JPH0363915B2

JPH0363915B2 -

Info

Publication number: JPH0363915B2
Application number: JP62050723A
Authority: JP
Inventors: Norio Daikuzono
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1991-10-03
Also published as: JPS63216579A; US5050597A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、温熱治療のためのレーザ光照射装置
に関する。

〔従来の技術〕

医学の分野において、レーザ光の応用に、近年
著しいものがある。また、近年、癌に対する治療
法として、（局所）温熱療法が注目されている。
この方法は、レーザ光を10〜25分程度照射するこ
とにより癌組織部分を約42〜44℃に保持して、壊
死させるものである。この方法の有効性は、日本
レーザー医学会誌第６巻第３号（1986年１月）の
71〜76頁、および347〜350頁に、本発明者らが報
告済みである。

この場合、従来は、１台のレーザ発生装置から
発生させたレーザ光を出射させる１つのプローブ
を、対象組織に穿刺した状態でレーザ光を前記プ
ローブから出射するとともに、組織温度が前述の
42〜44℃の温度範囲に保たれるべく制御するため
に、前記プローブと対となる温度センサーの先端
を、組織に同様に穿刺し、組織温度を測定しなが
ら、その温度信号に基いて、レーザ光発生装置と
前記プローブとを結ぶレーザ光の導光系に設けた
シヤツターを開閉制御するようにしていた。

他方、近年、レーザ光化学療法も注目されてい
る。この方法は、ヘマトポルフイリン誘導体
（HpD）を静脈注射し、約48時間後、アルゴンレ
ーザあるいはアルゴン色素レーザの弱いレーザ光
を照射すると、蒸気HpDが一次項酸素を発生し、
強力な制癌作用を示すことを、1978年、米国のダ
ハテイー（Dougherty）らが発表し、注目され、
その後、日本レーザ医学会誌第６巻第３号113〜
116頁記載の報告など、数多くの研究が発表され
ている。ただし、生体組織から光フアイバーの先
端を離間させて照射させるもので、接触型のプロ
ーブを用いるものではない。したがつて、温度の
コントロールに関しては不十分なものであつた。
また、光反応剤としてフエオフオーバイドａ
（pheophobide ａ）を使用することが知られてい
る。また近年では、レーザ光としてYAGレーザ
を用いることも行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来の局所温熱療法では、レーザ
光プローブおよび温度センサーの一対のみのもの
を使用している。その結果、第１０図に示すよう
に、レーザ光の照射による組織の温度分布は、プ
ローブの中心をピークとする山形を描き、中央部
分のみを前記の温度範囲に保つとすれば、その中
央部分のみの組織に対して有効であるが他の中央
から離れた部分に対しては有効でないため、多数
点において治療を行わなければならず、手術時間
が限られている関係で、ほんの局所部分の治療し
か行うことができなかつた。しかも、温度制御に
際しては、プローブの位置とは異つた温度センサ
ーが穿刺された組織温度に基くものであり、温度
分布のセンター部の温度とは異なり、その結果、
生体組織の温度コントロールがきわめて難しいも
のであつた。

そこで、本発明の主たる目的は、一回のレーザ
照射によつて広域の温熱治療を行うことができ、
しかもその対象とする治療域に対して、ほぼ平坦
な温度分布を確実に得ることができ、したがつ
て、治療残り域がないレーザ光照射装置を提供す
ることにある。

他の目的は、光化学反応をも複合的に行わせる
ことができる装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決し、上記目的を達成するため
の本発明は、レーザ光の発生器と、この発生器か
らのレーザ光を分岐させて複数のレーザ光出射端
に導くレーザ光と導路と、導路の分岐前位置にあ
つてレーザ光をパルス光とする第１の開閉手段
と、分岐後の各導路に設けられたレーザ光の各第
２の開閉手段と、前記レーザ光の出射端に対して
それぞれ併設され生体温度を検出する温度検出器
と、これら各温度検出器からの組織温度信号に基
づいて前記各第２の開閉手段を個別的に制御する
開閉制御手段とを備え、前記レーザ光出射端は各
レーザ光の導路の先端には光フアイバーに光学的
に連結された生体組織に接触状態で使用されるプ
ローブからなり、前記第１の開閉手段はレーザ光
化学反応を生じる条件の下で開閉操作が行われ、
前記開閉制御手段はパルスレーザ光のレーザ光強
度を、小パルスを積分したものと捉えて、生体組
織の対応する部分を所定の温度範囲に保持すべく
第２の開閉手段を動作させるように制御するよう
にしたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明では、レーザ光出射端、たとえばレーザ
光出射プローブと温度検出器との対が複数対設け
てあり、これによつて複数のプローブから同時に
レーザ光を対象生体組織に対して照射できるの
で、一回の照射当りの治療域が広くなり、治療時
間を削減できる。

また、各プローベヘレーザ光を導く各導路に
は、１対１でレーザ光の開閉手段が設けられ、各
プローブに直接的にまたは何らかの形で関係づけ
られて併設された各温度検出器からの各生体組織
部分の温度信号に基いて、前記開閉手段が個別的
に制御され、もつて対応する各個のブローブから
対応する生体組織の部分照射域に対する照射エネ
ルギーが、現在の組織部分の温度に基いて、当該
組織部分の発熱量が他の組織部分の温度と均一に
なるよう制御されるので、それらの照射エネルギ
ー全体の和としての治療域全域にわたる温度分布
を平滑化できる。たとえば第９図のように、３つ
のプローブP₁〜P₃が配置されたとき、それらか
ら照射されるレーザ光エネルギーに伴う生体組織
の温度分布が個別的にみれば、あるピークをもつ
T₁〜T₃としたとき、総合温度分布は、Ｔとなり、
広い範囲にわたつてほぼフラツトな温度分布を得
ることができる。

これに対して、もし、各導路においてレーザ光
の開閉制御を行わないとすれば、主に生体組織の
治療域内における血流の多少によつて、あるいは
時には各プローブのわずかな形状の相違や表面状
態の相違などによつて、第１１図のように総合温
度分布はT′となり、凹凸が大きくなり、その一
部が前述の42〜44℃の温度範囲に入つていたとし
ても、他の部分はその温度範囲外となるので、結
局、その一部のみに対して温熱治療効果を与えて
いるのに過ぎない結果となり、もしこのことを十
分把握しないまま治療を行うとすれば、治療残し
の部分を生じさせてしまう。

他方、本発明では、各プローブと温度検出器と
の組み合わせを複数対設けている。したがつて、
全治療対象域における主に血量の多少に伴う組織
のレーザ光エネルギーの吸収量の相異に伴う組織
温度を狭領域ごと検知でき、これに伴つてその狭
領域ごとに対して対応する導路の開閉手段を制御
することによつて、各狭領域を所望の温度範囲に
コントロールできる。逆に、もし一個所のみの温
度検出に基づいて、前導路から組織に与えられる
レーザ光エネルギーを共通的に同一的に開閉手段
の制御を行うとすれば、血流の多少が領域ごとに
異なることを無視して温度制御を行うことになる
ので、所望の温度範囲より高かつたり、低くかつ
たりして適切な温度制御を行うことができない。

また、発展的な本発明では、一台のレーザ発生
装置を用いて、従来、全く行われていなかつた温
度熱治療と光化学反応による治療とを複合的に行
わんとしている。光化学反応におけるレーザ光
は、たとえばパルス間隔が約10ナノ秒、励起光の
エネルギーとして、１パルス当り、波長1.064μｍ
の基本波で10mJ、波長532nmの第二高調波（SH
波）で0.5mJ程度のパルスレーザ光によるのが好
ましいとされている。したがつて、レーザ光の導
路が分岐する前の段階で、レーザ光の導路に、前
述のパルスレーザ光とするために、Ｑスイツチお
よびそのＱスイツチコントローラが設けられ、パ
ルスのピーク長およびパルス間隔がコントロール
される。これによつて、各導路のレーザ光出射端
から光化学反応に最適なレーザ光が出射され、組
織内において、二光子吸収反応を十分に行わせる
ことができる。

かかるＱスイツチによるパルスレーザ光のコン
トロールを行うとき、各導路において開閉手段を
どのように制御するかが問題となる。そこで、Ｑ
スイツチと各導路の分岐点との間にパワーメータ
を設け、パルスレーザ光のレーザ光強度を、小パ
ルスを積分したものとして把え、このレーザ光強
度を基礎としながら、各導路において、温度検出
信号に基いて各導路の開閉手段を制御することと
している。したがつて、光化学反応を併用してい
るときにおいても、温熱治療における組織温度を
適切に制御できる。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明をさらに詳説する。

まず第１図によつて、本発明装置の全体を概説
すると、１はレーザ媒質、たとえばYAGまたは
Nd：YAG等のレーザロツトで、その同軸上には
完全反射鏡２，３が設けられてレーザ共振器が構
成され、レーザロツド１と反射鏡３との間にはＱ
スイツチ４が設けられている。かかるレーザ発生
装置においては、その内部のポンピング装置（図
示せず）からはレーザロツド１に電気的エネルギ
ーが与えられ、レーザロツド１から連続発振
（CW）レーザが放出されるが、Ｑスイツチ４の
存在によつて主導路５にはパルス状のレーザ光が
導かれる。このレーザ光としては、光化学反応を
も行わせるため、30W以上のハイピークをもつて
パルスとされるのが好ましい。

主導路５は、ミーラ群６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ
の存在によつて、たとえば４つの分岐導路７Ａ，
７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに分岐される。この各分岐導路
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの先端には、レーザ光出
射端としてのプローブ８をそれぞれ有している。
また、主導路５および各分岐導路７Ａ〜７Ｄはフ
レキシブル光フアイバー７からなり、光フアイバ
ー７の先端に前記プローブ８が同軸的に設けられ
ている。ここで、プローブ８を設けずして、直接
光フアイバーの先端をレーザ光の出射端としても
よいが、組織内の加温のためには、プローブを用
い、これを組織内に穿刺するのが望ましい。これ
ら各分岐導路７Ａ〜７Ｄおよびまたは各プローブ
８，８…に対して隣接して熱電対等からなる温度
検出器９Ａ〜９Ｄが併設されている。

１０は主導路５に設けられたパワーメーター
で、ミラー１１によつて取り込んだレーザ光強度
を検知する。また各分岐路７Ａ〜７Ｄには、第２
開閉手段を構成するスイツチ１２Ａ〜１２Ｄがそ
れぞれ設けてある。１３，１４はレーザ光の伝達
用レンズおよび受光中間端である。

１５はＱスイツチコントローラ、１６はADコ
ンバータ、１７はインターフエイス、１８は中央
演算処理装置（CPU）、１９はアンプ、２０はプ
リンター等の表示器である。

前記プローブ８の取付構造例は、たとえば第３
図の通りである。プローブ８としては、レーザ光
が透過可能な材料、たとえば天然または人口サフ
アイア、石英、ダイヤモンド、その他天然または
人口を間わずセラミツク材料を用いるのがよい
が、ある種の高分子材料であつてもよい。また、
このプローブ８は、先窄まりの円錐状穿刺部３０
と取付部３１とそれらの間のフランジ部３２とか
ら形成されているのがよい。このプローブ８は、
その取付部３１に筒状の雌コネクター３３内に嵌
入され、その合わせ部３３ａをカシメたり、セラ
ミツク系の耐熱接着剤を合わせ面に塗布したり、
あるいは両手段を併用することにより一体化され
ている。雌コネクター３３の内面にはメネジ３４
が形成され、雄コネクター３５のオネジ３６と着
脱自在に螺合されてる。雌コネクター３３のプロ
ーブ８の受光端３７の手前には、内外に連通する
冷却水Ｗの透孔３８がたとえば周方向に180度の
角度をもつて２個所（図示例では１つのみが示さ
れている）形成されている。

一方、雄コネクター３５は、たとえばテフロン
（商品名）製の可撓製チユーブ３９先端に圧入さ
れている。この圧入に際しては、雄コネクター３
５の基部に段付部４０が形成されることによつて
容易には抜けないようになつている。

またレーザ光の導光フアイバー７は、チユーブ
３９および雄コネクター３５内に設けられるとと
もに、チユーブ３９との間には冷却水供給用間隙
４１が形成されている。さらに光フアイバー７の
先端部は段付部４０内においては密に内装されて
いるが、段付部４０にたとえば180度周方向位置
に２つのスリツト部４０ａが形成され、このスリ
ツト部４０ａを冷却水Ｗが通るようになつてい
る。また、雄コネクター３５の先端内面と光フア
イバー７外面との間には、冷却水Ｗ連通用間隙４
１が形成されている。

かかるレーザ光の出射先端装置は、雄コネクタ
ー３３が雄コネクター３５に螺合連結された状態
で、内視鏡内や、適当なホルダーに取付けられ
る。この状態で、光フアイバー７を介して導かれ
たパルスレーザ光が受光端３７からプローブ８内
に入射され、穿刺部３０の全外面から出射され
る。このとき、冷却水Ｗは、間隙４２、スリツト
部４０ａ、間隙４１を通りながら、プローブ８を
冷却するとともに、透孔３８から組織表面上に流
出し、組織Ｍの冷却に用いられる。

このレーザ光先端装置に対して、温度検出器９
Ａ〜９Ｄの１つが１対１で対応して取付られる。
この場合、それらは、第４図のように、一対の連
結片４２Ａ，４２Ｂを連結小ボルト４３によつて
抱く抱持具４４によつて連結することができる。
また、この例は、地上に対して設置したスタンド
（図示せず）に導路を他の適当な保持具（図示せ
ず）により保持する例であるが、第５図のよう
に、２孔保持管４４に抱持するようにしてもよ
い。すなわち、第５図において、第３図例と同一
構造部については同一符号を付してあるが、２孔
保持管４４の第１孔４４Ａに光フアイバー７を、
第２孔４４Ｂに温度検出器８の導線をそれぞれ挿
入するものである。

前記抱持具４４は、プローブ８と温度検出器９
Ａ〜９Ｄの平行離間距離を定めるのに有効である
ほか、第７図のように、適宜個数を用いて、各プ
ローブ８および各温度検出器９Ａ〜９Ｄの位置
を、たとえばあるプローブの中心軸線周りに各抱
持具４４を介して他のプローブの中心軸線位置を
回転位置決めすることによつて選択的に定めるこ
とができる。

させ、再び第１図を参照し、ならびに第２図も
参照して、組織の温度コントロール法を説明すれ
ば、まずＱスイツチコントローラ１５にて、パル
スをあるレベルに定めかつパルス間隔を定めて、
レーザ光の出射を始め、組織温度を徐々に高め
る。その後、たとえば組織温度が42℃に適した
（温度検出器からの信号による）時点（それまで
の区間が第２図のＡ区間である）で、それ以後同
様に連続的な照射を続けると一気に温度上限を越
えてしまうので、たとえばＡ導路においては、ス
イツチ１２Ａを開とし、プローブ８への導光を停
止し、一定時間後、再びスイツチ１２Ａをオン
し、パルスレーザ光をプローブ８から照射し、そ
の後、スイツチ１２Ａをオフとする繰り返しを行
う。このＢ区画における小きざみなオン、オフの
デユーテイ比は、パワーメータ１０からの現在の
レーザ光強度を基にして、現在の温度検出器９Ａ
からの温度信号あるいはその上昇率（時間的な）
によつて制御できる。その後、Ｃ区間、すなわち
組織温度がある時点、たとえば上限の44℃になつ
たらならば、スイツチ１２Ａはオフを継続し、組
織温度の低下を待つ。次いで、組織温度が低下
し、下限の42℃に達したＤ区間では、スイツチ１
２Ａを常時オンし、組織の温度上昇を回り、再び
42℃に戻つたＥ区間では、小きざみなオンオフに
よるデユーテイ制御により温度上昇率を低くし、
さらに上限の44℃に達したＦ区間ではオフを続行
する。かかる第１開閉手段すなわちスイツチ１２
Ａの制御が以後同様に続けられ、また他のＢ、
Ｃ、Ｄ系についても同様な制御がなされる。

この制御は、予めプログラムを組み込んだ中央
演算処理装置１８からの指令に基いて実行され
る。

通常は、一回の治療内においては、Ｑスイツチ
は一定なスイツチング動作を示すが、他の治療域
や、臓器が異なる場合には、Ｑスイツチコントロ
ーラ１５によつて、発振パルスの波長やパルス間
隔が変更され、この変更後は、上記Ｂ区間および
Ｅ区間におけるデユーテイ制御のオンオフタイミ
ングが変更される。たとえば、パワーメータ１０
から与えられるレーザ光強度が大であれば、温度
上昇速度が速まるまで、Ｂ、Ｅ区間において、オ
ン時間を短く、オフ時間を長くすることとなる。

一方、上記はパルス式のものであるが、第２図
のように、連続発振方法によることが考えられ
る。この場合、ＡおよびＢ区間をオン、Ｃ区間を
オフ、ＤおよびＥ区間をオン、Ｆ区間をオフとす
る。

ただし、連続発振方式では、光化学反応を併用
できないとともに、第２図のような理想的な温度
変化カーブとはなり難く、上下限をオーバーシユ
ートし易いので、好ましくない。

第８図は本発明に係るプローブ８，８…の穿刺
位置例と、等温分布曲線TC例を示したものであ
り、等温分布曲線TCが穿刺プローブ８，８…の
中心位置に沿つて理想的に広がつていることが判
る。また、第９図のように、各プローブ８（P₁
〜P₃）の中心に沿つて照射エネルギー、もつて
組織の発熱量をコントロールできる結果、フラツ
トな温度分布Ｔを得ることができる。これに対し
て、前述の第１１図の結果では、たとえ広領域に
照射しても、温度分布T′で示されるように、温
熱治療効果がほとんどない。

一方、上述のように、パルス発振方式を採る
と、温熱治療法のみならず、光化学反応をも行わ
せることができ有利である。ちなみに、両者を併
用する場合には、動物実験の下で、温熱療法のみ
の場合に比較して、治療効果は平均的に数倍の向
上がみられた。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、１回当り広範囲
の治療を行うことができるとともに、血流の多少
など組織の部分的な状態の相異に関係なく、広範
囲の治療域を平坦な温度分布をもつて治療でき
る。

また、レーザ発生装置からパルスレーザ光を発
振させることにより、温熱治療と共に光化学反応
をも行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体を示す概要図、第２
図は組織の温度制御法の説明図、第３図はレーザ
光の出射端部構造例の縦断面図、第４図はプロー
ブと温度検出器との連結状態斜視図、第５図はレ
ーザ光出射端部構造の他の例の縦断面図、第６図
はレーザ光出射端としてのプローブと温度検出器
とを組織に穿刺した状態の断面図、第７図はプロ
ーブおよび温度検出器の位置決め例の説明図、第
８図はあるプローブ位置の下で等温温度分布例の
説明図、第９図は本発明に係る温度分布例図、第
１０図は従来例の温度分布図、第１１図は参考例
の温度分布図である。１……レーザロツド、４……Ｑスイツチ（第１
開閉手段）、５……主導路、７Ａ〜７Ｄ……分岐
導路、８……プローブ（レーザ光出射端）、９Ａ
〜９Ｄ……温度検出器、１０……パワーメータ、
１２Ａ〜１２Ｄ……スイツチ（第２開閉手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

１レーザ光の発生器と、この発生器からのレー
ザ光を分岐させて複数のレーザ光出射端に導くレ
ーザ光の導路と、導路の分岐前位置にあつてレー
ザ光をパルス光とする第１の開閉手段と、分岐後
の各導路に設けられたレーザ光の各第２の開閉手
段と、前記レーザ光の出射端に対してそれぞれ併
設され生体温度を検出する温度検出器と、これら
各温度検出器からの組織温度信号に基づいて前記
各第２の開閉手段を個別的に制御する開閉制御手
段とを備え、前記レーザ光出射端は各レーザ光の
導路の先端には光フアイバーに光学的に連結され
た生体組織に接触状態で使用されるプローブから
なり、前記第１の開閉手段はレーザ光化学反応を
生じる条件の下で開閉操作が行われ、前記開閉制
御手段はパルスレーザ光のレーザ光強度を、小パ
ルスを積分したものと捉えて、生体組織の対応す
る部分の所定の温度範囲に保持すべく第２の開閉
手段を動作させるように制御するようにしたこと
を特徴とする温熱治療のためのレーザ光照射装
置。