JPS632633B2

JPS632633B2 -

Info

Publication number: JPS632633B2
Application number: JP57151403A
Authority: JP
Inventors: Teruo Kakuma; Atsushi Pponma; Tatsu Hirano; Yutaka Tsucha; Yoshihiro Hayata; Katsuo Aizawa; Harufumi Kato; Keiji Kainuma
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Hamamatsu Photonics KK; Atago Bussan Co Ltd
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Atago Bussan Co Ltd
Priority date: 1982-08-31
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1988-01-20
Also published as: GB2125986B; GB8322218D0; JPS5940869A; GB2125986A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はヘマトポルフイリン誘導体その他の腫
瘍に親和性のある光感受性物質を予め病巣部に吸
収させておき、その部分をレーザ光で照射して癌
病巣の治療を行う癌の治療装置に関する。

癌の診断にクリプントンレーザ、癌の治療にア
ルゴンダイレーザの連続波を用る治療および診断
装置がすでに提案されている（実願昭56−159142
号（実開昭58−64307号公報参照））。

第１図は前記提案に関わる装置を示す概略構成
図である。この装置で、癌の診断をするときは、
癌病巣部Ａとその周辺部Ｂに予め前記ヘマトポル
フイリン誘導体を吸収させておく。

そして病巣部Ａとその周辺部Ｂに内視鏡１を対
向させる。

クリプトンレーザ光源５からの光を切り換えミ
ラー７とライトパイプ１２を通してＡ，Ｂに照射
する。Ａ，Ｂ部の像をイメージガイド１１によつ
て取り出し、この像を帯域フイルタ（色フイル
タ）２を介して像増強管３に投射して増強して観
察する。

治療時にはアルゴンダイレーザ光源６からの光
をライトパイプ１２により患部に投射する。

この装置により新しい診断と治療が可能になつ
たが、治療用のアルゴンレーザ光の患部への侵達
度が小さいという問題がのこされている。

一般的に癌病巣は組織の表面にのみ存在するも
のではなく、組織内部にも存在する。

レーザと癌の光化学（加藤大典）レーザ研究
Vol.10 No.２（1982.5月）に示されているように、
この種の治療用レーザ光侵達度は表面から５mm程
度である。そのため内部の癌の完全な治療を行う
のは容易でない。

そのため本件発明者等は生体組織に関するレー
ザ光の透過特性を検討して第４図に示すようなデ
ータを得た。第４図から理解できるように生体組
織に対するレーザ光の透過特性は深さに対して指
数関数的に減衰する。したがつて、レーザ光を強
くすれば侵達度が向上する。

しかし、従来使用されている連続波のレーザで
は電力不足のために内部に十分なエネルギーを到
達させることができない。

ヘマトポルフイリン誘導体を吸収した癌組織内
での光化学反応とその殺細胞効果のメカニズムは
未だ解明されていない。

一般的に言つて、光化学反応の速度はその反応
がパルス光の時間隔内で生じるときは瞬間強度に
比例する。

また一般に光化学反応は非線形効果があり、瞬
間強度を大きくする方が反応量が多くなる。

これらのことから殺細胞効果と侵達度を大きく
するには瞬間強度を大きくする必要があることに
着目した。

本発明の目的は、照射光源にレーザ光パルス光
源を用い侵達度を向上させ、組織表面および内部
の癌を完全に治療することができる癌の治療装置
を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明によるレー
ザ光パルスを用いた癌の治療装置は、腫瘍に親和
性のある光感受性物質が予め吸収させられている
病巣部に光源からの光を照射して癌病巣を治療す
る癌の治療装置において、前記光感受性物質をヘ
マトポルフイリン誘導体とし、前記光源をエキシ
マレーザを用いて励起される色素レーザ光源で前
記ヘマトポルフイリン誘導体に吸収されやすい波
長略630nmの繰り返しパルス発生装置として構成
されている。

前記エキシマレーザはパルス幅は30ns、繰り返
し周波数は60Hzまたはその整数分の１の繰り返し
周波数で動作させられる。

前記色素レーザの溶液を、ローダミン610のエ
タノール溶液とすることができる。

以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。第２図は本発明による癌の治療装置の
実施例を示すブロツク図である。

第２図においてＡは癌部位、Ｂはその周辺部、
Ｃは正常部を示す。

診断および治療に先立つて、腫瘍に親和性のあ
る光感受性物質である塩酸ヘマトポルフイリンを
硫酸と酢酸でPH7.4に調整したヘマトポルフイリ
ン誘導体を患者の血管から静注する。

ヘマトポルフイリンは癌組織に特異的に吸収さ
れ、正常組織にはほとんど吸収されず無害な物質
である。癌組織に吸収されたヘマトポルフイリン
誘導体に第２パルス光源のレーザ光パルス（波長
約405nm）で照射されると、波長が630nmと
690nmとの２ケ所にピークを持つ蛍光を発生す
る。

この特徴を利用して癌の診断が行われる。

内視鏡２１には病巣部位等を照射するパルス光
を伝送するライトパイプを内蔵している。

この実施例装置では、治療のための第１のパル
ス光源２４、精密診断のための第２のパルス光源
２３および全体を診断するための白色光源２６が
設けられている。

第１のパルス光源２４および第２のパルス光源
２３からの光は同一のライトパイプに切り換え接
続され、白色光源２６からの光はさらに他のライ
トパイプから病巣に送出される。

第６図は第１および第２のパルス光源の実施例
を示す図である。図中数字２４の示す破線で囲ま
れた部分が630nmの第１レーザ光パルスを発生す
る部分、数字２３の示す破線で囲まれた部分が
405nmの第２レーザ光パルスを発生する部分であ
る。

エキシマレーザ５０は第１のパルス光源２４お
よび第２のパルス光源２３で共通に用いられ、第
１のパルス光源２４の色素ローダミン610のエタ
ノール溶液を用い波長630nmの光を放出する第１
の色素レーザDL１（630nm）、第２のパルス光源
２４の色素PBBOのトルエンとエタノール溶液を
用い波長405nmの光を放出する第２の色素レーザ
DL２（405nm）を励起可能である。Ｌ４，Ｌ５
は集束レンズ、Ｍ１，Ｍ４は半透明鏡、Ｍ２，Ｍ
３はそれぞれ全反射鏡である。切換部２５は二つ
の開口２５ａ，２５ｂを持つシヤツタである。手
動操作により移動可能であり、治療時にはエキシ
マレーザ５０、開口２５ａ、レンズＬ４の光路を
形成し色素レーザDL１を励起し、精密診断時に
はエキシマレーザ５０、開口２５ｂ、レンズＬ５
の光路を形成し色素レーザDL２を励起する。

エキシマレーザ５０の発振波長は308nm、パル
ス幅30ns、エネルギーは数mJ〜100mJ可変で60
Hzまたはその整数分の１の周波数で繰り返し発振
させられる。

第１のパルス光源の波長を630nmにしたのはこ
の波長のレーザ光を生体組織内部に照射されたと
き生体組織に吸収されにくく、ヘマトポルフイリ
ン誘導体に効率よく吸収されるからである。第２
のパルス光源の波長を405nmにしたのは第３図で
説明した癌病巣部位特有の蛍光を励起させること
ができるからである。

第２図に示す一般的な観察用の白色パルス光源
２６からの光は、内視鏡の第２のライトパイプに
導かれる。白色光照射によるＡ，Ｂ部位の像は後
述するようにテレビジヨンモニタで観測される。

本発明による装置の全体の系、前記各光源の起
動、画像再生、スペクトル解析等は、制御部２７
により60Hzの基体タイミングで制御される。

このタイミングは全体の動作の説明の欄で詳述
する。

内視鏡２１のイメージガイドの出力部には半透
明鏡３１が対応させられている。この半透明鏡２
１によつてイメージガイドからの画像は二方向に
分離される。半透明鏡３１を透過した像は診断時
のみ解放されるシヤツタ４１を介してテレビカメ
ラ２７に入力される。第２のパルス光源２３によ
る照射または白色パルス光源２６により照射され
たＡ，Ｂ部位の画像、あるいは両者の照射による
画像は診断時にテレビジヨンカメラ２７により撮
像され、テレビモニタ２８で観察される。半透明
鏡２１によつて反射された像はシヤツタ４２およ
び集束レンズＬ１を介して分光器２９に入力され
る。分光器２９ではＡ，Ｂ部位の画像を分光す
る。この分光された像は集束レンズＬ２で、像増
強管３２の光電面３２ａに投影される。第７図に
分光器２９の出力と像増強管３２の光電面の関係
を略図示してある。

像増強管３２はその光電面３２ａに投影された
患部のスペクトルをマイクロチヤンネルプレート
３２ｂで増倍して蛍光面３２ｃ上に増倍して出力
する。

像増強管３２とSIT管３５の関係を第８図に略
図示してある。

SIT撮像管３５はフエースプレート３５ａ、そ
の内面に形成されている光電面３５ｂ、イメージ
ターゲツト３５ｃ、電子銃３５ｅを持ちスペルト
ルを図形化のための信号取り出しに用いられる。
撮像管３５の光電面３５ｂに対応して形成された
イメージターゲツト３５ｃの像を走査ビーム３５
ｄにより走査する。第９図にスペクトルと走査線
の関係を略図示してある。撮像管３５の出力はス
ペクトル解析部３６により、走査線ごとに積分さ
れる。

第１０図に取り出された映像信号Ａとその映像
信号の積分波形を示してある。第１０図Ａは第９
図のｍ―１番目の走査線とｎ番目の走査線で取り
出された映像信号とを示している。同図Ｂはスペ
クトル解析部３６における各走査線の映像信号の
積分波形示す。第１０図はｎ―１番目の走査線に
対応する波長のスペクトル強度よりも、ｎ番目の
走査線に対応する波長のスペクトル強度の方が大
きいことを示している。つまり走査線の空間的間
隔によりスペクトルをサンプリングして積分し、
当該部分のスペクトル強度を得ているのである。

次に前記構成の装置の動作を制御部４０の動作
に関連して説明する。

前記装置は、まず癌を発見する診断のモード、
発見した癌を前記第１のレーザ光パルスで照射し
て光感受性物質であるヘマトポルフイリン誘導体
を吸収している癌細胞のみを殺す治療のモード、
前記治療の結果を再び診断して完治を確認する診
断のモードの順に繰り返し使用される。

第５図に診断および治療のモードにおける第
１、第２の光源および白色パルス光の発光のタイ
ミングと、撮像のタイミングを示してある。

全てのパルス光源は、テレビ系の垂直同期パル
ス（60Hz）に同期するように制御部４０によりタ
イミング制御される。

診断モードでは、第１レーザパルスは前記垂直
同期信号と同期してテレビ系の垂直ブランキング
内に発光させられる。波長は約405nm、パルス幅
約30nsである。

この光で病巣部を照射すると、後述のごとく、
癌病巣に局在的に吸収されたヘマトポルフイリン
誘導体が蛍光を発生する。この際、散乱光や正常
組織の自家発光の影響を極力小さくしてスペクト
ラムとして診断するために分光器で病巣部からの
画像を分光する。

また、病巣部を白色光で照射した時の画像は視
覚による定性的な判断に供される。

白色光の点灯のタイミングは第５図Ｃに示すよ
うに第２の光源の点灯、第５図Ａ、の間に挿入さ
れる。

第５図Ｄは、第５図Ａに示す第２の光源からの
レーザ光パルスにより励起された癌病巣部からの
蛍光発光を示している。

第５図Ｅは撮像装置であるイメージインテンシ
フアイヤ３２のゲートを開く期間を示す波形であ
り、この期間に発生した情報すなわち、第５図Ｄ
に示す癌病巣部からの蛍光発光に原因する蛍光発
光のスペクトルのみを増強する。増強されたスペ
クトルは、SIT撮像管３５の走査により順次取り
出されスペクトル解析部３６で走査線ごとに積分
され表示部３７によりスペクトル図形として表示
される。

このスペクトル図形により精密な診断、テレビ
ジヨンモニタにより定性的な診断がされる。

癌病巣の治療は前記第１の光源２４からの光パ
ルスを癌病巣に照射することにより行われる。

本発明による装置は以上のように構成され動作
するものであるから以下のような効果が期待でき
る。

光源をパルスにすることにより、エネルギーを
集中させることができ、内部への侵達度を大きく
することができ深部の病巣の治療が可能になつ
た。本件発明者等がパルスエネルギー100mj／パ
ルスのXeClガスを用いたエキシマレーザの放出
光で、ローダミン610を用いた色素レーザを励起
して得た波長630nmのレーザ光を人体の組織に類
似する試料すなわち50mm厚の豚肉片を介してマウ
スの腫瘍に照射したところ、癌細胞を破壊できる
ことが確認できた。

以上詳しく説明したように本発明による装置に
よれば深部の癌細胞を破壊できるので、本装置は
肺癌を初め種々の癌の治療に広く応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の癌の診断および治療装置の構成
を示す概略図である。第２図は本発明による癌の
治療装置の実施例を示すブロツク図である。第３
図は癌病巣部に含有されたヘマトポルフイリン誘
導体の蛍光発光特性を示すグラフである。第４図
は生体組織へのレーザ光の侵達特性を示すグラフ
である。第５図は本発明による装置の動作特性を
説明するためのタイミングチヤートである。第６
図にレーザ光源部の構成を示すブロツク図であ
る。第７図は分光器の出力であるスペクトラムと
像増強管の光電面上の像の関係を示す斜視図であ
る。第８図は像増強管と撮影管の関係を示す概略
図である。第９図はテレビジヨンの走査線とスペ
クトラムの位置的関係を示す説明図である。第１
０図は映像信号とその積分波形を示す波形図であ
る。第１１図はスペクトルの波形表示例を示す図
である。２１…内視鏡、２３…第２パルス光源、２４…
第１パルス光源、２５…切り換え部、２６…白色
パルス光源、２７…テレビカメラ、２８…テレビ
モニタ、２９…分光器、３１…半透明鏡、３２…
像増強管、３３…ゲートパルス発生器、３５…
SIT撮像管、３６…スペクトラム解析部、３７…
表示器、４１…テレビカメラ用シヤツタ。

Claims

【特許請求の範囲】１腫瘍に親和性のある光感受性物質が予め吸収
させられている病巣部に光源からの光を照射して
癌病巣を治療する癌の治療装置において、前記光
感受性物質をヘマトポルフイリン誘導体とし、前
記光源をエキシマレーザを用いて励起される色素
レーザ光源で前記ヘマトポルフイリン誘導体に吸
収されやすい波長略630nmの繰り返しパルス発生
装置として構成したことを特徴とするレーザ光パ
ルスを用いた癌の治療装置。２前記エキシマレーザはパルス幅は30ns、繰り
返し周波数は60Hzまたはその整数分の１の繰り返
し周波数である特許請求の範囲第１項記載のレー
ザ光パルスを用いた癌の治療装置。３前記色素レーザの溶液は、ローダミン610の
エタノール溶液である特許請求の範囲第１項記載
のレーザ光パルスを用いた癌の治療装置。