JPH11508802A - 皮膚治療方法及び皮膚治療用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 生きているヒトの皮膚から血管病変及び色素性病変を除去するレーザー治療方法が提供される。その方法は改良された光学装置を利用する慎重に設計された治療プロトコルを伴う。その装置は最適の治療選択性について設計された改良されたダイオードレーザー系である。

Description

【発明の詳細な説明】 皮膚治療方法及び皮膚治療用装置発明の分野 本発明は慎重に制御された条件下で改良された高出力ダイオードレーザー系を 使用する皮膚からの血管病変及びその他の色素性病変の除去に関する。背景 ヒトの皮膚は血管病変及び色素性病変を含む或る範囲の異常を含み得る。個体 に常に危険とは限らないが、このような異常は頻繁に化粧上やっかいである。 特に、血管病変は幾つかの症状発現をすることがある。普通の例は“ポートワ イン(port wine)”あざ、末梢血管拡張（拡張された毛細管またはその他の小血 管により形成された斑点または血管）、及び血管腫（良好に形成された血管を含 む良性腫瘍）である。色素性病変は一般にメラミンの局所過多を生じる活動亢進 のメラノサイトからなる。 脚部末梢血管拡張、または“脚部静脈”は赤色または青色の線状または“くも 状”の構造として目視で明らかな慢性拡張血管である。それらは脚部の広範また は局所の領域に及ぶことがあり、婦人では更に普通である。大直径の血管は不快 を生じることがあり、一方、小直径の血管はしばしば患者により化粧上見苦しい と考えられる。 米国単独の8000万人までの成人が脚部静脈により冒されている。世界中の婦人 の29〜41％及び男性の６〜15％が“異常な”(目視で明らかな)脚部静脈を有する ものと推定される。治療に供される殆どの血管は直径１mm未満であるが、治療の 候補は３mmまでの直径を有する。 血管はそれ以外の点で正常な皮膚ストロマ中の拡張された血管溝からなる。血 管溝はコラーゲン及び筋肉繊維からなる厚くなった壁を有する単一内皮細胞ライ ニングを有する。臨床上、これらの血管は線状、分枝、くも状または皮鰓状(pa- pular)とカテゴリー化し得る。 このような拡張血管は妊娠またはプロゲステロン薬の使用により生じ得る。遺 伝的関連がまた通常存在する。幾つかのこのような静脈は供給細網静脈または拡 張蛇行静脈からの高圧流と関連している。 脚部静脈を根絶するために、内皮血管ライニングを損傷し、または血管を手術 によりつなぐことが通常である。このような手術は過激であり、入院患者基準で 行われる。内皮損傷は外来患者基準で硬化療法または光エネルギーの使用により 誘導し得る。 硬化療法は非手術脚部静脈根絶の現在好ましい方法である。 硬化剤が内皮細胞を損傷するのに従来使用されていた。テトラデシル硫酸ナト リウム、高張性食塩水及びポリドカノールの如き薬剤が大血管（直径＞１mm）に 注射され、内皮の死滅を生じる。“フィーダ(feeder)”血管系への幾つかの全身 注射は拡張性血管の広範な死滅をもたらし得る。 硬化剤の使用は治療される患者の35％の末梢血管拡張性マッティング(matting )（小血管のクラスターの形成）、及び治療される血管の30％までの色素過剰（ 残留の褐色の色素性のしみ）と関連している。潰瘍、浮腫（水疱形成）及び全身 性アナフィラキシーショックを含むその他の不利な後遺症が可能である。５年以 内の血管再発が研究された患者の40％までに観察されていた。更に、多くの患者 は針の使用に恐れをなし、抵抗する。 硬化療法による色素過剰は特にやっかいである。何となれば、それは青色の血 管を褐色の変色（これは５年まで持続し得る）で置換するからである。この作用 は褐色の鉄沈着の形態であるヘモシデリンへの溢血血液の異化作用により生じ、 これは６ケ月までにわたって近位の皮膚中にあり得る。 硬化療法注射困難は硬化療法を1.0mm 未満の直径を有する血管のルーチン治療 及び1.0 〜3.0mm の範囲の直径を有する多くの大血管の治療に比較的不適にする 。 光エネルギーが皮膚の血管系の治療に利用されていた。 光の使用が検討される場合、波長、パルス幅または干渉性（一様性）を変化す るように選択することができる。波長は典型的には標的組織層の吸収特性及び散 乱特性を考慮して選ばれるであろう。吸収特性は、赤外領域への単調減少と一緒 に、標的発色団のために、スペクトルの可視領域中の幾つかのピークにより特徴 付けられる。組織の散乱は、可視領域を経て近赤外領域へと、またそれを越えて 単調減少する。 干渉レーザー光及びフラッシュランプ型光源からの非干渉光の両方が治療の高 選択性について可能性を与える。短い波長(＜500nm)の光は通常使用されない。 何となれば、それは組織中で高度に散乱され、それ故充分な深さまで侵入するこ とができないからである。500nm より大きい波長の光が血管病変の治療に使用さ れていた。全血の吸収プロフィールが図１に示される。このプロフィールは解剖 学的位置により変化するであろう。何となれば、血液構成が変化するが、一般に 代表的と解し得るからである。 ポートワインしみの如き小血管を特徴とする血管疾患は、典型的には550 〜60 0nm範囲の波長（これは血管内血液の局所吸収ピークに同調される）を有する、 パルス化色素レーザーからの可視波長パルス化レーザーに良く応答する。このよ うな光（これは血管の上部0.05mmに吸収される）は小血管（<0.1mm）の全断面の かなりの部分を凝固し、それにより血栓形成することができる。皮膚科学適用の ためのこのようなパルス化色素レーザーの構成が既に記載されていた。 可視波長レーザー光は大直径の血管(>0.1mm)についてそれ程有効ではない。こ れについての主たる理由は、それが血液にあまりにも高度に吸収されることであ る。血管断裂が可能であるが、これは光の浅い吸収深さのために血管の表面近く の部分のみの関与と関連する非最適メカニズムに相当する。不十分に損傷された 血管の再生は通常これらの状況下で起こる。また、血管の断裂は見苦しい治療後 の紫斑（あざ）をもたらし、これは２週間まで持続し得る。これは患者により良 く耐えられない。 極度の拡張血管系は血液中の主たる吸収発色団であるオキシヘモグロビン／脱 酸素化ヘモグロビンの異なり、かつ変化する比とまた関連していることがまた思 い出されるべきである。次に異なる考察が適切な治療レジメを考案するのに適切 である。典型的な脚部静脈は、幾つかの血管中の時折の青色の“色相”の原因で ある約70％の比較的低い酸素化を特徴とする（顔のポートワインしみ中に典型的 に見られるようなヘモグロビンは色が明るい赤色であり、通常一定の95〜100 ％ の酸素化レベルと概算される）。血液吸収を支配する２種のヘモグロビン型の近 赤外吸収特性が図２に示される。両方のヘモグロビン型はほぼ800nm に等しい吸 収を有し、この波長で吸収を発色団混合物（ひいては、解剖学的位置）とは独立 にする。これは酸素化の正確なレベルに関して解剖学的位置及び個体特性に対す る有益な非感受性を与える。810nm 付近の吸収係数の大きさは標的血管の寸法に 良く適している。この波長の光は、従来使用された500 〜600nm 範囲の光（これ は200 μm 未満の厚さの血液に吸収される）とは反対に、２mmの血液層に吸収さ れる。 また、短い波長は、それらが濁った皮膚を通過して標的血管に達する際に高度 に散乱される。波長が近赤外から中間−可視へと短くされるにつれて、50％より 大きい散乱の増加が生じる。これは500 〜600nm 領域の光を更に深い皮膚血管の ターゲッティングにそれ程適しないものにする。 パルス化色素レーザーの如き既存の短い波長の干渉性レーザー源と関連する更 に別の欠点はそれらの短いパルス幅である。最高約1.5 ミリ秒では、同時の伝熱 の時間が許されない。更に、このような暴露間隔は上にあるメラノサイトの熱緩 和時間定数に良く適しており、望ましくない温度上昇及び損傷の可能性をもたら す。このようなメラノサイトは100 〜300 μ秒の範囲の熱緩和時間定数を有し、 1.5 ミリ秒の暴露中にかなりの熱エネルギーを保持するであろう。数十ミリ秒ま での利用可能なパルス幅が望ましく、この作用を予防するであろう。 また、短い波長(500〜600nm)の干渉性光源と関連する部品の高コスト及びかな りの嵩が、やめさせるのに充分な因子である。 広いバンドを放出する非干渉性フラッシュランプ光源が脚部静脈の治療のため の別のアプローチを与えると示唆されていた。このような源は主として赤外波長 の広がり(550〜1200nm)を利用してもよく、これらの殆どが大血管に良く適した 更に小さい吸収度を示す。また、100 ミリ秒までの長いパルス幅が利用でき、25 0 μm までの半径まで血管中そしてそれを越えての同時の伝熱を可能にする。そ の結果として、血管の充分な体積が血管壊死について必要とされるように影響さ れてもよいが、かなりの血管周囲の壊死が生じることがある。 このクラスの源の使用からの臨床結果は予備段階にあり、短い波長／パルス幅 の色素レーザーと関連する色素過剰の減少を含み得る。何となれば、近位断裂が 実際に最早そのメカニズムではないからである。副作用として、非干渉光と関連 するグロス加熱効果、浮腫及び水疱形成の発生が挙げられる。何となれば、非干 渉光はヒトの組織中の不十分な侵入特性を有するからである。また、波長の広い 混合物は病変特性にそれ程適しないスペクトル領域、例えば、1000〜1200nm領域 （これは血管選択性を殆ど示さない）を含む。 更に、このような系は物理的にまずく、使用し難い。 このような非干渉光は血管に有効に重なるスポットサイズに容易に集中される ことができず、それ故、影響されなかった組織が病的作用に関与する。 上記欠点は、一緒になって、この技術の適用性を制限する。 非干渉性フラッシュランプをベースとする光源の別の顕在化は、スペクトルの 可視部分に特定の放出ピークを有する、水銀−キセノン蒸気ランプの使用に関す る。この非干渉源はしばしば近位組織のグロス加熱をもたらし、その結果、皮膚 の同時の冷却を必要とするであろう。更に、そのランプの可視放出スペクトルは その使用をポートワインしみに見られる小血管に適応させる。何となれば、その 光が血管の上部0.05mmに吸収されるからである。更に大きい脚部静脈はこの理由 のためにこの装置に関する特許に言及されていない。 図３は小さいサイズの血管(<0.1mm)及び適度のサイズの血管(0.1mm< 直径<1.0 mm)に関する同調された可視干渉光(約580nm)及び近赤外干渉光(700 〜900nm)の 効果をグラフで示す。この図は小血管に対する可視バンド光の特有の適性及び適 度のサイズの血管に対する赤外バンド光の特有の適性を示す。何となれば、血管 のかなりの部分の破壊が必要とされるからである。この適性は、数十ミリ秒のオ ーダーのパルス幅が利用でき、それらの同時の伝導が有益な近位血管壁損傷を可 能にする場合にのみ充分に利用される。特に、1.5 ミリ秒の前記パルス幅は血管 排除を保証するのに充分な伝熱を可能にしそうにない。何となれば、ほんの30μ m の半径がこの時間で到達されるからである。このような短いパルス幅は上にあ る表皮層を更に危険にする。また、溢血及び二次紫斑並びに色素過剰が多分生じ る。何となれば、血管内血液及び血管外組織縁の有効な凝固が得られないから である。 このような短いパルスは熱を迅速に失う非常に小さい血管(<100 μm)に適して いるかもしれないが、更に大きい血管は比例して長い暴露をおそらく必要とする 。100 〜500 μm の範囲のサイズを有する血管は1.5 〜40ミリ秒の暴露時間間隔 を必要とすることがあり、一方、500 μm より大きい血管は1.5 〜100 ミリ秒の 暴露時間間隔を必要とすることがある。 図３中、陰影部分は直接吸収から生じるパルス中の熱発生を示す。可視光と関 連する稠密な陰影部分は関連する爆発的な効果による局所の高温の到達を意味す る。この熱は、充分に長いパルス幅が使用される場合に、更に伝導して血管周囲 の組織体積に影響すると予想し得る。 可変のパルス幅を有する近赤外の狭いバンドの干渉性レーザー光源は、フラッ シュランプ源に付随した副作用を生じないで、大血管の充分な凝固について可能 性を与えるであろう。このような源は、最大の特異性が求められる従来のアプロ ーチとは逆に、低い血液特異性を示す波長を意図的に使用する。更に、このよう な源は可視光波長または非干渉性赤外波長よりも組織中の必要とされる深さまで 良く侵入するであろう。何となれば、光散乱が適切に減少されるからである。近 赤外光の別の源及び関連する治療方法が下記の節に記載される。発明の要約 本発明は皮膚からの血管病変及びその他の色素性病変の除去のためのレーザー 治療方法及びレーザー治療装置を含む。 本発明の一実施態様の治療方法は 皮膚を10〜500 ワットの範囲の出力レベル、1〜99ミリ秒のパルス幅、0.5 〜1 0.0mmのスポットサイズで700 〜1000nmの範囲の波長を有する干渉性パルス化光 を照射し、 有意な色素または組織の変化を生じないで軽度の“ブランチング(blanching) ”からなる所望の終点が治療中に観察されるように適用放射線を調節し、 皮膚を２〜16週間の期間にわたって治癒させ、 ０〜５回のその後の機会に追加の暴露で照射することを含む。 上記実施態様を実施するための一つの装置は １〜99ミリ秒の可変のパルス幅を有する改良された高出力半導体ダイオードレ ーザー系からなる。 本発明は、脚部静脈の根絶のための新規な治療方法と一緒に、新しい用途を有 する改良されたレーザー装置を含む。こうして開発された新しい治療は多数の重 要な臨床上及び実用上の利点に関する可能性を提供する。臨床上の利点として、 溢血と関連する望ましくない紫斑の減少及び関連する二次の色素過剰の最小化が 挙げられる。また、増進されたクレアランスがかなりの侵入深さに到達すること ができる干渉装置における波長及びパルス幅の最適化から生じるであろう。また 、色素性病変が１〜５ミリ秒のパルスで治療し得る。本発明の臨床上の利点が標 的領域の物理的特性に適合された“脱同調された(detuned)”干渉赤外波長領域 及びパルス幅の使用により与えられる。副作用の関連する最小化を有する慎重に 制御された改良されたレーザー装置を使用する臨床上有効な治療のこの開発は現 行の選択肢に対する重大な改良及び進歩である。その他の実用上の利点として、 コンパクト、ポータブルかつ廉価の装置の使用の容易さが挙げられる。図面の簡単な説明 本発明の性質及び目的を更に充分に理解するために、下記の詳細な説明及び添 付図面が参考にし得る。 図１は全血の典型的な吸収プロフィールを示すグラフである。 図２は２種の主要な血液型の近赤外吸収特性を示すグラフである。 図３は小さいサイズ及び適度のサイズの血管に関する同調された可視光及び近 赤外干渉光の効果を示すグラフである。 図４は照射波長の関数として直径１mmの血管中の光吸収の％を示すグラフであ る。 図５は照射波長の関数として血管中の水吸収を示すグラフである。 図６は組織の深さの関数としてダイオードレーザーパルスの熱効果を示すグラ フであり、また 図７は本発明の一つの実施による組織治療装置のブロック略図である。発明の詳細な説明 理論上の考察 以上に説明されたように、最適の波長及びパルス幅レジメを同定することが最 初に必要である。 波長に関して、可視スペクトル領域で示された吸収係数よりも低い吸収係数が 大血管の全体積に影響するのに望ましい。例えば、直径１mmの血管を満たすため に、１〜10cm^-1の範囲の吸収係数が、300 cm^-1の585nm の黄色波長の吸収係数と 較べて、最適であろう。図２に示されるように、近赤外波長範囲(700〜1000nm) がこの範囲の吸収係数に相当する。このグラフは支配的な血液発色団であるオキ シヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの吸収特性を示す。 吸収係数は黄色可視領域に見られるものよりも近赤外中でかなり小さいが、脚 部静脈の厚さは、入射エネルギーが血管の深さにわたって有効に利用されるよう なものである。それ故、適用された全エネルギーの均等な部分が近赤外領域につ いて注入(deposition)の大きな一様性で夫々の場合に血管に吸収され得る。図４ に示されるこの効果は、光のかなりの部分が血管を通過する場合に、作用の特異 性が1000nmより上の波長のみについて最終的に失われることを示す。530 〜900 nmのスペクトル領域では、光の殆どが１mmの血管中で利用される。１〜２mmの範 囲の大血管について、このような光の殆ど全てが利用されるであろう。波長の正 確な選択が光の吸収の一様性を決定する。 侵入の最大深さに到達するためには、組織水吸収が最小にされることがまた重 要である。図５に示される水吸収は980nm におけるピークに相当し、その他のピ ークが更に赤外にある。この広いピークを回避し、レーザーについて信頼できる 波長で操作するために、800 〜850nm 範囲で放出するレーザー源が最適と考えら れる。例えば、810nm における水吸収はごくわずかと考えられる。 810nm で依然として重要なメラニン吸収が光の吸収について競合する。表皮の かなりの加熱がパルスまたは数ミリ秒より長い期間の使用により回避し得る。こ れはパルス化暴露中のメラノサイトからの有効な伝熱を確保する。何となれば、 メラノサイトが１ミリ秒未満の熱緩和時間（それらの熱の半分を失う時間）定数 を有するからである。比較により、大血管（それらの熱を良く保持する）は有益 な温度上昇を経験する。それ故、血管効果の特異性が保持し得る。 逆に、メラノサイトは約１〜３ミリ秒の短いパルス幅の使用により標的とされ ることがある。 パルス幅の選択は損傷の程度及び局在化の正確な特定に大いに重要である。得 られる熱発生は周囲の皮膚に広く伝わることができないことは重要である。何と なれば、これが重大な熱組織損傷を生じるからである。しかしながら、部分伝導 が生じることは重要である。これらの考慮事項は、エネルギーの適用されたパル ス期間が吸収している血管の機械特性に良く適合されることを指示する。0.1 〜 3.0mm の範囲のサイズを有する血管について、好ましいパルス幅レジメは１〜10 0 ミリ秒の範囲であり、標的の“熱緩和時間定数”(血管がその熱の半分を失う 時間)への良好な近似に相当する。実際に、パルス幅は熱緩和時間と同じ位に長 い必要はないが、組織のかなりの血管周囲の縁に影響するのに充分な横向きの伝 導を与える必要がある。上記範囲内の小血管はそれらの熱を更に迅速に失うので 、エネルギーをこのようなものに更に迅速に適用することが必要であり得る。そ れ故、小血管に理想的な治療レジメは大血管に理想的なレジメよりも１〜100 ミ リ秒の範囲内の短い暴露パルス幅を使用し得る。これは若干表面の加熱を生じ得 る。何となれば、メラノサイトがそれらの熱を良く保持するからである。従って 、パルス幅が１ミリ秒に向かって短くされるにつれて、補助的な表皮冷却を利用 することが適切であるかもしれない。 こうして、レーザー放射線は皮膚及び血管壁を通過して血管病変の血管内を移 動している血漿中の赤血球を照射し、加熱する。パルス幅またはパルス期間は、 加熱された赤血球が血漿及び血管壁を通って周囲の血管縁組織（コラーゲン及び 筋肉繊維の網状構造）への調節された横向きの伝導により局所のみでそれらの熱 を伝えるように選択される。血管壁中のこのような調節された部分伝熱は血管壁 の内皮ライニングを破壊し、それにより血管を無能にする。 治療パラメーターのその他の有益な変化は、連続の長い暴露ではなく、パルス エンベロープ内の幾つかの短いパルスの適用を伴う。これは加熱プロセスの良好 な一様性を生じ得る暴露中の或る血管緩和を可能にする。 この考えられたプロセスを更に実証するために、モンテ−カルロ(Monte-Carlo )モデリングとして知られているコンピュータ技術が脚部静脈に関するこのよう なレーザー光の効果を模擬するのに試みられてもよい。この強力なアプローチが 皮膚中に何百万もの光学イベントを生じて最終的に光エネルギー分布を誘導する 。このモデリングでは、厚さ0.5mm の血液層のサンプルが高度に散乱性の表皮／ 皮膚上層の下0.5mm の深さで推定された。このモデルは下記の計算により熱分布 に変換し得る光分布を生じる。 §Ｔ＝Ｅ／ＣｘＭ 式中、§Ｔ＝小組織セグメント中の温度上昇 Ｅ＝組織セグメント中に注入されたエネルギー＝光子の数ｘ光子エネル ギー Ｃ＝組織の比熱容量 Ｍ＝組織セグメントの質量 このモデルに使用された組織パラメーター、例えば、散乱及び吸収は文献から得 られたが、ここに記載された波長領域における脚部静脈の治療に関する先のモデ リング研究は明らかではないことが注目されるべきである。 種々の出力レベル及びエネルギーレベルがそのモデリングに使用された。一例 として、図６はこの波長における800nm のレーザー光の20ワットの暴露の終了時 の熱プロフィールを示す。種々のビームスポットサイズ及びパルス幅がモデル化 された。図６中、30ミリ秒のパルス幅と合わされた、１mmのスポットサイズが使 用された（血管表面が500 μm の深さで始まることに注目されたい）。示された 温度が暴露の期間(30 ミリ秒)を越えて血管中で持続され、血管を死滅するのに 充分な局所注入されたエネルギーを与える。薄い表皮層は熱を迅速に失い、それ によりこのような長いパルス幅についてグロス損傷から免れる。最小の血管周囲 の加熱が適当なパルス期間（１〜100 ミリ秒）について予想される。 この図は、800 〜850nm の領域の光が比較的低い吸収を有するが、血管系に優 先的な効果が依然として誘導され得ることを示す。 上記の理論的研究から、可変のパルス幅及びスポットサイズ能力を有する、波 長領域800 〜850nm で放出するレーザー源が0.5mm の直径を有するサンプル脚部 静脈の最適の臨床治療に必要とされる条件を満たすことが明らかになった。同原 理は直径0.1 〜3.0mm の血管サイズの範囲に適用する。源は非干渉源、例えば、 フラッシュランプをベースとする源ではなく付随の干渉性を有するレーザーであ ることが重要である。干渉光はその性質が一方向性であり、かつ乱れたヒト組織 中の侵入に良く適している。 上記のモデリング例において、記載されたように、深さ0.5mm の直径0.5mm の 血管が、30ミリ秒のパルス幅で操作して、1.0mm のスポットサイズで20ワットの 源により損傷閾値にされた。更に深く、太い血管について可能にするため、かつ 更に長いパルス幅及び10mmまでの更に大きな丸くかつ長円形のスポットサイズの 使用のために、本発明者は500 ワットまでのピーク出力が必要とされ得ることを 計算した。１〜99ミリ秒の範囲の関連パルス幅が必要とされるであろう。 このような装置の使用により、現在利用可能な技術と関連する不利な後遺症が 減少されるであろう。特に、紫斑及び機械的断裂と関連する治療後の色素過剰並 びに溢血が大きく減少されるであろう。何となれば、長いパルス幅が更に一様な 効果を生じるからである。また、長い干渉性の800nm の波長の更に深い侵入が治 療効力を改善するであろう。 以上は適当なパラメーター組を計算するのに使用した理論的考察の要約を表す 。本発明の一部として、適当な装置及び治療方法がまた考案された。装置 その科学文献を見た後、改良ダイオードレーザー技術の或る顕在化が必要なパ ラメーター組を与えることができることが測定された。 最初に1962年に開発された半導体ダイオードレーザー技術は、今日、消費者用 エレクトロニクス及び通信から医療に至る範囲の装置に用途がある。 ここに考案された高出力形態の基本的な系は結晶からの光放出を捕獲し、利用 することができる光学チャンバー中に封入された半導体結晶にカップリングされ た電源からなる。大きな直流が結晶に通される場合、光放出が発生され、増幅さ れる。光のビームが高度の明度及び方向性で生じる。 基本的な系は温度安定化のための熱−電気冷却回路並びに暴露制御及びパルス 幅発生のための電子回路の追加により更に改良される。管理要件は最小であり、 源に関する5000+ 時間の寿命は数年の使用に等しい。この低い管理上の特徴はそ の技術を忙しい一連の手術に推奨する。 個々のダイオード要素は制限されたアウトプット出力能及び遠くの部位への送 出の容易さに応じられないビーム形状を有する。最近の努力はビーム成形及び複 数の単一要素からのビームの組み合わせに集中していた。夫々の単一要素は１ワ ットまでのCW出力を送出することができる。 その結果、ダイオードバー上の多くのこのような要素からのビームの組み合わ せにより、数十ワットのダイオードレーザー光を可撓性光学繊維ケーブルを通っ て遠い部位に送出することが今や可能である。その他の発明者らにより最近実証 されたこれらの高出力レベル（100 ワットまで）は先に概説された新しい治療概 念を可能にし、この場合、適当に改良されたこのような源が現在の用途に使用し 得る。 幾つかの医療装置会社は上記OEM サブ成分に基いて医療用のダイオードレーザ ー系をパッケージした。それらの完成された系の使用は、泌尿器科学、婦人科学 、全般の手術及び成形外科、胃腸病学及びENT に推奨される。これらの応用のい ずれもが性質上血管に直接関係するものではない。幾つかの眼科応用がまた研究 されており、この場合、小さい網膜血管が低出力(1.3ワットまで)のダイオード レーザーで治療された。小血管(<200 μm)が凝固し得るが、最適の使用がインド シアニングリーンの如き補助的増感色素の使用を伴うことが示されていた。大血 管は研究されなかった。皮膚科学におけるダイオードレーザーの直接の血管使用 はこの時点では研究されていなかった。 上記のダイオードレーザー系は軟組織に関する全般の手術適用に利用されてお り、それにより非特異性切断作用が10〜60ワットの範囲の出力レベルで光の長い パルス(>100 ミリ秒のパルス幅が典型的には装置から利用し得る)の送出により 生じる。この様式において、このような装置は幾つかの関連する凝固可能性を有 する光学メスとして作用する。 本発明の一実施態様は選択的皮膚手術における特定の使用について短いパルス 幅（１〜99ミリ秒）操作を得るための電子制御回路によるこのような系の改良を 伴う。このような実施態様はパルス化操作及び光の高出力の密度集中のための内 部半導体アレイ設計の最適化により更に改良し得る。これは個々のダイオードフ ァセットの慎重なコーティング及び連続波操作について最適化されたアレイで典 型的であるよりもアレイ内のダイオード要素の近い配置により達成し得る。高出 力密度がそれによりそのアレイから実現し得る。 本発明の実施は先にモデル化されたパラメーターの慎重な制御及び管理により その装置の特異的ターゲッティングポテンシャルを利用する。この手段により、 光が上にある組織を通過し、所望の標的血管のみに影響する。高出力（約10〜50 0 ワット）及び短いパルス幅ダイオード源による脚部の大血管の直接ターゲッテ ィングは既に報告されていなかった。 本発明は次の節に記載される望ましくない脚部静脈の根絶のための臨床治療方 法からなる。皮膚の色素性病変が同様に治療され、短くされたパルス幅の使用を 必要とし得る。その治療方法は好ましい実施態様及び別の実施態様に関してこの 節に記載されている改良された特定の光学装置を使用する。“好ましい仕様”に 以下に記載されるパラメーターの組み合わせは今までのところ皮膚科学において 報告されておらず、またあらゆるその他の特殊医療に使用されていなかった。 装置に関する一つの好ましい仕様が以下にリストされる。 ホスト材料 ： GaAs半導体レーザー源 波長範囲 ： 800 〜850nm パルス幅 ： １〜99ミリ秒 出力レベル ： 10〜300 ワット、１ワットインクレメント 反復速度 ： １〜20 Hz 皮膚上のスポットサイズ ： 0.5 〜10mm、可変 送出系 ： 繊維、皮膚科学ハンドピース終端を含む レーザー冷却方法 ： 熱電気 パルス化方法 ： 電気 エィミングビーム ： 赤色ダイオードまたはヘリウムネオンレーザー （１〜10mW） 組織冷却 ： 任意、１〜３ミリ秒のパルスについて必要とさ れるかもしれない この好ましい実施態様は脚部静脈の治療に特別に利用でき、また顔面の末梢血管 拡張、色素除去及び高選択性を必要とするその他の皮膚科学的症状の治療に用途 があるかもしれない。 第二実施態様は市販のスキャナーを使用して大きいスポットサイズを模擬し、 または更に大きい一様性で大きな治療領域を覆う。このスキャナーは通常のハン ドピースを置換し、皮膚に治療スポットを連続的に配置するのに利用できるであ ろう。これはその結果としての高出力密度を有する更に小さい入射スポットサイ ズの使用を可能にし、しかも依然として３mmまでの大血管の治療を可能にするで あろう。また、これは特別なスポットサイズで大きな治療領域の迅速な一様な被 覆を可能にするであろう。スキャン領域は２mm²程度の小さい領域から10000mm² 程度の大きい領域の範囲であろう。 第三の別の実施態様はインドシアニングリーンの如きコントラスト色素の使用 を用い、これは好ましい波長領域における吸収を増進する。これは、レーザー作 用の選択性を増進するために、ダイオードレーザーによる治療の前に患者に注射 されるであろう。 第四の別の実施態様は10〜500 ワットの範囲の出力レベルで850 〜1000nmの範 囲の波長を生じる異なる半導体材料別型を使用する。 第五の別の実施態様はダイオードレーザーにより“放出される”第二ホスト材 料を使用する。このホスト材料（それ自体がその後に異なる波長でレーザーとし て使えるであろう）はポリマー封入された色素材料、またはレージングイオンで ドーピングされた或る種のその他のガラスもしくは結晶構造からなり得る。 考案された実施態様の全てが先に計算されたように標的脚部静脈の治療に使用 し易いパルス幅及び出力レベルを有する近赤外光を生じる。 この第一の好ましい実施態様が図７としてスケッチされる。 実際に、別のフットスイッチ（示されていない）がレーザーヘッドキャビネッ ト(1)中に見られるレーザー源に誘発を与える。その源は個々のレーザーダイオ ードのアレイの組からなる。これらのダイオードからの光が典型的には束を構成 する一連の個々の小さい直径の繊維中で集められる。この束はキャビネットエン クロージャー中に物理的に一緒にグルーピングされ、光が単一の大きい直径の繊 維に高効率コネクターによりカップリングされる。外部コネクター(4)は光学繊 維または光ガイド(5)の外部長さ部分にインターフェースを与える。次いでこの 光学送出媒体が焦点レンズを含むハンドピース(6)にカップリングされる。これ らのレンズは、距離ゲージ(7)と一緒に、正確な位置決め及び患者の皮膚(8)への レーザービーム配置を与える。治療部位のビームは集中されてもよく、または収 束されて組織内の良好な侵入を得てもよい。その源の出力レベル、反復速度、及 びパルス幅が電子制御(2)により制御され、これらは一緒になって既にリストさ れた仕様の組へのアクセスを与える。ディスプレイ(3)は選択されたパラメータ ー組の確認を可能にする。 また光ガイドにより送出された、キャビネットエンクロージャー内の、とり込 まれた可視の“エィミングビーム”は、目視できない治療レーザースポットの最 終の配置の確認を与える。短いパルスが与えられている場合の可聴トーンサウン ドは医師に付加的なフィードバックを与える。 任意の外部冷却装置は、短いパルス（１〜３ミリ秒）が血管病変の治療に使用 されている場合に使用されてもよい。これは表皮温度を20℃まで低下してその損 傷閾値を低下する冷却媒体の適用を使用するであろう。臨床治療方法 治療の目標は、周囲の正常な皮膚を無傷かつ無影響に残しつつ、血管を楽にし 、最終的にきれいにすることである。種々の異なる臨床上の応用に使用するのに 適した最適かつ新規な治療方法が以下に示される。 皮膚科学応用及び使用： (ｉ)脚部の末梢血管拡張 (ii)ポートワインしみ及び末梢血管拡張を含む、頭部及び首の成熟血管病変 (ii)表皮及び皮膚の色素除去 以下のことを含む、幾つかの主要な利点及び便利が本治療方法により与えられる 。 1.本方法は標的組織のみへの損傷の最適選択性を与えるように選ばれた特定の パラメーター組の使用を考えている。表皮及び血管周囲の皮膚は、損傷が標的血 管または色素性構造中で一様に制御された様式で与えられる間に残しておかれる 。 2.血管は機械的に断裂されるのではなく一様に凝固される。これは血液が血管 から周囲の組織に漏れないことを意味する。この漏出はグロスかつ持続性の紫斑 及び色素過剰の原因であり、これは患者にとって化粧上やっかいである。本発明 はこれらのリスクを最小にすべきである。 3.本発明は狭いバンドの干渉性赤外光の使用を与える。このような光は最小の 散乱または競合吸収で皮膚に深く侵入することができ、かつ目視できる血管系の 殆どに影響することができる。 4.治療を施すのに使用される装置が比較的低いコストで製造でき、大きい易可 搬性を有する。これは最終的に治療に対する患者の大きなアクセスをもたらすで あろう。 5.操作が比較的穏やかであり、かつ痛みが少なく、例えば、硬化療法と関連す る多数の針注射の使用を不要にする。 6.幾つかの治療が必要とされる。夫々の治療は医師が患者の個々の要求に対し パラメーターを調製する機会を与えるであろう。それ故、個人の健康、安全性及 び皮膚の化粧外観が必要とされる程度にのみ影響され、副作用が最小にされる。 7.最小の損傷が周囲の皮膚構造に生じ、これらは近赤外波長で良く吸収しない 。水吸収が低く、血管周囲の直接の加熱を最小にし、表皮加熱が低く、表皮の色 素変化及び表皮破壊を最小にする。これは順に創傷形成と関連する合併症を最小 にする。 全般の治療方法及び好ましい詳細 0.1 〜3.0mm の範囲のサイズを有する血管は治療に最良に応答するであろう。 強力な深いフィーダ静脈を有する血管は利用可能な方法による治療に最も応答し そうにない。 10〜500 ワットの範囲の出力レベルが使用され、40〜50ワットが１mmの小さい 関連スポットサイズに“典型的な”値である。10mmまでの大きいスポットサイズ は高出力を必要とするであろう。１〜99ミリ秒の範囲のパルス幅が使用され、小 さい血管は若干短い暴露パルス幅を必要とする。最も短いパルス幅（１〜３ミリ 秒）の使用は表皮の補助的冷却を必要とし得る。800 〜850nm の範囲の波長が血 液酸素化に対するその非感受性のために好ましい。これは臨床上の考慮から重要 な変数を除去する。 治療後に、部位は組織の一部の凝固のために若干ブランチ（白色化）されるか もしれない。また、若干微細な紫斑が、血管内凝固血液または血管膨潤と関連す る脈管炎の結果として、存在するかもしれない。 圧縮が治療に従う部位に適用されて血管を形成する内皮細胞構造を“再生”す る生体の可能性を最小にし得る。 アセスメントが皮膚の色または組織変化に関する２回目の往診時に行われるで あろう。血管それ自体がまた軽減感について類別されるであろう。軽減感の不在 または副作用はエネルギーまたは暴露時間を増加する必要の指標と解されるであ ろう。重大な不利な後遺症の発生は出力及び暴露パラメーターを減少する必要の 指標と解されるであろう。 詳細なプロトコル ・治療すべき血管群が調節された条件下で写真撮影され、その直径がスライドス ケールまたは針を使用して測定される。瘢痕(scarring)またはその他の異常な着 色もしくは組織の存在を検出することが更に調べられる。 ・治療の部位が最初に剃られて、じゃまな吸収性毛髪を除去する。 ・個々の血管が試験部位と指定され、これらにレーザー光の異なる慎重に選ばれ たパラメーターが適用される。小血管(0.1〜0.5mm)に関するパラメーターの初期 の組は40〜50ワットの光、１mmのスポットサイズ、３〜20ミリ秒の暴露時間であ り得る。大血管は若干長いパルス幅に対し良く応答し、また大きいスポットサイ ズで最良に治療し得る。これは順に500 ワットまでの高出力の使用を必要とし得 る。幾つかのこのようなスポットが試験部位を含む血管の一つに沿って線状に配 置されるであろう。群中の異なる血管が次第に増加する出力レベルまたはパルス 期間で暴露される。増加は５ワット及び３〜５ミリ秒の段階であってもよい。フ ィードバックが即時の組織応答に関して夫々の適用から得られ、その後の試験部 位パラメーターを決めるのに使用される。所望の応答は、異常組織または上にあ る組織への損傷を生じないで血管の白色化を含む。治療された領域の若干の赤色 化がまた望ましく、これは生体の炎症(紅斑性(erythemic))応答と関連する。 ・治療後に、局所抗生物質軟膏が治療された部位に適用されてもよく、皮膚領域 が包帯で覆われてもよい。この包帯、または別の構造はまた血流の局在化圧縮及 び制限を得るのに使用されてもよい。 ・患者は評価及び更なる治療のために特定の治癒期間（通常、２〜16週間）後に 戻るであろう。これらの付加的な治療（典型的には５回まで）が最小の不利な後 遺症で最適血管軽減感を誘導することが知られているパラメーターで施されるで あろう。応答が不適であり、またはあまりにひどい（硬化、潰瘍または上にある 表皮に関する色素変化）場合には、パラメーターが調節されるであろう。前者の 場合、適用される出力及び／またはパルス幅が増加され、後者では減少が行われ るであろう。 ・血管が合計６回の治療後に応答しない場合、治療が中断されるべきである。こ れはおそらくフィーダ静脈系の下にある高圧、または不利な機械特性もしくは生 物学的特性の或る種のその他の組み合わせの存在を示す。いずれにしても、患者 は１年までにわたって追跡されて再発の発生を観察すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０８／６５０，８４３ (32)優先日 1996年５月20日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ヒトの皮膚からの望ましくない脚部静脈及びその他の血管病変の除去のため のレーザー治療方法であって、前記方法が 最初の機会に選択された治療部位に700 〜1000nmの範囲の波長を有する干渉 性パルス化光を照射する工程、ここで前記光は10〜500 ワットの出力レベル及び １〜99ミリ秒のパルス期間を有し、前記治療部位は0.1 〜3.0mm の範囲の直径を 有する血管、及び0.5 〜10.0mmの範囲の暴露スポットサイズを含む、 皮膚を典型的には２〜16週間の期間にわたって治癒させる工程、及び ０〜５回のその後の機会に既に治療された夫々の血管を700 〜1000nmの範囲 の波長を有する干渉性パルス化光を照射する工程、ここで前記光は10〜500 ワッ トの出力レベル及び１〜99ミリ秒のパルス期間を有する、 を含むことを特徴とするレーザー治療方法。 ２．治療すべき部位を剃る工程を更に含む請求の範囲第１項に記載のレーザー治 療方法。 ３．レーザー光が800 〜850nm の範囲の波長を有する請求の範囲第１項に記載の レーザー治療方法。 ４．最初の機会の前記照射がその後の機会よりも大きな合計エネルギーを使用す る請求の範囲第１項に記載のレーザー治療方法。 ５．最初の機会の前記照射がその後の機会よりも小さな合計エネルギーを使用す る請求の範囲第１項に記載のレーザー治療方法。 ６．治療に続く局所圧縮を適用して血管系の再疎通の可能性を制限する工程を更 に含む請求の範囲第１項に記載のレーザー治療方法。 ７．増感性色素、例えば、インドシアニングリーンを局所静脈系に最初に注射す る請求の範囲第１項に記載のレーザー治療方法。 ８．１〜３ミリ秒の範囲の複数の短いパルスを補助冷却とともに使用して血管病 変を治療する請求の範囲第１項に記載のレーザー治療方法。 ９．前記干渉性パルス化光が少なくとも一つのパルスエンベロープを含み、夫々 のエンベロープが一連のパルスを含む請求の範囲第１項に記載のレーザー治療 方法。 10．電源、レーザー源、制御装置、及び冷却エレクトロニクスを含むレーザーヘ ッド、 レーザーヘッドにより生じた光を受け取るためのレーザーヘッドに光学的に カップリングされた光学繊維コネクター及び光ガイド、 光学繊維に接続された、皮膚科学ハンドピース及び集中光学要素並びに組織 接触の距離調節のための距離ゲージ、及び 電気的に接続され、１〜99ミリ秒の範囲のパルス幅の発生を調節する制御回 路要素 を含むことを特徴とする治療装置。 11．大きい組織スポットサイズを模擬するための光学スキャナーを更に含む請求 の範囲第10項に記載の治療装置。 12．大きい組織領域を一様に照射するための光学スキャナーを更に含む請求の範 囲第10項に記載の治療装置。 13．レーザー源が800 〜850nm の範囲の波長で操作する半導体レーザーであり、 レーザー源ダイオードアレイ及び収集光学装置が適当な要素間の隔置、ファセッ ト被覆及び受注製産された収集光学装置により１〜100 ミリ秒の範囲の短いパル ス化ピーク出力操作について受注製産されたものである請求の範囲第10項に記載 の治療装置。 14．レーザーが１〜99ミリ秒の範囲のパルス幅制御を可能にする改良された制御 回路を有する半導体レーザーである請求の範囲第10項に記載の治療装置。 15．レーザー源が10〜500 ワットの範囲の合計出力放出、１〜99ミリ秒の範囲の パルス幅可変性及び700 〜1000nmの範囲の波長可変性に適している請求の範囲第 10項に記載の治療装置。 16．装置が皮膚中の治療スポットを集中または収束して組織中の良好な侵入及び 軽減された表皮影響を与える能力を有する請求の範囲第10項に記載の治療装置。 17．レーザー源がダイオードレーザー放出物質、例えば、色素含浸ポリマーまた は活性イオンドーピングされたガラスもしくは結晶ホストを更に含む請求の範囲 第10項に記載の装置。