DE10249674B4 - Surgical instrument for cutting, ablating or aspirating material in an operating area - Google Patents

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Abstract

Operationsinstrument zum Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material in einem Operationsgebiet (1), mit einem Kopfteil (7), mit dem auf das Material im Operationsgebiet (1) schneidend, abtragend oder absaugend einwirkbar ist, mit einem nicht-abbildenden Analysesystem, wobei das Operationsinstrument aufweist: – eine Lichtquelle (5), einen Beleuchtungsstrahlengang (10), einen Detektor (6) und einen Detektionsstrahlengang (11), wobei – der Beleuchtungsstrahlengang (10) von der Lichtquelle (5) über das Kopfteil (7) zum Operationsgebiet (1) und der Detektionsstrahlengang (11) vom Operationsgebiet (1) über das Kopfteil (7) zum Detektor (6) verläuft, so dass das Operationsgebiet (1) mit Licht der Lichtquelle (5) beleuchtbar und am Operationsgebiet (1) reflektiertes, gestreutes, angeregtes oder induziertes Licht in den Detektionsstrahlengang (11) nicht-abbildend einkoppelbar ist, – der Detektor (6) Lichtintensität im Detektionsstrahlengang (11) detektiert und ein davon abhängiges Detektionssignal erzeugt und – das Kopfteil (7) als chirurgischer Saugkopf zum Absaugen von Material ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – eine rohrförmig ausgebildete Saugleitung (13) vorgesehen ist, durch die Material aus dem Operationsgebiet absaugbar ist und die ein für Licht des Beleuchtungs- (10) und Detektionsstrahlengangs (11) transparentes Saugleitungsmaterial umfasst, wobei der Beleuchtungs- (10) und der Detektionsstrahlengang (11) in dem transparenten Saugleitungsmaterial verlaufen.Surgical instrument for cutting, ablating or aspirating material in an operating area (1), with a head part (7), with which the material in the operating area (1) can be cut, ablated or aspirated, with a non-imaging analysis system, the Surgical instrument has: - a light source (5), an illumination beam path (10), a detector (6) and a detection beam path (11), wherein - the illumination beam path (10) from the light source (5) via the head part (7) to the operating area ( 1) and the detection beam path (11) runs from the operating area (1) via the head part (7) to the detector (6), so that the operating area (1) can be illuminated with light from the light source (5) and is reflected and scattered at the operating area (1) , excited or induced light can be coupled into the detection beam path (11) in a non-imaging manner, - the detector (6) detects light intensity in the detection beam path (11) and a detection dependent thereon signal generated and - the head part (7) is designed as a surgical suction head for sucking off material, characterized in that - a tubular suction line (13) is provided, through which material can be sucked out of the operating area and which provides a light for the illumination (10) and detection beam path (11) comprises transparent suction line material, the illumination (10) and detection beam path (11) running in the transparent suction line material.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Operationsinstrument zum Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material in einem Operationsgebiet, mit einem Kopfteil, mit dem auf das Material im Operationsgebiet schneidend, abtragend oder absaugend einwirkbar ist.The present invention relates to a surgical instrument for cutting, ablating or aspirating material in an operating area, with a head portion, with the material in the operating area cutting, abrading or suction acting.

Operationsinstrumente der gattungsgemäßen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in der Retinachirurgie als Instrument zum ultrafeinen Schneiden und Abtragen von Gewebe eingesetzt. Operationsinstrumente zum Absaugen von Material in einem Operationsfeld werden beispielsweise zum Entfernen von entarteten Gewebeteilen in der Gehirnchirurgie eingesetzt, wobei das umgebende, nicht entartete Gewebe beim Absaugvorgang intakt bleiben soll. Mit Material ist in diesem Zusammenhang in erster Linie jegliches menschliches oder tierisches Gewebematerial gemeint, dies kann auch Knochen- oder Zahnmaterial sein.Surgical instruments of the generic type are known from the prior art and are used for example in retinal surgery as an instrument for ultrafine cutting and ablation of tissue. Surgical instruments for aspirating material in a surgical field are used, for example, for removing degenerated tissue parts in brain surgery, wherein the surrounding, non-degenerated tissue should remain intact during the suction process. By material is meant in this context primarily any human or animal tissue material, this may also be bone or tooth material.

Aus der US 5.449.357 ist ein chirurgisches Sauginstrument bekannt, mit dem Material eines Operationsfelds abgesaugt werden kann. Zur Einleitung des Absaugvorgangs betätigt der Bediener manuell entsprechende Bedienelemente. Solche Sauginstrumente dienen z. B. zur Entfernung eines Tumors in einem Gehirn. Dann entscheidet der Chirurg anhand des optischen Eindrucks und seines Tastgefühls, welche Gewebebereiche entartet und daher zu entfernen sind.From the US 5,449,357 is a surgical suction instrument known, can be sucked with the material of a surgical field. To initiate the extraction operation, the operator manually actuates appropriate controls. Such suction instruments serve z. To remove a tumor in a brain. Then the surgeon decides on the basis of the visual impression and his sense of touch which tissue areas are degenerate and therefore have to be removed.

Aus der JP 2001-104333 A ist ein Operationssystem mit einem Manipulator, einer Bildaufnahmeeinheit und einer Steuereinheit bekannt, das zur Fernoperation oder unterstützend bei einer unmittelbaren Operation eingesetzt werden kann. Hierbei ist, ähnlich bekannten Endoskopen eine bildgebende Sensorik vorgesehen, die einer verbesserten Positionierung des Manipulators dient.From the JP 2001-104333 A For example, an operating system with a manipulator, an image acquisition unit and a control unit is known which can be used for remote operation or assisting in an immediate operation. Here, similar to known endoscopes an imaging sensor is provided which serves to improve the positioning of the manipulator.

Ein Operationsinstrument zum ultrafeinen Schneiden von Gewebe ist eine elektrochirurgische Elektrode, wie sie als Electron Avalance Knife aus der WO 00/54683 A1 bekannt ist. Dieses Elektrodensystem umfaßt ein Kopfteil mit einer zentral angeordneten Elektrode und einer dazu koaxial angeordneten weiteren Elektrode, über die Sub-Mikrosekunden-Pulse hoher Leistung zum Material des Operationsfelds geleitet werden können. Das Operationsfeld befindet sich in flüssigem Medium und so wird das Schneiden des Materials einerseits durch eine Plasmabildung an der Spitze des Pulse Electron Avalance Knife und andererseits durch eine Schockwelle aufgrund der Sub-Mikrosekunden-Pulse bewirkt. Die Intensität, mit der der Schneidevorgang erfolgt, kann durch die Pulsenergie und Pulsdauer gesteuert werden. Die Kontrollmöglichkeiten des Schneidvorgangs sind jedoch sehr begrenzt.A surgical instrument for ultrafine tissue cutting is an electrosurgical electrode, such as the Electron Avalance Knife WO 00/54683 A1 is known. This electrode system comprises a head portion having a centrally located electrode and a coaxially disposed further electrode through which sub-microsecond pulses of high power can be directed to the material of the surgical field. The surgical field is in liquid medium and thus the cutting of the material is effected on the one hand by a plasma formation at the tip of the Pulse Electron Avalance Knife and on the other hand by a shock wave due to the sub-microsecond pulses. The intensity with which the cutting takes place can be controlled by the pulse energy and pulse duration. However, the control possibilities of the cutting process are very limited.

Aus der US 5772597 A ist ein Operationsinstrument der eingangs genannten Art in Form eines Laparoskopes beschrieben, das eine Gewebsanalyse ermöglicht. Zur Analyse wird optische Strahlung in das Gewebe eingekoppelt und reflektierte bzw. transmittierte oder rückgesteuerte Strahlung spektral analysiert, um Gewebsarten zu unterscheiden.From the US 5772597 A is a surgical instrument of the type mentioned in the form of a laparoscope described, which allows a tissue analysis. For analysis, optical radiation is coupled into the tissue and spectrally analyzed reflected or redirected radiation to distinguish tissue types.

Die DE 199 34 038 A1 betrifft eine spektralphotometrische Diagnostik von Hautgewebe. Die US 6343227 B1 offenbart ein miniaturisiertes Spektrometer zur Analyse. Die DE 3650688 T2 schildert ein faseroptisches Sondensystem zur spektralen Analyse von Gewebe, und die Veröffentlichung Viator J A et al., ”Depth Profiling of Absorbing Soft Materials Using Photoacoustic Methods”, IEEE J Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 5, No. 4, July/August 1999, S. 989–996, befaßt sich mit photoakustischen Analyseverfahren von Gewebe. Aus der DE 19534590 A1 ist weiter ein Scanverfahren zur Materialbearbeitung im Dentalbereich offenbart, die US 6013024 A betrifft eine positionierbare Sonde mit spektroskopischer Analyse, und die WO 0054683 A1 ist auf die Ausbildung eines elektrochirurgischen Messers gerichtet.The DE 199 34 038 A1 relates to a spectrophotometric diagnosis of skin tissue. The US 6343227 B1 discloses a miniaturized spectrometer for analysis. The DE 3650688 T2 describes a fiber optic probe system for spectral analysis of tissue, and the publication Viator JA et al., "Depth Profiling of Absorbing Soft Materials Using Photoacoustic Methods", IEEE J Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 4, July / August 1999, pages 989-996, deals with photoacoustic analysis of tissue. From the DE 19534590 A1 is further disclosed a scanning method for material processing in the dental field, the US 6013024 A relates to a positionable probe with spectroscopic analysis, and the WO 0054683 A1 is directed to the formation of an electrosurgical knife.

Die WO 98/38907 A1 beschreibt ein Instrument zur optischen Abtastung von lebendem Gewebe. Die DE 3912720 A1 zeigt ein Endoskop sowie ein Verfahren zum Sterilisieren eines derartigen Endoskops. Aus der DE 10118464 A1 ist weiter eine elektronische Sonde bekannt.The WO 98/38907 A1 describes an instrument for optically scanning living tissue. The DE 3912720 A1 shows an endoscope and a method for sterilizing such an endoscope. From the DE 10118464 A1 Furthermore, an electronic probe is known.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Operationsinstrument der gattungsbildenden Art anzugeben und weiterzubilden, das verbesserte Kontroll- und Steuer möglichkeiten gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Operationsinstrumenten aufweist, so daß insbesondere präzisere und reproduzierbarere Operationen möglich sind.The present invention has for its object to provide a surgical instrument of the generic type and further develop the improved control and control options over the known from the prior art surgical instruments, so that in particular more precise and reproducible operations are possible.

Diese Aufgabe wird mit einem Operationsinstrument der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Analysesystem ein Michelson-Interferometer zur optischen Kohärenztomographie aufweist.This object is achieved with an operation instrument of the type mentioned at the beginning, in which the analysis system has a Michelson interferometer for optical coherence tomography.

Die Aufgabe wird durch die Patentansprüche 1 und 3 gelöst. Weiterbildungen folgen in den abhängigen Ansprüchen.The object is solved by the claims 1 and 3. Further developments follow in the dependent claims.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine verbesserte Kontroll- und Steuermöglichkeit des Operationsinstruments dann möglich ist, wenn in das Operationsinstrument die zu einer Beurteilung des zu bearbeitenden Materials erforderlichen Detektionsmittel integriert werden. Dann kann das zu bearbeitende Material in ganz besonders vorteilhafter Weise unmittelbar analysiert und das Ergebnis zur Steuerung des Operationsinstruments genutzt werden, so daß nun beispielsweise das Material des Operationsgebiets bzw. -felds selektiv hinsichtlich seiner spezifischen Eigenschaften bearbeitbar bzw. entfernbar ist.The invention is based on the finding that an improved control and control option of the surgical instrument is possible if the detection means required for an assessment of the material to be processed are integrated into the surgical instrument. Then can the material to be processed is analyzed directly in a particularly advantageous manner and the result used to control the surgical instrument so that, for example, the material of the operating area or field can be selectively processed or removed with regard to its specific properties.

Die Erfindung rückt dabei eine nicht-abbildende optische Analyse des Materials in den Mittelpunkt, da es nicht um die visuelle Positionierung des Operationsinstrumentes, sondern um eine Bewertung des Materials bzw. der daran vorgenommenen Veränderung geht. Unter einer nicht-abbildenden optischen Analyse gemäß der hier vorliegenden Erfindung ist somit keine abbildende Optik im Sinn von Endoskopen zu verstehen.The invention focuses on a non-imaging optical analysis of the material, since it is not about the visual positioning of the surgical instrument, but about an assessment of the material or the change made thereto. A non-imaging optical analysis according to the present invention therefore does not mean imaging optics in the sense of endoscopes.

Für diese Bewertung weist das Operationsinstrument daher Detektionsmittel auf, die im wesentlichen auf optischer Basis arbeiten. So ist eine Lichtquelle vorgesehen, mit deren Licht das Operationsgebiet beleuchtbar ist. Hierzu durchläuft dieses Licht einen Beleuchtungsstrahlengang, der von der Lichtquelle zum Kopfteil des Operationsinstruments verläuft. Die Lichtquelle oder das Licht der Lichtquelle wird zweckmäßigerweise so ausgewählt, daß mit dem Licht ein bestimmtes Detektionsverfahren durchführbar ist, beispielsweise eine Fluoreszenzdetektion. Grundsätzlich kann das hier relevante Licht nicht nur den sichtbaren Wellenlängenbereich umfassen, sondern auch den infraroten und/oder den ultravioletten Wellenlängenbereich.For this evaluation, the surgical instrument therefore has detection means which operate essentially on an optical basis. Thus, a light source is provided, with the light of the operating area is illuminated. For this purpose, this light passes through an illumination beam path that runs from the light source to the head part of the surgical instrument. The light source or the light of the light source is expediently selected so that a specific detection method can be carried out with the light, for example fluorescence detection. In principle, the light relevant here can comprise not only the visible wavelength range, but also the infrared and / or the ultraviolet wavelength range.

Das zur Beleuchtung dienende Licht wird am Operationsgebiet beziehungsweise am Material reflektiert und/oder gestreut. Je nach Detektionsverfahren kann die Beleuchtung des Operationsgebiet auch Licht anregen oder induzieren, z. B. Lumineszenz- oder Ramanlicht. Das reflektierte, gestreute, angeregte oder induzierte Licht durchläuft den Detektionsstrahlengang zu einem Detektor, der ein Detektionssignal erzeugt. Wie viel vom reflektierten, gestreuten, angeregten oder induzierten Licht in den Detektionsstrahlengang gelangt, hängt von der wirksamen numerischen Apertur des dem Operationsgebiet zugewandten Teils des Detektionsstrahlengangs ab.The light used for illumination is reflected and / or scattered at the operating area or on the material. Depending on the detection method, the illumination of the operating area can also excite or induce light, for. B. luminescence or Raman light. The reflected, scattered, excited or induced light passes through the detection beam path to a detector which generates a detection signal. How much of the reflected, scattered, excited or induced light enters the detection beam path depends on the effective numerical aperture of the part of the detection beam path facing the operating area.

Der Detektor detektiert das Licht im Detektionsstrahlengang und erzeugt ein Detektionssignal. Dieses Detektionssignal hängt von der detektierten Lichtintensität ab, wobei beispielsweise eine direkte Proportionalität oder ein binärer Zusammenhang verwendet werden kann. In Abhängigkeit dieses Detektionssignals kann nun das Operationsinstrument gesteuert werden, wobei es denkbar ist, daß die Steuerung automatisch in sämtlichen Betriebs- und Bedienmodi des Operationsinstruments eingreift. Auch könnte die erfindungsgemäße Steuerung zusätzlich oder alternativ zu einer vom Bediener initiierten manuellen Steuerung erfolgen.The detector detects the light in the detection beam path and generates a detection signal. This detection signal depends on the detected light intensity, for example, a direct proportionality or a binary relationship can be used. Depending on this detection signal, the surgical instrument can now be controlled, it being conceivable that the control automatically intervenes in all operating and operating modes of the surgical instrument. The control according to the invention could also be performed in addition to or as an alternative to an operator-initiated manual control.

Die Lichtquelle und der Detektor sind nicht am Kopfteil des Operationsinstruments angeordnet, um das Operationsinstrument klein zu halten. Es ist lediglich sicherzustellen, daß der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang zum Kopfteil des Operationsinstruments verläuft. Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang zumindest teilweise entlang einer Versorgungsleitung für das Kopfteil.The light source and the detector are not located at the head portion of the surgical instrument to keep the surgical instrument small. It is only necessary to ensure that the illumination beam path and the detection beam path extend to the head part of the surgical instrument. The illumination and detection beam path expediently extends at least partially along a supply line for the head part.

Das Kopfteil des Operationsinstruments kann in vorteilhafter Weise klein ausgeführt werden, so daß es insbesondere für eine Gehirnoperation tauglich ist. In diesem Fall wird das Kopfteil des Operationsinstruments länglich und insbesondere dünn ausgestaltet sein, so daß möglichst wenig intaktes Material vom Operationsinstrument beschädigt wird.The head portion of the surgical instrument can be advantageously made small, so that it is particularly suitable for brain surgery. In this case, the head portion of the surgical instrument will be elongated and in particular made thin, so that as little intact material as possible is damaged by the surgical instrument.

Es kann bei einer Operation erforderlich sein, daß der momentan durchgeführte Absaug- oder Schneidevorgang abrupt unterbrochen werden muß, um intaktes Gewebematerial zu schonen. Dies kann mit dem erfindungsgemäßen Operationsinstrument erreicht werden, indem eine Steuereinheit das Detektionssignal auswertet und anhand dieser Auswertung das Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material automatisch unterbricht, ausschaltet oder in der Intensität verändert. Falls der Bediener das Kopfteil neu positioniert und somit an einer anderen Stelle die Operation fortsetzen möchte, kann eine erneute Auswertung des Detektionssignals ergeben, daß an dieser Stelle Material zu bearbeiten oder zu entfernen ist. In diesem Fall kann die Steuereinheit den Schneide-, Abtrage- oder Absaugvorgang des Operationsinstruments wieder einschalten.It may be necessary in an operation that the currently performed suction or cutting operation must be abruptly interrupted to preserve intact tissue material. This can be achieved with the surgical instrument according to the invention by a control unit evaluating the detection signal and automatically interrupts the cutting, ablation or suction of material based on this evaluation, off or changed in intensity. If the operator repositions the header and thus wishes to continue the operation elsewhere, reevaluation of the detection signal may indicate that material is being processed or removed at that location. In this case, the control unit can turn on the cutting, removal or suction of the surgical instrument again.

Dadurch kann die Operationsdauer in besonders vorteilhafter Weise minimiert werden, da das Operationsinstrument dann mit erhöhter Leistung arbeitet, wenn dies in der momentanen Operationssituation unkritisch ist. Sowohl das Ein-, Ausschalten als auch das Vermindern oder Erhöhen des Schneide- oder Absaugvorgangs von Material kann erfindungsgemäß automatisiert werden. Insoweit sind auch Fehlentscheidungen bei einer Operation, durch die das Gewebe beschädigt wird, in ganz besonders vorteilhafter Weise reduziert.As a result, the duration of the operation can be minimized in a particularly advantageous manner, since the surgical instrument then works with increased power, if this is not critical in the current operating situation. Both the switching on, off and reducing or increasing the cutting or suction of material can be automated according to the invention. Insofar, incorrect decisions in an operation that damages the tissue are reduced in a particularly advantageous manner.

Das optische Detektionsverfahren des erfindungsgemäßen Operationsgerätes, die optische Kohärenztomographie, ermöglicht eine Bewertung oder Klassifikation des zu bearbeitenden Materials bzw. des Bearbeitungsvorganges. Natürlich ist auch eine Kombination mit anderen optischen und akustischen Detektionsverfahren möglich, nämlich insbesondere mit akustooptischer Spektroskopie. Ein vollständiger Verzicht auf eine Bildgewinnung am Operationsgebiet ermöglicht ein sehr klein bauendes Operationsinstrument; die Größe von Endoskopen wird dadurch deutlich unterschritten.The optical detection method of the surgical device according to the invention, the optical coherence tomography, allows an evaluation or classification of the material to be processed or of the machining process. Of course, a combination with other optical and acoustic detection methods is possible, namely in particular with acousto-optic spectroscopy. A complete waiver of image acquisition on Operating area allows a very small-built surgical instrument; the size of endoscopes is significantly undercut.

Eine optische Kohärenztomographie ermöglicht morphologische Informationen über das zu bearbeitende oder bearbeitete Material sowie Informationen über dessen Streu- und Absorptionseigenschaften zu gewinnen und wird im Prinzip mit einem optischen Aufbau realisiert, der im wesentlichen einem Michelson-Interferometer entspricht. Licht einer Lichtquelle weist eine geringe Kohärenzlänge auf, und einer der beiden Teilstrahlengänge des Michelson-Interferometers wird als Meßarm verwendet. Der andere Teilstrahlengang dient als Referenzarm. Aufgrund der geringen Kohärenzlänge des verwendeten Lichts tritt nur dann ein Interferenzsignal auf, wenn der als Referenzarm dienende Teilstrahlengang und der als Meßarm dienende Teilstrahlengang die gleiche wirksame optische Länge aufweisen. Mit der optischen Kohärenztomographie kann man Distanzen zu einem Objekt mit einer Genauigkeit messen, die im wesentlichen nur durch die Kohärenzlänge des verwendeten Lichts beschränkt ist.Optical coherence tomography enables morphological information on the material to be processed or processed to be obtained, as well as information about its scattering and absorption properties, and is in principle realized with an optical design which essentially corresponds to a Michelson interferometer. Light of a light source has a short coherence length, and one of the two partial beam paths of the Michelson interferometer is used as a measuring arm. The other partial beam path serves as a reference arm. Due to the low coherence length of the light used, an interference signal only occurs when the partial beam path serving as the reference arm and the partial beam path serving as the measuring arm have the same effective optical length. With optical coherence tomography, one can measure distances to an object with an accuracy that is essentially limited only by the coherence length of the light used.

Es ist deshalb vorgesehen, daß das erfindungsgemäße Operationsinstrument die optische Kohärenztomographie nutzt, in Form eines Michelson-Interferometer. Das Michelson-Interferometer weist einen Referenzarm und einen Meßarm auf, wobei der Meßarm von einem Strahlteiler zum Operationsgebiet und zurück zum Strahlteiler verläuft und der Strahlteiler im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang angeordnet ist. Der Meßarm des Michelson-Interferometers ist also gleichzeitig ein Teil des Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengangs. Das Licht der Lichtquelle weist hierzu eine zur optischen Kohärenztomographie geeignete Kohärenzlänge auf. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, daß eine Lichtquelle eingesetzt wird, deren Kohärenzlänge entsprechend gering ist, beispielsweise eine Quecksilberdampflampe. Natürlich kann auch eine Lichtquelle verwendet werden, die eine hohe Kohärenzlänge aufweist, z. B. ein Laser, wenn im Beleuchtungsstrahlengang ein optisches Bauteil eingebracht ist, daß die Kohärenzlänge verringert, beispielsweise eine Streulichtplatte.It is therefore envisaged that the surgical instrument according to the invention uses optical coherence tomography, in the form of a Michelson interferometer. The Michelson interferometer has a reference arm and a measuring arm, wherein the measuring arm extends from a beam splitter to the operating area and back to the beam splitter and the beam splitter is arranged in the illumination and detection beam path. The measuring arm of the Michelson interferometer is therefore at the same time a part of the illumination and detection beam path. For this purpose, the light of the light source has a coherence length suitable for optical coherence tomography. On the one hand, this can be achieved by using a light source whose coherence length is correspondingly low, for example a mercury vapor lamp. Of course, a light source can be used which has a high coherence length, z. As a laser when an optical component is introduced in the illumination beam path, that reduces the coherence length, for example, a scattered light plate.

Insbesondere zur Festlegung der Schnitttiefe beim Schneiden des Materials ist es erforderlich, die morphologische Tiefen-Struktur des Materials, also im wesentlichen senkrecht zu seiner Oberfläche zu detektieren. Hierzu erfolgt in der Ausführungsform mit dem Michelson-Interferometer ein Scannen des Operationsgebiets entlang der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs. Das Scannen wird durch eine Veränderung des Verhältnisses der wirksamen Längen von Meßarm zu Referenzarm bei gleichzeitiger Detektion des Lichts des Detektionsstrahlengangs bewirkt. Dieser Betriebsmodus eines optischen Kohärenztomographen wird in Analogie zur Ultraschalluntersuchung auch als A-Scan bezeichnet. Die Veränderung der wirksamen Länge des Meßarms kann durch eine Variation der Fokuslänge des Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengangs am Operationsgebiet bzw. -feld erfolgen, beispielsweise über ein entsprechendes, entlang der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs beweglich angeordnetes Linsensystem. Alternativ oder zusätzlich kann eine Veränderung des Verhältnisses der wirksamen Längen von Meßarm zu Referenzarm durch ein Verstellen des Länge des Referenzarms erfolgen. Damit muß keine Fokussierungsoptik am Kopfteil des Operationsinstruments vorgesehen sein.In particular, to determine the depth of cut when cutting the material, it is necessary to detect the morphological depth structure of the material, that is substantially perpendicular to its surface. For this purpose, in the embodiment with the Michelson interferometer, scanning of the operating area along the optical axis of the illumination beam path takes place. The scanning is effected by changing the ratio of the effective lengths of the measuring arm to the reference arm with simultaneous detection of the light of the detection beam path. This mode of operation of an optical coherence tomograph is referred to as analogous to the ultrasound examination as A-scan. The change in the effective length of the measuring arm can be achieved by varying the focal length of the illumination and detection beam path at the operating area or field, for example via a corresponding, along the optical axis of the illumination beam path movably arranged lens system. Alternatively or additionally, a change in the ratio of the effective lengths of the measuring arm to the reference arm can be achieved by adjusting the length of the reference arm. Thus, no focusing optics must be provided on the head part of the surgical instrument.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß mit dem Michelson-Interferometer ein Scannen des Operationsfelds quer zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs erfolgt. Dieser Betriebsmodus eines optischen Kohärenztomographen wird auch als B-Scan bezeichnet. Denkbar ist auch ein gleichzeitiges Scannen entlang der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs und einer dazu orthogonalen Richtung. Vorzugsweise erfolgt das Scannen quer zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs, also beispielsweise in einer zur optischen Achse orthogonalen Ebene. Ein B-Scan liefert morphologische Daten des Materials entlang der gescannten Linie oder Fläche, so daß diese Informationen bei einer flächenförmigen Bearbeitung des Materials vorteilhaft zur Steuerung des Operationsinstruments dienen können. Schließlich ist eine Kombination eines A-Scans und eines B-Scans denkbar, bei dem nämlich in drei unterschiedlichen Richtungen – vorzugsweise jeweils orthogonal zueinander – gescannt wird.In a particularly preferred embodiment, it is provided that the Michelson interferometer is used to scan the surgical field transversely to the optical axis of the illumination beam path. This operating mode of an optical coherence tomograph is also referred to as B-scan. It is also conceivable simultaneous scanning along the optical axis of the illumination beam path and a direction orthogonal thereto. Preferably, the scanning takes place transversely to the optical axis of the illumination beam path, that is, for example, in a plane orthogonal to the optical axis. A B-scan provides morphological data of the material along the scanned line or surface, so that this information can advantageously be used to control the surgical instrument in a sheet-like processing of the material. Finally, a combination of an A-scan and a B-scan is conceivable, namely scanning in three different directions, preferably orthogonal to one another.

Bevorzugt erfolgt das Scannen in mindestens einer Richtung quer zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs durch eine Rotation oder Drehung eines optischen Bauteils, wobei das optische Bauteil im Meßarm liegt. Das optische Bauteil kann z. B. ein Umlenkprisma oder einen Umlenkspiegel am Kopfteil des Operationsinstruments umfassen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Scannen in zwei unterschiedliche Richtungen durch eine Drehung eines Lichtleiters um seine Längsachse erfolgen, wobei der Meßarm zumindest teilweise in dem Lichtleiter verläuft und wobei der Lichtleiter in einer entsprechenden Führungseinheit geführt ist. Die Drehung des Lichtleiters kann als kontinuierliche oder auch als periodische Hin-/Her-Drehbewegung ausgeführt werden. Eine Führungseinheit kann eine Röhre oder einen Tubus umfassen, in der bzw. in dem sich der Lichtleiter (um seine Längsachse) dreht Der Innendurchmesser der Röhre oder des Tubus ist dabei größer als der Außendurchmesser des Lichtleiters und derart zu wählen, daß eine möglichst reibungsarme Bewegung des Lichtleiters erfolgen kann, damit möglichst keine Torsion des Lichtleiters auftritt Die Klassifikation von tumorbefallenem Material bzw. Gewebe kann insbesondere durch Detektion von Raman- oder Lumineszenzlicht erfolgen, insbesondere ist eine Fluoreszenzlichtdetektion möglich. Mit diesen Detektionsverfahren wird spektroskopische Information über das Material gewonnen. Einerseits kann Autofluoreszenz des Materials angeregt werden, andererseits kann – eine entsprechende Markierung mit Fluoreszenzfarbstoff vorausgesetzt – ein Fluoreszenzfarbstoff angeregt werden.Preferably, the scanning takes place in at least one direction transverse to the optical axis of the illumination beam path by a rotation or rotation of an optical component, wherein the optical component is located in the measuring arm. The optical component can, for. B. include a deflection prism or a deflection mirror on the head part of the surgical instrument. Alternatively or additionally, the scanning in two different directions by a rotation of a light guide about its longitudinal axis, wherein the measuring arm extends at least partially in the light guide and wherein the light guide is guided in a corresponding guide unit. The rotation of the light guide can be carried out as a continuous or as a periodic back-and-forth rotary motion. A guide unit may comprise a tube or a tube in which the optical fiber rotates (about its longitudinal axis). The inner diameter of the tube or of the tube is greater than the outer diameter of the optical fiber and to be selected so that a movement with as little friction as possible of the light guide can be done so that no possible torsion of the Light guide occurs The classification of tumor-affected material or tissue can be carried out in particular by detection of Raman or luminescence, in particular a fluorescence light detection is possible. With this detection method spectroscopic information about the material is obtained. On the one hand, autofluorescence of the material can be excited, on the other hand, assuming a corresponding label with fluorescent dye, a fluorescent dye can be excited.

Das Licht der Lichtquelle ist derart auszuwählen, daß wie gewünscht Ramanlicht und/oder Lumineszenzlicht, insbesondere Fluoreszenzlicht, anregbar ist.The light of the light source is to be selected such that, as desired, Raman light and / or luminescence light, in particular fluorescent light, can be excited.

Eine Markierung mit Fluoreszenzstoffen kann auf bekannte Weise, z. B. durch systemische Gabe erfolgen. Es ist aber auch möglich, geeignete Fluoreszenzmarkierer direkt auf das Operationsfeld zu sprühen. Dafür ist es bevorzugt, am Operationsinstrument, insbesondere am Kopfteil, eine Sprühvorrichtung für Kontrast- oder Floureszenzstoffe vorzusehen.A marker with fluorescent substances can in a known manner, for. B. by systemic administration. But it is also possible to spray suitable fluorescent marker directly on the surgical field. For this purpose, it is preferable to provide a spraying device for contrast or fluorescent substances on the surgical instrument, in particular on the head part.

Bevorzugt kann das Licht der Lichtquelle eine Zwei- oder Mehr-Photonen-Anregung bewirken. Solche Lichtquellen sind beispielsweise Kurzpulslaser, die im infraroten Wellenlängenbereich Licht emittieren. Dieses Licht wird in das Material fokussiert, so daß die im Fokusbereich vorliegende Lichtintensität hoch genug ist, um den Zwei- oder Mehr-Photonen-Anregungsprazess zu bewirken. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Mehr-Photonen-Anregung deshalb, weil das zur Anregung dienende Licht eine Wellenlänge aufweist, die im Infrarot-Bereich liegt und daher – aufgrund geringerer Streuprozesse am Material – tiefer in das Material eindringen kann, als das bei Anregungslicht zur Ein-Photonen-Anregung mit kürzeren Wellenlängen der Fall ist.Preferably, the light of the light source can cause two or more photon excitation. Such light sources are, for example, short-pulse lasers which emit light in the infrared wavelength range. This light is focused into the material so that the light intensity present in the focus area is high enough to effect the two or more photon excitation process. The use of the multi-photon excitation is particularly advantageous because the excitation light has a wavelength that is in the infrared range and therefore - due to lower scattering processes on the material - can penetrate deeper into the material than that of excitation light for One-photon excitation with shorter wavelengths is the case.

Zur Selektion des Lichts der Lichtquelle für die Beleuchtung des Operationsfelds ist im Beleuchtungsstrahlengang des Analysesystems vorteilhafterweise ein Beleuchtungsfiltersystem vorzusehen, das eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich transmittiert. Dann kann eine Lichtquelle zur Beleuchtung genutzt werden, die Licht über einen großen spektralen Bereich emittiert. Durch einen Wechsel eines Filters des Beleuchtungsfiltersystems werden unterschiedliche Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche verwendet. Das gleiche gilt für Laserlichtquellen, die Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen emittieren. Hierdurch ist eine Beleuchtung des Operationsfelds mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen möglich, so daß in vorteilhafter Weise mit demselben Operationsinstrument unterschiedliche Gewebearten bewertet werden können.In order to select the light of the light source for the illumination of the surgical field, it is advantageous to provide in the illumination beam path of the analysis system an illumination filter system which transmits a wavelength or a wavelength range. Then, a light source can be used for illumination that emits light over a large spectral range. By changing a filter of the illumination filter system different wavelengths or wavelength ranges are used. The same applies to laser light sources that emit light of several different wavelengths. As a result, an illumination of the surgical field with light of different wavelengths is possible, so that advantageously different tissue types can be evaluated with the same surgical instrument.

Bevorzugt kann das Beleuchtungsfiltersystem ein Farbfilter oder abstimmbares Filter umfassen. Als Farbfilter kann ein entsprechend beschichtetes Interferenzfilter oder ein Farbglasfilter dienen. Ein abstimmbares Filter kann z. B. in Form eines akkusto-optisch abstimmbares Filters dann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn eine Laserlichtquelle zur Beleuchtung des Operationsfelds verwendet wird, die Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen emittiert.Preferably, the illumination filter system may comprise a color filter or tunable filter. The color filter may be a suitably coated interference filter or a color glass filter. A tunable filter can, for. B. in the form of an acousto-optically tunable filter can then be used particularly advantageous when a laser light source is used to illuminate the surgical field, which emits light of several different wavelengths.

Ein solches Filter besteht im wesentlichen aus einem doppelbrechenden Kristall, der durch einen auf einer Seite des Kristalls angeordneten Piezo-Kristall mit hochfrequenten Schwingungen beaufschlagt wird, wodurch sich in dem Kristall eine Welle ausbreitet. Hierdurch wird ein Bragg-Gitter erzeugt, an dem das Laserlicht von einer nullten Ordnung in eine erste Ordnung gebeugt bzw. abgelenkt werden kann. Bei geeigneter Anordnung des Filters im Beleuchtungsstrahlengang können hierdurch eine oder mehrere Wellenlängen – auch simultan – für die Beleuchtung des Operationsfelds selektiert werden, wobei das Licht jeder selektierten Wellenlänge mit dem Filter jeweils in der Intensität variiert bzw. optimal eingestellt werden kann. Weiter können zur Selektion des Beleuchtungslichts in entsprechender Weise akkustooptische Modulatoren und/oder akkustooptische Deflektoren verwendet werden.Such a filter essentially consists of a birefringent crystal, which is subjected to high-frequency oscillations by a piezoelectric crystal arranged on one side of the crystal, whereby a wave propagates in the crystal. As a result, a Bragg grating is produced, at which the laser light can be diffracted or deflected from a zeroth order into a first order. With a suitable arrangement of the filter in the illumination beam path, one or more wavelengths can thereby be selected - also simultaneously - for the illumination of the surgical field, wherein the light of each selected wavelength can be varied or optimally adjusted with the filter in each case. Furthermore, acousto-optical modulators and / or acousto-optical deflectors can be used in a corresponding manner for the selection of the illumination light.

Im Detektionsstrahlengang ist vorteilhafterweise ein Detektionsfiltersystem vorzusehen, das Licht einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs für die Detektion transmittiert. Das Detektionsfiltersystem kann ebenfalls einen Farbfilter umfassen, d. h. ein entsprechend beschichtetes Interferenzfilter oder ein Farbglasfilter. Dann kann bei geeigneter Wahl der Beleuchtungs- und Detektionsfilter Licht aus Lumineszenz, also insbesondere Fluoreszenz oder Phosphoreszenz, aber auch Ramanlicht angeregt und detektiert werden. Falls der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang teilweise zusammenfallen, um einen kompakten Aufbau zu erreichen, können sie mit Hilfe eines Farbstrahlteilers – z. B. einem dichroitischen Strahlteiler – wieder getrennt werden, wie es beispielsweise bei der konventionellen Fluoreszenzmikroskopie üblich ist.In the detection beam path, it is advantageous to provide a detection filter system which transmits light of a wavelength or a wavelength range for the detection. The detection filter system may also comprise a color filter, i. H. a suitably coated interference filter or a colored glass filter. Then, with a suitable choice of the illumination and detection filters light from luminescence, ie in particular fluorescence or phosphorescence, but also Raman light can be excited and detected. If the illumination beam path and the detection beam path partially coincide to achieve a compact structure, they can with the aid of a color beam splitter -. As a dichroic beam splitter - be separated again, as is common, for example, in conventional fluorescence microscopy.

Der Beleuchtungsstrahlengang kann eine punktförmige oder kreisförmige Beleuchtung des Operationsfelds bewirken. Eine punktförmige Befeuchtung wird zweckmäßigerweise durch entsprechende Linsen erzeugt, die im Beleuchtungsstrahlengang geeignet angeordnet sind. Eine punktförmige Beleuchtung wird hauptsächlich für die optische Kohärenztomographie gewählt werden.The illumination beam path can cause a punctiform or circular illumination of the surgical field. A punctiform moistening is expediently produced by corresponding lenses which are suitably arranged in the illumination beam path. Spot illumination will be chosen primarily for optical coherence tomography.

Als weiteres Detektionsverfahren zur Charakterisierung des Materials des Operationsgebiets ist die akustooptische Spektroskopie vorgesehen. Hierbei wird das Operationsgebiet mit gepulstem Licht der Lichtquelle beaufschlagt. Das mit Licht beaufschlagte Material im Operationsgebiet absorbiert zumindest einen Teil des gepulsten Lichts, wodurch sich die Temperatur dieses Materials erhöht. Dies wiederum bewirkt eine Ausdehnung dieses Materials, so daß sich eine Druckwelle in dem umgebenden Material des Operationsgebiets ausbreitet. Diese Druckwelle wird mit einem Drucksensor zeitaufgelöst detektiert, wobei die Detektion vorzugsweise an der Materialoberfläche des Operationsgebiets erfolgt.Another detection method for characterizing the material of the surgical field is provided the acousto-optic spectroscopy. In this case, the operating area is exposed to pulsed light from the light source. The light-exposed material in the operating area absorbs at least a portion of the pulsed light, thereby increasing the temperature of that material. This in turn causes expansion of this material so that a pressure wave propagates in the surrounding material of the surgical field. This pressure wave is detected in a time-resolved manner with a pressure sensor, wherein the detection preferably takes place on the material surface of the surgical area.

Eine Auswertung der von dem Drucksensor erzeugten Detektionssignale ermöglicht es, Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften zu ziehen, insbesondere können hierdurch Materialgrenzen detektiert werden. Die akustooptische Spektroskopie ist somit in besonders vorteilhafter Weise eine hilfreiche Ergänzungen zu den rein optischen Detektionsverfahren, insbesondere wenn das Material des Operationsgebiets stark lichtabsorbierend ist und eine Detektion tieferliegender Materialbereiche des Operationsgebiets mit den rein optischen Detektionsverfahren problematisch ist.An evaluation of the detection signals generated by the pressure sensor makes it possible to draw conclusions about the material properties, in particular, thereby material boundaries can be detected. The acousto-optic spectroscopy is thus in a particularly advantageous manner a helpful addition to the purely optical detection method, especially if the material of the surgical field is highly light-absorbing and a detection of deeper material areas of the surgical field with the purely optical detection method is problematic.

Als Lichtquelle für die akustooptische Spektroskopie kann ein Nd:YAG Laser eingesetzt werden, der im Q-switched-Modus betrieben Lichtpulse mit einer Wellenlänge von 532-nm (2nd-harmonic) erzeugt. Diese Lichtpulse weisen eine Pulsdauer von 5 ns mit einer Leistung von bis zu 100 mJ auf.As a light source for the acousto-optic spectroscopy, an Nd: YAG laser can be used, which operates in Q-switched mode operated light pulses with a wavelength of 532-nm (2nd-harmonic). These light pulses have a pulse duration of 5 ns with a power of up to 100 mJ.

Als Drucksensor kann beispielsweise ein PVDF-Film verwendet werden, wie er in dem Artikel ”Depth profiling of absorbing soft materials using photoacoustic methods”, J. A. Viator, S. L. Jacques, S. A. Prahl, IEEE J. Selected Topics Q. E. 5, 989–996 (1999), beschrieben ist Dieser Drucksensor hat eine Sensorfläche von ungefähr 1 mm × 1 mm und könnte beispielsweise am Kopfteil des Operationsinstruments angeordnet sein.As a pressure sensor, for example, a PVDF film can be used, as described in the article "Depth profiling of absorbing soft materials using photoacoustic methods", JA Viator, SL Jacques, SA Prahl, IEEE J Selected Topics QE 5, 989-996 (1999 This pressure sensor has a sensor area of approximately 1 mm × 1 mm and could, for example, be arranged on the head part of the surgical instrument.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Beleuchtungsstrahlengang und/oder der Detektionsstrahlengang einen Lichtleiter auf. Als Lichtleiter kann eine einzelne Glasfaser oder ein Glasfaserbündel dienen. Falls als Lichtquelle ein monochromatischer Laser eingesetzt wird, kann die Verwendung einer Single-Mode-Lichtleitfaser vorteilhaft sein. In diesem Fall liegt auf der Lichtauskopplungsseite der Single-Mode-Lichtleitfaser eine punktförmige Lichtauskopplung vor, die mit einer entsprechenden Optik auf das Operationsfeld zu einer punktförmigen Beleuchtung abgebildet werden kann. Grundsätzlich sind die Materialeigenschaften des Lichtleiters derart zu wählen, daß der Lichtleiter für das Beleuchtungs- und insbesondere für das Detektionslicht eine möglichst geringe Schwächung aufweist Dies ist insbesondere zur Detektion von Ramanlicht vorteilhaft, das üblicherweise eine noch geringere Intensität als Fluoreszenzlicht aufweist.In a particularly preferred embodiment, the illumination beam path and / or the detection beam path has a light guide. As a light guide can serve a single fiber or a glass fiber bundle. If a monochromatic laser is used as the light source, the use of a single-mode optical fiber may be advantageous. In this case, a point-shaped light extraction is present on the light-outcoupling side of the single-mode optical fiber, which can be imaged with a corresponding optics on the operation field to a point-like illumination. In principle, the material properties of the optical waveguide are to be selected such that the optical waveguide for the illumination and in particular for the detection light has the lowest possible attenuation. This is particularly advantageous for the detection of Raman light, which usually has an even lower intensity than fluorescent light.

Der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang können zumindest bereichsweise in jeweils mindestens einem Lichtleiter verlaufen. Damit sind mindestens zwei Lichtleiter vorzusehen, nämlich einer, in dem der Beleuchtungsstrahlengang, und ein anderer, in dem der Detektionsstrahlengang, verläuft. Es ist deshalb bevorzugt, daß der Beleuchtungsstrahlengang in einem Lichtleiter verläuft und daß für den Detektionsstrahlengang mehrere Lichtleiter vorgesehen sind, die das am Operationsfeld reflektierte, gestreute, angeregte oder induzierte Licht am Kopfteil des Operationsinstruments einsammeln. Insbesondere bei einer Detektion von Fluoreszenz- oder Ramanlicht ist es aufgrund der geringen Intensität des Fluoreszenz- oder Ramanlichts vorteilhaft, wenn mehrere Detektionskanäle vorgesehen sind, die das zu detektierende Licht am Operationsfeld aufsammeln und dem Detektor zuführen. Auch können damit mehrere Meßpunkte im Operationsgebiet abgefühlt werden.The illumination beam path and the detection beam path can extend at least in regions in at least one light guide. Thus at least two light guides are to be provided, namely one in which the illumination beam path and another in which the detection beam path runs. It is therefore preferred that the illumination beam path extends in an optical waveguide and that a plurality of light guides are provided for the detection beam path, which collect the light reflected, scattered, excited or induced light at the surgical field at the head part of the surgical instrument. In particular, in the case of detection of fluorescence or Raman light, it is advantageous on account of the low intensity of the fluorescence or Raman light if a plurality of detection channels are provided which collect the light to be detected at the surgical field and supply it to the detector. Also, several measuring points can be sensed in the operating area.

Auch können der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang zumindest bereichsweise in demselben Lichtleiter oder in denselben Lichtleitern verlaufen. Dann ist im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang – vorzugsweise zwischen Lichtquelle und Lichtleiter einerseits und Detektor und Lichtleiter andererseits – ein Strahlteiler vorzusehen, der das Licht der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters reflektiert und das Licht des Detektionsstrahlengangs in Richtung des Detektors passieren läßt. In ganz besonders vorteilhafter Weise können mehrere Lichtleiter vorgesehen sein, wobei in jedem der Lichtleiter jeweils der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang verläuft. Insbesondere wenn diese Lichtleiter im Außenbereich des Kopfteils angeordnet sind, sind hierdurch mehrere Beleuchtungs- und Detektionsteilstrahlengänge gebildet, die jeweils das Operationsfeld beleuchten und das daran reflektierte, gestreute, angeregte oder induzierte Licht wieder aufsammeln können. Durch diese Beleuchtung bzw. Detektion kann eine Bewertung des Materials an mehreren Stellen des Operationsfelds simultan erfolgen, und zwar in einem Muster, das im wesentlichen der Anordnung der Lichtleiter am Kopfteil des Operationsinstruments entspricht.Also, the illumination beam path and the detection beam path can extend at least partially in the same light guide or in the same light guides. Then, in the illumination and detection beam path - preferably between the light source and light guide on the one hand and the detector and light guide on the other hand - to provide a beam splitter, which reflects the light of the light source in the direction of the light guide and allows the light of the detection beam path to pass in the direction of the detector. In a particularly advantageous manner, a plurality of optical fibers may be provided, wherein in each of the optical fibers in each case the illumination beam path and the detection beam path extends. In particular, when these optical fibers are arranged in the outer region of the head part, a plurality of illumination and detection partial beam paths are thereby formed, which in each case illuminate the surgical field and can collect the light reflected, scattered, excited or induced therefrom again. By this illumination or detection, an evaluation of the material at several points of the surgical field can be carried out simultaneously, in a pattern which substantially corresponds to the arrangement of the light guides on the head part of the surgical instrument.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie der oder die Lichtleiter am Kopfteil des Operationsinstruments angeordnet sein können. Falls lediglich ein Lichtleiter vorgesehen ist, kann dieser innerhalb oder außerhalb des Kopfteils liegen. Wenn mehrere Lichtleiter vorgesehen sind, so können diese ebenfalls innerhalb und/oder außerhalb des Kopfteils angeordnet sein. Bei einem im wesentlichen zylinderförmig ausgestalteten Kopfteil des Operationsinstruments können die Lichtleiter im äußeren Bereich des Kopfteils eine kreisförmige Anordnung einnehmen. Vorzugsweise ist die Längsachse des Lichtleiters bzw. der Lichtleiter im wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kopfteils angeordnet.There are several ways in which the light guide or fibers can be arranged on the head part of the surgical instrument. If only one light guide is provided, this may be inside or outside the head part. If a plurality of light guides are provided, they may also be arranged inside and / or outside the head part. In a substantially cylindrically shaped head portion of the surgical instrument, the light guides in the outer region of the head part a take a circular arrangement. Preferably, the longitudinal axis of the light guide or the light guide is arranged substantially parallel to a longitudinal axis of the head part.

Zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahlengangs kann vorteilhafterweise eine Grin-Linse vorgesehen werden, die an dem Ende des Lichtleiters angeordnet ist, das dem Operationsgebiet bzw. -feld zugewandt ist Eine Grin-Linse ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Materials mit einem ortsabhängigen Brechungsindex, einem sogenannten Gradientenindex-(Grin)-Glas. Man unterscheidet im Wesentlichen zwei Gruppen von Gradientenindexgläsern, nämlich radiale und axiale. Hier sind insbesondere radiale Grins vorgesehen, sie werden in Form von Stablinsen eingesetzt und weisen einen Basis-Brechungsindex längs der zentralen Achse des Glasrohlings auf. Hinzu kommen weitere Änderungen des Brechungsindex, die als Funktion des radialen Abstands von der Zentralachse beschreiben werden können. Grin-Linsen sind hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit Achromaten, Bestformlinsen und gepreßten asphärischen Linsen weit überlegen. Aufgrund ihrer Fähigkeit beugungsbegrenzt zu fokussieren, ihrer hohen Zerstörschwelle und ihrer niedrigen Oberflächenstreuung, eignen sie sich besonders für hochqualitative Lasersysteme. Sie machen zusätzliche optische Elemente zur Aberrationskorrektur überflüssig und können daher Größe, Gewicht Komplexität und Kosten optischer Systeme reduzieren. Insbesondere können sie an dem Operationsfeld zugewandten Ende eines Lichtleiters zur effektiven Fokussierung des Beleuchtungslichts bei einer platzsparenden Bauweise eingesetzt werden.For focusing the illumination beam path, advantageously a grin lens can be provided, which is arranged at the end of the light guide which faces the surgical field. A Grin lens is characterized by the use of a material with a location-dependent refractive index, a so-called gradient index - (Grin) glass. There are essentially two groups of gradient index glasses, namely radial and axial. Here, in particular radial grins are provided, they are used in the form of rod lenses and have a base refractive index along the central axis of the glass blank. There are also other changes in refractive index that can be described as a function of the radial distance from the central axis. Grin lenses are far superior in performance to achromats, best form lenses and pressed aspherical lenses. Due to their ability to focus diffraction-limited, their high damage threshold and their low surface scattering, they are particularly suitable for high-quality laser systems. They eliminate the need for additional aberration correction optical elements and can therefore reduce the size, weight, complexity and cost of optical systems. In particular, they can be used at the operating field end facing a light guide for effective focusing of the illumination light in a space-saving design.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist für das Analysesystem ein Anzeigegerät vorgesehen, das mit der Steuereinheit verbunden ist und dem Operateur akustische und/oder visuelle Informationen aus dem Detektionssignal bereitstellt. Ein akustisches Anzeigegerät kann beispielsweise ein Alarmsignal ausgeben, falls die Diagnose des Materials des Operationsfelds ergibt, daß ein Schneide- oder Absaugvorgang abzubrechen ist, weil ansonsten intaktes Gewebematerial beschädigt würde. Ein Anzeigegerät, das dem Operateur visuelle Informationen bereitstellt, kann beispielsweise als Monitor ausgeführt sein. Damit kann das Resultat der Diagnose – gegebenenfalls einem Bild des Operationsfelds überlagert – angezeigt werden, so daß der Operateur anhand dieser Anzeige erkennen kann, wie er gegenwärtig das Material bearbeitet.In a preferred embodiment, a display device is provided for the analysis system, which is connected to the control unit and provides the surgeon acoustic and / or visual information from the detection signal. For example, an audible indicator may issue an alarm signal if the diagnosis of the material of the surgical field indicates that a cutting or suction operation is to be discontinued, otherwise intact tissue material would be damaged. A display device, which provides visual information to the surgeon, may be implemented as a monitor, for example. Thus, the result of the diagnosis - optionally superimposed on an image of the surgical field - can be displayed, so that the surgeon can use this display to see how he is currently processing the material.

Grundsätzlich kann das Operationsinstrument computergesteuert positionierbar und steuerbar sein, so daß beispielsweise eine Operation von einem Chirurgen im Voraus vollständig geplant und dann automatisch durchgeführt wird. Insoweit sind hierzu entsprechende Positioniervorrichtungen für das Kopfteil des Operationsinstruments erforderlich. in einer bevorzugten Ausführungsform ist das Operationsinstrument zur manuellen Bedienung durch den Operateur ausgestaltet. Hierzu ist am Kopfteil ein Griffteil vorgesehen, mit dem der Operateur das Operationsinstrument halt und positioniert. Das Griffteil umfaßt vorzugsweise ein Bedienelement, das mit der Steuereinheit verbunden ist. Mit diesem Bedienelement kann beispielsweise das Operationsinstrument manuell ein- und ausgeschaltet werden. Ein weiteres am Griffteil angeordnetes Bedienelement dient dann zur Steuerung des Schneide-, Abtrag- oder Absaugvorgangs.In principle, the surgical instrument can be positioned and controlled in a computer-controlled manner, so that, for example, an operation is completely planned in advance by a surgeon and then carried out automatically. In that regard, corresponding positioning devices for the head part of the surgical instrument are required for this purpose. In a preferred embodiment, the surgical instrument is designed for manual operation by the surgeon. For this purpose, a handle part is provided on the head part, with which the surgeon holds and positions the surgical instrument. The handle part preferably comprises an operating element which is connected to the control unit. With this control element, for example, the surgical instrument can be manually switched on and off. Another arranged on the handle control then serves to control the cutting, Abtrag- or suction.

Für den Betrieb des Operationsinstruments ist in der Regel eine Versorgungseinheit vorgesehen, die mit dem Kopfteil über eine Versorgungsleitung verbunden ist. Diese Versorgungseinheit stellt dem Operationsinstrument die zum Schneiden, Absaugen oder Abtragen von Material notwendige Energie zur Verfügung. Falls das Operationsinstrument zum Absaugen von Material ausgebildet ist oder falls das Operationsinstrument ein Absaugmodul aufweist, stellt die Versorgungseinheit vorzugsweise dem Kopfteil einen nötigen Unterdruck zur Verfügung. In diesem Fall ist das Kopfteil als Saugkopf zum Absaugen von Material ausgebildet.For the operation of the surgical instrument, a supply unit is usually provided, which is connected to the head part via a supply line. This supply unit provides the surgical instrument with the energy necessary for cutting, aspiration or removal of material. If the surgical instrument is designed to aspirate material or if the surgical instrument has a suction module, the supply unit preferably provides the head part with a necessary negative pressure. In this case, the head part is designed as a suction head for sucking off material.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine rohrförmig ausgebildete Saugleitung vorgesehen, durch die Material aus dem Operationsfeld absaugbar ist. Die Saugleitung umfaßt dabei ein für Licht des Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengangs transparentes Saugleitungsmaterial und der Beleuchtungs- und/oder Detektionsstrahlengang verläuft in dem transparenten Saugleitungsmaterial. Zur Vermeidung von Lichtverlusten ist vorzugsweise die Saugleitungsinnen- und Saugleitungsaußenfläche verspiegelt ausgebildet, so daß Lichtverluste an den verspiegelten Saugleitungsflächen möglichst gering bleiben. Durch diese Maßnahme kann in besonders vorteilhafter Weise die Saugleitung selbst als Lichtleiter verwendet werden, so daß die Herstellungskosten für die Saugleitung reduziert werden und dessen Konstruktion vereinfacht ist. Das Licht der Lichtquelle wird vorzugsweise an einem dem Operationsfeld abgewandten Ende der rohrförmig ausgebildeten Saugleitung in das Saugleitungsmaterial eingekoppelt. In gleicher Weise kann an diesem Ende der rohrförmig ausgebildeten Saugleitung das Detektionslicht des Detektionsstrahlengangs ausgekoppelt werden.In a very particularly preferred embodiment, a tubular suction line is provided, can be sucked through the material from the surgical field. In this case, the suction line comprises a suction line material that is transparent for light of the illumination and detection beam path, and the illumination and / or detection beam path runs in the transparent suction line material. In order to avoid light losses, preferably the suction line inner and suction line outer surfaces are mirror-formed, so that light losses at the mirrored suction line surfaces remain as low as possible. By this measure, the suction line itself can be used as a light guide in a particularly advantageous manner, so that the manufacturing cost of the suction line can be reduced and its construction is simplified. The light of the light source is preferably coupled into the suction line material at an end remote from the surgical field of the tubular suction line. In the same way, the detection light of the detection beam path can be coupled out at this end of the tubular suction line.

Falls das Kopfteil als chirurgisches Elektrodensystem, z. B. als Pulse Electron Avalance Knife, ausgebildet ist, liefert die Versorgungseinheit die zum Betrieb nötige elektrische Energie, um an der Kopfteilspitze ein Plasma zu zünden und/oder eine Schockwelle zu erzeugen. Das Elektrodensystem umfaßt eine im wesentlichen zentral angeordnete Elektrode und eine dazu koaxial angeordnete weitere Elektrode, die mit einer Versorgungseinheit elektrisch gekoppelt sind. Zwischen den beiden Elektroden ist ein Isolator vorgesehen, der lichtleitend ausgebildet ist und in dem der Beleuchtungsstrahlengang und/oder der Detektionsstrahlengang zumindest bereichsweise verläuft. Der Isolator besteht vorzugsweise aus Glas oder aus Kunststoff, wobei darauf zu achten ist, daß das Glas oder der Kunststoff für das Licht des Beleuchtungs- und/oder Detektionsstrahlengangs transparent sein sollte. Auch hierdurch kann in vorteilhafter Weise das Kopfteil des Operationsinstruments einfach und unkompliziert hergestellt werden, so daß letztendlich auch die Material- und Herstellungskosten gering gehalten werden können.If the head part as a surgical electrode system, for. B. Pulse Electron Avalance Knife is formed, the supply unit supplies the necessary electrical energy for operation to ignite a plasma at the tip of the head and / or to generate a shock wave. The electrode system comprises a substantially central arranged electrode and a coaxially arranged further electrode, which are electrically coupled to a supply unit. Between the two electrodes, an insulator is provided, which is formed light-conducting and in which the illumination beam path and / or the detection beam path extends at least partially. The insulator is preferably made of glass or of plastic, wherein care should be taken that the glass or the plastic should be transparent to the light of the illumination and / or detection beam path. As a result, the head part of the surgical instrument can be produced in a simple and uncomplicated manner, so that ultimately the material and manufacturing costs can be kept low.

Schließlich kann die Versorgungseinheit einen Laser umfassen, der Licht zur Laserablation des Materials erzeugt. Insoweit können mit einem zur Laserablation geeignet ausgestalteten Operationsinstrument beispielsweise Hornhautoperationen am menschlichen Auge mit erheblich verbesserten Kontroll- und Steuermöglichkeiten durch die Meßmöglichkeiten, die das Analysesystem für das zu bearbeitende oder bearbeitete Material bietet, durchgeführt werden. So ist eine Kontrolle, wie viel Material der Hornhaut abgetragen wurde, mittels optischer Kohärenztomographie möglich, was die Präzision der Operation in ganz besonders vorteilhafter Weise verbessert.Finally, the supply unit may include a laser that generates light for laser ablation of the material. In that regard, for example, corneal surgery on the human eye with significantly improved control and control options by the measurement capabilities that provides the analysis system for the material to be processed or processed material can be carried out with an appropriately designed for laser ablation surgical instrument. Thus, it is possible to control how much material has been removed from the cornea by means of optical coherence tomography, which improves the precision of the operation in a particularly advantageous manner.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing by way of example. In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung eines Operationsinstruments zum Absaugen von Material in einem Operationsfeld, 1 a schematic representation of a surgical instrument for aspirating material in a surgical field,

2 bis 4 jeweils schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von Operationsinstrumenten zum Absaugen von Material, 2 to 4 respective schematic representations of embodiments of surgical instruments for the suction of material,

5 bis 10 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von Operationsinstrumenten zum Schneiden von Material, 5 to 10 schematic representations of embodiments of surgical instruments for cutting material,

11 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines Kopfteils eines Operationsinstruments zum Schneiden von Material und 11 a schematic representation of the cross section of a head portion of a surgical instrument for cutting material and

12 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines Kopfteils eines anderen Operationsinstruments zum Schneiden von Material. 12 a schematic representation of the cross section of a head portion of another surgical instrument for cutting material.

1 zeigt ein Operationsinstrument zum Absaugen von Material aus einem Operationsfeld bzw. -gebiet 1, das eine Versorgungseinheit 2, eine Steuereinheit 3 und eine optischen Einheit 4 aufweist. Die optische Einheit 4 umfaßt eine Lichtquelle 5 und einen Detektor 6. Die Versorgungseinheit 2 ist mit dem Kopfteil 7 über die Versorgungsleitung 8 verbunden. Die Steuereinheit 3 steuert das Operationsinstrument und insbesondere die Versorgungseinheit 2 über die Steuerleitung 9. Die Lichtquelle 5 wird ebenfalls von der Steuereinheit 3 über eine Leitung 35 angesteuert. 1 shows a surgical instrument for aspirating material from an operative field 1 that is a supply unit 2 , a control unit 3 and an optical unit 4 having. The optical unit 4 includes a light source 5 and a detector 6 , The supply unit 2 is with the headboard 7 over the supply line 8th connected. The control unit 3 controls the surgical instrument and in particular the supply unit 2 over the control line 9 , The light source 5 is also from the control unit 3 over a line 35 driven.

Weiter ist in 1 angedeutet, daß ein Beleuchtungsstrahlengang 10 von der Lichtquelle 5 teilweise entlang der Versorgungsleitung 8 über das Kopfteil 7 zum Operationsfeld 1 verläuft. Ein Detektionsstrahlengang 11 verläuft vom Operationsfeld 1 über das Kopfteil 7 teilweise entlang der Versorgungsleitung 8 zum Detektor 6.Next is in 1 implied that a lighting beam path 10 from the light source 5 partly along the supply line 8th over the headboard 7 to the surgical field 1 runs. A detection beam path 11 runs from the surgical field 1 over the headboard 7 partly along the supply line 8th to the detector 6 ,

Das Operationsfeld 1 ist mit Licht der Lichtquelle 5 beleuchtbar. Das am Operationsfeld 1 reflektierte, gestreute oder angeregte Licht durchläuft den Detektionsstrahlengang 11, und der Detektor 6 detektiert Lichtintensität im Detektionsstrahlengang 11 und erzeugt ein und davon abhängiges Detektionssignal, daß über die Leitung 12 der Steuereinheit 3 zugeführt wird.The surgical field 1 is with light of the light source 5 illuminated. That at the surgical field 1 Reflected, scattered or excited light passes through the detection beam path 11 , and the detector 6 detects light intensity in the detection beam path 11 and generates a dependent detection signal that over the line 12 the control unit 3 is supplied.

Die 2 bis 4 zeigen jeweils ein Operationsinstrument 1, das zum Absaugen von Material ausgebildet ist. Das Kopfteil 7 ist hierbei ein rohrförmiger Saugkopf, durch den das Material abgesaugt wird. An das Kopfteil 7 ist die als Saugleitung 13 ausgebildete Versorgungsleitung angebracht, wobei der Saugleitung 13 nur teilweise gezeigt ist. Das Kopfteil 7 der 2 umfaßt eine rohrförmig ausgebildete Saugleitung 13, durch die das Material des Operationsfelds absaugbar ist.The 2 to 4 each show a surgical instrument 1 , which is designed for the suction of material. The headboard 7 Here is a tubular suction head, through which the material is sucked. To the headboard 7 is the as suction line 13 trained supply line attached, the suction line 13 only partially shown. The headboard 7 of the 2 comprises a tubular suction line 13 through which the material of the surgical field is aspirated.

Die erfindungsgemäße Saugleitung 13 weist ein für das Licht des Beleuchtungsstrahlengangs 10 und des Detektionsstrahlengangs 11 transparentes Saugleitungsmaterial auf, in dem der Beleuchtungsstrahlengang 10 und der Detektionsstrahlengang 11 verläuft. Die Saugleitungsinnenfläche 14 und die Saugleitungsaußenfläche 15 sind verspiegelt ausgebildet, so daß das Saugleitungsmaterial als rohrförmig ausgestalteter Lichtleiter arbeitet Demgemäß sind die Endfläche 16 des Saugleitungsmaterials und die einem Lichtkoppler 17 zugewandte Endfläche des Saugleitungsmaterials nicht verspiegelt ausgebildet. Das Licht der Lichtquelle wird mit dem Lichtkoppler 17 an einem dem Operationsfeld 1 abgewandten Ende der rohrförmig ausgebildeten Saugleitung 13 in das Saugleitungsmaterial eingekoppelt. In gleicher Weise wird das Detektionslicht mit dem Lichtkoppler 17 aus dem Saugleitungsmaterial ausgekoppelt und dem Detektor der optischen Einheit 4 zugeführt.The suction line according to the invention 13 indicates a light of the illumination beam path 10 and the detection beam path 11 transparent Saugleitungsmaterial in which the illumination beam path 10 and the detection beam path 11 runs. The suction line inner surface 14 and the suction line outer surface 15 are mirror-formed, so that the Saugleitungsmaterial works as a tube-shaped light guide Accordingly, the end face 16 of the suction line material and a light coupler 17 facing end surface of the Saugleitungsmaterials not mirrored. The light of the light source is with the light coupler 17 at one of the surgical field 1 opposite end of the tubular suction line 13 coupled into the suction line material. In the same way, the detection light with the light coupler 17 decoupled from the Saugleitungsmaterial and the detector of the optical unit 4 fed.

In 3 ist ein weiteres Operationsinstrument zum Absaugen von Material gezeigt. Auch hier ist das Kopfteil 7 als rohrförmiger Saugkopf ausgebildet, durch den Material aus dem Operationsfeld 1 abgesaugt werden kann. Die Beleuchtung des Operationsfelds 1 erfolgt mit Licht der Lichtquelle 5, das mit einem Lichtleiter 18 zum Kopfteil 7 geführt wird. Somit umfaßt der Beleuchtungsstrahlengang 10 den Lichtleiter 18, der zentral im Kopfteil 7 im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kopfteils 7 verläuft. Detektionslicht, das durch Fluoreszenz entsteht, wird mit Lichtleitern 19 des Detektionsstrahlengangs 11 zum Detektor 6 geführt.In 3 is another surgical instrument for the extraction of material shown. Again, the headboard 7 formed as a tubular suction head, through the material from the surgical field 1 can be sucked off. The illumination of the surgical field 1 done with light from the light source 5 that with a light guide 18 to the headboard 7 to be led. Thus, the illumination beam path comprises 10 the light guide 18 in the middle of the headboard 7 essentially parallel to the longitudinal axis of the head part 7 runs. Detection light, which is produced by fluorescence, is made with light guides 19 of the detection beam path 11 to the detector 6 guided.

Dabei weist der Detektionsstrahlengang 11 der 3 mehrere Lichtleiter 19 auf, die im äußeren Bereich des Saugkopfs des Kopfteils 7 im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kopfteils 7 angeordnet sind und im Querschnitt im wesentlichen ein kreisförmiges Beleuchtungsmuster erzeugen können. Der Einfachheit halber sind in 3 lediglich zwei Lichtleiter 19 gezeigt.In this case, the detection beam path 11 of the 3 several light guides 19 on, in the outer region of the suction head of the head part 7 essentially parallel to the longitudinal axis of the head part 7 are arranged and can produce in cross-section substantially a circular illumination pattern. For the sake of simplicity, in 3 only two light guides 19 shown.

Der Detektor 6 erfaßt die Lichtintensität des Lichts im Detektionsstrahlengangs 11, und das davon abhängige Detektionssignal wird der Steuereinheit 3 zugeführt. Die Steuereinheit 3 wertet das Detektionssignal aus und stellt das Ergebnis durch das optische Anzeigegerät 20 – einem Monitor – zur Verfügung. Hierbei handelt es sich um visuelle Informationen, die der detektierten Fluoreszenzintensität entsprechen. Die Lichtleiter 19 sind an dem Operationsfeld zugewandten Ende des Kopfteils 7 – bezogen auf den Querschnitt des Kopfteils 7 – kreisförmig angeordnet, so daß die Austrittsenden der Lichtleiter 19 ein ringförmiges Muster bilden. Dieses ringförmige Muster ist schematisch auf einem optischen Anzeigegerät 20 dargestellt. Je nachdem, wie das momentane Detektionsergebnis ausfällt, verändert sich die Intensität der angezeigten Punkte.The detector 6 detects the light intensity of the light in the detection beam path 11 , and the dependent detection signal is the control unit 3 fed. The control unit 3 evaluates the detection signal and presents the result through the optical display device 20 - a monitor - available. These are visual information corresponding to the detected fluorescence intensity. The light guides 19 are at the surgical field facing the end of the head part 7 - Based on the cross section of the head part 7 - Circular arranged so that the outlet ends of the light guide 19 form an annular pattern. This annular pattern is schematically on an optical display device 20 shown. Depending on how the current detection result fails, the intensity of the displayed points changes.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, ähnlich dem Operationsinstrument der 3. Hier sind der Beleuchtungsstrahlengang 10 und der Detektionsstrahlengang 11 in einem Lichtleiter 21 geführt. Der Lichtleiter 21 ist zentral im Kopfteil 7 angeordnet Es ist der einzige Lichtleiter in diesem Ausführungsbeispiel. Mit der gestrichelt gezeichneten Umrandung ist die optische Einheit 4 angedeutet, die neben der Lichtquelle 5 und dem Detektor 6 einen Strahlteiler 22 aufweist, der einerseits transparent für das Licht der Lichtquelle 5 ist und andererseits das hier durch Ramanstreuung verursachte Detektionslicht des Detektionsstrahlengangs 11 zum Detektor 6 abteilt. 4 shows an embodiment, similar to the surgical instrument of 3 , Here are the illumination beam path 10 and the detection beam path 11 in a light guide 21 guided. The light guide 21 is central in the headboard 7 It is the only light guide in this embodiment. With the dashed outline is the optical unit 4 indicated next to the light source 5 and the detector 6 a beam splitter 22 on the one hand transparent to the light of the light source 5 and on the other hand, the detection light of the detection beam path caused here by Raman scattering 11 to the detector 6 divides.

Die 5 bis 10 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Operationsinstruments zum Schneiden von Material in einem Operationsfeld, wobei lediglich der dem Operationsfeld 1 zugewandte Teil des Kopfteils 7 gezeigt ist Hierbei umfaßt das Kopfteil 7 eine im wesentlichen zentral angeordnete Elektrode 23 sowie eine dazu koaxial angeordnete weitere Elektrode 24. Zwischen den beiden Elektroden 23, 24 ist ein Isolator 25 vorgesehen, der lichtleitend ausgebildet sein kann. Beide Elektroden 23, 24 sind mit einer (in den 5 bis 10 nicht gezeigten) Versorgungseinheit verbunden, die elektrische Energie liefert, so daß die in den 5 bis 10 gezeigten Elektrodenanordnung des Operationsinstruments als Pulse Electron Avalance Knife arbeitet.The 5 to 10 each show a schematic representation of an operating instrument for cutting material in an operating field, wherein only the surgical field 1 facing part of the headboard 7 In this case, the head part comprises 7 a substantially centrally disposed electrode 23 and a coaxially arranged further electrode 24 , Between the two electrodes 23 . 24 is an insulator 25 provided, which may be formed light-conducting. Both electrodes 23 . 24 are with a (in the 5 to 10 not shown) supply unit which supplies electrical energy, so that in the 5 to 10 shown electrode assembly of the surgical instrument works as a Pulse Electron Avalance Knife.

Die in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele des Analysesystems am Kopfteil umfassen jeweils einen Lichtleiter 26, durch den ein Teil des Beleuchtungsstrahlengangs 10 und des Detektionsstrahlengangs 11 geführt ist, die gleichzeitig ein Teil eines Meßarms eines Michelson-Interferometers sind. Das Material des Operationsfelds 1 wird nach dem Prinzip der optischen Kohärenztomographie vermessen. Der Lichtleiter 26 liegt in 5 außerhalb des Kopfteils 7, in 6 in einer unabhängien zweiten erfindungsgemäßen Ausbildung innerhalb des Isolators 25. Zur Fokussierung des Beleuchtungslichts auf das Operationsfeld 1 ist an dem Operationsfeld 1 zugewandten Ende des Lichtleiters 26 eine Grin-Linse 27 angeordnet. Bei den Ausführungsbeispiele der 5 und 6 erfolgt eine optische Kohärenztomographie im A-Scan-Modus, wobei ein Scannen in einer Richtung entlang der optischen Achse 28 des Beleuchtungsstrahlengangs 10 durch eine Veränderungen der wirksamen optischen Länge eines – nicht gezeigten – Referenzarms bei gleichzeitiger Detektion des Lichts des Detektionsstrahlengangs 11 erfolgt.The in the 5 and 6 shown embodiments of the analysis system on the head part each comprise a light guide 26 through which a part of the illumination beam path 10 and the detection beam path 11 is guided, which are simultaneously part of a measuring arm of a Michelson interferometer. The material of the surgical field 1 is measured according to the principle of optical coherence tomography. The light guide 26 located in 5 outside the headboard 7 , in 6 in an independent second embodiment of the invention within the insulator 25 , For focusing the illumination light on the surgical field 1 is at the surgical field 1 facing the end of the light guide 26 a grin lens 27 arranged. In the embodiments of the 5 and 6 An optical coherence tomography is performed in the A-scan mode, scanning in one direction along the optical axis 28 of the illumination beam path 10 by a change in the effective optical length of a - not shown - reference arm with simultaneous detection of the light of the detection beam path 11 he follows.

Das in 7 gezeigte Operationsinstrument entspricht im wesentlichen dem der 5, wobei hier jedoch eine optische Kohärenztomographie im B-Scan-Modus erfolgt. Das Operationsfeld 1 wird in einer Richtung quer zur optischen Achse 28 des Beleuchtungsstrahlengangs 10 durch ein periodisches Hin- und Herdrehen des Lichtleiter 26 abgescannt. Der Lichtleiter 26 ist dazu in einer als Tubus ausgebildeten Führungseinheit 29 geführt, so daß ein Drehen des Lichtleiters 26 um seine Langsachse 30 im eingebauten Zustand möglich ist. Die Drehung des Lichtleiters 26 ist mit einem Doppelpfeil 31 angedeutet.This in 7 shown surgical instrument essentially corresponds to the 5 However, here is an optical coherence tomography in the B-scan mode. The surgical field 1 becomes in a direction transverse to the optical axis 28 of the illumination beam path 10 by periodically turning the optical fiber back and forth 26 scanned. The light guide 26 is in a trained as a tube guide unit 29 guided, so that a rotation of the light guide 26 around his long axis 30 in the installed state is possible. The rotation of the light guide 26 is with a double arrow 31 indicated.

Die 8 und 9 zeigen jeweils ein Kopfteil 7 eines Operationsinstruments, bei dem eine Fluoreszenzlichtdetektion des Materials im Operationsfeld 1 erfolgt. Der Beleuchtungsstrahlengang 10 verläuft in einem Lichtleiter 32, und der Detektionsstrahlengang 11 verläuft in einem Lichtleiter 33. Dabei sind in 8 beide Lichtleiter 32 und 33 an der Außenseite des Kopfteils 7 angeordnet; in 9 liegen sie innerhalb des Kopfteils 7, nämlich im Isolator 25.The 8th and 9 each show a headboard 7 an operation instrument in which a fluorescent light detection of the material in the surgical field 1 he follows. The illumination beam path 10 runs in a light guide 32 , and the detection beam path 11 runs in a light guide 33 , Here are in 8th both light guides 32 and 33 on the outside of the headboard 7 arranged; in 9 they lie inside the headboard 7 namely in the insulator 25 ,

10 zeigt ein Kopfteil 7 eines Operationsinstruments, bei dem der Detektionsstrahlengang 11 das Operationsfeld 1 auf einen (in 10 nicht gezeigten) Fluoreszenz-Detektor leitet. Hierzu ist ein Lichtleiter 34 vorgesehen, in dem der Detektionsstrahlengang 11 zumindest teilweise verläuft. Der Lichtleiter 34 ist ebenfalls an der Außenseite des Kopfteils 7 angeordnet. Die Beleuchtung des Operationsfelds 1 erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel aus 10 durch den Isolator 25, der für das Licht der Lichtquelle transparent, z. B. aus Glas ausgebildet ist. 10 shows a headboard 7 an operation instrument in which the detection beam path 11 the surgical field 1 on one (in 10 not shown) fluorescence detector passes. This is a light guide 34 provided in which the detection beam path 11 at least partially. The light guide 34 is also on the outside of the headboard 7 arranged. The illumination of the surgical field 1 takes place in the embodiment 10 through the insulator 25 which is transparent to the light of the light source, e.g. B. is formed of glass.

Die 11 und 12 zeigen jeweils einen Querschnitt durch ein Kopfteil 7 eines Operationsinstruments in einem vorderen Bereich des Kopfteils 7, der nahe dem Operationsfeld 1 liegt. In beiden Fällen ist eine Ramandetektion vorgesehen, wobei in 11 der Beleuchtungsstrahlengang 10 drei Lichtleiter 32 und der Detektionsstrahlengang 11 drei Lichtleiter 33 aufweist Die Lichtleiter 32 und 33 der 11 sind in dem Isolator 25 und bezüglich ihrer Längsachsen parallel zur Elektrode 23 angeordnet.The 11 and 12 each show a cross section through a headboard 7 an operating instrument in a front region of the head part 7 that is near the surgical field 1 lies. In both cases, a Ramandetektion is provided, wherein in 11 the illumination beam path 10 three light guides 32 and the detection beam path 11 three light guides 33 has The light guides 32 and 33 of the 11 are in the insulator 25 and with respect to their longitudinal axes parallel to the electrode 23 arranged.

In 12 verläuft dagegen der Beleuchtungsstrahlengang 10 durch den transparent, z. B. aus Glas, ausgebildeten Isolator 25. Der Detektionsstrahlengang 11 umfaßt drei Lichtleiter 33, die in dem Isolator 25 und bezüglich ihrer Längsachsen parallel zur Elektrode 23 angeordnet sind.In 12 on the other hand, the illumination beam path runs 10 through the transparent, z. B. made of glass, formed insulator 25 , The detection beam path 11 includes three optical fibers 33 in the insulator 25 and with respect to their longitudinal axes parallel to the electrode 23 are arranged.

Claims (20)

Operationsinstrument zum Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material in einem Operationsgebiet (1), mit einem Kopfteil (7), mit dem auf das Material im Operationsgebiet (1) schneidend, abtragend oder absaugend einwirkbar ist, mit einem nicht-abbildenden Analysesystem, wobei das Operationsinstrument aufweist: – eine Lichtquelle (5), einen Beleuchtungsstrahlengang (10), einen Detektor (6) und einen Detektionsstrahlengang (11), wobei – der Beleuchtungsstrahlengang (10) von der Lichtquelle (5) über das Kopfteil (7) zum Operationsgebiet (1) und der Detektionsstrahlengang (11) vom Operationsgebiet (1) über das Kopfteil (7) zum Detektor (6) verläuft, so dass das Operationsgebiet (1) mit Licht der Lichtquelle (5) beleuchtbar und am Operationsgebiet (1) reflektiertes, gestreutes, angeregtes oder induziertes Licht in den Detektionsstrahlengang (11) nicht-abbildend einkoppelbar ist, – der Detektor (6) Lichtintensität im Detektionsstrahlengang (11) detektiert und ein davon abhängiges Detektionssignal erzeugt und – das Kopfteil (7) als chirurgischer Saugkopf zum Absaugen von Material ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – eine rohrförmig ausgebildete Saugleitung (13) vorgesehen ist, durch die Material aus dem Operationsgebiet absaugbar ist und die ein für Licht des Beleuchtungs- (10) und Detektionsstrahlengangs (11) transparentes Saugleitungsmaterial umfasst, wobei der Beleuchtungs- (10) und der Detektionsstrahlengang (11) in dem transparenten Saugleitungsmaterial verlaufen.Operating instrument for cutting, ablating or aspirating material in an operating area ( 1 ), with a headboard ( 7 ), with which the material in the operating area ( 1 ) cutting, abrading or suction, with a non-imaging analysis system, the surgical instrument comprising: - a light source ( 5 ), an illumination beam path ( 10 ), a detector ( 6 ) and a detection beam path ( 11 ), wherein - the illumination beam path ( 10 ) from the light source ( 5 ) over the head part ( 7 ) to the operation area ( 1 ) and the detection beam path ( 11 ) from the operating area ( 1 ) over the head part ( 7 ) to the detector ( 6 ), so that the surgical area ( 1 ) with light from the light source ( 5 ) and at the operating area ( 1 ) reflected, scattered, excited or induced light in the detection beam path ( 11 ) can not be imaged, - the detector ( 6 ) Light intensity in the detection beam path ( 11 ) and generates a dependent detection signal and - the header ( 7 ) is designed as a surgical suction head for the suction of material, characterized in that - a tubular suction line ( 13 ) is provided, is sucked through the material from the operating area and the one for light of lighting ( 10 ) and detection beam path ( 11 ) comprises transparent suction line material, wherein the illumination ( 10 ) and the detection beam path ( 11 ) in the transparent suction line material. Operationsinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle (5) an einem dem Operationsgebiet (1) abgewandten Ende der Saugleitung (13) in das Saugleitungsmaterial einkoppelbar ist.Operating instrument according to claim 1, characterized in that the light of the light source ( 5 ) at an operating area ( 1 ) facing away from the suction line ( 13 ) can be coupled into the suction line material. Operationsinstrument zum Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material in einem Operationsgebiet (1), mit einem Kopfteil (7), mit dem auf das Material im Operationsgebiet (1) schneidend, abtragend oder absaugend einwirkbar ist, mit einem nicht-abbildenden Analysesystem, wobei das Operationsinstrument aufweist: – eine Lichtquelle (5), einen Beleuchtungsstrahlengang (10), einen Detektor (6) und einen Detektionsstrahlengang (11), wobei – der Beleuchtungsstrahlengang (10) von der Lichtquelle (5) über das Kopfteil (7) zum Operationsgebiet (1) und der Detektionsstrahlengang (11) vom Operationsgebiet (1) über das Kopfteil (7) zum Detektor (6) verläuft, so dass das Operationsgebiet (1) mit Licht der Lichtquelle (5) beleuchtbar und am Operationsgebiet (1) reflektiertes, gestreutes, angeregtes oder induziertes Licht in den Detektionsstrahlengang (11) nicht-abbildend einkoppelbar ist, und – der Detektor (6) Lichtintensität im Detektionsstrahlengang (11) detektiert und ein davon abhängiges Detektionssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kopfteil (2) ein elektrochirurgisches Elektrodensystem aufweist und das Elektrodensystem eine im wesentlichen zentral angeordnete Elektrode (23) und eine dazu koaxial angeordnete weitere Elektrode (24) umfasst, zwischen denen ein Isolatormaterial (25) vorgesehen ist, und – der Beleuchtungsstrahlengang (10) und der Detektionsstrahlengang (11) zumindest bereichsweise im Isolatormaterial (25) verlaufen.Operating instrument for cutting, ablating or aspirating material in an operating area ( 1 ), with a headboard ( 7 ), with which the material in the operating area ( 1 ) cutting, abrading or suction, with a non-imaging analysis system, the surgical instrument comprising: - a light source ( 5 ), an illumination beam path ( 10 ), a detector ( 6 ) and a detection beam path ( 11 ), wherein - the illumination beam path ( 10 ) from the light source ( 5 ) over the head part ( 7 ) to the operation area ( 1 ) and the detection beam path ( 11 ) from the operating area ( 1 ) over the head part ( 7 ) to the detector ( 6 ), so that the surgical area ( 1 ) with light from the light source ( 5 ) and at the operating area ( 1 ) reflected, scattered, excited or induced light in the detection beam path ( 11 ) can not be coupled in, and - the detector ( 6 ) Light intensity in the detection beam path ( 11 ) and generates a dependent detection signal, characterized in that - the header ( 2 ) has an electrosurgical electrode system and the electrode system has a substantially centrally disposed electrode ( 23 ) and a coaxially arranged further electrode ( 24 ) between which an insulator material ( 25 ) is provided, and - the illumination beam path ( 10 ) and the detection beam path ( 11 ) at least partially in the insulator material ( 25 ). Operationsinstrument nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (3), die das Detektionssignal auswertet und anhand dieser Auswertung das Schneiden, Abtragen oder Absaugen von Material ein-, ausschaltet, vermindert oder erhöht.Operating instrument according to claim 1, 2 or 3, characterized by a control unit ( 3 ), which evaluates the detection signal and on the basis of this evaluation, the cutting, ablation or suction of material on, off, reduced or increased. Operationsinstrument nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysesystem ein Michelson-Interferometer zur optischen Kohärenztomographie aufweist.An operation instrument according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the analysis system comprises a Michelson interferometer for optical coherence tomography. Operationsinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Michelson-Interferometer ein Scannen des Operationsgebiets (1) in einer Richtung entlang der optischen Achse (28) des Beleuchtungsstrahlengangs (10) ermöglicht.Operating instrument according to claim 5, characterized in that the Michelson interferometer is a scanning of the operating area ( 1 ) in a direction along the optical axis ( 28 ) of the illumination beam path ( 10 ). Operationsinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Michelson-Interferometer das Scannen durch eine Variation einer Fokuslänge des Beleuchtungs- (10) und Detektionsstrahlengangs (11) am Operationsgebiet (1) ermöglicht. An operation instrument according to claim 6, characterized in that the Michelson interferometer scanning by a variation of a focal length of the illumination ( 10 ) and detection beam path ( 11 ) at the operating area ( 1 ). Operationsinstrument nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Michelson-Interferometer ein Scannen des Operationsgebiets (1) in mindestens einer Richtung quer zur optischen Achse (28) des Beleuchtungsstrahlengangs (10) erfolgt.Operation instrument according to claim 5, 6 or 7, characterized in that with the Michelson interferometer a scanning of the operating area ( 1 ) in at least one direction transverse to the optical axis ( 28 ) of the illumination beam path ( 10 ) he follows. Operationsinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Scannen mittels einer Drehung eines Umlenkprismas oder eines Umlenkspiegels erfolgt.Operating instrument according to claim 8, characterized in that the scanning is carried out by means of a rotation of a deflection prism or a deflection mirror. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Licht der Lichtquelle (5) Ramanlicht und/oder Lumineszenzlicht anregbar ist.Operating instrument according to one of claims 1 to 9, characterized in that with the light of the light source ( 5 ) Raman light and / or luminescence light can be excited. Operationsinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Licht Fluoreszenzlicht anregbar ist.Operating instrument according to claim 10, characterized in that fluorescent light can be excited with the light. Operationsinstrument nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung durch Zwei- oder Mehr-Photonen-Anregung erfolgt.Surgical instrument according to claim 10 or 11, characterized in that the excitation is carried out by two or more photon excitation. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Beleuchtungsstrahlengang (10) ein Beleuchtungsfiltersystem vorgesehen ist, das eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich des Lichts der Lichtquelle (5) für die Beleuchtung des Operationsgebietes (1) transmittiert.Operating instrument according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the illumination beam path ( 10 ) an illumination filter system is provided which has a wavelength or a wavelength range of the light of the light source ( 5 ) for the illumination of the operating area ( 1 ). Operationsinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsfiltersystem abstimmbar ist.Operating instrument according to claim 13, characterized in that the illumination filter system is tunable. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei im Detektionsstrahlengang (11) ein Detektionsfiltersystem vorgesehen ist, das Licht einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs transmittiert.Operating instrument according to one of claims 1 to 14, wherein in the detection beam path ( 11 ) a detection filter system is provided which transmits light of a wavelength or a wavelength range. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Beleuchtungsstrahlengang (10) eine punktförmige oder kreisförmige Beleuchtung des Operationsgebiets (1) bewirkt.Operating instrument according to one of claims 1 to 15, wherein the illumination beam path ( 10 ) a point or circular illumination of the operating area ( 1 ) causes. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur akustooptischen Spektroskopie das Operationsgebiet (1) mit gepulstem Licht der Lichtquelle (5) beaufschlagbar ist, wobei das mit Licht beaufschlagte Material im Operationsgebiet (1) gepulstes Licht absorbiert, und dass ein Drucksensor vorgesehen ist, mit dem eine Druckwelle im Material zeitaufgelöst detektierbar ist.Operating instrument according to one of Claims 1 to 16, characterized in that, for acousto-optic spectroscopy, the surgical field ( 1 ) with pulsed light from the light source ( 5 ) is acted upon, wherein the acted upon with light material in the operating area ( 1 ) absorbs pulsed light, and that a pressure sensor is provided, with which a pressure wave in the material is time-resolved detectable. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsstrahlengang (10) und der Detektionsstrahlengang (11) auch mind. einen Lichtleiter (18, 19, 21, 26, 32, 33, 34) aufweist, wobei der Beleuchtungsstrahlengang (10) und der Detektionsstrahlengang (11) zumindest bereichsweise in demselben Lichtleiter (21, 26) oder in denselben Lichtleitern verlaufen.Operating instrument according to one of claims 1 to 17, characterized in that the illumination beam path ( 10 ) and the detection beam path ( 11 ) also at least one optical fiber ( 18 . 19 . 21 . 26 . 32 . 33 . 34 ), wherein the illumination beam path ( 10 ) and the detection beam path ( 11 ) at least partially in the same light guide ( 21 . 26 ) or in the same light guides. Operationsinstrument nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahlengangs (10) eine Grin-Linse (27) vorgesehen ist, die an einem Ende des Lichtleiters (26, 32) angeordnet ist, das dem Operationsgebiet (1) zugewandt ist.Operating instrument according to claim 18, characterized in that for focusing the illumination beam path ( 10 ) a Grin lens ( 27 ) is provided, which at one end of the light guide ( 26 . 32 ), which is the operating area ( 1 ) is facing. Operationsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysesystem ein Anzeigegerät (20) aufweist, das aus dem Detektionssignal akustische und/oder visuelle Informationen für einen Operateur bereitstellt.Operating instrument according to one of claims 1 to 19, characterized in that the analysis system is a display device ( 20 ), which provides acoustic and / or visual information to a surgeon from the detection signal.
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