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Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen für laserinduzierte Hyperthermie oder
photodynamische Therapie, und im Spezielleren eine Vorrichtung, die eine optische Faser mit
einer laserlichtdurchlässigen Nadel verbindet.
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Wie allgemein bekannt ist, produzieren Laser einen intensiven -Strahl elektromagnetischer
Strahlung von hoher spektraler Reinheit, der in einen schmalen Winkelbereich mit hoher
Strahlungsdichte, kleiner Winkeldivergenz und großer Kohärenzlänge kollimiert werden
kann. Solche Eigenschaften machen Laser besonders attraktiv für eine Vielzahl von
medizinischen Anwendungen.
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Die Verwendung von Lasern, um Hyperthermie in Gewebe zu induzieren, beinhaltet die
Insertion einer optischen Faser in Gewebe. Ohne zusätzlichen Schutz muß die Faser in der
Lage sein, Insertions- und Entnahmekräften Stand zu halten, ohne zu brechen oder Material
zu verlieren. Jeglicher Unfall während einer Hyperthermie, der Material zurückläßt, welches
nicht einfach herauszuholen ist, könnte verheerend sein.
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Zusätzlich ist es wünschenswert, die Diffusion der Laserenergie, die vom Ende der optischen
Faser ausgesendet wird, zu steuern. Die Menge gestreuter Laserenergie in einem speziellen
Gewebe, kann ein kritischer Faktor bei der Hyperthermiebehandlung sein. Der Grad an
Gewebestreuung wird die benötigte Diffusion des energieaussendenden Endes der optischen
Faser bestimmen. Daher ist es wünschenswert, eine Vorrichtung zur Steuerung der Energie,
die von dem Ende der optischen Faser ausgesendet wird, durch Zerstreuung der
Strahlungsenergie, für eine reduzierte Energiedichte an der Oberfläche der Nadel zu liefern.
Dies bietet ein Energiezuliefersystem für eine Nadel, das die Entwicklung und die Ablagerung
von verschmorten Materialien auf ihrer Oberfläche verhindert, während es eine Ausführung
liefert, die dem Bruch und dem Verlust von Material widerstehen wird. Die Reduktion in der
Energiedichte, die durch diese Techniken erzielt werden, erlauben eine Steuerung des
Temperaturprofils, die nicht nur eine Verschmorung und Photonenblockierung verhindert,
sondern auch die Optimierung der Hyperthermietherapie, die benötigt wird, um die
erwünschten klinischen Resultate zu erzielen, erlaubt.
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Weitere Verwendungen der Lasertechnologie beinhalten die Verwendung von Lasern zum
Behandeln von Tumoren, wo der Forderung nach Anpassung des erhitzten Volumens auf die
Größe des Tumors am ehesten in einer Vorrichtung, in welcher die Bestrahlungswellenlänge
und somit die Eindringtiefe der Laserenergie verändert werden kann, entsprochen wird.
Obwohl fluoreszierende Farbstoffe nützlich für die Umwandlung der
Bestrahlungswellenlängen sind, kann die Einführung von im Allgemeinen karzinogenen
Farbstoffen in menschliches Gewebe ernste Gesundheitsrisiken verursachen. Daher ist es
wünschenswert, eine Vorrichtung zu liefern, die fluoreszierende Farbstoffe verwendet um die
Bestrahlungswellenlängen umzuwandeln, während sie verhindert, daß Farbstoff in das
umgebende Gewebe sickert.
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Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung den Nadelschaft von der im Inneren
angeordneten optischen Faser zu beabstanden. Dies läßt eine Flüssigkeits- oder Gaskühlung
der Faser, der Nadel und des benachbarten Gewebes zu und erlaubt die Einführung von
Streuern, Diffusoren oder wellenlängenverschiebenden Farbstoffen im Inneren der Nadel. Die
Fähigkeit, daß zur eingeführten Nadel angrenzende Gewebe zu kühlen, ermöglicht eine
verbesserte Steuerung über das Temperaturprofil in dem Gewebevolumen, welche bei
Hyperthermie kritisch sein kann. Die Ummantelung einer optischen Faser in einer Nadel ist
an sich bekannt, z. B. ist in dem U.S. Patent Nr. 4,336,809, das Clark erteilt wurde, ein
transparentes Cladding in engem Kontakt mit einem Kern einer optischen Faser. Die durch
Clark offenbarte optische Nadel agiert als ein Längsseitenstrahler.
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Eine Sonde zur Photoepilierung ist in dem U.S. Patent Nr. 3,834,391, das Block erteilt
wurde, offenbart. In diesem Patent endet ein langer, flacher, spitz zulaufender Körper in einer
verjüngten Spitze, die das energieaussendende Ende der Faser hält. Das polierte Ende der
Faser ist bündig mit der Außenfläche des Körpers. Die Beschreibung des Blockpatents warnt,
daß der Benutzer vorsichtig im Umgang mit der Sonde sein muß, da ein Bruch der
ummantelten Faser möglich ist.
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Eine optische Laservorrichtung zur Behandlung von Blutgefäßen ist in dem U.S. Patent Nr. 4,
564,011, das Goldmann erteilt wurde, offenbart. Eine optische Faser ist konzentrisch
innerhalb eines Katheters angeordnet, an dem eine konische Sonde angebracht ist, so daß die
optische Faser an sich bei Benutzung nicht in einem Penetrationsbereich ist. Die Laserenergie
wird durch die Nadel mittels einer Linse auf eine Fläche mit ungefähr der Größe des
Durchmessers der Nadel gerichtet.
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Das U.S. Patent Nr. 4,905,689, das Stack at al. erteilt wurde, offenbart eher eine Vorrichtung
zum peripheren Richten eines Laserstrahls durch Fenster, die konzentrisch um die verjüngte
Spitze der Nadel angeordnet sind, als durch einen wesentlichen Teil des Nadelschaftes an
sich. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Fenster aus Saphiren, Rubinen oder
Diamanten geformt und erlauben, daß der Laserstrahl auf atherosklerotischen Plaque gerichtet
wird.
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Schließlich offenbart das U.S. Patent Nr. 3,467,098, das Ayres erteilt wurde, einen
Handgriffel, der durch eine geschlossene Leitung mit einer entfernten Laserquelle verbunden
ist, der aber weder eine optische Faser einschließt, noch ist die Vorrichtung wie eine Nadel
einführbar.
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Die DE-28 26 383 offenbart eine Sonde für die Laserchirurgie nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Die Sonde führt einen Laserstrahl während chirurgischer Operationen. Die
Sonde ist rohrförmig zum Aufsetzen auf oder zur Insertion in Gewebe. Es kann eine Spitze
vorhanden sein, die entweder lichtundurchlässig oder lichtdurchlässig ist. Zusätzlich kann die
Sonde eine Lichtleitfaser umfassen.
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In Anbetracht des vorhergehenden wird eine Vorrichtung zur Transmission von
Laserstrahlung in Gewebe geliefert, wie im nachstehenden Anspruch 1 beansprucht.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezug zu den beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, daß andere Ausführungsformen als jene, die
eine Zerstreuungslinse umfassen, hierin enthalten sind. Diese sind rein darstellend und
unterliegen nicht dem Schutzbereich der Ansprüche.
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Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die den Einbau einer streuenden Spitze darstellt, die an
dem energieaussendenden Ende der optischen Faser angeordnet ist;
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Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung dieser Erfindung, die einen sphärischen
Streuer beinhaltet, der angrenzend an das geschlossene Ende der transparenten Nadel
angeordnet ist;
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Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung dieser Erfindung, die den Einbau eines
Reflektors, der angrenzend an das geschlossene Ende der Nadel angeordnet ist, und eine
Abstandshalterpositionierung des aussendenden Endes der optischen Faser zeigt;
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Fig. 4 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung dieser Erfindung, die den Einbau
mehrerer optischer Fasern und eines Streuers, der geeignet ist, die energieaussendenden
Enden der Fasern in Position innerhalb der Nadel zu halten, darstellt;
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Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung dieser Erfindung mit brechendem
Streumaterial, das innerhalb der Wände und dem geschlossenen Ende der Nadel
angeordnet ist;
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Fig. 6 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung dieser Erfindung, die den Einbau einer
Linse am energieaussendenden Ende der optischen Faser darstellt;
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Fig. 7 ist eine Teilschnittansicht einer Doppelnadelvorrichtung dieser Erfindung, die eine
Flüssigkeit, die innerhalb des Kerns der inneren Nadel enthalten ist, umfaßt;
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Fig. 8 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung dieser Erfindung, die die Anordnung
eines Energie-Wellenlängen-Wandlers in dem geschlossenen Ende der Nadel darstellt;
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Fig. 9 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung dieser Erfindung, die
energieumwandelndes Material innerhalb der Wände und dem geschlossenen Ende der
Nadel enthält;
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Fig. 10 ist eine Teilschnittansicht einer einfachen Grundanordnung, in der zusätzliche
Diffusionseinrichtungen nicht benötigt werden;
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Fig. 11 ist eine Teilschnittansicht einer einfachen elementaren Vielfaseranordnung;
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Fig. 12 ist eine Teilschnittansicht einer offenendigen Anordnung, die einen entfernbaren
Griffel, der während der Insertion benutzt werden kann, enthält; und
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Fig. 13 ist eine schematische Ansicht der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in der Hyperthermiebehandlung von BPH.
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Eine detaillierte darstellende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist hierin
offenbart; jedoch sollte erkannt werden, daß viele strukturelle Elemente in einer breiten
Vielfalt von Formen verkörpert sein können, von denen einige ganz unterschiedlich von
diesen spezifischen Struktur- und Funktionsdetails, die hierin offenbart sind, sein können.
Folglich sind die hierin offenbarten Details lediglich repräsentativ, dennoch werden sie in
dieser Hinsicht als die erachtet, die die beste Ausführungsform zum Zwecke der Offenbarung
bieten, um eine Grundlage für die nachstehenden Ansprüche, die den Schutzumfang der
vorliegenden Erfindung bestimmen, zu liefern.
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Eingangs wird Bezug auf Fig. 1 genommen: Eine bevorzugte Form einer
laserlichtdurchlässigen Vorrichtung, gestaltet gemäß der vorliegenden Erfindung, welche außerhalb des
Schutzumfangs der Ansprüche dieser Anmeldung liegt, wird gebildet durch eine hohle, im
Allgemeinen zylindrische, lichtdurchlässige Nadel 10, die konzentrisch um eine kommerziell
erhältliche optische Faser 12 angeordnet ist. Die Nadel hat einen Schaft und eine Spitze und
ist bevorzugt aus Plastik mit optischer Qualität, wie z. B. Polycarbonat oder
Polymethylmethacrylat (PMMA), konstruiert, so daß die Nadel 10 zumindest durch einen
wesentlichen Teil der Länge des Schafts aussenden kann. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann
Energie von der Faser 12 nach außen gestrahlt werden und wird durch die Spitze und den
Schaft der Nadel ausgesendet, welcher einen Teil des Schaftes, der sich hinter der Spitze der
Faser befindet, beinhaltet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Außendurchmesser der Nadel 10 3 mm groß
sein. Die Größe des Außendurchmessers wird jedoch durch die gewünschte Verwendung der
vorliegenden Erfindung bestimmt. Die Nadelwand ist im Vergleich zum Nadeldurchmesser
dünn, z. B. 0,3 mm, um die Erwärmung der Wand, die durch die Energieaussendung von der
Faser 12 resultiert, zu minimieren. Im Allgemeinen ist eine Wanddicke von 0,1 bis lmm
nützlich.
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Die Faser 12 ist an ihrem distalen Ende mit einer Laserquelle (nicht gezeigt) verbunden und
erstreckt sich in einen Penetrationsteil der Nadel 10, d. h. einen Teil, der dazu gedacht ist, in
das Gewebe einzudringen, welches Hyperthermie und/oder photodynamischer Therapie
ausgesetzt werden soll. Die Faser 12 wird in ihrer Lage im Zentrum der Nadel 10 durch
Haltevorrichtungen und/oder Abstandshalter 14, die den Abstand zwischen der Außenfläche
der Faser 12 zur Innenfläche der Nadel 10 überbrücken, gehalten. Zusätzliche Abstandshalter
können eingebaut sein und entlang der Länge der Faser 12, wie benötigt, um die Faser 12 in
ihrer Lage innerhalb der Nadel 10 zu halten, angeordnet sein. In einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Abstandshalter 14 porös, um den Fluß von Gas oder Flüssigkeit in
der ganzen Nadel 10 zu ermöglichen. In dieser speziellen Ausführungsform weist der
Abstandshalter 14 poröse flexible Scheiben 15 aus Polytetrafluorethylen (Teflon) und eine
innere Schicht 17 aus Polycarbonat auf.
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Die Anordnung aus Nadel 10 und Faser 12 wird bei einer Benutzung in Gewebe eingeführt,
wie eine Vorrichtung, die den Schutz vor Bruch oder Verlust der optischen Faser 12
unterstützt. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die Nadel 10, wie durch ihre Benutzung
vorgegeben, an dem Ende, das in der Nähe des energieaussendenden Endes der Faser 12 ist,
offen sein. Es ist jedoch bevorzugt, daß das proximale Ende der Nadel geschlossen ist.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, kann ein geschlossenes Ende 16 der Nadel 10 verjüngt oder
konisch geformt sein. Es können wie auch immer eine unbegrenzte Vielfalt von Formen, die
hitzegeformt, mit Einsätzen versehen, in Epoxitharz getränkt sind oder andere geeignete
Einrichtungen verwendet werden. Das geschlossene Ende 16 verhindert den Austritt von
irgendwelchen Bruchstücken der Faser aus der Nadel 10 und die Einführung von
Faserbruchstücken auf das Gewebe. Es verhindert auch den Eintritt von Körperflüssigkeiten,
wie Blut, in den Zwischenraum zwischen der Faser 12 und der Nadel 10, und somit der
Störung des umgebenden Gewebes. Das distale Ende der Nadel ist offen um eine Verbindung
der Faser 12 mit einer Laserquelle (nicht gezeigt) zu ermöglichen.
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In Geweben, die eine mäßige Streuung aufweisen, muß die laserlichtdurchlässige Vorrichtung
Energie zur Außenfläche der Nadel 10 mit sowohl einer akzeptablen geringen und
gleichmäßigen Energiedichte als auch einem richtigen Einfallswinkel liefern. Um dies zu ·
bewirken, kann eine streuende Spitze 18 an dem energieaussendenden Ende 20 der Faser 12
angeordnet sein. Solche streuenden Spitzen werden gewöhnlich aus Quarz gebildet und sind
kommerziell erhältlich, wie die Serie 4400 sphärischer und zylindrischer Diffusoren von
Laser Therapeutics Inc. Die Integration einer streuenden Spitze 18 in den Innenraum der
Nadel 10 der vorliegenden Erfindung führt zu einem Anstieg der Streuung der Laserenergie
vor ihrem Kontakt mit dem Gewebe. Die vergrößerte Fläche der Nadeloberfläche im
Vergleich zur Fläche der Spitze, senkt erheblich die Leistungsdichte an der
Gewebegrenzfläche. Dies verringert ein Überhitzungsproblem an der Gewebe-Spitze-
Grenzfläche, das vorhanden ist, wenn eine blanke Spitze verwendet wird, während das gleiche
Gewebevolumen bestrahlt wird.
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Wenn das geschlossene Ende 16 der Nadel 10 nicht in sehr gutem Kontakt mit dem zu
bestrahlenden Gewebe oder der zu bestrahlenden Flüssigkeit ist, kann eine Luftblase vorne an
dem geschlossenen Ende 16 der Nadel 10 vorhanden sein. In Luft ist der Punkt des
geschlossenen Endes 16 ein lichtfokusierendes Element, das einen heißen Punkt vor dem
Ende der Nadel produziert. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, kann, wie in Fig. 2
dargestellt, ein Streuer 22 an dem geschlossenen Ende 16 der Nadel 10 angrenzend
angeordnet sein. Diese Ausführungsform liegt ebenfalls außerhalb des Schutzumfangs der
Ansprüche dieser Anmeldung, somit ist sie nicht beansprucht. Der Streuer 22 kann eine von
vielen Formen annehmen, wie z. B. einen sphärischen, aus Kunststoff geformten und mit
brechendem Streupulver, wie Aluminium, versehenen Ball, oder kann andere Formen, die zur
Energiestreuung geeignet sind, annehmen. Die genaue Anordnung des Streuers 22 ist nicht
entscheidend. Der Streuer 22 dient jedoch dazu, die Energie, die vom energieaussendenden
Ende 20 der Faser 12 ausgesendet wird, zu zerstreuen, und die Überhitzung des geschlossenen
Endes 16 der Nadel 10 zu verhindern. Ein spezieller Streuer von der in Fig. 2 gezeigten
Form kann durch Mischung von 30% Aluminium in Epoxidharz und Formung des Materials
in Bälle von geeigneter Größe, von z. B. ungefähr 1,5 mm Durchmesser, erhalten werden.
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Fig. 3 stellt den Einbau einer weiteren Ausführungsform eines Streuers dar, die ebenso nicht
hierin beansprucht wird. In der Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, streut ein
Reflektor oder Spiegel 24 die Energie, die von der Faser 12 ausgesendet wird. Ein konkaver,
ringförmiger Spiegel ist gezeigt, jedoch werden weitere Reflektorformen mannigfaltige
Strahlungsmuster ergeben. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, daß der Spiegel 24 einen
Totalreflektor darstellt, da ein mit einem Diffusionsstreuer im Spiegelinneren eingebauter
Teilreflektor beide Wirkungen vereinigen wird und eine weniger exakte Anordnung innerhalb
der Nadel 10 benötigt.
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Fig. 4 stellt den Einbau eines Streuers dar, der geeignet ist, das energieaussendende Ende 20
eines Bündels von Fasern 12, 28 und 30 in Position innerhalb der Nadel 10 zu halten.
Abermals ist die Ausführungsform in Fig. 4 nicht beansprucht. Ein Streuerhalter 26 ist
bevorzugt aus Kunststoff von optischer Qualität hergestellt, wie z. B. optischer Epoxidharz,
dem ungefähr 30 Gewichtsprozent eines brechenden Streupulvers, wie z. B. Saphirpulver,
zugesetzt sind, und ist derart geformt, daß das energieaussendende Ende 20 der Fasern
zusammengepreßt innerhalb seines Kerns aufgenommen werden kann. Wie dargestellt, kann
der Zerstreuerhalter 26 ein verkürzter Zylinder mit teilweise sich entlang der Hauptachse
erstreckenden Bohrungen sein. Die Durchmesser der Bohrungen sind geringfügig größer als
der Durchmesser der Fasern 12, um die Fasern 12 in einer konzentrischen Lage innerhalb des
Streuerhalters 26 zu halten. Die Außenfläche des Streuers 26 ist so konstruiert, daß er an der
Innenfläche des zylindrischen Teils der Nadel 10 angrenzt und seine Vorderseite ist
abgeschrägt um die Laserlichtenergie ein wenig radial zu zerteilen. Wie dargestellt, kann der
Abstandshalter 26 den Abstandshalter 14 als Einrichtung, um die Faser 12 innerhalb der
Nadel 10 in Position zu halten, ersetzen.
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Der Einbau eines Faserbündels, das eine zweite Faser 28 und eine dritte Faser 30 beinhaltet,
wird durch den Durchmesser der Nadel 10 ermöglicht. Es sollte verstanden werden, daß die
Anzahl an eingebauten optischen Fasern gemäß der gewünschten Verwendung verändert
werden kann. Die energieaussendenden Enden der Fasern können ebenfalls verschiedene
Formen annehmen, wie z. B. eben oder geneigt, um die Winkelstreuung der ausgesendeten
Energie zu steuern.
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Im Falle von stark streuendem Gewebe, wird nur eine gleichmäßige Streuung der Energie
benötigt (der Einfallswinkel wird unwesentlich). Fig. 5 stellt den Einbau einer flachkantigen
Faser 12 dar, die in einem einen Zwichenraum aufweisenden Abstand, vom geschlossenen
Ende 16I der Nadel 10I befestigt ist. Der Abstand zwischen dem aussendenden Ende der Faser
und dem geschlossenen Ende der Nadel bestimmt die Streuung des Laserstrahls. Durch eine
zurückgesetzte Anordnung des energieaussendenden Endes 20 der Faser von dem
geschlossenen Ende 16 der Nadel 10, wird die Winkelstreuung der ausgesendeten Energie
erhöht. Der Einbau von brechendem Streumaterial 32, wie z. B. Diamantpulver, innerhalb der
Wände und dem geschlossenen Ende der Nadel 10 dient dazu, die von der Faser ausgesandte
Energie zu zerstreuen. Das Streumaterial 32 kann in den Wänden durch Beimengung
angeordnet werden, bevor die Nadel geformt wird. Diese Ausführungsform ist ebenfalls nicht
hierin beansprucht.
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Mit Bezug auf Fig. 6 ist der Einbau einer Linse, die an dem energieaussendenden Ende 20
der optischen Faser 12 angeordnet ist, dargestellt. Die Divergenz, der von der Faser 12
ausgesandten Energie, kann durch das Bündeln der Energie mittels einer Linse 34, die an dem
energieaussendenden Ende 20 der Faser 12 angeordnet ist, auf einen Fokus induziert werden.
In der Ausführungsform, die in Fig. 6 dargestellt ist, ist eine sphärische Linse am Ende der
Faser 12 befestigt und wird im Inneren der Nadel 10 durch eine Linsenhalterung 36, die aus
Teflon gebildet ist und die Außenfläche der Linse 34 mit der Innenwand der Nadel 10
verbindet, in Position gehalten. Die Linse 34 kann eine sphärische Linse, eine
Zerstreuungslinse mit hohem Brechungsindex, z. B. aus Saphir, oder jede andere geeignete
Linse sein, die fähig ist, die Energie aufzuweiten. Wie oben beschrieben, kann die
Beleuchtungsstärke der Nadellängsseite durch die Modifikation der Position der Linse 34 und
des energieaussendenden Endes 20 der Faser 12 relativ zu dem geschlossenen Ende 16 der
Nadel 10 verändert werden.
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Die Verwendung von Lasertechnologie zur Behandlung von Tumoren erfordert eine
Anpassung des erhitzten Volumens auf die Größe des Tumors. Folglich muß eine
laserlichtdurchlässige Vorrichtung zur Benutzung in der Tumorbehandlung in der Lage sein,
die Forderungen nach einer veränderlichen Bestrahlungswellenlänge und somit einer
veränderlichen Eindringtiefe der Energie zu erfüllen. Fig. 7 stellt eine bevorzugte, hierin
nicht beanspruchte, Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die eine
Fluoreszenzfarbstoffumwandlung benutzt, um eine Laserpumpwellenlänge zu verändern. Wie
in Fig. 7 dargestellt, ist die optische Faser 12 durch eine oder mehrere poröse Abstandshalter
14 konzentrisch innerhalb der Nadel 10II angeordnet. Zur Tumorbehandlung werden Laser im
blauen bis grünen Spektrum bevorzugt, wie z. B. Argonionlaser. Eine Flüssigkeit, die zur
Fluoreszenzumwandlung geeignet ist, wie z. B. ein Fluoreszenzfarbstoff 38, ist im Inneren der
Nadel 10II angeordnet. Ein Fluoreszenzfarbstoff im Farbbereich von Orange bis zum nahen
Infrarot ist bevorzugt, jedoch kann jeder geeignete Farbstoff verwendet werden. Obwohl es
nicht dargestellt ist, kann eine Umwälzeinrichtung zur laserlichtdurchlässigen Vorrichtung
hinzugefügt werden, um, zum Kühlen des Farbstoffs, die Farbstofflösung durch das Innere der
Nadel 10II zu zirkulieren. Ein zusätzlicher Vorteil von einer in der Nadel 10II vorhandenen
gekühlten Flüssigkeit ist, daß es eine bessere Steuerung über den stationären
Temperaturprofilzustand liefern wird, der sich in dem umgebenden Gewebe gebildet hat,
wodurch sowohl die Überhitzung der Nadel-Gewebe-Grenzfläche verhindert wird, als auch
der interne Temperaturgradient flach gehalten wird.
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Fluroeszenzfarbstoffe sind im Allgemeinen karzinogen, und benötigen folglich
Sicherheitsüberlegungen, um das Auslaufen des Farbstoffs 38 aus dem Inneren der Nadel 10
zu verhindern. Aus diesem Grunde ist in Fig. 7 eine zweite Nadel 40 dargestellt. Die zweite
Nadel 40 ist ebenfalls aus einem Plastik mit optischer Qualität und einem Aufbau ähnlich dem
der Nadel 10II konstruiert. Jedoch ist die zweite Nadel 40 so aufgebaut, daß sie die erste Nadel
10II in ihrem Inneren umschließt.
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Die Form der zweiten Nadel 40 ist im wesentlichen ein Hohlzylinder mit einem
geschlossenem Ende 42. Der Durchmesser der zweiten Nadel 40 ist ausreichend größer als
der Durchmesser der Nadel 10II, um der zweiten Nadel 40 zu erlauben, die erste Nadel 10II in
ihrem Inneren gänzlich zu umschließen, während es einen interstiziellen Raum zwischen der
Außenfläche der ersten Nadel 10II und der Innenfläche der zweiten Nadel 40 (entweder durch
eine koaxiale Auskragungsstütze (nicht gezeigt) oder durch ein oder mehrere Abstandshalter)
zuläßt. Somit liefert die zweite Nadel 40 eine zweite Sperre zwischen dem
Fluoreszenzfarbstoff 38, der im Inneren der ersten Nadel 10II angeordnet ist, und dem
umgebenden Umfeld. Sicherheitsüberlegungen schlagen eine Überwachung des interstiziellen
Raumes zwischen der ersten Nadel 10II und der zweiten Nadel 40 für das Auftreten von
auslaufenden Fluoreszenzfarbstoffen vor.
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In weiteren zur Tumorbehandlung geeigneten Nadelausführungsformen, die ebenfalls nicht
hierin beansprucht sind, ist ein Energieumwandler und im Spezielleren ein
Festfarbstoffeinsatz 44 eingebaut, der angrenzend an das geschlossene Ende der Nadel 10,
wie in Fig. 8 dargestellt, angeordnet ist und dem energieaussendenden Ende 20 der Faser 12,
die durch einen oder mehrere Abstandshalter 14 unterstützt wird, gegenüberliegt. Der
Festfarbstoffeinsatz 44 kann viele Formen in Abhängigkeit von der gewünschten Verwendung
und der gewünschten Beleuchtungsfläche der Nadel 10 aufweisen. Solch ein Einsatz kann aus
Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyvinylchlorid (PVC), welches 0,01 bis 10%
Farbstoff enthält, z. B. PMMA enthaltend 1% von Rhodamin 6G, gebildet sein. Eine weitere
Ausführungsform des Farbstoffeinsatzes 44 beinhaltet den Zusatz einer Beschichtung eines
dielektrischen Reflektors auf dem Einsatz 44, um die nach innen gerichtete Strahlung zurück
in das Gewebe zu reflektieren. Die Kühlung dieser Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann durch die. Zirkulation von Luft in dem Inneren der Nadel 10 oder die
Zirkulation einer Flüssigkeit, wie z. B. einer Salzlösung, erzielt werden. Diese
Ausführungsform ist nicht hierin beansprucht.
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Wie in Fig. 9 dargestellt, kann ein energieumwandelndes Material, wie ein Farbstoff 46,
z. B. Rhodamin 6G, in die Wände und dem geschlossenen Ende der Nadel 10III, während der
Polymerisation des Kunststoffs, integriert werden. Der energieumwandelnde Farbstoff 46
wandelt die Wellenlänge der Energie, die von der Faser 12 ausgesendet wird, um, um dessen
Eignung zur Tumorbehandlung zu erhöhen. Diese Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann in der gleichen Weise, wie im obigen Absatz beschrieben, gekühlt werden.
Diese Ausführungsform ist nicht hierin beansprucht.
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Unter Bezug auf die Fig. 10 und 11 werden allgemeine laserlichtdurchlässige
Nadelstrukturen bereitgestellt. Die Vorrichtung der Fig. 10 ist ähnlich der von Fig. 2, aber
spart den Streuer 22 von Fig. 2 für solche Anwendungen aus, in denen die Steuerung der
angewendeten Laserenergie auf einer geringeren Stärke als mit der Vorrichtung der Fig. 2
stattfindet, oder in denen eine heiße, nicht streuende Spitze erwünscht ist. Die Vorrichtung der
Fig. 11 ist ähnlich der von Fig. 4, spart aber den Streuerhalter von Fig. 4 aus; die
Vorderseiten der einzelnen Fasern sind abgerundet. Keine der beiden Ausflibrungsformen
wird hierin beansprucht.
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In Fig. 12 weist die Nadel 10IV ein offenes Ende bei 16IV auf. Ein fester Griffel 50, z. B. aus
Metall, bemaßt, um gleitend ins Innere der Nadel 10IV fein einzupassen, ist innerhalb der
Nadel 10IV angeordnet, und erleichtert die Insertion der offenendigen Nadel 10IV und
verhindert den Eintritt von Gewebe oder Körperflüssigkeit in die Nadel 10IV. Nach der
Insertion kann der Griffel 50 herausgezogen werden und durch entweder eine oder mehrere
optische Fasern oder durch ein besonderes Instrument ersetzt werden. Z. B. können
Beobachtungsgeräte oder Scheren oder andere Instrumente, die einen klinischen Zweck
aufweisen, wie z. B. für Biopsien oder für spektrographische Gewebeanalyse, durch die Nadel ·
eingeführt und herausgezogen werden. Solche klinischen Verfahren können vor oder nach
einer Hyperthermiebehandlung von Gewebe ausgeführt werden, entweder durch eine erste
Plazierung optischer Laserfasern in der Nadel, gefolgt durch Ersetzung mit dem gewünschten
Instrument, oder umgekehrt. Die Ausführungsform von Fig. 12 ist nicht hierin beansprucht.
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Unter Bezug auf Fig. 13 ist ein Verfahren zur Behandlung von BPH schematisch dargestellt.
Eine optische Faser 52, die Licht von einem Laser 54 empfängt, ist in einem Nadelgehäuse 56
angeordnet. Der Faser-Nadel-Aufbau 52-56, welcher, wie bekannt, visuell durch
Ultraschalleinrichtungen geführt wird, kann unter Rücksicht auf den Rektum jede der zuvor
hierin beschriebenen Formen annehmen. Das Gewebe in einer Region 60, daß das Zentrum
des Lobus 58 umgibt, wird auf eine Temperatur von ungefähr 45-52ºC für eine Zeitdauer von
ungefähr 1 bis ungefähr 30 Minuten erhitzt. Diese Erhitzung induziert eine langsame Nekrose
des zentralen Gewebevolutens der Drüse, und tote Zellen werden unter Umständen
metabolisiert, wodurch die Gesamtmasse der Drüse reduziert wird. Das Verfahren kann für
den anderen Lobus 62 wiederholt werden.
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Durch das Senden des Laserlichtes durch eine optische Faser, die mit ihrer Spitze in das
gezielte Gewebe eingesetzt ist, wird die Region mit erhöhterer Temperatur begrenzt, um die
Kapsel der Drüse oder jedes drüsenfremde Gewebe auszuschließen. Die Verwendung eines
nadelumhüllten Aufbaus nach einem der vorhergehenden Figuren dient dazu, dieses
Verfahren sicher und wirkungsvoll mit minimalen Nebenwirkungen zu machen.
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Die Nadel kann mit Oberflächenthermoelementen und mit im Inneren verlegten Drähten
ausgerüstet sein. Zusätzlich kann die Verfolgung am Leuchtschirm durch das Hinzufügen von
Markierungen, die aus geeignetem Material hergestellt und an der Außenseite der Nadel 10
distal zur Strahlungsfläche überzogen sind, erleichtert werden. Die asymmetrische
Energieabgabe kann durch das Hinzufügen von Spiegelstreifen an der Innenwand der Nadel
10, wo sie gekühlt werden können, erreicht werden. Schließlich kann die Erweiterung eines
Lichtreflektionskontrollgerätes zu der laserlichtdurchlässigen Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung umfaßt sein, um einen steilen Anstieg der Energie von der Faser zu detektieren, die
einen Faserbruch anzeigen würde.