JP2599094B2 - 放射医療レーザー放出装置 - Google Patents

放射医療レーザー放出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザー放出装置に関
し、更に詳しくは光ファイバーの末端部から径方向に放
射線を放出する放出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザー放出装置の技術的変化はレーザ
ー開腹手術鏡のような最小侵入法の開始によるレーザー
医療分野で迅速に起こった。開腹手術を行う開腹手術鏡
技術者、医者または外科医は多くの場合、配送装置の配
置、すなわち目標に垂直に照射するため開腹手術鏡の軸
に半径上に種々の角度で光ファイバーを配置することに
挑戦した。然しながら開腹手術鏡を径方向に移動させる
ことは非常に困難であるか或いは不可能である。別法と
して、通常は剛性である開腹手術鏡はブリッジと呼ばれ
る調節不能なファイバー偏向器をもつことができる。ブ
リッジは基端部で調節してファイバーの末梢端部に径方
向の移動を生ぜしめることができる。然しながら、この
調節はファイバーおよび／またはブリッジ装置の曲げ半
径によって制御され、十分な能力を提供することができ
ない。それ故、曲げなしにファイバーの末梢端部から径
方向に放射線を放出する技術が必要である。
【０００３】ファイバーの末梢端部に固定した反射チッ
プたとえばファイバーの軸に対して４５°の角度でミラ
ー表面をとりつけたキャップがこの技術の現在の状態で
あり、たとえば高パルス力（Ｑスイッチ）イットリウム
・アルミニウム・ガーネット・レーザーによる砕石術の
ような方法に成功裡に使用された。
【０００４】均一な照明を必要とする多くの外科的方法
（たとえば前立腺の治療または光力学治療）にとって、
この種の装置からの点源のような放射パターンは適さな
い。
【０００５】光力学治療に使用される従来技術の装置の
状態は、散乱媒質を分散させたキャップを含むニカワす
なわちエポキシを使用している。これらのキャップは比
較的均一な径方向パターンを生じうる。然しながら、出
力は拡散性であり、それらはニカワの制限のために出力
操作能にやや限定がある。
【０００６】要するに径方向レーザー放射線放出の現在
の技術状態は点源（ファイバー横断面に匹敵しうるエネ
ルギー源の大きさ）が限定された出力取扱い能力をもつ
実質的に拡散放射器かのいずれかに制限される。米国特
許第４，７４０，０４７号には横方向の用途にビームを
偏向させる反射面をもつカット・ファイバーを使用する
点源型の装置が記載されている。
【０００７】レーザー放出装置の末梢チップへの損傷を
阻止することを目的とするファイバー先端温度を制御す
る方法は米国特許第５，０５７，０９９号に記載された
けれども、レーザーによる前立腺切除のような治療に応
用できると思われる組織自体への損傷を阻止もしくは制
限するための制御方法は記載されなかった。すなわち、
この最近発行された特許は特定の外科もしくは医療方法
を最適化する温度制御を可能にするけれども、この特許
は変更された方法の多様化した要求を満たすために、レ
ーザービームの適正な横方向および径方向の放出の要求
に取り組んでいないし、十分に解決していない。
【０００８】すなわち、従来技術はここに示す本発明を
教示しておらず、また本発明を自明のことにもしていな
い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的は
従来の径方法レーザー放出装置の欠点、たとえばエネル
ギー取扱い能力、収れん区域、収れんの程度、のびたエ
ネルギー源からの放射線の径方向の指向性、を克服する
ための新規の且つ改良された径方向レーザー放出装置を
提供することにある。本発明によれば、１つ以上の方向
を持った、予め定められたパターンの１９０ｎｍ〜１６
ｕｍの波長をもつ放射線を放出し得る放射医療放出装置
であって、コア及び該コア上に該コアより小さい屈折率
のクラドを持つ少なくとも１本の光ファイバーからな
り、該光ファイバーは適当な放射源に接続するように作
られた入力端部と２つ以上の溝が末端部の付近で該コア
の内部に侵入して設けられている末端部とを持ち、該溝
は１つ以上の予め定められたパターンで放射線を径方向
に偏向させるために少なくとも部分的な反射鏡能力を持
つ、ことを特徴とする放射 医療放出装置が提供される。
ここで「径方向の」および「径方向に」とはファイバー
の中心軸から外側にのびる且つ中心軸に平行ではないこ
とを意味する。この用途において、それは直角にならび
に任意の他の角度で外側にのびることを含み、及び全円
周および部分円周の放射を含むことを意味する。
【００１０】本発明の別の目的はレーザー前立腺切除法
および光力学治療法のような治療法を実施するための制
御機構および改良装置を記述することにある。本発明に
よれば、膨張性気球、該膨張性気球の内側に組み込まれ
た放射医療放出装置、及び該膨張性気球内に固定された
１つ以上の温度制御センサーからなる前立腺の治療用装
置であり、 該放射医療放出装置はコア及び該コア上に該
コアより小さい屈折率のクラドを持つ少なくとも１本の
光ファイバーからなり、該光ファイバーは適当な放射源
に接続するように作られた入力端部と２つ以上の溝が末
端部の付近で該コアの内部に浸入して設けられている末
端部とを持ち、該溝は１つ以上の予め定められたパター
ンで放射線を径方向に偏向させるために少なくとも部分
的な反射鏡能力を持ち、そして 該膨張性気球は使用する
放射線波長に対して少なくともその円筒状部分が透明で
ある、ことを特徴とする前立腺の治療用装置が提供され
る。また本発明によれば、次の工程、すなわち （ａ）膀胱鏡を尿道に挿入させ、 （ｂ）コア及び該コア上に該コアより小さい屈折率のク
ラドを持つ少なくとも１本の光ファイバーからなり、該
光ファイバーは適当な放射源に接続するように作られた
入力端部と２つ以上の溝が末端部の付近で該コアの内部
に浸入して設けられている末端部とを持ち、該溝は１つ
以上の予め定められたパターンで放射線を径方向に偏向
させるために少なくとも部分的な反射鏡能力を持つ装置
を配置し、そして （ｃ）退化させようとする前立腺区域を照射する、諸工
程からなるレーザーによ る前立腺切除法を実施する方
法、及び 次の諸工程、すなわち （ａ）治療すべき区域に、又は下記の装置の末端部に、
感光性物質を加え、 （ｂ）コア及び該コア上に該コアより小さい屈折率のク
ラドを持つ少なくとも１本の光ファイバーからなり、該
光ファイバーは適当な放射源に接続するように作られた
入力端部と２つ以上の溝が末端部の付近で該コアの内部
に浸入して設けられている末端部とを持ち、該溝は１つ
以上の予め定められたパターンで放射線を径方向に偏向
させるために少なくとも部分的な反射鏡能力を持つ装置
を挿入し、そして （ｃ）意図する投与水準で組織を照射する、諸工程から
なる光力学治療を実施する方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】光ファイバーの軸に対し
てえらばれた角度で又は任意の角度で実質的に径方向に
高いレーザー力を放出しうる装置が記述される。この光
ファイバーはファイバーそれ自体内に種々の角度または
寸法の複数の反射面をもつ良く指向された実質的に非拡
散パターンで末端部の広い区域からレーザー放射線を放
出する。
【００１２】外科的方法たとえば尿管を横切るレーザー
前立腺切除はこの装置の好ましい態様を使用して有利に
行われる。この装置は組織からのフィードバック制御機
構を含んでいて操作要件により放射線放出放射量を規制
することもできる。
【００１３】
【実施例】本発明はその更なる目的、利点、面および特
徴と共に、添付の図面との関連で以下に述べる記述から
更に明瞭に理解されるであろう。
【００１４】図１は本発明の代表的な好ましい態様であ
る本発明の装置１００の末端部２０の側面図を示す。光
ファイバー１はコア２、クラド３、および１つ以上の保
護被覆層４をもつ。コア２は一面に溝があり、溝５、
６、７は図示のように増大する寸法および／または角度
をもつ。コア２の末端部８は予め定めた長さにわたって
保護透明キャップ１５に包まれて溝５、６、７のすべて
を覆っている。これは一連の空気ポケット９、１０、１
１および１２をもたらす。このキャップは医療上安全な
ニカワ１６によってファイバーに固定させることができ
る。ファイバー１中の走行する最も傾斜した光線１７、
１８および１９から測定した溝（入射した放射線に面す
る溝）の前面の傾斜が光ファイバーのコアと空気との間
の全反射限界の角度より低いようにえらばれると、基端
部（放射線源またはレーザーの入力端部）から繊維に入
って来るすべての光線は全反射して矢印２１のような代
表的矢印によって示される径方向に出る。ファイバー１
の末端部８に向かうそれぞれの溝の深さを累進的に増大
させることによって、軸路から径方向への放射がますま
す強くそらされて所望の延長方向の放射がえられる。こ
れは反射された点源よりもずっと大きい放射用途の限定
された予め定めた区域を生ぜしめる。
【００１５】図２は別のこのような装置１０２を使用し
て前立腺の腫れを収縮させ、尿道に自由通過を与える様
子を示す。周知のように、前立腺の腫れはふくらんで高
年令の特に老齢の男性に不便さをもたらし、尿管が部分
的にふさがれ、尿の自由な流れが妨害されることがあ
る。前立腺を照射してこれを退化させ収縮させることに
よって、この不便さを除き、自由通路を再生しうること
が知られている。この方法を制御された安全な仕方で実
施するため、本発明の放射医療配送装置１０２は光ファ
イバー３１、多腔溝３２、膨張性気球３３、ならびに温
度検知用ファイバー（たとえばファイバー３４、３５）
を含み、これが尿管３５に導入される。ファイバー３１
は図示の如く溝４１、４２、４３およびカット端部４４
をもつ。この方法に使用する放射線波長（たとえば１０
６４ｎｍ）に対して透明な気球にふくらませた後、これ
を前立腺３６に向ける。溝４１、４２、４３および切断
チップ４４の傾斜はこの実施例では変化していて、入射
する放射線は矢印４５、４６、４７、４８で表され、出
てゆく放射線は５１、５２、５３、５４で表され、放射
線は前立腺３６に向かって収れんする。
【００１６】放射線は従って前立腺に当たるよりも濃度
の低い形体で尿管壁３８に有効に浸透し、尿管に対して
行う損傷を制限する。
【００１７】気球３３はガスまたは液体で冷却して前立
腺壁を更に保護することができる。検知用ファイバー３
４、３５から得た温度の読みをレーザーのパワー制御に
フィードバックすることによって、最適の放射線の読み
がえられる。
【００１８】放射医療放出装置の好ましい態様のこの実
施例において、ファイバーの末梢端部の溝４１、４２、
４３および切断チップ４４は図３に部分的に示すよう
に、反射金属５７、５８、５９（たとえば金）によって
少なくとも部分的に覆われていて放射線をそらす。たと
えば暗い区域６１、６２、６３は実質的に放射線を受け
取らない。
【００１９】図４は断面図を示し、ファイバー３１の低
い面６０を平らにすることによって、所望の寸法および
方向以外のすべての集光を避けることができることを説
明するためのものである。
【００２０】現在の技術状態よりすぐれた優秀性は今や
明らかである。ファイバー端部単一反射（または全反
射）点源に比べて、気球および尿管壁を通って浸入する
エネルギー密度はずっと低く、そして所望ならば前立腺
へ向けてのある程度の集光は達成される。
【００２１】図５は散乱粒子７２を混合したニカワ７４
を使用する代表的な散乱キャップ７１をもつ従来技術の
装置を示す。ファイバー７０からの放射線はランダムに
散乱し、予め定めた適用区域をもたない。本発明の装置
は指向性がずっと良く、パワーをより多く取り扱うこと
ができ、より成功裡の外科治療を達成することができ
る。たとえば、図５の従来技術の装置１０３によれば、
方向７３の放射は前立腺照射の場合スフィンクス筋肉を
損傷することがある。本発明の装置を使用する制限され
た指向性の照射はこのような可能性を避ける。
【００２２】本発明の図２〜図４に戻って、前立腺退化
のために、合成シリカのファイバーを使用して１０６４
ｎｍのレーザーパワーを配送することができる。組織の
温度を検知するファイバーはハロゲン化銀半結晶物質
（４ｕｍ〜１６ｕｍの範囲の波長を送信することができ
る）から作ることができる。この場合、コア上のクラド
は空気でありうる。
【００２３】他の入手しうる又は周知の物質を本発明の
範囲を越えることなしに特定の用途のファイバーとして
使用することもできる。たとえば、レーザー配送自体に
ハロゲン化銀ファイバーを使用して放射医療放射線放出
装置を作ることも等しく可能でありうる。
【００２４】この場合、ＣＯまたはＣＯ2 レーザーを約
５ｕｍ代表的に１０．６ｕｍの波長をもつ放射線源とし
て使用することもできる。この場合、レーザー放射線が
通過して組織を照射する同じファイバーを使用して組織
温度を同様に測定することもできる。これは図６および
図７に示すとおりである。
【００２５】図６はコア９１とクラド９２とからなるハ
ロゲン化銀ファイバーを備える本発明の装置１０６を示
す。この場合、円形カットの角度付き溝９３、９４およ
びチップ９６ならびに透明キャップ９５が含まれる。レ
ーザー放射線１１６は組織１０７を目標にするが、組織
１０８からの温度放射はファイバーによってピックアッ
プされ、通過の光通路中でチップ９６において生成され
る反射器１１２を介して伝導され、そして矢印によって
示されるようにフィードバックされる。図７に示すよう
に、このフィードバックはプリズム１１４のより偏向さ
れてレーザー制御モジュール１２２に向かい、処理要件
をもつライン中でレーザー１２３のパワー出力を制御す
る。
【００２６】若干の場合に、溝を含むファイバーの先端
を別のファイバーに融着させて今までに述べたものと操
作上同様な装置を得ることは製造上の観点から好ましい
ことがありうることは明らかであり、本発明の装置は本
発明の範囲を越えることなしにこのように接続した部分
から作ったファイバーを含むことができる。
【００２７】明らかに、若干の場合には、本発明につい
て今までに述べた特性を有する１つ以上の配送ファイバ
ーを作ることが有利でありうる。たとえば、全断面積を
保持しながら装置のより高い柔軟性を与えるために、フ
ァイバーの束を使用することも本発明の範囲を越えるこ
となしに実施しうる。このような束は同じ形状をもつが
やや千鳥状にからませ透過を増強した複数本のファイバ
ーをもつことができ、あるいは意図する用途に応じて単
一の所望の形態の要素を形成していてもよい。
【００２８】いうまでもなく、本発明の多数の変形と変
化が上記の教示に照らして可能である。それ故、特許請
求の範囲に記載の範囲内で、ここに具体的に述べたもの
とは異なる仕方で本発明を実施しうることが理解される
であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】コアによって生ずる空気ポケットと全反射用透
明キャップとを使用する放射医療放射線放出装置の側面
図である。
【図２】温度検知ファイバーをくみ入れた透明な膨張性
気球を内側に自由に配置しうる且つ前立腺照射のために
配置した、別の放射医療放射線放出装置を示す。
【図３】偏向のために使用する反射金属被覆を示す図２
の詳細図である。
【図４】図３の横断面図である。
【図５】従来技術の光力学治療放出装置の通常の状態を
示す説明図である。
【図６】らせん状の溝をもつ放出装置を示す。
【図７】同じファイバー中の検知によって操作されるパ
ワー制御装置を示す。
【符号の説明】
１ 光ファイバー ２ コア ３ クラド ４ 保護被覆層 ５、６、７ 溝 ８ 末端部 １５ 透明キャップ １６ ニカワ １７、１８、１９ 光線 ３１ 光ファイバー ３２ 多腔溝 ３３ 膨張性気球 ３４、３５ 温度検知用ファイバー ３６ 前立腺 ３８ 尿管壁 ４１、４２、４３ 溝 ４５、４６、４７、４８ 入射する放射線 ５１、５２、５３、５４ 出て行く放射線 ５７、５８、５９ 反射金属 ６１、６２、６３ 暗い区域 ７０ 光ファイバー ７１ 散乱キャップ ７４ ニカワ ９１ コア ９２ クラド ９３、９４ 溝 ９５ 透明キャップ ９６ チップ １０８ 組織 １１２ 反射器 １１４ プリズム １２２ レーザー制御モジュール １２３ レーザー

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つ以上の方向を持った、予め定められ
    たパターンの１９０ｎｍ〜１６ｕｍの波長をもつ放射線
    を放出し得る放射医療放出装置であって、 コア及び該コア上に該コアより小さい屈折率のクラドを
    持つ少なくとも１本の光ファイバーからなり、該光ファ
    イバーは適当な放射源に接続するように作られた入力端
    部と２つ以上の溝が末端部の付近で該コアの内部に侵入
    して設けられている末端部とを持ち、該溝は１つ以上の
    予め定められたパターンで放射線を径方向に偏向させる
    ために少なくとも部分的な反射鏡能力を持つ、ことを特
    徴とする放射医療放出装置。
  2. 【請求項２】 キャップが末端部において少なくとも１
    本の光ファイバーの上に及び２つ以上の溝の上に配置さ
    れ、そしてこのキャップによって溝中のガス・ポケット
    を包囲することを更に特徴とする請求項１の放射医療放
    出装置。
  3. 【請求項３】 光ファイバー・コアよりもかなり低い屈
    折率をもつ材料で溝を充填することを更に特徴とする請
    求項２の放射医療放出装置。
  4. 【請求項４】 溝が少なくとも片面に屈射性コーティン
    グをもつ請求項１の放射医療放出装置。
  5. 【請求項５】 少なくとも１本の光ファイバーが石英ガ
    ラスもしくは合成シリカのファイバーであり、放出され
    る放射線が１８０〜３０００ｎｍである請求項１の放射
    医療放出装置。
  6. 【請求項６】 光ファイバーがハロゲン化銀ファイバー
    であり、放出される放射線が４ｕｍ〜１６ｕｍである請
    求項１の放射医療放出装置。
  7. 【請求項７】 溝が装置の片面にのみ存在する請求項１
    の放射医療放出装置。
  8. 【請求項８】 溝が装置中で変化する傾斜をもっていて
    ファイバー軸から予め定めた距離で収れんする放射線パ
    ターンを与えるようになっている請求項１の放射医療放
    出装置。
  9. 【請求項９】 放射源からの熱放射線をファイバーを介
    して吸収する部材を含み、それによって放射エネルギー
    水準を制御する請求項１の放射医療放出装置。
  10. 【請求項１０】 使用する放射線波長に対して少なくと
    も膨張性気球の円筒状部分が透明である膨張性気球に固
    定した１つ以上の温度制御センサーを更に含み、該膨張
    性気球の内側に放射線放出ファイバーをさらに組み入れ
    た請求項１の放射医療放出装置。
  11. 【請求項１１】 ファイバーを膨張性気球内に可動式に
    配置した請求項１０の放射医療放出装置。
  12. 【請求項１２】 使用する放射線波長に対して少なくと
    も膨張性気球の表面の本質的部分が透明である膨張性気
    球に固定した投与量のモニター用ファイバーをさらに含
    む請求項１の放射医療放出装置。
  13. 【請求項１３】 膨張性気球、該膨張性気球の内側に組
    み込まれた放射医療放出装置、及び該膨張性気球内に固
    定された１つ以上の温度制御センサーからなる前立腺の
    治療用装置であり、 該放射医療放出装置はコア及び該コア上に該コアより小
    さい屈折率のクラドを持つ少なくとも１本の光ファイバ
    ーからなり、該光ファイバーは適当な放射源に接続する
    ように作られた入力端部と２つ以上の溝が末端部の付近
    で該コアの内部に浸入して設けられている末端部とを持
    ち、該溝は１つ以上の予め定められたパターンで放射線
    を径方向に偏向させるために少なくとも部分的な反射鏡
    能力を持ち、そして 該膨張性気球は使用する放射線波長に対して少なくとも
    その円筒状部分が透明である、 ことを特徴とする前立腺の治療用装置。
  14. 【請求項１４】 ファイバーを可動性の仕様で膨張性気
    球内に配置する請求項１３の治療用装置。
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