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Ophthalmologische Lasereinrichtung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Medizintechnik, insbesondere
auf Geräte zur Behandlung der Augenerkrankungen,und zwar aufeine ophthalmologische
Lasereinrichtunq gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und soll zur
Behandlung von Glaukom, Katarakt und einigen anderen Krankheiten des Sehorgans eingesetzt
werden.
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In letzter Zeit finden in der Ophthalmologie Einrichtungen immer breitere
Anwendung, deren biologische Einwirkung auf das zu
behandelnde Organ
auf der Benutzung einer Laserstrahlung beruht, welche eine blutfreie, berührungslose,
mikroskopisch genaue, streng dosierte, keine Anästhesie erfordernde Einwirkung auf
Gewebe und Medien des Augapfels ermöglicht.
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Gegenwärtig sind in der Ausnutzung der ophthalmologischen Lasereinrichtungen
zur Behandlung von Augenerkrankungen zwei sich grundsätzlich unterscheidende Hauptrichtungen
herausgebildet worden. Die erste Hauptrichtung ist durch das Bewirken einer Laserkoagulation
der verschiedenen Gewebe und Medien des Augapfels charakterisiert. Die zu diesen
Zwecken vorgesehenen ophthalmologischen Lasereinrichtungen werden als Laserophthalmokoagulatoren
bezeichnet und benutzen als Strahlungsquelle kontinuierlich strahlende Laser, überwiegend
Argon- bzw. Kryptonlaser oder Impulslaser mit freier Impulserzeugung#(z.B'. Urheberschein
der UdSSR 937 318/26-25 vom 8.1.1965). Der klinische Effekt bei Einrichtungen dieser
Bauart wird durch die Wärmewirkung der Strahlung dieser genannten Laser erreicht,
durch welche das bestrahlte Gewebe koaguliert.
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Die zweite Hauptrichtung in der Ausnutzung der ophthalmologischen
Lasereinrichtungen unterscheidet sich von der ersteren grundsätzlich und ist durch
die Benutzung des Laserstrahls zur Bildung von Löchern, Trennung unterschiedlicher
Abschnitte der Augengewebe und dgl. charakterisiert. Dieser Effekt wird durch die
Benutzung eines gütemodulierten Lasers, d.h. durch sogenannten Riesenimpulsbetrieb,
erreicht. Die Wirkung der Laserstrahlung dieser Art kann nicht mit dem Begriff "Koagulation"
oder "Anbrennen" bezeichnet werden, da sie nicht auf Wärmeeffekten der Laserstrahlung,
sondern auf durch eine vielmals größere, im Laserimpuls entwickelte Strahlungsleistung
hervorgerufenen Effekten beruht.
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Die ophthalmologischen Lasereinrichtungen der zweiten Art werden gegenwärtig
hauptsächlich zur Glaukombehandlung angewandt (US-PS 3 884 236).
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Jede ophthalmologische Lasereinrichtung umfaßt folgende Hauptbaugruppen:
den eigentlichen Laser, dessen Strahl auf einen zur Behandlung vorgesehenen Augenabschnitt
des Patienten gerichtet wird, eine Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung zur vorläufigen
Beleuchtung und Aussonderung des Operationsfeldes während des genauen Ablenkens
des Laserstrahlbündels auf den gewählten Bestrahlungsabschnitt des Auges, ein Mikroskop
zur Beobachtung des Operationsfeldes und der Stellung eines Markierungszeichens,
das den Fokussierungspunkt des Hauptlaserstrahles bezeichnet, ein Zuführungs- und
Fokussierungssystem des Laserstrahles, ein Aufhellungssystem, durch welches ein
Markierungszeichen zur Ablenkung des Laserstrahles auf den gewählten Augenabschnitt
des Patienten erzeugt wird.
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So ist beispielsweise eine in der US-Patentschrift 3 828 788, herausgegeben
M.M. Krasnow als Erfinder, beschriebene ophthalmologische Lasereinrichtung bekannt.
In einer bekannten Lasereinrichtung <US-PS 3 828 788) sind außer den genannten
Bauelementen im Aufhellungssystem ein zusätzlicher, Markierungszeichen auf dem Operationsfeld
erzeugender, kontinuierlich strahlender Helium-Neon-Laser und ein spezielles optisches
Element zum Vereinigen dieses zusätzlichen Laserstrahles mit dem Hauptlaserstrahl
vorgesehen. Beide genannten Laser sind miteinander starr zu einer auf einer eigenen
Unterlagen angeordneten Einheit verbunden, während ~die Spaltauflic1itb#l#üci#-tungsvorrichtung
gesondert montiert ist und deren Lichtstrahl unter einem Winkel zur optischen Achse
des Laserstrahles gerichtet ist. Das optische System zur Zuführung des Laserstrahls
zu dem Operationsfeld ist mit dem System zur mikroskopischen
Beobachtung
durch die Befestigung des Fokussierungselementes unmittelbar auf dem Mikroskop#rper
starr verbunden.
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Einer der Hauptnachteile dieser Konstruktion besteht darin, daß das
Fokussierungselement mit dem Mikroskopkörper starr verbunden ist und vor dem Objektiv
des letzteren liegt. Durch diese Befestigung wird einerseits jede Möglichkeit ausgeschlossen,
die Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung in eine gegenüberliegende Stellung in bezug
auf die vertikale Symmetrieebene zu verstellen, was offensichtliche Unbequemlichkeiten
für den Operateur bei Behandlung unterschiedlicher peripherischer Abschnitte des
Augapfels, insbesondere bei einer hintereinanderfolgenden Behandlung an beiden Augen
des Patienten mit sich bringt. Darüber hinaus kann aus demselben Grunde keine Spalteauflichtbeleuchtung
längs der Beobachtungsachse durchgeführt werden, was in ganzer Reihe von klinischen
Fällen erforderlich ist.
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Andererseits gibt die starre Verbindung des Fokussierungselementes
mit dem Mikroobjektiv dem Operateur keine Möglichkeit, mit dem Laserstrahl unter
verschiedenen Winkeln zur optischen Beobachtungsachse einzuwirken, was die wirksame
Anwendung der Lasereinrichtung in den Fällen verhindert, in denen die Lasereinwirkung
unter gleichzeitiger Beobachtung im optischen Schnitt ausgeübt werden muß.
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Ein anderer Nachteil dieser Lasereinrichtung ist die Benutzung eines
zusätzlichen Lasers, da dadurch der Aufbau der Einrichtung wesentlich kompliziert
wird und deren Kosten ansteigt. Außerdem verursachen die getrennte Anordnung der
Lasereinheit und der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung sowie die notwendige Vereinigung
von zwei Laserstrahlen eine unerläßliche Verlängerung des optischen Weges des Hauptlaserstrahles,
eine Vergrößerung
von dessen Apertur infolge der Strahlungsdivergenz,
eine Erhöhung der Aberation des optischen Systems und als Folge Strahlungsverluste
und eine Verminderung der Strahlungsstromdichte im Fokussierungspunkt.
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Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die Wirksamkeit der Lasereinwirkung
durch Abkürzung des optischen Weges des Hauptlaserstrahls und demzufolge durch Verminderung
der Laserstrahlungsverluste und Steigerung der Strahlungsstromdichte im Fokussierungspunkt
zu erhöhen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine ophthalmologische
Lasereinrichtung zu entwickeln, in welcher alle Bewegungsfreiheitsgrade bei der
Handhabung des Mikro Sko, des Hauptlaserstrahls und der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung
vollkommen beibehalten sind.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung
gelöst.
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Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß durch die starre
Befestigung aller Bauelemente der Lasereinheit in einem an der Tragstütze des Mikroskops
angelenkten Gehäuse die Möglichkeit besteht, dem Operateur sämtliche Freiheiten
bei der Handhabung des Hauptlasers gegenüber dem Gerät zur mikroskopischen Beobachtung
einzuräumen und außerdem ein aus der kleinstmöglichen Anzahl an optischen Elementen,
und zwar aus einem Dreh- und Fokussierungselement bestehendes ZuführungssysLem für
den LasersLrahl zum OperaLionsfeld zu schaffen, was eine Herabsetzung der Strahlungsverluste
auf dem optischen Wege infolge einer Verminderung der Zahl von reflektierenden Oberflächen
und eine Herabsetzung der abberation des Fokussierungselementes ergibt. Durch die
Vereinigung der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung und des lichtdurchlassenden
Elements
mit Markierungszeichen wird eine zusätzliche Lichtquelle
zur Erzeugung des Markierungszeichens auf dem Bestrahlungsobjekt vermieden und die
Anwendung einer Weißlichtquelle, die sowohl die Spaltauflichtbeleuchtung des Bestrahlungsobjektes
und die Erzeugung eines Markierungszeichens als auch die Ablenkung des Hauptlaserstrahls
ermöglicht.
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Zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands ergeben sich
aus den übrigen Ansprüchen. So ist z.B. zur Erzeugung des Markierungszeichens in
der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung zweckmäßigerweise ein lichtdurchlässiges
Element mit Markierungszeichen vorgesehen, deren Abbildung auf dem Operationsfeld
einen Fokussierungspunkt des Laserstrahls bezeichnet. Eine derartige Ausführungsform
ermöglicht die Durchführung der Ablenkung des Laserstrahls auf den gewünschten Punkt
des Operationsfeldes auf einfachste Weise.
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Obwohl an sich die Elemente im optischen System an verschiedenen Stellen
der ophthalmologischen Lasereinrichtung angeordnet werden können, ist es am zweckmäßigsten,
diese Elemente am Gehäuse der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung zu befestigen.
Bei dieser Ausbildung wird konstruktionsmäßig die einfachste technische Lösung bei
der kleinstmöglichen Abmessung der Quelle des Arbeitslaserstrahls und der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung
für das Operationsfeld zusammen mit dem Ablenksystem des Laserstrahls erreicht.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und
der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der in schematischer Darstellung die
erfindungsgemäße ophthalmologische Lasereinrichtung teilweise geschnitten dargestellt
ist.
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Danach umfaßt die ophthalmologische Lasereinrichtung ein Gerät zur
mikroskopischen Beobachtung 1, das auf einer Tragstütze 2
befestigt
und zur Beobachtung des Operationsfeldes 3 des Patienten vorgesehen ist, einen Laser
4 mit einem das Zuführen und Fokussieren des Laserstrahls am Operationsfeld 3 bewirkenden
optischen System 5 und eine Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung 6 mit einem Ablenkelement
7 zur Laserlichtzuführung zu dem Operationsfeld.
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Der Laser 4 wird durch einen üblichen gütemodulierten Laser, beispielsweise
einen Rubinlaser, gebildet.
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Die Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung 6 weist einen Gehäusemantel
auf, in welchem längs einer gemeinsamen optischen Achse 8 eine Lichtquelle 9, beispielsweise
eine Glühlampe mit Jodziklus, eine Linse 10, in welcher ein Parallelstrahlbündel
aus dem Lichtstrahl der Lichtquelle 9 erzeugt wird, zwei Spaltblenden 11 und ein
Objektiv 12 hintereinander angeordnet sind, das aus Bikonvex- und Plankonkavlinse
zusammengestellt ist.
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Dieser Aufbau der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung ist an sich
bekannt. Jedoch besteht eine Besonderheit der Auflicht-, beleuchtungsvorrichtung
erfindungsgemäß darin, daß zwischen den Spaltblenden ein Graufilter 13 mit einem
Transmissionsgrad etwa 10 % eingebaut ist, in dessen Mittelteil ein Bereich mit
einem Transmissionsgrad von nahe 100 % und einem Durchmesser etwa 0,2 mm vorgesehen
ist. Dieses optische Element mit Markierungszeichen kann nach mehreren verschiedenen
Verfahren hergestellt werden. Es kann beispielsweise durch eine Platte mit einem
Transmissionsgrad von etwa 100 % gebildet sein, während das Markierungszeichen als
Farbüberzug aufgetragen ist.
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Auf diese Weise wird in der Mitte des Operationsfeldes.3 ein Gebiet
mit einem Durchmesser von etwa 0,2 mm mit entweder größerer oder geringerer Beleuchtungsstärke
erzeugt, was dem
Operateur die Möglichkeit gibt, die Stelle der
Laserapplikation zu wählen und dorthin den Laserstrahl zu lenken.
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Der Laser 4 und die Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung 6 sind in
einem Gehäuse 14 untergebracht und miteinander durch Befestigungsteile 15 auf einer
Stütze 16 starr verbunden, die an den Anschlußstellen des Gehäuses 14 starr angeschlossen
ist. Im Oberteil des Gehäuses 14 sind öffnungen 17 vorgesehen, durch welche der
Strahl des Lasers 4 und der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung 6 aus dem Gehäuse
austritt. Das Gehäuse 14 ist an der Tragstütze des Mikroskops 1 angelenkt. Diese
Gelenkverbindung ist schematisch mit der Linie 18 angedeutet, was alle erforderlichen
Freiheitsgrade bei der Handhabung des Laserstrahls und der Beleuchtungsvorrichtung
in bezug auf das Mikroskop und das Operationsfeld ermöglicht. Dazu muß die Gelenkachse
in der Fokalebene sowohl des optischen Systems 5 und des Mikroskops 1 als auch der
Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung 6 liegen.
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An der Gehäusewand ist ferner ein Halter 19 starr befestigt, der das
oben erwähnte Lichtablenkelement 7 trägt (z.B. einen Aluminiumspiegel) , das mit
einer Justieranordnung zur Durchführung der Justierdrehungen um die Achse 8 der
Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung, wie mit dem Pfeil 20 angedeutet, und senkrecht
zu dieser, wie dies der Zeiger 21 angibt, versehen ist. Die Auflichtbeleuchtungsvorrichtung
6 ist im Gehäuse 14 derart montiert, daß deren optische Achse 8 gegen den Mittelteil
des Ablenkelementes 7 gerichtet ist und nach der Ablenkung in einer Ebene mit der
optischen Achse 22 des Mikroskopes 1 liegt.
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An dem Halter 19 sind ferner Elemente 23 und 24 des Systems 5 zur
Zuführung und Fokussierung des Laserstrahls zum Operationsfeld 3 befestigt. Dabei
ist das Drehelement 23 mit einer Justieranordnung zur Justierverstellung um die
Achse 25 und
längs der Achse 26 des Laserstrahls versehen. Zur
Erhöhung der Standfestigkeit des Drehelementes 23 gegen die intensive Laserstrahlung
ist dieser in Form eines Prismas ausgeführt, bei dem die entsprechenden Winkel an
den reflektierenden Oberflächen zur Reduzierung der Laserstrahlverluste auf ein
Minimum derart gewählt sind, daß der einfallende und hindurchgetretene Strahl senkrecht
zu den Prismaflächen verlaufen.
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Der Laser 4 und die Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung sind im Gehäuse
14 derart untergebracht, daß deren optische Achsen in einer Ebene liegen und miteinander
einen Winkel zwischen Oo und 150 bilden. Diese Grenzen zwischen den optischen Achsen
der genannten Baugruppen sind deshalb gegeben, weil bei einer Vergrößerung des genannten
Winkelbereichs sich auch die Abmessungen des ganzen Gehäuses 14 vergrößeren.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung ist wie folgt.
Zunächst wird die Justierung des Geräts durch Verstellung des Prismas 23 längs der
Linsenachse 24 (in Richtung 26) und Drehung um diese Achse in Senkrechtrichtung
durchgeführt, bis die Achse des durch das Prisma 23 hindurchgegangenen Laserstrahls
mit der Linsenachs 24 zusammenfällt. Hiernach wird die Linse 24 längs ihrer optischen
Achse verschoben, bis der Fokussierungspunkt des Laserstrahls mit der Ebene der
Abbildung der Spaltblenden zusammenfällt. Durch eine nachfolgende Drehung des Spiegels
7, wie dies die Zeiger 20 und 21 andeuten, wird auch eine Kongruenz des Fokussierungspunktes
des Laserstrahls mit der Abbildung des Markierungszeichens erreicht.
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Im Verlauf einer mikroskopischen Untersuchung des Auges eines Patienten
wird durch eine Verstellung der Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtung längs der Richtungen
27, 28 und durch eine Drehung um die Achse 18 der Bereich ausgewählt, auf den der
Laserstrahl einwirken soll. Das Ausrichten des Laserstrahls
erfolgt
mittels Einstellen des Lichtzeichens des Aufhellungssystems mit Hilfe der genannten
Verstellungen 27, 28 und 18 mit dem gewählten Applikationsbereich, wobei selbsttätig
das Applikationsobjekt in der Fokalebene des Objektivs der mikroskopischen Beobachtung
zu liegen kommt, was der größten Schärfe der Abbildung des Beobachtungsobjektes
und des Markierungszeichens entspricht. Nach dem Ausrichten des Geräts gegen die
Stelle der Laserstrahlapplikation wird der Laser angeschaltet, wodurch auf das Applikationsobjekt
der Laserstrahl mit vorgeschriebenen Kenndaten einwirkt, welche vom Ophthalmologen
mit Hilfe eines als Bestandteil in der Speiseanordnung der Lasereinrichtung vorgesehenen
Steueranordnung gewählt werden können.
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Einer der Vorteile der Erfindung liegt in der Benutzung vorhandener
Spaltauflichtbeleuchtungsvorrichtungen, in welchen durch wenige Abänderungen das
oben beschriebene System aufgebaut werden kann. Diese Abänderungen umfassen die
Einführung des Markierungszeichens und die Anordnung im Gehäuse der Auflichtbeleuchtungsvorrichtung
des Laserstrahls, was praktisch ohne weiteres erreicht werden kann, da dieses Gehäuse
genügend Raum bietet. Die Herstellung der Elemente des optischen Systems ist einfach.
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Die erfindungsgemäße Lasereinrichtung erweitert den Anwendungsbereich
im klinischen Bereich. Sie ist neben den normalen Anwendungsbereichen zusätzlich
in einer ganzen Reihe von klinischen Fällen nützlich, bei welchen die Laserstrahleinwirkung
unter gleichzeitiger Beobachtung im optischen Schnitt vorgenommen werden muß, auch
weiin die Laserstrahleillwirkuny unter einem großen Winkel zu der Beobachtungsachse
bzw. auf peripherische Abschnitte des Augapfels und dgl. ausgeübt werden muß. Da
durch die Anwendung des erfindungsgemäßen optischen Systems mit der kleinstmöglichen
Anzahl an optischen Elementen zur Zuführung
des Laserstrahls zu
dem Operationsfeld die Möglichkeit besteht, die Laserstrahlungsstromdichte im Bereich
des Fokussierpunkts am Bestrahlungsobjekt wesentlich zu steigern und den Durchmesser
des Bilds des gebündelten Laserstrahls zu verkleinern, ist die erfindungsgemäße
Lasereinrichtung außer zur Behandlung von Glaukomen auch zur Heilung von Katarakten
und einiger anderer Erkrankungen des Sehorgans anwendbar, d.h. auch in den Fällen,
in denen der Einsatz anderer Anordnungen infolge einer nicht ausreichenden Leistungsdichte
des gebündelten Laserstrahls und einer zu großen Abmessung des Brennpunks des Hauptlaserstrahls
mit Komplikationen verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Lasereinrichtung gibt die Möglichkeit, im Vergleich
mit anderen Anordnungen, die Vorteile des optischen Systems der Lasereinrichtung,
die einen kleineren Brennpunktdurchmesser für den gebündelten Laserstrahl ergibt,
für eine Erhöhung der klinischen Wirksamkeit der Laserstrahleinwirkung und eine
Vergrößerung der Zuverlässigkeit der klinischen Ausnutzung der Lasereinrichtung
einzusetzen, welche durch die Anwendung des im optischen System und in der mechanischen
Konstruktion keine beweglichen Glieder aufweisenden Ablenksystems zur Zuführung
des Laserstrahls zu dem Operationsfeld erreicht werden.
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