DE20122485U1

DE20122485U1 - Vorrichtung zur Laserkoagulation von Blutgefäßen

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Publication number: DE20122485U1
Application number: DE20122485U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2011-07-26
Also published as: ATE487434T1; EP1520547B1; AU2001280326A1; US7452355B2; EP1520547A1; DE60143455D1; WO2002022035A1; UA73370C2; RU2165743C1; EA200300374A1; EP1520547A4; EA004277B1; US20050203491A1

Abstract

Vorrichtung zur Laserkoagulation von Blutgefäßen, umfassend ein Mittel zum Aussetzen eines Blutgefäßes der Einwirkung von gepulster Strahlung mit einer Wellenlänge von 500 – 600 nm, einer Energiedichte von nicht mehr als 10 Joule/cm² mit einer Dauer von nicht mehr als 10 ms, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter ein Mittel umfasst, um das gleiche Gefäß gleichzeitig einer zusätzlichen Strahlung mit wenigstens einer weiteren Wellenlänge in einem Bereich von 800 – 1400 nm und einer Energiedichte von nicht mehr als 100 Joule/cm² auszusetzen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Lasermedizin, insbesondere Dermatologie, und kann für die medizinische Behandlung von Hämangiomen, die Behandlung und Prophylaxe von Phlebektasie oder anderen Gefäßläsionen verwendet werden.
Stand der Technik
Ein Verfahren zur Laserkoagulation von Gefäßen mit einem Argonlaser, Strahlungswellenlänge 488–514 nm, ist bekannt ["Laser surg. Med.", 1992, vol.12, Seiten 246–253. "Applied laser medicine". Herausgegeben von H.P. Berlien, G.Y. Muller, Seiten 326–327, 1997].
Der medizinische Effekt basiert in diesem Fall auf der Tatsache, dass die Strahlung eines Argonlasers gut genug durch Hämoglobin absorbiert wird, wobei als Ergebnis die Temperatur innerhalb des Gefäßes ansteigt und die Koagulation des letzteren stattfindet.
Die Bestrahlung mit einer solchen Wellenlänge kann jedoch nicht tief in Blutgefäße eindringen, somit kann das Verfahren nicht für die Koagulation von großen Gefäßen verwendet werden. Ferner wird die Strahlung des Argonlasers auch gut von anderen Hautbestandteilen absorbiert, was einerseits zu einer Überhitzung des umgebenden Gewebes führt und andererseits den medizinischen Effekt vermindert, und zwar selbst bei der Koagulation von kleinen Gefäßen.
Ein Verfahren zur Koagulation von Gefäßen mit einem YAG:Nd-Laser, der in dem Modus der Erzeugung der zweiten Harmonischen arbeitet, ist auch aus dem Stand der Technik bekannt. [US-Patent, No. 5558667, Veröffentlichungstag 24.09.96, "Method and apparatus for treating vascular lesions"].
Die genannte Laserstrahlung mit der Wellenlänge von 532 nm, Pulsdauer von 0,5 – 10,0 ms und Energiedichte von 10 – 20 Joule/cm², wird auch gut von Hämoglobin absorbiert, was die Koagulation von kleinen Blutgefäßen ermöglicht. Der Nachteil des genannten Verfahrens liegt in der Tatsache, dass neben dem Hämoglobin andere Bestandteile des weichen Gewebes auch die Strahlung absorbieren und die Hauteindringtiefe nicht ausreichend ist, was es nicht ermöglicht, die Gefäße zu koagulieren, ohne einen Schaden des benachbarten weichen Gewebes zu verursachen.
Der Stand der Technik, der der Anmeldung am nächsten kommt, ist ein Verfahren zur Koagulation von Gefäßen mit der Strahlung eines Farbstofflasers durch Pulse mit der Wellenlänge von 585 nm [Treatment of Vascular Lesions in Pigmented Skin with the Pulsed Dye Laser, "Laser surg. Med.", 1992, suppl. 4, Seiten 65 – 74].
Eine solche Wellenlänge ermöglicht ein tieferes Eindringen in weiches Gewebe auf Kosten einer geringeren Absorption durch verschiedene Hautbestandteile. Die Absorptionseffektivität der Strahlung durch Hämoglobin ist weniger als diejenige des Argonlasers und des YAG:Nd-Lasers mit der zweiten Harmonischen, obwohl dies dadurch kompensiert wird, dass die Strahlung tiefer in das Gewebe eindringt, was die Blutkoagulation in größeren Volumina verursacht. Aufgrund dieser Tatsache ermöglicht das Verfahren die Koagulation von großen Gefäßen. Um jedoch effektiv das gesamte Gefäßvolumen zu erhitzen, ist es notwendig, größere Energien zu verwenden, da mit kleineren Energien eine teilweise Blutkoagulation auftreten kann, welche keine ausreichende Erhitzung von Gefäßwänden bereitstellt und eine Verschiebung des Abschnitts des koagulierten Blutes während der Blutzirkulation verursachen kann. Ferner verursacht die Verwendung von einer Strahlung mit großen Energien in dem vorgegebenen Wellenlängenbereich eine beträchtliche Überhitzung des umgebenden Gewebes, was zu irreversiblen Veränderungen darin führen kann.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, das Problem der Erhöhung der Effektivität der Koagulation von Blutgefäßen zu lösen, während die Wahrscheinlichkeit, ein Trauma des umgebenden weichen Gewebes zu verursachen, abnimmt.
Das zugeordnete Problem wird durch eine Vorrichtung gelöst, umfassend ein Mittel zum Aussetzen eines Blutgefäßes der Einwirkung von gepulster Strahlung auf die Blutgefäße mit der Wellenlänge von 500 – 600 nm, einer Energiedichte von bis zu 10 Joule/cm² während nicht mehr als 10 ms, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie weiter ein Mittel umfasst, um gleichzeitig das gleiche Gefäß durch wenigstens eine weitere zusätzliche Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 800 – 1400 nm und einer Energiedichte von bis zu 100 Joule/cm² zu beeinflussen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ein Mittel auf, durch das die Energiedichte und die Einwirkungsdauer in Abhängigkeit von der Größe des zu koagulierenden Gefäßes gewählt werden können. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Mittel auf, durch das die Strahlung entweder so gewählt werden kann, dass einzelne Pulse während nicht mehr als 10 ms angewendet werden oder so gewählt werden kann, dass ein Paket von mehreren im Nanosekundenbereich liegenden Pulsen, dessen Dauer nicht 10 ms überschreitet, angewendet wird.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Verfahren durchgeführt werden, das auf dem gleichzeitigen Einwirken von Strahlungen mit unterschiedlichen Wellenlängen, welche jeweils separat nicht zu einer effektiven Gefäßkoagulation führen können, basiert. Hierbei wird die Strahlung entweder mittels eines einzelnen Pulses mit einer Dauer von Hunderten von Mikrosekunden bis Zehnergrößen von Millisekunden angewendet oder mittels eines Pakets von Pulsen mit der Dauer im Nanosekundenbereich, wobei in diesem Fall die Paketdauer nicht 10 Millisekunden überschreiten sollte. Der Wellenlängenbereich der zusätzlichen Strahlung ist derart gewählt, dass er den Zustand der geringen Absorption der Hautbestandteile berücksichtigt, das heißt das tiefe Eindringen der Strahlung in das weiche Gewebe.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein Verfahren ermöglicht, das im Vergleich mit seinem Prototyp die Offenlegung der folgenden unterschiedlichen Merkmale ermöglicht:

– wenigstens eine weitere zusätzliche Strahlung mit einer anderen Wellenlänge wird für die Koagulation des Blutgefäßes verwendet;
– beide Strahlungen wirken gleichzeitig auf das zu koagulierende Gefäß ein;
– die Wellenlänge der zusätzlichen Strahlung ist derart gewählt, dass sie den Zustand ihres tiefen Eindringens in das weiche Gewebe der Haut berücksichtigt;
– für die Koagulation des Blutgefäßes werden entweder einzelne Pulse oder ein Paket mit im Nanosekundenbereich liegenden Pulsen mit entsprechender Dauer und Energiedichte verwendet.

Die vorangegangenen Ausführungen ermöglichen die Schlussfolgerung, dass die dargelegte Lösung das Kriterium "neu auf dem Gebiet der Technik" erfüllt.
Neben der Tatsache, dass Verfahren zur Laserkoagulation von Blutgefäßen in der Forschung und medizinischen Praxis bekannt sind, erreicht die beanspruchte Vorrichtung ein neues Ergebnis. Der Effekt der Variation der spektralen Absorption des Gefäßes, das koaguliert wird, wird bei bekannten Verfahren nicht berücksichtigt. Durch die beanspruchte Vorrichtung wird der Koagulationsprozess durch wenigstens zwei simultane Strahlungen mit unterschiedlichen Wellenlängen bewirkt, wobei die erste der Strahlungen in dem Gefäß separate Zonen von koaguliertem Blut erzeugt, welche die Absorptionszentren für die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge sind, welche wiederum das Erhitzen dieser Zentren bewirkt, begleitet durch nachfolgende Koagulation des gesamten Blutgefäßes.
Die erste Strahlung mit der Wellenlänge in dem Bereich von 500 bis 600 nm wird durch Hämoglobin effektiv absorbiert, und unter der Einwirkung dieser Strahlung findet die Koagulation von Blutabschnitten statt, und diese Strahlung kann nicht tief in die Blutgefäße eindringen, so dass die Koagulationszentren in der Zone liegen, welche direkt an die Gefäßwände angrenzt, was zu ihrem effektiven Erhitzen und ihrer Koagulation führt. Unter der Einwirkung der zusätzlichen Strahlung nimmt die Temperatur der koagulierten Blutabschnitte zu, und die Hitze wird zu den nichtkoagulierten Blutabschnitten übertragen, was ihr Erhitzen und die Koagulation des Gefäßes bewirkt.
Ferner ermöglicht das Absorptionsspektrum des koagulierten Blutes die Verwendung der zusätzlichen Strahlung in dem Wellenlängenbereich von 800 bis 1400 nm, welche wenig durch die Haut und die nichtkoagulierten Gefäßzonen absorbiert wird, und diese Tatsache vermindert das Erhitzen des umgebenden weichen Gewebes.
Die Einwirkung auf das zu koagulierende Gefäß durch gleichzeitige Strahlungen mit unterschiedlichen Wellenlängen ermöglicht es, die Effektivität der Koagulation zu erhöhen und das Trauma des umliegenden Gewebes zu vermindern.
Da die Wellenlänge der ersten Strahlung effektiv durch die Haut absorbiert wird und bei längerer Einwirkung die nicht erwünschte Überhitzung verursachen kann, kann die Zeit der Einwirkung der ersten Strahlung minimal gewählt werden, oder ihre Intensität kann hin zum Ende der Einwirkungszeit vermindert werden. Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge wird in der Reihenfolge mit dem inversen Verhältnis gebildet, das heißt ihre Intensität kann hin zu dem Ende der Einwirkungsperiode erhöht werden. Durch die Steuerung der Dauer der Pulse und der Strahlungsintensität ist es möglich, selektive Regulierung der Temperatur in einem großen Blutgefäß bei minimaler thermischer Erhitzung des umliegenden weichen Gewebes zu bewirken.
Aus den vorangegangenen Ausführungen kann geschlossen werden, dass die beanspruchte Lösung das Kriterium "erfinderische Tätigkeit" erfüllt.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das biologische Gewebe wird durch eine Laserstrahlung entweder mit zwei zeitlich kompatiblen Pulsen oder mittels zwei Paketen von im Nanosekundenbereich liegenden Pulsen beeinflusst. Um die Strahlung mit den Wellenlängen in den Bereichen von 500 – 600 nm und 800 – 1400 nm zu erzeugen, ist die Verwendung eines YAG:Nd-Lasers mit der aktiven Modulation des Q-Faktors und der Erzeugung der zweiten Harmonischen möglich. In diesem Fall wird die Strahlungsintensität der zweiten Harmonischen nicht linear von der Intensität der ersten abhängen.
Unter der Einwirkung der Strahlung mit der Wellenlänge von 532 nm, einer Energiedichte von 10 Joule/cm² mit einer Dauer von 5 ms und einem Punktdurchmesser von 1 mm in dem biologischen Gewebe/Blutgefäß findet eine teilweise Koagulation statt, und Zonen von koaguliertem Blut werden gebildet. Gleichzeitig wird das gleiche Gefäß durch Strahlung mit der Wellenlänge von 1064 nm bei einer Energiedichte von 70 Joule/cm2 während 10 ms und einem Punktdurchmesser von 1 mm beeinflusst. Diese Strahlung wirkt auf die koagulierten Zonen in dem Gefäß ein und bewirkt die vollkommene Koagulation des Gefäßes, ohne dass umliegendes weiches Gewebe beschädigt wird.

Claims

Vorrichtung zur Laserkoagulation von Blutgefäßen, umfassend ein Mittel zum Aussetzen eines Blutgefäßes der Einwirkung von gepulster Strahlung mit einer Wellenlänge von 500 – 600 nm, einer Energiedichte von nicht mehr als 10 Joule/cm² mit einer Dauer von nicht mehr als 10 ms, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter ein Mittel umfasst, um das gleiche Gefäß gleichzeitig einer zusätzlichen Strahlung mit wenigstens einer weiteren Wellenlänge in einem Bereich von 800 – 1400 nm und einer Energiedichte von nicht mehr als 100 Joule/cm² auszusetzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Mittel umfasst, mit dem die Energiedichte und die Einwirkungsdauer in Abhängigkeit von der Größe des zu koagulierenden Gefäßes gewählt werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Mittel umfasst, mit dem die Strahlung so gewählt werden kann, dass sie in einzelnen Pulsen während nicht mehr als 10 ms aufgebracht wird.
Vorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Mittel umfasst, mit dem die Strahlung so gewählt werden kann, dass sie mittels eines Pakets von mehreren im Nanosekundenbereich liegenden Pulsen während nicht mehr als 10 ms aufgebracht wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen YAG:Nd-Laser umfasst.