JP2008284293A

JP2008284293A - レーザ処置装置

Info

Publication number: JP2008284293A
Application number: JP2007134497A
Authority: JP
Inventors: Takemi Hasegawa; 健美長谷川; Susumu Inoue; 享井上; Hitoshi Hatayama; 均畑山; Shintaro Mori; 慎太郎毛利
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2008-11-27

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）Ｌ_１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（第２の光）Ｌ_２を、処置光Ｌ_１の出力と同じ繰り返し周波数で出力する。ガイド光Ｌ_２は、処置光Ｌ_１の照射タイミングと同期し且つ逆位相とされる。ガイド光Ｌ_２のパワー変化は、処置光Ｌ_１が被照射部位２ａに照射されることに因り生じる発光Ｌ_３のパワー変化を相殺する。
【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)可視波長帯に含まれ第１の光の波長より長い波長を有する第２の光を、第１の光の照射タイミングと同期し且つ逆位相で発する第２光源部と、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、可視波長帯に含まれ第１の光の波長より長い波長を有するものであって、第１の光の照射タイミングと同期し且つ逆位相で発せられる。この第２の光のパワー変化は、処置対象物に第１の光が照射されることに因り生じる蛍光等の発光のパワー変化を相殺する。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、(3) 処置対象物から発せられる光を減衰させるフィルタを更に備えるのが好ましい。或いは、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、を更に備えるのも好ましい。

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（第２の光）を出力するガイド用光源１２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１３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２１の入射端に入射させるレンズ１５とを含む。伝送光学系２０は、光ファイバ２１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（第２の光）を、処置光の出力と同じ繰り返し周波数で出力する。処置用光源１１およびガイド用光源１２それぞれは、制御部１３により光出力動作が制御されて、出力光のパワーや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２１の入射端においてコアに結合される。光ファイバ２１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２１により導波された後、光ファイバ２１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。

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２１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_２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_２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、ガイド用光源１２から出力されるガイド光Ｌ_２は、可視波長帯に含まれ処置光Ｌ_１の波長より長い波長を有し、図２に示されるように、処置光Ｌ_１の照射タイミングと同期し且つ逆位相とされている。これにより、ガイド光Ｌ_２のパワー変化は、処置光Ｌ_１が被照射部位２ａに照射されることに因り生じる発光Ｌ_３のパワー変化を相殺するようにする。より具体的には、被照射部位２ａにおける処置光Ｌ_１の光パワーがアブレーション閾値を超えるタイミングでガイド光Ｌ_２を減衰または消灯させる。

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、処置光Ｌ_１を大部分減衰させる一方、発光Ｌ_３およびガイド光Ｌ_２を部分的に減衰させる。具体的には、フィルタ３１は可視の波長帯において３以上のＯＤ（光学濃度）を有することが好ましい。また、フィルタ３１は、ガイド光Ｌ_２に対する減衰量より発光Ｌ_３に対する減衰量を大きくすると、被照射部位２ａに照射されるべきガイド光Ｌ_２の必要パワーを低減でき、また、被照射部位２ａの組織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。具体的には、ガイド光Ｌ_２の波長を６２０〜８３０ｎｍの赤色光とし、６２０ｎｍよりも短波長側で減衰量が増大するフィルタ３１を用いることが好ましい。

本実施形態では、フィルタ３１において処置光Ｌ_１以外の波長における減衰が部分的であることにより、術者は、術野を目視で確認することができ、かつ、発光Ｌ_３による眩しさを感じることが少ない。さらに、時間的に強度変調されたガイド光Ｌ_２によって発光Ｌ_３のパワー変化が相殺されるので、術者は、発光Ｌ_３の点滅による不快感を生じることも少ない。不快感の評価は、十分に大きな標本数（例えば３０以上）の術者に使用させた後に、Visual Analogue ScaleやFace Scaleなどの定量的評価方法によって定量化することが好ましい。本実施形態に係るレーザ処置装置１を用いることで、処置光Ｌ_１としての青紫レーザ光のみを備えた従来技術の装置に比べて定量的な不快感を５０％以下に低減することが可能である。

ガイド光Ｌ_２の強度および強度変調度は、発光Ｌ_３による光パワー変化を完全に相殺することができるよう設定することができ、それにより術者に対する視覚的な点滅刺激を最小限とすることができる。このような変調度の調整は、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３３を設け、その受光部３３で受光される光パワー変化を最小化するように（図２（ｃ）参照）、制御部１３がガイド光Ｌ_２の変調度にフィードバックすることで実現できる。

また、術者自身が不快感を生じないような変調度を自ら設定できるように、変調度を調整する調整手段がレーザ処置装置１に設けられていることが好ましい。特に、足で操作するペダル式調整器や、ハンドピース２２を持った手の指先で操作できるハンドピース組込式調整器とすると、術者が処置に集中できるので好ましい。このような目的のために、レーザ処置装置１の本体部１０は、ガイド光Ｌ_２の変調度を調整するための制御用ポート１６を備え、この制御用ポート１６に入力される制御信号に基づいて制御部１３がガイド光Ｌ_２の変調度を調整することが好ましい。また、ガイド光Ｌ_２をオン・オフする方法でも、不快感が生じない程度に光パワー変化が低減される場合が多いので好ましい。

また、ガイド光Ｌ_２の強度および強度変調度は、発光Ｌ_３による光パワー変化を完全には相殺しなくてもよい場合がある。光パワーの平均値をＰ、変化幅をΔＰとして、ヒトの臨界フリッカ周波数ＦはΔＰ／Ｐが小さいほど小さくなるが、このＦが１Ｈｚ以上かつ処置光の点滅周波数以下となるようにガイド光の強度および強度変調度を調整すると、処置光照射中の点滅不快感を低減しつつ、発光の有無を術者に視覚的に認識させることが可能となる。それにより、術者は蒸散の程度についての情報を得ることができ、効果的な処置を行うことが可能となる。

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、ガイド光Ｌ_２は、上記実施形態では光ファイバ２１により導波されて被照射部位２ａ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。ガイド光Ｌ_２は、レーザ光である必要はなく、単色光であってもよいし白色光であってもよい。

本実施形態に係るレーザ処置装置１の構成図である。処置光およびガイド光それぞれの出力パワー等の時間変化を示す図である。

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…制御部、１４…光結合器、１５…レンズ、１６…制御信号ポート、２０…伝送光学系、２１…光ファイバ、２２…ハンドピース、３１…フィルタ、３２…ゴーグル、３３…受光部。

Claims

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、
可視波長帯に含まれ前記第１の光の波長より長い波長を有する第２の光を、前記第１の光の照射タイミングと同期し且つ逆位相で発する第２光源部と、
を備えることを特徴とするレーザ処置装置。
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。
前記処置対象物から発せられる光を減衰させるフィルタ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。
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。