DE4428773C2

DE4428773C2 - Laser otoscope

Info

Publication number: DE4428773C2
Application number: DE4428773A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Mueller
Original assignee: Laser und Medizin Technologie GmbH
Current assignee: Laser und Medizin Technologie GmbH
Priority date: 1994-08-13
Filing date: 1994-08-13
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2014-08-14
Also published as: DE4428773A1

Description

Bei einer Reihe von Erkrankungen des Mittelohres ist es medizinisch notwendig, das Trommelfell zu eröffnen und die Öffnung, gegebenenfalls auch über einen längeren Zeitraum zu erhalten, was derzeit in aller Regel durch Einführen kleiner Dränageröhr chen durchgeführt wird. Die mechanische Eröffnung des Trommelfells mittels eines Skalpells bedingt derzeit eine ausreichende Anästhesie dieser Region.With a number of diseases of the middle ear, it is medically necessary that To open the eardrum and the opening, if necessary also over a longer one To get period, which is currently usually done by inserting small drainage tube chen is carried out. The mechanical opening of the eardrum using a Scalpel currently requires adequate anesthesia in this region.

Zur Vereinfachung dieses Verfahrens soll daher ein Gerät entwickelt werden, das es erlaubt, berührungsfrei und unter weitgehendem Verzicht auf eine Anästhesie die Eröffnung des Trommelfells durchzuführen. Gleichzeitig soll das zu entwickelnde Gerät möglichst einfach zu handhaben, wenig störanfällig und möglichst preiswert sein, und nach Möglichkeit auch die intermediäre Applikation eines Dränageröhr chens erübrigen. To simplify this process, a device should therefore be developed that it allows the contactless and largely without anesthesia Opening the eardrum. At the same time, what is to be developed Device as easy to use as possible, less prone to failure and as inexpensive as possible and, if possible, the intermediate application of a drainage tube superfluous.

Die derzeitige klinische Routine wird mit mechanischen Instrumenten durchgeführt, wobei indikationsbedingt sowohl im wesentlichen sichelförmige Einschnitte (Paracentese) wie auch Teilexzisionen (Myringotomie) des Trommelfelles durch geführt werden. Parallel dazu wird seit einigen Jahren an wenigen Kliniken auch mit Hilfe eines Operationsmikroskops und daran angekoppelten CO₂-Laser mit Mikromanipulator über einen Ohrtrichter diese Operationstechnik mit einem fokussierten CO₂-Laser durchgeführt, wobei sich herausgestellt hat, daß der CO₂- Laser für diese Art Chirurgie durchaus geeignet ist, allerdings ist der Aufwand eines großen Operationsmikroskops mit Mikromanipulator unverhältnismäßig hoch und hat sich für diesen kleinen Eingriff nicht durchgesetzt.The current clinical routine is carried out with mechanical instruments, whereby, depending on the indication, both essentially sickle-shaped incisions (paracentesis) and partial excisions (myringotomy) of the eardrum are performed. At the same time, a few clinics have been using a surgical microscope and a CO ₂ laser with a micromanipulator attached to it via an ear funnel to perform this surgical technique with a focused CO ₂ laser, and it has been found that the CO ₂ laser is suitable for them Art surgery is quite suitable, however, the effort of a large surgical microscope with micromanipulator is disproportionately high and has not prevailed for this small intervention.

Davon ausgehend, ist in der US 5280378 vorgeschlagen worden, einen CO₂-Laser im Handstück eines Otoskopes anzubringen und wiederum über einen im Otoskoptrichter angebrachten Mikromanipulator bzw. motorisch gesteuerten Scanner die Eröffnung durchzuführen. Weiterhin ist in der US 4913132 ebenfalls ein handgehaltener CO₂-Laser an einem Otoskoptrichter beschrieben worden, der zusätzlich zu der in der US 5280378 beschriebenen Scan-Technik die Möglichkeit einer Fokusvariation mittels einer verstellbaren Linse vorsieht. Beide vorgeschlage nen Lösungen haben jedoch einige entscheidende Nachteile: zum einen treten durch den Mikromanipulator bzw. die Strahlumlenkung sowie durch die vorgesehenen Beleuchtungseinrichtungen erhebliche Vignettierungen des Beobachtungsstrahlen ganges für den Arzt auf, was die medizinische Sicherheit des Eingriffes beein trächtigt. Zum anderen ist es derzeit auch technisch nicht möglich, einen 5-10 W- CO₂-Laser so klein zu bauen, daß er im Handstück angeordnet werden kann.Based on this, it has been proposed in US 5280378 to mount a CO ₂ laser in the handpiece of an otoscope and in turn to open it using a micromanipulator or motor-controlled scanner mounted in the otoscope funnel. Furthermore, a hand-held CO ₂ laser on an otoscope funnel has also been described in US Pat. No. 4,913,132, which, in addition to the scanning technique described in US Pat. No. 5,280,378, provides the possibility of focus variation by means of an adjustable lens. Both proposed solutions, however, have some decisive disadvantages: on the one hand, the micromanipulator or the beam deflection and the provided lighting devices cause considerable vignetting of the observation beam for the doctor, which affects the medical safety of the procedure. On the other hand, it is currently not technically possible to build a 5-10 W CO ₂ laser so small that it can be arranged in the handpiece.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein leichter und sicherer handhabbares Laserotoskop anzugeben. Diese Aufgabe wird durch das Laserotoskop nach Anspruch 1 gelöst.It is an object of the invention to provide a laser otoscope that is easier and safer to handle specify. This object is achieved by the laser otoscope according to claim 1.

Eine genaue Analyse des ärztlichen Vorgehens bei der Eröffnung des Trommelfells hat überraschenderweise gezeigt, daß auf eine zusätzliche Strahlmanipulation in einem Laserotoskop verzichtet werden kann, da der Arzt auch mit einem starr in der optischen Achse des Otoskops justierten Laserstrahl hinreichend gut und sicher durch manuelle Bewegungen des Otoskoptrichters den Eingriff durchführen kann. Diese Erkenntnis führt in der erfindungsgemäßen Lösung dazu, daß der infrarote Laserstrahl mit einem einzigen Umlenkspiegel in die Achse des Otoskops geführt werden kann. Um die Nachteile früherer Lösungsansätze im Hinblick auf eine Vignettierung des Strahlengangs durch diesen Umlenkspiegel zu vermeiden, wird erfindungsgemäß ein wellenlängenselektiver Strahlteiler eingesetzt, der die Eigenschaft hat, infrarotes Laserlicht bei einer Anordnung des Strahlteilers im wesentlichen unter 45° umzulenken, gleichzeitig aber in orthogonaler Blickrichtung für sichtbares Licht transparent zu sein. Eine derartige dielektrische Verspiegelung kann beispielsweise nach dem Stand der Technik aus Indium-Zinn-Oxyd bestehen. Eine Beleuchtung des Operationsfeldes, das etwa 5-10 mm vom Ende des Otoskoptrichters entfernt liegt, wird durch eine ebenfalls im Handgriff des Otoskops untergebrachte Lampe herbeigeführt, die über ein kleines, total reflektierendes Umlenkprisma ihre Strahlung in den innen verspiegelten Trichter des Otoskops einkoppelt. Dabei wird ausgenutzt, daß durch die konische Bauform des Otoskop trichters eine gleichmäßige Ausleuchtung des Operationsfeldes erfolgt. Dadurch wird es möglich, das Prisma so klein zu halten, daß es den Beobachtungs strahlengang des Arztes nicht vignettiert.A precise analysis of the medical procedure when opening the eardrum has surprisingly shown that an additional beam manipulation in a laser otoscope can be dispensed with, since the doctor can also optical axis of the otoscope adjusted laser beam sufficiently well and safely can perform the intervention by manual movements of the otoscope funnel. This finding in the solution according to the invention leads to the infrared Laser beam guided with a single deflecting mirror into the axis of the otoscope can be. To the disadvantages of previous approaches to a solution Avoiding vignetting of the beam path through this deflecting mirror According to the invention, a wavelength-selective beam splitter is used, which Property has infrared laser light when the beam splitter is arranged in the redirect substantially at 45 °, but at the same time in an orthogonal direction to be transparent to visible light. Such a dielectric mirror coating can, for example, consist of indium tin oxide according to the prior art. Illumination of the surgical field, which is about 5-10 mm from the end of the Otoscope funnel is removed, is also in the handle of the otoscope housed lamp brought about by a small, totally reflective Deflection prism emits its radiation into the funnel of the otoscope that is mirrored on the inside couples. It takes advantage of the fact that the conical design of the otoscope funnel a uniform illumination of the surgical field takes place. Thereby it becomes possible to keep the prism so small that the observation radiation path of the doctor not vignetted.

Das vorgeschlagene Otoskop zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß der Otoskoptrichter doppelwandig ausgelegt ist, so daß am distalen Ende ein Ringspalt entsteht, der mit einer Absaugvorrichtung am Otoskop verbunden ist und dazu dient, die bei der laserchirurgischen Maßnahme entstehenden Dämpfe unmittelbar abzusaugen, und dadurch verhindert, daß das Gesichtsfeld des Arztes getrübt wird.The proposed otoscope is further characterized in that the Otoscope funnel is designed double-walled, so that an annular gap at the distal end arises, which is connected to a suction device on the otoscope and to it serves, the vapors generated during the laser surgical measure immediately aspirate, thereby preventing the doctor's field of vision from becoming cloudy.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieses Laserotoskop als zusätzliches Handstück für im Markt befindliche CO₂-Laser mit Spiegelgelenkarm ausgelegt, wobei zusätzlich zwischen dem Otoskop-Handstück und dem distalen Ende des Spiegelgelenkarmes eine Zwischenoptik, bestehend aus einem verstellbaren Teleskop, angebracht ist. Dabei dient das Teleskop zur Verstellung der Lage des Brennpunktes vor dem Ende des Otoskoptrichters und des Durchmessers des Brennfleckes, da sich gezeigt hat, daß der chirurgische Eingriff der Eröffnung des Trommelfelles besonders vorteilhaft dergestalt durchgeführt werden kann, daß zunächst ein etwas größerer Durchmesser thermisch nekrotisiert wird, und erst in einem zweiten Schritt bei Reduktion des Strahldurchmessers die eigentliche Eröffnung erfolgt. Dabei sollte die vorbestrahlte Fläche einen um etwa 30% größeren Durchmesser haben, als das nach Indikation zu erstellende Loch besitzt. Typischerweise sind für die Eröffnung Löcher mit ca. 1 bis 1,5 mm Durchmesser wünschenswert, was zur Folge hat, daß die Vorbestrahlung einen Durchmesser von 1,5 bis 2 mm ermöglichen muß. Die notwendigen Laserleistungsdaten ergeben sich daraus zu etwa 5 W für die eigentliche Eröffnung und ca. 10 bis 12 W für die Vorbestrahlung einer größeren Fläche. Diese Vorgehensweise ermöglicht es, je nach Grad der thermischen Vornekrotisierung den Zeitraum bis zur Heilung und damit zum Verschluß des Loches wählen zu können. In a preferred embodiment, this laser otoscope is designed as an additional handpiece for CO ₂ lasers with a mirror articulated arm on the market, an intermediate optical system consisting of an adjustable telescope being additionally attached between the otoscope handpiece and the distal end of the articulated arm. The telescope serves to adjust the position of the focal point in front of the end of the otoscope funnel and the diameter of the focal spot, since it has been shown that the surgical intervention in opening the eardrum can be carried out particularly advantageously in such a way that a somewhat larger diameter is first thermally necrotized , and the actual opening only takes place in a second step when the beam diameter is reduced. The pre-irradiated area should be about 30% larger in diameter than the hole to be created according to the indication. Holes with a diameter of approximately 1 to 1.5 mm are typically desirable for the opening, with the result that the pre-irradiation must allow a diameter of 1.5 to 2 mm. The necessary laser power data result from this about 5 W for the actual opening and about 10 to 12 W for the pre-irradiation of a larger area. This procedure makes it possible, depending on the degree of thermal pre-necrosis, to choose the period of time until the hole heals and thus closes.

Neben der Anwendung des bevorzugten Ausführungsbeispieles als Handstück für einen marktgängigen CO₂-Laser mit Spiegelgelenkarm mit Emissionswellenlängen zwischen 9,1 und 10,9 µm kann dieses Handstück jedoch auch bei entsprechender wellenlängenangepaßter Auslegung der optischen Elemente mit Laserstrahlung anderer Wellenlänge, insbesondere beispielsweise Erbium: YAG-Lasern oder CO- Lasern, aber auch Erbium-Glas-Lasern, vorteilhaft verwendet werden.In addition to using the preferred exemplary embodiment as a handpiece for a commercially available CO ₂ laser with a mirror articulated arm with emission wavelengths between 9.1 and 10.9 μm, this handpiece can also be used with a corresponding wavelength-adapted design of the optical elements with laser radiation of a different wavelength, in particular, for example, erbium: YAG Lasers or CO lasers, but also erbium glass lasers, can be used advantageously.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann das Kopplungsstück zwischen dem Otoskop-Handstück und dem Spiegelgelenkarm eines Infrarotlasers noch zusätzlich mit einer speziellen optischen Komponente in Form eines sogenannten Axikons, das um eine Achse drehbar gelagert ist, versehen werden. Dabei ist das Axikon monolithisch ausgeführt, so daß je nach Position im Strahlengang entweder ein Strahlprofil in der Form eines Hohlzylinders, wie für ein Axikon typisch, entsteht oder bei orthogonaler Stellung dieser optischen Komponente eine planparallele Platte in den Strahlengang geschwenkt wird, die etwa den gleichen optischen Weg wie bei Durchstrahlung des Axikons aufweist, so daß eine zusätzliche Verstellung der Fokussieroptik auf Grund unterschiedlicher optischer Wege entfällt. Der Vorteil der Umwandlung des regulären Strahlprofils eines Lasers in ein hohlzylinderartiges Profil beruht darin, daß mit einem derartigen Hohlzylinder bei geeigneter Dimensio nierung das gewünschte Loch wie mit einem Kreismesser ausgeschnitten werden kann und insgesamt weniger Laserleistung zur Eröffnung eines gleich großen Loches benötigt wird. Die notwendigen Laserleistungen reduzieren sich hierbei um etwa den Faktor 2 bis 3. Das heißt mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, mit lediglich noch maximal 4 bis 5 W Laserleistung das gewünschte chirurgische Ergebnis herbeizuführen.In continuation of the inventive concept, the coupling piece between the Otoscope handpiece and the mirror articulated arm of an infrared laser with a special optical component in the form of a so-called axicon, the is rotatably supported about an axis. Here is the axicon executed monolithically, so that depending on the position in the beam path either a Beam profile in the form of a hollow cylinder, as is typical for an axicon, is created or with this optical component in the orthogonal position, a plane-parallel one Plate is pivoted into the beam path, which is about the same optical path as when radiating the axicon, so that an additional adjustment the focusing optics due to different optical paths are eliminated. The advantage the conversion of the regular beam profile of a laser into a hollow cylinder Profile is based on the fact that with such a hollow cylinder with suitable dimensions the desired hole as with a circular knife can and overall less laser power to open a hole of the same size is needed. The necessary laser powers are reduced by about the factor 2 to 3. That means that with such an arrangement it is possible to only a maximum of 4 to 5 W laser power the desired surgical Bring about result.

Die bevorzugte Ausführungsform eines Laserotoskops ist in den beiliegenden Abb. 1 bis 3 näher beschrieben. Dabei zeigt Abb. 1 einen Querschnitt durch das Handstück des erfindungsgemäßen Laserotoskops, Abb. 2 das Kopplungsstück zwischen Laserotoskop-Handstück und Spiegelgelenkarm bzw. laserstrahl-zuführendem Wellenleiter und Abb. 3 das um eine Achse schwenkbar anordenbare Axikon.The preferred embodiment of a laser otoscope is described in more detail in the attached FIGS. 1 to 3. Fig. 1 shows a cross section through the handpiece of the laser otoscope according to the invention, Fig. 2 shows the coupling piece between the laser otoscope handpiece and the mirror articulated arm or laser beam-feeding waveguide, and Fig. 3 shows the axicon which can be pivoted about an axis.

- Fig. 1: The otoscope ( 1 ) contains a long bore ( 1.1 ) for the CO 2 laser beam and a second long bore ( 1.2 ) for receiving the light source. Both long bores open into a transverse bore leading to the prism ( 1.3 ) as well as the receptacle ( 3 ) for the eyepiece ( 3.1 ) and the CO 2 deflecting mirror ( 3.2 ). The prism ( 1.3 ) reflects the light from the light source into the inner ear specula ( 2.2 ) and thus illuminates the field of view evenly. The ear funnel unit ( 2 ) consists of an outer ear funnel ( 2.1 ) and an inner ear funnel ( 2.2 ) so that the resulting volatile combustion products can be sucked off through a tube ( 2.4 ) through a narrow air gap ( 2.3 ). Furthermore, the ear funnel unit ( 2 ) can be separated from the otoscope ( 1 ), so that the funnel geometries can be selected variably. A connecting piece ( 4 ) connects the otoscope ( 1 ) to the zoom lens ( 5 ), with the aid of which the focus can be varied using a sliding piece ( 5.1 ). The vario optics ( 5 ) can contain a pivotable axicon ( 6 ), which optionally transforms the profile of the laser beam into a ring or full beam.
- Fig. 2: The vario-optic ( 5 ) consists of two optical elements ( 5.1 , 5.2 ), which are arranged as a telescope and one element is designed as a sliding piece ( 5.1 ). Furthermore, the vario optics ( 5 ) contain a swiveling axicon ( 6 ) for the optional transformation of the beam in full or ring profile. The vario optics ( 5 ) merge into the mirror articulated arm or into a flexible waveguide of the laser.
- Fig. 3: shows the axicon ( 6 ), which is rotatably mounted at a central point in order to transform the proximally arriving beam into either a ring beam ( Fig. 3a) or a full beam ( Fig. 3b).

Claims

1. Laser otoscope ( 1 ) for perforating the eardrum, characterized in that a wavelength-selective beam splitter ( 3 , 3.2 ) is arranged in an otoscope handle ( 1 , 1.1 ) that can be connected to an external laser, in which the radiation of a laser in the spectral range between 1.4 and 11 µm is deflected essentially at right angles, such that observation of the operating field through the beam splitter is possible with visible light without vignetting.

2. Laser otoscope according to claim 1, characterized in that the handpiece additionally contains a light source for illuminating the operating field.

3. Laser otoscope according to claim 1 or 2, characterized in that it has an otoscope funnel ( 2 ) which is designed double-walled for suction of the resulting smoke gases in a laser application.

4. Laser otoscope according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has an observation eyepiece ( 3.1 ) which contains a crosshair as a sighting aid.

5. Laser otoscope according to one of claims 1 to 4, characterized in that the external laser has a beam guidance system ( 5.3 ) and between this and the laser otoscope ( 1 ) an adapter piece ( 4 ) with a telescope optics ( 5 ) is coupled with which Position of the focus distally before the end of the otoscope funnel is adjustable.

6. Laserotoskop according to claim 5, characterized in that a pivotable axicon (6) is arranged in the adapter piece (4) in addition to be able to produce a fully or a hollow cylindrical beam cross-section.