具有蓝光过滤的眼科手术系统的制作方法

技术领域

本文所公开的实施例涉及用于玻璃体视网膜、黄斑、或其它眼科手术的改进照明。更具体地，本文所描述的实施例涉及眼科手术系统，包括具有蓝光过滤以减少光毒性的风险的照明系统。

相关技术

眼科手术(比如玻璃体视网膜手术)会涉及对患者的眼睛的相关解剖结构进行照明。例如，在玻璃体切除术期间可以将光指向黄斑。照明可以由一个或多个照明器(比如眼内照明探针)来提供。

出于几个原因，在眼内提供照明可能会具有挑战性。例如，暴露于与可见光谱的蓝色区的波长相关联的光可能对眼睛有害。较短波长的光具有每光子更大的能量，并且因此比较长波长的光更容易造成光毒性。对视网膜光毒性的标准化度量是无晶状体危害。眼睛可以处理一定量的蓝光而不会产生不良影响，但是如果手术的持续时间延长超出一定时间，外科医生必须采取措施来避免伤害到眼睛。常规地，这些步骤包括降低眼睛中光的强度。然而，这可能需要外科医生在外科手术持续时间内在比期望更暗的环境下工作，这种情况可能使得更加难以成功完成手术。

最近，已经开发了允许外科医生消除与蓝光相关联的波长的照明系统。在这些系统中，外科医生有两个选择：包括蓝光或排除蓝光。然而，因为随着去除蓝光而手术区域呈现黄色，这同样会有问题。此类工作条件对外科医生成功地完成手术来说是不理想的。

因此，仍需要通过解决上文讨论的需求中的一项或多项来促进具有改进的蓝光过滤的眼内照明的改进设备、系统和方法。

技术实现要素：

所提出的解决方案利用一种独特的方案满足了未满足的医学需要，该独特的方案用于在眼科手术过程中通过对与蓝光相关联的一个或多个波长范围的选择性过滤来提供眼内照明。

按照一些实施例，一种眼科手术系统可以包括：光源，该光源被配置成用于生成光束；滤光轮，该滤光轮布置在该光源与眼内照明设备之间，该滤光轮包括非过滤区域；第一过滤区域，该第一过滤区域被配置成用于限制该光束的第一波长范围透射至该眼内照明设备；以及第二过滤区域，被配置成用于限制该光束的第二波长范围透射至该眼内照明设备；以及致动器，该致动器被配置成用于选择性地移动该滤光轮，以使该光束穿过该滤光轮的该非过滤区域、该第一过滤区域、和该第二过滤区域中的至少一项。

按照一些实施例，一种用于对眼内照明设备的光束进行过滤的眼科滤光轮可以包括：非过滤区域；第一过滤区域，该第一过滤区域被配置成用于限制该光束的第一波长范围透射至该眼内照明设备；以及第二过滤区域，该第二过滤区域被配置成用于允许该光束的第二波长范围透射至该眼内照明设备，其中，该非过滤区域被定位成与该第一和第二过滤区域中的至少一项相邻。

按照一些实施例，一种进行眼科手术的方法可以包括：引导光束通过滤光轮到达眼内照明设备，其中，该滤光轮包括非过滤区域；第一过滤区域，该第一过滤区域被配置成用于限制该光束的第一波长范围透射至该眼内照明设备；以及第二过滤区域，该第二过滤区域被配置成用于限制该光束的第二波长范围透射至该眼内照明设备；以及选择性地移动该滤光轮，以使该光束穿过该滤光轮的该非过滤区域、该第一过滤区域、和该第二过滤区域中的至少一项。

本发明的另外的方面、特征和优点将从以下详细描述变得明显。

附图说明

图1提供了展示眼科手术系统的简图。

图2a提供了眼科手术系统的一部分的图解透视图。

图2b提供了眼科手术系统的一部分的图解透视图。

图3a提供了展示眼科滤光轮的简图。

图3b提供了展示眼科滤光轮的简图。

图3c提供了展示眼科滤光轮的简图。

图3d提供了展示眼科滤光轮的简图。

图3e提供了展示眼科滤光轮的简图。

图3f提供了展示眼科滤光轮的简图。

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公开的实施例。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，但其他材料也在本公开的范围和精神内。

本发明的眼科手术系统可以包括使用滤光轮的滤光系统，该滤光轮被引入基于光纤的照明器的射束路径中。滤光轮可以具有对不同波长范围的光进行衰减的两个区段以及基本上允许全部波长无阻地通过的清晰区段。滤光轮可以被移动到射束路径中以提供对与蓝光相关联的一个或多个波长范围的过滤。滤光轮还可以允许光无阻地通过，并且在多个波长范围中同时过滤通过。

包括本公开的滤光轮的眼科手术系统可以提供许多优点，包括：(1)通过降低光毒性的风险和无晶状体危害度量来提高患者的安全性；(2)基于眼睛中的目标区域对蓝光过滤进行优化控制；(3)对允许通过到达眼睛的蓝光的百分比进行优化控制；(4)对到达眼睛的蓝光曝光时间进行优化控制；(5)基于患者的生理条件在外科手术过程中对照明进行优化控制，所述生理条件限制了外科医生看见眼睛内相关解剖结构的能力；(6)改善了外科医生在眼科手术过程中的工作条件；(7)选择性的、增量的、和/或分等级的蓝光过滤；(8)衰减和/或消除与蓝光相关联的多个波长范围；以及(9)相对简单和成本有效的实现方式。

图1展示了眼科手术系统100。眼科手术系统100可以包括被配置成用于生成光束210的光源110(图2a和图2b)。眼科手术系统100可以包括布置在光源110与眼内照明设备120之间的滤光轮300。滤光轮300可以包括被配置成用于允许光束210透射至眼内照明设备120非过滤区域302(图3a至图3f)。滤光轮300可以包括被配置成用于限制光束210的某些波长透射至眼内照明设备120的第一过滤区域304和第二过滤区域306(图3a至图3f)。眼科手术系统100可以包括致动器220(图2a和2b)，该致动器被配置用于选择性地移动滤光轮300，以使非过滤区域302、第一过滤区域304、和/或第二过滤区域306被定位在光束210的路径中，从而限制光束210的某些波长的透射。

如图1中所示，眼科手术系统100可以包括光源110，该光源被配置成用于生成沿着射束路径102的光束210。光源110可以例如是激光源。在光源110与滤光轮300之间，光束210可被分成沿射束路径102的两个、三个、或更多个子光束。例如，两个、三个、或更多个眼内照明设备120可以光学地或以其它方式耦合到光源110。系统100可以包括单个滤光轮300或包括用于光束的每个子束的滤光轮300，以促进对去往眼内照明设备120的光进行滤波。与由眼内照明设备120发射到手术区域的光束相比，沿射束路径102的光束210可以相对更大。光束210的直径可以在约10μm至约20mm之间，约200μm与约20mm之间，或约1mm与约20mm之间，包括诸如1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、或其他合适值等值。

滤光轮300可以被布置在光源110与眼内照明设备120之间。如本文在图3a至图3f的讨论中所描述的，滤光轮300可以被配置为选择性地限制光束210的一个或多个波长范围沿滤光轮300与眼内照明设备120之间的射束路径102的透射。可以沿射束路径102和/或在眼内照明设备120内混合、聚焦、和/或以其他方式处理光束，这样使得眼内照明设备120的最终输出光束可以是同质的。例如，由眼内照明设备120发射到手术区域的光束的直径可以在约1μm与500μm之间，约2μm与400μm之间，或约10μm与200μm之间，包括诸如5μm、10μm、15μm、20μm、100μm、200μm或其他合适值等值。射束路径102和/或眼内照明设备备120的某一部分可包括该光束行进所穿过的光纤。

眼科手术系统100可以包括被配置为在手术区域(如病人的眼睛)内工作的眼内照明设备120。眼内照明设备120可以是光学探针(比如眼内照明探针)或被配置成用于在眼科手术过程中向外科区域提供光的其他设备。例如，眼内照明设备120可以是枝形吊灯、被照亮的插管入口端、被照亮的玻璃体切割器、被照亮的激光探针、被照亮的剪刀、被照亮的镊子、被照亮的图片、或被照亮的机械手。

眼科手术系统100可以包括通信地耦合到滤光轮300和眼内照明设备120的计算设备130。就此而言，计算设备130可以电学地、光学地、无线地、和/或以其他方式通信地耦合到滤光轮300(或与其相关联的致动器220)和/或眼内照明设备120。计算设备130可以被配置成控制和/或监测滤光轮300的位置(例如，旋转度数)。计算设备130还可以被配置成用于监控眼内照明设备120在手术区域内的位置。例如，计算设备130可被配置成用于跟踪时间量、波长范围、亮度、和/或已经被眼内照明设备120发射到手术区域(包括手术区域的特定区，比如黄斑区域)的光的其他方面。计算设备130还可以被配置用于提供信号以移动该滤光轮300来限制光束210的某些波长沿射束路径102的透射。例如，计算设备130可以通信地耦合至移动滤光轮300的致动器220(图2a和图2b)。计算设备130可以为致动器220提供控制信号以旋转滤光轮300，从而使得沿射束路径102的光束210穿过非过滤区域302、第一过滤区域304、和/或第二过滤区域306(图3a至图3f)。

图2a和图2b展示了眼科手术系统100的各个组件。图2a和图2b展示了光源110和眼内照明设备120之间的眼科手术系统100的一部分。滤光轮300和致动器220可以被布置在光源110与眼内照明设备120之间。致动器220可以耦合至并被配置成用于移动(例如，旋转、平移等)滤光轮300。致动器220可以被配置成选择性地移动滤光轮300，以使非过滤区域302、第一过滤区域304、和/或第二过滤区域306(图3a至图3f)被定位在光束210的射束路径102中，以限制与第一和第二过滤区域304、306相关联的过滤波长的透射。致动器220可以是适合于移动滤光轮300的任何机构，如无刷DC电机、步进电机、有刷DC电机、压电致动器、液压致动器、气动致动器、电动致动器、机械致动器等。例如，致动器220可以包括被配置成旋转滤光轮300的步进电机。致动器220可以在内边缘312(图3a至图3f)耦合到滤光轮300。例如，致动器220的轴可以在内边缘312耦合到滤光轮300。致动器220的轴的旋转可以引起滤光轮300的转动。致动器220可耦合到滤光轮300的外边缘318。致动器220可以在一个或多个位置处(例如，在内边缘312和外边缘318处，在内边缘312的多个位置处，在外边缘318的多个位置处)被耦合到滤光轮300。

光束210可以穿过滤光轮300，如图2a和图2b中所示。可以基于光束210是否穿过滤光轮300的非过滤区域302、第一过滤区域304、和/或第二过滤区域306(图3a至图3f)来限制光束210的一个或多个波长范围的透射。致动器220可以基于眼科手术过程中有待过滤的期望光波长来移动滤光轮300(例如，顺时针或逆时针旋转)以使光束210穿过滤光轮300的不同部分。

图3a和图3f展示了包括各过滤位置的滤光轮300的各个方面。滤光轮300可以包括被配置成用于允许光束210的完全透射的非过滤区域302、被配置成用于限制第一波长范围的透射的第一过滤区域304、以及被配置成用于限制第二波长范围的透射的第二过滤区域306。可以允许第一和第二过滤波长范围之外的光束210的波长分别无阻地穿过第一和第二过滤区域304、306。可以至少部分地基于眼科手术系统100的光源110(例如，射束组成)和/或已知的对眼睛造成伤害的波长(比如，蓝光波长)来选定第一和第二过滤波长范围。相应地，第一和/或第二波长范围可以包括在约350nm与约520nm之间、在约350nm与约515nm之间、在约380nm与约480nm之间的波长、或其他合适范围的波长。例如，第一波长范围可以在大约380nm与大约475nm之间，并且第二波长范围可以在大约380nm与大约515nm之间。

第一和第二过滤区域304、306可以是带通滤波器。例如，第一过滤区域304可被配置成用于允许光束210的在大约475nm与大约650nm之间的波长无阻地通过滤光轮300并限制该范围以外的波长的透射。类似地，第二过滤区域306可被配置成用于允许光束210的在大约515nm与大约650nm之间的波长无阻地通过滤光轮300并限制该范围以外的波长的透射。

滤光轮300可以具有圆形或圆盘轮廓，如图2a至图3f中所示。可以基于光束210的期望直径范围来选择滤光轮300的尺寸(例如，高度、宽度、直径、厚度等)，包括用于定义非过滤区域302、第一过滤区域304、和第二过滤区域306的区域。例如，滤光轮300可以具有在约10mm与约50mm之间、约12mm与50mm之间、或约12mm与约45mm之间的半径308，包括诸如12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、或其他合适值等值。滤光轮300还可以具有其他配置，包括对称的、非对称的、几何的、和/或具有各种尺寸的非几何轮廓。

非过滤区域302可以被定位成与第一过滤区域304和/或第二过滤区域306相邻，以允许光束210至少部分地穿过非过滤区域302、第一过滤区域304、和第二过滤区域306中的一项或多项，如下文所讨论的。非过滤区域302、第一过滤区域304、和/或第二过滤区域306可以是各种尺寸和形状，使得光束210的整个直径或其任何部分都可以从中通过。非过滤区域302、第一过滤区域304、和/或第二过滤区域306可被定位在滤光轮300的任何位置。一般地，滤光轮300可以包括任意数量的过滤区和任意数量以合适的方式布置的非过滤区域，以促进对任何数目的波长范围的选择性过滤。

滤光轮300可以由玻璃、石英玻璃、陨石玻璃、锗、氟石、塑料、高折射率塑料、Trivex、丙烯酸、聚碳酸酯、或其他合适材料制成或包括这些材料。滤光轮300的全部可以由相同的材料制成，或者滤光轮的不同部分(例如，非过滤区域302、第一过滤区域304、和第二过滤区域306)可以由不同的材料制成。滤光轮300的过滤区域中的每一个都可以是吸收滤光片或二向色滤光片。就此而言，滤光轮300可以包括一个或多个光学涂层和/或嵌入化合物以限定过滤区域。就此而言，可以按照为实现对期望波长进行过滤的方式来选择和/或涂敷光学图层和/或嵌入化合物。光学涂层和/或嵌入化合物可以包括塑料、金属氧化物、硫化物、硒化锌、氟化铝钠、天然和/或合成染料、有机和/或无机染料、胶体染料、稀土过渡元素、或其它合适的材料。除了用于过滤的光学涂层，滤光轮还可以包括抗反射涂层和/或保护性涂层。例如，非过滤区域302可包括抗反射涂层。拥有抗反射涂层，非过滤区域302的反射率可以小于或等于入射光的大约1.0％。

进行眼科手术可以包括通过滤光轮300将光束210引导至眼内照明设备120。可以选择性地移动滤光轮300，以使光束210在眼科手术系统100的运行过程中完全地或部分地穿过非过滤区域302、第一过滤区域304、和/或第二过滤区域306。例如，当光毒性和无晶状体危害不需要太多关注时(如在视网膜的周边进行外科手术的过程中)，光束210可以至少部分地被定向通过非过滤区域302。当光毒性和无晶状体危害需要更多关注时，如在黄斑附近进行外科手术的过程中)，光束210可以至少部分地被定向通过第一过滤区域304。当第二过滤区域306比第一过滤区域304阻挡更多与蓝光相关联的波长时，如果光毒性和无晶状体危害需要甚至更多关注时(如在黄斑附近的扩展的外科手术过程中)则光束210可以至少部分地被引导通过第二过滤区域306。

第一和/或第二波长范围内的光的透射可以被第一和/或第二过滤区域304、306限制或衰减在0％和100％之间。当光束210的完整直径穿过非过滤区域302时，可能出现0％的衰减。当光束210的完整直径分别完全地穿过第一过滤区域304或第二过滤区域306时，可能出现的第一和第二波长范围内100％的衰减。当光束的多个部分同时穿过非过滤区域302和第一和/或第二过滤区域304、306中的至少一项时，可能出现0％和100％之间的衰减。可以移动滤光轮300，从而使得可以按照大约1％、5％、10％、20％、25％、50％、或其他合适值的增量来限制光束210的第一和/或第二波长范围。

就此而言，滤光轮300可以被定位成使得210的横截面积的一定百分比穿过滤光轮的过滤区域，以实现期望的过滤量。致动器220可以被配置成增量地移动滤光轮300从而实现所期望的过滤量。例如，致动器220可以被配置成增量地移动滤光轮300，从而使得在每次增量致动时可以将光束210的横截面积的约0％和100％之间、约0％和75％之间、和/或约0％和50％之间引入/移离光路102。

图3a至图3f展示了与不同的期望过滤量相关联的滤光轮300的各个位置。通过绕旋转轴线310转动，可以在图3a至图3f中所示的各位置之间移动滤光轮300。可以绕各位置之间的旋转轴线310在顺时针方向316和/或逆时针方向314移动滤光轮300。

图3a展示了滤光轮300的一个位置，在该位置处，光束210的整个直径穿过非过滤区域302。图3b展示了滤光轮300的一个位置，在该位置处，光束210部分地穿过非过滤区域302并部分地穿过第一过滤区域304，从而使得可以部分地限制第一波长范围的透射。图3c展示了滤光轮300的一个位置，在该位置处，光束210的整个直径穿过第一过滤区域304，从而使得第一过滤区域304可以完全地限制第一波长范围的透射。图3d展示了滤光轮300的一个位置，在该位置处，光束210部分地穿过非过滤区域302并部分地穿过第二过滤区域306，从而使得可以部分地限制第二波长范围的透射。图3e展示了滤光轮300的一个位置，在该位置处，光束210的整个直径穿过第二过滤区域306，从而使得第二过滤区域306可以完全地限制第二波长范围的透射。图3f展示了滤光轮300的一个位置，在该位置处，光束210部分地穿过非过滤区域302、部分地穿过第一过滤区域304、并部分地穿过第二过滤区域306，从而使得可以部分地限制第一和第二波长范围的透射。

可以自动地旋转滤光轮300，从而基于与眼科手术系统100和/或外科手术相关联的一个或多个条件对光束210的路径中的非过滤区域302、第一过滤区域304、和/或第二过滤区域306的期望量进行定位。可以基于射束位置、射束组成、曝光时间、和/或受限的可见性条件来移动滤光轮300(例如，计算设备130可以为致动器220提供控制信号)。射束位置可以指示光在手术区域中的目标位置(例如，黄斑、视网膜的周边等)。例如，如果目标位置包括黄斑，则可以移动滤光轮300，从而使得光束210至少部分地穿过第一或第二过滤区域304、306。射束组成可以描述被发射至手术区域的光中所包括的蓝光的量。如果正被发射的光包括潜在有害的蓝光量，则可以移动滤光轮300，从而使得光束210至少部分地穿过第一或第二过滤区域304、306。曝光时间可以指示光已经被发射至手术区域多长时间。如果外科手术维持了延长持续时间从而使得蓝光的连续透射可能是有害的，则可以移动滤光轮300，从而使得光束210至少部分地穿过第一或第二过滤区域304、306。受限的可见性条件可以描述病人的一种或多种生理特征，所述一种或多种生理特征限制外科医生在外科手术过程中看见相关解剖结构的能力。例如，白内障，玻璃体出血、和/或高色素沉着会导致受限的可见性条件。作为响应，可以移动滤光轮300，从而使得光束210至少部分地穿过非过滤区域302。

如本文所描述的实施例可以涉及促进在眼科手术过程中进行蓝光过滤的设备、系统和方法。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以容易地想到符合所公开的实施例的其他系统，所述其他系统旨在处于本公开的范围内。因此，本申请仅受所附权利要求书限制。