JP2001204831A - Laser beam diffusing and irradiating device to living tissue - Google Patents

Laser beam diffusing and irradiating device to living tissue

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JP2001204831A
JP2001204831A JP2000019072A JP2000019072A JP2001204831A JP 2001204831 A JP2001204831 A JP 2001204831A JP 2000019072 A JP2000019072 A JP 2000019072A JP 2000019072 A JP2000019072 A JP 2000019072A JP 2001204831 A JP2001204831 A JP 2001204831A
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JP
Japan
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living tissue
laser light
core
laser
fiber
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Application number
JP2000019072A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsunori Matsumae
光紀 松前
Michihiro Kaneda
道寛 金田
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NIPPON SEKIGAISEN KOGYO KK
Tokai University
Original Assignee
NIPPON SEKIGAISEN KOGYO KK
Tokai University
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new and useful laser beam diffusing and irradiating device to a living tissue and its manufacturing method used when the living tissue to be treated by a photochemical therapy and a hyperthermia is large, for example, where the volume of a lesion such as the tumor to be treated is large. SOLUTION: This laser beam diffusing and irradiating device to the living tissue used for treating the living tissue by the photochemical and the hyperthermia is provided with a recessed groove structure of a prescribed pattern in the circumferential side face in the tip of a fiber comprising a core. This laser beam diffusing and irradiating device to the living tissue and its manufacturing method are characterized that the laser beam transmitted through the fiber is diffused from the circumferential side of the tip part in the bending direction to the optical axial direction of the core.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生体組織の光化学
治療(Photo Dynamic Therapy:
PDT)や温熱治療に用いるための生体組織内へのレー
ザー光拡散照射装置及びその作製方法に関する。
[0001] The present invention relates to a photodynamic therapy for living tissue.
The present invention relates to an apparatus for irradiating laser light into living tissue for use in PDT) or thermal treatment, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザー光は、医療分野において外科用
メス、生体組織の光化学治療や温熱治療に適用されてき
ている。光化学治療には、(1)光と生体内物質との化
学的相互作用を治療に利用するものや、(2)光と体外
から導入した薬剤との化学的相互作用を治療に利用する
ものがある。このうち(2)においては、光としてレー
ザー光が用いられ、薬剤としては光増感性物質や光増感
色素などが用いられる。
2. Description of the Related Art Laser light has been applied to photochemical treatment and thermal treatment of surgical scalpels and living tissues in the medical field. In photochemotherapy, (1) a chemical interaction between light and a substance in a living body is used for treatment, and (2) a chemical interaction between light and a drug introduced from outside the body is used for treatment. is there. In (2), laser light is used as light, and a photosensitizing substance, a photosensitizing dye, or the like is used as a drug.

【0003】光増感性物質や光増感色素には、患部が
例えば腫瘍である場合、腫瘍との親和性が高い、生体
組織に対して透過性のよい光の波長帯(670〜800
nm)に吸収帯をもち、その光感受性がよい、といった
性質が必要である。例えば、腫瘍をもつ患者に光増感色
素を投与すると、その腫瘍親和性により数時間後には腫
瘍内に高濃度の光増感色素が残留する。この時期に、そ
の光増感色素の吸収帯の波長のレーザー光を照射する
と、一重項酸素(12)が生成し、その強い酸化作用に
より腫瘍細胞を破壊することができる。
[0003] When the affected part is, for example, a tumor, a photosensitizing substance or a photosensitizing dye has a wavelength band of light (670 to 800) having a high affinity for the tumor and a good permeability to a living tissue.
nm), it is necessary to have a property of having an absorption band and good photosensitivity. For example, when a photosensitizing dye is administered to a patient having a tumor, a high concentration of the photosensitizing dye remains in the tumor several hours later due to its tumor affinity. When a laser beam having a wavelength in the absorption band of the photosensitizing dye is irradiated at this time, singlet oxygen ( 1 O 2 ) is generated, and the strong oxidizing action can destroy tumor cells.

【0004】この治療方法は、光増感性物質や光増感色
素を用いることから、例えば治療生体組織が腫瘍細胞の
場合、腫瘍細胞のみを選択的に破壊し、正常組織には影
響がないか少なく、目視の下では判別不可能な腫瘍細胞
に対しても適用することができる。このほか光化学治療
では、光増感性物質や光増感色素からレーザー光の作用
により生成する薬効化学物質により患部を治療すること
なども行なわれる。レーザー光の照射は石英製の光ファ
イバーを用いて行われる。
[0004] Since this treatment method uses a photosensitizing substance or a photosensitizing dye, for example, when the treated living tissue is a tumor cell, it selectively destroys only the tumor cell and does not affect normal tissues. It can be applied to tumor cells which are few and indistinguishable visually. In addition, in photochemical treatment, the affected part is treated with a medicinal chemical substance generated by the action of laser light from a photosensitizing substance or a photosensitizing dye. Irradiation with laser light is performed using an optical fiber made of quartz.

【0005】また、温熱治療は、腫瘍その他の生体組織
を強光により加熱し、生体組織の温度を上昇させていっ
た時に、組織蒸散に至る以前の温度領域で組織を壊死に
至らしめ、目的とする領域内にある生体組織を除去する
治療方法である。強光としては通常レーザー光が用いら
れる。レーザー光による加熱においては一旦蒸散を開始
した場合、照射点近傍のレーザー光吸収率の非常に高い
炭化組織により更に奥へのレーザー光の伝達が阻害さ
れ、局所的に急激に温度上昇が起こる。
[0005] In the hyperthermia treatment, tumors and other living tissues are heated by intense light to increase the temperature of the living tissues, causing the tissues to necrotize in a temperature range before the tissue transpiration, This is a treatment method for removing a living tissue in an area to be set. Laser light is usually used as intense light. In the heating by laser light, once evaporation starts, the transmission of laser light further to the back is hindered by the carbonized structure having a very high laser light absorption rate near the irradiation point, and the temperature rapidly rises locally.

【0006】このため、レーザー光で温熱治療を行なう
場合、蒸散に伴うそのような現象は以下(1)〜(2)
の点で問題となり、例えば脳内腫瘍の除去においてその
ような阻害や温度上昇に伴う蒸散があると腫瘍周辺の正
常組織に影響し、機能障害などを起こして致命的にな
る。 (1)生体組織内照射の場合、蒸散の結果生じるガスは
高圧力、高温度(100℃以上)であり、圧力による周
辺組織への圧迫、高温ガスによる周辺組織への熱影響、
高温ガスが外部に抜けた場合の流路周辺への熱影響が生
じる。 (2)蒸散部内面は炭化組織で覆われるため、さらに深
部へのレーザー光の伝達を阻害し、広範囲な加熱ができ
ない。
[0006] For this reason, when thermal treatment is performed using laser light, such phenomena associated with transpiration are as follows (1) and (2).
For example, in the case of removal of a tumor in the brain, such inhibition or transpiration due to a rise in temperature affects normal tissues around the tumor, causing dysfunction or the like, and becomes fatal. (1) In the case of irradiation within a living tissue, the gas resulting from the evaporation is at a high pressure and a high temperature (100 ° C. or higher).
When the high-temperature gas escapes to the outside, a thermal effect occurs around the flow path. (2) Since the inner surface of the evaporating part is covered with the carbonized tissue, transmission of the laser light to a deeper part is hindered, and wide-range heating cannot be performed.

【0007】本発明者等は、温熱治療に際しての上記の
ような問題点を解決してなるレーザー光等の強光を用い
た生体組織の加熱装置を先に開発している(特願平11
ー232752号)。この加熱装置は、例えば腫瘍組織
や癌などの所定生体組織の温度を上昇させていった時に
組織蒸散に至る以前の温度領域で該生体組織を壊死に至
らしめるために、生体組織の空間的な温度分布をリアル
タイムに計測する温度測定器により温度計測を行ない、
その情報を基に光源の光出力、間欠照射のON時間、間
欠照射のOFF時間をリアルタイムで制御して治療条件
を達成するようにしてなることを特徴とする。
The present inventors have previously developed an apparatus for heating a living tissue using intense light such as a laser beam, which solves the above-mentioned problems in hyperthermia treatment (Japanese Patent Application No. Hei 11 (1999)).
No. 232752). This heating device, for example, when the temperature of a predetermined living tissue such as tumor tissue or cancer is raised, in order to cause the living tissue to necrotize in a temperature range before the tissue transpiration, the spatial Perform temperature measurement with a temperature measuring device that measures the temperature distribution in real time,
Based on the information, the light output of the light source, the ON time of the intermittent irradiation, and the OFF time of the intermittent irradiation are controlled in real time to achieve the treatment condition.

【0008】ところで、上記のような加熱装置において
は、光ファイバーの先端を腫瘍等の患部に臨ませるとと
もに、温度検知手段を備えた温度測定器によって治療対
象である腫瘍の周辺を十分に含む領域(関心領域)の温
度計測を行ない、その温度計測により得られた経時的な
温度変化がレーザー発振装置に伝えられ、当該局所にお
ける温度制御が行われる。レーザー光は、レーザー発振
装置からファイバー内の光軸方向に伝達され、ファイバ
ーの先端から放出され、腫瘍等の患部を加熱して壊死さ
せる。
By the way, in the above-described heating device, the tip of the optical fiber is made to face an affected part such as a tumor, and a region (including a sufficient area around the tumor to be treated) is measured by a temperature measuring device provided with temperature detecting means. The temperature of the region of interest is measured, and the time-dependent temperature change obtained by the temperature measurement is transmitted to the laser oscillation device, and the local temperature control is performed. The laser light is transmitted from the laser oscillation device in the direction of the optical axis in the fiber, emitted from the tip of the fiber, and heats an affected part such as a tumor to cause necrosis.

【0009】しかし、光化学治療や温熱治療に用いられ
る従来のレーザー光照射装置は、ファイバーの先端から
のみ放出される、いわゆるピンポイント照射となるた
め、レーザー光の照射領域は狭く、その特定の狭い局所
のみが加熱されてしまうという問題がある。すなわちピ
ンポイント照射では、特定の狭い局所へのエネルギー密
度が高くなり、生体組織が急激に加熱されることにより
生体組織が蒸散され、高温、高圧力の生成蒸散ガスによ
り周辺組織に悪影響をもたらし、また急激な加熱により
生体組織が炭化されると、光吸収率がさらに増大し、
(光エネルギーを照射する必要がある)深部への光エネ
ルギーの伝達率が減少してしまう。
However, the conventional laser light irradiation device used for photochemical treatment or hyperthermia treatment is a so-called pinpoint irradiation that is emitted only from the tip of the fiber. There is a problem that only local areas are heated. In other words, in pinpoint irradiation, the energy density to a specific narrow local area increases, the living tissue is rapidly evaporated, the living tissue evaporates, and high-temperature, high-pressure generated vaporized gas adversely affects the surrounding tissue, Also, when the living tissue is carbonized by rapid heating, the light absorption rate further increases,
(The light energy needs to be irradiated.) The transmission rate of the light energy to the deep part is reduced.

【0010】図1は、光化学治療や温熱治療に用いる従
来のレーザー光の照射装置の概略を示す図である。1は
コアガラス、2はクラッドガラスである。これらガラス
としては、通常、石英製のガラスが用いられる。レーザ
ー光はレーザー発信器からファイバーを通して高光屈折
率のコアガラス1の中を(図1中左から右方向へ)進
み、高屈折率のコアガラス1と低光屈折率のクラッドガ
ラス2の界面で全反射が繰り返される。これによりレー
ザー光がコアの外に逃げ出さずに伝わる。
FIG. 1 is a view schematically showing a conventional laser light irradiation device used for photochemical treatment or thermal treatment. 1 is a core glass and 2 is a clad glass. Usually, quartz glass is used as these glasses. The laser light travels through the fiber from the laser transmitter through the fiber through the high refractive index core glass 1 (from left to right in FIG. 1), and at the interface between the high refractive index core glass 1 and the low refractive index cladding glass 2. Total reflection is repeated. This allows the laser light to travel without escaping out of the core.

【0011】ところが、レーザー光は直進性であるた
め、ファイバーの先端から放出されるレーザー光は、主
としてコアガラス1の光軸方向、すなわち図1中矢印の
方向へのみ放出される。しかしこれはピンポイント出射
であるため、患部の加熱はレーザー光が照射された箇所
だけに集中する。このため、例えば壊死させるべき腫瘍
や癌組織などの患部の体積が大きい場合には、その患部
全部に対してレーザー光を当てる必要があるため、ファ
イバー数を複数個にせざるを得ないなどの不都合があ
る。また1個のファイバーを用いる場合には、ファイバ
ーの先端を治療すべき患部の全体に対して向けるよう操
作する必要があった。
However, since the laser light is straight, the laser light emitted from the tip of the fiber is mainly emitted only in the optical axis direction of the core glass 1, that is, in the direction of the arrow in FIG. However, since this is a pinpoint emission, the heating of the affected part concentrates only on the portion irradiated with the laser beam. For this reason, for example, when the volume of an affected area such as a tumor or cancer tissue to be necrotic is large, it is necessary to irradiate the entire affected area with a laser beam, so that the number of fibers must be increased to a plurality. There is. In addition, when one fiber is used, it is necessary to perform an operation so that the tip of the fiber is directed to the entire affected area to be treated.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な、従来における生体組織の光化学治療や温熱治療に用
いるための生体組織内へのレーザー光照射装置における
問題点を解決するためになされたものであり、特に光化
学治療や温熱治療がなされる生体組織が大きい場合、例
えば治療すべき腫瘍等の患部の体積が大きい場合に有効
に使用できる新規且つ有用なレーザー光拡散照射装置及
びその作製方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems in a conventional laser light irradiation apparatus for use in living tissue for use in photochemical treatment or hyperthermia treatment of living tissue. A new and useful laser light diffusion irradiation device and its production which can be used effectively especially when the living tissue to be subjected to photochemical treatment or thermal treatment is large, for example, when the volume of an affected part such as a tumor to be treated is large. The aim is to provide a method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は(1)生体組織
の光化学治療や温熱治療に用いるための生体組織内への
レーザー光拡散照射装置であって、コアを構成するファ
イバーの先端部の周側面に所定パターンの凹溝構造を備
え、ファイバーを通して伝送されるレーザー光を該先端
部の周側面からコアの光軸方向に対して折曲方向に拡散
させるようにしてなることを特徴とする生体組織内への
レーザー光拡散照射装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides (1) an apparatus for irradiating laser light into a living tissue for use in photochemical treatment or hyperthermia treatment of the living tissue. The peripheral side surface has a concave groove structure of a predetermined pattern, and the laser light transmitted through the fiber is diffused from the peripheral side surface of the distal end portion in the bending direction with respect to the optical axis direction of the core. Provided is an apparatus for irradiating laser light to a living tissue.

【0014】本発明は(2)生体組織の光化学治療や温
熱治療に用いるための生体組織内へのレーザー光拡散照
射装置であって、コアを構成するファイバーの先端部の
周側面に所定パターンの凹溝構造を備えるとともに、そ
の凹溝構造をコア材と同材質のマイクロカプセルにより
被せてなり、ファイバーを通して伝送されるレーザー光
を該先端部の周側面からコアの光軸方向に対して折曲方
向に拡散させるようにしてなることを特徴とする生体組
織内へのレーザー光拡散照射装置を提供する。
The present invention relates to (2) an apparatus for irradiating laser light into a living tissue for use in photochemical treatment or hyperthermia treatment of the living tissue, wherein a predetermined pattern is formed on the peripheral side surface of the tip of the fiber constituting the core. With the groove structure, the groove structure is covered with a microcapsule of the same material as the core material, and the laser light transmitted through the fiber is bent from the peripheral side surface of the tip portion in the optical axis direction of the core. There is provided an apparatus for irradiating a laser beam in a living tissue, characterized in that the laser light is diffused in a direction.

【0015】本発明は(3)生体組織の光化学治療や温
熱治療に用いるためのレーザー光拡散照射装置の作製方
法であって、コアを構成するファイバーの先端部の周側
面にレーザー加工により所定パターンの凹溝構造を設け
ることを特徴とする生体組織内へのレーザー光拡散照射
装置の製作方法を提供する。
The present invention relates to (3) a method for producing a laser light diffusion irradiation apparatus for use in photochemical treatment or hyperthermia treatment of living tissue, wherein a laser beam is used to form a predetermined pattern on the peripheral side surface of the tip of a fiber constituting a core. The present invention provides a method for manufacturing an apparatus for irradiating laser light into a living tissue, characterized by providing a concave groove structure.

【0016】本発明は(4)生体組織の光化学治療や温
熱治療に用いるためのレーザー光拡散照射装置の作製方
法であって、コアを構成するファイバーの先端部の周側
面にレーザー加工により所定パターンの凹溝構造を設け
るとともに、その凹溝構造に対してコア材と同材質のマ
イクロカプセルを被せて固定することを特徴とする生体
組織内へのレーザー光拡散照射装置の製作方法を提供す
る。
The present invention relates to (4) a method for producing a laser light diffusion irradiation apparatus for use in photochemical treatment or hyperthermia treatment of living tissue, wherein a predetermined pattern is formed on the peripheral side surface of the tip of a fiber constituting a core by laser processing. And a method for manufacturing a laser light diffusion irradiation apparatus for in-vivo tissue, wherein a microcapsule made of the same material as the core material is covered and fixed to the groove structure.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】生体組織の光化学治療や温熱治療
においては、腫瘍や癌組織、その他の所定生体組織に光
ファイバーの先端を臨ませ、その先端からレーザー光を
照射して所定生体組織を治療する。本発明は、そのよう
な光化学治療や温熱治療において生体組織を壊死に至ら
しめるためなどに用いるためのレーザー光拡散照射装置
であり、高光屈折率の石英ガラス等からなるコアを構成
するファイバーの先端部の周側面に所定パターンの凹溝
構造を設けて構成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In photochemical treatment or thermal treatment of living tissue, the tip of an optical fiber is made to face a tumor, cancer tissue, or other given living tissue, and laser light is irradiated from the tip to treat the given living tissue. I do. The present invention is a laser light diffusing irradiation apparatus for use in such a way as to cause necrosis of a living tissue in such photochemical treatment or hyperthermia treatment, and the tip of a fiber constituting a core made of quartz glass or the like having a high photorefractive index. It is constituted by providing a concave groove structure of a predetermined pattern on the peripheral side surface of the portion.

【0018】本発明では、その所定パターンの凹溝構造
により、ファイバーを通して伝送されるレーザー光を側
面方向に拡散させることができ、光化学治療や温熱治
療、例えば治療すべき腫瘍等の患部が大きい場合におい
て、レーザー光を均一且つ正確に照射し、治療すること
ができる。すなわち前記従来のように、ファイバー数を
複数個にすることなく、また1個のファイバーを用いる
場合、ファイバーの先端を治療すべき患部の全体に対し
て向けるよう操作する必要をなくして、治療すべき生体
組織に対してレーザー光を均一且つ正確に照射すること
ができる。
According to the present invention, the laser beam transmitted through the fiber can be diffused in the lateral direction by the concave groove structure of the predetermined pattern, so that photochemotherapy or hyperthermia treatment, for example, when an affected area such as a tumor to be treated is large. In the above, a laser beam can be uniformly and accurately irradiated to perform treatment. That is, unlike the conventional case, the treatment is performed without using a plurality of fibers, and when using a single fiber, there is no need to operate the tip of the fiber so as to face the entire affected area to be treated. It is possible to uniformly and accurately irradiate a living tissue to be irradiated with laser light.

【0019】図2は本発明の態様例を示す図である。図
2のとおり、コアガラス1の先端部の外周面に多数の凹
溝4を設ける。これにより、レーザー光をコアガラス1
中の光軸方向に対して曲折させ、レーザー光をその先端
からだけでなく、先端部の外周面の凹溝4からも放出さ
せる。この場合、凹溝4は、例えば前後左右に一定間隔
毎に規則的に設けることにより、コアガラス1の先端部
外周の全表面からレーザー光を均一に放出させることが
できる。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a number of concave grooves 4 are provided on the outer peripheral surface of the front end portion of the core glass 1. As a result, the laser light is applied to the core glass 1
The laser beam is bent not only from the front end but also from the concave groove 4 on the outer peripheral surface at the front end portion. In this case, by providing the concave grooves 4 regularly at, for example, front, rear, left and right at regular intervals, laser light can be uniformly emitted from the entire surface of the outer periphery of the distal end portion of the core glass 1.

【0020】凹溝4の形状は、その目的すなわちレーザ
ー光をコア中の光軸方向に対して曲折させ得る形状であ
れば特に限定はないが、光軸方向に対して直交した凹溝
構造であるのが好ましい。円錐穴状の構造の凹溝、すな
わちその光軸方向に直交した円錐穴構造は特に好ましい
態様であり、図2にはその例を示している。図2中、2
は低光屈折率の石英ガラス等からなるクラッドガラスで
あり、これを囲んでジャケット3が設けられる。ジャケ
ット3は、コア及びクラッドを保護するためのもので、
好ましくはプラスチックで構成される。図2(c)に一
応の寸法例を示しているが、各箇所の寸法はレーザー光
を照射すべき生体組織の大きさ等に応じて適宜設定でき
る。
The shape of the groove 4 is not particularly limited as long as its purpose, that is, a shape capable of bending the laser beam in the optical axis direction in the core, but has a groove structure perpendicular to the optical axis direction. Preferably it is. A concave groove having a conical hole structure, that is, a conical hole structure orthogonal to the optical axis direction thereof is a particularly preferable embodiment, and FIG. 2 shows an example thereof. In FIG. 2, 2
Is a clad glass made of quartz glass or the like having a low light refractive index, and a jacket 3 is provided surrounding the clad glass. The jacket 3 is for protecting the core and the clad,
It is preferably made of plastic. FIG. 2 (c) shows a tentative dimension example, but the dimensions of each part can be appropriately set according to the size of the living tissue to be irradiated with the laser beam.

【0021】さらに、本発明においては、コアガラスの
先端部にマイクロカプセル(凹部を有する微小な蓋状の
カプセル)を被せるのが好ましい。そのコアガラス先端
部の凹溝が、これが設けられたままであると、すなわち
それが裸のままであると、凹溝の凹部へ微細な異物が浸
入、付着して、レーザー光の放出を阻害し、またその放
出方向を歪めることになってしまう。これを回避するた
め、コアガラス1の先端部にマイクロカプセルを被せ
る。図2中、5がそのマイクロカプセルであり、コア材
の材質と異なってもよいが、好ましくはコア材と同じ材
質で構成される。コアガラス1の先端部とマイクロカプ
セル5との間には空隙6が形成される。
Further, in the present invention, it is preferable to cover the tip of the core glass with a microcapsule (a minute lid-like capsule having a concave portion). If the groove at the tip of the core glass is left provided, that is, if it is left bare, fine foreign matter will enter and adhere to the recess of the groove, thereby impeding the emission of laser light. In addition, the emission direction is distorted. To avoid this, a microcapsule is placed on the tip of the core glass 1. In FIG. 2, reference numeral 5 denotes the microcapsule, which may be different from the material of the core material, but is preferably made of the same material as the core material. A gap 6 is formed between the tip of the core glass 1 and the microcapsule 5.

【0022】本装置の使用に際しては、レーザー光は、
高光屈折率のコアガラス1の中を進み、高光屈折率のコ
アガラス1と低光屈折率のクラッドガラス2の界面での
全反射を繰り返しながら、その先端部に至る。そして、
そこに設けられた複数の各凹溝構造により、順次、光軸
方向に対して折曲した方向、好ましくは直角方向に曲折
されて放出され、残余のレーザー光が先端部から放出さ
れる。こうして、レーザー光は、コアガラス1の先端部
の全周面及び先端面から均一に放出され、空隙6中の空
気及びマイクロカプセルを通って腫瘍細胞等の生体組織
に均一に照射される。光化学治療の場合は、例えば光増
感性物質や光増感色素から生成する酸素(12)の強い
酸化作用により腫瘍細胞等を破壊し、温熱治療の場合は
腫瘍細胞等を加熱して破壊する。
When using this apparatus, the laser beam
The light travels through the core glass 1 having a high light refractive index, and reaches the tip portion while repeating total reflection at the interface between the core glass 1 having a high light refractive index and the clad glass 2 having a low light refractive index. And
Due to the plurality of concave groove structures provided therein, the laser beam is sequentially bent and emitted in a direction bent with respect to the optical axis direction, preferably in a direction perpendicular to the optical axis direction, and the remaining laser light is emitted from the tip. In this manner, the laser light is uniformly emitted from the entire peripheral surface and the distal end surface of the distal end portion of the core glass 1, and is uniformly applied to the living tissue such as tumor cells through the air in the gap 6 and the microcapsules. For photochemical treatment, for example by strong oxidizing action of oxygen (1 O 2) generated from photosensitizing agent or photosensitizing dye to destroy tumor cells, etc., in the case of thermal treatment by heating the tumor cells or the like destruction I do.

【0023】図3は、本発明のレーザー光照射用ファイ
バー装置の製作態様例を示す図である。図3中、Aとし
て示す部分がコアガラスの先端部であり、この外周面に
多数の凹溝が設けられる。凹溝4は一定間隔を隔てて規
則的に設ける。この場合、先端部に設けられる凹溝構造
は、例えば直径0.5mmというような該先端部の外周
面に所定の規則性をもって設けられる。このためには微
細且つ高精度の加工技術が必要であるので、その加工は
レーザー加工により行うのが好ましい。レーザー加工に
用いるレーザー装置としては炭酸ガスレーザー装置又は
エキシマレーザー装置を用いることができる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a manufacturing mode of the fiber device for laser light irradiation according to the present invention. In FIG. 3, the portion indicated by A is the tip of the core glass, and a large number of concave grooves are provided on the outer peripheral surface. The concave grooves 4 are provided regularly at regular intervals. In this case, the concave groove structure provided at the distal end is provided with a predetermined regularity on the outer peripheral surface of the distal end, for example, with a diameter of 0.5 mm. For this purpose, a fine and high-precision processing technique is required, so that the processing is preferably performed by laser processing. As a laser device used for laser processing, a carbon dioxide gas laser device or an excimer laser device can be used.

【0024】次いで、上記凹溝構造を囲んでマイクロカ
プセルを被せる。図3中、Bとして示す部分がマイクロ
カプセルを支持する部分である。支持する部分Bは、ジ
ャケットの端部から延長したクラッド部分である。マイ
クロカプセルの凹部にこのクラッド部分を嵌挿させ、図
3(d)に示すように、その端部をジャケットの端部に
当接させる。図3(d)中、Cはその当接面(当接部
分)である。その際、マイクロカプセルを強固に固定さ
せるため、その当接面Cに接着剤を配しておくのが好ま
しい。また、ジャケットの端部から延長したクラッド部
分の周面とマイクロカプセルの凹部内面との間にも接着
剤を配してよい。
Next, microcapsules are put around the above-mentioned groove structure. In FIG. 3, a portion indicated by B is a portion supporting the microcapsules. The supporting portion B is a clad portion extending from the end of the jacket. This clad portion is fitted into the concave portion of the microcapsule, and its end is brought into contact with the end of the jacket as shown in FIG. In FIG. 3D, C is the contact surface (contact portion). At this time, it is preferable to provide an adhesive on the contact surface C in order to firmly fix the microcapsules. Also, an adhesive may be provided between the peripheral surface of the clad portion extending from the end of the jacket and the inner surface of the concave portion of the microcapsule.

【0025】図4は本発明に係るレーザー光拡散照射装
置Zの使用態様の概略を示す図である。レーザー光はレ
ーザー発振器からファイバーを通して高光屈折率のコア
ガラスの中を進み、コアガラスの先端部に至る。ここに
は多数の凹溝が設けられているので、順次、光軸方向に
対して曲折された方向に放出され、残余のレーザー光は
先端部から放出される。こうしてレーザー光は、コアガ
ラスの先端部の全周面から均一に放出され、先端部とマ
イクロカプセル間の空隙中の空気及びマイクロカプセル
を通って生体組織に均一に照射され、その生体組織を加
熱する。
FIG. 4 is a view schematically showing a mode of use of the laser beam diffusion irradiation apparatus Z according to the present invention. The laser light travels from the laser oscillator through the fiber through the core glass with a high refractive index to the tip of the core glass. Since a large number of concave grooves are provided here, the laser light is sequentially emitted in a direction bent with respect to the optical axis direction, and the remaining laser light is emitted from the tip. In this way, the laser light is uniformly emitted from the entire peripheral surface of the distal end of the core glass, uniformly irradiates the living tissue through the air in the gap between the distal end and the microcapsule, and heats the living tissue. I do.

【0026】例えば温熱治療をしようとする領域は、治
療のために壊死させ、除去したい生体内の生体組織であ
る。生体組織には正常組織が変性したものや異種の組織
などがあるが、その例としては、例えば腫瘍組織の破壊
や、癌による難治性疼痛の治療や、パーキンソン病の諸
症状改善を目的とした特定中枢神経組織の破壊などが挙
げられる。壊死温度は生体組織の種類によって異なる
が、例えば腫瘍の場合、約42℃程度である。これにレ
ーザー光を照射する場合、その組織が気化・蒸散しない
ようにすることと、その周辺の正常組織を破壊しないよ
うにすることが極めて重要である。
For example, a region to be subjected to thermal treatment is a living tissue in a living body that is to be necrotic and removed for treatment. Biological tissues include degenerated normal tissues and heterogeneous tissues.Examples include the purpose of destruction of tumor tissue, treatment of intractable pain due to cancer, and improvement of various symptoms of Parkinson's disease. And destruction of specific central nervous tissue. The necrosis temperature varies depending on the type of living tissue, but is, for example, about 42 ° C. in the case of a tumor. When irradiating this with laser light, it is extremely important to prevent the tissue from evaporating and evaporating, and not to destroy the normal tissue around the tissue.

【0027】図5は、上記の配慮をして、本発明のレー
ザー光拡散照射装置Zを使用する態様例を模式的に示す
図である。レーザー光はその発振器から光ファイバー中
に通され、本発明のレーザー光拡散照射装置の先端部か
ら生体組織に対して照射される。なお、図示は省略して
いるが、該レーザー光拡散照射装置は操作用の把持部に
固定される。レーザー光の発振・停止は、温度検知手段
による測定温度値に対応して行なわれる。温度検知手段
(温度センサー)により、腫瘍等の所定生体組織及びそ
の周辺の温度値を検知する。温度検知手段としては、M
RIなど三次元の温度分布をリアルタイムで検知し得る
手段が使用される。
FIG. 5 is a view schematically showing an embodiment in which the laser light diffusion irradiation apparatus Z of the present invention is used in consideration of the above considerations. The laser light is passed through the optical fiber from the oscillator, and is irradiated on the living tissue from the tip of the laser light diffusion irradiation device of the present invention. Although not shown in the drawings, the laser light diffusion irradiation device is fixed to a grip for operation. The oscillation / stop of the laser beam is performed according to the temperature value measured by the temperature detecting means. A temperature detecting means (temperature sensor) detects a temperature value of a predetermined living tissue such as a tumor and its surroundings. As the temperature detecting means, M
Means such as RI that can detect a three-dimensional temperature distribution in real time is used.

【0028】得られた測定温度値は温度測定系からレー
ザー制御系に送られる。ここで測定温度値に基づきレー
ザー発振器の出力を制御する。レーザー制御系において
は、得られた温度分布の情報に基づいてレーザー出力を
予めプログラムされたパターンに変調し、これによって
リアルタイムでフィードバック制御を行なう。これによ
り、治療すべき腫瘍等の患部が大きい場合においても、
光ファイバーで伝送されるレーザー光を折曲方向に拡散
させることができるので、レーザー光を均一且つ正確に
照射、加熱し、壊死させることができる。
The obtained measured temperature value is sent from the temperature measurement system to the laser control system. Here, the output of the laser oscillator is controlled based on the measured temperature value. The laser control system modulates the laser output into a pre-programmed pattern based on the obtained information on the temperature distribution, thereby performing feedback control in real time. Thereby, even when the affected area such as a tumor to be treated is large,
Since the laser light transmitted by the optical fiber can be diffused in the bending direction, the laser light can be uniformly and accurately irradiated, heated, and necrotic.

【0029】すなわち、本発明のレーザー光拡散照射装
置によれば、前記従来のように、ファイバー数を複数個
にすることなく、また1個のファイバーを用いる場合、
ファイバーの先端を治療すべき患部の全体に対して向け
るよう操作する必要をなくして、レーザー光を患部に対
して均一且つ正確に照射して加熱し、壊死させることが
できる。また、コアガラスの先端部〔図3(b)に示す
A〕の長さが異なる本発明のレーザー光拡散照射装置を
予め用意しておき、生体組織の厚みに応じて該装置を選
択することで、生体組織の光化学治療や温熱治療を一度
に行うことができる。
That is, according to the laser light diffusion irradiation apparatus of the present invention, when the number of fibers is not made plural and one fiber is used as in the conventional case,
The necessity of manipulating the tip of the fiber to the entire affected part to be treated is eliminated, and the affected part can be uniformly and accurately irradiated with the laser beam, heated and necrotic. In addition, a laser light diffusion irradiation device of the present invention having different lengths of the tip portion of the core glass [A shown in FIG. 3B] is prepared in advance, and the device is selected according to the thickness of the living tissue. Thus, it is possible to perform photochemical treatment or hyperthermia treatment of the living tissue at a time.

【0030】[0030]

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明が実施例に限定されないことは勿論
である。図5に示すとおりの、温度検知手段を有する温
度制御系、レーザー制御系、レーザー発振器を含む各装
置を備えた生体組織の加熱装置(日本赤外線工業社製)
を用い、そのファイバーの先端に図3のようにして製作
したレーザー光拡散照射装置を結合して用いた。なお、
図示は省略しているが、該レーザー光拡散照射装置は操
作用の把持部に固定されたものである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but it is needless to say that the present invention is not limited to the examples. As shown in FIG. 5, a living tissue heating device (manufactured by Nippon Infrared Industries, Ltd.) equipped with a temperature control system having a temperature detecting means, a laser control system, and various devices including a laser oscillator.
And a laser light diffusion irradiation device manufactured as shown in FIG. 3 was connected to the tip of the fiber. In addition,
Although not shown, the laser beam diffusion irradiation device is fixed to a grip for operation.

【0031】本照射装置を用いて、直径約1.5mm、
厚み約0.8mmの原発性脳腫瘍(primary b
rain tumor)の治療を実施した。治療対象の
脳腫瘍に近い頭骸骨に医療用穿孔器を用いて孔を開けた
後、その孔にレーザー光拡散照射装置を挿入して、その
先端部を腫瘍の中に臨ませ、レーザー光の照射を開始し
た。同時に、温度検知手段を備えた温度測定器によっ
て、対象とする腫瘍の周辺を十分に含む領域(関心領
域)の温度計測を行ない、その温度計測により得られた
経時的な温度変化をレーザー発振装置に伝え、当該局所
における温度制御を行なった。
Using this irradiation apparatus, a diameter of about 1.5 mm,
About 0.8 mm thick primary brain tumor (primary b
treatment was performed. After drilling a hole in the skull close to the brain tumor to be treated using a medical punch, insert a laser beam diffuser and irradiator into the hole to expose the tip to the inside of the tumor and irradiate the laser beam. Started. At the same time, the temperature of a region (region of interest) sufficiently including the periphery of the target tumor is measured by a temperature measuring device provided with a temperature detecting means, and the temperature change over time obtained by the temperature measurement is measured by a laser oscillation device. And the temperature was controlled in the local area.

【0032】この際、レーザー光により脳腫瘍組織のみ
を42℃に加温し、その周辺組織の温度上昇を40℃以
下に抑えるように、レーザーの出力を1ワットから20
ワットまで変化させ、同時に、レーザー光の照射時間を
15秒から1200秒まで変化させ、さらに任意の時間
でレーザー光の照射を行わない間欠時間を設定して実施
した。この間欠時間としては、周辺の正常組織に40℃
に近づく温度上昇が出現した時、正常組織が十分に冷却
されるまで、レーザー光の照射を行なわない間欠時間
を、上記対象とする腫瘍の周辺の温度計測の結果を基に
して延長させた。こうして、腫瘍周辺の正常組織に影響
を与えることなく、脳腫瘍組織のみを一度に壊死させる
ことができた。
At this time, only the brain tumor tissue is heated to 42 ° C. by the laser beam, and the laser output is increased from 1 Watt to 20 ° C. so that the temperature rise of the surrounding tissue is suppressed to 40 ° C. or less.
The laser light irradiation time was changed from 15 seconds to 1200 seconds, and the intermittent time during which laser light irradiation was not performed for an arbitrary time was set. The intermittent time is 40 ° C. for surrounding normal tissues.
When a temperature rise approaching was observed, the intermittent time during which laser light irradiation was not performed until the normal tissue was sufficiently cooled was extended based on the result of the temperature measurement around the target tumor. Thus, only the brain tumor tissue could be necrotic at once without affecting the normal tissue around the tumor.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明のレーザー光拡散照射装置によれ
ば、ファイバーを通して伝送されるレーザー光をコアを
構成するファイバー先端部の周側面からコアの光軸方向
に対して折曲方向に拡散させることができ、光化学治療
や温熱治療が必要な生体組織、例えば治療すべき腫瘍等
の患部が大きい場合において、レーザー光を均一且つ正
確に照射し、治療することができる。これにより、従来
のように、ファイバー数を複数個にすることなく、また
1個のファイバーを用いる場合、ファイバーの先端を治
療すべき患部の全体に対して向けるよう操作する必要を
なくして、生体組織に対してレーザー光を均一且つ正確
に照射し治療することができる。
According to the laser light diffusing irradiation apparatus of the present invention, the laser light transmitted through the fiber is diffused from the peripheral side surface of the fiber tip part constituting the core in the direction of the optical axis of the core. In a case where a living tissue requiring photochemical treatment or thermal treatment, for example, an affected area such as a tumor to be treated is large, laser light can be uniformly and accurately irradiated to treat the tissue. This eliminates the need for manipulating the tip of the fiber to the entire affected area to be treated without using a plurality of fibers and using a single fiber as in the prior art. It is possible to uniformly and accurately irradiate the tissue with laser light for treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来における腫瘍等の患部を加熱して壊死させ
るために用いるレーザー光の照射装置の概略を示す図。
FIG. 1 is a schematic view of a conventional laser light irradiation device used to heat and necrotize an affected part such as a tumor.

【図2】本発明のレーザー光拡散照射装置の態様例を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an embodiment of a laser light diffusion irradiation device of the present invention.

【図3】本発明のレーザー光拡散照射装置の製作態様例
を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a manufacturing mode of the laser light diffusion irradiation device of the present invention.

【図4】本発明のレーザー光拡散照射装置の使用態様の
概略を示す図。
FIG. 4 is a view schematically showing a mode of use of the laser light diffusion irradiation apparatus of the present invention.

【図5】本発明のレーザー光拡散照射装置の使用態様の
概略を示す図。
FIG. 5 is a view schematically showing a mode of use of the laser light diffusion irradiation apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コアガラス 2 クラッドガラス 3 ジャケット 4 凹溝 5 マイクロカプセル 6 コアガラスの先端部とマイクロカプセル間の空隙 A コアガラスの先端部 B マイクロカプセルを支持する部分 C 当接面 Z レーザー光拡散照射装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 core glass 2 clad glass 3 jacket 4 concave groove 5 microcapsule 6 gap between tip of core glass and microcapsule A tip of core glass B portion supporting microcapsule C contact surface Z laser light diffusion irradiation device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田 道寛 東京都世田谷区池尻2丁目32番2号 日本 赤外線工業株式会社内 Fターム(参考) 2H050 AB03Z AC86 4C082 RA03 RA10 RE17 RE33 5F072 AA05 AA06 HH02 HH03 JJ05 KK30 MM03 MM08 RR03 TT27 YY01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Michihiro Kaneda 2-32-2, Ikejiri, Setagaya-ku, Tokyo F-term (in reference) 2H050 AB03Z AC86 4C082 RA03 RA10 RE17 RE33 5F072 AA05 AA06 HH02 HH03 JJ05 KK30 MM03 MM08 RR03 TT27 YY01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】生体組織の光化学治療や温熱治療に用いる
ための生体組織内へのレーザー光拡散照射装置であっ
て、コアを構成するファイバーの先端部の周側面に所定
パターンの凹溝構造を備え、ファイバーを通して伝送さ
れるレーザー光を該先端部の周側面からコアの光軸方向
に対して折曲方向に拡散させるようにしてなることを特
徴とする生体組織内へのレーザー光拡散照射装置。
An apparatus for diffusing and irradiating laser light into living tissue for use in photochemical or thermal treatment of living tissue, wherein a concave groove structure having a predetermined pattern is formed on a peripheral side surface of a tip portion of a fiber constituting a core. An apparatus for irradiating a laser beam into a living tissue, wherein the laser beam transmitted through the fiber is diffused from a peripheral side surface of the distal end portion in a bending direction with respect to an optical axis direction of the core. .
【請求項2】生体組織の光化学治療や温熱治療に用いる
ための生体組織内へのレーザー光拡散照射装置であっ
て、コアを構成するファイバーの先端部の周側面に所定
パターンの凹溝構造を備えるとともに、その凹溝構造を
コア材と同材質のマイクロカプセルにより被せてなり、
ファイバーを通して伝送されるレーザー光を該先端部の
周側面からコアの光軸方向に対して折曲方向に拡散させ
るようにしてなることを特徴とする生体組織内へのレー
ザー光拡散照射装置。
2. An apparatus for diffusing and irradiating laser light into living tissue for use in photochemical treatment or thermal treatment of living tissue, wherein a concave groove structure having a predetermined pattern is formed on a peripheral side surface of a tip portion of a fiber constituting a core. Along with, the groove structure is covered with microcapsules of the same material as the core material,
An apparatus for irradiating laser light into living tissue, wherein laser light transmitted through a fiber is diffused from a peripheral side surface of the distal end portion in a bending direction with respect to an optical axis direction of a core.
【請求項3】上記コアを構成するファイバーが石英製フ
ァイバーであることを特徴とする請求項1又は2に記載
の生体組織内へのレーザー光拡散照射装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the fiber constituting the core is a quartz fiber.
【請求項4】上記所定パターンの凹溝構造がファイバー
の光軸方向に対して直交した凹溝構造であることを特徴
とする請求項1〜3のいずれかに記載の生体組織内への
レーザー光拡散照射装置。
4. The laser according to claim 1, wherein the groove structure of the predetermined pattern is a groove structure orthogonal to the optical axis direction of the fiber. Light diffusion irradiation device.
【請求項5】上記所定パターンの凹溝構造がファイバー
の光軸方向に対して直交した円錐穴構造であることを特
徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の生体組織内へ
のレーザー光拡散照射装置。
5. The laser according to claim 1, wherein the concave groove structure of the predetermined pattern is a conical hole structure orthogonal to the optical axis direction of the fiber. Light diffusion irradiation device.
【請求項6】生体組織の光化学治療や温熱治療に用いる
ためのレーザー光拡散照射装置の作製方法であって、コ
アを構成するファイバーの先端部の周側面にレーザー加
工により所定パターンの凹溝構造を設けることを特徴と
する生体組織内へのレーザー光拡散照射装置の製作方
法。
6. A method of manufacturing a laser light diffusion irradiation apparatus for use in photochemical treatment or hyperthermia treatment of a living tissue, wherein a concave groove structure having a predetermined pattern is formed on a peripheral side surface of a tip portion of a fiber constituting a core by laser processing. A method for producing an apparatus for irradiating laser light to a living tissue, the method comprising:
【請求項7】生体組織の光化学治療や温熱治療に用いる
ためのレーザー光拡散照射装置の作製方法であって、コ
アを構成するファイバーの先端部の周側面にレーザー加
工により所定パターンの凹溝構造を設けるとともに、そ
の凹溝構造に対してコア材と同材質のマイクロカプセル
を被せて固定することを特徴とする生体組織内へのレー
ザー光拡散照射装置の製作方法。
7. A method of manufacturing a laser light diffusion irradiation apparatus for use in photochemical treatment or hyperthermia treatment of a living tissue, wherein a concave groove structure of a predetermined pattern is formed on a peripheral side surface of a tip portion of a fiber constituting a core by laser processing. And a microcapsule of the same material as that of the core material is covered and fixed to the concave groove structure, and a laser light diffusing irradiation apparatus for living tissue is provided.
【請求項8】上記コアを構成するファイバーが石英製フ
ァイバーであることを特徴とする請求項6又は7に記載
の生体組織内へのレーザー光拡散照射装置の製作方法。
8. The method according to claim 6, wherein the fiber constituting the core is a quartz fiber.
【請求項9】上記レーザー加工に用いるレーザー装置が
炭酸ガスレーザー装置又はエキシマレーザー装置である
ことを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の生体
組織内へのレーザー光拡散照射装置の製作方法。
9. A laser beam diffusing and irradiating apparatus according to claim 6, wherein a laser device used for said laser processing is a carbon dioxide laser device or an excimer laser device. Production method.
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