WO2005063113A1 - 高強度パルス光を利用した血管内診断または治療用装置 - Google Patents

高強度パルス光を利用した血管内診断または治療用装置 Download PDF

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WO2005063113A1
WO2005063113A1 PCT/JP2004/006407 JP2004006407W WO2005063113A1 WO 2005063113 A1 WO2005063113 A1 WO 2005063113A1 JP 2004006407 W JP2004006407 W JP 2004006407W WO 2005063113 A1 WO2005063113 A1 WO 2005063113A1
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diagnostic
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therapeutic
pulsed light
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PCT/JP2004/006407
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Tsunenori Arai
Eriko Suga
Erika Yamashita
Hikaru Futami
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Keio University
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    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7285Specific aspects of physiological measurement analysis for synchronising or triggering a physiological measurement or image acquisition with a physiological event or waveform, e.g. an ECG signal

Definitions

  • the present invention includes a high-intensity pulsed light irradiating means such as a pulse laser, and irradiates blood with the high-intensity pulsed light to generate steam bubbles, thereby enabling diagnosis and treatment of a blood vessel lumen.
  • a high-intensity pulsed light irradiating means such as a pulse laser
  • irradiates blood with the high-intensity pulsed light to generate steam bubbles, thereby enabling diagnosis and treatment of a blood vessel lumen.
  • Equipment related Such devices, eg, Q background art there is a blood vessel endoscope that enables observation of the blood vessel lumen '
  • a catheter has been inserted into a blood vessel, and diagnosis or treatment within the blood vessel has been performed using light for diagnosis or treatment.
  • diagnosis or treatment For example, an image of a blood vessel lumen was observed by irradiating light for illumination using a blood vessel endoscope.
  • angioplasty and the like have been performed by irradiating high-intensity pulsed light such as laser light to a blood vessel lumen in a blood vessel.
  • high-intensity pulsed light such as laser light
  • a balloon such as a blood flow closing balloon for closing a blood flow has been used, or a site to be irradiated with light for diagnosis or treatment has been used for vascular disease or treatment. It was necessary to contact and irradiate the affected part with the affected part. For example, when trying to optically observe the lumen of a blood vessel, it is necessary to eliminate blood in the blood vessel that obstructs the visual field at the part to be observed, and to temporarily stop blood flow using an occlusion balloon.
  • a transparent flush solution such as heparin-added physiological saline is injected into an observation site in a blood vessel, and blood to be observed is replaced with a transparent physiological saline (see Patent Documents 1 and 2). ) Had been done.
  • IVUS intravascular ultrasound imaging
  • Patent Document 1 JP-A-6-296695
  • Patent Document 2 JP-A-11-262528 DISCLOSURE OF THE INVENTION
  • An object of the present invention is to provide an intravascular diagnostic or therapeutic device capable of eliminating blood in a lumen of a blood vessel to be observed by a less invasive method. Specifically, irradiation of high-intensity pulsed light such as a pulsed laser generates water vapor bubbles for a very short time in the blood in the blood vessel lumen to be observed, and removes the blood in that portion, thereby providing diagnostic or therapeutic light. Infiltration to enable observation and treatment of the lumen of blood vessels The purpose is to provide a device with low intravascular diagnosis and treatment.
  • the present inventors have solved the problems of conventional intravascular diagnostic or therapeutic devices, and have developed an intravascular diagnostic or therapeutic device capable of achieving an efficient diagnostic or therapeutic effect with low invasiveness, for example, a minimally invasive device.
  • the intense study was conducted on the development of a vascular endoscope capable of obtaining a clear image with high clarity.
  • the present inventors focused on the phenomenon that when high-intensity pulsed light was irradiated inside a capillary tube containing water, water absorbed the energy by the high-intensity pulsed light and vaporized to generate water vapor bubbles.
  • Irradiation of light produces water vapor bubbles in the blood in the blood vessels, temporarily excluding the blood, and then irradiating diagnostic or therapeutic light at that time without the light being absorbed by the blood
  • the present inventors have found that the blood reaches the blood vessel lumen wall, and that the diagnosis or treatment of the blood vessel lumen can be performed, thereby completing the present invention.
  • the lumen of a blood vessel can be easily optically observed by a blood vessel endoscope, which is one device of the present invention.
  • the present invention is as follows.
  • High-intensity pulsed light generating means and high-intensity pulsed light transmitting means for transmitting high-intensity pulsed light are provided.
  • Endovascular diagnostic or therapeutic device
  • a catheter-shaped intravascular diagnostic or therapeutic device which has pulsed light irradiating means for irradiating a diagnostic or therapeutic light into a blood vessel to enable diagnostic or therapeutic treatment in a blood vessel lumen,
  • the intravascular diagnostic or therapeutic device according to [2], wherein the diagnostic or therapeutic pulse light is ultraviolet light, visible light, near-infrared light or infrared light;
  • the diagnostic or therapeutic pulse light is ultraviolet light, which relaxes blood vessels, [3] the intravascular diagnostic or therapeutic device,
  • the pulse light for diagnosis or treatment is ultraviolet light, visible light, near-infrared light or infrared light, which contracts a blood vessel;
  • the intravascular diagnostic or therapeutic device wherein the diagnostic or therapeutic pulse light is pulsed light capable of destroying atherosclerotic atheroma in blood vessels or thrombus in blood vessels.
  • Pulse light for diagnosis or therapy is generated by solid-state laser, semiconductor laser, dye laser, tunable near-infrared laser, optical parametric oscillator (0P0), Raman laser, and combined with nonlinear optical conversion device
  • An intravascular diagnostic or therapeutic device wherein the device is selected from the group consisting of:
  • an illumination light irradiating means for pulse-illuminating the inside of a blood vessel to enable optical observation and a catheter-shaped blood vessel endoscope apparatus having an imaging means for imaging a blood vessel lumen illuminated by the illumination light.
  • An endovascular diagnostic or therapeutic device according to any of [1] to [3] and [8],
  • the present invention relates to a blood vessel endoscope apparatus having a liquid sending means and capable of replacing blood in a local portion irradiated with high-intensity pulsed light with a liquid having high-intensity pulsed light absorption close to water.
  • vascular endoscope device having a liquid sending means and capable of replacing blood in a local portion irradiated with high-intensity pulsed light with a liquid having high-intensity pulsed light absorption close to water.
  • the absorption coefficient of water is 10 to 1000 (; 111 either intravascular diagnostic or therapeutic device area by near a _1 [1] [1 1],
  • An endovascular diagnostic or therapeutic device according to any of [1] to [12], which is an endoscopic device in which the wavelength of the high intensity pulsed light is in the range of 0.3 to 3 zm,
  • An endovascular diagnostic or therapeutic device which is an endoscopic device in which the wavelength of the high intensity pulsed light is in the range of 1.5 to 2.5 m.
  • the laser is a solid-state laser using rare earth ions
  • the intravascular diagnostic or therapeutic device [17] the intravascular diagnostic or therapeutic device
  • the laser medium is Ho or Tm and the laser base material is YAG, YLF, YSGG and
  • An endoscopic device which is a cardioscope, any one of the devices [1] to [24], [26] further having a diagnostic or therapeutic means, [10] to [2] 5]
  • An endovascular diagnostic or therapeutic device which is any one of
  • the diagnostic or therapeutic means is selected from the group consisting of a directional atherectomy device, a thrombus aspiration device, a rotatable device and a device for biopsy, [26] or [27].
  • An endovascular diagnostic or therapeutic device that is an endoscopic endoscope. This description includes part or all of the contents as disclosed in the description and / or drawings of Japanese Patent Application No. 2003-126633, 2003-328984, which is a priority document of the present application. Brief Description of Drawings
  • FIG. 1 is a diagram showing a device for endovascular diagnosis or treatment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an endoscope apparatus of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross section of a catheter portion of the intravascular diagnostic or therapeutic device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a cross section of a catheter portion of the endoscope apparatus of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an apparatus used in the example.
  • FIG. 6 is a diagram showing laser-induced water vapor bubbles.
  • Figure 7 is a diagram showing the temporal relationship between high-intensity pulsed light irradiation, generation of water vapor bubbles, and illumination light flash.
  • FIG. 8 is a photograph of the lumen of a blood vessel when saline was injected into the coronary artery.
  • FIG. 9 is a photograph of the lumen of a blood vessel when the blood was injected into the coronary artery.
  • FIG. 10 is a photograph of the lumen of a blood vessel when blood was injected into the coronary artery and irradiated with a pulsed laser.
  • Figure 11 is a photograph of a silicone tube filled with milk and observed inside the tube with a delay time of 70S.
  • Figure 12 is a photograph of milk filled in a silicone tube and the inside of the tube was observed with a delay time of 140 s.
  • Figure 13 shows the delay time between laser inspection and pulse illumination and the relative size of the captured image and brightness when the silicone tube is filled with milk and laser irradiation is used to image the inside of the tube. It is a figure showing a relation.
  • FIG. 14 is a photograph of a rabbit aorta lumen observed without laser irradiation using the apparatus of the present invention.
  • FIG. 15 is a photograph of the rabbit aorta lumen observed by laser irradiation using the apparatus of the present invention. Explanation of symbols
  • Lumen (saline injection)
  • the present invention when high-intensity pulsed light such as a pulse laser is radiated in a blood vessel, water in the blood absorbs the energy of the high-intensity pulsed light, and vaporizes to generate steam bubbles (high-intensity pulsed light-induced bubbles). It is a device for diagnosing or treating blood vessels utilizing a phenomenon in which blood in that portion is temporarily eliminated. Since the water vapor is temporarily eliminated by the steam bubbles, the blood vessel lumen can be diagnosed or treated without being affected by the blood.
  • the apparatus of the present invention has a light irradiating means for diagnosis or treatment in addition to a high-intensity pulsed light irradiating means for generating water vapor bubbles, and the light is emitted when blood is temporarily removed. Irradiation makes it possible to diagnose or treat the inside of a blood vessel. For example, when visible light is used as diagnostic or therapeutic light, a clear image of the blood vessel lumen can be obtained as an angioscopy device. Blood elimination is temporary, and most of the time the blood flows, so peripheral blood flow is almost guaranteed.
  • vascular endoscope in this specification includes a heart mirror, and the present invention irradiates a pulsed laser or other high-intensity pulsed light into a blood vessel, whereby water in blood absorbs the energy of the high-intensity pulsed light.
  • cardioscopes which use the phenomenon that vaporized water vapor bubbles are generated (high-intensity pulsed light-induced air bubbles), and that part of the blood is temporarily eliminated.
  • FIG. 1 shows a schematic view of the intravascular diagnostic or therapeutic device of the present invention.
  • the intravascular diagnostic or therapeutic device of the present invention comprises at least a vascular catheter 1 (guide catheter), high-intensity pulsed light irradiating means for irradiating high-intensity pulsed light into a blood vessel, and diagnostic or therapeutic light into a blood vessel. It is a catheter-like device including a light irradiation means for irradiation.
  • the high-intensity pulsed light irradiating means includes high-intensity pulsed light generating means (high-intensity pulsed light source 6), means for transmitting high-intensity pulsed light into blood vessels, means for irradiating high-intensity pulsed light into blood vessels, and the like.
  • the portion for transmitting the high-intensity pulsed light is provided as a fiber 2 for transmitting the high-intensity pulsed light in the catheter 1, and the means for irradiating the high-intensity pulsed light into the blood vessel is provided at the distal end of the optical transmission fiber 2.
  • a high-intensity pulsed light irradiation section 4 is provided at the end.
  • the high-intensity pulse light irradiation section 4 may be provided with a member such as a prism for changing the pulse light irradiation angle, but usually no special member is required and the distal end of the optical fiber is high. It can function as the intensity pulse light irradiation unit 4.
  • the diagnostic or therapeutic light irradiating means includes a light generating means (light source 7), a means for transmitting light into a blood vessel, a means for irradiating light into a blood vessel, and the like, and a means for transmitting light is provided in a catheter.
  • a light irradiating section 5 is provided as a fiber 3 as a means for irradiating light into the blood vessel at the distal end.
  • the light irradiating section 5 may be provided with a member for diffusing light for diagnosis or treatment, but usually no special member is required and the distal end of the optical fiber acts as the light irradiating section 5. I can do it.
  • there may be a plurality of diagnostic or therapeutic light irradiation means and in this case, it is desirable that the plurality of irradiation means emit light of different wavelengths. For example, when a laser irradiation means for angioplasty and a visible light irradiation means for viewing the blood vessel are provided as the light irradiation means, the treatment effect of the blood vessel lumen treated by irradiation with the laser light can be improved. Irradiation with visible light enables observation. FIG.
  • the blood vessel endoscope apparatus of the present invention includes at least a blood vessel endoscope catheter 1 (guide catheter), high-intensity pulsed light irradiating means for irradiating a blood vessel with high-intensity pulsed light, and pulse illumination of a blood vessel to perform optical observation. It is a catheter-like device including illumination light irradiating means for enabling, and imaging means for imaging a blood vessel lumen illuminated by the illumination light.
  • the high intensity pulse light irradiation means is as described above.
  • the illumination light irradiating means includes an illumination light generating means (pulse illumination light source 11), a means for transmitting the illumination light into the blood vessel, a means for irradiating the illumination light into the blood vessel, and the like.
  • a light guide 10 including a fiber for transmitting light is provided in the catheter, and an illuminating section 9 is provided at a distal end thereof as means for irradiating the illuminating light into the blood vessel.
  • the illuminating section 9 may be provided with a member for diffusing illuminating light or the like, but usually no special member is required and the distal end of the optical fiber 1 can function as the illuminating section 9.
  • the imaging means includes means for receiving an image of a blood vessel lumen, means for transmitting an image of a blood vessel lumen, means for converting an image into an electric signal (image processing means), means for monitoring an image, and the like. Includes a lens for forming a cavity image and optically enlarging it.
  • the means for transmitting the image of the blood vessel lumen is provided in the catheter as an image guide 13 including a fiber for light transmission, and the image guide 13 has an observation unit 12 at the distal end as a means for receiving an image of the blood vessel lumen.
  • the observation unit 12 is provided with a lens as needed.
  • Means for converting an image into an electric signal include an image sensor 14 and an image processing unit 15, and means for monitoring an image include a monitor 16, a video, and the like.
  • the intravascular diagnostic or therapeutic device of the present invention may include a liquid delivery system for injecting physiological saline or the like into a blood vessel.
  • a liquid delivery system for injecting physiological saline or the like into a blood vessel A small amount of physiological food A saline solution or the like is supplied, and the local blood irradiated with the high-intensity pulsed light is replaced with a physiological saline solution or the like.
  • the intravascular diagnostic or therapeutic device of the present invention may be a device that allows the distal end of the catheter 1 to be moved by a wire or a torque tube, that is, a device that has irradiation field operability.
  • the diagnostic or therapeutic device of the present invention is a vascular endoscope, it is referred to as an endoscope having visual field operability, or as an endoscope capable of adjusting the visual field.
  • the vascular catheter 1 is a tube for inserting a part of the diagnostic or therapeutic device of the present invention into a blood vessel, and is used as a guide when moving a part of the diagnostic or therapeutic device to a target site.
  • a commonly used catheter can be used, its diameter and the like are not limited, and it can be appropriately designed according to the thickness of the blood vessel to be observed.
  • the catheter 1 includes a fiber 2 for transmitting the high-intensity pulsed light, a fiber 13 for transmitting light for diagnosis or treatment, a light guide 10, and an image guide 13 when the device of the present invention is a vascular endoscope. These fibers and guides are incorporated into the catheter 1.
  • Each guide is composed of an optical fiber for transmission.
  • the method of incorporating the fibers and guides is not limited.For example, these fibers and guides may be randomly incorporated in the catheter 1, or there may be multiple lumens in the catheter 1 and the respective guides may be incorporated therein. May be.
  • the number of optical transmission fibers 3 or light guides 10 for diagnosis or treatment, the number of high intensity pulsed optical transmission fibers 12 and the number of image guides 13 may be more than one, and especially the number of optical transmission fibers 3 for diagnosis or treatment.
  • the device of the present invention is a vascular endoscope, the presence of a plurality of light guides can widely illuminate the inside of a blood vessel with pulse light.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a device for use.
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of a device for use.
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of a device for use.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a blood vessel endoscope which is an example of the diagnostic or therapeutic device of the present invention.
  • FIG. 4 shows an endoscope including an image guide 13, a laser transmission fiber 2 and a plurality of light guides 10 arranged in a liquid supply lumen 17, but this is only an example, Fiber and guide arrangements are not limited to those shown in FIGS.
  • High-intensity pulsed light includes pulsed light generated by a laser and an optical parametric oscillator (0P0).
  • the laser generating means an ordinary laser generating device can be used, and the laser type is not limited as long as the laser is in a wavelength band in which the water absorption coefficient is lOOOcnf 1, preferably lOlOOcnf 1 , and a solid using rare earth ions is used.
  • Laser or XeCl excimer laser can be used.
  • the oscillation wavelength of the laser is 0.3 to 3 mm, preferably 1.5 to 3 im, more preferably 1.5 to 2.5 m, and more preferably a wavelength near the absorption wavelength of water (1.9 m).
  • a laser is represented by the ions of the element that generates the laser and the type of base material that holds the ion.
  • Ho (holonium), Tm (thulium), Er (erbium), and Nd (neodymium) belong to rare earths as elements. Ho and Tm are preferred.
  • Examples of the base material include YAG, YLF, YSGG, and YV0.
  • Ho: YAG laser, Tm: YAG laser, Ho: YLF laser, Tm: YLF laser, Ho: YSGG laser, Tm: YSGG laser, Ho: YV0 laser, Tm: YV0 laser and XeCl excimer laser ( Oscillation wavelength of 308 nm) can be used.
  • the laser oscillation wavelength is preferably a water absorption wavelength (1.
  • Ho YAG laser (oscillation wavelength 2.1 ⁇ 111) near the wavelength
  • Tm YAG laser (oscillation wavelength 2. ⁇ ⁇ , etc.).
  • Ho YAG laser, which has a relatively small absorption coefficient with respect to the tissue and large vapor bubbles generated with a long photoinvasion length, is preferable.
  • LASER 2-3 SCHWARTZ manufactured by ELECTRO-OPTICS
  • ELECTRO-OPTICS ELECTRO-OPTICS
  • Optical Parametric Oscillator (0P0; Optical Parametric Oscillator) can continuously change the wavelength of the pulse light, and selects the pulse light in the wavelength band where the water absorption coefficient is 10 to 100 Ocnf 1. For example, 0.3 to 3 ⁇ , preferably 1.5 to 3 ⁇ m, more preferably 1.5 to 2.5 ⁇ m, more preferably water A wavelength near the absorption wavelength (1.m) may be selected.
  • the relative position of the high-intensity pulsed light transmission fiber 2 to which the high-intensity pulsed light is irradiated to the distal end (high-intensity pulsed light irradiation section 4) with respect to the catheter 1 distal end is not limited.
  • the distal end of the high-intensity pulsed light transmission fiber 2 (high-intensity pulsed light irradiation section 4) may be protruding, or the distal end of the high-intensity pulsed light transmission fiber 2 (high-intensity pulsed light irradiation section 4) may be forced out.
  • the fiber 1 for high-intensity pulsed light transmission may be retracted into the catheter 1, and the distal end (high-intensity pulsed light irradiator 4) may be at the same position as the distal end in the horizontal direction of the catheter 1. There may be.
  • the distal end of the high-intensity pulsed light transmission fiber 2 (the high-intensity pulsed light irradiation section 4) is retracted into the catheter 1 and is kept out of the catheter 1, the generation of water vapor bubbles starts in the catheter 1
  • This has the advantage that the foam does not spread to the sides and does not apply strong physical pressure on the vessel lumen.
  • the manner in which the water vapor bubbles spread to the side is improved. It is possible to control.
  • blood absorbs high-intensity pulsed light greatly, and the size of water vapor bubbles generated is smaller than that of water. Therefore, the local blood that generates steam bubbles by irradiating the high intensity pulsed light is replaced with a liquid that has a low osmotic pressure such as physiological saline near body fluid and a small absorption of the high intensity pulsed light during the high intensity pulsed light irradiation.
  • a liquid sending means is incorporated in the catheter of the angioscopy apparatus of the present invention, and a portion of the blood vessel is irradiated with high-intensity pulsed light, such as saline, using the liquid sending means, ie, a high-intensity pulse.
  • the liquid sending means includes a liquid sending channel provided in the catheter, an inlet provided at a distal end of the liquid sending channel, and a liquid reservoir connected to the channel.
  • the lumen 17 may be provided in the catheter and the lumen 17 may be used as the liquid supply channel, or a separate tube for the channel may be provided in the catheter 1.
  • a high-intensity pulsed light is applied to the inside of the blood vessel, and the local blood portion where water vapor bubbles start to be generated is replaced with physiological saline or the like. It is necessary that the portion of the high intensity pulse light irradiating means for irradiating the high intensity pulse light into the blood vessel and the inlet of the liquid sending means are located at positions close to each other.
  • a lumen 17 may be provided in the catheter 1, the high-intensity pulsed light transmitting fiber 2 may be passed through the lumen 17, and a physiological saline solution or the like may be sent through the lumen 17.
  • the amount of physiological saline or the like to be sent is not limited, but it is sufficient to be about 1/10 to 1/1000 of the amount of liquid sent by an endoscope for injecting and observing a conventional flush liquid.
  • the injection amount in the present invention is about 1 mL / min. With this level of liquid supply, peripheral oxygen supply can be ensured without obstructing blood flow.
  • Means for transmitting the high-intensity pulsed light into the blood vessel include a means for irradiating the high-intensity pulsed light located near the distal end of the catheter 1 (the high-intensity pulsed light irradiation section 4) and a high-intensity pulsed light.
  • a quartz fiber (optical fiber 1) (fiber 2 for transmitting high intensity pulsed light) transmitted from the intensity pulsed light generator to the high intensity pulsed light irradiation means is included.
  • “near the distal end” means a portion near the end opposite to the end (proximal end) connected to the high-intensity pulsed light generator, and includes the distal end and the distal end. Refers to a part several tens of cm from the distal end.
  • the quartz fiber 1 is included in the catheter 1 and has one end connected to a high-intensity pulsed light generator and the other end connected to high-intensity pulsed light irradiation means (high-intensity pulsed light irradiation unit 4).
  • the quartz fiber used in the present invention from a very thin one having a diameter of about 0.05 to 0.3 ⁇ to a visible one, can be accommodated in the catheter 1 as long as it can transmit high-intensity pulsed light energy. A wide variety of diameters can be used.
  • the high-intensity pulsed light irradiating means is a means for irradiating the blood vessel with low-intensity pulsed light. It is generated by an extracorporeal high-intensity pulsed light generator (high-intensity pulsed light source 6), and the quartz fiber (high-intensity pulsed light) High-intensity pulsed light transmitted along the blood vessel in the optical transmission fiber 2) is irradiated into the blood vessel so that water vapor bubbles are formed in the blood. At this time, the direction of high intensity pulsed light irradiation is not limited. Further, as described above, a plurality of high-intensity pulsed light transmission fibers 12 may be dispersed and exist.
  • the maximum size of water vapor bubbles generated by high-intensity pulsed light irradiation is a diameter of about 4 mm, the length in the vertical direction is about 5 marauders, and the existence time is about 100 zs to 300 ⁇ s.
  • the size of the generated steam bubbles can be controlled by changing the intensity of the high-intensity pulsed light and the diameter of the fiber for irradiating the high-intensity pulsed light. It can also be controlled by adjusting the placement.
  • the high-intensity pulsed light intensity, the fiber diameter, and the arrangement of the plurality of fibers can be appropriately set according to the thickness of the blood vessel to be observed.
  • the diameter of the fiber is preferably lOO in! It is between ⁇ 100 m.
  • the intensity (pulse energy) of the high-intensity pulsed light is not limited and can be set appropriately.
  • the pulse width of the high-intensity pulsed light is not limited, but is 10 ns to 10 ms, preferably 100 / xs to 1 ms, and more preferably 150 S to 250 S.
  • the pulse width is indicated by the full width at half maximum.
  • the high-intensity pulsed light irradiation is desirably synchronized with the pulsation of blood flow, that is, pulsatile blood flow.
  • Blood flow is a pulsatile flow.
  • blood flow is flowing, that is, when the kinetic energy (dynamic pressure) of the blood flow is large, blood elimination by air bubbles affects not only blood pressure (static pressure) but also dynamic pressure. As a result, it is difficult to remove large volumes of blood.
  • the blood flow stops completely the blood is a non-Newtonian fluid, so the viscosity will increase and it will be difficult to remove the blood by air bubbles. Therefore, when the pulsatile blood flow rate decreases,
  • the amount of time delay can be determined as appropriate by a combination of an electrocardiograph, a delay generator and a high-intensity pulsed light generator.
  • Those skilled in the art can easily determine the timing of transmitting a signal such that high-intensity pulsed light is emitted when the pulsatile blood flow decreases from the electrocardiograph, from the relationship among the known cardiac cycle, aortic blood flow velocity, and electrocardiogram. For example, in the case of the coronary artery, little blood flows during systole when the aortic blood flow rate is large, and blood flows during diastole when the aortic blood flow rate is small.
  • the maximum blood flow velocity in the coronary arteries is After the appearance of the T-wave at the time, it is between the appearance of the ⁇ -wave and the irradiation timing of the high-intensity pulsed light is desirably between the appearance of the ⁇ -wave and the disappearance of the QRS-wave.
  • a pressure sensor or the like is provided in the catheter of the endoscope apparatus of the present invention, and the pulsation of blood flow is monitored by the sensor. When the pulsatile blood flow decreases, high intensity pulse light is emitted. You may make it so.
  • the pressure sensor and the high-intensity pulsed light generator are electronically connected, and a signal from the pressure sensor is transmitted to the high-intensity pulsed light generator with a delay.
  • Diagnosis or treatment light such as pulsed illumination light may be transmitted with a signal from a high-intensity pulsed light generator and irradiated with a delay, or a signal from an electrocardiograph or pressure sensor may be transmitted. It may be transmitted and irradiated with a further delay than the high-intensity pulsed light generator.
  • the delay time in this case can also be set appropriately. The preferred delay time varies depending on the laser irradiation conditions and the like, but is, for example, several tens of seconds to several hundreds /. Laser irradiation and illumination light irradiation are performed by changing the delay time in a blood vessel to be actually observed using the apparatus of the present invention. And select the time at which the most appropriate image is obtained.
  • FIG. 6 is a schematic view of a water vapor bubble generated by the endoscope apparatus of the present invention. As shown in the figure, a laser beam is emitted from the laser transmission fiber 12 in the catheter 1, and water vapor bubbles are generated in the front part of the catheter 1.
  • the generation time of water vapor bubbles is as short as about 200 ⁇ s to 300 ⁇ s and cannot be observed with the naked eye. Therefore, in order to radiate the diagnostic or therapeutic light to the blood vessel lumen within a very short period of time when bubbles are generated and blood is eliminated, it is necessary to, for example, radiate visible light to observe the blood vessel lumen.
  • the blood vessel is pulsed with a flash lamp for irradiation according to the generation of water vapor bubbles. For example, in the case of an endoscope that emits visible light, time-resolved imaging is performed by illuminating the inside of a blood vessel with pulses.
  • a delay may be provided between the irradiation of the high-intensity pulsed light and the irradiation of the pulsed irradiation light for diagnosis or treatment.
  • a delay pulse generator 8 may be used. The delay time depends on the combination of the high-intensity pulsed light generator and the diagnostic or therapeutic light irradiation device used, and the pulse width of the high-intensity pulsed light, etc. It may be appropriately set so that pulse irradiation is sometimes performed.
  • the light used as diagnostic or therapeutic light in the intravascular diagnostic or therapeutic device of the present invention is not limited, and various types of light can be used depending on the purpose.
  • Various diagnoses and treatments are possible depending on the wavelength of light and the type of light source.
  • various treatments are performed by irradiating light after closing the blood flow by balloon dilatation using a balloon catheter having light irradiation means, and the light irradiation part of the light irradiation means is placed on the vascular lumen wall.
  • Various treatments were performed by irradiating light upon contact.
  • the device of the present invention it is possible to perform various treatments by irradiating light without closing the blood flow and without bringing the light irradiation unit into contact with the inner wall of the blood vessel. Therefore, all of the known diagnosis or treatment of the lumen of a blood vessel performed by irradiating light can be performed using the apparatus of the present invention.
  • any of ultraviolet light, visible light, near-infrared light, and infrared light can be used as diagnostic or therapeutic light.
  • light generated by solid-state lasers, semiconductor lasers, dye lasers, tunable near-infrared lasers, optical parametric oscillators (0P0), Raman lasers, and light that can be generated by combining these with a nonlinear optical conversion device. Flash lamps can also be used.
  • the light that can be generated by coupling the nonlinear optical conversion device refers to light obtained by passing light generated from a light source through the nonlinear optical conversion device.
  • the diagnostic or therapeutic light of the present invention may be high intensity light.
  • Diagnosis and treatment of a blood vessel lumen that can be performed using the device of the present invention are not limited, and include, for example, the following diagnosis and treatment.
  • the device of the present invention can be used as a blood vessel endoscope device.
  • a flash lamp may be used as the visible light.
  • the vascular endoscope will be described later.
  • Ultraviolet light having a wavelength of 400 1 or less can be used for relaxing blood vessels.
  • blood bleeds in tissues due to subarachnoid hemorrhage, blood covers the blood vessels around the tissues, which causes blood vessels to contract and vasospasm.
  • weak ultraviolet light it is possible to relax blood vessels and suppress spasm.
  • a continuous ultraviolet He-Cd laser is used to irradiate 325 nm ultraviolet light.
  • the average light energy applied to the vessel wall at this time is preferably about 10 mJ / mm 2 (Kaniji Nakai et al., Cerebral vasospasm, VOL.
  • KrF (krypton-fluoride) excimer laser (wavelength 248 nm) may be irradiated. Irradiation is for example at a repetition rate of 1 to several hundred Hz, 0.1
  • near-infrared light having a wavelength of 800 nm or more, which is opposite to ultraviolet light heat is generated in the irradiated area, and blood vessels can be contracted.
  • near-infrared to infrared light in blood vessels in a tissue affected by cancer blood flow can be stopped by vasoconstriction, stopping supply of nutrients to cancer cells and killing cancer cells It is possible to do this.
  • light of 800 I may be irradiated by a titanium sapphire laser.
  • blood vessels can be relaxed or contracted by irradiation with visible light.
  • argon ion laser may be Re be irradiated with laser light having a wavelength of 458nm or 514.5 nm (H. Matsuo et al, Lasers Med Sci 2000, 15:. 181-187) 0 Furthermore, by irradiation of ultraviolet light weak Can also contract blood vessels.
  • the relaxation and contraction of blood vessels can be controlled.
  • laser irradiation is performed by the intravascular diagnosis or treatment light irradiation means of the present invention to destroy atherosclerotic plaque or thrombus in a blood vessel, thereby performing angioplasty.
  • Angioplasty is an arteriosclerosis in which the lumen of a blood vessel is narrowed (stenosis), and in thinned blood vessels, atheroma is destroyed or blood clots formed in the blood vessels are destroyed. Refers to treatment from inside the tube.
  • Laser angioplasty involves inserting a laser catheter into an artery that is stenotic (narrowing) or occluded (clogging) and using laser light.
  • YAG laser (wavelength 2.08 m), xenon 'chloride-E key Shimare one The (wavelength 0.308 m), C0 2 laser (Wavelength 6 ⁇ DI), Nd: YAG laser (wavelength
  • the light of a specific wavelength to be irradiated may be transmitted through a flash lamp through a filter of a specific wavelength, and only the light of a desired wavelength may be transmitted through an optical fiber. Further, light of a specific wavelength may be irradiated using pulse light generated by an optical parametric oscillator (0P0), which is a high-intensity pulse light used to generate water vapor bubbles.
  • P0 optical parametric oscillator
  • the device of the present invention can be used for photochemotherapy (Photodynamic Therapy: PDT, also called photodynamic therapy).
  • PDT photochemotherapy
  • PDT photochemotherapy
  • a photosensitizer PDT drug
  • a treatment method that selectively injures and injures the affected tissue.
  • the photosensitizer taken into the lesion by the light irradiation is excited, and the energy of the sensitizer transfers to the oxygen present in the lesion to generate active singlet oxygen, and the active oxygen is converted into cells in the lesion.
  • a mechanism of necrosis has been proposed.
  • PDT can treat atherosclerosis by injuring and destroying atheroma in atherosclerosis.
  • PDT In PDT, it is necessary to administer a sensitizer (PDT drug) that can accumulate in the lesion, but the PDT drug used in combination with the device of the present invention is not limited, and a known PDT drug can be used as a light of the absorption wavelength. Can be used in combination with.
  • PDT drugs Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-124652, W098 / 14453. JP, JP-A-4-330013, and Japanese Patent No. 2961074).
  • ATX-S10 (670 nm), a chlorin-based drug (Iminochlor in aspartic acid derivative, (Toyo Thin Packing Co., Ltd., transferred to Optical Chemical Laboratory Co., Ltd. in 2000, JP-A-6-80671) Gazette), NPe6 (664 nm) (mono-L-aspartyl clilor in e6, Patent No.
  • mTHPC (652 nm), SnET2 (660 nm) (t in et iopurpur in, Mirabant Medical Technology) ), AlPcS (675 nm) (chloro aluminum sulphonat ed phthalocyanine), BPD-MA (690 nm) (benzoporphyrin derivat ive monoac id ring A, QLT), Lu-tex (732 nm) (Lutetium Texaphyrin) It can be used (common names, absorption wavelengths are shown, and common names, sources, and documents are shown).
  • the drugs are dissolved in a suitable buffer such as a phosphate buffered saline solution and, if necessary, pharmaceutically acceptable additives are added.
  • suitable buffer such as a phosphate buffered saline solution
  • additives include solubilizers such as organic solvents, pH adjusters such as acids and bases, stabilizers such as ascorbic acid, excipients such as darcos, and isotonic agents such as sodium chloride.
  • the administration method is not limited, and it may be administered by intravenous injection, intramuscular injection, subcutaneous injection, oral administration, or the like. In addition, it may be directly administered to a lesion in order to reduce sunburn after administration.
  • drug delivery means such as needles and drug injection units are installed on vascular catheters and urethral catheters to deliver drugs.
  • the drug may be administered locally as a catheter.
  • the dose of the PDT drug is not limited, and is 0.01 to 10 (kg / kg body weight, preferably 1 to 5 mg / kg body weight) for systemic administration by intravenous injection or the like.
  • the drug prepared at a concentration of / xg / ml to several mg / ml may be administered by injection or the like to a few l to several ml directly into the lesion.
  • the PDT drug is accumulated in advance in a lesion such as an atheroma portion of an atherosclerotic portion of a blood vessel wall as described above, and then the device of the present invention is used.
  • Irradiation with high-intensity pulsed light generates vapor bubbles in blood vessels, temporarily removes blood, and irradiates light that can be absorbed by the PDT drug as diagnostic or therapeutic light.
  • the type of light to be irradiated for treatment in the apparatus of the present invention is not limited, but light generated by continuous or pulsed laser light or wavelength-variable optical parametric oscillator (0P0; Optical Parametric Oscillator) is used. Desirable.
  • the irradiation wavelength is from 600 nm to 800 I
  • Light having a near wavelength may be used.
  • the light generated by 0P0 can change the wavelength and can correspond to various PDT drugs.
  • the laser a semiconductor laser, a dye laser, a tunable double-wave of a tunable near-infrared laser, or the like can be preferably used.
  • the irradiation light is also adapted to the generation of steam bubbles, and is used as pulsed light.
  • the pulsed light means light having a pulse width of lms or less.
  • continuous light can be intermittently used using a light chopper and irradiated as pulsed light.
  • vascular endoscopic device using visible light which is an example of the intravascular diagnostic or therapeutic device of the present invention, will be described in detail with reference to FIG.
  • Other blood vessel diagnostic or therapeutic devices of the present invention differ in that the type of light irradiated for diagnosis or treatment is different, and that they do not require imaging means. It can be assembled and used in a similar manner.
  • the pulse illumination means includes an illumination light generator having a flash xenon lamp, a flash halogen lamp, or the like as the pulse illumination light source 11, an infrared cut filter, a light control shirt, a condenser lens, and illumination light from the light source.
  • an optical fiber that transmits the light to the portion that irradiates the blood vessel.
  • the illumination light generator and the optical fiber are connected, and the illumination light generated by the illumination light generator and collected by the condenser lens is introduced into the optical fiber and passes through the light guide 10, inside the blood vessel to be observed. And the inside of the blood vessel is illuminated from the distal end of the optical fiber.
  • the optical fiber may be made of quartz glass, similarly to the high-intensity pulsed light irradiation means.
  • an LED Light Emitting Diode
  • a delay is generated between the emission of the LED and the irradiation of the high-intensity pulsed light. It may be provided and controlled.
  • the pulse width of the pulse illumination light is set smaller than the pulse width of the high intensity pulse light. With such a setting, pulse illumination can be performed while the water vapor bubbles are present, and imaging can be reliably performed.
  • the position of the light guide 10 distal end (illumination unit 9) with respect to the catheter 1 distal end is not limited, and the light guide 10 distal end (illumination unit 9) may protrude from the catheter 1 distal end.
  • the guide 10 distal end (illumination section 9) may be retracted into the catheter 1, or the light guide 10 distal end (illumination section 9) may be It may be at the same position as the distal end in the horizontal direction. For example, if the light guide 10 distal end (illumination section 9) protrudes from the catheter 1 distal end, the inside of the blood vessel can be illuminated without a shadow from the catheter 1, which is advantageous.
  • the image of the lumen of the blood vessel is obtained as a still image by performing pulse illumination.
  • Obtainable by irradiating high-intensity pulsed light with a pulse at a constant repetition frequency to continuously generate water vapor bubbles and performing pulse illumination in accordance with the generation of water vapor bubbles, it is possible to obtain an image of a blood vessel lumen as a moving image. it can.
  • the repetition frequency at this time is, for example, about 20 Hz.
  • the image of the blood vessel lumen can be obtained by the imaging means.
  • an optical fiber, an image sensor 14, an image processing unit 15, a monitor 16 and the like are connected, and an objective lens such as a cell hook lens is provided at a distal end of the optical fiber, and an observation unit is provided.
  • Make up 12 The blood vessel lumen image is transmitted as a reflected light through the optical fiber through a lens provided at the distal end of the image guide 13 of the catheter 1, and is visualized as a blood vessel lumen image.
  • the light is condensed by the objective lens existing in the observation section 12 at the distal end of the image guide 13, and passes through the optical fiber to form an image on the image sensor 14 of the television camera.
  • an eyepiece may be provided between the lens and the television camera.
  • the eyepiece is a device that focuses the image that has passed through the image guide 13 on the image sensor 14 of the TV camera, and requires a magnifying lens, a focus adjustment function, a magnification adjustment function, an image rotation function, and an optical axis adjustment function. Prepare according to. What is necessary is just to use the television camera which has the imaging element 14 such as CCD.
  • the blood vessel lumen image can be obtained by adjusting the CCD gate to the generation of water vapor bubbles by the pulse generator.
  • the blood vessel luminal wall in a portion where blood has been excluded by the generated water vapor bubbles.
  • the position of the lumen of the blood vessel to be imaged may be in the direct viewing direction in a normal blood vessel, but when the blood vessel endoscope is a heart mirror targeting the heart, or when targeting a thick blood vessel, the position of the lens may be changed. It can be set freely by changing the direction and the like. Changing the direction of the lens and focusing the lens can be performed by a motor or the like. Also, prism etc. Can be used to change the observation direction of the blood vessel lumen.
  • the image formed on the image sensor 14 is displayed on a monitor 16, and the image is recorded and stored on a video as needed.
  • Figure 7 shows an example of the temporal relationship between high-intensity pulsed light irradiation, generation of water vapor bubbles, and pulsed light irradiation for diagnosis or treatment (pulse lighting for illumination in the case of a blood vessel endoscope).
  • high-intensity pulsed light is irradiated with a pulse width of 200 AiS
  • water vapor bubbles are generated at the same time as pulsed light irradiation, and the volume increases and reaches a maximum, then decreases in volume, Disappears at 300 S.
  • the pulsed irradiation light for diagnosis or treatment is emitted with a slight delay from the irradiation of the high-intensity pulsed light so that the irradiation is performed when the volume of the water vapor bubble is near the maximum.
  • the pulse width of the pulse irradiation light is smaller than the pulse width of the high-intensity pulse light so that the action (imaging in the case of an endoscopy) can be performed when the vapor bubble is near the maximum.
  • the position of the image guide 13 distal end (observation unit 12) with respect to the catheter 1 distal end is not limited, and the image guide 13 distal end (observation unit 12) may protrude from the catheter 1 distal end.
  • the guide 13 distal end (observation section 12) may be retracted into the catheter 1, and the image guide 13 distal end (observation section 12) may be at the same position as the distal end in the horizontal direction of the force catheter 1. It may be.
  • the distal end (observation unit 12) of the image guide 13 protrudes from the distal end of the catheter 1, it is advantageous because the front can be imaged without obstructing the visual field by the catheter 1.
  • the angioscopy apparatus of the present invention may further have a diagnostic or therapeutic means.
  • the means for diagnosis or treatment refers to a means for mechanically treating the inside of a blood vessel, and includes, for example, a directional atherectomy (directional coronary artery resection: DCA) device, a thrombus suction device, and a low-brain device.
  • a directional atherectomy directional coronary artery resection: DCA
  • a thrombus suction device a low-brain device.
  • directional arterectomy is a treatment that restores blood flow by placing a special ultra-small canna or file in the blood vessels. It removes atheroma substances, such as atheroma, that have accumulated in the blood vessels and removes them from the body.
  • Thrombus aspiration is a treatment that aspirates and removes a thrombus formed in a blood vessel.
  • the Rheo-Brighter device rotates at a high speed at the tip and scrapes off atherosclerotic tissue like a file.
  • This tip The portion is designed so that only the hard lesion is cut without damaging the normal blood vessel wall. While many methods, including balloon dilation, are ineffective for hard lesions with calcification, the rotablator device is also effective for highly calcified lesions. And
  • an image in the blood vessel can be obtained as a moving image.
  • a lesion in the blood vessel can be found while observing the image, and the diagnosis or treatment in the blood vessel can be performed by the diagnosis or treatment means.
  • the directional artectomy includes a small plane or file, a guide wire for connecting them to the operation unit, and an operation unit.
  • the small plane or file is arranged at the distal end of the catheter-shaped endoscope device of the present invention.
  • a guide wire is passed through the catheter, and the guide wire connects the small canner or file to the external operating section.Then, the operating section operates to scrape the atherosclerotic plaque or thrombus with the small canner or file. .
  • the small plane or file is housed in the housing at the distal end, and a window is opened in the housing. The window is pushed into the arteriosclerotic tissue and the arteriosclerosis is advanced by advancing the small plane or file. Perform tissue resection.
  • an arterial sclerosis site may be found by obtaining an image of a blood vessel lumen using the endoscope device of the present invention, and the site may be resected using a directional atherectomy device.
  • the thrombus suction device includes a suction device and a suction pump.
  • the suction device is provided in a catheter of the catheter endoscope of the present invention, and one end thereof is connected to the pump.
  • an image of the lumen of a blood vessel is obtained by using the endoscope apparatus of the present invention to find a site where a thrombus has formed, and the thrombus may be removed by suction using a thrombus suction device.
  • the mouth-and-mouth breaker device includes a mouth-and-mouth breaker portion, a guide wire and an operation portion that communicate with the operation portion, and the distal end of the catheter-shaped endoscope device of the present invention.
  • a mouth-to-mouth breather is provided at the end, a guide wire is passed through the catheter, the mouth-to-mouth breather is connected to an external operation unit by the guide wire, and the mouth-to-mouth breaker is operated by the operation unit.
  • the file with artificial diamond is turned over 100,000 revolutions per minute. It can also be used for the treatment of a new substrate thrombosis.
  • an arterial sclerosis site or thrombus may be found by obtaining an image of a blood vessel lumen using the endoscope device of the present invention, and the site may be deleted by a rotator.
  • Means for diagnosis include devices for biopsy.
  • the device for biopsy consists of a needle, a guide wire, and an operation unit.
  • the needle and the operation unit are connected via a guide wire, operated by the operation unit, and the tissue of the blood vessel lumen is collected by the needle unit. I do.
  • the needle is disposed at the distal end of the device of the present invention, and is manipulated by the operation unit through the guide wire as described above.
  • it is a diagnostic device in that a part of the tissue is collected for biopsy, it is also a therapeutic device because the lesion can be removed with the needle.
  • a lesion may be found by obtaining an image of a blood vessel lumen using the endoscope apparatus of the present invention, and the site may be resected by a biopsy device.
  • the present invention includes a high-intensity pulsed light generating means and a high-intensity pulsed light transmitting means for transmitting the high-intensity pulsed light, and irradiates the high-intensity pulsed light into the blood vessel to generate a water vapor bubble, thereby temporarily transferring the blood in the blood vessel.
  • a device for intravascular diagnosis or treatment which can be temporarily eliminated, high-intensity pulsed light is applied to the inside of the blood vessel to generate vapor bubbles in the blood and temporarily eliminate the blood, and then the intravascular diagnosis or treatment is performed.
  • the method also includes irradiating therapeutic light to diagnose or treat a blood vessel lumen.
  • high-intensity pulsed light generation means and high-intensity pulsed light transmission means for transmitting high-intensity pulsed light, irradiates high-intensity pulsed light into blood vessels to generate water vapor bubbles, and temporarily removes blood in blood vessels.
  • high-intensity pulsed light is applied to the inside of the blood vessel to generate water vapor bubbles in the blood to temporarily eliminate the blood, and then the visible light is applied to the blood vessel. There is a method of viewing the lumen.
  • the present invention has a high intensity pulsed light generating means and a high intensity pulsed light transmitting means for transmitting the high intensity pulsed light, and irradiates the high intensity pulsed light into a pipe containing a fluid to generate water vapor bubbles, It also includes in-pipe observation or repair equipment that can temporarily eliminate fluid.
  • the apparatus for observing or repairing the inside of the pipe has pulse light irradiating means for irradiating light for observing or repairing and enabling observation or repair on the inner wall of the pipe or the connecting portion in the pipe.
  • the apparatus for observing or repairing the inside of the pipe has illumination light irradiating means for illuminating the inside of the pipe by pulse illumination to enable optical observation, and imaging means for imaging the inner wall of the pipe illuminated by the illumination light.
  • Fluid-containing tubes suitable for use with the device may be viewed or A tube containing a fluid or liquid that does not transmit light used for the observation or repair in the tube to be repaired. Examples of such fluids or liquids include fluids or liquids that contain light-absorbing and scattering materials and have difficulty in transmitting light. Specifically, solvents such as toluene, mineral oil such as petroleum, milk and soft drinks Drinking water such as water, opaque sewage, etc. are listed.
  • the inside diameter of a tube suitable for observation or repair by the device is several to several tens of mm. With such a diameter, steam bubbles can be generated without generating large sound pressure waves.
  • Pipes that can be used with this device include pipes used in manufacturing plants and sewage treatment plants in the chemical and food industries, including the above solvents, mineral oil, milk, soft drinks, and opaque sewage. Is mentioned.
  • the material of the tube at this time is not limited, and any material that can be used as the material of the tube in the above-mentioned industrial fields, such as metal, rubber, and synthetic resin such as silicone resin, can be observed using the apparatus of the present invention. Be eligible for repair.
  • the method of irradiating the high-intensity pulsed light includes a high-intensity pulsed light generating means and a high-intensity pulsed light transmitting means for transmitting the high-intensity pulsed light.
  • observation light visible light
  • repair light for example, laser light, ultraviolet light, visible light, infrared light, or near-infrared light is used.
  • Specific applications include finding or repairing damage in pipes, and finding or removing foreign matter in pipes.
  • Repairing the device means bringing the inside of the pipe to a normal state, including removing foreign matter.
  • a colony of microorganisms formed in the tube can be found, and the microorganisms can be killed using repair light.
  • microorganisms can be killed by irradiation with ultraviolet light, and microorganisms can also be killed thermally by irradiation with infrared light.
  • the present invention is not limited to the following examples.
  • FIG. 5 shows the endoscope apparatus used in this embodiment.
  • a small-diameter endoscope was set in a sheath 23 made of stainless steel and having a length of about 3 cm and an inner diameter of 0.8 cm.
  • An image guide 20 and a light guide 21 are provided in the small-diameter endoscope 22.
  • a laser transmission fiber 19 was set along the fiber, and these were put in a catheter sheath 18.
  • the distal ends of the small-diameter endoscope 22, ie, the image guide 20 and the light guide 21 were slightly protruded from the laser transmission fiber 119.
  • the same optical fiber for imaging in the laser transmission optical fiber 19 and the image guide 20 was used.
  • the light guide 21 was made of plastic.
  • the diameter of the laser transmission fiber 19 was about 0.6 mm, and the diameter of the small-diameter endoscope 22 in which the light guide 21 and the image guide 20 were integrated was about 0.7 nm.
  • the optical fiber 19 for laser transmission was connected to a Ho: YAG laser generator 24 (LASE 1-2-3SCHWARTZ (ELECTRO-OPTICS (USA))).
  • Light guides for pulsed light illumination Several fibers were used as an optical fiber for pulsed light transmission of the light guide 21.
  • the optical fiber for transmitting pulsed illumination light was connected to a flash lamp 25 (Fiber Video Flash MODEL FA-1J 10TS (Nissin Electronics Co., Ltd.)) via a condenser lens 26.
  • a flash lamp 25 Fiber Video Flash MODEL FA-1J 10TS (Nissin Electronics Co., Ltd.)
  • the Ho: YAG laser generator 24 and the flash lamp 25 were connected via a delay generator 27 (digital delay generator BNC555Series (Seki Technotron Co., Ltd.)).
  • a cell hook lens is arranged at the distal end of the optical fiber of the image guide 20, and the other side is connected to a CCD camera 28 (Endoscope 3 CCD video camera system MV-5010A (Machida Seisakusho Co., Ltd.)).
  • the CCD camera 28 was connected to a monitor 29 (PVM-9040 (manufactured by SONY)) via an RGB cable so that the image of the blood vessel lumen could be observed on the monitor 29.
  • the isolated pig coronary artery and bush blood used in this example were obtained from the Tokyo Central Wholesale Market Meat Market.
  • the coronary artery 30 was cut to a length of about 5 cm before use.
  • One end of the coronary artery 30 is ligated, and physiological saline or heparin-added blood is introduced into the inside of the coronary artery 30.
  • the optical fiber for laser transmission 19, light guide 21 and image guide The distal end of the catheter sheath 18 provided with 20 is immersed in physiological saline or blood, and without irradiating the laser, the pulse illumination light is illuminated with a pulse width of 10 S and the CCD force 28 is obtained.
  • the image of the lumen of the blood vessel was displayed on a monitor 29 and recorded in a video.
  • the blood containing pig blood was imaged by irradiating a laser to generate water vapor bubbles.
  • the laser intensity was about 200 mJ / pulse and the pulse width was about 200 s.
  • the blood vessel lumen image obtained by the CCD camera after being delayed by the delay generator was displayed on a monitor and recorded by video.
  • Fig. 8 shows a photograph of the vascular lumen when saline was injected into the porcine coronary artery.
  • Fig. 9 shows a photograph of the vascular lumen when pig blood was injected into the coronary artery.
  • Fig. 7 shows a photograph of the lumen of a blood vessel when blood was injected into the coronary artery and irradiated with a pulsed laser.
  • Fig. 9 when blood was injected into the coronary artery and imaged without laser irradiation, the whole image was red and the blood vessel lumen could not be seen due to the presence of blood. .
  • FIG. 9 when clear physiological saline was placed in the porcine coronary artery, the vascular lumen could be observed.
  • Example 2 Milk was filled in a silicone tube, and the inner wall of the tube was observed using the endoscope apparatus of the present invention.
  • the endoscope device used was the same as in Example 1.
  • a silicone tube with an inner diameter of 3 mm was cut open, a paper colored with a red water-resistant ink was adhered inside, and the silicone tube was closed again.
  • the distal end of the catheter sheath 18 in which the optical fiber for laser transmission 19 of the endoscope device, the light guide 21 and the image guide 20 are disposed in the silicone tube is inserted into the tube, and the tube is inserted into the tube.
  • the milk was placed in the milk so that the milk was filled. Next, pulsed laser irradiation was performed to generate water vapor bubbles, and imaging was performed.
  • the laser intensity at this time is It was 200mJ / pulse or 450mJ / pulse at one end.
  • the pulse width was about 200 ⁇ s.
  • the blood vessel lumen image obtained by the CCD camera after being delayed by the delay generator was displayed on the monitor and recorded on video. The delay time depends on the laser intensity
  • the size of the image will be blurry if there is scattering liquid (milk) before the focus position, and it will be small if the scattering liquid (milk) is removed beyond the focus position because it is in focus.
  • the brightness of the screen indicates how much scattered liquid (milk) is present in the observation field (the part where the illumination light is present and can be seen), and the darker means the scattering in the observation field. Indicates that liquid has been removed.
  • the resulting image is represented in L * a * b * color system using color processing software (Photoshop (Adobe, USA)), and the size is the radius of the part of the Lab image where the brightness is 20 or more. Was measured with a vernier caliper, and the brightness was measured at the brightest part in the Lab image.
  • Fig. 11 shows a delay time of 70 ⁇ s (0.05deg)
  • Fig. 11A shows laser intensity of 200 mJ / pulse (charging voltage 900V)
  • Fig. 11B shows laser intensity.
  • FIG. 11D shows the imaging result of the control in air.
  • Fig. 12 shows a delay time of 140Ms (0.1deg)
  • Fig. 12A shows a laser intensity of 200mJ / pulse (charging voltage of 900V)
  • Fig. 12B shows a laser intensity of 450mJ / pulse (charging voltage of 1000V)
  • Fig. 12D shows the imaging result of the control in air. If no water vapor bubbles are generated, milk is present in the vicinity of the illuminating section and the observation section, so that the illuminating light emitted from the illuminating section is diffusely reflected by the milk, and the captured image is white and bright.
  • Fig. 13 shows the relative values of magnitude and brightness at each delay time when the laser intensity was 450 mJ / pulse. The smaller size and brightness of the image indicate that a sufficiently large water vapor bubble was generated.
  • the aortic lumen of a rabbit was observed using the endoscope apparatus of the present invention.
  • the configuration of the endoscope device used is similar to the endoscope device shown in Fig. 5 used in Example 1, but the laser generator is a flash lamp pumped Ho: YAG laser (manufactured by Cyber Laser, model FLHY-1 ) Was used.
  • the laser irradiation fiber a fiber with a core diameter of 0.6 and a diameter of 1.45 mm was used, which was bundled with an endoscope with a 1.3 tall outer diameter (manufactured by au medical studio).
  • a sheath of lOFr. was placed in the rabbit aorta, and a bundle of the above fiber and endoscope was inserted.
  • Laser irradiation conditions were 10 Hz and 400 mJ / pulse.
  • the blood vessel lumen was imaged without irradiating the laser.
  • Fig. 14 shows a photograph of the lumen of a blood vessel taken without laser irradiation
  • Fig. 15 shows a photograph of the lumen of a blood vessel taken with laser irradiation to generate water vapor bubbles.
  • Do not irradiate laser When the image was taken with, blood was present, so the entire image was red and the lumen of the blood vessel could not be seen.
  • the laser beam was irradiated to generate steam bubbles, the blood vessel bubbles could temporarily remove blood in the blood vessel in front of the sheath, so that the vessel lumen could be observed.
  • Example 3 the blood vessel lumen of a living animal was actually observed.
  • the present invention has low invasiveness and low invasiveness because it does not involve blood occlusion or infusion of a large amount of a heterogeneous solution, does not need to stop the oxygen carrier blood, and can secure oxygen supply to the periphery. Diagnosis or treatment of coronary arteries, etc., which was difficult with conventional expensive devices, can be performed easily and safely.
  • the device of the present invention enables not only diagnosis and treatment of blood vessels, but also observation and repair of an artificial tubular article.
  • the device of the present invention can be used for diagnosis or treatment of a blood vessel lumen.
  • the device of the present invention can perform diagnosis or treatment of a blood vessel lumen without closing blood flow in the blood vessel unlike a conventional device for diagnosis or treatment of a blood vessel, and therefore has a minimally invasive blood vessel lumen. It can be used as a diagnostic or therapeutic device.

Abstract

観察しようとする血管内腔の血液を侵襲性の低い方法で排除しうる血管内診断または治療用装置の提供。 高強度パルス光発生手段および高強度パルス光を伝送する高強度パルス光伝送手段を有し、高強度パルス光を血管内に照射し水蒸気泡を発生させ、血管内の血液を一時的に排除しうる、血管内診断または治療用装置。

Description

明 細 書 高強度パルス光を利用した血管内診断または治療用装置 技術分野
本発明はパルスレーザ等の高強度パルス光照射手段を備え、 該高強度パルス光 を血液に照射し、 水蒸気泡を発生させ、 血管内腔の診断および治療を可能にする 血管内診断または治療用装置に関する。 このような装置として、 例えば、 血管内 腔の観察を可能にする血管内視鏡がある Q 背景技術 '
従来より、 血管内にカテーテルを挿入し、 診断または治療用の光を用いて血管 内の診断または治療が行われていた。 例えば、 血管内視鏡を用いて照明用の光を 照射して血管内腔の像の観察が行われていた。 また、 血管内で血管内腔に対して レーザ光等の高強度パルス光を照射しての血管形成術等が行われていた。しかし、 血管内に血液が存在する状態で光を血管内で照射しても、 可視光から紫外光まで の波長を有する光は血液中のヘモグロビンに吸収されてしまい、 赤外光は水に吸 収されてしまう。 このため、 光を血管の診断または治療しょうとする部位に到達 させることは困難であった。 従って、 従来は血管内の診断または治療のためには 血液流を閉止するための、 血流閉止バルーン等のバルーンを用いたり、 あるいは 診断または治療のための光を照射する部位を血管の疾患または障害を有する部位 に接触させて接触照射する必要があった。 例えば、 血管内腔を光学的に観察しよ うとする場合、 観察する部分において視野の妨げとなる血管内の血液を排除する 必要があり、 閉塞用バルーンを用いて一時的に血流を止めたり、 またへパリン添 加生理食塩水等の透明なフラッシュ液を血管内の観察部位に注入し、 観察する部 分の血液を透明な生理食塩水に置換する等 (特許文献 1および特許文献 2参照) が行われていた。
しかし、 閉塞用バルーンを用いて血流を止める場合、 虚血を避けるために止血 時間は限定され十分な診断または治療のための時間は確保できなかった。 また、 バルーンでは血流は完全に閉止させることはできなかった。
また、 光を接触照射する場合も、 照射部分を血管内腔壁に接触させるための特 殊な手段を必要とし、 また血管壁を傷つけないようにするために過度の接触を避 ける必要があった。
さらに、 従来の血管内視鏡における生理食塩水での血液排除視野確保は、 僅か でも血液が混じると散乱により照明光が拡散反射し、 視野を著しく妨げる。 そこ で多量の生理食塩水注入が必要になるといった悪循環があった。
また、 従来のこれらの方法は、 血流を止めたり血液中に大量の異物を注入する ため、 酸素キヤリァーである血液の循環が阻害され末梢に十分な酸素供給が確保 されず、 被験者に対する侵襲性が高かった。 特に冠状動脈においては、 血液の排 除の影響は極めて大きく、 常に虚血を心電図で監視しつつ、 時間を制限して行う など冠状動脈内視鏡の施行には困難が伴つた。
一方、 光ではなく超音波を用いて血管内腔の状態を観察する方法 (血管内超音 波イメージング: IVUS) も広く行われている。 この方法は侵襲性は低いものの、 直接血管内腔を観察する方法ではなく、 色調についての情報が得られず、 病変部 の正確な性状診断を行うのは困難であった。 特に、 冠状動脈疾患においては、 内 膜破綻により急性心筋梗塞を引き起こす黄色粥腫と、 繊維化が進み内膜破綻の起 きない白色粥腫とを識別することはできなかった。
このように、 従来の方法では、 特に冠状動脈内腔を正確かつ安全に診断または 治療することは不可能であった。
特許文献 1 特開平 6-296695号公報
特許文献 2 特開平 11- 262528号公報 発明の開示
本発明は、 血管内の診断または治療用装置であって、 観察しょうとする血管内 腔の血液を侵襲性の低い方法で排除しうる血管内診断または治療用装置の提供を 目的とする。 具体的にはパルスレーザ等の高強度パルス光の照射により、 観察す る血管内腔の血液中で、 極めて短時間水蒸気泡を発生させ、 その部分の血液を排 除し、 診断または治療用光を照射し、 血管内腔の観察や治療を可能にする、 侵襲 性の低い血管内診断 ·治療用装置の提供を目的とする。
本発明者等は、 従来の血管内の診断または治療用装置の問題点を解決し、 低侵 襲性で効率的な診断または治療効果の得られる血管内の診断または治療用装置、 例えば低侵襲性で鮮明な像を得ることができる血管内視鏡の開発について鋭意検 討を行った。 本発明者等は、 水の入った細管内で高強度パルス光を照射すると水 が高強度パルス光照射によるエネルギーを吸収し気化し水蒸気泡が発生する現象 に着目し、 血管内で高強度パルス光を照射することにより血管内の血液中で水蒸 気泡が発生し、 一時的に血液が排除され、 その時に診断または治療用光を照射す ることにより、 光が血液に吸収されることなく、 血管内腔壁に到達し、 血管内腔 の診断または治療が可能になることを見出し本発明を完成させるに至った。 例え ば、 本発明の一つの装置である血管内視鏡により光学的に容易に血管内腔を観察 できる。 ■
すなわち、 本発明は以下の通りである。
[1] 高強度パルス光発生手段および高強度パルス光を伝送する高強度パルス光 伝送手段を有し、 高強度パルス光を血管内に照射し水蒸気泡を発生させ、 血管内 の血液を一時的に排除しうる、 血管内診断または治療用装置、
[2] さらに、 血管内に診断または治療用光を照射し血管内腔における診断また は治療を可能にするパルス光照射手段を有するカテーテル状の [ 1 ]の血管内診断 または治療用装置、
[3] 診断または治療用パルス光が紫外光、 可視光、 近赤外光または赤外光であ る、 [2]の血管内診断または治療用装置、
[4] 診断または治療用パルス光が紫外光であり、 血管を弛緩させる、 [3]の血 管内診断または治療用装置、
[5] 診断または治療用パルス光が紫外光、 可視光、 近赤外光または赤外光であ り、 血管を収縮させる、 [3]の血管内診断または治療用装置、
[6] 診断または治療用パルス光が高強度である、 [2]の血管内診断または治療 用装置、
[7] 診断または治療用パルス光が、 血管内の動脈硬化の粥腫または血管内の血 栓を破壊し得るパルス光である、 [2]の血管内診断または治療用装置、 [8] 診断または治療用パルス光が、 固体レーザ、 半導体レーザ、 色素レーザ、 可変波長近赤外レーザ、 オプティカルパラメトリックオシレーター (0P0)、 ラマ ンレーザにより発生する光およびこれらに非線型光学変換装置を結合して発生し 得る光、 ならびにフラッシュランプからなる群から選択される、 [2]の血管内診 断または治療用装置、
[9] 診断または治療用パルス光が、 光化学治療に用いられる、 [8]の血管内診 断または治療用装置、
[10] さらに、 血管内をパルス照明させ光学的観察を可能にする照明光照射手 段、 照明光により照明された血管内腔を撮像する撮像手段を有するカテーテル状 の血管内視鏡装置である [1]から [3]および [8]のいずれかの血管内診断または 治療用装置、
[1 1] さらに、 送液手段を有し高強度パルス光が照射される局所部分の血液を 高強度パルス光吸収性が水に近い液で置換し得る血管内視鏡装置である、 [1 0] の血管内視鏡装置、
[1 2] 高強度パルス光の波長で、 水の吸収係数が 10〜1000(;111_1である範囲にあ る [1]から [1 1]のいずれかの血管内診断または治療用装置、
[1 3] 高強度パルス光の波長が 0.3〜3 zm の範囲にある血管内視鏡装置であ る、 [1]から [12]のいずれかの血管内診断または治療用装置、
[14] 高強度パルス光の波長が 1.5〜2.5^mの範囲にある血管内視鏡装置であ る、 [1 3]の血管内診断または治療用装置、
[1 5] 高強度パルス光が、 パルスレーザである血管内視鏡装置である [1]から [14]のいずれかの血管内診断または治療用装置、
[1 6] 高強度パルス光が、 オプティカルパラメトリックォッシレーター (0P0) により発生するパルス光である、 [1]から〖1 5]のいずれかの血管内診断または 治療用装置、
[1 7] レーザが希土類イオンを用いた固体レ一ザである、 [1 5]の血管内診断 または治療用装置、
[1 8] レーザ媒質が Hoまたは Tmであり、 レ一ザ母材が YAG、 YLF、 YSGGおよび
YV0からなる群から選択される、 [1 7]の血管内診断または治療用装置、 [1 9] レーザが Ho:YAGレーザまたは Tm:YAGレーザである、 [1 8]の血管内診 断または治療用装置、
[2 0] 高強度パルス光照射のパルス幅が 10ns〜10ms である、 [1]から [1 9] のいずれかの血管内診断または治療用装置、
[2 1] 高強度パルス光照射のパルス幅が 100 zs〜400 sである、 [2 0]の血管 内診断または治療用装置、
[2 2] 診断または治療用パルス光と高強度パルス光照射の間に遅延が設けられ 得る [1]から [2 1]のいずれかの血管内診断または治療用装置、
[2 3] 高強度パルス光および診断または治療用パルス光の照射タイミングを、 心電図計により拍動血流に遅延同期させ、 拍動血流速が低下してきた時点で高強 度パルス光が照射され得る、 [1]から [2 2]のいずれかの血管内診断または治療 用装置、
[24] 照射野操作性を有する [1]から [2 3]のいずれかの血管内診断または治 療用装置、
[2 5] 心臓鏡である血管内視鏡装置である、 [1]から [24]のいずれかの装置、 [2 6] さらに、 診断または治療用手段を有する、 [1 0]から [2 5]のいずれか の血管内視鏡である血管内診断または治療用装置、
[27] 血管内への高強度パルス光の照射、 パルス照明を短い間隔で繰り返すこ とにより、 血管内の像を動画として得、 該像を観察しながら血管内の病変部を発 見し診断または治療用手段で血管内の診断または治療を行うことができる、 [2 6]の血管内視鏡である血管内診断または治療用装置、 ならびに
[2 8] 診断または治療用手段が、 ディレクショナル ·ァテレクトミー装置、 血 栓吸引装置、 ロータブレー夕一装置および生検のための装置からなる群から選択 される、 [2 6]または [2 7]の血管内視鏡である血管内診断または治療用装置。 本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願 2003-126633、 2003- 328984号の明細書および/または図面に記載される内容を包含する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の血管内診断または治療用装置を示す図である。 図 2は、 本発明の内視鏡装置を示す図である。
図 3は、 本発明の血管内診断または治療用装置のカテーテル部分の断面を示す 図である。
図 4は、 本発明の内視鏡装置のカテーテル部分の断面を示す図である。
図 5は、 実施例において用いた装置を示す図である。
図 6は、 レーザにより誘発された水蒸気泡を示す図である。
図 7は、 高強度パルス光照射、 水蒸気泡の発生、 照明光フラッシュの時間的関 係を示す図である。
図 8は、ブ夕冠状動脈内に生理食塩水を注入したときの血管内腔の写真である。 図 9は、 ブ夕冠状動脈内にブ夕血液を注入したときの血管内腔の写真である。 図 1 0は、 ブ夕冠状動脈内にブ夕血液を注入し、 パルスレーザを照射したとき の血管内腔の写真である。
図 1 1は、 シリコーンチューブ内に牛乳を充填させ、 遅延時間 70 Sでチュー ブ内を観察したときの写真である。
図 1 2は、 シリコーンチューブ内に牛乳を充填させ、遅延時間 140 sでチュー ブ内を観察したときの写真である。
図 1 3は、 シリコーンチューブ内に牛乳を充填させ、 レーザ照射してチューブ 内を撮像した場合の、 レーザ照査とパルス照明の間の遅延時間と撮像画像の大き さおよび明度の相対的大きさの関係を示す図である。
図 1 4は、 本発明の装置を用いて、 レーザ照射せずに家兎の大動脈内腔を観察 したときの写真である。
図 1 5は、 本発明の装置を用いて、 レーザ照射を行い家兎の大動脈内腔を観察 したときの写真である。 符号の説明
1、 カテーテル
2、 高強度パルス光伝送用ファイバー
3、 診断または治療用の光伝送用ファイバー
4、 高強度パルス光照射部 5、 診断または治療用光照射部
6、 高強度パルス光源
7、 診断または治療用光光源
8、 遅延パルスジェネレータ
9、 照明部
1 0、 ライトガイド (照明用)
1 1、 パルス照明光源
1 2、 観察部
1 3、 イメージガイド
1 4、 撮像素子
1 5、 処理部
1 6、 モニタ一
1 7、 ルーメン (生理食塩水注入)
1 8、 カテーテルシース
1 9、 レーザ伝送用ファイバー 2 0、 イメージガイド
2 1、 ライ卜ガイド
2 2、 細径内視鏡
2 3、 シース
2 4、 Ho :YAGレ一ザ発生装置 2 5、 フラッシュランプ
2 6、 集光レンズ
2 7、 遅延ジェネレータ一
2 8、 CCDカメラ
2 9、 モニター
3 0、 ブ夕冠状動脈 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明を詳細に説明する。 本発明は、 血管内でパルスレーザ等の高強度パルス光を照射すると血液中の水 分が高強度パルス光のエネルギーを吸収し、 気化し水蒸気泡が発生し (高強度パ ルス光誘発気泡)、その部分の血液が一時的に排除される現象を利用した血管内の 診断または治療用装置である。 水蒸気泡により血液が一時的に排除されるため、 血液の影響を受けることなく、 血管内腔を診断または治療することができる。 本 発明の装置においては、 水蒸気泡を発生させるための高強度パルス光の照射手段 の他に、 診断または治療のための光照射手段を有し、 血液が一時的に排除された ときに該光を照射することにより血管内の診断または治療を行うことが可能にな る。 例えば、 診断または治療用光として可視光を用いた場合、 血管内視鏡装置と して血管内腔の鮮明な像を得ることができる。 血液排除は一時的であり、 大部分 の時間は血流が流れているので、 末梢への血流量はほぼ確保される。
なお、 本明細書で血管内視鏡という場合、 心臓鏡も含まれ、 本発明は血管内で パルスレーザ等の高強度パルス光を照射すると血液中の水分が高強度パルス光の エネルギーを吸収し、気化し水蒸気泡が発生し (高強度パルス光誘発気泡)、 その 部分の血液が一時的に排除される現象を利用した心臓鏡も含む。
図 1に本発明の血管内診断または治療用装置の模式図を示す。 本発明の血管内 診断または治療用装置は、少なくとも血管用カテーテル 1 (ガイド用カテーテル)、 血管内に高強度パルス光を照射する高強度パルス光照射手段、 血管内に診断また は治療用光を照射する光照射手段を含むカテーテル状の装置である。 前記高強度 パルス光照射手段は、 高強度パルス光発生手段 (高強度パルス光源 6)、 高強度パ ルス光を血管中に伝送する手段、 高強度パルス光を血管内に照射する手段等を含 み、 高強度パルス光を伝送する部分はカテーテル 1内に高強度パルス光伝送用フ アイバー 2 として配設され、 高強度パルス光を血管内に照射する手段は、 光伝送 用ファイバー 2の遠位端に高強度パルス光照射部 4 として設けられる。 高強度パ ルス光照射部 4には、 プリズム等のパルス光照射角度を変化させるための部材を 配設してもよいが、 通常は特別な部材は必要なく光ファイバ一の遠位端が高強度 パルス光照射部 4として作用し得る。 また、 前記診断または治療用光照射手段は 光発生手段 (光光源 7)、 光を血管中に伝送する手段および光を血管内に照射する 手段等を含み、 光を伝送する手段はカテーテル内に診断または治療用の光伝送用 ファイバー 3 として配設され、 その遠位端に光を血管内に照射する手段として光 照射部 5が設けられる。 光照射部 5には、 診断または治療用光を拡散させるため の部材等を配設してもよいが、 通常は特別な部材は必要なく光ファイバ一の遠位 端が光照射部 5として作用し得る。 また、 診断または治療用光照射手段は複数存 在していてもよく、 この場合異なる波長の光を照射する複数の照射手段であるこ とが望ましい。 例えば、 光照射手段として、 血管形成術用のレーザ光照射手段と 血管を内視するための可視光照射手段を備えている場合、 レーザ光を照射して治 療した血管内腔の治療効果を可視光を照射して観察することが可能になる。 図 2 に本発明の血管内診断または治療用装置の一例である血管内視鏡装置の模式図を 示す。 本発明の血管内視鏡装置は、 少なくとも血管内視用カテーテル 1 (ガイド 用カテーテル)、血管内に高強度パルス光を照射する高強度パルス光照射手段、血 管内をパルス照明させ光学的観察を可能にする照明光照射手段、 照明光より照明 された血管内腔を撮像する撮像手段を含むカテーテル状の装置である。 高強度パ ルス光照射手段は前記の通りである。 また、 前記照明光照射手段は照明光発生手 段 (パルス照明光源 11)、 照明光を血管中に伝送する手段および照明光を血管内 に照射する手段等を含み、 照明光を伝送する手段はカテーテル内に光伝送用ファ ィバーを含むライトガイド 10として配設され、その遠位端に照明光を血管内に照 射する手段として照明部 9が設けられる。 照明部 9には、 照明光を拡散させるた めの部材等を配設してもよいが、 通常は特別な部材は必要なく光ファイバ一の遠 位端が照明部 9として作用し得る。前記撮像手段は血管内腔の像を受け取る手段、 血管内腔の像を伝送する手段、 像を電気信号に変換する手段(像処理手段)、 像を モニタ一する手段等を含み、 さらに血管内腔像を結像し光学的に拡大するための レンズ等を含む。 血管内腔の像を伝送する手段はカテーテル内に光伝送用フアイ バーを含むイメージガイド 13として配設され、 イメージガイド 13遠位端には血 管内腔の像を受け取る手段として観察部 12が設けられ、 該観察部 12には必要に 応じてレンズが配設される。 像を電気信号に変換する手段は、 撮像素子 14、 像処 理部 15を含み、 像をモニタ一する手段としてはモニター 16、 ビデオ等がある。 また、 本発明の血管内診断または治療用装置は生理食塩水等を血管内に注入す るための送液システムを含んでいてもよい。 該送液システムにより少量の生理食 塩水等が送液され、 高強度パルス光が照射される局所の血液が生理食塩水等に置 換される。
また、 本発明の血管内診断または治療用装置は、 カテーテル 1先端部をワイヤ —やトルクチューブにより動かせる、 即ち照射野操作性を有する装置であっても よい。 本発明の診断または治療用装置が血管内視鏡である場合は、 視野操作性を 有する内視鏡といい、 また視野調整可能な内視鏡ともいう。
血管用カテーテル 1は本発明の診断または治療用装置の一部を血管内に挿入す るための筒であり、 診断または治療用装置の一部を目的の部位に移動させるとき のガイドとして用いられる。 カテーテル 1は、 通常用いられているものを使用す ることができ、 その径等は限定されず、 観察しょうとする血管の太さに応じて適 宜設計することができる。 カテーテル 1は、 前記の高強度パルス光伝送用フアイ バー 2、 診断または治療用の光伝送用ファイバ一 3、 ライトガイド 10、 本発明の装 置が血管内視鏡である場合はさらにイメージガイド 13で構成され、カテーテル 1 の中にこれらのファイバ一やガイドが組み込まれる。 それぞれのガイドは伝送用 の光ファイバ一等で構成される。ファイバーやガイドの組み込み方は限定されず、 例えば、 カテーテル 1内にこれらのファイバーやガイドをランダムに組込んでも よいし、 カテーテル 1内に複数のルーメンを存在させその中にそれぞれのガイド を組込んでもよい。 また、 診断または治療用の光伝送用ファイバー 3 もしくはラ ィ卜ガイド 10、高強度パルス光伝送用ファイバ一 2およびイメージガイド 13の数 は複数でもよく、 特に診断または治療用の光伝送用ファイバー 3 またはライトガ イド 10 は上述のように異なる波長の光を照射するために複数本存在しているこ とが望ましい。 また、 本発明の装置が、 血管内視鏡の場合は、 複数のライトガイ ドが存在すると血管内を広くパルス照明することができる。 これらの複数のライ 卜ガイド 10がカテーテル 1内に分散しているのが望ましい。また、高強度パルス 光伝送用ファイバ一 2 も複数存在していてもよく、 この場合血管壁等に悪影響を 及ぼさない程度の弱い強度の高強度パルス光を同時に照射することで、 血管壁を 傷つけずなおかつ血管内腔を観察するのに十分な大きさの水蒸気泡を発生させる ことができる。 高強度パルス光伝送用ファイバー 2 を複数存在させる場合も、 フ アイパーを分散させて存在させればよい。 図 3に本発明の血管内診断または治療 用装置の断面図を例示する。 また、 図 4に本発明の診断または治療用装置の一例 である、 血管内視鏡の断面図を示す。 図 4にはイメージガイド 13、 送液用のルー メン 17内に配設されたレーザ伝送用ファイバー 2および複数のライトガイド 10 を含む内視鏡を示しているが、 これは一例であり、 各ファイバーおよびガイドの 配置は図 3および 4に示すものには限定されない。
高強度パルス光には、 レーザおよびオプティカルパラメトリックォッシレー夕 一 (0P0; Optical Parametric Oscillator) により発生するパルス光が含まれる。 レーザ発生手段は、 通常のレーザ発生装置を用いることができ、 レーザ種は水 の吸収係数が lO lOOOcnf1 好ましくは lO lOOcnf1である波長帯のレーザならば 限定されず、希土類イオンを用いた固体レーザまたは XeClエキシマーレ一ザ等を 用いることができる。 また、 レーザの発振波長は、 0.3〜3 ΠΙ、 好ましくは 1.5 〜3 im、 さらに好ましくは 1.5〜2.5 m、 さらに好ましくは水の吸収波長(1.9 m)近傍の波長である。 レーザは、 レーザを発生させる元素のイオンと該イオンを 保持する母材の種類で表されるが、元素として希土類に属する Ho (ホロニゥム)、 Tm (ツリウム)、 Er (エルビウム)、 Nd (ネオジム) 等が挙げられ、 このうち Ho および Tmが好ましい。 母材としては YAG、 YLF、 YSGG、 YV0等が挙げられる。 例え ば、 Ho:YAGレーザ、 Tm:YAGレーザ、 Ho:YLFレーザ、 Tm:YLFレーザ、 Ho:YSGGレ 一ザ、 Tm:YSGGレーザ、 Ho:YV0レーザ、 Tm:YV0レーザおよび XeClエキシマーレ 一ザ(発振波長 308nm)等を用いることができる。 この中でもレーザの発振波長が 水の吸収波長(1. 近傍に存在する Ho:YAGレーザ (発振波長 2.1^111)、 Tm:YAG レ一ザ (発振波長 2. ΟΙ ΠΟ 等が好ましい。 さらに、 生体組織に対して比較的吸 収係数が小さく、光侵達長が長く発生する水蒸気気泡が大きい Ho:YAGレーザが好 ましい。
レーザ発生装置として、 例えば、 LASER卜 2 - 3 SCHWARTZ (ELECTRO-OPTICS 社製) 等が挙げられる。 .
オプティカルパラメ トリックォッシレーター (0P0; Optical Parametric Oscillator) は、 連続的にパルス光の波長を変化させることができ、 水の吸収係 数が 10〜 100 Ocnf1である波長帯のパルス光を選択すればよレ^例えば 0.3〜 3 πι、 好ましくは 1.5〜3 ^m、 さらに好ましくは 1.5〜2.5^m、 さらに好ましくは水の 吸収波長(1. m)近傍の波長を選択すればよい。
高強度パルス光が照射される高強度パルス光伝送用ファイバー 2 遠位端 (高強 度パルス光照射部 4) のカテーテル 1遠位端に対する相対的位置も限定されず、 カテーテル 1遠位端から高強度パルス光伝送用ファイバー 2遠位端 (高強度パル ス光照射部 4) が飛び出していてもよいし、 高強度パルス光伝送用ファイバー 2 遠位端(高強度パルス光照射部 4)が力テーテル 1内に引っ込んでいてもよいし、 また高強度パルス光伝送用ファイバー 2遠位端(高強度パルス光照射部 4)がカテ —テル 1の水平方向に対して遠位端と同じ位置にあってもよい。 例えば、 高強度 パルス光伝送用ファイバー 2 遠位端 (高強度パルス光照射部 4) をカテーテル 1 内に引っ込ませ、 外に出ないようにすると水蒸気泡の発生がカテーテル 1内で始 まるため水蒸気泡が側方まで広がらず、 血管内腔に強い物理的圧力を加えないと いう利点がある。 このように、 高強度パルス光伝送用ファイバー 2 遠位端 (高強 度パルス光照射部 4) のカテーテル 1遠位端に対する相対的位置を調整すること により、 水蒸気泡の側方への広がり方をコントロールすることが可能である。 なお、 血液は高強度パルス光の吸収が大きく、 水に比べ発生する水蒸気泡の大 きさが小さくなる。 従って、 高強度パルス光を照射して水蒸気泡を発生させる局 所の血液を高強度パルス光照射時に生理食塩水等の浸透圧が体液に近く、 高強度 パルス光の吸収が小さい液体に置換しておくのが望ましい。 このような液体とし て、 生理食塩水の他、 透析液などの輸液等が用いられる。 このような液に置換す ることにより、 高強度パルス光のエネルギーが十分に該液に吸収され、 血管内腔 を観察するのに十分な大きさの水蒸気泡が容易に発生する。 この場合、 本発明の 血管内視鏡装置のカテーテル内に送液手段を組込み、 該送液手段を用いて生理食 塩水等を血管内の高強度パルス光が照射される部分、 すなわち高強度パルス光照 射部分の照射部近傍に注入すればよい。 送液手段は、 カテーテル内に設けられた 送液流路、 送液流路の遠位端に設けられた注入口、 流路とつながった液リザーバ
―、 送液用ポンプ等から構成される。 送液流路は、 例えばカテーテル内にル一メ ン 17を設け該ルーメン 17を送液流路としてもよいし、 またカテーテル 1内に別 途流路用チューブを設けてもよい。 この場合、 血管内に高強度パルス光が照射さ れ水蒸気泡が発生し始める局所的な血液部分を生理食塩水等で置換するため、 高 強度パルス光照射手段の高強度パルス光を血管内に照射する部分と送液手段の注 入口は互いに近接した位置に存在する必要がある。 例えば、 カテーテル 1内にル —メン 17を設けその中に高強度パルス光伝送用ファイバー 2を通すと共に、ルー メン 17内を通って生理食塩水等が送液されるようにすればよい。送液する生理食 塩水等の量は限定されないが、 従来のフラッシュ液を注入して観察する内視鏡で の送液量の 1/10〜1/1000程度の量で足りる。例えば、従来のフラッシュ液を注入 する方法では、 l〜2 mL/秒のフラッシュ液を注入する必要があるが、本発明で注 入する量は l mL/分程度で足りる。 この程度の送液ならば、血液の流れを阻害する こともなく末梢への酸素供給は確保できる。
高強度パルス光を血管内へ伝送する手段には、 カテーテル 1の遠位端部付近に 位置する、 高強度パルス光を照射する手段 (高強度パルス光照射部 4) および高 強度パルス光を高強度パルス光発生装置から該高強度パルス光照射手段に伝送す る石英ファイバー (光ファイバ一) (高強度パルス光伝送用ファイバー 2) が含ま れる。 本明細書において 「遠位端部付近」 とは、 高強度パルス光発生装置と連結 された端部 (近位端部) の反対側の端部に近い部分を意味し、 遠位端部および遠 位端部から数十 cm程度の部分を指す。
石英ファイバ一はカテーテル 1の中に含まれ、 その一端で高強度パルス光発生 装置と連結し、 もう一端で高強度パルス光照射手段 (高強度パルス光照射部 4) と連結している。 本発明で用いられる石英ファイバ一は、 直径 0. 05〜0. 3πιιιι程度 のきわめて細いものから、 可視的な太さのものまで、 カテーテル 1の中に収まり 高強度パルス光エネルギーを伝送できる限り、 広く種々の径のものを用いること ができる。
高強度パルス光照射手段は、 血管内に髙強度パルス光を照射するための手段で あり、 体外の高強度パルス光発生装置 (高強度パルス光源 6) で発生し、 石英フ アイバー(高強度パルス光伝送用ファイバー 2)内を血管に沿って伝送されてきた 高強度パルス光が血管内に照射され血液中に水蒸気泡が形成されるように照射す る。 この際、 高強度パルス光照射の方向は限定されない。 また、 上述のように高 強度パルス光伝送用ファイバ一 2は複数本分散して存在してもよい。
高強度パルス光照射により発生する水蒸気泡の最大寸法は横方向の直径が約 4 mm、 縦方向の長さが約 5匪であり、 存在時間は 100 z s〜300 ^ s程度である。 発 生する水蒸気泡の大きさは、 高強度パルス光の強度、 高強度パルス光を照射する ファイバーの直径を変えることによりコントロールでき、 さらに高強度パルス光 伝送用ファイバ一を複数存在させる場合はその配置を調整することによつても、 コントロール可能である。 高強度パルス光強度、 ファイバーの直径および複数の ファイバーの配置は、 観察しょうとする血管の太さに応じて適宜設定することが できる。 ファイバーの直径は、 好ましくは lOO i n!〜 lOOO mの間である。
高強度パルス光の強度 (パルスエネルギー) は、 限定されず適宜設定すること が可能である。
高強度パルス光のパルス幅も限定されないが、 10ns〜10ms、 好ましくは 100 /x s 〜l ms、 さらに好ましくは 150 S〜250 Sである。 なお、 パルス幅は半値全幅で 示される。
なお、 高強度パルス光照射は、 血流の拍動、 すなわち拍動血流に遅延同期する のが望ましい。 血流は拍動流であり、 血流が流れている、 すなわち血流の運動ェ ネルギー (動圧) が大きいときは、 気泡による血液排除は血圧 (静圧) に加えて 動圧にも影響を受け、 大きい体積の血液排除は難しい。 逆に、 血流が完全に止ま つてしまうと、 血液は非ニュートン性流体であるので、 粘性が大きくなりやはり 気泡により血液を排除しにくくなる。 従って、 拍動血流速が低下してきた時点で
(血流が止まる前に)、 最適な血液排除のタイミングがある。 これは、 心電図から の心拍情報に観察血管に固有の遅延時間を設定することでタイミングを検出でき る。 この場合、 心電図計とレーザ発生装置を電子的に接続し、 拍動血流が低下し た時点に高強度パルス光が照射されるように、 心電図信号を遅延ジェネレータを 通して、 高強度パルス光発生装置に伝達すればよい。 どれくらいの時間遅延をか けるかは、 心電図計、 遅延ジェネレータおよび高強度パルス光発生装置の組合わ せにより適宜決定できる。 心電図計から拍動血流が低下した時点に高強度パルス 光が照射されるような信号を伝達するタイミングも当業者ならば公知の心周期、 大動脈血流速および心電図の関係から容易に決定できる。 例えば、 冠状動脈の場 合大動脈血流速が大きい収縮期には血液はほとんど流れず、 大動脈血流速が小さ い拡張期に血液が流れる。 従って、 冠状動脈の血流速が最大になるのは、 心電図 における T波出現後 Ρ波出現の間にあり、 高強度パルス光の照射タイミングは ρ 波出現から QRS波消失までの間が望ましい。 さらに、 本発明の内視鏡装置のカテ 一テルに圧覚センサ等を配設し、 該センサにより血流の拍動をモニタし、 拍動血 流が低下した時点に高強度パルス光が照射されるようにしてもよい。この場合も、 圧覚センサと高強度パルス光発生装置が電子的に接続され圧覚センサからの信号 が遅延を設けて高強度パルス光発生装置に伝えられる。 パルス照明光等の診断ま たは治療用の光は、 高強度パルス光発生装置からの信号を伝達し、 遅延して照射 されるようにしてもよいし、 心電図計または圧覚センサからの信号を伝達し、 高 強度パルス光発生装置よりさらに遅延して照射されるようにしてもよい。 この場 合の遅延時間も適宜設定することができる。 好ましい遅延時間はレーザ照射条件 等により異なるが、例えば数十 sから数百/ であり、実際に本発明の装置を用 いて観察しょうとする血管中で遅延時間を変えてレーザ照射と照明光照射を行い、 最も適切な像が得られる時間を選択すればよい。
図 6に本発明の内視鏡装置で発生する水蒸気泡の模式図を示す。 図に示すよう に、 カテーテル 1 中のレーザ伝送用ファイバ一 2からレーザが照射され、 カテー テル 1前方部分に水蒸気泡が発生する。
前述のように水蒸気泡の発生時間は 200 ^ s〜300 ^ s程度と短く、肉眼で観察不 可能である。 従って、 気泡を発生させ血液が排除される極めて短い時間内に血管 内腔に診断または治療用光を照射し効果を発揮させるためには、 例えば可視光を 照射して血管内腔を観察するためには、 水蒸気泡の発生に合わせて、 照射用フラ ッシュランプで、 血管内をパルス照射する。 例えば、 可視光を照射する内視鏡の 場合、 血管内をパルス照明し時間分解撮像を行う。 このためには、 高強度パルス 光の照射と診断または治療用パルス照射光の照射の間に遅延を設ければよい。 遅 延を設けるには、 例えば遅延パルスジェネレータ 8を用いればよい。 遅延の時間 は、 用いる高強度パルス光発生装置および診断または治療用光照射装置の組み合 わせに応じて、 また高強度パルス光のパルス幅等に応じて、 水蒸気泡の大きさが 最大付近のときにパルス照射するように適宜設定すればよい。
本発明の血管内診断または治療用装置において診断または治療用光として用い られる光は限られず、 その目的に応じて種々のものを用いることが可能である。 光の波長および光源の種類により種々の診断および治療が可能になる。 従来より 光照射手段を有するバルーンカテーテルを用いてバルーン拡張により血流を閉止 した上で光を照射し、 種々の治療が行われており、 また光照射手段の光照射部を 血管内腔壁に接触させて光を照射し、 種々の治療が行われていた。 本発明の装置 を用いれば、 血流を閉止することなく、 また光照射部を血管内腔壁に接触させる ことなく、 光を照射し、 種々の治療を行うことが可能である。 従って、 光を照射 して行う公知の血管内腔の診断または治療のすべては本発明の装置を用いて行う ことが可能である。
診断または治療用光として、 紫外光、 可視光、 近赤外光、 赤外光のいずれも用 いることができる。 また、 固体レーザ、 半導体レーザ、 色素レーザ、 可変波長近 赤外レーザ、 オプティカルパラメトリックオシレーター (0P0)、 ラマンレーザに より発生する光およびこれらに非線型光学変換装置を結合して発生し得る光、 な らびにフラッシュランプをも用いることができる。 ここで、 非線型光学変換装置 を結合して発生し得る光とは、 光源から発生した光を非線型光学変換装置を通す ことにより得られる光をいう。 また、 本発明の診断または治療用光は高強度光で あってもよい。
本発明の装置を用いて行うことができる血管内腔の診断および治療は限定され ないが、 例えば以下の診断、 治療が挙げられる。
可視光を照射することにより、 血管内腔の像を得、 種々の診断を行うことがで きる。 この場合、 本発明の装置を血管内視鏡装置として用いることができる。 こ の場合の可視光としては、 フラッシュランプを用いればよい。 該血管内視鏡装置 については後述する。
波長 400 1以下の紫外光は、 血管弛緩のために用いることができる。 くも膜下 出血等により組織内で出血したとき、 血液が組織の血管周囲を覆い、 それが原因 で血管が収縮し、血管攣縮が生じる。この際、弱い紫外光を照射することにより、 血管が弛緩し、 攣縮を抑制することが可能である。 血管弛緩のためには、 例えば 連続紫外 He- Cd レーザを用いて、 325nmの紫外光を照射する。 この際の血管壁に 照射する平均光エネルギーは、 10mJ/mm2程度が望ましい (中井完治 他、 脳血管 攣縮、 VOL. 14、 46 低出力紫外線予防的照射による血管攣縮抑制効果、 中外医学 社、 1999年 6月 10 日発行)。 また、 KrF (krypton- fluoride)エキシマレーザ (波 長 248nm) を照射してもよい。 照射は例えば、 1〜数百 Hzの繰り返し数で、 0.1
〜10fflJ/pulse/mni2で行えばょレ ( Yuj i Morimoto et al. , Photochemistry and hotobiology, 1998, 68 (3) : 388-393)。さらに、アルゴンイオンレーザを用いて、 351nmの紫外光を照射することもできる(H. Matsuo et al., Lasers Med Sci 2000, 15: 181-187) o 血管を弛緩させる光の照射条件等は他に、 Yuji Morimoto et al. , Proceedings of Laser-Tissue Interaction VII, 126/SPIE, Vol. 2681; Yuji Morimoto et al. , Proceedings of Laser-Tissue Interaction VIII, SPIE Vol. 2975; Kanj i Nakai et al. , Proceedings of Laser-Tissue Interaction IX, SPIE, Vol. 3254; Yuj i Morimoto et al. , Proceedings of Laser-Tissue Interaction X: Photochemical, Photo thermal, and Photomechanical, SPIE Vol. 3601 等を参照 に決定することができる。
一方、 紫外光とは反対に波長 800nm以上の近赤外から赤外光を照射すると照射 部分で熱が発生し、 血管を収縮させることができる。 例えば、 癌に罹患している 組織中の血管内で近赤外から赤外光を照射することにより血管収縮により血液流 を止めることができ、 癌細胞への養分補給を断ち、 癌細胞を死滅させることが可 能である。例えば、チタンサファイアレーザにより 800 Iの光を照射すればよい。 また、 可視光の照射により、 血管を弛緩または収縮させることができる。 例え ば、 アルゴンイオンレーザにより波長 458nmまたは 514.5 nmのレーザ光を照射す ればよい(H. Matsuo et al., Lasers Med Sci 2000, 15: 181-187) 0 さらに、 弱 い紫外光の照射によっても血管を収縮させることができる。
このように紫外光、 可視光、 近赤外光または赤外光を適宜強さを変えて照射す ることにより血管の弛緩および収縮を制御することができる。
また、 本発明の血管内診断または治療用光照射手段によりレーザ光を照射して 動脈硬化の粥腫または血管内の血栓を破壊し、 血管形成術を行うことができる。 血管形成術とは、 動脈硬化で血管の内腔が狭くなり (狭窄)、 細くなつた血管に対 して、 粥腫を破壊したり、 あるいは血管内に形成された血栓を破壊したりする血 管の中からの治療をいう。 レーザを用いての血管形成術は、 狭窄 (狭くなる) あ るいは閉塞 (詰まる) している動脈にレーザのカテーテルを挿入し、 レーザ光の エネルギーを使用して病変部位を蒸散あるいは焼灼することにより狭窄や閉塞を 治療する方法である。 本発明の装置を用いて血管形成術を行う場合は、 診断また は治療用光として Ho:YAGレーザ (波長 2.08 m)、 キセノン 'クロライド ·ェキ シマレ一ザ (波長 0.308 m)、 C02レーザ (波長 6^DI)、 Nd:YAGレーザ (波長
1.06 m) 等を病変部に照射すればよい (G. J. Gillen et al. , Journal of Medical Engineering & Technology, Volume 8, Number 5 (September/October 1984), pages 215-217; MICHAEL ELDAR et al., JACC Vol.3, No.1 January 1984:135-7; Karl K. Haase et al. , Lasers in Surgery and Medicine 11 :232-237 (1991))。
さらに、 動脈硬化の粥腫部分に蓄積したコレステロールのエステル結合を切断 することにより粥腫を緩和し動脈硬化を治療することも可能である。 この場合に は、 フリー ·エレクトロンレーザ (波長 5.75 Π1) を照射すればよい。
照射する特定の波長の光は、 フラッシュランプを特定波長のフィルターを通し て、 所望の波長の光のみを光ファイバ一で伝送すればよい。 また、 水蒸気泡を発 生させるためにも用いられる高強度パルス光であるオプティカルパラメトリック ォッシレーター (0P0; Optical Parametric Oscillator) により発生するパルス 光を用いて特定の波長の光を照射してもよい。
さらに、 本発明の装置を光化学治療 (Photodynamic Therapy: PDT、 光力学的治 療ともいう) に利用することができる。 ここで、 PDT (光化学治療) とは、 特定の 病変部に親和性を有する光増感剤 (PDT 薬剤) を病変部に特異的に集積させ、 特 定波長を有する光を照射することにより、 選択的に病変部組織を傷害壊滅させる 治療法をいう。 光照射により病変部に取り込まれた光増感剤が励起され、 増感剤 のエネルギーが病変部内に存在する酸素に移乗して活性な一重項酸素を生成し、 該活性酸素が病変部の細胞を壊死させるというメカニズムが提唱されている。 PDT により動脈硬化における粥腫を傷害壊滅させ動脈硬化を治療することが可能であ る。
PDTにおいては、 病変部に集積され得る増感剤 (PDT薬剤) を投与する必要があ るが、 本発明の装置と組合わせる PDT薬剤は限定されず公知の PDT薬剤をその吸 収波長の光と組合わせて用いることができる。 このような PDT薬剤として、 種々 のポルフィリン誘導体が報告されている (特開平 9-124652 号公報、 W098/14453 号公報、 特開平 4- 330013号公報、 特許第 2961074号公報)。 また、 クロリン系薬 剤である ATX-S10 (670nm) (Iminochlor in aspart ic ac id 誘導体、 (東洋薄荷ェ 業株式会社、 平成 12 年株式会社光ケミカル研究所に権利譲渡、 特開平 6-80671 号公報)、 NPe6 (664nm) (mono- L- aspartyl clilor in e6、 特許第 2961074号公報)、 mTHPC (652nm) , SnET2 (660nm) (t in et iopurpur in, ミラバント ·メディカル · テ ク ノ ロ ジ 一 ズ) 、 AlPcS (675nm) (c loro aluminium sulphonat ed phthalocyanine)、 BPD-MA (690nm) (benzoporphyrin derivat ive monoac id ring A、 QLT社)、 Lu-tex (732nm) (Lutet ium Texaphyrin)等も好適に用いることができる (慣用名、 吸収波長を示し、 さらに一般名、 入手先、 文献を示してある)。
これらの薬剤の投与は、薬剤をリン酸緩衝塩溶液等の適当な緩衝液に溶解させ、 必要に応じて医薬的に許容できる添加物を添加する。 添加物としては、 有機溶媒 等の溶解補助剤、 酸、 塩基等の pH調整剤、 ァスコルビン酸等の安定剤、 ダルコ一 ス等の賦形剤、 塩化ナトリウム等の等張化剤などが挙げられる。 投与方法は、 限 定されず、 静脈注射、 筋肉注射、 皮下注射、 経口投与等により投与すればよい。 また、投与後の日焼け症を低減するために病変部に直接投与してもよい。例えば、 治療しょうとする疾患が動脈硬化や前立腺肥大症の場合、 血管カテーテルや尿道 カテーテルにニードル、 薬剤注入部等の薬剤投与手段を配設しドラッグデリバリ
—カテーテルとして、 薬剤を局所的に投与してもよい。 PDT 薬剤の投与量は限定 されず、 静脈注射等により全身投与する場合は、 0. 01〜10(kg/kg体重、 好ましく は l〜5mg/kg体重である。 局所投与の場合は、 例えば数/ x g/ml〜数 mg/mlに調製 した薬剤を数 l〜数 ml直接病変部に注入等により投与すればよい。
本発明の装置を用いて PDTを実施する際は、 上述のようにあらかじめ血管壁の 動脈硬化部の粥腫部分等の病変部に PDT薬剤を集積させておき、 その後本発明の 装置を用いて高強度パルス光を照射して、 血管内に水蒸気泡を発生させ、 血液を 一時的に排除し、 PDT 薬剤に吸収され得る光を診断または治療用光として照射す ればよい。 本発明の装置において治療のために照射する光の種類は限定されない が、 連続もしくはパルスレーザ光または波長可変のオプティカルパラメトリック ォッシレ一夕一 (0P0 ; Opt ical Paramet ric Osc i l lator) により発生する光が望 ましい。 照射する波長は 600nmから 800 Iであり、 用いる PDT薬剤の吸収波長に 近い波長の光を用いればよい。 特に 0P0により発生する光は波長を変えることが でき、種々の PDT薬剤に対応することができる。レーザとしては、半導体レーザ、 色素レーザ、 可変波長近赤外レーザの二遁倍波等を好適に用いることができる。 本発明の装置においては、 水蒸気泡が発生したときに、 診断または治療用光を照 射するので、 照射光も水蒸気泡の発生に適合させて、 パルス光とする。 ここで、 パルス光とは、 パルス幅が lms以下のものをいう。 また、 連続光は、 ライトチヨ ッパーを用いて断続させ、 パルス光として照射することもできる。
以下、 本発明の血管内診断または治療用装置の一例である可視光を用いた血管 内視鏡装置について図 2に基づいて詳述する。 本発明の他の血管診断用または治 療用装置も診断または治療のために照射する光の種類が違う点、 撮像手段を必要 としない点で異なるが、 血管内視鏡装置と同様に設計、 組立てをすることが可能 であり、 また同様の方法で用いることができる。
パルス照明手段は、パルス照明光源 11としてフラッシュキセノンランプ、 フラ ッシュハロゲンランプ等を有する照明光発生装置、 赤外カツ卜フィルタ、 光量制 御用シャツ夕、 集光レンズ、 照明光を光源から照明光を血管内に照射する部分に 伝送する光ファイバ一等を含む。 照明光発生装置、 光ファイバ一が連結され、 照 明光発生装置で発生し集光レンズで集光された照明光が光ファイバ一に導入され ライトガイド 10中を通って、観察しょうとする血管内部まで伝送され、光フアイ バー遠位端より血管内が照明される。 光ファイバ一は高強度パルス光照射手段と 同様に石英ガラス製のものを用いればよい。また前記照明光発生装置の代わりに、 カテーテル遠位端部に LED (Light Emi t t ing D iode) を有していてもよく、 この 場合も LEDの発光と高強度パルス光照射の間に遅延を設けて制御すればよい。 パルス照明光のパルス幅は、 高強度パルス光のパルス幅より小さく設定する。 このような設定により水蒸気泡が存在している間に、 パルス照明を行うことがで き確実に撮像することが可能である。
ライトガイド 10遠位端 (照明部 9) のカテーテル 1遠位端に対する位置は限定 されず、 カテーテル 1遠位端からライトガイド 10遠位端 (照明部 9) が飛び出し ていてもよいし、 ライトガイド 10遠位端 (照明部 9) がカテーテル 1内に引っ込 んでいてもよいし、 またライトガイド 10遠位端 (照明部 9) がカテーテル 1の水 平方向に対して遠位端と同じ位置にあってもよい。 例えば、 カテーテル 1遠位端 からライトガイド 10遠位端 (照明部 9) が飛び出しているとカテーテル 1で影が できることなく血管内を照明できるので有利である。
高強度パルス光を照射し、 水蒸気泡ができ水蒸気泡が消失するまでに、 好まし くは水蒸気泡の大きさが最大付近の時に、 パルス照明を行うことにより血管内腔 の像を静止画像として得ることができる。 また、 高強度パルス光を一定の繰り返 し周波数でパルス照射し、 連続的に水蒸気泡を発生させ、 水蒸気泡の発生に合せ てパルス照明することにより、 血管内腔像を動画として得ることができる。 この 際の繰り返し周波数は例えば、 20Hz程度である。
血管内腔の像は撮像手段により得ることができる。 撮像手段において、 光ファ ィバー、 撮像素子 14、 像処理部 15、 モニタ一 16等が連結されており、 光フアイ バーの遠位端にはセルホックレンズ等の対物レンズが配設され、観察部 12を構成 する。血管内腔像は反射光として、カテーテル 1のイメージガイド 13の遠位端に 設置されたレンズに入り光ファイバ一中を伝送し、 血管内腔像として可視化され る。
この際、 イメージガイド 13の遠位端の観察部 12に存在する対物レンズで集光 され、光ファイバ一を通りテレビカメラの撮像素子 14上に像が結像される。 この 際、 レンズとテレビカメラとの間にアイピースを備えていてもよい。 アイピース は、 イメージガイド 13を通ってきた像をテレビカメラの撮像素子 14上に結像さ せる装置であり、 拡大レンズ、 焦点調節機能、 倍率調整機能、 像回転機能、 光軸 調整機能当を必要に応じて備える。テレビカメラは CCD等の撮像素子 14を有して いるものを用いればよい。 この際、 パルスジェネレータにより、 CCD のゲートを 水蒸気泡の発生に合わせることにより血管内腔像を得ることができる。撮像の際、 発生した水蒸気泡により血液が排除された部分の血管内腔壁を観察することがで きる。
この際、 撮像する血管内腔の位置は、 通常の血管では直視方向でよいが、 血管 内視鏡が心臓を対象とする心臓鏡である場合や、 太い血管を対象とする場合は、 レンズの向き等を変化させることにより自由に設定できる。 レンズの向きの変更 やレンズの焦点合わせは、 モータ等により行うことができる。 また、 プリズム等 を用いても血管内腔の観察方向を変更することができる。撮像素子 14に結像した 像は、 モニター 16に写し出され、 必要に応じてビデオに像が記録保存される。 図 7に高強度パルス光照射、 水蒸気泡発生および診断または治療のためのパル ス光照射 (血管内視鏡の場合は照明のためのパルス照明) の時間的関係の一例を 示す。 図に示すように、 高強度パルス光が 200 Ai Sのパルス幅で照射され、 パルス 光照射と同時に水蒸気泡が発生し、体積が増加し極大となった後に体積が減少し、 発生から 100〜300 Sで消失する。 診断または治療のためのパルス照射光は水蒸 気泡の体積が最大付近のときに照射するように、 高強度パルス光の照射に対して 若干遅延させて発光させる。 パルス照射光のパルス幅は、 水蒸気泡が最大付近に あるときに作用 (血管内視鏡の場合は撮像) ができるように、 高強度パルス光の パルス幅に比べ小さい。 高強度パルス光の照射、 水蒸気泡の発生、 診断または治 療のためのパルス照射を短い間隔で繰り返すことにより、 血管内腔の診断または 治療を効果的に行うことができ、 特に血管内視鏡においては像を動画として得る ことができる。
イメージガイド 13遠位端 (観察部 12) のカテーテル 1遠位端に対する位置は 限定されず、 カテーテル 1遠位端からイメージガイド 13遠位端 (観察部 12) が 飛び出していてもよいし、 イメージガイド 13遠位端(観察部 12) がカテーテル 1 内に引っ込んでいてもよいし、 またイメージガイド 13遠位端 (観察部 12) が力 テーテル 1の水平方向に対して遠位端と同じ位置にあってもよい。 例えば、 カテ —テル 1遠位端からイメージガイド 13遠位端 (観察部 12) が飛び出していると カテーテル 1で視野が遮られることなく前方を撮像できるので有利である。
本発明の血管内視鏡装置は、さらに診断または治療用手段を有していてもよい。 診断または治療用手段とは、 血管内を機械的に処理する手段をいい、 例えばディ レクショナル ·ァテレクトミー(方向性冠動脈切除術: DCA)装置、血栓吸引装置、 ロー夕ブレー夕一等が挙げられる。 ディレクショナル ·ァテレクトミーとは血管 内に特殊な超小型カンナやヤスリを入れて、 血流を回復させる治療であり、 血管 にたまったァテロームなど粥状物質をカンナで削り、 体外に出す。 血栓吸引は血 管内にできた血栓を吸引し除去する治療である。 ロー夕ブレーター装置は先端部 分が高速度で回転し、 動脈硬化組織をやすりのように削り取つていく。 この先端 部は正常血管壁には損傷を与えず硬い病変部のみを削るようにできている。 バル —ン拡張を含めた多くの方法が石灰化を伴う硬い病変に対しては効果がないのに 対して、 ロータブレーター装置は高度に石灰化した病変に対しても有効であるこ とを特徴とする。
上述のように本発明の装置により血管内への高強度パルス光の照射、 水蒸気泡 の発生、 パルス照明を短い間隔で繰り返すことにより、 血管内の像を動画として 得ることができる。 この時に、 像を観察しながら血管内の病変部を発見し前記診 断または治療用手段装置で血管内の診断または治療を行うことができる。
ディレクショナル ·ァテレクトミーは、 小型カンナまたはヤスリ、 それらを操 作部と連絡するガイドワイヤーおよび操作部を含むが、 本発明のカテーテル状の 内視鏡装置の遠位端部に小型カンナまたはヤスリを配設し、 カテーテル内にガイ ドワイヤーを通し、 該ガイドワイヤーにより小型カンナまたはヤスリと外部の操 作部を連絡し、 操作部で操作して小型カンナまたはヤスリで動脈硬化粥腫部や血 栓を削り取る。 小型カンナまたはヤスリは遠位端部にあるハウジング中に収納さ れ、 ハウジングにはウィンド一が開いており、 ウィンド一を動脈硬化組織等に押 しっけ、 小型カンナまたはヤスリを前進させることにより動脈硬化組織の切除を 行う。 上記のように本発明の内視鏡装置を用いて血管内腔の像を得て動脈硬化部 位を発見し、 その部位をディレクショナル ·ァテレクトミー装置を用いて切除す ればよい。
血栓吸引装置は、 吸引器と吸引ポンプからなり、 本発明のカテーテル状の内視 鏡のカテーテル内に吸引器が配設され、 一端はポンプと連絡している。 上記のよ うに本発明の内視鏡装置を用いて血管内腔の像を得て血栓が生じている部位を発 見し、 その血栓を血栓吸引装置で吸引除去すればよい。
さらに、 口一夕ブレー夕一装置は、 口一夕ブレー夕一部位、 それを操作部と連 絡するガイドワイヤーおよび操作部を含むが、 本発明のカテーテル状の内視鏡装 置の遠位端部に口一夕ブレーターを配設し、 カテーテル内にガイドワイヤーを通 し、 該ガイドワイヤーにより口一夕ブレーターと外部の操作部を連絡し、 操作部 で操作して口一夕ブレー夕一で動脈硬化粥腫部や血栓を削り取る。 ロー夕ブレー 夕一は特に人工ダイヤモンドのついたヤスリを毎分十数万回転させるので、 硬く なった基質化血栓の治療にも用いることもできる。 上記のように本発明の内視鏡 装置を用いて血管内腔の像を得て動脈硬化部位や血栓を発見し、 その部位をロー タブレーター装置で削除を行えばよい。
また診断のための手段には、 生検のための装置等が挙げられる。 生検のための 装置は、 針部、 カイドワイヤーおよび操作部からなり、 針部と操作部はガイドヮ ィヤーを介して連絡しており、操作部で操作し針部で血管内腔の組織を採取する。 針部は、 本発明の装置の遠位端に配設され、 上記のようにそれをガイドワイヤー を通して操作部で操作する。 生検のために組織の一部を採取するという点で診断 用装置であるが、 針部で病変部を除去することもできるので、 治療用装置でもあ る。 上記のように本発明の内視鏡装置を用いて血管内腔の像を得て病変部を発見 し、 その部位を生検のための装置で切除を行えばよい。
本発明は高強度パルス光発生手段および高強度パルス光を伝送する高強度パル ス光伝送手段を有し、 高強度パルス光を血管内に照射し水蒸気泡を発生させ、 血 管内の血液を一時的に排除しうる、 血管内診断または治療用装置を用いて、 血管 内に高強度パルス光を照射し血液中に水蒸気泡を発生させ血液を一時的に排除し た上で、 血管内診断または治療用光を照射して、 血管内腔を診断または治療する 方法をも包含する。 一例として、 高強度パルス光発生手段および高強度パルス光 を伝送する高強度パルス光伝送手段を有し、 高強度パルス光を血管内に照射し水 蒸気泡を発生させ、 血管内の血液を一時的に排除しうる、 血管内視鏡装置を用い て、 血管内に高強度パルス光を照射し血液中に水蒸気泡を発生させ血液を一時的 に排除した上で、 可視光を照射して血管内腔を内視する方法が挙げられる。
さらに、 本発明は高強度パルス光発生手段および高強度パルス光を伝送する高 強度パルス光伝送手段を有し、 高強度パルス光を流体が入った管内に照射し水蒸 気泡を発生させ、 管内の流体を一時的に排除しうる、 管内の観察または修理用装 置をも包含する。 該管内の観察または修理用装置は、 観察または修理用光を照射 し管内壁または管内接続部等における観察または修理を可能にするパルス光照射 手段を有する。 例えば該管内の観察または修理用装置は、 管内をパルス照明させ 光学的観察を可能にする照明光照射手段、 照明光により照明された管内壁を撮像 する撮像手段を有する。 該装置の利用に適した流体の含まれる管は、 観察または 修理を行おうとする管内を該観察または修理のために用いる光が透過しない流体 または液体が含まれる管である。 このような流体または液体として、 光の吸収 - 散乱体が含まれ光の透過が困難な流体または液体が挙げられ、 具体的にはトルェ ン等の溶剤、 石油等の鉱物油、 牛乳や清涼飲料水等の飲料水、 不透明汚水等が挙 げられる。 該装置による観察または修理に適した管の管内径は数腳から十数丽 である。 この程度の径ならば大きな音圧波を発生させずに水蒸気泡を発生させる ことができる。
本装置が利用できる管としては、 上記溶剤、 鉱物油、 牛乳、 清涼飲料水、 不透 明汚水等が含まれた、 化学工業、 食品工業の製造プラントや汚水処理プラントに おいて用いられる管等が挙げられる。 この際の管の材料も限定されず、 金属、 ゴ ム、 シリコーン樹脂等の合成樹脂など、 上記工業分野において管の材料として用 いられるものならば、 いずれも本発明の装置を用いた観察 ·修理の対象となる。 高強度パルス光の照射の方法は、 高強度パルス光発生手段および高強度パルス 光を伝送する高強度パルス光伝送手段を有し、 高強度パルス光を血管内に照射し 水蒸気泡を発生させ、 血管内の血液を一時的に排除しうる、 血管内診断または治 療用装置と同様であり、 観察または修理用光の照射方法、 照射タイミングも高強 度パルス光発生手段および高強度パルス光を伝送する高強度パルス光伝送手段を 有し、 高強度パルス光を血管内に照射し水蒸気泡を発生させ、 血管内の血液を一 時的に排除しうる、 血管内診断または治療用装置と同様である。 観察用光として は可視光が用いられ、 修理用光としては例えばレーザ光、 紫外光、 可視光、 赤外 光、 近赤外光が用いられる。
具体的な用途としては、 管内の破損の発見または修理、 管内の異物の発見、 除 去等が挙げられる。 該装置における修理とは、 管内を正常な状態にすることをい い、 異物の除去等も含む。 例えば、 上記の食品工業の製造プラントにおいて、 飲 料用流体の送液管内の微生物汚染が問題になることがある。 この場合、 本発明の 装置を用いることにより、 管内に形成された微生物のコロニーを発見することが でき、 さらに修理用の光を用いて該微生物を死滅させることができる。 例えば、 紫外光の照射により微生物を死滅させることができ、 また赤外光の照射により熱 的に微生物を死滅させることもできる。 以下、 本発明の実施例に基づき具体的に説明する。 もっとも本発明は下記実施 例に限定されるものではない。
実施例 1
本実施例で用いた内視鏡装置を図 5に示す。 図 5に示すように、 ステンレスス チール製の長さ約 3 cm、内径 0. 8cmのシース 23内に、細径内視鏡 を設置した。 細径内視鏡 22の中にはイメージガイド 20およびライトガイド 21を配設した。 レーザ伝送用ファイバ一 19をそれに沿わせて設置し、 これらをカテ一テルシース 18の中に入れた。 この際、 細径内視鏡 22、 すなわちイメージガイド 20およびラ ィトガイド 21の遠位端をレーザ伝送用ファイバ一 19より若干飛び出させた。 レ 一ザ伝送用光ファイバ一 19、イメージガイド 20中の撮像用の光ファイバ一は同一 の石英製のものを用いた。 ライトガイド 21はプラスチック製のものを用いた。 レ 一ザ伝送用ファイバー 19の径は、 約 0. 6删、 ライトガイド 21 とイメージガイド 20を一体化させた細径内視鏡 22の径は約 0. 7nmiであった。 レーザ伝送用光ファ ィバー 19は Ho :YAGレーザ発生装置 24 (LASE 1-2-3SCHWARTZ (ELECTRO-OPTICS 社 (米国))) と接続した。 パルス光照明用のライトガイド 21のパルス照明光伝送 用の光ファイバ一としては数本のフアイバーを用いた。 パルス照明光伝送用の光 ファイバ一は集光用レンズ 26を介してフラッシュランプ 25 (ファイバービデオ フラッシュ MODEL FA-1J 10TS (日進電子工業株式会社)) と接続した。 図 5中、 集光レンズ 26の両側の太い白線は光を示す。上記 Ho :YAGレーザ発生装置 24とフ ラッシュランプ 25 は、 遅延ジェネレータ 27 (デジタルディレイジェネレータ BNC555Series (セキテクノトロン株式会社)) を介して連結させた。 イメージガ ィド 20の光ファイバ一の遠位端にセルホックレンズを配設し、反対側を CCDカメ ラ 28 (内視鏡 3 CCDビデオカメラシステム MV-5010A (株式会社町田製作所製)) と接続した。さらに、 CCDカメラ 28を RGBケーブルでモニター 29(PVM- 9040 (SONY 製)) と接続し、 血管内腔像をモニタ一 29で観察できるようにした。
本実施例で用いた摘出ブタ冠状動脈およびブ夕血液は、 東京都中央卸売市場食 肉市場より入手した。 ブ夕冠状動脈 30は長さ約 5 cmに切断して使用した。 ブ夕 冠状動脈 30の一端を結紮し、内部に生理食塩水またはへパリン添加ブ夕血液を入 れ、上記のレーザ伝送用光ファイバ一 19、 ライトガイド 21およびイメージガイド 20を配設したカテーテルシース 18の遠位端部を生理食塩水またはブ夕血液中に 入れ、 レーザを照射しないで、 パルス照明光をパルス幅 10 Sで照明し、 CCD力 メラ 28で得られた血管内腔像を、 モニタ一 29に表示させると共にビデオで記録 した。 さらに、 ブタ血液を入れたものについては、 レーザを照射し水蒸気泡を発 生させて撮像した。 このときのレーザ強度は約 200mJ/pul se、 パルス幅は約 200 sであった。 遅延ジェネレータにより遅延させ CCDカメラで得られた血管内腔 像を、 モニターに表示させると共にビデオで記録した。
図 8に、 ブタ冠状動脈内に生理食塩水を注入したときの血管内腔の写真を、 図 9にブ夕冠状動脈内にブタ血液を注入したときの血管内腔の写真を、 図 1 0にブ 夕冠状動脈内にブ夕血液を注入し、 パルスレーザを照射したときの血管内腔の写 真を示す。 図 9に示すように、 ブ夕冠状動脈にブ夕血液を入れ、 レーザ照射しな いで撮像した場合は、 血液が存在するため、 像全体が赤色になり血管内腔は見る ことができなかった。 一方、 図 9に示すように、 ブタ冠状動脈に透明な生理食塩 水を入れた場合は血管内腔を観察することができた。 また、 図 1 0に示すように 血液を入れレーザを照射し水蒸気泡を発生させた場合も、 水蒸気泡によりカテー テル前方部分の血液が一時的に排除されるため血管内腔を観察することができた。 生理食塩水を入れた実験は、 従来法のフラッシュ液を注入しての内視鏡検查を模 倣しており、本発明の高強度パルス光誘発気泡を利用した血管内視鏡装置により、 フラッシュ液を注入して観察する従来の内視鏡検査と同様に、 血管内腔像が得ら れることがわかった。
実施例 2
シリコーンチューブ中に牛乳を充填し、 本発明の内視鏡装置を用いてチューブ 内壁を観察した。 用いた内視鏡装置は実施例 1と同じであった。 内径 3 mmのシリ コーンチューブを切り開き、 内部に赤色の耐水性ィンクで着色した紙を貼りつけ シリコーンチューブを再度閉じた。 次いで、 該シリコーンチューブ内に内視鏡装 置のレーザ伝送用光ファイバ一 19、 ライトガイド 21およびイメージガイド 20を 配設したカテーテルシース 18の遠位端部をチューブ内に挿入し、チューブをチュ
—ブ内に牛乳が充填されるように牛乳内に入れた。 次いで、 パルスレーザを照射 し、 水蒸気泡を発生させて撮像した。 このときのレーザ強度はレーザ照射用ファ ィバ一端で 200mJ/pulseまたは 450mJ/pulseであった。パルス幅は約 200^ sであ つた。 遅延ジェネレータにより遅延させ CCDカメラで得られた血管内腔像を、 モ 二夕一に表示させると共にビデオで記録した。 遅延時間は、 レーザ強度が
200mJ/pulseの場合は、 70 sまたは 140 sであり、 レーザ強度が 450mJ/pulse の場合は、 70 S、 105 S、 140/is、 175 Sおよび 210 Sであった。 この際コン トロールとして、 レーザを照射しないで撮像した。 また、 チューブ内に牛乳を充 填させず空気のみで満たされたものを用い同様に撮像を行い、 これを空気中コン トロールとした。 なお、 レーザ強度が 450mJ/pulseの場合は各遅延時間で撮像し た画像について、 シリコーンチューブ内の画像 (明るく見える部分) の大きさ及 び明るさを測定し、 遅延時間 70 xsのときの値を 1とした場合の相対値として表 した。 画像の大きさは、 ピント位置より手前に散乱液体 (牛乳) がある場合はぼ けて大きくなり、 ピント位置以遠まで散乱液体 (牛乳) が排除された場合は、 ピ ントが合うので小さくなる。 また、 画面の明るさ、 は散乱液体 (牛乳) がどの程 度、 観察視野 (照明光があり、 そこを見られる部分) に存在するかを示し、 暗く なるという事は、 観察視野内の散乱液体が排除されていることを示す。 得られた 画像を、 色彩処理ソフト (Photoshop (Adobe社、 米国)を用いて画像を L*a*b*表色 系で表し、大きさは Lab画像において明度が 20以上となった部分の半径をノギス で測定し、 明度は Lab画像中で最も明るい部分を測定した。
結果を図 1 1および図 12に示す。図 1 1は遅延時間が 70^s(0.05deg)であり、 図 1 1A がレーザ強度 200mJ/pulse (充電電圧 900V)、 図 1 1B がレーザ強度
450mJ/pulse (充電電圧 1000V)、 図 1 1Cがレーザ照射なし (コントロール)、 図
1 1 D が空気中コントロールの撮像結果を示す。 図 1 2は遅延時間が 140M s (0. ldeg)であり、 図 12Aがレーザ強度 200mJ/pulse (充電電圧 900V)、 図 1 2B がレーザ強度 450mJ/pulse (充電電圧 1000V)、 図 1 2Cがレーザ照射なし (コン 卜ロール)、 図 12Dが空気中コントロールの撮像結果を示す。 水蒸気泡が発生し ない場合は照明部および観察部の近傍に牛乳が存在するので照明部から発した照 明光は牛乳により拡散反射され撮像された画像は白く光り明度も大きい。 一方、 小さい水蒸気泡が発生した場合はシリコーンチューブ内側の赤紙が撮像されるの で赤く見え、 明度も小さい。 また、 十分な大きさの適切な水蒸気泡が発生した場 合は、 照明部および観察部近傍の牛乳が排除され、 牛乳による拡散反射はなくな り、 画像には何も写らない (空気中コントロールと同様)。 すなわち、 何も写らな い条件が最適条件である。
図 13には、 レーザ強度が 450mJ/pulseの場合の、各遅延時間における大きさの 相対値および明度の相対値を示した。 なお、 画像の大きさ、 明度ともに小さいほ うが、 十分な大きさの水蒸気泡が発生したことを示す。
図 11、 図 12 ともにコントロール (レーザ照射なし) は水蒸気泡が発生しない ので、 白く見えている。 遅延時間が 70 Sのとき、 レーザ強度が 200mJ/pulseの 場合は、 水蒸気泡の発生が不十分なので、 白く牛乳が写っており、 レーザ強度が 450mJ/pulse の場合、 水蒸気泡が十分な大きさに達する前に撮像するので、 赤く 見えている (図 11)。 遅延時間が 140 _is のとき、 レーザ強度が 200mJ/pulse、 450mJ/pulse の場合ともに水蒸気泡がほぼ十分な大きさに達した際に撮像してい るので空気中コントロールと同様に何も写っていない (図 12)。 また、 レーザ強 度 450mJ/pulseの場合に、 遅延時間を 70 x s〜210/x sとした場合、 撮像されたチ ユーブ内の画像の大きさ、明度ともに遅延時間が 140 isの場合が最も小さかった (図 13)。 実施例 2で行った実験では遅延時間 140^sで最良の視野が得られた。 実施例 3
本発明の内視鏡装置を用いて、 家兎の大動脈内腔を観察した。 用いた内視鏡装 置の構成は実施例 1で用いた図 5に示される内視鏡装置に準ずるが、 レーザ発生 装置は、フラッシュランプ励起 Ho:YAGレーザ(サイバーレーザ製、形式 FLHY-1) を用いた。 また、 レーザ照射用ファイバ一としては、 コア径 0.6匪外径 1.45mm のファイバーを用い、 これを外径 1.3腿の内視鏡 (auメディカル工房製) と束ね て用いた。
家兎大動脈に lOFr. のシースを留置し、上記のファイバーと内視鏡を束ねたも のを挿入した。
レーザ照射条件は、 10Hz、 400mJ/pulse であった。 コントロールとして、 レー ザを照射せずに血管内腔を撮像した。
図 1 4にレーザを照射せずに撮像した血管内腔の写真を、 図 1 5にレーザを照 射し、 水蒸気泡を発生させ撮像した血管内腔の写真を示す。 レーザを照射しない で撮像した場合は、 血液が存在するため、 像全体が赤色になり血管内腔は見るこ とができなかった。 レーザを照射し水蒸気泡を発生させた場合は、 水蒸気泡によ りシース前方部分の血管の血液が一時的に排除されるため血管内腔を観察するこ とができた。
本明細書で引用した全ての刊行物、 特許および特許出願をそのまま参考として 本明細書にとり入れるものとする。 産業上の利用の可能性
実施例に示すように、 高強度パルス光を液体を含む管系内で照射することによ り水蒸気泡が発生し、 一時的に液体が排除される。 血管内で高強度パルス光を照 射することにより、 血管内腔の血液中で水蒸気泡が発生しその部分の血液が一時 的に排除されるため、 血液の影響を受けることなく血管内腔を超音波等を利用す ることなく光学的に観察することができる。 実施例では、 診断または治療用の光 として、 光学的観察を可能にするための可視光を照射し、 その反射像を得て血管 内腔の光学的観察を可能にしているが、 光の波長を変えることにより種々の診断 または治療が可能になる。 また、 実施例 3では実際に生きた動物の血管内腔を観 察している。 本発明は、 血液の閉塞や大量の異種溶液の注入を伴わず、 酸素キヤ リア一である血液を止める必要がなく、 末梢への酸素供給を確保できるため、 低 侵襲性であり、 侵襲性の高い従来の装置では困難であった、 冠状動脈等の診断ま たは治療も容易に安全に行なうことができる。
また、 実施例 2が示すように、 本発明の装置により血管内の診断、 治療だけで はなく、 人工的管状物中の観察や修理も可能である。
本発明の装置は、 血管内腔の診断または治療に用いることができる。 本発明の 装置は、 従来の血管内の診断または治療用装置のように血管内の血流を閉止する こと無く血管内腔の診断または治療を行うことができるので、 低侵襲性の血管内 腔診断または治療用装置として用いることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 高強度パルス光発生手段および高強度パルス光を伝送する高強度パルス 光伝送手段を有し、 高強度パルス光を血管内に照射し水蒸気泡を発生させ、 血管 内の血液を一時的に排除しうる、 血管内診断または治療用装置。
2 . さらに、 血管内に診断または治療用光を照射し血管内腔における診断ま たは治療を可能にするパルス光照射手段を有するカテーテル状の請求項 1記載の 血管内診断または治療用装置。
3 . 診断または治療用パルス光が紫外光、 可視光、 近赤外光または赤外光で ある、 請求項 2記載の血管内診断または治療用装置。
4 . 診断または治療用パルス光が紫外光であり、 血管を弛緩させる、 請求項 3記載の血管内診断または治療用装置。
5 . 診断または治療用パルス光が紫外光、 可視光、 近赤外光または赤外光で あり、 血管を収縮させる、 請求項 3記載の血管内診断または治療用装置。
6 . 診断または治療用パルス光が高強度である、 請求項 2記載の血管内診断 または治療用装置。
7 . 診断または治療用パルス光が、 血管内の動脈硬化の粥腫または血管内の 血栓を破壊し得るパルス光である、請求項 2記載の血管内診断または治療用装置。
8 . 診断または治療用パルス光が、 固体レーザ、半導体レーザ、色素レーザ、 可変波長近赤外レーザ、 オプティカルパラメトリックォッシレーター (0P0)、 ラ マンレ一ザにより発生する光およびこれらに非線型光学変換装置を結合して発生 し得る光、 ならびにフラッシュランプからなる群から選択される、 請求項 2記載 の血管内診断または治療用装置。
9 . 診断または治療用パルス光が、 光化学治療に用いられる、 請求項 8記載 の血管内診断または治療用装置。
1 0 . さらに、 血管内をパルス照明させ光学的観察を可能にする照明光照射 手段、 照明光により照明された血管内腔を撮像する撮像手段を有するカテーテル 状の血管内視鏡装置である請求項 1から 3および 8のいずれか 1項に記載の血管 内診断または治療用装置。
1 1 . さらに、 送液手段を有し高強度パルス光が照射される局所部分の血液 を高強度パルス光吸収性が水に近い液で置換し得る血管内視鏡装置である、 請求 項 1 0記載の血管内視鏡装置。
1 2 . 高強度パルス光の波長で、 水の吸収係数が lO lOOOcnf1である範囲に ある請求項 1から 1 1のいずれか 1項に記載の血管内診断または治療用装置。
1 3 . 高強度パルス光の波長が 0. 3〜 3 ^ ιηの範囲にある血管内視鏡装置であ る、 請求項 1から 1 2のいずれか 1項に記載の血管内診断または治療用装置。
1 4 . 高強度パルス光の波長が 1. 5〜2. 5 ]]!の範囲にある血管内視鏡装置で ある、 請求項 1 3記載の血管内診断または治療用装置。
1 5 . 高強度パルス光が、 パルスレーザである血管内視鏡装置である請求項 1から 1 4のいずれか 1項に記載の血管内診断または治療用装置。
1 6 . 高強度パルス光が、オプティカルパラメトリックォッシレーター(0P0) により発生するパルス光である、 請求項 1から 1 5のいずれか 1項に記載の血管 内診断または治療用装置。
1 7 . レーザが希土類イオンを用いた固体レーザである、 請求項 1 5記載の 血管内診断または治療用装置。
1 8 . レーザ媒質が Hoまたは Tmであり、 レーザ母材が YAG、 YLF、 YSGGおよ び YV0からなる群から選択される、 請求項 1 7記載の血管内診断または治療用装 置。
1 9 . レーザが Ho : YAGレーザまたは Tm:YAGレーザである、 請求項 1 8記載 の血管内診断または治療用装置。
2 0 . 高強度パルス光照射のパルス幅が 10ns〜10msである、請求項 1から 1 9のいずれか 1項に記載の血管内診断または治療用装置。
2 1 . 高強度パルス光照射のパルス幅が 100 z s〜400 Ai Sである、請求項 2 0 記載の血管内診断または治療用装置。
2 2 . 診断または治療用パルス光と高強度パルス光照射の間に遅延が設けら れ得る請求項 1から 2 1のいずれか 1項に記載の血管内診断または治療用装置。
2 3 . 高強度パルス光および診断または治療用パルス光の照射タイミングを、 心電図計により拍動血流に遅延同期させ、 拍動血流速が低下してきた時点で高強 度パルス光が照射され得る、 請求項 1から 2 2のいずれか 1項に記載の血管内診 断または治療用装置。
2 4 . 照射野操作性を有する請求項 1から 2 3のいずれか 1項に記載の血管 内診断または治療用装置。
2 5 . 心臓鏡である血管内視鏡装置である、 請求項 1から 2 4のいずれか 1 項に記載の装置。
2 6 . さらに、 診断または治療用手段を有する、 請求項 1 0から 2 5のいず れか 1項に記載の血管内視鏡である血管内診断または治療用装置。
2 7 . 血管内への高強度パルス光の照射、 パルス照明を短い間隔で繰り返す ことにより、 血管内の像を動画として得、 該像を観察しながら血管内の病変部を 発見し診断または治療用手段で血管内の診断または治療を行うことができる、 請 求項 2 6記載の血管内視鏡である血管内診断または治療用装置。
2 8 . 診断または洽療用手段が、 ディレクショナル ·ァテレクトミー装置、 血栓吸引装置、 ロータブレー夕一装置および生検のための装置からなる群から選 択される、 請求項 2 6または 2 7に記載の血管内視鏡である血管内診断または治 療用装置。
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