WO2009052847A1 - Apparatus for vaporizing tissue using laser radiation - Google Patents

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WO2009052847A1
WO2009052847A1 PCT/EP2007/009246 EP2007009246W WO2009052847A1 WO 2009052847 A1 WO2009052847 A1 WO 2009052847A1 EP 2007009246 W EP2007009246 W EP 2007009246W WO 2009052847 A1 WO2009052847 A1 WO 2009052847A1
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laser
tissue
pause
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PCT/EP2007/009246
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Lothar Limmer
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Limmer Laser Gmbh
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    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00625—Vaporization

Definitions

  • the invention relates to a device for the vaporization of tissue by means of laser radiation according to the preamble of claim 1.
  • EP 1349509 A1 shows methods for the laser treatment of soft tissue.
  • a method for the treatment of soft tissue, in particular prostate tissue which provides a solid-state laser which emits light having a wavelength of 200 to 1000 nm or 1100 to 1800 nm and having a laser element which is arranged to pump energy of one Pump power source to receive.
  • the radiation source is modulated such that the laser element is caused to emit laser light with a pulse duration between 0.1 and 500 ms and pulse frequencies between 1 and 500 Hz.
  • the laser light is applied to the target tissue.
  • the solid-state laser is preferably designed as a frequency-doubled neodymium-YAG laser in a known manner, which emits laser light having a wavelength of 532 nm.
  • the pump energy source e.g. a Zündlampe, an arc lamp or a laser diode serve.
  • the solid-state laser itself can also be designed as a laser diode pumped by means of electrical energy.
  • the difficulty arises that the green wavelength (532 nm) obtained due to the frequency doubling is particularly strongly absorbed by blood or the hemoglobin (Hb) contained therein.
  • the blood is increasingly coagulated under the influence of laser radiation, but changes its color due to carbonization, which results in a reduction in the absorption of green light or no further absorption.
  • Hb hemoglobin
  • the green wavelength of a frequency-doubled Nd: YAG laser leads to difficulties in visualization during tissue treatment. Since the green laser beam is in the visible part of the spectrum, it leads to strong Transitions of the optics or camera used for visualization by the surgeon, so that additional aids such as filters are required. This makes the documentation of an operation significantly more difficult.
  • frequency-doubled Nd YAG lasers, which have a Q-switch operation, must be pulsed at high frequency, eg, 1800 Hz, to produce the green wavelength of 532 nm due to the inherent crystal properties of the crystal , They are bound to a constantly high operating frequency, so they can only be operated in "quasi-continuous operation", whereby inevitably the average power down limits are set, so you can not work with low average power
  • YAG Lasers also have a comparatively high power dissipation and therefore a very unfavorable efficiency, and they have an enormous energy requirement for providing a laser power suitable for the vaporization of soft tissue, which is located at the limit of the power supply usually available via the power stations or even beyond.
  • diode lasers have the disadvantage that they can not be operated in high power operation, ie above 100 watts, in order to vaporize especially soft tissue in a satisfactory manner.
  • High-power diode lasers are hitherto known only from the industrial environment for the purpose of material processing. However, such laser devices are not suitable for the vaporization of tissue for many reasons, especially since no precautions to avoid unwanted carbonization can be made, so that the quite available high performance of such industrial laser devices not in a meaningful and secure way can be used for medical purposes.
  • Nd YAG laser nor known from the medical technology diode laser before a mode in which in a predetermined manner, carbonization of remaining tissue can be satisfactorily avoided without affecting the quality of the vaporization of the tissue to be ablated.
  • US Pat. No. 5,632,739 discloses a two-pulse device for the lateral irradiation of tissue by means of laser light, wherein a first light pulse transmitted through a first optical waveguide serves to irradiate a liquid-containing region to form a vapor bubble and a second through a second Optical fiber transmitted pulse can be passed through the vapor bubble and used to ablate tissue of a patient.
  • the device preferably employs a Ho.YAG laser, but may for example be designed as an infrared diode laser.
  • the duration of the first and second pulses of light and the intervening pulse pause may be varied to maximize the energy to be transmitted to the target tissue.
  • the two-pulse principle used here is to exploit the so-called “Moses effect” to reduce the absorption of infrared light in liquids, such as water, where the first pulse causes the expansion of a vaporization bubble in the water to create a "tunnel "for the energy of the second laser pulse.
  • the purpose of this is to prevent the laser beam from being absorbed too soon by the water.
  • a higher energy can be transferred to the target tissue, ie a higher penetration depth into the tissue can be achieved in order to eliminate as much tissue as possible.
  • the invention is therefore based on the technical problem of providing an improved device for the vaporization of tissue by means of laser radiation, which enables only a small damage of the tissue surrounding the target tissue, in particular with a consistently high ablation quality.
  • the invention is based on the finding that current-pumped laser diodes with appropriate control and configuration can overcome the disadvantages of the known from the prior art devices and methods for vaporization in particular of soft tissue.
  • a device for the vaporization of tissue by means of laser radiation comprising at least one laser unit for generating at least one laser beam having a wavelength in the near infrared region, wherein the laser unit is designed as a diode laser and to avoid carbonization of the tissue in pulsed operation is operable, by the laser unit in the pulse mode laser light pulses and / or pulse packets with a variable pulse-pause ratio can be generated and successive pulses and / or pulse packets different Have benefits.
  • a pulse packet is to be understood as meaning a sequence of an arbitrary number of individual laser pulses of the same intensity and duration.
  • the solution according to the invention consists, in particular, of providing a device in which successive laser pulses and / or pulse packets have different powers.
  • the type of successive "power sequence" ie eg the stepwise increase and decrease of the laser power
  • the solution according to the invention therefore does not lead to a maximization of the penetration depth of the laser beam, but rather to its limitation.
  • the duration of the laser light pulses ie, the pulse width
  • the length of the pulse pauses varies within a pulse or Pulsbrise to achieve a variable pulse-pause ratio.
  • the power supply used to provide the pumping current or necessary for controlling the power supply driver software is the limiting factor.
  • pulses or pulse packets of different and / or same pulse width and / or pulse pauses of different and / or the same length to a virtually arbitrary pulse sequence and best possible to the desired treatment and the target chromatograph, ie tune the laser light to be irradiated tissue.
  • no specific working frequency is decisive, but an arbitrarily adjustable sequence of preferably different pulse widths and pauses to achieve particularly favorable tissue reactions.
  • the device according to the invention for providing a laser power suitable for the vaporization of tissue has no energy requirement beyond the usual level, which would not be covered by the voltage normally provided by the power stations.
  • the device according to the invention To provide the energy required to operate the device according to the invention, no high voltage is necessary, but rather, for example, the commonly available AC mains (in Europe eg 230V) is sufficient for the power supply. Since diode lasers have a comparatively low power loss and therefore a very favorable efficiency, the device according to the invention also requires no particularly expensive cooling, which would entail a consumption of cooling liquid. Since the wavelength of the laser light of the device according to the invention is in the near infrared range, for example, not only can blood be coagulated without undesired carbonization, but also tissue can be vaporized. Although infrared light is also absorbed to some extent by blood (or hemoglobin), it is weaker than in the green region of the visible spectrum.
  • the absorption is carried out to a greater extent by water or water-containing constituents, so that with sufficient power rapid vaporization can be achieved.
  • Blood is thus preferably evaporated before coagulation and thus a change in its color occurs, ie the absorption of the laser light is hardly reduced even after treatment of tissue layers lying on top.
  • the wavelength of the device according to the invention is aimed less at the absorption of the laser light by blood (or hemoglobin) than at water as the target chromatophore, which is why, in particular, the vaporization of soft tissue, which is highly hydrous, can be carried out in an advantageous manner.
  • the pulse width and / or the length of a pulse pause and / or the pulse-pause ratio can be varied as desired.
  • the "pulse width” can either be the duration of a single pulse or a pulse packet.
  • Pulse Pause can be understood as the pause before or after a single pulse as well as the pause before or after a pulse packet.
  • the parameters for determining the respective operating mode, ie, depending on the type of tissue to be treated with regard to the expected tissue reactions most favorable combination of pulse sequences of individual pulse width and pulse pauses individual length may preferably be pre-selected by the operator and further preferably set by means of an input unit via a user interface.
  • the pulse widths of successive pulses and / or pulse packets and / or the pulse pauses between successive pulses and / or pulse packets are of different lengths.
  • the variation of the pulse width of successive pulses or pulse packets and / or the variation of the length of successive pulse pauses has proven to be effective, since a targeted cooling of the target tissue between a plurality of pulses in achieved in a controlled manner and can be adjusted individually depending on the tissue type.
  • the power varies within a pulse and / or pulse packet itself.
  • the variation of the power would not be discrete, i. e.g. stepwise, but quasi-continuously, i. occurs under almost constant increase or decrease in power, for example, within a laser pulse and / or -pulseveres.
  • the different powers of successive pulses and / or pulse packets can be assigned in a predetermined manner to different pulse widths.
  • a highly flexible design of the pulse sequences can be realized.
  • an extremely flexible and optimally adaptable tissue treatment with respect to the desired tissue reaction to the respective target tissue can be achieved.
  • the different power of successive pulses and / or pulse packets is arbitrarily variable and can be selected in advance by the surgeon and individually adjustable via a user interface.
  • the settings of one or more certain preferred modes of operation each having different pulse sequences with regard to pulse width, pulse pause and respectively assigned power stored in the associated memory of a control unit and are retrievable by means of a control software as preset work programs.
  • a control software as preset work programs.
  • the Power in connection with the pulse mode of the device according to the invention almost arbitrarily variable and adjustable.
  • the laser unit with an average power of at least 100 watts, preferably between 100 and 250 watts, more preferably between 150 and 180 watts, operable. Due to the comparatively high average power (and thus likewise comparatively high pulse peaks of, for example, at least 200 W), shorter pulses can be used for the same power transmission. In addition to less heating of the deeper layers, this also allows a higher operating speed, i. It is a particularly fast and gentle removal or evaporation of tissue possible.
  • the pulse width of at least one pulse and / or at least one pulse packet and / or at least one pulse pause is less than 1 ms.
  • the extremely short, but very high-energy pulses achieved in this way have less damaging effect on the tissue, since almost no heating takes place in the layers lying below the target tissue.
  • the shorter the pulse width the more accurate can be vaporized without extensive unwanted carbonization.
  • the pulse widths and / or pulse pauses are preferably in the microsecond range, i. approx. between 1 and 1000 ⁇ s.
  • the pulse width of at least one pulse and / or at least one pulse packet and / or the at least one pulse pause is between 50 and 200 ⁇ s.
  • the shorter the pulse width the more accurate the vaporization can be without unwanted heating of the layers lying below the target tissue.
  • pulses with a pulse width shorter than 50 ⁇ s are difficult and can be realized at great expense at the present time. Therefore, in the range between 50 and 200 ⁇ s, the device according to the invention can be operated particularly efficiently in view of the rising costs with even shorter pulses. Because with these pulse widths and pauses Even if extremely satisfactory vaporization results can be achieved, the cost-benefit ratio in this area reaches a maximum.
  • At least one successive pulse width and pulse pause have essentially the same length. This has been demonstrated in experiments for certain types of tissue with regard to the desired tissue responses, i. maximum vaporization of the target tissue with minimal damage to the surrounding tissue has been found to be particularly advantageous.
  • At least one successive pulse width and pulse pause have substantially different lengths. This has been demonstrated in experiments for certain other types of tissue with respect to the desired tissue responses, i. maximum vaporization of the target tissue with minimal damage to the surrounding tissue has been found to be particularly advantageous.
  • the individual design of the pulse-pause sequences both with the same and with different lengths can be realized by means of the device according to the invention without much effort.
  • At least one successive pulse width and pulse pause together have a length of approximately 100 ⁇ s.
  • a tolerance range of +/- 10% can be subsumed under the term "about 100 ⁇ s.” It has been shown that, in particular for soft tissue with a total duration of about 100 ⁇ s, particularly favorable evaporation properties are associated with as little damage to the surrounding as possible This depends on the respective thermal relaxation time of the target or surrounding tissue, with a local optimum in particular for prostate tissue with a total duration of about 100 ⁇ s.
  • At least one pulse packet has between 500 and 5000 individual pulses. This corresponds to an order of magnitude in which the target conflict that occurs can best be handled, that higher frequencies (ie shorter pulses) allow faster tissue removal, but too high frequencies without intervening pause transmit too much energy per pulse packet and heat the surrounding Tissue then becomes too high.
  • the wavelength of the means of At this wavelength in the near infrared range for example, at a sufficient average laser power - eg, preferably at least 100 W - not only coagulated blood, but particularly readily vaporized directly, since in this wavelength range, the absorption
  • the laser light is predominantly carried out by water, so that with sufficient power rapid vaporization can be achieved. Blood is thus preferably vaporized before coagulation and thus a change in its color occurs, ie the absorption of the laser light is hardly reduced even after treatment of top tissue layers due to unwanted coagulation.
  • the wavelength of the laser light producible by the laser unit is between 910 nm and 990 nm.
  • this wavelength range preferably at the wavelengths of e.g. 940 nm or e.g. 980 nm or e.g. 915 nm, can be achieved with appropriate timing of the pulse sequences, i. achieve a particularly favorable evaporation properties without unwanted carbonization at a pulse-pause ratio to be determined in advance.
  • a variation within a tolerance range of +/- 20 nm is to be assumed due to the system-inherent properties of laser diodes.
  • the wavelength of the laser light which can be generated by means of the laser unit is between 1450 nm and 1490 nm, preferably 1470 nm.
  • the diode laser wavelength of 1470 nm +/- 20 nm as can be achieved with the wavelength of 980 nm.
  • the high-power diode laser can operate between approximately 800 nm and 1500 nm, depending on which laser head is used at which wavelength.
  • the 980 nm and 1470 nm (+/- 20 nm) wavelengths are beneficial for urological and thoracic surgery because of their absorption behavior in the target tissue.
  • the diode laser has a continuous wave power of at least 200 watts, preferably 200 to 400 watts.
  • continuous wave ("continuouswave) is an operating state to understand in which a constant laser beam is generated without pulse pauses and pulse widths.
  • a continuous wave power of at least 200 W on the one hand enables a high operating speed and on the other hand in pulsed operation a comparatively low heating deeper layers and thus a reduced occurrence of unwanted carbonization, since shorter pulses can be used for the same power transmission than at lower continuous wave powers ,
  • At least one light guide is provided for applying the laser beam which can be generated by means of the laser unit, wherein the laser beam emerges laterally from the light guide at a distal end.
  • the optical axis is perpendicular to the fiber axis and has an opening angle of up to 120 degrees. This is particularly advantageous in the treatment of urological diseases, for example prostate hyperplasia, since the optical fiber passes through the patient's urethra directly to the site of the disease, i. e.g. to the prostate, can be introduced and then a targeted vaporization of the diseased tissue with the best possible handling of the laser beam can be performed by the side emerging from the light guide laser beam.
  • the opening angle may preferably be up to 30 degrees.
  • At least one pilot beam in the visible wavelength range can be generated, which is directed in the direction of the laser beam that can be generated by the laser unit.
  • the target direction of the infra-red laser beam which is invisible to the naked eye, can be made visible to the surgeon, so that the latter can precisely and precisely apply the laser beam to the target tissue.
  • a pilot beam can be generated, for example, by laser light in the milliwatt range, preferably using e.g. Red or green laser light with a power not greater than 5 mW is used to avoid unwanted crossfades.
  • conventional colored light is used to generate the pilot beam.
  • At least one shock wave to Fragmentation of concrements, in particular urinary stones, producible Pulsed Ho: YAG lasers have hitherto generally been used in laser lithotripsy devices known from the prior art. In this application, the wavelength plays a minor role. The effect is based primarily on the photomechanical effect of a short-pulse, high-energy laser radiation. By a so-called. Photodisruption generates a shockwave that, for example, completely shatters a hard and chemically consistent urinary stone.
  • the pulse energies of up to 2.5 J and a pulse duration of up to 400 ms generated with a Ho: YAG laser can also be realized using the described high-power diode laser, whereby the mentioned disadvantages of a solid-state laser such as inferior efficiency, lower variability, etc. can be avoided.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention for
  • Fig. 2 is a diagram illustrating the absorption curves of various
  • Fig. 3 shows a schematic representation of an exemplary pulse sequence of the device according to the invention
  • Fig. 4 is a schematic representation of another exemplary pulse sequence of the device according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a device according to the invention for the vaporization of tissue by means of laser radiation.
  • a laser unit 1 for generating a laser beam 3 with a wavelength in the near infrared range, for example, preferably 980 nm, is provided.
  • the laser unit 1 comprises a laser diode (not shown), which is pumped by the current and can be operated in pulse mode to avoid carbonization of the tissue.
  • a cooling unit 4 a diode driver 6, which comprises an integrated power supply unit (not shown), and a control unit 10 are provided, which are arranged together with the laser unit 1 in a housing 12.
  • a light guide 15 is provided for the application of the laser beam 3 that can be generated by means of the laser unit 1, the laser beam 3 preferably exiting the light guide 15 laterally at a distal end 16.
  • the diode driver 6 serves to provide the pump energy for the laser unit 1.
  • the control unit 10 controls By means of an electronic control unit the diode driver 6 and thus also the laser unit 1 and preferably also the cooling unit 4.
  • laser pulses and / or pulse packets with a variable pulse-pause ratio can be generated by the laser unit 1 in pulse mode (see FIGS ).
  • the respective operating mode of the laser unit 1 can be controlled by means of the control unit 10 and diode driver 6, it being possible to set almost any desired sequences of laser light pulses.
  • the pulse width 25, ie the duration of a laser light pulse or pulse packet, and / or the length of a pulse pause 26 and / or the pulse-pause ratio and / or the different power of successive pulses 22 and / or pulse packets 23 (see Figures 3 and 4) and / or the respective power in connection with the pulse mode almost arbitrarily variable and adjustable.
  • the parameters for defining the respective operating mode, ie the combination of pulse trains of individual pulse width 25 and pulse breaks 26 of individual length, which is most favorable depending on the type of tissue to be treated, can be selected in advance by the surgeon and can be pre-selected by means of an input unit (not shown) User interface.
  • the settings of one or more specific preferred operating modes, each having different pulse sequences with respect to the pulse width 25, pulse pause 26 (as in FIGS. 3 and 4) and respectively assigned power, are stored in an associated memory (not shown) of the control unit 10 and by means of a control software as default work programs available.
  • the laser unit 1 is operable with an average power of at least 100 watts and a continuous wave power of at least 200 watts.
  • a pilot beam (not shown), for example by red laser light with a power of approximately 5 mW, can be generated in the visible wavelength range, which is directed in the direction of the laser beam 3 that can be generated by the laser unit 1.
  • Fig. 2 is a diagram illustrating the absorption curves of various tissue constituents at different wavelengths.
  • the abscissa represents the wavelength in nm and the ordinate the respective absorption coefficient in logarithmic representation. Shown are the absorption curves of hemoglobin (Hb) 17, of HbO 2 (ie hemoglobin saturated with oxygen) 18, of melanin 19 and of water 20. It can be seen in particular that the light absorption of hemoglobin and HbO 2 is between 500 and 600 nm has a local maximum and subsequently decreases with increasing wavelength, while the light absorption of water between 500 and 1000 nm increases almost steadily and between 900 and 1000 nm reached local maximum.
  • Hb hemoglobin
  • HbO 2 ie hemoglobin saturated with oxygen
  • laser light having a wavelength of, for example, 532 nm is absorbed to a much greater extent by hemoglobin or HbO 2 than by water
  • laser light having a wavelength in the near infrared range, ie of 980 nm, for example, to a much greater extent is absorbed by water than hemoglobin or HbO 2 .
  • FIGS. 3 and 4 each show a schematic representation of an exemplary pulse train of laser light pulses or pulse packets of the device according to the invention.
  • the abscissa represents the time axis while the ordinate represents the power of the light pulses.
  • different pulse packets 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e are shown, each having a specific pulse width 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e and each interrupted by pulse pauses 26, 26a, 26b, 26c, 26d ie are separated in time.
  • a pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e is to be understood as a sequence of an arbitrary number of individual pulses 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e of equal intensity and duration.
  • the individual pulses 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e of a pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e are indicated schematically only for illustrative purposes and the number of individual pulses shown within a packet does not correspond to the actual number in reality. Rather, a pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e actually each preferably has between 500 and 5000 individual pulses 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e.
  • a wavelength of the laser light in the near infrared range is to be assumed, for example preferably between 800 nm and 1000 nm, more preferably between 910 nm and 990 nm and more preferably for example 980 nm can be generated by means of the device according to the invention.
  • Fig. 3 it can be seen that within the pulse sequence, a variation of the pulse-pause ratio, ie the ratio of the duration of a laser light pulse to the duration of the subsequent pause, takes place.
  • the first pulse packet 23 having the pulse width 25 and the pulse pause 26, which follow one another have substantially the same length, namely, for example, 100 ⁇ s each, ie the pulse-pause ratio is 1: 1.
  • the second pulse packet 23a with the pulse width 25 and the subsequent pulse pause 26a have substantially different lengths and thus also a different pulse-pause ratio.
  • both the duration of the laser light pulses ie the pulse width 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e
  • the length of the pulse pauses 26, 26a, 26b, 26c, 26d vary within the pulse or pulse packet sequences.
  • the pulse widths 25, 25a of the successive pulse packets 23a, 23b and the pulse pauses 26a, 26b between the successive pulse packets 26a, 26b have different lengths. While in FIG. 3 the pulses of the pulse packets 23, 23a, 23b all have the same power, in contrast FIG. 4 shows a pulse sequence in which the pulse packets 23c, 23d, 23e contained therein (including the successive pulse packets 23c, 23d ) each having laser light pulses with different amplitude, ie with different powers, have. The different powers of the pulse packets 23c, 23d, 23e are assigned in a predetermined manner in each case to specific pulse widths 25c, 25d, which are at least partially different. In both FIG. 3 and FIG.
  • the pulse width 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e of a pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e and a pulse pause 26, 26a, 26b, 26c, 26d are each between 50 and 200 ⁇ s.
  • a successive pulse width 25c and pulse pause 26c together have a length of approximately 100 ⁇ s. In the same way as illustrated merely by way of example for pulse packets in FIG.
  • any individual pulses such as the pulse width 25b shown in FIG. 3 or, for example, the pulses 22c, 22d, 22e shown in FIG the interval to the preceding or succeeding pulse or pulse packet and / or be varied as desired with respect to their respective performance.

Abstract

The invention relates to an apparatus for vaporizing tissue using laser radiation, comprising at least one laser unit (1) for producing at least one laser beam (3) with a wavelength in the near infrared range, wherein the laser unit (1) is in the form of a diode laser and can be operated in pulsed mode in order to avoid carbonizing the tissue, the laser unit (1) can produce laser light pulses and/or pulsed packets with a variable pulse/pause ratio in pulsed mode, and successive pulses and/or pulse packets have different powers.

Description

VORRICHTUNG ZUR VAPORISATION VON GEWEBE MITTELS DEVICE FOR VAPORIZING TISSUE MEDIUM
LASERSTRAHLUNGLASER RADIATION
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vaporisation von Gewebe mittels Laserstrahlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for the vaporization of tissue by means of laser radiation according to the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Vorrichtungen und Verfahren zur Vaporisation von Gewebe mittels Laserstrahlung bekannt. So zeigt beispielsweise die EP 1349509 A1 Verfahren zur Laserbehandlung von Weichgewebe. Dabei ist unter anderem ein Verfahren zur Behandlung von Weichgewebe, insbesondere Prostatagewebe, offenbart, welches einen Festkörperlaser vorsieht, welcher Licht mit einer Wellenlänge von 200 bis 1000 nm oder 1100 bis 1800 nm emittiert und ein Laserelement aufweist, welches angeordnet ist, um Pumpenergie von einer Pumpenergiequelle zu empfangen. Dabei wird die Strahlungsquelle derart moduliert, dass das Laserelement dazu gebracht wird, Laserlicht mit einer Pulsdauer zwischen 0.1 und 500 ms und Pulsfrequenzen zwischen 1 und 500 Hz zu emittieren. Das Laserlicht wird dabei auf das Zielgewebe aufgebracht. Der Festkörperlaser ist dabei vorzugsweise als ein in bekannter Weise frequenzverdoppelter Neodym-YAG-Laser ausgebildet, der Laserlicht mit einer Wellenlänge von 532 nm emittiert. Als Pumpenergiequelle kann dabei z.B. eine Zündlampe, eine Bogenlampe oder eine Laserdiode dienen. Der Festkörperlaser selbst kann jedoch auch als eine mittels elektrischer Energie gepumpte Laserdiode ausgebildet sein.Devices and methods for the vaporization of tissue by means of laser radiation are already known from the prior art. For example, EP 1349509 A1 shows methods for the laser treatment of soft tissue. Among other things, a method for the treatment of soft tissue, in particular prostate tissue is disclosed, which provides a solid-state laser which emits light having a wavelength of 200 to 1000 nm or 1100 to 1800 nm and having a laser element which is arranged to pump energy of one Pump power source to receive. In this case, the radiation source is modulated such that the laser element is caused to emit laser light with a pulse duration between 0.1 and 500 ms and pulse frequencies between 1 and 500 Hz. The laser light is applied to the target tissue. The solid-state laser is preferably designed as a frequency-doubled neodymium-YAG laser in a known manner, which emits laser light having a wavelength of 532 nm. As the pump energy source, e.g. a Zündlampe, an arc lamp or a laser diode serve. However, the solid-state laser itself can also be designed as a laser diode pumped by means of electrical energy.
Insbesondere bei frequenzverdoppelten Neodym-YAG-Lasern (Nd:YAG) tritt die Schwierigkeit auf, dass die aufgrund der Frequenzverdopplung erzielte grüne Wellenlänge (532 nm) besonders stark von Blut, bzw. dem darin enthaltenen Hämoglobin (Hb), absorbiert wird. Das Blut wird dadurch verstärkt unter dem Einfluss der Laserstrahlung zum Koagulieren gebracht, ändert dabei jedoch aufgrund von Karbonisation seine Farbe, was dazu führt, dass dadurch die Absorption von grünem Licht reduziert wird bzw. keine weitere Absorption mehr erfolgt. Es kann somit lediglich oberflächlich eine zufrieden stellende Abtragung von Gewebe erzielt werden. Die Abtragung mehrerer übereinander liegender Gewebeschichten führt dann erfahrungsgemäß zu starker Faserbildung und unzureichender Vaporisationsqualität, so dass z.B. beim Abtragen keine glatten Oberflächen mehr erzielbar sind. Des Weiteren führt die grüne Wellenlänge eines frequenzverdoppelten Nd:YAG-Lasers zu Schwierigkeiten bei der Visualisierung während der Gewebebehandlung. Da sich der grüne Laserstrahl im sichtbaren Teil des Spektrums befindet, führt er zu starken Überblendungen der zur Visualisierung vom Operateur verwendeten Optik bzw. Kamera, so dass zusätzliche Hilfsmittel wie z.B. Filter erforderlich sind. Dadurch ist z.B. die Dokumentation einer Operation deutlich erschwert. Des Weiteren müssen frequenzverdoppelte Nd:YAG-Laser, die über eine Güteschaltung bzw. Q-Switch- Betrieb verfügen, aufgrund der systemimmanenten Kristall-Eigenschaften auf hoher Frequenz, z.B. mit 1800 Hz, gepulst werden, um die grüne Wellenlänge von 532 nm zu erzeugen. Sie sind dabei an eine ständig hoch bleibende Betriebsfrequenz gebunden, können also lediglich im „Quasi-Dauerstrich-Betrieb" betrieben werden, wobei zwangsläufig der mittleren Leistung nach unten Grenzen gesetzt sind, also nicht mit niedrigen mittleren Leistungen gearbeitet werden kann. Nd:YAG-Laser weisen zudem eine vergleichsweise hohe Verlustleistung und daher einen sehr ungünstigen Wirkungsgrad auf. Sie haben zur Bereitstellung einer zur Vaporisation von weichem Gewebe geeigneten Laserleistung einen enormen Energiebedarf, der im Grenzbereich der üblicherweise über die Elektrizitätswerke zur Verfügung stehenden Starkstrombereitstellung oder sogar darüber hinaus angesiedelt ist. Zudem benötigen sie eine äußerst aufwendige und effektive Kühlung, d.h. haben einen hohen Bedarf und Verbrauch an Kühlflüssigkeit. Diodenlaser sind zwar in der Lage, dieses Problem zu vermeiden, da sie einen deutlich besseren Wirkungsgrad aufweisen. Die bislang in der Medizintechnik bekannten Diodenlaser weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nicht im Hochleistungsbetrieb, d.h. über 100 Watt, betreibbar sind, um insbesondere weiches Gewebe in zufrieden stellender Weise zu vaporisieren. Hochleistungs- Diodenlaser sind bislang lediglich aus dem industriellen Umfeld zum Zwecke der Materialbearbeitung bekannt. Solche Laser-Vorrichtungen sind jedoch aus zahlreichen Gründen nicht zur Vaporisation von Gewebe geeignet, insbesondere da hier keine Vorkehrungen zur Vermeidung von unerwünschter Karbonisation getroffen werden können, so dass die zwar durchaus verfügbare hohe Leistung solcher industrieller Laser-Vorrichtungen nicht in sinnvoller und sicherer Weise zu medizinischen Zwecken eingesetzt werden kann. Zudem sehen weder Nd:YAG-Laser noch die aus der Medizintechnik bekannten Diodenlaser eine Betriebsart vor, in der auf vorbestimmte Weise eine Karbonisation verbleibenden Gewebes zufrieden stellend vermieden werden kann, ohne die Qualität der Vaporisation des abzutragenden Gewebes zu beeinträchtigen.Particularly in the case of frequency-doubled neodymium YAG lasers (Nd: YAG), the difficulty arises that the green wavelength (532 nm) obtained due to the frequency doubling is particularly strongly absorbed by blood or the hemoglobin (Hb) contained therein. As a result, the blood is increasingly coagulated under the influence of laser radiation, but changes its color due to carbonization, which results in a reduction in the absorption of green light or no further absorption. Thus, only a superficial satisfactory removal of tissue can be achieved. The removal of several superimposed tissue layers then leads to experience according to strong fiber formation and insufficient Vaporisationsqualität, so that, for example, when removing no smooth surfaces are more achievable. Furthermore, the green wavelength of a frequency-doubled Nd: YAG laser leads to difficulties in visualization during tissue treatment. Since the green laser beam is in the visible part of the spectrum, it leads to strong Transitions of the optics or camera used for visualization by the surgeon, so that additional aids such as filters are required. This makes the documentation of an operation significantly more difficult. Furthermore, frequency-doubled Nd: YAG lasers, which have a Q-switch operation, must be pulsed at high frequency, eg, 1800 Hz, to produce the green wavelength of 532 nm due to the inherent crystal properties of the crystal , They are bound to a constantly high operating frequency, so they can only be operated in "quasi-continuous operation", whereby inevitably the average power down limits are set, so you can not work with low average power Nd: YAG Lasers also have a comparatively high power dissipation and therefore a very unfavorable efficiency, and they have an enormous energy requirement for providing a laser power suitable for the vaporization of soft tissue, which is located at the limit of the power supply usually available via the power stations or even beyond. In addition, they require a very complex and effective cooling, ie have a high demand and consumption of cooling liquid.Diode lasers are indeed able to avoid this problem, since they have a much better efficiency.The hitherto known in medical technology However, diode lasers have the disadvantage that they can not be operated in high power operation, ie above 100 watts, in order to vaporize especially soft tissue in a satisfactory manner. High-power diode lasers are hitherto known only from the industrial environment for the purpose of material processing. However, such laser devices are not suitable for the vaporization of tissue for many reasons, especially since no precautions to avoid unwanted carbonization can be made, so that the quite available high performance of such industrial laser devices not in a meaningful and secure way can be used for medical purposes. In addition, neither Nd: YAG laser nor known from the medical technology diode laser before a mode in which in a predetermined manner, carbonization of remaining tissue can be satisfactorily avoided without affecting the quality of the vaporization of the tissue to be ablated.
Des Weiteren ist aus der US 5,632,739 eine Zwei-Puls-Vorrichtung zur seitlichen Bestrahlung von Gewebe mittels Laserlicht bekannt, wobei ein erster durch einen ersten Lichtleiter übermittelter Lichtpuls der Bestrahlung einer Flüssigkeit enthaltenden Region zur Bildung einer Dampfblase dient und ein zweiter durch einen zweiten Lichtleiter übermittelter Puls durch die Dampfblase hindurchführbar ist und zum Abtragen von Gewebe eines Patienten dient. Die Vorrichtung setzt vorzugsweise einen Ho.YAG-Laser ein, kann aber beispielsweise auch als Infrarot-Diodenlaser ausgebildet sein. Die Dauer des ersten und des zweiten Lichtpulses sowie die dazwischen liegende Pulspause kann variiert werden, um die auf das Zielgewebe zu übertragende Energie zu maximieren. Das dabei verwendete Zwei-Puls-Prinzip dient der Ausnutzung des sog. „Moses-Effekts" zur Reduktion der Absorption von Infrarotlicht in Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser. Dabei erfolgt durch den ersten Puls die Expansion einer im Wasser entstehenden Vaporisationsblase zur Erzeugung eines „Tunnels" für die Energie des zweiten Laserpulses. Dies hat zum Zweck, dass der Laserstrahl nicht zu früh vom Wasser absorbiert wird. Dadurch kann eine höhere Energie auf das Zielgewebe übertragen werden, d.h. eine höhere Eindringtiefe in das Gewebe erzielt werden, um somit möglichst viel Gewebe zu beseitigen. Dabei bereitet jedoch regelmäßig die Tatsache Schwierigkeiten, dass während der Bestrahlung unerwünschtes Auftreten von thermischer Nekrose in der Umgebung des abzutragenden Zielgewebes nicht vermieden werden kann, ohne die Abtragungsqualität zu reduzieren..Furthermore, US Pat. No. 5,632,739 discloses a two-pulse device for the lateral irradiation of tissue by means of laser light, wherein a first light pulse transmitted through a first optical waveguide serves to irradiate a liquid-containing region to form a vapor bubble and a second through a second Optical fiber transmitted pulse can be passed through the vapor bubble and used to ablate tissue of a patient. The device preferably employs a Ho.YAG laser, but may for example be designed as an infrared diode laser. The duration of the first and second pulses of light and the intervening pulse pause may be varied to maximize the energy to be transmitted to the target tissue. The two-pulse principle used here is to exploit the so-called "Moses effect" to reduce the absorption of infrared light in liquids, such as water, where the first pulse causes the expansion of a vaporization bubble in the water to create a "tunnel "for the energy of the second laser pulse. The purpose of this is to prevent the laser beam from being absorbed too soon by the water. As a result, a higher energy can be transferred to the target tissue, ie a higher penetration depth into the tissue can be achieved in order to eliminate as much tissue as possible. However, there is a regular difficulty in the fact that unwanted occurrence of thermal necrosis in the vicinity of the target tissue to be ablated during the irradiation can not be avoided without reducing the ablation quality.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Vaporisation von Gewebe mittels Laserstrahlung zu schaffen, die insbesondere bei gleich bleibend hoher Abtragungsqualität eine lediglich geringe Schädigung des das Zielgewebe umgebenden Gewebes ermöglicht.The invention is therefore based on the technical problem of providing an improved device for the vaporization of tissue by means of laser radiation, which enables only a small damage of the tissue surrounding the target tissue, in particular with a consistently high ablation quality.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results according to the invention by the subject matter of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass stromgepumpte Laserdioden bei entsprechender Ansteuerung und Konfiguration die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Vaporisation insbesondere von weichem Gewebe überwinden helfen können. Dies wird erfindungsgemäß gelöst, indem eine Vorrichtung zur Vaporisation von Gewebe mittels Laserstrahlung vorgeschlagen wird, umfassend mindestens eine Lasereinheit zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge im nahen Infrarot-Bereich, wobei die Lasereinheit als Diodenlaser ausgebildet und zur Vermeidung einer Karbonisation des Gewebes im Pulsbetrieb betreibbar ist, durch die Lasereinheit im Pulsbetrieb Laserlichtpulse und/oder -pulspakete mit einem variablen Puls-Pause-Verhältnis erzeugbar sind und aufeinander folgende Pulse und/oder Pulspakete unterschiedliche Leistungen aufweisen. Unter einem Pulspaket ist dabei eine Folge einer beliebigen Anzahl von Einzellaserpulsen gleicher Intensität und -dauer zu verstehen. Die erfindungsgemäße Lösung besteht insbesondere darin, eine Vorrichtung vorzusehen, bei der aufeinander folgende Laserpulse und/oder Pulspakete unterschiedliche Leistungen aufweisen. In Versuchen wurde festgestellt, dass für das Auftreten unerwünschter thermischer Nekrose nicht nur die Wellenlänge und die isoliert betrachtete Leistung entscheidend ist, sondern dass vielmehr auch die Art der hintereinander eingesetzten „Leistungsabfolge", d.h. die z.B. vorzugsweise stufenweise Anhebung und Absenkung der Laserleistung, eine Rolle spielen. Somit lässt sich bei der Gewebeentfernung durch das Variieren der Leistung der Pulse und/oder Pulspakete eine extrem flexible Anpassung an das Zielgewebe erreichen und das Auftreten von thermischer Nekrose in kontrollierter Weise ohne sonstige Qualitätseinbußen beträchtlich verringern. So führt eine Abfolge von Pulsen und/oder Pulspaketen mit unterschiedlicher Leistung dazu, dass in den das abzutragende Zielgewebe umgebenden Gewebeschichten keine unkontrollierte Erwärmung auftritt, die zu unerwünschter Nekrose führen könnte. Vielmehr führt ein Puls bzw. Pulspaket mit niedrigerer Leistung, das auf einen Puls bzw. ein Pulspaket mit höherer Leistung folgt, dazu, dass sich bei nahezu gleich bleibender Abtragungsqualität im Zielgewebe das umliegende Gewebe von der Energieeinwirkung durch den Puls bzw. das Pulspaket mit höherer Leistung „erholen" kann, bevor wiederum ein weiterer Puls bzw. ein Pulspaket mit höherer Leistung zusätzliche Energie zuführen kann. Somit ist durch die erfindungsgemäße Lösung im Umfeld des Zielgewebes allenfalls ein äußerst geringer zusätzlicher Temperaturanstieg in Kauf zu nehmen, der hinsichtlich einer unerwünschten Schädigung des Zielgewebeumfelds durch den Operateur z.B. optisch in einfacher Weise kontrollierbar ist. Auf diese Weise kann das zu behandelnde Gewebe durch den Operateur äußerst gezielt und präzise abgetragen werden, ohne dass es zu einer unerwünschten Schädigung des umliegenden Gewebes kommt. Anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen führt die erfindungsgemäße Lösung demnach nicht zu einer Maximierung der Eindringtiefe des Laserstrahls, sondern vielmehr zu deren Beschränkung.The invention is based on the finding that current-pumped laser diodes with appropriate control and configuration can overcome the disadvantages of the known from the prior art devices and methods for vaporization in particular of soft tissue. This is inventively achieved by a device for the vaporization of tissue by means of laser radiation is proposed, comprising at least one laser unit for generating at least one laser beam having a wavelength in the near infrared region, wherein the laser unit is designed as a diode laser and to avoid carbonization of the tissue in pulsed operation is operable, by the laser unit in the pulse mode laser light pulses and / or pulse packets with a variable pulse-pause ratio can be generated and successive pulses and / or pulse packets different Have benefits. A pulse packet is to be understood as meaning a sequence of an arbitrary number of individual laser pulses of the same intensity and duration. The solution according to the invention consists, in particular, of providing a device in which successive laser pulses and / or pulse packets have different powers. In experiments, it was found that not only the wavelength and the power considered in isolation is decisive for the occurrence of undesired thermal necrosis, but also the type of successive "power sequence", ie eg the stepwise increase and decrease of the laser power Thus, in tissue removal, by varying the power of the pulses and / or pulse packets, extremely flexible adaptation to the target tissue can be achieved and the occurrence of thermal necrosis can be significantly reduced in a controlled manner without sacrificing quality. or pulse packets of varying performance cause tissue layers surrounding the target tissue to be ablated from undergoing uncontrolled heating, which could lead to unwanted necrosis. Rather, a lower power pulse packet results in a pulse Accord with higher performance follows, that with almost constant Abtragungsqualität in the target tissue, the surrounding tissue of the energy effect of the pulse or the Pulspaket with higher performance "recover" before another pulse or a pulse packet with higher power can supply additional energy. Thus, by the solution according to the invention in the environment of the target tissue at most an extremely low additional temperature increase is to be accepted, which is optically controllable in terms of an undesirable damage to the target tissue environment by the surgeon eg visually in a simple manner. In this way, the tissue to be treated by the surgeon can be removed very targeted and accurate, without causing undesirable damage to the surrounding tissue. Unlike the devices known from the prior art, the solution according to the invention therefore does not lead to a maximization of the penetration depth of the laser beam, but rather to its limitation.
Es hat sich dabei herausgestellt, dass es insbesondere zur Vermeidung einer unerwünschten Karbonisation des zu bestrahlenden Gewebes sowie zur Erzielung günstiger Gewebereaktionen von Vorteil ist, je nach Beschaffenheit des Zielgewebes individuell unterschiedlich ausgestaltete Pulsfolgen zu verwenden. Als besonders günstig beispielsweise hinsichtlich der gezielten Abkühlung des Zielgewebes zwischen einer Mehrzahl von Pulsen bei gleichzeitiger Gewährleistung hoher Vaporisationsqualität hat sich dabei die Variierung des Puls-Pause-Verhältnisses, d.h. des Verhältnisses der Dauer eines Laserlichtpulses zur Dauer der nachfolgenden Pulspause, erwiesen. Solche individuell ausgestaltete Pulsfolgen, bei denen - anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung mit konstantem Puls-Pause- Verhältnis - Laserlichtpulse und/oder -pulspakete mit unterschiedlichem Puls-Pause- Verhältnis erzeugt werden, lassen sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vorteilhafter Weise realisieren. Es ist dabei sowohl vorstellbar, dass die Dauer der Laserlichtpulse (d.h. die Pulsbreite) als auch, dass die Länge der Pulspausen innerhalb einer Puls- bzw. Pulspaketfolge variiert, um ein variables Puls-Pause-Verhältnis zu erzielen. Dabei wird erfindungsgemäß von dem vorteilhaften Umstand Gebrauch gemacht, dass Diodenlaser nicht an eine ständig hoch bleibende Betriebsfrequenz gebunden sind, sondern eine extreme Pulsvariation erlauben und daher im Pulsbetrieb äußerst flexibel betrieben werden können. Hierbei stellen lediglich das zur Bereitstellung des Pumpstroms verwendete Netzteil bzw. die zur Steuerung des Netzteils notwendige Treibersoftware den limitierenden Faktor dar. Auf diese Weise lassen sich erfindungsgemäß Pulse bzw. Pulspakete unterschiedlicher und/oder gleicher Pulsbreite und/oder Pulspausen unterschiedlicher und/oder gleicher Länge zu einer nahezu beliebigen Pulsfolge zusammensetzen und bestmöglich auf die erwünschte Behandlungsart sowie das Zielchromatophor, d.h. das mittels des Laserlichts zu bestrahlende Gewebe, abstimmen. Somit ist für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine bestimmte Arbeitsfrequenz maßgeblich, sondern eine beliebig einstellbare Folge von vorzugsweise unterschiedlichen Pulsbreiten und -pausen zur Erzielung besonders günstiger Gewebereaktionen. Da zur Erzeugung des Laserstrahls mindestens eine stromgepumpte Laserdiode verwendet wird, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bereitstellung einer zur Vaporisation von Gewebe geeigneten Laserleistung keinen über das übliche Maß hinausgehenden Energiebedarf, der nicht durch die von den Elektrizitätswerken normalerweise zur Verfügung gestellte Spannung abzudecken wäre. Zur Bereitstellung der zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erforderlichen Energie ist keine Hochspannung notwendig, vielmehr reicht beispielsweise das gemeinhin verfügbare Wechselstromnetz (in Europa z.B. 230V) zur Stromversorgung aus. Da Diodenlaser eine vergleichsweise niedrige Verlustleistung und daher einen sehr günstigen Wirkungsgrad aufweisen, benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zudem keine besonders aufwendige Kühlung, die einen Verbrauch an Kühlflüssigkeit nach sich ziehen würde. Da die Wellenlänge des Laserlichts der erfindungsgemäßen Vorrichtung sich im nahen Infrarot-Bereich befindet, kann beispielsweise nicht nur Blut ohne unerwünschte Karbonisation koaguliert, sondern auch Gewebe verdampft werden. Zwar wird auch infrarotes Licht in gewissem Maße von Blut (bzw. Hämoglobin) absorbiert, jedoch schwächer als im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums. Vielmehr erfolgt im nahen Infrarotbereich die Absorption in stärkerem Maße durch Wasser bzw. wasserhaltige Bestandteile, so dass bei ausreichender Leistung eine schnelle Vaporisation erzielbar ist. Blut wird somit vorzugsweise verdampft, bevor eine Koagulation und somit eine Änderung seiner Farbe auftritt, d.h. die Absorption des Laserlichts wird auch nach Behandlung oben liegender Gewebeschichten kaum reduziert. Stattdessen zielt die Wellenlänge der erfindungsgemäßen Vorrichtung weniger auf die Absorption des Laserlichts durch Blut (bzw. Hämoglobin) als vielmehr durch Wasser als Zielchromatophor ab, weswegen insbesondere die Vaporisation von weichem Gewebe, welches stark wasserhaltig ist, in vorteilhafter Weise durchführbar ist. Es kann somit nicht nur lediglich oberflächlich eine zufrieden stellende Abtragung von Gewebe erzielt werden, sondern es ist eine tiefgründige Abtragung mehrerer übereinander liegender Gewebeschichten ohne unerwünschtes „Ausfransen" aufgrund von Faserbildung möglich, so dass trotz großflächiger Abtragung mehrerer Schichten noch glatte Oberflächen mit hervorragender Vaporisationsqualität erzielbar sind. Neben einer großflächigen Abtragung mehrerer Schichten ist jedoch auch bei entsprechender Einstellung des Pulsbetriebs und der Laserleistung eine präzise punktgenaue Vaporisation durchführbar. Da sich der Laserstrahl nicht im sichtbaren Bereich des Spektrums befindet, werden zudem unerwünschte Überblendungen bei der Visualisierung der Operation vermieden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei insbesondere zur Anwendung in der Urologie, beispielsweise zur Behandlung von Prostata-Hyperplasien geeignet, da in besonders vorteilhafter Weise mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Vaporisation von Prostatagewebe durchführbar ist. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bei entsprechender Konfiguration hinsichtlich Pulsbetrieb und Laserleistung zum Schneiden von Gewebe oder zur Lithotripsie, d.h. zur Steinzertrümmerung von z.B. Gallen- bzw. Nierensteinen, einsetzbar ist.It has been found that, in particular in order to avoid undesired carbonization of the tissue to be irradiated and to achieve favorable tissue reactions, it is advantageous to use individually differently configured pulse sequences depending on the nature of the target tissue. As particularly favorable, for example, with regard to the targeted cooling of the target tissue between a plurality of pulses while ensuring higher Vaporisation quality has thereby the variation of the pulse-pause ratio, ie the ratio of the duration of a laser light pulse to the duration of the subsequent pulse pause, proved. Such individually configured pulse trains, in which - unlike in the prior art device with a constant pulse-pause ratio - laser light pulses and / or pulse packets are generated with different pulse-pause ratio, can be with the help of the inventive device in realize advantageously. It is both conceivable that the duration of the laser light pulses (ie, the pulse width) and that the length of the pulse pauses varies within a pulse or Pulspaketfolge to achieve a variable pulse-pause ratio. In this case, use is made according to the invention of the advantageous circumstance that diode lasers are not bound to a constantly high operating frequency, but allow extreme pulse variation and therefore can be operated extremely flexibly in pulsed operation. Here, only the power supply used to provide the pumping current or necessary for controlling the power supply driver software is the limiting factor. In this way, according to the invention pulses or pulse packets of different and / or same pulse width and / or pulse pauses of different and / or the same length to a virtually arbitrary pulse sequence and best possible to the desired treatment and the target chromatograph, ie tune the laser light to be irradiated tissue. Thus, for the operation of the device according to the invention no specific working frequency is decisive, but an arbitrarily adjustable sequence of preferably different pulse widths and pauses to achieve particularly favorable tissue reactions. Since at least one current-pumped laser diode is used to generate the laser beam, the device according to the invention for providing a laser power suitable for the vaporization of tissue has no energy requirement beyond the usual level, which would not be covered by the voltage normally provided by the power stations. To provide the energy required to operate the device according to the invention, no high voltage is necessary, but rather, for example, the commonly available AC mains (in Europe eg 230V) is sufficient for the power supply. Since diode lasers have a comparatively low power loss and therefore a very favorable efficiency, the device according to the invention also requires no particularly expensive cooling, which would entail a consumption of cooling liquid. Since the wavelength of the laser light of the device according to the invention is in the near infrared range, for example, not only can blood be coagulated without undesired carbonization, but also tissue can be vaporized. Although infrared light is also absorbed to some extent by blood (or hemoglobin), it is weaker than in the green region of the visible spectrum. Rather, in the near infrared region, the absorption is carried out to a greater extent by water or water-containing constituents, so that with sufficient power rapid vaporization can be achieved. Blood is thus preferably evaporated before coagulation and thus a change in its color occurs, ie the absorption of the laser light is hardly reduced even after treatment of tissue layers lying on top. Instead, the wavelength of the device according to the invention is aimed less at the absorption of the laser light by blood (or hemoglobin) than at water as the target chromatophore, which is why, in particular, the vaporization of soft tissue, which is highly hydrous, can be carried out in an advantageous manner. It is thus not only a superficial satisfactory removal of tissue can be achieved, but it is a profound ablation of several superimposed tissue layers without unwanted "fraying" due to fiber formation possible, so that despite large-scale removal of multiple layers still smooth surfaces with excellent Vaporisationsqualität achieved In addition to a large-area removal of several layers, however, a precisely punctual vaporization can be carried out even with appropriate adjustment of the pulsed operation and the laser power.As the laser beam is not in the visible range of the spectrum, unwanted cross-fading in the visualization of the operation are avoided Device is particularly suitable for use in urology, for example for the treatment of prostate hyperplasia, since in a particularly advantageous manner by means of the inventive s device, a vaporization of prostate tissue is feasible. However, it is also conceivable that the device according to the invention with appropriate configuration in terms of pulse operation and laser power for cutting tissue or lithotripsy, ie for stone fragmentation of eg gallstones or kidney stones, can be used.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Pulsbreite und/oder die Länge einer Pulspause und/oder das Puls-Pause-Verhältnis beliebig variierbar. Bei der „Pulsbreite" kann es sich dabei entweder um die zeitliche Dauer eines Einzelpulses oder eines Pulspakets handeln. Als „Pulspause" kann sowohl die Pause vor oder nach einem Einzelpuls als auch die Pause vor oder nach einem Pulspaket verstanden werden. Die Parameter zur Festlegung der jeweiligen Betriebsart, d.h. der je nach Art des zu behandelnden Gewebes hinsichtlich der zu erwartenden Gewebereaktionen günstigsten Kombination von Pulsfolgen individueller Pulsbreite sowie Pulspausen individueller Länge können vorzugsweise durch den Operateur vorab ausgewählt und weiter vorzugsweise mittels einer Eingabeeinheit über eine Benutzerschnittstelle eingestellt werden.In an advantageous embodiment, the pulse width and / or the length of a pulse pause and / or the pulse-pause ratio can be varied as desired. The "pulse width" can either be the duration of a single pulse or a pulse packet. "Pulse Pause" can be understood as the pause before or after a single pulse as well as the pause before or after a pulse packet. The parameters for determining the respective operating mode, ie, depending on the type of tissue to be treated with regard to the expected tissue reactions most favorable combination of pulse sequences of individual pulse width and pulse pauses individual length may preferably be pre-selected by the operator and further preferably set by means of an input unit via a user interface.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Pulsbreiten aufeinander folgender Pulse und/oder Pulspakete und/oder die Pulspausen zwischen aufeinander folgenden Pulsen und/oder Pulspaketen unterschiedlich lang. Als besonders günstig z.B. hinsichtlich der Vermeidung einer Karbonisation verbleibenden Gewebes bei gleichzeitiger Gewährleistung hoher Vaporisationsqualität hat sich dabei die Variierung der Pulsbreite aufeinander folgender Pulse bzw. Pulspakete und/oder die Variierung der Länge aufeinander folgender Pulspausen erwiesen, da somit eine gezielte Abkühlung des Zielgewebes zwischen einer Mehrzahl von Pulsen in kontrollierter Weise erreicht und je nach Gewebeart auch individuell angepasst werden kann.In a further advantageous embodiment, the pulse widths of successive pulses and / or pulse packets and / or the pulse pauses between successive pulses and / or pulse packets are of different lengths. As particularly favorable, e.g. With regard to the avoidance of carbonization of remaining tissue while ensuring high vaporization quality, the variation of the pulse width of successive pulses or pulse packets and / or the variation of the length of successive pulse pauses has proven to be effective, since a targeted cooling of the target tissue between a plurality of pulses in achieved in a controlled manner and can be adjusted individually depending on the tissue type.
Es ist des Weiteren auch vorstellbar, dass die Leistung innerhalb eines Pulses und/oder Pulspaketes selbst variiert. Des Weiteren ist vorstellbar, dass die Variierung der Leistung nicht diskret, d.h. z.B. stufenweise, sondern quasi-kontinuierlich, d.h. unter nahezu stetiger Erhöhung oder Erniedrigung der Leistung beispielsweise innerhalb eines Laserpulses und/oder -pulspaketes stattfindet.It is also conceivable that the power varies within a pulse and / or pulse packet itself. Furthermore, it is conceivable that the variation of the power would not be discrete, i. e.g. stepwise, but quasi-continuously, i. occurs under almost constant increase or decrease in power, for example, within a laser pulse and / or -pulspaketes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die unterschiedlichen Leistungen aufeinander folgender Pulse und/oder Pulspakete in vorbestimmter Weise unterschiedlichen Pulsbreiten zuordenbar. Dadurch ist insbesondere vorzugsweise in Verbindung mit der beliebigen Variierung der Pulsbreiten und/oder der Länge der Pulspausen und/oder des jeweiligen Puls-Pause-Verhältnisses eine im höchsten Maße flexible Gestaltung der Pulsfolgen realisierbar. Somit lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine äußerst flexible und bestmöglich hinsichtlich der erwünschten Gewebereaktion auf das jeweilige Zielgewebe individuell adaptierbare Gewebebehandlung erzielen. Weiter vorzugsweise ist auch die unterschiedliche Leistung aufeinander folgender Pulse und/oder Pulspakete beliebig variierbar und durch den Operateur vorab auswählbar sowie über eine Benutzerschnittstelle individuell einstellbar. Des weiteren ist vorstellbar, dass die Einstellungen einer oder mehrer bestimmter bevorzugt eingesetzter Betriebsarten, die jeweils hinsichtlich Pulsbreite, Pulspause sowie jeweils zugeordneter Leistung unterschiedliche Pulsfolgen aufweisen, im zugehörigen Speicher einer Steuereinheit abgelegt und mittels einer Steuerungssoftware als voreingestellte Arbeitsprogramme abrufbar sind. Im Rahmen der Leistungsfähigkeit von Netzteil und Treibersoftware sind also vorzugsweise die Leistung in Verbindung mit der Pulsbetriebsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung nahezu beliebig variierbar und einstellbar.In a further advantageous embodiment, the different powers of successive pulses and / or pulse packets can be assigned in a predetermined manner to different pulse widths. As a result, particularly in connection with the arbitrary variation of the pulse widths and / or the length of the pulse pauses and / or the respective pulse-pause ratio, a highly flexible design of the pulse sequences can be realized. Thus, by means of the device according to the invention, an extremely flexible and optimally adaptable tissue treatment with respect to the desired tissue reaction to the respective target tissue can be achieved. Further preferably, the different power of successive pulses and / or pulse packets is arbitrarily variable and can be selected in advance by the surgeon and individually adjustable via a user interface. Furthermore, it is conceivable that the settings of one or more certain preferred modes of operation, each having different pulse sequences with regard to pulse width, pulse pause and respectively assigned power stored in the associated memory of a control unit and are retrievable by means of a control software as preset work programs. As part of the performance of power supply and driver software are therefore preferably the Power in connection with the pulse mode of the device according to the invention almost arbitrarily variable and adjustable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Lasereinheit mit einer mittleren Leistung von mindestens 100 Watt, vorzugsweise zwischen 100 und 250 Watt, weiter vorzugsweise zwischen 150 und 180 Watt, betreibbar. Aufgrund der vergleichsweise hohen mittleren Leistung (und den somit ebenfalls vergleichsweise hohen Pulsspitzen von beispielsweise mindestens 200 W) können für die gleiche Leistungsübertragung kürzere Pulse eingesetzt werden. Neben einer geringeren Erwärmung der tiefer liegenden Schichten ermöglicht dies auch eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit, d.h. es ist ein besonders schnelles und schonendes Abtragen bzw. Verdampfen von Gewebe möglich.In a further advantageous embodiment, the laser unit with an average power of at least 100 watts, preferably between 100 and 250 watts, more preferably between 150 and 180 watts, operable. Due to the comparatively high average power (and thus likewise comparatively high pulse peaks of, for example, at least 200 W), shorter pulses can be used for the same power transmission. In addition to less heating of the deeper layers, this also allows a higher operating speed, i. It is a particularly fast and gentle removal or evaporation of tissue possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Pulsbreite mindestens eines Pulses und/oder mindestens eines Pulspakets und/oder mindestens eine Pulspause weniger als 1 ms. Die auf diese Weise erzielten extrem kurzen, aber sehr energiereichen Pulse weisen eine geringere schädigende Wirkung für das Gewebe auf, da in den unterhalb des Zielgewebes liegenden Schichten nahezu keine Erwärmung stattfindet. Je kürzer dabei die Pulsbreite, desto zielgenauer kann ohne eine ausgedehnte unerwünschte Karbonisation vaporisiert werden. Die Pulsbreiten und/oder Pulspausen liegen dabei vorzugsweise im Mikrosekundenbereich, d.h. ca. zwischen 1 und 1000 μs. Es ist aber auch denkbar, dass bei entsprechender Leistungsfähigkeit des Netzteils bzw. der Treibersoftware noch kürzere Pulsbreiten bzw. -pausen zur Anwendung kommen, beispielsweise im Piko- oder Nanosekundenbereich. Je kürzer dabei der Puls, desto höher muss die Pulsspitzenleistung sein, damit noch ein gewebewirksamer Effekt erreicht werden kann.In a further advantageous embodiment, the pulse width of at least one pulse and / or at least one pulse packet and / or at least one pulse pause is less than 1 ms. The extremely short, but very high-energy pulses achieved in this way have less damaging effect on the tissue, since almost no heating takes place in the layers lying below the target tissue. The shorter the pulse width, the more accurate can be vaporized without extensive unwanted carbonization. The pulse widths and / or pulse pauses are preferably in the microsecond range, i. approx. between 1 and 1000 μs. However, it is also conceivable that with appropriate performance of the power supply or the driver software even shorter pulse widths or pauses are used, for example in the pico or nanosecond range. The shorter the pulse, the higher the pulse peak power must be, so that a tissue-effective effect can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Pulsbreite mindestens eines Pulses und/oder mindestens eines Pulspakets und/oder die mindestens eine Pulspause zwischen 50 und 200 μs. Zwar gilt, je kürzer die Pulsbreite, desto zielgenauer kann die Vaporisierung ohne unerwünschte Erwärmung der unterhalb des Zielgewebes liegenden Schichten von statten gehen. Technisch sind jedoch zum heutigen Zeitpunkt Pulse mit einer Pulsbreite, die kürzer als 50 μs ist, nur schwierig und mit großem Aufwand zu realisieren. Daher ist im Bereich zwischen 50 und 200 μs die erfindungsgemäße Vorrichtung angesichts der steigenden Kosten bei noch kürzeren Pulsen besonders effizient betreibbar. Da mit diesen Pulsbreiten und -pausen auch äußerst zufrieden stellende Vaporisationsergebnisse erzielbar sind, erreicht das Kosten-Nutzen-Verhältnis in diesem Bereich ein Maximum.In a further advantageous embodiment, the pulse width of at least one pulse and / or at least one pulse packet and / or the at least one pulse pause is between 50 and 200 μs. Although the shorter the pulse width, the more accurate the vaporization can be without unwanted heating of the layers lying below the target tissue. Technically, however, pulses with a pulse width shorter than 50 μs are difficult and can be realized at great expense at the present time. Therefore, in the range between 50 and 200 μs, the device according to the invention can be operated particularly efficiently in view of the rising costs with even shorter pulses. Because with these pulse widths and pauses Even if extremely satisfactory vaporization results can be achieved, the cost-benefit ratio in this area reaches a maximum.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen jeweils mindestens eine aufeinander folgende Pulsbreite und Pulspause im Wesentlichen die gleiche Länge auf. Dies hat sich in Versuchen für bestimmte Gewebearten hinsichtlich der erwünschten Gewebereaktionen, d.h. maximale Vaporisation des Zielgewebes bei minimaler Schädigung des umliegenden Gewebes, als besonders vorteilhaft erwiesen.In a further advantageous embodiment, in each case at least one successive pulse width and pulse pause have essentially the same length. This has been demonstrated in experiments for certain types of tissue with regard to the desired tissue responses, i. maximum vaporization of the target tissue with minimal damage to the surrounding tissue has been found to be particularly advantageous.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen jeweils mindestens eine aufeinander folgende Pulsbreite und Pulspause im Wesentlichen unterschiedliche Längen auf. Dies hat sich in Versuchen für bestimmte weitere Gewebearten hinsichtlich der erwünschten Gewebereaktionen, d.h. maximale Vaporisation des Zielgewebes bei minimaler Schädigung des umliegenden Gewebes, als besonders vorteilhaft erwiesen. Die individuelle Gestaltung der Puls-Pausen-Abfolgen sowohl mit gleicher als auch mit unterschiedlicher Länge ist dabei mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne größeren Aufwand realisierbar.In a further advantageous embodiment, in each case at least one successive pulse width and pulse pause have substantially different lengths. This has been demonstrated in experiments for certain other types of tissue with respect to the desired tissue responses, i. maximum vaporization of the target tissue with minimal damage to the surrounding tissue has been found to be particularly advantageous. The individual design of the pulse-pause sequences both with the same and with different lengths can be realized by means of the device according to the invention without much effort.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen jeweils mindestens eine aufeinander folgende Pulsbreite und Pulspause zusammen eine Länge von etwa 100 μs auf. Unter der Angabe „etwa 100 μs" lässt sich dabei ein Toleranzbereich von +/-10% subsumieren. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere für weiches Gewebe bei einer Gesamtdauer von etwa 100 μs besonders günstige Verdampfungseigenschaften in Verbindung mit einer möglichst geringen Schädigung des umliegenden Gewebes aufgrund von Erwärmung vorliegen. Dies hängt mit der jeweiligen thermischen Relaxationszeit des Ziel- bzw. umliegenden Gewebes zusammen, wobei diesbezüglich insbesondere für Prostatagewebe bei einer Gesamtdauer von ca. 100 μs ein lokales Optimum vorliegt.In a further advantageous embodiment, in each case at least one successive pulse width and pulse pause together have a length of approximately 100 μs. A tolerance range of +/- 10% can be subsumed under the term "about 100 μs." It has been shown that, in particular for soft tissue with a total duration of about 100 μs, particularly favorable evaporation properties are associated with as little damage to the surrounding as possible This depends on the respective thermal relaxation time of the target or surrounding tissue, with a local optimum in particular for prostate tissue with a total duration of about 100 μs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist mindestens ein Pulspaket zwischen 500 und 5000 Einzelpulse auf. Dies entspricht einer Größenordnung, bei der sich der auftretende Zielkonflikt am besten handhaben lässt, dass höhere Frequenzen (d.h. kürzere Pulse) zwar eine schnellere Gewebeabtragung ermöglichen, bei zu hohen Frequenzen ohne dazwischen liegende Pause jedoch zuviel Energie pro Pulspaket übertragen wird und die Erwärmung des umliegenden Gewebes dann zu hoch wird.In a further advantageous embodiment, at least one pulse packet has between 500 and 5000 individual pulses. This corresponds to an order of magnitude in which the target conflict that occurs can best be handled, that higher frequencies (ie shorter pulses) allow faster tissue removal, but too high frequencies without intervening pause transmit too much energy per pulse packet and heat the surrounding Tissue then becomes too high.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Wellenlänge des mittels der Lasereinheit erzeugbaren Laserlichts zwischen 800 nm und 1500 nm. Bei dieser Wellenlänge im nahen Infrarot-Bereich kann bei einer ausreichenden mittleren Laserleistung - z.B. vorzugsweise mindestens 100 W - beispielsweise Blut nicht nur koaguliert, sondern besonders gut unmittelbar verdampft werden, da in diesem Wellenlängenbereich die Absorption des Laserlichts überwiegend durch Wasser erfolgt, so dass bei ausreichender Leistung eine schnelle Vaporisation erzielbar ist. Blut wird somit vorzugsweise verdampft, bevor eine Koagulation und somit eine Änderung seiner Farbe auftritt, d.h. die Absorption des Laserlichts wird auch nach Behandlung oben liegender Gewebeschichten kaum aufgrund von unerwünschter Koagulation reduziert.In a further advantageous embodiment, the wavelength of the means of At this wavelength in the near infrared range, for example, at a sufficient average laser power - eg, preferably at least 100 W - not only coagulated blood, but particularly readily vaporized directly, since in this wavelength range, the absorption The laser light is predominantly carried out by water, so that with sufficient power rapid vaporization can be achieved. Blood is thus preferably vaporized before coagulation and thus a change in its color occurs, ie the absorption of the laser light is hardly reduced even after treatment of top tissue layers due to unwanted coagulation.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wellenlänge des mittels der Lasereinheit erzeugbaren Laserlichts zwischen 910 nm und 990 nm. In diesem Wellenlängenbereich, vorzugsweise bei den Wellenlängen von z.B. 940 nm oder z.B. 980 nm oder z.B. 915 nm, lassen sich bei entsprechender Taktung der Pulsfolgen, d.h. bei einem jeweils vorab zu bestimmenden Puls-Pause-Verhältnis, besonders günstige Verdampfungseigenschaften ohne unerwünschte Karbonisation erzielen. Dabei ist bei der Angabe der exakten Wellenlänge in der Praxis aufgrund der systemimmanenten Eigenschaften von Laserdioden von einer Variation innerhalb eines Toleranzbereichs von +/-20 nm auszugehen.In a preferred embodiment, the wavelength of the laser light producible by the laser unit is between 910 nm and 990 nm. In this wavelength range, preferably at the wavelengths of e.g. 940 nm or e.g. 980 nm or e.g. 915 nm, can be achieved with appropriate timing of the pulse sequences, i. achieve a particularly favorable evaporation properties without unwanted carbonization at a pulse-pause ratio to be determined in advance. When specifying the exact wavelength in practice, a variation within a tolerance range of +/- 20 nm is to be assumed due to the system-inherent properties of laser diodes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wellenlänge des mittels der Lasereinheit erzeugbaren Laserlichts zwischen 1450 nm und 1490 nm, vorzugsweise 1470 nm. Neuere Versuche haben gezeigt, dass in der Urologie mit der Diodenlaser- Wellenlänge von 1470 nm +/- 20 nm vergleichbar günstige Gewebeeffekte wie mit der Wellenlänge von 980 nm erreichbar sind. Zu beachten ist dabei allerdings, dass aufgrund eines schlechteren Wirkungsgrades im Vergleich zu 980 nm größere Wärmemengen abgeführt werden müssen und die Ausgangsleistung dann nur etwa die Hälfte eines Lasers mit der Wellenlänge 980 nm erreicht. Grundsätzlich kann der Hochleistungsdiodenlaser zwischen ca. 800 nm und 1500 nm arbeiten, je nachdem, welcher Laserkopf mit welcher Wellenlänge eingesetzt wird. Insbesondere sind die Wellenlängen 980 nm und 1470 nm (+/- 20 nm) für die urologischen und thoraxchirurgischen Eingriffe aufgrund ihres Absorptionsverhaltens im Zielgewebe von Vorteil.In a further preferred embodiment, the wavelength of the laser light which can be generated by means of the laser unit is between 1450 nm and 1490 nm, preferably 1470 nm. Recent experiments have shown that comparatively favorable tissue effects in urology with the diode laser wavelength of 1470 nm +/- 20 nm as can be achieved with the wavelength of 980 nm. It should be noted, however, that due to a lower efficiency compared to 980 nm larger amounts of heat must be removed and the output then only about half of a laser with the wavelength 980 nm. In principle, the high-power diode laser can operate between approximately 800 nm and 1500 nm, depending on which laser head is used at which wavelength. In particular, the 980 nm and 1470 nm (+/- 20 nm) wavelengths are beneficial for urological and thoracic surgery because of their absorption behavior in the target tissue.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Diodenlaser eine Dauerstrich-Leistung von mindestens 200 Watt, vorzugsweise 200 bis 400 Watt, auf. Unter „Dauerstrich" (sog. „Continuous Wave") ist dabei ein Betriebszustand zu verstehen, bei dem ein konstanter Laserstrahl ohne Pulspausen und Pulsbreiten erzeugt wird. Eine Dauerstrich-Leistung von mindestens 200 W ermöglicht zum einen eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und zum anderen im Pulsbetrieb eine vergleichsweise geringe Erwärmung tiefer liegender Schichten und somit ein vermindertes Auftreten unerwünschter Karbonisation, da kürzere Pulse für die gleiche Leistungsübertragung verwendet werden können als bei geringeren Dauerstrich- Leistungen.In a further advantageous embodiment, the diode laser has a continuous wave power of at least 200 watts, preferably 200 to 400 watts. Under "continuous wave"("continuouswave") is an operating state to understand in which a constant laser beam is generated without pulse pauses and pulse widths. A continuous wave power of at least 200 W on the one hand enables a high operating speed and on the other hand in pulsed operation a comparatively low heating deeper layers and thus a reduced occurrence of unwanted carbonization, since shorter pulses can be used for the same power transmission than at lower continuous wave powers ,
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein Lichtleiter zur Applizierung des mittels der Lasereinheit erzeugbaren Laserstrahls vorgesehen, wobei der Laserstrahl an einem distalen Ende seitlich aus dem Lichtleiter austritt. Vorzugsweise steht dabei die optische Achse senkrecht zur Faserachse und weist einen Öffnungswinkel bis zu 120 Grad auf. Dies ist insbesondere bei der Behandlung von urologischen Erkrankungen, beispielsweise Prostata-Hyperplasien, von Vorteil, da der Lichtleiter durch die Harnröhre des Patienten unmittelbar bis zum Ort der Erkrankung, d.h. z.B. zur Prostata, eingeführt werden kann und durch den seitlich aus dem Lichtleiter austretenden Laserstrahl dann eine zielgenaue Vaporisierung des erkrankten Gewebes bei bestmöglicher Handhabung des Laserstrahls durchführbar ist. Es ist aber ebenso auch denkbar, dass ein herkömmlicher Lichtleiter Verwendung findet, bei welchem der Laserstrahl am distalen Ende gerade, d.h. in Richtung der Längsachse des Lichtleiters austritt (z.B. zur Behandlung von Blasentumoren). In diesem Falle kann der Öffnungswinkel vorzugsweise bis zu 30 Grad betragen.In a further advantageous embodiment, at least one light guide is provided for applying the laser beam which can be generated by means of the laser unit, wherein the laser beam emerges laterally from the light guide at a distal end. Preferably, the optical axis is perpendicular to the fiber axis and has an opening angle of up to 120 degrees. This is particularly advantageous in the treatment of urological diseases, for example prostate hyperplasia, since the optical fiber passes through the patient's urethra directly to the site of the disease, i. e.g. to the prostate, can be introduced and then a targeted vaporization of the diseased tissue with the best possible handling of the laser beam can be performed by the side emerging from the light guide laser beam. However, it is also conceivable that a conventional optical fiber is used, in which the laser beam at the distal end straight, i. in the direction of the longitudinal axis of the light guide (e.g., for the treatment of bladder tumors). In this case, the opening angle may preferably be up to 30 degrees.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein Pilotstrahl im sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugbar, welcher in Richtung des von der Lasereinheit erzeugbaren Laserstrahls gerichtet ist. Auf diese Weise lässt sich die Zielrichtung des mit bloßem Auge nicht sichtbaren Infrarot-Laserstrahls für den Operateur sichtbar machen, so dass dieser den Laserstrahl präzise und punktgenau am Zielgewebe applizieren kann. Ein derartiger Pilotstrahl kann beispielsweise durch Laserlicht im Milliwatt-Bereich erzeugt werden, wobei vorzugsweise z.B. rotes oder grünes Laserlicht mit einer Leistung nicht größer als 5 mW verwendet wird, um unerwünschte Überblendungen zu vermeiden. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass an Stelle von Laserlicht herkömmliches farbiges Licht zur Erzeugung des Pilotstrahls verwendet wird.In a further advantageous embodiment, at least one pilot beam in the visible wavelength range can be generated, which is directed in the direction of the laser beam that can be generated by the laser unit. In this way, the target direction of the infra-red laser beam, which is invisible to the naked eye, can be made visible to the surgeon, so that the latter can precisely and precisely apply the laser beam to the target tissue. Such a pilot beam can be generated, for example, by laser light in the milliwatt range, preferably using e.g. Red or green laser light with a power not greater than 5 mW is used to avoid unwanted crossfades. However, it is also conceivable that instead of laser light conventional colored light is used to generate the pilot beam.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine Stoßwelle zur Zertrümmerung von Konkrementen, insbesondere Harnsteinen, erzeugbar. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Laserlithotripsie wurden bislang in der Regel gepulste Ho:YAG-Laser eingesetzt. Bei dieser Anwendung spielt die Wellenlänge eine untergeordnete Rolle. Die Wirkung beruht in erster Linie auf dem photomechanischen Effekt einer kurzgepulsten, energiereichen Laserstrahlung. Durch eine sogen. Photodisruption wird eine Stoßwelle erzeugt, die beispielsweise einen harten und chemisch konsistenten Harnstein vollständig zertrümmert. Mittels der erfindungsgemäßen Pulstechnik sind jedoch auch unter Verwendung des beschriebenen Hochleistungsdiodenlasers die mit einem Ho:YAG-Laser erzeugten Pulsenergien von bis zu 2,5 J und einer Impulsdauer von bis zu 400 ms realisierbar, wobei sich die erwähnten Nachteile eines Festkörperlasers wie schlechterer Wirkungsgrad, geringere Variabilität, etc. vermeiden lassen.In a further advantageous embodiment, at least one shock wave to Fragmentation of concrements, in particular urinary stones, producible. Pulsed Ho: YAG lasers have hitherto generally been used in laser lithotripsy devices known from the prior art. In this application, the wavelength plays a minor role. The effect is based primarily on the photomechanical effect of a short-pulse, high-energy laser radiation. By a so-called. Photodisruption generates a shockwave that, for example, completely shatters a hard and chemically consistent urinary stone. By means of the pulse technique according to the invention, however, the pulse energies of up to 2.5 J and a pulse duration of up to 400 ms generated with a Ho: YAG laser can also be realized using the described high-power diode laser, whereby the mentioned disadvantages of a solid-state laser such as inferior efficiency, lower variability, etc. can be avoided.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment. In the accompanying drawings show
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zurFig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention for
Vaporisation von Gewebe mittels Laserstrahlung, Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Absorptionsverläufe verschiedenerFig. 2 is a diagram illustrating the absorption curves of various
Gewebebestandteile bei unterschiedlichen Wellenlängen, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Pulsfolge der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Pulsfolge der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 3 shows a schematic representation of an exemplary pulse sequence of the device according to the invention and Fig. 4 is a schematic representation of another exemplary pulse sequence of the device according to the invention.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vaporisation von Gewebe mittels Laserstrahlung. Dabei ist eine Lasereinheit 1 zur Erzeugung eines Laserstrahls 3 mit einer Wellenlänge im nahen Infrarot-Bereich, z.B. vorzugsweise 980 nm, vorgesehen. Die Lasereinheit 1 umfasst eine Laserdiode (nicht dargestellt), die stromgepumpt ist und zur Vermeidung einer Karbonisation des Gewebes im Pulsbetrieb betreibbar ist. Des Weiteren ist eine Kühleinheit 4, ein Diodentreiber 6, welcher ein integriertes Netzteil (nicht dargestellt) umfasst, sowie eine Steuereinheit 10 vorgesehen, die gemeinsam mit der Lasereinheit 1 in einem Gehäuse 12 angeordnet sind. Ein Lichtleiter 15 ist zur Applizierung des mittels der Lasereinheit 1 erzeugbaren Laserstrahls 3 vorgesehen, wobei der Laserstrahl 3 an einem distalen Ende 16 vorzugsweise seitlich aus dem Lichtleiter 15 austritt. Der Diodentreiber 6 dient zur Bereitstellung der Pumpenergie für die Lasereinheit 1. Die Steuereinheit 10 steuert mittels einer Steuerelektronik den Diodentreiber 6 und damit auch die Lasereinheit 1 sowie vorzugsweise auch die Kühleinheit 4. Durch die Lasereinheit 1 sind erfindungsgemäß im Pulsbetrieb Laserlichtpulse und/oder -pulspakete mit einem variablen Puls-Pause-Verhältnis erzeugbar (s. Fig. 3 und 4). Mittels Steuereinheit 10 und Diodentreiber 6 ist die jeweilige Betriebsart der Lasereinheit 1 steuerbar, wobei nahezu beliebige Folgen von Laserlichtpulsen einstellbar sind. Dabei ist erfindungsgemäß die Pulsbreite 25, d.h. die zeitliche Dauer eines Laserlichtpulses bzw. -pulspakets, und/oder die Länge einer Pulspause 26 und/oder das Puls-Pause- Verhältnis und/oder die unterschiedliche Leistung aufeinander folgender Pulse 22 und/oder Pulspakete 23 (vgl. Fig. 3 und 4) und/oder die jeweilige Leistung in Verbindung mit der Pulsbetriebsart nahezu beliebig variierbar und einstellbar. Die Parameter zur Festlegung der jeweiligen Betriebsart, d.h. der je nach Art des zu behandelnden Gewebes hinsichtlich der zu erwartenden Gewebereaktionen günstigsten Kombination von Pulsfolgen individueller Pulsbreite 25 sowie Pulspausen 26 individueller Länge können durch den Operateur vorab ausgewählt und mittels einer Eingabeeinheit (nicht dargestellt) über eine Benutzerschnittstelle eingestellt werden. Die Einstellungen einer oder mehrerer bestimmter bevorzugt eingesetzter Betriebsarten, die jeweils hinsichtlich Pulsbreite 25, Pulspause 26 (vgl. Fig. 3 und 4) sowie jeweils zugeordneter Leistung unterschiedliche Pulsfolgen aufweisen, sind in einem zugehörigen Speicher (nicht dargestellt) der Steuereinheit 10 abgelegt und mittels einer Steuerungssoftware als voreingestellte Arbeitsprogramme abrufbar. Die Lasereinheit 1 ist mit einer mittleren Leistung von mindestens 100 Watt und einer Dauerstrich-Leistung von mindestens 200 Watt betreibbar. Des Weiteren ist - z.B. durch rotes Laserlicht mit einer Leistung von ca. 5 mW - ein Pilotstrahl (nicht dargestellt) im sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugbar, welcher in Richtung des von der Lasereinheit 1 erzeugbaren Laserstrahls 3 gerichtet ist.Fig. 1 shows schematically a device according to the invention for the vaporization of tissue by means of laser radiation. In this case, a laser unit 1 for generating a laser beam 3 with a wavelength in the near infrared range, for example, preferably 980 nm, is provided. The laser unit 1 comprises a laser diode (not shown), which is pumped by the current and can be operated in pulse mode to avoid carbonization of the tissue. Furthermore, a cooling unit 4, a diode driver 6, which comprises an integrated power supply unit (not shown), and a control unit 10 are provided, which are arranged together with the laser unit 1 in a housing 12. A light guide 15 is provided for the application of the laser beam 3 that can be generated by means of the laser unit 1, the laser beam 3 preferably exiting the light guide 15 laterally at a distal end 16. The diode driver 6 serves to provide the pump energy for the laser unit 1. The control unit 10 controls By means of an electronic control unit the diode driver 6 and thus also the laser unit 1 and preferably also the cooling unit 4. According to the invention laser pulses and / or pulse packets with a variable pulse-pause ratio can be generated by the laser unit 1 in pulse mode (see FIGS ). The respective operating mode of the laser unit 1 can be controlled by means of the control unit 10 and diode driver 6, it being possible to set almost any desired sequences of laser light pulses. According to the invention, the pulse width 25, ie the duration of a laser light pulse or pulse packet, and / or the length of a pulse pause 26 and / or the pulse-pause ratio and / or the different power of successive pulses 22 and / or pulse packets 23 (see Figures 3 and 4) and / or the respective power in connection with the pulse mode almost arbitrarily variable and adjustable. The parameters for defining the respective operating mode, ie the combination of pulse trains of individual pulse width 25 and pulse breaks 26 of individual length, which is most favorable depending on the type of tissue to be treated, can be selected in advance by the surgeon and can be pre-selected by means of an input unit (not shown) User interface. The settings of one or more specific preferred operating modes, each having different pulse sequences with respect to the pulse width 25, pulse pause 26 (as in FIGS. 3 and 4) and respectively assigned power, are stored in an associated memory (not shown) of the control unit 10 and by means of a control software as default work programs available. The laser unit 1 is operable with an average power of at least 100 watts and a continuous wave power of at least 200 watts. Furthermore, a pilot beam (not shown), for example by red laser light with a power of approximately 5 mW, can be generated in the visible wavelength range, which is directed in the direction of the laser beam 3 that can be generated by the laser unit 1.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Absorptionsverläufe verschiedener Gewebebestandteile bei unterschiedlichen Wellenlängen. Dabei ist auf der Abszisse die Wellenlänge in nm und auf der Ordinate der jeweilige Absorptions- Koeffizient in logarithmischer Darstellung aufgetragen. Dargestellt sind die Absorptionsverläufe von Hämoglobin (Hb) 17, von HbO2 (d.h. mit Sauerstoff gesättigtem Hämoglobin) 18, von Melanin 19 und von Wasser 20. Dabei ist insbesondere zu erkennen, dass die Lichtabsorption von Hämoglobin und von HbO2 zwischen 500 und 600 nm ein lokales Maximum aufweist und nachfolgend mit zunehmender Wellenlänge abnimmt, während die Lichtabsorption von Wasser zwischen 500 und 1000 nm nahezu stetig ansteigt und zwischen 900 und 1000 nm ein lokales Maximum erreicht. Zu bemerken ist dabei, dass Laserlicht mit einer Wellenlänge von z.B. 532 nm in viel stärkerem Maße von Hämoglobin bzw. von HbO2 absorbiert wird als von Wasser, während Laserlicht mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich, also von z.B. 980 nm, in viel stärkerem Maße von Wasser absorbiert wird als von Hämoglobin bzw. von HbO2. Dies erklärt, warum bei Wellenlängen im nahen Infrarotbereich bei weichem, d.h. stark wasserhaltigem Gewebe besonders gute Vaporisationsresultate erzielbar sind, da in diesem Wellenlängenbereich in besonders starkem Maße die wasserhaltigen Bestandteile des Gewebes das Laserlicht absorbieren und somit besonders schnell verdampft werden können.Fig. 2 is a diagram illustrating the absorption curves of various tissue constituents at different wavelengths. The abscissa represents the wavelength in nm and the ordinate the respective absorption coefficient in logarithmic representation. Shown are the absorption curves of hemoglobin (Hb) 17, of HbO 2 (ie hemoglobin saturated with oxygen) 18, of melanin 19 and of water 20. It can be seen in particular that the light absorption of hemoglobin and HbO 2 is between 500 and 600 nm has a local maximum and subsequently decreases with increasing wavelength, while the light absorption of water between 500 and 1000 nm increases almost steadily and between 900 and 1000 nm reached local maximum. It should be noted that laser light having a wavelength of, for example, 532 nm is absorbed to a much greater extent by hemoglobin or HbO 2 than by water, while laser light having a wavelength in the near infrared range, ie of 980 nm, for example, to a much greater extent is absorbed by water than hemoglobin or HbO 2 . This explains why at wavelengths in the near infrared range with soft, ie strongly water-containing tissue, particularly good vaporization results can be achieved, since in this wavelength range the water-containing constituents of the tissue absorb the laser light and thus can be vaporized particularly quickly.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer beispielhaften Pulsfolge von Laserlichtpulsen bzw. -pulspaketen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei stellt die Abszisse die Zeitachse dar, während auf der Ordinate die Leistung der Lichtpulse aufgetragen ist. Dabei sind jeweils unterschiedliche Pulspakete 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e dargestellt, die jeweils eine bestimmte Pulsbreite 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e aufweisen und jeweils durch Pulspausen 26, 26a, 26b, 26c, 26d unterbrochen d.h. zeitlich voneinander getrennt sind. Ein Pulspaket 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e ist dabei als eine Folge einer beliebigen Anzahl einzelner Pulse 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e gleicher Intensität und -dauer zu verstehen. In Fig. 3 und Fig. 4 sind die einzelnen Pulse 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e eines Pulspakets 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e lediglich zur Veranschaulichung schematisch angedeutet und die dargestellte Anzahl der Einzelpulse innerhalb eines Pakets entspricht nicht der tatsächlichen Anzahl in der Realität. Vielmehr weist ein Pulspaket 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e tatsächlich jeweils vorzugsweise zwischen 500 und 5000 einzelne Pulse 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e auf. Bei den in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Pulsfolgen ist von einer Wellenlänge des Laserlichts im nahen Infrarot-Bereich auszugehen, z.B. vorzugsweise zwischen 800 nm und 1000 nm, weiter vorzugsweise zwischen 910 nm und 990 nm und weiter vorzugsweise z.B. 980 nm, wie mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugbar. In Fig. 3 ist zu erkennen, dass innerhalb der Pulsfolge eine Variierung des Puls-Pause- Verhältnisses, d.h. des Verhältnisses der Dauer eines Laserlichtpulses zur Dauer der nachfolgenden Pause, erfolgt. So weisen z.B. das erste Pulspaket 23 mit der Pulsbreite 25 und die Pulspause 26, welche aufeinander folgen, im Wesentlichen die gleiche Länge auf, nämlich z.B. jeweils 100 μs, d.h. das Puls-Pause-Verhältnis beträgt 1:1. Demgegenüber weisen das zweite Pulspaket 23a mit der Pulsbreite 25 und die danach folgende Pulspause 26a im Wesentlichen unterschiedliche Längen und somit auch ein anderes Puls-Pause-Verhältnis auf. Um ein variables Puls-Pause-Verhältnis zu erzielen, kann dabei sowohl die Dauer der Laserlichtpulse (d.h. die Pulsbreite 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) als auch die Länge der Pulspausen 26, 26a, 26b, 26c, 26d innerhalb der Puls- bzw. Pulspaketfolgen variieren. So sind z.B. die Pulsbreiten 25, 25a der aufeinander folgenden Pulspakete 23a, 23b und die Pulspausen 26a, 26b zwischen den aufeinander folgenden Pulspaketen 26a, 26b unterschiedlich lang. Während in Fig. 3 die Pulse der Pulspakete 23, 23a, 23b alle die gleiche Leistung aufweisen, wird demgegenüber in Fig. 4 eine Pulsfolge gezeigt, bei der die darin enthaltenen Pulspakete 23c, 23d, 23e (einschließlich der aufeinander folgenden Pulspakete 23c, 23d) jeweils Laserlichtpulse mit unterschiedlicher Amplitude, d.h. mit unterschiedlichen Leistungen, aufweisen. Die unterschiedlichen Leistungen der Pulspakete 23c, 23d, 23e sind dabei in vorbestimmter Weise jeweils bestimmten, Pulsbreiten 25c, 25d, die zumindest teilweise unterschiedlich sind, zugeordnet. Sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 beträgt die Pulsbreite 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e eines Pulspakets 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e und eine Pulspause 26, 26a, 26b, 26c, 26d jeweils weniger als 1 ms. Vorzugsweise beträgt die Pulsbreite 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e eines Pulspakets 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e und eine Pulspause 26, 26a, 26b, 26c, 26d jeweils zwischen 50 und 200 μs. Zumindest teilweise weisen jeweils eine aufeinander folgende Pulsbreite 25c und Pulspause 26c zusammen eine Länge von etwa 100 μs auf. In gleicher Weise wie lediglich beispielhaft für Pulspakete in Fig. 4 dargestellt, können auch jegliche Einzelpulse, wie z.B. der in Fig. 3 mit der Pulsbreite 25b oder z.B. die in Fig. 4 gezeigten Pulse 22c, 22d, 22e, hinsichtlich Pulsbreite und/oder der Pause zum vorangehenden oder nachfolgenden Puls bzw. Pulspaket und/oder hinsichtlich ihrer jeweiligen Leistung beliebig variiert werden. FIGS. 3 and 4 each show a schematic representation of an exemplary pulse train of laser light pulses or pulse packets of the device according to the invention. The abscissa represents the time axis while the ordinate represents the power of the light pulses. In each case, different pulse packets 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e are shown, each having a specific pulse width 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e and each interrupted by pulse pauses 26, 26a, 26b, 26c, 26d ie are separated in time. A pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e is to be understood as a sequence of an arbitrary number of individual pulses 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e of equal intensity and duration. In FIGS. 3 and 4, the individual pulses 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e of a pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e are indicated schematically only for illustrative purposes and the number of individual pulses shown within a packet does not correspond to the actual number in reality. Rather, a pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e actually each preferably has between 500 and 5000 individual pulses 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e. In the pulse sequences shown in FIG. 3 and FIG. 4, a wavelength of the laser light in the near infrared range is to be assumed, for example preferably between 800 nm and 1000 nm, more preferably between 910 nm and 990 nm and more preferably for example 980 nm can be generated by means of the device according to the invention. In Fig. 3 it can be seen that within the pulse sequence, a variation of the pulse-pause ratio, ie the ratio of the duration of a laser light pulse to the duration of the subsequent pause, takes place. Thus, for example, the first pulse packet 23 having the pulse width 25 and the pulse pause 26, which follow one another, have substantially the same length, namely, for example, 100 μs each, ie the pulse-pause ratio is 1: 1. In contrast, the second pulse packet 23a with the pulse width 25 and the subsequent pulse pause 26a have substantially different lengths and thus also a different pulse-pause ratio. In order to achieve a variable pulse-pause ratio, both the duration of the laser light pulses (ie the pulse width 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) as well as the length of the pulse pauses 26, 26a, 26b, 26c, 26d vary within the pulse or pulse packet sequences. For example, the pulse widths 25, 25a of the successive pulse packets 23a, 23b and the pulse pauses 26a, 26b between the successive pulse packets 26a, 26b have different lengths. While in FIG. 3 the pulses of the pulse packets 23, 23a, 23b all have the same power, in contrast FIG. 4 shows a pulse sequence in which the pulse packets 23c, 23d, 23e contained therein (including the successive pulse packets 23c, 23d ) each having laser light pulses with different amplitude, ie with different powers, have. The different powers of the pulse packets 23c, 23d, 23e are assigned in a predetermined manner in each case to specific pulse widths 25c, 25d, which are at least partially different. In both FIG. 3 and FIG. 4, the pulse width 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e of a pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e and a pulse pause 26, 26a, 26b, 26c, 26d less than 1 ms each. Preferably, the pulse width 25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e of a pulse packet 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e and a pulse pause 26, 26a, 26b, 26c, 26d are each between 50 and 200 μs. At least partially, in each case a successive pulse width 25c and pulse pause 26c together have a length of approximately 100 μs. In the same way as illustrated merely by way of example for pulse packets in FIG. 4, any individual pulses, such as the pulse width 25b shown in FIG. 3 or, for example, the pulses 22c, 22d, 22e shown in FIG the interval to the preceding or succeeding pulse or pulse packet and / or be varied as desired with respect to their respective performance.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
Lasereinheitlaser unit
Laserstrahllaser beam
Kühleinheitcooling unit
Diodentreiberdiode driver
Steuereinheitcontrol unit
Gehäusecasing
Lichtleiter distales EndeOptical fiber distal end
Absorptionsverlauf von HämoglobinAbsorption course of hemoglobin
Absorptionsverlauf von HbO2 Absorption course of HbO2
Absorptionsverlauf von MelaninAbsorption course of melanin
Absorptionsverlauf von Wasser, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e Puls , 23a, 23b, 23c, 23d, 23e Pulspaket , 25a, 25b, 25c, 25d, 25e Pulsbreite , 26a, 26b, 26c, 26d Pulspause Absorbance course of water, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e pulse, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e Pulspaket, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e pulse width, 26a, 26b, 26c, 26d pulse pause

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Vaporisation von Gewebe mittels Laserstrahlung, umfassend mindestens eine Lasereinheit (1) zur Erzeugung mindestens eines Laserstrahls (3) mit einer Wellenlänge im nahen Infrarot-Bereich, wobei die Lasereinheit (1) als Diodenlaser ausgebildet und zur Vermeidung einer Karbonisation des Gewebes im Pulsbetrieb betreibbar ist und durch die Lasereinheit (1) im Pulsbetrieb Laserlichtpulse und/oder -pulspakete mit einem variablen Puls- Pause-Verhältnis erzeugbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s aufeinander folgende Pulse (22c, 22d, 22e) und/oder Pulspakete (23c, 23d, 23e) unterschiedliche Leistungen aufweisen.1. A device for the vaporization of tissue by means of laser radiation, comprising at least one laser unit (1) for generating at least one laser beam (3) having a wavelength in the near infrared range, wherein the laser unit (1) designed as a diode laser and to avoid carbonization of the tissue can be operated in pulse mode and laser pulses and / or pulse packets with a variable pulse-pause ratio can be generated by the laser unit (1) in pulse mode, characterized in that successive pulses (22c, 22d, 22e) and / or pulse packets (23c, 23d, 23e) have different performances.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsbreite (25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) und/oder die Länge einer Pulspause (26, 26a, 26b, 26c, 26d) und/oder das Puls-Pause-Verhältnis beliebig variierbar sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pulse width (25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) and / or the length of a pulse pause (26, 26a, 26b, 26c, 26d) and / or the pulse width Pause ratio are arbitrarily variable.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsbreiten (25, 25a, 25b, 25c, 25d) aufeinander folgender Pulse und/oder Pulspakete (23a, 23b, 23c, 23d) und/oder die Pulspausen (26, 26a, 26b, 26c) zwischen aufeinander folgenden Pulsen und/oder Pulspaketen (23, 23a, 23b, 23c, 23d) unterschiedlich lang sind.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pulse widths (25, 25a, 25b, 25c, 25d) of successive pulses and / or pulse packets (23a, 23b, 23c, 23d) and / or the pulse pauses ( 26, 26a, 26b, 26c) have different lengths between successive pulses and / or pulse packets (23, 23a, 23b, 23c, 23d).
4. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Leistungen aufeinander folgender Pulse (22c, 22d, 22e) und/oder Pulspakete (23c, 23d, 23e) in vorbestimmter Weise unterschiedlichen Pulsbreiten (25c, 25d) zuordenbar sind.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the different powers of successive pulses (22c, 22d, 22e) and / or pulse packets (23c, 23d, 23e) in a predetermined manner different pulse widths (25c, 25d) can be assigned.
5. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinheit (1) mit einer mittleren Leistung von mindestens 100 Watt, vorzugsweise zwischen 100 und 250 Watt, weiter vorzugsweise zwischen 150 und 180 Watt betreibbar ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the laser unit (1) with an average power of at least 100 watts, preferably between 100 and 250 watts, more preferably between 150 and 180 watts is operable.
6. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsbreite (25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) mindestens eines Pulses (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) und/oder mindestens eines Pulspakets (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) und/oder mindestens eine Pulspause (26, 26a, 26b, 26c, 26d) weniger als 1 ms beträgt.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse width (25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) of at least one pulse (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) and / or at least one pulse packet (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) and / or at least one pulse pause (26, 26a, 26b, 26c, 26d) less than 1 ms.
7. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsbreite (25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) mindestens eines Pulses (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) und/oder mindestens eines Pulspakets (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) und/oder die mindestens eine Pulspause (26, 26a, 26b, 26c, 26d) zwischen 50 und 200 μs beträgt.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse width (25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) of at least one pulse (22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e) and / or at least one pulse packet (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) and / or the at least one pulse pause (26, 26a, 26b, 26c, 26d) is between 50 and 200 μs.
8. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine aufeinander folgende Pulsbreite (25) und Pulspause (26) im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in each case at least one successive pulse width (25) and pulse pause (26) have substantially the same length.
9. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine aufeinander folgende Pulsbreite (25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) und Pulspause (26, 26a, 26b, 26c, 26d) im Wesentlichen unterschiedliche Längen aufweisen.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in each case at least one successive pulse width (25, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e) and pulse pause (26, 26a, 26b, 26c, 26d) have substantially different lengths ,
10. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine aufeinander folgende Pulsbreite (25c) und Pulspause (26c) zusammen eine Länge von etwa 100 μs aufweisen.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in each case at least one successive pulse width (25c) and pulse pause (26c) together have a length of about 100 microseconds.
11. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Pulspaket (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) zwischen 500 und 5000 Einzelpulse aufweist.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pulse packet (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) has between 500 and 5000 individual pulses.
12. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des mittels der Lasereinheit (1) erzeugbaren Laserlichts zwischen 800 nm und 1500 nm beträgt.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wavelength of the laser unit (1) can be generated by the laser light between 800 nm and 1500 nm.
13. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des mittels der Lasereinheit (1) erzeugbaren Laserlichts zwischen 910 nm und 990 nm, vorzugsweise 980 nm, beträgt.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wavelength of the laser unit (1) can be generated by the laser light between 910 nm and 990 nm, preferably 980 nm.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des mittels der Lasereinheit (1) erzeugbaren Laserlichts zwischen 1450 nm und 1490 nm, vorzugsweise 1470 nm, beträgt. 14. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the wavelength of the laser unit (1) can be generated by the laser light between 1450 nm and 1490 nm, preferably 1470 nm.
15. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diodenlaser eine Dauerstrich-Leistung von mindestens 200 Watt, vorzugsweise 200 bis 400 Watt, aufweist.15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the diode laser has a continuous wave power of at least 200 watts, preferably 200 to 400 watts.
16. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleiter (15) zur Applizierung des mittels der Lasereinheit (1) erzeugbaren Laserstrahls (3) vorgesehen ist, wobei der Laserstrahl (3) an einem distalen Ende (16) seitlich aus dem Lichtleiter (15) austritt.16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one light guide (15) for applying the means of the laser unit (1) can be generated laser beam (3) is provided, wherein the laser beam (3) at a distal end (16) laterally exits the light guide (15).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleiter (15) zur Applizierung des mittels der Lasereinheit (19 erzeugbaren Laserstrahls (3) vorgesehen ist, wobei der Laserstrahl (3) an einem distalen Ende (16) aus dem Lichtleiter (15) in Richtung seiner Längsachse austritt.17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that at least one light guide (15) for applying the laser beam (3) which can be generated by means of the laser unit (19) is provided, wherein the laser beam (3) at a distal end (16). from the light guide (15) exits in the direction of its longitudinal axis.
18. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Pilotstrahl im sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugbar ist, welcher in Richtung des von der Lasereinheit (1) erzeugbaren Laserstrahls (3) gerichtet ist.18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pilot beam in the visible wavelength range can be generated, which is directed in the direction of the laser unit (1) producible laser beam (3).
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stoßwelle zur Zertrümmerung von Konkrementen, insbesondere Harnsteinen, erzeugbar ist. 19. Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that at least one shock wave for the destruction of concrements, in particular urinary stones, can be generated.
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