(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザは作用期間を短期間に維持して作用面内の局在化を行うという事実にもかかわらず、特に皮膚外被内の浸透の深さに関しては、治療の制御を保証していない。したがって、機能不全な瘢痕の形成及びレーザビームの健康な皮膚領域への浸透等の欠点を除去する。【解決手段】生体組織を蒸発させるレーザ外科装置１０は、手術用レーザアセンブリ２２、２４、２６、２８、３０、３２、３４と、検出装置４８と、制御ユニット１４とからなる。手術用レーザアセンブリは、水のピーク吸収波長に相当する所定波長を有する手術用ビームを生成する。検出装置は、制御信号を生成するために、手術される生体組織から反射される信号を受信してチェックすることによって、手術される生体組織の状態を検出するようになっている。制御ユニットは、制御信号に基づいて手術用ビームの特性を制御するので、生体組織の蒸発の深さは、１５〜２０ミクロンを越えない。【選択図】図２
2011104390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚疾患用レーザ外科装置であって、
内部領域及び外部領域を有するハウジングと、
前記内部領域内に延伸するレーザ共振器と、
を含み、
前記レーザ共振器は、少なくとも外側部分を有していて手術用ビームを生成する手術用レーザ素子と前記手術用レーザ素子を励起する励起装置とを有し、
前記皮膚疾患用レーザ外科装置は更に、
前記ハウジングの前記内部領域内でガス状冷却流を形成する冷却装置を含み、
前記手術用レーザ素子は、全体として前記ガス状冷却流の中に位置し、
前記皮膚疾患用レーザ外科装置は更に、検出装置を含み、
前記検出装置は、前記被手術生体組織で反射された信号を受信しチェックすることによって前記被手術生体組織の状態を検出し、前記手術用ビームの特性を調整するための制御信号を生成し、
前記ハウジングが、オペレータの手に適合したハンドピースの一部を形成し、前記冷却装置の少なくとも一部が前記ハンドピースの内部に配置されていることを特徴とする皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項２】
前記検出装置は、光学素子、光導電セル、及びフォトダイオードからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１記載の皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項３】
前記検出装置は、前記ハンドピースの内部に少なくとも一部が位置することを特徴とする請求項１記載の皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項４】
前記検出装置は、病気の種類や程度、皮膚の色、治療される皮膚層の深さに基づいて患者の皮膚から反射される光放射を識別できることを特徴とする請求項１記載の皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項５】
前記被手術生体組織の領域から前記手術の間に生じる破壊された組織生成物を除去する吸入装置を更に含むことを特徴とする請求項１記載の皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項６】
前記励起装置は、作業部及び補助部からなり、前記作業部は前記ハンドピース内に位置し、前記励起装置の前記補助部は前記ハンドピース外に位置し、前記励起装置の前記作業部と前記補助部とは少なくとも１本のファイバからなる光ガイドによって接続されていることを特徴とする請求項１記載の皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項７】
前記手術用レーザビームの波長は、スペクトルの赤外線領域に属していることを特徴とする請求項１記載の皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項８】
前記手術用ビームは、皮膚の損傷の消毒のために利用される散乱赤外線レーザ放射の形式であることを特徴とする請求項１記載の皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項９】
皮膚疾患用レーザ外科装置であって、
内部領域及び外部領域を有するハウジングと、
前記内部領域内に延伸するレーザ共振器と、
を含み、
前記レーザ共振器は、少なくとも外側部分を有していて手術用ビームを生成する手術用レーザ素子と前記手術用レーザ素子を励起する励起装置とを有し、
前記皮膚疾患用レーザ外科装置は更に、
前記ハウジングの前記内部領域内でガス状冷却流を形成する冷却装置を含み、前記ガス状冷却流は、前記手術用レーザ素子の長手軸に沿って方向付けられていて、
前記手術用レーザ素子は、全体として前記ガス状冷却流の中に位置し、
前記皮膚疾患用レーザ外科装置は更に、
前記被手術生体組織の領域から前記手術の間に生じる破壊された組織生成物を除去する吸入装置を含み、
前記ハウジングが、オペレータの手に適合したハンドピースの一部を形成し、前記冷却装置の少なくとも一部及び前記吸入装置の少なくとも一部が前記ハンドピースの内部に配置されていることを特徴とする皮膚疾患用レーザ外科装置。
【請求項１０】
皮膚疾患用レーザ外科装置であって、
内部領域及び外部領域を有するハウジングと、
前記内部領域内に延伸するレーザ共振器と、
を含み、
前記レーザ共振器は、少なくとも外側部分を有していて手術用ビームを生成する手術用レーザ素子と前記手術用レーザ素子を励起する励起装置とを有し、
前記皮膚疾患用レーザ外科装置は更に、
前記ハウジングの前記内部領域内でガス状冷却流を形成する冷却装置を含み、前記ガス状冷却流は、前記手術用レーザ素子の長手軸に沿って方向付けられていて、
前記手術用レーザ素子は、全体として前記ガス状冷却流の中に位置し、
前記皮膚疾患用レーザ外科装置は更に、
前記被手術生体組織の領域から前記手術の間に生じる破壊された組織生成物を除去する吸入装置と、
少なくとも一部が前記ハンドピースの内側部分に位置し前記被手術生体組織に前記手術用ビームを照射するための２つの光ガイドビームを生成する光ガイドユニットと、
を含み、
前記光ガイドユニットは、前記光ガイドビームの像の間の距離が、この面内の前記手術用ビームのスポットの直径と等しくなるよう配置されていて、これにより手術用ビームスポットの目標領域が、光ガイドビームの可視の像を見ることにより識別できるようにすることを特徴とする皮膚疾患用レーザ外科装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用レーザに関し、特に、外科用レーザ装置と皮膚科におけるその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なレーザが、先天性及び後天的な皮膚の異常及び病気を矯正するために、現代の皮膚科において使用されている。この分野におけるレーザの広範囲の急増の理由の一つは、その性質が医学的な需要をサポートする、すなわち患者を傷つけないからである。
【０００３】
薬療法は、主に皮膚科における治療として最も広く使用されてきた。何となれば、薬療法は、容易に利用でき、簡単且つ無痛であるからである。しかし、相当数の疾患の治療における効率の低さと同じように、薬過敏症、副作用、一般のアレルギ反応によって、この治療は、妥当なものではなくなっている。
【０００４】
皮膚科の異常及び病気のより効率的な治療に対する需要によって、外科的な処置はこの分野においてかなり一般的になった。皮膚疾患の治療の外科的な方法に関して、医者は、大抵、以下の処置、すなわち、移植の前の切開、超音波及びクライオセラピィの使用、放射をイオン化する磁場の印加、電気凝固法、プラズマ電流の使用等に頼らざるを得ない。これらの外科的方法は、以下に示す多くの欠点及び有害な副作用にもかかわらず使われている。かかる欠点及び有害な副作用は、治療の破壊的な性質、慢性化する治療プロセス、色素沈着低下の高い危険性、萎縮の可能性、皮膚組織の破壊、瘢痕の形成、健康な領域を含む隣接の皮膚領域への損傷を含む。外科医が、皮膚外被の所定の深さで、一定且つ短期間の作用時間のローカルな治療方法を用いるとき、これらの問題はしばし軽減される。これは、レーザが最近多くの皮膚科医によって選択される機器になった理由の１つである。
【０００５】
現在、レーザ照射の異なる波長を有するレーザが、皮膚科において使われている。かかるレーザは、例えば、エキシマレーザ、ルビーレーザ、アルゴンレーザ、アレクサンドライトレーザ、ガーネットレーザ、調節自在半導体レーザ等である。これらの装置は、可視光線と同じスペクトル（０．４〜０．７μｍ）とＵＶ範囲（０．１８〜０．４０μｍ）との波長を有するレーザビームを生成する。たとえば、赤外線レーザは、一組のＣＯ2レーザ（波長が１０．６μｍ）と、ネオジムレーザの変形（波長が１．０６μｍ）等を含む。これらのレーザは、キャンデラレーザ社（Candela Laser Corporation）により製造され、「医療レーザ」タシケント（１９８９）に説明されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらのレーザは作用期間を短期間に維持して作用面内の局在化を行うという事実にもかかわらず、特に皮膚外被内の浸透の深さに関しては、治療の制御を保証していない。したがって、これらのレーザの使用は、機能不全な（hypotrophic）瘢痕の形成及びレーザビームの健康な皮膚領域への浸透等の上記欠点は除去されていない。
【０００７】
水の層によって、ある波長の光照射が水を透過できないことは、一般的に良く知られたことである。スペクトルのこの領域は、「不透過性の窓」として知られ、以下の波長範囲、すなわち１．２５〜１．４０μｍ，１．７〜２．１μｍ，２．５〜３．１μｍ，５．５〜７．５μｍである。これらの範囲では、光照射は、水と、最高９０パーセントの水からなる生体組織とによって、強く吸収される。
【０００８】
かかる吸収は、水の急速な加熱と、治療される生体組織の蒸発とにつながる。これらの波長で、レーザビームは、重要な性質、すなわち、実質的に水からなる生体組織にレーザ照射が深く浸透できないという性質を持っている。この結果、散乱レーザビームは、１５〜２０μｍの深さを超えない範囲のみの生体組織を伝搬して、隣接の組織を破壊しない。レーザのかかる動作モードは、特定レベルの電力密度及びエネルギ、パルスの所定のレート及び継続時間だけで実行され、さらに、外科処置の間にこれらの全ての特性の瞬間的な安定性が得られる時だけ実行される。
【０００９】
かかる周知の装置の一つは、波長２．９４μｍのレーザ照射を行うアルミニウム・イットリウム・エルビウム・ガーネットレーザである。このレーザの口腔学的な使用についての最初のレポートは、１９８９年に現れた。しかし、１−２Ｊのエネルギパルス、２．９４μｍの波長、１Ｈｚのパルスレートなどのその特性によって、医者は、皮膚科において外科装置としてこのレーザを使用することができる。かかる使用の最初のレポートは、１９９１年にドイツ及びスロヴェニアにおいて公知になった。
【００１０】
図１は、かかる装置は、電力装置、冷却装置、レーザ共振器、関節接続のミラー光ガイド装置からなることを示す構成図である。関節接続のミラー光ガイドにおけるレーザビームの複数回の反射に関して、装置の効率は、とても低く、２．９４μｍの波長で６０パーセントを越えない。これによって、レーザ照射のエネルギ入力を２．５−３．０Ｊのレベルに、電力装置の動作電力を３００Ｗに維持することが必要になる。当然、かかる高電力レーザは、非常に効率の良い冷却装置を持つ必要がある。したがって、特別な水冷却装置が、従来の装置には設けられている。この点から、装置の重量は、全体の寸法が０．５ｍ3に対して７０ｋｇであった。したがって、レーザビーム特性の不安定性と同様に重い重量及び大なる寸法は、皮膚科におけるレーザの使用をかなり制限していた。
【００１１】
水冷却装置は、従来の高電力装置において、２０±１０℃の範囲内に能動素子の温度を保つために必要であった。この温度範囲を越えるときに、熱レンズ（thermolens）効果が能動素子に現れ、これによって、かなりのレーザビームの散乱と、治療された組織の焦点面におけるエネルギ損失とが生じていた。
【００１２】
これらの問題を解決する１つの方法は、関節接続のミラー光ガイドの無い、さらに電力をあまり必要としないより効率的なレーザシステムの形成である。これによって、水冷却装置の空冷に対応した物への置き換えが可能になる。かかる変化は、重量とレーザアセンブリ全体の寸法との減少につながる。
【００１３】
このように、所定深さの皮膚浸透を行うとともにその制御ができ、手術領域近傍の健康な組織領域を傷つけない、皮膚科において利用可能な効率の良い携帯レーザ外科装置に対してかなりの需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一概念は、生体組織を蒸発せしめるレーザ外科装置を提供する。装置は、手術用レーザアセンブリ、検出装置および制御ユニットからなる。手術用レーザアセンブリは、水のピーク吸収波長に相当する所定波長を有する手術用ビームを生成する。検出装置は、手術される生体組織から反射される放射信号を受診しチェックすることによって手術される生体組織の状態を検出して、制御信号を生成するようになっている。制御ユニットは、制御信号に基づいて手術用ビームの特性を制御して調節する。その結果、生体組織が蒸発する深さは、１５−２０ミクロンを越えない。装置は、電力ユニットと、手術される生体組織に手術用ビームを集束せしめるフォーカシング装置と、手術用ビームを手術される生体組織に向けるためのガイド光ビームを生成する光ガイドユニットと、手術用レーザアセンブリの少なくとも一部を冷却する冷却ユニットとを含む。吸入装置は、手術される生体組織の領域から崩れた組織生成物の除去を行う。
【００１５】
本発明の更なる概念が、手術用ビームを発する手術用レーザ素子と、それを励起する励起装置とから少なくともなる手術用レーザアセンブリを提供する。ハンドピースは、オペレータの手に好都合に配置されるようになっている。ハンドピースは、内外に部品を有し、少なくとも、手術用レーザアセンブリの一部およびフォーカシング装置は、ハンドピースの内部部品内に配置されている。少なくとも、冷却ユニットと検出装置と制御ユニットとの一部も、ハンドピースの内部部品内に配置されている。
【００１６】
本発明の別の概念は、手術用レーザアセンブリの一部がハウジング内に配置されて、冷却ユニットがハンドピースの内部に長手方向に延在する気流を生成するファンである装置を提供する。
【００１７】
本発明の更に別の概念は、励起装置がハンドピースの外側に配置されて、複数の光ファイバによって手術用レーザアセンブリに接続している装置を提供する。
【００１８】
本発明の更なる概念は、作業部及び補部からなる手術用レーザ素子を提供する。作業部はハンドピース内に配置され、補助部および励起装置はハンドピースの外側に配置されている。手術用レーザ素子の主要部分および補助部分は、複数の光ファイバからなる光ガイドによって接続されている。
【００１９】
本発明の更に別の概念は、手術用レーザ素子により発せられる手術用ビームの波長が、１．２５‐１．４０μｍ、１．７‐２．１μｍ、２．５−３．１μｍ、５．５‐７．５μｍからなるグループから選択される装置を提供する。手術用レーザ素子のレーザ媒体は、Ｙ3ＡＬ5Ｏ12：Ｎｄ；Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12：Ｃｒ、Ｃｅ、Ｎｄ；ＭｇＦ2：Ｃｏ；ＢａＹｂ2Ｆ8：Ｅｒ；ＬｉＹＦ4：Ｅｒ：Ｔｍ、Ｈｏ；Ｙ3Ｓｃ2Ａｌ3Ｏ12：Ｃｒ、Ｅｒ；（Ｙ，Ｅｒ）3Ａｌ5Ｏ12；ＨＦ（化学）、ＣＯ（ガス）からなるグループから選択される。
【００２０】
あるいは、生体組織を外科的に蒸発せしめる方法を提供する。この方法は、水のピーク吸収波長に相当する所定波長を有する手術用レーザビームを生成し、組織から反射される放射信号を受信してチェックすることにより手術される生体組織の状態を検出して制御信号を生成する行程からなる。方法の更なる行程は、制御信号に基づいて手術用ビームの特性を制御し調節することであり、その結果、生体組織が蒸発する深さは、１５‐２０μｍを越えない。
【００２１】
本発明の他の効果および特徴を、代表的な実施例に関して記載するものであり、この目的は本発明を説明するものであって制限するものではなく、さらに、図面に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、図示した実施例は一例であり、本発明の原理の適用を表す多くの可能性のある２、３の実施例のみを示しただけである。更に、従属の請求の範囲に定義されるように、本発明が属する分野の当業者に対して明らかな様々な変形例及び適用例は、本発明の請求の範囲に含まれるものである。
【００２３】
「不透過性の窓」に相当する波長領域の光照射は、水及び生体組織によって非常に効率的に吸収されることは先に示した。本発明のレーザ外科装置の手術用ビームは、かかる全波長領域内で有効に機能する。レーザビームの患者の目標領域への印加の結果、上皮膚層の局部的な蒸発が、最大１０−２０ミクロンの深さで起こる。皮膚における照射スポットの直径は、約１０ｍｍであり、密度は５−５０Ｊ／ｃｍ2の範囲内である。
【００２４】
図面を参照すると、図２に、レーザ手術を行う装置１０を示す。装置１０は、以下の主なユニット、すなわち、コンパクトな外科用レーザ機器、すなわちハンドピース１２と、調節可能パラメータを有する高電圧パルスを生成する電源ユニット１４と、手術用レーザビームの目標領域までの印加により壊れた皮膚生成物を吸入する吸入ユニット１６と、制御ユニット１８と、を含む。ハウジング２０により形成されたハンドピースは、オペレータの手に都合良く保持されるようになっている。図２に、レーザ共振器２２がハウジング２０の内部に形成されていることが、最も良く示されている。手術用レーザアセンブリ２４は、レーザ共振器の内部に配置され、能動レーザ素子すなわちロッド２６と、励起装置２８と、光共振器３０と、からなる。手術用レーザ素子を励起するようになっている励起装置は、例えばフラッシュランプやダイオードレーザ等の従来の励起装置である。
【００２５】
光共振器３０は、反射能力が高く且つレーザ素子の後方に位置するミラー３２と、可変集束レンズ３６と対向するようにレーザ素子の前方に配置された半反射作業ミラー３４と、を含む。光共振器のミラーは、レーザロッド２６及び手術用レーザビームの長手方向の軸Ａ−Ａに対して同軸となるように配置されている。
【００２６】
ハウジング２０の内部に少なくとも一部が配置される集束レンズ３６は、マイクロモータ（micromotor）または制御ユニット１８からのコマンドによって操作される。集束レンズ３６の所望の位置は、外科手術の前またはその間に、医療従事者によって手動で調節することもできる。光共振器３０は、レーザビームをアライメントしたり増幅するように構成されるのに対し、集束レンズ３６は、それを目標領域に向けるようになっている。励起装置２８から手術用レーザ素子２６までの光エネルギの供給を効率良く促進するために、レーザ共振器の内部は、反射率の高い材料によってカバーすることもできる。
【００２７】
冷却装置３８が、ハウジング２０の内部でレーザ共振器２２の後方に設けられている。冷却装置は、ガス状の冷却剤の軸方向の流れを生成する周知のタイプである。本発明の好ましい実施例において、冷却装置は、ハウジング２０の内部において長手方向に延在する軸方向の空気流Ｂを生成するファン３８である。冷却プロセスの効率を増やすために、レーザ共振器２２の外部には、そこから外側に伸長する複数のリブ４０が形成されている。したがって、ファンの起動時に、軸方向に流れる空気流Ｂは、温度を下げるリブ４０を含むレーザ共振器２２の外部を通過する。ハンドピース内を移動する空気流Ｂは、外科手術の結果として生じた壊れた皮膚生成物からのレンズの汚染を防止するために、ハウジングの開口（図示せず）を介して、集束レンズ３６の外面側領域に向けられる。皮膚の手術領域に届くと即座に、空気流Ｂは、外科手術の場所から崩れた組織の生成物の除去を促進し、そして、医療従事者への不快な臭気の影響を低減せしめる。
【００２８】
ハウジング２０内の本発明の部品の長手方向の配置は、寸法の減少を助け、空冷剤の効率的な供給と、レーザ共振器とハンドピースの内部領域全体の温度の低下とを促進する。さらに、空冷システムの使用は、特に多数回のサーモサイクリング（thermocycling）の間及びその後に・レーザ共振器の温度及びその他の特性のより優れた安定性につながる。
【００２９】
外科装置１０は、標準電源４２によって、またはバッテリ４４により供給される。特に標準電源からバッテリユニットに電力を切替えるときの、ショックの危険を除去するために、電力インターロックスイッチを設けることもできる。
【００３０】
電源ユニット１４は、励起装置やフラッシュランプ２８によって光パルスに変換される電気電圧パルスを生成する。レーザ共振器２２において、かかる光パルスは、レーザロッド２６に向けられた後、電圧パルスと比較して短い放射期間を有するレーザパルスに変換される。レーザ照射の波長は、外科装置によって利用されるレーザロッドまたは能動素子のタイプにより判別される。本発明の好ましい実施例において、Ｅｒ：ＹＡＧ（エルビウム）レーザが、外科装置の能動素子やレーザロッド２６として使われる。この材料でできているレーザロッドは、水の「不透過性の窓」の波長に一致する電磁エネルギを発する。
このレーザの波長は２．９４μｍであり、水の最大吸収波長に非常に近い。尚、水の最大吸収波長は約３μｍである。このように、手術用レーザビームのこの波長で、エネルギの大部分は、最大９０パーセントの水からなる手術される生体組織によって吸収される。
【００３１】
手術用レーザの能動素子において使われる材料に対して不可欠な条件は、照射波長がスペクトルの「不透過性の窓」領域に属していることである。したがって、本発明の能動素子のレーザ媒体は、このカテゴリの一部を形成する材料のグループから選択されるが、このグループに限定されるものではない。かかるグループは、Ｙ3ＡＬ5Ｏ12：Ｎｄ（波長１．３３μｍ）、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12：Ｃｒ，Ｃｅ，Ｎｄ（波長１．４２μｍ）、ＭｇＦ2：Ｃｏ（波長１．７５μｍ）、ＢａＹｂ2Ｆ8：Ｅｒ（波長２．０μｍ）、ＬｉＹＦ4：Ｅｒ，Ｔｍ，Ｈｏ（波長２．０６μｍ）、Ｙ3Ｓｃ2Aｌ3Ｏ12：Ｃｒ，Ｅｒ（波長２．８μｍ）、（Ｙ，Ｅｒ）3Ａｌ5Ｏ12（波長２．９４μｍ）、ＨＦ化学（波長２．６‐３．０μｍ）、ＣＯ気体（波長５．０−６．０μｍ）である。
【００３２】
この手術用レーザビームの波長は、スペクトルの赤外線領域に属していて、外科のオペレータの肉眼には見えない。この点から、オペレータは、ハンドピースの最前部からの手術用レーザビームの放射を観察することができない。これによって、治療における安全性の重大な問題を提起する誤った外科処置を引き起こすことがある。この欠点を除去するために、本発明では、可視光であるガイド光ビームを連続して生成する光ガイドユニット４６が設けられている。かかる光ガイドユニットは、Ｈｅ：Ｎｅレーザ、半導体レーザ、発光ダイオード、または適宜の可視放射源である。図２に示す本発明の実施例において、か
かる光ガイドユニット４６は、非常に低電力のレーザビームを連続して発する半導体レーザである。Ｅｒ：ＹＡＧレーザと異なり、半導体レーザは、スペクトルの可視光領域のビームを発する。ガイド光ビームは、手術用レーザビームが印加される前に、可視光スポットとして手術用レーザビームの焦点を示すようになっている。これは、手術用ビームがガイド光ビームスポットとして同じ領域に印加されることである。したがって、ガイド光ビームスポットが所望の位置に現れたあと、オペレータは、手術用レーザを始めることができる。このように、連続ガイド光レーザビームは、見えないパルス手術用ビームの目標設
定を容易にする照準機能を提供する。使用中に、ガイドレーザと同様に手術用レーザが起動すると、連続して、パルスビームが目標領域に供給される。
【００３３】
手術用レーザは、ガイド光レーザの像に基づいて目標領域に容易に集束される。
【００３４】
最終的に、外科手術の場所に蓄積される破壊された皮膚の生成物は、吸入ユニット１６によって除去されて処理される。
【００３５】
図２及び図３の実施例において、吸入ユニットは、ハンドピースから独立した装置として設計され、外科装置の電源ユニット１４によって給電されている。それにもかかわらず、ハンドピースの一部として吸入ユニットを形成することも、検討されている。
【００３６】
他の実施例において、冷却装置を、ハンドピースの外側に配置することもできる。たとえば、冷却装置は、冷却空気流が可撓性を有する配管や類似した装置を介してハンドピースの内部に供給されるように、電力ユニットと接続されている。
【００３７】
図２に示す実施例の動作において、手術用レーザを励起するために、高電圧が電源ユニット１４に現れて、フラッシュランプ２８全体に印加される。レーザ共振器２２において、フラッシュランプからの光エネルギの供給は、その高反射内面によって容易に行われる。フラッシュランプ２８からのエネルギは、レーザロッド２６の媒体によって吸収され、レーザ媒体内の分子が基底状態から励起状態に移動する。それらの分子が基底状態に戻るので、分子は特定の波長の光子を発する。光の一部は、レーザロッドから発せられる。光は、鏡３２、３４によってロッドに戻る。戻った光子は、励起状態のレーザ媒体の分子と反応して、それらの分子を基底状態に戻して、分子そのものが特定周波数の光子を発する。このように、発した光子は、分子に入射する光子と位相が同じになり、元の光子と同じ方向に向けられる。手術用レーザにおいて、ミラー３２，３４の間を移動する光子は、特定のパスに従い、故に、光子は、特定のモードにて共通の周波数及び位相で共振する。最終的に、ミラー３２、３４間の光は、その相当量が半反射ミラー３４を通過して集束レンズ３６によって患者の皮膚の目標領域に手術用ビームとして伝えられるようなレベルに達する。
【００３８】
図３は、レーザ外科装置が２つの作業空洞部とともに形成される本発明の実施例を示す。補助空洞部１７は、電源ユニット１４と接続されている。この共振器は、フラッシュランプ２８等の励起装置を含み、励起している光ファイバ装置１９を介してメインレーザ共振器１５に接続されている。図２に実施例と同様に、メインレーザ共振器１５は、能動素子すなわちレーザロッド２６と、２つのミラー３２，３４を有する光共振器３０とを含む。作動中に、電源ユニット１４に現れた高電圧は、光エネルギの衝撃を生成する補助空洞部１７の励起装置２８に印加される。これらの衝撃は、励起された光ファイバ装置１９によって、メイン共振器１５に配置された能動素子２６に供給される。
【００３９】
図３の実施例において、フラッシュランプ２８に給電される高電圧パルスは、直接ハンドピースに伝えない。その代わりに、かかる高電圧パルスは、ハンドピース及びオペレータから離れて配置された補助空洞部１７に供給される。これは、本発明の外科装置にかなりの安全性を提供する。何となれば、医療従事者に対する電気ショックの危険性の可能性を、効率良く小さくできるからである。さらに、励起装置やフラッシュランプ２８がメイン共振器の外側に配置されるので、ハンドピースの重量はかなり軽減されて、外科医による装置の操作を容易にする。
【００４０】
図２及び図３は、外科手術の間、手術される組織の状態が、その組織から反射される放射を検出するようになっている検出装置、すなわち検出器４８によってモニタされることを、最も良く示している。検出器４８の主な機能の一つは、患者の皮膚への手術用レーザビームの影響を制御することであり、特に手術用レーザビームの浸透の深さと表皮の蒸発の深さとを制御することである。あらゆる事例において、医者は、必要な効果を生成するために、レーザ照射の特定の特性を設定する。手術用レーザビームの浸透の所定の深さや皮膚の蒸発層の厚みが得られる場合、検出器４８は、電力ユニット１８に送る信号を生成
し、次に、電力ユニット１８は、対応する信号を外科装置の電力ユニットや他のユニットに向けて生成する。手術用レーザのエネルギ密度や電力密度、他の特性の所定のレベルが得られるとき、類似した信号も生成される。これは、手術用レーザビームのより深い浸透や隣接する健康な皮膚組織を損傷する可能性を排除するために必要である。患者の皮膚から反射された光放射の強度は、病気の種類や程度、皮膚の色、患者の一般的な状態、治療される皮膚層の深さ等の要因に依存する。各患者に対して、光照射の初期レベルを考慮すると、強度のかかる値は、本発明のレーザ外科装置によって治療される皮膚領域の状態の特徴を表している。検出装置４８は、多種多様な感光性素子、光導電セルやフォトダイオード、類似した装置を利用して作られている。感光性の素子を使用して検出器４８を形成する場合、皮膚の目標領域から反射される光は、その陰極に向けられた感光性素子に電子流を生成して、制御ユニット１８に転送する電流や制御信号を生成する。光導電セルが利用されるとき、検出器４８の電気抵抗は、手術される組織から反射されて検出器４８によって受信される光の強度レベルに依存して変化する。制御ユニット１８への信号は、かかる抵抗に基づいている。
【００４１】
図４は、本発明の他の実施例のレーザアセンブリの一部を示す。図４において、能動素子及び光共振器の一部のみが、ハンドピースに配置されたメイン作業空洞部２１に置かれている。かかる装置を収容するために、補助空洞部２３が設けられている。励起装置２８及び能動素子の第１すなわち補助部２５は、補助レーザ共振器２３内に配置されている。能動素子の第１部２５の末端部２９は、反射率が高いミラー３２と対向するが、その最も近い端部３１は、光ガイド４１の端部３７に配置される。励起装置２８から能動素子の第１部２５までの光エネルギの供給を有効に促進するために、補助空洞部の内部は、反射特
性が高い材料から形成されている。能動素子の第２の、すなわち作業部２７と光共振器の半反射ミラー３４とは、メイン作業空洞部２１に配置されている。能動素子の第２部２７の末端部３３とその第１部の最も近い端部３１とは、光ファイバガイド４１によって光学的に接続されている。能動素子の近傍に配置される光ガイドの両端部は、光共振器の一部として製造することができる。この点で、補助空洞部２３に配置された光ガイドの端部３７は、能動素子の第１部２５から第２部３３に向かうレーザ照射の通過を促進する特性を有するミラーとして形成されている。メイン共振器２１から必要とされる手術用レーザビ
ーム動作を容易にするために、その内部に配置された光ガイドの端部３９は、能動素子の第２部２７の方向にのみ、照射の通過を可能とするミラーとして形成することができる。図３の前述の実施例のように、オペレータに、電気ショックの危険が無く且つ軽量化された機器が提供される。これは、特に外科手術が長引いた場合の本発明の重要な効果である。
【００４２】
レーザ外科装置の更に簡略化した実施例を、図５及び図６に示す。図５に示すように、ヘアドライヤのハウジングに類似したハンドピース１１２は、手術用パルスレーザ１２２と、冷却ファン１３８と、光ガイド装置１４６とを含む。患者に向けられる軸方向の気流を形成するために、ファン１３８は、手術用レーザの後方に配置されている。光ガイド装置１４６の２つの発光ダイオード１４５，１４７は、手術用レーザと集束レンズ１３６との間のハウジング内にインストールされている。発光ダイオードは、集束レンズ１３６の焦点面内での光ガイドビーム１２１，１２３の像の間の距離が、この面内の手術用レーザ
１２２の手術用ビーム１２７のスポットの直径と等しくなるように配置されている。したがって、手術用ビームスポットの目標領域は、光ガイドビームの可視の像を見ることによって識別することができる。この手術用ビームスポットの寸法は、かかる可視の像の間の距離を変えることによって調節される。電源ユニット１１４は、レーザ、ファン、光ガイド装置のみならず、ハウジングの外側に配置される吸入ユニット１１６にも給電する。安全性のために、全ての給電ケーブルは、陶製の金属ホースによって被覆することができる。手術用レーザ１２２のパルスレート及びパルスエネルギーは、電源ユニット１１４のコ
ントロールパネルからコマンドを生成することによって手動で設定される。前述の実施例と同様に、吸入ユニット１１６は、外科手術の間に生じる皮膚の崩れた粒子の断片を除去する。集束レンズ１３６は、クォーツガラスで作製することができる。
【００４３】
図６のレーザ外科装置は、図５の装置と類似している。しかし、図６において、励起装置１３５は、ハンドピース１１２の外側に配置され、光エネルギの衝撃は、光ガイド１３７によって手術用レーザ１２２に供給される。この点において、図６の機器は、図３の実施例と同様の方法で動作する。能動レーザ素子すなわちロッドの一部がハンドピース（図４を参照のこと）の外側に配置される図６の変形例を考慮することもできる。
【００４４】
図５及び図６に示す実施例において、集束レンズ１３６は、所定距離を手動で動かす。かかる移動の間、発光ダイオード１４５，１４７により生成される像の位置は、焦点面内での手術用レーザスポットのサイズを判別し、自動的に変わる。
【００４５】
レンズ１３６が、手術用ビーム軸Ａ−Ａに対してほぼ垂直な方向に移動する場合、一連のレーザビーム像が、焦点面内に得られる。例えば、図１１は、標準に対するこの状態を示し、図１２はシリンドリカルレンズに対する状態を示す。
【００４６】
ビームの軸と平行な方向に集束レンズが移動するとき、より複雑なイメージパターン、すなわち環状パターン（図１３を参照のこと）や、螺旋パターン（図１４を参照のこと）を得ることが可能である。手術のタイプに応じた集束レンズの置換は、本発明において可能である。多くの場合、最適のレンズは、手術用レーザビームの軸に沿って円滑に移動する光学部品を有するものであり、故に、光学部品を所定の中間位置に固定することができる。この点に関して、図７は、かかる３つの中間位置を有する集束レンズ１３７を示す。
【００４７】
フォーカス領域における手術用レーザスポットのサイズは、制御ユニット１８（図２を参照のこと）からの信号に対してマイクロ装置によって調整される。これは、オペレータや、または所定のプログラムによって手動で行われる。このように、手術用レーザビームの手術用レーザスポットのサイズは、レーザスポットの不規則性が許容されるサイズまで、集束レンズの焦点面において調節される。
【００４８】
図８に示す集束レンズは、長方形のストリップとなる手術用ビームを生成する。これは、半円筒レンズ２３７を使用することによって得られる。このストリップの形において必要とされる変化は、所定の形態でレンズ２３７を回転させて案内することにより得られる。
【００４９】
図９に示す集束レンズ２３６の実施例によって、本発明は、集束手術用レーザビームの移動の軌跡を環状に生成することができる。これは、集束レンズ２３６を、手術用レーザビームの軸Ａ−Ａから所定距離だけシフトさせた軸Ｂ−Ｂを中心に回転させることによって得られる。
【００５０】
図１０の実施例について、図１０は、目標領域への手術用レーザビームを正確に集束せしめるための補助の集束レンズを示す。このため、レンズ２３６、２３９及びミラー２４５、２４７を有するレーザアセンブリ２２２を所定の状態に堅実に固定することは、賢明である。可視のガイド光は、見えない手術用レーザビームと予めアライメントすべきである。この場合、手術の対象である患者の身体の少なくとも一部を静止状態に維持することが望ましい。特別の装置を、この作業を行うために設けることもできる。
【００５１】
本発明の外科装置は、水の「不透過性の窓」に対応する波長の全スペクトル内のレーザ照射を利用する。５−１０Ｊ／ｃｍ2の手術用ビームスポットのレーザ照射密度且つ３−１０ｍｍの手術用レーザビームスポットの直径で、本発明の手術用レーザビームの表皮への浸透の深さは、１０−２０ミクロンを越えない。これは、約０．００１秒の非常に短い継続時間を有する衝撃が印加されたときに起こる。組織を脱水した後、手術用レーザビームのスポットは、患者の皮膚の上層の局部的な蒸発のみを生じる。これは、手術領域を囲んでいる表皮の外面上健康な領域と同様に、深さ方向を傷つけずに生じる。組織の手術領
域は、皮膚の表層を手術用レーザビームのスポットを移動せしめることによって増加する。生体組織への手術用レーザビームの浸透の深さは、電磁衝撃の周波数を変えることによって操作することができる。３０−６０秒の継続時間を有する１回の作業（session）の間、約５０−１００の衝撃が供給される。
【００５２】
本発明のレーザ外科装置を使用して、散乱赤外線レーザ放射によって患部を感染させないようにすることができる。このタイプの放射の密度は、通常の健康な皮膚に損傷を生じさせない。しかし、かかる放射は、疾病によって傷つけられた皮膚領域のブドウ状球菌のコロニーを除去する。
【００５３】
レーザ外科装置の光学系によって、ユーザは、ガンの腫瘍の切除を含むレーザ切開及びレーザ光凝固術に先行する外科手術を行うことができる。本発明も、組織の１つの層の１回の蒸発によって、良性腫瘍の除去を容易にしている。この作業は、病気による影響を受けた皮膚の各部に、所定のスポット領域を有する複数のレーザ衝撃を印加することよって実行される。「血露（blood dew）」が皮膚の上に現れるまで、この治療は継続され、薬療法に移る。
【００５４】
例えば顔のしわを治療する赤外線放射による皮膚の治療を実行するために、本発明のレーザ外科装置を、前もって設定された散乱放射のスキャニングシステムと組み合わせて使用することができる。この治療を利用するために、前もって設定されたプログラムによるビーム走査の状態を固定することは、好都合である（手術用ビームのスポットの直径は所定の方法で変えられ、ビームのエネルギ密度は可変または一定である。図１５を参照のこと）。レーザビームがスロットの形を取る場合（図１６を参照のこと）、同一の状態を提供できる。
【００５５】
本発明の集束レーザ照射は、例えば、フルンケルや膿疱の切開や除去、その結果としての切開領域への薬の導入等の局部的な外科手術を処置するために利用できる。
【００５６】
以下の実施例は、本発明をより完全に理解するために提示される。本発明の原理及び実行を示す特定の技術、条件、材料、結果は、例示であって、本発明の請求の範囲を制限するものとして解釈すべきでない。
【００５７】
実施例１
Ｅｒ：ＹＡＧレーザは、励起装置としてフラッシュランプを有するレーザ外科装置の能動素子として使用される。Ｅｒ：ＹＡＧ能動素予は、２つの平らな共振ミラーの間に配置される。レイジングが、波長２．９４μｍ、パルス幅２５０±５０μ秒、最大１Ｈｚのパルスレート、最大２Ｊのパルスエネルギーで発生する。
【００５８】
手術用レーザビームの形状は、集束装置により調節される。Ｅｒ：ＹＡＧレーザビームは赤外線のスペクトル領域に属しているので、オペレータの肉眼では見えない。患者の皮膚における手術用レーザビームのレーザスポットの位置及び寸法は、スペクトルの可視領域のビームを発するガイド半導体レーザにより生成される２つのガイド光ビームの補助により示される。各ガイド光レーザビームの最大直径は、約２．０ｍｍである。患者の皮膚に投影された２つのガイド光レーザビームの間の距離は、同一対象物でのＥｒ：ＹＡＧレーザのスポット径に相当する。このように、患者の皮膚でのＥｒ：ＹＡＧレーザビームの
位置及び直径は、ガイド光半導体レーザにより発せられる２つのガイド光レーザビームの位置により測定される。Ｅｒ：ＹＡＧレーザのエネルギ密度は、１．０−１０Ｊ／ｃｍ2の範囲で調整可能である。治療の間、ポンピングエネルギのレベルが同一であることを考慮すると、Ｅｒ：ＹＡＧレーザビームの寸法が小さくなると、そのエネルギ密度は高くなる。患者の皮膚でのＥｒ：ＹＡＧレーザビームのスポットの集束寸法が最小になると、直ちに、組織の局部的な蒸発が、最大１．５ｍｍの深さで生じる。Ｅｒ：ＹＡＧレーザビームのエネルギ密度が約５０Ｊ／ｃｍ2であるときに、表皮から目で確認できる蒸発が起きる。
【００５９】
４８人の患者の皮膚病の治療は、５０Ｊ／ｃｍ2の最大エネルギ密度を有するＥｒ：ＹＡＧレーザによって表皮の表層蒸発を使用することにより行われる。そのうち、１５人が尖キャンディロマス（pointed candylomas）を患い、８人がコロイド状の瘢痕を有し、８人が手及び足に疣を有し、１０人が尖過角化症を患い、７人が入墨を有する。病気や皮膚の傷のタイプに応じて、治療は、各々が３〜２０パルスからなる６〜１０セッションを処置することにより実行される。
【００６０】
これらのセッションの間、Ｅｒ：ＹＡＧレーザビームのスポット径は、３〜５ｍｍである。凝固の制御は、「血露」の症状が現れるまで実行される。患者の皮膚へのレーザビームのかかる印加の結果、周辺の血液の内容物の変化が検出されず、また、現れた病気の時間をあけた再発が無い。
【００６１】
実施例２
実施例１とは異なり、実施例２のレーザ装置では、２つの作業空洞部が設けられている。第１空洞部において、電気パルスは光パルスに変換される。かかる光ポンピングパルスは、第２空洞部の光学光ガイドを介して入力される。そこで、光パルスはレーザビームに変換される。第１空洞部は、患者及び医療従事者から離れた電源ユニットに配置されている。第２空洞部は、外科装置のハンドピース内に位置する。この実施例では、他の作業空洞部は、第１空洞部が励起装置と手術用レーザロッドの一部とを含み、レーザロッドの主要部分が第２空洞部に配置されるように、形成されている。空洞部も、光学光ファイバガ
イドによって相互に接続されている。第２空洞部に入力されるレーザパルスは、光学光ガイドの損失を最小にするようなポンピング波長である。第２空洞部にて生成されるレーザパルスは、例えば２．９４μｍの必要な波長で動作するレーザ照射ビームに変換される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来技術レーザ装置を示す。
【図２】本発明のレーザ外科装置の１実施例を示す。
【図３】レーザ外科装置のもう一つの実施例を示す。
【図４】レーザ外科装置の更なる実施例の一部を示す。
【図５】レーザ外科装置の簡単な実施例を示す。
【図６】レーザ外科装置のもう一つの簡単な実施例を示す。
【図７】フォーカシング装置のレンズの他の位置を示す。
【図８】円筒形集束レンズを有するレーザ外科装置を示す。
【図９】シフトされた軸を中心に可動な集束レンズを有するレーザ外科装置を示す。
【図１０】レーザ外科装置へのアクセサリレンズの取り付けを示す。
【図１１】レーザビーム像の異なるパターンを示す。
【図１２】レーザビーム像の異なるパターンを示す。
【図１３】レーザビーム像の更なるパターンを示す。
【図１４】レーザビーム像の更なるパターンを示す。
【図１５】前もって設定されたプログラムでのビームスキャンの状態を示す。
【図１６】レーザビームの形がスロットになるときのビームスキャンの状態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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