FI82370B - OPERATIONSHUVUD FOER EN LASERANORDNING. SIIRRETTY PAEIVAEMAEAERAE-FOERSKJUTET DATUM PL 14 ç 12.01.88. - Google Patents

Description

1 82370

OPEROINTIPÄÄ LASERLAITETTA VARTEN - OPERATIONSHUVUD FÖR EN LASERANORDNING

Keksinnön kohteena on operointipää laserlaitet-5 ta varten, johon laserlaitteeseen kuuluu laserlähde ja optinen johdin lasersäteen johtamiseksi laserlähtees-tä operointipäähän, joka operointipää on valmistettu optisesti läpinäkyvästä, kiinteästä aineesta ja kapenee kärjeksi, 10 Edellä kuvatun kaltaisia operointipäitä käyte tään lääketieteellisten ja erilaisten hoidollisten laserlaitteiden yhteydessä lasersäteen johtamiseksi haluttuun kohteeseen tarkoituksena välttää hajasäteilyä ja sen aiheuttamia sivuvaikutuksia sekä kohdistaa laser-15 säde tarkoin haluttuun kohteeseen. Edelleen tällaisten laitteiden avulla pyritään saamaan aikaan toistettava säteilyvaikutus siten, että operointipäätä voidaan pitää kiinni käsiteltävässä kohteessa ja operointipään etäisyys käsiteltävästä kohteesta ei pääse vaihtelemaan ja 20 vaikuttamaan negatiivisesti hoitotulokseen.

Yllä kuvatun kaltainen operointipää tunnetaan mm. patenttijulkaisusta US 4,693,244. Esitettyyn operointipäähän kuuluu tasapaksu, sauvamainen ja pyöreä tyviosa ja tähän liittyvä kartiomainen pyöreä kärki. 25 Julkaisussa operointipää tai tarkemmin sanottuna operointipään kapeneva kärki on halkileikkausmuodoltaan · kartiomainen ja poikkileikkaukseltaan olennaisesti pyöreä. Tällainen pyöreä operointipää on kuitenkin käytössä hyvin hankala. Sillä ei pystytä suorittamaan juuri 30 minkäänlaisia leikkausviiltoja kärjen pyöreän muodon johdosta. Kartiomaisella pyöreänä kärjellä on suuri vastus leikkaushaavassa sitä siirrettäessä. Operointipään kartiomaisella kärjellä voidaan pääasiassa vain kohdistaa lasersäde haluttuun kohteeseen. Muut operoin-35 titoimenpiteet on suoritettava erillisellä leikkausveit-sellä. Erillisen leikkausveitsen käyttö on yleensä hankalaa ja silloin pääasiassa mahdotonta, kun lasersä- 2 82370 teen samanaikainen käyttö leikkausveitsen kanssa on toivottavaa tai välttämätöntä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin operointipää laserlaitetta varten, joka soveltuu 5 käytettäväksi samanaikaisesti sekä leikkaukseen että laservalon johtamiseen leikkauskohteeseen.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosaan.

Keksintö perustuu siihen perusajatukseen, 10 että operointipään kärki on poikkileikkaukseltaan pääasiassa ellipsin muotoinen, kärjen leikkausreuna leik-kaussuunnassa pyöreämuotoinen ja kärjen leikkausreunan poikkileikkaus pyöreämuotoinen. Edullisesti operointipään kärjen paksuuden suhde sen leveyteen on vähemmän 15 kuin 4:5, esim. 4:5 - 1:10, edullisesti 2:3 - 1:10 sopivasti 1:2 - 1:5.

Operointipään kärjellä tarkoitetaan tässä yhteydessä operointipään tyviosan jatkeen muodostavaa ja sen huipun muodostavaa osaa, jonka poikkileikkaus 20 pienenee huippua eli operointipään äärimmäistä, terävin-tä ja kapeinta osaa kohden.

Keksinnön mukaisen operointipään kärjen litteän ja terämäisen terän reunan kaarevuussäde voi olla hyvin pieni, so. terä voi olla hyvin terävä, terän reunan 25 kaarevuussäde suuruusluokkaa esim. n * 10"·* mm, jolloin n on suurempi taikka yhtäsuuri kuin 1. Tällöin operointipään kärkeä voidaan käyttää luonnollisesti hyvin vaativienkin viiltojen suorittamiseen, so. pääasiassa tavanomaisen leikkausveitsen tavoin.

30 Operointipään veitsimäisessä kärjessä säteen etenemisellä ei ole aksiaalisymmetriaa, joka on tyypillistä kartionmuotoiselle kärjelle. Litistyneisyyden voimakkuudesta riippuen säteet pyrkivät ohjautumaan veitsen reunoihin.

35 Operointipään veitsimäisen kärjen leikkausomi- naisuudet ovat paremmat kuin kartiomaisen, sillä säteilyn purkautuessa veitsen reunoilta, leikkausvaikutus I: 3 82370 esiintyy laajemmalla alueella. Kartiomaisessa kärjessä leikkausvaikutus on pistemäinen; veitsimäinen kärki leikkaa koko särmällään. Tämän ominaisuuden ansiosta veitsimäisellä kärjellä voidaan tehdä syvempiä viiltoja.

5 Koska operointipään veitsimäinen kärki on litteä, liikkuu se huomattavasti pyöreää kartiomaista kärkeä helpommin leikkausviillossa.

Operointipään kärjen litteä muoto parantaa myös koagulaatio-ominaisuuksia. Veitsimäisen kärjen 10 suuri pinta-ala koaguloi laajan alueen kerrallaan.

Kun operointipään avulla johdetaan korkeampia lasersäteen valotehoja leikkauskohteeseen ja operointipään kärki on pyöreämuotoinen, pääasiassa ellipsin muotoinen, ei terän reunaan muodostu suuria tehotihen-15 tyrniä ja terä ei vaurioidu.

Keksinnön mukainen operointipää materiaalista riippuen soveltuu liitettäväksi minkälaiseen tahansa sinänsä tunnettuun, lääketieteessä ja lääketieteellisessä hoidossa käytettävään laserlaitteeseen, kuten Nd-YA-20 G-laserlaitteeseen, Er-YAG-laserlaitteeseen, Ar-laser-laitteeseen, CO-larlaitteeseen, COa-laserlaitteeseen, Eksimeeri laserlaitteeseen, väriainelaserlaitteeseen jne. Edelleen operointipää voidaan liittää laserlähtee-seen minkälaisen tahansa sinänsä tunnetun optisen joh-25 timen välityksellä, kuten peilikäsivarren, optisen kuidun tms. elimen välityksellä. Operointipään liitäntä optiseen johtimeen tapahtuu siten, että optisessa johteessa kulkeva lasersäde ohjataan operointipään sisään sinänsä tunnetulla tavalla.

30 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskoh taisesti suoritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista ope-rointipäätä sivulta katsottuna ja kaaviomaisesti esi-3 5 tettynä, kuva 2 esittää leikkausta II-II kuvasta 1, kuva 3 esittää kuvien 1-2 mukaisen operointi- 4 82370 pään sivureunaa suurennettuna, kuva 4 esittää kuvien 1-3 mukaista operointi-päätä, leveän sivun suunnasta katsottuna, kuva 5 esittää pituussuuntaista leikkausta 5 keksinnön erään toisen sovellutuksen mukaisen operointi-pään kärjestä, kuva 6 esittää poikkileikkausta keksinnön erään kolmannen sovellutuksen mukaisen operointipään kärjestä, kuva 7 esittää poikkileikkausta keksinnön erään 10 neljännen sovellutuksen mukaisen operointipään kärjestä.

Kuvassa 1 näkyy eräs keksinnön mukainen ope-rointipää laserlaitetta varten, johon laserlaitteeseen kuuluu sinänsä tunnettu laserlähde 2 (esitetty kaavio-15 maisesti kuvassa 1) ja optinen johdin 3, joka on järjestetty johtamaan lasersäde laserlähteestä operointipäähän Operointipää on valmistettu käytettäviä allon-pituuksia läpäisevästä kiinteästä aineesta, ja se kape-nee kärjeksi 4. Kuvassa 1 operointipää 1 on edelleen 20 varustettu kädensijalla 6, ja erityisellä liitoslait-teella 7, joka liittää optisen kuidun 3 operointipäähän 1 ja ohjaa optista kuitua pitkin tulevan lasersäteen operointipäähän. Operointipäähän 1 kuuluu sauvamainen, esim.

25 tasapaksu ja poikkileikkaukseltaa pyöreä tyviosa 5, johon kärki 4 liittyy kaveten huipuksi 8.

Operointipään 1 kärki 4 on muodoltaa litteä ja terämäinen. Kärjen litteä ja terämäinen muoto näkyy selvästi kuvista 2-4, joissa on osakuvat 2 ja 3 esit-30 tävät operointipään kärkeä leikattuna viivaa II - II pitkin ja suurennettuna (kuva 3). Edelleen kuva 4 esittää operointikärkeä katsottuna sen litteän tai leveän sivun suunnasta, so. kärjen päältä. Kuvien mukaisesti kärki on litteä ja veitsimäinen, kärjen reuna 9 muodos-35 taa terävän leikkuureunan.

Kuvassa 5 näkyy keksinnön erään toisen sovellutuksen mukainen operointipään kärki leikattuna ope- 5 82370 rointipään aksiaalisuunnassa ja pääasiassa kohtisuoraan litteän terän litteää sivua vastaan.

Seuraavassa tarkastellaan säteen kulkua yksi tyiskohtaisesti kuvan 5 mukaisessa operointipään kärjes-5 sä.

Tarkasteltaessa lasersäteiden kulkua operointipään 1 esim. tasapaksussa, tyviosassa todetaan, että lasersäteet säilyttävät operointipään akselin suhteen saman kulman a, joka niillä oli välittömästi operointi-10 päähän tunkeutumisen jälkeen. Jos operointipään tasapaksu osa on riittävän pitkä ja ohut, lasersäteiden muodostaman keilan reunimmaiset säteet saattavat osua operointipään tyviosan pintaan. Tulokulma on tällöin niin suuri, että tapahtuu kokonaisheijastus ja säde jatkaa 15 matkaa samansuuruisessa mutta vastakkaismerkkisessä kulmassa.

Tarkasteltaessa säteilykeilan reunimmaisen säteen (muodostaa jyrkimmän kulman kärjen akselin kanssa) etenemistä veitsimäisessä kärjessä, kun kärjen 20 pinnan ja akselin välinen kulma on a. Säde osuu ensimmäisen kerran kärjen pintaan kohdassa A? heijastuksessa tulo- ja heijastuskulmat ovat yhtä suuret. Välittömästi heijastuksen jälkeen säde muodostaa kulman a + 0t kärjen pinnan kanssa. Osuessaan seuraavan kerran pintaan kär-25 jen vastakkaisella puolella, säteellä on tulokulma 90* - (3a + 0¾.) . Näin säteen kulku jatkuu tulokulman saadessa arvon θι.η - 90' - [(2m - l) a + et] , 01.» > o (l) 30 kertalukua m olevassa heijastuksessa. Kun tulokulma θι·» muuttuu negatiiviseksi, säde alkaa palata takaisin.

Koska tulokulma pienenee heijastuksen kertaluvun kasvaessa, loppuu säteen kokema kokonaisheijastus 35 jossakin vaiheessa ja säde läpäisee pinnan. Jokaisessa heijastuksessa, jossa tulokulma on pienempi kuin kokonaisheijastuksen rajakulma, osa säteen tehosta menee 6 82370 pinnan läpi säteen jakaantuessa heijastuvaan ja läpimenevään osaan.

Jos heijastuksessa m tulokulma alittaa rajakul-5 man, muodostaa läpimenevä säde akselin kanssa kulman 1Q Tm = 90° - a - arcsin (2) jossa n0 on ympäröivän aineen (ilma tai kudos) taite-15 kerroin ja n* operointipään optisen materiaalin taitekerroin.

Yhtälöstä (2) havaitaan, että kun säteellä on loivempi kulma operointipään tasapaksussa osassa (kulma vaihtelee välillä - 8«. - 8*0 eli tulokulma θι.„, kasvaa, 20 kapenee kärjestä eteenpäin suuntautuva säteilykeila. Kulma 8* riippuu kuidun divergenssistä ja kärjen taite-kertoimesta. Vastaavasti, kun kärjen kulma a pienenee, levenee säteilykeila (Tm kasvaa).

Täten kuvan 5 mukaisessa sovellutuksessa, 25 so. veitsimäisessä kärjessä säteet pyrkivät ohjautumaan veitsen reunoihin. Tämä antaa operointipään litteälle ja terämäiselle kärjelle erinomaiset leikkausominaisuu-det, sillä säteilyn purkautuessa veitsen reunoilta, leikkausvaikutus esiintyy laajemmalla alueella. Tällöin 30 veitsimäinen kärki leikkaa koko särmällään.

Kuvassa 6 näkyy operointipään kärjen poikkileikkaus, jossa kärjen paksuuden T suhde sen leveyteen B on suuruusluokkaa noin 1:10. Kuvassa 7 vastaava suhde on suuruusluokkaa noin 2:3. Kuvissa 6 ja 7 ja samaten 35 kuin kuvassa 2 esitetyn operointipään kärki on poikkileikkaukseltaan pääasiassa ovaalin muotoinen. Leikkaavan särmän kaarevuussäde vastaa tyviosan ja kärjen yhtymä kohdassa pääasiassa tyviosan kaarevuussädettä, kärjen huipun 8 alueella ja sen läheisyydessä, esim. noin 1/10, 40 jopa 1/2 kärjen pituudesta tyviosan suuntaan leikkaus-särmän kaarevuussäde voi olla jopa niin lyhyt kuin n x 10-3 mm, jossa n on suurempi tai yhtäsuuri kuin 1.

Operointipään kärki voidaan muodostaa mistä tahansa sinänsä alalla tunnetusta aineesta, kuten alumi- 7 82370 niumoksidista, esim. safiiri, piioksidista, esim. kvartsi, tms. muusta optisesti läpinäkyvästä ja suhteellisen korkeita lämpötiloja kestävästä aineesta.

Suoritusesimerkit on tarkoitettu ainoastaan 5 havainnollistamaan keksintöä ja keksinnön sovellutukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimuksien puitteissa.

Claims (4)

8 82370

1. Operointipää (1) laserlaitetta varten leikkausviiltojen suorittamiseen, johon laserlaitteeseen 5 kuuluu laserlähde (2) ja optinen johdin (3) lasersäteen johtamiseksi laserlähteestä operointipäähän, joka operointipää on valmistettu optisesti läpinäkyvästä kiinteästä aineesta ja kapenee litteäksi kärjeksi (4), tunnettu siitä, että operointipään (1) kärki 10 (4) on poikkileikkaukseltaan pääasiassa ellipsin muotoi nen, kärjen leikkausreuna leikkaussuunnassa pyöreämuo-toinen ja kärjen (4) leikkausreunan poikkileikkaus pyö-reämuotoinen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen operointi-15 pää, tunne tt u siitä, että operointipään (1) kärjen (4) paksuuden (T) suhde sen leveyteen (B) T:B on 4:5 - 1:10.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen operointipää, tunnettu siitä, että operointipään 20 (1) kärjen (4) terävyys so. terän reunan kaarevuussäde (r) on suuruusluokkaa n · 10“3 mm, jolloin n on suurempi tai yhtä suuri kuin 1.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen operointipää , tunnettu siitä, että operointi- 25 pään (1) tyviosa (5) on pääasiassa pyöreä. 9 82370