(57)【要約】【課題】蛍光診断を行うために必要なレーザ光照射条件等を規定する。【解決手段】生体領域１０７に腫瘍に親和性のある光感受性物質として１ｍｇ／ｍ２以上１０ｍｇ／ｍ２以下のタラポルフィンナトナリウムを投与して腫瘍に集積させる。生体領域１０７に対して７ｍＷ／ｃｍ２以上７０ｍＷ／ｃｍ２以下の強度で半導体レーザ装置１０１の発生するレーザ光を照射して光感受性物質を励起する。レーザ光で励起された光感受性物質が発する蛍光を観察する。蛍光の強弱に基づいて腫瘍の存在部位を判断する。【選択図】図１
2008017899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の標的領域中の腫瘍を蛍光によって診断する方法であって、
前記被検者に前記腫瘍に親和性のある光感受性物質として１ｍｇ／ｍ２以上１０ｍｇ／ｍ２以下のタラポルフィンナトナリウムを投与して前記腫瘍に集積させ、
前記標的領域に７ｍＷ／ｃｍ２以上７０ｍＷ／ｃｍ２以下の強度で中心波長が６６０ｎｍ以上６６４ｎｍ以下の半導体レーザの発生するレーザ光を照射して前記光感受性物質を励起し、
前記レーザ光で励起された前記光感受性物質が発する蛍光を観察し、前記蛍光の強弱に基づいて前記標的領域中の前記腫瘍の存在部位を判断する、
蛍光診断方法。
【請求項２】
前記蛍光の観察にカメラを使用し、かつ
前記カメラの最低被写体照度が０．５lux以上である、請求項１に記載の蛍光診断方法。
【請求項３】
前記被検者への前記光感受性物質の投与後１２時間以上２４時間以内に前記レーザ光で励起された前記光感受性物質が発する蛍光の観察を行う、請求項１に記載の蛍光診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は腫瘍やその他病巣に親和性を持つ光感受性物質をあらかじめ生体へ投与し、腫瘍やその他病巣に集積した段階で、光感受性物質の吸収波長に合致した波長の光を照射して、光感受性物質を励起し、腫瘍やその他病巣からの蛍光を捉える光線力学的手法を用いた蛍光診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子を利用した半導体レーザ装置は、小型軽量であるため様々な産業分野で利用されている。また、他の発振方式、例えばダイレーザではレーザの波長の分布が広く、可視光波長帯を発振するダイレーザ装置で半値幅が十数ｎｍ以上になるのに対して、半導体レーザ装置を使用すれば半値幅が数ｎｍ（２ｎｍ〜３ｎｍ程度）と狭く、かつ波長の揃ったレーザ光を発振することができる。さらに、半導体レーザ装置は、レーザ光の波長を半導体レーザ素子の温度調整により容易に制御することができるという特徴を持つ。
【０００３】
これらの特徴を有する半導体レーザ装置を用いた蛍光診断・治療装置が例えば特許文献１に記載されている。具体的には、特許文献１には、半導体レーザ素子の温度調整によって発振波長を制御することにより、光感受性物質の吸収波長と施術目的に適合した半値幅のレーザ光を得て、かかるレーザ光によって光感受性物質を効率良く励起することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２５９６２２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１を含め従来の蛍光診断に関する技術は、現実に蛍光観察を行うために必要なレーザ光照射条件、薬剤濃度等の条件を何ら示唆していない。例えば、光感受性物質としてタラポルフィンナトナリウムが知られている。従来、タラポルフィンナトナリウムを光感受性物質として使用する場合の投与量は４０ｍｇ／ｍ２程度であった。タラポルフィンナトナリウムは高価であるので、投与量の低減に対する要求がある。しかし、光感受性物質としてタラポルフィンナトナリウムを使用し、かつその投与量を低減した場合におけるレーザ光照射条件等の蛍光観察に必要な条件は、従来の技術では何ら示唆されていない。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題に鑑み、現実に蛍光診断を行うために必要なレーザ光照射条件、薬剤濃度等の条件を規定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被検者の標的領域中の腫瘍を蛍光によって診断する方法であって、前記被検者に前記腫瘍に親和性のある光感受性物質として１ｍｇ／ｍ２以上１０ｍｇ／ｍ２以下のタラポルフィンナトナリウムを投与して前記腫瘍に集積させ、前記標的領域に５ｍＷ／ｃｍ２以上７０ｍＷ／ｃｍ２以下の強度で中心波長が６６０ｎｍ以上６６４ｎｍ以下の半導体レーザの発生するレーザ光を照射して前記光感受性物質を励起し、前記レーザ光で励起された前記光感受性物質が発する蛍光を観察し、前記蛍光の強弱に基づいて前記標的領域中の前記腫瘍の存在部位を判断する、蛍光診断方法を提供する。
【０００８】
タラポルフィンナトナリウムの投与量が１ｍｇ／ｍ２以上１０ｍｇ／ｍ２に低減されているが、標的領域中の腫瘍の存在部位を蛍光の強弱に基づいて特定できる。レーザ光の強度が７０ｍＷ／ｃｍ２を上回る場合にはレーザ光によって励起された光感受性物質が蛍光とともに活性酸素を発生し、周囲の生体組織へダメージを与えたり、自らの分子構造が変性し蛍光を発しなくなるフォトブリーチ現象が発生したりする。また、レーザ光の強度が７ｍＷ／ｃｍ２を下回る場合には発生する蛍光が微弱になり観察が難しくなる。従って、レーザ光の強度は７ｍＷ／ｃｍ２以上７０ｍＷ／ｃｍ２以下に設定される。
【０００９】
蛍光の観察にカメラを使用する場合、カメラの最低感度ないしは最低被写体照度が０．５lux以上であれば、光感受性物質としてのタラポルフィンナトナリウムの投与量を低減しても腫瘍の存在部位を蛍光の強弱に基づいて特定できる。
【００１０】
光感受性物質の投与直後は血液中に高濃度の光感受性物質が存在する。そのため、光感受性物質の投与直後は標的領域にレーザ光を照射しても腫瘍のみでなくは血管からも強い蛍光が発せられるので、蛍光の強弱に基づいて標的領域中の腫瘍の存在部位を判断するのは困難である。具体的には、光感受性物質の投与後１２時間未満は蛍光の強弱に基づく腫瘍の存在部位の判断が困難である。また、光感受性物質の投与から時間が経過するのに伴って光感受性物質が排泄されるので、光感受性物質の投与後長時間が経過すると、腫瘍からの蛍光が弱まって周辺とのコントラストが低下し、腫瘍の存在部位の判断が困難となる。具体的には、光感受性物質の投与後２４時間を経過すると、蛍光の強弱に基づく腫瘍の存在部位の判断が困難となる。従って、前記被検者への前記光感受性物質の投与後１２時間以上２４時間以内に前記レーザ光で励起された前記光感受性物質が発する蛍光の観察を行うことが好ましい。
【００１１】
光感受性物質を励起する光の波長はその物質ごとに定まっている。また、多くの光感受性物質は波長４００ｎｍ付近に強い光の吸収帯を持っている。しかし、波長４００ｎｍ付近の励起光は生体組織自体からの自然蛍光を発生し、光感受性物質からの蛍光のコントランスを低減する。また、血液中に含まれるヘモグロビンの吸収帯域は６００ｎｍから６５０ｎｍ以下の範囲にあり、波長６５０ｎｍ以下の光はヘモグロビンに吸収されやすく、生体組織への深達性に劣っている。また、光感受性物質にタラポルフィンナトナリウムを使用した場合には、生体内からの蛍光ピークは６７２ｎｍであり、レーザ光波長がこのピーク波長に近い場合にはレーザ光と蛍光を分離することが困難になる。従って、半導体レーザ光の半値幅が数ｎｍであることかから、ヘモグロビンの吸収帯域から外れ、蛍光ピーク以下の波長である６６０ｎｍ以上６６４ｎｍ以下でタラポルフィンナトナリウムを励起して蛍光観察を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、半導体レーザを光源として用い、かつ光感受性物質であるタラポルフィンナトナリウムの投与量を低減した場合の光線力学的手法による蛍光観察の条件が示されたので、当該腫瘍細胞を蛍光により特定し、切除ないし壊死させることにより癌等の治療効果の向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、実施の形態にかかる蛍光診断法で使用する医療用レーザ装置（蛍光診断装置）の一例を示すブロック図である。図１において、１０１は半導体レーザで、動作温度０℃における動作時の発振波長が６６４ｎｍ、半値幅±１ｎｍの特性を持っている。１０２は半導体レーザ１０１が発振したレーザ光を導光する光ファイバ、１０３は光ファイバ１０２で導光されたレーザ光をコリメートし、レーザ光を平行光とするコリメートレンズ、１０４は平行光になったレーザ光のスペクトルから蛍光の波長成分を取り除く波長整形用のバンドパスフィルタで、波長６６２ｎｍから波長６６５ｎｍは透過率８０％以上、波長６６６ｎｍ以上では透過率１％未満となっている。１０５はバンドパスフィルタ１０４を透過したレーザ光を観察領域である生体組織（被検者の標的領域）１０７へ均等に照射するための光学レンズ、１０６は光学レンズ１０５を透過したレーザ光を観察対象である光感受性物質が投与された生体組織１０７の方向へ反射させるための反射鏡、１０８は生体組織１０７の蛍光から励起レーザ光の波長成分を取り除くノッチフィルタ、１０９はノッチフィルタ１０８を透過した生体組織からの蛍光を結像させるための対物レンズ、１１０は対物レンズ１１０によって結像したイメージを撮影するＣＣＤカメラであり、撮影された画像は画像表示装置１１１に表示される。
【００１４】
以下、本実施の形態の蛍光診断法を説明する。
【００１５】
まず、被検者に腫瘍との親和性を有する光感受性物質を投与し、生体組織１０７中の腫瘍に光感受性物質を集積させる。
【００１６】
本実施の形態では光感受性物質としてクロリン系のタラポルフィンナトリウム（商品名レザフィリン；明治製菓株式会社製）を用いる。タラポルフィンナトリウムは極大吸収波長が６６４ｎｍであり、６７２ｎｍに蛍光の中心波長を持つ。また、本実施の形態では、１ｍｇ／ｍ２以上１０ｍｇ／ｍ２以下のタラポルフィンナトナリウムを被検者に投与する。このように本実施の形態では従来（通常、４０ｍｇ／ｍ２程度）よりもタラポルフィンナトナリウムの投与量を大幅に低減している。
【００１７】
次に、半導体レーザ１０１の発生するレーザ光を照射して光感受性物質を励起する。そして、レーザ光で励起された光感受性物質が発する蛍光を観察し、蛍光の強弱に基づいて生体組織１０７中の腫瘍の存在部位を判断する。
【００１８】
図２は、腫瘍ないしは病変組織での光感受性物質の濃度Ｃ１と、腫瘍の周辺の正常組織での濃度Ｃ２を模式的に示す。光感受性物質の投与直後は血液中に高濃度の光感受性物質が存在する。そのため、光感受性物質の投与直後は生体組織１０７にレーザ光を照射しても腫瘍のみでなくは血管からも強い蛍光が発せられるので、蛍光の強弱に基づいて標的領域中の腫瘍の存在部位を判断するのは困難である。具体的には、光感受性物質の投与後１２時間未満は蛍光の強弱に基づく腫瘍の存在部位の判断が困難である。また、光感受性物質の投与から時間が経過するのに伴って血液中から光感受性物質が排泄されるので、光感受性物質の投与後長時間が経過すると、腫瘍からの蛍光が弱まり、蛍光の検出が困難になるのと同時に周辺とのコントラストが低下し、腫瘍の存在部位の判断が困難となる。具体的には、光感受性物質の投与後２４時間を経過すると、蛍光の強弱に基づく腫瘍の存在部位の判断が困難となる。そのため、レーザ光の照射及び蛍光の観察は、被検者への光感受性物質の投与後１２時間以上２４時間以内に実行される。
【００１９】
以下、レーザ光の照射及び蛍光の観察について詳述する。
【００２０】
本実施の形態では、半導体レーザ１０１は中心波長６６４ｎｍ、半値幅２ｎｍ（６６３ｎｍ〜６６５ｎｍ）のレーザ光を発振する。レーザ光は光ファイバ１０２によってコリメートレンズ１０３へ導光される。コリメートレンズ１０３は光ファイバ１０２から照射されたレーザ光を平行光にコリメートする。
【００２１】
コリメートされたレーザ光はバンドパスフィルタ１０４に入射する。図３はバンドパスフィルタ１０４の透過率特性を、励起されたレーザ光および蛍光の波長特性と共に模式的に示したものである。２０１は励起用レーザ光の強度を、２０２は前記励起用レーザ光の波長成分の一部を除去するバンドパスフィルタ１０４の透過率の波長特性を、２０３は励起された光感受性物質が発する蛍光強度の波長特性をそれぞれ示している。バンドパスフィルタ１０４によってレーザ光の波長的に拡がっている裾野がカットされる。具体的には、コリメートされたレーザ光はバンドパスフィルタ１０４により波長６６０ｎｍ未満および波長６６６ｎｍ以上の成分が１／１００以下に減光される。
【００２２】
バンドパスフィルタ１０４を透過したレーザ光は光学レンズ１０５と反射鏡１０６によって生体組織１０７に照射される。生体組織１０７に照射されるレーザ光の強度は７ｍＷ／ｃｍ２以上７０ｍＷ／ｃｍ２以下である。レーザ光強度が１５ｍＷ／ｃｍ２以上の場合にはレーザ光によって励起された光感受性物質が蛍光とともに活性酸素を発生し、周囲の生体組織へダメージを与えたり、自らの分子構造が変性し蛍光を発しなくなるフォトブリーチ現象が発生したりする。従ってパワー密度が高くなることは蛍光観察には適さなくなる。また、７ｍＷ／ｃｍ２未満の場合では発生する蛍光が微弱になり観察が難しくなる。励起用レーザ光で照射された光感受性物質が投与された生体組織１０７からはその蓄積した光感受性物質の濃度に対応した強度の蛍光が発生する。
【００２３】
生体組織１０７から発生した蛍光および生体組織１０７で反射された励起用レーザ光はノッチフィルタ１０８を取り付けたＣＣＤカメラ１１０によって撮影され、画像表示手段１１１に表示される。この画像中での蛍光の強弱に基づいて生体組織１０７内の腫瘍の存在部位が判断される。
【００２４】
図４はノッチフィルタ１０８の波長特性を、レーザ光および蛍光と共に模式的に示したものである。３０１は励起レーザ光強度の波長特性を、３０２は励起レーザ光により励起された光感受性物質が発する蛍光強度の波長特性を、３０３は励起用レーザ光をカットするノッチフィルタの透過率の波長特性をそれぞれ示している。ノッチフィルタ１０８によって蛍光からレーザ光がカットされる。具体的には、レーザ光３０１および蛍光３０２のうち波長６６０ｎｍ〜波長６６６ｎｍの領域が１／１０００以下（光学濃度ＯＤ３以上）に減光される。一方、波長６６６ｎｍよりも長波長の蛍光成分はほとんど減光されずにノッチフィルタ１０８を透過する。レーザ光はバンドパスフィルタ１０４で波長６６０ｎｍ未満および波長６６６ｎｍ以上の波長成分は１／１００以下に減光されているため、既に蛍光よりも十分に強度が弱くなっている。このように励起レーザ光の波長成分を取り除かれた蛍光は対物レンズ１０９を取り付けたＣＣＤカメラ１１０によって蛍光画像として撮影される。
【００２５】
本実施の形態では、前述のように光感受性物質としてのタラポルフィンナトナリウムの投与量を１ｍｇ／ｍ２以上１０ｍｇ／ｍ２以下に低減している。この投与量の低減により励起される蛍光の強度は弱まる傾向にある。しかし、ＣＣＤカメラ１１０の最低感度ないしは最低被写体照度が０．５lux以上であれば、腫瘍の存在部位を蛍光の強弱に基づいて確実に特定できる。
【００２６】
なお、ＣＣＤカメラ１１０を肉眼でも観察することができ、この場合は観察者の視力など必要に応じて対物レンズ１０９を取り外してもよく、交換してもよい。また、ＣＣＤカメラをより感度の高いカメラを使用してもよい。
【００２７】
下記の表１および図５は、光感受性物質の濃度と励起レーザ光の強度の積と蛍光の強度の関係を示す。この表１および図５に示すように、光感受性物質の濃度の増加、および励起レーザ光の強度の増加に伴って蛍光の強度が増加する。また、光感受性物質の濃度と励起レーザ光の強度は補完的な関係にある。例えば光感受性物質の濃度を半分に低減した場合、励起レーザ光の強度を約２倍にすると蛍光の強度はほぼ一定に維持される。逆に、励起レーザ光の強度を半分に低減した場合、光感受性物質の濃度を約２倍にすると蛍光の強度はほぼ一定に維持される。
【００２８】
【表１】
2008017899.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の蛍光診断法は、神経膠腫（しんけいこうしゅ；グリオーマ）をはじめとする悪性腫瘍の領域検出に利用することができる。すなわち、正常部位へ浸潤した腫瘍細胞からの蛍光を捉えることで、当該腫瘍細胞を切除ないし壊死させることができ、癌などの治療効果の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる蛍光診断法で使用する蛍光診断装置の一例を示すブロック図。
【図２】光感受性物質についての投与後の経過時間と濃度の関係を示す模式的なグラフ。
【図３】レーザ光および蛍光の波長分布とバンドパスフィルタの波長特性を示す模式図。
【図４】レーザ光および蛍光の波長分布とノッチフィルタの波長特性を示す模式図。
【図５】光感受性物質の濃度と励起レーザ光の強度の積と蛍光の強度の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１０１  半導体レーザ
１０２  光ファイバ
１０３  コリメートレンズ
１０４  バンドパスフィルタ
１０５  光学レンズ
１０６  反射鏡
１０７  生体組織
１０８  ノッチフィルタ
１０９  対物レンズ
１１０  ＣＣＤカメラ
２０１  励起レーザ光強度の波長特性
２０２  バンドパスフィルタ１０４の透過率の波長特性
２０３  蛍光強度の波長特性
３０１  励起レーザ光強度の波長特性
３０２  蛍光強度の波長特性
３０３  ノッチフィルタの透過率の波長特性
【図１】
2008017899.tif 000004
【図２】
2008017899.tif 000005
【図３】
2008017899.tif 000006
【図４】
2008017899.tif 000007
【図５】
2008017899.tif 000008