JP2001120671A - レーザ照射装置 - Google Patents
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Abstract
つ、深部に位置する病変部にレーザ光を効果的に照射し
得る側射式のエネルギー照射装置を提供する。 【解決手段】 長尺の本体101と、本体101の内部
に挿通され基端よりレーザ光を入射し、レーザ光を側方
または斜方に向けて出射する出射部を有する光ファイバ
107と、本体101内に固定され、光ファイバ107
より出射されるレーザ光を反射する反射部材151と、
を有し、光ファイバ107は、前記出射部が前記本体1
01内を長手方向に所定範囲往復運動することが可能で
あるよう設置され、前記反射部材151は、前記出射部
の往復運動範囲に沿って反射角度が異なる反射表面15
2を有することを特徴とするレーザ照射装置100。
Description
関するもので、詳しくは、血管、尿道、腹腔等の生体内
管腔に挿入したり、臓器に穿刺することによって生体組
織内に留置し、レーザ光を生体組織に照射することで、
癌等の腫瘍や前立腺肥大症等を治療するための医療用レ
ーザ照射装置に関する。
よって体内に挿入した長尺状のエネルギー照射装置を用
いて、病変部へエネルギーを照射して、病変組織を、変
性、壊死、凝固、焼灼あるいは蒸散させて縮小あるいは
消滅させ、治療する技術が知られている。
はその近傍に位置する病変部に直接エネルギーを照射す
るものである。しかし、病変深部を十分な温度に加熱す
るためには、比較的高い出力のエネルギーを照射する必
要があるため、表層等の正常組織が傷つけられる場合が
ある。
ザ照射によって、腫瘍又は前立腺の一部の組織を凝固・
縮小する方法を提案する技術が開示されている。この技
術は、バルーン内に冷却液を注入することによって、バ
ルーンに接する尿道表面は加熱せず、内部の腫瘍又は前
立腺のみを加熱するものである。この装置においては、
固定されたレーザ出射部からレーザが照射されるため、
尿道表面を加熱しないためには、低出力で照射せざるを
得ず、必然的に照射時間が長くなる不便さがある。
は、レーザ光を利用して経尿道的に前立腺肥大症を治療
するための装置が開示されている。この装置において
は、異なる位置に配置される複数の照射ユニットから同
時に照射されるレーザ光を、深部病変領域のターゲット
ポイントに集中させ、組織を加熱縮小するための熱量を
発生させている。従って、ターゲットポイント付近の温
度は、レーザ光が重ならない領域の温度に比べて高くな
る。しかしながら、レーザ光の光路は固定されているた
め、レーザ光が重ならない尿道の表層付近においても、
若干高温となる領域が形成される。この現象は尿道表層
の保護に悪影響を与える。そのため、表層の損傷を低減
しつつ、深部病変領域のみを治療する点では十分なもの
ではない。
鑑みてなされたものであり、その目的は、正常組織、特
にレーザ照射装置と接触する表面の正常組織の損傷を容
易かつ確実に防止しつつ、ターゲット領域、特に深部に
位置するターゲット領域に、レーザ光を効果的に照射し
得る装置を提供することにある。
手段により達成される。
され基端よりレーザ光を入射し、該レーザ光を側方また
は斜方に向けて出射する出射部を有する導光部材と、前
記本体内に固定され、前記導光部材より出射されるレー
ザ光を反射する反射部材と、を有し、前記導光部材は、
前記出射部が前記本体内を長手方向に所定範囲往復運動
することが可能であるよう設置され、前記反射部材は、
前記出射部の往復運動範囲に沿って反射角度が異なる反
射表面を有することを特徴とするレーザ照射装置。
出射部が往復運動を伴いながら出射したレーザ光を特定
領域に集中させる角度に設定されていることを特徴とす
る上記(1)に記載のレーザ照射装置。
有することを特徴とする上記(1)または(2)に記載
のレーザ照射装置。
変化させる複数の面の集合であることを特徴とする上記
(1)または(2)に記載のレーザ照射装置。
往復運動させる駆動手段を更に有することを特徴とする
上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のレーザ照射装
置。
組設けられてなることを特徴とする上記(1)乃至
(5)のいずれかに記載のレーザ照射装置。
を、図面を参照して詳細に説明する。
1のレーザ照射装置100を示す斜視図であり、図2は
レーザ照射装置100の先端部の内部構造を説明する図
である。また、図3(a)は図2におけるA−A線断面
図である。
00は、レーザ光を生体組織に照射して、例えば、前立
腺肥大症の治療に用いられる側射式のレーザ照射装置で
ある。レーザ照射装置100は、管状体よりなる長尺状
の本体101を有している。この本体101の先端部に
はレーザ光を透過するための開口である窓部150を有
する硬質の管状体より形成されたハウジング102が設
けられており、ハウジング102の先端は密封されてい
る。
ファイバ107が摺動自在に挿通される。レーザ光は、
光ファイバ107の基端より図示しないレーザ光発生装
置によって入射し、光ファイバ107内を導かれ、光フ
ァイバ107の先端部よりレーザ光を側方または斜方へ
出射する。図4は、光ファイバ107の先端部の詳細を
示す図である。本実施形態1においては、図4に示すよ
うに、先端部が光ファイバ107の中心軸に対して、角
度約35度〜50度、好ましくは45度の傾斜面にカッ
トされた平滑面を有し、その表面には反射膜114がコ
ーティングされている。反射膜114としては、金等の
金属膜を蒸着又はメッキしたものや、金属膜の反射面上
にAl2O3、ZrO2、TiO2、CeO2等の高屈
折率誘電体物質と、MgF2、SiO2等の低屈折率誘
電体物質とを、複数層、交互に蒸着することにより積層
した誘電体多層膜が好適に用いられる。反射膜114の
厚みは0.2〜1μm程度が望ましい。光ファイバ10
7内を伝達して来たレーザ光は、先端部において、反射
膜114で反射され、ファイバの側方(図4の矢印方
向)へ出射する。
って往復駆動される。駆動装置109としては、モータ
等の電気的な装置を用いることが望ましく、110は、
電気ケーブルを示すものである。モータの回転運動は、
カム等を用いて往復運動に変換される。111はカムを
収納したカムボックスを示すものである。
ザ光を反射する反射部材151が固定される。反射部材
151は、ハウジング102内を本体101の長手方向
に沿って延び、放物線状の曲面からなる反射表面152
を有する。
がら出射したレーザ光は、反射部材151の反射表面1
52により反射される。レーザ光は、光ファイバ107
の先端部の運動によって連続的に出射位置を変化させる
が、出射の角度は一定(平行)である。従って、レーザ
光が反射表面152に当たる位置は連続的に変化する。
ここで、反射表面152は、中央と両端とで曲率の異な
る、平行光を1点に集中させるような放物線を描く帯状
の連続曲面を有するため、反射表面152によって反射
されたレーザ光は、窓部150の外側に位置する一点に
集中する。反射表面152としては、光ファイバ107
の先端部と同様に、金等の金属膜を張付、蒸着又はメッ
キしたものや、金属膜の反射面上にAl2O3、ZrO
2、TiO2、CeO2等の高屈折率誘電体物質と、M
gF2、SiO2等の低屈折率誘電体物質とを、複数
層、交互に蒸着することにより積層した誘電体多層膜が
好適に用いられる。
材151の内側側面は、レーザ光を効率よく照射する目
的で、反射表面152と同様に、レーザ光を反射する反
射膜のコーティングを施しておくのが望ましい。
ようにバルーン103が配置されている。バルーン10
3は樹脂フィルムよりなり、レーザ光を透過する窓部1
50を除いた部分で拡張可能に設置されている。バルー
ン103は、バルーン拡張ポート160からの液体の注
入によって拡張し、窓部150側を生体組織表面に押し
つける役割をする。バルーン拡張ポート160はバルー
ン拡張ルーメン161に連通し、注入された液体をバル
ーン103内へ送る。ハウジング102の窓部周辺には
バルーンが存在せず、光透過性のカバー104がハウジ
ング102に接着固定される。図3(b)は、図3
(a)と同様の断面図において、バルーン103を拡張
させた状態を示す図である。
06は、冷却水排出チューブである。冷却水はレーザ光
を受ける生体組織の表面や、ハウジング102内のレー
ザ出射端や反射部等を冷却するために、本体101内を
循環する。冷却水は、図示しない冷却液循環用ポンプ装
置により循環される。
線断面図である。図5において、122は保護パイプ1
08によって覆われた光ファイバ107が往復運動可能
に挿通するルーメンである。ルーメン122は、本体1
01の軸線と平行に形成されており、図1におけるチュ
ーブ105とも通じ、冷却水の流入が行われる。ルーメ
ン122の基端側には、冷却水の漏れを防ぐため、保護
パイプ108とルーメン122との間をシールするOリ
ング(図示せず)が設けられる。
却水の流出用ルーメンである。ルーメン123は、図1
におけるチューブ106に通じている。この際、ルーメ
ン123の基端部に図示しない逆止弁を設けることによ
って、冷却水の逆流を防ぐことが望ましい。ルーメン1
23は、図3におけるハウジング102の反射部材15
1の周囲の空間へ通じている。
ルーメン122を介して、ハウジング102の内部空間
へ流入し、ハウジング102の先端を経て反転し、反射
部材151の周囲を通ってルーメン123に流入し、チ
ューブ106を通じて排出される。
ボックス111の内部機構を説明するための部分断面図
であり、図6は図1における上方から見た図、図7は側
方から見た図である。
の外部で、光ファイバ107が、むやみに動かないよう
に設けられている。緩衝装置112は、光ファイバ10
7を、ループを形成させて収容し、基部137で光ファ
イバ107を固定している。光ファイバ107の往復運
動は緩衝装置112の内部でループの収縮運動に変換さ
れるため、光ファイバの運動や負荷が吸収され、装置1
00外部では光ファイバは動かない。
を覆う保護パイプ108は、カムボックス111内に
て、往復運動のため把持される。カムボックス111内
には、回転子130が設けられている。回転子130
は、駆動装置109内に備えられたモータ131の軸に
連結されている軸132と、表面の半径方向に形成され
ている溝133とを有する。回転子130は、ネジ部材
を有するジョイント134を介して、ロッド135の一
端に連結されている。ジョイント134は、溝133に
沿って位置決めされ、ネジ部材によって回転子130に
固定される。ロッド135は、ジョイント134にピボ
ット式に連結されている。また、ロッド135の他端
は、把持ジョイント136を介して、保護パイプ108
を把持するように、ピボット式に連結されている。光フ
ァイバ107の往復運動範囲は、ジョイント134の固
定位置を移動させて、ジョイント134の回転半径を変
更することで調整される。保護パイプ108は把持ジョ
イント136の基端側にて終了する。
た光ファイバ107は、長尺状の本体101のルーメン
122内に、スライド自在に支持されている。光ファイ
バ107は、カムボックス111内のルーメン122の
入口付近で、把持ジョイント136を介してロッド13
5にピボット式に接続され、その後カムボックス111
内を通過し、緩衝装置112内へ延びている。
転子130の回転運動と、それに伴う光ファイバ107
の往復運動を説明するための図であり、説明のため光フ
ァイバ107の一部は省略してある。図8A〜図8Dに
示されるように、モータ131の回転により、回転子1
30が軸132を中心に回転し、それに伴い、光ファイ
バ107は、本体101の軸方向に、図8Aに示される
位置と図8Cに示される位置との間で、往復運動を繰り
返す。従って、光ファイバ107の先端部の往復運動範
囲は、ジョイント134の回転半径の2倍である。
ウジング102の先端側、中間位置、基端側にそれぞれ
位置したときのレーザ光の経路を模式的に示す。図9
は、光ファイバ107がレーザ光を出射しながら往復運
動することによって、反射表面152におけるレーザ光
の反射位置および反射角度が常に移動し、レーザ光の光
軸が常に一点(目的部位121)に集中する様子を示す
ものである。なお、光ファイバ107は側方より侵入し
たレーザ光を透過する性質を有するため、反射表面15
2によって反射したレーザ光が窓部150より出射する
ことに対し、大きな妨げとならない。
用状況と作用を説明する。
端部から尿道内に挿入し、先端部に設けられたハウジン
グ102を病変領域、すなわち前立腺120の照射目的
部121の近傍に位置させる。
示しないシリンジやインデフレータ等を利用してバルー
ン拡張用の液体を注入することによりバルーン103を
所定の大きさに拡張させる。
させ、レーザ照射装置100内に冷却水を循環させる。
詳しくは、冷却水は、冷却水注入チューブ105及びル
ーメン122を経て、ハウジング102内に流入し、レ
ーザ光によって発熱するハウジング102内の各部品
や、カバー104に密着する生体組織の表面を冷却す
る。
のないハウジング102の窓部150側は尿道表層部に
密着、固定される。従って、目的部位の方向及び深さ
が、術者が予定したものに固定され、レーザ光を生体組
織内の目的部位に対して、確実に照射可能になる。ま
た、カバー104と接触する部分及びその近傍、すなわ
ち、生体組織の表層が、冷却水により冷却されるため、
表層の損傷をより確実に防止できる。
発生装置を作動させ、同時にモータ131を回転駆動さ
せる。レーザ光発生装置により出力されたレーザ光は、
光ファイバ107により導かれ、先端部において側方へ
出射され、反射部材151によって反射された後、ハウ
ジング102の窓部150より出射されて、目的部12
1に照射される。その際、光ファイバ107は軸方向に
1〜5Hz程度の周期で往復運動するため、レーザ光の
光路軸は連続的に変更される。反射部材151は、光フ
ァイバ107の位置に関わらず、レーザ光が常に目的部
121で交差または集中するような角度で反射する。
121およびその近傍は、照射されたレーザ光により加
熱され、所望温度に達する。一方、図9における目的部
121の上方の領域、例えば、生体組織120の表層の
任意の点に対するレーザ光の照射時間は短く、発生する
熱量も少ない。同様に、図6における目的部121の下
方の領域に対するレーザ光の照射時間も短く、発生する
熱量も少ない。従って、目的部121の周辺領域は、比
較的低い温度で維持され、レーザ光による影響から保護
される。目的部121以外の領域の損傷が、防止あるい
は低減されるため、装置100は、患者に対する高い安
全性を有する。特に、目的部121が、生体組織の深い
位置に存在する場合においても、表層の損傷が防止され
るので、有利である。
れ、レーザ光が照射される。この処理を繰り返すことに
よって、複数箇所の治療すべき領域が加熱されることに
なる。
て使用されるレーザ光は、生体深達性を有するものであ
れば特に限定されないが、波長が750〜1300nm
又は1600nm〜1800nm程度のものが好まし
い。波長が750〜1300nm及び1600nm〜1
800nm程度のレーザ光は、特に生体深達性に優れる
ので、レーザ光を生体組織に照射したときに、その表層
部でのエネルギーの吸収が少なく、このため、より効果
的に生体組織の深部に位置する目的部(病変部)にレー
ザ光を照射することができる。
ーザ光発生装置としては、例えば、He−Neレーザ等
の気体レーザ、Nd−YAGレーザ等の固体レーザ、G
aAlAsレーザ等の半導体レーザ等が挙げられる。
成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体
(EVA)、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、
ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、フッ素樹脂
等、これらのうちの1種を含むポリマーアロイ、または
これらのうちの2以上を組み合わせたものが挙げられ
る。
には親水性高分子材料や、シリコン、フッ素樹脂等の潤
滑性コーティングを施しても良い。これにより本体表面
の摩擦を低減し、体腔への挿入をスムースなものとする
ことができる。また、本体を覆う使い捨てのシースを別
途用意し、このシースの表面に潤滑性コーティングを施
しても良い。使い捨てのシースを用いることで、複数回
の使用によるコーティングの剥離により、潤滑性が損な
われる弊害を防ぐことが出来る。
高分子材料としては、例えば、カルボキシメチルセルロ
ース、多糖類、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオ
キサイド、ポリアクリル酸ソーダ、メチルビニルエーテ
ル−無水マレイン酸共重合体、水溶性ポリアミド等が好
ましく、これらのうち、特にメチルビニルエーテル−無
水マレイン酸共重合体が好ましい。
ザ照射装置を使用する際は、例えば、生理食塩水等に、
レーザ照射装置100の表面層を浸す。これにより、表
面層が湿潤し、レーザ照射装置100の表面の潤滑性が
生じる。このレーザ照射装置100では、親水性高分子
材料を含む表面層を有しているので、生体組織に対する
レーザ照射装置100の摩擦が減少し、これにより、患
者の負担が軽減されるとともに、安全性が向上する。例
えば、レーザ照射装置100の体腔内への挿入、体腔内
からの引き抜き、体腔内での移動や回転を円滑に行うこ
とができる。
英ガラス、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネー
ト、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、
テフロン、ポリエステル等の光透過性特性の優れたもの
を利用することが望ましい。
装置の実施形態2を説明する。実施形態2は、上述した
実施形態1と、レーザ光を反射する反射部材の構造のみ
が異なるため、その点についてのみ説明する。
射装置における、先端部の構造を説明する断面図であ
る。図10において、反射部材251は、実施形態1の
ような連続した曲面ではなく、比較的小さい複数の面の
集合からなる反射表面252を有する。複数の面は、そ
れぞれが実施形態1の連続曲面と同様に、光ファイバ2
07から出射されたレーザ光を1点に集中させるような
角度に形成されている。また、それぞれが段差を付けて
繋がることにより、反射表面252の中央付近において
も光ファイバ207の軸との距離を短くすることが可能
となるため、ハウジング202の直径を小型化すること
ができる。段差部分には乱反射防止のため、光軸に一致
させた角度を持たせ、反射膜は設けないようにする。ま
た、反射防止膜を設けるのが望ましい。
面は、それぞれが十分小さな面積の場合は平面でよく、
比較的大きい面積である場合は、それぞれが曲面である
ことが望ましい。
装置の実施形態3を説明する。実施形態3は、上述した
実施形態1に示す光ファイバと反射部材の対を2組有す
ることを特徴とするものであるため、その点についての
み説明し、その他は説明を省略する。
射装置の先端部における2つの光ファイバの位置関係を
示す模式図であり、図12は、図11のC−C線断面図
である。
いて、ハウジング302には、レーザ照射用の窓部35
0a、350bが、図の上下方向に2ヶ所設けられてい
る。また、バルーンが設けられておらず、カバー304
が全周を覆っている。
においては、ハウジング302内に、反射部材351a
および351bが、2つ並べて配置されている。反射部
材351a、351bは、それぞれ実施形態1の反射部
材151と同様の構成のものであり、反射手段351b
は、351aに対して、180度反対向きに備えられ
る。光ファイバ307a、307bも実施形態1のもの
と同様の構成であり、それぞれが、反射部材351a、
351bの内側を往復運動する。
れ異なるルーメンを介して、本体301の基端部に連結
する駆動部によって往復駆動される。駆動部の構成は図
7に示される実施形態1のものと同様であり、把持ジョ
イント136が、2本の光ファイバを一緒に把持する構
成となる。
きに同時にレーザ光を出力できるので、尿道を取り囲む
前立腺の左右方向を同時に治療する事が可能となり、手
術時間が短縮される。
射装置によれば、連続的に移動する出射位置からのレー
ザ光が目的位置のみに集中するので、照射目的部以外の
部位の温度は、低い温度のままに保持される。これによ
り、照射目的部以外の部位の損傷を防止または低減する
ことができ、特に、照射目的部が深部に位置する場合で
も装置との接触表面部の損傷を防止することができるの
で、患者に対する安全性が高い。
図である。
である。
図である
明する図である。
明する図である。
子を説明する図である。
する図である。
説明する図である。
説明する図である。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 長尺の本体と、 該本体の内部に挿通され基端よりレーザ光を入射し、該
レーザ光を側方または斜方に向けて出射する出射部を有
する導光部材と、 前記本体内に固定され、前記導光部材より出射されるレ
ーザ光を反射する反射部材と、を有し、 前記導光部材は、前記出射部が前記本体内を長手方向に
所定範囲往復運動することが可能であるよう設置され、 前記反射部材は、前記出射部の往復運動範囲に沿って反
射角度が異なる反射表面を有することを特徴とするレー
ザ照射装置。 - 【請求項2】 前記反射表面の各反射角度は、前記出射
部が往復運動を伴いながら出射したレーザ光を特定領域
に集中させる角度に設定されていることを特徴とする請
求項1に記載のレーザ照射装置。 - 【請求項3】 前記反射表面は、放物線状の曲面を有す
ることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ照
射装置。 - 【請求項4】 前記反射表面は、長手方向に角度を変化
させる複数の面の集合であることを特徴とする請求項1
または2に記載のレーザ照射装置。 - 【請求項5】 前記導光部材を前記本体の軸方向へ往復
運動させる駆動手段を更に有することを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載のレーザ照射装置。 - 【請求項6】 前記導光部材と前記反射部材が複数組設
けられてなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
かに記載のレーザ照射装置。
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