DE69628733T2

DE69628733T2 - Handgeführter laser-scanner

Info

Publication number: DE69628733T2
Application number: DE69628733T
Authority: DE
Inventors: David Trost
Original assignee: Laser Industries Ltd
Current assignee: Laser Industries Ltd
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: US6328733B1; US5957915A; EP0805657B1; JPH11514246A; US5743902A; EP0805657A1; WO1996022741A1; DE69628733D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich generell auf medizinische Laser, und spezifischer auf einen Hand gehaltenen Laserscanner, welcher ein gescanntes Muster konstanter Grösse erzeugt, unabhängig von der Positionierung des Laserscanners bezüglich einer zu behandelnden Oberfläche.
Beschreibung des relevanten Standes der Technik
Aus historischer Sicht wurden chirurgische Gewebeschnitte mit scharfen, metallenen Schneidinstrumenten durchgeführt. Später wurden Laser das bevorzugte Werkzeug in vielen medizinischen Verfahren um Gewebe zu schneiden und zu behandeln.
Laserstrahlen können präzise auf Gewebe fokussiert werden, um viele gewünschte Formen und Tiefen zu schneiden. Der Schlitzschnitt, ein sehr schmaler, länglicher Schnitt, ist besonders geeignet für die Laserchirurgie. Chirurgen können diese schmalen Schnitte ausführen, indem ein fokussierter Laserstrahl über das Zielgewebe geleitet wird.
Eines der medizinischen Verfahren, bei welchem Schlitzschnitte erwünscht sind, ist die Haartransplantation. Haartransplantationen sind ein verbreitetes kosmetisches Verfahren geworden, insbesondere zur Behandlung der männlichen Glatze. In einem Haartransplantationsverfahren wird ein Stück der Haut des Patienten mit gesund wachsendem Haar von einer Spenderregion der Kopfhaut entfernt und in eine haarlose Empfängerregion implantiert. Dieses Verfahren umfasst das Schneiden eines Lochs oder eines Schlitzes in die Empfängerregion, sodass der neue Haarpfropf eingefügt werden kann. Modernerweise wird ein Schlitzverpflanzen verwendet auf Grund der vielen kosmetischen und medizinischen Vorteile gegenüber dem kreisförmigen Lochstanzen.
Historisch wurden Schlitzverpflanzen ausgeführt, in dem mit einem Skalpell ein Schlitz in die Empfängerregion geschnitten wurde. Später wurden Laser verwendet. Ein Laser ist vorteilhafter, weil die Grösse und Form des Schnittes genauer kontrolliert werden kann. Ein Laserstrahl, üblicherweise ein gepulster Infrarotstrahl, wird auf die Kopfhaut fokussiert. Die Einwirkung kann kontrolliert werden, um die für die Haartransplantatgrösse benötigte Hautmenge zu entfernen. Ein weiterer Vorteil Laser zum Schneiden oder Entfernen von Haut zu verwenden ist der Koagulationseffekt des Laserlichtes, welches das Bluten und den Schmerz minimiert. Zudem entfernt die Lasereinwirkung im Spalt, welchen sie erzeugt, die Haut, sodass Raum erzeugt wird für die neuen Haarpfropfen, welche darin angeordnet werden. Ein laserunterstütztes Haartransplantationsverfahren ist im US-Patent 5,360,447 beschrieben, welches Patent auf Coherent Inc. übertragen ist, dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung.
Ein Laserstrahl kann durch eine Vielzahl optischer Zuführsysteme genau auf die Kopfhaut fokussiert werden. Ein derartiges System wird durch Coherent Inc. unter den Namen Ultrapulse 5000 vermarktet, in Verbindung mit ihrem geschlossenen Kohlendioxid-Medizinal-Lasersystem. Um einen Schlitz zu erzeuge positioniert der Chirurg den Ausgang des optischen Zuführsystems derart, dass der Strahl auf das Zielgewebe einwirkt. Der Chirurg drückt dann einen Fussschalter, worauf ein Verschluss geöffnet wird, welcher dem Licht ermöglicht das Ausgangsende des optischen Zuführsystems zu verlassen. Der Arzt bewegt daraufhin das Ausgangsende über das Zielgewebe bis die gewünschte Schlitzbreite und -tiefe erzeugt ist. Dieses Verfahren wird für jeden im Zielgewebe erzeugten Schlitz durchgeführt.
Der Nachteil dieses optischen Zuführsystems ist, dass es Zeit und Geschick erfordert, um eine Anzahl Schlitze der gewünschten Grösse und der gewünschten Anordnung zu erzeugen. Da die Anzahl erforderlicher Schlitze derart gross sein kann wie die Anzahl individueller, zu transplantierender Haarfollikel, kann die erforderliche Zeit und das erforderliche Geschick zum Erzeugen genauer Schlitze in der Empfängerregion sehr gross sein. Zudem ist die Anordnung jedes Schlitzes wichtig, weil gleichförmige Muster dem transplantierten Haar ein natürlicheres Erscheinen verleihen. Daher besteht ein Bedarf für ein optisches Zuführsystem, welches eine Mehrzahl von Schlitzen mit gleichförmigem Muster erzeugt.
Chirurgisch werden Laser auch zur Behandlung relativ grosser Gewebegebiete verwendet, in Techniken wie die Ablation zur Entfernung verunstalteter Haut. Der Punktdurchmesser des Laserstrahls ist typischerweise grösser betreffend Ausdehnung und kleiner betreffend Leistungsdichte, im Vergleich zu Lasern welche zum Erzeugen von Schlitzen verwendet werden. Obwohl der Punktdurchmesser des Laserstrahls relativ gross ist, ist die Behandlungsfläche üblicherweise grösser als die Fläche des Punktes, weshalb es erforderlich ist, dass der Strahl gescannt oder anderweitig über das zu behandelnde Gebiet bewegt wird.
Ein Ansatz den Laserstrahl über ein zu behandelndes Gebiet zu bewegen besteht darin, den Strahl wie ein Raster zu scannen, rückwärts und vorwärts in nacheinanderfolgenden Reihen, bis das Gebiet abgedeckt ist. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist, dass nacheinanderfolgende Reihen überlappen können, und sich eine ungenügende Erholungszeit zwischen den Scans von nacheinanderfolgenden Reihen ergibt, was das Gewebe im Überlappungsbereich beschädigen kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass das vom Laser bedeckte Mustergebiet abhängig sein kann von der Distanz zwischen der Behandlungsgebiet und der Scanning-Vorrichtung, was nicht leicht kontrollierbar ist, wenn das Laserinstrument vom Chirurgen in den Hand gehalten wird.
Ein weiterer Ansatz um den Laserstrahl über das Behandlungsgebiet zu bewegen besteht darin, den Strahl, unter Verwendung einer verschiebbaren Linse, auf einen Spiegel zu leiten, welcher sich über das Behandlungsgebiet bewegt, wie dies in EP-A-0 326 760 beschrieben ist. Die Linse bewegt sich entlang der Strahlachse, um die erforderliche Fokussierung auf dem Behandlungsgebiet zu erzeugen, und der bewegliche Spiegel leitet den Strahl zum Behandlungsgebiet. Trotzdem ist das Mustergebiet, welches vom Laserstrahl eines solchen Erzeugungssystems bedeckt wird, abhängig von der Distanz zwischen dem Behandlungsgebiet und der Linse.
Aus der WO 93/03521 ist es bekannt einen Scanning-Spiegel und eine Linse innerhalb eines Laserverstärkerhohlraumes anzuordnen.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem optischen Zuleitsystem, welches unabhängig von der genauen Lage der Behandlungsoberfläche bezüglich dem Laserinstrument einen gescannten Laserstrahl mit einem gleichförmigen Muster erzeugt.
Die vorliegende Erfindung ist nachfolgend durch Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Eine bevorzugte Ausführung, in der Form eines chirurgischen Laserhandteils oder eines Hand gehaltenen Laserscanners, welche einen Laserstrahl auf ein Zielgewebe scannen, hat eine Linse und einen derart distanziert von der Linse angeordneten scannenden Spiegel, dass die Distanz gleich oder im wesentlichen gleich der Brennweite der Linse ist. Der Laserstrahl trifft den scannenden Spiegel und wird in einem Muster auf die Linse reflektiert, welches durch die mehrfachen Positionen des scannenden Spiegels definiert ist.
Die Linse projiziert das Laserstrahlmuster derart auf das Zielgewebe, dass der Ausgangsstrahl die Linse parallel zu der optischen Achse der Linse verlässt. Das projizierte Muster hat unabhängig von der Distanz zwischen dem Handstück und dem Zielgewebe eine konstante Grösse. In anderen Worten ausgedrückt bleibt die Variation der Grösse des auf das Zielgewebe projizierten Musters minimal, wenn die Distanz zwischen der Linse und dem Zielgewebe variiert wird.
Der auf den scannenden Spiegel auftreffende Laserstrahl kann fokussierte Licht oder paralleles, kollimiertes Licht sein. Wenn der Laserstrahl auf den scannenden Spiegel fokussiert ist, so erzeugt die Linse einen parallelen, kollimierten Strahl, was einen Ausgangsstrahl mit einer Punktgrösse zur Folge hat, welche bei sich ändernder Distanz zwischen dem Handstück und dem Zielgewebe nicht variiert. Die Punktgrösse dieses Ausgangsstrahls kann durch Variieren des Kegelwinkels des auftreffenden, fokussierten Strahls eingestellt werden. Wenn der auf den scannenden Spiel auftreffende Laserstrahl parallel, d. h. kollimiert ist, dann fokussiert die Linse den Ausgangsstrahl, was einen konzentrierten Laserstrahl erzeugt, welcher für Schnitte geeignet ist. Die vorgängig dem scannenden Spiegel angeordnete strahlformende Optik kann verwendet werden, um den Laserstrahl auf den scannenden Spiegel zu fokussieren, um den Kegelwinkel des fokussierten Strahls einzustellen, und um die Grösse des auf den scannenden Spiele auftreffenden parallelen, kollimierten Laserstrahls einzustellen. Das chirurgische Handteil has vorzugsweise zwei Spiegel, welche unabhängig um zwei orthogonale Achsen rotierbar sind. Die zwei unabhängig rotierbaren Achsen erlauben einen Ausgangsstrahl mit zweidimensionalen Mustern zu erzeugen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Ablation von Gewebe mit einem Laserstrahl verwendet, indem ein Ausgangsende einer Zuführvorrichtung gegenüber dem Gewebe positioniert wird, indem der Laser angeregt wird, um einen Laserstrahl zu erzeugen, indem der Laserstrahl innerhalb der Zuführvorrichtung über den scannenden Spiegel und dann eine Linse dem Gewebe zugeführt wird, wobei der scannende Spiegel etwa eine Brennweite von der Linse angeordnet ist, sodass die Linse den Laserstrahl entlang eines parallel zur optischen Achse der Linse verlaufenden Pfads projiziert, und wobei die scannenden Spiegelmittel bewegt werden, um ein Muster des Laserstrahls auf das zu ablatierende Gewebe zu projizieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Ansicht eines scannenden Spiegels, welcher einen fokussierten Laserstrahl erhält, und eine Linse, welche ein Muster von parallelen, kollimierten Laserstrahlen projiziert, welches in einer Ausführungsform eines handgehaltenen Laserscanners entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines scannenden Spiegels, welcher einen parallelen, kollimierten Laserstrahl erhält, und eine Linse, welche ein Muster von fokussierten Laserstrahlen projiziert, welches in einer weitern Ausführungsform eines handgehaltenen Laserscanners entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 zeigt eine Gesamtansicht eines handgehaltenen Laserscanners entsprechend der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Diagramm einer Schalttafel für den handgehaltenen Laserscanner.
5 zeigt einen Teilansicht des handgehaltenen Laserscanners gemäss 1.
6 zeigt eine Endansicht des handgehaltenen Laserscanners gemäss 1.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht des handgehaltenen Laserscanners gemäss 1.
8 zeigt eine Teilansicht des handgehaltenen Laserscanners gemäss 2.
9 zeigt eine Endansicht des handgehaltenen Laserscanners gemäss 2.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht des handgehaltenen Laserscanners gemäss 2.
11 zeigt ein Diagramm mehrerer Scanmuster, welche mit dem handgehaltenen Laserscanner gemäss 1 verwendet werden.
12 zeigt ein Diagramm mehrere Scanmuster, welche mit dem handgehaltenen Laserscanner gemäss 2 verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die in den Zeichnungen dargestellten 1 bis 12 zeigen zum Zweck der Darstellung unterschiedliche, bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein handgehaltener Laserscanner oder ein chirurgisches Handteil, welches einen Laserstrahl in einem gleichförmigen Muster über ein Zielgewebe scannt. Die Lehre zur Anwendung des Laserscanners 10, 12 kann unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erklärt werden. In 1 wird ein einfallender Laserstrahl 14 auf einen scannenden Spiegel 16 fokussiert, welcher den Laserstrahl auf eine Linse 18 reflektiert. Der scannende Spiegel 16 schwenkt derart, dass der Laserstrahl an einem Punkt 20 auf den Spiegel auftrifft, wobei sich der Punkt 20 eine Brennweite L vorgängig der Linse und entlang der optischen Achse der Linse befindet.
Der scannende Spiegel 16 bewegt sich zwischen der Stellung 22 und der Stellung 24. In der Stellung 22 reflektiert der Spiegel 16 den Laserstrahl entlang des Pfades 26 in den oberen Bereich der Linse 18. Der Winkel 22 des einkommenden Strahls ist derselbe wie der Winkel 30 des reflektierten Strahls entlang des Pfades 26, weil der Spiegel 16 ein flacher Spiegel ist. Jeder Strahl des reflektierten Gesamtstrahls wird durch die Linse 18 zu einem Pfad 32 gebrochen, welcher parallel zu einer optischen Achse 34 der Linse verläuft. Daraus resultiert ein Ausgangslaserstrahl, welcher kollimiert und parallel zur optischen Achse 34 ist.
Wenn sich der scannende Spiegel 16 in der Stellung 24 befindet wird der einfallende Laserstrahl 14 durch den Spiegel entlang des Pfades 36 in den unteren Bereich der Linse 18 reflektiert. Die Linse bricht den Laserstrahl zu einem Ausgangspfad 38, welcher ebenfalls parallel zu der optischen Achse 34 verläuft. Der Ausgangsstrahl ist parallelen, kollimiert, weil der auf die Linse 18 einfallende Strahl dem Punkt 20 entspringt, welcher eine Brennweite L von der Linse entfernt ist.
Das Zielgewebe 40 ist an der Ausgangsseite der Linse 18 angeordnet. Die beiden Ausgangsstrahlen 32 und 38 bilden auf dem Zielgewebe ein einfaches Muster aus zwei Punkten 42, 44. Die Position der auf das Zielgewebe 40 projizierten Laserstrahlpunkte 42, 44 ist einzig abhängig vom Winkel des Spiegels. Ein Positionieren des scannenden Spiegels 16 zwischen der Position 22 und der Position 24 hat Punkte zur Folge, welche im Muster zwischen den Punkten 42 und 44 liegen. Dabei ist zu bemerken, dass die Distanz zwischen den zwei Punkten 42, 44 mit der Entfernungsdistanz D zwischen der Linse 18 und dem Gewebe 40 nicht variiert. Mit anderen Worten bleibt die Grösse des von den projizierten Laserstrahlpunkten erzeugten Musters konstant, unabhängig von der Lage des Zielgewebes bezüglich dem Laserscanner. Ebenso ist die Grösse der Laserstrahlpunkte 42, 44 konstant, unabhängig von der Distanz zwischen der Linse 18 und dem Gewebe 40, weil die Ausgangsstrahlen parallel, kollimiert sind.
Der Laserscanner 10 wird vom Anwender in der Hand gehalten, was es schwierig macht einen konstanten Abstand zwischen dem Laserscanner und dem Zielgewebe einzuhalten, ohne die Hilfe von umständlichen Schablonen oder Stützvorrichtungen. Die vorliegende Erfindung beseitigt Bedenken betreffend dem Abstand D zwischen dem Scanner und dem Zielgewebe, weil sowohl die Fläche des Musters als auch die Grösse der Punkte nicht durch eine Änderung des Abstandes beeinflusst werden.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung des Laserscanners 12, welche in 2 dargestellt ist, ist sehr ähnlich zu dem in 1 dargestellten Laserscanner 10, mit Ausnahme der ein- und ausfallenden Laserstrahlen. In diesem Fall ist der einfallende Laserstrahl 50 parallel, kollimiert anstatt fokussiert. Die parallel, kollimierten Strahlen werden, abhängig vom Winkel oder der Lage des scannenden Spiegels 16, entlang den Pfaden 26 und 36, oder auf dazwischen liegendem Pfad reflektiert. Die Linse 18 bricht die parallelen, kollimierten Strahlen derart, dass diese an der Ausgangsseite der Linse 18 auf einer Brennebene 52 fokussieren. Die derart auf das Zielgewebe projizierten Punkte 54 und 56 des Musters sind fokussierte Punkte mit kleinem Durchmesser. Wiederholt sei erwähnt, dass sich die relative Lage der Punkte innerhalb des Musters in Funktion des Abstandes zwischen der Linse 18 und dem Zielgewebe nicht ändern. Die Punktgrösse ändert sich etwas in Funktion des Abstandes zwischen dem Zielgewebe und der Brennebene 52, aber diese Variation ist nicht gross, weshalb gewisse Bewegungen des Laserscanners relativ zum Zielgewebe möglich sind.
Die 1 und 2 zeigen wie die Erfindung in einer Dimension arbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Laserscanner der vorliegenden Erfindung ein zweidimensionales Muster, indem ein Spiegel oder ein System von Spiegeln verwendet wird, welche den Laserstrahl in einem zweidimensionalen Muster auf die Linse 18 projizieren.
Der Laserscanner 10 ist weiter in den 3–7 dargestellt. Wie in 5 dargestellt hat der Laserscanner 10 zwei unabhängig kontrollierte Spiegel 60, 62, welche den Laserstahl in zwei rechtwinkligen, orthogonalen Richtungen scannt. Der Spiegel 60 ist auf einer Spiegelhaltung 63 montiert und wird durch einen Rotationsgalvanometer 66 um die Achse 64 geschwenkt. Der Spiegel wird durch ein weiteres Rotationsgalvanometer 70 um eine Achse 68 geschwenkt. Die Rotationsachsen der Spiegel 60, 62 sind gegenseitig orthogonal und ebenfalls orthogonal zum einfallenden Laserstrahl 72. Die Galvanometer 66, 70 werden durch einen nicht dargestellten Kontroller mit Energie versorgt und angesteuert, wobei der Kontroller eine geeignete Spannung zur Verfügung stellt, um die Galvanometer und die daran befestigten Spiegel in die gewünschte Position zu drehen. Die beiden Spiegel 60, 62 sind durch ein schmales Spiel getrennt, um den beiden Spiegeln ein unabhängiges Bewegen zu ermöglichen. Der eine Brennweite von der Linse 18 entfernte Punkt 20 ist zwischen den zwei Spiegeln angeordnet, was eine geringe Abweichung von der idealen Situation zur Folge hat, in welcher die Spiegel übereinstimmend mit dem Punkt 20 wären.
Der Laserscanner 10 umfasst zudem ein Gehäuse 74 und eine Abdeckung 76, welches Platz bietet für die Galvanometer 66 und 70. Am Gehäuse 74 ist eine Ausgangsröhre 78 befestigt, welche eine Befestigung für die Linse 18, eine Linsenhaltung 80, einen Abstandhalter 82, ein Fenster 84 und ein Fensterhalter 86 zur Verfügung stellt. Am entfernten Ende der Ausgangsröhre 78 ist eine Rauchauslasskappe 88 angeordnet, umfassend eine innere Röhre 90, eine äussere Hülse 92 und einen Abzug 94. Ebenfalls am entfernten Ende der Baugruppe ist ein Spachtel 96 angeordnet.
Wie in den 3 und 5 dargestellt, weist das Lasereingangsende des Laserscanners 10 eine Kupplung 100 mit einem Innengewinde auf, welches den Laserscanner mit dem distalen Ende 101 eines Gelenkarms 102 eines Lasers 103 befestigt. (Die 3 ist nicht massstabsgetreu). In der bevorzugten Ausführungsform wird der Laserstrahl durch den Ultrapulse 5000 erzeugt, einen von Coherent Inc. hergestellten und verkauften Kohlendioxidlaser. Der Ultrapulse 5000 erzeugt einen gepulsten Infrarotlaserstrahl mit einer maximalen Spezifikation von 500 mJ pro Pulse, einer Pulsdauer von bis zu 1 ms, bei einer Wiederholfrequenz von 500 Hz, für eine durchschnittliche Leistung von 250 Watt.
Wie in 5 dargestellt sind zwischen der Kupplung 100 und den Spiegeln 60, 62 strahlformende Optik angeordnet, welche den parallelen, kollimierten Eingangslaserstrahl auf den Punkt 20 fokussieren, welcher eine Brennweite der Linse 18 von der Linse entfernt ist. Die strahlformende Optik umfasst zwei Linsen 104, 106, welche in einem teleskopischen Körper 108 montiert sind. Die Linse 106 ist fixiert und ist in einer Linsenhalterung 110 montiert, und durch eine Befestigungsvorrichtung 112 befestigt. Die Linse 104 ist beweglich, und ist durch eine Befestigungsvorrichtung 116 in der Linsenhalterung 114 montiert. Die Linsenhalterung 114 ist innerhalb des Teleskopkörpers rotierbar montiert. Der Antriebsstift 118 ist zur Innenseite des Einstellknopfes 120 hin montiert und greift in einen wendelförmigen Schlitz 112 in der Aussenseite des Linsenhalters 114. Die Position der Linse 104 wird durch ein Drehen des Einstellknopfes 120 eingestellt. Ein mit dem Linsenhalter 114 befestigter Führungsstift 124 reitet in einem axialen Schlitz des Teleskopkörpers 108 und verhindert eine Rotation des Linsenhalters 114. Wie in 3 dargestellt ist der Einstellknopf 120 derart kalibriert, dass dieser den ungefähren Durchmesser des Punktes des Ausgangsstrahls anzeigt.
Die Ausgestaltung der erforderlichen Optik zum Erzeugen eines gewünschten Strahldurchmessers variiert in Abhängigkeit von der Konfiguration der verwendeten optischen Elemente und der Charakteristiken des Laserstrahls, wenn dieser in das Handteil eintritt. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Laserscanners 10 hat die Linse 104 eine Brennweite von +50 mm, die Linse 106 eine Brennweite von –10 mm, und die Linse 18 eine Brennweite von +100 mm. Der Strahldurchmesser des vom Laser 103 erzeugten Laserstrahls beträgt etwa 6 mm. Der Ausgangsstrahldurchmesser ist einstellbar über einen Bereich von etwa 2 mm bis 4 mm. Die Linsen sind vorzugsweise aus Zink Selen gefertigt, und die Spiegel sind vorzugsweise aus Molybdän gefertigt. Die Linsen 104 und 106 fokussieren den Laserstrahl mit einem Punktdurchmesser von etwa 0.5 mm auf den scannenden Spiegel.
Der Aufbau der anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dem Laserscanner 12, ist in den 8–10 dargestellt. Der Laserscanner 12 ist ähnlich zur Konstruktion des Laserscanners 10 (5–7) mit Ausnahme der strahlformenden Optik 140. Wie in 8 dargestellt weist die strahlformende Optik 140 des Laserscanners 12 einen Körper 142 auf, welcher mit dem Gehäuse 74 befestigt ist. Die Linsen 144 und 146 sind im Körper 142 durch die Haltevorrichtung 148 beziehungsweise 105 gehalten. Die Linsen 144, 146 reduzieren den Durchmesser des eintretenden Laserstrahls 72 auf einen schmaleren Durchmesser und versorgen die Spiegel 60, 62 mit einem parallelen, kollimierten Laserstrahl. Der eintretende Laserstrahl ist parallel, kollimiert, weshalb, sofern sein Durchmesser akzeptabel ist, auf die Linsen 144, 146 verzichtet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Laserscanners 12 hat die Linse 144 eine Brennweite von +50 mm, die Linse 146 eine Brennweite von –25 mm, und die Linse 18 eine Brennweite von +100 mm. Die Linsen 146 und 146 ändern den Punktdurchmesser des einfallenden Laserstrahls von etwa 6 mm zu etwa 3 mm am Punkt, an welchem der Strahl den Spiegel trifft. Der Punktdurchmesser des Ausgangsstrahls beträgt etwa 0.5 mm an der Brennebene 52.
4 stellt eine Schalttafel 160 dar, welche mit dem Laserscanner 10, 12 verwendet wird. Der Operator wählt ein durch Nummern vorgegebenes Muster, indem zwei Zahlen über das Tastenfeld 162 eingegeben werden. Die Musternummer wird durch, die Anzeige 164 dargestellt. Die 11 und 12 zeigen unterschiedliche Muster, welche mit dem Laserscanner 10 beziehungsweise 12 verwendet werden können. Der Operator wählt zudem über das Tastenfeld 166 ein prozentuales Überlappen. Der Überlappungswert wird durch die Anzeige 168 dargestellt. Ein nicht dargestellter Kontroller verwendet den Überlappungswert um den relativen Abstand der Punkte im gewählten Muster einzustellen, um die gewünschte Überlappung zu bewirken. Der Operator kann an der Schalttafel 160 unter Verwendung des Tasters 170 auch einstellen, ob das Muster nur einmal oder repetitiv erzeugt wird, wie dargestellt durch die Anzeiger 172, 174.
Während dem Betrieb wählt der Operator auf der Schalttafel 160 des Laserscanners ein Muster, eine Überlappung und ein einmaliges/repetitives Scannen. Der Operator schaltet zudem das Lasersystem ein und öffnet einen manuellen Sicherheitsverschluss. Ein durch den Laser erzeugten, niederenergetischer, sichtbarer Strahl wird verwendet um den Laserscanner auf das Zielgewebe zu richten. Daraufhin drückt der Operator einen Fussschalter, welcher den Scanner veranlasst das gesamte Behandlungsmuster zu erzeugen, indem die Spiegel synchron mit der Pulsrate des Laserstahls positioniert werden. In anderen Worten ausgedrückt werden die Spiegel zum Ausliefern eines Punktes positioniert, wenn der erste Laserpuls eintrifft, daraufhin werden die Spiegel in eine neue Lage positioniert, um den nächsten Punkt auszuliefern, wenn der nächste Laserpuls eintrifft; und so weiter, bis das gesamte Muster beendet ist. Wenn ein einmaliges Muster gewählt wird, so stoppt der Laserscanner nach der Beendigung des Musters, selbst wenn der Fussschalter immer noch gedrückt ist. Wenn ein repetitives Muster gewählt wird, so wird das Behandlungsmuster mit einer Verzögerung von einer Sekunden zwischen den Mustern wiederholt, bis der Fussschalter losgelassen wird. Ein vorzeitiges Loslassen des Fussschalters beim einmaligen Muster oder beim repetitives Muster beendet den Behandlungsstrahl bevor das Muster vollständig erstellt ist.
Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen verwenden eine achssymmetrische Linse 18 und zwei Spiegel 60, 62 welche nahe am Punkt 20 angeordnet sind, welcher eine Brennweite aufwärts der Linse 18 angeordnet sind.
Diese Anordnung weist einen kleinen Fehler auf, weil der Laserstrahl nicht beide Spiegel im Punkt 20 trifft. Alternativ könnte ein einziger Spiegel verwendet werden, zusammen mit einem Mechanismus, welcher eine Rotation in zwei Dimensionen um den Punkt 20 erlaubt. Ebenfalls alternativ könnte die Linse anamorph ausgestaltet sein, aufweisend zwei unterschiedliche Brennweiten in zwei orthogonalen Ebenen. Dies würde es erlauben jeden der beiden Spiegel ein Brennweite oberhalb der Linse anzuordnen, ohne sich gegenseitig bei ihrer unabhängigen Bewegung zu stören. Solch eine anamorphe Linse könnte entweder eine toroidförmige Oberfläche, oder zwei entgegengesetzte zylindrische Oberflächen aufweisen, welche orthogonal an gegenüberliegenden Seiten der Linse angeordnet sind. Eine weitere Alternative würde über eine Serie eines ersten Spiegels, einer ersten Linse, eines zweiten Spiegels und einer zweiten Linse zu verfügen. Jeder Spiegel ist eine Brennweite oberhalb der Linse angeordnet, und jeder Spiegel erzeugt Musterablenkungen in einer orthogonalen Richtung.

Claims

Chirurgisches Handteil (10) zur Verbindung an einen Laser (103) welcher einen Laserstrahl (72) erzeugt, wobei das Handteil (10) den Laserstrahl (72) auf ein Zielgewebe (40) scannt, das Handteil (10) umfasst: ein scannendes Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) zum Reflektieren des Laserstrahl (72); und eine Linse (18) auf welche das scannende Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) den Laserstrahl (72) reflektiert und durch welche der Laserstrahl (72) auf das Zielgewebe (40) gebrochen wird, wobei die Linse (18) eine Brennweite aufweist und das scannende Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) in einem Abstand von der Linse (18) angeordnet ist, welcher im wesentlichen gleich der Brennweite ist, sodass jegliche Veränderung der Grösse eines auf das Zielgewebe (40) projizierten Musters minimal ist, wenn der Abstand zwischen der Linse (18) und dem Zielgewebe (40) verändert wird.
Chirurgisches Handteil gemäss Anspruch 1, wobei das scannende Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) zwei unabhängig um zwei Achsen (64,68) rotierbare Spiegel (60, 62) umfasst, wobei die Achsen gegenseitig rechtwinklig und rechtwinklig zum Laserstrahl (72) sind.
Chirurgisches Handteil gemäss Anspruch 2, wobei das scannende Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) zudem zwei Galvanometer (66, 70) umfasst, wobei jedes Galvanometer (66, 70) durch ein Mittel mit einem Spiegel (60, 62) verbunden ist, welches eine Rotation des Spiegels (60, 62) um eine Achse (64, 68) erlaubt.
Chirurgisches Handteil gemäss Anspruch 2, wobei die genannte Linse (18) anamorph ist und zwei Brennweiten in zwei rechtwinkligen Ebenen aufweist, und wobei die zwei scannenden Spiegel (60, 62) in Abständen von den Linsen (18) angeordnet sind, welche im wesentlichen gleich den zwei genannten Brennweiten sind.
Chirurgisches Handteil gemäss Anspruch 2, wobei die genannte Linse (18) zwei separate Linsen umfasst, wobei die genannten Linsen und Spiegel (60, 62) entlang eines optischen Pfades des Laserstrahls angeordnet sind, welcher einen ersten rotierbaren Spiegel, dann eine erste Linse, dann einen zweiten rotierbaren Spiegel, und dann eine zweite Linse umfasst, wobei der erste Spiegel in einem Abstand von der ersten Linse angeordnet ist, welcher im wesentlichen gleich der Brennweite der ersten Linse ist, und wobei der zweite Spiegel in einem Abstand von der zweiten Linse angeordnet ist, welcher im wesentlichen gleich der Brennweite der zweiten Linse ist.
Chirurgisches Handteil gemäss Anspruch 1, umfassend zudem strahlformende Optiken (104, 106), welche zwischen dem Laser (103) und dem scannenden Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) angeordnet sind, und aufweisend optische Mittel zum Versorgen des scannenden Spiegelmittels (60, 62, 66, 70) mit einem fokussierten Strahl.
Chirurgisches Handteil gemäss Anspruch 1, umfassend zudem strahlformende Optiken (104, 106), welche zwischen dem Laser (103) und dem scannenden Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) angeordnet sind, und aufweisend optische Mittel zum Versorgen der scannenden Spiegelmittels (60, 62, 66, 70) mit einem fokussierten Strahl aufweisend einen einstellbaren Kegelwinkel.
Chirurgisches Handteil gemäss Anspruch 1, umfassend zudem strahlformende Optiken (104, 106), welche zwischen dem Laser (103) und dem scannenden Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) angeordnet sind, und aufweisend optische Mittel zum Versorgen des scannenden Spiegelmittels (60, 62, 66, 70) mit einem parallelen Strahl.
Chirurgisches Handteil gemäss Anspruch 1, umfassend zudem: am Eingang des Handteils angeordnete strahlformende Optiken (104, 106); das scannende Spiegelmittel (60, 62, 66, 70) umfasst zwei unabhängig um zwei Achsen (64, 68) rotierbare Spiegel (60, 62), wobei die Achsen gegenseitig rechtwinklig und rechtwinklig zum Laserstrahl (72) sind, wobei die Spiegel (60, 62) innerhalb des Handteils derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass der Laserstrahl (72) die strahlformenden Optiken (104, 106) verlässt und die Spiegel (60, 62) trifft; und Mittel (66, 70) zum unabhängigen Rotieren der Spiegel, wobei das Handteil den Laserstrahl (72) als zweidimensionales Muster auf das Zielgewebe (40) scannt.