JPH05285159A - レーザにより結石を破砕する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 人体内の結石の付近の水により吸収されて結
石を迅速に侵食させるパルス光を放射するようになった
レーザを含むレーザ結石破砕装置を提供する。 【構成】 レーザパルスを結石７の付近に導くために、
内視鏡の内部には、例えば、光ファイバケーブルのよう
な光伝送装置３が使用される。また、光伝送装置の先端
部６および結石を連続的に水中に確実に浸漬させ、そし
て人体から崩壊した結石の粉末状の砕片を除去する作用
をする灌注装置５を設けてある。毎秒２７パルスを放射
する１．４４μｍで動作するＮｄＹＡＧレーザが内視鏡
の内部に通された無水水晶光ファイバケーブルを介して
人体内の結石と結合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人体内の結石を破砕する
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】結石
破砕療法は人体内の結石を破砕する技術である。結石破
砕療法に使用される技術は内視鏡検査技術および体外結
石破砕技術を含んでいる。したがって、超音波結石破砕
装置が提案されてきた。しかしながら、超音波結石破砕
装置は硬い結石を破砕できず、そしてプローブの耐用寿
命が短い。その結果、超音波結石破砕装置は用途が限ら
れ、また操作コストが高い。超音波結石破砕装置は腎臓
結石を破砕する場合に使用されているが、超音波プロー
ブが剛性でありかつその直径が大きいために、尿管には
ほとんど使用されていない。

【０００３】体外衝撃波結石破砕装置（Ｅ．Ｓ．Ｗ．
Ｌ）においては、水中の高電流スパーク放電により衝撃
波を発生させている。この衝撃波は楕円形の音響反射器
により柔軟な腹壁および腎臓を通して腎臓結石上に集束
せしめられる。衝撃波は柔軟な組織を損傷することはほ
とんどなく、硬い結石を破砕する。その結果破砕された
結石は尿路を通過する。

【０００４】Ｅ．Ｓ．Ｗ．Ｌは尿路結石の処置に対して
は効果が劣る。これは部分的には骨盤を回避することが
困難であり、また部分的には尿路結石が液体内に浸漬さ
れず、その結果結石に伝達される衝撃波の効果が劣るか
らである。

【０００５】レーザが尿路結石を破壊する装置として最
近使用されている。１９８８年にスプリンガ・ベルラグ
社のアール・スタイナー氏により編集された「レーザ結
石破砕療法」と題する書物に広範囲の論評が掲載されて
いる。レーザは、代表的には剛性または可撓性の尿道鏡
に沿って通されるファイバ−オプティックス中に集束さ
れる。尿道鏡は膀胱を通して尿管中に挿入され、そして
結石が透視される。操作者はこのようにして強い光パル
スを結石上にまたは結石に近い箇所に導き、それにより
結石を破砕し、崩壊することができる。「レーザ結石破
砕療法」と題する書物にスタイナー氏により記載されて
いるようなこの分野における現在の技術の状態において
は、二種類のレーザ光源、すなわち、パルス色素レーザ
およびＱスイッチング作用をするＮｄＹＡＧレーザが結
石破砕療法として効果的である。後者のレーザは約１．
０６マイクロメートルの波長で動作する。

【０００６】パルス色素レーザの操作においては、スペ
クトル領域が４４５ｎｍから５７７μｍまでの範囲内で
ありかつ持続時間が１μｓから３００μｓまでの範囲内
である可視光パルスが使用される。各々のパルスのエネ
ルギは、代表的には、１０ｍＪから６０ｍＪまでの範囲
内である。レーザ用ファイバの遠位先端部は、代表的に
は、水中に浸漬される人体内の結石の表面と接触する。
その後、十分な強さの光パルスが光ファイバに沿って送
られる。エネルギが閾値を超えたときに、光り輝く閃光
が結石から放射される。この閃光の作用により、結石が
部分的に崩壊される。白色の閃光と共に、カチッという
音が発生する。結石による発光および結石を破砕する衝
撃はレーザにより誘起されるプラズマの発生に帰因して
いる。

【０００７】色素レーザは、非常に硬い尿酸および蓚酸
カルシウム水化物からなる結石を除くすべての人体内の
結石を破砕するものとして報告されているが、いくつか
の臨床上の欠点がある。色素レーザ結石破砕療法により
発生した結石の砕片は外部から適用される衝撃波により
発生した粉末と比較して比較的に大きくなる傾向があ
る。その結果、結石破砕療法適用後に砕片を摘出する場
合に一つの問題が発生する。もしもとがった砕片が例え
ば尿管に突き当たると、臨床上の重大な問題が起こる。

【０００８】色素レーザ結石破砕装置の使用者が遭遇す
る別の支障は破砕効果が変化することである。結石内の
色素による光の吸収により、レーザ照射された結石にプ
ラズマが発生する。結石の色素の沈着は種々に変化す
る。腎臓結石の色はほぼ白色から暗い褐色まで変化す
る。プラズマを発生させるために必要なレーザの条件
は、結石の色が結石破砕療法適用前には判らないので、
予測することが困難である。色素レーザにより生じた砕
片のサイズは、代表的には、衝撃波により生じた砕片よ
りも大きい。色素レーザにより生じた砕片のサイズはレ
ーザエネルギが増すにつれて大きくなる。また、砕片の
サイズは光が結石中に透過する度合が増すにつれて大き
くなる。色素レーザ結石破砕療法適用後に尿管から結石
の大きい砕片を摘出することは臨床上の重大な問題であ
る。

【０００９】人体内の結石の光化学的特性に依存しない
レーザ結石破砕装置を得ようとして、いくつかのグルー
プがＱスイッチング作用をするＮｄＹＡＧレーザ結石破
砕装置を開発した。例えば、１９８８年にスプリンガ・
ベルラグ社により発行された「レーザ結石破砕療法」と
題する刊行物に掲載されたエフ・ウォンラゼック氏およ
びエフ・フランク氏により著作された「体内レーザ誘起
衝撃波結石破砕装置」と題する論文を参照されたい。こ
の型式の装置においては、代表的には、１．０６μｍの
波長を有するＱスイッチング作用をするＮｄＹＡＧレー
ザからの１０ｎｓのレーザパルスがレーザから光ファイ
バを通して結石の付近に伝送される。結石は灌注液内に
浸漬される。灌注液は、代表的には、水または塩水であ
り、そして１．０６μｍの波長のレーザ光に対して本質
的に透明である。その結果、光ファイバから送出される
光は液体を自由に通過して、結石または結石の付近の組
織と衝突して吸収される。Ｑスイッチング作用をするＮ
ｄＹＡＧレーザ結石破砕療法の方法においては、小型の
レンズが光ファイバの出力端部、すなわち、遠位端部に
取り付けられ、それにより光ファイバから送出される光
が前記レンズから数ミリメートル離れた箇所において集
束される。もしもレーザ光の強度が十分に高ければ、小
さいプラズマが焦点においてレーザ放電として知られる
態様で発生する。このプラズマは光ファイバから放出さ
れる光を吸収するので、結石または組織に対しては光が
ほとんど衝突しない。この吸収により、プラズマの小さ
い容積中にエネルギが迅速に集中される。高温のプラズ
マガスの膨脹は周囲の液体により制限され、その結果圧
力が急激に上昇する。発生した衝撃波はプラズマからす
べての方向に液体内の音の速度で放射される。Ｑスイッ
チング作用をするレーザ結石破砕療法においては、小型
の放物線反射面が光ファイバの遠位端部に取り付けられ
て、この衝撃波の一部分をプラズマから代表的には３ｍ
ｍ離れた結石に向かって反射する。これらの衝撃波を結
石に反復して衝突させることにより、結石を崩壊させる
傾向を生じ、それにより結石破砕作用が生ずる。この方
法には、結石の光化学的組成が結石破砕療法に影響をお
よぼさず、かつ得られた結石の砕片のサイズがＥ．Ｓ．
Ｗ．Ｌにより生じた砕片のサイズとほぼ同じであるとい
う利点がある。この方法の不利点は、レンズ保持室の直
径が代表的には２ｍｍよりも大きく、したがって尿道鏡
を通しての結石への接近が限定され、より大きい尿道鏡
を使用しなければならず、かつレンズをプラズマ衝撃波
にさらすことによりレンズがほぼ１００パルス後に損傷
することである。この型式の結石破砕療法の制限は、１
９８８年にスプリンガ・ベルラグ社のエド・アール・ス
タイナー氏により発行された「レーザ結石破砕療法」と
題する書物に掲載された「レーザ誘起衝撃波結石破砕療
法のための内視鏡検査に適用可能な光機械的なカップラ
ーの開発」と題するエス・トーマス氏、ジェイ・ペンセ
ル氏、ダブリュ・メイヤー氏およびエフ・ウォンドラゼ
ック氏による論文に記載されている。レンズの使用を回
避したこのような結石破砕装置の変型がウォンドラゼッ
ク氏その他に発行された米国特許第４，９３２，９５４
号明細書に記載されている。この変型においては、光が
ファイバ−オプティックスから洗浄剤により満たされた
小さい容積中に放射される。光は洗浄剤により吸収され
ないが、線形素子と衝突して該線形素子のまわりにプラ
ズマを発生する。このプラズマにより、衝撃波が発生
し、衝撃波は反射器により反射された後、目標に向かっ
て進行する。

【００１０】白内障を乳化させるために眼にレーザエネ
ルギを結合することが米国特許第４，５５９，９４２号
明細書に記載されているが、この特許においては、レー
ザエネルギが空気クッションを使用して目標に結合され
るように思われる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明においては、レー
ザ結石破砕療法の一つの方法は、従来技術の教旨に反し
て、水により吸収されるレーザ光を使用している。結石
の付近の水により吸収される光のパルスは結石の侵食を
ひき起こす。

【００１２】本発明のレーザ結石破砕装置の構造は人体
内への注入と相容性を有する流体媒質、例えば、水によ
り吸収されて結石に隣接した水の中で微小発破を発生さ
せるパルスレーザ光を発生する光源、例えば、１．４４
μｍの波長で動作するネオジム・イットリウム・アルミ
ニウム・ガーネット（ＮｄＹＡＧ）パルスレーザを備え
ていることが好ましい。このレーザは１９８６年にジョ
ン・チューリップ氏により出願された米国特許出願第０
６／９３３，１０３号明細書に記載されている。

【００１３】１．４４μｍで動作するＮｄＹＡＧレーザ
は中空の光学的な反空胴を含むハウジングを備えてい
る。レーザロッドが光学的な空胴内に装着されている。
このレーザロッドはネオジムドーピングを有する微結晶
またはガラス製のホスト構造体、好ましくは、（０．３
Ｎから０．７Ｎまでの範囲内の）０．４Ｎドーピングを
有するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト）ホストからなっている。レーザロッドに隣接した光
学的な空胴内に装着された慣用の励起ランプはレーザロ
ッドに伝送される光源を構成している。この励起ランプ
は駆動されて光の間欠的なパルスを発生する。波長選択
共振装置が１．０６μｍにおいて放射線を弁別し、約
１．４４μｍの波長（１．４４μｍに対して９０％の反
射が好ましい）において最大の反射を行ない、そしてそ
の他の波長において最小の反射を行ない、それにより約
１．４４μｍの波長においてレーザ発振を許容する。

【００１４】例えば、１．０６μｍおよび１．３２μｍ
の波長におけるＮｄＹＡＧレーザからのその他の放射と
異なり、１．４４μｍの波長におけるＮｄＹＡＧレーザ
放射線は水により強く吸収される。このレーザ光が水に
より本質的に吸収される深さは約０．３３ｍｍである。
水によるレーザエネルギの吸収により、水が加熱され、
そしてもしもレーザ光が十分に強ければ、水の気化すら
も起こる。一つの例においては、この作用は手術の目的
のために集束されたＮｄＹＡＧの１．４４μｍの波長の
レーザビームにより人体組織の水を気化させるために使
用される。もしもＮｄＹＡＧレーズが閃光を発生するか
またはパルス化されると、放射線は強い短い爆発または
エネルギのパルスの形態で現われる。このような１．４
４μｍの波長の放射線のパルスは水を迅速に加熱して気
化させる。

【００１５】レーザ結石破砕装置の好ましい実施例の別
の部分は、例えば、水晶ファイバ−オプティックスのよ
うな光伝送装置である。前記の１．４４μｍの波長のＮ
ｄＹＡＧレーザからの光パルスは水晶ファイバ−オプテ
ィックス中にかつ該ファイバ−オプティックスに沿って
集束させることができる。特に、無水水晶ファイバ−オ
プティックスとして一般に知られているＯＨ含有量が極
めて低い水晶ファイバ−オプティックスは１．４４μｍ
の波長の光を効果的に伝送する。このファイバ−オプテ
ィックスは該ファイバ−オプティックスをこのような内
視鏡、例えば、尿道鏡に沿って送入することによりレー
ザパルスを人体内の結石の付近に導くために使用するこ
とができる。

【００１６】このレーザ結石破砕装置の別の部分は人体
内の結石に近くかつ結石と接触している流体媒質、例え
ば、水である。この流体媒質はレーザ光源からのパルス
光により吸収されて水中で微小発破をを発生させること
ができるように選択される。内視鏡検査の間に膀胱、尿
管または腎臓を水または水溶液、例えば、塩水で灌注す
ることが一般的な慣行である。また、人体内の体液の大
部分は水からなっている。それ故に、人体内の結石は通
常水中に浸漬され、そして、本発明に使用するために好
ましい流体は水である。

【００１７】本願の発明者は、これらの三つの装置の組
合わせが正しく適用されると、体内の最も硬い蓚酸カル
シウムの結石すらをも迅速に侵食することを発見した。
本発明は、その一実施例において、人体内の結石を破砕
する方法であって、人体内にある結石の付近に選択され
た周波数を有するレーザ光を吸収可能である液体を供給
し、光伝送装置の一つの先端部を結石に極めて近い位置
において結石に向けて配置して、それにより光伝送装置
の先端部と結石との間に間隙を残し、そして該間隙を液
体で満たし、そして光伝送装置に選択された周波数を有
するレーザ光パルスを適用して液体内で微小発破を発生
させて、それにより結石を侵食させて砕片を形成する諸
工程を含む結石を破砕する方法を提供するものである。

【００１８】本発明の装置の好ましい一実施例において
は、人体内の結石を破砕するレーゼ結石破砕装置におい
て、人体内にある結石に近接して配置可能な先端部を有
する光伝送装置と、パルスレーザ光の選択された周波数
を吸収することができる液体と、パルスレーザ光を光伝
送装置に供給して、それによりパルスレーザ光が光伝送
装置からその先端部において放射され、そして前記液体
により吸収されて結石に隣接した液体内に微小発破を発
生させるように配置された前記液体の吸収能力と適合し
た選択された周波数を有するパルスレーザ光源と、結石
の付近に液体を供給し、そして人体内から液体を除去す
る装置とを備えたレーザ結石破砕装置が提供される。

【００１９】

【実施例】さて、本発明の好ましい一実施例を添付図面
について説明する。添付図面について述べると、図１は
本発明により構成されかつ使用されるレーザ結石破砕装
置を例示している。レーザ１は水または水溶液により吸
収されて微小発破を発生する放射線を放出するようにな
っている。このレーザとしては、本発明の普遍性を限定
するものではないが、例えば、炭酸ガスレーザ、１．４
４μｍの波長で動作するＮｄＹＡＧレーザ、２．９μｍ
の波長で動作するＥｒＹＡＧレーザ、２．１６μｍの波
長で動作するＴｍＨＯＣｒＹＡＧレーザ、２．９μｍの
波長で動作するＨＦレーザ、または１．９μｍの波長で
動作するＣＯＭｇＦ２レーザを使用することができる。
レーザ１は１．４４μｍの波長において放射線を放射し
て、０から２ジュールまで調節可能なエネルギを有する
光パルスを放射するようになったＮｄＹＡＧレーザであ
ることが好ましい。光パルスのパルス幅は０．１ミリ秒
から１００ミリ秒まで調節可能であり、パルス繰返し数
は毎秒０から１００パルスまで調節可能であり、そして
平均のレーザパワーエミッションは０から５０ワットま
で調節可能である。

【００２０】パルス励起光源２はレーザ１を励振してレ
ーザから光の繰返しパルスを発生させるようになってい
る。このパルス励起光源としては、ＮｄＹＡＧレーザの
ランプ用の電気的な励起装置を使用してもよいし、また
はＣＯ₂ レーザ放電のための電気的な励起装置でもよ
い。また、レーザ光をパルス化させるその他の装置を使
用することも考えられる。例えば、レーザ共振器内に設
けられた電気的なまたは機械的なシャッタ装置はこの技
術分野でＱスイッチング作用として知られているレーザ
光パルスを放射する。パルス励起光源２の、一つの特定
の例としては、１．４４μｍで動作するようになったＮ
ｄＹＡＧレーザのレーザ励起ランプを励振するスイッチ
ング電流源を使用してもよい。パルスの持続時間はゼロ
から１００ミリ秒まで変化し、またパルス繰返し数は毎
秒１パルスから１００パルスまで変化する。

【００２１】光伝送装置３はレーザ１からのレーザ光を
人体内の結石に近い箇所まで伝送する。レーザ光送出装
置としては、ファイバ−オプティックスを使用してもよ
いし、または剛性の光導波路、または可撓性の光導波管
を使用してもよい。この光伝送装置の一つの特定の例と
しては、水と接触する部分が少ないように製造された６
００μｍの水晶の芯体を備えたファイバ−オプティック
スを使用してもよい。このファイバ−オプティックス
は、この技術分野において、無水水晶ファイバ−オプテ
ィックスとして知られている。

【００２２】例示した身体の部分４は尿管である。この
身体の部分は、例えば、膀胱、尿道、腎臓の頸部、胆嚢
または一般的な胆管であってもよい。石灰の沈着は身体
のその他の部分、例えば、血管内に発生するので、これ
は本発明の普遍性を限定するものではない。

【００２３】灌注装置５は結石の付近に水または水溶液
を送入する。光ファイバの先端部および結石を確実に水
中に浸漬させるこの装置５は身体からの粒末状の砕片の
除去する作用も行なう。灌注装置５はプラスチック製の
管または金属製の管を使用してもよく、または剛性また
は可撓性の内視鏡内の液体を導くチャンネルを使用して
もよい。この灌注装置５の特定の一例としては、ファイ
バ−オプティックスを通すように改造されたレセクトス
コープ（切除用内視鏡）の灌注チャンネルを使用するこ
とができる。

【００２４】さて、図２について述べると、この図はレ
ーザファイバ−オプティックスおよび人体内の結石が並
置された状態を例示している。

【００２５】光ファイバの先端部としては、ファイバ−
オプティックスの平坦な先端部、またはファイバ−オプ
ティックスのとがった先端部または丸く形成された先端
部を使用してもよい。また、光ファイバの先端部は中空
の光導波路または可撓性導波管の出力窓であってもよ
い。さらに、光ファイバの先端部は透明な硬い物質、例
えば、サファイアで構成されたとがったまたは平坦なア
タッチメントであってもよい。

【００２６】結石７は人体内の任意の形態の凝固物、例
えば、柔軟なコレステロールの胆石または硬い蓚酸カル
シウムの尿結石であろう。結石７は、最大の結石破砕作
用が得られるように、光ファイバの先端部６の付近に
（約２ｍｍ以内の距離に接触しないように）配置され
る。

【００２７】結石７と光ファイバの先端部６との間の距
離は、一つの特定の例としては、２ｍｍである。浸漬用
液体９が光ファイバの先端部および結石を蔽い、そして
特に光ファイバの先端部と結石との間のスペース８を充
満する。この液体９は、光吸収性の液体とすべきであ
る。この液体としては、水、水溶液、または光吸収性の
溶液を使用することができる。

【００２８】結石破砕装置として使用する場合の好まし
い構造は、１．５ジュールのパルスエネルギで毎秒２７
個のパルスを放射する１．４４μｍの波長で動作するＮ
ｄＹＡＧレーザである。このレーザは６００μｍの芯体
を有する無水水晶ファイバ−オプティックスを介して結
石と結合される。光ファイバの先端部は結石の表面から
２ｍｍ以内の距離に保持され、そしてとがっている。光
ファイバの先端部および結石の両方は水中に浸漬され、
そして水により灌注される。

【００２９】前記装置の使用により、ファイバ−オプテ
ィックスの光ファイバの先端部が水中に配置され、そし
て１．４４μｍの波長の放射線パルスが光ファイバを通
して伝送されるときに、ファイバ−オプティックスの遠
位先端部、すなわち、出力先端部において微小発破を発
生させることができることが発見された。この微小発破
においてはプラズマが発生しないと考えられる。また、
可視的な放射線も発生せず、また光ファイバの先端部に
レンズが配置されていない。このレーザパルスの周期は
代表的には１ミリ秒の１／１０（ｔｅｎｄｓ）までであ
り、この値はＱスイッチング作用をする１．０６μｍの
波長のＮｄＹＡＧレーザの１０ナノ秒のパルス周期より
もはるかに長い。水中の音波の速度は、微小発破を発生
させるミリ秒の長さのレーザ吸収により生ずる衝撃波が
レーザのパルス周期よりもはるかに短い時間で光ファイ
バの先端部から放射されるように十分に高く保たれてい
る。Ｑスイッチング作用をする１．０６μｍの波長のＮ
ｄＹＡＧレーザと異なり、１．４４μｍの波長のレーザ
は水により吸収される。水によるレーザの吸収により、
微小発破が発生する。

【００３０】１．０６μｍの波長の放射線の水による吸
収は極めて弱いので、微小発破を発生させるためには、
光ファイバの先端部においてプラズマを発生させること
が必要である。光ファイバの先端部付近の水を１．４４
μｍの波長の放射線により迅速に加熱して、気化させる
ことにより、迅速に膨張する気泡が発生する。この気泡
の膨張は光ファイバの先端部および周囲の水により抑制
されるので、微小発破を含む小規模のレーザ吸収が起こ
る。この微小発破は鋭いカチッという可聴音が発生す
る。これらの微小発破を誘起するレーザの水による吸収
は、発破により膨脹する前部の形状および速度を示す高
速レントゲン写真を使用して試験された。これらの画像
は、一般に核爆発中に撮影されるドーム状の爆発が発生
する前部に外観が類似した鮮明な良好に画成された前部
を示す。

【００３１】一例においては、光ファイバの遠位先端部
は平坦にしかも光ファイバの軸線に垂直な方向に進めら
れた。レントゲン写真は、予期したような気泡の球形の
膨脹を示さなかったけれども、光ファイバの軸線方向に
おいて光ファイバの先端部から離れる方向に高い指向性
を有する気泡の膨脹を示した。膨脹速度は、代表的に
は、当初、ミリ秒あたり２ｍｍであり、そして代表的に
は長さが５ｍｍでありかつ直径が２ｍｍである気泡が発
生した。

【００３２】別の一実施例においては、光ファイバは該
光ファイバを火炎で加熱し、そして光ファイバの二つの
部分を引き離すことによりある程度まで延伸された。こ
のとがった光ファイバの先端部により、全く異なるレン
トゲン写真が得られた。気泡の球形の膨脹は光ファイバ
の先端部に近い箇所で起こり、そして直径が約２ｍｍな
いし３ｍｍであるほぼ球形の気泡が発生した。

【００３３】何千ものパルスを発生させるために光ファ
イバの先端部においてパルスを連続的に発生させること
は、水中の吸収により誘起される微小発破の発生に対し
て明らかに影響をおよぼさない。Ｑスイッチング作用を
する１．０６μｍの波長のＮｄＹＡＧレーザ結石破砕装
置と異なり、（ひんぱんに使用する場合に発生し、そし
てサンドブラストの作用と同様な作用を生ずると思われ
る）光ファイバの先端部の損傷は、水中の微小発破の発
生に対してなんら影響をおよぼさない。その理由は、
１．４４μｍの波長の放射線を使用して微小発破を発生
させるために、集束レンズを使用していないからであ
る。

【００３４】ファイバ−オプティックスの先端部におい
て、１．４４μｍの波長のレーザパルスの放射により発
生する水中の微小発破は人体内の結石を侵食させる。も
しも人体内の結石が水中に浸漬され、そして前記のレー
ザにより活性化された光ファイバの先端部を結石と接触
させるかまたは結石の付近に配置すれば、結石の表面の
迅速な侵食が起こり、その結果、微細な粉末状の砕片が
水中に現われる。この砕片は結石を内視鏡の視野からお
おい隠す。これと対照的に、もしも結石が空気中に配置
され、かつ前記のレーザにより活性化された光ファイバ
を結石と接触させるとすれば、結石の表面が融解し、侵
食は発生しない。結石のまわりに水を存在させること
は、レーザによる侵食を発生させるための必要な手段で
ある。

【００３５】平均して高い電力のレーザが適用されると
きに、もしも１．４４μｍの波長のレーザにより活性化
される光ファイバの先端部を結石の表面と接触させる
と、（プラズマの発生と共に）明るい閃光が発生するこ
とがある。光ファイバの先端部の融解、結石の融解およ
び光ファイバの先端部の結石への粘着が起きるときに、
しばしば閃光を伴なう。この望ましくないプラズマの発
生は（結石を破砕するために光ファイバを結石と接触さ
せて閃光を発生させることが必要である）色素レーザ結
石破砕装置と異なっている。光ファイバの先端部を結石
と接触させることにより閃光が発生して結石が融解する
にもかかわらず、非常に硬い結石ですらも光ファイバを
数センチメートル押し込むことが可能である。これは光
ファイバを結石中に押し込むことにより生じた円筒形の
小穴から光ファイバを反復して除去して水を小穴の中に
流入させることにより行なわれる。

【００３６】結石の表面と活性化された光ファイバの先
端部との間の最良の距離を求めるために、実験が行なわ
れた。一つの実験においては、光ファイバの先端部が膀
胱鏡のレンズを通して観察され、そして結石および光フ
ァイバの先端部を剛性の容器内の水の中で同時に観察で
きるように、光ファイバが膀胱鏡のチャンネルに通され
た。既知のサイズのチョークの小片（人体内の柔軟な結
石に代わるものとして広く容認されている）がエポキシ
樹脂により水を満たした容器に固定された。光ファイバ
とチョークとの間の距離を制御するために、細いワイヤ
が膀胱鏡に取り付けられた。チョークのサンプルを総体
的に侵食させるために必要な時間がチョークまでの距離
を変更しながら測定された。光ファイバの先端部をチョ
ークを横切って円形のパターンで移動させ、それにより
チョークを漸進的に侵食させた円形のみぞが形成され
た。チョークのサンプルを破壊させるために必要な時間
が侵食速度の目安として測定された。光ファイバのとが
った先端部および光ファイバの平坦な先端部は、両方
共、先端部がサンプル中に２ｍｍ以内で押し込まれた状
態でチョークを最も効果的に侵食した。レーザの先端部
をチョークに対して２ｍｍよりもさらに近く配置した場
合、侵食速度の改良はほとんど認められなかった。レー
ザが平均して低いレーザ電力（約５ワット）で使用され
た場合には、光ファイバを結石と接触させるかまたは結
石に近接して配置した（結石からの距離が２ｍｍ以内
で、結石と接触しないように配置した）場合に最良の侵
食速度が得られた。とがったファイバ先端部を使用した
場合には、平坦なファイバ先端部よりも早い侵食速度が
得られた。微小発破と結石との相互作用に関する実験が
レントゲン写真を使用して行なわれた。光ファイバの平
坦な先端部からの発破による膨脹する前部が結石の表面
と衝突し、そして横方向にしかも光ファイバの軸線方向
に対して垂直な方向に偏向せしめられる傾向を生ずる。
光ファイバのとがった先端部からの発破により膨脹する
前部が結石と衝突し、そして光ファイバの軸線に沿って
結石から遠ざかる方向に偏向せしめられる傾向を生ず
る。この理由から、光ファイバのとがった先端部の場合
に膨脹のためのより大きい運動量の変化が起こり、これ
はとがった光ファイバの先端部を使用することにより結
石の侵食速度が大きくなることを示している。

【００３７】波長が１．４４μｍである光は水により
０．５５ｍｍ以内の量だけ吸収される。ＮｄＹＡＧレー
ザからのＱスイッチング作用をする１．０６μｍの波長
を有する光および色素レーザからの０．５３μｍの波長
を有する光は本質的には水により吸収されないで水を通
過する。もしも光が結石と衝突しないようにファイバ−
オプティックスの先端部の方向がそらされれば、光は周
囲の水を自由に通過し、そして組織と衝突することがで
きる。組織の偶発的な損傷を回避するために、これらの
レーザ結石破砕装置の両方からの平均の電力は数ワット
に制限されている。その結果、Ｑスイッチング作用をす
るＮｄＹＡＧレーザ結石破砕装置および色素レーザ結石
破砕装置の両方における結石破砕速度が遅くなる。

【００３８】１．４４μｍの波長のレーザ結石破砕装置
の安全性を評価するために、動物実験が行なわれた。麻
酔をかけた小動物のわき腹の露出した皮膚が水中に沈漬
され、そして活性化された光ファイバの先端部にさらさ
れた。光ファイバの平坦な先端部の例においては、光フ
ァイバの軸線が皮膚の表面に対して垂直に向けられたと
きのみに、組織の損傷が観察された。光ファイバが皮膚
に平行にしかも接触した状態に配置されたときに、光フ
ァイバから放射される（高い例における）４５ワットの
レーザの平均電力に対して組織の損傷が観察された。光
ファイバが皮膚に対して垂直に配置された場合には、レ
ーザの平均電力が４５ワットであり、しかも皮膚から光
ファイバの先端部までの距離が３ｍｍ以下であるとき
に、組織の損傷が観察された。光ファイバのとがった先
端部の例においては、光ファイバの先端部が皮膚から１
ｍｍ以内の距離に配置され、しかもレーザの平均電力が
４５ワットであるときのみに、組織の損傷が観察され
た。その結果、光ファイバのとがった先端部について
は、組織の偶発的な損傷を発生させるためには、先端部
を組織に本質的に接触させることが必要であると考えら
れる。

【００３９】一般的に述べると、微小発破により生じた
圧力波の強さが高い程、結石が破砕する程度が大きくな
る。圧力波の強さは結石に近い水の中で可能な限り短い
時間内で可能な限り多量のエネルギを加えることにより
高められる。２ミリ秒の時間内に２ジュールのエネルギ
を加えると、結石が効果的に侵食、切除されることが判
明した。１ミリ秒の時間内に０．２ジュールのエネルギ
を加えることはあまり効果的ではないけれども、依然と
して結石を侵食させることができる。０．１ミリ秒より
も長い時間内に少なくとも０．５ジュール／ミリ秒のエ
ネルギを加えることが望ましいと考えられる。しかしな
がら、この割合は結石の型式および軟度によって変化す
る。

【００４０】当業者はこの明細書に記載しかつ特許を請
求する本発明の重要でない変更、変型を本発明の本質か
ら逸脱することなく実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理により構成されかつ使用されるレ
ーザ結石破砕装置を例示した略図。

【図２】本発明による結石破砕装置の光ファイバの先端
部および結石が近接した状態を例示した図。

【符号の説明】

１ レーザ ２ パルス励起光源 ３ 光伝送装置 ４ 身体部分 ５ 灌注装置 ６ 光ファイバの先端部 ７ 結石 ９ 浸漬液体

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体内の結石を破砕する方法において、
   人体内にある結石の付近に選択された周波数を有するレ
   ーザ光を吸収可能な液体を供給し、 光伝送装置の一つの先端部を結石に極めて近い位置にお
   いて結石に向けて配置して、それにより光伝送装置の先
   端部と結石との間に間隙を残し、そして該間隙を液体で
   満たし、そして光伝送装置に選択された周波数を有する
   レーザ光パルスを適用して液体内で微小発破を発生させ
   て、それにより結石を侵食させて砕片を形成する諸工程
   を含む結石を破砕する方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、さらに、
   結石の付近から液体および砕片を除去することを含む方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の方法において、光伝送装
   置の先端部が結石から２ｍｍ以内の距離に配置される方
   法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の方法において、液体が水
   を含み、そしてレーザ光の周波数が水により吸収可能な
   周波数である方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の方法において、レーザ光
   を１．４４μｍの波長のネオジム・イットリウム・アル
   ミニウム・ガーネットレーザにより発生させる方法。
6. 【請求項６】 人体内の結石を破砕するレーザ結石破砕
   装置において、 人体内にある結石に近接して配置可能な先端部を有する
   光伝送装置と、 パルスレーザ光の選択された周波数を吸収することがで
   きる液体と、 パルスレーザ光を光伝送装置に供給して、それによりパ
   ルスレーザ光が光伝送装置からその先端部において放射
   され、そして前記液体により吸収されて結石に近接した
   液体内に微小発破を発生させるように配置された前記液
   体の吸収能力と適合した選択された周波数を有するパル
   スレーザ光源と、 結石の付近に液体を供給し、そして人体内から液体を除
   去する装置とを備えたレーザ結石破砕装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のレーザ結石破砕装置にお
   いて、前記液体が水であるレーザ結石破砕装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載のレーザ結石破砕装置にお
   いて、パルスレーザ光源が１．４４μｍの波長のネオジ
   ム・イットリウム・アルミニウム・ガーネットレーザで
   あるレーザ結石破砕装置。
9. 【請求項９】 請求項６記載のレーザ結石破砕装置にお
   いて、光伝送装置が光ファイバであるレーザ結石破砕装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項６記載のレーザ結石破砕装置に
    おいて、光伝送装置が中空の光導波路であるレーザ結石
    破砕装置。