JPH0910222A - 生体へのレーザ光照射システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】治療対象部位のみにおいて組織の変成を生じさ
せ、他の組織部位のダメージを少なくする。 【構成】生体組織Ｍの内部にレーザ光を吸収して発熱を
生じる物質を存在させた部位をターゲットゾーン２０と
し、ターゲットゾーン２０に対して光ファイバー１より
レーザ光を照射して発熱を生じさせながら治療を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体へのレーザ光照射
システムに関する。特に、生体組織中のターゲット部分
におけるレーザ光の吸収効率を高めて治療効果に優れた
ものとするレーザ光照射システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザ光を生体組織に照射させ
て、その組織の切開、蒸散、凝固あるいは温熱治療を行
うことが多く用いられている。

【０００３】この場合、生体組織から離間して位置決め
した光ファイバーからレーザ光を生体組織に直接出射す
る非接触方式のほか、たとえば、本発明者の発明に係る
米国特許第４，７３６，７４３号に示されているよう
に、光ファイバーの前方に導光プローブを設けて、この
導光プローブを生体組織に接触させた状態でレーザ光を
生体組織に対して出射させる、いわゆる接触方式が多く
用いられている。

【０００４】同特許には、熱吸収性粉体を含有する層を
プローブの先端に形成し、レーザ光のもつエネルギーを
熱エネルギーに変換して、組織の切開や凝固を良好にな
らしめる手段も開示されている。

【０００５】この接触方式は、対象の部位に対して、プ
ローブの位置決めを適確に行うことができるとともに、
組織に対するレーザ光の入射量のコントロールを正確に
行うことができる利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】プローブから出射され
るレーザ光のエネルギー分布は、プローブの形状を目的
に応じて選択することによりある程度は決定できるもの
の、ある領域のみにレーザ光を入射させ、他の部分には
入射させないコントロールはできない。したがって、対
象領域以外にもレーザ光が照射されることになり、その
部分の組織にダメージを与える危険性がある。

【０００７】また、治療の対象患部が、組織の内部にあ
る場合には、その組織表面から患部までの正常組織まで
ダメージを与えてしまうので、その患部近くまで、組織
を切開した後に、患部に対して直接的にレーザ光を照射
させる必要があり、患者の回復または治癒が遅れる原因
となる。

【０００８】したがって、本発明の課題は、可能な限り
治療対象部位のみにおいて組織の変成を生じさせ、他の
組織部位のダメージを少なくすることにある。

【０００９】他の課題は、組織の内部に患部がある場合
において、その組織表面からレーザ光を照射させたとし
ても、健全組織のダメージを少なくすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明に係るレーザ光照射システムは、生体組織表面または
内部にレーザ光を吸収して発熱を生じる物質を存在させ
た部位をターゲットとするターゲット手段と、前記ター
ゲットに対してレーザ光を照射させて発熱を生じさせる
レーザ光照射手段とを有することを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、前記レーザ光照射手段としては、レ
ーザ光発生装置からのレーザ光を受けてレーザ光を出射
するレーザ光出射部と、この出射部からの少なくともレ
ーザ光の出射方向に設けられた冷却部と、この冷却部に
冷却媒体を流通させる冷却媒体供給手段とを備えたもの
が好適に使用される。

【００１２】この場合、レーザ光としてパルスレーザ光
を用いるのが好適である。

【００１３】また、レーザ光の照射領域に組織の温度検
出手段が設けられているのが好適であり、さらに好適に
はターゲット内に含糖酸化鉄が含まれている。

【００１４】

【作用】本発明に従って、生体組織表面、たとえば皮膚
表面に、または生体の内部、たとえば前立腺に、レーザ
光を吸収して発熱を生じる物質を存在させた部位をター
ゲットとする。このレーザ光を吸収して発熱を生じる物
質（以下発熱性物質ともいう）としては、カーボン粉
末、染料、顔料、二酸化マンガン、ベンガラ（酸化鉄；
Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉄（Ｆｅ₃ Ｏ₄ ）などの無機粉体、
あるいは有機物の粉体などを用いることができる。

【００１５】この発熱性物質は、そのまま対象部位に適
用することもできるが、飛散しないように水（特に生理
食塩水が好ましい）、アルコール、ぶどう糖液などを分
散媒体として分散させるほか、耐熱性高分子に分散させ
ることが好ましい。必要により、分散液にバインダー、
増粘剤などを添加して、粘度の調整を行うことができ
る。さらに、発熱性物質は、使用するレーザ光の種類、
特に波長により選択することができる。Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザ光の場合には、蛋白質に吸収されやすいので、外部
から蛋白質物質を注入することにより、その蛋白質を発
熱性物質とすることができる。

【００１６】生体組織表面に対しては、分散液を塗布す
ることができるが、組織内部に対しては、組織表面から
穿刺した注射針などを通して注入することができる。組
織内部に対して注入する場合には、生体の安全性を考慮
して、発熱性物質および分散液が選択される。この観点
からは、発熱性物質として、カーボン、二酸化マンガ
ン、酸化鉄、メラニン色素が好適である。分散媒体とし
ては、水、アルコールが好ましい。酸化鉄を用いる場合
の具体例としては、鉄欠乏性貧血の患者に対して静脈注
射用に使用される吉富製薬社製の「フェジン」を挙げる
ことができる。この「フェジン」は１糖酸化鉄（Ferric
Oxide、組成［Fe(OH)₃ ］ _m［F₂₂H₂₂O₁₁］ _n）と呼ば
れるものである。

【００１７】発熱性物質を存在させた部位をターゲット
として、そこにレーザ光を照射すると、発熱性物質はレ
ーザ光を吸収して発熱する。その結果、組織の変成が生
じ、組織が凝固や蒸散する。

【００１８】他方で、発熱性物質を存在させない場合に
は、ある部位の組織の蒸散や凝固を行わせるために必要
なレーザ光のエネルギーは大きなものが必要となる。し
たがって、その部位以外の部分に対しても、ダメージを
与えてしまう。

【００１９】この点について、簡略的に、図１によって
説明すると、光ファイバー１からレーザ光Ｌを対象組織
Ｍの表面に照射する場合、二点鎖線で示すように、発熱
性物質が存在しない部位に対してあるレーザ光のパワー
Ｐ₀ で照射するときには、組織Ｍの深さ方向の温度分布
ＴＤ₀ は、図示のように、緩やかなカーブを描いて温度
低下する。これに対して、予め、発熱性物質を含有する
層２を対象組織Ｍの表面に形成しておくと、レーザ光Ｌ
の照射により発熱性物質が発熱するために、対象組織Ｍ
の表面部分における温度が局部的に上昇する。したがっ
て、対象組織Ｍの表面部分における目的の温度を得るた
めのレーザ光のパワーＰ₁ は、前記のパワーＰ₀ より低
いもので足りる。しかも、組織Ｍの深さ方向の温度分布
ＴＤ₁ は、図示のように、対象組織Ｍの表面部分におい
てレーザ光のエネルギーが消費（吸収）されるので、そ
れより深くなると急激に温度が低下する。その結果、た
とえば皮膚の痣治療や皮膚癌の治療において、痣や癌組
織部分のみを壊死させてるとともに、その痣や癌組織よ
り深い部位に対して障害を与えないことが可能となる。

【００２０】また、組織Ｍの内部に対しては、レーザ光
を照射する場合には、図２に示すように、組織の表面を
冷却しながらレーザ光の照射を行うことが望ましい。す
なわち、予め、組織Ｍ内の所定の部位に対して、発熱性
物質を含有する分散液を注入針などにより注入して、タ
ーゲットゾーン２０とする。

【００２１】他方で、レーザ光の照射装置として、筒状
ホルダー１０の先端に、レーザ光が透過可能な透光性の
セラミックスまたはプラスチックなどによりガイド窓１
２を設け、前記ホルダー１０の中心には光ファイバー１
を保持させるとともに、冷却媒体、たとえば水Ｗの供給
導管１４および排水導管１６を、ガイド窓１２とホルダ
ー１０の先端の仕切り壁１０Ａで囲まれる流通室１８内
に開口させて、水Ｗを供給導管１４を通して流通室１８
内に供給し、排水導管１６から排水するようにした装置
を用いる。このレーザ光照射装置を用いて、前記流通室
１８内に水Ｗを連続的または間欠的に流通させる過程
で、前記のターゲットゾーン２０に対してレーザ光Ｌを
照射する。

【００２２】この場合のレーザ光の組織Ｍの深さ方向の
エネルギーＥ温度分布は、同図に示すように、組織Ｍ表
面から緩やかなカーブを描いて低下するのに対して、温
度分布ＴＤ₂ は、組織Ｍの表面部分は、流通室１８を通
る水Ｗにより強制的に冷却されて、冷却されない場合よ
り低くなるとともに、その冷却熱が伝達しない領域では
温度は入射エネルギー量に応じた温度となる。さらに深
くなり、ターゲットゾーン２０では発熱が生じるので、
急激な温度上昇を示し、それ以上の深さ部分では、レー
ザ光のエネルギーがターゲットゾーン２０で消費（吸
収）されるので、急激に温度が低下する。

【００２３】したがって、総体的には、ターゲットゾー
ン２０が集中的に加熱されて、その部分の組織の蒸散や
凝固が生じる。また、温度分布ＴＤ₂ から明らかなよう
に、組織表面からターゲットゾーン２０までの温度は低
く、その部分における組織のダメージが防止される。

【００２４】

【実施例】本発明の組織表面部分の冷却を行う場合にお
ける、第１の具体的を図３および図４によって説明す
る。この例では、照射装置の先端部を食道、胃、大腸な
どの体腔内に挿入して、光ファイバー１の出射方向に対
して側方の組織、たとえば癌組織などのターゲット２０
にレーザ光を照射して、壊死させるものである。

【００２５】光ファイバー１はレーザ光の発生装置２２
に光学的に連結されている。光ファイバー１の周囲に
は、プラスチックチューブなどの保護管２４が設けられ
ている。

【００２６】２６は反射体であり、たとえば耐熱性のセ
ラミックス、たとえば耐熱ガラス、人工サファイア、ア
ルミなどから形成される。ステンレスなどの金属でもよ
い。反射体２６は、側方に開口部２８を有する。この開
口部２８と連通して透孔２６ａが形成されている。この
透孔２６ａには、連結具３０がたとえばネジ部を介して
固定されており、この連結具３０は光ファイバー１の先
端部を保持している。反射体２６の開口部２８は、縦断
面において約６０度の開き角度で開口しており、その前
方面には、金メッキ層３２が形成されている。

【００２７】一方、保護管２４の先端には、金属製の連
結具３０を介して透光性セラミックス、たとえば耐熱ガ
ラスからなるカバー体３４が連結され、反射体２６を包
んでいる。このカバー体３４の先端には、流出口３４ａ
が形成されている。保護管２４と光ファイバー１との間
には、流体、たとえば冷却水Ｗが供給されるようになっ
ている。連結具３０の鍔部には、透孔３０ａが１または
複数形成されている。

【００２８】レーザ光発生装置２２からのレーザ光は、
光ファイバー１を通って、その先端から出射され、金メ
ッキ層３２に衝突し、この金メッキ層３２において、反
射し、開口部２８を通り、カバー体３４を透過し、組織
Ｍ内のターゲット２０に対して照射される。

【００２９】この照射過程において、冷却水Ｗが保護管
２４内に連続的に供給される。冷却水Ｗは連結具３０の
各透孔３０ａを通り、反射体２６とカバー体３４との間
を通って、流出口３４ａから連続的に流出する。その結
果、体腔内の本発明のレーザ光照射装置を挿入した場合
には、粘液などがカバー体３４内へ侵入することがな
い。胃の内部に挿入した場合などにおいても、胃液が侵
入することがない。したがって、カバー３４内は常に清
浄な状態に保持される。

【００３０】一方、冷却水Ｗの供給によって、開口部２
８内、透孔２６ａ内が常に冷却水Ｗによって充満される
ので、光ファイバー１の先端部の透孔２６ａ内に臨む部
分、反射面、実施例においては、金メッキ層３２が冷却
され、これらの部位が、レーザ光のパワーを高めたとし
てしも、レーザ光による熱により損傷することがない。

【００３１】図５は第２の態様を示したもので、保護管
２４とカバー体２６とをスリーブ状の連結具３０Ｂによ
り連結し、反射体２６と光ファイバー１とは連結具３０
Ａにより連結するとともに、連結具３０Ａに透孔３０ｂ
を形成し、またプラスチックチューブなどからなる導管
３６を連結し、透孔３０ｂと連通させたものである。

【００３２】この第２の態様においても、レーザ光の照
射過程において、冷却水Ｗが導管３６内に連続的に供給
される。冷却水Ｗは連結具３０Ａの透孔３０ｂを通り、
透孔２６ａに抜けて、開口部２８から、反射体２６とカ
バー体３４との間を通って、やがて連結具３０Ａの透光
３０ｃを通って、導管３６と保護管２４との間隙を通っ
て外部に排水される。したがって、第１の態様において
は、冷却水Ｗが一方通行であったのに対して、この第２
の態様においては、リターン方式とされている。

【００３３】第２の態様においても、透孔２６ａ内およ
び開口部２８内が、常に冷却水Ｗが流通されるので、光
ファイバー１の先端部の透孔２６ａ内に臨む部分、およ
び反射体２６がレーザ光の熱により損傷することが防止
される。

【００３４】図６においては、反射体２６の反射面を凹
面３２Ａとした例である。この凹面の場合には、図示の
Ｐの点において、レーザ光エネルギーが集中するので、
低いレーザ光パワーであっても、ターゲット２０の集中
的な加温を行うことができる。

【００３５】反射体の反射面としては、薄厚のミラーを
接着剤などにより接着固定することもできる。反射体を
ステンレスなどにより形成する場合には、反射面を鏡面
加工すれば、そのまま反射面として利用できる。

【００３６】前記の例においては、冷却水により冷却し
たが、空気や窒素などの気体でもよい。レーザ光は、光
ファイバーの先端から反射面に直接投射することなく、
光ファイバーの先端にレーザ光を透過させる媒体を通し
て投射させることもできる。

【００３７】かかる冷却媒体の循環方式によれば、体液
や組織の異物の侵入を防止できるとともに、光ファイバ
ーの出射端部および反射面部分などを冷却でき、もって
これらをレーザ光による熱から保護できる。

【００３８】本発明の冷却媒体の循環過程で、レーザ光
を照射させる方法は、たとえばバルーンカテーテルを用
いた前立腺の治療などに対しても適用できる。

【００３９】図７は、バルーンカテーテル装置の概要を
示したもので、比較的柔軟ではあるがある程度の剛性を
有するたとえばポリエチレンチューブからなる挿入管４
０の中央部には同心的に、たとえばポリエチレンチュー
ブからなる保持管４２が設けられ、その保持管４２の先
端には金属製の先頭部材４４が取り付けられている。こ
の先頭部材４４の後部と挿入管４０の前部との間には、
可撓性のゴムラテックスやプラスチックからなるレーザ
光の透過性を有するバルーン４６が固定されている。こ
のバルーン４６は、冷却水タンク４８から送水ポンプ５
０により給水する水量と、冷却水タンク４８への戻り水
量と差を持たせることにより、組織Ｍに対して膨出させ
て密着させるようになっている。

【００４０】光ファイバー１は、保持管４２内に挿入さ
れて、ホルダー５２を介して、保持管４２内面に固定さ
れている。保持管４２はレーザ光の透過可能な材料から
選択される。したがって、レーザ光はその保持管４２を
通して周辺に出射される。レーザ光の一部は、直線的に
前方に向かうが、先頭部材４４の凸部４４ａの後端面に
は金メッキ層などが形成されることにより反射性を有し
ており、したがって、レーザ光は凸部４４ａの後端面に
おいて反射する。この反射したレーザ光は、やがて保持
管４２を通ってバルーン４６内に入り、そのバルーン４
６を通って組織Ｍ内に入射される。

【００４１】光ファイバー１の先端からレーザ光が拡散
して出射するように、図示のように、光ファイバー１の
先端部においてコア部分を露出させるとともに、そのコ
ア露出部分１ａの外面に光散乱性の粉体を有する散乱層
を形成する、あるいは凹凸加工するなどの手段を採用す
るのが望ましい。

【００４２】バルーン４６の内面には、熱電対５４が接
着などにより固定されており、そのリード線５６は外部
に導出されて温度コントローラ５８に連結されている。

【００４３】このレーザ光照射装置においては、これが
組織Ｍの内に挿入された状態で、冷却水Ｗが送水ポンプ
５０により挿入管４０と保持管４２との間に供給され、
バルーン４６を膨出させる。冷却水Ｗの一部は、保持管
４２の透孔４２ａを通って内部に入り、ホルダー５２の
切欠部を通って冷却水タンク４８に戻される。これによ
って、組織Ｍの内壁面近傍が冷却される。

【００４４】この冷却水の循環過程において、レーザ光
発生装置２２からのレーザ光が光ファイバー１の先端の
コア露出部分１ａから出射される。出射されたレーザ光
は、保護管４２およびバルーン４６を通って組織Ｍ内に
入射され、ターゲット２０を含む部分に対して、レーザ
光照射治療が行われる。

【００４５】組織Ｍの表面温度は熱電対５４により検出
され、過度の組織温度にならないように、冷却水の循環
量を送水ポンプ５０によりコントロールすることによ
り、あるいは図示しない冷却水温度コントローラにより
冷却水温度をコントロールすることにより制御される。

【００４６】図８は、図７のシステムを前立腺の治療に
用いる態様を示したものである。バルーンカテーテル
は、尿道６０を通って膀胱６２まで挿入される。図示の
バルーンカテーテルには、バルーン４６の先端に小バル
ーン４６Ａが設けられ、二段バルーンとされたもので、
小バルーン４６Ａ部分は膀胱６２のネック部６２Ａを越
えて挿入され、手術中において、小バルーン４６Ａを膨
出させることにより、バルーンカテーテルがネック部６
２Ａに引っ掛かって尿道から抜け出ないようにしてあ
る。

【００４７】このバルーンカテーテルでは、図７に示す
ように、バルーン４６が膨出され、その内部に冷却水が
循環される過程で、レーザ光が前立腺６４に対して照射
される。

【００４８】前立腺６４にレーザ光を照射させる場合に
は、その内部のみをターゲット２０として照射させ、尿
道６０の内壁部分の温度を低い温度に維持させること
が、術後の治癒を迅速ならしめる。このために、バルー
ン４６内に冷却水を循環させ、尿道内壁面近傍、および
括約筋部分６３を冷却しながら、レーザ光の照射を行う
ことが有効である。

【００４９】また、手術に先立って、前立腺の内部に
は、直接的な注射により、あるいは静脈注射により発熱
性物質が注入される。この発熱性物質が注入されたター
ゲット２０に対してレーザ光が照射されるので、ターゲ
ット２０部分において特に高温化し、前立腺内部にある
蛋白質が凝固され、術後の治癒が図られる。

【００５０】レーザ光の照射過程において、過度のレー
ザ光の照射は、前立腺や直腸６６を損傷させる可能性が
あるので、直腸６６内にレクタムカテーテル６８を挿入
し、その温度センサー部７０により直腸６６の内壁面温
度を検出しながら、レーザ光の出射エネルギーをコント
ロールすることが望ましい。７２は押圧バルーンであ
り、挿入部７４から膨出して、温度センサー部７０によ
り直腸６６の内壁面に密着させるようにすることによ
り、温度検出精度を高めている。

【００５１】本発明においては、レーザ光を、組織の表
面のみに対して集中的に照射させる場合と、組織内部の
みを集中的に照射させる場合の両者がある。いずれの場
合も、特に組織表面に対してレーザ光を照射させる場合
には、レーザ光は連続波でなく、パルス状に与えるのが
望ましい。パルスレーザ光を与える手段は従来のものを
そのまま採用できる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、本発明
によれば、可能な限り治療対象部位のみにおいて組織の
変成を生じさせ、他の組織部位のダメージを少なくする
ことが可能となるとともに、組織の内部に患部がある場
合において、その組織表面からレーザ光を照射させたと
しても、健全組織のダメージを少なくすることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ光の照射態様と組織の深さ方向
の温度分布を示す説明図である。

【図２】冷却水循環方式による本発明のレーザ光の照射
態様と組織の深さ方向の温度分布を示す説明図である。

【図３】側方へのレーザ光の照射システムの縦断面図で
ある。

【図４】その反射体の斜視図である。

【図５】側方へのレーザ光の他の照射システムの縦断面
図である。

【図６】他の反射体の例を示す縦断面図である。

【図７】バルーンカテーテルシステムの概要縦断面図で
ある。

【図８】バルーンカテーテルシステムを前立腺治療に適
用した例の断面図である。

【符号の説明】

１…光ファイバー、２０…ターゲットゾーン、２２…レ
ーザ光発生装置、Ｍ…生体組織、Ｌ…レーザ光、Ｗ…冷
却水。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体組織表面または内部にレーザ光を吸収
   して発熱を生じる物質を存在させた部位をターゲットと
   するターゲット手段と、前記ターゲットに対してレーザ
   光を照射させて発熱を生じさせるレーザ光照射手段とを
   有することを特徴とする生体へのレーザ光照射システ
   ム。
2. 【請求項２】前記レーザ光照射手段が、レーザ光発生装
   置からのレーザ光を受けてレーザ光を出射するレーザ光
   出射部と、この出射部からの少なくともレーザ光の出射
   方向に設けられた冷却部と、この冷却部に冷却媒体を流
   通させる冷却媒体供給手段とを備える請求項１記載の生
   体へのレーザ光照射システム。
3. 【請求項３】レーザ光がパルスレーザ光である請求項１
   または請求項２記載の生体へのレーザ光照射システム。
4. 【請求項４】レーザ光の照射領域に組織の温度検出手段
   が設けられている請求項１、請求項２、または請求項３
   記載の生体へのレーザ光照射システム。
5. 【請求項５】ターゲット内に含糖酸化鉄が含まれている
   請求項１〜４のうちのいずれかに記載の生体へのレーザ
   光照射システム。