JP2019528885A - 皮膚腫瘍治療装置 - Google Patents

Abstract

レーザ源（７）、治療用ハンドピース（１３）及び レーザ源からハンドピースへレーザビームを伝達するように構成された光ガイド（１１）を備えた皮膚潰瘍のレーザ治療装置である。前記ハンドピース（１３）は、ハンドピースから出射するレーザビーム（Ｆ２）の、ハンドピースの長手方向軸線（Ａ−Ａ）に対する傾角を変更するように構成されている。【選択図】 図１０

Description

ここで説明する装置及び方法は、腫瘍、特に、限定するものではないが、糖尿病性腫瘍の治療に関する。

世界保健機関によって発行された「糖尿病に関する世界的な報告書2016」によれば、心配なことに、ここ数年で糖尿病が増加している。糖尿病を患っている人々の数は、1980年の1億800万人から2014年には4億2,200万人に増加し、糖尿病の有病率は中低所得国で急速に上昇している。糖尿病は下肢切断の主な原因である。上記の傾向に基づいて、世界保健機関は、2030年に糖尿病が世界の7番目の死因となると予測している（「2002年から2030年までの世界的な死亡率と疾患の負担の予測」 Mathers CD、Loncar D. PLoS Med 、２００６，３（１１））。

糖尿病に関連した多数の問題（特に足の循環不良、高血糖、神経障害）のために、糖尿病合併症の中でも、「糖尿病性足」病はますます重要になっている。 創傷や潰瘍は糖尿病性足に容易に形成される。それらは現在利用可能な薬物療法では、治癒までに時間がかかるか、ほとんど治癒せず、このことは、糖尿病合併症の患者の入院数が最も多いことから表され、そして非常に高い衛生コストを伴う。糖尿病性足部潰瘍の最も重大な問題は、切断、特に広範囲の切断、即ち、足首より上の切断の危険性が高いことである。最近の推定によると、糖尿病を患っている人々の約15％が生存中に足部潰瘍の危険性があり、そして糖尿病患者における切断の85％が、腫瘍が原因によるものである。糖尿病性足部潰瘍は、世界的に下肢の非外傷性切断の第一要因である。2015年、英国の慈善団体「Diabetes UK」は、糖尿病合併症による1週間の平均切断数が１３５例まで増加したことに伴い、糖尿病合併症の予防と治療への関与と投資の拡大を英国政府及び国民健康システムに求めた。米国疾病管理予防センター（CDC）によって発行された「National Diabetes Statistics Report、2014」によると、2010年に20歳以上の患者の糖尿病と相関する約73,000例の非外傷性下肢切断術（200例 /日）があった。2014年にイタリアでは、DRG-診断関連グループ285C「内分泌、栄養および代謝性疾患による下肢切断」に関し、859人の退院及び合計10,350人の入院患者日数が記録された（保健大臣発行の入院に関する年次報告、SDOデータ、2014年）。

この問題の経済的及び社会的影響により、1996年に、糖尿病性足に関する国際作業部会（IWGDF）から成る基金が創立された。100カ国からの独立した専門家のワーキンググループによって構成された基金は、糖尿病性足の管理と予防に関する実用的・具体的及び合意ガイドラインを４年毎に作成する。現在利用可能な臨床治療が、糖尿病性足部潰瘍の治癒にはあまり効果がないので、IWGDFガイドラインは常に学際的アプローチの重要性を強調しており、このガイドラインは一般に糖尿病の予防、特に足部潰瘍の予防に強く向けられている（「糖尿病における足の慢性潰瘍の治癒を促進するための介入の有効性：系統的レビュー」Game F. L. 他 IWGDF、Diabetes Metab Res Rev 2016; ３２（補充１）：１５４−１６８）。

従って、切断の数を減らすために、糖尿病性足の管理及び予防におけるベストプラクティスの実施の増加に加えて、革新的かつ効果的な技術及び治療プロトコルを通して糖尿病性足部潰瘍を効果的に治療する能力を改善することも必要である。

従って、切断の数を減らし、患者の不快感を制限することを目的とした、潰瘍、特に糖尿病性潰瘍を治療するための新規でより効果的な装置および方法が必要とされている。

同様の問題及び必要性はまた、裂開、静脈性潰瘍、動脈性潰瘍、褥瘡又は圧迫性潰瘍等の異なる起源の皮膚潰瘍からも生じ得る。

この明細書で開示される皮膚潰瘍のレーザ治療装置は、
レーザ源と、
治療用ハンドピースと、
レーザビームをレーザ源からハンドピースに伝達するように構成された光ガイドと、
レーザ源からのレーザビームをコリメートし、ハンドピースの出口でコリメートレーザビームを得るように構成されたコリメーションレンズと
を備え、
前記ハンドピースが、ハンドピースから出るレーザビームの、ハンドピースの長手方向軸線に対する傾斜を変えるように構成されている。
ハンドピースの別の特徴及び実施例は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲において説明される。

さらに別の特徴によれば、現在知られている方法の問題を部分的又は完全に克服することを可能にする潰瘍、限定するものではないが、糖尿病性潰瘍のような潰瘍を治療するための革新的な方法が本明細書に開示される。

本質的には、一実施形態によれば、壊死感染組織を除去するために潰瘍を、最も複雑な場合には、骨組織が露出するまで除去する予備工程、いわゆる壊死組織切除又は焼痂切除を含む方法が提供される。レーザビームを使用して潰瘍床がクリーニングされると、クリーニングされた潰瘍の領域に存在する軟組織及び／又は露出した骨組織に複数の孔が形成される。露出した骨組織に作られた孔の深さは、血液を骨の内側から排出させるのに十分なものである。軟組織に形成された孔は、以下に詳述されるように、局所的損傷、即ち、微小外傷刺激再建プロセスを引き起こす。軟組織の孔は、皮下組織、即ち、表皮の下の組織及び／又は皮膚に沿って形成され得る。特に、軟組織内の孔は、潰瘍の内側領域に加えて、創傷又は潰瘍の縁部に沿って形成され得る。

滅菌及び患者によるより大きな容認性に関してもより良い結果を得るために、クリーニング工程は好ましくはレーザを使用して行われる。しかしながら、潰瘍をクリーニングするために伝統的な方法、例えば超音波及び／又は外科用切断及び消去器具を使用することもできる。

孔に起因する微小外傷は、一連の生理学的修復機構に加えて、より良好な血流の回復を容易にする（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ Ｒ．Ｅ．、Ｓｉｌｖａ Ｍ．Ｊ. −骨の修復及び維持における骨格血流、Ｂｏｎｅ Ｒｅｓ． 2013年12月： １（４）：３１ １−３２２）。驚くべきことに、骨組織に含まれる血液中に大量に存在し、かつ、孔を通して利用可能になる幹細胞、特に間葉幹細胞が、腫瘍の緩やかな治癒及び閉鎖により、効率的かつ迅速な組織再生を促進することが知見された。レーザによって作られた孔を通して骨組織から流れる血液には、多能性幹細胞に加えて、組織再生を促進する他の物質も存在する。具体的には、流出する血液は、大量の成長因子、凝固因子、炎症性因子又は炎症誘発性転写因子（例えば、PDGF、TGF-βIGF、VEGF、EGF）を含む。

間葉系幹細胞は、体内及び体外の両方で、骨芽細胞、軟骨細胞、筋細胞、及び他の多くの細胞型に分化することができる多能性細胞である。

糖尿病性足を患っている患者に対する試験により、本明細書に開示する方法が、潰瘍領域における軟組織と同様に、発生過程によって部分的に攻撃した時に骨組織の再建を促進し、それにより、潰瘍の端部が徐々に接合し、その治癒をもたらすことを証明した。骨組織から出てその表面を達成しそして周囲の軟組織と接触するようになる幹細胞は、特殊化された細胞に分化し、骨細胞および軟組織細胞を形成する。

本明細書に記載される方法の好ましい実施形態によれば、組織再生プロセスを改善及び加速するために、壊死組織切除後に潰瘍床に残った軟組織の孔を形成するためにレーザビームを使用することもできる。これらの孔は、クリーニング後に残った軟組織に対して狙って損傷を与えることを意味する。レーザによって引き起こされた損傷は、損傷修復を目的として治療された有機体における反応メカニズムを誘発する。この反応メカニズムは、組織再生プロセスを誘発する生物学的メッセージを伴うタンパク質の伝達を引き起こす。この反応メカニズムは、その孔から生じる骨組織内の幹細胞及び成長因子の放出と相乗効果をもたらし、その結果として組織再生過程が加速される。

レーザによる軟組織における孔の形成は、これらの組織の血管の焼灼と同時に起こるため、出血を防ぐことができる。組織内で発生した充血は、次に、レーザビームによって作られた孔の近くの組織部分への血液供給の増加を引き起こし、これはまた、上述の反応メカニズムによる治癒過程を加速させる。

また、組織への前記熱及び充血効果のためだけでなく、レーザ照射を用いて治療された組織の生物学的刺激のおかげで、レーザ照射が再生過程を刺激することも見出された。生体刺激は治癒工程を促進し、健康な細胞の増殖を促進する。

多くの場合、潰瘍、特に糖尿病性潰瘍は、壊死によって攻撃される部分的又は完全に除去されるべき腱にも影響を及ぼす。驚くべきことに、上記の方法は、骨組織に作られた孔によって引き起こされる出血によって抽出された幹細胞が、周囲の軟組織の細胞と同様に腱細胞の形成も特殊化し、また、骨細胞の場合には、レーザビームの生物刺激効果および充血効果のおかげでも増殖することを示した。

糖尿病性潰瘍等の治療中に、レーザ照射を経時的に繰り返すことができる。例えば、第一段階において、壊死組織を除去し、そして潰瘍床を滅菌するために、潰瘍の焼痂切除又は壊死組織切除が行われ得る。次に、骨組織が露出されている場合には、第１の一連の孔が骨組織に形成され、第１の一連の孔が上述の目的のためにクリーニングされた軟組織に形成される。約1週間後、組織再生プロセスの傾向を確認し、必要に応じて潰瘍を再びクリーニングしてから、骨組織及び／又は軟組織に新しい孔を開けることが可能である。この方法で進行することによって、一回以上のレーザ治療を用いて、創傷が完全に閉鎖するまで潰瘍の端部を接合することによって、迅速な治癒を達成することが可能になる。

潰瘍は、従来の方法を用いて、理論的には除去することができる。これらの方法は、一般的に、潰瘍と接触するメス又は他の侵襲的器具を使用する。幾つかの場合には、患者と物理的に接触することになる適切なプローブ（ソノトロード）を用いて、超音波を使用することも提案されている。これらの除去技術は患者にとってかなりの不快感を伴う。

逆に、本明細書に記載の方法のいくつかの実施形態によれば、潰瘍の壊死組織切除又は焼痂切除は、レーザビームによって有利に行われ得る。このようにして、治療領域内の壊死組織及び／又は他の破片の破片は、器具と組織との間の機械的接触なしに、従って、圧力および掻爬なしに除去される。これにより、痛みは軽減され、生活の質の向上により、より大きな治療の忍容性、そしてそれ故により大きな患者による許容性を軽減する。

この工程の間、レーザビームパラメータは組織の切断及び／又は蒸発を引き起こすように調整される。レーザーアブレーション領域の組織によって達成される高温は、治療中の痛みの軽減、即ち、侵襲的な道具（メス、ソノトロード等）を用いて行われる従来の方法に関してより大きな許容性を保証するだけでなく、自動的な消毒も保証し、その結果、潰瘍床は無菌であるか、又は非常に低い細菌含有量を有することになる。

本発明は、本発明の非限定的な実施形態を示す説明及び添付の図面によってより良く理解されることになる。

図１は、本発明に係る方法を用いた皮膚潰瘍を治療するための外科的作業場を概略的に示している。 図１に示した作業場におけるレーザ源を備える装置を概略的に示す図である。 図２に示した装置のハンドピースの拡大図である。 図3 に示したハンドピースに含まれるレンズの構造を示す図である。 図3 に示したハンドピースに含まれるレンズの構造を示す図である。 図3 に示したハンドピースに含まれるレンズの構造を示す図である。 異なる作業条件のために交換可能なポイントを有するハンドピースの不等角投影図である。 本発明による治療方法で使用するのに特に適したハンドピースの変形実施形態を示す図である。 レーザビームの断面における利用可能な出力密度分布の図を示している。 図８によるハンドピースの使用状態を示す図である。 図８によるハンドピースの使用状態を示す図である。 図８によるハンドピースの使用状態を示す図である。 レーザビームを通して孔を開けた、骨組織及び軟組織の治療を概略的に示している。

以下、添付図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。異なる図面において同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示している。加えて、図面は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。また、以下の詳細な説明は本発明を限定するものではない。代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。

明細書を通して使用する「一実施例」「ある実施例」又は「幾つかの実施例」のフレーズは、ある実施例に関して説明した特性、構造又は特徴が、明細書に開示した構成の少なくとも一つの実施例に含まれていることを意味する。従って、明細書を通して様々な場所で使用する「一実施例において」「ある実施例において」又は「幾つかの実施例において」のフレーズは、必ずしも同じ実施例を参照するものではない。さらに、特定の特性、構造又は特徴は、任意に適当な方法で、一つ又は複数の実施例に組み込まれ得る。

図１は、本明細書に開示する方法を介して皮膚潰瘍を治療するための作業場を概略的に示している。作業場１には、その上に患者Ｐが横たわる処置台３が設けられ得る。符号５は、図２により詳細に示す装置を示している。装置５は、ハウジング９内に収容されたレーザ源７を有する（図２参照）。符号１１は、レーザ源７からハンドピース１３へのレーザ放射を伝達するように適合された光ガイドを示しており、これは図３の拡大図にも示されている。光ガイド１１は、公知の方法で、連結具によって連結される複数のチューブを備えている。連結具には、各チューブの軸線に沿ってレーザビームを偏向させるためのミラーが配置され、それにより、光ガイド１１の遠位端部に配置されたハンドピース１３が作業者Ｏの要求に従って動くことができるようになり、レーザ源７とハンドピース１３との間でレーザビームが常に正確に伝達されるようになる。

図２を参照すると、符号１３Ａは、ハンドピースの本体を示しており、そこには、例えば、スキャンシステム、レンズ又は他の光電子部品が配置され得る。符号１３Ｂは、ハンドピースの操作部分を示しており、該操作部分１３Ｂは、フェルール、例えば、先端部、即ち、端部要素１５を有し得る。符号１７は、作業者が装置５を使用することを可能にるボタンのようなインターフェイス又は制御要素を全体として示している。

作業場１は、また、三脚又は他の支持体１７を有し得、この支持体１７は、画像を撮影して可視化する手段を支持するために使用され得る。図１の実施例では、支持体１７は、例えば、カメラ２１及び一つ又は複数の照明システム２３を支持する好ましくは関節式のアーム１９を有する。カメラは、作業者Ｏがハンドピース１３を用いて処置をする術野の写真を撮影する。カメラ２１は、自動焦点システムを有し得る。

カメラ２１によって撮影された画像は、支持体１７によって支持された画像取得処理システム２５を用いて取得され得る。取得されて処理された画像は、保存され、スクリーン、例えば、高解像度スクリーン２７で可視化され得る。スクリーン２７は、支持体１７によって支持され、かつ、作業者Ｏに対して容易に視覚化することができるように構成される。

カメラ２１を備えた撮影システムは、マルチスペクトル撮影システムであり得る。撮影システムは、３D画像を撮影し、使用者Oの作業をさらに容易にするように、構成してもよい。

その外観が図２及び図３に概略的に示されたハンドピース１３は、レーザ源７から来る、光ガイド１１によってガイドされたレーザビーム用のスキャンシステムを有し得る。図４は、スキャンシステム３１の一実施例を示しており、このスキャンシステム３１は、第一作動装置３５を備えた第一ミラー３３、例えば、バルバノメータを備え、これは、第一スキャン軸の周りで第一ミラー３３の変動を制御する。スキャンシステム３１は、第二作動装置３９に接続された第二スキャンミラー２７を有し得、これは、第二スキャン軸の周りで第二スキャンミラー３７の変動を制御する。第二スキャン軸は、第一スキャン軸とは並行ではなく、通常、それに直交している。

この方法では、スキャンシステム３１に入るレーザビームF１は、装置５において設定され得るパターンに従って動かされ得、それにより、出射レーザビームF２が治療すべきターゲット、即ち、潰瘍の可変点に衝突するように制御される。

別の実施例では、スキャンシステム３１は、単一のスキャンミラーと、一つの（ハンドピース１３に対して）固定されたミラーを有し、該固定ミラーは偏光ミラーとして作用する。この構造は、図５の実施例に示されている。図５では、単一スキャンミラーは符号３３で示され、その作動装置は符号３５で示されており、作動装置３５は、二つの軸線の周りでミラー３３の小さい変動を制御する。符号３２は、偏光ミラーを示しており、これは、ハンドピース１３に対して固定されている。

幾つかの実施例では、ハンドピース１３は、ハンドピース１３から出射するレーザビームF２の断面積を修正する視準システムを有する。図５には、視準システム４１の実施例が概略的に示されている。

視準システム４１は、第一レンズ４３及び第二レンズ４５を有し得、これらのレンズは相互に同軸上にあり、軸線方向、即ち、二つのレンズ４３及び４５の一致する軸線と平行に、矢印ｆ４１に従って相互に移動可能である。幾つかの実施例では、レンズ４３は収束レンズであり、レンズ４５は発散レンズである。二つのレンズ４３，４５間の距離を変更することによって、出射するビームF１の断面積を変更することなく、出射ビームF２の断面積を変更することが可能である。

他の実施例では、視準レンズ４１は、レーザビームF１及びF２の伝搬方向に関して、スキャンシステム３１の上流に配置され得る。

他の実施例では、視準システムは、作業者によって焦点距離を選択し得る収束レンズを介した集束システムに置き換えられる。幾つかの実施例では、作業者の制御に基づいて集束ビーム、又は、平行ビームを生成するように適合されたレンズが設けられ得、この場合、焦点距離は、作業者によって選択され得る。

添付図面では、視準システム４１は図５にのみ示されているが、同様の視準システムが、図４に示したスキャンシステム３１にも設けられ得ることは理解されるべきである。

視準システムを使用することにより、ハンドピースから出射する平行レーザビームF２、即ち、平行光線を有するビームを得ることが可能になる。ハンドピース１３と、そこにレーザビームF２が当たる組織表面との間を一定に維持する必要なしに、ビームを潰瘍に向けることが可能になる。実際、集束システムを使用する時に生じることとは異なり、平行ビームの場合には、組織の衝突領域における出射ビームF１の出力密度は、数センチメートルのオーダーである、ハンドピース１３と患者Pとの間の動きに関する十分な広さの間隔の範囲内で、ハンドピース１３と組織との間の距離に関して実質的に変化しない。

図４及び図５では、スキャンシステム３１は、時間の経過と共に、出射レーザビームF２の組織上の衝突点を動かすことができるように示されているが、他の実施例では、ハンドピース１３は、入射するレーザビームF１を、予め決められたパターンに従って配置された隣接する複数のビームF３に分割するレンズを有する。この解決手段を図６に示す。しかしながら、この実施例は、一方において、治療パターンを変更することができず、他方において、著しく複雑なレンズを使用しない限り、平行ビームで作業をすることができない点で、あまり好ましくはない。さらに、マルチプルビームF３は、後述するように組織切除には適していない。

図７は、ハンドピース１３の一実施例の操作部１３Ｂの不等角投影図を示す。前記操作部は、取り外し可能な方法で構成され得る。ハンドピース１３は、図７に概略的に示すように、複数の交換可能な端部要素を有し得る。この実施例では三つの端部要素１５A、１５B及び１５Cが示されており、これらは、ハンドピース１３の操作部１３Bに選択的に取り付けられ得る。

端部要素１５A及び１５Bは、偏向部材を有する。偏向部材は、例えば、端部要素１５Aに対しては偏向ミラー１６であり、端部要素１５Bにおいては見えていない。偏向ミラーは、ハンドピース１３の長手方向軸線A-Aに対して、例えば、９０°の角度で出射レーザビームF２を偏向させる。

逆に、端部要素１５Cは、出射レーザビームF２がハンドピース１３の軸線Ａ−Ａと同軸になるように構成される。レーザビームの出射方向は、三つの端部要素１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｃに対して符号Ｆ２で示されている。

出射レーザビームＦ２を適切に偏向させる端部要素１５を使用することにより、以下により良く説明するように、潰瘍の治療において特定の利点を得ることができる。

図７には、ハンドピース１３の軸線Ａ−Ａに対して出射レーザビームＦ２を二つの異なる向きに偏向する三つの異なる端部要素１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｃしか示されていないが、端部要素１５に、異なる配置の偏向要素、例えば、ミラー又はプリズムを設けて、出射レーザビームＦ２を軸線Ａ−Ａに対して異なる方向に向けるように、例えば、軸線に対して鋭角を形成する異なる方向に偏向するように構成することも可能である。

交換可能な先端部、即ち、端部要素１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）を備えたハンドピース１３は、非常に簡単な構造であり、軽量化でき、かつ、低コストであるので、構造及びコストセーブの観点から、特に、有利である。しかしながら、同様のハンドピースは、柔軟性及び使いやすさの観点からは最適ではない。

幾つかの別の実施例では、ハンドピース１３は、傾角が調整可能な偏向ミラーを備えた端部要素を備え、一つの端部要素で、ハンドピース１３の軸線Ａ−Ａに対して複数の異なる傾角の出射レーザビームＦを持つことを可能にしている。この実施例は図８に示されている。この場合、偏向ミラー５１は、スペーサ５３を用いて端部要素１５に取り付けられ得る。偏向ミラー５１は、図８の平面に対して直交する軸５１Ａを中心にスペーサ５３に対して回動され得る。任意の機構が、軸５１Ａに対してミラー５１の傾角を変更するために使用され得る。例えば、図８の実施例では、５５Ａにおいてミラー５１に対して回動するステム５５が端部に設けられる。図８の実施例では、ステム５５はスリーブ５７でガイドされる。スリーブ５７には摩擦材料が含まれており、ステム５５の端部付属部分５５Ｂに力を加えるとスリーブ５７内でステム５５がスライドするが、そこに力を加えていない時にはステム５５を安定位置に維持し、それにより、ミラー５１の角度位置が変化せずに維持されることを可能にしている。

ステム５５に加える力は、手動で加えることができる。別の実施例では、ステム５５へ加える力は、例えば、装置３の制御ユニットによって制御される作動装置を用いて加えられ得る。作動装置は、図１０において点線で概略的に示されており、符号５６が付されている。差動装置５６は、電子制御式電動アクチュエータであり得る。

いくつかの実施形態では、レーザ源７によって生成されたレーザビームは、有利には、ガウス出力分布を有し、出力密度は中心で最大であり、ビーム断面の周辺部に向かって減少する（図９）。いくつかの実施形態では、ガウスビームを得るために、レーザ源キャビティが主伝播モードを絶縁するように設計され、集束レンズは軸から外側へ向かう出力分布のガウス形状の維持に寄与するように設計される。レーザ源のキャビティ直径及びミラーの半径を適切に選択することによって、ＴＥＭ ００振動モード、即ち、ガウスレーザビームプロファイルを得ることが可能である。

図９において、レーザビームは円形の断面を有し、三つの異なる出力密度値Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４に対応する３つの半径Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４（即ち、ビーム軸からの３つの距離）が示されている。 Ｅ１は、レーザビームの軸上の最大出力密度を示す。

ハンドピース１３を介して、糖尿病に関連し得る潰瘍創傷、すなわち皮膚潰瘍を治療するための方法が実行される。上述したように、有利な実施例では、本方法は、いわゆる壊死組織片及び他の組織片を潰瘍から除去し、可能であれば、無菌状態を達成するまで、その細菌負荷を減少させる、所謂、壊死組織切除、即ち、クリーニング（焼痂切除とも呼ばれる）の第一操作ステップを提供する。本発明の方法の幾つかの実施形態によれば、壊死組織切除ステップは、レーザ源７によって生成され、ハンドピース１３によって皮膚潰瘍に向かって運ばれるレーザビームを介して実行される。壊死組織切除はまた、治療されるべき皮膚潰瘍の下の骨組織の一部を露出させ得る。骨組織が壊死によって攻撃されている場合、壊死部分は、壊死組織切除ステップ、即ち、焼痂切除の間にレーザビームを介して除去されるべきである。

有利には、潰瘍は、レーザ源７によって生成されたレーザビームのパラメータを適切に調整することによってクリーニングされ、レーザビームＦ２は、それが衝突する組織に対して蒸発、即ち、切除効果を有する。レーザ源７によって放射されるレーザの波長は、例えば、５００ｎｍから１３，０００ｎｍの間、好ましくは９，０００ｎｍから１１，０００ｎｍの間、より好ましくは１０，６００ｎｍに等しい波長を含むことができ、この波長はＣＯ２レーザ源によって発生される。

壊死組織切除ステップでは、パルスレーザー放射が使用され得る。幾つかの実施形態では、このステップで使用可能なパラメータは以下の通りである。
平均出力：０．１〜８０ Ｗ
放射モード：連続式、又は、好ましくはパルス式
パルス幅（パルス放射の場合）：０．５〜８６ ｍｓ
周波数（パルス放射の場合）：５〜２００Ｈｚ
１パルスあたりのエネルギー（パルス放射の場合）：１．５ｍＪ〜３Ｊ
暴露モード：時限連続
スポット直径（即ち、組織に衝突する点におけるレーザビーム断面の直径）：１５０マイクロメートル〜２，８００マイクロメートル

実施した実験及び臨床治療の間、作業者は、壊死組織切除ステップをしばしば選択し、主に自己学習ステップの間、パルスは１ｍｓ以内の持続時間及び1〜8Wの間に含まれる平均出力を有していた。

皮膚潰瘍は、特に複雑な高次構造を有することがあり、軟部組織の深部まで、場合によっては下の骨組織に到達するまでに深く処置する必要がある。クリーニング、即ち、壊死組織切除を促進するために、上述の方法のうちの一つで構成されたハンドピースを使用することが有利である。図１０〜図１２は、図８に示すタイプのハンドピース１３で治療する時にこのステップで生じ得る三つの異なる動作状態を示している。図面は概略図であり、単なる一例として示されており、使用モード及びこのタイプのハンドピースの利点を説明するだけのものである。

図１０〜１２において、符号Ｕは、治療されるべき皮膚潰瘍を総称的に示し、Ｃは皮膚を示し、そしてＴＭＳは皮下軟組織を総称的に示す。図１３では、骨組織ＴＯの一部も示されている。

図１０に示す状態では、ハンドピース１３を介してレーザビームＦ２が潰瘍Ｕの縁に、より正確には皮膚Ｃの対応する部分に向けられている。偏向ミラー５１は、ハンドピース１３の軸線Ａ−Ａに対して約４５°であり得る。軸線Ａ−Ａと鏡との間の傾角は、実際には、ハンドピース１３を、潰瘍Ｕが局在する表面に直交しないように保つことができる操作者Ｏの技術に依存し、この場合、軸Ａ−Ａと偏向ミラー５１との間の傾角は４５°とは異なる。

図１１に示す作動状態では、レーザビームＦ２は、潰瘍のアンダーカット領域を治療するように向けられる。図１１の例では、皮下軟組織ＴＭＳが治療されているが、同様の向きの偏向ミラーＳが皮膚Ｃ又は骨組織ＴＯを治療するのにも有用であり得る。

図１２に示す状態では、深部潰瘍が治療されている。この場合もまた、単なる一例として、皮下軟組織ＴＭＳが治療されているが、潰瘍が骨組織にも影響を及ぼすほど深ければ、骨組織ＴＯを治療することも可能である。

焼灼切除又は壊死組織切除は、ハンドピース１３を手動で動かし、もしあれば、そこに設けられているスキャンミラーを固定したままにすることによって行われ得る。他の実施形態では、ハンドピース１３を固定位置に維持したまま、又は、隣接する組織部分若しくは隣接しない組織部分を治療するために手動でハンドピース１３を再配置しながら、走査ミラーを動かして、レーザビームをより広い組織領域に「広げる」ことができる。

カメラ２１を介して画像取得システムを使用することによって、潰瘍のクリーニングを著しく容易にすることができる。実際、高解像度スクリーン２７上に手術野の画像を視覚化することは、オペレータＯの作業を容易にし、介入をより効率的にする。

上述のように、場合によっては、壊死組織切除ステップは、健康な骨組織の少なくとも一部を露出させる可能性がある。図１３に概略的に示される状態では、潰瘍Ｕはクリーニングされ、骨組織ＴＯのクリーニングされた表面部分は潰瘍床に露出され、レーザビームＦ１によってクリーニングされて殺菌されている。

レーザ源７によって生成されたビームを介して潰瘍がクリーニングされた後、本明細書に記載の方法の第２のステップが実行される。このステップは、例えば骨組織に影響を及ぼし、切断につながる可能性がある傷の場合、レーザビームＦ２を用いてクリーニングした骨組織ＴＯに小径の孔を形成する工程を含む。図１３は、単なる一例として、必要ならば骨髄まで骨組織ＴＯの露出面からその内側に向かって延びる孔Ｈを示す。孔は互いに非常に接近していてもよく、予め設定されたパターンに従って行われてもよい。この目的のために、幾つかの実施形態では、ハンドピース１３を固定位置に保ちながら、上述の走査システム３１を使用して、状況によっては手動で、互いに間隔を置いて適切なパターンに従って分布する複数の孔Ｈを作ることが可能である。

例えば、孔Ｈは、５０マイクロメートル〜６，０００マイクロメートル、好ましくは９０マイクロメートル〜４，０００マイクロメートルの間の相互距離で配置され得る。

孔Ｈの直径は、例えば、０．１５ｍｍ〜０．７０ｍｍの間に含まれ得る。

孔Ｈの深さは、典型的には、そこに含まれる骨髄から骨組織ＴＯの露出面を隔てる壁の厚さに従って変化し得、例えば９０マイクロメートル〜４，０００マイクロメートルの間に含まれ得る。

骨組織にあけられた孔Ｈは、その内側から血液を流動させる。血液には、PDGF、TGF-β、IGF、VEGF、EGF等の増殖因子に加えて、多能性幹細胞及びサイトカインが多く含まれている。これらのタンパク質は、組織再生及び新血管形成に加えて、細胞増殖及び分化を刺激することができる。従って、孔Ｈを通って潰瘍床の表面に現れる幹細胞は、増殖及び分化するように刺激され、驚くべきことに、組織再生プロセスをもたらし、そこで、幹細胞は、潰瘍に面する様々な組織（骨組織、軟組織及び皮膚）の細胞内で特殊化及び分化する。

骨組織ＴＯの孔Ｈは、同じ波長を有する、潰瘍壊死組織切除のために使用されるレーザ源と同じレーザ源を用いて、同じ波長で開けられ得る。好ましくは、骨組織を固定するためにも、壊死組織切除ステップのように、パルスレーザービームが使用され得る。典型的には、孔Ｈをあけるために、以下のパラメータが使用される（値は、単に非限定的な例として示される）。
平均出力：０．１〜８０Ｗ
放射モード：連続式、又は好ましくはパルス式
パルス幅（パルス放射の場合）：０．５〜８６ｍｓ
周波数（パルス放射の場合）：５〜２００Ｈｚ
１パルスあたりのエネルギー（パルス放射の場合）：１．５ｍＪ〜３Ｊ
暴露モード：時限連続
スポット直径：１５０マイクロメートル〜７００マイクロメートル

以下のパラメータに従って骨組織に孔を開けた時に、効率及び低い痛みの両方に関して、臨床治療中に非常に満足のいく性能が記録された。
平均出力約：８０Ｗ
パルス幅：１ｍｓ以内
暴露：最低５０ｍｓ

本明細書に記載の方法のさらなる発展によれば、組織再生をさらに容易にし、その結果として潰瘍治癒を促進するために、幾つかの実施形態では、レーザビームを使用して、図１３に単に例としてＨ１で概略的に示すように、皮下軟組織ＴＭＳにも皮膚組織に対応して潰瘍の縁に沿っても孔が開けられる。有利には、孔Ｈ１は、交換可能な端部要素１５又は調整可能な傾斜を有する偏向ミラー５１を備えた同じハンドピース１３を使用して形成される。壊死組織切除を参照して上述した図１０、１１及び１２におけるミラー５１の位置と同じ位置が、骨組織ＴＯの上の組織に孔ＨＩを形成するために使用され得る。

軟組織ＴＭＳ及び皮膚に形成された小孔Ｈ１は局所的な組織損傷を示し、再生プロセスのための生物反応を刺激する機能を有する。実際には、孔Ｈ１によって表される限定的かつ標的化された局部的損傷が、ヒートショックタンパク質の生成を刺激し、治療された領域の周囲の組織の温熱療法を引き起こすことが見出された。温熱療法は、より大きな血流（充血）を引き起こし、その結果として栄養分と成長ホルモンを供給する。これら両方の因子は細胞の増殖及び分化を刺激し、その結果として再生プロセスが加速される。言い換えれば、血流が増加する領域（充血）では、温度の上昇、pH及びNO及びO 2値の変化、、細胞分化の促進、並びに再生がもたらされる。

孔Ｈ１を形成するために、孔Ｈを形成するために使用されたレーザ源と同じレーザ源７が使用され得る。しかしながら、本明細書に記載されている様々な処置（壊死組織切除、骨組織における孔Ｈの形成、並びに軟組織及び皮膚における孔ＨＩの形成）のために異なるレーザ源を使用することも可能である

孔Ｈ１は、スキャンシステム３１を使用することによるレーザ走査を通して生成されたパターンに従って配置され得、また、場合によっては治療されるべき潰瘍の特徴に従って手動で、配置され得る。孔Ｈ１間の距離は、孔Ｈ間の距離と同じであり得る。孔Ｈ１の深さは、例えば、３００マイクロメートル〜１５００マイクロメートルの間に含まれ得る。

また、孔Ｈ１を形成するために、孔Ｈの場合と同様にパルスビームが使用され得る。

レーザパラメータは、有利には、出血を回避しながら所望の局所損傷を引き起こすように選択される。この目的のために、パラメータは、有利には、このステップ中にレーザビームによって遮断された血管の焼灼を引き起こすように設定されるべきである。

治療方法の、このステップのための（単に非限定的な例として挙げられる）典型的なパラメータ及び値は以下の通りである。
平均出力：０．１〜８０Ｗ
放射モード：連続式、又は好ましくはパルス式
パルス幅（パルス放射の場合）：０．５〜８６ｍｓ
周波数（パルス放射の場合）：５〜２００Ｈｚ
１パルスあたりのエネルギー（パルス放射の場合）：１．５ｍＪ〜３Ｊ
暴露モード：時限連続
スポット直径：１２０マイクロメートル〜７００マイクロメートル

実施した臨床検査に基づいて、しばしば、軟組織に孔を開けるために選択された平均出力は７〜１５Ｗの間に含まれ、パルス持続時間は１ｍｓ以内であり、曝露は少なくとも５０ｍｓである。

これらのパラメータは、例えば治療深度を調整するために調整され得る。治療深度は、組織上のレーザ強度を管理し、パルス形状、ピーク出力、レーザ源から放射される平均出力、スポット寸法（即ち、ビームの断面）、治療すべき創傷部にビームを保持する時間を変えることによって調整され得る。（レーザ源から放射された出力とスポット領域に依存する）同じ位置での供給時間を乗じたビーム出力密度は、組織に蓄積されたエネルギー密度を与え、実質的に所定の組織の厚さを決め、（壊死組織切除ステップにおいて）一定の深さに切断し、又、（組織再生を生体刺激する次のステップにおいて）一定の体積の組織に生体刺激を与える。

上記の方法は、骨組織部分を露出させるための壊死組織切除ステップ、骨組織を穿孔するステップ、及び軟組織を穿孔するステップを提供する。上述のように、骨組織穿孔は幹細胞及び成長因子が豊富である血液の流出を引き起こし、一方、軟組織穿孔は再生プロセスを刺激する。

本明細書に記載の方法によれば、骨組織を露出させるまでクリーニングするステップを省略することも可能である。すなわち、壊死組織切除は、潰瘍のクリーニング及び滅菌を行い、軟組織を露出させるだけであり、その後、局部的な損傷を与えて再生プロセスを刺激するために上記のようにレーザを用いて穿孔される。この場合、骨組織は穿孔されていない。

骨組織を露出させるまで潰瘍をクリーンイングし、次いで露出された骨組織にではなく軟組織にのみ孔をあけることも可能である。

それほど有利ではないが、幾つかの実施形態では、たとえ利点が少なく、治療効率が低いとしても、壊死組織切除ステップを、レーザビームの代わりに古典的な方法を使用して実行することができる。

上記の説明から明らかなように、この治療は様々なステップを提供し、異なる処置条件を必要とし得る。例えば、ある場合には、スキャンシステムを利用可能にすることが有用であり、他の場合には、ハンドピース１３の端部からの距離を可変できるビーム集束システムが有用であり得る。幾つかの場合には、レーザビームの直径、又は、より一般的にはその断面積を自動的又は手動で変えるためのシステムを利用できることが有用である一方で、幾つかの場合には、治療すべき領域、その形状及び形態に基づく様々な角度に従って、出射レーザビームＦ２を偏向することができるミラーを利用できることが有用である。

上述の説明では、ハンドピースが異なる機能、例えばスキャンシステム、ビーム断面を変えるためのシステム、及びハンドピース１３から出射するビームＦ２の偏向角を制御するための制御システムを備えている実施形態が説明されているが、上述した機能の一つ又は複数のみを有する、構造及び機能が異なる一連のハンドピースを提供することも可能である。例えば、上記したタイプの装置３には、以下に説明するハンドピースの一つ又は複数が設けられ得る。
・固定ビーム出射角（例えば、先端を交換することにより出射角度を変更するための交換可能な端部要素により、又は、端部要素なしで９０°の出射角）を有し、他の制御を行わないハンドピース
・固定出射角及びビーム断面の面積を調整するためのシステムを備えたハンドピース
・固定出射角及びビームスキャンシステムを備えたハンドピース
・固定出射角及び可変焦点システムを備えたハンドピース。
・調節可能な出射角（可変傾角を有する偏向ミラー）を備え、他の調節を伴わないハンドピース
・調整可能な出射角及びビーム断面の面積を調整するシステムを備えたハンドピース
・調整可能な出射角及びビームスキャンシステムを備えたハンドピース
・調整可能な出射角及び可変焦点システムを備えたハンドピース

これらのハンドピースはそれぞれ、より多くの機能を一緒に備えた単一のハンドピースよりも、簡単で軽量な構造であり、従って、より実用的である。交換可能であり、異なる治療ステップで使用可能な複数の単純なハンドピースが、より複雑でかさばって重いハンドピースを使用するより好ましい場合があり得る。

本明細書に開示されている方法の様々な態様及び実施形態を、以下に、項番号を付して説明する。

項番号１：
・治療すべき潰瘍領域にある軟組織及び必要に応じて骨組織が露出するまで軟組織を除去することによって潰瘍の焼痂切除及び壊死組織切除を実行するステップと、
・レーザビームを用いて、潰瘍領域における骨組織に複数の孔を形成するステップとを
備え、
前記孔が、骨組織の内部から血液を流出させるのに十分な深さである
ことを特徴とする皮膚潰瘍治療方法。

項番号２：
・潰瘍の焼痂切除及び壊死組織切除を実行するステップと、
・レーザビームを用いて、潰瘍領域にある軟組織に複数の孔を形成するステップと
を備え、
前記孔が、生理学的修復機構を引き起こすための微小外傷を形成する
ことを特徴とする皮膚潰瘍治療方法。

項番号３：
潰瘍の焼痂切除及び壊死組織切除ステップが、レーザビームによって壊死組織を除去するステップを有する
ことを特徴とする項番号１又は２に記載の方法。

項番号４：
レーザビームを用いて、焼痂切除及び壊死組織切除の後に、潰瘍縁部の近くの軟組織に複数の孔を形成するステップをさらに有することを特徴とする項番号１に記載の方法。

項番号５：
レーザビームの出力密度分布が、ビーム断面の中心領域と周囲領域との間で変化し、
中心領域における出力密度が周囲領域における出力密度より大きい
ことを特徴とする項番号１〜４の何れか一項に記載の方法。

項番号６：
レーザビームの出力密度分布がガウス分布である
ことを特徴とする項番号１〜５の何れか一項に記載の方法。

項番号７：
骨組織に孔を形成するステップが、約５０マイクロメートルから約６，０００マイクロメートル、好ましくは約９０マイクロメートルから約４，０００マイクロメートルの間の距離で互いに離間させて前記複数の孔を形成するステップを有する
ことを特徴とする項番号１〜６の何れか一項に記載の方法。

項番号８：
骨組織に孔を形成するステップが、約０．１５ｍｍから約０．７０ｍｍの間の直径を有する前記孔を形成するステップを有する
ことを特徴とする項番号１〜７の何れか一項に記載の方法。

項番号９：
骨組織に孔を形成するステップが、約９０μｍから約４，０００μｍの間の深さを有する前記孔を形成するステップを有する
ことを特徴とする項番号１〜８の何れか一項に記載の方法。

・項番号１０：
レーザビームがパルス式レーザビームである
ことを特徴とする項番号１〜９の何れか一項に記載の方法。

・項番号１１：
レーザビームの波長が、約５００ｎｍから約１３，０００ｎｍの間、好ましくは約９，０００ｎｍから約１１，０００ｎｍの間、より好ましくは約１０，６００ｎｍに等しいことを特徴とする項番号１〜１０の何れか一項に記載の方法。

・項番号１２：
骨組織内の孔が、平均出力が約０．１Ｗから約８０Ｗの間に含まれるレーザビームによって形成されることを特徴とする項番号１〜１１の何れか一項に記載の方法。

・項番号１３：
骨組織の孔が、ピーク出力が好ましくは約１０Ｗから約２５０Ｗの間、より好ましくは約４０Ｗから１９０Ｗの間に含まれるパルス式レーザビームを用いて形成される
ことを特徴とする項番号１〜１２の何れか一項に記載の方法。

・項番号１４：
軟組織に形成される孔が、約５０マイクロメートルから約６，０００マイクロメートルの間に含まれる相互距離を有することを特徴とする項番号１〜１３の何れか一項に記載の方法。

・項番号１５：
軟組織に形成される孔が、約３００マイクロメートルから約１，５００マイクロメートルの間に含まれる深さを有することを特徴とする項番号１〜１４の何れか一項に記載の方法。

・項番号１６：
軟組織の孔が、平均出力が約７Ｗから約１５Ｗの間に含まれるレーザビームを用いて形成されることを特徴とする項番号１〜１５の何れか一項に記載の方法。

・項番号１７：
軟組織の孔が、パルス式レーザを用いて形成されることを特徴とする項番号１〜１６の何れか一項に記載の方法。

・項番号１８：
潰瘍が、約１５０マイクロメートルから約２，８００マイクロメートルの間に含まれるスポット直径を有するレーザビームを用いてクリーニングされることを特徴とする項番号１〜１７の何れか一項に記載の方法。

項番号１９：
骨組織の孔が、約１５０マイクロメートルから約７００マイクロメートルの間に含まれるスポット直径を有するレーザビームによって形成されることを特徴とする項番号１〜１８の何れか一項に記載の方法。

項番号２０：
軟組織の孔が、約１２０マイクロメートルから約７００マイクロメートルの間に含まれるスポット直径を有するレーザビームを用いて形成されることを特徴とする項番号１〜１９の何れか一項に記載の方法。

Claims (9)

1. 皮膚潰瘍のレーザ治療装置であって、
   レーザ源、
   治療用ハンドピース及び
   レーザ源からハンドピースへレーザビームを伝達するように構成された光ガイド、
   を備え、
   ハンドピースが、ハンドピースから出射するレーザビームの、ハンドピースの長手方向軸線に対する傾角を変更するように構成されている
   ことを特徴とする皮膚潰瘍のレーザ治療装置。
2. ハンドピースが、ハンドピースから出射するレーザビームがハンドピースの長手方向軸線に対して異なる傾角を持つことができるように構成された一連の交換可能な先端部を備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 少なくも一つの前記交換可能な先端部が、ハンドピースから出射するレーザビームをハンドピースの長手方向軸線に対して傾斜した方向に偏向させるための反射面を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. ハンドピースから出射するレーザビームの、ハンドピースの長手方向軸線に対する方向を変更するように適合された可変傾角を有するミラーが、ハンドピースに関連付けられる、又は関連付けられ得る
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
5. ハンドピースが、レーザビーム出射端部を備え、可変傾角ミラーが、前記端部の外側でハンドピースに回動可能に接続され、又は接続される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
6. 可変傾角を有するミラーが、作動装置、好ましくは、電動作動装置によって制御される
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
7. さらに、レーザ源からのレーザビームをコリメートし、ハンドピースの出口でコリメートレーザビームを得るように構成されたコリメーションレンズを備えている
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。
8. レーザビームスキャンシステム、好ましくは、ハンドピースに収容されたレーザビームスキャンシステムを備えている
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の装置。
9. スキャンシステムが、ミラーの動作を制御するように構成された作動装置を備えた少なくとも一つのスキャンミラーを備え、かつ、スキャンミラーの下流に、固定又は可動偏向ミラーを備え、ハンドピースの長手方向軸線に対するレーザビームの出射方向を偏向するようにした
   ことを特徴とする請求項８に記載の装置。

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