JP2019502459A5 - - Google Patents

Description

レーザ光線又はより一般的には放射光が生体組織に当たると、生じる最初の影響は、生体組織による光子の吸収である。同時に、光子の散乱現象、及び場合により、光子の吸収と競合する反射現象が観察される。物理的には、これらの過程は、生体組織の吸収係数（μａ）、光子の散乱に関する散乱係数（μｓ）と異方性係数（ｇ）、及び反射に対する屈折率（ｎ）の割合に左右される。次に、生体組織（以下、標的又は標的組織とも称する）によって吸収された光は、周囲組織に広がり得る熱、エネルギー（ΔＥ）に変換される。その結果、温度上昇（（ΔＴ）：ΔＴ＝ΔＥ／（ρ×Ｃｐ）、ここでρ及びＣｐは、それぞれ、生体組織の密度及び比熱である（方程式１））が記録される。この温度上昇は、標的組織だけでなく、隣接する組織においても生じる。熱拡散の経時的動向は、熱緩和時間（ｔｒ）により決定される。熱緩和時間は、ガウス温度分布が、標的組織の直径と等しい幅を有している場合に、その中央値が５０％だけ減少するのに必要な時間間隔として定義される。良い近似値を得るには、熱緩和時間ｔｒ［ｍｓ］は、標的組織の直径の二乗に正比例し、熱の拡散定数ｋに反比例するので、ｔｒ≒（ｄ^２）／（ｎ×Ｋ）で、ｎは標的の形状に応じて決まる数である。例えば、０．１ｍｍの長さを有する皮脂腺は、０．５秒で非常に熱くなる。標的組織によって吸収されるエネルギーと入射光線のフルエンスは、方程式：ΔＥ ≒ μａ×ｆ×Ｆ、ここでｆは、標的組織に到達する前の入射光線強度の減分（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎ）を表す（方程式２）によって関連づけられる。（入射光線のエネルギー）／（入射光線のスポットの面積）として定義される入射光線の強度、というよりも入射光線のフルエンスが十分ならば、方程式２より、温度上昇が標的組織を破壊する。入射光線のフルエンス（Ｆ）は、レーザ出力Ｐ及びインパルスの持続時間τを用いて、Ｆ＝（出力×インパルスの持続時間）／（スポットの面積）と書き表すことができ、この場合において、熱損傷について述べることができ、入射光線が治療を終えたと言えることが銘記さるべきである。方程式１と方程式２を組み合わせることにより、ΔＴ＝（Ｔｆ−Ｔｉ）≒［（Ｐ×τ）×（ｆ×μａ）］／［（ρｖＣｐ）×（π×（φ／２）^２）］（方程式３）が得られる。

光学ズームシステム１１は、３個のレンズからなる光学システムである。例示として、第１のレンズ１１ａは、光ファイバ５から出るレーザ光線の焦点を第２のレンズ１１ｂに合わせる平凸レンズである。第２のレンズ１１ｂは、両凹レンズである。第３のレンズ１１ｃは、第２のレンズ１１ｂから来る拡大されたレーザ光線を、サファイア製の窓１２に到達する平行化された光線に変換する。第１のレンズ１１ａと第３のレンズ１１ｃの間を移動する第２の両凹レンズ１１ｂは、光線を分散させ、光ファイバ５から出るレーザ光線の倍率を変更する。

例示として、光ファイバ５が、０．２ｍｍのコア径を有するファイバであると仮定すると、ズームシステム１１は、２．５倍〜２５倍の範囲の倍率を動的に得られるようにできるので、ズームシステムは、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍより好ましくは１．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲で変化するレーザ光線直径を、サファイア製の窓に形成することができる。この解決手段は、治療中に二つのプロセスパラメータ：フルエンス、したがって標的組織における温度上昇ΔＴ及び出てくるレーザ光線の寸法、したがってレーザ光線が達する標的組織の深度レベルを、変更するという独特の特徴を有している（図６及び図７）。前記のダイナミズムは、レーザ光線の強度分布の一様性レベルに影響を与えないことが強調される。さらに、ズームシステム１１によって行われた拡大、したがってスポットの直径φと、光ファイバレーザ光源１によって発された出力Ｐの調節とを結びつけるフィードバックシステムを組み入れ、皮膚の表面に到達するスポットの各々の直径に関して適切なフルエンスを得てもよい。例示として、一様な強度分布と３．５ｍｍの直径を有する光線を用いて５０Ｊ／ｃｍ^２のフルエンスをかけようとすると、約６０Ｗのレーザ出力が必要となる。同じ治療中に、処置の深さを変えることなしに、すなわちスポットの直径を３．５ｍｍに維持して、フルエンスを例えば５０Ｊ／ｃｍ^２から３０Ｊ／ｃｍ^２に下げることが必要な場合には、光ファイバレーザ光源１の出力を約３６Ｗに下げれば十分である。さらに別の例示として、一様な強度分布と４．０ｍｍの直径を有する光線を用いて３０Ｊ／ｃｍ^２のフルエンスをかけようとすると、約６２Ｗのレーザ出力が必要となる。同じ治療中に、フルエンスを変えることなしに処置の深さを減らす必要がある場合には、スポットの寸法を２．０ｍｍに、光ファイバレーザ光源１の出力を１９Ｗに減らせば十分である。図６は、処置の深さｚのレーザ光線の寸法φに対する依存関係を示している。ニキビの治療中、より表面に近い皮膚の層にある皮脂腺に到達することには問題ないが、深い所にある皮脂腺に到達することはより困難であることに留意すべきである。ここに提案する解決手段は、表層の皮脂腺とより深い皮脂腺、より一般的には０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲の深さの皮脂腺に動的な態様で同じ治療を施すことができるので、この難題を解決することができる。ここに提案する解決手段のさらなる利点は、皮膚における痛み受容体の位置を考慮すると明らかである。痛み受容体は、２．５ｍｍ未満の深さｚの皮膚の表面領域に位置し、約１００／ｃｍ^２の平均密度を有している。したがって、皮膚の表面近くに、例えば、０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲の深さｚに位置する皮脂腺を治療し、最大数の痛み受容体の刺激を軽減するには、２．０ｍｍ未満の直径φを有する光線を用いて作業をすることが適切である。

Claims (1)

1. インパルスの持続時間が１０ミリ秒〜５００ミリ秒の範囲にあるように前記スイッチ（１３）が制御されることを特徴とする請求項１〜７のうちの１請求項に記載のレーザ装置。