(57)【要約】【課題】従来のＸ線，超音波画像におけるコントラストと空間解像度の問題を補い、癌の検査の正確率を上げることにある。【解決手段】予めコリメートされた入射Ｘ線Ｉ（Ｗ）は、非対称モノクロ・コリメータ１０によって反射され、面状波Ｘ線Ｐ（Ｗ）を発生する。面状波Ｘ線Ｐ（Ｗ）は、試料１２を通過する。試料１２を通過したビームＲ（Ｗ）は、角度アナライザ１４によって角度分析され、屈折された成分Ｄ（Ｗ）のみが、角度アナライザ１４を通過することが許される。屈折された成分Ｄ（Ｗ）は、Ｘ線暗視野撮像として、写真フィルム１６に記録される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単色あるいは白色のＸ線、ガンマ線、または中性子線を患部に照射し、患部の後ろ、前面、または周囲に置いたＸ線、ガンマ線、または中性子線用の検出器により計測されるＸ線、ガンマ線、または中性子線の信号により、癌を検出する方法。
【請求項２】
前記検出器は、エネルギー弁別能力を有する、請求項１に記載の癌を検出する方法。
【請求項３】
患部などの対象物へＸ線、中性子線、または電子線を照射することによって得られるＸ線、中性子線、電子線などを２次元検出器あるいはエネルギー選別能力のある検出器により検出することによって、癌などの患部特有の信号を、その周りの健康組織とは異なる信号の強弱、エネルギーの違いとして得ることにより、癌を検出する方法。
【請求項４】
患部などの対象物へＸ線、中性子線、または電子線を照射することによって、患部の背後において得られるＸ線、中性子線、電子線などを２次元検出器あるいはエネルギー選別能力のある検出器により検出することによって、癌などの患部特有の信号を、その周りの健康組織とは異なる信号の強弱、エネルギーの違いとして得ることにより、癌を検出する方法。
【請求項５】
患部などの対象物へＸ線、中性子線、または電子線を照射することによって得られるＸ線、中性子線、電子線などを２次元検出器あるいはエネルギー選別能力のある検出器により検出することによって、癌などの患部特有の信号を、その周りの健康組織とは異なる信号の強弱、エネルギーの違いとして得ることにより、癌を検出する方法。
【請求項６】
前記Ｘ線、中性子線、または電子線の照射は、広く一度に照射するかまたは狭く照射して患部に対してビームを走査することにより行う、請求項３，４または５に記載の癌を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、癌検出方法、特に、単色あるいは白色のＸ線、ガンマ線、または中性子線を患部に照射し、患部の後ろ、前面、または周囲に置いたＸ線、ガンマ線、または中性子線用の検出器により計測されるＸ線、ガンマ線、または中性子線の信号により、癌を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の癌部分の検出は、Ｘ線，超音波画像によるが、コントラストと空間解像度の問題がある。
【０００３】
本出願の発明者等は、Ｘ線暗視野像と、種々の癌組織および健康部分を含む浸潤性乳管癌と名付けられている乳癌の病理学的観察との間には非常に良好な相関性があることを示した（非特許文献１参照）。
癌組織には、悪性腫瘍、細胞群、浸潤性乳管（石灰化と間質）が含まれ、健康部分には、脂肪組織、筋肉が含まれる。
【０００４】
Brattini等によるパイオニア的な研究（非特許文献２参照）に続いて、乳癌組織の医学的撮像に関し、ロシアの研究グループによって開示された屈折による中性子回析撮像（種々のＸ線光学系によってフォローされている）に基づいて、多くの研究がなされてきた（非特許文献３参照）。
【非特許文献１】M.Ando,Yamasaki,F.Toyofuku,H.Sugiyama,C.Obayashi,G.Li,L.Pan,X.Jiang,W.Pattanasiriwisawa,D.Shimao,E.Hashimoto,T.Kimura,M.Tsuneyoshi,E.Ueno,K.Tokumori,A.Maksimenko,Y.Higashida,M.Hirano:Jpn.J.Appl.Phys.44(2005)L.528-L531.
【非特許文献２】E.Brattini,E.Cossu,C.Di Maggio,M.Gambaccini,P.L.Indovina,M.Marziani,M.Pocek,S.Simeoni and G.Simonetti:Radiology,195(1995)239.
【非特許文献３】F.Arfelli,V.Bonvicini,A.Bravin,G.Cantatore,E.Castelli,L.D.Palma,M.Di Michiel,R.Longo,Olivo,S.Pani,D.Pontoni,P.Poropat,M.Prest,A.Rashevsky,G.Tromba and A.Vacchi:Radiology,208,709(1998).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来のＸ線，超音波画像におけるコントラストと空間解像度の問題を補い、癌検査の正確率を上げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様の癌検査方法によれば、単色あるいは白色のＸ線、ガンマ線、または中性子線を患部に照射し、患部の後ろ、前面、または周囲に置いたＸ線、ガンマ線、または中性子線用の検出器により計測されるＸ線、ガンマ線、または中性子線の信号により、癌を検出する。検出器には、エネルギー弁別能力を有するものを用いるのが好適である。
【０００７】
本発明の第２の態様の癌検査方法によれば、患部などの対象物へＸ線、中性子線、または電子線を照射することによって得られるＸ線、中性子線、電子線などを２次元検出器あるいはエネルギー選別能力のある検出器により検出することによって、癌などの患部特有の信号を、その周りの健康組織とは異なる信号の強弱、エネルギーの違いとして得ることにより、癌を検出する。
【０００８】
この方法は患部にＸ線などを照射して、そこからの信号を受ける検出方法である。信号は、特定の方向ではなく、全空間に放出される。
【０００９】
本発明の第３の態様の癌検査方法によれば、患部などの対象物へＸ線、中性子線、または電子線を照射することによって得られるＸ線、中性子線、電子線などを２次元検出器あるいはエネルギー選別能力のある検出器により検出することによって、癌などの患部特有の信号を、その周りの健康組織とは異なる信号の強弱、エネルギーの違いとして得ることにより、癌を検出する。
【００１０】
この方法は、患部にＸ線などをあてて、影絵を見る検査法を提唱するものである。この方法は、入射するＸ線、中性子線、電子線の直進の方向で観察する。
【００１１】
本発明の第４の態様の癌検査方法によれば、患部などの対象物へＸ線、中性子線、または電子線を照射することによって得られるＸ線、中性子線、電子線などを２次元検出器あるいはエネルギー選別能力のある検出器により検出することによって、癌などの患部特有の信号を、その周りの健康組織とは異なる信号の強弱、エネルギーの違いとして得ることにより、癌を検出する。
【００１２】
この方法は、影絵の場合と蛍光Ｘ線のように四方八方に散る信号を集めて画像化するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
白色Ｘ線によってＫ励起される３種類の金属元素を含む、浸潤性乳頭状癌からのＸ線蛍光の暗視野撮像と２次元マッピングについて説明する。
【００１４】
癌組織は、強Ｃａ  Ｋ  Ｘ線を示す。他方、間質を含む正常組織は、実験的精度内では、そのような強Ｃａ  Ｋ  Ｘ線を示さないが、相応なＦｅ  ＫおよびＺｎ  Ｋ  Ｘ線強度を示す。これは、ラウエ（Ｌａｕｅ）角度分析板を用いて撮像されたＸ−ＤＦ（Xray dark‐field；Ｘ線暗視野）像に対して、極端に良好な対応性を有している。
この事実は、癌組織が、正常組織に多く含まれるＦｅ原子およびＺｎ原子よりも、Ｃａ原子を引き入れるということを示している。
【００１５】
図１に、Ｘ−ＤＦＩ（Xray dark‐field imaging；Ｘ線暗視野撮像）のためのＸ線光学系の概略図を示す。
予めコリメートされた入射Ｘ線Ｉ（Ｗ）は、非対称モノクロ・コリメータ１０によって反射され、面状波Ｘ線Ｐ（Ｗ）を発生する。面状波Ｘ線Ｐ（Ｗ）は、試料１２を通過する。
試料１２を通過したビームＲ（Ｗ）は、吸収のみを受けるＸ線のみならず、試料の内側にある内部組織界面で屈折されたＸ線をも含んでいる。このビームは、角度アナライザ１４によって角度分析され、屈折された成分Ｄ（Ｗ）のみが、角度アナラサイザ１４を通過することが許される。
【００１６】
屈折された成分Ｄ（Ｗ）は、Ｘ線暗視野像として、写真フィルム１６に記録される。得られたブラック・コントラストは次式に比例している。
【数１】
2007024630.tif 000003
2007024630.tif 000004
【００１７】
以上にようなＸ線光学系を用いて、乳頭状癌組織を試料とし、撮影したＸ線暗視野像を図２に示す。図２の画像は、３５ｋｅＶのＸ線で撮像された。
試料のサイズは、２６ｍｍ（幅）×２２ｃｍ（高さ）×２．８ｍｍ（厚さ）である。図２の暗視野像は、２６ｍｍ×２２ｍｍのサイズを有している。
暗視野像は、ブラック・コントラストを示し、黒い部分は、Ｘ線の過剰を示している。黒い島形状構造の下部分は、癌部分に相当している。大きな島の間には、多くの黒いスポットが見える。説明を解りやすくするために、島形状構造の領域には、アルファベットａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・を付す（図４を参照）。領域ａ，ｂ，ｃ，ｄのサイズは、２．８ｍｍに相当する試料の厚さよりも十分に大きい。領域ｅは、厚さとほとんど同じサイズである。他のすべての領域は、厚さよりも小さい範囲にある。
【００１８】
本出願の発明者等は、図２に示すＸ線暗視野像におけるブラック・コントラストが、比較的大きな屈折率を有する数μｍ〜１００μｍの適切なサイズを有する数百万の微小粒子を含む構造、すなわち電子密度の大きな傾きに対応するであろうことを、推測した。
【００１９】
３５ｋｅＶで、Ｃａの屈折率は２．６×１０−７であり、脂肪の屈折率は１．６×１０−７である。Ｃａ原子を含む癌組織は、屈折の原因の候補である。この場合、この屈折率は、脂肪の屈折率よりも大きくなければならない。
【００２０】
図３には、ヘマトキシリン（ｈｅｍａｔｏｘｙｌｉｎｅ）およびエオシン（ｅｏｓｉｎ）で着色された、５μｍ厚さの病理学的標本を示す。この標本は、試料１２から作成した。
【００２１】
図２および図３の全ての詳細は、極めて一致している。図２および図３の画像を用いて、図４のスケッチを作成した。領域ａ，ｂ，ｃは、試料の厚さを貫通しており、他の領域は、試料の厚さを貫通していない。
【００２２】
図５は、デジタルカメラで撮影した図２および図３に示す同じ試料１２の表面の写真である。この表面は、病理学的標本が剥離される側である。
【００２３】
人体と金属成分との関係を扱う刊行物を見つけることができる。一例は、ＩｉｄａおよびＮｏｍａによる髪の毛の撮像についてのＸ線蛍光の応用であり（A.Inda and T.Noma:Nucl.Meth.B82(1993)129.）、およびＪａｍｅｓ等による乳癌に苦しむ女性の髪の毛に応用されるＸ線微小角度拡散技術である（V.James,J.Kearsley,T.Irving,Y.Amemiya and D.Cookson:Nature398(1999)33.）。乳癌とＣａ成分との関係についての他の議論は、Ｃｈｉｋａｗａ，Ｎａｋａｉによって行われており（J.Chikawa et al:日本放射光学会誌18(2005)8.およびI.Nakai:OYO BUTURI74(2005)453.）、また人体組織に適用されるＸ線蛍光撮像について議論されている。
【００２４】
カルシウム濃縮が癌組織内で生じるかもしれないという、有名なカルシウム・パラドックスが存在するので、本出願に係る発明者は、同一の標本をＸ線蛍光顕微鏡（Ｈｏｒｉｂａ  ＸＧＴ  ＷＲ）下に置いて、癌組織内に含まれる金属をＫ  Ｘ線でマッピングした。
【００２５】
標本の表面に４５°の角度で白色Ｘ線を照射した。白色Ｘ線は、５０ｋＶの電圧および１００μＡの電流で加速されたＲｈターゲットから放射され、０．１ｍｍのサイズを有している。
【００２６】
顕微鏡のステージ上の標本を、ビームに対して連続的にスキャンした。蛍光発光したＸ線を、約１００μｍの直径を有するピンホールを経て、Ｓｉ（Ｌｉ）ソリッドステート検出器によって、ピックアップした。標本サイズは、２６ｍｍ×２２ｍｍであるので、測定ドットの数は、５７２００個である。全フレームに対する測定時間は、約１０００秒であった。良好な統計のためには、測定値の５倍を重量した。データを得て、図６〜図８に示されるように、各原子に対応する各画像に分割した。
【００２７】
図６，図７，図８は、それぞれ、Ｃａ  Ｋ  Ｘ線，Ｆｅ  Ｋ  Ｘ線，Ｚｎ  Ｋ  Ｘ線の２次元マッピングに対応している。
【００２８】
図６は、Ｃａ  Ｋ  Ｘ線の信号で示された表面のマッピングである。図６において、Ｃａに対応する過剰信号は、点状に示されている。その強度は約１３ｃｐｓであった。点状部分は、悪性の部分に相当している。これは、癌組織が、Ｆｅ原子またはＺｎ原子よりも多くのＣａを吸収することを示している。図２の領域ａ，ｂ，ｃは、図６の写真での形状およびサイズと極めて対応していることがわかる。
【００２９】
図７は、Ｆｅ  Ｋ  Ｘ線の信号で示された表面のマッピングである。〜２ｃｐｓの強度のＦｅ  Ｋ  Ｘ線は、点状に示されている。Ｆｅ原子の少ない領域は、悪性部分に相当している。このことは、健康な部分が癌組織部分よりも多くのＦｅ原子を含んでいることを示している。
【００３０】
図８は、Ｚｎ  Ｋ  Ｘ線の信号で示された表面のマッピングである。〜０．７ｃｐｓの強度のＺｎ  Ｋ  Ｘ線は、点状に示されている。Ｚｎ原子の少ない領域は、悪性部分に相当している。このことは、健康な部分が癌組織部分よりも多くのＺｎ原子を含んでいることを示している。
【００３１】
図７および図８の２つの画像は、健康な領域のマッピングに相当している。したがって、比較的低いＸ線強度の領域は、図６の悪性部分に対応している。
【００３２】
以上の考察から、癌組織は、多くのＣａ原子と、少数のＦｅ原子およびＺｎ原子を含むものと推測できる。これら３つの蛍光画像に示される領域ａ，ｂ，ｃの形状およびサイズは、図２に示される暗視野像にほとんど対応している。しかし、ｄ，ｈのような他の領域は、蛍光発光画像には、示されていない。図４のスケッチに示されるように、Ｋ励起Ｘ線が発生すると推測されるポテンシャル値は、領域ａ，ｂ，ｃよりもかなり小さい。癌組織の主要部分である脂肪によるＸ線の吸収を考慮すると、各Ｃａ原子，Ｆｅ原子，Ｚｎ原子の相当する重量は、それぞれ、１０−９ｇｒ／ｍｍ３，１０−１０ｇｒ／ｍｍ３，１０−１０ｇｒ／ｍｍ３である。１０−９ｇｒ／ｍｍ３のＣａ原子成分は、正常な数値である１０−１１ｇｒ／ｍｍ３よりもかなり大きい。この観察は、正常細胞から癌細胞への変化のプロセスは、２つの態様、すなわちＣａ原子を引き入れ、Ｆｅ原子およびＺｎ原子を排斥することを含むものと結論することができる。この仮説は、正常組織が他の正常組織と同一のオーダのＦｅ原子およびＺｎ原子を含むならば、正しいであろう。図３に示される間質が、領域ｃと領域ｄとの間にある隣接領域および領域ｄの周囲領域と比較して、高濃度のＣａを明らかに有さないことは、この標本に見られる間質が深さを有さないか、あるいは未知の理由により、Ｃａ原子が間質から排出されるらしいことを意味している。
【００３３】
おそらく、Ｘ線暗視野撮像とＸ線蛍光マッピングとの組合わせによってＸ線写真の新しい分野を開くことができ、悪性組織と健康組織との間のＸ線信号の差を検出することによって、初期の段階での乳癌の新しい臨床的診断方法を提供することができる。
【００３４】
以上の実施例では、乳癌を例に説明したが、本発明の検査方法は、全身のあらゆる癌を対象とすることを可能にするものである。
【００３５】
また、以上の実施例では、蛍光Ｘ線の検出は、照射と同じ前面で行っている。これを、図９（Ａ）に示す。１２は試料を、２０は蛍光検出器を示す。
【００３６】
しかし、これに限定されるものではなく、図９（Ｂ）に示すように検出器２０を試料１２の背面に設置してもよく、あるいは、図９（Ｃ）に示すように、検出器２０は試料１２の周囲を取り囲む構造にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】Ｘ線暗視野撮像のためのＸ線光学系の概略図である。
【図２】乳頭状癌組織を試料とし、撮影したＸ線暗視野撮像を示す写真である。
【図３】病理学的標本を示す写真である。
【図４】図２および図３を用いて作成した試料のスケッチである。
【図５】試料の表面の写真である。
【図６】Ｃａ  Ｋ  Ｘ線の２次元マッピングを示す写真である。
【図７】Ｆｅ  Ｋ  Ｘ線の２次元マッピングを示す写真である。
【図８】Ｚｎ  Ｋ  Ｘ線の２次元マッピングを示す写真である。
【図９】蛍光Ｘ線の検出器の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  非対称モノクロ・コリメータ
１２  試料
１４  角度アナライザ
１６  写真フィルム
２０  蛍光検出器
【図１】
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【図４】
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【図９】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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