DE2910760A1 - Laser-skalpell - Google Patents

Laser-skalpell

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DE2910760A1 DE19792910760 DE2910760A DE2910760A1 DE 2910760 A1 DE2910760 A1 DE 2910760A1 DE 19792910760 DE19792910760 DE 19792910760 DE 2910760 A DE2910760 A DE 2910760A DE 2910760 A1 DE2910760 A1 DE 2910760A1
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Description

Laser-Skalpell
Die Erfindung bezieht sich auf ein Laser-Skalpell, mit dem zugleich sowohl die Diagnose als auch die Behandlung einer Tumor-Stelle ermöglicht ist.
Beim chirurgischen Entfernen eines bösartigen Tumors ist der Chirurg bestrebt, den Tumor vollständig zu beseitigen. Selbst wenn ein ganz kleiner Teil des bösartigen Tumors zurückgelassen wird, regeneriert sich der Tumor aus diesem Überbleibsel und wird zu einem anderen Körperteil übertragen. Die Diagnose bzw. Untersuchung der Tumor-Stelle oder seiner Ränder wurde bisher von dem Chirurgen empirisch durch Berührung oder Sichtbeobachtung vorgenommen. Es war jedoch außerordentlich schwierig, das Problem eines Zurückbleibens eines Teils des Tumors völlig zu lösen.
Andererseits wurde zur Behandlung von Tumoren ein Laser-Skalpell in der Weise angewandt, daß ein C02-Laserstrahl, ein Yttrium-Aluminium-Granat- bzw. YAG-Laserstrahl oder dergleichen auf einem Punkt konzentriert wurde, der Tumor mit Photo-
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nen in hoher. Leistungsdichte beschossen wurde und damit der Tumor verbrannt und verdampft wurde. Ein derartiger Laserstrahl für einen chirurgischen Eingriff ist jedoch für den Menschen unsichtbar, so daß seine unveränderte Anwendung gefährlich ist. Dementsprechend wurde ein Verfahren angewandt, bei dem der Brennpunkt oder die Umgebung des Brennpunkts des Laserstrahls mit Führungslicht bestrahlt wurde, so daß der Chirurg den Brennpunkt bestimmen konnte und damit ein störungsfreier Eingriff gewährleistet war.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laser-Skalpell zu schaffen, das gleichzeitig sowohl eine Operation als auch eine Diagnose eines Tumors dadurch ermöglicht, daß das Führungslicht zusätzlich zu seiner Anzeige-Funktion eine Funktion zur Erfassung der Tumorstelle bzw. -Lage erhält.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemaß als Führungslicht sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 39 5 bis 4 20 nm verwendet, und zwar insbesondere ein Krypton-Laserstrahl oder ein von einer Quecksilberlampe projizierter Strahl. Durch intravenöse Einspritzung an der Tumorstelle des Körpers, die dem chirurgischen Eingriff oder der Diagnose zu unterziehen ist, werden andererseits vorher Hämatoporphyrin-Derivate mit folgender Formel aufgebaut:
H1C(HO)HC CH1
1 " A
\'C~f y-CMOHlCH,
HOOCH1CH1C CH1CH1COOH
Diese Derivate sprechen auf das vorstehend bestimmte sichtbare Licht an und rufen Rot-Fluoreszenz an der Tumorstelle hervor. Als Ergebnis kann der Chirurg aufgrund dieser Rot-Fluoreszenz die Tumorlage ermitteln und den Tumor vollkommen entfernen, ohne irgendeine Spur von ihm zu hinterlas-
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sen.
Ferner soll mit der Erfindung ein Laser-Skalpell geschaffen werden, das sichtbares Licht mit einer Wellenlänge in dem Bereich von 395 bis 420 nm als Führungslicht für den Eingriffs-Laserstrahl abgibt und das an dem Spitzenteil eines Manipulators bzw. einer Handsonde des Skalpells mit einem Strahlungsdetektor ausgestattet ist, der auf den Laserstrahl-Brennpunkt und seine Umgebung gerichtet ist. Auf diesen Strahlungsdetektor fällt die Strahlung, die von der Tumorstelle an dem Laserstrahl-Brennpunkt und der Umgebung desselben abgegeben wird. Zuvor werden durch intravenöse Injektion Radioisotope wie Ga-Citrat, Co-Bleomycin oder dergleichen an der Tumorstelle angesammelt.
Weiterhin soll mit der Erfindung ein Laser-Skalpell geschaffen werden, bei dem sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 395 bis 420 nm als Führungslicht für den Eingriffs-Laserstrahl abgestrahlt wird und das mit einem Paßansatz versehen ist, der an dem Spitzenteil eines Manipulators bzw. einer Handsonde so angesetzt ist, daß er sich in der Strahl-Fortpflanzungsrichtung erstreckt. Dieser Paßansatz hält den Abstand zwischen der Spitze der Handsonde und der bestrahlten Fläche konstant, wobei durch das Innere des Spitzenteils des Ansatzstücks eine durchgehende Öffnung ausgebildet wird, die mit der Außenwand in Verbindung steht, so daß mittels einer Absaugvorrichtung der bei einem chirurgischen Eingriff erzeugte Rauch nach außen ab-
JU geführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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] das den Brennpunkt und die Umgebung des Brennpunkts des Laserstrahls für den chirurgischen Eingriff anzeigt. Da das Licht einer Quecksilberlampe natürliches Licht ist, ist gewöhnlich ein Filter notwendig, sichtbares Licht im Bereich von 395 bis 4 20 nm auszusondern.
In Fig. 1, die ein Ausführungsbeispiel des Skalpells zeigt, tritt ein Laserstrahl für chirurgische Eingriffe, der mittels eines Eingriffsstrahl -Oszillators erzeugt wird, über einen Strahlenverschluß 2 und ein Mischfilter in einen Manipulator bzw. eine Handsonde 4 des Skalpells ein. Zugleich wird sichtbares Licht, das von einer Lichtquelle 5 abgestrahlt wird und an der Oberfläche des Mischfilters 3 reflektiert wird, koaxial zusammen mit dem Eingriffs-Laserstrahl geführt und zusammen mit diesem mittels einer Linse 6 gesammelt, die in der Handsonde 4 eingebaut ist. Das sichtbare Licht und der Laserstrahl werden von der Spitze der Handsonde abgegeben und bestrahlen den Körper in der Weise, daß der Brennpunkt des Eingriffs-Laser-Strahls mit demjenigen des sichtbaren Lichts übereinstimmt. Dadurch kann der Chirurg die Konvergenz-Lage des Laser-Strahls für den chirurgischen Eingriff erfassen.
Kürzliche Untersuchungen haben ergeben, daß sich durch intravenöse Injektion dem lebenden Körper zugeführte Hämatoporphyrin-Derivate in krebsbefallenen Zellen, jedoch nicht in normalen Zellen ansammeln, und zwar insbesondere in großen Mengen in Herden wie Lungenkarzinomen. Diese Derivate werden durch das sichtbare Licht mit der Wellenlänge im Bereich von 395 bis 420 nm erregt und ergeben eine Rot-Fluoreszenz im Bereich von 62 5 bis 700 nm.
Es wurde festgestellt, daß bei Bestrahlung des Tumors, an dem die Hämatoporphyrin-Derivate angesammelt sind, mit dem sichtbaren Licht und insbesondere mit den Krypton-Laserstrahlen oder dem von einer Quecksilberlampe abgege-
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' Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Laser-Skalpells,-bei welchem ein Laser-Strahl für chirurgische Eingriffe und Führungslicht koaxial miteinander geführt werden.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Laser-Skalpells, bei dem an der Spitze einer Handsonde ein
Strahlungsdetektor angebracht ist. 10
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Handsonde gemäß Fig. 2.
Fig. 4 (A), (B) und (C) sind Schnittansichten, die unterschiedliche Formen von Spitzen des Strah
lungsdetektors zeigen.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Paßansatzes bei einer Ausführungsform des Laser-Skalpells.
Fig. 6 sind perspektivische Ansichten, die abgewandelte Ausführungsbeispiele für den Paßansatz zeigen.
Ein wichtiges Merkmal des Laser-Skalpells liegt darin j daß als Führungslicht sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 395 bis 4 20 nm, nämlich insbesondere ein Krypton-Laserstrahl oder ein Lichtstrahl verwendet wird, der von einer Quecksilberlampe abgegeben bzw.
projiziert wird.
Obgleich ein Krypton-Laser auf unterschiedlichen Wellenlängen im Bereich von Ultraviolett bis Infrarot schwingt, werden bei dem Skalpell im einzelnen die drei Violett-Wellenlängen 415,4 nm, 413,1 nm und 406,7 nm verwendet. Diese Strahlen werden als Führungslicht verwendet,
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benen Licht die Rot-Fluoreszenz an der bestrahlten Stelle sichtbar ist.
Aus diesem Grund haben diese sichtbaren Lichtstrahlen nicht nur die Wirkung von Führungslicht, das die Sichtbeobachtung der Konvergenz-steile des Laserstrahls für den chirurgischen Eingriff ermöglicht, sondern ermöglichen es auch, eine Diagnose der Lage des Tumors vorzunehmen. Diese Idee liegt dem Laser-Skalpell zugrunde.
Während die Tumorstelle durch das sichtbare Licht als
Führungslicht beobachtet werden kann, projiziert durch Einschalten beispielsweise eines Tretschalters oder dergleichen das Laser-Skalpell den Eingriffs-Laserstrahl auf die Stelle des Tumors, wodurch damit die notwendige Behandlung erfolgt. Da dieser Eingriff von der Oberfläche des Körpers her wiederholt werden kann, ist es möglich, die Tumorstelle völlig zu beseitigen.
Die auf der Bestrahlung mit dem sichtbaren Licht beruhende Rot-Fluoreszenz kann nicht nur nach Sicht, sondern auch mit anderen Einrichtungen erfaßt werden. Beispielsweise kann unter Verwendung eines Filters, das nur Rotlicht durchläßt, das Licht in der Weise erfaßt werden, daß es in ein elektrisches Signal für eine elektrische Erfassung umgesetzt wird.
Die Fig. 2 zeigt den Spitzenteil einer Handsonde eines Laser-Skalpells, das zusätzlich mit einem Strahlungsdetektor für die Erfassung der von der Tumorstelle abgegebenen Strahlung ausgestattet ist, um damit die Stelle bzw. Lage zu ermitteln. Eine Hülse 11 dieser Handsonde hat eine konische bzw. verjüngte Spitze; sowohl der Laserstrahl für den chirurgischen Eingriff als auch das Führungslicht werden an einem Brennpunkt 12 und in der Umgebung
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desselben konvergiert. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist ein Strahlungsdetektor 13 des Skalpells zu dem Brennpunkt 12 hin mit Hilfe einer Mehrzahl von Kollimatoren ausgerichtet, die an der Außenseite der Handsonde angebracht sind. Die Hüllen dieser Kollimatoren werden zweckdienlich aus Materialien hergestellt, die den Durchgang der Strahlung verhindern, und zwar insbesondere aus Metallen wie Blei, Gold oder Wolfram, in die zur Erzielung einer geeigneten Härte einige Prozent Antimon oder Wismut eingelagert sind, oder Quecksilber, das in einem Glasgefäß eingeschlossen ist. Aus diesen Materialien wird ein möglichst leichtes Material gewählt, damit das Skalpell leicht vom Chirurgen gehandhabt werden kann. In die Hülle ist ein eutektischer Kristall 14 wie NaI(Tl) so unter Abdichtung eingeschlossen, daß er im Ansprechen auf über eine Öffnung 13a an der Spitze des Detektors einfallende radioaktive Strahlen Licht abgibt. Neben diesem Kristall ist ein fotoelektrisches Wandlerelement 15 zur Umsetzung des abgegebenen Lichts in ein elektrisches Signal eingebettet, das mittels eines Verstärkers verstärkt und zur Erfassung über einen nicht gezeigten Lautsprecher in einen hörbaren Ton umgesetzt wird. Anstelle des fotoelektrischen Wandlerelements kann ein Fotovervielfacher verwendet werden.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3 sind mehrere Radioaktiv-Strahlungsdetektoren auf übliche Weise an der Spitze der Handsonde angebracht und sammeln die von der Tumorstelle abgegebene Strahlung, die eine vorbestimmte Fläche mit dem Brennpunkt des Laserstrahls als Mitte einnimmt.
wenn diese Detektoren so ausgebildet sind, daß der Lautsprecher nicht betätigt wird, wenn nur ein Teil der Detektoren auf die Strahlung anspricht, jedoch betätigt wird, wenn alle Detektoren ansprechen, kann der Brennpunkt des Laserstrahls sofort direkt über die Tumorstelle gebracht werden, was eine optimale Ausrichtung des Skalpells an der
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Bestrahlungsfläche ermöglicht.
Anstelle des vorstehend genannten akustischen Verfahrens zur Erfassung der Tumorstelle kann diese durch bildliche oder grafische Darstellung erfaßt werden. D.h., es ist möglich, durch geeignete Kombination von Detektoren, Fotovervielfachern, Lagezählungs-Schaltungen oder dergleichen die Stelle als Bild an einer Kathodenstrahlröhre sichtbar zu machen oder die Lage der Stelle im Schnitt als grafische Darstellung an der Kathodenstrahlröhre anzuzeigen.
Als nächstes wird die radioaktive Abstrahlung von der Tumorstelle erläutert. Es ist bekannt, daß bei intravenöser Einspritzung von Radioisotopen bzw. radioaktiven
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Isotopen wie Ga-Citrat oder Co-Bleomycin in einen lebenden Organismus eine Ansammlung auftritt, die besonders am Ort eines bösartigen Lymph-Tumors oder eines Lungen-Karzinoms beträchtlich ist. Dementsprechend kann durch Erfassung der bei Ansammlung der Isotopen aufgrund der intravenösen Injektion abgegebenen Strahlung der Ort eines Tumors festgestellt werden und in Verbindung mit Verwendung des Führungslichts zuverlässiger diagnostiziert werden. Daher kann ein gleichzeitig auszuführender chirurgischer Eingriff verbessert angepaßt vorgenommen werden.
Hinsichtlich des Spitzenteils des Detektors, auf den die Strahlung einfällt, besteht keine besondere Einschränkung auf die bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verwendete und in Fig. 4 (A) gezeigte gerade Ausführung. Es kann nämlich auch eine Plan-Ausführung gemäß der Darstellung in Fig. 4 (B) oder eine konische Ausführung gemäß der Darstellung in Fig. 4 (C) verwendet werden. Diese Ausführungen bzw. Arten werden in geeigneter Weise entsprechend der Art der Tumore, den Ausmaßen der Stellen, der erforderlichen Empfindlichkeit oder ähnlicher Faktoren
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gewählt.
Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Laser-Skalpells, das mit einem besonderen Adapter bzw» Paßansatz 21 an der Spitze eines Manipulators bzw. einer Handsonde 22 versehen ist. Dieser Paßansatz 21 ist in die Spitze der Handsonde 22 so eingesetzt, daß er sich in der Fortpflanzungsrichtung eines Laserstrahls 23 erstreckt und die Handsonde 22 in einer vorbestimmten Höhe über einer Bestrahlungsfläche 24 hält. Der ganze Ansatz oder zumindest ein Spitzenteil 21 a desselben ist aus isolierendem Material gebildet, wobei der Spitzenteil 21a abgerundet ist, um ein Verschieben an der Bestrahlungsfläche 24 zu erleichtern.
An der Innenwand des Paßansatzes 21 ist eine Rauch-Abzugsöffnung 25 ausgebildet, während an der Außenwand eine Rauchabgabeöffnung 26 ausgebildet ist. Diese beiden Öffnungen sind miteinander über eine Durchgangsbohrung 27 verbunden. Nötigenfalls können auch zwei oder mehr Durchgangsöffnungen 27 gebildet sein. Von der Rauchabgabeöffnung weg herausragend ist ein Nasenabschnitt 28 zum Anschluß an eine Zwangs-Absaugvorrichtung über einen Gummischlauch ausgebildet.
üblicherweise wird die Höhe des Paßansatzes so gewählt, daß die Handsonde auf einem Niveau gehalten ist, bei dem der Brennpunkt der Strahlen mit der Oberfläche des lebenden Organs bzw. Körpers übereinstimmt. Falls entsprechend der Erfordernis bei dem Eingriff der Fall einer unscharfen Einstellung notwendig wird, bei der der Brennpunkt etwas oberhalb oder etwas innerhalb des lebenden Organs liegt, kann die Handsonde so aufgebaut sein, daß sie in ihrer Höhe wahlweise einstellbar ist. Mit diesem Ansatz ist es möglich, mittels der an den Nasenabschnitt angeschlossenen Absaugvorrichtung den durch das Verbrennen und
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Verdampfen des lebenden Gewebes in großen Mengen erzeugten Rauch schnell und zuverlässig abzuführen, so daß an dem Laser-Skalpell kein übel riechender Rauch auftritt, der sonst die Sicht der Chirurgen beeinträchtigen würde und von diesem eingeatmet werden würde.
Die Fig. 6 zeigt Ansätze mit jeweils unterschiedlichen Formen. Die Fig. 6 (a) zeigt einen Ansatz in Stabform, die Fig. 6 (b) einen Ansatz,dessen Spitze in Spatelform abgebogen ist, und die Fig. 6 (c) zeigt einen Ansatz, der zwei Durchgangsbohrungen aufweist.
Mit der Erfindung ist ein Laser-Skalpell beschrieben, bei dem ein Krypton-Laserstrahl oder ein von einer Quecksilberlampe abgegebener Lichtstrahl mit einer Wellenlänge im Bereich von 395 bis 420 nm als Führungslicht verwendet wird, das an dem Brennpunkt oder in der Umgebung des Brennpunkts eines Laserstrahls für chirurgische Eingriffe oder Operationen konvergiert wird, um damit den Brennpunkt des Laserstrahls zu markieren; das Laser-Skalpell ist an seinem Manipulator bzw. seiner Handsonde mit mindestens einem Strahlungsdetektor ausgestattet, der die Erfassung von Hämatoporphyrin oder radioaktiven Isotopen, die zuvor an der Stelle eines Tumors angesammelt wurden, an dem Brennpunkt oder in der Umgebung desselben und damit die Erfassung der Tumor-Lage bei der Bestrahlung mit dem Laserstrahl für den chirurgischen Eingriff ermöglicht; das Laser-Skalpell ermöglicht es, zugleich sowohl eine Diagnose als auch eine Behandlung des Tumors auszuführen.
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Claims (2)

  1. TDJt |Λ Patentanwälte:
    IEDTKE - DÜHLING - ΓνΙΝι^Ε Dipl.-Ing. H.Tiedtke
    Gr\ ■ Dipl.-Chem. G. Bühling
    RUPE - KELLMANN Dipl.-lng.R.Kinne
    2910760 Dipl.-Ing. R Grupe
    fe V Dipl.-Ing. B. Pellmann
    Bavarian ng 4, Postfach 20 8000 München 2
    Tel.: 0 89-53 96 53
    Telex: 5-24 845 tipat.
    cable: Germaniapatent Münche
    19. März 1979 B 9529 / case MOC-G
    Patentansprüche
    Laser-Skalpell, bei dem auf einen Brennpunkt oder die Umgebung des Brennpunkts eines Laserstrahls für chirurgische Eingriffe Führungslicht gestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungslicht sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 395 bis 4 20 nm ist.
    2. Laser-Skalpell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sichtbare Licht durch einen Krypton-Laserstrahl gebildet ist.
    3. Laser-Skalpell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sichtbare Licht von einer Quecksilberlampe her projiziertes Licht ist.
    4. Laser-Skalpell nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand (11) einer Handsonde (4) in Vorwärts-Ausrichtung auf den Brennpunkt (12) des Laserstrahls für die chirurgischen Eingriffe mindestens ein Strahlungsdetektor (13) angebracht ist.
    5. Laser-Skalpell nach einem der vorangehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spitze einer Handsonde (22) ein Paßansatz (21) mit einer vorbestimmten
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    • 5 .ti- H,ink (Mn γι Mmh, Kt-, 'Λ t ■'■ η ■ Ί [)rc",!lnpr Rink iMijnrhonl KIo 3Μ98Φ1 Postscheck (München) Ktc 670-43-B04
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    1 Höhe und einer durchgehenden öffnung (25 bis 27) zum Absaugen von abgegebenem Rauch angesetzt ist.
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DE2910760A 1978-10-12 1979-03-19 Operationssatz für einen chirurgischen Eingriff Expired DE2910760C2 (de)

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