Белый когерентный лазерный свет, пропускаемый через нановолокна для хирургического освещения
Группа изобретений относится к медицинской технике. Раскрыты варианты хирургической осветительной системы, которая содержит первый лазер, сконфигурированный испускать первый световой пучок, имеющий первый спектральный диапазон, второй лазер, сконфигурированный для испускания второго светового пучка, имеющего второй спектральный диапазон, осветительный зонд, оптически подсоединяемый к первому лазеру, и объединитель пучков для объединения первого и второго лазерного пучка для формирования третьего лазерного пучка, имеющего спектральный диапазон первого и второго лазеров. Первый лазер может быть сконфигурирован как суперконтинуумный лазер. Осветительный зонд содержит оптоволоконный кабель для доставки по меньшей мере части первого светового пучка к месту хирургической операции. Оптоволоконный кабель содержит сердцевину оптического волокна, имеющую диаметр в 100 микрон или менее. Группа изобретений позволяет упростить конструкцию осветительной системы. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ
Анатомически глаз может быть разделен на две отдельные части: передний сегмент и задний сегмент. Передний сегмент содержит хрусталик и простирается от самого внешнего слоя роговицы (эндотелия роговицы) до задней части капсулы хрусталика. Задний сегмент содержит часть глаза позади капсулы хрусталика. Задний сегмент простирается от передней гиалоидной мембраны (части стекловидного тела) до сетчатки, с которой задняя гиалоидная мембрана находится в прямом контакте. Задний сегмент намного больше переднего сегмента.
Задний сегмент содержит стекловидное тело - прозрачное, бесцветное, гелеподобное вещество. Оно занимает примерно две трети объема глаза, придавая ему геометрическую форму еще до рождения. Стекловидное тело состоит из 1% коллагена и гиалуроната натрия и 99% воды. Передняя граница стекловидного тела представляет собой переднюю гиалоидную мембрану, которая соприкасается с задней капсулой хрусталика, в то время как задняя гиалоидная мембрана образует его заднюю границу и находится в контакте с сетчаткой. Стекловидное тело не является свободно текучим, какой является внутриглазная жидкость, и имеет стандартные анатомические места прикрепления. Одним из таких мест является основание стекловидного тела, которое представляет собой полосу шириной приблизительно 3-4 мм, которая перекрывает зубчатый край. Головка зрительного нерва, желтое пятно сетчатки и сосудистая аркада также являются местами прикрепления. Основными функциями стекловидного тела являются удержание сетчатки на месте, поддержание целостности и формы глазного яблока, поглощение удара от движения и поддержание хрусталика с задней стороны. В отличие от внутриглазной жидкости стекловидное тело не является постоянно обновляемым. Стекловидное тело становится со временем более текучим вследствие процесса, известного как синерезис. Синерезис ведет к сжатию стекловидного тела, которое может оказывать давление или натяжение в местах нормального прикрепления стекловидного тела. При достаточном натяжении, стекловидное тело может выдернуть себя из точек прикрепления к сетчатке и создать разрыв сетчатки или дыру в сетчатке.
Различные хирургические процедуры, называемые витреоретинальными процедурами, обычно осуществляют в заднем сегменте глаза. Витреоретинальные процедуры подходят для лечения множества тяжелых состояний заднего сегмента. Витреоретинальные процедуры позволяют лечить такие состояния, как возрастная макулярная дистрофия (ВМД), диабетическая ретинопатия и диабетическое кровоизлияние в стекловидное тело, разрыв сетчатки, отслоение сетчатки, эпиретинальная мембрана, цитомегаловирусный ретинит и множество других офтальмологических состояний.
Хирург осуществляет витреоретинальные процедуры с микроскопом и специальными линзами, спроектированными с целью предоставления отчетливого изображения заднего сегмента. Несколько миниатюрных надрезов длиной в миллиметр или около этого выполняют на склере, на плоской части. Хирург через разрезы вставляет микрохирургические инструменты, такие как оптоволоконные источники света для освещения внутри глаза, инфузионная система для поддержания формы глаза в процессе хирургической операции и инструменты для разрезания и удаления стекловидного тела. Отдельный надрез может быть предусмотрен для каждого микрохирургического инструмента при одновременном использовании множества инструментов.
В процессе подобных хирургических процедур важно надлежащее освещение внутренней части глаза. Типично, тонкое оптоволокно вставляют в глаз для обеспечения освещения. Источник света, такой как вольфрам-галогенная лампа или дуговая лампа высокого давления (металло-галидная, ксеноновая), может быть использован для получения света, переносимого посредством оптоволокна внутрь глаза. Свет проходит через несколько оптических элементов (как правило, линз, зеркал и ослабителей) и передается в оптоволокно, которое несет свет внутрь глаза.
Что касается большинства хирургических процедур, существует эффект минимизации количества и размеров надрезов, требуемых для выполнения витреоретинальных процедур. Надрезы типично выполняют достаточно большими, чтобы вместить в них микрохирургический инструмент определенного размера, который помещен внутрь глаза. Усилия, направленные на минимизацию размера надреза, в целом подразумевают уменьшение размера микрохирургического инструмента. Сокращение количества надрезов может быть достигнуто путем интеграции различных микрохирургических инструментов. Например, оптоволокно может быть встроено в рабочий конец микрохирургического инструмента. Это может устранить необходимость отдельного надреза для освещения и дает преимущество в наведении светового пучка совместно с микрохирургическим инструментом на место мишени через общее отверстие в склере. К сожалению по меньшей мере несколько предшествующих попыток интегрировать несколько микрохирургических инструментов приводили к увеличению инструментов, требующих увеличенных надрезов для введения их во внутреннюю часть глаза, и сопровождались соответствующим уменьшением эксплуатационных характеристик одного или обоих интегрированных хирургических инструментов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлен вид глаза в поперечном разрезе, иллюстрирующий внутреннюю анатомию глаза;
На фиг.2 схематично проиллюстрирован образцовый осветительный зонд, освещающий внутреннюю часть глаза, представленного на фиг.1;
На фиг.3 схематично проиллюстрирована образцовая внутриглазная осветительная система, в которой используют обычно широкополосный лазерный источник света, который может быть избирательно оптически соединен с осветительным зондом;
На фиг.4 представлен в поперечном разрезе схематичный частичный вид конца осветительного зонда, показанного проходящим через надрез в склере глаза;
На фиг.5 представлен в поперечном разрезе схематичный частичный вид в качестве примера интегрированных инфузионной канюли и осветительного зонда, которые могут быть применены совместно с внутриглазными осветительными системами, представленными на фиг.3 и 6;
На фиг.6 схематично проиллюстрирована образцовая внутриглазная осветительная система, в которой множество узкополосных лазеров используют в качестве источников света;
На фиг.7 проиллюстрирован в поперечном разрезе схематичный частичный вид образцового осветительного зонда, который может быть использован совместно с внутриглазными осветительными системами, представленными на фиг.3 и 6, данный осветительный зонд содержит наноразмерное оптоволокно, имеющее конец определенной формы для избирательной подгонки распределения света, испускаемого осветительным зондом; и
На фиг.8 представлен схематичной частичный вид в поперечном разрезе образцового осветительного зонда, содержащего наноразмерное оптическое осветительное волокно с большой числовой апертурой, которое может быть использовано совместно с внутриглазными осветительными системами, представленными на фиг.3 и 6.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В дальнейшем обсуждении со ссылкой на чертежи подробно описаны иллюстративные подходы к раскрытым системам и способам. Хотя чертежи представляют некоторые возможные подходы, эти чертежи не обязательно выполнены в масштабе, и некоторые элементы могут быть выделены, удалены или разделены на части, чтобы лучше проиллюстрировать и объяснить настоящее изобретение. Кроме того, представленное описание не предназначено для того, чтобы быть исчерпывающим или иным образом ограничивать формулу изобретения точными формами и конфигурацией, показанной на чертежах и раскрытой в следующем подробном описании.
На фиг.1 проиллюстрирована анатомия глаза 20, который содержит роговицу 22, радужку 24, зрачок 26, хрусталик 28, капсулу хрусталика 30, пояски 32, ресничное тело 34, склеру 36, стекловидную область 38, сетчатку 40, желтое пятно 42 и зрительный нерв 44. Роговица 22 является прозрачной, полусферической структурой на поверхности глаза 20, которая выполняет функцию окна, позволяя свету проникать внутрь глаза. Радужка 24, которая соответствует цветной части глаза, представляет собой мышцу, окружающую зрачок 26, которая расслабляется и сокращается для управления количеством входящего в глаз 20 света. Зрачок 26 является круглым центральным отверстием в радужке 24. Хрусталик 28 представляет собой структуру внутри глаза 20, которая помогает фокусировать свет на сетчатке 40. Капсула хрусталика 30 представляет собой эластичный мешок, который обволакивает хрусталик 30, помогая контролировать форму хрусталика 28 во время фокусировки глаза на объектах, расположенных на разных расстояниях. Пояски 32 представляют собой тонкие связки, которые прикрепляют капсулу хрусталика 30 к внутренней части глаза 20, удерживая хрусталик 28 на месте. Ресничное тело 34 представляет собой мышечную область, прикрепленную к хрусталику 28, которая сокращается и расслабляется для того, чтобы управлять размером хрусталика для фокусировки. Склера 36 представляет собой твердый, самый наружный слой глаза 20, который поддерживает форму глаза. Стекловидное тело 38 представляет собой большую заполненную гелем часть, расположенную в направлении задней стенки глаза 20, которая помогает сохранять кривизну глаза. Сетчатка 40 представляет собой слой светочувствительных нервов в задней части глаза 20, который принимает свет и преобразует его в сигналы, для передачи их мозгу. Желтое пятно 42 представляет собой область в задней части глаза 20, которая содержит рецепторы для обнаружения мелких деталей на наблюдаемом изображении. Зрительный нерв 44 передает сигналы от глаза 20 к мозгу.
В соответствии с фиг.2, различные микрохирургические инструменты могут быть вставлены через склеру 36 (как правило, в плоскую часть) в стекловидное тело 38 применительно к осуществляемой витреоретинальной процедуре. Они включают, но без ограничения этим, витрэктомический зонд 46, инфузионную канюлю 48 и осветительный зонд 50 для освещения внутренней части глаза 20. Осветительный зонд 50 может содержать оптоволоконный кабель для передачи света от светового источника для освещения внутренней части стекловидного тела 38 глаза 20 во время различных проводимых во время операции процедур, таких как витреоретинальная хирургическая операция.
В соответствии с фиг.3, образцовый эндоисточник 51 света может содержать осветитель 52 и осветительный зонд 50. Осветитель 52 может содержать источник 54 света для генерации света с конкретным световым потоком и хроматичностью. Свет, создаваемый осветителем 52, может быть передан во внутреннюю часть глаза через осветительный зонд 50. В источнике 54 света можно использовать лазер 56 для генерации света. Могут быть использованы различные типы и конфигурации лазеров, включая, но без ограничения этим, газовые лазеры, лазеры на красителях, лазеры на парах металла, лазеры на твердотельных элементах, полупроводниковые лазеры, волоконные лазеры и суперконтинуумные лазеры. Лазер 56 может испускать свет в сравнительно широким или узким спектральным диапазоном, в зависимости от типа используемого лазера. Лазеры в целом способны производить свет, имеющий сравнительно высокую степень пространственной когерентности, по сравнению с другими источниками света, такими как светодиодные и ламповые источники света. Высокая пространственная когерентность позволяет испускаемому свету быть сфокусированным до меньших размеров пятна для эффективной передачи в оптоволоконные кабели. Способность к фокусировке испускаемого света до малого размера пятна может дать возможность использовать малые оптические волокна, такие как наноразмерные оптические волокна, которые, в свою очередь, могут сделать возможными меньшие хирургические надрезы для введения осветительного зонда 50 в глаз 20. Также, как и в случае с многими хирургическими процедурами, включающими витреоретинальные процедуры, в целом предпочтительно ограничивать хирургические надрезы до на сколько это можно меньших размеров. Меньшие оптические волокна в целом требуют меньших хирургических надрезов для введения в глаз. В зависимости от размера использованного оптоволокна, надрез может быть достаточно мал, что сделает полученные раны по существу самозалечивающимися, тем самым устраняя потребность использования дополнительных процедур для закрытия надрезов, таких как нанесение швов.
Лазер 56 может быть сконфигурирован для создания в целом широкополосного белого света для освещения внутренней части глаза 20. Например, лазер 56 может быть сконфигурирован как суперконтинуумный лазер, способный создавать в целом широкополосный свет в сравнительно широком спектральном диапазоне. Суперконтинуумные лазеры работают, например, посредством пропускания в целом узкополосного пучка с импульсной накачкой через дисперсионную нелинейную среду, такую как фотонно-кристаллическое волокно. По мере распространения пучка накачки через дисперсионную нелинейную среду, серия нелинейных процессов действует на пучок с импульсной накачкой, чтобы вызывать спектральное уширение начального пучка с накачкой. В результате спектральный диапазон проходит по меньшей мере через часть видимого спектра. Лазер 56 может также быть сконфигурирован для испускания света, покрывающего весь видимый спектр и распространяющегося в части невидимого спектра.
В соответствии с фиг.3, осветитель 52 может содержать различные устройства для контроля и мониторинга работы лазера 56, включая, в качестве неограничивающих примеров, управляющую электронику 58, монитор 60 контроля потребляемой мощности и контроллер 62. Монитор 60 контроля потребляемой мощности может быть сконфигурирован для того, чтобы осуществлять мониторинг мощности светового пучка 64, испускаемого лазером 56. Светоделительная пластина 66, или другие подходящие оптические устройства, может быть использована для направления части 68 светового пучка 64 к монитору 60 контроля потребляемой мощности. Монитор 60 контроля потребляемой мощности может быть сконфигурирован для генерации электронного сигнала, указывающего мощность света, испускаемого лазером 56. Монитор 60 контроля потребляемой мощности может быть электронно соединен, проводным или беспроводным способом, с контроллером 62.
Контроллер 62 может по меньшей мере частично контролировать работу управляющей электроники 58. Различные вводные информационные параметры могут быть получены контроллером 62, содержащие, в качестве неограничивающих примеров, различные данные, вводимые пользователем, и сигнал величины мощности, передаваемый от монитора 60 контроля потребляемой мощности, и затем эвристика, то есть, логические правила или процессы, может быть применена к данным ввода. Затем могут быть сгенерированы выходные сигналы, которые влияют на работу управляющей электроники 58 в контексте общей работы осветителя 52.
В определенных применениях для освещения, таких как при дополнительном использовании суперконтинуумного лазера, может быть полезно растяжение импульсов пучков, испускаемых лазером 56, во временной области. Это можно выполнить путем размещения дисперсионного элемента 70 ниже по оптическому пути относительно дисперсионной нелинейной среды, используемой для генерации в целом широкополосного белого света, испускаемого лазером 56. Дисперсионный элемент 70 может быть сконфигурирован как дисперсионное волокно определенной длины. Дисперсионный элемент 70 может содержать оптический ответвитель 71 для избирательного оптического присоединения осветительного зонда 50 к осветителю 52. Альтернативно, дисперсионный элемент может быть интегрирован как часть осветительного зонда 50.
В соответствии с фиг.3, осветитель 52 может содержать оптический ответвитель 72 для захвата и фокусировки светового пучка 64, испускаемого лазером 56, и фокусировки света для доставки к дисперсионному элементу 70. Оптический ответвитель 72 может содержать различные оптические элементы, например, коллимирующую линзу 74, для приема в целом дивергентного светового пучка 64, испускаемого лазером 56, и конденсорную линзу 76, размещенную ниже по оптическому пути относительно от коллимирующей линзы 74. Коллимирующая линза 74 принимает световой пучок, 64 испускаемый лазером 56, и преломляет свет для формирования в целом коллимированного светового пучка 77. Коллимированный световой пучок 77 проходит сквозь конденсорную линзу 76, которая действует для фокусировки коллимированного светового пучка для доставки его к дисперсионному элементу 70. Оптический ответвитель 72 может альтернативно использовать шаровую линзу для оптической связи лазера 56 с дисперсионным элементом 70. Это только два примера различных систем оптической связи, которые могут быть использованы с целью оптической связи лазера 56 с оптоволоконным кабелем 78. Другие системы оптической связи могут также быть использованы.
В дальнейшем в соответствии с фиг.3, осветительный зонд 50 может содержать оптоволоконный кабель 78 для передачи света, испускаемого лазером 56 во внутреннюю часть глаза 20. Оптоволоконный кабель 78 может содержать оптоволоконный разъем 80 для оптического соединения оптоволоконного кабеля 78 с дисперсионным элементом 70. Оптоволоконный разъем 80 разъемно соединен с соответственно сконфигурированным оптическим ответвителем 71, функционально связанным с осветителем 52. Оптические разъемы 71 и 80 позволяют оптоволоконному кабелю 78 быть избирательно прикрепленным и открепленным от осветителя 52. В образцовой конфигурации эндоисточника 51 света, проиллюстрированной на фиг.3, оптоволоконный кабель 78 показан в прямом соединении с дисперсионным элементом 70. На практике различные дополнительные оптические элементы могут быть расположены в оптическом пути между осветителем 52 и оптоволоконным кабелем 78. Например, осветитель 52 может быть помещен внутрь хирургической консоли. Оптический разъем сконфигурирован схоже с оптическим ответвителем 71, он может быть размещен в легко доступном местоположении на хирургической консоли для предоставления доступа для оптического подключения оптоволоконного кабеля 78 к разъему. Ряд оптических элементов, например, дополнительное оптическое волокно определенной длины (которое может быть постоянным или одноразовым), может быть использовано для оптического соединения осветителя 52 с оптическим разъемом, размещенным снаружи хирургической консоли. Другие оптические элементы могут также быть применены для оптического подсоединения оптоволоконного кабеля 78 к осветителю 52.
Также со ссылкой на фиг.4, оптоволоконный кабель 78 может иметь любую возможную конфигурацию. Оптоволоконный кабель 78 может содержать гибкую конфигурацию для того, чтобы сделать возможным в целом беспрепятственное управление осветительным зондом 50. Оптоволоконный кабель 78 может содержать оптически передающую сердцевину оптоволокна 82, окруженную материалом покрытия 84, имеющим в целом низкий индекс преломления по отношению к сердцевине оптоволокна 82. Сердцевина оптоволокна 82 может быть выполнена из различных материалов, включая, в качестве неограничивающих примеров, стекла и пластики. Оптоволоконный кабель 78 также может содержать дополнительные слои в зависимости от требований конкретного применения. Например, оптоволоконный кабель 78 может содержать буферный материал, покрывающий материал покрытия 84, также как и внешнюю защитную оболочку (такую как пластиковая или металлическая трубка) для экранирования компонентов, расположенных во внутренней части кабеля, от повреждения.
Когда суперконтинуумный лазер используется как лазер 56, испускаемый световой пучок 64 в целом имеет высокую степень пространственной когерентности. Высокая пространственная когерентность типично позволяет сфокусировать луч до малого по размерам пятна для доставки в оптоволоконные кабели. Способность фокусировать свет, испускаемый суперконтинуумным лазером, до малого по размерам пятна, может сделать возможным использование наноразмерных оптических волокон для передачи света, испускаемого лазером 56, во внутреннюю часть глаза 20. Наноразмерные оптические волокна в целом имеют диаметр (или другой наибольший размер в поперечном сечении) менее чем 100 микрон. При использовании в качестве сердцевины оптического волокна 82 осветительного зонда 50, малый диаметр наноразмерного оптоволокна может позволить сократить площадь сечения зонда, что, в свою очередь, может дать возможность уменьшить размер хирургического надреза на склере 36 глаза 20 (см. фиг.1 и 2), через который вводится зонд.
В связи с малым размером наноразмерного оптического волокна, может быть возможна интеграция осветительного зонда 50 с другим хирургическим инструментом, содержащим, в качестве неограничивающих примеров, инфузионную канюлю 48 (см. фиг.2), для сокращения количества хирургических надрезов, требуемых для введения хирургических инструментов в ходе витероретинальной процедуры. Некоторые образцовые конфигурации инфузионных канюль, использующие интегрированные осветительные оптические волокна, раскрыты в патенте США 7783346, выданном на имя Smith et al. 24 августа 2010 года. Патент США 7783346 включен в данный документ по ссылке в полном объеме. Со ссылкой на фиг.5, образцово сконфигурированный интегрированный осветительный зонд/инфузионная канюля 86 может содержать наноразмерный оптоволоконный кабель 88 для передачи света, испускаемого лазером 56, во внутреннюю часть глаза 20. Шланг 90 может быть предусмотрен для транспортировки жидкости или газа для доставки во внутреннюю часть глаза 20. Втулка 92 взаимно связывает наноразмерный оптоволоконный кабель 88 с шлангом 90. Канюля 94 может быть прикреплена к втулке 92. Канюля 94 предоставляет проход для приема конца 96 наноразмерного оптоволоконного кабеля 88 и для доставки жидкости или газа во внутреннюю часть глаза 20. Наноразмерный оптоволоконный кабель 88 и шланг 90 могут быть включены внутрь защитной оболочки 98. Образцовая конфигурация интегрированного осветительного зонда/инфузионной канюли 86 позволяет двум хирургическим инструментам одновременно иметь доступ во внутреннюю часть глаза 20 через один хирургический надрез. Наноразмерный оптоволоконный кабель 88 может быть аналогичным образом интегрирован с другими микрохирургическими инструментами.
Со ссылкой на фиг.6, эндоисточник 100 света может содержать альтернативно сконфигурированный источник 102 света для генерации света определенного светового потока и хроматичности. Источник 102 света может быть аналогичным образом сконфигурирован как источник 54 света (см. фиг.3), но отличаться включением в себя множества лазеров для генерации в целом широкополосного белого света для освещения внутренней части глаза 20. Помимо источника 102 света, эндоисточник 100 света сконфигурирован аналогичным образом с эндоосветителем 52 света, проиллюстрированным на фиг.3. Вместо того чтобы использовать один лазер, такой как суперконтинуумнный лазер, использованный с лазерным световым источником 56 (см. фиг.3), для генерации в целом широкополосного белого света, источник 102 света эндоисточника 100 света использует два или более лазера для генерации света, имеющего выбранные спектральные свойства. В образцовой конфигурации эндоисточника 100 света, показанного на фиг.6, источник 102 света содержит четыре лазера 104, 106, 108 и 110. Каждый лазер может быть сконфигурирован для генерации света в отдельной части желаемого спектрального диапазона. Объединитель 112 пучков может быть предоставляется для того, чтобы комбинировать световые пучки, испускаемые от индивидуальных лазеров в один световой пучок 64, имеющий желаемый спектральный диапазон. Световой пучок 64 будет иметь спектральный диапазон, который включает спектральные диапазоны световых пучков, испускаемых лазерами 104, 106, 108 и 110. Четыре лазера показаны в образцовой конфигурации эндоисточника 100 света, как проиллюстрировано на фиг.3, но на практике может быть использовано меньшее или большее количество лазеров. Фактическое число использующихся слоев будет зависеть по меньшей мере частично от диапазона длины волны индивидуальных лазеров. В целом, чем шире спектральный диапазон, тем меньшее количество лазеров будет необходимо использовать для выработки света в желаемом спектральном диапазоне. Несмотря на то, что каждый лазер вырабатывает свет в различном спектральном диапазоне, может быть полезно иметь по меньшей мере некоторое перекрывание спектральных диапазонов, чтобы помочь гарантировать равномерное распределение энергии излучения по длинам волн испускаемого света.
Световой пучок, производимый совмещением множества индивидуальных световых пучков с целью вырабатывания единого светового пучка, имеющего спектральные диапазоны индивидуальных световых пучков, такой как реализованный в источнике 102 света, может привести к феномену образования спекл-структур. Образование спекл-структур возникает, когда множество световых волн имеют различные фазы, интерферирующие друг с другом. При объединении вместе, интерференции производят световую волну, имеющую интенсивность, которая варьируется случайным образом. Варианты для сокращения образования спекл-структур включают в себя, например, использование вращающихся диффузеров или линз, размещенных на оптическом пути светового пучка 64, для разрушения пространственной когерентности испускаемого лазером света. Другие варианты включают прохождение суммированного светового пучка через вибрирующий или растянутый виток оптоволокна, такой, как второй дисперсионный элемент 70, для предоставления равномерного освещения.
В целом предпочтительно для света, испускаемого из осветительного зонда 50, иметь сравнительно широкое угловое распределение для обеспечения освещения хирургического поля соответствующей ширины внутри глаза 20. Свет, испускаемый из наноразмерных оптических волокон, которые могут быть использованы оптоволоконным кабелем 78, может иметь сравнительно малое угловое распределение в связи с малой числовой апертурой волокна или малой числовой апертурой пучка внутри волокна. Со ссылкой на фиг.7, одним из вариантов достижения более широкого углового распределения испускаемого света является избирательное сужение 114 на окончание сердцевины оптического волокна 82. Различные сужения могут быть применены, в том числе параболический концентратор, в зависимости от конструктивных параметров для конкретных применений и желаемого углового распределения. Альтернативные способы, такие как добавление к концу оптоволокна диффузного средства, могут быть использованы для создания большего угла освещения.
Со ссылкой на фиг.8, угловое распределение света, испускаемого из оптоволоконного кабеля 78, может также быть увеличено путем использования оптоволоконного кабеля, имеющего большую числовую апертуру. Большая числовая апертура свидетельствует о большем различии в индексах преломления между сердцевиной оптоволокна 82 и оболочкой 84. Оптоволоконные кабели, имеющие большие числовые апертуры, могут в целом принимать свет в большем диапазоне углов падения, чем оптоволоконные кабели, имеющие меньшие числовые апертуры. Увеличение угла 116 падения, при котором свет входит в оптоволоконный кабель 78, в целом, ведет к увеличению углового распределения света, испускаемого из оптоволоконного кабеля. Увеличение числовой апертуры оптоволоконного кабеля 78, при использовании совместно с увеличенным углом падения света, доставляемого в оптоволоконный кабель, может улучшить угловое распределение света, испускаемого из осветительного зонда 50.
При определенных обстоятельствах, может возникнуть фотозатемнение или цветовое центрирование. Фотозатемнением является многофотонный процесс, и вероятность его возникновения пропорциональна пиковой мощности импульса. Таким образом, в определенных вариантах осуществления изобретения, элемент уширения импульса в оптической системе может устранить это явление. Например, элемент уширения импульса может уширять импульс от 100 до 200 пикосекунд (пс) до импульса в 1 наносекунду (нс). В определенных вариантах осуществления изобретения это может также осуществлять темпорально дисперсионный элемент.
Следует принимать во внимание, что образцовая хирургическая осветительная система, описанная в настоящем документе, имеет широкие применения. Приведенная выше конфигурация выбрана и описана для того, чтобы проиллюстрировать принципы способов и устройств, а также некоторые практические применения. Предшествующее описание позволяет специалистам в данной области использовать способы и устройства в различных конфигурациях и с различными модификациями, которые приспособлены к конкретному рассматриваемому использованию, в соответствии с положениями патентного законодательства, принципами и режимами работы раскрытой в настоящем документе хирургической осветительной системы, которая объяснена и проиллюстрирована в образцовых конфигурациях.
Подразумевается, что объем представленных в настоящем документе способов и устройств определен нижеследующей формулой изобретения. Однако следует понимать, что раскрытая в настоящем документе хирургическая осветительная система может быть практически реализована иначе, чем конкретно объяснено и проиллюстрировано, не отступая от сущности или объема. Специалистам в данной области следует понимать, что различные альтернативы конфигурации, описанной в настоящем документе, можно использовать при практическом осуществлении формулы изобретения, не отступая от сущности и объема, определенных в нижеследующей формуле изобретения. Объем раскрытой хирургической осветительной системы, может быть определен не со ссылкой на приведенное выше описание, но вместо этого должен быть определен со ссылкой на приложенную формулу изобретения наряду с полным объемом эквивалентов, перечисленных в формуле изобретения. Предполагается и подразумевается, что будущее развитие произойдет в области, рассмотренной в настоящем документе, а также предполагается, что раскрытые системы и способы будут включены в подобные будущие примеры. Кроме того, все термины, использованные в формуле изобретения, использованы в их самом широком значении и их обычных значениях, как их понимают специалисты в данной области, до тех пор, пока не будет явного указания на иное. В частности, использование единственного числа следует считать за один или несколько указанных элементов, до тех пор пока в формуле изобретения не будет указанно обратное. Предполагается, что нижеследующая формула изобретения определяет объем устройства и что при этом покрываются способ и устройство в объеме формулы изобретения и ее эквивалентов. В целом, следует понимать, что устройство допускает модификации и вариации и ограничено только нижеследующей формулой изобретения.
1. Хирургическая осветительная система, содержащая:
первый лазер, выполненный с возможностью испускать первый световой пучок, имеющий первый спектральный диапазон;
второй лазер, выполненный с возможностью испускать второй световой пучок, имеющий второй спектральный диапазон;
объединитель пучков, размещенный на оптическом пути между по меньшей мере одним из первого и второго лазеров и осветительным зондом, причем объединитель пучков выполнен с возможностью:
объединять первый и второй световые пучки; и
испускать третий световой пучок, имеющий третий спектральный диапазон, который включает в себя первый спектральный диапазон и второй спектральный диапазон;
причем осветительный зонд содержит оптоволоконный кабель для доставки по меньшей мере части третьего светового пучка к месту хирургической операции.
2. Хирургическая осветительная система по п. 1, в которой оптоволоконный кабель включает в себя сердцевину оптического волокна, имеющую диаметр в 100 микрон или менее.
3. Хирургическая осветительная система по п. 1, в которой оптоволоконный кабель включает в себя сердцевину оптического волокна, имеющую окончание определенной формы для испускания по меньшей мере части третьего светового пучка.
4. Хирургическая осветительная система по п. 1, в которой первый спектральный диапазон распространяется по меньшей мере через часть видимого спектра.
5. Хирургическая осветительная система по п. 1, в которой первый спектральный диапазон простирается по существу через весь видимый спектр.
6. Хирургическая осветительная система по п. 1, в которой первый лазер является суперконтинуумным лазером.
7. Хирургическая осветительная система по п. 1, которая дополнительно содержит оптический ответвитель для оптического подсоединения третьего светового пучка к осветительному зонду.
8. Хирургическая осветительная система по п. 1, которая дополнительно содержит дисперсионный элемент для выборочной настройки временного интервала третьего светового пучка, причем дисперсионный элемент размещен на оптическом пути между первым лазером и осветительным зондом.
9. Хирургическая осветительная система по п. 1, которая дополнительно содержит хирургический зонд, интегрированный с осветительным зондом.
10. Хирургическая осветительная система по п. 1, в которой первый и второй спектральные диапазоны по меньшей мере частично перекрывают друг друга.
11. Хирургическая осветительная система, содержащая: источник света, который содержит:
первый лазер, выполненный с возможностью испускать первый световой пучок, имеющий первый спектральный диапазон;
второй лазер, выполненный с возможностью испускать второй световой пучок, имеющий второй спектральный диапазон; и
объединитель пучков, размещенный на оптическом пути по меньшей мере одного из первого и второго лазеров и
выполненный с возможностью объединять первый и второй световые пучки, чтобы генерировать третий световой пучок, имеющий третий спектральный диапазон, который включает в себя первый спектральный диапазон первого светового пучка и второй спектральный диапазон второго светового пучка;
осветительный зонд, включающий в себя сердцевину оптического волокна, имеющую диаметр в 100 микрон или менее;
оптический ответвитель, оптически соединяющий сердцевину оптического волокна осветительного зонда с источником света.
12. Хирургическая осветительная система по п. 11, в которой по меньшей мере один из первого лазера и второго лазера сконфигурирован в качестве суперконтинуумного лазера.
13. Хирургическая осветительная система по п. 11, которая дополнительно содержит по меньшей мере один дисперсионный элемент и элемент предотвращения образования спекл-структур, размещенный на оптическом пути между источником света и осветительным зондом.
14. Хирургическая осветительная система по п. 11, в которой первый спектральный диапазон включает в себя по существу всю часть видимого спектрального диапазона.
15. Хирургическая осветительная система по п. 11, в которой распределению интенсивности первого светового пучка придают форму для того, чтобы добиться желаемого выходного паттерна.
16. Хирургическая осветительная система по п. 11, в которой первый спектральный диапазон перекрывает второй спектральный диапазон.
.
