DE19739456A1 - Applikationsvorrichtung für die Behandlung von Körpergewebe mittels Licht - Google Patents
Applikationsvorrichtung für die Behandlung von Körpergewebe mittels LichtInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung für die
Behandlung von Körpergewebe gemäß dem Oberbegriff des An
spruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren für eine derarti
ge Applikationsvorrichtung.
Es ist bekannt, daß das mit einer Laserfaser übertragene
und am Ende der Laserfaser austretende Laserlicht durch Ab
sorption in biologischem Gewebe zu dessen Erwärmung bei
trägt, welche wiederum zur interstitiellen Koagulation des
Gewebes genutzt werden kann. Weiterhin ist bekannt, daß bei
Bestrahlung von biologischem Gewebe mit Laserlicht einer
eine Schwelle überschreitenden Leistungsdichte eine Verän
derung des Gewebes über die Koagulation hinaus zu einer
Karbonisation führt. Die Karbonisation des biologischen Ge
webes verändert die optischen Parameter des Gewebes derart
stark, daß der Prozeß der gewünschten Koagulation, insbe
sondere in größere Tiefen, unkontrollierbar gestört ist.
Es sind viele Lösungen bekannt, die Laserleistungsdichten
derart niedrig zu halten, daß der Prozeß der Karbonisation
nicht eintritt, wogegen die Koagulation aber trotzdem
stattfindet. Die in den letzten Jahren erfolgreichste Me
thode ist die diffuse Abstrahlung des von der Laserlichtfa
ser übertragenen Lichtes durch diffuse Streuung im distalen
(im Gewebe liegenden, vorderen) Faserende. Allen bekannten
Verfahren haften jedoch verschiedene Nachteile an.
Es sind beispielsweise Applikationsvorrichtungen mit Licht
leitfasern bekannt, bei denen die diffuse Lichtabstrahlung
an den Faserenden dadurch erzielt wird, daß die glatte,
seitliche Oberfläche des Faserkerns über den Endbereich der
Faser, über den die diffuse Lichtabstrahlung erfolgt, mit
Streueinrichtungen versehen ist, die das auf sie auftref
fende Licht jeweils in eine Richtung quer zur Lichtleit
richtung der Faser ablenken. Damit verbunden ist ein seit
licher Lichtaustritt über eine bestimmte Länge am distalen
Ende der Faser. Nachteilig ist hierbei, daß die Faser, die
in der Regel aus einem Faserkern mit einem diesen umgeben
den optischen Mantel (sog. Cladding) und einem äußeren
Hüllmantel (sog. Coating) aufgebaut ist, bis auf den Faser
kern von dem Cladding und Coating befreit werden muß, um
die glatte Oberfläche des Faserkerns anschließend chemisch
und/oder mechanisch zu bearbeiten. Hierdurch wird die so
präparierte Spitze zum einen hochgradig bruchempfindlich.
Zum anderen verändert sich aufgrund des fehlenden Claddings
die Bedingungen des Grenzflächenübergangs vom Faserkern an
die Umgebung und somit die Streuwirkung in nachteiliger
Weise. Durch den Schutz dieses Faserbereiches mittels einer
nachträglich aufgebrachten Glaskapillare (Glasdom) kann
zwar die Streuwirkung gesichert und die hohe Bruchempfind
lichkeit reduziert werden. Letztlich wird dadurch aber der
Fertigungsaufwand erhöht und im übrigen bleibt auch der
Glasdom bruchempfindlich.
Weiterhin sind Streuapplikatoren bekannt, die ihre Licht
streueigenschaft aus einem separaten optischen Diffusorele
ment beziehen, welches distal vor dem Ende der Lichtleitfa
ser angeordnet ist. Die Verbindung der Faser mit dem opti
schen Diffusorelement erfolgt meist durch eine Verklebung.
Das mit der Faser verbundene Diffusorelement übernimmt über
seine Länge die Streuung des Laserlichts. Diese Streuappli
katoren weisen jedoch ebenfalls eine Anzahl nachteiliger
Eigenschaft auf. Der Streukörper ist oftmals mechanisch
starr, wodurch die Verbindungsstelle zur Faser äußerst bie
geempfindlich ist. Ist das distale Ende mit einem Glasdom
geschützt, so ist dieser bruchempfindlich. Die Kontaktstel
le zwischen Streukörper und Faser ergibt konstruktionsbe
dingt eine optische Schwachstelle, da Flüssigkeiten eindif
fundieren können und so Absorptionserhöhungen thermische
Probleme erzeugen können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Ap
plikationsvorrichtung für die Behandlung von Körpergewebe
mittels Licht zur Verfügung zu stellen, die bei einfacher
Herstellung die genannten Nachteile nicht oder in geringe
rem Maße aufweist. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, ein
Herstellungsverfahren für eine derartige Applikationsvor
richtung anzugeben.
Die Aufgabe wird, ausgehend von einer Applikationsvorrich
tung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
sowie durch das Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 16 gelöst.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß man
eine besonders einfach herzustellende gattungsgemäße Appli
kationsvorrichtung mit sowohl besonders guten und gut ein
stellbaren optischen Eigenschaften als auch günstigen me
chanischen Eigenschaften erhält, wenn wenigstens ein Teil
der Streueinrichtungen im Innern des Faserkerns der Licht
leitfaser angeordnet ist.
Im Gegensatz zu den bekannten gattungsgemäßen Applikations
vorrichtungen, bei denen die Streueinrichtungen nur auf der
glatten Oberfläche des Faserkerns angeordnet sind, steht
bei der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung mehr Raum
für die Anordnung der Streueinrichtungen zur Verfügung.
Hierdurch sind die Streueigenschaften des distalen Endes
der Lichtleitfaser in größerem Umfang einstellbar als dies
bei den bekannten Applikationsvorrichtungen der Fall ist.
Durch eine gezielte Verteilung der Streueinrichtungen in
unterschiedlichen Tiefen innerhalb des Faserkerns ist bei
spielsweise eine homogenere Verteilung Abstrahlungsintensi
tät über den distalen Endbereich der Lichtleitfaser erziel
bar. Es versteht sich, daß dabei auch sämtliche Streuein
richtungen im Innern des Faserkerns angeordnet sein können,
d. h. die Mantelfläche des Faserkerns dann frei von Streu
einrichtungen ist.
Ein weiterer Vorteil liegt in der reduzierten Bruchempfind
lichkeit des mit Streueinrichtungen versehenen Endabschnit
tes des Faserkerns. Diese rührt daher, daß die Kerbspan
nungsempfindlichkeit des Faserkerns dank der Anordnung der
Streueinrichtungen im Innern des Faserkerns im Vergleich zu
den bekannten Applikationsvorrichtungen deutlich herabge
setzt ist, bei denen die Streueinrichtungen in Form von
chemisch und/oder mechanisch eingebrachten Kerben aus
schließlich auf der ohnehin besonders kerbspannungsempfind
lichen Faserkernoberfläche angeordnet sind.
Die Streueinrichtungen sind vorzugsweise als Störstellen in
der Struktur des Faserkerns ausgebildet. Sie können bereits
während der Herstellung des Faserkerns, beispielsweise
durch entsprechende Dotierung des Kernmaterials erzeugt
werden.
Vorzugsweise erfolgt die Einbringung dieser Störstellen je
doch erst nach Herstellung der Lichtleitfaser durch das
Einbringen in die Struktur des Faserkerns, beispielsweise
mittels eines fokussierten Laserstrahls. Hierbei wird die
Festigkeit des Faserkerns, wenn überhaupt, nur in sehr ge
ringem Maße beeinträchtigt. Ein besonderer Vorteil liegt
weiterhin darin, daß derart eingebrachte Störstellen, an
ders als durch Dotierung mit Fremdmaterialien erzeugte
Störstellen, kein Licht absorbieren und es somit auch zu
keiner zusätzlichen Erwärmung der Lichtleitfaser kommt.
Zudem ist die Elastizität der bearbeiteten vorgefertigten
Lichtleitfaser durch den bei einer solchen Bearbeitung mög
lichen Erhalt des Claddings sichergestellt, wobei insbeson
dere Glaskernfasern mit Kunststoffcladding ihre Biegbarkeit
durch die Verbindung Kunststoffcladding-Glaskern erhalten.
Hieraus ergibt sich noch ein weiterer Vorteil der erfin
dungsgemäßen Applikationsvorrichtung. Durch die hierbei si
chergestellte Elastizität der Lichtleitfaser kann der di
stale Endbereich ohne mechanische Einbußen besonders lang
ausgeführt sein. Die Dichte der Streueinrichtungen kann
dann über die Länge des distalen Endbereich entsprechend
gering gewählt sein, so daß man eine gleichmäßig diffuse
Abstrahlung des Behandlungslichtes über einen im Vergleich
zu den bekannten Applikationsvorrichtungen bedeutend länge
ren distalen Endbereich erhält.
Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung sind die Streu
einrichtungen in Längs-, Radial- und Umfangsrichtung des
Faserkerns derart verteilt angeordnet und/oder verfügen in
Längs-, Radial- und Umfangsrichtung des Faserkerns über ei
ne derartige Größenverteilung, daß das Licht zur Behandlung
des Körpergewebes mit einer vorgegebenen Intensitätsvertei
lung aus dem distalen Endbereich der Lichtleitfaser aus
tritt. Die Dichte der Streueinrichtungen bzw. deren Größe
richtet sich dabei nach der gewünschten Abstrahlintensität
in dem jeweiligen Abschnitt des distalen Endbereichs der
Lichtleitfaser. Soll in einem Abschnitt des distalen Endbe
reichs eine besonders große Lichtmenge radial zur Licht
leitfaser abgestrahlt werden, so ist in dem entsprechenden
Abschnitt des Faserkerns eine hohe Streueinrichtungsdichte
zu wählen bzw. sind die gleichmäßig verteilten Streuein
richtungen dort entsprechend groß zu wählen. Soll bei
spielsweise in einem Abschnitt des distalen Endbereichs der
Hauptanteil des Behandlungslichtes radial zur Faser nach
außen abgestrahlt werden, so ist in dem entsprechenden Ab
schnitt des Faserkerns eine besonders hohe Streueinrich
tungsdichte zu wählen, wobei sich die Verteilung auf den
Abschnitt des Faserkerns danach richtet, ob noch ein rela
tiv großer Anteil des Behandlungslichtes in weiter distal
gelegene Abschnitte des Endbereichs gelangen soll. Ist dies
der Fall, so sind in dem entsprechenden Abschnitt die
Streueinrichtungen auf den näher an der Faseroberfläche ge
legenen Bereich des Faserkerns konzentriert. Der Zentralbe
reich des Faserkerns in diesem Faserabschnitt weist dann
eine geringere Streueinrichtungsdichte auf, wodurch in die
sem Bereich noch ein beträchtlicher Anteil des Behandlungs
lichtes in weiter distal gelegene Abschnitte des Endbe
reichs des Faserkerns gelangen kann. Soll dies nicht der
Fall sein, so weist der entsprechende Abschnitt des Endbe
reichs des Faserkerns über seinen gesamten Querschnitt eine
entsprechend hohe Streueinrichtungsdichte auf.
Eine in Umfangsrichtung des Faserkerns konstante Abstrah
lintensität ergibt sich, wenn in Schnittebenen senkrecht
zur Längsachse des Faserkerns die Streueinrichtungen in Um
fangsrichtung des Faserkerns gleichmäßig verteilt sind.
Sind aber in Umfangsrichtung des Faserkerns beispielsweise
über einen oder mehrere Winkelbereiche mehr oder größere
Streueinrichtungen vorhanden als in den übrigen Winkelbe
reichen der jeweiligen Schnittebene, so ergibt sich eine
Intensitätsverteilung, bei der die Intensität des radial
aus der Faser abgestrahlten Behandlungslichtes in Umfangs
richtung des Faserkerns variiert. Je nach den Unterschieden
in der Streueinrichtungsdichte- und/oder -größe über die
jeweiligen Winkelbereiche fällt die Variation der Intensi
tät dabei mehr oder weniger stark aus.
Es hat sich gezeigt, daß hierdurch in vorteilhafter, weil
einfacher Weise die Intensitätsverteilung mit der das Licht
zur Behandlung des Körpergewebes über den distalen Endbe
reich der Lichtleitfaser austritt in weiten Grenzen einge
stellt werden kann.
Vorzugsweise ist die Verteilung und/oder Größe der Streu
einrichtungen so gewählt, daß das Licht radial zur Licht
leitfaser in Längsrichtung des distalen Endbereichs der
Lichtleitfaser mit im wesentlichen konstanter Intensität
austritt. Weiter vorzugsweise ist die Verteilung und/oder
Größe der Streueinrichtungen so gewählt, daß die Intensität
des aus dem distalen Endbereich der Lichtleitfaser austre
tenden Lichtes über den gesamten distalen Endbereich im we
sentlichen konstant ist. Das gesamte an den distalen Endbe
reich der Lichtleitfaser angrenzende Körpergewebe wird so
mit in günstiger Weise gleichmäßig diffus bestrahlt. Lokale
Überbelastungen des Körpergewebes werden somit in einfacher
Weise vermieden.
Bei anderen günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind
die Streueinrichtungen derart ungleichmäßig über den Endbe
reich des Faserkerns in Umfangsrichtung verteilt angeordnet
und/oder verfügen in Umfangsrichtung des Faserkerns über
eine derart ungleichmäßige Größenverteilung, daß die Inten
sität des radial zur Lichtleitfaser abgestrahlten Lichts
zur Behandlung des Körpergewebes in Umfangsrichtung der
Lichtleitfaser variiert. Liegen die Streueinrichtungen bei
spielsweise in Ebenen senkrecht zur Längsachse des Faser
kerns in einem an die Faserkernoberfläche reichenden ange
ordneten Kreissegment, das sich lediglich über einen klei
nen Segmentwinkel erstreckt, so werden ein Teil der von
diesen Streueinrichtungen abgelenkten Behandlungslicht
strahlen unter einem Winkel zur Flächennormalen der Faser
kernoberfläche auf die Faserkernoberfläche, der über dem
Totalreflexionswinkel der Faser liegt und tritt somit nicht
aus dem Faserkern aus. Es ergibt sich somit ein Winkelbe
reich, in dem kein oder wenig Licht radial aus der Faser
austritt.
Bei weiteren günstigen Ausführungsformen der Erfindung sind
die Streueinrichtungen über den distalen Endbereich des Fa
serkerns derart verteilt angeordnet und/oder verfügen über
eine derartige Größe, daß der in Lichtleitrichtung der
Lichtleitfaser aus der distalen Endfläche austretende An
teil des Lichts zur Behandlung des Körpergewebes höchstens
10% beträgt. Hierdurch ist in einfacher Weise sicherge
stellt, daß nicht zuviel Behandlungslicht aus der distalen
Endfläche der Lichtleitfaser austritt und so in Lichtleit
richtung distal der Faser liegendes Körpergewebe übermäßig
bestrahlt wird.
Bei vorteilhaften Ausführungen der Erfindung nimmt die
Dichte und/oder die Größe der Streueinrichtungen über den
Endbereich des Faserkerns in Längsrichtung des Faserkerns
zum distalen Ende der Lichtleitfaser hin exponentiell zu.
Hierdurch kann in einfacher und vorteilhafter Weise die ex
ponentielle Abnahme der Lichtleistung in Lichtleitrichtung
des distalen Endbereichs kompensiert werden. Das Licht
tritt dann radial zur Lichtleitfaser in Längsrichtung des
distalen Endbereichs der Lichtleitfaser mit im wesentlichen
konstanter Intensität aus.
Bei günstigen Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Appli
kationsvorrichtung sind die Streueinrichtungen im wesentli
chen über die gesamte Länge des distalen Endbereichs im we
sentlichen über den gesamten Querschnitt des distalen End
bereichs verteilt. Die Streueinrichtungen sind dabei in Ra
dialrichtung des Faserkerns vorzugsweise gleichmäßig ver
teilt. Hierdurch wird erreicht, daß der mehr oder weniger
koaxial zur Lichtleitfaser verlaufende Anteil des Behand
lungslichtes über die Länge des distalen Endbereichs der
Faser sukzessive zerstreut wird, wodurch eine über den di
stalen Endbereich besonders gleichmäßige diffuse Abstrah
lung des Behandlungslichtes erzielt werden kann.
Bei anderen vorteilhaften Ausführungen der erfindungsgemä
ßen Applikationsvorrichtung sind die Streueinrichtungen
über den Endbereich des Faserkerns über einen schmalen
Ringbereich angeordnet, dessen innere Mantelfläche einen
geringen, im wesentlichen konstanten senkrechten Abstand
von der Mantelfläche des Faserkerns aufweist. Der Ringbe
reich kann dabei beispielsweise die Form eines dünnwandi
gen, zur Lichtleitfaser koaxialen Hohlzylinders aufweisen.
Die Streueinrichtungen können dabei in einer oder mehreren
radialen Schichten in der Wand dieses Hohlzylinders ange
ordnet sein.
Bei diesen Ausführungen trifft nur ein Teil des Behand
lungslichtes auf Streueinrichtungen und wird von diesen
nach außen abgelenkt. Der übrige Teil des Behandlungslich
tes, insbesondere der Teil, der vom Ringbereich beabstandet
im wesentlichen parallel zur Längsachse der Lichtleitfaser
verläuft, gelangt, ohne abgelenkt zu werden, an die distale
Endfläche der Lichtleitfaser. Die Größe des seitlich abge
strahlten Anteils des Behandlungslichtes hängt von der Aus
dehnung des Ringbereiches in Längsrichtung der Lichtleitfa
ser, d. h. der Länge des Ringbereiches, und von der Streu
einrichtungsdichte und/oder der Größe dieser Streueinrich
tungen ab. Je länger der Ringbereich, also je länger der
distale Endbereich, über den die diffuse Abstrahlung er
folgt, desto größer ist der über diesen distalen Endbereich
seitlich abgestrahlte Anteil des Behandlungslichtes. Wei
terhin ist der seitlich abgestrahlte Anteil des Behand
lungslichtes umso größer je größer die Streueinrichtungs
dichte und/oder die Abmessungen dieser Streueinrichtungen
gewählt sind. Durch entsprechende Wahl dieser Parameter
kann somit die Intensitätsverteilung des diffus über den
distalen Endbereich der Lichtleitfaser abgestrahlten Be
handlungslichtes in besonders einfacher Weise eingestellt
werden.
Vorzugsweise ist bei diesen Ausführungen zusätzlich ein
sich höchstens über 20% der Länge des Endbereiches erstrec
kender Abschnitt vorgesehen, in dem die Streueinrichtungen
im wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Endbe
reichs verteilt sind. Dieser Abschnitt schließt dabei an
die distale Endfläche des Faserkerns an. Hierdurch ist si
chergestellt, daß das ablenkungsfrei zur distalen Endfläche
der Lichtleitfaser gelangende Behandlungslicht ebenfalls
zerstreut wird und so in Lichtleitrichtung distal der Faser
liegendes Körpergewebe nicht übermäßig bestrahlt wird.
Der Durchmesser der Streueinrichtungen beträgt bei günsti
gen Ausführungen etwa 0,2 bis 4%, vorzugsweise 0,25 bis
2,5% des Durchmessers des Faserkerns. Alternativ liegt der
Durchmesser der Streueinrichtungen zwischen 1 und 20 µm,
vorzugsweise zwischen 1 und 10 µm. Mit diesen Abmessungen
lassen sich die Streueigenschaften des distalen Endbereichs
der Lichtleitfaser besonders gut und einfach einstellen.
Bei vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist der di
stale Endbereich des Faserkerns mit einem optischen Mantel
versehen. Zusätzlich oder alternativ kann der distale End
bereich der Lichtleitfaser mit einem äußeren Hüllmantel
und/oder einer Schutzkappe aus Glas oder Kunststoff verse
hen sein. Hierdurch werden zum einen die mechanischen und
zum anderen die optischen Eigenschaften der Lichtleitfaser
verbessert bzw. wiederhergestellt.
Vorzugsweise ist die Lichtleitfaser flexibel ausgebildet,
wodurch ein besonders vielseitiger Einsatz der Applikati
onsvorrichtung möglich ist.
Bei günstigen Ausführungen der Erfindung ist die Lichtleit
faser in einem Hüllkatheter angeordnet, der zum Spülen des
distalen Endes der Lichtleitfaser mit einem Gas oder einer
Flüssigkeit geeignet ist. Der distale Endbereich der Faser
kann dadurch in einfacher Weise zur Vermeidung lokaler
Überhitzungen gekühlt werden.
Bei vorteilhaften Ausführungen der erfindungsgemäßen Appli
kationsvorrichtung ist wenigstens Teil des distalen Endes
der Lichtleitfaser konisch ausgebildet, wodurch eine direk
te Punktion von Gewebebereichen mit der Faser ermöglicht
ist.
Die Erfindung schließt weiterhin die technische Lehre ein,
daß sich die Herstellung einer erfindungsgemäßen Applikati
onsvorrichtung besonders einfach und vorteilhaft gestaltet,
wenn die Streueinrichtungen jeweils durch einen Strahl ge
bündelter elektromagnetischer Wellen erzeugt werden, dessen
Energie im Brennpunkt gerade ausreicht, um in der Struktur
im Innern des Faserkerns eine Strukturveränderung zu bewir
ken, die die jeweilige Streueinrichtung bildet.
Durch die Fokussierung des Strahls ins Innere der Faser (in
den Faserkern) von der Seite her wird eine im µm-Bereich
liegende örtliche Feldstärkeüberhöhung erzielt, die einen
optischen Durchbruch bewirkt. Hierdurch lassen sich in be
sonders schneller und einfacher Weise mikroskopische Struk
turveränderungen im Inneren des Faserkerns erzeugen. Die
Verteilung und Größe der Streueinrichtungen kann dabei in
besonders einfacher Weise durch die Fokussierung des Strah
les auf eine vorgegebene Stelle im Faserkern exakt bestimmt
werden. Die negative Eigenschaft vieler Streuapplikatoren,
daß sie ungleichmäßige, auch von Faser zu Faser sehr unter
schiedliche Intensitätsverteilung des Streulichtes aufwei
sen kann hierdurch in besonders einfach zu bewerkstelligen
der Weise vermieden werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem die Streueinrichtungen
erzeugenden Strahl um einen Laserstrahl. Es können jedoch
auch andere gebündelte elektromagnetische Wellen, bei
spielsweise Mikrowellen, zum Einsatz kommen. Wichtig ist
lediglich, daß ihre Energie im Brennpunkt des Strahles ge
rade ausreicht, um die Strukturveränderung im Innern des
Faserkerns zu erzeugen. Es versteht sich, daß der Brenn
punkt dabei eine gewisse räumliche Ausdehnung aufweisen
kann, die jedoch die erwünschten Abmessungen der Streuein
richtung nicht überschreitet. Die Strahlenergie außerhalb
des Brennpunktes sollte hingegen nicht ausreichen, um eine
derartige Strukturveränderungen im Inneren des Faserkerns
zu erzeugen, da andernfalls die erwünschte Abmessungen der
Streueinrichtung überschritten werden. Die Größe der jewei
ligen Streueinrichtung wird vorzugsweise durch die Ein
schaltdauer des Strahls, die Leistung und Energie des
Strahlimpulses sowie die optischen Parameter der Fokussie
rungsoptik bestimmt.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellungs
verfahrens liegt darin, daß die mechanisch guten Eigen
schaften kommerzieller Lichtleitfasern, wie sie auch in der
Medizintechnik verwendet werden, bei der Herstellung der
Streueinrichtungen in der Lichtleitfaser dadurch erhalten
bleiben, daß die Faser unbeeinflußt von mechanischen und
chemischen Prozessen einer Bearbeitung mit elektromagneti
schen Wellen, insbesondere einer Laserbearbeitung, unterzo
gen wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfin
dungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird während der Erzeu
gung der Streueinrichtungen im Faserkern kontinuierlich
oder intermittierend Kontrollicht in das proximale Ende der
Lichtleitfaser eingekoppelt und durch die Lichtleitfaser
gesandt. Die Intensitätsverteilung des über das distale En
de der bearbeiteten Lichtleitfaser abgestrahlten Kontrol
lichts wird dabei kontinuierlich oder intermittierend ge
messen. In Abhängigkeit von der gemessenen Intensitätsver
teilung des am distalen Ende der bearbeiteten Lichtleitfa
ser abgestrahlten Kontrollichts wird die räumliche Vertei
lung und/oder die Größe der erzeugten Streueinrichtungen
geregelt. Hierdurch kann eine Intensitätsverteilung über
das distale Ende der Lichtleitfaser erzielt werden, die ex
akt einer vorgegebenen Intensitätsverteilung entspricht
bzw. dieser besonders nahe kommt. Während der Generation
der Streueinrichtungen erfolgt also eine online-Kontrolle
durch in die Faser eingekoppeltes Laserlicht. Die Erfindung
bietet somit die Möglichkeit, gezielte Streuverteilung ge
steuert und geregelt zu erzeugen.
Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung wird das distale
Ende des Faserkerns nach der Erzeugung der Streueinrichtun
gen mit einem optischen Mantel versehen, um die optischen
und mechanische Eigenschaften der Lichtleitfaser zu verbes
sern.
Bei besonders vorteilhaften Varianten werden für die Licht
leitfasern kommerziell erhältliche Fasern verwendet, die
bereits mit wenigstens einem optischen Mantel versehen
sind. In diesem Fall erfolgt das Erzeugen der Streueinrich
tungen im Faserkern unter Belassen des optischen Mantels
auf dem Faserkern. Dies ist deshalb möglich, weil der
Strahl zur Erzeugung der Streueinrichtungen im Bereich des
auf dem Faserkern befindlichen Mantels noch nicht fokus
siert ist und somit dort die Schwelle für optischen Durch
bruch noch nicht erreicht. Der Mantel wird somit bei der
Erzeugung der Streueinrichtungen nicht beeinträchtigt.
Hierdurch ist aber in einfacher Weise die Elastizität der
Faser durch Erhalt des Mantels gesichert, wobei insbesonde
re Glaskernfasern mit Kunststoffmantel ihre Biegbarkeit
durch die Verbindung Kunststoffmantel-Glaskern erhalten.
Bei Verwendung einer Quarz/Quarz-Faser (Faserkern und opti
sche Mantel jeweils aus Quarzglas) wird die Biegeelastizi
tät durch einen dritten Mantel (einen sog. Buffer) aus Si
likon gegeben, so daß auch bei diesem Fasermaterial die
präparierte Faserspitze nicht bruchempfindlich ist. Auch
hier müssen die Fasern nicht bis auf den Glaskern freiprä
pariert werden, wodurch die Faserelastizität erhalten
bleibt. Die mechanisch guten Eigenschaften einer kommer
ziellen Lichtleitfaser, wie sie auch in der Medizintechnik
verwendet wird, bleiben somit bei der Herstellung der
Streueinrichtungen in der Lichtleitfaser erhalten.
Bei vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens wird das distale Ende der Lichtleit
faser mit einem Hüllmantel und/oder einer Schutzkappe aus
Glas oder Kunststoff versehen, um die Beschädigungs-, ins
besondere die Bruchempfindlichkeit der Faser noch weiter
herabzusetzen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend
zusammen mit der Beschreibung der bevorzugter Ausführungen
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zei
gen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das distale Ende eines be
vorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemä
ßen Applikationsvorrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das distale Ende eines
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der er
findungsgemäßen Applikationsvorrichtung,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Intensitätsver
teilung des Behandlungslichtes in Längsrichtung des
distalen Endes der Applikationsvorrichtung aus Fig.
1 bzw. 2,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Intensitätsver
teilung des Behandlungslichtes in Umfangsrichtung
des distalen Endes einer weiteren erfindungsgemäßen
Applikationsvorrichtung,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Intensitätsver
teilung des Behandlungslichtes in Längsrichtung des
distalen Endes einer weiteren erfindungsgemäßen Ap
plikationsvorrichtung.
Fig. 1 zeigt das distale, d. h. das dem (hier nicht ge
zeigten) zu behandelten Körpergewebe zugewandte Ende einer
erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung zum Behandeln von
Körpergewebe mittels Licht. Die Applikationsvorrichtung
weist eine Lichtleitfaser 1 auf, die aus einem Faserkern 2
aus Quarzglas, einem optischen Mantel 3 und einem äußeren
Hüllmantel 4 besteht, die beide ebenfalls lichtdurchlässig
sind. Die Lichtleitfaser 1 ist von einem zu dieser koaxial
angeordneten Hüllkatheter 12 umgeben.
Der Faserkern 2 ist über den distalen Endbereich 5 der
Lichtleitfaser 1 in seinem Innern mit Streueinrichtungen
versehen. Die Streueinrichtungen sind dabei von Störstellen
9 in der Struktur des Faserkerns 2 gebildet, die mittels
eines auf die jeweilige Position der Störstellen 9 fokus
sierten Laserstrahles in die Struktur des Faserkerns 2 ein
gebracht wurden.
Trifft ein Lichtstrahl auf eine Störstelle 9 auf, so wird
er von dieser in einen bestimmten Winkelbereich gestreut.
Die Richtung, in die eine Störstelle einen Lichtstrahl ab
lenkt ist bei der Herstellung der Störstelle nicht vorbe
stimmbar. Befindet sich also eine ausreichend große Menge
Störstellen in einem bestimmten Volumenelement des Faser
kerns so wird das auf dieses Volumenelement auftreffende
Licht gleichmäßig in beliebige Raumrichtungen zerstreut.
Die so zerstreuten Lichtstrahlen verlassen den Faserkern 2,
sofern sie unter einem Winkel zur Flächennormalen der Fa
serkernoberfläche 2.2 auf die Faserkernoberfläche 2.2 auf
treffen, der kleiner als der Totalreflexionswinkel der
Lichtleitfaser 1 ist, die übrigen Lichtstrahlen werden an
der Faserkernoberfläche 2.2 vollständig reflektiert und
treten somit nicht aus dem Faserkern aus. Ein Teil des auf
das mit einer ausreichenden Anzahl Störstellen versehene
Volumenelement auftreffende Licht tritt also über einen
durch den Totalreflexionswinkel der Lichtleitfaser 1 be
grenzten Winkelbereich in verschiedensten Richtungen, d. h.
diffus, seitlich aus dem Faserkern 2 aus.
Die Störstellen weisen einen Durchmesser von etwa 10 µm auf,
wobei sie annähernd, aber nicht notwendigerweise, kreis
scheiben- oder kugelförmige Gestalt aufweisen. Der Durch
messer des Faserkerns 2 beträgt ca. 400 µm. Aufgrund dieser
Größenverhältnisse ist die Dichte der Störstellen 9 im di
stalen Endbereich 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur
schematisch dargestellt.
Die Störstellen 9 sind über die gesamte Länge des distalen
Endbereichs 5 des Faserkerns 2 über im wesentlichen den ge
samten Querschnitt des Faserkerns 2 angeordnet. Die Stör
stellen 9 sind dabei in Umfangsrichtung und in Radialrich
tung des Endbereichs 5 gleichmäßig über den Endbereich 5
verteilt. In Längsrichtung der Lichtleitfaser 1 nimmt die
Störstellendichte zur distalen Endfläche 2.1 des Faserkerns
2 hin exponentiell zu. Durch die Verteilung der Störstellen
über den gesamten Querschnitt wird erreicht, daß das Be
handlungslicht über die Länge des distalen Endbereichs 5
der Faser sukzessive zerstreut wird, wodurch eine über den
distalen Endbereich besonders gleichmäßige diffuse Abstrah
lung des Behandlungslichtes erzielt werden kann. Durch die
exponentielle Zunahme der Störstellendichte wird die expo
nentielle Abnahme der Lichtleistung in Lichtleitrichtung
des distalen Endbereichs 5 kompensiert. Das Licht tritt da
her radial zur Lichtleitfaser in Längsrichtung des distalen
Endbereichs 5 der Lichtleitfaser 1 mit im wesentlichen kon
stanter Intensität aus. Im Ergebnis erhält man mit dieser
Ausführung eine über den gesamten distalen Endbereich 5,
also auch über der distalen Endfläche 2.1 des Faserkerns 2,
etwa konstante Intensität des diffus aus dem Faserkern 2
austretenden Behandlungslichts.
Der Hüllkatheter 12 weist eine Außenhülle 12.1 und einen zu
dieser koaxialen Innenschlauch 12.2 auf. Der Hüllkatheter
12 besteht aus einem lichtdurchlässigen, das Behandlungs
licht nicht absorbierenden und temperaturfesten Kunststoff.
Der Hüllkatheter 12 bildet dabei einen Spülkanal 13, der
den distalen Endbereich 5 des Faserkerns 2 umgibt. Im Spül
kanal 13 zirkuliert Spülflüssigkeit 14, die durch den zwi
schen der Außenhülle 12.1 dem Innenschlauch 12.2 und der
Lichtleitfaser 1 gebildeten Zulauf 13.1 zugeführt und durch
den zwischen der Außenhülle 12.1 und dem Innenschlauch 12.2
gebildeten Ablauf 13.2 abgeführt wird. Die Spülflüssigkeit
dient dazu den distalen Endbereich 5 zu kühlen und somit
eine lokale Überhitzung der Lichtleitfaser 1 zu verhindern.
Der Hüllkatheter 12 stellt im übrigen einen zusätzlichen
Schutz für den distalen Endbereich 5 der Lichtleitfaser 1
dar.
Zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Applikationsvor
richtung wird zunächst der äußere Hüllmantel 4 über den di
stalen Endbereich 5 von der Lichtleitfaser 1 entfernt. Der
optische Mantel 3 verbleibt jedoch auf dem Faserkern 2. Die
Störstellen 9 werden mittels eines auf die Position der je
weiligen zu erzeugenden Störstelle 9 fokussierten Laser
strahls erzeugt. Die Energie des Laserstrahls reicht dabei
im Brennpunkt gerade aus, um eine im µm-Bereich liegende
örtliche Feldstärkeüberhöhung zu erzielen, die einen opti
schen Durchbruch und damit eine die Störstelle 9 bildende
mikroskopische Strukturveränderung im Inneren des Faser
kerns bewirkt. Der Laserstrahl ist dabei solange einge
schaltet, bis sich eine Störstelle 9 gewünschter Größe ge
bildet hat. Die Störstellen 9 sind lokale Strukturverände
rungen des Fasermaterials, in denen die optischen Eigen
schaften des Fasermaterials derart modifiziert sind, daß an
ihnen eine Streuung des Behandlungslichtes aber im wesent
lichen keine Absorption des Behandlungslichtes erfolgt, wo
durch eine Eigenerwärmung des Fasermaterials vermieden
wird.
Während der Erzeugung der Störstellen 9 im Faserkern 2 wird
kontinuierlich Kontrollicht in das proximale Ende der
Lichtleitfaser 1 eingekoppelt und durch die Lichtleitfaser
gesandt. Die Intensitätsverteilung des über den distalen
Endbereich 5 der bearbeiteten Lichtleitfaser 1 abgestrahl
ten Kontrollichts wird kontinuierlich gemessen. In Abhän
gigkeit von der gemessenen Intensitätsverteilung des über
den distalen Endbereich 5 der bearbeiteten Lichtleitfaser 1
abgestrahlten Kontrollichts wird die Dichte der erzeugten
Störstellen 9 geregelt. Dabei wird in Längsrichtung der
Lichtleitfaser 1 vom proximalen Ende des distalen Endbe
reichs 5 her mit der Einbringung der Störstellen 9 begon
nen. Es werden gerade soviel bzw. so lange Störstellen 9 in
den Faserkern eingebracht, bis die gemessene Abstrahlinten
sität über dem gerade bearbeiteten Längsabschnitt des Fa
serkerns 2 einer bestimmten vorberechneten Abstrahlintensi
tät entspricht. Hierdurch kann Intensitätsverteilung über
das distale Ende der Lichtleitfaser erzielt werden, die ex
akt einer vorgegebenen Intensitätsverteilung entspricht
bzw. dieser besonders nahe kommt.
Das Erzeugen der Störstellen 9 im Faserkern 2 erfolgt unter
Belassen des optischen Mantels 3 auf dem Faserkern 2. Dies
ist deshalb möglich, weil der Laserstrahl zur Erzeugung der
Störstellen 9 im Bereich des auf dem Faserkern 2 befindli
chen optischen Mantels 3 noch nicht fokussiert ist und so
mit dort die Schwelle für optischen Durchbruch noch nicht
erreicht. Der optische Mantel 3 wird somit bei der Erzeu
gung der Störstellen 9 nicht beeinträchtigt. Hierdurch ist
die Elastizität der Lichtleitfaser 1 durch Erhalt des aus
Kunststoff bestehenden optischen Mantels 3 gesichert, da
die Lichtleitfaser 1 ihre Biegbarkeit durch die Verbindung
Kunststoffmantel-Glaskern erhält. Die mechanisch guten Ei
genschaften einer kommerziellen Lichtleitfaser 1, wie sie
üblicherweise in der Medizintechnik verwendet wird, bleiben
somit bei der Herstellung der Störstellen 9 in der Licht
leitfaser 1 erhalten.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung der vorliegenden Er
findung. Art und Aufbau entspricht grundsätzlich der Appli
kationsvorrichtung aus Fig. 1, so daß hier nur auf die we
sentlichen Unterschiede eingegangen werden soll.
Ein Unterschied zur Ausführung aus Fig. 1 besteht darin,
daß der Faserkern 2' in seinem Innern über einem dünnwandi
gen hohlzylinderförmigen Ringbereich 7 und einen kreiszy
lindrischen Abschnitt 8 mit Störstellen 9' versehen ist.
Sowohl der Ringbereich 7 als auch der Abschnitt 8 verlaufen
koaxial zur Längsachse 1.1' der Lichtleitfaser 1'. Der
Ringbereich 7 erstreckt sich dabei im wesentlichen über die
gesamte Länge des distalen Endbereiches 5' der Lichtleitfa
ser 1', wobei seine Außenkontur 7.1' sowohl von der dista
len Endfläche 2.1' als auch von der Mantelfläche 2.2' des
Faserkerns 2' einen konstanten senkrechten Abstand auf
weist. Der Abschnitt 8 liegt im Innern des Ringbereichs 7
und schließt dabei in radialer Richtung unmittelbar an die
Innenkontur 7.2 des Ringbereichs 7 an. In Längsrichtung des
Faserkerns 2' erstreckt er sich über 15% der Länge des di
stalen Endbereiches 5', wobei seine distale Deckfläche 8.1
von der distalen Endfläche 2.1' etwa denselben senkrechten
Abstand aufweist wie die Außenkontur 7.1 des Ringbereichs
7.
Der distale Endbereich 5' der Lichtleitfaser 1' ist mit ei
ner Schutzkappe 6 aus lichtdurchlässigem Kunststoff verse
hen. Das Behandlungslicht wird am nicht gezeigten proxima
len Ende der Lichtleitfaser 1' in diese eingekoppelt und
von der Lichtleitfaser 1' zum distalen Ende geleitet.
Aufgrund der Größenverhältnisse zwischen Faserkern 2' und
Störstellen 9' sind der Abstand des Ringbereichs 7 und des
Abschnitts 8 von der Oberfläche des Faserkerns sowie die
Dichte der Störstellen 9' im Ringbereich 7 und im Abschnitt
8 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur schematisch
dargestellt.
Die Störstellen 9' sind über den Ringbereich 7 in mehreren
koaxialen Zylinderschichten angeordnet, wobei sie, wie Fig.
3 zu entnehmen ist, in Umfangsrichtung des Ringbereichs
7 gleichmäßig über den Ringbereich 7 verteilt sind. In
Längsrichtung des Ringbereiches nimmt die Störstellendichte
zur distalen Endfläche 2.1' des Faserkerns hin zu. Hier
durch wird erreicht, daß über die Länge des distalen Endbe
reiches die Intensität des diffus seitlich zum Faserkern 2'
austretenden Behandlungslichts einen sowohl in Längs- als
auch in Umfangsrichtung etwa konstanten Wert aufweist.
Die Störstellen 9' sind über den gesamten Querschnitt des
Abschnitts 8 angeordnet, wobei sie in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilt sind. Die Dichte der in dem Abschnitt
8 angeordneten Störstellen 9' nimmt in Längsrichtung des
Faserkerns 2' zur distalen Deckfläche 8.1' des Abschnitts 8
hin zu. Hierdurch wird zum einen erreicht, daß der noch auf
den Abschnitt 8 auftreffende Rest des Behandlungslichtes
ebenfalls zerstreut wird und auch aus der distalen Endflä
che 2.1' des Faserkerns 2' diffus austritt.
Zum anderen wird durch die gewählte Störstellendichte im
Abschnitt 8 in Verbindung mit der gewählten Länge des Ring
bereiches 7 erreicht, daß die Intensität des diffus aus dem
Faserkern 2' austretenden Behandlungslichts über den gesam
ten distalen Endbereich 5', also auch über der distalen
Endfläche 2.1' des Faserkerns 2', einen etwa konstanten
Wert aufweist. Die Länge des Ringbereiches 7 beeinflußt da
bei den noch auf den Abschnitt 8 auftreffenden Anteil des
Behandlungslichtes. Je länger der Ringbereich 7 ist, desto
weniger Behandlungslicht gelangt zum Abschnitt 8, da dann
im wesentlichen nur noch sehr schwach zur Längsachse 1.1'
geneigte Lichtstrahlen 10.2 oder parallel zur Längsachse
1.1' verlaufende Lichtstrahlen zum Abschnitt 8 gelangen.
Die Länge des Ringbereiches 7 ist im gezeigten Beispiel so
gewählt, daß auf den Abschnitt 8 gerade noch ein so großer
Anteil des Behandlungslichtes auftrifft, der bei diffuser
Zerstreuung durch die Störstellen 9' im Abschnitt 8 eine
Abstrahlintensität ergibt, die etwa denselben Wert aufweist
wie die Abstrahlintensität über den restlichen Ringbereich
7.
Die Herstellung der dargestellten Applikationsvorrichtung
erfolgt im wesentlichen nach demselben Schema, das bereits
oben zu Fig. 1 beschrieben wurde. Nach Einbringen der
Störstellen 9' in den Faserkern 2' wird der von dem äußeren
Hüllmantel befreite distale Endbereich 5' mit einer licht
durchlässigen Schutzkappe 6 versehen, die den distalen End
bereich 5 vor Beschädigungen schützt. Es versteht sich je
doch, daß diese Schutzkappe nicht unbedingt erforderlich
ist, da die mechanischen Eigenschaften der Lichtleitfaser
bei der erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung ohnehin
im wesentlichen erhalten bleiben.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das distale Ende der Ap
plikationsvorrichtung aus Fig. 2 entlang der Schnittlinie
III-III. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die Störstellen
9 über den zum Faserkern 2' koaxialen hohlzylinderförmigen
Ringbereich 7 in Umfangsrichtung des Ringbereichs 7 gleich
mäßig verteilt. Ebenso wie in Fig. 2 sind der Abstand des
Ringbereichs 7 von der Mantelfläche 2.2' des Faserkerns 2'
sowie die Dichte der Störstellen 9' im Ringbereich 7 auf
grund des Größenverhältnisses zwischen den Störstellen 9'
und dem Faserkern 2' aus Gründen der Übersichtlichkeit nur
schematisch dargestellt.
Eine der Intensitätsverteilung über den distalen Endbereich
5 bzw. 5' der Ausführung aus Fig. 1 bzw. 2 entsprechende
Intensitätsverteilung 11 in Längsrichtung der Lichtleitfa
ser 1 ist schematisch in Fig. 4 dargestellt.
Es versteht sich, daß entsprechend der gewünschten oder er
forderlichen Intensitätsverteilung auch eine andere Stör
stellenverteilung im Faserkern gewählt werden kann. Fig. 5
zeigt schematisch eine Intensitätsverteilung 11'', die man
erhält, wenn die Störstellen in einzelnen voneinander beab
standeten, zur Längsachse 1.1'' der Lichtleitfaser 1'' senk
rechten Zylinderscheiben 15 anordnet. Im Bereich der Zylin
derscheiben 15 wird dann seitlich zur Lichtleitfaser 1'' je
weils ein großer Anteil abgestrahlt, während in Längsrich
tung der Lichtleitfaser 1'' zwischen den Zylinderscheiben 15
weniger Behandlungslicht abgestrahlt wird, so daß sich die
gezeigte wellenförmige Intensitätsverteilung 11'' ergibt.
Fig. 6 zeigt schematisch in einem Schnitt senkrecht zur
Längsachse einer Lichtleitfaser 1''' die Intensitätsvertei
lung 11''' über den Umfang der Lichtleitfaser 1'''. Die Stör
stellen sind in zwei, bezüglich der Längsachse der Licht
leitfaser 1''' symmetrisch verlaufenden Zylindersegmenten im
Faserkern 2''' angeordnet. In der gezeigten Schnittebene
liegen die Störstellen in zwei nahe an die Faserkernober
fläche heranreichenden Kreissegmenten 16.1 und 16.2, die
sich jeweils über einen Segmentwinkel von ca. 90° erstrec
ken. Diese in Umfangsrichtung des Faserkerns 2''' in Ebenen
senkrecht zur Längsachse des Faserkerns 2''' ungleichmäßige
Verteilung der Störstellen bewirkt, daß die Intensität des
radial von der Lichtleitfaser 1''' abgestrahlten Lichtes in
Umfangsrichtung der Lichtleitfaser 1''' variiert. Ein Teil
der von den Störstellen abgelenkten Behandlungslichtstrah
len trifft unter einem Winkel zur Flächennormalen auf die
Oberfläche des Faserkerns 2''', der über dem Totalrefle
xionswinkel der Lichtleitfaser 1''' liegt und tritt somit
nicht aus dem Faserkern aus. Es ergibt sich somit in Um
fangsrichtung des Faserkerns 2''' über die Winkelbereiche,
über die keine Störstellen im Faserkern 2''' angeordnet
sind, ein geringerer radialer Lichtaustritt aus der Licht
leitfaser als über die Winkelbereiche, über die Störstellen
im Faserkern 2''' angeordnet sind.
Es versteht sich, daß durch entsprechende Anordnung der
Störstellen im Faserkern auch andere, annähernd beliebig
geformte Intensitätsverteilungen des diffus abgestrahlten
Behandlungslichtes über dem distalen Endbereich der Licht
leitfaser erzielbar sind.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf
die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispie
le. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche
von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders
gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
Claims (24)
1. Applikationsvorrichtung für die Behandlung von Kör
pergewebe mittels Licht, insbesondere mittels Laserlicht,
die wenigstens eine Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') umfaßt,
die derart ausgebildet ist, daß sie über ihren distalen
Endbereich zur diffusen Bestrahlung von umliegendem Körper
gewebe über einen bestimmten Winkelbereich Licht in belie
bigen Richtungen abstrahlt, wobei der Faserkern (2, 2', 2'',
2''') der Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') über seinen dista
len Endbereich (5, 5', 5'') mit Streueinrichtungen (9, 9')
versehen ist, die das auf sie auftreffende Licht jeweils in
eine beliebige Richtung quer zur Lichtleitrichtung der
Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') ablenken,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teil der Streueinrichtungen (9, 9') im
Innern des Faserkerns (2, 2', 2'', 2''') der Lichtleitfaser
(1, 1', 1'', 1''') angeordnet ist.
2. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Streueinrichtungen als Störstellen
(9, 9') in der Struktur des Faserkerns (2, 2', 2'', 2''')
ausgebildet ist.
3. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtungen (9, 9')
über den Endbereich (5, 5', 5'') des Faserkerns (2, 2', 2'',
2''') in Längs-, Radial- und Umfangsrichtung des Faserkerns
(2, 2', 2'', 2''') derart verteilt angeordnet sind und/oder
in Längs-, Radial- und Umfangsrichtung des Faserkerns (2,
2', 2'', 2''') über eine derartige Größenverteilung verfügen,
daß das Licht zur Behandlung des Körpergewebes mit einer
vorgegebenen Intensitätsverteilung aus dem distalen Endbe
reich der Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') austritt.
4. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Licht radial zur Lichtleitfaser (1,
1', 1'', 1''') in Längsrichtung des distalen Endbereichs der
Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') mit im wesentlichen kon
stanter Intensität austritt.
5. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Intensität des aus dem dista
len Endbereich der Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') austre
tenden Lichtes über den gesamten distalen Endbereich im we
sentlichen konstant ist.
6. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtungen (9, 9')
über den Endbereich (5, 5', 5'') des Faserkerns (2, 2', 2'',
2''') in Umfangsrichtung des Faserkerns (2, 2', 2'', 2''')
derart ungleichmäßig verteilt angeordnet sind und/oder in
Umfangsrichtung des Faserkerns (2, 2', 2'', 2''') über eine
derart ungleichmäßige Größenverteilung verfügen, daß die
Intensität des radial zur Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''')
abgestrahlten Lichts zur Behandlung des Körpergewebes in
Umfangsrichtung der Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') vari
iert.
7. Applikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streu
einrichtungen (9, 9') über den Endbereich (5, 5', 5'') des
Faserkerns (2, 2', 2'', 2''') derart verteilt angeordnet sind
und/oder über eine derartige Größe verfügen, daß der in
Lichtleitrichtung der Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') aus
der distalen Endfläche (2.1, 2.1') des Faserkerns (2, 2')
austretende Anteil des Lichts zur Behandlung des Körperge
webes höchstens 10% beträgt.
8. Applikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte und/oder
die Größe der Streueinrichtungen (9, 9') über den Endbe
reich (5, 5', 5'') des Faserkerns (2, 2', 2'', 2''') in Längs
richtung des Faserkerns (2, 2', 2'', 2''') zum distalen Ende
der Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') hin exponentiell zu
nimmt.
9. Applikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streu
einrichtungen (9') im wesentlichen über die gesamte Länge
des Endbereichs (5') im wesentlichen über den gesamten
Querschnitt des Endbereichs (5') verteilt sind.
10. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Streueinrichtungen (9') in Radial
richtung des Faserkerns (2') gleichmäßig verteilt sind.
11. Applikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtungen
(9) über den distalen Endbereich (5) des Faserkerns (2) in
einem schmalen Ringbereich (7) angeordnet sind, dessen in
nere Mantelfläche (7.2) einen geringen, im wesentlichen
konstanten senkrechten Abstand von der Mantelfläche (2.2)
des Faserkerns (2) aufweist.
12. Applikationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein sich höchstens über 20% der Länge des
Endbereiches (5) erstreckender, an die distale Endfläche
(2.1) des Faserkerns (2) anschließender Abschnitt (8) vor
gesehen ist, in dem die Streueinrichtungen (9) im wesentli
chen über den gesamten Querschnitt des Endbereichs (5) ver
teilt sind.
13. Applikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der
Streueinrichtungen (9, 9') etwa 0,2 bis 4%, vorzugsweise
0,25 bis 2,5% des Durchmessers des Faserkerns (2, 2', 2'',
2''') beträgt und/oder daß der Durchmesser der Streu
einrichtungen (9, 9') zwischen 1 und 20 µm, vorzugsweise
zwischen 1 und 10 µm liegt.
14. Applikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der distale Endbe
reich (5, 5', 5'') des Faserkerns (2, 2', 2'', 2''') mit einem
optischen Mantel (3, 3') versehen ist und/oder der distale
Endbereich der Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') mit einem
äußeren Hüllmantel (4, 4') und/oder einer Schutzkappe (6)
aus Glas oder Kunststoff versehen ist.
15. Applikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser
(1, 1', 1'', 1''') flexibel ausgebildet ist.
16. Applikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser
(1, 1', 1'', 1''') in einem Hüllkatheter (12) angeordnet ist,
der zum Spülen des distalen Endes der Lichtleitfaser (1,
1', 1'', 1''') mit einem Gas oder einer Flüssigkeit geeignet
ist.
17. Applikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil
des distalen Endes der Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') ko
nisch ausgebildet ist.
18. Verfahren zur Herstellung einer Applikationsvorrich
tung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Streueinrichtungen (9, 9') jeweils
durch einen Strahl gebündelter elektromagnetischer Wellen
erzeugt werden, dessen Energie im Brennpunkt ausreicht, um
in der Struktur im Innern des Faserkerns eine Strukturver
änderung zu bewirken, die die jeweilige Streueinrichtung
(9, 9') bildet.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Strahl um einen ein Laserstrahl han
delt.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß während der Erzeugung der Streueinrichtungen
(9, 9') im Faserkern (2, 2', 2'', 2''') kontinuierlich oder
intermittierend Kontrollicht in das proximale Ende der
Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') eingekoppelt und durch die
Lichtleitfaser (1, 1', 1'', 1''') gesandt wird, daß kontinu
ierlich oder intermittierend die Intensitätsverteilung des
über das distale Ende der bearbeiteten Lichtleitfaser (1,
1', 1'', 1''') abgestrahlten Kontrollichts gemessen wird und
daß in Abhängigkeit von der gemessenen Intensitätsvertei
lung des am distalen Ende der bearbeiteten Lichtleitfaser
(1, 1', 1'', 1''') abgestrahlten Kontrollichts die räumliche
Verteilung und/oder die Größe der Streueinrichtungen (9,
9') geregelt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß die Größe der jeweiligen Streueinrich
tung (9, 9') durch die Einschaltdauer des Strahls, dessen
Intensität und Energie sowie die Parameter der Fokussierung
bestimmt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß das distale Ende (5, 5', 5'') des Faser
kerns (2, 2', 2'', 2''') nach der Erzeugung der Streueinrich
tungen (9, 9') mit einem optischen Mantel (3, 3') versehen
wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß das Erzeugen der Streueinrichtungen (9,
9') im Faserkern (2, 2', 2'', 2''') von Lichtleitfasern (1,
1', 1'', 1'''), deren Faserkern (2, 2', 2'', 2''') bereits mit
einem optischen Mantel (3, 3') versehen ist, unter Belassen
des optischen Mantels (3, 3') auf dem Faserkern (2, 2', 2'',
2''') erfolgt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß das distale Ende der Lichtleitfaser (1,
1', 1'', 1''') mit einem Hüllmantel (4, 4') und/oder einer
Schutzkappe (6) aus Glas oder Kunststoff versehen wird.
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---|---|---|---|
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DE (1) | DE19739456B4 (de) |
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