NO136560B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for å lede en laser-

stråle, omfattende en leddarm med en rekke strålereflekterende organer og hjelpemidler for å endre organenes stilling og der-

med retningen og posisjonen av strålen som trer ut fra det siste organ i rekken, av hvilke ett er innrettet til å svinge en del av leddarmen om en første akse.

Det er kjent at en laserstråle kan fokuseres i et

meget lite punkt med en diameter på 100 mikron eller mindre for å frembringe en meget sterk konsentrasjon av lysenergi. Ved laserbølgelengder på f.eks. 10,6 mikron som praktisk talt full-stendig absorberes i legemet, kan en slik fokusert laserstråle anvendes for å skjære gjennom de forskjellige typer menneskelig vev og ben. Følgelig har det vært foreslått å anvende laser-

stråler for forskjellig dental og kirurgisk teknikk som f.eks. fjerning av byller og karries, innvendige undersøkelser og fjerning av svulster, brent sårvev og liknende. I foreslått utførelse har en laser vært forbundet med en leddet arm og en rekke speil montert i armen for retting av laserstrålen fra kilden langs armens akse til behandlingsområdet. Slikt utstyr har teoretisk hatt mange fordeler, særlig den fordel at en laserstråle kan foreta meget rene og fine kutt med minimal ødeleggelse av vev .utenfor kuttelinjene. Laserstrålen koagulerer også lett kapillarer og små vener og arterier slik at det opptrer minst mulig - blodtap og holder behandlingsområdet rent. Fordi laserstrålen har en tendens til å tette igjen blodkarene er videre muligheten for å spre sykdomsceller under inngrep for å fjerne syke celler minsket uten å hindre heling av skaden.

Det er foreslått mange kirurgiske lasere, men meget

få er i virkeligheten fremstilt og disse er igjen hovedsakelig bare benyttet for laboratoriebruk. Det har vist seg meget van-

skelig å anvende slike instrumenter i klinisk behandling fordi slike leddarmer er meget uhåndterlige. For det første tar de stor plass, er tunge og vanskelige å anvende. Da slike leddarmer teoretisk gir tilstrekkelig frihet for bevegelse for å utføre alle de bevegelser som kan være ønskelige ved håndtering av en vanlig disseksjonskniv, tillater ikke i praksis en så nøyaktig håndtering som er nødvendig i en kritisk operasjon. I tillegg hertil er utbalanseringssystemet for disse armer uhåndterlige og upraktiske for den ofte snaue plass rundt et opera-sjonsbord.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et for-, bedret apparat av den innledningsvis nevnte art som er særlig anvendbar som et praktisk kirurgisk instrument som omfatter en laser, en leddarm og flere speil som er montert i armen og anordnet slik at laserstrålen reflekteres til et behandlings-område .

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en bærearm for leddarmen, leddforbundet med overgangen mellom to deler av leddarmen som er svingbar om den første akse, hvilken bærearm er svingbar om en andre akse i avstand fra og parellelt med den første akse, en motvekt på bærearmen for avbalansering av ledd-armen og bærearmen hovedsakelig om den andre akse, og en bæredel som bærer både leddarmen og bærearmen.

Sammenliknet med tidligere anordninger er leddarmen ifølge oppfinnelsen meget lett i vekt og meget manøvrerbar. Følgelig har kirurgen fått en praktisk laseroperasjonskniv som kan anvendes like lett,som en vanlig operasjonskniv.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av krave-ne 2-20.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser, i perspektiv, et apparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser apparatet på fig. 1 sett fra oversiden. Fig. 3 viser, i perspektiv, en kardangopphengning i apparatet på fig. 1 og 2. Fig. 4 viser et aksialt snitt gjennom en del av ledd-armen på fig. 1. Fig. 5 viser skjematisk strålegangen gjennom ledd-armen på fig. 1.

Apparatet ifølge utførelseseksemplet består av et

hus 10, en teleskopaksel 20 som er forbundet med huset, en horisontal del 30 som er forbundet med toppen av akselen 20 og bærer en horisontal forskyvbar enhet 40 som inneholder en laser 45,

en leddarm 50 som er montert på en vertikal aksel 48 på enheten 40, et motvektsystem 60 som bærer leddarmen 50 og en behandlingsdel 70 i enden av armen 50, og en fotbetjent bryter 80 for inn-

og utkopling av laseren. Den vertikale aksel 48 og leddarmen 50

er hule og omslutter en laserstråle fra kilden 45 til behandlingsdelen 70. Et betjeningspanel 15 er anordnet på huset 10, og elektronisk utstyr, vakuumpumpe og gasstilførsel til laseren er anordnet i huset 10. Rør og slanger for vakuumpumpen og gasstil-førselen til laseren og nødvendige elektriske forbindelser er ikke vist for enkelthets skyld. Av samme grunn er de vanlige detaljer ved teleskopakselen 20 og monteringen av den horison-

talt bevegelige enhet sløyfet.

Ved apparatets bruk innstilles først ledd-armen ved regulering av akselen 20 til ønsket høyde og ved forflytning av enheten 40. Deretter foretas innstillinger på panelet 15 for å regulere energien i laserstrålen og hvis ønskelig, varigheten av strålingen.

Laserstrålen styres langs aksen for leddarmen 50 til behandlingsdelen 70 ved hjelp av speil som er montert i armen. Leddarmen 50 består av rørene 13 4 og 154 og leddelene 120, 13 0,

140, 150, 160, 170 og 180 som opptar speilene som vist på fig. 5. Leddelene 120-180 er dreibart lagret i hylselagre 132, 142, 152, 162, 172 og 182. Da det er mulig å rotere hvert speil om hylselagrenes akser er det mulig å vri speilplanene i forhold til hverandre. Av den grunn er det mulig å lede laserstrålen slik at både posisjon og retning av strålebanen kan endres når det forlater det siste speil. I tillegg til rotasjon av speilene om hylselagrenes akse tjener hylselagrene også til å bære rørene i leddarmen 50. Et rør 134 forbinder leddet 130 med hylselageret 142 og et rør 154 forbinder leddet 150 med hylselageret 162..

For å minske vekten og dimensjonene av leddarmen eir alle hylselagrene presisjonslagere med små toleranser, hvilket fremgår.av fig. 4, .og følgelig kan laserstrålen stytes nøyaktig i armens akse. Følgelig er det mulig å anvende speil, lågere og rør med meget liten diameter og derfor mindre vekt, enn ved de tidligere kjente apparater.

I tillegg' hertil er leddarmen 50 meget godt utbalansert ved motvektsystemet 60. Dette system omfatter en holder 61, en arm 62, en motvekt 63 og en koplingsdel 64. Motvektarmen 62 er svingbart montert i holderen 61 om en aksel 65 som er parallell med aksen for hylselageret 132 og retningen av laserstrålen i armen. Som det fremgår klart av fig. 3 er kardangopphengningen montert i motvektarmen 62 om en andre aksel 66 som er parallell med akselen 65. Leddarmen 50 er montert i kardangopphengningen 64 i en hylse 68 som er svinglar om en tredje aksel 67 som er parallell med akselen 65. Hylsen 68 kan rotere fritt i koplingsdelen 64 om lengdeaksen for røret 134, og derved avkoples treg-hetsmomentet for armen fra utbalanseringssystemet. For ikke å hindre bevegelsen av utbalanserinssystemet og leddarmen er akselene 66 og 67 montert med noe spillerom i koplingsdelen.

Som vist på fig. 4 er akselen 65 som motvektsarmen 62 svinger om, sentrert i aksen for den vertikale aksel 48. I tillegg er motvekten 63 plasert slik at tyngdepunktet for utbalanseringssystemet og vekten som den bærer er i linje med aksen for den vertikale aksel 48. Følgelig vil vekten av leddarmen og utbalanseringssystemet være balansert selv når leddarmen 50 roterer om akselen 48 og/eller røret 134 i armen 50 beveges opp og ned. Følgelig er belastningen på hylselageret 13 2 minimal. Det er praktisk talt ikke noe sideveis belastning på dette lager. Slitasjen på dette lager blir derfor minimal. Dette gjør det rela-tivt enkelt å opprettholde den optiske bane i leddarmen 50.

Da diameteren av leddarmen 50 er forholdsvis liten

for å minske dimensjoner og vekt, er det viktig å sikre at laserstrålen er tilstrekkelig i flukt med aksen for armen slik at strålebanen faller sammen med aksen. Dette er oppnådd som vist på fig. 4, ved justering av speilet 116 som er montert i enheten 40, slik at den innfallende laserstråle skjærer aksen for den vertikale aksel 48 i speilets refleksjonsflate i en vinkel som er slik at et plan som deler vinkelen mellom laserstrålen og aksen er vinkelrett på speilet. Under disse forhold vil den reflekterte laserstråle ligge i aksen for den vertikale aksel og fordi denne aksel er den første del av leddarmen vil laser-

strålen ligge i flukt med leddarmens akse.

Speilet 116 er montert i en vanlig ringformet holder 117 hvis posisjon kan endres med tre justeringsskruer 118 i innbyrdes samme avstand. Disse skruer ligger an mot en ring 119 av slitasjefast metall som er "montert på en hylse 211 som ligger an mot tre ikke viste justeringsskruer som er gjenget inn i hylsen 211. Hylsen 211 passer inn i en hylse 212 som er festet ved hjelp av en klemring 214 og skruer 215 til en vertikal vegg 220 i enheten 40. Hylsen 211 kan beveges i lengderetningen i hylsen 212 eller kan roteres i denne for riktig innstilling. Når denne innstilling først er foretatt, kan posisjonen av hylsen 211 i hylsen 212 fikseres ved hjelp av tre settskruer 217. For innstilling kan hylsene 211 og 212 beveges vertikalt etter løs-ning av skruene 215.

Som følge av denne anordning kan en grovinnstilling av speilet 116 skje ved hjelp av hylsene 211 og 212 i klem-ringen 214 og ved å anbringe hylsen 211 i ønsket forhold til hylsen 212. En finjustering av speilet 116 kan utføres ved hjelp av innstillingsskruen 118. Når innstillingen er utført, anbringes en beskyttelsesplate 111 ved hjelp av skruer. En ytterligere innstilling av dette system er neppe nødvendig. I dé til-feller hvor det er nødvendig kan det lett skje ved justering av selve speilet 216.

På venstre side av veggen 220 på fig. 4, er montert et sikkerhetssystem for kontroll av laserstrålen. En strimmel 232 har en skråflate 234 som befinner seg i laserstrålens bane for å avbøye denne til en varmeabsorberende del 47 på toppen av enheten 40. Når laserstrålen ikke anvendes, bringes strimmelen 232 med sin skråflate inn i laserstrålens bane og hindrer uønsket laserstråLing gjennom leddarmen. Når det er ønskelig å anvende strålen tilføres en spenning til en solenoid 236 som fjerner strimmelen 23 2 fra laserstrålens bane.

Ytterligere detaljer ved den vertikale aksel 48, speilene 126 og 136 og holderen 61 fremgår også av fig. 4. Den vertikale aksel 48 omfatter et rør 240 som bæres i et første konisk lager 241, 142 og er sentrert av et andre konisk lager 243, 244. I det andre koniske lager omgir et konisk element 243 direkte røret 240 og presses mot det koniske element 244 ved hjelp av en fjær 245 som er montert i en hylse 246, 247 og festet til røret 240 ved hjelp av en mutter 248. En kulelager-ring 249 mellom fjærhylsen 247 og mutteren 248 letter rotasjon av røret 240 i den vertikale aksel 48. Selv om vekten av ledd-armen 50 og utbalanseringssystemet 60 bæres av det koniske lager 241, 242, vil slitasjen på dette lager praktisk talt ikke ha noen innvirkning for innstillingen av leddarmen fordi den koniske form av lagerne 241, 242, 243, er selvjusterende. For å tillate slik automatisk etterstilling ved slitasje er det koniske ele-mentet 243 forsynt med hakk i topplaten og bunnplaten slik at den trekker seg sammen radialt ved tilstedeværelsen av en aksial kraft oppover som leveres av fjæren 245.

Speilet 126 er anordnet direkte over speilet 116 og

er roterbart om aksen for den vertikale aksel. Speilet 126 har en vanlig holder i leddet i likhet med holderen 110 i hylsen 211 og skal ikke beskrives nærmere her. Speilet 136 er montert i samme horisontale plan som speilet 126 i en holder. Kriteriet for innstilling av disse speil er det samme som for speilet 116 og andre speil i armen 50. Retningen av laserstrålen som reflekteres av speilet må falle sammen med aksen for lageret eller røret gjennom hvilket strålen rettes.

Speilet 136 er roterbart om laserstrålen ved hjelp av hylselagre 132. Hylselageret132 omfatter to hylser 251 og 252 og festeringer 254, 255, lagerringer 257 og 258 av teflon og en holdering 259. I tillegg til rotasjon av speilet 136 360° sikrer også elementene i hylselageret 132 at lageret holdes hovedsakelig vinkelrett på den vertikale aksel 48.

Over speilet 126 på den vertikale aksel 48 er montert en holder 61 for utbalanseringssystemet 60. Armen 62 er lagret på en aksel 65 som er parallell med akselen i hylselageret 132

og banen for laserstrålen fra speilet 126 til speilet 136. Akselen 65 er montert i et lager 261 som er sikret på plass i holderen 61 ved hjelp av skiver 263, 264, avstandsstykker 265 og skruer 266 på hver ende av akselen 65 og det hele er dekket av en kappe 268.

Ytterligere detaljer ved leddarmen 50 og behandlingsdelen 70 er vist på fig. 5. For tydelighets skyld er leddarmen på fig. 5 tegnet i to dimensjoner og alle speil er anordnet slik at de står vinkelrett på tegningens plan. Det er klart at ledd-armen må frigjøres fra utbalanseringssystemet for å oppnå et slikt forhold mellom komponentene i armen.

Som vist på fig. 4 er speilene 126 og 136 montert

i leddene 120, 13 0, på vanlig måte og kan rotere om en lager-akse langs laserstrålens bane. Speilene 146, 156, 166, 176, 186 er likeledes montert ved hjelp av vanlige holdere i leddene 140, 150, 160, 179, 180 og kan roteres om aksen for hylselagrene 142, 152, 162, 172, 182. Detaljene ved disse lagringer er ikke vist

på fig. 5, men er av samme art som vist på fig. 4. Det skal imid-lertid bemerkes at disse hylselagere og speilholdere som anvendes på de forskjellige speil kan være av forskjellig art hvis det er ønskelig. Flere vanlige holdere og lågere kan anvendes for dette formål. For innstilling av armen må hvert av speilene 126-186 innstilles slik at laserstrålen ligger i aksen for den etter-følgende lagring. Ved utførelsen som er vist på fig. 5 er alle vinkler mellom innfallende og uttredende stråler 90° og speilene er følgelig innstilt 45° til den innfallende stråle.

Leddene er forbundet med tilgrensende deler ved hjelp av hylselageret. Forbindelsen mellom leddene 130 og 140 resp. 150 og 160 innbefatter dessuten rørene 134 og 154. Rørenes akser ligger i flukt med hylselagrenes akse og er forbundet som vist på fig. 5. Kardangopphengningen 64 i utbalanseringssystemet 60 er forbundet med armen 50 ved den ene ende av røret 134.

Som det fremgår av fig. 5 faller en laserstråle inn

på speilet 126 og denne stråle reflekteres videre av speilene 136, 146, 156, 166, 176 og 186 gjennom armen 50 inntil den trer ut av armen 50 langs aksen for hylselageret 19 2 og trer inn i behandlingsdelen 70. Da speilene er innstillet slik at laserstrålen følger en bane langs aksen for hver av hylselagrene, vil posisjonen av strålen i forhold til utløpet fra behandlingsdelen 70 ikke være endretved rotasjon av noen av speilene i tilhørende hylselagere. Etter å ha trådt ut av leddarmen, følger laserstrålen aksen i behandlingsdelen og fokuseres av en linse 72 i et punkt hvor laserenergien er ønsket.

For å minske sprut av fordampet vev og blod på behandlingsdelen 70 er det ønskelig å tilveiebringe et trykk av en gass i behandlingsområdet 73 av behandlingsdelen 70. Dette kan skje ved hjelp av en åpning 74 i behandlingsdelen 70 som er forbundet med en gasslange 76. Dette medfører tilførsel av gass fra åpningen 74 rundt linsen 72 til behandlingsområdet 73. Tidligere har det vært vanlig å bruke trykkluft, men erfaring har vist at en nøytral gass som f .eks. nitrogen, helium, neon, argon og liknende er å foretrekke.

Den viste behandlingsdel 70 er bare et eksempel på hvorledes en slik kan anbringes på den åpne ende av hylselageret 192. Behandlingsdeler av forskjellig.utformning kan anvendes i stedet for den viste.

Selv om speil er å foretrekke kan andre organer for refleksjon av laserstrålen anvendes. Selv om det er vist at speilene er montert slik at de bare kan rotere om akselens akse, er det naturligvis mulig å anvende ett eller flere speil som har mere enn en frihetsgrad.

Ved en utførelse ifølge oppfinnelsen kan avstanden mellom speilene 126 og 136 og mellom speilene 146 og 156 være ca. 9,6 cm. Avstanden mellom speilene 136 og 146 kan være 70 cm og avstanden mellom speilene 156 og 166 kan være av samme stør-relsesorden. Avstanden mellom speilene 166 og 176 og mellom speilene 176 og 186 er så små som mulig og ca. 4,8 cm. Selv om slike avstander er å foretrekk kan naturligvis andre avstander anvendes. Hvis ønskelig kan røret 154 være teleskopliknende forlengbart og forkortbart.

Claims (5)

1. Apparat for å lede en laserstråle, omfattende en leddarm (50) med en rekke strålereflekterende organer (126,

136, 146, 156, 166, 176, 186) og hjelpemidler (241, 242, 243,

244, 132, 142, 152, 162, 172, 182') for å endre organenes stilling og dermed retningen og posisjonen av strålen som trer ut fra det siste organ i rekken, av hvilke ett (132) er innrettet til å svinge en del av leddarmen om en første akse, karakterisert ved en bærearm (62) for leddarmen, leddforbundet med overgangen mellom to deler (134, 142) av ledd-armen som er svingbar om den første akse, hvilken bærearm er svingbar om en andre akse (65) i avstand fra og parallelt med den første akse, en motvekt (63) på bærearmen for avbalansering av leddarmen og bærearmen hovedsakelig om den andre akse, og en bæredel (48) som bærer både leddarmen og bærearmen.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert v e d at bæredelen (48) med leddarmen (50) og bærearmen (62) er svingbar om en -tredje, vertikal akse, at den første akse er horisontal, at den andre akse er horisontal og skjæres av den vertikale akse, at bærearmen er koplet med leddarmen ved hjelp av en anordning som omfatter en holder (68) som er festet på leddarmen og muliggjør svingning av denne om en fjerde akse (67), hvilken anordning er svingbar om en femte akse (66), og at den første, andre, fjerde og femte akse er tilnærmet paral-lelle.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert v e d at leddarmen (50) er dreibar i holderen (68) om en akse som står vinkelrett på den første akse.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert v e d at bæredelen (48) er svingbar i koniske lagre (241, 242, 243, 244).

5. Apparat ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved en koplingsdel (64) som er svingbar om den fjerde akse (67) og om den femte akse (66) , slik at leddarmens rotasjon i forhold til bærearmen blir lettere.