DE69411451T2

DE69411451T2 - Zustandzeigevorrichtung für einem Laserstrahl

Info

Publication number: DE69411451T2
Application number: DE69411451T
Authority: DE
Inventors: Robert I. Holliston Massachusetts 01746 Rudko
Original assignee: PLC Medical System Inc
Current assignee: PLC Medical System Inc
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: EP0624422B1; EP0624422A3; DE69411451D1; CA2120173A1; JPH06343650A; EP0624422A2; ATE168058T1; JP2586880B2

Description

Zustandzeigevorrichtung für einen Laser

Beschreibung

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein verbessertes chirurgisches Lasersystem mit einer Zustandzeigevorrichtung um anzuzeigen, wenn ein Laserstrahl, insbesondere ein unsichtbarer solcher, bereit ist zu feuern oder nicht bereit ist zu feuern.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Laser werden ein immer wichtigerer Teil des chirurgischen Umfeldes. Sie liefern ein präzises, steriles Mittel, um sogar die verwickelsten Vorgehensweisen durchzuführen. Dafür erfordern sie eine tiefe Konzentration und volle Aufmerksamkeit des Operateurs und der Mannschaft. Typische chirurgische Laserausrüstungen benutzen einen CO&sub2;-Laser oder einen anderen Laser, dessen Strahl nicht ohne weiteres für das menschliche Auge sichtbar ist, der aber dennoch gefährlich ist. Um dieses Problems zum Teil Herr zu werden, werden sichtbare, unschädliche Zielstrahlen wie von roten HeNe-Lasern geschaffen, die mit der Spur des Hauptstahls zusammenfallen, um den Weg des Laserstrahls optisch deutlichzumachen. Dies hilft auch dem Chirurgen beim Zielen des Gerätes, so daß es perfekt gezielt ist, an der Operationsstelle, wenn der Hauptlaserstrahl erregt ist. Darüber hinaus werden Anzeiger an der Laserausrüstung verwendet, um zu zeigen, wenn der Hauptstrahl erregt ist. Jedoch gibt es immer noch eine Anzahl von auftretenden Problemen. Wenn ein Chirurg den Laser zielt unter Verwendung eines Mikroskopes oder eines Laparoskopes oder in irgendeiner anderen Weise, muß er der Stelle und dem Laserstrahl sorgfältige, dauernde Aufmerksamkeit schenken. Aber an einem Punkt, wenn er bereit ist zu operieren, muß er prüfen, um zu sehen, ob der Laser erregt ist. Dies verlangt von ihm, aus dem Zielsichtfeld aufzuschauen und kurzzeitig das Ziel aus dem Auge zu verlieren und vielleicht die Lagegenauigkeit des Stahles zu verlieren. Darüber hinaus, da das Griffteil vom Laser und dem Hauptgehäuse durch den Gelenkarm, der den Strahl vom Laser zum Griffstück trägt, getrennt ist, können der Chirurg oder andere das Griffteil aufnehmen oder handhaben, ohne sich bewußt zu sein, daß der Laser erregt ist. Das Hinzufügen von weiteren Anzeigen am Griffteil ist teuer und kompliziert, da die Anzeige durch den Gelenkarm verdrahtet werden muß. Es ist auch lästig, weil der Chirurg das Griffteil für eine exakte Handhabung halten muß und die Anzeige abdecken kann. Darüber hinaus kann die Anzeige, sogar das ganze Griffteil, nicht im Blickfeld des Chirurgen sichtbar sein. Die JP-A-1-151 466 zeigt eine Laserbehandlungsvorrichtung, die einen unsichtbaren Laserstrahl und ein sichtbares Leuchtdiodenlicht aufweist. Wenn der Laserstrahl erregt wird, dann ist auch die Leuchtdiode erregt, was ein sichtbares Signal liefert, daß der Laserstrahl an ist. US-A-4 478 217 zeigt ein Griffteil, das vibriert, wenn der Laser feuert. US-A-4 582 405 zeigt ein ophthalmlogisches Lasersystem, in dem ein gepulster chirurgischer Nd:YAG - Laserstrahl innerhalb eines fortlaufend sichtbaren He- Ne-Fokussierstrahls gerichtet wird und beide Strahlen auf den selben Punkt fokussiert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Gegenstand dieser Erfindung, einen verbesserten Zustandzeiger zu schaffen, der einen Benutzer darauf aufmerksam macht, daß ein Laserstrahl erregt ist.
Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, solch einen verbesserten Zustandszeiger zu schaffen, der einen Benutzer auf den Zustand des Laserstrahls aufmerksam macht, ohne den Benutzer zu nötigen, vom Zielsichtfeld wegzusehen.
Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, solch einen verbesserten Zustandszeiger zu schaffen, der keine zusätzlichen Anzeiger auf dem Griffteil oder sonstwo im System benötigt.
Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, einen solchen verbesserten Zustandszeiger zu schaffen, der den Zustand des Laserstrahls fortlaufend anzeigt.
Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, ein solches Griffteil zu schaffen, das besonders vorteilhaft bei der Benutzung für chirurgische Laser und jegliche andere Laser, deren Strahlen unsichtbar sind, ist.
Die Erfindung, die durch Anspruch 1 umrissen wird, ergibt sich aus der Erkenntnis, daß ein wirklich einfacher, jedoch äußerst wirksamer Anzeiger des Erregungszustandes eines Laserstrahls durch das Modifizieren eines harmlosen Zielstrahls oder eines getrennten Zustandsstrahls erreicht werden kann derart, daß der Zustand jenes Strahls: stetig oder fluktuierend, rot oder grün, breit oder schmal, die Verfassung des Hauptlaserstrahls darstellt.
Diese Erfindung stellt eine Zustandzeigevorrichtung für einen Laserstahl, aufweisend einen Laser und Einrichtungen, um den Laserstrahl von einem Laser zu einem Ziel zu bringen, vor. Es gibt eine Beleuchtungsquelle um einen sichtbaren Zustandsstrahl durch die Einrichtungen zum Weiterleiten mit dem Laserstrahl zum Ziel zu schaffen. Schalteinrichtungen schalten den Laser zwischen dem erregten und dem unerregten Zustand um und schalten dementsprechend den Zustandsstrahl zwischen verschiedenen Zuständen um, wobei je einer mit jedem der Zustände des Lasers verknüpft ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform gibt es nur zwei verschiedene Zustände des Zustandsstrahls: z.B. zwei verschiedene Farben, stetig und fluktuierend, hell und dunkel, breit und schmal. Der Laser kann einen unsichtbaren Strahl erzeugen und kann tatsächlich ein CO&sub2;-Laser sein. Die Einrichtungen zum Weiterleiten können ein optisches System in einem Gelenkarm aufweisen und können weiter ein Griffteil aufweisen. Der Laserstrahl und der Zustandsstrahl können im allgemeinen zusammenfallen, auf die Erregung der Einrichtungen zum Weiterleiten hin. Sie können tatsächlich koaxial sein, und der Zustandsstrahl kann als ein Zielstrahl wirken. Die Beleuchtungsquelle kann selbst einen zweiten Laser aufweisen, der einen sichtbaren Strahl liefert. Der zweite Laser kann ein Helium-Neon-Laser sein. Die Schalteinrichtungen können eine Stromquelle zum Antreiben des Lasers aufweisen und können Einrichtungen zum Dämpfen der Ausgangsleistung des Strahls aus der Beleuchtungsquelle oder Einrichtungen zum Einführen einer Fluktuation in die Intensität des Strahls aus der Beleuchtungsquelle, oder Einrichtungen zum Wechseln der Farbe des Strahls aus der Beleuchtungsquelle, oder Einrichtungen zum Ändern des Durchmessers oder der Breite des Strahl aus der Beleuchtungsquelle, aufweisen.

OFFENBARUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile werden dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und den beigefügten Zeichnungen klar werden, in denen:
Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht eines chirurgischen CO&sub2;-Lasersystems, das die Zustandszeigevorrichtung gemäß dieser Erfindung verwendet, ist;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Griffteils der Fig. 1 und eines Teiles des gelenkigen optischen Arms, der es trägt, ist;
Fig. 3 ein mehr ins Einzelne gehendes Blockdiagramm des chirurgischen Lasersystems der Fig. 1, das die Zustandzeigevorrichtung gemäß dieser Erfindung zeigt, ist;
Fig. 4 ein mehr ins Einzelne gehendes Diagramm des Ziel/Zustand-Lasers der Fig. 3, in dem die Zustandsänderung, die den Umständen des CO&sub2;-Lasers entspricht, ein Farbwechsel ist, ist;
Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, wo die Änderung zwischen dem stetigen Zustand und dem fluktuieren Zustand des Zustandsstrahls stattfindet, ist;
Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, in der die Änderung im Zustandsstrahl eine Änderung im Durchmesser ist, ist; und
Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, in der die Änderung im Zustandsstrahl eine der Intensität ist, ist;
Diese Erfindung kann in einer Zustandzeigevorrichtung für einen Laserstrahl verwirklicht werden, in der ein CO&sub2;-Laser wie er im chirurgischen Lasersystemen benutzt wird, zu einer Anzahl von verschiedenen Zuständen erregt werden kann: Aus, An, Warten oder Bereit. Es gibt einige Einrichtungen um den Laserstrahl vom Laser zu einem Ziel weiterzuleiten. Das Ziel ist üblicherweise irgendein Körperteil, z.B. das Herz, eines Chirurgie-Patienten. Die Einrichtungen zum Weiterleiten sind wahrscheinlich ein Gelenkarm, der ein optisches System aufweist, um den Laserstrahl vom Laserausgang zu einem Griffteil am entfernten Ende fortzupflanzen, das der Chirurg handhabt, um Laserchirurgie zu betreiben. Diese Erfindung weist auch eine Beleuchtungsquelle zusätzlich zu dem chirurgischen Grundlaser auf, welche Beleuchtungsquelle einen sichtbaren Zustandsstrahl liefert, der den chirurgischen Grundlaserstrahl durch den Gelenkarm und aus dem Griffteil heraus zum Ziel begleitet. Diese zweite Beleuchtungsquelle ist typischerweise ein weiterer Laser, der einen sichtbaren und verhältnismäßig harmlosen Strahl erzeugt, wie ein Helium-Neon-(HeNe)-Laser, der einen roten Strahl erzeugt, der als ein Zielstrahl für den chirurgischen CO&sub2;-Laser-Hauptstrahl verwendet wird. Somit richtet der Chirurg das ganze System unter Verwendung des Helium-Neon-Zielstrahls ein, und dann, wenn er bereit ist, die Operation durchzuführen, wird der CO&sub2;-Strahl aktiviert und läuft längs des selben Weges zum Zielort wie vorher durch den roten Helium-Neon-Zielstrahl angezeigt.
In Weiterbildung dieser Erfindung gibt es Schalteinrichtungen, die den Laser zwischen erregten und unerregten Zuständen umschalten, z.B. aus dem Aus- zu einem Warten- zu einem Bereit-, oder völlig An-, Zustand.
Die Schalteinrichtungen schalten auch den Zustandsstrahl entsprechend zwischen verschiedenen Zuständen um, von denen jeweils einer mit jedem der Zustände des Lasers verknüpft ist. Gemäß der Erfindung können die Schalteinrichtungen den Zustandsstrahl mindestens zwischen zwei Zuständen umschalten, von denen einer mit dem Bereit-Zustand und der andere mit dem Warten-Zustand verknüpft ist. Z.B. kann der Zustandsstrahl rot und stetig sein, wenn der Laserstrahl sich im Wartezustand befindet, und er kann ein fluktuierendes Rot sein, wenn der Laserstahl bereit ist. Der Zustandsstrahl könnte auch von schmal zu breit in der Breite wechseln, oder von hell zu gedämpft in der Intensität, um die Zustände des chirurgischen Grundlaserstrahls anzuzeigen.
In Fig. 1 ist ein chirurgisches Lasersystem 10 gezeigt, das ein Hauptgehäuse 12, das die Stromzuführungen, Mikroprozessoren, Rechner und andere Steuer- und logische Schaltungen, die das System betreiben, enthält, aufweist. Es gibt ein Steuerpult 14, um das System zu betreiben. Nachdem das System unter Verwendung des Steuerpultes 14 eingerichtet worden ist, gibt der Chirurg die letzte Eingabe ein, um den Laser mittels eines Fußschalters 15 zu feuern. Gehäuse 16 enthält den chirurgischen CO&sub2;-Hauptlaser und liefert den Laserausgang an den Gelenkarm 18, der im Griffteil 20 endet.
Griffteil 20, Fig. 2, kann eine Linseneinheit 22 aufweisen, die eine Linse zum Fokussieren eines Laserstrahl und einen Lauf 24, der eine Öffnung 26 aufweist, durch die der Laserstrahl 28 austritt, aufweist. Das entfernte Ende des Laufes 24 weist eine vergrößerte Berührungsoberfläche 32, zum Berühren des Bereiches des Patienten, der durch den Laserstrahl getroffen werden soll, auf.
Steuerpult 14, Fig. 3, kann eine Warnlampe 40 aufweisen, die z. B. erhellt wird, wenn der chirurgische CO&sub2;-Grundlaser sich im Bereit-Zustand befindet, das heißt, auf die Betätigung des Fußschalters 15 feuern wird, und kann ausgestellt sein oder eine andere Farbe darstellen, wenn der CO2-Laser im Wartezustand ist oder wenn er im Aus-Zustand ist. Ein Hauptsteuerschalter 42 kann das ganze System ausstellen in der ersten Stellung 44 oder kann das ganze System anstellen in der zweiten Stellung 46. Darüber hinaus kann Schalter 42 den chirurgischen CO&sub2;-Hauptlaser in den Wartezustand bei Stellung 48 versetzen und zur gleichen Zeit den Zustandslaser zu einem stetigen roten Strahl einstellen. In der Endstellung 49 kann Schalter 52 ((recte: 42)) den CO&sub2;-Hauptlaser in den Bereit-Zustand drehen und den Zustandsstrahl veranlassen, zu fluktuieren oder zu blitzen. Wenn sich der CO&sub2;-Hauptlaser im Bereit-Zustand befindet, feuert er auf das Niederdrücken des Fußschalters 15 durch den operierenden Chirurgen. Die Befehle vom Steuerpult 14 und Fußschalter 15 werden durch den Rechner 50 verwendet, um den CO&sub2;-Hauptlaser 52 und die Beleuchtungsquelle 54, die in diesem Falle ein Helium-Neon-Laser ist, der einen roten Ausgangsstrahl 56, der auch als Zielstrahl wirkt, liefert, zu betreiben.
Die Ausgänge 58 und 60 aus dem Rechner 50 steuern die Arbeitsweise der Laser 52 bzw. 54. Der Ausgangsstrahl 56 aus Laser 54 wird durch den Spiegel 62 zum Strahlteiler 64 gelenkt, wo er mit dem CO&sub2;-Laserstrahl 28 vereinigt wird oder mit diesem mehr oder minder gleichlaufend wird und wird durch den Gelenkarm 18 zum Griffteil 20 gelenkt.
Für einen Zwei-Zustands-Laserstrahl kann das zielende Zustandslasersystem 54a, Fig. 4, einen roten Helium-Neon-Laser 70 und einen grünen Helium-Neon-Laser 72 aufweisen. Das Steuersignal auf Leitung 60 vom Rechner 50 betätigt dann den Schalter 74, der die Stromquelle 75 an den roten Laser 70 in einem Zustand, z. B. dem Bereit-Zustand, des CO&sub2;-Laserstrahls, und mit dem grünen Laser 72 in dem Wartezustand des CO&sub2;-Laserstrahls, verbindet. Der betriebene der Laser 70 oder 72 liefert einen Ausgang auf seinem zugehörigen Lichtleiterelement 76 bzw. 78 zur Y-Verbindung 80, die mit der Optik 82 eine Schnittstelle hat, um den Ausgangsstrahl 56a zu liefern. Dadurch, daß man auf den Fußschalter 15 tritt, während sich der Laser-Zustand im Bereit-Zustand befindet, und der rote Laser 70 als Ausgangsstrahl 56a ausgesandt wird, betätigt das Steuersignal auf Leitung 58 den Schalter 82, um die Stromquelle 84 mit dem Hauptlaser 52 zu verbinden.
Alternativ kann das Steuersignal auf Leitung 60 vom Rechner 50 den Schalter 90, Fig. 5, betätigen, der den Eingang zum Gatter 92 auswählt. Gatter 92 steuert den Eingang von der Stromquelle 75 zum roten Zustandslaser 94. Wenn der Schalter 90 sich in der gezeigten Stellung befindet, wird das Freigabesignal vom Gatter 92 vom Oszillator 96 abgeleitet. Somit öffnet und schließt Gatter 92 abwechselnd derart, daß der Strom, der an Laser 94 angelegt wird, periodisch statt stetig ist, und der fluktuierende Strahl 56b ausgesandt wird. Wenn der Schalter 90 durch das Signal auf Leitung 60 in die andere Stellung bewegt wird, dann wird ein stetiger Eingang V + an das Gatter 92 angelegt, und der Ausgang vom roten Laser 94 ist ein stetiger Strahl 56b.
In einem anderen Aufbau kann der Zustandsstrahl 56c, Fig. 6, der aus dem roten Helium-Neon-Laser 100 gewonnen wird, veranlaßt werden, breiter zu werden, wie bei 56cc angedeutet, oder verschmälert, wie bei 56ccc angedeutet: eine fokussierende Optik 102 fängt den Strahl 56c, der aus dem Laser 100 kommt, ab und verbreitert entweder oder verschmälert den Strahl 56c in Antwort auf das Steuersignal auf Leitung 60.
Der gleiche Helium-Neon-Laser, oder irgendein anderer Laser, der einen gut sichtbaren Markier- oder Abtast-Strahl liefert, kann in Zusammenwirken mit dem Dämpfer 1 10, Fig. 7, verwendet werden, der durch ein Steuersignal auf Leitung 60 vom Rechner 50 angetrieben werden kann, um die Intensität des ausgesandten Strahls 56d zu verringern, derart, daß der Strahl eine helle und eine gedämpfte Intensität haben kann, oder sogar drei oder mehr Intensitätsstufen, die die verschiedenen Stufen des chirurgischen CO&sub2;-Hauptlaserstrahls anzeigen. Die Dämpfung braucht nicht in einem speziellen Dämpfungskreis, wie durch Dämpfer 1 10 angezeigt, stattzufinden; das Steuersignal auf Leitung 60 könnte die Stromversorgung 75 direkt beeinflussen oder eine optische Abschwächeinrichtung könnte im Ausgang des Lasers 100 verwendet werden.
Obwohl diese Erfindung im Hinblick auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird es verstanden werden, daß verschiedene Abwandlungen und Änderungen, die in den Bereich der Ansprüche fallen, dem Fachmann klar sind.

Claims

1. Ein chirurgisches Lasersystem mit einer Zustandzeigevorrichtung, aufweisend: Einen chirurgischen Laser (52), der einen chirurgischen Laserstrahl für die Chirurgie liefert;

Schalteinrichtungen (42), entfernt von dem chirurgischen Laser (52) und mit mindestens zwei Schaltstellungen, einer Bereit-Stellung (50 ((recte: 49))) um den chirurgischen Laser in eine Verfassung umzuschalten, in der der chirurgische Laser bereit ist zu feuern, und einer Warte-Stellung (48) um den chirurgischen Laser in eine Verfassung umzuschalten, in der der chirurgische Laser nicht bereit ist zu feuern;

Eine Beleuchtungsquelle (54), die getrennt von dem chirurgischen Laser (52) ist, um einen sichtbaren Laserzustandsstrahl zunächst dem chirurgischen Laserstrahl zu schaffen, wobei besagter sichtbarer Laserzustandsstrahl zumindest zweier Zustände fähig ist, eines ersten Zustands, der anzeigt, daß der chirurgische Laser bereit ist zu feuern, und eines zweiten Zustands, der anzeigt, daß der chirurgische Laser nicht bereit ist zu feuern;

Steuereinrichtungen (50), die auf besagte Schalteinrichtungen (42) ansprechen und an besagte Beleuchtungsquelle (54) angeschlossen sind, um besagte Beleuchtungsquelle (54) automatisch zu veranlassen, in den ersten Zustand einzutreten, wenn besagte Schalteinrichtungen (42) in die Bereit-Stellung (49) geschaltet werden, und um besagte Beleuchtungsquelle (54) zu veranlassen, in den zweiten Zustand einzutreten, wenn besagte Schalteinrichtungen in die Warte- Stellung (48) geschaltet werden.

2. Das System des Anspruchs 1, in dem besagter chirurgischer Laser (52) ein CO&sub2;-Laser ist.

3. Das System des Anspruchs 1, in dem besagte Beleuchtungsquelle (54) ein He-Ne-Laser ist.

4. Das System des Anspruchs 1, in dem besagte Beleuchtungsquelle (54) eine Energiequelle (75) aufweist und besagte Steuereinrichtungen Einrichtungen (90, 92, 96) zum Ändern der Menge an Energie, die durch besagte Energiequelle geliefert wird, um besagten sichtbaren Laserzustandsstrahl fluktuierend zu machen, aufweisen.

5. Das System des Anspruchs 4, in dem besagte Steuereinrichtungen Einrichtungen zum Ändern der Menge an Energie, die durch die Energiequelle (75) geliefert wird, wenn besagte Schalteinrichtungen (42) sich in besagter Bereit-Stellung (50 ((recte: 49))) befinden, aufweisen.

6. Das System des Anspruchs 4, in dem besagte Steuereinrichtungen Einrichtungen zum Ändern der Menge an Energie, die durch die Energiequelle (75) geliefert wird, wenn besagte Schalteinrichtungen (42) sich in besagter Warte-Stellung (48) befinden, aufweisen.

7. Das System des Anspruchs 1, in dem besagte Beleuchtungsquelle einen ersten Laser (72) zum Liefern eines sichtbaren Laserzustandsstrahls einer ersten Farbe und einen zweiten Laser (70) zum Liefern eines sichtbaren Laserzustandsstrahls einer zweiten Farbe aufweist.

8. Das System des Anspruchs 7, in dem besagte Steuereinrichtungen Einrichtungen (74), um besagte Beleuchtungsquelle zu veranlassen, besagten ersten Laser (72) zu betätigen, wenn besagte Schalteinrichtungen (42) sich in besagter Warte-Stellung befinden, und um besagte Beleuchtungsquelle zu veranlassen, besagten zweiten Laser (70) zu betätigen, wenn besagte Schalteinrichtungen (42) sich in besagter Bereit-Stellung befinden, aufweisen.

9. Das System des Anspruchs 1, weiter aufweisend Einrichtungen (102) zum Ändern des Durchmessers besagten sichtbaren Laserzustandsstrahls zwischen Strahlen eines ersten und eines zweiten Durchmessers.

10. Das System des Anspruchs 9, in dem besagter erster Zustand der Strahl des ersten Durchmessers und besagter zweiter Zustand der Strahl des zweiten Durchmessers ist.

11. Das System des Anspruchs 1, weiter aufweisend einen Fußschalter (15), der mit besagten Schalteinrichtungen (42) verbunden ist.

12. Das System des Anspruchs 11, in dem besagte Schalteinrichtungen Einrichtungen zum Betätigen besagten chirurgischen Lasers derart, daß er nur feuert, wenn besagter Fußschalter (15) niedergedrückt ist und besagte Schalteinrichtungen (42) sich in der Bereit-Stellung (49) befinden, aufweisen.

13. Das System irgendeines der vorhergehenden Ansprüche, in dem besagter chirurgischer Laser (52) einen unsichtbaren Strahl erzeugt.