DE60032421T2

DE60032421T2 - Laserbestrahlungsgerät

Info

Publication number: DE60032421T2
Application number: DE60032421T
Authority: DE
Inventors: c/o Terumo Kabushiki Kaisha Shin Ashigarakami-gun Kanagawa-ken Maki
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: EP1075821A2; EP1075821A3; DE60032421D1; US6589233B1; JP2001046394A; EP1075821B1; ATE348575T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Laserbestrahlungsgerät, insbesondere ein medizinisches Laserbestrahlungsgerät zur Behandlung von Tumoren wie etwa Krebs, gutartiger Vergrößerung der Prostata, etc., durch Bestrahlung von vitalen Geweben mit Laserstrahlen, wobei das Gerät mittels Einführung in vitale Lumen wie etwa Blutgefäße, Harnröhre, und abdominale Hohlräume oder mittels eines Durchstechorgans in das vitale Gewebe gelangt.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Eine Technik zur Behandlung von Läsionen mittels Laserbestrahlungsgeräten ist bekannt. Der längliche und schlanke Hauptkörper eines Laserbestrahlungsgeräts wird in einen Körperhohlraum oder ein Lumen eingeführt, welches durch Gewebespaltung gebildet ist. Läsionsgewebe werden durch Alteration, Sphacelation, Koagulation, Cauterisation und Verdampfen mittels der Bestrahlung der Läsionen mit Laserstrahlen verkleinert oder zerstört.
Die Technik besteht im allgemeinen darin, eine auf der Oberflächenschicht eines vitalen Gewebes oder seiner Umgebung existierende Läsion direkt zu bestrahlen. Bei Anwendung dieser Technik zu einer tieferliegenden Läsion ist zur Erwärmung der Läsion auf eine ausreichende Temperatur eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit einer vergleichsweise hohen Leistung nötig. Als Ergebnis kann ein Fall einer oder können Bedenken für eine Beschädigung normaler Gewebe vorliegen, die der Läsion benachbart sind, wie etwa der Oberflächenschicht.
WO93/04727 offenbart eine Technik zur Koagulation und Verringerung eines Teils eines Tumors oder einer Prostata mittels Laserbestrahlung. Diese Technik besteht darin, ein Kühlmittel in einen Ballon einzuführen, um nur den internen Tumor oder die Prostata zu erhitzen, ohne die Fläche der Harnröhre zu erhitzen, die dem Ballon benachbart ist. Der Laserstrahl wird in diesem Fall von einem festen Laserbestrahler abgestrahlt. Folglich ist es nötig, einen Laserstrahl niedriger Leistung zu verwenden, um nicht die Oberfläche der Harnröhre zu erhitzen, wodurch eine lange Bestrahlungszeit erforderlich wird.
US Patent 5,292,320 offenbart ein Gerät zur Behandlung gutartiger Vergrößerungen der Prostata, wobei die Behandlung durch die Harnröhre mittels Laserstrahl erfolgt. Bei diesem Gerät strahlen multiple Bestrahlungseinheiten, die an verschiedenen Stellen angeordnet sind, simultan Laserstrahlen ab. Die abgestrahlen Laserstrahlen werden an einem Zielpunkt in einer tiefliegenden Läsion konvergiert, um eine ausreichende Hitze zum Erhitzen und Verringern des Läsionsgewebes zu erzeugen. Folglich wird die Temperatur in der Nähe des Zielpunkts höher, als an anderen Teilen, wo die Laserstrahlen nicht konvergieren. Da jedoch die Lichtwege der Laserstrahlen fest sind, sind gewisse Bereiche gebildet, bei denen die Temperaturen etwas höher als normal in der Nähe der Oberflächenschicht sind, wo keine Konversionen von Laserstrahlen auftreten. Dieses Phänomen sorgt für eine schlechte Beeinflussung des Schutzes der Oberfläche. Es ist daher vom Gesichtspunkt der Behandlung nur einer tieferliegenden Läsion unter Verhinderung von Schäden der Oberflächenschicht nicht ausreichend.
DE 43 26 037 betrifft ein Laserbestrahlungsgerät mit einigen Emitterteilen, die an einem Drehschaft entlang der longitudinalen und umfänglichen Richtungen angeordnet sind.
Wie beansprucht, umfaßt ein Laserbestrahlungsgerät einen länglichen und schlanken Hauptkörper, einen Drehschaft der innerhalb des Hautpkörpers drehbar gehalten ist, wenigstens eine optische Faser, die zur Führung der Laserstrahlen innerhalb des Hauptkörpers ausgelegt ist, mehrfache Laserstrahlemittierteile, die an dem Drehschaft vorgesehen sind, um die durch die optische Faser geführten Laserstrahlen zu reflektieren, und eine Antriebseinheit, um den Drehschaft in Drehung zu versetzen. Gemäß der Erfindung sind die vielfachen Emittierteile an unterschiedlichen Stellen an dem Drehschaft entlang der longitudinalen und umfänglichen Richtungen angeordnet, und jedes emittierende Teil ist dazu ausgelegt, den Laserweg auf Drehung des Drehschaftes zu durchqueren.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät bereitzustellen, das wirksam eine Zielfläche mit Laserstrahlen bestrahlt, insbesondere eine Zielfläche, die tief innerhalb eines vitalen Gewebes verborgen ist, während in sicherer Weise Schäden für normale Gewebe verhindert werden, insbesondere für ein normales Flächengewebe, das in Kontakt mit dem Laserbestrahlungsgerät ist.
Gemäß dem Laserbestrahlungsgerät ist es möglich, in wirksamer Weise die tief innerhalb des Gewebes verborgene Zielfläche mit Laserstrahlen zu bestrahlen, während in einfacher und sicherer Weise Schäden für normale Gewebe verhindert werden, insbesondere für die normalen Gewebe, die in Kontakt mit dem Gerät stehen.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung sind die Laserstrahlemittierteile derart vorgesehen, daß sie entlang der longitudinalen Richtung des Drehschaftes beweglich sind, und das Gerät weiter eine Fahreinheit aufweist, die verursacht, daß die Emittierteile in der longitudinalen Richtung des Drehschafts verfahren werden.
Mit einem derartigen Aufbau ist es möglich, die Tiefe des spezifischen Bereichs einzustellen, bei dem die von den emittierenden Teilen reflektierten Laserstrahlen konvergieren.
Weitere andere als die oben beschriebenen Ziele, Merkmale und Eigenheiten dieser Erfindung werden aus der hierin unten mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen gegebene Beschreibung ersichtlich, die durch die beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektiviansicht eines Laserbestrahlungsgerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht des entfernten Endes des Laserbestrahlungsgeräts der ersten Ausführungsform;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A des in 2 gezeigten Laserbestrahlungsgerätes;
4 ist ein entlang der Linie B-B genommene Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Laserbestrahlungsgerätes;
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine aktuelle Behandlung zeigt, um zu beschreiben, wie sich die Laserbestrahlungsrichtung mit der Drehung des Drehschafts ändert;
6A und 6B sind schematische Querschnitte, die das entfernte Ende eines Laserbestrahlungsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigen, wobei 6A die Bedingung zeigt, wenn emittierende Teile am weitesten voneinander beabstandet sind, während 6B die Bedingung zeigt, wenn die emittierenden Teile einander am nächsten liegen; und
7 ist ein Querschnitt, der Hauptkomponenten einer Fahreinheit zeigt, die verursacht, daß die emittierenden Teile in der longitudinalen Richtung des Drehschafts verfahren werden.
GENAUE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das auf dieser Erfindung basierende Laserbestrahlungsgerät wird unten im Detail mit Bezug auf einige darstellende Ausführungsformen beschrieben.
Ausführungsform 1
Mit Bezug auf die 1 und 2 ist das Laserbestrahlungsgerät 100 gemäß der ersten Ausführungsform ein Gerät vom Typ eine seitwärtigen Bestrahlung, das vitale Gewebe mit Laserstrahlen bestrahlt, und welches z. B. zur Behandlung einer gutartiger Vergrößerung der Prostata verwendet wird.
Das Laserbestrahlungsgerät 100 weist auf: einen langen und schlanken Hauptkörper 101, der aus einem rohrartigen Teil hergestellt ist; einen Drehschaft 180, der drehbar innerhalb des Hauptkörpers 101 gehalten ist; optische Fasern 103 (gemeinschaftliche Bezeichnung für 103a und 103b), die in dem Hauptkörper 101 installiert sind und an ihrem nahen Ende erhaltene Laserstrahlen führen; mehrere Emittierteile 181 (gemeinschaftliche Bezeichnung für 181a–181f), die an dem Drehschaft 180 installiert sind, und die von den optischen Fasern 103 geführten Laserstrahlen reflektieren; und eine Antriebseinheit 105, die den Drehschaft 180 antreibt. Die vielfachen Emittierteile 181 sind an unterschiedlichen Stellen entlang der longitudinalen und umfänglichen Richtungen des Drehschafts 180 angeordnet.
Die optische Faser 103 ist durch ein entferntes Ende 106 des Laserbestrahlungsgeräts 100 ergriffen und befestigt.
Um die Oberfläche des vitalen Gewebes, welche von den Laserbestrahlen bestrahlt wird, das emittierende Ende der optischen Faser 103, und die emittierenden Teile 181 zu kühlen, wird Kühlwasser dem Hauptkörper 101 über ein Kühlwasserzuführrohr 107 von einem (nicht gezeigten) Kühlvorratsvorrichtung zugeführt.
Das nahe Ende des Laserbestrahlungsgeräts 100 ist mit einer Einführöffnung 109 für das Endoskop 108 vorgesehen. Das Endoskop 108 wird in den Hauptkörper 101 durch die Einführöffnung 109 in einer derartigen Weise eingeführt, daß es in der Lage ist, sich frei ein und aus zu bewegen.
Genauer gesagt ist das entfernte Ende des Hauptkörpers 101 mit einem Gehäuse 182 verbunden, daß das entfernte Ende des Drehschafts 180 wie in 2 gezeigt drehbar hält. Das Gehäuse 182 besteht aus einem harten rohrartigen Teil und weist Laserstrahlemittierfenster 142 (gemeinschaftliche Bezeichnung für 142a und 142b) an oberen und unteren Stellen in der Zeichnung auf. Das Gehäuse 182 ist von einer Schutzabdeckung 120 abgedeckt, die aus einem leichten, transemittierenden Material hergestellt ist. Die Laserstrahlen gelangen durch die emittierenden Fenster 142 und die Schutzabdeckung 120 und Bestrahlen die Läsionen. Die entfernten Enden des Gehäuses 182 und der Schutzabdeckung 120 sind geöffnet. Das entfernte Ende der Schutzabdeckung 120 ist in einer abgeschrägten Fläche 121 gebildet, um es einfacher zu machen, in den lebenden Körper eingeführt zu werden.
Wie in 3 gezeigt ist, sind in dem Hauptkörper 101 Lumen 111a und 111b, durch welche optische Fasern 103a und 103b von dem Schutzrohr 110 abgedeckt eingeführt sind; Lumen 112, durch welches der Drehschaft 180 drehbar eingeführt ist; und ein Lumen 113, das mit dem Kühlwasserversorgungsrohr 107 verbunden ist und das Kühlwasser in das Gehäuse 182 führt, gebildet. All diese Lumen 111a, 111b, 112 und 113 sind parallel der Achse des Hauptkörpers 101 gebildet. Das Endoskop 108 wird in Zentralloch 180a des Drehschafts 180 in einer derartigen Weise eingeführt, daß es in der Lage ist, sich ein und aus zu bewegen. Nach Durchgang durch das Lumen 113 strömt das Kühlwasser in den Raum S (siehe 2) in dem Gehäuse 182, und zwar durch das Ende des Lumens 113. Das Kühlwasser strömt durch das Gehäuse 182 und fließt aus dem offenen Ende der Schutzabdeckung 120 in eine Blase, wie in 2 mit gepunkteten Pfeilen gezeigt ist. Das Erwärmen an dem entfernten Ende 130 der Faser und des Emittierteils 181 kann durch einen derartigen Kühlwasserfluß unterdrückt werden. Darüber hinaus ist es möglich, normales Gewebe abzukühlen, das in Kontakt mit der Schutzabdeckung 120 ist, und nur die tieferliegende Fläche sicherer zu erhitzen.
Es ist ebenfalls möglich, das entfernte Ende der Schutzabdeckung 120 zu schließen, ein Lumen zur Entladung des Kühlwassers in den Hauptkörper 101 zu bilden, und das Kühlwasser in dem Gehäuse 182 zirkulieren zu lassen.
Um ein Auslaufen des Kühlwassers zu verhindern, sind (nicht gezeigte) O-Ringe zum Abdichten der Lücken zwischen dem Schutzrohr 110 und den Lumen 111a und 111b vorgesehen. Es ist bevorzugt, den Rückfluß des Kühlwassers mittels Vorsehens eines Rückschlagventils (nicht gezeigt) in dem Kühlwasserführungslumen 113 zu verhindern. Die Temperatur des Kühlmittels ist nicht in besonderer Weise spezifiziert, solange es Schäden an der Oberfläche des vitalen Gewebes und an dem entfernten Ende 130 der Faser und dem emittierenden Teil 181 verringern kann, beträgt aber bevorzugt 0–37°C. Die Temperatur des Kühlmittels sollte vorzugsweise 8–25°C sein, was selten zu Erfrierungen führen kann und immer noch einen ausreichenden Kühleffekt bereitstellt. Das Kühlwasser sollte eine desinfizierte Flüssigkeit, bevorzugt ein destilliertes Wasser oder eine physiologische Salzlösung sein.
Das Endoskop 108 hat ein optisches Faserbündel, was zur Führung eines Bildes geeignet ist, eine optische Faser, die ein erhellendes Licht führt, und ein Schutzrohr, das das optische Faserbündel und die optische Faser integral abdeckt. Das Endoskop 108 hat eine Bilderzeugungslinse (nicht gezeigt) an dem entfernten Ende. Die Positionierung des Gehäuses 182 und die Bestätigung der Laserbestrahlungsstelle kann visuell mittels endoskopischer Beobachtung erfolgen.
Bei der ersten Ausführungsform sind die optischen Fasern 103a und 103b an zwei verschiedenen Stellen eines Umfangs um den Drehschaft 180 angeordnet. Genauer gesagt sind sie an oberen und unteren Stellen in der Zeichnung angeordnet, einander diametral beabstandet. Die optischen Fasern 103a und 103b sind in die Lumen 111a und 111b jeweils eingeführt, um die Laserstrahlen zu transmittieren. Jede optische Faser 103 ist vollständig abgedeckt, abgesehen von ihrem entfernten Ende, und zwar von dem Schutzrohr 110. Das nahe Ende der optischen Faser 103 ist mit einem (nicht gezeigten) Lasererzeuger über einen optischen Verbinder verbunden. Obwohl sich der Drehschaft 180 dreht, dreht sich die optische Faser 103 nicht. Während der Bestrahlung des Lasers gleiten die optischen Fasern 103 nicht innerhalb der Lumen 111a und 111b, und die entfernten Enden 130 der Fasern sind an den jeweiligen entfernten Enden der Lumen 111a und 111b angeordnet.
Als nächstes wird der Aufbau des emittierenden Teils 181 beschrieben.
Wie in den 2 und 4 gezeigt ist, sind sechs Emittierteile 181a bis 181f an dem Drehschaft 180 der ersten Ausführungsform befestigt. Der Querschnitt des Teils des Drehschafts 180, an dem das Emittierteil 181 zu befestigen ist, ist in einer hexagonalen Form gebildet. Emittierteile 181 sind entlang der Längsrichtung des Drehschafts 180 in einem speziellen Abstand vorgesehen, z. B. 4 mm voneinander beabstandet. Jedes Emittierteil 181 ist an jeweils einer Fläche des hexagonalen Querschnitts angeordnet, d. h. an unterschiedlichen Stellen entlang der umfänglichen Richtung des Drehschafts 180. Wie aus 4 klar ist, ist jedes emittierende Teil 181 in einer Flügelblattform (fan-shape) gebildet. Der Rand, der sich in der radialen Richtung eines jeden Emittierteils 181 erstreckt, überlappt diejenigen der benachbarten Emittierteile 181, wenn von der axialen Richtung her betrachtet.
Wenn das emittierende Teil 181a den durch die optische Faser 103a, die in der Zeichnung oben ist, geführten Laserstrahl reflektiert, reflektiert der Emittierteil 181d den Laserstrahl, der von der in der Zeichnung unten angeordneten optischen Faser 103b geführt wird. Wenn der Drehschaft 180 um 180° von dieser Ausgangslage im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie mit einem Pfeil in 4 angedeutet, reflektiert das Emittierteil 181d den Laserstrahl, der von der obigen optischen Faser 103a reflektiert wird, und der Emittierteil 181a reflektiert den Laserstrahl, der von der unteren optischen Faser 103b geführt wird. Folglich reflektiert jedes Emittierteil 181a bis 181f den Laserstrahl an einer unterschiedlichen Stelle entlang der umfänglichen Richtung des Drehschafts 181 in Richtung unterschiedlicher Richtungen (nach oben oder unten in dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel), wenn sich der Drehschaft 180 dreht.
Die Anzahl dieser „unterschiedlichen Stellen" und der Lagebeziehungen hängen von der Anzahl der installierten optischen Fasern 103 und deren relativer Lagen ab. Wenn z.B. drei optische Fasern 103 um die umfängliche Richtung des Drehschafts 180 voneinander gleich beabstandet (120°) angeordnet sind, werden die Laserstrahlen an drei Stellen reflektiert, die um die umfängliche Richtung des Drehschafts 180 gleich beabstandet (120°) sind.
Jedes Emittierteil 181 weist einen reflektierenden Spiegel auf, der mit einem reflektiven Film 132 an einer flachen Fläche beschichtet ist. Der flache reflektive Film 132 kann durch Aufdampfen oder Platierens eines Materials wie etwa Gold gebildet sein. Ein dielektrischer vielschichtiger Film ist durch Aufdampfen reziprok einer dielekrischen Substanz mit hoher Refraktionsrate wie etwa Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂ und CeO₂, und einer dielekrischen Substanz niedrigerer Refraktionsrate wie etwa MgF₂ und SiO₂, können genausogut für den gleichen Zweck verwendet werden. Die Dicke des reflektierenden Films 132 beträgt vorzugsweise etwa 0.2 bis 1 μm. Die durch die optische Faser 103 übertragenen Laserstrahlen werden durch den reflektiven Film 132 reflektiert und zur Seite von der Faser emittiert, wie in der Zeichnung mit Phantomlinien angezeigt. Die Emittierteile 181 können aus einem Polygonspiegel bestehen.
Mit Bezug auf die 2 und 5 ist der Neigungswinkel eines jeden reflektiven Spiegels 181 relativ zu der Längsrichtung des Drehschafts 180 derart gesetzt, daß alle reflektierten Laserstrahlen an dem bestimmten Bereich P konvergieren, wenn der jeweilige reflektive Spiegel den Weg des Laserstrahls kreuzt.
Da der Abstand zwischen dem entfernten Ende 130 der Faser und dem jeweiligen reflektiven Spiegel 181 variiert, müssen die die reflektierenden Spiegel 181 erreichenden Laserstrahlen kollimierte Strahlen sein, damit die reflektierten Laserstrahlen in dem bestimmten Bereich P konvergieren. Dazu sind entfernte Endlinsen 183a und 183b zwischen dem entfernten Ende 130 der Faser und dem jeweiligen reflektiven Spiegel 181 vorgesehen, oder vorzugsweise an dem entfernten Ende 130 der Faser, als optische Vorrichtungen zur Umwandlung der durch die optische Faser 103 bereitgestellten Laserstrahlen zu kollimierten Strahlen.
Die Antriebseinheit 105 hat einen Motor 162, zu dem elektrische Energie über ein elektrisches Kabel 161 zugeführt wird, das in ein Gehäuse 160 wie in 1 gezeigt eingbaut ist, und ein Getriebegehäuse 163, das die Drehung des Motors 162 auf den Drehschaft 180 überträgt. Der Motor 162 kann als ein Induktionsmotor, ein Servomotor, oder ein Schrittschaltmotor verwendet sein. Die Antriebseinheit 105 ist in einer derartigen Weise aufgebaut, daß sie in der Lage ist, die Drehgeschwindigkeit des Drehschafts 180 wahlweise innerhalb des Bereichs von 0.1–10 Umdrehungen pro Sekunde zu ändern. Es ist ebenfalls möglich, einen Aufbau vorzusehen, bei dem die Antriebseinheit 105 außerhalb des Laserbestrahlungsgeräts 100 angeordnet ist, und der Drehschaft 180 mit der Antriebseinheit 105 mittels einer Antriebswelle verbunden ist.
Für ein einfacheres Verständnis zeigt 5 einen Fall, bei dem alle der reflektierenden Spiegel 181a–181f an der Decken- oder der Bodenseite des Drehschafts 180 befindlich sind.
In 5, zeigt „170" den Querschnitt einer Prostata. Der Hauptkörper 101 ist in die Harnröhre 171 eingeführt, und die Schutzabdeckung 120 kontaktiert eng die Harnröhrenfläche 172. Es ist ebenfalls möglich, einen Ballon zu haben, um die Schutzabdeckung 120 gegen die Harnröhrenfläche 172 zu drücken.
Die durch die optische Faser 103a bereitgestellten Laserstrahlen werden sequentiell durch die reflektiven Spiegel 181a–181f reflektiert, wenn der Drehschaft 180 sich dreht, und seitwärts (vorzugsweise ungefähr senkrecht) relativ zu der Längsrichtung des Hauptkörpers 101 reflektiert, oder nach oben in der Zeichnung. Die von der optischen Faser 103b bereitgestellten Laserstrahlen werden sequentiell durch reflektive Spiegel 181a–181f in der Zeichnung nach unten reflektiert. Die Neigungswinkel der reflektiven Spiegel 181a–181f sind derart, daß die reflektierten Laserstrahlen in dem besonderen Bereich P konvergieren. Als Ergebnis konvergieren alle reflektierten Laserstrahlen in dem Zielbereich 173 (gemeinschaftliche Bezeichnung für 173a und 173b).
Da die Laserstrahlen abgestrahlt werden, während sich der Drehschaft 180 dreht, ändern sich die Emittierstellen der Laserstrahlen konstant auf der Fläche 172 des vitalen Gewebes, oder der Oberflächenschichten unterhalb der Zielfläche 183a in der Zeichnung und oberhalb der Zielfläche 173 in der Zeichnung. Folglich ist in der Nähe der Oberfläche die Lichteinstrahl der Laserstrahlen geringer und die von den Laserstrahlen bereitgestellte Energie wird verteilt, und erzeugt so geringe Wärme. Ähnlich ist die Lichteinstrahlung der Laserstrahlen in der Fläche oberhlab des Zielbereichs 173a in der Zeichnung und der den Bereich unterhalb des Zielbereichs 173b in der Zeichnung kleiner, und erzeugt dadurch geringe Wärme. Auf der anderen Seite ist die Lichteinstrahlung der Laserstrahlen in den Zielbereichen 173a und 173b, die tief innerhalb des vitalen Gewebes befindlich sind, größer. Daher konzentriert sich die von den Laserstrahlen bereitgestellte Energie in den Zielbereichen 173a und 173b und erzeugt eine ausreichende Hitze um die Läsion zu erhitzen und abzutöten.
Daher löst diese Technik das Problem der bekannten Technik, daß „die Laserbestrahlung auf ein Niveau einzuschränken ist, das die Harnröhrenfläche 172 durch Erwärmung nicht beeinträchtigt", aufgrund der Tatsache, daß die Laserstrahlen von einem festen Laserabstrahlteil abgestrahlt werden. Mit anderen Worten bewegen sich die reflektiven Spiegel 181a–181f, die die von den optischen Fasern 103a und 103b jeweils bereitgestellten Laserstrahlen reflektieren, im wesentlichen in der Längsrichtung des Hauptkörpers 101 im Einklang mit der Drehung des Drehschafts 180, so daß alle reflektierten Strahlen in dem Zielbereich 183 konvergieren. Als Ergebnis werden die umgebenden Bereiche (normale Gewebe), die nicht dem Zielbereich 163 entsprechen, bei vergleichsweise geringen Temperaturen gehalten und vor einer Beeinträchtigung durch die Laserstrahlen geschützt. Dieses Laserbestrahlungsgerät 100 offeriert einen hohen Heilungseffekt für den Patienten, da Schäden für andere Gebiete als das Zielgebiet 173 verhindert oder verringert werden. Das ist insbesondere vorteilhaft, da die Flächenschichtschäden selbst dann verhindert werden, wenn das Zielgebiet 173 an einer Stelle tief innerhalb des vitalen Gewebes befindlich ist.
Der Abstand zwischen den benachbarten reflektierenden Spiegeln 181 und deren Neigungswinkel sind gemäß dem Durchmesser des Hauptkörpers 101 und der Tiefe des zu behandelnden Zielbereiches 173 eingestellt. Für den Fall eines Geräts zur Behandlung gutartiger Vergrößerungen der Prostata, wie in der erste Ausführungsform, sollte der Durchmesser des Hauptkörpers 101 vorzugsweise etwa 4–10 mm betragen, und die Tiefe des bestimmten Bereichs P sollte bevorzugt etwa 10–30 mm sein.
Es ist ebenfalls möglich, die Tiefe des erhitzten Bereichs mittels Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Drehschafts 180 einzustellen. Wenn die Drehgeschwindigkeit verringert wird, erhöht sich die Bestrahlungszeit pro Einheitsfläche an der Gewebefläche 172 und die Energieverteilungsrate fällt ab, und so wird die Oberflächentemperatur erhöht. Es ist daher möglich, den erhitzten Bereich in die Richtung näher der Gewebefläche 172 zu weiten (oder seichter). Andererseits wird die Bestrahlungszeit an der Gewebefläche 172 kürzer, wenn die Drehgeschwindigkeit erhöht wird, und der erhitzte Bereich kann in Richtung tieferliegender Bereiche schrumpfen. In ähnlicher Weise ist es möglich, die Position und den Bereich der Zielfläche 173 zu ändern, indem die Parameter wie etwa die Kühlwassertemperatur und Kühlwasserflußrate, die Laserabstrahlung (W) und die Bestrahlungszeit richtig eingestellt werden.
Mit Bezug auf 5 wird nun das Betriebsverfahren des Laserbestrahlungsgeräts 100 beschrieben.
Zuerst erfolgt die Einführung des Hauptkörpers 101 in einen Körperhohlraum und die Anordnung des Gehäuses 182 an der Oberflächenschicht in der Nähe der Zielfläche 173, die die Läsion ist, d. h. die zu erhitzende Stelle. Es wird bevorzugt, die Position des Gehäuses 182 mittels des Endoskops 108 direkt zu bestätigen. Die Zielpunktposition in der Längsrichtung des Körperhohlraums kann eingestellt werden, indem der Hauptkörper 101 manuell entlang der Längsrichtung bewegt wird. Die Position des Zielpunkts in der umfänglichen Richtung des Körperhohlraums kann eingestellt werden, indem der Hauptkörper 101 manuell gedreht wird.
Wenn die Positionierung auf den Zielpunkt abgeschlossen ist, wählt der Betreiber die Drehgeschwindigkeit des Drehschafts 180 und weitere Faktoren im Einklang mit der Schwere der Prostatavergrößerung (Prostatomegaly). Aktivierung des Lasergenerators, Führung der erzeugten Laserstrahlen durch die optische Faser 103 und Bestrahlung des Zielpunkts mit den Laserstrahlen, die von den reflektierenden Spiegeln 181 reflektiert werden. Zuführung des Kühlwassers zur Kühlung der Harnröhrenfläche 172. Der Drehschaft 180 sollte bei einer Geschwindigkeit von 0.1–10 Umdrehungen pro Sekunde gedreht werden, vorzugsweise 6 Umdrehungen pro Sekunde, angetrieben von der Antriebseinheit 105. Die optische Achse der Laserstrahlen ändert sich kontinuierlich, durchquert aber jedesmal den Zielpunkt. Als Ergebnis ist es möglich, nur die Zielfläche 173 zu erhitzen und zu heilen, die tief innerhalb des Gewebes befindlich ist, während die vitale Gewebefläche 172 geschützt ist.
Als nächstes erfolgt die Änderung der Zielposition durch Bewegung des Hauptkörpers 101 longitudinal und/oder durch Bewegung in dessen umfänglicher Richtung. Wenn diese Positionseinstellung abgeschlossen ist, wird die Laserbestrahlung wieder gestartet. Durch wiederholen dieses Betriebs so oft wie erforderlich kann eine vergleichsweise große Zielfläche 173 erhitzt werden.
Die für das Laserbestrahlungsgerät 100 zu verwendenden Laserstrahlen der vorliegenden Ausführungsform können von jeglicher Art sein, solange sie eine gewisse Tiefe des vitalen Gewebes erreichen können. Die Wellenlänge beträgt jedoch bevorzugt 750–1300 nm oder 1600–1800 nm. Da Laserstrahlen mit den Wellenlängen von 750–1300 nm oder 1600–1800 nm ausgezeichnete Tiefendurchdringungsfähigkeiten bereitstellen, und deren Energie in der Oberflächenschicht nicht stark absorbiert wird, ist es so möglich, die Zielfläche (Läsion) in effektiverer Weise zu bestrahlen, die in dem tiefliegenden Bereich des vitalen Gewebes liegt.
Lasergeneratoren die Laserstrahlen derartiger Wellenlängenbereiche erzeugen, umfassen Gaslasererzeuger wie etwa He-Ne Laser, Festkörperlaser wie etwa Nd-YAG Laser, und Halbleiterlaser wie etwa GaAlAs Laser.
Der Außendurchmesser des Hauptkörpers 101 ist nicht in besonderer Weise bestimmt, solange er in den Körperhohlraum einführbar ist. Der Außendurchmesser des Hauptkörpers 101 sollte jedoch vorzugsweise 2–20 mm, oder weiter bevorzugt 3–8 mm betragen.
Strukturelle Materialien für den Hauptkörper 101 können ein metallisches Material wie etwa rostfreier Stahl sein. Strukturelle Materialien für den Hauptkörper 101 können ebenfalls Polymerkompositionen sein, die wenigstens eine der folgenden oder ein Polymermaterial umfassend mehrere der folgenden Zutaten sein: Polycarbonat; Acryl; Polyolefin wie etwa Polyethylen und Polypropylen; Ethylen-Vinylacetatcopolymer (EVA); Polyvinylchlorid; Polyester wie etwa Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat; Polyamid; Polyurethan; Polystyrol; Fluorocarbonharz; und Acrylonitrilbutadienstyrolharz (ABS).
Die Oberfläche des Hauptkörpers 101 kann mit Schmierstoffmaterialien wie etwa hydrophilischen Polymermaterialien, Silicium und Fluorocarbonharz beschichtet sein. Diese werden die Reibung an der Hauptkörperfläche verringern, und ihn glatter in die Körperhohlräume einführbar machen. Es ist ebenfalls möglich, eine Wegwerfhülse zur Abdeckung des Hauptkörpers zu verwenden und Schmierstoffbeschichtung auf die Hüllenfläche aufzubringen. Das potentielle Auftreten von Verschlechterung der Schmiermittelfähigkeit aufgrund von Abnutzung nach mehrfachem Gebrauch kann mittels der Verwendung einer Wegwerfhülse verhindert werden.
Hydrophile Polymere, die vorzugsweise für die Schmierstoffbeschichtung verwendet werden, umfassen: Carboxmethylcellulose, Polysaccharid, Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, Polyacrylatsoda, Methylvinylether-maleisches Anhydridcopolymer, und wasserlösliches Polyamid. Von diesen ist Methylvinylether-maleisches Anhydridcopolymer am meisten bevorzugt.
Wenn ein Laserbestrahlungsgerät 100 verwendet wird, das mit einem Hauptkörper 101 ausgerüstet ist, welcher mit einem hydrophilischen Polymer beschichtet ist, kann der Hauptkörper 101 in physiologische Salzlösung getaucht sein. Dies sorgt für Befeuchtung der Oberflächenschicht des Hauptkörpers 101 und das Laserbestrahlungsgerät 100 erlangt Schmierfähigkeit. Mit anderen Worten verringert sich der Reibungswiderstand zwischen dem vitalen Gewebe und dem Laserbestrahlungsgerät 100, wenn das Laserbestrahlungsgerät 100 eine Oberflächenschicht aufweist, die ein hydrophilisches Polymer enthält. Dies sorgt für Erleichterung für den Patienten und erhöht die Sicherheit. Zum Beispiel kann die Einführung der Laserbestrahlungsausrüstung 100 in einen Körperhohlraum oder sein Herausziehen von einem Körperhohlraum oder seine Bewegung und Drehung innerhalb eines Körperhohlraums glatter vonstatten gehen.
Die Schutzabdeckung 120, die das Gehäuse 182 abdeckt, sollte aus Materialien mit ausgezeichneten Laserstrahltransmissionsfähigkeiten sein, wie etwa: Acryl; Polystyrol; Polycarbonat; Polyethylen; Polypropylen; Vinylidenchlorid; und Polyester wie etwa Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat. Es ist nicht notwendig, daß die gesamte Schutzschicht 120 aus Materialien hergestellt ist, die laserstrahldurchlässig sind, sondern vielmehr nur die Bereiche, die den Laseremittierfenstern 142 entsprechen, müssen aus Materialien hergestellt sein, die laserstrahldurchlässig sind.
Anstelle davon, daß die Laserstrahlen von beiden optischen Fasern 103a und 103b bereitgestellt werden, wie in dem oben gezeigten dargestellt, ist es ebenfalls möglich, die Laserstrahlen durch nur eines der optischen Fasern zu führen, d. h. 103a (oder 103b) und nur diese Laserstrahlen abhängig von der Position der Zielfläche 173 reflektieren zu lassen.
Eine beispielhafte Gestaltung des zur Behandlung von gutartiger Vergrößerung der Prostata eingesetzten Laserbestrahlungsgerät ist die folgende:

Effektive Länge des Hauptkörpers 101: 400 mm

Durchmesser des Hauptkörpers 101: 4–10 mm (bevorzugt 7 mm)

Laserquelle: Halbleiterlaser (Wellenlänge: 700–1300 nm, 800–920 nm, 810 nm; kontinuierliche Welle)

Optische Faser 103: reine Quarzfaser (Kerndurchmesser: 300-800 μm, bevorzugt 400 μm; numerische Öffnung NA = 0.20)

Drehgeschwindigkeit des Drehschafts 180: 0.1–10 Umdrehungen/Sekunde (bevorzugt 6 Umdrehungen/Sekunde)
Tiefe des tiefen Konvergenzpunkts von der Harnröhre gesehen: 10, 15, 20, 30 mm (bevorzugt 20 mm)
Kühlmittel: Destilliertes Wasser (30-500 ml/Minute, bevorzugt 250 ml/Minute; 0°C)

Kollimierlinse: Stablinse, konvexe Linse
Ausführungsform 2
Für ein einfacheres Verständnis zeigt 6 schematisch einen Fall, bei dem alle Emittierteile oberhalb des Drehschaftes angeordnet sind. Teile mit identischen Funktionen wie diejenige der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibungen werden hier nicht wiederholt.
Das Laserbestrahlungsgerät 200 der zweiten Ausführungsform ist von dem der ersten Ausführungsform dahingehend verschieden, daß die reflektierenden Spiegel 201 (gemeinschaftliche Bezeichnung für 201a–201c) in einer derartigen Weise vorgesehen sind, daß sie entlang der Längsrichtung des Drehschafts 202 beweglich sind. Darüber hinaus ist es mit einer Fahreinheit 203 ausgerüstet, die veranlaßt, daß jedes Emittierteil 201 entlang der Längsrichtung des Drehschafts 202 verfahren wird.
Genauer gesagt ist der Hauptkörper 101 bei der zweiten Ausführungsform mit nur einer optischen Faser 204 ausgestattet. Der innerhalb des Hauptkörpers 101 drehbar gehaltene Drehschaft 202 hat einen Vorderendenschaft 205, einen Hinterendenschaft 207, der mit der Antriebseinheit 105 verbunden ist, und einen Mittelschaft 206, der das den Vorderendschaft 205 mit dem Hinterendschaft 207 verbindet. Der Vorderendschaft 205 und der Mittelschaft 206 sind verbunden, wie wenn sie einen Zylinder und dessen Zwischenlager bilden, und deren Trennung wird durch die Kopplungsteile 205a und 206a verhindert. Der Hinterendenschaft 207 und der Mittelschaft 206 sind in ähnlicher Weise verbunden, wie wenn sie einen Zylinder und dessen Zwischenlager bilden, und deren Trennung wir durch die Kopplungsteile 207a und 206b verhindert. Schlüssel oder weitere ähnliche Vorrichtungen (nicht gezeigt) sind zwischen den Vorderendenschaft 205 und dem Mittelschaft 206 wie auch zwischen dem Hinterendenschaft 207 und dem Mittelschaft 206 vorgesehen. Wenn der Hinterendenschaft 207 von der Antreibseinheit 105 zur Drehung angetrieben wird, werden der Mittelschaft und der Vorderendschaft 205 zusammen angetrieben. Der Vorderendschaft 205 ist getragen, um frei zu rotieren, aber seine Längsbewegung ist durch das Gehäuse 192 eingeschränkt.
Der Vorderendenschaft 205 hat einen reflektierenden Spiegel 201a, der Mittelschaft 206 hat einen reflektierenden Spiegel 201b, und der Hinterendenschaft 207 hat einen reflektierenden Spiegel 201c. Jeder reflektierende Spiegel 201 ist an einem umfänglich unterschiedlichen Platz an dem Drehschaft 202 angebracht, wie in dem Fall der ersten Ausführungsform.
Wie in 7 gezeigt ist, ist die Fahreinheit 203 derart aufgebaut, daß sie in der Lage ist, den Hinterendenschaft 207 axial durch manuelle Betätigung zu bewegen, um die reflektiven Spiegel 201b und 201c in der Längsrichtung des Drehschafts 202 zu bewegen. Der Hinterendenschaft 207 ist in dem Lumen 112 des Hauptkörpers 101 frei vorgesehen, um nach hinten und vorne frei zu verfahren, und ein Konkavitätsbereich 208 ist in der Mitte des Hubs (travel) vorgesehen. Der Konkavitätsbereich 208 ist zu einer Öffnung 209 freigelegt, die axial an dem Hauptkörper 101 gebildet ist. Ein Gleithebel 210 ist an der Öffnung 209 vorgesehen, um den hinteren Schaft 207 manuell zu bewegen. Der Schiebehebel 210 weist Führungsplatten 211 und 212 auf, die sich entlang der axialen Richtung des Hauptkörpers 101 erstrecken, und einen Kopplungsvorsprung 213, der sich entlang der radialen Richtung des Hauptkörpers 101 erstreckt. Die Führungsplatten 211 und 212 werden durch Führungsrinnen 214 und 215 geführt, die an dem Hauptkörper 101 gebildet sind. Der Kopplungsvorsprung 213 koppelt mit dem Konkavitätsbereich 208 des Hinterendenschafts 207 durch die Öffnung 209.
Wenn der Gleithebel 210 in Richtung der nahen Seite des Hauptkörpers 101, gezeigt an der rechten Seite der Zeichnung) bewegt wird, bewegt sich der Hinterendenschaft 207, der mit dem Gleithebel 210 über den Kopplungsvorsprung 213 und den Konkavitätsbereich 208 verbunden ist, in Richtung der nahen Seite. Andererseits bewegt sich der mit dem Gleithebel 210 verbundene Hinterendenschaft 207 nach vorne in Richtung der entfernten Seite, wenn der Gleithebel 210 nach vorne in Richtung des entfernten Endes des Hauptkörpers 101 bewegt wird, der zur linken Seite der Zeichnung gezeigt ist.
Wenn der Gleithebel 210 zu der rückwärtigen Grenze bewegt ist, ist der Drehschaft 202 wie in 6A verlängert und die reflektierenden Spiegel 201 sind am weitesten voneinander entfernt. Wenn der Gleithebel 210 zu seiner Vorwärtsgrenze bewegt ist, rückt der Mittelschaft 206 andererseits tief in den Vorderendenschaft 205 und den Hinterendenschaft 207, und die reflektierenden Spiegel 201 kommen einander möglichst nahe, wie in 6B gezeigt ist. Stopper sind an einer Basis der reflektierenden Spiegel 201b derart befestigt, daß der Abstand zwischen den reflektierenden Spiegel 201a und 201b identisch zu dem Abstand zwischen den reflektierenden Spiegeln 201b und 201c ist. Die Längsposition des Vorderendenschafts 205 ist eingeschränkt, so daß der daran befestigte Spiegel 201a seine Position nicht ändert. Der relative Abstand zwischen den reflektierenden Spiegeln 201 beträgt z. B. 15 mm, wenn sie am weitesten voneinander entfernt sind, und 10 mm, wenn sie einander am nächsten sind.
Wenn der Drehschaft 202 gedreht wird, und die Laserstrahlen von den optischen Fasern 204 bereitgestellt werden, während die reflektierenden Spiegel 201 am weitesten voneinander entfernt sind, wie in 6A gezeigt, wird die bestimmte Fläche P, wo die von den reflektierenden Spiegel 201 reflektierten Laserstrahlen konvergieren, ein tiefliegender Punkt weit weg von der Gewebeoberfläche 172 (Tiefe L1). Wenn andererseits die reflektierenden Spiegel 201 einander am nächsten sind, wird die bestimmte Fläche P, wo die reflektierten Laserstrahlen konvergieren, ein seichter Punkt in der Nähe der Gewebeoberfläche 172 (Tiefe L2; L2<L1). Es ist daher möglich, die Tiefe des bestimmten Bereichs P einzustellen, wo die reflektierten Laserstrahlen konvergieren, während die Winkel der reflektierenden Spiegel 201 konstant gehalten werden, was die Behandlung von Zielflächen 173 bei verschiedenen Tiefen ermöglicht.
Obwohl die in der Zeichnung gezeigte Fahreinheit 203 so ausgelegt ist, um die reflektierenden Spiegel 201 entlang der Längsrichtung des Drehschafts 202 manuell zu bewegen, kann sie ebenfalls so ausgelegt sein, einen Motor zum Antrieb der Rückwärts- und Vorwärtsbewegung des Hinterendenschafts 207 aufzuweisen. Obwohl die hier gezeigte Fahreinheit derart ausgelegt ist, um in zwei Schritten die Positionen der reflektierenden Spiegel 201 zu schalten, die am weitesten weg und die am nächsten, kann sie als eine Fahreinheit mit mehreren schaltbaren Position ausgelegt sein.
Es ist klar, daß diese Erfindung nicht auf die oben gezeigten und beschriebenen besonderen Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern geändert und modifiziert werden kann, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen.

Claims

Apparat zur Laserbestrahlung, umfassend: einen langen und schlanken Hauptkörper; einen Drehschaft, der innerhalb des Hauptkörpers drehbar gehalten ist; wenigstens eine optische Faser, die zur Führung der Laserstrahlen innerhalb des Hauptkörpers geeignet ist; mehrere Laserstrahl-Emittierteile, die an dem Drehschaft vorgesehen sind, um die von der optischen Faser geführten Laserstrahlen zu reflektieren; und eine Antriebseinheit, um den Drehschaft in Drehung zu versetzen, wobei die mehreren Emittierteile an verschiedenen Stellen entlang der longitudinalen und umfänglichen Richtungen an dem Drehschaft angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Emittierteil ausgelegt ist, den Laserweg bei Drehung des Drehschafts zu durchqueren.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, weiter umfassend: ein Endoskop, das in den Drehschaft eingeführt ist.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem jedes Emittierteil mit einem reflektiven Film zur Reflexion der Laserstrahlen beschichtet ist.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem die Stellen, an denen die Emittierteile die Laserstrahlen reflektieren, sich auf Drehung des Drehschafts axial bewegen.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem die Antriebseinheit in der Lage ist, die Drehgeschwindigkeit des Drehschafts frei zu ändern.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem die Neigungswinkel der Emittierteile relativ zu der Längsrichtung des Drehschaftes zu derartigen Winkeln gesetzt sind, daß ein Konvergieren der reflektierten Laserstrahlen verursacht wird.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem der Drehschaft in dem Bereich, in dem die mehreren Emittierteile vorgesehen sind, als eine polygonale Stange gebildet ist und jedes Emittierteil an jeweils einer Seite der polygonalen Stange vorgesehen ist.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem mehrere optische Faser an verschiedenen Stellen entlang der umfänglichen Richtung des Drehschafts vorgesehen sind, und jedes Emittierteil die Laserstrahlen in verschiedene Richtungen der umfänglichen Richtung des Drehschafts reflektiert.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem die Emittierteile beweglich entlang der longitudinalen Richtung des Drehschafts vorgesehen sind.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem Abstände zwischen den mehreren Emittierteilen einstellbar sind.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, in welchem die Tiefe des Punktes, an dem die Laserstrahlen konvergieren, einstellbar ist.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 9, in welchem eine Fahreinheit geeignet ist, um die Emittierteile zu veranlassen, entlang der longitudinalen Richtung des Drehschaftes verfahren zu werden.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 8, weiter umfassend: optische Vorrichtungen, die ausgelegt sind, die von den optischen Fasern geführten Laserstrahlen in kollimierte Strahlen zu konvertieren.
Apparat zur Laserbestrahlung nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen Flußweg für ein Kühlmittel, das dazu ausgelegt ist, Flächen zu kühlen, welche von den Laserstrahlen bestrahlt werden.