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角膜・外眼部疾患

眼科用染色剤

眼科用染色剤(dyes in ophthalmology)は、眼組織や涙液を選択的に可視化するために用いる薬剤の総称である。外来での診断から手術室での組織識別まで、眼科診療のあらゆる場面で活用される。

用途から大きく2つに分類できる。

前眼部診断用染色剤: フルオレセイン・リサミングリーン・ローズベンガルの3種が代表的である。角結膜上皮障害の検出、涙液層の評価、ドライアイの診断に不可欠である。

後眼部・手術用染色剤: トリパンブルー・インドシアニングリーン(ICG)・トリアムシノロンアセトニド・ブリリアントブルーGなどがある。白内障手術での前嚢染色、硝子体手術での内境界膜(ILM)染色、蛍光眼底造影(FFA/ICGA)に用いられる。

各染色剤は固有の染色特性・蛍光波長・組織親和性をもつ。目的に応じた使い分けが重要である。

臨床で最も広く使用される染色剤である。オレンジ色の水溶性色素で、入手しやすく安全で刺激が少ない。

蛍光特性: 最大吸収波長は490nm付近(青色光)。励起されると520〜530nmの黄緑色蛍光を発する。コバルトブルーフィルターで青色光を当てて観察する。

染色原理: フルオレセインは細胞そのものを染色するのではなく、破綻した細胞間隙を染色する。正常角膜上皮はtight junctionが発達しておりほとんど染色されない。上皮欠損部や水透過性亢進部位が染色される。

剤形と濃度:

剤形濃度主な用途
試験紙0.6〜1mg眼表面染色
点眼液0.5〜2%眼表面染色
注射液10〜20%蛍光眼底造影

主な臨床応用:

  • 角膜上皮障害の検出(潰瘍・びらん・感染症・点状表層角膜症
  • 涙液層破壊時間(BUT)の測定
  • 涙液メニスカスの評価
  • 圧平眼圧測定(Goldmann圧平眼圧計
  • ザイデル試験(穿通性眼外傷での房水漏出確認)
  • ジョーンズ染色消失試験(鼻涙管の疎通性確認)
  • 蛍光眼底造影(FFA)
  • コンタクトレンズのフィッティング評価

3%以下の濃度では眼刺激を生じない。局所使用では眼毒性がなく、前眼部検査の第一選択である。

酸性の合成食用色素である。死細胞・変性細胞・粘液鎖に高い染色親和性を示し、核に局在する。細胞間接着が破壊された領域で染色が増強される。

吸収特性: 可視スペクトルの赤色端(630nm)に吸収ピークをもつ。レッドフリーフィルターを用いると透過波長が吸収され、染色部位が黒く見える。

結膜上皮障害の描出に優れ、球結膜の染色に好まれる。lid wiper epitheliopathy(LWE)の評価やMarx lineの観察にも有用である。

ローズベンガルと比較して刺激性が低く、細胞毒性も少ない。近年はローズベンガルに代わる染色剤として普及が進んでいる。ただし2%以上の濃度では不快感が生じる。コンタクトレンズとの適合性はないため、使用後は生理食塩水で洗浄する。

フルオレセインのハロゲン誘導体である。ムチン被覆を欠く角結膜上皮や変性細胞を染色する。前眼球涙液層による保護が不足している箇所で取り込まれる。

眼表面疾患の早期検出において他の染色剤より優れるとされ、ドライアイ・上輪部角結膜炎・上皮型ヘルペスの評価に用いられてきた。単純ヘルペスウイルス-1に対してある程度の抗ウイルス活性を有するが、眼科的治療目的ではない。

しかし欠点が多い。光毒性があり、1%溶液でも点眼直後にしみるような痛みと灼熱感を引き起こす。染色前に点眼麻酔が必要である。染色は結膜や眼周囲皮膚に残りやすく、検査後は速やかに洗眼する。人工涙液が存在するだけでも染色の取り込みが妨げられる。

日本では試験紙が市販されておらず、1%自家調整溶液を用いる。利点より欠点が多いため日常的な使用は減少しており、リサミングリーンやブルーフリーフィルター併用フルオレセイン染色に置き換えられつつある。

フルオレセイン

対象: 角膜上皮障害・涙液層

蛍光波長: 490nm吸収→520〜530nm放出

利点: 汎用性が高く安全。試験紙で簡便に使用可能

フィルター: コバルトブルー+ブルーフリーフィルター

リサミングリーン

対象: 結膜上皮障害・LWE・Marx line

吸収波長: 630nm

利点: 結膜染色に最適。ローズベンガルより低刺激

フィルター: レッドフリーフィルター

ローズベンガル

対象: ムチン欠如部位・変性上皮

特徴: フルオレセインのハロゲン誘導体

利点: 眼表面疾患の早期検出に優れる

欠点: 光毒性あり。刺激が強く使用減少中

Q フルオレセインとリサミングリーンはどのように使い分けますか?
A

フルオレセインは角膜上皮障害の検出と涙液層の評価に最適です。リサミングリーンは結膜上皮障害の描出に優れており、lid wiper epitheliopathyやMarx lineの評価に有用です。ドライアイの精密評価では両者を併用する「二重生体染色」が行われることもあります。フルオレセインストリップ1本とリサミングリーンストリップ2本を同時に適用します。

後眼部手術や前眼部手術では、視認が困難な組織を染色して手術操作を補助する染色剤が用いられる。

トリパンブルー: 前嚢染色(0.06%)に用いられるFDA承認済み染色剤である。嚢を透過しないため、染色されていないレンズ皮質との対比で前嚢を可視化できる。赤色反射が減弱した眼やチン小帯脆弱眼で特に有用である。角膜内皮に対する毒性はなく小児白内障手術でも安全とされる。DSEK(デスメ膜剥離内皮角膜移植術)やDALK(深層前層角膜移植術)にも使用される。親水性アクリルIOLが永久に染色される可能性があるため注意が必要である。

インドシアニングリーン(ICG): IV型コラーゲンとラミニンに高い親和性を示し、ILM染色(0.05〜0.5%)に用いられる。静注時は98%が血漿蛋白と結合するため血管外へ拡散せず、ICG蛍光眼底造影(ICGA)で脈絡膜血管の画像化に使用される。分解(decomposition)による網膜毒性が問題であり、光曝露でさらに悪化する。眼内使用はFDA未承認である。ヨウ素を含まないインフラシアニングリーン(IFCG)が低毒性の代替として注目される。

トリアムシノロンアセトニド: 合成非水溶性ステロイド(40mg/ml)で、硝子体や内境界膜などの無細胞組織に白色結晶として結合する。硝子体切除術中に後部硝子体の可視化と剥離を容易にする。白内障手術中の後嚢破損時にも前房内硝子体索の確認に利用できる。網膜毒性の報告はないが、白内障進行と眼圧上昇のリスクがある。

ブリリアントブルーG: ILMに選択的親和性を示す染色剤(0.025%)で、ILM染色用としてFDA承認済みである。ERMを染色しないため、ERM存在下ではILMの青い背景に対してERMが浮き上がる「ネガティブ染色」が可能である。ERM剥離後に再注入してILMを染色する「ダブル染色」にも活用される。ICGと比較して安全性が高い。

トリパンブルー

濃度: 前嚢0.06%、後眼部0.15%

対象: 前嚢、テノン嚢、ERM

FDA: 承認済み

注意: 親水性IOLの永久染色

ICG

濃度: 静注40mg/2ml、ILM 0.05〜0.5%

対象: ILM、脈絡膜血管(ICGA)

FDA: 眼内使用は未承認

注意: 分解による網膜毒性

ブリリアントブルーG

濃度: ILM染色0.025%

対象: ILM(選択的)

FDA: 承認済み

特徴: ネガティブ染色・ダブル染色

その他、ブロモフェノールブルー(0.13〜0.2%、ILM・ERM染色、FDA未承認)とパテントブルー(0.25%、ERM中程度・ILM低親和性、FDA未承認)が染色硝子体手術で用いられることがある。いずれもICGより網膜毒性が低いとされるが、データは限定的である。

フルオレセイン染色は前眼部疾患の評価において最も基本的な検査法である。

染色手順のコツ: 涙液検査としてのフルオレセイン染色では涙液量をなるべく変えないことが重要である。フルオレセイン試験紙に生理食塩水を1〜2滴たらし、よく振って水分を切る。下方の涙液メニスカスの端に試験紙が軽く触れるようにして染色を行う。眼球に直接触れないよう注意する。試験紙を立てて触れると点眼量をさらに最小限にできる。点眼麻酔薬は微細な上皮障害を生じる可能性があり、使用しないほうがよい。

染色直後の観察: 上皮欠損部や最表層上皮の脱落部位が染色される。角膜潰瘍では潰瘍の範囲が明確になり、病勢や治療経過の評価にも有用である。角膜感染症ではヘルペス角膜炎の樹枝状病変やアカントアメーバの偽樹枝状病変が明瞭に観察される。

delayed staining: 染色後1分以降に生じる現象である。上皮欠損がなくても薬剤毒性などでtight junctionが低下していると、フルオレセインが上皮内に浸透拡散して染色される。再発性角膜上皮びらんの接着不良部位、結膜上皮の角膜内侵入部位、薬剤毒性角膜症のバリア機能障害部位が検出される。

結膜上皮障害の観察: 結膜では背景が白色のためフルオレセインのコントラストが低下する。この問題はブルーフリーフィルター(520〜530nm以上の光を透過させるフィルター)を装着することで解決できる。ブルーフリーフィルターを用いると結膜上皮障害がローズベンガル染色と同等以上に検出可能となり、ローズベンガルを使わずに済む。

スコアリング: ドライアイの診断と重症度評価では、2006年ドライアイ診断基準に基づき耳側結膜・角膜・鼻側結膜の3象限で染色程度を0〜3の4段階で評価し、合計9点満点中3点以上を異常とする。NEI(National Eye Institute)スケールでは角膜5区画で0〜15点評価を行う。

涙液層破壊時間(BUT): フルオレセイン染色を行い、開瞼してから涙液層が破綻するまでの時間を秒で計測する。5秒以下を異常とする。軽く閉瞼させてから素早く開瞼させ、3回測定して平均をとる。強い閉瞼はマイボーム腺を圧迫して油層を変化させるため注意する。

涙液層破壊パターン: 近年はTFOD(tear film oriented diagnosis:涙液層指向の層別診断)の概念が普及している。BUT測定時に涙液層が破壊するパターンを6型に分類し、ドライアイのサブタイプ診断と治療選択(TFOT)に活用する。

パターン特徴示唆する病態
area break広範な面状破壊涙液減少型
line break角膜下方の縦線状涙液量低下
spot break点状破壊角膜表面異常

area breakは涙液量の極端な減少を示し、涙点プラグ挿入が必要となる。line breakは涙液層の菲薄化、spot breakは角膜表面の水濡れ性異常を反映する。

Goldmann圧平眼圧計ではフルオレセイン染色が必須である。ブルーフィルターを挿入し圧平プリズムを角膜に接触させると、上下にフルオレセインの半円が観察される。2つの半円の内縁が接するようにドラムを調整して眼圧を読み取る。半円の幅は直径3.06mmの約1/10(約0.2mm)が適切である。過度な染色では幅が太くなり眼圧は高めに、不足では低めに測定される。

フルオレセイン蛍光眼底造影(FFA): 10%または20%フルオレセインを静脈内投与する。フルオレセインの約70%が血漿蛋白に結合し、残りは遊離状態で存在する。コバルトブルー励起フィルターで網膜・脈絡膜内のフルオレセインを励起し、黄緑色バリアフィルターで反射青色光を吸収して蛍光のみを撮影する。糖尿病網膜症網膜静脈閉塞症加齢黄斑変性黄斑虚血など多くの疾患の評価に用いられる。腎機能低下例では投与量を半量以下にする。

ICG蛍光眼底造影(ICGA): ICGは98%が血漿蛋白に結合するため血管外へ拡散しにくい。赤外光(近赤外域)で励起するため中間透光体混濁がある眼でもFFAより鮮明な画像が得られる。脈絡膜血管の画像化に優れ、ポリープ状脈絡膜血管症(PCV)・脈絡膜新生血管・後部ぶどう膜炎の評価に用いられる。ICGは肝臓から胆汁中に排泄されるため、透析患者でも施行可能である。

染色順序: ローズベンガル染色自体が角結膜上皮障害を悪化させるため、必ずフルオレセイン染色を先に行い十分に観察してからローズベンガル染色に移行する。

フルオレセイン: 局所使用では3%以下の濃度で眼刺激・眼毒性なく安全性が高い。ただしソフトコンタクトレンズを染色するため装用中の使用は避ける。

リサミングリーン: コンタクトレンズとの適合性がないため、使用後は生理食塩水で洗浄する。

ローズベンガル: 光毒性があり染色が残存しやすいため、検査後に速やかに洗眼する。染色前に点眼麻酔を十分に行う。

蛍光眼底造影(FFA)では静脈内にフルオレセインを投与するため、全身性の副作用が生じうる。

検査後は排尿が真黄色になり、皮膚の黄染が2〜3時間持続する。着色尿は翌日まで続くことを事前に説明する。稀にフルオレセインが全身の皮膚に浸透し偽黄疸(pseudojaundice)を呈する場合がある2)。医学文献上、フルオレセイン関連の死亡例は計11例が報告されている2)。副作用のメカニズムとして迷走神経反射・薬物アレルギー・ヒスタミン遊離・不安関連の延髄交感神経放電・直接的血管攣縮毒性作用などが提唱されている2)

Q 蛍光眼底造影(FFA)の副作用にはどのようなものがありますか?
A

軽度の副作用として悪心・嘔吐・蕁麻疹・掻痒感があり、約10%に生じます。重篤なものとしてアナフィラキシーショック(約1万人に1人)があり、死亡例の報告もあります。検査後は皮膚の黄染と着色尿が一時的に見られますが無害です。稀に全身の皮膚が蛍光を示す偽黄疸が報告されています。アレルギー体質の患者では特に注意が必要です。

トリパンブルー: 速やかに洗い流さないと前硝子体や後嚢を染色する。通常1〜2週間で消失する。親水性アクリルIOLへの永久染色リスクがありFDA推奨なし。

ICG: 未溶解粒子の除去のためろ過が必要。光曝露により網膜毒性が増悪する。黄斑円孔を通り抜けてRPEを損傷する可能性がある。視神経乳頭への永久沈着の報告もある。液体で満たされた後眼部に注入し黄斑への接触を最小限にする。

トリアムシノロン: 硝子体内に最大40日間残存する。白内障進行と眼圧上昇のリスクがある。眼内炎前房蓄膿・偽性前房蓄膿の報告がある。

フルオレセインの蛍光メカニズム

Section titled “フルオレセインの蛍光メカニズム”

蛍光(fluorescence)とは、分子が低い波長の光を吸収して高い波長の光を放出する現象である。フルオレセインは490nm付近の青色光を吸収し、520〜530nmの黄緑色蛍光を放出する。

臨床ではコバルトブルーフィルターを通した青色光で励起する。しかしコバルトブルーフィルターの最大透過波長は390〜410nmでフルオレセインの最大吸収波長(490nm)とはずれており、励起は最適とはいえない1)。観察系にブルーフリーフィルター(520〜530nm以上を透過)を装着すると、反射青色光がカットされ蛍光のコントラストが向上する。

フルオレセイン: 油/水分配係数は0.5〜0.6であり、原理的には細胞膜をある程度通過できる。しかし正常角膜上皮の表層細胞はtight junctionが発達しているため細胞間を通過しない。さらにムチンで被覆されているため、正常角膜はほとんど染色されない。上皮欠損部では基底膜に付着して蛍光を発し、バリア機能低下部位ではdelayed stainingとして時間経過とともに浸透する。

結膜上皮は角膜上皮よりバリア機能が脆弱であり、時間が経つとフルオレセインが透過して全体が染色されてしまう。そのため染色後すぐに所見を取る必要がある。この透過性の差を利用すると、角膜上皮と結膜上皮の区別(Marx lineの描出、結膜上皮侵入の範囲同定)が可能になる。

ローズベンガル・リサミングリーン: いずれもムチンの被覆を欠く角結膜上皮や変性細胞を染色する。ローズベンガルとリサミングリーンの染色性はほぼ同等であるが、臨床的にはリサミングリーンのほうが刺激が少なく結膜上皮障害の検出に適している。

ICG: IV型コラーゲンとラミニンに高い親和性を示す。これらは網膜ILMに高濃度で存在するため、ILMが選択的に染色される。静注時は98%が血漿蛋白と結合し血管外へ拡散しないことがICGAの原理となる。ただし分解(decomposition)により自己増感酸化が生じ、網膜毒性の原因となる。

ブリリアントブルーG: ILMに選択的に取り込まれるがERMには取り込まれない。この性質を利用してネガティブ染色(ILMの青色背景に対してERMを浮き上がらせる)が可能である。

フルオレセインコルネオグラフィ(FCG)

Section titled “フルオレセインコルネオグラフィ(FCG)”

従来のスリットランプによるフルオレセイン染色の評価には、コバルトブルーフィルターの励起特性の限界、角膜曲率による焦点深度の制限、虹彩色の影響、観察者依存性などの課題がある1)

Soiferらは光干渉断層計(OCT, Heidelberg Spectralis II)の蛍光造影(FA)モードを角膜撮像に転用する「フルオレセインコルネオグラフィ(FCG)」を考案した1)。Spectralis IIは490nmレーザーで最適な励起を行い、525nm付近のバリアフィルターで蛍光を選択的に撮像する1)。55°レンズにより角膜全域(輪部から輪部まで)を1画像でフォーカスできる1)

ドライアイ患者50名と健常者10名を対象とした検証では、FCGはスリットランプ画像と比較して高い検者間一致率を示した。NEIスケールによる角膜染色スコアの級内相関係数(ICC)はFCGで0.96、スリットランプで0.86であった(p<0.001)1)

明色虹彩の患者ではスリットランプ画像のスコアがFCGより有意に低かった(6.11 vs 8.94; p=0.026)が、暗色虹彩では差がなかった(8.16 vs 8.25; p=0.961)1)。スリットランプでは青色光の反射が明色虹彩と混同してPEE検出を妨げるが、FCGは虹彩色に依存しない1)

FCGは広く普及しているOCT-FAデバイスを利用するため、臨床研究と日常診療の双方で角膜染色の標準化と数値化・自動化を実現する可能性がある1)

Q フルオレセインコルネオグラフィ(FCG)は従来の観察法と何が違いますか?
A

FCGはOCT機器の蛍光造影モードを角膜撮像に転用した新しい手法です。490nmレーザーでフルオレセインを最適に励起し、バリアフィルターで反射光を除去するため、スリットランプよりも高感度かつ高コントラストで角膜上皮障害を検出できます。虹彩の色に影響されず、検者間一致率も高い(ICC 0.96 vs 0.86)のが大きな利点です。

  1. Soifer M, Azar NS, Blanco R, et al. Fluorescein CorneoGraphy (FCG): Use of a Repurposed Fluorescein Imaging Technique to Objectively Standardize Corneal Staining. Ocul Surf. 2023;27:77-79.
  2. Bertani R, Ferrarez CE, Perret CM, et al. The Fluorescent Patient: An Unusual Effect of Fluorescein Angiography. Cureus. 2021;13(5):e15011.

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