JP2000504234A - レーザ外科装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 生体組織を蒸発させるレーザ外科装置（１０）は、手術用レーザアセンブリ（２２、２４、２６、３８、３０、３２、３４）と、検出装置（４８）と、制御ユニット（１４）とからなる。手術用レーザアセンブリは、水のピーク吸収波長に相当する所定波長を有する手術用ビームを生成する。検出装置は、制御信号を生成するために、手術される生体組織から反射される信号を受信してチェックすることによって、手術される生体組織の状態を検出するようになっている。制御ユニットは、制御信号に基づいて手術用ビームの特性を制御するので、生体組織の蒸発の深さは、１５〜２０ミクロンを越えない。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザ外科装置及びその使用方法発明の技術分野 本発明は、医療用レーザに関し、特に、外科用レーザ装置と皮膚科におけるそ の使用方法に関する。発明の背景 様々なレーザが、先天性及び後天的な皮膚の異常及び病気を矯正するために、 現代の皮膚科において使用されている。この分野におけるレーザの広範囲の急増 の理由の一つは、その性質が医学的な需要をサポートする、すなわち患者を傷つ けないからである。 薬療法は、主に皮膚科における治療として最も広く使用されてきた。何となれ ば、薬療法は、容易に利用でき、簡単且つ無痛であるからである。しかし、相当 数の疾患の治療における効率の低さと同じように、薬過敏症、副作用、一般のア レルギ反応によって、この治療は、妥当なものではなくなっている。 皮膚科の異常及び病気のより効率的な治療に対する需要によって、外科的な処 置はこの分野においてかなり一般的になった。皮膚疾患の治療の外科的な方法に 関して、医者は、大抵、以下の処置、すなわち、移植の前の切開、超音波及びク ライオセラピィの使用、放射をイオン化する磁場 の印加、電気凝固法、プラズマ電流の使用等に頼らざるを得ない。これらの外科 的方法は、以下に示す多くの欠点及び有害な副作用にもかかわらず使われている 。かかる欠点及び有害な副作用は、治療の破壊的な性質、慢性化する治療プロセ ス、色素沈着低下の高い危険性、萎縮の可能性、皮膚組織の破壊、瘢痕の形成、 健康な領域を含む隣接の皮膚領域への損傷を含む。外科医が、皮膚外被の所定の 深さで、一定且つ短期間の作用時間のローカルな治療方法を用いるとき、これら の問題はしばし軽減される。これは、レーザが最近多くの皮膚科医によって選択 される機器になった理由の１つである。 現在、レーザ照射の異なる波長を有するレーザが、皮膚科において使われてい る。かかるレーザは、例えば、エキシマレーザ、ルビーレーザ、アルゴンレーザ 、アレクサンドライトレーザ、ガーネットレーザ、調節自在半導体レーザ等であ る。これらの装置は、可視光線と同じスペクトル（０．４〜０．７μｍ）とＵＶ 範囲（０．１８〜０．４０μｍ）との波長を有するレーザビームを生成する。た とえば、赤外線レーザは、一組のＣＯ₂レーザ（波長が１０．６μｍ）と、ネオ ジムレーザの変形（波長が１．０６μｍ）等を含む。これらのレーザは、キャン デラレーザ社（Candela Laser Corporation）により製造され、「医療レーザ」 タシケント（１９８９）に説明されている。 これらのレーザは作用期間を短期間に維持して作用面内 の局在化を行うという事実にもかかわらず、特に皮膚外被内の浸透の深さに関し ては、治療の制御を保証していない。したがって、これらのレーザの使用は、機 能不全な（hypotrophic）瘢痕の形成及びレーザビームの健康な皮膚領域への浸 透等の上記欠点は除去されていない。 水の層によって、ある波長の光照射が水を透過できないことは、一般的に良く 知られたことである。スペクトルのこの領域は、「不透過性の窓」として知られ 、以下の波長範囲、すなわち１．２５〜１．４０μｍ，１．７〜２．１μｍ，２ ．５〜３．１μｍ，５．５〜７．５μｍである。これらの範囲では、光照射は、 水と、最高９０パーセントの水からなる生体組織とによって、強く吸収される。 かかる吸収は、水の急速な加熱と、治療される生体組織の蒸発とにつながる。こ れらの波長で、レーザビームは、重要な性質、すなわち、実質的に水からなる生 体組織にレーザ照射が深く浸透できないという性質を持っている。この結果、散 乱レーザビームは、１５〜２０μｍの深さを超えない範囲のみの生体組織を伝搬 して、隣接の組織を破壊しない。レーザのかかる動作モードは、特定レベルの電 力密度及びエネルギ、パルスの所定のレート及び継続時間だけで実行され、さら に、外科処置の間にこれらの全ての特性の瞬間的な安定性が得られる時だけ実行 される。 かかる周知の装置の一つは、波長２．９４μｍのレーザ照射を行うアルミニウ ム・イットリウム・エルビウム・ガ ーネットレーザである。このレーザの口腔学的な使用についての最初のレポート は、１９８９年に現れた。しかし、１−２Ｊのエネルギパルス、２．９４μｍの 波長、１Ｈｚのパルスレートなどのその特性によって、医者は、皮膚科において 外科装置としてこのレーザを使用することができる。かかる使用の最初のレポー トは、１９９１年にドイツ及びスロヴェニアにおいて公知になった。 図１は、かかる装置は、電力装置、冷却装置、レーザ共振器、関節接続のミラ ー光ガイド装置からなることを示す構成図である。関節接続のミラー光ガイドに おけるレーザビームの複数回の反射に関して、装置の効率は、とても低く、２． ９４μｍの波長で６０パーセントを越えない。これによって、レーザ照射のエネ ルギ入力を２．５−３．０Ｊのレベルに、電力装置の動作電力を３００Ｗに維持 することが必要になる。当然、かかる高電力レーザは、非常に効率の良い冷却装 置を持つ必要がある。したがって、特別な水冷却装置が、従来の装置には設けら れている。この点から、装置の重量は、全体の寸法が０．５ｍ³に対して７０ｋ ｇであった。したがって、レーザビーム特性の不安定性と同様に重い重量及び大 なる寸法は、皮膚科におけるレーザの使用をかなり制限していた。 水冷却装置は、従来の高電力装置において、２０±１０℃の範囲内に能動素子 の温度を保つために必要であった。この温度範囲を越えるときに、熱レンズ（th ermolens）効 果が能動素子に現れ、これによって、かなりのレーザビームの散乱と、治療され た組織の焦点面におけるエネルギ損失とが生じていた。 これらの問題を解決する１つの方法は、関節接続のミラー光ガイドの無い、さ らに電力をあまり必要としないより効率的なレーザシステムの形成である。これ によって、水冷却装置の空冷に対応した物への置き換えが可能になる。かかる変 化は、重量とレーザアセンブリ全体の寸法との減少につながる。 このように、所定深さの皮膚浸透を行うとともにその制御ができ、手術領域近 傍の健康な組織領域を傷つけない、皮膚科において利用可能な効率の良い携帯レ ーザ外科装置に対してかなりの需要が存在する。発明の概要 本発明の一概念は、生体組織を蒸発せしめるレーザ外科装置を提供する。装置 は、手術用レーザアセンブリ、検出装置および制御ユニットからなる。手術用レ ーザアセンブリは、水のピーク吸収波長に相当する所定波長を有する手術用ビー ムを生成する。検出装置は、手術される生体組織から反射される放射信号を受診 しチェックすることによって手術される生体組織の状態を検出して、制御信号を 生成するようになっている。制御ユニットは、制御信号に基づいて手術用ビーム の特性を制御して調節する。その結果、生体組織が蒸発する深さは、１５−２０ ミクロンを越えな い。装置は、電力ユニットと、手術される生体組織に手術用ビームを集束せしめ るフォーカシング装置と、手術用ビームを手術される生体組織に向けるためのガ イド光ビームを生成する光ガイドユニットと、手術用レーザアセンブリの少なく とも一部を冷却する冷却ユニットとを含む。吸入装置は、手術される生体組織の 領域から崩れた組織生成物の除去を行う。 本発明の更なる概念が、手術用ビームを発する手術用レーザ素子と、それを励 起する励起装置とから少なくともなる手術用レーザアセンブリを提供する。ハン ドピースは、オペレータの手に好都合に配置されるようになっている。ハンドピ ースは、内外に部品を有し、少なくとも、手術用レーザアセンブリの一部および フォーカシング装置は、ハンドピースの内部部品内に配置されている。少なくと も、冷却ユニットと検出装置と制御ユニットとの一部も、ハンドピースの内部部 品内に配置されている。 本発明の別の概念は、手術用レーザアセンブリの一部がハウジング内に配置さ れて、冷却ユニットがハンドピースの内部に長手方向に延在する気流を生成する ファンである装置を提供する。 本発明の更に別の概念は、励起装置がハンドピースの外側に配置されて、複数 の光ファイバによって手術用レーザアセンブリに接続している装置を提供する。 本発明の更なる概念は、作業部及び補部からなる手術用 レーザ素子を提供する。作業部はハンドピース内に配置され、補助部および励起 装置はハンドピースの外側に配置されている。手術用レーザ素子の主要部分およ び補助部分は、複数の光ファイバからなる光ガイドによって接続されている。 本発明の更に別の概念は、手術用レーザ素子により発せられる手術用ビームの 波長が、１．２５‐１．４０μｍ、１．７‐２．１μｍ、２．５−３．１μｍ、 ５．５‐７．５μｍからなるグループから選択される装置を提供する。手術用レ ーザ素子のレーザ媒体は、Ｙ₃ＡＬ₅Ｏ₁₂：Ｎｄ；Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｃｒ、Ｃｅ、 Ｎｄ；ＭｇＦ₂：Ｃｏ；ＢａＹｂ₂Ｆ₈：Ｅｒ；ＬｉＹＦ₄：Ｅｒ：Ｔｍ、Ｈｏ；Ｙ₃ Ｓｃ₂Ａｌ₃Ｏ₁₂：Ｃｒ、Ｅｒ；（Ｙ，Ｅｒ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂；ＨＦ（化学）、ＣＯ （ガス）からなるグループから選択される。 あるいは、生体組織を外科的に蒸発せしめる方法を提供する。この方法は、水 のピーク吸収波長に相当する所定波長を有する手術用レーザビームを生成し、組 織から反射される放射信号を受信してチェックすることにより手術される生体組 織の状態を検出して制御信号を生成する行程からなる。方法の更なる行程は、制 御信号に基づいて手術用ビームの特性を制御し調節することであり、その結果、 生体組織が蒸発する深さは、１５‐２０μｍを越えない。図面の簡単な説明 本発明の他の効果および特徴を、代表的な実施例に関し て記載するものであり、この目的は本発明を説明するものであって制限するもの ではなく、さらに、図面に示す。 図１は、従来技術レーザ装置を示す。 図２は、本発明のレーザ外科装置の１実施例を示す。 図３は、レーザ外科装置のもう一つの実施例を示す。 図４は、レーザ外科装置の更なる実施例の一部を示す。 図５は、レーザ外科装置の簡単な実施例を示す。 図６は、レーザ外科装置のもう一つの簡単な実施例を示す。 図７は、フォーカシング装置のレンズの他の位置を示す。 図８は、円筒形集束レンズを有するレーザ外科装置を示す。 図９は、シフトされた軸を中心に可動な集束レンズを有するレーザ外科装置を 示す。 図１０は、レーザ外科装置へのアクセサリレンズの取り付けを示す。 図１１およ図１２は、レーザビーム像の異なるパターンを示す。 図１３および図１４は、レーザビーム像の更なるパターンを示す。 図１５は、前もって設定されたプログラムでのビームスキャンの状態を示す。 図１６は、レーザビームの形がスロットになるときのビームスキャンの状態を 示す。好ましい実施例の詳細な説明 本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、図示した実施例は一例であり、 本発明の原理の適用を表す多くの可能性のある２，３の実施例のみを示しただけ である。更に、従属の請求の範囲に定義されるように、本発明が属する分野の当 業者に対して明らかな様々な変形例及び適用例は、本発明の請求の範囲に含まれ るものである。 「不透過性の窓」に相当する波長領域の光照射は、水及び生体組織によって非 常に効率的に吸収されることは先に示した。本発明のレーザ外科装置の手術用ビ ームは、かかる全波長領域内で有効に機能する。レーザビームの患者の目標領域 への印加の結果、上皮膚層の局部的な蒸発が、最大１０−２０ミクロンの深さで 起こる。皮膚における照射スポットの直径は、約１０ｍｍであり、密度は５−５ ０Ｊ／ｃｍ²の範囲内である。 図面を参照すると、図２に、レーザ手術を行う装置１０を示す。装置１０は、 以下の主なユニット、すなわち、コンパクトな外科用レーザ機器、すなわちハン ドピース１２と、調節可能パラメータを有する高電圧パルスを生成する電源ユニ ット１４と、手術用レーザビームの目標領域までの印加により壊れた皮膚生成物 を吸入する吸入ユニット１６と、制御ユニット１８と、を含む。ハウジング２０ により形成されたハンドピースは、オペレータの手に都合良く保持されるように なっている。図２に、レーザ共振器２２ がハウジング２０の内部に形成されていることが、最も良く示されている。手術 用レーザアセンブリ２４は、レーザ共振器の内部に配置され、能動レーザ素子す なわちロッド２６と、励起装置２８と、光共振器３０と、からなる。手術用レー ザ素子を励起するようになっている励起装置は、例えばフラッシュランプやダイ オードレーザ等の従来の励起装置である。 光共振器３０は、反射能力が高く且つレーザ素子の後方に位置するミラー３２ と、可変集束レンズ３６と対向するようにレーザ素子の前方に配置された半反射 作業ミラー３４と、を含む。光共振器のミラーは、レーザロッド２６及び手術用 レーザビームの長手方向の軸Ａ−Ａに対して同軸となるように配置されている。 ハウジング２０の内部に少なくとも一部が配置される集束レンズ３６は、マイク ロモータ（micromotor）または制御ユニット１８からのコマンドによって操作さ れる。集束レンズ３６の所望の位置は、外科手術の前またはその間に、医療従事 者によって手動で調節することもできる。光共振器３０は、レーザビームをアラ イメントしたり増幅するように構成されるのに対し、集束レンズ３６は、それを 目標領域に向けるようになっている。励起装置２８から手術用レーザ素子２６ま での光エネルギの供給を効率良く促進するために、レーザ共振器の内部は、反射 率の高い材料によってカバーすることもできる。 冷却装置３８が、ハウジング２０の内部でレーザ共振器２２の後方に設けられ ている。冷却装置は、ガス状の冷却剤の軸方向の流れを生成する周知のタイプで ある。本発明の好ましい実施例において、冷却装置は、ハウジング２０の内部に おいて長手方向に延在する軸方向の空気流Ｂを生成するファン３８である。冷却 プロセスの効率を増やすために、レーザ共振器２２の外部には、そこから外側に 伸長する複数のリブ４０が形成されている。したがって、ファンの起動時に、軸 方向に流れる空気流Ｂは、温度を下げるリブ４０を含むレーザ共振器２２の外部 を通過する。ハンドピース内を移動する空気流Ｂは、外科手術の結果として生じ た壊れた皮膚生成物からのレンズの汚染を防止するために、ハウジングの開口（ 図示せず）を介して、集束レンズ３６の外面側領域に向けられる。皮膚の手術領 域に届くと即座に、空気流Ｂは、外科手術の場所から崩れた組織の生成物の除去 を促進し、そして、医療従事者への不快な臭気の影響を低減せしめる。 ハウジング２０内の本発明の部品の長手方向の配置は、寸法の減少を助け、空 冷剤の効率的な供給と、レーザ共振器とハンドピースの内部領域全体の温度の低 下とを促進する。さらに、空冷システムの使用は、特に多数回のサーモサイクリ ング（thermocycling）の間及びその後に・レーザ共振器の温度及びその他の特 性のより優れた安定性につながる。 外科装置１０は、標準電源４２によって、またはバッテリ４４により供給され る。特に標準電源からバッテリユニットに電力を切替えるときの、ショックの危 険を除去するために、電力インターロックスイッチを設けることもできる。 電源ユニット１４は、励起装置やフラッシュランプ２８によって光パルスに変 換される電気電圧パルスを生成する。レーザ共振器２２において、かかる光パル スは、レーザロッド２６に向けられた後、電圧パルスと比較して短い放射期間を 有するレーザパルスに変換される。レーザ照射の波長は、外科装置によって利用 されるレーザロッドまたは能動素子のタイプにより判別される。本発明の好まし い実施例において、Ｅｒ：ＹＡＧ（エルビウム）レーザが、外科装置の能動素子 やレーザロッド２６として使われる。この材料でできているレーザロッドは、水 の「不透過性の窓」の波長に一致する電磁エネルギを発する。このレーザの波長 は２．９４μｍであり、水の最大吸収波長に非常に近い。尚、水の最大吸収波長 は約３μｍである。このように、手術用レーザビームのこの波長で、エネルギの 大部分は、最大９０パーセントの水からなる手術される生体組織によって吸収さ れる。 手術用レーザの能動素子において使われる材料に対して不可欠な条件は、照射 波長がスペクトルの「不透過性の窓」領域に属していることである。したがって 、本発明の 能動素子のレーザ媒体は、このカテゴリの一部を形成する材料のグループから選 択されるが、このグループに限定されるものではない。かかるグループは、Ｙ₃ ＡＬ₅Ｏ₁₂：Ｎｄ（波長１．３３μｍ）、Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｃｒ，Ｃｅ，Ｎｄ（ 波長１．４２μｍ）、ＭｇＦ₂：Ｃｏ（波長１．７５μｍ）、ＢａＹｂ₂Ｆ₈：Ｅ ｒ（波長２．０μｍ）、ＬｉＹＦ₄：Ｅｒ，Ｔｍ，Ｈｏ（波長２．０６μｍ）、 Ｙ₃Ｓｃ₂Aｌ₃Ｏ₁₂：Ｃｒ，Ｅｒ（波長２．８μｍ）、（Ｙ，Ｅｒ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂（ 波長２．９４μｍ）、ＨＦ化学（波長２．６‐３．０μｍ）、ＣＯ気体（波長５ ．０−６．０μｍ）である。 この手術用レーザビームの波長は、スペクトルの赤外線領域に属していて、外 科のオペレータの肉眼には見えない。この点から、オペレータは、ハンドピース の最前部からの手術用レーザビームの放射を観察することができない。これによ って、治療における安全性の重大な問題を提起する誤った外科処置を引き起こす ことがある。この欠点を除去するために、本発明では、可視光であるガイド光ビ ームを連続して生成する光ガイドユニット４６が設けられている。かかる光ガイ ドユニットは、Ｈｅ：Ｎｅレーザ、半導体レーザ、発光ダイオード、または適宜 の可視放射源である。図２に示す本発明の実施例において、かかる光ガイドユニ ット４６は、非常に低電力のレーザビームを連続して発する半導体レーザである 。Ｅｒ：ＹＡＧレーザと異なり、半 導体レーザは、スペクトルの可視光領域のビームを発する。ガイド光ビームは、 手術用レーザビームが印加される前に、可視光スポットとして手術用レーザビー ムの焦点を示すようになっている。これは、手術用ビームがガイド光ビームスポ ットとして同じ領域に印加されることである。したがって、ガイド光ビームスポ ットが所望の位置に現れたあと、オペレータは、手術用レーザを始めることがで きる。このように、連続ガイド光レーザビームは、見えないパルス手術用ビーム の目標設定を容易にする照準機能を提供する。使用中に、ガイドレーザと同様に 手術用レーザが起動すると、連続して、パルスビームが目標領域に供給される。 手術用レーザは、ガイド光レーザの像に基づいて目標領域に容易に集束される。 最終的に、外科手術の場所に蓄積される破壊された皮膚の生成物は、吸入ユニッ ト１６によって除去されて処理される。 図２及び図３の実施例において、吸入ユニットは、ハンドピースから独立した 装置として設計され、外科装置の電源ユニット１４によって給電されている。そ れにもかかわらず、ハンドピースの一部として吸入ユニットを形成することも、 検討されている。 他の実施例において、冷却装置を、ハンドピースの外側に配置することもでき る。たとえば、冷却装置は、冷却空気流が可撓性を有する配管や類似した装置を 介してハンドピースの内部に供給されるように、電力ユニットと接続さ れている。 図２に示す実施例の動作において、手術用レーザを励起するために、高電圧が 電源ユニット１４に現れて、フラッシュランプ２８全体に印加される。レーザ共 振器２２において、フラッシュランプからの光エネルギの供給は、その高反射内 面によって容易に行われる。フラッシュランプ２８からのエネルギは、レーザロ ッド２６の媒体によって吸収され、レーザ媒体内の分子が基底状態から励起状態 に移動する。それらの分子が基底状態に戻るので、分子は特定の波長の光子を発 する。光の一部は、レーザロッドから発せられる。光は、鏡３２、３４によって ロッドに戻る。戻った光子は、励起状態のレーザ媒体の分子と反応して、それら の分子を基底状態に戻して、分子そのものが特定周波数の光子を発する。このよ うに、発した光子は、分子に入射する光子と位相が同じになり、元の光子と同じ 方向に向けられる。手術用レーザにおいて、ミラー３２，３４の間を移動する光 子は、特定のパスに従い、故に、光子は、特定のモードにて共通の周波数及び位 相で共振する。最終的に、ミラー３２、３４間の光は、その相当量が半反射ミラ ー３４を通過して集束レンズ３６によって患者の皮膚の目標領域に手術用ビーム として伝えられるようなレベルに達する。 図３は、レーザ外科装置が２つの作業空洞部とともに形成される本発明の実施 例を示す。補助空洞部１７は、電源 ユニット１４と接続されている。この共振器は、フラッシュランプ２８等の励起 装置を含み、励起している光ファイバ装置１９を介してメインレーザ共振器１５ に接続されている。図２の実施例と同様に、メインレーザ共振器１５は、能動素 子すなわちレーザロッド２６と、２つのミラー３２，３４を有する光共振器３０ とを含む。作動中に、電源ユニット１４に現れた高電圧は、光エネルギの衝撃を 生成する補助空洞部１７の励起装置２８に印加される。これらの衝撃は、励起さ れた光ファイバ装置１９によって、メイン共振器１５に配置された能動素子２６ に供給される。 図３の実施例において、フラッシュランプ２８に給電される高電圧パルスは、 直接ハンドピースに伝えない。その代わりに、かかる高電圧パルスは、ハンドピ ース及びオペレータから離れて配置された補助空洞部１７に供給される。これは 、本発明の外科装置にかなりの安全性を提供する。何となれば、医療従事者に対 する電気ショックの危険性の可能性を、効率良く小さくできるからである。 さらに、励起装置やフラッシュランプ２８がメイン共振器の外側に配置される ので、ハンドピースの重量はかなり軽減されて、外科医による装置の操作を容易 にする。 図２及び図３は、外科手術の間、手術される組織の状態が、その組織から反射 される放射を検出するようになっている検出装置、すなわち検出器４８によって モニタされることを、最も良く示している。検出器４８の主な機能の一 つは、患者の皮膚への手術用レーザビームの影響を制御することであり、特に手 術用レーザビームの浸透の深さと表皮の蒸発の深さとを制御することである。あ らゆる事例において、医者は、必要な効果を生成するために、レーザ照射の特定 の特性を設定する。手術用レーザビームの浸透の所定の深さや皮膚の蒸発層の厚 みが得られる場合、検出器４８は、電力ユニット１８に送る信号を生成し、次に 、電力ユニット１８は、対応する信号を外科装置の電力ユニットや他のユニット に向けて生成する。手術用レーザのエネルギ密度や電力密度、他の特性の所定の レベルが得られるとき、類似した信号も生成される。これは、手術用レーザビー ムのより深い浸透や隣接する健康な皮膚組織を損傷する可能性を排除するために 必要である。患者の皮膚から反射された光放射の強度は、病気の種類や程度、皮 膚の色、患者の一般的な状態、治療される皮膚層の深さ等の要因に依存する。各 患者に対して、光照射の初期レベルを考慮すると、強度のかかる値は、本発明の レーザ外科装置によって治療される皮膚領域の状態の特徴を表している。検出装 置４８は、多種多様な感光性素子、光導電セルやフォトダイオード、類似した装 置を利用して作られている。感光性の素子を使用して検出器４８を形成する場合 、皮膚の目標領域から反射される光は、その陰極に向けられた感光性素子に電子 流を生成して、制御ユニット１８に転送する電流や制御信号を生成する。光導電 セルが利用されるとき、検 出器４８の電気抵抗は、手術される組織から反射されて検出器４８によって受信 される光の強度レベルに依存して変化する。制御ユニット１８への信号は、かか る抵抗に基づいている。 図４は、本発明の他の実施例のレーザアセンブリの一部を示す。図４において 、能動素子及び光共振器の一部のみが、ハンドピースに配置されたメイン作業空 洞部２１に置かれている。かかる装置を収容するために、補助空洞部２３が設け られている。励起装置２８及び能動素子の第１すなわち補助部２５は、補助レー ザ共振器２３内に配置されている。能動素子の第１部２５の末端部２９は、反射 率が高いミラー３２と対向するが、その最も近い端部３１は、光ガイド４１の端 部３７に配置される。励起装置２８から能動素子の第１部２５までの光エネルギ の供給を有効に促進するために、補助空洞部の内部は、反射特性が高い材料から 形成されている。能動素子の第２の、すなわち作業部２７と光共振器の半反射ミ ラー３４とは、メイン作業空洞部２１に配置されている。能動素子の第２部２７ の末端部３３とその第１部の最も近い端部３１とは、光ファイバガイド４１によ って光学的に接続されている。能動素子の近傍に配置される光ガイドの両端部は 、光共振器の一部として製造することができる。この点で、補助空洞部２３に配 置された光ガイドの端部３７は、能動素子の第１部２５から第２部３３に向かう レーザ照射の通過を促進する特性を 有するミラーとして形成されている。メイン共振器２１から必要とされる手術用 レーザビーム動作を容易にするために、その内部に配置された光ガイドの端部３ ９は、能動素子の第２部２７の方向にのみ、照射の通過を可能とするミラーとし て形成することができる。図３の前述の実施例のように、オペレータに、電気シ ョックの危険が無く且つ軽量化された機器が提供される。これは、特に外科手術 が長引いた場合の本発明の重要な効果である。 レーザ外科装置の更に簡略化した実施例を、図５及び図６に示す。図５に示す ように、ヘアドライヤのハウジングに類似したハンドピース１１２は、手術用パ ルスレーザ１２２と、冷却ファン１３８と、光ガイド装置１４６とを含む。患者 に向けられる軸方向の気流を形成するために、ファン１３８は、手術用レーザの 後方に配置されている。光ガイド装置１４６の２つの発光ダイオード１４５，１ ４７は、手術用レーザと集束レンズ１３６との間のハウジング内にインストール されている。発光ダイオードは、集束レンズ１３６の焦点面内での光ガイドビー ム１２１，１２３の像の間の距離が、この面内の手術用レーザ１２２の手術用ビ ーム１２７のスポットの直径と等しくなるように配置されている。したがって、 手術用ビームスポットの目標領域は、光ガイドビームの可視の像を見ることによ って識別することができる。この手術用ビームスポットの寸法は、かかる可視の 像の間の距離を変えることによって調節され る。電源ユニット１１４は、レーザ、ファン、光ガイド装置のみならず、ハウジ ングの外側に配置される吸入ユニット１１６にも給電する。安全性のために、全 ての給電ケーブルは、陶製の金属ホースによって被覆することができる。手術用 レーザ１２２のパルスレート及びパルスエネルギーは、電源ユニット１１４のコ ントロールパネルからコマンドを生成することによって手動で設定される。前述 の実施例と同様に、吸入ユニット１１６は、外科手術の間に生じる皮膚の崩れた 粒子の断片を除去する。集束レンズ１３６は、クォーツガラスで作製することが できる。 図６のレーザ外科装置は、図５の装置と類似している。しかし、図６において 、励起装置１３５は、ハンドピース１１２の外側に配置され、光エネルギの衝撃 は、光ガイド１３７によって手術用レーザ１２２に供給される。この点において 、図６の機器は、図３の実施例と同様の方法で動作する。能動レーザ素子すなわ ちロッドの一部がハンドピース（図４を参照のこと）の外側に配置される図６の 変形例を考慮することもできる。 図５及び図６に示す実施例において、集束レンズ１３６は、所定距離を手動で 動かす。かかる移動の間、発光ダイオード１４５，１４７により生成される像の 位置は、焦点面内での手術用レーザスポットのサイズを判別し、自動的に変わる 。 レンズ１３６が、手術用ビーム軸Ａ−Ａに対してほぼ垂 直な方向に移動する場合、一連のレーザビーム像が、焦点面内に得られる。例え ば、図１１は、標準に対するこの状態を示し、図１２はシリンドリカルレンズに 対する状態を示す。 ビームの軸と平行な方向に集束レンズが移動するとき、より複雑なイメージパ ターン、すなわち環状パターン（図１３を参照のこと）や、螺旋パターン（図１ ４を参照のこと）を得ることが可能である。 手術のタイプに応じた集束レンズの置換は、本発明において可能である。多く の場合、最適のレンズは、手術用レーザビームの軸に沿って円滑に移動する光学 部品を有するものであり、故に、光学部品を所定の中間位置に固定することがで きる。この点に関して、図７は、かかる３つの中間位置を有する集束レンズ１３ ７を示す。 フォーカス領域における手術用レーザスポットのサイズは、制御ユニット１８ （図２を参照のこと）からの信号に対してマイクロ装置によって調整される。こ れは、オペレータや、または所定のプログラムによって手動で行われる。このよ うに、手術用レーザビームの手術用レーザスポットのサイズは、レーザスポット の不規則性が許容されるサイズまで、集束レンズの焦点面において調節される。 図８に示す集束レンズは、長方形のストリップとなる手術用ビームを生成する 。これは、半円筒レンズ２３７を使用することによって得られる。このストリッ プの形におい て必要とされる変化は、所定の形態でレンズ２３７を回転させて案内することに より得られる。 図９に示す集束レンズ２３６の実施例によって、本発明は、集束手術用レーザ ビームの移動の軌跡を環状に生成することができる。これは、集束レンズ２３６ を、手術用レーザビームの軸Ａ−Ａから所定距離だけシフトさせた軸Ｂ−Ｂを中 心に回転させることによって得られる。 図１０の実施例について、図１０は、目標領域への手術用レーザビームを正確 に集束せしめるための補助の集束レンズを示す。このため、レンズ２３６、２３ ９及びミラー２４５、２４７を有するレーザアセンブリ２２２を所定の状態に堅 実に固定することは、賢明である。可視のガイド光は、見えない手術用レーザビ ームと予めアライメントすべきである。この場合、手術の対象である患者の身体 の少なくとも一部を静止状態に維持することが望ましい。特別の装置を、この作 業を行うために設けることもできる。 本発明の外科装置は、水の「不透過性の窓」に対応する波長の全スペクトル内 のレーザ照射を利用する。５−１０Ｊ／ｃｍ²の手術用ビームスポットのレーザ 照射密度且つ３−１０ｍｍの手術用レーザビームスポットの直径で、本発明の手 術用レーザビームの表皮への浸透の深さは、１０−２０ミクロンを越えない。こ れは、約０．００１秒の非常に短い継続時間を有する衝撃が印加されたときに起 こる。組織を脱水した後、手術用レーザビームのスポットは、患 者の皮膚の上層の局部的な蒸発のみを生じる。これは、手術領域を囲んでいる表 皮の外面上健康な領域と同様に、深さ方向を傷つけずに生じる。組織の手術領域 は、皮膚の表層を手術用レーザビームのスポットを移動せしめることによって増 加する。生体組織への手術用レーザビームの浸透の深さは、電磁衝撃の周波数を 変えることによって操作することができる。３０−６０秒の継続時間を有する１ 回の作業（session）の間、約５０−１００の衝撃が供給される。 本発明のレーザ外科装置を使用して、散乱赤外線レーザ放射によって患部を感 染させないようにすることができる。このタイプの放射の密度は、通常の健康な 皮膚に損傷を生じさせない。しかし、かかる放射は、疾病によって傷つけられた 皮膚領域のブドウ状球菌のコロニーを除去する。 レーザ外科装置の光学系によって、ユーザは、ガンの腫瘍の切除を含むレーザ 切開及びレーザ光凝固術に先行する外科手術を行うことができる。本発明も、組 織の１つの層の１回の蒸発によって、良性腫瘍の除去を容易にしている。この作 業は、病気による影響を受けた皮膚の各部に、所定のスポット領域を有する複数 のレーザ衝撃を印加することよって実行される。「血露（blood dew）」が皮膚 の上に現れるまで、この治療は継続され、薬療法に移る。 例えば顔のしわを治療する赤外線放射による皮膚の治療を実行するために、本 発明のレーザ外科装置を、前もって設定された散乱放射のスキャニングシステム と組み合わせ て使用することができる。この治療を利用するために、前もって設定されたプロ グラムによるビーム走査の状態を固定することは、好都合である（手術用ビーム のスポットの直径は所定の方法で変えられ、ビームのエネルギ密度は可変または 一定である。図１５を参照のこと）。レーザビームがスロットの形を取る場合（ 図１６を参照のこと）、同一の状態を提供できる。 本発明の集束レーザ照射は、例えば、フルンケルや膿疱の切開や除去、その結 果としての切開領域への薬の導入等の局部的な外科手術を処置するために利用で きる。 以下の実施例は、本発明をより完全に理解するために提示される。本発明の原 理及び実行を示す特定の技術、条件、材料、結果は、例示であって、本発明の請 求の範囲を制限するものとして解釈すべきでない。 実施例１ Ｅｒ：ＹＡＧレーザは、励起装置としてフラッシュランプを有するレーザ外科 装置の能動素子として使用される。Ｅｒ：ＹＡＧ能動素予は、２つの平らな共振 ミラーの間に配置される。レイジングが、波長２．９４μｍ、パルス幅２５０± ５０μ秒、最大１Ｈｚのパルスレート、最大２Ｊのパルスエネルギーで発生する 。 手術用レーザビームの形状は、集束装置により調節される。Ｅｒ：ＹＡＧレー ザビームは赤外線のスペクトル領域に属しているので、オペレータの肉眼では見 えない。患者 の皮膚における手術用レーザビームのレーザスポットの位置及び寸法は、スペク トルの可視領域のビームを発するガイド半導体レーザにより生成される２つのガ イド光ビームの補助により示される。各ガイド光レーザビームの最大直径は、約 ２．０ｍｍである。患者の皮膚に投影された２つのガイド光レーザビームの間の 距離は、同一対象物でのＥｒ：ＹＡＧレーザのスポット径に相当する。このよう に、患者の皮膚でのＥｒ：ＹＡＧレーザビームの位置及び直径は、ガイド光半導 体レーザにより発せられる２つのガイド光レーザビームの位置により測定される 。Ｅｒ：ＹＡＧレーザのエネルギ密度は、１．０−１０Ｊ／ｃｍ²の範囲で調整 可能である。治療の間、ポンピングエネルギのレベルが同一であることを考慮す ると、Ｅｒ：ＹＡＧレーザビームの寸法が小さくなると、そのエネルギ密度は高 くなる。患者の皮膚でのＥｒ：ＹＡＧレーザビームのスポットの集束寸法が最小 になると、直ちに、組織の局部的な蒸発が、最大１．５ｍｍの深さで生じる。Ｅ ｒ：ＹＡＧレーザビームのエネルギ密度が約５０Ｊ／ｃｍ²であるときに、表皮 から目で確認できる蒸発が起きる。 ４８人の患者の皮膚病の治療は、５０Ｊ／ｃｍ²の最大エネルギ密度を有する Ｅｒ：ＹＡＧレーザによって表皮の表層蒸発を使用することにより行われる。そ のうち、１５人が尖キャンディロマス（pointed candylomas）を患い、８人がコ ロイド状の瘢痕を有し、８人が手及び足に疣を有し、 １０人が尖過角化症を患い、７人が入墨を有する。病気や皮膚の傷のタイプに応 じて、治療は、各々が３〜２０パルスからなる６〜１０セッションを処置するこ とにより実行される。 これらのセッションの間、Ｅｒ：ＹＡＧレーザビームのスポット径は、３〜５ ｍｍである。凝固の制御は、「血露」の症状が現れるまで実行される。患者の皮 膚へのレーザビームのかかる印加の結果、周辺の血液の内容物の変化が検出され ず、また、現れた病気の時間をあけた再発が無い。 実施例２ 実施例１とは異なり、実施例２のレーザ装置では、２つの作業空洞部が設けら れている。第１空洞部において、電気パルスは光パルスに変換される。かかる光 ポンピングパルスは、第２空洞部の光学光ガイドを介して入力される。そこで、 光パルスはレーザビームに変換される。第１空洞部は、患者及び医療従事者から 離れた電源ユニットに配置されている。第２空洞部は、外科装置のハンドピース 内に位置する。この実施例では、他の作業空洞部は、第１空洞部が励起装置と手 術用レーザロッドの一部とを含み、レーザロッドの主要部分が第２空洞部に配置 されるように、形成されている。空洞部も、光学光ファイバガイドによって相互 に接続されている。第２空洞部に入力されるレーザパルスは、光学光ガイドの損 失を最小にするようなポンピン グ波長である。第２空洞部にて生成されるレーザパルスは、例えば２．９４μｍ の必要な波長で動作するレーザ照射ビームに変換される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ，Ｂ Ｇ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＫ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 オーディンツォフ オレグ デイ. ロシア連邦 103575 モスクワ ブロック 1015 アパートメント148

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 水のピーク吸収波長に相当する所定波長を有する手術用ビームを生成す る手術用レーザアセンブリと、 前記手術される生体組織から反射される信号を受信しチェックすることによっ て手術される生体組織の状態を検出するとともに、制御信号を生成する検出装置 と、 前記制御信号に基づいて前記手術用ビームの特性を制御して調節する制御ユニ ットと、 からなり、前記生体組織が蒸発する深さが１５〜２０ミクロンを越えないことを 特徴とする生体組織を蒸発させる装置。 ２． 前記手術される生体組織に前記手術用ビームを集束せしめるフォーカシ ング装置と、前記手術される生体組織に前記手術用ビームを目標とせしめるガイ ド光ビームを生成する光ガイドユニットと、少なくとも前記手術用レーザアセン ブリを冷却する冷却ユニットとを更に有することを特徴とする請求の範囲第１項 記載の装置。 ３． 前記手術される生体組織の領域から壊された組織生成物を除去する吸入 装置をさらに有することを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。 ４． 前記手術用レーザアセンブリは、前記手術用ビームを発する手術用レー ザ素子と、前記手術用レーザ素子を励起する励起装置とを少なくとも有すること を特徴とする 請求の範囲第３項記載の装置。 ５． オペレータの手に都合良く収まるようになっているハンドピースをさら に有し、前記ハンドピースは、内部と外部とを有し、前記手術用レーザアセンブ リの少なくとも一部と前記フォーカシング装置とは、前記ハンドピースの前記内 部に配置されていることを特徴とする請求の範囲第４項記載の装置。 ６． 前記冷却ユニット及び前記光ガイドユニットの少なくとも一部は、前記 ハンドピースの内部に配置されていることを特徴とする請求の範囲第５項記載の 装置。 ７． 前記冷却ユニットは、前記ハンドピースの前記内部にて長手方向に延在 する空気流を生成するファンであり、故に、前記手術用レーザアセンブリの一部 が前記空気流内に配置されて有効に冷却されることを特徴とする請求の範囲第６ 項記載の装置。 ８． 前記励起装置は、前記ハンドピースの外側に配置されて、少なくとも１ の光ファイバによって前記手術用レーザ素子に接続されていることを特徴とする 請求の範囲第５項記載の装置。 ９． 前記手術用レーザ素子は作業部及び補助部を有し、前記作業部は前記ハ ンドピース内に配置され、前記補助部及び前記励起装置は前記ハンドピースの外 側に配置され、手術用レーザ素子の前記作業部及び補助部は、少なくとも１のフ ァイバからなる光ガイドを介して接続されているこ とを特徴とする請求の範囲第５項記載の装置。 １０． 前記検出装置は、フォト素子（photo elements）、フォトレジスタ、 フォトダイオードからなるグループから選択されていることを特徴とする請求の 範囲第１項記載の装置。 １１． 前記手術用ビームの波長は、２．９〜３．０ミクロンの間であること を特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 １２． 前記手術用レーザ素子は、Ｅｒ：ＹＡＧレーザロッドであることを特 徴とする請求の範囲第４項記載の装置。 １３． 前記手術用レーザ素子により発せられる前記手術用ビームの波長は、 次の範囲、すなわち、１．２５〜１．４０μｍ、１.７〜２.１μｍ、２.５〜３. １μｍ、５．５〜７．５μｍからなるグループから選択されることを特徴とする 請求の範囲第１項記載の装置。 １４． 前記手術用レーザ素子のレーザ媒体は、Ｙ₃ＡＬ₅Ｏ₁₂：Ｎｄ；Ｇｄ₃ Ｇａ₅Ｏ₁₂：ｃｒ、Ｃｅ、Ｎｄ；ＭｇＦ₂：Ｃｏ；ＢａＹｂ₂Ｆ₈：Ｅｒ；ＬｉＹＦ₄ ：Ｅｒ：Ｔｍ，Ｈｏ；Ｙ₃Ｓｃ₂Ａｌ₃Ｏ₁₂：ｃｒ、Ｅｒ；（Ｙ，Ｅｒ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂ ＨＦ（化学）、ＣＯ（気体）からなるグループから選択されていることを特徴 とする請求の範囲第４項記載の装置。 １５． 前記光ガイドユニットは、低電力ビームを連続 して出力し、Ｈｅ：Ｎｅレーザ、半導体レーザ、発光ダイオードからなるグルー プから選択されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。 １６． 前記励起装置は、フラッシュランプ及びダイオードレーザからなるグ ループから選択されることを特徴とする請求の範囲第４項記載の装置。 １７． 生体組織を蒸発させるレーザ外科装置であって、内部及び外部を有す るハウジングと、 手術用ビームを生成する手術用レーザアセンブリの少なくとも一部を含むレー ザ共振器と、 冷却空気流を生成するファンと、 前記手術用ビームを集束せしめるフォーカシング装置と、 前記手術用ビームを目標とする光ガイドユニットと、 を有し、前記レーザ共振器と前記ファンと前記フォーカシング装置と前記光ガイ ドユニットとはハウジングの前記内部に配置され、前記ファンは前記レーザ共振 器の後方に配置され、前記レーザ共振器の前方に配置された前記光ガイドユニッ トは前記集束レンズと対向し、 ハンドピースの前記内部に長手方向に延在する前記空気流は、効率良く少なく とも前記レーザ共振器を冷却することを特徴とするレーザ外科装置。 １８． 生体組織を外科的に蒸発させる方法であって、 (a) 水のピーク吸収波長に相当する所定波長を有する手術用レーザビームを 生成する行程と、 (b) 前記手術される生体組織から反射される放射信号を受信しチェックする ことにより手術される生体組織の状態を検出するとともに制御信号を生成する行 程と、 (c) 前記制御信号に基づいて前記手術用ビームの特性を制御して調節する行 程と を有し、前記生体組織が蒸発する深さが１５〜２０ミクロンを越えないことを特 徴とする方法。 １９． 前記手術用レーザ素子によって発せられる前記手術用ビームの波長は 、１．２５〜１．４０μｍ、１．７−２．１μｍ、２．５−３．１μｍ、５．５ ‐７．５μｍからなるグループから選択されることを特徴とする請求の範囲第１ ８項記載の方法。 ２０． 前記手術用レーザ素子のレーザ媒体は、Ｙ₃ＡＬ₅Ｏ₁₂：Ｎｄ；Ｇｄ₃ Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｃｒ，Ｃｅ、Ｎｄ；ＭｇＦ₂：Ｃｏ；ＢａＹｂ₂Ｆ₈：Ｅｒ；ＬｉＹＦ₄ ：Ｅｒ，Ｔｍ、Ｈｏ；Ｙ₃Ｓｃ₂Ａｌ₃Ｏ₁₂：Ｃｒ、Ｅｒ；（Ｙ，Ｅｒ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂ ；ＨＦ（化学）、ＣＯ（気体）からなるグループから選択されることを特徴と する請求の範囲第１８項記載の方法。