WO1991000062A1 - Sonde de guidage de laser - Google Patents

Description

明 細 書

レーザ導光プロ一ブ 技術分野

本発明は、 レーザ光の導光プローブ、 たとえば人体などの動物組 織に対してレーザ光を照射してその組織の切開、 蒸散または温熱治 療を行う場合などの用いられるレーザ導光プローブに関する。 従来の技術

レーザ光の照射によって、 動物の切開等を行う ことは、 止血性に 優れるため、 近年、 汎用されている。

この場合、 古く は光ファイバ一の先端からレーザ光を出射するこ とが行われていたが、 部材の損傷が激しいなどの理由によって、 最 近では、 レーザ光ファイバ一に伝達した後、 その先端前方に配置し た動物組織に対して接触するまたは接触させない導光プロ一ブにレ —ザ光を入光させ、 プロ一ブを動物組織 （以下単に組織ともいう） に接触させながら、 プローブの表面からレーザ光を出射させ、 これ を組織にレーザ光を照射することが行われている。

本発明者は、 種々のコ ンタク 卜 （接触式） プローブを開発し、 広 範囲で汎用されている。 その 1つの例を、 第 1 5図に示す。 このプ ローブは、 サフアイャまたは石英などからなり、 通常、 その形状は 先端部が一様に先細円錐状となっている。

しかし、 第 1 5図のような、 細長い円錐状 （先端は、 ほぼ球に近 い） の外面平滑なプロ—ブ 5 0 に光フアイバ一 5 1 を介してレーザ 光 Lを入射した場合、 レ一ザ光 Lはプローブ 5 0を通りながら、 か つ表面で反射屈折しながら先端に至り、 その先端部から集中的に出 射する。 その結果、 レーザ光 Lのパワー密度の等高線は第 1 5図の符号 H で示すようになり、 パワー密度分布は符号 P dに示すようになる。 第 1 5図からも明らかなように、 レーザ光 Lはプローブ 5 0 の先.端 から集中的に出射し、 したがって組織に対する照射有効域は主に前 方となる。

一方、 手術に際しては種々の態様が必要になる。 すなわち、 切開、 蒸散のほか、 組織の剝離および糜爛性部位の止血もときと して必要 である。

かかる組織の剥離の場合、 従来、 レーザ光の照射により行う こと ができず、 専ら機械的メスによって行っていた。 さ らに、 広い部位 に渡って糜爛性の止血がある場合には、 多く の回数をもって、 プロ 一ブを運進させなければならなかった。

そこで、 本発明の主たる目的は、 対象部位の状況に応じて選択的 に、 切開、 蒸散のみならず、 剝離および止血を良好に行う ことがで きるレーザ光導光プロ一ブを提供することにある。 発明の開示

本発明では、 基端から入射したレーザ光をその先端部から出射す るレーザ導光プローブにおいて、 その先端部を偏平と した。

この場合、 基端部に円錐部を有し、 この円錐部の先端側が偏平部 となっている、 しかもプロ一ブ全体がその中心軸に対して対称であ ることが好ま しい。

さらに、 少なく とも前記偏平部の表面に、 レーザ光の吸収粉と、 プローブ本体の材質より屈折率が高い光散乱粉とを有し、 レーザ光 の透過材料がバインダ一となつた表面層が形成されていることが好 ま しい。 より好ま しいのは、 プローブ本体表面に凹凸が形成され、 その表面に前記表面層が設けられていることである。 さらに、 プローブ形状と して、 その先端部の偏平部が縦断面上の 一方向に屈曲してしてもよい。

本発明にかかるプロ一ブによれば、 形状によつて若干異なるもの の、 レーザ光の出射エネルギーの大小は、 通常、 先端、 偏平部の両 側、 偏平部の腹の順である。

したがって、 先端からの出射により単位入射エネルギーに対して 高能力の切開を行う ことができ、 偏平部の腹からは出射エネルギー が低いので、 たとえばいわゆる糜爛性出血に対するウーディ ングを 行う ことができる。 さらに、 偏平部の両側を用いて、 剝離やいわゆ るサイ ド切開を行う ことができる。 しかも、 偏平部の存在により、 組織の狭い部位に対して、 先端や偏平部の両側を挿入することがで さる o

このように、 一つのプローブにより種々の態様の手術を行う こと ができ、 その都度専用のプローブを用意しなく とも足り、 汎用性に 昌む o

一方、 本発明において、 好ま しく は、 第 7図または第 8図ののよ うに、 レーザ光の透過部材 1 の表面に、 前記透過部材 1 より屈折率 が高いサファィャ等の光散乱粉 2を含有する表面層 5が存在すると、 透過部材 1 の表面から出射したレーザ光 Lが表面層 5を通過する過 程で、 光散乱粉 2に当たったとき、 その表面で反射して角度を変え たり、 一部は光散乱粉 2内を屈折しながら内部に入り、 かつ出光す るときにおいても屈折するので、 表面層 5全体から種々の角度でレ 一ザ光が出射し、 もって広い照射域が得られる。

さ らに、 表面層 5 にはカーボン等のレーザ光の吸収性粉 3が含有 される。 その結果、 レーザ光 が、 吸収性粉 3 に当たると、 当たつ た大部分のレ τザ光のエネルギ—が光吸収性粉 3 によって熱ェネル ギ一に変換され、 表面層 5から熱が組織に与えられる。 これによつて、 組織の蒸散割合が多く なり、 透過部材 1 の入射ェ ネルギ一が小さく とも、 切開が容易に行われる。 したがって、 透過 部材を高速に動かしても切開が可能となり、 手術を迅速に行う こと ができる。 さらに、 透過部材 1へ与える入射パワーを小さ くできる ことは、 安価かつ小型のレーザ光発生装置によつて手術を行う こと を可能ならしめる。

一方、 表面層を形成するに当たり、 前述の吸収性粉と光散乱粉と を液に分散させ、 透過部材の表面にたとえば塗布したと しても、 液 が蒸発した後は、 両粉が透過部材の表面に物理的に吸着力で単に付 着しているのみであるため、 表面層を有するプローブが組織と接触 したり、 他の物体に当たったときは、 表面層の破損が容易に生じて しまう。 そこで、 吸収性粉と光散乱粉とを透過部材の表面に対し て結合させるバイ ンダーを設けると、 表面層の付着性が高まる。

この場合、 バインダーと しては石英粉等の光の透過材料 4を用い るのが好ま しく、 表面層 5からのレーザ光の出射を約束する。 また, 光の透過材料 4を形成する透過性粉と して、 前記透過部材と融点が 同じか低いものを用いて、 前記吸収性粉および光散乱粉とともに適 当な液たとえば水に分散させ、 この分散液を塗布等により、 透過性 粉の融点より高く、 透過部材の形状が保てないほど高く ない温度で. 焼成すると、 透過性粉が溶融して、 吸収性粉および光散乱粉を取り 込んで機械的強度が高い表面層を形成する。 その結果、 強度が高く かつ損傷が少ない表面層を形成できる。 図面の簡単な説明

第 1 図は本発明に係るプローブおよびその取付け状態を示す縦断 面図、 第 2図はプローブの正面図、 第 3図はその側面図、 第 4図は 長さ方向の各横断面図、 第 5図および第 6図は他の形状例の側面お よび正面図、 第 7図および第 8図はプロ—ブの表面層の拡大断面図、 第 9図〜第 1 2図は他のれいの斜視図、 第 1 3図は実験例における 状態説明図、 第 1 4図は実験結果を示すグラフ、 第 1 5図は従来の プロ一ブの形状の正面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下本発明を図面を参照しながら実施例によりさ らに詳説する。 本発明に係るプローブ 1 0の第 1例は、 第 1図〜第 4図に示すよ うに、 円柱部 1 0 A、 疑似 （概略） 円錐部 1 0 B、 偏平部 1 0 Cを 有する。 この偏平部 1 0 Cは円柱部 1 O Aから延びる円錐部の両側 を削ぎ切り したような形状により形成されている。 偏平部 1 0 Cの 先端の形状は適宜でよいが、 図示例では、 偏平部の腹側からみてほ ぼ半円形をなしている。 さらに、 第 4図に明瞭に図示されているよ うに、 先に行く にしたがって、 偏平部 1 0 Cの厚みが順次薄く なつ て形成されている。

図示はされていないが、 偏平部 1 0 Cは、 円柱部 1 0 Aの先端側 に正確な円錐部を有し、 その先端側に偏平部を有していてもよい。 第 5図は第 3図に対応する視図方向における第 2 の形状例を示し. 偏平部 1 0 Cが基部側から急に薄肉となった例である。 第 6図は第 2図に対応する視図方向における第 3の例を示したもので、 偏平部 1 0 Cが途中までテーパ ー状に狭まり、 その後先端がわにほぼ同一 の幅をもつて延在している例である。

いずれにしても、 このよう に偏平部 1 0 Cを有するプローブは、 たとえば第 1 図の取付構造例をもつて取付けることができる。

すなわち、 プローブ 1 0の円柱部 1 O Aが筒状の雌コネクタ一 3 3内に嵌入され、 その合わせ部 3 3 aをカシメたり、 セラ ミ ック 系の耐熱接着剤を合せ面に塗布したり、 あるいは両手段を併用する ことにより一体化されている。 雌コネクタ一 3 3の内面にはメネジ 3 4が形成され、 雄コネクター 3 5のォネジ 3 6 と着脱自在に螺合 されてる。 雌コネクタ一 3 3のプローブ 1 0の受光端 3 7の手前に は、 内外に 通する冷却水 Wの透孔 3 8がたとえば周方向に 1 8 0 度の角度をもって 2個所 （図示例では 1 つのみが示されている） 形 成されている。 一方、 雄コネクター 3 5は、 たとえばテフロン （商 品名） 製の可撓製チューブ 3 9先端に圧入されている。 この圧入に 際しては、 雄コネクター 3 5の基部に段付部 4 0が形成されること によって容易には抜けないようになつている。

またレーザ光の導光ファイバ一 1 1 は、 チューブ 3 9および雄コ ネクター 3 5内に設けられるとともに、 チューブ 3 9 との間には冷 却水供給用通路 4 1が形成されている。 さらに光ファイバ一 7の先 端部は段付部 4 0内においては密に内装されているが、 段付部 4 0 にたとえば 1 8 0度周方向位置に 2つのス リ ッ ト部 4 0 aが形成さ れ、 このス リ ッ ト部 4 0 aを冷却水 Wが通るようになつている。 ま た、 雄コネクタ一 3 5の先端内面と光ファイバ一 7外面との間には、 冷却水 W連通用間隔 4 1が形成されている。

かかるレーザ光の出射先端装置は、 雌コネクタ一 3 3が雄コネク ター 3 5 に螺合連結された状態で、 内視鏡内や、 適当なホルダ一に 取付けられる。 この状態で、 光ファイバ一 1 1 を介して導かれたパ ルスレーザ光が受光端 3 7からプローブ 1 0内に入射され、 穿剌部 3 0 の全外面から出射される。 このとき、 冷却水 Wは、 通路 4 2、 スリ ツ ト部 4 0 a、 間隔 4 1 を通りながら、 プローブ 1 0を冷却す るとと もに、 透孔 3 8から組織表面上に流出し、 組織の冷却に用い られる。

第 7図は、 たとえば第 1図〜第 4図に形状例を示すプローブ 1 0 の表面層 5形成部分の拡大図であり、 透過部材 1 の表面層 5 は、 レ 一ザ光の光散乱粉 2 およびレーザ光の吸収性粉 3 を含み、 前述のよ うにレーザ光の透過性粉が溶融して、 これがバイ ンダ一となつて透 過材料 4 となり層をなしたものである。

この場合、 透過部材 1 の表面には、 第 8図のように、 凹凸 1 aを 形成すると、 より レーザ光の散乱効果が高まる。

本発明におけるプローブ 1 0 の本体をなす透過部材と しては、 人 ェまたは天然を問わず、 ダイヤモン ド、 サフ アイャ、 石英などのセ ラ ミ ッ クスを用いるのが耐熱性の点で好ま しい。

この透過部材より レーザ光の屈折率が高い光散乱粉と しては、 人 ェまたは天然を問わず、 ダイヤモン ド、 サフ アイャ、 石英 （高融点 のものが好ま しい） 、 単結晶酸化ジルコニウム （ Z r ₂ 0 ₃ ) 、 高融 点ガラス、 透光性耐熱プラスチッ ク、 レーザ光反射性金属、 あるい はレーザ光反射性であると否とを問わない金属粉表面にレーザ反射 性の金やアルミ ニウムなどをメ ツキなどの表面処理した粉を用いる ことができる。

また、 レーザ光の透過材料と しては、 製造面から言えば、 好ま し く は透過性粉が用いられ、 この透過性粉と しては、 これが溶融した とき皮膜形成能力がある ものが選定され、 好ま し く は耐熱性のある ものが選定される。 この材質例と して、 人工および天然を問わず、 サフアイャ、 石英、 ガラス、 透過性耐熱プラスチッ ク等の粉を挙げ ることができ、 透過材料との関係を考慮しながら選定される。

さ らに、 光吸収性粉と しては、 カーボン、 グラフ アイ ト、 酸化鉄. 酸化マンガン等のレーザ光を吸収でき、 熱エネルギーを発する粉で あれば、 その材質は問われない。

これら各粉の表面層中の含有率（w t % )、 平均粒径は次記の範囲 であるのが望ま しい （カ ツ コ内の数値はより好ま しい範囲を示す） 含有率（wt% ) 平均粒度（ m)

光散乱粉（A) 0. 2〜 3 0 0

( 1〜 5 0 )

透過性粉（B ) 0. 2〜 5 0 0

吸収性粉（C ) 0· 2〜 5 0 0

( 1〜 1 0 0 )

9

表面層の厚みは、 1 0 ！〜 5画、 特に 3 0 ！！！〜 l mmが好ま し

~

い。 1 回で所望の厚みを形成できない o 1 o o o 1場合、 表面層の形成を複数回 繰り返せばよい。

また、 表面層の形成に当っては、 各粉相互を分散させ、 透過性粉 の溶融温度以上に加熱した後に、 透過部材を浸漬する、 透過部材に 対して溶射を行うなどのほか適宜の表面形成法を採用できるが、 各 粉を液に分散させれば、 透過部材に対する塗布方法を採用できると ともに、 この塗布方法によれば、 分散液中に透過部材の所望の表面 層形成部分のみを浸漬した後、 引き上げればよく、 操作的に簡易で あるから、 実用的でありかつ合理的となる。

被分散液と しては、 適宜の液、 たとえば水やアルコールなど、 あ るいはそれらの混合液等を用いることができ、 さらに粘性を高めた りする目的で、 砂糖やデンプン等を添加してもよい。

上記のように、 本発明に従って、 透過部材の表面に表面層 5を形 成すると、 表面層 5 の形成部分からレーザ光が全体的に広がりなが ら出射するので、 組織の広い範囲にわたつてレーザ光を照射できる 一方、 本発明者は、 表面層を有する円錐プローブ （ただし偏平部 を有しない） を用い、 その際、 前述の光散乱粉（A)、 透過性粉（B )に 対する吸収性粉（C ) の含有率を種々変えながら、 啄のレバーに対し て切開を開始できる レーザ光パワーの変化、 および炭化層 Xの下の 凝固層 Yの深さ dを調べた （第 1 3図参照） ところ、 第 1 4図の結 果を得た。 なお、 A ： B = 2 ： 1 と した。

この結果によると、 C %が高いと、 レーザ光パワーが低出力であ つて切開を行う ことができ、 したがって高速でプローブを動かして も切開できると と もに、 止血能力の指標となる凝固層深さ dが低下 することから止血性は低下することが判る。 その結果、 ダメ ージを ある程度与えても支障のない組織たとえば皮膚や脂肪などの切開に 対しては、 C %を高く したプローブを用いると有効であるこ とが判 る O

一方、 c %が低いプローブは、 止血性を重視すべき組織、 たとえ ば肝臓や心臓などの切開に対して有効であり、 その際には、 レーザ 光発生装置の出力を高め低速でプローブを動かさなければならない ことが判る。

さ らに、 本発明者は、 上記の実験などに基づいて、 次記 (1)式およ び (2)式の関係が存在する ことを知見した。

c 発熱光量

(1)

A + B + C 入射エネルギ—

A + B 透過光量

(2)

A + B + C 入射エネルギー

(1)式の意味するところは、 C %が高く なると、 発熱量が增し、 切 開が主に蒸散によって行われ、 入射エネルギーの多く が発熱に消費 されるため、 組織深く までレーザ光が入射されず、 凝固深さが浅く なるこ とである。

(2)式は、 入射エネルギーの多く が組織内深く まで透過し、 レーザ 光を吸収した組織は発熱し、 そこで凝固を生じる こ とを意味してい o したがって、 主に c %を種々変えたものを予め用意しておけば、 臨床目的に応じてプローブを選定することで、 適切な治療を行う こ とができる。

さて、 本発明にかかるプローブ 1 0 は、 第 9図のように、 図面上 左方または図面を貫く方向に振りながら左方に進めて、 組織に切開 または剥離を行う ことができる。 もちろん、 組織表面に直角にプロ ーブ 1 0を位置させ （プローブ 1 0を起立させた状態） ながら切開 を行う ことができる。

また、 第 1 0図のように、 偏平部 1 0 Cの両側の薄肉部で、 組織 に突起部などを切開または剥離を行う ことができる。

他方、 第 1 1図のように、 糜爛性出血部位に対して、 偏平部 1 0 Cの腹部分を対向させ、 弱い照射エネルギーにより、 その止血を図 ることができる。

第 1 2図には他のプローブ 1 0の形状例と して、 屈曲したプロ一 ブの先端部に偏平部 1 0 Cを形成した例を示した。 産業上の利用可能性

以上の通り、 本発明によれば、 一つのプローブを用いて、 対象部 位の状況に応じて選択的に、 切開、 蒸散のみならず、 剝離および止 血を良好に行う ことができる。

Claims

請求の範囲

1 - 基端から入射したレーザ光をその先端部から出射するレーザ 導光プロ一ブにおいて ：

その先端部が偏平となっていることを特徴とするレーザ導光プロ ーブ。

2 . 基端部に円錐部を有し、 この円錐部の先端側が偏平部となつ ている請求項 1記載のレーザ導光プロ―ブ。

3 . プロ一ブ全体がその中心軸に対して対称である請求項 1記載 のレーザ導光プローブ。

4 . 少なく ともその先端部の偏平部が縦断面上の一方向に屈曲し ている請求項 1記載のレーザ導光プロ一ブ。

5 . 少なく とも前記偏平部の表面に、 レーザ光の吸収粉と、 プロ —ブ材質より屈折率が高い光散乱粉とを含有する表面層が設けられ ている請求項 1記載のレーザ導光プローブ。

6 . 少なく とも前記偏平部の表面に、 レーザ光の吸収粉と、 プロ —プ本体の材質より屈折率が高い光散乱粉とを有し、 レーザ光の透 過材料がバイ ンダ一となつた表面層が形成されていることを特徴と するレーザ導光プロ一ブ。

7 . プローブ本体表面に凹凸が形成され、 その表面に前記表面層 が設けられている請求項 5 または 6記載のレーザ導光プロ一ブ。