DE102006039471B3 - Body tissues treatment applicator for endovascular photodynamic therapy of thin hollow organ, has elastic unit formed such that distal section of fiber adopts permitted curved shape, and is pushed out of guide catheter - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches AnwendungsgebietTechnical application
Die Erfindung betrifft eine Lichtleitfaser und einen diese enthaltenden Applikator, geeignet zur Übertragung von elektromagnetischer Strahlung in Hohlorgane des Körpers und für die Anwendung der Strahlung zur Behandlung von Körpergewebe, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser. Bevorzugte Anwendungsgebiete sind solche, bei denen eine Verödung von Gewebe, insbesondere von Tumoren, oder eine Verödung bzw. Unterdrückung der Reizleitung am Herzen, insbesondere der Pulmonalvenen erreicht werden soll. Darüber hinaus ist der Applikator zur endovaskulären photodynamischen Therapie von dünnen Hohlorganen geeignet, wie z. B. in der interventionellen Kardiologie zur Prophylaxe der Restenosierung.The The invention relates to an optical fiber and a containing thereof Applicator, suitable for transfer of electromagnetic radiation in hollow organs of the body and for the Application of radiation for the treatment of body tissue, as well as a method for the production of the optical fiber. Preferred fields of application are those in which a sclerotherapy tissue, especially tumors, or sclerotherapy or suppression the conduction of the heart, especially the pulmonary veins reached shall be. About that In addition, the applicator for endovascular photodynamic therapy of thin Hollow organs suitable, such as. In interventional cardiology for the prophylaxis of restenosis.
Stand der TechnikState of the art
Es ist bereits seit einiger Zeit bekannt, die Beaufschlagung von Körpergewebe mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, zur Erzeugung hoher Temperaturen für die Gewebekoagulation als chirurgisches Verfahren zu nutzen. Für Lasertherapieverfahren wie die photodynamische Therapie (PDT) und die Laserinduzierte Thermotherapie (LITT) wird in vielen Anwendungsfällen eine möglichst große Wirkungstiefe der Strahlung erwünscht. Tief im Körper gelegene Stellen können dabei erreicht werden, wenn die Strahlung mit Hilfe von Lichtleitfasern über Hohlorgane oder Katheter herangeführt wird.It has been known for some time, the application of body tissue with electromagnetic radiation, in particular laser radiation, for Generation of high temperatures for to use tissue coagulation as a surgical procedure. For laser therapy procedures such as photodynamic therapy (PDT) and laser-induced thermotherapy (LITT) is in many applications, the greatest possible depth of radiation he wishes. Deep in the body located places can be achieved when the radiation with the help of optical fibers via hollow organs or catheter introduced becomes.
Aufgrund der starken Streuung der Strahlung im Gewebe nimmt die Leistungsdichte einer kleinen Strahlungsquelle mit zunehmender Eindringtiefe stark ab, wodurch die Tiefe, in der Gewebe effektiv erwärmt werden kann, begrenzt ist. Im Stand der Technik ist es bekannt, das Gewebe mit der aus dem distalen Ende einer Lichtleitfaser austretenden Strahlung zu beaufschlagen. Der Durchmesser der Lichtleitfaser und damit die strahlende Fläche beträgt typischerweise 100–600 μm und ist nach oben durch die für diese Anwendungen erforderliche Biegsamkeit und Flexibilität der Faser beschränkt. Damit kann für eine feste Position der Lichtleitfaser nur eine vergleichsweise kleine Fläche bestrahlt werden. Dabei ist die Leistungsdichte unmittelbar am Faserende sehr hoch, fällt jedoch bereits nach Distanzen von wenigen 100 μm stark ab. Auch hinsichtlich der Wirkung der Bestrahlung, die eng mit der Leistungsdichte verknüpft ist, entstehen somit große Gradienten auf kurzen Distanzen. Dies ist problematisch, denn für eine erfolgreiche Behandlung muss die im Gewebe erzeugte Wärme in einem bestimmten Temperaturintervall liegen. Beispielsweise muss für eine wirksame Laserinduzierte Thermotherapie (LITT) von Lebertumoren im Gewebe eine Temperatur von ca. 50–100 °C erreicht und eine bestimmte Zeit gehalten werden. Eine derartige Erwärmung führt aufgrund der Denaturierung der Gewebeproteine zu den gewünschten irreversiblen thermischen Zellschäden und die entsprechend erwärmten Gewebebereiche sterben ab. Zu kleine Temperaturen führen zu einer unvollständigen Zerstörung des Gewebes, zu hohe Temperaturen können zu einer Karbonisierung von Gewebe führen und außerdem Wundheilungsstörungen verursachen. Dies ist deswegen besonders kritisch, da die höchste Leistungsdichte unmittelbar an der Kontaktstelle von Faser und Gewebe vorliegt und im Falle einer Karbonisierung der Gewebeoberfläche die weitere Ausbreitung der Strahlung im Gewebe durch die hohe Absorption des Kohlenstoffs noch stärker eingeschränkt bzw. völlig verhindert wird.by virtue of The strong scattering of radiation in the tissue decreases the power density a small radiation source with increasing penetration depth strong which reduces the depth at which tissues are effectively heated can, is limited. It is known in the art to use the tissue with the emerging from the distal end of an optical fiber To apply radiation. The diameter of the optical fiber and thus the radiating surface is typically 100-600 microns and is up through the for These applications require flexibility and flexibility of the fiber limited. This can be for a fixed position of the optical fiber only a comparatively small area be irradiated. The power density is very close to the fiber end high, falls However, even after distances of a few 100 microns from strong. Also regarding the effect of irradiation, which is closely linked to power density, thus arise big Gradients at short distances. This is problematic because for a successful one Treatment must be the heat generated in the tissue in a given temperature interval lie. For example, must for Effective laser-induced thermotherapy (LITT) of liver tumors in the tissue reaches a temperature of about 50-100 ° C and a certain Time to be kept. Such heating results due to denaturation the tissue proteins to the desired irreversible thermal cell damage and correspondingly heated tissue areas from. Too small temperatures lead to an incomplete destruction of the fabric, too high temperatures can lead to carbonation lead from tissue and also wound healing cause. This is particularly critical because the highest power density is present directly at the point of contact of fiber and tissue and in Case of carbonization of the tissue surface further spread the radiation in the tissue due to the high absorption of carbon even stronger limited or completely is prevented.
Aufgrund der geringen Größe einer auf diese Weise bestrahlten Fläche ist es für die Behandlung eines in der Regel stärker ausgedehnten Gewebebereichs erforderlich, die Lichtleitfaser an mehrere Orte zu positionieren. Dazu werden z.B. an Kathetern Strichmarkierungen angebracht, um den Laserkatheter manuell in definierten Abständen vorwärts oder rückwärts bewegen zu können. Wenn an einer dreidimensionalen Geometrie linienförmige Läsionen durch eine Aneinanderreihung von punktförmigen Läsionen dargestellt werden sollen, stellt dies insbesondere am schlagenden Herzen eine Schwierigkeit dar und erfordert besonderes Geschick des Operateurs.by virtue of the small size one area irradiated in this way is it for the treatment of a usually more extensive tissue area required to position the fiber at multiple locations. For this, e.g. attached to catheters bar marks to manually move the laser catheter forward or backward at defined intervals. If on a three-dimensional geometry line-shaped lesions by a juxtaposition represented by punctate lesions This is especially true of the beating heart Difficulty and requires special skill of the surgeon.
Für einige der beschriebenen Probleme wurden im Stand der Technik bereits verschiedene Lösungsansätze gefunden.For some The problems described have already been different in the prior art Found solutions.
Insbesondere
werden Applikatoren vorgeschlagen, aus denen die Strahlung nicht
oder nicht ausschließlich
axial sondern auch lateral austritt. Dabei werden häufig Streukörper verwendet,
z.B. spezielle Kunststoffe mit eingelagerten Diffusorelementen oder
lichtstreuenden Partikeln, die den Endabschnitt der Lichtleitfaser
teilweise umschließen
und durch einen Schlauch oder eine Kappe abgedeckt werden. Das vom
Streukörper
umschlossene distale Ende der Faser wird dabei über eine bestimmte Länge komplett
vom Cladding befreit. Wie in der
Alternativ
offenbart die
Durch die beschriebenen lateral abstrahlenden Applikatoren können zwar größere Gewebeflächen bestrahlt werden. Alle diese Applikatoren erzeugen jedoch ein im Wesentlichen zylindrisches Strahlungsfeld. Ein solches ist in vielen Anwendungsfällen aber nicht geeignet oder zumindest nicht nötig. Die Möglichkeit einer Anpassung des erzeugten Strahlungsfeldes für eine bestimmte Anwendung ist insbesondere nicht gegeben. Dadurch geht vielfach ein großer Teil der in der Lichtleitfaser zur Verfügung stehenden Energie verloren. Gegebenenfalls kann es sogar zu Schädigungen von gesundem Körpergewebe kommen. Insbesondere besteht in Blutgefäßen die Gefahr der Bildung von Koageln, so dass für thermische Therapieverfahren mit relativ hohen Laserleistungen die Bestrahlung auf den gewünschten Wirkungsort begrenzt sein sollte. Damit ein ausgedehntes Gebiet im Körperwebe behandelt werden kann, muss bei fehlender Anpassung des erzeugten Strahlungsfeldes die Lichtleitfaser bzw. der Applikator auch hier an mehrere Orte positioniert werden.By Although the described laterally radiating applicators can indeed irradiated larger tissue areas become. However, all of these applicators produce one substantially cylindrical radiation field. Such is in many applications, however not suitable or at least not necessary. The possibility of adapting the generated radiation field for a particular application is not given in particular. Thereby is often a big one Lost part of the energy available in the optical fiber. It may even cause damage to healthy body tissue come. In particular, there is a risk of formation in blood vessels of coagulation, so for thermal therapy method with relatively high laser powers the Irradiation to the desired Place of action should be limited. So a vast area in the body tissue can be treated, if there is no adaptation of the generated radiation field the optical fiber or the applicator also here to several places be positioned.
Für einige
Anwendungen ist eine ausgedehnte, linienförmige Beaufschlagung mit elektromagnetischer
Strahlung erforderlich. Dies ist z.B. bei der Unterdrückung der
Reizstromleitung in der Öffnung der
Pulmonalvenen der Fall. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt,
für diese
Anwendung eine Hochfrequenz-Ablation mit einem so genannten Lasso-Katheter
durchzuführen.
Ebenso wurden z.B. in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Applikator bereitzustellen, wodurch ein Strahlungsfeld erzeugbar ist, welches gezielt auf ein ausgedehntes zu therapierendes Gebiet im Körpergewebe, insbesondere in Hohlorganen des Körpers, gerichtet werden kann und geeignet ist, dieses besonders homogen zu erwärmen.Of the Invention has for its object to provide an applicator whereby a radiation field can be generated, which is targeted to a extensive area to be treated in the body tissue, in particular in Hollow organs of the body, can be directed and is suitable, this is particularly homogeneous to warm up.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Lösung dieses technischen Problems erfolgt durch einen Applikator zur Behandlung von Körpergewebe mit elektromagnetischer Strahlung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Applikators gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden durch die abhängigen Ansprüche angegeben oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen entnehmen.The solution This technical problem is handled by an applicator for treatment of body tissue with electromagnetic radiation and a method of manufacture Such an applicator according to the independent claims. advantageous Embodiments and developments are specified by the dependent claims or can be understood from the following description and the embodiments remove.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich das technische Problem durch einen Applikator zur Behandlung von Körpergewebe mit elektromagnetischer Strahlung lösen lässt, einen in seiner desen Lichtleitfasser gesamten Länge mit einem Mantel (Cladding) versehenen Faserkern aufweist, wobei der Mantel der Lichtleitfaser in deren distalem Endabschnitt an mehreren Längskoordinaten jeweils eine definierte, genau einen Teilbereich des Mantelumfangs betreffende Aussparung mit einer Tiefe eines zumindest überwiegenden Teils der Mantelstärke aufweist, durch die Strahlung aus der Faser austreten kann.According to the invention was recognized that the technical problem is due to an applicator for the treatment of body tissue can be solved with electromagnetic radiation, one in his desen Lichtleitfasser entire Length with a cladding fiber core, wherein the Sheath of the optical fiber in the distal end portion of several longitudinal coordinates each a defined, exactly a portion of the shell circumference relevant recess with a depth of at least a predominant Part of the shell thickness has, can escape through the radiation from the fiber.
Die für die Behandlung von Körpergewebe vorgesehene Strahlung wird somit im distalen Endabschnitt der Lichtleitfaser seitlich ausgekoppelt. Die Auskopplung erfolgt dabei an mehreren Längskoordinaten der Lichtleitfaser jeweils durch eine Aussparung im Mantel der Lichtleitfaser. Die Aussparungen sind jeweils beschränkt auf genau einen bestimmten zusammenhängenden echten Teilbereich des Mantelumfangs, d.h. eine Aussparung liegt an jeder Längskoordinate nur in einem bestimmten Winkelbereich vor. Die Auskopplung der Strahlung erfolgt damit an jeder Längskoordinate ausschließlich innerhalb eines jeweils vorgegebenen (nicht notwendigerweise gemeinsamen) Winkelbereichs. Vorzugsweise liegt an jeder Längskoordinate nur genau eine Aussparung vor; mehrere Aussparungen sind jedoch möglich, solange sie sich lediglich in genau einem Teilbereich des Mantelumfangs befinden.The for the Treatment of body tissue provided Radiation thus becomes in the distal end portion of the optical fiber decoupled laterally. The decoupling takes place at several longitudinal coordinates the optical fiber in each case through a recess in the jacket of the optical fiber. The recesses are each limited to a specific one related true portion of the shell perimeter, i. a recess is located at each longitudinal coordinate only in a certain angular range. The decoupling of the radiation takes place at each longitudinal coordinate exclusively within a given (not necessarily common) Angle range. Preferably, only one lies at each longitudinal coordinate Recess in front; however, several recesses are possible as long as they only in exactly a portion of the shell circumference are located.
Der erfindungsgemäße Applikator ermöglicht dadurch, dass seitlich an mehreren Längskoordinaten Strahlung ausgekoppelt wird, die gleichzeitige Bestrahlung mehrerer Stellen bzw. eines (im Wesentlichen) eindimensional, d.h. linienförmig oder eines zweidimensional ausgedehnten Gebietes. Dabei kann die Strahlung gezielt in bestimmte Raumwinkel, d.h. auf bestimmte Zonen im Körpergewebe gelenkt, die Abstrahlung in andere Raumrichtungen dagegen vermieden werden. Es kann somit erreicht werden, dass ausschließlich oder nahezu ausschließlich zu behandelndes Gewebe mit Strahlung beaufschlagt wird, während gesundes Gewebe so gut wie keine Bestrahlung erfährt. Desweiteren hat die Beschränkung der Aussparungen jeweils auf einen gewissen Winkelbereich den Vorteil, dass die Länge des Abschnitts der Lichtleitfaser, in dem Strahlung mit hinreichender Intensität zur Verfügung steht und durch die Aussparungen hindurch ausgekoppelt werden kann, vergleichsweise groß ist. Des Weiteren hat die erfindungsgemäße Lichtleitfaser bzw. der erfindungsgemäße Applikator den Vorteil, besonders stabil, flexibel und elastisch zu sein. Insbesondere ist die Lichtleitfaser besonders bruchsicher, da der Faserkern in voller Länge von einem Mantel umgeben ist. Zwar weist dieser an mehreren Längskoordinaten Aussparungen auf. Da diese jedoch jeweils auf einen gewissen Winkelbereich beschränkt sind, d.h. da an jeder Längskoordinate eine Aussparung nur in genau einem Teilbereich des Mantelumfangs vorliegt, ist die Stabilität und Bruchsicherheit kaum eingeschränkt. Daher besitzt die Lichtleitfaser bzw. der damit ausgerüstete Applikator einen sehr breiten Einsatzbereich. Insbesondere können auch im allgemeinen sehr schwer zugängliche, beispielsweise einen stark gekrümmten Zugang notwendig machende Gebiete im Körper gefahrlos mit dem Applikator erreicht und behandelt werden.The applicator according to the invention thereby enables radiation to be coupled out laterally at a plurality of longitudinal coordinates, the simultaneous irradiation of a plurality of sites or one (essentially) one-dimensional, ie linear or two-dimensionally extended, area. In this case, the radiation can be targeted in certain solid angle, ie directed to certain zones in the body tissue, the radiation in other spatial directions, however, be avoided. It can thus be achieved that exclusively or almost exclusively tissue to be treated is exposed to radiation, while healthy tissue undergoes virtually no irradiation. Furthermore, the restriction of the recesses in each case over a certain angular range has the advantage that the length of the section of the optical fiber in which radiation is available with sufficient intensity and can be coupled out through the recesses is comparatively large. Furthermore, the optical fiber according to the invention or the applicator according to the invention has the advantage of being particularly stable, flexible and elastic. In particular, the optical fiber is particularly unbreakable, since the fiber core is surrounded in its full length by a jacket. Although this has at several longitudinal coordinates Ausspa on. However, since these are each limited to a certain angular range, ie because there is a recess in each longitudinal coordinate only in exactly a portion of the shell circumference, the stability and resistance to breakage is hardly limited. Therefore, the optical fiber or the applicator equipped therewith has a very wide range of applications. In particular, areas in the body which are very difficult to access, for example necessitating a highly curved access, can be safely reached and treated in the body with the applicator.
Eine Aussparung kann erfindungsgemäß durchgängig sein, d.h. der Mantel kann im Bereich einer Aussparung in seiner gesamten Mantelstärke entfernt sein. Möglich ist aber auch, dass eine Ausparung lediglich eine Tiefe eines überwiegenden Teils der Mantelstärke besitzt, d.h. dass der Mantel im Bereich der Aussparung eine Restschicht mit einer bestimmten Dicke aufweist, durch die ein gewisser Anteil der Strahlung austreten kann. Dass noch ein Teil des Mantels vorhanden ist, hat den Vorteil, dass die Stabilität der Lichtleitfaser bzw. des Applikators besonders wenig eingeschränkt wird. Darüber hinaus kann die Leistung der ausgekoppelten Strahlung begrenzt und damit eine andernfalls eventuell zu starke Erwärmung des bestrahlten Körpergewebes vermieden werden. Im Übrigen kann auf diese Weise eher gewährleistet werden, dass über eine hinreichende Länge der Lichtleitfaser eine ausreichende Intensität der Strahlung in der Lichtleitfaser zur Auskopplung zur Verfügung steht. Die Mantelstärke beträgt in der Regel 5% des Kerndurchmessers, kann aber auch für spezielle Fasern ein vielfaches betragen. Für flexible Fasern mit Kerndurchmessern von 50 bis 400 μm liegt die Stärke des Mantels typischerweise bei 5 bis 20 μm. Im Bereich einer Aussparung ist der Mantel vorzugsweise zumindest bis auf eine Restschicht von unter 1 μm abgetragen.A Recess may be consistent according to the invention, i.e. The coat can be in the area of a recess in its entire Jacket thickness removed be. Possible But is also that a recess only a depth of a predominant Part of the jacket thickness has, i. that the jacket in the region of the recess a residual layer having a certain thickness, by which a certain proportion the radiation can escape. That still a part of the coat exists has the advantage that the stability of the optical fiber or the Applicator is particularly limited. In addition, can limits the power of the decoupled radiation and thus a otherwise, possibly excessive heating of the irradiated body tissue be avoided. Furthermore can be more guaranteed in this way be that over a sufficient length the optical fiber sufficient intensity of the radiation in the optical fiber for decoupling available stands. The jacket thickness is usually 5% of the core diameter, but can also be special Fibers are many times. For flexible fibers with core diameters from 50 to 400 μm is the strength of the jacket typically at 5 to 20 microns. In the area of a recess the jacket is preferably at least up to a residual layer of below 1 μm ablated.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest 80%, vorzugsweise mindestens 90%, des Mantelumfangs der Lichtleitfaser an jeder Längskoordinate nicht von einer Aussparung betroffen ist, d.h. dass der von einer Aussparung betroffene Teilbereich des Mantelumfangs höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10%, des Mantelumfangs bemisst. Damit ist an jeder Längskoordinate der weitaus größte (d.h. mindestens 80%-ige) Anteil des Mantelumfangs praktisch lichtundurchlässig. Damit ist einerseits die Stabilität und Bruchsicherheit der Lichtleitfaser gewährleistet, andererseits wird ermöglicht, dass Strahlung nur in einen gewünschten Raumwinkel abgegeben wird und schließlich auch sichergestellt, dass die Intensität der Strahlung in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes nicht zu schnell abnimmt.Advantageous it is when at least 80%, preferably at least 90%, of the shell circumference the optical fiber at each longitudinal coordinate is not affected by a recess, i. that of a recess Affected portion of the shell circumference at most 20%, preferably at most 10%, of the shell circumference measures. This is at every longitudinal coordinate by far the largest (i.e. at least 80%) proportion of the shell circumference practically opaque. In order to on the one hand is the stability and Guaranteed breakage of the optical fiber, on the other hand allows that radiation only in a desired Solid angle is emitted and finally also ensured that the intensity the radiation in the optical fiber towards its distal end does not decrease too fast.
Bei der für den Applikator verwendeten Lichtleitfaser handelt es sich um eine hochfexible, dünne Faser, vorzugsweise mit einem Durchmesser des Faserkern von bis zu 600 μm, vorzugsweise höchstens 400 μm. Fasern mit höherem Durchmesser weisen zu große Biegeradien auf, d.h. sind nicht hinreichend flexibel. Am proximalen Ende wird elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise Laserstrahlung von Dioden-, Festkörper- oder Faserlasern eingekoppelt. Üblicherweise wird Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich verwendet, da diese eine besonders große optische Eindringtiefe besitzt.at the for The optical fiber used in the applicator is a highly flexible, thin fiber, preferably with a diameter of the fiber core of up to 600 microns, preferably at most 400 μm. fibers with higher Diameter are too large Bending radii on, i. are not sufficiently flexible. At the proximal End is electromagnetic radiation, preferably laser radiation of diode, solid-state or fiber lasers coupled. Usually Radiation in the infrared wavelength range is used because these a very big one has optical penetration depth.
Die Aussparungen können zum Beispiel durch mehrere beabstandete Öffnungen oder durch einen einzigen länglichen Schlitz im Mantel gebildet werden.The Recesses can for example, by a plurality of spaced openings or by a single elongated Slot be formed in the jacket.
Eine besonders flexible und stabile Ausgestaltung der Erfindung ist gegeben, wenn die Aussparungen im Fasermantel durch mehrere, mindestens 5, beabstandete Öffnungen gegeben sind. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine laterale Auskopplung der Strahlung über einen ausgedehnten Bereich ohne die Stabilität und Flexibilität entscheidend zu beeinträchtigen. Der Mantel der Lichtleitfaser ist nämlich nur im Bereich der Öffnungen, welche jeweils nur einen kleinen Teil des Mantelumfangs ausmachen, (komplett oder teilweise) entfernt. Zwischen den Öffnungen liegen dagegen Bereiche, in den der Mantel mit vollem Umfang vorhanden ist. Durch eine geeignete spezielle Ausgestaltung und Anordnung der Öffnungen kann der Applikator an eine bestimmte Anwendung, insbesondere an Form, Größe und Erreichbarkeit des Therapieortes, angepasst werden. Die Öffnungen können vollständig durchgängig sein, d.h. bis zur Oberfläche des Faserkerns reichen, oder aber teildurchgängig sein, d.h. dass der Mantel im Bereich der Öffnung nur bis auf eine an den Faserkern angrenzende Restschicht abgetragen ist.A particularly flexible and stable embodiment of the invention is given, if the recesses in the fiber cladding are covered by several, at least 5, spaced openings given are. Such a configuration allows lateral decoupling the radiation over a vast area without the stability and flexibility crucial to impair. The cladding of the optical fiber is in fact only in the region of the openings, which each only make up a small part of the circumference of the shell, (completely or partially) removed. Between the openings In contrast, there are areas in which the mantle is fully present is. By a suitable special design and arrangement of the openings the applicator can be attached to a specific application, in particular Shape, size and accessibility the therapy site, be adjusted. The openings may be completely continuous, i. to the surface of the Fiber cores are sufficient, or partial, ie. that the coat in the area of the opening removed only to one on the fiber core adjacent residual layer is.
Die Öffnungen können einen rechteckigen, runden oder ovalen Querschnitt besitzen. Der Durchmesser bzw. die Breite der Öffnungen liegt typischerweise zwischen 5 und 100 μm. Vorzugsweise besitzen zumindest zwei, im besonders vorteilhaften Fall alle Öffnungen Querschnittsflächen unterschiedlicher Größe. Auf diese Weise kann berücksichtigt werden, dass die Strahlungsintensität in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes aufgrund der lateralen Auskopplung von Strahlung abnimmt. Mittels der variablen Querschnittsfläche der Öffnungen kann unter Berücksichtigung dieser Abnahme der Strahlungsintensität in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes eine geeignete Leistungsdichteverteilung der aus den Öffnungen austretenden Strahlung erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn jede dem distalen Ende näherliegende Öffnung eine größere Querschnittsfläche hat als eine entfernter liegende Öffnung. Damit ist es möglich, die Abnahme der Strahlungsdichte in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes zu kompensieren.The openings can have a rectangular, round or oval cross-section. Of the Diameter or the width of the openings is typically between 5 and 100 microns. Preferably, at least two, in a particularly advantageous case all openings cross-sectional areas of different sizes. On this way can be considered be that the radiation intensity in the optical fiber in the direction of its distal end due to the lateral outcoupling of radiation decreases. By means of the variable cross-sectional area of the openings, taking into account this decrease in radiation intensity in the optical fiber in Direction of its distal end a suitable power density distribution the one from the openings emerging radiation can be generated. Is particularly advantageous it thereby, if each opening closer to the distal end one has larger cross-sectional area as a more distant opening. This makes it possible the decrease in the radiation density in the optical fiber in the direction of its compensate for the distal end.
Der Abstand zwischen den Öffnungen liegt unterhalb des 10-fachen, typischerweise nahe des zwei- bis dreifachen, des Durchmessers bzw. der Breite der Öffnungen; vorzugsweise beträgt er 50 bis 300 μm. Vorzugsweise ist der Abstand variabel, d.h. zwei benachbarte Öffnungen besitzen einen Abstand, der verschieden ist von dem Abstand zweier anderer benachbarter Öffnungen. Auch damit kann unter Berücksichtigung der Abnahme der Strahlungsintensität in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes eine geeignete Leistungsdichteverteilung der aus den Öffnungen austretenden Strahlung erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Abstände zwischen je zwei benachbarten Öffnungen in Richtung des distalen Endes der Lichtleitfaser abnehmen. Auch damit ist es möglich, die Abnahme der Strahlungsdichte in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes zu kompensieren.Of the Distance between the openings is below 10 times, typically close to the two- to triple, the diameter or the width of the openings; preferably he 50 to 300 microns. Preferably, the distance is variable, i. two adjacent openings have a distance that is different from the distance between two others adjacent openings. Also, it can be taken into account the decrease of the radiation intensity in the optical fiber in Direction of its distal end, a suitable power density distribution of from the openings emerging radiation can be generated. Is particularly advantageous it does it when the distances between every two adjacent openings in the direction of the distal end of the optical fiber. Also so it is possible the decrease in the radiation density in the optical fiber in the direction to compensate for their distal end.
Der Abstand zwischen der dem distalen Ende der Lichtleitfaser am nächsten und der dem distalen Ende der Lichtleitfaser am entferntesten liegenden Öffnung und damit die Länge der durch die Öffnungen gebildeten linienförmigen Anordnung liegt zwischen 1 und 100 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 40 mm.Of the Distance between the closest to the distal end of the optical fiber and the distal end of the optical fiber farthest opening and thus the length through the openings formed linear Arrangement is between 1 and 100 mm, preferably between 10 and 40 mm.
Eine wertere vorteilhafte Ausführungsform ist dann gegeben, wenn jede Öffnung einen vorbestimmten Auskoppelgrad aufweist. Der Auskoppelgrad einer Öffnung sei dabei gegeben durch das Verhältnis der Strahlungsleistung, welche aus einer Öffnung austritt, zu der unmittelbar vor dieser Öffnung in der Faser vorhandenen Strahlungsleistung. Diese Ausführungsform hat zunächst den Vorteil, dass die Auskopplung von Strahlung und damit die Abnahme der Strahlungsintensität in der Lichtleitfaser beschränkbar ist und damit gewährleistet werden kann, dass eine vergleichsweise große Strahlungsintensität über einen großen Abschnitt der Lichtleitfaser zur Verfügung steht. Insbesondere kann aber auch unter Berücksichtigung dieser Abnahme der Strahlungsintensität in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes eine geeignete Leistungsdichteverteilung der aus den Öffnungen austretenden Strahlung erzeugt werden. Beispielsweise kann der Auskoppelgrad der Öffnung derart vorgegeben werden, dass eine, vorzugsweise jede dem distalen Ende näherliegende Öffnung einen mindestens so großen, vorzugsweise größeren Auskoppelgrad aufweist als eine entfernter liegende Öffnung. Auch dies ermöglicht es, die Abnahme der Strahlungsdichte in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes zu kompensieren. Auf einfache Weise kann ein bestimmter Auskoppelgrad einer Öffnung dadurch bereitgestellt werden, dass der Mantel im Bereich der Öffnung nicht vollständig entfernt wird, die Öffnung somit nicht komplett durchgängig ist, sondern eine bestimmte Restschicht des Mantel beibehalten wird. Deren Dicke ist gerade so gewählt, dass der für die Öffnung gewünschte Auskoppelgrad erreicht wird. Alternativ oder ergänzend dazu kann ein bestimmter Auskoppelgrad einer Öffnung auch dadurch bereitgestellt werden, dass die Oberfläche der Öffnungen mit einer dielektrischen oder dünnen metallischen Beschichtung versehen wird, die einen vorgegebenen Transmissionsgrad besitzt. Auf diese Weise kann auch für durchgängige Öffnungen ein gewünschter Auskoppelgrad eingestellt werden. Im Falle einer durchgängigen Öffnung befindet sich die Beschichtung direkt auf der Oberfläche des Faserkerns und bestimmt allein den Auskoppelgrad der Öffnung. Im Falle einer eine Restschicht aufweisenden Öffnung schließt sich die Beschichtung an die Restschicht an und bestimmt gemeinsam mit der Restschicht den Auskoppelgrad der Öffnung.A wertere advantageous embodiment then given, if any opening has a predetermined Auskoppelgrad. The Auskoppelgrad an opening is thereby given by the ratio the radiant power exiting an opening to the immediate in front of this opening Radiation power present in the fiber. This embodiment has first the advantage that the extraction of radiation and thus the decrease of radiation intensity limited in the optical fiber is and thus guaranteed can be that a comparatively large radiation intensity over a huge Section of the optical fiber is available. In particular, can but also under consideration this decrease in radiation intensity in the optical fiber in Direction of its distal end a suitable power density distribution the one from the openings emerging radiation can be generated. For example, the Auskoppelgrad the opening be predetermined such that one, preferably each of the distal End closer opening one at least as big preferably larger Auskoppelgrad as a more distant opening. This also makes it possible the decrease in the radiation density in the optical fiber in the direction to compensate for their distal end. In a simple way can one certain degree of coupling of an opening be provided by the fact that the jacket in the region of the opening is not completely removed will, the opening thus not completely consistent is, but a certain residual layer of the sheath is maintained. Their thickness is just chosen that for the opening desired Decoupling is achieved. Alternatively or additionally, a specific Decoupling degree of an opening also be provided by the fact that the surface of the openings with a dielectric or thin Metallic coating is provided, which is a given Transmittance possesses. In this way, even for continuous openings a desired one Decoupling be set. In case of a continuous opening is located the coating directly on the surface of the fiber core and determines alone the Auskoppelgrad the opening. In the case of a residual layer having an opening closes the coating to the residual layer and determined together with the residual layer the Auskoppelgrad the opening.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Auskoppelgrad von mindestens zwei, im vorteilhaftesten Falle von allen Öffnungen jeweils so gewählt, dass die Abnahme der Strahlungsdichte in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes derart kompensiert wird, dass die aus den Öffnungen heraustretenden Strahlung nahezu die gleiche Leistung aufweist.In a further embodiment becomes the Auskoppelgrad of at least two, most advantageous Trap of all openings each chosen so that the decrease in the radiation density in the optical fiber in the direction its distal end is compensated such that the out of the openings emerging radiation has almost the same power.
Bei der Anwendung wird der Applikator in der Regel in direkten Kontakt mit dem Körpergewebe gebracht. Die abstrahlenden Öffnungen bilden vorzugsweise eine Linie bzw. liegen in einer Linie dicht nebeneinander. Diese linienförmige Anordnung und insbesondere der Abstand und/oder die Größe der Öffnungen und/oder der Auskoppelgrad der Öffnungen sind vorzugsweise insgesamt derart gewählt, dass durch die Streuung im Gewebe und durch Überlappung der Abstrahlkegel eine linienförmige Abstrahlcharakteristik und eine linienförmige Verödungszone im Gewebe erzeugt wird. Längs der linienförmigen Anordnung liegt dabei ab einer sehr geringen Körpergewebetiefe, zumindest aber ab einer Körpergewebetiefe von 500 μm, vorzugsweise 100 μm, eine nahezu homogene Leistungsdichteverteilung vor.at In the application, the applicator is usually in direct contact with the body tissue brought. The radiating openings preferably form a line or lie in a line tight side by side. This line-shaped Arrangement and in particular the distance and / or the size of the openings and / or the Auskoppelgrad the openings preferably selected overall such that by the scattering in the tissue and by overlapping the emission cone a linear Radiation characteristic and a line-shaped Verödungszone generated in the tissue becomes. Along the linear Arrangement is based on a very low body tissue depth, at least but from a body tissue depth of 500 μm, preferably 100 μm, a nearly homogeneous power density distribution.
Dadurch kann gezielt über einen ausgedehnten Bereich im Körpergewebe entlang des gesamten für die Behandlung des Körpergewebes vorgesehenen distalen Endabschnitts der Lichtleitfaser, d.h. entlang der gesamten von den abtrahlenden Öffnungen gebildeten Linie eine geeignete Leistungsdichte eingestellt und damit dort eine entlang dieser Linie nahezu homogene, für die jeweilige Anwendung gewünschte Erwärmung erzeugt werden. Je nach Anwendung liegt die Erwärmung typischerweise bei ca. 50–100 °C. Durch den erfindungsgemäßen Applikator ist es möglich, diese Erwärmung weitgehend genau auf solche Bereiche des Körpergewebes zu beschränken, für die eine Verödung im Gewebe erreicht werden soll.Thereby can be targeted over an extended area in the body tissue along the entire for the treatment of body tissue provided distal end portion of the optical fiber, i. along the entire line formed by the erring openings one set appropriate power density and thus there along a this line is almost homogeneous, for the particular application desired warming be generated. Depending on the application, the heating is typically around 50-100 ° C. By the applicator according to the invention Is it possible, this warming to be confined to such areas of the body tissue, for the one desolation to be achieved in the tissue.
Statt mehrerer beabstandeter Öffnungen kann gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung auch ein einzelner länglicher Schlitz vorhanden sein. Da die Schlitzbreite unter 20%, vorzugsweise unter 10% des Mantelumfangs liegt, ermöglicht auch diese Ausgestaltung eine laterale Auskopplung der Strahlung über einen ausgedehnten Bereich ohne die Stabilität und Flexibilität der Lichtleitfaser entscheidend zu beeinträchtigen. Vorteile hat diese Ausgestaltung dadurch, dass die Auskopplung dabei in axialer Richtung kontinuierlich erfolgt. Die Schlitzlänge liegt zwischen 1 und 100 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 30 mm.Instead of several spaced openings may be present according to an alternative embodiment of the invention, a single elongated slot. Since the slit width is less than 20%, preferably less than 10% of the cladding circumference, this embodiment also permits lateral decoupling of the radiation over a wide area without significantly affecting the stability and flexibility of the optical fiber. This embodiment has advantages in that the decoupling takes place continuously in the axial direction. The slot length is between 1 and 100 mm, preferably between 10 and 30 mm.
Vorzugsweise besitzt der Schlitz eine über die Schlitzlänge variierende Schlitzbreite. Auf diese Weise kann berücksichtigt werden, dass die Strahlungsintensität in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes aufgrund der lateralen Strahlungsauskopplung durch den Schlitz abnimmt. Mittels der variierenden Schlitzbreite kann unter Berücksichtigung dieser Abnahme der Strahlungsintensität in der Lichtleitfaser eine geeignete Leistungsdichteverteilung der aus dem Schlitz austretenden Strahlung erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Breite des Schlitzes in Richtung des distalen Endes der Lichtleitfaser stetig oder schrittweise zunimmt. Damit ist es möglich, die Abnahme der Strahlungsdichte in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes zu kompensieren.Preferably the slot has one over the slot length varying slit width. In this way can be considered be that the radiation intensity in the optical fiber in Direction of its distal end due to the lateral radiation decoupling through the slot decreases. By means of the varying slot width can be under consideration this decrease in radiation intensity in the optical fiber suitable power density distribution of emerging from the slot Radiation generated. It is particularly advantageous if the width of the slot towards the distal end of the optical fiber steadily or gradually increases. This makes it possible to reduce the radiation density in the optical fiber towards its distal end.
Der Schlitz kann insbesondere so ausgebildet sein, dass die Schlitzbreite in Richtung des distalen Endes der Lichtleitfaser sich derart ändert, dass die Leistung der aus dem Schlitz heraustretende Strahlung pro Längenelement in Längsrichtung nahezu homogen ist. Auf diese Weise ist es möglich das Körpergewebe entlang des kompletten Schlitzes gleichmäßig und homogen auf eine für den Anwendungszweck geeignete Temperatur zu erwärmen.Of the Slit may in particular be formed so that the slot width in the direction of the distal end of the optical fiber changes such that the Power of emerging from the slot radiation per length element longitudinal is almost homogeneous. In this way it is possible the body tissue along the complete Slit evenly and homogeneous on one for to heat the application temperature suitable.
Insbesondere kann mit Hilfe des Schlitzes eine linienförmige Abstrahlcharakteristik und eine linienförmige Verödungszone im Gewebe erzeugt werden, wobei längs des Schlitzes eine nahezu homogene Leistungsdichteverteilung vorliegt.Especially can use the slot a linear radiation characteristic and a linear one desolation zone be produced in the tissue, wherein along the slot a nearly homogeneous power density distribution is present.
Wie bei der Ausführungsform mit einer Vielzahl von Öffnungen kann auch bei der Ausführungsform mit einzelnem Schlitz mit der Vorgabe eines bestimmten lokalen Auskoppelgrades die Leistungsdichteverteilung der austretenden Strahlung geeignet beeinflußt werden. Als lokaler Auskoppelgrad wird in diesem Zusammenhang das Verhältnis der an einer Längskoordinate der Faser pro Längenelement durch den Schlitz aus der Faser austretenden Strahlungsleistung zu der an dieser Längskoordinate in der Faser vorhandenen Strahlungsleistung verstanden. Hat der Auskoppelgrad an einer bestimmten Stelle im Schlitz einen Wert von z.B. 5 % pro mm, bedeutet dies, dass an dieser Stelle aus einem 1 mm langen Schlitzbereich 5 % der an dieser Längskoordinate in der Faser vorhandenen Strahlung ausgekoppelt würde. Die Vorgabe eines bestimmten lokalen Auskoppelgrades kann alternativ oder ergänzend zu der Variierung der Schlitzbreite erfolgen. Für die Bereitstellung eines bestimmten lokalen Auskoppelgrades kann beispielsweise der Schlitz nicht bis zum Faserkern durchgängig sein, stattdessen kann der Mantel im Bereich des Schlitzes noch mit einer Restschicht vorliegen. Die Stärke dieser Restschicht wird vorzugsweise zur Erlangung einer gewünschten Leistungsdichteverteilung der austretenden Strahlung entlang des Schlitzes variiert. Beispielsweise kann die Restschicht, und damit der lokale Auskoppelgrad des Schlitzes in Richtung des distalen Endes der Lichtleitfaser stetig oder zumindest schrittweise abnehmen. Ein entsprechender Effekt lässt sich auch durch eine Beschichtung der Oberfläche des Schlitzes mit dielektrischen oder dünnen metallischen Schichten erreichen, wie bereits für die Öffnungen beschrieben.As in the embodiment with a multitude of openings can also in the embodiment with a single slot with the specification of a specific local Auskoppelgrades the power density distribution of the exiting radiation are suitably influenced. As a local Auskoppelgrad in this context, the ratio of at a longitudinal coordinate the fiber per length element the slot emerging from the fiber radiation power to the at this longitudinal coordinate understood in the fiber existing radiation power. Does that have Decoupling at a certain point in the slot a value of e.g. 5% per mm, it means that at this point from one 1 mm long slot area 5% of this longitudinal coordinate in the fiber existing radiation would be decoupled. The specification of a specific local Auskoppelgrades may alternatively or in addition to the variation of Slot width done. For the provision of a certain local Auskoppelgrades can for example, the slot will not be continuous to the fiber core, instead, the jacket in the region of the slot still with a Residual layer present. The strenght This residual layer is preferably used to obtain a desired Power density distribution of the exiting radiation along the Slot varies. For example, the residual layer, and thus the local Auskoppelgrad of the slot in the direction of the distal End of the optical fiber steadily or at least gradually decrease. A corresponding effect leaves also by coating the surface of the slot with dielectric or thin reach metallic layers, as already described for the openings.
Die Ausführungsform, bei der mindestens eine durchgängige Öffnung oder ein durchgängiger Schlitz vorhanden ist, kann auch dahingehend weitergebildet werden, dass an die mindestens eine Öffnung oder an den Schlitz im Fasermantel sich eine Aussparung im Faserkern anschließt, d.h. die mindestens eine Öffnung oder der Schlitz reicht bis in den Faserkern hinein. Eine Aussparung im Faserkern erhöht den Auskoppelgrad an dieser Stelle. Die Auskopplung ist dabei umso höher, je tiefer die Aussparung ist. Dies bietet eine weitere Möglichkeit, den Auskoppelgrad der mindestens einen Öffnungen oder den lokalen Auskoppelgrad entlang des Schlitzes geeignet auszuwählen. Insbesondere kann der Auskoppelgrad von Öffnung zu Öffnung bzw. entlang des Schlitzes durch Variation der Tiefe der Aussparung im Faserkern variiert werden. So kann die Tiefe der Aussparung im Faserkern vorzugsweise so gewählt werden, dass sie von Öffnung zu Öffnung bzw. entlang des Schlitzes stetig oder schrittweise zunimmt. Auch dadurch kann insbesondere die Abnahme der Strahlungsdichte in der Lichtleitfaser in Richtung ihres distalen Endes kompensiert werden. Die Tiefe einer Aussparung im Faserkern beträgt höchstens 20% des Faserkerndurchmessers, so dass eine hinreichende Stabilität der Lichtleitfaser gewährleistet ist.The embodiment, at least one continuous opening or a continuous slot is present, can also be developed to the effect that to the at least one opening or to the slot in the fiber cladding is a recess in the fiber core connects, i.e. the at least one opening or the slot extends into the fiber core. A recess increased in the fiber core the decoupling at this point. The decoupling is all the more higher, the deeper the recess is. This offers another possibility the Auskoppelgrad the at least one opening or the local Auskoppelgrad to select appropriately along the slot. In particular, the Auskoppelgrad from opening to opening or along the slot by varying the depth of the recess be varied in the fiber core. So can the depth of the recess in the Fiber core preferably chosen so be that from opening to opening or steadily or gradually increases along the slot. Also This can in particular the decrease of the radiation density in the Optical fiber are compensated in the direction of its distal end. The depth of a recess in the fiber core is at most 20% of the fiber core diameter, so that a sufficient stability of the optical fiber ensures is.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Lichtleitfaser zur Verwendung in einem Applikator, der zur Behandlung von Körpergewebe mit elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei der Mantel der Lichtleitfaser, durch den der Faserkern in seiner gesamten Länge umschlossen ist, in deren distalem Endabschnitt an mehreren Längskoordinaten jeweils innerhalb genau eines Teilbereichs des Mantelumfangs derart von außen mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, dass durch Ablation jeweils eine definierte Aussparung mit einer Tiefe eines zumindest überwiegenden Teils der Mantelstärke entsteht, durch die Strahlung aus der Lichtleitfaser austreten kann.A further aspect of the invention is the provision of a method for producing an optical fiber for use in an applicator provided for the treatment of body tissue with electromagnetic radiation, wherein the cladding of the optical fiber, by which the fiber core is enclosed in its entire length, in The distal end portion at a plurality of longitudinal coordinates in each case within exactly a portion of the shell circumference in such a manner from the outside with laser radiation is acted upon by ablation in each case a defined recess with a depth of at least a major part of the jacket thickness is formed, can escape through the radiation from the optical fiber.
Die Laserbeaufschlagung für die Ablation erfolgt dabei vorzugsweise mit einem ArF- oder F2-Excimerlaser oder einem ps- oder fs-Laser. Es werden wie bereits beschrieben eine Vielzahl von beabstandeten Öffnungen oder ein einziger länglicher Schlitz gebildet. Dabei wird die Intensität, Dauer und/oder Anzahl der Laserpulse der Laserbeaufschlagung so eingestellt, dass genau eine gewünschte Abtragtiefe erreicht wird. Diese kann genau der Mantelstärke entsprechen, so dass der Mantel bis zum Faserkern vollständig abgetragen wird, oder kann etwas geringer sein, so dass eine Restschicht des Mantels mit einer gewünschten Schichtdicke erhalten bleibt. Alternativ kann sie die Mantelstärke auch übersteigen, wenn eine Aussparung im Faserkern vorgesehen ist.The laser application for the ablation preferably takes place with an ArF or F 2 excimer laser or a ps- or fs laser. As previously described, a plurality of spaced apertures or a single elongated slot are formed. In this case, the intensity, duration and / or number of laser pulses of the laser application is adjusted so that exactly one desired removal depth is achieved. This can correspond exactly to the sheath thickness, so that the sheath is completely removed to the fiber core, or may be slightly lower, so that a residual layer of the sheath is maintained with a desired layer thickness. Alternatively, it may also exceed the shell thickness if a recess is provided in the fiber core.
Vorzugsweise weist die Oberfläche der Lichtleitfaser im Bereich der Öffnungen oder des Schlitzes Strukturen oder Mittel auf, welche die Abstrahlcharakteristik der austretenden Strahlung gezielt verändern. Anders ausgedrückt ist die Oberfläche der Lichtleitfaser im Bereich der Öffnungen oder des Schlitzes derart ausgebildet, dass eine gewünschte Abstrahlcharakteristik erzeugt wird. Auch dadurch ist es möglich, die Leistungsdichteverteilung entlang der linienförmigen Anordnung der Öffnungen bzw. entlang des Schlitzes für die jeweilige Anwendung geeignet anzupassen. Insbesondere kann die Ausbildung der Oberfläche bzw. können die Strukturen oder Mittel bewirken oder dazu beitragen, dass bereits ab einer möglichst kleinen Körpergewebetiefe eine nahezu homogene Leistungsdichte entlang der linienförmigen Anordnung der Öffnungen bzw. entlang des Schlitzes vorliegt.Preferably indicates the surface the optical fiber in the area of the openings or the slot structures or means on which the radiation characteristic of the exiting Change radiation in a targeted manner. In other words is the surface the optical fiber in the region of the openings or the slot designed such that a desired radiation characteristic is produced. This also makes it possible, the power density distribution along the linear Arrangement of the openings or along the slot for to adapt the respective application appropriately. In particular, the Training the surface or can the structures or funds effect or contribute to that already from one possible small body tissue depth a nearly homogeneous power density along the linear arrangement the openings or along the slot is present.
Angemerkt sei, dass die Oberfläche der Lichtleitfaser im Bereich der Öffnungen oder des Schlitzes je nach Ausführungsform der Erfindung (d.h. je nach Durchgängigkeit der Öffnungen bzw. des Schlitzes) in diesem Bereich entweder mit der Oberfläche des Faserkerns oder mit der Oberfläche der Restschicht des Mantes übereinstimmt.noted be that surface the optical fiber in the region of the openings or the slot depending on the embodiment of the invention (i.e., depending on the patency of the openings or the slot) in this area either with the surface of the Fiber core or with the surface of the Remaining layer of Mantes matches.
Beispielsweise kann die Oberfläche der Lichtleitfaser im Bereich der Öffnungen oder des Schlitzes derart ausgebildet sein bzw. derartige Strukturen oder Mittel aufweisen, dass die austretenden Strahlen zumindest in der Richtung senkrecht zur Faserachse kollimiert werden, um den Raumwinkel zu begrenzen.For example can the surface the optical fiber in the region of the openings or the slot be such or have such structures or means, that the exiting rays at least in the direction perpendicular to Fiber axis are collimated to limit the solid angle.
Eine solche Ausbildung der Oberfläche kann darin bestehen, dass sie aus einzelnen Facetten besteht, im einfachsten Fall aus zwei Facetten wie bei einem Prisma, oder aus mehreren wie bei einer segmentierten Linse (Fresnellinse). Alternativ kann die Oberfläche eine gekrümmte Kontur besitzen, wobei der Krümmungsradius senkrecht zur Faserachse steht. Die Erzeugung der Öffnungen durch Ablation mit Laserstrahlung erfolgt vorzugsweise so, dass die Krümmung der Oberfläche etwa der der ursprünglichen Zylinderfläche der Faser entspricht.A such training of the surface can consist in that it consists of individual facets, in the the simplest case of two facets as in a prism, or out more like a segmented lens (Fresnel lens). alternative can the surface a curved one Possess contour, wherein the radius of curvature is perpendicular to the fiber axis. The generation of the openings by ablation with laser radiation is preferably carried out so that the curvature the surface about the original one cylindrical surface corresponds to the fiber.
Die Oberfläche der Lichtleitfaser kann im Bereich der Öffnungen oder des Schlitzes auch derart ausgebildet sein bzw. derartige Strukturen oder Mittel aufweisen, dass die Abstrahlcharakteristik in axialer und lateraler Richtung gleich ist. Es sind also Strukturen oder Mittel vorhanden, die auf den Strahlengang der austretenden Strahlung derart wirken, dass die Abstrahlcharakteristik in axialer und lateraler Richtung angepasst wird. Hierzu kann die Oberfläche der Öffnungen oder des Schlitzes zum Beispiel mit einem Strichgitter bzw. mit einer gitterförmigen Struktur versehen sein.The surface The optical fiber may be in the area of the openings or the slot also be designed in this way or have such structures or means, that the radiation characteristic in the axial and lateral directions is equal to. So there are structures or means available on act the beam path of the exiting radiation such that the Radiation characteristic adapted in the axial and lateral direction becomes. For this purpose, the surface of the openings or the slot, for example, with a grating or with a grid-shaped Be provided structure.
Vorteile hat es auch, wenn die Struktur der Oberfläche der Lichtleitfaser im Bereich mindestens einer der Öffnungen oder des Schlitzes derart ausgebildet ist, dass durch Brechung und/oder Streuung der Strahlung deren Austrittswinkel, zumindest entweder in axialer oder in lateraler Richtung, vergrößert wird. Auf diese Weise kann einerseits eine größere Gewebefläche bestrahlt werden, d.h. die zur Verfügung stehende Strahlungsleistung auf eine größere Fläche verteilt werden. Andererseits kann für die Ausführungsform mit einer Vielzahl von Öffnungen im Mantel erreicht werden, dass sich die Abstrahlkegel besonders stark überlappen und die linienförmige Anordnung der Öffnungen somit bereits in sehr geringem Abstand zum Applikator eine linienförmige Abstrahlcharakteristik aufweist. Dadurch wird unterstützt, dass schon bei besonders niedrigen Körpergewebetiefen eine nahezu homogene Leistungsdichte entlang der linienförmigen Anordnung der Öffnungen vorliegt und eine linienförmige Verödungszone im Gewebe erzeugt werden kann.advantages It also has, if the structure of the surface of the optical fiber in the range at least one of the openings or of the slit is formed such that by refraction and / or Scattering of the radiation whose exit angle, at least either in the axial or in the lateral direction, is increased. In this way On the one hand, a larger tissue surface can be irradiated are, i. the available standing radiation power to be distributed over a larger area. on the other hand can for the embodiment with a multitude of openings be achieved in the mantle, that the emission cone especially strongly overlap and the linear arrangement the openings thus already at a very short distance from the applicator a linear emission characteristic having. This will help that even at particularly low body tissue depths a nearly homogeneous power density along the line-shaped arrangement of the openings present and a linear Desolation zone in the Tissue can be generated.
Insbesondere kann dies erreicht werden, indem die Oberfläche der Lichtleitfaser im Bereich mindestens einer der Öffnungen oder des Schlitzes eine gitter-, rillen- oder wellenförmige Struktur aufweist.Especially This can be achieved by placing the surface of the optical fiber in the range at least one of the openings or the slot has a grid, grooved or wavy structure.
Die Herstellung der gitter-, rillen- oder wellenförmige Struktur kann durch eine geeignete Modulation der Laserstrahlung bei der Erzeugung der Öffnungen bzw. des Schlitzes erreicht werden.The Production of the lattice, groove or wavy structure can by a suitable modulation of the laser radiation during the generation of the openings or the slot can be achieved.
Die distale Endfläche kann mit einer Verspiegelung versehen werden. Damit kann erreicht bzw. unterstützt werden, dass die am distalen Ende der Faser vorhandene Laserleistung nicht verloren geht, sondern die Strahlung dort reflektiert wird und beim zweiten Durchgang ausgekoppelt werden kann. Dadurch erhöht sich insgesamt die ausgekoppelte Leistung.The distal end surface can be provided with a mirror coating. This can be achieved or supported that the existing at the distal end of the fiber laser power is not lost, but the radiation is reflected there and can be coupled out during the second pass. There Overall, the decoupled power increases.
Die Lichtleitfaser ist an ihrem distalen Ende mit einer Kunststoffumhüllung, z.B. einem Polymer, versehen. Diese Umhüllung weist vorzugsweise den gleichen oder einen höheren Brechungsindex auf als der Faserkern, um einen hohen Auskoppelgrad sicherzustellen, da die Reflexionsverluste beim Durchgang vom dünneren zum dichteren Medium geringer sind, als umgekehrt. Vor dem Einbetten der Lichtleitfaser in die Kunststoffumhüllung werden die Aussparungen im Mantel der Faser mit einem für die elekromagnetische Strahlung transparenten Material, vorzugsweise einem Polymer, aufgefüllt, welches vorzugsweise einen höheren Brechungsindex besitzt als der Faserkern.The Optical fiber is provided at its distal end with a plastic sheath, e.g. a polymer. This enclosure preferably has the same or a higher one Refractive index on than the fiber core to a high degree of coupling ensure that the reflection losses during the passage from the thinner to denser medium are lower than vice versa. Before embedding the optical fiber in the plastic cladding become the recesses in the coat of fiber with a for the electromagnetic radiation transparent material, preferably a polymer, filled up, which preferably has a higher Refractive index has as the fiber core.
Der Applikator kann in einen Führungskatheter eingeführt werden derart, dass er darin axial verschiebbar angeordnet ist. Vom Führungskatheter umschlossen oder durch den Führungskatheter hindurch kann der Applikator auf diese Weise an den Therapieort gebracht werden. Der Führungskatheter weist einen Katheterschlauch mit zumindest einem axialen Kanal für den Applikator auf. Zusätzlich kann der Katheterschlauch weitere längs dazu angeordnete Kanäle besitzen, d.h. der Katheter kann ein Mehrlumenkatheter sein. Die weiteren Kanäle können beispielsweise zum Zu- und Abführen von Spülflüssigkeit, für Sonden z.B. zur Messung der Temperatur oder für Elektroden zur Aufnahme von Signalen, insbesondere zur Ableitung von Nervensignalen verwendet werden.Of the Applicator can be used in a guiding catheter introduced be such that it is arranged axially displaceable therein. Enclosed by the guide catheter or through the guide catheter through the applicator can in this way to the therapy site to be brought. The guide catheter points a catheter tube having at least one axial channel for the applicator on. additionally the catheter tube can have further channels arranged lengthways to it, i.e. the catheter may be a multi-lumen catheter. The others channels can for example, for supply and removal of rinsing fluid, for probes e.g. for measuring the temperature or for electrodes for recording Signals, in particular used for the derivation of nerve signals become.
Am Therapieort wird das distale Ende des Applikators, nämlich im Wesentlichen der Teil des Applikators, indem sich der die Aussparungen aufweisende, distale Endabschnitt der Lichtleitfaser befindet, aus dem Führungskatheter herausgeschoben. Die Kunststoffumhüllung bedeckt das distale Ende der Lichtleitfaser über den optisch aktiven Bereich, d.h den Auskoppelbereich, hinaus soweit, dass sie noch bis in den Führungskatheter hinein reicht, wenn das distale Ende der Lichtleitfaser über den kompletten Auskoppelbereich aus dem Führungskatheter herausgeschoben ist. Besondere Vorzüge weist die Erfindung auf, wenn der Applikator mit zumindest einem elastischen Element ausgestattet ist. Die Lichtleitfaser wird in diesem Fall gemeinsam mit dem elastischen Element längs zueinander in die Umhüllung eingebettet. Das elastische Element ist vorzugsweise vorgeformt und in der Lage, das – nach dem Herausschieben des Applikators aus dem Führungskatheter – freie Ende des Applikators in eine vorgegebene Form zu zwingen. Das Element ist dabei so elastisch, dass es, und damit der gesamte Applikator, innerhalb des Führungskatheters in gestreckter Form an den Operationsort gebracht werden kann. Es besteht vorzugsweise aus einem in gebogener Form extrudierten Polymerfaden oder -schlauch, einem Metall, einer Formgedächtnislegierung oder einem Formgedächtnis-Polymer.At the Therapy location is the distal end of the applicator, namely in Essentially, the part of the applicator by putting the the recesses having, distal end portion of the optical fiber is located off the guiding catheter pushed out. The plastic wrap covers the distal end of the Optical fiber over the optically active region, i.e. the outcoupling region, so far, that they are still up in the guide catheter extends into when the distal end of the optical fiber over the complete decoupling pushed out of the guide catheter is. Special advantages shows the invention when the applicator with at least one is equipped elastic element. The optical fiber is in In this case, together with the elastic element along each other embedded in the cladding. The elastic element is preferably preformed and capable of that - after pushing out the applicator from the guide catheter - free Force the end of the applicator into a given shape. The element is so elastic that it, and thus the entire applicator, inside the guide catheter can be brought in stretched form to the surgical site. It preferably consists of a polymer thread extruded in bent form or tube, a metal, a shape memory alloy or a Shape memory polymer.
Durch geeignete Wahl und Vorformung des elastischen Elements kann der Applikator flexibel an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Damit kann der erfindungsgemäße Lichtleiter bzw. der mit einem jeweils geeignet vorgeformten elastischen Element versehene Applikator für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden. Zusätzlich kann die Anordnung der Öffnungen oder des Schlitzes mit der vom Applikator nach Herausschieben aus dem Führungskatheter angenommenen Form abgestimmt werden und zwar derart, dass die abstrahlenden Öffnungen bzw. der Schlitz in direktem Kontakt mit dem zu bestrahlenden Körpergewebe, und zwar vorzugsweise ausschließlich mit diesem, liegen. Auf diese Weise kann ein im wesentlichen linienförmig oder flächig ausgedehntes, zu behandelnes Gebiet ohne Relativbewegung zwischen Applikator und diesem Gebiet bestrahlt werden. Insbesondere kann die Bestrahlung somit besonders gut auf genau dieses zu behandelnes Gebiet beschränkt werden.By suitable choice and preforming of the elastic element, the Applicator can be flexibly adapted to the respective application. Thus, the light guide according to the invention or with a suitably preformed elastic element provided applicator for different applications are used. In addition, the Arrangement of the openings or slot with that of the applicator after pushing out the guiding catheter assumed form in such a way that the radiating openings or the slot in direct contact with the body tissue to be irradiated, and preferably exclusively with this, lie. In this way, a substantially linear or flat extensive area to be treated without relative movement between Applicator and this area are irradiated. In particular, can The irradiation is thus particularly well suited to this very treatment Limited area become.
In der Praxis kann die Erfindung beispielsweise derart genutzt werden, dass für jede unterschiedliche Anwendung (wie z.B. für die Isolation der Pulmonalvene) ein für diese Anwendung optimiertes elastisches Element oder ein damit ausgerüsteter Applikator bereitliegt, je nach Anwendung eventuell auch in unterschiedlichen Größen. Möglich ist es auch, für jeden Patienten zunächst Eigenschaften des zu bestrahlenden Gebiets, insbesondere seine Form und Größe zu ermitteln und anschließend diese Eigenschaften in die Auswahl, Formung oder Herstellung eines geeignetens elastischen Elements einfließen zu lassen und den Applikator damit zu versehen.In In practice, the invention can be used for example in such a way that for any different application (such as pulmonary vein isolation) one for this application optimized elastic element or an applicator equipped with it Depending on the application may also be available in different Sizes. Is possible it too, for every patient first Properties of the area to be irradiated, in particular its shape and to determine size and subsequently these qualities in the selection, shaping or manufacture of a suitable elastic element to flow in and the applicator to provide with it.
Eine Vielzahl von unterschiedlichen Formen, die das freie Ende des Applikators nach dem Herausschieben aus dem Führungskatheter aufgrund der Vorformung des elastischen Elements annimmt, können je nach Anwendungsfall vorteilhaft sein.A Variety of different shapes, the free end of the applicator after pushing out of the guide catheter due to the preforming of the elastic element can, depending on the application be beneficial.
Für die Unterdrückung der Reizstromleitung in der Öffnung der Pulmonalvenen, ist eine zirkuläre, linienförmige Läsion vorteilhaft, die durch Formung einer Kreisschlinge wie bei einem Lassokatether erzielt werden kann. Diese Form eignet sich zum Aufsetzen auf die trichterförmige Öffnung der Vene. Alternativ ist eine spiral- oder schraubenförmig Ausgestaltung (ähnlich einem Tauchsieder) denkbar, die in die Öffnung der Vene eingeführt wird und sich dicht an die innere Oberfläche eines Gefäßes anlegt. Dadurch kann eine spiralförmige Linie bestrahlt werden, deren Azimut insgesamt mehr als 360° umfasst. Auf diese Weise kann bei axial verlaufenden Reizleitungen eine vollständige Isolation in axialer Richtung erzielt werden, da jede Reizleitungsbahn mindestens einmal unterbrochen wird. Eine ähnliche Ausführung mit mehreren Windungen über eine Strecke von mindestens 10 mm wäre für die PDT von Gefäßinnenwänden zur Prophylaxe einer Revaskularisation nach einem interventionellen Eingriff zur Gefäßrekanalisation geeignet. In einer speziellen Ausführung für sehr dünne Gefäße würde dagegen ein Applikator in gestreckter Form verwendet, dessen Mantelfläche spiralförmig mit Öffnungen versehen ist, um eine radiale Abstrahlung zur Gefäßwand zu erzielen.For the suppression of the stimulation current conduction in the opening of the pulmonary veins, a circular, circular lesion is advantageous, which can be achieved by forming a circular loop as in a Lassokatether. This shape is suitable for placing on the funnel-shaped opening of the vein. Alternatively, a spiral or helical configuration (similar to an immersion heater) is conceivable, which is introduced into the opening of the vein and rests close to the inner surface of a vessel. As a result, a spiral-shaped line can be irradiated whose total azimuth comprises more than 360 °. In this way, it can be a complete isolation in the axial direction with axially extending stimulus lines be targeted because each stimulus pathway is interrupted at least once. A similar multi-turn design over a distance of at least 10 mm would be suitable for PDT of vessel internal walls for prophylaxis of revascularization following interventional intervention for vascular recanalization. In a special embodiment for very thin vessels, however, an applicator in stretched form would be used, whose lateral surface is provided with openings in a spiral shape in order to achieve a radial radiation to the vessel wall.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzbereichs nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:The The present invention will now be described with reference to exemplary embodiments in conjunction with the drawings without limiting the scope of the claims Protection area again closer explained. Hereby show:
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention
In
In
In
In
In
In
In
Bei
der in
In
In
- 11
- Faserkernfiber core
- 22
- Fasermantel (Cladding)fiber cladding (Cladding)
- 33
- KunststoffumhüllungPlastic covering
- 44
- Öffnung im FasermantelOpening in fiber cladding
- 55
- Verspiegelte Endfläche der Lichtleitfasermirrored end face the optical fiber
- 66
- Elastisches Elementelastic element
- 77
- Aussparung im Fasermantelrecess in the fiber coat
- 88th
- Restschicht des Fasermantelsresidual layer of the fiber jacket
- 99
- Schlitz im Fasermantelslot in the fiber coat
- 1010
- Applikatorapplicator
- 1111
- Führungskatheterguide catheter
- 1212
- Distales Ende der Lichtleitfaserdistal End of the optical fiber
- 1313
- Distaler Endabschnitt der Lichtleitfaserdistal End portion of the optical fiber
- 1414
- Lumen des Führungskatheterslumen of the guide catheter
- 1515
- Gefäßvessel
- 1616
- Öffnung einer PulmonalveneOpening one pulmonary vein
- 1717
- Aussparung im Faserkernrecess in the fiber core
- 1818
- Herzheart
- 1919
- Linke Herzkammerleft ventricle
Claims (31)
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