DE3730563C1 - Medical apparatus for cutting or coagulating tissues - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem medizinischen Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3.

Ein medizinisches Gerät mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 3 angegebenen Merkmalen ist beispielsweise aus der Europäischen Patentveröffentlichung 1 98 959 bekannt. Bei einem Gerät dieser Art kann mit einem einzigen Laser­ resonator Strahlung erzeugt werden, deren Wellenlänge wahlweise einen von beiden möglichen Werten annimmt. Dies ist deswegen erwünscht, weil die Laserstrahlung unterschied­ licher Wellenlänge beim Auftreffen auf menschliches oder tierisches Gewebe auch unterschiedliche Wirkungen zeigt. So hat sich beispielsweise herausgestellt, daß die von be­ kannten Nd:YAG-Festkörperlasern erzeugte Strahlung mit einer Wellenlänge von 1060 nm besonders gut zum Koagu­ lieren von Gewebe geeignet ist, also beispielsweise zum Verschorfen und Verschließen von Blutgefäßen, wäh­ rend eine andere von derselben Festkörpersubstanz bei anderen Bedingungen erzeugte Strahlung mit einer Wellen­ länge von 1320 nm eine gewisse Schneidwirkung hat.

Ein Lasergerät erzeugt normalerweise eine Strahlung mit durch den geometrischen Aufbau des Laserresonators genau festgelegten Wellenlänge, so daß zur Erzeugung einer Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen üblicherweise zwei verschiedene Laser eingesetzt werden müssen. Dies ist in der Praxis außerordentlich hinder­ lich, da der Chirurg gezwungen ist, den Laserkopf zu wechseln, wenn er abwechselnd hintereinander schneiden und verschorfen will.

Im Rahmen der Europäischen Patentveröffentlichung 1 98 959 wird daher eine Anordnung vorgeschlagen, bei welcher ein einziger Laserresonator durch kontinuierliches Verstel­ len eines dispersiven optischen Elementes, insbesondere eines Prismas, so in seinem Aufbau verändert werden kann, daß wahlweise die eine oder die andere der gewünschten Wellenlängen erzeugt werden. Nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung jedoch, daß zum Verändern der Wel­ lenlänge eine sehr feine und eine sehr genaue Bewegung des Prismas erfolgen muß, also eine Feinabstimmung, die apparativ und hinsichtlich des Zeitaufwandes sehr an­ spruchsvoll ist. Es ist dem Chirurgen also nicht möglich, mit dieser bekannten Anordnung rasch hintereinander von einer Wellenlänge auf die andere umzuschalten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes medi­ zinisches Gerät derart weiterzubilden, daß ohne die Not­ wendigkeit einer komplizierten Feinjustierung in einfach­ ster Weise ein Laser von einer auf die andere Wellenlänge umgeschaltet werden kann.

Dies wird bei einem Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß der Resonator für beide Wellenlängen je einen totalreflektierenden Laserspiegel aufweist, die seitlich gegeneinander versetzt und so justiert sind, daß der Reso­ nator bei feststehendem dispersivem Element bei jeder der beiden Wellenlängen emittieren kann, und daß zwischen dem dispersiven Element und den totalreflektierenden Laser­ spiegeln ein Strahlunterbrecher derart einsetzbar ist, daß der Strahlungsweg vom dispersiven Element zu jeweils einem der beiden totalreflektierenden Laserspiegel unter­ brochen ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Das feststehende dispersive Element führt zu einer unter­ schiedlich großen Ablenkung des Strahlungsweges von dem kollinearen Strahlungsweg zwischen dem dispersiven Ele­ ment einerseits und dem Auskoppelspiegel andererseits, so daß es möglich ist, die Strahlengänge räumlich von­ einander zu trennen und jedem Strahlengang einen eige­ nen totalreflektierenden Laserspiegel zuzuordnen, die sich gegenseitig nicht überdecken. Durch die selektive Unterbrechung des Strahlenganges zwischen dem dispersi­ ven Element einerseits und nur einem der totalreflek­ tierenden Spiegel andererseits kann erreicht werden, daß nur die Wellenlänge entsprechend dem nicht unter­ brochenen Strahlengang im Resonator verstärkt wird, so daß der Resonator auch nur diese Wellenlänge emittiert.

Das Umschalten kann in einfachster Weise durch das Einführen des Strahlunterbrechers in den einen oder den anderen Strahlengang erfolgen, wobei keinerlei Feinjustierungen notwendig sind. Das System ist so­ mit unempfindlich gegen Störungen und arbeitet außer­ ordentlich schnell.

Bei einem Ge­ rät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß der Strahlengang für beide Wellenlängen im gesamten Resonator kollinear ist, daß ein erster totalreflektierender Laserspiegel so beschichtet ist, daß die Strahlung mit der Laserwellenlänge, die die niedrigere Verstärkung erfährt, gut reflektiert wird, während die Strahlung mit der Laserwellenlänge, die die höhere Verstärkung aufweist, diesen Laser­ spiegel verlustlos passieren kann, daß ein zweiter totalreflektierender Laserspiegel hinter dem ersten angeordnet ist, daß zwischen den beiden totalreflek­ tierenden Laserspiegeln ein Strahlenunterbrecher einsetzbar ist.

Die in diesem medizinischen Gerät verwendeten Wel­ lenlängen liegen normalerweise im unsichtbaren in­ fraroten Spektralbereich. Damit der Chirurg erken­ nen kann, wo die Strahlung auftrifft und mit wel­ cher Wellenlänge und daher mit welcher Wirkung die Strahlung auf das Gewebe auftrifft, ist bei diesem medizinischen Gerät weiterhin vorgesehen, daß der aus dem Resonator austretenden Strahlung kollinear sichtbare Pilotlaserstrahlen überlagert sind, de­ ren Farbe in Abhängigkeit von der Wellenlänge der aus dem Resonator austretenden Strahlung verschie­ den ist.

Bei dieser Anordnung, die bis auf die Überlagerung sichtbarer Pilotstrahlen zum nicht vorveröffentlichten Stand der Technik (DE- OS 37 13 635) gehört und bei der die Strahlung bei­ der Wellenlängen im gesamten Resonator kollinear ist, könnte der Resonator bei fehlendem Strahlun­ terbrecher mit beiden Wellenlängen emittieren, da der Auskoppelspiegel mit jeweils einem der beiden totalreflektierenden Laserspiegel einen Resonator für jeweils eine Wellenlänge ausbildet. Die Strahlung mit der Wellenlänge, bei der eine höhere Verstärkung auftritt, würde sich aber bei einem solchen Doppel­ betrieb durchsetzen, so daß tatsächlich bei fehlen­ dem Strahlunterbrecher nur die Strahlung mit der Wellenlänge emittiert wird, die die höhere Verstärkung erfährt. Das ist die Strahlung, die zwischen dem Auskoppelspiegel und dem äußeren totalreflektieren­ den Laserspiegel läuft.

Beim Einbringen eines Strahlunterbrechers zwischen den beiden totalreflektierenden Spiegeln wird diese Strahlung mit der Wellenlänge der höhere Verstärkung jedoch nicht mehr reflektiert, so daß dann die Re­ flexion der Strahlung mit der anderen Wellenlänge am inneren totalreflektierenden Spiegel ausreicht, den aus Auskoppelspiegel und innerem totalreflektieren­ den Spiegel bestehenden Resonator in Betrieb zu neh­ men, der Strahlung mit der Wellenlänge erzeugt, die die geringere Verstärkung der beiden Wellenlängen aufweist. Auch in diesem Falle kann also einfach durch Einführen oder Herausnehmen des Strahlunter­ brechers zwischen den beiden totalreflektierenden Spiegeln von einer auf die andere Wellenlänge um­ geschaltet werden.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Resonatoranordnung mit eines dispersiven Element und zwei seit­ lich versetzten, totalreflektierenden La­ serspiegeln und

Fig. 2 eine Resonatoranordnung mit kollinearem Strahlengang für beide Wellenlängen und mit einem inneren und einem äußeren to­ talreflektierenden Spiegel, zwischen denen ein Strahlunterbrecher einsetzbar ist.

Das medizinische Gerät umfaßt einen Laser, der im we­ sentlichen aus einer Resonatoranordnung besteht, die nach­ folgend anhand der Zeichnung erörtert wird. In der Zeich­ nung nicht dargestellt sind die sich an den Laserresonator anschließenden Teile des Gerätes, insbesondere eine Licht­ leitfaser, die die vom Laserresonator emittierte Strahlung zu einem in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Laserkopf leitet, mit dem ein Chirurg die benötigte Strah­ lung auf die Körperstelle richtet, an welcher geschnitten oder koaguliert werden soll.

Im folgenden wird lediglich auf den Aufbau des Resonators ausführlich eingegangen.

Der in Fig. 1 dargestellte Resonator umfaßt einen längli­ chen Kristall 1 einer Lasersubstanz, beispielsweise einen an sich bekannten Nd:YAD-Kristall. Die Anregung dieses Kristalles erfolgt über eine Lichtquelle 2 die von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Spannungsversorgung gespeist wird. Der Kristall 1 hat dabei die Form eines länglichen Stabes, dessen Längsachse senkrecht auf einem den Resonator einseitig abschließenden Auskoppelspiegel 3 steht. Dieser reflektiert die von dem Laserkristall emit­ tierte Laserstrahlung zum größten Teil, läßt aber einen geringen Anteil hindurchtreten, und zwar sowohl bei der am stärksten verstärkten Strahlung mit der Wellenlänge 1060 nm als auch bei einer Wellenlänge von 1320 nm.

Auf der dem Kristall 1 gegenüberliegenden Seite des Reso­ nators ist ein Prisma 4 angeordnet, das als dispersives optisches Element wirkt und den Strahlengang der beiden Wellenlängen unterschiedlich stark gegenüber der Längs­ achse des Kristalls 1 ablenkt. Jedem dieser beiden abge­ lenkten Strahlengänge ist ein eigener totalreflektieren­ der Spiegel 5, 6 zugeordnet, und zwar in einer Entfer­ nung von dem Prisma 4, bei dem die Spiegel 5 und 6 gegen­ einander versetzt derart angeordnet werden können, daß sie einander nicht überdecken. Jeder der totalreflektie­ renden Spiegel 5 oder 6 ist für die auf ihn auftreffende Wellenlänge justiert, so daß der Resonator zwischen diesem totalreflektierenden Spiegel und dem Auskoppelspiegel für jeweils eine der beiden Wellenlängen betriebsbereit ist.

Zwischen dem Prisma 4 und den beiden totalreflektierenden Spiegeln 5 und 6 sind in den Strahlengang einschwenkbare Blenden 7, 8 vorgesehen, die derart in den Strahlengang einschwenkbar sind, daß jeweils einer der beiden Strah­ lengänge unterbrochen ist, während der jeweils andere Strahlengang freigegeben wird. Dadurch kann in dem Reso­ nator jeweils nur Strahlung mit einer Wellenlänge ver­ stärkt werden, so daß der Resonator je nach Stellung der beiden Blenden 7, 8 nur Strahlung mit einer der beiden Wellenlängen emittieren kann. Die Wellenlänge kann rasch dadurch geändert werden, daß die Stellung der Blenden verändert wird, so daß dann der jeweils andere Strahlen­ gang zwischen Prisma 4 und totalreflektierenden Spiegeln 5, 6 freigegeben wird.

Das Einschwenken der Blenden 7, 8 kann in einfacher, in der Zeichnung nicht dargestellter Weise beispielsweise durch einen magnetisch betätigten Klappmechanismus oder dergleichen erfolgen, so daß diese Umschaltung sehr schnell geschehen kann. Wesentlich ist dabei auch, daß beim Um­ schalten nicht notwendig ist, optische Elemente zu justie­ ren, da alle optischen Elemente vorher justiert sind und dauerhaft in dieser justierten Stellung bleiben können.

In praktischen Ausführungsformen kann die Umschaltung innerhalb von beispielsweise 20-40 msek erfolgen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Resonator sind ent­ sprechende Teile mit denselben Bezugszeichen gekenn­ zeichnet. Auch dieser Resonator weist eine kollineare Anordnung für beide Wellenlängen auf, hat jedoch zwei totalreflektierende Spiegel 25, 26, wobei der dem Kristall 1 näherliegende im folgenden als innerer to­ talreflektierender Spiegel, der andere als äußerer totalreflektierender Spiegel bezeichnet werden. Der innere totalreflektierende Spiegel, der senkrecht auf der Resonatorachse steht, ist so beschichtet, daß er die Strahlung mit der Wellenlänge, die die niedrige Verstärkung erfährt (1320 nm), gut reflek­ tiert, während er die Strahlung mit der anderen Wel­ lenlänge (1060 nm) praktisch verlustlos hindurch­ läßt. Der äußere Spiegel 26 ist dagegen so ausge­ bildet, daß er die Strahlung der Wellenlänge, die die höhere Verstärkung hat (1060 nm) praktisch voll­ ständig reflektiert. Der innere Spiegel 25 ist für die Wellenlänge mit der geringeren Verstärkung ju­ stiert, der äußere Spiegel für die Wellenlänge mit der höheren Verstärkung.

Zwischen den beiden Spiegeln 25 und 26 ist ein in den Strahlengang einschwenkbarer Strahlunterbrecher 27 vorgesehen. Ist dieser nicht in den Strahlen­ gang eingeschwenkt, überwiegt die Verstärkung der Strahlung der Wellenlänge, die die höhere Verstär­ kung hat (1060 nm), so daß der Resonator nur mit die­ ser Frequenz emittiert. Wird dagegen der Strahlunter­ brecher eingeschwenkt, ist der äußere Spiegel 25 un­ wirksam, so daß praktisch nur noch der Resonator mit dem inneren Spiegel 25 wirksam ist. Dieser Resonator emittiert somit die andere Wellenlänge. Ein Umschal­ ten ist allein durch Einschwenken des Strahlunter­ brechers 27 möglich. Dabei ist es nicht notwendig, optische Elemente zu justieren, um von einer Wel­ lenlänge auf die andere umzuschalten, die Umschal­ tung erfolgt lediglich durch Einschieben und Heraus­ ziehen von Strahlunterbrechern, bei denen keinerlei Feinjustierung notwendig ist. Das Umschalten er­ folgt schnell und unkompliziert, so daß der Chirurg in einfacher Weise je nach Bedarf von einer Wellen­ länge auf die andere umschalten kann. Dabei kann er den Auftreffpunkt und die jeweils verwendete Strah­ lung durch den Ort des Auftreffens und die Farbe des Pilotstrahles erkennen, der der unsichtbaren Infrarotstrahlung des Lasers überlagert ist.

Claims (3)

1. Medizinisches Gerät zum Schneiden oder Koagulieren von Gewebe mittels eines einzigen Lasers, insbe­ sondere eines Nd:YAG-Festkörperlasers, mit einem einen totalreflektierenden Laserspiegel und einen Auskoppelspiegel und dazwischen die Lasersubstanz aufweisenden Resonator, der durch Verstellung op­ tischer Elemente wahlweise Strahlung mit je nach Wellenlänge unterschiedlicher Gewebewechselwirkung aussendet, wobei der Strahlengang zwischen Laser­ substanz und Auskoppelspiegel für Strahlung verschie­ dener Wellenlänge kollinear ist, und mit einem dispersiven optischen Element zwischen der Laser­ substanz und dem totalreflektierenden Laserspiegel, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator für beide Wellenlängen je einen totalreflektierenden Laserspiegel (5, 6) aufweist, die seitlich gegeneinander versetzt und so justiert sind, daß der Resonator bei feststehendem disper­ sivem Element (4) bei jeder der beiden Wellen­ längen emittieren kann, und daß zwischen dem dispersiven Element (4) und den totalreflektieren­ den Spiegeln (5, 6) ein Strahlunterbrecher (7, 8) derart einsetzbar ist, daß der Strahlungsweg vom dispersiven Element (4) zu jeweils einem der bei den totalreflektierenden Laserspiegel (5, 6) un­ terbrochen ist.

2. Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der aus dem Resonator austre­ tenden Strahlung kollinear sichtbare Pilotstrah­ len überlagert sind, deren Farbe in Abhängigkeit von der Wellenlänge der aus dem Resonator austre­ tenden Strahlung verschieden ist.

3. Medizinisches Gerät zum Schneiden oder Koagulie­ ren von Gewebe mittels eines einzigen Lasers, ins­ besondere eines Nd:YAG-Festkörperlasers, mit einem einen totalreflektierenden Laserspiegel und einen Auskoppelspiegel und dazwischen die Lasersubstanz aufweisenden Resonator, der durch Verstellung optischer Elemente wahlweise Strah­ lung mit je nach Wellenlänge unterschiedlicher Gewebewechselwirkung aussendet, wobei der Strah­ lengang zwischen Lasersubstanz und Auskoppel­ spiegel für Strahlung verschiedener Wellenlänge kollinear ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlengang für beide Wellenlängen im gesamten Resonator kollinear ist, daß ein erster totalre­ flektierender Laserspiegel (25) so beschichtet ist, daß die Strahlung mit der Laserwellenlänge, die die niedrigere Verstärkung erfährt, gut re­ flektiert wird, während die Strahlung mit der Laser­ wellenlänge, die die höhere Verstärkung aufweist, die­ sen Laserspiegel (25) verlustlos passieren kann, daß ein zweiter totalreflektierender Laserspiegel (26) hinter dem ersten angeordnet ist, daß zwischen den beiden totalreflektierenden Laserspiegeln (25, 26) ein Strahlunterbrecher (27) einsetzbar ist und daß der aus dem Resonator austretenden Strahlung kolli­ near sichtbare Pilotstrahlen überlagert sind, deren Farbe in Abhängigkeit von der Wellenlänge der aus dem Resonator austretenden Strahlung verschieden ist.