Laser vaporization removal apparatus and method of the hard tissue

申请号 JP51254197 申请日 1996-09-04 公开(公告)号 JP2002517159A 公开(公告)日 2002-06-11
申请人 レーザ インダストリーズ リミティド; 发明人 スラトキーネ,マイケル; ホムスキー,ドロン; ローゼンバーグ,ツビー;
摘要 (57)【要約】 本発明は、硬質組織(52)および該硬質組織(52)上の析出物(36)のいずれかを気化除去する装置および方法である。 スキャナ(22)は、目標領域を実質的に連続的にスキャンすると共に、スキャンの間に脈動レーザ(20)ビームを導向して目標領域の一部分の複数個を気化除去して所望サイズおよび形状の気化除去済みの目標領域を形成する。 非限定的な適 用例 としては、あぶみ骨 切除 術、歯部穿孔、歯垢およびカリエスの気化除去がある。
权利要求
  • 【特許請求の範囲】 1. (a)硬質組織および硬質組織上の析出物のいずれかである目標領域を実質的に連続的にスキャンする段階と、 (b)上記スキャンの間に、上記目標領域の一部分の複数個を気化除去すべくパルス式レーザビームを導向することにより所望サイズおよび形状の気化除去済目標領域を形成する段階と、 を備えて成る、硬質組織および硬質組織上の析出物のいずれかを気化除去する方法。 2. 前記レーザビームを集中させて、前記目標領域の前記一部分の各々を気化除去するに十分なエネルギ密度を供給する段階を更に備えて成る、請求項1に記載の方法。 3. 前記スキャン段階に対するスキャン速度を選択すると共に該スキャン速度に応じて前記パルス式レーザビームのパルスに対する最大反復割合を用意する段階を更に備えて成る、請求項1または2のいずれか1項に記載の方法。 4. 前記スキャンおよび導向段階を反復し、所望の全体貫通が達成されるまで目標領域の複数回の通過を達成する段階を更に備えて成る、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 5. 目標領域の近傍を冷却して隣接組織の熱的損傷もしくは焦げを回避する段階を更に備えて成る、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。 6. 前記目標領域の形状は、円形、楕円形、正方形、矩形もしくはスリット形状である、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。 7. 前記目標領域のサイズは0.5mm乃至6mmである、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。 8. 前記硬質組織はあぶみ骨であり、且つ、 前記スキャン段階、導向段階および反復段階は、聴覚損失を回復すべく人工器官を植設してあぶみ骨切除術を行い乍ら実行される、請求項5から7のいずれか1項に記載の方法。 9. 前記硬質組織は歯部であり、且つ、 前記スキャン段階、導向段階および反復段階は、上記歯部の医療処置として実行される、請求項5から7のいずれか1項に記載の方法。 10. 前記硬質組織は歯垢もしくはカリエスであり、且つ、 前記スキャン段階、導向段階および反復段階は、歯垢もしくはカリエスを気化除去する歯部処置の一部として実行される、請求項5から7のいずれか1項に記載の方法。 11. 前記スキャン段階は、視認に基づいてレーザビームに関するダイクロイック・ミラー(dichroic)の相対位置を視認かつ調節してレーザビームをダイクロイック・ミラーで偏向して目標領域に衝当せしめる段階を含む、前記請求項1 から10のいずれか1項に記載の方法。 12. 視認可能なパイロット・レーザビームを作動させて目標領域に衝当せしめる段階を更に備えて成り、 前記視認段階は、視認可能なパイロット・レーザビームが何処で目標領域に衝当するかを注視する段階を含み、 前記調節段階は、上記注視に基づいてダイクロイック・ミラーの相対位置を調節する段階を含む、請求項11に記載の方法。 13. 前記視認段階は、目標領域を見るマイクロマニピュレータ内の外科的マイクロスコープおよびそれに引続くダイクロイック・ミラーを介して視認する段階を含む、請求項11または12のいずれか1項に記載の方法。 14. CO 2レーザによりレーザビームを発生する没階を更に備えて成る、請求項1から13のいずれか1項に記載の方法。 15. 前記CO 2レーザは、9.3ミクロン乃至11.2ミクロンの波長で作用する、請求項14に記載の方法。 16. 前記CO 2レーザは9.6ミクロン帯域で作用する、請求項15に記載の方法。 17. 前記パルスは、1Hz乃至1,000Hzのパルス周波数を有する、請求項14 に記載の方法。 18. 前記パルス周波数は200Hz以下である、請求項17に記載の方法。 19. パルスの各々は、100マイクロ秒以下のパルス持続時間を有している、 請求項14記載の方法。 20. 前記レーザビームのスポット・サイズは100ミクロン乃至300ミクロンである、請求項14に記載の方法。 21. a.パルス式レーザビームを発生するレーザと、 b.硬質組織および硬質組織上の析出物のいずれかである目標領域を実質的に連続的にスキャンすると共に、上記スキャンの間に、上記目標領域の一部分の複数個を気化除去すべくパルス式レーザビームを導向することにより所望サイズおよび形状の気化除去済目標領域を形成するスキャナと、を備えて成る、硬質組織および硬質組織上の析出物のいずれかを気化除去する装置。 22. 前記パルス式レーザビームは、前記目標領域の前記一部分の各々を気化除去するに十分なエネルギ密度を供給する集中レーザビームである請求項21に記載の装置。 23. 前記スキャンに対するスキャン速度を選択すると共に該スキャン速度に応じて前記パルス式レーザビームのパルスに対する最大反復割合を用意する制御ユニットを更に備えて成る、請求項21 または22のいずれか1項に記載の装置。 24. 目標領域の近傍を冷却する手段を更に備えて成る、請求項21から23 のいずれか1項に記載の装置。 25. 前記制御ユニットは、前記スキャンおよび導向を反復し、所望の全体貫入が達成されるまで目標領域の複数回の通過を達成すべく作用する、請求項21 から24のいずれか1項に記載の装置。 26. 前記目標領域の形状は、円形、楕円形、正方形、矩形もしくはスリット形状である、請求項21から25のいずれか1項に記載の装置。 27. 前記目標領域のサイズは0.5mm乃至6mmである、請求項21から26のいずれか1項に記載の装置。 28. 前記レーザはCO 2レーザである、請求項21から27のいずれか1項に記載の装置。 29. 前記CO 2レーザは、9.3ミクロン乃至11.2ミクロンの波長で作用する、請求項28に記載の装置。 30. 前記CO 2レーザは9.6ミクロン帯域で作用する、請求項29に記載の装置。 31. 前記パルスは、1Hz乃至1,000Hzのパルス周波数を有する、請求項28 に記載の装置。 32. 前記パルス周波数は200Hz以下である、請求項31に記載の装置。 33. パルスの各々は、100マイクロ秒以下のパルス持続時間を有している、 請求項28に記載の装置。 34. 前記レーザビームのスポット・サイズは100ミクロン乃至300ミクロンである、請求項28に記載の装置。 35. 実質的に上述した請求項1から20のいずれか1項に記載の方法。 36. 図面のいずれかにおいて実質的に示された請求項1から20のいずれか1項に記載の方法。 37. 実質的に上述した請求項21から34のいずれか1項に記載の装置。 38. 図面のいずれかにおいて実質的に示された請求項21から34のいずれか1項に記載の装置。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】 硬質組織のレーザ気化除去装置および方法発明の分野 本発明は、歯および骨などの硬質組織および硬質組織上の析出物をレーザスキャナにより、より詳細にはレーザスキャナおよびパルス式レーザビームにより、 レーザ気化除去(vaporiz-e)する装置および方法に関する。 発明の背景 従来の歯部クリーニングは、歯と歯茎との間の歯垢などの析出物を振動させたり突き砕いたりして析出物を除去する機械的器具を使用していた。 然るに、この機械的クリーニング技術を実施する間には何らかの不快感を伴う。 歯科医学においては、機械的ドリルを用いて歯部に穿孔を行うが、そのモータの音に対してさえも患者は心配になりもしくは不安になることもある。 また、通常は局部的麻酔が必要になる、と言うのも、穿孔処理は痛感を伴うからである。 機械的ドリルの主な不都合点は、機械的振動、歯部に対するドリルの機械的接触、および、如何ともし難いノイズである。 機械的穿孔のひとつの代替案は、硬質組織を除去し(ablate)もしくは硬質組織上の析出物を除去するレーザを使用する方法である。 先行技術においては、エルビウム(Er)レーザ(Er:YAGおよびEr:YSSG)およびCO 2レーザが記述されている。 歯学的用途に対するエルビウム使用を記述した合衆国特許としては、Vassiliadis et al.に対する合衆国特許第5,342,198号、Mueller et al.に対する合衆国特許第5,458,594号、Paghdiwalaに対する合衆国特許第5,401,171号、Wolbarsht et al.に対する合衆国特許第5,267,856号、および、Steiner et al .に対する合衆国特許第5,199,870号が挙げられる。 また、硬質組織を除去すべくパルス式CO 2レーザを使用することは、1993年に発表されたSPIEジャーナル第1880巻、第176〜181頁におけるThomas ErtlおよびG erhard Mullerによる“パルス式CO 2レーザによる硬質組織の除去(Hard Tissue a blation with pulsed CO 2 lasers)”と題された論文に記述されている。 また、C O 2レーザを使用して歯のエナメル質を溶解すると共に徐冷してカリエス(caries) を防止する方法は、1995年に発表されたSPIE第2394巻、第41〜50頁におけるD.Fr ied et al.による“CO 2レーザ波長における歯硬質組織のマルチパルス照射(Mult iple pulse irradiation of dental hard tissues at CO 2 laser wavelength)” と題された論文、および、同一刊行物の第51〜66頁におけるW.Seka et al. による“100μsパルスにより歯硬質組織のCO 2レーザ照射を行う間の時間依存的な反射および表面温度(Time-dependent reflection and surface temperatures duri ng CO 2 laser irradiation of dental hard tissue with 100-μs pulses)”と題された論文に記述されている。 硬質組織への応用に関してレーザを使用するという先行技術のひとつの欠点は、硬質組織もしくは硬質組織上の析出物を除去する為の十分なエネルギ密度を有するレーザビームを提供する為には、数十ミクロンもしくは数百ミクロンのオーダーのスポット・サイズを有するレーザビームを提供する必要があるが、このオーダーは、除去すべき目標領域のサイズと同等かそれより小さいものである。 例えば、歯科医学(dentistry)においては、歯に穿孔された孔に対して必要とされるサイズはミリメートルのオーダーであるが、除去レーザのスポット・サイズは1桁もしくは2桁ほど小さなオーダーである。 同様に、先行技術に記述された如き集中レーザビームを用いると、レーザは比較的に短いパルスにおいて低い反復割合(repetition rate)で供給されねばならないが、これは、エナメル質および象牙質の割れなどの不都合な熱的損傷、または、歯髄への熱的損傷を回避する為である。 一般的に述べると、硬質組織に関する歯科医学的応用に対する機械的器具およびレーザの使用に伴う不都合は、骨の除去などにおける別の硬質組織用途においても生ずるものである。 例えば、あぶみ骨切除術(stapedectomy)においては、例えば、1990年の“手術および医薬品におけるレーザ(Lasers in Surgery and Med icine)”の第10巻、第448〜457頁で発表されたS.George Lesinskiによる“何らかの理由により生じた骨硬化に対するレーザ(Lasers for osteos clerosis-whic h one if any and why)”と題された論文に記述された如き非集中レーザビーム( defocussed laser beam)または集中レーザビームの外郭照射(rosette)を行うと、隣接組織の炭化を含む過剰な熱的損傷が生ずる結果となる。 硬質組織用途に対する先行技術のレーザ使用、並びに機械的穿孔、に伴う更なる不都合は、除去され得る硬質組織の目標領域のサイズおよび形状が限定されていることである。 また、硬質組織の除去に対して先行技術で記述された方法では、柔軟な組織除去と比較して、硬質組織除去に必要とされる高いエネルギ密度を提供すべく、レーザ装置を比較的に大型のものとせねばならない。 発明の概要 従って本発明の目的は、任意のサイズおよび形状の硬質組織および硬質組織上の析出物を気化除去し、これを、迅速にかつ実質的に隣接組織に対する熱的損傷無しで行うレーザおよびスキャナを含む装置を提供するにある。 また、本発明の目的は、任意の所望サイズおよび形状の硬質組織もしくは硬質組織の析出物の目標領域を、隣接組織に対する熱的損傷を実質的に引起こすことなく気化除去する方法を提供するにある。 本発明の更なる目的は、硬質組織および硬質組織上の析出物を気化除去する、 比較的に小寸で安価な装置を提供するにある。 100ミクロンのオーダーの集中ビームを用意することにより、硬質組織気化除去に必要なエネルギ密度が供給される。 また、目標領域上で集中ビームをスキャン(即ち走査)するスキャナを用意することにより、通常はレーザビームのスポット・サイズの大きさもしくはそれ以上のオーダーである任意のサイズおよび形状の目標領域の気化除去が実行される。 本発明のある態様によれば、以前には柔軟組織を照射すべく使用された種々の種類のレーザである、イスラエルのテルアビブ(TelAviv)のLaser Industries Ltd. により製造かつ販売されたSilk Touch(登録商標)フラッシュスキャナ(fl ashscanner)が、本発明に従って作用するレーザと共に使用され、一連の微小孔を形成し、これらは協働して、硬質組織内の任意の所望のサイズおよび形状の大寸で完全な焦げの無い気化除去済目標領域を提供するが、これを隣接組織に対する熱的損傷を実質的に回避し乍ら行う。 螺旋パターンもしくはリサジュー(lissajour)パターンなどの任意の所望パターンを作成するに適したフラッシュスキャナは、次の開示により例示されている:言及することにより援用する、1994年12月19日に出願されると共に“作用表面に対してレーザビームを印加し、特に組織を除去する方法および装置(Method an Apparatus f or applying a laser beam to a working surface,particularly for ablating tissue)”と称された係属中の合衆国特許出願第08/358,386号('386出願);および、言及することにより援用する、1995年5月2日にEliezer Zairに対して発行されると共に“所定深度以下での損傷を引起こさずに生体組織の被照射物質の除去を行うシステム(System for causing ablation of irradiated material of l iving tissue while not causing damage below a predetermined depth)”と称された合衆国特許第5,411,502号('502特許)。 本発明のひとつの態様に依れば、硬質組織および硬質組織上の析出物のいずれかを気化除去する方法が提供される。 該方法は、硬質組織および硬質組織上の析出物のいずれかである目標領域を実質的に連続的にスキャンする段階と、スキャンの間にパルス式レーザビームを導向して目標領域の一部分の複数個を気化除去し、これにより、好適には0.5mm〜6mmの所望サイズであると共に任意の所望形状である気化除去済目標領域を形成する段階と、を含んでいる。 例えば、目標領域の形状は、円形、楕円形、正方形、矩形もしくはスリット形状である。 上記方法は、レーザビームを集中して、目標領域の一部分の各々を気化除去するに十分なエネルギ密度を提供しても良い。 更に、上記方法は、スキャン用のスキャン速度を選択すると共に、スキャン速度に従い、パルス式レーザビームのパルスに対する最大反復割合(maximal repet ition rate)を用意する段階を含み得る。 そして更に上記方法は、スキャンおよび導向段階を反復し、所望の全体的貫入が達成されるまで目標領域に対する複数回の通過を完了せしめる段階を含み得る。 好適実施例において上記方法はまた、目標領域の近傍を冷却することにより隣接組織の熱的損傷もしくは焦げを回避する段階も含んでいる。 本発明の好適実施例に依れば、導向段階は、上記領域の各々におけるレーザビーム維持に繋がる割合(rate)のレーザビームを、隣接組織の熱的損傷もしくは焦げを引起こすよりも短い持続時間だけ導向する段階を含む。 本発明の更なる態様によれば、硬質組織および硬質組織上の析出物のいずれかを気化除去する装置が提供される。 上記装置は、パルス式レーザビームを発生する好適にはCO 2レーザであるレーザと、硬質組織および硬質組織上の析出物のいずれかである目標領域を実質的に連続的にスキャンすると共にスキャンの間にパルス式レーザビームを導向することにより目標領域の部分を気化除去して所望サイズおよび形状の気化除去済目標領域を形成するスキャナと、を含む。 上記装置は、目標領域の一部分の各々を気化除去するに十分なエネルギ密度を提供する集中レーザビームを発生しても良い。 上記装置はまた、スキャン用のスキャン速度を選択すると共に、スキャン速度に従い、パルス式レーザビームのパルスに対する最大反復割合(maximal repetit ion rate)を用意する制御ユニットを含む。 歯部を穿孔する好適実施例においては、CO 2レーザは9.3〜11.2ミクロン、好適には9.6ミクロン帯域の波長で作動し、パルス周波数は1〜1,000Hz、好適には200 Hz以下であり、各パルスは100マイクロ秒以下のパルス持続時間を有し、且つ、 ビームのスポット・サイズは100〜300ミクロンである。 図面の簡単な説明 本発明のより良い理解の為、以下の記述ならびに添付図面を参照するが、本発明の範囲は添付の請求の範囲により示される。 図1Aは、本発明の好適実施例に従って構成され且つ作動する“あぶみ骨切除術(stapedectomy)”を実施する装置の概略図であり、 図1Bは本発明の好適実施例に従って構成され且つ作動する歯部および歯部上の析出物を気化除去する装置の概略図である。 図2Aは、図1Aもしくは図1Bの装置を使用して本発明の好適方法に依り形成されつつある一連の微小孔から形成された螺旋状パターンの概略図であり、 図2Bは、図2Aの螺旋状パターンを完成した後に形成される大径孔の概略図である。 図3Aは、図1Aもしくは図1Bの装置を使用して本発明の好適方法に依り形成されつつある一連の微小孔から形成された矩形状パターンの概略図であり、 図3Bは、図3Aの矩形状パターンを完成した後に形成される大径の矩形孔の概略図である。 図4は、本発明の好適方法に従って穿孔されつつある歯部の概略図であり、本発明の別の好適実施例に依る歯垢の気化除去を示すものでもある。 好適実施例の説明 図1Aは本発明のひとつの好適実施例に依り構成され且つ作動する装置1を示している。 あぶみ骨切除術を実施するに特に適した装置1は、マイクロマニピュレータ10、フラッシュスキャナ12、関節結合アーム14、外科用マイクロスコープ16、および、限定的でなく好適なものとしてパルス式レーザビームであるレーザビーム20を発生するレーザ18を備えて成る。 フラッシュスキャナ12は、移動可能な揺動もしくは回転ミラー22を有し、これはスキャンパターンを提供すべく作用する。 好適には、フラッシュスキャナ12は'386出願および'502特許に開示されたものであり、関節結合アームを有するレーザと組合せられる。 ただし、本発明は'386出願および'502特許のスキャナに限定されるものでない。 寧ろ、本発明に依れば、Black et al.に対する合衆国特許第5,546,214号に記述された如き任意の適切なスキャナを使用することが可能である。 マイクロマニピュレータ10は、該マイクロマニピュレータ10の内部における相対位置が調節ハンドル28の動きに応じるダイクロイック・ミラー26を含んでいる。 外科用マイクロスコープ16は、該外科用マイクロスコープ16からダイクロイック・ミラー26を介して視認し得る如く配置されている。 好適実施例においては、レーザ18はCO 2レーザであり、スキャンの間に脈動されるものである。 また、代替実施例においては、CO 2レーザは連続的に作動するC O 2レーザである。 いずれの実施例においても、レーザ18は、9.3〜11.2ミクロンの、好適には10.6ミクロン帯域の、最も好適には9.6ミクロン帯域の波長のレーザビーム20を提供する。 9.6ミクロン帯域は好適であるが、これは、人間の硬質組織の主成分であるヒドロキシアパタイトにより該帯域で高い吸収が生ずるからである。 図1Bは図1Aの装置の代替装置を示しており、これは歯部に関する用途に特に適したものであり、非限定的な例としては、エナメル質および象牙質を気化除去することにより歯部52に任意の所望サイズおよび形状の孔を形成すること、または、以下に詳述する様に歯部52の表面から歯垢およびカリエスを気化除去することが挙げられる。 図1Bは、同様の要素を有すると共に同様の参照番号で参照される装置1を示しているが、外科用マイクロスコープ16は歯科医学用途においては不要なことも多いことから、外科用マイクロスコープ16は配備されていない。 図1Bの装置は、歯科医により把持操作されるハンドピースを形成する。 実際には、医師30は外科用マイクロスコープ16(図1A)を通して視認し乍らハンドル28によりダイクロイック・ミラー26の位置決めを行うが、これは、レーザビーム20が中34(図1A)の“あぶみ骨”32に衝当するまで行い、または、 目標領域を直接的に視認する(図1B)と共に所望の目標領域36内の歯部52(図1B)にレーザビームを衝当させるが、この回りには、硬質組織を気化除去するレーザビームによりスキャンされるパターン38がある。 レーザビーム20は最初は視認可能なパイロット・レーザビームとされ、これは、衝当位置に対する処理レーザビームを企図する医師30を助けるものである。 衝当位置が決定された後、硬質組織上のパターン38内における外科的気化除去が開始されるが、これは、あぶみ骨32(図1A)または歯部52(図1B)の目標領域36などにおけるものである。 図2Aおよび図2Bは、(不図示の)人工器官植設に適合する約600ミクロンのサイズを有する孔40の形成を示している。 この孔40は、外科的気化除去パターン38のスキャンを、所望の貫入が達成されるまで反復することにより形成される。 歯部に関する用途においては、関連する歯部処理に依存して、種々のサイズおよび形状の目標領域が必要となる。 この場合、孔40(図2B)などの丸孔の直径は通常1〜5ミリメートルであり、且つ、螺旋状パターン(図3A)によっても形成され得る図3Bの孔41などの他の形状も略々同一のサイズである。 フラッシュスキャナ12は最初に中耳34を掃引して螺旋形状の外科的気化除去パターン38を生成すべく設定される。 次に単一パルスの集中レーザビーム20は、スポット毎に螺旋状にパターン38を掃引して、目標領域36上に一連の微小孔42を形成する。 パターン38が完了した後に単一の大径孔40ができるが、これは全ての微小孔42を組合せてできたものであり、目標領域36の外側の焦げは最少でありかつ組織の損傷も最少である。 また、パターンをパルスにより再度掃引することにより、大径孔40の深度は大きくなる。 フラッシュスキャナを用いたレーザの典型的な作動モードは、歯垢、カリエスなどの大寸表面の表面気化除去、および、歯部および骨部などの硬質組織における更なる深度のレーザ穿孔を行うことである。 いずれのモードにおいても、レーザは好適には、スキャンの間に脈動されるCO 2レーザである。 上述した如く、硬質組織の気化除去に関する多く点において、スキャナを使用することが好都合であることは理解されよう。 また、大寸の目標領域を気化除去するに際して比較的に低エネルギのレーザの使用に加えてスキャナを用いることにより、目標領域の同一箇所に対する連続的な焼破の間の熱の消散が許容され、 歯部における割れと隣接組織に対する熱的損傷が回避される。 また、スキャナを使用することにより、スキャナを使用しない場合よりも高いパルス周波数が可能となり、隣接組織に対する熱的損傷を実質的に引起こすこと無く硬質組織を更に迅速に穿孔することが可能となることは理解されよう。 更に、スキャナを使用することにより、パルス毎のエネルギを低くして大きな反復割合(repetition rate)でレーザを使用し、隣接組織に対する熱的損傷を実質的に回避することが可能となる。 以下においては、例示的な用途に関して非限定的な作用パラメータを記述する。 本発明の好適実施例に依れば、反復的に脈動されるCO 2レーザ18 がフラッシュスキャナ12と組合せて使用され、大寸で清浄な焦げの無い丸孔40( 図2B)もしくは矩形孔41(図3B)を協働して形成する一連の微小孔42を提供する。 本発明の格別の特徴は、図1Aおよび図1Bの装置が、任意の所望サイズおよび形状の目標領域を気化除去すべく作用することである。 図2Aおよび図2 Bの非限定的な例においては、一連の微小孔42は螺旋状であるが、硬質組織における最終的な孔41は丸形である。 また、図3Aおよび図3Bに示された別の非限定的な例においては、その順序はやはり螺旋状であるが硬質組織にける結果的な孔41は矩形状である。 類似のもしくは異なる形状を提供すべく、リサジュー(lis sajour)パターン等の他のパターンを追従しても良い。 本発明の更なる好適実施例に依れば、脈動レーザの反復割合およびスキャン速度は同期され、表面範囲および深度の全体が均一なものとされる。 理解される様に、脈動モード(pulsed mode)およびフラッシュスキャナ・ステムを組合せたことにより、極めて完全な気化除去を達成する集中ビームを脈動させ得る、という利点が得られる。 あぶみ骨切除施術において各スキャン周期の各々において1mmの深度で0.6mmの直径を有する孔を穿孔する為に使用される典型的なパラメータは、100ミクロン〜300ミクロンの焦点スポット・サイズ、10〜30ワットのパワーレベル、パルス毎に20〜50ミリジュールのレーザエネルギ、約500Hzの反復割合、1ミリ秒より短いパルス持続時間、および、0.2〜1秒のスキャン間隔時間(scanning period time)である。 また、スキャン持続時間を増大させると、孔の深度が増加する。 更に、マイクロマニピュレータの焦点距離は250〜310mmとされ得る。 集中ビームにより、所定パターンにおけるビームスキャンの各々は、スキャン通過毎の0.2秒の持続の後で、500〜700ミクロン径のスポット・サイズを有する50ミクロン深度の凹所を生成する。 スキャン行程の間には、サイクルを継続する前に結果を確認すべく待機するのが好適である。 而して、レーザは、連続的に1秒まで作動せしめ得ると共に、(レーザ照射に対する露出が合計で1秒になる)5回のスキャン行程を行う毎に停止され得る。 従って、所望の孔を穿孔すべく1個の大きなパルスを使用する代わりに、フラッシュスキャナを使用して連続的な小寸の孔を形成し、それらは、1個の大きなパルスにより形成されるのと同一サイズの孔を協働して形成し得ることになる。 相違点としては、フラッシュスキャナを用いた場合、孔が任意の所望サイズおよび形状とされると共に処置が完了する速度も早くなる。 図4は、歯部52におけるカリエス50の処理と、歯部52と歯茎56との間の歯垢54 の気化除去に対する本発明の更なる適用を示している。 図4は上述の歯部への応用を示しているが、本発明は、凹所調整、複合材料接合の為の歯部表面調整用エッチングなどの、歯部の気化除去が必要とされる任意の歯部用途、および、回復歯科医学において象牙質およびエナメル質の気化除去が必要とされる他の歯科医学的処置に関するものである。 歯垢の気化除去もしくは歯部の穿孔に対し、パワーレベルは約1〜21ワット、 好適には3〜8ワット;スキャン間隔は約0.1〜0.3秒、好適には0.2秒;スポット・サイズの直径は好適には約0.2mm、とされ得る。 また、スキャン直径は好適には0.5mm〜6mmとされ、円形、楕円形、矩形、正方形もしくはスリット形状などの任意の所望形状とされる。 焦点距離は約100mmとされ、かつ、レーザは、20 〜80ミリジュールのエネルギレベルの超脈動(superpulse)モードで作動され得る。 超脈動モードにおいては、歯部の穿孔に対するパルス周波数は好適には1〜1, 000Hzであり、パルス持続時間好適には200マイクロ秒以下である。 超脈動モードにおいて、スキャナは、レーザビームのトリガ制御と同期されるか、または、レーザから完全に独立するかのいずれかとされ得る。 但し、スキャン周波数およびパルス反復周波数は僅かに異ならせ、レーザが同一の箇所で穿孔し続けるという状況を回避せねばならない。 歯の穿孔に対しては、最小の典型的スキャン直径は約1mmである。 また、直径が2mmで深度が3mmの孔を気化除去する為の操作パラメータは次の通りである:パルス周波数は120〜180Hz、パルス持続時間は約60マイクロ秒、集中CO 2ビームのスポット・サイズは200ミクロン、各スキャンの持続時間は0.2秒であり、かつ、 5ミクロンの硬質組織が各スキャンにおいて気化除去される。 この結果、25ミクロン毎秒の穿孔速度が得られると共に、合計で2分間のスキャン時間により3ミリメータの深度が達成される。 カリエス処置に関しては、穿孔を行うのではなく歯の腐食部を除去清掃するのが所期の目的であり、孔スキャン用ビームすなわちスポット・サイズの直径は約0.2〜1mmとされ得るが、そのサイズは腐食領域のサイズに依存する。 残りのパラメータは歯垢気化除去におけるのと同様であるが、スキャンサイクルの数は相当に小さい。 而して、形成された孔は習用の充填材料で充填され、腐食に繋がる物質の更なる蓄積が防止される。 もし、本発明の代替的実施例に従い、大寸の表面の表面気化除去の為に連続的に作動されるのであれば、作動パラメータとしては、40ワットのパワーレベルと、約100〜300ミクロンの焦点スポット・サイズを有する各々の単独スポット上のフラッシュスキャナの約1ミリ秒の滞在時間と、約2〜6mmの直径で約50ミクロンの単一の歯垢層の表面気化除去に対する約0.1〜0.3秒のスキャン持続時間と、が挙げられる。 これにより、他の用途の中でも、歯部上の析出物の除去清掃、もしくは骨部の気化除去が可能となる。 また、連続的な作動の代わりに、(例えば、代表的な設定として、 Sharppulse(登録商標)、Surgipulse(登録商標)、Ultrapulse(登録商標)などの超脈動(superpulse)などの設定で)CO 2レーザを脈動させて同一の目的に使用しても良い。 一方、硬質組織におけるカリエスなどに対する更なる深度のレーザ穿孔の為にCO 2レーザを連続的に作動させるのであれば、作動パラメータは、30〜150ワット範囲のパワーレベルと、組織上における約100〜300ミクロンの焦点スポット・サイズによる約0.3ミリ秒の滞在時間と、約0.2〜1秒のスキャンパルス持続時間と、を含んでいる。 各スキャンは0.5mm〜2mmの直径の孔を気化除去し得るが、1〜 3mmの深度の孔を穿孔するには複数のスキャンサイクルが必要とされる。 これらの用途の各々において、医師もしくは歯科医は、レーザ照射を何処に当てるのかを最初に確認せねばならない。 これは視認検査により行われ、好適には、視認可能なパイロット・レーザビームを用いて行う。 その後、CO 2レーザを起動して1回の完全なスキャンを完了すると共に、所望の全体深度が達成されるまでこれを反復する。 また、各スキャンの後には、結果が観察され得る。 一方、歯部作業に関し、歯部の到達困難領域でも到達することが可能であり、 これは、必要ならば歯部の裏側を確認すべく使用される歯科医のミラーにレーザビームを導向して該ミラーにてビームを偏向させ、歯部の到達困難領域上に導くことで行われる。 レーザスキャン通過の為の維持時間はその様に短いことから、 全体的な歯部処理は迅速に完了され得る。 本発明によれば、目標領域の近傍は噴射などによる適宜な冷却手段により冷却され、レーザにより行われた硬質組織の気化除去により隣接組織が実質的に熱的損傷を受けないことを確かなものとしている。 本発明の格別の特徴は、実質的な熱的損傷を回避すると共に硬質組織気化除去の効果を増大しない様に冷却が行われることである。 上記において、歯部に関して2mm直径で3mm深度の孔を穿孔したのと同一の作動条件(120〜180Hzのパルス周波数;60マイクロ秒のパルス持続時間;200ミクロンのスポット・サイズ;0.2 秒の単一スキャン時間;合計スキャン時間2分間)を採用した非限定的な実験においては、水冷ありおよび水冷無しでも形成孔に関しては同様の結果が達成されたが、唯一の相違点は、水冷を行わなければ不都合な熱的損傷が観察されたことである。 以上の記述および図面は本発明の好適実施例を示しているが、本発明の精神および範囲から逸脱すること無しに種々の変更および改変が為され得ることは理解されよう。 例えば、本発明の好適実施例はCO 2レーザの使用に関して記述されたが、ER:YAGレーザなどのエルビウム・レーザによってもスキャナが作動し得ることは理解されよう。

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