DE10249674A1 - Surgical instrument for cutting, tissue removal or suction of material from an operation area, has an illumination light source and a detector for non-imaging analysis of the tissue type to assist in instrument positioning - Google Patents

Surgical instrument for cutting, tissue removal or suction of material from an operation area, has an illumination light source and a detector for non-imaging analysis of the tissue type to assist in instrument positioning

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Abstract

Surgical instrument for cutting, removal or suction of material from an operation area (1), has a head part (7) for said cutting, removal or suction and a light source (5) for generation of illuminating light. Back-scattered and reflected light is detected by a detector (6). The detector is not an imaging detector, rather it is used to detect the light intensity and generate a signal that can be used to classify the tissue based on its specific properties.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Operationsinstrument zum Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material in einem Operationsgebiet, mit einem Kopfteil, mit dem auf das Material im Operationsgebiet schneidend, abtragend oder absaugend einwirkbar ist The present invention relates to a surgical instrument for cutting, ablating, or aspiration of material in a surgical field, with a head part, is cutting the material at the surgical site, erosive or syphonic possible to act with the
  • Operationsinstrumente der gattungsgemäßen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in der Retinachirurgie als Instrument zum ultrafeinen Schneiden und Abtragen von Gewebe eingesetzt. Surgical instruments of the generic type are known from the prior art and are used as a tool for ultra-fine cutting and removal of tissue, for example, in the retina surgery. Operationsinstrumente zum Absaugen von Material in einem Operationsfeld werden beispielsweise zum Entfernen von entarteten Gewebeteilen in der Gehirnchirurgie eingesetzt, wobei das umgebende, nicht entartete Gewebe beim Absaugvorgang intakt bleiben soll. Surgical instruments for aspirating material in a surgical field are used for example for the removal of degenerated tissue parts in brain surgery, the surrounding, non-degenerate tissue is to remain intact during the suction process. Mit Material ist in diesem Zusammenhang in erster Linie jegliches menschliches oder tierisches Gewebematerial gemeint, dies kann auch Knochen- oder Zahnmaterial sein. Materials any human or animal tissue material is meant in this context in the first place, this can also be bone or tooth material.
  • Aus der From the US 5.449.357 US 5,449,357 ist ein chirurgisches Sauginstrument bekannt, mit dem Material eines Operationsfelds abgesaugt werden kann. discloses a surgical suction instrument, can be sucked with the material of a surgical field. Zur Einleitung des Absaugvorgangs betätigt der Bediener manuell entsprechende Bedienelemente. For initiating the suction process, the operator manually actuates appropriate controls. Solche Sauginstrumente dienen zB zur Entfernung eines Tumors in einem Gehirn. Such suction instruments are used, for example, to remove a tumor in a brain. Dann entscheidet der Chirurg anhand des optischen Eindrucks und seines Tastgefühls, welche Gewebebereiche entartet und daher zu entfernen sind. Then, the surgeon decides on the basis of the optical impression and his sense of touch, which degenerate tissue areas and are therefore to be removed.
  • Aus der From the JP 01104333 JP 01104333 ist ein Operationssystem mit einem Manipulator, einer Bildaufnahmeeinheit und einer Steuereinheit bekannt, das zur Fernoperation oder unterstützend bei einer unmittelbaren Operation eingesetzt werden kann. discloses a surgical system having a manipulator, an image pickup unit and a control unit, which can be used for remote operation or assist in an immediate operation. Hierbei ist, ähnlich bekannten Endoskopen eine bildgebende Sensorik vorgesehen, die einer verbesserten Positionierung des Manipulators dient. Here, similar to known endoscope an imaging sensor is provided, which serves an improved positioning of the manipulator.
  • Ein Operationsinstrument zum ultrafeinen Schneiden von Gewebe ist eine elektrochirurgische Elektrode, wie sie als Electron Avalance Knife aus der WO 00/54683 A1 bekannt ist. A surgical instrument for ultra-fine cutting of tissue is an electrosurgical electrode, such as is known as Electron Avalanche Knife from WO 00/54683 A1. Dieses Elektrodensystem umfaßt ein Kopfteil mit einer zentral angeordneten Elektrode und einer dazu koaxial angeordneten weiteren Elektrode, über die Sub-Mikrosekunden-Pulse hoher Leistung zum Material des Operationsfelds geleitet werden können. This electrode system comprises a head member having a centrally disposed electrode and a further electrode disposed coaxially thereto, can be made through the sub-microsecond pulses of high power to the material of the surgical field. Das Operationsfeld befindet sich in flüssigem Medium und so wird das Schneiden des Materials einerseits durch eine Plasmabildung an der Spitze des Pulse Electron Avalance Knife und andererseits durch eine Schockwelle aufgrund der Sub-Mikrosekunden-Pulse bewirkt. The operation field is in a liquid medium, and so cutting the material on the other hand causes the one hand by a plasma formation at the tip of pulses Electron Avalanche Knife and by a shock wave due to the sub-microsecond pulses. Die Intensität, mit der der Schneidevorgang erfolgt, kann durch die Pulsenergie und Pulsdauer gesteuert werden. The intensity with which the cutting operation takes place can be controlled by the pulse energy and pulse duration. Die Kontrollmöglichkeiten des Schneidvorgangs sind jedoch sehr begrenzt. The control possibilities of the cutting process are very limited.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Operationsinstrument der gattungsbildenden Art anzugeben und weiterzubilden, das verbesserte Kontroll- und Steuermöglichkeiten gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Operationsinstrumenten aufweist, so daß insbesondere präzisere und reproduzierbarere Operationen möglich sind. The present invention therefore has for its object to provide a surgical instrument of the generic type and further having improved monitoring and control capabilities over the processes known from the prior art surgical instruments, so that particularly precise and reproducible operations are possible.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Operationsinstrument der eingangs genannten Art gelöst, bei dem ein nicht-abbildendes Analysesystem vorgesehen ist, das eine Lichtquelle, einen Beleuchtungsstrahlengang, einen Detektor und einen Detektionsstrahlengang aufweist, wobei der Beleuchtungsstrahlengang von der Lichtquelle über das Kopfteil zum Operationsgebiet und der Detektionsstrahlengang vom Operationsgebiet über das Kopfteil zum Detektor verläuft, so daß das Operationsgebiet mit Licht der Lichtquelle beleuchtbar und am Operationsgebiet reflektiertes, gestreutes, angeregtes oder induziertes Licht in den Detektionsstrahlengang nicht-abbildend einkoppelbar ist, und der Detektor Lichtintensität im Detektionsstrahlengang detektiert und ein davon abhängiges Detektionssignal erzeugt. This object is achieved with a surgical instrument of the aforementioned type, in which a non-imaging analysis system is provided which comprises a light source, an illumination beam path, a detector and a detection beam path, wherein the illumination beam path from the light source over the head part to the operating area and the detection beam path, extends from the area of ​​operation on the head part to the detector, so that the operating area reflected, scattered, excited or induced light with light from the light source can be illuminated and the operation area in the detection beam path non-mapping can be coupled, and the detector detects light intensity in the detection beam path and dependent thereon detection signal generated.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine verbesserte Kontroll- und Steuermöglichkeit des Operationsinstruments dann möglich ist, wenn in das Operationsinstrument die zu einer Beurteilung des zu bearbeitenden Materials erforderlichen Detektionsmittel integriert werden. The invention is based on the finding that an improved control and control capability of the operating instrument is possible if necessary to ensure that an evaluation of the material to be processed detection means are integrated into the surgical instrument. Dann kann das zu bearbeitende Material in ganz besonders vorteilhafter Weise unmittelbar analysiert und das Ergebnis zur Steuerung des Operationsinstruments genutzt werden, so daß nun beispielsweise das Material des Operationsgebiets bzw. -felds selektiv hinsichtlich seiner spezifischen Eigenschaften bearbeitbar bzw. entfernbar ist. Then, the material to be processed, can be analyzed directly in a particularly advantageous manner, and the result for controlling the surgical instrument are used so that now, for example, the material of the operating field and is -felds selectively in terms of its specific properties workable or removable.
  • Die Erfindung rückt dabei eine nicht-abbildende optische Analyse des Materials in den Mittelpunkt, da es nicht um die visuelle Positionierung des Operationsinstrumentes, sondern um eine Bewertung des Materials bzw. der daran vorgenommenen Veränderung geht. The invention advances while a non-imaging optical analysis of the material at the center, since it is not about the visual positioning of the surgical instrument, but a review of the material or the change made thereto. Unter einer nicht-abbildenden optischen Analyse gemäß der hier vorliegenden Erfindung ist somit keine abbildende Optik im Sinn von Endoskopen zu verstehen. Under a non-imaging optical analysis according to the present invention herein is thus to be understood no imaging optical system in the sense of endoscopes.
  • Für diese Bewertung weist das Operationsinstrument daher Detektionsmittel auf, die im wesentlichen auf optischer Basis arbeiten. For this review, therefore, the operation instrument detection means operating essentially on an optical basis. So ist eine Lichtquelle vorgesehen, mit deren Licht das Operationsgebiet beleuchtbar ist. Thus, a light source is provided, with whose light the operation area is illuminated. Hierzu durchläuft dieses Licht einen Beleuchtungsstrahlengang, der von der Lichtquelle zum Kopfteil des Operationsinstruments verläuft. For this purpose, this light passes through an illumination beam path extending from the light source to the head portion of the surgical instrument. Die Lichtquelle oder das Licht der Lichtquelle wird zweckmäßigerweise so ausgewählt, daß mit dem Licht ein bestimmtes Detektionsverfahren durchführbar ist, beispielsweise eine Fluoreszenzdetektion. The light source or the light from the light source is expediently selected so that a particular detection method is carried out with the light, for example fluorescence detection. Grundsätzlich kann das hier relevante Licht nicht nur den sichtbaren Wellenlängenbereich umfassen, sondern auch den infraroten und/oder den ultravioletten Wellenlängenbereich. In principle, the relevant here light may include not only the visible wavelength range, but also the infrared and / or ultraviolet wavelength region.
  • Das zur Beleuchtung dienende Licht wird am Operationsgebiet beziehungsweise am Material reflektiert und/oder gestreut. The serving for the illumination light is reflected at the area of ​​operation or on the material and / or scattered. Je nach Detektionsverfahren kann die Beleuchtung des Operationsgebiet auch Licht anregen oder induzieren, zB Lumineszenz- oder Ramanlicht. Depending on the detection method to illuminate the surgical field can also stimulate or induce light, for example, luminescence or Raman light.
  • Das reflektierte, gestreute, angeregte oder induzierte Licht durchläuft den Detektionsstrahlengang zu einem Detektor, der ein Detektionssignal erzeugt. The reflected, scattered, or induced excited light passes through the detection beam path to a detector which produces a detection signal. Wie viel vom reflektierten, gestreuten, angeregten oder induzierten Licht in den Detektionsstrahlengang gelangt, hängt von der wirksamen numerischen Apertur des dem Operationsgebiet zugewandten Teils des Detektionsstrahlengangs ab. reaches as much of the reflected, scattered, or induced excited light in the detection beam path, depends on the effective numerical aperture of the portion facing the area of ​​operation of the detection beam path.
  • Der Detektor detektiert das Licht im Detektionsstrahlengang und erzeugt ein Detektionssignal. The detector detects the light in the detection beam path and produces a detection signal. Dieses Detektionssignal hängt von der detektierten Lichtintensität ab, wobei beispielsweise eine direkte Proportionalität oder ein binärer Zusammenhang verwendet werden kann. This detection signal depends on the detected light intensity, for example, a direct proportionality or a binary relationship can be used. In Abhängigkeit dieses Detektionssignals kann nun das Operationsinstrument gesteuert werden, wobei es denkbar ist, daß die Steuerung automatisch in sämtlichen Betriebs- und Bedienmodi des Operationsinstruments eingreift. Depending on this detection signal, the surgical instrument can be controlled well, and it is conceivable that the control system automatically engages in all operating and control modes of the surgical instrument. Auch könnte die erfindungsgemäße Steuerung zusätzlich oder alternativ zu einer vom Bediener initiierten manuellen Steuerung erfolgen. Also the control of the invention could be carried out additionally or alternatively to an operator initiated by the manual control.
  • Die Lichtquelle und der Detektor sind nicht am Kopfteil des Operationsinstruments angeordnet, um das Operationsinstrument klein zu halten. The light source and the detector are not arranged on the head portion of the surgical instrument to hold the surgical instrument small. Es ist lediglich sicherzustellen, daß der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang zum Kopfteil des Operationsinstruments verläuft. It is merely necessary to ensure that the illumination beam path and the detection beam path to the head portion of the surgical instrument passes. Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang zumindest teilweise entlang einer Versorgungsleitung für das Kopfteil. Advantageously, the illumination and detection beam path extends at least partially along a supply line for the head part.
  • Das Kopfteil des Operationsinstruments kann in vorteilhafter Weise klein ausgeführt werden, so daß es insbesondere für eine Gehirnoperation tauglich ist. The head portion of the surgical instrument can be made small in an advantageous manner, so that it is particularly suitable for a brain surgery. In diesem Fall wird das Kopfteil des Operationsinstruments länglich und insbesondere dünn ausgestaltet sein, so daß möglichst wenig intaktes Material vom Operationsinstrument beschädigt wird. In this case, the head of the surgical instrument will be elongated and thin especially designed so that as little as possible intact material is damaged by the surgical instrument.
  • Es kann bei einer Operation erforderlich sein, daß der momentan durchgeführte Absaug- oder Schneidevorgang abrupt unterbrochen werden muß, um intaktes Gewebematerial zu schonen. It may be necessary in an operation that the currently performed suction or cutting operation has to be interrupted abruptly to conserve intact tissue material. Dies kann mit dem erfindungsgemäßen Operationsinstrument erreicht werden, indem eine Steuereinheit das Detektionssignal auswertet und anhand dieser Auswertung das Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material automatisch unterbricht, ausschaltet oder in der Intensität verändert. This can be achieved with the inventive surgical instrument by a control unit evaluating the detection signal and the cutting, ablation or aspiration of material automatically interrupts the basis of this evaluation, off or altered in intensity. Falls der Bediener das Kopfteil neu positioniert und somit an einer anderen Stelle die Operation fortsetzen möchte, kann eine erneute Auswertung des Detektionssignals ergeben, daß an dieser Stelle Material zu bearbeiten oder zu entfernen ist. If the operator repositions the head part, and thus would like to continue the operation at a different location, can result in a re-evaluation of the detection signal that edit material at this location to remove. In diesem Fall kann die Steuereinheit den Schneide-, Abtrage- oder Absaugvorgang des Operationsinstruments wieder einschalten. In this case, the control unit can turn on the cutting edge, Abtrage- or suction of the operating instrument again.
  • Dadurch kann die Operationsdauer in besonders vorteilhafter Weise minimiert werden, da das Operationsinstrument dann mit erhöhter Leistung arbeitet, wenn dies in der momentanen Operationssituation unkritisch ist. Thereby, the operation time in a particularly advantageous manner can be minimized, since the operating instrument will then operate with increased power if it is not critical in the present operation situation. Sowohl das Ein-, Ausschalten als auch das Vermindern oder Erhöhen des Schneide- oder Absaugvorgangs von Material kann erfindungsgemäß automatisiert werden. Both the single, off and the decreasing or increasing the cutting or sucking of material can be automated according to the invention. Insoweit sind auch Fehlentscheidungen bei einer Operation, durch die das Gewebe beschädigt wird, in ganz besonders vorteilhafter Weise reduziert. To this extent, wrong decisions in an operation by which the tissue is damaged, in a particularly advantageous manner are reduced.
  • Grundsätzlich sind alle optischen Detektionsverfahren für das erfindungsgemäße Operationsgerät geeignet, die eine Bewertung oder Klassifikation des zu bearbeitenden Materials bzw. des Bearbeitungsvorganges ermöglichen. Basically, all of the optical detection method according to the invention are suitable for the operation device to enable an assessment or classification of the material to be machined or the machining process. Besonders bevorzugt sind optische Detektionsverfahren, wie optische Kohärenztomographie oder auch spektroskopische Detektionsverfahren. Particularly preferred optical detection methods, such as optical coherence tomography, or spectroscopic detection methods are. Weiterhin ist auch eine Kombination von optischen und akustischen Detektionsverfahren vorgesehen, nämlich insbesondere die akustooptische Spektroskopie. Furthermore, a combination of optical and acoustic detection method is provided, namely in particular the acousto-optical spectroscopy. Ein vollständiger Verzicht auf eine Bildgewinnung am Operationsgebiet ermöglicht ein sehr klein bauendes Operationsinstrument; A complete waiver of an imaging on surgical field allows a very small-sized surgical instrument; die Größe von Endoskopen wird dadurch deutlich unterschritten. the size of endoscopes is thereby significantly below.
  • Eine optische Kohärenztomographie ermöglicht morphologische Informationen über das zu bearbeitende oder bearbeitete Material sowie Informationen über dessen Streu- und Absorptionseigenschaften zu gewinnen und wird im Prinzip mit einem optischen Aufbau realisiert, der im wesentlichen einem Michelson-Interferometer entspricht. An optical coherence tomography allows morphological information to be processed or processed material, as well as information about the scattering and absorption properties to gain and is implemented in principle with an optical structure which substantially corresponds to a Michelson interferometer. Licht einer Lichtquelle weist eine geringe Kohärenzlänge auf, und einer der beiden Teilstrahlengänge des Michelson-Interferometers wird als Meßarm verwendet. Light from a light source has a small coherence length, and one of the two partial beam paths of the Michelson interferometer is used as the measuring arm. Der andere Teilstrahlengang dient als Referenzarm. The other part of the beam path serves as a reference arm. Aufgrund der geringen Kohärenzlänge des verwendeten Lichts tritt nur dann ein Interterenzsignal auf, wenn der als Referenzarm dienende Teilstrahlengang und der als Meßarm dienende Teilstrahlengang die gleiche wirksame optische Länge aufweisen. Because of the low coherence length of the light used only a Interterenzsignal occurs when serving as the reference arm partial beam path and the measuring arm serving as a partial beam path have the same effective optical length. Mit der optischen Kohärenztomographie kann man Distanzen zu einem Objekt mit einer Genauigkeit messen, die im wesentlichen nui durch die Kohärenzlänge des verwendeten Lichts beschränkt ist. With the optical coherence tomography can measure distances to an object with an accuracy which is limited substantially nui by the coherence length of the light used.
  • Es ist deshalb vorteilhaft, das erfindungsgemäße Operationsinstrument mit einem Analysesystem, das die optische Kohärenztomographie nutzt, in Form eines Michelson-Interferometer auszustatten. It is therefore advantageous to provide surgical instrument according to the invention with an analysis system that uses the optical coherence tomography in the form of a Michelson interferometer. Das Michelson-Interferometer weist einen Referenzarm und einen Meßarm auf, wobei der Meßarm von einem Strahlteiler zum Operationsgebiet und zurück zum Strahlteiler verläuft und der Strahlteiler im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang angeordnet ist. The Michelson interferometer has a reference arm and a measuring arm, the measuring arm extends from a beam splitter to the operating area and back to the beam splitter and the beam splitter in the illumination and detection beam path is arranged. Der Meßarm des Michelson-Interferometers ist also gleichzeitig ein Teil des Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengangs. The measuring arm of the Michelson interferometer is therefore also a part of the illumination and detection beam path. Das Licht der Lichtquelle weist hierzu eine zur optischen Kohärenztomographie geeignete Kohärenzlänge auf. For this purpose, the light from the light source has a suitable for optical coherence tomography coherence length. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, daß eine Lichtquelle eingesetzt wird, deren Kohärenzlänge entsprechend gering ist, beispielsweise eine Quecksilberdampflampe. This can on the one hand be achieved in that a light source is used, the coherence length is correspondingly small, for example a mercury vapor lamp. Natürlich kann auch eine Lichtquelle verwendet werden, die eine hohe Kohärenzlänge aufweist, zB ein Laser, wenn im Beleuchtungsstrahlengang ein optisches Bauteil eingebracht ist, daß die Kohärenzlänge verringert, beispielsweise eine Streulichtplatte. Of course, a light source may be used that has a high coherence length, for example a laser, when a optical component is inserted in the illumination beam path, that the coherence length is reduced, for example, a light diffuser plate.
  • Insbesondere zur Festlegung der Schnittiefe beim Schneiden des Materials ist es erforderlich, die morphologische Tiefen-Struktur des Materials, also im wesentlichen senkrecht zu seiner Oberfläche zu detektieren. In particular to determine the depth of cut during the cutting of the material, it is necessary, so as to detect the depth morphological structure of the material, substantially perpendicular to its surface. Hierzu erfolgt in der Ausführungsform mit dem Michelson-Interferometer ein Scannen des Operationsgebiets entlang der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs. For this purpose, made in the embodiment with the Michelson interferometer scanning of the operating field along the optical axis of the illumination beam path. Das Scannen wird durch eine Veränderung des Verhältnisses der wirksamen Längen von Meßarm zu Referenzarm bei gleichzeitiger Detektion des Lichts des Detektionsstrahlengangs bewirkt. The scanning is effected by a change in the ratio of the effective lengths of the measuring arm to the reference arm with simultaneous detection of light of the detection beam path. Dieser Betriebsmodus eines optischen Kohärenztomographen wird in Analogie zur Ultraschalluntersuchung auch als A-Scan bezeichnet. This mode of operation of an optical coherence tomography apparatus is referred to in analogy to ultrasound as an A-scan. Die Veränderung der wirksamen Länge des Meßarms kann durch eine Variation der Fokuslänge des Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengangs am Operationsgebiet bzw. The change in the effective length of the measuring arm can be achieved by varying the focal length of the illumination and detection beam path in the operation region or
  • -feld erfolgen, beispielsweise über ein entsprechendes, entlang der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs beweglich angeordnetes Linsensystem. field take place, for example via a corresponding, movably arranged along the optical axis of the illumination beam lens system. Alternativ oder zusätzlich kann eine Veränderung des Verhältnisses der wirksamen Längen von Meßarm zu Referenzarm durch ein Verstellen des Länge des Referenzarms erfolgen. Alternatively or additionally, changing the ratio of the effective lengths of the measuring arm to the reference arm by an adjustment of the length of the reference arm can be made. Damit muß keine Fokussierungsoptik am Kopfteil des Operationsinstruments vorgesehen sein. So that no focusing optics must be provided at the head portion of the surgical instrument.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß mit dem Michelson-Interferometer ein Scannen des Operationsfelds quer zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs erfolgt. In a particularly preferred embodiment it is provided that is performed with the Michelson interferometer scanning of the operating field transverse to the optical axis of the illumination beam path. Dieser Betriebsmodus eines optischen Kohärenztomographen wird auch als B-Scan bezeichnet. This mode of operation of an optical coherence tomography is also called B-scan. Denkbar ist auch ein gleichzeitiges Scannen entlang der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs und einer dazu orthogonalen Richtung. Also conceivable is a simultaneous scanning along the optical axis of the illumination beam path and a direction orthogonal thereto. Vorzugsweise erfolgt das Scannen quer zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs, also beispielsweise in einer zur optischen Achse orthogonalen Ebene. Preferably, the scanning is done transversely to the optical axis of the illumination beam path, ie for example in an orthogonal to the optical axis. Ein B-Scan liefert morphologische Daten des Materials entlang der gescannten Linie oder Fläche, so daß diese Informationen bei einer flächenförmigen Bearbeitung des Materials vorteilhaft zur Steuerung des Operationsinstruments dienen können. A B-scan provides morphological data of the material along the scanned line or surface, so that this information can be used advantageously in a sheet-like processing of the material to control the surgical instrument. Schließlich ist eine Kombination eines A-Scans und eines B-Scans denkbar, bei dem nämlich in drei unterschiedlichen Richtungen – vorzugsweise jeweils orthogonal zueinander – gescannt wird. Finally, a combination of an A-scan and a B-scan is conceivable in which namely in three different directions - is scanned - preferably orthogonal to each other.
  • Bevorzugt erfolgt das Scannen in mindestens einer Richtung quer zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs durch eine Rotation oder Drehung eines optischen Bauteils, wobei das optische Bauteil im Meßarm liegt. Scanning is preferably carried out in at least one direction transverse to the optical axis of the illumination beam path by rotation or rotation of an optical component, the optical component is located in the measuring arm. Das optische Bauteil kann zB ein Umlenkprisma oder einen Umlenkspiegel am Kopfteil des Operationsinstruments umfassen. The optical component may comprise for example a deflecting prism or a deflecting mirror on the head portion of the surgical instrument. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Scannen in zwei unterschiedliche Richtungen durch eine Drehung eines Lichtleiters um seine Längsachse erfolgen, wobei der Meßarm zumindest teilweise in dem Lichtleiter verläuft und wobei der Lichtleiter in einer entsprechenden Führungseinheit geführt ist. Alternatively or additionally, the scanning can be done in two different directions by rotation of a light guide about its longitudinal axis, wherein the measurement arm at least partially extends into the light guide and wherein said light guide is guided in a corresponding guide unit. Die Drehung des Lichtleiters kann als kontinuierliche oder auch als periodische Hin-/Her-Drehbewegung ausgeführt werden. The rotation of the light guide can be carried out as a continuous or as a periodic back / forth rotational movement. Eine Führungseinheit kann eine Röhre oder einen Tubus umfassen, in der bzw. in dem sich der Lichtleiter (um seine Längsachse) dreht. A guide unit may comprise a tube or a tube, in which or in which the optical fiber turns (about its longitudinal axis). Der Innendurchmesser der Röhre oder des Tubus ist dabei größer als der Außendurchmesser des Lichtleiters und derart zu wählen, daß eine möglichst reibungsarme Bewegung des Lichtleiters erfolgen kann, damit möglichst keine Torsion des Lichtleiters auftritt. The inner diameter of the tube or the tube is greater to be chosen such that a low-friction movement of the light guide can be made so that the maximum occurs no torsion of the optical fiber than the outer diameter of the light guide and.
  • Die Klassifikation von tumorbefallenem Material bzw. Gewebe kann insbesondere durch Detektion von Raman- oder Lumineszenzlicht erfolgen, insbesondere ist eine Fluoreszenzlichtdetektion möglich. The classification of tumor-bearing material or tissue may be carried out in particular by detection of Raman or luminescence light, particularly a fluorescent light detection is possible. Mit diesen Detektionsverfahren wird spektroskopische Information über das Material gewonnen. These detection methods spectroscopic information about the material is obtained. Einerseits kann Autofluoreszenz des Materials angeregt werden, andererseits kann – eine entsprechende Markierung mit Fluoreszenzfarbstoff vorausgesetzt – ein Fluoreszenzfarbstoff angeregt werden. On one hand, autofluorescence of the material can be excited, on the other hand can - a fluorescent dye be excited - provided with a corresponding marking fluorescent dye.
  • Das Licht der Lichtquelle ist derart auszuwählen, daß wie gewünscht Ramanlicht und/oder Lumineszenzlicht, insbesondere Fluoreszenzlicht, anregbar ist. The light from the light source is to be selected such that as desired Raman light and / or luminescent light, especially fluorescent light, can be excited.
  • Eine Markierung mit Fluoreszenzstoffen kann auf bekannte Weise, z. Labeling with fluorescent substances can in a known manner, for example. B. durch systemische Gabe erfolgen. Example, by systemic administration. Es ist aber auch möglich, geeignete Fluoreszenzmarkierer direkt auf das Operationsfeld zu sprühen. but it is also possible to spray suitable Fluoreszenzmarkierer directly to the surgical site. Dafür ist es bevorzugt, am Operationsinstrument, insbesondere am Kopfteil, eine Sprühvorrichtung für Kontrast- oder Floureszenzstoffe vorzusehen. For this purpose, it is preferred at the surgical instrument, in particular on the head portion to provide a spray device for contrast or Floureszenzstoffe.
  • Bevorzugt kann das Licht der Lichtquelle eine Zwei- oder Mehr-Photonen-Anregung bewirken. Preferably, the light from the light source may cause a two- or multi-photon excitation. Solche Lichtquellen sind beispielsweise Kurzpulslaser, die im infraroten Wellenlängenbereich Licht emittieren. Such light sources are, for example short-pulse lasers, which emit light in the infrared wavelength range. Dieses Licht wird in das Material fokussiert, so daß die im Fokusbereich vorliegende Lichtintensität hoch genug ist, um den Zwei- oder Mehr-Photonen-Anregungsprozess zu bewirken. This light is focused into the material, so that the present light intensity in the focal region is high enough to cause the two- or multi-photon excitation process. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Mehr-Photonen-Anregung deshalb, weil das zur Anregung dienende Licht eine Wellenlänge aufweist, die im Infrarot-Bereich liegt und daher – aufgrund geringerer Streuprozesse am Material – tiefer in das Material eindringen kann, als das bei Anregungslicht zur Ein-Photonen-Anregung mit kürzeren Wellenlängen der Fall ist. Especially advantageous is the use of multi-photon excitation is because the serving for the excitation light has a wavelength which lies in the infrared range and thus - due to reduced scattering processes in the material - can penetrate deeper into the material than that in the excitation light for one-photon excitation at shorter wavelengths the case.
  • Zur Selektion des Lichts der Lichtquelle für die Beleuchtung des Operationsfelds ist im Beleuchtungsstrahlengang des Analysesystems vorteilhafterweise ein Beleuchtungsfiltersystem vorzusehen, das eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich transmittiert. For selection of light of the light source for the illumination of the surgical field is to be provided advantageously an illumination filter system which transmits a wavelength or a wavelength range in the illumination beam path of the analysis system. Dann kann eine Lichtquelle zur Beleuchtung genutzt werden, die Licht über einen großen spektralen Bereich emittiert. Then, a light source for illumination can be used, the light over a wide spectral range emitted. Durch einen Wechsel eines Filters des Beleuchtungsfiltersystems werden unterschiedliche Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche verwendet. By a change of a filter of the illumination filter system, different wavelengths or wavelength ranges are used. Das gleiche gilt für Laserlichtquellen, die Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen emittieren. The same applies to laser light sources which emit light of a plurality of different wavelengths. Hierdurch ist eine Beleuchtung des Operationsfelds mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen möglich, so daß in vorteilhafter Weise mit demselben Operationsinstrument unterschiedliche Gewebearten bewertet werden können. In this way, an illumination of the surgical field with light of different wavelengths is possible, so that different tissue types can be evaluated in an advantageous manner with the same surgical instrument.
  • Bevorzugt kann das Beleuchtungsfiltersystem ein Farbfilter oder abstimmbares Filter umfassen. Preferably, the illumination filter system may comprise a color filter or a tunable filter. Als Farbfilter kann ein entsprechend beschichtetes Interferenzfilter oder ein Farbglasfilter dienen. As the color filter, a correspondingly coated interference filter or a color glass filter can be used. Ein abstimmbares Filter kann zB in Form eines akkusto-optisch abstimmbares Filters dann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn eine Laserlichtquelle zur Beleuchtung des Operationsfelds verwendet wird, die Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen emittiert. A tunable filter can be used, for example in the form of an acousto-optically tunable filter then particularly advantageous if a laser light source is used to illuminate the surgical field, which emits light of a plurality of different wavelengths.
  • Ein solches Filter besteht im wesentlichen aus einem doppelbrechenden Kristall, der durch einen auf einer Seite des Kristalls angeordneten Piezo-Kristall mit hochfrequenten Schwingungen beaufschlagt wird, wodurch sich in dem Kristall eine Welle ausbreitet. Such a filter consists essentially of a birefringent crystal, which is acted upon by a arranged on one side of the crystal piezoelectric crystal with high-frequency vibrations, which propagates a wave in the crystal. Hierdurch wird ein Bragg-Gitter erzeugt, an dem das Laserlicht von einer nullten Ordnung in eine erste Ordnung gebeugt bzw. abgelenkt werden kann. In this way, a Bragg grating is generated, at which the laser light can be diffracted by a zero order in a first order or distracted. Bei geeigneter Anordnung des Filters im Beleuchtungsstrahlengang können hierdurch eine oder mehrere Wellenlängen – auch simultan – für die Beleuchtung des Operationsfelds selektiert werden, wobei das Licht jeder selektierten Wellenlänge mit dem Filter jeweils in der Intensität variiert bzw. optimal eingestellt werden kann. With a suitable arrangement of the filter in the illumination beam path thereby, one or more wavelengths - are selected for the illumination of the surgical field, wherein the light can be varied at any selected wavelength to the filter in each of the intensity or optimum setting - even simultaneously. Weiter können zur Selektion des Beleuchtungslichts in entsprechender Weise akkustooptische Modulatoren und/oder akkustooptische Deflektoren verwendet werden. Next akkustooptische modulators and / or akkustooptische deflectors can be used for selection of the illumination light in a corresponding manner.
  • Im Detektionsstrahlengang ist vorteilhafterweise ein Detektionsfiltersystem vorzusehen, das Licht einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs für die Detektion transmittiert. In the detection beam path, the light of a wavelength or wavelength range for the detection is advantageously provide a detection filter system transmitted. Das Detektionsfiltersystem kann ebenfalls einen Farbfilter umfassen, dh ein entsprechend beschichtetes Interferenzfilter oder ein Farbglasfilter. The detection filter system may also include a color filter, that is, a correspondingly coated interference filter or a color glass filter. Dann kann bei geeigneter Wahl der Beleuchtungs- und Detektionsfilter Licht aus Lumineszenz, also insbesondere Fluoreszenz oder Phosphoreszenz, aber auch Ramanlicht angeregt und detektiert werden. Then, ie, in particular fluorescence or phosphorescence, but also Raman light can be excited and detected with a suitable choice of the illumination and detection filters light from luminescence. Falls der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang teilweise zusammenfallen, um einen kompakten Aufbau zu erreichen, können sie mit Hilfe eines Farbstrahlteilers – zB einem dichroitischen Strahlteiler – wieder getrennt werden, wie es beispielsweise bei der konventionellen Fluoreszenzmikroskopie üblich ist. If the illumination beam path and the detection beam path to coincide in part, to achieve a compact structure, they can by means of a color beam splitter - for example, a dichroic beam splitter - are separated again, as is common for example in the conventional fluorescence microscopy.
  • Der Beleuchtungsstrahlengang kann eine punkfförmige oder kreisförmige Beleuchtung des Operationsfelds bewirken. The illumination beam can cause punkfförmige or circular illumination of the surgical field. Eine punktförmige Beleuchtung wird zweckmäßigerweise durch entsprechende Linsen erzeugt, die im Beleuchtungsstrahlengang geeignet angeordnet sind. A point illumination is advantageously generated by corresponding lenses which are suitably arranged in the illumination beam path. Eine punktförmige Beleuchtung wird hauptsächlich für die optische Kohärenztomographie gewählt werden. A point illumination will be chosen mainly for optical coherence tomography.
  • Als weiteres Detektionsverfahren zur Charakterisierung des Materials des Operationsgebiets ist die akustooptische Spektroskopie vorgesehen. As another detection method for the characterization of the material of the operational area, the acousto-optical spectroscopy is provided. Hierbei wird das Operationsgebiet mit gepulstem Licht der Lichtquelle beaufschlagt. In this case, the operation area is exposed to pulsed light from the light source. Das mit Licht beaufschlagte Material im Operationsgebiet absorbiert zumindest einen Teil des gepulsten Lichts, wodurch sich die Temperatur dieses Materials erhöht. The charged with light material in the operation area absorbs at least a portion of the pulsed light, whereby the temperature of the material increases. Dies wiederum bewirkt eine Ausdehnung dieses Materials, so daß sich eine Druckwelle in dem umgebenden Material des Operationsgebiets ausbreitet. This in turn causes an expansion of this material, so that a pressure wave in the surrounding material of the operating field propagates. Diese Druckwelle wird mit einem Drucksensor zeitaufgelöst detektiert, wobei die Detektion vorzugsweise an der Materialoberfläche des Operationsgebiets erfolgt. This pressure wave is detected time-resolved with a pressure sensor, wherein the detection preferably is carried out at the material surface of the operating field.
  • Eine Auswertung der von dem Drucksensor erzeugten Detektionssignale ermöglicht es, Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften zu ziehen, insbesondere können hierdurch Materialgrenzen detektiert werden. An evaluation of the detection signals generated by the pressure sensor makes it possible to draw conclusions on the material properties, in particular material limits can thus be detected. Die akustooptische Spektroskopie ist somit in besonders vorteilhafter Weise eine hilfreiche Ergänzungen zu den rein optischen Detektionsverfahren, insbesondere wenn das Material des Operationsgebiets stark lichtabsorbierend ist und eine Detektion tieferliegender Materialbereiche des Operationsgebiets mit den rein optischen Detektionsverfahren problematisch ist. The acousto-optical spectroscopy is therefore in a particularly advantageous manner a useful additions to the all-optical detection methods, especially if the material of the surgical field is strongly light-absorbing and detection of deeper material regions of the operating field with the all-optical detection methods is problematic.
  • Als Lichtquelle für die akustooptische Spektroskopie kann ein Nd:YAG Laser eingesetzt werden, der im Q-switched-Modus betrieben Lichtpulse mit einer Wellenlänge von 532-nm (2nd-harmonic) erzeugt. As the light source for the acousto-optical spectroscopy can be a Nd: YAG laser are used, which operated in the Q-switched mode light pulses with a wavelength of 532 nm (2nd harmonic) generated. Diese Lichtpulse weisen eine Pulsdauer von 5 ns mit einer Leistung von bis zu 100 mJ auf. These light pulses have a pulse duration of 5 ns with a power of up to 100 mJ.
  • Als Drucksensor kann beispielsweise ein PVDF-Film verwendet werden, wie er in dem Artikel "Depth profiling of absorbing soff materials using photoacoustic methods", JA Viator, SL Jacques, SA Prahl, IEEE J. Selected Topics QE 5, 989-996 (1999), beschrieben ist. A pressure sensor such as a PVDF film can be used as "drank depth profiling of absorbing materials using photoacoustic methods" in the article, YES Viator, SL Jacques, SA Prahl, IEEE J. Selected Topics QE 5, 989-996 (1999 ) is described. Dieser Drucksensor hat eine Sensorfläche von ungefähr 1 mm × 1 mm und könnte beispielsweise am Kopfteil des Operationsinstruments angeordnet sein. This pressure sensor has a sensor surface of approximately 1 mm × 1 mm, and could for example be arranged on the head portion of the surgical instrument.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Beleuchtungsstrahlengang und/oder der Detektionsstrahlengang einen Lichtleiter auf. In a particularly preferred embodiment of the illumination beam path and / or the detection beam path comprises an optical fiber. Als Lichtleiter kann eine einzelne Glasfaser oder ein Glasfaserbündel dienen. As a light guide a single glass fiber or a glass fiber bundle can be used. Falls als Lichtquelle ein monochromatischer Laser eingesetzt wird, kann die Verwendung einer Single-Mode-Lichtleitfaser vorteilhaft sein. If a monochromatic laser is used as light source, the use of a single-mode optical fiber can be advantageous. In diesem Fall liegt auf der Lichtauskopplungsseite der Single-Mode-Lichtleiffaser eine punkfförmige Lichtauskopplung vor, die mit einer entsprechenden Optik auf das Operationsfeld zu einer punkfförmigen Beleuchtung abgebildet werden kann. In this case lies on the light extraction side of the single-mode fiber optic light guide in front of a punkfförmige light output that can be displayed with a corresponding optics of the surgical site to a punkfförmigen lighting. Grundsätzlich sind die Materialeigenschaften des Lichtleiters derart zu wählen, daß der Lichtleiter für das Beleuchtungs- und insbesondere für das Detektionslicht eine möglichst geringe Schwächung aufweist. Basically, the material properties of the optical fiber should be chosen such that the light guide for the illumination and in particular for the detection light has the lowest possible attenuation. Dies ist insbesondere zur Detektion von Ramanlicht vorteilhaft, das üblicherweise eine noch geringere Intensität als Fluoreszenzlicht aufweist. This is particularly advantageous for the detection of Raman light, which usually has an even lower intensity than fluorescent light.
  • Der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang können zumindest bereichsweise in jeweils mindestens einem Lichtleiter verlaufen. The illumination beam path and the detection beam path can at least partially extend in each case at least one light guide. Damit sind mindestens zwei Lichtleiter vorzusehen, nämlich einer, in dem der Beleuchtungsstrahlengang, und ein anderer, in dem der Detektionsstrahlengang, verläuft. Thus, at least two light guides provided, namely one in which the illumination beam path, and another in which the detection beam path extends. Es ist deshalb bevorzugt, daß der Beleuchtungsstrahlengang in einem Lichtleiter verläuft und daß für den Detektionsstrahlengang mehrere Lichtleiter vorgesehen sind, die das am Operationsfeld reflektierte, gestreute, angeregte oder induzierte Licht am Kopfteil des Operationsinstruments einsammeln. It is preferred, therefore, that the illumination beam path extends in a light guide, and that a plurality of light guides are provided for the detection beam path, the reflected on the surgical field to collect scattered, stimulated or induced light at the head portion of the surgical instrument. Insbesondere bei einer Detektion von Fluoreszenz- oder Ramanlicht ist es aufgrund der geringen Intensität des Fluoreszenz- oder Ramanlichts vorteilhaft, wenn mehrere Detektionskanale vorgesehen sind, die das zu detektierende Licht am Operationsfeld aufsammeln und dem Detektor zuführen. Particularly in the case of a detection of fluorescence or Raman light, it is advantageous because of the low intensity of the fluorescence or Raman light when several detection channels are provided which collect the light to be detected at the surgical site and perform the detector. Auch können damit mehrere Meßpunkte im Operationsgebiet abgefühlt werden. Several measuring points can thus be sensed in the operational area.
  • Auch können der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang zumindest bereichsweise in demselben Lichtleiter oder in denselben Lichtleitern verlaufen. Also, the illumination beam path and the detection beam path may extend at least regionally in the same optical fiber or in the same light guides. Dann ist im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang – vorzugsweise zwischen Lichtquelle und Lichtleiter einerseits und Detektor und Lichtleiter andererseits – ein Strahlteiler vorzusehen, der das Licht der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters reflektiert und das Licht des Detektionsstrahlengangs in Richtung des Detektors passieren läßt. Then, in the illumination and detection beam path - preferably the other hand, between the light source and optical fibers on the one hand and the detector, and optical fibers - to provide a beam splitter which reflects the light of the light source in the direction of the optical waveguide and lets pass the light of the detection beam path in the direction of the detector. In ganz besonders vorteilhafter Weise können mehrere Lichtleiter vorgesehen sein, wobei in jedem der Lichtleiter jeweils der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang verläuft. In a particularly advantageous manner, multiple optical fibers may be provided in each of the optical fibers of each of the illumination beam path and the detection beam path extends. Insbesondere wenn diese Lichtleiter im Außenbereich des Kopfteils angeordnet sind, sind hierdurch mehrere Beleuchtungs- und Detektionsteilstrahlengänge gebildet, die jeweils das Operationsfeld beleuchten und das daran reflektierte, gestreute, angeregte oder induzierte Licht wieder aufsammeln können. In particular, when these light conductors are arranged in the outer region of the head portion, a plurality of illumination and detection beam paths thereby are formed, each of which illuminate the surgical field and the light reflected from scattered, can collect stimulated or induced light again. Durch diese Beleuchtung bzw. Detektion kann eine Bewertung des Materials an mehreren Stellen des Operationsfelds simultan erfolgen, und zwar in einem Muster, das im wesentlichen der Anordnung der Lichtleiter am Kopfteil des Operationsinstruments entspricht. By this illumination or detection of an evaluation of the material in several places of the operating field can be carried out simultaneously, in a pattern that substantially corresponds to the arrangement of the light guide on the head portion of the surgical instrument.
  • Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie der oder die Lichtleiter am Kopfteil des Operationsinstruments angeordnet sein können. There are several ways in which the one or more optical fibers may be arranged on the head part of the operating instrument. Falls lediglich ein Lichtleiter vorgesehen ist, kann dieser innerhalb oder außerhalb des Kopfteils liegen. If a light guide is provided only, this may be within or outside of the head portion. Wenn mehrere Lichtleiter vorgesehen sind, so können diese ebenfalls innerhalb und/oder außerhalb des Kopfteils angeordnet sein. If several light guides are provided, these can also be arranged inside and / or outside of the head portion. Bei einem im wesentlichen zylinderförmig ausgestalteten Kopfteil des Operationsinstruments können die Lichtleiter im äußeren Bereich des Kopfteils eine kreisförmige Anordnung einnehmen. At a substantially cylindrically configured head portion of the surgical instrument, the light guide in the outer region of the head part can assume a circular array. Vorzugsweise ist die Längsachse des Lichtleiters bzw. der Lichtleiter im wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kopfteils angeordnet. Preferably, the longitudinal axis of the light conductor or the light guide is arranged substantially parallel to a longitudinal axis of the head part.
  • Zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahlengangs kann vorteilhafterweise eine Grin-Linse vorgesehen werden, die an dem Ende des Lichtleiters angeordnet ist, das dem Operationsgebiet bzw. -feld zugewandt ist. For focussing the illumination beam path is advantageously a GRIN lens can be provided which is arranged at the end of the light guide that faces the surgical field or area. Eine Grin-Linse ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Materials mit einem ortsabhängigen Brechungsindex, einem sogenannten Gradientenindex-(Grin)-Glas. A GRIN lens is characterized by using a material having a position dependent refractive index, a so-called graded index (GRIN) glass. Man unterscheidet im Wesentlichen zwei Gruppen von Gradientenindexgläsern, nämlich radiale und axiale. Essentially, there are two groups of Gradientenindexgläsern, namely radial and axial. Hier sind insbesondere radiale Grins vorgesehen, sie werden in Form von Stablinsen eingesetzt und weisen einen Basis-Brechungsindex längs der zentralen Achse des Glasrohlings auf. Here radial grins are provided in particular, they are used in the form of rod lenses and have a basic refractive index along the central axis of the glass blank on. Hinzu kommen weitere Änderungen des Brechungsindex, die als Funktion des radialen Abstands von der Zentralachse beschreiben werden können. There are also other changes in the refractive index that can be described as a function of radial distance from the central axis. Grin-Linsen sind hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit Achromaten, Bestformlinsen und gepreßten asphärischen Linsen weit überlegen. GRIN lenses are far superior in terms of performance achromat best form and pressed aspherical lenses. Aufgrund ihrer Fähigkeit beugungsbegrenzt zu fokussieren, ihrer hohen Zerstörschwelle und ihrer niedrigen Oberflächenstreuung, eignen sie sich besonders für hochqualitative Lasersysteme. Because of their ability diffraction-limited focus, their high damage threshold and its low surface scattering, they are particularly suitable for high-quality laser systems. Sie machen zusätzliche optische Elemente zur Aberrationskorrektur überflüssig und können daher Größe, Gewicht, Komplexität und Kosten optischer Systeme reduzieren. They make additional optical elements for aberration correction superfluous and can therefore reduce the size, weight, complexity and cost of optical systems. Insbesondere können sie an dem Operationsfeld zugewandten Ende eines Lichtleiters zur effektiven Fokussierung des Beleuchtungslichts bei einer platzsparenden Bauweise eingesetzt werden. In particular they may be used in a space-saving construction facing the surgical field end of an optical fiber for effective focusing of the illumination light.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist für das Analysesystem ein Anzeigegerät vorgesehen, das mit der Steuereinheit verbunden ist und dem Operateur akustische und/oder visuelle Informationen aus dem Detektionssignal bereitstellt. In a preferred embodiment of a display device is provided for the analysis system, which is connected to the control unit and audible to the operator and / or providing visual information from the detection signal. Ein akustisches Anzeigegerät kann beispielsweise ein Alarmsignal ausgeben, falls die Diagnose des Materials des Operationsfelds ergibt, daß ein Schneide- oder Absaugvorgang abzubrechen ist, weil ansonsten intaktes Gewebematerial beschädigt würde. An acoustic display device, for example, an alarm signal is output if the diagnosis of the material of the operating field shows that a cutting or sucking should be stopped because otherwise intact tissue material would be damaged. Ein Anzeigegerät, das dem Operateur visuelle Informationen bereitstellt, kann beispielsweise als Monitor ausgeführt sein. An indicator that provides visual information to the operator, for example, can be configured as a monitor. Damit kann das Resultat der Diagnose – gegebenenfalls einem Bild des Operationsfelds überlagert – angezeigt werden, so daß der Operateur anhand dieser Anzeige erkennen kann, wie er gegenwärtig das Material bearbeitet. In order for the result of the diagnosis - possibly superimposed on an image of the surgical field - are displayed so that the operator can see from this display as he currently edits the material.
  • Grundsätzlich kann das Operationsinstrument computergesteuert positionierbar und steuerbar sein, so daß beispielsweise eine Operation von einem Chirurgen im Voraus vollständig geplant und dann automatisch durchgeführt wird. Basically, the surgical instrument can be computer controlled positionable and controllable, so that, for example, an operation by a surgeon in advance completely scheduled and carried out automatically. Insoweit sind hierzu entsprechende Positioniervorrichtungen für das Kopfteil des Operationsinstruments erforderlich. The extent appropriate positioning for the head part of the operating instrument that purpose is required. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Operationsinstrument zur manuellen Bedienung durch den Operateur ausgestaltet. In a preferred embodiment, the surgical instrument for manual operation by the operator is configured. Hierzu ist am Kopfteil ein Griffteil vorgesehen, mit dem der Operateur das Operationsinstrument hält und positioniert. To this end, on the head part, a handle part is provided with which the operator holds the surgical instrument and positioned. Das Griffteil umfaßt vorzugsweise ein Bedienelement, das mit der Steuereinheit verbunden ist. The handle part preferably comprises an operating element which is connected to the control unit. Mit diesem Bedienelement kann beispielsweise das Operationsinstrument manuell ein- und ausgeschaltet werden. This control the surgical instrument can for example be manually switched on and off. Ein weiteres am Griffteil angeordnetes Bedienelement dient dann zur Steuerung des Schneide-, Abtrag- oder Absaugvorgangs. Another arranged on the handle part operating element is then used to control cutting, sucking or Abtrag-.
  • Für den Betrieb des Operationsinstruments ist in der Regel eine Versorgungseinheit vorgesehen, die mit dem Kopfteil über eine Versorgungsleitung verbunden ist. For the operation of the surgical instrument is usually a supply unit is provided which is connected to the head via a supply line. Diese Versorgungseinheit stellt dem Operationsinstrument die zum Schneiden, Absaugen oder Abtragen von Material notwendige Energie zur Verfügung. This supply unit provides the surgical instrument, the necessary for cutting, suction or removal of material energy. Falls das Operationsinstrument zum Absaugen von Material ausgebildet ist oder falls das Operationsinstrument ein Absaugmodul aufweist, stellt die Versorgungseinheit vorzugsweise dem Kopfteil einen nötigen Unterdruck zur Verfügung. If the surgical instrument is designed for sucking material or if the surgical instrument comprises an extraction module, provides the supply unit preferably the head portion of a required sub pressure. In diesem Fall ist das Kopfteil als Saugkopf zum Absaugen von Material ausgebildet. In this case, the head part is formed as a suction head for suctioning material.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine rohrförmig ausgebildete Saugleitung vorgesehen, durch die Material aus dem Operationsfeld absaugbar ist. In a very particularly preferred embodiment, a tubular-shaped suction pipe is provided is sucked through the material from the surgical field. Die Saugleitung umfaßt dabei ein für Licht des Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengangs transparentes Saugleitungsmaterial und der Beleuchtungs- und/oder Detektionsstrahlengang verläuft in dem transparenten Saugleitungsmaterial. The suction pipe thereby comprises a transparent for light of the illumination and detection beam path Saugleitungsmaterial and the illumination and / or detection beam path extends in the transparent Saugleitungsmaterial. Zur Vermeidung von Lichtverlusten ist vorzugsweise die Saugleitungsinnen- und Saugleitungsaußenfläche verspiegelt ausgebildet, so daß Lichtverluste an den verspiegelten Saugleitungsflächen möglichst gering bleiben. To avoid light losses and the Saugleitungsinnen- Saugleitungsaußenfläche is preferably mirrored, so that light losses remain as small as possible on the mirrored Saugleitungsflächen. Durch diese Maßnahme kann in besonders vorteilhafter Weise die Saugleitung selbst als Lichtleiter verwendet werden, so daß die Herstellungskosten für die Saugleitung reduziert werden und dessen Konstruktion vereinfacht ist. By this measure, in a particularly advantageous manner, the suction line itself can be used as a light guide, so that the manufacturing cost of the suction pipe can be reduced and the construction is simplified. Das Licht der Lichtquelle wird vorzugsweise an einem dem Operationsfeld abgewandten Ende der rohrförmig ausgebildeten Saugleitung in das Saugleitungsmaterial eingekoppelt. The light from the light source is preferably coupled to a distal end of the surgical field of the pipe-shaped suction duct in the Saugleitungsmaterial. In gleicher Weise kann an diesem Ende der rohrförmig ausgebildeten Saugleitung das Detektionslicht des Detektionsstrahlengangs ausgekoppelt werden. Similarly, the detection light of the detection beam path can be coupled out at this end of the pipe-shaped suction line.
  • Falls das Kopfteil als chirurgisches Elektrodensystem, zB als Pulse Electron Avalance Knife, ausgebildet ist, liefert die Versorgungseinheit die zum Betrieb nötige elektrische Energie, um an der Kopfteilspitze ein Plasma zu zünden und/oder eine Schockwelle zu erzeugen. If the head part as a surgical electrode system, for example is designed as a Pulse Electron Avalanche Knife, the supply unit supplies the necessary electrical energy to operate to ignite on the top head part a plasma and / or to generate a shock wave. Das Elektrodensystem umfaßt eine im wesentlichen zentral angeordnete Elektrode und eine dazu koaxial angeordnete weitere Elektrode, die mit einer Versorgungseinheit elektrisch gekoppelt sind. The electrode system comprises a substantially centrally disposed electrode and a further electrode arranged coaxially thereto, which are electrically coupled to a supply unit. Zwischen den beiden Elektroden ist ein Isolator vorgesehen, der lichtleitend ausgebildet ist und in dem der Beleuchtungsstrahlengang und/oder der Detektionsstrahlengang zumindest bereichsweise verläuft. Between the two electrodes, an insulator is provided, which is formed light-conducting and in which the illumination beam path and / or the detection beam path at least partially extends. Der Isolator besteht vorzugsweise aus Glas oder aus Kunststoff, wobei darauf zu achten ist, daß das Glas oder der Kunststoff für das Licht des Beleuchtungs- und/oder Detektionsstrahlengangs transparent sein sollte. The insulator is preferably made of glass or plastic, whereby it must be ensured that the glass or the plastic for the light of the illumination and / or detection beam path should be transparent. Auch hierdurch kann in vorteilhafter Weise das Kopfteil des Operationsinstruments einfach und unkompliziert hergestellt werden, so daß letztendlich auch die Material- und Herstellungskosten gering gehalten werden können. Even thus advantageously the head portion of the surgical instrument can be made simple and straightforward, so that the material and manufacturing costs can be kept low eventually.
  • Schließlich kann die Versorgungseinheit einen Laser umfassen, der Licht zur Laserablation des Materials erzeugt. Finally, the supply unit may include a laser that generates light to laser ablation of the material. Insoweit können mit einem zur Laserablation geeignet ausgestalteten Operationsinstrument beispielsweise Hornhautoperationen am menschlichen Auge mit erheblich verbesserten Kontroll- und Steuermöglichkeiten durch die Meßmöglichkeiten, die das Analysesystem für das zu bearbeitende oder bearbeitete Material bietet, durchgeführt werden. In that regard, for example, cornea operations on the human eye can be carried out with significantly improved monitoring and control capabilities through the measurement capabilities offered by the analysis system to be worked or processed material with a suitably designed for laser ablation surgery instrument. So ist eine Kontrolle, wieviel Material der Hornhaut abgetragen wurde, mittels optischer Kohärenztomographie möglich, was die Präzision der Operation in ganz besonders vorteilhafter Weise verbessert. Thus, a control how much material of the cornea has been removed, it is possible by means of optical coherence tomography, which improves the precision of the operation in a particularly advantageous manner.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. The invention based on the drawing will be further explained by way of example. In der Zeichnung zeigen: In the drawing:
  • 1 1 eine schematische Darstellung eines Operationsinstruments zum Absaugen von Material in einem Operationsfeld, a schematic representation of a surgical instrument for aspiration of material into a surgical field,
  • 2 2 bis to 4 4 jeweils schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von Operationsinstrumenten zum Absaugen von Material, respectively schematic representations of exemplary embodiments of surgical instruments for aspirating material,
  • 5 5 bis to 10 10 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von Operationsinstrumenten zum Schneiden von Material, schematic representations of exemplary embodiments of surgical instruments for cutting material,
  • 11 11 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines Kopfteils eines Operationsinstruments zum Schneiden von Material und a schematic representation of the cross section of a head portion of a surgical instrument for cutting material, and
  • 12 12 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines Kopfteils eines anderen Operationsinstruments zum Schneiden von Material. a schematic representation of the cross section of a head portion of another surgical instrument for cutting material.
  • 1 1 zeigt ein Operationsinstrument zum Absaugen von Material aus einem Operationsfeld bzw. -gebiet shows a surgical instrument for aspirating material from a surgical field or entities, 1 1 , das eine Versorgungseinheit That a supply unit 2 2 , eine Steuereinheit , A controller 3 3 und eine optischen Einheit and an optical unit 4 4 aufweist. having. Die optische Einheit The optical unit 4 4 umfaßt eine Lichtquelle comprises a light source 5 5 und einen Detektor and a detector 6 6 . , Die Versorgungseinheit The supply unit 2 2 ist mit dem Kopfteil is connected to the head portion 7 7 über die Versorgungsleitung via the supply line 8 8th verbunden. connected. Die Steuereinheit The control unit 3 3 steuert das Operationsinstrument und insbesondere die Versorgungseinheit controls the surgical instrument and, more particularly, the supply unit 2 2 über die Steuerleitung via the control line 9 9 . , Die Lichtquelle The light source 5 5 wird ebenfalls von der Steuereinheit also by the control unit 3 3 über eine Leitung via a conduit 35 35 angesteuert. driven.
  • Weiter ist in Further, in 1 1 angedeutet, daß ein Beleuchtungsstrahlengang indicated that an illumination beam path 10 10 von der Lichtquelle from the light source 5 5 teilweise entlang der Versorgungsleitung partially along the supply line 8 8th über das Kopfteil 7 zum Operationsfeld over the head section 7 to the operating area 1 1 verläuft. runs. Ein Detektionsstrahlengang A detection beam path 11 11 verläuft vom Operationsfeld extends from the surgical field 1 1 über das Kopfteil over the headboard 7 7 teilweise entlang der Versorgungsleitung partially along the supply line 8 8th zum Detektor the detector 6 6 . ,
  • Das Operationsfeld The operation field 1 1 ist mit Licht der Lichtquelle with light from the light source 5 5 beleuchtbar. illuminated. Das am Operationsfeld The most surgical field 1 1 reflektierte, gestreute oder angeregte Licht durchläuft den Detektionsstrahlengang reflected, scattered or excited light passes through the detection beam path, 11 11 , und der Detektor And the detector 6 6 detektiert Lichtintensität im Detektionsstrahlengang detected light intensity in the detection beam path, 11 11 und erzeugt ein und davon abhängiges Detektionssignal, daß über die Leitung and generates a detection signal dependent thereon, and that via the line 12 12 der Steuereinheit the control unit 3 3 zugeführt wird. is supplied.
  • Die The 2 2 bis to 4 4 zeigen jeweils ein Operationsinstrument each showing a surgical instrument 1 1 , das zum Absaugen von Material ausgebildet ist. Which is designed for suction of material. Das Kopfteil The headboard 7 7 ist hierbei ein rohrförmiger Saugkopf, durch den das Material abgesaugt wird. here is a tubular suction head through which the material is removed by suction. An das Kopfteil On the headboard 7 7 ist die als Saugleitung is as a suction line 13 13 ausgebildete Versorgungsleitung angebracht, wobei der Saugleitung trained supply line attached, the suction pipe 13 13 nur teilweise gezeigt ist. is only partially shown. Das Kopfteil The headboard 7 7 der the 2 2 umfaßt eine rohrförmig ausgebildete Saugleitung comprises a tubular-shaped suction line 13 13 , durch die das Material des Operationsfelds absaugbar ist. Through which is sucked the material of the surgical field.
  • Die Saugleitung the suction line 13 13 weist ein für das Licht des Beleuchtungsstrahlengangs has a the illumination beam path for the light 10 10 und des Detektionsstrahlengangs and the detection beam path 11 11 transparentes Saugleitungsmaterial auf, in dem der Beleuchtungsstrahlengang transparent Saugleitungsmaterial on, in which the illumination beam path 10 10 und der Detektionsstrahlengang and the detection beam path 11 11 verläuft. runs. Die Saugleitungsinnenfläche the Saugleitungsinnenfläche 14 14 und die Saugleitungsaußenfläche and the Saugleitungsaußenfläche 15 15 sind verspiegelt ausgebildet, so daß das Saugleitungsmaterial als rohrförmig ausgestalteter Lichtleiter arbeitet. are mirror formed so that the Saugleitungsmaterial works as a tubular Enriched light guide. Demgemäß sind die Endfläche Accordingly, the end face 16 16 des Saugleitungsmaterials und die einem Lichtkoppler the Saugleitungsmaterials and a light coupler 17 17 zugewandte Endfläche des Saugleitungsmaterials nicht verspiegelt ausgebildet. facing end face of the formed Saugleitungsmaterials not mirrored. Das Licht der Lichtquelle wird mit dem Lichtkoppler The light from the light source to the light coupler 17 17 an einem dem Operationsfeld at a the surgical field 1 1 abgewandten Ende der rohrförmig ausgebildeten Saugleitung end facing away from the tube-shaped suction line 13 13 in das Saugleitungsmaterial eingekoppelt. coupled into the Saugleitungsmaterial. In gleicher Weise wird das Detektionslicht mit dem Lichtkoppler Similarly, the detection light with the light coupler is 17 17 aus dem Saugleitungsmaterial ausgekoppelt und dem Detektor der optischen Einheit coupled out of the Saugleitungsmaterial and the detector of optical unit 4 4 zugeführt. fed.
  • In In 3 3 ist ein weiteres Operationsinstrument zum Absaugen von Material gezeigt. is shown another surgical instrument for aspirating material. Auch hier ist das Kopfteil Again, the head part 7 7 als rohrförmiger Saugkopf ausgebildet, durch den Material aus dem Operationsfeld formed as a tubular suction head, through which material from the surgical field 1 1 abgesaugt werden kann. can be extracted. Die Beleuchtung des Operationsfelds The illumination of the surgical field 1 1 erfolgt mit Licht der Lichtquelle takes place with light of the light source 5 5 , das mit einem Lichtleiter Provided with a light guide 18 18 zum Kopfteil the head part 7 7 geführt wird. to be led. Somit umfaßt der Beleuchtungsstrahlengang Thus, the illumination beam path comprises 10 10 den Lichtleiter the light guide 18 18 , der zentral im Kopfteil 7 im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kopfteils Through the center in the head part 7 is substantially parallel to the longitudinal axis of the head portion 7 7 verläuft. runs. Detektionslicht, das durch Fluoreszenz entsteht, wird mit Lichtleitern Detecting light generated by fluorescence, is with light guides 19 19 des Detektionsstrahlengangs the detection beam path 11 11 zum Detektor the detector 6 6 geführt. guided.
  • Dabei weist der Detektionsstrahlengang Here, the detection beam path 11 11 der the 3 3 mehrere Lichtleiter a plurality of optical fibers 19 19 auf, die im äußeren Bereich des Saugkopfs des Kopfteils in that in the outer region of the suction head of the head portion 7 7 im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kopfteils substantially parallel to the longitudinal axis of the head portion 7 7 angeordnet sind und im Querschnitt im wesentlichen ein kreisförmiges Beleuchtungsmuster erzeugen können. are arranged and substantially can produce a circular illumination pattern in cross section. Der Einfachheit halber sind in For simplicity, in 3 3 lediglich zwei Lichtleiter only two light guide 19 19 gezeigt. shown.
  • Der Detektor the detector 6 6 erfaßt die Lichtintensität des Lichts im Detektionsstrahlengangs detects the light intensity of the light in the detection beam path 11 11 , und das davon abhängige Detektionssignal wird der Steuereinheit And the dependent thereon detection signal to the control unit 3 3 zugeführt. fed. Die Steuereinheit The control unit 3 3 wertet das Detektionssignal aus und stellt das Ergebnis durch das optische Anzeigegerät 20 – einem Monitor – zur Verfügung. evaluates the detection signal and provides the result by the optical display device 20 - a monitor - are available. Hierbei handelt es sich um visuelle Informationen, die der detektierten Fluoreszenzintensität entsprechen. These are visual information corresponding to the detected fluorescence intensity. Die Lichtleiter The light guide 19 19 sind an dem Operationsfeld zugewandten Ende des Kopfteils are facing the operating field of the head portion 7 7 – bezogen auf den Querschnitt des Kopfteils - in relation to the cross section of the head portion 7 7 – kreisförmig angeordnet, so daß die Austrittsenden der Lichtleiter - arranged in a circle, so that the outlet ends of the fibers 19 19 ein ringförmiges Muster bilden. form an annular pattern. Dieses ringförmige Muster ist schematisch auf einem optischen Anzeigegerät This annular pattern is shown schematically on an optical display device 20 20 dargestellt. shown. Je nachdem, wie das momentane Detektionsergebnis ausfällt, verändert sich die Intensität der angezeigten Punkte. Depending on how the current detection result fails, the intensity of the displayed item changes.
  • 4 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, ähnlich dem Operationsinstrument der shows an embodiment, similar to the operation of the instrument 3 3 . , Hier sind der Beleuchtungsstrahlengang Here are the illumination beam path 10 10 und der Detektionsstrahlengang and the detection beam path 11 11 in einem Lichtleiter in an optical fiber 21 21 geführt. guided. Der Lichtleiter The light guide 21 21 ist zentral im Kopfteil is centrally located in the headboard 7 7 angeordnet. arranged. Es ist der einzige Lichtleiter in diesem Ausführungsbeispiel. It is the only optical fiber in this embodiment. Mit der gestrichelt gezeichneten Umrandung ist die optische Einheit With the dashed outline, the optical unit 4 4 angedeutet, die neben der Lichtquelle indicated, in addition to the light source 5 5 und dem Detektor and detector 6 6 einen Strahlteiler a beam splitter 22 22 aufweist, der einerseits transparent für das Licht der Lichtquelle has, on the one hand transparent to the light of the light source 5 5 ist und andererseits das hier durch Ramanstreuung verursachte Detektionslicht des Detektionsstrahlengangs and on the other hand here caused by Raman scattering detection light of the detection beam path 11 11 zum Detektor the detector 6 6 abteilt. divides.
  • Die The 5 5 bis to 10 10 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Operationsinstruments zum Schneiden von Material in einem Operationsfeld, wobei lediglich der dem Operationsfeld each show a schematic representation of a surgical instrument for cutting material in a surgical field, wherein only the operation field 1 1 zugewandte Teil des Kopfteils facing portion of the head portion 7 7 gezeigt ist. is shown. Hierbei umfaßt das Kopfteil Here, the head portion includes 7 7 eine im wesentlichen zentral angeordnete Elektrode a substantially centrally disposed electrode 23 23 sowie eine dazu koaxial angeordnete weitere Elektrode and a further electrode disposed coaxially thereto 24 24 . , Zwischen den beiden Elektroden Between the two electrodes 23 23 , . 24 24 ist ein Isolator is an insulator 25 25 vorgesehen, der lichtleitend ausgebildet sein kann. provided which can be designed to be light-conductive. Beide Elektroden both electrodes 23 23 , . 24 24 sind mit einer (in den are equipped with a (in the 5 5 bis to 10 10 nicht gezeigten) Versorgungseinheit verbunden, die elektrische Energie liefert, so daß die in den not) shown supply unit connected, which supplies electric power, so that in the 5 5 bis to 10 10 gezeigten Elektrodenanordnung des Operationsinstruments als Pulse Electron Avalance Knife arbeitet. Electrode assembly of the surgical instrument shown operates as pulses Electron Avalanche Knife.
  • Die in den In the 5 5 und and 6 6 gezeigten Ausführungsbeispiele des Analysesystems am Kopfteil umfassen jeweils einen Lichtleiter Embodiments of the analysis system on the head portion shown each comprise a light guide 26 26 , durch den ein Teil des Beleuchtungsstrahlengangs Through which a portion of the illumination beam path, 10 10 und des Detektionsstrahlengangs and the detection beam path 11 11 geführt ist, die gleichzeitig ein Teil eines Meßarms eines Michelson-Interferometers sind. is guided, which are also a part of the measuring arm of a Michelson interferometer. Das Material des Operationsfelds The material of the surgical field 1 1 wird nach dem Prinzip der optischen Kohärenztomographie vermessen. is measured according to the principle of optical coherence tomography. Der Lichtleiter The light guide 26 26 liegt in located in 5 5 außerhalb des Kopfteils outside of the head portion 7 7 , in , in 6 6 innerhalb des Isolators within the isolator 25 25 . , Zur Fokussierung des Beleuchtungslichts auf das Operationsfeld To focus the illumination light of the operating field 1 1 ist an dem Operationsfeld is attached to the surgical field 1 1 zugewandten Ende des Lichtleiters facing the end of the optical fiber 26 26 eine Grin-Linse a GRIN lens 27 27 angeordnet. arranged. Bei den Ausführungsbeispiele der In the embodiments of the 5 5 und and 6 6 erfolgt eine optische Kohärenztomographie im A-Scan-Modus, wobei ein Scannen in einer Richtung entlang der optischen Achse there is an optical coherence tomography in A-scan mode in which a scanning in a direction along the optical axis 28 28 des Beleuchtungsstrahlengangs the illumination beam path 10 10 durch eine Veränderungen der wirksamen optischen Länge eines – nicht gezeigten – Referenzarms bei gleichzeitiger Detektion des Lichts des Detektionsstrahlengangs by changes in the effective optical length of a - not shown - reference arm with simultaneous detection of light of the detection beam path 11 11 erfolgt. he follows.
  • Das in This in 7 7 gezeigte Operationsinstrument entspricht im wesentlichen dem der The surgical instrument as shown corresponds substantially to that of 5 5 , wobei hier jedoch eine optische Kohärenztomographie im B-Scan-Modus erfolgt. , But in this case an optical coherence tomography takes place in the B-scan mode. Das Operationsfeld The operation field 1 1 wird in einer Richtung quer zur optischen Achse is transverse to the optical axis in a direction 28 28 des Beleuchtungsstrahlengangs the illumination beam path 10 10 durch ein periodisches Hin- und Herdrehen des Lichtleiter by periodically back and forth of the optical fiber 26 26 abgescannt. scanned. Der Lichtleiter The light guide 26 26 ist dazu in einer als Tubus ausgebildeten Führungseinheit is on that in a tube designed as a guide unit 29 29 geführt, so daß ein Drehen des Lichtleiters 26 um seine Längsachse 30 im eingebauten Zustand möglich ist. out, so that rotation of the light guide 26 is possible about its longitudinal axis 30 in the installed state. Die Drehung des Lichtleiters The rotation of the light guide 26 26 ist mit einem Doppelpfeil is a double arrow 31 31 angedeutet. indicated.
  • Die The 8 8th und and 9 9 zeigen jeweils ein Kopfteil each showing a head part 7 7 eines Operationsinstruments, bei dem eine Fluoreszenzlichtdetektion des Materials im Operationsfeld a surgical instrument in which a fluorescent light detection of the material in the surgical field 1 1 erfolgt. he follows. Der Beleuchtungsstrahlengang The illumination beam path 10 10 verläuft in einem Lichtleiter extends in a light guide 32 32 , und der Detektionsstrahlengang And the detection beam path 11 11 verläuft in einem Lichtleiter extends in a light guide 33 33 . , Dabei sind in Here, in 8 8th beide Lichtleiter both light guides 32 32 und and 33 33 an der Außenseite des Kopfteils on the outside of the head portion 7 7 angeordnet; arranged; in in 9 9 liegen sie innerhalb des Kopfteils they lie within the head portion 7 7 , nämlich im Isolator , Namely in the insulator 25 25 . ,
  • 10 10 zeigt ein Kopfteil shows a headboard 7 7 eines Operationsinstruments, bei dem der Detektionsstrahlengang a surgical instrument in which the detection beam path, 11 11 das Operationsfeld the surgical field 1 1 auf einen (in a (in 10 10 nicht gezeigten) Fluoreszenz-Detektor leitet. not shown) fluorescence detector passes. Hierzu ist ein Lichtleiter For this, a light guide 34 34 vorgesehen, in dem der Detektionsstrahlengang provided, in which the detection beam path, 11 11 zumindest teilweise verläuft. at least partially extends. Der Lichtleiter The light guide 34 34 ist ebenfalls an der Außenseite des Kopfteils is also on the outside of the head portion 7 7 angeordnet. arranged. Die Beleuchtung des Operationsfelds The illumination of the surgical field 1 1 erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel aus takes place in the embodiment of 10 10 durch den Isolator through the isolator 25 25 , der für das Licht der Lichtquelle transparent, zB aus Glas ausgebildet ist. Which, for example, is transparent to the light of the light source formed of glass.
  • Die The 11 11 und and 12 12 zeigen jeweils einen Querschnitt durch ein Kopfteil each show a cross section through a head part 7 7 eines Operationsinstruments in einem vorderen Bereich des Kopfteils a surgical instrument in a front region of the head portion 7 7 , der nahe dem Operationsfeld Which is close to the operating field 1 1 liegt. lies. In beiden Fällen ist eine Ramandetektion vorgesehen, wobei in In both cases, a Raman detection is provided, in 11 11 der Beleuchtungsstrahlengang the illumination beam path 10 10 drei Lichtleiter three optical fibers 32 32 und der Detektionsstrahlengang and the detection beam path 11 11 drei Lichtleiter three optical fibers 33 33 aufweist. having. Die Lichtleiter The light guide 32 32 und and 33 33 der the 11 11 sind in dem Isolator are in the insulator 25 25 und bezüglich ihrer Längsachsen parallel zur Elektrode and with respect to their longitudinal axes parallel to the electrode 23 23 angeordnet. arranged.
  • In In 12 12 verläuft dagegen der Beleuchtungsstrahlengang on the other hand runs the illumination beam path 10 10 durch den transparent, zB aus Glas, ausgebildeten Isolator by the transparent, for example made of glass, insulator formed 25 25 . , Der Detektionsstrahlengang The detection beam path 11 11 umfaßt drei Lichtleiter comprises three optical fibers 33 33 , die in dem Isolator That in the insulator 25 25 und bezüglich ihrer Längsachsen parallel zur Elektrode and with respect to their longitudinal axes parallel to the electrode 23 23 angeordnet sind. are arranged.

Claims (17)

  1. Operationsinstrument zum Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material in einem Operationsgebiet ( Surgical instrument for cutting, ablating, or aspiration of material in a surgical field ( 1 1 ), mit einem Kopfteil ( ), (With a head part 7 7 ), mit dem auf das Material im Operationsgebiet ( ), (With the material in the operating area 1 1 ) schneidend, abtragend oder absaugend einwirkbar ist, gekennzeichnet durch ein nicht-abbildendes Analysesystem, das aufweist – eine Lichtquelle ( ), Is sharp, erosive or syphonic possible to act characterized by a non-imaging analysis system having - a light source ( 5 5 ), einen Beleuchtungsstrahlengang ( ), (An illumination beam path 10 10 ), einen Detektor ( (), A detector 6 6 ) und einen Detektionsstrahlengang ( ) And a detection beam path ( 11 11 ), wobei – der Beleuchtungsstrahlengang ( (The illumination beam path -), wherein 10 10 ) von der Lichtquelle ( ) (From the light source 5 5 ) über das Kopfteil ( ) (Over the headboard 7 7 ) zum Operationsgebiet ( ) (The operating area 1 1 ) und der Detektionsstrahlengang ( ) And the detection beam path ( 11 11 ) vom Operationsgebiet ( ) (The operation area 1 1 ) über das Kopfteil ( ) (Over the headboard 7 7 ) zum Detektor ( ) (To the detector 6 6 ) verläuft, so daß das Operationsgebiet ( ) Runs so that the operating area ( 1 1 ) mit Licht der Lichtquelle ( ) (With light of the light source 5 5 ) beleuchtbar und am Operationsgebiet ( ) And illuminated (the operational area 1 1 ) reflektiertes, gestreutes, angeregtes oder induziertes Licht in den Detektionsstrahlengang ( ) Reflected, scattered, or excited induced light (in the detection beam path 11 11 ) nicht-abbildend einkoppelbar ist, und – der Detektor ( ) Is non-mapping be coupled, and - the detector ( 6 6 ) Lichtintensität im Detektionsstrahlengang ( ) Light intensity in the detection beam path ( 11 11 ) detektiert und ein davon abhängiges Detektionssignal erzeugt. ) Detects and produces a detection signal dependent thereon.
  2. Operationsinstrument nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit ( An operating instrument according to claim 1, characterized by a control unit ( 3 3 ), die das Detektionssignal auswertet und anhand dieser Auswertung das Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material ein-, ausschaltet, vermindert oder erhöht. ), Which evaluates the detecting signal and turn the cutting, ablation or aspiration of material on the basis of this evaluation, off, decreased or increased.
  3. Operationsinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Analysesystem ein Michelson-Interferometer zur optischen Kohärenztomographie aufweist. An operating instrument according to claim 1 or 2, characterized in that the analysis system comprises a Michelson interferometer for optical coherence tomography.
  4. Operationsinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Michelson-Interferometer ein Scannen des Operationsgebiets ( An operating instrument according to claim 3, characterized in that said Michelson interferometer (scanning of the operating field 1 1 ) in einer Richtung entlang der optischen Achse ( ) (In a direction along the optical axis 28 28 ) des Beleuchtungsstrahlengangs ( () Of the illumination beam path 10 10 ) ermöglicht, insbesondere durch eine Variation einer Fokuslänge des Beleuchtungs- ( ) Allows (in particular by a variation of a focal length of the illumination 10 10 ) und Detektionsstrahlengangs ( (), And detection beam path 11 11 ) am Operationsgebiet ( ) (The operational area 1 1 ). ).
  5. Operationsinstrument nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Michelson-Interferometer ein Scannen des Operationsgebiets ( An operating instrument according to claim 3 or 4, characterized in that (with the Michelson interferometer scanning of the operating field 1 1 ) in mindestens einer Richtung quer zur optischen Achse ( ) Transverse to the optical axis (in at least one direction 28 28 ) des Beleuchtungsstrahlengangs ( () Of the illumination beam path 10 10 ) erfolgt, vorzugsweise mittels einer Drehung eines Umlenkprismas oder eines Umlenkspiegels. ) Is carried out, preferably by means of a rotation of a deflecting prism or a deflecting mirror.
  6. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Licht der Lichtquelle ( An operating instrument according to one of claims 1 to 5, characterized in that (with the light of the light source 5 5 ) Ramanlicht und/oder Lumineszenzlicht, insbesondere Fluoreszenzlicht, anregbar ist, insbesondere durch Zwei- oder Mehr-Photonen-Anregung. ) Raman light and / or luminescent light, especially fluorescent light, can be excited, in particular by two- or multi-photon excitation.
  7. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Beleuchtungsstrahlengang ( An operating instrument according to one of claims 1 to 6, characterized in that (in the illumination beam path 10 10 ) ein vorzugsweise abstimmbares Beleuchtungsflltersystem vorgesehen ist, das eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich des Lichts der Lichtquelle ( ) Preferably a tunable Beleuchtungsflltersystem is provided which (a wavelength or a wavelength range of the light from the light source 5 5 ) für die Beleuchtung des Operationsgebietes ( ) (To illuminate the surgical field 1 1 ) transmittiert. ) Transmitted.
  8. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im Detektionsstrahlengang ( An operating instrument according to one of claims 1 to 7, wherein (the detection beam path 11 11 ) ein Detektionsfiltersystem vorgesehen ist, das Licht einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs transmittiert. ), A detection filter system is provided which transmits the light of a wavelength or wavelength range.
  9. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Beleuchtungsstrahlengang ( An operating instrument according to one of claims 1 to 8, wherein the illumination beam path ( 10 10 ) eine punktförmige oder kreisförmige Beleuchtung des Operationsgebiets ( ) (A point or circular illumination of the surgical field 1 1 ) bewirkt. ) Effected.
  10. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur akustooptischen Spektroskopie das Operationsgebiet ( An operating instrument according to one of claims 1 to 9, characterized in that the operating area (for acousto-optic spectroscopy 1 1 ) mit gepulstem Licht der Lichtquelle ( ) (With pulsed light of the light source 5 5 ) beaufschlagbar ist, wobei das mit Licht beaufschlagte Material im Operationsgebiet ( can be acted on), the material is acted upon with light (in the operating area 1 1 ) gepulstes Licht absorbiert, und daß ein Drucksensor vorgesehen ist, mit dem eine Druckwelle im Material zeitaufgelöst detektierbar ist. absorbed) pulsed light, and in that a pressure sensor is provided with which a pressure wave in the material with time resolution is detectable.
  11. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungsstrahlengang ( An operating instrument according to one of claims 1 to 10, characterized in that the illumination beam path ( 10 10 ) und/oder der Detektionsstrahlengang ( () And / or the detection beam path, 11 11 ) einen Lichtleiter ( ) A light guide ( 18 18 , . 19 19 , . 21 21 , . 26 26 , . 32 32 , . 33 33 , . 34 34 ) aufweist, wobei vorzugsweise der Beleuchtungsstrahlengang ( ), Wherein the illumination beam path, preferably ( 10 10 ) und der Detektionsstrahlengang ( ) And the detection beam path ( 11 11 ) zumindest bereichsweise in demselben Lichtleiter ( ) Is at least (partially in the same light conductor 21 21 , . 26 26 ) oder in denselben Lichtleitern verläuft. runs) or in the same light guides.
  12. Operationsinstrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahlengangs ( An operating instrument according to claim 11, characterized in that (for focusing the illumination beam path 10 10 ) eine Grin-Linse ( ) A GRIN lens ( 27 27 ) vorgesehen ist, die an einem Ende des Lichtleiters ( ) Is provided which at one end (of the light guide 26 26 , . 32 32 ) angeordnet ist, das dem Operationsgebiet ( is arranged), which (the operational area 1 1 ) zugewandt ist. ) Faces.
  13. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Analysesystem ein Anzeigegerät ( An operating instrument according to one of claims 1 to 12, characterized in that the analysis system (a display device 20 20 ) aufweist, das aus dem Detektionssignal akustische und/oder visuelle Informationen für einen Operateur bereitstellt. ) Which provides the acoustic from the detection signal and / or visual information for a surgeon.
  14. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil ( An operating instrument according to one of claims 1 to 13, characterized in that the head part ( 7 7 ) als chirurgischer Saugkopf zum Absaugen von Material ausgebildet ist. ) Is formed as a surgical suction head for suctioning material.
  15. Operationsinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine rohrförmig ausgebildete Saugleitung ( An operating instrument according to claim 14, characterized in that a pipe-shaped suction line ( 13 13 ) vorgesehen ist, durch die Material aus dem Operationsgebiet absaugbar ist und die ein für Licht des Beleuchtungs- ( ) Is provided which is sucked through the material from the surgical field and a (light for the illumination 10 10 ) und Detektionsstrahlengangs ( (), And detection beam path 11 11 ) transparentes Saugleitungsmaterial umfaßt, der Beleuchtungs- ( ) Transparent Saugleitungsmaterial comprises (of lighting 10 10 ) und Detektionsstrahlengang ( (), And detection beam path 11 11 ) in dem transparenten Saugleitungsmaterial verläuft, wobei vorzugsweise das Licht der Lichtquelle ( ) Runs in the transparent Saugleitungsmaterial, preferably wherein the light from the light source ( 5 5 ) an einem dem Operationsgebiet ( ) (At one of the operative field 1 1 ) abgewandten Ende der Saugleitung ( () End of the suction pipe facing away from 13 13 ) in das Saugleitungsmaterial einkoppelbar ist. ) Can be coupled into the Saugleitungsmaterial.
  16. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil ( An operating instrument according to one of claims 1 to 13, characterized in that the head part ( 2 2 ) ein elektrochirurgisches Elektrodensystem aufweist. ) Has an electrosurgical electrode system.
  17. Operationsinstrument nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodensystem eine im wesentlichen zentral angeordnete Elektrode ( An operating instrument according to claim 16, characterized in that the electrode system (a substantially centrally disposed electrode 23 23 ) und eine dazu koaxial angeordnete weitere Elektrode ( ) And one coaxially arranged further electrode ( 24 24 ) umfaßt, zwischen denen ein Isolator ( ), Between which (an insulator 25 25 ) vorgesehen ist, und daß der Beleuchtungsstrahlengang ( ) Is provided, and in that the illumination beam path ( 10 10 ) und/oder der Detektionsstrahlengang ( () And / or the detection beam path, 11 11 ) zumindest bereichsweise im Isolator ( ) Is at least (partially in the insulator 25 25 ) verläuft. ) Runs.
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