DE3840126A1 - Schutzeinrichtung fuer einen fasergekoppelten laser-lithotripter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für einen fasergekoppelten Laser-Lithotripter.

Ein fasergekoppelter Laser-Lithotripter ist aus der DE-PS 35 06 249 bekannt und besteht im wesentlichen aus einem gepulsten Laser, einer mit diesem verbundenen Lichtleitfaser und einem am distalen Ende der Lichtleitfaser angeordneten Stoßwellenreflektor. Die aus der Lichtleitfaser austretende und ggf. fokussierte Laserstrahlung erreicht im Bereich des Reflektors eine derart hohe Energiedichte, daß in dem hier vorhandenen Medium, in der Regel eine Spülflüssigkeit, ein sog. Breakdown-Effekt, d.h. eine lawinenartige Plasmabildung, erzeugt wird. Die Expansion des Plasmas erfolgt so rapide, daß in dem umgebenden Medium eine Stoßwelle erzeugt wird, die sich kugelförmig um das Zentrum der Plasmabildung ausbreitet. Diese Stoßwelle wird mittels des Reflektors auf das zu zertrümmernde Konkrement gerichtet. Da sich die Stoßwelle jedoch nach allen Seiten, also auch in Strahlrichtung gesehen nach rückwärts ausbreitet, wird das Ende der Lichtleitfaser bzw. eine eventuelle vorgesehene Fokussieroptik ebenfalls von der Stoßwelle getroffen und erleidet dadurch eine zunehmende Beschädigung.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Schutzeinrichtung für einen fasergekoppelten Laser-Lithotripter zu schaffen, die eine höhere Standzeit des Laser-Lithotripters ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildete Schutzeinrichtung gelöst.

Die Erfindung macht sich die Kenntnisse aus der Akustik zunutze, nach denen schalldämmende oder -dämpfende Wirkungen durch eine Verminderung der akustischen Feldimpedanz erzielbar sind. Eine derartige Verminderung kann analog zum elektrischen Widerstand, durch einen parallel geschalteten akustischen Kurzschluß erzeugt werden. Dieser bewirkt, daß sich die Schallhärte der entsprechend behandelten Einrichtung vermindert und somit auftreffende akustische Wellen gedämmt bzw. gedämpft werden.

Bekannte Maßnahmen für derartige Impedanzverringerungen stellen z.B. Helmholtzresonatoren bzw. resistive, d.h. dämpfend wirkende oder reaktive, d.h. dämmend wirkende Öffnungen in einer von einem Schallfeld beaufschlagten Wandung dar. Auch die Formgebung der Wandung beeinflußt ihr Impedanzverhalten. All diese Maßnahmen an einer von einem Schallfeld beaufschlagten Wandung haben gemeinsam, daß sie eine Wirkung im Bereich von g/2 (g = Wellenlänge) in den vor der Wandung befindlichen Raum hinaus entfalten. Somit läßt sich also bei einem fasergekoppelten Laser-Lithotripter durch impedanzvermindernde Maßnahmen z.B. an der Wandung des Stoßwellenreflektors ein Schutz der Lichtleitfaser bzw. der Fokussieroptik erreichen, ohne daß der Strahlengang des Laserlichtes oder die Ausbreitung der Stoßwelle in Richtung auf das Konkrement beeinträchtigt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Laser-Lithotripter mit resistiven Mikrobohrungen im Stoßwellenreflektor,

Fig. 2 einen Laser-Lithotripter mit reaktiven Großbohrungen im Stoßwellenreflektor,

Fig. 3 bis 6 je einen Laser-Lithotripter mit reflektionsfrei abgeschlossenem Raum zwischen dem distalen Faserende und dem Stoßwellenreflektor,

Fig. 7 einen Laser-Lithotripter mit Hohlraumresonatoren innerhalb der Wandung des Stoßwellenreflektors,

Fig. 8 einen Laser-Lithotripter mit ovalem oder wellig geformtem Stoßwellenreflektor,

Fig. 9 einen Laser-Lithotripter mit Ausströmöffnung für eine Gas- Flüssigkeitsgemenge.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich am abgemantelten Ende einer Lichtleitfaser 11 ein diese koaxial verlängernde, zylindrische Hülse 12, die als Stoßwellenreflektor dient. Diese Einrichtung wird intrakorporal eingesetzt und über ein Endoskop bzw. einen Katheder bis an das zu zerstörende Konkrement herangeführt. Das aus der blanken Stirnfläche 11.1 der Lichtleitfaser 11 austretende Laserlicht erreicht in dem von dem Reflektor 12 umgebenen Raum eine derart hohe Energiedichte, daß es dort zu einem Breakdown-Effekt und somit zu einer Stoßwellenbildung kommt. Während sich die auf das Konkrement gerichtete Stoßwelle ungehindert ausbreiten kann, wird der dazu senkrecht verlaufende Anteil an dem Stoßwellenreflektor 12 reflektiert und gelangt von dort je nach Einfallsrichtung auf das Konkrement oder in den rückwärtigen Bereich der Hülse. In diesem Bereich befinden sich feine Bohrungen 13, die die Dämpfungswirkung der Hülsenwand bezüglich Stoßwellen stark erhöhen bzw. deren Reflektionsvermögen reduzieren. Die rückwärts verlaufende Stoßwelle wird somit stark gedämpft und trifft nur noch in sehr abgeschwächter Form auf die Stirnfläche 11.1 der Lichtleitfaser 11.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist ähnlich demjenigen von Fig. 1, jedoch beinhaltet hier die Wandung der Hülse 22 reaktive Bohrungen 23, die in ihrem Durchmesser erheblich größer sind als die Mikrobohrungen 13 gem. Fig. 1. Diese reaktiven Bohrungen 23 bewirken einen Druckausgleich zur Umgebung und wirken auf die rückwärts verlaufenden Stoßwellen dämmend, so daß letztlich ebenfalls eine Verminderung der auf die Stirnfläche 21.1 auftreffenden Stoßwellenbelastung bewirkt wird. Anstelle der Bohrungen 23 können auch in Umfangsrichtung oder axial verlaufende Schlitze in der Wandung 22 vorgesehen sein.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem abgemantelten Ende der Lichtleitfaser 31 der Stoßwellenreflektor 32 über scheibenförmige Halterungen 34 verbunden, welche mit Durchbrüchen 35 versehen sind. Auf diese Weise wird im rückwärtigen Bereich des Stoßwellenreflektors 32 ein Hohlraum 33 erzeugt, der im wesentlichen die Wirkung eines Helmholtzresonators für die auftreffenden Stoßwellen entfaltet. Da die schalldämpfende Wirkung eines derartigen Resonators bereits in einem Bereich von g/2 vor den Öffnungen 35 einsetzt, wird das Ende der Lichtleitfaser 31 gegen Stoßwellen geschützt.

Eine frequenzmäßig breitbandig wirkende Maßnahme stellt die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform dar, bei der rückwärtige Hohlraum 43 zwischen dem Ende der Lichtleitfaser 41 und dem Stoßwellenreflektor 42 konisch verjüngt ausgebildet wird und am Ende Ausstrittsöffnungen 45 aufweist. Auf diese Weise wird der Hohlraum 43 reflektionsfrei abgeschlossen und wirkt somit als Absorber gegenüber Stoßwellen.

Eine Abstimmung auf bestimmte Frequenzen der auftreffenden Stoßwelle ist durch eine Maßnahme gem. Fig. 5 erzielbar, bei der im rückwärtigen Bereich der Hülse 52 unterschiedlich tiefe Bohrungen 53.1, 53.2, ... um das abgemantelte Faserende 51 herum in axialer Richtung vorgesehen sind. Diese Bohrungen wirken wiederum als Helmholtzresonator und somit als Absorber bezüglich solcher Frequenzen, bei denen die Wellenlänge der vierfachen Bohrungstiefe entspricht.

Eine ähnliche Wirkung wie bei den Ausführungsformen gemäß der Fig. 3, 4 und 5 wird durch die Maßnahme nach Fig. 6 erzielt, bei der in einem Ringspalt zwischen dem Ende der Lichtleitfaser 61 und der Hülse 62 ein weichelastischer Schaumstoffkörper 63 angeordnet ist.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im zylindrischen Teil der Hülse 72 im Bereich des Endes der Lichtleitfaser 71 Helmholtzresonatoren 73 verteilt angeordnet, wobei deren wirksame Öffnungen 73.1 mit dem von der Hülse 72 umschlossenen Raum in Verbindung stehen. Die Kammern der Helmholtzresonatoren 73 sind entweder mit Luft oder, was insbesondere bei Verwendung in einer Flüssigkeit wirksam ist, mit einem gasgefüllten Schaumstoff ausgefüllt.

Eine gegenüber Stoßwellen insgesamt weiche Wandung läßt sich gem. Fig. 8 auch dadurch erzielen, daß die die Lichtleitfaser 81 umgebende Hülse 82 in ihrem Querschnitt entweder oval (Fig. 8a) oder wellenförmig (Fig. 8b) gestaltet wird. Hierbei findet eine dämpfende bzw. dämmende Wirkung längs der gesamten Hülsenwandung statt.

Eine Maßnahme, mit der sowohl das Ende der Lichtleitfaser 91 als auch das ein Konkrement umgebende Gewebe gegen Stoßwellen geschützt werden kann, ist in Fig. 9 dargestellt. Hierbei wird in den die Lichtleitfaser 91 umgebenden Raum innerhalb der Hülse 92 durch eine Bohrung 93 eine mit Gasbläschen versetzte Spüllösung eingepumpt, die den von der Hülse 92 umschlossenen Raum durch Öffnungen 94 verlassen kann und damit das, das Konkrement umgebende Gewebe umspült. Die in der Spülflüssigkeit verteilten Gasbläschen wirken stark dämpfend gegenüber Stoßwellen und schützen somit sowohl die Lichtleitfaser als auch den Bereich, der sich nicht unmittelbar vor der stirnseitigen Öffnung der Hülse 92 befindet.

Claims (7)

1. Schutzeinrichtung für einen fasergekoppelten Laser-Lithotripter, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des distalen Lichtleitfaserendes (11 ... 91) und/oder des austretenden Laserstrahles die akustische Feldimpedanz vermindernde Maßnahmen (13 ... 93) vorgesehen sind.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des distalen Endes der Lichtleitfaser (11 ... 91) eine Anordnung zur Schalldämmung und/oder -dämpfung (13 ... 83) vorgesehen ist.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das distale Ende der Lichtleitfaser (11 ... 91) von einem zylindrischen, koaxial zur Faserachse gerichteten Reflektor (12 ... 92) umgeben ist, an dessen Wandung impedanzvermindernde Maßnahmen (13 ... 83) vorgesehen sind.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Reflektors (12, 22) resistiv und/oder reaktiv wirkende Öffnungen (13, 23) aufweist.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Reflektors (32 ... 72) mindestens eine mit Gas, Flüssigkeit oder einem weichelastischen Material gefüllte und mit einer Öffnung versehene Kammer (33 ... 73) aufweist.

6. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Reflektors (82) im Querschnitt oval (83 a) und/oder gewellt (83 b) ist.

7. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des distalen Endes der Lichtleitfaser (91) eine Ausströmöffnung (93) für ein Gas-Flüssigkeitsgemenge angeordnet ist.