WO2016063945A1 - 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置 - Google Patents

腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016063945A1
WO2016063945A1 PCT/JP2015/079823 JP2015079823W WO2016063945A1 WO 2016063945 A1 WO2016063945 A1 WO 2016063945A1 JP 2015079823 W JP2015079823 W JP 2015079823W WO 2016063945 A1 WO2016063945 A1 WO 2016063945A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tumor site
porphyrins
fluorescence
light
dye
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/079823
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲郎 高松
義規 原田
丈夫 南川
健吾 大河内
祥行 加藤
Original Assignee
京都府公立大学法人
ウシオ電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京都府公立大学法人, ウシオ電機株式会社 filed Critical 京都府公立大学法人
Publication of WO2016063945A1 publication Critical patent/WO2016063945A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B7/00—Indigoid dyes
    • C09B7/02—Bis-indole indigos
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B21/00—Thiazine dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00—Porphines; Azaporphines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material

Definitions

  • the present invention relates to a method for discriminating a tumor site and an apparatus for discriminating a tumor site.
  • lymph node metastasis is one of the important prognostic factors in gastrointestinal cancer such as gastric cancer and colon cancer, and breast cancer, and it is difficult to accurately diagnose the presence or absence of lymph node metastasis in deciding how to treat patients.
  • Sentinel lymph node refers to the axillary lymph node where cancer cells away from the primary lesion first arrive. The number of cancer cells that reach the sentinel lymph node is initially limited. For this reason, if the sentinel lymph node is examined and there is very little metastasis of cancer cells, it may be considered that the lymph node has almost not metastasized.
  • 5-aminolevulinic acid 5-ALA
  • 5-ALA is a kind of amino acid that is also present in the living body, and is water-soluble and can be administered orally or locally.
  • 5-ALA is administered from outside the body, it is rapidly metabolized to heme in normal cells, but protoporphyrin IX (PpIX), which is a metabolite, selectively accumulates in cancer cells due to the difference in the activity of metabolic enzymes.
  • PpIX is a fluorescent substance, and therefore, detection of this light enables discrimination between a tumor site and a non-tumor site.
  • the sentinel lymph node biopsy refers to a rapid intraoperative diagnosis in which a sentinel lymph node is found and removed during surgery and whether or not cancer has spread to the lymph node.
  • the pigment used for this identification is injected into the body, it is necessary to use a pigment that has the least influence on the human body. Further, since the blood of the human body is red, it is preferably a pigment that emits light that is easily visible even when mixed with this red color. From this point of view, indigo carmine and methylene blue that emit blue and green light are generally used.
  • the absorption spectrum of the above dye overlaps with the fluorescence spectrum emitted by PpIX in a part of the wavelength range.
  • FIG. 1 is a diagram showing a fluorescence spectrum of PpIX. As shown in FIG. 1, the fluorescence spectrum of PpIX has a steep peak in the vicinity of 635 nm, and shows a high light output in the range of 630 nm or more and 640 nm or less that is more than half the peak value.
  • FIG. 2A is a diagram showing an absorption spectrum of indigo carmine.
  • FIG. 2B is a diagram showing an absorption spectrum of methylene blue.
  • the absorption spectrum of indigo carmine shows high absorbance within a wavelength range of 570 nm to 670 nm.
  • the absorption spectrum of methylene blue shows high absorbance over a wide range of wavelengths from 500 nm to 700 nm.
  • both indigo carmine and methylene blue absorb light of the peak wavelength and the surrounding wavelengths included in the fluorescence emitted from the excited PpIX. Therefore, even if an attempt is made to discriminate a tumor site by spectroscopically analyzing light having a peak wavelength (635 nm) or a wavelength around it emitted from PpIX, light having an output significantly lower than the actual fluorescence output is received. become.
  • the present invention makes it possible to more accurately discriminate a tumor site than in the past while considering the influence on the intensity of fluorescence emitted from porphyrins including PpIX by the presence of an identification dye.
  • An object is to realize a method and apparatus that can be performed.
  • the present invention is a method for discriminating a tumor site by irradiating excitation light to porphyrins accumulated in a tumor site of a specimen containing a dye for identification, and detecting fluorescence emitted by the porphyrins after excitation, Irradiating the specimen with the excitation light to excite the porphyrins (a); (B) spectroscopically detecting fluorescence in a specific wavelength region that does not substantially overlap with an absorption spectrum derived from the dye among the fluorescence emitted from the porphyrins; And a step (c) of discriminating between a tumor site and a non-tumor site based on the fluorescence intensity in the specific wavelength range.
  • the specific wavelength region that does not substantially overlap with the absorption spectrum derived from the dye is that the absorbance of the absorption spectrum is 5% or less with respect to the absorbance at the peak value of the absorption spectrum.
  • the tumor site and the non-tumor site are more accurately compared with the conventional one based on the intensity of the fluorescence. Can be determined.
  • porphines refers to those having a substituent on the porphine ring.
  • PpIX and protoporphyrins such as photo-protoporphyrin (PPp) produced from PpIX exist. To do.
  • the pigment may include any one of indigo carmine and methylene blue.
  • Each of these dyes can be injected into the human body to visually identify sentinel lymph nodes, and has a feature that hardly absorbs light in a specific wavelength region in the spectrum of fluorescence emitted from porphyrins. Have.
  • porphyrins may be used as protoporphyrins.
  • this protoporphyrin may be protoporphyrin IX, and in the step (b), fluorescence in the vicinity of a wavelength of 700 nm may be spectrally detected.
  • the present invention is a tumor site discrimination device for irradiating porphyrins accumulated in a tumor site of a specimen containing an identification dye with excitation light and detecting fluorescence emitted by the porphyrins after excitation.
  • a light source unit that emits the excitation light; Among the fluorescence emitted from the porphyrins after excitation, a light receiving unit that spectrally detects fluorescence in a specific wavelength region that does not substantially overlap with an absorption spectrum derived from the dye, It has an arithmetic processing part which discriminate
  • the fluorescence that is spectrally detected in the light receiving unit has a wavelength component that is not or hardly absorbed by the dye. Therefore, the arithmetic processing unit based on the intensity of the fluorescence more accurately than the conventional tumor site and non-tumor It is possible to discriminate from a part.
  • the pigment may include any one of indigo carmine and methylene blue.
  • porphyrins may be used as protoporphyrins.
  • the protoporphyrins may be protoporphyrin IX, and the light-receiving part may spectrally detect fluorescence in the vicinity of a wavelength of 700 nm.
  • the influence of fluorescence absorption by an identification dye can be eliminated as much as possible, so that the tumor site can be discriminated more accurately than in the past.
  • the configuration of the tumor site determination apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the dimensional ratio in the drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio.
  • FIG. 3 is a drawing schematically showing an example of the appearance of the apparatus.
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing an example of the internal configuration of the apparatus. 3 and 4 are drawings showing an example of a tumor site discrimination device.
  • the tumor site discriminating apparatus 1 (hereinafter sometimes referred to as “apparatus 1” as appropriate) includes a holder mounting port 11 and a display unit 12.
  • the holder mounting port 11 is a mechanism for mounting the specimen holder 10 in which the specimen 2 (not shown in FIG. 3, see FIG. 4) is accommodated.
  • the display unit 12 corresponds to a monitor on which a result of discriminating between a tumor site and a non-tumor site by the tumor site discrimination device 1 is displayed.
  • the display part 12 was provided in the main body of the tumor site
  • Specimen 2 is a biopsy material (for example, a biological tissue including a sentinel lymph node) that is identified by a predetermined dye and is a target for determining a tumor site. The dye will be described later.
  • this biopsy material contains a tumor site, a predetermined measure is taken in advance so that porphyrins are accumulated in the site.
  • the biopsy material may have been removed after administering 5-ALA to the human body.
  • the apparatus 1 includes a light source unit 21, a filter 22, a dichroic mirror 23, an objective lens 24, a filter 25, a light receiving unit 26, and an arithmetic processing unit 27.
  • a configuration in which the device 1 includes the display unit 12 is assumed in the same manner as in FIG. 3.
  • the light source unit 21 can be composed of a light emitting diode element, a laser diode element, or the like in addition to a lamp such as a mercury lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, or a metal halide lamp.
  • the filter 22 has a function of selectively transmitting light having a specific wavelength out of light emitted from the light source unit 21, and can be formed of, for example, a dielectric multilayer film.
  • the filter 22 is described as having a function of selectively transmitting light having a wavelength of 405 nm.
  • the filter 22 has a function of selectively transmitting light having a specific wavelength band of 385 nm to 425 nm. It only has to have. More generally speaking, the filter 22 has a function of selectively transmitting light in a wavelength band of light necessary for exciting the porphyrins accumulated when the specimen 2 includes a tumor site. It only has to have.
  • the dichroic mirror 23 has a function of reflecting light of a predetermined wavelength band and transmitting light of another predetermined wavelength band, and can be formed of, for example, a dielectric multilayer film.
  • the dichroic mirror 23 has a function of reflecting light having a wavelength of 405 nm and transmitting light having a wavelength of 690 nm or more.
  • the dichroic mirror 23 reflects light having a wavelength selected by the filter 22, and has a wavelength band that is hardly absorbed by the dye attached to the specimen 2 among the wavelengths of fluorescence emitted from the specimen 2 (for example, It has only to have a function of transmitting light of 690 nm to 710 nm and more preferably near 700 nm.
  • the excitation light 31 having a wavelength of 405 nm emitted from the light source unit 21 and transmitted through the filter 22 is reflected by the dichroic mirror 23 and guided to the objective lens 24. Then, the light that has passed through the objective lens 24 passes through the holder 10 and is irradiated on the specimen 2.
  • PpIX which is an example of porphyrins
  • PpIX is excited by the excitation light 31 having a wavelength of 405 nm and emits fluorescence 32.
  • the step of irradiating the specimen 2 with the excitation light 31 to excite PpIX accumulated in the specimen 2 corresponds to the step (a).
  • the fluorescent light 32 passes through the holder 10, travels in the direction opposite to the excitation light, and is guided to the objective lens 24. Then, the light passes through the dichroic mirror 23 and enters the filter 25.
  • the filter 25 has a function of selectively transmitting light having a predetermined wavelength from incident light.
  • the filter 25 is described as having a function of selectively transmitting light having a wavelength of 700 nm.
  • a bandpass filter having a function of selectively transmitting light having a predetermined wavelength of 690 nm to 710 nm.
  • the optical filter may be used.
  • the fluorescence spectrum of PpIX shows the highest peak in the vicinity of the wavelength of 635 nm, but shows the peak of the next point in the vicinity of the wavelength of 700 nm.
  • the filter 25 of the present embodiment is configured to selectively transmit light in the vicinity of the wavelength indicating the peak of this next point.
  • the vicinity of the wavelength of 700 nm corresponds to the “specific wavelength range”.
  • Fluorescence having a wavelength of 700 nm transmitted through the filter 25 is received by the light receiving unit 26.
  • the step of receiving the fluorescence having the wavelength of 700 nm in the light receiving unit 26 corresponds to the step (b).
  • the light receiving unit 26 outputs the intensity of the received light to the arithmetic processing unit 27 together with the position information in the sample 2.
  • the arithmetic processing unit 27 is constituted by a CPU, for example, and determines whether or not the light intensity at each position exceeds a predetermined threshold value. And the arithmetic processing part 27 discriminate
  • the determination process performed in the arithmetic processing unit 27 corresponds to the step (c).
  • the arithmetic processing unit 27 outputs the determined result to the display unit 12.
  • a method for discriminating a tumor site based on the shape of a region having a high light intensity value may be employed. Since the influence of the attached pigment is eliminated, the shape of the tumor site can be recognized more accurately, so that the tumor site can be accurately determined.
  • the display unit 12 Based on the coordinate information of the tumor site sent from the arithmetic processing unit 27, the display unit 12 displays, for example, a mark indicating a tumor site or image data that has been colored at a predetermined position on the image of the specimen 2. To do. Further, when there is no region that is determined to be a tumor site in the arithmetic processing unit 27, information to that effect may be displayed on the display unit 12.
  • the inspector can easily recognize whether or not a tumor site exists in the specimen 2 and, if there is a tumor site, by visually checking the display unit 12. Further, for example, by providing an operation button on the apparatus 1 and mounting the holder 10 containing the sample 2 on the apparatus 1 and pressing the operation button, excitation light is emitted from the light source unit 21.
  • the determination process of the tumor site of the specimen 2 can be automatically performed, and the variation of the determination result due to the skill of the inspector is eliminated, and the determination by the pathologist is not required.
  • the dichroic mirror 23 is provided for the purpose of partially sharing the optical paths of the excitation light 31 and the fluorescence 32 in order to reduce the size of the device 1.
  • the dichroic mirror 23 is not necessarily required in the device 1. It is not a configuration.
  • the filter 22 may be integrated with the light source unit 21, and similarly, the filter 25 may be integrated with the light receiving unit 26.
  • the configuration of the apparatus 1 illustrated in FIG. 4 is merely an example, and it is needless to say that various design changes are possible as long as the configuration achieves the same function.
  • the excitation light 31 is irradiated to excite PpIX and emit fluorescence having a wavelength spectrum as shown in FIG.
  • the specimen 2 contains an identification dye.
  • indigo carmine is used as this dye, an absorption spectrum as shown in FIG. 2A is shown, and when methylene blue is used, an absorption spectrum as shown in FIG. 2B is shown.
  • the component near the wavelength of 635 nm indicating the peak value is absorbed by the dye.
  • the porphyrins accumulated at the tumor site may be substances other than protoporphyrin IX (PpIX).
  • the filter 22 may have a configuration that can selectively transmit the excitation light 31 in the wavelength band necessary for exciting the porphyrins.
  • the filter 25 has a wavelength band in which the output is high in the spectrum of the fluorescence 32 emitted when the excitation light 31 is irradiated, and the absorbance of the absorption spectrum of the dye contained in the specimen 2 is absorbed. Any structure that can selectively transmit light included in an extremely low wavelength band of 5% or less with respect to the absorbance at the peak value of the spectrum may be used.
  • the configuration of the apparatus 1 shown in FIGS. 3 and 4 is merely an example, and if the same method as described above can be realized, the configuration is not limited. That is, the tumor site determination apparatus of the present invention substantially includes a step (a) of irradiating a specimen with excitation light to excite porphyrins, and an absorption spectrum derived from a dye out of the fluorescence emitted from the porphyrins.
  • part discrimination apparatus 10 Specimen holder 11: Holder mounting port 12: Display part 21: Light source part 22: Filter 23: Dichroic mirror 24: Objective lens 25: Filter 26: Light receiving part 27: Arithmetic processing part 31: Excitation Light 32: Fluorescence

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

　同定用の色素が存在することによって、ポルフィリン類から発せられる蛍光の強度に対する影響を考慮しながら、従来よりも腫瘍部位の判別を正確に行うことのできる方法及び装置を実現する。　本発明は、同定用の色素を含有する検体の腫瘍部位に蓄積するポルフィリン類に励起光を照射して、励起後の前記ポルフィリン類が発する蛍光を検出する腫瘍部位の判別方法であって、励起光を前記検体に照射してポルフィリン類を励起する工程（ａ）と、ポルフィリン類から発せられる蛍光のうち、色素に由来する吸収スペクトルと実質的に重複しない特定波長域の蛍光を分光検出する工程（ｂ）と、特定波長域の蛍光強度に基づいて腫瘍部位と非腫瘍部位との判別を行う工程（ｃ）とを有する。

Description

腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置
　本発明は腫瘍部位の判別方法及び腫瘍部位の判別装置に関する。
　近年の日本は急速な高齢化社会を迎えており、癌の患者数は増加傾向にある。特に、胃癌や大腸癌などの消化器癌や、乳癌においてリンパ節転移は重要な予後因子の一つであり、患者の治療方法を決定する上でリンパ節転移の有無を正確に診断することは非常に重要である。センチネルリンパ節とは、原発巣から離れた癌細胞が最初にたどり着く腋窩リンパ節のことをいう。センチネルリンパ節にたどり着く癌細胞の数は、当初は限定的である。このため、センチネルリンパ節を調べて癌細胞の転移が極めて少なければ、それから先のリンパ節にはほぼ転移していないと考えてよいとされている。
　術中迅速診断の一つの手法として、例えば特許文献１に開示されるように、消化器領域を含めた幅広い領域で、癌の検出に５－アミノレブリン酸（５－ＡＬＡ）を用いて蛍光観察を行う手法が応用されている。５－ＡＬＡは、生体内にも存在するアミノ酸の一種であり、水溶性で経口的、局所的に投与可能である。体外から５－ＡＬＡを投与すると、正常細胞ではヘムに速やかに代謝されるが、癌細胞では代謝酵素の活性の違いにより代謝産物であるプロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）が選択的に蓄積する。ここで、ヘムは蛍光を認めない一方、ＰｐＩＸは蛍光物質であるため、この光を検出することで腫瘍部位と非腫瘍部位の判別を行うことができる。
国際公開第２０１３／００２３５０号
　特に乳癌においては、手術中のセンチネルリンパ節生検で転移がないと診断できた場合は、郭清領域を縮小した手術が選択される場合もある。ここで、センチネルリンパ節生検とは、手術中にセンチネルリンパ節を探し出して摘出し、このリンパ節に癌が転移していないかどうかを調べる術中迅速診断のことをいう。
　ところで、乳房の近くには多くのリンパ節が張り巡らされているため、どのリンパ節がセンチネルリンパ節であるかをそのままの状態で目視判断するのは困難である。このため、乳癌の近くに色素を局所注射し、これを目印にして手術中にセンチネルリンパ節を同定するという方法が行われている。
　ここで、この同定に用いられる色素は体内に注入されるものであるから、人体に与える影響が極力小さいものを用いることが必要とされる。また、人体の血液は赤色であることから、この赤色に交じっても視認しやすい色を発光する色素であることが好ましい。かかる観点から、一般的には青色や緑色を発光するインジゴカルミンやメチレンブルーといった色素が利用されている。
　しかしながら、上記の色素は、その吸収スペクトルが、ＰｐＩＸが発する蛍光スペクトルと一部波長域において重複する。
　図１は、ＰｐＩＸの蛍光スペクトルを示す図である。図１に示すように、ＰｐＩＸの蛍光スペクトルは６３５ｎｍ近傍に急峻なピークを有しており、６３０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の範囲内で前記ピークの半値以上の高い光出力を示している。
　図２Ａはインジゴカルミンの吸収スペクトルを示す図である。また、図２Ｂはメチレンブルーの吸収スペクトルを示す図である。図２Ａに示すように、インジゴカルミンの吸収スペクトルは波長５７０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の範囲内で高い吸光度を示している。また、図２Ｂに示すように、メチレンブルーの吸収スペクトルは波長５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の広範囲にわたって高い吸光度を示している。
　つまり、インジゴカルミン及びメチレンブルーのいずれもが、励起されたＰｐＩＸから発せられる蛍光に含まれるピーク波長及びその周辺の波長の光を吸収してしまう。従って、ＰｐＩＸから発せられる、当該ピーク波長（６３５ｎｍ）又はその周辺の波長の光を分光して腫瘍部位の判別を行おうとしても、実際の蛍光出力よりも大幅に低い出力の光を受光することになる。
　この結果、本来であれば腫瘍部位であるはずの箇所を非腫瘍部位と誤って判断するおそれがあり、腫瘍部位を見逃してしまうことが懸念される。また、検体の一部に色素が蓄積されることも予想されるが、この場合、色素が蓄積されている腫瘍部位の箇所は蛍光出力が弱い一方、色素が蓄積されていない腫瘍部位の箇所は蛍光出力が強くなる結果、当該蛍光出力によって判別される腫瘍部位の形状が実際の腫瘍部位の形状と異なることも懸念される。いずれの場合においても、誤診のおそれが存在することから、現行の方法で腫瘍部位の判別を行うことに対しては一定の課題が存在しているといえる。
　本発明は、上記の課題に鑑み、同定用の色素が存在することによって、ＰｐＩＸを初めとするポルフィリン類から発せられる蛍光の強度に対する影響を考慮しながら、従来よりも腫瘍部位の判別を正確に行うことのできる方法及び装置を実現することを目的とする。
　本発明は、同定用の色素を含有する検体の腫瘍部位に蓄積するポルフィリン類に励起光を照射して、励起後の前記ポルフィリン類が発する蛍光を検出する腫瘍部位の判別方法であって、
　前記励起光を前記検体に照射して前記ポルフィリン類を励起する工程（ａ）と、
　前記ポルフィリン類から発せられる蛍光のうち、前記色素に由来する吸収スペクトルと実質的に重複しない特定波長域の蛍光を分光検出する工程（ｂ）と、
　前記特定波長域の蛍光強度に基づいて腫瘍部位と非腫瘍部位との判別を行う工程（ｃ）とを有することを特徴とする。
　ここで、本明細書内において、色素に由来する吸収スペクトルと「実質的に重複しない」特定波長域とは、前記吸収スペクトルの吸光度が、当該吸収スペクトルのピーク値における吸光度に対して５％以下の極めて低い値を示す波長域を指す。
　上記方法によれば、工程（ｂ）において分光検出される蛍光は、色素によって全く又はほとんど吸収されない波長成分を有するため、当該蛍光の強度に基づいて従来よりも正確に腫瘍部位と非腫瘍部位との判別を行うことができる。
　なお、本明細書中における「ポルフィリン類」とは、ポルフィン環に置換基がついたものを指し、例えばＰｐＩＸの他、ＰｐＩＸから生成されたフォト－プロトポルフィリン（ＰＰｐ）などのプロトポルフィリン類が存在する。
　ここで、前記色素としては、インジゴカルミン、メチレンブルーのいずれか一つを含むものとすることができる。これらの色素は、いずれも、人体に注入して目視によりセンチネルリンパ節を同定することが可能であって、ポルフィリン類から発せられる蛍光のスペクトルのうち、特定波長域の光をほとんど吸収しない特徴を有している。
　より具体的な一例として、ポルフィリン類をプロトポルフィリン類としても構わない。更にこの前記プロトポルフィリン類をプロトポルフィリンＩＸとし、前記工程（ｂ）において、波長７００ｎｍ近傍の蛍光を分光検出するものとしても構わない。
　また、本発明は、同定用の色素を含有する検体の腫瘍部位に蓄積するポルフィリン類に励起光を照射して、励起後の前記ポルフィリン類が発する蛍光を検出する腫瘍部位の判別装置であって、
　前記励起光を発する光源部と、
　励起後の前記ポルフィリン類から発せられる蛍光のうち、前記色素に由来する吸収スペクトルと実質的に重複しない特定波長域の蛍光を分光して検出する受光部と、
　前記受光部で受光された光の強度に基づいて、腫瘍部位と非腫瘍部位の判別を行う演算処理部とを有することを特徴とする。
　上記装置によれば、受光部において分光検出される蛍光は、色素によって全く又はほとんど吸収されない波長成分を有するため、当該蛍光の強度に基づいて演算処理部において従来よりも正確に腫瘍部位と非腫瘍部位との判別を行うことができる。
　ここで、前記色素としては、インジゴカルミン、メチレンブルーのいずれか一つを含むものとすることができる。
　また、具体的な一例として、ポルフィリン類をプロトポルフィリン類としても構わない。更にこの前記プロトポルフィリン類をプロトポルフィリンＩＸとし、前記受光部が波長７００ｎｍ近傍の蛍光を分光検出するものとしても構わない。
　本発明の腫瘍部位の判別方法及び装置によれば、同定用の色素による蛍光の吸収の影響を極力排除することができるため、従来と比べてより正確に腫瘍部位の判別が行える。
ＰｐＩＸの蛍光スペクトルを示す図である。 インジゴカルミンの吸収スペクトルを示す図である。 メチレンブルーの吸収スペクトルを示す図である。 腫瘍部位判別装置の外観の一例を模式的に示す図である。 腫瘍部位判別装置の内部構成の一例を模式的に示すブロック図である。
　本発明の腫瘍部位判別装置の構成につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
　図３は、前記装置の外観の一例を模式的に示す図面である。また、図４は、前記装置の内部構成の一例を模式的に示すブロック図である。なお、図３及び図４は、腫瘍部位判別装置の一例を示す図面である。
　図３に示すように、腫瘍部位判別装置１（以下、適宜「装置１」と呼ぶことがある。）は、ホルダ装着口１１及び表示部１２を備える。ホルダ装着口１１は、検体２（図３では不図示、図４参照）が収容された検体用ホルダ１０を装着するための機構である。また、表示部１２は、腫瘍部位判別装置１によって、腫瘍部位と非腫瘍部位とが判別された結果が表示されるモニタに対応する。なお、ここでは、腫瘍部位判別装置１の本体に表示部１２が設けられている構成を示しているが、装置１の本体には表示部１２を備えずに、別のモニタに判別結果を表示させる構成を採用しても構わない。
　検体２は、所定の色素によって同定された、腫瘍部位の判別を行う対象となる生検材料（例えばセンチネルリンパ節を含む生体組織）である。なお、色素については後述される。また、この生検材料は、腫瘍部位が含まれていれば当該部位にポルフィリン類が蓄積されるよう、予め所定の措置が施されている。一例としては、この生検材料は、人体に５－ＡＬＡを投与した後に摘出されたものとすることができる。
　図４に示すように、装置１は、光源部２１、フィルタ２２、ダイクロイックミラー２３、対物レンズ２４、フィルタ２５、受光部２６、演算処理部２７を備える。なお、図４の例では、図３にならって、装置１が表示部１２を備えている構成を想定している。
　光源部２１は、例えば水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等のランプの他、発光ダイオード素子、レーザダイオード素子等で構成することができる。フィルタ２２は、光源部２１から射出された光のうち、特定の波長の光を選択的に透過させる機能を有し、例えば誘電体多層膜などで構成することができる。ここでは、フィルタ２２が、波長４０５ｎｍの光を選択的に透過させる機能を有するものとして説明するが、本実施形態では、３８５ｎｍ以上４２５ｎｍ以下の特定の波長帯の光を選択的に透過させる機能を有していればよい。より一般的にいえば、フィルタ２２は、検体２に腫瘍部位が含まれている場合に蓄積されているポルフィリン類を励起するために必要な光の波長帯の光を選択的に透過させる機能を有していればよい。
　ダイクロイックミラー２３は、所定の波長帯の光を反射させ、別の所定の波長帯の光を透過させる機能を有し、例えば誘電体多層膜などで構成することができる。ここでは、ダイクロイックミラー２３が、波長４０５ｎｍの光を反射し、波長６９０ｎｍ以上の光を透過する機能を有するものとして説明する。なお、このダイクロイックミラー２３は、フィルタ２２によって選択された波長の光を反射し、少なくとも検体２から発せられた蛍光の波長のうち、検体２に付着している色素によってほとんど吸収されない波長帯（例えば６９０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下であって、より好ましくは７００ｎｍ近傍）の光を透過する機能を有していればよい。
　光源部２１から射出され、フィルタ２２を透過した波長４０５ｎｍの励起光３１は、ダイクロイックミラー２３で反射されて対物レンズ２４に導かれる。そして、対物レンズ２４を通過した光が、ホルダ１０を透過して検体２に照射される。検体２にポルフィリン類の一例であるＰｐＩＸが蓄積されていると、この波長４０５ｎｍの励起光３１によってＰｐＩＸが励起され、蛍光３２を発する。励起光３１を検体２に照射して、検体２に蓄積されていたＰｐＩＸを励起する工程が、工程（ａ）に対応する。
　蛍光３２は、ホルダ１０を透過して、励起光とは逆向きに進行し、対物レンズ２４へと導かれる。そして、ダイクロイックミラー２３を透過してフィルタ２５に入射される。
　フィルタ２５は、入射された光から、所定の波長の光を選択的に透過させる機能を有する。ここでは、フィルタ２５が、波長７００ｎｍの光を選択的に透過させる機能を有するものとして説明するが、波長６９０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の所定の波長の光を選択的に透過させる機能を有するバンドパスフィルタ等の光学フィルタで構成されるものとしても構わない。なお、図１に示したように、ＰｐＩＸの蛍光スペクトルは、波長６３５ｎｍ近傍において最も高いピークを示しているが、波長７００ｎｍ近傍において次点のピークを示している。本実施形態のフィルタ２５は、この次点のピークを示す波長近傍の光を選択的に透過させる構成である。なお、本実施形態では、波長７００ｎｍ近傍が「特定波長域」に対応する。
　フィルタ２５を透過した波長７００ｎｍの蛍光は、受光部２６において受光される。受光部２６において、この波長７００ｎｍの蛍光を受光する工程が、工程（ｂ）に対応する。
　受光部２６は、受光した光の強度を検体２内の位置情報と共に演算処理部２７に出力する。演算処理部２７は、例えばＣＰＵ等で構成され、位置別の光強度が所定の閾値を上回っているか否かの判別を行う。そして、演算処理部２７は、光強度が所定の閾値を上回っている箇所が腫瘍部位であり、光強度が前記所定の閾値以下である箇所が非腫瘍部位であると判別する。演算処理部２７において行われる判別処理が工程（ｃ）に対応する。演算処理部２７は、この判別した結果を表示部１２に出力する。
　なお、光の強度値と所定の閾値の大小関係で判別する方法について前述したが、その他の方法としては、光の強度値が高い領域の形状によって腫瘍部位を判別する方法を採用することもできる。付着した色素の影響が排除されることで、腫瘍部位の形状をより正確に認識することができるため、腫瘍部位を正確に判別することが可能となる。
　表示部１２は、演算処理部２７から送られた腫瘍部位の座標情報に基づいて、例えば検体２の画像上の所定の位置に腫瘍部位であることを示すマークや発色を施した画像データを表示する。また、演算処理部２７において腫瘍部位と判別された領域が存在しない場合には、その旨の情報を表示部１２に表示するものとしても構わない。
　検査員は、表示部１２を目視で確認することで、検体２に腫瘍部位が存在するか否か、及び腫瘍部位が存在している場合にはその存在箇所を容易に認識することができる。また、例えば装置１に操作ボタンを設け、検体２が収容されたホルダ１０を装置１に装着して当該操作ボタンを押下すると光源部２１から励起光が射出される仕組みとすることで、装置１によって検体２の腫瘍部位の判別処理を自動的に行わせることができ、検査員のスキルによる判断結果のバラツキが解消すると共に、病理医による判断も不要となる。
　なお、ダイクロイックミラー２３は、装置１を小型化するために、励起光３１と蛍光３２の光路を一部共通化することを目的として設けられているが、装置１においてダイクロイックミラー２３は必ずしも必須の構成ではない。また、フィルタ２２は光源部２１と一体化されていても構わないし、同様にフィルタ２５は受光部２６と一体化されていても構わない。図４に示した装置１の構成はあくまで一例であり、同じ機能を実現する構成であれば、種々の設計変更が可能であることは言うまでもない。
　検体２にＰｐＩＸが含まれている場合、励起光３１が照射されることでＰｐＩＸが励起されて、図１に示すような波長スペクトルを有する蛍光を発する。ここで、検体２には同定用の色素が含有されている。この色素としてインジゴカルミンが用いられている場合には図２Ａに示すような吸収スペクトルを示し、メチレンブルーが用いられている場合には図２Ｂに示すような吸収スペクトルを示すため、いずれの場合においても、ＰｐＩＸから発せられた蛍光のうち、ピーク値を示す波長６３５ｎｍ近傍の成分が色素によって吸収されてしまう。
　しかし、インジゴカルミン及びメチレンブルーのいずれにおいても、波長７００ｎｍ近傍の光に対する吸光度が極めて低いため、ＰｐＩＸから発せられた蛍光のうち、次点のピーク値を示す波長７００ｎｍ近傍の成分はこれらの色素でほとんど吸収されない。検体２のうち、ＰｐＩＸが蓄積されていない箇所においては、このような波長７００ｎｍ近傍の蛍光は発せられず、また、ＰｐＩＸは腫瘍部位に対して選択的に蓄積されることに鑑みれば、受光部２６において検出された波長７００ｎｍ近傍の光の強度が所定の閾値より上回っている箇所が腫瘍部位であり、前記光の強度が所定の閾値以下である箇所が非腫瘍部位であると判別することが可能となる。
　［別実施形態］
　以下において、別実施形態について説明する。
　〈１〉　上述した実施形態では、同定のために利用される色素がインジゴカルミン又はメチレンブルーである場合について説明した。しかし、人体に注入して目視によりセンチネルリンパ節を同定することが可能であって、ＰｐＩＸから発せられる蛍光のスペクトルのうち、ピーク波長である６３５ｎｍ近傍の光に対する吸光度が高い反面、次点のピーク波長である７００ｎｍ近傍の光に対する吸光度が極めて低い色素であれば、これらの色素以外を用いても構わない。
　更にいえば、腫瘍部位に蓄積されるポルフィリン類は、プロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）以外の物質であっても構わない。この場合、フィルタ２２は、当該ポルフィリン類を励起させるために必要な波長帯の励起光３１を選択的に透過させることのできる構成であればよい。また、フィルタ２５は、励起光３１が照射されることで発せられる蛍光３２のスペクトルのうち、その出力が高い波長帯であって、且つ、検体２に含まれる色素の吸収スペクトルの吸光度が当該吸収スペクトルのピーク値における吸光度に対して５％以下といった極めて低い波長帯に含まれる光を選択的に透過させることのできる構成であればよい。
　〈２〉　上述したように、図３及び図４に示した装置１の構成はあくまで一例であって、上記と同様の方法が実現可能であれば、その構成には拘泥されない。すなわち、本発明の腫瘍部位の判別装置は、励起光を検体に照射してポルフィリン類を励起する工程（ａ）と、ポルフィリン類から発せられる蛍光のうち、色素に由来する吸収スペクトルと実質的に重複しない特定波長域の蛍光を分光検出する工程（ｂ）と、特定波長域の蛍光強度に基づいて腫瘍部位と非腫瘍部位との判別を行う工程（ｃ）とが実現可能な構成であればよい。
　　　　１　　　：　　　　腫瘍部位判別装置
　　　１０　　　：　　　　検体用ホルダ
　　　１１　　　：　　　　ホルダ装着口
　　　１２　　　：　　　　表示部
　　　２１　　　：　　　　光源部
　　　２２　　　：　　　　フィルタ
　　　２３　　　：　　　　ダイクロイックミラー
　　　２４　　　：　　　　対物レンズ
　　　２５　　　：　　　　フィルタ
　　　２６　　　：　　　　受光部
　　　２７　　　：　　　　演算処理部
　　　３１　　　：　　　　励起光
　　　３２　　　：　　　　蛍光
 
 
 

Claims (8)

  1. 　同定用の色素を含有する検体の腫瘍部位に蓄積するポルフィリン類に励起光を照射して、励起後の前記ポルフィリン類が発する蛍光を検出する腫瘍部位の判別方法であって、
    　前記励起光を前記検体に照射して前記ポルフィリン類を励起する工程（ａ）と、
    　前記ポルフィリン類から発せられる蛍光のうち、前記色素に由来する吸収スペクトルと実質的に重複しない特定波長域の蛍光を分光検出する工程（ｂ）と、
    　前記特定波長域の蛍光強度に基づいて腫瘍部位と非腫瘍部位との判別を行う工程（ｃ）とを有することを特徴とする腫瘍部位の判別方法。
  2. 　前記ポルフィリン類がプロトポルフィリン類であることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍部位の判別方法。
  3. 　前記プロトポルフィリン類がプロトポルフィリンＩＸであり、
    　前記工程（ｂ）において、波長７００ｎｍ近傍の蛍光を分光検出することを特徴とする請求項２に記載の腫瘍部位の判別方法。
  4. 　前記色素が、インジゴカルミン、メチレンブルーのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の腫瘍部位の判別方法。
  5. 　同定用の色素を含有する検体の腫瘍部位に蓄積するポルフィリン類に励起光を照射して、励起後の前記ポルフィリン類が発する蛍光を検出する腫瘍部位の判別装置であって、
    　前記励起光を発する光源部と、
    　励起後の前記ポルフィリン類から発せられる蛍光のうち、前記色素に由来する吸収スペクトルと実質的に重複しない特定波長域の蛍光を分光して検出する受光部と、
    　前記受光部で受光された光の強度に基づいて、腫瘍部位と非腫瘍部位の判別を行う演算処理部とを有することを特徴とする腫瘍部位の判別装置。
  6. 　前記ポルフィリン類がプロトポルフィリン類であることを特徴とする請求項５に記載の腫瘍部位の判別装置。
  7. 　前記プロトポルフィリン類がプロトポルフィリンＩＸであり、
    　前記受光部が波長７００ｎｍ近傍の蛍光を分光して検出することを特徴とする請求項６に記載の腫瘍部位の判別装置。
  8. 　前記色素が、インジゴカルミン、メチレンブルーのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の腫瘍部位の判別装置。
PCT/JP2015/079823 2014-10-24 2015-10-22 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置 WO2016063945A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-217768 2014-10-24
JP2014217768A JP6429145B2 (ja) 2014-10-24 2014-10-24 腫瘍部位の判別のための方法、腫瘍部位の判別装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016063945A1 true WO2016063945A1 (ja) 2016-04-28

Family

ID=55760975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/079823 WO2016063945A1 (ja) 2014-10-24 2015-10-22 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6429145B2 (ja)
WO (1) WO2016063945A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007074730A1 (ja) * 2005-12-27 2007-07-05 Tohoku Electronic Industrial Co., Ltd. 癌罹病検定用データの収集方法及び該方法に使用される癌罹病検定用装置
JP2010240078A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Sbi Alapromo Co Ltd 腫瘍自動識別装置及び腫瘍部位の自動識別方法
US20110112059A1 (en) * 2008-05-05 2011-05-12 The General Hospital Corporation Photoactivatable antimicrobial agents and therapeutic and diagnostic methods of using same
WO2013002350A1 (ja) * 2011-06-29 2013-01-03 京都府公立大学法人 腫瘍部位の識別装置及び識別方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007074730A1 (ja) * 2005-12-27 2007-07-05 Tohoku Electronic Industrial Co., Ltd. 癌罹病検定用データの収集方法及び該方法に使用される癌罹病検定用装置
US20110112059A1 (en) * 2008-05-05 2011-05-12 The General Hospital Corporation Photoactivatable antimicrobial agents and therapeutic and diagnostic methods of using same
JP2010240078A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Sbi Alapromo Co Ltd 腫瘍自動識別装置及び腫瘍部位の自動識別方法
WO2013002350A1 (ja) * 2011-06-29 2013-01-03 京都府公立大学法人 腫瘍部位の識別装置及び識別方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016085113A (ja) 2016-05-19
JP6429145B2 (ja) 2018-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100415850B1 (ko) 레이저유도된차등정규화된형광스펙트럼을이용한암진단장치
JP4336673B2 (ja) 生物組織中のカロテノイドと関連する化学物質との非侵襲的測定方法および装置
JP6635363B2 (ja) 腫瘍部位の判別のための方法、腫瘍部位の判別装置
Betz et al. A comparative study of normal inspection, autofluorescence and 5‐ALA‐induced PPIX fluorescence for oral cancer diagnosis
Mayinger et al. Light-induced autofluorescence spectroscopy for the endoscopic detection of esophageal cancer
US20150185151A1 (en) Formulaic imaging for tissue diagnosis
WO2017082242A1 (ja) 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置
Prosst et al. Fluorescence diagnosis of colorectal neoplasms: a review of clinical applications
WO2015045479A1 (ja) 光計測装置
Baria et al. Label‐free grading and staging of urothelial carcinoma through multimodal fibre‐probe spectroscopy
US20100105022A1 (en) Analyzing biological cell material based on different interactions between illumination light and cell components
JP4485471B2 (ja) 組織診断用の画像提供装置
JP2016085111A (ja) 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置
JP6429145B2 (ja) 腫瘍部位の判別のための方法、腫瘍部位の判別装置
Campbell et al. Emerging clinical applications in oncology for non‐invasive multi‐and hyperspectral imaging of cell and tissue autofluorescence
JP2004538485A (ja) 蛍光診断システム
JP2017194428A (ja) 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置
SEKINE et al. Potential Application of Raman Spectroscopy for Real-time Diagnosis and Classification of Colorectal Cancer
WO2016063952A1 (ja) 検体用ホルダ
CN112414987A (zh) 一种应用光谱检测的荧光成像装置及测试方法
EP3259580B1 (en) Apparatus and method for fluorescence measurements on tissue for the determination of blood fluorophores
Lindvold et al. An optical method for reducing green fluorescence from urine during fluorescence-guided cystoscopy
CN116106275A (zh) 肿瘤部位的判定装置、肿瘤部位的判定方法以及存储介质
JP6731216B2 (ja) 検体用ホルダ
Mayinger Endoscopic fluorescence spectroscopic imaging in the gastrointestinal tract

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15851666

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15851666

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1