JPH04138150A - レーザー結石破砕装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、体内結石をレーザー照射によって破砕する
レーザー結石破砕装置に係り、特には、レーザー照射時
における結石と正常組織との識別化を図るための技術に
関する。

Ｂ、従来技術 近年、結石治療の進歩は著しく、手術で摘出していた腎
・尿路結石、胆管、肝内結石等の治療に衝撃波やレーザ
ーを用いてこれを破砕し、体外に排出する結石破砕法が
臨床応用されるようになった。

レーザーを用いて結石を破砕する場合、特に留意しなけ
ればならないのが、レーザーの誤照射による正常組織へ
の影響である。レーザーが正常組織に照射されると、照
射点における温度上昇の熱作用で組織のタンパク質が凝
固したり、血管が穿孔するなど、組織に対して損傷を与
える恐れがある。このため、内視鏡（ファイバースコー
プ）による結石位置監視のもとてのレーザー照射が行わ
れるが、ファイバースコープからの２次元情報では３次
元の位置情報を持つ結石を位置的に十分正確に捕らえる
ことができず、これと併用できる結石と正常組織との識
別法の必要性が強く要請されている。

そこで、放射赤外線分析法を用いた識別法が提案されて
いる（参考資料二日本レーザー医学会誌第１０巻第３号
）。

これは、特定の波長のパルス光（ＣＯレーザーやＡｒレ
ーザー等）を物質表面に照射し、照射面から発生する放
射赤外線を受光・検知するもので、放射赤外線強度の最
大値、減衰時間から結石と正常組織との識別化を図る方
法である。

放射赤外線強度の最大値は物質のパルス光に対する吸収
係数を反映し、減衰時間は前記吸収係数と、物質のパル
ス光に対する熱拡散係数とを共に反映する。そして、結
石と正常組織との熱伝導率が異なるということに着目し
、上記最大値と減衰時間との測定データから両者を識別
するもので、例えば、波長３５１　μ印のＡｒレーザー
を用いて減衰時間を測定すると、尿酸結石は尿路組織の
約１７３の値を示すという実験データが得られている。

このような検出データから、結石と正常組織とを識別し
た後、結石破砕用レーザーを照射して、結石治療が行わ
れる。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 しかしながら、結石の種類は千差万別で、その構成成分
の違いから、上記特定の波長のパルス光に対する吸収係
数の大きいものや小さいもの、色調の濃いものや薄いも
のなど種々の性質をもつ結石があり、上記の放射赤外線
分析法では識別が不可能な結石もある。例えば、尿酸結
石でも色調の薄い結石はレーザー光に対して反応を示さ
ず、識別することができないという実験データも得られ
ている。

このように、放射赤外線分析法では、識別可能な結石の
範囲が限定されてしまい、広範囲にわたってのレーザー
結石破砕治療が安全に行えないという欠点がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、広範囲にわたる結石の識別を可能にし、レーザー
結石破砕治療における安全性を向上することができるレ
ーザー結石破砕装置を提供することを目的としている。

９１課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するのに放射赤外線を用い
ず、結石と組織との反射率の差が顕著に現れる超音波を
用いるもので、以下のような構成になっている。

すなわち、この発明のレーザー結石破砕装置は、結石破
砕用レーザーを伝送する光ファイバーケーブルと、前記
光ファイバーケーブルの先端口（レーザー発射口）と同
心状に配される超音波送受波器と、前記超音波送受波器
が検出した反射波信号から結石を検知する結石検知回路
と、前記結石検知回路からの検知信号に応じて前記結石
破砕用レーザーを発射するレーザー発射部とを備えたこ
とを特徴としている。

８９作用 この発明による作用は次のとおりである。

光ファイバーケーブルのレーザー発射口に同心状に配さ
れた超音波送受波器から超音波を照射すると、レーザー
発射口の前方にある物質がらの反射波は前記超音波送受
波器によって検出され、その反射波信号は結石検知回路
に与えられる。

結石検知回路は、反射波信号からレーザー発射口の前方
にある物質が結石であるがどうかを検知する。結石はそ
の種類にががゎらず、正常組織に比べ超音波の反射率が
非常に高く、それは反射波信号の強度に反映される。し
たがって、超音波の反射波信号強度から結石と正常組織
との確実な識別化が可能になる。

結石検知回路は、結石を検知するとその検知信号をレー
ザー発射部に与える。レーザー発射部は与えられた検知
信号に応じて、結石破砕用レーザーを光ファイバーケー
ブルの先端口から発射する。

これにより、結石がレーザー発射口の前方にある場合に
のみ、レーザーが発射されるから正常組織への誤発射が
極めて減少する− Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、結石破砕用レーザーの伝送に使用される光フ
ァイバーケーブルの概略構成を示した斜視図であり、（
ａ）はその全体図、（ｂ）は先端部の拡大図である。

この光ファイバーケーブル１は体腔内に侵入して、破砕
目標である結石にレーザーを照射するもので、その先端
部がレーザー照射口２になっている。

レーザー照射口２には、この口径と路間し開口を有する
超音波送受波器としての超音波振動子４が装着されてい
る。超音波振動子４は２枚の電極５ａ、５ｂの間に磁気
ひずみ材６を挟んだもので、電極５ａ、５ｂに印加した
高周波電界により機械的に変位（振動）して超音波を発
生し、また反射波による振動を電気信号（反射波信号）
に変える機能を有している。

電極５ａ、５ｂにはそれぞれにリード線７ａ７ｂが接続
されており、このうちリード線７ａは、電極５ｂ、磁気
ひずみ材６を電気絶縁状態で貫通し電極５ａに接続され
ている。

これらリード線７は、光ファイバーケーブル１の内部（
レーザー照射口２の外周部）に形成された長孔８ａ、Ｂ
ｂ内を通り、光ファイバーケーブル１とともに外部の制
御装置１０に接続される。

その制御装置１０の概略構成を示したのが第２図のブロ
ック図である。以下にその各構成部品について説明する
。

図中、符号１１は超音波振動子４に対する送受信を行う
超音波送受信部で、超音波振動子４へ高周波電力を供給
する送信回路１２、逆に超音波振動子４からの反射波信
号を受信する受信回路１３、結石位置に相当する物質か
らの反射波信号のみを後段の構成部品に出力するゲート
回路１４、送信回路１２と受信回路１３との動作切り換
え制御およびこれに伴うゲート回路１４の開閉制御を行
う制御部１５とで構成されており、超音波振動子４から
延出しているリード線７は、各々送信回路１２と受信回
路１３に接続されている。

符号１６はこの発明でいう結石検知回路であり、ゲート
回路１４を通過した反射波信号を整形する波形整形回路
１７、結石検知のための比較用基準信号を出力する基準
信号発生回路１８、整形された反射波信号と基準信号と
の比較を行い、反射波信号が基準信号を超えた時点で検
知信号を出力するコンパレータＣとで構成されている。

コンパレータＣからの出力検知信号は、その出力回数を
計数するカウンター回路１９と、光ファイバーケーブル
１に結石破砕用のレーザーを発生するレーザー発射部２
０とに与えられるように構成されている。

次に、上述したレーザー結石破砕装置の動作について説
明する。

予め、図示しない内視鏡で患者の体内を観察しながら、
レーザー伝送用の光ファイバーケーブル１を患者の体腔
内に侵入させ、破砕目標である結石位置付近まで到達さ
せているとする。

次段階として、従来ならば赤外線放射分析法によって結
石とその付近の正常組織との識別化を図り、レーザー照
射に移るが、この実施例では以下のようにして識別化し
、レーザー照射を行う。

制御部１５は、送信回路１２に対して超音波発射用のト
リガ信号を与えるとともに、ゲート回路１４を閉鎖状態
にする。送信回路１２からの高周波電力はリード線７を
通じて超音波振動子４に印加され、ここから超音波が発
射される。

超音波振動子４の前方、すなわち、光ファイバーケーブ
ル１におけるレーザー照射口２の前方に存在する物質に
あたって反射した反射波は、超音波振動子４で電気信号
（反射波信号）に変換され、リード線７を通って超音波
送受信部１１に入力する。

この超音波を発射した後、制御部１５は送信回路１２を
ＯＦＦ状態にするとともに、反射波信号を選択的に取り
込むために、超音波発射から所定の時間を経過した後、
ゲート回路１４を一定の間オーブン状態にする。ゲート
回路１４をオーブン状態に切り換えるタイミングは、光
ファイバーケーブル１から結石位置までの間を往復する
のに要する時間に応して、予め適宜に設定されている。

受信回路１３で受信された反射波信号は、ゲート回路１
４を通って結石検知回路１６の波形整形回路１７に入力
する。

例えば、反射波信号が第３図（ａ）のようであったとす
ると、波形整形回路１７は反射波信号Ｓ０を所定の周期
でサンプリングし、各サンプリング点における信号強度
を出力する。したがって、出力される波形整形後の反射
波信号は、同図Φ）に示すような離散的な短形状のパル
ス波形となる。

整形後の反射波信号ＳはコンパレータＣの一方に入力す
る。このとき、コンパレータＣの他方入力には基準信号
発生回路１８からの基準レヘル信号（第３図ら）のＳ、
８）が与えられている。

コンパレータＣはこの基準レベル信号５ＳＩＩと、連続
したパルス状で送られてくる反射波信号Ｓとの比較を次
々に行い、３＞Ｓｓ＋＋となって時点で検知信号を出力
する。

前述のように、結石は体組織に比べ超音波反射率が非常
に高く、結石を反射した信号と体組織を反射した信号と
の強度レベルを比較すると、結石を反射した信号の方が
はるかに高いレベル値をもつ。前記の基準レベル信号Ｓ
ｓＨは、これらの強度レベル差を考慮して設定されてお
り、コンパレータＣの比較結果、Ｓ＞３３Ｍとなると、
それは超音波振動子４（レーザー照射口２）の前方に結
石が位置していることになり、逆にＳ＜ＳＳＭであれば
前方に体組織が位置していることになる。

このようにコンパレータＣにより、レーザー照射口２の
前方の物質が結石であるか、または体組織であるかが識
別され、結石の場合にのみ、検知信号がレーザー発射部
２０に出力される。

レーザー発射部２０は入力した検知信号をレーザー発生
用のトリガ信号とし、結石破砕用レーザーを光ファイバ
ーケーブルエを通してレーザー照射口２から照射する。

これで、レーザー照射口２の前方に結石が位置している
場合のみ、速やかにレーザーが照射されて結石治療が行
われる。

また、前記検知信号はカウンタ回路１９にも与えられ、
ここで検知信号の出力回数、つまりレーザーの照射回数
が計数される。このカウント数は制御部１５に与えられ
、ここで、予め設定された回数だけレーザーの照射が行
われたと判断されると、制御部１５は、以後のレーザー
照射は行わないようにする。

なお、上述した実施例では、超音波振動子４をレーザー
照射口２の外周を覆うように配置したが、これは逆の配
置、すなわち、超音波振動子４の外周にレーザー照射口
２が位置するように構成してもよい。

Ｇ１発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明のレーザー結
石破砕装置によれば、結石と体組織とを識別するのに、
結石と体組織とでは格段にその反射率に差が現れる超音
波を用いているので、結石の種類にかかわらず、結石と
正常組織との確実な識別化が可能になる。

そして、その超音波の反射波を検知する超音波送受波器
を光ファイバーケーブルと同心状に配しているから、レ
ーザー照射口の前方に位置する物質が結石であるか、体
組織であるかを識別した後、速やかにレーザー照射が行
え、正常組織への誤発射を極めて減少させることができ
るとともに、広範囲にわたる安全なレーザー結石治療を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例に係り、第１
図は治療用レーザー伝送に用いる光ファイバーケーブル
の構成を示した図、第２図はレーザー結石破砕装置の概
略構成を示したブロンク図、第３図は反射波の波形図で
ある。 １・・・光ファイバーケーブル ４・・・超音波振動子 １６・・・結石検知回路 ２０・・・レーザー発射部 特許出願人　株式会社　島津製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）結石破砕用レーザーを伝送する光ファイバーケー
   ブルと、前記光ファイバーケーブルの先端口（レーザー
   発射口）と同心状に配される超音波送受波器と、前記超
   音波送受波器が検出した反射波信号から結石を検知する
   結石検知回路と、前記結石検知回路からの検知信号に応
   じて前記結石破砕用レーザーを発射するレーザー発射部
   とを備えたことを特徴とするレーザー結石破砕装置。