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{Technisches Gebiet}
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Laserscanningverfahren, Laserbestrahlungsvorrichtungen und Laserbehandlungssysteme.
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{Stand der Technik}
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Eine aus dem verwandten Stand der Technik bekannte medizinische Vorrichtung scannt einen Laserstrahl für die Behandlung oder Bildgebung (siehe zum Beispiel die Nichtpatentliteratur-Dokumente 1 und 2). In den Nichtpatentliteratur-Dokumenten 1 und 2 wird eine optische Faser durch einen Aktuator in Schwingung versetzt, um einen vom distalen Ende der optischen Faser emittierten Laserstrahl zu scannen. Genauer gesagt, verwendet das Nichtpatentliteratur-Dokument 1 einen elektromagnetischen Aktuator, der eine an der optischen Faser befestigte Magnetperle und ein um die Magnetperle herum angeordnetes Solenoid aufweist. Das Nichtpatentliteratur-Dokument 2 verwendet einen piezoelektrischen Aktuator, bei dem ein piezoelektrisches Element an der optischen Faser befestigt ist.
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{Zitierliste}
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{Nichtpatentliteratur}
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- {Nichtpatentliteratur-Dokument 1} Layton A. Hall, zwei andere, „Thulium fiber laser stone dusting using an automated, vibrating optical fiber“, Proceedings, Volume 10852, Therapeutics and Diagnostics in Urology 2019, 108520C, Februar 26, 2019
- {Nichtpatentliteratur-Dokument 2} Lee, C.M., vier andere, „Scanning fiber endoscopy with highly flexible, 1mm catheterscopes for wide-field, full-color imaging.", Journal of Biophotonics, Juni 3, 2010, Volume 3, Seiten 385-407
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{Zusammenfassung der Erfindung}
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{Technische Aufgabe}
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In den Nichtpatentliteratur-Dokumenten 1 und 2 vergrößert sich der Durchmesser der Vorrichtung, was daraus resultiert, dass der Aktuator um die optische Faser herum angeordnet ist. Außerdem muss der Aktuator mit elektrischem Strom versorgt werden, was zu einem Anstieg des Stromverbrauchs führt. Da die Resonanzfrequenz der optischen Faser zwischen Luft und Wasser variiert, ist es schwierig, einen Resonanzzustand der optischen Faser in Wasser unter Verwendung des in jedem der Nichtpatentliteratur-Dokumente 1 und 2 beschriebenen Aktuators zu erreichen, was es schwierig macht, eine für das Scannen eines Laserstrahls erforderliche Schwingungsamplitude der optischen Faser zu erzielen.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Umstände gemacht, und es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Laserscanningverfahren, eine Laserbestrahlungsvorrichtung und ein Laserbehandlungssystem bereitzustellen, die einen Laserstrahl in einem flüssigen Medium scannen können, ohne einer optischen Faser einen Aktuator zum Antreiben der optischen Faser hinzufügen zu müssen und ohne den Stromverbrauch zu erhöhen.
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{Lösung des Problems}
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Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Laserscanningverfahren bereit, zum Scannen eines Laserstrahls, der von einem distalen Ende einer optischen Faser in einem flüssigen Medium emittiert wird, wobei das Laserscanningverfahren das Emittieren eines gepulsten Laserstrahls vom distalen Ende der optischen Faser in dem flüssigen Medium umfasst, wobei das Emittieren des gepulsten Laserstrahls Folgendes umfasst: Erzeugen einer Blase, die mit dem distalen Ende der optischen Faser und einem Betätigungselement in Kontakt kommen soll, mittels des von dem distalen Ende der optischen Faser emittierten Laserstrahls, wobei das Betätigungselement nur auf einer Seite des distalen Endes der optischen Faser in einer radialen Richtung der optischen Faser angeordnet ist; und Zusammenziehen der Blase durch Stoppen des Emittierens des Laserstrahls von dem distalen Ende der optischen Faser.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Laserbestrahlungsvorrichtung bereit, aufweisend: eine optische Faser; ein Stützelement, das einen Schwingungsbereich der optischen Faser freitragend stützt, wobei der Schwingungsbereich ein distales Ende der optischen Faser umfasst; und ein Betätigungselement, das nur auf einer Seite des distalen Endes der optischen Faser in einer radialen Richtung der optischen Faser angeordnet ist.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Laserbehandlungssystem bereit, aufweisend: die oben genannte Laserbestrahlungsvorrichtung; und einen Laseroszillator, der einen Laserstrahl für die Behandlung erzeugt und den Laserstrahl für die Behandlung der optischen Faser der Laserbestrahlungsvorrichtung zuführt, wobei der von dem Laseroszillator erzeugte Laserstrahl für die Behandlung ein gepulster Laserstrahl ist, der eine Blase in dem flüssigen Medium erzeugt.
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{Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung}
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Die vorliegende Erfindung ist insofern vorteilhaft, als ein Laserstrahl in einem flüssigen Medium gescannt werden kann, ohne dass einer optischen Faser ein Aktuator zum Antreiben der optischen Faser hinzugefügt werden muss und ohne dass der Stromverbrauch erhöht wird.
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{Kurze Beschreibung der Zeichnungen}
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- {1} 1 veranschaulicht eine Gesamtkonfiguration eines Laserbehandlungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {2} 2 veranschaulicht eine Konfiguration einer Laserbestrahlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {3A} 3A veranschaulicht ein isotropes Zusammenziehen einer Blase, wenn kein Betätigungselement vorhanden ist.
- {3B} 3B veranschaulicht ein nicht-isotropes Zusammenziehen der Blase, wenn ein Betätigungselement vorhanden ist, und zeigt eine Wirkung des Betätigungselements.
- {4} 4 veranschaulicht einen Vorgang des Schwingens einer optischen Faser der Laserbestrahlungsvorrichtung in 2 in Abhängigkeit vom Emittieren des gepulsten Laserstrahls.
- {5A} 5A veranschaulicht eine erwünschte Lagebeziehung zwischen einem distalen Ende der optischen Faser und dem Betätigungselement.
- {5B} 5B veranschaulicht eine unerwünschte Lagebeziehung zwischen dem distalen Ende der optischen Faser und dem Betätigungselement.
- {6A} 6A veranschaulicht eine erwünschte Lagebeziehung zwischen dem distalen Ende der optischen Faser und dem Betätigungselement.
- {6B} 6B veranschaulicht eine unerwünschte Lagebeziehung zwischen dem distalen Ende der optischen Faser und dem Betätigungselement.
- {7} 7 ist ein Flussdiagramm eines Laserbehandlungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {8A} 8A veranschaulicht Versuchsbedingungen in einem praktischen Beispiel der vorliegenden Erfindung.
- {8B} 8B ist ein Diagramm, das Versuchsergebnisse bezüglich des praktischen Beispiels der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und eine Beziehung zwischen einer Pulsfrequenz und einer Schwingungsamplitude des distalen Endes der optischen Faser zeigt.
- {9A} 9A veranschaulicht eine Konfiguration eines Teils einer Laserbestrahlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {9B} 9B veranschaulicht eine Konfiguration eines Teils einer Laserbestrahlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {10A} 10A veranschaulicht eine Gesamtkonfiguration eines Laserbehandlungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {10B} 10B veranschaulicht eine Gesamtkonfiguration eines Laserbehandlungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {11} 11 veranschaulicht eine Konfiguration einer Laserbestrahlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {12A} 12A veranschaulicht ein nicht-isotropes Zusammenziehen der Blase und die Wirkung des Betätigungselements.
- {12B} 12B veranschaulicht eine Wirkung des Betätigungselements.
- {13} 13 veranschaulicht einen Vorgang des Schwingens der optischen Faser der Laserbestrahlungsvorrichtung nach 1 in Abhängigkeit vom Emittieren eines gepulsten Laserstrahls.
- {14A} 14A ist eine vertikale Schnittdarstellung eines Teils einer Konfiguration einer Laserbestrahlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- {14B} 14B ist eine Draufsicht auf die Laserbestrahlungsvorrichtung in 14A.
- {14C} 14C ist eine Vorderansicht der Laserbestrahlungsvorrichtung in 14A.
- {15A} 15A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Laserbestrahlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- {15B} 15B ist eine Vorderansicht der Laserbestrahlungsvorrichtung in 15A.
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{Beschreibung von Ausführungsformen}
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Ein Laserscanningverfahren, eine Laserbestrahlungsvorrichtung und ein Laserbehandlungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, behandelt ein Laserbehandlungssystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Behandlungsziel A unter Verwendung eines Laserstrahls L. Das Laserbehandlungssystem 100 umfasst eine Laserbestrahlungsvorrichtung 1, ein Endoskop 2, einen Laseroszillator 3, einen Frequenzregler 4, einen Bewegungsdetektor 5, eine Resonanzbestimmungseinheit 6 und eine Anzeigeeinheit 7.
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Das Endoskop 2 ist ein starres oder ein flexibles Ureteroskop. Das Endoskop 2 hat einen Kanal 2a für ein chirurgisches Werkzeug, der sich in Längsrichtung durch das Endoskop 2 erstreckt.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst die Laserbestrahlungsvorrichtung 1 eine optische Faser 11, eine röhrenförmige Ummantelung (Stützelement) 12, die die optische Faser 11 stützt, und ein Betätigungselement 13. 2 ist eine vertikale Schnittansicht der optischen Faser 11 und der Ummantelung 12, die entlang einer Längsachse aufgenommen wurde.
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Die optische Faser 11 ist zum Beispiel eine Singlemode-Faser mit einem Manteldurchmesser von 125 µm. Die optische Faser 11 kann eine Multimode-Faser oder eine Doppelmantelfaser sein.
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Die Ummantelung 12 ist in den Kanal 2a für das chirurgische Werkzeug einführbar. Die optische Faser 11 erstreckt sich durch die Ummantelung 12 in der Längsrichtung der Ummantelung 12, und das distale Ende der optischen Faser 11 ragt aus dem distalen Ende der Ummantelung 12 heraus.
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Ein distales Ende 12a der Ummantelung 12 stellt einen Stützbereich dar, der die optische Faser 11 an einer Position stützt, die sich, mit einem Abstand, an einer Basisendseite relativ zu einem distalen Ende 11b der optischen Faser 11 befindet. Der Innendurchmesser des Stützbereichs 12a ist kleiner als der Innendurchmesser anderer Bereiche der Ummantelung 12 und entspricht dem Außendurchmesser der optischen Faser 11 oder ist etwas größer als der Außendurchmesser der optischen Faser 11. Daher ist die Position der optischen Faser 11 am Stützbereich 12a in radialer Richtung festgelegt. Demnach wird ein Schwingungsbereich 11a der optischen Faser 11, der an einer distalen Endseite relativ zum Stützbereich 12a angeordnet ist und der das distale Ende 11b umfasst, freitragend von der Ummantelung 12 gestützt, und der Schwingungsbereich 11a kann in der radialen Richtung der optischen Faser 11 um einen als Drehpunkt wirkenden Teil der optischen Faser 11 im Stützbereich 12a in Schwingung versetzt werden.
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Das Betätigungselement 13 ist ein plattenförmiges Element, das parallel zum Schwingungsbereich 11a angeordnet und an der Ummantelung 12 befestigt ist. Das Betätigungselement 13 ist in radialer Richtung nur an einer Seite der optischen Faser 11 angeordnet. Das distale Ende der optischen Faser 11 und das Betätigungselement 13 weisen in radialer Richtung der optischen Faser 11 einen Abstand d zueinander auf. Die zur Seite der optischen Faser 11 hin gelegene Fläche des Betätigungselements 13 kann eine ebene Fläche oder eine gekrümmte Fläche sein, die zur optischen Faser 11 hin vorsteht.
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Das Betätigungselement 13 und der Schwingungsbereich 11a, die außerhalb der Ummantelung 12 angeordnet sind, liegen zur Außenseite der Laserbestrahlungsvorrichtung 1 hin frei. Wenn die Laserbestrahlungsvorrichtung 1 in einem Medium M verwendet wird, sind der Schwingungsbereich 11a und das Betätigungselement 13 deshalb von dem Medium M bedeckt. Die Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a ändert sich je nach Durchmesser und Länge des Schwingungsbereichs 11a und je nach dem den Schwingungsbereich 11a umgebenden Medium M. In einem Fall, in dem der Schwingungsbereich 11a beispielsweise einen Kerndurchmesser von 272 µm, einen Manteldurchmesser von 322 µm und eine Länge von 45 mm hat, beträgt die Resonanzfrequenz 126 Hz in Luft und 70 Hz bis 80 Hz in Wasser.
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Das Basisende der optischen Faser 11 ist durch ein Verbindungselement, wie zum Beispiel einen Stecker (nicht dargestellt), mit dem Laseroszillator 3 verbunden. Der optischen Faser 11 wird ein gepulster Infrarot-Laserstrahl L vom Laseroszillator 3 zugeführt, und der Laserstrahl L wird vom distalen Ende 11b der optischen Faser 11 emittiert. In dem Medium M, das eine Flüssigkeit ist, wird der Laserstrahl L vom Medium M absorbiert, was zu einem Anstieg der Temperatur des Mediums M führt, wodurch am distalen Ende 11b eine Blase B entsteht (siehe 3A bis 4). Das Medium M ist eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, eine physiologische Kochsalzlösung, ein Perfusat, eine nicht-elektrolytische Lösung, oder eine biologische Flüssigkeit, wie zum Beispiel Urin. Die Blase B bildet sich und verschwindet wiederholt, synchron mit der Pulsfrequenz des Laserstrahls L. Genauer gesagt, bildet sich die Blase B und wächst, während der Laserstrahl L emittiert wird, wohingegen sich die Blase B schnell zusammenzieht und verschwindet, wenn das Emittieren des Laserstrahls L gestoppt wird.
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Das Betätigungselement 13 ist an einer Stelle angeordnet, an der die Blase B damit in Kontakt kommt, und bewirkt, dass eine während des Zusammenziehens der Blase B erzeugte Kontraktionskraft auf den Schwingungsbereich 11a der optischen Faser 11 wirkt.
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Wie in 3A dargestellt, wirkt, wenn sich kein Objekt um die Blase B herum befindet, hydraulischer Druck P gleichmäßig aus allen Richtungen auf die Blase B, und bewirkt somit, dass sich die Blase B isotrop zusammenzieht. Wenn andererseits, wie in 3B dargestellt, das Betätigungselement 13 nur an einer Seite der Blase B so vorhanden ist, dass die Blase B in Kontakt mit dem Betätigungselement 13 ist, wirkt der hydraulische Druck P ungleichmäßig auf die Blase B, und bewirkt somit, dass sich die Blase B zum Betätigungselement 13 hin zusammenzieht. Daher kann das Betätigungselement 13 bewirken, dass die Kontraktionskraft der Blase B in der radialen Richtung des Schwingungsbereichs 11a auf das distale Ende 11b wirkt, so dass das distale Ende 11b in der radialen Richtung in Schwingung versetzt wird.
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Das Material des Betätigungselements 13 ist nicht speziell begrenzt. In einem Fall, in dem die Oberfläche des Betätigungselements 13 hydrophob ist, wird die Kontraktionskraft der Blase B größer sein als in einem Fall, in dem die Oberfläche hydrophil ist. Daher sollte die zur Seite der optischen Faser 11 hin gelegene Oberfläche des Betätigungselements 13 vorzugsweise hydrophob sein.
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4 veranschaulicht einen Vorgang des Schwingens der optischen Faser 11 in Abhängigkeit von der Erzeugung, dem Zusammenziehen und dem Verschwinden der Blase B, wenn der gepulste Laserstrahl L emittiert wird.
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Zunächst beginnt das Emittieren des Laserstrahls L vom distalen Ende 11b der optischen Faser 11, so dass die Blase B, die in Kontakt mit dem Betätigungselement 13 kommen soll, erzeugt wird (t = t0). Während der Laserstrahl L emittiert wird, wächst die Blase B auf eine vorbestimmte Größe (t = t1) an.
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Wenn das Emittieren des Laserstrahls L dann gestoppt wird, zieht sich die Blase B zusammen, und eine zum Betätigungselement 13 hin wirkende Kontraktionskraft F in radialer Richtung der optischen Faser 11 wirkt auf das distale Ende 11b ein (t = t2). Während sich die Blase B zusammenzieht, bewegt sich das distale Ende 11b in radialer Richtung zum Betätigungselement 13 hin in Abhängigkeit von der Kontraktionskraft F (t = t3).
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Anschließend, wenn die Blase B verschwindet und die Kontraktionskraft F vergeht, bewirkt eine elastische Rückstellkraft des Schwingungsbereichs 11a, dass sich das distale Ende 11b in radialer Richtung der optischen Faser 11 zu der dem Betätigungselement 13 gegenüberliegenden Seite hin bewegt (t = t4).
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Dann wird der Laserstrahl L vom distalen Ende 11b der optischen Faser 11 emittiert, und die Blase B, die mit dem Betätigungselement 13 in Kontakt kommen soll, wird erneut erzeugt (t = t5). Der Startzeitpunkt des Emittierens des Laserstrahls L wird so geregelt, dass die Blase B auf die vorgegebene Größe anwächst, wenn das distale Ende 11b in eine Ausgangsposition zurückkehrt, als die Position, bei der t = t0 und t1 ist.
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Anschließend werden t2 bis t5 wiederholt, so dass das distale Ende 11b in radialer Richtung in Schwingung versetzt wird, wodurch der vom distalen Ende 11b emittierte Laserstrahl L eindimensional gescannt wird.
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5A und 5B stellen die Lagebeziehung zwischen dem distalen Ende 11b der optischen Faser 11 und dem Betätigungselement 13 in der radialen Richtung der optischen Faser 11 dar. Wie in 5A dargestellt, ist, um die Blase B zuverlässig in Kontakt mit dem Betätigungselement 13 zu bringen, der Abstand d zwischen dem distalen Ende 11b und dem Betätigungselement 13 kleiner als oder gleich einem Radius r der Blase B, als vorbestimmter oberer Grenzwert. Der Radius r ist der Radius der Blase B, die durch den Laserstrahl L erzeugt wird, wenn sich kein Objekt um das distale Ende 11b herum befindet. Wie in 5B dargestellt, zieht sich die Blase B isotrop zusammen, wenn der Abstand d größer als der Radius r ist, wodurch es unmöglich wird, die Kontraktionskraft in der radialen Richtung der optischen Faser 11 zu veranlassen, auf das distale Ende 11b zu wirken.
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Die Kontraktionskraft ändert sich beispielsweise in Abhängigkeit vom Abstand d, dem Durchmesser der optischen Faser 11 und den Bestrahlungsbedingungen des Laserstrahls L. Ist der Abstand d zu klein, so nimmt die Kontraktionskraft ab. Ein optimaler Abstand d, der eine ausreichende Kontraktionskraft ermöglicht, wird ausschließlich in Abhängigkeit von beispielsweise dem Durchmesser der optischen Faser 11 und den Bestrahlungsbedingungen des Laserstrahls L bestimmt.
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6A und 6B stellen die Lagebeziehung zwischen dem distalen Ende 11b der optischen Faser 11 und dem Betätigungselement 13 in der Längsrichtung der optischen Faser 11 dar. Wie in 6A dargestellt, ist, um die Blase B zuverlässig in Kontakt mit dem Betätigungselement 13 zu bringen, ein distales Ende 13a des Betätigungselements 13 an derselben Position wie das distale Ende 11b oder an einer Position angeordnet, an der das distale Ende 13a relativ zu dem distalen Ende 11b vorsteht. Wie in 6B dargestellt, besteht eine Möglichkeit, dass die Blase B nicht mit dem Betätigungselement 13 in Kontakt kommt, wenn das distale Ende 13a relativ zum distalen Ende 11b auf einer Seite des Basisendes angeordnet ist. Um eine grö-ßere Kontraktionskraft auf das distale Ende 11b aufzubringen, sollte die Kontaktfläche zwischen der Blase B und dem Betätigungselement 13 vorzugsweise größer sein. Daher sollte, wie in 5A dargestellt, das distale Ende des Betätigungselements 13 vorzugsweise relativ zum distalen Ende 11b vorstehen.
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Der Laseroszillator 3 erzeugt den gepulsten Laserstrahl L für die Behandlung des Behandlungsziels A und emittiert den Laserstrahl L. Der Laserstrahl L ist beispielsweise ein Infrarotstrahl mit einer Pulsfrequenz von mehreren Hz bis 1000 Hz. Der Laseroszillator 3 ist zum Beispiel ein Thulium-Faserlaser, ein Holmium-YAG-Laser, ein Thulium-YAG-Laser, ein Erbium-YAG-Laser, ein gepulster Farbstofflaser oder ein Nd-YAG-Laser mit Q-Switch. Der Laseroszillator 3 ist mit einem Fußschalter 8 verbunden. Der Laseroszillator 3 erzeugt und emittiert den Laserstrahl L, wenn der Fußschalter 8 betätigt wird.
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Der Frequenzregler 4 regelt die Pulsfrequenz des vom Laseroszillator 3 erzeugten Laserstrahls L. Bei der Kalibrierung zur Messung der Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a ändert der Frequenzregler 4 die vom Laseroszillator 3 erzeugte Pulsfrequenz. Beispielsweise gibt ein Chirurg einen Kalibrierungsbefehl unter Verwendung eines Eingabegeräts (nicht dargestellt) ein und betätigt den Fußschalter 8, wodurch die Kalibrierung ausgeführt wird.
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Der Bewegungsdetektor 5 erfasst die Bewegung der optischen Faser 11, die schwingt. Die Bewegung umfasst mindestens eine Schwingungsamplitude des distalen Endes 11b der optischen Faser 11 und kann außerdem eine Schwingungsfrequenz beinhalten. Genauer gesagt weist der Bewegungsdetektor 5 ein Schwingungserfassungselement 5a auf, das an der Ummantelung 12 befestigt ist. Das Schwingungserfassungselement 5a ist beispielsweise ein Schwingungssensor, ein Drucksensor oder ein Dehnungsmesser. Die Schwingung des Schwingungsbereichs 11a wird über den Stützbereich 12a zum Schwingungserfassungselement 5a übertragen, um von dem Schwingungserfassungselement 5a erfasst zu werden. Ein vom Schwingungserfassungselement 5a ausgegebenes Erfassungssignal ändert sich mit der gleichen Frequenz wie die Schwingungsfrequenz des Schwingungsbereichs 11a. Die Amplitude des Erfassungssignals nimmt mit zunehmender Schwingungsamplitude des distalen Endes 11b zu. Der Bewegungsdetektor 5 erfasst eine Schwingungsfrequenz und eine Schwingungsamplitude der optischen Faser 11 basierend auf der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude des Erfassungssignals.
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Die Resonanzbestimmungseinheit 6 bestimmt, basierend auf der vom Bewegungsdetektor 5 bei der Kalibrierung erfassten Bewegung, ob die Schwingung der optischen Faser 11 mit der Frequenz des Laserstrahls L in Resonanz ist oder nicht. Genauer gesagt, bestimmt die Resonanzbestimmungseinheit 6, dass eine Schwingungsfrequenz, die einer maximalen Schwingungsamplitude entspricht, die Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a ist.
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Nachdem die Resonanzbestimmungseinheit 6 die Resonanzfrequenz bestimmt hat, stellt der Frequenzregler 4 die Pulsfrequenz des von dem Laseroszillator 3 erzeugten Laserstrahls L auf eine Frequenz ein, die der Resonanzfrequenz entspricht.
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Bei der Anzeigeeinheit 7 handelt es sich um eine Anzeigevorrichtung beliebiger Art, beispielsweise um eine Flüssigkristallanzeige. Die Anzeigeeinheit 7 zeigt ein endoskopisches Bild an, das mit dem Endoskop 2 aufgenommen wurde und das distale Ende 11b der optischen Faser 11 und das Behandlungsziel A enthält. Außerdem zeigt die Anzeigeeinheit 7 die von dem Bewegungsdetektor 5 erfasste Bewegung der optischen Faser 11 an. So zeigt die Anzeigeeinheit 7 beispielsweise ein Diagramm an, das die Beziehung zwischen der Pulsfrequenz und der bei der Kalibrierung erfassten Schwingungsamplitude angibt. Die Anzeigeeinheit 7 kann auch die Resonanzfrequenz anzeigen, die von der Resonanzbestimmungseinheit 6 bestimmt wurde.
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Als nächstes wird ein Laserbehandlungsverfahren beschrieben, bei dem die Laserbestrahlungsvorrichtung 1 und das Laserbehandlungssystem 100 verwendet werden.
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Wie in 7 dargestellt, umfasst das Laserbehandlungsverfahren den Schritt S1 zum Anordnen der Laserbestrahlungsvorrichtung 1 im Inneren des Körpers, die Schritte S2 bis S6 zum Kalibrieren der Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a der optischen Faser 11 und den Schritt S7 zum Bestrahlen des Behandlungsziels A mit dem Laserstrahl L aus der Laserbestrahlungsvorrichtung 1, während der Laserstrahl L gescannt wird. Die Schritte S2 bis S7 entsprechen einem Laserscanningverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In Schritt S1 führt der Chirurg das Endoskop 2 in den Körper, zum Beispiel den Harnleiter, eines Patienten C ein, führt die Laserbestrahlungsvorrichtung 1 über den Kanal 2a für das chirurgische Werkzeug in den Körper ein, und ordnet den Schwingungsbereich 11a der optischen Faser 11 außerhalb des Endoskops 2 an. Der Raum, der das Endoskop 2 und den Schwingungsbereich 11a umgibt, ist mit dem flüssigen Medium M gefüllt.
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Anschließend beaufschlagt der Chirurg in den Schritten S2 bis S6 das Laserbehandlungssystem 100 so, dass eine Kalibrierung zum Messen der Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a ausgeführt wird. Bei der Kalibrierung veranlasst die Frequenzsteuerung 4 den Laseroszillator 3, den gepulsten Laserstrahl L zu erzeugen, so dass der gepulste Laserstrahl L wiederholt vom distalen Ende 11b der optischen Faser 11 emittiert wird (Schritt S2). Außerdem ändert der Frequenzregler 4 die Pulsfrequenz des Laserstrahls L kontinuierlich oder schrittweise (Schritt S3).
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Schritt S2 besteht aus dem abwechselnden Wiederholen eines Vorgangs zum Erzeugen und Vergrößern der Blase B, die mit dem distalen Ende 11b und dem Betätigungselement 13 in Kontakt kommen soll, mittels des vom distalen Ende 11b emittierten Laserstrahls L (t = t0, t1 und t5 in 4) und eines Vorgangs zum Zusammenziehen der Blase B durch Stoppen des Emittierens des Laserstrahls L vom distalen Ende 11b (t = t2 und t3 in 4). Wenn sich die Blase B zusammenzieht, wirkt die Kraft F auf das distale Ende 11b in radialer Richtung, wodurch das distale Ende 11b in radialer Richtung in Schwingung versetzt wird.
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Das distale Ende 11b schwingt synchron mit der Pulsfrequenz des Laserstrahls L. Die Schwingungsamplitude des distalen Endes 11b erreicht ein Maximum, wenn die Pulsfrequenz mit der Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a übereinstimmt. Der Bewegungsdetektor 5 erfasst eine Bewegung, die die Schwingungsamplitude des distalen Endes 11b umfasst (Schritt S4), und die Resonanzbestimmungseinheit 6 bestimmt, dass die der maximalen Schwingungsamplitude entsprechende Pulsfrequenz die Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a ist (Schritt S5). Die Frequenzsteuerung 4 stellt die Pulsfrequenz des zur Behandlung verwendeten Laserstrahls L auf die von der Resonanzbestimmungseinheit 6 bestimmte Resonanzfrequenz ein (Schritt S6). Bei einem Beispiel liegt die Pulsfrequenz im Bereich von 50 Hz bis 100 Hz, vorzugsweise im Bereich von 70 Hz bis 80 Hz.
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Anschließend betätigt der Chirurg, in Schritt S7, den Fußschalter 8, um das Behandlungsziel A mit dem gepulsten Laserstrahl L vom distalen Ende 11b der optischen Faser 11 zu bestrahlen und so eine Behandlung am Behandlungsziel A auszuführen. Ähnlich wie bei Schritt S2 besteht der Schritt S7 aus dem abwechselnden Wiederholen des Vorgangs zum Erzeugen und Vergrößern der Blase B, die mit dem distalen Ende 11b und dem Betätigungselement 13 in Kontakt kommen soll, mittels des vom distalen Ende 11b emittierten Laserstrahls L und des Vorgangs zum Zusammenziehen der Blase B durch Stoppen des Emittierens des Laserstrahls L vom distalen Ende 11b. Wenn sich die Blase B zusammenzieht, wirkt die Kraft F auf das distale Ende 11b in radialer Richtung, wodurch das distale Ende 11b in radialer Richtung in Schwingung versetzt wird.
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Da die Pulsfrequenz des Laserstrahls L gleich der Resonanzfrequenz in Schritt S7 ist, schwingt der Schwingungsbereich 11a mit einer ausreichenden Amplitude während der Bestrahlung des Laserstrahls L, und der Laserstrahl L wird über das Behandlungsziel A gescannt. Daher wird der Laserstrahl L im Vergleich zu einem Fall, in dem das distale Ende 11b stationär ist, über einen großen Bereich abgestrahlt, so dass ein großer Bereich des Behandlungsziels A behandelt werden kann. Zum Beispiel kann in einem Fall, in dem das Behandlungsziel A ein Calculus ist, ein großer Bereich des Calculus A zerkleinert werden, während das distale Ende des Endoskops 2 in der gleichen Position gehalten wird.
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Daher nutzt die Laserbestrahlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegende Ausführungsform die Kontraktionskraft der Blase B, die am distalen Ende 11b der optischen Faser 11 erzeugt wird, als Antriebskraft, um das distale Ende 11b in Schwingung zu versetzen. Die Blase B wird durch den Behandlungslaserstrahl L erzeugt, der vom distalen Ende 11b emittiert wird. Insbesondere ist es nicht notwendig, der optischen Faser 11 einen Aktuator zum Antrieb der optischen Faser 11 hinzuzufügen. Auf diese Weise kann eine Low-Profile-Laserbestrahlungsvorrichtung 1 leicht realisiert werden. Außerdem kann dem Laserbehandlungssystem 100 eine Funktion zum Scannen des Laserstrahls L hinzugefügt werden, ohne den Energieverbrauch des Laserbehandlungssystems 100 zu erhöhen.
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In einem Fall, in dem ein elektromagnetischer oder piezoelektrischer Aktuator verwendet wird, um die optische Faser 11 in Schwingung zu versetzen, kann sich ein vom Aktuator erzeugtes elektromagnetisches Feld negativ auf das endoskopische Bild auswirken. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Behandlungslaserstrahl L ein Infrarotstrahl, so dass eine negative Auswirkung auf das endoskopische Bild verhindert werden kann.
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Da die Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a zwischen Luft und flüssigem Medium M variiert, ist eine genaue Vorhersage der Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a in der Anwendungsumgebung schwierig. Um eine für das Scannen des Laserstrahls L in dem flüssigen Medium M erforderliche Schwingungsamplitude des distalen Endes 11b zu erhalten, ist es außerdem wichtig, den Schwingungsbereich 11a in Resonanz zu bringen, indem die Pulsfrequenz mit der Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a abgestimmt wird. Wenn sich die Pulsfrequenz von der Resonanzfrequenz unterscheidet, ist es aufgrund des Viskositätswiderstands des Mediums M schwierig, eine ausreichende Schwingungsamplitude des Schwingungsbereichs 11a zu erhalten. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Resonanzfrequenz in einem Zustand kalibriert werden, in dem der Schwingungsbereich 11a in der Behandlungsumgebung angeordnet ist, so dass die Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a in der Behandlungsumgebung exakt gemessen werden kann. Dementsprechend kann der Schwingungsbereich 11a während der Behandlung mit der maximalen Schwingungsamplitude in Schwingung versetzt werden, so dass ein maximaler Scanbereich des Laserstrahls L erzielt werden kann.
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8A und 8B stellen ein praktisches Beispiel für das Kalibrieren der Resonanzfrequenz der optischen Faser 11 dar.
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Wie in 8A dargestellt, werden der Schwingungsbereich 11a der optischen Faser 11 und das Betätigungselement 13 in Wasser angeordnet, das als Medium M dient, der gepulste Laserstrahl L wird vom Laseroszillator 3 der optischen Faser 11 zugeführt, und die Schwingungsamplitude des distalen Endes 11b der optischen Faser 11 wird gemessen, während die Pulsfrequenz des Laserstrahls L geändert wird.
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Der Schwingungsbereich 11a weist eine Länge von 45 mm auf, und der Abstand d zwischen dem distalen Ende 11b und dem Betätigungselement 13 ist auf 453 µm eingestellt. Die verwendete optische Faser 11 ist MedTech HLFDBX0270C, Dornier (die einen Kerndurchmesser von 270 µm hat und von der Olympus Corporation hergestellt wird). Das verwendete Betätigungselement 13 ist ein Rohr. Der verwendete Laseroszillator 3 ist ein Thulium-Faserlaser (TLR-50/500-QCW AC, hergestellt von der IPG Photonics Corporation). Die Bestrahlungsbedingungen für den Laserstrahl L umfassen 500 W, 0,4 ms, 0,2 J und 5 Hz bis 200 Hz. Eine Bewegung der schwingenden optischen Faser 11 wird mit einer Hochgeschwindigkeitskamera (FASTCAM-1024PCI, hergestellt von Photron Limited) mit 250 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet.
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Der Ablauf des Experiments ist wie folgt:
- (1) Die Pulsfrequenz wird in Einheiten von 5 Hz von 5 Hz bis auf 35 Hz geändert, und der Laserstrahl L wird alle 0,5 Sekunden ausgestrahlt.
- (2) Die Pulsfrequenz wird in Einheiten von 10 Hz von 40 Hz bis auf 200 Hz geändert, und der Laserstrahl L wird alle 0,5 Sekunden ausgestrahlt.
- (3) Eine maximale Amplitude des distalen Endes 11b auf der Seite des Betätigungselements 13 wird für jede Pulsfrequenz aus der Bewegung gemessen.
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8B veranschaulicht die Ergebnisse des obigen Experiments, wobei eine Abszissenachse die Pulsfrequenz und eine Ordinatenachse die Schwingungsamplitude des distalen Endes 11b angibt. Wie in 8B dargestellt, wird bestätigt, dass die Schwingungsamplitude bei 70 Hz und 80 Hz bei einem Maximum liegt und dass die Resonanzfrequenz des Schwingungsbereichs 11a zwischen 70 Hz und 80 Hz liegt. Außerdem wird aus der Bewegung bestätigt, dass die Schwingung dadurch beginnt, dass der Schwingungsbereich 11a während des Zusammenziehens der Blase B in Richtung des Betätigungselements 13 gezogen wird.
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Bei der obigen Ausführungsform weist die Laserbestrahlungsvorrichtung 1 die Ummantelung 12 als ein Stützelement auf, das die optische Faser 11 aufnimmt, und die Ummantelung 12 wird zusammen mit der optischen Faser 11 in den Kanal 2a für das chirurgische Werkzeug eingeführt. Alternativ ist die Konfiguration des Stützelements nicht darauf beschränkt und kann in jede beliebige Form geändert werden, solange das Stützelement die optische Faser 11 freitragend um einen Drehpunkt stützen kann. 9A und 9B veranschaulichen weitere Beispiele für das Stützelement.
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In 9A ist ein Stützelement 121 vom Typ externes Element an der Außenfläche des distalen Endes des Endoskops 2 befestigt. Das Stützelement 121 ist ein langes Element, das sich in Längsrichtung des Endoskops 2 erstreckt und das einen Befestigungsbereich 121a, der an einer Seitenfläche des distalen Endes des Endoskops 2 befestigt ist, und einen Stützbereich 121b aufweist, der die optische Faser 11 stützt. Das Betätigungselement 13 ist am distalen Ende des Stützelements 121 befestigt. Der Stützbereich 121b ist ein plattenförmiges Element, das vor der distalen Endfläche des Endoskops 2 angeordnet ist und ein Loch aufweist, durch das sich die optische Faser 11 erstreckt. Ein Teilstück der optischen Faser 11 im Stützbereich 121b wirkt als Drehpunkt. Um den Abstand zwischen dem distalen Ende 11b der optischen Faser 11 und dem Betätigungselement 13 auf einen geeigneten Abstand einzustellen, steht das Betätigungselement 13 zu einer Seite der optischen Faser 11 hin aus dem Stützelement 121 vor.
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Ein Stützelement 122 in 9B ist ein ringförmiges oder röhrenförmiges Element, das an der Außenfläche der optischen Faser 11 befestigt ist. Die optische Faser 11 erstreckt sich durch das Stützelement 122, und ein Teilstück der optischen Faser 11 im Stützelement 121 wirkt als Drehpunkt.
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Bei der obigen Ausführungsform erfasst der Bewegungsdetektor 5 die Bewegung des Schwingungsbereichs 11a unter Verwendung des Schwingungserfassungselements 5a. Alternativ dazu ist die spezielle Konfiguration des Bewegungsdetektors 5 nicht darauf beschränkt, und die Bewegung kann auch unter Verwendung anderer Mittel erfasst werden.
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10A und 10B zeigen weitere Beispiele für den Bewegungsdetektor 5.
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Ein Bewegungsdetektor 51 des Laserbehandlungssystems 100 in 10A erfasst die Bewegung basierend auf einem endoskopischen Bild, das von dem Endoskop 2 während der Kalibrierung aufgenommen wurde und das distale Ende 11b enthält. Der Bewegungsdetektor 51 weist einen Bildinformations-Extraktor 51a und einen Bewegungserkenner 51b auf.
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Der Bildinformations-Extraktor 51a extrahiert aus dem endoskopischen Bild Bildinformationen, die sich auf die Schwingung des distalen Endes 11b beziehen. Die Bildinformationen enthalten beispielsweise das distale Ende 11b der optischen Faser 11, die Blase B oder das Reflexionslicht eines Leitstrahls. Der Leitstrahl wird vom distalen Ende 11b aus auf ein Objekt, zum Beispiel das Behandlungsziel A, gestrahlt und vom Objekt reflektiert.
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Der Bewegungserkenner 51b erkennt eine Schwingungsamplitude und eine Schwingungsfrequenz als Bewegung des distalen Endes 11b basierend auf einer Änderung in der Bildinformation (zum Beispiel einer Positionsänderung).
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Ein Bewegungsdetektor 52 des Laserbehandlungssystems 100 in 10B erfasst die Bewegung basierend auf einem Messstrahl L', der von einem Objekt, wie zum Beispiel dem Behandlungsziel A, über die optische Faser 11 zurückkehrt. Der Bewegungsdetektor 52 weist eine Lichtquelle 52a, einen Fotodetektor 52b und eine Lichtintensitäts-Erkennungseinrichtung 52c auf.
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Die Lichtquelle 52a sendet einen Laserstrahl als Messstrahl L' aus. Der Messstrahl L' wird durch Spiegel 52d und 52e mit dem Laserstrahl L kombiniert, tritt in das Basisende der optischen Faser 11 ein und tritt über das distale Ende 11b der optischen Faser 11, das Behandlungsziel A, das distale Ende 11b, ein Basisende 11c, den Spiegel 52e und den Spiegel 52d in den Fotodetektor 52b ein.
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Wenn das distale Ende 11b stationär ist, ist die Intensität des Messstrahls L', der in den Fotodetektor 52b eintritt, festgelegt. Wenn das distale Ende 11b schwingt, ändert sich die Intensität des in den Fotodetektor 52b eintretenden Messstrahls L' in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz des distalen Endes 11b.
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Die Lichtintensitäts-Erkennungseinrichtung 52c erkennt die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz als die Bewegung des Schwingungsbereichs 11a basierend auf der Intensität des Messstrahls L', der von dem Fotodetektor 52b erfasst wird.
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Bei der obigen Ausführungsform, wie sie in 10A und 10B dargestellt ist, kann das Laserbehandlungssystem 100 ferner eine Einstelleinheit 9 aufweisen, die vom Chirurgen zum manuellen Einstellen der Pulsfrequenz des Laserstrahls L verwendet wird. Der Chirurg kann während der Kalibrierung ein auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigtes endoskopisches Bild beobachten, die Pulsfrequenz bestimmen, wenn die Schwingungsamplitude des distalen Endes 11b einen maximalen Wert aufweist, und unter Verwendung der Einstelleinheit 9 die bestimmte Pulsfrequenz in dem Frequenzregler 4 einstellen.
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Bei der obigen Ausführungsform, ist das Betätigungselement 13 an einer Position angeordnet, die in radialer Richtung um den Abstand d vom distalen Ende 11b der optischen Faser 11 entfernt ist. Alternativ kann das Betätigungselement 13, wie in 11 dargestellt, in Kontakt mit dem distalen Ende 11b der optischen Faser 11 sein und am distalen Ende der optischen Faser 11 befestigt sein. Insbesondere kann der Abstand d gleich Null sein. In diesem Fall ist das Betätigungselement 13 nicht an der Ummantelung 12 befestigt und schwingt zusammen mit dem distalen Ende 11b.
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Das Betätigungselement 13 der Laserbestrahlungsvorrichtung 1 in 11 beaufschlagt einen während des Zusammenziehens der Blase B erzeugten Wasserstrahl so, dass dieser auf den Schwingungsbereich 11a der optischen Faser 11 einwirkt.
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Wie in 12A dargestellt, wirkt, in einem Fall, in dem das Betätigungselement 13 nur auf einer Seite der Blase B vorhanden ist und die Blase B in Kontakt mit dem Betätigungselement 13 steht, hydraulischer Druck ungleichmäßig auf die Blase B und bewirkt so, dass sich die Blase B zum Betätigungselement 13 hin zusammenzieht. Während des Zusammenziehens der Blase B wird ein Wasserstrahl (siehe die Pfeile in 12A) in radialer Richtung des Schwingungsbereichs 11a zum Betätigungselement 13 hin erzeugt, und das Betätigungselement 13 wird von dem Wasserstrahl beaufschlagt. Daher kann das Betätigungselement 13, wie in 12B dargestellt, den Schwingungsbereich 11a in radialer Richtung in Schwingung versetzen.
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Um, während des Zusammenziehens der Blase B, einen stärkeren Wasserstrahl zu erzeugen, sollte die auf der Seite der optischen Faser 11 liegende Oberfläche des Betätigungselements 13 in 11 bis 12B hydrophob sein.
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13 veranschaulicht einen Vorgang des Schwingens der optischen Faser 11 in Abhängigkeit von der Erzeugung, dem Zusammenziehen und dem Verschwinden der Blase B, wenn der gepulste Laserstrahl L emittiert wird.
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Zunächst beginnt das Emittieren des Laserstrahls L vom distalen Ende 11b der optischen Faser 11, so dass die Blase B, die in Kontakt mit dem Betätigungselement 13 kommen soll, erzeugt wird (t = t0). Während der Laserstrahl L emittiert wird, wächst die Blase B auf eine vorbestimmte Größe an (t = t1).
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Wenn sodann das Emittieren des Laserstrahls L gestoppt wird, zieht sich die Blase B zusammen, und der Wasserstrahl (siehe die Pfeile) in der radialen Richtung der optischen Faser 11 zum Betätigungselement 13 hin wird erzeugt (t = t2). Während sich die Blase B zusammenzieht, bewegen sich das Betätigungselement 13 und das distale Ende 11b gemeinsam in radialer Richtung in Abhängigkeit von dem Wasserstrahl (t = t3).
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Anschließend, wenn die Blase B verschwindet und die Kontraktionskraft F vergeht, bewirkt eine elastische Rückstellkraft des Schwingungsbereichs 11a, dass sich das distale Ende 11b und das Betätigungselement 13 zusammen in radialer Richtung zur gegenüberliegenden Seite hin bewegen (t = t4).
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Dann wird der Laserstrahl L vom distalen Ende 11b der optischen Faser 11 emittiert, so dass die Blase B, die mit dem Betätigungselement 13 in Kontakt kommen soll, erneut erzeugt wird (t = t5). Der Startzeitpunkt des Emittierens des Laserstrahls L wird so geregelt, dass die Blase B auf die vorgegebene Größe anwächst, wenn das distale Ende 11b in die Ausgangsposition zurückkehrt, die als die Position, bei der t = t0 und t1 ist, dient.
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Anschließend werden t2 bis t5 wiederholt, so dass das distale Ende 11b in der radialen Richtung schwingt, wodurch der vom distalen Ende 11b emittierte Laserstrahl L eindimensional gescannt wird.
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Als Alternative zur obigen Ausführungsform, bei der der Laserstrahl L entsprechend der eindimensionalen Schwingung des distalen Endes 11b der optischen Faser 11 eindimensional gescannt wird, kann der Laserstrahl L entsprechend der zweidimensionalen Schwingung des distalen Endes 11b der optischen Faser 11 zweidimensional gescannt werden.
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14A bis 14C zeigen ein Ausgestaltungsbeispiel der Laserbestrahlungsvorrichtung 1, das das distale Ende 11b der optischen Faser 11 zweidimensional in Schwingung versetzt. 14A ist eine vertikale Schnittdarstellung der optischen Faser 11 und der Ummantelung 12, vorgenommen entlang der Längsachse. 14B ist eine Draufsicht auf die Laserbestrahlungsvorrichtung in 14A, gesehen von oben. 14C ist eine Vorderansicht der Laserbestrahlungsvorrichtung in 14A, gesehen entlang der Längsachse vom distalen Ende aus.
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Die zur Seite der optischen Faser 11 hin weisende Oberfläche des Betätigungselements 13 weist ein Verschiebeelement 14 auf, das daran befestigt ist und in Richtung einer Seite der optischen Faser 11 von dem Betätigungselement 13 vorsteht und das dazu vorgesehen ist, den Schwingungsbereich 11a in einer Richtung zu verschieben, die die Richtung schneidet, in der das distale Ende 11b durch die Kontraktionskraft der Blase B bewegt wird. Obwohl das in 14C dargestellte Verschiebeelement 14 eine im Wesentlichen elliptische Querschnittsform aufweist, ist die Form des Verschiebeelements 14 nicht darauf beschränkt und kann gegebenenfalls geändert werden. Das Verschiebeelement 14 kann beispielsweise eine dreieckige Querschnittsform haben.
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In 14C wird die Blase B erzeugt, wenn das distale Ende 11b links vom Verschiebeelement 14 angeordnet ist. Wenn sich das distale Ende 11b in Abhängigkeit von der Kontraktionskraft der Blase B nach rechts bewegt, bewegt sich das distale Ende 11b auch in vertikaler Richtung, indem es sich über das Verschiebeelement 14 bewegt. Daher wird der Laserstrahl L zweidimensional entlang einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn gescannt.
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Anschließend wird die Blase B erzeugt, wenn das distale Ende 11b die rechte Seite des Verschiebeelements 14 erreicht. Wenn sich das distale Ende 11b in Abhängigkeit von der Kontraktionskraft der Blase B nach links bewegt, bewegt sich das distale Ende 11b auch in vertikaler Richtung, indem es sich über das Verschiebeelement 14 bewegt. Daher wird der Laserstrahl L zweidimensional entlang einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn gescannt.
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15A und 15B veranschaulichen ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel der Laserbestrahlungsvorrichtung 1, das das distale Ende 11b der optischen Faser 11 zweidimensional in Schwingung versetzt. 15A ist eine Draufsicht auf die Laserbestrahlungsvorrichtung, gesehen von oben. 15B ist eine Vorderansicht der Laserbestrahlungsvorrichtung in 15A, gesehen entlang der Längsachse vom distalen Ende aus.
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Eine Rippe 15 ist an einer Seitenfläche des Schwingungsbereichs 11a befestigt. Wenn in 15B der Schwingungsbereich 11a in Abhängigkeit von der Kontraktionskraft der Blase B oder dem Wasserstrahl in horizontaler Richtung schwingt, so trifft die Rippe 15 auf den Widerstand des Mediums M, so dass sich das distale Ende 11b auch in vertikaler Richtung bewegt. Daher wird das distale Ende 11b zweidimensional bewegt, wie durch einen Pfeil angezeigt, so dass der Laserstrahl L zweidimensional gescannt werden kann.
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Das Laserbehandlungssystem 100 weist mindestens einen Prozessor, zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit, und Speichereinheiten, zum Beispiel einen RAM (Arbeitsspeicher) und einen ROM (Festwertspeicher), auf. Zumindest einige der oben genannten Funktionen des Frequenzreglers 4, der Bewegungsdetektoren 5, 51 und 52 und der Resonanzbestimmungseinheit 6 werden durch den Prozessor implementiert, der ein im Speicher gespeichertes Programm ausführt. Einige der Funktionen des Frequenzreglers 4, der Bewegungsdetektoren 5, 51 und 52 und der Resonanzbestimmungseinheit 6 können beispielsweise durch eine dedizierte Logikschaltung implementiert werden.
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{Liste der Bezugszeichen}
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- 1
- Laserbestrahlungsvorrichtung
- 2
- Endoskop (Bildaufnahmeeinheit)
- 3
- Laseroszillator
- 4
- Frequenzregler
- 5, 51, 52
- Bewegungsdetektor
- 6
- Resonanzbestimmungseinheit
- 7
- Anzeigeeinheit
- 11
- optische Faser
- 11a
- Schwingungsbereich
- 11b
- distales Ende
- 12, 121, 122
- Stützelement
- 13
- Betätigungselement
- 100
- Laserbehandlungssystem
- A
- Behandlungsziel
- B
- Blase
- L
- Laserstrahl
- M
- Medium
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Lee, C.M., vier andere, „Scanning fiber endoscopy with highly flexible, 1mm catheterscopes for wide-field, full-color imaging.“, Journal of Biophotonics, Juni 3, 2010, Volume 3, Seiten 385-407 [0002]
