(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標組織上に注がれるパルスレーザー照射を発生する処理装置（１）と、
前記目標組織から生じる圧力振幅（圧力トランジェント）を検出する検出装置（４）と、
前記検出装置（４）により検出された圧力振幅を評価する評価装置（５）と、
前記評価された圧力振幅に依存して前記処理照射を制御する制御装置（６）とを備え、
前記評価装置（５）は、前記目標組織において組織変化を生じない第１時間Δｔ１に続く第２時間Δｔ２において、組織変化、特に組織凝固に対して適合され、
第２時間Δｔ２内で測定された圧力振幅の平均変化ｆ（ｔ）の関数ａ＊ｍ（ｔ）からの偏差を決定し、
前記偏差が所定の値に達する時間ｔｉの時点を決定し、
前記決定された時間ｔｉの時点に依存して、第２時間Δｔ２に続く第３時間Δｔ３に対する処理照射パラメータを予め決定し、
前記ｍ（ｔ）は、前記第１時間Δｔ１の間に測定された圧力振幅の平均時間変化の公知な曲線特性を表し、ａは、Δｔ１の終了で適合操作の適合条件ｆ（ｔ）＝ａ＊ｍ（ｔ）から決定されることを特徴とする生体組織、特に生活組織の処理装置。
【請求項２】
前記制御回路（６）は、前記処理照射の各パルスの時間及び／又は出力を制御するよう適合されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記評価装置（５）は、関数ｆ（ｔ）の曲線変化ｍ（ｔ）が保存される、メモリを備え、または、メモリに連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記評価装置（５）は、第３時間Δｔ３における処理パラメータを予め決めるために経験的に確認されたデータが保存される、メモリを備え、または、メモリに連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
一定に維持された前記処理照射の出力をともなう第３時間Δｔ３における照射時間は、第２時間Δｔ２の期間に比例することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記処理装置（１）に加え、前記処理照射の場合よりも低エネルギーかつ短パルス時間の目標組織に注がれる追加パルス測定照射を発生する測定レーザー装置（２，３）を備え、前記検出装置（４）は、前記処理照射により誘起され、前記目標組織から生じる圧力振幅を検出するよう適合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記検出装置（４）は、前記処理照射により誘起され、前記目標組織から生じる圧力振幅を検出するよう適合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記処理装置の周波数は少なくとも１００Ｈｚであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
眼底、特に網膜色素上皮において光凝固を実行する形態であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー照射を用いた生体組織、特に生活組織の処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に網膜疾患の場合の眼底への治療上のレーザー適用が網膜における光凝固術に利用されることは公知である。パルス処理照射が緑波長領域であるレーザーは主に光凝固術における処理レーザーとして用いられる。この照射は眼底層において特に強く吸収される。固体レーザー、例えば波長５３２ｎｍの周波数逓倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザーは頻繁に使用される。５１４ｎｍのアルゴンイオンレーザーも頻繁に用いられる。この場合に用いられるレーザービームは目標組織を５０〜５００μｍの大きさにする。レーザー出力レベルは数百ｍＷに及び、５０ｍｓ〜５００ｍｓの照射時間が用いられる。糖尿病性網膜症の場合には、網膜黄斑の切除とともに、数百の広い領域を１０００を超える凝固箇所に処理する汎網膜光凝固が用いられる。また、光凝固は網膜円孔及び網膜剥離に用いられる。この場合、網膜損傷の周辺領域において、網膜と目の背面とが瘢痕化により接合される。
【０００３】
従来、投薬のためには、経験値に基づいて処理パラメータが設定されていた。しかしながら、眼内の色素沈着が異なるため、光凝固操作において生じる温度は上下に大きく変動する。
【０００４】
特許文献１は、レーザー照射を用いた生体組織、特に眼底での処理における温度測定を開示している。この場合、パルス処理照射の各パルス間に、処理照射におけるよりも短パルス時間かつ低エネルギーレベルの追加照射パルスが目標組織上に注がれる。この場合に生じる組織膨張及び収縮現象は、検出可能な双極性圧力波を発生する。これらの測定された圧力トランジェントは、照射処理間の対応温度を確認するために、Grueneisen校正曲線及び校正温度の助けを借りて用いられる。
【０００５】
完全な自動化オンライン及びコンピュータ制御モードの治療の間における光学特性の変化態様に関する特に確認された特性曲線との比較によってさらなる処理工程を制御するために、目標組織の光学特性の測定値として目標組織に生じた圧力トランジェントを用いることも公知である（例えば特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、光凝固においては、目標組織の初期変性で組織特性が変化し、これにより、測定照射により誘起された圧力振幅にも影響が及ぼされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１２７９３８５Ａ１号
【特許文献２】独国特許出願公開第１９９１６６５３Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、処理照射の制御を改良する本明細書の冒頭に記載された種類の態様を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の生体組織、特に生活組織の処理装置は、目標組織上に注がれるパルスレーザー照射を発生する処理装置（１）と、前記目標組織から生じる圧力振幅（圧力トランジェント）を検出する検出装置（４）と、前記検出装置（４）により検出された圧力振幅を評価する評価装置（５）と、前記評価された圧力振幅に依存して前記処理照射を制御する制御装置（６）とを備え、前記評価装置（５）は、前記目標組織において組織変化を生じない第１時間Δｔ１に続く第２時間Δｔ２において、組織変化、特に組織凝固に対して適合され、第２時間Δｔ２内で測定された圧力振幅の平均変化ｆ（ｔ）の関数ａ＊ｍ（ｔ）からの偏差を決定し、前記偏差が所定の値に達する時間ｔｉの時点を決定し、前記決定された時間ｔｉの時点に依存して、第２時間Δｔ２に続く第３時間Δｔ３に対する処理照射パラメータを予め決定し、前記ｍ（ｔ）は、前記第１時間Δｔ１の間に測定された圧力振幅の平均時間変化の公知な曲線特性を表し、ａは、Δｔ１の終了で適合操作の適合条件ｆ（ｔ）＝ａ＊ｍ（ｔ）から決定されることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、この目的は請求項１の態様を備えた装置により達成される。
【００１１】
本発明においては、装置には、目標組織へ注ぐパルス処理照射、好ましくはレーザー照射の発生装置が備えられる。目標組織から生じる圧力振幅を検出する検出装置も備えられる。これらの圧力振幅は、少なくとも１００Ｈｚの周波数の処理照射により誘起される。目標組織に注がれる追加パルス測定照射を発生する、処理照射の場合よりも低エネルギーかつ短パルス時間の測定レーザー装置を追加的に提供することも可能である。この場合、検出装置は、測定照射により誘起され、目標組織から生じる圧力振幅を検出するのに好適である。検出装置により検出された圧力振幅を評価する評価装置、及び、評価された圧力振幅に依存して処理照射を制御する制御装置も備えられる。
【００１２】
処理照射、特にレーザー照射による目標組織の処理においては、目標組織における第１加熱時間Δｔ１の間に、組織に変化は生じない。この第１時間の期間は例えば２０〜５０ｍｓとすることができる。
【００１３】
処理照射による処理の間においては、欧州特許出願公開第１２７９３８５号により公知なように、追加パルスレーザー照射とともに照射が実行されることが好ましい。この場合に生じる圧力振幅は、関数ｆ（ｔ）にしたがって期間Δｔ１の間に平均して時間ｔを増加する。
【００１４】
関数ｍ（ｔ）は、組織に変化のない組織加熱相の間における平均圧力振幅の時間的変化の基礎的な曲線特性を表している。関数ｍ（ｔ）は公知であり（Jochen Handulla及びRalf Brinkmann著、「Nicht-invasive Echtzeit-Temperaturbestimmung w▲a▼hrend Laserbehandlungen an der Netzhaut des Auges: Photonic」２００７年２月、第４２〜４６ページ）、誤差関数に基づいている。これは短時間で異なる簡単な関数と良好に近似することができる。関数ｍ（ｔ）は評価装置のメモリ又は評価装置に連結されたメモリ内に保存することができる。
【００１５】
式（ｆ（ｔ）＝ａ＊ｍ（ｔ））における適合ファクタａは、測定以前には知られておらず、一般に各照射位置ごとに異なっている。適合ファクタａはプローブレーザーエネルギー及び照射される領域の色素沈着に依存し、眼内の音の伝播、網膜での音響インピーダンスジャンプ、音響トランスデューサー形状及び感度、シグナル増幅等と同等である。
【００１６】
各照射位置においては、時間Δｔ１において測定された圧力振幅の平均変化ｆ（ｔ）は、適合条件ｆ（ｔ）＝ａ＊ｍ（ｔ）にしたがって、この場合に生じる適合ファクタａと適合する。したがって、関数ａ＊ｍ（ｔ）は、第１時間に続く時間領域Δｔ２内で得られる。
【００１７】
Δｔ２においては、時間ｔにおける各時点で、測定された圧力振幅における平均変化を表す現在一般的な測定データ関数ｆ（ｔ）と関数ａ＊ｍ（ｔ）との関係が形成される。測定データノイズによって、現在一般的な測定データ関数ｆ（ｔ）の平均値（例えば１０測定値の平均値）は、関数ａ＊ｍ（ｔ）に、例えばＶ（ｔ）＝ｆ（ｔ）／［ａ＊ｍ（ｔ）］として好都合に関連する。
【００１８】
組織、特に組織凝固の変化に対しては、現在の測定値ｆ（ｔ）における関数からの所定の偏差Ｖ＊が第１時間に続く第２時間Δｔ２において生じる（例えば２０％すなわちＶ＊＝０．８）ように評価装置が設計されている。本発明によれば、このような時間Δｔ２の間のかなり大きな偏差は、組織変化が以前に短時間で生じたことを示している。以前の照射の継続は、さらに深刻な組織損傷を確実に発生させてしまう。
【００１９】
特に、照射が継続された場合における組織変性の実行速度は、検出偏差Ｖ＊が生じる（すなわちＶ（ｔｉ）＝Ｖ＊）時間ｔｉの時点から推定される。第２時間に続く第３時間Δｔ３の処理照射の照射パラメータは時間ｔｉの時点からもたらされる。これらは以前に経験的に得られたデータから供給される。この経験的に確認されたデータは評価装置のメモリ又は評価装置に連結されたメモリ内に保存される。
【００２０】
処理照射を制御するための制御回路は、処理照射の各パルスの時間及び／又は出力を制御するよう適合されている。一定に維持された照射出力をともなうΔｔ３の時間は、時間ｔｉ又はΔｔ２の時点から決定され、例えばΔｔ３の時間がΔｔ２の時間に比例して選択される。Δｔ２が短ければ短い程、対応するΔｔ３も短くなる。
【００２１】
評価装置は、関数ｍ（ｔ）の対応メモリ及び特に第３時間における処理照射の制御に要求される経験的に確認されたデータを備えたコンピュータ制御評価装置の形態であることが好ましい。これは、適用される処理時間に対するデータ及び／又は処理照射に対する適用される出力を含む。本発明は、処理照射の制御のための測定圧力トランジェントを用いることもできる。特に温度に対する校正又は標準化あるいは他の参照値を必要とはしない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の実施形態の操作モードを説明する曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
模式的なブロック回路図の形態の図１は処理装置の一実施形態を示している。これは、緑波長領域における、例えば５３２ｎｍの波長のパルス処理照射を出射する処理レーザーを備えた処理レーザー装置１を含む。この目的のために、例えば周波数逓倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザーが用いられる。５１４ｎｍの波長のパルス処理照射を出射するアルゴンイオンレーザーも好適である。目標組織上に投射される処理ビームのスポットサイズは１０μｍ〜１０００μｍとすることができる。各照射パルスの照射時間は３０ｍｓ〜５０ｍｓ又はそれよりも長くすることができる。レーザー出力は、３０ｍＷ〜１０００ｍＷで実施されるように各処理にしたがって選択される。
【００２４】
図示された装置にはさらに２つの測定レーザー装置２及び３が含まれる。測定レーザー装置２は、緑波長領域における、例えば５３２ｎｍの波長のパルス測定レーザー照射を出射する測定レーザーを含む。この測定レーザー照射は、光学カプラー７により処理レーザー照射のビーム経路内で合流される。第２測定レーザー装置３は、赤外領域における、例えば１０６４ｎｍの波長のパルス測定照射を出射する測定レーザーを含む。この測定照射は、光学カプラー８により処理照射のビーム経路内で合流される。２つの測定レーザーのパルスエネルギーは、処理照射のものよりも顕著に小さく、一般的には数μＪである。パルス時間も少なくとも１００回までの処理照射のものよりも少ない。
【００２５】
既に前記したように、測定レーザー装置２及び３の２つの測定照射は処理レーザー装置１から光ファイバを通過する処理照射経路内で光学カプラー７及び８により合流される。処理照射及び測定照射は、通常の光ファイバ１０によりスリットランプ光学手段９内に通され、そこから眼底、例えば目１１の網膜に向けられる。これにより、処理照射及び２つの測定照射が同一スポットで網膜の目標組織上に投射される。しかしながら、完全に分離したビーム経路及び目の異なるスポット直径に対しても同様に用いることができる。
【００２６】
２つの測定照射により投射された圧力波は検出装置４により検出及び測定される。検出装置４はコンタクトレンズにより角膜上に適合される。欧州特許出願公開第１２７９３８５Ａ１号には、使用可能な様々な検出装置が記載されている。
【００２７】
２つの測定レーザー装置に代えて、１つの測定レーザー装置だけを用いることもできる。また、２つ以上の測定レーザー装置を用いることもできる。
【００２８】
測定レーザー装置を用いず、すなわち処理レーザー照射１のみでの操作も可能である。この場合、処理照射の周波数は、評価可能な圧力振幅が検出装置４により検出されるように選択される。この場合、処理照射の周波数は少なくとも１００Ｈｚである。次いで、目標組織において照射により投射された圧力振幅は、その評価のために検出装置４により検出される。
【００２９】
検出装置４により測定された圧力振幅（圧力トランジェント）は評価装置５に通され、後述されるように評価される。次いで、処理レーザー装置、特に処理レーザーの制御は、評価にしたがって制御装置６により実施される。
【００３０】
評価装置５及び制御装置６の両者はコンピュータ制御モードで操作され、コンピュータ１５内で実行される。
【００３１】
図２においては、２つの測定照射により誘起された圧力振幅の変更例が秒単位の時間ｔに対して示されている。熱電膨張の温度依存性によって、各測定レーザー及び処理レーザーの一定のパルスエネルギーをそれぞれ有する緑波長領域において誘起された圧力トランジェント及び赤外波長領域において誘起された圧力トランジェントの両者に対して圧力振幅が上昇している。組織凝固を誘発する処理レーザー出力、例えば１８０ｍＷのレーザー出力を用いた場合に、未だ光凝固を生じていない第１時間Δｔ１内で誘起圧力トランジェント１３及び１４の両者に対する実質的に同一な圧力上昇が生じている。圧力トランジェント１３は緑誘起圧力トランジェントであり、圧力トランジェント１４は赤外誘起圧力トランジェントである。
【００３２】
凝固の開始においては、緑誘起圧力振幅の変化は平坦であり、一方、赤外誘起圧力振幅は上昇し続けている。この２つの圧力曲線における異なる変化は、赤外測定照射が緑測定照射よりも基底層内に深く浸透することに起因するものである。網膜色素上皮に強く吸収される緑光線に対しては、目標組織内への吸収を低減する網膜及び網膜色素上皮において進行中の凝固とともに散乱が増加する。赤外においては、この効果も生じるが、高波長のため脆弱化される。しかしながら、低減された光子の平均経路長に起因して、脈絡膜において全体が増加される吸収によって過補償される。組織の光凝固の開始は、相転移無しに圧力変化及び期待された圧力形態からの偏差を引き起こす。この挙動は、可能な限り単純なアルゴリズムを有する関数ａ＊ｍ（ｔ）が第１時間Δｔ１の間の測定データにおける現在の測定データ圧力変化に適合される本発明によって利用される。曲線１２は、処理照射を制御するためにも利用される関数を表している。第１時間Δｔ１は、照射組織に変化がない程度に短くなるように選択される。この時間は、例えば２０〜５０ｍｓとすることができる。
【００３３】
第１時間Δｔ１において測定レーザー照射により誘起された圧力トランジェントに対する測定データにおける平均変化ｆ（ｔ）は、適合条件ｆ（ｔ）＝ａ＊ｍ（ｔ）にしたがって可能な限り単純なアルゴリズムに適合される。これは複合イメージングアルゴリズムを用いてもよいことが認識されるであろう。現在の測定データ関数ｆ（ｔ）及びａ＊ｍ（ｔ）の変化は、各目標組織での処理照射の間に確認される。
【００３４】
第１時間に続く第２時間Δｔ２においては、例えば緑誘起圧力トランジェントの平均測定値ｆ（ｔ）と符号１２で図２に示された関数ａ＊ｍ（ｔ）との関係Ｖが、それぞれの時点で形成されている。時間ｔｉの時点における関係ＶがＶ＝１とは異なり、予期された関係値、例えば２０％（０．２）よりも大きい場合に、第２時間Δｔ２が終了する。
【００３５】
時間ｔ１の時点で開始する第３時間Δｔ３においては、以前に経験的に確認されたデータを利用することもできる。これは、特に第３時間Δｔ３の期間を計算するためのデータ或いは予め選択された凝固強度のための処理照射の出力変更データを含む。
【００３６】
例えば一定に維持された処理照射出力をともなう第３時間における照射時間は、第２時間Δｔ２の期間又は時間ｔｉの時点に比例するように選択される。
【００３７】
適合条件に用いられる関数ｍ（ｔ）はコンピュータ１５のメモリに保存される。関数ｍ（ｔ）は、照射位置での温度関数である圧力振幅の増加が二次多項式に対する良好な近似として記載された態様に基づいている。処理照射にともなう温度上昇の時間についての進展は、熱拡散評価に対する解決策としての誤差関数から理論的に得られる（Jochen Kandulla及びRalf Brinkmann著、「Nicht-invasive Echtzeit-Temperaturbestimmung w▲a▼hrend Laserbehandlungen an der Netzhaut des Auges: Photonic」２００７年２月、第４２〜４６ページ）。
【符号の説明】
【００３８】
１  処理レーザー装置
２  測定レーザー装置
３  測定レーザー装置
４  検出装置
５  評価装置
６  制御装置
７  カプラー光学手段
８  カプラー光学手段
９  スリットランプ装置
１０  光ファイバ
１１  目
１２  適合関数
１３  緑誘起圧力トランジェント
１４  赤外誘起圧力トランジェント
１５  コンピュータ
【図１】
0005202739.tif 000002
【図２】
0005202739.tif 000003