JPS61501680A - 腎臓結石の非侵入性衝撃破砕の装置 - 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】 腎臓結石の非侵入性衝撃破砕の装置 発明の背景 本発明は、腎臓結石及びその他の身体の固結物を破砕する装置に関し、より具体 的には、絞り込まれた衝撃波により非外科的に固結物を崩壊させる装置に関する 。

腎臓結石病は、アメリカ人の人生においである時点で人口の１％がかかっている と推測される。この病気は、腎臓内で小石（結石）に凝結するカルシウム沈積物 から生じる。これらの小石はときに尿管を塞いで悪影響及び場合によっては腎臓 障害をひき起こす。しばしば、これらの小石は、不愉快の程度は変わるものの、 自然に尿管を通過するのに充分な程小さい。しかし、もしも小石の直径が１０Ｉ Ｉｌを越えるならば、十中へ九、それは尿管を通過するのには大きすぎ、処置を 必要とする。

従前は、腎臓結石及び膀胱結石を処理する基本的方法は、外科的除去によってい た。

腎臓結石は一般にカルシウム化合物からなり、約１．０００ｐｓｔの引張り強度 を持つ多孔セラミックと比肩しうる程もろい。小石の引張り強度がその圧縮強度 の約１／８程度であることは注目に値する。腎臓結石のこのもろい性質は、体内 で小石を崩壊させ、通常の排泄の間に砕片を体内から排出させうるようにする装 置の開発をもたらした。

そのような一つのアプローチでは、尿道を介して砕石器を体内に挿入し、それを 、破砕されるべき腎臓結石に当接する位置に置く。砕石器は、充液至の開成位置 を形成する膜に接続されている。充液室内での高エネルギのスパーク放電が衝撃 波を作り出し、この衝撃波は、膜を介して砕石器に伝わり、小石上に引張り力を 与えこれを粉砕する。

砕石器によるいくつかの成功した処置が報告されているが、膀胱壁に孔があいた り、高電圧装置の使用からオペレータへのショックがある。更に、処置手続が侵 入的である故に、付随的なリスクが含まれている。

別の公知のアプローチでは、固結物は、衝撃波を使って非外科的に粉砕される。

衝撃波面のような短い圧力パルスが小石に印加されると、波は小石を通過して、 小石と組織の境界で反射して、歪応力の波を作り出す。小石のもろい性質により 、この歪力波は、それが充分な大きさならば、小石の粉砕をもたらす。小石の伝 達時間がパルス幅よりも短いならば、衝撃波の運動量が、非破砕的加速として小 石に伝達される。それ故、衝撃波は、制御された短い時間であることが必要であ る。

この手続では、衝撃波は、楕円導波体を使って小石に集束される。この導波体は 、その一方の焦点が処置すべき小石と一致するように、患者の外部組織に対して 位置決めされる。適切な位置決めを確保するため、直角に位置するＸ線カメラを 用いる。導波体を水のような液体で充たし、電極を楕円のもう一方の焦点に置く 。電極間で放電した高エネルギのスパークが、液体内に合成衝撃波を作り出す。

この衝撃波は、反射器の表面で反射し、液状媒体及び人体組織を通ってもう一つ の反射器焦点に至り、これによって、小石を粉砕又は破砕する。このプロセスは 、破片が通常の態様で人体によって排出される程に充分小さくなるまで繰り返さ れる。

初期の研究は、使用衝撃波が組織又は骨に損傷をもたらさないことを示していた 。

腎臓結石に対する衝撃波の処置は、外科手術にありがちのリスクを避けるけれど も、それにもかかわらず、これ自身の付随的リスクがある。第１に、スパーク放 電の時に電流が患者を通って流れ、患者の心臓パターンを乱す可能性がある。更 に、スパーク放電を作り出すために、潜在的に致命的に高い電圧の装置を使わな ければならない。また、前述の技術で用いるスパーク・ギャップの電極は短い寿 命しかなく、その結果、電極を頻繁に交換することとなり、使用しなければなら ない比較的高価な電極により、結果的に高コストになる。

発明の概略 それ故、公知技術の欠陥を持たない衝撃波発生装置を使った、固結物の非外科的 破砕の装置を提供するのが好ましい。

要約すると、本発明によれば、生体内の固結物を衝撃破砕する装置は、第１位置 で発生した衝撃波を、固結物と整列するようにした第２位置に向ける導波体を含 む。

導波体は、集束されたエネルギ・ビームの存在により衝撃波を作り出す媒質を受 容するようにされている。レーザは、所定の最小エネルギ・レベル及び所定の時 間間隔を持つエネルギ・ビームを作り出す。このエネルギ・ビームは、結合及び 集束手段により、導波体内に結合され所定の第１位置に集束される。使用時、第 １位置で集束エネルギ・ビームによって作られた衝撃波は、生体を通って固結物 に向けられる。

本発明の好ましい構成では、導波体は、第１焦点を導波体内に持ち、且つ第２焦 点を楕円体の切頭範囲を越えて位置すると共に固結物と整列させであるような、 切頭楕円体からなる。

本発明の一実施例では、結合及び集束手段は、焦点が前記導波体の第１位置に一 致するように導波体内に置いた放物面反射器からなる。窓が、導波体の外部から 内部へのエネルギ・ビームの透過を許容する。その窓は、レーザの作り出したエ ネルギ・ビームが導波体の第１位置に集束するように、放物面反射器と整列する 。

本発明の別の実施例では、結合及び集束手段は、導波体の開口に置かれレーザか らのエネルギ・ビームを導波体の第１位置に集束するように構成されたフレネル ・レンズからなる。

本発明の更に別の実施例では、導波体に設けられた開口に透明な窓が取り付けら れ、レーザの作り出したエネルギ・ビームが窓を介して導波体内に透過しうるよ うにされている。第１のレンズがレーザと透明窓との間に置かれ、エネルギ・ビ ームを導波体の第１位置に集束させるように作用する。更に、レーザと第１反射 鏡との間のレーザ・ビーム路に凸反射鏡を置いである。エネルギ・ビームは凸反 射鏡で反射されて第ルンズに向けられるが、この凸段射鏡は、エネルギ・ビーム の直径が凸段射鏡での反射の際に所定量だけ増大し、これにより第ルンズに入射 するエネルギ・ビームの面積を増すように、構成されている。更に、凸段射鏡と 第ルンズとの間に第２レンズを置いてもよく、その第２レンズは、凸段射鏡から の反射エネルギ・ビームをほぼ平行の光線に変換し、もって、第ルンズによって 作られる第１位置での集束状態を改善する。

本発明の更に別の実施例では、導波体は音響レンズを含み、その音響レンズは第 １導波体位置に関して、そこから放射する衝撃波が第２の導波体位置に集束され るように予め位置決めされている。音響レンズは好ましくは、導波体によって受 容される液状媒体の音響インピーダンスと類似した音響インピーダンスを持つ材 料から形成される。音響レンズは、導波体によって受容される液状媒質での音速 よりも大きい音速である材料で作ってもよい。

この場合、音響レンズは、少なくとも１個の凹集束面を持つ。導波体に受容され る液状媒質の音速よりも小さい音速である材料で音響レンズが作られている適用 例では、少なくとも１個の凸集束面を持つ。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の装置による処置のために、液体充填タブ内での患者の精確な 位置決めを説明する斜視図である。

第２図は、楕円導波体の側断面図であり、適切に配置された放物放射器により導 波体の第１焦点にレーザ・ビームを集束する本発明の好ましい一橋造例を示す。

第３図は、フレネル・レンズによって放物面導波体の第１焦点にレーザ・ビーム を集束させる本発明の別の構造例を示す。

第４図は、凸レンズにより第１焦点にレーザ・ビームを集束させる本発明の別の 構造例を示す。

第５図は第３図の構成の変形を示し、そこでは、凸レンズによってレーザ・ビー ムを集束させる前にレーザ・ビームの径を増すために、凸段射鏡を使う。

第６図は、第５図に示した実施例の改良された構造であり、そこでは、結果の集 束を更に改善するために、反射器と集束レンズとの間に第２の凸レンズを配置し た。

第７図は、本発明の別の実施例の側断面図であり、そこでは、導波体内で作り出 された衝撃波が、凹集束面を持つ音響レンズによって集束される。

第８図は、第７図に示した本発明の代替構造を示し、そこでは、集束レンズが複 合凸面を持つ。

詳細な説明 本発明の好ましい構造では、楕円導波体の第１焦点で作られる衝撃波は、破砕さ れるべき腎臓結石と位置的に一致する導波体第２焦点に向かう。第１図は、導波 体の第２焦点が処置すべき結石と整列するように患者を位置決めする技術を図示 している。ここでは、患者は、水充填タブ１２内で横になって図示されている。

タブ１２内の固定位置に、楕円導波体１４がある。後で詳細に説明するように、 導波体１４は好ましくは、第１焦点が導波体内にあり、第２焦点が切頭位置を越 えた場所に位置する切頭型の楕円体である。詳細は後で説明するが、適当な装置 １６が、楕円導波体の第１焦点に集束レーザ・ビームを与え、もって、液状媒質 の急激な蒸発により衝撃波を作り出す。

楕円導波体１４の第２焦点を位置１８に示した。直角に位置する一対のＸ線機械 ２０．２２は、位置１８と一致するそれらの交叉点と整列している。Ｘ線機械２ ０．２２との軸上に、それぞれ、対応するＸ線感知受信機２４．２６がある。

受信Ｆｉ１２４．２６でモニターして、処置すべき小石が両Ｘ線ユニット２０． ２２からのビームに関して中心に位置するように、患者をうまくタブ１２内に置 く。楕円導波体１４の第２焦点がＸＩ！機械２０．２２からのＸ線ビームの交叉 点と一致しているので、患者の適切な位置決めを確保することができる。

装＠１６で作られた楕円導波体１４で集束される衝撃波は、位置１８の小石が通 常の方法で体を通過できる粒にまで破砕されてしまったことをＸ線監視が示すま で、その小石に向けられる。

第２図乃至第５図は、本発明による装置の種々の好ましい構造を示す。各構造に おいて、レーザ３０によって得られるエネルギは、楕円導波体１４に結合され、 導波体１４の第１焦点に集束される。本発明のこの好ましい実施例は、楕円導波 体を用いるが、実質的に楕円構造であるものを含んで、他の導波体形状も、本発 明の範囲内にあることが理解されるべきである。

本発明の種々の実施例に亘って使われるレーザ３０は、典型的な腎臓結石を破砕 するのに適切なレベルである、１乃至１０ジユールのエネルギを持つ光ビームを 発生する。

先に述べた通り、レーザによって作り出される圧力パルスは、小石で生じる入射 圧縮波が小石／生体組織の界面で反射してスパレーション・プロセスで小石の破 砕をもたらすように、小石を通る被伝達時間よりも短い時間のものでなければな らない。即ち、レーザ３０のパルス時間は好ましくは、１ミリ秒以下である。実 際的には、３乃至２０ナノ秒範囲でパルスを発生するレーザを商業的に入手でき る。患者あたりに使われる全パルス数は、小石を充分に破砕するのに必要な最小 量に保たれ、好ましいパルス繰り返しは、１秒に約１パルスである。

楕円導波体１４の第１焦点で発生した衝撃波は、液状媒体を介して及び患者の組 織を介して、処置されるべき小石に結合される。それとして、生体組織の音響イ ンピーダンスに類似した音響インピーダンスを持つ材料から液状媒体を選択する のが好ましい。水が適切な液状媒体であることが発見された。水はまた、液状媒 体の第２の条件、即ち、集束エネルギ・ビームの存在で衝撃波を発生する光学的 に透明な材料であることを満たす。水中での集束レーザ・ビームの結果として衝 撃波が発生することの背景の理論は完全には理解されていないが、ビームが分子 から電子を奪い、これによってプラズマ・ガスを発生させると考えられている。

プラズマの形成による急増大の容積が周囲の液体を打ち、音速を越える圧縮波を 作り出す。圧縮波は、非線型に増大して衝撃波を作る。プラズマは入射エネルギ の吸収体としても反射体としても作用する。ビームが遮断されると、プラズマは 緩和して、電子は再結合して水蒸気を形成する。

レーザ３０から放出されるエネルギ・ビームの波長は、使用伝達媒体での最小吸 収に対して選択される。伝達媒体として水が選択されると、レーザの波長は、水 での最小吸収に対して選択される。一般に知られる吸収データは、水での低い吸 収波長は１．０６ミクロンであることを示している。これは、ネオジウム・ガラ ス・レーザの利用を促す。より低い吸収は０．５０３ミクロン（可視赤）で実現 できるが、この波長は、ネオジウム・ガラス・レーザ・ビームを所望の０．５０ ３ミクロン波長を作り出す非線型クリスタルの周波数てい倍器に通すことで作ら れる。

第３の選択として、０．６９４ミクロンの波長を持つルビー・レーザを使うこと もできる。

必要な特性を持つレーザは、カリフォルニア州、サンタ　クララのクワンテル　 インターナシミナル（Ｑ　ｕａｎｔｅｌ　ｌ　ｎｔｅｒｎａｔｔｏｎａ＋）を含 む幾つかの会社から商業的に入手可能である。

第２図乃至第６図の本発明の種々の実施例で示したように、導波体１４は、液状 媒質と不整合で高い音響インピーダンスを示し、従って導波体／液体の界面での 衝撃波の反射を促進する材料で形成されている。好ましくは、導波体１４は、真 鍮又はアルミニウムで形成される。第２図に断面図で示すように、導波体１４は 、切頭楕円内面１４ａに内部を加工されたアルミニウム・ブロックである。

第１の楕円焦点３２は、導波体１４内に位置し、第２焦点３４は、導波体１４の 切頭範囲を越えて位置する。本発明の種々の構造に亘って図示した実施例では、 導波体１４の内面１４ａは、楕円の半分を規定する。導波体１４の離心率は、０ ．８より小さく０．１より大きいように選択される。というのは、この範囲内の 離心率が第２焦点での最良の集束を与えることを実験が示したからである。所望 の離心率及び患者内の固結物の代表的な目標深さの結果として、導波体１４は、 その断面の直径ｄ　（第２図）が、その最も幅の広いところで１２．７ＣＩ　（ ５インチ）である。

第２図に示した好ましい実施例では、放物面反射器４０を、その焦点が導波体１ ４の第１焦点３２と一致するように、導波体１４内に配置しである。放物面反射 器４０は好ましくは、精密鋳物上に薄いアルミナ化面であるか、その代わりに、 鋳物または精密加工部品上の電気メツキ被覆である。

窓４２は、導波体１４の頂点を通って延びる孔４４内に取り付けられる。窓４２ は、レーザ３０によって発生された光ビームに透明な材料であって、衝撃波の所 望の反射特性を確保できるように導波体１４の材料の音響インピーダンスに類似 した音響インピーダンスを示すものから形成される。窓４２にとって適切な材料 は、加鉛ガラスである。

窓４２の形は、孔４４内で所定位置に取り付けられたとき、窓４２の内面が導波 体１４の楕円内面１４ａと連続するようにしである。好ましくは、窓４２は、柔 軟な０リング・シール４６によって孔４４内に固定される。Ｏリング４６は、導 波体１４内に液体をシールするだけでなり、窓に柔らかいサスペンションを与え るように作用し、これにより、衝撃波による窓４２の応力を最小にする。

レーザ３０から発生した光ビームが、孔４４に延びるバイア４８を通り、窓４２ を通り、第１焦点３２に向かって第１焦点３２で集束し、もって衝撃波を作り出 すように、窓４２を放物面反射器４０と整列させである。

第３図は、フレネル・レンズを用いる本発明の別の実施例を示す。フレネル・レ ンズ５０は、柔らかいシール（例えば第２図のＯリング・シール４６）又はセメ ント若しくは適当な接着部材によって導波体１４の頂点の孔４４内に取り付けら れる。フレネル・レンズ５０の上面は、導波体１４の楕円内面１４ａに従うべく 皿状にされている。フレネル・レンズ５０の下面５４は、ここに断面で示すよう に、同心の一連の単純なレンズ・セクションからなる通常のフレネル・パターン である。第１図の窓４２と同様に、フレネル・レンズ５０は、レーザ３０から放 射される光ビームに透明であって、導波体１４を形成するために使われる材料の 音響インピーダンスと類似した音響インピーダンスを持つ材料、例えば加鉛ガラ スから形成される。

レーザ３０から放射される光ビームは、バイブ４８を通ってフレネル・レンズ５ ０の下面５４に至り、そこで、光ビームは楕円導波体１４の第１焦点３２に集束 され、所望の衝撃波を作り出す。

第４図は、本発明のもう一つの実施例を示す。ここでは、導波体の楕円内面１４ ａの頂点に延びる孔４４内の透明な窓６０が取り付けられている。窓６０は、レ ーザから供給される光ビームの波長に透明な材料であって、導波体１４を形成す るために使われる材料の音響インピーダンスに類似した音響インピータンスを示 すものから形成される。

それとして、窓６０は、当たる衝撃波に対する反射面を提供する。窓６０にとっ て適切な材料は、加鉛ガラスである。

窓６０は、孔４４内の所定位置に固定されたときに、導波体１４の楕円内面１４ ａと連続するように、皿状をしている。

窓６０は一定の厚みを持ち、これによって、窓は伝達光を歪ませない。好ましく は、窓６０は、柔らかいＯリング・シール６２によって孔４４に取り付けられる 。第２図のシール４６と同様に、柔らかいシール６２は、導波体１４内に液体を シールすると共に、窓６０に対するクッションのきいたサスペンションを提供し 、これによって、当たる音響波から窓６０への損傷を最小にする。

また、導波体１４の第１焦点３２に近い側に平坦面を持つ平凸レンズ６４を、孔 ４４内に取り付けである。平凸レンズ６４は、レーザ３０からの光ビームの波長 に透明であって、Ｆ／１．０　の比較酌量るく構成されるガラスのような材料か ら形成される。平凸レンズ６４によって作られる集束は、導波体１４の第１焦点 ３２の位置となるように設計される。

レーザ３０から発生する光ビームは、チューブ４８を通って平凸レンズ６４に至 り、そこで集束され窓６０を通って焦点３２に至り、液状媒体内で衝撃波を作り 出す。

平凸レンズを用いる第４図の構造は、フレネル・レンズ５０の回折効果により、 第３図のフレネル・レンズ５０よりも鋭い集束が可能であり、従ってより高いエ ネルギ集中が可能である。

先に述べたように、レーザ・ビームが液状媒体に集束された時に発生するプラズ マは、反射特性と吸収特性の両方を示す。この反射特性は、レーザ・ビームの一 部が光学系を介してレーザ３０に戻ってしまうようにする。その反射されたエネ ルギは、レーザ３０内の部品に損傷を与えるのに充分であろう。反射光がレーザ ３０に入射するのを防ぐために、高速の光学シャッタ６６をレーザ３０と平凸レ ンズ６４との間の光路中に置く。高速の光学シャッタ６６は、反射光がレーザ３ ０に入るのを防ぐ手段として機能する。高速の光学シャッタ６６は、ポッケルス ・セル又はＱスイッチのいずれかでよい。ポッケルス・セルは電気−光学光モシ ュレータであり、その動作は、結晶中に複屈折を発生させる印加電界の能力に基 づいている。結果としての偏光の回転が、偏光子を通過するときの印加電圧に従 い通過光が強度的に変化するようにする。そのようなデバイスをレーザ内に置く と、それはＱスイッチとして動作し、レーザ発振を妨害するか許容するかの何れ かで制御自在に動作する。これらのデバイスの商業的ソースは、カリフォルニア 州、アーバーンのコヒーレントコンポーネンツ　グループである。

高速の光学シャッタ７２が第４図の構造に含まれるように図示されているが、そ のようなデバイスが、第２図乃至第６図に示した幾つかの実施例のいずれかにも 組込まれていることが理解されるべきである。

第５図は、第４図に示した構造の変更例を示している。

ここでは、第４図の構造と同様に、窓６０は、導波体１４の孔４４内に柔らかい シール６２によって取り付けられており、その孔４４は、楕円内面１４ａの頂点 に向かっている。また、孔４４には平凸レンズ６８が取り付けられており、その 平坦側は導波体１４の第１焦点に面している。平凸レンズ６４に入射する光は、 窓６０を介して第１焦点３２に集束する。

ただし、この実施例では凸反射鏡７０を、第４図のレーザ位置とは９０°回転し ているレーザ３０と、平凸レンズ６８との間の光路中に配置しである。反射鏡７ ０の凸面で反射するプロセスで、レーザ３０からの光ビームの直径は増大し、そ れ故、レーザ・ビームを平凸レンズ６８のより広い表面積上に拡げる。これは、 平凸レンズを加熱するスポットを減少させるだけでなく、より明るい集束性レン ズ６８の利用を可能にする。

凸反射鏡７０は、好ましくは、ガラス・レンズ上にアルミニウムを付着させるこ とによって形成される。

第６図の構造は、レーザ３０によって発生された光ビームが凸反射鏡７０で反射 されることで光ビームの直径が増し、それから、平凸レンズ６８を介して集束さ れ、窓６０を介して導波体１４の第１焦点３２に入射する、という点で第５図の 例と類似している。しかし、ここでは、２つの重要な改良が組込まれている。第 １に、第２の平凸レンズ８０が凸反射鏡７０と第１の平凸レンズ６８との間に置 かれている。平凸レンズ８０の平坦側は反射鏡７０で反射した光ビームに対面し ている。即ち、増大する径の反射光ビームは、反射エネルギ・ビームを実質的に 平行な光線に変えるように構成された第２平凸レンズ８０を通過する。このよう にして、第１の平凸レンズ６８によって作り出される集束状態は、大幅に改善さ れる。第１の平凸レンズ６８と同様に、第２の平凸レンズ８０は、レーザ３０か ら放射される光ビームの波長に透明な、ガラスのような材料から選択される。

第５図と比較して第６図の構造の第２の相違は、透明な窓６０が導波体１４の側 部で、用意された孔９０に取り付けられていることである。より具体的には、孔 ９０は、導波体１４の第１焦点３２を通って延びるライン上に中心決めされてお り、そのラインは、導波体１４の２つの焦点を接続するラインに直交している。

この変更の結果、窓６０の形状は、それが導波体１４の楕円内面１４ａの側部に 一致するように変更される。第５図の構成では、窓６０の厚みは一定である。

第５図の構造を第６図のそれと比較すると、窓６０及び平凸レンズ６８が、第６ 図の実施例において第１焦点３２から大きく離れて位置することが分かる。この ようにして、窓６０及び平凸レンズ６８の加熱が減少し、第１焦点３２で発生し たプラズマからの反射がこれを通ってレーザ３０に戻るが、反射光によって誘起 されるレーザ損傷を最小にする。

第７図は、楕円導波体を使用しない本発明の別の実施例の側断面図である。ここ では、導波体１００は、その断面が一般に矩形であり、実際の構造では閉成箱を 使っている。導波体１００の一端には音響レンズ１０２が取り付けられている。

図示するように、音響レンズ１０２は平凹であり、その開部分は、導波体１００ の外側に位置する。

導波体１００の一側面には、平凸レンズ１０４が取り付けられている。レーザ３ ０から放射された光は、導波体１００内に位置する第１焦点１０５に平凸レンズ １０４によって集束される。導波体１００は、焦点１０５での集束レーザ・ビー ムに応答して、焦点１０５から外方に同心円状に放射される衝撃波を作り出す液 状媒体、例えば水を収容する。

衝撃波の一部は、音響レンズ１０２の平坦面１０２ａに衝突する。衝撃波は、音 響レンズ１０２の凹面１０２ｂにより集束され、第２焦点１０６に集束する衝撃 波となる。使用時、第７図に示した実施例は、第２焦点が破砕されるべき固結物 と一致するように配置される。

音響レンズ１０２には幾つかの設計条件がある。導波体１００内に入れられる液 状媒体が、処置されるべき生体組織に類似した音響インピーダンスを持つので、 音響レンズ１０２は、液状媒体の音響インピーダンスに類似した音響インピーダ ンスを持つ材料で形成されるべきである。

このようにして、レンズ１０２の平坦面１０２ａからの衝撃波の反射は、最小に され、従って、レンズ１０２に入射したエネルギの大部分が第２焦点１０６に集 束される。付は加つるに、音響レンズ１０２は、入射衝撃波の力に損傷無しに耐 えうるように、充分に厚くなければならない。更に、入射衝撃波を集束させるた め、音響レンズ１０２は、音速が液状媒体又は生体組織のどちらかの音速とは異 なる材料から形成されなければならない。平凹レンズを用いる第７図の実施例で は、音響レンズ１０２が形成される材料の音速が液状媒体を通る音速よりも大き いと仮定している。第７図の音響レンズ１０２としての利用に適した材料は、ル ーサイト（Ｌ　ｕｃｉｔｅ　）として商業的に知られている。

第８図は、第７図の実施例で音響レンズ１０２の位置で使用しうる音響レンズ１ １０を示す。ここで、音響レンズ１１０は、音速が液状媒体又は生体組織の音速 よりも小さい材料から形成される。そんなわけで、音響レンズ１０２は凸集束面 １１０ｂ、１１０ｃを持つ。

第７図に戻って、第１焦点１０５と音響レンズ１０２の平坦面１０２ａとの間の 距離は、音響レンズ１０２に入射されこれによって集束される衝撃波エネルギを 最大とするために、出来る限り小さくすべきである。ただし、この間隔ｄは、音 響レンズ１０２が入射衝撃波から損傷を受けない程度に充分に大きくなければな らない。

付は加うるに、音響レンズ１０２の平坦面１０２ａに入射しない衝撃波は、外方 に伝播して導波体１００の壁に当たる。

壁での衝撃波の反射は、音響レンズの平坦面１０２ａに入射する第２の襲撃波を 生じさせ、第２焦点１０６以外の他の第２焦点を作り出す。このような好ましく ない二次的な集束点を最小にするため、導波体１００の壁を適当な材料で形成し なければならず、第１焦点１０５から壁への間隔は、音響レンズ１０２へ戻る反 射衝撃波が最小に保たれるようなものでなければならない。

ルーサイトのようなレンズ材料では、水の音速に対する音速の比は約１．８であ る。レンズ・メーカの公知の公式から、必要なレンズ面曲率半径は、両凹レンズ で約１２ｃｏ＋である。これは、目標点１０６とレンズ１０２との間に約１５ｃ ａ＋の距離を与え、これは、皮膚の外側から腎臓結石に達するには充分な距離範 囲である。第７図に図示したような平凹レンズは、面１０２ｂに対しおよそ半分 の曲率半径を必要とする。レンズの開口又は直径は、最大量のエネルギを収集し て集束できるように可能な限り大きいのが好ましい。ルーサイトに対しては、２ ０ｃｍの値が好ましい。

改良された音響レンズの設計は、現代の光線追跡コンピュータ・コードを使うこ とによって、レンズ・メーカの簡単な公式により可能であり、現代の全光学レン ズは、この方法で設計されている。

距離ｄは、レンズの径と同程度であるべきであり、そうすれば、レンズは衝撃波 エネルギの相当部分を獲得できる。ルーサイトの例では、よい値は１５ＣＩｌで ある。箱１００は、例えばネオプレン・ラバーのような音響抑制材で内張すする か、もしも必要ならば、更に反射波を少なくする無反響ウェッジに形成する。

要約すると、生体内の固結物を衝撃破砕する装置の種々の好ましい実施例を説明 してきた。衝撃波を発生させるために集束レーザ・ビームを用いることによって 、本発明の装置は、公知のスパーク放電型発生器に較べこの分野での大きな進歩 を与える。本発明の装置では液状媒体に電流が流れないので、患者の心臓パター ンの妨害の可能性を伴う患者を貫く電流の危険性が無い。オペレータも患者も、 致命的に高い電圧に曝されることがない。

更に、この構造は、スパーク電極のような短寿命部品の定期交換を必要としない 。

本発明について詳細に説明してきたが、種々の変更及び変化が可能であり、その 全ては本発明の範囲にあることは明らかである。

国際調査報告 一閂陶−＾−”””ｋ　ＰＣ’ｌ’／ｌＪｓ　８５１００２７１メー；；ｌ！Ｅ ＸＴｏ−二Ｅ：ごＩ′：＝：Ｐ２Ｌメ一：＝：【〕二、μＬＳＥ、二三ＣミミＰ ヨニｐＣ三：：Ｃ二ＪＤＥ−Ａ　−２５３！１９６０　０７１０４／７７　二ｌ ｏｎ。

ＵＳ−Ａ−３３９２３６８Ｎｏｎａ ＤＥ−Ａ−３２２０７５１ｆＪ／１２／８３　Ｎｏｒ、ｅＣＢ−Ａ−１４３２６ ３２２２１０４／７６　ＮｏｎｅＥＰ−Ａ−０１コ１６５３　２３１０１／８５ 　Ｎｏｎａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排他的権利又は特権が請求されている発明の実施例は、以下の通り規定される。 １．生体内の固結物の衝撃破砕で用いる装置であって、内部の第１位置で発生す る衝撃波を第２位置に向ける導波手段であり、当該第２位置は当該固結物と一致 するようにされており、当該導波手段は集束エネルギ・ビームの存在の下で衝撃 波を作り出す材料を受容するようにされている導波手段と、 所定の最低エネルギ・レベル及び所定時間間隔を具備するエネルギ・ビームを発 生するレーザ手段と、当該エネルギ・ビームを当該導波体内に結合し、当該第１ 位置に当該エネルギ・ビームを集束させる結合及び集束手段 とからなり、使用時、当該第１位置で当該集束レーザ・エネルギ・ビームにより 作り出された衝撃波が当該生体を通って当該固結物に向かう装置。 ２．当該導波体が、導波体内にその第１焦点が位置する切頭楕円からなり、当該 第１焦点が前記第１位置に対応し、その楕円の第２焦点は、楕円の切頭範囲を越 えて位置し、当該第２焦点が前記第２位置に対応する請求の範囲第１項に記載の 装置。 ３．前記楕円の離心率が０．８より小さく０．１より大きい請求の範囲第２項に 記載の装置。 ４．前記楕円の断面の直径が、その最も幅の広い部分で約１２．７ｃｍ（５イン チ）である請求の範囲第３項に記載の装置。 ５．更に、前記導波手段内に用意され、生体内での前記固結物への伝達のために 、前記第１位置で発生した衝撃波を当該生体に結合すべく作用する液状媒体をも 含み、当該液状媒体が集束エネルギ・ビームの存在で音響波を作り出す請求の範 囲第１項に記載の装置。 ６．前記液状媒体が、前記生体組様の音響インピーダンスに類似した音響インピ ーダンスを具備する材料である請求の範囲第５項に記載の装置。 ７．前記液状媒体が水である請求の範囲第６項に記載の装置。 ８．前記レーザ手段が、最低エネルギ・レベルが１ジュールで、１秒より短い時 間間隔のエネルギ・ビームを発生する請求の範囲第１項に記載の装置。 ９．前記レーザ手段が、波長１．０６ミクロンのエネルギ・ビームを発生するネ オジウム・レーザからなる請求の範囲第８項に記載の装置。 １０．前記レーザ手段が、波長１．０６ミクロンのエネルギ・ビームを発生する ネオジウム・レーザに、波長０．５０３ミクロンのエネルギ・ビームを作り出す 周波数てい倍器を伴わせたものからなる請求の範囲第８項に記載の装置。 １１．前記レーザ手段が、波長０．６９４ミクロンのエネルギ・ビームを発生す るルビー・レーザからなる請求の範囲第８項に記載の装置。 １２．前記レーザ手段が、波長１．０６ミクロンのエネルギ・ビームを発生する ネオジウム・レーザからなる請求の範囲第７項に記載の装置。 １３．前記レーザ手段が、波長１．０６ミクロンのエネルギ・ビームを発生する ネオジウム・レーザに、波長０．５０３ミクロンのエネルギ・ビームを発生する 周波数てい倍器を伴わせたものからなる請求の範囲第７項に記載の装置。 １４．前記レーザ手段が、波長０．６９４ミクロンのエネルギ・ビームを発生す るルビー・レーザである請求の範囲第７項に記載の装置。 １５．前記結合及び集束手段が、 焦点が前記第１位置に一致するように前記導波体内に配置された放物面反射器と 、 当該導波体の外部から内部に前記エネルギ・ビームの伝達を許容する窓手段であ って、前記レーザ手段の発生したエネルギ・ビームが当該放物面反射器により当 該第１位置に集束されるように当該放物面反射器と整列する窓手段 とからなる請求の範囲第１項に記載の装置。 １６．前記窓手段が、前記エネルギ・ビームに透明であり、前記導波体の音響イ ンピーダンスと類似した音響インピーダンスである材料から形成される請求の範 囲第１５項に記載の装置。 １７．前記窓手段が、加鉛ガラスから形成される請求の範囲第１６項に記載の装 置。 １８．前記窓手段が、前記導波体に設けられた開口に柔らかいシールによって固 着されている請求の範囲第１６項に記載の装置。 １９．前記結合及び集束手段が、 前記導波体の開口に取付けられ、当該導波体の外側から前記第１位置に前記エネ ルギ・ビームを集束させるように構成されたフレネル・レンズ からなる請求の範囲第１項に記載の装置。 ２０．前記フレネル・レンズが、前記エネルギ・ビームに透明であり、導波体の 音響インピーダンスに類似した音響インピーダンスを持つ材料から形成される請 求の範囲第１９項に記載の装置。 ２１．前記結合及び集束手段が、 前記エネルギ・ビームが通過して前記第１位置に到達できるように当該導波体に 設けた開口に取り付けた窓と、 前記レーザ手段と当該窓との間に位置し、当該レーザ・ビームを当該第１位置に 集束させる第１レンズとからなる請求の範囲第１項に記載の装置。 ２２．前記窓が、前記導波体の音響インピーダンスに類似する音響インピーダン スを持つ材料から形成される請求の範囲第２１項に記載の装置。 ２３．前記窓が加鉛ガラスから形成されている請求の範囲第２２項に記載の装置 。 ２４．前記窓が、前記導波体に設けられた開口内に柔らかいシールによって固定 されている請求の範囲第２１項に記載の装置。 ２５．前記窓が一定厚みを有し、前記第１レンズが平凸である請求の範囲第２１ 項に記載の装置。 ２６．結合及び集束部材が更に、前記レーザ手段と前記第１レンズとの間の前記 エネルギ・ビーム路に置かれた凸反射鏡を有し、当該エネルギ・ビームは当該凸 反射鏡で反射されて前記第１レンズに向かい、当該凸反射鏡は、当該エネルギ・ ビームの直径が、当該凸反射鏡での反射により予定されるように増大し、もって 当該第１レンズに入射する当該エネルギ・ビームの面積を増大させるように構成 されている請求の範囲第２１項に記載の装置。 ２７．結合及び集束手段が更に、前記凸反射鏡と前記第１レンズとの間に位置す る第２レンズを有し、当該第２レンズは、当該凸反射鏡からの反射エネルギ・ビ ームを実質的に平行な光線に変換し、もって、当該第１レンズによって発生され る第１位置での集束を改善する請求の範囲第２６項に記載の装置。 ２８．前記導波体が切頭楕円体からなり、その第１焦点は導波体内に位置し、当 該第１焦点は前記第１位置に対応し、第２焦点は当該楕円体の切頭範囲を越えて 位置し、当該第２焦点は前記第２位置に対応し、前記窓が、当該楕円導波体の頂 点に設けられた開口に取り付けられている請求の範囲第２１項に記載の装置。 ２９．前記導波体が切頭楕円体からなり、その第１焦点は導波体内に位置し、第 １焦点は前記第１位置に対応し、第２焦点は、楕円体の切頭範囲を越えて位置し 、第２焦点は前記第２位置に対応し、前記窓は、当該楕円導波体の第１焦点を通 って延びるライン上に中心づけられ、且つ、楕円導波体の２つの焦点を結ぶライ ンに直交する楕円導波体の開口に取り付けられる請求の範囲第２１項に記載の装 置。 ３０．前記導波手段が、衝撃波が前記第２位置に集束されるように前記第１位置 に関して予め位置決めされた音響レンズを有する請求の範囲第１項に記載の装置 。 ３１．前記音響レンズは、前記導波手段によって受容される液状媒体の音響イン ピーダンスに類似した音響インピーダンスを持つ材料から形成される請求の範囲 第３０項に記載の装置。 ３２．前記音響レンズが、前記導波手段によって受容される液状媒体の音速より も音速の大きい材料から形成される請求の範囲第３０項に記載の装置。 ３３．前記音響レンズが、前記導波手段によって受容される液状媒体の音速より も音速の大きい材料から形成される請求の範囲第３１項に記載の装置。 ３４．前記音響レンズが、少なくとも１つの凹集束面を有する請求の範囲第３２ 項に記載の装置。 ３５．前記音響レンズが、少なくとも１つの凹集束面を有する請求の範囲第３３ 項に記載の装置。 ３６．前記音響レンズが、前記導波手段によって受容される液状媒体の音速より も音速が小さい材料から形成される請求の範囲第３０項に記載の装置。 ３７．前記音響レンズが、前記導波手段によって受容される液状媒体の音速より も音速が小さい材料から形成される請求の範囲第３１項に記載の装置。 ３８．前記音響レンズが、少なくとも１つの凸集束面を具備する請求の範囲第３ ６項に記載の装置。 ３９．前記音響レンズが少なくとも１つの凸集束面を具備する請求の範囲第３７ 項に記載の装置。 ４０．前記結合及び集束手段が更に、前記エネルギ・ビームが前記レーザ手段に 反射されて戻ることを妨げる妨害手段を有する請求の範囲第１項に記載の装置。 ４１．前記妨害手段がポッケルス・セルからなる請求の範囲第４０項に記載の装 置。 ４２．前記妨害手段がＱスイッチからなる請求の範囲第４０項に記載の装置。