JP2007535350A - 生物学的組織を切除する際に副産物を除去するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザ光線を用いて生物学的組織を切除する際に生じる副産物、例えば煙や組織粒子を除去するための装置に関する。本発明は、フラッシング・ガスの供給口を設けて、その供給口の配置は、ガス流同士が切除領域の上で、約１００°の角度で衝突し、重ね合わされて１つのガス流を結果として生じ、そのガス流が吸込口に取り込まれる。

Description

本発明は、レーザ光線を用いて生物学的組織を切除する際に生じる副産物、例えば煙や組織粒子を除去するための装置に関する。

レーザ・エネルギを加えることにより、目標領域に熱による大きな損傷を与えることなく、生物学的組織を除去することが知られている。このほとんど非熱的な方法は、例えば軟骨、歯の硬組織、皮膚領域を処置する医療行為で、また角膜を形成する眼科外科で利用される（レーザ屈折矯正角膜切除術ＰＲＫ）。この種の方法およびそれに付随する装置は、例えば独国特許発明第１９７２７５７３号明細書および欧州特許第０４１２７８９号明細書で公開されている。レーザを用いて角膜を処置するもう１つの方法は、レーザ角膜切削形成術（ＬＡＳＩＫ）である。この場合、ＰＲＫとは異なって、まず角膜の切開を行っていわゆるフラップを生成し、処置領域をレーザ処置する間、このフラップを開いたままにする。このように準角膜内部位で行われた切開術が終了した後、フラップは再び閉じられる。

欠点は、組織を除去するときに生じる煙または組織粒子の形態の副産物が、処置箇所のすぐ近くの空気の質を損なうことである。これは一方では、患者および処置担当者が感じる悪臭を生じ、他方ではレーザ光線が一部弱められる原因となる。後者は特に、精密な物質除去によって角膜表面を形成するレーザ屈折矯正角膜切除術の場合に重大である。ここで大事なのは、レーザ・ビームのスムーズで鋭敏な方向付けができることだけでなく、正確に等しい強度を保って光線エネルギを角膜内に供給することである。これは、希望の質の切除結果が得られるようにするためである。しかし、この強度は、煙や組織粒子が流れ出して、レーザ・ビームを横切ることによって、影響を受ける。これは、切除術の不規則で望ましくない変化を生じる原因となり得る。ＬＡＳＩＫの場合はさらに、飛散した組織粒子がフラップの上に積もり、それによってフラップの汚染や、光学的な質の悪化を生じる危険がある。

米国特許第５，３４４，４１８号明細書には、次のような装置が記載されている。その装置の場合、１つの実施形態は、レーザ・ビームの射出瞳の近くに、ガスおよび／または空気のための流路を備え、処置の間この流路から、ガスおよび／または空気流が処置される組織に向けられている。その結果、意図されたとおり、邪魔になる切除副産物が処置領域から吹き飛ばされる。

しかし、これによっては、患者と術者にとっての空気汚染と悪臭の問題は、解決されない。
上記の欠点は、米国特許第５，１８１，９１６号明細書に記載する技術的解決法によっても、除去できない。この解決法の場合、汚染物を吹き飛ばすためには、ガス流が処置領域に向けられるのではなく、処置箇所で生じる煙をガス流によって吸引する。このためには、レーザ・ビームが射出される開口部と同心に配置された吸込口が用いられる。この解決法には、処置領域に対する見通しが処置の間制限されるという欠点がある。その理由は、この領域が吸込口によって一部隠されるからである。

独国特許出願公開第１００２０５２２号明細書からは、切除領域の上に配置された流路を経由して切除副産物を吸引する方法が知られている。この場合、同時に、吸引流路と同心に配置された供給流路によって、フラッシング・ガスを供給する。ここでも処置領域が装置によって隠される。

この欠点は、次の独国特許出願公開第１０１２９６５０号明細書によっても除去されない。この場合、切除領域を囲む円形の流路から、径方向対称的に切除領域に向けられた供給口が、ガス流を切除領域に向かって導く。これにより複数の流れが互いに衝突し、重ね合わされて、方向変換と、それによって径方向外側を向く流れとが生じる。この流れは、切除副産物とそこに生じた煙を運び去る。しかし、これによっても、患者と術者が感じる悪臭という問題は解決されない。

これら従来の技術を出発点として、本発明の課題は、切除副産物によって生じるレーザ光線強度の望ましからざる変動を軽減することと、切除領域周囲の汚染を防止することにある。

本発明はこの課題を、独立請求項に記載する特徴によって解決する。有利な発展形態を従属請求項に記載した。
本発明は、冒頭に挙げた種類の装置の場合、供給口を次のような配置とすることを意図する。すなわち、ガス流が対称方向から切除領域に衝突し、重ね合わされて１つのガス流を結果として生じ、このガス流が供給口を離れる方向に向かう。

この発明ではさらに、結果として生じた上記ガス流の方向に、少なくとも１つの吸込口を設けて、ガスを吸引して排出するのに用い、こうしてガスは副産物を運び去る。
処置の際に生じて処置箇所から来る煙、および／または処置箇所から除去される組織粒子は、ガス流および／または空気流に捕捉され、吸込口方向に運ばれ、そこから搬出される。

好ましくは供給口を拡散状に広げ、その結果、ガスが速度を減じながら、この供給口から出て来るようにして、ガス流の望ましからざる渦流を防止する。
本発明の１つの特に好ましい実施形態では、ガスとして空気を用い、供給口にエア・コンプレッサ、および／または空気を充填した圧力容器を接続する。有利な方法として、エア・コンプレッサないし圧力容器に、供給される空気の圧力および、したがって流速を制御する手段を設けるべきであろう。この種の手段、例えば減圧弁は、従来の技術で十分に知られており、ここでさらに詳しく説明する必要はない。さらには、切除領域で組織が早く乾燥するのを防止するため、目的に合わせた加湿をガス流に行えば有利である。

切除領域近くで空気流が重ね合わされることにより、空気流とともに煙と組織粒子が、レーザ光線の場所から迅速に運ばれ、続いて排出される。その結果、処置領域に加えられるエネルギの強度が、不透明な粒子によって、損なわれることはないか、あるいは従来の技術の場合よりもはるかにわずか損なわれるだけである。

好ましくは、さらに次のことを意図する。すなわち、供給口の総断面積と吸込口の総断面積、供給口における正圧と吸込口における負圧、供給口における流速と吸込口における流速を、互いに適合させる。そして単位時間ごとに吸引される空気量を、供給口から供給される空気量よりも、係数１．１〜１．３相当分大きくする。

本発明の装置によれば、次のことが非常に効果的に達成される。すなわち、患者と処置担当医が感じる悪臭が除去される。そして、煙および／または組織粒子が存在しないことにより、レーザ光線のエネルギ密度は、手術経過の間を通じて非常に均一に保たれる。

本発明のもう１つの好ましい実施形態では、組織に衝突するレーザ光線と、空気流とを、交互に中断する装置を設ける。これにより有利な方法として、次のことが可能となる。すなわち毎回の処置段階で、レーザ光線を組織に向け、部分的切除を行った後、続いて吸引段階を行う。吸引段階の間、上記の方法によってガスおよび／または空気を供給および／または吸引し、その際切除副産物を搬出する。このいわば「洗浄段階」終了後、ガス流および／または空気流が中断され、あらためて処置段階が続く。この場合も次のことが可能となる。すなわち切除副産物を吸引して、悪臭が生じないように、そして不透明な粒子が存在しない状態でレーザ光線を維持するようにし、その結果、組織に衝突する光線のエネルギ密度を等しく保つことができる。

本発明の特に好ましい実施形態が得られるのは、供給口および／または吸込口の近くに、切除領域の周囲を照明するための赤外線光源を配置する場合である。この光源を用いて、例えば瞳の運動を追跡するための虹彩の照明を、簡単な方法で実現することができる。その照明とは、例えば米国特許第６，３３４，６８３号明細書に記載されているようなもので、その開示内容の全体を本願明細書に援用する。こうして特にコンパクトなユニットが得られ、このユニットは副産物の除去を実現するだけでなく、このアイ・トラッカと呼ばれる装置のための追加的な光源が不要となる。したがって、この種の処置機器の構造が単純になり、術者の視野を妨げる部品が少なくなる。

下記に実施例を用いて、本発明をさらに詳しく説明する。添付の図１は上面図であって、本発明の原理を説明する。図２は、その原理説明を立体的に表示したものである。
図１は２つの供給口１、２と、１つの吸込口３を示す。これら供給口を経由して、フラッシング・ガスを切除領域に導き、この吸込口３を経由して、フラッシング・ガスをその中に拘束されている切除粒子とともに吸引する。切除領域５として、ここでは目４の角膜を示す。フラップ７が、この角膜から切り出され、元に戻されて閉じられる。

フラッシング・ガス供給路のジェット軸８、９は、レーザ処置の動作面において、処置レーザのここには図示しない光軸と交わる。この光軸は、図１の図面平面に対して垂直に位置する。両者ガス流８、９は衝突すると重なり合って、軸１１に沿って１本に合流した流れとなる。この軸１１は吸込口３を向いている。

したがって、動作面から離れて位置するこれらガス口のＹ字形配置が得られる。このＹ字形は、足の方向１３が患者を向き、開いている側１２は、術者を向く。好ましい実施形態として、ガス流（０．５〜１０ｍ／秒）が１つずつ、供給口１および２を経由して、目４の方向に導かれる。これら両者のガス流は流速が等しい。供給口の配置は、ガス流が切除領域５で互いに衝突し、まとまって吸込口３の方向に１つの流れを生じるように行われている。結果として生じた流れは、吸込口３に取り込まれる。

空気流の衝突により切除領域に生じた特に強いガス流によって、粒子が流れに運び去られ、したがって切除領域からこれら粒子が効果的に除去される。フラップ７への粒子の沈着は、この流れの方向と強いガス流とによって防止される。粒子によって生じた医師や患者が感じる悪臭も、この方法で最小限に抑えられる。

１つの好ましい実施形態では、供給口の直径を６ｍｍとし、流速がそれぞれ３ｍ／秒のガス流を切除領域に導く場合、上記の作用が得られる。結果として生じたガス流が吸込ノズルに取り込まれるとき、例えば３リットル／秒の体積流として取り込まれるように、吸引負圧が適合されている。

ガス流の射出角度は図面平面に対して４０°±１５°、Ｙ字形の開き角１０は１００°±２０°とする。この角度の大きさと各要素の諸配置によって、ガス流に対する頭部の解剖学的条件（鼻、眉）による妨害を最小限に抑えることができる。

好ましい実施形態において、供給口１、２および／または吸込口３と、切除領域５との間隔は、７５ｍｍ±１０ｍｍである。これらの間隔は、処置を行う医師に作業の余裕を与え、ほとんど妨げられずに切除領域５にアクセスできるようにする。

切除領域５に対する照明光源６は、供給口１、２および吸込口３と構造的に一体化されている。この照明光源は、好ましくは赤外線光源、かつここでは図示しないカメラのための光源とする。患者の瞳の位置および、したがって視線方向を特定するため、カメラの画像をオンラインで評価することができる。この評価の方法は当業者には知られており、ここではこれ以上詳しく説明しないが、米国特許第６，３３４，６８３号明細書を参照されたい。図１には示さないが、赤外線光源６を、吸込口３の上に設ける。これらの赤外線光源は、互いに１２０°の角度で配置される。これにより、アイ・トラッキングに必要な赤外線が、頭部の解剖学的条件に妨害されることなく処置平面に到達し、したがってカメラに撮影される画像の評価が非常に容易になる。供給口を医師側に配置することにより、一方では流れに都合のよいＹ字形開き角１００°、他方では最適な赤外線照射に必要な赤外線照射装置の角度１２０°が可能となる。赤外線光源や供給口および／または吸込口相互のこの配置によって、切除領域５へのアクセスが簡単になり、術者のための人間工学的な改善が得られる。そして、さらには、アイ・トラッキングのための照射や、切除領域からの副産物除去のための機能的要件に適合したものとなる。

これらの供給ユニットおよび吸込ユニットは、対応する案内具（ここには図示しない）によって容易に固定でき、清掃または滅菌時には大きな手間をかけずに取り外しできる。
もう１つの実施形態では、ガス流の温度と空気湿度を一定とする。これには、超音波霧化によりガス流に的を絞った加湿を行い、切除領域における条件をさらに一定とすることも含まれる。

図２は、図１の装置を立体的に表示したものである。両者ユニット１４および１５は、ここでは図示しない供給口１および２と、赤外線光源６それぞれ１つずつとを備える。この赤外線光源は、目４の切除領域５を向いている。ユニット１６は吸込口３と、やはり１つの赤外線光源６とを備え、この吸込口は吸引流路１７と接続している。（想定された）処置面５に対して、照明の軸８’、９’および１１’のなす角度１８は、４０°±１５°である。

供給口１、２および吸込口３はそれぞれ、ここには図示しない接続管と結合され、この接続管は、例えばホースを経由して、コンプレッサまたは圧力容器（供給口１、２の場合）、および／または吸引装置（吸込口３の場合）と結合されている。

本発明を具体化するに当たっては、図示の実施例に限られない。当業者による発展形であっても、権利保護の範囲を離れることはない。

本発明の原理を説明する上面図。 図１の原理説明を立体的に表示した図。

Claims (11)

1. 患者の生物学的組織をレーザ光線で切除する際、副産物をガス流で除去する装置であって、該ガス流のための少なくとも２つの供給口（１、２）が設けられ、該供給口（１、２）が、該ガス流が好ましくは対称方向から切除領域に衝突し、結果として生じる１つのガス流に重ね合わされ、該ガス流が供給口（１、２）から離れる方向に向けられるように配置される装置。
2. 少なくとも１つの吸込口（３）が設けられ、該吸込口が、前記結果として生じたガス流が該吸込口（３）を通過するように配置される、請求項１に記載の副産物を除去する装置。
3. 供給口（１、２）が２つ設けられる場合、該供給口は相互間の角度１００°±２０°で前記切除領域に向けられている、請求項１または２に記載の副産物を除去する装置。
4. 供給口（１、２）が２つ設けられる場合、前記吸込口（３）は、前記供給口（１、２）との間に相互に角度１３０°±１０°で配置されている、請求項２または３に記載の副産物を除去する装置。
5. 前記ガス流と、前記切除領域によって決定される面とが、角度４０°±１５°をなす、請求項１から４のいずれか１項に記載の副産物を除去する方法。
6. 結果として生じるガス流が、主として患者の身体の方向に向けられる、請求項１から５のいずれか１項に記載の副産物を除去する方法。
7. 前記供給口（１、２）および／または前記吸込口（３）の近辺に、少なくとも１つの照明光源（６）が配置され、この照明光源は主として前記切除領域に向けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の副産物を除去する方法。
8. 前記照明光源（６）が赤外線を放射する、請求項７に記載の副産物を除去する装置。
9. 前記供給口および／または前記吸込口（１、２および／または３）が、前記照明光源（６）と構造的に一体化されている、請求項７または８に記載の副産物を除去する装置。
10. 前記照明光源６が、相互にほぼ１２０°の角度で配置されている、請求項９に記載の副産物を除去する装置。
11. 前記照明光源（６）がアイ・トラッカのための照明として用いられる、請求項７から１０のいずれか１項に記載の副産物を除去する装置。

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