JPH07136182A

JPH07136182A - 医療装置

Info

Publication number: JPH07136182A
Application number: JP5283433A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nakahara; 信一中原; Takayoshi Yutsu; 隆義遊津; Akira Kaneda; 明金田; Yoshiteru Cho; 吉輝猪
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】より高い治療診断効果を上げる高強度レーザ
光を、所定の範囲に最も適切な強度分布となるように照
射することができる光化学治療診断装置を提供する。【構成】治療用光源１または診断用光源２から出射さ
れるレーザ光を、走査入力部９、イメージファイバ１０
と投影レンズ１１からなる走査手段５および走査制御手
段１２により、集束して高強度照射光３２とするととも
に、治療時には光強度分布を病巣部３８の外周部の光強
度をその中心部の光強度より高くし、かつ病巣部３８の
一定周囲以外の箇所は照射しないものとするよう走査す
ることにより、最も効率よい治療を実現し、また診断時
には所定の診断範囲全域にわたって均一な光強度分布を
持つように走査することにより、鮮明な診断用蛍光画像
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は腫瘍に親和性のある光感
受性物質をあらかじめ病巣部に吸収させておき、光感受
性物質の吸収波長に合致した励起光を照射することによ
り、光感受性物質を励起し、病巣部の少なくとも治療ま
たは診断のいずれかを行う医療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子医療技術の進歩にともなっ
て、光を用いた光化学診断（Photodynamic Diagnosis、
以下ＰＤＤと記す）および光化学治療（Photodynamic T
herapy、以下ＰＤＴと記す）が急速に発展しつつある。
このＰＤＤおよびＰＤＴとは、腫瘍に親和性を有し、か
つ光により励起されたときに蛍光発光や殺細胞作用など
の光化学反応を有する光感受性物質をあらかじめ病巣部
に集積させておき、この病巣部に光を照射することによ
り光感受性物質を励起して、その発光蛍光の測定による
病巣部の診断（ＰＤＤ）や、殺細胞効果による病巣部の
治療（ＰＤＴ）を行うものである。

【０００３】従来、この種の腫瘍の治療、診断を実施す
る医療装置としては、実公昭５８−６４３０７号公報お
よび特開昭５９−４０８３０号公報によって開示された
装置がよく知られている。以下、この特開昭５９−４０
８３０号公報によって開示された従来の医療装置につい
て図面を参照しながら説明する。

【０００４】図６は内視鏡に適用された従来の医療装置
の構成を示すブロック図である。図６において、５０は
ライトガイド５１およびイメージガイド５２を内蔵して
いる内視鏡であり、体内に挿入され、生体表面３７に対
向している。３８は生体表面３７に生じた病巣部であ
る。５３は診断用レーザ光源、５４は治療用レーザ光源
である。５５は診断用レーザ光をライトガイド５１へと
導く反射ミラーであり、５６は治療用レーザ光と診断用
レーザ光を切り替える、切り替えミラーである。５７は
ライトガイド５１により伝送され、生体表面３７に照射
される照射光の照射角を示し、５８は生体表面３７に照
射された照射光の強度分布を１次元のみで示したもので
ある。５９はイメージガイド５２の生体表面３７に対す
る観察視野角である。６０は帯域フィルタとなる色フィ
ルタであり、イメージガイド５２より得られる生体表面
３７の観察像から、特定波長の蛍光像だけを透過する。
６１は像増強管であり、色フィルタ６０を透過した蛍光
像を増強して肉眼にて観察可能とする。

【０００５】以上のように構成された医療装置につい
て、以下その動作を説明する。まず、病巣部の診断を実
施するときは、病巣部３８にあらかじめ光感受性物質を
吸収させておき、生体表面３７に内視鏡５０を対向させ
る。診断用レーザ光源５３からのレーザ光をミラー５５
とライトガイド５１を介して生体表面３７に照射する。
照射による病巣部３８を含む生体表面３７の蛍光像をイ
メージガイド５２によって取り出し、この像を色フィル
タ６０を介して像増強管６１に投影して増強して観察す
る。この際、病巣部３８の蛍光像は周囲の健全な生体表
面３７より、高い光強度で観察され、病巣部３８が診断
される。次に、治療時には治療用レーザ光源５４からの
光を切り替えミラー５６とライトガイド５１により病巣
部３８に照射し、病巣部３８に吸収された光感受性物質
の殺細胞効果により治療する。

【０００６】このようなＰＤＤおよびＰＤＴにあって照
射光は、治療時には病巣部３８だけに照射することが望
ましく、診断時には病巣部３８の周辺を含めたやや広い
範囲の観察部位全体に照射することが望ましい。また、
治療診断効果を高めるためには病巣部３８およびその周
辺に照射する照射光の光強度を強くすることが望まし
く、従来の治療診断装置においてはライトガイド５１の
先端に集光レンズを備えて照射光を集束して照射角５７
を狭くして光強度を高くしているものがある。さらに、
この集束照射光を病巣部３８または観察部位全体に照射
するために、内視鏡５０の先端部を回転可能にしたり内
視鏡５０全体を動かして集束光を走査することも試みら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、治療診断効果を上げるために照射光を
集束して光強度密度を上げる必要性と、診断時の観察部
位を広く均一強度の照射光で照射する必要性の二律背反
条件の解決が困難であるという問題点を有していた。す
なわち、先端部を回転可能にした内視鏡はそれだけ大型
となるし、内視鏡全体を手動で回転走査操作するには高
度の熟練を必要とする。さらに、これらの操作では、照
射光強度の均一性や治療に必要な所定の光強度分布を実
現することは困難である。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、より高い治療診断効果を上げる高強度レーザ光を、
所定の範囲に最も適切な強度分布となるように照射する
ことができる光化学治療診断用の医療装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の医療装置は、腫瘍に親和性のある光感受性物
質をあらかじめ集積させてある病巣部に照射する光を出
射する光源と、この光源からの出射光を集束して前記病
巣部に走査しながら照射する走査手段と、走査制御手段
とによって構成されるようにしたものである。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、走査手段と走査制御手段
は光源からの出射光を集束して高強度集束光とするとと
もに、この高強度集束光を所定の範囲に走査しながら同
時に走査に同期して出射光強度を可変制御することがで
きるので、病巣部に照射光を最も適切な光強度分布にな
るように照射することが可能となり、より高い治療診断
効果が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の医療装置の一実施例について
図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１は本実施例の医療装置の構成を示す図
である。図１において、１はアルゴンダイレーザ（波長
６３０nm）などの治療用レーザ光源であり、２はクリプ
トンレーザ（波長４０５nm）などの診断用レーザ光源で
ある。３は反射ミラー、４は切り替えミラーであり、治
療用レーザ光と診断用レーザ光を切り替える。一点鎖線
で示した５は走査手段で、集光レンズ６、集束度調整手
段７、ガルバノミラー８からなる走査入力部９と、レー
ザ光伝送用のイメージファイバ１０および投影レンズ１
１からなる。１２は走査制御手段でイメージファイバ１
０の光伝送効率データを記憶する補正データ記憶部１３
を備えている。走査手段５の詳細は図２を用いて後述す
る。この走査手段５により走査するレーザ光３１は照射
光３２として、生体表面３７に走査しながら照射され
る。

【００１３】一方、ハロゲンランプ１４が出射しチョッ
パー１５でチョッピングされた白色光は、ライトガイド
１６により伝送され、診断部位観察用白色照明光４１と
なって同じく生体表面３７に照射される。

【００１４】次に画像観察系について説明する。１７は
観察用の画像を伝送するイメージファイバで、その受光
端に対物レンズ１８を備えている。なお、１９は内視鏡
で、イメージファイバ１０、１７とライトガイド１６お
よび投影レンズ１１と対物レンズ１８を内蔵して、体内
に挿入可能な構造を有している。イメージファイバ１７
に入射した画像は、半透過鏡２０により撮像カメラ２１
と病巣部診断用のＳＩＴ撮像管２２の２つの撮像系に分
配される。白色照明光４１による画像は撮像カメラ２１
により撮像され、モニタ２６上に診断部位観察用画像と
して表示される。帯域フィルタ（色フィルタ）２３は病
巣部３８に照射された診断用の照射光３２により光感受
性物質から発生する固有の波長からなる蛍光像のみを選
択的に透過する。透過した像を像増強管（イメージイン
テンシファイア）２４により増強し、増強された蛍光画
像はＳＩＴ撮像管２２により撮像され、解析表示部２５
で解析・表示の後、病巣部蛍光像３９として、前述した
白色照明光４１による診断部位観察用画像に重畳してモ
ニタ２６上に表示される。破線４０で示す円は後述する
解析後の蛍光像３９に基づき治療用の照射光３２の照射
範囲を示したものである。

【００１５】次に、図２は走査手段５の構成の詳細を示
す図である。図２において、図１と同一の構成要素は同
一番号で示した。集束度調整手段７はステッピングモー
タ２７、ラック２８ａおよびピニオン部２８ｂにより構
成され、集光レンズ６の位置を光軸２９の方向に微調整
する。走査用のガルバノミラー８は、図に示したｘ軸を
回転軸として制御されるガルバノミラー８ａと、ｘ軸と
は垂直なｙ軸を回転軸として制御されるガルバノミラー
８ｂおよび、これらを駆動する駆動系（図示せず）など
からなり、レーザ光３１をイメージファイバ１０の入射
端面３０上で２次元に走査する。３３は集束度調整手段
７とガルバノミラー８により形成されたレーザ光３１の
走査像の１例で、３４は入力された走査像３３がイメー
ジファイバ１０により伝送され、投影レンズ１１により
生体表面３７に投影されて形成した照射光の走査像であ
る。この場合、入射端面３０の像３３を形成するレーザ
光３１の集束ビームの１つのポイント３５は、生体表面
３７に投影される走査像３４内の照射光ビームのポイン
ト３６に対応する。

【００１６】以上のように構成された医療装置について
その動作を説明する。なお、従来の医療装置が備えてい
る通常の制御手段などについては図示と説明を省略す
る。また、既に略述した白色光の照射系および画像観察
系の動作については本発明に関連するところが少ないの
で詳細な説明は省略する。

【００１７】まず、光源１または２から出射され、切り
替えミラー４を通ったレーザ光３１が、所定の病巣部付
近に照射される過程を走査手段５の動作を中心に図２を
用いて説明する。

【００１８】切り替えミラー４を通ったレーザ光３１
は、集光レンズ６、ガルバノミラー８を経てイメージフ
ァイバ１０の入射端面３０に達するが、このときレーザ
光３１の波長は、通常、治療時と診断時において異なる
ので、集束度調整手段７により集光レンズ６の位置を光
軸２９の方向に波長に応じて微調整して、入射端面３０
上におけるレーザ光３１のビーム径を所定の大きさにす
る。通常は病巣部付近に照射される照射光の光強度密度
が高くなるようにビーム径を小さくする。

【００１９】集束されたレーザ光３１は、一対のガルバ
ノミラー８ａ、８ｂにより入射端面３０上に２次元に走
査される。この走査範囲は、治療時と診断時において異
なるが、いずれの場合もモニタ２６上の診断画像に基づ
いて設定され、ガルバノミラー８ａ、８ｂの駆動系が走
査制御手段１２により制御される。走査制御手段１２
は、ガルバノミラー８ａ、８ｂの走査駆動制御をすると
同時に、この走査駆動制御と同期して光源の出力強度を
後述するような可変制御する。入射端面３０上で２次元
に走査されたレーザ光３１は、イメージファイバ１０に
より伝送され、投影レンズ１１によって生体表面３７に
同じく２次元に走査されながら照射される。この照射に
よって、後述するように治療時および診断時にそれぞれ
最適の照射光強度分布が得られる。

【００２０】次に、治療時および診断時の走査動作につ
いて図面を用いて説明する。図３、図４および図５は、
イメージファイバ１０の入射端面３０に走査入力される
レーザ光３１の光強度分布と、生体表面３７に照射され
る照射光３２の強度分布との関係を説明する図であり、
簡単のため１次元のみの強度分布で示している。これら
の図において、４２ａ、４２ｂおよび４２ｃは、イメー
ジファイバ１０に走査入力される集束されたレーザ光３
１の入射端面３０上の一点における光強度で、４３ａ、
４３ｂおよび４３ｃは、それぞれレーザ光３１が走査さ
れることによって、光強度４２ａ、４２ｂおよび４２ｃ
のピーク値が形成する入射端面３０上の光強度分布を示
す。４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、照射される照射光
３２の生体表面３７上での光強度で、それぞれレーザ光
３１の光強度４２ａ、４２ｂおよび４２ｃに対応してい
る。４５ａ、４５ｂおよび４５ｃは、それぞれ照射光３
２が走査されることによって光強度４４ａ、４４ｂおよ
び４４ｃのピーク値が形成する生体表面３７上の光強度
分布を示し、４６は照射光３２の走査可能範囲を示して
いる。

【００２１】まず治療時には、病巣部の部位や形状にも
よるが一般的に、十分な照射光強度を与えることに加え
て、照射光強度分布として病巣部３８の中心部よりも外
周部の光強度を高くした場合に、最も効果的に治療がで
きる。本実施例においては照射光３２を集束して十分な
光強度とするとともに、その光強度分布を図３の４５ａ
に示すように病巣部３８を包括し、病巣部３８の外周部
の光強度をその中心部の光強度より高くし、かつ病巣部
３８の一定周囲（図１に示した照射範囲４０）以外の箇
所は照射しないようにしている。この生体表面３７上で
の光強度分布４５ａは、図３に示すように治療用光源１
から出射されたレーザ光３１を集束して、イメージファ
イバ１０の入射端面３０上での光強度分布が４３ａとな
るように走査することにより得ている。

【００２２】本実施例においては、照射範囲４０および
治療用の照射光３２の光強度分布４５ａは、病巣部３８
の解析後の蛍光像３９に基づき、モニタ２６上で医師が
設定するか、または解析表示部２５にあらかじめ用意さ
れた治療アルゴリズムによる自動設定のいずれも可能な
構成とした。

【００２３】次に診断時には、光感受性物質の集積密度
分布を正確に診断するために、蛍光を励起する診断用の
照射光３２を診断部位全域に均一に照射することが望ま
しい。そこで、図４に示すように入射端面３０上のレー
ザ光３１の光強度分布４３ｂが一定強度になるように走
査する。このとき、生体表面３７上に照射される照射光
３２の光強度分布４５ｂは、図４が示すように、診断部
位全域にほぼ均一に照射される。これは従来例と比較し
たとき、より広範囲に、照射角を広げて照射したときと
同様な均一性が得られているが、本実施例では集束した
強い強度の照射光を用いているので光感受性物質から励
起する蛍光が強く、病巣部の蛍光像は極めて鮮明であ
る。

【００２４】しかしながら、図４に示すように入射端面
３０上のレーザ光の光強度分布４３ｂが一定強度になる
ように走査したとき、生体表面３７上に照射される照射
光の光強度分布４５ｂは、完全には均一ではなく、走査
範囲４６の端部に近づくに従って低くなる。これは、イ
メージファイバ１０の入射端の端部に近くなる程、走査
入力されるレーザ光３１の入射角度が大きくなり、イメ
ージファイバ１０に対するＮＡ（開口角）損失が大きく
なるためと、同時に投影レンズ１１におけるＮＡ損（レ
ンズによるけられ）が大きくなる等のためである。そこ
で、本実施例では、あらかじめ入射されるレーザ光３１
の光強度と照射される照射光３２の光強度比（伝送効
率）をイメージファイバ１０の入射位置ごとに測定し、
このデータを図１に示す補正データ記憶部１３に記憶し
ておき、このデータに基づき、走査制御手段１２によ
り、レーザ光３１の光強度補正制御をする構成としてい
る。図５に光強度補正制御をしたときの光強度分布を示
す。図５に示すように、レーザ光３１のイメージファイ
バ１０の入射端面３０上の光強度分布４３ｃを補正制御
することにより、生体表面３７上に照射された照射光３
２の光強度分布は、４５ｃのように均一な光強度分布が
得られる。

【００２５】なお、このイメージファイバ１０の入射位
置ごとの光強度補正制御は、前述した治療時の走査にも
適用される。

【００２６】以上のように本実施例によれば、治療用レ
ーザ光源１または診断用レーザ光源２から出射されるレ
ーザ光を、集光レンズ６、集束度調整手段７、ガルバノ
ミラー８、イメージファイバ１０および投影レンズ１１
からなる走査手段５と走査制御手段１２により、集束し
て高強度照射光３２とするとともに、治療時には光強度
分布を４５ａに示すように、病巣部３８を包括し病巣部
３８の外周部の光強度をその中心部の光強度より高く
し、かつ病巣部３８の一定周囲以外の箇所は照射しない
ものとするよう走査することにより、最も効率のよい治
療を実現し、また診断時には４５ｃに示すように所定の
診断範囲全域にわたって均一な光強度分布を持つように
走査することにより、鮮明な診断用蛍光画像を得ること
ができる。

【００２７】また、従来診断結果に基づき、医師が内視
鏡を手動で走査し、治療用の照射光を病巣部に照射して
いたものを、照射範囲４０および光強度分布４５ａを医
師がモニタ２６上で設定し、あるいは解析表示部２５が
自動設定して、この設定された照射範囲４０および光強
度分布４５ａに応じて、走査手段５と走査制御手段１２
が自動的に照射する構成としたため、病巣部３８を治療
条件に応じてより確実に治療することができる。

【００２８】なお、本実施例において走査手段５の構成
は、集光レンズ６、集束度調整手段７、ガルバノミラー
８、イメージファイバ１０および投影レンズ１１とした
が、本発明に用いる走査手段はこのような構成に限定す
るものではない。

【００２９】例えば、本実施例のような内視鏡への適用
ではなく、皮膚科領域への適用の場合などには、走査手
段としてイメージファイバ１０は省略できる。また、集
光レンズ６とガルバノミラー８による構成に変えて、集
光レンズとポリゴンミラーを備えて、非照射範囲ではレ
ーザ光出力を０とする制御をする構成としてもよいし、
また、集光レンズ６を、入射するレーザ光３１の光軸２
９と垂直な平面内で２次元的に移動制御する構成とし、
あるいは、イメージファイバ１０の入射端をその光軸２
９と垂直な２次元方向に移動制御する構成としてもよ
い。

【００３０】また、本実施例において集束度調整手段７
として、集光レンズ６の位置をラック２８ａとピニオン
部２８ｂにより光軸２９の方向に微調整する構成とした
が、異なる波長を持つ２つの光源１、２のどちらか一方
または両方の出射部に補正レンズを備えた構成としても
よいし、あるいは、本発明者らが特願平５−２０９３２
５号で開示した、治療と診断を同一波長のレーザ光を用
いて同時に行うものなどにあっては、集束度調整手段７
が省略できることはいうまでもない。

【００３１】なおまた、本発明におけるレーザ光３１の
光強度補正制御は本実施例における走査手段５の構成に
限定して適用されるものではなく、その他の光伝送手段
においても必要に応じて適用してもよい。

【００３２】なおまた、本実施例において腫瘍に親和性
のある光感受性物質は、ヘマトポルフィリン誘導体とし
たが、本発明はこのような光感受性物質の種類に限定さ
れるものではないことはいうまでもない。

【００３３】また、本実施例において光源として、治療
用光源１はアルゴンダイレーザ、診断用光源２はクリプ
トンレーザとしたが、ともに、その他のレーザはもちろ
ん水銀灯などの他の光源でもよい。

【００３４】また、画像観察系や白色光の照射系などは
本実施例の構成に限定するものではない。

【００３５】

【発明の効果】以上の様に本発明は、腫瘍に親和性のあ
る光感受性物質があらかじめ集積させてある病巣部に照
射する光を出射する光源と、この光源からの出射光を集
束して前記病巣部に走査しながら照射する走査手段と、
走査制御手段を備えたため、照射光を光感受性物質の励
起効果を高める高強度集束光とするとともに、治療時お
よび診断時に所定の範囲の病巣部およびその周辺に照射
光を最も適切な光強度分布になるように照射するので、
治療および診断効果が高く、かつ、照射操作が簡単にで
きる優れた医療装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例における医療装置のブロック
図

【図２】本発明の１実施例における医療装置の走査手段
の斜視図

【図３】本発明の１実施例における医療装置の走査手段
の動作を説明する治療時の光強度分布図

【図４】本発明の１実施例における医療装置の走査手段
の動作を説明する光強度補正がない場合の診断時の光強
度分布図

【図５】本発明の１実施例における医療装置の走査手段
の動作を説明する光強度補正がある場合の診断時の光強
度分布図

【図６】従来の医療装置のブロック図

【符号の説明】

１治療用光源（光源）２診断用光源（光源）５走査手段９走査入力部１０イメージファイバ（光伝送手段）１１投影レンズ１２走査制御手段２５解析表示部（病巣部検知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者猪吉輝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】腫瘍に親和性のある光感受性物質をあら
かじめ集積させてある病巣部に照射する光を出射する光
源と、この光源からの出射光を集束して前記病巣部に走
査しながら照射する走査手段と、走査制御手段を備えた
医療装置。
【請求項２】光源からの出射光を、内視鏡を介して病
巣部に導光し照射する請求項１記載の医療装置。
【請求項３】光源からの光を受けた病巣部、またはそ
の近傍からの光を検知する病巣部検知手段を備え、その
病巣部検知手段からの情報によって走査制御手段が光源
の出力および走査手段を制御する請求項１記載の医療装
置。
【請求項４】走査手段が一方の端面に投影された像を
他方の端面に伝達するイメージファイバと、そのイメー
ジファイバの像入射端に光源からの出射光を集束し走査
しながら入力する走査入力部と、前記イメージファイバ
により像出力端に伝送された光を投影する投影レンズと
を備えている請求項１、２または３記載の医療装置。
【請求項５】走査手段の走査入力部が、出射光の波長
に応じて集束度を変化する集束度調整手段を備えている
請求項４記載の医療装置。
【請求項６】腫瘍に親和性のある光感受性物質をあら
かじめ集積させてある病巣部に照射する光を出射する光
源と、この光源からの出射光を前記病巣部に導く光伝送
手段と、前記光源からの出射光を集束して前記病巣部に
走査しながら照射する走査手段と、前記光伝送手段の伝
送効率特性に応じて前記光源の出力を補正制御する光強
度補正制御手段とを備えた医療装置。