JP3229280B2 - 皮膚除去のための外科的システム - Google Patents

皮膚除去のための外科的システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】皮膚の悩みは社会の至る所に
溢れている。皮膚に関する病状は、美容整形的な良性の
色調異常等から、悪性のメラノーマのように生死にかか
わる病変等まで様々である。その対処法は、美容整形的
なカバーアップ・メーキャップから外科的な摘出にまで
至る。
【０００２】
【従来の技術】特に、にきび、しみ（過剰なメラニンの
浅い部分）、浅い障害（日光角化症等）、および老化し
た皮膚等の状態の治療には皮膚の表層を削除する方法が
用いられる。図１は、ヒトの正常な皮膚の断面を示す。
表層すなわち表皮の深さは、一般的に厚さが５０〜１５
０ミクロンの範囲で様々に変わる。表皮は柱状の基底細
胞の種子層（germinative layer）によって下層の真皮
と隔てられている。表皮／真皮インタフェースは波状に
うねっているのが特徴である。基底細胞は、表皮の微視
的な構成要素であるケラチノサイトを継続的に生成す
る。基底細胞層にはメラノサイトと称される特化された
細胞もあり、メラニン色素を生成する。メラニンの中に
はケラチノサイトとともに皮膚の表面へと移動するもの
もあるが、その最大の密集部分は基底細胞層に留まる。
基底細胞層に隣接する真皮の最上層は乳頭状真皮として
知られ、乳頭の幅は２５〜１００ミクロンにわたり、こ
れと同等の幅を有する網状隆起（rete ridge）
（「谷」）によって基底細胞層と隔てられている。
【０００３】表皮の削除によって、角化症、ほくろ等の
表面の日光による損傷、および細かいしわが取り除かれ
る。真皮の最上部すなわち乳頭状真皮最上部の除去によ
って日光性弾性線維変性が取り除かれ、しわが瘢痕をほ
とんどもしくは全く残さずに取り除かれる。
【０００４】現在人気の高い１つの治療法では、短時間
パルス炭酸ガス（ＣＯ2）レーザを用いて皮膚の層を５
０〜１００ミクロン毎パルスまでの深さまで凝固させ
る。この治療法は「レーザ剥離」と称されることもあ
る。炭酸ガスレーザ照射（赤外線の９〜１１ミクロン域
における）は水分（すべての組織に含まれる）によって
著しく吸収される。組織によって吸収される単位当たり
エネルギーがその水分を気化するのに十分なとき、照射
された部位の微視的に薄い組織の層の表面が壊死化す
る。（Ｒ．Ｍ．エイドリアン（Adrian）著「Concepts i
n Ultrapulse Laser Resurfacing」、URL-http://www.l
asersurgery.com/physicians.html (1996) 等を参
照）。その皮膚は炭酸ガスレーザからの赤外線ビームに
よって照射された部位の表面が凝固する。照射後、脱
水、壊死化した表面層を機械的に除去し、またさらに照
射し、このプロセスを所望の深さの組織が除去されるま
で反復する。医療的には、この方法による組織の除去
は、液体窒素、焼灼、薬剤等による他の物理療法の場合
より付随損傷が少ない。（Ｅ．Ｖ．ロス（Ross）他著
「Long-termresults after CO2 laser skin resurfacin
g: a comparison of scanned and pulsed systems」、J
Amer Acad Dermatology 37: 709-718 (1997) 等を参
照）。
【０００５】付随損傷が少なくなる照射の特徴は、著し
く（光学的に）吸収される波長および蓄積されたエネル
ギーが周囲の組織内に拡散するのに要する時間に比して
短いパルス持続時間にある。（Ｒ．Ｊ．レーン（Lan
e）、Ｊ．Ｊ．ウィン（Wynne）、Ｒ．Ｇ．ジェロニマス
（Geronemus）共著「Ultraviolet Laser Ablation of S
kin: Healing Studies and a Thermal Model」、Lasers
in Surgery and Medicine 6: 504-513（１９８７）等
を参照）。短時間パルス炭酸ガスレーザは、組織におけ
る吸収係数が１／５０ミクロン-1まで、パルス持続時間
が１０〜１００ｎｓまであり、連続波炭酸ガスレーザあ
るいは他の可視波長および近赤外波長のレーザに比して
付随損傷が少なくて済む。ただし、しわの除去を短時間
パルス炭酸ガスレーザで処置した患者の臨床結果は、紅
斑（皮膚の赤い炎症）および痂皮を始めとして望ましく
ない副作用が多く、また瘢痕組織の形成や色素沈着異常
をきたす可能性もある。（アンドリュー・ボウザー（An
drew Bowser）著「Addressing Complications from Las
er Resurfacing- Deep scarring and insufficient fol
low-up are among causes cited」、Dermatology Times
18, No. 9: 50-51 (Sept. 1997) 等を参照）。パルス
炭酸ガスレーザの１つの難点は、満足な浅さの照射吸収
深度が得られないことである。さらに別の難点は、蓄積
されたレーザエネルギーが十分に表面から取り除かれな
いために付随損傷を完全に防止できないことである。そ
の結果、上皮削除のためのこの物理療法は比較的に苦痛
を伴うことがあり、しばしば総合麻酔と長期の回復期間
を要する。
【０００６】昨今人気を博している新しい治療法で用い
られるパルス・エルビウム・ヤグレーザは、赤外域波長
２．９４ミクロンの放射を発し、炭酸ガス波長のレーザ
より一段と強力に水分を吸収する。エルビウム・ヤグ光
は、炭酸ガスレーザ光より約１０倍強力に皮膚に吸収さ
れる。炭酸ガスレーザ照射の効果に比して、皮膚のより
浅い層が照射を吸収し、かつ表面から気化および焼灼さ
れ、削除された組織に隣接して薄い熱損傷を受けた凝固
層が残る。深さ５０ミクロンまでのコラーゲン変性を超
える損傷は観察されていない。（Ｒ．カウフマン（Kauf
mann）、Ｒ．ヒープスト（Hibst）共著「Pulsed Erbiu
m:YAG Laser Ablation in Cutaneous Surgery」、Laser
s in Surgery and Medicine 19: 324-330 (1996) 等を
参照）。
【０００７】エルビウム・ヤグレーザを用いる治療によ
り、炭酸ガスレーザによる治療より苦痛、炎症が少な
く、かつより早く治癒して皮膚が若返る。エルビウム・
ヤグレーザは浸透度が浅めであるため、炭酸ガスレーザ
ほどに新たなコラーゲン成長は熱的に刺激されず、した
がって細かいしわを消す点ではさほど効果的でない。皮
膚科医および美容外科医は、エルビウム・ヤグレーザは
皮膚表面が損傷した、しわの少ない若い患者に対して好
適と認めており、一方炭酸ガスレーザは口唇および目の
周囲の小皺を取り除いて欲しい年輩の患者に対して好適
であると考えられている。（ベツィー・ベイツ（Betsy
Bates）著「Dermatologists Give Er:YAGLaser Mixed R
eviews」、Skin & Allergy News 28, No. 11: 42 (Nov.
1997) 等を参照）。浸透度が浅めで、かつ皮膚は単に
壊死化されるのではなく実際に焼灼されるのであるが、
焼灼の深さおよび凝固した皮膚の深さによって、エルビ
ウム・ヤグレーザで表皮組織を下層の乳頭状真皮の損傷
無く除去できる精度が制限される。また、苦痛はより少
ないものの、多くの患者にはなお治療中に何らかの麻酔
を施すことおよび治療後には治癒期間中の感染防止のた
め局部的に抗菌剤を適用することが必要である。
【０００８】また当技術分野では、紫外波長レーザを医
療用および歯科用に用いることが知られている。米国特
許第４７８４１３５号等を参照。また、米国特許第５４
３５７２４号も参照のこと。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】紅斑および瘢痕を無く
することにより、病的状態が巧みにコントロールされか
つ著しく減少した苦痛のない環境において皮膚再生がで
きる装置および方法が必要である。また、微調整され
た、可算数の短パルスの紫外光を用いる、横方向精度お
よび深度を巧みに制御して皮膚を焼灼し、照射部位の薄
い皮膚層を除去し、焼灼区域の周囲および下層の皮膚の
損傷を最低限に留めるのに十分なフルエンスをもつ装置
および方法が必要である。本発明はこれらの必要性に対
して取り組むものである。
【００１０】さらにまた、乳頭状真皮に至る表皮の削除
を制御し、乳頭状真皮のうねりに適合した装置および方
法が必要である。本発明はこのような必要性に対処する
ものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述の必要に応じ、本発
明は、皮膚の改善されたレーザ剥離を実施するために使
用することができるシステム（「ダーマブレータ（Derm
ablator）」と称する）を目的とする。本発明はまた、
治療部位下層の皮膚の付随損傷を最小限化しつつ表皮を
清潔、精確に除去するに至る方法（ダーマブレーション
「Dermablation」と称する）をも目的とする。
【００１２】本発明の特徴を有する皮膚削除のための外
科的システムの一例は、焼灼しきい値フルエンスＦthを
超えるフルエンスＦを送出可能なパルス光源と、前記光
源からの光を皮膚上の位置に指向しかつ皮膚のある位置
が所望の深さに焼灼されたかどうか決定するための、前
記光源に連結された制御機構とを含む。
【００１３】前記光源はレーザが好ましく、たとえば、
波長が約１９３ｎｍのフッ化アルゴン（ＡｒＦ）レー
ザ、波長が約２４８ｎｍのフッ化クリプトン（ＫｒＦ）
レーザ、波長が約３０８ｎｍの塩化キセノン（ＸｅＣ
ｌ）レーザ、波長が約３５１ｎｍのフッ化キセノン（Ｘ
ｅＦ）レーザ、もしくはエルビウム・ヤグレーザ等であ
る。
【００１４】本発明の他の特徴は、皮膚の生理、すなわ
ち皮膚が出血を生じるのに十分な深さに焼灼されたとき
の削除部位内への血液浸出からのフィードバックを利用
して焼灼の深さを制限することである。血液浸出はさら
なる焼灼を防止する歯止めとして作用し、それによって
真皮焼灼は効果的に終了する。次いで血液は生理的食塩
水で洗い流し、さらなる治療部位を明らかにすることが
できる。
【００１５】本発明の一形態では、ＡｒＦレーザ等の比
較的に血液吸収特性の低いレーザを利用して皮膚を出血
を生じるのに十分な深さに焼灼する。次いで、紫外線光
源等、波長が異なりかつ比較的に血液吸収特性の高い第
２のレーザを利用して血液に浸透し、血液を凝固するの
に十分に加熱してその後の出血を止め、しかも組織が瘢
痕組織の形成無く治癒する元来の能力を残しておく。
【００１６】そのようなシステムの一例は、前記レーザ
がＡｒＦレーザであり、さらに、前記ＡｒＦレーザと異
なる波長および比較的に高い血液吸収特性を有する凝固
光源と、皮膚の一定の位置における血液の出現を検知す
る手段と、皮膚の一定の位置における血液の検出に応じ
て前記凝固光源に切り替える手段とを備える。
【００１７】凝固光源の例には、波長約２４８ｎｍのフ
ッ化クリプトン（ＫｒＦ）レーザ、波長約３０８ｎｍの
塩化キセノン（ＸｅＣｌ）レーザ、波長約３５１ｎｍの
フッ化キセノン（ＸｅＦ）レーザ等がある。
【００１８】本発明のさらに別の特徴は、精確な横方向
および深さのコントロールが得られることであり、それ
によって表皮は乳頭状真皮まで乳頭状真皮のうねりをな
ぞって削除され、したがって表皮は網状隆起内を削除さ
れても隣接する乳頭は浸透されない。この横方向および
深さのコントロールは、分光学的な検出の支援を得た慎
重な観察により、表皮が削除されて下層の真皮が、乳頭
状真皮のうねりの間隔が適切に空いた状態で露出した時
を識別することによって達成することができる。
【００１９】本発明の横方向および深さのコントロール
は、焼灼部位下層の組織に熱的な障害を招来しこの下層
組織の変性と凝固をきたす波長で運用される従来技術の
レーザ剥離に勝る特徴の１つである。たとえば、従来の
炭酸ガスレーザを使用しても、焼灼がどれだけ深く浸透
したかをリアルタイム観察および／またはフィードバッ
ク・コントロールに基づいて観察することは不可能とは
いわないまでも困難である。
【００２０】したがって、本発明のさらに別の特徴は、
定義可能な皮膚層の色、外見およびレミッタンス等の光
学的特性を利用したフィードバック制御機構を提供する
ことである。紫外線焼灼を使用することにより、焼灼部
位下層の組織はその形態構造および色が損なわれず、そ
のため焼灼が表皮／真皮インタフェースまでか、そのほ
んの先まで等、正しい深さに進んだかどうかをリアルタ
イムに決定することができる。
【００２１】本発明の別の例は、表皮／真皮境界近辺も
しくは同境界における色の変化を検出することによって
皮膚を制御可能に焼灼する手段を含む。制御機構は、皮
膚を照射する第２の光源と、入力および出力を有し、前
記入力が前記第２の光源から散乱／反射／蛍光化光を受
け、かつ前記出力が前記システムにフィードバック信号
を与え、それによって前記光源が一定の位置で前記入力
の前記第２の光源に応じて抑制される少なくとも１つの
光検出器とを備えるフィードバック制御機構とすること
ができる。第２の光源の例としては、可視光源、赤外光
源、および周辺光源等がある。第２の光源の別の例とし
ては、表皮メラニンによって比較的に高度に吸収されか
つ真皮層によって比較的に高度に再放出される光源等が
ある。
【００２２】さらに、本発明の特徴は皮膚除去の自動化
にも役立つことであり、焼灼レーザビームは、リアルタ
イム観察および／またはフィードバックを利用して各位
置における焼灼の深さを制御するコンピュータ・システ
ムのコントロールにより皮膚の指定部位上を正確かつ繰
返し走査することができる。走査すべき部位は、治療す
る皮膚部位上に整合ビームを走査する入力装置を使用し
かつ後に同じ走査部位上を焼灼レーザビームで自動走査
するためのビーム位置を記録し、補助の可視整合レーザ
によって指定することができる。あるいは、治療部位は
その像をカメラで記録し、かつディジタル画像に治療す
べき位置を指定することによっても特定することができ
る。
【００２３】本発明の特徴を有する自動化されたシステ
ムの一例は、整合および記録機構を含み、焼灼光と一致
する位置の皮膚を照射するビームを発する可視レーザ
と、前記ビームで皮膚の前記位置前後を走査する手段
と、走査ビーム位置を記録し、次いで焼灼光源で皮膚の
前記位置前後を自動走査するための、前記走査手段に連
結された手段とを備える。
【００２４】コンピュータおよび制御機構の一例は、１
つもしくは複数の回転可能なミラーであって、前記ミラ
ーは前記光源を制御可能に走査するために前記光源経路
に位置決めされるミラーと、１つもしくは複数の前記ミ
ラーを角度回転させかつその角度位置をフィードバック
するための、前記ミラーに連結された１つもしくは複数
のモータと、前記モータを制御しかつ前記光源を前記皮
膚の一定の位置で選択的に遮断するための、前記光源お
よび前記モータに連結されたコンピュータとを含む。
【００２５】さらに別の例においては、前記コンピュー
タは、前記光源を皮膚の一定の位置で選択的に遮断する
ための、前記光源に連結されたフィードバック制御機構
を含む。前記遮断機構は、所望の深さに焼灼された一定
の位置で前記光源を選択的に遮断するための、前記フィ
ードバック制御機構に連結された活性のマスクアレーと
することができる。
【００２６】本発明のさらに別の例はロボット／レーザ
・システムでありさらに、皮膚上の位置の像を視覚化す
るためのカメラと、前記カメラに連結されたコンピュー
タであって、前記コンピュータはレーザを指向する皮膚
の位置を表示するための出力および同皮膚の位置を指定
するための入力を有するコンピュータとを含む。
【００２７】前記ロボット／レーザ・システムは、さら
に、１つもしくは複数の回転可能なミラーであって、前
記ミラーは前記光源を制御可能に走査するために前記光
源経路に位置決めされるミラーと、１つもしくは複数の
前記ミラーを角度回転させかつその角度位置をフィード
バックするための、前記ミラーに連結された１つもしく
は複数のモータと、焼灼中の皮膚を照射する第２の光源
であって、前記第２の光源からの光が焼灼位置から散乱
／反射／蛍光化する光源と、入力および出力を有する光
検出器であって、前記入力が前記第２の光源からの光を
受け、かつ前記出力が前記システムに連結されかつ前記
パルス光源を一定の位置で抑制するためにフィードバッ
ク信号を前記システムに与える光検出器とを含むことが
好ましい。
【００２８】前記ロボット／レーザ・システムは、１つ
の基準患者座標フレームのある点の座標を基準ロボット
／レーザ・フレームの対応する位置に関係付けるための
位置合わせ機構を含むことが好ましい。前記位置合わせ
機構の一例は、皮膚に基準点を付けるための手段と、前
記コンピュータに連結された、前記基準点の三次元座標
を記録するための移動可能な追跡レーザと、前記基準点
の前記基準追跡レーザ・フレームにおける三次元位置を
設定するための三角法手段とを含む。位置合わせ機構の
別の例は、位置変更後の基準患者フレーム内の皮膚部位
に対応する点を前記位置変更前の基準患者フレーム内の
同じ皮膚部位に関係付けるための手段を備える。位置合
わせ機構のさらに別の例は、ディジタル画像に定義され
た皮膚部位の点を患者の皮膚部位に関係付けることによ
って光源を正確に指向するための手段を備える。
【００２９】またさらに別の位置合わせ機構は、基準点
を皮膚に付ける手段と、前記コンピュータに連結されか
つ前記基準点の座標を記録するために前記ロボット／レ
ーザ・システムに対して固定された位置に搭載された一
対のカメラと、前記カメラの前記固定された位置を前記
ロボット／レーザ・システムに既定の校正変換から関係
付けるための校正手段と、二次元カメラ画像における各
位置と画像化された空間内の一組の三次元点との関係を
マッピングするためのカメラ・モデルとを備える。
【００３０】本発明のロボット／レーザ・システムの別
の例は、皮膚上の位置の像を視覚化するためのカメラ
と、前記カメラに連結されたコンピュータであって、前
記コンピュータはレーザを指向する皮膚の位置を表示す
るための出力および同皮膚の位置を指定するための入力
を有するコンピュータと、出力端および入力端を有し、
前記出力端が患者に付けるマスクに取り付けられかつ前
記入力端が前記光源を既定通りに受けるのに適してい
る、可撓性光ファイバーバンドルと、前記ファイバーバ
ンドルにより前記カメラを使用して皮膚を検分するため
に前記入力端に隣接して置かれた着脱自在のミラーとを
含む。
【００３１】美容上の欠陥、すなわち脂漏性角化症およ
びほくろの除去に役立つのはもとより、ダーマブレータ
／ダーマブレーションはボーエン病、外方増殖性の疣、
青年性扁平疣贅、扁平苔癬状角化症（ＬＰＬＫ）、日光
角化症を始めとする他の表皮の病状を治療する物理療法
を提供することができる。したがって、本発明は広い範
囲の一般的な皮膚の症状を治療する装置および方法を提
供する。
【００３２】さらに、本発明は他にも用途が多い。すな
わち、（ｉ）ダーマブレーションは表面を精確に取扱う
能力があるため、組織を「マークする」、すなわち患者
もしくは生検試料に識別マークを付すことができ、（ｉ
ｉ）足指の爪の限局性真菌症は下層組織を損傷すること
なく感染部位を所望の深さに焼灼することによって治療
することができ、（ｉｉｉ）火傷痂皮（burn eschar）
（重傷の火傷の結果）は、ダーマブレータで痂皮の厚さ
の変化にしたがって焼灼し、各位置で健常で生存可能な
組織が現れ次第に焼灼を停止することによって除去する
ことができ、（ｉｖ）悪性メラノーマはダーマブレーシ
ョンにより、外科的に誘発される転移を排して、すなわ
ち生存可能なガン細胞を患者の体内に一切放出すること
なく、除去することができ、（ｖ）ダーマブレーション
は焼灼したものを小さな不活性の分子片もしくは原子の
断片に分解するので、細菌もしくはウィルス感染（エイ
ズ等）患者は、表面から焼灼された組織に生存可能なウ
ィルスの小片もしくは他の病原菌が含まれる危険性なく
治療を受けることができ、（ｉｖ）皮膚が弱く、小さな
切り傷や負傷でも自力で直すことができない希な症状の
表皮水疱症患者はその脆い真皮を損なうことなく、ダー
マブレーションにより表皮損傷の除去処置を受けること
ができ、（ｖｉｉ）汗嚢腫および霰粒腫等の眼瞼の縁の
病変はきわめて精度高く治療することができ、睫の損傷
は最低限であり、かつ涙液の流れおよび瞼の内面の粘膜
分布の障りとなり得る眼瞼の縁の傷や窪みができるおそ
れも最小限に留められる。
【００３３】さらに、ダーマブレーションにより基底細
胞癌を除去する用途もある。その場合は、病変と周囲の
健常な組織のコントラストを与える外生の試剤により病
変を選択的にマークすることができる。基底細胞癌は生
検試料の標準的な組織学的処理、すなわち組織を薬剤で
着色することにより、周囲組織と識別される。この組織
学的処理は生検で基底細胞癌を診断するのに用いられ
る。着色剤は患者に直接適用することができ、基底細胞
癌が視認により識別されるので、それを利用してダーマ
ブレータを案内し、最低限の付随損傷で病変が除去され
る。
【００３４】
【発明の実施の形態】かいつまんで言えば、紫外線は光
のフルエンスＦに依存する速度で組織の薄い層を除去す
る。しきい値フルエンスＦthがあり、Ｆthを超えるフル
エンスＦで照射された組織表面の部位は光の（短い）パ
ルス毎におよそ１ミクロンの深さに焼灼される。焼灼部
位下層の隣接する未焼灼組織はいくぶんかの光を吸収
し、１ミクロンをやや下回る深さ、すなわち細胞下の深
さに損傷される。連続する光パルスによって薄い層がさ
らに削除され、最後のパルスの後には焼灼部位の余白部
に極薄の、細胞下組織の層のみが残り、これが損傷を受
ける。したがって、付随損傷は実質的に最小化される。
外科医もしくは医師にはＦthを超えるＦを送出する光源
とその送出ツールが必要である。光源としては、エキシ
マレーザ等の遠紫外線パルスレーザがよいであろう。各
種エキシマレーザは各様の波長で照射を発し、それによ
って組織が各様の深さに各様のＦthで焼灼される。周知
の遠紫外線エキシマレーザには、波長３５１ｎｍのＸｅ
Ｆレーザ、３０８ｎｍのＸｅＣｌレーザ、２４８ｎｍの
ＫｒＦレーザ、１９３ｎｍのＡｒＦレーザ等がある。エ
キシマレーザはすべてヒト（および動物）の、皮膚を含
む組織の焼灼しきい値を超える遠紫外線パルスを発する
能力のあることが立証されている。
【００３５】図２は、本発明の特徴を有する装置の一例
を示す。図示のように、送出ツールは光線２１０が光源
から組織に送られるパイプ２０５で、コーナーで光線の
向きを変えるための調節可能な指向ミラー２１５と、組
織を照射する位置で光線を所望のパターンに形成するた
めのレンズ２２０および送出端のスリット２２５のよう
な調節可能なレンズ／マスキング系とを備える。
【００３６】図３は、本発明の特徴を有する別の例を示
す。図示のように、送出ツールは光ファイバー、もしく
はファイバーバンドル３０５で、その末端に手で持てる
ツール３１０を備え、内科医もしくは技師がこれを操作
して光線を皮膚の照射部位に送る。
【００３７】図１および図２に関し、図２の送出ツール
は調節によって表皮の網状隆起の断面面積に比して小さ
い部位に紫外線照射の焦点を絞ることができる。次い
で、表皮が完全に削除されるまでその部位に光線を照射
した後に、光線を隣接部位に走査／変位させ、その部位
で手順を繰り返し、表皮のこの新たな部位を真皮まで焼
灼する。このように、表皮／真皮インタフェースの不規
則な外形を計算に入れることができる。紫外線ビームを
このように皮膚の部位前後で走査することにより、乳頭
状真皮の乳頭の外形を反映する精巧さで表皮のみが削除
される。
【００３８】以下にさらに詳細に説明するように、本発
明は一態様において、組織を精確な形に除去できる独特
の検知方式を用いる。表皮にはメラニンがあるために色
があるのに対し、真皮は白色である。たとえば、医師は
焼灼箇所を見守る際には白い真皮組織の出現を待てばよ
い。あるいは、レーザツールの送出端近辺に取り付けら
れた光検出器等のフィードバック制御機構により、照射
部位における白い組織の最初の出現を検知し、そこから
送られる信号によって自動的にレーザビームを隣接部位
に移動するか、もしくは照射箇所が隣接部位に移動する
までレーザビームを抑制もしくはブロック／遮断するこ
ともできる。光検出器は周囲光を用いて真皮面からの散
乱光を色素沈着した表皮面からの光と比較しその間の分
光学的／輝度差を検出することができる。光検出器は、
適切なフィルターを用いることによって真皮が現れると
きのスペクトル形（輝度と対照的に）の変化を検出する
ことができる。また別の例においては、照射箇所を低電
力の、可視光線もしくは赤外光線を皮膚表面から散乱さ
せることによって照らすことができる。真皮が現れたと
きの散乱光の強さの変化が検出器へのシグナルとなり、
レーザビームを走査もしくは遮断することができる。
【００３９】図４に示すように、所望の組織焼灼部位以
外は照射をブロック／吸収／反射するマスキング材で覆
うことによって照射する皮膚４０５を画定することもで
きる。マスキング材４１０は浸食可能な材料の厚さを様
々に変えて作製し、均質な光線によって材料が浸食さ
れ、マスキングが完全に浸食されて始めてマスク下の皮
膚が焼灼されるようにすることもできる。したがって、
組織部位によってそれぞれ異なる照射が「適用」され、
浸食可能なマスクを慎重に製作することにより、焼灼の
深さがコントロールされた治療部位が得られる。マスク
には、その浸食中は明らかに認識可能なシグナルを与
え、マスクが浸食され尽くすと直ちにシグナルが消え
る、蛍光染料等のマーキング材を含浸することができ
る。あるいは、マスキングは、組織の焼灼を望まない部
位に酸化亜鉛等の日焼け止めクリームもしくは軟膏を塗
布して行ってもよい。この日焼け止めは治療中に下層の
皮膚まで浸食が完全に進まないように十分に厚く塗布す
ることが必要であろう。
【００４０】照射中の皮膚部位の各位置に対して精確に
制御された数のパルスを送出するには、ロボット／レー
ザ・システムが焼灼中のレーザビームを走査するのに役
立つ。図５は、本発明の特徴を有するその種のロボット
／レーザ・システムの一例を示す。これはいわば、ブラ
ウン管（ＴＶ）ディスプレイにおける電子ビームのラス
タ走査のようなものである。レーザビームの一走査（ま
たはパス）中に送出されるエネルギーの量、即ちパルス
数は僅かであり、したがってその部位を走査する回数を
変えることによって各位置に適切な適用量を与えること
ができる。対照的に、組織除去の速度を上げるために
は、深さの精確なコントロールは犠牲にして当初に送出
する走査毎のエネルギー量を大きくし、所望の深さに接
近することができる。次いで、レーザ・エネルギーを漸
次少なくして連続走査を行い、深さのコントロールの精
度を高め、外科医が微調整によって所望の深さの組織除
去に注意を集中できるようにすることができる。走査の
間に外科医がレーザ・エネルギーの変更を選択するか否
かにより、一走査について照射される組織の各位置毎に
一レーザ・パルスとするか、あるいは各位置毎に多数パ
ルスとして所望の深さに組織除去するパルス数を選択す
るかすることができる。一例は発したビームをコンピュ
ータ制御機構により案内する固定レーザ４１５である。
図示のように、その種の機構の１つとして、相互に直角
の軸中心に回転する一対のミラー４２０を挙げることが
できる。ミラーは、回転角度４３０を精確にディジタル
指定できる位置エンコーダを有するモータ（図示せず）
によって制御することができる。モータは、標準のサー
ボ制御ソフトウェアを走らせるコンピュータ４２５によ
りインタフェースされた標準のＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ回路によ
って制御することができる。モータのエンコーダ情報が
微調整のための必要な位置決め情報を提供する。このシ
ステムは一般的な目標距離０．５メートルでレーザビー
ムを２５ミクロン以内で皮膚上に正確に位置決めできる
ように設計することが好ましい。制御方式、エンコー
ダ、モータ、機械的精度、目標からの距離がすべて全体
の精度に影響する。ここでは、ロボットは校正済み、か
つこれらの確度要件に適合する前進および逆転運動が十
分な精確さをもって知られているものとする。
【００４１】このシステム（例を以下に示す）は、（不
規則な）皮膚表面のどの箇所でも所要の精確さをもって
レーザビームを位置決めできることが好ましい。外科医
はレーザによって走査される部位を幾通りかの技法を用
いて設定することができる。たとえば、外科医はロボッ
ト／レーザ・システムに物理的なマスクもしくはプレー
トを取り付けることによって、レーザビームがレーザ装
置から漏れるミラー角度の範囲を制限することができ
る。あるいは、外科医はコントローラ・ソフトウェアと
キーボード、マウス、あるいはジョイスティック等のユ
ーザインプット装置を介して対話することにより、ミラ
ー角度の範囲を設定することもできよう。いったん走査
部位を指定したら、外科医はレーザシステムに可視光に
よる走査を指示し、その部位が意図した部位であること
を検証することができる。このように外科医はレーザで
走査される部位を下見することができる。走査した部位
が不適切な場合には、患者の姿勢を直すか、レーザの照
射範囲を上記のように調整することができる。
【００４２】それらの箇所の組織焼灼に十分な紫外線レ
ーザ・エネルギーを出すことが可能である上に、さらに
このシステムは治療する部位をヒトの眼もしくは電子検
出器もしくはイメージング検出器アレーに対して可視の
光によって照射することができる。この可視光は、紫外
線が遮断または切られていないときに焼灼紫外線が組織
に当たる箇所の組織を照射することによってシステムを
整合する役に立つ。あるいは、このシステムはレーザビ
ームを指定の皮膚部位上に精確かつ繰返し可能に走査で
きる二次自由度系（２ＤＯＦ）ロボット式装置でもよ
い。システムはレーザビームが送出端から出る２ＤＯＦ
ロボット式アームとすることもできよう。
【００４３】本発明の以下の例においては、ロボット／
レーザ・システムを次のようにプログラムすることがで
きる。（ｉ）指定部位内の各箇所を規則的に連続して走
査する（フル・ラスタ走査）、（ｉｉ）皮膚表面のある
関心の持たれる箇所のみ走査する、あるいは（ｉｉｉ）
走査中の全部位内のある指定された部位を除いてフル・
ラスタ走査を行う。これらのシナリオのそれぞれについ
て共通する手順は、（ａ）照射する組織の部位を指定す
ること、（ｂ）それらの関心部位をレーザ・エネルギー
に暴露して組織の薄い層を削除することを交互に行い、
手順（ａ）と（ｂ）を治療が完了するまで反復すること
である。
【００４４】シナリオ（ｉ）：各箇所を規則的に連続し
て走査するが、一定の個所を物理的マスクを使用して組
織の焼灼から保護する。図４に戻り、ロボット／レーザ
・システム４００は焼灼用の紫外線放射レーザと整合用
の可視レーザと２種類のレーザを放出することができ
る。紫外線放射レーザ源を遮断した状態で、外科医は可
視整合ビーム４１２を治療する皮膚部位前後に走査し、
システム制御機構のための部位指定を行う。外科医は次
いで物理的マスクもしくはマスキング材４１０を部位内
の焼灼走査中に照射はするが治療は受けない、即ち焼灼
しない部位４０６に適用する。マスクは反射性材料製と
し、紫外線レーザ・エネルギーを下の皮膚の反対方向に
向ければよいであろう。あるいは、焼灼のしきい値が皮
膚焼灼のしきい値より大きい吸収材料製とすることもで
きよう。あるいはまた、その吸収材料をこの方法によっ
てマスクが最後まで浸食されないくらい十分に厚い材料
にすることもできよう。次いで、外科医がシャッターを
開いて紫外線放射を入れ、その放射を用いて指定部位４
０７を走査する。フル走査の後、外科医は照射した部位
を評価する。次いでこれ以上組織削除すべきでない部位
にマスキング材料を適用することができる。さらに外科
医はこの過程を治療するすべての箇所が所望の深さに焼
灼されるまで繰り返し、反復毎にマスク適用部位を拡大
していく。焼灼すべき箇所は焼灼すべきでない隣接箇所
と物理的マスクによって区別されるので、患者が少々動
いてもこの手順のあらゆる段階で容認することができ
る。
【００４５】シナリオ（ｉｉ）：大きめの治療部位内の
一定個所のみ走査し、その大きめの部位内の他の箇所は
「電子シャッタ」によって焼灼から保護する。図６は、
本発明によるコンピュータ制御されたロボット／レーザ
・システム４０２の一例を示し、このシステムは焼灼用
の紫外線放射レーザと、整合用の可視レーザと２種類の
レーザビームを放出することができる。外科医は、前と
同様に、焼灼すべき箇所を整合用光４１２を使用して画
定することによって指定することができる。整合用光は
皮膚の治療する箇所を指示しかつ移動してその箇所の外
形を決めることができる。さらに、蛍光材料を適用し、
外形を決めた部位を読み取りし易くすることができる。
ジョイスティック、マウス、もしくは力−トルクセンサ
等の入力装置４５０を使用することによって外科医の手
の動きを可視ビーム位置を制御するサーボモータの運動
コマンドに変換することができる。コンピュータ統合外
科の分野においては患者の特定ポイント位置を機械的ポ
イント装置等の多数もしくは多様の三次元局所化技法を
用いてコンピュータに記録することが周知となってい
る。たとえば、ラッセル（Russell）Ｈ．テイラー（Tay
lor）他（編）の Computer-integrated Surgery: Techn
ology and Clinical Applications, The MIT Press, p
p. 5-19, (1996)（以下「Computer Surgery」と略称）
等を参照されたい。本発明によれば、ロボット／レーザ
・システムは外科医が後に焼灼レーザを使用して「再
現」するために指定した可視ビーム位置を記録するため
のコンピュータ・ソフトウェアを含むことが好ましい。
要するに、外科医は可視光ビームを「ドローイング」ツ
ールとして使用し、焼灼すべき箇所の外形を直接患者の
皮膚に描く。
【００４６】全体の手順には多くの反復が係わるであろ
う。当初段階として、外科医は可視光４１２を使用して
システムを位置決めすることができる。次いで関心の部
位４５５の外形を決めることができる。その時点で、そ
れらの箇所は可視光の中で下見するか、あるいは焼灼モ
ードに切り替え、かつそれらの箇所の制御された治療を
行うように指示することができる。患者は外科医が関心
の箇所を指定するときから焼灼走査が完了するときまで
動くべきでないことに留意されたい。次いで、患者は自
由に移動できる。次の反復のため、新たな関心部位を指
定することができる。新たな部位は前回の箇所と重複す
ることもあろうし、しないこともあろう。そしてこの過
程が反復される。この手順は、皮膚の指定箇所をすべて
所望の深さに焼灼するために必要な回数だけ繰り返され
る。外科医は一般に反復から反復へと決定を下してい
く。
【００４７】多くの場合、治療中の部位が完全に治療さ
れるには多くの反復が要求され、かつ患者が反復の間に
動いた場合には、外科医が治療部位を再指定しなければ
ならない。これでは退屈で、時間がかかり、しかも不正
確な治療を招くことにもなりかねない。したがって、患
者の治療部位とロボットの座標フレームとの間で当分野
では周知の位置合わせを開発することが望ましい。（Co
mputer Surgery, pp.75-97等を参照）。本発明による位
置合わせ技法の詳細な例はシナリオ（ｉｉｉ）で示す
が、手短に言えば、治療される皮膚表面の部位の三次元
位置を決めることによって治療部位を位置合わせするこ
とができるのである。次いで患者が動いたときにその表
面部位を追尾する。その結果、外科医が指定した治療箇
所がこのシステムによって、反復から反復へと、患者が
動いても外科医が再指定することなく確認することがで
きる。この同じ能力によって、外科医は、連続する反復
にわたる複雑な治療のパターンを作ることもできる。た
とえば、外科医は前回に照射した箇所の部位を「電子的
にマスキングされる」大きめの部位内のある部位に関す
る追加の仕様によって再照射することができる。
【００４８】シナリオ（ｉｉｉ）：規則的に焼灼紫外レ
ーザをある部位に走査するが、一定の個所（さらに焼灼
する必要のない）が目標部位内にあるときにレーザを自
動的に「遮断」する。図７は、本発明の特徴を有するコ
ンピュータ支援された紫外線ダーマブレータ・システム
の一例を示す。図示のように、外科医は直接患者にでは
なく、コンピュータ・ディスプレイ５１０における患者
５０５のディジタル画像５００に関心の箇所を指定す
る。そうすることによって、区域編集機能が使用し易く
なる。カメラ５１５をシステムに搭載し、治療する皮膚
部位がカメラの視野内に入るようにすることができる。
このシステムは、ディジタル画像を表示、画像処理、お
よび対話のためにコンピュータ５２５に使用可能にする
ことが好ましい。カメラ画像５００の指定部位と焼灼レ
ーザ５５０によって走査する部位５３０との対応を維持
するため、これらの２つの部位は各々に関して位置合わ
せされなければならない。（位置合わせについては後
述）。
【００４９】かいつまんで言えば、外科医は整合用可視
光を使用して患者を照射しかつ走査することによってシ
ステムを患者に対して適切に初期配置することができ
る。外科医は次いで患者の像を記録（「スナップ撮
影」）する。次に、自動（もしくは半自動）位置合わせ
を行ってレーザ・システムをカメラ画像と整合すること
ができる。このとき患者は焼灼紫外線レーザによる走査
が終了するまで動いてはならない。マウス、ジョイステ
ィック、もしくはタッチスクリーンを使用し、外科医は
ディジタル画像に治療する箇所を指定する。このディジ
タル画像による作業により、コンピュータのグラフィッ
クス処理能力をフルに利用することができ、エリア伸
張、エリア縮小、反転、アウトライニング、色彩判別他
の豊かな編集技法一式が与えられる。外科医は次いで焼
灼レーザを使用して指定箇所を治療する。その後患者は
動いてもよい。次いでこのプロセスをさらなる反復（ス
ナップ撮影、位置合わせ、箇所指定、焼灼）について外
科医が治療完了を決めるまで繰り返す。
【００５０】位置合わせ：シナリオ（ｉｉ）および（ｉ
ｉｉ）は、１つの基準座標フレーム内の一点の座標を別
の基準座標フレーム内の対応する点に関係づける何らか
の位置合わせを必要とするであろう。シナリオ（ｉｉ）
においては、患者の皮膚の部位（患者の現在の姿勢にお
ける）に対応する点がそれより先（患者が動く前）に画
定された皮膚の部位に関係づけられる必要があろう。シ
ナリオ（ｉｉｉ）においては、ディジタル画像で画定さ
れた皮膚の部位が患者の皮膚の部位に関係づけられ、焼
灼レーザビームが正確に目標に向けられなければならな
い。
【００５１】シナリオ（ｉｉ）を基準フレームおよび本
発明による位置合わせに必要な基準フレーム間の変換の
例を示す図８を参照して考えよう。患者が動いた後の皮
膚の部位を動く前の皮膚の同じ部位と位置合わせできる
ためには、まずその皮膚部位を患者に付けた座標系
「Ｐ」に関して定義しなければならない。次いでその座
標系をロボット／レーザ・システムに搭載の可視追跡レ
ーザ６０５によりロボット／レーザ・システムに関係す
る座標フレーム「Ｒ」６６０に関して再位置合わせされ
る。この位置合わせは、数個のマーカ、すなわち基準点
６１０を患者に付け、追跡レーザビーム６０７を追跡レ
ーザが１つの取付位置にある間に各基準点にポイント
し、追跡レーザを第２の取付位置に移動し、かつポイン
ト処理を繰り返し、それによってフレームＲにおける各
基準点の三次元位置を三角法により確立することによっ
て達成することができる。ロボット支援外科手術および
特に位置合わせのための基準点の使用は当分野において
周知である。カザンジデス（Kazanzides）他著「An Int
egrated System for Cementless Hip Replacement」、I
EEE Engineering in Medicine and Biology Magazine 1
4, pp. 307-313 (1995) 等を参照されたい。
【００５２】さらに詳細には、患者座標フレームＰを基
準点６１０により定義する。この基準フレームＰはベク
トルｘ、ｙおよびｚによる正規直交の基礎である。たと
えば、患者座標フレームＰのｘ軸は第１の基準点ｆ1を
フレームＰの起点とし、これより第２の基準点ｆ2への
ラインによって形成されるベクトルである。さらに基準
点を位置ｆ3およびｆ4に置く。基準フレームＲ内の基準
点６１０の三次元位置を決め、グラム−シュミットの直
交化法を用いてｙおよびｚをｘと基準点６１０（Ｒ内
の）の座標により定義する。この直交化法の解説はエド
ワーズ（Edwards）、ペニー（Penney）共著「Elementar
y Linear Algebra」、pp. 241-242, Prentice-Hall, En
glewood Cliffs, NJ, (1988) にある。次いで２つの基
準フレーム、ＰおよびＲ間の変換RＴPが簡単に計算され
る。患者が、たとえば位置０から位置１に移動したとき
には、患者フレームはＰ0からＰ1に変わり、かつ新たな
変換 RＴPを三角法により作ることができる。
【００５３】患者の基準フレーム内の関心部位は基準点
を通過する面６２０（「基準面」）を作ることによって
定義される。外科医が関心部位を追跡レーザによって識
別するときに、そのレーザビームが基準面６２０と一組
の位置６２５で交差する。それらの交差位置に対応する
一組の三次元点が、患者が動いた場合でも、患者座標フ
レームＰ内に指定される。したがって、患者が動いた後
に関心部位を位置合わせするには、基準点の新たな位置
の変換RＴPを計算するだけでよい。患者のディジタル画
像をカメラで記録するシナリオ（ｉｉｉ）における位置
合わせもシナリオ（ｉｉ）と類似するところが多い。こ
の場合も、関心部位は整合レーザと既知の基準点位置６
１０により作られる面６２０との交差および交差位置６
２５により患者座標フレームＰに定義される。主な相違
は、基準点の位置を追跡レーザの２つの異なる位置を用
いて決めるのではなく、２つのカメラ６３０を使用し三
角法により決める点である。カメラはロボット／レーザ
・フレーム６６０に対して固定された位置に搭載するこ
とができる。ロボット／レーザ・フレーム６６０に対す
るその位置（測定フレーム「Ｍ］）は医療手順に先立っ
て決められる校正変換MＴRから分かり、その手順の過程
中に変更されることがない。当業者には１つのカメラを
使用し、２つの異なる位置に移動する方法もあることが
分かるであろう。正確なカメラモデルを医療手順に先立
って作っておくこともまた好ましく、それによって二次
元カメラ画像の各位置（ピクセル）とその画像に置く三
次元点（錐体内の）の組との間の関係が分かる。このカ
メラモデルがあれば、外科医が画像をスナップ撮影した
ときに一対のステレオ画像が得られ、かつコンピュータ
（図示せず）でアクセス可能になる。基準点６１０を識
別しかつ患者基準フレームＰの座標軸（ｘ、ｙ、ｚ）を
作るには周知の画像処理技法を使用することができる。
対のカメラ画像における基準画像間の対応を定める際の
曖昧さ（たとえば、対の画像のうちの１つの画像の１つ
の基準点が第２の基準点によって不鮮明になったが、第
２の画像では両基準点とも鮮明な点である場合等）は、
外科医の眼で患者を観察したところに基づいて解決して
よい。（Ｄ．Ｈ．バラード（Ballard）、Ｃ．Ｍ．ブラ
ウン（Brown）共著「Computer Vision」(Prentice-Hal
l, Englewood Cliffs, NJ, 1982), pp. 88-93等を参
照。）次いで外科医は、上述のように関心部位をコンピ
ュータ画面の画像の１つに直接に指定することができ
る。位置合わせのシナリオ（ｉｉ）におけるように、シ
ステムはその指定を患者フレームＰの関心部位に変換す
る。システムは次いでこの外科手術プランをフォローし
て画面で指定された部位に対応するロボット／レーザ焼
灼位置の組を決定することができる。
【００５４】他にカメラ６３０を使用して基準点６１０
を位置決めする手段としては、三次元ディジタイザ６４
０（患者に取り付けられた発光ダイオード・マーカを光
学的に追跡するカメラのアレー、カナダのNorthern Dig
ital, Inc.製ＯＰＴＯＴＲＡＫTM装置等）（Ｒ．Ｈ．テ
イラー（Taylor）他著「An overview of computer-inte
grated surgery at the IBM Thomas J. Watson Researc
h Center」、IBM J Research and Development 40, p.
172 (1996) 等を参照）もしくは校正されたポイント装
置６５０（基準点６１０に達しかつポイントする機械的
手動ポインタ、カナダのISG Technologies, Inc.製ＶＩ
ＥＷＩＮＧ ＷＡＮＤTM等）等がある。ＵＶダーマブレ
ータにはいくつかの安全策を組み込むことができる。外
科医は皮膚のどの部位を治療するか、何パルスの光を組
織の各箇所に注ぐかを決定する。次いでロボット／レー
ザ・システムを自動操縦にセットする。ただし、手順の
監視を続け、随時システムに手動制御により介入するこ
とができる。これは自動車の速度制御で経済速度を選択
しながら、ブレーキペダルを踏んで瞬時にコントロール
を取り戻すことができる状態に類似している。
【００５５】また、コンピュータを焼灼エネルギーの患
者の皮膚への送出制御に使用する限り、照射中の皮膚の
各箇所をコンピュータによってラベル付けし、かつその
履歴を記録することができる。したがって、安全しきい
値が予め設定されていれば、外科医の明白な指令がない
限りシステムはそのしきい値を超えるパルスは送出しな
い。
【００５６】図９は、全手順を通じて患者の身動きを束
縛せずにレーザ・エネルギーを患者の皮膚に送出するた
めの本発明による代替システムの一例を示す。図示のよ
うに、システムには光ファイバーバンドル７１０を含
み、その一端は患者着用のマスク７１５に挟まれ、他端
の入力端７２０は焼灼レーザビーム７２５により既定の
通りに走査される。ファイバーバンドル７１０は可撓性
であること、かつ患者の皮膚に当接することが好まし
い。外科医は検分のために所定位置に嵌め込むミラー７
３０等を用い、皮膚をファイバーバンドル７１０の入力
端７２０から見ることができる。このミラー７３０は焼
灼時には所定位置から外れ、一眼レフカメラ（ＳＬＲ）
のミラーのような働きをする。検分用ミラーが所定位置
にある状態で、カメラ７３５は患者の皮膚を検分するこ
とができ、その画像７５０をコンピュータ７４０および
コンピュータ・ディスプレイ７４５に伝え、外科医は治
療すべき部位をシナリオ（ｉｉｉ）で説明のようにマー
クすることができる。検分用ミラー７３０が所定位置を
外れた状態で、焼灼を進めることができ、レーザ７００
がファイバー７１０の入力端７２０前後を既定のパター
ンで走査する。引き続き検分、マーキング、焼灼反復が
手順が完了し外科医が満足するまで行われる。このファ
イバーバンドル７１０を使用すると、バンドルの出力端
が手順進行中に患者に対して移動しないので、反復のつ
ど再位置合わせする必要がなくなる。
【００５７】手順−ＵＶダーマブレーション：本発明に
よるパルス紫外線光により皮膚を焼灼することによっ
て、下層真皮の損傷を最小限にとどめかつ瘢痕組織およ
び紅斑を最小限にとどめて表皮組織の削除ができる。紫
外線光のパルス毎に組織の細胞層より薄く削除されるの
で、手順をきわめて精度高くコントロールすることがで
き、皮膚は所望通りの深さに焼灼され、かつその深さは
決して超えない。
【００５８】好適な実施形態においては、皮膚は出血が
ちょうど始まる深さに焼灼され、それ以上深く貫かれて
はならない。したがって、出血を検知したら直ちに焼灼
を停止する必要がある。あるいは、出血の最初の兆候で
進行を遅くし、患者の皮膚の状態により、さらなる、調
節可能な既定の深さで完全に停止するようにすることも
できる。図１ａに戻り、真皮は表皮よりずっと厚く（〜
４ミリ）、細胞が少なく、かつほとんどが結合組織もし
くは線維である。血管は真皮を通っている。皮膚には血
液が満ち溢れている。皮膚の血流は全組織の熱調節器の
役目をしているため、平均血流は皮膚細胞の栄養摂取に
要する最小血流の幾倍も多い。したがって血液は豊富で
かつ基底膜直下の深さを流れている。焼灼によって毛細
管壁が穿孔されると、血液が切開部に溢れ出る。
【００５９】本発明の目的のためには、血液は周囲の真
皮とは１つの非常に重要な点、すなわち、血液中の水性
塩素イオンは波長が２００ｎｍ未満の紫外線放射の強力
な吸収体であり、吸収極大１９０ｎｍであることにおい
て異なる。この吸収は細胞およびタンパク質分子による
紫外線光の吸収とは吸収されたエネルギーが急には熱に
デグレードしない点で異なる。したがって、血液の主要
な成分である「塩水」は入来する紫外線光を「ブロッ
ク」し、切開部の空隙にどれだけ血液が溜まるかによっ
て、焼灼が減衰するか完全に停止するかする。紫外線光
子エネルギーによって電子が塩素イオンから脱離し、塩
素原子と溶媒和電子が水中に溶存して残る。結局、焼灼
および熱拡散時間に比して長い時間スケールで電子は中
性の塩素原子に遭遇し再結合してイオンを形成し、光脱
離エネルギーが熱となるが、温度上昇は最低で組織の生
存可能性もしくは形態構造に影響はない。（Ｒ．Ｊ．レ
ーン（Lane）、Ｒ．リンスカー（Linsker）、Ｊ．Ｊ．
ウィン（Wynne）、Ａ．トレス（Torres）、Ｒ．Ｇ．ジ
ェロニマス（Geronemus）共著「Ultraviolet-Laser Abl
ation of Skin」、Archives of Dermatology 121: 609-
617 (1985)、およびＥ．ラビノヴィッチ（Rabinowitc
h）著「Electron Transfer Spectra and Their Photoch
emical Effect」、Reviews of Modern Physics 14: 112
-131 (1942) 等を参照）。この効果を利用する１つの方
法は、治療中の皮膚表面を水平方向に配向し、光脱離エ
ネルギーのスペクトル域の紫外線照射、たとえば波長１
９３ｎｍのＡｒＦレーザ照射等を上方から目標表面に指
向することである。血液が切開部に溢れると、重力の影
響でたまり、さらなる組織焼灼に対する「ブロック」と
して作用する。あるいは、患者が楽な姿勢で椅子等に座
れば、毛細管壁の透過時に現れる点状溢血斑がその下の
組織のさらなる焼灼をブロックする役に立つ。治療中の
皮膚は厚さが様々に異なるので、皮膚の部位によって異
なる透過の深さで出血が始まるが、自然に起こる出血は
皮膚の部位毎に適切な深さで焼灼をブロックする。
【００６０】ダーマブレーションの手順の様々な時点
で、治療部位が不明瞭になるのを防ぐために血液の除去
もしくは止血が望ましくなろう。血液は生理的食塩水に
よって洗い流せるが、この溶液は波長１９３ｎｍのＡｒ
Ｆエキシマレーザ等の光脱離エネルギーのスペクトル域
の紫外線照射によるさらなる焼灼に対する「ブロック」
として作用し続ける。出血部位はまた、ＡｒＦ、Ｋｒ
Ｆ、ＸｅＣｌ、およびＸｅＦエキシマレーザの紫外線波
長の照射に対して透明な脱イオン水によっても洗い流す
ことができる。
【００６１】図１０は本発明の特徴を有するデュアルレ
ーザシステムを示す。図示のように、ＡｒＦレーザ８１
０からの第１の１９３ｎｍ照射を使用して出血により焼
灼がブロックされるまで皮膚８１５を焼灼することがで
きる。次に、波長を変え（たとえば、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ
もしくはＸｅＦ等の長めの波長を生じる混合ガスの供給
を受ける第２のレーザ８２０等）、それによって第２の
波長の照射は光脱離によってブロックされず、血液タン
パクによって吸収され、血液を十分に加熱して凝固させ
る。したがって、さらなる出血は止まり、瘢痕組織が形
成されることなく治癒する組織元来の能力が保持され
る。
【００６２】図１１は本発明によるシステムの別の実施
形態を示す。図示のように、紫外線照射９５５と重複す
るように皮膚を狙った可視照射レーザ９１０を使用して
出血の兆候を検出することができ、治療中の皮膚の粗い
表面から散乱する可視ビーム９１５が形成する可視「ス
ポット」を医師の眼もしくは治療中の組織近辺に搭載さ
れた光検出器９３０によって検出することができる。点
状溢血が現れたときは、この可視レーザビームのある小
さな部分が液体表面から屈折反射し、かつ可視レーザビ
ームのある大きな部分が血液中の赤血球の色素（ヘモグ
ロビン）に吸収され、それによって光検出器に当たる光
が大幅に減少する。この信号の減少は紫外線レーザ９５
０電源もしくはビーム・シャッタに制御信号９６０によ
りフィードバックすることができ、それによって外科的
手順を終える。
【００６３】あるいは、乳頭状真皮内に出血を誘発する
のに十分な深さまで浸透する代わりに、表皮の完全な焼
灼を白色真皮境界９２５の最初の出現をモニタすること
によって検知することもできる。真皮は色素沈着した表
皮と基底細胞が全体に削除されたときにまず現れる。た
とえば、集束された小さな断面（乳頭もしくは網状隆起
の面積に比して）のレーザビーム９５５を走査し、白色
真皮組織９２０の検出に応じて遮断することができる。
その色の変化は医師の眼で視認により検出することがで
きる。あるいは、色の変化は可視レーザビーム９１５か
らの散乱光の量をモニタする光検出器９３０によって検
出することもできる。色の変化を周囲光の存在中で検出
する能力を改善するには、照射中の可視レーザビーム９
１５の色に合わせて調整されたフィルタを光検出器９３
０に装備するとよかろう。検出された光を可視レーザの
色の周囲の狭いスペクトル域に限定することにより、こ
の検出方式によって周辺光に対してすべての他の色が判
別され、それによって真皮境界出現の検出精度が向上
し、外科的手順を終えるフィードバックに使用すること
ができる。
【００６４】図１２は、本発明の特徴を有するレーザシ
ステムのさらに別の例を示す。図示のように、レーザシ
ステム１０１０はレーザビーム１０５０を比較的に大き
な部位に適用することができ、その範囲は多くの乳頭状
外形部に及ぶ。ビームの光源１０１０と皮膚との間に活
性のマスク１０６０を使用し、ビームの選択された部分
を遮断することができる（図１２）。マスク１０６０は
検出器１０７０もしくは検出器のアレーにより制御する
ことができ、それによって照射中の皮膚の部位毎に色彩
変化に基づくフィードバック信号１０７５が制御システ
ム１０８０に与えられ、次いで制御システムがその部位
を照射中のレーザビームの一部を一対一「マップ」に抑
制もしくは遮断する。表皮１００５はメラニンを含むが
真皮層１０２０は白いことを想起されたい。このマスク
は電気光学的に制御、あるいはビーム内に回転する不透
明なフラップのアレーによって機械的に遮断することも
でき、それによって選択された部分がブロックされる。
このマスク１０６０は、レーザビームが比較的にデフォ
ーカスされ、大きな部位がカバーされる位置で焼灼レー
ザビーム１０５０内に置いてもよかろう。そのような位
置では、レーザビーム１０５０の強度は低くかつフルエ
ンスも低くてマスクは損傷されない。その位置では、前
記アレーの各要素は比較的大きくてよい。ビームが投射
レンズ１０６５によって皮膚のより小さな部位１０９０
に集束されるとき、各要素を通過する光は対応して非拡
大化されかつ強化されるであろう。このように、マスク
・アレーによって伝達される光のパターンは皮膚の対応
してより小さな部位に投射され、表皮／真皮境界の外形
をなぞるのに適した横方向の精度をもたらす。さらに、
集束によってレーザビームのフルエンスが増し、焼灼の
ためのしきい値を超えることが保証される。このよう
に、表皮１００５は、真皮／表皮インタフェース１０１
５の不規則な外形にかかわらず、真皮境界まできわめて
距離精度高くかつ横方向制御よく制御可能に焼灼され
る。
【００６５】一実施形態において、光検出器１０７０
は、図１１に示すように、照射レーザ９１０とともに、
かつこれに対応して使用することができよう。皮膚は１
つの多層光学系として巨視的にモデル化できることが知
られている。（ジェームズ・リーガン（James Rega
n）、ジョン・パリッシュ（John Parrish）編「The Sci
enceof Photomedicine」, Plenum Press, NY, (1982),
Chapter 6, pp. 147-194を参照。ここにその全体に言及
して本明細書に取り入れる）。日焼け保護と皮膚内のメ
ラニン色素沈着度との間の関係は周知の通りである。そ
れはなぜならば、表皮に存在しかつ基底膜に最も集中し
ているメラニンは短い波長の可視光および紫外線照射双
方の強力な吸収体だからである。約３５０ｎｍから１３
００ｎｍのスペクトル域（３５０ｎｍ〜４００ｎｍの近
紫外線、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光、および７０
０ｎｍ〜１３００ｎｍの近赤外線を含む）では、表皮は
総じて光学的に吸収する要素としてモデル化することが
でき、一方下層の真皮は拡散反射体として作用し、その
再放出は波長に伴って増加する。このスペクトル域にお
ける表皮からの再放出は実質的に皮膚表面の正反射（直
入射ビームの場合〜５％）によるものである。メラニン
を含有する表皮を完全に除去した場合の外部（紫外線、
可視光線もしくは赤外線）照射レーザの再放出における
変化（光検出器（９３０、１０７０）により検出の）
は、フィードバックして紫外線レーザもしくは活性のマ
スク１０６０を選択的に遮断することができよう。たと
えば、照射レーザを焼灼中の部位前後をマスクアレー１
０６０を介して走査し、マスクアレーの要素の１つの投
射画像に対応する各部位を順次照射する。次いで光検出
器１０７０によって検出された散乱光が与えるフィード
バック信号１０７５により、所望の深さに焼灼された皮
膚の部位に投射するマスクアレーの位置でレーザビーム
が選択的に遮断される。単なる例として示せば、３３０
ｎｍ〜４００ｎｍおよび６５０〜７００ｎｍで、メラニ
ンはきわめて吸収力高く、一方真皮の吸収力は無視する
ことができる。光検出器はこれらのスペクトル域の１つ
の光を放出する照射レーザの波長に関して再放出の増加
（または減少）に反応して制御信号を伝達するように選
択されるだろう。
【００６６】表皮の色素であるメラニンは、基底細胞層
のメラノサイトに生成する。基底層が削除されると、上
層の表皮に色素を与えるには新たな基底層が再生されな
ければならない。削除部位に含まれた毛嚢が甚だしく損
傷されるほどの深さに皮膚が削除された場合には、それ
らは色素沈着した基底層再生の「種」にはならず、治癒
した部位は周囲の皮膚よりずっと白く見える（含有メラ
ニンが少ない）。本発明のＵＶダーマブレーションの方
法および装置は、精細な深さのコントロールをその長所
とするので、毛嚢は破壊されることなく生存可能に留ま
り、かつ周囲の皮膚に合う色素沈着を与えることができ
る新鮮なメラノサイトはもとより、完全に機能を発揮す
る基底層再生の源となり得る。
【００６７】ＵＶダーマブレーションを基底細胞癌を削
除するために適用する際には、まず治療する皮膚を生検
試料の組織学的準備に使用されるような薬剤である外因
性試剤で着色することができる。それによって病変に周
囲の健康な組織とコントラストをなす色と暗さの「マー
ク」が付けられる。次いで図１１の方式により真皮焼灼
手順をコントロールし、可視レーザビームを焼灼部位の
組織に照射し、散乱可視光を測定してその部位表面が病
変組織であるか健康な組織であるか決定し、かつその測
定値を健康な組織が照射点にある時に紫外線ビームの遮
断を制御するために使用することができる。基底細胞癌
を含む指定部位の走査は、散乱した可視光から由来する
測定結果の信号による決定にしたがって、病変が完全に
除去されるまで十分な回数反復することができる。
【００６８】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００６９】（１）焼灼しきい値フルエンスＦthを超え
るフルエンスＦを送出可能なパルス光源と、前記光源か
らの光を皮膚上の位置に指向しかつ皮膚のある位置が所
望の深さに焼灼されたかどうか決定するための、前記光
源に連結された制御機構と、を備える皮膚除去のための
外科的システム。 （２）前記光源が紫外線源である上記（１）に記載のシ
ステム。 （３）前記光源が、波長が約１９３ｎｍのフッ化アルゴ
ン（ＡｒＦ）レーザ、波長が約２４８ｎｍのフッ化クリ
プトン（ＫｒＦ）レーザ、波長が約３０８ｎｍの塩化キ
セノン（ＸｅＣｌ）レーザ、波長が約３５１ｎｍのフッ
化キセノン（ＸｅＦ）レーザ、エルビウム・ヤグレーザ
からなるグループから選択されるレーザである上記
（１）に記載のシステム。 （４）前記レーザがＡｒＦレーザであり、前記システム
がさらに、前記ＡｒＦレーザと異なる波長および比較的
に高い血液吸収特性を有する凝固光源と、皮膚の一定の
位置における血液の出現を検知する手段と、皮膚の一定
の位置における血液の検出に応じて前記凝固光源に切り
替える手段と、を備える上記（３）に記載のシステム。 （５）前記凝固光源がさらに波長約２４８ｎｍのフッ化
クリプトン（ＫｒＦ）レーザである上記（４）に記載の
システム。 （６）前記凝固光源がさらに波長約３０８ｎｍの塩化キ
セノン（ＸｅＣｌ）レーザである上記（４）に記載のシ
ステム。 （７）前記凝固光源がさらに波長約３５１ｎｍのフッ化
キセノン（ＸｅＦ）レーザである上記（４）に記載のシ
ステム。 （８）前記制御機構が表皮／真皮境界の外形に沿って表
皮を制御可能に焼灼する手段を備える上記（１）に記載
のシステム。 （９）前記制御可能に焼灼する手段がさらに表皮／真皮
境界近辺もしくは同境界における色の変化を検出する手
段を備える上記（８）に記載のシステム。 （１０）皮膚の指定された部位前後を前記光で走査する
手段をさらに備える上記（１）に記載のシステム。 （１１）前記制御機構がさらに、１つもしくは複数の回
転可能なミラーであって、前記ミラーは前記光源を制御
可能に走査するために前記光源経路に位置決めされるミ
ラーと、１つもしくは複数の前記ミラーを角度回転させ
かつその角度位置をフィードバックするための、前記ミ
ラーに連結された１つもしくは複数のモータと、前記モ
ータを制御しかつ前記光源を皮膚の一定の位置で選択的
に遮断するための、前記光源および前記モータに連結さ
れたコンピュータと、を備える上記（１）に記載のシス
テム。 （１２）前記ミラーが相互に直角の軸を有する少なくと
も２つのミラーを備える上記（１１）に記載のシステ
ム。 （１３）前記制御機構がさらに、前記光源を皮膚の一定
の位置で選択的に遮断するための、前記光源に連結され
たコンピュータを備える上記（１）に記載のシステム。 （１４）前記制御機構が、皮膚を照射する第２の光源
と、入力および出力を有し、前記入力が前記第２の光源
から散乱／反射／蛍光化（fluoresced）光を受け、かつ
前記出力が前記システムにフィードバック信号を与え、
それによって前記光源が一定の位置で前記入力の前記第
２の光源に応じて抑制される少なくとも１つの光検出器
と、を備えるフィードバック制御機構を含む上記（１）
に記載のシステム。 （１５）所望の深さに焼灼された一定の位置で前記光源
を選択的に遮断するための、前記フィードバック制御機
構に連結された活性のマスクアレーを備える上記（１
４）に記載のシステム。 （１６）前記第２の光源が可視光源を備える上記（１
４）に記載のシステム。 （１７）前記第２の光源が赤外光源を備える上記（１
４）に記載のシステム。 （１８）前記第２の光源が周辺光源を備える上記（１
４）に記載のシステム。 （１９）前記第２の光源が表皮メラニンによって比較的
に高度に吸収されかつ真皮層によって比較的に高度に再
放出される光源を備える上記（１４）に記載のシステ
ム。 （２０）前記光源がレーザであり、かつ前記システムが
ロボット／レーザ・システムを備え、さらに、皮膚上の
位置の像を視覚化するためのカメラと、前記カメラに連
結されたコンピュータであって、前記コンピュータはレ
ーザを指向する皮膚の位置を表示するための出力および
同皮膚の位置を指定するための入力を有するコンピュー
タと、を備える上記（１）に記載の外科的システム。 （２１）前記光源がレーザであり前記システムがさらに
レーザビームを直径約２５ミクロンまでの小さい点に集
束するための機構を備える上記（１）に記載の外科的シ
ステム。 （２２）１つの基準患者座標フレームのある点の座標を
基準ロボット／レーザ・フレームの対応する位置に関係
付けるための位置合わせ手段をさらに備える上記（２
０）に記載のシステム。 （２３）前記位置合わせ手段がさらに、皮膚に基準点を
付けるための手段と、前記コンピュータに連結された、
前記基準点の三次元座標を記録するための移動可能な追
跡レーザと、前記基準点の基準追跡レーザ・フレームに
おける三次元位置を設定するための三角法手段と、を備
える上記（２２）に記載のシステム。 （２４）前記位置合わせ手段がさらに、位置変更後の基
準患者フレーム内の皮膚部位に対応する点を前記位置変
更前の基準患者フレーム内の同じ皮膚部位に関係付ける
ための手段を備える上記（２３）に記載のシステム。 （２５）前記位置合わせ手段がさらに、ディジタル画像
に定義された皮膚部位の点を患者の皮膚部位に関係付け
ることによって前記光源を正確に指向するための手段を
備える上記（２３）に記載のシステム。 （２６）前記位置合わせ手段がさらに、基準点を皮膚に
付ける手段と、前記コンピュータに連結されかつ前記基
準点の座標を記録するために前記ロボット／レーザ・シ
ステムに対して固定された位置に搭載された一対のカメ
ラと、前記カメラの前記固定された位置を前記ロボット
／レーザ・システムに既定の校正変換から関係付けるた
めの校正手段と、二次元カメラ画像における各位置と画
像化された空間内の一組の三次元点との関係をマッピン
グするためのカメラ・モデルと、を備える上記（２２）
に記載のシステム。 （２７）１つもしくは複数の回転可能なミラーであっ
て、前記光源を制御可能に走査するための光源経路に位
置決めされたミラーと、１つもしくは複数のモータであ
って、前記ミラーに連結され、前記１つもしくは複数の
ミラーを角度回転しかつその角度位置をフィードバック
するためのモータと、をさらに備える上記（２０）に記
載のロボット／レーザ・システム。 （２８）出力端および入力端を有し、前記出力端が患者
に付けるマスクに取り付けられかつ前記入力端が前記光
源を既定通りに受けるのに適している、可撓性光ファイ
バーバンドルをさらに備える上記（２０）に記載のシス
テム。 （２９）前記ファイバーバンドルにより前記カメラを使
用して皮膚を検分するために前記入力端に隣接して置か
れた着脱自在のミラーをさらに備える上記（２８）に記
載のシステム。 （３０）前記ロボット／レーザ・システムがさらに、焼
灼中の皮膚を照射する第２の光源であって、前記第２の
光源からの光が焼灼位置から散乱／反射／蛍光化する光
源と、入力および出力を有する光検出器であって、前記
入力が前記第２の光源からの光を受け、かつ前記出力が
前記システムに連結されかつ前記パルス光源を一定の位
置で抑制するためにフィードバック信号を前記システム
に与える光検出器と、を備える上記（２０）に記載のシ
ステム。 （３１）前記第２の光源が血液の出現に応じて抑制信号
を光検出器に与える上記（１４）に記載のシステム。 （３２）前記制御機構が整合機構を含み、可視レーザで
あって、焼灼光と一致する位置の皮膚を照射するビーム
を発するレーザと、前記ビームを皮膚の前記位置前後で
走査する手段と、前記走査手段に連結された、走査ビー
ム位置を記録し、次いで焼灼光源で皮膚の前記位置前後
を自動走査するための手段と、を備える上記（１）に記
載のシステム。 （３３）焼灼しきい値フルエンスＦthを超えるフルエン
スＦを送出可能なパルス光源を含む外科的システムにお
いて、前記光源からの光を皮膚上の位置に指向するステ
ップと、皮膚のある位置が所望の深さに焼灼されたかど
うかを制御可能に決定するステップと、からなる皮膚の
除去方法。 （３４）前記光源が紫外線源である上記（３３）に記載
の方法。 （３５）前記光源が、波長が約１９３ｎｍのフッ化アル
ゴン（ＡｒＦ）レーザ、波長が約２４８ｎｍのフッ化ク
リプトン（ＫｒＦ）レーザ、波長が約３０８ｎｍの塩化
キセノン（ＸｅＣｌ）レーザ、波長が約３５１ｎｍのフ
ッ化キセノン（ＸｅＦ）レーザ、エルビウム・ヤグレー
ザからなるグループから選択されるレーザである上記
（３３）に記載の方法。 （３６）前記レーザがＡｒＦレーザであり、さらに、皮
膚の一定の位置における血液の出現を検知するステップ
と、皮膚の一定の位置における血液の検出に応じて凝固
光源に切り替え、前記ＡｒＦレーザと異なる波長および
比較的に高い血液吸収特性を有する凝固光源を与えるス
テップと、からなる上記（３５）に記載の方法。 （３７）前記凝固光源が、波長が約２４８ｎｍのフッ化
クリプトン（ＫｒＦ）レーザ、波長が約３０８ｎｍの塩
化キセノン（ＸｅＣｌ）レーザ、波長が約３５１ｎｍの
フッ化キセノン（ＸｅＦ）レーザからなるグループから
選択される上記（３６）に記載の方法。 （３８）前記制御可能に決定するステップが表皮／真皮
境界の外形に沿って表皮を制御可能に焼灼するステップ
からなる上記（３３）に記載の方法。 （３９）前記制御可能に決定するステップがさらに表皮
／真皮境界近辺もしくは同境界における色の変化を検出
するステップからなる上記（３３）に記載の方法。 （４０）さらに、皮膚の指定された部位前後を前記光で
走査するステップからなる上記（３３）に記載の方法。 （４１）さらに、皮膚の前後を前記光源で制御可能に走
査するステップと、皮膚が所望の深さに焼灼されたとき
に皮膚の一定の位置で前記光源を選択的に遮断するステ
ップと、からなる上記（３３）に記載の方法。 （４２）さらに、第２の光源を与え、皮膚の前記位置を
照射するステップと、前記第２の光源から散乱／反射／
蛍光化光を受けるステップと、前記光源を一定の位置で
前記の受けるステップに応じて抑制するステップと、か
らなる上記（３３）に記載の方法。 （４３）前記の抑制するステップがさらに、所望の深さ
に焼灼された一定の位置で前記光源を選択的に遮断する
ステップからなる上記（４２）に記載の方法。 （４４）前記第２の光源が可視光源、赤外光源、および
周辺光源からなるグループから選択される上記（４２）
に記載の方法。 （４５）前記第２の光源が表皮メラニンによって比較的
に高度に吸収されかつ真皮層によって比較的に高度に再
放出される光源を備える上記（４２）に記載の方法。 （４６）前記の抑制するステップがさらに前記光源を一
定の位置で血液の出現に応じて抑制するステップからな
る上記（４２）に記載の方法。 （４７）前記光源がレーザであり、さらに、皮膚上の位
置の像を視覚化するステップと、レーザが指向される皮
膚の位置を指定しかつ表示するステップと、からなる上
記（３３）に記載の方法。 （４８）前記システムがロボット／レーザ・システムを
備え、さらに、１つの基準患者座標フレームのある点の
座標を基準ロボット／レーザ・フレームの対応する位置
に関係付けるステップからなる上記（４７）に記載の方
法。 （４９）さらに、基準点を皮膚に付けるステップと、前
記基準点の三次元座標を記録するステップと、前記基準
点の基準追跡レーザ・フレームにおける三次元位置を設
定するステップと、からなる上記（４８）に記載の方
法。 （５０）さらに、位置変更後の基準患者フレーム内の皮
膚部位に対応する点を前記の位置変更前の基準患者フレ
ーム内の同じ皮膚部位に関係付けるステップからなる上
記（４９）に記載の方法。 （５１）さらに、ディジタル画像に定義された皮膚部位
の点を患者の皮膚部位に関係付けることによって前記光
源を正確に指向するステップからなる上記（４９）に記
載の方法。 （５２）さらに、基準点を皮膚に付けるステップと、前
記基準点の座標を記録するために前記ロボット／レーザ
・システムに対して固定された位置に搭載された一対の
カメラを設けるステップと、前記カメラの前記固定され
た位置を前記ロボット／レーザ・システムに既定の校正
変換から関係付けるステップと、二次元カメラ画像にお
ける各位置と画像化された空間内の一組の三次元点との
関係をマッピングするステップと、からなる上記（４
８）に記載の方法。 （５３）さらに、出力端および入力端を有し、前記出力
端が皮膚のマスクに取り付けられかつ前記入力端が前記
光源を受けるのに適している可撓性光ファイバーバンド
ルを取り付けるステップからなる上記（４７）に記載の
方法。 （５４）前記ロボット／レーザ・システムがさらに、皮
膚を第２の光源で照射することであって、前記第２の光
源からの光が焼灼位置から散乱／反射／蛍光化する光源
で照射することと、前記第２の光源からの光を受けるこ
とと、前記パルス光源を一定の位置で前記の受けるステ
ップに応じて抑制すること、からなる上記（４７）に記
載の方法。 （５５）さらに、皮膚を可視レーザからのビームで焼灼
光と一致する位置で照射するステップと、前記ビームを
皮膚の前記位置前後で走査するステップと、走査したビ
ーム位置を前記の走査するステップに応じて記録するス
テップと、焼灼光源を皮膚の前記位置前後で前記の記録
するステップに応じて自動走査するステップと、からな
る上記（３３）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒトの正常な皮膚の断面を示す。
【図２】本発明により製作された装置の一形態を示す。
【図３】本発明により製作された装置の一形態を示す。
【図４】患者と直接対話する外科医を含む本発明による
装置の一形態を示す。
【図５】本発明によるレーザビーム走査手段を含む装置
の一形態を示す。
【図６】遠隔機構を介して患者と対話する外科医を含む
本発明による装置の一形態を示す。
【図７】遠隔機構を介して患者と対話する外科医を含む
本発明による装置の一形態を示す。
【図８】図６および図７の装置の操作を説明する構成
図。
【図９】本発明により製作される装置の例を示す。
【図１０】本発明により製作される装置の例を示す。
【図１１】本発明により製作される装置の例を示す。
【図１２】本発明により製作される装置の例を示す。
【符号の説明】
２０５ パイプ ２１０ 光線 ２１５ 指向ミラー ２２０ レンズ ２２５ スリット ４００ ロボット／レーザ・システム ４０５ 照射部位 ４０６ 非焼灼部位 ４０７ 走査部位 ４１０ マスキング材 ４１２ 可視整合ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・ヘンリー・ゴモリ アメリカ合衆国10591 ニューヨーク州 タリータウン サウス・ワシントン・ス トリート 52 (72)発明者 ジェローム・マーヴィン・フェルゼンス テイン アメリカ合衆国10570 ニューヨーク州 プレザントヴィル ヘリテージ・ドライ ブ 30 (56)参考文献 特開 昭60−225580（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−15546（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−3927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−38413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−101162（ＪＰ，Ａ) 特許2581488（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−53540（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平３−503368（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 18/20 A61N 5/067

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】焼灼しきい値フルエンスＦｔｈを超えるフ
    ルエンスＦを送出可能な焼灼パルス光源と、 前記焼灼パルス光源からの光を皮膚上の位置に指向しか
    つ皮膚のある位置が所望の深さに焼灼されたかどうか決
    定するための、前記光源に連結された制御機構と、 を備え、 前記焼灼パルス光源がＡｒＦレーザであり、さらに、 前記ＡｒＦレーザと異なる波長および比較的に高い血液
    吸収特性を有する凝固光源と、 皮膚の一定の位置における血液の出現を検知する手段
    と、 皮膚の一定の位置における血液の検出に応じて前記凝固
    光源に切り替える手段と、 を備える皮膚除去のための外科的システム。
  2. 【請求項２】前記凝固光源が、波長が２４８ｎｍのフッ
    化クリプトン（ＫｒＦ）レーザ、波長が３０８ｎｍの塩
    化キセノン（ＸｅＣｌ）レーザ、波長が３５１ｎｍのフ
    ッ化キセノン（ＸｅＦ）レーザ、エルビウム・ヤグレー
    ザからなるグループから選択されるレーザである、請求
    項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】前記制御機構が表皮／真皮境界の外形に沿
    って表皮を制御可能に焼灼する手段を備える請求項１に
    記載のシステム。
  4. 【請求項４】前記制御可能に焼灼する手段がさらに表皮
    ／真皮境界近辺もしくは同境界における色の変化を検出
    する手段を備える請求項３に記載のシステム。
  5. 【請求項５】皮膚の指定された部位前後を前記焼灼パル
    ス光源からの光で走査する手段をさらに備える請求項１
    に記載のシステム。
  6. 【請求項６】前記制御機構がさらに、 １つもしくは複数の回転可能なミラーであって、前記ミ
    ラーは前記焼灼パルス光源を制御可能に走査するために
    光源経路に位置決めされるミラーと、 １つもしくは複数の前記ミラーを角度回転させかつその
    角度位置をフィードバックするための、前記ミラーに連
    結された１つもしくは複数のモータと、 前記モータを制御しかつ前記焼灼パルス光源を皮膚の一
    定の位置で選択的に遮断するための、前記焼灼パルス光
    源および前記モータに連結されたコンピュータと、 を備える請求項１に記載のシステム。
  7. 【請求項７】前記ミラーが相互に直角の軸を有する少な
    くとも２つのミラーを備える請求項６に記載のシステ
    ム。
  8. 【請求項８】前記制御機構がさらに、前記焼灼パルス光
    源を皮膚の一定の位置で選択的に遮断するための、前記
    光源に連結されたコンピュータを備える請求項１に記載
    のシステム。
  9. 【請求項９】前記制御機構が、 皮膚を照射する照射光源と、 入力および出力を有し、前記入力が前記照射光源から散
    乱／反射／蛍光化（fluoresced）光を受け、かつ前記出
    力が前記システムにフィードバック信号を与え、それに
    よって前記焼灼パルス光源が一定の位置で前記入力の前
    記照射光源に応じて抑制される少なくとも１つの光検出
    器と、 を備えるフィードバック制御機構を含む請求項１に記載
    のシステム。
  10. 【請求項１０】所望の深さに焼灼された一定の位置で前
    記焼灼パルス光源を選択的に遮断するための、前記フィ
    ードバック制御機構に連結された活性のマスクアレーを
    備える請求項９に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】前記照射光源が可視光源を備える請求項
    ９に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】前記照射光源が赤外光源を備える請求項
    ９に記載のシステム。
  13. 【請求項１３】前記照射光源からの光が、表皮メラニン
    によって比較的に高度に吸収されかつ真皮層によって比
    較的に高度に再放出される光である請求項９に記載のシ
    ステム。
  14. 【請求項１４】前記システムがロボット／レーザ・シス
    テムを備え、さらに、 皮膚上の位置の像を視覚化するためのカメラと、 前記カメラに連結されたコンピュータであって、前記コ
    ンピュータは焼灼パルスレーザ光を指向する皮膚の位置
    を表示するための出力および同皮膚の位置を指定するた
    めの入力を有するコンピュータと、 を備える請求項１に記載の外科的システム。
  15. 【請求項１５】前記システムがさらに焼灼パルスレーザ
    ビームを直径約２５ミクロンまでの小さい点に集束する
    ための機構を備える請求項１に記載の外科的システム。
  16. 【請求項１６】１つの基準患者座標フレームのある点の
    座標を基準ロボット／レーザ・フレームの対応する位置
    に関係付けるための位置合わせ手段をさらに備える請求
    項１４に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】前記位置合わせ手段がさらに、 皮膚に基準点を付けるための手段と、 前記コンピュータに連結された、前記基準点の三次元座
    標を記録するための移動可能な追跡レーザと、 前記基準点の基準追跡レーザ・フレームにおける三次元
    位置を設定するための三角法手段と、 を備える請求項１６に記載のシステム。
  18. 【請求項１８】前記位置合わせ手段がさらに、位置変更
    後の基準患者フレーム内の皮膚部位に対応する点を前記
    位置変更前の基準患者フレーム内の同じ皮膚部位に関係
    付けるための手段を備える請求項１７に記載のシステ
    ム。
  19. 【請求項１９】前記位置合わせ手段がさらに、ディジタ
    ル画像に定義された皮膚部位の点を患者の皮膚部位に関
    係付けることによって前記光源を正確に指向するための
    手段を備える請求項１７に記載のシステム。
  20. 【請求項２０】前記位置合わせ手段がさらに、 基準点を皮膚に付ける手段と、 前記コンピュータに連結されかつ前記基準点の座標を記
    録するために前記ロボット／レーザ・システムに対して
    固定された位置に搭載された一対のカメラと、 前記カメラの前記固定された位置を前記ロボット／レー
    ザ・システムに既定の校正変換から関係付けるための校
    正手段と、 二次元カメラ画像における各位置と画像化された空間内
    の一組の三次元点との関係をマッピングするためのカメ
    ラ・モデルと、 を備える請求項１６に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】１つもしくは複数の回転可能なミラーで
    あって、前記焼灼パルス光源を制御可能に走査するため
    の光源経路に位置決めされたミラーと、 １つもしくは複数のモータであって、前記ミラーに連結
    され、前記１つもしくは複数のミラーを角度回転しかつ
    その角度位置をフィードバックするためのモータと、 をさらに備える請求項１４に記載のロボット／レーザ・
    システム。
  22. 【請求項２２】出力端および入力端を有し、前記出力端
    が患者に付けるマスクに取り付けられかつ前記入力端が
    前記焼灼パルス光源からの光を受けるのに適している、
    可撓性光ファイバーバンドルをさらに備える請求項１４
    に記載のシステム。
  23. 【請求項２３】前記ファイバーバンドルにより前記カメ
    ラを使用して皮膚を検分するために前記入力端に隣接し
    て置かれた着脱自在のミラーをさらに備える請求項２２
    に記載のシステム。
  24. 【請求項２４】前記照射光源が血液の出現に応じて抑制
    信号を光検出器に与える請求項９に記載のシステム。
  25. 【請求項２５】前記制御機構が整合機構を含み、 可視光レーザであって、焼灼光と一致する位置の皮膚を
    照射するビームを発する可視光レーザと、 前記ビームを皮膚の前記位置前後で走査する手段と、 前記走査手段に連結された、走査ビーム位置を記録し、
    次いで焼灼光源で皮膚の前記位置前後を自動走査するた
    めの手段と、 を備える請求項１に記載のシステム。
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