DE3813918A1 - Device for laser treatment of tissue - Google Patents

Device for laser treatment of tissue

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Abstract

A description is given of a device for laser treatment of tissue and, in particular, for removing tissue using a laser whose beam is directed onto the region of the tissue which is to be treated. The device according to the invention is distinguished in that at least one sensor detects the fluorescence radiation emanating from the region of the tissue which is to be treated by virtue of the incident laser radiation, and in that in order to identify the irradiated type of tissue a spectral analysis unit determines the spectral distribution of the fluorescence radiation detected by the sensor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Laser­ behandlung von Gewebe und insbesondere zum Abtragen von Gewebe mit einem Laser, dessen Strahl auf den zu behan­ delnden Bereich des Gewebes gerichtet ist.The invention relates to a device for lasers treatment of tissue and in particular for removing Tissue with a laser, the beam of which to behan delenden area of the tissue is directed.

Derartige Vorrichtungen können beispielsweise zur Angio­ plastie und insbesondere zur Behandlung von verkalkten Arterien, zur Meniskusoperationen, zur Krebsbehandlung verwendet werden.Such devices can be used, for example, for angio plastic and especially for the treatment of calcified Arteries, for meniscal surgery, for cancer treatment be used.

Als Laser sind in der Vergangenheit meist Neodym-YAG-Laser verwendet worden, seit einiger Zeit werden für derartige Behandlungen jedoch verstärkt Excimer-Laser, beispielswei­ se Xenonchlorid-, Kryptonfluorid oder Argonfluorid-Laser in Betracht gezogen. Excimer-Laser haben im Vergleich zu anderen Lasern den Vorteil, daß ihre Strahlung das Gewebe nicht erwärmt, sondern die Molekülbindungen zerstört, so daß der Behandlungserfolg nicht über die Erwärmung des Gewebes, sondern über ein schichtweises Abtragen des Gewe­ bes erzielt wird. Durch jeden Laserimpuls werden typi­ scherweise (natürlich abhängig von der Impulsenergie und der Fleckgröße) Gewebeschichten mit einer Dicke zwischen 1 fm und 5 fm abgetragen.In the past, lasers were mostly neodymium-YAG lasers have been used for some time for such Treatments, however, are enhanced by excimer lasers, for example xenon chloride, krypton fluoride or argon fluoride laser taken into consideration. Have compared to excimer lasers other lasers have the advantage that their radiation is the tissue not heated, but destroyed the molecular bonds, see above that the treatment success does not depend on the warming of the Tissue, but through a layer-by-layer removal of the tissue bes is achieved. With each laser pulse, typi usually (of course depending on the pulse energy and the spot size) layers of tissue with a thickness between 1 fm and 5 fm removed.

Unabhängig davon, welche Laserstrahlung verwendet wird, tritt jedoch bei Operationen an unzugänglichen Stellen, wie im Kniegelenk, in der Niere und in Arterien, das Prob­ lem auf, daß der Operateur visuell kaum in der Lage ist, zu erkennen, ob eine gewünschte Schicht abgetragen oder bereits Gewebe, das nicht beschädigt werden soll, be­ strahlt wird: Beispielsweise ist es bei der Angioplastie nur mit großer Erfahrung möglich, zu unterscheiden, ob Calcit (erwünscht) abgetragen wird oder die Laserstrahlung bereits die Arterienwand durchschneidet.Regardless of which laser radiation is used, however occurs during operations in inaccessible places, as in the knee joint, in the kidney and in arteries, the prob lem that the surgeon is visually hardly able to recognize whether a desired layer is removed or already tissue that should not be damaged, be is radiating: For example, it is in angioplasty only with great experience possible to distinguish whether  Calcite (desired) is removed or the laser radiation already cuts through the artery wall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Laserbehandlung von Gewebe und insbesondere zum Abtragen von Gewebe mit einem Laser derart weiterzubilden, daß es möglich ist, die Beschaffung der Gewebeart zu erkennen, auf die der Laser gerichtet ist.The invention has for its object a device for Laser treatment of tissue and especially for ablation of tissue with a laser such that it it is possible to recognize the procurement of the tissue type, the laser is aimed at.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.An inventive solution to this problem is with their Developments characterized in the claims.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Laserstrah­ lung und insbesondere Laserstrahlung im UV-Bereich biolo­ gisches Gewebe zu Fluoreszenzstrahlung anregt, deren spek­ trale Verteilung von der Gewebeart abhängt und so eine Identifizierung der bestrahlten Gewebeart erlaubt: So unterscheidet sich die Fluoreszenzstrahlung von Calcit deutlich von der des Muskelgewebes von Arterien. Auch die Fluoreszenzstrahlung von Meniskusgewebe ist deutlich von der des umgebenden Knochengewebes verschieden. Weiterhin unterscheidet sich die Fluoreszenzstrahlung von Krebsgewe­ be von der des umgebenden Gewebes oder die der Augenlinse von der des Linsensackes.The invention is based on the knowledge that laser beam and especially laser radiation in the UV range biolo stimulates tissue to fluorescence radiation, the spec central distribution depends on the type of tissue and so one Identification of the irradiated tissue type allowed: Sun. the fluorescence radiation differs from calcite significantly different from that of the muscle tissue of arteries. Also the Fluorescent radiation from meniscus tissue is distinct from that of the surrounding bone tissue is different. Farther the fluorescence radiation differs from cancer tissue be from that of the surrounding tissue or that of the eye lens from that of the lens bag.

Deshalb ist erfindungsgemäß wenigstens ein Sensor vorgese­ hen, der die von dem zu behandelnden Bereich des Gewebes aufgrund der auftreffenden Laserstrahlung ausgehende Fluo­ reszenzstrahlung erfaßt. Eine Spektralanalyseeinheit er­ mittelt die Spektralverteilung der vom Sensor erfaßten Fluoreszenzstrahlung und ermöglicht so eine Identifizie­ rung der bestrahlten Gewebeart.Therefore, according to the invention, at least one sensor is preseeded hen that of the area of the tissue to be treated Fluo outgoing due to the incident laser radiation resence radiation detected. A spectral analysis unit averages the spectral distribution of those detected by the sensor Fluorescence radiation and thus enables identification the irradiated tissue type.

Je nach den Unterschieden zwischen den Gewebeschichten, die behandelt und insbesondere abgetragen werden sollen, und den Schichten, die durch die Laserstrahlung nicht beschädigt werden sollen, kann es erforderlich sein, daß die Spektralanalyseeinheit die Spektralverteilung über einen größeren Spektralbereich erfaßt und auswertet; bei zu differenzierenden Gewebearten, die stark unterschied­ lich sind, kann es dagegen ausreichend sein, wenn die Spektralanalyseeinheit lediglich die Wellenlänge ermit­ telt, bei der das Maximum der Spektralverteilung liegt.Depending on the differences between the fabric layers,  which are to be treated and in particular removed, and the layers that are not caused by the laser radiation damaged, it may be necessary that the spectral analysis unit over the spectral distribution captures and evaluates a larger spectral range; at to differentiated tissue types that differed greatly However, it may be sufficient if the Spectral analysis unit only determines the wavelength at which the maximum of the spectral distribution lies.

In jedem Falle ist es durch die erfindungsgemäßen Maß­ nahmen möglich, die von der Laserstrahlung getroffene Gewebeart zu identifizieren.In any case, it is due to the measure of the invention took possible that hit by the laser radiation Identify tissue type.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further developments of the invention are in the subclaims featured.

Selbstverständlich ist es möglich, den Sensor derart anzu­ ordnen, daß er die von dem von der Laserstrahlung getrof­ fenen Gewebe ausgehende Fluoreszenzstrahlung direkt erfaßt.Of course, it is possible to switch the sensor on in this way arrange that he was hit by that of the laser radiation open tissue directly detects fluorescent radiation.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die im Anspruch 2 gekenn­ zeichnete Weiterbildung, bei der eine Strahlführungsein­ heit, die den Laserstrahl auf den zu behandelnden Bereich des Gewebes richtet, auch die Fluoreszenzstrahlung auf den Sensor führt. Diese Ausbildung hat aufgrund der Umkehrbar­ keit des Lichtweges den Vorteil, daß praktisch nur die aus dem von der Laserstrahlung getroffenen Bereich ausgehende Strahlung erfaßt wird, so daß die erfindungsgemäße Vor­ richtung u.a. kaum anfällig auf Umgebungsstrahlung etc. ist.However, the one in claim 2 is particularly advantageous signed further training in which a beam guidance unit that directs the laser beam to the area to be treated of the tissue also directs the fluorescent radiation to the Sensor leads. This training has to be reversible speed of the light path has the advantage that practically only that the area emanating from the laser radiation Radiation is detected, so that the invention before direction and others is hardly susceptible to ambient radiation etc.

Die im Anspruch 2 gekennzeichnete Weiterbildung ist darüberhinaus dann von Vorteil, wenn die wenigstens eine Lichtleitfaser aufweisende Strahlführungseinheit (Anspruch 3) in ein Endoskop integriert ist, da dann der Sensor außerhalb des Endoskops angeordnet werden kann (Anspruch 4).The training characterized in claim 2 is furthermore of advantage if the at least one Beam guiding unit having optical fibers (claim  3) is integrated into an endoscope, because then the sensor can be arranged outside the endoscope (claim 4).

Das Ergebnis der von der Spektralanalyseeinheit durchge­ führten Gewebeidentifizierung kann beispielsweise dem Operateur angezeigt werden, der dann den Behandlungsvor­ gang abbricht, wenn der Laser auf nicht zu behandelndes Gewebe, beispielsweise die Arterienwand gerichtet ist.The result of the tests carried out by the spectral analysis unit guided tissue identification can, for example, the Operators are displayed, who then the treatment gang breaks off if the laser is on something that cannot be treated Tissue, for example the artery wall is directed.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch gemäß Anspruch 5, wenn eine Steuereinheit vorgesehen ist, die die Laserbehandlung unterbricht, wenn die Spektralanalyseeinheit eine nicht abzutragende oder auch eine nicht identifizierbare Gewebe­ art aufgrund der Spektralanalyse der Fluoreszenzstrahlung erkennt.However, it is particularly advantageous if a control unit is provided for the laser treatment interrupts if the spectral analysis unit does not tissue to be removed or an unidentifiable tissue Art based on the spectral analysis of the fluorescent radiation recognizes.

Die Erfindung ist im Prinzip für Vorrichtungen mit belie­ bigen Lasern geeignet. Die Vorteile der Erfindung treten jedoch besonders bei Vorrichtungen hervor, bei denen der Laser ein im Impulsbetrieb arbeitender Excimerlaser ist (Anspruch 6). Da die Laserstrahlung von Excimerlasern nicht über die vom Gewebe aufgenommene Wärme, sondern durch die Zerstörung von Molekülbindungen wirkt, tritt nach Beendigung des Laserimpulses keine "Nachwirkung" auf. Die erfindungsgemäße Weiterbildung ermöglicht damit ein "punktgenaues" Abtragen des Gewebes, da bereits nach 1 bis 2 fm festgestellt werden kann, daß beispielsweise nicht mehr Calcit, sondern das Muskelgewebe der Arterienwand bestrahlt wird.The invention is in principle for devices with belie suitable lasers. The advantages of the invention occur however, particularly in devices in which the Laser is an excimer laser operating in pulse mode (Claim 6). Because the laser radiation from excimer lasers not about the heat absorbed by the tissue, but through the destruction of molecular bonds no "after-effects" after the laser pulse has ended. The development according to the invention thus enables "Precise" removal of the tissue, since after 1 to 2 fm can be determined that, for example, not more calcite, but the muscle tissue of the artery wall is irradiated.

Excimerlaser arbeiten typischerweise mit Laserimpulsen mit einer Dauer von 20 ns. Die durch einen Excimerlaserimpuls hervorgerufene Fluoreszenzstrahlung hat dagegen eine Dauer von typischerweise 5 fs und eine Spektralverteilung mit einem Schwerpunkt je nach Gewebeart zwischen ca 350 nm und 450 nm. Deshalb ist es nicht nur möglich, in einem Spek­ tralbereich zu messen, für den Sensoren, Spektralanalyse­ einheiten und Lichtleitfasern handelsüblich zur Verfügung stehen, sondern die Spektralanalyse kann auch nach Beendi­ gung des Laserimpulses erfolgen. Darüberhinaus ist es von Vorteil, daß bei Excimerlasern keine Erwärmung des Gewebes erfolgt, so daß keine "Wärmestrahlung" auftritt, die die Fluoreszenzstrahlung überlagern könnte.Excimer lasers typically work with laser pulses a duration of 20 ns. That by an excimer laser pulse fluorescence radiation, however, has a duration  of typically 5 fs and a spectral distribution with a focus depending on the type of tissue between approx. 350 nm and 450 nm. Therefore it is not only possible in one spec measuring range, for the sensors, spectral analysis units and optical fibers are commercially available stand, but the spectral analysis can also after termination delivery of the laser pulse. Furthermore, it is from Advantage that with excimer lasers there is no heating of the tissue takes place so that no "heat radiation" occurs that the Fluorescence radiation could overlap.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen:The invention is based on an embodiment example with reference to the drawing be wrote in the show:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a block diagram of a device according to the Invention,

Fig. 2 bis 4 verschiedene Spektrogramme. Fig. 2 to 4 different spectrograms.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich beispielsweise zum Abtragen von Anla-gerungen an Arterienwänden eignet. Die Vorrichtung weist einen Excimer-Laser (1) auf, wie er z.B. von der Firma Technolas hergestellt wird. Eine Strahlführungsein­ heit (2) leitet den Strahl (1′) des Lasers (1) auf das zu behandelnde (nicht dargestellte) Gewebe. Die Strahlfüh­ rungseinheit (2) besteht aus einer Auskoppeleinheit (21) und einer Lichtleitfaser (22), die teilweise in einem in die zu behandelnde Arterie einsetzbaren Instrument, bei­ spielsweise einem nur schematisch dargestellten Endoskop (3) verläuft. Fig. 1 is a block diagram showing an apparatus according to the invention, for example, struggled Appendices-plucking is suitable for arterial walls. The device has an excimer laser ( 1 ), such as that manufactured by Technolas. A Strahlführungsein unit ( 2 ) guides the beam ( 1 ') of the laser ( 1 ) on the tissue to be treated (not shown). The beam guide unit ( 2 ) consists of a decoupling unit ( 21 ) and an optical fiber ( 22 ), some of which runs in an instrument that can be used in the artery to be treated, for example an endoscope ( 3 ) which is only shown schematically.

Die Auskoppeleinheit (21) besteht im wesentlichen aus einem teildurchlässigen und/oder mit unterschiedlicher Spektralcharakteristik versehenen Spiegel, der wenigstens einen Teil des durch die Lichtleitfaser (22) zurückgelei­ teten Lichtes auf eine Sensoreinheit (4) leitet, die einen in der Spektralanalysetechnik übliche Aufbau haben kann.The decoupling unit ( 21 ) consists essentially of a partially transparent and / or provided with different spectral characteristics, which directs at least part of the light returned by the optical fiber ( 22 ) to a sensor unit ( 4 ), which have a structure customary in spectral analysis technology can.

Das Ausgangssignal der Sensoreinheit (4) liegt an einer an sich bekannten Spektralanalyseeinheit (5) an, die bei­ spielsweise einen handelsüblichen Mikrocomputer aufweisen kann und deren Ausgangssignal auf einer Anzeigeeinheit (6) angezeigt wird. Ferner kann das Ausgangssignal der Spek­ tralanalyseeinheit (5) dazu dienen, den Laser (1) anhand von bestimmten Kriterien über eine Steuereinheit (7) abzu­ schalten. Der Aufbau der Steuereinheit (7) kann ebenfalls aus handelsüblichen Komponenten erfolgen, so daß auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann.The output signal of the sensor unit ( 4 ) is applied to a spectral analysis unit ( 5 ) which is known per se and which, for example, can have a commercially available microcomputer and whose output signal is displayed on a display unit ( 6 ). Furthermore, the output signal of the spectral analysis unit ( 5 ) can be used to switch off the laser ( 1 ) based on certain criteria via a control unit ( 7 ). The control unit ( 7 ) can also be constructed from commercially available components, so that a detailed description can be dispensed with.

Die vorstehend schematisch beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich damit zum einen zum Behandeln von Gewebe, beispielsweise zum Abtragen von sogenanntem Plaque und Calcit, d.h. zum Abtragen von Ablagerungen an der Ar­ terieninnenwand.The invention described schematically above The device is therefore suitable for the treatment of Tissue, for example for removing so-called plaque and calcite, i.e. for removing deposits on the ar interior wall.

Zum anderen wird die von dem behandelten Teil des Gewebes ausgehende Strahlung über die Lichtleitfaser (22) und den teildurchlässig bzw. spektralselektiv beschichteten Spie­ gel (21) von dem Sensor (4) erfaßt. Nach Beendigung eines Impulses des Excimer-Lasers (1) erfaßt der Sensor (4) ausschließlich die von dem behandelnden Teil des Gewebes ausgehende Fluoreszenzstrahlung.On the other hand, the radiation emanating from the treated part of the tissue is detected by the sensor ( 4 ) via the optical fiber ( 22 ) and the partially transparent or spectrally selective coated mirror ( 21 ). After a pulse of the excimer laser ( 1 ) has ended, the sensor ( 4 ) only detects the fluorescent radiation emanating from the treating part of the tissue.

Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß anhand der Spektralverteilung bzw. anhand von Spektralmaxima der Fluoreszenzstrahlung eine Unterscheidung verschiedener Ge­ webearten möglich ist. According to the invention it has now been recognized that based on the Spectral distribution or based on spectral maxima Fluorescence radiation differentiates different Ge weaving is possible.  

Fig. 2 zeigt in einer "pseudo-dreidimensionalen" Dar­ stellung Spektrogramme zu Beginn der Behandlung einer Arterienwand, auf der sich Plaque und calcifiziertes Gewe­ be (Gewebe mit Kalkeinlagerungen) auf dem gesunden Gewebe abgelagert haben. Dabei ist auf der horizontalen Achse die Wellenlänge der von dem Sensor (4) erfaßten Strahlung, auf der vertikalen Achse die Intensität der Strahlung und auf der "schräg nach hinten" gerichteten Achse die Material­ schichtung aufgetragen. Fig. 2 zeigt deutlich, daß die Spektrogramme (21) und (22) weitgehend übereinstimmen, daß also zunächst nur eine einheitliche Gewebeart, nämlich Plaque abgetragen wird. Fig. 2 shows in a "pseudo-three-dimensional" Dar Spectrogramme at the beginning of the treatment of an artery wall, on which plaque and calcified tissue be (tissue with calcareous deposits) have been deposited on the healthy tissue. The wavelength of the radiation detected by the sensor ( 4 ) is plotted on the horizontal axis, the intensity of the radiation is plotted on the vertical axis and the material stratification is plotted on the "obliquely backwards" axis. Fig. 2 clearly shows that the spectrograms ( 21 ) and ( 22 ) largely coincide, so that initially only a uniform type of tissue, namely plaque, is removed.

Fig. 3 zeigt in einer zweidimensionalen Darstellung einen Vergleich der Spektrogramme von Plaque, an dem Übergang von Plaque zu calcifiziertem Gewebe und von calcifizier­ tem Gewebe. Fig. 3 shows a two-dimensional representation of a comparison of the spectrograms of plaque, at the transition from plaque to calcified tissue and calcified tissue.

Zunächst erhält man noch Kurven (Kurve 31), die den in Fig. 2 gezeigten Kurven (21 und 22) gleichen und wie die in Fig. 2 gezeigten Kurven zwei Maxima etwa bei 380 nm und 450 nm aufweisen. Am Übergang von Plaque zu calcifi­ ziertem Gewebe (Kurve 32) wird zunächst das Maximum bei 450 nm, das zunächst deutlich kleiner als das Maximum bei 380 nm gewesen ist, größer. Wenn das Plaque vollständig abgetragen worden ist und nur noch calcifiziertes Gewebe vorhanden ist, erhält man schließlich die Kurve (33), die sich durch eine Vielzahl von Maxima auszeichnet.Initially curves (curve 31), which are similar to the curves shown in Fig. 2 (21 and 22) and as the curves shown in Fig. 2, two maxima at 380 nm, about 450 nm and having obtained. At the transition from plaque to calcified tissue (curve 32 ), the maximum at 450 nm, which was initially significantly smaller than the maximum at 380 nm, becomes larger. When the plaque has been completely removed and only calcified tissue is present, curve ( 33 ) is finally obtained, which is characterized by a large number of maxima.

Fig. 4 zeigt schließlich die bei normalem Arteriengewebe auftretende Fluoreszenzstrahlung. Diese Fluoreszenzstrah­ lung zeichnet sich durch zwei nahezu gleichstarke Maxima bei 390 und 480 nm sowie durch eine deutlich größere In­ tensität als bei Plaque aus. Fig. 4 shows, finally, the occurring in normal arterial tissue fluorescence radiation. This fluorescence radiation is characterized by two almost equally strong maxima at 390 and 480 nm and by a significantly greater intensity than with plaque.

Die in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Spektrogramme zeigen deutlich, daß anhand des Spektralverlaufs der vom Sensor (4) erfaßten Fluoreszensstrahlung eine eindeutige Identi­ fizierung der Gewebeart, auf die der Laserstrahl 1′ auf­ trifft, möglich ist.The spectrograms shown in FIGS. 2 to 4 clearly show that based on the spectral profile of the fluorescence radiation detected by the sensor ( 4 ), a clear identification of the type of tissue on which the laser beam 1 'strikes is possible.

Insbesondere kann es unter Umständen ausreichend sein, nicht den gesamten Spektralverlauf zwischen 300 nm und 900 nm auszuwerten, sondern die auftretenden Spektro­ gramme anhand von charakteristischen Maxima zu bewerten.In particular, it may be sufficient not the entire spectral curve between 300 nm and 900 nm to evaluate, but the occurring spectro to evaluate grams based on characteristic maxima.

Darüberhinaus hat die erfindungsgemäße Vorrichtung noch folgende Vorteile:In addition, the device according to the invention still has following advantages:

Da die Fluoreszenzstrahlung typischerweise eine Dauer von wenigstens 5 µm hat, der Laserimpuls aber eine typische Dauer von 20 ns hat, ist eine leichte Trennung der reflek­ tierten Strahlung von der Fluoreszenzstrahlung möglich.Since the fluorescence radiation typically has a duration of has at least 5 µm, but the laser pulse is a typical one Duration of 20 ns is a slight separation of the reflek radiation from fluorescence radiation possible.

Darüberhinaus liegt die Fluoreszenzstrahlung in einem deutlich längerwelligen Spektralbereich als die Strahlung des Excimer-Lasers, so daß auch "während der Dauer des La­ serimpulses" jederzeit eine Trennung von reflektierter Strahlung und Fluoreszenzstrahlung mittels eines Spiegels mit geeigneter spektraler Charakteristik, beispielsweise eines Spiegels (4), der lediglich Strahlung mit längeren Wellenlängen als 300 nm reflektiert, möglich ist.In addition, the fluorescence radiation lies in a clearly longer-wave spectral range than the radiation from the excimer laser, so that even during the duration of the laser pulse a separation of reflected radiation and fluorescence radiation by means of a mirror with a suitable spectral characteristic, for example a mirror ( 4 ) , which only reflects radiation with wavelengths longer than 300 nm.

In jedem Falle ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ins­ besondere bei Anwendungen für Operationen von Vorteil, bei denen ein Endoskop oder eine ähnliche Einrichtung Verwen­ dung findet, wie bei der Angioplastie, bei Meniskusopera­ tionen, bei Stein-Zertrümmerungen oder dgl.In any case, the device according to the invention is ins particularly advantageous for applications for operations when use an endoscope or similar device as with angioplasty, meniscus opera  ions, in the event of stone smashing or the like

Die Erfindung, die eine Identifizierung der mit Laserlicht bestrahlten Gewebeart erlaubt, kann aber natürlich auch bei Operationen "unter Sicht" verwendet werden, wie Haut­ krebs-Operationen oder beim Herausschneiden der Augenlinse.The invention, the identification of the laser light irradiated tissue type allowed, but can of course also used in "under-sight" operations, such as skin cancer surgery or when cutting out the eye lens.

Ausdrücklich soll darauf hingewiesen werden, daß der er­ findungsgemäße Grundgedanke, die durch Laserlicht und insbesondere das Licht eines Excimerlasers angeregte Fluo­ reszenzstrahlung zur Identifizierung der bearbeiteten Gewebeart zu verwenden, nicht nur bei Vorrichtungen an­ wendbar ist, bei denen die Operation mit einem Excimerla­ ser erfolgt. Es ist auch möglich, bei Operationen, die mit einem Laser ausgeführt werden, dessen Licht das Gewebe nicht zu Fluoreszenzstrahlung angeregt, und sogar bei mit einem "Skalpell oder dgl." ausgeführten Operationen einen Fluoreszenz-Diagnose-Laser einzusetzen.It should be expressly pointed out that he basic idea according to the invention, which is caused by laser light and especially the light excited by an excimer laser Resence radiation to identify the processed To use fabric type, not only with devices is reversible, in which the operation with an Excimerla this is done. It is also possible for operations involving a laser can be run whose light is the tissue not stimulated to fluorescent radiation, and even when using a "scalpel or the like." operations performed Use fluorescence diagnostic lasers.

Auch ist es nicht unbedingt erforderlich - wohl aber be­ sonders vorteilhaft - einen Excimerlaser zu verwenden,; vielmehr können beliebige Laser verwendet werden, die das bestrahlte Gewebe zu Fluoreszenzstrahlung anregen, einge­ setzt werden, beispielsweise Stickstoff-Laser, frequenz­ erhöhte Neodym-YAG-Laser oder Farbstofflaser. Sogar Infra­ rotlaser, z.B. Neodym-YAG-Laser können verwendet werden, sofern ein fluoreszenzfähiger Zustand des Gewebes, bei­ spielsweise ein Plasmazustand erzeugt wird.It is also not absolutely necessary - but be particularly advantageous - to use an excimer laser; rather any laser can be used that the stimulate irradiated tissue to fluorescence radiation be set, for example nitrogen laser, frequency increased neodymium YAG laser or dye laser. Even infra red laser, e.g. Neodymium YAG lasers can be used provided that the tissue is fluorescent, at for example, a plasma state is generated.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Laserbehandlung von Gewebe und insbe­ sondere zum Abtragen von Gewebe mit einem Laser (1), dessen Strahl (1′) auf den zu behan­ delnden Bereich des Gewebes gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor (4) die von dem zu behandelnden Bereich des Gewebes aufgrund der auftreffenden Laserstrahlung ausgehende Fluoreszenzstrah­ lung erfaßt, und daß zum Identifizieren der bestrahlten Gewebeart eine Spektralanalyseeinheit (5) die Spektralverteilung der vom Sensor erfaßten Fluoreszenzstrahlung ermittelt.1. Device for laser treatment of tissue and in particular for removing tissue with a laser ( 1 ), the beam ( 1 ') of which is directed to the region of the tissue to be treated, characterized in that at least one sensor ( 4 ) detects the the area of the tissue to be treated detects outgoing fluorescence radiation due to the incident laser radiation, and that to identify the irradiated tissue type a spectral analysis unit ( 5 ) determines the spectral distribution of the fluorescent radiation detected by the sensor. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlführungseinheit (2), die den Laserstrahl (1′) auf den zu behandelnden Bereich des Gewebes richtet, auch die vom Gewebe ausgehen­ de Fluoreszenzstrahlung auf den Sensor (4) führt.2. Device according to claim 1, characterized in that a beam guiding unit ( 2 ), which directs the laser beam ( 1 ') to the area of the tissue to be treated, also leads from the tissue de fluorescent radiation to the sensor ( 4 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlführungseinheit wenigstens eine Lichtleitfaser (22) aufweist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the beam guiding unit has at least one optical fiber ( 22 ). 4. Vorrichtung nach einem der Änspruche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Strahlführungs­ einheit (22) in ein Endoskop (3) integriert ist.4. Device according to one of Änspruche 2 or 3, characterized in that at least the beam guidance unit ( 22 ) is integrated in an endoscope ( 3 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (7) vorge­ sehen ist, die die Laserbehandlung unterbricht, wenn eine nicht abzutragende Gewebeart mittels der Fluoreszenzstrah­ lung identifiziert wird.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a control unit ( 7 ) is provided which interrupts the laser treatment when a tissue type which is not to be removed is identified by means of the fluorescent radiation. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser ein im Impulsbetrieb arbeitender Excimerlaser (1) ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the laser is a pulsed excimer laser ( 1 ). 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralanalyseeinheit (5) lediglich die vom bestrahlten Gewebe nach Beendigung des Laserimpulses ausgehende Laserstrahlung erfaßt.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spectral analysis unit ( 5 ) only detects the laser radiation emanating from the irradiated tissue after the end of the laser pulse. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spiegel (21) vorgesehen ist, der die aus der Strahlführungseinheit (22) austreten­ de vom Gewebe kommende Strahlung auf den Sensor (4) führt.8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that a mirror ( 21 ) is provided which leads from the beam guiding unit ( 22 ) emerging from the tissue radiation leading to the sensor ( 4 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (22) lediglich Licht mit einer größeren Wellenlänge als ca. 300 nm reflektiert.9. The device according to claim 8, characterized in that the mirror ( 22 ) only reflects light with a longer wavelength than about 300 nm.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0399660A1 (en) * 1989-05-24 1990-11-28 C.R. Bard, Inc. Hot tip device with optical diagnostic capability
DE3934646A1 (en) * 1989-10-17 1991-04-25 Messerschmitt Boelkow Blohm Power or pulse energy control for laser cutting of biological tissue - using light output resulting from pyrolysis as control signal
DE3934647A1 (en) * 1989-10-17 1991-04-25 Messerschmitt Boelkow Blohm SURGICAL LASER INSTRUMENT
DE3936716A1 (en) * 1989-11-03 1991-05-08 Reginald Prof Dr Birngruber Device for altering material structure using pulsed light beam - coagulation o biological tissues is produced in spatially limited region by using pulsing laser light beam with pref. light strength
DE10222117A1 (en) * 2002-05-17 2003-12-18 W & H Dentalwerk Buermoos Ges Laser processing device for plasma-induced ablation

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0399660A1 (en) * 1989-05-24 1990-11-28 C.R. Bard, Inc. Hot tip device with optical diagnostic capability
DE3934646A1 (en) * 1989-10-17 1991-04-25 Messerschmitt Boelkow Blohm Power or pulse energy control for laser cutting of biological tissue - using light output resulting from pyrolysis as control signal
DE3934647A1 (en) * 1989-10-17 1991-04-25 Messerschmitt Boelkow Blohm SURGICAL LASER INSTRUMENT
US5098427A (en) * 1989-10-17 1992-03-24 Messerschmitt-Bolkow-Blohm Gmbh Surgical laser instrument
DE3936716A1 (en) * 1989-11-03 1991-05-08 Reginald Prof Dr Birngruber Device for altering material structure using pulsed light beam - coagulation o biological tissues is produced in spatially limited region by using pulsing laser light beam with pref. light strength
DE10222117A1 (en) * 2002-05-17 2003-12-18 W & H Dentalwerk Buermoos Ges Laser processing device for plasma-induced ablation
DE10222117B4 (en) * 2002-05-17 2004-09-16 W&H Dentalwerk Bürmoos Gesellschaft m.b.H. Dental medical laser processing device for plasma-induced ablation

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