(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
複数の光ファイバが束ねられた略円筒状の光学部材から構成され、先端部が略円錐状に形成された穿刺照射部と、
一方の端面が前記レーザ光源に接続され、他方の端面が前記穿刺照射部に接続された光伝送部材と、
前記光伝送部材に振動を与える振動付与部と、
を備え、
前記穿刺照射部及び前記光伝送部材が別部材で構成され、
前記穿刺照射部の前記先端部と反対側の面及び前記光伝送部材の前記他方の端面が接触していることを特徴とする局所治療装置。
【請求項２】
前記穿刺照射部の最大外径が前記光伝送部材の前記他方の端面の外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の局所治療装置。
【請求項３】
前記穿刺照射部において、前記先端部のみから光が出射されることを特徴とする請求項１または２に記載の局所治療装置。
【請求項４】
前記振動付与部により、１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下の振動が前記光伝送部材に与えられることを特徴とする請求項１から３の何れか1項に記載の局所治療装置。
【請求項５】
略円錐状の前記先端部の先端がなす角度が３０度以上１２０度以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか1項に記載の局所治療装置。
【請求項６】
前記レーザ光源からパルスレーザが出射され、スペックルノイズ低減効果が弱まらないように、前記パルスレーザのパルス幅及び前記振動付与部により付与する振動の振動数を調整することを特徴とする請求項１から５の何れか1項に記載の局所治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いた治療装置、特に、レーザ光を用いた癌の治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、癌の早期発見の技術が進歩しているため、その治療方法も、従来の開腹法や化学治療といった、患者の体全体に負担をかける治療法ではなく、局所治療技術の必要性が高まっている。これに伴い、例えば、レーザ光の熱で腫瘍を焼き切る腫瘍焼灼法（Tumor ablation therapy）や、予め癌を化学物質でマーキングした後、レーザ光とその物質との相互作用で癌を殺す光線力学的治療法(Photodynamic therapy）が提案されている。その中で、光線力学的療法で用いる装置として、中空管の中に針を挿入して生体内へ穿刺した後、針を引き抜いて、中空管の中に光ファイバを挿入してレーザ光を癌巣へ照射する癌治療装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１４４０２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の治療装置では、中空管の中に針を挿入して引き抜き、中空管の中に光ファイバを挿入して引き抜く必要があるので、作業が繁雑になる。また、癌巣の外側からレーザ光を照射する場合には、効果的な治療ができない場合がある。更に、この装置の照射光学系は、一本の光ファイバから構成されるので、光照射面が一つの平面だけで構成される。よって、照射面の反対側には光は当たらないため、腫瘍に十分な光を照射することができない場合がある。【０００５】
また、コヒーレントな光であるレーザ光を患部に照射した場合、レーザ光が十分当たらない領域や、全く当たらない領域が生じるスペックルノイズが発生する可能性がある。光線力学的療法では、光化学反応を用いて癌を消滅させるので、レーザ光の当たらないところに癌細胞が残る可能性がある。【０００６】
また、従来の外科手術は患者の年齢やステージにもよるが、複数回行うことは難しく、癌が再発または転移した場合の治療は困難であったが、組織に針を刺し癌の組織に針を刺し、高圧の電流パルスを流して癌細胞にナノサイズの穴をあけて死滅させるナノナイフを用いた治療も行われるようになってきた。ナノナイフでは、複数回の施術が可能で患者の肉体的負担も比較的少ないという利点がある、しかし、高圧電流により、癌細胞だけでなく正常な細胞を死滅させる虞や、横隔膜等の筋肉麻痺が生じる虞があり、心肺に疾患のある患者に適用できないといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、腫瘍への穿刺及び腫瘍内部からのレーザ光照射を効率的に実施でき、かつレーザ光をより広範囲にムラなく照射することが可能な局所治療装置を提供することを目的とする。【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の１つの態様に係る局所治療装置は、
レーザ光源と、
複数の光ファイバが束ねられた略円筒状の光学部材から構成され、先端部が略円錐状に形成された穿刺照射部と、
一方の端面が前記レーザ光源に接続され、他方の端面が前記穿刺照射部に接続された光伝送部材と、
前記光伝送部材に振動を与える振動付与部と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、上記の態様では、腫瘍への穿刺及び腫瘍内部からのレーザ光照射を効率的に実施でき、かつレーザ光をより広範囲にムラなく照射することが可能な局所治療装置を提供することができる。この局所治療装置を用いることによって、複数回の施術が可能であり、更に、レーザ光を多方向にムラなく照射できるので、施術回数事態を少なくすることができ、癌の低侵襲性局所治療に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る局所治療装置の概要を示す模式図である。
【図２】穿刺照射部及び光伝送部材の接合構造のその他の例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態を説明する。各図面中、同一の機能を有する対応する部材には、同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示す場合があるが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態では前述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態ごとには逐次言及しないものとする。
【００１２】
（１つの実施形態に係る局所治療装置）
はじめに、図１及び図２を参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る局所治療装置の説明を行う。図１は、本発明の１つの実施形態に係る局所治療装置の概要を示す模式図である。図２は、穿刺照射部及び光伝送部材の接合構造のその他の例を示す模式的な断面図である。
【００１３】
本実施形態に係る局所治療装置２は、レーザ光源４と、複数の光ファイバが束ねられた略円筒状の光学部材から構成され、先端部６Ａが略円錐状に形成された穿刺照射部６とを備える。また、局所治療装置２は、一方の端面８Ａがレーザ光源４に接続され、他方の端面８Ｂが穿刺照射部６の他端の面６Ｂに接続された光伝送部材８と、光伝送部材８に振動を与える振動付与部１０とを備えている。
更に、局所治療装置２は、レーザ光源４及び振動付与部１０に電力を供給する電源と、レーザ光源４及び振動付与部１０を制御するための制御部２０とを備える。
【００１４】
本実施形態では、レーザ光源４、振動付与部１０及び制御部２０が局所治療装置２の筐体３０の中に配置されており、先端に穿刺照射部６が取り付けられた光伝送部材８が、筐体３０から外側に延びている。筐体３０から外側に延びる光伝送部材８の長さは、用途に応じて任意に定めることができる。
【００１５】
＜穿刺照射部及び光伝送部材＞
穿刺照射部６を構成する複数の光ファイバが束ねられた光学部材は、ファイバオプティカルプレート（Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｌａｔｅ：ＦＯＰ）とも称される。本実施形態で用いる光学部材は、直径が０．８ｍｍ〜２．０ｍｍ、長さが５ｍｍ〜１５ｍｍの略円筒形状を有し、多数の光ファイバが束ねられて形成されている。穿刺照射部６を構成する光学部材の寸法は、これに限られるものではなく、用途に応じてその他の任意の寸法を採用することができる。
【００１６】
このような光学部材を研削することにより、本実施形態に係る穿刺照射部６は、先端部６Ａが略円錐状に形成され、他端が円錐台状に形成されている。よって、他端は、他端の面６Ｂ（上面）及び他端の傾斜部６Ｃ（側面）で構成されている。他端の面６Ｂの外径は、光伝送部材８の他方の端面８Ｂの外径と一致している。
穿刺照射部６の両端の斜めに形成された領域では、各光ファイバのコア部分が外部に露出しているが、後述するように、他端の傾斜部６Ｃは遮光性を有する保護部材１２で覆われている。これにより、穿刺照射部６において、円錐状の先端部６Ａのみからレーザ光を出射できるようになっている。
【００１７】
本実施形態に係る穿刺照射部６では、略円錐状の先端部６Ａを有するので、腫瘍へ穿刺することができる。後述するように、穿刺照射部６に接続された光伝送部材８を振動させることによって、穿刺照射部６を振動させて、略円錐状の先端部６Ａを腫瘍へ突き刺し易くしている。更に、穿刺照射部６を振動させることにより、レーザ光照射時に生じるスペックルノイズを平均化することができる。
【００１８】
略円錐状の先端部６Ａの断面形状は、先端に向かって直線的に狭まった略三角形の形状の場合もあり得るし、先端に向かって曲線的に狭まった断面形状を有する場合もあり得る。更に、突き刺す機能に大きな影響を与えない範囲で、先端部をカットまたは丸く研磨してもよい。先端部６Ａを含む穿刺照射部６の外表面はコーティング層を有し、穿刺時の摩擦軽減と、穿刺照射部６の保護が図られている。これにより、穿刺照射部６を構成する光ファイバ束の先端の欠損等を未然に防ぐことができる。
【００１９】
レーザ光源４及び穿刺照射部６の間は光伝送部材８で接続されている。本実施形態では、光伝送部材８は、1本の光ファイバから構成されている。ここで用いる光ファイバは、シングルモードファイバもマルチモードファイバを適用することもできる。
光伝送部材８及び穿刺照射部６の間の接続は、図１に示すように、穿刺照射部６の他端の面６Ｂと、光伝送部材８の他方の端面８Ｂとが同心で付き合わされ、外側からの保護部材１２により固定された構造を有している。保護部材１２は遮光性を有し、穿刺照射部６の他端の傾斜部６Ｃは、保護部材１２で完全に覆われている。これにより、穿刺照射部６において、円錐状の先端部６Ａのみからレーザ光を出射できるようになっている。
【００２０】
例えば、保護部材１２として熱収縮フィルムを用いて、保護部材１２で覆った状態で穿刺照射部６及び光伝送部材８を位置合わせした後、保護部材１２を収縮させて固定することができる。その他、樹脂材料のコーティングにより保護部材１２を形成することもできる。また、固定部材を用いて、穿刺照射部６及び光伝送部材８を機械的に固定することもできる。  
【００２１】
更に、図２に示すように、穿刺照射部６の他端の面６Ｂに凹部を形成して、光伝送部材８をこの凹部に嵌合して接合することもできる。このとき、穿刺照射部６の他端の面６Ｂは遮光部材（層）１４で覆われている。これにより、略円錐状の先端部６Ａからのみレーザ光を出射できる構造が得られる。
【００２２】
図１及び図２の点線の矢印で模式的に示すように、レーザ光源４から出射されたレーザ光を、光伝送部材８を介して穿刺照射部６に供給した場合、略円錐状の先端部６Ａから、穿刺照射部６の光軸に対して、３６０度放射状にレーザ光を出射することができる。この場合、略円錐状の先端部６Ａの先端がなす角度θ（図１参照）によって、出射されたレーザ光の光軸方向への速度成分、及び光軸と直交する方向への速度成分の割合が異なってくる。また、先端部６Ａの先端がなす角度θは、腫瘍を突き刺す性能にも関連するため、先端がなす角度θは、３０度以上１２０度以下であることが好ましい。このような範囲の角度θを得ることにより、腫瘍へのスムーズな穿刺及び腫瘍内部からの効果的なレーザ光照射を両立させることができる。
【００２３】
＜レーザ光源＞
本実施形態では、波長が１０６４ｎｍ近傍の赤外線域のレーザ光を用いる場合や、波長が６０２〜６７０ｎｍの赤色光域のレーザ光を用いる場合を例示することができる。レーザ光源４は、用途や波長域に応じて、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、半導体レーザをはじめとする任意のレーザ発光装置を用いることができる。光線力学的治療法に用いる場合であれば、光感受性物質を励起するエネルギがあれば、基本的に、任意の波長のレーザ光を用いることができる。その場合のレーザ光源４の出力としては、２００〜６００ｍＷを例示できる。ただし、これに限られるものではなく、用途に応じて、任意の出力のレーザ光源を用いることができる。
【００２４】
また、照射するレーザ光の波長を変更可能なレーザ発光装置を用いることもできる。更に、連続的にレーザ光を出すＣＷレーザ（Continuous wave laser）だけでなく、断続的にレーザ光を出すパルスレーザを用いることもできる。
なお、本実施形態に係るレーザ光源４は、発光素子だけでなく、それに付随する光学系を含む場合もあり得る。
【００２５】
＜振動付与部＞
光伝送部材８を振動させる振動付与部１０として、本実施形態では、圧電素子(ピエゾ素子）、電歪素子、磁歪素子、超磁歪素子等を用いることができる。また、振動付与部１０として、偏心モータやリニアバイブレータを用いることもできる。振動付与部１０を振動させることにより、光伝送部材８の先端で繋がった穿刺照射部６を振動させることができる。この振動付与により、穿刺照射部６は、よりスムーズに腫瘍を穿刺することができ、レーザ光照射時に生じるスペックノイズの平均化を実現できる。
上記のように、筐体３０から外側に延びる光伝送部材８の長さは用途に応じて任意に定めることができるが、振動を穿刺照射部６に効率的に光伝送部材に伝える観点からは、光伝送部材８の長さはあまり長くならない方が好ましい。
【００２６】
振動付与部１０により、光伝送部材８、延いては穿刺照射部６を振動させる振動数としては、スペックルノイズを平均化させる観点では、穿刺照射部６の位置がずれればよいので、任意の振動数を用いることができる。一方、穿刺照射部６によるスムーズな穿刺を実現する観点では、振幅が５μｍ以上６０μｍ以下、振動数が１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００２７】
以上のように、振動付与部１０により、１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下の振動が光伝送部材８に付与される場合、レーザ光照射におけるスペックルノイズを平均化させ、穿刺照射部６によるスムーズな穿刺を実現できる。
【００２８】
（局所治療装置の使用方法）  
本実施形態に係る局所治療装置２を実際の治療に用いた場合の説明を行う。ここでは、がん患者に腫瘍親和性光感受性物質を投与し、光ファイバを通して患部にレーザ光を照射することにより腫瘍細胞を死滅させる光線力学的治療法に適用した例を説明する。
【００２９】
従来の光線力学的治療法では、内視鏡を用いて、体内の癌細胞の表面にレーザ光を当てて治療する方法であり、レーザ光を癌細胞の中に届けるものではなかった。特に、膵臓癌や肝臓癌などは臓器の内部にできるので、表面に出てきたときは転移や血管浸潤によって切除不能になるケースが多く見られた。
【００３０】
これに対処するには、光ファイバを癌細胞の中に入れて、癌細胞の内部側からレーザ光を照射することが有効である。これを実現するため、例えば、中空管の中に針を挿入して生体内へ穿刺した後、針を引き抜いて、中空管の中に光ファイバを挿入してレーザ光を照射することが考えられる。しかし、この治療方法では、中空管の中に針を挿入して引き抜き、再び中空管の中に光ファイバを挿入して引き抜くといった繁雑な作業を要する。また、この作業に伴って、生体を損傷する危険性も増大する。
【００３１】
一方、本実施形態に係る局所治療装置２を用いる場合には、先端部６Ａが略円錐状に形成された穿刺照射部６を用いて、癌細胞を突き刺すことができる。そして、穿刺照射部６の先端部６Ａから放射状にレーザ光を出射することにより、癌細胞の内部側からレーザ光を照射することができる。つまり、穿刺針自体がレーザ光を出射するので、上記の煩雑な作業か解消され、それに伴う生体を損傷する危険性も抑制できる。更に、本実施形態に係る局所治療装置２では、後述するように、レーザ光を多方向にムラなく照射できるので、施術回数事態を大幅に少なくできる。患者の負担を大幅に減らすことができる。
【００３２】
特に、光伝送部材８を介して穿刺照射部６を振動させながら突き刺すことにより、スムーズな癌細胞への穿刺が実現できる。
穿刺照射部６の先端部６Ａの光ファイバ束が円錐状であることから、ファイバ長は同心円状に異なっている。このことにより、異なるレーザ光の位相の重ね合わせ効果が生じて、スペックルノイズ低減効果が期待できる。これに加え、穿刺照射部６を振動させることにより、放射されるレーザ光のスペックルノイズを平均化し、癌細胞にムラなく光を照射することができる。
【００３３】
レーザ光を照射した場合に生じるスペックルには、レーザ被照射物の表面にできるスペックルと、レーザ被照射物から反射した光が網膜上で結像するときに発生するスペックルの２種類があり、人間が視認しているスペックルはこの２つの重ね合わせとなる。光照射による癌の治療に影響を及ぼすのは、前者のレーザ被照射物の表面にできるスペックルであり、癌細胞の集合体である腫瘍表面の凹凸のスケールを考慮すると、１つの癌細胞の大きさと考えられる10μｍ程度よりも大きいスペックルノイズがレーザ被照射物の表面に生じる可能性が高い。よって、レーザ光が照射されず癌細胞が残る可能性がある。
本実施形態に係る局所治療装置２を用いた場合には、穿刺照射部６の円錐状の先端部６Ａによるスペックルノイズ低減効果、及び振動によるスペックルノイズの平均化の相乗効果で、１０μｍ程度の癌細胞にもムラなくレーザ光を照射することができる。
【００３４】
スペックルノイズのキャンセリングについては、位相重ね合わせ効果の他に波長重ね合わせ効果によっても可能であることが知られている。よって、複数のレーザ光源を用いて、穿刺照射部から出るレーザ光の波長を場所によって変えていき、重ね合わせることでスペックルをキャンセルすることも可能である。また、スペックルノイズのキャンセリングは、異なる照射角度の重ね合わせ効果によっても可能である。複数の穿刺照射部から光を照射するため、異なる照射角度の重ね合わせ効果によるキャンセリングも期待できる。
また、パルスレーザは広い波長分布を持つため、パルスレーザを用いた場合には、波長重ね合わせ効果によるキャンセリングも期待できる。
【００３５】
以上のように、穿刺照射部の先端部を円錐状にすることによる「異なる位相の重ね合わせ効果」及び振動による「ノイズ平均化効果」に加え、複数のファイバから照射することによる「異なる照射角度の重ね合わせ効果」や「異なる波長の重ね合わせ効果」により、スペックルノイズのキャンセリングを効果的に実施できる。
【００３６】
以上のように、光ファイバ束から構成される穿刺照射部６の先端部６Ａが円錐状に形成されているので、癌細胞に突き刺すことができるともに、スペックルノイズ低減効果も奏する。これに加えて、穿刺照射部６を振動させることにより、スムーズな癌細胞への穿刺が実現できるとともに、スペックルノイズを平均化し、癌細胞にムラなく光を照射することができる。
【００３７】
従って、腫瘍への穿刺及び腫瘍内部からのレーザ光照射を効率的に実施でき、かつレーザ光をより広範囲にムラなく照射することが可能な局所治療装置を提供することができる。
特に、穿刺照射部６において、略円錐状の先端部６Ａのみから光が出射されるので、効率的なレーザ光照射が実現できる。
【００３８】
本実施形態に係る局所治療装置では、ナノナイフと同様に複数回の施術が可能であり、更に、レーザ光を多方向にムラなく照射できるので、施術回数事態を少なくすることができる。よって、癌の低侵襲性局所治療に大きく貢献することができる。
【００３９】
また、レーザ光源４からパルスレーザ光が出射される場合、パルスレーザのパルス幅によるインターバルが、振動付与部１０により付与する振動の振動数と一致した場合、スペックルノイズがあまり低減できない可能性がある。よって、スペックルノイズ低減効果が弱まらないように、パルスレーザのパルス幅及び振動付与部１０により付与する振動の振動数を調整することが好ましい。 
【００４０】
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【符号の説明】
【００４１】
２    局所治療装置
４    レーザ光源
６    穿刺照射部
６Ａ  先端部
６Ｂ  他端の面
６Ｃ  他端の傾斜部
８    光伝送部材
８Ａ  一方の端面
８Ｂ  他方の端面  
１０  振動付与部
１２  保護部材
１４  遮光部材（層）
２０  制御部
３０  筐体
【要約】
腫瘍への穿刺及び腫瘍内部からのレーザ光照射を効率的に実施でき、かつレーザ光をより広範囲にムラなく照射することが可能なように、レーザ光源４と、複数の光ファイバが束ねられた略円筒状の光学部材から構成され、先端部６Ａが略円錐状に形成された穿刺照射部６と、一方の端面８Ａがレーザ光源４に接続され、他方の端面８Ｂが穿刺照射部６に接続された光伝送部材８と、光伝送部材８に振動を与える振動付与部１０と、を備えた局所治療装置２を提供する。【図１】
0006419363.tif 000002
【図２】
0006419363.tif 000003