前向扫描光学探头、圆形扫描图样、偏置光纤的制作方法
【专利摘要】披露了一种光学光扫描探头，该探头包括：手柄，该手柄被定形为用于由使用者抓握；套管，该套管从该手柄的远侧部分突出、具有小于20GAUGE的外径；光纤，该光纤具有偏离探头轴线的远侧光纤部分、被配置为在近侧光纤部分接收来自光源的光并且在该远侧光纤部分发射所接收的光；固定的光束形成单元，该固定的光束形成单元被布置在该套管的远侧部分处、被配置为接收来自该远侧光纤部分的光并且使所接收的光朝向目标区域偏转；以及光纤致动器，该光纤致动器至少部分地被容纳于该手柄中、被配置为移动该远侧光纤部分以在该目标区域中沿着扫描曲线扫描所偏转的光。
【专利说明】
前向扫描光学探头、圆形扫描图样、偏置光纤
【背景技术】领域
在此披露的实施例是关于具有光纤致动器系统的前向扫描光学探头。实施例可以用于装置中，这些装置是例如光学相干断层成像术(OCT)探头、激光凝固术和激光消融术装置。
相关技术
在一些领域中，高性能光学探头的重要性以及需求一直保持增长。它们可以用作光学相干断层成像术(OCT)系统的、在激光凝固术系统和在激光消融术系统中的成像探头。
这些探头典型地包括手柄和套管，其中套管插入目标组织中，例如人眼中。这些探头典型地还具有光纤，该光纤携带来自光源的光通过该套管，到达探头的远端，在该远端光发射至目标组织的目标区域。在大多数存在的装置中，光纤附着在套管上，并且因此可以使套管所针对的目标区域点进行成像或者消融。
近来，一些探头的功能已经通过使得光纤能够相对于套管移动而增强。该增强可以在探头上赋予扫描功能。例如，此类增强的或扫描型探头可以使目标区域不仅在一个点处而且沿着扫描线来成像或消融。一些扫描探头通过使偏移移动光纤移动通过一系列偏移位置而实现此扫描功能。已知现存的扫描探头具有以下特征。
(1)在一些扫描探头中，最终的远侧光学元件固定至套管，并且该偏置光纤将相对于该光学元件沿着直的扫描线来回扫描。
(2)在一些扫描探头中，光纤胶合至该最终的远侧光学元件，因此该光纤和该光学元件一起进行扫描。因此，该最终的远侧光学元件将相对于周围的眼组织和套管移动。
(3)在一些扫描探头中，移动该偏置光纤的致动器是处于该探头的一次性部分中。
(4)在一些扫描探头中，该致动器的大部分事实上处于该套管本身之中。这使得套管的直径更大。典型地，这些套管的直径大于20GAUGE。
【发明内容】
与一些实施例相一致，光学光扫描探头可以包括手柄，该手柄定形为用于由使用者抓握;套管，该套管从该手柄的远侧部分突出、具有小于20GAUGE的外径;光纤，该光纤具有偏离探头轴线的远侧光纤部分、被配置为在近侧光纤部分接收来自光源的光并且被配置为在该远侧光纤部分发射所接收的光；固定的光束形成单元，该固定的光束形成单元被布置在该套管的远侧部分，被配置为接收来自该远侧光纤部分的光，并且使所接收的光朝向目标区域偏转；以及光纤致动器，该光纤致动器至少部分地容纳于该手柄中、被配置为移动该远侧光纤部分以在该目标区域中沿着扫描曲线扫描所偏转的光，其中该探头轴线是套管轴线和光束形成单元轴线中的一者。
与一些实施例相一致，光学成像系统可以包括光学相干断层成像术引擎，该光学相干断层成像术引擎包括成像光源、以及OCT图像检测器-处理器；以及成像探头，该成像探头包括手柄、以及套管，该套管从该手柄的远侧部分突出、具有小于20GAUGE的外径；以及光纤，该光纤具有偏离探头轴线的远侧光纤部分，并且被配置为引导来自该成像光源的光；固定的光束形成单元，该固定的光束形成单元布置在该套管的远侧部分、被配置为使所引导的光朝向目标偏转；以及光纤致动器，该光纤致动器至少部分地容纳于该手柄中、被配置为移动该远侧光纤部分以在目标区域中沿着扫描曲线扫描所偏转的光，其中该探头轴线是套管轴线和光束形成单元轴线中的一者。
与一些实施例相一致，一种采用成像探头进行成像的方法，该成像探头包括手柄;套管，该套管从该手柄突出，具有小于20GAUGE的外径;光纤，该光纤具有偏离探头轴线的远侧光纤部分；以及固定的光束形成单元，其在该套管的远侧部分处;可以包括由该光纤在近侧光纤部分从成像光源接收光；由该光纤在该远侧光纤部分朝向该固定的光束形成单元发射所接收的光;利用该固定的光束形成单元使发射的光偏转;并且利用至少部分地容纳在该成像探头的该手柄中的光纤致动器移动该远侧光纤部分，以在目标区域中沿着扫描曲线扫描所偏转的光，其中该探头轴线是套管-轴和光束形成单元轴线中的一者。
【附图说明】
图1展示了成像探头。
图2展示了具有扭矩缆线的成像探头。
图3展示了具有偏心推杆的成像探头。
图4展示了具有偏心孔的成像探头。
图5A-B展示了 OCT成像系统。
图6展示了采用成像探头进行成像的方法。
在附图中，具有相同标号的元件具有相同或类似的功能。
【具体实施方式】
在以下描述中，阐明具体细节以便描述特定的实施例。然而，本领域的技术人员将清楚的是可以在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所披露的实施例。所呈现的具体实施例意在为说明性的，而非限制性的。本领域的技术人员可认识到，虽然在本文中未明确描述，但其他材料也在本披露的范围和精神内。
在现存扫描探头的上述特征中伴随的问题包括以下。
(1)在具有沿着直的扫描线进行来回扫描的偏置光纤的扫描探头中，该扫描沿着曲线、环、或圆是不可用的。沿着圆的扫描可以允许更高效地对球形的眼睛目标进行成像。例如，对于晶状体囊切开术的准备可以获益于沿着圆对晶状体囊进行成像。
(2)在具有相对于周围的眼组织移动的最终远侧光学元件的扫描探头中，移动远侧光学元件可以捕获多块目标组织，这进而可以阻塞探头并且降低该扫描探头本身的功能性。另外，该远侧光学元件的旋转和移动可以导致医源性缺陷。这是不希望的手术效果。
(3)扫描探头在探头的一次性部分中具有致动器是更昂贵的，因为在每次程序后要处理移动型和/或带电型致动器(一种昂贵的部件)。
(4)其致动器的大部分处于套管中的扫描探头典型地不得不具有大于20GAUGE的直径，可能导致更广泛的瘢痕组织。并且，更大直径的巩膜切开术典型地需要缝合，这延长了愈合时间并且降低了患者舒适性。 在该专利文件中的实施例通过应用至少以下设计提供了针对至少上述问题的改进。
(I)一些实施例可以被配置为沿着非线性扫描曲线扫描光束。(2)—些实施例可以在套管中具有固定的最终远侧光学元件，并且由此避免捕获多块目标组织。(3)—些实施例可以包括大部分定位于探头的非一次性部分中或甚至在该探头外部的光纤致动器。(4)一些实施例可以包括大部分定位于套管外部的光纤致动器，允许套管的直径小于20GAUGE。一些实施例可以包括上述设计的组合。
图1示意性地展示了与一些实施例相一致的光学光扫描探头100。扫描探头100可以包括:被定形为用于由使用者抓握的手柄110、从该手柄110的远侧部分突出的套管120，该套管120具有小于20GAUGE的外径。该套管的外径小于20GAUGE可以通过减小瘢痕组织的尺寸和量解决以上列出的问题(4)。扫描探头100还可以包括光纤130，该光纤具有偏离套管轴线122的远侧光纤部分132，其中该光纤130可以被配置为在近侧光纤部分接收来自光源的光或光束2并且在光纤部分132发射所接收的光。在一些实施例中，光纤130可以部分地定位在手柄110中，其中远侧光纤部分132在套管120中。
扫描探头100还可以包括固定的光束形成单元140，该固定的光束形成单元布置在套管120的远侧部分，被配置为接收来自远侧光纤部分132的光束，并且使所接收的光朝向目标区域偏转为偏转光4或偏转光束4。光束形成单元140的固定性质可以通过避免在移动最终远侧光学元件中捕获目标组织的多个部分解决以上列出的问题(2)。
在图1中，显示远侧光纤部分132偏离套管轴线122。在其他实施例中，它可以偏离固定的光束形成单元140的轴。当固定的光束形成单元140放置为与套管120共轴时，这些轴可以重合。然而，当光束形成单元140与套管120不是共轴时，这些轴也可以是不同的。该套管轴线、该光束形成单元轴线以及该系统的其他类似轴将共同称为为探头轴线的实例。
扫描探头100还可以包括光纤致动器150，该光纤致动器至少部分地容纳于手柄110中。光纤致动器150可以被配置为移动远侧光纤部分132以沿着目标区域中的扫描曲线6扫描偏转光束4。在一些实施例中，光纤致动器150的大部分可以容纳于手柄110中，或甚至在手柄110外部。在这些实施例中的任一个中，光纤致动器150可以与扫描探头100的一次性部分分开地容纳。在一些实施例中，光纤致动器150可以包括定位在套管120中的小部分，其由虚线化的致动器部分示出。致动器150能够沿着扫描曲线扫描偏转光束4，这可以通过提供曲形扫描功能而解决以上问题(I)。致动器150的定位可以通过将致动器150的大部分定位于套管120外部而远离探头100的一次性部分来解决以上所列问题(3)。
在一些实施例中，光纤致动器150可以被配置为由至少部分地定位于探头100外部的致动器控制器152控制。
在不同的实施例中，扫描曲线6可以是开放曲线、弧、闭环、圆、摆线、和椭圆。在图1中，扫描曲线6是环。在一些实施例中，光束形成单元140可以包括GRIN透镜、透镜、透镜系统、或聚焦元件，以通过聚焦所接收的光形成偏转光束4。
图2展示了探头100的实施例，其可以具有类似于图1实施例的若干元件。在图2的实施例中，光纤制动器150的一部分可以定位在套管120中:旋转管210，其可旋转地定位在套管120中并且具有偏离套管轴线122的偏心孔212。另外，光纤致动器150可以包括中空扭矩缆线220，该中空扭矩缆线具有在套管120内部的远侧部分，被配置为可由马达230旋转，并且被配置为当由马达230旋转时旋转该旋转管210。中空扭矩缆线220可以容纳光纤130的延伸进入套管120中的一部分，以将光纤130引导至偏心孔212。光纤致动器150可以被配置为通过旋转中空扭矩缆线220而圆形地移动远侧光纤部分132，该中空扭矩缆线旋转具有偏心孔212的旋转管210，该偏心孔耦合至远侧光纤部分132。当光纤致动器150圆形地移动远侧光纤部分132时，可以沿着扫描曲线6 (例如扫描环)对进入探头100中并且作为偏转光束4输出穿过光束形成单元140的光束2进行扫描。
在扫描探头100的一些实施例中，光纤130可以可旋转地容纳于中空扭矩缆线220内部，使得光纤致动器150可以在不扭转光纤130的情况下旋转中空扭矩缆线220。此类实施例允许马达230旋转扭矩缆线220，同时避免光纤130的扭转。
在一些实施例中，光纤130可以按非可旋转方式附接至中空扭矩缆线220。此类实施例可以通过将光纤130穿过光学旋转连接器240耦合至导光件250而防止光纤130的扭转。在其他实施例中，马达230可以沿着扫描曲线6以来回方式扫描远侧光纤部分132。
关于扫描探头100的远侧部分的设计，可以实现不同的实施例。在一些设计中，可以将远侧光纤部分132布置在扭矩缆线220的远端的远侧。在其他设计中，布置在扭矩缆线220的远端的近侧。在一些设计中，可以将扭矩缆线220的远端布置在旋转管210的远端的远侧，或者旋转管210的远端的近侧。
在一些设计中，可以将马达230容纳在手柄110外部、或者在与手柄110分开的操纵台中。手柄110可以具有非一次性部分和一次性部分，并且马达230可以容纳于该非一次性部分中以通过非一次性地定位昂贵的致动器部件解决以上问题(3)。在一些情况下，马达230可以容纳于一次性部分中。最后，在实施例中，致动器控制器152可以控制马达230的运行。
图3展示了扫描探头100的实施例，其同样可以包括类似于图1和2中的那些元件的若干元件。在图3的实施例中，光纤致动器150的一部分可以同样定位于套管120中:可旋转的中空驱动管310，其耦合至可以至少部分地定位在手柄110内部的马达230。驱动管310可以在套管120中由马达230旋转。马达230的运行可以同样由致动器控制器152控制，该致动器控制器利用电親合、机械親合、机电親合或气动親合而親合至马达230。驱动管310可以容纳光纤130的延伸进入套管120中的一部分。驱动管310还可以包括在驱动管310的远侧区域中的偏心推杆312，以保持远侧光纤部分132偏离套管轴线122。
在扫描探头100的一些实施例中，远侧光纤部分132可以附接至偏心推杆312。在探头100的此类实施例中，驱动管310和偏心推杆312由马达230旋转时，光纤130变得以一定程度扭转。此类实施例可以包括在光纤130中的辅助回路334，以在马达230旋转驱动管310时调节光纤130的扭转。为了限制光纤130的扭转，光纤致动器150可以被配置为旋转驱动管310，并且因此往复地旋转远侧光纤部分132，即沿着扫描弧线来回，有时称为以一种往复方式。例如，扫描弧线可以延伸-180度至+180度。在其他实施例中，该扫描弧线可以延伸-90度至+90度。在又其他实施例中，该扫描弧线可以延伸的范围在这两个实例之间。
图4展示了扫描探头100的另一个实施例。图4的实施例可以包括类似于图1-3中的元件的众多元件。在图4的扫描探头100中，光纤致动器150可以包括至少部分地定位于套管120内部的马达230、至少部分地定位于套管120内部的耦合至马达230上以在套管120中旋转的可旋转中空驱动管310。驱动管310可以容纳光纤130的延伸进入套管120中的一部分，并且包括在驱动管310的远侧区域中的偏心孔412以保持远侧光纤部分132偏离套管轴线122。
与图3的实施例相比，在图4的光纤致动器150中，远侧光纤部分132可以可旋转地定位在偏心孔412中，使得当马达230旋转驱动管310时光纤130不发生扭转。扫描探头100的此类实施例可以不仅进行往复的来回扫描，而且还进行圆形扫描。
在一些实施例中，光束形成单元140可以包括玻璃元件、无芯光纤、或玻璃棒。这些元件可以附接至GRIN透镜。这些以及其他光学元件可以使得从远侧光纤部分132发射的光束成形或偏转。
在一些实施例中，光纤致动器可以未延伸到套管120中。取而代之，在这些实施例中，具有远侧光纤部分132的光纤130的远端可以定位在套管120的近侧，即在手柄110内部。由光纤130的远端发射的光束可以转送至套管120内部的中继透镜，该中继透镜有时定位在固定的光束形成单元140附近。
如前所讨论，光纤致动器定位于一次性手柄中的系统可以是相当耗费成本的，因为当在手术程序之后处理手柄时，还需处理与该手柄一起使用的昂贵的致动器。为了降低此成本，在扫描探头100的实施例中，光纤致动器150的有价值部分(例如马达230)可以定位于非一次性手柄110中，或定位于手柄110的非一次性部分中。例如，在一些实施例中，整个手柄110可以是非一次性的，并且在每次程序后可以仅处理套管120。在其他实施例中，手柄110可以具有近侧非一次性部分和远侧一次性部分。在所有这些实施例中，光纤致动器150的有价值部分(例如马达230)可以是在非一次性手柄110中，或者在手柄110的近侧非一次性部分中。
当然，在一些探头100中，光纤致动器150的一部分可以定位在手柄110的一次性部分中。
[0045]如前所述，关于图1-4描述的光学光扫描探头100的实施例可以用于若干不同的功能。这些包括成像、光凝以及消融。
图5A-B展示了可以是光学相干断层成像术(OCT)成像系统500的部分的扫描探头100的实施例。该扫描探头100可以例如耦合至光学相干断层成像术以包括发射光到光纤130的OCT成像光源512 ACT引擎510还可以被配置为利用扫描探头100检测从目标返回的成像光束，并且利用OCT图像检测器-处理器514从返回的成像光束和参考光束产生OCT图像。许多OCT成像系统是已知的，并且均可以与探头100—起使用。
图5A展示了在一些实施例中，光纤致动器150的一部分(例如图2的、旋转扭矩缆线220的马达230)可以定位于OCT引擎510的操纵台中。在一些实施例中，光纤致动器控制器152还可以是OCT引擎510的部分，如所示。
图5B展示了在其他实施例中，致动器控制器152可以被包含在OCT引擎510的操纵台中，同时光纤致动器150的至少部分(例如它的马达230)可以定位在手柄110中，如在图3-4中。
图6展示了操作扫描探头100的实施例的方法600。扫描探头100可以是关于图1-5描述的任何实施例。方法600可以包括:
由光纤在近侧光纤部分处接收来自成像光源的光(610);
由该光纤在该远侧光纤部分处朝向固定的光束形成单元发射所接收的光(620);
利用该固定的光束形成单元使发射的光偏转(630);并且
利用至少部分地容纳在成像探头的手柄中的光纤致动器移动该远侧光纤部分(640)，使得由该固定的光束形成单元偏转的光束在目标区域中沿着扫描曲线扫描。
以上提供的实例仅为示例性的，并非旨在进行限制。本领域的技术人员可容易设想出与所披露的实施例一致的其他系统，所述其他系统旨在处于本披露的范围内。因此，本申请仅受所附权利要求书限制。
【主权项】
1.一种光学光扫描探头，包括: 手柄，该手柄定形为用于由使用者抓握； 套管，该套管从该手柄的远侧部分突出、具有小于20GAUGE的外径； 光纤，该光纤具有偏离探头轴线的远侧光纤部分、被配置为在近侧光纤部分接收来自光源的光并且在该远侧光纤部分发射所接收的光； 固定的光束形成单元，该固定的光束形成单元布置在该套管的远侧部分处并被配置为接收来自该远侧光纤部分的光，并且使所接收的光朝向目标区域偏转；以及 光纤致动器，该光纤致动器至少部分地被容纳于该手柄中并被配置为移动该远侧光纤部分以在该目标区域中沿着扫描曲线扫描经偏转的光，其中该探头轴线是套管轴线和光束形成单元轴线中的一者。2.如权利要求1所述的光学光扫描探头，该扫描曲线包括以下项中的一种: 开放曲线、弧、闭环、圆、摆线、和椭圆。3.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中: 该光束形成单元包括GRIN透镜、透镜、透镜系统以及聚焦元件中的至少一种，以通过对所接收的光进行聚焦而形成光束。4.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中: 该光纤致动器被配置为由至少部分地定位于该探头外部的致动器控制器来控制。5.如权利要求1所述的光学光扫描探头，该光纤致动器包括: 旋转管，该旋转管可旋转地定位于该套管中并且具有偏离该套管轴线的偏心孔； 马达，该马达被配置为旋转中空扭矩缆线，该中空扭矩缆线具有在该套管内部的远侧部分，其中该中空扭矩缆线被配置为当由该马达旋转时旋转该旋转管， 容纳该光纤的延伸进入该套管中的一部分，以将该光纤引导至该偏心孔。6.如权利要求5所述的光学光扫描探头，其中: 该中空扭矩缆线可旋转地容纳该光纤，使得该光纤致动器的马达能够在不扭转该光纤的情况下旋转该扭矩缆线。7.如权利要求5所述的光学光扫描探头，其中: 该中空扭矩缆线以非可旋转方式容纳该光纤。8.如权利要求7所述的光学光扫描探头，其中: 该光纤通过光学旋转连接器在近侧区域中耦合至导光件。9.如权利要求5所述的光学光扫描探头，其中: 该远侧光纤部分被布置为以下中的一者:在该中空扭矩缆线的远端的远侧以及在该中空扭矩缆线的远端的近侧。10.如权利要求5所述的光学光扫描探头，其中: 该中空扭矩缆线的远端被布置为以下中的一者:在该旋转管的远端的远侧，以及在该旋转管的远端的近侧。11.如权利要求5所述的光学光扫描探头，其中: 该马达容纳在以下的一者中:该手柄外部、以及 与该手柄分开的操纵台中。12.如权利要求1所述的光学光扫描探头，该光纤致动器包括:至少部分地定位在该手柄内部的马达;以及 可旋转中空驱动管， 该可旋转中空驱动管可旋转地至少部分地定位在该套管中， 耦合至马达以在该套管中旋转， 被配置为容纳该光纤的延伸进入该套管中的一部分，并且 包括远侧定位的偏心推杆以保持该远侧光纤部分偏离该套管轴线。13.如权利要求12所述的光学光扫描探头，其中: 该远侧光纤部分以不可旋转方式附接至该偏心推杆;并且该光纤包括辅助回路，该辅助回路被配置为当该马达旋转该驱动管时调节该光纤的扭转。14.如权利要求12所述的光学光扫描探头，其中: 该光纤致动器被配置为沿着扫描弧线往复地来回旋转该远侧光纤部分。15.如权利要求1所述的光学光扫描探头，该光纤致动器包括: 马达，该马达被定位为至少部分地在该手柄内部； 可旋转中空驱动管， 该可旋转中空驱动管可旋转地至少部分地定位在该套管中， 耦合至该马达以在该套管中旋转， 被配置为容纳该光纤的延伸进入该套管中的一部分，并且包括远侧定位的偏心孔以保持该远侧光纤部分偏离该套管轴线，其中该远侧光纤部分可旋转地定位在该偏心孔中，使得当该马达旋转该驱动管时该光纤不发生扭转。16.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中: 该固定的光束形成单元親合至玻璃元件、无芯光纤和玻璃棒中的至少一种。17.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中: 该光纤具有在该手柄中的部分以及在该套管中的该远侧光纤部分。18.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中: 该远侧光纤部分定位在该套管的近侧;并且 该固定的光束形成单元包括中继透镜。19.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中: 该光纤致动器的一部分定位在该手柄的非一次性部分中。20.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中: 该光纤致动器的一部分定位在该手柄的一次性部分中。21.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中:该光纤致动器的一部分定位在操纵台中，该操纵台包括光学相干断层成像术成像引擎。22.如权利要求1所述的光学光扫描探头，其中: 该扫描探头是激光凝固术系统和激光消融术系统中的至少一者的部分。23.一种光学成像系统，包括: 光学相干断层成像术引擎，其包含 成像光源，以及 OCT图像检测器-处理器；以及 成像探头，其包含 手柄，以及 套管，该套管从该手柄的远侧部分突出并具有小于20GAUGE的外径；以及 光纤，该光纤具有偏离探头轴线的远侧光纤部分并被配置为引导来自该成像光源的光； 固定的光束形成单元，该固定的光束形成单元布置在该套管的远侧部分并被配置为使所引导的光朝向目标偏转；以及 光纤致动器，该光纤致动器至少部分地容纳于该手柄中并被配置为移动该远侧光纤部分以在目标区域中沿着扫描曲线扫描经偏转的光，其中该探头轴线是套管轴线和光束形成单元轴线中的一者。24.一种采用成像探头进行成像的方法，该成像探头包括:手柄;套管，该套管从该手柄突出并具有小于20GAUGE的外径;光纤，该光纤具有偏离探头轴线的远侧光纤部分；以及在该套管的远侧部分处的固定的光束形成单元;该方法包括: 由该光纤在近侧光纤部分处接收来自成像光源的光； 由该光纤在该远侧光纤部分处朝向该固定的光束形成单元发射所接收的光； 利用该固定的光束形成单元使发射的光偏转;并且 利用至少部分地容纳在该成像探头的手柄中的光纤致动器来移动该远侧光纤部分，以在目标区域中沿着扫描曲线扫描经偏转的光，其中 该探头轴线是套管轴线和光束形成单元轴线中的一者。
【文档编号】G01N21/01GK105848562SQ201480068920
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月5日
【发明人】K·帕尔托, B·L·惠特利, E·施密特林, T·黑伦, M·约翰逊, 俞凌峰
【申请人】诺华股份有限公司