JPH07163551A - 組織診断器具、胸の組織内の腫瘍を特徴付ける器具及び異常組織を乳房ｘ線造影検査法により特徴付ける方法 - Google Patents
組織診断器具、胸の組織内の腫瘍を特徴付ける器具及び異常組織を乳房ｘ線造影検査法により特徴付ける方法Info
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- JPH07163551A JPH07163551A JP6168520A JP16852094A JPH07163551A JP H07163551 A JPH07163551 A JP H07163551A JP 6168520 A JP6168520 A JP 6168520A JP 16852094 A JP16852094 A JP 16852094A JP H07163551 A JPH07163551 A JP H07163551A
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- G01N2021/4704—Angular selective
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異常が良性であるか悪性であるかを高い精度
で求めることのできる胸の組織内の腫瘍を特徴付ける器
具を提供する。 【構成】 本発明に係る器具が、広帯域光源１０と、光
源１０からのコリメートされた光を濾光するモノクロメ
ータ１２と、所定の波長の範囲にわたってモノクロメー
タ１２を走査するスキャナと、シャフトを含んでいる中
空の針２０とを含んでいる。光ファイバ１４が針２０内
に配置されており、モノクロメータ１２からの光を組織
の所望の領域へ送り込む。フォトダイオード２４がシャ
フトに装着されていると共に、組織の領域から後方散乱
された光を検出するために、シャフトから外向きの感光
面を有している。検出された後方散乱光はコンピュータ
３６で監視され、コンピュータ３６は、異常と見られた
組織に針を挿入したり引き抜いたりするときに、組織内
の別々の位置で組織の領域から後方散乱された光の光吸
収スペクトルを記録する。
で求めることのできる胸の組織内の腫瘍を特徴付ける器
具を提供する。 【構成】 本発明に係る器具が、広帯域光源１０と、光
源１０からのコリメートされた光を濾光するモノクロメ
ータ１２と、所定の波長の範囲にわたってモノクロメー
タ１２を走査するスキャナと、シャフトを含んでいる中
空の針２０とを含んでいる。光ファイバ１４が針２０内
に配置されており、モノクロメータ１２からの光を組織
の所望の領域へ送り込む。フォトダイオード２４がシャ
フトに装着されていると共に、組織の領域から後方散乱
された光を検出するために、シャフトから外向きの感光
面を有している。検出された後方散乱光はコンピュータ
３６で監視され、コンピュータ３６は、異常と見られた
組織に針を挿入したり引き抜いたりするときに、組織内
の別々の位置で組織の領域から後方散乱された光の光吸
収スペクトルを記録する。
Description
【０００１】
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には癌を診断す
る器具に関し、更に具体的に言えば、ヘモグロビンの酸
素飽和の変化を検出して分析するために胸の組織に挿入
される中空の針であって、光ファイバの照明器とフォト
ダイオードとを含んでいる中空の針に関する。
る器具に関し、更に具体的に言えば、ヘモグロビンの酸
素飽和の変化を検出して分析するために胸の組織に挿入
される中空の針であって、光ファイバの照明器とフォト
ダイオードとを含んでいる中空の針に関する。
【０００３】
【従来の技術】従来の手順では、放射線医師が乳房Ｘ線
造影検査法を実施する。その結果得られた乳房Ｘ線写真
に記録される異常な胸の突起が疑わしいと思われる場合
には、外科的な生体組織検査を命令することができる。
生体組織検査の直前に、放射線医師は、異常を予備的に
突き止める際、胸の更に何枚かの図又は投影を撮影し、
細いフックの付いた案内ワイヤをその領域に突き刺すこ
とにより、疑わしい異常の位置にマークを付ける。その
後、患者が手術室につれて行かれ、生体組織検査を実施
する外科医が、疑わしい異常の正確な位置まで、フック
の付いた案内ワイヤを辿る。生体組織検査の最も普通の
形式は、疑いのある領域を外科的に除去することを含
む。それほど侵入性の強くない１つの形式の生体組織検
査として、ステレオタクティク（stereotactic）形細針
吸入生体組織検査では、細胞分析のために少量の細胞を
吸入する。この方法の利点は、これは侵入性が極くわず
かであり、病巣を突き止めるのに２ｍｍ未満の正確さが
あり、９０％よりも高い感度を有していると共に、外科
的な生体組織検査ほど費用がかからないことである。し
かしながら、小さな（２２ゲージ）針を用いているの
で、取り出した少量の物質に対する細胞検査は容易では
ない。外科的な生体組織検査に代わるもう１つのものと
しての大きな芯の針を用いた（ステレオタクティクによ
る位置決め又は超音波による案内を利用する）生体組織
検査は、これよりもずっと正確である。標準的な組織検
査では、コア生体組織検査は（１４ゲージの針を用いる
場合）１ｍｍ×１７ｍｍのコアの組織を取り出す。しか
しながら、良性の組織診断を行うことは困難である。実
際には、細針吸入式の生体組織検査及びコア生体組織検
査のいずれでも、それによって悪性の確実な結果が出る
ときにのみ、このような方法は有用である。他のすべて
の場合には、疑わしい病巣は切開又は切除の外科的な生
体組織検査を受けなければならない。
造影検査法を実施する。その結果得られた乳房Ｘ線写真
に記録される異常な胸の突起が疑わしいと思われる場合
には、外科的な生体組織検査を命令することができる。
生体組織検査の直前に、放射線医師は、異常を予備的に
突き止める際、胸の更に何枚かの図又は投影を撮影し、
細いフックの付いた案内ワイヤをその領域に突き刺すこ
とにより、疑わしい異常の位置にマークを付ける。その
後、患者が手術室につれて行かれ、生体組織検査を実施
する外科医が、疑わしい異常の正確な位置まで、フック
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形式は、疑いのある領域を外科的に除去することを含
む。それほど侵入性の強くない１つの形式の生体組織検
査として、ステレオタクティク（stereotactic）形細針
吸入生体組織検査では、細胞分析のために少量の細胞を
吸入する。この方法の利点は、これは侵入性が極くわず
かであり、病巣を突き止めるのに２ｍｍ未満の正確さが
あり、９０％よりも高い感度を有していると共に、外科
的な生体組織検査ほど費用がかからないことである。し
かしながら、小さな（２２ゲージ）針を用いているの
で、取り出した少量の物質に対する細胞検査は容易では
ない。外科的な生体組織検査に代わるもう１つのものと
しての大きな芯の針を用いた（ステレオタクティクによ
る位置決め又は超音波による案内を利用する）生体組織
検査は、これよりもずっと正確である。標準的な組織検
査では、コア生体組織検査は（１４ゲージの針を用いる
場合）１ｍｍ×１７ｍｍのコアの組織を取り出す。しか
しながら、良性の組織診断を行うことは困難である。実
際には、細針吸入式の生体組織検査及びコア生体組織検
査のいずれでも、それによって悪性の確実な結果が出る
ときにのみ、このような方法は有用である。他のすべて
の場合には、疑わしい病巣は切開又は切除の外科的な生
体組織検査を受けなければならない。
【０００４】癌と似た放射エネルギに対する密度を有す
る良性の腫瘍又は「正常な」胸の組織が、悪性腫瘍の１
次的又は２次的な乳房Ｘ線造影検査法上の兆候を有して
いない悪性腫瘍を完全に又は部分的に覆っているとき、
乳房Ｘ線写真を解析するときに虚偽の否定結果を生ず
る。虚偽の肯定も、一般大衆に対する乳房Ｘ線造影検査
法の受け入れ易さを減じ、不必要な生体組織検査に繋が
るので、問題である。
る良性の腫瘍又は「正常な」胸の組織が、悪性腫瘍の１
次的又は２次的な乳房Ｘ線造影検査法上の兆候を有して
いない悪性腫瘍を完全に又は部分的に覆っているとき、
乳房Ｘ線写真を解析するときに虚偽の否定結果を生ず
る。虚偽の肯定も、一般大衆に対する乳房Ｘ線造影検査
法の受け入れ易さを減じ、不必要な生体組織検査に繋が
るので、問題である。
【０００５】組織における生物化学的なプロセス及び血
液循環運動に関するプロセスを調べ、１つは光を送り出
すために、そしてもう１つは戻ってくる光を測定するた
めにいくつかのファイバを用いることによって組織の種
類を判定するために、ファイバを用いる試みがなされて
いる。例えば、Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．誌、第３
４巻第１２号、１８８３−１９００（１９８９年）所載
のＫ．Ｈ．フランク等の論文「エルランゲン・マイクロ
光ガイド分光光度計ＥＭＰＨＯ １」、アメリカン・ジ
ャーナル・オブ・フィジオロジ誌、第２３６巻、Ｃ１４
４−５６（１９７９年３月号）所載のスン・チュル・イ
ー等の論文「マイクロ光ガイド：組織の蛍光発光及び反
射率を測定する新しい方法」、アプライド・オプティク
ス誌、第３０巻第１号、９８−１０５（１９９１年１月
１日号）所載のキミゾー・オノ等の論文「生体内組織診
断のための光ファイバ反射率分光光度計システム」、及
びロス・アラモス国立研究所、情報ドキュメント（１９
９２年３月号）所載のアービング Ｊ．ビギィオ等の論
文「光学式生体組織検査システム」を参照されたい。
液循環運動に関するプロセスを調べ、１つは光を送り出
すために、そしてもう１つは戻ってくる光を測定するた
めにいくつかのファイバを用いることによって組織の種
類を判定するために、ファイバを用いる試みがなされて
いる。例えば、Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．誌、第３
４巻第１２号、１８８３−１９００（１９８９年）所載
のＫ．Ｈ．フランク等の論文「エルランゲン・マイクロ
光ガイド分光光度計ＥＭＰＨＯ １」、アメリカン・ジ
ャーナル・オブ・フィジオロジ誌、第２３６巻、Ｃ１４
４−５６（１９７９年３月号）所載のスン・チュル・イ
ー等の論文「マイクロ光ガイド：組織の蛍光発光及び反
射率を測定する新しい方法」、アプライド・オプティク
ス誌、第３０巻第１号、９８−１０５（１９９１年１月
１日号）所載のキミゾー・オノ等の論文「生体内組織診
断のための光ファイバ反射率分光光度計システム」、及
びロス・アラモス国立研究所、情報ドキュメント（１９
９２年３月号）所載のアービング Ｊ．ビギィオ等の論
文「光学式生体組織検査システム」を参照されたい。
【０００６】ＳＰＩＥプロシーディングズ第１６４１
巻、２２７−３７（１９９２年１月号）所載のＦ．Ａ．
マークスの論文「胸の生体組織検査のヘモグロビンの酸
素飽和状態の光学的な判定、及び裸のはつか鼠における
人間の胸の癌のゼノグラフ」に記載されているように、
悪性組織の光吸収特性は、正常及び良性の組織の光吸収
特性とは確認し得る形で異なっている。光吸収特性を測
定すると共に実時間でスペクトル分析を行うくらいの光
検出容量を有している装置があれば、有用なものとなろ
う。
巻、２２７−３７（１９９２年１月号）所載のＦ．Ａ．
マークスの論文「胸の生体組織検査のヘモグロビンの酸
素飽和状態の光学的な判定、及び裸のはつか鼠における
人間の胸の癌のゼノグラフ」に記載されているように、
悪性組織の光吸収特性は、正常及び良性の組織の光吸収
特性とは確認し得る形で異なっている。光吸収特性を測
定すると共に実時間でスペクトル分析を行うくらいの光
検出容量を有している装置があれば、有用なものとなろ
う。
【０００７】
【発明の要約】従って、本発明の目的は、放射線検査の
乳房Ｘ線写真で疑いのある胸の突起が存在することがわ
かった領域で、乳房Ｘ線写真の異常が良性であるか悪性
であるかの独立した確認を高い精度で求める手段であっ
て、侵入性を極く少なくした手段を提供することであ
る。
乳房Ｘ線写真で疑いのある胸の突起が存在することがわ
かった領域で、乳房Ｘ線写真の異常が良性であるか悪性
であるかの独立した確認を高い精度で求める手段であっ
て、侵入性を極く少なくした手段を提供することであ
る。
【０００８】本発明の他の目的は、悪性の胸の突起を宿
していると疑われる胸の組織領域に放射線医師によって
挿入することができ、この組織についての診断上有意な
情報をもたらすことのできる針状器具を提供することで
ある。簡単に言うと、本発明の好ましい実施例によれ
ば、組織診断器具が、中空のシャフトと、このシャフト
の一端にある先端と、シャフトの先端の近くで中空のシ
ャフトにある切り欠き（ノッチ）と、シャフトの他端に
ある基部とを有している針を含んでいる。光ファイバが
中空の針の内部に配置されており、所定の範囲内の変化
する波長の光を先端を介して組織の所望の領域へ送り出
す。棒状の形状を有している光検出器が、シャフトの切
り欠きに取り付けられていると共に、組織の所望の領域
から後方散乱された光を検出するため、シャフトから外
側を向いている感光面を有している。
していると疑われる胸の組織領域に放射線医師によって
挿入することができ、この組織についての診断上有意な
情報をもたらすことのできる針状器具を提供することで
ある。簡単に言うと、本発明の好ましい実施例によれ
ば、組織診断器具が、中空のシャフトと、このシャフト
の一端にある先端と、シャフトの先端の近くで中空のシ
ャフトにある切り欠き（ノッチ）と、シャフトの他端に
ある基部とを有している針を含んでいる。光ファイバが
中空の針の内部に配置されており、所定の範囲内の変化
する波長の光を先端を介して組織の所望の領域へ送り出
す。棒状の形状を有している光検出器が、シャフトの切
り欠きに取り付けられていると共に、組織の所望の領域
から後方散乱された光を検出するため、シャフトから外
側を向いている感光面を有している。
【０００９】本発明の他の好ましい実施例によれば、腫
瘍組織を特徴付ける器具が、広帯域の光源と、広帯域の
光源からの光を濾光（フィルタリング）するモノクロメ
ータと、所定の波長範囲にわたってモノクロメータを走
査する手段と、シャフトを含んでいる中空の針とを備え
ている。中空の針は、シャフトの一端にある先端と、シ
ャフトの先端の近くで中空のシャフトにある切り欠き
と、シャフトの他端にある基部とを有している。ファイ
バが中空の針の内部に配置されており、モノクロメータ
からの光を先端を介して組織の所望の領域へ送り出す。
棒状の形状を有しているフォトダイオードが、シャフト
の切り欠きに取り付けられていると共に、組織の照明さ
れた領域から後方散乱された光を検出するために、シャ
フトから外側に向いている感光面を有している。フォト
ダイオードによって検出された後方散乱光を監視して、
後方散乱光のスペクトル特性を決定する手段が設けられ
ている。
瘍組織を特徴付ける器具が、広帯域の光源と、広帯域の
光源からの光を濾光（フィルタリング）するモノクロメ
ータと、所定の波長範囲にわたってモノクロメータを走
査する手段と、シャフトを含んでいる中空の針とを備え
ている。中空の針は、シャフトの一端にある先端と、シ
ャフトの先端の近くで中空のシャフトにある切り欠き
と、シャフトの他端にある基部とを有している。ファイ
バが中空の針の内部に配置されており、モノクロメータ
からの光を先端を介して組織の所望の領域へ送り出す。
棒状の形状を有しているフォトダイオードが、シャフト
の切り欠きに取り付けられていると共に、組織の照明さ
れた領域から後方散乱された光を検出するために、シャ
フトから外側に向いている感光面を有している。フォト
ダイオードによって検出された後方散乱光を監視して、
後方散乱光のスペクトル特性を決定する手段が設けられ
ている。
【００１０】本発明の他の好ましい実施例によれば、乳
房Ｘ線造影検査法で疑いの出た異常を特徴付ける方法
が、中空のシャフトを有している針を異常な組織の領域
に挿入する工程を含んでいる。針は、シャフトの内部に
配置されているファイバと、シャフトに取り付けられて
いるフォトダイオードとを含んでおり、フォトダイオー
ドは、シャフトから外側に向いている感光面を有してい
る。変化する波長の光がファイバに供給される。この領
域からの後方散乱光がフォトダイオードによって検出さ
れる。検出された後方散乱光を監視して、後方散乱光の
スペクトル特性を決定する。
房Ｘ線造影検査法で疑いの出た異常を特徴付ける方法
が、中空のシャフトを有している針を異常な組織の領域
に挿入する工程を含んでいる。針は、シャフトの内部に
配置されているファイバと、シャフトに取り付けられて
いるフォトダイオードとを含んでおり、フォトダイオー
ドは、シャフトから外側に向いている感光面を有してい
る。変化する波長の光がファイバに供給される。この領
域からの後方散乱光がフォトダイオードによって検出さ
れる。検出された後方散乱光を監視して、後方散乱光の
スペクトル特性を決定する。
【００１１】本発明の新規と考えられる特徴は、特許請
求の範囲に具体的に記載してあるが、本発明自体の構
成、作用、並びにその他の目的及び利点は、以下図面に
ついて説明するところから最もよく理解されよう。図面
全体にわたり、同様な部分には同じ参照番号を用いてい
る。
求の範囲に具体的に記載してあるが、本発明自体の構
成、作用、並びにその他の目的及び利点は、以下図面に
ついて説明するところから最もよく理解されよう。図面
全体にわたり、同様な部分には同じ参照番号を用いてい
る。
【００１２】
【実施例】図１及び図２に示す装置では、強力な光源１
０からのコリメートされた光がモノクロメータ１２によ
って濾光され、光ファイバ１４のファイバ入口１６に集
束される。光ファイバ１４は、フォトダイオード２４を
有している中空の針２０のシャフト３０に通されてい
る。コンピュータ３６が試験領域に入る光、及びフォト
ダイオード２４によって検出された後方散乱光を評価し
て、試験領域にある組織を特徴付ける。
０からのコリメートされた光がモノクロメータ１２によ
って濾光され、光ファイバ１４のファイバ入口１６に集
束される。光ファイバ１４は、フォトダイオード２４を
有している中空の針２０のシャフト３０に通されてい
る。コンピュータ３６が試験領域に入る光、及びフォト
ダイオード２４によって検出された後方散乱光を評価し
て、試験領域にある組織を特徴付ける。
【００１３】光源１０は、高圧アーク灯又は同様な広帯
域光源のような明るい照明器であることが好ましい。適
当な光源の例としては、キセノン・アーク灯及び石英タ
ングステン・ハロゲン・ランプがあり、これらは、例え
ばコネチカット州、ストラットフォードのオリール・コ
ーポレイション、又はミネソタ州、ホリストンのイーリ
ング・エレクトロオプティックス・インコーポレイテッ
ド社によって供給されるような高効率の集光光学系を備
えている。
域光源のような明るい照明器であることが好ましい。適
当な光源の例としては、キセノン・アーク灯及び石英タ
ングステン・ハロゲン・ランプがあり、これらは、例え
ばコネチカット州、ストラットフォードのオリール・コ
ーポレイション、又はミネソタ州、ホリストンのイーリ
ング・エレクトロオプティックス・インコーポレイテッ
ド社によって供給されるような高効率の集光光学系を備
えている。
【００１４】モノクロメータ１２は、光源１０からのコ
リメートされた光を濾光すると共に、（図示のようにコ
ンピュータ３６の一部であってもよい）スキャナ駆動部
によって、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビン
とを区別する波長領域にわたって反復的に走査される。
波長のスペクトルを求める他の方法として、同調可能な
染料レーザを用い、広帯域光源の前に、モータ式フィル
タ・ホィールのような複数のフィルタを配置してもよ
い。
リメートされた光を濾光すると共に、（図示のようにコ
ンピュータ３６の一部であってもよい）スキャナ駆動部
によって、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビン
とを区別する波長領域にわたって反復的に走査される。
波長のスペクトルを求める他の方法として、同調可能な
染料レーザを用い、広帯域光源の前に、モータ式フィル
タ・ホィールのような複数のフィルタを配置してもよ
い。
【００１５】可視のヘモグロビン・スペクトル帯を含ん
でいる波長領域は、３４０ｎｍ〜７００ｎｍである。ヘ
モグロビンのソーレー吸収帯は、オキシヘモグロビンで
は４１６ｎｍ、そしてデオキシヘモグロビンでは４３１
ｎｍに現れる。α及びβ吸収帯は、オキシヘモグロビン
では、５７７ｎｍ及び５４２ｎｍにそれぞれ現れ、デオ
キシヘモグロビンでは５５５ｎｍに１つのピークを有し
ている。所望によっては、例えば７００ｎｍ〜１０００
ｎｍ領域内の赤外線ヘモグロビン・スペクトル帯（この
場合、７６０ｎｍのピークはデオキシヘモグロビンを意
味する）のような診断上有意のこの他のスペクトル領域
を用いてもよい。十分な標本化（サンプリング）帯域幅
の範囲の１つの選択は２ｎｍである。
でいる波長領域は、３４０ｎｍ〜７００ｎｍである。ヘ
モグロビンのソーレー吸収帯は、オキシヘモグロビンで
は４１６ｎｍ、そしてデオキシヘモグロビンでは４３１
ｎｍに現れる。α及びβ吸収帯は、オキシヘモグロビン
では、５７７ｎｍ及び５４２ｎｍにそれぞれ現れ、デオ
キシヘモグロビンでは５５５ｎｍに１つのピークを有し
ている。所望によっては、例えば７００ｎｍ〜１０００
ｎｍ領域内の赤外線ヘモグロビン・スペクトル帯（この
場合、７６０ｎｍのピークはデオキシヘモグロビンを意
味する）のような診断上有意のこの他のスペクトル領域
を用いてもよい。十分な標本化（サンプリング）帯域幅
の範囲の１つの選択は２ｎｍである。
【００１６】針２０は、修正した軟らかい組織の肉圧の
薄い生体組織検査針で構成されていることが好ましく、
例えば、２２ゲージのウェストコット生体組織検査針に
合わせて、先端から基部まで５．５インチの長さ（又は
病巣の深さよりも大きい任意の長さ）及び０．６２ｍｍ
の直径を有しているステンレス鋼の針にすることができ
る。このような種類の針は、ニュージャージ州、ラザフ
ォードのベクトン・ディッキンソン・アンド・カンパニ
イの一部門であるベクトン・ディッキンソンから入手し
得る。針２０がシャフト３０を有しており、一端にある
先端３２と、シャフト３０に切り欠き（ノッチ）２１
と、他端にある基部３４とを有している。先端３２は、
組織に挿入し易くするために、商業的に入手し得る生体
組織検査針に合わせた角度に切断することが好ましい。
針２０は、圧迫板２８によって動かないようにされた胸
２２の組織として示した試験領域に、単独で、又は２０
ゲージの超薄肉導入針（図面に示していない）を通して
挿入されるように設計されている。針は典型的には、操
作し易さのため、ハブ（図に示していない）を有してい
る。
薄い生体組織検査針で構成されていることが好ましく、
例えば、２２ゲージのウェストコット生体組織検査針に
合わせて、先端から基部まで５．５インチの長さ（又は
病巣の深さよりも大きい任意の長さ）及び０．６２ｍｍ
の直径を有しているステンレス鋼の針にすることができ
る。このような種類の針は、ニュージャージ州、ラザフ
ォードのベクトン・ディッキンソン・アンド・カンパニ
イの一部門であるベクトン・ディッキンソンから入手し
得る。針２０がシャフト３０を有しており、一端にある
先端３２と、シャフト３０に切り欠き（ノッチ）２１
と、他端にある基部３４とを有している。先端３２は、
組織に挿入し易くするために、商業的に入手し得る生体
組織検査針に合わせた角度に切断することが好ましい。
針２０は、圧迫板２８によって動かないようにされた胸
２２の組織として示した試験領域に、単独で、又は２０
ゲージの超薄肉導入針（図面に示していない）を通して
挿入されるように設計されている。針は典型的には、操
作し易さのため、ハブ（図に示していない）を有してい
る。
【００１７】光ファイバ１４は、ファイバ入口１６を有
している多重モードのファイバであり、ファイバ入口１
６にモノクロメータ１２から出て来るコリメートされた
光が集束される。ファイバ１４は針２０の基部３４に通
されていると共に、好ましくは研摩されたファイバ出口
１８を有しており、ファイバ出口１８は針の先端３２に
接近した位置にあると共に、先端３２と面一であること
が好ましい。ファイバ１４は、シリカのような適当な被
覆を有している石英ガラスの芯（３４０ミクロン〜１０
００ミクロンの範囲内の波長の光を透過することができ
る）で構成されていることが好ましく、直径は約２００
ミクロンである。ファイバ１４内を通る光はファイバ出
口１８から出て来て、疑いのある組織を照射し、この結
果、組織による光の吸収及び散乱が起こる。
している多重モードのファイバであり、ファイバ入口１
６にモノクロメータ１２から出て来るコリメートされた
光が集束される。ファイバ１４は針２０の基部３４に通
されていると共に、好ましくは研摩されたファイバ出口
１８を有しており、ファイバ出口１８は針の先端３２に
接近した位置にあると共に、先端３２と面一であること
が好ましい。ファイバ１４は、シリカのような適当な被
覆を有している石英ガラスの芯（３４０ミクロン〜１０
００ミクロンの範囲内の波長の光を透過することができ
る）で構成されていることが好ましく、直径は約２００
ミクロンである。ファイバ１４内を通る光はファイバ出
口１８から出て来て、疑いのある組織を照射し、この結
果、組織による光の吸収及び散乱が起こる。
【００１８】フォトダイオード２４として示す光検出器
が針のシャフト３０に取り付けられていると共に、組織
２２からの後方散乱された光に露出されるように、シャ
フト３０から外側に向いている感光面を有している。フ
ォトダイオード２４は切り欠き２１に取り付けられてい
る。切り欠き２１は針の先端３２の近くにあり、好まし
くは針の先端３２から例えば２ｍｍ〜８ｍｍというよう
に、数ミリの所にある。
が針のシャフト３０に取り付けられていると共に、組織
２２からの後方散乱された光に露出されるように、シャ
フト３０から外側に向いている感光面を有している。フ
ォトダイオード２４は切り欠き２１に取り付けられてい
る。切り欠き２１は針の先端３２の近くにあり、好まし
くは針の先端３２から例えば２ｍｍ〜８ｍｍというよう
に、数ミリの所にある。
【００１９】フォトダイオードを取り付ける１つの方法
が図３の実施例に示されている。フォトダイオード２４
が、既にファイバ１４を入れた針２０の側面の切り欠き
２１に挿入される。フォトダイオードのリード線２６が
フォトダイオードにワイヤ・ボンディングによって結合
され、針のシャフトに沿って通される。孔を埋め、フォ
トダイオードを澄明なエポキシ２３で覆い、この後、こ
のエポキシを硬化させ、このエポキシが針と面一になる
まで研摩する。
が図３の実施例に示されている。フォトダイオード２４
が、既にファイバ１４を入れた針２０の側面の切り欠き
２１に挿入される。フォトダイオードのリード線２６が
フォトダイオードにワイヤ・ボンディングによって結合
され、針のシャフトに沿って通される。孔を埋め、フォ
トダイオードを澄明なエポキシ２３で覆い、この後、こ
のエポキシを硬化させ、このエポキシが針と面一になる
まで研摩する。
【００２０】好ましい実施例では、フォトダイオード２
４は長くて薄く、そのため、その形状は針２０と同形状
になり、従って、フォトダイオードを保持するために必
要な針のシャフトの直径を変えることなく、フォトダイ
オードの増大した有効面積が達成される。フォトダイオ
ードは幅２００ミクロンであってもよく、その長さは、
同じ波長の検出された光子の通路長の差が、適切な診断
に要求される空間的な分解能未満であるようになってい
る。光ファイバではなく、フォトダイオードを用いるこ
とにより、集光面積が一層大きくなると共に、検出器の
受け入れ角が増大し、こうして器具の感度及び信号対雑
音比を改善する。所望によっては、一層多くの後方散乱
光を集光するために、複数のフォトダイオードを用いる
ことができる。
４は長くて薄く、そのため、その形状は針２０と同形状
になり、従って、フォトダイオードを保持するために必
要な針のシャフトの直径を変えることなく、フォトダイ
オードの増大した有効面積が達成される。フォトダイオ
ードは幅２００ミクロンであってもよく、その長さは、
同じ波長の検出された光子の通路長の差が、適切な診断
に要求される空間的な分解能未満であるようになってい
る。光ファイバではなく、フォトダイオードを用いるこ
とにより、集光面積が一層大きくなると共に、検出器の
受け入れ角が増大し、こうして器具の感度及び信号対雑
音比を改善する。所望によっては、一層多くの後方散乱
光を集光するために、複数のフォトダイオードを用いる
ことができる。
【００２１】コンピュータ３６がフォトダイオードのリ
ード線２６を介してフォトダイオード２４からのデータ
を受け取る。モノクロメータ１２がそれ自身のスキャナ
（走査器）駆動部を有していない場合には、コンピュー
タ３６はスキャナ駆動部として作用する。コンピュータ
がスキャナを駆動するかどうかに関係なく、コンピュー
タは、特定の時点でどの波長の光が用いられているかに
関するデータをコンピュータが受け取るように、モノク
ロメータに接続されている。コンピュータ３６はファイ
バ２４を介してシステムに入った光に関するデータ、及
びフォトダイオード２４によって検出された後方散乱光
に関するデータを用いて、後方散乱光の吸収スペクトル
の有意なピークの波長及び振幅を記録する。
ード線２６を介してフォトダイオード２４からのデータ
を受け取る。モノクロメータ１２がそれ自身のスキャナ
（走査器）駆動部を有していない場合には、コンピュー
タ３６はスキャナ駆動部として作用する。コンピュータ
がスキャナを駆動するかどうかに関係なく、コンピュー
タは、特定の時点でどの波長の光が用いられているかに
関するデータをコンピュータが受け取るように、モノク
ロメータに接続されている。コンピュータ３６はファイ
バ２４を介してシステムに入った光に関するデータ、及
びフォトダイオード２４によって検出された後方散乱光
に関するデータを用いて、後方散乱光の吸収スペクトル
の有意なピークの波長及び振幅を記録する。
【００２２】このようにして、針２０を挿入し又は引き
抜くときに、組織２２を絶えず監視することができ、実
時間処理が達成される。組織の酸素飽和の著しい変化
が、正常な飽和レベルから殆ど不飽和のヘモグロビンに
近い所まで生じた場合には、腫瘍組織は悪性の確率が高
いと診断することができる。変化がなければ、病巣は良
性と診断することができる。この評価は、悪性腫瘍の組
織では酸素飽和していない血液の割合が高いことが見つ
かったという点で、悪性腫瘍の吸収特性が異なることに
基づいている。この酸素不飽和は、高い代謝率によって
起こることがあると共に、腫瘍の内部及び周囲における
構造的にも異質微小循環の点でも、血管の比較的破壊さ
れた状態によって起こることがある。
抜くときに、組織２２を絶えず監視することができ、実
時間処理が達成される。組織の酸素飽和の著しい変化
が、正常な飽和レベルから殆ど不飽和のヘモグロビンに
近い所まで生じた場合には、腫瘍組織は悪性の確率が高
いと診断することができる。変化がなければ、病巣は良
性と診断することができる。この評価は、悪性腫瘍の組
織では酸素飽和していない血液の割合が高いことが見つ
かったという点で、悪性腫瘍の吸収特性が異なることに
基づいている。この酸素不飽和は、高い代謝率によって
起こることがあると共に、腫瘍の内部及び周囲における
構造的にも異質微小循環の点でも、血管の比較的破壊さ
れた状態によって起こることがある。
【００２３】あるスペクトル帯は、血液の酸素飽和を評
価するときに特に重要である。例えば、血液が酸素不飽
和になるにつれて、ソーレー帯は赤にシフトする。吸収
ピークは、その最大値の位置又は中心点が刺激に応答し
て、可視スペクトルの長波長端に向かって移るときに、
赤にシフトし、ピークの波長目盛上の位置が可視スペク
トルの短波長端に向かって移るときに、吸収ピークは青
にシフトする。このため、ソーレー帯のピークの波長
は、４１６ｎｍの波長にある代わりに、針が酸素不飽和
のヘモグロビンの割合の高い腫瘍に入るにつれて、４３
１ｎｍに近付く。更に、オキシヘモグロビンのα及びβ
ピーク（それぞれ５７７ｎｍ及び５４２ｎｍの波長）
が、酸素が減少するにつれて、５５５ｎｍの波長の１つ
の帯に合体する。７６０ｎｍに吸収ピークが存在するこ
とも、デオキシヘモグロビンの存在を表す。
価するときに特に重要である。例えば、血液が酸素不飽
和になるにつれて、ソーレー帯は赤にシフトする。吸収
ピークは、その最大値の位置又は中心点が刺激に応答し
て、可視スペクトルの長波長端に向かって移るときに、
赤にシフトし、ピークの波長目盛上の位置が可視スペク
トルの短波長端に向かって移るときに、吸収ピークは青
にシフトする。このため、ソーレー帯のピークの波長
は、４１６ｎｍの波長にある代わりに、針が酸素不飽和
のヘモグロビンの割合の高い腫瘍に入るにつれて、４３
１ｎｍに近付く。更に、オキシヘモグロビンのα及びβ
ピーク（それぞれ５７７ｎｍ及び５４２ｎｍの波長）
が、酸素が減少するにつれて、５５５ｎｍの波長の１つ
の帯に合体する。７６０ｎｍに吸収ピークが存在するこ
とも、デオキシヘモグロビンの存在を表す。
【００２４】このため、放射線医師は、針を組織に挿入
し、針が疑いのある領域の外部にあるときのスペクトル
と、針が疑いのある領域の内側にあるときのスペクトル
とを比較することにより、腫瘍の組織の種類（悪性か良
性か）を確認することができる。一実施例では、孔の開
いた圧迫板を用いて、最初の乳房Ｘ線写真を求め、病巣
又は異常領域の位置をｘ及びｙ座標で記す。適当な長さ
の導入針を圧迫板の窓（ウィンドウ）を介して印を付け
られたスポットから組織内に深く挿入して、その先端が
疑いのある領域を通り越すようにする。胸の圧迫をゆっ
くりと解除し、直交する投影で再び圧迫する。他の乳房
Ｘ線写真を撮影して、その先端が病巣を約１ｃｍ通り越
すように、導入針が位置決めされるように確かめる。組
織診断器具を導入針を介して、胸の中に導入針と同じ深
さまで挿入する。導入針を取り出し、胸を依然として圧
迫状態において、組織診断器具を数ｍｍずつ段階的に引
っ込める。各々の段階で、光吸収スペクトルを記録す
る。
し、針が疑いのある領域の外部にあるときのスペクトル
と、針が疑いのある領域の内側にあるときのスペクトル
とを比較することにより、腫瘍の組織の種類（悪性か良
性か）を確認することができる。一実施例では、孔の開
いた圧迫板を用いて、最初の乳房Ｘ線写真を求め、病巣
又は異常領域の位置をｘ及びｙ座標で記す。適当な長さ
の導入針を圧迫板の窓（ウィンドウ）を介して印を付け
られたスポットから組織内に深く挿入して、その先端が
疑いのある領域を通り越すようにする。胸の圧迫をゆっ
くりと解除し、直交する投影で再び圧迫する。他の乳房
Ｘ線写真を撮影して、その先端が病巣を約１ｃｍ通り越
すように、導入針が位置決めされるように確かめる。組
織診断器具を導入針を介して、胸の中に導入針と同じ深
さまで挿入する。導入針を取り出し、胸を依然として圧
迫状態において、組織診断器具を数ｍｍずつ段階的に引
っ込める。各々の段階で、光吸収スペクトルを記録す
る。
【００２５】図４は図１に示す診断器具の針の他の実施
例の斜視図であり、これは器具の信号対雑音比を高める
ように設計されている。この実施例は、針のシャフト３
０に（１つ又は複数の）フォトダイオードを取り付ける
方法を別とすると、図２の実施例と同様である。この実
施例では、シャフト３０が３つの部分を含んでいる。先
端部２０ａ及び基部２０ｂが中空円筒３８の両端にあ
り、この円筒は先端部及び基部の直径と実質的に等しい
直径を有しており、光に透明な材料で構成されている。
３つの部分は、ファイバ１４を挿入する前に、ろう付け
で接合する。中空円筒３８の内部には、複数（ｎ個）の
長くて薄い平面状のフォトダイオード２４ａ、２４ｂ、
………、２４ｎが周縁に沿って多角形として配設されて
いると共に、４πステラジアンまで、円筒に入射するす
べての後方散乱光の和の強度が得られるように電子的に
結合されている。
例の斜視図であり、これは器具の信号対雑音比を高める
ように設計されている。この実施例は、針のシャフト３
０に（１つ又は複数の）フォトダイオードを取り付ける
方法を別とすると、図２の実施例と同様である。この実
施例では、シャフト３０が３つの部分を含んでいる。先
端部２０ａ及び基部２０ｂが中空円筒３８の両端にあ
り、この円筒は先端部及び基部の直径と実質的に等しい
直径を有しており、光に透明な材料で構成されている。
３つの部分は、ファイバ１４を挿入する前に、ろう付け
で接合する。中空円筒３８の内部には、複数（ｎ個）の
長くて薄い平面状のフォトダイオード２４ａ、２４ｂ、
………、２４ｎが周縁に沿って多角形として配設されて
いると共に、４πステラジアンまで、円筒に入射するす
べての後方散乱光の和の強度が得られるように電子的に
結合されている。
【００２６】針のシャフト３０は、胸の組織に挿入する
ことができるくらいに構造的に丈夫でなければならな
い。このため、フォトダイオードは金属のような丈夫な
基板を有しているか、又は中空円筒はサファイアのよう
な非常に丈夫な材料で構成されている。本発明のある好
ましい特徴を図面に示して説明したが、当業者には種々
の改変及び変更が考えられよう。例えば、フォトダイオ
ードを取り付けるために、切り欠き又は中空円筒を用い
る以外の方法を用いることができる。従って、特許請求
の範囲は、本発明の要旨の範囲内に属するこのようなす
べての改変及び変更を包括することを承知されたい。
ことができるくらいに構造的に丈夫でなければならな
い。このため、フォトダイオードは金属のような丈夫な
基板を有しているか、又は中空円筒はサファイアのよう
な非常に丈夫な材料で構成されている。本発明のある好
ましい特徴を図面に示して説明したが、当業者には種々
の改変及び変更が考えられよう。例えば、フォトダイオ
ードを取り付けるために、切り欠き又は中空円筒を用い
る以外の方法を用いることができる。従って、特許請求
の範囲は、本発明の要旨の範囲内に属するこのようなす
べての改変及び変更を包括することを承知されたい。
【図１】本発明の診断器具の概略図である。
【図２】図１に示す診断器具の一実施例の針の斜視図で
ある。
ある。
【図３】図２に示す診断器具の一実施例のフォトダイオ
ードの取り付け方を示す側面断面図である。
ードの取り付け方を示す側面断面図である。
【図４】図１に示す診断器具の他の実施例の針の斜視図
である。
である。
１０ 光源 １２ モノクロメータ １４ 光ファイバ ２０ 針 ２１ 切り欠き ２４ フォトダイオード ３０ シャフト ３２ 先端 ３４ 基部 ３６ コンピュータ
Claims (19)
- 【請求項１】 中空のシャフトと、該シャフトの一端に
ある先端と、前記シャフトの他端にある基部とを有して
いる針と、 前記シャフト内に配置されており、所定の範囲内の変化
する波長の光を前記先端を介して組織の所望の領域へ送
り出す光ファイバと、 前記シャフトに取り付けられており、組織の前記所望の
領域からの後方散乱光を検出するために前記シャフトか
ら外側に向いている感光面を有している光検出器とを備
えた組織診断器具。 - 【請求項２】 前記光検出器は、フォトダイオードを含
んでいる請求項１に記載の組織診断器具。 - 【請求項３】 変化する波長の光を前記ファイバに供給
するモノクロメータを更に含んでいる請求項２に記載の
組織診断器具。 - 【請求項４】 波長の所定の範囲にわたって前記モノク
ロメータを走査する手段を含んでいる請求項３に記載の
組織診断器具。 - 【請求項５】 前記モノクロメータに光を供給する広帯
域の光源を含んでいる請求項４に記載の組織診断器具。 - 【請求項６】 前記光源は、石英タングステン・ハロゲ
ン・ランプと、キセノン・アーク・ランプとから成って
いる群から選択されている請求項５に記載の組織診断器
具。 - 【請求項７】 前記針の先端は、角度が付けられている
請求項２に記載の組織診断器具。 - 【請求項８】 前記ファイバは、研摩された出口面を有
している請求項２に記載の組織診断器具。 - 【請求項９】 前記出口面は、前記針の前記先端に対し
て実質的に面一に配置されている請求項８に記載の組織
診断器具。 - 【請求項１０】 前記光ダイオードにより検出された後
方散乱光を監視すると共に組織の前記領域における光吸
収特性を決定する手段を含んでいる請求項２に記載の組
織診断器具。 - 【請求項１１】 前記シャフトは、 前記先端を含んでいる先端部分と、 前記基部を含んでいる基部部分と、 前記先端部分と前記基部部分との間に位置している光学
的に透明な中空円筒とを含んでおり、 該中空円筒は、前記フォトダイオードと、前記監視する
手段に接続されている少なくとも１つの他のフォトダイ
オードとを収容している請求項１０に記載の組織診断器
具。 - 【請求項１２】 前記中空円筒は、前記先端部分及び前
記基部部分の直径と実質的に等しい直径を有している請
求項１１に記載の組織診断器具。 - 【請求項１３】 前記中空円筒は、サファイアを含んで
いる請求項１２に記載の組織診断器具。 - 【請求項１４】 所定の範囲内の変化する波長を送り出
すことが可能な広帯域光源と、 中空のシャフトと、該シャフトの一端にある先端と、前
記シャフトの他端にある基部とを有している針と、 前記中空の針の内部に配置されており、前記光源からの
光を前記先端を介して組織の所望の領域に送り出す光フ
ァイバと、 前記シャフトに取り付けられていると共に、組織の前記
領域から後方散乱された光を検出するために前記シャフ
トから外側に向いている感光面を有しているフォトダイ
オードと、 該フォトダイオードにより検出された後方散乱光を監視
すると共に、組織の前記領域における後方散乱光のスペ
クトル特性を決定する手段とを備えた胸の組織内の腫瘍
を特徴付ける器具。 - 【請求項１５】 前記広帯域光源は、 石英タングステン・ハロゲン・ランプと、キセノン・ア
ーク・ランプとから成っている群から選択されているラ
ンプと、 該ランプからの光を濾光するモノクロメータと、 該モノクロメータを所定の範囲の波長にわたって走査す
るスキャナ駆動部とを含んでいる請求項１４に記載の器
具。 - 【請求項１６】 前記シャフトは、 前記先端を含んでいる先端部分と、 前記基部を含んでいる基部部分と、 前記先端部分と前記基部部分との間に位置している中空
円筒とを含んでおり、 該中空円筒は、前記フォトダイオードと、前記監視する
手段に接続されている少なくとも１つの他のフォトダイ
オードとを収容しており、該中空円筒は、前記先端部分
及び前記基部部分の直径と実質的に等しい直径を有して
いる請求項１５に記載の器具。 - 【請求項１７】 異常組織を乳房Ｘ線造影検査法により
特徴付ける方法であって、 シャフトを有している中空の針を疑いのある異常組織の
領域内に挿入する工程であって、前記シャフトは、該シ
ャフト内に配置されている光ファイバと、該シャフトに
取り付けられており、該シャフトから外側に向いている
感光面を有している光検出器とを含んでいる、中空の針
を疑いのある異常組織の領域内に挿入する工程と、 変化する波長の光を前記ファイバに供給する工程と、 前記組織の領域から後方散乱された光を前記光検出器を
用いて検出する工程と、 前記光検出器により検出された後方散乱光を監視して、
組織の前記領域における後方散乱光のスペクトル特性を
決定する工程とを備えた異常組織を乳房Ｘ線造影検査法
により特徴付ける方法。 - 【請求項１８】 前記腫瘍組織は、胸の組織であり、 前記針を疑いのある腫瘍組織の前記領域へ挿入する前
に、前記胸の組織を圧迫する工程を更に含んでいる請求
項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記変化する波長は、３４０ｎｍ〜７
００ｎｍと、７００ｎｍ〜１０００ｎｍとから成ってい
る群から選択された範囲を有している請求項１８に記載
の方法。
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| JP3568992B2 JP3568992B2 (ja) | 2004-09-22 |
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ID=22252144
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