CH645211A5 - Laservorrichtung, insbesondere fuer die chirurgie. - Google Patents

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CH645211A5
CH645211A5 CH228880A CH228880A CH645211A5 CH 645211 A5 CH645211 A5 CH 645211A5 CH 228880 A CH228880 A CH 228880A CH 228880 A CH228880 A CH 228880A CH 645211 A5 CH645211 A5 CH 645211A5
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Nobuyuku Suenaga
Seiji Sugiyama
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Nippon Infrared Ind
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Description

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PATENTANSPRÜCHE
1. Laservorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1), einen elastisch im Gehäuse gehaltenen Laseroszillator, wobei der Laseroszillator ein im wesentlichen vertikal im Gehäuse angeordnetes Stützorgan (31), dessen oberes Ende durch die Decke des Gehäuses vorspringt, wobei mindestens eine Symmetrieachse in ihrem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung liegt, sowie einen am Stützorgan montierten Laserresonator umfasst und Mittel (9) zur Übertragung des vom Laserresonator ausgestrahlten Laserstrahles, wobei das Mittel (9) mit dem Stützorgan koaxial zur optischen Achse des Laserresonators verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch Hebemittel (4) zur vertikalen Bewegung des Stützorga-nes im Gehäuse und einen zwischen dem Stützorgan und den Hebemitteln vorgesehenen Schwingungsabsorber (5).
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützorgan an seinem oberen Ende eine Öffnung (32) zum Durchtritt für den vom Laserresonator emittierten Laserstrahl aufweist.
Es ist bekannt, dass die gebräuchlichen Laservorrichtungen für chirurgische Zwecke im allgemeinen in zwei Systeme aufgeteilt sind. Bei einem System A ist die Laseroszillator-Vorrichtung horizontal durch die sich der Länge nach am Gehäuse erstreckende Achse befestigt, wobei an der Öffnung für den Laserstrahl an der Laseroszillator-Vorrichtung die Laserstrahl-Übertragungsvorrichtungen, wie z.B. ein Vielfachmanipulator der mehrfach gegliederte, reflektierende Spiegel zur Führung des Laserstrahles, umfasst, ein flexibler Wellenleiter, eine optische Fiber usw. fest angebracht sind. Bei einem weiteren System B sind die Steuervorrichtungen für den Laseroszillator und der Laseroszillator im Gehäuse angebracht, wobei mit der im Gehäuse angebrachten Öffnung zur Emission des Laserstrahles die Laserstrahl-Übertragungsvor-richtung, wie der oben erwähnte Vielfachmanipulator, ein flexibler Wellenleiter, eine optische Fiber usw. fest verbunden sind.
Im Falle des Systems A, selbst wenn die Gesamtlänge des Laseroszillators zur Erzeugung einer Laserausgangsleistung von 50 bis 100 W, die für chirurgische Zwecke notwendig ist, kurzgehalten wird, indem die gefaltete Konstruktion an den Resonator angepasst wird, beträgt die Länge im allgemeinen etwa 1,5 m. Im weiteren beträgt die durch das Gehäuse, welches die zur Erzielung des oben erwähnten Laserausganges notwendige Laseroszillatorsteuervorrichtung enthält, eingenommene Fläche des Fussbodens im allgemeinen etwa 80 x 100 cm.
Im Falle, dass die Operation mit einer chirurgischen Laservorrichtung gemäss der Konstruktion und mit den Dimensionen des Systems A durchgeführt wird, beeinflussen das Gehäuse und die Vorrichtung mit dem Laseroszillator kaum direkt die Tätigkeit des Chirurgen, wenn die Tatsache in Betracht gezogen wird, dass die Fläche des Operationssaales im allgemeinen etwa 6 x 6 m beträgt.. Andererseits ist die, mit der chirurgischen Laservorrichtung belegte Fläche des Operationssaales so gross, dass der Tätigkeitsbereich von z.B. Assistenzärzten und Krankenschwestern zum grossen Teil eingeschränkt wird.
Bei der chirurgischen Laservorrichtung gemäss dem System A ist die Laservorrichtung fest über dem Gehäuse befestigt, wobei die Schwerpunktslage hoch ist. Das optische System, welches aus der oben erwähnten Laservorrichtung und der oben erwähnten Laserstrahl-Übertragungsvorrich-tung besteht, wird oftmals infolge von Stössen oder Vibrationen während des Transportes der Vorrichtung aus der justierten Lage gebracht, was unerwünschte Änderungen in der Ausgangsleistung des Lasers zur Folge hat.
Im Falle der Vorrichtung gemäss dem System A ist der horizontal angeordnete Laseroszillator mit Hilfe eines einzigen, vertikalen Schaftes im Zentrum unterstützt, so dass das Moment infolge des Eigengewichtes der Laseroszillator-Vorrichtung an beiden Enden vertikal nach unten wirkt. Daher wird das Stützorgan, welches die Laseroszillator-Vorrichtung hält, verdreht, wobei die Verzerrung der optischen Ausrichtung beschleunigt wird. Der gemäss dem System A vom chirurgischen Laser grosse benutzte Raum und die Dimensionen erschweren den Transport der Vorrichtung.
Gemäss dem System B ist im Gehäuse, welches die Laserstrahlsteuervorrichtung enthält, die Laseroszillator-Vorrichtung vertikal angeordnet. Der von der Laseremissionsöffnung am oberen Ende der Laseroszillator-Vorrichtung emittierte Laserstrahl wird zudem mit dem letzten Ende der Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung, z.B. einem Vielfachmanipulator, verbundenen Endstück übertragen, wobei die Übertragungsvorrichtung direkt an der Decke über der Laserstrahlöffnung befestigt ist.
Bei der Konstruktion des chirurgischen Lasers, gemäss dem System B, ist die ganze Laseroszillator-Vorrichtung, bestehend aus einer Entladungsröhre, vertikal im Gehäuse angeordnet, wobei die Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung mechanisch und fest mit der Decke des oben erwähnten Gehäuses verbunden ist. Die Höhe des Gehäuses beträgt etwa 2 m, wobei die totale Höhe mit der über das Gehäuse vorstehenden Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung 2,3 bis 2,5 m beträgt.
Weil im Falle der chirurgischen Laservorrichtung gemäss dem System B die Laseroszillator-Vorrichtung und die Laser-strahl-Übertragungsvorrichtung getrennt angeordnet sind,
fällt die optische Achse der Laseroszillator-Vorrichtung oftmals infolge von thermischer Verzerrung, Alterung und mechanischer Deformation des Gehäuses oder infolge von Stössen, Vibration usw. während des Transportes nicht mehr mit der optischen Achse der Laser-Übertragungsvorrichtung zusammen, so dass die Laserausgangsleistung verkleinert wird. Im weiteren ist, wie oben erwähnt, die chirurgische Laservorrichtung so hoch, dass der Transport der Vorrichtung oftmals unmöglich wird und die Türhöhe des Operationssaales ein Hindernis wird.
Es ist bekannt, dass im allgemeinen die Notwendigkeit besteht, dass die gegenseitige Kommunikation zwischen dem Arzt, den Assistenzärzten und den Operationsschwestern während der Zeit der Operation ruhig geführt werden sollte. Deshalb sollten die Geräte im Operationssaal auf eine Höhe, die tiefer als das menschliche Auge liegt, vorzugsweise auf 1 m, beschränkt sein.
Die Vorrichtung gemäss dem System B, bei welcher die Höhe des Gehäuses 2 m oder mehr beträgt, behindert die gegenseitige Kommunikation zwischen den an der Operation teilnehmenden Personen, was unzweckmässig ist.
Im Falle, dass ein COi-Laser als chirurgisches Instrument verwendet wird, findet der oben erwähnte Manipulator meistens Verwendung als Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung. In diesem Fall ist die notwendige Genauigkeit der zu verwendenden Spiegel bemerkenswert hoch, so dass die optische Ausrichtung selbst unter Einfluss eines geringen Stosses verzerrt wird und sich die Ausgangsleistung extrem erniedrigt. Folglich wurde bis jetzt der Transport einer chirurgischen Laservorrichtung, die einmal installiert wurde, als unerwünscht betrachtet.
Weil im allgemeinen zur Vorbereitung im Falle einer Operation mehr als eine Stunde benötigt wird, ist es erwünscht, dass das Gerät von einem Operationssaal in den anderen
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bewegbar ist, um den Benutzungs-Wirkungsgrad des Gerätes zu verbessern. Im speziellen ist für ein Gerät, wie eine chirurgische Laservorrichtung, deren Anwendungsgebiet sehr breit ist (z.B. gewöhnliche Chirurgie, Hirnchirurgie, plastische Chirurgie, gynäkologische Chirurgie, ophthalmologische Chirurgie usw.) und welches Gerät sehr kostspielig ist, die Transportfähigkeit sehr erwünscht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laservorrichtung, im speziellen eine chirurgische Laservorrichtung zu schaffen, die kompakt gebaut werden kann, um die Transportfähigkeit zu erhöhen, wobei die Unzulänglichkeiten der oben erwähnten gebräuchlichen Vorrichtungen vermieden werden sollen.
Dies wird erfindungsgemäss erreicht durch ein Gehäuse, einen elastisch im Gehäuse gehaltenen Laseroszillator, wobei der Laseroszillator ein im wesentlichen vertikal im Gehäuse angeordnetes Stützorgan, dessen oberes Ende durch die Decke des Gehäuses vorspringt, wobei mindestens eine Symmetrieachse des Querschnittes senkrecht zur axialen Richtung liegt, sowie einen am Stützorgan montierten Laserresonator umfasst und Mittel zur Übertragung des vom Laserresonator ausgestrahlten Laserstrahles, wobei das Mittel mit dem Stützorgan koaxial zur optischen Achse des Laserresonators verbunden ist.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, teilweise geschnitten
Fig. 2A eine Seitenansicht der Stütze in der Laseroszillator-Vorrichtung gemäss Fig. 1
Fig. 2B einen Schnitt der entlang der Linie B-B der Fig. 2A
Fig. 3 einen Schnitt durch den Schwingungsabsorber und durch die Hebevorrichtung
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung, teilweise geschnitten.
Gemäss Fig. 1 ist im Gehäuse die Steuervorrichtung 2 des Laseroszillators angeordnet. Die Laseroszillator-Vorrichtung 3 umfasst die Stütze 31, den Laserresonator 7 und den zylindrischen Körper 33.
Vorzugsweise ist das untere Ende der vertikal angeordneten Laseroszillator-Vorrichtung 3 an der Bodenfläche des Gehäuses 1 durch den Schwingungsabsorber und die Hebevorrichtung 4 befestigt. Auf der anderen Seite erstreckt sich der obere Teil der Laseroszillator-Vorrichtung 3 durch die in der Decke des Gehäuses 1 vorgesehene Öffnung hindurch. Der Schwingungsabsorber 5 ist mit einem Sperrhebel 6 zur Prüfung des Wirkungsgrades der Schwingungsabsorption versehen.
Das im zylindrischen Körper 33 enthaltene Stützorgan 31 besteht aus einer Gusskonstruktion mit z.B. einem H-förmi-gen Profil, dessen Schnitt senkrecht zur Achse mehr als eine Symmetrieachse aufweist. An der Stütze 31 sind die Spiegelhalter 72 und 73 befestigt. Im Falle, dass ein CCh-Laser Verwendung findet, ist an einem Ende des Laserrohres 71 ein Auskoppelspiegel 75 durch einen Spiegelhalter 73 und am anderen Ende ein total reflektierender Spiegel 74 durch einen Spiegelhalter 72 gehalten, welche Spiegel den Laserresonator 7 bilden.
Am oberen Ende der Stütze 31 ist die Laserstrahlungsöffnung 32 vorgesehen, durch welche der Laserstrahl 8 austritt. Direkt an der an der Stütze 31 vorgesehenen Laserstrahlungsöffnung ist die Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung 9 befestigt. Als Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung 9 können herkömmliche Vorrichtungen wie mehrfach gegliederte Spiegel, flexibler Wellenleiter, optische Fibern usw. verwendet werden.
Die Fig 2A und B zeigen die Konstruktion eines Ausführungsbeispieles der Stütze.
Die Stütze 31 ist in einem zylindrischen Körper 32 angeordnet und weist ein H-förmiges Profil auf, dessen oberer und unterer Teil flach ausgebildet sind und die oberen und unteren Endplatten bilden. Im flachen oberen Ende ist die Öffnung 32 zur Emission des Laserstrahles vorgesehen. Der Laserresonator 7 ist so befestigt, dass der Ausgangslaserstrahl 8 vom Ausgangsspiegel 75 durch die Laserstrahl-Emissions-öffnung 32 im flachen oberen Ende der Stütze 31 emittiert wird, wobei die optische Achse mit derjenigen der Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung 9 zusammenfällt. Um Verzerrungen, wie z.B. in der Stütze 31 stattfindende thermische Deformation zu vermeiden, wird die Zahl der Symmetrieachsen in der Ebene senkrecht zur Achse der Stütze 31 gross gewählt, da je grösser diese Zahl ist, um so wirkungsvoller die Stütze ist, wobei der Laserresonator 7 idealerweise in einem zylindrischen Rohr befestigt ist. Es ist jedoch schwierig, den Laserresonator 7 in dem zylindrischen Rohr anzuordnen.
Als Modifikation kann die Stütze 31 aus einer Legierung bestehenden Röhre oder aus zusammengeschweissten Stäben aus Invarlegierung hergestellt werden, um mehr als eine Symmetrieachse zu erhalten. Invarlegierungen werden wegen ihrer kleineren Anfälligkeit auf thermische Verzerrung bevorzugt verwendet.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Schwingungsabsorbers 5 und der Hebevorrichtung 4 dargestellt. Auf der Bodenplatte 34 am unteren Ende der Stütze 31 ist eine Mehrzahl von Bolzen 51 befestigt, während am oberen Ende der Hebevorrichtung 4 der Stützsitz 11 befestigt ist. Zwischen dem Stützsitz 11 und der Bodenplatte 34 ist eine Feder 52 vorgesehen. Die Bolzen 51 dringen in das Innere des Stützsitzes 11 durch Gleitlöcher 111 in der oberen Endplatte in die Sitzfläche 11 ein, wobei am oberen Ende jedes Bolzens 51 in einer bestimmten Distanz von der oberen Endplatte die Festhaltemittel 53 befestigt sind.
Zwischen der Bodenplatte 34, der Stütze 31 und dem Stützsitz 11 ist eine lange, elliptische Nockenplatte 61 vorgesehen. An der Nockenplatte 61 ist das eine Ende des Schaftes 62 befestigt, während das andere Ende des Schaftes 62 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt und mit einem Handgriff 63 versehen ist. Im weiteren ist der Schaft 62 durch das im Gehäuse 1 befestigte Gleitlager 64 unterstützt. Mit der oben erwähnten Konstruktion und durch die Rotation des Handgriffes 63 wird bewirkt, dass der lange Teil der Nockenplatte 61 die Distanz zwischen der Laseroszillator-Vorrichtung 3 und dem Stützsitz 11 vergrössert, um den stossabsorbierenden Wirkungsgrad der Feder einzuschränken, was dem blockierten Zustand entspricht. Die Blockiervorrichtung kann allgemein im Zeitpunkt des chirurgischen Laserbetriebes verwendet werden. Der Schwingungsabsorber 5 ist in seiner Ausgestaltung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel, bei welchem die Feder 52 verwendet wird, beschränkt. Es kann auch irgend ein elastisches Material, wie z.B. Gummi verwendet werden. Es ist genügend, dass die Schwingungen und Stösse von aussen nicht auf den Laserresonator 7 und die Strahlübertragungsvorrichtung 9 übertragen werden können.
Im folgenden soll die Hebevorrichtung 4 im Detail beschrieben werden. Im äusseren Zylinder 44 sind das Gleitlager 42 und das Lager 47 am oberen resp. unteren Teil des Zylinders 44 befestigt. Der Motor 48 ist am unteren Ende des Lagers 47 angebracht. Am unteren Ende des inneren Zylinders 41 ist eine Mutterschraube 45 vorgesehen, die in den äusseren Zylinder durch das Gleitlager 42 eingeführt werden kann.
Die Schraube 46 wird in die Mutterschraube 45 eingesetzt, wobei das untere Ende durch das Gleitlager 47 hindurchtritt, um mit dem Motor 48 verbunden zu werden. Das Ende des in
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den äusseren Zylinder 44 geschraubten Bolzens 43 greift in die am Zylinder 41 längsverlaufende Rille 49 ein, um die Rotation des inneren Zylinders 41 zu verhindern. Bei Rotation der Schraube 46 durch den Motor 48 wird der innere Zylinder 41 nach oben und unten verschoben.
Die Hebevorrichtung 4 dient dazu, die Höhe des Operationstisches bezüglich des Endstückes 91 der Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung 9 optimal einzustellen um die totale Höhe der chirurgischen Laservorrichtung während des Transportes zu erniedrigen. Im Falle, dass die Gebrauchsbedingungen der chirurgischen Laservorrichtung bestimmt sind und die totale Höhe der Vorrichtung kein Problem für den Transport darstellt, kann die Hebevorrichtung 4 durch ein festes Gestell ersetzt werden.
In diesemFall wird der obere Teil der Laseroszillator-Vor-richtung 3 mit der Öffnung des Gehäuses 1 vorzugsweise durch ein Antivibrationselement, wie z.B. ein O-Ring aus elastischem Material, verbunden. Dadurch wird das optische System, bestehend aus dem Resonator 7, der Strahlübertragungsvorrichtung 9 usw. weniger durch Vibrationen beein-flusst.
Bei einer weiteren Ausbildungsform kann die Laseroszillator-Vorrichtung 3 durch sich von den Innenrändern des Gehäuses 1 erstreckende Stützarme elastisch getragen werden, wobei sich dazwischen stossabsorbierendes Material, wie z.B. Gummi oder Federn befinden, ohne dass das oben erwähnte feste Gestell oder die Hebevorrichtung 4 verwendet werden.
Die Wellenlänge des C02-Lasers liegt im infraroten Gebiet. Um eine noch geeignetere chirurgische Laservorrichtung zu schaffen, kann bei einem Ausführungsbeispiel neben einem Hilfslaserstrahl, der im sichtbaren Bereich liegt, ein Strahlvgerschluss sowie ein Leistungsmessgerät auf der Stütze 31 angeordnet sein. In diesem Falle ist es wesentlich, dass die Achse des sichtbaren Hilfslaserstrahles mit derjenigen des CO2-Laserstrahls zusammenfällt. Um diese Bedingung zu erfüllen, genügt es, dass der Strahlmischungsteil, der aus einer Mehrzahl von Spiegeln besteht, an der Stütze 31 befestigt ist.
Im Falle, dass die Laser-Ausgangsleistung vergleichsweise gross ist (=100 W) oder die Gesamtlänge der Laseroszillator-Vorrichtung 3 kurz gehalten werden soll, kann die Gesamtlänge des Laserresonators 7 etwa um die Hälfte verkürzt werden, wenn für den Resonator eine gefaltete Konstruktion verwendet wird. In diesem Fall werden eine mittlere Halterung für gekrümmte Spiegel und zwei gekrümmte Spiegel im Resonator gemäss Fig. 1 angeordnet.
In Fig. 4 ist, teilweise im Schnitt, ein zweites Ausführungsbeispiel gemäss der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein L-förmiges Profil ist an die Stütze 31 angepasst. Der vom Laserresonator 7 emittierte Laserstrahl 8, welcher mittels der reflektierenden Spiegel M1 und M2 zur Laseremissionsöffnung 32 geführt wurde, wird zur gewünschten Position mit
Hilfe der Strahlübertragungsvorrichtung 9 geführt.
Obschon in der Zeichnung nicht dargestellt, kann beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein L-förmiges Profil an den Laserresonator 7 derart angepasst werden, dass der Resonator entlang der Stütze 31 bewegt werden kann. In diesem Fall kann der zentrische gekrümmte Spiegel am gefalteten Teil des Laserresonators vorgesehen sein.
Da wie oben beschrieben die Laseroszillator-Vorrichtung vertikal angeordnet ist und durch die Decke des Gehäuses 1 vorsteht, kann die Höhe des Gehäuses bis zu einem gewissen Grad frei gewählt werden, obschon sie durch die Laseroszillator-Steuervorrichtung beschränkt ist. Die Höhe des Gehäuses 1 kann kleiner als 1,2 m für gewöhnliche Vorrichtungen gewählt werden. Die Fläche des durch die Laservorrichtung belegten Fussbodens wird durch das die Laseroszillator-Steu-ervorrichtung 2, die Hebevorrichtung 4 usw. enthaltende Gehäuse bestimmt. Die belegte Fussbodenfläche kann so gross wie im Falle der Systeme A oder B, oder kleiner gewählt werden, nämlich etwa 60 x 70 cm.
Die Höhe des Gehäuses 1 der chirurgischen Laservorrichtung kann klein gehalten werden, so dass im Zeitpunkt der medizinischen Operation kein Hindernis zwischen dem operierenden Arzt und der Hilfsperson vorhanden ist, so dass ihre gegenseitige Kommunikation ruhig geführt werden kann. Die Gesamthöhe der Vorrichtung kann mit Hilfe der Hebevorrichtung 4 auf etwa 1,9 m während des Transportes abgesenkt werden, wobei die Transportierbarkeit der Laservorrichtung bemerkenswert verbessert werden kann.
Die, während dem Transport durch das Gehäuse 1 erzeugten Schwingungen oder Stösse werden durch die Federn 52 im Schwingungsabsorber 5 absorbiert und nicht zur Laseroszillator-Vorrichtung 3 übertragen.
Die in ihrem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung mehr als eine Symmetrieachse aufweisende Stütze wird bei der Laseroszillator-Vorrichtung 3 angewandt und vertikal auf dem Gehäuse 1 mittels des Absorbers 5 angeordnet.
Aus den obigen Ausführungen wird mit Bezug auf das System A klar, dass die Stütze 31 kaum durch das Moment infolge des Eigengewichtes der Stütze 31 noch durch thermische Verzerrungen infolge Änderungen der Umgebungsbedingungen deformiert wird.
Das aus der Laseroszillator-Vorrichtung 3 und der Laser-strahl-Übertragungsvorrichtung 9 bestehende optische System wird durch Stösse und Vibrationen des Gehäuses 1 oder Änderungen der Umgebungsbedingungen nicht beein-flusst, so dass die optische Ausrichtung immer in Ordnung bleibt und kaum eine Alterung auftritt.
Die dargestellte chirurgische Laservorrichtung kann kompakt aufgebaut werden, wobei die Transportfähigkeit verbessert und das optische System stabilisiert wird, was mit den herkömmlichen chirurgischen Laservorrichtungen nicht erreicht werden kann.
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2 Blatt Zeichnungen
CH228880A 1979-03-23 1980-03-24 Laservorrichtung, insbesondere fuer die chirurgie. CH645211A5 (de)

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