DE102019212203A1

DE102019212203A1 - Lichtapplikatorsystem

Info

Publication number: DE102019212203A1
Application number: DE102019212203.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd Claus WEBER; Eva Schultz; Moritz Tewes; Matthias LAMBERTZ; Manfred Wirth
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2021-02-18

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Lichtapplikatorsystem (1) zur Untersuchung und/oder Behandlung von einem organischen Körper, wobei das Lichtapplikatorsystem (1) mindestens einen auswechselbaren Lichtapplikator (5) mit distalseitiger LED (19) und ein Schaftinstrument (35) mit einem distalseitigen Einführabschnitt (37) aufweist, wobei das Schaftinstrument (35) mindestens einen Arbeitskanal (31) aufweist, wobei der mindestens eine Lichtapplikator (5) distalwärts durch den Arbeitskanal (31) schiebbar und dessen distalseitige LED (19) dadurch an ein distalseitiges Ende des Einführabschnitts (37) positionierbar ist, wobei der Einführabschnitt (37) mindestens einen ersten Schaftabschnitt (41), einen zweiten Schaftabschnitt (43) und einen dritten Schaftabschnitt (45) aufweist, wobei der erste Schaftabschnitt (41) proximal vom zweiten Schaftabschnitt (43) und der dritte Schaftabschnitt (45) distal vom zweiten Schaftabschnitt (43) verläuft, wobei der zweite Schaftabschnitt (43) abwinkelbar und/oder weniger biegesteif ist als der erste (41) und/oder dritte Schaftabschnitt (45), wobei der mindestens eine auswechselbare Lichtapplikator (5) einen ersten Lichtapplikatorabschnitt (A), einen zweiten Lichtapplikatorabschnitt (B) und einen dritten Lichtapplikatorabschnitt (C) aufweist, wobei der erste Lichtapplikatorabschnitt (A) proximal vom zweiten Lichtapplikatorabschnitt (B) und der dritte Lichtapplikatorabschnitt (C) distal vom zweiten Lichtapplikatorabschnitt (B) verläuft, wobei der zweite Lichtapplikatorabschnitt (B) weniger biegesteif ist als der erste (A) und/oder dritte Lichtapplikatorabschnitt (C), wobei der zweite Lichtapplikatorabschnitt (B) zumindest teilweise im zweiten Schaftabschnitt (43) angeordnet ist, wenn die distalseitige LED (19) des Lichtapplikators (5) am distalseitigen Ende des Einführabschnitts (37) positioniert ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Lichtapplikatorsystem zur Untersuchung und/oder Behandlung eines organischen Körpers, insbesondere zur photodynamischen Therapie (PDT) von pathologischem Gewebe.
Es ist bekannt, Endoskope dazu zu nutzen, um Videoaufnahmen vom Inneren eines menschlichen oder tierischen Körpers zu Zwecken der medizinischen Diagnose und/oder Therapie zu machen. Dabei ist es ein ständiges Bestreben, den Einführabschnitt von Endoskopen möglichst dünn auszugestalten, damit möglichst kleine Hohlräume eingesehen werden können und das Gewebe dabei möglichst wenig in Mitleidenschaft zu ziehen.
Endoskope werden allerdings nicht nur dazu genutzt, um Bild- oder Videoaufnahmen zu machen, sondern auch als Diagnose- oder Therapiemittel selbst eingesetzt. Beispielsweise für die Detektion und Lokalisierung von prä- und frühmalignem Gewebe kann eine Fluoreszenz-Endoskopie eingesetzt werden, bei der es nicht auf eine natürliche Echtfarb-Darstellung des Gewebes ankommt, sondern lediglich auf eine Fluoreszenzanregung, mit der sich pathologisches Gewebe von gesundem Gewebe unterscheiden lässt. Dabei kann das mittels Lichtstrahlung angeregte pathologische Gewebe selbst oder eine auf pathologisches Gewebe hinweisende Bakterienansammlung spezifisch fluoreszieren und so gegenüber dem umliegenden gesunden Gewebe erkennbar lokalisiert werden. Die Fluoreszenz-Endoskopie kann beispielsweise im Rahmen einer photodynamischen Diagnose (PDD) und/oder photodynamischen Therapie (PDT) mittels eines Photosensibilisators bzw. Markerstoffs (z.B. Chlorin e6) durchgeführt werden, der sich selektiv an pathologischem Gewebe anreichert.
Bei der photodynamischen Therapie (PDT) wird Licht mittels eines Lichtapplikators unmittelbar auf oder sogar in pathologisches Gewebe appliziert, um lichtinduziert die Bildung von Sauerstoffradikalen mittels des örtlich begrenzt angereicherten Photosensibilisators bzw. Markerstoffs zu fördern und dadurch das pathologische Gewebe, wie etwa einen Tumor, zu zerstören. Typischerweise wird dazu Laserlicht in einen Lichtleiter eingekoppelt und in das Gewebe geführt.
Dabei ist es eine besondere Herausforderung, sehr verwinkelte Bereiche des Köperinneren, wie etwa Nierenkelche oder stark verzweigte Atemwege, minimalinvasiv zu erreichen. Dazu muss der Lichtapplikator mit relativ kleinen Radien leicht abwinkelbar sein, um den verwinkelten Bereichen des Köperinneren minimalinvasiv folgen zu können. Die Lichtleiter müssen daher wenig biegesteif sein und enge Biegeradien erlauben, was zu einer möglichst dünnen Ausführung als Lichtleitereinzelfaser führt. Dies hat allerdings den Nachteil, dass nur geringe Lichtmengen übertragen werden können und unter relativ hohen Verlusten eine hohe Lichtleistung durch einen teuren Laser aufgebracht und proximalseitig eingekoppelt werden muss, um für die PDT genügend Lichtleistung am distalen Ende auskoppeln zu können. Außerdem können sehr dünne Lichtapplikatoren schlecht handhabbar und nur begrenzt steuerbar sein. Ist ein Lichtapplikator beispielsweise über seine Länge zu biegsam und/oder zu wenig torsionssteif, so verformt und/oder verwindet er sich unter vom proximalen Ende ausgehender manueller Steuerung, anstatt sich wie gewünscht mit dem distalen Ende zu positionieren.
Daraus ergibt sich die Aufgabe, ein effizienteres, kostengünstigeres und einfacher handhabbares Lichtapplikatorsystem bereitzustellen, das eine Untersuchung und/oder Behandlung in sehr stark verzweigten Bereichen eines organischen Körpers erlaubt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird zur Lösung dieses Problems ein Lichtapplikatorsystem zur Untersuchung und/oder Behandlung von einem organischen Körper bereitgestellt, wobei das Lichtapplikatorsystem mindestens einen auswechselbaren Lichtapplikator mit distalseitiger LED und ein Schaftinstrument mit einem distalseitigen Einführabschnitt aufweist, wobei das Schaftinstrument mindestens einen Arbeitskanal aufweist, wobei der mindestens eine Lichtapplikator distalwärts durch den Arbeitskanal schiebbar und dessen distalseitige LED dadurch an einem distalseitigen Ende des Einführabschnitts positionierbar ist, wobei der Einführabschnitt mindestens einen ersten Schaftabschnitt, einen zweiten Schaftabschnitt und einen dritten Schaftabschnitt aufweist, wobei der erste Schaftabschnitt proximal vom zweiten Schaftabschnitt und der dritte Schaftabschnitt distal vom zweiten Schaftabschnitt verläuft, wobei der zweite Schaftabschnitt abwinkelbar und/oder weniger biegesteif ist als der erste und/oder dritte Schaftabschnitt, wobei der mindestens eine auswechselbare Lichtapplikator einen ersten Lichtapplikatorabschnitt, einen zweiten Lichtapplikatorabschnitt und einen dritten Lichtapplikatorabschnitt aufweist, wobei der erste Lichtapplikatorabschnitt proximal vom zweiten Lichtapplikatorabschnitt und der dritte Lichtapplikatorabschnitt distal vom zweiten Lichtapplikatorabschnitt verläuft, wobei der zweite Lichtapplikatorabschnitt weniger biegesteif ist als der erste und/oder dritte Lichtapplikatorabschnitt, wobei der zweite Lichtapplikatorabschnitt zumindest teilweise im zweiten Schaftabschnitt angeordnet ist, wenn die distalseitige LED des Lichtapplikators am distalseitigen Ende des Einführabschnitts positioniert ist.
Man kann den zweiten Schaftabschnitt auch als Abwinkelbereich bezeichnen, in dem der Arbeitskanal einem bestimmten Abwinkelradius folgen kann. Der erste und/oder dritte Schaftabschnitt kann dabei starr ausgestaltet sein oder in gewissen Grenzen verbiegbar. Beispielsweise könnten die biegesteiferen Schaftabschnitte derart biegesteif ausgestaltet sein, dass bei horizontaler Ausrichtung des Schaftinstruments und proximalseitiger Fixierung das distale Ende des Schaftinstruments durch sein Eigengewicht maximal bis zu 30% der Länge des Schaftinstruments nach unten hängt. Angepasst auf das abwinkelbare Schaftinstrument weist der Lichtapplikator einen Abwinkelbereich als zweiten Lichtapplikatorabschnitt auf, der bei Betriebsstellung des Lichtapplikators im Abwinkelbereich, d.h. zweiten Schaftabschnitt, des Schaftinstruments liegt. Damit wird die Versteifung des zweiten Schaftabschnitts durch den eingeschobenen Lichtapplikator reduziert und die Beweglichkeit bei der Abwinkelung des Schaftinstruments gewahrt. Gleichzeitig kann in den biegesteiferen Schaftabschnitten, d.h. im ersten und dritten Schaftabschnitt, der Lichtapplikator entsprechend biege- und torsionssteifer, z.B. dicker, ausgestaltet sein, damit die distalseitige LED einfacher durch manuelles Bewegen des ersten proximalen Lichtapplikatorabschnitts, der zumindest teilweise proximal aus dem Schaftinstrument ragt, positionierbar ist. Mit Biegesteifheit sei in dieser Offenbarung auch eine Torsionssteifheit gemeint. Das heißt, dass der Applikator bei einer nicht-isotropen, sondern gerichteten Abstrahlcharakteristik durch Drehung um die Längsachse am proximalen Ende gedreht werden kann und sich dadurch das distale Ende entsprechend bei ausreichender Torsionssteifheit wie gewünscht mitdreht, sodass die Lichtabstrahlung wie gewünscht ausgerichtet ist.
Der Lichtapplikator weist also hier keinen Lichtleiter für proximal eingekoppeltes Laserlicht auf, sondern kann hauptsächlich aus einem elektrischen Leiter in Form eines Drahts und/oder Litzen bestehen, wobei der elektrische Leiter eine distalseitig angeordnete LED mit Strom versorgt. Im Gegensatz zu Lichtleitern ist die übertragbare elektrische Energie viel weniger durch die radiale Ausdehnung des elektrischen Leiters begrenzt, sodass der Lichtapplikator dort dünner ausgestaltet werden kann, wo eine geringe Biegesteifigkeit für kleine Abwinkelradien gebraucht wird, und dort dicker, wo eine höhere Biegesteifigkeit vorteilhaft für die Handhabung ist. Es kann dabei die radiale Ausdehnung des elektrischen Leiters selbst und/oder seine isolierende Ummantelung den Erfordernissen für die lokale Biegesteifigkeit angepasst sein. Der Lichtapplikator ist also in Ausführung, Länge und lateraler Ausdehnung dem Arbeitskanal angepasst, um eine möglichst einfache Handhabung des Lichtapplikatorsystems zu gewährleisten. Das Schaftinstrument kann an seinem distalen Ende eine Bildaufnahmeeinrichtung, wie etwa einen Bildsensor, aufweisen, um eine genaue Positionierung des distalen Endes zu ermöglichen. Der Lichtapplikator kann damit sehr genau platziert und ggf. über das distale Ende des Schaftinstruments hinaus in das pathologische Gewebe eingestochen oder daran angesetzt werden.
Optional kann also das Lichtapplikatorsystem mindestens einen austauschbaren Lichtapplikator mit distalseitiger LED und ein elektrisches Leiterpaar, bestehend aus Hin- und Rückleiter und ggf. als Koaxialkabel ausgeführt, zur Stromversorgung der LED aufweisen, wobei die Ummantelung im zweiten Lichtapplikatorabschnitt zumindest teilweise dünner als im ersten und/oder dritten Lichtapplikatorabschnitt ist oder fehlt. Beispielsweise kann die Ummantelung abschnittsweise Schläuche, vorzugsweise Schrumpfschläuche, mit unterschiedlicher Wandstärke und/oder teilweise miteinander überlappende Schläuche aufweisen. Die Ummantelung kann gleichzeitig als elektrischer Isolator und zur lokalen Erhöhung der Biege- und Torsionssteifigkeit des Lichtapplikators dienen. Dadurch beeinträchtigt der sich im Arbeitskanal befindliche Lichtapplikator möglichst wenig die Abwinkelbarkeit des Schaftinstruments. Die Wandstärke der Ummantelung kann vergleichsweise dünn ausgestaltet werden, da die durch die Ummantelung bewirkte Erhöhung der Biegesteifigkeit mit dem Flächenträgheitsmoment I_r korreliert. Beispielsweise bei einem Kreisring als Querschnittsform der Ummantelung gilt $I_{r} = \frac{π}{4} (R^{4} - r^{4}),$
sodass die Biegesteifigkeit mit der vierten Potenz des Radius skaliert, wobei R der Außenradius der Ummantelung und r der innenradius der Ummantelung ist. Für einen Ummantelungsquerschnitt mit quadratischem Kastenprofil mit Außenbreite A und Innenbreite a gilt entsprechend $I_{r} = \frac{1}{12} (A^{4} - α^{4}) .$
Selbst geringste Unterschiede der Dicke der Ummantelung zwischen den Lichtapplikatorabschnitten im Bereich von 10µm können daher einen signifikanten Einfluss auf die Biege- und Torsionssteifigkeit bewirken.
Optional kann die Ummantelung abschnittsweise Schläuche mit unterschiedlicher Wandstärke und/oder teilweise miteinander überlappende Schläuche aufweisen. Dies ist eine besonders einfach herstellbare Ausführungsform, die es erlaubt, den Lichtapplikator so günstig herzustellen, dass er zum einmaligen Gebrauch als werkseitig sterilisierter Wegwerf-Artikel produziert werden kann. Eine aufwändige und mit gewissem Fehlerpotenzial behaftete Reinigung und Sterilisation des Lichtapplikators seitens des Anwenders für weitere Anwendungen ist dann nicht mehr nötig. Optional können die Schläuche dabei als Schrumpfschläuche ausgeführt sein.
Optional kann das Lichtapplikatorsystem mindestens eine Lichtapplikatorbetriebseinheit mit mindestens einem Anschluss zum Anschließen mindestens eines auswechselbaren Lichtapplikators mit distalseitiger LED aufweisen, wobei die Lichtapplikatorbetriebseinheit Identifikationsmittel zur Identifizierung des Typs eines an dem mindestens einen Anschluss anschließbaren Lichtapplikators aufweist.
Bei der Verwendung eines Lichtapplikators mit distalseitiger LED kann es erforderlich sein, dass je nach Typ des verwendeten Photosensibilisators bzw. Markerstoffs ein passender Typ von Lichtapplikator mit abgestimmter Abstrahlcharakteristik und abgestimmtem Leuchtspektrum eingesetzt werden. Das bedeutet, dass die Lichtapplikatorbetriebseinheit abgestimmt auf den verwendeten Photosensibilisator bzw. Markerstoff und passendem Lichtapplikator eine ganz bestimmte Versorgungsspannung bzw. Strom am Anschluss für den Lichtapplikator bereitstellen muss.
Die Identifikationsmittel können dazu dienen, dem Anschluss der Lichtapplikatorbetriebseinheit automatisch und fehlersicher den Typ des angeschlossenen Lichtapplikators zuzuordnen und damit sicherzustellen, dass dem Lichtapplikator an seinem Anschluss eine ganz bestimmte Versorgungsspannung bzw. Strom am Anschluss bereitgestellt wird.
Optional können die Identifikationsmittel beispielsweise eine mechanische und/oder eine signalbasierte Kennung aufweisen, wobei die Kennung dazu eingerichtet ist, über den mindestens einen Anschluss nur solche Betriebsmodi zuzulassen, die für einen bestimmten Lichtapplikatortyp geeignet sind. Die Betriebsmodi können in Form von bestimmten Spannungen, Strömen, Leistungen, Intervallen, Pulsformen und/oder Behandlungsdauern, usw. zugeordnet zu bestimmten Lichtapplikatortypen in der Lichtapplikatorbetriebseinheit gespeichert sein, sodass der Betriebsmodus basierend auf der Identifizierung des Lichtapplikatortyps automatisch ausgewählt wird. Damit kann verhindert werden, dass ein Lichtapplikatortyp nicht in einem dafür nicht vorgesehenen Betriebsmodus betrieben wird. Es kann auch sein, dass einem Anwender über ein Interface an der Lichtapplikatorbetriebseinheit eine Auswahl von erlaubten Betriebsmodi vorgeschlagen wird, aus denen der Anwender wählen kann. Dabei dient die Identifizierung des Lichtapplikatortyps dazu, dass nicht solche Betriebsmodi zur Auswahl gestellt werden, die nicht für den angeschlossenen Lichtapplikatortyp vorgesehen sind.
Optional kann die Lichtapplikatorbetriebseinheit dazu eingerichtet sein, an dem mindestens einen Anschluss einen bestimmten Lichtapplikatortyp nur für den einmaligen Betrieb zuzulassen. Die Lichtapplikatorbetriebseinheit kann dazu mit einer Speichereinrichtung ausgestattet sein, die sich „merken“ kann, ob ein bestimmter Lichtapplikator bereits verwendet wurde. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Kennung im Lichtapplikator im Zuge einer erstmaligen Verwendung ändern, sodass danach kein Betriebsmodus mehr von der (oder einer anderen) Lichtapplikatorbetriebseinheit zugelassen wird. Dadurch wird bei solchen Lichtapplikatoren, die als günstige Wegwerfartikel zum einmaligen Gebrauch vorgesehen sind, sicher vermieden, dass sie mehrmals verwendet werden. Die PDT kann dadurch günstiger bereitgestellt werden, ohne dass dadurch das Behandlungsrisiko steigt.
Optional kann die mindestens eine Lichtapplikatorbetriebseinheit zum gleichzeitigen Betreiben mehrerer Lichtapplikatoren eine Mehrzahl von Anschlüssen aufweisen. Dies entspricht einem vorteilhaften Anwendungsfall für die PDT, denn es kann vorteilhaft sein, größere Tumore oder Bereiche von pathologischem Gewebe aus verschiedenen Winkeln und flächig verteilt mit einer Mehrzahl von Lichtapplikatoren mit Licht zu bestrahlen. Da die therapeutische Wirkung des Lichts nur dort eintritt, wo sich der Photosensibilisator bzw. der Markerstoff angereichert hat, nämlich im pathologischen Gewebe, kann eine großvolumige Ausleuchtung beispielsweise eines ganzen Organs sinnvoll sein, um sicherzustellen, dass wirklich jegliches pathologisches Gewebe im Organ wirksam bestrahlt wurde. Das Lichtapplikatorsystem kann dazu mindestens eine organspezifische Schablone bzw. Template aufweisen, die an bestimmter Stelle und in festgelegter Weise vor oder auf der Haut des Patienten fixiert werden kann und einem Anwender definierte Einstichpunkte und/oder Einstichwinkel und/oder Einstichtiefen für die Lichtapplikatoren vorgibt, um eine großvolumige homogene Ausleuchtung des Organs oder Körperbereichs zu erzielen.
Dabei können Lichtapplikatoren mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik zum Einsatz kommen, um eine möglichst homogene und zielgerichtete Bestrahlung des gesamten pathologischen Gewebevolumens zu erzielen. Ein Lichtapplikator mit fokussierter Abstrahlcharakteristik kann allerdings dabei weniger Leistung benötigen als ein Lichtapplikator mit aufgeweiteter Abstrahlcharakteristik. Die Identifikationsmittel der Lichtapplikatoren können dabei sicherstellen, dass jeder Lichtapplikator automatisch seinem Typ entsprechend passend betrieben wird. Optional können die Identifikationsmittel daher beispielweise anschlussspezifisch eine mechanische und/oder eine signalbasierte Kennung aufweisen, wobei sich die Kennung zwischen mindestens zweien der Anschlüsse unterscheidet.
Optional kann das Lichtapplikatorsystem mindestens zwei verschiedene Typen von austauschbaren Lichtapplikatoren aufweisen, wobei die Lichtapplikatoren dazu eingerichtet sind, ihren jeweiligen Typ und/oder eine individuelle Lichtapplikatorkennung signalbasiert über den mindestens einen Anschluss an die Lichtapplikatorbetriebseinheit zu übermitteln. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn standardisierte Anschlussverbindungen zwischen Lichtapplikatorbetriebseinheit und den Lichtapplikatoren eingesetzt werden. Die Identifikationsmittel können dann in Form eines analogen oder vorzugsweise digitalen Signals vom Lichtapplikator an die Lichtapplikatorbetriebseinheit übermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Lichtapplikator die Identifikationsmittel in Form von Daten passiv zur Verfügung stellen, sodass sie von der Lichtapplikatorbetriebseinheit abgerufen oder abgefragt werden können. Vorzugsweise ist die entsprechende Elektronik dazu in einem proximalseitigen Anschlussstecker des Lichtapplikators angeordnet. Die Identifikationsmittel können zusätzlich oder alternativ mittels eines RFID-Chips am Lichtapplikator drahtlos zur Lichtapplikatorbetriebseinheit übertragen werden.
Die zuvor beschriebenen Lichtapplikatoren können prinzipiell zur PDT beispielsweise perkutan oder interstitiell direkt mit oder ohne weitere Hilfsmittel in einen organischen Körper eingestochen werden und die distalseitige LED damit in oder an das zu bestrahlende Gewebe gebracht werden. Selbst bei dünnstmöglicher Ausführung der Lichtapplikatoren führt das allerdings unweigerlich zu einer Durchbohrung nicht-pathologischen Gewebes, was bei der minimalinvasiven Therapie möglichst vermieden werden soll. Bestimmte Körperregionen sind jedoch über Körperöffnungen und natürlich vorhandene Leiter, wie etwa Darm, Harnleiter, Speiseröhre, Luftröhre, Blutgefäße usw. erreichbar. Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist daher das Lichtapplikatorsystem mindestens ein Schaftinstrument mit einem distalseitigen Einführabschnitt und mindestens einen Arbeitskanal auf.
Optional kann das Schaftinstrument für den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Lichtapplikatoren eine Mehrzahl von Arbeitskanälen aufweisen und/oder das Lichtapplikatorsystem für den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Lichtapplikatoren eine Mehrzahl von Schaftinstrumenten aufweisen.
Die Begriffe „distalwärtig“ bzw. „proximalwörtig“ sollen hierin eine relative Position bedeuten, die sich distal bzw. proximal von einem Anwender des Systems als Bezugsposition befindet. Die Begriffe „distalseitig“ bzw. „proximalseitig“ sollen hierin entsprechend eine Position an einer distalen bzw. proximalen Seite eines Gegenstands bedeuten. Die Begriffe „distalwärts“ bzw. „proximalwärts“ soll hierin entsprechend eine Richtung bedeuten, die sich nach distal bzw. proximal erstreckt.
Die Offenbarung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
2 eine schematische Darstellung einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
3 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform eines hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
4 eine schematische Darstellung eines anderen Beispiels eines Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform eines hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
5 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
6 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines hierin offenbarten Lichtapplikators;
7 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines hierin offenbarten Lichtapplikators;
8 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines hierin offenbarten Lichtapplikators;
9a,b einen schematischen Längsschnitt und eine schematische Draufsicht auf einen ersten Leiter mit distalseitiger LED eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
10a,b einen schematischen Längsschnitt und eine schematische Draufsicht auf einen ersten Leiter mit distalseitiger LED eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften anderen Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
11 a-d schematische Darstellungen eines Einführabschnitts vier weiterer beispielhafter Ausführungsformen eines hierin offenbarten Lichtapplikators;
12a-c schematische Darstellungen der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
13 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems während des Betriebs;
14 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems mit zwei verschiedenen Detailvarianten;
15 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer anderen beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems mit vier verschiedenen Detailvarianten;
16 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems beim Einstich in die Haut eines Patienten;
17 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer anderen beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems beim Einstich in die Haut eines Patienten;
18 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer anderen beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems beim Einstich in die Haut eines Patienten;
19 einen schematischen Querschnitt der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems mit zwei verschiedenen Detailvarianten;
20 eine schematische Darstellung eines Verstärkungselements einer distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems mit drei verschiedenen Detailvarianten;
21 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems beim Einstich in die Haut eines Patienten;
22 einen schematischen Querschnitt der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems mit drei verschiedenen Detailvarianten;
23 eine schematische Darstellung eines Verstärkungselements einer distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems;
24 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer anderen beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems mit Hautöffnung beim Einstich in fünf verschiedenen Phasen;
25 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer anderen beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems mit zwei verschiedenen Detailvarianten;
26 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer anderen beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems mit zwei verschiedenen Detailvarianten; und
27 eine schematische Darstellung der distalen Spitze eines möglichen Lichtapplikators einer anderen beispielhaften Ausführungsform des hierin offenbarten Lichtapplikatorsystems.

1 zeigt ein Lichtapplikatorsystem 1 mit einer Lichtapplikatorbetriebseinheit 3 und einem auswechselbaren Lichtapplikator 5. Der Lichtapplikator 5 besteht im Wesentlichen aus einem flexiblen Kabelabschnitt 7, der sich von einem proximalseitigen Stecker 9 zu einem distalseitigen Einführabschnitt 11 erstreckt. Der Einführabschnitt 11 ist im Gegensatz zum Kabelabschnitt 7 der Abschnitt des Lichtapplikators 5, der dazu vorgesehen ist, in organisches Gewebe eines Körpers 13 eingestochen zu werden. Der Lichtapplikator 5 ist hier für die perkutane PDT geeignet und im PDT-Betrieb gezeigt. Der Einführabschnitt 11 ist hier als starrer Nadelabschnitt ausgestaltet, der beispielsweise CT- oder ultraschallunterstützt von außen durch die Haut 13 eines Patienten und darunterliegendes gesundes Gewebe 15 mit der distalen Spitze in pathologisches Körpergewebe 17, z. B. einen malignen Tumor, gestochen ist.
An der distalen Spitze weist der Einführ- bzw. Nadelabschnitt 11 eine distalseitige LED 19 zur In-Situ-Erzeugung von Anregungslicht für die PDT auf. Wird beispielsweise Chlorin e6 als Sensibilisator für die PDT eingesetzt, kann die dazu speziell ausgelegte LED 19 im Wellenlängenbereich von 660-670 nm Anregungslischt möglichst isotrop aussenden. Das Chlorin e6, das sich als Sensibilisator zuvor im pathologisches Körpergewebe 17 selektiv angereichert hat, produziert durch die Lichteinwirkung Sauerstoffradikale, die das pathologisches Körpergewebe 17 zerstören. Da sich das Chlorin e6 nicht im gesunden Gewebe 15 anreichert, bleibt das gesunde Gewebe 15 vom Licht im Wesentlichen unbeeinflusst.
Die LED 19 wird über einen elektrischen Leiter im Kabelabschnitt 7 und Einführabschnitt 11 von der Lichtapplikatorbetriebseinheit 3 mit Strom versorgt. Der proximalseitige Stecker 9 des Lichtapplikators 5 ist dazu in einen Anschluss 21 an der Lichtapplikatorbetriebseinheit 3 gesteckt. Zur Stromversorgung des Lichtapplikators 5 weist die Lichtapplikatorbetriebseinheit 3 ein elektrisches Versorgungsmodul 23 auf, das dazu eingerichtet ist, am Anschluss 21 einen bestimmten Betriebsstrom für den anschließbaren Lichtapplikator 5 bereitzustellen. Außerdem weist die Lichtapplikatorbetriebseinheit 3 ein Steuerungsmodul 25 auf, das dazu eingerichtet ist, den Stecker 9 zu identifizieren und das Versorgungsmodul 23 anzuweisen einen entsprechenden Betriebsstrom bereitzustellen.
Der Anschluss 21 kann beispielsweise eine Steckerleiste mit einer Mehrzahl von Steckplätzen sein, wobei als Identifikationsmittel in Form einer mechanischen Kennung nur bestimmte Steckerformen in bestimmte Steckplätze passen, sodass bei eingestecktem Stecker 9 eindeutig bestimmt ist, welcher Typ von Lichtapplikator 5 sich an einem Steckplatz befindet. Das Steuerungsmodul 25 kann dann festgelegte Betriebsparameter (Strom, Spannung, Betriebsdauer, usw.) pro Steckplatz vorsehen. Alternativ oder zusätzlich kann der Applikatortyp als Identifikationsmittel in Form einer signalbasierten Kennung vom Steuerungsmodul 25 auslesbar im Stecker 9 gespeichert sein und das Versorgungsmodul 23 entsprechend angesteuert werden. Bei einer signalbasierten Kennung kann sich der Lichtapplikator 5 selbst aktiv beim Steuerungsmodul 25 „anmelden“ und identifizieren und/oder passiv vom Steuerungsmodul 25 abgefragt werden. Es kann auch eine vorhergehende Benutzung des Lichtapplikators 5 im Steuerungsmodul 25 und/oder im Stecker 9 abgespeichert sein, sodass nur eine einmalige Verwendung des Lichtapplikators 5 erlaubt werden kann.
In 2 weist das Lichtapplikatorsystem 1 eine Mehrzahl von Lichtapplikatoren 5 auf, die zeitgleich an einer Mehrzahl an Anschlüssen 21 angeschlossen sind, um gemeinsam für eine PDT eines ganzen Organs 27 verwendet zu werden. Die Lichtapplikatoren 5 können alle gleichen Typs oder zumindest teilweise unterschiedlichen Typs sein. Die Lichtapplikatoren 5 sind an unterschiedlichen Stellen durch die Haut und mit unterschiedlichen Einstichtiefen verteilt in das Organ 27 eingestochen, sodass die LEDs 19 das Organ möglichst homogen mit Anregungslicht ausleuchten. Dies ist vor allem bei großen und/oder nicht genau lokalisierbaren Tumoren sinnvoll. Da gesundes Gewebe keinen Schaden durch die PDT erleidet, ist es sinnvoll, großzügig ein Volumen oder ein ganzes Organ um den Tumor auszuleuchten, um das Risiko zu verringern, dass pathologisches Gewebe untherapiert bleibt. Die einzelnen Lichtapplikatoren 5 können mit bestimmtem Typ, an bestimmter Position, mit bestimmtem Einstichwinkel und -tiefe beispielweise mittels einer auf die Haut geklebten oder anderweitig fixierten Hilfsschablone bzw. Template festgelegt sein. Die entsprechende Zuordnung der Lichtapplikatoren 5 zu den Anschlüssen 21 kann über die Identifikationsmittel festgelegt sein, sodass für eine festgelegte Art der PDT an einem bestimmten Organ 27 automatisch an jedem Anschluss 21 von dem Steuerungsmodul 25 die richtigen Betriebsparameter bereitgestellt werden. Das Fehlerrisiko bei einer komplexen Einstellung einer Mehrzahl an Lichtapplikatoren 5 kann somit verringert werden.
In 3 ist schematisch gezeigt, dass eine Mehrzahl von Lichtapplikatoren 5 für die interstitielle oder perkutane PDT im flexiblen Kabelabschnitt 7 zumindest abschnittsweise gebündelt sein kann, beispielsweise in Form eines mehradrigen Flachbandkabels 29. Die Lichtapplikatoren 5 können allerdings auch gebündelt oder einzeln durch einen oder mehrere Arbeitskanäle eines Endoskops oder Trokars geführt sein.
In 4 ist eine Ausführungsform eines Lichtapplikatorsystems 1 gezeigt, bei dem ein Lichtapplikator 5 für die interstitielle PDT durch einen Arbeitskanal 31 im Schaft 33 eines Schaftinstruments 35 in Form eines Endoskops geführt ist. Der Schaft 33 weist einen Einführabschnitt 37 auf, der dazu bestimmt ist, in den Körper eines Patienten eingeführt zu werden. Optional kann am distalen Ende des Einführabschnitt 37 ein Bildsensor 39 angeordnet sein, um ein Bild vom Inneren des Körpers des Patienten aufnehmen zu können. Der Einführabschnitt 37 weist einen ersten Schaftabschnitt 41, einen zweiten Schaftabschnitt 43 und einen dritten Schaftabschnitt 45 auf, wobei der erste Schaftabschnitt 41 proximal vom zweiten Schaftabschnitt 43 und der dritte Schaftabschnitt 45 distal vom zweiten Schaftabschnitt 43 verläuft. Der Schaft 33 ist im zweiten Schaftabschnitt 43 abwinkelbar und/oder weniger biegesteif als der erste und/oder dritte Schaftabschnitt 41, 45. Damit kann das distale Ende des Einführabschnitts 37 an verwinkelte Bereiche des Köperinneren, wie etwa Nierenkelche oder stark verzweigte Atemwege, minimalinvasiv platziert werden.
Entsprechend der Schaftabschnitte 41, 43, 45 weist auch der Lichtapplikator 5 verschiedene Lichtapplikatorabschnitte auf, nämlich einen ersten Lichtapplikatorabschnitt A, einen zweiten Lichtapplikatorabschnitt B und einem dritten Lichtapplikatorabschnitt C, wobei der erste Lichtapplikatorabschnitt A proximal vom zweiten Lichtapplikatorabschnitt B und der dritte Lichtapplikatorabschnitt C distal vom zweiten Lichtapplikatorabschnitt B verläuft. Der zweite Lichtapplikatorabschnitt B ist weniger biegesteif als der erste A und/oder dritte Lichtapplikatorabschnitt C. Der zweite Lichtapplikatorabschnitt B ist zumindest teilweise im zweiten Schaftabschnitt 43 angeordnet, wenn die distalseitige LED 19 des Lichtapplikators 5 am distalseitigen Ende des Einführabschnitts positioniert ist. Die Lichtapplikatorabschnitte A, B, C sind also in der Länge abgestimmt auf den Schaft 33 des Endoskops 35, damit einerseits der Lichtapplikator 5 dort biege- und torsionssteif genug ausgestaltet ist, um das distale Ende des Lichtapplikators 5 steuern zu können und andererseits dort flexibel genug ausgestaltet ist, um die Abwinkelbarkeit des Schafts im zweiten Schaftabschnitt 43 möglichst wenig zu beeinträchtigen. Der Lichtapplikator 5 hat in diesem Ausführungsbeispiel noch einen optionalen vierten Lichtapplikatorabschnitt D im proximalen flexiblen Kabelabschnitt 7, der proximalseitig vom ersten Lichtapplikatorabschnitt A und in gewissem Radius aufwickelbar außerhalb vom Endoskop 35 verläuft. Der distale Einführabschnitt 11 des Lichtapplikators 5 kann am distalen Ende des Arbeitskanals 31 herausragen und für die interstitielle PDT in pathologisches Gewebe 17 eingestochen werden. Der distale Einführabschnitt 11 des Lichtapplikators 5 kann dazu flexibel oder als Nadelabschnitt relativ biegesteif sein. Ein biegesteifer Nadelabschnitt 11 kann die Eindringtiefe in das Gewebe erhöhen, wogegen ein flexibler Einführabschnitt 11 besser durch einen abgewinkelten Arbeitskanal 31 schieb- oder ziehbar ist.
Wie in 5 gezeigt, ist der Lichtapplikator 5 im zweiten Lichtapplikatorabschnitt B dünner als in den Lichtapplikatorabschnitten A und C ausgestaltet, da eine geringere Biege- und Torsionssteifigkeit für kleine Abwinkelradien gebraucht wird. In den Lichtapplikatorabschnitten A und C ist er dicker, wo eine höhere Biege- und Torsionssteifigkeit vorteilhaft für die Handhabung ist. Es kann dabei die radiale Ausdehnung des elektrischen Leiters selbst und/oder seine isolierende Ummantelung den Erfordernissen für die lokale Biege- und Torsionssteifigkeit angepasst sein. Der Lichtapplikator 5 muss dabei nicht als Ganzes unterschiedlich dick in den verschiedenen Lichtapplikatorabschnitten A-D sein, sondern es kann beispielweise nur ein versteifender Mantel unterschiedlich dick in den verschiedenen Lichtapplikatorabschnitten A-D sein. Eine sehr einfache Lösung ist es, eine radiale Ummantelung 49 als elektrischer Isolator und/oder Wärmedämmung abschnittsweise als Schläuche mit unterschiedlicher Wandstärke und/oder in unterschiedlicher Anzahl als zumindest teilweise miteinander überlappende Schläuche auszubilden und somit unterschiedliche Biege- und Torsionssteifigkeiten in den Lichtapplikatorabschnitten A-D zu erzielen. Die Schläuche können dabei als Schrumpfschläuche ausgeführt sein. Die Wandstärke der Ummantelung kann vergleichsweise dünn ausgestaltet werden, da die durch die Ummantelung bewirkte Erhöhung der Biegesteifigkeit mit dem Flächenträgheitsmoment I_r korreliert. Beispielsweise bei einem Kreisring als Querschnittsform der Ummantelung gilt $I_{r} = \frac{π}{4} (R^{4} - r^{4}),$
sodass die Biegesteifigkeit mit der vierten Potenz des Radius skaliert, wobei R der Außenradius der Ummantelung und r der Innenradius der Ummantelung ist. Für einen Ummantelungsquerschnitt mit quadratischem Kastenprofil mit Außenbreite A und Innenbreite a gilt entsprechend $I_{r} = \frac{1}{12} (A^{4} - α^{4}) .$
Selbst geringste Unterschiede der Dicke der Ummantelung zwischen den Lichtapplikatorabschnitten A bis D im Bereich von 10µm können daher einen signifikanten Einfluss auf die Biege- und Torsionssteifigkeit bewirken.
6 zeigt eine Ausführungsform des Lichtapplikators 5, bei dem ein sogenannter Flip-Chip als LED 19 zum Einsatz kommt, bei dem sowohl der erste elektrische Kontakt 50 (hier Anodenkontakt) als auch der zweite elektrische Kontakt 51 (hier Kathodenkontakt) proximalseitig angeordnet sind. Der LED-Chip 19 ist hier beispielsweise mit einer dünnen Leitkleberschicht (nicht abgebildet) auf einem Adapterstück 53 aufgeklebt, das hinsichtlich seiner lateralen Abmessungen so ausgeführt ist, dass eine großflächige Anlage des LED-Chips 19 ermöglicht wird und damit ein guter proximalwärtiger Wärmefluss von der LED 19 zum Adapterstück 53 erzielt wird. Das Adapterstück 53 kann dabei wie in 6 aus zwei Metallhälften 55, 57 bestehen, die jeweils mit den Kontakten 50, 51 der LED in elektrisch leitendem Kontakt stehen und gegeneinander mittels einer dünnen Isolator-Schicht 59 elektrisch isoliert sind. Alternativ kann das Adapterstück 53 beispielsweise als einstückiges Keramikstück mit metallischen Durchführungen ausgeführt sein. Die LED wird über die Länge des Lichtapplikators 5 mit einem elektrischen Leiter 61 mit Strom versorgt, wobei hier der elektrische Leiter 61 als Zwillingslitze 61a,b ausgeführt ist, wobei jeweils eine der Zwillingslitzen 61a,b der Stromzuführung und die anderer der Zwillingslitzen 61b,a der Stromabführung dient. Das Adapterstück 53 weist proximalseitig Kontaktaufnahmen 63, 65 auf, mit welchen das distale Ende des elektrischen Leiters 61 elektrisch leitend verbindbar ist. Der elektrische Leiter 61 kann zumindest abschnittsweise flexibel oder starr ausgestaltet sein. Ob flexibel oder starr, es ist für den proximalwärtigen Wärmeabfluss in jedem Fall von Vorteil, wenn der elektrische Leiter 61 einen möglichst großen Querschnittsanteil, z.B. mindestens 70%, am Lichtapplikator 5 hat, da der elektrische Leiter 61 ein besserer Wärmeleiter ist als eine den elektrischen Leiter 61 umgebende isolierende Ummantelung 49a,b.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist in 7 ein Lichtapplikator 5 gezeigt mit einem LED-Chip 19, der einen proximalseitig großflächigen zweiten elektrischen Kontakt 51, der gleichzeitig als Lichtreflektor in distale Richtung fungiert, und einen distalseitigen relativ kleinflächigen ersten elektrischen Kontakt 50 aufweist. Der elektrische Leiter 61 ist hier als Koaxialkabel ausgeführt, wobei dessen Seele 61a distalseitig mittels Leitkleber oder Lötzinn mit dem proximalseitigen zweiten elektrischen Kontakt 51der LED 19 leitend verbunden ist. Für einen möglichst guten proximalwärtigen Wärmeabfluss von der LED 19 über die Seele 61a hat diese einen relativ großen Querschnittsflächenanteil am elektrische Leiter 61 bzw. am gesamten Lichtapplikator 5, z.B. mindestens 70%. Ein Außenleiter 61b und eine zwischen Außenleiter 61b und Seele 61α angeordnete Isolator-Schicht 59 sind entsprechend jeweils möglichst dünn ausgeführt. Nach außen hin ist der Außenleiter 61b von ebenfalls mindestens einer möglichst dünnen isolierenden Ummantelung (nicht in 7 gezeigt) umgeben. Wie in 5 kann über die Dicke und/oder Schichtenzahl der Ummantelung abschnittsweise die Biegesteifigkeit des Lichtapplikators 5 definiert sein. Die Seele 61a kann als relativ starrer massiver Draht oder als flexibles Litzenbündel ausgestaltet sein.
Der Außenleiter 61b in 7 dient als Rückleiter, der über eine distalseitige metallische Hülse 67, die über die LED 19 gestülpt ist, mit dem ersten elektrischen Kontakt 50 der LED 19 elektrisch leitend verbunden ist. Für den elektrischen Kontakt zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 50 und der Hülse 67 ragt ein Kontaktbügel 69 der Hülse 67 radial nach innen. Wenngleich nicht in allen Figuren gezeigt, ist bei allen Ausführungsformen vorteilhafterweise distal von der LED eine lichtstrahlformende Komponente angeordnet, um eine gewünschte Abstrahlcharakteristik zu erzielen. Beispielsweise kann für die PDT eine isotrope Abstrahlung gewünscht sein, sodass ein Streukörper 71 (siehe 8-10 und 13-27) die lichtstrahlformende Komponente bilden kann. Falls eine Fokussierung des Lichts gewünscht ist, kann eine Linse als lichtstrahlformende Komponente distalseitig vom LED-Chip 19 angeordnet sein.
In 8 ist eine Ausführungsform des Lichtapplikators 5 gezeigt, die besonders vorteilhaft für die perkutane PDT ist. In 8 ist rechts separat eine Draufsicht auf die LED 19 gezeigt. Der proximale Kabelabschnitt 7 des Lichtapplikators 5 mit proximalseitigem Stecker 9 zum Anschluss an eine Lichtapplikatorbetriebseinheit 3 ist flexibel und weist distalseitig einen lösbaren Verbindungsanschluss 73 für einen relativ starren distalen Nadelabschnitt 11 auf. Der Nadelabschnitt 11 dient ganz oder teilweise als Einführabschnitt zum Einstechen in Gewebe eines Körpers. Der Nadelabschnitt 11 erhält seine Biegesteifigkeit hauptsächlich durch einen zentraten, massiven, starren, stabförmigen ersten elektrischen Leiter 61 a. Analog zu 7 ist distalseitig am ersten elektrischen Leiter 61a eine LED 19 verbunden. Aus der Draufsicht auf die LED 19 rechts in 8 wird deutlich, dass der elektrische Leiter 61a wie die LED 19 einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt hat, der nur wenig größer ist als die LED 19. Der Querschnitt der momentan am Markt erhältlichen oder produzierbaren kleinstmöglichen LED 19 setzt hier eine untere Grenze für die Miniaturisierung des Lichtapplikators 5, der möglichst minimalinvasiv, also dünn, ausgestaltet ist und somit möglichst wenig über die lateralen Abmessungen der LED 19 hinausragen sollte. So können momentan Lichtapplikatorquerschnitte von deutlich weniger als 1 mm² erzielt werden, beispielsweise 0,25 mm² und weniger.
Ein zweiter elektrischer Leiter 61b kann als Rückleiter in Form einer gegen den ersten elektrischen Leiter 61a isolierten sehr dünnen Flexplatine oder eines Lackdrahts an einer Seite des ersten elektrische Leiters 61a entlanggeführt und an seinem distalen Ende L-förmig gefaltet oder gebogen sein, um den distalseitigen ersten elektrischen Kontakt 50 der LED 19 zu kontaktieren. Die metallische Hülse 67 aus 7 kann dann in beiden Fällen entfallen. Die Leiter 61a, 61b sind hier mit einer dünnen Ummantelung 49 ummantelt, die vorzugsweise aus Kunststoff als Schrumpfschlauch biokompatibel ausgebildet ist und das Gleitverhalten des Nadelabschnitts 11 durch Köpergewebe verbessert. Außerdem dient die Ummantelung 49 als elektrische Isolierung und Wärmedämmung nach außen.
In 8 ist eine distal von der LED 19 angeordnete lichtstrahlformende Komponente in Form eines lichttransparenten Streukörpers 71 gezeigt, der als eine sich distalwärts verjüngende Nadelspitze des Nadelabschnitts 11 fungiert. In 12 bis 27 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Nadelspitze näher gezeigt.
Um bei Querschnitten von unter 1 mm² eine hohe Biegesteifigkeit des ersten elektrischen Leiters 61a zu erzielen, ist es vorteilhaft, ein Material mit möglichst hohem Elastizitätsmodul als erster elektrischer Leiter zu verwenden. Beispielsweise Stahl hat mit über 200 MPa einen hohen Elastizitätsmodul. Allerdings hat Stahl den Nachteil, dass seine Wärmeleitfähigkeit deutlich unter 100 W/(Km) bei 20°C liegt, üblicherweise im Bereich von 50 W/(Km) bei 20°C. Da der erste elektrische Leiter 61a nicht nur biegesteif, sondern auch möglichst gut die Abwärme der LED proximalwärts ableiten soll, wäre zur Wärmeleitung ein erster elektrischer Leiter 61a aus Kupfer oder Silber mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 400 W/(Km) bei 20°C sinnvoll, oder zumindest aus Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 200 W/(Km) bei 20°C. Allerdings haben Kupfer, Aluminium und Silber mit unter 100 MPa einen wesentlich geringeren Elastizitätsmodul als Stahl. Zur Erzielung einer hohen Biegesteifigkeit bei gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit ist der elektrische Leiter 61a, wie in 9a,b und 10a,b gezeigt, mit einem Kupferkern 74 und einem Stahlmantel 76 ausgeführt. Der Stahlmantel 76 kann relativ dünnwandig im Vergleich zum Radius des Kupferkerns 74 sein, da der Versteifungseffekt wie oben beschrieben in vierter Potenz mit dem Radius skaliert. Gleichzeitig ist die proximalwärtige Wärmeleitung besser je größer der Querschnitt des Kupferkerns 74 ist. Für eine möglichst gute Wärmeableitung ist der Durchmesser des Kupferkerns 74 an die lateralen Abmessungen der LED 19 angepasst. In 9a,b ist der Querschnitt des Leiters 61 rund und die LED 19 in etwa quadratisch mit einer Seitenlänge a, sodass der Durchmesser des Kupferkerns 74 in etwa a beträgt. Der Stahlmantel 76 ist hier mindestens $(\sqrt{2} - 1) α$
dick, damit die Ecken der LED 19 nicht lateral über den Leiter 61 hinausragen. In 10a,b ist der Querschnitt des Leiters 61 wie die LED 19 in etwa quadratisch, wobei der Querschnitt des Kupferkerns 74 in etwa dem Querschnitt der LED 19 entspricht. Der Stahlmantel 76 ist hier wesentlich dünner als in 9a,b, z.B. weniger als 0,15 · a dick.
In 11a und 11b wird das Wärmemanagement im Einführabschnitt 11 des Lichtapplikators 5 deutlich. Der Einführabschnitt 11 kann hier starr oder flexibel sein, also der elektrische Leiter 61 als massiver Stab oder als flexibles Litzenbündel ausgebildet sein. Es besteht eine technische Herausforderung darin, bei kleinen Querschnitten, insbesondere Querschnitten von unter 1 mm², die Abwärme der LED 19 einerseits so gut abzuleiten, dass die LED 19 keinen Schaden nimmt und auch mit voranschreitender Einschaltzeit der LED die Höhe der abgegebenen optischen Leistung aufrecht erhalten werden kann, da mit ansteigender LED-Temperatur die abgegebene optische Leistung absinkt.Anderseits darf das umgebende Körpergewebe nicht so stark erhitzt werden, dass es Schaden nimmt. Eine zu starke Wärmedämmung schadet der LED 19 und eine zu schwache Wärmedämmung schadet aufgrund eines extrem inhomogenen radialen Wärmeflusses und eines vor allen Dingen im Bereich der LED 19 sehr stark überhöhten radialen Wärmeflusses vom Applikator an das umgebende Gewebe dort dem Gewebe. Zur Lösung dieses Problems nimmt die radiale Wärmedämmung proximalwärts von der LED 19 ab. In den gezeigten Ausführungsbeispielen geschieht dies stufenweise zwischen mehreren Wärmedämmungsabschnitten E, F, G. In einem ersten distalen Wärmedämmungsabschnitt E, der die LED 19 radial umgibt, ist die radiale Wärmedämmung am stärksten, sodass in diesem Bereich des Einführabschnitts 11, also im Bereich der LED 19 als Wärmequelle, wo der Wärmefluss dQ/dt im Lichtapplikator 5 insgesamt sehr hoch ist, weil dort fast noch keine Wärme an die äußere Umgebung abgegeben werden konnte, durch eine gute radiale Wärmedämmung der radiale Wärmefluss dQ/dt vom Lichtapplikator 5 zum Gewebe auf ein moderates Maß gedämpft wird, um das umliegende Gewebe nicht zu schädigen. Dazu weist die Wärmedämmung im distalen Wärmedämmungsabschnitt E drei Schichten auf.
Radial ganz innen wirkt als erste Wärmedämmschicht 75 im ersten distalen Wärmedämmungsabschnitt E ein sich hülsenförmig um die LED 19 erstreckender proximaler Abschnitt 75 der Nadelspitze 71, die distal von der LED 19 einen lichttransparenten Streukörper bildet. Der Streukörper 71 bewirkt eine möglichst isotrope Abstrahlung des Lichts in einen möglichst großen Raumwinkel. Die erste Wärmedämmschicht 75 weist wie der Streukörper 71 selbst einen Kunststoff, beispielsweise Epoxidharz, als Hauptbestandteil auf. Kunststoffe sind vorteilhafterweise durch eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit gekennzeichnet. Als zweite Wärmedämmschicht umgibt im ersten distalen Wärmedämmungsabschnitt E ein erster Schrumpfschlauch 77 aus Kunststoff, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), die erste Wärmedämmschicht 75. Als dritte Wärmedämmschicht umgibt im ersten distalen Wärmedämmungsabschnitt E ein zweiter Schrumpfschlauch 79 aus Kunststoff, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), die zweite Wärmedämmschicht 77.
Vom ersten distalen Wärmedämmungsabschnitt E erstreckt sich proximalwärts ein zweiter Wärmedämmungsabschnitt F, der aus der zweiten Wärmedämmschicht 77 und der dritten Wärmedämmschicht 79 besteht. Die erste Wärmedämmschicht 75 aus dem proximalen Hülsenabschnitt der Nadelspitze 71 erstreckt sich nicht bis in den zweite Wärmedämmungsabschnitt F. Dadurch kann der Leiter 61 die Wärme besser radial abgeben als im ersten Wärmedämmungsabschnitt E, sodass ein Wärmestau vermieden wird und ein proximalwärtiger Wärmeabfluss von der LED 19 durch den Leiter 61 gewährleistet bleibt. Vom zweiten distalen Wärmedämmungsabschnitt F erstreckt sich proximalwärts ein dritter Wärmedämmungsabschnitt G, der nur aus der dritten Wärmedämmschicht 79 besteht. Die zweite Wärmedämmschicht 77 erstreckt sich nicht bis in den dritten Wärmedämmungsabschnitt G. Dadurch kann der Leiter 61 die Wärme noch besser radial abgeben als im zweiten Wärmedämmungsabschnitt F, sodass auch hier ein Wärmestau vermieden wird und ein proximalwärtiger Wärmeabfluss von der LED 19 durch den Leiter 61 gewährleistet bleibt. Im Ergebnis bewirkt die proximalwärts von der LED 19 abnehmende radiale Wärmedämmung eine Verteilung des radialen Wärmeflusses über die Länge des Einführabschnitt 11, sodass der longitudinale Temperaturgradient ΔT/ΔL am Außenradius der dritten Wärmedämmschicht 79 über die Wärmedämmungsabschnitte E, F, G möglichst gering ist und somit gewebeschädigende Temperaturspitzen vermieden werden. Wie durch die Größe der weißen Blockpfeile in 11a,b angedeutet, wird der Unterschied im radialen Temperaturgradient ΔT/Δr zwischen den Wärmedämmungsabschnitten E, F, G durch die unterschiedliche Dicke der radialen Wärmedämmung und die daraus resultierenden unterschiedlichen radialen thermischen Widerstände der Wärmedämmungsabschnitte E, F, G möglichst ausgeglichen, sodass die jeweils durch die Wärmedämmungsabschnitte E, F, G radial nach außen übertragene Wärmeleistung dQ/dt möglichst gleich ist.
In den 11a und 11b wird die Stärke der Wärmedämmung hauptsächlich über die Gesamtdicke der Wärmedämmung bestimmt. Wie in 11a gezeigt, kann der Lichtapplikator 5 daher proximalwärts dünner ausgestaltet werden. Dies ist allerdings kein großer Vorteil, da der maximale Querschnitt des Lichtapplikators 5 durch den ersten Wärmedämmschicht E mit drei Wärmedämmschichten bestimmt ist. In 11b ist gezeigt, dass sich entsprechend der proximalwärts abnehmenden Dicke der Wärmedämmung der Querschnitt des Leiters 61 vergrößern kann, sodass der Querschnitt des Lichtapplikator 5 über die Wärmedämmungsabschnitte E, F, G hinweg im Wesentlichen konstant ist. Damit wird die proximalwärtige Wärmeleitung dQ/dt durch den Leiter 61 entsprechend verbessert.
In den 1 1c und 11d ist gezeigt, wie eine zusätzliche Verbesserung der Befestigungssicherheit für die Nadelspitze 71 erreicht werden kann. Der Leiter 61 weist dazu in einem distalen Endabschnitt außenseitig mindestens eine Vertiefung 80 (siehe 11c) und/oder Aufweitung 82 (siehe 11d) auf, beispielweise als lokale Querschnittsverjüngung und/oder -vergrößerung. Dadurch wird erreicht, dass der hülsenförmige proximale Abschnitt 75 der Nadelspitze 71 mit dem ersten Leiter 61 einen Formschluss bildet. Die Nadelspitze 71 kann als Kunststoffgussteil oder als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein, das beispielsweise durch Umspritzen oder Umgießen mit der außenseitigen Vertiefung 80 oder Aufweitung 82 des Leiters 61 einen Formschluss mittels eines Hinterschnitts 84 bilden kann.
In den 12 bis 27 sind verschiedene Ausgestaltungen der Nadelspitze bzw. des Streukörpers 71 gezeigt. 12a-c zeigen jeweils einen prinzipiellen hülsenförmigen Aufbau einer strahlformenden Komponente distalseits der LED (nicht gezeigt). In 12a ist die Nadelspitze im Wesentlichen topfförmig mit ebener Stirnfläche 81 und leicht abgerundeten Kanten 83. Die Nadelspitze in 12a ist daher relativ stumpf. Dies kann vorteilhaft sein, wenn kein Gewebe geschnitten, sondern nur weggedrückt werden soll. Für die perkutane PDT ist solch eine Nadelspitze allerdings wegen des hohen Widerstands beim Einstechen weniger geeignet. In 12b ist die Stirnfläche 81 komplett abgerundet, was einerseits den Widerstand beim Einstechen gegenüber der ebenen Stirnfläche 81 aus 12a verringert und andererseits einen Linseneffekt erzielt. In 12c verjüngt sich die Nadelspitze distalwärts kegelförmig zu einer relativ stumpfen Spitze 85. Das Kegelvolumen ist hier zum Großteil mit einem lichtstreuenden Material 87 ausgefüllt.
13 zeigt einen perkutan (durch die Haut 13) in pathologisches Gewebe 17 eingestochenen Lichtapplikator 5 mit distalseitiger Nadelspitze, die als kuppelförmiger Streukörper 71 ausgebildet ist. Der Streukörper 71 streut das von der LED 19 gemäß der Abstrahlcharakteristik eines Lambert'schen Strahlers abgestrahlte Licht 89 derart, dass das den Streukörper 71 verlassende Licht 91 möglichst isotrop in einen möglichst großen Raumwinkel abgestrahlt wird. Das vom Streukörper 71 abgestrahlte Licht hat dadurch teilweise auch proximalwärts gerichtete Richtungskomponenten.
Bei der interstitiellen oder perkutanen PDT soll die mechanische Einwirkung auf Haut 13 und Gewebe 15, 17, insbesondere auf gesundes Gewebe 15, das ggf. auf dem Weg zum pathologischen Gewebe 17 passiert werden muss, möglichst minimalinvasiv sein. Es ist das vorrangige Ziel, dass der Einstich keine dauerhaften Schädigungen der Haut 13 und des gesunden Gewebes 15 herbeiführt. Außerdem soll der Einstich möglichst schnell verheilen und keine oder kleinstmögliche Narben hinterlassen. Zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, die Spitze des Lichtapplikators 5 besonders spitz und/oder scharf auszugestalten. Dabei kann es allerdings technisch schwierig sein, die distale Spitze und/oder die Kante scharf genug aus dem lichttransparenten Material des Streukörpers 71 herstellen zu können. Beispielsweise ist Epoxidharz wie die meisten anderen Kunststoffe relativ weich und kann sich beim Einstich an der Spitze und/oder Kante biegen. Härteres lichttransparentes Material wie etwa Quarzglas ist zwar biegesteifer, jedoch ist die Bearbeitung deutlich aufwändiger und dadurch mit wesentliche höheren Kosten verbunden. Außerdem sind härtere transparente Werkstoffe wie beispielsweise Quarzglas spröde, sodass das Risiko von Absplitterungen sehr hoch wäre. Zur Lösung dieses Problems weist, wie in 14 gezeigt, ein Nadelspitzenendbereich 93 des beispielweise kegel- oder pyramidenförmigen Streukörpers 71 ein Verstärkungselement 95 auf. Das Verstärkungselement 95 ist aus hartem Metall, wie etwa Stahl, und zumindest teilweise in ein relativ weiches Streukörpermaterial, wie etwa Epoxidharz eingebettet. Im Ausführungsbeispiel von 14 ist das Verstärkungselement 95 als relativ kurzer Dorn ausgeführt, der zur Verstärkung des Nadelspitzenendbereichs 93 zur Erhöhung sowohl der Biegesteifigkeit als auch der Biegefestigkeit ganz eingebettet sein kann (siehe Detailansicht rechts oben in 14) oder zur Schärfung der Nadelspitze distal aus dem Streukörper 71 herausragt (siehe Detailansicht rechts unten in 14). Die Querschnittsfläche des Verstärkungselements 95 ist relativ klein, damit es distalwärtig möglichst wenig Schatten wirft. Dazu ist es auch von Vorteil, das Verstärkungselements 95 möglichst kurz auszugestalten, wohingegen der Versteifungseffekt des Nadelspitzenendbereich 93 größer ist bei längerer Ausführung des Dorns 95.
In 15 ist solch eine längere Ausführung des Dorns 95 als Verstärkungselement gezeigt. Bei dünner Ausführung ist der etwas größere Schattenwurf im Vergleich zum kurzen Dorn 95 aus 14 vernachlässigbar. Durch die tiefere Einbettung des Dorn 95 in den Streukörper 71 ist der Dorn 95 besser stabilisiert und kann ggf. weiter distalwärts aus dem Streukörper 71 herausragen (siehe Detailansichten rechts in 15).
In 16 ist das prinzipielle perkutane (durch die Haut 13) Einstechen eines Lichtapplikators 5 in Gewebe 17 verdeutlicht. Mit der sich distalwärts verjüngenden Nadelspitze wird die durchstochene Haut 13 und das Gewebe 17 so weit aufgeweitet, dass der Lichtapplikators 5 hindurch passt. Je spitzer die Nadelspitze ist, desto behutsamer geschieht diese Aufweitung der Haut 13 und des Gewebes 17 und desto geringer ist die Kraft, die der Anwender dazu aufbringen muss.
In 17 ist das Verstärkungselement 95 als dreieckige dünne scharfe Klinge ausgeführt, die in den kegelförmigen Streukörper 71 eingebettet ist und sowohl distal als auch lateral aus dem Streukörper 71 herausragt. Die Klinge 95 definiert eine Längsschnittebene S1, die parallel zur Längsachse L des Lichtapplikators 5 verläuft. Die Klinge 95 durchsticht und zerschneidet beim Einstich des Lichtapplikators 5 das zu passierende Gewebe, um die Gewebeaufweitung zu erleichtern und den Widerstand zu reduzieren. Insbesondere bei festem Gewebe 17 und für das Durchdringen zäher Hautschichten ist dies sinnvoll.
In 18 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Streukörper 71 pyramidenförmig mit im Wesentlichen quadratischer Grundfläche ist. Wie in 19 hat der Einführabschnitt 11 des Lichtapplikators 5 hier einen quadratischen Querschnitt. Das Verstärkungselement 95 ist hier ebenfalls als dreieckige dünne scharfe Klinge ausgeführt, die jedoch vollständig in den kegelförmigen Streukörper 71 eingebettet ist und nicht oder kaum distal oder lateral aus dem Streukörper 71 herausragt. Die Längsschnittebene S1, in der die Klinge 95 liegt, wird hier von der Diagonalen der quadratischen Grundfläche des Streukörpers 71 und der Längsachse L des Lichtapplikators 5 aufgespannt. Die Kanten 97 des Streukörpers 71 bilden hier von der Klinge 95 verstärkte Schnittkanten (siehe Detailansichten rechts in 19). In 19 ist das Verstärkungselement als zwei im Querschnitt im rechten Winkel gekreuzt zueinander angeordnete Klingen gezeigt. Es entsteht dadurch beim Einstechen ein Kreuzschnitt, mit dem sich das Gewebe besonders leicht aufweiten lässt.
Wie in 20 gezeigt, können die gekreuzten Klingen 95 auf verschiedene Weise am Schneidrand scharf geschliffen sein. Die beiden Klingen 95 können jeweils korrespondierende Schlitze 99 aufweisen, sodass die Klingen gekreuzt ineinandergesteckt werden können. Die Schlitze 99 erstrecken sich jeweils in Längsrichtung in etwa über die Hälfte der Klingen 95. Die Breite der Schlitze 99 entspricht in etwa der Dicke der Klingen 95.
Aus den 21 und 22 wird deutlich, dass auch bei einem pyramidenförmigen Streukörper 71 mit quadratischer Grundfläche das Verstärkungselement 95 in Form von gekreuzten Klingen 95 zur Bildung von schärferen Schneidkanten 101 über den Streukörper 71 sowohl distal als auch lateral hinausragen kann.
Das in 23 gezeigte Verstärkungselement 95 ist eine V-förmige Klinge, um die von der Klinge 95 im Streukörper 71 gebildete lichtundurchlässige Fläche in der Schneidebene zu verringern. Bei den Klingen gemäß 17 bis 22 kann die Klingenfläche allerdings gut lichtreflektierend ausgestaltet sein, sodass dies gut kompensiert werden kann.
Bei den in 24 bis 27 gezeigten Ausführungsbeispielen wird bewusst auf eine gekreuzte Konfiguration von zwei Klingen als Verstärkungselement 95 verzichtet und nur eine Klinge als Verstärkungselement 95 eingesetzt. Der Heilungs- und Vernarbungsprozess eines gekreuzten haut- oder Gewebeschnitts kann in manchen Fällen schlechter verlaufen als ein einzelner Längsschnitt. Außerdem ist die Einbettung einer einzelnen Klinge 95 in den Streukörper 71 fertigungstechnisch einfacher.
Der Streukörper 71 hat in den in 24 bis 27 gezeigten Ausführungsbeispielen eine besondere polyedrische Form mit quadratischer Grundfläche. Der Streukörper 71 läuft in einer ersten Längsschnittebene S1 in einem ersten Winkel α distalwärts spitz zu und in einer zur ersten Längsschnittebene S1 senkrecht liegenden zweiten Längsschnittebene S2 in einem zweiten Winkel β distalwärts spitz zu, wobei der zweite Winkel β spitzer ist als der erste Winkel α. In der ersten Längsschnittebene S1 ist die Klinge 95 als Verstärkungselement eingebettet und ragt distal, aber nicht lateral aus dem Streukörper 71 heraus. Die Schnittkanten 101 der Klinge 95 verlaufen im Winkel α zueinander und bilden eine Spitze 103. In der zweiten Längsschnittebene S2 wird das Gewebe nicht geschnitten, sondern behutsam auseinandergedrückt, und zwar erst dann, wenn der Schnitt in der ersten Längsschnittebene S1 zum Großteil bereits gemacht wurde. Zum behutsamen Auseinanderdrücken des Gewebes in der Längsschnittebene S2 tragen auch die stumpfen Winkel der Kanten des Streukörpers 71 in der Längsschnittebene S2 bei.
In 24 unten sind die Phasen a-e der Haut- bzw. Gewebeöffnung gezeigt, wenn die Nadelspitze die entsprechend gekennzeichnete Eindringtiefe erreicht hat. Anfänglich in Phase a wird nur in der ersten Längsschnittebene S1 geschnitten und in Phase b nur wenig zusätzlich in der zweiten Längsschnittebene S2 das Gewebe auseinandergedrückt. In Phase c ist der Schnitt in der ersten Längsschnittebene S1 vollendet. Der Großteil der Aufweitung der Haut- bzw. Gewebeöffnung in der zweiten Längsschnittebene S2 findet erst in den Phasen d und e statt, also dann, wenn bereits die Gewebeöffnung durch einen definierten Schnitt erzielt wurde.
Der Streukörper 71 gemäß den in 24 bis 27 gezeigten Ausführungsbeispielen weist einen ersten proximalen Streukörperabschnitt 105 mit quadratischem Querschnitt auf (siehe Phase e). Distal vom ersten Streukörperabschnitt 105 erstreckt sich ein zweiter Streukörperabschnitt 107 und distal vom zweiten Streukörperabschnitt 107 erstreckt sich ein dritter Streukörperabschnitt 109. Der zweite Streukörperabschnitt 107 hat einen im Wesentlichen achteckigen Querschnitt (siehe Phase d) und der dritte Streukörperabschnitt 109 hat einen im Wesentlichen rautenförmigen Querschnitt (siehe Phasen b und c). Das Verstärkungselement 95 verläuft in der Längsschnittebene S1 entlang der längeren Rautendiagonalen im dritten Streukörperabschnitt 109.
Wie in 25 und 26 gezeigt, kann sich die Klinge 95 auch über den zweiten Streukörperabschnitt 107 erstrecken und lateral mit dem Streukörper 71 abschließen (25) oder lateral herausragen (26). Bei festerem Gewebe kann eine größere Klinge 95 (26) vorteilhaft sein, bei weicherem Gewebe eine kleinere Klinge 95 (25). Die in 26 gezeigte, lateral über den Streukörper 71 hinausragende Klinge 95 bewirkt einen definierten Gewebeschnitt entlang der Klinge 95. Bevor das Gewebe durch den Prozess des Aufweitens während des Vorschiebens des Applikators an einer undefinierten anderen Stelle aufreißt, soll es gezielt in der Ebene der Klinge 95 aufgeschnitten und damit die Gewebeöffnung vergrößert werden.
In 27 ist eine vorteilhafte Ausführungsform gezeigt, bei der die Klinge 95 wie in 26 lateral herausragt, und dessen Schnittkanten 101 spitzer zueinander laufen als der Winkel α und somit eine spitzere Spitze 103 bilden. Das Verstärkungselement 95 ragt daher mit der Spitze 103 in der radialen Mitte des Streukörpers 71 weiter distalwärts aus dem Streukörper 71 als am radialen Außenbereich des Streukörpers 71. Dies vereinfacht den Einstich in festes Gewebe, wobei u.a. die vom Anwender aufzubringende Kraft reduziert wird.
Die nummerierten Bezeichnungen der Bauteile oder Bewegungsrichtungen als „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. sind hierin rein willkürlich zur Unterscheidung der Bauteile oder Bewegungsrichtungen untereinander gewählt und können beliebig anders gewählt werden. Es ist damit kein Bedeutungsrang verbunden. Eine Bezeichnung eines Bauteils oder technischen Merkmals als „erstes“ soll nicht dahingehend missverstanden werden, dass es ein zweites Bauteil oder technisches Merkmal dieser Art geben muss. Außerdem können etwaige Verfahrensschritte, soweit nicht explizit anders erläutert oder zwingend erforderlich, in beliebiger Reihenfolge und/oder zeitlich teilweise oder ganz überlappend durchgeführt werden.
Äquivalente Ausführungsformen der hierin beschriebenen Parameter, Bauteile oder Funktionen, die in Anbetracht dieser Beschreibung einer fachlich versierten Person als offensichtlich erscheinen, seien hierin so erfasst als wären sie explizit beschrieben. Entsprechend soll der Schutzbereich der Ansprüche solche äquivalente Ausführungsformen umfassen. Als optional, vorteilhaft, bevorzugt, erwünscht oder ähnlich bezeichnete „kann“-Merkmale sind als optional zu verstehen und nicht als schutzbereichsbeschränkend.
Die beschriebenen Ausführungsformen sind als illustrative Beispiele zu verstehen und stellen keine abschließende Liste von möglichen Ausführungsformen dar. Jedes Merkmal, das im Rahmen einer Ausführungsform offenbart wurde, kann allein oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmalen verwendet werden, unabhängig davon, in welcher Ausführungsform die Merkmale jeweils beschrieben wurden. Während mindestens ein Ausführungsbeispiel hierin beschrieben und gezeigt ist, seien Abwandlungen und alternative Ausführungsformen, die einer fachmännisch versierten Person in Anbetracht dieser Beschreibung als offensichtlich erscheinen, vom Schutzbereich dieser Offenbarung mit erfasst. Im Übrigen soll hierin weder der Begriff „aufweisen“ zusätzliche andere Merkmale oder Verfahrensschritte ausschließen noch soll „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: Lichtapplikatorsystem
3: Lichtapplikatorbetriebseinheit
5: Lichtapplikator
7: Kabelabschnitt des Lichtapplikators
9: Stecker des Lichtapplikators
11: Einführabschnitt des Lichtapplikators
13: Haut
15: gesundes Gewebe
17: pathologisches Gewebe
19: LED
21: Anschluss der Lichtapplikatorbetriebseinheit
23: Versorgungsmodul
25: Steuerungsmodul
27: Organ
29: Flachbandkabel
31: Arbeitskanal
33: Schaft
35: Schaftinstrument
37: Einführabschnitt des Endoskops
39: Bildsensor
41: erster Schaftabschnitt
43: zweiter Schaftabschnitt
45: dritter Schaftabschnitt
49, 49a, 49b: Ummantelung des Lichtapplikators
50: erster elektrischer Kontakt der LED
51: zweiter elektrischer Kontakt der LED
53: Adapterstück
55: Metallhälfte
57: Metallhälfte
59: Isolator-Schicht
61: elektrischer Leiter
61a: erster elektrischer Leiter
61b: zweiter elektrischer Leiter
63: Kontaktaufnahme
65: Kontaktaufnahme
67: Hülse
69: Kontaktbügel
71: Streukörper
73: Verbindungsanschluss
74: Kern des ersten elektrischen Leiters
75: proximaler Nadelspitzenabschnitt bzw. erste Wärmedämmschicht
76: Mantel des ersten elektrischen Leiters
77: zweite Wärmedämmschicht
79: dritte Wärmedämmschicht
80: Vertiefung
81: Stirnfläche des Streukörpers
82: Aufweitung
83: Kante des Streukörpers
84: Hinterschnitt
85: Spitze des Streukörpers
87: lichtstreuendes Material
89: von der LED abgestrahltes Licht
91: vom Streukörper abgestrahltes Licht
93: Nadelspitzenendbereich des Streukörpers
95: Verstärkungselement
97: Kanten des Streukörpers
99: Schlitze im Verstärkungselement
101: Schneidkanten des Verstärkungselements
103: Spitze des Verstärkungselements
105: erster Streukörperabschnitt
107: zweiter Streukörperabschnitt
109: dritter Streukörperabschnitt
A: erster Lichtapplikatorabschnitt
B: zweiter Lichtapplikatorabschnitt
C: dritter Lichtapplikatorabschnitt
D: vierter Lichtapplikatorabschnitt
L: Längsachse des Lichtapplikators
S1: erste Längsschnittebene
S1: zweite Längsschnittebene
α: erster Winkel
β: zweiter Winkel

Claims

Lichtapplikatorsystem (1) zur Untersuchung und/oder Behandlung von einem organischen Körper, wobei das Lichtapplikatorsystem (1) mindestens einen auswechselbaren Lichtapplikator (5) mit distalseitiger LED (19) und ein Schaftinstrument (35) mit einem distalseitigen Einführabschnitt (37) aufweist, wobei das Schaftinstrument (35) mindestens einen Arbeitskanal (31) aufweist, wobei der mindestens eine Lichtapplikator (5) distalwärts durch den Arbeitskanal (31) schiebbar und dessen distalseitige LED (19) dadurch an ein distalseitiges Ende des Einführabschnitts (37) positionierbar ist, wobei der Einführabschnitt (37) mindestens einen ersten Schaftabschnitt (41), einen zweiten Schaftabschnitt (43) und einen dritten Schaftabschnitt (45) aufweist, wobei der erste Schaftabschnitt (41) proximal vom zweiten Schaftabschnitt (43) und der dritte Schaftabschnitt (45) distal vom zweiten Schaftabschnitt (43) verläuft, wobei der zweite Schaftabschnitt (43) abwinkelbar und/oder weniger biegesteif ist als der erste (41) und/oder dritte Schaftabschnitt (45), wobei der mindestens eine auswechselbare Lichtapplikator (5) einen ersten Lichtapplikatorabschnitt (A), einen zweiten Lichtapplikatorabschnitt (B) und einen dritten Lichtapplikatorabschnitt (C) aufweist, wobei der erste Lichtapplikatorabschnitt (A) proximal vom zweiten Lichtapplikatorabschnitt (B) und der dritte Lichtapplikatorabschnitt (C) distal vom zweiten Lichtapplikatorabschnitt (B) verläuft, wobei der zweite Lichtapplikatorabschnitt (B) weniger biegesteif ist als der erste (A) und/oder dritte Lichtapplikatorabschnitt (C), wobei der zweite Lichtapplikatorabschnitt (B) zumindest teilweise im zweiten Schaftabschnitt (43) angeordnet ist, wenn die distalseitige LED (19) des Lichtapplikators (5) am distalseitigen Ende des Einführabschnitts (37) positioniert ist.
Lichtapplikatorsystem (1) nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Lichtapplikator (5) einen elektrischen Leiter (61) zur Stromversorgung der LED (19) aufweist, wobei der Leiter (61) ummantelt ist, wobei die Ummantelung (49) im zweiten Lichtapplikatorabschnitt (B) zumindest teilweise dünner als im ersten (A) und/oder dritten Lichtapplikatorabschnitt (C) ist oder fehlt.
Lichtapplikatorsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ummantelung (49) mindestens einen Schlauch mit abschnittsweise unterschiedlicher Dicke und/oder in abschnittsweise unterschiedlicher Anzahl aufweist.
Lichtapplikatorsystem (1) nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine Schlauch als Schrumpfschlauch ausgebildet ist.
Lichtapplikatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Lichtapplikatorbetriebseinheit (3) mit mindestens einem Anschluss (21) zum Anschließen des mindestens einen Lichtapplikators (5), wobei die Lichtapplikatorbetriebseinheit (3) Identifikationsmittel zur Identifizierung des Typs eines an dem mindestens einen Anschluss (21) anschließbaren Lichtapplikators (5) aufweist,
Lichtapplikatorsystem (1) nach Anspruch 5, wobei die Identifikationsmittel eine mechanische und/oder eine signalbasierte Kennung aufweisen, wobei die Kennung dazu eingerichtet ist, über den mindestens einen Anschluss (21) nur solche Betriebsmodi zuzulassen, die für einen bestimmten Lichtapplikatortyp geeignet sind.
Lichtapplikatorsystem (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Lichtapplikatorbetriebseinheit (3) dazu eingerichtet ist, an dem mindestens einen Anschluss (21) einen bestimmten Lichtapplikatortyp nur für den einmaligen Betrieb zuzulassen.
Lichtapplikatorsystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die mindestens eine Lichtapplikatorbetriebseinheit (3) zum gleichzeitigen Betreiben mehrerer Lichtapplikatoren (5) eine Mehrzahl von Anschlüssen (21) aufweist,
Lichtapplikatorsystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Identifikationsmittel anschlussspezifisch eine mechanische und/oder eine signalbasierte Kennung aufweisen, wobei sich die Kennung zwischen mindestens zweien der Anschlüsse (21) unterscheidet.
Lichtapplikatorsystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, ferner aufweisend mindestens zwei verschiedene Typen von austauschbaren Lichtapplikatoren (5), wobei die Lichtapplikatoren (5) dazu eingerichtet sind, ihren jeweiligen Typ und/oder eine individuelle Lichtapplikatorkennung signalbasiert über den mindestens einen Anschluss (21) an die Lichtapplikatorbetriebseinheit (3) zu übermitteln.
Lichtapplikatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schaftinstrument (35) für den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Lichtapplikatoren (5) eine Mehrzahl von Arbeitskanälen (31) aufweist und/oder das Lichtapplikatorsystem (1) für den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Lichtapplikatoren (5) eine Mehrzahl von Schaftinstrumenten (35) aufweist.