DE2619930C3 - Apparat für Lasertherapie - Google Patents

Description

große Abmessungen des Lichtleiters, da er zu viele Glieder hat, und die unzureichende Sicherheit im Hinblick auf das medizinische und technische Personal, das sich an der Operation beteiligt; befindet sich doch der Laserkopf wie der Hochspannungsspeiseteil bei der für den Apparat ausgewählten Zusammenstellung unmittelbar h dem Behandlungsfeld.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Apparat für Lasertherapie anzugeben, bei dem wenigstens ein Laser ohne großen Aufwand eine Behandlung mit kontinuierlicher und Impuls-Laserstrahlung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Apparat für Lasertherapie nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Der Apparat kann in vorteilhafter Weise für örtliche Nekrotisierung von Geschwulstknoten mit Impulslaser-Strahlung in der Onkologie, für Auf- bzw. Ausschneiden von Geweben mit dem Strahl eines kontinuierlich strahlenden oder CW-Lasers (Dauerstrich-Lasers) in der Chirurgie, für selektive schonende Zerstörung von vorher angefärbten pathologischen Gebilden mit Laserstrahlung in der Dermatologie sowie für verschiedene Zwecke auf vielen anderen Gebieten der klinischen Medizin eingesetzt werden. Bei der Anwendung des Apparates auf experimentelle medizinisch-biologische Untersuchungen sind Versuche mit Einwirkung mittels pulsierender und kontinuierlicher Laserstrahlung auf biochemische und Zellenpräparate, auf Normalgewebe und -organe von Laboratoriumstieren, auf denen eingeimpfte Geschwülste usw. durchführbar.

Die Erfindung ermöglicht also ohne großen Aufwand eine Behandlung mit kontinuierlicher und mit Impuls-Laserstrahlung.

Vorteilhafte Weiterbildungen des flexiblen Lichtleiters bzw. des Endstückes sind in den Patentansprüchen 3 und 4 bzw. 5 und 6 angegeben. Allerdings ist es bereits bekannt (DE-OS 23 51 910), bei einer Laser-Vorrichtung für insbesondere chirurgische Zwecke flexible Lichtleiter vorzusehen.

Vorteilhafte Weiterbildungen für den Aufbau des Tubus sind in den Patentansprüchen 7—9 angegeben. Es ist allerdings ein Laser-Apparat bekannt (FR-PS 14 05 241), bei dem einerseits der Strahlengang des Laserstrahles und andererseits der Auftreffpunkt des Laserstrahles genau ausrichtbar sind, indem der Tubus höhenverstellbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen für den Aufbau des Energiemessers sind in den Patentansprüchen 10—13 angegeben. Meßeinrichtungen zur Ermittlung der Laser-Energie sind allerdings bekannt (»Elektrische Ausrüstung«, Nr. 1, Februar 1971, Seite 44).

Eine vorteilhafte Weiterbildung für den Aufbau der Fernsehanlage ist im Patentanspruch 16 angegeben. Die Aufnahmekammer der Fernsehanlage kann dabei mit der Abtasteinrichtung gelenkig verbunden und auf das Behandlungsfeld gerichtet sein. Eine Fernsehüberwachung bei Laser-Apparaten ist allerdings bekannt (FR-PS 14 05 241).

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 14 und 15 angegeben.

Der erfindungsgemäße Apparat für Lasertherapie bietet also die Möglichkeit, einen oder mehrere Laser gleichzeitig oder nacheinander mit kontinuierlicher oder Impuls-Laserstrahlung sowohl für Zwecke der Heilbehandlung in der klinischen Medizin, Onkologie, Dermatologie usw. als auch für Zwecke der biologischen und physikalisch-technischen Forschung einzusetzen, wobei durch die Zusammenfassung in einem einzige Apparat insbesondere Höhlenoperationen bequeme ausführbar sind.

Es können auch mehrere Laser mit unterschiedliche ·-, Wirkung auf biologische Objekte verwendet werden wobei ein optischer Umschalter an der Schnittstell ihrer Laserstrahlen vorgesehen ist.

Der Laserkopf weist den Stutzen auf, durch den de

Austrittsstelle der Laserstrahlung zum Objekt ein

ίο steriles Gasgemisch zuführbar ist, um eine sterile Zone um das Behandlungsfeld herum auszubilden; die Fokussiereinrichtung ist gegen Verschmutzung durch Wechselwirkungsprodukte von Laserstrahlung mi Biostrukturen gesichert.

η Im folgenden wird die Erfindung an Hand de Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Apparat für Lasertherapie in schemati scher Gesamtansicht,

F i g. 2 die Abtasteinrichtung des Apparats fü μ Lasertherapie in vereinfachter Darstellung,

F i g. 3 den Lichtleiter,

Fig.4 das Gelenk des Lichtleiters im Schnitt IV-IV von F i g. 3,

Fig.5 das Endstück mit Linse aus undurchsichtigen·] 2-> Material und die Lichtquelle,

F i g. 6 die Fokussiereinrichtung des flexiblen Lichtlei ters im Schnitt VI-VI von F i g. 5,

F i g. 7 das Endstück mit Reflektor in Gestalt eine: Kegels,

jo F i g. 8a, b, c den Laserstrahlgang bei Reflexion an der Reflektoren mit einem öffnungswinkel von 35°, 115^C und 165°,

F i g. 9 eine Energiedichte-Verteilung des Laser Strahls,

j5 Fig. 10 Energiedichte-Verteilungen des an dei zylindrischen Wandung des Endstücks reflektierter Laserstrahls,

F i g. 11 ein kinematisches Gesamtschema für Kanal A und B,

Fig. 12 eine Anordnung der einzelnen Elemente ir einem Teil des Kanals A,

F i g. 13 den Energiemesser für kontinuierliche Laser strahlung mit Querschnittsbild des Meßelements ir schematischer Darstellung,
F i g. 14 den Energiemesser für kontinuierliche Laser strahlung mit einem Längsschnitt des Meßelements ir schematischer Darstellung,

F i g. 15 den Fokussierungs-Tubus,

Fig. 16 einen Schnitt XVI-XVI des Fokussierungs Tubus nach F i g. 15,

F i g. 17 einen Schnitt XVII-XVII des Antriebs für dei Entfernungsmesser des Fokussierungs-Tubus nacl Fig. 15,

Fig. 18 eine schematische Gesamtansicht des Appa rats für Lasertherapie.

Der Apparat für Lasertherapie umfaßt wenigsten einen Laser 1 (Fi g. 1) mit Speiseteil 2, Steuerpult 3 un< Ständer 4 zur Aufnahme des Laserkopfes des Lasers 1 einen Lichtleiter 5 zur Leitung des Laserstrahls von Laserkopf des Lasers 1 bis zu einem vorgegebene! Punkt 6 eines Behandlungsfeldes 7 und einen Tubus I zur Fokussierung von Strahlung des Lasers 1 auf dei bestimmten Punkt 6.

Der Apparat wird durch eine hinter dem Laser 1 in Laserstrahlgang anzuordnende Abtasteinrichtung !

ergänzt, die es ermöglicht, den Laserstrahl über da Behandlungsfeld 7 zu verstellen, und aus zwe Reflexionselementen 10 (F i g. 2) auf in der Horizontal

ebene durch Einzelantriebe 13 und 14 verstellbaren, senkrecht zueinander geführten (Führungen 15 und 16) eigenen Schlitten 11 und 12 für Längs- bzw. Querbewegung besteht.

Als die Einzelantriebe 13 und 14 kann bei dem Apparat jeweils ein elektromechanischer Antrieb mit Schneckenstirnradgetriebe 17 und Schrittmotor 18 dienen.

Auf den Querschlitten 12 wird der Fokussierungs-Tubus 8 montiert.

Die klinische Praxis erfordert öfters einen gleichzeitigen oder nacheinander folgenden Einsatz mehrerer Laser.

Im Hinblick darauf wird der Apparat mit einem Zusatz-Querschlitten 19 versehen, der in der gleichen Führung 16 von Hand oder durch den Antrieb 13 verschiebbar ist. Die Kupplung zwischen den Schlitten 12 und 19 wird mittels Schloß 20 hergestellt bzw. gelöst.

Die zwei'Bewegungsmöglichkeiten des Zusatz-Querschlittens 19 entlasten bei der Handbedienung die Hand des Behandelnden wesentlich, weil er ja nunmehr den Haupt-Querschlitten 12 samt dem Antrieb 13 nicht zu verschieben braucht, und ermöglichen bei Kupplung von Haupt-Querschlitten 12 und Zusatz-Querschlitten 19 miteinander das fernbediente gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Anschalten wenigstens zweier Laser.

Auf den Längsschlitten 11 und den Zusatz-Querschlitten 19, die in den gleichen Führungen 15 und 16 geführt sind und von den gleichen elektromechanischen Antrieben 13 und 14 verstellt werden, wie sie für das Paar Längsschlitten/Haupt-Querschlitten für Querbewegung vorgesehen sind, ordnet man zwei zusätzliche Reflexion^elemente 21 an, die samt ihren Trägern die Führung des Laserstrahls in dem Behandlungsfeld 7 (Fig. 1) ermöglichen.

Der Zusatz-Querschlitten 19 trägt einen flexiblen Lichtleiter 22, der den Laserstrahl dem vorgegebenen Punkt 6 zuführt.

Für die Übertragung von Laserstrahlung auf die Abtasteinrichtung 9 können zwei Kanäle A und B vorgesehen sein.

Die Zweikanalkonzeption der Abtasteinrichtung, die dem Wunsch, mit mehreren Laserstrahlen gleichzeitig oder nacheinander arbeiten zu können, gerecht wird, schafft bedeutend mehr Einsatzmöglichkeiten für den betrachteten Apparat auf verschiedenen Gebieten der Medizin. Zu den Vorteilen einer derartigen Anordnung zählt die Möglichkeit, verschiedene Bereiche des Patientenkörpers während einer und derselben chirurgischen Operation ohne Verlegen des Patienten zu bestrahlen, das genauere Heranbringen des Laserstrahls an den vorgewählten Punkt des Behändlun^sfeldes sowie die genaue Führung des Laserstrahls über das Behandlungsfeld unter Benutzung eines elektromechanischen Antriebs und das Arbeiten beider Kanäle der Abtasteinrichtung auf Wunsch getrennt oder zusammen, was hier möglich wird.

Bei der nachstehenden Beschreibung des Apparats wird zuerst der Kanal A betrachtet, dann der Kanal B.

Es sei der Teil des Kanals A, wo beide Reflexionselemente 21 (F i g. 2) und der flexible Lichtleiter 22 stehen, als Lasermesser-Kanal der Abtasteinrichtung 9 bezeichnet, weil der Laserstrah! nach Durchlauf dieses Wegs zum flexiblen Lichtleiter 22 gelangt, der den Laserstrahl in dem Behandlungsfeld frei zu verstellen gestattet und folglich zum Aufschneiden von Geweben während der chirurgischen Operation herangezogen werden kann.

Dagegen wird derjenige Teil des Kanals B, der beide Reflexionselemente 10 und Fokussierungs-Tubus 8 aufnimmt, zur Übertragung von Laserstrahlung zwecks Bestrahlung von Geweben örtlicher Oberflächengebilde oder auch zwecks Bestrahlung von etwas mehr nach der Tiefe hin liegenden lebenden Geweben mit einem gebündelten Laserstrahl benutzt. Daher sei dieser Teil des Kanals B der Einfachheit halber als Kanal für therapeutische Wirkung bezeichnet.

Man beachte auch, daß die vorgeschlagene Einteilung nur bedingt gelten kann, da man bei den den Kanal A durchlaufenden Strahlen ebenfalls die Wirkung einer therapeutischen Bestrahlung und nicht die eines Chirurgenmessers erzielen kann, sofern jene von geringer Leistung und nicht gebündelt sind.

Beim angeführten Ausführungsbeispiel ist der den Laserstrahl genau in den gewünschten Punkt des Behandlungsfeldes 7 übertragende flexible Lichtleiter 22 (F i g. 2) aus untereinander durch Gelenke verbundenen hohlen zylindrischen Einzel-Lichtleitern 23, 24, 25 (F i g. 3) zusammengesetzt. Der rohrförmige Einzel-Lichtleiter 24 befindet sich im Innern des lichtleitenden Rohrstücks 23, wo jener in diesem mittig verläuft, wobei Wälzlager 26 eine Axialbewegung des zylinderförmigen Einzel-Lichtleiters 24 relativ zum zylinderförmigen Einzel-Lichtleiter 23 erlauben. Das Gelenk 27 ist auf dem Einzel-Lichtleiter 24 wälzgelagert (Lager 28). Wälzlager 30 hat auch das Gelenk 29, wobei die Innenringe der Wälzlager 30 am Gelenk 27 aufgesteckt sind. Der Einzel-Lichtleiter 25 ist in ähnlicher Weise am Gelenk 29 wälzgelagert (Lager 31).

Das Gewicht des flexiblen Lichtleiters, ausschließlich der des Einzel-Lichtleiters 23, wird durch ein mittels eines Seils 33 mit dem Einzel-Lichtleiter 24 verbundenes Gewicht 32 ausgeglichen. Das Seil 33 ist um eine Umlenkrolle 34 geführt.

Jedes Gelenk 27, 29 weist ein Außengehäuse 35 und ein Innengehäuse 36 (Fig.4) auf, wobei das Außengehäuse 35 gegen das Innengehäuse 36 drehbar gelagert ist (Wälzlager 37).

Im Innengehäuse 36 ist jeweils eine Kulisse 39 in Wälzlagern 38 gelagert, auf der Kulisse sitzt zwischen Zentren 40 eine Justierbühne 41 mit darauf montiertem Reflexionselement 42. Mit dem Außengehäuse 36 und dem Innengehäuse 35 sind jeweils Hebel 43 (Fig. 3) gelenkig verbunden, die anderen Enden der Hebel sind an einem in der Nut der Kulisse 39 gleitenden Kulissenstein 44 (F i g. 4) angelenkt.

Das Gewicht des Innengehäuses 36 gegenüber dem Außengehäuse 35 ist jeweils durch eine Spiralfeder 45 ausgeglichen, deren Enden im Außengehäuse 35 und im Innengehäuse 36 befestigt sind.

Dem vom Laser her gesehen letzten lichtleitenden Zylinder 25 des flexiblen Lichtleiters 22 schließt sich eine Fokussiereinrichtung 46 an, die aus einer Fassung 47 mit eingebauter Linse 48 darin besteht Die Fokussiereinrichtung 46 ist wiederum von einem Endstück 49 verlängert, das die Abschirmung der Laserstrahlung und den Schutz der Hände des Chirurgen gegen zufälligen Einfall des Laserstrahls übernimmt Material und Bemessung der Linse 48 sind durch den Typ des verwendeten Lasers und die medizinische Aufgabe bedingt Findet beispielsweise im Apparat ein CO2-Laser mit 10,6 μπι Wellenlänge der Strahlung Anwendung, so wird die Linse entweder aus Kochsalz (NaCl) oder aus Germanium (Ge) gefertigt, während man für im Wellenlängenbereich sichtbaren Lichtes liegende Laserstrahlung als Linsenmaterial Glas

oder Quarz nimmt.

Bei der Herstellung eines Laserstrahls kleineren Durchmessers, wenn es sich also um das Aufschneiden von Geweben handelt, empfehlen sich für den Einbau in die Fokussiereinrichtung bikonvexe Linsen mit einer Brennweite von 80 bis 100 mm.

Bei einem Außendurchmesser der Linse von 15 bis 16 mm hat der kleinste Brennfleck des Laserstrahls 0,1 mm Durchmesser, so daß man mit einem Laserstrahl von 5 · 10⁵ W/cm² Energiedichte einen schmalen Schnitt ins Gewebe bis zu 10 mm tief mit einer Geschwindigkeit von 1 cm/s machen kann.

Wirkt ein defokussierter Laserstrahl auf das Gewebe ein, so ist entweder die Linse 48 der Fokussiereinrichtung überhaupt entfernt oder das Gewebe wird mit dem Laserstrahl aus einer größeren Entfernung als die Brennweite bestrahlt.

Die Auswahl der Linse stellt gewisse Forderungen an die Auswahl des Endstücks, als welches verschiedene Bauarten zur Anwendung kommen können. Bei dem gezeigten Apparat setzt man metallische Endstücke 49 in Gestalt eines hohlen Kegelstumpfes ein. Manchmal können massive Kegelendstücke aus Dielektrikum, etwa Quarz oder Glas, sowie Fokone empfohlen werden, bei welchen die Linsen überhaupt entfallen.

Als Beispiel seien einige Variationen des Endstücks für den Anschluß am flexiblen Lichtleiter 22 betrachtet, welche für verschiedene chirurgische Aufgabenstellungen gedacht sind.

Eine der erwähnten Varianten des Endstücks 49, dargestellt in Fig. 3, ist bei für sichtbares Licht durchlässigem Material (NaCI) der Linse 48 angebracht. Hier ist am Endstück 49 ein Stutzen 50 (F i g. 3) angesetzt, der ein steriles Gasgemisch zuführt. Dieses soll die Fokussier-Linse 48 vor Verschmutzung durch Produkte, die sich bei Wechselwirkung von Laserstrahlung und lebenden Geweben ergeben, und hauptsächlich vor Wasserdampf, der sich bei Verdampfung von Biostrukturen entwickelt, in Hinsicht auf die Hygroskopizität der Linse aus NaCl schützen. Die gezeigte Endstückkonstruktion mit Linse aus NaCI macht eine relativ einfache Lösung des Problems der Sichtbarmachung unsichtbarer Infrarotlaserstrahlung möglich, nach welcher der simulierende Lichtstrahl mit dem Laserstrahl in der gleichen optischen Achse des flexiblen Lichtleiters 22 zur Deckung gebracht und durch die gleiche Fokussier-Linse 48 fokussiert wird, so daß der Chirurg den unsichtbaren Laserstrahl in den Arbeitspunkt genau lenken kann.

Eine andere Variation des Endstücks 49 (F i g. 5) gilt den Linsen 48 aus für sichtbares Licht völlig undurchlässigem Germanium (Ge). Zur Sichtbarmachung des unsichtbaren Laserstrahls ist dem oberen Teil des Endstücks 4G- die Form eines Ringes 51 gegeben, dessen verspiegelte Innenfläche zusammen mit der Oberfläche der Linse 48 dem durch den Spalt zwischen Innenfläche des zylindrischen Einzel-Lichtleiters 25 (Fig. 6) und Linse 48 (Fig. 6) einfallenden sichtbaren Licht gegenüber als reflektierende Fokussieranordnung mit zwei Spiegeln erscheint. Die ringförmige Lichtquelle 52 ist im Lichtleiterrohr so gelegen, daß ihre Strahlung, am Ring 51 und an der unteren Fläche der Linse 48 auffallend, in den Brennpunkt der Linse 48 reflektiert wird. Die Anwendung von Impulslampen, beispielsweise von ringförmigen Xenonbogenlampen, als Lichtquellen für Simulierung von Laserstrahlung bringt eine Herabsetzung der kleinstmöglichen von der Simulationsquelle gelieferten Beleuchtungsstärke mit sich, bei der die Lage des Laserstrahls in dem Behandlungsfeld 7 bei der für die chirurgische Operation benötigten Gesamtbeleuchtungsstärke gerade noch sicher erkannt werden kann.

Für die Fälle einer Bestrahlung der Epithelgewebe von inneren Organen wird das Endstück 49 modifiziert, denn es geht hier um Verwandlung des Laserstrahls in einen divergierenden zylindrischen Strahl. Das Endstück 49 (F i g. 5), das dieser Forderung gerecht wird, ist im einzelnen in F i g. 7 dargestellt. Das Endstück hat die Gestalt eines Hohlzylinders, dessen Wandung 53 laserstrahlungsdurchlässig ist. Innen im Endstück ist ein Reflektor 54 eingesetzt, der die Form eines mit der Spitze zum einfallenden Licht gerichteten Kegels hat. In F i g. 7 ist der Laserstrahlgang durch Pfeile veranschaulicht. Die Auswahl des Öffnungswinkels des Reflektors 54 ist von der erwünschten Neuverteilung der Energie des Laserstrahls abhängig.

Von einer gleichmäßigen Energieverteilung über den Laserstrahlquerschnitt ausgehend, kann man eine Berechnungsformel für die resultierende Energieverteilung Püber die Wandung des Endstücks aufstellen:

P =

■tg -,

R = Laserstrahlradius

<x = öffnungswinkel des Reflektors

n, /·> = gewünschte Laserstrahlradien (r?. η < R).

Bei Austausch des am flexiblen Lichtleiter 22 (F i g. 2) angesetzten Endstücks 49 mit Reflektor 54 (Fig. 7) gegen ein Endstück, dessen Reflektor 54 (Fig. 7) einen anderen öffnungswinkel hat, ändert sich nicht nur der Winkel zwischen reflektiertem Laserstrahl und optischer Achse OO (Fig. 7), sondern auch die Höhe h (Fig. 8) der Mantelfläche des zylindrischen Endstücks, wo der ganze reflektierte Laserstrahl auffällt. Das Verhältnis Fläche des Laserstrahlquerschnitts noch vor der Reflexion am Reflektor 54 zur Fläche der Zylindermantelfläche von der Höhe h am Endstück ist der Transformationsfaktor, um den die umverteilte Energiedichte des Laserstrahls (F i g. 9,10) sich ändert.

Hat man die Energiedichte-Verteilung im Laserstrahlquerschnitt, so kann man mit dem Transformationsfaktor die Energieverteilungs-Kurve über die Zylindermantelfläche des Endstücks 53 (F i g. 7) ermitteln. Von einer Energiedichte-Verteilung im Laser-Strahlquerschnitt, die die Form etwa eines Dreiecks wie in F i g. 9 hat, ausgehend, kann man die transformierte Energiedichte über die Wandung des Endstücks für drei öffnungswinkelwerte « = 35°. 115°. 165° berechnen, wie es bei den in Fig. 10 dargestellten Ergebnissen geschah.

Bei dem Betrieb mit dieser Variation des Endstücks kann die Linse 48 der Fokussiereinrichtung entweder überhaupt entfallen, oder bei gewünschter zusätzlicher Transformation des Laserstrahls gegen eine lang- oder eine kurzbrennweitige ausgetauscht werden. Ein Einsatz des flexiblen Lichtleiters 22 (Fig. 2) mit Endstück in angegebener Ausführung für therapeutische Zwecke in der Gynäkologie, Otolaryngologie, Chirurgie usw. kann von Interesse sein.

Zum Kanal A gehören außer den erklärten Gliedern des Lasermesserkanals noch wenigstens ein Laser 55 (F i g. 11) und ein optischer Umschalter 56.

Der Laser 55 soll der medizinischen Aufgabenstellung

genügen. Beim Einsatz zum Aufschneiden von Geweben beträgt die mittlere oder kontinuierliche Strahlungsleistung der die Apparate bestückenden Laser 40 bis 70 W. Für solche Zwecke finden vielfach COrLaser Anwendung. Trotzdem können wie oben ausgeführt Laser mit einer Ausgangsleistung unter 1 W die Leistungsgeräte dort ersetzen, wo man nicht das Aufschneiden von Geweben, sondern ihre Bestrahlung für therapeutische Zwecke benötigt. Der Aufbau der Abtasteinrichtung erlaubt den Einsatz eines beliebigen Lasers ohne Umbau. Daraus ersieht man, daß der Apparat nicht nur lür Chirurgie und Therapie, sondern auch für verschiedenste physikalisch-medizinische Forschungen angewandt werden kann.

Der optische Umschalter 56 (Fig. H) enthält einen Reflektor 57 (F i g. 12), der im Kanal A im Strahlengang unter 45" zu dem Laserstrahl ausgerichtet steht. Der Reflektor 57 hat einen elektromechanischen Antrieb 58. der unmittelbar vom Arzt mittels eines Pedals 59 geschaltet wird. Bei Abblendung des Laserstrahls richtet der Reflektor 57 gleichzeitig den von der Simulationseinrichtung 60 kommenden Simulationsstrahl nach dem Kanal A, so daß man den flexiblen Lichtleiter 22 (F i g. 3) im vorgegebenen Punkt 6 (Fig. 1) des Behandlungsfci des 7 (Fig. 1) positionieren kann, ohne die gesunden Gewebe der Gefahr einer Schädigung durch den Laserstrahl auszusetzen.

Für die Ausmessung der kontinuierlichen Laserstrahlung ist ein Energiemesser 61 (F i g. 12) bestimmt, dessen Meßelement 62 (Fig. 13) ein rotierendes Ringgehäuse 63 hat, in welchem wie in einem Rahmen eine Reihe Thermoelemente 64 gespannt ist, derart, daß ihre warmen Lötstellen 65 in einer Reihe auf dem Radius der Ringgehäuseöffnung, durch die der Laserstrahl hindurchgehl, zu liegen kommen.

Das Ringgehäuse 63 kann beliebige Thermoelemente aufnehmen. Eine der möglichen Varianten für den Energiemesser sind die Chromel-Copel-Thermoelemente, die als miteinander verlötete 0,05 mm starke Drähte vorliegen. Um derart dünne Drähte als hinsichtlich der Herabsetzung von Meßträgheit und Minderung von Verzerrung des Laserstrahls durch ein Thermopaar besonders günstige Thermoelemente verwenden zu können, muß man sie, ihre gegenüberliegenden Enden an der Wandung des Ringgehäuses 63 (Fig. 13) befestigend, quer durch die Ringgehäuseöffnung spannen, so daß die warmen Lötstellen 65 der Thermoelemente 64 auch abgespannt und gegenüber der Öffnungsmitte des Ringgehäuses 63, folglich gegenüber dem Laserstrahl, festgestellt sind.

Mit den anderen Enden 66 kontaktieren die Thermoelemente 64 (Fig. 13) elektrische Leiter. Diese SiHu äi5 gcgcncinänucr iSöiiCrtC CiCrCtriSCn iCltCTioC Ringe 67 ausgebildet, die am Ringgehäuse 63 außen untergebracht sind, jeder Ring 67 hat Kontakt mit einem Stromabnehmer 68, der im Körper einer feststehenden Halterung 69 eingebettet und durch ein Kabel mit einer Anzeigeeinrichtung 70 verbunden ist. Als solche Anzeigeeinrichtung können verschiedene Geräte wie Mikroamperemeter, Schreibgeräte, Oszillographen mit langer Nachleuchtzeit usw. gebraucht werden. Für die Dosimetrie im Falle Laserstrahlung bietet der Energiemesser mehrere Möglichkeiten: Es steht einem frei, entweder die integrale Leistung des vom Laser ausgestrahlten Gesamtstrahls oder die Energiedichte-Verteilung über den Laserstrahlquerschnitt oder die Leistung in irgendeinem Punkt des Laserstrahlquerschnitts usw. zu ermitteln.

Für den Fall der Messung der Laserstrahlgesamtleistung werden die Thermoelemente wie in Fig. 13 gezeigt so reihengeschaltet, daß ihre kalten Lötstellen 71, die im Körper des Ringgehäuses 63 zu liegen kommen, zusammen mit den warmen Lötstellen 65 eine Thermobatterie bilden, deren beide Enden 66 durch beide elektrisch leitenden Ringe (hier sind außen am Ringgehäuse 63 nur zwei elektrisch leitende Ringe 67 befestigt) und Stromabnehmer 68 eine elektrische Verbindung zu einem Schalter 72 bekommen.

Bei der Messung von Energiedichte-Verteilung und Leistung in einem Punkt des Laserstrahls trägt das Ringgehäuse außen doppelt so viele elektrisch leitende Ringe wie es Thermoelemente 64 (Fig. 13) gibt, und werden die von den Stromabnehmern 68 abgenommenen Signale auf den Schalter 72 gegeben, der einfach ein Mehrfachschalter sein kann, sofern er das Schalten der Thermoelemente 64 (Fig. 13) bei alien Betriebszuständen der Meßeinrichtung sicherstellt. Die bei dem Apparat benötigte Thermoelementezahl wird insofern verringert, als die warmen Lötstellen 65 der Thermoelemente 64 den Laserstrahlquerschnitt abtasten, wenn das Ringgehäuse rotiert. Da jede warme Lötstelle 65 in einer bestimmten Entfernung von der Öffnungsmitte des Ringgehäuses 63 liegt, beschreibt sie im Strahlquerschnitt bei der Rotation eine Kreislinie, die in der gleichen Entfernung von der Laserstrahlmitte wie die der warmen Lötstelle von der Öffnungsmitte des Ringgehäuses 63 verläuft. Bei ihrem Umlauf messen die Thermoelemente 64 die Laserstrahlleistung in allen Punkten auf ihren Kreislinien nacheinander. Die Rotation des Ringgehäuses 63 wird von einem Motor 73 bewirkt, der durch einen Synchronisierer 75, der die .Synchronisierimpulse auf einen Speiseteil 74 abgibt, in Gleichlauf mit der Ablenkung der Anzeigeeinrichtung 70. auf den die Synchronisierimpulse gleichzeitig einwirken, betrieben wird. Das Vorhandensein eines solchen Energiemessers gestattet dem Chirurgen die Dosis von Laserenergie während der Operation unter Kontrolle zu halten und den Laser jeweils auf einen optimalen Betrieb bei der Bestrahlung einzustellen.

Hinter dem Meßelement 61 steht eine Lichtfalle 76 (Fig. 12). Beim Arbeiten mit dem simulierenden Strahl während der Vorbereitung zum Aufschneiden des Gewebes, wenn der Laserstrahl vom Behandlungsfeld ferngehalten werden soll, bringt der Arzt, über das Pedal 59 auf den Antrieb 58 einwirkend, den Reflektor in den Weg des Laserstrahls unter einem Winkel von 45° zu dessen Richtung. Der am Reflektor 57 reflektierte Laserstrahl wird dabei von der Lichtfalle 76 aufgefangen, wo jener, mehrmals an den Fallenwänder, reflektiert und absorbiert wird. Die Funktion eines soichcn Auffangers kann jede den Forderungen einer »black box« genügende Anordnung übernehmen. Die bei dem Apparat benutzte Möglichkeit ist ein Keil mit einer Austrittsöffnung von 20 mm und einer Länge von 180 mm.

In den therapeutischen Kanal des Apparates wird der Fokussierungs-Tubus 8 (Fig. 1) aufgenommen, der vorzugsweise von der Art der Teleskoptuben ist und zur Übertragung des Laserstrahls in den definierten Punkt 6 (Fig. 1) des Behandlungsfeldes 7 (Fig. 1) und dessen Fokussierung dort dient. Die Grundelemente der Teleskoptubuskonstruktion (Fig. 15) sind zwei metallische Hohlzylinder, nämlich ein Außenzylinder 77 und ein Innenzylinder 78.

Im Außenzylinder 77 sind Rollenlager 79 (Fig. 16) ausgeführt, über die er sich gegen den verschiebbaren

Innenzylinder 78 abstützt. Im Innenzylinder 78 ist eine in einer Lagerung 81 geführte Leitspindel 80 eingebaut An dem einen Ende der Leitspindel sitzt ein Zahnrad 82.

Die Teleskoptubus-Konstruktion schließt ein Gegengewicht 83 ein, das innen im Innenzylinder 78 an Seilen 84 hängt, deren andere Enden am Außenzylinder 77 befestigt sind. An der Stelle, wo die Seile iiire Richtung ändern müssen, steht eine Umlenkrolle 85. Der teleskopierbare Fokussierungs-Tubus hat seinen eigenen elektromechanischen Antrieb 86, durch welchen jener fernbedient wird. Der Außenzylinder 77 nimmt eine auswechselbare Fokussier-Linse 87 auf, außen ist an dem Tubus 8 (Fig. 1) ein Entfernungsmesser installiert. Dieser besteht aus einem ausfahrbaren Lineal 88 mit Skala (Fig. 15, 17), einem Linealantrieb 89 (Fig. 17), einem Drehkopf 90 und einem Gehäuse 91. Der Außenzylinder 77 hat einen Handgriff 92 (F i g. 15), der gleichzeitig das Gehäuse für Knopf 93 und Feder eines Hebelantriebs 94 für eine Schlitzmutter 95 ist.

Der Kanal B verfügt über wenigstens einen Laser 1 (Fig. I) mit einem Justierlaser 96 (Fig. 18) kleinerer Leistung. Sind zwei oder mehr Impuls-Laser installiert, stellt man in den Schnittpunkt ihrer Laserstrahlen einen optischen Umschalter 97 (Fig 18), der die Laser 1 und 98 (Fig. 11) in den Pausen zwischen den einzelnen Impulsen abwechselnd einschaltet.

Der optische Umschalter 97 stellt ein Reflexionselement 99 (F i g. 11) auf einer Drehscheibe mit elektromechanischem Antrieb 100 dar.

Im weiteren Strahlengang steht im Kanal B ein Laserenergiemesser 101, als welcher eine Batterie von am Umfang des Laserstrahls in einem Kreis liegenden Thermoelementen benutzt wird. Die Anzeige der gemessenen Laserenergie erfolgt durch Geräte des Arztpultes 103 (F i g. 18) und des Zentralpultes 3.

Für eine zeitweilig vorzunehmende Kalibrierung energetischer Daten der Laser 1, 98 (Fig. 11) ist ein Normalenergiemesser 106 vom Typ eines Kalorimeters vorgesehen, zu dem ein Teil des Laserstrahls durch eine Teilungsplatte im Wege des Laserstrahls abgelenkt wird.

Der Abtasteinrichtung 9 (Fig. 18) ist eine Laserstrahl-Simulationseinrichtung 107 (Fig. 18) vorgeschaltet, die eine Impulsquelle sichtbaren Lichtes 108 (F i g. 11) und einen schwenkbaren Reflektor 109 besitzt, der die den Laserstrahl simulierende Strahlung nach dem Kanal B richtet.

Zur Synchronisierung des Betriebes des Impuls-Lasers 1 und des der Simulationseinrichtung 107 ist in dieses ein elektromechanischer Antrieb 110 (Fig. 11) eingeführt, der den Reflektor 109 seine Stellungen wechseln läßt.

Zur Beobachtung der Behandlung dient eine Fernsehanlage mit einer Aufnahmekammer 111 (Fig. 18), einer Fernsehaufnahmeröhre (Vidikon) 112, einem Videokontrollgerät 113 und Speise- sowie Steuerteil (in der Zeichnung weggelassen).

Die auf das Behandlungsfeld 7 gerichtete Aufnahmekammer 111 ist an einem Ständer 114 montiert und mit der Abtasteinrichtung 9 gelenkig verbunden. Darüber hinaus ist die Aufnahmekammer 111 mit einem Verschluß 112 für die Fernsehaufnahmeröhre versehen. Der Verschluß hat Schutzvorhänge mit elektromechanischen! Antrieb. Die Vorhänge lassen keine Laserstrahlung durch und verdecken im Zeitpunkt des Lagerblitzes das Eintrittsfenster der Aufnahmekammer 111.

Das Videokontrollgerät 113 der Fernsehanlage ist am Zentralsteuerpult installiert, das außerhalb des Operationsraums aufgestellt ist

Zur Absaugung der Produkte, die sich bei Einwirkung der Laserstrahlung auf biologische Strukturen des Bestrahlungsobjektes ergeben, ist für den Apparat eine =, Absaugeinrichtung 116 (Fig. 18) vorgesehen, die u. a. besonders an beweglichen Konsolen 118 befestigte Saugdüsen 117 und eine mit den Saugdüsen durch biegsame Schläuche (nicht gezeigt) verbundene Luftleitung 119 hat

ι» Im Operationsraum ist eine Sprechanlage 120 installiert die im Ständer 114 montiert ist

Der Ständer 115 macht es möglich, die Abtasteinrichtung 9 über dem chirurgischen Tisch 121 in einer Höhe aufzuhängen, die für den arbeitenden Chirurgen bequem ist Gegebenenfalls hängt die Abtasteinrichtung 9 an in der Decke des Operationsraums mittels Flanschen 123 befestigten Konsolen 122, und ihre Höhe über dem Operationstisch kann an Spannschlössern 124 eingestellt werden.

2i\ Das Arztpult 103 ist an der Abtasteinrichtung 9 (Fig. 18) montiert. In einem solchen Pult werden sämtliche Organe zur Bedienung und Überwachung der Laser zusammengefaßt.

Die Funktion des Apparats ist folgende.
:■-, Die von den Lasern 1, 55 (Fig.2) ausgesandten Laserstrahle . laufen getrennt in zwei Kanälen A und B (F i g. 11, F i g. 2) zur Abtasteinrichtung 9 (F i g. 1), wobei die Strahlung vom Laser 55 den Kanal A, die vom Laser 1 den Kanal S durchläuft Bei Bedarf können im Apparat to mehr Laser eingesetzt werden. In diesem Fall wird die Strahlung dieser zusätzlichen Laser in die gleichen Kanäle A und B eingespeist, wobei die Ausrichtung des Strahls nach der optischen Achse des betreffenden Kanals der optische Umschalter 97 (Fig. 18) überi) nimmt. Die Arbeitsweise eines solchen Umschalters ist in Fig. 11 für den Kanal B gezeigt. Jener ist ein Reflektor 99 auf einer Drehscheibe mit elektromechanischen! Antrieb 100. In den Strahlengang eingeschwenkt, richtet der Reflektor die Strahlung des Lasers 98 4Ii (Fig. 11) zur Abtasteinrichtung 9 (F i g. 1).

Die Zusammenfassung mehrerer Laser 55, 1, 98 (Fig. 11) in einer Anordnung, deren gleichzeitige oder abwechselnde Arbeit, eine sichere Lenkung des Laserstrahls in dem Behandlungsfeld 7 (Fig. 1) sowie 4-, Fokussierung (gegebenenfalls der Laserstrahlung von sämtlichen Lasern) auf den gegebenen Punkt 6 (F i g. 1) des Behandlungsfelds 7 (Fig. 1) erweitern unter anderem das wissenschaftliche medizinische, biologische und physikalisch-technische Anwendungsgebiet für ίο den Apparat sehr.

Vor einer ausführlichen Erläuterung der Funktion jedes Kanals A und B werden die bestehenden Betriebsarten des Apparats betrachtet.

Der Apparat wird auf zweierlei Weise betrieben,

Vi wobei die Auswahl der Betriebsweise durch die Art der auszuführenden Behandlung und Anwesenheit bzw. Nichtanwesenheit des Arztes und Bedienungspersonals im Operationsraum bedingt wird.

Bei der ersten Betriebsart kann der Arzt sich im Laufe

wi der Operation im Operationsraum aufhalten. In diesem Fall erfolgt die ganze Bedienung des Apparats vom Arztpult 103 (Fig. 18). Den Kranken legt man auf der Operationstisch 121, das Behandlungsfeld 7 zui Abtasteinrichtung 9 hin gerichtet. Der Fokussier-Tubus

tv, 8 wird in den Raum über dem Behandlungsfeld / (Fig. 1) durch Verstellung des Längsschlittens 11 unc

Querschlittens 12 (F i g. 2) in ihren zueinander senkrech ten Führungen 15 und 16 über ihre Antriebe 13 und U

oder von Hand eingebracht Im erörterten Fall erfolgt die Bedienung der Abtasteinrichtung 9 (Fig. 18) vom Arztpult 103 oder auch Zentralpult 3 aus. Die ganze Zeit über, wenn der Fokussierungs-Tubos 8 in den Raum über dem Behandlungsfeld 7 einfahrt, die Strahlung der Laser 1 und 98 (F i g. 11) eingestellt und auf einen Punkt 6 (Fig. 18) des Behandlungsfeldes fokussiert wird, simuliert das von der Lichtquelle 108 (Fig. 11) ausgestrahlte Licht die Laserstrahlung.

Bei der Bestrahlung ist die Kenntnis einiger Kennwerte der Laser notwendig. Jene legt der Arzt an Hand der Analyse von Hilfsinformationen fest. Dies trifft in erster linie auf Energiedichte der Strahlung im gegebenen Punkt 6 (Fig. 1) des Behandlungsfeldes 7 (Fig. 1) zu, wobei hier Fläche der zu bestrahlenden Zone und Laserstrahlenergie ausschlaggebend sind. Eine Einstellung des Durchmessers des im definierten Punkt 6 des Arbeitsfeldes auffallenden Laserstrahls, stammend aus den Lasern im Kanal B, vollzieht sich, indem man von Hand oder mit Hilfe des elektromechanischen Antriebs 86 (Fi g. 15) den Fokussierungs-Tubus 8 (F i g. 18) bzw. den Operationstisch 121 in der Höhe verstellt Dagegen wird der Durchmesser des durch den Kanal A hindurchtretenden Laserstrahls nur von Hand eingestellt, wenn man nämlich den lichtleitenden Zylinder 24 (F i g. 3) bezüglich des Einzel-Lichtleiters 23 des flexiblen Lichtleiters 22 (Fig.2) in der Höhe verstellt sowie die Winkel zwischen den Einzel-Lichtleiterzylindern 23, 24, 25 (Fig.3) durch sinngemäße Änderung von Auslenkung der Gelenke 27, 29 ändert Die Entfernung von der Fokussier-Linse 87 (Fig. 15) des Fokussierungs-Tubus 8 (Fig. 18) bis zum Behandlungsfeld 7 wird von der Skala des ausfahrbaren Lineals 88 (F ig. 15) abgelesen.

Gleichzeitig mit der Einstellung des Fokussierungs-Tubus 8 (Fig. 18) und des flexiblen Lichtleiters 22 der Abtasteinrichtung findet eine Vorbereitung der Laser 55,1, 98 (Fig. 11) für den Einsatz statt, es werden ihre Speiseteile, bei der Fernsehanlage die Aufnahmekammer Ul und das Videokontrollgerät 113 (Fig. 18), ferner die Absaugeinrichtung 116 und die Sprechanlage 120 betriebsbereit gemacht. Anschließend wird der Betriebszustand »Pumpen der Laser« gefahren, und schließlich erfolgt nach dem »Pumpen der Laser« das Zünden, das unmittelbar zur Erzeugung eines Laserimpulses führt

Steuerung der Funktion der Laser und Überwachung der Energiewerte während des Pump- und Ausstrahlungsbetriebes erfolgen durch den Arzt vom Arztpult 103 (F ig. 18) aus.

Den Bestrahlungsgang kann man auf dem Bildschirm des am Pult 3 aufgebauten Videokontrollgeräts 113 (Fig. 18) beobachten. Beim Anlassen, d. h. in dem Augenblick, wenn die Impulsstrahlung der Laser die Anordnung durchläuft und in Kontakt mit den Biostrukturen tritt, wird der Verschluß für die Fernsehaufnahmeröhre 112 wirksam, so daß die Fotokathode der Fernsehaufnahmeröhre gegen Schäden durch reflektierte Laserstrahlung gesichert ist

Bei Einsatz der Laser des Kanals A bleibt der Vorhangverschluß für die Fernsehaufnahmeröhre 112 unbenutzt, denn in diesem Kanal betreibt man normalerweise kontinuierlich strahlende Laser, weshalb derjenige Teil solcher Strahlung, die reflektiert auf die Fotokathode gelangt, diese nicht beschädigen kann. Bei der zweiten Art des Betriebs des Apparats sind der Arzt und das Bedienungspersonal, die sich im Operationsraum befinden, nur zur Vorbereitung des Kranken für die Operation und Abstimmung der Abtasteinrichtung und anderer Hilfssysteme des Apparats da. Während der Bestrahlung selbst wird der Apparat vom Zentralsteuerpult 3 (F i g. 1) mit seinen Steuer-, Oberwas chungs- und Anzeigegeräten aus gesteuert und überwacht

Es sei nun die Funktion der einzelnen Kanäle A und B eingehender behandelt Kanal Λ (Fig. 11): Vor Betätigung justiert man den

ίο Laser 55 (Fig. 11) so, daß die Laserstrahlung genau auf der optischen Achse des Kanals A verläuft Nach Betätigung des Lasers 55 beginnt er in Richtung auf den optischen Umschalter 56 (Fig. U) auszustrahlen und zwar auf seinen unter 45° zur optischen Achse in den

is Kanal A eingeschwenkten Reflektor 57 zu, an dessen Material Laserstrahlung reflektiert wird. Bei einem Laser mit CO₂ als aktivem Medium für Strahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 um kann als Reflektor 57 eine Stahlplatte mit Goldüberzug empfohlen werden.

Der Reflexionsfaktor einer solchen Platte beträgt 98%. Der Reflektor 57 hat zwei Stellungen, deren eine die Betriebsstellung ist In dieser Stellung sperrt der Reflektor 57 den vom Laser 55 ausgesandten Laserstrahl ab, indem jener diesen zum Energiemesser 61 hin ablenkt In der anderen Stellung ist der Reflektor 57 aus dem Kanal ausgeschwenkt, in diesem Fall wird der Strahl des Lasers 55 freigegeben, d. h. zur Abtasteinrichtung 9 (F i g. 1) hin durchgelassen. Den elektromechanischen Antrieb 58 des Reflektors 57 schaltet der Arzt mit dem Pedal 59 (F i g. 12). Bei der Betriebsstellung des Reflektors 57 fällt der Simulationsstrahl der Simulationseinrichtung 60 (Fig. 12) auf die zweite Fläche des Reflektors 57 und wird anstatt des Strahls des Lasers auf das Abtastgerät 9 (Fig. 1) gelenkt In dieser Weise geschieht die Simulierung des Laserstrahls bei Einstellung und Justierung des Apparats.

Der vom Laser 55 (Fig. 11) kommende Laserstrahl gelangt, am Reflektor 57 (Fig. 12) abgelenkt, in die

öffnung des Ringgehäuses 63 des Meßelements 62 (Fig. 13, 14). Teilweise trifft der Strahl auf die Thermoelemente 64, deren Reihe quer durch die öffnung verläuft, teilweise läuft er weiter zu der dem Energiemesser 62 (F i g. 18) nachgeschalteten Lichtfalle 76 (F i g. 12) hin. Auf diese Weise wird der Strahl, nach mehrmaliger Reflexion an den Wänden des Auffängers, größtenteils in der Falle gestreut und absorbiert. Der kleinere Teil des Laserstrahls, der von den Thermoelementen zurückgehalten wird, wird dabei teils reflektiert

so und gestreut teils jedoch von diesen absorbiert, weswegen in den Thermoelementen eine Thermo-EMK entsteht Da die Thermoelemente zu einer Thermobatterie zusammengeschaltet sind (Reihenschaltung), addieren sich die Ströme durch sämtliche Thermoelemen- te. Der Gesamtstrom fließt über die elektrisch leitenden Ringe 67 (F i g. 14) und Stromabnehmer 68 zum Schalter 72 und dann zur Anzeigeeinrichtung 70.

Falls man mit der Messung von Leistung in einem Punkt des Laserstrahls oder Energiedichte über den

bo Laserstrahlquerschnitt zu tun hat, werden die Thermoelemente 64 mit je zwei elektrisch leitenden Ringen 67 und je zwei Stromabnehmern 68 verbunden. Ein Kabel verbindet diese ihrerseits jeweils mit dem Schalter 72. Das Ringgehäuse 63 des Meßelements wird durch den

b5 Motor 73 in Drehung versetzt Sein Lauf wird durch Synchronisierimpulse des Synchronisierers 75, die am Speiseteil 74 des Motors 73 und gleichzeitig an der Anzeigeeinrichtung 70 eintreffen, mit dem Betrieb des

letzteren synchronisiert Es sei darauf hingewiesen, daß sowohl die Messung als auch die Simulierung des Laserstrahls sich in der Zeit vollzieht, wenn der Reflektor 57 den Laserstrahl unterbricht, d. h. in der Vorbereitungszeit des Arztes, wenn dieser die Betriebsbereitschaft des Apparates kontrollieren kann. Tritt der Arzt das Pedal 59 durch, so nimmt der Reflektor 57 (F i g. 12) die Stellung ein, bei welcher der Laserstrahl zu den zwei zusätzlichen Reflektoren 21 (F i g. 11) auf dem Zusatz-Querschlitten 19 (F ig. 2) und dem Längsschiitten 11, dann zum flexiblen Lichtleiter 22 durchgelassen wird. Wie vorstehend erwähnt, verschieben sich diese Schlitten in der horizontalen Ebene quer zueinander. In ihren Führungen 15 und 16 werden sie entweder durch die elektromechanischen Antriebe 13 und 14 oder von Hand verstellt Die Schlitten 12 und 19 können voneinander durch Auskupplung der Raste 20 gelöst werden, weswegen die Hand des Chirurgen bei der Handbedienung, da das Gewicht sich vermindert hat, zusehends entlastet wird.

In dem flexiblen Lichtleiter 22 durchläuft der vom Laser 55 ausgesandte Strahl zunächst die zylindrischen Einzel-Lichtleiter 23 und 24, tritt dann, an den Reflexionselementen 42 (F i g. 3) nacheinander reflektiert, weiter in den zylindrischen Einzel-Lichtleiter 25 hinein, fällt nachher auf die Fokussier-Linse 48 (F i g. 3), läuft durch das Wechselendstück 49 und gelangt schließlich zu dem vorgegebenen Punkt 6 (Fig. 1) des Behandlungsfeldes 7 (Fig. 1). Während des Betriebes, bei dem der Winkel zwischen den Gelenken 27, 29 und den Lichtleiterzylindern 23, 24, 25 (F i g. 3) sich auch immer einstellt, reflektieren die Reflexionselemente 42 des flexiblen Lichtleiters den Laserstrahl stets genau in Richtung der optischen Achse des Kanals A (F i g. 11).

Der flexible Lichtleiter 22 ist so aufgebaut, daß die gegeneinander durch die Rollenlager 26 geführten lichtleitenden Hohlzylinder 23 (Fig.3) und 24 relativ zueinander axial verschoben werden können. Der rohrförmige Einzel-Lichtleiter 24 wird in den Wälzlagern 28 drehbar um seine eigene Achse gelagert. Für die Drehung der Gelenke 27, 29 als Ganzes sowie des Einzel-Lichtleiterzylinders 25 sind die Wälzlager 28,30, 31 (F ig. 3) da.

Die Justierflächen mit den Reflexionselementen 42 schwenken dank der Wälzlager 38.

Dem unausgeglichenen Gewicht des Lichtleiters hält automatisch das Gewichtsstück 32 Gleichgewicht. Jenes ist über die Umlenkrolle 34 und das Seil 33 an dem Einzel-Lichtleiter 24 aufgehängt Dem unausgeglichenen Gewicht der Innengehäuse 36 der Gelenke 27, 29 wirken die Federn 45 entgegen.

Der betrachtete flexible Lichtleiter 22 (Fig. II) erlaubt dem Arzt, nach Belieben mit dem Arbeitswerkzeug, hier dem Endstück 49 (Fig.3), zu hantieren, nämlich dieses an jeden Punkt des Behandlungsfeldes 7 (F i g. 1) heranzuführen, und zwar nicht nur, wenn es zu der zu bestrahlenden Fläche senkrecht, sondern auch wenn es zu dieser geneigt ist

Das sterile Inertgas oder Gasgemisch wird während der Operation in das Endstück 49 über den Stutzen 50 gedrückt.

Dem Apparat stehen mehrere Arten des Endstücks 49 (F i g. 3,5,7) zur Verfügung. Das zuerst genannte ist für Einsatz zusammen mit der Linse 48 gedacht, wenn sie sowohl für Laserstrahlung als auch für simulierendes Licht der Simulationsanordnung 60 (Fig. 12) durchlässig ist. Die zweite Variante des Endstücks 49 (F i g. 5) is< für den Fall bestimmt, daß die Linse 78 (Fig.5) den Simulationsstrahl nicht durchläßt Die dritte Art des Endstücks 49 (Fig.7) dient zur Umwandlung des Laserstrahls in einen zylindrischen Strahl für den Fall einer Bestrahlung der Epithelgewebe von inneren Organen.

Die Strahlung des Lasers 1 bzw. 98 (F i g. 1) im Kanal B, der erst nach Justierung mittels des Lasers 96 kleinerer Leistung in Betrieb gesetzt wird, läuft zum Reflexionselement 99 (F i g. 11) des optischen Umschal ters 97 (F i g. 18) hin. Das Reflexionselement 99 wechselt zwischen zwei Stellungen: Einmal kann es aus der optischen Achse des Kanals B weggeschwenkt sein, und in diesem Fall kann der Laserstrahl des Lasers 1 hier weiter den Kanal durchlaufen; zum anderen steht es in der optischen Achse des Kanals, so daß es den einfallenden Strahl des Lasers 98 bricht und in den Kanal B genau in Richtung dessen optischer Achse weiterleitet Das Ein- bzw. Ausschwenken des Reflexionselements 9S (F i g. 11) erfolgt durch den elektrome- chanischen Antrieb 100.

Weiterhin passiert der Laserstrahl die öffnung des Laserenergiemessers 101. Dabei erwärmt er die warmen Lötstellen der Thermoelemente, die ringartig den d'.Tchtretenden Laserstrahl umschließen. Die sich

2^ri entwickelnde Thermo-EMK wird von den Geräten am Zentralpult 3 (F i g. 18) und dem Arztpult 103 (F i g. 18) gemessen.

Bei weiterem Durchlauf des Laserstrahls, wenn er die Teilungsplatte 105 (Fig. 11) durchtritt, wird ein

ίο Teilstrahl davon abgespalten, der zu dem Normalenergiemesser 106 weitergeschickt wird, wo zeitweilig die Kalibrierung von Energie werten der Laser 1, 98 (Fig. 11) erfolgt

Die Simulationseinrichtung 107 (Fig. 18) für die

r> Laser, welche der Abtasteinrichtung 9 (Fig. 18) vorgeschaltet ist, schließt den schwenkbaren Reflektor 109 (Fig. 11) ein. Bis zum Pumpen des Lasers bleibt dieser Reflektor im Kanal B eingeschwenkt und richtet den simulierenden Strahl zur optischen Achse des Kanals B. Nach Abgabe des Pumpsignals wird der Reflektor in der optischen Achse des Kanals B dort automatisch durch seinen Elektroantrieb weggeschwenkt so daß der Laserstrahl nun zu den Reflexionselementen 10(F i g. 11) durchgelassen wird.

Diese stehen auf ihren eigenen Schlitten für Längs-(11) bzw. Querbewegung (12), die in ihren zueinander senkrecht verlaufenden Führungen 15 und 16 durch ihre Eigenantriebe 13 und 14 horizontal verschoben werden. Das Reflexionselement 10 auf dem Längsschlitten 11

v) leitet den Laserstrahl in den Fokussierungs-Tubus 8 (Fig. 18) weiter.

Bei der Anpassung des Fokussierungs-Tubus an die vorliegenden Verhältnisse muß man durch Drehen des Drehkopfes 90 (Fig. 17) das ausfahrbare Lineal 88

ν-, (F i g. 15) des Entfernungsmessers so weit ausfahren, wie bei der vorliegenden Dimensionierung des gebündelten Laserstrahls erforderlich ist, wobei die einzustellenden Betriebswerte unmittelbar von der Skala des Lineals 88 abgelesen werden. Danach wird der Außenzylinder 77

bo des Fokussierungs-Tubus 8 (F i g. 18) durch den elektromechanischen Antrieb 86 abgesenkt bis das Ende des ausgefahrenen Lineals 88 das Behandlungsfeld 7 (Fig. 1)berührt. Das Heben und Senken des Außenzylinders 77 (F i g. 15) des Fokussierungs-Tubus 8 (F i g. 18)

h5 kann man auch von Hand ausführen, nachdem man den Antrieb 86 abgeschaltet hat. Dies geschieht durch Betätigung des Knopfes 92,93, d. h. des Hebelantriebs 94 der Schlitzmutter 95, die den elektromechanischen

19 20

Antrieb 86 (F i g. 15) und die Leitspindel 80 (F i g. 15) Außenzylinder 77 (F i g. 15) befestigten Seil 84 hängt

außer Eingriff bringt Die Bedienung des elektromechanischen Antriebs 86

Für das unausgeglichene Gewicht des Außenzyünders des Fokussierungs-Tubus 8 (Fig. 18) erfolgt vom

77 ist das Gegengewicht 83 vorgesehen, das am über die Zentralsteuerpult 3 (F i g. 18) bzw. Arztpult 103 aus.

Rolle 85 geführten und mit dem einen Ende am s

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Apparat für Lasertherapie, insbesondere mit wenigstens einem Laser einschließlich eines Speiseteiles, einer Steuerung, eines Laserkopfes und eines Ständers zur Aufnahme des Laserkopfes, einem optischen Umschalter einschließlich eines beweglichen Spiegels,

einem den Laserstrahl von dem mit konischem Endstück,

einem Stutzen zur Gasgemisch-Zufuhr und einer Fokussiereinrichtung versehenen Laserkopf zu einem bestimmten Punkt des Behandlungsfeldes leitenden Lichtleiter, 1 -,

einem Tubus, einem Energiemesser zur Messung der Laserener-

einer Fernsehanlage zur Überwachung des Behandlungsfeldes und Xu mit einer hinter dem Laser im Laserstrahlengang angeordneten Abtasteinrichtung zur Verstellung des Laserstrahls im Behandlungsfeld, von der zwei Reflexionselemente auf einem Längsschlitten für Längsbewegung bzw. einem j-, Haupt-Querschlitten für Querbewegung angeordnet sind, die in zwei zueinander senkrechten Führungen in der Horizontalebene laufen, wobei der Tubus am Haupt-Querschlitten angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, m daß die Abtasteinrichtung (9) weitere zwei Reflexionselemente (21) hat,

deren eines auf dem Längsschlitten (11) und deren zweites auf einem Zusatz-Querschlitten (19) vorgesehen ist, π welche beiden Schlitten (11, 19) in den gleichen zueinander senkrechten Führungen (15, 16) laufen, wobei der Zbsatz-Querschlitten (19) auf der optischen Achse der Abtasteinrichtung (9) den flexiblen Lichtleiter(22) trägt (F i g. 2). .i„

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz-Querschlitten (19) über ein Schloß (20) mit dem Haupt-Querschlitten (12) starr verbindbar ist(Fig. 2).

3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn- r, zeichnet, daß der flexible Lichtleiter (22) aufweist: wenigstens drei zylindrische Einzel-Lichtleiter (23, 24, 25), die durch wenigstens zwei in ihnen auf Wälzlagern (28) gelagerte Gelenke (29) verbunden sind, über die sie um die optische Achse drehbar sind, ,n und die Reflektoren (54) für den Laserstrahl aufnehmen, die jeweils auf einer Justierfläche (41) einer den Reflektor (42) schwenkenden Kulisse mit Hebel und Stein im Gelenk (27, 29) montiert sind (Fig. 3-5).

4. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (27, 29) des flexiblen Lichtleiters (22) mindestens mit zwei Ausgleichsfedern (45) versehen sind, deren Ende jeweils am Innengehäuse (35, 36) der Gelenke (29, 27) befestigt i,< > ist(Fig. 4).

5. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (49) eine Kegelstumpf-Form hat, deren verjüngter Teil zum Behandlungsfeld zeigt und deren Übergang vom breiteren Teil 1,, zur Fokussiereinrichtung (46) ein innenverspiegeller parabolischer Ring(51) ist (Fi g. 5).

6. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Heilbehandlung des Epithelgewebes innerer Organe das Endstück (49) ein laserstrahlungsdurchlässiger Zylinder mit einem kegelförmigen Reflektor (54) darin ist, wobei die Kegelspitze dem einfallenden Laserstrahl entgegengerichtet ist und der öffnungswinkel des Kegels je nach Energiedichte des Laserstrahls variabel ist (F i g. 7, 8).

7. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (8) teleskopierbar und mit einem Eigenantrieb für seine Höhenverstellung versehen ist (F i g. 15).

8. Apparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (8) mit einem Entfernungsmesser versehen ist (F i g. 15).

9. Apparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser ein am Tubus (8) angebrachtem, entlang diesem verstellbares Lineal (88) zur Messung des Abstandes einer Fokussier-Linse (87) des Tubus (8) bis zum bestimmten Punkt des Behandlungsfeldes (7) hat (F i g. 15,17).

10. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiemesser (61) ein Meßelement (62) ist, das mit einem eine Ansteuerung (74) aufweisenden Motor (73) verbunden ist, wobei das Meßelement (62) mit einer Anzeigeeinrichtung (70) gekoppelt ist, deren Anzeige zur Drehung des Meßelementes (62) über einen mit der Anzeigeeinrichtung (70) und mit der Ansteuerung (74) verbundenen Synchronisierer (75) synchron ist (Fig. 12-14).

11. Apparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (62) als Ringgehäuse (63) mit darin aufgespannten Thermoelementen (64) ausgebildet ist, deren warme Lötstellen (65) über den Radius des Ringgehäuses (63) gleichmäßig verteilt und deren Enden an elektrisch leitende Ringe (67) angeschlossen sind, die ihrerseits Kontakt mit an die Anzeigeeinrichtung (70) angeschlossenen Stromabnehmern (68) haben (Fi g. 13,14).

12. Apparat nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zur Ermittlung von Energiedichte und Leistung in jedem Punkt des Laserstrahlquerschnius zwischen der Anzeigeeinrichtung (70) und dem Meßelement (62) vorgesehenen Schalter (72) zum Umschalten der Thermoelemente (64, Fig. 13,14).

13. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiemesser ein nahe dem Laserstrahl angeordnetes Kalorimeter (106) ist, das für Kontrollmessungen der Laserstrahlenergie eine im Weg des Laserstrahles angeordnete teildurchlässige Trennplatte (105) enthält, die einen Teil der Laserstrahlenergie zum Kalorimeter ablenkt (Fig. 11).

14. Apparat nach Anspruch 5, gekennzeichne; durch eine Laserstrahl-Simulationseinrichtung (107), die eine ringförmige Impulsquelle (52) sichtbaren Lichtes in einem der zylindrischen Einzel-Lichtleiter (23, 24, 25) des flexiblen Lichtleiters (22) aufweist (F ig. 5,18).

15. Apparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Absaugeinrichtung (116) für bei der Einwirkung von Laserstrahlung auf biologische Strukturen des Objekts entstehende Produkte, von der bewegliche Saugdüsen (117) dem Behandiungsfeld (7) zugewandt und mit einer Luftleitung (119) verbunden sind (Fi g. 18).

16. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet daß das Vidikon der Fernsehanlage (112) laserstrahlungsundurchlässige Schutzvorhänge mit elektromechanischen! Antrieb (110) hat, die das Eintrittsfenster der Aufnahmekammer (111) im Zeitpunkt des Laserblitzes verdecken.

Die Erfindung betrifft einen Apparat für Lasertherapie nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bestehende Apparate für Lasertherapie werden entweder für chirurgische Behandlungen (vgl. US-PS 3913 582) mit verschiedenen Kauterisationen des Gewebes durch Dauer-Laserbestrahlung oder für therapeutische Behandlungen (vgl. »Errungenschaften der medizinischen und der biologischen Technik«, Verlag Medizin, Moskau 1971, Seiten 43 und 44) durch starke Impuls-Bestrahlung des Patienten eingesetzt.

Ein Übergang von Dauer- zu Impuls-Laserbestrahlung ist bisher mit Schwierigkeiten verknüpft, zumal hier ein Laser nicht ausreicht, obwohl gerade z. B. nach der !Cauterisation der Gewebeschichten mit einem kontinuierlichen Laserstrahl oft anschließend die aufgeschnittenen Körperabschnitte mit Impuls-Laserstrahlung behandelt werden müssen.

In der Praxis ist es bisher kaum möglich, aufwendige Sondergeräle zur Behandlung kurzzeitig nacheinander einzusetzen, da einerseits die Fläche um den Operationstisch beschränkt ist und andererseits die Geräte nicht ausreichend beweglich sind. Außerdem ist es oft nicht möglich, den Patienten von einem Sondergerät (z. B. mit kontinuierlicher Laserstrahlung) zu einem anderen Sondergerät (z.B. mit Impuls-Laserstrahlung) zu transportieren, was insbesondere dann gilt, wenn der Patient an weitere hochwertige Geräte (z. B. Herz-Lungen-Maschine usw.) angeschlossen ist.

Bei den bisher bekannten Apparaten ist nur eines der einwirkenden Instrumente in zwei Koordinaten beweglich. Damit ist aber eine gleichzeitige Dauer- und Impuls-Laserbestrah lung unmöglich.

Ein derartiger bekannter Apparat (US-PS 32 62 452) hat einen Ständer, mit dem ein Instrument z. B. über einem gewählten Punkt der Gehirnrinde eingestellt werden kann. Für dieses Instrument kann z. B. ein Tubus verwendet werden. Das Instrument ist aber nicht als »Laserskalpell« einsetzbar. Daher ist es nicht möglich, mit diesem bekannten Apparat eine Behandlung mit Dauer- und hnpuls-Laserstrahlung durchzuführen.

Außerdem ist ein Apparat bekannt (US-PS 37 36 402), bei dem ein Laserstrahl in zwei zueinander senkrechten Koordinaten einstellbar ist. Hierzu sind Reflexionselemente an einem Längsschlitten und an einem Querschlitten angeordnet. Am Ausgang dieses bekannten Apparates ist aber lediglich ein Instrumen· — z. B. ein Tubus oder ein flexibler Lichtleiter — anbringbar.

Weiterhin gibt es einen Apparat für Lasertherapie vom »US Army Missile Command Huntsville Alabama«, der im Nationalinstitut für Gesundheit in Washington aufgestellt ist (Mitteilungen aus den internationalen < Kongressen für medizinische und biologische Technik, Chikago, USA 1967 —1⁰^¹, ' -ieser Apparat hat einen Neodym-lmpulslaser mit einer Impulsleistung von 1800 ), einer Wellenlänge λ = 1,06 μηι und einem Impulsintervall von τ = 30 s. Der Bestrahlungskopf · dieses Lasers ist auf einem beweglichen Wagen montiert. Der den Laserstrahl vom Laserkopf zum vorgegebenen Punkt deu Behandlungsfeldes übertragende Lichtleiter ist mit dein Strahlungskopf starr verbunden und besieht aus Rohren, die mittels mindestens zwei in ihnen wälzgclagerten Gelenken miteinander verbunden sind. In den Gelenken befinden sich Spiegel zur Reflexion des Laserstrahls, und an dem letzten Glied dieses Lichtleiters ist ein teleskopierbarer Fokussierungs-Tubus angesetzt. Am Fokussierungs-Tubus kann ein Kunststoffkegel zum Einfang von durch den Laserstrahl zerstäubter. Teilchen des bestrahlten Objekts angesteckt sein.

Dieser Apparat zeigt jedoch einige Nachteile. Der den Laserstrahl des Laserkopfes dem gewünschten Punkt des Behandlungsfeldes zuführende Lichtleiter hat großen Platzbedarf, großes Gewicht und unzureichende Bewegungsfreiheit für die einzelnen Glieder. Er ist schwierig zu handhaben, denn, um den Strahl genau aufs Objekt zu richten, muß man nicht nur mit dem Lichtleiter hantieren, sondern auch den ganzen Ständer, der den Laserkopf trägt, verfahren, der. Laserkopf schwenken, diesen auf und ab verstellen. Dies erschwert die Arbeit des Arztes, und es muß eine Verlängerung der zeitlichen Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen dem Objekt der Bestrahlung zuzuleitender Laserenergie, also eine schlechtere Laserwirkung und letzten Endes eine schlechtere Heilwirkung, in Kauf genommen werden.

Der Apparat läßt den Operateur die Größe des auf das Objekt gebündelten Laserstrahls nicht genau einstellen, andererseits erschwert der am Fokussierungs-Tubus angesteckte Schutzengel das Verstellen des Laserstrahls im Behandlungsfeld. Es fehlt auch ein Entfernungsmesser, so daß die richtige Dosis auf das Bestrahlungsobjekt fallender Laserenergie schwierig auswählbar ist.

Darüber hinaus bringt die Anordnung des Laserkopfes höherer Leistung unmittelbar im Behandlungsraum eine Gefahr für das Bedienungspersonal und den Patienten mit sich, insbesondere wegen Ionisierung und Ozonisierung des Raums rings um den Laserkopf, Ausscheidung schädlicher Gase und starken Geräusches, das sich beim Betrieb des Impulslasers entwickelt.

Die verwendete Konzeption des Lichtleiters zum Leiten des vom Laserkopf ausgestrahlten Strahls auf den vorgegebenen Punkt des Behandlungsfeldes sieht keine Möglichkeit der Fernsteuerung für den Bestrahlungsprozeß vor.

Ein anderer Laserapparat für chirurgische Operationen (»Laser focus«. 1967, Nr. 1, Seiten 12—15) besteht aus einem kontinuierlich arbeitenden Laser höherer Leistung mit Speiseteil, einem flexiblen Lichtleiter zur Zuleitung des vom Laserkopf ausgesendeten Laserstrahls an den gewünschten Punkt des Behandlungsfeldes und einem Ständer, der den Laserkopf trägt. Der den Laserstrahl leitende Lichtleiter kt am Laserkopf angeschlossen und besteht aus sieben Rohrstücken, die mittels in ihnen untergebrachten Gelenken miteinander verbunden sind. In jedem Gelenk steht ein Reflektor, und am Austrittsrohrstück ist ein Fokussierungs-Tubus befestigt. Der Apparat ist auch mit einem Leistungsregler und einem Lichtsimulator für Laserstrahl ausgestattet.

Zu den Nachteilen dieser Anordnung zählen der bedeutende Laserstrahlverlust im den Laserstrahl des Strahlungskopfes bis zum vorgegebenen Punkt des behandlungsfeldes leitenden Lichtleiter, die Umständlichkeit der optischen Justierung des Lichtleiters, die nur schwierige genaue Verstellung des Fokussierungs-Tubus im Behandluiigsfeld, ein relativ großes Gewicht und