LasertherapievorrichtungLaser therapy device
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere zur Goniopunktur, mit einem gepulsten Laser, der mit einer Sonde sowie mit einer Schaltvorrichtung verbunden ist, wobei die Sonde ausgebildet ist, gepulste Laserstrahlung an einem distalen Ende der Sonde abzugeben.The invention relates to a device, in particular for goniopuncture, with a pulsed laser which is connected to a probe and to a switching device, the probe being designed to emit pulsed laser radiation at a distal end of the probe.
Ziel der Erfindung ist es insbesondere, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen es gelingt, bei minimal traumatisierendem Zugang den Schlemm'schen-Kanal am menschlichen Auge zu öffnen.The aim of the invention is in particular to provide a device and a method with which it is possible to open the Schlemm's canal on the human eye with minimally traumatizing access.
Es sind in der Literatur eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, bei denen über optische Wellenleiter sowohl ab-interno als auch ab-externo eine Goniopunktur durchgeführt wird, wobei in der Regel eine Fistel zur Erzeugung eines subkonjunktivalen Sickerkissens hergestellt wird. All diese Verfahren zeigen relativ hohe Vernarbungsreize, sodass der einmal erzeugte Kanal sich relativ rasch durch Wundheilungsprozesse wieder selbst verschließt, zudem sind bei ab-externo- Zugängen mikrochirurgische Eingriffe zur Herstellung eines Sickerkissens notwendig, die selbst wieder einen Vernarbungsreiz darstellen und im postoperativen Verlauf das Zeitintervall, in dem die therapeutisch gewünschte Entlastung über die Fistel funktioniert, verkürzt. Typischerweise werden für derartige Eingriffe entweder Excimer-Laser über Fasern oder freilaufende Erbium-YAG-Laser über Spiegelgelenkarme und kurze distale Faserendstücke aus Spezialwerkstoffen genutzt.A large number of methods and devices are described in the literature in which goniopuncture is carried out both internally and externally via optical waveguides, a fistula generally being used to generate a subconjunctival oozing pillow is produced. All of these methods show relatively high scarring stimuli, so that the channel once created closes itself again relatively quickly through wound healing processes.Moreover, in the case of ab-externo accesses, microsurgical interventions are necessary to produce a seepage pillow, which in turn represent a scarring stimulus and the time interval in the postoperative course , in which the therapeutically desired relief via the fistula works, shortens. Typically, either excimer lasers via fibers or free-running erbium YAG lasers via mirror joint arms and short distal fiber end pieces made of special materials are used for such interventions.
Auch für den Fachmann überraschend hat sich herausgestellt, dass die den Vernarbungsreiz auslösende thermische Nekrosezone, die bei der Goniopunktur mit Lasern nach dem Stand der Technik entsteht, dadurch dramatisch reduziert werden kann, dass ein gütegeschalteter Erbium-YAG-Laser mit Pulslängen deutlich unter 200 ns zur Anwendung gelangt.Also surprisingly for the person skilled in the art, it has been found that the thermal necrosis zone which triggers the scarring stimulus and which arises during goniopuncture with lasers according to the prior art can be dramatically reduced by the fact that a Q-switched erbium-YAG laser with pulse lengths of significantly less than 200 ns applied.
Dementsprechend besteht die Erfindung auch in einem Verfahren zur Goniopunktur, dass sich dadurch auszeichnet, dass ein gütegeschalteter Erbium-YAG-Laser mit Pulslängen von deutlich weniger als 200 ns verwendet wird.Accordingly, the invention also consists in a method for goniopuncture which is characterized in that a Q-switched erbium-YAG laser with pulse lengths of significantly less than 200 ns is used.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Goniopunktur die Abgabe von Pulsen eines Erbium-YAG-Lasers an das zu behandelnde Gewebe mit einer Pulsdauer in der Größenordnung von 50 ns und einer Pulsenergie von 1 - 3 mJ. Mit diesen bevorzugten Parametern gelingt eine ab-interno-Punktion des Schlemm'schen-Kanals mit ca. 3 bis maximal 5 Einzelpulsen in so kontrollierter Weise, dass lediglich die zum Kammerwinkel hin liegende proximale Seite des Schlemm'schen-Kanals mit dem juxtakanalikulären Trabekelmaschenwerk, das den Hauptabflusswiderstand für Kammerwasser darstellt, eröffnet wird. Der Kanal selbst bleibt jedoch in seiner Struktur erhalten und so die physiologische Hydrodynamik gewahrt. Eine bevorzugte Verfahrensvariante umfasst daher die Abgabe von 3 - 5 Einzelimpulsen. Aufgrund der sehr geringen Einzelpulsenergie ist es möglich, diese Pulse auch komplett über Saphirfasern bzw. Hohlwellenleiter nach dem Stand der Technik vom Lasergenerator zum Goniopunktionshandstück zu führen. In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann anstelle des Erbium-YAG-Lasers mit einer Emissionswellenlänge bei 2,94 μm auch ein Erbium-YSGG-Laser mit einer Emissionswellenlänge bei 2,79 μm oder ein Erbium-Tulium-Laser mit einer Emissionswellenlänge bei 2,64 μm verwendet werden.The method for goniopuncture preferably comprises delivering pulses of an erbium-YAG laser to the tissue to be treated with a pulse duration of the order of 50 ns and a pulse energy of 1-3 mJ. With these preferred parameters, ab-interno puncture of the Schlemm's canal is achieved with approximately 3 to a maximum of 5 individual pulses in such a controlled manner that only the proximal side of the Schlemm's canal lying towards the chamber angle with the juxta-canalicular trabecular meshwork, which represents the main discharge resistance for aqueous humor. However, the structure of the channel itself remains intact, thus maintaining physiological hydrodynamics. A preferred process variant therefore includes the delivery of 3-5 individual pulses. Due to the very low individual pulse energy, it is also possible to use these pulses to be led completely from the laser generator to the goniopuncture handpiece using state-of-the-art sapphire fibers or hollow waveguides. In continuation of the inventive concept, instead of the erbium-YAG laser with an emission wavelength at 2.94 μm, an erbium-YSGG laser with an emission wavelength at 2.79 μm or an erbium-tulium laser with an emission wavelength at 2.64 μm can also be used be used.
Erfindungsgemäß wird das Ziel auch mit einer Vorrichtung der Eingangs genannten Art erreicht, bei der die gepulste Laserstrahlung durch eine Wellenlänge, eine Impulsdauer und eine Impulsenergie eines Laserimpulses sowie durch eine Impulsanzahl innerhalb einer Folge von Impulsen gekennzeichnet ist, wobei die Steuervorrichtung und/ oder der Laser ausgebildet sind, Laserimpulse mit einer Dauer von unter 200 ns abzugeben. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung ausgebildet, den Laser zur Abgabe von Laserimpulsen mit einer Impulsdauer in der Größenordnung von 50 ns anzusteuern sowie alternativ oder zusätzlich den Laser zur Abgabe von Laserimpulsen mit einer Energie zwischen 1 und 3 mJ anzusteuern sowie alternativ oder zusätzlich den Laser zur Abgabe einer Folge mit einer Impulszahl von 3 - 5 Impulsen anzusteuern. Hierzu umfasst die Steuervorrichtung vorzugsweise einen Programmspeicher, in dem mindestens einer der Werte für die Impulsdauer, die Impulsenergie oder die Impulsanzeige in einer Impulsfolge gespeichert ist. Entsprechend wird das Eingangs genannte Ziel auch durch einen Programmspeicher für eine Steuervorrichtung erreicht, welcher Werte für die Impulsdauer, die Impulsenergie und die Impulsanzahl enthält, von denen die Werte für die Impulsdauer in einer Größenordnung von 50 ns, die Werte für die Impulsenergie zwischen 1 und 3 mJ und die Werte für die Impulsanzahl zwischen 3 und 5 liegen.According to the invention, the aim is also achieved with a device of the type mentioned in the introduction, in which the pulsed laser radiation is characterized by a wavelength, a pulse duration and a pulse energy of a laser pulse and by a number of pulses within a sequence of pulses, the control device and / or the laser are designed to deliver laser pulses with a duration of less than 200 ns. The control device is preferably designed to control the laser for emitting laser pulses with a pulse duration of the order of 50 ns and alternatively or additionally to control the laser for emitting laser pulses with an energy between 1 and 3 mJ and alternatively or additionally to trigger the laser for emitting an Sequence with a pulse number of 3 - 5 pulses. For this purpose, the control device preferably comprises a program memory in which at least one of the values for the pulse duration, the pulse energy or the pulse display is stored in a pulse train. Accordingly, the objective mentioned at the beginning is also achieved by a program memory for a control device, which contains values for the pulse duration, the pulse energy and the number of pulses, of which the values for the pulse duration are of the order of 50 ns, the values for the pulse energy between 1 and 3 mJ and the values for the number of pulses are between 3 and 5.
Ein Problem bei der Goniopunktur besteht darin, dass der Schlemm'sche-Kana! nicht nur eröffnet, sondern komplett perforiert werden kann, wodurch die Hinterwand des Schlemm'schen Kanals verletzt wird, die erfahrungsgemäß bei Traumati- sierung mit einem deutlichen Wundheilungsprozess reagiert. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art gelöst, die ausgebildet ist, Steuerstrahlung in der Umgebung des distalen Endes der Sonde aufzunehmen und zu der Steuervorrichtung zu leiten. Die Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, dass sie die Abgabe gepulster Laserstrahlung über das distale Ende der Sonde unterbricht, sobald die Steuervorrichtung Steuerstrahlung empfängt oder Steuerstrahlung einer bestimmten Intensität, Energie oder Dauer empfängt.One problem with goniopuncture is that the Schlemm'sche Kana! can not only be opened, but can be completely perforated, as a result of which the rear wall of the Schlemm's canal is injured, which experience has shown that when traumatized it reacts with a clear wound healing process. This problem is solved according to the invention by a device of the type mentioned at the outset, which is designed to receive control radiation in the vicinity of the distal end of the probe and to guide it to the control device. The control device can be designed to interrupt the delivery of pulsed laser radiation via the distal end of the probe as soon as the control device receives control radiation or receives control radiation of a specific intensity, energy or duration.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante besitzt die Vorrichtung weiterhin Mittel, über das distale Ende der Sonde zusätzlich zu der der Behandlung dienenden Laserstrahlung eine Pilotstrahlung abzugeben, die geeignet ist, einen potenziell fluoreszierenden Stoff zum Fluoreszieren anzuregen. Die Pilotstrahlung wird gleichzeitig mit der der Behandlung dienenden Strahlung abgegeben und regt einen zuvor in das Gewebe eingebrachten fluoreszierenden Stoff zum fluoreszieren an, sobald mittels der der Behandlung dienenden Laserstrahlung ein Kanal zu dem fluoreszierenden Stoff geöffnet wurde. Die dann über das distale Ende der Sonde aufgenommene Fluoreszenzstrahlung schaltet die der Behandlung dienende Laserstrahlung mittels der Steuervorrichtung ab.In a preferred embodiment variant, the device also has means for emitting a pilot radiation, which is suitable for exciting a potentially fluorescent substance to fluoresce, in addition to the laser radiation used for the treatment, via the distal end of the probe. The pilot radiation is emitted simultaneously with the radiation serving for the treatment and excites a fluorescent substance previously introduced into the tissue to fluoresce as soon as a channel to the fluorescent substance has been opened by means of the laser radiation serving for the treatment. The fluorescence radiation then recorded via the distal end of the probe switches off the laser radiation used for the treatment by means of the control device.
Die Erfindung schließt in diesem Zusammenhang ein Verfahren ein, bei der der Schlemm'sche-Kanal präoperativ mit einem biokompatiblen Fluorchromretrograd gefüllt wird. Das biokompatible Fluorchrom dient als potenziell fluorzierende Stoff und kann beispielsweise Natriumfluoreszin oder 5-ALA sein. Aber auch jedes andere biokompatible Fluorchrom kann erfindungsgemäß eingesetzt werden.In this connection, the invention includes a method in which the Schlemm'sche canal is filled preoperatively with a biocompatible fluorochrome retrograd. The biocompatible fluorochrome acts as a potentially fluorescent substance and can be, for example, sodium fluorescein or 5-ALA. However, any other biocompatible fluorochrome can also be used according to the invention.
Der der Behandlung dienende Wirkstrahl hat vorzugsweise eine Wellenlänge im mittleren Infraroten Bereich zwischen 1 und 5 μm, während der fluoreszenzanregende Pilotstrahl in einem anderen Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 400 nm und 1 μm liegen kann, wobei der konkrete Wellenlängenbereich so gewählt wird, dass das jeweils benutzte Fluorchrom zur Fluoreszenz angeregt wird. In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird eine Pilotlaserwellenlänge von ca. 530 nm verwendet, um das Fluorochrom 5-ALA zur Fluoreszenz anzuregen, die, sobald sie über den Wirklichtwellenleiter detektiert wird, als Abschaltkriterium für die Wirkstrahlung gilt. Gleichzeitig hat die Verwendung von 5-ALA den Vorteil, dass 5-ALA als Photosensitizer in das den Punktionskanal der Goniopunktur umliegende Zellensemble eindringt und durch die Pilotstrahlung diese Zellen über den Mechanismus der Erzeugung von Sauerstoffradikalen zu einer atraumatischen Zellnekrose anregt mit der Folge, dass der Vernarbungsreiz weiter reduziert wird.The treatment beam used for the treatment preferably has a wavelength in the middle infrared range between 1 and 5 μm, while the fluorescence-stimulating pilot beam can be in a different wavelength range, for example between 400 nm and 1 μm, the specific wavelength range being selected such that the fluorochrome used in each case is excited to fluorescence. In a preferred embodiment variant, a pilot laser wavelength of approximately 530 nm used to excite the fluorochrome 5-ALA to fluorescence, which, as soon as it is detected via the real light waveguide, is used as a switch-off criterion for the active radiation. At the same time, the use of 5-ALA has the advantage that 5-ALA penetrates as a photosensitizer into the cell ensemble surrounding the puncture channel of the goniopuncture and, through the pilot radiation, stimulates these cells to atraumatic cell necrosis via the mechanism of the generation of oxygen radicals, with the result that the Scarring stimulus is further reduced.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.A preferred embodiment of the device according to the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2.
Dabei zeigt :It shows:
Figur 1 das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Lasersystems,FIG. 1 shows the block diagram of a laser system according to the invention,
Figur 2 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung ähnlich Figur 1 ergänzt um eine Pilotstrahleinrichtung.Figure 2 is a schematic diagram of a device similar to Figure 1 supplemented by a pilot beam device.
Ein Erbium-Laser, der erfindungsgemäß sowohl als YAG, YSGG oder als CTE-Laser ausgebildet sein kann 1 , wird über einen Lichtwellenleiter 4, der erfindungsgemäß sowohl als Vollkernfaser wie als Hohlfaser ausgebildet sein kann, zu einem Handstück 5 mit Applikationsspitze 6 als Sonde geführt. Der Laser 1 seinerseits wird über ein Netzteil 2 und eine Steuerung 3 versorgt und in seinen Prozessparametern erfindungsgemäß gesteuert. Dazu weist die Steuerung 3 einen Programm- oder Steuerparameterspeicher auf, in dem die wesentlichen Steuerparameter, nämlich Impulsdauer, Impulsenergie und Impulsanzahl in einer Impulsfolge gespeichert sind. Der Wert für die Impulsdauer liegt dabei in der Größenordnung von 50 ns, die Impulsenergie liegt zwischen 1 und 3 mJ und der Wert für die Impulsanzahl liegt zwischen 3 und 5 Impulsen pro Impulsfolge. Der Programmspeicher ist Bestandteil der Steuerung 3 und kann jede bekannte Form haben, beispielsweise als RAM, ROM oder als Magnetspeicher, beispielsweise als Diskette ausgebildet sein. Die in ihm gespeicherten Parameterwerte können dauerhaft fest vorgegeben oder austauschbar sein.An erbium laser, which can be designed according to the invention both as a YAG, YSGG or as a CTE laser 1, is guided via an optical waveguide 4, which according to the invention can be designed both as a solid core fiber and as a hollow fiber, to a handpiece 5 with an application tip 6 as a probe , The laser 1, in turn, is supplied by a power supply unit 2 and a controller 3 and is controlled according to the invention in its process parameters. For this purpose, the controller 3 has a program or control parameter memory in which the essential control parameters, namely pulse duration, pulse energy and number of pulses, are stored in a pulse train. The value for the pulse duration is of the order of 50 ns, the pulse energy is between 1 and 3 mJ and the value for the number of pulses is between 3 and 5 pulses per pulse train. The program memory is part of the controller 3 and can have any known form, for example as RAM, ROM or as magnetic memory, for example as a floppy disk. In the parameter values stored in it can be permanently predefined or exchangeable.
Figur 2 zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie Figur 1 . Die Vorrichtung aus Figur 2 weist zusätzlich zu der Vorrichtung aus Figur 1 einen zweiten Erbiumlaser 7 auf, der zur Abgabe einer Pilotstrahlung dient, sowie zwei Strahlteiler 8 und 9, von denen der Strahlteiler 8 dazu dient, die Wirkstrahlung des Erbiumlasers 1 zusammen mit der Pilotstrahlung des zweiten Erbiumlasers 7 in den Lichtwellenleiter 4 einzukoppeln. Der zweite Strahlteiler 9 dient dazu, mit dem distalen Ende der Applikationsspitze 6 aufgenommene Fluoreszenzstrahlung, die über den Lichtwellenleiter 4 vom distalen Ende der Applikationsspitze 6 zum proximalen Ende der Vorrichtung zurückgeleitet wird, aus dem Lichtquellenleiter 4 auszukoppeln und einem Steuerstrahlungsdetektor 1 0 zuzuführen. Der Steuerstrahlungsdetektor 10 ist mit der Steuerung 3 verbunden, sodass die Steuerung 3 die Abgabe von Wirkstrahlung über die Applikationsspitze 6 unterbrechen kann, sobald der Steuerstrahlungsdetektor 10 Steuerstrahlung detektiert. Auf diese Weise ermöglicht die Vorrichtung aus Figur 2 die kombinierte Einkopplung von Wirkstrahlung und Pilotstrahlung zur Simultandetektion von Fluoreszenz im Bereich des distalen Endes der Applikationsspitze 6 als Abschaltkriterium.Figure 2 shows a device similar to Figure 1. In addition to the device from FIG. 1, the device from FIG. 2 has a second erbium laser 7, which is used to emit a pilot radiation, and two beam splitters 8 and 9, of which the beam splitter 8 is used to combine the active radiation of the erbium laser 1 with the pilot radiation of the second erbium laser 7 into the optical waveguide 4. The second beam splitter 9 is used to couple fluorescent radiation recorded with the distal end of the application tip 6, which is guided back via the optical waveguide 4 from the distal end of the application tip 6 to the proximal end of the device, from the light source guide 4 and to supply it to a control radiation detector 10. The control radiation detector 10 is connected to the controller 3, so that the controller 3 can interrupt the delivery of active radiation via the application tip 6 as soon as the control radiation detector 10 detects control radiation. In this way, the device from FIG. 2 enables the combined coupling of active radiation and pilot radiation for simultaneous detection of fluorescence in the region of the distal end of the application tip 6 as a switch-off criterion.
Bei Einsatz der Vorrichtung aus Figur 2 wird die Wirkstrahlung aus dem ersten Laser 1 und die Pilotstrahlung aus dem zweiten Laser 7 über den ersten Strahlteiler 8 gemeinsam in den Wellenleiter 4 eingekoppelt und über das distale Ende der Applikationsspitze 6 als Sonde an zu behandelndes Gewebe abgegeben. Sobald auf diese Weise ein Kanal bis zu einem zuvor in das Gewebe eingebrachten Fluorochrom geschaffen wurde, wird das Fluorochrom von der Pilotstrahlung des zweiten Lasers 7 zur Fluoreszenz angeregt. Die Fluoreszenzstrahlung tritt am distalen Ende in die Applikationsspitze 6 ein und wird über den Wellenleiter 4 zurück bis zu dem zweiten Strahlteiler 9 geleitet, wo zumindest ein Teil der zurückgeleiteten Fluoreszenzstrahlung als Steuerstrahlung dem Steuerstrahlungsdetektor 1 0 zu geleitet wird. In Abhängigkeit eines vorgegebenen Abschaltkriteriums kann dann die Steuerung 3 die Abgabe von Wirkstrahlung unterbrechen. Das Steuerkriterium kann das Auftreten von Fluoreszenzstrahlung ansich, eine bestimmte Fluoreszenzstrahlung aus Intensität oder eine Fluoreszenzstrahlungsdauer oder -energie sein.When using the device from FIG. 2, the active radiation from the first laser 1 and the pilot radiation from the second laser 7 are jointly coupled into the waveguide 4 via the first beam splitter 8 and emitted as a probe to the tissue to be treated via the distal end of the application tip 6. As soon as a channel has been created in this way up to a fluorochrome previously introduced into the tissue, the fluorochrome is excited by the pilot radiation of the second laser 7 to fluoresce. The fluorescence radiation enters the application tip 6 at the distal end and is guided back via the waveguide 4 to the second beam splitter 9, where at least a part of the returned fluorescence radiation is directed as control radiation to the control radiation detector 10. Depending on a specified switch-off criterion, the Control 3 interrupt the delivery of active radiation. The control criterion can be the occurrence of fluorescence radiation itself, a specific fluorescence radiation from intensity or a fluorescence radiation duration or energy.