JP2006148153A - 医療分野において使用されるパルス放射レーザー装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明はパルスレーザービーム放射を供する装置を提供する。
【解決手段】本発明の装置はレーザーロッド（１）；このレーザーロッド（１）に光線を供するようにさせるこのレーザーロッドのパルス励起のための励起手段（２，３）；このロッド（１）の両側に配置され、レーザー光線を放射させるようにするレゾネーター（４，５）；及び放射レーザー光線の波長で選別するための選別手段；
を含んで成る。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の装置はレーザーロッド（１）；このレーザーロッド（１）に光線を供するようにさせるこのレーザーロッドのパルス励起のための励起手段（２，３）；このロッド（１）の両側に配置され、レーザー光線を放射させるようにするレゾネーター（４，５）；及び放射レーザー光線の波長で選別するための選別手段；
を含んで成る。
【選択図】図１
Description
本発明は広義の意味で医療分野において使用するためのパルスレーザービームを放射するようにデザインされた装置の技術分野に関する。
医療分野において、レーザーは主に、メスと類似に切開もしくは切断する目的のため、又は他にヒト組織を凝固もしくは焼灼する目的のために利用されている。
従って、1.06μｍの波長でのネオジム−ドープNd YAGレーザーの利用が知られている。その光線は組織により吸収され、そして組織を加熱し、そして関連の焼灼効果が達成される。この波長では、レーザービームは外科で切開を必要とすることなく身体の内側に利用できることを可能にするシリカ光ファイバーにより伝達される。パルス手術は硬質組織の穴開け及び研磨を可能にする。にもかかわらず、軟質組織の切断は時間がかかり、そして切断は広くなり、熱で影響される領域が深すぎてしまう。
CO2 レーザービームを使用することも公知であり、これは組織の気化を可能にし、これによりフォーカスビームはその表面に切断を施し、そして切開部を設ける。約10μｍの波長で作動するかかるビームは組織により高度に吸収される。軟質組織はよく切れる。しかしながら、硬質組織は時折りレーザーの熱拡散により亀裂する。また、CO2 レーザービームはフレキシブル光ファイバーを通じて伝播されず、従ってビームはチューブとミラーとの比較的複雑な組合せ手段の補助を必要とする。
上記レーザーの双方の利点を組合せるため、上記のタイプの２種類のレーザーを一体化した装置を供給する試みがなされている。にもかかわらず、CO2 レーザーはその欠点を保持したままであり、それ故かかる装置の適用されうる分野を著しく制約してしまうことを理解しなければならない。
仏国特許出願FR 2,607,329号は1.44μｍの値を設定するためのビーム波長選別手段の備ったNd YAGレーザーを提唱している。この波長では、1.32μｍ又は1.06μｍに相当するNd YAGレーザーのその他の遷移値であるより短い波長の光よりも、その光は組織の中に含まれている水により一層良く吸収される。
1.44μｍの波長の強力なレーザービームを組織に当てると、組織の表面は加熱され、そしてCO2 レーザービームを使用した場合と実質的に同じ状況で気化し、それ故組織に切開を施す。このレーザー装置の主たる欠点はその低い効率性にあり、意図するほとんどの用途にとって十分であるレーザー力を得るためには大型の励起及び冷却手段の利用を必要とする。その結果としての法外な価格はかかるレーザー装置の普及を制約する。
本出願人は莫大な数の従来技術の解決手段を調査し、そして光ファイバーにより伝達できるビームを供する多目的レーザーが存在しないことを見い出した。
従って、本出願人はユーザーのニーズを満足させるため、医療用途のためのレーザー装置において見い出せる特徴の一覧を作成することが有利であることに気づいた。これにより、レーザービームは硬質組織及び軟質組織の双方により吸収されるのに適する波長をもつことで軟質組織の切断及び凝集、並びに硬質組織の除去の双方が可能であることがわかった。「軟質組織」なる語は、例えば粘膜、歯肉、歯髄、実質、筋肉又は腫瘍を包括するために用い、一方「硬質組織」なる語は例えばエナメル質、ぞうげ質、小林、骨、軟骨又はアテロームを包括するために用いている。
更に、かかる波長のレーザービームは、中空器官、そしてより一般的にはヒト又は動物身体の内部に挿入されるのに適するよう、フレキシブル光ファイバーを通じて伝播されるものでなければならない。また、かかる装置はコンパクト、且つ使い易いものであるべきである。
数多くの用途において、レーザー装置は２ワット〜20ワットの範囲のパワーを伝達しなくてはならない。かかるパワーを伝達すうため、レーザー装置は強力すぎる励起手段及びその結果としての冷却手段を利用することであって、かかるレーザーのサイズ及び製造費の双方を膨大に増大せしめ、それ故数多くの用途に合わないものとすることを避けるために良好な効率性を有さなくてはならない。
従って、本出願人は軟質組織を切断及び硬質組織を研磨でき、フレキシブル光ファイバーにより搬送されるのに適するビームを供し、そして装置が意図する数多くの用途において許容な値段で履行されることを可能にするのに適する効率性をもつレーザー装置のニーズがある。
上記のニーズを特定してから、本出願人はもくろむ様々な用途に必要な一連の技術的な特徴を満足せしめるレーザー装置を開発した。
従って、本発明はパルスレーザービーム放射を供する装置に関連し、この装置は
・レーザーロッド；
・このレーザーロッドに光線を供するようにさせるこのレーザーロッドのパルス励起のための励起手段；
・このロッドの両側に配置され、レーザー光線を放射させるようにするレゾネーター；及び
・放射レーザー光線の波長で選別するための選別手段；
を含んで成るタイプである。
・レーザーロッド；
・このレーザーロッドに光線を供するようにさせるこのレーザーロッドのパルス励起のための励起手段；
・このロッドの両側に配置され、レーザー光線を放射させるようにするレゾネーター；及び
・放射レーザー光線の波長で選別するための選別手段；
を含んで成るタイプである。
本発明に従うと、レーザーロッドはイニシャルYAP で知られるイットリウム・アルミニウム・ペロブスカイト(yttrium aluminum perovskite）又はイニシャルYALOもしくはYALO3 で知られるイットリウム・アルミニウム・ランタネートのネオジム・ドープ結晶であり、そして選別手段は軟質組織及び硬質組織の双方に対する熱的作用が確実となるように1.34nmの波長の光線の放射を優先するようにデザインされている。
様々なその他の特徴は、限定的でなく本発明の態様及び手段を示す以下の詳細と添付図面とから明らかになる。
図１からより正確にわかる通り、本発明のレーザー装置Ｉは活性媒体又はレーザーロッド１を含んで成り、これは好都合にはイニシャルYAP で称されるるイットリウム・アルミニウム・ペロブスカイト及び時折りYALO又はYALO3 としても知られるイットリウム・アルミニウム・ランタネートの結晶より構成されている。かかる結晶にはネオジムが0.4 〜２％の範囲で、そして好ましくは実質的に約0.8 ％でドーピングされている。YAP,YALO又はYALO3 のレーザーロッドは通常1.07μｍ又は1.34μｍに相当する波長を放射する。
レーザーロッド１は、パルスランプ励起回路（図示せず）に接続された励起ランプ２と、この励起ランプ２及びロッド１の双方が載っている反射性エンベロープ３と一体化している。励起（これは周知の任意の適当な手段により達成される）の期間は10μｓ〜10msの範囲内である。例えば、励起ランプ２はレーザーダイオード又はキセノンもしくはクワプトン放電ランプより成りうる。好都合には、キセノンランプ及びそのエンベロープは350nm より短い波長のランプ由来の紫外線を排除またはフィルターがけするように仕上げられている。反射性エンベロープ３は好ましくは350nm より短い波長の紫外線をフィルターがけ又は排除する。当然、光線のフィルターがけを行うための任意のその他の手段が想定されうる。例えば、フィルターをランプ２とロッド１との間に介在させてよい。かかるフィルター手段の単独又は組合せでの利用は、結晶ソーラー化現象の外観を回壁することを担う。
レーザー装置Ｉはレーザー光ビーム６が放射できるようにするレゾネーター４，５も含む。レゾネーターはレーザーロッド１の対立端に配置された２枚のミラー４及び５を含んで成る。好都合には、レゾネーター４，５は1.34μｍの波長の放射が優先されるようにロッド１により放射される光線の波長を選別するようにデザインされている。従って、ミラー４及び５は1.34μｍの放射を優先させ、且つ1.07μｍの放射が阻止されるように最適化された反射率を有する。例えば、ミラー４は1.35μｍにて最大反射率を有し得、一方、他方のミラー５が1.34μｍにて20％〜80％の反射率を有し、そして1.07μｍにてアンチ反射性である。このようにして、このレーザーは励起期間に近いパルス期間をもって「緩和型」自由放射において作動し、そしてレーザーエネルギーは全て1.34μｍの波長で放射される。
レーザービーム６は光ファイバー８の入口に対してレンズ７を介してフォーカスされ、そのファイバー８はビームを処置すべき組織へと搬送する。光ファイバーはシリカコアを有し、それは好ましくは低イオン含有量をもついわゆる「ドライ」シリカより成る。
従って、本発明のレーザー装置Ｉは1.34μｍの波長で作動する特別な特徴を有し、その波長で組織は光線をよく吸収する。従って、軟質組織を切断することが可能であり、その結果は連続CO2 レーザーにより得られるものに匹敵するが、追加の利点、例えば少ない煙、より良い止血及び凝固、並びに光ファイバーに基づくより良いアクセス性を有する。また、かかるレーザー装置は硬質組織をパルスNd YAGレーザーと同等の結果をもって、研磨することも明らかとなった。レーザー装置Ｉは従って軟質組織の切断、凝固及び気化、又は硬質組織の穴あけ、研磨及び融解の如き、生物組織に対する熱的作用を及ぼすのに適切である。
本発明のレーザーは別の利点、即ち、公知のレーザーと比べて比較的高い効率性であるという利点を有する。この利点は、似たようなポンピング形態において配置された様々なタイプのレーザーについてのレーザーパワー特性PsをポンピングパワーPeの関数としてプロットする図 2において示される。200 ワット〜1,400 ワットの範囲に実質的に属するポンピングパワー値に関しては、約1.34μｍの波長において本発明のレーザー装置により得られたレーザーパワー（曲線Ａ）は、1.32μｍにしてNd YAGレーザーのそれ（曲線Ｂ）よりも高かった。実際、予測される効率性は１％より高く、そして好ましくは約２％より高く、そしてかかる値は1.32μｍでのYAG レーザーによっては得られなかった（曲線Ｂ）。1.06μｍでNd YAGレーザーにより得られる効率性（曲線Ｃ）又は1.07μｍでNd YAGレーザーにより得られる効率性（曲線Ｄ）が1.34μｍで作動する本発明のレーザーにより得られるものよりも高かったとしても、これら２つの波長（1.06及び1.07）は所望の熱効果が確実となるように十分に組織によって吸収されることがないことを理解せねばならない。本発明の装置Ｉは従ってレーザーパワーが２ワット〜20ワットの範囲に属するという良好な効率性を有し、そしてそれは更には組織を焼灼及び切断する機能を実施できるようによく吸収されるという波長の光線を供する。
本発明の対象事項は歯科学の分野において、特に外科的手術、膣の底部の処置、又は管の処置を実施するために極めて有利な用途を有する。本発明のレーザー装置は医療分野、特に整形外科（経皮核切開術、半月板切除術）において、神経外科において、婦人科学（腹腔鏡検査手術）において、又はEIT （耳−鼻−喉）において有用である。
Claims (9)
- レーザービーム（６）のパルス放射を供する装置であって、
・反射性エンベロープ（３）の中に備ったレーザーロッド（１）；
・反射性エンベロープ（３）の中に備っており、且つ前記レーザーロッド（１）に光線を供させるようにするためにこのレーザーロッド（１）のパルス励起を供する放電ランプ（２）；及び
・前記ロッド（１）の両側に配置され、且つ、前記ロッドの励起期間に近い期間のパルスより構成されるレーザー光線を放射させるようにするレゾネーター（４，５）、ここでこのレゾネーターは放射された光線の波長を選別する選別手段を含む；
を含んで成るタイプであり、
・前記レーザーロッド（１）として式Nd:YAlO3 のイットリウム・アルミニウム・ペロブスカイトのネオジム・ドープ結晶；及び
・軟質組織及び硬質組織の双方に対する熱的作用が確実となるように1.34μｍの波長の光線の放射を優先するように構成された前記選別手段（４，５）；を含んで成ることを特徴とする装置。 - 前記選別手段が、レゾネーターを構成し、且つそれぞれが1.34μｍの波長の光線の放射を優先する、及び1.07μｍの波長の光線の放射を阻止する２枚のミラー（４，５）より成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
- 一方のミラー（４）が1.34μｍの波長において最大の反射率を有し、一方、他方のミラー（５）が1.34μｍの波長において部分的に反射性であり、且つ1.07μｍの波長においてアンチ反射性であることを特徴とする請求項２記載の装置。
- 前記反射性エンベロープと前記放電ランプを備えた励起手段（２，３）が350nm より短い波長において光線をフィルターがけする手段を含むことを特徴とする、請求項１又は３記載の装置。
- 前記光線をフィルターがけする手段が、放電ランプ（２）のエンベロープにより備っていることを特徴とする、請求項４記載の装置。
- 前記光線をフィルターがけする手段が、反射性エンベロープ（３）により備っていることを特徴とする、請求項４記載の装置。
- 前記光線をフィルターがけする手段が、ランプ（２）とロッド（１）との間に介在したフィルターにより備っていることを特徴とする、請求項４記載の装置。
- 前記選別手段が、軟質組織の切断及び凝固、並びに硬質組織の除去を確実にするように、1.34μｍの波長における光線の放射を優先するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
- 前記ロッド（１）が、10μｓ〜10msの前記ロッドの励起期間に近い期間のパルスより成るレーザー光線を放射することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
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