JPS61257637A - 放射線エネルギ−により生物組織を除去するための方法およびこれに用いられるカテ−テル - Google Patents

放射線エネルギ−により生物組織を除去するための方法およびこれに用いられるカテ−テル

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JPS61257637A
JPS61257637A JP61049502A JP4950286A JPS61257637A JP S61257637 A JPS61257637 A JP S61257637A JP 61049502 A JP61049502 A JP 61049502A JP 4950286 A JP4950286 A JP 4950286A JP S61257637 A JPS61257637 A JP S61257637A
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、カテーテル並びに、レーザ光線等の放射エネ
ルギーを人体に作用させ、組織、病巣およびその他の生
体物質を制御状態で且つ選択的に除去する技術に関する
(従来の技術および問題点) 本発明は、例えば、切除によって、組織またはその他の
生体物質を制御状態下で除去し、または、腐食離解する
ため、就中、血管の閉塞物質を除去するための人体に対
する放射エネルギの適用方法に関する。末稍血管並びに
冠状血管等の閉塞物質の治療方法は、近年、活発な研究
対象の1つとなっている。閉塞した血管を除去し、移植
血管と交換し、または、閉塞した血管部分を移植血管で
バイノξスさせる等の血管の手術は、今日では、比較的
一般的な治療方法となっている。しかし、患者の創傷程
度を軽減し得るように治療技術に改良を加え、効果を失
わずに、手術、治療を簡単に行なうことができるように
することが要望されている。
血管閉塞物質の手術による除去およびバイパス方法は、
かなり進歩しているものの、かかる新しい外科的治療方
法に代わるべき治療方法を提供することが要望されてい
ることは間違いない。
これまでに開発された代替方法としては、血管形成法が
アシ、この場合、グルンツイツヒ(Gruntzig)
の特許第4,195,637号に記載された型式の風船
膨張カテーテルの如き装置を使用して、血管閉塞物質に
通路を形成する。この風船膨張術において、末稍端部に
特殊な風船を備えたカテーテルを、患者の血管内に押込
んで行き、風船が、閉塞物質内に達するようにする。そ
して、相当な圧力で風船を膨張させ、血管の内腔を強制
的に拡大させる。この方法が成功したならば、風船を収
縮させ、除去した後であっても、血管の内腔は解放状態
を保つ。一般に動脈に生ずる閉塞物質は、放射外方に圧
縮される。この風船膨張による治療が成功したならば、
従来の血管手術に伴なう創傷程度は軽減され、また、手
術時間、費用も節減できるはずである。しかし、この血
管形成術は、あらゆる種類の血管閉塞物質に適用できる
とは限らず、実際上、大多数の閉塞物質は、この方法に
よっては、除去することができない。
閉塞した血管を、血管の交換またはバイパスによって、
外科的に治療した場合、血管の閉塞部分は、完全に除去
されるか、または、閉塞状態のまま残シ、その閉塞部分
に、移植したバイパス川面″□     管が存在する
こととなる。血管形成術の場合、血管の閉塞物質は、圧
縮状態ではあっても、動脈内に残ったままである。ある
期間が経過すると、閉塞物質と血管壁は、自然に作用し
合って、再度、血管を閉塞させ始める場合もある。血管
閉塞物質を除去し、閉塞した血管を再穿溝することが一
般に望ましいことは、以前から認識されていたのにも拘
わらず、この目的に有効なシステムまたは治療技術は開
発されるに至っていなかった。この目的にレーザ光線を
使用する可能性も認識されていたことがあった。最近、
制御可能な放射エネルギを放出し得るレーザ発生源は、
例えば、ある種の眼科治療の分野等、一部の外科的手術
において、有効であることが確認されに至っているが、
レーザエネルギ等の放射エネルギ光線を血管の閉塞物質
に作用させ、血管の創傷を伴うことなく、その閉塞物質
を選択的に且つ制御可能な状態で除去し、自然の血管を
非閉塞、または再穿溝した正常な状態に復旧する適当な
装置および技術はこれまで開発されたことがない。
レーザ光線を放射して、血管の閉塞物質を除去する提案
および努力は幾多の困難に逢着している。
レーザ光線を放射する従来技術における試みは、一般に
、レーザエネルギを患者の血管に伝導し、光線を閉塞物
質に向け、その閉塞物質を破壊する光ファイバ導体を備
えた様々な形態のカテーテルを使用する内容のものであ
る。レーザ光線を効果的に制御し得る装置あるいは方法
はいまだ開発されるに至っていない。レーザ光線が、血
管内で正確に心合せされなかった場合、光線は、血管の
内側に衝突して、血管の壁を損傷し、その壁に穴をあけ
るξともある。レーザ光線が、血管内で正確に心合せさ
れた場合であっても、閉塞物質の丁度、末稍部にて、血
管が折曲してbるならば、血管の内側は損傷を受け、ま
たは、血管に穴が開くおそれがある。
レーザ光線を使用して、血管の閉塞物質を除去せんとす
る場合に、逢着する重大な困難の1つは、レーザ光線に
よって、目標部分の周囲の組織が焼は焦げる可能性のあ
ることである。かかる焼は焦げは、少なくとも一部分、
レーザ光線の放射方法および放射量の制御が良好でない
ことに起因するものである。繊細な血管にとって、焼は
焦げは、極めて重大な問題を生じ、周囲の組織に重大な
損傷を及ぼす可能性がある。さらに、焼は焦げ、光ファ
イバ導体の末稍端に付着した生体の一部は、光ファイバ
の末稍端からレーザ光線が放射されるのを妨害する作用
がある。この場合、導体の端部は、極めて高温となシ、
光ファイバの過熱および破損の原因となる。
カテーテルの末稍端部が、閉塞物質に対して、適正な位
置となるように、この末稍端部を位置決めする方法も問
題点がある゛。従来の提案には、血管の内部を肉眼で観
察するだめの他のファイバ類と共に、補助的な光ファイ
バを使用して、レーザ光線を血管内部に伝送する方法が
あるが、この方法は、光ノア2イバが、極めて太くまた
剛性であるため、冠状動脈に使用することができないた
め、実際的ではない。もう1つの問題点は、光ファイバ
;の端部のレーザ光線放射点と閉塞物質間の領域には、
血等が存在することが多いことである。かかる物質によ
って、光道は妨害される。血液は、ファイバの末稍端部
で焼は焦げる可能性が6D、その結果、上述の如く、光
ファイバの過熱および破損が生ずる。
上述した問題点は全て、゛血管、特に、直径が15・5
乃至4.5 m程度の内腔を有する冠状動脈等の狭隘な
血管内に挿入するカテーテルに要求される寸法上の制約
によって、さらに複雑なもの々なる。
、       本発明は、放射エネルギを制御可能な
状態にて、閉塞物質に作用させ、また、上記および他の
問題点を回避し得るような方法にて、血管の特定部分に
放射エネルギを供給する新規なカテーテルシステムに関
するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、放射源から、放射エネルギを作用させようと
する患者の血管内の特定部分まで、放射エネルギを供給
する新規な方法および手段に関するものである。より具
体的には、本発明は、治療部分まで、放射エネルギ(例
えば、レーザによる)を供給する光ファイバを備えた新
規なカテーテルに関する。このカテーテルは、その末稍
端部と、制御可能な状態にて、治療部分に放射エネルギ
を作用させ得る極小の光学系を備えたものである。
この光学系およびカテーテルは、放射エネルギを幾何等
級的に増大する破壊エネルギ値と幾何学的に膨張する光
線パターンを組合せた光線状態にて、略均一に分布させ
得るように構成されることを特徴としている。光学系は
、光線を制御して、エネルギの拡散方向の軸を包囲する
作用領域を形成し、この軸と交差する極めて限定された
層状領域内にて、生体物質の除去を行なうものである。
本発明を実施するシステムは、光ファイバを担持する内
腔を有する細長で小径のカテーテルを備えている。カテ
ーテルの基端部は、コネクタを備え、このコネクタを介
して、光ファイバを接続し、レーザ源からの放射エネル
ギを受理することができる。カテーテルの末稍端部は、
放射エネルギ光線を膨張する(拡がる)、一点に集中し
ないパターンで放射し得るように配設した純負の光学パ
ワーレンズ系を内蔵した光学ハウジングを備えている。
エネルギの分布は、膨張する光線の断面全体に亘って、
略均一に行われる。光線は、光学系の末稍の放出開口か
ら短かい距離だけ伸長する扇状領域を形成し、この扇状
領域は、放射エネルギが・生体物質を除去するのに十分
な値となる作用領域を画成する。放射エネルギの周期お
よび生体物質の吸収特性如何によって、優れた腐食また
は侵食機構として、熱解離または融除性光分解を採用す
ることができる。幾何等級に増大する破壊光線は、作用
領域の末稍端部方向に向けて、拡がシ、密度の低い、安
全なエネルギとなり、このため、生体物質の損傷は最少
限度で済む。
投射された光線の光軸に沿って、測定した作用領域の奥
行きは、幾分、光線が投射された光伝播媒質の屈折率如
何によって決まるが、約1.0乃至1.5朋程度以内で
あることが望ましい。屈折率の大きい媒質では、光線の
拡がυ角は小さくなる傾向があり、このため、作用領域
の奥行きは、光軸方向に増すことになる。光学系は、作
用領域の最大奥行きが、最高1.5mma度の比較的短
かくなるように、配設されているため、光線の末稍方向
に伝播された扇状部分は、血管の壁に穴を開けるほどの
強さのエネルギはない。作用領域の最大直径は、カテー
テルの直径より小さくはなく、むしろ多少、大きくする
ことができるため、カテーテルは、光線によって、閉塞
物質に形成された穴を通って、前方に進ませることが可
能となる。
カテーテルの末稍端部における光学系は、放射線不透過
性のス被−サによって相互に間隔、を離したしまたは複
数のレンズを収容したハウジングを備えている。この放
射線不透過性スば一すの使用により、放射線透視方法に
て、カテーテルを血管内に正確に位置決めすることが可
能となる。元ファイバの末稍端部を受入れ、ハウジング
内の光学構成要素と剛性に、確実に位置決めする特別の
内部ホルダが設けられられている。光ファイバを取付け
る方法によって、光ファイバの末稍端部は、血管と完全
に隔離される。このため、光ファイバの末稍端部の焼は
焦げおよびそれに伴なう光ファイバの破損の原因となる
生体物質と光ファイバ末稍端部間の接触の可能性を回避
することができる。
上記ス4−サと・〜ウジングは協働して、極小環境にお
ける光学的精度が得られる。カテーテルは、ハウジング
の末稍端部を前進させ、血管の閉塞物質と直接接触させ
ることができるように構成されている。このため、カテ
ーテルの末稍端部と血管の閉塞物質量には、光学上、妨
害となる物質がほとんど、または、全く存在せず、さら
に、血管の閉塞物質に対して、カテーテルの末稍端部を
正確に位置決めすることができる。
カテーテルには、内腔が設けてアシ、この内腔によって
、血管の手術部分に液体を注入し、またこれを吸引する
ことで、手術中に生ずる虞れのある破片を吸引除去する
ことができる。
本発明の目的は、放射エネルギを血管内に供給し、血管
の閉塞物質に穴を開け、さらに、上記閉塞物質効果的に
除去することを可能ならしめるカテーテルを提供するこ
とである。
本発明の別の目的は、カテーテルの末稍端部の放射開口
から、血管の壁の著しい損傷または穿孔の虞れが最小で
あるようなパターンにて、放射エネルギを放射し得るよ
うに構成した上記、型式のカテーテルを提供することで
ある。
本発明のもう1つの目的は、カテーテルの末稍端部を、
内視鏡作像システムを使用せずに、放射線透視手段によ
って、目標とする閉塞物質に対し、正確に位置決めし、
配向させる上記型式の装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、カテーテルの末稍端部から
放射された光線の一セターンが、カテーテルの直径より
著るしく大きくはないが、カテーテクが閉塞物質を通っ
て前進するのに十分な大きさの穴をその閉塞物質に形成
し得るように構成した上記型式の装置を提供することで
ある。
本発明の別の目的は、光ファイバの末稍端部が、生体物
質から完全に隔離された上記型式の装置を提供すること
である。
本発明の別の目的は、カテーテルの末稍端部に、極小光
学系を備えた上記型式のカテーテルを提供することであ
る。
本発明の別の目的は、極めて小径のカテーテルにおいて
、上記および他の目的を達成することである。
本発明の上記および他の目的並びに利点は、添付図面を
参照しながら、以下の詳細な説明を読むことによって、
より理解することができるであろう。
(実施例) 以下、本発明の実施例について説明する。
全体として、第1図および第2図に示すように、カテー
テルは、細長の可撓本体lOで構成し、例エバ、テフロ
ン(4ふつ化エチレン樹脂の商標)等の適当なプラスチ
ック材料にて押出し成形することができる。この本体1
0は、光ファイバ光線導体14を密閉する内腔12を備
えている。カテーテルの末稍端部には、純負の光学レン
ズ系を収容した全体として16で示す光学I・ウジング
が設けである。このノーウジング内の光学系は、光ファ
イバ光線導体14の末稍端部からの放射エネルギを受理
する。この放射エネルギは、光学系の放射開口18から
、所定の制御ノミターンにて、放射される。
カテーテルの基端部は、カテーテル本体10に固着した
成形取付具20を備えている。1対の可撓管22.24
が、この成形取付具20の基端部から伸長している。可
撓管22は、成形取付具20を通って伸長する光ファイ
バ光線導体を嵌入させることかできるようにしである。
可撓管22の基端部には、光ファイバ光線導体14の基
端部に接続したコネクタ26が設けである。このコネク
タ26は、レーザ源(27で線図で示した)等の放射エ
ネルギ源に取付けることができるようにしである。この
ため、光線導体14の基端部は、放射エネルギを受理し
、長さ方向に沿って、光学系16に伝達する。一方の可
撓管24は、成形取付具20を介して、カテーテル本体
10と連通し、従来のルアーコネクタ28を備えること
が望ましい。
カテーテル本体には、末稍端部付近に、複数の流体流動
孔30が設けである。ルアーコネクタ28、可撓管24
、カテーテル本体10および流体流動孔30間に形成さ
れた流路によって、カテーテルの末稍端部が位置する患
者の血管の末稍領域との連通が可能となる。この流路は
、患者の血管の末稍領域に対する流体またはガスの流動
路並びに圧力測定手段を提供するものである。
本発明によると、光学系は、放射光線が、一点に集中さ
れず、放射開口18から出る際、塩溶液中にて、光軸O
−Oに対して、例えば、約20°の角度にて、幾何学的
に拡散する放射光線を形成する。第3図では、光線を塩
溶液中に放射した場合の周辺光線32が図解的に示しで
ある。一方、第3A図は、放射開口18からの伝播距離
に応じた、光線のエネルギパターンに対する物質の応答
程度を示す図である。第3図から、光線は、光軸に沿っ
て、幾何学的に拡張するため、放射光線のエネルギ密度
は、光軸〇−〇に沿って、末稍部方向に向けて低下し、
一方、光線の断面積は、光軸に沿った伝播方向に向けて
増大することが分る。光線のエネルギ密度が低下すると
いうことは、エネルギ値も伝播距離の増大に伴なって、
幾何等級的に減少することを意味する。
本発明によると、第3図および第3A図において、Wで
示した放射開口18付近の比較的小径の領域は、血管を
閉塞する生体物質を除去するのに゛十分なエネルギ密度
を備えた作用領域と考えると篭1 −      とができる。第3図から、上記作用領域
Wは、光゛      透過性の塩溶液(図示せず)等
の屈折率の低い李質内に光線を放射させた場合、比較的
狭小な領域であることが了知されよう。上記の如き媒質
に、光線を放射させた場合、光学系によって、光線は、
上記角度゛(例えば200)にて拡がり、このため、光
線の有効な作用密度は、都合の良いことに、放射開口1
8から1または2關以上より遠方には生じない。放射開
口を生体物質(例えば、血栓、病巣、血)に近接させ、
生体物質が作用領域W内に入るようにすると、光線が、
その作用領域内にある生体物質に作用する(即ち、熱、
離解その他の作用で除去する)。
第3A図に示した熱分布曲線から、本発明は、等何等級
的に低下するエネルギ分布曲線と幾何学的に拡散する光
線・リーンと組合せ、よって、集束または平行の光線パ
ターンの場合に比べて、エネルギ密度は光軸0−0に沿
って、大幅に減少することが分かろう。吸収媒質内部の
熱分布曲線は、第3A図で、それぞれ、等温線33.3
4および35によって示しである。第1等温線33内側
の斜線部分は、作用領域W内の熱応答部分である。空間
容積c!rL3当シジュール単位で表わしたエネルギ密
度は、この作用領域W内にて、3,000 、T/cr
IL3以上で、作用領域W内の生体物質を除去(離解、
侵食等によって)できるようにすることが望ましい。
第2および第3等温線間では、エネルギ密度は、3.0
00 ;f/crn 2乃至21757cm2の範囲ま
で減少し、この場合の生体物質の温度は約lOO℃とな
る。第3等温線の外側では、生体物質の温度は、50℃
以下となろう。温度が50℃以上の場合、蛋白質の不可
逆変成が生ずる。温度が50℃以下の場合には、一般に
、細胞の創傷は僅かであり、自然に回復する。
作用領域W内において、出力光線は、光軸〇−〇からの
変位に対して、略均一なエネルギ分布を示す。例えば、
光線は、第3B図の曲線で示すように、光線半径t/e
2の約70%に相当する放射距離に対する放射照度は5
0%以上となる。かかる放射照度分布の例は、第6図お
よび第7図に図示しておる。これに対して、ガウス分布
のように、光線のエネルギ分布が均一でない場合には、
第3図の曲線Bで示すように、50%の放射照度の得ら
れる点は、1/@2半径の58%の位置となる。
上述の如く、作用領域Wの軸方向長さは、垂体物質に作
用する前に、放射を行なう作用領域内の媒質(例;塩溶
液)の屈折率如何によって、多少、変動する。上記軸方
向長さの外方限界点は、目標点よりも遠方に位置する生
体物質が重大な損傷を蒙る虞れのあるような、エネルギ
光線の放射を軽減し得るような、所定の点に設定する。
即ち、動脈または他の血管を損傷させる虞れの少ないよ
うにするため、約2乃至3朋離した距離とする。例えば
、冠動脈等の小径の動脈に使用せんとする直径1.0乃
至1.5朋のカテーテルの場合、作用領域は1.5順程
度の寸法とすることが望ましい。
さらに、本発明によると、放射開口18の前方約1.5
;uに位置する光軸O−0と交差する仮想面における放
射光線のエネルギ密度は、カテーテル10よりも径の大
きい仮想円全体に亘って、略均一に分布しているのが理
解できよう。上記円の基′部内側におけるエネルギ密度
は、生体物質を除去し、カテーテルを前進させる穴を形
成するのに十分である。例えば、アルゴン源から、塩溶
液を介して、光線直径1顛、衝撃係数25%、出力25
ワット/秒にて供給した・モルスは、光線直径全体に亘
って、lパルス毎に、約0.25 rIlIIの深さの
非石灰性物質を除去できる。光線が、閉塞物質を穿孔す
るか、または、その他の方法により、閉塞物質よりも末
稍方向に伝導され、穿孔より遠方の流体が光透過性であ
る場合(例;塩溶液)、閉塞物質から約1.5 rnm
以上伝播したエネルギの密度は、極めて小さくなシ血管
の壁等のより遠方の物質を気化させることができない。
第11図および第12図は、カテーテルを血管の閉塞物
質に適用する方法を幾分、図解的に示したものである。
第11図に示すように、血管Vは、狭窄物質Sによって
、一部、閉−された内腔りを備えている。カテーテルは
、患者の血管系を通って、前進させ、光学系16の末稍
端部を直かに、狭窄物質Sと接触させる。第12図、は
、血管の内腔り内部にて、完全に閉塞した狭窄部分Sに
対して接触させた光学系16の末稍端部の拡大詳細図で
ある。本発明によると、光学系16の末稍端部の放射開
口18から放射された放射エネルギは、狭窄物質Sを離
解、またはその他の方法により除去する。カテーテルを
血管v内に前進させ、好ましくは適当なピーク電圧によ
るパルスにて、放射エネルギを作用させると、狭窄物質
の異なる層が除去されて、最後には、狭窄物質Sを通る
穴が形成される。この穴によって、再穿溝化された内腔
は、第12図で、仮想線L′にて、図解的に示しである
。上述の如く再穿溝化を行なう穴の直径は、カテーテル
10の直径より、若干、大きいため、カテーテルを容易
に血管内に前進させることができる。
狭窄物質が、血管Vの内腔を完全には閉塞しない第11
図の状態によって、若干の放射エネルギは、狭窄物質の
穴を通過し、血管壁の内面の末稍部分方向に進む。カテ
ーテル先端の末稍領域に、比較的光不透過性の放射エネ
ルギ吸収流体が充填しである場合には、別であるが、こ
のシステムは、塩瀉水術と共に使用し、カテーテル先端
末稍の内腔領域の一部により光透過性の塩溶液を充填し
、放射エネルギが透過し得るようにすることができる。
このように、第11図に示すように、血管Vの末稍部分
が湾曲しているような場合、本発明によって、放射エネ
ルギが血管の末稍部分に衝突し、その壁を穿孔する虞れ
は最小となる。
第4図および第5図は、光学系16の2つの実施態様を
示す。第4図に示すように、光ファイバ導体工4の光出
力端部36は、球面レンズ38、第1平凹レンズ40お
よび第2平凹レンズ42に次々と接続されている。光学
系の光軸O−0に沿った各構成要素間の間隔並びに構成
要素の厚みは、図面上にて、それぞれdl乃至d6とし
て示しである。第4図の光学系に対する代表的な設計パ
ラメータは、次の第1表に掲げである。
第1表 第4図の光学系の設計パラメータ開口数= 0
.3    dl = 0.357酊射出径= 0.1
M1Rd2= 1.00闘d3 = 1.00tttt
p i5=l、QQ朋 tL6−1. OOmm 全長=5.3574順 レンズ型式 材質  n(530nm)曲率半径11“
−1“−一一一一曜■−−−−診−―−1■■−一一―
−−罰響一一一■―■■閤−−――38球面  BK−
71,5200rl =0.5mrn40平凹  EK
−71,5200r2=1.156mm42平凸 コー
ニン〆7740 1.477     r3=0.86
7mmレンズ製式   厚 み 38球面    d2 40平凹     44 42平凸     d6 第4図に示した光学系から放射されたエネルギの作用部
分は、射出レンズ42の凹面44から約1.5111伸
長した領域W内に位置している。この領域は、便宜上、
線46で示した交差面と境を接している。第4図には、
また、光ファイバ導体14の光線出力端36の下半分(
図示するように、光軸O−0の下方)から、交差面46
まで伸長する530nm波長C光線トレーサが示しであ
る。交差面46における光線分布を完全に理解するため
には、光軸に対し、トレースされた光線の鏡像を重ね合
わせればよい。光線トレースの目的上、開口絞シは、球
面レンズ38の裏面に固定しである。
第4図を作成するOに使用した光線トレース方法は、光
ファイバ14は、均一なエネルギ分布源のように作用す
るという仮定と矛盾せず、交差面46におけるおおよそ
のエネルギ分布を求めることができた。光ファイバ先端
36の上半分(O,OS諺程度)を先ず、200の点光
源に分割した。開口数0.3に及ぶ各点光源からの各光
線(合計i、o o o )を光学系、20を介して、
交差面46までトレースした。光軸0−0と、交差面に
おける光ファイバ導体レンズ系の最外側部分(光軸から
Q、75im)間の距離は、12の等しい区画に分割し
、トレースした光線を集光させた。上記12の区画に達
した光線の数、即ち、光線の強さは、第6A図および第
6B図において、それぞれ、波長530nmおよび33
0nmに対し、プロットした棒グラフで示しである。各
光線は同一量のエネルギを帯有するものと仮定すると、
第6A図および第6B図の棒グラフは、第4図に示した
光学系の交差面46におけるエネルギ分布にほぼ等しい
。第6図から、この光学系は、断面のエネルギ分布が略
均一である、直径約1.5順の部分を形成することが理
解できよう。これは、例えば、交差面46において、射
出レンズ42の凹面44から1.5龍の部分である。
第6A図は、波長530nmの光線に対し、交差面にて
プロットしたエネルギ分布を示す。波長330卸の放射
エネルギの同様のプロット図は、第6B図に示しである
第5図は、球面レンズ38の後に、単一両凹レンズ48
を設けた別の実施態様による光学系16を示す。その他
の点では、第5図の光学系は、第4図のものと同様であ
る。第5図の光学系の設計パラメータを次の第■表に掲
げる。
開口数= 0.3        (11= 0.31
 mm射出径= 0.1m   ’    d2 = 
1.00mmmm略表−ネルギ      d3=3.
19顛分布特性         d4 = 1.00
mvi全長=5.50朋 38球面      d、2 48両凹       d 第5図の実施態様における交差面46でのエネルギ分布
は、第7A図および第8A図に、それぞれ、波長530
 nmおよび330層mに対する状態が図示しである。
第4図および第5図に示した光学系の針設は、波長が3
30層m乃至530層mの範囲内の光線に最適であるが
、仁の範囲の波長にのみ限定されるものではない。
第1表および第2表から明らかなように、この光学系1
6は極小のものである。第4図の光学系は、全長が5.
36Mmであるのに対し、第5図の光学系の全長は5.
5 ’Ommである。レンズのハウジングを含む各光学
系の直径は、1.5mmにしか過ぎない。
第8図乃至第10図は、各レンズ構成要素38.40お
よび42を所望通シの空間的および位置決め精度を以っ
て、容易に組立て得るようにした光学系16を示してい
る。光学系構成要素は、ガラス管51によって、密閉さ
れ、このガラス管51内にて、管状スペーサ52,54
および56によって、間隔を離して配設される。光ファ
イバ導体14用のホルダ58が、ガラス管51の1端内
部に嵌入され、その後には、光ファイバ導体14の開口
面から、所定の距離で、球面レンズ28を保持する第1
スペーサ52が設けである。次のスR−す54により球
面レンズと中間の平凸レンズ40間の間隔が定まる。最
後のスペーサ56により、中間レンズと射出レンズ42
間の間隔が定まる。
光ファイバ導体14の末稍端部が、光学系16に対して
、正確な位置に間隔を置いて配設され且つ配向されるよ
うにするため、光学系16との継手は、高精度のホルダ
58を備えている。このホルダ58は、ガラス、セラミ
ックスまたは、優れた精度公差にて成形することのでき
るその他の材料にて製造する。この光ファイバ導体14
は、第9図に示すように、その緩衝外装61の末稍部分
を除去した状態に準備する。ホルダ58は、大径の基端
部60および小径の末稍端部63を備えた2部分から成
る精密成形の軸穴を有しfいる。この軸穴60.63は
、導体14の被覆ファイバを嵌入させる。光ファイバを
ホルダ58に取付ける用意をするためには、一般に、光
ファイバを包囲し、保護するプラ・スチツク製の緩衝外
装61を除去し、導体の突起部分65(第9図参照)が
、ホルダの末稍の小径穴63を通って伸長し得る状態に
する。
緩衝外装60を剥離する際には、導体14のコア周囲の
反射被覆部分670層を損傷させないように、注意する
必要がある。ファイバ組立体の剥離端部をホルダ内に挿
入し、ファイバの剥離した突起部分65が小径穴63内
に伸長し、一方、緩衝外装61を収容する基端部は、ホ
ルダ58の軸穴の大径部分内に挿入されるようにする。
ホルダ58の表面62よりも伸長する光ファイバの端部
は、ホルダ58の表面62と同一高さとなるように仕上
げてもよい。これによって、光ファイバの開口端部36
は、第1スベー?52が当接するホルダ58の末稍端部
表面62と同一高さとなる。この構成にニジ、導体14
の開口端部36と球面レンズ28間の間隔を正確に設定
することが可能となる。ホルダ58は剛性且つ精密に成
形することができるため、光学系の光軸に沿って、光フ
ァイバを正確に心合せさせ且つ位置決めすることができ
る。光ファイバ導体14は、エポキシ系接着剤を用いて
、ホルダ58内に固定することができる。
スペーサは、いわゆる蹴シを生ずることのない薄肉厚の
管(例;外径0.040インチ、肉厚0.005インチ
の薄肉厚の管)で製造することができる。
最適の放射線不透過性能を得るためには、スペーサの材
料として、タンタル等の放射線不透過材料を採用するこ
とが望ましい。
カテーテル本体10は、ホルダの2部分間にて、ショル
ダ部68から短かい距離を置いて、ホルダ58の狭隘な
裏側端部64の上に取付けられる。
ガラス管51は、その端部65をショルダ部68の周囲
に融着させる等の方法により、ショルダ部68に沿って
折曲される。テフロン(4ふつ化エチレン樹脂の商標)
等のプラスチックにて製造することのできる充填剤66
が、カテーテル本体10とガラス管51の対面端部65
間の環状空隙内に充填されている。カテーテル本体10
から、ガラス管51に至る組立体全体の外径は、略表−
であるため、第1図に示すように、カテーテルの全長に
亘って、平滑で均一な表面が得られる。
射出レンズ42の凹面は、ホルダ64、各構成要素のレ
ンズ38.40.42およびスペーサ52.54.56
をガラス管51内に組込んだ後、形成される。射出レン
ズ42およびガラス管51の材料としては、パイレック
ス(Pyrex)商標のガラス4774.0を採用する
。この射出レンズ42は、組立て後、研磨して、平担に
し、内部を形成する端部を備えた長さ、1.5mm、外
径1.0朋のガラス棒を素材とする。射出レンズ42は
、ガラス管51内に組付けた後、ガラス管に融合される
。Pyrex商標のガラスは、他の適当な光学ガラス材
料と比べて、軟化点が低いため、この材料を用いて、射
出レンズ42を製造することが望ましい。内側の各レン
ズ構成要素28.30に対しては、上記、他の適当な光
学ガラス材料を採用することができる。
融合後、射出レンズの凹面を形成し、ガラス管の出口端
縁に丸味を付け、凹面の縁辺と平滑に契合できるように
する。
第13図に図示した光学系は、ガラス管51の出口端部
に、単一の純負のレンズ構成要素142を備えている。
この構成要素42は、放射線不透過スペーサによって、
導体ホルダ58の近接した交差面から正確に分離されて
いる。レンズは、導体14から射出される光線14’を
拡散させて、光軸0−0に対して、約2(fの角度にて
、レンズから射出される光線14“とすることが望まし
い。光線の出力パラメータは、調節して、凹形射出面1
44と近接する交差面46間の作用領域Wにおいて、放
射エネルギは所望の密度となシ、略表−に分布し、本発
明に従って、組織の切除を行なうことができる。
本発明のレンズ開口(44,144)は、支持包絡体、
即ち、管51の外径に極く近いため、ハウジング51の
中心部に近い外径の直ぐ下方にて、拡散光線を提供し、
形成した大向にハウジングを前−進させ、微小の光学系
16を介して、最大量のエネルギを供給することが可能
となる。
上述の説明から、本発明は、血管の閉塞物等の生体物質
を侵食する性質の放射エネルギの伝達、供給を行ない得
るようにしたカナ−。チルを提供するものであることが
了知できよう。本発明は、可視光、赤外線、紫外線およ
び遠紫外線(2Q Q nm)範囲の放射エネルギと共
に使用することができる。
本発明は、血管の壁を穿孔する危険を回避することので
きる方法にて、放射エネルギを供給する構成を具体化す
るものである。しかし、本発明の詳細な説明は、単に1
例として掲げたものであシ、当業者には、本発明の精神
を逸脱せずに、別の改変例および実施態様が明らかであ
る点、留意する必要がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるカテーテルの全体図、第2図は
、第1図の線2−2に関する断面図、第3図は、光学ハ
ウジングから放射した光線の拡カシパターンを示す、カ
テーテルの末稍端部の図解図、 第3A図は、幾何等級的に低下するエネルギおよび本発
明による等幾等級的に拡がる光線シ妾ターンの組合せに
応答して、吸収媒質内で生ずる熱分布パターンの略図、 第3B図は、本発明によるエネルギ分布をガウスのエネ
ルギ分布と比較したグラフ、 第4図は、本発明の光学系と、その光ファイバの末稍端
部との関係を示す、着る・しい拡大略図、第5図は、光
学系の別の実施態様を示す、第3図と同様の光学系の拡
大略図、 第6A図および第6B図は、第4図に示した光学系に対
する、エネルギ光線の作用領域における略表−なエネル
ギ分布を示す、エネルギ分布の棒グラフ、 第7A図および第7B図は、第5図に示した光学系に対
する、エネルギ光線の作用領域における略表−なエネル
ギ分布を示す、エネルギ分布の棒グラフ、 第8図は、本発明による光学系を備えたカテーテルの末
稍端部の著るしく拡大した側断面図、第9図は、第8図
の組立体に示した、光ファイバホルダおよび光ファイバ
の末稍端部の詳細図、第10図は、光ファイバ導体の寸
法詳細図、第11図は、一部分、狭窄状態となった血管
に挿入したカテーテルの末稍端部の図解図、第12図は
、完全に閉塞した血管の狭窄物に当接するカテーテルの
末稍端部の別の図解図、および 第13図は、別の実施態様による光学系の軸方向断面図
である。 (主要符号の説明) 10・・・カテーテル本体  12・・・内腔14・・
・光ファイバ導体  16・・・光学系18・・・放射
量1口     20・・・成形取付具22.24・・
・可撓管    26・・・コネクタ28・・・ルアー
コネクタ  30・・・流体流動孔32・・・周辺光線
     38・・・球面レンズ40・・・平凹レンズ
 42・・・平凸レンズ(射出レンズ)44・・・凹面
  46・・・交差面  48・・・両凹レンズ52.
54・・・管状スば一す 58・・・ホルダ60・・・
扇状部分     61・・・緩衝外装図面の浄書(内
容に変更なし)

Claims (50)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光軸に沿つて伝播する放射エネルギ光線を提供し
    、前記光線が、前記エネルギの密度が生体物質を除去す
    るのに十分な前記光軸に沿つた作用領域を備えるように
    する段階と、 作用領域よりも末稍方向に伝播する光線部分が、前記除
    去を行なうには不十分なエネルギ密度を備えるように、
    エネルギ密度を調整する段階と、 光線の作用領域を、生体物質に作用させる段階と、およ
    び 前記光線を前記生体物質内に前進させ、生体物質に穴を
    開ける段階とを備えることを特徴とする放射エネルギの
    作用による、生体物質の連続層の除去、並びに前記物質
    の穿孔方法。
  2. (2)さらに、放射エネルギが、前記光軸に沿つて、前
    記作用領域よりも遠方に伝播する際、エネルギが前記光
    軸から拡がるパターンとなるように、前記光線を提供す
    る段階を備えることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載した方法。
  3. (3)さらに、前記光軸を中心として、略均一なエネル
    ギ分布が得られるように、前記光線を提供する段階を備
    えることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載した
    方法。
  4. (4)前記放射エネルギ光線を提供する前記段階が、前
    記光線を放射開口から放射させる段階と、さらに、 前記作用領域が、放射開口より末稍方向に向けて所定の
    距離だけ、前記放射開口から、直接、伸長するように、
    前記光線を提供する段階とを備えることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載した方法。
  5. (5)前記放射エネルギがレーザエネルギを備えること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4項の何れか
    の項に記載した方法。
  6. (6)前記エネルギの特性を、前記生体物質のエネルギ
    吸収特性と関係づけて選択し、前記作用領域内の略全部
    のエネルギを消費して、前記除去を行なうようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載した方法。
  7. (7)前記エネルギの周波数範囲を、前記生体物質の主
    要な分子成分に関係づけて選択し、前記生体物質を離解
    による光分解することにより、前記穴を形成することを
    特徴とする特許請求の範囲第6項に記載した方法。
  8. (8)前記エネルギが、前記生体物質を熱蒸発させるこ
    とにより、前記穴を形成することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載した方法。
  9. (9)放射エネルギが、光学導体を介して、前記生体物
    質に供給されるようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載した方法。
  10. (10)前記放射エネルギが、純・負の光学系を介して
    、供給されるようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第9項に記載した方法。
  11. (11)前記放射エネルギが、純・負の光学系を介して
    、前記作用領域に供給されるようにしたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項に記載した方法。
  12. (12)前記作用領域が、前記光軸に沿つて、約1.5
    mmまで伸長することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載した方法。
  13. (13)前記放射エネルギの前記光線を提供する前記段
    階が、前記光線を放射開口から放射させる段階を備え、
    前記作用領域の直径が、前記放射開口の直径と、少なく
    とも同等の大きさであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載した方法。
  14. (14)前記光線が、塩溶液中で伝播されたとき、前記
    光軸から約20°の角度に拡がるようにしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第2項に記載した方法。
  15. (15)前記光学系を末稍端部に固定したカテーテル内
    にて、前記光学導体を、前記閉塞物質まで案内し、血管
    の閉塞物質に穴を開けることを特徴とする特許請求の範
    囲第9項に記載した方法。
  16. (16)前記放射エネルギをパルス状に送り、パルスパ
    ラメータを調整して、前記穴を開けることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載した方法。
  17. (17)放射エネルギ源から、前記放射エネルギを案内
    し、光軸に沿つて、伝播する光線として、前記放射エネ
    ルギを放射する放射開口を末稍方向に設けた導波手段を
    提供する段階と、 前記光軸を中心とするエネルギ分布が、略均一となり、
    よつて、前記閉塞物質に作用させたとき、前記光軸に沿
    つた前記光線のエネルギ密度が、末稍の伸長方向に向け
    て、幾何等級的且つ幾何学的に減少し、幾何学的に拡が
    るパターンに、前記光線を形成する段階とを備え、 第1等温領域内の光線の作用領域におけるエネルギ密度
    が、前記領域内に前記物質を位置させたとき、閉塞物質
    形成する物質を除去するのに十分な値となるようにし、
    前記作用領域の末稍方向に伸長する光線部分が、前記除
    去を行なうには、不十分なエネルギ密度しか備えないよ
    うにし、 よつて、前記エネルギ光線を生体物質に作用させたとき
    、前記放射エネルギは、前記作用領域の略軸方向深さを
    上廻らない深さまで、前記物質を除去する効果があり、
    よつて、前記除去が、前記作用領域の軸方向深さに近似
    する層だけに限定され、前記作用領域の等温境界の末稍
    または半径方向に位置する組織の穿孔が最小限であるよ
    うにしたことを特徴とする放射エネルギによる生体物質
    の除去方法。
  18. (18)前記エネルギの特性を、前記閉塞物質の特性と
    関係づけて選択し、前記作用領域内の略全部のエネルギ
    を消費して、前記除去を行なうようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第17項に記載した方法。
  19. (19)前記放射エネルギを前記光線パターンに形成す
    る前記段階が、 導波手段の末稍端部にて、純・負の光学レンズ手段を提
    供し、光線の整形を行なう段階を備えることを特徴とす
    る特許請求の範囲第18項に記載した方法。
  20. (20)光線を整形するレンズ手段を提供する前記段階
    が、 光ファイバ導体の射出表面から、凹形の出力表面を有す
    る射出レンズを介して、光線を通過させる段階を備える
    ことを特徴とする特許請求の範囲第19項に記載した方
    法。
  21. (21)可撓の光学導体を収容する細長のカテーテル本
    体と、 前記放射エネルギが可撓の光学導体に入るのを許容する
    手段を有するカテーテルの基端部と、前記放射エネルギ
    光線を放射する放射開口を有するカテーテル末稍端部と
    、および 放射開口から放射された放射エネルギ光線を整形し、エ
    ネルギ密度が、前記除去を行なうのに十分である光線の
    作用領域を形成する手段であつて、さらに、作用領域の
    末稍方向に伸長する光線部分が、前記除去を行なうには
    、不十分のエネルギ密度であるように、構成し且つ配設
    された前記手段とを備えることを特徴とする放射エネル
    ギによつて、閉塞物質を形成する生体物質の連続層を選
    択的に除去するカテーテル。
  22. (22)光線を整形する前記手段が、さらに、カテーテ
    ルの末稍端部に純・負の光学手段を備えることを特徴と
    する特許請求の範囲第21項に記載したカテーテル。
  23. (23)前記光学手段が、光学導体の射出端部を密閉し
    且つ隔離し、光学導体の射出端部と生体物質の接触を阻
    止することを特徴とする特許請求の範囲第22項に記載
    したカテーテル。
  24. (24)放射開口から放射される光線が、前記エネルギ
    の伝播方向と直角の面において、略均一のエネルギ分布
    を示すように、前記光学手段を構成し且つ配設したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第22項に記載したカテー
    テル。
  25. (25)さらに、光学導体の前記射出端部および前記レ
    ンズ手段を所定の空間関係に保持する手段を備えること
    を特徴とする特許請求の範囲第24項に記載したカテー
    テル。
  26. (26)光学手段が、射出レンズを備え、前記射出レン
    ズの凹形表面が、前記交差面と対向するようにしたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第25項に記載した光学系
  27. (27)さらに、前記放射エネルギのレーザ源を組合せ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第22項に記載した
    カテーテル。
  28. (28)さらに、純負の屈折力を有する射出レンズ手段
    を有する光学手段と、および前記光学導体の前記射出端
    部と射出レンズ手段間に設けた球面対物レンズとを備え
    ることを特徴とする特許請求の範囲第25項に記載した
    光学系。
  29. (29)前記射出レンズが両凹であることを特徴とする
    特許請求の範囲第28項に記載した光学系。
  30. (30)前記射出レンズが、平凹であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第28項に記載した光学系。
  31. (31)前記端部と前記レンズ手段を、前記空間関係に
    保持する管状ハウジングを備えることを特徴とする特許
    請求の範囲第25項に記載した光学系。
  32. (32)前記ハウジング内に放射線不透過の管状スペー
    サを備えることを特徴とする特許請求の範囲第31項に
    記載した光学系。
  33. (33)前記射出レンズ手段の開口が、前記管状ハウジ
    ングの外径と略等しいようにしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第31項に記載した光学系。
  34. (34)前記対物レンズと前記射出レンズ間に設けた平
    凹レンズと、前記対物レンズと前記平凹レンズ間で前記
    ハウジング内に設けた第1管状スペーサと、および前記
    平凹レンズと前記射出レンズ間で前記ハウジング内に設
    けた第2管状スペーサとを備えることを特徴とする特許
    請求の範囲第28項に記載した光学系。
  35. (35)前記射出レンズ手段および前記ハウジングを、
    相互に融着することのできるガラスで製造することを特
    徴とする特許請求の範囲第31項に記載した光学系。
  36. (36)前記ガラスが、主として、ホウケイ酸ガラスで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第35項に記載し
    た光学系。
  37. (37)前記ハウジング手段が、放射線不透過部分を備
    えることを特徴とする特許請求の範囲第25項に記載し
    た光学系。
  38. (38)前記保持手段が、前記光学導体の前記射出端部
    用の剛性なホルダと、および前記ホルダと前記射出レン
    ズ手段間の距離を固定するスペーサ手段とを備えること
    を特徴とする特許請求の範囲第26項に記載した光学系
  39. (39)前記射出レンズ手段と、前記スペーサ手段とお
    よび前記受理手段の一部を収容する管状ハウジングを備
    えることを特徴とする特許請求の範囲第38項に記載し
    た光学系。
  40. (40)前記ハウジングが、放射線透過性を備え、一部
    分が放射線不透過であることを特徴とする特許請求の範
    囲第31項に記載した光学系。
  41. (41)前記放射線不透過部分が、前記光学系の光学構
    成要素用の管状スペーサであることを特徴とする特許請
    求の範囲第40項に記載した光学系。
  42. (42)前記射出レンズ手段に融合可能なガラスで製造
    した管状ハウジングを備え、前記レンズ手段の縁辺にお
    ける、前記ハウジングの端縁が丸味を備え、前記レンズ
    手段に対する平滑な境界を形成するようにしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第25項に記載した光学系。
  43. (43)前記作用領域内における光線の直径が、カテー
    テルの末稍端部の直径より小さくないようにしたこと、
    を特徴とする特許請求の範囲第21項に記載したカテー
    テル。
  44. (44)カテーテル本体が、基端部から、末稍部分まで
    伸長する内腔を備え、さらに、その末稍部分に、前記内
    腔と連通する開口手段およびカテーテルの基端部に、内
    腔との流体連通を実現する手段を備えることを特徴とす
    る特許請求の範囲第21項に記載したカテーテル。
  45. (45)光学導体が、内腔を貫通することを特徴とする
    特許請求の範囲第44項に記載したカテーテル。
  46. (46)さらに、光学導体の射出端部とレンズ手段を所
    定の空間的関係に保持する手段を備え、前記保持手段が
    、 基端部および末稍端部と、光学導体の末稍端部を嵌入さ
    せる貫通孔とを有する剛性の管状ホルダを備え、前記光
    学導体をホルダの穴内部に剛性に固着し、 光学導体の射出端部をホルダの末稍端部と同一高さにし
    、さらに、前記保持手段が、 ホルダの少なくとも一部分およびハウジングの基端部を
    嵌入させ、並びに、ハウジングのより末稍領域にて、レ
    ンズ手段を嵌入させる管状ハウジングと、 管状ハウジング内に設けられ、レンズ手段並びにホルダ
    の末稍端部と係合し、ホルダ並びにホルダの支持する導
    体をレンズ手段に対する間隔を正確に設定するスペーサ
    手段と、および、ホルダを管状ハウジングに固着する手
    段とを備えることを特徴とする特許請求の範囲第23項
    に記載したカテーテル。
  47. (47)さらに、 両端部間にショルダ状部分を有するホルダを備え、 前記管状ホルダが、ショルダ部分に係合し、保持手段を
    管状ホルダに固着し得るように形成することを特徴とす
    る特許請求の範囲第46項に記載したカテーテル。
  48. (48)さらに、保持手段の基端部が、カテーテル本体
    の末稍端部にて、内腔内部に嵌入され、カテーテル本体
    の末稍端部と管状ハウジングの基端部間の結合領域を充
    填し、前記カテーテルに沿つて平滑且つ連続的な外表面
    を提供し得るようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第47項に記載したカテーテル。
  49. (49)光線の伝播軸を中心とする所定の領域内にて、
    略均一なエネルギ分布状態で、光ファイバ導体の射出端
    部から光線を伝播させる極小光学系において、前記均一
    に分布するエネルギを形成する純・負の射出レンズと、
    および導体の前記射出端部を密閉し、前記射出レンズを
    、導体の前記射出端部から所定の距離だけ、間隔を置い
    て配設する手段とを備えることを特徴とする極小光学系
  50. (50)さらに、生体物質に対して、光学導体を放射線
    透視法によつて、位置決めすることを特徴とする特許請
    求の範囲第9項に記載した方法。
JP61049502A 1985-03-06 1986-03-06 放射線エネルギ−により生物組織を除去するための方法およびこれに用いられるカテ−テル Pending JPS61257637A (ja)

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