Перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система - RU2692950C2
Код документа: RU2692950C2
Чертежи
Описание
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники
[0001] Варианты осуществления, раскрытые в данном документе, относятся к улучшенной визуализации для витреоретинальных, антиглаукомных или других офтальмологических операций. Точнее, варианты осуществления, описанные в данном документе, относятся к перемещаемой широкоугольной офтальмологической хирургической системе, которая может применяться в качестве системы получения диагностического изображения и/или системы доставки терапевтического луча (луча света для лечения).
Предшествующий уровень техники
[0002] Разработка методов для содействия офтальмологической операции посредством получения изображения и визуализации является одной из активных областей разработки и инновации. Один из классов офтальмологических операций, витреоретинальная процедура, включает витрэктомию, удаление стекловидного тела из задней камеры для получения доступа к сетчатке. Для успешного выполнения витрэктомии необходимо по существу полное удаление стекловидного тела, включая наиболее сложные участки возле основания стекловидного тела. Использование методов и устройств получения изображения может существенно способствовать повышению эффективности удаления стекловидного тела.
[0003] Однако содействие витрэктомии посредством получения изображения представляет собой особую сложность по нескольким причинам. Одной из них является то, что стекловидное тело является прозрачным. Еще одной сложностью является то, что для визуализации периферии необходимы лучи для получения изображения с большим углом наклона. В связи с вышеупомянутой проблемой широко применяются широкоугольные контактные или бесконтактные линзы, однако успех этого применения ограничен. Существует множество других причин, почему хирургам необходимо более широкое поле обзора глаза при проведении витреоретинальных операций, как-то обнаружение разрыва сетчатки, фотокоагуляция и т. д. Широкоугольные контактные линзы могут обеспечивать поле обзора примерно до 120°, а бесконтактные линзы дают еще меньшее поле обзора. Иногда хирургам приходится поворачивать глазное яблоко пациента или выполнять вдавливание склеры, чтобы поместить глаз в поле обзора микроскопа для наблюдения.
[0004] Улучшение получения изображения может быть достигнуто с использованием оптической когерентной томографии (OCT), метода, который позволяет визуализацию целевой ткани по глубине посредством фокусировки лазерного луча на цели, улавливания отраженного луча, интерференции отраженного луча с эталонным лучом и детектирования интерференции и измерения сигнатуры отражения в пределах глубины фокуса луча. Результатом является линейное сканирование по глубине, поперечное сканирование или объемное сканирование.
[0005] OCT стала общепринятой практикой в клинике в качестве средства диагностики. Хирурги берут предоперационные изображения в операционную для сравнения. Сканирование OCT в настоящее время недоступно в операционной и, следовательно, не способствует принятию решений во время операции. Предоперационные изображения имеют ограниченную практическую ценность вследствие морфологических изменений в отношении цели во время процедуры.
[0006] Усилия по разработке систем интрахирургической OCT в режиме реального времени предпринимаются многими компаниями, начиная с новых компаний и заканчивая крупными корпорациями. Методы интрахирургической OCT до настоящего времени были основаны на использовании микроскопа, ручного датчика или эндодатчика. При работе с системами OCT, основанными на использовании микроскопа, систему OCT обычно устанавливают на микроскоп с фиксированной ориентацией по отношению к микроскопу и/или глазу пациента. Соответственно, для включения OCT в стандартные хирургические микроскопы могут понадобиться существенные изменения микроскопа. Однако даже при таких модификациях угол сканирования и/или целевая позиция испускаемого в глаз луча OCT фиксированы и ограничены. Перемещение пациента и/или микроскопа, что в любом случае непрактично или трудновыполнимо, остаются единственными способами изменения угла сканирования и/или целевой позиции луча OCT.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Представленное решение удовлетворяет нереализованную медицинскую потребность за счет уникального решения предоставить перемещаемую широкоугольную систему получения диагностического изображения и/или доставки луча света для лечения интрахирургически, без хирургического ограничения или нарушения хирургического рабочего процесса, с регулируемым углом сканирования/обработки лучом и/или позицией в глазу, чтобы максимально повысить удобство эксплуатации.
[0008] Согласно некоторым вариантам осуществления офтальмологическая хирургическая система содержит: по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью генерирования луча света; систему направления луча, выполненную с возможностью направления луча света от по меньшей мере одного источника света; лучевой сканер, выполненный с возможностью приема света от системы направления луча и генерирования сканирующего луча света; ответвитель луча, выполненный с возможностью перенаправления сканирующего луча света; и линзу широкого поля обзора (WFOV), выполненную с возможностью направления перенаправленного сканирующего луча света в целевой участок обрабатываемого глаза; где ответвитель луча расположен с возможностью перемещения относительно обрабатываемого глаза таким образом, чтобы ответвитель луча был выборочно перемещаемым, меняя по меньшей мере одно из следующего: угла падения перенаправленного сканирующего луча света в обрабатываемый глаз и целевого участка обрабатываемого глаза.
[0009] Согласно некоторым вариантам осуществления способ эксплуатации хирургической системы визуализации оптической когерентной томографии (OCT) содержит: генерирование луча света для получения изображения при помощи источника света; направление луча света для получения изображения от источника света на лучевой сканер при помощи системы направления луча; генерирование сканирующего луча света для получения изображения при помощи лучевого сканера; перенаправление сканирующего луча света для получения изображения при помощи ответвителя луча, в том числе перенаправление сканирующего луча света для получения изображения в оптический канал хирургического микроскопа; направление перенаправленного сканирующего луча света для получения изображения в целевой участок обрабатываемого глаза при помощи линзы широкого поля обзора (WFOV); и выборочное перемещение ответвителя луча с изменением по меньшей мере одного из следующего: угла падения перенаправленного сканирующего луча света для получения изображения в обрабатываемый глаз и целевой позиции обрабатываемого глаза.
[0010] Дополнительные аспекты, признаки и преимущества настоящего раскрытия станут понятны из следующего подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0011] На фиг. 1 показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0012] На фиг. 2 показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0013] На фиг. 3 показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0014] На фиг. 4 показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0015] На фиг. 5 показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0016] На фиг. 6 показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0017] На фиг. 7 показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0018] На фиг. 8a показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0019] На фиг. 8b показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0020] На фиг. 9a показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0021] На фиг. 9b показана схема, на которой проиллюстрирована перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система.
[0022] На фиг. 10 показана блок-схема, иллюстрирующая способ эксплуатации хирургической системы визуализации.
[0023] На графических материалах элементы, имеющие одинаковое обозначение, имеют одинаковые или подобные функции.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0024] В следующем описании изложены конкретные подробности, описывающие определенные варианты осуществления. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что раскрытые варианты осуществления могут быть применены на практике без некоторых или всех данных конкретных подробностей. Представленные конкретные варианты осуществления предназначены для иллюстрации, а не ограничения. Специалист в данной области техники может представить себе другой материал, который несмотря на то, что конкретно не описан в данном документе, находится в рамках объема и сущности настоящего изобретения.
[0025] Интрахирургические настраиваемые системы получения изображения широкого поля обзора в режиме реального времени согласно настоящему изобретению предоставляют многочисленные преимущества относительно систем OCT на основе микроскопа, в том числе (1) пониженную сложность использования с большим количеством различных хирургических микроскопов; (2) оптический доступ к большому разнообразию методов визуализации посредством лазерного сканирования; и (3) более широкие углы сканирования, включая возможность сканирования по периферии глаза, за счет возможности вращательного и поступательного движения, которое меняет угол падения и/или позицию падения сканирующего луча в глаз. Интрахирургические настраиваемые системы получения изображения широкого поля обзора в режиме реального времени согласно настоящему изобретению также предоставляют многочисленные преимущества относительно систем OCT на основе ручного датчика, в том числе (1) бесконтактное получение изображения; (2) упрощенный хирургический рабочий процесс; (3) более стабильное получение изображения посредством OCT с меньшим количеством артефактов вследствие движения; и (4) одновременное получения изображения посредством OCT и наблюдение посредством микроскопа. Интрахирургические настраиваемые системы получения изображения широкого поля обзора в режиме реального времени согласно настоящему изобретению также предоставляют многочисленные преимущества относительно систем OCT на основе эндодатчика, в том числе (1) неинвазивное получение изображения посредством OCT; (2) упрощенный хирургический рабочий процесс; (3) возможность объемного сканирования; (4) более стабильное получение изображения посредством OCT с меньшим количеством артефактов вследствие движения; (5) повышенное боковое разрешение; и (6) возможность комбинирования с изображениями, полученными посредством хирургического микроскопа. Много подобных преимуществ можно получить за счет использования интрахирургических настраиваемых широкоугольных систем доставки луча света для лечения в режиме реального времени согласно настоящему изобретению.
[0026] Офтальмологическая хирургическая система согласно настоящему изобретению может быть выполнена таким образом, чтобы способствовать осуществлению интрахирургического настраиваемого широкоугольного лазерного сканирования посредством перемещаемого ответвителя луча. Ответвитель луча совместно с одним или несколькими оптическими элементами может являться частью интегрированной составляющей оптического блока. Оптический блок может быть целиком повернут или поступательно перемещен, или ответвитель луча может быть повернуть независимо от оптического блока. Широкое поле обзора для лазерного сканирования может быть обеспечено в виде выборочного перемещения ответвителя луча, изменяющего угол падения сканирующего луча в глаз и/или позицию падения сканирующего луча в глаз. перемещаемая широкоугольная офтальмологическая хирургическая система применима в качестве систем(-ы) получения диагностического изображения, как то оптической когерентной томографии (OCT), формирования многоспектральных изображений, формирования флуоресцентных изображений, формирования фотоакустических изображений и т. д., а также в качестве систем(-ы) доставки терапевтического луча (луча света для лечения) для лазерной обработки, такой как фотокоагуляция. Широкоугольное лазерное сканирование по своей природе может являться диагностическим и/или терапевтическим. Диагностическое лазерное сканирование может содержать получение изображения посредством оптической когерентной томографии (OCT). Например, такая система может предоставить настраиваемую интрахирургическую OCT широкого поля обзора без нарушения хирургического рабочего процесса. Терапевтическое лазерное сканирование может включать сканирование лазерным лучом. Сканирующий луч может подаваться в глаз через контактную или бесконтактную хирургическую линзу. Если используются невидимые длины волн лазера, тогда контактная линза может также служить в качестве стандартной хирургической контактной линзы. Бесконтактная линза WFOV может применяться подобно бинокулярному непрямому офтальмоскопу (BIOM). Система получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча, соединенная с системой отображения и получения в режиме реального времени, может улучшить интрахирургическую визуализацию. Кроме того, система получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может работать независимо от микроскопа и может быть даже использована без микроскопа. Система получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может быть также соединена с видеосистемой стереоскопической камеры в качестве технологии для замены микроскопа и/или хирургической направляющей технологии для хирургических роботов или удаленных хирургических систем.
[0027] На фиг. 1 показана система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча. Система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может содержать по меньшей мере один источник 104 света, выполненный с возможностью генерирования диагностического и/или терапевтического луча света. Например, в некоторых вариантах осуществления система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может содержать один источник света, чтобы генерировать диагностический луч света, и один источник света, чтобы генерировать терапевтический луч света. В некоторых вариантах осуществления источник 104 света может быть выполнен с возможностью генерирования как диагностического луча света, так и терапевтического луча света. Источник 104 света может являться частью системы получения диагностического изображения, как то системы получения изображения посредством OCT, системы формирования многоспектральных изображений, системы формирования флуоресцентных изображений, системы формирования фотоакустических изображений и т. д. Например, луч света может являться частью сканирующего луча OCT. Источник 104 света может иметь рабочую длину волны в диапазоне 0,2-1,8 микрон, в диапазоне 0,7-1,4 микрон и/или в диапазоне 0,9-1,1 микрон. Источник 104 света может являться частью системы доставки терапевтического луча, такой как система доставки лазерного луча. Система получения диагностического изображения и/или система доставки терапевтического луча может содержать один или несколько дополнительных компонентов (например, систему направления луча, лучевой сканер и т. д.).
[0028] Система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может содержать систему направления луча, содержащую оптическое волокно 106 и/или свободное пространство, выполненное с возможностью направления луча света от источника 104 света. Система получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может содержать коллиматор 136, выполненный с возможностью приема луча света от системы направления луча и коллимации света.
[0029] Система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может содержать оптический лучевой сканер 138, выполненный с возможностью приема луча света от коллиматора 136 и/или системы направления луча, и генерирования сканирующего луча 146 света. Например, лучевой сканер 138 может быть выполнен с возможностью приема диагностического луча света от системы направления луча и генерирования сканирующего диагностического луча света. Вместо этого или дополнительно лучевой сканер 138 может быть выполнен с возможностью приема терапевтического луча света от системы направления луча и генерирования сканирующего терапевтического луча света. Лучевой сканер 138 может быть выполнен с возможностью генерирования сканирующего луча 146 света, имеющего любые необходимые одномерные или двумерные узоры сканирования, включая линейные, спиральные, растровые, круговые, поперечные, в виде звездочки с постоянным радиусом, в виде звездочки со множеством радиусов, с изогнутой множество раз траекторией и/или другие узоры сканирования. Лучевой сканер 138 может содержать одно или несколько из следующего: пару сканирующих зеркал, микрозеркальное устройство, устройство на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС), деформируемую платформу, сканер на основе гальванометра, призменный сканер и/или резонансный пьезосканер.
[0030] Система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может также содержать ответвитель 142 луча, выполненный с возможностью перенаправления сканирующего луча 146 света в направлении линзы 120 широкого поля обзора (WFOV), выполненной с возможностью направления перенаправленного сканирующего луча света в целевой участок 124 обрабатываемого глаза 122. Целевой участок 124 может включать сетчатку, желтое пятно/центральную ямку, слепое пятно, стекловидное тело и/или трабекулярную сеть/канал Шлемма. Система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может быть выполнена с возможностью формирования изображений этих и других конкретных интересующих участков с более высоким разрешением.
[0031] Система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может также содержать хирургический микроскоп 108 (фиг. 1 и 7). Наблюдатель 118 может рассматривать обрабатываемый глаз 122 через глазок 110 хирургического микроскопа 108. Оптический канал 116 хирургического микроскопа 108 может включать одну или несколько фокусирующих/увеличительных линз глазка 110, одну или несколько фокусирующих/увеличительных линз 112 корпуса микроскопа и линзу 114 объектива.
[0032] Ответвитель 142 луча может быть выполнен с возможностью перенаправления сканирующего луча 146 света в оптический канал 116 хирургического микроскопа 108. Для перенаправления сканирующего луча 146 света в целевой участок 124 обрабатываемого глаза 122 и/или оптический канал 116 хирургического микроскопа ответвитель 142 луча может содержать зеркало. Как показано на фиг. 1-6 и 8a-9b, зеркало может быть наклонено таким образом, чтобы быть ориентированным под острым углом относительно как сканирующего луча 146 света, так и оптического канала 116 хирургического микроскопа 108. Ответвитель луча 142 может содержать дихроическое зеркало, полосно-заграждающий фильтр, зеркало, отражающее ИК-излучение и пропускающее видимое излучение, расщепитель луча и/или зеркало, отражающее видимое излучение и пропускающее ИК-излучение. Ответвитель луча 142 может быть выполнен с возможностью сочетания видимого луча микроскопа 108 со сканирующим лучом 146 света. В результате, поле обзора сканирующего луча 146 света и микроскопа 108 может перекрываться полностью, перекрываться частично или не перекрываться вовсе. Ответвитель луча 142 может быть выполнен с возможностью отражения сканирующего луча 146 света и/или отражений от обрабатываемого глаза 122 в диапазоне длин волн сканирующего луча 142 света, при этом обеспечивая прохождение через него видимого луча микроскопа 108.
[0033] Лучевой сканер 138 и/или оптический блок 102 может также содержать фокусирующую оптику для определения глубины фокуса сканирующего луча 146 света. Например, одна или несколько линз 140 могут входить в оптический блок 102 (фиг. 1-6 и 8a-9b). При наличии, фокусирующая оптика лучевого сканера 138 и/или оптического блока 102 может являться фиксированной или настраиваемой. Фокусирующая оптика или увеличительные линзы внутри лучевого сканера 138 и/или оптического блока 102 могут способствовать сканированию интересующего участка с повышенными разрешением и глубиной резкости. Фокусирующая оптика и/или увеличительные линзы могут быть предусмотрены в одном или нескольких из следующих мест: между ответвителем 142 луча и хирургическим микроскопом 108; между ответвителем 142 луча и линзой 120 WFOV; между ответвителем 142 луча и лучевым сканером 138; и между лучевым сканером 138 и источником 104 света. Фокусирующая оптика и/или увеличительные линзы, расположенные между ответвителем 142 луча и хирургическим микроскопом 108, могут быть выполнены с возможностью регулировки фокуса оптического канала 116 хирургического микроскопа 108. Фокусирующая оптика и/или увеличительные линзы, расположенные между ответвителем 142 луча и лучевым сканером 138 или между лучевым сканером 138 и источником 104 света, могут быть выполнены с возможностью регулировки фокуса сканирующего луча 146 света. Фокусирующая оптика и/или увеличительные линзы, расположенные между ответвителем 142 луча и линзой 120 WFOV, могут быть выполнены с возможностью настройки фокуса как оптического канала 116 хирургического микроскопа 108, так и сканирующего луча 146 света.
[0034] Линза(-ы) 140 может быть настроена контроллером увеличения для адаптации разрешающей способности системы 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча к необходимому целевому участку 124 обрабатываемого глаза 122. Кроме того, регулируемая увеличительная линза (линзы) 140 может управляться контроллером увеличения в режиме реального времени для адаптации разрешающей способности системы 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча таким образом, чтобы поддерживать аберрацию ниже предопределенного значения по мере того, как сканирующий луч 146 света сканирует весь целевой участок 124 обрабатываемого глаза 122. В связи с этим, контроллер увеличения может управлять каждой регулируемой увеличительной линзой 140 посредством регулировки физического положения увеличительной линзы 140 (например, с использованием пьезоэлектрических или других подходящих исполнительных элементов) и/или регулировки разрешающей способности увеличительной линзы 140 без регулировки физического положения увеличительной линзы 140 (например, посредством изменения напряжения, подаваемого на жидкокристаллическую увеличительную линзу).
[0035] В некоторых вариантах осуществления система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может содержать видимый направляющий луч, например, когда сканирующий луч 146 света находится вне видимого диапазона. Например, сканирующий луч 146 света может находиться в инфракрасном диапазоне. Как показано на фиг. 2, система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может включать источник 154 направляющего луча, выполненный с возможностью генерирования видимого направляющего луча. Видимый направляющий луч, посредством оптического волокна 106, может быть соединен с хирургической системой 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча при помощи ответвителя, спектрального разделителя (WDM) или расщепителя 156 луча. Ответвитель, WDM или расщепитель луча 156 может быть расположен перед лучевым сканером 138. Ответвитель луча 142 может быть выполнен с возможностью отражения по меньшей мере части видимого направляющего луча, совпадающего со сканирующим лучом 146 света, для способствования визуализации сканирующего луча 146 света. Например, ответвитель луча 142 может включать полосно-заграждающий фильтр в диапазоне длины волны видимого направляющего луча, так чтобы видимый направляющий луч мог отражаться ответвителем 142 луча вместе со сканирующим лучом 146 света, чтобы достигать обрабатываемого глаза 122.
[0036] Снова ссылаясь на фиг. 1, в некоторых вариантах осуществления система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может содержать интегрированный компонент 102 оптического блока. Оптический блок 102 может содержать один или несколько оптических элементов, интегрированных в общий компонент, таких как портативное устройство, держатель для линз, адаптер или другой компонент. Оптический блок 102 может представлять собой одноразовое изделие, выполненное для использования в одной хирургической процедуре, или допускающее повторное использование в нескольких хирургических процедурах. Оптический блок 102 может устанавливаться независимо от хирургического микроскопа 108 и/или обрабатываемого глаза 122. На фиг. 1-7 и 8a-9b показаны различные варианты осуществления оптического блока 102. Например, оптический блок 102 может содержать оптический лучевой сканер 138, ответвитель 142 луча, одну или несколько линз 140, коллиматор 136 и т. д. В различных вариантах осуществления оптический блок 102 может включать большее или меньшее количество компонентов. Оптический блок 102 может находиться в оптической связи с источником 104 света посредством оптического волокна 106. Оптический блок 102 может содержать держатель 134 для волокна, и тогда оптическое волокно 106 механически помещено в оптическом блоке 102.
[0037] Ответвитель 142 луча и/или оптический блок 102 может работать с или без определенной оптической/оптомеханической связи с хирургическим микроскопом 108. Например, ответвитель 142 луча или оптический блок 102 может поддерживаться отдельно и устанавливаться независимо от хирургического микроскопа 108. В таких случаях, ответвитель 142 луча может являться портативным устройством, держателем для линз, самостабилизирующим компонентом или другим компонентом. Как показано на фиг. 3, оптический блок 102 может быть соединен с опорным рычагом 152. Опорный рычаг 152 может быть стационарным, как, например, в случаях, когда опорный рычаг 152 вмонтирован в стену. Опорный рычаг 152 может быть перемещаемым, как, например, в случаях, когда опорный рычаг 152 установлен на перемещаемой опоре или тележке. Как описано в связи с фиг. 7-9b, оптический блок 102 может быть соединен с опорным рычагом 152, так чтобы оптический блок 102 мог быть перемещаемым в пределах шести степеней свободы (например, трех поворотных степеней свободы и трех поступательных степеней свободы) относительно хирургического микроскопа 108 и/или обрабатываемого глаза 122.
[0038] Снова ссылаясь на фиг. 1, ответвитель 142 луча и/или оптический блок 102 может быть непосредственно или косвенно соединен с хирургическим микроскопом 108, так что он имеет определенную оптическую/оптомеханическую связь с хирургическим микроскопом. Например, непосредственное или косвенное соединение 126 между оптическим блоком 102 и хирургическим микроскопом 108 может содержать одну или несколько из следующих составляющих: подвесную систему, механический каркас, выступающую ручку, коническую конструкцию, магнитный элемент, упругий элемент и пластичный элемент. Линза 120 WFOV может независимо управляться относительно обрабатываемого глаза 122 держателем для линз вместо ответвителя 142 луча, если ответвитель 142 луча соединен с хирургическим микроскопом посредством определенной оптической/оптомеханической связи. Как описано в связи с фиг. 7-9b, оптический блок 102 может быть соединен с хирургическим микроскопом 108, так чтобы оптический блок 102 мог быть перемещаемым в пределах шести степеней свободы (например, трех поворотных степеней свободы и трех поступательных степеней свободы) относительно хирургического микроскопа 108 и/или обрабатываемого глаза 122.
[0039] Снова ссылаясь на фиг. 1, линза 120 WFOV системы 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может быть выполнена с возможностью обеспечения поля обзора обрабатываемого глаза 122 более 15 градусов, более 30 градусов, более 45 градусов, более 60 градусов, более 80 градусов и/или более 100 градусов. Соответственно, система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может быть выполнена с возможностью предоставления различных диапазонов поля обзора, например, от 0 градусов до 30 градусов, от 15 градусов до 80 градусов, от 30 градусов до 120 градусов и/или других необходимых диапазонов до границы между зрительной и слепой частями сетчатки в пределах поля обзора линзы 120 WFOV. Линза 120 WFOV может быть выполнена с возможностью предоставления необходимой преломляющей способности для диагностических и/или лечебных процедур, которые должны быть выполнены в отношении обрабатываемого глаза 122.
[0040] Линза 120 WFOV может быть выполнена с возможностью работы в контакте с обрабатываемым глазом 122 в качестве контактной линзы или на расстоянии от обрабатываемого глаза 122 в качестве бесконтактной линзы. Как показано на фиг. 4, контактной линзой может быть макулярная линза 144, выполненная с возможностью контакта с обрабатываемым глазом 122. Макулярная линза 144 может быть вложена в стабилизирующий механизм, при этом стабилизирующий механизм может быть выполнен с возможностью стабилизации макулярной линзы 144 относительно обрабатываемого глаза 122. В связи с этим, стабилизирующий механизм может содержать одно или несколько из следующего: троакар, противовес, систему на основе трения и упругую систему. В некоторых вариантах осуществления линза 120 WFOV может являться отдельной от, но прикрепляемой к оптическому блоку 102.
[0041] Как показано на фиг. 5 и 6, бесконтактной линзой WFOV может быть окулярная линза 148, расположенная на расстоянии от обрабатываемого глаза 122. В вариантах осуществления системы 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча, включающих окулярную линзу 148, между ответвителем 142 луча и окулярной линзой 148 может генерироваться промежуточная плоскость 150 изображения. Окулярная линза 148 может быть выполнена с возможностью работы подобно бинокулярному непрямому офтальмоскопу (BIOM). Окулярная линза 142 может быть установлена посредством одного или нескольких из следующего: механического соединения с ответвителем 142 луча, оптическим блоком 102, механического соединения с хирургическим микроскопом 108, подвесной системы и держателя для линз. В некоторых вариантах осуществления линза 120 WFOV может представлять собой один оптический элемент оптического блока 102. Оптический блок 102, ответвитель 142 луча, и/или окулярную линзу 148 можно перемещать, как описано по отношению к фиг. 7-9b, чтобы менять угол падения и/или целевую позицию сканирующего луча 146 света в обрабатываемый глаз 122.
[0042] Источник 104 света, система направления луча и лучевой сканер 138 могут являться частью системы получения изображения оптической когерентной томографии (OCT). В связи с этим, линза 120 WFOV и ответвитель 142 луча могут быть выполнены с возможностью направления света отраженного изображения от целевого участка 124 обрабатываемого глаза 122 обратно на систему получения изображения OCT. Свет отраженного изображения может преграждаться исходным лучом системы получения изображения OCT и от преграды изображение OCT целевого участка в диапазоне глубин может быть сгенерировано и отображено пользователю. Система получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может быть выполнена с возможностью генерирования информации о получении изображения на основе обработки света отраженного изображения менее чем за 30 секунд, менее чем за 10 секунд и/или менее чем за 5 секунд, в том числе в режиме реального времени. Одинарный сканирующий луч 152 света или луч в А-режиме показан на фиг. 6. Одинарный сканирующий луч 152 света может быть сфокусирован на конкретной позиции целевого участка 124 в пределах обрабатываемого глаза 122. В пределах целевого участка 124 может быть обеспечено несколько лучей в А-режиме, с тем чтобы генерировать более широкое поле обзора, как показано на фиг. 1-5 и 8a-9b. Как описано в связи с фиг. 7-9b, оптический блок 102, ответвитель 142 луча и/или линзу 120 WFOV можно выборочно перемещать, так чтобы система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча имела настраиваемое поле обзора. Свет отраженного изображения от отдельных лучей в А-режиме с разными углами падения и/или позициями падения можно обрабатывать и комбинировать, с тем чтобы генерировать комбинированную информацию о получении изображения (например, вид в разрезе и/или в объеме посредством OCT).
[0043] На фиг. 7 показана система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча, включающая поворотное и/или поступательное движение оптического блока 102. Ответвитель 142 луча и/или оптический блок 102 может быть перемещаемым, так чтобы система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча обеспечивала настраиваемое, широкоугольное сканирование. Например, поле обзора сканирующего луча 146 света может охватывать изменяющийся участок обрабатываемого глаза 122. Широкоугольное сканирование или поле обзора можно настраивать за счет изменения угла падения и/или позиции падения сканирующего луча 146 света в пределах обрабатываемого глаза 122, обусловленного поступательным перемещением и/или вращением ответвителя 142 луча и/или оптического блока 102 относительно хирургического микроскопа 108 и/или обрабатываемого глаза 122. В некоторых вариантах осуществления перемещение оптического блока 102 включает перемещение ответвителя 142 луча. В некоторых вариантах осуществления перемещение ответвителя 142 луча не зависит от перемещения оптического блока 102. В вариантах осуществления системы 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча, включающих бесконтактную линзу WFOV, окулярную линзу 148 (фиг. 5 и 6) можно перемещать вдоль ответвителя 142 луча и/или оптического блока 102. Ответвитель 142 луча и/или оптический блок 102 можно выборочно перемещать, чтобы осуществлять сканирование по периферии обрабатываемого глаза 122. Ответвитель 142 луча и/или оптический блок 102 можно выборочно перемещать, чтобы осуществлять сканирование трабекулярной сети или канала Шлемма обрабатываемого глаза 122. Далее, ответвитель 142 луча и/или оптический блок 102 может быть расположен таким образом, чтобы поле обзора сканирующего луча 146 света и поле обзора видимого луча микроскопа не перекрывались, частично перекрывались или полностью перекрывались.
[0044] Выборочное перемещение ответвителя 142 луча и/или оптического блока 102 может быть выполнено с возможностью предоставления поля обзора обрабатываемого глаза 122 более 15 градусов, более 30 градусов, более 45 градусов, более 60 градусов, более 80 градусов и/или более 100 градусов. Соответственно, система 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча может быть выполнена с возможностью предоставления различных диапазонов поля обзора, например, от 0 градусов до 30 градусов, от 15 градусов до 80 градусов, от 30 градусов до 120 градусов и/или других необходимых диапазонов до границы между зрительной и слепой частями сетчатки.
[0045] В некоторых вариантах осуществления оптический блок 102 может быть перемещаемым с одной, двумя, тремя, четырьмя, пятью, шестью или более степенями свободы. Например, оптический блок 102 может иметь одну, две, три или более поворотные степени свободы. Первая поворотная степень свободы может быть по оси 128 или по z-оси (фиг. 1 и 7). Как показано на фиг. 1, оптический блок 102 может поворачиваться по оси 128, входя в плоскость страницы и выходя из плоскости страницы. Осью 128 может быть центральная ось хирургического микроскопа 108. Как показано на фиг. 7, оптический блок 102 может поворачиваться в направлениях 162 и 164 по оси 128. Само по себе, вращение по оси 128 не меняет угол падения и/или позицию падения сканирующего луча 146 света в обрабатываемый глаз 122. Однако вращение по оси 128 обеспечивает гибкость для наблюдателя 118, такого как хирург, который получает возможность перемещать оптический блок 102 в более удобную ориентацию в ходе выполнения хирургической процедуры. Например, наблюдатель 118 может поворачивать оптический блок 102, исходя из того, как расположен пациент, на каком глазу выполняется операция и т. д.
[0046] Вторая поворотная степень свободы может быть по оси 132 или по y-оси (фиг. 1 и 7). Вращение по оси 132 может быть описано как наклон оптического блока 102. Как показано на фиг. 1, ось 132 входит в страницу и выходит из страницы, и оптический блок 102 может поворачиваться по оси 132 в плоскости страницы. Как показано на фиг. 7, оптический блок 102 может поворачиваться в направлениях 182 и 184 по оси 132. Хотя показано, что ось 132 проходит через ответвитель 142 луча, ось может быть расположена где угодно вдоль оптического блока 102, так чтобы ось была параллельна оси 132, показанной на фиг. 1 и 7. Вращение по оси 132 может менять угол падения и/или позицию падения сканирующего луча 146 света в обрабатываемый глаз 122. В зависимости от того, как пациент расположен относительно оптического блока 102, вращение по оси 132 может сдвигать сканирующий луч 142 света влево, вправо, вверх или вниз в обрабатываемом глазу 122. Как показано на фиг. 8a, оптический блок 102 может поворачиваться в направлении 182 по оси 132. Как следствие, сканирующий луч 146 света может быть смещен влево в пределах целевого участка 124. Как показано на фиг. 8b, оптический блок 102 может поворачиваться в направлении 184 по оси 132. Как следствие, сканирующий луч 146 света может быть смещен вправо в пределах целевого участка 124.
[0047] Третья поворотная степень свободы может быть по оси 130 или по x-оси (фиг. 1 и 7). Как показано на фиг. 7, оптический блок 102 может поворачиваться в направлениях 172 и 174 по оси 132. Вращение по оси 130 может менять угол падения и/или позицию падения сканирующего луча 146 света в обрабатываемый глаз 122. В зависимости от того, как пациент расположен относительно оптического блока 102, вращение по оси 130 может сдвигать сканирующий луч 142 света влево, вправо, выше или ниже в обрабатываемом глазу 122. Например, вращение в направлении 172 может смещать сканирующий луч 146 света вправо в обрабатываемом глазу. Вращение в направлении 174 может смещать сканирующий луч 146 света влево в обрабатываемом глазу.
[0048] Например, оптический блок 102 может иметь одну, две, три или более поступательные степени свободы. Первая поступательная степень свободы может быть вдоль оси 128. Как показано на фиг. 1, оптический блок 102 может поступательно перемещаться вдоль оси 128 в плоскости страницы. Как показано на фиг. 7, оптический блок 102 может поступательно перемещаться в направлениях 166 и 168 вдоль оси 128. Поступательное перемещение вдоль оси 128 может настраивать глубину резкости сканирующего луча 146 света на целевом участке 124 обрабатываемого глаза 122.
[0049] Вторая поступательная степень свободы может быть вдоль оси 132. Как показано на фиг. 1, оптический блок 102 может поступательно перемещаться вдоль оси 132 в плоскость страницы и выходить из страницы. Как показано на фиг. 7, оптический блок 102 может поступательно перемещаться в направлениях 186 и 188 вдоль оси 132. Поступательное перемещение вдоль оси 132 может менять угол падения и/или позицию падения сканирующего луча 146 света в обрабатываемый глаз 122. В зависимости от того, как пациент расположен относительно оптического блока 102, поступательное перемещение вдоль оси 132 может сдвигать сканирующий луч 146 света влево, вправо, выше или ниже в обрабатываемом глазу 122. Например, поступательное перемещение в направлении 186 может смещать сканирующий луч 146 света влево в обрабатываемом глазу 122. Поступательное перемещение в направлении 188 может смещать сканирующий луч 146 света вправо в обрабатываемом глазу 122.
[0050] Третья поступательная степень свободы может быть вдоль оси 130. Как показано на фиг. 1, оптический блок 102 может поступательно перемещаться вдоль оси 130 в плоскости страницы. Как показано на фиг. 7, оптический блок 102 может поступательно перемещаться в направлениях 176 и 178 вдоль оси 130. Поступательное перемещение вдоль оси 130 может менять угол падения и/или позицию падения сканирующего луча 146 света в обрабатываемый глаз 122. В зависимости от того, как пациент расположен относительно оптического блока 102, поступательное перемещение вдоль оси 130 может сдвигать сканирующий луч 142 света влево, вправо, выше или ниже в обрабатываемом глазу 122. Например, поступательное перемещение в направлении 176 может смещать сканирующий луч 146 света влево в пределах целевого участка 124. Поступательное перемещение в направлении 178 может смещать сканирующий луч 146 света вправо в пределах целевого участка 124.
[0051] В некоторых вариантах осуществления перемещение оптического блока 102 может включать только вращение или только поступательное перемещение. В некоторых вариантах осуществления перемещение оптического блока 102 может включать как вращение, так и поступательное перемещение. Оптический блок 102 может быть повернут и/или поступательно перемещен вдоль одной или нескольких из осей 128, 130 и 132, чтобы обеспечивать настраиваемое широкое поле обзора для системы 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча. Оптический блок 102 может быть поступательно перемещен в одном или нескольких направлениях и затем повернут в одном или нескольких направлениях, или наоборот, с тем чтобы направить сканирующий луч 146 света в целевой участок 124 (и не допустить, чтобы на пути сканирующего луча 146 света попадались препятствия, например, радужная оболочка). Например, оптический блок 102 может быть перемещен, основываясь на видимом направляющем луче (фиг. 2), чтобы сканировать нужные позиции целевого участка 124. Вращение и/или поступательное перемещение оптического блока 102 могут быть достигнуты вручную (например, посредством физической манипуляции хирургом) или автоматически (например, одним или несколькими исполнительными элементами с электроприводом, управляемыми контроллером хирургической системы 100 получения изображения и/или доставки терапевтического луча). Контактная линза WFOV (например, макулярная линза 144) может поддерживать фиксированную ориентацию относительно обрабатываемого глаза 114 во время поступательного перемещения и/или вращения оптического блока 102. Бесконтактная линза WFOV (например, окулярная линза 148) может поступательно перемещаться и/или поворачиваться вместе с оптическим блоком 102.
[0052] В некоторых вариантах осуществления ответвитель 142 луча может быть выполнен с возможностью вращения относительно обрабатываемого глаза 122 и/или микроскопа 108. Вращение ответвителя 142 луча может не зависеть от перемещения оптического блока 102. В связи с этим, вращение ответвителя 142 луча может быть использовано для способствования полному окружному сканированию обрабатываемого глаза 122 и/или для наведения на конкретный интересующий участок в пределах обрабатываемого глаза 122. Ответвитель 142 луча может быть выполнен с возможностью вращения по оси 132 (фиг. 1 и 7) или по оси, параллельной оси 132. Как показано на фиг. 9a, вращение ответвителя 142 луча в направлении 182 может смещать сканирующий луч 146 света влево в пределах целевого участка 124. Как показано на фиг. 9b, вращение ответвителя 142 луча в направлении 184 может смещать сканирующий луч 146 света вправо в пределах целевого участка 124. Вращение ответвителя 142 луча может быть достигнуто вручную (например, посредством физической манипуляции хирургом) или автоматически (например, одним или несколькими исполнительными элементами с электроприводом, управляемыми контроллером системы 100 получения диагностического изображения и/или доставки терапевтического луча). Контактная линза WFOV (например, макулярная линза 144) может поддерживать фиксированную ориентацию относительно обрабатываемого глаза 122 во время поступательного перемещения и/или вращения ответвителя 142 луча. Бесконтактная линза WFOV (например, окулярная линза 148) может поступательно перемещаться и/или поворачиваться вместе с ответвителем 142 луча.
[0053] На фиг. 10 показан способ 200 эксплуатации широкоугольной офтальмологической хирургической системы, такой как система получения диагностического изображения и/или система доставки терапевтического луча. Система получения диагностического изображения может представлять собой, например, систему визуализации оптической когерентной томографии (OCT). Способ 200 может быть лучше понят со ссылкой на фиг. 1-9b. Способ 200, на этапе 210, может включать генерирование диагностического и/или терапевтического луча света при помощи источника света. Например, луч света можно генерировать при помощи источника 104 света. Способ 200, на этапе 220, может включать направление луча света от источника света на лучевой сканер при помощи системы направления луча. К примеру, система направления луча может содержать оптическое волокно 106, чтобы направлять луч света от источника 104 света на лучевой сканер 138. Способ 200, на этапе 230, может включать генерирование сканирующего луча света при помощи лучевого сканера. Например, сканирующий луч 146 света может быть сгенериророван при помощи лучевого сканера 138. Способ 200, на этапе 240, может включать перенаправление сканирующего луча света при помощи ответвителя луча. Перенаправление сканирующего луча света может включать перенаправление сканирующего луча света в оптический канал хирургического микроскопа. Например, сканирующий луч 146 света может быть перенаправлен при помощи ответвителя 142 луча. Ответвитель 142 луча может перенаправлять сканирующий луч 146 света в оптический канал 116 микроскопа 108. Способ 200, на этапе 250, может включать направление перенаправленного сканирующего луча света в целевой участок обрабатываемого глаза при помощи линзы широкого поля обзора (WFOV). Например, линза 120 WFOV может быть использована для направления сканирующего луча 146 света в целевой участок 124 обрабатываемого глаза 122. Способ 200, на этапе 260, может включать выборочное перемещение ответвителя луча и/или оптического блока с изменением по меньшей мере одного из следующего: угла падения перенаправленного сканирующего света в обрабатываемый глаз и целевой позиции обрабатываемого глаза. Например, ответвитель 142 луча и/или оптический блок 102 может быть поступательно перемещен и/или повернут для изменения угла падения и/или целевой позиции сканирующего луча 146 света в обрабатываемом глазу 122.
[0054] В некоторых вариантах осуществления перемещение ответвителя луча (этап 260) может включать поворачивание ответвителя луча. Например, ответвитель 142 луча может быть повернут по меньшей мере по одной из следующих осей: по первой оси, по второй оси и по третьей оси (например, оси 132,128 и 130). В некоторых вариантах осуществления перемещение ответвителя луча (этап 260) может включать поворачивание оптического блока по меньшей мере по одной из следующих осей: по первой оси, по второй оси и по третьей оси (например, оси 128, 130 и 132) и/или поступательное перемещение оптического блока по меньшей мере вдоль одной из следующих осей: первой оси, второй оси и третьей оси (например, оси 128, 1302, 132). В некоторых вариантах осуществления способ 200 может включать повторение этапа перемещения, чтобы генерировать информацию о получении изображения, касающуюся разных углов падения и/или разных целевых позиций в обрабатываемом глазу, и комбинирование соответственной информации о получении изображения, чтобы генерировать комбинированную информацию о получении изображения. Например, данные OCT могут быть сгенерированы при различных углах падения и/или целевых позициях. Данные OCT, полученные для отдельных углов и/или целевых позиций, можно комбинировать или объединять в ходе одного или нескольких этапов обработки, чтобы генерировать данные OCT для более широкого поля обзора (например, сканирующее изображение в разрезе и/или в объеме). Например, терапевтический луч можно подавать под различными углами падения и/или в различные целевые позиции.
[0055] Варианты осуществления, как описано в данном документе, могут предоставить устройства, системы и способы, которые способствуют интрахирургическому настраиваемому широкоугольному лучевому сканированию в режиме реального времени для получения диагностического изображения и/или подачи терапевтического луча. Примеры, предоставленные выше, приведены исключительно в качестве примера и не предназначены для ограничения. Специалист в данной области техники может легко изобрести другие системы в соответствии с раскрытыми вариантами осуществления, которые должны находиться в рамках объема настоящего раскрытия. Таким образом, применение ограничено лишь следующей формулой изобретения.
Реферат
Группа изобретений относится к области для офтальмологических исследований. Хирургическая система получения изображения и способ для ее осуществления может содержать по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью генерирования луча света; систему направления луча, выполненную с возможностью направления луча света от источника света; лучевой сканер, выполненный с возможностью приема света от системы направления луча и генерирования сканирующего луча света; ответвитель луча, выполненный с возможностью перенаправления сканирующего луча света. Также система содержит линзу широкого поля обзора (WFOV), выполненную с возможностью направления перенаправленного сканирующего луча света в целевой участок обрабатываемого глаза, где ответвитель луча расположен с возможностью перемещения относительно обрабатываемого глаза таким образом, чтобы ответвитель луча можно было выборочно перемещать, меняя по меньшей мере одно из следующего: угла падения перенаправленного сканирующего луча света в обрабатываемый глаз и целевого участка обрабатываемого глаза. Технический результат – создание перемещаемой широкоугольной системы получения диагностического изображения и/или доставки луча света для лечения интрахирургически, без хирургического ограничения или нарушения хирургического рабочего процесса, с регулируемым углом сканирования. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил.
