DE19725877B4 - Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes - Google Patents

Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes Download PDF

Info

Publication number
DE19725877B4
DE19725877B4 DE19725877A DE19725877A DE19725877B4 DE 19725877 B4 DE19725877 B4 DE 19725877B4 DE 19725877 A DE19725877 A DE 19725877A DE 19725877 A DE19725877 A DE 19725877A DE 19725877 B4 DE19725877 B4 DE 19725877B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
laser
laser radiation
radiation
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19725877A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19725877A1 (de
Inventor
Wolfgang Dr. Knapp
Christian Dr. Koerber
Maurice Dr. Anidjar
Arnold Dr. Gillner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE19725877A priority Critical patent/DE19725877B4/de
Publication of DE19725877A1 publication Critical patent/DE19725877A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19725877B4 publication Critical patent/DE19725877B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
    • G02B26/0883—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements the refracting element being a prism
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B18/24—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A61B2018/20351—Scanning mechanisms
    • A61B2018/20359—Scanning mechanisms by movable mirrors, e.g. galvanometric
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B2018/2255—Optical elements at the distal end of probe tips
    • A61B2018/2272—Optical elements at the distal end of probe tips with reflective or refractive surfaces for deflecting the beam
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Abstract

Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes mit einem Laser, dessen Strahlung über eine Lichtleitfaser (1) und eine Strahlformungsoptik (2) zum Applikationsende geführt wird, wobei das Applikationsende eine Einrichtung (3, 4) aufweist, mittels der die Laserstrahlung sowohl um die optische Achse der Lichtleitfaser (1) drehbar als auch unter einem Winkel zu dieser optischen Achse auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Kombination aus einem mechanisch-optischen Drehglied (4), welches die Drehung der Laserstrahlung um die optische Achse der Lichtleitfaser (1) bewirkt, und einem akusto-optischen Modulator (3) aufweist, durch welchen die Laserstrahlung unter einem Winkel zur optischen Achse des Lichtleiters (1) ausgelenkt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes mit einem Laser, dessen Strahlung über eine Lichtleitfaser und eine Strahlformungsoptik zum Applikationsende geführt wird, wobei das Applikationsende eine Einrichtung aufweist, mittels der die Laserstrahlung sowohl um die optische Achse der Lichtleitfaser drehbar als auch unter einem Winkel zu dieser optischen Achse auslenkbar ist.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der US 4 913 142 bekannt
  • Seit Mitte der 70er Jahre erfolgt die Abtragung biologischen Gewebes wie z.B. bei benigner Prostathyperplasie (BHP) durch Abschaben mittels einer konduktiv durch HF-Technik erwärmten Drahtes. In neuerer Zeit wird zudem die Lasertechnik zum Abtragen biologischen Gewebes eingesetzt. Dabei ist bekannt, daß Laserstrahlung mittels optischer Wellenleiter geführt werden kann, und daß die transmittierte Strahlung im non-contact-Verfahren, im contact-Verfahren oder unter Anwendung der interstitiellen Methode in biologisches Gewebe eingebracht werden kann, um dort thermisch oder photochemisch Nekrosen zu induzieren bzw. Gewebe durch Photovaporisation oder -ablation abzutragen.
  • Aufgrund der Tatsache, daß die bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik eingesetzten Lichtleitfasern einen aktiven Durchmesser zwischen 200 und 600 μm haben und darüberhinaus teilweise im Pulsbetrieb gearbeitet wird, ergibt sich an der Kontaktzone Faser/Gewebe, selbst bei geringen Absolutleistungen des Lasers, eine so hohe Leistungsdichte, daß die Karbonisierungsschwelle des Gewebes überschritten werden kann. Dies hat zur Folge, daß die auf das Gewebe einfallende Laserstrahlung zusätzlich durch das Karbonisat absorbiert wird und nicht mehr entsprechend dem jeweiligen Absorptionskoeffizienten des Gewebes kontrolliert eingekoppelt werden kann.
  • Zur Steigerung der Abtragsraten und damit verbunden zur Verkürzung der Operationszeiten werden höhere Strahlleistungen verwendet oder wie die Strahlung eines oder mehrerer Laser wird über eine oder mehrere Lichtleitfaser(n) mittels geeigneter Strahlteiler bzw. – vereiniger gekoppelt. Die einfachste Methode zur Reduzierung der damit verbundenen Intensitätserhöhung und damit zur Vermeidung der Karbonisierung ist die Streuung der wellenleitergeführten Laserstrahlung.
  • Hierfür wird der Einsatz eines Streudomes vorgeschlagen, durch den die Laserstrahlung nicht mehrgerichtet, sondern schrittweise radial über eine ausgedehnte Strecke aus der Faser, ausgekoppelt wird, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Leistungsdichte an der Oberfläche des Applikators erreicht wird. Zur Vermeidung spontaner Karbonisierung an lokalen Absorptionszentren, wie z.B. Bluttropfen, wird der Streuapplikator zusätzlich von einem endständig verschlossenen Hüllkatheter umgeben, der seinerseits ebenfalls Streueigenschaften aufweist. Die DE 41 37 983 A1 beinhaltet eine prinzipiell ähnliche Lösung, wobei im Bereich der Austrittsfläche des Lichtleiters Schaumglas oder offenporiges Sinterglas als Streumedium vorgeschlagen werden.
  • Bei den Lösungen ist die Problematik der schnellen Aufheizung der Applikatorwände mit nachfolgender Koagulation der am Hüllkatheter anliegenden Gewebeschicht gemeinsam, die zu einer schlechten Transmittanz für gerichtete optische Strahlung im o.a. Wellenlängenbereich führt. Darüberhinaus besteht die Gefahr, daß Gewebe an der Außenhülle des Applikators anhaftet, und somit die Operation zu dessen Reinigung unterbrochen werden muß.
  • Eine Lösungsmöglichkeit stellt die, beispielsweise in der DE 42 11 526 A1 oder der DE 42 37 286 A1 vorgeschlagene aktive Kühlung des Applikators mit biokompatibler Flüssigkeit dar. Diese kann entweder ausschließlich innerhalb der Hüllkatheters zirkulieren und dabei die Aufgabe einer zusätzlichen Lichtstreuung übernehmen, oder auch über präformierte Poren im Hüllbereich austreten. Hierdurch können ohne thermische Zerstörung des Applikators pro Zeiteinheit größere Volumina koaguliert werden. Die Gefahr der Karbonisierung des Gewebes wird sowohl durch die Kühlung als auch durch die zusätzliche Lichtstreuung reduziert. Darüberhinaus kann das Anhaften des anliegenden Gewebes durch den Flüssigkeitsaustritt vermieden werden.
  • Die Streuflüssigkeit muß aber nicht notwendig nur im Hüllkatheter wirken. Eine alternative Möglichkeit ist die Einbringung eines hochviskosen, optisch transparenten, streuenden und biokompatiblen Fluids als Depot in das Gewebe. Die Laserstrahlung wird dann, wie in der DE 43 16 176 A1 vorgeschlagen ist, über einen Lichtleiter in das Zentrum des Depots eingekoppelt und von dort durch Streuung an das umgebende Gewebe weitergeleitet.
  • Allerdings ist eine vorstehende Vorgehensweise nur bei sehr kompakten Gewebearealen möglich, da sich das Fluid sonst weitläufig über Gewebespalten verteilt. Hierfür wird in der DE 44 03 134 A1 vorgeschlagen, daß die Faser am distalen Ende zebraförmig mit matten Ringen versehen wird, deren Rauhtiefe zum Faserende hin zunimmt. Die in der Faser geführte Laserstrahlung wird an den mattierten Flächen teilweise oder sequentiell gestreut, so daß übergrößere Längen des aktiven Faserendes eine homogene Auskopplung der Laserstrahlung erreicht wird. Da die solchermaßen präparierte Faser sehr bruchempfindlich ist, muß sie mit einem Schutzdom umgeben werden.
  • Die letztgenannten Prinzipien haben eine erhöhte Behandlungssicherheit zur Folge. Nachteilig sind die fangen, erforderlichen Bestrahlungszeiten. Weiterhin ist insbesondere bei langgestreckten, erkrankten Gewebsarealen eine Repositionierung der Faser im Hüllkatheter erforderlich. Darüberhinaus tritt die Laserstrahlung ungerichtet aus, so daß gesunde Gewebsstrukturen geschädigt werden können.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Applikationsvorrichtung zu schaffen, die die vorstehend anhand des Stands der Technik angesprochenen Probleme vermeidet und insbesondere eine verbesserte Zugänglichkeit zu erkrankten Gewebsarealen ermöglicht und eine schnelle Koagulation bzw. Verdampfung des Gewebes zuläßt, ohne daß eine unkontrollierte Nekrosebildung im bestrahlten Bereich auftritt.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes mit einem Laser, dessen Strahlung über eine Lichtleitfaser und eine Strahlformungsoptik zum Applikationsende geführt wird, wobei das Applikationsende eine Einrichtung aufweist, mittels der die Laserstrahlung sowohl um die optische Achse der Lichtleitfaser drehbar als auch unter einem Winkel zu dieser optischen Achse auslenkbar ist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einrichtung eine Kombination aus einem mechanisch-optischen Drehglied, welches die Drehung der Laserstrahlung um die optische Achse der Lichtleitfaser bewirkt, und einem akusto-optischen Modulator aufweist, durch welchen die Laserstrahlung unter einem Winkel zur optischen Achse des Lichtleiters ausgelenkt wird.
  • Dieses Applikatorsystem ist für Hochleistungslaserstrahlung im Spektralbereich zwischen 200 nm und 2200 nm geeignet, dessen Konstruktionsmerkmale derart ausgelegt sind, daß die Abstrahlgeometrie, abweichend von dem Stand der Technik, einfach an die Geometrie der jeweiligen Wirkungsvolumina adaptiert werden kann. Die Zugänglichkeit zu den erkrankten Gewebsarealen wird durch die Auskopplung der Laserstrahlung aus dem Lichtwellenleiter sowohl in Richtung der Faserachse als auch optional unter einem Winkel hierzu verbessert. Weiterhin werden zur Verkürzung der Operationszeiten Leistungen bis PL = 150 W (cw) eingesetzt. Es ergibt sich unter diesen Bedingungen eine verbesserte Zugänglichkeit zu den erkrankten Gewebsarealen sowie im Vergleich zu herkömmlichen Applikationsvorrichtungen eine schnellere Koagulation bzw. Verdampfung des Gewebes, ohne daß eine unkontrollierte Nekrosebildung im bestrahlten Bereich auftritt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen im non-contact-Verfahren arbeitenden Applikator, der mit dem Laser über eine Lichtleitfaser verbunden ist. Im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen kann die Laserstrahlung sowohl in Richtung der Faserachse als auch unter einem Winkel zur Faserachse ausgekoppelt werden. Weiterhin kann der Laserstrahl gescannt werden, um eine größere Fläche pro Zeiteinheit als bei den konventionellen Verfahren zu bearbeiten.
  • Durch die Möglichkeit der Strahlauslenkung wird die Zugänglichkeit zu den zu behandelnden Gewebsarealen verbessert. Die Verwendung einer Scanner- bzw. Abtasteinrichtung mit variablem Auslenkwinkel und variabler Frequenz erlaubt die Adaption der Ausstrahlgeometrie an die zu behandelnden Gewebsstrukturen. Das gesunde Gewebe wird durch die gezielte Umlenkung des Laserstrahls nicht geschädigt. Der Einsatz eines Scanners ermöglicht darüberhinaus den Betrieb des Lasers sowohl im cw-Betrieb als auch im Pulsbetrieb bei hohen Leistungen, insbesondere bei Leistungen PL ≤ 150 W (cw). Neben der herkömmlichen Methode der Gewebekoagulation erlaubt die hohe verfügbare Leistung bzw. Intensität ebenso die Photoablation oder Photovaporisation. Durch die kurze Einwirkdauer auf die bestrahlte Fläche kann auch bei hohen Intensitäten eine Karbonisierung des Gewebes mit nachfolgend unkontrollierbaren Absorptionsbedingungen vermieden werden. Hierdurch sinken die Operationszeiten und die Belastung des Patienten.
  • Für die Strahlablenkung werden bevorzugt folgende Aufbauten eingesetzt:
    Eine translatorisch und/oder rotatorisch bewegte Mikrooptik, mit der sowohl die Strahlumlenkung als auch die Erzeugung des Scanprofils realisiert werden.
  • Einen Rundumstrahler, bei dem die Abstrahlgeometrie über umliegende Schieber eingestellt und gesteuert werden kann.
  • Eine Multifaser, deren Einzelstränge separat gesteuert mit Laserstrahlung beaufschlagt werden. Am Faserende sind die Einzelstränge so angeordnet, daß definierte Abstrahlgeometrien erzeugt werden können. Als Strahlquelle können separat angesteuerte Laserdioden eingesetzt werden. Eine Alternative bietet die Aufsplittung eines einzelnen Laserstrahls, dessen Teilstrahlen anschließend über akusto- oder elektro-optische Schaltelemente den einzelnen Fasern zugeführt werden.
  • Akusto-optische Modulatoren (AOM), bei denen die Änderung des Brechungsindex infolge akustischer Beaufschlagung zum Scannen eingesetzt werden kann. Hiermit sind Scanfrequenzen im zwei- bis fünfstelligen Bereich realisierbar. Die Auslenkung entspricht dem Winkel zwischen dem Beugungsmaxima nullter und erster Ordnung. Da mit AOM's üblicherweise nur Ablenkwinkel von ca. 2,5° erzeugt werden können, ist eine Reihenschaltung derselben in einer Kaskade zur Erzeugung größerer Scanwinkel erforderlich., Kopplung eines akusto-optischer Modulators mit einem mechanisch-optischen Drehglied. Der akusto-optische Schalter gibt den Strahlweg in einem Winkel bzw. unter einem Winkel zur Faserachse frei und das optische Drehglied (Linse, Kristall oder Spiegel) scannt den Laserstrahl.
  • Mechanisch zu verstellendes, mechanisch-optisches Drehelement. Der Auslenkwinkel wird hierbei über die mechanische Verstelleinrichtung realisiert und das Scannen wird über das Drehelement realisiert.
  • Generelle Voraussetzung sowohl für die Strahlumlenkung als auch für die Strahlablenkung mittels AOM ist der Einsatz einer die Polarisation erhaltenden Faser. Da die Änderung des Brechungsindex im allgemeinen nicht zur Erzeugung eines hinreichend großen Ablenkwinkels ausreicht, wird der Applikator mit einem Dom umgeben, der die austretende Laserstrahlung erneut bricht. Der Applikator wird zwischen Dom und den innenliegenden optischen Komponenten von einem biokompatiblen Fluid (z.B. isotonische Kochsalzlösung) durchströmt. Dieses dient einerseits zur Kühlung des Applikators. Andererseits kann sein spezifischer Brechungsindex zu einer weiteren Brechung des transmittierten Laserlichts und damit zu einer weiteren Vergrößerung des Scannwinkels genutzt werden. Der Kühlkreislauf kann sowohl geschlossen als auch halb offen ausgeführt werden.
  • Im Fall eines geschlossenen Kreislaufs kann unabhängig von seiner Biokompatibilität ein Fluid mit einer hohen spezifischen Wärmekapazität eingesetzt werden, die eine effiziente Kühlung des Applikators ermöglicht. Um das eventuelle Anhaften von Blut- oder Geweberückständen an der Applikatorhülle zu vermeiden, wird die Applikatoraußenhülle von einer zusätzlichen Spülflüssigkeit umströmt. Andernfalls besteht aufgrund des hohen Absorptionskoeftizienten organischer Strukturen die Gefahr der thermischen Überlastung des Applikators durch Wärmeleitung.
  • Im Fall eines halb offenen Kühlkreislaufs tritt ein Teil der Kühlflüssigkeit über präformierte Poren durch die Domhülle aus. Eingesetzt wird eine biokompatible Flüssigkeit mit hoher Wärmekapazität und definierten optischen Brechungseigenschaften. Diese Konfiguration hat den Vorteil der einfacheren und kleineren Ausführung.
  • Der Beobachtungsstrahlengang verläuft bei allen Vorschlägen parallel zum Laserstrahlengang. Um die Domaußenhülle zu schützen, muß die dort anliegende Intensität niedrig gehalten werden, d.h. die verfügbare Intensität muß gesenkt werden oder die Laserleistung wird erst außerhalb des Doms fokussiert, so daß mit einem gewissen Arbeitsabstand zwischen Applikator und Gewebe gearbeitet werden muß. Für die Lichtleitfasern werden möglichst große aktive Innendurchmesser (ca. 500 μm) gewählt, um die Beugung am Faserende möglichst gering zu halten und die dort angeordnete Strahlformung (Kollimator und Fokussiereinheit) möglichst klein bauen zu können.
    •
  • Nachfolgend wird exemplarisch ein Konzept der Strahlablenkung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
  • 1 schematisch eine Ausführungsform eines Teils einer Applikationsvorrichtung, die die Kopplung eines akusto-optischen Modulators (AOM) und eines mechanisch-optischen Drehelements darstellt.
  • 1 zeigt schematisch die Kopplung eines AOM's 3 und eines mechanisch-optischen Drehelements 4. Die Laserstrahlung wird über die Lichtleitfaser 1 von der Laserquelle (nicht dargestellt) dem Applikator (Außenhülle ebenfalls nicht dargestellt) zugeführt. Am Ausgang der Lichtleitfaser 1 wird die divergent austretende Laserstrahlung über eine Linse kolllimiert und anschließend fokussiert (Strahlformung 2). Die fokussierte Strahlung wird dem akusto-optischen Modulator 3 zugeführt, der als Schaltelement fungiert und die Laserstrahlung entweder geradeaus in Achsrichtung oder unter einem definierten Winkel weiterführt. In beiden Fällen trifft die Laserstrahlung auf ein transparentes, mechanisch-optisches Drehglied 4. Dieses wird über die Antriebswelle 5 extern angetrieben. Die in Achsrichtung weitergeführte Strahlung wird an einer prismatisch ausgeführten Fläche des Drehelements 4 gebrochen. Durch die Kombination von Brechung und Rotation des Drehelements 4 wird die transmittierte Laserstrahlung gescannt. In Abhängigkeit vom Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des Drehelemens 4 zu den Pulsparametern der Strahlquelle können sowohl ein Streukegel der Laserstrahlung als auch eine linienförmige Abstrahlgeometrie erzeugt werden. Der abgelenkte Strahl durchläuft ebenfalls das transmissive Drehelement 4 und wird an dessen prismatisch ausgeführten Kante unter einem Winkel von 30° bis 40° zur Faserachse gebrochen. Der Scanneffekt wird durch Rotation des Drehglieds 4 erzeugt. Um eine definierte Fläche ausleuchten zu können, müssen die Pulsfrequenz der Strahlquelle (nicht dargestellt) und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehelements 4 wiederum aneinander angepaßt werden. Andernfalls emittiert der Applikator die Laserstrahlung in einem Winkel von 360°, so daß gesundes Gewebe geschädigt werden kann.

Claims (4)

  1. Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes mit einem Laser, dessen Strahlung über eine Lichtleitfaser (1) und eine Strahlformungsoptik (2) zum Applikationsende geführt wird, wobei das Applikationsende eine Einrichtung (3, 4) aufweist, mittels der die Laserstrahlung sowohl um die optische Achse der Lichtleitfaser (1) drehbar als auch unter einem Winkel zu dieser optischen Achse auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Kombination aus einem mechanisch-optischen Drehglied (4), welches die Drehung der Laserstrahlung um die optische Achse der Lichtleitfaser (1) bewirkt, und einem akusto-optischen Modulator (3) aufweist, durch welchen die Laserstrahlung unter einem Winkel zur optischen Achse des Lichtleiters (1) ausgelenkt wird.
  2. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3, 4) mit variabler Frequenz und/oder variablem Auslenkwinkel betreibbar ist.
  3. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehglied (4) eine kardanische Aufhängung umfasst, die mechanisch verstellbar ist und einen Teil des akusto-optischen Modulators (3) bildet.
  4. Applikationsvorrichtung nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung (PL) des Lasers kleiner/gleich 150 W beträgt.
DE19725877A 1997-06-18 1997-06-18 Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes Expired - Fee Related DE19725877B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19725877A DE19725877B4 (de) 1997-06-18 1997-06-18 Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19725877A DE19725877B4 (de) 1997-06-18 1997-06-18 Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19725877A1 DE19725877A1 (de) 1998-12-24
DE19725877B4 true DE19725877B4 (de) 2004-02-05

Family

ID=7832913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19725877A Expired - Fee Related DE19725877B4 (de) 1997-06-18 1997-06-18 Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19725877B4 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7947067B2 (en) * 2004-02-04 2011-05-24 Erchonia Corporation Scanning treatment laser with sweep beam spot and universal carriage
US7922751B2 (en) 2004-02-04 2011-04-12 Erchonia Corporation Stand-alone scanning laser device
US7993382B2 (en) 2004-02-06 2011-08-09 Erchonia Corporation Fat reduction using external laser radiation and niacin
CA2773984C (en) * 2009-09-14 2018-08-21 Memorial Sloan-Kettering Cancer Center Apparatus, system and method for providing laser steering and focusing for incision, excision and ablation of tissue in minimally-invasive surgery

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3813482A1 (de) * 1988-04-21 1989-11-02 Storz Karl Gmbh & Co Vorrichtung zur erzeugung von laserimpulsen einstellbarer dauer
US4913142A (en) * 1985-03-22 1990-04-03 Massachusetts Institute Of Technology Catheter for laser angiosurgery
DE4137983A1 (de) * 1990-12-19 1992-06-25 Zeiss Carl Fa Applikationsvorrichtung fuer laserstrahlung
DE4211526A1 (de) * 1992-04-06 1993-10-07 Berlin Laser Medizin Zentrum Optischer Arbeitsschaft zur Photo-Thermotherapie
DE4237286A1 (de) * 1992-04-06 1994-05-05 Laser Medizin Zentrum Ggmbh Be Verfahren und Vorrichtung zur Effizienzsteigerung eines optischen Arbeitsschaftes zur Photo-Thermotherapie
DE4316176A1 (de) * 1993-05-14 1994-11-17 Laser Medizin Zentrum Ggmbh Be Verfahren und Vorrichtung zur kontrollierten thermischen Verödung biologischen Gewebes
DE4403134A1 (de) * 1993-05-14 1995-08-03 Laser Medizin Zentrum Ggmbh Be Kombinationsvorrichtung zur thermischen Verödung biologischen Gewebes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4913142A (en) * 1985-03-22 1990-04-03 Massachusetts Institute Of Technology Catheter for laser angiosurgery
DE3813482A1 (de) * 1988-04-21 1989-11-02 Storz Karl Gmbh & Co Vorrichtung zur erzeugung von laserimpulsen einstellbarer dauer
DE4137983A1 (de) * 1990-12-19 1992-06-25 Zeiss Carl Fa Applikationsvorrichtung fuer laserstrahlung
DE4211526A1 (de) * 1992-04-06 1993-10-07 Berlin Laser Medizin Zentrum Optischer Arbeitsschaft zur Photo-Thermotherapie
DE4237286A1 (de) * 1992-04-06 1994-05-05 Laser Medizin Zentrum Ggmbh Be Verfahren und Vorrichtung zur Effizienzsteigerung eines optischen Arbeitsschaftes zur Photo-Thermotherapie
DE4316176A1 (de) * 1993-05-14 1994-11-17 Laser Medizin Zentrum Ggmbh Be Verfahren und Vorrichtung zur kontrollierten thermischen Verödung biologischen Gewebes
DE4403134A1 (de) * 1993-05-14 1995-08-03 Laser Medizin Zentrum Ggmbh Be Kombinationsvorrichtung zur thermischen Verödung biologischen Gewebes

Also Published As

Publication number Publication date
DE19725877A1 (de) 1998-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3934647C2 (de) Chirurgisches Laserinstrument
DE2836043C3 (de) Chirurgisches Instrument, insbesondere Endoskop
DE60032637T2 (de) Medizinisches diodenlasersystem mit zwei wellenlängen
EP0530574B1 (de) Vorrichtung zur Lasermaterialbearbeitung biologischer Hartsubstanz, insbesondere Zahnhartsubstanz
EP0697840B1 (de) Vorrichtung zur thermischen verödung biologischen gewebes
DE19731730C2 (de) Lasersonde
DE19836649C2 (de) Medizinisches Handstück
DE2511248C3 (de) Endoskopisch-chirurgisches Lasersystem
DE19852948C2 (de) Dermatologisches Handstück
EP0338005B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum schneiden eines materials mittels eines laserstrahles
DE4228993A1 (de) Chirurgisches laser-geraet
DE602005006030T2 (de) Endoskopiesystem mit Verwendung einer äusserst feinen optischen Verbundfaser
DE3833992A1 (de) Bestrahlungseinrichtung
DE4415269A1 (de) Laseranordnung mit einem axial optisch gepumpten Laser
DE3800555C2 (de)
DE112020003748T5 (de) Zielidentifikation mit optischem Rückkopplungssignalteiler
DE19725877B4 (de) Applikationsvorrichtung zum Abtragen biologischen Gewebes
DE3833990C2 (de) Ballonkatheter
DE69532922T2 (de) Vorrichtung mit anwendung von laser in einem flüssigen medium
DE2308554A1 (de) Zahnbehandlungsgeraet zur kariesprophylaxe
DE3833993A1 (de) Lichtleiter- und bestrahlungseinrichtung
DE102017104673B4 (de) Aufsatz für einen Lichtwellenleiter zur Behandlung eines Glaukoms, Verfahren zur Herstellung des Aufsatzes und Lichtwellenleiteranordnung
DE19739456A1 (de) Applikationsvorrichtung für die Behandlung von Körpergewebe mittels Licht
EP0651981A1 (de) Ophthalmoskopische Beleuchtungssonde
DE19508100B4 (de) Vorrichtung zum Einkoppeln von Lichtstrahlen in eine Lichtleitfaser

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee