JP2015083145A - レーザ・アブレーションにより組織を変化させるもしくは平滑化するまたはその両方を行うシステムおよび方法 - Google Patents
レーザ・アブレーションにより組織を変化させるもしくは平滑化するまたはその両方を行うシステムおよび方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
and Method for Modification and/or Smoothing of Tissue with Laser Ablation)」を発明の名称とする米国特許仮出願第61/323,590号に対する優先権を主張する。本出願は、その全体を本明細書に援用する。
for precise robotic surgery including redundant consistency checkingを発明の名称とする、Glassmanらの米国特許第5,086,401号;System and Method for Augmentation of Surgeryを発明の名称とする、Taylorらの米国特許第5,402,801号;および、Robotic System for positioning a Surgical Instrument
Relative to a Patient’s Bodyを発明の名称とする、Fundaらの米国特許第5,572,999号を参照されたい。種々の実施形態では、これらの参考文献の手術器具は組織の表面に入射するレーザでも、またはレーザ・ビームでもよい。また、インテューイティブ・サージカル・コーポレーション(Intuitive Surgical Corporation)から販売され、同社の商標である手術用ロボットの製品ライン、たとえば、da Vinci Surgical System−http://www.intuitivesurgical.com/index.aspxも参照されたい。
ii)表在性皮膚悪性腫瘍、たとえば基底細胞癌、ボーエン病、悪性黒子、扁平上皮癌;
iii)限局性感染性病変、たとえば疣贅、伝染性軟属腫、表在性白色爪および他の種類の爪真菌症、単純ヘルペスおよび帯状疱疹;
Claims (90)
- 不均一な表面を有する望ましくない組織を焼灼するシステムであって、
第1の波長範囲内の第1の波長、および望ましくない組織を焼灼するのに十分な可変性の第1の総フルエンスを有する第1のレーザ・ビームを放射することができる第1のレーザ・ビーム源と
前記第1の総フルエンスを調整する第1の総フルエンス調整器と
前記第1のレーザ・ビームを1つまたは複数の表面照射点で前記望ましくない組織の1つまたは複数の表面の上に移動可能に位置させ、前記第1のレーザ・ビームの位置が変化すると前記表面照射点で前記第1の総フルエンスが変化するように前記第1のレーザ・ビームを操作する第1のレーザ・ポジショナとを含み、前記第1のレーザ・ビームは、前記第1の表面照射点の1つまたは複数で前記望ましくない組織の1つまたは複数の第1の層を第1のレベルで焼灼し、前記第1のフルエンスの調整器は、前記望ましくない組織の表面の輪郭を変化させるため、前記第1の総フルエンスを、1つまたは複数の第2の表面照射点で前記望ましくない組織の1つまたは複数の第2の層を焼灼する1つまたは複数の第2のレベルに変化させる
システム。 - さらに前記望ましくない組織と前記第1のレーザ・ビーム源の出力部との間の第1の作動距離を1cm〜20cm有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の総フルエンスは10ミリジュール/cm2より大きい、請求項1に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織は熱傷痂皮である、請求項1に記載のシステム。
- 焼灼される前記望ましくない組織の厚さは厚さ100nm〜1センチメートルである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のレーザ・ビームの断面領域は非連続的であり、総フルエンスのより大きい2つ以上の部位とフルエンスのより小さい部位とに分かれている、請求項1に記載のシステム。
- 第1のレーザ・ビームの前記移動は連続的である、請求項1に記載のシステム。
- 第1のレーザ・ビームの前記移動は非連続的である、請求項1に記載のシステム。
- 第1のレーザ・ビームの前記非連続的な移動はステップ・アンド・リピートである、請求項8に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織は以下のクラス、
i)不活性な壊死組織、たとえば鬱滞性潰瘍、膿瘡性病変、壊死性筋膜炎、糖尿病性神経障害性潰瘍および褥瘡、
ii)表在性皮膚悪性腫瘍、たとえば基底細胞癌、ボーエン病、悪性黒子、扁平上皮癌、
iii)感染性病変、たとえば疣贅、伝染性軟属腫、表在性白色爪および他の種類の爪真菌症、単純ヘルペスおよび帯状疱疹、ならびに
iv)良性病変、たとえば黒子、脂漏性角化症、汗管腫、黄色板腫、皮膚ポリープ、日光角化症、汗嚢腫、脂腺過形成
のいずれか1つである、請求項1に記載のシステム。 - 前記望ましくない組織は留まっている有機異物である、請求項1に記載のシステム。
- 前記異物はウニの棘、ヤマアラシの棘、細片、昆虫の体の一部、マダニ、およびマダニの体の一部の任意の1つまたは複数である、請求項11に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織は瘢痕組織であり、前記輪郭の前記変化は粗化である、請求項1に記載のシステム。
- 前記輪郭の前記変化はフェザーリングであり、前記望ましくない組織は瘢痕組織である、請求項1に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織は表面の皺、過剰な瘢痕組織、および皮膚の変色の1つまたは複数を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織の表面輪郭は平滑化により変化される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の波長範囲は200ナノメートルから11マイクロメートルである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の波長は308nmである、請求項1に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織は乾癬プラークである、請求項18に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織から反射または散乱する光の光学的特徴を測定する光学検出器をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の焼灼は前記光学的特徴により決定される第1の終了点で終了する、請求項20に記載のシステム。
- 前記光学的特徴は暗さの程度、色の変化、反射光の量の変化、散乱光の量の変化、および表面の荒れの変化の1つまたは複数である、請求項20に記載のシステム。
- 前記第1の焼灼は壊死組織を除去し、下に生組織が存在する、少なくとも厚さ250nmの保護厚みの組織を残す保護終点で終了する、請求項1に記載のシステム。
- 前記保護厚みは250nm〜1mmである、請求項23に記載のシステム。
- 前記レーザはパルスであり、前記パルスのパルス繰り返し数は可変性である、請求項1に記載のシステム。
- 前記レーザはパルスであり、前記パルスの前記パルス幅は可変性である、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のレーザ・ビームの前記パルス幅は5ナノ秒から50ナノ秒である、請求項26に記載のシステム。
- 前記表面照射点の1つまたは複数を照射する前記レーザの滞留時間は変化する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のレーザの1パルス当たりのフルエンスは変化する、請求項1に記載のシステム。
- 望ましくない組織を除去する方法であって、
第1のレーザ・ビームを1つまたは複数の表面照射点で前記望ましくない組織の1つまたは複数の表面の上を移動させるステップと、
前記表面照射点の1つまたは複数で前記望ましくない組織の前記表面の高さを検出するステップと、
前記第1のレーザ・ビームの第1の総フルエンスを大きくして、より高い隆起を有する前記表面照射点の1つまたは複数で前記望ましくない組織の1つまたは複数の層における前記第1の焼灼を促進するステップと、
前記第1の総フルエンスを小さくして、凹んだ隆起を有する前記表面照射点の1つまたは複数で前記第1の焼灼を抑制して前記焼灼表面が最初の不均一な表面より平滑になるステップと
を含む方法。 - 第1のレーザ・ビームの前記移動は連続的である、請求項30に記載の方法。
- 第1のレーザ・ビームの前記移動は非連続的である、請求項28に記載の方法。
- 第1のレーザ・ビームの前記非連続的な移動はステップ・アンド・リピートである、請求項30に記載の方法。
- 前記望ましくない組織は、前記レーザ・ビームの前記総フルエンスを変化させることでより平滑にされるのではなくより粗くされる瘢痕組織である、請求項30に記載の方法。
- 前記望ましくない組織は、前記レーザ・ビームの前記総フルエンスの1つまたは複数を変化させることでより平滑されるのではなくフェザーリングされる瘢痕組織である、請求項30に記載の方法。
- 前記望ましくない組織は表面の皺、過剰な瘢痕組織、および皮膚の変色の1つまたは複数を含む、請求項30に記載の方法。
- 不均一な表面を有する望ましくない組織を焼灼するシステムであって、
第1の波長範囲内の第1の波長、および組織を焼灼するのに十分な可変性の第1の総フルエンスを有する第1のレーザ・ビームを放射することができる第1のレーザ・ビーム源と、
第2の波長範囲内の第2の波長および望ましくない組織を焼灼するのに十分な可変性の第2の総フルエンスを有する第2のレーザ・ビームを放射することができる第2のレーザ・ビーム源と、
前記第1の総フルエンスおよび前記第2の総フルエンスを調整する1つまたは複数の調整器と、
第1の終了点に達するまで前記第1のレーザ・ビームを1つまたは複数の表面照射点で前記望ましくない組織の1つまたは複数の表面の上を移動可能に位置されるように前記第1のレーザ・ビームを操作し、続いて第1の終了点に達した後、前記第2のレーザ・ビームが、前記望ましくない組織の保護厚みを、露出した組織が生組織である第2の終了点に到達するまで焼灼するように前記第2のレーザ・ビームをさらに位置させる、1つまたは複数のレーザ・ポジショナ
を含むシステム。 - 前記レーザはパルスであり、前記パルスのパルス繰り返し数は可変性である、請求項37に記載のシステム。
- 前記レーザはパルスであり、前記パルスのパルス幅は可変性である、請求項37に記載のシステム。
- 第1の表面照射点の1つまたは複数における前記第1のレーザ・ビームの総フルエンスは前記第1のレーザ・ビームの位置が変化すると変化し、前記第1のレーザ・ビームはより高い隆起を有する前記表面照射点の1つまたは複数で前記望ましくない組織の1つまたは複数の層を最初に焼灼し、前記第1のレーザ・ビームの総フルエンスは、より低い隆起を有する第2の表面照射点の1つまたは複数で前記第1の焼灼を抑制するように変化するため、前記第1の焼灼される表面が前記最初の不均一な表面より平坦になる、請求項37に記載のシステム。
- 前記第1のレーザ・ビームの総フルエンスは照射点での前記第1のレーザのフルエンス/パルス、前記第1のレーザのパルス幅、前記第1のレーザのパルス繰り返し数、および前記第1のレーザ・ビームの滞留時間の1つまたは複数により変化する、請求項40に記載のシステム。
- さらに前記望ましくない組織と前記レーザ・ビーム源の出力部との間の作動距離を1cm〜20cm有する、請求項37に記載のシステム。
- 前記第1の総フルエンスは10ミリジュール/cm2より大きい、請求項37に記載のシステム。
- 前記第2の終了点は、前記生組織に対する付随する損傷を防止するのに十分な前記第2のレーザ・ビームのエネルギを吸収する吸収剤により自動的に決定される、請求項37に記載のシステム。
- 前記吸収剤は溶解塩である、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は溶解イオンである、請求項44に記載のシステム。
- 前記第2のレーザ・ビームのエネルギは前記溶解イオンの電子の光脱離により吸収される、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は溶解ハロゲン化物塩である、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は懸濁液中の物質である、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は塩化物イオンであり、前記第2の波長は193nmである、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は焼灼される前記望ましくない組織層の下の生組織層で自然に発生する1種または複数種のイオンである、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は焼灼される前記望ましくない組織層の下に注入される食塩水溶液である、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は皮下投与される食塩水溶液である、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は生理的食塩水溶液である、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は水1リットル当たりNaCl3〜25グラムの濃度範囲のNaCl水溶液である、請求項44に記載のシステム。
- 前記吸収剤は点滴静注により導入される食塩水溶液である、請求項44に記載のシステム。
- 前記第2のレーザは5ナノ秒から50ナノ秒のパルス幅を有するパルスである、請求項37に記載のシステム。
- 前記第2のレーザ・ビームの断面は非連続的であり、総フルエンスのより大きな2つ以上の部位と総フルエンスのより小さい部位とに分かれている、請求項37に記載のシステム。
- 前記表面に対する第2のレーザ・ビームの前記移動は連続的である、請求項37に記載のシステム。
- 前記表面に対する第2のレーザ・ビームの前記移動は非連続的である、請求項37に記載のシステム。
- 第2のレーザ・ビームの前記非連続的移動はステップ・アンド・リピートである、請求項57に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織は以下のクラス、
i)不活性な壊死組織、たとえば鬱滞性潰瘍、膿瘡性病変、壊死性筋膜炎、糖尿病性神経障害性潰瘍および褥瘡、
ii)表在性皮膚悪性腫瘍、たとえば基底細胞癌、ボーエン病、悪性黒子、扁平上皮癌、
iii)感染性病変、たとえば疣贅、伝染性軟属腫、表在性白色爪および他の種類の爪真菌症、単純ヘルペスおよび帯状疱疹、ならびに
iv)良性病変、たとえば黒子、脂漏性角化症、汗管腫、黄色板腫、皮膚ポリープ、日光角化症、汗嚢腫、脂腺過形成
のいずれか1つである、請求項37に記載のシステム。 - 前記第1の波長は308nmであり、前記望ましくない組織は乾癬プラークである、請求項37に記載のシステム。
- 前記望ましくない組織または前記露出した生組織から反射または散乱する光の光学的特徴を測定する光学検出器をさらに含む、請求項37に記載のシステム。
- 前記第2の焼灼は光学的特徴により決定される第2の終了点で終了する、請求項64に記載のシステム。
- 前記光学的特徴は焼灼される前記領域を照射する入射光からの散乱光の量の変化、反射光の量の変化、前記散乱/反射光のスペクトル分布の変化の1つまたは複数である、請求項64に記載のシステム。
- 前記光学的特徴は、第2の波長を有する前記第2のレーザが前記露出した生組織を照射したときに、前記第2のレーザにより生成される新しい原子種が出現することで増加する散乱光である、請求項65に記載のシステム。
- 前記新しい原子種は水性環境に溶解した塩素原子であり、前記第2の波長は193nmであり、前記照射表面は1光子励起または多光子励起による前記塩素原子の電子遷移と共鳴する波長を有する光源でさらに照射される、請求項67に記載のシステム。
- 前記照射光源は塩素原子の強い1光子電子遷移に対応する838nmもしくは859nmまたはそれに近い赤外波長を有する、請求項68に記載のシステム。
- 前記照射光源は塩素原子の強い2光子電子遷移に対応する233nmまたはそれに近い紫外波長を有する、請求項68に記載のシステム。
- 残っている望ましくない組織の領域の前記照射は、前記光学検出器が、第2の波長を有する前記第2のレーザが生組織を露出させたことを知らせる光学的特徴を受け取ったときに停止され、前記レーザ光線は、前記生組織がレーザ照射により除去される予定の望ましくない組織によりなお覆われている新しい領域に再誘導される、請求項64に記載のシステム。
- 望ましくない組織を焼灼する方法であって、
1つまたは複数の表面照射点で前記望ましくない組織の1つまたは複数の表面の上を第1のレーザ・ビームを移動可能に位置させて、望ましくない組織の薄層が残っている第1の終了点に達するまで、生組織と近接する前記望ましくない組織を前記生組織が前記レーザにより損傷されることがないように除去するステップ
を含む方法。 - 前記終了点での前記望ましくない組織の厚さは250ナノメートル以下である、請求項72に記載の方法。
- 前記第1のレーザ・ビームは移動すると変化して、前記表面照射点の1つまたは複数に対する前記第1のレーザの作用を変化させる、請求項72に記載の方法。
- 前記第1のレーザ・ビームは、照射点でのフルエンス/パルスの変化、パルス繰り返し数の変化、パルス幅の変化、および滞留時間のうち1つまたは複数が変化する第1のレーザ・ビームの総フルエンスを含む、請求項72に記載の方法。
- 前記第1のレーザ・ビームの総フルエンスは、前記第1のレーザ・ビームが移動すると前記表面照射点で変化し、前記第1のレーザ・ビームの総フルエンスはより高い隆起を有する前記表面照射点の1つまたは複数で前記望ましくない組織の1つまたは複数の層をより高い焼灼速度で最初に焼灼し、前記第1のレーザ・ビームの総フルエンスは、凹んだ隆起を有する前記表面照射点の1つまたは複数をより低い焼灼速度で焼灼するように変化するため前記望ましくない組織の前記表面がより平滑になる、請求項75に記載の方法。
- 第1の終了点に到達後、第2のレーザ・ビームを移動して、前記第2のレーザ・ビームが前記望ましくない組織の薄層を、露出した組織が生組織である第2の終了点に到達するまで焼灼するステップ
をさらに含む、請求項72に記載の方法。 - 第2のレーザ・ビームの前記移動は連続的である、請求項77に記載の方法。
- 第2のレーザ・ビームの前記移動は非連続的である、請求項77に記載の方法。
- 第2のレーザ・ビームの前記非連続的移動はステップ・アンド・リピートである、請求項77に記載の方法。
- 望ましくない組織の領域の前記照射は、第2の波長を有する前記第2のレーザが前記露出した生組織を照射したときに前記第2のレーザにより新しい原子種が出現することで散乱または放射光が増加すると停止され、前記レーザ光線は、前記生組織が、レーザ照射により除去される予定の壊死組織によりなお覆われている新しい領域に再誘導される、請求項77に記載の方法。
- 前記散乱光は、水性環境に溶解した塩素原子の強い電子遷移に対応する838nmもしくは859nmまたはそれに近い第3の赤外波長を有する第3の光源からの照射による散乱光である、請求項81に記載の方法。
- 前記放射光は、水性環境に溶解した塩素原子の強い2光子電子遷移に対応する233nmまたはそれに近い第3の紫外波長を有する第3のレーザ光源から誘導されるレーザ誘起蛍光による、請求項81に記載の方法。
- 第1のレーザ・ビームを移動して第1の終了点に達するまで1つまたは複数の表面照射点で前記望ましくない組織の1つまたは複数の表面の上に位置させ、前記第1の終了点に到達後第2のレーザ・ビームを移動して、前記第2のレーザ・ビームが、露出した組織が生組織である第2の終了点に到達するまで前記望ましくない組織の保護厚みを焼灼する手段
を含む望ましくない組織を焼灼するシステム。 - 第1のレーザ・ビームを変化させる手段をさらに含み、前記第1のレーザ・ビームの総フルエンスはより高い隆起を有する前記表面照射点の1つまたは複数で前記望ましくない組織の1つまたは複数の層をより高い焼灼速度で最初に焼灼し、次いで前記総フルエンスは、凹んだ隆起を有する前記表面照射点の1つまたは複数を低い焼灼速度で焼灼するように変化するため前記表面がより平滑になる
請求項84に記載のシステム。 - 1つまたは複数の表面照射点で前記望ましくない組織の1つまたは複数の表面の上を第1のレーザ・ビームを移動可能に位置させて、望ましくない組織の薄層が残っている第1の終了点に達するまで、生組織と近接する望ましくない組織を前記生組織が前記レーザにより損傷されることがないように除去する手段
を含む、望ましくない組織を焼灼するシステム。 - 第1の終了点に到達後第2のレーザ・ビームを移動する手段であって、前記第2のレーザ・ビームは前記望ましくない組織の薄層を、露出した組織が生組織である第2の終了点に到達するまで焼灼する手段
をさらに含む、請求項86に記載のシステム。 - 望ましくない組織を焼灼する手術用ロボット・システムであって、
1つまたは複数の表面照射点で前記望ましくない組織の1つまたは複数の表面の上を第1のレーザ・ビームを移動可能に位置させて、望ましくない組織の薄層が残っている第1の終了点に達するまで、生組織と近接する望ましくない組織を前記生組織が前記レーザにより損傷されることがないように除去する第1のアクチュエータ
を含む、手術用ロボット・システム。 - 第1の終了点に到達後第2のレーザ・ビームを移動して、前記第2のレーザ・ビームは露出した組織が生組織である第2の終了点に到達するまで前記望ましくない組織の薄層を焼灼する第2のアクチュエータ
をさらに含む、請求項88に記載の手術用ロボット・システム。 - 前記第1および第2のアクチュエータは、前記第1のレーザ・ビームを発生する第1の手術用レーザ機器を前記第2のレーザ・ビームを発生する第2の手術用レーザ機器と置き換えた以外は同じである、請求項89に記載の手術用ロボット・システム。
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