JPH07163572A

JPH07163572A - 光化学診断装置

Info

Publication number: JPH07163572A
Application number: JP5316346A
Authority: JP
Inventors: Yasuichi Oomori; 康以知大森; Akira Kaneda; 明金田; Yoshiteru Cho; 吉輝猪; Takayoshi Yutsu; 隆義遊津
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】初期病巣部からの微弱な蛍光を検出し報知し
て、診断時に高い熟練度を必要とせず，安価で優れた感
度を持つ光化学診断装置を提供する。【構成】励起光源３から出射する照射光により病巣部
Ａに集積された光感受性物質が発する蛍光波長領域のフ
ォトンを、光フィルタ１２を通してフォトンカウンタ１
３で計数して計数結果に対応した音を音出力装置１５か
ら出力し病巣の存在を知らせることにより、早期癌など
病巣部Ａに集積された光感受性物質の量が少なく蛍光が
弱く、従来の光化学診断装置の画像モニタでは患部の蛍
光が識別しにくいときでも、病巣の存在を確実に認識す
ることができる光化学診断装置が得られる。

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集積させておき、その部
分に励起光を照射して腫瘍などの病巣部を診断する光化
学診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子医療技術の進歩にともなっ
て、レーザ光を用いた光化学診断（Photodynamic Diag
nosis 、以下ＰＤＤと記す）が急速に発展しつつある。
このＰＤＤ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癌など腫瘍の病巣部
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
病巣部の診断を行なうものである。光感受性物質を効率
よく励起するには、照射光の波長が光感受性物質の吸収
波長に合致している方がよいので、照射光の光源として
は使用する光感受性物質の吸収波長に適合した波長のレ
ーザ光源が使用されることが多い。

【０００３】従来、この種の光化学診断装置としては、
特公昭６３−９４６４号公報によって開示された、光感
受性物質としてヘマトポルフィリン誘導体を用い、光源
であるエキシマレーザによって励起されるダイレーザ
（以下エキシマ・ダイレーザという）を用いる装置がよ
く知られている。以下、特公昭６３−９４６４号公報に
よって開示された従来のレーザ装置を用いた光化学診断
装置について図面を参照しながら説明する。

【０００４】図４は従来の光化学診断装置の概略構成図
を示すものである。図４において、９はあらかじめ光感
受性物質としてヘマトポルフィリン誘導体を吸収させて
ある被診断部位で、Ａは病巣部である。２３は波長４０
５nmのレーザ光パルスを発振するエキシマ・ダイレーザ
で構成されている診断用のレーザパルス光源、２４は白
色光パルスを発光する白色光源、２５はこれら２つの光
源、すなわちレーザパルス光源２３と白色光源２４とを
時分割して発光させる時分割制御部である。２６と２７
はそれぞれレーザ光パルスと白色光パルスを被診断部位
９に導く光伝送路である。２８は被診断部位９の像を撮
像するテレビカメラ、２９はテレビカメラ２８が撮像し
た像を画面上に表示するテレビモニタ、３０はハーフミ
ラー、３１は蛍光像を分光する分光器、３２は分光され
た蛍光像のスペクトルを増強する像増強管、３３は分光
された蛍光像のスペクトルを解析するスペクトル解析
部、３４は解析されたスペクトル波形を表示する表示
器、３５は像増強管３２のゲートを開くゲートパルス発
生器である。なお、３６は治療用のレーザパルス光源、
３７は２つのレーザパルス光源２３と３６とを切り替え
る切り替え部である。

【０００５】以上のように構成された光化学診断装置に
ついて、以下その動作を説明する。まず、診断用のレー
ザパルス光源２３によって発生する波長４０５nmのレー
ザ光パルスが被診断部位９に照射されると、病巣部Ａに
集積された光感受性物質が励起されて波長６３０nmおよ
び６９０nmの蛍光を発し、病巣部Ａの蛍光像がテレビカ
メラ２８によって撮像され、テレビモニタ２９の画面上
に表示されて観察される。また、ハーフミラー３０によ
って取り出された病巣部Ａの蛍光像は分光器３１、像増
強管３２、スペクトル解析部３３を経て表示器３４上に
スペクトル波形として表示される。この際、分光器３１
は散乱光や５７０〜５８０nmの波長を持つ正常組織の自
家発光の影響を極力小さくしてスペクトラム診断するた
めに被診断部位９からの画像を分光する。

【０００６】つぎに、白色光源２４によって発生する白
色光パルスが被診断部位９に照射されると、被診断部位
９の全体像がテレビモニタ２９の画面上に表示される。

【０００７】これら２つの光源２３および２４はパルス
光源で、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように時分割制御部
２３により時分割されて発光し、病巣部Ａの蛍光像と被
診断部位９の全体像が時分割して得られることにより像
の判別が容易になり、特にスペクトル解析においては、
図５（Ｅ）に示すように、像増強管３２をレーザパルス
光源２３の発光タイミングと同期して作動させることに
より全体像のスペクトルの重畳を除去できる。

【０００８】なお、治療用のレーザパルス光源３４を用
いる治療時の動作については、説明を省略する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の光化学診断装置では、周囲の正常組織からの自家発光
の波長が光感受性物質の蛍光波長に近い領域にあり、高
価な分光器、像増強管やスペクトラム解析部を必要とす
るばかりでなく、早期癌などにおいては集積された光感
受性物質の総量が少ないため蛍光発光が微弱で、画像に
よる正常組織と病巣部との識別が困難であり、診断に熟
練を要するという問題を有していた。

【００１０】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、高価な分光器、像増強管やスペクトラム解析部を使
用することなく、初期病巣部からの微弱な蛍光を検出し
報知することにより、診断時に必要な熟練度を低減でき
る光化学診断装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の光化学診断装置は、腫瘍に親和性のある光
感受性物質があらかじめ投与されている被診断部位に照
射する光を出射する励起光源と、この光源から出射され
る照射光によって光感受性物質から励起された蛍光のみ
を選別する蛍光選別手段と、選別された蛍光を検出し計
数するフォトンカウンタと、計数された光の強さを知ら
せる報知手段とを備えている。

【００１２】また、励起光源から出射される光を被診断
部位の所望の点に集束して照射光とする光集束手段と、
被診断部位の画像を表示する画像表示手段とを備え、さ
らに報知手段が画像処理手段を備えて計数した光の強さ
に対応した光を前記画像表示手段に重畳して表示するよ
うにしたものである。

【００１３】

【作用】上記の構成によれば、光感受性物質が励起用光
源から出射された照射光によって励起されて発する蛍光
を蛍光選別手段によって選別し、自家発光の影響を受け
ずに病巣部が発する蛍光のみをフォトンカウンタで検出
し計数して、報知手段で知らせるので画像で識別できな
い早期癌の微小発光をも捕らえることができる。

【００１４】また、照射光を光集束手段によって被診断
部位の所望の点に集束して照射し、病巣部が発する蛍光
をフォトンカウンタで検出し計数して、その強さに対応
した光を画像表示手段により被診断部位に重畳して表示
するので、被診断部位の病巣の精細な画像情報が得られ
る。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００１６】図１は本発明の第１の実施例の全体構成を
示しており、図１において１は内視鏡、２は白色光を出
射するＸｅランプからなる観察用の白色光源、３は励起
光を出射するレーザからなる診断用の励起光源、４は白
色光および励起光を被診断部位９に導くための光伝送
路、５は白色光および励起光を切り替えて光伝送路４に
導く第１の切り替えミラー、６は反射ミラー、７は被診
断部位９からの画像伝送路で、その出口近傍には第１の
切り替えミラー５に同期して動く第２の切り替えミラー
８を備えている。１０は画像伝送路７から導波する被診
断部位９の画像を撮像するテレビカメラ、１１は画像モ
ニタである。１２は使用する光感受性物質が発する蛍光
が持つ特定の範囲の波長のみを透過する光フィルタ、１
３はフォトンカウンタ、１４は出力処理手段、１５は音
出力装置である。なお、Ａは被診断部位９にある病巣部
である。

【００１７】以上のように構成された光化学診断装置に
ついて、以下その動作を説明する。診断の前に患者に腫
瘍に親和性のあるクロリン系の光感受性物質を投与す
る。これにより患者の被診断部位９に癌などの腫瘍があ
ればその病巣部Ａに光感受性物質が集積される。診断す
るときは、内視鏡１の先端を被診断部位９に対向させ、
白色光および励起光を第１の切り替えミラー５で切り換
えて光伝送路４を通して時分割照射する。

【００１８】第２の切り替えミラー８は、第１の切り替
えミラー５に同期して８ａと８ｂの２つの状態をとる。
第１の切り替えミラー５により被診断部位９に白色光が
照射されているときには、第２の切り替えミラー８が８
ｂの状態にあり、白色光による被診断部位９の全体画像
が画像伝送路７を経てテレビカメラ１０に入射し、画像
モニタ１１に表示される。次に第１の切り替えミラー５
により被診断部位９に励起光が照射されているときに
は、第２の切り替えミラー８が８ａの状態にあり、励起
光によって光感受性物質が発する蛍光が画像伝送路７を
経て、使用している光感受性物質に特有の波長の光のみ
を透過する光フィルタ１２を透過して、フォトンカウン
タ１３に入射する。フォトンカウンタ１３は、入射した
蛍光を検出しフォトンの数を計数する。

【００１９】第２の切り替えミラー８が８ａのとき、す
なわち、被診断部位９に励起光（波長約４０５nm）が照
射されているときに画像伝送路７によって導波される光
は、前述の光感受性物質が発する蛍光（波長約６７０n
m）のほかに、励起光の反射光や正常組織からの自家蛍
光（波長約５７０〜５８０nm）が含まれる。光フィルタ
１２は、これらの光の中から光感受性物質が発する蛍光
の波長のみを選択的に透過し、その他の波長の光は遮断
するが、正常組織の自家発光の波長は光感受性物質が発
する蛍光の波長に近いところにあるから、光フィルター
１２の特性によりごく僅かではあるがこれをノイズ光と
して透過してしまう。出力処理手段１４では正常組織を
照射したときのフォトンカウンタ１３に入射したノイズ
光による出力を遮断する閾値を設定して、光感受性物質
が発する蛍光のみの計数値を音信号処理して音出力装置
１５に送出する。音出力装置１５は出力処理手段１４か
らの信号を受け音信号を出力して操作者に報知する。

【００２０】以上の診断は、画像モニタ１１で被診断部
位９の画像を見ながら内視鏡１の先端を移動させて行
う。このとき、内視鏡１の先端が対向している被診断部
位９に病巣がないときは、音出力はないが、癌などの腫
瘍があり光感受性物質が集積している病巣部Ａに内視鏡
１の先端が対向すると、音出力装置１５から音信号を出
力し病巣の存在を知らせる。

【００２１】以上のように本実施例によれば、蛍光発光
により病巣部Ａより放出されるフォトンを検出するごと
に音が出力されるので、早期癌など病巣部Ａに蓄積され
た光感受性物質の総量が少なく蛍光が弱く、従来の光化
学診断装置の画像モニタでは病巣部Ａの蛍光発光が識別
しにくいときでも、病巣の存在を確実に認識することが
できる。

【００２２】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００２３】図２において、符号１（内視鏡）から符号
１５（音出力装置）までは、図１の構成とほぼ同一のも
のである。図１の構成と異なるのは図１における光伝送
路４をイメージファイバ１６で構成し、本発明者等が特
願平５−２８３４３３で提案し、図３に詳細構成を示し
ている集光レンズ１７、ガルバノミラー１８およびイメ
ージファイバ１６からなる集束走査手段１９と、画像処
理手段２０を備えた点である。集束走査手段１９は、励
起光２１を広がりのない細いビームとして被診断部位９
の特定の箇所に照射すること、および集束された励起光
２１を被診断部位９内に走査することができるものであ
る。なお、２２はラック２２ａとピニオン２２ｂとから
なるレンズ位置調整手段で、ピニオン２２ｂの回転に伴
って移動するラック２２ａによって集光レンズ１７を移
動して励起光２１の集束度を調整する光集束手段を構成
している。

【００２４】以上のように構成された光化学診断装置に
ついて、以下その動作を説明する。まず、励起光２１を
集束しないで第１の実施例に記述したところと同様の動
作により癌などの腫瘍のある病巣の存在を検知する。こ
れにより病巣の存在が認識できたらその病巣のある被診
断部位９の精細診断を行う。

【００２５】精細診断は励起光２１を集束することによ
り実行される。画像モニタ１１で被診断部位９の画像を
見ながらその画像範囲内で、励起光源３から出射した励
起光２１を、レンズ位置調整手段２２によって集光レン
ズ１７の位置を調整し、集光レンズ１７により集束し、
２個のガルバノミラー１８とイメージファイバ１６を通
して被診断部位９の生体表面を走査しながら照射する。

【００２６】走査している集束励起光が被診断部位９の
正常組織を照射しているときはフォトンカウンタ１３の
出力は閾値以下のノイズのみである。走査集束励起光が
病巣部Ａに照射されると、病巣部Ａは集積している光感
受性物質の量に応じて蛍光を発光しているから、フォト
ンカウンタ１３はこの集積している光感受性物質の量に
対応した信号を出力する。画像処理手段２０は、このフ
ォトンカウンタ１３からの信号を出力処理手段１４を通
して入力し画像信号処理して、画像モニタ１１上の白色
光による被診断部位９の全体画像に重畳して表示する。
集束励起光は走査しているから、画像モニタ１１の被診
断部位９の全体画像に重畳して病巣部Ａの精細画像が表
示される。

【００２７】以上のように本実施例によれば、励起光源
３から出射される照射光を被診断部位９に集束走査して
照射し、蛍光発光により病巣部Ａより放出されるフォト
ンを部位ごとに検出し計数して被診断部位９の全体像に
重畳して表示するので、光感受性物質の総量が少なく蛍
光が微弱なため従来の光化学診断装置の画像では識別で
きない早期癌の微小発光をも捕らえて、病巣部Ａの精細
な画像情報を得る光化学診断装置を実現できる。

【００２８】なお、第１の実施例では光感受性物質をク
ロリン系として説明したが、フェオホルバイト系でもヘ
マトポルフィリン誘導体でも、光フィルタの透過波長特
性をそれぞれの発光蛍光波長に合わせればよい。また、
観察用の白色光源２をＸｅランプ、診断用の励起光源３
をレーザとして説明したが他の光源でもよい。また、照
射する白色光と励起光の切り替え手段としては第１の切
り替えミラー５を用い、全体観察光と蛍光の分離手段と
しては第２の切り替えミラー８を用いたが、いずれもハ
ーフミラー等の他の手段を用いて切り替えまたは分離し
てもよい。

【００２９】また、第２の実施例では集束した励起光を
ガルバノミラー１８により走査するとしたが、集束した
励起光を観察視野の所望の点（例えば中央）に固定し
て、内視鏡１の先端を移動して走査すればガルバノミラ
ー１８は用いなくてもよいことはいうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明は、腫瘍に親和性の
ある光感受性物質があらかじめ投与されている被診断部
位に照射する光を出射する励起光源と、この励起光源か
ら出射される照射光によって光感受性物質から励起され
た蛍光のみを選別する蛍光選別手段と、選別された蛍光
を検出し計数するフォトンカウンタと、計数された光の
強さを知らせる報知手段とを備えることにより、高価な
分光器、像増強管やスペクトラム解析部を使用しなくて
も、初期病巣部からの微弱な蛍光を検出し報知して診断
時に必要な熟練度を低減できる光化学診断装置を実現す
ることができる。

【００３１】また、励起光源から出射される光を被診断
部位の所望の点に集束して照射光とする光集束手段と、
被診断部位の画像を表示する画像表示手段を備えて、報
知手段が画像処理手段を備えて計数した光の強さに対応
した光を前記画像表示手段に重畳して表示することによ
り、光感受性物質の総量が少なく蛍光が微弱で、従来の
光化学診断装置の画像では識別できない早期癌の微小発
光をも捕らえて、病巣部の精細な画像情報を得る光化学
診断装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光化学診断装置のブロ
ック図

【図２】本発明の第２の実施例の光化学診断装置のブロ
ック図

【図３】本発明の第２の実施例の光化学診断装置の光集
束手段の構成を示す斜視図

【図４】従来の光化学診断装置のブロック図

【図５】従来の光化学診断装置のタイミング特性図

【符号の説明】

３励起光源９被診断部位１１画像モニタ（画像表示手段）１２光フィルタ（蛍光選別手段）１３フォトンカウンタ１５音出力装置（報知手段）１７集光レンズ（光集束手段）１９集束走査手段２０画像処理手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遊津隆義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があら
かじめ投与されている被診断部位に照射する光を出射す
る励起光源と、この励起光源から出射される照射光によ
って光感受性物質から励起された蛍光のみを選別する蛍
光選別手段と、選別された蛍光を検出し計数するフォト
ンカウンタと、計数された光の強さを知らせる報知手段
とを備えた光化学診断装置。
【請求項２】励起光源から出射される光を被診断部位の
所望の点に集束して照射光とする光集束手段を備えた請
求項１記載の光化学診断装置。
【請求項３】集束した照射光が被診断部位を走査しなが
ら照射する集束走査手段を備えた請求項２記載の光化学
診断装置。
【請求項４】報知手段が、計数された光の強さに対応し
た音を発生する音出力装置を備えた請求項１、２または
３のいずれかに記載の光化学診断装置。
【請求項５】被診断部位の画像を表示する画像表示手段
を備え、報知手段が画像処理手段を備えていて、その画
像処理手段が、計数された光の強さに対応した光を前記
画像表示手段に重畳して表示するものである請求項２ま
たは３に記載の光化学診断装置。
【請求項６】蛍光選別手段が、光フィルタである請求項
１、２、３、４または５のいずれかに記載の光化学診断
装置。