JP2589674B2 - 光ファイバ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、動脈即ち血管の閉塞症の診断および除去
（血管手術）を含む医療用途のための、光フアイバがカ
テーテル内部に設けられ、レーザー光が光フアイバに沿
つて指向される装置に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

用語「レーザー」とは、“LASER"（放射線の誘発放出
による光の増幅）に対する頭文字である。本文において
は、この用語は、放射線の誘発放出による電磁波の増幅
の原理を用いて赤外線、可視光線または紫外線領域のコ
ヒーレント光を生じる装置包含する意味を有する。この
ような放射線は、焼灼、摘出した網膜の移植、および種
々の皮膚癌の切除等の体外からの医療用途に使用されて
きた。

同様に、光フアイバは種々の医療用途において使用さ
れてきた。光フアイバは、外鞘部（クラツデイング）が
チユーブの心部よりも小さな屈折率を呈する被覆された
プラスチツクまたはガラスのチユーブである。複数本の
このようなチユーブを纒めると、光フアイバの束が作ら
れる。光フアイバは可撓性に富み、従つて光フアイバの
設置により画成される湾曲した経路内に光を導くことが
できる。

光フアイバ・スコープは、医療の従事者が生体の色々
な体内部分を照射して目で見えるようにするため、医療
技術に対して開発されたものである。多数の医療用途に
おいて、光フアイバ装置は生体の内部に対してレーザー
光を正確に集束して当てるため、レーザー技術と組合せ
られてきた。

更に最近は、光フアイバを含む可撓性に富むかあるい
は剛性の大きな中空の管状装置（カテーテル）が診断お
よび外科的処置の目的のために生体の内部を照射するた
め動脈または動脈内に挿入されるレーザー・カテーテル
が構成されている。光フアイバ束が可撓性に富むカテー
テルの管路内部に保持されるこのような用途について
は、1980年６月17日発行のＤ・Ｓ・Ｊ・Choyの米国特許
第4,207,874号に記載されている。この光フアイバ・カ
テーテルは、下記の組合せからなる。即ち、（１）目で
覗くための光フアイバ束、（２）視認すべき領域を照射
するための光源の光フアイバ束、（３）組織の除去のた
めレーザー光を部位に送るためのレーザー光フアイバ
束、（４）流体の供給吸出しのための光フアイバ束周囲
の環状空間、および（５）この環状空間と結合された近
位置の供給源および透明な貯留部である。上記の各部は
その全てが１つの「レーザー・トンネル装置」を構成し
ている。この装置の記された唯一の用途は、循環系統に
おける用途のための静脈内の血栓の除去である。

前記のChoyの装置は、観察用の光フアイバ束を介して
静脈内の血栓の閉塞部の視認に期待する。従つて、血液
を排除することが必要となる。血液の流れを閉塞する手
段はChoyの装置には示されていないため、Choyの装置は
静脈が既に完全に閉塞された時のみに使用することがで
きる。閉塞部が例え僅かでも開口されると直ちに、透明
な貯留部内の血液が処置の終りを表示する。流れが不充
分となる部分的な閉塞症は、この装置により視認あるい
は処置することはできない。本発明の重要な処置の領域
である冠状動脈の場合には、完全な閉塞が末梢組織の死
滅を生じるおそれがあり、またこのような病気の末期症
状における血液の流れの回復は臨床的にはほとんど利益
をもたらさない。

M.Bassは米国特許第3,858,577号および同第4,146,019
号において、生体腔部に対してレーザー光を送るフアイ
バを保護するため透明な窓を使用する装置について記載
している。この窓は、排気環境において光フアイバに対
するレーザーと組織の相互作用による残渣物のスパツタ
を防止する如き保護機能を有する。払拭もしくは交換が
可能な窓は、全ての事例において金属即ち不透明なホル
ダーに陥没している。この構造は、組織と窓間の接触を
避ける如きものである。更に、この陥没により形成され
る腔部は血液の如き液体を捕足しようとする傾向を有
し、レーザー光を吸収してこれが目標の組織に達するこ
と妨げる。

Bassの特許においては、カテーテル胴部内の多数の光
フアイバについての記載はあるが、これは光フアイバに
障害が生じた場合において交換を行なう目的のために過
ぎない。

Bassの装置はまた、その一体の部分として生体腔部を
視認するための可撓性に富む光フアイバ内視鏡を含んで
いる。視覚的な装置であるため、内視鏡により診断のた
め得られる情報は目に見えることに限られる。更に、こ
の内視鏡は窓を設けた筐体内には保有されず、そのため
内視鏡の前方における視野は血液もしくは血液の相等物
の如き全ての不透明な流体を完全に排除しなければなら
ない。このような排除処置は血液の末梢組織および酸素
を奪う。従つて、Bassの装置は明らかに実際の使用を意
図しない器具であり、管脈系統においては使用すること
ができない。

J.H.Hettの米国特許第4,072,147号は、生体腔部内の
治療用レーザー光の視認および送致のための装置につい
て記載している。この内視鏡装置は、視認のためのアイ
ピースと結合された光フアイバ束の像伝達部と、内視鏡
が目標とする場所を指示するスポツト光経路と、視認さ
れた点に対する治療学（可視光である必要はない）を送
る光フアイバとを含んでいる。この装置は、更に、装置
の遠端部に対する保護用の透明カバーを有する。この装
置はまた、術者の目を保護するため視認経路内に手で調
整可能な可変フイルタを内蔵することができる。手で調
整されるフイルタに対して結合されるサーボ装置が治療
レーザーの作用力を調整することができる。

Hettの装置は、専ら目による直接的な視認のため構成
され、光像の伝達部のコヒーレントな光フアイバ束を必
要とする。視覚的な装置であるため、組織の診断につい
ての情報は目に見えるものに限定される。また、視覚を
使用するため、装置の遠端部から組織までの経路は透明
でなければならないが、不透明な流体（血液の如き）を
排除する手段は設けられていない。スポツト光、従つて
治療用の光は装置の遠端部側における１つの前方位置に
対して送られ、「光像（治療用レーザー光の）は視野の
予め定めた部分に見出される、、、」。本装置は、異な
る組織の点が処置される毎に物理的に定置し直さねばな
らない。血管内では、病変部の処置は一時に１つの点に
限られることになる。長い可撓性に富んだカテーテルを
小さな組織片が除去される毎に新たな地点へ操作する難
しさ、および装置の反復されかつ時間的に長びく操作に
よる傷付き易い血管壁に対する損傷の可能性のため、こ
のような場合において本装置の使用を不可能にすること
になる。最後に、レーザー光の制御部は手で操作される
減衰フイルタの位置に結合されるため、このような制御
部は必然的に手の操作によるものであり、従つて指令の
早さは電子的な制御装置に比較して小さなものとなる。
レーザー光が管壁を１秒より短い時間で透過し得る血管
に使用するには不充分である。全てのこのような理由に
より、Hettの装置は管脈系統に使用するためには不充分
なものである。

Hussein等の米国特許第4,445,892号は、血管のある部
分を封止して排気を可能にする２つの膨張自在な嚢体を
備えた血管用光フアイバ・カテーテルについて記載して
いる。血液の流れは遠端部を流れるように維持される。
円筒状の窓が、本装置の側方からの視認およびレーザー
光照射を可能にする。前記の嚢体は血液を移動させて、
装置の作動部分を保護する。

管腔部に対して遠い位置の嚢体の挿入を可能にして本
装置を上記の如く使用できるように、血管内に大きな管
腔部が既に存在しなければならない。管腔部が酷く狭窄
即ち狭められた状態にあるかあるいは完全に閉塞した状
態にある場合には、末梢部の嚢体の強制的な挿入は失敗
するかあるいは血管の罹患部分に重大な物理的な損傷を
生じるおそれがある。本装置は、最も必要とされる場合
にほとんど使用できない。また、治療用レーザー光が末
梢部の嚢体に当ることを避けるため側方に対しある角度
が付されるため、動脈管壁の透過は正面に向けた場合よ
りも多くなる。また、末梢部の嚢体を保持するチユーブ
は視野を狭くする。BassおよびHettの場合と同様に、本
装置は視覚に頼り、診断の情報は既に述べたように制限
される。レーザー光の電子的なフイードバツク制御は含
まれていない。

レーザー・カテーテルの用途については文献に示され
ている。即ち、D.S.J.Choy,S.H.Sterzer,H.Z.Rotterda
m,N.SharrockおよびI.P.Kaminow著「管腔部透過レーザ
ー・カテーテルの血管形成法」（Am.J.Cardiol.第50
号、1982年刊、1206〜1208頁）、D.S.J.Choy,S.H.Sterz
er,H.Z.RotterdamおよびM.S.Bruno著「レーザーの冠状
動脈血管形成法、９屍体の心臓における経験」（Am,J.C
ardiol.第50号、1982年刊、1209〜1211）、G.S.Abela,
S.Normann,D.Cohen,R.L.Fcldman,E.A.GeiserおよびC.R.
Conti著「冠状動脈の粉瘤斑に対する炭酸ガス、Nd−YA
G、アルゴン・ガスのレーザー光照射」（Am.J.Cardiol.
第50号、1982年刊、1199〜1205）、G.Lee,R.M.Ikeda,R.
M.Dyer,H.Hussein,P.DietrichおよびD.T.Mason著「心臓
循環疾患の生体内の視認および治療のための管脈内レー
ザー照射の可能性」（Am.HeartJ.第103号、1982年刊、1
076〜1077）、R.Ginsburg,D.S.Kim,D.Guthaner,J.Toth
およびR.S.Mitchell著「レーザー血管形成法による虚血
症四肢の回収、新しい技術の解説」（Clin.Cardiol.第
７号、1984年刊、54〜58）、およびE.Armelin,R.Macru
z,M.P.Riberiro,J.M.G,Brum,M.G.C.Madrigano,P.R.Cama
rgo,J.Mnitentag,P.PileggiおよびG.Verginnelli著「血
流を遮断しない血管壁におけるレーザー光の照射」（Ci
rculation第66号（要約）、1982年刊、II〜136）であ
る。

これら全ての研究において、レーザー光を伝達する光
フアイバは血液と直接接触する保護されない方法で動脈
内に置かれている。文献における論文は、このような簡
単な試みの効率および安全性における重大な欠陥を示し
ている。光フアイバの先端部においては、血管内の標的
に対する発射光の作用は激しい。照射中のベーコンの調
理の音に似た「騒音」について記載されている。血管の
腐蝕性を有する環境は、光フアイバの繊細な先端部を容
易に破損する。光（特に最も一般的に使用される青緑の
アルゴン・ガス・レーザー光）は、光フアイバの先端部
と組織との間に介在する血液により顕著に吸収され、残
渣物とガスを生じる反応が生じる。ここで赤血球が破壊
され、血小板の集塊の形成の素地をなす。血栓を結果と
して生じる問題に加えて、血管の穿孔が主な合併症であ
る。後者は、レーザー光のずさんな管理の故に生じる。
更に、例えしも穿孔が急激に生じなくとも、動脈の血管
壁は依然として破損され易く、その結果長期にわたり動
脈瘤の発生のおそれがある。

このような合併症を減少させる改良については提起さ
れている。１つの試みは、露出した光フアイバをレーザ
ー光により加熱される吸収金属端部で覆つてホツトプロ
ーブを形成する。（文献参照。即ち、T.A.Sanborn,D.P.
Faxon,C.C.HaudenschildおよびT.J.Ryan著「アテローム
性動脈硬化症患部のレーザー光照射、レーザー光で加熱
した金属端部による血管穿孔発生の減少」（J.Am.Coll.
Cardiol.（要約）第３号、1984年刊490頁）、G.Lee,R.
M.Ikeda,M.C.Chan,J.Dukich,M.H.Lee,J.H.Theis,W.J.Bo
mmer,R.L.Reis,E.HannaおよびD.T.Mason著「光フアイバ
のレーザー光で加熱した金属性焼灼キヤツプによる人間
のアテローム性動脈硬化症の分解」（Am.Heart J.第107
号、1984年刊、777〜778））。この試みはいくつかの理
由から望ましくない。即ち、（ｉ）周囲の組織に対して
損傷がある。（ii）脂肪斑のみが容易に溶解する。（ii
i）比較的進んだ繊維および石灰化斑が炭化して残渣を
生じる。（iv）熱い先端部が組織と溶着する傾向を有
し、このため除去されると、組織は破壊される。

上記の研究範囲にも拘らず、もし血管壁を通すレーザ
ー光処置がその全電位に達するならば、光フアイバを通
して供給される高エネルギ放射の正確な制御を求める需
要が依然として存在する。

〔問題を解決する手段〕

本発明の光ファイバ装置は、複数の光ファイバを含む
診断プローブと、蛍光増強物質の存在なしに光で組織を
照らすためにひとつ又は２以上の前記ファイバと結合さ
れる光源と、前記組織は前記光源からの光に応答して複
数の波長で蛍光性およびラマン散乱光を前記プローブに
戻し、１又は２以上の前記ファイバを介して前記組織か
ら戻る蛍光性またはラマン散乱光の選択された波長を分
離する、光学的に前記診断プローブに結合されたスペク
トル分析器と、前記分離された波長の光を検出しそして
スペクトルデータを発生するための固体検出器アレイ
と、前記検出され分離された光に応答して発生する前記
検出器アレイ及びデータを記憶するメモリからの信号を
処理するためのコンピュータと、前記メモリは複数の波
長におけるスペクトルデータと比較される基準データを
有して構成される。

また、本発明の物質または組織を光学的に分析する方
法は、分析されるべき人体から分離された組織試料また
は物質と隣接して光ファイバプローブの遠端面を位置決
めする段階と、前記プローブを通して延長する光ファイ
バを通して伝送される選択された光の波長で前記組織ま
たは物質を照射して蛍光増強物質の存在無しに該組織ま
たは物質からの光の蛍光またはラマン散乱を引き起こす
段階と、前記組織または物質は複数の波長で光ファイバ
プローブを介して蛍光またはラマン散乱光を戻し、固体
検出器アレイにより前記蛍光またはラマン散乱光を検出
して複数の波長でスペクトルデータを発生する段階と、
複数の波長におけるスペクトルデータと比較される基準
データをメモリに記憶させる段階と、前記組織または物
質を分析するために、複数の波長における基準データと
前記検出されたスペクトルデータを比較することにより
該スペクトルデータを分析する段階と、を含んでいる。

本発明は自然に発生する蛍光からスペクトル分析を行
う。本発明は、蛍光増強物質の存在無しに該組織または
物質からの光の蛍光またはラマン散乱の急速な測定を行
うので、従来使用されている蛍光増強物質を使用したシ
ステムにおいて測定される光強度よりも数オーダー低い
自然に発生する蛍光の急速な測定に適用できる。本発明
のスペクトル分析器と固体検出器アレイは、光強度と波
長情報を同時に生じる完全なスペクトルを得、そして像
を発生することが可能になる。

〔実施例〕

（A.構成要素） （A.1レーザー・カテーテルの望ましい実施例） 第１図は、レーザー・カテーテル10全体の望ましい実
施例を破断面で示している。このレーザー・カテーテル
は、遠端部において光シールド12で終り、近端部におい
て光フアイバのカプラー46で終る。管腔部21を有する可
撓性に富むカテーテル体部16は一般に半乃至２メータの
長さであり、患者の体内もしくは患者と接触するよう挿
入するようになつている。カテーテル体部16を前記カプ
ラー46に対して結合する保護筐体18は短い方が望ましい
が、どすな長さでもよい。光シールド12は、溶解シリ
カ、ガラスまたはサフアイヤ、もしくは熱、蒸気および
高いレーザー光エネルギに耐えることができる他の光学
的な透過性を有する材料から作られた透明な筐体であ
る。光学的な透過性とは、使用される光源およびレーザ
ー光源に従つて紫外線、可視光線および赤外線が含まれ
る。

第１図の光シールド12の遠端部は半球状の断面で示さ
れるが、矩形状の平坦なレンズ形状もしくは他のどんな
形状でもよい。光シールド12は、第１図におけるように
前方に拡がるジヨイント13aにより、あるいは第２図に
示されるようにテーパ状のジヨイント13によつてカテー
テル体部16に対して固定することができる。このジヨイ
ントは、必要に応じて重合することもできる。ジヨイン
ト13または13aを固定するため接着剤または重合材料を
使用することができる。

光フアイバ20a,20b,20b′,20c,20c′は、カテーテル
体部16内部に収められ、光シールド12の付近に遠端部を
有する。光フアイバ20a,20b,20b′,20c,20c′の対応す
る近端部40a,40b,40b′,40c,40c′は光フアイバ・カプ
ラー46により固定されている。光フアイバ20a〜20c′の
遠端部は、プラグ11の材料内に固定されている。光フア
イバ20a〜20c′は、第１図に示されるように対称軸に対
してある角度が付され、あるいは第２図の縦断面図にお
いて20a,20b,20b′で示されるように直線状にレーザー
・カテーテル10の遠端部に対し同軸状を呈している。

第１図において断面でまた第1A図において遠端部にお
けるプラグの断面で示したレーザー・カテーテル10の望
ましい実施例は、１本の中心部の光フアイバ20aと、20
b,20b′で示された６本の光フアイバの第１のリング
と、12本の光フアイバ20c,20c′の第２のリングとから
なる19本の光フアイバの組を含んでいる。その遠端部が
第２図の縦断面図で示されかつ第３図の断面で示される
別の実施例は、１本の容器部の光フアイバ20aと、６本
の光フアイバ20a,20b′の第１のリングとを含む７本の
光フアイバを含んでいる。いずれの場合も、各光フアイ
バは心部22と、この心部22よりも屈折率が小さな材料の
外鞘部24と、光フアイバの遠端部まで延長するか延長し
ない保護緩衝部26とからなつている。望ましい実施例に
おいては、心部22と外鞘部24は、高いレーザー光エネル
ギに耐えるように溶解シリカまたはガラス、あるいは螢
石ガラスである。

レーザー・カテーテル10の近端部における光フアイバ
・カプラー46の望ましい実施例は、光フアイバ20a〜20
c′の光フアイバ端部40a〜40c′の平らな直線状の列で
ある。更に、光フアイバの端部40b″および40c″は、レ
ーザー・カテーテルの遠端部の第１図の断面図には見え
ない光フアイバを示す。カプラー46は、直線状列に前部
で19本の光フアイバ40a〜40c″を保持している。第19図
の20dとして示される別の光フアイバは、必要に応じ
て、一端部が近端部の直線状列にまた他端部がレーザー
光エネルギ・モニターに対して結合された状態で内蔵す
ることができる。他の形状のカプラー46もまた使用する
ことができる。

光フアイバ20a〜20c′の各々の遠端部は、心部と外鞘
部における光フアイバの終端部28を有する面内で終つて
いる。この面は、固定プラグ11と平坦であるかあるいは
これから突出してもよい。望ましい実施例においては、
光フアイバ20a〜20c′の遠端部は、この光フアイバの剛
囲に成形されたエポキシからなるプラグ11により固定さ
れている。成形されたエポキシ製プラグ11は、第１図お
よび第２図に示されるように鏡面に研削され研磨された
面15を有する。このプラグ11は、光シールド12、カテー
テル体部16、または望ましくはその両方に対して固定す
ることができる。エポキシ・プラグ11は、カテーテル体
部16により光シールド12およびジヨイント13aまたは13
に対して強度を加える。第１図に示されるように、光フ
アイバ20a〜20c′の鏡面研磨された遠端部28は、レーザ
ー光または診断用光線29に対する出口面を提供する。第
１図は、光フアイバ20から出て、光シールド12の外表面
状に点27を形成するレーザー光29の円錐状ビームを示し
ている。この鏡面研磨面28および光シールド12の片面ま
たは両面25a、25cに対する無反射コーテイング25bの付
加により、光線29のフレネル反射が減少することにな
る。フレネル反射は送られるレーザー光エネルギを減少
させ、反射されたビームが予期しない位置においてプラ
グを破損しあるいは組織を照射するおそれがある。

光フアイバ20a〜20c′は、第１図のその近端部40a〜4
0c′においてレーザー光を受取ることができなければな
らない。第１図の実施例においては、全ての光フアイバ
の近端部は直線列状に配置され、近端部の入力端部列46
を形成するように１対のガラスのスライド片の間に露出
されている。この組立体は一体として研削され鏡面研磨
される。第19図のエネルギ・モニターに行く別の光フア
イバ20dもまた含むことができる。この列46のレーザー
光を横切る直線状の移転、あるいは逆に列46を通る入射
レーザー光の移動は、付勢される光フアイバ20a〜20c′
の選択を可能にする。

レーザー・カテーテル10は、近端部におけるカプラー
46から光フアイバ20a〜20c′および光シールド12を経て
作用される組織に対して高出力レーザー光を送ることを
可能にする。レーザー・カテーテル10はまた、レーザー
もしくは従来の光源のいずれかからスペクトル診断用光
を送るため使用することもできる。組織から戻される散
乱光即ち螢光は光シールド12を通つて光フアイバ20a〜2
0c′の遠端部に再び入り、カプラー46における近端部40
a〜40c′の近端部から出るが、ここで分析を行なうこと
ができる。戻りの散乱光即ち螢光はまた高出力の処置の
間集めて別のすることができ、またフイードバツク制御
のための信号を生じることができる。

螢光透視法による観察を助けるため、高周波エネルギ
を透過しない材料をレーザー・カテーテル10内に含ませ
ることもできる。このような材料の添加が可能ないくつ
かの場所がある。即ち、カテーテル体部46の材料内、光
フアイバ20の緩衝部26内、成形されたプラグ11の材料
内、あるいは遮光シールド12のシリカまたはガラス内部
である。第7A図乃至第7D図に示される金属帯材またはワ
イヤ13f,13g,13hを遠端部付近でレーザー・カテーテル1
0の周囲に配置することができるが、これは高周波エネ
ルギを通さない指標として作用すると共に遮光シールド
12に対する機械的な支持部を提供することができる。こ
れらの高周波エネルギを通さない指標の組合せは、皮下
に持られる時レーザー・カテーテル10の最適な螢光透視
法による観察のため最も適したものとなり得る。

第４図は、動脈血管壁32により形成される通常は血液
が充填した管腔部36を部分的に閉塞しつつある斑点34を
動脈30から剥離する典型的な用法におけるレーザー・カ
テーテル10を示す。第４図の実施例においては、光フア
イバ20a〜20c′は、存在するレーザー・ビーム29a〜29
c′により形成される光シールド12の外表面上の各レー
ザー点27a〜27c′が僅かに隣接する点と重合するように
配置される。照射される組織において生じる穴即ちニブ
ル（nibble）の直径が衝突する放射線の点の大きさと同
じであるとすれば、このような重合条件は光シールド12
の遠端部と接触する全ての斑点34が適正な光フアイバ20
a〜20c′の選択により照射できかつ剥離することを保証
する。点27a〜27c′が重合することは、レーザー光が光
シールド12の遠端部の全ての面を通るように送れること
を保証するものである。

上記の記述は、照射された組織に生じた穴即ちニブル
の直径がレーザー光の衝突点の直径と同じであることを
前提とするものである。このことは、衝突するレーザー
光のフルエンスが充分に高い時にも妥当し、さもなけれ
ば穴の直径は入射点の直径よりもやや小さくなる。この
場合には、光シールド12の遠端部と選択する全ての斑点
を剥離できることを保証するため、プラグにおける光フ
アイバ20a〜20c′は、光シールド12の外表面におけるレ
ーザー点の重合の程度が然るべく大きくなるように配置
されなければならない。点の大きさと穴の直径との間の
関係についての実験的な資料は本文の章V.B.2に示され
ている。

再び第４図の用例について見れば、レーザー・カテー
テル10の光シールド12は剥離されるべき斑点の如き組織
と接触状態に置かれている。レーザー光は、ハツチを施
した領域により示されるように、光フアイバ20aから発
射されて斑点34の「ニブル」35aを剥離する。光フアイ
バ20a〜20cは順次発光されて、重合する「ニブル」35a
〜35cを剥離する。この断面図には示されない斑点に対
して指向された別の光フアイバもまた発光される。管腔
部36内の血液に指向された光フアイバ20b′および動脈
の壁面32に指向された光フアイバ20c′は発光されな
い。斑点のニブル35a〜35cの剥離は、レーザー・カテー
テル10を前進させる。

（V.A.2光フアイバの作動モード混成器） 望ましい実施例においては、調整可能なモード混成器
を用いて光フアイバ20a〜20c′における作動モードを混
成して、存在するレーザー光の発散角度を増大させる。
このモード混成器120の望ましい実施例は第５図に示さ
れ、別の実施例は第６図に示されている。

遮光シールド12の遠端部面における各第４図の点27a
〜27c′の直径即ち「大きさ」は存在する各レーザー光2
9a〜29c′の発散角度に依存するため、この点の大きさ
は調整可能であり、隣接点の重合状態は光フアイバ20a
〜20c′のモードを混成することによつて最適比でき
る。モードを混成する微視的な曲折部は、ワイヤ、ナイ
ロンの単繊維で成形した突起部等の如き曲折面を有する
小さなロツド状構造部122に対して光フアイバを定置し
て運動可能なパツド124により圧力を加えることにより
形成される。

ワイヤ22を支持ブロツク126上に取付けることによ
り、２つ以上の曲折面122を直列状に置くことができ
る。これにおいて圧力が光フアイバに対し加えられる面
におけるパツド124の材料は、ゴムの如き若干の柔軟性
を有するように選択すべきである。曲折面122を有する
ロツド状の構造部をこの表面に対し固定することができ
る。１つ以上のねじ128がパツト124をロツド状構造部12
2に対して押圧してその間に光フアイバ20を保持する。
支持ブロツク126は、光フアイバ20a〜20c′が混成され
る時これが見えるように透明材料から作ることができ
る。圧力が大きいと光フアイバ20a〜20c′における微小
曲折部から散乱される光が多くなり、この状態は透明ブ
ロツク126から観察することができる。

１つ以上のモード混成器120を、近端部附近でレーザ
ー・カテーテル10の光フアイバ20a〜20c′上の恒久的な
場所に設定することができる。この場合、取外し自在に
圧力パツド127が光フアイバ20a〜20c′を取外し自在に
ワイヤ支持部もしくは成形された微小曲折面123に対し
て押圧し、組立て物がエポキシ中に入れ、フレーム125
から取外される。

（V.A.レーザー・カテーテルの別の実施例） レーザー・カテーテル10の種々の実施例が可能であ
る。本装置の遠端部から始めれば、第7A図乃至第7F図に
おいて光シールドは四角の内外面の形状部12a、または
僅かに丸くなつた外側の形状部12b、または平らな内面
形状と丸味を帯びた外面形状部12cを有するものであ
る。第１図の非対称的な形状部12dは、完全に丸い形状
部12と共に、もし装置を側方に、あるいは前方に対して
ある角度を以て運動させねばならない場合に使用するこ
とができる。

可撓性に富む嚢体12cもまた、第7E図に示される如き
光シールドとして使用することもできる。嚢体の光シー
ルド12eを膨張させる加圧気体または流体は、レーザー
・カテーテル胴部16の中央の管腔部21または副管腔部21
aから供給することができる。この光シールドの形状は
調整可能であり、またこれが接触する組織と部分的に形
状が一致し得る。しぼんだ嚢体12eは更に容易に挿入抜
取りを行ない、膨張した嚢体12eはカテーテル体部16の
直径よりも大きな断面積にわたつて血液を排出すること
ができる。嚢体の光シールド12eは半透明のゴムまたは
柔軟なプラスチツクから作ることができる。高出力レー
ザーおよび高い熱に耐えるものとしてシリコーン・ゴム
または過フツ化水素がポリマーの使用が示唆される。透
明なデイスク12fである光シールドと共に剛性の大きな
金属チユーブ即ちカニユーレ16fを使用することができ
る。カニユーレ16fは、組織に対する挿入を助けるよう
にある角度で裁断することができる。遮光シールド12f
は図示の如くカニユーレに対してある角度を付した状態
あるいは直角をなすようにすることもできる。

また、光シールド12とカテーテル体部16との間のジヨ
イント13についても種々の実施例がある。第7A図乃至第
7D図は、それぞれ重合ジヨイント13a、角度を付けた重
合部13b、段を設けたジヨイント13c、プラグ11で補強し
た突合せジヨイント13dおよび第２図のテーパ状のジヨ
イント13を示している。テーパ状ジヨイント13はいずれ
か一方向に傾斜を有し、カテーテル体部16を12の内側な
らびに外側に対して結合することができる。更に、ジヨ
イントを補強する材料であるワイヤ巻付け部13f、糸巻
付け部13gおよび金属またはプラスチツクのバンド部13h
も使用することができる。ジヨイント13a〜13dに対する
結合剤は、エポキシ、シアノアクリレート、および収縮
もしくは圧縮可能なカテーテル材料を用いた摩擦嵌めが
含まれる。どのような光シールド構造においてもジヨイ
ントおよび補強材料を組合せて使用することもできる。
第１図に示されるように、組織34に対する光シールド12
の付着を最小限度に抑え、被着剤の焼付けを減少させ、
血液36と光シールド12間の生物学的作用を減少させ、ま
たフレネル反射を減少させるため、過フツ化炭化水素、
炭化水素もしくはシリコーン・ポリマーの如き薄い被覆
材料17を光シールドの外側の遠端部に置くこともでき
る。

光シールド12を形成するためには色々な方法を用いる
ことができる。このシールドは、ガラスの吹込み成形法
を用いてトーチまたは他の熱源においてチユーブから自
由に形成することもできる。このシールドは熱を用いて
精密なマンドレル上で形成することも可能である。ある
いは第８図に示されるように、各部分の溶解または結合
により２つの部分から組立てることもできる。第8A図に
おいては、研磨された端部を有するロツド600またはデ
イスクをチユーブ602内に挿入する。典型的な寸法が示
されているが、どんな大きさでも作ることができる。

第8B図においては、チユーブ602およびロツド600をト
ーチ型CO₂レーザーその他の熱源を用いて溶解する。も
しロツドを用いる場合には、第8C図に示されるように余
分なロツドを裁断し、組立体を遠端部において研磨す
る。このため、第8D図の組立体は内側および外側共に鏡
面を提供する。この組立体は更に第8E図に示されるよう
に整形することができる。

別の構造が第９図に示されるが、これにおいてはロツ
ドまたはデイスク600aが第9A図におけるように突合せジ
ヨイントを用いてチユーブ602に対して取付けられる。
第9B図におけるロツドまたはデイスク600bおよびチユー
ブ602に対する円錐面の整合は、ジヨイントを第４図の
レーザー光の経路29cから反らせるのに役立つ。あるい
はまた、第9C図のロツドおよびプラグ600cにおける段を
有する直径も同じ働きを有する。ジヨイントを第9D図に
おけるように結合して強度を高めるために金属製のバン
ド606を使用することができる。

光フアイバ20を保持するプラグ11の他の実施例が第10
A図乃至第10G図に示される。中実な材料片に平行な穴を
穿孔して直線状の列をなすプラグ11aを形成することが
でき、あるいは穴に11bの如き傾斜を付けることもでき
るが、これらの穴はプラグの内部で交差しないように捻
られている。光フアイバ20はプラグの穴内でエポキシそ
の他の結合剤19a、19bにより結合することもでき、遠端
部28a、28bは鏡面仕上げされる。光フアイバがプラグと
ば別個に仕上げられる場合、これら光フアイバは陥没も
しくは突出状にすることができ、あるいは結合した光フ
アイバ20およびプラグ11、11a、11bを一体に鏡面仕上げ
することもできる。光フアイバ20は透明な第10C図のプ
ラグ11cに対して光により収縮もしくは溶着することが
でき、あるいは第10D図のプラグ11dに埋設することもで
きる。ジヨイントにおける応力を最小限度に抑えるた
め、透明なプラグ11c、11dが光フアイバ20と同じ熱膨張
係数を有することが望ましい。しかし、溶解温度は、光
フアイバ20を溶かすことなく光フアイバの周囲もしくは
これと接触するようにプラグ11c、11dを形成するため望
ましい温度と同じである必要はない。光フアイバ20と透
明プラグ11c、11d間の接合点28c、28dは良好な光学的特
性を持たねばならない。第10E図のプラグ11eは、ガラス
のブロツクに融解された光フアイバと鏡面研磨面28eを
示している。この構成は、第２図の成形されたエポキシ
・プラグ11の場合と類似している。同様に、第10F図に
おいては、鏡面研磨面28fを有するプラグ11fを形成する
ため溶解もしくは焼結材料19fを添加するかあるいは添
加することなく光フアイバ20はそれ自体一緒に溶解する
ことができる。第10G図は、任意の溶解材料19fと共に相
互に溶解され、その出力端部28gが光シールド12gに対し
て直接溶着または結合または光学的に接触させられた光
フアイバ20を示している。この場合には、光シールド12
gの遠端部の肉厚は、発射されたレーザー光29gの適正な
発散状態を生じ、光シールド12gの遠端部面における適
正なビーム点27gの大きさを得るように調整される。透
明なプラグ11c、11eを直接光シールド12gに対して結合
もしくは溶着する際にこれらプラグに同様に構成を用い
ることができる。

第１図におけるように、プラグ11と光シールド12間に
介在する空間25が存在する場合、この空間は空気で充填
することができる。別の実施例においては、フレネル反
射を減少させるため、この空間25を抜気してガスで充填
し、あるいは透明な流体で充填することができる。この
空間と隣接する光フアイバ20および光学面は、フレネル
反射を減少させるために無反射コーテイング25a、25bで
覆うことができる。

別の実施例のカテーテル体部材料16には、プラスチツ
ク、「元の形状記憶」即ち変形を保持する能力を有する
プラスチツク、可撓性を持つように波形もしくは螺旋形
状を与えた金属チユーブ、および生物学的な共存性を呈
するよう上記のものに被覆を与えたものが含まれる。制
御を強化するため、金属、ガラスもしくはプラスチツク
繊維の網をカテーテル体部16に組込むことができる。例
えば、「トルク制御」はカテーテル体部16を曲げ運動に
対する可撓性を生じるが、トルクが加えられると捻れに
対して抵抗することになる。このため、レーザー・カテ
ーテルを血管内の曲りに追従させるが、遠端部はカテー
テル体部16の近端部を回転させることにより回転させる
ことができる。

近端部の入力部列46の別の実施例が第11A図において
断面で示される。光フアイバの端部40a〜40cは円形状の
列46aに配置され、レーザー光に対して列46aを軸心47の
周囲に回転させることにより選択が行なわれる。第11B
図に示される別の実施例は、遠端部と同じ空間の列46b
に配列された近端部40a〜40c″に光フアイバを有し、各
光フアイバ20a〜20c′は両端部において同じ相対的位置
にある。中心部の光フアイバ40aは、第１のリング40b〜
40b″および第２のリング40c〜40c″によつて包囲され
ている。光フアイバのこのような構成は、承認された用
語により「コヒーレントな束」と呼ばれる。コヒーレン
トな束においては、四角なパツキングその他の列を使用
することができる。リングの数はいくつ用いてもよい。
別の実施例では、第12A図および第12B図に示されるよう
に端部がリング108上で内側を向いた光フアイバ20a〜20
hを有する。

光フアイバ20の別の実施例では導光路を含む。前記の
光フアイバは、第２図の光を運ぶ心部22と、光を封じ込
める屈折率が小さな外鞘部24と、光フアイバ20を保護し
てその強度を高めるジヤケツト即ち緩衝部26とを有す
る。別の実施例は、緩衝部26のない光フアイバ20を含
み、緩衝部26または外鞘部24が存在しない。（心部だけ
の場合には、周囲の空気または気体が小さな屈折率の被
覆として機能する。）定格の屈折率の光フアイバもまた
使用することができる。心部22は中実である必要はな
く、流体で充填したチユーブもまた光フアイバ20と見做
すことができる。気体または空気を充填した中空の導波
管もまた使用することもでき、任意の反射率のコーテイ
ングを設けて金属、ガラスまたはプラスチツクから作る
ことも可能である。色々な本数の光フアイバを使用する
こともできる。望ましい実施例においては19本の光フア
イバ20が第1A図に示されるように対称的な六角形状の密
な充填列を形成する。同様に、このことは第３図に示し
た７本の光フアイバ20の形態についても妥当する。六角
形状の密なパツキングを形成する更に多数の光フアイバ
の事例としては、37本、61本等がある。レーザー・カテ
ーテルにおいて、光フアイバは全て同じ寸法もしくは種
類である必要はない。

各端部において機械的に結合された２本以上の光フア
イバからなる光フアイバ束を個々の光フアイバ20の代り
に使用することもできる。光フアイバを同じかあるいは
充分に画成された空間列状に保持するように両端部が結
合された光フアイバ束であるコヒーレントな光フアイバ
束を光フアイバ20の一部もしくは前部の代りに使用する
こともできる。

レーザー・カテーテル10の他の１つの実施例では、数
万本もしくはそれ以上の光フアイバからなる単一のコヒ
ーレントな光フアイバ束を内蔵する。レーザー・カテー
テル10の近端部の照射は遠端部において対応する出力を
生じる。入力端部において照射された光フアイバの本数
または断面積を変更すると、出力側における点の大きさ
を変化させることになる。入力点を移動するとこれに従
つて出力点の位置を移動させる。出力ビームは標的の組
織上を平滑に移動させることができる。完全な重合状態
を生じ得る出力ビームはこのように提供される。同様
に、どんな場所に対しても診断用光線を送ることがで
き、また組織からの戻りの螢光即ち散乱光をどんな場所
でも監視することができる。この実施例は、少数の光フ
アイバ20が多数の光フアイバで弛緩された点と、近端部
の入力部が直接状列ではなく第11B図に示されるように
整合した空間列26b状のコヒーレントな光フアイバ束を
有する点を除いて、上記の望ましい実施例と類似してい
る。

モード混成器の別の実施例が第６図に示される。光フ
アイバ20（単数または複数）は２つの丈夫なブロツク13
6a、136b間に緊締され、一方もしくは両方のブロツクは
透明である。任意の金属製の補強板137a、137bを用いて
剛性を高めることができる。本数のねじ138が板137a、1
37bおよび（または）ブロツク136a、136bを貫通してい
る。ロツド132または一体の突起部133を備えた柔軟性を
有するパツド134a、134bがブロツク136aと136bの間に配
置されている。これらの突起部は、ねじが締付けられる
と光フアイバ20（単数または複数）に微小な曲折を生じ
る。光フアイバ20（単数または複数）における微小曲折
部から漏れる光を観察するため、パツド134a、134bの一
方を透明とすることができる。ねじ138を調整すると、
モードの混成量を変更することができる。光フアイバ20
および取外し自在なパツド134a、134bは、恒久的なモー
ドの混成のためエポキシその他の結合材中で形造するこ
とができる。

第13A図および第13E図の遠端部のレーザー・カテーテ
ルの別の実施例では、レーザー光および戻りの螢光即ち
散乱光の位置および発散度を制御するため、レンズ22
1、多重レンズ222、ホログラム要素、偏光装置または格
子223、プリズム224、またはミラー225を使用する。第1
3A図乃至第13E図に示されたこれらの光学的要素は、存
在するレーザー光の位置および方向を移動するため、固
定もしくは移動、回転その他傾斜が可能である。反射面
225は、制御ワイヤ225aによつて傾斜、回転もしくは移
動される。プラグ11もまた回転可能である。プリズム22
4は、１本以上の制御ワイヤ224aによつて回転されある
いは傾斜させられる。レンズ221は、第１図の点27の大
きさおよびビームの発散度29を変化させる制御ワイヤ22
1aの長手方向の運動により軸方向に移動させられる。制
御ワイヤ221aの回転運動は軸方向に対し直角にレンズ22
1を移動させ、また光シールド12における点27の位置を
移動させる。多重レンズ組立体222は制御ワイヤ222aに
より移動もしくは回転運動が可能である。ホログラム要
素223は、１本以上の制御ワイヤ223aにより移動または
回転運動ができる。種々の光学的要素が固定されると、
レーザー・カテーテルに制御ワイヤを含む必要はなくな
る。ミラー225もまた、ミラー225に対して固定された電
子機械的な素子225bにより制御可能であり、また第13B
図に示されるように、ミラー225をプラグ11に対して固
定することもできる。素子225bは圧電作用、電磁作用、
磁歪効果もしくは熱電対素子でよい。装置225bに対する
電力は配線225cにより供給される。

レーザー光の偏向もまた、第13F図に示されるように
電子光学的もしくは音響光学的な素子229により達成す
ることができる。光フアイバ20（単数または複数）から
出た光はワイヤ229aにより給電される１つ以上のこのよ
うな素子229を通過し、これらの素子は付勢されると光
の伝播方向に影響を及ぼす。光フアイバ20から出た光の
方向は、光フアイバの遠端部を機械的に移動させること
により変更することができる。第13H図に示される１本
以上の制御ワイヤは光フアイバ20の遠端部226付近に固
定されている。これらの制御ワイヤ226aの長手方向の運
動もしくは回転運動が遠端部226の位置を変化させるこ
とになる。第13G図の電子機械的素子227aは、光フアイ
バ20の遠端部227を偏向させるためにも使用でき、ワイ
ヤ227bはプラグ11gに固定することができる素子227aに
対して給電する。圧電素子、電磁素子、磁歪効果素子お
よび熱電対の如き熱作用素子を装置227aとして使用する
ことができる。

第131図に示されるような光フアイバ20の遠端部228の
機械的運動は、光フアイバを押圧する１つ以上の嚢体22
8aを用いて達成することができる。嚢体228a、228bは、
中心部の管腔部21内の１つ以上の管腔部228c、228dを介
して膨張させられる。第13I図に示されるように、嚢体2
28aは嚢体228bより以上に膨張させられ、光フアイバの
膨張228を偏向させる。

第13J図は、レーザー・カテーテル10の長手方向軸の
一方に対してある角度を付した遠端部130を有するプラ
グ11jに非対称的に配列された光フアイバを示してい
る。プラグ11jは固定することもでき、あるいは回転ジ
ヨイント230aの内部で回転させることもできる。制御ワ
イヤ230bはトルクをプラグ11jに対して加える。回転ジ
ヨイント230aは割愛でき、プラグ11jは回転運動および
長手方向の運動の両方が自由となる。

光学的要素は光フアイバ20と光シールド12との間の空
間25を占め、あるいはこれをレンズ形状に作る等により
シールド12に内蔵することもでき、あるいはまた遠端部
における定格の屈折率のレンズ等により、あるいは光フ
アイバ20の物理的な形状の付角端部もしくはレンズ端部
によつて光フアイバ20に内蔵させることもできる。プラ
グ11は、光を反射するように角度を付しあるいは非平面
状に研磨することができる。光シールド12の厚さ、即ち
軸方向距離に測定した距離を用いて、光シールド12の外
表面に達した時レーザー光の発散度を制御することがで
きる。これら表面を平坦にする代りに湾曲させることに
より、光シールド12もまたレンズとして作用させること
もできる。光シールド12の入射面の曲率はプラグ11の研
磨面の曲率と整合させても整合させなくてもよい。表面
を整合させる場合には、第10G図における接触線28gによ
り示されるように、適当な精度および光学的に接触する
よう研磨することができる。このような構造は光学的に
結合された界面28gからのフレネル反射を著しく減少さ
せるものである。

もし光学的に接触させられなければ、第１図の介在す
る空間25は、番号25dで第１図に示されるように、透明
なガス、液体または固体物質により充填することができ
る。例えば、透明なガスは、この物質を横切るレーザー
光の高いエネルギに耐えるように接触されたアルゴンの
如き不活性ガスからなるものでよい。この充填物質は、
プラグ11に保持される光シールド12および光フアイバ20
の屈折率と一致するように選択することができる。プラ
グ11または光シールド12の整合面は湾曲しており、この
場合一致しない屈折率を有する充填物質25dを提供する
ことができる。このような場合の充填物質25dは、レー
ザー光のずれ即ち偏向を生じることになるレンズを形成
する。このようなレンズの焦点距離は、面の曲率および
充填物質の屈折率が光フアイバの心部22と光シールド12
の屈折率よりも小さいかどうかに従つて、正または負の
いずれかとなる。

レーザー・カテーテル10は、第14図のガイド・カテー
テル140と組合せて使用することができる。このガイド
・カテーテル140は最初に第４図の動脈30内に挿入さ
れ、患部34付近に置かれる。次に、レーザー・カテーテ
ル10はガイド・カテーテル140内部に同心状に挿入さ
れ、患部34と接触状態に置かれる。チヤネル142（第14
図）をガイド・カテーテル140の壁面に内蔵することも
できる。このチヤネル142は追出しおよび吸引のため使
用することができる。ガイド・カテーテル140とレーザ
ー・カテーテル10との間の環状空間144もまた追出しお
よび吸引のため使用することができる。ガイド・ワイヤ
150をチヤネル142内に挿入することができる。ガイド・
カテーテル140とは独立的に摺動するガイド・ワイヤ
は、動脈30内のカテーテルの設置を助ける。チヤネル14
2に対し平行に隣接する第２のチヤネル（図示せず）
は、ガイド・ワイヤも同時に追出しと吸引の両方を可能
にする。嚢体146は、ガイド・カテーテルを安定化させ
るため管腔部142と類似する管腔部（図示せず）を介し
て膨張させることができる。

第15図のレーザー・カテーテル10内に内蔵されるガイ
ド・ワイヤ150は、カテーテルの低値を助けることにな
る。ガイド・ワイヤ150を含む管腔部152は、光フアイバ
20を含むレーザー・カテーテル体部16の管腔部21に対し
て平行となる。同じ管腔部152または別の隣接する管腔
部（図示せず）を吸引および追出しのため使用すること
ができる。ガイド・ワイヤ150が所定位置にある時、レ
ーザー・カテーテル10はこのガイド・ワイヤの周囲で前
送および回転運動の両方が可能である。もしガイド・ワ
イヤ150に対する遠端部の開口154aが第15図に示すよう
にこれに接近する代りにプラグ11に対して近ければ、更
に流線形状で小さなカテーテル体部16を使用することが
できる。ガイド・ワイヤ150もまた吸引または追出しの
ため中空であり、あるいはこれに固定された嚢体153を
含むことができる。ガイド・ワイヤ150もまた第16図に
示すように開口154bを通過する。この開口154bは、光フ
アイバ20b〜20b′および遮光シールド12g間の環状空間2
5内に流体が侵入し得ないようにプラグ11に対して封止
されている。プラグ11に固定された任意の内側のチユー
ブ155はガイド・ワイヤに対する管腔部158を提供して、
これを光フアイバ20b〜20b′から分離する。プラグ11ま
たは偏向された遮光シールド12gに配置される光学的な
摺動シール156は、流体がカテーテル体部16内に侵入す
ることを阻止する。遮光シールド12gは空間25gのない中
実のものでよい。ガイド・ワイヤ150は中心部に置かれ
る必要はない。中心から外れたガイド・ワイヤ150は、
これを定置する際の助けとしてレーザー・カテーテル10
の回転運動を許容する。

上記の実施例においては、中心を外れたガイド・ワイ
ヤ150は中心部のガイド・ワイヤもしくはガイド・ワイ
ヤのない場合と比較して、カテーテルの位置決めに改善
された可撓性を許容する。別の実施例においては、レー
ザー・カテーテル10は主として回転運動を生じるように
構成され、ガイド・ワイヤ150の周囲に枢動して螺旋運
動において組織に向つて前進する。このため、第17A図
乃至第17D図の回転するレーザー・カテーテル10は非対
称的であり、一方向に組織を裁断するように構成されて
いる。レーザー光29hは管腔部の軸心に対しある角度で
合流する。第17C図に断面で示される長円形の光シール
ド12hは望ましい実施例であるが、この形状に限定され
るものではない。同様に、このことは、プラグ11hによ
り保持される光フアイバ20の直線状列に対しても妥当す
る。光シールド12hは、光フアイバ20から出てくるレー
ザー光29hの角度を変化させる反射または屈折要素を含
む。望ましい実施例においては、レーザー光29hが完全
反射を生じる遮光シールド12hの遠端部からある角度で
出てゆくように、プリズム面164は空隙165を有する。こ
の面164もまたミラーでもよい。

第17A図は光シールド12hの短手方向の断面を示し、第
17B図は光シールド12hの長手方向の断面を示し、第17C
図および第17D図は断面を示している。ガイド・ワイヤ1
50の位置は４つの全ての図に示されている。曲げワイヤ
162は、光シールド12hとガイド・ワイヤ150間の間隔を
制御する。この距離を増すと、レーザー・カテーテル10
をガイド・ワイヤから更に離れた組織に到達させる。こ
の曲げ運動は、カテーテル10hの遠端部を第17A図および
第17B図の面より下方に下げさせる。説明を明瞭かつ簡
単にするため、断面は全て同じ面を通るように描かれて
いる。この距離を第17D図に断面で示されるように最小
限度に短縮すると、レーザー・カテーテルが更にコンパ
クトになつて挿入が更に容易になる。制御ワイヤ162
は、遠端部において回転ジヨイント167により曲折した
引張るように直線状のものでよく、あるいはワイヤがチ
ユーブ内で引張られる時曲折するワイヤとばねとチユー
ブの組合せでもよい。本実施例においては、レーザー光
29hは第17B図におけるレーザー光の点27hの位置により
示されるように遠端部に近いことが望ましい光シールド
12hの側から出てくる。このため、組織の剥離はほとん
ど片側において生じる。このような病変した組織が剥離
される時、レーザー・カテーテル10は剥離される更に多
くの組織と接触するまで第17C図の矢印168により示され
る方向にガイド・ワイヤの周囲で回転させられる。光シ
ールド12hは、組織が剥離されるに従つてこのような螺
旋状経路で前送される。組織内に形成された新たな管腔
部の半径は、光シールド12hとガイド・ワイヤ150の枢着
点との間の距離に依存する。ガイド・ワイヤ150は、レ
ーザー・カテーテルを枢動させる唯一の手段である必要
はない。

別の実施例では、第17A図および第17B図の嚢体166を
用いて係止点を提供する。もし嚢体166が光シールド12
に対して近接する場合には、レーザー・カテーテル10は
ガイド・ワイヤ150を使用することなく偏向ワイヤ162を
用いて定置することができる。嚢体146が第14図のガイ
ド・カテーテル142に内蔵することができ、レーザー・
カテーテル10はその内部で回転される。同様に、ガイド
・カテーテル142またはレーザー・カテーテル10のいず
れかに対して非対称的に固定されて膨張させられる嚢体
146がこれを定置することになる。第18図に示された回
転ジヨイント上の嚢体176は、レーザー・カテーテル10
を移動させることなくその回転運動を許容する。環状対
173がカテーテル体部16に切込まれ、１つまたは２つの
部分のスリーブ174が溝に収められる。嚢体176はスリー
ブ174に対して取付けられ、このスリーブは環状開口175
を有し、流体が管腔部172から嚢体を膨張させるため流
れることを許容する。この流体もまたスリーブ174とカ
テーテル体部16間の環状空間173を潤滑して、容易な回
転運動を許容する。螺旋状の切込みのためのレーザー・
カテーテル10の別の実施例は、第7D図に示された非対称
的な光シールド12dを使用する。

回転切開のため構成されるこのレーザー・カテーテル
10の図示しない別の実施例では、ガイド・ワイヤ150の
周囲に非対称的に隔てられた２つ以上の同じ光シールド
12hを使用する。回転するカテーテルの近端部は、カテ
ーテル体部16内で捻れが累積しないように回転段上に取
付けることもできる。

（V.A.光入射装置） 第12A図、第12B図、第19図および第20図は、本発明と
関連して有用な光ファイバ選択装置を示している。第19
図は、レーザー92、シヤツタ44およびレンズ41の位置が
全て固定された装置であり、典型的には７本または19本
から構成される光フアイバ20が直線列状46にホルダー46
上に取付けられ、またレンズ41の焦点の前方のある距離
において機械的な変位装置200によつて移動させられ
る。光フアイバ20は、光フアイバを収める１組の溝を設
けることができる機械的なクランプによつて列状に取付
けられるか、あるいは２つのガラス片間に糊付けされた
後この組立体を変位装置200の頂部に一体に緊締するこ
ともできる。この変位装置は、光フアイバ列を適正な高
い位置に置いてレーザーの焦点に集束させる２つの小さ
な手で操作される機械的段202からなつている。第３の
変位段は、モータ204およびコンピュータ80によつて電
気的に操作される。この段は、第19図における如き列状
の光フアイバ46を、１本の光フアイバが順次レーザーの
焦点に置かれるように水平距離に沿つて移動させる。

このような機械的な変位装置は、米国ニユーヨーク州
のKlinger Scientific社から得ることができる。電気的
に操作される変位装置は、米国ペンシルバニア州ピツツ
バーグ市のAerotech社から入手可能である。

実際の使用に先立ち、変位装置200の停止位置を適正
に設定しなければならない。用いられる手順として、光
フアイバが適正に整合されるかどうかを判断するためレ
ーザーを低出力状態に設定して光フアイバ列を移動させ
る。モータで駆動する変位段200は、コンピュータにこ
の変位段の位置を常に監視させる光学的エンコーダを有
する。一旦適正に整合されると、コンピュータ80は特定
の各光フアイバの端部40の位置を記憶し、次いで各光フ
アイバは１つの位置に整合させることができ、コンピュ
ータはこれらの光フアイバのどれでも迅速にアクセスす
ることができ、あるいは相互に所要の順序および所要の
周期で次々に移るよう指令を与えることができる。

コンピュータ80により制御されるシヤツタ44の動作
が、各光フアイバ20が組織に対するレーザー光を伝達す
る時間量を決定する。実際には、レーザーは光フアイバ
が移動されつつある時遮断されることが必要であるが、
これはもし高出力のレーザー光が光フアイバの外鞘部も
しくは装置の他の部分に当たると破壊を生じるおそれが
あるためである。このため、例えば、100μｍの心部の
光フアイバは、シヤツタが開かれてレーザー光が光フア
イバに進入させられる前に約20μｍの精度を以て適正位
置に置かれなければならない。

入力側端部40付近に配置されたフオトダイオード45は
入力端もしくは外鞘部24の一方からの散乱光を検出する
ことができる。最小限度に散乱された光が最も良好な整
合状態を示している。フオトダイオード45からのこの信
号は、入力端部40に対するレーザー光94の結合状態を最
適化するようにモータ204に対して光フアイバの位置を
直すことをコンピュータ80に指令させるよう結合するこ
とができる。この信号はまた、光フアイバ列46の位置に
おける小さな補正を行なうためコンピュータ80に対して
フイードバツクを与える連続的なモニターとして作動中
役立つこともできる。この場合、変位段200の３つの全
ての軸心を監視しなければならない。自動的な整合を行
なうためレーザー光エネルギ・メータ45aを使用するこ
ともできる。これは、レーザー・カテーテル10の遠端部
に配置してコンピュータ80に対して結合され、あるいは
カテーテル体部16に内蔵されない別の光フアイバ20dを
監視することもできる。コンピュータ80は、最大量のエ
ネルギを伝達するように入力端部40を調整する。

第21図に示すように、フオトダイオードまたは光電子
増倍管64がレーザー光の波長において散乱される戻り光
を監視することができる。光フアイバ20または光シール
ド12の故障は第19図の高出力のレーザー光94もしくは照
射光95を散乱させ、このため光フアイバ20を通るように
戻り光54を伝達し、コンピュータ80と結合された検出器
64により検出され、このため第19図のシヤツタ44を閉じ
る。

シヤツタ44は、電気的に駆動されコンピュータにより
付勢される点を除いて、カメラに用いられるものと類似
する機械的なシヤツタである。ミリ秒単位の如き迅速な
一連の露出が要求される場合は、コンピュータ80がシヤ
ツタ44を閉じ、モータ204をして変位装置200を新たな位
置へ移動させ、新たな光フアイバを整合位置に置く。シ
ヤツタはコンピュータにより開かれ、レーザー光を選択
された光フアイバに進入させる。シヤツタの露出時間は
予め定められ、コンピュータにおいてプログラムされて
いる。高出力のレーザー光94の経路内に減衰器74が置か
れる。これは、レーザー光の減衰量を変化させる調整可
能な角度のフレネル反射板を有する。別の実施例では、
減衰器47の如き偏光路が後に続く半波板を使用する。こ
の半波板が偏光器を回転させて、偏光器を通るレーザー
光94の量を変化させる。

第20図は、光フアイバに対してレーザー光を結合する
ための別の実施例を示している。この場合、レーザー・
ビームは光フアイバ20の代りに変位装置200によつて運
動させられる。このように、これもまた直線列状を呈す
る光フアイバがレンズ41′に対して隔てられた位置関係
にあるホルダー206に機械的に固定されるミラー48を運
動させることにより選択される。シヤツタ44は第19図に
おけるようにレーザーを遮断するが、整合操作は行なわ
れる。また、シヤツタ操作およびホルダーの変位は、コ
ンピュータが駆動する監視装置によつて制御される。第
12A図および第12B図に示される別の実施例では、直線状
の変位装置の代りに、レーザー光94の位置決めを行なう
回転装置を使用する。本装置においては、光フアイバ20
a〜20hはクランプ206により円形状のホルダー108上に円
形列状に配置されている。ホルダーは、検流計の走査
器、モータまたはステツピング・モータ102のモータ軸1
04に対して同心状を呈する。ミラー98がこの軸上に45°
で、もしくはこの軸心に対して他の角度で取付けられ
る。レーザー92からの光線はミラー98に対してレンズ41
により集束される。軸104が回転されると、集束光線が
円形上の異なる点に対して反射され、軸104の回転角に
応じて異なる光フアイバ20に進入する。光フアイバ20は
ホルダー108の全周にわたり等間隔に設けられるように
示されるが、これらの光フアイバはまた第20図の直線列
46と類似する列状に円弧状に密な間隔で設けることもで
きる。

別の実施例では、光フアイバ20の入力端部40に対して
レーザー光を指向させるため、第19図の音響光学的偏向
器もしくは電子光学的偏向器49を使用する。光フアイバ
のホルダー46は静止状態を維持し、コンピュータが操作
する音響光学的偏向器49が適当な光フアイバ20に対して
レーザー光94を指向させる。二次元の音響光学的偏向器
49は、入力端部40を二次元の列状に配置させる。

（V,A.5スペクトル検出装置） カテーテルの技術は血管のアテローム性動脈硬化症の
部位に接近するため長年にわたつて用いられてきたが、
これらの患部の診断は間接的なままであり、標準的な方
法は高周波を透過しない染料を用いる血管の患部のＸ線
による透視である。本発明による光フアイバのカテーテ
ルを使用することにより、就中斑点の沈着を診断する分
光法が可能である。アテローム性動脈硬化症患部の評価
の経皮的方法が著しく重視され、特にレーザー切除法を
用いる治療法において特に重宝されている。

汎用スペクトル装置が第21図および第22図に略図的に
示される。レーザーまたは従来の光源からの第21図の励
起光95が選択された光フアイバ20に対して送られる。こ
の励起光95は、分析されるべき第４図の組織34を損傷し
ないように充分に低出力でなければならない。この光
は、無反射面52aを有するビーム・スプリツタ52または
第22図の開口を有するミラー50を通過する。この光は、
レンズ41により入力端部40に対して集束される。この光
は、光フアイバ20の遠端部から出て、光シールド12を通
過し、第４図の組織34に当たる。螢光および散乱光は同
じものかあるいは異なる光フアイバ20を経て光フアイバ
20の近端部40へ戻される。この戻り光54は、二色性偏光
型のコーテイング52bでよいビーム・スプリツタ52によ
り、あるいは開口51を有するミラー50（第22図）によつ
て分けられる。この螢光または散乱させられた戻り光54
はスペクトル分析器60および反射器64に進入する。

第23図は、本装置と共に使用されることが望ましく、
また異なる多くの波長を同時に検出することができるス
ペクトル検出器65の１つのタイプの概略図である。回析
格子68が戻り光を標的から分散させる。分散された光
は、各々が格子68から出てくる光の１つの波長と対応す
る多数の検出器を備えた多重チヤネル検出器70に対して
投射される。このように、戻り光の全スペクトルが非常
に短い時間内で得ることができるが、これは全ての波長
が同時に収集されるためである。

典型的な形式の検出器70はフオトダイオード列であ
る。もし光の信号が弱ければ、光像増強器をこの検出器
列の前方に設けることができる。フオトダイオードは、
光の信号を電流に変換する。ダイオード列は、これらダ
イオードの各々を簡単にサンプルする電子的な自動走査
装置に対して結合することができる。このスペクトル情
報は、次にコンピュータ80に対して送られて、次いで各
波長毎に位の強さの表示86として、あるいは前に格納さ
れたスペクトルとの比較により示すことができる。

前に格納されたスペクトルとの関連性は、戻り光のス
ペクトルが斑点または動脈壁、もしくは他の種類の組織
のスペクトルと類似するかどうかを判定するため使用す
ることができ、また比較結果は数値の表示部84において
表示することができる。

あるいはまた、検出器70は、回折格子ではなく複数の
着色ガラスまたは干渉フイルタからなる。このフイルタ
は、斑点の動脈管壁の組織と比較される健康なそれから
の光の間に大きな相違が観察される場合の波長と特に対
応するように選択されている。コンピュータ制御による
スペクトル検出装置の望ましい実施例の更に詳細な記述
を第24図に関して以下に行なう。

（V.B.制御装置） （V.B.1.スペクトル診断法） （V.B.1.（ａ）一般的な方法） アテローム性動脈硬化症の疑いのある動脈の患部の体
内および切開した組織の双方の視覚的な診断は、通常は
組織学的な確認を必要とする。正常な組織および罹患し
た組織は見た目にはしばしば同様に見え、視覚による臨
床的判定は組織、色およびしばしば量的な分析が難しい
他の要因からは把握し難い印象に基づくものである。像
形成用の光フアイバ束を用いる血管の狭い管腔部による
視覚的な診断は、視野が非常に制限され視覚的な印象が
歪められ得るため特に難しい。

本発明の本論の主題である分光法による視認法は、視
覚的な方法に附属する有力な新しい方法である。前述の
如く、この方法は、ある種の正常な組織および罹患組織
ならびに異なる種類の組織が全て異なる分光法上の特徴
を呈するという事実に基づいている。このような特徴は
しばしば極端に異なり、診断を迅速かつ正確に行なうこ
とを可能にする。

分光的手法の特徴は、従来の光源またはレーザーから
の光線により診断される組織の部分を照射し、戻つてく
るスペクトル信号を集めて分析することにより得られ
る。パルスもしくは連続的な照射のいずれも用いること
ができる。

多数の特徴はいずれも、組織の種類もしくは組織の状
態を識別するため有効なスペクトル信号を生じ得るもの
である。ラマン散乱、吸収および螢光を含む反射、弾性
的および非弾性的散乱の分光的な諸現象は全て組織の診
断のため使用することができる。パルス状の光源は螢光
を生じることができ、その減衰時間（持続時間）は種々
の組織の種類または状態に対して異なるものであり得
る。短い光パルスもまた距離（範囲）の情報を提供する
ことができる。適当な繊維管路に沿つて伝播する音の放
射のパルスもまた測定のため使用することができる。更
に、異なる種類の組織間のスペクトルの相違を強調する
ため組織の斑点の選択的な染色も使用することができ
る。強力なレーザー光が組織を剥離する間、実時間の診
断を行なうため検出装置を作動状態に維持することがで
きる。連続的な観察が、斑点と動脈管壁の境界が生じる
時にあるような変化の迅速な検出を可能にする。罹患し
た組織が剥離された後、装置は切除した範囲に対する診
断を行なうことができる。上記の事例はアテローム性動
脈硬化症に対する本方法の使用を示すが、本方法は生体
医療用途に広い適用性を有するものである。

診断領域に対して色々な種類の照射を用いることがで
きる。従来の光源からの光を全帯域にわたり使用するこ
とができ、あるいは光フアイバに対して指向する前にフ
イルタを通したり分散させることもできる。同様に、パ
ルス状あるいは連続的な同調可能なもしくは固定された
周波数のレーザーからの光も使用可能である。もし各々
光フアイバは分析のため強い光の搬送および戻り光の収
集の両方に使用する場合には、ビーム・スプリツタ装置
もしくは相等装置を用いることができる。結果として得
られる光は、フイルタを通すか、分散させるか、あるい
は広帯域にわたり検出することができる。フオトダイオ
ードの如きソリツドステートの光検出器を用いて戻り光
を検出することができる。もし高感度が要求されるなら
ば、光電子増倍検出器を使用することができる。検出器
および光源は、機械的、電子機械的もしくは音響光学的
その他の手段によつて光フアイバと結合することができ
る。

１本の光フアイバから広範囲のスペクトル情報を同時
に集めるために、拡散型分光計によるビジコン、ダイオ
ード・アレーもしくは衝突型検出器を使用することがで
き、また前述の如くこのデータは異なる種類の組織に対
して使用することができる。スペクトルは、表示し、望
ましくはコンピュータにより分析して照射される物質が
斑点であるか健康な組織であるかの迅速な判定を行なう
ことができる。この情報を用いて、外科医もしくはコン
ピュータによつて強力なレーザーの発射を制御すること
ができる。罹患した組織をこの部位から剥離する時、付
近の光フアイバが選択され、この過程が反復される。同
じ形式のコンピュータ制御が他の多くの判定方式におい
て実施可能である。

個々のダイオードまたはビジコンまたは映像検出器と
結合された多重光フアイバを用いてカテーテルの先端部
における斑点と他の組織の分布状態をマツプに描くこと
ができる。同様に、１本の可動光フアイバが同様な情報
を提供することができる。この情報マツプは、メモリー
に格納して映像を表示させることができる。従つて、外
科医は、強力なレーザーにより照射されるべき「視野」
の部分を選択してこれを発射すべきか、あるいはマツプ
上の罹患部位に対してレーザーをコンピュータにより自
動的に発射させるかの選択を有する。いずれの場合に
も、斑点は選択的に剥離され、健康な動脈管壁をそのま
まに残す。組織が剥離されると、マツプは連続的に更新
され、次いでカテーテルの先端部は前送される。

上記の検出装置および光フアイバ装置は、あらゆる形
式の生体診断に対する一般的な適用性を有するものであ
る。アテローム性動脈硬化症の斑点に対する使用法は、
微小な光フアイバの分光分析装置の特に魅力的な用途の
事例である。

（V.B.1（ｂ）螢光診断法） 弊研究所における実験は、螢光が健康な動脈管壁から
繊維性の斑点を識別するため使用することが可能な特殊
なスペクトル診断法であることを確立した。24時間以内
に摘出されたものを得て検査された人間の屍体の頸動脈
試料について研究が行なわれた。標準的な病理学的な分
類法を用いて、使用された全ての試料が繊維性斑点また
は早期のアテローム性動脈硬化症斑点であることが判定
された。

全ての動脈管壁の試料は、塩水中に浸漬された水晶の
クベツト内に置かれた。各試料の管腔部側をクベツトの
表面に対して平らに固定して、これにより螢光を観察す
る充分に確保された面を提供した。試料のクベツトは標
準的なパーキン・エルマー分光螢光測定器に定置した。
励起波長よりも長い波長の切欠きを有するフイルタを用
いて、入射光から散乱される背光を抑制した。入射エネ
ルギは100uwより小さく、ビームは３×5mmの面積を照射
した。

分光検査の直後に試料をフオルマリン中に固定した。
次いで照射された領域を隔離して、いくつかの組織学的
区分が行なわれた。標準的なヘマトキシリンおよびエオ
シン染色が行なわれた。斑点の存在もしくは非存在がそ
の結果の標本ガラスから確定され、赤外線照射された領
域における少なくとも15の異なる部位において各試料に
ついて斑点の厚さが測定され、次いで平均化された。

励起幅が約50nmである480nmの波長が励起螢光のピー
クであることを発見した。この波長における励起は、正
常な動脈管壁と斑点を有する動脈管壁との管の顕著な相
違を示すスペクトルを生じた。典型的な螢光スペクトル
を第26図に示す。正常な動脈試料が550および600nmにお
ける略々等しい大きさの異なるスペクトルのピークを示
した（第26A図）。繊維性の斑点を有する動脈試料は２
つの同じ波長においてピークを示したが、600nmのピー
クは550nmにおけるピークよりも常に小さかつた（第26B
図）。

螢光の線形の相違を定量化する簡単な方法を考案し
た。580nmにおける谷に対する600nmのピークの高さが斑
点が生じた動脈の場合よりも遥かに大きいことを用い
て、波長λにおける螢光の強さＩ（λ）としてコントラ
スト比Ｒ＝Ｉ（600）/I（580）を定義した。コントラス
ト比は、６つの組織学的に決定した事例について得た。
３つの正常な試料に対する値は1.72から2.00までである
が、0.5mmより大きな厚さの斑点を有する３つの事例に
対する値は1.03から1.09の範囲にわたつた。これら２つ
のグループを比較するテストでは0.01より小さなＰ値を
得、螢光が正常な動脈と厚さが0.5mm以上である斑点の
できた動脈との間を識別することができることを確認し
た。このように、480nmの励起光により生じる螢光が本
文に述べた本発明のレーザー・カテーテルにおける有効
なスペクトル診断法であると結論した。

（V.B.2組織剥離線量法） 本発明の原理に従つて設計されたレーザー・カテーテ
ルは、弊研究所において構成され、組織剥離法における
種々の制御の程度の決定を含む本発明の諸特徴を研究す
るため使用された。単心および多重心の光フアイバのレ
ーザー・カテーテルが構成された。

第27図は研究された１つの原型を示している。この原
型においては、慎重に切割かれあるいは研磨された出力
端28を有する単心の光フアイバ20を透明な遮光シールド
12の内部に確実に心出しを行なつた。光フアイバ20は直
径が133umの心部と0.21の開口数を有するものであつ
た。遮光シールド12は外径が3mm、厚さが3mmで長さが0.
5mmの一端部でトーチ状に閉鎖されて半球状の出力面を
形成した水晶のチユーブにより形成された。光フアイバ
20の遠端部から発射されるレーザー光29は、光シールド
の外表面状に円形の点27の形態の光の分布を生じた。点
の強さが半分だけ減じた直径として定義される点の大き
さは、光フアイバ20の先端部28と光シールド12の外表面
との間に適当な距離を選択することにより調整された。
レチコン測定値は点を横切つて略々均等となるようなビ
ーム輪郭を呈し、迅速に縁部において零に落下した。点
の大きさは±25mmの範囲で正確であつた。

実験はコヒーレントなＩ−20のアルゴン・イオン・レ
ーザーからの青緑の光を用いた。データは、繊維性の斑
点を持つた人間の屍体の頸動脈の口径面を露出するため
長手方向に切開された長手方向に新しく切除した部分に
おいて得た。典型的には1mmの厚さの試料は、中膜と重
なつた脂質および泡沫細胞によりしばしば浸潤された比
較的細胞を含まない動脈内膜の繊維増殖症を呈した。試
料はぺとり皿37に置かれ、血液または食塩水36a中に浸
漬された。第27図に示されるように、光シールド12の先
端部は試料の口径面に対し直角に接触するよう置かれ、
介在する流体を排出し、28Kダイン（１オンス）の一定
の力で圧縮された。血液および食塩水中で生じた穴の大
きさは実験中の変動と同じものであり、従つてほとんど
の研究においても食塩水を用いた。レーザー出力は、±
50mwの精度で装置の外表面において測定された。レーザ
ー光内に配置された電子シヤツタにより制御される露出
時間は、±２ミリ秒の精度であつた。

レーザー切除法により形成される開口は、丸味を帯び
た底部を有する略々円筒状であつた。穴の直径は、接眼
レンズのレチクルを有する切片顕微鏡を用いて組織の口
径面において測定された。穴の深さは、最初に組織の表
面を、次いで穴の底部を焦点に合せて、目盛のある焦点
微調整つまみを備えた組織学研究用顕微鏡によつて測定
された。測定された穴の大きさは±25mmの精度であつ
た。

各データ点は少なくとも７つの個々の穴から平均し
た。臨床用においては広い範囲の変動が経験されること
になるため、誤差の境界は観察した全ての値を包含する
ように設定された。

第28A図および第28B図は、2.5、５、7.5および10Wの
電力における750umの点サイズ対露出時間を用いて生じ
た穴の直径および深さにそれぞれ基づいている。いくつ
かの重要な傾向がある。最初に穴の直径対露出時間の関
係のカーブの第28A図について考察すると、露出時間
は、穴の直径が点の大きさに近づくに従つて増加する。
また、強さが増加するに従つて、穴の直径は更に迅速に
穴の大きさに接近する。V.A.1章において論述したよう
に、レーザー出力および点の大きさのある値に対する露
出時間の関数としての穴の直径の知識は、組織の剥離法
における完全な範囲にわたつて充分な重なりを以て第４
図の光シールド12の遠端部に１組の点を生じるように、
多重光フアイバのレーザー・カテーテルの設計において
使用することができる。

限界穴サイズの90％に達する露出時間は、それぞれ1
0.、7.5、５および2.5Wのレーザー出力に対し25、25、2
00および＞1000ミリ秒である。90％の直径は、試料間の
穴の大きさの変動がこの露出時間において著しく減少す
るため有効である。このため、この直径は再現可能な穴
を形成するための実用的な閾値を表わす。組織の最初の
認められる点が剥離される露出時間（「絶対」閾値）は
組織の試料間で大幅に異なることが判り、従つて臨症的
値とはならない。

第28B図の穴の深さの測定値は、各事例において深さ
が穿孔点まで露出時間と共に直線的に増加することを示
している。このことは、繊維性の斑点および正常な動脈
管壁における剥離率が類似することを示す。各カーブの
勾配は穿孔速度（mm/秒）である。穿孔速度がレーザー
光の強さの増加と共に増加することに注意されたい。観
察された穿孔速度は、それぞれ10、7.5、５および2.5W
のレーザー出力に対して2.56、2.43、1.42および1.05mm
/秒である。

これらデータは、選択された点の大きさの光シールド
型レーザー・カテーテルにおけるレーザー出力および露
出時間を変化させることにより、組織の切除過程におい
て穴の深さおよび直径を予測可能に制御することができ
ることを示している。適当な点の大きさおよび出力を選
択することにより得ることができる適正に穿孔速度の選
択が非常に重要である。多くの場合において絶対閾値の
線量および薄い動脈管壁の穿孔までの線量との間には狭
い範囲しかないため、制御できない穿孔速度は望ましく
ない。本文に述べたレーザー・カテーテルの発明は、臨
床的な用途において要求される制御を提供するものであ
る。

第24図は、動脈内の斑点の剥離のための操作装置全体
を示すブロツク図である。最初に、光シールド12を備え
たレーザー・カテーテル10を挿入し、このシールドは患
部と接触状態に置かれる。次に、各光フアイバ20a〜20
c′が指向される組織の種類について判定が行なわれ
る。罹患した組織に対して指向される光フアイバは、高
出力のレーザー光を送つて組織を剥離するため選択され
るが、健康な組織または血管に向けられた光フアイバは
付勢される。このため、選択的な組織の剥離が行なわれ
る。上記のスペクトル診断法は、各光フアイバの前方の
組織の診断に用いられる。

レーザーまたは従来の光源98でよい光源を光フアイバ
に対して当てる。従来の光源の場合には、波長は任意の
モノクロメータまたはフイルタ100によつて選択すべき
である。この診断光95は、光フアイバ・セレクタ74を経
て選択した光フアイバに対して送られる。光フアイバ
は、第19図に関して前に述べた機械的な変位装置上に置
かれる。この変位装置は、適正な光フアイバ束から出る
光の前方における位置に移動されるように、コンピュー
タ80によつて制御される。あるいはまた、光フアイバに
対して光源を整合させるため、第12図における如き回転
ミラー98または第19図における如き音響光学的偏光器49
を用いることができる。

診断光は、選択された光フアイバ20a〜20c′の遠端部
から出て、光シールド12を通過し、組織に対して当た
る。組織はこの光を散乱して吸収し、吸収の場合には、
通常比較的長い波長を有する一部の光を再び出す。この
光は再び色々な光フアイバ20の遠端部から再び出てく
る。戻り光は同じかあるいは異なる光フアイバを通り、
次いで例えばビーム・スプリツタを使用して選択装置74
により結合される。この光は、モノクロメータまたはフ
イルタ装置76へ至り、次いでフオトダイオード、光電倍
増管または他の検出装置64によつて検出される。迅速な
走査制御装置90が格子またはプリズムを運動させ、ある
いはモノクロメータ76において種類を問わないスペクト
ル選択素子を用いて、順次波長を選択する。このよう
に、選択された光フアイバからの全てのスペクトル信号
が時間と共に変化する信号へ変換され、これが検出器64
を介してコンピュータ80に結合される。あるいはまた、
第23図に示すような多重チヤネル分析器65を用いて、全
てのスペクトルを同時に集めてこれをコンピュータ80に
対して結合することができる。

コンピュータは、光の強さ対波長の関係を示すグラフ
である情報をスペクトルとして格納する。これは、ビデ
オ・デイスプレイ82において即時に表示することができ
る。あるいはまた、スペクトルは既にコンピュータに格
納された存在スペクトルと比較することができ、相違が
スペクトル・デイスプレイ86上に表示される。この計器
の感度に応じて波長に対して補正を行なうことができ
る。従来の光源の代りにパルス状のレーザー光光源の場
合には、戻り光の一時的な表示をデイスプレイ88上に示
すことができる。一時的な表示またはスペクトルの表示
からの情報は、コンピュータ80に格納された標準的なス
ペクトルと比較することができる。この比較データは、
次に、即ち数値表示部84に対して読込んで、斑点がある
かあるいは反対に健康な動脈管壁の組織から発射された
光に対して戻り光のスペクトル即ち一時的な挙動がどれ
だけ対比するかについての定量化測定を行なうことがで
きる。ごく少数の波長において測定された螢光の強さが
充分な情報を提供できるようにすることは全く可能であ
る。この場合には、全スペクトルを収集する必要はな
い。

望ましい実施例においては、光源98はアルゴン・イオ
ン・レーザーからの476nmの光である。螢光は、600nmの
ピークが550nmのピークと比較し得、また600nmのピーク
と580nmの谷の比率が１より遥かに大きな時、ピーク550
および600nmおよび谷580nmにおいて監視され、これが健
康な動脈管壁を示す。600nmのピークが550nmのピークよ
り遥かに小さく、山と谷の比率が１に近い時、このこと
は斑点の存在を示す。

多重チヤネル検出器および充分に高速のコンピュー
タ、あるいは適当な多重フイルタと検出器の場合は、こ
の情報を１秒の数分の一の時間で集めることも可能であ
る。このため、高出力のスペクトル光源98が投入された
後１秒の数分の一以内に、対象となる光フアイバが当て
られる組織の種類を示すスペクトルまたは数値の表示が
与えられる。もし組織が斑点でありかつこれを除去すべ
き場合は、光フアイバ選択器74がこの光フアイバを高出
力レーザー92の出力ビームに対して整合させる。この
時、高出力レーザー92が投入され（あるいは既にONにあ
り）、適当なレベルの出力が減衰器47により選択され、
シヤツタ94が予め定めた時間量だけ開かれてこの罹患組
織のある量を剥離する。一旦この状態になれば、シヤツ
タが閉じられ、高出力のレーザー光は停止される。

次に、異なる光フアイバ20に対してこの過程が反復さ
れる。もし短時間のスペクトル診断法が再び発症した組
織が存在することを示すならば、この組織は高出力のレ
ーザー光により迅速に剥離される。しかも、もしスペク
トル診断法が健康な組織または血管を示すならば、高出
力のレーザー光は問題の光フアイバ20に達しては送られ
ない。この過程は、光シールド12の遠端部と接触する全
ての罹患組織が剥離されるまで反復される。次いで、レ
ーザー・カテーテル10は、再び残る患部34と接触状態と
なるように前送され（一般に0.3乃至2mm）あるいは変位
される。上記の工程が反復され、レーザー・カテーテル
10は罹患組織を千切り取り、健康な動脈管壁32をそのま
まに残る。かなりの量の斑点34が動脈管壁32に拡散して
いる場合は、この発症度が比較的少ない組織をそのまま
残すようにコンピュータ80の基準が設定される。レーザ
ー・カテーテルは斑点の終りまでかれを穿孔して至り、
動脈管壁32をそのまま残す。

もし動脈30が第25図に示されるように曲がり31を有す
る場合は、レーザー・カテーテル10はこの曲がり部の外
壁面における動脈管壁32と接触しようとする傾向を有す
る。図示の如く完全に閉塞された動脈の場合には、斑点
に指向された光フアイバ20a〜20cおよび20b′を次々に
発光させて斑点35a〜35c、35b′の「ニブル」を剥離す
る。動脈管壁32に指向された光フアイバ20c′は発光さ
れない。患部は非対称的形状に剥離される。前に述べた
如く動脈30の直線状部分においては、全ての光フアイバ
20a〜20c′が発光され、管腔部39を直線状にする。しか
し、非対称的な剥離は管腔部を回転させ、レーザー・カ
テーテル10が前送されるに伴いカテーテルは曲がり付近
における新たな管腔部39aに追従する。動脈管壁32は照
射されず、その結果穿孔も行なわれない。

第４図は、動脈30内部で組織34を剥離するレーザー・
カテーテル10を示す。しかし、このレーザー・カテーテ
ルおよび制御装置は静脈その他の管脈、血管または生体
の腔部における患部の剥離のため使用することができ
る。また、このカテーテルは、第4A図における如き色々
な種類の組織に穿孔することもできる。レーザー・カテ
ーテル10は組織334内にあつて、管腔部333を形成しある
いはその内部に挿通された状態にある。光フアイバ20a
〜20c′の前のレーザー発射が組織を剥離して腔部335を
形成する。制御ワイヤ338または第13A図乃至第13J図に
関して述べたものと類似する電子機械的装置を用いて遮
光シールド12を切除すべき組織に対して定置する。第4A
図に示されるように、光フアイバ20aは光の経路29aに沿
つて丁度発光されたところで、組織334からニブル335a
を剥離する。光フアイバ20bは示された経路29bに沿つて
発光され、ニブル335bを剥離する。光フアイバ20cが次
に発光されて組織34を更に剥離して腔部335を拡大す
る。必要に応じて、剥離に先立ち分光分析を各ニブル毎
に行なう。光シールド12の構造は、点27bの広さ、従つ
てニブル335bの大きさについて制御を行なう。このシー
ルドは、腔部335内に累積してレーザー光を吸収しある
いは散乱させるおそれがある流体を排除する。レーザー
・カテーテル10は回転されて前送され、あるいは制御ワ
イヤ338により遠端部が曲折され、あるいはこれを検査
および必要に応じて剥離を行なう分析組織334と接触状
態にさせる必要がある。剥離される組織の腔部335は、
レーザー・カテーテルが挿入される管腔部333よりも実
質的に大きい。第7F図における如き別の構造は、光シー
ルド12fと共に半硬質のチユーブまたはカニユーレを使
用する。カニユーレは、直線状もしくは湾曲した形状に
することができる。このカニユーレは、レーザー処置も
しくは組織の剥離を進める前に、組織における罹患部位
に対して機械的に挿入することができる。このような装
置は比較的小さな患部においては最も効果的であろう。

（VI.相等例） これにて本発明の望ましい代表的な実施例の記述を完
了する。当業者には、頭書の特許請求の範囲で網羅され
るべき本文の特定の実施例の他の相等例は明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の望ましい実施例を示すレーザー・カテ
ーテルの破断縦断面図、第1A図は第１図の線Ｉ−Ｉに関
するレーザー・カテーテルの遠端部を示す断面図、第２
図は７本の光フアイバのレーザー・カテーテルの遠端部
を示す縦断面図、第３図は第２図の線III−IIIに関する
レーザー・カテーテルの遠端部を示す断面図、第４図は
典型的な使用環境における装置を示す動脈30内に多重光
フアイバを配置したレーザー・カテーテルの実施例の断
面図、第4A図は第４図の組織内に置かれたレーザー・カ
テーテルを示す断面図、第５図はレーザー・カテーテル
の発明と関連して使用されるモード混成器を示す断面
図、第６図はモード混成器の別の実施例を示す断面図、
第7A図乃至第7F図はレーザー・カテーテルの光シールド
の別の実施例の図、第８図は本発明による光シールドの
製造方法を示す工程図、第９図は光シールドの別の実施
例を示す断面図、第10A図乃至第10G図はレーザー・カテ
ーテルに対する光フアイバ・プラグの種々の実施例を示
す図、第11A図および第11B図はレーザー・カテーテルの
近端部の光フアイバ列の別の実施例を示す図、第12A図
および第12B図はレーザー・カテーテルの近端部の光フ
アイバ列の別の実施例および関連する回転ミラー・光フ
アイバ選択装置をそれぞれ示す側面図および平面図、第
13図Ａ乃至第13F図は色々な種類の光学的要素を内蔵し
た光シールドの実施例を示し、第13A図はレンズ、第13B
図はミラー、第13C図はホログラフ要素、第13D図はプリ
ズム、第13E図は多重レンズ、第13F図は音響光学的な偏
向装置の場合であり、第13G図乃至第13J図はレーザー・
カテーテルの光シールドにおける光フアイバを偏向させ
る方法を示し、第13G図は電子機械的装置、第13H図は制
御ワイヤ、第13I図は嚢体、第13J図は傾斜した光フアイ
バの場合を示し、第14図はガイド・カテーテル内部に配
置されたレーザー・カテーテルの遠端部を示す断面図、
第15図は側腔部内にガイド・ワイヤを内蔵するレーザー
・カテーテルの遠端部を示す断面図、第16図は中心腔部
内にガイド・ワイヤを内蔵するレーザー・カテーテルの
遠端部を示す断面図、第17A図乃至第17D図はガイド・ワ
イヤおよび偏向ワイヤを内蔵するレーザー・カテーテル
の遠端部を示す図、第18図は回転ジヨイント上に嚢体を
内蔵するレーザー・カテーテルの遠端部を示す断面図、
第19図は本発明による直列状の光フアイバ弁別装置を示
すブロツク図、第20図は本発明による直列状の光フアイ
バ弁別装置の別の実施例を示す図、第21図はスペクトル
分析のため照射して戻る光を集めるため同じ光フアイバ
を使用することができる方法および装置を示す概略図、
第22図は第21図の装置の別の実施例を示す図、第23図は
本発明の装置と関連して使用することができる多重チヤ
ネルのスペクトル検出器を示す図、第24図は動脈内の斑
点を除去するための本発明による典型的な装置を示すブ
ロツク図、第25図は装置の作用状態を示す動脈の折曲部
に定置されたレーザー・カテーテルの実施例を示す断面
図、第26A図および第26B図はそれぞれ正常な動脈27Aお
よび斑点を生じた動脈27Bについて記録した螢光の強さ
と波形の関係を示すグラフ、第27図は第28A図および第2
8B図のデータが取出された実験装置を示す図、および第
28A図および第28B図は種々のエネルギにおける750nmの
点の大きさを有するアテローム性斑点の試料においてレ
ーザー剥離法により形成された開口の深さおよび直径の
関係をそれぞれ示すグラフである。 10…レーザー・カテーテル、11…固定プラグ、12…光シ
ールド、13…ジヨイント、16…カテーテル体部、18…保
護筐体、20…光フアイバ、21…管腔部、22…心部、24…
外鞘部、25…環状空間、26…保護緩衝部、27…点、28…
終端部、29…レーザー光、30…動脈、32…動脈壁、34…
斑点、35…ニブル、36…管腔部、40…近端部、41…レン
ズ、45…フオトダイオード、46…カプラー、47…減衰
器、48…ミラー、49…偏向器、50…開口、51…開口、52
…ビーム・スプリツタ、54…戻り光、60…スペクトル分
析器、64…検出器、65…スペクトル検出器、68…回折格
子、70…多重チヤネル検出器、74…光フアイバ・セレク
タ、76…フイルタ装置、80…コンピュータ、82…ビデオ
・デイスプレイ、84…数値表示部、86…スペクトル・デ
イスプレイ、88…デイスプレイ、90…走査制御装置、92
…レーザー、94…レーザー光、95…照射光、98…ミラ
ー、100…フイルタ、102…ステツピング・モータ、104
…モータ軸、108…ホルダー、120…モード混成器、122
…ロツド状構造部、123…微小曲折面、124…運動可能な
パツド、125…フレーム、126…支持ブロツク、127…圧
力パツド、140…ガイド・カテーテル、142…管腔部、14
4…環状空間、146…嚢体、150…ガイド・ワイヤ、152…
管腔部、155…チユーブ、156…摺動シール、158…管腔
部、162…偏向ワイヤ、164…プリズム面、165…空隙、1
66…嚢体、167…回転ジヨイント、172…管腔部、173…
環状体、174…スリーブ、175…環状開口、176…嚢体、2
00…変位装置、202…機械的段、204…モータ、206…ホ
ルダー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ７１５２３４ (32)優先日 1985年３月22日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ７１５２３９ (32)優先日 1985年３月22日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） 審判番号 平7−8244 (72)発明者 ロバート・エム・コスレン・ジユニア アメリカ合衆国ネブラスカ州68310，ビ ーアトリス，ドージー・アベニユー 1122 (72)発明者 マイケル・エス・フエルド アメリカ合衆国マサチユーセツツ州 02168，ウオバン，ヒンクリー・ロード 56 (72)発明者 ゲイリー・ビー・ヘイエス アメリカ合衆国マサチユーセツツ州 01453，レオミンスター，カウントリ イ・レイン 59 (72)発明者 マーテイン・アール・プリンス アメリカ合衆国マサチユーセツツ州 02138，ケンブリツジ，ピーボデイ・テ ラス ２―1042 (72)発明者 ジル・エム・トビン アメリカ合衆国ニユーヨーク州11024, グレート・ネツク，ケニルワース・テラ ス 14 (72)発明者 ロバート・エル・ウイレツト アメリカ合衆国モンタナ州59105，ビリ ングス，ウエスト・エコー 2229 (72)発明者 シンシア・デ・ロス・サントスパチエコ アメリカ合衆国マサチユーセツツ州 02139，ケンブリツジ，ビシヨツプ・ア レン・ドライブ 15 (72)発明者 レオ・テイー・ケニー アメリカ合衆国マサチユーセツツ州 02740，ニユー・ベツドフオード，メイ プル・ストリート 99 (56)参考文献 特開 昭59−40830（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−103622（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−139237（ＪＰ，Ａ)

Claims (28)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】患者の内腔の中の物質を分析するための光
   ファイバ装置であって、 複数の光ファイバを含む診断プローブと、 蛍光増強物質の存在なしに光で組織を照らすためにひと
   つ又は２以上の前記光ファイバと結合される光源と、前
   記組織は前記光源からの光に応答して複数の波長で蛍光
   およびラマン散乱光を前記プローブに戻し、 １又は２以上の前記光ファイバを介して前記組織から戻
   る蛍光またはラマン散乱光の選択された波長を分離す
   る、光学的に前記診断プローブに結合されたスペクトル
   分析器と、 前記分離された波長の光を検出しそしてスペクトルデー
   タを発生するための固体検出器アレイと、 複数の波長におけるスペクトルデータと比較される基準
   データを記憶するメモリを含み、前記検出され分離され
   た光に応答して発生する前記検出器アレイからのスペク
   トルデータと前記メモリに記憶された基準データを比較
   するためのコンピュータと、を含む光ファイバ装置。
2. 【請求項２】前記光ファイバは、ファイバ束としてプロ
   ーブ内に整列されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載された光ファイバ装置。
3. 【請求項３】前記光ファイバはファイバ束としてカテー
   テル内に配置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の光ファイバ装置。
4. 【請求項４】前記検出器は、光の各波長がアレイの単一
   の検出要素に当たる検出器アレイを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ装置。
5. 【請求項５】前記スペクトル分析器は１または２以上の
   フィルタ要素を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の光ファイバ装置。
6. 【請求項６】前記検出器は、組織のスペクトル表示を発
   生することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   光ファイバ装置。
7. 【請求項７】前記検出器は、ホトダイオードアレイを含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光フ
   ァイバ装置。
8. 【請求項８】前記プローブは、患者の血管の内腔に挿入
   される大きさの断面積を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の光ファイバ装置。
9. 【請求項９】前記診断プローブは、光ファイバと組織の
   間の光を伝送するために光シールドを含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ装置。
10. 【請求項１０】前記診断プローブは、前記複数のファイ
    バがカテーテルの遠端に固定保持具で離隔した列として
    互いに関連して固定されている該カテーテルを含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ
    装置。
11. 【請求項１１】前記検出器はスペクトル的に増強された
    組織の像を発生する電気検出要素の２次元アレイを含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファ
    イバ装置。
12. 【請求項１２】前記検出器、コンピュータまたはメモリ
    に接続され、スペクトル的に増強された組織の像を表示
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光
    ファイバ装置。
13. 【請求項１３】前記スペクトル分析器は前記光ファイバ
    のプローブの近端に光学的に結合された複数の干渉フィ
    ルタを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載の光ファイバ装置。
14. 【請求項１４】500〜700ナノメートルの範囲内におけ
    る、検出されたスペクトル中の強度ピークの割合を決定
    する比率回路を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    １項に記載の光ファイバ装置。
15. 【請求項１５】光ファイバ内のモードを混成するモード
    混成器を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載の光ファイバ装置。
16. 【請求項１６】前記診断プローブの近端から遠端まで拡
    がる該診断プローブの範囲に内腔を含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ装置。
17. 【請求項１７】前記光源はレーザそしてコンピュータは
    レーザの動作を制御することを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載の光ファイバ装置。
18. 【請求項１８】ガイド・ワイヤを含むことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ装置。
19. 【請求項１９】前記診断プローブの遠端の光シールドを
    含み、前記光ファイバの少なくともひとつはレーザに光
    学的に結合されてレーザ・カテーテル装置を形成し、カ
    テーテルの断面は、前記組織からの戻り光が集束される
    前記光シールドの断面と対応していることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ装置。
20. 【請求項２０】分析されるべき人体から分離された組織
    試料または物質と隣接して光ファイバプローブの遠端面
    を位置決めする段階と、 前記プローブを通して延長する光ファイバを通して伝送
    される選択された光の波長で前記組織または物質を照射
    して蛍光増強物質の存在無しに該組織または物質からの
    光の蛍光またはラマン散乱を引き起こす段階と、前記組
    織または物質は複数の波長で光ファイバプローブを介し
    て蛍光またはラマン散乱光を戻し、 固体検出器アレイにより前記蛍光またはラマン散乱光を
    検出して複数の波長でスペクトルデータを発生する段階
    と、 複数の波長におけるスペクトルデータと比較される基準
    データをメモリに記憶させる段階と、 前記組織または物質を分析するために、複数の波長にお
    ける基準データと前記検出されたスペクトルデータを比
    較することにより該スペクトルデータを分析する段階
    と、 とを含む物質または組織を分光学的に分析する方法。
21. 【請求項２１】前記分析する段階は、前記スペクトルデ
    ータのスペクトル強度分布を分析する段階を含むことを
    特徴とする特許請求の範囲第20項に記載の方法。
22. 【請求項２２】前記分析する段階は、前記スペクトルデ
    ータの時間変化を分析する段階を含むことを特徴とする
    特許請求の範囲第20項に記載の方法。
23. 【請求項２３】前記位置決めする段階は、光ファイバか
    らの照射する光が導かれる光透過要素に、照射されるべ
    き前記組織を接触する段階を含むことを特徴とする特許
    請求の範囲第20項に記載の方法。
24. 【請求項２４】蛍光する組織または物質中のアテローム
    悪疫の存在を決定する段階を含むことを特徴とする特許
    請求の範囲第20項に記載の方法。
25. 【請求項２５】カテーテルを通って延長する複数の光フ
    ァイバに沿ってレーザ光を導く段階を含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第20項に記載の方法。
26. 【請求項２６】複数の選択された波長で組織を照射する
    段階を含むことを特徴とする特許請求の範囲第20項に記
    載の方法。
27. 【請求項２７】組織に隣接して位置決めされる第２の案
    内カテーテルを通ってプローブを挿入する段階を含む特
    許請求の範囲第25項に記載の方法。
28. 【請求項２８】組織を照射する光のエネルギを制御する
    段階を含むことを特徴とする特許請求の範囲第20項に記
    載の方法。