DE4240182A1 - Vorrichtung zum kontrollierten Abtragen von Material und insbesondere biologischem Gewebe - Google Patents
Vorrichtung zum kontrollierten Abtragen von Material und insbesondere biologischem GewebeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum
kontrollierten Abtragen von Material und insbesondere
von biologischem Gewebe, mit einem Lasersystem und
einer Lichtleit-Einrichtung, die wenigstens zu einem
Bündel zusammengefaßte Lichtleitfasern aufweist, in
die Laserlicht einkoppelbar ist und die das Licht an
die Stelle leiten, an der Material abgetragen werden
soll.
Derartige Vorrichtung sind aus der Mikrochirurgie
bekannt. Beispielsweise werden zur Behandlung von
verengenden Ablagerungen in Gefäßen im menschlichen
Körper, sogenannte Stenosen, Lasersysteme verwendet,
die auf Grund ihrer hohen Lichtleistung Gewebe in kurzer
Zeit verdampfen und damit abtragen. Derartige
Abtragungsprozesse werden auch als Photoablation
bezeichnet und finden in der Angioplastie, der
Ophtalmologie und Orthopädie, um nur einige Beispiele
zu nennen, entsprechende Anwendung. Die Grundmotivation
dieser Operationstechnik liegt in der möglichst
schonende Weise, d. h. ohne größeren, chirurgischen
Eingriff, Gewebematerial abzutragen.
Bei bekannten Vorrichtungen werden zumeist gepulste
Lasersysteme verwendet, deren Licht in einen mit
Lichtleitfasern versehenen Katheter eingespeist wird,
das am distalen Ende entsprechend austritt und Gewebe
material, das dem gesamten Austrittsbereich der Licht
leitfasern am distalen Ende des Katheters
gegenüberliegt, bestrahlt.
In der Regel handelt es sich bei derartigen Lichtleit-
Einrichtungen um Ringkatheter, die zumeist eine axial
verlaufende, konzentrische Ausnehmung im Katheterinne
ren aufweisen, durch die ein Führungsdraht zur Ausrich
tung des Katheters im Körper inneren eingebracht werden
kann. Das Einführen des Katheters in den menschlichen
Körper wird in an sich bekannter Weise mit einem Rönt
gengerät kontrolliert, das es dem Operateur ermöglicht
den Einbringvorgang des Katheters in den menschlichen
Körper an einem entsprechendem Sichtgerät zu beobach
ten. Ist die Katheterspitze an die zu behandelnde Gewe
bestelle ausgerichtet, so ist es für den Operateur
aufgrund des nur zweidimensionalen Eindrucks, den er
vom Röntgensichtgerät gewinnt, jedoch sehr schwierig zu
beurteilen, ob der gesamte Bereich der Lichtaustritts
fläche des distalen Endes des Katheters dem abzutragen
den Gewebematerial direkt gegenüberliegt oder nicht.
Dies beurteilen zu können ist zur Vermeidung unnötiger
Bestrahlung gesunder Gewebestellen sehr wichtig.
Vor allem im Bereich der koronaren Laserangioplastie
kommt es häufig zu derartigen Problemsituationen:
Stenosen, die mit einem Laserkatheter behandelt werden
sollen, liegen häufig nicht konzentrisch innerhalb des
Gefäßes, sondern sind in verschieden starkem Maße
asymmetrisch zur Gefäßachse angeordnet. Bei einem Ein
satz eines Laserkatheters besteht nun die Gefahr, daß
gerade bei größer dimensionierten Durchmessern des
Katheters, neben dem Stenosenmaterial auch Teile der
Gefäßwand abgetragen werden. Dies kann zu Ablösungen
von Teilen der Gefäßwand (Dissektionen) oder sogar zur
Perforation des Gefäßes führen. Herkömmliche Katheter,
insbesondere Ringkatheter, werden deshalb entweder nur
bei konzentrischen Stenosen eingesetzt, oder der Durch
messer der Katheters wird so klein gewählt, daß ein
Wandkontakt vermieden wird.
Der Anteil der konzentrischen Stenosen liegt nur bei
etwa 20% der gesamten Patientenpopulation.
Die Indikationen für eine unproblematische Anwendung
von herkömmlichen Kathetern liegen daher sehr selten
vor.
Beim Einsatz eines auf den Durchmesser des Gefäßes
bezogenen kleinen Katheterdurchmessers, bleibt jedoch
häufig eine hohe Reststenose nach der Behandlung
zurück, so daß mit einem Ballon das Gefäß nachdilatiert
und entsprechend nachbehandelt werden muß. Aus einer
Reihe von Studien ist aber bekannt, daß diese Methode
nur schlechte Langzeiterfolge erzielt.
Aus diesem Grunde wurden Versuche unternommen Systeme
zu entwickeln, mittels derer Informationen gewonnen
werden können, ob der ablatierende Lichtstrahl gesundes
oder krankes Gewebe trifft. Beispielsweise sind
Lösungen bekannt, die vor jedem neuen Laserimpuls das
in das distale Ende des Katheters zurückgestreute Licht
des zuletzt emittierten Lichtimpulses auf die abzutra
gende Gewebestelle analysieren und in Abhängigkeit
davon die Strahlungsleistung des nächstfolgenden
Impulses regeln. Diese Technik setzt jedoch einen sehr
großen Aufwand an Sensorik und Steuerelektronik voraus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine
Vorrichtung zum kontrollierten Abtragen von
biologischem Gewebe mit einem Lasersystem, einer
Lichtleit-Einrichtung und einer Untersuchungseinheit,
beispielsweise einer Röntgenanlage derart weiterzubilden,
so daß während der Photoablation nur die Gewebestellen
mit Laserlicht beaufschlagt werden, die abgetragen oder
behandelt werden sollen. Der technische Aufwand sollte
dabei möglichst gering gehalten werden, wobei auf die
ohnehin vorhandenen Geräte in Kliniken und bei Ärzten
zurückgegriffen werden sollte.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kontrollierten
Abtragen von Material und insbesondere von biologischem
Gewebe weist folgende Komponenten auf:
Ein Lasersystem, eine Lichtleit-Einrichtung, die wenigstens zu einem Bündel zusammengefaßte Lichtleit fasern aufweist, in die Laserlicht einkoppelbar ist und die das Licht an die Stelle leiten, an der Material abgetragen werden soll, und deren distales Ende eine von der Rotationssymmetrie abweichende Außenform annimmt, eine, die Relativlage zwischen dem distalen Ende der Lichtleit-Einrichtung und der abzutragenden Gewebestelle feststellbaren Untersuchungseinheit, die getrennt vom Lasersystem und von der Lichtleit-Einrich tung angeordnet ist, und eine Auswerte- und Steuer einheit, die in Abhängigkeit der erfaßten Relativlage eine Abtasteinrichtung zur Lichteinkopplung in die Lichtleit-Einrichtung derart ansteuert, daß vorwiegend nur diskrete Lichteinkoppelbereiche der Lichtleit- Einrichtung mit Laserlicht beaufschlagbar sind, deren am distalen Ende der Lichtleit-Einrichtung zugeordneten Lichtaustrittsbereiche den abzutragenden Gewebestellen direkt gegenüberliegen.
Ein Lasersystem, eine Lichtleit-Einrichtung, die wenigstens zu einem Bündel zusammengefaßte Lichtleit fasern aufweist, in die Laserlicht einkoppelbar ist und die das Licht an die Stelle leiten, an der Material abgetragen werden soll, und deren distales Ende eine von der Rotationssymmetrie abweichende Außenform annimmt, eine, die Relativlage zwischen dem distalen Ende der Lichtleit-Einrichtung und der abzutragenden Gewebestelle feststellbaren Untersuchungseinheit, die getrennt vom Lasersystem und von der Lichtleit-Einrich tung angeordnet ist, und eine Auswerte- und Steuer einheit, die in Abhängigkeit der erfaßten Relativlage eine Abtasteinrichtung zur Lichteinkopplung in die Lichtleit-Einrichtung derart ansteuert, daß vorwiegend nur diskrete Lichteinkoppelbereiche der Lichtleit- Einrichtung mit Laserlicht beaufschlagbar sind, deren am distalen Ende der Lichtleit-Einrichtung zugeordneten Lichtaustrittsbereiche den abzutragenden Gewebestellen direkt gegenüberliegen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist nur
diejenigen Lichteinkoppelbereiche des Katheters mit
Laserlicht zu bestrahlen, die in Berührung mit dem
Stenosenmaterial sind oder denen Stenosenmaterial
gegenüberliegt. Bereiche, deren Laserlicht nur Blut,
Arterienwand oder ähnliches bestrahlen, werden von
einer eigens hierfür vorgesehenen Steuereinheit
selektiv ausgeschaltet.
Damit die räumliche Relativlage zwischen der Katheter
spitze und der Stenose eindeutig festgestellt werden
kann, muß zum einen die Spitze des Katheters eine
Außenform aufweisen, deren seitliche Projektion - dies
entspricht beispielweise dem Abbild einer Röntgenauf
nahme - charakteristisch für die Lage um dessen Längs
achse ist. Ferner muß es möglich sein, daß das Untersu
chungsgerät räumlich um die zu behandelnde Gewebestelle
nebst eingebrachten Katheters zumindest teilweise
schwenkbar ist, damit zum einen die räumliche Ausdeh
nung der Stenose und zum anderen die Orientierung der
Katheterspitze feststellbar ist. Hierfür sind C-Bogen-
Röntgenanlagen geeignet oder Ultraschallwellenunter
suchungssysteme, die eine räumliche Durchleuchtung der
zu untersuchenden Stelle ermöglichen. Ebenso bieten
sich hierzu kernspintomographische Systeme an.
Erfindungswesentlich ist ebenso, daß der lichtleitende
Katheter in diskrete Lichtleiterbereiche unterteilt
ist, deren innere Anordnung in fester Beziehung zur
äußeren Form des Katheters stehen und deren gegenseiti
ge Anordnung über die gesamte Katheterlänge erhalten
bleibt, so daß die Bestrahlung eines konkreten Lichtlei
terbereichs am proximalen Ende des Katheters einen zur
räumlichen Lage der Katheterspitze fest zuordnenbaren
Lichtkegel erzeugt.
Mithilfe der Untersuchungseinheit wird zunächst der
Winkel zwischen der Ebene der maximalen Exzentrizität
der Stenose - d. h. es wird die Lage der Stenose nach
Maßgabe ihrer maximalen Ausdehnung von der Gefäßwand in
Richtung des Gefäßinneren normiert - und einer vorgege
benen Markierung auf der Katheterspitze ermittelt.
Anschließend werden unter Ermittlung dieses Winkels
mittels der Auswerte- und Steuerelektronik die
Katheterbereiche von der Lichteinkopplung ausgenommen,
die nicht mit Laserlicht beaufschlagt werden sollen.
Die gezielte Ausnahme von diskreten Lichteintrittsbe
reichen der einzelnen Lichtleitfasern innerhalb des
Katheters wird vorzugsweise mit einer Vorrichtung
durchgeführt, die aus der DE 41 08 146 hervorgeht.
Natürlich sind neben den vielseitigen Anwendungen am
Menschen ebenso Anwendungen im Veterinär- oder Pflan
zenbereich vorstellbar.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des
allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs
beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exempla
risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der
Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten
erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen
wird. Es zeigen:
Fig. 1a, b Schematische Darstellung der
Katheterspitze und Stenose aus zwei
unterschiedlichen Blickrichtungen und
Fig. 2 schematischer Querschnitt durch eine
Katheterspitze und eines stenösen
Gefäßkanals.
In Fig. 1a ist mit dem Bezugszeichen 1 eine
Gefäßkanalwand dargestellt, an deren Innenseite eine
Stenose 2 angelagert ist. Der Katheter 3 weist an
seiner distalen Spitze eine Abschrägung 4 auf, deren
eine Hälfte mit der Stenose 2 abgedeckt ist.
Fig. 1b zeigt die gleiche schematisierte Anordnung wie
in Fig. 1b nur aus der Draufsichtperspektive, d. h. um
90° gedreht, die man typischerweise mittels einer
Röntgenaufnahme erhält. Hierbei ist ferner der
Durchführungskanal 5 zu erkennen sowie die einzelnen
radial angeordneten Lichtaustrittsbereiche, von denen,
stellvertretend für alle anderen, der mit der Bezugs
ziffer 6 versehene schraffiert hervorgehoben ist.
Werden typischerweise zwei Röntgenaufnahmen erstellt,
aus zwei Positionen, die bspw. jeweils einen 90° Winkel
einschließen, so kann eindeutig die Lage des Katheters
relativ zur Stenose festgestellt werden. Bei den her
kömmlichen zylindrischen Katheterspitzen ist dies nicht
möglich.
Aus Fig. 2 geht eine Querschnittsanordnung durch den
den Katheter 3 und der Gefäßleitung 1 nebst Stenose 2
hervor. Die Stenose 2 ist relativ zur stilisiert,
kreisförmig dargestellten Gefäßwand 1 exzentrisch ange
ordnet, so daß bei einem im Querschnitt kreisrunden
Katheter 3 nicht alle Lichtaustrittsbereiche, (hier a,
b und c) mit dem Stenosenmaterial in Berührung stehen.
Um feststellen zu können, welche lichtleitenden Teilbe
reiche des Katheters mit Licht beaufschlagt werden (in
Fig. 2 sind dies die Sektoren d, g bis f (von der
Stenose verdeckt) und h), muß die räumliche Zuordnung
zwischen Katheter 3 und Stenose 2 erfaßt werden. Hierzu
wird mit Hilfe einer externen Untersuchungseinheit, die
im Bild nicht dargestellt ist, um das Gefäß 1 eine
fiktive Winkelskala (in der Figur von -90° bis +90°)
projiziert, deren Orientierung sich nach der maximalen
Exzentrizität der Stenose (siehe 0°-Position) richtet.
Relativ zur dieser Winkelskalierung ist die Lage des
Katheters durch eine, an der Katheterspitze angebrachte
Markierung und/oder durch eine typische Formgebung,
beispielsweise durch Abflachung der Katheterspitze,
feststellbar. Eine eindeutige Zuordnung der mit
Stenosenmaterial behafteten Lichtaustrittsbereiche ist
somit möglich.
Als Vorteile dieser Vorrichtung sind folgende Punkte zu
nennen:
- - Die Gefahr einer Perforation der Arterienwand wird eliminiert.
- - Die Belastung der Arterie durch die Einwirkung der Laserpulse auf Gewebe kann durch die Selektion der Katheterbereiche vermindert werden.
- - Da weniger als die maximal möglichen Katheterbereiche bestrahlt werden, kann die Kathetervorschubgeschwin digkeit erhöht werden.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum kontrollierten Abtragen von Material
und insbesondere von biologischem Gewebe mit
einem Lasersystem,
einer Lichtleit-Einrichtung, die wenigstens zu einem Bündel zusammengefaßte Lichtleitfasern aufweist, in die Laserlicht einkoppelbar ist und die das Licht an die Stelle leiten, an der Material abgetragen werden soll, und deren distales Ende eine von der Rotationssymmetrie abweichende Außenform aufweist,
einer, die Relativlage zwischen dem distalen Ende der Lichtleit-Einrichtung und der abzutragenden Gewebestel le feststellbaren Untersuchungseinheit, die getrennt vom Lasersystem und von der Lichtleit-Einrichtung ang eordnet ist, und
einer Auswerte- und Steuereinheit, die in Abhängigkeit der erfaßten Relativlage eine Abtasteinrichtung zur Lichteinkopplung in die Lichtleit-Einrichtung derart ansteuert, daß vorwiegend nur diskrete Licht einkoppelbereiche der Lichtleit-Einrichtung mit Laser licht beaufschlagbar sind, deren am distalen Ende der Lichtleit-Einrichtung zugeordneten Lichtaustritts bereiche den abzutragenden Gewebestellen direkt gegen überliegen.
einem Lasersystem,
einer Lichtleit-Einrichtung, die wenigstens zu einem Bündel zusammengefaßte Lichtleitfasern aufweist, in die Laserlicht einkoppelbar ist und die das Licht an die Stelle leiten, an der Material abgetragen werden soll, und deren distales Ende eine von der Rotationssymmetrie abweichende Außenform aufweist,
einer, die Relativlage zwischen dem distalen Ende der Lichtleit-Einrichtung und der abzutragenden Gewebestel le feststellbaren Untersuchungseinheit, die getrennt vom Lasersystem und von der Lichtleit-Einrichtung ang eordnet ist, und
einer Auswerte- und Steuereinheit, die in Abhängigkeit der erfaßten Relativlage eine Abtasteinrichtung zur Lichteinkopplung in die Lichtleit-Einrichtung derart ansteuert, daß vorwiegend nur diskrete Licht einkoppelbereiche der Lichtleit-Einrichtung mit Laser licht beaufschlagbar sind, deren am distalen Ende der Lichtleit-Einrichtung zugeordneten Lichtaustritts bereiche den abzutragenden Gewebestellen direkt gegen überliegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleit-Einrichtung
ein Ringkatheter ist, durch dessen Ausnehmung ein
Führungsdraht einführbar ist und in dessen ringförmigen
Bereich Lichtleitfasern koaxial zum Ringkatheter ange
ordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ausnehmung des
Ringkatheters nicht konzentrisch ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Lichtein
koppelbereiche in einer Querschnittsebene durch das
proximale Ende der Lichtleit-Einrichtung liegen und aus
radialen Sektoren bestehen, deren gegenseitige Ano
rdnung am proximalen und am distalen Ende der Licht
leit-Einrichtung identisch ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß nur die Lichteinkoppelbe
reiche mit Licht beaufschlagbar sind, deren zugeord
neten, distalen Lichtaustrittsbereiche ganz oder teil
weise mit dem abzutragenden Gewebe in Kontakt stehen
oder diesem gegenüberliegen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Untersuchungseinheit
eine C-Bogen-Röntgenanlage ist, die räumlich um die zu
untersuchende Gewebestelle führbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Untersuchungseinheit
ein Ultraschallwellensystem ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung op
tische Elemente aufweist und den Laserstrahl gezielt
auf die, durch die Auswerte- und Steuereinheit vorge
gebenen, diskreten Lichteinkoppelbereiche orientiert.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lasersystem ein
gepulstes System ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das distale Ende der Licht
leit-Einrichtung, eine, von der Untersuchungseinheit
erkennbare Markierung aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924240182 DE4240182C2 (de) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | Vorrichtung zum kontrollierten Abtragen von biologischem Gewebe |
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DE19924240182 DE4240182C2 (de) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | Vorrichtung zum kontrollierten Abtragen von biologischem Gewebe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4240182A1 true DE4240182A1 (de) | 1994-06-01 |
DE4240182C2 DE4240182C2 (de) | 1994-11-17 |
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