JPH09512736A - 医用レーザ治療装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改良形医用レーザ治療装置（１０）及び方法が所定の波長のレーザエネルギーのビームを発生し、そのレーザエネルギーのビームを通路（２０）に沿って治療部位に伝え、所定の波長で吸収性の注入ガス（２８）を治療部位に送り、レーザエネルギーのビームの通路の中へレーザ（１６）の所定の波長に対して透明である非吸収性ガス（３２）をレーザビームエネルギーの共鳴吸収を小さくするように注入ガスの流入を妨げる流量で導入する。

Description

【発明の詳細な説明】 医用レーザ治療装置及び方法 発明の分野 本発明は、改良された医用レーザ治療装置及び方法に関し、さらに具体的にい えは、吸入用又はその他の気体によって生じたレーザビームのエネルギーの減衰 及び拡散をはっきり減少させる上述のような装置及び方法に関する。

発明の背景 内視鏡検査の外科的技術は、外科医に最小限に侵入的な方法で診断又は外科的 処置を行うことを可能にする。腹腔鏡検査法が患者の腹腔をガスで膨脹させるか 腹腔にガスを注入することを必要とする。腹部の注入ガスによる膨満が外科医に 腹腔望遠鏡（腹腔鏡）を用いて諸器官及びその他の体内構造を目視できるように する。腹腔鏡は、一般には、臍の中に作られた切れ目を通して配置される。外科 的器械を動作中腹腔鏡内の管腔を通すか、又は腹壁内の追加の刺し穴を通して導 入できる。

腹を適切に膨満させるのに必要な圧力は、普通には、１２〜１４ｍｍＨｇ（０ ．０１８ｋｇｆ／ｃｍ²）範囲内にある。この種の外科的処置における関心事の 一つは、注入ガスの幾分かを開放血管に押しこむことができるかどうかである。

血流の中の気泡が塞栓症の危険を提出することがある。様々なガスを用いること が調べられ、患者に注入するのに好ましいガスは、炭酸ガス（ＣＯ₂）である。

ＣＯ₂ガスは、それが迅速に血液に吸収されるので好まれる。これは塞栓症の可 能性を最小にする。

腹腔鏡を介して又は共同してよく用いられる器械の一つは、ＣＯ₂レーザであ る。この形式のレーザは１０．６μ出力波長を発生するためにＣＯ₂分子を用い る。この形式のレーザがそれが意図される大抵の用途において非常に効率がよい が、内視鏡検査法における効力は、手術部位のＣＯ₂ガス雰囲気によって悪い影 響を受ける。このレーザの１０．６μの波長は、ＣＯ₂分子によって放射される ので、この分子はまた、この波長の光子を吸収できる。この現象を、共鳴吸収と いう。これが腹腔鏡の管腔の範囲内で起こるとき、二つのことが起る。第１は、 ＣＯ₂ガスによる１０．６μレーザエネルギーの吸収は、目標組織へ伝えられる レーザパワの損失を招く。第２は、腹腔鏡の管腔内のＣＯ₂ガスの不均一な加熱 によって管腔内にガスレンズが生ずる。このレンズ作用は、組織に達するレーザ エネルギーをゆがませる。この第２のガスレンズ作用効果は、多くの場合ＣＯ₂ レーザの効力を落とすことに非常に顕著な効果がある。

もう一つの内視鏡的処置、関節鏡検査法は、外科医が関節の内部構造について 関節鏡的望遠鏡（関節鏡）を介して調べたり、又は手術を行うことができるよう にする。関節の拡張によって内部構造を目に見えるようにできる。関節を拡張す るために液体を用いることが多いが、ガスはＣＯ₂レーザを採用できるときは常 にガスを用いる。ＣＯ₂ガスはこの目的に一般に好ましい。また関節を拡張する ために用いられるＣＯ₂ガスは伝達されたＣＯ₂レーザビームに悪影響を与える可 能性がある。この問題に対する一つのアプローチは、ＣＯ₂レーザの出力波長を 注入ＣＯ₂ガスの吸収範囲からずらすことである。この波長シフトは、レーザガ ス混合物内に用いられるＣＯ₂ガスの同位元素を変えることによって達成される 。米国特許第５，０６２，８４２号参照。標準１０．６μ波長を発生するのに用 いられる一つの同位元素は、同位元素Ｃ¹²である。れはＣＯ₂ガスの最も普通の 同位元素で、患者をガス吸入治療するのに用いられるのと同じ同位元素である。

１１．１μ波長の出力の場合、ＣＯ₂のあまり一般的でない同位元素Ｃ¹¹を用い る。

ＣＯ₂ガスの他の同位元素の一つをガス吸入法の媒体として用いる可能性はこ れらのガスが極端に価格が高いために放棄された。平均的処置の間に消費される ＣＯ₂ガスの量のために、１処置当りの費用はひどく高いものになる。

取られたことのあるもう一つのアプローチは内視鏡の管腔を通るＣＯ₂ガスの 流量を増やすことである。管腔を通るＣＯ₂ガスの流量を大きくするにつれて、 レンズ作用の効果は少なくなる。ガス中の吸収によるレーザエネルギーの損失の 問題は残るが、レンズ作用の効果は、ある程度緩和される。

腹腔鏡によるガス注入法にその他のガスを用いることを調査して、いくつかの 施設が亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）ガスを用いていることが分ったが、このガスに対す る一般的抵抗は高かった。実際に、多くの麻酔学者にインタビューしてＣＯ₂以 外のどのガスの使用も危険すぎると感じた。ＮＯ₂は多くの他のガスより迅速に 吸収されるが、ＮＯ₂はそれ自体麻酔剤である。空腔内のガスの吸収が長い処置 の間麻酔法を不必要に複雑にする可能性がある。ＮＯ₂はまた、酸素と同程度に 燃焼を助ける。これは、熱源（レーザ）が手術室内にある可燃物に万一接触すれ ば、火災の起こる可能性を増大する可能性がある。

発明の概要 従って、本発明の一つの目的は、改良した医用レーザ治療装置及び方法を提供 することである。

本発明の追加の目的は、治療部位におけるパワ密度を大きくする上述の改良し た医用レーザ治療装置及び方法を提供することである。

本発明の追加の目的は、治療部位におけるパワ伝達を大きくし、レーザビーム の焦点を従来より鮮明にした上述の改良した医用レーザ治療装置及び方法を提供 することである。

本発明の追加の目的は、従来より信頼性があり迅速で、効率のよい上述の改良 した医用レーザ治療装置及び方法を提供することである。

本発明は、レーザビーム通路の中にレーザビームの波長で透明すなわち非吸収 性であるパージガスの細流を導入し、レーザビームエネルギーの共鳴吸収を減ら して治療部位に与えるエネルギーを多くするためにレーザビームの波長において 吸収性の注入用ガスのような吸収ガスがレーザビーム通路に入ることを妨げるこ とによって改良した効率を高めた医用レーザ治療装置を実現できることを理解す ることから生じている。

本発明は、所定の波長でレーザエネルギービームを発生するガスレーザと、レ ーザエネルギービームを治療部位に伝える手段と、所定の波長で吸収性てある注 入ガスを治療部位に送る手段とを備える改良された医用レーザ装置を特徴とする 。改良点は、レーザビームを伝える手段に、ガスレーザの所定の波長に対して透 明な非吸収性パージガスを注入ガスの前記レーザビームを送る手段への流入を妨 げレーザビームの共鳴吸収を少なくする流量て導入する手段を含んでいる。

好ましい実施形態において、注入ガスは、炭酸ガスであり、ガスレーザは炭酸 ガスレーザであり、パージガスは不活性であり、それはアルゴンであってもよい 。前記レーザエネルギービームを伝える手段は、腹腔鏡を含んでいてもよい。前 記レーザビームを送る手段は腹腔鏡に関連したカニユーレを備えることがある。

前記導入する手段は腹腔についていて、パージガスを受ける支持手段を備えてい てもよい。パージガスは約０．１〜０．５ｌ／ｍｉｎの流量で導入されてもよい 。

本発明はまた、所定の波長でレーザエネルギービームを発生する段階と、レー ザエネルギービームを治療部位に至る通路に沿って伝える段階と、医療部位に所 定の波長で吸収性である通気ガスを送る段階と、レーザエネルギービームの通路 の中にレーザの所定の波長に対して透明な非吸収性パージガスをレーザビームエ ネルギーの共鳴吸収を小さくするために注入ガスの流入を妨げる流量で導入する 段階を含む改良された医用レーザ治療装置を特徴とする。好ましい実施形態にお いて、注入ガスは炭酸ガスを含んでいてもよい。パージガスは、不活性であって よく、それはアルゴンであってもよい。パージガスは、約０．１〜０．５ｌ／ｍ ｉｎで導入されてもよい。

好ましい実施形態の開示 他の目的、特徴及び利点は、好ましい実施形態の以下の説明及び添付図面から 当業者には思いつくであろう。添付図面は以下の通りである。

図１は、本発明による改良された医用レーザ治療装置の３次元図解図、 図２は、図１における送出装置の末端におる腹腔鏡とレーザカプラの拡大図、 図３は、室内空気、炭酸ガス及びアルゴンの中のＣＯ₂レーザのパワ伝達特性 の例示図、 図４は、室内空気、炭酸ガス及びアルゴンの中のＣＯ₂レーザのパワ密度特性 の例示図、 図５は、本発明による改良された医用レーザ治療法のブロック線図である。

本発明は、例えば、１０．６μ波長のレーザビームを作るＣＯ₂手術用レーザ を用いて、１０．６μなどの所定の波長にあるレーザエネルギーのビームを発生 することを改良された医用レーザ治療法で達成できる。レーザエネルギーのビー ムは、治療部位への通路に沿って伝達される。普通は、この通路は、外科医が操 作できる関節式光送達アームである。治療部位は、患者の身体の表面又は内部に ある。場合によっては、手術を行うために、治療部位を外科医が手術器械やレー ザビームを見ながら操縦するための場所をあけるために膨脹させたり、又はガス 注入をしなければならないことがある。そのような場合には、注入ガスは、治療 部位へ送られる。この注入ガスは、普通は、ＣＯ₂であり、それは患者の死を招 く可能性が最も少ないので通常望ましいとされているからである。しかし、ＣＯ₂ ガスは、ＣＯ₂レーザによって発生された１０．６μ波長のーザビームエネルギ ーのすぐれた共鳴吸収剤である。注入ＣＯ₂ガスをレーザビームの通路から除く ためには、本発明によるパージガスをレーザエネルギーのビームの通路に導入す る。パージガスは、レーザの所定の波長に対して透明な非吸収性ガスであり、注 入ＣＯ₂ガスがレーザビームの通路から取り除かれるか又は事実上取り除かれる ような流量で導入される。これは、レーザビームエネルギーの共鳴吸収を少なく する。結果はエネルギーの損失の少ないレーザビームが得られ、ＣＯ₂によって 拡散され難くする。このパージガスは、レーザエネルギーの波長において非吸収 性又は透明な任意の種類の不活性ガスにすることができる。パージガスとして好 ましいいくつかのガスは、アルゴン及び亜酸化窒素である。パージガスの必要と する流量は、通常は、０．１〜０．５ｌ／ｍｉｎである。これは、患者の体内の 治療部位における注入ＣＯ₂ガスの圧力に打ち克つに通常は十分である。肥満者 は、腹腔を膨らませるのに高めの圧力を必要とし、例えば、その場合には、０． １〜０．５ｌ／ｍｉｎの標準流量を達成するためにパージガスをより高い圧力で 導入することが必要になる可能性がある。注入ガスの圧力は、普通は、１２〜１ ４ｍｍＨｇ又は０．０１８ｋｇｆ／ｃｍ₂であり、患者空腔及びその他の周囲条 件次第で、流量は、０〜５ｌ／ｍｉｎのどれかになる可能性がある。あとで開示 する特定の実施形態においては、送出装置が腹腔鏡で終っているが、これは、任 意の所望の装置、例えば、胸腔鏡、内視鏡又は骨盤輪郭描画器など、をそこに用 いることができるので、必要な制限ではない。注入ガスを体腔内へ、腹腔鏡に関 連した又は腹腔鏡を囲んだカニユーレを達して送出してもよい。パージガスは、 用いられる腹腔鏡又はその他のスコープにおけるポートを通して導入されてもよ い。

図１には、電源１４、ＣＯ₂レーザ１６、制御パネル１８及びＣＯ₂レーザカ プラ２２とカニユーレ２６に関連した内視鏡２４に終る送出装置を備える従来の 手術用レーザ１２を含む改良された医用レーザ治療装置１０がある。ＣＯ₂は、 ＣＯ₂注入器２８によってホース３０を通してカニユーレ２６に与えられる。ア ルゴンパージが加圧されたタンク３２から２段調整器３４、流量計３５及びホー ス３６を通して腹腔鏡に供給される。腹腔鏡２４とカニユーレ２６が生きた患者 の腹腔４２の中に腹壁４０を通して挿入されているところが示されている。ＣＯ₂ 注入ガスは、普通は、ホース３０を通して０〜５ｌ／ｍｉｎの割合で送出され 、図２の一方向止水栓４４を通してカニユーレ２６に送られる。カニユーレ２６ は、丸まった線で示された炭酸ガス４５がカニユーレ２６と腹腔鏡２４の間の環 状チヤネル４７の中に出てゆくように腹腔鏡２４の本体に至る上端４６でシール される。作動器ボタン４８によって外科医が腹腔鏡２４を引き抜くとき、カニユ ーレ２６の上端４６でフラップ弁を閉じて、患者の腹腔が腹腔鏡２４を引き抜い た後でさえ、新しい腹腔鏡又はその他の挿入されるはずの器械を待つ間、原位置 にあるカニユーレ２６によってシールされたままであるようにすることができる 。腹腔鏡２４、レーザカプラ２２、関節式アーム送出装置２０及びカニユーレ２ ６は、すべて周知の構成のものであり、従来から入手可能な標準品である。ホー ス３６の中を送出されるアルゴン又はその他のパージガスは一方向豆コック５０ を通して腹腔鏡２４に入る。このパージガスは、腹腔鏡の作動チヤネルを通過し て丸まった線５４によって表わされたように末端５２で腹腔鏡を出てゆく。

アルゴンなどのパージガスのほんの小量を用いて改良された治療部位における レーザビームエネルギーの性能を図３及び４に見ることができる。図３は、図３ の説明文によって表わされている室内空気、炭酸ガス及びアルゴンに対するパワ 伝達特性を描いており、その図では、縦軸は、ワット単位の送出パワで、横軸は 、ワット単位の入力パワである。図４には、パワ密度が同じ説明文を用いている 室内空気、炭酸ガス及びアルゴンに対して描かれ、その図では、縦軸はＷ／ｃｍ² 単位の送出パワであり、横軸は、ワット単位の入力パワである。

本発明による改良された医用レーザ治療法は、図１及び２に示された装置又は 任意の他の適当な器械とともに用いることができる。従来のＣＯ₂手術用レーザ によって発生された１０．６μ波長のレーザビームなどのレーザビームが発生さ れる。（図５の段階６０）。ビームは、治療部位に伝達され、（６２）、そこに は、治療部位における体腔を膨脹させる（６４）ためにそこへ送られた炭酸ガス などの注入ガスも存在する。外科医が発生したレーザビームを操作しており、注 入ガスが存在するが、パージガスが、治療部位へ送られるレーザビームエネルギ ーを吸収したり、拡散させたりする炭酸ガス又はその他の注入ガスの流入を妨げ るに十分な小量で腹腔鏡作動チヤネルを通して導入される（６６）。

本発明の特定の特徴をいくつかの図面に示し、他の図に示してないが、これは 、各特徴を本発明に従って他の特徴のどれか又はすべてと組合せできるので、便 宜上だけである。

他の実施形態は、当業者には思いつくであろうし、以下の請求の範囲内にある 。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項

【提出日】１９９５年７月２７日

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ネガス、チェールス シー アメリカ合衆国マサチュセッツ州02780 タウントン キルトン ストリート ５

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の波長でレーザエネルギービームを発生するガスレーザと、 レーザエネルギービームを前記治療部位に伝える手段と、所定の波長で吸収性で ある注入ガスを前記治療部位に送る手段とを備える医用レーザ装置において、 レーザビームを伝える手段に、ガスレーザの所定の波長に対して透明な非吸収 性パージガスを注入ガスの前記レーザビームに送る手段への流入を妨げるレーザ ビームの共鳴吸収を少なくする流量で導入する手段を含んでいることを特徴とす る医用レーザ装置。
2. 【請求項２】 前記注入ガスがＣＯ₂である請求項１に記載の医用レーザ装置。
3. 【請求項３】 前記ガスレーザがＣＯ₂レーザである請求項１に記載の医用レー ザ装置。
4. 【請求項４】 前記パージガスが不活性である請求項１に記載の医用レーザ装置 。
5. 【請求項５】 前記パージガスがアルゴンである請求項１に記載の医用レーザ装 置。
6. 【請求項６】 前記レーザエネルギービームを伝える手段が腹腔鏡を含む請求項 １に記載の医用レーザ装置。
7. 【請求項７】 前記注入ガスを送る手段が前記腹腔鏡に関連したカニユーレを含 む請求項１に記載の医用レーザ装置。
8. 【請求項８】 前記パージガスを導入する手段が腹腔鏡に前記パージガスを受け るポートを備える請求項７に記載の医用レーザ装置。
9. 【請求項９】 前記パージガスが約０．１〜０．５ｌ／ｍｉｎの流量で導入され る請求項１に記載の医用レーザ装置。
10. 【請求項１０】 所定の波長でレーザエネルギービームを発生する機構と、 レーザエネルギービームを前記治療部位に至る通路に沿って伝える段階と、 前記治療部位に所定の波長で吸収性である注入ガスを送る段階と、 レーザエネルギービームの通路の中にレーザの所定の波長に対して透明な非吸 収性パージガスをレーザビームエネルギーの共鳴吸収を小さくするために注入ガ スの流入を妨げる流量で導入する段階を含む医用レーザ治療法。
11. 【請求項１１】 前記注入ガスがＣＯ₂である請求項１０に記載の医用レーザ装 置。
12. 【請求項１２】 前記パージガスが不活性である請求項１に記載の医用レーザ装 置。
13. 【請求項１３】 前記パージガスがアルゴンである請求項１０に記載の医用レー ザ装置。
14. 【請求項１４】 前記パージガスが約０．１〜０．５ｌ／ｍｉｎの流量で導入さ れる請求項１０に記載の医用レーザ装置。