JPH05200045A - レーザカテーテルおよびそれを用いたレーザカテーテルシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 血管に穿孔やスパスム等を発生させない血管
形成術用のレーザカテーテルおよびレーザカテーテルシ
ステムを提供する。 【構成】 ガイドワイヤが血管壁に穿孔を起すことなく
ホットチップ１４をガイドし、焼灼用光ファイバ１２か
ら出射されたレーザ光が血管の閉塞部の中心を焼灼す
る。加熱用光ファイバ１６からのレーザ光で加熱された
ホットチップ１４がレーザ光で焼灼された部位の周囲を
拡大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療分野における閉塞
性動脈硬化症や血栓症の治療に適用されるカテーテルお
よびそれを用いるカテーテルシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した閉塞性動脈硬化症は、動脈内膜
に脂質が沈着し繊維性肥厚を生じ、扁平で隆起性のアテ
ローム（粥腫じゅくしゅ）を発生させ、粥状（かゆじょ
う）の中身が破れ出て血管内腔が荒れて血栓ができやす
くなり、進行すると石灰化をみることもある病変であ
る。動脈硬化症が発生すると、血管の弾力性がなくなり
血管内部の狭窄・閉塞を引き起こし、血流を阻害したり
遮断したりする。心臓の冠動脈に発生すると、狭心症や
心筋梗塞といった重大な疾病を引き起こす。下肢に発生
すると、間欠性跛行、安静時疼痛、壞疽を引き起こし、
壊死が進行すると下肢の切断に至る場合もある。また、
血栓症は動脈硬化症と発生機序が異なり、血管内で生じ
る血液凝固現象である。このようにしてできた血液の凝
塊を血栓という。血栓症も血管内の狭窄・閉塞を引き起
こす点で、動脈硬化症と同様な病状を引き起こす。

【０００３】従来、この種の病状に対する治療は下記の
ように行われている。 （１）薬物療法（薬物投与全身療法） （２）経皮的治療法（皮膚を経由してカテーテルを血管
内へ挿入して治療する方法） （ａ）バルーンカテーテルにより狭窄部をふくらませて
拡大する方法（バルーンアンジオプラスティ） ＰＴＡ(Percutaneous Trtansluminal Angiolasty) は、
冠動脈以外の周辺動脈に対するバルーンアンジオプラス
ティであり、ＰＴＣＡ(Percutaneous Trtansluminal Co
ronary Angioplasty) は冠動脈に対するアンジオプラス
ティである。

【０００４】（ｂ）カテーテルから直接、狭窄部に薬剤
を注入する方法（血栓溶解療法） （ｃ）カテーテル先端のドリルの刃で狭窄部を削り取る
方法（アーテレクトミー） （ｄ）レーザーを利用して加熱又は焼灼により狭窄部を
拡大する方法（レーザーアンジオプラスティ） （３）バイパス手術 （ａ）自家静脈（患者自身の静脈）を取り出して狭窄部
・閉塞部をバイパスする手術 （ｂ）人工血管でバイパスする手術

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の治療は
下記のような欠点がある。 （１）薬物療法は、薬物投与の全身療法で、抗コレステ
ロール剤、降圧剤の投与があるが、完治の望めない例で
は、経皮的治療法やバイパス手術を実施することにな
る。 （２）経皮的治療法の中では、バルーンカテーテルによ
る方法が最も多く行われている。先端に風船のついたカ
テーテルを血管内の狭窄部に導き、外部から生理的食塩
水を風船内に注入し圧力をかけて風船を膨らませること
により、機械的に狭窄部を拡大する方法である。この方
法は、内側から力をかけて無理やり血管を膨らませるた
めに血管内膜に亀裂が入り、そこから再狭窄（再狭窄率
３０〜４０％）を引き起こすことが最大の欠点とされて
いる。手技上の欠点としては、狭窄部にあるていどの空
間がないとバルーンを予め挿入できないことである。従
って完全閉塞例では治療が不可能となる。 （３）血栓溶解療法は、血栓で閉塞した部位にカテーテ
ルを挿入し、ウロキナーゼやティッシュープラスミノー
ゲンアクチベーター（ＴＰＡ）等の血栓溶解剤をその部
分に直接流し込んで、血栓を解かしてしまおうという治
療法である。この方法は発症後６時間以内の新鮮血栓に
よる閉塞や狭窄に対して有効であるが閉塞性動脈硬化症
に対しては無力である。 （４）アーテレクトミーはカテーテル先端のドリルの刃
の軸方向運動又は回転運動によりアテロームを削り取っ
てしまう方法であるが、フレキシビリティがないため使
用上の制限があるのと切開断面が荒れているため再狭窄
が避けられないのが欠点である。 （５）バイパス手術は最後の手段であるが、患者の負担
が大きいため誰にでも施行できるわけではない。長期入
院を要し経費負担も大きく身体に大きな傷跡が残り術後
の行動も制限される。 （６）レーザーアンジオプラスティの従来の技術として
は、レーザを直接照射する方法（単一ファイバーによる
方法、複数のファイバによる方法）とホットチップ単独
による方法があったが、それぞれに欠点がある。単一フ
ァイバーでレーザを直接照射するだけでは、屈曲してい
る血管内でレーザを直接照射して血管壁に穿孔を引き起
こすケースがしばしばあり、その後複数のファイバを同
心円状に配置し中心に形成された中空チャンネル内にガ
イドワイヤを通してファイバを血管内に導く方法が開発
されたが、レーザを直接照射するだけでは血管内膜内面
が平滑にならずそこから再狭窄が発生することと、レー
ザだけで完全に動脈硬化部位を焼灼しようとすると血管
壁を焼いて穿孔を引き起こすケースが発生した。又、ホ
ットチップ単独による方法では完全に閉塞している部位
をホットチップだけで焼灼し前進することは困難であ
り、温度を高くして焼灼しようとすると血管壁に熟的障
害を与えスパスム（攣縮）・穿孔・再狭窄を引き起こ
す。ホットチップは血管内で絶えず動かしていなければ
ならず静止した場合は急激に温度が上昇してしまう。温
度コントロールをするために熱電対をホットチップ外側
にスポット溶接する考えがあるが、これは血管内で剥れ
やすいことが欠点であり特に加熱による血液凝固物の付
着をふき取る時にいっしょに剥れてしまうことである。
ファイバは絶縁物であるが熱電対等の温度検出検出素子
は電気的導体であるため電源側から漏れ電流が体内に流
れる危険性がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のレーザ
カテーテルは、軸心に沿って中空チャネルを形成する柔
軟な管状部材と、管状部材の中空チャネル中を移動し、
一端を管状部材の一端から突出可能に中空チャネルに挿
入されたガイドワイヤと、管状部材の延長方向に沿っ
て、外壁の周囲に配列された複数の焼灼用光ファイバ
と、焼灼用光ファイバを管状部材の外壁上で覆う耐熱被
覆と、管状部材の一端において、耐熱被覆上に配置され
た金属性のホットチップと、ホットチップに穿設された
ファイバ導入孔と、一端がファイバ導入孔内に位置する
ように配置された加熱用光ファイバと、ホットチップの
温度を検出し、外部に導出する温度検出デバイスとから
なる。また、請求項４の発明のレーザカテーテルシステ
ムは、請求項１または請求項２のレーザカテーテルと、
レーザ光を出力するレーザ発振器と、温度検出デバイス
からアイソレーション回路を介してホットチップの温度
を検出し、ホットチップを設定加熱温度にするように、
レーザ発振器の出力をコントロールして加熱用光ファイ
バに供給する加熱用レーザ供給手段と、焼灼用光ファイ
バに予め設定された光量のレーザ光を供給する焼灼用レ
ーザ供給手段とからなる。

【０００７】さらに、請求項６の発明のレーザカテーテ
ルは、軸心に沿って延びるように配置された複数の細い
光ファイバの束からなるイメージファイバと、イメージ
ファイバの延長方向に沿ってその周囲に配置されたライ
トガイドと、 ライトガイドの周囲に配置された耐熱被
覆と、イメージファイバおよびライトガイドの一端にお
いて、耐熱被覆上に配置された金属性のホットチップ
と、ホットチップに穿設されたファイバ導入孔と、一端
がファイバ導入孔内に位置するように配置された加熱用
光ファイバと、ホットチップの温度を検出し、外部に導
出する温度検出デバイスとからなる。

【０００８】また、請求項９の発明のレーザカテーテル
システムは、請求項６ないし請求項８のいずれか１項記
載のレーザカテーテルと、レーザ光を出力するレーザ発
振器と、温度検出デバイスからアイソレーション回路を
介してホットチップの温度を検出し、ホットチップを設
定加熱温度にするように、レーザ発振器の出力をコント
ロールして加熱用光ファイバに供給する加熱用レーザ供
給手段と、ライトガイドに可視光を供給する可視光源
と、イメージファイバからの画像を画像信号に変換する
ＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラからの画像信号により、
画像を表示する表示器とからなる。

【０００９】

【作用】中心部がガイドワイヤであるレーザカテーテル
を採用したレーザカテーテルシステムにおいては、ガイ
ドワイヤが血管壁に穿孔を起すことなくホットチップを
ガイドし、焼灼用光ファイバから出射されたレーザ光が
血管の中心にある閉塞部を焼灼する。加熱用光ファイバ
からのレーザ光で加熱されたホットチップがレーザ光で
焼灼された部位の周囲を拡大する。

【００１０】中心部がイメージファイバであるレーザカ
テーテルを採用したレーザカテーテルシステムにおいて
はイメージファイバからの画像を表示器上に表示して観
察しつつ、ホットチップで血管の閉塞部を拡大する。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は請求項１の発明のレーザカテーテルの
一実施例を示す斜視図である。本実施例は、ヘッド部１
０、導光部２０、ガイドワイヤ３０とから構成されてい
る。軸心に沿って、ガイドワイヤ３０が摺動自在に移動
できるように、耐熱性で柔軟な材料からなる中空チャネ
ル用チューブ１１が配置されている。中空チャネル用チ
ューブ１１の外壁の周囲全体に、複数の焼灼用光ファイ
バ１２が軸心に沿って配置されている（周囲全体に配置
したのは、ヘッド部１０のホットチップ１４を平均的に
加熱するためである）。焼灼用光ファイバ１２の外側は
耐熱被覆１３で覆われている。また、これら部材１１，
１２，１３の一端の外側には、これら部材１１，１２，
１３の端面と端面を同一とするホットチップ１４が配置
されている。ホットチップ１４は導光部２０側からファ
イバ導入孔１５が設けられている。ファイバ導入孔１５
においては、温度検出用ターミナル１７の一端がホット
チップ１４と接合されている。また、温度検出用ターミ
ナル１７とホットチップ１４とは熱電対を構成するよう
なそれぞれ第１，第２の金属からなっている。第１，第
２の金属の組合せとしては、クロメルとアルメル、鉄と
コンスタンタン、銅とコンスタンタン等がある。ホット
チップ１４および温度検出用ターミナル１７の後端すな
わち導光部２０側の端部にはそれぞれリードワイヤが電
流導出のために接続されている（このリードワイヤは後
述のアイソレーション回路に接続される）。導光部２０
からは一端がファイバ導入孔１５内に達する複数の加熱
用光ファイバ１６が延び、焼灼用光ファイバ１２と同心
円状になるように配置されている。ホットチップ１４後
部は固定リング１９で固定された導光部２０より延びた
ジャット１８によって覆われている。ガイドワイヤ３０
の先端およびヘッド部１０のエッヂは滑らかなことが望
ましい。

【００１２】次に請求項４の発明のレーザカテーテルシ
ステムの一実施例について図３を参照して説明する。本
実施例は、図１，図２で示されるレーザカテーテルを使
用した血管形成術用のものである。

【００１３】一端にヘッド部１０が接続された導光部２
０の他端は、４系統に分岐されている。第１の系統には
ガイドワイヤ３０が導出され、導出端からはストップバ
ルブ４９を介して、生理的食塩水または血管造影剤のフ
ラッシュが供給されるようになっている。第２の系統に
は焼灼用光ファイバが導出されており、集光レンズ４５
を介して焼灼用のレーザ光が供給される。第３の系統に
は加熱用光ファイバが導出されており、集光レンズ４６
を介して加熱用のレーザ光が供給される。第４の系統に
はホットチップ１４および温度検出用ターミナル１７か
らのリードワイヤが導出され、アイソレーション回路４
７を経て温度コントロール回路４８によりヘッド部１０
のホットチップ１４の温度が検出され、コントロール用
に用いられる。アイソレーション回路４７は、生体に対
する安全性のために、電源からヘッド部の温度検出の漏
れ電流を心臓がショックを起こさない安全基準値である
１０マイクロアンペア以下におさえるのに使用されてい
る。温度コントロール回路４８は、ホットチップ１４を
加熱する必要があるときは、レーザ分配器４２に切換信
号を出力し、レーザ分配器４２のミラーをレーザ光の光
路から引上げ、レーザ光を集光レンズ４６を経て加熱用
光ファイバ１６に供給させるとともに、アイソレーショ
ン回路４７を介して検出したホットチップ１４の温度を
予め設定された値（１５０〜３５０℃）になるようにレ
ーザ発振器４１の出力をコントロールする。

【００１４】１５０〜３５０℃というのは、血管壁の中
膜外膜へ熱的障害を及ぼすことなく従って穿孔や再狭窄
やスパスム（攣縮）を起こすことなく動脈硬化部を加熱
拡大平坦化することのできる温度である。この時、ホッ
トチップ外径は、血管内径の７０％のものを選ぶことが
要求される。

【００１５】レーザ分配器４２に切換信号が出力されて
いない時は、レーザ発振器４１からのレーザ光は、レー
ザ分配器４２のミラーに反射された後、反射ミラー４３
および集光レンズ４５を経て焼灼用光ファイバ１２に供
給される。出力コントロール回路４４は、温度コントロ
ール回路４８が切換信号を出力していないときは、予め
設定された値にレーザ発振器４１のレーザ光の出力をコ
ントロールする。

【００１６】次に図４を参照して図１で示されるレーザ
カテーテルで血管の狭窄部の閉塞部を拡大する動作につ
いて説明する。Ｘ線テレビの血管造影像を見ながらガイ
ドワイヤ３０で中空チャネルの軸方向（血管の延びる方
向）のオリエンテーションをつけ、狭窄部または閉塞部
中心部を焼灼用光ファイバ１２から焼灼用レーザ光を出
射して蒸散させ、ホットチップ１４で周辺にある閉塞部
を熱的に拡大する。このようにレーザカテーテルのヘッ
ド部１０は、ガイドワイヤに沿って芯出しされた状態で
の血管中を進むので、血管壁に斜めに当って穿孔を起こ
すことがなく安全に挟窄部閉塞部を拡大することができ
る。また、血管内の中心をレーザ直接照射でドリリング
し、血管内周辺部をホットチップでスムーズに拡大平滑
化することができる。通常狭窄部または閉塞部の中心は
柔らかいためガイドワイヤが通過しやすいが、通過困難
な場合は、レーザ焼灼とガイドワイヤによる機械的圧入
を繰り返えすことにより、通過させることができる。

【００１７】図５は請求項５の発明のレーザカテーテル
の一実施例のヘッド部を示す斜視図および断面図であ
る。

【００１８】複数の細いファイバーからなるイメージフ
ァイバ５１と、イメージファイバ５１の周囲に配置され
たライトガイド５２とが端末で耐熱被覆で束ねられてい
る。耐熱被覆５３の上にはホットチップ５４が固定され
ている。ホットチップ５４のファイバ導入孔５５には、
加熱用光ファイバ５６が導入されている。温度検出用タ
ーミナル５７の一端は、ファイバ導入孔５５内でホット
チップ５４に接合されている。ホットチップ５４と温度
検出用ターミナル５７とは熱電対を構成するようなそれ
ぞれ異なる金属で構成されている。また、リング状に配
置されたライトガイドの外周とリング状に配置された加
熱用光ファイバーとの間には生理的食塩水フラッシュ用
のすき間が形成されている。

【００１９】図６は請求項９の発明のレーザカテーテル
システムの一実施例を示す構成図である。レーザ発振器
７１からのレーザ光は集光レンズ７２を経て加熱用光フ
ァイバ５６に供給される。ホットチップ５４と温度検出
用ターミナル５７との接合点の温度は、ホットチップ５
４と温度検出用ターミナル５７にそれぞれ接続されたリ
ードワイヤによって、アイソレーション回路７７を介し
て温度コントロール回路７８に与えられる。温度コント
ロール回路７８は与えられた温度を設定温度（１５０〜
３５０℃）にするようにレーザ発振器７１の出力をコン
トロールする。可視光源７５は導光部６０からヘッド部
５０先端にライトガイド５２を経て可視光を出射する。
血管内視鏡として働くイメージファイバ５１は、直径約
５ミクロンの光ファイバを数千ないし数万本束ねたもの
であって、可視光に照らされた血管内部の画像をＣＣＤ
カメラ７３に導出する。ＣＣＤカメラ７３により画像は
電気信号に変換され、モニタテレビ７４に表示される。
またヘッド部５０先端にはストップバルブ７９を介して
さらにライトガイド５２と加熱用光ファイバーのすき間
を通って、生理的食塩水のフラッシュが供給される。

【００２０】したがって、血管内視鏡となるイメージフ
ァイバ５１からの画像をモニタテレビ７４で観察しつ
つ、狭窄部閉塞部の有無や内腔のでこぼこや内膜の剥離
したフラップが存在した場合は、レーザーをホットチッ
プに照射し加熱してこれらを焼灼平坦化することができ
る。フラップが存在する場合は、術後早期に再狭窄を来
すことが多く、これを確認することは重要である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、レーザカ
テーテルを血管内で移動するに際し、ガイドワイヤで血
管内をガイドし、焼灼用光ファイバからのレーザ光で閉
塞部の中心を焼灼するとともに、スパスム等を起こさな
い程度に加熱したホットチップで閉塞部周辺を拡大する
ことにより、すなわち中心焼灼周辺拡大法により血管壁
に穿孔を起すことなく、血管壁の内膜外膜へ熱的障害を
及ぼすことなく動脈硬化部等をスムーズに加熱拡大平坦
化することのできる効果がある。また、ガイドワイヤと
は異なり中心部にイメージファイバを配置したレーザカ
テーテルを用いれば、血管内部の状態を観察しながらホ
ットチップで閉塞部を拡大することができ、治療を正確
かつスムーズに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザカテーテルの一実施例を示す斜
視図である。

【図２】図１の実施例のヘッド部および導光部の拡大断
面図である。

【図３】図１で示されるレーザカテーテルを使用した本
発明のレーザカテーテルシステムの一実施例を示す構成
図である。

【図４】図１のレーザカテーテルが血管中を治療を行な
いながら進行する様子を示す図である。

【図５】（ａ）は本発明のレーザカテーテルの他の実施
例を示す部分断面斜視図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ拡大断面図である。

【図６】図５で示されるレーザカテーテルを使用した本
発明のレーザカテーテルシステムの一実施例を示す構成
図である。

【符号の説明】

１０，５０ ヘッド部 １１ 中空チャネル用チューブ １２ 焼灼用光ファイバ １３，５３ 耐熱被覆 １４，５４ ホットチップ １５ ファイバ導入孔 １６，５６ 加熱用光ファイバ １８ ジャケット １９ 固定リング ２０，６０ 導光部 ３０ ガイドワイヤ ４１，７１ レーザ発振器 ４２ レーザ分配器 ４３ 反射ミラー ４４ 出力コントロール回路 ４５，４６，７２ 集光レンズ ４７，７７ アイソレーション回路 ４８，７８ 温度コントロール回路 ４９，７９ ストップバルブ ５１ イメージファイバ ５２ ライトガイド ７３ ＣＣＤカメラ ７４ モニタテレビ ７５ 可視光源

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心に沿って中空チャネルを形成する柔
   軟な管状部材と、 管状部材の中空チャネル中を移動し、一端を管状部材の
   一端から突出可能に中空チャネルに挿入されたガイドワ
   イヤと、 管状部材の延長方向に沿って、外壁の周囲に配列された
   複数の焼灼用光ファイバと、 焼灼用光ファイバを管状部材の外壁上で覆う耐熱被覆
   と、 管状部材の一端において、耐熱被覆上に配置された金属
   性のホットチップと、 ホットチップに穿設されたファイバ導入孔と、 一端がファイバ導入孔内に位置するように配置された加
   熱用光ファイバと、 ホットチップの温度を検出し、外部に導出する温度検出
   デバイスとからなるレーザカテーテル。
2. 【請求項２】 前記加熱用光ファイバは、前記複数の焼
   灼用光ファイバに対し同心円状に配置された複数の光フ
   ァイバである請求項１記載のレーザカテーテル。
3. 【請求項３】 前記温度検出デバイスは、前記ホットチ
   ップと熱電対を構成する金属からなり、一端が前記ホッ
   トチップのファイバ導入孔壁に接続された温度検出用タ
   ーミナルを含む請求項１または請求項２記載のレーザカ
   テーテル。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれ１項記
   載のレーザカテーテルと、 レーザ光を出力するレーザ発振器と、 温度検出デバイスからアイソレーション回路を介してホ
   ットチップの温度を検出し、ホットチップを設定加熱温
   度にするように、レーザ発振器の出力をコントロールし
   て加熱用光ファイバに供給する加熱用レーザ供給手段
   と、 焼灼用光ファイバに予め設定された光量のレーザ光を供
   給する焼灼用レーザ供給手段とからなるレーザカテーテ
   ルシステム。
5. 【請求項５】 前記焼灼用レーザ供給手段は、レーザ発
   振器からのレーザ光の光路を変更するレーザ分配器と、
   レーザ分配器によって光路を変更されたレーザ光を焼灼
   用光ファイバに導く第１の光学系とからなり、 前記加熱用レーザ供給手段は、レーザ分配器が光路から
   除外された状態で、温度検出デバイスが検出した温度
   を、検出電流を１０マイクロアンペア以下に制限するア
   イソレーション回路を介して受信し、ホットチップが設
   定加熱温度になるように、レーザ発振器の出力をコント
   ールする温度コントロール回路と、レーザ発振器からの
   レーザ光を加熱用光ファイバに導く第２の光学系とから
   なる請求項４記載のレーザカテーテルシステム。
6. 【請求項６】 軸心に沿って延びるように配置された複
   数の細い光ファイバの束からなるイメージファイバと、 イメージファイバの延長方向に沿ってその周囲に配置さ
   れたライトガイドと、 ライトガイドの周囲に配置された耐熱被覆と、 イメージファイバおよびライトガイドの一端において、
   耐熱被覆上に配置された金属性のホットチップと、 ホットチップに穿設されたファイバ導入孔と、 一端がファイバ導入孔内に位置するように配置された加
   熱用光ファイバと、 ホットチップの温度を検出し、外部に導出する温度検出
   デバイスとからなるレーザカテーテル。
7. 【請求項７】 前記加熱用光ファイバは、イメージファ
   イバに対し同心円状に配置された複数の光ファイバであ
   る請求項６記載のレーザカテーテル。
8. 【請求項８】 前記温度検出デバイスは、前記ホットチ
   ップと熱電対を構成する金属からなり、一端が前記ホッ
   トチップのファイバ導入孔壁に接続された温度検出用タ
   ーミナルを含む請求項６または請求項７記載のレーザカ
   テーテル。
9. 【請求項９】 請求項６ないし請求項８のいずれか１項
   記載のレーザカテーテルと、 レーザ光を出力するレーザ発振器と、 温度検出デバイスからアイソレーション回路を介してホ
   ットチップの温度を検出し、ホットチップを設定加熱温
   度にするように、レーザ発振器からのレーザ光の光量を
   コントロールして加熱用光ファイバに供給する加熱用レ
   ーザ供給手段と、 ライトガイドに可視光を供給する可視光源と、 イメージファイバからの画像を画像信号に変換するＣＣ
   Ｄカメラと、 ＣＣＤカメラからの画像信号により、画像を表示する表
   示器とからなるレーザカテーテルシステム。
10. 【請求項１０】 前記設定加熱温度が１５０℃〜３５０
    ℃である請求項４または請求項９記載のレーザカテーテ
    ルシステム。