DE2910760C2 - Operationssatz für einen chirurgischen Eingriff - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch

b) ein Mittel, enthaltend eine im Gewebe selektiv ablagerbare und durch das Führungslicht zu Fluoreszenz anregbare Substanz.

2. Operationssatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des Führungslichtes im Bereich von 395 bis 420 nm liegt.

3. Operationssatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle für das Führungslicht ein Krypton-Laserist.

4. Operationssatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle für das Führungslicht eine Quecksilberlampe ist.

5. Operationssatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz Hämatoporphyrin-Derivate enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Operationssatz der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein derartiger Operationssatz ist beispielsweise aus der DE-OS 2145 921 bekannt. Das hieraus bekannte Laser-Skalpell eignet sich insbesondere zur Entfernung von Tumoren, wobei der Schneide- bzw. Leistungsstrahl, beispielsweise eines CO2- oder eines Yttrium-Aluminium-Granat-(YAG-)Lasers auf den Tumor fokussiert wird. Hierdurch wird der Tumor mit Photonen hoher Leistungsdichte beschossen und damit verbrannt und verdampft. Der Leistungs-Laserstrahl hat jedoch den Nachteil, daß er unsichtbar und dessen Fokus deshalb schwer feststellbar ist. Andererseits ist der Chirurg stets bestrebt, nur krankes, nicht jedoch auch gesundes Gewebe zu zerstören. Zur Lösung vorstehenden Problemes ist es aus der gattungsgemäßen DE-OS 21 45 921 bekannt, in den Leistungsstrahl ein sichtbares Führungslicht derart einzukoppeln, daß es kollinear mit dem Leistungstrahl im Laser-Skalpell geführt wird und insbesondere außerhalb des Laserskalpells auf denselben Punkt wie der Leistungsstrahl fokussiert wird.

Hierdurch kann der Chirurg stets den für den Eingriff des Leistungsstrahls am Gewebe vorgesehenen Ort vorbestimmen. Er wird dadurch in die Lage versetzt, vor einem Einschalten des Leistungsstrahls festzustellen, ob dieser gesundes oder krankes Gewebe zerstören würde. Da sich der Chirurg lediglich am vom Gewebe reflektierten Anteil des Führungslichtes orientieren kann, bleiben ihm mit dem bloßen Auge nicht als pathologisch einstufbare Gewebe- bzw. Zellkomplexe als solche verborgen.

Im übrigen ist es allgemein bekannt, daß pathologisches Gewebe häufig selektiv eine bestimmte Substanz, meistens Radioisotope aufnehmen. Durch geeignete Anregung können in derartigen Substanzen Fluoreszenzerscheinungen hervorgerufen werden.

Aus der DE-OS 25 05 774 ist ein optisches Laser-Mikroskopgerät zum Laserbeschuß mikroskopischer Probenbereiche bekannt, bei welchem ebenfalls in den Strahlengang eines Leistungslasers der Strahl eines im sichtbaren Wellenlängenbereich strahlenden Lasers als Führungslicht eingekoppelt wird. Durch diese Maßnahme wird eine rasche, leicht bedienbare, jederzeit kontrollierbare und bei Störungen leicht wiederherstellbare Justierung des Leistungslaserstrahls ermöglicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Operationssatz derart weiterzuentwickeln, daß mit dessen Hilfe während der Operation die erkrankten Gewebezellen von den gesunden noch besser und leichter unterscheidbar sind.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß der Chirurg zur Differenzierung zwischen gesundem und krankem Gewebe nicht allein auf das Reflexionsiicht angewiesen ist, sondern darüber hinaus anhand des Fluoreszenzlichtes entscheiden kann, ob das Führungslicht und damit der Leistungsstrahl nach seinem Einschalten auf gesundes oder krankes Gewebe gerichtet ist. Denn mittels selektiver Ablagerungen eines Mittels im kranken Gewebe und anschließender Anregung dieses Mittels zur Strahlenabgsbe kann die Differenzierung zwischen krankem und gesundem Gewebe soweit gesteigert werden, daß noch Gewebekomplexe mit 10 Zellen erfaßbar sind. Hierdurch wird aber ein beachtlicher Fortschritt, der in der Regel über Leben und Tod entscheidet, erzielt. Denn beim chirurgischen Entfernen eines bösartigen Tumors ist der Chirurg stets bestrebt, den Tumor vollständig zu beseitigen — gleichwohl aber hierbei gesundes Gewebe möglichst nicht zu zerstören. Selbst wenn ein ganz kleiner Teil eines bösartigen Tumors zurückgelassen wird, regeneriert sich der Tumor aus diesem Überbleibsel und wird häufig zu anderen Körperteilen übertragen (Metastasenbildung). Bilden sich aber Metastasen, so wird das Problem der vollständigen Entfernung bösartiger Tumore noch potenziert, da es der Chirurg nun nicht mehr mit der Entfernung eines einzigen Tumors, sondern vieler Tumoren zu tun hat, sich das Problem übrigbleibender pathologischer Zellverbände also gleich mehrfach stellt.

Aus dem Konferenzbericht: »Conference on Laser and Elektrooptical Systems« 7-9 Februar 1978 OSA/ IEEE, San Diego, Calif., entsprechend der Literaturstel-Ie: »Krebsfrüherkennung mit der Kombination Bronchoskop-Glasfaserkabel-Laser« in »laser + elektro-optik« 2, Juni 1978, ist bereits bekannt, die Lage von Lungen- und/oder Bronchientumoren dadurch im Körper eines Menschen zu orten, daß dem Körper Hämatoporphyrin-Derivate zugeführt werden. Diese Derivate lagern sich selektiv in Krebszellen ab. Im Anschluß hieran werden die Lungen oder die Bronchien mittels eines Bronchoskops untersucht, bei dem über eine Faseroptik Licht im Wellenlängenbereich von 350 nm bis 420 nm in den zu untersuchenden Bereich eingestrahlt wird. Als Lichtquellen können hierbei eine Quecksilberlampe oder ein Kryptonlaser verwendet werden, der Licht mit den Wellenlängen 406,7 nm, 413,1 nm und 414,4 nm abgibt. Die Hämatoporphyrin-Derivate sind selektiv mittels Lichtes im vorgegebenen WeUenlängenbereich anregbar. Diese Anregung führt zu einer im Rotbereich (625—700 nm) liegenden Emission von Rot-Fluoreszenzlicht. Die bekannten

Maßnahmen betreffen aber lediglich ein Diagnoseverfahren ohne irgendeinen Hinweis auf die Anwendung der in diesem Diagnoseverfahren ausgenutzten Erkenntnisse auf eine Weiterbildung eines Laserskalpells.

Die Vereinigung der aus der DE-OS 21 45 921 und den letztgenannten Literaturstellen bekannten Merkmale zum erfindungsgemäßen Operat'r-nssatz gibt dem Chirurgen ein Therapiemittel in die Hand, mit welchem er die Vorteile eines Laserskalpells mit den Vorteilen der Prinzipien eines äußerst präzisen Diagnoseverfahrens bereit.· während der Operation nutzen kann. Ein bisweilen aus Sicherheitsgründen durchgeführtes Entfernen von noch gesundem Gewebe wird hierdurch vermieden, zumindest aber auf ein Minimum beschränkt. Gleichzeitig wird die das Leben des Patienten bedrohende Gefahr eines Zurücklassens kranker Gewebezellen ebenfalls vermieden.

Bevorzugte Ausbildungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 5 dargestellt. Die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 haben den Vorteil, daß auf medizinisch bereits bekannte, sich in pathologischem Gewebe selektiv ablagerbare Substanzen zurückgegriffen werden und damit deren Nebenwirkung abgeschätzt werden kann. Gleiches gilt für die Verwendung des Kryptonlasers (Anspruch 3) und des der Quecksilberlampe (Anspruch 4) als Führungslichtquellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematisch dargestellten Zeichnungen noch näher erläutert.

F i g. 1 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des einen Bestandteiles des Operationssatzes, nämlich des Laser-Skalpells, bei welchem der Leistungsstrahl für chirurgische Eingriffe und das Führungslicht koaxial miteinander geführt werden.

F i g. 2 ist eine Schnittansicht eines Laser-Skalpells, bei dem an der Spitze einer Handsonde ein Strahlungsdetektor angebracht ist.

F i g. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Handsonde gemäß Fig. 2.

Fig.4(A), (B) und (C) sind Schnittansichten, die unterschiedliche Formen von Spitzen des Strahlungsdetektors zeigen.

Gemäß F i g. 1 tritt der für den chirurgischen Eingriff vorgesehene Leistungs-, Schneid- oder Eingriffs-Laserstrahl des Skalpells, der mittels eines Eingriffsstrahl-Oszillators 1 erzeugt wird, über einen Strahlenverschluß 2 und ein Mischfilier 3 in einen Manipulator bzw. eine Handsonde 4 des Skalpells ein. Zugleich wird sichtbares Licht, das von einer Lichtquelle 5 abgestrahlt 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 Führungslicht und der Leistungs-Laserstrahl werden von der Spitze der Handsonde 4 abgegeben und bestrahlen den Körper in der Weise, daß der Brennpunkt des Eingriffs-Laserstrahls mit demjenigen des Führungslichts übereinstimmt. Dadurch kann der Chirurg die Konvergenz- go Lage des Leistungs-Laserstrahls für den chirurgischen Eingrifferfassen.

Als Führungslicht wird sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 395 bis 420 nm verwendet, nämlich insbesondere ein Krypton-Laserstrahl oder ein Lichtstrahl, der von einer Quecksilberlampe abgegeben bzw. projiziert wird.

Obgleich ein Krypton-Laser auf unterschiedlichen Wellenlängen im Bereich von Ultraviolett bis Infrarot schwingt, werden bei dam Skalpell im einzelnen die drei Violett-Wellenlängen 415,4 nm, 413,1 nm und 406,7 nm verwendet. Diese Strahlen werden als Führungslicht verwendet, das den Brennpunkt u.-id die Umgebung des Brennpunkts des Eingriffs-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 420 nm auszusondern.

Durch intravenöse Injektion dem lebenden Körper zugeführte Hämatoporphyrin-Derivate sammeln sich in krebsbefallenen Zellen, jedoch nicht in normalen Zellen an, und zwar insbesondere in großen Mengen in Herden wie Lungenkarzinomen. Diese Derivate werden durch Licht im Bereich von 395 bis 420 nm angeregt und ergeben eine Rot-Fluoreszenz im Bereich von 625 bis 700 nm.

Wird nun bei einer operativen Entfernung derart vorbehandelter Krebszellen mittels eines Laser-Skalpells als Führungsücht Licht im Bereich von 395 bis 420 nm verwendet, dann hat es nicht nur die Wirkung von Führungsücht, das die Sichtbeobachtung der Konvergenz-Stelle des Leistungs-Laserstrahls für den chirurgischen Eingriff ermöglicht, sondern es ermöglicht gleichzeitig auch eine Diagnose der genauen Lage des Tumors während des Eingriffs. Diese Idee liegt dem beanspruchten Open tionssatz zugrunde.

Während die Tumorstelle durch das sichtbare Licht als Führungslicht beobachtet werden kann, projiziert durch Einschalten, beispielsweise eines Tretschalters oder dergleichen, aas Laser-Skalpell den Eingriffs-Laserstrahl auf die Stelle des Tumors, wodurch damit die notwendige Behandlung erfolgt. Da diener 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 der Hämatoporphyrin-Derivate 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 mittels eines Strahlendetektors in ein elektrisches Signal für eine elektrische Erfassung umgesetzt wird.

Die Fig. 2 zeigt den Spitzenteil einer Handsonde 4 eines Laser-Skalpells, das zusätzlich mit einem derartigen Strahlungsdetektor ausgestattet ist. Eine Hülse 11 dieser Handsonde 4 hat eine konische bzw. verjüngte Spitze; sowohl der Leistungs-Laserstrahl für den chirurgischen Eingriff als auch das Führungsücht werden an einem Brennpunkt 12 und in der Umgebung desselben konvergiert. Gemäß der Darstellung in F i g. 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 4 angebracht sind. Im Strahlungsdetektor 13 ist ein fotoelektrisches Wandlerelement 14, 15 zur Umsetzung des 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 14, 15 kann ein Fotovervielfacher verwendet werden.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 sind mehrere Strahlungsdetektoren 13 auf übliche Weise an der Spitze der Handsonde 4 angebracht und sammeln die von der Tumorstelle abgegebene Strahlung, die eine vorbestimmte Fläche mit dem Brennpunkt des Laser-

Strahls 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 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.

Hinsichtlich des Spitzenteils des Strahlungsdetektors 13, 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 gewählt.

Mit der Erfindung ist ein Laser-Skalpell beschrieben, bei dem ein Krypton-Laserstrahl oder ein von einer Quecksilberlampe abgegebener Führungsstrahl mit einer Wellenlänge im Bereich von 395 bis 420 nm verwendet wird, der an dem Brennpunkt oder in der Umgebung des Brennpunkts eines Leistungs-Laserstrahls für chirurgische Eingriffe oder Operationen konvergiert wird, um damit den Brennpunkt des Leislungs-Laserslrahls zu markieren; das Laser-Skalpell ist an seinem Manipulator bzw. seiner Handsonde 4 mil mindestens einem Strahlungsdetektor 13 ausgestattet, der die Erfassung von Hämatoporphyrin-Derivaten, die zuvor an der Stelle eines Tumors angesammelt wurden, an dem Brennpunkt oder in der Umgebung desselben und damit die Erfassung der Tumor-Lage durch Bestrahlung mit dem Führungslicht während des chirurgischen Eingriffs ermöglicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Operationssatz für einen chirurgischen Eingriff an einem eine fluoreszierende Substanz selektiv aufnehmenden Gewebe mit

a) einem Laser-Skalpell, dessen Leistungsstrahl-Brennpunktsbereich Führungslicht zugestrahlt wird.