JPH03234074A

JPH03234074A - 医療装置用レーザ発生装置

Info

Publication number: JPH03234074A
Application number: JP2030757A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Hirano; 達平野; Hideo Suzuki; 英夫鈴木
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1991-10-18
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0648738B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は主に癌の診断治療装置に用いられる医療装置用
レーザ発生装置に関するものである。

「従来の技術」癌の診断と治療には第５図に示すような装置が既に提案
されている。

これは癌の診断に先立って、癌に対して親和性の強い蛍
光物質を予め患者の血管から静注し、病巣部に吸収させ
ておき、この部分をレーザ光で照射したときの蛍光物質
とレーザ光との光化学反応を利用して癌細胞だけを選択
的に壊死させる癌診断治療装置で、通常の内視鏡診断系
（１）と光化学反応診断治療系（２）に分けることがで
きる。

このうち前記内視鏡診断系（１）は、Ｍｉ織衣表面３）
を照射するための白色光源（４）と、この白色光を゛導
く内視鏡（５）のライトガイド（６）と、組織表面（３
）のイメージをカラーカメラ（７）に導くイメージガイ
ド（８）と１組織表面（３）のイメージをカラーカメラ
（７）で撮影して得たイメージを写すモニタＴＶ（９）
とから構成されている。

前記光化学反応診断治療系（２）は、基本波のレーザを
発生するレーザ発生装置！　（１０）と、これに基き診
断のための診断用レーザ（例えば波長４０５ｎｍ）を発
生する診断レーザ発生部（１１）と、治療のための治療
用レーザ（例えば波長６３０ｎｍ）を発生する治療レー
ザ発生部（１２）と、これらのパルスレーザを切換える
切換え装置！（１３）とを具備している。これらのレー
ザはライトガイド（１４）により導かれ病巣部（２１ａ
）を照射する。ここで、腫瘍に親和性のある光感受性薬
品として塩酸ヘマトポルフィリンを硫酸と酢酸でＰＨ７
，４に調整したヘマトポルフィリン誘導体（ＨｐＤ）を
用いたものとすると、診断時に４０５ｎ■の診断レーザ
光を照射すると、６３０ｎｍと６９０ｎＷにピークをも
つ蛍光を発生する。この蛍光は。

ライトガイド（１５）により分光器（１６）へ導かれる
。

この分光器（１６）により得られた蛍光スペクトル像（
１７）は高感度カメラ（１８）により撮影され、この出
力ビデオ信号を解析回路（１９）で演算処理して図形化
し、スペクトル波形がモニタＴ　Ｖ　（２０）に表示さ
れる。スペクトル像（１７）はＨｐＤ蛍先に特徴的な６
３０ｎｍ、　６９０ｎ■に中心をもつ双峰形のスペクト
ルを示すから、このスペクトルを観察するため、分光器
（１６）の分光波長領域は６００〜７００ｎｍに設定し
ている。　以上の診断で病巣部（２１ａ）を判別した後
に、レーザ波長を６３０ｎｍに切り換えて癌部位（２１
）に照射して癌細胞だけを壊死させる。

従来のレーザ発生装置は第４図に示すように。

エキシマレーザ発生装置ｆ　（２２）を光源とし、この
３０８ｎｍの発振波長をもって第１、第２の色素レーザ
セル（２３）　（２４）を励起して、それぞれ４０５ｎ
ｍと６３０ｎｍのレーザを出力するものである。なお、
　（２５）（２６）はそれぞれ色素循環器、　（２７）
（２７）、（２８）（２８）は反射鏡、（２９）は切換
器である。

エキシマレーザ装置（２２）から得られるレーザはパル
ス尖頭値が大きいため、癌の診断と治療の目的には極め
て有効である。ところが、レーザガスの寿命が短かいた
め５長時間の安定動作が困難であるばかりか、そのレー
ザガスを循環したり、適当な期間１例えば１週間毎にフ
レッシュなレーザガスと交換する必要があり、装置の複
雑さと医療現場での操作性が極めて悪いという問題があ
った。

本出願人は、長寿命で操作性のすぐれたレーザ光源装置
を得るために、第３図に示すような装置をすでに提案し
た。これはレーザ光源として固体レーザ装ｆａＥ　（３
０）を使用している。

固体レーザとしては例えばＮｄ−ＹＡＧレーザ光源を用
いると、これは１０６４ｎ＋＊の赤外線の光パルスを発
生するので、この１１０６４ｎレーザを基にして高調波
発生モジュール（３１）により、　３５５ｎｍ、５３２
ｎｍ。

１１０６４ｎの３種類のレーザを得、これからプリズム
等で３次高調波の３５５ｒ＋＋＋＋レーザだけを抽出す
る。

これを励起光として光パラメトリック発振部（３２）を
励起する。光パラメトリック発振部（３２）の非線形光
学結晶は結晶面への入射角度を変えると、具体的にはＢ
ＢＯ（β−Ｂ　ａ　Ｂ２Ｏ４）結晶の光学軸（Ｃ軸）と
励起光の結晶内でのなす角θ＝３２．７°にすると、元
の波長と異なる６３０ｎｍと８１３れ閣のレーザが発生
する。なお、この角度θは結晶の種類によって±０．５
°程度変化する。

これらをフィルタ（３３）で分離する。　６３０ｎ−の
レーザはそのまま集光レンズ（３４）、光ファイバ（３
５）を通して治療用レーザとして送られる。　８１３ｎ
鳳のレーザは反射＃Ｉ（３５ａ）、第２高調波発生モジ
ュール（３６）で４０７ｎ＠を得て、集光レンズ（３７
）、光ファイバ（３８）を通して診断用レーザとして送
られる。

「発明が解決しようとする課題」しかるに、腫瘍に親和性のある光感受性薬品には、前記
ＨｐＤ（ＤＨＥも同様の光学的特性）の他に、ＰＨ−１
１２６，ＮＰｅ６．フタロシアニンがあり、これらは光
学的特性、すなわち、第２図の特性図に示すように、薬
品の吸収波長である治療光波長に少しずつ違いがある。

具体的には、ＨｐＤ（またはＤＨＥ）の治療光波長が６
３０ｎｓ＋で、ＰＨ−１１２６が６５０ｎｉ＋、ＮＰｅ
６が６６０ｎｍ、　　フタロシアニンが６８ｏｎ鳳であ
る。

前述した第３図の装置では治療光波長が６３０ｎｍに固
定的に設定しであるため、ＨｐＤにしか用いることがで
きない。

本発明は同一装置の簡単な調整にて光感受性薬品が異な
ることに伴う治療光波長を変化させることのできる装置
を得ることを目的とする。

「課題を解決するための手段」本発明は、治療部位に、レーザ光源からの診断用レーザ
を照射して治療部位を判別し、光学的治療薬品に対応し
た波長の治療用レーザを照射して壊死させる装置におい
て、前記レーザ光源としての波長可変の固体レーザ装置
と１発生したレーザから高調波を得るための第１の高調
波発生モジュールと、この高調波に基いてこの高調波の
波長と異なる２種類のレーザであって、レーザ光源の波
長可変に拘らず略一定波長とした診断用レーザと、光学
的治療薬品に対応して波長を可変した治療用レーザとを
得るための非線形光学結晶を主体とする光パラメトリッ
ク発振部と、この光パラメトリック発振部からのレーザ
のうち一方を第２の高調波発生モジュールを通した後に
診断用レーザに、他方を治療用レーザに分離する分離手
段とを具備してなるものである。

「作用」光パラメトリック発振部の非線形光学結晶への入射光の
波長を＋λｏ、　２つの出射光の波長をλいλ２とする
と、 λ０　　　　　　λ、　　　　　λ２の関係がある。また、非線形光学結晶への入射角度を付
けてゆくと、λ１とλ２は互いに接近する構造式はつぎ
の通り。

を一定としたまま、治療用レーザの波長λ１が目的の波
長になるように、波長可変の固定レーザ装置のレーザ光
源の波長を調整するとともに非線形光学結晶の角度を調
整する。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面に基き説明する。

まず、癌腫瘍に親和性のある光感受性薬品の種類と光学
的特性について説明する。

（Ａ）ＨｐＤ　（ヘマトポルフィリン誘導体）２０数種
類のポルフィリンの混合体である塩酸へマドポルフィリ
ンを硫酸と酢酸でｐＨ７，４に調整したもの。

光化学治療波長：６３０ｎｍなお、このＨｐＤ中の特に有効成分を抽出したＤＨＥ　
（ジヘマトボルフイリンエーテル／エステル）も使用さ
れているが、光学的特性はＨｐＤとほとんど変らない。

（Ｂ）ＰＨ−１１２６ハ光化学治療波長：６５０ｎｍ（Ｃ）ＮＰｅ６構造式はつぎの通り。

光化学治療波長：６６０ｎｍ（Ｄ）フタロシアニン水溶性亜鉛フタロシアニンの構造式はつぎの通り。

光化学治療波長：　６８０ｎｍなお、上記水溶性亜鉛フタロシアニンの構造式において
、中心の金属のＺｎに代えＡｌが入ると。

アルミフタロシアニンとなる。光学的特性はほとんど同
じである。

つぎに１本発明による装置の一実施例を第１図に幕き説
明する。

（４０）は波長可変の固体レーザ発生装置である。

この波長可変のレーザ発生装置（４０）は広域の可変波
長発振の可能なもの、例えば波長λ。＝７００〜８３０
れ園のレーザを発生するアレキサンドライト（Ｃｒ”　
：　Ｂ　ｅ　Ａ　Ｑ　ｚ　０４）とか、λ。＝６８０〜
９００ｎｍのレーザを発生するチタンサファイヤ（Ｔｉ
”：Ａｆｆｉ３Ｏ５）などからなる、この波長可変の固
体レーザ発生装置（４０）からの波長λ、のレーザは、
ＫＤＰ結晶などからなる第１の高調波発生モジュール（
４１）に入射して波長λ。／２の第２次高調波レーザを
得る。このλ、／２のレーザは光パラメトリック発振部
（４２）に入力する。この光パラメトリック発振部（４
２）はコリメータレンズ（４３）、２枚のミラー（４４
）（４５）、これらのミラー（４４）（４５）の間のＢ
ＢＯ（β−Ｂａ　Ｂａ　０４）やＬ　Ｂ　Ｏ（Ｌ　ｘ　
Ｂ　ａ　Ｏｓ　）などの非線形光学結晶（４６）とから
なり、この非線形光学結晶（４６）を回転してレーザ入
射角度θを変化することによって波長λ、とλ２の２つ
のレーザを得る。これら２つのレーザはダイクロイック
フィルタ（４７）へ送られると、λ１とλ３に分離され
る。

このうちλ１のレーザはそのまま集光レンズ（４８）、
光ファイバ（４９）を通して治療用レーザとして送られ
る。他方λ２のレーザは反射鏡（５０）、ＫＤＰ結晶な
どからなる第２の高調波発生モジュール（５１）を介し
てλ！／２のレーザを得、集光レンズ（ＳＺ）　。

光ファイバ（５３）を通して診断用レーザとして送られ
る。

つぎに、前記各光感受性薬品（Ａ）ＣＢ）（Ｃ）ＣＤ）
における波長の調整方法を説明する。

波長λ０．λ１．λ、には λ。　　　　λ１　　　　λ２ λ２という関係式が成り立つ、ここで−が一定（４０５ｎｍ
）とすると、前記薬品（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）におけ
るλ１は第２図のようにそれぞれ６３００腫、６５０ｎ
ｅ、　６６０ｎｍ、６８０ｎ＠であるから、光パラメト
リック発振部（４２）の非線形光学結晶（４６）の角度
（θ）を調整して、各薬品（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に
おけるλ。

を求める。なお、非線形光学結晶（４６）がＢＢＯの場
合、第６図に示すように、Ｃ軸からなす角をθ、ａ軸か
らなす角をφとする（ｃ　＝１２．７１７人、ａ＝ｂ　
＝　１２．５３２人）、この場合はφ＝０′でレーザを
入射する。

具体的には（Ａ）ＨｐＤ　（またはＤＨＥ）の場合。

となる、したがって、波長可変固体レーザ装置（４０）
の発生レーザ波長λ。は７０９ｎｍで、また非線形光学
結晶（４６）の角度θは３２．７°のとき、目的の波λ
８長λ１の治療用レーザと、波長□の診断用し−ザとなる
。

ＣＢ）ＰＨ−１１２６の場合となり、前記同様λ、　＝７２１ｎｍｙθ＝３２．２°
となる。

（Ｃ）ＮＰθ６の場合となり、λ、　＝　７２７ｒｖ、θ＝３１．９’　とな
る。

（Ｄ）フタロシアニンの場合となり、λ。＝　７３９ｎｉ＋、θ＝３１．４°となる
。

「発明の効果」本発明は上述のように波長可変の固体レーザ発生装置、
高調波発生モジュール、光パラメトリック発振部等をも
って構成したので、光感受性薬品が異なることにより治
療用レーザの波長が異っても、簡単な調整ですべての薬
品に対処できる。また、長期間安定した動作をし、また
、ガスなどの交換もない、七たがって医療現場での操作
性が極めてすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による医療装置用レーザ発生装置の一実
施例を示す説明図、第２図は光感受性薬品の特性説明図
、第３図は本出願人の先に提案した装置の説明図、第４
図は従来のレーザ発生装置の説明図、第５図は癌の診断
治療装置の説明図、第６図はＢＢＯのレーザ入射角度の
説明図である。（１）・・・通常の内視鏡診断系、（２）・・・光化学
反応診断治療系、（３）・・・組織表面、（４）・・・
白色光源、（５）・・・内視鏡、　（６）（１４）・・
・ライトガイド、（７）・・・カラーカメラ、（８）・
・・イメージガイド、（９）・・・モニタＴＶ、（１０
）・・・レーザ発生装置、　（１１）・・・診断レーザ
（波長４０５ｎ鳳）発生部、　（１２）・・・治療レー
ザ（波長６３０ｎ閣）発生部、（１３）・・・切換装置
、　（１５）・・・ライトガイド、（１６）・・・分光
器、　（１７）、・・・蛍光スペクトル像、（１８）・
・・高感度カメラ、（１９）・・・解析回路、　（２０
）・・・モニタＴＶ、（２１）・・・癌部位、　（２１
ａ）・・・病巣部、　（２２）・・・エキシマレーザ発
生装置、（２３）　（２４）・・・色素レーザ発生セル
。（２５）　（２６）・・・色素循環器、（２７）　（ｚ
ａ）・・・反射鏡、（２９）・・・切換器、　（３０）
・・・Ｎｄ−ＹＡＧレーザ発生装置、（３１）・・・第
３次高調波発生モジュール、（３２）・・・光パラメト
リック発振部、　（３３）・・・ダイクロイックフィル
タ、（３４）・・・集光レンズ、（３５）・・・光ファ
イバ、（３６）・・・第２次高調波発生モジュール、　
（３６ａ）・・・反射鏡、（３７）・・・集光レンズ、
　（３８）・・・光ファイバ、（４ｏ）・・・波長可変
の固体レーザ発生装置、（４１）・・・第１の高調波発
生モジュール、（４２）・・・光パラメトリック発振部
、（４３）・・・コリメータレンズ、（４４）（４５）
・・・２枚のミラー、　（４６）・・・非線形光学結晶
、　（４７）・・・ダイクロイックフィルタ、（４８）
・・・集光レンズ、（４９）・・・光ファイバ、（５０
）・・・反射鏡、　（５１）・・・第２の高調波発生モ
ジュール、（５２）・・・集光レンズ、（５３）・・・
光ファイバ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）治療部位に、レーザ光源からの診断用レーザを照
射して治療部位を判別し、光学的治療薬品に対応した波
長の治療用レーザを照射して壊死させる装置において、
前記レーザ光源としての波長可変の固体レーザ装置と、
発生したレーザから高調波を得るための第１の高調波発
生モジュールと、この高調波に基いてこの高調波の波長
と異なる２種類のレーザであって、レーザ光源の波長可
変に拘らず略一定波長とした診断用レーザと、光学的治
療薬品に対応して波長を可変した治療用レーザとを得る
ための非線形光学結晶を主体とする光パラメトリック発
振部と、この光パラメトリック発振部からのレーザのう
ち一方を第２の高調波発生モジュールを通した後に診断
用レーザに、他方を治療用レーザに分離する分離手段と
を具備してなることを特徴とする医療装置用レーザ発生
装置。
（２）固体レーザ装置はアレキサンドライトレーザ発生
装置またはチタンサファイヤレーザ発生装置からなり、
第１の高調波発生モジュールおよび第２の高調波発生モ
ジュールは第２次高調波発生用である請求項（１）記載
の医療装置用レーザ発生装置。
（３）光パラメトリック発振部は、コリメータレンズ、
２枚のミラー、これら２枚のミラー間の非線形光学結晶
からなる請求項（１）または（２）記載の医療装置用レ
ーザ発生装置。
（４）非線形光学結晶はＢＢＯ（β−ＢａＢ＿２Ｏ＿４
）結晶またはＬＢＯ（ＬｉＢ＿３Ｏ＿５）結晶からなる
請求項（３）記載の医療装置用レーザ発生装置。