DE2541320A1 - Fotokoagulator - Google Patents

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. GLAWE, MÖNCHEN DIPL-ING. K. DELFS, HAMBURG DIPL-PHYS. DR. W. MOLL, MÖNCHEN DIPL-CHEM. DR. U. MENGDEHL, HAMBURG

2 HAMBURJ WAITZSTR

8 MÖNCHEN POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (089) 22 65 TELEX 52 25 05 spez

HAMBURG

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2 HAMBURQr 13 POSTFACH 2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEf 58 TEL 4102008 TELEX 212921

Amtliches Aktenzeichen Anmelder

Priorität

Consiglio Nazionale delle Ricerche, Roma, Italien

27. September 1974, Italien Pat.-Anm. Nr. 9577A/74

Fotokoagulator

Die Erfindung betrifft einen Fotokoagulator, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.

Die Grundlagenforschung und die Technik der mit gefärbten Flüssigkeiten arbeitenden Laser hat sich erst seit kurzem entwickelt. Es sind jedoch schon verschiedene Apparate-Typen auf dem Markt, für die die folgenden Merkmale als charakteristisch gelten:

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1. Die Möglichkeit, die Frequenz des ausgesendeten Lichtes praktisch innerhalb des ganzen Bereiches des sichtbaren Lichtes zu verändern;

2. niedrige Kosten des aktiven Materials;

3. gute Leistungsfähigkeit und niedrige Ansprechschwelle bei kleinen Betriebsleistungen, sodaß schon bei niedrigen "Pumpleistungen" (bei wenigen Joules) eine Lichterregung erhalten wird.

In Bezug auf die Punkte 2 und 3 ist festzustellen, daß Farb-Laser andere Laser, z. B. Pestkörperlaser, vorteilhafterweise ersetzen. Die Spektralreinheit ist jedoch nicht mit der von Gas-Lasern zu vergleichen. Nachteile sind auch damit verbunden, daß die das Lösungsmittel für das aktive Material bildende Flüssigkeit umgewälzt werden muß und daß der Brechungsindex in Folge von für organische Lösungsmittel kennzeichnenden Wärmeeffekten Schwankungen unterworfen ist, was wiederum Schwankungen der Ausgangsleistung verursachen kann.

Der Laser wird schon seit vielen Jahren als Lichtquelle für die Erzielung von Koagulations-Erscheinungen an der Netzhaut des menschlichen Auges verwendet. Die Potokoagulationstherapie wird mit gutem Erfolg für die Behandlung der Netzhautablösung, für die Behandlung von Tumoren, von diabetischer Retinitis und ähnlichem angewendet. Die hierfür gewöhnlich benutzten Laser sind der Rubin-Laser

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(der jedoch heutzutage als veraltet angesehen wird) und der Argon-Laser (der zu den teuersten gehört).

Obwohl die Anwendungsmöglichkeiten von Farbflüssigkeit-Lasern für die Verwendung in der Augenheilkunde geprüft und von vielen Autoren günstig beurteilt worden ist, hat es nicht den Anschein, als ob bereits Prototypen dieser Laser für diesen Zweck auf dem Markt oder in Gebrauch sind. Die Vorteile, die mit ihrer Anwendung verbunden sind, liegen darin, daß die geeignete Frequenz für die jeweilige Behandlung leicht ausgewählt werden kann und das aktive Material billig erhältlich ist; überdies scheint die Pulslänge dieser Laser (1 bis 5 Mikrosekunden Dauer) besonders geeignet, um die für die Fotokoagulation erforderliche Strahlungsenergie am einfachsten zu einem Minimum zu machen, Die Nachteile, die der Einführung auf dem Markt bis jetzt im Wege standen, waren vermutlich im wesentlichen mit der geringeren Betriebssicherheit, der größeren konstruktiven Kompliziertheit, der kurzen Lebensdauer der für den Betrieb erforderlichen Blitzlichtröhren und mit der Notwendigkeit verbunden, mit hohen Betriebsspannungen, verglichen mit anderen in Betrieb befindlichen Lasern, arbeiten zu müssen.

Es ist die Aufgabe des durch die Erfindung geschaffenen Laser-Potokoagulators die im vorstehenden aufgeführten Nachteile zu vermeiden.

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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Fotokoagulator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1..

Ein erfindungsgemäßer Fotokoagulator hat die folgenden Vorteile:

1. Die Vorrichtung kann bei verhältnismäßig niedriger Spannung betrieben werden, was eine längere Lebensdauer der Blitzlichtröhren zur Folge hat und mit geringeren Isolationsproblemen verbunden ist;

2. die Vorrichtung hat eine extrem hohe Impulsfolge und ist betriebssicher;

3. eine schnelle Flüssigkeitsumwälzung ist nicht erforderlich, sondern nur eine allmähliche Auswechselung der Flüssigkeit, weswegen die Vorrichtung sehr kompakt gebaut werden kann;

4. die Vorrichtung erfordert keine exakte Ausrichtung der Spiegel}

5. kein Teil der Vorrichtung, außer den auf dem Markt erhältlichen Blitzlichtröhren, erfordert komplizierte Aufbau- oder Montagetechnik.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den schematischen Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel ausführlich erläutert und dargestellt ist.

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Es zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung

Pig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

Pig. 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung

Pig. 4 einen Querschnitt durch eine Küvette-Tank-Einheit und

Pig. 5 einen Querschnitt durch die Halterungen und Reflektoren.

Gemäß der Zeichnung wird ein Raum 1 für die Parblösung im wesentlichen durch zwei übliche Glasscheiben 3 und begrenzende Abstandshalter 4 gebildet. Der Raum 1 hat die Porm eines Parallel-Epipeds mit einer lichten Weite von z. B. 0,5 mm (wobei die lichte Weite von den Eigenschaften des aktiven Mittels, im Beispiel Rhodamin 6 G, abhängt), eine Länge von 70 bis 150 mm und eine Höhe von 8 bis 10 mm. An dem einen Ende wird der Raum 1 durch ein poliertes Blech 5 aus rostfreiem Stahl abgeschlossen; an dem anderen Ende durch einen halbdurchlässigen, ein Auslaßfenster bildenden Spiegel 6. Die Glasscheiben 3 können eine Dicke von 2 mm aufweisen; die durch die Abstandshalter 4 gebildeten Wandteile können ebenfalls aus Glas oder aus rostfreiem Stahl bestehen, wobei die zum Raum gerichtete Innenseite poliert ist. Ein aus rostfreiem Stahl bestehender,

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zylindrischer Tank 7 ist parallel zu dem Raum 1 angeordnet und mit diesem über Löcher 8 im Tank 7 verbunden sowie über zwei Unterbrechungen 9 in den Abstandshaltern 4, die an den Enden des Raumes 1 zwei Öffnungen bilden. Der Tank 7» in dem sich die Reserve-Farblösung befindet, ist mit den Glasscheiben 3, wie auch diese miteinander, verklebt. Als Füllung für die Apparatur genügt eine Flüssigkeitsmenge von wenigen cm , weil der Raum 1 nur eine Menge von 20 bis 50 mnr aktiven Materials enthält und dieses im Raum 1 enthaltene Material durch Foto-Dissoziation bald zersetzt wird. Zwischen dem Raum 1 und dem Reservetank 7 findet durch eine geringe Umwälzung ein allmählicher Flüssigkeitswechsel statt, der für einen Temperaturausgleich sorgt. Der Tank 7 wird auf der einen Seite durch einen Boden 7A und auf der anderen Seite durch einen Blindflansch 10 mit einer Dichtung verschlossen. Ein Rotor 12 einer im Innern des zylinderförmigen Tanks in der Nähe des Bodens 7A angeordneten Zentrifugalpumpe sorgt für eine Flüssigkeitsumwälzung im Raum 1 mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 cm pro see. Der Rotor 12 kann sich frei im Zylinder 7 drehen und wird durch eine flanschförmige Scheibe 14, die über ein Rohr 16 am Blindflansch 10 befestigt ist, an seinem Platz gehalten. Das Rohr 16 ist mit seitlich angebrachten Löchern 18 versehen. Der Rotor 12 ist über einen Magnet 19 mit einem kleinen elektrischen Motor 20 (0,1 Watt) magnetisch derart gekoppelt, daß die Bewegung durch den Boden 7A übertragen wird. Der Rotor 12

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bewirkt die Umwälzung der Flüssigkeit durch das Rohr 16 und den Raum 1, wie von den Pfeilen angedeutet. Die Pumpe 12/20 kann durch eine in den Zylinder 7 eingeführte, bewegliche Metallkugel ersetzt werden, wenn die Laser-Vorrichtung, z. B. in Verbindung mit einem Ophtalmoskop, hin- und herbewegt werden muß. Das Blech 5 aus poliertem rostfreien Stahl bildet den abschließenden Spiegel an dem einen Ende des Raumes 1, während als Spiegel an dem anderen Ende eine gewöhnliche Glasscheibe 6 mit niedriger Reflexion vorgesehen ist. Durch die Glasscheibe 6 wird das Laserlicht aus dem Hohlraum 1 nach außen abgegeben. Zwei Blitzlichtröhren 22 flankieren in Verbindung mit üblichen Reflektoren 24 aus poliertem Aluminium den Raum und "pumpen¹¹ die Laserzelle, d.h. führen die Lichtenergie hinzu.

Der aus den Teilen 3, 4, 5, 6 gebildete Raum 1, der Reservetank 7 und der Rotor 12 bilden eine gesonderte Einheit, die nicht mit weiteren Teilen verbunden ist und zur Auswechselung gegen eine andere derartige Einheit oder zur Wartung 'leicht entfernt werden kann. Halterungen dienen zur Abstützung der Küvette 1 mit dem Tank 7.

Der "Pump"vorgang wird in bekannter Weise durch Entladung eines auf eine Spannung von 6 bis 10 Kilovolt aufgeladenen Kondensators (ungefähr 0,1 Mikrofarad) bewirkt.

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Es ist hervorzuheben, daß infolge der durch die Blitzlichtröhren 22 abgegebenen Wärme ein Brechungsindex-Gradient entsteht, sodaß das aktive Material "selbstführend" und der ganze Raum 1 zu einem Hohlraum-Resonator wird. Innerhalb weiter Grenzen ist daher die abgegebene Energie von der Ausrichtung der Spiegel und von der Erwärmung des Lasers im Betrieb unabhängig.

Bei den bekannten Lasern machen demgegenüber gerade die Exaktheit der Spiegelausrichtung und die Erwärmung des Lasers den Betrieb kritisch. Infolgedessen benötigt eine erfindungsgemäße Laseranordnung keine Spiegelausrichtungsanordnung und kein Kühlsystem.

Die abgegebene Frequenz kann durch Verwendung verschiedener Farbstoffe innerhalb des sichtbaren Spektrums oder durch Verändern der Konzentration innerhalb des Fluoreszenzbandes ;jeder Farbe verändert werden. Die Emission findet innerhalb eines von 15 bis 20 Angström reichenden Bandes auf einigen eng begrenzten Linien statt.

Die Strahlung des Fotokoagulator-Wellen-Lasers kann direkt in ein an den Laser angeschlossenes Ophtalmoskop oder in eine übliche Schlitz-Lampe geführt werden. Auf diese Weise kann die Auslaßöffnung in passender Verkleinerung mit Hilfe einer veränderlichen Fokallinse auf der Netzhaut abgebildet werden.

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Die Auslaßfläche der Laserzelle hat die Abmessungen von 0,5 x 8 mm und besteht günstigerweise aus einer Trennfolie. Das Bild der Auslaßfläche wird durch eine entsprechende Beleuchtung auf der Netzhaut sichtbar gemacht. Auf diese Art und Weise entsteht ein sicheres Zielsystem, wobei an dem Ort der beobachteten Abbildung bei Laserzündung eine iotokoagulationswirkung auftritt.

Da die für die Netzhautkoagulierung benötigte Energie von Person zu Person verschieden ist und von der Größe des zu behandelnden Bereiches abhängt, muß die abgegebene Energie veränderlich sein.

Durch die Erfindung wird ein Wellen-Leiter-Laser als Energiequelle für einen Potokoagulator geschaffen und außerdem eine leicht auswechselbare kompakte Anordnung gebildet, die aus dem Parblö sungsre serve -!Tank und dem Wellen-Leiter-Raum mit den Spiegeln besteht und die von dem optischen "Pump"system unabhängig ist. Die ganze Laseranordnung ist auf diese Art und Weise aus nur zwei voneinander unabhängigen Vorrichtungsteilen zusammengesetzt : Der erste Teil besteht aus der Lampe 22 mit ihren eigenen Halterungen und den Reflektoren 24, die ebenfalls zur Halterung der Zelle beitragen, sowie dem Elektromotor 20, wenn überhaupt benötigt. Der zweite Teil besteht aus dem Farblösungs-Reservetank 7 und der mit ihm vereinigten Laser-Wellenleiter-Zelle 1, wobei dieser Teil

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in die vorgeschriebene Halterung frei eingeführt und von ihr abgenommen werden kann.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß der Tank mit der Farbzelle in einem einfachen, auch von Angelernten vornehmbaren Arbeitsgang ausgewechselt werden kann, wenn die Frequenz des abgegebenen Lichtes (grün, gelb, rot, durch die entsprechenden Färbungen erzeugbar) geändert oder der die Färbflüssigkeit führende Teil bei Beschädigungen oder Verschmutzungen ersetzt werden soll.

- ANSPRÜCHE - 11 -

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Claims (1)

1. ANSPRÜCHE

   1. Fotokoagulator für die Anwendung in der Augenheilkunde gekennzeichnet durch die Verwendung eines Wellen-Leiter-Farblösung-Laser als Quelle für die koagulierende Strahlung.

   Fotokoagulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser-Strahlungsquelle in einer Zusammenstellung einen ein Gehäuse (26) mit Blitzlichtröhren (22) und Reflektoren (24) "bildenden Teil und einen in dem Gehäuse (26) ersetzbar angeordneten Teil umfaßt, welcher aus

   einer länglichen Wellen-Ieiter-Raum-Zelle (1), die zwischen den beiden Blitzlichtröhren (22) einschiebbar ist, mit zwei zueinander parallelen und nahe beieinander angeordneten, durchsichtigen Scheiben (3),

   einem mit den Enden der Raumzelle (1) verbundenen Reservefarblösungsbehälter (7) und einerr Lösungsumwäl zungs einrichtung (12,19,20) besteht.

   3. Fotokoagulator nach einem der Vorhergegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumzelle (1) aus zwei durchsichtigen, glasähnlichen, mit Abstandshaltern (4) verbundenen Scheiben (3) und aus Endplatten (5, 6)

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   besteht, von denen die eine (5) reflektierend und die andere (6), den Auslaß bildend, nur teilweise reflektierend ist, und daß die Zelle (1) mit einem rohrförmigen Tank (7) dicht verklebt ist, wobei Durchgänge (8, 9) in dem Tank (7) und in den Abstandshaltern (4) Tank (7) und Zelle (1) mit einander verbinden.

   4. Fotokoagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die beiden durchsichtigen Scheiben (3) gebildete Raumzelle (1) zwischen den beiden Blitzlichtröhren (22) und den mit ihnen verbundenen, symmetrisch angeordneten Reflektoren (24) untergebracht ist, wobei die Reflektoren (24) zusammen mit mit ihnen verbundenen Halterungen (26) auch ein Gehäuse für den rohrförmigen Tank (7) bilden.

   5. Potokoagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälζeinrichtung einen von der Außenseite des rohrförmigen Tanks (7) her durch dessen Wand (7A) vermittels einer Magnet-Kupplung (19) zu betätigenden Rotor (12) umfaßt, wobei in dem Tank (7) ein Zirkulationsdurchgang (16, 18) mit einer zentrierenden Scheibe (14) vorgesehen ist.

   6. Fotokoagulator nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzeinrichtung ein in dem länglichen Tank (7) rollbewegliches Teil, vorzugsweise eine in den rohrförmigen Tank (7) eingepaßte Kugel, umfaßt.

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