具备准直器的光动力学诊断装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了具备准直器的光动力学诊断装置。本发明解决的问题在于提供一种即使拉开从光纤的照射单元到患病组织的距离时，也能够得到和光纤的照射单元接近患病组织照射时同样的荧光检测灵敏度的PDD诊断装置。使用这样的诊断装置，该诊断装置包括：光源单元，向蓄积在患病组织中的光增感物质发出激发光；检测单元，检测从光增感物质产生的荧光；激发光照射/荧光检测兼用光纤，在出射入射兼用端连接准直器，从光源单元发出的激发光导入激发光照射/荧光检测兼用光纤，从出射入射兼用端射出的激发光在被准直器准直的状态下照射，激发蓄积在患病组织中的光增感物质，受到上述激发光激发的光增感物质发出的荧光经过准直器从上述出射入射兼用端入射，入射的荧光导入激发光照射/荧光检测兼用光纤，在检测单元中检测从光增感物质中产生的荧光。
【专利说明】具备准直器的光动力学诊断装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备准直器的光动力学诊断装置，更具体地说，涉及具备发出激发光的光源单元、检测从光增感物质产生的荧光的检测单元；在出射入射兼用端上连接着准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤等的用于确定患病组织(病灶部位)的诊断装置。
【背景技术】
[0002]癌症(恶性肿瘤)已成为日本人死亡原因的第一位，可以说日本国民2人中就有I人患病。在其他发达国家中，癌症也排在死因的前列。因此，癌症的有效诊断和治疗方法的开发是包括日本国民在内的全世界人们的热切期盼。
[0003]作为癌症的诊断方法已开发有光动力学诊断法(Photodynamic diagnosis:以下还称为“PDD”)。PDD是这样的诊断方法，让光增感物质蓄积在患病组织中并对其照射激发光使其发出荧光，通过观察和检测荧光确定疾病的有无以及患病组织。例如，5-氨基乙酰丙酸(以下还称为“5-ALA”)已知是在动物、植物和细菌中广泛存在的色素生物合成路径的中间体，一般通过5-ALA合成，由琥珀酰Cok和甘氨酰生物合成。虽然在5-ALA自身中没有光感受性，但知道在细胞内由血红素生物合成路径的一连串的酶组作用代谢成原卟啉IX(PpIX)蓄积在肿瘤组织和新生血管上。已知如果这种PpIX接受410nm左右的激发光，则由于发出在636nm附近有峰值的红色荧光，因而用于采用PDD的肿瘤诊断。
[0004]虽然通过在投入5-ALA后用紫色光激发特异性蓄积在恶性肿瘤上的荧光物质ΡρΙΧ，一边观察PpIX发出的红色荧光一边摘除恶性肿瘤的手术中诊断已在各种肿瘤摘除术中应用，但在使用手术显微镜进行操作的脑肿瘤摘除手术和在内窥镜下进行的肿瘤摘除中不能得到充分的荧光强度，在视觉性荧光诊断中存在限制。另外，因为恶性肿瘤具有浸润正常组织成长的特性，所以正常组织发出的白色的自身荧光成为妨碍，用眼睛辨认视觉敏感度降低的红色光更困难。本发明人等开发了一种装置，把紫色半导体激光光用照射用光纤导入到患病组织附近以光点照射，同时用和照射用光纤成对的测量用光纤检测荧光光谱，通过检测PpIX特有的波长636nm的荧光光谱峰值，用检测声通知操作者PpIX的所在位置，即肿瘤的所在位置(专利文献I)。
[0005]另外，本发明人等提出了采用5-ALA的子宫颈癌判定.治疗(ALA-PDP/PDT)系统(专利文献2)，顺序具备以下各步骤:经嘴投入5-ALA类的步骤；在子宫颈部位照射380nm?420nm波长的激发光，通过检测红色荧光判定PpIX蓄积部位，判断应该切除的病变部位组织的范围的ALA-PDD步骤；照射625nm?642nm波长的光，使病变部位组织坏死的ALA-光动力学疗法(Photodynamic Therapy:以下还称为“F1DT”)的步骤。
[0006]另外，已知荧光诊断装置(专利文献3)，是用于根据蓄积在病灶部位的光感受性物质的荧光观察上述病灶部位的荧光诊断装置，具备:激发光源，激发波长的峰值比上述光感受物质的荧光的中心波长还短，并且上述峰值和上述光感受性物质的荧光的中心波长的差大于12nm小于等于16nm的激发光；准直透镜，对上述激发光进行准直；激发光波形整形单元，从上述准直透镜向着上述病灶部位的上述激发光入射，和上述激发光的上述峰值一致或者在其附近具有带切滤光器的中心波长；光分离单元，用上述激发光激发的上述光感受性物质的荧光和在上述病灶部位上的上述激发光的反射光入射，和上述激发光的上述峰值一致或者在其附近具有带切滤光器的中心波长；拍摄装置，拍摄由上述光分离单元得到的荧光信息。
[0007]另外，还知道一种激光装置(专利文献4)，具备:激光光源；外部谐振器，具有输入耦合元件；准直透镜，用于根据由该光检测元件检测到的光输出将来自上述激光光源的激光光的光轴对准上述外部谐振器，其特征在于:将配置在上述光源一侧的上述准直透镜和上述外部谐振器的输入耦合元件之间的特定位置、光检测元件的受光面配置成几何光学共轭关系。
[0008]此外，还提出了具备LED (发光二极管)的二维排列，并且进一步具备对从上述LED发出的光进行准直的单元的，在光动力学疗法中使用的照射源(专利文献5)。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:特开2010-240078号公报
[0012]专利文献2:特开2011-001307号公报
[0013]专利文献3:特开2007-303990号公报
[0014]专利文献4:特开2007-317871号公报
[0015]专利文献5:特表2004-528930号公报
[0016]在以往的PDD装置中，因为从光纤一端照射的激发光具有约20°的发散角，所以为了得到充分的激发强度，需要接近患病组织(病灶部位)照射，另外由于荧光的受光面的纤芯直径小到300?400 μπι，因而如果从照射单元拉卡距离则荧光的受光量下降，因为灵敏度下降所以需要接近患病组织照射。因此，在用紫色激光照射中如果光纤的前端触碰到组织，则特别是血中的血红蛋白的吸收大，在端面上稍有附着或碳化，有时不能输出激发光，每一次都需要操作者用酒精棉洗净前端。另外在扩展到临床研宄中使用的脑肿瘤的手术过程中的荧光诊断中，因为用一只手拿着吸引管，用另一只手拿着双极或者超声波手术刀等进行操作，所以如果再拿一个装有荧光诊断用光纤的手机探头的话是相当复杂困难的。
[0017]如图1所示，当以以往那样用从激发光照射/荧光检测兼用光纤8输出的紫色激光光激发蓄积在患病组织(病灶部)9上的5-ALA诱发PplX的情况下，因为从光纤前端81开始的散发角度大约是20°左右，所以为了以足够的激发强度进行激发就需要在接近患病组织9的状态下进行照射，如果在激发光10的照射中组织粘着在光纤前端81上，因为血红蛋白的吸收特别大，所以短时间在光纤前端上发生微小的附着或者碳化，存在不能用激发光10照射的问题。
[0018]另外，如图2所示，如果将光纤前端81离开患病组织9使用，则照射直径增大，不能得到足够的激发强度，不仅荧光发光变弱，而且在纤芯直径300?400 μπι的受光面上可以接收的荧光量显著降低，存在荧光检测灵敏度降低的问题。
[0019]本发明解决的问题在于提供一种即使在从光纤的照射单元到患病组织的距离拉开的情况下，也能够得到和让光纤的照射单元接近患病组织照射时同样的荧光检测灵敏度的PDD诊断装置，即，提供一种在能够用充分的激发强度激发蓄积在患病组织上的光增感物质的同时，能够高精度地接收从光增感物质产生的荧光，例如，能够高精度地确定肿瘤周围部和用肉眼难以观察的肿瘤周边的低度浸润部位的PDD诊断装置。
【发明内容】
[0020]本发明人等为了防止在手术中光纤前端粘着在组织上，首先在光纤前端安装透明管。但是，知道因为从光纤前端到患病组织的距离拉开，所以不仅不能用充分的激发强度进行激发，而且不能高精度地接收从光增感物质产生的荧光，在灵敏度上存在问题。因而，如图3所示在激发光照射/荧光检测兼用光纤8的前端上附加准直器30，结果通过在激励光照射/荧光检测兼用光纤8中对激发光10进行准直后照射，可以从拉开的地方以比较高的强度照射患病组织9。同时，通过用望远镜的原理将照射单元的荧光高效率地导入激发光照射/荧光检测兼用光纤，得到了和把光纤接近患病组织照射时同样的荧光检测灵敏度。其结果，可以防止把光纤接近患病组织照射时由液体粘着引起的光纤端面的污损和在在患病组织上照射超过需要的高强度的激发光的现象。另外，因为可以根据光纤前端的准直器中的望远镜的原理，限定于检测照射单元的荧光和反射光，所以能够大幅度减轻照射光等的外部光对于荧光检测的影响。进而通过在脑肿瘤的摘除时使用的手术显微镜的物镜附近安装在前端附加了准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤，可以和手术显微镜联动地对视野内的一点进行激发/荧光检测，可以消除在手术中让组装有激发光照射/荧光检测兼用光纤的手机接近患病组织照射的麻烦。
[0021]S卩，本发明(I)涉及一种诊断装置，用于通过在蓄积在患病组织上的光增感物质上照射激发光，检测从光增感物质中产生的荧光，确定上述患病组织，其特征在于具备:光源单元，发出激发光；检测单元，检测从光增感物质产生的荧光；激发光照射/荧光检测兼用光纤，在出射入射兼用端上连接有准直器，将从光源单元发出的激发光导入激发光照射/荧光检测兼用光纤，从出射入射兼用端射出的激发光在经过准直器准直的状态下照射，激发蓄积在患病组织上的光增感物质，用上述激发光激发的光增感物质发出的荧光经由准直器从上述出射入射兼用端入射，入射的荧光导入到激发光照射/荧光检测兼用光纤，在检测单元中检测从光增感物质产生的荧光。
[0022]另外，本发明(2)涉及上述(I)的诊断装置，其特征在于:患病组织是肿瘤周边部，以及/或者用肉眼难以观察的肿瘤周边的低度浸润部位；本发明(3)涉及上述(I)或者⑵所述的诊断装置，光增感物质是原卟啉IX(PpIX);本发明⑷涉及上述⑴?(3)的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:激发光照射/荧光检测兼用光纤的纤芯直径是300?400 μπι;本发明(5)涉及上述(I)?(4)的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:激发光照射/荧光检测兼用光纤装入到导入紫色光的束光纤光导的中心；本发明(6)涉及上述(I)?(5)的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:进一步具备，输出光用光纤，在光源单元和光输出端上进行光学连接，将从光源单元输出的激发光向光混合分离三端口模块中的反射端口导入；光混合分离三端口模块中的频带反射/透过反射镜，用于反射从上述反射端口发出的激发光，并在向激发光照射/荧光检测用光纤连通的共用端口出光的同时，透过从激发光照射/荧光检测兼用光纤进入到共用端口的荧光；入光用光纤，在入光端中与上述检测单元光学连接，将透过上述频带反射/透过反射镜的荧光经由光混合分离三端口模块中的透过端口导入到上述检测单元。本发明(7)涉及上述(I)?(6)的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:进一步具备对荧光进行分光的单元，进一步具备当从光增感物质产生的荧光的检测量大于等于设定值时，输出报告用的检测声的报告声单元；本发明
(8)涉及上述(I)?(7)的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:进一步在准直器的前端连结透明管或者透明杆。
[0023]进而本发明(9)涉及一种组合上述(I)?(8)的任意一项所述的诊断装置和具有荧光诊断模式的手术显微镜而成的手术中诊断系统，其特征在于:在上述手术显微镜中将连接有上述诊断装置的准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤作为探头组装。
[0024]如果采用具备在出射入射兼用端连接有准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤的本发明的诊断装置，则由于不仅使激发光，而且使受到激发的光增感物质发出的荧光也通过准直器，因此能够高效率地聚光。其结果，即使从光纤的照射单元到患病组织的距离拉开，也可以得到和光纤照射单元接近患病组织照射时同样的荧光检测灵敏度。例如，如果使用具有把连接着准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤作为探头组装的荧光诊断模式的的手术显微镜，则尤其能够确定以往检测困难的，用肉眼难以观察的肿瘤周边的低度浸润部位。进而用同样的方法，即使在消化器官内窥镜和支气管内窥镜等的软性内窥镜和腹腔镜、膀胱镜等各种内窥镜中，通过在前端装入带有准直器的激发光照射/荧光检测用光纤，还可以应用于内窥镜进入困难的，远离内窥镜前端的深部和狭窄部的荧光诊断。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是表示以往方法(接近照射)的图。让光纤前端接近组织照射激发光，同时检测红色荧光。
[0026]图2是表示以往方法(远距离照射)的图。因为从光纤开始的照射角度(约20° )大，所以照射直径变大，照射功率强度减少，荧光强度减弱。另外，因为荧光发散，所以在光纤端面(纤芯直径不足Imm)能够接接收荧光少，检测灵敏度显著降低。
[0027]图3是表示在光纤前端带有准直器的本发明的方法的图。因为激发光被准直后以比较小的照射直径照射在患病组织上，所以激发强度增大，由于以透镜的孔径尺寸(数毫米?数十毫米)接收在照射单元中发生的荧光，因而可以以比较高的灵敏度检测荧光。
[0028]图4是淋巴结转移的荧光诊断模式图。
[0029]图5是表示适用于内窥镜等中的，安装有小孔径准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤的图。
[0030]图6是表示组装有在导入发出紫色光的灯光源和紫色LED光源等的光的束光纤光导的中心导入紫色激光光的光纤的混合光纤的图。
[0031]图7是具备有光混合分离三端口模块的本发明的诊断装置的概略图。
[0032]图8是具有荧光诊断模式的手术显微镜的概略图。
[0033]图9是组装有在前端带有准直器的光纤探头的荧光诊断模式的本发明的手术显微镜的概略图。
[0034]图10是外带着连接有准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤的手术显微镜的纵剖面图。
【具体实施方式】
[0035]作本发明的用于确定患病组织的诊断装置，是用于在蓄积在被检测体的患病组织上的光增感物质上照射激发光，通过检测从光增感物质产生的荧光确定上述患病组织的诊断装置，至少具备:发出激发光的光源单元；检测从光增感物质产生的荧光的检测单元；在出射入射兼用端上连接着准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤，将从光源单元发出的激发光导入激发光照射/荧光检测兼用光纤，从出射入射兼用端射出的激发光在经过准直器准直的状态下照射，激发蓄积在患病组织上的光增感物质，被上述激发光激发的光增感物质发出的荧光经由准直器从上述出射入射兼用端入射，入射的荧光导入到激发光照射/荧光检测兼用光纤，在检测单元中只要是检测从光增感物质产生的荧光的诊断装置，就没有特别限制，作为上述被检测体，可以列举人类、猴子、狗、猫等的哺乳类。
[0036]另外，作为上述患病组织，只要是光增感物质蓄积的患病组织就没有特别限制，可以列举:肿瘤组织、淋巴结转移、腹膜扩散、间皮瘤、正常甲状腺的局部诊断、由过敏性鼻炎引起的炎症部位等。另外，作为患病组织，在发挥可以确定患病组织的局部这种本发明的诊断装置的特征的意义下，可以列举患病组织的局部、肿瘤部、周边部等的患病部位的周边部，和用肉眼难以观察的肿瘤周边的低度浸润部位等的患病周边部位。
[0037]作为上述肿瘤，可以列举:皮肤癌、肺癌、气管及支气管癌、口腔上皮癌、食道癌、胃癌、结肠癌、直肠癌、大肠癌、肝癌以及肝内胆管癌、肾癌、胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌、子宫癌、卵巢癌、膀胱癌、脑肿瘤等的上皮细胞等恶化的癌和肿瘤。
[0038]作为上述光增感物质，可以使用包含以往作为光增感物质已知的氨基酸衍生物、偶氮染料、氧杂蒽衍生物、扑、四吡咯衍生物、酞菁的各种物质，尤其可以示例适合的原卟啉、血卟啉、血卟啉衍生物、苯丙卟啉、五羧甲基卟啉等卟啉类光增感物质，其中可以示例最好的Ppix。为了让Ppix蓄积到患病组织中，一般可以给予用式(I) RiHnch2COCh2Ch2COR2 (式中，R1表示氢原子或者酰基，R2表示氢原子、直链或者支链烷基、环烷基、芳基或者芳烷基)表示的化合物，或者它们的盐(以下总称它们为“ALA类”)。因为由于ALA类其代谢快于24小时，光线敏感症等的副作用极少，所以在PDD和TOT中ALA类最适合。
[0039]在上述ALA类中也可以最适宜地示例式(I)的R1以及R 2都是氢原子时的5-ALA或者其盐。5-ALA是都称为δ -氨基乙酰丙酸的氨基酸的I种。另外，作为5-ALA衍生物可以列举式(I)的R1是氢原子或者氨基，式(I)的R2是氢原子、直链或者支链烷基、环烷基、芳基或者芳烷基的，5-ALA以外的化合物。
[0040]作为在式(I)中的酰基，可以列举:甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基、异戊酰基、特戊酰基、己酰基、辛酰基、苄羰基等的直链或者支链的碳数是I?8的烷酰基，和苯甲酰、1-萘酚、2萘酚等的碳数是7?14的芳基。
[0041]作为式⑴中的烷基，可以列举:甲基、乙基、丙级、异丙基、丁基、异丁基、SWC-丁基、tert-丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基、庚基、辛基等的直链或者支链的碳数是I?8的烧基。
[0042]作为式(I)中的环烷基可以列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环十二基、1-环己烯基等的饱和或者部分不饱键存在的，碳数是3?8的环烷基。
[0043]作为式(I)的芳基可以列举:苯基、萘基、蒽基、菲基等的碳数是6?14的芳基。
[0044]作为式(I)中的芳烷基，芳基部分可以和上述芳基一样地示例，烷基部分可以和上述烷基部分一样地示例，具体地说可以列举:苯甲基、苯乙基、苯丙基、本丁基、二苯甲基、三苯甲基、萘甲基、萘乙基等的碳数是7?15的芳烷基。
[0045]作为上述5-ALA衍生物理想的是R1是甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基等的化合物，上述R2是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等的化合物，上述R 1和R2的组合可以适宜地示例甲酰基和甲基、乙酰基和甲基、丙酰基和甲基、丁酰基和甲基、甲酰基和乙基、乙酰基和乙基、丙酰基和乙基、丁酰基和乙基等。
[0046]ALA类只要是在生物体内以5-ALA或者其衍生物的状态作为有效成分起作用即可，与所给予的实施方式相应地可以作为提高溶解性的各种盐、酯，或者用生物体内的酶分解的前药(先导)给予。例如，作为5-ALA及其衍生物的盐可以列举:药理学上允许的酸加成盐、金属盐、铵盐、有机铵加成盐等。作为酸加成盐例如可以示例:盐酸盐、氢溴酸盐、氢碘酸盐、磷酸盐、硝酸盐、硫酸盐等的各无机酸盐，甲酸盐、醋酸盐、丙酸盐、甲苯磺酸盐、琥珀酸盐、草酸盐、乳酸盐、酒石酸盐、乙醇酸盐、甲基磺酸盐、丁酸盐、戊酸盐、柠檬酸盐、富马酸盐、马来酸盐、苹果酸盐等的各有机酸加成盐。作为金属盐可以示例锂盐、钠盐、钾盐等的各碱金属盐，镁盐、钙盐等的各碱土金属盐，铝、锌等的各金属盐。作为铵盐可以示例铵盐、四甲基铵盐等的烷基铵盐等。作为有机胺盐可以示例三乙胺盐、哌啶盐、吗啉盐、甲苯胺盐等的各盐。而且，这些盐在使用时可以作为溶液使用。
[0047]在以上的ALA类中，希望使用的是5-ALA，有机5-ALA甲酯、5-ALA乙酯、5-ALA丙酯、5-ALA 丁酯、5-ALA戊酯等的各酯类，以及它们的盐酸盐、磷酸盐、硫酸盐，可以特别适宜地示例5-ALA盐酸盐和5-ALA磷酸盐。
[0048]上述ALA类可以通过化学合成、由微生物生产、由酶生产的任意一种公知的方法制造。另外，上述ALA类可形成水合物或者溶剂化物，另外也可以单独或者适宜地组合2种及2种以上的上述物质使用。
[0049]作为上述ALA类的投药剂量，只要使用本发明的诊断装置，在被ALA类诱发的PplX上照射激发光，根据从PplX产生的荧光的检测量能够确定患病组织就没有特别限制，在5-ALA换算中可以列举每Ikg体重是Img?lOOOmg，理想的是5mg?lOOmg，更理想的是10?30mg，最好是15mg?25mg。另外，当以溶液的状态使用ALA类的情况下，为了防止ALA类的分解，理想的是留意调整水溶液不呈现碱性。当呈现碱性的情况下，通过除去氧可以防止有效成分的分解。
[0050]作为从肿瘤检出剂给予直到照射激发光的时间，希望是在肿瘤组织中蓄积足够的Ppix的时间段，具体地说当给予5-ALA的情况下，可以列举2小时到12小时，理想的是4小时到8小时。
[0051]作为在本发明的诊断装置中发出激发光的光源单元，可以使用公知的光源，例如可以列举紫色LED和紫色半导体激光器。进而，为了精确地确定识别用肉眼难以观察的肿瘤部周边上微小存在的I?多个低度浸润部位的有无，理想的是照射强度强，照射面积窄的半导体激光器光源，作为在光源中使用的元件可以列举InGaN激光二极管等。
[0052]当光增感物质是PplX的情况下，作为上述激发光可以选择具有能够产生表示PplX特有的636nm附近峰值的荧光那样波长的光，进而，理想的是选择具有可以产生表示PplX特有的705nm附近的第2峰值的荧光峰值的光，更理想的是具有属于所谓索雷谱带的属于PplX的吸收峰值的近紫外光的紫色波长的光，更具体地说可以列举具有410± 10nm，理想的是410 土 5nm，最好是410 土 2nm峰值的波长，例如通过改变上述InGaN配合比，能够照射适宜的激发光。
[0053]从上述光源单元发出的激发光被导入到激发光照射/荧光检测兼用光纤。在该激发光照射/荧光检测兼用光纤的出射入射兼用端上连接准直器，从出射入射兼用端射出的激发光以经过准直器准直(平行化)的状态照射在患病组织上，激发蓄积在患病组织中的光增感物质。受到该激发光激发的光增感物质发出的荧光经由同一准直器从上述出射入射兼用端入射，入射的荧光被导入激发光照射/荧光检测兼用光纤，在检测单元中检测出从光增感物质中产生的荧光。
[0054]作为激发光照射/荧光检测兼用光纤，可以是单模光纤，也可以是多模光纤，理想的是石英制光纤，光纤的纤芯直径是50?1000 μ m，最好是300?400 μ m。另外，根据需要，也可以在塑料制的中空细管中插入激发光照射/荧光检测兼用光纤使用。
[0055]作为上述准直器，可以示例市售的带准直器连接器、自聚焦(注册商标)透镜等。为了把从出射入射兼用端射出的激发光设置成完全的平行光，另外高精度地接收从光增感物质产生的荧光，理想的是设置准直器。作为这种准直器，可以使用玻璃球面凸透镜、玻璃非球面凸透镜、塑料球面凸透镜、塑料非球面凸透镜、石英球面凸透镜、石英非球面凸透镜、自聚焦(注册商标)透镜、球透镜等，而石英非球面凸透镜适合。作为准直器的口径，一般是I?30mm，其中使用2?24mm 口径的准直器，在准直器的前端上连结透明管，在可靠地防止准直器前端和患病组织接触的同时保持和组织一定的距离，在同样条件下可以取得荧光光谱数据。进而代替透明管使用透明杆，在被血液等覆盖的组织上让杆前端紧密接触，通过推开血液可以测量荧光光谱。另外通过将杆的前端切削以及/或者研磨30°?60°，理想的是45°，可以进行前端部分侧面的荧光检测。作为这种市售的带准直器连接器，可以具体地示例 THORLABS 公司产的 F220SMA-A、F240APC-A 等。
[0056]另一方面，如图4所示，通过让准直器的透镜口径是20?30mm和大口径的准直器接近或者接触组织使用，可以高效率地检测脂肪厚的人的淋巴结转移发出的红色荧光在脂肪内散射的光。作为这种市售的带准直器连接器，可以具体示例THORLABS公司产的F810SMA-543等。在图4中，31是大口径准直器，32是脂肪层，33是肿瘤细胞转移的淋巴结，34是在脂肪层和组织内散射的荧光。
[0057]在用检查宫腔脏器内的内窥镜和腹腔镜、胸腔镜等实施手术时，通过使用把能够插入到钳子口和作业用孔径等中那样的，小口径准直器44安装在光纤前端部分上的器件，通过内窥镜的钳子通道或者腹腔镜和胸腔镜的作业用孔径插入光纤，可以进行在内窥镜、腹腔镜、胸腔镜下的荧光激发/检测。图5表示在这种前端部分上安装了小口径准直器44的激发光照射/荧光检测兼用光纤8。其构造是，在纤芯直径50?1000 μ m，例如300 μ m的光纤基端部分一侧上安装FC连接器43，可以与光动力学诊断装置连接，把从该基端部分一侧入射的激发光送到前端一侧，通过小直径准直器后照射在患病组织上，用小口径准直器44把从患病组织发出的荧光导入到光纤8。
[0058]另外，将激发光照射/荧光检测兼用光纤组装到导入发出紫色光的灯光源和紫色LED光源等的紫色光的束光纤光导的中心，也可以做成混合光纤。例如在图6中表示，通过插入带通滤光器，在导入发出紫色光的灯光源或紫色LED光源等的紫色光的束光纤光导的中心装入了导入紫色激光光的光纤的混合光纤。图6中，50是混合光纤，51是束光纤光导，8是纤芯直径300 μπι的激发光照射/荧光检测兼用光纤。52是紫色切换灯光源或者紫色LED光源的连接用连接器，与这些光源的连接端口连接，53是对本发明的诊断装置的连接用连接器，连接在本发明的诊断装置的连接端口(连接适配器(2)7)上。54表示准直器单元。这样通过使用组装有激发光照射/荧光检测兼用光纤8的混合光纤50，用灯光源或者LED光源的紫色光以宽范围照射患病组织，在用眼睛进行荧光观察的同时，在其中心部位上照射经过准直的紫色激光光，能够以点的方式检测从患病组织发出的荧光。另外，为了简化构造，在图6所示的混合光纤中，使用共用的准直器单元，而由于NA (数值孔径)的不同，来自光源或者LED光源的光成为比较宽范围的照射，紫色激光光能够以比较小的点照射。但是，为了使各自的聚光度最佳化，也可以在紫色激光器一侧的光纤前端安装另一准直器。
[0059]以下，参照图7说明具有在出射入射兼用端上连接准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤、光混合分离三端口模块的本发明的诊断装置的一实施方式。
[0060]经由光源单元I和连接适配器(I) 2，用在光源单元I的出光端上光学连接的出光用光纤21，把从光源单元I发出的激发光向光混合分离三端口模块4中的反射端口 3导入。向反射端口 3导入的激发光在配置于光混合分离三端口模块4上的频带反射/透过反射镜5上反射，从共用端口 6经由连接适配器(2) 7输出到激发光照射/荧光检测兼用光纤8。导入到激发光照射/荧光检测兼用光纤8的激发光从出射入射兼用端20经由准直器30作为平行光照射在患病组织9和其周边。
[0061]从出射入射兼用端20射出的激发光10以经过准直器30准直的状态照射，激发蓄积在患病组织9中的光增感物质。受到激发的光增感物质发出的荧光经过准直器30从上述出射入射兼用端20入射到激发光照射/荧光检测兼用光纤8，入射的荧光从激发光照射/荧光检测兼用光纤8经过连接适配器(2) 7导入到共用端口 6。在从共用端口 6导入的光(荧光以及激发光的返回光)中，靠频带反射/透过反射镜5的作用反射激发光的返回光，波长更长的荧光透过经过透过端口 12用入光用光纤22导入到具备分光器的检测单元13。这样，能够在检测单元13中检测不受激发光的影响导入的荧光。
[0062]在本发明的诊断装置中还可以进一步具备分光单元，作为分光单元例如为了检测来自PplX的荧光，只要是能够检测波长636±2nm，理想的是636 ± Inm中的荧光强度，或者除此之外能够检测波长626±2nm，理想的是626±lnm中的荧光强度的器件就没有特别限制，而能够检测局部开环的PplX的670±2nm波长中的荧光的器件由于PlpX存在的确定精度更高因此更理想。具体地说，可以使用衍射光栅型分光器、棱镜型分光器等波长分散型的分光器，这种分光单元可以插入到从出射入射兼用端至检测单元的光路上，也可以安装在检查单元上。
[0063]在上述检测单元中，可以具备基于用上述分光检测单元得到的发光光谱的检测结果的信号单元。作为这种信号单元可以示例报告声单元和视觉信号单元，作为报告声单元可以列举输出报告的检测声的报告声单元。例如，还可以是在PpLX固有的红色荧光的峰值波长，即636±5nm的波长，理想的是636±3nm的波长，最好是636 ± Inm的波长强度大于等于设定值的情况下，和670±2nm的波长强度大于等于设定值的情况下输出检测声，而理想的是设置成这样的报告声单元，排除从患病组织的荧光色素产生的自身荧光波长的影响，为了更高精度地检测PplX的峰值，在上述测量器中检测636 ± Inm的波长和626 ± Inm的波长中的焚光强度，并且，当波长636 ± Inm和波长626 ± Inm的波长中的焚光强度的差大于等于设定值的情况下，输出报告的检测声的报告声单元。
[0064]通过进行改变检测声的大小、断续周期以及频率的设定，例如不仅是癌细胞的有无，而且癌组织的大小和密度等的信息也可以传递给医生。例如，(a)在正常细胞部分中没有检测声的输出，(b)癌细胞的数是I?7个，当判断为荧光强度的差在规定的设定值的范围内没有转移的情况下，是以正常的音量输出比较长的断续周期的检测声，(C)癌细胞的数大于等于8个，当荧光强度的差大于等于规定的设定值，认为有转移的可能性的情况下，输出稍大音量或者稍短的断续周期的检测声。通过使用这种报告声的设定装置，医生能够在癌摘除手术前判断前哨淋巴结的摘除是否恰当，另外，能够确认预测的再发生有无。
[0065]上述光源单元还可以具备这样的光源，可以为了在患病组织上进行PDT而发出光，当光增感物质是PplX的情况下，具体地说能够发出625nm?640nm波长的光，理想的是636nm波长的红色光。作为发出上述红色光的光源，可以使用公知的光源，例如可以列举红色半导体激光器、红色LED、具有强的红色发光光谱的放电灯等。上述红色光导入到上述激发光照射/荧光检测兼用光纤，通过激发在患病组织上特异蓄积的PplX，使周围的氧分子得到激发，其结果生成的单线态氧因其强的氧化力具有针对癌细胞的杀伤效果。采用本发明的诊断装置可以接着患病部位的确认同时进行TOT，可以进一步减少患者的负担。
[0066]作为其他的实施方式，在本发明中的检测单元中，还可以具备图像单元，它根据用在上述分光检测单元中的分光器得到的发光光谱的检测结果显示分光像。作为这种图像单元，除了荧光光谱的峰值监视画面外，还可以列举用CXD照相机接收用兼做图像光导纤维的光纤导入的光信号，作为与被拍摄体像相应的图像信号顺序读出的患病组织图像。进而，作为激发光截止单元安装大致无色的夏普截止滤光片，通过使用夏普截止滤光片，可以截止接近紫外光的短波长的反射光。
[0067]另外，本发明的手术中诊断系统在具有图8所示的荧光诊断模式的手术显微镜40中由和本发明的诊断装置的组合而成，将连接有上述诊断装置的准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤在上述手术显微镜上作为探头装入。为了作为探头组装，也可以把连接有上述准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤如图9和图10所示那样，外挂在具有荧光诊断模式的手术显微镜上，但也可以预先内置连接有准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤。作为具有上述荧光诊断模式的手术显微镜，可以示例卡尔蔡司公司产的“OPMI(注册商标)Pentero”。
[0068]在上述图10中表示外挂有连接着准直器30的激发光照射/荧光检测兼用光纤8的手术显微镜40。在该手术显微镜40中的构造是，为了将显微镜的视野方向(观察方向)41和经过准直的激发光10的角度限定为最小，在尽可能接近目镜的地方设置棱镜42，从侧面的准直器30向棱镜42入射激发光，向着显微镜的视野中心照射在下方，将从患病组织发出的荧光经过棱镜42用准直器30导入光纤8。这样，由于手术显微镜的视野方向41和经过准直的激发光10成为接近同轴的状态，因而在以小的切除直径进行深入的切除的锁孔手术等时，可以激发/检测切除腔底部部分的荧光。
[0069]实施例1
[0070]1.构成
[0071]在组合了图7所示的本发明的诊断装置和在脑肿瘤摘除手术中使用的手术显微镜的手术中诊断系统中的规范如下:
[0072]检测方法:检测被紫色激光二极管诱发的PplX荧光光谱的峰值的PplX检测的声音，在PplX荧光强度的增加时改变脉冲声音的间隔
[0073]激发光照射/荧光检测兼用光纤:单芯光纤(纤芯直径:Φ 300 μ m)
[0074]准直器！THORLABS公司产的 F220SMA-A
[0075]激光类型/波长！InGaN激光二极管/406nm(典型的)
[0076]激光输出/等级:光纤输出70mW(CW手术)/等级3B
[0077]手术显微镜:卡尔蔡司公司产的“OPMI Pentero^
[0078]图8是具有通过让带通滤光器进出照明用的Xe灯光源，在手术视野中照射紫色照明光的功能的带荧光诊断模式的手术显微镜。因为滤光器截止照明光的一部分，因此不能得到足够的激发强度，虽然可以通过视觉诊断原本发出强的红色荧光的肿瘤自身，但用眼睛分辨浸润到发出以绿色作为峰值的白色荧光的正常组织中的肿瘤发出的红色光是困难的，这是因为人眼视觉灵敏度与绿色相比，红色光小于等于1/2?1/10。进而在正常组织发出的白色荧光中因为也包含红色光的成分，所以例如通过红色区域的带通滤光器观察，区别两者也难。
[0079]图9是在手术显微镜的目镜附近安装带有准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤作为探头的本发明的手术中诊断系统的概略图。经过准直器准直后的激发光以小的光点并以较高的强度激发患病组织，视觉上的荧光也变强。同时，从照射点产生的红色荧光以望远镜的原理用带准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤高效率地导入传感器(分光器)，能够以高灵敏度检测荧光。进而，因为检测荧光的范围限定在光点周围，所以在将手术显微镜的照明切换到正常照明时，分光器的线性阵列传感器不会饱和，可以进行PplX的检测的照度阈值提高。
[0080]2.作用.动作
[0081]采用将连接在PplX固有荧光检测装置上的带准直器激发光照射/荧光检测兼用光纤的照射点对准手术显微镜的视野的中心那样调整的手术中诊断装置，调整荧光检测用的手机探头接近患病组织照射，不会伴有在端面每次污染时重复洗净这种麻烦的作业，容易进行在对准照射点的部位上是否存在PplX( N肿瘤)的诊断。其结果，通过在实际的脑肿瘤的手术中使用本系统，可以明确的知道包含肿瘤部分周围部分和用肉眼观察困难的肿瘤部周边的低度浸润部分，脑肿瘤的摘除率大幅度提高，带来患者寿命的延长以及预测的改善。
[0082]工业上的可应用性
[0083]本发明的诊断装置可以有效地用于肿瘤的诊断等的医疗领域。
[0084]符号说明
[0085]1:光源单元
[0086]2:连接适配器(I)
[0087]3:反射端口
[0088]4:光混合分离三端口模块
[0089]5:频带反射/透过反射镜
[0090]6:共用端口
[0091]7:连接适配器(2)
[0092]8:激发光照射/荧光检测兼用光纤
[0093]81:光纤前端
[0094]9:患病组织(病灶部位)
[0095]10:激发光
[0096]11:焚光
[0097]12:透过端口
[0098]13:检测单元(分光器)
[0099]20:出射入射兼用端
[0100]21:出光用光纤
[0101]22:入光用光纤
[0102]30:准直器
[0103]31:大口径准直器
[0104]32:脂肪层
[0105]33:已转移的淋巴结
[0106]34:在脂肪层和组织内散射的荧光
[0107]40:手术显微镜
[0108]41:显微镜的视野方向
[0109]42:棱镜
[0110]43:FC 连接器
[0111]44:小口径准直器
[0112]50:混合光纤
[0113]51:束光纤光导
[0114]52:紫色切换灯光源或者紫色LED光源的连接用连接器
[0115]53:紫色激光的连接用连接器
[0116]54:准直器单元
【权利要求】
1.一种诊断装置，用于在蓄积于患病组织中的光增感物质上照射激发光，通过检测从光增感物质中产生的荧光，确定上述患病组织，其特征在于，它包括: 光源单元，发出激发光； 检测单元，检测从光增感物质产生的荧光； 激发光照射/荧光检测兼用光纤，在出射入射兼用端连接准直器， 从光源单元发出的激发光导入激发光照射/荧光检测兼用光纤，从出射入射兼用端射出的激发光在被准直器准直的状态下照射，激发蓄积在患病组织中的光增感物质， 受到上述激发光激发的光增感物质发出的荧光经过准直器从上述出射入射兼用端入射，入射的荧光导入激发光照射/荧光检测兼用光纤，在检测单元中检测从光增感物质中产生的焚光。
2.根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于:患病组织是肿瘤周边部分，以及/或者用肉眼难以观察的肿瘤部分周边的低度浸润部分。
3.根据权利要求1或者2所述的诊断装置，其特征在于:光增感物质是原卟啉IX(PpIX)。
4.根据权利要求1?3的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:激发光照射/荧光检测兼用光纤的纤芯直径是300?400 μ m。
5.根据权利要求1?4的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:激发光照射/荧光检测兼用光纤组装到导入紫色光的束光纤光导的中心。
6.根据权利要求1?5的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:所述诊断装置进一步具备:出光用光纤，在光源单元和出光端光学连接，将从光源单元发出的激发光向在光混合分离三端口模块中的反射端口导入；光混合分离三端口模块中的频带反射/透过反射镜，用于反射从上述反射端口发出的激发光，并在向激发光照射/荧光检测用光纤连通的共用端口出光的同时，透过从激发光照射/荧光检测兼用光纤进入到共用端口的荧光；入光用光纤，在入光端中与上述检测单元光学连接，将透过上述频带反射/透过反射镜的荧光经由光混合分离三端口模块中的透过端口导入到上述检测单元。
7.根据权利要求1?6的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:所述诊断装置进一步具备:对荧光进行分光的单元；在从光增感物质产生的荧光的检测量大于等于设定值的情况下，输出报告的检测声的报告声单元。
8.根据权利要求1?7的任意一项所述的诊断装置，其特征在于:进一步在准直器的前端连结透明管或者透明杆。
9.一种组合权利要求1?8的任意一项所述的诊断装置和具有荧光诊断模式的手术显微镜而成的手术中诊断系统，其特征在于:在上述手术显微镜中将连接着上述诊断装置的准直器的激发光照射/荧光检测兼用光纤作为探头组装。
【文档编号】A61B1/00GK104519782SQ201380042078
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2012年8月23日
【发明者】井上克司, 平光优议, 中岛元夫, 田中徹 申请人:思佰益药业股份有限公司