DE3107504A1

DE3107504A1 - Strahlungs-koagulator

Info

Publication number: DE3107504A1
Application number: DE19813107504
Authority: DE
Inventors: Vincent 8000 München Jaeger; Albert Dipl.-Phys. Kreitmair; Günther Dipl.-Phys. Dr. 8022 Grünwald Nath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-27
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE3107504C2

Description

Strahlungs-Koagulator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungs-Koagulator mit einer elektrischen Glühwendel als Strahlungsquelle und einer Strahlungsaustrittsanordnung, welche einen von der Wärmestrahlung durchsetzten Gewebeandruckkörper aus einem kristallinen dielektrischen, für die Strahlung transparenten Material enthält, der eine Andruckfläche zum Andrücken an lebendes Körpergewebe bildet.
Ein solcher Koagulator ist aus der DE-OS 27 17 421 bekannt.
Er eignet sich sehr gut zur Stillung von schwächeren Blutungen. Es ist jedoch erwünscht, stärkere Blutungen stillen zu können und die Haftung des Gewebeandruckkörpers am Gewebe noch weiter zu verringern. Ferner soll er auch zur Stillung von Blutungen von sehr weichem und empfindlichem Gewebe, wie Lebergewebe, geeignet sein. Es ist ferner für gewisse Zwecke, z.B. die Verödung von Blutgefäßen, die unter der Oberfläche der Haut verlaufen, erwünscht, die Wärmeentwicklung in der an der Andruckfläche anliegenden Haut und der sich an dieser unmittelbar anschließenden Gewebeschicht relativ klein zu halten, so daß die Koagulation erst in einem gewissen Abstand von der Hautoberfläche wirksam wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungs-Koagulator der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß eine übermäßige Wärmeentwicklung an der Oberfläche des mit dem Gewebeandruckkörper berührten Gewebes vermieden und die Haftung des Gewebes an der Gewebeandruckfläche weiter verringert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Strahlungs-Koagulator mit einer elektrischen Glühwendel als Wärmestmhlungsguelle und einer Strahlungsaustrittsanordnung, welche einen von der Wärmestrahlung durchsetzten Gewebeandruckkörper aus einem kristallinen dielektrischen, für die Strahlung transparenten Material enthält, der eine Andruckfläche zum Andrücken an Körpergewebe bildet, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlungsleistungsdichte an der Gewebeandruckfläche höchstens 150 W/cm2 vorzugsweise höchstens 100 W/cm2 beträgt und daß die Dicke des Gewebeandruckkörpers,'vonderGewebeandruckfläche in senkrechter Richtung gerechnet, im Mittel mindestens 4 mm beträgt.
Das Wärmeableitvermögen der Strahlungsaustrittsanordnung einschließlich des Gewebeandruckkörpers ist vorteilhafterweise so groß, daß beim Hindurchtreten der koagulierenden Strahlung der Gewebeandruckkörper an der Andruckfläche innerhalb von 2 Sekunden um höchstens 500 erwärmt wird, während die Andruckfläche an typischem, lebendem Körpergewebe, wie Muskelgewebe, anliegt. Der Temperaturanstieg soll während der Behandlungszeit insbesondere nicht so groß sein, daß das an der Andruckfläche anliegende Gewebe ganz austrocknet und insbesondere soll das Gewebe nicht karbonisiert werden.
Dadurch, daß der Gewebeandruckkörper infolge der erfindungsgemäßen Bemessung relativ zur Strahlungsleistungsdichte ein hohes Wärmeaufnahmevermögen hat, tritt an der Andruckfläche während des Koagulationsvorganges ein wesentlich langsamerer und gleichmäßigerer Temperaturanstieg auf als bei den bekannten Strahlungs-Koagulatoren, so daß sich eine tiefere Koagulationszone ohne karbonisierte, das Eindringen der Strahlung verhindernde Oberflächenschicht und dadurch eine überraschende Verbesserung der Blutungsstillung und Verringerung der Haftung des Gewebes an der Gewebeandruckfläche ergibt. Wenn der Gewebeandruckkörper keine freiliegenden scharfen, schneidenden Kanten aufweist, was vorzugsweise der Fall ist, kann auch empfindliches Gewebe, wie Lebergewebe, ohne Gefahr von Verletzungen (Schnitten) koaguliert werden. Außerdem kann bei entsprechender Wahl des Wellenlängenbereichs der Strahlung und der an der Gewebeandruckfläche herrschenden Leistungsdichte erreicht werden, daß eine übermäßige Veränderung der Gewebeoberfläche, an die der Gewebeandruckkörper angelegt wird, nicht eintritt und die Koagulation stattdessen erst in einer gewissen Tiefe im Gewebe wirksam wird.
Das hohe und schnelle Wärmeaufnahmevermögen wird vorteilhafterweise durch eine hohe Wärmekapazität und ein hohes Wärmeleitvermögen des Gewebeandruckkörpers erreicht. Es kann jedoch auch eine Anordnung zur Ableitung der Wärme von der Gewebeandruckfläche, also eine Art von Kühlkörper oder eine Kühlvorrichtung vorgesehen sein. Der Gewebeandruckkörper wirkt also in vorteilhafter Weise als schnelle wirkende "Wärmesenke", d.h. er leitet Wärme schnell aus dem an die Andruckfläche angrenzenden Gewebebereich ab, so daß das anliegende Gewebe nicht zu stark erhitzt wird. Durch die Abrundung der Kanten des Gewebeandruckkörpers werden Verletzungen (Schnitte) und eine übermäßige Strahlungskonzentration an den Kanten, die zu einem verstärkten Anhaften von Gewebe führen kann, vermieden.
Das Material des Andruckkörpers soll bei 20 0c einen Temperaturwiderstand haben, wobei bedeuten: c spezifische Wärme [Jg1K c spezifische Wärme tJg K p Dichte [g cm # Wärmeleitfähigkeit [J cm-1s-1K-1][J -2 Vorzugsweise ist RT< 10 s cm . Für Saphir ist der Temperaturwiderstand etwa 7 s cm 2 bei 200C.
Aufgrund der eingangs genannten Bemessung der mittleren Dicke d des Andruckkörpers ergibt sich eine bevorzugte flächenbezogene Wärmekapazität r des Andruckkörpers (Wärmekapazität des Andruckkörpers pro Flächeneinheit der Andruckfläche) von r = c ~ p ~ d > 0,4 J cm K Der Gewebeandruckkörper besteht selbstverständlich aus einem Material, das für die die Koagulation bewirkende inkohärente Strahlung durchlässig, also vorzugsweise transparent, mindestens jedoch durchscheinend ist. Wenn die Gefahr einer Blendung besteht, kann die untere Grenze des Srahlungsbereiches in vorteilhafter Weise etwa 0,6 bis 0,7 pm betragen.
Für den Gewebeandruckkörper besonders geeignete Materialien sind, in der folgenden Reihenfolge, Saphir-Einkristalle, MgO, BeO, monokristalliner Quarz, ferner eventuell auch TiO2, SrTiO3 und ZrO2.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, dabei werden auch noch weitere Ausgestaltungen und Vorteile des Strahlungs-Koagulators gemäß der Erfindung zur Sprache kommen.
Es zeigen: Figur 1 einen Axialschnitt einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Figur 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1; Figur 3 eine Draufsicht III-III auf die Strahlunssaustrittsanordnung des Koagulators gemäß Fig. 2; Figur 4 und 5 Axialschnitte zweier weiterer A#sführungsformen der Erfindung; Figur 4a den Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Eindringtiefe; Figur 6 und 7 Seitenansichten weiterer Ausführungsformen von Strahlungsaustrittsanordnungen für Strahlungs-Koagulatoren gemäß der Erfindung; Figur 7a den Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Eindringtiefe; und Figur 8 eine vorteilhafte Schaltungsanordnung für einen Strahlungskoasulator.
Der in Fig. 1 im Axialschnitt dargestellte, im wesentlichen zylindrische, stabförmige Strahlunqskoagulator stellt die derzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.Er enthält einen als Griff dienenden Körper in Form eines dickwandigen Rohres 10, das vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl besteht. Im vorderen Ende des Rohres 10 ist durch Ausdrehen o. dgl. ein ellipsoidförmiger Reflektor 12 gebildet, dessen Oberfläche hochpoliert und vorzugsweise vergoldet ist. Im Reflektor 12 befindet sich eine als Wärmestrahlungsquelle dienende Glühlampe 14, insbesondere eine Wolfram-Halogen-Niedervoltlampe, die vom Reflektor 12 eng umschlossen wird. Der Abstand zwischen dem Lampenkolben und dem Reflektor beträgt vorzugsweise höchstens 5 mm, vorzugsweise etwa 2 mm. Die Glühlampe ist über eine Anschlußleitung 16, die in der Mittelbohrung des Rohres 10 verläuft, mit einer Anschlußleitung 18 verbunden, die vorzugsweise flüssigkeits- und dampfdicht in das abgerundete, hintere Ende des Rohres 10 ein#es#tzt ist.
Das Rohr 10 hat in einem vorderen Teil 10a einen etwa kleineren Durchmesser, so daß ein dünnwandiges Rohr 20 aufgesteckt werden kann, das z.B. aus nicht-rostendem Stahl besteht und so bemessen ist, daß seine Außenseite mit der Außenseite des hinteren Teiles 10b des Rohres 10 im wesentlichen fluchtet.
In das vordere Ende des Rohres 20 ist ein Gewebeandruckkörper 22 eingesetzt, der aus einem zylindrischen Stück Saphir-Einkristall besteht. Der Gewebeandruckkörper 22 ist mittels einer Schicht 24 aus einem gegen höhere Temperaturen beständigen Silikonkleber mit dem Rohr 20 verklebt. Die zylindrische Außenfläche 22a des Gewebeandruckkörpers 22 ist hochpoliert, so daß der Gewebeandruckkörper wie ein kurzer Lichtleiter wirken kann. Die vordere, ringförmige Kante 22b des Gewebeandruckkörpers ist abgerundet (der Rundungsradius kann z.B. 0,5 mm betragen) so daß keine Gefahr besteht, daß empfindliches Gewebe durch die Kante der durch die Stirnseite gebildeten Gewebeandruckfläche 22c verletzt wird.
Die Silikonkleberschicht 24 stört die Lichtleiterfunktion nicht, da ihr Brechungsindex unter dem des Saphirs liegt.
Der Teil 10a des Rohres 10 ist mit einer Ringnut versehen, die eine 0-Ringdichtung 26 aufnimmt. Durch diese 0-Ringdichtung, die Silikonkleberschicht 24 und die Abdichtung der Einführung des Kabels 18 am hinteren Ende des Rohres 10 ist gewährleistet, daß der in Fig. 1 dargestellte Koagulator dampfautoklaviert werden kann, ohne daß die Gefahr eines Eindringens von Dampf in das Innere und damit die Gefahr einer Beschädigung des Reflektors 12 oder anderer innerer Teile des Koagulators besteht.
Auf die der Glühlampe 14 zugewandte Strahlungseintritt#sfläche des Gewebeandruckkörpers 22 kann ein dielektrisches Dünnschichtfilter 28 aufgedampft sein, das die untere Grenze des durchgelassenen Spektralbereiches auf z.B. 600 nm beschränkt, um die Blendwirkung der austretenden Strahlung zu verringern. Außerdem oder zusätzlich kann der den Gewebeandruckkörper 22 bildende Saphir in bekannter Weise mit Chromionen dotiert sein, so daß er eine rote Farbe annimmt, durch die die Blendwirkung ebenfalls reduziert wird.
Außerdem wird man bei einem Strahlungs-Koagulator der in Figur 1 dargestellten Art das aus dem Rohr 20 herausragende Stück des Gewebeandruckkörpers 22 möglichst kurz machen, insbesondere kürzer als 10 mm, vorzugsweise kürzer als 3 mm, insbesondere etwa 1mm.
Bei Verwendung einer Glühlampe 14 mit einer Nennleistung von 250 W haben das vordere Ende des Reflektors 12 und der Gewebeandruckkörper 22 vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 16 mm. Bei einem Durchmesser des zylindrischen Gewebeandruckkörpers von 12 mm bzw. 25 mm werden zweckmäßigerweise Glühlampen mit einer Nennleistung von 150 W bzw. 400 W verwendet.
Die sich bei einer Koagulation ergebende Temperaturverteilung entspricht der, die unten anhand von Fig. 7 beschrieben wird.
Der in Figur 2 dargestellte Koagulator unterscheidet sich von dem gemäß Figur 1 in zweierlei Hinsicht. Erstens ist das Rohr 10' geknickt, der Knickwinkel a liegt vorzugsweise zwischen etwa 900 und 1500. Zweitens hat der Gewebeandruckkörper 22' ein keilförmig zulaufendes Ende, um die Koagulation in Geweberissen, z.B. die Unfallverletzungen der Leber, zu erleichtern. Alle freiliegenden Kanten des keilförmigen Gewebeandruckkörpers 22' sind jedoch abgerundet, so daß sie nicht als Schneide wirken und keine Verletzungen verursachen können.
Das Rohr 20' kann mit einer äußeren Riffelung (nicht dargestellt) versehen sein, um ein Drehen zu erleichtern, so daß die Orientierung der geraden Vorderkante 22'd des Keiles bezüglich des Rohres 10' geändert werden-kann.
Der Gewebeandruckkörper 22' hat hier also zwei Gewebeandruckflächen 22'c. Die zylindrischen Teile 22'a der Seitenflächen sind wieder hochpoliert. Der Keilwinkel des Gewebeandruckkörpers 22' kann z.B. zwischen 40 und 900 liegen, er beträgt vorzugsweise etwa 600. Er darf selbstverständlich nicht so klein sein, daß die Strahlung durch Totalreflexion am Austreten gehindert wird.
Bei den Koagulatoren gemäß Figur 1 und 2 ist die Lampe 14 vorzugsweise in nahem Abstand von der Lichteintrittsfläche des Gewebeandruckkörpers anseordnet, ohne diese jedoch zu berühren. Der Abstand kann z.B. 1 bis 2 mm betragen.
Das anhand von Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel kann dadurch abgewandelt werden, daß anstelle eines geknickten Rohres 10' ein stabförmiger Körper verwendet wird, der einen biegsamen Keil enthält, so daß der Winkel a nach Wunsch eingestellt werden kann. Der biegsame Keil kann z.B. aus einem Wellrohrschlauch bestehen.
Eine weitere Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele besteht darin, einen Gewebeandruckkörper zu verwenden, der die Form eines zylindrischen Stabes hat, dessen eineStirnfläche, die als Lichteintrittsfläche wirkt, senkrecht zur Achse verläuft, während die andere Stirnfläche, die als Gewebeandrucksfläche dient, schräg zur Achse verläuft. Der Winkel, den diese schräge Fläche mit der Achse bildet, darf wieder nicht so groß sein, daß ein.
Strahlungsaustritt durch Totalreflexion behindert wird.
Alle freiliegenden Kanten sind auch hier wieder abgerundet, so daß sie keine Verletzung verursachen können. Der Andruckkörper kann auch die Form eines schiefen Zylinders haben, d.h. einer Platte mit schräg zur mittleren Strahlungsrichtung verlaufenden, parallelen Strahlungseintritts- und Austrittsfläche.
Man kann schließlich auch einen Gewebeandruckkörper in Form eines Prismas mit zwei in einem Winkel von 900 zueinander liegenden Flächen, von denen die eine als Lichteintrittsfläche und die andere als Gewebeandruckfläche dient, und einer schrägen Fläche, an der das durch die Lichteintrittsfläche eingetretene Licht zur Gewebedruckfläche reflektiert wird, verwenden.
Der in Figur 4 dargestellte Strahlungs-Koagulator kann im Prinzip so aufgebaut sein, wie es anhand von Fig. 1 der De-OS 27 17 421 beschrieben ist. Er enthält eine Wärmestrahlungsquelle in Form einer Wofram-Halogen-Niedervoltlampe 114 mit einem Reflektor 112 in Form eines Aluminium-Hohlspiegels.
Anstelle des Aluminiumreflektors könnte auch ein Reflektor mit einer reflektierenden Goldschicht oder ein dielektrischer Dünnschicht-Reflektor verwendet werden, der im Wellenlängenbereicht'zwischen etwa 0,6 und 1,4 Am selektiv reflektiert.
Der Koagulator gemäß Fig. 4 enthält fernen einen starren Lichtleiter 121 in Form eines im Querschnitt kreisförmigen Quarzstabes, der von einem, dünnen Metallrohr 120 umgeben ist. Der Reflektor 112 reflektiert die Wärmestrahlung von der Glühlampe 114 in ein Lichteintrittsende des Lichtleiters 121. Am Lichtaustrittsende des Lichtleiters ist ein Gewebeandruckkörpers 122 angeordnet, z.B. ein zylindrischer Stab aus klarem, monokristallinem Saphir, der eine optisch polierte Seitenfläche 122a und den gleichen Durchmesser wie der stabförmige Lichtleiter 121 hat und dessen Fortsetzung bildet. Das dem Lichtleiter 121 abgewandte Ende des Gewebeandruckkörpers 122 bildet eine Andruckfläche 122c, die hochpoliert und kratzerfrei ist. Der vordere Rand des Gewebeandruckkörpers ist abgerundet, damit er nicht in das Gewebe 125 einschneidet.
Im bekannten Falle soll der Gewebeandruckkörper ein möglichst dünnes Plättchen sein, das nur den Zweck hat, eine haftungsarme Gewebeandruckfläche zu bilden. Im vorliegenden Falle hat der Gewebeandruckkörper zusätzlich die Aufgabe, eine übermäßige Erwärmung der Oberfläche eines an der Gewebeandruckfläche 122c anliegenden Gewebes 125 zu verhindern. Dies wird bei dem Koagulator gemäß Fig. 4 dadurch erreicht, daß der Gewebeandruckkörper 122 eine verhältnismäßig große Länge L und einen ausreichenden Querschnitt haben soll. Die Länge L ist vorzugsweise größer als 3 bis 4 mm, vorteilhafterweise mindestens 6 mm, insbesondere 10 mm und mehr. Der Gewebeandruckkörper kann einen Durchmesser zwischen 4 und 10 mm haben.
Für die Verödung von tieferliegendem Gewebe bei Verwendung einer Lampe 114 mit einer Nennleistung von z.B. 150 W und einer Länge des Lichtleiters 121 von etwa 10 bis 20 cm ist etwa 6 mm ein zweckmäßiger Wert des Durchmessers.
Der Gewebeandruckkörper hat infolge seiner Bemessung eine so hohe Wärmekapazität, daß er sich bei einem Behandlungszyklus, der normalerweise etwa 2 s beträgt, nicht so stark erwärmt, daß die-Gewebeoberfläche in unerwünschter Weise verändert wird.
Der Temperaturanstieg an der Gewebeandruckfläche 122c soll während einer Behandlungsperiode von 2 s zweckmäßigerweise höchstens 500C vorteilhafterweise höchstens 300C oder noch besser höchstens 200C betragen, wenn der Koagulator zur Verödung von tiefliegenden Blutgefäßen verwendet werden soll.
Mit einerStrahlung im Wellenlängenbereich von 0,6 bis 1,4 ßm; die in der Hauptsache erst im Inneren des Gewebes absorbiert wird, ergibt sich ein Verlauf der Temperatur T in Abhängigkeit von der Eindringtiefe d, wie er durch die Kurve 127 in Fig. 4a dargestellt ist. In einem Bereich 129 im Inneren des Gewebes steigt die Temperatur während der Bestrahlungsdauer von beispielsw#eise 15 s so weit an, daß dort eine Koagulation und Gewebeverödung stattfindet, also z.B. auf Temperaturen bis zu etwa 80 oder 900C. In einem an die Andruckfläche 122c angrenzenden Bereich bis zu einer Tiefe d1 wird durch die Kühlwirkung des an das Gewebe angepreßten Andruckkörpers 122 die für die Koagulation erforderliche Temperatur nicht erreicht. Ab einer Tiefe d2 ist die Strahlung so weit abgeschwächt, daß die Koagulationstemperatur ebenfalls nicht mehr erreicht wird.
Der Strahlungskoagulator gemäß Fig. 5 enthält ähnlich wie der e3el)uß Figur 4 eine Wolfrarr#HalogenGlühlane 214, einen Reflektor 212, einen Lichtleitstab 221 und einen Gewebeandruckkörper 222 mit einer Andruckfläche 222c. Zwischen der Lampe 214 und dem Lichteintrittsende des Lichtleitstabes 221 befindet sich ein optisches Filter 215, das die Form einer Küvette hat, in dem sich eine wässrige Lösung eines roten Farbstoffes befindet. Eine zweckmäßige Alternative ist ein dielektrisches Dünnschichtfilter mit einer entsprechenden Durchlaßcharakteristik. Durch das Filter 215 werden die k#urzwelligen Strahlungsanteile einschließlich der Uv-Strahlung sowie das langwelligere Infrarot absorbiert, so daß in den Lichtleiter im wesentlichen nur Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 0,6 und 1,4 ßm eintritt. Der Andruckkörper 218 liegt dicht am Lichtaustrittsende des Lichtleitstabes 221 an und ist mit einer Kühlvorrichtung 230 umgeben, die ein Kühlkörper mit Kühlrippen sein kann, ähnlich wie er für Transistoren verwendet wird, oder eine mit Flüssigkeit gefüllte und gegebenenfalls zusätzlich mit Kühlrippen 230a versehene, flüssigkeitsgefüllte Küvette.
Eine Alternative zu der Kühlvorrichtung 230 in Fig. 5 ist in Fig. 6 dargestellt. Hier besteht der Gewebeandruckkörper 322 aus einer verhältnismäßig großen eine Gewebeandruckfläche 322c aufweisenden Scheibe, von der nur ein mittlerer Teil 322' von der Strahlung S durchsetzt wird. Die Koagulation findet also nur bei dem mittleren Teil statt. Der äußere Teil, der den zentralen Teil 322' umgibt, dient als Kühlkörper oder Wärmesenke. Die Strahlung kann durch einen kegelstumpfförmigen Lichtleiter 321, dessen Mantelfläche 321a poliert ist, auf den mittleren Teil 322' begrenzt werden. Für die Gewebeandruckkörper 222 und 322 wird vorzugsweise ein Material hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet, wie Berylliumoxid. Geeignete Körper aus Berylliumoxid können z.B. durch Heißpressen und Sintern verhältnismäßig preiswert hergestellt werden, sie sind ausreichend transparent, um dem vorliegenden Anwendunqszweck zu genügen.
Figur 7 zeigt eine Lichtaustrittsanordnung mit einem Lichtleitstab 422, der gleichzeitig als Gewebeandruckkörper dient.
Er hat ein kegelstumpfförmiges Ende 422d, das eine Gewebeandruckfläche 422c bildet. Der Körper 422 besteht aus einem kristallinen, transparenten Material der oben erwähnten Art, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, so daß der Körper 422 Wärme aus dem Gewebe 429 ableitet, das an der als Lichtaustrittsfläche wirkenden Gewebeandruckfläche 422c anliegt. Verwendet man ungefilterte Strahlung von einer 150 Watt Wolf-.
ram-Halogen-Lampe, die mit einer Farbtemperatur von ca 3000 K betrieben wird, einen 50 mm langen, mindestens 10 mm langen Stab 422 aus Saphir-Einkristall mit einer Gewebeandruckfläche 422c, die einen Durchmesser von ca 2 bis 6 mm hat, so läßt sich eine tief ins Gewebe 429 gehende Koagulationszone 429a erzeugen. Die sich ergebende Temperaturverteilung als Funktion des Abstandes d von der Gewebeoberfläche (Haut) entspricht der ausgezogen gezeichneten Kurve des Diagrammes in Fig.7a. Die Gewebetemperatur an der Gewebeoberfläche wird infolge der Wärmeableitung durch den als Kühlkörper wirkenden Stab 422 auf einen mäßigen Wert T2 begrenzt, der zwar über der Koagulationstemperatur T3 liegt, aber nicht so hoch ist, daß Verkohlungen auftreten können und eine übermäßige Haftung des Gewebes an der, Lichtaustrittsfläche 422c eintritt. Die Wärmeableitung kompensiert bis zu einem gewissen Grade den Intensitätsabfall der in das Gewebe eindringenden Strahlung, so daß sich bis zu einer erheblichen Tiefe ein relativ flacher Temperaturverlauf und eine über der Koagulationstemperatur T3 liegende Temperatur ergeben.
Bei Verwendung eines Gewebeandruckkörpers aus einem schlecht wärmeleitenden Material, wie Quarzglas oder Kunststoff, ergibt sich eine Temperaturverteilung entsprechend der gestrichelten Kurve, bei der an der Gewebeoberfläche schon nach kurzer Zeit eine sehr hohe Temperatur T1 auftritt. Das Gewebe karbonisiert dann an der Oberfläche und verhindert dadurch ein tieferes Eindringen der Strahlung, so daß die Blutung schlechter gestillt werden kann und das Gewebe zum Haften an der Andruckfläche neigt. Ähnliche Effekte treten auch bei Verwendung eines zu dünnen Andruckkörpers aus Saphir und dgl. auf Die elektrische Eingangsleistung der als Strahlungsquelle dienenden elektrischen Glühlampe soll im allgemeinen mindestens 75 Watt, vorzugsweise mindestens 100 Watt betragen.
Für eine einwandfreie Koagulation ist im allgemeinen eine Leistungsdichte von mindestens 10 W/cm2 und mehr in dem von der Strahlung durchsetzten Querschnitt des Gewebeandruckkörpers an der Andruckfläche erforderlich. Die Leistungsdichte soll vorzugsweise höchstens 1°0W/cm2 betragen, damit keine zu schnelle Erwärmung des Gewebes an der Andruckfläche eintritt, was die Gefahr mit sich bringt, daß das Gewebe an der Andruckfläche zu schnell austrocknet und dann in unerwünschter Weise haftet.
Figur 8 zeigt eine besonders vorteilhafte Schaltungsanordnung für die Stromversorgung eines Strahlungs-Koagulators der oben beschriebenen Art. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 8 enthält einen Netztransformator 80 mit einer Primärwicklung 80a, die über einen Schalter 82 mit einer Wechselspannungsquelle 84, z.B. dem Wechselspannungsnetz verbunden ist.
Die Sekundärwicklung 80b des Transformators liegt mit einer Glühlampe 86, insbesondere einer Niedervolt-Halogen-Lampe in Reihe, deren Glühwendel die Strahlungsquelle des Strahlungs-Koagulators bildet. Die Reihenschaltung enthält nun außerdem noch einen zusätzlichen Reihenwiderstand 88, der dazu dient, den Einschaltstrom auf einfache Weise zu begrenzen. Im kalten Zustand hat ja die Glühwendel der Lampe einen sehr geringen Widerstand, so daß beim Einschalten ein sehr hoher Einschaltstromstoß fließen kann, der die Lebensdauer der Lampe verkürzt. Bisher hat man zur Begrenzung des Einschaltstromstoßes relativ aufwendige Regelschaltungen verwendet.
Bei der vorliegenden Schaltung erfolgt die Begrenzung des Einschaltstromstoßes auf einfache und preiswerte Weise durch den Reihenwiderstand 88, bei dem es sich um einen gewöhnlichen Widerstand genügender Belastbarkeit handeln kann, also um einen Widerstand, dessen Widerstandswert sich mit der Temperatur nicht wesentlich ändert.
Der Widerstandswert des Widerstandes 88 ist etwa gleich dem Heißwiderstand der Glühwendel der Glühlampe 86, so daß an ihm bei heißer Lampe etwa die gleiche Spannung abfällt, wie an der Lampe selbst. Der Transformator 80 ist zur Kompensation des Spannungsabfalles am Widerstand 88 so bemessen, daß er eine Sekundärspannung liefert, die etwa gleich dem Doppelten der Nennspannung oder vorgesehenen Betriebsspannung der Lampe 86 ist.
Der Einschaltstromstoß wird auf diese Weise auf den doppelten Wert des normalen Betriebsstromes begrenzt.
Ohne den Widerstand 88 können wegen des sehr geringen Innenwiderstandes der Sekundärwicklung 80b Einschaltstromstöße bis über das Zehnfache des normalen Betriebsstromes auftreten.
Bei einer Lampe 86 mit einer Nennleistung von 250 Watt und einer Nennspannung von 24 Volt kann der Widerstand 88 einen Widerstandswert von 2,5 Ohm haben und der Transformator 80 eine Sekundärspannung von etwa 48 Volt liefern. Da Strahlungskoagulatoren der hier interessierenden Art im allgemeinen nur kurzzeitig eingeschaltet werden und zwischen den Einschaltperioden relativ lange Ausschaltperioden liegen, spielt die Verlustleistung im Widerstand 88 keine Rolle und es tritt auch keine übermäßige Erwärmung in der Stromversorgungsschaltung auf.
Die Schaltung gemäß Figur 8 kann zu einem Netzteil 31 (Fig. 1) gehören und in die Leitung zur Lampe 86 kann ein Fußschalter 32 eingeschaltet sein.

Claims

Strahlungs-Koagulator Patentansprüche g Strahlungs-Koagulator mit einer elektrischen Glühwendel als Wärmestrahlungsquelle, ferner mit einer Stromversorgungsschaltung für die Glühwendel und einer Strahlungsaustrittsanordnung, welche einen von der Wärmestrahlung durchsetzten Gewebedruckkörper aus einem kristallinen dielektrischen, für die Strahlung durchlässicen Material enthält, der eine Andruckfläche zum Andrücken an Körpergewebe bildet, nach Patent (-Anmeldung P) 27 17 421, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahlungsleistungsdichte an der Gewebeandruckfläche (22c) höchstens 150 Watt/cm2 beträgt und daß die Dicke des Gewebeandruckkörpers (22), in senkrechter Richtung von der Gewebeandruckfläche aus gerechnet, im Mittel mindestens 4 mm beträgt.
2. Strahlungs-Koagulator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i ch n e t, daß die Strahlunasaustrittsanordnung ein so hohes Wärmeableitvermögen hat, daß die Temperatur an der Andruckfläche (22c),während diese an Körpergewebe anliegt und von der Strahlung von der Wärmestrahlungsquelle durchsetzt wird, innerhalb von 2 Sekunden um höchstens 500C ansteigt.
3. Strahlungs-Koagulator nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gewebeandruckkörper (22, 22', 122, 222, 322, 422) keine freiliegenden scharfen, schneidenden Kanten aufweist, die mit Körpergewebe in Berührung kommen können.
4. Strahlungs-Koagulator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gewebeandruckkörper (122) zumindest anschließend an eine Strahlungseintrittsfläche einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von mindestens 4 mm hat und in Strahlungsrichtung mindestens 6 mm lang ist.
5. Strahlungs-Koagulator nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Seite eines von der Strahlung durchsetzten Teiles des Gewebeandruckkörpers (222, 322') mit einer Wärmesenke (230, äußerer Teil von 322) gut wärmeleitend verbunden ist.
6. Strahlungs-Koagulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmestrahlungsquelle eine elektrische Glühlampe (13) mit einer der Nennleistungen 150 W, 250 W oder 400 W ist, daß der Andruckkörper (22) zumindest im Anschluß an eine Strahlungseintrittsfläche zylindrisch ist, in Strahlungsrichtung eine Länge von mindestens 5 mm hat, und für die angegebenen Lampennennleistungen einen Durchmesser von 12 mm, 16 mm bzw. 25 mm hat.
7. Strahlungs-Koagulator nach Anspruch 6, d a d u r#c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lichteintrittsfläche höchstens 10 mm von einem Kolben der Glühlampe entfernt ist und daß sich zwischen dem Kolben der Glühlampe und der Lichteintrittsfläche des Andruckkörpers kein Lichtleiter befindet.
8. Strahlungs-Koagulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gewebeandruckkörper mindestens 10 mm lang ist.
9. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Andruckkörper (22', 422) ein der Strahlungsquelle abgewandtes, sich verjüngendes Ende aufweist.
10.Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das sich verjüngende Ende keilförmig ist.
11. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, daß der Gewebeandruckkörper im wesentlichen aus Aluminiumoxid, Berylliumoxid oder Magnesiumoxid besteht.
12. Strahlungs-Koagulator nach Anspruch 11, d a-d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß# der Gewebeandruckkörpar aus einem Saphir-Einkristall besteht.
13. Strahlungs-Koayulator nach einem der vorhergehenden-Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Gewebeandruckkörper ein Material enthält, das ihm eine erhöhte Absorption im grünen und blauen Spektralbereich verleiht.
14. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, daß zwischen der Strahlungsquelle (214) und dem Gewebeandruckkörper (222) ein optisches Filter (215) mit einem Durchlaßbereich ab 0,6 pm angeordnet ist.
15. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Strahlungsquelle eine Glühlampe (14) ist, deren Kolben von einem im wesentlichen ellipsoidförmigen Reflektor (12) mit einem radialen Abstand von höchstens 5 mm umgeben ist.
16. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Strahlungsquelle eine Glühlampe mit einer elektrischen Nennleistung von mindestens 100 W ist.
17. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h ge k e n n z e i c h n e t, daß die Leistungsdichte der inkohärenten Strahlung an der Andruckfläche mindestens 10 Watt pro Quadratzentimeter beträgt.
18. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leistungsdichte höchstens 100 Watt/cm2 beträgt.
19. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und der Gewebeandruckfläche angeordnetes optisches Element, das die Strahlung im wesentlichen auf einen Wellenlängenbereich zwischen 0,6 und 1,4 ßm begrenzt.
20. Strahlungs-Koagulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stromversorgungsschaltung einen Netztransformator (80) mit einer an eine Wechselspannungsquelle anschließbaren Primärwicklung (80a) und einer mit der Glühwendel einer Glühlampe (86) in einer Reihenschaltung liegenden Sekundärwicklung (80b) enthält; daß die Reihenschaltung einen Widerstand (88) enthält, dessen Widerstandswert in kaltem Zustand größenordnungsmäßig gleich dem Widerstand der Glühwendel im heißen Zustand ist; und daß der Transformator (80) für eine Sekundärspannung an der Sekundärwicklung (80b) ausgelegt ist, die etwa gleich dem Doppelten der Nennspannung der Glühlampe (86) ist.