光治療装置１０は複数の治療光源を備えていてもよい。例えば、図４に示すように、光治療装置１０に治療光源１１及び１８が備わっていてもよい。この場合、光結合部１７において、光ファイバ１１Ｆ、１２Ｆ及び１８Ｆが光ファイバ１７Ｆに融着接続またはコネクタ接続される。制御部１３は、治療光Ｌ_Ｔを出力する治療光源として、治療光源１１又は１８のいずれかを選択する。このように、光治療装置１０が複数の治療光源を備えることで、制御部１３は、出力強度や出力波長の安定している治療光源を選択することができる。したがって、本開示は、安定して治療光Ｌ_Ｔ及びガイド光Ｌ_Ｇをプローブから照射することができる。

また、本開示に係る光治療装置１０は光免疫療法（ｐｈｏｔｏｉｍｍｕｎｏｔｈｅｒａｐｙ：ＰＩＴ）に対しても使用可能である。光免疫療法では、がんの部分に付随する抗体と対になっている、波長７００ｎｍの近赤外線を吸収波長に持つフタロシアニンと呼ばれる色素を用いる。そこで、フタロシアニンを光感受性物質に用い、波長７００ｎｍの近赤外線を治療光に用いることで、本開示に係る光治療装置１０をＰＩＴにも適用することができる。この場合も、ガイド光Ｌ_Ｇの波長を血液の色とは補色関係にある４９５以上５７０ｎｍ以下の緑色光、特に５２０ｎｍとすることができる。

本開示は医療機器産業に適用することができる。

１０：光治療装置
１１、１８：治療光源
１２：ガイド光源
１３：制御部
１４：操作部
２０：内視鏡先端部
２２：光照射部
２３：撮像部
３０：撮像装置
３１：記憶部
３２：画像処理部
３３：表示装置

Claims

光感受性物質に吸収される波長の治療光を出力する治療光源（１１）と、
前記治療光源から出力された治療光を導く治療光用光ファイバ（１１Ｆ）と、
前記光感受性物質の吸収波長とは異なる波長のガイド光を出力するガイド光源（１２）と、
前記ガイド光源から出力されたガイド光を導くガイド光用光ファイバ（１２Ｆ）と、
前記治療光用光ファイバ及び前記ガイド光用光ファイバの端部が共通の光ファイバ（１７Ｆ）の端部に融着接続またはコネクタ接続され、前記治療光用光ファイバで導かれた治療光と前記ガイド光用光ファイバで導かれたガイド光を前記共通の光ファイバに結合させる光結合部（１７）と、
を備え、
前記共通の光ファイバで導かれた前記治療光及び前記ガイド光を、内視鏡に用いられるプローブに出射する、
光治療装置。
前記ガイド光用光ファイバのコア径が、前記治療光用光ファイバのコア径よりも小さく、
前記共通の光ファイバのコア径が、前記治療光用光ファイバ及び前記ガイド光用光ファイバのコア径よりも大きく、
前記共通の光ファイバのコア径が、前記プローブに用いられている光ファイバのコア径と等しい、
請求項１に記載の光治療装置。
前記光感受性物質はタラポルフィンナトリウムであり、
前記治療光の波長が６６４ｎｍであり、
前記ガイド光の波長が５２０ｎｍである、
請求項１又は２に記載の光治療装置。
光感受性物質に吸収される波長の治療光を出力する光治療装置の光出射方法であって、
ガイド光源（１２）が前記光感受性物質の吸収波長とは異なる波長のガイド光をガイド光用光ファイバ（１２Ｆ）に出力し、光結合部（１７）が前記ガイド光用光ファイバで導かれたガイド光を共通の光ファイバ（１７Ｆ）に結合させ、前記共通の光ファイバから内視鏡に用いられるプローブに前記ガイド光を出射するガイド光出射手順と、
治療光源（１１）が前記治療光を治療光用光ファイバ（１１Ｆ）に出力し、前記光結合部が前記治療光用光ファイバで導かれた治療光を前記共通の光ファイバ（１７Ｆ）に結合させ、前記共通の光ファイバから前記プローブに前記治療光を出射する治療光出射手順と、
を備え、
前記光結合部は、前記治療光用光ファイバ及び前記ガイド光用光ファイバの端部が前記共通の光ファイバの端部に融着接続またはコネクタ接続されている、光治療装置の光出射方法。