JP2008284292A - レーザ処置装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルスレーザ光を処置対象物に照射する際に該処置対象物から周期的に発生する発光による視覚的不快感を効果的に低減することができるレーザ処置装置を提供する。
【解決手段】処置用光源１１は、波長範囲４００ｎｍ〜４６０ｎｍ（青または青紫）に含まれる波長のレーザ光である処置光（第１の光）を所定の繰り返し周波数で出力する。ガイド用光源１２は、可視波長帯に含まれ処置光の波長より長い波長を有するガイド光を、処置光の出力と同じ繰り返し周波数で出力する。照明用光源１３は、白色光である照明光（第２の光）を発する。照明光Ｌ_２は、被照射部位２ａへの処置光Ｌ_１の照射による処置に伴って発生する発光Ｌ_３による視覚的不快感を緩和するための白色光であって、この発光Ｌ_３と同程度の明るさを有し、被照射部位２ａとその周辺領域を照明する。
【選択図】図１

Description

本発明はレーザ処置装置に関するものである。

人体などの生体組織にレーザ光を照射することにより切開や熱変性などの治療効果を生じさせるレーザ処置装置は、例えば非特許文献１，２に記載されている。非特許文献１には、波長４０５ｎｍの青紫レーザ光を用いて生体軟組織を蒸散および凝固させることができることが報告されており、青紫レーザ光が医療における切開および止血の目的に適していることが示されている。非特許文献２には、波長４０５ｎｍの青紫レーザ光を用いて生体硬組織のアブレーションが可能であることが報告されている。また、非特許文献２には、アブレーションの際に強い自家蛍光が発生すること、その自家蛍光のピーク波長が５０５ｎｍであること、および、その自家蛍光スペクトル幅が１１５ｎｍであることが報告されている。また、レーザ処置装置を用いる際に、ＣＷ（連続発振）光とパルス光とを使い分けることによって、処置の深さや広がりを調整することができる。
G. Akashi, et al. Lasers in Dentistry XII, edited by PeterRechmann, Daniel Fried, Proc. of SPIE Vol. 6137, 61370O, (2006). H.Hatayama, et al. Lasers in Dentistry XII, edited by PeterRechmann, Daniel Fried, Proc. of SPIE Vol. 6137, 61370D, (2006).

青紫レーザ光を利用するレーザ処置装置において低い繰り返し周波数で該青紫レーザ光をパルス発振させると、その青紫レーザ光が照射される処置対象物において蛍光などの発光が同一の繰り返し周波数で発生する。この周期的な発光は、術者・観察者に疲労感・不快感を生じさせ、術部の状態の確認を困難にさせるという問題があった。この問題は、ヒトが点滅を感じる上限の周波数である臨界フリッカ周波数より低い周波数で青紫レーザ光が照射される場合に顕著に生じる。臨界フリッカ周波数は、光強度に依存することが知られているが、特開２００７−０３５４５２号公報では７０Ｈｚであり、特開２００６−２５９０４８号公報では８０Ｈｚであり、また、特表２００５−５３８４２１号公報では４０〜６０Ｈｚであると記されている。

発光による視覚的不快感に関する上記の問題を解消させるために、例えば、発光をフィルタで減衰させる方法が考えられる。しかし、非特許文献２で報告されているように、発光の波長帯域は、ピーク波長が５０５ｎｍであって、帯域幅が１１５ｎｍであり、可視波長帯（ＪＩＳＺ８１２０の定義では３６０〜８３０ｎｍ）の中心的部分を占めるので、発光をフィルタで減衰させると、画像全体が暗くなり、組織の状態を確認することが困難になる。それ故、フィルタで減衰させる方法には限界があり、術者・観察者の疲労感・不快感を解消するには不十分である。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、パルスレーザ光を処置対象物に照射する際に該処置対象物から周期的に発生する発光による視覚的不快感を効果的に低減することができるレーザ処置装置を提供することを目的とする。

本発明に係るレーザ処置装置は、(1) 波長範囲４００ｎｍ〜４６０ｎｍに含まれる波長のレーザ光である第１の光を所定の繰り返し周波数で処置対象物に照射する第１光源部と、(2) 白色光である第２の光を発する第２光源部と、(3) 処置対象物から発せられた光を減衰させるフィルタと、を備えることを特徴とする。本発明に係るレーザ処置装置では、第２光源部は第２の光を処置対象物に照射するのが好ましい。

このレーザ処置装置では、第１光源部から出力される第１の光は、波長範囲４００ｎｍ〜４６０ｎｍに含まれる波長のレーザ光であって、所定の繰り返し周波数で処置対象物に照射される。また、第２光源部から発せされる第２の光は、白色光である。そして、処置対象物から発せられた光はフィルタにより減衰される。これにより、ヒトの臨界フリッカ周波数（約６０Ｈｚ）よりも遅い繰り返し周波数の第１の光が処置対象物に照射される場合であっても、視覚的不快感が低減され得る。

本発明に係るレーザ処置装置は、(4) 処置対象物から発せられる光のパワーをモニタする受光部と、(5)この受光部によるモニタ結果に基づいて、第２光源部から発せられる第２の光のパワーを制御する制御部と、を更に備えるのが好ましい。或いは、(6) 処置対象物から発せられる第１の光の反射光または散乱光および処置対象物で発光した光のパワーをモニタする第１受光部と、(7) 第２の光のパワーをモニタする第２受光部と、(8)第１受光部および第２受光部それぞれによりモニタされた光パワーが互いに略一致するように、第２光源部から発せられる第２の光のパワーを制御する制御部と、を更に備えるのも好ましい。

また、本発明に係るレーザ処置装置では、フィルタは、第１の光の減衰量をα_１とし、第２の光の減衰量をα_２とし、処置対象物で発光した光の減衰量をα_３としたとき、「α_１＞α_３≧α_２」なる関係を満たすのが好ましい。

本発明によれば、パルスレーザ光を処置対象物に照射する際に該処置対象物から周期的に発生する発光による視覚的不快感を効果的に低減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るレーザ処置装置１の構成図である。この図に示されるレーザ処置装置１は、本体部１０および伝送光学系２０を備え、処置対象物２の被照射部位２ａに処置光を照射して、その被照射部位２ａに対し切開や熱変性などの治療効果を生じさせる。

本体部１０は、処置光（第１の光）を出力する処置用光源１１と、ガイド光を出力するガイド用光源１２と、照明光（第２の光）を出力して光ファイバ２１Ｂの入射端に入射させる照明用光源１３と、照明光に含まれる赤外光を除去する赤外光除去フィルタ１７と、処置用光源１１から出力される処置光とガイド用光源１２から出力されるガイド光とを合波して出力する光結合器１４と、光結合器１４により合波された処置光およびガイド光を集光して光ファイバ２１Ａの入射端に入射させるレンズ１５と、処置用光源１１およびガイド用光源１２それぞれの光出力動作を制御する制御部１６とを含む。伝送光学系２０は、光ファイバ２１Ａ，光ファイバ２１Ｂおよびハンドピース２２を含む。

処置用光源１１は、波長範囲４００ｎｍ〜４６０ｎｍ（青または青紫）に含まれる波長のレーザ光である処置光（第１の光）を所定の繰り返し周波数で出力する。ガイド用光源１２は、可視波長帯に含まれ処置光の波長より長い波長を有するガイド光を、処置光の出力と同じ繰り返し周波数で出力する。照明用光源１３は、白色光である照明光（第２の光）を発する。赤外光除去フィルタ１７は、赤外光（波長８３０ｎｍ以上）を実質的に遮断する。処置用光源１１，ガイド用光源１２および照明用光源１３それぞれは、制御部１６により光出力動作が制御されて、出力光のパワーまたは繰り返し周波数が調整される。

ガイド光は、例えば、波長範囲５１０〜８３０ｎｍ（緑、黄、橙または赤）のレーザ光または白色光である。ガイド光は、処置光が出射されていないときは、処置対象物２における被照射部位２ａの位置または領域を指示する機能を有する。また、ガイド光は、処置光が出射されているときは、処置対象物２で生じる発光による不快感を低減する機能を有する。したがって、ガイド用光源１２を設けることにより、レーザ処置装置１の複雑性を増すことなく、視覚的不快感の低減を実現することができる。

また、ガイド光は、例えば、波長範囲６２０ｎｍ〜８３０ｎｍのレーザ光または白色光であってもよい。処置光照射により処置対象物２で発生する発光の波長とガイド光の波長とを互いに離すことにより、フィルタ３１で発光を選択的に減衰させることを可能とし、ガイド光のパワーを低く抑えて、装置の安全性を高めることができる。

処置用光源１１から出力される処置光と、ガイド用光源１２から出力されるガイド光とは、光結合器１４により合波された後、レンズ１５により集光されて、光ファイバ２１Ａの入射端においてコアに結合される。光ファイバ２１Ａの入射端においてコアに結合された処置光およびガイド光は、光ファイバ２１Ａにより導波された後、光ファイバ２１Ａの出射端に設けられたハンドピース２２を経て外部へ出力される。また、光ファイバ２１Ｂの入射端において照明用光源１３からコアに結合された照明光は、光ファイバ２１Ｂにより導波された後、光ファイバ２１Ｂの出射端に設けられたハンドピース２２を経て外部へ出力され、処置光が照射される被照射部位２ａを含む領域へ照射される。

ハンドピース２２は、使用者が手に持って使うことができ、光ファイバ２１Ａ，２１Ｂから伝達された光を先端から出射することができる。ハンドピース２２の先端にレンズを組み込むことで、処置光を所定の位置に集光するとパワー密度が向上して、切開などの処置効率が高まって好ましい。

ハンドピース２２から出射された処置光Ｌ_１およびガイド光Ｌ_Ｇは、処置対象物２の被照射部位２ａに照射される。照射された処置光Ｌ_１のパワーの一部が被照射部位２ａにおいて吸収されることで、被照射部位２ａに対し蒸散、切開、凝固、止血、加温、励起種発生などの物理化学的効果を及ぼし、その結果として病変の治癒などの生物学的効果を及ぼす。このとき、蒸散、切開などの現象に付随して可視の発光Ｌ_３が生ずる。この発光Ｌ_３は、被照射部位２ａにおいて散乱・反射された処置光Ｌ_１およびガイド光Ｌ_Ｇとともに周囲へ伝搬する。

レーザ処置装置１を使用する使用者は、通常は処置対象物２を目視するので、必然的にこの発光Ｌ_３を目にすることとなる。さらに、レーザ処置においては処置効果の調整のために、処置光Ｌ_１としてパルス光が使用されることが多く、ヒトの臨界フリッカ周波数（約６０Ｈｚ）よりも遅い繰り返し周波数のパルスが用いられる場合もある。このとき、同じく遅い繰り返し周波数で発生する可視域の発光Ｌ_３が術者にとって視覚的に不快であるという問題点があった。

そこで、本実施形態では、照明用光源１３から発せられる照明光Ｌ_２は、処置光Ｌ_１が照射される被照射部位２ａを含む領域へ照射される。この照明光Ｌ_２は、被照射部位２ａへの処置光Ｌ_１の照射による処置に伴って発生する発光Ｌ_３による視覚的不快感を緩和するための白色光であって、この発光Ｌ_３と同程度の明るさを有し、被照射部位２ａとその周辺領域を照明する。

術者と術野（被照射部位２ａ及びその周囲）との間にはフィルタ３１が設けられる。また、術者はゴーグル３２を装着する場合がある。術者は、フィルタ３１（およびゴーグル３２）を通して、処置対象物２を目視することができる。フィルタ３１は、照明光Ｌ_２を眩しくない程度の明るさに減衰させる。フィルタ３１は、処置光Ｌ_１に対してのみ高い減衰量を有し、その他の波長では均一に低い減衰量を有するのが好ましい。このようにすることで、術者がフィルタ３１を通して処置対象物２を観察しても、色調の変化が小さいので、処置対象物２の詳細な観察が可能となる。

パルス状の処置光Ｌ_１に起因してパルス状に発生する発光Ｌ_３は、明るさの最小レベルが略ゼロであるため、対数表示における明るさの変化が大きい。しかし、発光Ｌ_３と同程度の明るさを持つ照明光Ｌ_２を重畳することにより、対数表示における明るさの変化は約３ｄＢにまで低下する。このままでは明る過ぎるが、フィルタ３１（およびゴーグル３２）により照明光Ｌ_２および発光Ｌ_３を減衰させることにより、術者にとって観察に適した明るさの像を得ることができる。

明るさの変化を低減するためには照明光Ｌ_２の明るさは明るいほど良いが、強い照明光Ｌ_２は被照射部位２ａを加熱するなどの問題もあるので、典型的には発光Ｌ_３の最大の光強度と同じ光強度とするのが好ましい。そこで、フィルタ３１と術者との間（例えば術者が装着するゴーグル３２の内部）に受光部３３Ａ，３３Ｂを設け、処置対象物２から発せられる処置光Ｌ_１の反射光または散乱光および処置対象物２で生じた発光Ｌ_３のパワーを受光部３３Ａによりモニタするとともに、照明光Ｌ_２のパワーを受光部３３Ｂによりモニタする。そして、制御部１６により、受光部３３Ｂによるモニタ結果に基づいて、照明用光源１３から発せられる照明光のパワーを制御する。或いは、制御部１６により、受光部３３Ａ，３３Ｂそれぞれによりモニタされた光パワーが互いに略一致するように、例えば、明るさの差が３ｄＢ以下となるように、照明用光源１３から発せられる照明光のパワーをフィードバック制御する。また、術者が自身で照明光Ｌ_２の明るさを調整できる手段を備えても良い。

また、照明光Ｌ_２の明るさが明るすぎると術者が認識する発光Ｌ_３の点滅コントラストが低下するが、照明光Ｌ_２の明るさは術者が点滅コントラストを認識可能な程度の明るさに抑えることが好ましい。それにより、術者が被照射部位における蒸散の発生の有無を認識することができ、術者の意図通りの処置を行うことがより容易になる。また、そのためには処置光の点滅周波数はヒトの臨界フリッカ周波数以下であることが好ましい。

また、白色光源に含まれる赤外光（波長８３０ｎｍ以上）を赤外除去フィルタ１７によって除去すると、照明光Ｌ_２の光強度を高めて視認性を高めた場合においても、被照射部位の加熱を抑えることができるので好ましい。

図２および図３それぞれは、処置光Ｌ_１，発光Ｌ_３および照明光Ｌ_２それぞれのスペクトル、フィルタ３１の透過スペクトル、ならびに、フィルタ３１透過後の光のスペクトル、を示す図である。これらの図に示されるように、処置光Ｌ_１は、単色性に優れたレーザ光であり、発光Ｌ_３は、処置光Ｌ_１の波長より長い波長域で或る帯域幅を有する白色光であり、照明光Ｌ_２は、発光Ｌ_３の波長域を含む波長域の白色光である。

図２（ｄ）に示されるフィルタ３１の透過スペクトルは、処置光Ｌ_１の減衰量α_１が非常に大きく、他の波長域では減衰量が略一定となっている。この場合、図２（ｅ）に示されるように、フィルタ３１透過後の光のスペクトルは、処置光Ｌ_１のピークが小さくなるものの、発光Ｌ_３の成分が処置光Ｌ_１より大きく現れる。

これに対して、図３（ｄ）に示されるフィルタ３１の透過スペクトルでは、処置光Ｌ_１の減衰量をα_１とし、照明光Ｌ_２の減衰量をα_２とし、処置対象物２で生じた発光Ｌ_３の減衰量をα_３としたとき、「α_１＞α_３≧α_２」なる関係を満たす。すなわち、処置光Ｌ_１の減衰量α_１が非常に大きく、発光Ｌ_３の減衰量α_３が次に大きく、他の波長域では減衰量が略一定となっている。この場合、図３（ｅ）に示されるように、フィルタ３１透過後の光のスペクトルは、処置光Ｌ_１のピークが小さくなるとともに、発光Ｌ_３の成分も処置光Ｌ_１と同程度のレベルとなる。このような透過スペクトルを有するフィルタ３１を用いることにより、照明光Ｌ_２のパワーを低く抑えることができ、処置対象物２の発熱やシステムの消費電力を低減できるので好ましい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、照明光Ｌ_２は、上記実施形態では光ファイバ２１Ｂにより導波されて被照射部位２ａを含む領域に照射されたが、これに限られることなく、被照射部位２ａに照射されることなくフィルタ３１に入射されてもよい。

本実施形態に係るレーザ処置装置１の構成図である。 処置光Ｌ_１，発光Ｌ_３および照明光Ｌ_２それぞれのスペクトル等を示す図である。 処置光Ｌ_１，発光Ｌ_３および照明光Ｌ_２それぞれのスペクトル等を示す図である。

符号の説明

１…レーザ処置装置、２…処置対象物、２ａ…被照射部位、１０…本体部、１１…処置用光源、１２…ガイド用光源、１３…照明用光源、１４…光結合器、１５…レンズ、１６…制御部、２０…伝送光学系、２１Ａ，２１Ｂ…光ファイバ、２２…ハンドピース、３１…フィルタ、３２…ゴーグル、３３Ａ，３３Ｂ…受光部。

Claims (5)

1. 波長範囲４００ｎｍ〜４６０ｎｍに含まれる波長のレーザ光である第１の光を所定の繰り返し周波数で処置対象物に照射する第１光源部と、
   白色光である第２の光を発する第２光源部と、
   前記処置対象物から発せられた光を減衰させるフィルタと、
   を備えることを特徴とするレーザ処置装置。
2. 前記第２光源部が前記第２の光を前記処置対象物に照射することを特徴とする請求項１記載のレーザ処置装置。
3. 前記処置対象物から発せられる光のパワーをモニタする受光部と、
   この受光部によるモニタ結果に基づいて、前記第２光源部から発せられる第２の光のパワーを制御する制御部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ処置装置。
4. 前記処置対象物から発せられる前記第１の光の反射光または散乱光および前記処置対象物で発光した光のパワーをモニタする第１受光部と、
   前記第２の光のパワーをモニタする第２受光部と、
   前記第１受光部および前記第２受光部それぞれによりモニタされた光パワーが互いに略一致するように、前記第２光源部から発せられる第２の光のパワーを制御する制御部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ処置装置。
5. 前記フィルタが、前記第１の光の減衰量をα_１とし、前記第２の光の減衰量をα_２とし、前記処置対象物で発光した光の減衰量をα_３としたとき、「α_１＞α_３≧α_２」なる関係を満たす、ことを特徴とする請求項１記載のレーザ処置装置。
   

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