DE102008064576B4

DE102008064576B4 - Lateral abstrahlende Laserfaser

Info

Publication number: DE102008064576B4
Application number: DE102008064576.1A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Liebetruth Jochen; Dipl.-Ing. Arnhölter Frank
Original assignee: Leoni Kabel Holding GmbH
Current assignee: Weinert Industries Ag De
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2028-12-23
Also published as: DE102008064576A1

Abstract

Lateral abstrahlende Laserfaser, bestehend aus einer Lichtleitfaser 1, die proximal eine Eingangsfläche zur Einkopplung von Laserstrahlung und distal eine, nicht rechtwinklig zur Faserachse angeordnete, mit einer Quarzkappe 2 umschlossene Ausgangsfläche aufweist, aus der die Laserstrahlung heraus geleitet wird, wenn der Brechungsindex des der Ausgangsfläche benachbarten Mediums nahe bei derjenigen von Luft ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ausgangsfläche der Lichtleitfaser 1 umschließende Quarzkappe 2 drehbar und derart beschaffen ist, dass bei Aufrechterhaltung eines gasförmigen Mediums in der Quarzkappe 2 mindestens eine zweite, durch die Laserwirkung auf eine Behandlungsstelle strukturell unbeeinflusste Stelle der Quarzkappe 2 in den lateralen Strahlengang gebracht werden kann, wobei die Drehung der Quarzkappe 2 mittels einer zylindrischen, metallischen Drehhülse 3 erfolgt, die wiederum auf einem auf einem Coating 7 der Lichtleitfaser 1 aufgebrachten Peekschlauch 8 so befestigt ist, dass eine axiale Verschiebung verhindert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine lateral abstrahlende Laserfaser für medizinische Zwecke.
In der operativen Medizin – z. B. in der Urologie und Gynäkologie, gibt es Verfahren zur Eröffnung von Verschlussprozessen (Stenosen) und zur Gewebeentfernung, die unter Verwendung von Laserstrahlung eine Schneid- oder Abtragungswirkung erzielen. Um die dafür notwendige Strahlintensität zu erreichen, ist ein möglichst senkrechtes Auftreffen der Laserstrahlung auf das Gewebe erforderlich.
Bedingt durch die oftmals beengten anatomischen Verhältnisse ist ein Biegen der Lichtleitfaser um 90° jedoch nicht möglich, so dass die in Achs-Richtung aus dem Lichtleiter austretende Laserstrahlung in ihrer Intensität nicht voll genutzt werden kann; das Zielgewebe wird von der Strahlung lediglich tangiert.
Eine simple Lösung dieses Problems stellt eine am distalen Ende schräg angeschliffene Lichtleitfaser dar, deren ovale Fläche mit einer geeigneten Reflektorschicht versehen ist [ US 5 253 312 A ]. Die Gefahren einer Gewebetraumatisierung, aber auch die einer Beschädigung der Faserspitze oder des Arbeitskanals sind jedoch groß, so dass bei endoskopischem Einsatz Schutzkatheter erforderlich sind.
Die gewünschte laterale Auslenkung kann sicherer durch eine Anordnung geschaffen werden, die die am distalen Ende der Lichtleitfaser austretende Laserstrahlung durch einen winklig gegen die Faserachse angeordneten Metallreflektor ablenkt. [ DE 692 27 590 T2 ] Dabei ist der in geeigneter Weise beschichtete Spiegel entweder in eine zylinderförmige Metallhülse eingearbeitet, [ US 5 041 121 A ], oder in einer solchen angebracht und diese auf dem distalen Ende der Lichtleitfaser fixiert. Nachteilig an dieser Lösung ist der rasche Verschleiß des Spiegels, dessen Reflektivität bei Kontakt mit dem abzutragenden biologischen Gewebe während der Laserstrahleinwirkung nachlässt. Auch eine Wasserspülung des Spiegels, wie in [ US 6 802 838 B2 ] vorgesehen, kann dieses Problem nicht vollständig beheben.
Die Mehrzahl der gefundenen Lösungen für eine seitliche Auslenkung der Laserstrahlung schlägt deshalb ein schräg angeschliffenes, distales Ende der Lichtleitfaser vor, das von einer zylinderförmigen, distal verschmolzenen und auf dem Coating der Lichtleitfaser fixierten Quarzkappe umgeben ist, [ DE 695 25 392 T2 ] Die in der Quarzkappe vorhandene Luft und die schräge Quarzfaserfläche bilden eine Grenzschicht, an der die Laserstrahlung reflektiert und unter einem Winkel von ca. 80° zur Faserachse austritt [ US 4 740 047 A ].
Die austretende Laserstrahlung wird dabei durch Reflektionen an der Faserspitze und an der Innen- und Außenwand der Quarzkappe und durch die zylindrische Form der Quarzkappe in ihrer Intensität gemindert. Abhilfe soll eine Lösung bringen, die das Verschmelzen von distalem Lichtleitfaserende und Quarzkappe vorschlägt, wodurch die Anzahl von Grenzflächen und damit der Sekundär-Reflexionen reduziert und eine geringere Divergenz der austretenden Strahlung bewirkt wird, [ US 5 537 499 A ].
Eine andere Lösung dieses Problems sieht eine ebene, oder als Linse ausgebildete Austrittsstelle der Strahlung auf der Quarzkappe vor, so dass diese eine geringere Divergenz aufweist [ US 5 772 658 A ], oder sogar fokussiert werden kann, [ DE 695 25 392 T2 ] Eine weitere Lösung zur Reduktion der Sekundärreflexionen wird in der Variation der Claddingform der Strahl führenden Lichtleitfaser und des Durchmesserverhältnisses von Cladding zu Faserkern gesehen [ US 5 772 657 A ].
Allen vorgeschlagenen Lösungen ist gemeinsam, dass sie lediglich einen fixen Strahlaustritt aus der Quarzkappe ermöglichen. Dieser wird jedoch während der Lasertherapie durch thermische Strukturänderungen in der Quarzkappe derart verändert, dass sich die Strahltransmission verringert und es bis zum Durchbrennen der Quarzkappenwandung und damit zur Funktionsunfähigkeit der Anordnung kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtleitfaser der eingangs genannten Art und ohne die o. g. Nachteile bekannter Lösungen anzugeben, mit der eine längere Nutzungsdauer erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Lichtleitfaser zur lateralen Abstrahlung von Laserstrahlung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch einen Wechsel des Strahlaustritts aus der Quarzkappe, der durch deren Verdrehen auf der strahlübertragenden Faser erreicht wird, die Nutzungsdauer der Anordnung erheblich verlängert werden kann, ohne diese bis zur völligen Zerstörung an der ersten Austrittsstelle nutzen zu müssen.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und einer dazugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
1 den mechanischen Aufbau der lateral abstrahlenden Laserfaser,
2a–c das Prinzip des wählbaren Strahlaustritts aus der Quarzkappe.
Der in 1 dargestellte mechanische Aufbau der lateral abstrahlenden Laserfaser zeigt eine Lichtleitfaser 1 mit angeschrägtem distalen Ende und einer darüber angeordneten Quarzkappe 2, die mit einer metallischen Drehhülse 3 verbunden ist. Der Innendurchmesser der Quarzkappe 2 ist so dimensioniert, dass ein schmaler Spalt, größer als die Stärke des Claddings 4 der Faser 1, gebildet wird und kein Kontakt zwischen Quarzkappe 2 und Faserkern 5 während des Verdrehens statt findet. Die Fixierung der Quarzkappe 2 in der metallischen Drehhülse 3 erfolgt durch eine gasdichte Klebung 6. Die Länge des distalen Teils der metallischen Drehhülse 3, der mit der Quarzkappe 2 verklebt ist, ist so bemessen, dass der laterale Austritt der Laserstrahlung aus der Quarzkappe 2 nicht behindert wird.
Der proximale Teil der metallischen Drehhülse 3, der die radiale und axiale Führung der Quarzkappe 2 übernimmt, ist so dimensioniert, dass zwischen ihm und einem auf das Coating 7 der Faser aufgeschrumpften Peekschlauch 8 eine Gleitpassung besteht. Die axiale Verschiebung der Drehhülse 3, und damit die der Quarzkappe 2, wird durch eine umlaufende Krimp-Nut 9 verhindert. Diese dauerhafte Verformung der metallischen Drehhülse 3 reicht bis in die Wandung des Peekschlauchs 8 und ist so ausgebildet, dass Gasdichtheit und Verdrehbarkeit gewährleistet sind.
Coating 7 und Peekschlauch 8 sind distal auf gleicher Höhe abgesetzt, so dass sich ein Anschlag für das proximale Ende der Quarzkappe 2 ergibt, der beim Verdrehen der metallischen Drehhülse 3 zugleich als Gleitfläche 10 fungiert.
Der proximale Teil der metallischen Drehhülse 3 weist eine gerippelte Oberfläche auf, die deren Griffigkeit erhöht.
2a zeigt die Draufsicht auf den Strahlaustritt aus einer bereits benutzten lateral abstrahlenden Laserfaser und das Struktur veränderte Areal 11 auf der Quarzkappe 2; 2b zeigt die Seitenansicht. Durch Verdrehen der metallischen Drehhülse 3 um ca. 180° kann ein neues, unverbrauchtes Areal auf der Quarzkappe 4 für den Strahlaustritt in den Strahlengang gebracht werden, 2c, so dass ein Weiterarbeiten auf anfänglichem Transmissionsniveau der Quarzkappe 2 möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Lichtleitfaser
2: Quarzkappe
3: metallische Drehhülse
4: Cladding
5: Faserkern
6: gasdichte Klebung
7: Coating
8: Peekschlauch
9: Crimpnut
10: Gleitfläche Quarzkappe/Buffer und Peekschlauch
11: Struktur verändertes Areal

Claims

Lateral abstrahlende Laserfaser, bestehend aus einer Lichtleitfaser 1, die proximal eine Eingangsfläche zur Einkopplung von Laserstrahlung und distal eine, nicht rechtwinklig zur Faserachse angeordnete, mit einer Quarzkappe 2 umschlossene Ausgangsfläche aufweist, aus der die Laserstrahlung heraus geleitet wird, wenn der Brechungsindex des der Ausgangsfläche benachbarten Mediums nahe bei derjenigen von Luft ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ausgangsfläche der Lichtleitfaser 1 umschließende Quarzkappe 2 drehbar und derart beschaffen ist, dass bei Aufrechterhaltung eines gasförmigen Mediums in der Quarzkappe 2 mindestens eine zweite, durch die Laserwirkung auf eine Behandlungsstelle strukturell unbeeinflusste Stelle der Quarzkappe 2 in den lateralen Strahlengang gebracht werden kann, wobei die Drehung der Quarzkappe 2 mittels einer zylindrischen, metallischen Drehhülse 3 erfolgt, die wiederum auf einem auf einem Coating 7 der Lichtleitfaser 1 aufgebrachten Peekschlauch 8 so befestigt ist, dass eine axiale Verschiebung verhindert wird.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Quarzkappe 2 größer ist als ein mit einem Cladding 4 beschichtete Außendurchmesser eines Faserkerns 5, so dass es beim Verdrehen der Quarzkappe 2 gegen die Lichtleitfaser 1 zu keiner mechanischen Behinderung zwischen beiden kommt.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzkappe 2 luftdicht mit der metallischen Drehhülse 3 verbunden ist.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Drehhülse 3 durch eine umlaufende Krimp-Nut 9 auf dem Coating der Lichtleitfaser angebrachten Peekschlauch 8 drehbar fixiert ist.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Peekschlauch durch Schrumpfen gasdicht auf dem Coating 7 der Lichtleitfaser 1 aufgebracht ist.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Krimp-Nut 9 als Fixierungs- und Dichtungselement fungiert.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine distale Endfläche des Peekschlauchs als Anschlag und Gleitfläche 10 für das proximale Ende der Quarzkappe dient.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche eines proximalen Teils der metallischen Drehhülse 3 aufgerauht oder mit einer geeigneten Riffelung versehen ist, so dass ein sichereres Verdrehen der Quarzkappe 2 möglich ist.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Peekschlauchs 8 eine hohe Gleitfähigkeit zu Metall aufweist.
Lateral abstrahlende Laserfaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Wandstärke und Material der metallischen Drehhülse 3 so gewählt werden, dass die Rückstellkräfte des Peekschlauchs an der umlaufenden Krimp-Nut 9 sicher aufgefangen werden.