医療用治療装置およびその装置の使用方法
【課題】 生体表面での光の照射強度を病変部以外の健常部には障害を与えないように調整可能にする。
【解決手段】 光を出力する光源１０２と、光源からの光を病変部１０４に向けて照射する光照射部１１０と、光源と光照射部とを接続する光ファイバー１０６と、光源と光照射部との間に設けられ、病変部と光照射部との間にある生体表面１０５での光の強度を調整する光強度調整部１２０とから構成されている。
【解決手段】 光を出力する光源１０２と、光源からの光を病変部１０４に向けて照射する光照射部１１０と、光源と光照射部とを接続する光ファイバー１０６と、光源と光照射部との間に設けられ、病変部と光照射部との間にある生体表面１０５での光の強度を調整する光強度調整部１２０とから構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体深部の病変部の治療に際し、病変部以外の健常部にできるだけ障害を与えないように、光の照射強度を調整しながら治療が可能な医療用治療装置およびその装置の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光化学治療（Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ Ｔｈｅｒａｐｙ：ＰＤＴ、光線力学的治療ともいう）は、早期癌の内視鏡下治療の他、種々の治療への適用が検討されている。ＰＤＴとは、ポルフィリン誘導体等の光感受性物質（光増感剤）からなるＰＤＴ薬液を静脈注射等の方法により投与し、治療対象である癌組織等の病変部に選択的に吸収・集積させた後に、レーザ光等の光線を照射することにより病変部を傷害する治療法である。つまり、ＰＤＴは、ＰＤＴ薬液が病変部へ選択的に集積する性質と光により増感される性質とを利用した治療法である。
【０００３】
ＰＤＴにおいては、照射する光の強度（照射エネルギー密度）をコントロールすることが治療部位を選定するための重要なファクターとなる。単に病変部に向けて光を照射したのでは、光による増感作用により、健常部にも障害が及んでしまうからである。
【０００４】
照射する光の強度を調整する方法としては、光源のパワーを調整することによって光源から出力される光の強度を変える方法、生体に対する光の照射距離を調整することによって照射スポット径を変える方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、光源のパワーを調整して光の強度を変える方法は、光の強度が安定するまでに時間がかかるばかりではなく、きめ細かな調整には不向きであるという欠点がある。また、照射距離を調整することによって照射スポット径を変える方法は、常に生体との距離を調整し続ける必要があり、術者の技量に依るところが大きいので、精密な距離調整が要求されるＰＤＴ、特に病変部が深い部分にあり浅い部分の健常部に障害を与えずに病変部の治療を行わなければならないときのＰＤＴには不向きであるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の欠点を解消するために成されたものであり、生体深部の病変部の治療に際し、病変部以外の健常部にできるだけ障害を与えないように、光の照射強度を調整しながら治療が可能な医療用治療装置およびその装置の使用方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る医療用治療装置は、光を照射する光照射手段を備えた医療用治療装置であって、前記光照射手段は、光を出力する光源と、前記光源からの光を病変部に向けて照射する光照射部と、前記光源と前記光照射部とを接続する光ファイバーと、前記光源と前記光照射部との間に設けられ、前記病変部と前記光照射部との間にある生体表面での光の強度を調整する光強度調整部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明に係る医療用治療装置の使用方法は、請求項１に記載の医療用治療装置の使用方法であって、光照射部から病変部に向けて光を照射する段階と、生体表面の表面状況を検出する段階と、検出された表面状況に応じて前記光照射部と光源との間に設けられている光強度調整部で前記光源から出力された光の強度を調整する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る医療用治療装置およびその装置の使用方法によれば、光強度調整部で光源から出力された光の強度を調整するようにしたので、きめ細かな調整を容易に行うことができ、病変部のみ障害を与えることができ、治療の副作用を抑えることができるようになる。
【００１０】
また、治療状況に応じて光の強度を調整できるようにしたので、さらに精度の高い治療を行うことができ、治療の副作用を最低限に抑えることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係る医療用治療装置およびその装置の使用方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明に係る医療用治療装置はＰＤＴに使用されるものである。ここで、ＰＤＴについて簡単に説明しておく。
【００１２】
ＰＤＴとは、癌などの局在した病変部を治療するための方法である。ＰＤＴにおいては、まず、生体に光感受性物質（ＰＤＴ薬液）が投与される。ＰＤＴ薬液が病変部に集積した後、病変部に向けて、ＰＤＴ薬液を活性化させるための光が照射される。
【００１３】
ＰＤＴ薬液が活性化される光の光源としては、たとえば、半導体レーザ、色素レーザ、オプティカルパラメトリックオシレーター（Ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等の光が用いられる。このとき、ＰＤＴ薬液の種類に応じた光の波長が選択される。
【００１４】
ＰＤＴ薬液が光により活性化されると、ＰＤＴ薬液周辺の酸素が活性化される。活性化された酸素は、一重項酸素として強い酸化力を有する。一重項酸素の酸化力により、病変部の細胞もしくは血管が傷害され、生体が治療される。
【００１５】
ＰＤＴ薬液は、ＰＤＴを行うために必要な光感受性物質を言い、この光感受性物質は、所定範囲のピーク強度を有する光によって活性化するという性質を有しているものである。
【００１６】
ＰＤＴ薬剤としては、ポルフィリン関連化合物があり、フォトフリン、レザフィリン、ビスダイン、ＡＴＸ−Ｓ１０Ｎａ（ＩＩ）、ＡＬＡ、Ｌｕｔｅｘなどが挙げられる。
【００１７】
ＰＤＴ薬剤が活性化する光の強度の範囲は、導入するＰＤＴ薬剤に従って異なる。
【００１８】
ＰＤＴ薬液は、病変部に集積する性質を有する。しかし、その薬液は病変部の周辺の健常部にも、病変部よりは低い濃度で存在する。したがって、病変部周辺の健常部において、所定範囲の強度の光が照射されれば、健常部が傷害されてしまう。そこで、生体表面から浅部に健常部があり、その深部に病変部がある場合、健常部では損傷を与えない範囲の強度となり、病変部に到達するときに損傷を与える範囲の強度となるように、光の強度を制御する必要がある。この制御により病変部のみの選択的な治療が可能となり、健常部の傷害が防止できて、患者の肉体的な負担が軽くなる。
【００１９】
以下に説明する医療用治療装置は上記のような必要性により光の強度を機械的に調節できるようにしたものである。
【００２０】
図１は本発明に係る医療用治療装置の概念図である。
【００２１】
図１に示されているように、本発明に係る医療用治療装置１００は、光を出力する光源１０２と、光源１０２からの光を病変部１０４に向けて照射する光照射部１１０と、光源１０２と光照射部１１０とを接続する光ファイバー１０６と、光源１０２と光照射部１１０との間に設けられ、病変部１０４と光照射部１１０との間にある生体表面１０５での光の強度を調整する光強度調整部１２０とから構成されている。光強度調節部１２０の構成としては種々のものが考えられるが、その具体的な構成の一例は後で詳細に説明する。
【００２２】
光源１０２と光ファイバー１０６の一部を除いて、光照射部１１０と光強度調整部１２０はケース１０１内に収納されている。
【００２３】
光強度調整部１２０は光照射部１１０から照射される光の生体表面１０５でのスポット径を調整するスポット径調整手段を備え、スポット径調整手段は、生体表面１０５と接触する接触手段としてケース１０１の外表面に設けた透光性の接触部１２２と、光ファイバー１０６の照射端１０６Ａを図示上下方向に移動させることによって、その照射端１０６Ａと接触部１２２との距離Ｌ１を変更する光ファイバー移動手段１３０とを有している。接触部１２２は、ケース１０１に光の通過領域を開口し、その開口部分にＰＥＴ、ＰＥ、ナイロン、ガラス、アクリルなどの光透過性の優れた材料で形成された窓を取り付けることによって形成されている。
【００２４】
図２は本発明に係る医療用治療装置１００の光学的なフィードバック系の構成を示すブロック図である。
【００２５】
光源１０２の後段には光強度調整部１２０が設けられている。また、光強度調整部１２０の後段には光照射部１１０が設けられている。生体表面には生体の表面状況を検出するためのセンサ１４０が設けられている。センサ１４０には、光強度調整部１２０に接続された光強度指示部１４５が接続されている。光強度指示部１４５は、センサ１４０によって検出された生体の表面状況に応じて、光強度調整部１２０に光の強度の調整を指示するものである。
【００２６】
なお、センサ１４０は波長が１２７０ｎｍ付近の蛍光を観察することができるものである。これは次のような理由からである。
【００２７】
ＰＤＴ薬液が活性化すると１２７０ｎｍ付近の蛍光スペクトルにピークが見られる。このピークは一重項酸素により放出される蛍光であることが知られている。したがって、ＰＤＴを行う場合には、波長が１２７０ｎｍ付近の蛍光の強さを観察すれば、生体の表面状況を観察することができる。なお、波長が１２７０ｎｍ付近の蛍光にピークが観測された場合に、ＰＤＴ薬剤が活性化したと判断できる。
【００２８】
センサ１４０は、この波長の蛍光を検出することができるものでなければならない。光電子増倍管は、受光した微弱な蛍光を増幅して検出できる超高感度光センサであるので、ＰＤＴ薬液の活性化に伴ってＰＤＴ薬液から発せられる蛍光を検出するのには相応しいセンサである。したがって、本実施形態では、光電子増倍管により、波長１２２０ｎｍから１３２０ｎｍまでの光を測定し、１２７０ｎｍ付近の蛍光の強さを検出することで、生体の表面状況を検出する。
【００２９】
センサ１４０は生体表面の温度を測定できる温度センサであっても良い。このような温度センサには、サーミスタ、金属細線などの抵抗側温体、熱電対あるいは非接触式の赤外線温度計が挙げられる。ＰＤＴ薬液に光が吸収されると、薬液に吸収された光エネルギーの一部は熱となって生体温度を上昇させる。生体は、たとえば４８℃で３分間加熱されると不可逆的なたんぱく質の変性を生じ障害を受ける。したがって、温度センサによって生体が凝固変性する温度を検知したときには健常部である生体表面でＰＤＴ薬液が活性化したと判断できる。
【００３０】
以上のように構成された本発明に係る医療用治療装置１００は概略次のように動作する。
【００３１】
術者がケース１０１を持って病変部１０４上に接触部１２２を押し当てる。そして、レーザダイオードなどの光源１０２から光を出力させる。光源１０２からの光は光ファイバー１０６内を進み照射端１０６Ａから病変部１０４に向けて照射される。生体表面１０５に設けられているセンサ１４０は生体の表面状況を検出している。病変部１０４およびその周辺には投与されたＰＤＴ薬液が存在しているため、光の照射によってその薬液が活性化され病変部１０４の治療が行われる。センサ１４０が生体の表面状況の異常を検出したら、光強度指示部１４５は光強度調整部１２０に対して光の強度の調整を指示する。光強度調整部１２０はその指示を受けて光ファイバー移動手段１３０により光ファイバー１０６の照射端１０６Ａと接触部１２２との距離Ｌ１を変更する。
【００３２】
なお、照射端１０６Ａと接触部１２２との距離Ｌ１と生体表面１０５における光の強度との関係は、距離Ｌ１が２倍になると強度が約１／４に減少するという関係にある。
【００３３】
以上のようにして、センサ１３０の検出結果に基づいて生体表面での光の強度が機械的に自動調整される。
【００３４】
なお、以上の実施の形態においては、光ファイバー１０６の照射端１０６Ａから病変部１０４に向けて直接光を照射したが、照射端１０６Ａと接触部１２２との間にレンズなどの光学素子を介在させても良い。
【００３５】
図３は、図１のように光ファイバー１０６の照射端１０６Ａから病変部１０４に向けて直接的に光を照射するのではなく、照射端１０６Ａと接触部１２２との間に光の進行方向を変える手段を設けた医療用治療装置を示す図である。
【００３６】
図３に示すように、この実施の形態に係る医療用治療装置１００は、光を出力する光源１０２と、光源１０２からの光を病変部１０４に向けて照射する光照射部１１０と、光源１０２と光照射部１１０とを接続する光ファイバー１０６と、光源１０２と光照射部１１０との間に設けられ、病変部１０４と光照射部１１０との間にある生体表面１０５での光の強度を調整する光強度調整部１２０とから構成されている。
【００３７】
光照射部１１０は、生体の管腔内に挿入される長尺状のカテーテル本体１１２内に設けられ、光の進行方向を変える手段として機能し、光の進行方向を４５度変えて側方照射を実現する反射鏡１５０とカテーテル本体１１２の外表面に設けた透光性の接触部１２２とを有している。光ファイバー１０６の照射端側は保持部材１１３によって移動自在に保持されている。
【００３８】
光強度調整部１２０は、ホルダー１５４、基台１５６、モーター１５８、ボールねじ１６０によって構成される。ホルダー１５４は基台１５６上を移動自在に取り付けられている。ホルダー１５４の移動はモーター１５８に取り付けられたボールねじ１６０によって行われる。ホルダー１５４、モーター１５８、ボールねじ１６０は、光ファイバーの照射端１０６Ａと接触部１２２との距離を反射鏡１５０を介して変更する光ファイバー移動手段として機能する。ホルダー１５４が移動すると、その移動した分だけ光ファイバー１０６の照射端１０６Ａが移動する。この移動によって反射鏡１５０によって反射され、病変部１０４に照射される光のスポット径が変化する。たとえば、照射端１０６Ａが図示実線位置にあるときには病変部１０４に向けてスポット径Ｌ２の光が照射され、照射端１０６Ａが図示点線位置にあるときには病変部１０４に向けてスポット径Ｌ２よりも小さいスポット径Ｌ３の光が照射される。したがって、ホルダー１５４の移動量に応じて生体表面１０５における光の強度が変化することになる。
【００３９】
なお、以上の実施の形態では、光の進行方向を変える手段として平面の反射鏡１５０を例示したが、光の進行方向を変える手段としては、これ以外にも、曲面の反射鏡を用いることもでき、さらに、プリズムやレンズのように、光を屈折させる光学系を用いることもできる。
【００４０】
光ファイバー移動手段としては、図３に示したボールねじを用いる方式以外に、図４または図５に示すような構造のものとしてもよい。
【００４１】
図４に示す光ファイバー移動手段は、円筒状の筒体１７０にらせん状の溝１７２を形成しておき、その溝に係合する突起を持つホルダー１７４に光ファイバー１０６を固定したものである。この構造の光ファイバー移動手段は、筒体１７０をモーターで回動させることによって光ファイバー１０６を進退移動させることができる。
【００４２】
図５に示す光ファイバー移動手段は、回転体１８０にアーム１８２を固定し、アーム１８２に対して可動自在なホルダー１８４に光ファイバー１０６を固定したものである。この構造の光ファイバー移動手段は、回転体１８０をモーターで回動させることによって光ファイバー１０６を進退移動させることができる。
【００４３】
以上の実施形態は、光ファイバー１０６の照射端１０６Ａを生体表面１０５に対して進退移動させることによって光の強度を調整するものであった。次に示す実施形態は、光ファイバー１０６を機械的に移動させるのではなく、集光レンズを介して光ファイバー１０６に入射させる光の光学的開口数を調整するようにしたものである。
【００４４】
図６は、光強度調節部１２０の具体的な構成を示す図である。光強度調節部１２０は、レーザダイオードから出力された光を集光して所定のスポット径に変換するための二つの集光レンズ１６１、１６２と、光ファイバー１０６の端部を保持するファイバー端ホルダー１６４とを有している。レーザダイオード側に位置する集光レンズ１６１は基台１６５上に固定されている。集光レンズ１６２は基台１６５上を光の光軸方向に進退移動自在に取り付けられている。集光レンズ１６２の移動はモーター１６６に取り付けられたボールねじ１６７によって行われる。一方、ファイバー端ホルダー１６４も基台１６５上を光の光軸方向に進退移動自在に取り付けられている。ファイバー端ホルダー１６４の移動はモーター１６８に取り付けられたボールねじ１６９によって行われる。
【００４５】
集光レンズ１６１、１６２とファイバー端ホルダー１６４、および、モーター１６６、１６８とボールねじ１６７、１６９はスポット径調整手段として機能し、集光レンズ１６１、１６２は光の光ファイバーへの入射角を変化させるレンズとして機能し、モーター１６６およびボールねじ１６７はレンズを進退移動させるレンズ移動手段として機能し、モーター１６８およびボールねじ１６９は光ファイバーをレンズに対して進退移動させる光ファイバー移動手段として機能する。
【００４６】
光ファイバー１０６の一般的な特徴として、図７に示すように、光源側（レーザダイオード側）の光ファイバーの入射ＮＡは照射側（光照射部側）の出射ＮＡにそのまま反映されるという特徴がある。つまり、ある角度θで光を入射するとその角度θで光が出射されるのである。したがって、光強度調節部１２０において、レーザダイオードからの光を集光レンズを介して光ファイバーの入射端から角度を変化させて（円錐状にして）入射させると、入射されたときの角度で光が出射されることになるので、光照射部と生体との距離を一定にしたまま、光のスポット径を調整することができ、病変部に照射される光の強度を調整することができる。
【００４７】
ここで、ＮＡとは光学的開口数と称されているものであって、θを光の入射角、ｎを出射媒質の屈折率とすると、ＮＡ＝ｎｓｉｎθで表わすことができる。なお、生体の場合、ｎは水の屈折率と同一の１．３３程度である。
【００４８】
レーザダイオードから同軸光として入射したレーザ光は、焦点距離ｆ１の集光レンズ１６１で集光され、一定のＮＡ（Φ０）で集光レンズ１６２に入射する。集光レンズ１６２の位置はモーター１６６およびボールねじ１６７によって光軸中心を維持したまま光軸方向前後に移動して設定される。入射側焦点から集光レンズ１６２までの距離ａはモーター１６６を回転させることで変更することができる。ビーム径ＤはＤ＝ａｔａｎΦ０として表すことができる。光ファイバー１０６にレーザ光を入射させるためには、集光レンズ１６２の焦点距離ｆ２はこの距離ａよりも長いことが必要である。
【００４９】
集光レンズ１６２で集光されたレーザ光はフォーカス距離ｂの位置で結像する。この結像位置を光ファイバー内とすることでレーザ光が光ファイバー１０６内に導かれる。モーター１６８によって光ファイバー１０６の位置を動かし、導光が適切に行われるようにする。距離ｂはレンズの公式、１／ｆ２＝１／ａ＋１／ｂによって算出することができる。光ファーバーのコア径、集光レンズ１６２上のビーム径およびｂの値から最も効率的に導光される光ファイバー端の位置を計算することができる。
【００５０】
距離Ｘは１−ｄ／Ｄで表されるので、集光レンズ１６２の位置が定まれば、光ファイバー端の位置は一意に決定される。モーター１６６と１６８は、これらの位置が実現されるように、集光レンズ１６２と光ファイバー１０６の入射端の位置を調整する。
【００５１】
上記のように動作する光強度調節部１２０を用い、集光レンズ１６２の位置を調整することによって、光ファイバー端への入射ＮＡを変更することができ、出射ＮＡを変更して病変部に照射される光の強度を調整することができる。
【００５２】
図８はレンズと光ファイバーの入射端との相対位置が光のエネルギーに及ぼす影響を説明するための図である。
【００５３】
たとえば、集光レンズ１６１の焦点距離をｆ１、集光レンズ１６２の焦点距離をｆ２＝５０ｍｍ、光ファイバーコア径を０．６ｍｍ、光源側のＮＡを０．５とした場合、図に示すように、集光レンズ１６２の位置をａ＝１０ｍｍとしたときには入射されるビーム径が５ｍｍ、フォーカス位置がｂ＝１２．５ｍｍとなり、さらに、光ファイバー入射端位置をＸ＝１１．８ｍｍとすると、光ファイバー入射端位置Ｘ＋ａ＝２１．８ｍｍ、光ファイバー入射ＮＡが０．３７、生体表面のビーム径が１２．２ｍｍとなって、光の強度となる照射エネルギー密度が１になる。
【００５４】
一方、集光レンズ１６２の位置をａ＝２５ｍｍとしたときには入射されるビーム径が１２．５ｍｍ、フォーカス位置がｂ＝５０．０ｍｍとなり、さらに、光ファイバー入射端位置をＸ＝４８．８ｍｍとすると、光ファイバー入射端位置Ｘ＋ａ＝７３．８ｍｍ、光ファイバー入射ＮＡが０．２４、生体表面のビーム径が１１．２ｍｍとなって、光の強度となる照射エネルギー密度が１．１８になる。
【００５５】
さらに、集光レンズ１６２の位置をａ＝３５ｍｍとしたときには入射されるビーム径が１７．５ｍｍ、フォーカス位置がｂ＝１１６．７ｍｍとなり、さらに、光ファイバー入射端位置をＸ＝１１４．７ｍｍとすると、光ファイバー入射端位置Ｘ＋ａ＝１４９．７ｍｍ、光ファイバー入射ＮＡが０．１５、生体表面のビーム径が１０．８ｍｍとなって、光の強度となる照射エネルギー密度が１．２７になる。
【００５６】
このように、レンズ１６２とファイバー端ホルダー１６４との相対位置を変化させるだけで病変部に照射される光の強度を１〜１．２７の間で調整することができる。レンズ１６２の位置をどこに設定するか、ファイバー端ホルダー１６４をどこに設定するかは、センサ１３０からの信号によって光強度指示部１４５が演算し、光強度調整部１２０に指示を与える。したがって、光強度指示部１４５には、図８に示すような、集光レンズ１６２の位置、ファイバー端ホルダー１４４の位置、集光レンズ１４２とファイバー端ホルダー１６４がそれぞれの位置にあるときの光の強度の関係を示したテーブルと、表面状況と光の強度の関係を示したテーブルとを記憶させておく必要がある。
【００５７】
このような光強度調整部１２０を設けることによって、出射位置における光ファイバーの位置を動かすことなく、入射ＮＡを変更することができ、光の強度の微調整ができる。
【００５８】
なお、センサ１４０による表面状況の検出原理は上述の通りであり、センサ１４０としては、光電子増倍管などの超高感度光センサが用いられる。
【００５９】
図９は、本発明に係る医療用治療装置の使用手順を示すフローチャートである。
【００６０】
まず、術者は、光強度指示部１４５に治療の閾値を設定する。治療の閾値とは、病変部の治療が終了したか否かを判断するための、センサ１４０によって捕らえられたＰＤＴ薬剤の活性化程度、換言すれば、１２７０ｎｍ付近の蛍光の強さである（Ｓ１１）。なお、図示されていないが、レーザダイオード１０２Ａから出力される光の強度は、制御装置によって制御されるようになっている。制御装置には、初期治療条件として、レーザダイオード１０２Ａから出力すべきパルス光のピーク強度、周波数、総エネルギー密度、生体に供給するＰＤＴ薬液の濃度、治療時間が設定されている。これらの条件は、予め生体を診察して得られた状況、たとえば、病変部の位置や深度に基づいて決定される。
【００６１】
治療の閾値の設定が終了すると、レーザ光の照射が開始される（Ｓ１２）。レーザ光が照射されている間、センサ１４０によって表面状況が検出される。前述のように、表面状況は、１２７０ｎｍ付近の蛍光の強さに基づいて検出される（Ｓ１３）。光強度指示部１３２は検出されている蛍光の強さが、Ｓ１１で設定した治療の閾値を超過しているか否かを判断する（Ｓ１４）。検出されている蛍光の強さが治療の閾値を超過していなければ（Ｓ１４：ＮＯ）、そのまま治療を継続する。一方、検出されている蛍光の強さが治療の閾値を超過していれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、治療時間が経過したか否かが判断される（Ｓ１５）。治療時間が経過していれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、レーザダイオード１１４Ａからのレーザ光の照射を停止させ、照射を終了する（Ｓ１７）。一方、治療時間が経過していなければ（Ｓ１５：ＮＯ）、光強度指示部１３２は光強度調節部１２０に一定の程度の強度の低下を指示する。この指示を受けた光強度調整部１２０は図６に示した集光レンズ１６２を移動させ、病変部に向けて照射される光のスポット径を調整することによって、病変部への光の照射エネルギー密度を低下させる（Ｓ１６）。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、病変部に向けて照射される光の、生体表面における光強度を、機械的に調整できる機構を用いて調整できるようにしたので、きめ細かな調整を容易に行うことができ、病変部のみ障害を与えることができ、治療の副作用を抑えることができるようになる。
【００６３】
なお、以上の実施形態では、管腔として尿道を例示したが、これ以外の管腔に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、光の照射強度を病変部以外の健常部には障害を与えないように調整できるので、特にＰＤＴ治療において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る医療用治療装置の概念図である。
【図２】本発明に係る医療用治療装置の光学的なフィードバック系の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る医療用治療装置を示す図である。
【図４】図３の医療用治療装置において、光強度調整部を構成する光ファイバー移動手段の他の実施形態を示す図である。
【図５】図３の医療用治療装置において、光強度調整部を構成する光ファイバー移動手段の他の実施形態を示す図である。
【図６】光強度調整部の他の実施形態を示す図である。
【図７】入射ＮＡと出射ＮＡとの関係の説明に供する図である。
【図８】レンズと光ファイバーの入射端との相対位置が光のエネルギーに及ぼす影響を説明するための図である。
【図９】本発明に係る医療用治療装置の使用手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１００ 医療用治療装置、
１０２ 光源、
１０４ 病変部、
１０５ 生体表面、
１０６ 光ファイバー、
１０６Ａ 照射端、
１０８ ＰＤＴ薬液注入部、
１１０ 光照射部、
１１２ カテーテル本体、
１２０ 光強度調整部、
１２２ 接触部
１３０ 光ファイバー移動手段、
１４０ センサ、
１４５ 光強度指示部、
１５０ 反射鏡、
１６１、１６２ 集光レンズ、
１６４ ファイバー端ホルダー、
１５６、１６５ 基台、
１５８、１６６、１６８ モーター、
１６０、１６７、１６９ ボールねじ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体深部の病変部の治療に際し、病変部以外の健常部にできるだけ障害を与えないように、光の照射強度を調整しながら治療が可能な医療用治療装置およびその装置の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光化学治療（Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ Ｔｈｅｒａｐｙ：ＰＤＴ、光線力学的治療ともいう）は、早期癌の内視鏡下治療の他、種々の治療への適用が検討されている。ＰＤＴとは、ポルフィリン誘導体等の光感受性物質（光増感剤）からなるＰＤＴ薬液を静脈注射等の方法により投与し、治療対象である癌組織等の病変部に選択的に吸収・集積させた後に、レーザ光等の光線を照射することにより病変部を傷害する治療法である。つまり、ＰＤＴは、ＰＤＴ薬液が病変部へ選択的に集積する性質と光により増感される性質とを利用した治療法である。
【０００３】
ＰＤＴにおいては、照射する光の強度（照射エネルギー密度）をコントロールすることが治療部位を選定するための重要なファクターとなる。単に病変部に向けて光を照射したのでは、光による増感作用により、健常部にも障害が及んでしまうからである。
【０００４】
照射する光の強度を調整する方法としては、光源のパワーを調整することによって光源から出力される光の強度を変える方法、生体に対する光の照射距離を調整することによって照射スポット径を変える方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、光源のパワーを調整して光の強度を変える方法は、光の強度が安定するまでに時間がかかるばかりではなく、きめ細かな調整には不向きであるという欠点がある。また、照射距離を調整することによって照射スポット径を変える方法は、常に生体との距離を調整し続ける必要があり、術者の技量に依るところが大きいので、精密な距離調整が要求されるＰＤＴ、特に病変部が深い部分にあり浅い部分の健常部に障害を与えずに病変部の治療を行わなければならないときのＰＤＴには不向きであるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の欠点を解消するために成されたものであり、生体深部の病変部の治療に際し、病変部以外の健常部にできるだけ障害を与えないように、光の照射強度を調整しながら治療が可能な医療用治療装置およびその装置の使用方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る医療用治療装置は、光を照射する光照射手段を備えた医療用治療装置であって、前記光照射手段は、光を出力する光源と、前記光源からの光を病変部に向けて照射する光照射部と、前記光源と前記光照射部とを接続する光ファイバーと、前記光源と前記光照射部との間に設けられ、前記病変部と前記光照射部との間にある生体表面での光の強度を調整する光強度調整部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明に係る医療用治療装置の使用方法は、請求項１に記載の医療用治療装置の使用方法であって、光照射部から病変部に向けて光を照射する段階と、生体表面の表面状況を検出する段階と、検出された表面状況に応じて前記光照射部と光源との間に設けられている光強度調整部で前記光源から出力された光の強度を調整する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る医療用治療装置およびその装置の使用方法によれば、光強度調整部で光源から出力された光の強度を調整するようにしたので、きめ細かな調整を容易に行うことができ、病変部のみ障害を与えることができ、治療の副作用を抑えることができるようになる。
【００１０】
また、治療状況に応じて光の強度を調整できるようにしたので、さらに精度の高い治療を行うことができ、治療の副作用を最低限に抑えることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係る医療用治療装置およびその装置の使用方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明に係る医療用治療装置はＰＤＴに使用されるものである。ここで、ＰＤＴについて簡単に説明しておく。
【００１２】
ＰＤＴとは、癌などの局在した病変部を治療するための方法である。ＰＤＴにおいては、まず、生体に光感受性物質（ＰＤＴ薬液）が投与される。ＰＤＴ薬液が病変部に集積した後、病変部に向けて、ＰＤＴ薬液を活性化させるための光が照射される。
【００１３】
ＰＤＴ薬液が活性化される光の光源としては、たとえば、半導体レーザ、色素レーザ、オプティカルパラメトリックオシレーター（Ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等の光が用いられる。このとき、ＰＤＴ薬液の種類に応じた光の波長が選択される。
【００１４】
ＰＤＴ薬液が光により活性化されると、ＰＤＴ薬液周辺の酸素が活性化される。活性化された酸素は、一重項酸素として強い酸化力を有する。一重項酸素の酸化力により、病変部の細胞もしくは血管が傷害され、生体が治療される。
【００１５】
ＰＤＴ薬液は、ＰＤＴを行うために必要な光感受性物質を言い、この光感受性物質は、所定範囲のピーク強度を有する光によって活性化するという性質を有しているものである。
【００１６】
ＰＤＴ薬剤としては、ポルフィリン関連化合物があり、フォトフリン、レザフィリン、ビスダイン、ＡＴＸ−Ｓ１０Ｎａ（ＩＩ）、ＡＬＡ、Ｌｕｔｅｘなどが挙げられる。
【００１７】
ＰＤＴ薬剤が活性化する光の強度の範囲は、導入するＰＤＴ薬剤に従って異なる。
【００１８】
ＰＤＴ薬液は、病変部に集積する性質を有する。しかし、その薬液は病変部の周辺の健常部にも、病変部よりは低い濃度で存在する。したがって、病変部周辺の健常部において、所定範囲の強度の光が照射されれば、健常部が傷害されてしまう。そこで、生体表面から浅部に健常部があり、その深部に病変部がある場合、健常部では損傷を与えない範囲の強度となり、病変部に到達するときに損傷を与える範囲の強度となるように、光の強度を制御する必要がある。この制御により病変部のみの選択的な治療が可能となり、健常部の傷害が防止できて、患者の肉体的な負担が軽くなる。
【００１９】
以下に説明する医療用治療装置は上記のような必要性により光の強度を機械的に調節できるようにしたものである。
【００２０】
図１は本発明に係る医療用治療装置の概念図である。
【００２１】
図１に示されているように、本発明に係る医療用治療装置１００は、光を出力する光源１０２と、光源１０２からの光を病変部１０４に向けて照射する光照射部１１０と、光源１０２と光照射部１１０とを接続する光ファイバー１０６と、光源１０２と光照射部１１０との間に設けられ、病変部１０４と光照射部１１０との間にある生体表面１０５での光の強度を調整する光強度調整部１２０とから構成されている。光強度調節部１２０の構成としては種々のものが考えられるが、その具体的な構成の一例は後で詳細に説明する。
【００２２】
光源１０２と光ファイバー１０６の一部を除いて、光照射部１１０と光強度調整部１２０はケース１０１内に収納されている。
【００２３】
光強度調整部１２０は光照射部１１０から照射される光の生体表面１０５でのスポット径を調整するスポット径調整手段を備え、スポット径調整手段は、生体表面１０５と接触する接触手段としてケース１０１の外表面に設けた透光性の接触部１２２と、光ファイバー１０６の照射端１０６Ａを図示上下方向に移動させることによって、その照射端１０６Ａと接触部１２２との距離Ｌ１を変更する光ファイバー移動手段１３０とを有している。接触部１２２は、ケース１０１に光の通過領域を開口し、その開口部分にＰＥＴ、ＰＥ、ナイロン、ガラス、アクリルなどの光透過性の優れた材料で形成された窓を取り付けることによって形成されている。
【００２４】
図２は本発明に係る医療用治療装置１００の光学的なフィードバック系の構成を示すブロック図である。
【００２５】
光源１０２の後段には光強度調整部１２０が設けられている。また、光強度調整部１２０の後段には光照射部１１０が設けられている。生体表面には生体の表面状況を検出するためのセンサ１４０が設けられている。センサ１４０には、光強度調整部１２０に接続された光強度指示部１４５が接続されている。光強度指示部１４５は、センサ１４０によって検出された生体の表面状況に応じて、光強度調整部１２０に光の強度の調整を指示するものである。
【００２６】
なお、センサ１４０は波長が１２７０ｎｍ付近の蛍光を観察することができるものである。これは次のような理由からである。
【００２７】
ＰＤＴ薬液が活性化すると１２７０ｎｍ付近の蛍光スペクトルにピークが見られる。このピークは一重項酸素により放出される蛍光であることが知られている。したがって、ＰＤＴを行う場合には、波長が１２７０ｎｍ付近の蛍光の強さを観察すれば、生体の表面状況を観察することができる。なお、波長が１２７０ｎｍ付近の蛍光にピークが観測された場合に、ＰＤＴ薬剤が活性化したと判断できる。
【００２８】
センサ１４０は、この波長の蛍光を検出することができるものでなければならない。光電子増倍管は、受光した微弱な蛍光を増幅して検出できる超高感度光センサであるので、ＰＤＴ薬液の活性化に伴ってＰＤＴ薬液から発せられる蛍光を検出するのには相応しいセンサである。したがって、本実施形態では、光電子増倍管により、波長１２２０ｎｍから１３２０ｎｍまでの光を測定し、１２７０ｎｍ付近の蛍光の強さを検出することで、生体の表面状況を検出する。
【００２９】
センサ１４０は生体表面の温度を測定できる温度センサであっても良い。このような温度センサには、サーミスタ、金属細線などの抵抗側温体、熱電対あるいは非接触式の赤外線温度計が挙げられる。ＰＤＴ薬液に光が吸収されると、薬液に吸収された光エネルギーの一部は熱となって生体温度を上昇させる。生体は、たとえば４８℃で３分間加熱されると不可逆的なたんぱく質の変性を生じ障害を受ける。したがって、温度センサによって生体が凝固変性する温度を検知したときには健常部である生体表面でＰＤＴ薬液が活性化したと判断できる。
【００３０】
以上のように構成された本発明に係る医療用治療装置１００は概略次のように動作する。
【００３１】
術者がケース１０１を持って病変部１０４上に接触部１２２を押し当てる。そして、レーザダイオードなどの光源１０２から光を出力させる。光源１０２からの光は光ファイバー１０６内を進み照射端１０６Ａから病変部１０４に向けて照射される。生体表面１０５に設けられているセンサ１４０は生体の表面状況を検出している。病変部１０４およびその周辺には投与されたＰＤＴ薬液が存在しているため、光の照射によってその薬液が活性化され病変部１０４の治療が行われる。センサ１４０が生体の表面状況の異常を検出したら、光強度指示部１４５は光強度調整部１２０に対して光の強度の調整を指示する。光強度調整部１２０はその指示を受けて光ファイバー移動手段１３０により光ファイバー１０６の照射端１０６Ａと接触部１２２との距離Ｌ１を変更する。
【００３２】
なお、照射端１０６Ａと接触部１２２との距離Ｌ１と生体表面１０５における光の強度との関係は、距離Ｌ１が２倍になると強度が約１／４に減少するという関係にある。
【００３３】
以上のようにして、センサ１３０の検出結果に基づいて生体表面での光の強度が機械的に自動調整される。
【００３４】
なお、以上の実施の形態においては、光ファイバー１０６の照射端１０６Ａから病変部１０４に向けて直接光を照射したが、照射端１０６Ａと接触部１２２との間にレンズなどの光学素子を介在させても良い。
【００３５】
図３は、図１のように光ファイバー１０６の照射端１０６Ａから病変部１０４に向けて直接的に光を照射するのではなく、照射端１０６Ａと接触部１２２との間に光の進行方向を変える手段を設けた医療用治療装置を示す図である。
【００３６】
図３に示すように、この実施の形態に係る医療用治療装置１００は、光を出力する光源１０２と、光源１０２からの光を病変部１０４に向けて照射する光照射部１１０と、光源１０２と光照射部１１０とを接続する光ファイバー１０６と、光源１０２と光照射部１１０との間に設けられ、病変部１０４と光照射部１１０との間にある生体表面１０５での光の強度を調整する光強度調整部１２０とから構成されている。
【００３７】
光照射部１１０は、生体の管腔内に挿入される長尺状のカテーテル本体１１２内に設けられ、光の進行方向を変える手段として機能し、光の進行方向を４５度変えて側方照射を実現する反射鏡１５０とカテーテル本体１１２の外表面に設けた透光性の接触部１２２とを有している。光ファイバー１０６の照射端側は保持部材１１３によって移動自在に保持されている。
【００３８】
光強度調整部１２０は、ホルダー１５４、基台１５６、モーター１５８、ボールねじ１６０によって構成される。ホルダー１５４は基台１５６上を移動自在に取り付けられている。ホルダー１５４の移動はモーター１５８に取り付けられたボールねじ１６０によって行われる。ホルダー１５４、モーター１５８、ボールねじ１６０は、光ファイバーの照射端１０６Ａと接触部１２２との距離を反射鏡１５０を介して変更する光ファイバー移動手段として機能する。ホルダー１５４が移動すると、その移動した分だけ光ファイバー１０６の照射端１０６Ａが移動する。この移動によって反射鏡１５０によって反射され、病変部１０４に照射される光のスポット径が変化する。たとえば、照射端１０６Ａが図示実線位置にあるときには病変部１０４に向けてスポット径Ｌ２の光が照射され、照射端１０６Ａが図示点線位置にあるときには病変部１０４に向けてスポット径Ｌ２よりも小さいスポット径Ｌ３の光が照射される。したがって、ホルダー１５４の移動量に応じて生体表面１０５における光の強度が変化することになる。
【００３９】
なお、以上の実施の形態では、光の進行方向を変える手段として平面の反射鏡１５０を例示したが、光の進行方向を変える手段としては、これ以外にも、曲面の反射鏡を用いることもでき、さらに、プリズムやレンズのように、光を屈折させる光学系を用いることもできる。
【００４０】
光ファイバー移動手段としては、図３に示したボールねじを用いる方式以外に、図４または図５に示すような構造のものとしてもよい。
【００４１】
図４に示す光ファイバー移動手段は、円筒状の筒体１７０にらせん状の溝１７２を形成しておき、その溝に係合する突起を持つホルダー１７４に光ファイバー１０６を固定したものである。この構造の光ファイバー移動手段は、筒体１７０をモーターで回動させることによって光ファイバー１０６を進退移動させることができる。
【００４２】
図５に示す光ファイバー移動手段は、回転体１８０にアーム１８２を固定し、アーム１８２に対して可動自在なホルダー１８４に光ファイバー１０６を固定したものである。この構造の光ファイバー移動手段は、回転体１８０をモーターで回動させることによって光ファイバー１０６を進退移動させることができる。
【００４３】
以上の実施形態は、光ファイバー１０６の照射端１０６Ａを生体表面１０５に対して進退移動させることによって光の強度を調整するものであった。次に示す実施形態は、光ファイバー１０６を機械的に移動させるのではなく、集光レンズを介して光ファイバー１０６に入射させる光の光学的開口数を調整するようにしたものである。
【００４４】
図６は、光強度調節部１２０の具体的な構成を示す図である。光強度調節部１２０は、レーザダイオードから出力された光を集光して所定のスポット径に変換するための二つの集光レンズ１６１、１６２と、光ファイバー１０６の端部を保持するファイバー端ホルダー１６４とを有している。レーザダイオード側に位置する集光レンズ１６１は基台１６５上に固定されている。集光レンズ１６２は基台１６５上を光の光軸方向に進退移動自在に取り付けられている。集光レンズ１６２の移動はモーター１６６に取り付けられたボールねじ１６７によって行われる。一方、ファイバー端ホルダー１６４も基台１６５上を光の光軸方向に進退移動自在に取り付けられている。ファイバー端ホルダー１６４の移動はモーター１６８に取り付けられたボールねじ１６９によって行われる。
【００４５】
集光レンズ１６１、１６２とファイバー端ホルダー１６４、および、モーター１６６、１６８とボールねじ１６７、１６９はスポット径調整手段として機能し、集光レンズ１６１、１６２は光の光ファイバーへの入射角を変化させるレンズとして機能し、モーター１６６およびボールねじ１６７はレンズを進退移動させるレンズ移動手段として機能し、モーター１６８およびボールねじ１６９は光ファイバーをレンズに対して進退移動させる光ファイバー移動手段として機能する。
【００４６】
光ファイバー１０６の一般的な特徴として、図７に示すように、光源側（レーザダイオード側）の光ファイバーの入射ＮＡは照射側（光照射部側）の出射ＮＡにそのまま反映されるという特徴がある。つまり、ある角度θで光を入射するとその角度θで光が出射されるのである。したがって、光強度調節部１２０において、レーザダイオードからの光を集光レンズを介して光ファイバーの入射端から角度を変化させて（円錐状にして）入射させると、入射されたときの角度で光が出射されることになるので、光照射部と生体との距離を一定にしたまま、光のスポット径を調整することができ、病変部に照射される光の強度を調整することができる。
【００４７】
ここで、ＮＡとは光学的開口数と称されているものであって、θを光の入射角、ｎを出射媒質の屈折率とすると、ＮＡ＝ｎｓｉｎθで表わすことができる。なお、生体の場合、ｎは水の屈折率と同一の１．３３程度である。
【００４８】
レーザダイオードから同軸光として入射したレーザ光は、焦点距離ｆ１の集光レンズ１６１で集光され、一定のＮＡ（Φ０）で集光レンズ１６２に入射する。集光レンズ１６２の位置はモーター１６６およびボールねじ１６７によって光軸中心を維持したまま光軸方向前後に移動して設定される。入射側焦点から集光レンズ１６２までの距離ａはモーター１６６を回転させることで変更することができる。ビーム径ＤはＤ＝ａｔａｎΦ０として表すことができる。光ファイバー１０６にレーザ光を入射させるためには、集光レンズ１６２の焦点距離ｆ２はこの距離ａよりも長いことが必要である。
【００４９】
集光レンズ１６２で集光されたレーザ光はフォーカス距離ｂの位置で結像する。この結像位置を光ファイバー内とすることでレーザ光が光ファイバー１０６内に導かれる。モーター１６８によって光ファイバー１０６の位置を動かし、導光が適切に行われるようにする。距離ｂはレンズの公式、１／ｆ２＝１／ａ＋１／ｂによって算出することができる。光ファーバーのコア径、集光レンズ１６２上のビーム径およびｂの値から最も効率的に導光される光ファイバー端の位置を計算することができる。
【００５０】
距離Ｘは１−ｄ／Ｄで表されるので、集光レンズ１６２の位置が定まれば、光ファイバー端の位置は一意に決定される。モーター１６６と１６８は、これらの位置が実現されるように、集光レンズ１６２と光ファイバー１０６の入射端の位置を調整する。
【００５１】
上記のように動作する光強度調節部１２０を用い、集光レンズ１６２の位置を調整することによって、光ファイバー端への入射ＮＡを変更することができ、出射ＮＡを変更して病変部に照射される光の強度を調整することができる。
【００５２】
図８はレンズと光ファイバーの入射端との相対位置が光のエネルギーに及ぼす影響を説明するための図である。
【００５３】
たとえば、集光レンズ１６１の焦点距離をｆ１、集光レンズ１６２の焦点距離をｆ２＝５０ｍｍ、光ファイバーコア径を０．６ｍｍ、光源側のＮＡを０．５とした場合、図に示すように、集光レンズ１６２の位置をａ＝１０ｍｍとしたときには入射されるビーム径が５ｍｍ、フォーカス位置がｂ＝１２．５ｍｍとなり、さらに、光ファイバー入射端位置をＸ＝１１．８ｍｍとすると、光ファイバー入射端位置Ｘ＋ａ＝２１．８ｍｍ、光ファイバー入射ＮＡが０．３７、生体表面のビーム径が１２．２ｍｍとなって、光の強度となる照射エネルギー密度が１になる。
【００５４】
一方、集光レンズ１６２の位置をａ＝２５ｍｍとしたときには入射されるビーム径が１２．５ｍｍ、フォーカス位置がｂ＝５０．０ｍｍとなり、さらに、光ファイバー入射端位置をＸ＝４８．８ｍｍとすると、光ファイバー入射端位置Ｘ＋ａ＝７３．８ｍｍ、光ファイバー入射ＮＡが０．２４、生体表面のビーム径が１１．２ｍｍとなって、光の強度となる照射エネルギー密度が１．１８になる。
【００５５】
さらに、集光レンズ１６２の位置をａ＝３５ｍｍとしたときには入射されるビーム径が１７．５ｍｍ、フォーカス位置がｂ＝１１６．７ｍｍとなり、さらに、光ファイバー入射端位置をＸ＝１１４．７ｍｍとすると、光ファイバー入射端位置Ｘ＋ａ＝１４９．７ｍｍ、光ファイバー入射ＮＡが０．１５、生体表面のビーム径が１０．８ｍｍとなって、光の強度となる照射エネルギー密度が１．２７になる。
【００５６】
このように、レンズ１６２とファイバー端ホルダー１６４との相対位置を変化させるだけで病変部に照射される光の強度を１〜１．２７の間で調整することができる。レンズ１６２の位置をどこに設定するか、ファイバー端ホルダー１６４をどこに設定するかは、センサ１３０からの信号によって光強度指示部１４５が演算し、光強度調整部１２０に指示を与える。したがって、光強度指示部１４５には、図８に示すような、集光レンズ１６２の位置、ファイバー端ホルダー１４４の位置、集光レンズ１４２とファイバー端ホルダー１６４がそれぞれの位置にあるときの光の強度の関係を示したテーブルと、表面状況と光の強度の関係を示したテーブルとを記憶させておく必要がある。
【００５７】
このような光強度調整部１２０を設けることによって、出射位置における光ファイバーの位置を動かすことなく、入射ＮＡを変更することができ、光の強度の微調整ができる。
【００５８】
なお、センサ１４０による表面状況の検出原理は上述の通りであり、センサ１４０としては、光電子増倍管などの超高感度光センサが用いられる。
【００５９】
図９は、本発明に係る医療用治療装置の使用手順を示すフローチャートである。
【００６０】
まず、術者は、光強度指示部１４５に治療の閾値を設定する。治療の閾値とは、病変部の治療が終了したか否かを判断するための、センサ１４０によって捕らえられたＰＤＴ薬剤の活性化程度、換言すれば、１２７０ｎｍ付近の蛍光の強さである（Ｓ１１）。なお、図示されていないが、レーザダイオード１０２Ａから出力される光の強度は、制御装置によって制御されるようになっている。制御装置には、初期治療条件として、レーザダイオード１０２Ａから出力すべきパルス光のピーク強度、周波数、総エネルギー密度、生体に供給するＰＤＴ薬液の濃度、治療時間が設定されている。これらの条件は、予め生体を診察して得られた状況、たとえば、病変部の位置や深度に基づいて決定される。
【００６１】
治療の閾値の設定が終了すると、レーザ光の照射が開始される（Ｓ１２）。レーザ光が照射されている間、センサ１４０によって表面状況が検出される。前述のように、表面状況は、１２７０ｎｍ付近の蛍光の強さに基づいて検出される（Ｓ１３）。光強度指示部１３２は検出されている蛍光の強さが、Ｓ１１で設定した治療の閾値を超過しているか否かを判断する（Ｓ１４）。検出されている蛍光の強さが治療の閾値を超過していなければ（Ｓ１４：ＮＯ）、そのまま治療を継続する。一方、検出されている蛍光の強さが治療の閾値を超過していれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、治療時間が経過したか否かが判断される（Ｓ１５）。治療時間が経過していれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、レーザダイオード１１４Ａからのレーザ光の照射を停止させ、照射を終了する（Ｓ１７）。一方、治療時間が経過していなければ（Ｓ１５：ＮＯ）、光強度指示部１３２は光強度調節部１２０に一定の程度の強度の低下を指示する。この指示を受けた光強度調整部１２０は図６に示した集光レンズ１６２を移動させ、病変部に向けて照射される光のスポット径を調整することによって、病変部への光の照射エネルギー密度を低下させる（Ｓ１６）。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、病変部に向けて照射される光の、生体表面における光強度を、機械的に調整できる機構を用いて調整できるようにしたので、きめ細かな調整を容易に行うことができ、病変部のみ障害を与えることができ、治療の副作用を抑えることができるようになる。
【００６３】
なお、以上の実施形態では、管腔として尿道を例示したが、これ以外の管腔に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、光の照射強度を病変部以外の健常部には障害を与えないように調整できるので、特にＰＤＴ治療において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る医療用治療装置の概念図である。
【図２】本発明に係る医療用治療装置の光学的なフィードバック系の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る医療用治療装置を示す図である。
【図４】図３の医療用治療装置において、光強度調整部を構成する光ファイバー移動手段の他の実施形態を示す図である。
【図５】図３の医療用治療装置において、光強度調整部を構成する光ファイバー移動手段の他の実施形態を示す図である。
【図６】光強度調整部の他の実施形態を示す図である。
【図７】入射ＮＡと出射ＮＡとの関係の説明に供する図である。
【図８】レンズと光ファイバーの入射端との相対位置が光のエネルギーに及ぼす影響を説明するための図である。
【図９】本発明に係る医療用治療装置の使用手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１００ 医療用治療装置、
１０２ 光源、
１０４ 病変部、
１０５ 生体表面、
１０６ 光ファイバー、
１０６Ａ 照射端、
１０８ ＰＤＴ薬液注入部、
１１０ 光照射部、
１１２ カテーテル本体、
１２０ 光強度調整部、
１２２ 接触部
１３０ 光ファイバー移動手段、
１４０ センサ、
１４５ 光強度指示部、
１５０ 反射鏡、
１６１、１６２ 集光レンズ、
１６４ ファイバー端ホルダー、
１５６、１６５ 基台、
１５８、１６６、１６８ モーター、
１６０、１６７、１６９ ボールねじ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射する光照射手段を備えた医療用治療装置であって、
前記光照射手段は、
光を出力する光源と、
前記光源からの光を病変部に向けて照射する光照射部と、
前記光源と前記光照射部とを接続する光ファイバーと、
前記光源と前記光照射部との間に設けられ、前記病変部と前記光照射部との間にある生体表面での光の強度を調整する光強度調整部と、
を有することを特徴とする医療用治療装置。
【請求項２】
さらに、
生体表面の表面状況を検出するセンサと、
前記センサによって検出された表面状況に応じて前記光強度調整部に前記光の強度の調整を指示する光強度指示手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の医療用治療装置。
【請求項３】
前記光強度調整部は、
前記光照射部から照射される光の生体表面でのスポット径を調整するスポット径調整手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の医療用治療装置。
【請求項４】
前記スポット径調整手段は、
前記生体表面と接触する接触手段と、
前記光ファイバーの照射端と前記接触手段との距離を変更する光ファイバー移動手段と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の医療用治療装置。
【請求項５】
前記スポット径調整手段は、
前記接触手段と前記光照射端との間に前記光の進行方向を変える手段を有することを特徴とする請求項４に記載の医療用治療装置。
【請求項６】
前記スポット径調整手段は、
入射ＮＡ調整手段であり、入射ＮＡ調整手段には前記光源から出力された光の前記光ファイバー入射端への入射角を変化させる入射角変更素子が備えられ、前記入射角変更素子と前記光ファイバー入射端との距離を進退調整することによって入射ＮＡを調整することを特徴とする請求項３に記載の医療用治療装置。
【請求項７】
請求項１に記載の医療用治療装置の使用方法であって、
光照射部から病変部に向けて光を照射する段階と、
生体表面の表面状況を検出する段階と、
検出された表面状況に応じて前記光照射部と光源との間に設けられている光強度調整部で前記光源から出力された光の強度を調整する段階と、
を含むことを特徴とする医療用治療装置の使用方法。
【請求項８】
前記生体表面の表面状況を検出する段階は、センサを用いて行なうことを特徴とする請求項７に記載の医療用治療装置の使用方法。
【請求項９】
前記光源から出力された光の強度を調整する段階は、前記光照射部から病変部に向けて照射される光の生体表面でのスポット径を調整することによって行われることを特徴とする請求項７に記載の医療用治療装置の使用方法。
【請求項１】
光を照射する光照射手段を備えた医療用治療装置であって、
前記光照射手段は、
光を出力する光源と、
前記光源からの光を病変部に向けて照射する光照射部と、
前記光源と前記光照射部とを接続する光ファイバーと、
前記光源と前記光照射部との間に設けられ、前記病変部と前記光照射部との間にある生体表面での光の強度を調整する光強度調整部と、
を有することを特徴とする医療用治療装置。
【請求項２】
さらに、
生体表面の表面状況を検出するセンサと、
前記センサによって検出された表面状況に応じて前記光強度調整部に前記光の強度の調整を指示する光強度指示手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の医療用治療装置。
【請求項３】
前記光強度調整部は、
前記光照射部から照射される光の生体表面でのスポット径を調整するスポット径調整手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の医療用治療装置。
【請求項４】
前記スポット径調整手段は、
前記生体表面と接触する接触手段と、
前記光ファイバーの照射端と前記接触手段との距離を変更する光ファイバー移動手段と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の医療用治療装置。
【請求項５】
前記スポット径調整手段は、
前記接触手段と前記光照射端との間に前記光の進行方向を変える手段を有することを特徴とする請求項４に記載の医療用治療装置。
【請求項６】
前記スポット径調整手段は、
入射ＮＡ調整手段であり、入射ＮＡ調整手段には前記光源から出力された光の前記光ファイバー入射端への入射角を変化させる入射角変更素子が備えられ、前記入射角変更素子と前記光ファイバー入射端との距離を進退調整することによって入射ＮＡを調整することを特徴とする請求項３に記載の医療用治療装置。
【請求項７】
請求項１に記載の医療用治療装置の使用方法であって、
光照射部から病変部に向けて光を照射する段階と、
生体表面の表面状況を検出する段階と、
検出された表面状況に応じて前記光照射部と光源との間に設けられている光強度調整部で前記光源から出力された光の強度を調整する段階と、
を含むことを特徴とする医療用治療装置の使用方法。
【請求項８】
前記生体表面の表面状況を検出する段階は、センサを用いて行なうことを特徴とする請求項７に記載の医療用治療装置の使用方法。
【請求項９】
前記光源から出力された光の強度を調整する段階は、前記光照射部から病変部に向けて照射される光の生体表面でのスポット径を調整することによって行われることを特徴とする請求項７に記載の医療用治療装置の使用方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２７１８２８（Ｐ２００６−２７１８２８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９８４１３（Ｐ２００５−９８４１３）
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]