Lasereinheit aufweisend diesen Apex

Die Erfindung betrifft einen Apex für eine Lichtwellenleiteranordnung, die Licht für eine therapeutische Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende leitet, ein chirurgisches Instrument sowie eine Lasereinheit aufweisend diesen Apex. Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung von Lichtwellenleiteranordnungen, die ein optisches Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters aufweisen, zum Aufbau eines solchen Apex.

Hochenergetisches Laserlicht wird seit einigen Jahren vermehrt in zahlreichen Anwendungsbeispielen therapeutisch eingesetzt. So wird Laserlicht eingesetzt als Skalpelersatz, aber auch zum Therapieren von Tumoren oder zum Therapieren von entzündlichen Prozessen. Schließlich werden Gefäße verödet, wenn dies notwendig ist, oder durch ablative Therapie wieder geöffnet. Die Anzahl der therapeutischen Einsätze erhöht sich stetig. Um Laserlicht, das zur Ablation oder zum Schneiden des je nach Behandlungstechnik des korrespondierenden Gewebes eingesetzt wird, an den Applikationsort zu leiten, ist es bekannt, das Laserlicht mit Hilfe von Lichtwellenleitern zur Verfügung zu stellen, wobei am Ende des Lichtwellenleiters eine speziell an die Applikation angepasste Lichtwellenleiterspitze, der sogenannte Apex, angeordnet ist. Diese Lichtwellenleiterspitze oder dieser Apex weist je nach Einsatzart eine spezielle Form auf, die durch entsprechende Formung des distalen Endes an die therapeutischen Besonderheiten angepasst werden kann. Da diese Apices durchaus eine komplexe Form aufweisen können, werden diese in der Regel aus Kunststoff gespritzt und Bohrungen sowie Gewinde werden nach dem Spritzguss in den jeweiligen Apex eingebracht. Apices aus Kunststoff eignen sich nicht zur Übertragung von Laserlicht zur Ablation oder zum Schneiden von biologischem Gewebe, da die Absorption des Laserlichts durch den Kunststoff zur Zerstörung des Apex selbst führen würde. Klare Kunststoffe sind in der Regel Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC) oder Polystyrol (PS). Um die Durchdringung des Kunststoffes durch das hochenergetische Laserlicht zu vermeiden, ist etwa in der Mitte von bekannten Apices für Lichtwellenleiter eine Öffnung zu einem Kanal vorgesehen, durch welche ein Ende des Lichtwellenleiters hindurchragt. Der so aufgebaute Apex ermöglicht es beispielsweise dem Ophtalmochirurgen, den Lichtwellenleiter in reproduzierbarer Weise auf das menschliche Auge aufzusetzen, so dass sowohl der Brennpunkt einer in dem distalen Ende des Lichtwellenleiters eingearbeitete Linse als auch der Winkel, unter dem das Laserlicht auf das menschliche Auge auftrifft, bei manuellem Aufsetzen zwischen einzelnen Behandlungen reproduziert werden kann. Der Gebrauch dieses Apex verbessert somit den Behandlungserfolg gegenüber einem freihändigen Aufsetzen einer ungeformten Lichtwellenleiterspitze.

In der internationalen PCT-Anmeldung WO 2014/162268 A1 wird ein Apex mit einer Hockeyschläger-Form offenbart, der zur Verbesserung der Applikation von Laserlicht zur Laserablation von menschlichem Geweben führen soll. In diesem Apex wird Laserlicht durch interne Reflexion und durch Lichtbrechung aus dem Apex abgeleitet. Der dort offenbarte Apex eignet sich zur Ablation von Gewebe größerer Organe, wobei in der WO 2014/162268 A1 als Anwendungsbeispiel die Behandlung die benigne Prosta- ta-Hyperplasie genannt wird und unterscheidet sich in seinem Aufbau von dem hier vorgestellten Apex.

In der nachveröffentlichen deutschen Patentanmeldung 10 2017 104 673.9 wird ein Apex für einen Lichtwellenleiter gelehrt, der zur Therapie des Glaukoms geeignet ist und spezielle sphärisch-konkave Flächen zum Aufsetzen auf die Sklera des menschlichen Auges aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein universelles System zum therapeutischen Einsatz von Licht zur Verfügung zu stellen, welches eine Vielzahl von therapeutischen Einsätzen ermöglicht, also vielseitig ist und dabei noch das Messen von physikalischen Parametern in Echtzeit erlaubt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Apex Licht von mehr als einer Lichtquelle im Bereich des Behandlungsorts zusammenführt, wobei Licht einer ersten Quelle therapeutisches Licht mit hoher optischer Energiedichte ist, und Licht einer zweiten Quelle Licht zur Detektion eines physikalischen Parameters im Bereich des Behandlungsort ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch ein chirgurisches Handstück nach Anspruch 12, ein Katheter nach Anspruch 13 und ein Lasersystem nach Anspruch 14, alle aufweisend einen solchen Apex.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass der Apex verschiedene Funktionen gleichtzeitig erfüllt. Der Apex soll hochenergetisches Licht, also Licht mit hoher optischer Energiedichte für den therapeutischen Einsatz zum Behandlungsort leiten. Unter "hoher optischer Energiedichte" wird eine Energiedichte verstanden, die dazu ausreicht, bei einer Betrahlungssärke E, gemessen in W/m ² , bei einer typischen therapeutischen Anwendung aus einer Entfernung von bis zu 5 cm vom Behandlungsort und einem Austrittswinkel des Lichts kleiner oder gleich 90° menschliches oder tierisches Gewebe thermisch so stark aufzuheizen, dass es sich verändert oder optisch so stark zu belichten, dass optisch induzierte Apoptose-Effekte der beleuchteten Zellen eintreten. Der Apex soll aber auch Licht aus einer weiteren Lichtquelle zur Messung von physikalischen Parametern an den Behandlungsort leiten, dort reflektieren, wobei die Reflexion durch ein optisches Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters geschieht, das sich bei Änderung eines zu messenden physikalischen Parameters in nachvollziehbarer Weise und in Abhängigkeit der Größe des Parameters verändert. Die Änderung der Gitterkonstante des optischen Gitters, beispielsweise des Fiber-Bragg-Gitters führt schließlich zu einer Observable, die sich auf den am Behandlungsort herrschenden physikalischen Parameter zurückführen lässt.

Der erfindungsgemäße Apex kann auf verschiedene Weise aufgebaut sein. So ist es möglich, sämtliche Lichtwellenleiterfunktionen, wie das Leiten von hochenergetischem Licht für die Therapie und das Leiten und Rückführen von Laserlicht für die Messung von physikalischen Parametern in einer Faser zu vereinen, oder aber, es ist möglich, verschiedene Fasern erst im Apex zusammenzuführen.

Beim Aufbau des Apex als Teil der Spitze einer Faser mit verschiedenen Funktionen, kann die Faser ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: ein koaxialer oder exzentrischer Lichtwellenleiter auf Basis einer Multimodefaser, die eine koaxial oder exzentrisch umschlossene Singlemodefaser mit eingeschriebenem optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters enthält, wobei die Singlemodefaser von der Multimodefaser durch ein Cladding getrennt ist, ein koaxialer oder exzentrischer Lichtwellenleiter auf Basis einer Multimodefaser mit eingeschriebenem optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters, und eine Trägerfaser, die eine von einem ersten Cladding umschlossene Multimodefaser und eine von einem zweiten Cladding umschlossene Singlemodefaser aufweist, wobei die Singlemodefaser ein optisches Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters enthält.

Der Apex kann aber auch anders aufgebaut sein, in dem dieser erst am Behandlungsort verschiedene, voneinander unabhängige Lichtwellenleiter zusammenführt. In diesem Fall ist vorgesehen, dass der Apex mehr als einen Lichtwellenleiter mit verschiedenen Funktionen am Behandlungsort zusammenführt, wobei eine erste Aussparung für einen ersten Lichtwellenleiter innerhalb des Apex angeordnet ist, und wobei eine zweite Aussparung für einen zweiten Lichtwellenleiter innerhalb des Apex angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens ein Element vorhanden ist, das ausgesucht ist aus der Gruppe bestehend aus: ein refraktives Element, beispielsweise in Form von Volumenstrukturen mit refraktiven Oberflächen, wie z.B. Linsen, Prismen oder Spiegel, oder in Form von Axikonstrukturen, wie Kegel oder Kegelstümpfe und ähnliche Strukturen, ein diffraktives Element und ein als Diffusor wirkendes. Der Aufbau kann so nach Belieben gewählt werden, so dass das zur Threapie eingesetzte Licht radial als Ring austritt, seitlich mit einer Vorzugsrichtung austritt, oder diffus austritt, dabei aber ein zylindrisches Abstrahlprofil aufweist. Je nach Art des therapeutischen Einsatzes kann der Apex individuell für den Einsatzzweck gestaltet werden. Je nach Einsatzart kann also vorgesehen sein, dass die verschiedenen Elemente nur radial bezüglich der Längsachse des Apex auskoppeln, so dass sich eine ringförmige Abstrahlcharakteristik ergibt, nur seitlich bezüglich der Längsachse des Apex auskoppeln, so dass sich eine etwa kegelförmige Abstrahlcharakteristik in radialer Richtung ausbildet, nur radial bezüglich der Längsachse des Apex, jedoch diffus auskoppeln, so dass sich eine zylindrische Abstrahlcharakteristik ergibt, oder nur axial bezüglich der Längsachse des Apex, so dass sich eine etwa kegelförmige Abstrahlcharakteristik in axialer Richtung ergibt. Die Abstrahlcharakteristik wird bestimmt durch den therapeutischen Zweck. Die axiale Abstrahlung ist beispielsweise geeignet zur lichtinduzierten Öffnung von totalverschlossenen Koronargefäßen (engl.: Coronary Total Occlusion, CTO), in dem die Lichtwellen- leiteranordnung bis kurz vor den koronaren Verschluss geschoben wird und dort der Verschluss ablativ, das bedeutet durch Verschmelzen, Ablatieren oder Abtragen des verschließenden Pfropfens, geöffnet wird.

In Kombination mit dem Einsatz von mindestens einem ersten Lichtwellenleiter, der hochenergetisches Licht zum Behandlungsort leitet, und mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter, über den physikalische Parameter gemessen werden können, wie beispielsweise durch Einsatz einer Singlemodefaser mit eingeschriebenem optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters, oder eines direkt in den Apex eingeschriebenen Gitters entsteht ein System mit sehr breitem Einsatzspektrum.

In einer ersten Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Aussparung für einen ersten Lichtwellenleiter vorgesehen ist, der Licht zur Behandlung des tierischen oder menschlichen Körpers leitet, wie zum Beispiel Laserlicht für die Verödung von Blutgefäßen, oder Laserlicht zur beispielsweisen Behandlung eines Glaukoms, oder Laserlicht zur beispielsweisen Therapie von Tumoren im urologischen Bereich unter Auslösung einer lichtinduzierten Apoptose, Laserlicht zur Behandlung eines koronaren Totalverschlusses (engl.: Coronary Total Occlusion, CTO), oder Laserlicht zur Lipolyse, wobei der erste Lichtwellenleiter bevorzugt ein Lichtwellenleiter auf Basis einer Multimodefaser ist, und die zweite Aussparung für einen zweiten Lichtwellenleiter vorgesehen ist, der Licht zur Messung der Temperatur und/oder des Drucks im Bereich des Apex über ein optisches Gitter, zum Beispiel in Form eines Faser-Bragg-Gitters leitet, wobei der zweite Lichtwellenleiter bevorzugt ein Lichtwellenleiter auf Basis einer Singlemodefaser ist.

Je nach Einsatzart kann es notwendig sein, nicht nur die Temperatur am Behandlungsort zu messen, sondern auch andere Parameter, wie zum Beispiel die Reflektivitat oder die Lichtstreuung des zu therapierenden Gewebes, den am Behandlungsort herrschenden pH-Wert, oder den dort herrschenden Druck. Gerade bei Therapien, die mit Hitze einhergehen, oder die eine spezifische Lichtabsorption des zu therapierenden Gewebes erfordern, ist es wichtig, während der therapeutischen Anwendung des Lichts diese Parameter stets zu kontrollieren. Dafür kann in einer weiteren Variante des Apex vorgese- hen sein, dass mindestens eine weitere Aussparung für einen weiteren Lichtwellenleiter innerhalb des Apex angeordnet ist.

Je nach Einsatzart, zum Beispiel beim Einsatz als Katheterspitze oder zum Einsatz in Öffnungen des Körpers oder in aufgeschnittene Gewebe ist es vorteilhaft, wenn dieser eine atraumatische Form aufweist, wobei die atraumatische Form bevorzugt ein kreisförmiges oder elliptisches Profil aufweist und bevorzugt eine runde, atraumatische distale Spitze hat, durch die der Apex am Behandlungsort keine mechanischen Verletzungen hervorrufen kann.

Für einen speziellen Einsatzzweck als Katheterspitze kann vorgesehen sein, dass die atraumatische distale Spitze abgewinkelt ist, um durch Verdrehen eine Einführung in eine Abzweigung des menschlichen oder tierischen Blut- oder Gefäßsystems zu vereinfachen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Apex aus einem temperaturstabilen und biokompatiblen Material hergestellt ist, wie zum Beispiel aus durch ein Sol-Gel- Verfahren hergestelltes Quarzglas oder Ormocere.

Für einen weiteren speziellen Einsatzzweck kann auch vorgesehen sein, dass das mindestens eine als Diffusor wirkende Element nanoskalige Streupartikel aufweist, deren mittlere Korngröße kleiner 100 nm ist, wobei bevorzugt eine enge Korngrößenverteilung vorgesehen ist mit einer Standardabweichung des Korndurchmessers von weniger als 20 nm. Durch die nanoskalige Struktur der Streupartikel wird eine besonders gleichmäßige und diffuse Lichtstreuung verursacht, die darüber hinaus depolarisierend wirkt. Gerade beim Einsatz von Laserlicht kann die depolarisierende Wirkung das üblicherweise polarisierte Laserlicht zu diffusem, aber hochenergetischem Licht umwandeln, so dass die therapeutische Wirkung dadurch verändert wird, die gerade bei strukturiertem oder anisotrop aufgebautem Gewebe abhängig von der Lichtpolarisation ist. Die Lichtpolarisation ist zwar für die laserinduzierte interstitielle Thermotherapie (LITT) von untergeordneter Bedeutung, bei anderen Therapien kann aber die Polarisation des therapeutischen Lichts eine wichtige Rolle spielen, wie beispielsweise bei der Aktivierung von pharmazeutisch wirksamen Substanzen erst am Behandlungsort.

Um das Licht in chirurgischen Behandlungen durch den Chirurg einfach applizieren zu können, kann ein chirurgisches Handstück einen Apex aufweisen, der wie vorstehend aufgebaut ist. Auch zu diagnostischen oder kombiniert diagnostischen/therapeutischen Verfahren kann ein Katheter einen zuvor beschriebenen Apex aufweisen.

Als Gesamtsystem zum therapeutischen Einsatz von hochenergetischem Licht kommt eine Lasereinheit zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit Licht in Betracht. Diese weist auf: mindestens einen zuvor beschriebenen Apex und mindestens eine Laserlichtquelle, sowie mindestens eine Sensoreinheit. Die Sensoreinheit misst physikalische Zustände im Bereich des Apex über den zweiten oder weiteren Lichtwellenleiter. In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Laserlichtquelle zusammen mit der mindestens einen Sensoreinheit und einer Regeleinheit eine Regelstrecke bildet. Auf diese Weise regelt die Regeleinheit die Strahlungsleistung der mindestens einen Laserlichtquelle über eine Rückkopplung durch die Sensoreinheit selbst. Die Sensoreinheit selbst kann angepasst sein an den Messzweck. Als vielseitig einsetzbar hat es sich herausgestellt, wenn die Sensoreinheit beispielsweise ein Interrogator, ein Spektrometer oder eine optische beziehungsweise optoelektronische Filteranordnung ist, die Licht aus dem zweiten oder weiteren Lichtwellenleiter in seine spektralen Bestandteile zerlegt. Dabei kann die Regeleinheit in Abhängigkeit der für die Messung eines physikalischen Parameters sich ändernden Spektralbestandteile die Leistung des Laserlichtes der mindestens einen Laserlichtquelle regeln. Optional kann sie die physikalischen Parameter dem behandelnden Arzt aber auch nur anzeigen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Variante des erfindungsgemäßen Apex,

Fig. 2 eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Apex,

Fig. 3 eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Apex mit gekrümmter Spitze,

Fig. 4 eine vierte Variante des erfindungsgemäßen Apex mit Diffusor,

Fig. 5 eine fünfte Variante des erfindungsgemäßen Apex mit einem Hohlraum, selbst als Diffusor wirkend,

Fig. 6 ein Lasersystem aufweisend einen erfindungsgemäßen Apex an einem Katheter, Fig. 7 eine erste Variante eines chirurgischen Handstücks aufweisend einen erfindungsgemäßen Apex,

Fig. 8 eine zweite Variante eines chirurgischen Handstücks aufweisend einen erfindungsgemäßen Apex,

Fig. 9 ein erste Lichtwellenleiteranordnung,

Fig. 10 eine zweite Lichtwellenleiteranordnung,

Fig. 1 1 eine dritte Lichtwellenleiteranordnung,

Fig. 12 einen Apex eines Katheters zur Behandlung eines koronaren Totalverschlusses (engl.: Coronary Total Occlusion, CTO).

In Figur 1 ist eine erste Variante des erfindungsgemäßen Apex 1 für eine Lichtwellenleiteranordnung 2 skizziert, der Licht 3 von einem proximalen Ende PE zu einem distalen Ende DE leitet. Dieser Apex 1 weist im Wesentlichen eine Torpedoform oder eine Zigarrenform mit einem kreisförmigen Profil P auf, wobei am distalen Ende DE eine atraumatische Spitze S vorgesehen ist, die beim Einführen des Apex 1 , beispielsweise als Teil eines Katheters 120 in die Blutbahn B des menschlichen oder tierischen Körpers K, durch seine Form keine Verletzungen verursacht. Die Form des Profils P kann dabei kreisrund sein, elliptisch oder organisch geformt, wobei unter "organisch geformt" die Abwesenheit von Graten und Kanten gemeint ist und sämtliche Flächen mit stetiger Änderung der Krümmung ineinander übergehen. Am rückwärtigen Ende des Apex 1 befinden sich in dieser Variante drei Aussparungen 4', 5' und 6' für je einen Lichtwellenleiter 4, 5 und 6. Zur Demonstration des Innenlebens des Apex 1 ist unter dem Apex 1 ein halbierter Apex 1 dargestellt, der durch einen Schnitt A-A entstehen würde. Durch die halbierte Form sind zwei optisch wirkende Elemente, nämlich ein in Bezug auf die Lichtausbreitungsrichtung umgekehrter Kegelstumpf 10 und ein auf der Spitze stehender Kegel 1 1 zu erkennen. Kegelstumpf 10 und Kegel 1 1 sind in den Apex 1 durch Aulassen des entsprechenden Volumens eingeformt. In Bezug auf sich ausbreitendes Licht 3, das zunächst aus einem Lichtwellenleiter 4 in den Apex 1 austritt, der selbst in der Aussparung 4' steckt, bilden die Mantelflächen des Kegelstumpfes 10 und des Kegels 1 1 spiegelnde Flächen, weil diese in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung des aus- tretenden Lichts 3 den Grenzwinkel der Totalreflexion überschreiten. Als Folge davon wird das Licht 3 an den Mantelflächen des Kegelstumpfes 10 und des Kegels 1 1 reflektiert. Dabei ändert das Licht 3 seine Richtung und tritt seitlich in etwa radialer Richtung aus dem Apex 1 heraus. In der untersten Skizze ist der halbierte Apex 1 mit eingelegten Lichtwellenleitern 4, 5 und 6 dargestellt. Der Lichtwellenleiter 4, der hier eine Multimo- defaser MMF aufweist, leitet hier hochenergetisches Laserlicht von einem proximalen Ende PE, der Quelle des Laserlichts, zu einem distalen Ende DE des Apex 1 . Durch den Kegelstumpf 10 und den Kegel 1 1 tritt das hochenergetische Licht radial aus dem Apex 1 heraus. Die Funktion der beiden anderen Lichtwellenleiter 5 und 6 ist eine andere. Diese beiden Lichtwellenleiter 5 und 6 sind als Singlemodefaser SMF ausgelegt und weisen an ihrem distalen Ende, das in dem Apex 1 steckt, ein eingeschriebenes optisches Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters FBG auf. Beim Einschreiben eines optischen Gitters, zum Beispiel in Form eines Faser-Bragg-Gitters FBG in einen Lichtwellenleiter 5, 6 wird die Struktur der Faser des Lichtwellenleiters 5, 6 mit einem Kurzeit-Laser verändert, so dass sich der Brechungsindex des Fasermaterials des Lichtwellenleiters 5, 6 an dem mit dem Kurzeit-Laser behandelten Ort geringfügig vom Brechungsindex der Umgebung desselben Fasermaterials unterscheidet. Dadurch findet an der entstehenden Grenzfläche zwischen Bereichen unterschiedlichen Brechungsindexes eine teilweise Reflexion des durch die Faser des Lichtwellenleiters 5, 6 geleiteten Lichtes statt. Wird der Brechungsindex der Faser des Lichtwellenleiters in kurzen, aufeinanderfolgenden Abschnitten in einem Abstand von λ/2 in Bezug auf eine Referenzwellenlänge verändert, so dass sich im Fasermaterial des Lichtwellenleiters 5, 6 Abschnittspaare bilden, die gemeinsam eine Länge von λ/2 in Bezug auf eine Referenzwellenlänge haben, so wirkt dieses optische Gitter, zum Beispiel in Form eines Faser-Bragg-Gitters FBG, wie ein teildurchlässiger Spiegel, dessen Reflexionswellenlänge jedoch sehr schmalbandig ist ist. Die Reflexionswellenlänge wird reflektiert und zur Quelle des Lichtes zurückgesendet. Erwärmt sich nun der Lichtwellenleiter 5, 6 an der Spitze, wo das optische Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters FBG eingeschrieben ist, so verändert sich durch die thermische Ausdehnung die Länge der Abschnittspaare, so dass sich die rückreflektierte Wellenlänge ändert. Anhand der Veränderung der rückreflektierten Wellenlänge lässt sich also die Temperatur in dem Apex 1 messen, in dem mit Hilfe einer Sensoreinheit die Wellenlänge des rückreflektierten Lichtes genau bestimmt wird. Für die korrekte Funktion des so aufgebauten Thermometers ist es nur notwendig, das optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Faser- Bragg-Gitters FBG nur an der Spitze des Lichtwellenleiters 5, 6 einzuschreiben.

Beim Betrieb des Apex, beispielsweise bei der Behandlung von koronaren Arterienverschlüssen oder beim Veröden von Gefäßen, heizt sich dieser durch das hochenergetische Laserlicht auf und kann, wenngleich sehr kurzzeitig, Temperaturen von bis zu 1 .000°C erreichen. Um eine Überhitzung des Apex zu vermeiden, kann eine Regelschleife vorgesehen sein, in welcher das Laserlicht als Heizquelle und die Detektion der Temperatur durch die Sensoreinheit eine Regelschleife bilden, die weiter unten genauer beschrieben wird. In dem hier gezeigten Beispiel ist die Tiefe der Ausparung 6' in den Apex 1 hinein deutlich tiefer als die Tiefe der Aussparung 5'. Die korrespondierende Singlemodefaser mit dem optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg- Gitters FBG reicht so bis in den Bereich, in dem das Licht der Multimodefaser ausgekoppelt wird. Dadurch ist es möglich, die lokale Temperatur des Apex 1 am Ort des Lichtaustritts zu messen und die Temperatur des Apex im Bereich der Kopplung mit der Lichtwellenleiteranordnung 2. Alternativ ist es möglich, mit der Singlemodefaser 6 die Temperatur zu messen und mit der Singelmodefaser 5 einen anderen physikalischen Parameter zu messen, wie zum Beispiel den Druck oder den lokalen pH-Wert.

In Figur 2 ist eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Apex 1 für eine Lichtwellenleiteranordnung skizziert, der Licht 3 von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende leitet. Dieser hier dargestellte Apex 1 weist im Wesentlichen auch eine Torpedoform oder eine Zigarrenform mit einem kreisförmigen Profil P auf, wobei hier nur die durch den Schnitt durch die Ebene A-A entstehenden halben Aufsätze 1 dargestellt sind.

Auch der hier gezeigte Apex 1 weist am distalen Ende eine atraumatische Spitze S auf, die beim Einführen des Apex 1 , beispielsweise als Teil eines Katheters 120 in die Blutbahn B des menschlichen oder tierischen Körpers K durch seine Form keine Verletzungen verursacht. Anders als es bei dem Apex 1 in Figur 1 vorgesehen ist, weist der hier skizzierte Apex 1 asymmetrisch verteilte Elemente auf, nämlich ebenfalls einen asymmetrischen Kegelstumpf 10 und einen asymmetrischen Kegel 1 1 . Diese sind etwas seitlich zu einer gedachten Achse des aus dem Lichtwellenleiter 4 austretenden Liche- tes 3 angeordnet und bilden so als Spiegel wirkende Elemente. Diese als Spiegel wirkenden Elemente Kegelstumpf 10 und Kegel 1 1 koppeln das Licht ebenfalls radial aus, jedoch mit einer Vorzugsrichtung. Dieser Apex 1 ist einsetztbar für eine Behandlung von Blutgefäßen, zum Beispiel die Verödung von Venen oder die Verödung von Venenverzweigungen oder in der urologischen Chirurgie zum Therapieren von Tumoren in der Harnröhre oder in der Harnblase, sowie in den Harnleitern als Nierenabflüsse durch eine laserlichtinduzierte Apoptose. Auch in diesem, hier gezeigten Beispiel ist die Tiefe der Ausparung 6' in den Apex 1 hinein deutlich tiefer als die Tiefe der Aussparung 5'. Die korrespondierende Singlemodefaser mit dem optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters reicht so bis in den Bereich, in dem das Licht der Multimode- faser ausgekoppelt wird. Dadurch ist es möglich, die lokale Temperatur des Apex 1 am Ort des Lichtaustritts zu messen und die Temperatur des Apex im Bereich der Kopplung mit der Lichtwellenleiteranordnung 2. Alternativ ist es möglich, mit der Singlemodefaser 6 die Temperatur zu messen und mit der Singelmodefaser 5 einen anderen physikalischen Parameter zu messen, wie zum Beispiel den Druck oder den lokalen pH-Wert.

Der Apex 1 aus Figur 2 ist in Figur 3 weiter fortgebildet. In Figur 3 ist eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Apex 1 für eine Lichtwellenleiteranordnung skizziert, der Licht 3 von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende leitet. Dieser hier dargestellte Apex 1 weist im Wesentlichen auch eine Torpedoform oder eine Zigarrenform mit einem kreisförmigen Profil P auf, wobei hier nur die durch den Schnitt durch die Ebene A-A entstehenden halben Aufsätze 1 dargestellt sind. Besonders an der hier gezeigten Variante ist, dass die atraumatische Spitze asymmetrisch ist und in eine Vorzugsrichtung abgeknickt ist. Diese Spitzenform hilft beim Einsatz als Spitze eines Katheters, in Abzweigungen von Blutgefäßen eingeführt zu werden. Auch dieser Apex 1 koppelt durch Elemente Kegelstumpf 10 und Kegel 1 1 Licht 3 radial mit einer Vorzugsrichtung aus. Durch die fest stehende Orientierung der Lichtauskopplung im Verhältnis zur abgeknickten, atraumatischen Spitze S ist es leichter, die Vorzugsrichtung des autreten- den Lichtes am Behandlungsort festzustellen. Beim Katheterisieren oder beim Einsatz mit einem chirurgischen Handstück kann die Spitze in einer Gefäßverzweigung durch eine entsprechende Drehstellung fixiert wurden, wobei in diesem Fall die Richtung des ausgekoppelten Lichtes 3 sicher bestimmbar ist und somit durch den Anwender gezielt auf einen Behandlungsort gerichtet werden kann. Wie schon in den vorhergehenden Ausführungsformen ist in dem hier gezeigten Beispiel ist die Tiefe der Ausparung 6' in den Apex 1 hinein deutlich tiefer als die Tiefe der Aussparung 5'. Die korrespondierende Singlemodefaser mit dem optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg- Gitters reicht so bis in den Bereich, in dem das Licht der Multimodefaser ausgekoppelt wird. Dadurch ist es möglich, die lokale Temperatur des Apex 1 am Ort des Lichtaustritts zu messen und die Temperatur des Apex im Bereich der Kopplung mit der Lichtwellenleiteranordnung 2. Alternativ ist es möglich, mit der Singlemodefaser 6 die Temperatur zu messen und mit der Singelmodefaser 5 einen anderen physikalischen Parameter zu messen, wie zum Beispiel den Druck oder den lokalen pH-Wert.

In Figur 4 ist schließlich eine vierte Variante des erfindungsgemäßen Apex 1 für eine Lichtwellenleiteranordnung skizziert, der Licht 3 von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende leitet. Dieser Apex 1 weist auch im Wesentlichen eine Torpedoform oder eine Zigarrenform mit einem kreisförmigen Profil P auf, wobei am distalen Ende eine atraumatische Spitze S vorgesehen ist, die beim Einführen des Apex 1 , beispielsweise als Teil eines Katheters 120 in die Blutbahn B des menschlichen oder tierischen Körpers K durch seine Form keine Verletzungen verursacht. Zur Darstellung des inneren Aufbaus ist auch hier nur eine offene Hälfte des Apex 1 dargestellt, der durch einen Schnitt durch die Ebene AA (Figur 1 ) entstehen würde. Im Inneren weist dieser Apex 1 eine Axikon struktur 12 auf, die durch Dotierung mit nanoskaligen, das heißt mit einer Korngröße von weniger als 100 nm, Partikeln Streulicht erzeugen. Der Kegelstumpf 1 1 als Axikon struktur wirkt durch die nanoskaligen Partikel als Diffusor wirkendes Element 12. Damit das Licht gleichmäßig gestreut wird, kann es vorgesehen sein, dass die nanoskaligen Partikel eine enge Korngrößenverteilung aufweisen, die bei einer unterstellten Gaußverteilung der Korngröße eine Standardabweichung von weniger als 20 nm aufweist. Tatsächlich sind Korngrößenverteilungen auf einem RRSB-Netz anders verteilt. Die Gaußverteilung der Korngrößen und die Standardabweichung sind hier näherungsweise gemeint. Schließlich ist auch in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass in dem hier gezeigten Beispiel die Tiefe der Aussparung 6' in den Apex 1 hinein deutlich tiefer ist als die Tiefe der Aussparung 5'. Die korrespondierende Singlemodefaser mit dem optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters reicht so bis in den Bereich, in dem das Licht der Multimodefaser ausgekoppelt wird. Dadurch ist es möglich, die lokale Temperatur des Apex 1 am Ort des Lichtaustritts zu messen und die Temperatur des Apex im Bereich der Kopplung mit der Lichtwellenleiteranordnung 2. Alternativ ist es möglich, mit der Singlemodefaser 6 die Temperatur zu messen und mit der Singlemodefaser 5 einen anderen physikalischen Parameter zu messen, wie zum Beispiel den Druck oder den lokalen pH-Wert.

In Figur 5 ist eine fünfte Variante des erfindungsgemäßen Apex 1 für eine Lichtwellenleiteranordnung skizziert, der Licht 3 von einem proximalen Ende PE zu einem distalen Ende DE leitet. Dieser Apex 1 weist auch im Wesentlichen eine Torpedoform oder eine Zigarrenform mit einem kreisförmigen Profil P auf, wobei am distalen Ende DE eine atraumatische Spitze S vorgesehen ist, die beim Einführen des Apex 1 , beispielsweise als Teil eines Katheters 120 in die Blutbahn B des menschlichen oder tierischen Körpers K durch seine Form keine Verletzungen verursacht. Zur Darstellung des inneren Aufbaus ist auch hier nur eine offene Hälfte des Apex 1 dargestellt, der durch einen Schnitt durch die Ebene AA (Figur 1 ) entstehen würde. Im Inneren weist dieser Apex 1 eine als Hohlkörper ausgebildete Axikonstruktur 12' auf. Im Gegensatz zum Aufbau der vierten Variante in Figur 4 erzeugt in diesem Beispiel der ansonsten transparente Apex 1 durch Dotierung mit nanoskaligen, das heißt mit einer Korngröße von weniger als 100 nm, Partikeln Streulicht. Der hohle Kegelstumpf 1 1 der als Hohlkörper ausgebildeten Axikonstruktur 12' bildet für den aus dem Lichtwellenleiter 4 am Fuße des kegelstumpfes 1 1 eine schräge Eintrittsfläche entlang der Mantelfläche des Kegelstumpfes 1 1 . Beim Übergang in den dotierten Apex 1 streut das Licht und tritt aus dem Apex 1 aus. Damit das Licht gleichmäßig gestreut wird, kann es auch in dieser Variante vorgesehen sein, dass die nanoskaligen Partikel eine enge Korngrößenverteilung aufweisen, die bei einer unterstellten Gaußverteilung der Korngröße eine Standardabweichung von weniger als 20 nm aufweist. Tatsächlich sind Korngrößenverteilungen wie schon in dem vorhergehenden Beispiel auf einem RRSB-Netz anders verteilt. Die Gaußverteilung der Korngrößen und die Standardabweichung sind hier näherungsweise gemeint. Schließlich ist auch in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass in dem hier gezeigten Beispiel die Tiefe der Aussparung 6' in den Apex 1 hinein deutlich tiefer ist als die Tiefe der Ausspa- rung 5'. Die korrespondierende Singlemodefaser mit dem optischen Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters reicht so bis in den Bereich, in dem das Licht der Mul- timodefaser ausgekoppelt wird. Dadurch ist es möglich, die lokale Temperatur des Apex 1 am Ort des Lichtaustritts zu messen und die Temperatur des Apex im Bereich der Kopplung mit der Lichtwellenleiteranordnung 2. Alternativ ist es möglich, mit der Singlemodefaser 6 die Temperatur zu messen und mit der Singlemodefaser 5 einen anderen physikalischen Parameter zu messen, wie zum Beispiel den Druck oder den lokalen pH-Wert.

In Figur 6 ist schließlich eine Lasereinheit 200 dargestellt, welches Laserlicht aus mindestens einer Laserlichtquelle LD, hier Laserdioden, von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende schickt. Dazu weist die Lasereinheit 200 einen ersten Lichtwellenleiter 4 auf, und zwei weitere Lichtwellenleiter 5 und 6, die über einen entsprechenden Verbinder V zu einer Lichtwellenleiteranordnung 2 zusammengefasst sind. Die Lichtwellenleiteranordnung 2 wirkt zusammen mit einem Apex 1 als Katheter 120, wobei der Apex 1 als distales Ende des Katheters 120 in die Blutbahn B eines tierischen oder menschlichen Körpers K eingeführt werden kann, um im Gefäßsystem des Patienten das Laserlicht der Lasereinheit 200 therapeutisch anzuwenden. In der Lasereinheit 200 ist mindestens eine hochenergetische Laserlichtquelle LD angeordnet, die über einen Multimodemischer MMC (engl. Multi Mode Combiner) das Licht der mindestens einen hochenergetischen Laserlichtquelle LD in den Lichtwellenleiter 4 einkoppelt. Dabei können die Lichter der verschiedenen Laserlichtquellen LD auch verschiedene spektrale Zusammensetzungen aufweisen. Durch das im Apex 1 ausgekoppelte Licht 3 erhitzt sich der Apex 1 auf Temperaturen bis zu 1 .000°C. Um zu vermeiden, dass der Apex den Patienten innerlich verbrennt, ist vorgesehen, dass über die Lichtwellenleiter 5 und 6, die als Singlemodefasern SMF aufgebaut sind und im Bereich innerhalb des Apex ein optische Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters FBG aufweisen, die Temperatur des Apex 1 gemessen wird. Dazu wird Licht in die Lichtwellenleiter 5 und 6 gesendet, die durch die temperaturbedingte Veränderung des eingeschriebenen optischen Gitters, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters FBG ein temperaturspezifisches Spektrum zu einer Sensoreinheit SE in der Lasereinheit 200 zurücksenden. Diese Sensoreinheit SE ist mit einer Regeleinheit RE gekoppelt, die auf den Multimo- demischer oder auf die Laserlichtquellen LD einwirkt. Auf diese Weise bildet sich eine geschlossene Regelschleife, nämlich Laserleistung, die in dem Apex 1 in Wärme umgewandelt wird, die anhand der Messung der Temperatur zur Lasereinheit zurückgesendet wird und dort über die Regeleinheit wieder auf auf die Laserleistung wirkt.

In Figur 7 ist eine erste Variante eines chirurgischen Handstücks 100 dargestellt, aufweisend einen erfindungsgemäßen Apex 1 , der Licht 3 aus einer Lichtwellenleiteranor- dung 2 das Licht 3 zum Behandlungsort leitet. Zur Applikation führt der Nutzer das chirurgische Handstück 100 mit dem Apex 1 in eine entsprechende Körperhöhlung, in einen Schnitt in den geöffneten Körper oder in ein Gefäß, wo das Licht 3 zur Therapie entsprechend austritt. Dieses chirurgische Handstück eignet sich zur therapeutischen Anwendung von hochenergetischem Laserlicht im Bereich der urologischen Chirurgie, im Bereich der photodynamischen Therapie und der interstitiellen Lasertherapie.

Schließlich ist es auch möglich, beispielsweise den Apex aus Figur 2 mit dem hier dargestellten chirurgischen Handstück zu nutzen, beispielsweise für eine nicht-invasive therapeutische Behandlung oder Beleuchtung.

In Figur 8 ist eine zweite, spezielle Variante eines chirurgischen Handstücks 1 10 dargestellt, aufweisend einen erfindungsgemäßen Apex 1 ", der Licht 3 aus einer Lichtwel- lenleiteranordung 2 das Licht 3 zum Behandlungsort leitet. Das hier dargestellt Handstück weist einen Apex 1 " auf, das eine konkave Oberfläche aufweist und daher als Applikations-Apex zur therapeutischen Behandlung eines Glaukoms geeignet ist. Zur Applikation führt der Nutzer das chirurgische Handstück 100 mit dem Apex 1 " auf das Auge des Patienten wo das Licht 3 zur Therapie des Glaukoms entsprechend austritt. Die exakte Applikation und der Zielort der hochenergetischen Lichtstrahlung ist dabei der therapeutischen Kunst des behandelnden Arztes überlassen.

Die Figuren Figur 9, Figur 10, und Figur 1 1 zeigen verschiedene Varianten von Lichtwellenleitern, die mehr als eine Funktion in sich vereinen.

In Figur 9 ist ein Ende eines koaxialen Lichtwellenleiters 20 dargestellt. Dieser besteht aus einer Multimodefaser MMF, die hier ohne die typische Umrandung, dem in der Regel mit engl. "Jacket" bezeichneten Mantel skizziert ist. Die Multimodefaser MMF, die für die Übertragung von hochenergetischem Licht, beispielsweise Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1 .064 nm eines Nd:YAG-Lasers, Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1 .470 nm eines Thulium-Lasers oder Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 2.100 nm eines Holmium-Lasers geeignet ist, ummantelt in konzentrischer Weise eine Singlemodefaser SMF, die durch eine als Mantel und Isolierschicht wirkendes, in der Regel engl, bezeichnetes "Cladding" C von der Multimodefaser MMF getrennt ist. Die Singlemodefaser SMF ist durch das Cladding C von der Multimodefaser MMF getrennt. In der Singlemodefaser SMF könnte beispielsweise Licht mit einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich von 1 .550 nm eingekoppelt werden, um über die Änderungen eines optischen Gitters, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitterss FBG typische Änderungen eines physikalischen Parameters zu messen.

Das Ende des koaxialen Lichtwellenleiters 20 ist links in perspektivischer Ansicht dargestellt und auf der rechten Seite in einer Aufsicht. Unterhalb der Aufsicht ist ein Prinzipdiagramm dargestellt, in dem der Brechnungsindex n auf dem Radius r aufgetragen ist. Der Brechungsindex n der Singelmodefaser SMF hat nur in diesem Beispiel einen höheren Brechnungsindex n als die sie umgebende Multimodefaser MMF. Durch das Diagramm soll verdeutlicht werden, dass sich die Multimodefaser MMF und die Singlemodefaser SMF voneinander unterscheiden.

In Figur 10 ist ein Ende eines koaxialen Lichtwellenleiters 30 dargestellt. Dieser besteht aus einer Multimodefaser MMF, die auch in diesem Beispiel ohne die typische Umrandung, dem in der Regel mit engl. "Jacket" bezeichneten Mantel skizziert ist. Die Multimodefaser MMF, die auch in diesem Beispiel für die Übertragung von hochenergetischem Licht, beispielsweise Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1 .064 nm eines Nd:YAG-Lasers, Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1 .470 nm eines Thulium-Lasers oder Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 2.100 nm eines Holmium-Lasers geeignet ist, ummantelt in konzentrischer Weise einen Bereich, der ein mit einem Femtosekun- denlaser eingeschriebenes optisches Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg- Gitters FBG in dem Multimodefaserbereich enthält. Sofern der Durchmesser der Multimodefaser MMF klein genug ist, ist es möglich, innerhalb der selben Multimodefaser MMF sowohl einen hochenergetischen Laserlichtstrahl mit einer ersten Wellenlänge und einen weniger energiereichen Laserlichtstrahl mit einer zweiten Wellenlänge zu beleuchten, wobei das optische Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters in seinen Dimensionen der Gitterabstände nur mit dem weniger energiereichen Laserlicht in Wechselwirkung tritt, ohne dass es zu Übersprechungen kommt. Diese Faser eignet sich in besonderer Weise für die Behandlung des koronaren Totalverschlusses (eng. Total Coronary Occlusion), die in der Regel in sehr engen Gefäßen mit einem Durchmesser von 200 μιη und weniger vorkommt. Wie in Figur 9 ist auch in Figur 10 links eine perspektivische Darstellung des Endes des koaxialen Lichtwellenleiters 30 dargestellt, hingegen ist auf der rechte Seite eine Aufsicht auf das Ende des koaxialen Lichtwellenleiters 30 skizziert.

Noch ein weiterer Lichtwellenleiter ist in Figur 11 dargestellt. Lichtwellenleiter in Figur 1 1 besteht aus einer an sich für die Leitung des Lichts funktionslosen Trägerfaser TF. Diese ummantelt eine erste Multimodefaser MMF, die durch ein erstes Cladding C von der Trägerfaser TF getrennt ist. Des Weiteren umantelt die Trägerfaser TF eine Singel- modefaser SMF, die ebenfalls durch ein zweites Cladding von der Trägerfaser ummantelt ist. Wie in der vorhergehenden Figur 9 ist auch in Figur 1 1 links eine perspektivische Darstellung des Endes des Lichtwellenleiters dargestellt, hingegen ist auf der rechte Seite eine Aufsicht auf das Ende dieses Lichtwellenleiters skizziert. Das Prinzipdiagramm unterhalb der Aufsicht auf das Ende stellt dar, dass sich die Brechungsindizes, bezeichnet mit n, der Singlemodefaser SMF und der Multimodefaser MMF sowohl untereinander unterscheiden als auch vom Brechnungsindex der für die Lichtleitung funktionslosen Trägerfaser unterscheiden.

In Figur 12 ist eine spezielle Ausführungsform eines Apex 1 " für einen Lichtwellenleiter 30 dargestellt. Der Apex 1 " besteht im Wesentlichen aus einer Multimodefaser MMF, die einen sehr geringen Durchmesser d, hier von 100 μιη, aufweist. Nur um Bereich des Apex 1 " befindet sich etwa im Zentrum der Multimodefaser MMF ein optisches Gitter, zum Beispiel in Form eines Fiber-Bragg-Gitters. Dieses hat den Aufbau wie der Lichtwellenleiter, der in Figur 10 dargestellt ist. Für eine atraumatische Gestaltung des Endes ist es vorgesehen, dass das Ende aufgeschmolzen ist und dadurch eine linsenförmige Struktur der Oberfläche ausbildet. Bei einem Durchmesser von weniger als 100 μιη ist der Begriff "atraumatisch" kaum noch sinnvoll anzuwenden, da eine Spitze mit diesem kleinen Durchmesser stets das Potantial hat, eine feine Aderwand zu durchbrechen. B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E

Apex 30 exzentrischer Lichtwellenleiter

' Apex

100 chirurgisches Handstück " Apex

110 chirurgisches Handstück Lichtwellenleiteranordnung

120 Katheter

Licht

Lichtwellenleiter

200 Lasereinheit

' Aussparung Lichtwellenleiteranordnung

BG Blutgefäß

' Aussparung

C Cladding

Lichtwellenleiter

DE distales Ende

' Aussparung

FBG Fiber-Bragg-Gitter

K Körper

0 Kegel

LD Laserdioden

1 Kegelstumpf

MMC Multimodemischer

2 als Diffusor wirkendes Element, Axikon struktur MMF Multimodefaser 2' als Hohlkörper ausgebildete P Profil

Axikonstruktur PE proximales Ende

3 als Spiegel wirkendes EleRE Regeleinheit

ment

S Spitze

0 koaxialer Lichtwellenleiter

SE Sensoreinheit SMF Singlemodefaser V Verbinder

TF Trägerfaser