JPH01503206A - 組織をレーザー処理するための装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 組織をレーザー処置するための装置 本発明は、組織をレーザー処置するための装置、特にそのビームが処置しようと する組織領域に向けられているレーザーにより組織を割出するための装置に関す る。

この種の装置類は、例えば血管形成術、特に硬化した動脈の処置、メニスカス手 術、癌の処置などに利用過去においては大抵の場合、レーザーとしてネオジム・ ＹＡＧ・レーザーが用いられていたが、暫く前からこの種の治療には補強的にエ フサイマー・レーザー、例えば塩化キセノン・レーザー、弗化クリプトン・レー ザー又は弗化アルゴン・レーザーが考慮の対象となっている。エフサイマー・レ ーザー、即ち励起＝量体レーザーが他のレーザー類に比して有利でおるのは、そ のビームが組織を加熱することなく分子結合を破壊し、従って組織の加熱によっ てではなく組織の層状割出によって処置の効果があげられるためでおる。各レー ザーパルスにより一般的には（勿論そのパルスエネルギーとスポットのサイズと に応じて＞１　ｆｍ乃至５ｆｍの厚さの組織層が割出される。

然しどのようなレーザービームが用いられるかとは無関係に、手術に際してアプ ローチ出来ない部位、例えば膝関節内、腎臓内および動脈内などでは、所望の層 が割出されたか、或いは損傷すべきでない組織が既に照射されたかを手術者が視 覚的に殆ど認識出来ないという問題が生ずる。例えば血管形成術においては、方 解石：Ｃａ！ｃｉｔが（所望の如＜　’）　ｖＡ出されたか、或いは既にレーザ ービームが動脈壁を貫通したかという点の弁別が豊富な経験なくしては不可能で ある。

１団の署恩 本発明の課題は、組織をレーザー処置するための装置、特にレーザーにより組織 を割出するための装置に改良を加えて、レーザーが方向づけられている組織の種 類を認識しうるようにするところにある。

この課題を解決すべく提案された本発明による解決手段は、各請求の範囲にその 特徴概念として示されている。

本発明がその根底としているのは、レーザービーム、特にその紫外線領域におけ るレーザービームが生物組織を励起してこれに螢光線を発生させ、そのスペクト ル分布が組織の種類に応じて変化することに基き、照射された組織の種類の同定 乃至弁別が行われ得るという認識である。つまり、例えば方解石の螢光線放射は 動脈の癌組織における螢光線放射とは明らかに異っている。更にメニスカス組織 の螢光線もその周辺の骨組織における螢光線とは顕著な相違を示し、癌組織とこ れを取囲む組織との間、又は水晶体と水晶体嚢との間でも螢光線放射状態が異っ ている。

従って本発明によれば、少くとも１つのセンサーが設けられており、発生された レーザービームにより処置しようとする組織範囲から出る螢光線がこのセンサー によって把捉される。スペクトル分析ユニットがこのセンサーにより把捉された 螢光線のスペクトル分布を検出して、照射された組織の種類を同定可能ならしめ る。

処置しようとする組Ｈ層とくに割出しようとする組織層と、レーザービームによ って損傷してはならない組織層との間の相違如何に応じて、スペクトル分析ユニ ットはかなり大きなスペクトル領域に厘ってスペクトル分布を把握して評価する ことが出来なければならないが、例えば分類すべき組織の種類がそれぞれ著しく 異っている場合には、スペクトル分析ユニットは単にスペクトル分布の最大値を 示す波長を検出しさえすればよい。

そのいづれの場合でも、本発明で提案された措置によれば、レーザービームの当 てられる組織の種類を同定することが出来る。

本発明によるその他の構成は、各従属請求の範囲に開示されている。

センサーをこれがレーザービームの当てられる組織から発する螢光線をダイレク トに検出しうるように配置しうろことは言うまでもない。

然し乍ら、請求の範囲第２項に記載された特徴による構成様式が採用されると特 に有利であって、この場合、レーザービームを処置しようとする組織範囲に方向 づけるビームガイドユニットが、螢光線をもセンサーに導くようになっている。

このような構成様式では、光路の可逆性に基いて、実際にレーザービームの当る 組織範囲から出る螢光線のみが把捉され、本発明による装置が周辺のビーム等に 対して過敏に反応することは殆どないという利点が得られる。

更にこの請求の範囲第２項の特徴による構成では、少くとも１本の光伝送ファイ バーを有するビームガイドユニット（請求の範囲第３項）内に組込んだ場合、セ ンサーを内視鏡の外部に配置しうる（請求の範囲第４項）という利点も得られる 。

スペクトル分析ユニットによって行われる組織同定の結果は、例えば施術医に通 知され、レーザーが処置すべきでない組織、例えば動脈壁に向けられている場合 には、直ちにその処置が中断される。

然し、この場合、請求の範囲第５項に示された如く制御ユニットが設けられてい て、螢光線をスペクトル分析した結果によりす１出すべきでない或いは同定不能 な組織の種類をスペクトル分析ユニットが確認した際に、この制御ユニットによ りレーザー処置が中断されるようになっていれば更に効果的である。

本発明は原則として任意のレーザーによる装置に適してはいるが、レーザーがパ ルス操作で作動するエフサイマー・レーザーとして構成されている（請求の範囲 第６項）ような装置に応用した場合に特に有効でおる。このエフサイマー・レー ザーによるレーザービームは、組織に吸収された熱を介して作用するのではなく 、分子結合の破壊によって作用するのでレーザーパルスの終了後に所謂「副作用 ］が生ずることはない。

従って本発明によれば、「精確な点状の」粗織り１出が可能ならしめられ、例え ば方解石のみならず動脈壁の筋組織をも照射したことを僅か１乃至２部ｍ（フェ ムトメータ）の規模で検出することが出来る。

エフサイマー・レーザーは、通常２０ナノ秒（２０・１０−９秒）の継続時間を 有するレーザーパルスで作動する。これに対して１つのエフサイマーレーザーパ ルスにより惹起される螢光線は、一般に５ｆｓ（５・１０−ｔｓ秒）の継続時間 と、組織の種類に応じて約３５０乃至４５０ナノメートルの間の重心を呈するス ペクトル分布とを有している。従って、一般に市場で入手しうるようなセンサー 類、スペクトル分析ユニット類および光伝送ファイバー類を用いてスペクトル領 域の測定が可能ならしめられるのみならず、レーザーパルスの終了後にもスペク トル分析を実施することが出来る。更にエフサイマー・レーザーでは組織の加熱 が行われないので、螢光線にオーバレイされかねない所謂「熱放射」が生ずるこ とはない。

図面の簡単な説明 次に添付図面に示した実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による装置の方式構成図。

第２図乃至第４図は種々異なるスペクトログラムである。

Ｘ足皿五菫ｊ 第１図に方式構成図として示された本発明による装置は例えば動脈壁にあける沈 着層の割出を行うのに適している。この装置はエフサイマー・レーザー（１）を 有しており、この種のレーザーは例えばテクノラス社（Ｆｉｒｌ［ｌａ　ＴｅＣ ｈｎＯＩａＳ）で製造されている。ビームガイドユニット（２）は、レーザー（ １）のビーム（１′）を処置しようとする（図示されてない）組織に導く。

このビームガイドユニット（２）は、出カニニット（２１）と処置しようとする 動脈内に部分的に挿入可能な器具、例えば極めて簡単に示された内視鏡（３）内 に延びる１本の光伝送ファイバー（２２）とから構成されている。

出カニニット（２１）は、主として部分透過性の且つ／又は種々異なるスペクト ル特性を有するミラーから成っており、このミラーは光伝送ファイバー（２２） により帰還案内される光の少くとも１部をスペクトル分析技術分野で一般に用い られる構造のセンサーユニット（４）に導く。

センサーユニット（４）の出力信号は、例えば一般に市販されているマイクロコ ンピュータを有しその出力信号が表示ユニット（６）に表示されるような公知の スペクトル分析ユニット（５）に印加される。更にこのスペクトル分析ユニット （５）の出力信号は、所定の判定基準により制御ユニット（７）を介してレーザ ー（１）を遮断するために用いられる。制御ユニット（７）の構成も、矢張り通 常市販されている各成分を用いて実施することが出来るので、その詳細な説明は 省く。

上にその概要を説明した本発明による装置は、組織の処置、例えばいわゆる「プ ラクＪ　：　ｐｌａｑｕｅ及び「カルサイトＪ　：ｃａｌｃｉｔｅ　（方解石） の１１出、つまり動脈内壁にあける沈着生成物の割出を実施するのに好適である 。

他方、組織における処置済みの部位から発する線（ビーム）は、光伝送ファイバ ー（２２）と部分透過性乃至スペクトル選択性を呈するようにコーティングされ たミラー（２１）とを経てセンサー（４）に把捉される。エフサイマー・レーザ ー（１）のパルス終了後には、センサー（４）が専ら組織の処置済み部分から出 る螢光線のみを把捉する。

ところで本発明によれば、螢光線のスペクトル分布もしくはスペクトル最大値を 利用して互いに異なる組織の種類を弁別しうることが明らかにされた。

第２図には、健康な組織上にプラクと方解石化した組織（石灰沈着を有する組織 ）が沈着した動脈壁の処置開始前におけるスペクトログラムが「疑似三次元的」 表示方式で示されている。このグラフにおいて、水平軸にはセンサー（４）によ り把捉されたビームの波長が、鉛直軸にはビームの強さが、また斜め掛方に向っ て延びる軸には「物質被覆（状態）」がそれぞれプロットされている。この第２ 図からは、スペクトログラム（２１）及び（２２）が互いに合致していること、 つまり先づ初めに単一の組織種、即ちプラクのみが割出されることが明らかであ る。

第３図では、プラクとプラクから方解石化された組織への移行部と方解石化され た組織との各スベクトロプラムが二次元で比較表示されている。

この第３図から先づ明らかにされる特性曲線（カーフ３１）は、第２図に示され た特性曲線（２１）及び（２２）に等しく、これらの特性曲線と同じように約３ ８０ｎｍと４５０ｎｍとの２つの最大値を有している。

プラクから方解石化された組織への移行部（特性曲線３２）では、先づ、当初３ ８０ｎｍにおける最大値より明らかに低かった４５０ｎＩ！ｌにおける最大値が 増大している。プラクが完全に割出されて、方解石化された組織のみが残存して いる場合には、その最大値の多数性で傑出した特性曲線（３３）が得られる。

更に第４図には、正常な動脈組織で生じた螢光線が示されている。この螢光線の 特徴は、３９０ｎｍと４８０ｎｍとのところでほぼ等しい２つの最大値が生じ、 その強度がプラクの場合より著しく大きいことである。

第２図乃至第４図に示された各スペクトログラムから明らかなようにセンサー（ ４）が把捉した螢光線のスペクトル経過を利用すればレーザービーム（１′）の 当てられた組織の種類を明確に同定することが可能ならしめられる。

特にその状況如何によっては、３００ｎｍと９００ｎｌｆｌとの間の全てのスペ クトル経過を評価することなく、得られたスペクトログラムを特性づけるその最 大値のみを評価すれば充分である場合も生ずる。

更に本発明による装置によって得られる利点として、以下のことが挙げられる。

一般に螢光線の継続時間が少くとも５μｓでおるのに対し、レーザーパルスの継 続時間は通當２０ｎＳであるため、反射されたビームを螢光線から分離すること は容易に達成される。

更にこの螢光線は、エフサイマー・レーザーのビームに比して明らかに長波のス ペクトル領域内にあるので、「レーザーパルスのＰｌ続中」においてすら、いつ でも反射ビームと螢光ビームとの分離を適宜なスペクトル特性のミラー、例えば ３００ｎｍより長い波長のビームのみを反射するミラー（４）によって行うこと が出来る。

いづれにせよ本発明による装置は、例えば血管形成術、メニスカス手術、結石破 砕術などにあける内視鏡もしくは類似の装置を用いた手術に応用すると特に効果 的である。

本発明はレーザー光線の照射された組織の種類を同定可能ならしめるのみならず 。例えば皮膚癌の手術または水晶体の創出手術におけるような「可視状態」での ９ｎＭにも当然応用されうる。

レーザー光線とくにエフサイマー・レーザーの光線によって励起された螢光線を 処置された組織の種類を同定するために利用するという本発明の根本的な思想は 、エフサイマー・レーザーを用いた手術を行う装置にのみ応用されうるのではな く、その光線が組織を励起して螢光線を生ぜしめることのないようなレーザーに よって行われる手術にも、或いは「スカルベル又はそれに類する器具」を用いて 実施される手術の場合ですら、螢光診断レーザーの使用を可能ならしめるといヒ ・−１ム、り弓部Ｊざ ｔＢｘ　１ａｏ　ｘ ｆｎ　−＞！＋ｉ　！Ｑｌ　７５　Ｘ　ＩＧｔｌｌＧ　？Ｆ＋　！５（Ｉｔ　７ ５　：　１１２１０１国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　８８００２４７ ＳＡ　２１７９７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．組織をレーザー処置するための装置、特に組織を剔出するための装置であっ て、そのビーム（１′）が組織の処置しようとする範囲に向けられているレーザ ー（１）を備えている形式のものにおいて、 少くとも１つのセンサー（４）が、当てられるレーザービームに基いて処置しよ うとす組織範囲から出る螢光線を把捉し、 照射された組織の種類を同定するため、スペクトル分析ユニット（５）がセンサ ーにより把捉された螢光線のスペクトル分布を検出することを特徴とする装置。 ２．請求の範囲第１項による装置において、レーザービーム（１′）を処置しよ うとする組織の範囲に向って方向づけるビームガイドユニット（２）が、当該組 織から出る螢光線をもセンサー（４）に向うように案内することを特徴とする装 置。 ３．請求の範囲第２項による装置において、ビームガイドユニットが少くとも１ 本の光伝送ファイバー（２２）を有していることを特徴とする装置。 ４．請求の範囲第２項又は第３項による装置において、 少くともビームガイドユニット（２２）が内視鏡（３）内に組込まれていること を特徴とする装置。 ５．請求の範囲第１項乃至第４項のいづれか１項による装置において、 制御ユニット（７）が設けられており、螢光線により別出すべきでない組織の種 類が同定された際には、この制御ユニット（７）がレーザー処置を中断せしめる ことを特徴とする装置。 ６．請求の範囲第１項乃至第５項のいづれか１項による装置において、 レーザーがパルス操作により作動するエクサイマー・レーザー（１）として構成 されていることを特徴とする装置。 ７．請求の範囲第１項乃至第６項のいづれか１項による装置において、 スペクトル分析ユニット（５）が照射された組織からレーザーパルス終了後に出 るレーザーヒトムのみを把捉することを特徴とする装置。 ８．請求の範囲第２項乃至第７項のいづれか１項による装置において、 ミラー（２１）が設けられており、このミラー（２１）がビームガイドユニット （２２）から出る組織に由来するビームをセンサー（４）に案内することを特徴 とする装置。 ９．請求の範囲第８項による装置において、ミラー（２２）が単に約３００ｎｍ より大きな波長を有する光のみを反射することを特徴とする装置。