(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源（１０）を用いて組織をレーザ切除する装置であって、その出力が光ファイバ（１）の第１の端部に供給され、
光ファイバ（１）の自由端から放射される光エネルギーが組織（１１）に向けられることで、組織の切除が行われ、
光ファイバの自由端が、刺入式に組織内へ挿入可能な、事実上円筒形のスリーブ（３）によって間隔をおいて取囲まれ、該スリーブがレーザ光を事実上透過する材料からなり、
光ファイバ（１）の自由端に、光ファイバから放射される光線を偏向するための光線偏向装置（２，３）が設けられている形式のものにおいて、
前記光ファイバの自由端が、鋭角を有する円錐形尖端（２）によって形成されており、
前記光線偏向装置（２，３）が、鋭角を有する円錐形尖端（２）と、スリーブ（３）と、円錐形尖端（２）およびスリーブ（３）間の中間スペースに充填される媒体とによって形成されており、
前記光線偏向装置が（２，３）が、光エネルギーを円板状または環状の区域（５）に縦軸線に対し角度をなして出射することを特徴とする、レーザ光源を用いて組織をレーザ切除する装置。
【請求項２】
縦軸線に対する前記角度が約40°〜140°の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載された装置。
【請求項３】
縦軸線に対する前記角度が約90°であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された装置。
【請求項４】
前記スリーブが、その自由端に、組織内への挿入を容易にする尖端（６）を有することを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項５】
前記尖端（２）の尖端角度が実質的に85°であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか1項に記載された装置。
【請求項６】
前記環状または円板状の区域（５）内へ放射される光線が、実質的に20°の広がり角度を有することを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項７】
前記スリーブの直径が0.5〜3mmの範囲、好ましくは2mmであることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項８】
前記レーザ光源が、実質的に2120nmの波長を有するHo：YAG-パルスレーザであることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項９】
前記レーザ光源が、実質的に2010nmの波長を有するTm：YAG-パルスレーザであることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項１０】
前記レーザ光源が、1064〜1440nmの範囲の波長を有するNd:YAG-パルスレーザであることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項１１】
前記レーザ光源が、実質的に2940nmの波長を有するEr:YAG-パルスレーザであることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された装置。
【請求項１２】
前記レーザ光源が、1〜5Jの範囲の、好ましくは2Jのパルス当りエネルギーと、2〜10Hzの範囲の、好ましくは5Hzのパルス繰返し周波数とを有することを特徴とする、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、請求の範囲の請求項１の前提部分に記載の種類の方法と装置に関するものである。
この方法または装置は、特にレーザによる前立腺切除用のものであるが、同じように、例えば腎臓、肝臓、子宮等の良性および悪性の腫瘍の治療にも好適である。
良性の前立腺過形成（BPH、前立腺良性肥大）は、既に５０歳代の男性の約５０％に見られ、８０歳を超えた男性では発症率が９５％に達している。苦痛状態はさまざまで、個人差が大きい。尿線の勢いが弱くなり、排尿開始から完全な尿閉までが長引き、そのほかに、日中や、特に夜間の尿意逼迫の頻度が高くなる。
この疾患を特徴づけるこれら３つの複合的な肥大-閉塞症状には、相関関係が認められない。
この理由から、治療には多数の選択肢がある。言うまでもなく、症状が寛解が第一であるが（患者は、これらの症状に苦しんでいる訳であるから）、医学的観点からは、原因の治療により閉塞の除去と前立腺の縮小を行うことが必要かつ望ましい。このため、しばしば何年にもわたる薬剤治療に失敗したあげくに、相変わらず手術治療を実施することが、「黄金」の標準とされている。手術治療は切開手術により行うことができ（腺腫瘍の摘出）、通例は前立腺の尿道経由切除（TURP、「削取り」）である。その場合、増殖組織は、膀胱鏡内に組込まれた高周波切断ループによって尿管を介して一片一片完全に除去される。
この方法は、危険を伴い、複雑で、副作用が避けられないため、近年、数多くの「最小侵入（minimal-invasive）」療法が一般的になってきた。これらの方法では、たいていの場合、BPHを熱によって破壊しようとする。その目的で、種々のエネルギー源（とりわけマイクロ波、無線周波、近赤外線域の波長を有するNd:YAGおよびダイオード・レーザ、集束超音波、高周波電流、ジャケット加熱導体）および適用方式（直腸経由、尿道経由、刺入すなわち間質式）が考えられた。熱による破壊の場合には、凝固法（例えばTUMT＝尿道経由マイクロ波加熱療法、VLAP＝レーザによる前立腺の目視切除、ILK＝レーザによる刺入凝固、TUNA＝針による尿道経由切除、HIFU＝高強度集束超音波）、または蒸発腐食法（例えばTUEP＝前立腺の尿道経由蒸発腐食、接触レーザ蒸発腐食、TVP＝前立腺の尿道経由電気蒸発腐食）を利用できる。これら多くの競合する概念が示しているのは、欠点のない概念は存在しないということである。
前立腺の凝固は、エネルギーを尿道経由で、または刺入式に適用することで行われる。尿道経由適用の場合、通例、エネルギーを指向させて（例えば放射が偏向されるレーザ・光ファイバ）、または無指向で（例えばマイクロ波アンテナ）放射するアプリケータが前立腺尿道内に挿入される。尿道の冷却には制限があるため、通例、尿道が損傷される。熱により損傷された（壊死した）組織は、その部位に残される。壊死した組織は、数日後から数週間ないし数カ月にわたり剥落し、尿と共に排出される。下の組織は傷が治癒して正常になる。凝固法の主な利点は、無出血な点であり、主な欠点は、治療後にカテーテルを介して導尿を行う必要がある点である。それというのも、加熱に伴う浮腫性腫脹と当該部位に残される硬化した凝固組織とにより、排尿が妨害され、しばしば尿閉にも至り、尿閉が十分に組織の剥落が進むまで続くからである。次に説明する刺入凝固法に比較しての相対的な欠点は、組織の剥落により刺激症状（例えば痛みを伴うことや、強迫的な尿意逼迫）を発症させ、内外の括約筋を損傷する比較的大きな危険を伴うことがある点である。
刺入凝固法には、このような欠点は無い。刺入凝固法の場合は、アプリケータ（例えばレーザ・光ファイバ、無線周波アンテナ、ジャケット加熱導体）が、直接に組織内へ（尿道または会陰部の皮膚を通して）穿刺されるか、またはエネルギーを放射することで（例えば集束超音波を経皮的または直腸経由で前立腺内へ放射するか、または尿道内に十分に冷却して挿入されたアンテナを介して尿道経由で放射する）、過形成された前立腺葉内に凝固が生じ、しかも周囲器官または尿道は傷害を受けない。この技術の場合も、事実上出血の危険はなく、その他手術の場合の危険もないが、同じように、前立腺内部の壊死組織が除去されて十分な収縮が生じるまで（数週間から数カ月）、カテーテルを介して処置後の導尿を必要とする欠点がある。
蒸気腐食法（レーザまたは高周波電流による）の場合には、破壊された組織の即時除去により、前記欠点を回避することが試みられる。蒸気腐食法の主な欠点は、十分な量を除去するのに長時間を要することだが、TURPに典型的な、例えば出血を併発する危険もある。尿道経由の凝固の場合同様、蒸気腐食は、尿道経由で尿道を損傷させながら行われ、内外括約筋の損傷の危険を伴う。
蒸気腐食法では、前立腺の尿道経由切除法を大幅に模倣する傾向が見られる。TURの危険、併発症、副作用の除去が望まれるが、また熱による凝固法の主な欠点や、カテーテルによる長期の導尿の解消も望まれている。
この結果、必要とあれば、蒸気腐食法の欠点、すなわち長時間を要する欠点をも除去する技術が求められてきた。このことから、近年、事実上従来のTURPの変更態様をなす新たな切除技術（例えば新型の高周波発生器または比較的大型の切断ループによる）が誕生した。これと関連して、レーザ・光ファイバが、前立腺の尿道経由切除のため接触子内に用いられる方法も開発され、その場合には、とりわけ、いわゆる前立腺ホルミウムレーザ切除（HoLRP）用のホルミウム：YAG-レーザが用いられる。しかし、この方法の欠点は、高いレーザ出力（約60W）を要し、それに関連して誤適用時に危険が生じる点、加えて、その種の機器の価格が高い点である。
ＷＯ９３／０６８８８には、歯の歯根管の治療に適したレーザ装置が説明されている。この場合、レーザ光の照射は環状に行われ、尖端（apikal）照射は避けられている。その目的のために、銀製ミラーが使用されるか、または光ファイバの外側部分が特殊な形状に構成されている。
この装置の欠点は、レーザ光の偏向のため、付加的に反射用または屈折用の材料が必要とされ、かつ例えばBPHの治療の際に必要とされるような刺入使用が不可能な点である。
米国特許第５４８６１７１号明細書には、レーザ光の単方向偏向が可能なレーザ装置が開示されている。この場合、偏向は、付加的な反射用材料なしで、光ファイバのクオーツ材料と、光ファイバを取囲む透明なスリーブと、光ファイバおよびスリーブ間に充填された媒体との特性によって行われる。この装置の欠点は、この装置が、刺入使用はできず、大きな容積の組織破壊が可能ではない点にある。
米国特許第４８７８７２５号明細書に説明されているレーザ装置の場合は、レーザ光が、光ファイバの入力端面に対し直角の平面に対して予め定められた角度で入力されることで、前方向きの円錐形区域内の反対側光ファイバ自由端から放射される。この自由端の周囲には光透過性キャップを配置しておくことができ、このキャップが、光ファイバ自由端と共に空気を充填された空隙を取囲んでいる。これによって、円錐形のレーザ光の一部が更に偏向されるが、このレーザ光は、大きな体積にわたって分散される結果、エネルギー密度は比較的僅かである。
ジョンソンほかによる刊行物『前立腺レーザ刺入切除法』（Interstitial Laser Prostatectomy）により、請求の範囲の請求項１の前提部分による方法または装置が公知である。しかし、この方法または装置の場合には、直径600μmの光ファイバが使用され、その端区分が20mmの区間にわたって研磨されていることにより、この区間で光エネルギーが半径方向に、全体として円筒形に出射される。光ファイバは、1.8mm直径の透明の保護被覆を有している。
米国特許第５３５４２９３号明細書には、中空スペースの内壁を照射する措置が記載されている。言い換えると、この装置は、本発明の意味での刺入式挿入を行うものではない。その装置は、中空スペースの全内壁にわたり出来るだけ一様な光またはエネルギーの分配を可能にしようとするものである。この目的のため、光ファイバの円錐形尖端が、これを取巻く吸出入可能なカテーテル区域と協働することにより、所望の球形または楕円形にエネルギーが放射される。
米国特許第５３１２３９２号明細書は、同じようにレーザ光による組織切除の方法に関するものである。この場合も、光ファイバが散乱ないし拡散形式でエネルギーを放射する。
本発明の根底をなす課題は、簡単かつ迅速に実施可能な方法と、冒頭に挙げた形式の、レーザによる組織切除用の簡単な構成の装置を得ることであり、しかも、その方法および装置により、組織の直接切除が、出来る限り併発症発症の恐れが少なく、比較的低いレーザ出力と機器価格で実現可能にすることにある。
この課題は、請求の範囲の請求項１に挙げられた特徴により解決された。
本発明の好適な構成およびこのほかの構成は、各従属請求項から明らかとなろう。
本発明の方法と装置の構成によれば、公知の切除技術の欠点（例えば出血）や、組織の蒸気腐食法および凝固法の欠点（例えば前立腺組織の場合は、処置後の長期間のカテーテル使用）を除去することができる。
本発明による方法または装置では、明確に定められた部位および量の組織の刺入切除が、隣接する十分な広さの凝固をもって達せられ、この凝固により確実に出血が防止される。
本発明による方法または装置の場合、円形放射式の特殊光ファイバを有する刺入アプリケータを介して、波長2120nm（「中間」赤外線域）の例えばホルミウム（Ho）：YAG-パルスレーザの照射が、刺入（すなわち組織内へ）適用される。組織切除用の閾値を超える場合は、他の光源（レーザ）に適したパラメータ（波長1000〜3500nm、パルス持続時間50〜1000μs、パルス当りエネルギー（すなわち1パルス当りのエネルギー）1〜6J）で組織に対する所望の効果を得ることもできる。その種のレーザの例は、Tm:YAG-レーザ、Nd:YAG-レーザ、Er:YAG-レーザであるが、これだけにとどまらない。
環状または円板状の範囲にレーザエネルギーを本発明により集中させることにより、エネルギー密度、出力密度のいずれについても、中間出力クラスの市販レーザで切除閾値を超えることができる。
この目的のために、本発明によるアプリケータの光ファイバは、組織内へ穿刺される自由端区域に光線偏向手段、好ましくは円錐形に構成された尖端を有しており、しかも、この円錐形尖端を有する自由端がレーザ光透過性のスリーブ内に配置され、スリーブが自由端と間隔をおいて取囲み、光ファイバの自由端とスリーブ内周との間に中間スペースが形成されるようになっている。この中間スペースには、空気または別の気体、つまり媒体を充填可能であり、この媒体が、円錐形先端と媒体との界面で、レーザ光を光ファイバ軸線に対して40°〜140°の角度、好ましくは約90°の角度で屈折する特性を有している。このようにして得られる円板状または環状の照射区域は、横断面が、光ファイバ軸線のどの側でも光ファイバから円錐形に拡大されており、前記照射区域に対し、ほとんど全レーザエネルギーが集中される。
スリーブは、光ファイバ自由端に適当な手段、例えば接着剤を用いて固定しておくことができる。そのさい、この接着は、先端から後方へ十分な間隔をおいて行なうようにする。
以下で、図面につき本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は光ファイバの自由端を取巻くスリーブを有するアプリケータの一実施態様の概略図である。
図２は、レーザエネルギー強度と光ファイバ縦軸線に対する角度との関係を示す線図である。
図３は図１に示した刺入アプリケータの適用例を示す図である。
図４は図１に示した刺入アプリケータの、反復適用時の影響を示す図である。
図５は尿道からの切除範囲を示す図である。
図１には、本発明による刺入アプリケータの一実施態様が示されている。該刺入アプリケータは、全体を符号７で示され、自由端を有し、他端はレーザ光線１０（図２）と接続された光ファイバ１に結合されている。光ファイバ１のこの自由端は、円錐形尖端２の形式の光線偏向装置を有し、かつレーザ光透過性のスリーブ３により取囲まれている。スリーブ３は、刺入適用を容易にするために、同じように尖端６を備え、この尖端により組織内への穿刺が可能になる。
スリーブ３は、符号４で示した箇所で接着または別の手段により光ファイバ１の外周面と結合され、光ファイバ１に固定されている。スリーブ３は、光ファイバ１の自由端と、その尖端２とを相応の間隔で取囲んでいる結果、スリーブ３と光ファイバ１の自由端との間には中間スペースが形成され、この中間スペースに気体または別の媒体が充填されており、これにより、光ファイバ１の軸線に沿って延びるレーザ光が、円錐形尖端２の外套面のところで屈折および回折可能になり、その結果、レーザ光が符合５で示した環状空間内へ出射される。このように、尖端２と、スリーブ３の材料と、スリーブ３および光ファイバ自由端間の中間スペースに充填される媒体とを相応に量定することによって、図２に示したような、レーザ光の出射が達成される。出射されたレーザ光は、環状または円板状に集光され、その幅は光ファイバ軸線から始まり円錐形に増大する。その場合、主エネルギーは、図２から分かるように、光ファイバ縦軸線に対し約＋50°〜＋90°および約-50°〜-90°の角度で集中可能である。その場合、10°〜30°の範囲の広がり角度を有する±90°の角度が好ましい。
光ファイバ１内のレーザ光源１０から供給されるエネルギーは、前記環状の区域５内では、相応の組織内での切除に十分なエネルギー密度または出力密度が得られるような値である。
尖端２の鋭角は例えば85°であり、しかもスリーブ３と光ファイバ１の自由端との中間スペースに空気を充填した場合、例えば光ファイバ軸線から85°の偏向角度が得られ、かつ環状の区域５内のレーザ光広がり角度の約20°である。その場合、環状区域は、光ファイバ軸線から3mm〜5mmの距離では、約1.5mm〜2mmの幅（光導体軸線に沿って測定して）を有している。
使用レーザ光源は、波長2120nm、つまり中波長赤外線域のHo：YAG-レーザが好ましい。このレーザを使用する場合、重要な点は、光ファイバ１もスリーブ３も、光学的減衰を低減するために、低OH含有量のガラス材料製である点である。
このレーザ光源のエネルギーは、例えばパルス当り2Jであり、パルスの持続時間は400μsである。
実際に行った実験では、コア直径0.2mm〜0.8mmの光ファイバを用いた。例えばコア直径0.4mmでは、環状区域に4.2J/cm２のエネルギーが得られた。
動物実験で明らかになったことだが、適当なレーザパラメータ（2Jのパルス当りエネルギー、5Hz）での例えば１分間の照射では、光ファイバ１の端部とスリーブ３とにより形成されるアプリケータの区域に、ほぼ円錐形の大容積の空洞が発生し、この空洞が、狭い炭化部分と、数ミリメートル幅の凝固部分とに取囲まれていた。出血は、熱損傷区域にも他の部位にも見られなかった。周囲のすべての器官および組織は損傷されず、侵害もされなかった。
治療後、３週間以内に熱損傷は完治し、中心に大きな空洞が形成された大きな欠損部が残された。この空洞は６週間後に変わらずに検出できた。
臨床適用の場合、前立腺治療であれば、アプリケータは、例えば、尿道経由では従来式の膀胱鏡を介して、また経皮的には穿刺スリーブを介して、前立腺内、例えば、図３〜図５の前立腺側葉１１内へ穿刺される。その場合、図３は、最初の穿刺後の状態を示し、図４は、数回穿刺した後の最終的な状態を示している。挿入（穿刺）は、反復的にその都度別の隣接被治療組織部位に行ない、被治療組織全体が照射されるようにする。個々の穿刺は、個別症例の治療の必要に応じて行われ、尖端は、例えば前立腺側葉の中心へ尿道と平行に向けられたり、より腹側または背側へ向けられたりする。
その結果、凝固帯域１５によって取巻かれた切除区域１６の形の大きな体積の熱損傷部が、前立腺内部に発生する。治療の所要時間は僅か数分間である。出血、または他のTURPに典型的な施術合併症の発生を見込む必要はない。刺入凝固の技術の場合同様に、かつまた実験上の経験によれば、熱損傷は、望ましい大きな欠損部を残して数週間以内に治癒し、前立腺尿道の区域には大きな空洞が形成される。しかし、凝固の場合と異なり、組織の蒸発により治療終了直後に既に空洞が発生する結果、熱による浮腫や組織縁辺部の硬化にもかかわらず全体として閉塞が直ちに除去される。これは、閉塞組織が空洞方向へ引込められるからである。
あるいはまた、例えばレーザまたは従来式の切除器具を用いて、図５に見られるように、中心の空洞が開かれるまで、尿道と尿管周囲組織を切除することもできる。これにより前立腺尿管の口径が著しく拡大される。この切除時に予想される出血は、おそらく最少であり、所要時間は僅かである。
この装置および方法は、他の器官、例えば腎臓の良性または悪性の局部腫瘍の治療にも、相応に適用可能である。
【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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