Многоточечный лазерный хирургический зонд, использующий многогранные оптические элементы

Многоточечный лазерный хирургический зонд, использующий многогранные оптические элементы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

По данной заявке испрашивается приоритет предварительной заявки США, с номером № 61/521447, поданной 9 августа 2011 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. Эта заявка относится к одновременно заявляемой патентной заявке США, имеющей номер № 12/959533, поданной 3 декабря 2010 года, и принадлежащей правообладателю настоящей заявки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к оптическим хирургическим зондам и, более конкретно, к многоточечному лазерному хирургическому зонду, использующему многогранные оптические элементы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Оптический хирургический зонд доставляет свет к операционному полю для различных применений. В некоторых применениях его можно использовать для того, чтобы доставлять свет во множество точек на операционном поле. Например, в панретинальной фотокоагуляции ткани сетчатки желательно доставлять лазерный свет во множество точек для того, чтобы сократить время процедуры панретинальной фотокоагуляции. Применяют различные способы для создания множества лучей для многоточечного паттерна. Например, в одном способе используют дифракционный элемент разделения луча для разделения поступающего луча на множество точек, которые связывают со множеством оптических волокон, которые доставляют множество точек к сетчатке. Но также является желательным иметь генератор множества точек, который может быть размещен на дистальном конце оптического хирургического зонда, для того чтобы легче генерировать множество точек из одного поступающего луча, таким образом генератор множества точек может быть проще использован с существующими лазерными источниками без необходимости в дополнительных компонентах для совмещения лазерного хирургического зонда с источниками.

Могут возникнуть затруднения в использовании дифракционного элемента разделения луча на дистальном конце оптического хирургического зонда. В качестве одного из примеров, дифракционный элемент разделения луча производит множество более высоких порядков дифракции, и, несмотря на то, что эти порядки относительно ниже в световой интенсивности по сравнению с исходным паттерном точек, они не всегда могут быть несущественными с точки зрения своих эффектов. В качестве другого примера, дифракционный элемент может работать неодинаково в различных преломляющих средах. Например, если дифракционный элемент разделения луча помещен в отличную от воздуха среду, такую как солевой раствор или масло, углубленные части микроскопической структуры рельефа поверхности дифракционного элемента разделения луча могут быть заполнены веществом, имеющим другие показатели преломления, чем воздух, что может разрушить паттерн точек. В качестве еще одного примера, расстояние между точками может варьироваться для различных длин волн, что может являться проблематичным, когда прицельный луч определенного цвета, тогда как обрабатывающий луч другого цвета. В заключение, дифракционные элементы часто являются дорогостоящими и сложны в производстве, и, в частности, в случае, когда дифракционные элементы должны быть выполнены с возможностью вмещаться в малое пространство, такое как дистальный конец хирургического зонда, для хирургических инструментов, которые имеют калибр 23 или менее. Таким образом, сохраняется потребность в оптических хирургических зондах, которые могут создавать множество точек на целевой области, используя оптические элементы на дистальном конце хирургического зонда.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют термически устойчивый оптический хирургический зонд, содержащий генератор множества точек с многогранным оптическим адгезивным элементом. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения оптический хирургический зонд содержит наконечник, выполненный с возможностью оптически присоединяться к источнику света, и канюлю на дистальном конце наконечника. Зонд дополнительно содержит по меньшей мере один световод внутри наконечника. Световод выполнен с возможностью проводить световой луч от источника света к дистальному концу наконечника. Зонд также содержит генератор множества точек в канюле, который содержит многогранный оптический адгезив с многогранной поверхностью конца, расположенной с промежутком от дистального конца световода. Многогранная поверхность конца содержит по меньшей мере одну грань, наклоненную к пути светового луча. В некоторых вариантах осуществления зонд также содержит муфту с высокой проводимостью на дистальном конце световода. В других вариантах, канюля сформирована из прозрачного материала.

Другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны со ссылкой на чертежи и нижеследующее описание чертежей и формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлен генератор множества точек с муфтой с высокой термической проводимостью согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 представлен генератор множества точек с прозрачной канюлей согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 3 представлен генератор множества точек с прозрачной канюлей согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одновременно рассматриваемая заявка США с номером № 12/959533, поданная 3 декабря 2010 года и принадлежащая правообладателю настоящей заявки, описывает многоточечный оптический хирургический зонд, использующий многогранный оптический адгезив. Различные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают дополнительные признаки для содействия использованию многогранного оптического адгезива в оптических хирургических зондах. В частности, определенные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают термоустойчивый оптический хирургический зонд, использующий многогранный оптический адгезив. Как описано более подробно ниже, конкретные варианты осуществления настоящего изобретения содержат дополнительные признаки для снижения вероятности того, что "горячие точки" возникнут в хирургическом зонде, которые могут привести к тому, что многогранный оптический адгезив или адгезив, присоединяющий муфту и канюлю, ухудшит характеристики и/или выйдет из строя.

В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения муфта, расположенная внутри дистального конца зонда, модифицирована с тем, чтобы улучшить ее способность отводить тепло в сторону от дистального кончика зонда. Первой модификацией является изменение материала с типично используемой нержавеющей стали с низкой теплопроводностью на материал с намного более высокой теплопроводностью, такой как медь или серебро. Материал муфты не обязательно должен являться биологически совместимым по причине того, что он физически изолирован от внешней поверхности зонда. Это позволяет выбирать биологически несовместимые материалы, такие как медь или серебро, которые имеют намного более высокую теплопроводность, чем какие-либо доступные биологически совместимые материалы. Более высокая теплопроводность обеспечивает более эффективное отведение тепла от дистального конца зонда. Вторая модификация заключается в добавлении цилиндрической муфте дистального бокового экрана, которым не позволяют свету, отраженному от граней адгезива, светить и поглощаться канюлей. Вместо этого, отраженный свет освещает и по существу поглощается муфтой с высокой теплопроводностью, которая эффективно отводит тепло от дистального конца зонда.

В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, поглощающая канюля заменена на прозрачную канюлю, которая передает отраженный свет от граней адгезива в окружающую область снаружи канюли. Это приводит к значительному сокращению температуры дистального конца зонда. Поскольку высокоинтенсивный передаваемый свет, направленный в направлении хирурга, может создавать помехи его обзору сетчатки, доступны различные средства для блокировки или рассеивания этого света, включающие в себя отражающий, рассеивающий или полупрозрачный слой на внешней стороне прозрачной канюли и непрозрачную цилиндрическую канюлю снаружи прозрачной канюли и физически отделенную от нее посредством изолирующей воздушной прослойки. Эта непрозрачная канюля не обязательно должна быть сделана из материала с высокой теплопроводностью, однако она может быть выполнена из жесткого и прочного материала, такого как нержавеющая сталь, что обеспечит дополнительную конструкционную прочность дистальному концу зонда.

На фиг.1 представлен генератор 100 множества точек согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения, подходящий для размещения на дистальном конце оптического хирургического зонда. В представленном варианте осуществления многогранный оптический адгезив 104, содержащий шаровую линзу 106, такую как сапфировая шаровая линза, размещен внутри канюли 108.

Внутри канюли 108 находится муфта 110 с высокой проводимостью, удерживающая оптическое волокно 112. Оптическое волокно 112 доставляет свет, такой как лазерный свет, от источника света (не показан).

Муфта 110 с высокой теплопроводностью (далее в настоящем документе, обозначаемая как "муфта с высокой проводимостью") выполнена из материала с теплопроводностью значительно выше, чем у материала нержавеющей стали, как правило используемого в оптических хирургических зондах, которая типично составляет приблизительно 15 Вт/(м⋅K). Применительно к настоящему описанию "высокая проводимость" будет относиться к материалам, имеющим теплопроводность, превышающую 100 Вт/(м⋅K). Подходящие примеры включают в себя медь (проводимость 372 Вт/(м⋅K)), стерлинговое серебро (410 Вт/(м⋅K)), или чистое серебро (427 Вт/(м⋅K)). По причине того, что муфта 110 с высокой проводимостью инкапсулирована внутрь канюли 108 посредством многогранного оптического адгезива 104, нет необходимости в том, чтобы муфта 110 с высокой проводимостью была выполнена из биологически совместимого материала, что позволяет рассматривать материалы с высокой проводимостью, которые, как правило, не используются в оптических хирургических зондах.

Муфта 110 с высокой проводимостью содержит боковой экран 114, выступающий дистально за оптическим волокном 112. Боковой экран 114 сориентирован таким образом, что принимает свет, отраженный от граней многогранного оптического адгезива 104. Несмотря на то что отражения от многогранного оптического адгезива 104 являются относительно небольшими по энергии по сравнению с падающим лучом (приблизительно 5% от падающей энергии), такие отражения могут тем не менее создать "горячие точки" на канюле 108. Принимая во внимание, что канюля 108 является, как правило, изготовленной из нержавеющей стали или другого относительно слабо проводящего материала, который также не является сильно отражающим, это может привести к тому, что энергия лазера будет поглощена, что в свою очередь создаст возможность для накопления избыточного тепла рядом с многогранным оптическим адгезивом 104 или рядом с адгезивом, который связывает муфту 110 с канюлей 108 (не показано). Это может ухудшить производительность оптического хирургического зонда. Боковой экран 114 перехватывает отраженные лучи для того, чтобы предотвратить достижение ими канюли, и по причине того, что материал муфты 110 является высокопроводящим, любое тепло, возникающее в муфте 110 из-за поглощения отраженных лучей, быстро рассеивается, не позволяя равновесной температуре муфты 110 значительно возрастать.

На фиг. 2 представлен альтернативный вариант осуществления термически устойчивого генератора множества точек в соответствии с настоящим изобретением. В представленном варианте осуществления канюля 108 выполнена из прозрачного материала. Материал предпочтительно является биологически совместимым, но если это не так, внешняя поверхность канюли 108 также может быть покрыта или подвергнута обработке для улучшения биологической совместимости. Прозрачная канюля 108 позволяет отраженному свету проходить через канюлю 108 во избежание формирования горячих точек. В конкретных вариантах осуществления, канюля 108 является рассеивающей, таким образом покидающий свет не образует видимых световых точек, которые могут мешать хирургу. Например, поверхность канюли 108 может быть выполнена из полупрозрачного материала, может быть химически или механически матирована (например, посредством скобления или травления кислотой), или может быть покрыта рассеивающим покрытием. В альтернативных вариантах осуществления, канюля 108 является прозрачной, но окруженной отражающим покрытием, таким как серебро. Отражающее покрытие не позволяет свету выходить в поле зрения хирурга, при этом, отражая свет от многогранного оптического адгезива 104, позволяет теплу с легкостью отводиться от кончика. Внешняя поверхность из серебра или отражающего покрытия может быть окислена или покрыта для улучшения биологической совместимости.

На фиг. 3 представлен альтернативный вариант осуществления прозрачной канюли 108. В представленном варианте осуществления, непрозрачная внешняя канюля 120 окружает прозрачную канюлю 108. Непрозрачную внешнюю канюлю 120 можно формировать из стандартных биологически совместимых материалов, и она предпочтительно является относительно поглощающей, несмотря на то, что она не обязательно должна быть высокопроводимой. Внешняя канюля 120 и прозрачная канюля 108 разделены воздушным зазором. Воздушный зазор обеспечивает тепловую изоляцию между прозрачной канюлей 108, и прозрачная канюля 108 также может быть выполнена из изоляционного материала, такого как стекло. Как бы то ни было, образовавшееся тепло во внешней канюле 120 может быть отведено в другие части зонда или в биологический материал, окружающий внешнюю канюлю 120. Тепловая изоляция между внешней канюлей 120 и многогранным оптическим адгезивом 104 сокращает вероятность того, что избыточное тепло накопится рядом с многогранным оптическим адгезивом 104.

Настоящее изобретение проиллюстрировано в настоящем документе посредством примера, и различные модификации могут быть созданы специалистами в данной области. Несмотря на то что настоящее изобретение описано подробно, следует понимать, что в нем могут быть выполнены различные изменения, замены и модификации, не выходя из объема формулы изобретения.

1. Оптический хирургический зонд, содержащий:

наконечник, содержащий

канюлю, причем канюля расположена на дистальном конце наконечника;

световод, проходящий внутри канюли;

причем световод выполнен с возможностью проводить световой луч от источника света через канюлю;

генератор множества точек, образованный в дистальном отверстии канюли, причем генератор множества точек содержит

многогранную поверхность конца, расположенную с промежутком от дистального конца световода, многогранная поверхность конца содержит по меньшей мере одну грань, наклоненную к пути светового луча;

шаровую линзу, расположенную дистально к многогранной поверхности конца; и

муфту с высокой проводимостью, окружающую дистальный конец световода и находящуюся в термическом контакте с канюлей, причем муфта с высокой проводимостью содержит боковой экран, проходящий за дистальный конец световода и выполненный с возможностью экранировать канюлю от части света, отраженного многогранной поверхностью конца генератора множества точек.

2. Зонд по п. 1, в котором муфта с высокой проводимостью сформирована из серебра.

3. Зонд по п. 1, в котором муфта с высокой проводимостью сформирована из меди.

4. Зонд по п. 1, в котором муфта с высокой проводимостью имеет теплопроводность, составляющую по меньшей мере 372 Вт/(м⋅K).