DE19734732A1 - Vorrichtung für die Behandlung von Körpersubstanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Behandlung von Körpersubstanzen mit einer Laserstrahlungsquelle, die gepulste Laserstrahlung mit Wellenlängen insbesondere im Infrarotbereich erzeugt, einer Einrichtung zur Führung der Laserstrahlung an den Behandlungsort, und mit einer Steuerung, mit der die Pulsenergie und/oder die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz einstellbar ist bzw. sind.

Ganz allgemein eignet sich die Erfindung für die Behandlung von Körpersubstanzen, d. h. Einwirkung auf Körpersubstanzen vielfäl­ tiger Art. Bei dem Begriff "Behandlung" kann es sich um eine Änderung des Zustandes dieser Substanzen handeln oder auch um ein Entfernen dieser Substanzen aus dem Körper oder eine Verän­ derung der Position der Substanzen im Körper. Die Körpersubstan­ zen können vielfältiger Art sein, zum Beispiel krankhaftes Ge­ webe oder eine krankhaft gebildete Substanz oder auch an sich gesundes Gewebe, welches für medizinische Zwecke entfernt werden soll. Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft mit Blick auf die sogenannte intraokulare Kataraktchirurgie näher beschrieben.

Ein Katarakt (Grauer Star) ist eine Veränderung der Linse des menschlichen Auges, die im sichtbaren optischen Bereich einen Transparenzverlust der Linse zur Folge hat. Es treten Trübungen im Bereich der Linse auf. Der Transparenzverlust bedingt eine Einschränkung der Sehfähigkeit. Die Kataraktchirurgie betrifft die operative Behandlung des Grauen Stars, bei der die getrübte Linse aus dem der optischen Wahrnehmung dienenden Strahlengang entfernt wird. In vergangenen Jahrhunderten erfolgte diese Ent­ fernung durch den sogenannten Starstich, und es wurde anschließend dem Patienten eine sogenannte Starbrille angepaßt.

1949 wurde erstmals durch den englischen Augenarzt H. Ridley im Anschluß an eine Kataraktoperation dem Patienten eine künstliche Augenlinse (PMMA) eingesetzt.

Vor dem Einsetzen einer intraokularen (neuen) Linse steht also bei der Kataraktchirurgie die Entfernung der getrübten ursprüng­ lichen Linse.

Ein als immer wichtiger erkanntes Kriterium bei der Katarakt­ chirurgie ist die möglichst weitgehende Erhaltung angrenzender Gewebestrukturen bei der Entfernung der getrübten Linse.

Man unterscheidet bei der Operationstechnik die sogenannte intra­ kapsuläre Linsenentbindung und die extrakapsuläre Kataraktextrak­ tion. Beim letztgenannten Verfahren ist das operative Ziel die Entfernung der getrübten Linse aus der Linsenkapsel, wobei die Linsenkapsel möglichst weitgehend in ihrer anatomischen Position erhalten bleiben soll.

In jüngster Zeit wurde als Beispiel einer extrakapsulären Kata­ rakt-Operation die sogenannte Phakoemulsifikation entwickelt (W. Böke "Phakoemulsifikation. Warum?", Klin. Mbl. Augenheilk., 197 (1990) 100-105, F. Enke Verlag Stuttgart). Die Phakoemulsi­ fikation ist im Prinzip ein klassischer chirurgischer Eingriff mit einem Schnitt.

In jüngerer Zeit wurde zur Verringerung von Gewebeirritationen durch Schnitte und anderen Gewebemanipulationen die sogenannte Ultraschall-Phakoemulsifikation in größerem Umfang eingesetzt (vgl. Jeffrey W. Berger, Jonathan H. Talamo, Kevin J. LaMarche, Seon-Ho Kim, Robert W. Snyder, Donald J. D'Amico, George Marcellino "Temperature Measuring During Phacoemulification and Erbium:YAG Laser Phacoablation in Model Systems", Journal of Cataract Refract Surg., Vol. 22, April 1996, S. 372 bis 378).

Diese Ultraschall-Phakoemulsifikation erlaubt eine weitgehende Minimierung der interoperativen Belastungen sowie der postoperativen Komplikationen. Bei dieser Technik erfolgt die Entfernung des Linsenmaterials durch ein Saug-Spülsystem. Die Energie zur Zerteilung der Linse ist Ultraschall-Schwingung, die in den Linsenkörper eingebracht (eingekoppelt) wird.

Die Energie zur Zerteilung der getrübten Linse kann auch durch Laserstrahlung bereitgestellt werden (vgl. z. B. den vorstehenden Artikel von J. W. Berger et al). Bei der sogenannten Laserphako­ vaporisation mit zum Beispiel Er-YAG- oder Er-YSGG-Lasern wird das Linsenmaterial durch die hohe Absorption der Laserstrahlung im IR-Bereich in dem zu bearbeitenden Gewebe zerteilt, wobei mit der Zerteilung eine Gewebeablation oder eine Gewebetrennung ein­ hergeht (Ray P. Gailitis, Scott W. Patterson, Mark A. Samuels, Kerry Hagen, Qiushi Ren, George O. Waring "Comparison of Laser Phacovaporization Using the Er-YAG and the Er-YSGG Laser", Arch Qphthalmol, Vol. 111, Mai 1993, S. 697-700).

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entfernung einer getrüb­ ten Linse mit Laserstrahlung, insbesondere IR-Laserstrahlung, die von einem Festkörperlaser erzeugt wird, wie einem Er-YAG- Laser oder einem Er-YSGG-Laser.

Wie oben bereits ausgeführt ist, kommt es bei der Kataraktchirur­ gie wesentlich darauf an, die nicht entfernten Gewebestrukturen möglichst weitgehend geschont zu belassen und Gewebeirritationen soweit als möglich zu vermeiden. Das Linsenmaterial unterschei­ det sich aber sehr stark von Patient zu Patient und läßt sich nicht immer vom Chirurgen im voraus zutreffend hinsichtlich sei­ nes Verhaltens in bezug auf die Absorption und Wirkung der Laser­ strahlung einschätzen. Hinzu kommt als weitere Schwierigkeit bei der Kataraktchirurgie, daß das Material auch innerhalb einer zu entfernenden Linse stark inhomogene optische Eigenschaften auf­ weisen kann, es sich also je nach dem Ort, an dem die Laserstrah­ lung einwirkt, unterschiedlich hinsichtlich Absorption und Abla­ tion verhalten kann.

Die vorstehend skizzierten Probleme treten nicht nur bei der Kataraktchirurgie auf, sondern allgemein bei der Behandlung von Substanzen des menschlichen Körpers ("Körpersubstanzen") mit Laserstrahlung. Bei der Behandlung von Körpersubstanzen mit La­ serstrahlung kommt es regelmäßig darauf an, nur die kranken oder veränderten Bereiche mit der Strahlung zu behandeln, während mehr oder weniger eng benachbarte Bereiche möglichst nicht der Strahlung ausgesetzt werden sollen.

Die Erfindung stellt hierfür eine Vorrichtung für die Behandlung von Körpersubstanzen mit Laserstrahlung bereit, die durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet ist. Mit der erfin­ dungsgemäßen zweiten Steuereinrichtung kann der Anwender die Pulsenergie und/oder die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz zum Beispiel in der Nähe des Übergangs zwischen krankhaftem und ge­ sundem Gewebe so einstellen und herabsetzen, daß das gesunde Gewebe weitestgehend unbeeinträchtigt bleibt.

Bei Anwendung in der Kataraktchirurgie betrifft die Erfindung die sich aus dem unterschiedlichen Linsenmaterial bei verschie­ denen Patienten und die durch die Inhomogenität der optischen Eigenschaften innerhalb einer Linse ergebenden technischen Pro­ bleme, und es ist Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung für die intraokulare Kataraktchirurgie der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß dem Chirurgen eine Hilfe an die Hand gegeben wird, mit der er die intraokulare Applikation der Laserenergie so steuern kann, daß eine saubere Entfernung der getrübten Linse ohne Beeinträchtigung benachbarter Gewebestrukturen weitgehend gefördert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung für die intraokulare Kataraktchirurgie der eingangs genannten Art da­ durch gelöst, daß die Steuerung eine erst Einrichtung aufweist, mit der für die Pulsenergie und/oder die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz vor einer Operation ein zulässiger Bereich vorgeb­ bar ist, und daß die Steuerung eine zweite Einrichtung aufweist, mit der die Pulsenergie und/oder die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz während der Operation auf einen Wert bzw. Werte in dem vorgegebenen Bereich einstellbar ist bzw. sind.

Die Erfindung eignet sich insbesondere auch für die Verwirkli­ chung in Geräten für die Dermatologie, insbesondere für die Be­ handlung von Narben oder Falten. Bei Einsatz in der Dermatologie kann als Führungseinrichtung Fasermaterial oder auch ein als solches bekannter Spiegelgelenkarm dienen, d. h. die Strahlung wird über Spiegel an den gewünschten Ort geführt.

Weiterhin eignet sich die Erfindung auch für Geräte in der Den­ talogie, insbesondere für die Behandlung von Zahnhartsubstanzen, wie Schmelz und Dentin.

Bei Einsatz in der Zahnheilkunde eignet sich insbesondere ein Er:YAG-Festkörperlaser als Laserstrahlungsquelle, und zwar be­ vorzugt sogar in Kombination mit einem weiteren Laser, wie einem Nd:YAG-Festkörperlaser (Wellenlänge: 1064 nm). Die beiden Laser werden bevorzugt alternierend über zwei verschiedene Führungs­ einrichtungen eingesetzt, wobei aber die gleiche erfindungsge­ mäße Steuerung für die Pulsenergie, Pulslänge bzw. Pulsfrequenz vorgesehen wird.

Durch die Erfindung ist es dem Operateur möglich, die eingekop­ pelte Laserstrahlungsenergie in einfacher Weise zum Beispiel dann deutlich zu verringern, wenn sich der Ort der Einkoppelung der Energie einem kritischen Bereich nähert, zum Beispiel einer benachbarten, möglichst zu erhaltenden Gewebestruktur, wie dem Kapselsack. Die Erfindung ermöglicht also auf der einen Seite die Möglichkeit der Einstellung der jeweils momentan während der Operation eingebrachten Laserstrahlungsenergie in Abhängigkeit vom Ort, an dem die Laserstrahlung wirkt, und in Abhängigkeit davon, wie weit die Operation fortgeschritten ist, und zum ande­ ren ermöglicht die Erfindung auch die Begrenzung der überhaupt einstellbaren Pulsenergie und/oder Pulslänge und/oder Pulsfre­ quenz, so daß während der Operation gesichert ist, daß nicht (z. B. versehentlich) zuviel Energie oder Strahlung mit uner­ wünschter Pulslänge und/oder Pulsfrequenz eingekoppelt wird.

Die Erfindung ermöglicht also einen effizienten (insbesondere schnellen) und kontrollierten Operationsverlauf mit gesteuerter und überwachter Energieeinbringung, wobei der Chirurg vorab durch Einschätzung des jeweils zu bearbeitenden Materials, z. B. des Linsenmaterials, einen zulässigen Bereich für die überhaupt einstellbare Pulsenergie und/oder Pulsfrequenz und/oder Puls-­ länge vorgeben kann, der für das zu bearbeitende Material opti­ mal erscheint. Während der Operation (interoperativ) kann der Chirurg mit einem einfachen Handhabungssystem, wie zum Beispiel einem mit dem Fuß betätigbaren Einstellelement oder auch einem mit der Hand einstellbaren Einstellelement, die gewünschten Pa­ rameter (Pulsenergie, Pulslänge oder Pulsfrequenz) momentan än­ dern, je nach dem Operationsfortschritt und dem gerade bearbei­ teten Material sowie dem Ort der Strahlungseinwirkung. Dies er­ laubt dem Chirurgen eine deutlich verbesserte Reaktion auf in­ dividuelle Gewebeunterschiede in der Linse während der Operation sowie beim Erreichen von angrenzenden, zu erhaltenden Gewebe­ strukturen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängi­ gen Ansprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der intraokularen Kataraktchirurgie anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung für die intraokulare Kataraktchirurgie und

Fig. 2 schematisch eine Steuerung für die intraokulare Kataraktchirurgie.

Gemäß Fig. 1 wird ein Patient auf einer Patientenliege 10 pla­ ziert. Ein Narkose- und Diagnose-System sind mit dem Bezugszei­ chen 12 schematisch angedeutet, ebenso ein OPMI (Operations-Mi­ kroskop) mit dem Bezugszeichen 14. Der Operateur sitzt auf einem Stuhl 16. Eine Laserstrahlungsquelle 19 ist in einem Phako-Abla­ tionssystem 18 angeordnet. Als Laserstrahlungsquelle 19 dient ein Erbium YAG-Laser. Mittels einer Faseroptik 21 wird die Aus­ gangsstrahlung des Lasers zum Auge des Patienten übertragen. Diese Technik entspricht insoweit dem Stand der Technik und braucht hier nicht weiter erläutert zu werden.

Der Operateur kann mit einem Fußtaster 20 wahlweise die Puls­ energie und/oder die Pulslänge und/oder insbesondere die Puls­ frequenz (Pulsfolgefrequenz) einstellen.

Ein Saug-/Spülsystem 22 zur Entfernung der Linsenreste ist in Fig. 1 gezeigt. Neben dem Saug-/Spülsystem 22 ist ein Monitor 24 (zum Beispiel auch ein Video) für den Operateur angeordnet.

Von der Steuerung 30, welche im Phako-Ablationssystem 18 inte­ griert ist, interessieren hier insbesondere die in Fig. 2 mit Bezugszeichen 32 bis 48 versehenen Tastenfelder und Funktionen. Ein Feld 32 zeigt verschiedene Energiewerte für die einstellbare Pulsenergie, nämlich 10 mJ, 15 mJ etc. bis 100 mJ (Pulsenergie). Über eine Tastatur (nicht näher dargestellt) können im "Energie­ feld" 32 obere und untere Grenzen für einstellbare Pulsenergien vor einer Operation vorgegeben werden oder auch während einer Operation geändert werden. Diese Grenzen sind in Fig. 2 mit eckigen Klammern 38 angedeutet. Die Klammern 38 grenzen also zulässige einstellbare Pulsenergiewerte ein, beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann also der Operateur zwanzig bis fünfzig mJ Pulsenergie einstellen. Eine Änderung der Puls­ energie während der Operation kann zum Beispiel mit den beiden Tasten 34, 36 erfolgen. Stellt der Rechner nach Festlegung der Grenzwerte 38 den minimalen Wert der Pulsenergie (20 mJ) ein, so kann der Operateur durch Drücken der "+"-Taste 36 die Pulsener­ gie schrittweise auf 25 mJ, 30 mJ etc. erhöhen, wobei der je­ weils gültige Wert der Pulsenergie zum Beispiel durch starkes Aufleuchten des jeweils eingestellten Pulsenergiewertes hervor­ gehoben ist.

Im Feld 44 der Steuerung 30 sind einstellbare Pulsfolgefrequen­ zen dargestellt, wobei der Operateur Frequenzen von 10 bis 100 Hz in Schritten einstellen kann. Die Einstellung erfolgt mit den Tasten 40 bzw. 42 (Erhöhung bzw. Verringerung der Frequenz). Wahlweise kann die Vorrichtung auch so ausgestaltet sein, daß alternativ oder zusätzlich zu dem vor der Operation einstellba­ ren Bereich der Pulsenergie (Bereichsschranken 38) auch die Pulsfolgefrequenz vorab hinsichtlich der überhaupt zugänglichen Frequenzen einstellbar ist, was in Fig. 2 durch die Klammer 48 angedeutet ist, die analog der oben beschriebenen Klammer 38 hinsichtlich der Pulsenergie wirkt.

Die Vorrichtung weist einen sogenannten Zielstrahl (aiming beam) auf, der dem Operateur die Position des nicht sichtbaren IR-La­ serstrahl anzeigt. Als Zielstrahl kann zum Beispiel der von ei­ ner Laserdiode abgegebene Strahl im sichtbaren Bereich dienen (z. B. 635 nm). Die Laserdiode für den Zielstrahl ist im Phako- Ablationssystem 18 untergebracht und die Strahlung wird eben­ falls über die Faseroptik 21 übertragen.

Claims (8)

1. Vorrichtung für die Behandlung von Körpersubstanzen mit ei­ ner Laserstrahlungsquelle (19), die gepulste Laserstrahlung erzeugt, einer Einrichtung (21) zur Führung der Laserstrahlung an den Behandlungsort, und mit einer Steuerung (30), mit der die Pulsenergie und/oder die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz einstellbar ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) eine erste Einrichtung (38, 48) aufweist, mit der für die Pulsenergie und/oder die Pulslänge und/oder die Puls­ frequenz vor einer Operation ein zulässiger Bereich vorgebbar ist, und daß die Steuerung (30) eine zweite Einrichtung (20) aufweist, mit der die Pulsenergie und/oder die Pulslänge und/ oder die Pulsfrequenz während der Operation auf einen Wert bzw. Werte in dem vorgegebenen Bereich einstellbar ist bzw. sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuerung (30) ein zulässiger Bereich (38) für die Pulsenergie vorgebbar ist und daß während der Operation ein Wert in diesem vorgegebenen Bereich wahlweise einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerung ein zulässiger Bereich für die Pulsfolge­ frequenz vorgebbar ist und daß während der Operation ein Wert in diesem vorgegebenen Bereich wahlweise einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlungsquelle Laserstrahlung im Infrarotbereich, insbesondere im mittleren Infrarotbereich erzeugt, und insbeson­ dere eine mit Erbium dotierte Festkörperlaserquelle, wie eine Erbium-YAG-Laserquelle, ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung, mit der die Pulsenergie und/oder die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz während der Operation ein­ stellbar ist, ein vom Operateur bedienbarer Fußschalter (20) ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die intraokulare Kataraktchirurgie, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Führungseinrichtung (21) die Laserstrahlung in das Okulargewebe einkoppelbar ist.

7. Vorrichtung nach der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Führungseinrichtung die Laserstrahlung auf Zahnmate­ rial aufbringbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Führungseinrichtung die Laserstrahlung auf die Haut aufbringbar ist, wobei für die Führungseinrichtung insbesondere Fasermaterial oder ein Spiegelgelenkarm mit Spiegeln vorgesehen ist.