Recently micromachine technology has been actively introduced to the endoscope. It makes endoscopes more compact to get into the organs more easily. And also it makes various functions integrated to enhance the ability of endoscopes. This will lead to advanced diagnosis and therapy. As examples of the above, the following devices are introduced; Active bending catheter with SMA(Shape Memory Alloy)realizes accurate bending of the distal end by remote control and ensures clear observation. Micro tactile sensor, which is fabricated by micromachining technique, can measure the hardness of tissue. Ultra-thin video endoscope is the thinnest video endoscope in the world. We developed Ultra-thin video endoscope by using micro fabricating technology and micro assembling technology. Endoscopic Optical Coherence Tomography is a novel technique based on low-coherence interferometery that provides noninvasive, surface, high-resolution imaging of biological ultrastructure. The optical component inside the probe is fabricated using miniaturization technology. Micro confocal scanning microscope is a laser-scanning microscope extremely miniaturized with micromachine technology and is built into the distal end of the probe. It will realize the observation of the cellular architecture of biological tissue with resolution on the micro scale in vivo without biopsies. Micromachine technology has enhanced the diagnostic capability of endoscopes. It enables endoscopes to reach various organs more easily and obtain much more diagnostic information. Consequently, endoscopes can contribute to less-invasive and more precise diagnosis. Technical challenges is continued to realize the Capsule Endoscope as a dream endoscope.

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1994年から, 軟性, 硬性気管支鏡の鉗子口より挿入した細径プローブによる気管支腔内から走査する超音波断層法(Endobronchial Ultrasonography, EBUS)を開始し, 現在まで1200例を経験した。本法の適応は, 1)気管, 気管支腫瘍の深達度診断, 2)肺門部腫瘍, 肺動静脈との位置関係, 浸潤診断, 気管, 気管支周囲のリンパ節描出, 転移診断, 3)肺末梢病変の位置診断, 質的診断(良悪性診断)である。気管, 気管支病変, 扁平上皮癌を中心とする腫瘍性病変での深達度診断は, PDTを代表とする気管支内視鏡治療, また手術適応を決定するうえで, 最も大切な所見である。今回, 本法での気管支壁正常構造の画像と病理組織との対比による, 層構造の同定のため針刺し実験を行い, 続いて肺癌切除症例の超音波像と全割した病理組織所見との対比を行い, 本法の深達度診断における有用性を検討した。針刺し実験で明らかになったことは, 現在のラジアル式20MHzのプローブでは, 肺外気管支軟骨部と肺内気管支は5層構造を示し, 肺外気管支膜様部は3層構造を示すことである。これらの層の中で, 肺外気管支軟骨部, 肺内気管支での軟骨を示す第4層(低エコー)と, 膜様部平滑筋を示す第2層(低エコー)は明瞭に指摘できることが多く, この層を追うことが正しい深達度診断を行うポイントと考える。

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1997年11月から1999年4月までに当教室で施行した蛍光気管支内視鏡LIFE-Lung Systemの診断成績を検討した。対象は喀痰細胞診陽性・疑陽性例50例, X線有所見肺癌19例, PDT後経過観察5例, その他6例, 合計80例である。174部位について生検を施行し37病変の扁平上皮癌と56病変の異形成を診断した。13病変は蛍光気管支内視鏡によってのみ診断可能であった。扁平上皮癌, 異形成を陽性とした場合の病変診断の精度は, 気管支鏡/LIFE併用での感度は83/91%, 特異度は41/35%, 陽性診断的中率は59/59%, 陰性診断的中率は70/80%であった。蛍光内視鏡の導入前後で, 喀痰陽性症例の診断確定率を比較すると, 導入以前/導入後で扁平上皮癌で45/60%, 異形成で9/34%と蛍光内視鏡の導入により特に異形成の診断確定率が向上した。また, 喀痰陽性症例での異形成を含む多発病変の同定率は50症例中21症例(42%)とこれまでより向上した。以上より, 蛍光内視鏡はスクリーニングに適していると考えられた。しかし, 炎症による所見の偽陽性や, 気管支鏡可視範囲外の病変の局在診断はLIFEシステムの限界と考えられ, 気管支全支擦過法等の併用を適宜行うべきと考えられる。

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内視鏡的蛍光診断を肺癌治療前, 喀痰細胞診異常, 術後の経過観察等392例に施行した。合計743部位に生検を施行し, 組織学的に蛍光診断の診断率を評価した。癌病巣では白色光, 蛍光に差を認めなかったが, 病巣の進展を客観的に把握し得た。化生病巣においては白色光では発見困難で蛍光でのみ診断された病巣は全体の40%を占め, 蛍光診断の有用性が示唆された。このため, 喀痰細胞診異常症例に蛍光内視鏡を併用することにより病変の局在同定率は白色光単独の場合の60%から72%へと上昇した。また, 本診断法の普及を目的に簡易型の蛍光診断装置(System of Autofluorescence Endoscope, SAFE, 旭光学)も開発されたが, 今回の検討から従来用いられてきたLight Induced Fluorescence Endoscope(LIFE, Xillix)と同等の診断能を有すると考えられた。蛍光診断は特別な前処置も必要とせず, 従来の内視鏡検査と併用することにより, 日常検査の精度向上が期待でき, 適応はますます拡大するものと思われる。

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Bronchial dysplasiaを中心に蛍光気管支内視鏡による異常蛍光部位に対して拡大気管支ビデオスコープ(XBF-200HM2, オリンパス)を用いた気管支の微細観察を行った。喀痰細胞診要精査例を中心に31症例, 45部位に対して, 白色光気管支ビデオスコープによる検査の後, 蛍光気管支内視鏡を施行した。引き続き異常蛍光部位に対して拡大気管支ビデオスコープを用いた気管支の微細観察を行った後, 生検を施行し拡大気管支ビデオスコープ画像所見と病理組織学的所見とを比較検討した。更に拡大気管支ビデオスコープにて観察された気管支粘膜における血管所見に注目し, 画像解析装置を用いて描出された血管パターンの血管面積比の算出を行い比較検討した。異常蛍光部位の血管パターンは, type 1:微細な血管がわずかに認められる, type 2:血管網か血液のプーリングを認める, type 3:蛇行した血管網が錯綜している。以上3型に大別された。病理組織学的に, 正常もしくは気管支炎24部位では, 20部位がtype1かtype2であったが, dysplasia 21部位中15部位では, type 3が観察された。type 1:8部位, type 2:18部位, type 3:19部位の血管面積比の比較では, type 1は, 0.057±0.029, type 2は, 0.104±0.048, type 3は, 0.205±0.053であり, 各typeごとに推計学的有意差を認めた。正常もしくは気管支炎24部位とdysplasia 21部位の比較では, 0.108±0.071と0.173±0.067であり, dysplasiaグループは推計学的に有意に高値を呈した。以上より蛍光気管支内視鏡での異常蛍光部位には, 種々の程度の微細血管が観察されたが, 病理組織学的に, 正常または気管支炎に比べ, bronchial dysplasiaでは蛇行した血管網が錯綜, 増生しておりその血管面積比も高値を示し, bronchial dysplasiaと血管新生の関連が示唆された。

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Despite increasing the number of peripheral-type adenocarcinoma of the lung, the diameter of daily-use bronchoscope is large to go through narrow bronchi. Fine needle fiberoptic bronchoscopy(FNFB)with 2.8 mm of outer diameter and 1.2 mm of biopsy channel was developed to reach small mass(BF-XP40, Olympus). To investigate the usefulness of FNFB, we compared the ability of BF-XP40 and usual-type videoscope(BF240 or BF-1T200, Olympus). From December 1998 to July 2000, we performed comparative bronchoscopic examinations in 49 patients suspected to have peripheral lung cancer. In the diagnostic approach to the lesion, we recorded the level of most distal bronchus reached, and the level of most distal bronchus observed by FNFB and videoscope respectively in the same examination. Median age was 60(range 36-80), and 37 were male. Diagnoses were adenocarcinoma in 24, squamous cell in 9, large cell in 3, small cell in 1, non-small cell in 1, metastases in 3, tuberculoma in 2, inflammation in 2, and unknown in 4. Right lung lesions were 23, and left 26. FNFB could reach more peripherally in all cases. Median difference of levels of bronchi to reach was 3(range 1-5)in the right side, and 2(range 1-5)in the left lung. In 15% of all cases, FNFB could reach 4 levels or more distally. In observations, median difference of levels of bronchi was 2(range 0-4)in the right, and 1(range 0-4)in the left. In 15% of the patients, FNFB could observe 3 levels or more distally. FNFB was easy to reach mediastinal-side lesions. We experienced less bleeding from the biopsied site. Final pathological diagnostic sensitivity was 80%. FNFB could reach more distally and more closely to the peripherally located mass and could obtain enough specimens.

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内視鏡下超音波検査は, 消化器領域を中心として既に臨床的有用性が確立されている。気管支鏡下超音波(以下, TBUS)は, 超音波検査の妨げとなる空気の存在のためにその普及が遅れてきたが, 最近の気管支鏡や超音波機器の発達等によってTBUSの臨床的有用性も認識され始めている。本稿では, 気管・気管支壁への腫瘍の浸潤の評価におけるTBUSの有用性について, 我々の施設での経験を紹介する。35例の胸腔内悪性腫瘍(食道癌15例を含む壁外発生腫瘍25例と10例の壁内発生腫瘍)についてTBUSにより壁深達度を評価し, 可能な限り手術所見や病理所見と対比してその正確度を検討した。但し, 胸部CTや通常の気管支鏡検査で腫瘍の壁内浸潤が明らかな壁外発生腫瘍症例や, 胸部CTにて壁外進展が明らかな壁内腫瘍症例は含んでいない。TBUSにて, 壁外発生腫瘍25例のうち9例で気管気管支壁浸潤が, 壁内発生腫瘍10例のうち5例で壁外への浸潤が認められた。このうち15例で手術を行いTBUS診断の正確度を評価したところ, accuracy 93.3%, sensitivity 66.7%, specificity 100%であり, このうち膜様部への腫瘍浸潤の頻度が比較的高く, かつ浸潤の有無が手術適応決定の際の重要な指針となりうる食道癌において特にその臨床的有用性が高かった。すなわち, TBUSは気管気管支壁深度診断において, 従来の気管支鏡検査やCT検査よりも有用との結論が得られた。

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Dual wavelength autofluorescence(AF)imaging bronchoscopy is optimized by studying the AT excitation-emission matrix over a wide spectral range. This study was carried out under endoscopic conditions in patients with various stages of malignancy as proven by biopsy. The results show major AF spectral differences between(1)healthy bronchial mucosa, (2)metaplasia or inflammation, and(3)dysplasia or carcinomain situ. The optimal AF excitation wavelength at the applied conditions was found to be near 410 nm. It is suggested that red backscattered light may be a better reference for the disease-related decrease in green AF intensity than the red fluorescence itself. An imaging AF bronchoscope was constructed based on these findings which was tested on 50 patients. The AF results appear to be superior to those obtained by white light bronchoscopy. The combined use of both techniques leads to a much improved positive predictive value for the identification of early stage central lung squamous cell malignancy as compared to each technique used by itself.

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The early detection of premalignant and malignant lesions in the endobronchial tree is crucial to survival in lung cancer patients. Autofluorescence bronchoscopy, e.g., the LIFE system has been developed for these patients and is now applied clinically. Many investigators in the world have demonstrated the effectiveness of this system for the early detection of endobronchial malignancies. Recently, a system of autofluorescence endoscopy(SAFE-1000, Asahi Pentax Co.Tokyo Japan)has been developed. This system is equipped with a conventional xenon lamp with a special bandpass filter as an excitation light source instead of laser light. The objective of this study was to judge if this simple fluorescence endoscopy system could be as useful as the LIFE system in detecting premalignant and malignant lesions of the bronchial tree. A total of 108 cases were studied and 234 sites were biopsied. The subjects were classified into three categories: cases with lung cancer(56 cases), abnormal sputum findings(32 cases), and smokers with current symptoms(20 cases). Bronchial biopsies were performed at the area of abnormal findings discovered by conventional bronchoscopy(CB)or SAFE-1000, and specimens were investigated histopathologically. The respective results of sensitivity for cancer plus dysplasia and dysplasia were 74% and 64% by CB and 89% and 85% by SAFE-1000. Positive predictive value(P.P.V.)was 64%(CB)and 70%(SAFE-1000). This data showed almost the same results obtained using the LIFE system by our group(sensitivity: 95% for cancer plus dysplasia, 90% for dysplasia, P.P.V.: 73%). Sensitivity for dysplasia increased in the fluorescence bronchoscopy compared with CB. The SAFE-1000 was developed for detection of mucosal autofluorescence without the application of any photosensitizers or use of any lasers was evaluated in this study. The result suggests the possibility of autofluorescence diagnosis of subtle bronchial lesions with this simple device.

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Photodynamic therapy utilizing Photofrin has proven to be an effective modality that can be used in the treatment of a wide variety of solid tumors and luminal cancers. Over the past decade, 285 patients(338 lesions)with central type lung cancers have been treated in our hospital. Overall complete remission was obtained in 50.3% of the 170 lesions, significant remission in 48.9% and no remission was obtained in 0.8%. However, among 161 early stage lesions CR was obtained in 139(86.3%)and 48 cases were disease free in 2 to 228 months. We have been also studying the new clinical trial to expand the indication of PDT for the treatment of bronchogenic carcinoma. Twenty eight lung cancer patients were received the preoperative PDT for the purpose of either reducing the extent of resection or increasing operability. The initial purpose of PDT, i.e.either to reduce the extent of resection or convertinoperable disease to operablestatus, was achieved in 24 out of 28 patients treated. We conclude that PDT is efficacious for the advanced bronchogenic carcinoma combined with surgery as well as in the treatment of superficial lung cancer where complete remission may be achieved.

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The inflammatory changes in small airways have been believed to be important in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease(COPD). We successfully harvested epithelial cells from these sites by using an ultrathin fibroptic bronchoscope BF2.7(Chest 106; 1443, 1994). We first evaluated IL-8 and ICAM-1 expression in small airway epithelium, both being important in the recruitment and activation of inflammatory cells such as neutrophils. The IL-8 and ICAM-1mRNA levels corrected by beta-actin transcripts were significantly more increased in COPD patients and smokers than non-smokers. Secondly, we studied the levels of TGF β-1 expression, an important growth factor in tissue remodeling. Heavily smoking volunteers(>1 packs/day), COPD patients and never-smokers underwent bronchoscopic examination after an informed consent, and epithelial cells from small airways were harvested. Levels of TGF β-1 mRNA/bata-actin transcripts were significantly higher in smokers and COPD patients than in non-smokers. The levels showed a positive correlation with daily cigarette consumption. Importantly, there was an inverse correlation between TGF β-1 mRNA and V25 on flow-volume curves. In conclusion, small airway epithelium of smokers and COPD expresses higher levels of IL-8, ICAM-1 and TGF β-1, which may be involved in neutrophil inflammation and irreversible airway obstruction found in small airways.

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Based on our BAL panel of interstitial lung diseases(ILD)and current classification of interstitial pneumonia(IP), we tried to summarize whether BAL fluid(BALF)cell findings are a feasible diagnostic indexes for differentiation, and whether the BALF cell findings predict prognosis. In an analysis of 400 healthy subjects and 151 patients with idiopathic IP(IIP)histologically diagnosed by surgical lung biopsy, we investigated how BALF cell findings were related with histology, disease severity, and prognosis. The BALF cell findings were found to be useful for differentiating between UIP and non-UIP lesions, and also to be related to prognosis among the IIP subjects. However, the BALF cell findings were not useful for differentiating between IIP and IP-CVD, and for predicting the prognosis in patients with IP-CVD.

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肺は気管支末端に約3億個の肺胞を有し, 呼吸という生命維持に必須な生理機能を担っている。肺サーファクタントは肺胞II型細胞で合成, 肺胞腔に分泌されて肺胞の全表面を覆う脂質-蛋白質複合体(リポ蛋白質)である。サーファクタントの機能発現には, 特異的アポ蛋白質が必須である。親水性アポ蛋白のSP-AとSP-Dは, C型レクチンのコレクチン・サブグループに属する。これらの蛋白質は気道-肺胞系における生体防御作用, 特に, 自然免疫の担い手として機能している。SP-Aは肺サーファクタントアポ蛋白質の中で最も多く存在するアポ蛋白で, 生体防御レクチンとして多彩な機能が明らかにされつつある。SP-Aは, グラム陰性菌, カリニ原虫やインフルエンザウィルス等の病原微生物に結合するとともに, マクロファージとも相互作用を有する。C1q受容体やエンドトキシン受容体(CD14)のリガンドとしても機能し, エンドトキシンにより惹起される細胞応答を制御することも明らかにされた。記憶と特異性によって感染を防御する獲得免疫と違って, 自然免疫は, 感染に対して直ちに反応して, 異物の認識と排除を行う生体防御システムである。近年, HIV感染症, エイズや悪性腫瘍時における獲得免疫の破壊による感染症が増加する中, 臨床医学においてもFirst Line Defenseとして働く自然免疫の重要性が注目されている。

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肺サーファクタント蛋白質A(SP-A)研究の方向は2つに大別される。1つは, 自然免疫の主要因子としての役割であり, もう1つはSP-Aの量的変動を応用した病態の解明である。本稿では, 後者に関連して, 血清SP-Aが増加する呼吸器疾患, 増加の機序, 画像所見との関係, 微小病変の検出感度, 予後との関係について筆者らの研究成果を元にまとめた。現在, SP-Aの測定は所要約1時間で測定可能であり, IPF(IIP)急性憎悪時やARDS等, 診断に緊急性を要求される際にも十分に対応できる。

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