JP6084065B2 - レーザ治療装置およびレーザ治療装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ治療装置およびレーザ治療装置の制御方法に関するものである。

従来、剣状突起近傍から心嚢内に内視鏡などの医療デバイスを挿入して心臓を処置する手術方法が知られている。この手術方法において、患者の身体への侵襲を低減するために、細径で軟性の医療デバイスが使用されている。

一方、治療領域にレーザ光を照射して治療領域の組織を焼灼するアブレーション機能を有する内視鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。治療領域に照射されるレーザ光の照射強度は、内視鏡の先端から治療領域までの照射距離に依存し、照射距離が長くなる程、照射強度が弱くなる。特許文献１では、この照射距離を測定し、測定された照射距離に基づいてレーザ光の照射光量を調整している。

特開２０１１−４５４６１号公報

しかしながら、上述したような心嚢内での治療においては、照射距離に応じてレーザ光の照射光量を調整するだけでは不十分である場合が多い。すなわち、心嚢内の空間は非常に狭いうえに、軟性の医療用デバイスは先端を精度良く操作することが難しい。このように、医療用デバイスの先端の位置および姿勢が制限される心嚢内においては、医療用デバイスの先端を治療領域の正面に配置することが難しく、レーザ光を治療領域に対して斜め方向から照射せざるを得ない。レーザ光を斜め方向から照射した場合には、１つの治療領域内においても照射距離にばらつきが生じ、その結果焼灼の程度にムラが生じてしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、位置および姿勢が制限される状況においても治療領域を常に均一に焼灼することができるレーザ治療装置およびレーザ治療装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、生体内に挿入される細長い挿入部と、該挿入部の内部に長手方向に沿って配置された光ファイバと、前記挿入部の基端側に配置され、強度が一定である計測光と強度が略周期的に時間変動可能である治療光とを前記光ファイバの基端に供給する光源部と、前記光ファイバの先端を振動させることによって該先端から出射されて前記挿入部の先端から前記生体へ照射される前記治療光または前記計測光を前記生体の治療領域において走査させる走査部と、前記計測光の前記治療領域からの反射光を検出する光検出部と、前記計測光および前記治療光を順番に前記光源部から前記光ファイバに供給させて前記治療領域において走査させる制御部とを備え、該制御部は、前記光検出部によって検出された前記計測光の反射光の強度の空間分布に基づいて前記治療光の強度を設定し、設定した強度を有する前記治療光を前記光源部から前記光ファイバに供給させるレーザ治療装置を提供する。

本発明によれば、光源部から光ファイバに供給された治療光が走査部によって走査されながら挿入部の先端から生体内の治療領域へ照射されることによって、治療領域の組織を治療光によって焼灼することができる。

この場合に、制御部は、治療光の照射に先立ち、強度が一定である計測光を治療領域において走査させることによって、光検出部によって検出された計測光の反射光の強度から、反射光の強度の空間分布を得る。得られた空間分布は、治療領域に対する挿入部の先端の位置および姿勢に依存する強度のムラを含む。制御部は、この空間分布に応じて、治療領域において走査される治療光の強度を変動させることによって、治療領域における治療光の照射強度が均一になるようにする。これにより、位置および姿勢が制限されている状況においても治療領域を常に均一に焼灼することができる。

上記発明においては、前記光源部が、前記走査部による前記光ファイバの先端の振動の周期と同期させて、前記光ファイバの前記基端に供給する前記計測光と前記治療光とを切り替えてもよい。
このようにすることで、光ファイバの先端の振動の周期に合わせて、１ラインを単位として計測光および治療光を切り替えて走査することができる。

また、上記発明においては、前記光検出部によって検出された前記反射光の強度が所定の閾値よりも大きい場合に、前記光源部から前記光ファイバへの前記治療光の供給を停止させる治療可否判断部を備えてもよい。
このようにすることで、計測光の治療領域からの反射光の強度が過度に強い場合に、すなわち、挿入部の先端が治療領域に対して近接し過ぎている場合に、治療領域への治療光の照射が強制的に中止される。これにより、過度に強い治療光が治療領域に照射されることを未然に防ぐことができる。

また、上記発明においては、前記制御部が、前記空間分布における前記反射光の強度の平均値に基づいて、前記治療光の強度の変動中心を設定してもよい。
このようにすることで、挿入部の先端から治療領域までの計測光の照射距離が変化すると、治療領域全体において照射強度が変化し、空間分布における反射光の強度の平均値が変化する。したがって、前記平均値を用いることによって、照射距離の違いに因る治療領域全体の照射強度の変動を補償することができる。

また、上記発明においては、前記制御部が、前記空間分布における前記反射光の強度の最大値と平均値との差分に基づいて、前記治療光の強度の振幅を設定してもよい。
このようにすることで、挿入部の先端から治療領域への計測光の照射角度が変化すると、治療領域内における照射強度の偏りの大きさが変化し、空間分布における反射光の強度の変動幅が変化する。したがって、前記差分を用いることによって、照射角度の違いに因る治療領域内における照射強度の偏りを補償することができる。

また、上記発明においては、前記制御部が、前記空間分布における前記反射光の強度が最大となる位置に基づいて、前記先端の振動の位相に対する前記治療光の出射周期の位相を設定してもよい。
このようにすることで、挿入部の先端から治療領域への計測光の照射方向が変化すると、治療領域において反射光の強度が最大となる位置が変化し、空間分布における、強度が最大となる位置が変化する。したがって、前記反射光の強度が最大となる位置を用いることによって、治療領域内における照射強度の偏りをさらに正確に補償することができる。

また、上記発明においては、前記走査部が、前記光ファイバの先端をスパイラル状またはラスタ状の軌跡に沿って振動させてもよい。
このようにすることで、治療光を生体上において２次元走査して比較的広い治療領域を効率良く治療することができる。

また、本発明は、強度が一定である計測光と強度が略周期的に時間変動可能である治療光とを走査しながら出射するレーザ治療装置の制御方法であって、制御部が前記計測光を出射させる第１の出射工程と、光検出部が前記第１の出射工程において出射された前記計測光の反射光を検出することによって、前記反射光の強度の空間分布を得る検出工程と、前記制御部が前記検出工程において得られた前記空間分布に基づいて前記治療光の強度を設定する強度設定工程と、前記制御部が前記強度設定工程において設定された強度を有する前記治療光を出射させる第２の出射工程とを含むレーザ治療装置の制御方法を提供する。

上記発明においては、前記検出工程において検出された前記反射光の強度が所定の閾値よりも大きい場合に、前記制御部が前記第２の出射工程の実行を停止させる治療停止工程を含んでもよい。

また、上記発明においては、前記強度設定工程が、前記検出工程において得られた前記空間分布における前記反射光の強度の平均値に基づいて、前記治療光の強度の変動中心を設定する中心強度設定工程、前記検出工程において得られた前記空間分布における前記反射光の強度の最大値と平均値との差分に基づいて、前記治療光の強度の振幅を設定する振幅設定工程、および、前記検出工程において得られた前記空間分布における前記反射光の強度が最大となる位置に基づいて、走査周期の位相に対する前記治療光の出射周期の位相を設定する位相設定工程のうち少なくとも１つを含んでもよい。

本発明によれば、位置および姿勢が制限される状況においても治療領域を常に均一に焼灼することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係るレーザ治療装置の全体構成図である。 図１のレーザ治療装置の挿入部の構成を示す（ａ）縦断面図および（ｂ）ＩＩ−ＩＩ線における横断面図である。 図１のレーザ治療装置の本体部が備える強度設定部、位相設定部および第２の光源駆動部の回路構成図である。 （ａ）圧電素子に印加されるＸ軸用の駆動電圧（上段）およびＹ軸用の駆動電圧（下段）と、（ｂ）（ａ）のＸ軸用の駆動電圧およびＹ軸用の駆動電圧の一部を拡大した図である。 照射ファイバの先端の振動軌跡を示す図である。 赤外光および治療光の走査軌跡と走査のタイミングとを示す図である。 （ａ），（ｂ）照射距離と、反射光および治療光の強度の時間変動との関係を説明する図である。 （ａ），（ｂ）照射角度と、反射光および治療光の強度の時間変動との関係を説明する図である。 （ａ），（ｂ）照射方向と、反射光および治療光の強度の時間変動との関係を説明する図である。 図１のレーザ治療装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るレーザ治療装置の本体部が備える強度設定部、位相設定部および第２の光源駆動部の回路構成図である。 図１１のレーザ治療装置において、圧電素子に印加されるＸ軸用駆動電圧およびＹ軸用駆動電圧と、赤外光および治療光の走査のタイミングとの関係を説明する図である。 治療領域の表面形状と、反射光および治療光の強度の時間変動との関係を説明する図である。 図１１のレーザ治療装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るレーザ治療装置において、圧電素子に印加されるＸ軸用の駆動電圧（上段）およびＹ軸用の駆動電圧（下段）を示す図である。 照射ファイバの先端の振動軌跡を示す図である。 赤外光および治療光の走査軌跡と走査のタイミングとを示す図である。 （ａ），（ｂ）照射距離と、反射光および治療光の強度の時間変動との関係を説明する図である。 （ａ），（ｂ）照射角度と、反射光および治療光の強度の時間変動との関係を説明する図である。 照射方向と、反射光および治療光の強度の時間変動との関係を説明する図である。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係るレーザ治療装置１００について図１から図１０を参照して説明する。
本実施形態に係るレーザ治療装置１００は、図１に示されるように、大きく分けて、体内に挿入される細長い挿入部１と、体外に配置される本体部２とを備え、本体部２から挿入部１に赤外光（計測光）Ｌ１および治療光Ｌ２を供給し、該赤外光Ｌ１および治療光Ｌ２を挿入部１の先端１ａから体内の治療領域Ａに照射するものである。

図２（ａ），（ｂ）は、挿入部１の詳細な構成を示している。挿入部１は、図２（ａ）に示されるように、可撓性を有する細長い筒状の外套３と、該外套３内に長手方向に沿って配置された照射ファイバ４および複数の受光ファイバ５と、照射ファイバ４の先端側に配置され照射ファイバ４の先端４ａから出射された光を収束させる収束レンズ６と、照射ファイバ４の先端４ａを振動させるアクチュエータ７とを備えている。

受光ファイバ５は、照射ファイバ４を中心として周方向に配列されている。受光ファイバ５の先端面５ａは、挿入部１の先端面に配置されており、治療領域Ａにおいて反射されて戻ってきた赤外光Ｌ１の反射光Ｌ１’を受光する。受光ファイバ５の基端部分は、１つに束ねられ、本体部２内に設けられ近赤外光Ｌ１に対して高い感度を有する共通のフォトダイオード１０１に接続されている。このように複数の受光ファイバ５によって受光された反射光Ｌ１’を単一のフォトダイオード１０１によって同時に検出するようにすることで、反射光Ｌ１’の全体の受光量が増大して反射光Ｌ１’の検出感度を向上することができる。符号１０２は、受光ファイバ５の基端から出射された光のうち赤外光Ｌ１を選択的に透過させる赤外透過フィルタである。

アクチュエータ７は、角筒状の弾性体７１と、該弾性体７１の４つの側面に貼り付けられた圧電素子７２ｘ，７２ｙとを備えている。弾性体７１の中心軸に沿って照射ファイバ４が弾性体７１内に挿入され、弾性体７１の内周面が照射ファイバ４の外周面に接着されている。圧電素子７２ｘ，７２ｙは、後で詳述するように本体部２の走査駆動ユニット８から交流電圧が印加されることによって照射ファイバ４の長手方向に交差する方向に伸縮する。この圧電素子７２ｘ，７２ｙの伸縮運動が弾性体７１によって照射ファイバ４に伝達されることによって、照射ファイバ４の先端４ａも圧電素子７２ｘ，７２ｙの伸縮運動と同方向、つまり、長手方向に交差する方向に振動するようになっている。符号７３は、アクチュエータ７の端部を外套３に固定する固定部材である。

本体部２は、一定の強度を有する赤外光Ｌ１を照射ファイバ４に供給した後に、正弦波状に時間変動する強度を有する治療光Ｌ２を照射ファイバ４に供給することを繰り返すことにより、赤外光Ｌ１と治療光Ｌ２とを交互に治療領域Ａに照射させる。このときに、本体部２は、赤外光Ｌ１の反射光Ｌ１’の強度の、治療領域Ａにおける空間分布を取得し、取得された空間分布に基づいて治療光Ｌ２の変動中心、振幅ΔＹおよび位相を制御する。

次に、この本体部２の構成について、詳細に説明する。
本体部２は、図１に示されるように、大きく分けて、走査駆動ユニット８と、光源ユニット９と、光検出ユニット１０と、制御ユニット１１とを備えている。

走査駆動ユニット８は、交流信号を発生する交流信号発生部８１と、該交流信号発生部８１によって発生された交流信号を増幅する増幅部８２と、該増幅部８２によって増幅された交流信号をＡＭ変調するＡＭ変調部８３とを備え、該ＡＭ変調部８３によってＡＭ変調された交流電力を挿入部１内を通る図示しない信号線を介して圧電素子７２ｘ，７２ｙに印加する。

走査駆動ユニット８は、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、位相が互いに９０°だけ異なるＸ軸用の交流電力およびＹ軸用の交流電力を発生し、Ｘ軸用の交流電力を、互いに対向配置されている２つの圧電素子７２ｘに印加し、Ｙ軸用の交流電力を他の２つの圧電素子７２ｙに印加する。これにより、照射ファイバ４の先端４ａは、図５に示されるように、スパイラル状の振動軌跡に沿って振動し、先端４ａから出射される赤外光Ｌ１および治療光Ｌ２も、照射ファイバ４の先端４ａと同様の形状の走査軌跡に沿って走査される。なお、図５において、振動軌跡は、便宜上、同心円として表されている。

光源ユニット９は、赤外光Ｌ１を発生するＬＥＤのような第１の光源９１と、治療光Ｌ２を発生するレーザダイオードのような第２の光源９２と、所定の一定の大きさの直流電力を第１の光源９１に供給することによって第１の光源９１に所定の一定の強度の赤外光Ｌ１を発生させる第１の光源駆動部９３と、後述する制御ユニット１０によって設定された仕様の交流電力を第２の光源９２に供給することによって該第２の光源９２に強度が正弦波状に時間変動する治療光Ｌ２を発生させる第２の光源駆動部９４と、各光源９１，９２によって発生された赤外光Ｌ１および治療光Ｌ２を択一的に照射ファイバ４に供給する切替部９５とを備えている。

図６は、光源ユニット９から赤外光Ｌ１および治療光Ｌ２が出力されるタイミングを示している。図６に示されるように、光源ユニット９は、走査軌跡Ｂのうち、第１周目Ｂ１において赤外光Ｌ１が走査され、第２周目Ｂ２においてはいずれの光Ｌ１，Ｌ２も走査されず、第３周目以降において治療光Ｌ２が走査されるように、赤外光Ｌ１または治療光Ｌ２を照射ファイバ４に供給する。このときの切替部９５の動作は、圧電素子７２ｘ，７２ｙに印加される交流電力と同期して主制御部１４によって制御される。第ｉ周目（ｉ＝１，２，３，…）は、走査軌跡Ｂのうち外側からｉ番目の周を意味する。第２周目においていずれの光も供給されないのは、後述する制御ユニット１１の演算処理のための時間を確保するためであって、この演算処理が十分に速く完了する場合には、第２周目Ｂ２から治療光Ｌ２の走査を開始してもよい。

光検出ユニット１０は、前述したように、複数の受光ファイバ５によって受光された赤外光Ｌ１の反射光Ｌ１’を共通のフォトダイオード１０１によって検出し、該フォトダイオード１０１によって光電変換された、反射光Ｌ１’の強度に対応する電気信号を、制御ユニット１１に出力する。

図７（ａ），（ｂ）から図９（ａ），（ｂ）は、治療領域Ａに対する挿入部１の先端１ａの位置関係と、フォトダイオード１０１によって検出される反射光Ｌ１’の強度および該反射光Ｌ１’の強度に基づいて設定される治療光Ｌ２の強度との関係を示している。
図７（ａ），（ｂ）に示されるように、挿入部１の先端１ａから治療領域Ａまでの照射距離ｄに依存して治療領域Ａにおける赤外光Ｌ１の照射強度は異なり、照射距離ｄが大きい程、赤外光Ｌ２の照射強度は全体として弱くなる。このときに、フォトダイオード１０１によって検出される反射光Ｌ１’の強度も全体として弱くなって、その平均値Ｘａｖｒも小さくなる。図７（ａ）は、照射距離ｄが比較的大きい場合、図７（ｂ）は、照射距離ｄが比較的小さい場合を示している。

また、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、挿入部１の先端１ａから治療領域Ａへの照射角度θに依存して治療領域Ａ内において赤外光Ｌ１の照射強度に偏りが生じ、フォトダイオード１０１によって検出される反射光Ｌ１’の強度は、赤外光Ｌ１の走査位置の移動に伴って略正弦波状に変動する。このときに、照射角度θが小さくなる程、フォトダイオード１０１によって検出される反射光Ｌ１’の強度の変動幅が大きくなって、反射光Ｌ１’の強度の平均値Ｘａｖｒと最大値Ｘｐｅａｋとの差分ΔＸが大きくなる。図８（ａ）は、照射角度θが比較的小さい場合、図８（ｂ）は、照射角度θが比較的大きい場合を示している。さらに、このときに反射光Ｌ１’の強度が最大となる位置Ｐｐｅａｋは、図９（ａ），（ｂ）に示されるように、挿入部１の先端１ａから治療領域Ａへの赤外光Ｌ１の照射方向に依存する。

そこで、制御ユニット１１は、フォトダイオード１０１によって検出される反射光Ｌ１’の時間変動として得られる、第１周目Ｂ１における反射光Ｌ１’の強度の空間分布に基づいて治療光Ｌ２の強度を制御する。
具体的には、制御ユニット１１は、治療光Ｌ２の強度の変動中心Ｙａｖｒおよび振幅ΔＹを設定する強度設定部１１１と、照明ファイバ４の振動の位相に対して治療光Ｌ２の位相を設定する位相設定部１１２とを備えている。

強度設定部１１１は、第１周目の走査期間中に得られた反射光Ｌ１’の強度の平均値Ｘａｖｒを算出し、該平均値Ｘａｖｒが大きい程、治療光Ｌ２の変動中心Ｙａｖｒを小さく設定する。また、強度設定部１１１は、第１周目の走査期間中に得られた反射光Ｌ１’の強度の平均値Ｘａｖｒと最大値Ｘｐｅａｋとを算出し、さらにこれら平均値Ｘａｖｒと最大値Ｘｐｅａｋとの差分ΔＸを算出し、該差分ΔＸが大きい程、治療光Ｌ２の振幅ΔＹを大きく設定する。

位相設定部１１２は、第１周目の走査期間中に得られた反射光Ｌ１’の強度から、該強度が最大値Ｘｐｅａｋとなる位置Ｐｐｅａｋを検出し、検出された位置Ｐｐｅａｋと同一の偏角において治療光Ｌ２の強度が最小となるような治療光Ｌ２の位相を設定する。
制御ユニット１１は、強度設定部１１１および位相設定部１１２によって設定された変動中心Ｙａｖｒ、振幅ΔＹ、および位相を有する治療光Ｌ２を第２の光源９２によって発生させるように、第２の光源駆動部９４を制御する。

図３は、強度設定部１１１、位相設定部１１２および第２の光源駆動部９４の具体的な回路構成を示している。強度設定部１１１、位相設定部１１２および第２の光源駆動部９４の動作について詳細に説明すると、まず、強度設定部１１１において、フォトダイオード１０１から出力された反射光Ｌ１’の電気信号がＨ＿Ｐｅａｋ Ｈｏｌｄ回路１１１１に入力され、該Ｈ＿Ｐｅａｋ Ｈｏｌｄ回路１１１１において反射光Ｌ１’の電気信号の最大値Ｘｐｅａｋが検出されて保持されるとともに、最大値Ｘｐｅａｋが検出された時刻Ｔｐｅａｋが最大タイミング検出回路１１１２によって検出される。

一方、フォトダイオード１０１から出力された反射光Ｌ１’の電気信号が平均値検出回路１１１３に入力され、該平均値検出回路１１１３において赤外光Ｌ１が走査されている間にわたって電気信号が積算される。電気信号の積分値Ｘｓｕｍは、第２の光源駆動部９４に出力されると共に、最大値Ｘｐｅａｋといっしょに差分回路１１１４に出力される。該差分回路１１１４においては、下式に従ってゲインＧが算出され、算出されたゲインＧが第２の光源駆動部９４に出力される。下式において、βおよびγは係数である。
ゲインＧ＝β×｜Ｘｐｅａｋ―（Ｘｓｕｍ／γ）｜

位相設定部１１２においては、照射ファイバ４の振動のための交流信号と治療光Ｌ２の発生のための交流電力とが位相比較回路１１２１によって比較され、次に移相回路１１２２によって、タイミング検出回路１１１２によってＸｐｅａｋが検出される時刻Ｔｐｅａｋと対応する位相において交流信号が最小となるように、交流信号発生部８１から入力された交流信号が移相され、移相された交流信号が第２の光源駆動部９４に出力される。

次に、第２の光源駆動部９４においては、位相設定部１１２から入力された交流信号に従って正弦波発生回路９４１によって発生された交流電力が、増幅回路９４２によって増幅される。このときの増幅率は、差分回路１１１４から入力されたゲインＧである。これにより、位相および振幅が調整された交流電力が生成され、生成された交流電力は差分回路９４３に出力される。

一方、オフセット回路９４４において、平均値検出回路１１１３から入力された積分値Ｘｓｕｍに基づき、δ／Ｘｓｕｍ（δ；係数）の大きさの直流信号がオフセット信号として生成され、生成されたオフセット信号が差分回路９４３に出力される。差分回路９４３においては、振幅増幅回路９４２から入力された交流電力に、オフセット回路９４４から入力されたオフセット信号が重畳される。これにより、出力強度の中心（平均レベル）も調整された交流電力が生成される。このようにして最終的に生成された交流電力が第２の光源９２に供給されて治療光Ｌ２が発生される。治療光Ｌ２による走査軌跡全体の走査が完了すると、リセット信号発生回路１１１５がリセット信号を発生することによって、各回路に保持されている値はリセットされる。

さらに、制御ユニット１１は、反射光Ｌ１’の強度に対する所定の閾値を記憶する記憶部１３と、フォトダイオード１０１によって検出された反射光Ｌ１’の強度を記憶部に記憶されている所定の閾値と比較し、反射光の強度Ｌ１’が所定の閾値よりも大きい場合に、光源ユニット９に治療光Ｌ２の出力を中止させる判断部（治療可否判断部）１２とを備えている。
判断部１２は、例えば、図３に示されるように、平均値検出回路１１１３において得られた積分値Ｘｓｕｍが所定の閾値αよりも大きいときに、正弦波発生回路９４１に交流電力の発生を中止させる。

次に、このように構成されたレーザ治療装置１００の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ治療装置によれば、図１０に示されるように、まず、赤外光Ｌ１が走査軌跡のうち第１周目において走査される（ステップＳ１、第１の出射工程）。これによって得られた反射光Ｌ１’の強度の時間変化に基づき、照射ファイバ４の先端４ａが第２周目を移動している間に、挿入部１の先端１ａと治療領域Ａとの位置関係が解析されて、第３周目以降において走査される治療光Ｌ２の仕様が設定される。

すなわち、反射光Ｌ１’の強度の最大値Ｘｐｅａｋとそのときの時刻Ｔｐｅａｋが検出され（ステップＳ２、検出工程）、また、反射光Ｌ１’の強度の積分値Ｘｓｕｍが検出される（ステップＳ３、検出工程）。そして、時刻Ｔｐｅａｋに基づいて治療光Ｌ２の位相が設定され（ステップＳ４、強度設定工程、位相設定工程）、最大値Ｘｐｅａｋおよび積分値Ｘｓｕｍに基づいて治療光Ｌ２の振幅ΔＹが設定され（ステップＳ５、強度設定工程、振幅設定工程）、積分値Ｘｓｕｍに基づいて治療光Ｌ２の強度の変動中心Ｙａｖｒが設定される（ステップＳ６、強度設定工程、中心強度設定工程）。

次に、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６において設定された仕様の治療光Ｌ２が治療領域Ａの第３周目以降において走査される（ステップＳ７、第２の出射工程）。ここで、もし、ステップＳ４において検出された積分値Ｘｓｕｍが所定の閾値αよりも大きい場合には（ステップＳ８のＹＥＳ、治療停止工程）、すなわち、照射距離ｄが短すぎて治療領域Ａへの照射強度が過度に強い場合には、治療光Ｌ２の走査（ステップＳ８）は強制中止される。走査軌跡全体の走査が完了した後（ステップＳ９のＹＥＳ）、治療光Ｌ２の出力は停止され（ステップＳ１０）、設定された仕様はリセットされ（ステップＳ１１）、第１周目における赤外光Ｌ１の走査（ステップＳ１）から上述の工程を繰り返す。

このように、本実施形態によれば、治療光Ｌ２に先立って治療領域Ａに照射した赤外光Ｌ１の反射光Ｌ１’から、治療領域Ａに対する挿入部１の先端１ａの位置および姿勢に依存して治療領域Ａに発生する照射強度のムラの情報を取得し、取得された情報に基づいて、この照射強度のムラを補償するような治療光Ｌ２の強度を設定する。これにより、例えば、狭い心膜腔内に経皮的に挿入部１を挿入して不整脈治療を行う場合など、挿入部１の先端１ａの位置および姿勢が制限される状況においても、常に均一かつ同一の強度で治療光Ｌ２を治療領域Ａに照射し、治療領域Ａの組織を均一に焼灼することができるという利点がある。また、開胸下のように広い手術空間を確保できる手技においても、例えば、心臓の裏側などの術者がデバイスを操作することが難しい場所において、上記の効果を有効に発揮することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーザ治療装置について図１１から図１４を参照して説明する。本実施形態においては、第１の実施形態と異なる点について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係るレーザ治療装置は、赤外光Ｌ１を走査軌跡の全ての周において走査することによって、走査軌跡の全ての周について、反射光Ｌ１’の強度の平均値Ｘａｖｒ、差分ΔＸ、および位置Ｐｐｅａｋを検出し、周毎に治療光Ｌ２の強度の変動中心Ｙａｖｒ、振幅ΔＹおよび位相を設定する点において、第１の実施形態と主に異なる。

具体的には、光源ユニット９は、図１２に示されるように、赤外光Ｌ１と治療光Ｌ２とを１フレーム単位で切り替えながら交互に出射する。この赤外光Ｌ１と治療光Ｌ２との切替えは、主制御部１４からの指示に従い、圧電素子７２ｘ，７２ｙに印加される交流電力に同期して切替部９５によって行われる。

制御ユニット１１の強度設定部１１１は、図１１に示されるように、個々の周について得られた値を記憶する記憶部１１１６〜１１１８をさらに備えている。Ｈ＿Ｐｅａｋ Ｈｏｌｄ回路１１１１、最大タイミング検出回路１１１２、および平均値検出回路１１１３は、最大値Ｘｐｅａｋ、時刻Ｔｐｅａｋおよび積分値Ｘｓｕｍを、その周の番号と対応付けてそれぞれ記憶部１１１６〜１１１８に記憶させる。

このように構成されたレーザ治療装置によれば、図１４に示されるように、走査軌跡の個々の周について、最大値Ｘｐｅａｋ、積分値Ｘｓｕｍ、時刻Ｔｐｅａｋが検出される（ステップＳ１０１，Ｓ２〜Ｓ６，Ｓ１０２〜Ｓ１０４）。このときに、図１３に示されるように、治療領域Ａの表面に凹凸がある場合に、個々の周において検出される最大値Ｘｐｅａｋ、積分値Ｘｓｕｍおよび時刻Ｔｐｅａｋは、その周における形状に応じて異なる。すなわち、治療領域Ａの表面の凹凸形状に応じて、治療光Ｌ２の強度の変動中心Ｙａｖｒ、振幅ΔＹおよび位相は、個々の周について独立に設定される（ステップＳ７，Ｓ９）。

このように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、走査軌跡の個々の周について、治療光Ｌ２の強度を適切に設定することができるので、比較的小さな凹凸形状を有する治療領域Ａであっても、治療領域Ａ全体にわたって均一かつ同一の強度で治療光Ｌ２を照射し、治療領域Ａの組織を均一に焼灼することができるという利点がある。

なお、治療領域Ａに対する挿入部１の先端１ａの位置および姿勢が十分に安定していて治療光Ｌ２の強度の設定を短い時間間隔で調整し直す必要がない状況においては、赤外光Ｌ１と治療光Ｌ２とを交互に繰り返し走査する必要はなく、最初に赤外光Ｌ１によって治療領域Ａ全体を走査した後に、治療光Ｌ２の走査を連続して実行してもよい。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るレーザ治療装置について図１５から図２０を参照して説明する。本実施形態においては、第１および第２の実施形態と異なる点について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係るレーザ治療装置は、赤外光Ｌ１および治療光Ｌ２をラスタ走査する点において、第２の実施形態と主に異なる。
具体的には、走査駆動ユニット８は、交流信号発生部８１によって発生した交流信号を増幅部８２によって所定の振幅まで増幅した後、ＡＭ変調せずに圧電素子７２ｘ，７２ｙに印加する。本実施形態においては、図１５に示されるように、Ｘ軸用の交流電力（上段）は正弦波状の交流波であり、Ｙ軸用の交流電力（下段）は、ステップ波である。これにより、照射ファイバ４の先端４ａは、図１６に示されるように、ラスタ状の振動軌跡に沿って振動し、先端４ａから出射される赤外光Ｌ１および治療光Ｌ２も、ラスタ状の走査軌跡に沿って走査される。

光源ユニット９は、赤外光Ｌ１と治療光Ｌ２とを１フレーム単位で切り替えながら交互に出射する。この赤外光Ｌ１と治療光Ｌ２との切替えは、主制御部１４からの指示に従い、圧電素子７２ｘ，７２ｙに印加される交流電力に同期して切替部９５によって行われる。本実施形態においては、図１７に示されるように、第１フレーム目において赤外光Ｌ１が走査され、第２フレーム目においてはいずれの光Ｌ１，Ｌ２も走査されず、第３フレーム目以降において治療光Ｌ２が走査される。第４フレーム目以降は、第１フレーム目から第３フレーム目と同じ走査が繰り返される。なお、第２フレーム目においていずれの光Ｌ１，Ｌ２も走査されないのは、制御ユニット１１による演算処理の時間を確保するためであって、この演算処理が十分に速く完了する場合には、第２フレーム目において治療光Ｌ２を走査してもよい。

本実施形態において、強度設定部１１１および位相設定部１１２は、個々のラインについて、最大値Ｘｐｅａｋ、積分値Ｘｓｕｍおよび時刻Ｔｐｅａｋを検出し、治療光Ｌ２の強度の変動中心、振幅ΔＹおよび位相を設定する。なお、積分値Ｘｓｕｍは、１ライン分の反射光Ｌ１’の強度を積分したものであってもよいが、全ライン分の反射光の強度を積分した積分値を用い、全ラインの治療光Ｌ２について共通の変動中心を適用してもよい。これにより、演算量を低減することができる。

図１８（ａ），（ｂ）から図２０は、本実施形態に係るレーザ治療装置において、治療領域Ａに対する挿入部１の先端１ａの位置関係と、フォトダイオード１０１によって検出される反射光Ｌ１’の強度および該反射光Ｌ１’の強度に基づいて設定される治療光Ｌ２の強度との関係を示している。
本実施形態による効果は、第１および第２の実施形態と同様であるので省略する。

なお、第１から第３の実施形態においては、計測光として赤外光Ｌ１を用いることとしたが、計測光は、治療領域Ａの表面における反射率が十分に高く、かつ、治療領域Ａに影響を与えない光であれば、他の光であってもよい。
また、第１から第３の実施形態においては、赤外光Ｌ１および治療光Ｌ２の走査方式として、スパイラル走査およびラスタ走査を例に挙げたが、走査方式はこれに限定されるものではない。

また、第１から第３の実施形態においては、ファイバを振動させるアクチュエータ７として、圧電素子７２ｘ，７２ｙを例に挙げたが、これに代えて、電磁方式などの他の種類のアクチュエータを用いてもよい。
また、第１から第３の実施形態においては、照射ファイバ４の先端４ａのみを１つのアクチュエータ７によって振動させる構成を例に挙げたが、これに代えて、照射ファイバ４の長手方向に複数のアクチュエータ７を設け、これら複数のアクチュエータ７によって照射ファイバ４の周期運動範囲を拡張させる構成を採用してもよい。
また、第１から第３の実施形態においては、反射光Ｌ１’を検出する光検出器としてフォトダイオード１０１を例に挙げたが、これに代えて、ＣＣＤなどの他の種類の光検出器を用いてもよい。

１００ レーザ治療装置
１ 挿入部
４ 照射ファイバ（光ファイバ）
８ 走査駆動ユニット（走査部）
９ 光源ユニット（光源部）
１０ 光検出ユニット（光検出部）
１１ 制御ユニット（制御部）
１２ 判断部（治療可否判断部）
Ｌ１ 赤外光（計測光）
Ｌ２ 治療光

Claims (13)

1. 生体内に挿入される細長い挿入部と、
   該挿入部の内部に長手方向に沿って配置された光ファイバと、
   前記挿入部の基端側に配置され、強度が一定である計測光と強度が略周期的に時間変動可能である治療光とを前記光ファイバの基端に供給する光源部と、
   前記光ファイバの先端を振動させることによって該先端から出射されて前記挿入部の先端から前記生体へ照射される前記治療光または前記計測光を前記生体の治療領域において走査させる走査部と、
   前記計測光の前記治療領域からの反射光を検出する光検出部と、
   前記計測光および前記治療光を順番に前記光源部から前記光ファイバに供給させて前記治療領域において走査させる制御部とを備え、
   該制御部は、前記光検出部によって検出された前記計測光の反射光の強度の空間分布に基づいて前記治療光の強度を設定し、設定した強度を有する前記治療光を前記光源部から前記光ファイバに供給させるレーザ治療装置。
2. 前記光源部が、前記走査部による前記光ファイバの先端の振動の周期と同期させて、前記光ファイバの前記基端に供給する前記計測光と前記治療光とを切り替える請求項１に記載のレーザ治療装置。
3. 前記光検出部によって検出された前記反射光の強度が所定の閾値よりも大きい場合に、前記光源部から前記光ファイバへの前記治療光の供給を停止させる治療可否判断部を備える請求項１または請求項２に記載のレーザ治療装置。
4. 前記制御部が、前記空間分布における前記反射光の強度の平均値に基づいて、前記治療光の強度の変動中心を設定する請求項１から請求項３のいずれかに記載のレーザ治療装置。
5. 前記制御部が、前記空間分布における前記反射光の強度の最大値と平均値との差分に基づいて、前記治療光の強度の振幅を設定する請求項１から請求項４のいずれかに記載のレーザ治療装置。
6. 前記制御部が、前記空間分布における前記反射光の強度が最大となる位置に基づいて、前記先端の振動の位相に対する前記治療光の出射周期の位相を設定する請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ治療装置。
7. 前記走査部が、前記光ファイバの先端をスパイラル状の軌跡に沿って振動させる請求項１から請求項６のいずれかに記載のレーザ治療装置。
8. 前記走査部が、前記光ファイバの先端をラスタ状の軌跡に沿って振動させる請求項１から請求項６のいずれかに記載のレーザ治療装置。
9. 強度が一定である計測光と強度が略周期的に時間変動可能である治療光とを走査しながら出射するレーザ治療装置の制御方法であって、
   制御部が前記計測光を出射させる第１の出射工程と、
   光検出部が前記第１の出射工程において出射された前記計測光の反射光を検出することによって、前記反射光の強度の空間分布を得る検出工程と、
   前記制御部が前記検出工程において得られた前記空間分布に基づいて前記治療光の強度を設定する強度設定工程と、
   前記制御部が前記強度設定工程において設定された強度を有する前記治療光を出射させる第２の出射工程とを含むレーザ治療装置の制御方法。
10. 前記検出工程において検出された前記反射光の強度が所定の閾値よりも大きい場合に、前記制御部が前記第２の出射工程の実行を停止させる治療停止工程を含む請求項９に記載のレーザ治療装置の制御方法。
11. 前記強度設定工程が、前記検出工程において得られた前記空間分布における前記反射光の強度の平均値に基づいて、前記治療光の強度の変動中心を設定する中心強度設定工程を含む請求項９または請求項１０に記載のレーザ治療装置の制御方法。
12. 前記強度設定工程が、前記検出工程において得られた前記空間分布における前記反射光の強度の最大値と平均値との差分に基づいて、前記治療光の強度の振幅を設定する振幅設定工程を含む請求項９から請求項１１のいずれかに記載のレーザ治療装置の制御方法。
13. 前記強度設定工程が、前記検出工程において得られた前記空間分布における前記反射光の強度が最大となる位置に基づいて、走査周期の位相に対する前記治療光の出射周期の位相を設定する位相設定工程を含む請求項９から請求項１２のいずれかに記載のレーザ治療装置の制御方法。

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