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
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ゲインG=β×|Xpeak―(Xsum/γ)|
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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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