(57)【要約】【課題】外科手術の手順を邪魔することなく、かつ、腫瘍領域を正確に識別しながら、より安全に腫瘍切除を行なえるように支援する。【解決手段】患者ＰＳの患部ＯＢに集積して化学修飾を受けた蛍光物質に対し所定波長成分の励起光を照射し、且つ、その点灯及び消灯の繰り返しにより蛍光物質の励起を断続的に行なう光源部２と、この光源部２からの励起光を患部ＯＢ近傍に導き、その患部に集積した蛍光物質から放射される蛍光を入射する光ファイバ８と、この光ファイバ８を介して入射される蛍光の強度を検出する検出部３と、この検出部３により検出された光源部２の点灯及び消灯に対応する蛍光強度に基づいて蛍光物質の濃度を推定する演算装置４と、この演算装置による蛍光物質の濃度推定値を表示する表示装置５とを備える。【選択図】　図１
2004089533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の生体内の患部に集積して化学修飾を受けた蛍光物質に対し所定波長成分の励起光を照射し且つその点灯及び消灯の繰り返しにより前記蛍光物質の励起を断続的に行なう光源と、
前記光源からの励起光を前記生体内の患部近傍に導く導光手段と、
前記患部に集積した蛍光物質から放射される蛍光の強度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記光源の点灯及び消灯に対応する蛍光強度に基づいて前記蛍光物質の濃度を推定する演算手段と、
前記演算手段による前記蛍光物質の濃度推定値を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置。
【請求項２】
前記光源は、機械式シャッターと特定の波長近傍成分をもつ光を透過する光学フィルタとを有するハロゲンランプ光源又はメタルハライドランプ光源、又は、前記光源の点灯及び消灯の応答性に優れたＬＥＤ（発光ダイオード）或はそのＬＥＤに光学フィルタを設けて構成されることを特徴とする請求項１記載の蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置。
【請求項３】
前記導光手段は、前記蛍光物質が集積する患部に前記励起光を導くと共に、その励起光により当該蛍光物質から放射される蛍光を前記検出手段に導く光ファイバを備えたことを特徴とする請求項１記載の蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置。
【請求項４】
前記検出手段は、凹型の回折格子、凸型の回折格子、又はレンズを組み合わせてなる回折格子と、光を電気信号に変換する光検出器とから構成されることを特徴とする請求項１記載の蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記光源の点灯時における前記励起光の強度に対応する第１の波長における測定値をＬｏｎとし、前記光源の消灯時における励起光の強度に対応する第１の波長における測定値をＬｏｆｆとし、前記光源の点灯時に前記検出手段により検出される蛍光の強度に対応する第１の波長と異なる第２の波長における測定値をｌｏｎとし、前記光源の消灯時に前記検出手段により検出される蛍光の強度に対応する第１の波長と異なる第２の波長における測定値をｌｏｆｆとし、前記蛍光物質の濃度に対応するパラメータをＰとしたときの当該パラメータＰ＝（ｌｏｎ−ｌｏｆｆ）／（Ｌｏｎ−Ｌｏｆｆ）、又は、そのパラメータＰの変化に対し単調増加又はこのパラメータＰと単調減少の関係にある数値を演算するものであることを特徴とする請求項１記載の蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置。
【請求項６】
前記演算手段により推定される前記患部表面に染料を塗布してマーキングを施すための開口部を有する染料塗布手段と、
前記患部表面の液体を吸引除去する開口部を有する吸引手段とをさらに備え、前記染料塗布手段の開口部及び前記吸引手段の開口部が前記光ファイバの先端部近傍の所定位置に配置されたことを特徴とする請求項３記載の蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置。
【請求項７】
前記光ファイバの先端部に着脱自在で、且つ、緩やかに湾曲した形状をもつ保護手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置。
【請求項８】
前記光ファイバの先端部は、ハンドピース型検出器で構成されることを特徴とする請求項３記載の蛍光物質集積性腫瘍の識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置に係り、とくに蛍光物質集積性をもつ腫瘍を外科的に切除する手術を行なうときに、その腫瘍の境界を無影灯や通常照明の点灯下でもその影響を受けずに検出しその境界表面にマーキングを施すことによりその腫瘍切除の外科手術を支援する支援装置に関する。この支援装置は、例えば、腫瘍組織と正常組織との境界が非常に重要な脳外科手術や一般の外科手術に利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
臨床の場では、患部の腫瘍が周辺組織に浸透し腫瘍組織と正常組織の境界が不明瞭な場合、通常は腫瘍組織の完全除去を優先し、疑わしき部分を含めて切除する方法が幅広く採用されている。しかし、必要以上の切除は、望ましいものではない。特に、脳腫瘍では、不用意な切除が脳機能に対し深刻な打撃を与えかねないので、積極的な治療が困難であった。
【０００３】
そこで、脳腫瘍の治療においては、次のような正常組織と識別して必要十分な部分だけを切除する脳外科手術の試みが始められている。この方法では、まず、腫瘍集積性のある蛍光物質を患者に投与し、腫瘍部への集積が進んだ段階で、無影灯や手術室内の照明を全て消した状態のまま、その蛍光物質を励起できる波長の光、例えば近紫外線等のみを患部及びその周辺に照射する。このとき、近紫外線等の照射により蛍光を放射する領域（蛍光物質の集積が進んだ領域）が腫瘍（患部）領域であるという特性を利用して、その腫瘍領域を正常組織から識別できるように可視化し、その情報を画像として記録する。その後で、通常照明に戻し、その情報に基づいて術者の脳外科手術が進められる。
【０００４】
上記腫瘍集積性のある蛍光物質の例として、蛍光色素の５−ＡＬＡ（Ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ　Ａｃｉｄ）が知られている。この５−ＡＬＡを投与すると、酵素の作用によって、ＰｏｒｐｈｏｂｉｌｉｎｏｇｅｎからＰｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎｏｇｅｎ　ＩＸに化学修飾され、これが細胞内に蓄積して蛍光を発するようになる。この現象を応用することで、上記手法による腫瘍領域の識別が可能となる。
【０００５】
図５は、腫瘍集積性蛍光物質として上記５−ＡＬＡを用いた従来例の腫瘍境界識別装置を示す。ここで、上記５−ＡＬＡは、生体内で自然に生成されている物質と考えられ、人体に対する副作用は小さく、経口または静注のいずれでも可能である。この５−ＡＬＡは、体内に取り込まれると、細胞内ではポルフィリン（Ｐｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎｏｇｅｎ　ＩＸ）の濃度が上昇する。このポルフィリンを励起させる励起光の波長領域は、３７０ｎｍ〜３８０ｎｍで、その波長領域の励起光照射によりポルフィリンから放射される蛍光の波長領域のピークは、６２０ｎｍ付近であることが知られている。この５−ＡＬＡの蛍光波長は赤領域であり、血液の色に近いため、肉眼での視認が困難なことが多い。
【０００６】
そこで、図５に示す従来例の腫瘍境界識別装置は、励起光を発する光源部と、その励起光照射で発生する蛍光を検出するカメラ部とを備え、光源部に励起波長のみを通過させる光学フィルタを、カメラ部に蛍光波長のみを通過させる光学フィルタをそれぞれ配置した構造となっている。
【０００７】
具体的には、図５に示す従来例では、通常照明灯１００及び無影灯１１０が置かれた手術室内で、手術台上の患者ＰＳに対し脳腫瘍（患部）の治療のために脳外科手術を施す場合を想定している。
【０００８】
この脳外科手術で使用される従来例の脳腫瘍識別装置は、図示の如く、５−ＡＬＡが投与された患者ＰＳの患部周辺に対しその細胞内に集積する蛍光物質（ポルフィリン）を励起させるための励起波長の光（近紫外線等）を照射する励起光源１２０と、この励起光照射により腫瘍領域に集積した蛍光物質から放射される蛍光の分布を示す画像（以下、蛍光画像）と通常の可視光による画像（以下、可視光画像）を撮像する撮像装置１３０と、励起光源１２０及び撮像装置１３０の動作を制御するコントロール装置１４０と、撮像装置１３０で得られる蛍光画像及び可視光画像を重畳表示又は１つの画面を２分して個別に表示する２画面表示等の画像処理を行なう画像合成装置１５０と、画像合成装置１５０で画像処理が施された画像を表示する表示装置１６０とを備えている。
【０００９】
この内、励起光源１２０は、励起波長の光のみを患部近傍に照射するために、光源本体１２１内に設けたハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の白色光源１２２からの白色光をその光路上に設けたレンズ系１２３及び光学フィルタ１２４を介して上記励起波長の光とし、その励起光を光源本体１２１の外部に延びて取り付けた光ファイバ１２５を介して患者ＰＳの患部近傍の所定位置に誘導し、その光ファイバ１２５の先端部に取り付けた集光レンズ１２６を介してその患部付近に向けて照射する構造をもつ。
【００１０】
撮像装置１３０は、例えばスタンド型の装置本体１３１内に、同じ視点から患者ＰＳの患部近傍を撮影できるように、２種類のカメラ、すなわち可視光の波長領域に感度を持つＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ等の可視光用カメラ１３２と、蛍光物質が放射する蛍光の波長領域に感度を持つＣＣＤカメラ又は光学フィルタ付きＣＣＤカメラ等の蛍光用カメラ１３３とを配置し、両カメラ１３２、１３３をその前面側に設けた機械的な可動式ミラーやハーフミラー等の切り替え用ミラー１３４を介して互いに切り替え可能な構造をもつ。なお、同じ視点からの画像でなくても良い場合は、上記２種のカメラ１３２、１３３がほぼ同じ患部領域を見込むように配置し、この場合に撮像装置１３０で得られる蛍光画像及び可視光画像は厳密には重ならないので、表示装置上に重畳表示ではなく、２画面表示で個別に表示される。
【００１１】
上記の従来例の脳腫瘍識別装置によれば、まず、手術室内の室内照明灯１００及び無影灯１１０を消灯し、励起光源１２０を点灯した状態で、患者ＰＳに投与された腫瘍集積性蛍光物質である５−ＡＬＡの分布を示す患部近傍の画像（以下、蛍光画像）を撮像装置１２０の蛍光用カメラ１３３により撮像し、画像合成装置１５０に録画する。
【００１２】
次いで、励起光源１２０を消灯し、室内照明灯１００を点灯し、通常の可視光のもとで映し出される患部近傍の画像を撮像装置１２０の可視光用カメラ１３２により撮像し、リアルタイムで表示装置１６０上に表示する。このとき、表示装置１６０上には、術者の要求に従って上記で録画された５−ＡＬＡの分布を示す画像が、可視光で得られる画像上に重畳表示され、或は２画面表示により可視光画像と共にその参考画像として表示される。
【００１３】
これらの表示画像を参照しながら、術者は必要十分な患部のみを切除する。この切除により患部に変形が生じた場合は、上述の蛍光画像の撮影→可視光画像の撮影→重畳表示又は２画面表示のサイクルを細かく繰り返すことにより、手術が進められる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例の脳腫瘍識別装置では、室内照明灯の点灯／消灯と、励起光源の消灯／点灯を手術毎に繰り返し実施する必要があり、腫瘍領域の全体像が把握できる利点があるものの、煩雑な作業が発生するといった問題がある。
【００１５】
すなわち、上述した従来例の方法は、腫瘍の全領域を可視化するには向いているが、外科手術を進めるには、どうしてもいちいち無影灯等、通常照明に戻さねばならず、手術を進めるために患部の変形が進むので、この手順を繰り返さねばならないといった煩わしさが存在した。
【００１６】
この腫瘍領域を手術を活かすには、近紫外線照明下で蛍光を発する患部をその蛍光波長に感度をもつＣＣＤカメラなどで一旦撮影及び記録し、その静止画像を通常照明に戻した段階で可視光領域に感度をもつＣＣＤカメラで撮影している動画に重畳表示するといった方法が採用されている。しかし、手術が進むと、患部の変形が生じるので、この手順を頻繁に繰り返す必要があり、装置の複雑化と共に作業の複雑化を招いていた。
【００１７】
本発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、外科手術の手順を邪魔することなく、かつ、腫瘍領域を正確に識別しながら、より安全に腫瘍切除を行なえるように支援することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置として、例えば、任意の時間だけ点灯可能な仕組み、例えば機械的シャッター等を有し、且つ、腫瘍集積性のある蛍光物質を励起する波長の光を発光する光源と、その光源からの光を患部に照射したときに蛍光物質から放射される蛍光を検出する検出部と、この検出部に前記蛍光物質からの蛍光を導く光ファイバと、励起された場合と励起されない場合に対応付けて検出された蛍光の強度情報及び励起光源の強度の情報から腫瘍に集積された蛍光物質の濃度に対応するパラメータを推定する演算手段と、その結果を術者に知らせるための表示手段とを備えた構成に着目した。
【００１９】
この構成においては、術者が腫瘍と正常組織との境界を判定した時点で、その境界線をマーキングするための染料塗布手段を備えることも可能である。また、光ファイバの開口部から患部表面までの間の距離を一定に保ち、且つ、患部表面を傷つけないための保護手段を光ファイバの先端部に設けることも可能である。この保護手段は、染料塗布手段のノズルの噴射口や、不要な液体を吸引除去する際に使用される吸引手段のノズルの吸引口を兼ね備えることができる。
【００２０】
また、本発明では、蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置として、例えば、任意のタイミングで点灯／消灯をコントロールし、且つ、蛍光物質を励起する波長領域の光を発する励起光源と、その励起光源の強度を時間的に安定化させるための制御手段と、患部から放射される蛍光から特定波長を分離しその強度を検出する検出手段、例えば、光学フィルタや回折格子等と、フォトダイオード等の受光センサを組み合わせたものと、励起光源からの励起光を患部表面まで導き、且つ、患部から放射される蛍光を検出手段まで導く光ファイバと、励起光源を点灯した場合と消灯した場合とのそれぞれで検出手段により検出される蛍光強度の情報から所定の演算を行ないその演算結果を表示する演算・表示手段とを備えた構成に着目した。
【００２１】
この構成においては、さらに光ファイバ開口部近傍に、患部を傷つけないように保護する手段と、患部に染料を塗布してマーキングを施すための染料塗布手段と、不要な液体を除去するための吸引器とを付加することもできる。
【００２２】
この構成によれば、通常照明下でも、一定の距離を保って光ファイバの線端部（開口部）を患者表面に押し当てれば、その患部表面での蛍光物質濃度を反映した情報が簡単に得られ、染料塗布手段を使用すれば、その境界が何処にあるかの情報を簡単に可視化できるようになる。
【００２３】
本発明に係る蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置は、このような着想をもとに完成されたものである。
【００２４】
すなわち、本発明に係る蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置は、被検体の生体内の患部に集積して化学修飾を受けた蛍光物質に対し所定波長成分の励起光を照射し且つその点灯及び消灯の繰り返しにより前記蛍光物質の励起を断続的に行なう光源と、前記光源からの励起光を前記生体内の患部近傍に導く導光手段と、前記患部に集積した蛍光物質から放射される蛍光の強度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記光源の点灯及び消灯に対応する蛍光強度に基づいて前記蛍光物質の濃度を推定する演算手段と、前記演算手段による前記蛍光物質の濃度推定値を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
本発明において、前記光源は、機械式シャッターと特定の波長近傍成分をもつ光を透過する光学フィルタとを有するハロゲンランプ光源又はメタルハライドランプ光源、又は、前記光源の点灯及び消灯の応答性に優れたＬＥＤ（発光ダイオード）或はそのＬＥＤに光学フィルタを設けて構成されることが好適である。
【００２６】
また、前記導光手段は、前記蛍光物質が集積する患部に前記励起光を導くと共に、その励起光により当該蛍光物質から放射される蛍光を前記検出手段に導く光ファイバを備えることができる。この場合、光ファイバの先端部（開口部）に励起光の分散防止及び直進性確保のために集光用のマイクロレンズを設けることが好ましい。さらに、光ファイバの先端部は、ハンドピースで構成されることがより好ましい。
【００２７】
また、前記検出手段は、凹型の回折格子、凸型の回折格子、又はレンズを組み合わせてなる回折格子と、光を電気信号に変換する光検出器とから構成されることが好適である。この場合には、光源の断続的点灯及び消灯に十分に速く応答できる特性をもつことが好ましい。
【００２８】
また、前記演算手段は、前記光源の点灯時における前記励起光の強度に対応する第１の波長における測定値をＬｏｎとし、前記光源の消灯時における励起光の強度に対応する第１の波長における測定値をＬｏｆｆとし、前記光源の点灯時に前記検出手段により検出される蛍光の強度に対応する第１の波長と異なる第２の波長における測定値をｌｏｎとし、前記光源の消灯時に前記検出手段により検出される蛍光の強度に対応する第１の波長と異なる第２の波長における測定値をｌｏｆｆとし、前記蛍光物質の濃度に対応するパラメータをＰとしたときの当該パラメータＰ＝（ｌｏｎ−ｌｏｆｆ）／（Ｌｏｎ−Ｌｏｆｆ）、又は、そのパラメータＰの変化に対し単調増加又はこのパラメータＰと単調減少の関係にある数値を演算するものであることが好ましい。これによれば、外乱光が存在しても蛍光物質の濃度にほぼ比例するパラメータを推定することが可能になる。
【００２９】
また、本発明においては、前記演算手段により推定される前記患部表面に染料を塗布してマーキングを施すための開口部を有する染料塗布手段と、前記患部表面の液体を吸引除去する開口部を有する吸引手段とをさらに備え、前記染料塗布手段の開口部及び前記吸引手段の開口部が前記光ファイバの先端部近傍の所定位置に配置されることが好ましい。この場合の光ファイバの先端部は、ハンドピースで構成されることがより好ましい。
【００３０】
また、本発明においては、前記光ファイバの先端部に着脱自在で、且つ、緩やかに湾曲した形状をもつ保護手段をさらに備えることが好ましい。これによって、光ファイバの先端部を患部表面に接触させた場合にその圧力集中によって患部が傷つかないようにすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００３２】
図１に示す蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置は、通常照明灯１００及び無影灯１１０が設置された手術室内で、患者ＰＳの患部（脳腫瘍等の腫瘍）ＯＢを切除する外科手術を行なう際に、例えば前述した腫瘍集積性のある蛍光色素（５−ＡＬＡ等）が投与された患者ＰＳの患部ＯＢ周辺に対し、その腫瘍細胞内に選択的に集積していく特性をもつ蛍光物質（ポルフィリン）を励起させるための励起波長の光（例えば、波長３７０ｎｍ〜３８０ｎｍの近紫外線）を照射し、その波長領域の励起光照射によりポルフィリンから放射される所定波長領域の蛍光（例えば、波長のピークが６２０ｎｍ付近の近赤外線）を検出することにより、腫瘍組織と正常組織の境界を識別する装置に適用されるものである。
【００３３】
すなわち、この装置は、その境界識別装置本体（以下、「装置本体」）１内に搭載される励起光発生用の光源部（例えば、近紫外線光源）２、蛍光検出用の検出部（例えば、近赤外線検出器）３、演算装置４、表示装置５、染料塗布装置６、吸引装置７及びその廃液タンク７ａと、装置本体１の外部から患者ＰＳの患部ＯＢ周辺の位置に延びて配置され、光源部２及び検出部３に接続される光ファイバ８と、染料塗布装置６に接続されるノズル６ａ及び吸引装置７に接続されるノズル７ａと、光ファイバ８の先端部（開口部）及び両ノズル６ａ、７ａの先端部（開口部）に設置される患部表面保護装置９とを備える。
【００３４】
この内、光ファイバ８の先端部は、染料塗布装置６のノズル６ａ、吸引装置７のノズル７ａ、及び患部表面保護装置９と共に互いに一体化され、術者が手で持ちやすい形状を有するハンドピース型検出器（以下、「ハンドピース」）１０を構成している。
【００３５】
光源部２は、例えば制御されたタイミングで点灯／消灯を繰り返すことにより断続的に白色光を発生する励起光源２１と、この白色光の波長成分の内、特定の波長近傍領域（例えば、近紫外領域）のみを通過させ、励起光として光ファイバ８に出射する光学フィルタ２２とを組み合わせて構成される。
【００３６】
この内、励起光源２１には、例えば制御されたタイミングでその開口を開閉自在の機械的シャッターを備えたハロゲンランプ又はメタルハライドランプ等の白色光源が適用される。これに限らず、例えば波長が励起光と一致し、且つ、波長領域が狭い特性をもつＬＥＤや半導体レーザ等の光半導体も適用可能である。
【００３７】
この励起光源２１の点灯／消灯のタイミングは、同期が取れるように図示しないコントローラにより制御される。この制御は、後述の演算装置４が兼用してもよい。この光源部２から断続的に発生される励起光は、光ファイバ８に送られる。
【００３８】
光ファイバ８は、光源部２からの励起光及び患者ＰＳの患部ＯＢ内に集積する蛍光物質から放射される蛍光を通過可能で、且つ、吸収しない石英ガラス又はフッ素樹脂等の材質で構成される。この光ファイバ８は、光源部２からの励起光を、その先端部の発光側開口部を介して患者ＰＳの患部表面ＳＦまで導き、且つ、腫瘍内の蛍光物質から放射される蛍光を、その先端部の受光側開口部を介して検出部３まで導く。
【００３９】
この光ファイバ８内の発光側開口部と受光側開口部の配置例を図２に示す。図２の例では、この光ファイバ８は、そのシース８ｃ内に、１つの受光側開口部８ｂがその中心位置に、また複数の発光側開口部８ａ…８ａがその受光側開口部８ｂの半径方向外側の円周位置に一定間隔で、それぞれ配置されている。
【００４０】
検出部３は、例えば患部ＯＢ内に集積する蛍光物質から放射される蛍光の波長成分の内、特定の波長帯域のみの強度を分離及び測定して電気信号に変換する分光測定装置が適用される。この分光測定装置は、例えば凸型回折格子、レンズと回折格子、光学フィルタ等とフォトダイオード、ＣＣＤ等とを組み合わせた検出器から構成される。この検出部３により検出された患部ＯＢ付近の蛍光強度の検出値に対応する電気信号は、演算装置４に送られる。
【００４１】
演算装置４は、例えばＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等の処理装置で構成され、検出部３により検出された蛍光強度に対応する電気信号をデジタル信号に変換し、通常照明灯１００及び無影灯１１０等の外乱光による影響をキャンセルアウトし、蛍光物質由来の蛍光強度成分のみを推定及び計算する所定の演算処理を実行する。
【００４２】
この演算処理では、例えば励起光源２１の点灯時の光源強度に対応しかつ上記蛍光物質に影響されない第１の波長で測った測定値Ｌｏｎと、そのときに検出される蛍光強度に対応する第１の波長で測った測定値ｌｏｎと、及び励起光源２１の消灯時の光源強度に対応する第１の波長と異なる第２の波長で測った測定値Ｌｏｆｆと、そのときに検出される蛍光強度に対応する第２の波長で測った測定値ｌｏｆｆとから、蛍光物質の濃度に対応するパラメータＰとして、Ｐ＝（ｌｏｎ−ｌｏｆｆ）／（Ｌｏｎ−Ｌｏｆｆ）、又はこのパラメータＰと単調増加もしくは単調減少の関係にある数値を計算する。この数値は、測定誤差を減らすため、加算平均する等の統計処理を加えてもよい。
【００４３】
表示装置５は、例えばＣＲＴや液晶装置等で構成され、演算装置４による演算結果を数字、グラフ表示、疑似カラー表示等で視覚的に表示する。
【００４４】
染料塗布装置６は、所定位置に生体組織用染料を塗布するためのノズル６ａを備え、術者により表示装置５上の演算結果が確認され、患部表面ＳＦ上の患部ＯＢ（腫瘍組織）と正常組織との境界位置が判断されると、その患部表面ＳＦ上の境界位置に向けてそのノズル６ａの開口部から生体組織用染料を塗布していき、これによりマーキング（記録）するものである。ここで用いる生体組織用染料には、例えば生体安全性が確保され、患部表面ＳＦを染色し、血液等と視覚的に識別可能な色を有し上記蛍光物質の発光に影響を与えないものが望ましい。
【００４５】
吸引装置７は、患部表面ＳＦに存在する液体を吸引して除去するための開口部を有するノズル７ａを備え、このノズル７ａにより術者が必要なときだけ患部表面ＳＦ近傍の存在する体液等を除去し、それを廃液タンク７ｂに貯留する。
【００４６】
患部表面保護装置９は、例えば滅菌され、弾力性があり、概略形状が球形のプラスチック製で、且つ、ハンドピース１０を成す光ファイバ８の先端部、染料塗布装置６のノズル６ａ、及び吸引装置７のノズル７ａを適切な位置に配置できる構造を持つものが好ましい。この患部表面保護装置９により、光ファイバ８の先端部、及び上記２つのノズル６ａ、７ａにより患部表面ＳＦが傷つかないように保護される。
【００４７】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
【００４８】
まず、患者ＰＳの患部ＯＢ切除の外科手術に際し、患者ＰＳに腫瘍集積性のある蛍光色素（５−ＡＬＡ等）を投与し、ハンドピース１０の先端部を患者ＰＳの生体組織に軽く押し当てた状態で、明らかに正常組織と見られる部分と、明らかに腫瘍部と見られる部分とのそれぞれで、通常照明灯１００及び無影灯１１０を点灯した状態で、前述した蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置による測定を実施する。
【００４９】
この測定実施に際し、光源部２からの励起光が断続的に光ファイバ８を介して患者ＰＳの生体組織に照射され、その生体組織からの蛍光強度が光ファイバ８を介して検出部３にて検出され、その検出信号が演算部４に出力される。
【００５０】
これにより、演算部４は、通常照明灯１００及び無影灯１１０の点灯時の外乱光による影響をキャンセルアウトすることにより、蛍光物質由来の蛍光強度成分のみを上記パラメータを求める計算式等により推定・計算し、その値を記録しておく。また、過去の臨床経験値から、腫瘍組織かどうかを判定するための閾値を求めておく。
【００５１】
これにより、無影灯１１０や通常照明灯１００による照明がある場合でも、ハンドピース１０内の光ファイバ８の先端部を介して近紫外線等の励起光の露光範囲を限局できるため、励起光を照射した場合とそうでない場合との蛍光波長の強度変化データから、蛍光物質の集積濃度を定量的に推定することが可能となるこのデータから腫瘍の境界部分をリアルタイムに識別できるので、判定した時点で生体組織用染料を塗布すれば、その境界部分を可視化できる。
【００５２】
そこで、術者は、ハンドピース１０の先端部を患者ＰＳの生体組織に軽く押し当てて、上記測定を行ないながら、その測定値と上記判定基準となる閾値とに基づいて、患部表面ＳＦ上の腫瘍組織と正常組織との境界位置を識別し、これで識別された患部表面ＳＦ上の境界位置に染料塗布装置６によりマーキングを施していく。これにより、必要な領域のマーキングが完了すると、この段階で外科的な切除を行なう。さらに手術を進める場合は、必要十分な部分を除去するまで、同様のマーキング→切除のサイクルを繰り返し行なう。
【００５３】
従って、本実施形態によれば、無影灯や通常照明灯等が点灯していても、蛍光色素の集積した腫瘍領域を定量的に識別しその境界情報を脳表面等の患部表面にマーキング（記録）し、そのままの照明条件下で脳外科手術を進めることができる。すなわち、無影灯等を点灯していても、患部（腫瘍）の境界部位を明瞭に描出でき、それをもとに必要最小限の患部のみをより安全に切除できるようになる。また、生体組織用染料によるマーキングは、それ自体は比較的ローテクなものではあるが、生体組織表面を直接染めるため、切除により変形が生じても従来の重畳表示とは異なり、変形に追従して境界を表示し続けるといった利点もある。
【００５４】
なお、上記実施形態の光ファイバ８には、その先端部に励起光の分散防止及びその直進性確保のために集光用マイクロレンズを設けてもよい。また、本発明の導光手段は、上記光ファイバ８に限らず、レーザーメスのようなミラーを応用した導光手段を用いることも可能である。
【００５５】
また、本実施形態のハンドピース１０は、光ファイバ８の先端部、染料塗布装置６のノズル６ａ、吸引装置７のノズル７ａ、患部表面保護装置９を一体化でき、術者が手で持ちやすい形状を持つものであれば、いずれのタイプでも適用可能である。このハンドピース１０の具体例を図３及び図４に示す。
【００５６】
図３に示すハンドピース１０は、手で握りやすいペン型（棒状）の筒状本体内に光ファイバ８の先端部、染料塗布装置６のノズル６ａ、吸引装置７のノズル７ａ、患部表面保護装置９を一体化したもので、その本体外側表面上の適宜位置に２つの手元スイッチＳ１（蛍光測定のコントロール用）及びＳ２（染料塗布用）が設けられている。
【００５７】
このハンドピース１００内において、光ファイバ８の開口部は必ずしも患部に接触している必要はないが、もしその開口部と患部表面ＳＦとの間の距離が変化すると、その距離に応じて測定中の蛍光強度が変化すれば、蛍光物質の濃度を誤って推定してしまう危険性がある。
【００５８】
そこで、図４に示すように、光ファイバ８の開口部先端面１０ａと、患部表面ＳＦとの間の距離関係を一定に保ち（図中のＤ参照）、且つ、患部表面ＳＦを細い光ファイバ８やノズル６ａ、７ａで傷つけないようにするため、柔らかく滅菌可能で生体安全性が確保された樹脂を成形した患部表面保護装置９をハンドピース１０の先端部に取り付けておく。この患部表面保護装置９の形状としては、生体組織との引っかかり等の観点から概略球状のものが好ましい。
【００５９】
ここで、本変形例の作用を説明すると、患部表面保護装置９を患部表面ＳＦに押し当てた状態で、手元スイッチＳ１を押し、蛍光物質の濃度に対応するパラメータを測定する。この場合、手元スイッチＳ１は、押しつづけている間だけ測定するものであってもよいし、１回目押した時点で測定が開始され、２回目で測定がストップするものであってもよい。
【００６０】
ここで、比較パラメータとして、明らかに腫瘍とみなし得る部分のパラメータＰ１と、明らかに正常とみなせる部分のパラメータＰ２を予め装置内に登録しておき、関心位置でのパラメータＰ３を測定する。例えば、Ｐ１を１００％、Ｐ２を０％に換算し、そのパーセンテージ１００×（Ｐ３−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ２）か、もしくはそれと単調増加もしくは単調減少の関係にある数値、又は図形で表示する。
【００６１】
そして、上記測定値に基づいて、術者が腫瘍組織と正常組織との境界を判断し、境界と判断した位置にハンドピース１０上の染料塗布用の手元スイッチＳ２を押し、染料塗布装置６のノズル６ａを介して染料を塗布する。この手順を繰り返し行ない、腫瘍領域を囲むようにマーキングを施す。
【００６２】
このマーキングが終了した段階で、マーキングされた腫瘍領域に対する外科的切除を実施する。ある程度切除が進むと、患部が変形したり、マーキングを含めて切除したりするので、その時点でマーキングの作業を繰り返す。これによって、切除が必要な部位を必要且つ十分な領域だけに限定して安全に切除することができる。
【００６３】
なお、本発明は、代表的に例示した上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲の記載内容に基づき、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様に変形、変更することができる。これらの変更、変形例も本発明の権利範囲に属するものである。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、腫瘍集積性蛍光物質を用いた腫瘍境界識別の際に、通常照明下のままで定量的に正常組織との識別、及び境界のマーキングを簡単な装置構成で可能になる。これによって、外科手術の手順を邪魔することなく、かつ、腫瘍領域を正確に識別しながら安全に腫瘍切除等を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蛍光物質集積性腫瘍の境界識別装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図２】光ファイバの受光側開口部と発光側開口部の配置例を示す模式的断面図。
【図３】変形例のハンドピースの構造を説明する図。
【図４】ハンドピース先端側に配置される患部表面保護装置の機能を説明する図。
【図５】従来例の脳腫瘍識別装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【符号の説明】
１　装置本体
２　光源部
３　検出部
４　演算装置
５　表示装置
６　染料塗布装置
６ａ　ノズル（染料塗布装置）
７　吸引装置
７ａ　ノズル（吸引装置）
７ｂ　廃液タンク
８　光ファイバ
９　保護装置
１０　ハンドピース
２１　励起光源
２２　光学フィルタ
１００　無影灯
１１０　通常照明灯
ＰＳ　患者
ＯＢ　患部
ＳＦ　患部表面
【図１】
2004089533.tif 000003
【図２】
2004089533.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004089533.tif 000006
【図５】
2004089533.tif 000007