DE10219297A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verfestigung biologischen Weichgewebes - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von zweidimensionalen Narbenstrukturen, die beispielsweise als Versteifung von Weichgewebe dienen können.

Description

Aufgabenstellung
• In vielen Bereichen der Veterinär- und Humanmedizin ist es im Bereich rekonstruktiver bzw. plastischer und/oder kosmetischer chirurgischer Interventionen gewünscht, weichgewebliche Anteile in ihrer Flexibilität und Mobilität zu verändern. Daher ist es gewünscht, mit einem möglichst minimal belastenden Verfahren eben eine solche Versteifung herbeizuführen.
• Stand der Technik
• Es ist beispielsweise bekannt, dass einige Hunderassen, wie Englische Bulldogge, Chow-Chow, etc. dazu neigen, im Schlaflaute Schnarchgeräusche von sich zu geben. Hier wäre es wünschenswert, mit einem möglichst wenig belastenden Eingriff die Schnarchneigung zu mindern, bzw. zu unterdrücken. Zur Zeit erfolgt dies durch direkte chirurgische Maßnahmen, die in der Regel das Gaumensegel ganz oder teilweise entfernen und durch die anschließend entstehende Narbe eine Straffung herbeiführen. Ähnliche Vorgehensweisen sind auch im Bereich der Humanmedizin zur chirurgischen Behandlung von Schnarchern bekannt. Es ist auch bekannt, derartige Resektionen des Gaumensegels, bzw. der Uvula lasertechnisch mit entweder CO₂- oder Nd : YAG-Lasern vorzunehmen, oder aber direkt die Uvula und die seitlichen Segelfenster mittels Hochfrequenz-Applikation so weit thermisch zu veröden, dass es ebenfalls wieder zur Narbenbildung und damit Straffung kommt. Eine ähnlich liegende Problemstellung liegt im Bereich der Entfernung, bzw. Reduktion von Falten in der Gesichtshaut vor. Hier wird entweder wiederum durch Lasertechnik und großflächige Bestrahlung versucht, subdermale Narbenplatten zu erzeugen, die zu einer Straffung und Immobilisierung des Gewebes führen. Gleichermaßen wird versucht, durch Injektion nerventoxischer Gifte, wie beispielweise Botulinumextrakt, das Gewebe in eine Krampfstarre zu überführen. Ebenfalls sind Techniken bekannt, die durch eine oberflächliche Abtragung des Gewebes eine Neubildung der oberen Hautschichten stimulieren und damit zumindest solche Faltenanteile, die sich ausschließlich in der Oberhaut ausgebildet haben, auch entfernen können. Andere Anwendungsgebiete einer derartigen Technik liegen ggf. in der Versteifung des Halteapparates von venösen Herzklappen.
• Erfindungsgemäße Lösung
• Ein auch in den möglichen Anwendungen in der Veterinär- und Humanmedizin unterschiedlichen Einsatzgebieten gemeinsam ist der erfindungswesentliche und auch für den medizinischen Fachmann überraschende Befund, dass es anstatt großflächiger Induktion von Narbenplatten oder teilchirurgischer Gewebeentfernung mit anschließender großer Vernarbung völlig ausreicht, röhrenförmige Narbentunnel in dem Zielgewebe zu induzieren. Dabei wirken diese röhrenförmigen Narbentunnel, nachdem sich innerhalb der Röhre durch einsprossendes Granulationsgewebe eine strangförmige Narbe gebildet hat, wie die Stangen eines Gatters oder das Maschenwerk eines stabilen Netzes, das je nach Geometrie und Anlage völlig ausreicht, die weichgeweblichen Zielstrukturen gezielt zu versteifen.
• Neben diesem verfahrenstechnischen Grundgedanken ist erfindungsgemäß auch die technische Lösung, um eben solche röhrenförmigen Primärstrukturen im Zielgewebe zu schaffen. Hierzu werden erfindungswesentlich und vorzugsweise optische Lichtleitfasern verwendet, die gleichzeitig, wie - unsere eigene Patentschrift zur Simultanübertragung von Laser und Ultraschall zitierend - beschrieben, in der Lage sind, chirurgischen Ultraschall und Laserstrahlung simultan und/oder alternierend zu übertragen. Dabei kommt der Möglichkeit der alternierenden Applikation von chirurgischem Ultraschall und Laserlicht besondere Bedeutung zu, um in Abhängigkeit der biologischen Reaktion das Zielgewebe perforieren zu können, ohne dass die Faser vom vorher geplanten Weg auswandern kann, da insbesondere mit Ultraschallfrequenzen zwischen 20 und 50 kHz normales Weichgewebe oder Muskelzellen sehr gut perforiert werden können, hingegen collagen- und elastinhaltige Strukturen besonders gut mit gepulster Laserstrahlung, wahlweise eines Excimer-Lasers oder eines Erbium-dotierten Festkörper- Lasers Anwendung finden. Prozesswesentlich ist dabei das Zusammenwirken aus ultrakurzer Pulsdauer und sehr hoher Absorption der Lichtstrahlung im Zielgewebe. Typischerweise kommen Pulsbreiten von 300 Mikrosekunden und weniger in Betracht. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel typischerweise von ca. 200 Nanosekunden und weniger.
• In Weiterführung des Erfindungsgedankens besteht das lichtleitende System dabei aus einer Hohlkapillare, vorzugsweise aus Saphir, welche bevorzugt die Ultraschallenergie appliziert, bei Bedarf jedoch auch als Wellenleiter für die in einem besonderen Ausführungsbeispiel bevorzugte Erbium : YAG- Laserstrahlung genutzt werden kann. Gleichzeitig kann das innere Lumen einer solchen Kapillare, die mechanisch außerordentlich stabil ist und zur Erhöhung der Stabilität noch mit einem biokompatiblen Metallüberzug, typischerweise Gold, beschichtet ist, einen Außendurchmesser von weniger als einem Millimeter und dem inneren Lumen kann das durch die Ultraschallschwingung, bzw. Laserstrahlung fragmentierte Gewebe abgesaugt werden. Gleichzeitig kann aber auch das innere Lumen durch Einbringung einer weiteren Lichtleitfaser im Sinne eines Mandrins benutzt werden, um mit dieser inneren Faser beispielsweise ebenfalls wiederum Laserstrahlung zum Vorbohren des gewünschten Zielkanals übertragen werden oder aber höherfrequenter Ultraschall zur Erlangung eines A-Scan-Signals zur ständigen Messung der Restgewebedicke am Ende des Zielkanals, was insbesondere bei der Behandlung des Gaumensegels und der Uvola notwendig sein wird.
• In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann das innere Lumen aber auch zur Injektion beispielsweise von Fibrinkleber oder anderer vernarbungsfördernder Substanzen genutzt werden. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind in den Abb. 1 bis 2 näher erläutert:
Abb. 1
• Dargestellt ist das Prinzip einer möglichen technischen Ausführungsform der Erfindung. In einem Handstück (1) wird zur gewünschten Gewebeschädigung geeigneter Ultraschall und oder entsprechende Laserstrahlung in einen optoakustischen Applikator (2) eingekoppelt. Der optoakustische Applikator (2) kann je nach Anforderung mehr oder weniger flexibel ausgelegt sein und wird in der gewünschten Position in das Weichgewebe (3) eingestochen, wobei durch die am distalen Ende des Applikators abgegebene Ultraschall- und oder Laserenergie die gewünschte röhrenförmige Gewebeschädigung erzeugt wird. Zur Erzeugung der Laser- und Ultraschallenergie dient ein Ultraschallgenerator (4), der einen im Handstück (1) befindlichen Ultraschallwandler versorgt, sowie der Laser (5). Außerdem befinden sich am Handstück (1) die Anschlüsse für eine gegebenenfalls in den Applikator (2) integrierten Spülung (6) und Absaugung (7), die das Entfernen der erzeugten Gewebefragmente erlaubt.
Abb. 2
• Diese Abbildung zeigt das Prinzip einer möglichen technischen Ausführungsform des optoakustischen Applikators. Dieser besteht aus einem Wellenleiter (8), zum Beispiel einer Saphir-Kapillare, deren proximales Ende in einer Ultraschallsonotrode (9) derart befestigt ist, das über die Mantelfläche tangential Ultraschallenergie eingekoppelt werden kann. Diese regt den Wellenleiter (8) zu longitudinalen Schwingungen an. Über die vom Laser kommende akustische entkoppelte Glasfaser (10) wird die Laserstrahlung in die proximale Stirnfläche des Wellenleiters (8) eingekoppelt. Das Lumen (11) des Wellenleiters (8) kann bei entsprechender konstruktiver Gestaltung zur Absaugung, Spülung und oder als Arbeitskanal genutzt werden. Bezugszeichenliste 1 Handstück
  2 optoakustischer Applikator
  3 Weichgewebe
  4 Ultraschallgenerator
  5 Laser
  6 Spülung
  7 Absaugung
  8 Wellenleiter
  9 Ultraschallsonotrode
  10 Glasfaser
  11 Wellenleiterlumen
  

Claims (8)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Narbenstrukturen im biologischen Weichgewebe mittels elektromagnetischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass diese Narbenstrukturen mindestens zweidimensional sind.

2. Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser zur Erzeugung der elektromagnetischen Energie in Kombination mit der Übertragung von Ultraschallenergie eingesetzt wird.

3. Verfahren und Vorrichtung nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser mit Ultraschall über einen Wellenleiter geführt wird.

4. Verfahren und Vorrichtung nach 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Wellenleiter optische Fasern genutzt werden.

5. Verfahren und Vorrichtung nach 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Wellenleiter Kapillaren genutzt werden.

6. Verfahren und Vorrichtung nach 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Leistungsultraschall das rücklaufende Signal als A-Scan ausgewertet wird.

7. Verfahren und Vorrichtung nach 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter als Übertragungsweg für ein A-Scan-Signal genutzt wird.

8. Verfahren und Vorrichtung nach 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Injektion von vernarbungsfördernden Substanzen erfolgt.