DE-102024132401-A1 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ZERSTÖRUNG ODER ABTRAGUNG VON STEINEN, KONKREMENTEN UND ANDEREN HARTEN SUBSTANZEN IM KÖRPER

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zur Zerstörung und Entfernung von Festkörpern 6, wie zum Beispiel Konkrementen, im menschlichen oder tierischen Körper, umfassend: einen Laser 2 zur Erzeugung einer Lichtemission; einen Lichtwellenleiter 3 zum Leiten der Lichtemission vom Laser 2 an einen Behandlungsort 7, wobei ein proximales Ende des Lichtwellenleiters 3 mit dem Laser 2 gekoppelt ist und ein distales Ende des Lichtwellenleiters 3 in den menschlichen oder tierischen Körper einführbar ist, wobei die Lichtemission an dem distalen Ende 32 des Lichtwellenleiters 3 austreten kann; und eine Flüssigkeitszuführeinrichtung 4 zum Zuführen eines flüssigen Mediums an den Behandlungsort 7.

Inventors

• Wolfgang Neuberger
• Arno Wiehe
• Dorika Steen
• Valery Filippov

Assignees

• BIOLITEC HOLDING GMBH & CO KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (15)

1. Vorrichtung (1) zur Zerstörung und Entfernung von Festkörpern (6), wie zum Beispiel Konkrementen, im menschlichen oder tierischen Körper, umfassend: einen Laser (2) zur Erzeugung einer Lichtemission; einen Lichtwellenleiter (3) zum Leiten der Lichtemission vom Laser (2) an einen Behandlungsort (7), wobei ein proximales Ende des Lichtwellenleiters (3) mit dem Laser (2) gekoppelt ist und ein distales Ende des Lichtwellenleiters (3) in den menschlichen oder tierischen Körper einführbar ist, wobei die Lichtemission an dem distalen Ende (32) des Lichtwellenleiters (3) austreten kann; und eine Flüssigkeitszuführeinrichtung (4) zum Zuführen eines flüssigen Mediums an den Behandlungsort (7).
2. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 , wobei der Laser (2) mindestens eine Laserfaser (20) umfasst, wobei die Laserfaser (20) eine getaperte, mit Thulium und/oder Holmium dotierte Quarzfaser umfasst.
3. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2 , wobei mittels der Laserfaser (20) Licht bei einer Wellenlänge im Bereich von 1920 nm bis 1960 nm, bevorzugt 1940 nm emittierbar ist.
4. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtwellenleiter (3) eine optische Faser (30) oder eine Vielzahl optischer Fasern umfasst.
5. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeitszuführeinrichtung (4) eine schlauchförmige Leitung umfasst, die in dem Lichtwellenleiter (3) integriert oder an dem Lichtwellenleiter (3) angeordnet ist, und zumindest teilweise parallel zum Lichtwellenleiter (3) verläuft.
6. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem distalen Ende des Lichtwellenleiters (3) eine Linse (5) angeordnet ist, um einen definierten Abstrahlwinkel der Lichtemission aus dem distalen Ende des Lichtwellenleiters (3) bereitzustellen.
7. Vorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Linse (5) eine Gradientenlinse (52) ist, wobei die Gradientenlinse mit dem distalen Ende des Lichtwellenleiters (3) verspleißt ist.
8. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 6 , wobei die Linse (5) eine Minidiamantlinse ist.
9. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 , wobei die Linse (5) titandotiertes Quarzglas umfasst.
10. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9 , wenn rückbezogen auf Anspruch 2 , wobei die Laserfaser (20), bevorzugt ein aktiver Faserkern der Laserfaser (20), eine Numerische Apertur zwischen 0,02 und 0,25, bevorzugt zwischen 0,06 und 0,14, besonders bevorzugt 0,1 aufweist.
11. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laser (2) verjüngte Verstärkerfasern zur Steigerung der Strahlqualität umfasst.
12. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laser (2) Licht bei einer Wellenlänge im Bereich von 1700 nm bis 2150 nm, bevorzugt 1920 nm bis 1960 nm, besonders bevorzugt 1940 nm emittieren kann.
13. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtemission des Lasers (2) gepulst ist, bevorzugt mit einer Pulsdauer zwischen 1 und 999 Pikosekunden.
14. Vorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die gepulste Lichtemission des Lasers (2) eine Wiederholfrequenz zwischen 1 kHz und 500 MHz, bevorzugt zwischen 1 MHz und 200 MHz aufweist.
15. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Lichtemission des Lasers (2) konstant ist.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zerstörung und Entfernung von Festkörpern, wie zum Beispiel Konkrementen, im menschlichen oder tierischen Körper. Stand der Technik Festkörper im menschlichen odertierischen Körper, wie zum Beispiel Steine, sind das Ergebnis einer Konkretion von Material, hauptsächlich Mineralsalzen, die sich in einem Organ oder Gang des Körpers bilden. Sie können zu einer Reizung des umliegenden Gewebes, Schmerzen, Schwellungen und Entzündungen führen. Durch die Verstopfung einer Öffnung oder eines Ganges können sie den normalen Fluss in diesen Gängen beeinträchtigen und die Funktion des betreffenden Organs stören. Dies kann auch zu einer Infektion dieser Organe führen. Die häufigsten Arten sind Nierensteine, die in den Harnwegen, vor allem in den Nieren oder der Blase, vorkommen, und Gallensteine, die in der Gallenblase entstehen können. In der Medizin gibt es eine Reihe von Ansätzen zur Behandlung solcher Festkörper. Steine im oberen Harntrakt können mit extrakorporaler Stoßwellenlithotripsie (ESWL) behandelt werden. Diese Art der Lithotripsie funktioniert am besten bei Steinen mit kleinem Durchmesser. Eine weitere Option ist die endoskopische Therapie. Die endoskopische Lithotripsie beruht auf der Visualisierung des Steins und der gleichzeitigen Anwendung einer Form von Energie, um den Stein entweder in extrahierbare oder passierbare Stücke zu zertrümmern. Zu den in endoskopischen Lithotriptern verwendeten Energiequellen gehören Ultraschall-, elektrohydraulische und mechanische Geräte sowie verschiedene Laser. Die Laserlithotripsie wurde erstmals in den späten 1980er Jahren kommerziell eingeführt. Sie basiert auf der Tatsache, dass gepulste Lichtenergie, die über eine optische Faser abgegeben wird, in mechanische Energie in Form einer Kavitationsblase umgewandelt wird, die mit dem Auftreten von Schockwellen verbunden ist. Diese mechanische Energie ist für die Zerstörung von Konkrementen verantwortlich. Dieses Verfahren wird durch die Plasmabildung an der Oberfläche der zu zertrümmernden Steine unterstützt. Über sehr dünne optische Fasern werden Laserpulse mit hoher Spitzenleistung auf die Steinoberfläche übertragen. Wenn Steine oder die sie umgebende Flüssigkeit die Strahlung absorbieren und die Leistungsdichte einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, kommt es zur Plasmabildung. Das Plasma, das durch eine Ionisierung mit schnellem Wachstum der Materie entsteht, erzeugt Funkenblasen, die mit Kavitation und dem Stoßwelleneffekt verbunden sind. Die Plasma- und Kavitationsphänomene sind mit starken photo- und thermoablativen Effekten verbunden; die Plasmablasen haben Innentemperaturen von mehreren tausend Grad, und das Vorhandensein von Kavitationseffekten ist mit einem typischen Geräusch verbunden, das durch die Stoßwellen erzeugt wird. Zu diesem Zweck werden verschiedene Laser eingesetzt, z.B. gepulste Farbstofflaser, Alexandritlaser, Nd:YAG-Laser oder Holmium:YAG-Laser (vgl. Nichtpatentliteratur: P. Kronenberg, et al., Advances in Lasers for the Treatment of Stones - a Systematic Review, Curr. Urol. Rep. 19, 45, 2018). Zusätzlich finden Diodenlaser beispielsweise als Pumplaser Verwendung. Solche Diodenlaser haben grundsätzlich zahlreiche Vorteile gegenüber Ionen-Kristall-Lasern. Diodenlaser weisen unter anderem eine höhere Leistung bei geringeren Abmessungen und Gewicht auf und benötigen generell einfachere und kleinere Luftkühlungssysteme. Jedoch bringen bekannte Diodenlaser meist nicht die geforderte Peak-Leistung auf. In jüngerer Zeit wurde der Thulium-Faserlaser eingeführt (vgl. Nichtpatentliteratur: P. Kronenberg, et al., The laser of the future: reality and expectations about the new thulium fiber laser-a systematic review, Transl. Androl. Urol. 8 (Suppl 4), pp. 398-17, 2019), der auch in der Lithotripsie eingesetzt wird. Der Thuliumfaserlaser (TFL) verwendet eine lange, dünne, mit Thulium dotierte Quarzfaser als aktives Lasermedium. Mehrere Diodenlaser pumpen Energie durch die Faser und regen die Thulium-Ionen an. Die Photonen werden bei einer Wellenlänge von 1940 nm emittiert und über eine abgehende Laserfaser in das Operationsfeld geleitet. Obwohl z. B. der Holmium:YAG-Laser-Lithotripter mit hohen Pulsenergien arbeiten kann, ist der effiziente Betrieb während der Lithotripsie auf niedrige Pulsraten (~10 Hz) beschränkt. Umgekehrt ist der Thulium-Faserlaser auf niedrige Pulsenergien beschränkt, arbeitet aber effizient bei hohen Pulsraten. (vgl. Nichtpatentliteratur: O. Traxer, et al., Thulium fiber laser: the new player for kidney stone treatment? A comparison with Holmium:YAG laser, World J. Urol. 38, pp. 1883-1894, 2020; sowie vgl. Nichtpatentliteratur: R. L. Blackmon, at al., Comparison of holmium:YAG and thulium fiber laser lithotripsy: ablation thresholds, ablation rates, and retropulsion effects. J. Biomed. Opt. 16, 071403, 2011). Der Thulium-Faserlaser stellt also einen bedeutenden Fortschritt für die Lithotripsie dar. Der ander