JPH0710281B2 - レーザ治療装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばレーザメスのように手術等の際に使
用され、被治療部にレーザ光を照射して被治療部の切開
等の治療を行うレーザ治療装置に関し、特にレーザ光の
照射定数を最適化できるレーザ治療装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 一般に、レーザ治療装置は、高エネルギ密度のレーザ光
を被治療部に照射して被治療部を焼き切るので、止血効
果があり、ほとんど出血を伴わずに手術を行うことがで
きると共に、被治療部に対する細菌汚染等の危険が少な
い等の利点があるため、従来より広く利用されている。

第６図は、例えば実公昭61-7688号公報に記載された従
来のレーザ治療装置を示す側面図である。図において、
（23）は治療用のレーザ光（例えば、炭酸ガスレーザ、
アルゴンレーザ、ネオジウムヤグレーザからの光）を放
射するレーザ発振器、（24）はレーザ発振器（23）に接
続されてレーザ光を導く光ファイバからなるレーザ光搬
送体、（25）はレーザ光搬送体（24）の先端に設けられ
たレーザプローブ、（31）はレーザ光搬送体（24）とレ
ーザプローブ（25）との間に設けられた内視鏡、（32）
はレーザ光搬送体（24）と内視鏡（31）とを接続するた
めのレーザガイド用チャネルである。

従来のレーザ治療装置は上記のように構成され、レーザ
発振器（23）から出力されたレーザ光は、レーザ光搬送
体（24）即ち導光用光ファイバ及び内視鏡（31）を介
し、レーザプローブ（25）から被治療部例えば胃に照射
されるようになっている。

被治療部をレーザ光によって焼き切る際には、生体細胞
が局部的に燃やされることになるが、その局部組織の状
態は内視鏡（31）を介して操作者により観察されるよう
になっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のレーザ治療装置は以上のように、操作者が肉眼に
より被治療部の表面のみを観察するようになっているた
め、組織内部の循環動態及び代謝動態を観察することが
できず、適切なレーザ治療が行なわれずに、照射不足に
よる不十分な治療又は照射過多による組織の損傷等をも
たらすという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、治療前後及び治療中に、被治療部の循環動
態、代謝動態及び形態情報を測定し、レーザ光の照射定
数を最適化できるレーザ治療装置を得ることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明によるレーザ治療装置は、被治療部にレーザ光
を照射するためのレーザ治療手段と、被治療部からのNM
R信号を測定するNMR信号測定手段と、NMR信号に基づい
てレーザ治療手段を制御するためのフィードバック制御
手段とを備えたものである。

又、この発明によるレーザ治療装置は、レーザ治療期間
に被治療部からのNMR信号を測定し、この測定結果に基
づいて被治療部に照射されるレーザ光の照射定数を決定
するものである。

［作用］ この発明においては、被治療部からのNMR信号をモニタ
し、このNMR信号をレーザ治療のパラメータとしてレー
ザ治療手段にフィードバックし、レーザ光の照射定数を
最適化する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の係るレーザ治療装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は第１図内の被検体周辺の側面図、第
３図は第１図内のレーザプローブの拡大斜視図である。
図において、（23）〜（25）は前述の従来装置と同様の
ものであり、これらはレーザ治療手段を構成している。
尚、第１図には図示しないが、レーザ治療手段には第６
図と同様の内視鏡（31）も含まれている。

（１）は静磁場発生手段としての磁石であり、後述する
被検体（13）を挿入できるように、60〜100cmの開口径
を有している。（２）は後述する高周波送信器（４）及
び傾斜磁場電源（８）を所定タイミングで駆動するシー
ケンス制御装置である。（３）はメモリを内蔵し、シー
ケンス制御装置（２）にシーケンスデータを供給する計
算機であり、被検体（13）の被治療部から後述する受信
コイル（19）を介して得られるNMR信号を測定するNMR信
号測定手段を構成している。又、シーケンス制御装置
（２）及び計算機（３）は、被治療部からのNMR信号の
測定結果に基づいてレーザ発振器（23）を制御するフィ
ードバック制御手段を構成している。

（４）はシーケンス制御装置（２）からの変調信号に応
じて高周波を送信する高周波送信器、（５）は高周波送
信器（４）により駆動されて所定の高周波パルスを出力
する送信コイルであり、これらは高周波送信手段を構成
している。（７）は受信コイル（19）からのNMR信号を
シーケンス制御装置（２）に出力する高周波受信器であ
り、受信コイル（19）と共に高周波受信手段を構成して
いる。

（８）は傾斜磁場電源であり、各直交軸Ｘ、Ｙ、Ｚ方向
に対応した３個の傾斜磁場電源（8a）〜（8c）からなっ
ている。（９）は傾斜磁場電源（８）により駆動され、
X,Y、Ｚ方向に適宜傾斜磁場を発生するための傾斜磁場
コイルであり、傾斜磁場電源（８）と共に傾斜磁場発生
手段を構成している。

（10）は計算機（３）に対し所望のデータを入力するた
めの操作卓である。（11）は高周波送信器（４）と送信
コイル（５）との間に挿入されたインピーダンス整合器
であり、送信コイル（５）と共に送信プローブを構成し
ている。

（13）は磁石（１）、送信コイル（５）及び傾斜磁場コ
イル（９）内に挿入された人体等の被検体であり、計算
機（３）内に格納された所定のシーケンスに従って、静
磁場、傾斜磁場及び高周波パルスが印加されるようにな
っている。

（15）はレーザ光搬送体（24）の先端即ちレーザプロー
ブ（25）の中心部に貫通して設けられたレーザ光照射用
の照射用光ファイバである。（16）は被治療部を観察す
るための照光用光ファイバであり、照射用光ファイバ
（15）の周辺に配置されている。（17）は被治療部から
の反射光を受光して被治療部を観察するための受光用フ
ァイバであり、照光用光ファイバ（16）と共に照射用光
ファイバ（15）の周辺に配置されており、内視鏡（31）
（第６図参照）に接続されている。（18）は被検体（1
3）の被治療部となる組織である。

（19）はサーフェスコイルと呼ばれるループ状の小形の
受信コイルであり、レーザプローブ（25）と一体に構成
され、被治療部からのNMR信号を受信するようになって
いる。（20）は受信コイル（19）に接続された共振及び
インピーダンス整合回路であり、受信コイル（19）と共
に受信プローブを構成している。（21）は共振及びイン
ピーダンス整合回路（20）に接続された信号伝達用の同
軸ケーブルである。同軸ケーブル（21）はレーザプロー
ブ（25）の端部からレーザ光搬送体（24）を貫通し、高
周波受信器（７）に接続されている。

次に、第５図のフローチャート図を参照しながら、上記
のように構成されたこの発明によるレーザ治療装置の動
作について説明する。

まず、磁石（１）、送信コイル（５）及び傾斜磁場コイ
ル（９）内に被検体（13）を配置し、内視鏡（31）を用
いて位置決めしながら、第１図のようにレーザプローブ
（25）及び受信プローブを被検体（13）の口から体腔
（例えば胃）内の被治療部に挿入する。あるいは、第２
図に示すように被検体（13）の表面にレーザ光を照射す
るようにレーザプローブ（25）を位置決めする。第２図
のように体表のみを治療する場合は、特に内視鏡を必要
とせず、又、第４図に示すように、レーザ光搬送体（2
4）を複数の関節（14a）〜（14c）を有する非金属のマ
ニピュレータ（14）で構成することもできる。この場
合、各関節（14a）〜（14c）内にはレーザ光を搬送する
ための反射鏡が設けられている。

第１図のように体腔内に挿入されたレーザプローブ（2
5）の先端からは、照光用光ファイバ（16）を介した光
が照射され、更にその反射光は受光用光ファイバ（17）
を介して受光される（第３図参照）。この反射光を内視
鏡（31）で観察することにより、操作者は被治療部を確
認する。

こうして、肉眼で被治療部に対するレーザプローブ（2
5）の位置決めを行なった後、被検体（13）に対し静磁
場及び傾斜磁場を印加し、被検体（13）内の核スピンを
90°又は180°倒すための90°、180°の高周波パルスを
適宜印加して、受信コイル（19）により被治療部からの
NMR信号を受信する。

即ち、シーケンス制御装置（２）は、被検体（13）に対
して高周波パルスを印加すると共に、傾斜磁場コイル
（９）に矩形波状の電流を印加し、被検体（13）から放
射されるNMR信号のサンプリング及び加算平均、傾斜磁
場の制御などをプログラマブルに行う。

通常、この計測シーケンスは計算機（３）内で組まれ、
データとしてシーケンス制御装置（２）に送られる。シ
ーケンス制御装置（２）はこのデータ即ち命令を解読
し、高周波送信器（４）及び傾斜磁場電源（８）に必要
な信号を出力すると共に、被検体（13）から受信コイル
（19）を介して入力されるNMR信号をサンプリングす
る。

高周波送信器（４）は、シーケンス制御装置（２）から
の変調信号に従って、共鳴周波数で発振する発振器出力
を、変調後、電力増幅し、インピーダンス整合器（11）
を介して送信コイル（５）に送る。一方、受信コイル
（19）から得られるNMR信号は、高周波受信器（７）に
入力される。

高周波受信器（７）においては、位相感知検出器（Phas
e Sensitive Detector）によりNMR信号が直角位相検波
され、10〜30kHz帯域幅を持つ２つの信号をシーケンス
制御装置（２）に送られた後、ディジタル量に変換され
る。尚、計算機（３）を含む全体の操作卓（10）を介し
て行なわれる。

NMR信号測定手段としての計算機（３）は、受信されたN
MR信号に基づいて、被治療部内のプロトンのNMR画像、
プロトンのNMRスペクトル又はリンのNMRスペクトルのう
ち少なくとも１つを測定する（ステップS1）。

このステップS1は、例えば出血の治療などのように肉眼
的に治療部位が明らかな場合には不要であるが、組織
（18）の内部の腫瘍を除去する場合などには治療部位を
決定するために必要となる。

尚、血流がプロトンのNMR画像により測定できること
は、例えば特開昭61-119253号公報に記載されているよ
うに公知の事実である。又、腫瘍組織と正常組織とでは
プロトンのNMR信号の緩和時間が異なること、及び腫瘍
部によってリンのNMRスペクトルが変化することも、例
えば特開昭61-56154号公報に記載されているように公知
の事実である。

このように、NMR信号の測定に基づいて治療部位を再確
認した後、レーザ治療手段により被治療部に対しレーザ
光を照射しながらレーザ治療を行う（ステップS2）。

レーザ光照射中又はレーザ光照射後においても、ステッ
プS1と同様にNMR信号を用いて、被治療部の代謝状態及
び血流循環状態を逐次モニタする（ステップS3）。

即ち、間欠的にレーザ光の照射を中断してNMR信号を取
得し、例えば止血を目的とする場合は、被治療部の組織
（18）内の出血が止まったか否かを確認する。又、腫瘍
の治療の場合は、レーザ光の照射により腫瘍が消失した
か否かを確認する。

そして、ステップS3におけるNMR信号の測定結果に基づ
いて、レーザ治療が十分であるか否かを判定する（ステ
ップS4）。

もし、レーザ治療（レーザ光の照射量）が十分でないと
判定された場合は、計算機（３）は、シーケンス制御装
置（２）を介してレーザ発振器（23）を駆動し、再びレ
ーザ治療を行う（ステップS5）。

即ち、レーザ治療手段に対してフィードバック制御を行
い、ステップS3及びステップS4のループを繰り返す。一
方、ステップS4においてレーザ光の照射が十分であると
判定された場合は、レーザ治療を終了する。

尚、上記実施例では、レーザ光の照射定数のフィードバ
ック制御として、ステップS5によりレーザ光の照射時間
を延長する場合について説明したが、測定されたNMR信
号に基づいて、実時間でレーザ光の波長、又は照射強度
を決定してもよい。

又、レーザ治療期間として、レーザ光の照射前、照射中
及び照射後においてNMR信号を測定したが、いずれかの
期間のみについてNMR信号を測定し、その結果に基づい
てレーザ光照射定数を決定してもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、被治療部にレーザ光を
照射するためのレーザ治療手段と、被治療部からのNMR
信号を測定するNMR信号測定手段と、NMR信号に基づいて
レーザ治療手段を制御するためのフィードバック制御手
段とを備え、レーザ治療期間に被治療部からのNMR信号
を測定し、この測定結果に基づいて被治療部に照射され
るレーザ光の照射定数を決定するようにしたので、レー
ザ光の照射の過不足を生じることなく、必要十分なレー
ザ治療ができるレーザ治療装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるレーザ治療装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は第１図内の被検体の周辺を示す
側面図、第３図は第１図内のレーザプローブを示す拡大
斜視図、第４図は第２図内のレーザ光搬送体の他の実施
例を示す側面図、第５図はこの発明によるレーザ治療装
置の動作を示すフローチャート図、第６図は従来のレー
ザ治療装置を示すブロック図である。 （１）……磁石 （２）……シーケンス制御装置 （３）……計算機、（５）……送信コイル （７）……高周波受信器、（９）……傾斜磁場コイル （13）……被検体、（14）……マニピュレータ （15）……照射用光ファイバ （16）……照光用光ファイバ （17）……受光用光ファイバ （19）……受信コイル、（23）……レーザ発振器 （24）……レーザ光搬送体、（25）……レーザプローブ S1、S3……NMR信号を測定するステップ S2……レーザ光を照射するステップ S4……レーザ治療を判定するステップ S5……レーザ光の照射時間を延長するステップ 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体の被治療部にレーザ光を照射するた
   めのレーザ治療手段と、前記被治療部からのNMR信号を
   測定するNMR信号測定手段と、前記NMR信号に基づいて前
   記レーザ治療手段を制御するためのフィードバック制御
   手段とを備えたレーザ治療装置。
2. 【請求項２】レーザ治療手段は、レーザ光を放射するレ
   ーザ発振器と、前記レーザ光を導くレーザ光搬送体と、
   前記レーザ光を被治療部に照射するレーザプローブとを
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザ治療装置。
3. 【請求項３】レーザ光搬送体は、光ファイバであること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載のレーザ治療装
   置。
4. 【請求項４】レーザ光搬送体は、被治療部を観察するた
   めの内視鏡を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載のレーザ治療装置。
5. 【請求項５】レーザ光搬送体は、反射鏡を有する少なく
   とも１個の関節を備えたマニピュレータであることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のレーザ治療装置。
6. 【請求項６】NMR信号測定手段は、被検体を収納する静
   磁場発生手段、傾斜磁場発生手段及び高周波送信手段
   と、被治療部からのNMR信号を受信する高周波受信手段
   とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第５項のいずれかに記載のレーザ治療装置。
7. 【請求項７】高周波受信手段は、サーフェスコイルから
   なる受信コイルを有する受信プローブを備え、この受信
   プローブは、レーザ光照射用のレーザプローブと一体に
   構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
   のレーザ治療装置。
8. 【請求項８】NMR信号測定手段は、レーザ治療期間に被
   治療部からのNMR信号を測定し、フィードバック制御手
   段及びレーザ治療手段は、前記測定結果に基づいて前記
   被治療部に照射されるレーザ光の照射定数を決定する特
   許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載のレー
   ザ治療装置。
9. 【請求項９】レーザ治療期間は、少なくともレーザ治療
   前、レーザ治療中又はレーザ治療後を含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載のレーザ治療装置。
10. 【請求項１０】NMR信号測定手段は、NMR信号に基づい
    て、被治療部の少なくともプロトンのNMR画像、プロト
    ンのNMRスペクトル又はリンのNMRスペクトルを測定する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第８項又は第９項記載
    のレーザ治療装置。
11. 【請求項１１】レーザ光の照射定数は、少なくとも波
    長、強度又は照射時間を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第８項乃至第10項のいずれかに記載のレーザ治療
    装置。