JPS5883934A - 治療用分光計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分骨 この発明は医療用レーザ装置を用いたレーザ治療におい
て、治療前に生体患部の分光特性を測定してレーザ治療
に適したレーザ波長とエネルギ量を求める治療用分光計
に関するものである。

発明の技術的背景 現在、レーザ光を利用した各種装置が提案されており、
例えば形成外科領域で用いられるものとして第１図に示
すようなアザやシミ、ソ・ぐカス等の母斑を除去するレ
ーザ治療装置がある。

第１図において１は装置電源であり、２はこの装置電源
１からクープル１ａを介して電力供給を受け、レーザ光
を発振するレーザ発振源であり”、レーザ発振源２のレ
ーザ出力端にはコネクタ３を介して光ファイバを内蔵す
る可撓性の導光体４が接続されている。

また、導光体４の出力端にはコネクタ５を介して光分布
強度均−化用のカライドスコープを備えた手操作用のア
プリケータ６が接続されている。

このような装置においてレーザ発振源２の出力するレー
ザ光は導光体４を介してアプリケータ６に導かれ、この
アプリケータ６内のカライドスコープにて光強度分布の
均一化が図られた後、アプリクータロの先端よｐ出射さ
れる。

従でて、術者はアプリケータ６を手で握り、照準を患部
に合わせてレーザ光を照射させる。

これにより患部組織を瞬間的に焼灼し、治療を行う。　
　“　　・　。

このような従来装置において問題となるのは患部組織の
分光特性が治療効果に大きな影響を持つことである。

即ち、レーデ治療のうち、患部組繊細胞の光′選択特性
を利用して熱破嬢を行うものでは正常細胞とのレーザ光
吸収量の差が問題となる。

第２図は色素性母斑の場合について示した患部組織の構
造である。図中２１は正常皮膚組織、２２は患部母斑、
２３は表皮、２４は真皮、２５は有色細胞或いは有色物
質である。

患部母斑が正常皮膚と色が異なるのは真皮層内にメラニ
ンに起因する有色細胞を多く含んでいるためであり、こ
のメラニン果粒を染料に置き換えたのがいわゆる入墨で
ある。

従って、母斑治療を対象としたレーザ装置では入墨を消
すことも可能であり、作用機序の面では同一である。

ところで、一般的には第２図の患部母斑２２のすべてが
異常と云うわけではない。すなわち、母斑とは、正常組
織の中に有色細胞が混在する状態であり、その混在する
割合により黒や茶色など、色あいが異なって来るのであ
る。

今、第２図の患部母斑２２にレーザ光を瞬間的に照射し
た場合、真皮層２４内の正常細胞にはエネルギ吸収量が
少なく、有色細胞２５内のメラニンに対してはエネルギ
吸収量を多くできるような波長を選択し、エネルギ密度
を適切な値にすることにより、有色細胞を選択的に破壊
できることにな９、このような点をうまく利用したのが
レーザ治療である。、 ところで、患部母斑２２に隣接する正常皮膚組ｖ＆２ノ
は機部母斑、２２内の正常細胞とはとんど同じ分光特性
を示すことから、母斑周囲の正常組織の分光特性を測定
員１、その測定値をもって患部母斑内の正常細胞の分光
特性とすることができる。

一方、患部母斑２２の分光特性は患部母斑内の正常細胞
と有色細胞の各々の分光特性を合成したものとなるから
、患部母斑２２に対する分光特性の差には有色細胞に対
する分光特性を表わす要素が含まれていることになる。

従って、有色細胞あるいは有色物質の選択的破壊をレー
ザ光で行う場合において、これら分光特性のスにクトル
差が十分大きくなるような波長のレーデ光を選択するこ
とができれば破壊対象の細胞または物質にのみレーザ光
のエネルギを集中させることができ、より高い治療効果
が得られることにりる。

５− 発明の目的 本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、有色細胞ま
たは有色物質と正常組織との間の分光特性のス（クトル
差を計測してその差の十分に大きいレーザ波長を知るこ
とができるようにした治療用分光計を提供することを目
的とする。

発明の概要 即ち、本発明は上記目的を達成するため、患部及び患部
近傍の正常部位を測定対象とし、これら測定対象に白色
光を照射する光源と、この光源からの光の前記測定対象
からの反射光または透過光を得ると共にその得た光を波
長別に分光する分光手段と、この分光された光を検出す
る検出手段と、この検出された出力をもとに前記二つの
測定対象の波長別反射率或いは透過率のス（クトルを求
め、また、この求めたスにクトルにおける測測定対象間
の前記波長別差または比を求めると共にその差または比
の最大となる波長を求め最適波長とし、また予め臨床的
に求めたデータに基き設定された各波長別レーザ６− 光の最適照射量データをもとにこれらより前記最適波長
に対応する前記最適照射量データを抽出してこれを最適
照射量とし、出力する手段と、これら出力された最適照
射量及び最適波長の表示を行う手段とを用い、患部及び
患部近傍の正常部位の反射光または透過光を測定して分
光し、各波長別の反射率または透過率のスペクトルを求
め、またこの求めたスペクトルから患部及び正常部位間
の波長別スペクトル差または比を求めてその最大となる
波長を求め、これを最適波長とし、また、予め設定され
た各波長別レーザ光の最適照射量ｒ−夕の中から前記最
適波長に対応するレーザ光の最適照射量データを抽出し
、これら最適波長及び照射量を表示するようにして患部
の状態に合わせて最も治療効果の高く、しかも正常組織
に対しては実害の少ない最適なレーザ光と照射量を知る
ようにするものである。

発明の実施例 以下、本発明の一実施例について第３図〜第５図を参照
しながら説明する。

第３図は本発明装置の構成を示すブロック図であり、図
中３１は光源、３２ａ、３２ｂは導光用のオプチカルフ
ァイバ、３３は分光器であり、光源３１からの光はオプ
チカルファイバ３２ｍを介し基準用として分光器３３に
導かれる。また、前記オプチカルファイバ３２ｂは二紅
路に分岐されており、集合端側は測定端となっていて分
岐端のうち一方は前記光源３Ｊに、また他方は前記分光
器３３に接続されている。

オプチカルファイバ３２ｂの測定端は集合されているた
め、光源３１からの光は一方の分岐端を通って測定端よ
り出射した後、測定対象Ａに当って反射し、その反射光
は測定端より前記他方の分岐端を経て分光器３３に入射
される構成としである。分光器３３はこの測定端より入
射した光を被測定光とし、基準光とともに各波長毎の分
光出力を得るもので、分光器３３内にはグレーティング
或いは！リズム或いは位置毎に異なるフィルタ特性を持
たせた円板状のフィルタなどの如き分光素子が設けられ
ている。

３４はこの分光器３３により分光された基準用及び被測
定用の光の検出を各別に行う検出器、３５はこの検出器
３４の出力を増幅する増幅器、３６はこの増幅器３５に
より増幅された検出器３５出力をそのレベルに対応した
ディジタル値に変換するＡ／Ｉ）変換器、３７はデータ
記憶やプログラム記憶等のだめのメモリ、３８は前記分
光器３３０分光素子の駆動を行う分光器用ドライ・々、
３９はこの分光器用ドライバ３８の駆動制御やＡ／Ｉ）
変換器３６出力のメモリ３７に対する記憶制御その他シ
ステムの制御やプログラムに従ったデータ処理などを実
施するゾロセッサ、４０は各種指令やデータ等の入力を
プロセッサ３９に対して与える操作ｄ’ネル、４１はノ
ロセッサ３９に対する入出力用のＩ１０パスである。

このＩ１０パスには例えばインターフェースを介してグ
リンタやＣＲＴ　（陰極線管）表示装置などの出力装置
が接続される。

このような構成の本装置は操作ノ４ネル４０を操作して
光源３１を点灯させ光源３ノより十分９− な光量の白色光を発光させる。この光はオプチカルファ
イバ３２ｍを介して分光器３３に入力される一方、オプ
チカルファイバ３２ｂを介して測定対壕Ａに導かれ、照
射される。その反射光はオプチカルファイバ３２ｂの集
合端側より分光器３３に導かれる。

操作・母ネル４ｏを操作して測定開始指令をゾロセッサ
３９に与えるとノロセッサ３９はこれを受けて分光器用
ドライバ３８に駆動制御出方を与え、これにより分光器
用ドライバ３８は、駆動を開始する。

分光器用ドライバ３８が駆動すると分光器３３の分光素
子は回転成いは角度を逐次可変される。即ち、分光は例
えば分光素子がプリズムであれば入射光を！リズム内の
屈折により波長別に分けて出力するため、ス（クトル別
に分かれた光の位置が順次検出器３４に入射されるよう
プリズムの角度を変えるように駆動し、また、分光素子
がフィルタであれば、波長毎に領域分けされた円板状の
フィルタを回転させて入射光１０− の光路位置にあるフィルタの前記領域が順次変ってゆく
ように回転させる。

これにより、分光器３３からは基準光と被測定光の各々
の光の各波長毎の分光出力が抽出され、これらは検出器
３４に入力されて各々その光量に対応した検出出力に変
換される。これら検出出力は増幅器３５によりそれぞれ
増幅された後、Ａ／］）変換器３６に入力され、ここで
光量に対応したディジタル値に変換される。

このｆ”イジタル値はノロセッサ３９に入力され、プロ
セッサ３９は予め設定された処理グロダラムに従ってこ
のディジタル値を波長別のｒ−タとしてメモリ３７に格
納してゆく。全波長のデータが収集されると即ち、分光
器用ドライバ３８による分光素子の所定の範囲内の駆動
が終了するとノロセッサ３９は波長毎に基準光と被測定
光のデータをメモリ３７より読み出し、反射率ηｉを演
算してゆく。

即ち、前記ディジタル値化されたデータのうち、基準光
のデータをレファレンス（Ｒｅｆｅｒｎｅｅ；参照）用
Ｒとし、被測定光のデータをシグナル（Ｓｌｇｎａｌ）
用Ｓとする。そして、プロセッサ３９により ５ｉ−Ｄ。

なる演算を行う。

ここで、Ｄｓは装置始動時あるいは計測直前に測定した
ときの被測定光検出用の検出器に入射する迷光の検出値
であり、ＤＲは同じく基準光検出用の検出器に入射する
迷光の検出値、ＳＷは白の標準器（基準となる白色の反
射板）を使って測定した時の被測定光の検出値である。

まだＲＷはこのときの基準光の検出値、Ｉ）ｓｗは白の
標準器を測定する前に計測した基準光検出用の検出器に
入射する迷光の検出値、Ｉ）ａｗは該状態における被測
定光検出用の検出器に入射する迷光の検出値である。そ
して、Ｓｉ、Ｒｉは測定対象Ａの測定時における被測定
光と基準光の波長別検出値である。

この演算の結果、各波長毎の測定対％ｌＡの反射率η量
が白の標準器をもとに規格化された反射率として求めら
れる。

もちろん上記演算は各波長毎にその分光出力を測定する
毎に行うようにしても良いが、この場合、処理速度が遅
くなるので、データ収集を終了後にまとめて演算する方
が高速処理化を図り易い。

このようにして演算で得られた反射率のデータは波長別
にメモリ３７に記憶される。これによってメモリ３７に
は測定対象Ａの反射率スにクトルが記憶される。尚、各
波長毎の分光出力の検出は午千≠亭グロセッサ３９の制
御のもとに分光器用ドライバ３８を含めたシステム全体
の動作を管理することにより、正確に行われる。

これにより一方の測定対象Ａの測定が終り、次に他方の
測定対象の測定を開始する。

即ち、本発明装置は患部と正常部分の各波長に対するス
４クトル差を測定して治療に最適な波長のレーザ光の選
択を行うためのものである１３− から、患部の被験すべき組織（または色素）と正常組織
のうち破壊すべき組織のみに有効な波長を見つけるべく
正常部分の皮「鍔と患部とをそれぞれ測定する。従って
、例えば第１回目に正常部分の皮膚の測定を行ったとす
れば第２回目では患部の測定を行う。

第２回目の測定も第１回目と全く同様の動作で実施され
、これによってメモリ３７内にハ患部の各波長別反射率
スペクトルが記憶される。

以上の動作が終了するとノロセッサ３９は得られたデー
タの表示のための処理に入る。表示手段としてはＣＲＴ
表示装置やノリ／り、ＸＹグロツタなどが考えられるが
これらのうち少なくとも一つがあれば用は足りるため、
ここではプリンタを例にとって説明する。

クリ／りを使用する場合にはプリンタのターミナルをＩ
１０パス４１に接続する。

ノロセッサ３９は二種の測定対象の反射率スペクトルを
格納したメモリ３７の各記憶領域からそれぞれ波長別に
データを読み出し、！リン１４− タに送ってこれを印字させると同時に各波長別に両測定
対象間のデータの差分値を計算し、この求めた差につい
ても同様に印字させる。

一方、レーザ光の最適照射量は正常細胞組織に対する害
が少なく、しかも有色細胞或いは有色物質に対し効果的
且つ選択的に熱破喰するような値にしなければならない
。

そこで、本発明装置においては各レーデ波長における患
部反射率と反射率差をパラメータとして臨床実験から決
定されたレーデ光の照射量データをメモリ３７内に予め
記憶させておき、前記求められた二種の測定対象の反射
率スペクトル差における最も大きな差を示す波長を最適
波長として！ロセッサ３９或いは操作者に認識させ、且
つプリンタに印字させると共にこの最適波長データをも
とに自動的に或いは操作・母ネル４０よりの入力により
プロセッサ３９に対して患部反射率と反射率差に対応し
た前記レーデ光照射量ｒ−夕をメモリ３７より読み出し
、これを最適照射量としてノリ／りに印字させる。

これにより患部治療に最も適したレーザ光の波長と照射
量を知ることができる。

第４図（ａ）　（ｂ）　（ｅ）はこのような機能を持っ
た治療用分光計により計測した臨床例を示す図であり、
横軸は光の波長λ〔μｍ〕、縦軸は反射率ηＩを示して
いる。

第４図（ａ）は正常部位の反射率ス４クトル特性であり
、全般的に高い反射率を示していて波長が長くなるにつ
れ反射率が高くなり、０．６５μｍより長い領域では反
射率はｌＩぼ一定の傾向を示している。また、０．５５
μｍ近傍で極小値を持つがこのような吸収特性を示すの
は赤血球中のヘモグロビン吸収によるものである。

このような反射率スペクトル特性イは視覚上、いわゆる
肌色として認識される。

第４図（ｂ）は第４図（ａ）の正常部位に隣接した黒色
母斑の例であり、正常部位に比べて全般的に低い反射率
を示している。波長が長くなるにつれ反射率がゆるやか
に大きくなるが、このような特性はメラニン色素の反射
率特性そのものであり、このような反射率スペクトル特
性口は視覚上茶色或いは黒色として認識される。

第４図（０）は第４１１　（１）　、　（ｂ）の特性と
その除算値をとった反射率スペクトル差ハを示したもの
である。

反射率スペクトル差は０．６５〜０．７μｍ近傍でピー
クを示し、その差はおよそ０．３にも及ぶ。

従って、このような点から本例の如き場合にはルビーレ
ーザの波長０．６９４３μｍが最も近い波長であること
がわかるから、使用するレーザ光はルビーレーデが適し
ているということがわかる。

本装置ではこの波長を治療に用いる場合にその最適照射
量がどのくらいであるかを臨床的に予めデータとしてメ
モリ３７に記憶してあり、この記憶データを読み出して
表示するため、最適照射量も即座に知ることができ、従
って、最適な条件下のレーザ治療が可能となる。

発明の変形例 以上の実施例では反射率スペクトルを用いる１７− ようにしたものでおったが、原理上、透過率ス（クトル
差を表示することによっても同等の機能を達成し得るも
のである。

その場合の構成例を第５図に糸す。

基本的には第３図構成と全く同じであるが、透過率を測
定する関係上、測定側のオグチカルファイバは第３図の
例の場合における分岐形に代えて二本のオゾチカルファ
イバ４２ａ、４２ｂを用いその先端を光軸を一致させた
うえで、所定距離、離して対向させ、この部分に測定対
象を配するようにすると共にオノチカルファイバ４２ｈ
は他端を光源３）に接続し、またオグチカルファイバ４
２ｂは他端を分光器４２ｂを接続する。その測定原理は
第３図のものと全く同じである。

このような構成としても前述の如き、患部治療に最適な
レーザ光の波長と照射量を知ることができる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となくその要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施
し得るものであり、例えば実施例では表示手段としてノ
リ／りを例にとって述べたがＣＲＴ表示装置十Ｘ−Ｙ７
’口、夕を用いるようにしても良く、またこれらの表示
手段を複数備え、これらを操作）Ｊ？ネルにより選択し
て使用するようにしても良い他、恒久的な記憶媒体トし
てフロッピィ・ディスクなどの記憶装置を外部記憶装置
として用いるようにしても良い。

更に反射率スペクトル差あるいは透過率スペクトル差の
微妙な変化を知りたいような場合では倍率を操作パネル
により指定することによシ、拡大表示し、見易くするよ
うにしても良い。

また、反射率ス（クトル差或いは透過率スペクトル差の
最大となる波長を求めてその表示を行うとともにその波
長に近い波長の得られる実用のレーザ装置の種類と照、
、対量を合わせて表示できるようにすることもできる。

また、本装置においては反射率スペクトル差あるいは透
過率スペクトル差をとる方式を説明したが、測定対家吻
間のスペクトル差をとる代りに比をとり、これを利用す
ることも可能であり、これによっても患部治療に最適な
波長のレーデ光とその照射量を知ることができる。

更にこｒしら測定対寮物間のスペクトル差あるいはスペ
クトル比を単調増加関数、単調減少関数あるいはこれら
の組み合わせによる関数などにより伸長あるいは圧縮し
、最適度の評価関数として表わし、これを表示すること
によりレーザ治療時のレーデ波長選択の一基準とするこ
とも可能であることは云うまでもない。

発明の効果 以上詳述したように本発明は患部及び患部近傍の正常部
位を測定対象とし、これら測定対象に九を照射する光源
と、この光源からの光の前記測定対象からの反射光また
は透過光を得ると共にその得た光を波長別に分光する分
光手段と、この分光された光を検、出する検出手段と、
この検出出力をもとに前記二つの測定対象の波長別検出
出力のスペクトルを求め、またこの求めたスペクトルに
おける両測定対象間の前ｄ己波長別の差または比を求め
ると共にその差または比の最大となる波長を最高波長と
して求めまた予め設定された各波長別レーザ光の最適照
射量ｒ−タのうち前記最適波長の最適照射量データを抽
出する手段と、少なくともこれら抽出された最適照射量
データ及び最適波長のデータを表示する手段とを備え、
患部及び患部近傍の正常部位の丸出力を測定して分光し
各波長別出力のスペクトルを求め、またこの求めたスペ
クトルから患部及び正常部位との間の波長別スペクトル
の差または比を求めてその最大となる波長を求め、これ
を表示すると共に該最大の波長に対応するレーデ光の最
適照射量データを抽出して表示するようにしたので、患
部及びその近傍の反射光または透過光を測定するだけで
患部組織の治療に最適な波長のレーザ光とその照射量を
知ることができ、最良の治療効果が期待できる治療用分
光器を提供することができる。

２１−

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザ治療装置の構成を示す斜視図、第２図は
色素性母斑の場合について示した患部組織の断面図、第
３図は本発明の一実南例を示すブロック図、第４図（ａ
）　（ｂ）は本装置を用いて計測した正常部位と患部（
黒色母斑）の反射率スにクトル特性を示す図、第４図（
Ｃ）は第４図（ａ）（ｂ）の反射率ス（クトル特性とこ
れらのス（クトル差の関係を示す図、第５図は本発明の
変形例を示すブロック図である。 Ｊ　１−・・光源、３２ｇ、３２ｂ、４２ｍ。 ４２ｂ・・・オノチカルファイバ、３３・・・分光器、
３４・・・検出器、３５・・・増幅器、３６・・・Ａ／
ｌ）変換器、３２・・・メモリ、３８・・・分光器用ド
ライノ々、３９・・・ノロセッサ、４０・・・操作ノ千
ネル、４ノ・・・Ｉ１０パス、Ａ・・・測定対象。 出願人代理人　　弁理士　玲　工　武　彦２２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 患部及び患部近傍の正常部位を測定離業とし、これら測
   定対象に光を照射する光源と、この光源からの光の前記
   測定対象からの反射毘または透過光を得ると共にその得
   た光を波長別に分光する分光手段と、この分光された光
   を検出する検出手段と、この検出された出力をもとに前
   記二つの測定対象の波長別検出出力のスペクトルを求め
   、また、この求めたス（クトルにおける両測定対象間の
   前記波長別差または比を求めると共にその差または比の
   最大となる波長を求め最適波長とし、また予め設定され
   た各波長別レーザ光の最適照射量データをもとにこれら
   より前記最適波長に対応する最適照射量データを抽出し
   てこれを最適照射量とし出力する手段と、これら出力さ
   れた最適照射量及び最適波長の表示を行う手段とを備え
   たことを特徴とする治療用分光計。