專利名稱：外科手術(shù)的可變角度的照明裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明通常涉及一種外科手術(shù)照明裝置。本發(fā)明特別涉及一種在 眼科手術(shù)期間照亮某一 區(qū)域的外科手術(shù)照明裝置。本發(fā)明更特別涉及 一種用于照亮手術(shù)區(qū)域的可變化角度的小規(guī)格廣角照明裝置。
背景技術(shù)：
在眼科手術(shù)中，特別是在玻璃體-視網(wǎng)膜手術(shù)中，希望利用廣角 外科手術(shù)顯微系統(tǒng)來盡可能大地觀察一部分視網(wǎng)膜。雖然目前存在用 于這種顯微系統(tǒng)的廣角物鏡，但是，與由典型纖維-鏡片探頭的照明 的錐面所提供的區(qū)域相比，它們要求更寬的照明區(qū)域。結(jié)果，已研發(fā) 了各種技術(shù)來增大由纖維-鏡片照明裝置提供的相對不相干光線的光 束擴散。因此，這些已知的廣角照明裝置能夠照亮當前廣角外科手術(shù) 顯微系統(tǒng)所要求的更大部分的視網(wǎng)膜。但是，現(xiàn)有的廣角照明裝置存 在一些缺點。用于眼科手術(shù)的一些現(xiàn)有技術(shù)的廣角照明裝置的一個缺點在于 要使玻璃體眼睛流體的光線折射率與接觸玻璃體眼睛流體的照明裝置 的透鏡的光線折射表面的折射率相匹配。由于玻璃體眼睛流體產(chǎn)生的 系數(shù)轉(zhuǎn)換，玻璃體眼睛流體與這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的光線發(fā)散鏡頭的光 線折射表面的接觸會導致非最佳程度的光纖折射。授予R.Scott Turner 的名稱為"Retinal Wide-Angle Illuminator For Eye Surgery，，的美國專利No.5，624，438提供了 一種利用通過存在空氣間隙來調(diào)節(jié)的高折射率 躍變克服折射率匹配的效應的系統(tǒng)?？諝忾g隙存在于光纖的末端與照 明裝置透鏡的光線折射表面之間。因此，從光波導管(即，光纖)發(fā) 出的光線在沒有可能因通過照明裝置透鏡的光線折射表面之前與玻璃 體眼睛流體接觸引起的任何系數(shù)匹配的情況下，即可實現(xiàn)角色散。當前的可使用的廣角照明裝置的另 一 個缺點在于強光。在照明光 源小而亮時，會產(chǎn)生強光，并且，使用者(例如，眼科手術(shù)醫(yī)生)會 將視線投放至小而亮的照明光源上。強光是不能提供有用照明的不需 要的雜散輻射，并且，其會分散觀察者的注意力或阻礙對物體的觀察。 雖然在當前的廣角照明裝置中可以對強光進行校正，但是，僅通過減 小總照明光通量來校正，其會減少適于由外科手術(shù)醫(yī)生觀察的光線量。 例如，由得克薩斯州的Fort Worth的Alcon Laboratories, Inc"制造的 "錐體探頭"通過利用具有擴散由光纖末端發(fā)出的光線的表面擴散光潔 度的錐體狀光纖，能夠?qū)崿F(xiàn)廣角照明。為了減弱強光，錐體探頭可使 用幾何保護層，其能夠通過減小整個適合的光通量來減小照明角度?，F(xiàn)有技術(shù)的廣角照明裝置的另 一 個缺點在于它們不能確保改變 光源照明角度(角度擴散)以便實時調(diào)節(jié)用于手術(shù)區(qū)域內(nèi)不同條件的 照明。因此，可變化角度的廣角照明裝置需要能夠減少或消除與現(xiàn)有技 術(shù)的廣角照明裝置相關的問題，特別是實時改變發(fā)射光線的角度擴散 的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明中可變化角度的廣角外科手術(shù)照明裝置的實施例基本滿足 這些要求和其它要求。本發(fā)明的一個實施例涉及一種小失見格的可變化 角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其包括用于提供光束的光源；光纜，其 以光學形式與光源接合以便接收并傳遞光束；可操縱地與光纜接合的 機頭；光纖，其可操縱地與機頭接合，其中，光纖以光學形式與光纜 接合以接收并傳遞光束；光學組件，其以光學形式與光纖的末端相接7合，以便接收光束并提供光束以照亮某一區(qū)域；以及可操縱地與機頭 和光學組件相接合的套管，其用于裝入并導引光學組件。光學組件可以包括光纖/聚合物-分散-液晶("PDLC，，)擴散器/ 玻璃探針或套裝的復合拋物型聚集器("CPC")錐體。在PDLC擴散 器/玻璃探針的實施例中，光纖可以是具有0.50NA或類似值的標準的 內(nèi)部照明裝置光纖。來自光源的光束由光纖傳遞并被提供至用于光束 進一步傳遞和擴散的PDLC擴散器。以電形式控制在PDLC擴散器的 光束的擴散度并且將該擴散度從不擴散變?yōu)榉浅４蟮臄U散度。在通過 PDLC擴散器之后，將光束提供至光學探針或光纖(例如，玻璃)，其 能夠?qū)⒐馐鴤鬟f至理想?yún)^(qū)域，如眼睛中的手術(shù)位置。在CPC-錐體的實施例中，以CPC-錐體形狀終止光纖的末端， 該形狀能夠以一定角度向外擴散光線達到高偏軸線角度并高效發(fā)射光 線而離開套管的末端。幾乎所有的光束均通過平面狀末端面離開光纖 和CPC-錐體。凸形CPC-錐體元件以較小的空氣間隙與截頭狀凹 形CPC-錐體元件分離。在將凸凹CPC-錐體拉在一起以形成光學 接觸時，能夠?qū)碜酝剐蜟PC-錐體元件的光束自由傳遞至凹形CPC -錐體元件，并且，在大大減小的角度擴散的范圍內(nèi)發(fā)射最終光束。套管、光學組件和機頭均由生物適宜性材料制成。光纜包括可 操縱地與光源接合的第 一光學連接器以及可操縱地與機頭接合的笫二 光學連接器(以便以光學形式使光纜與裝在機頭和套管內(nèi)的光纖接 合)。這些連接器可以是SMA光纖連接器。光學組件、光纖和光纜 (即，在光纜內(nèi)的光纖)可以由適宜性規(guī)格制成，以便能夠?qū)⒐馐鴱?光源傳遞至手術(shù)區(qū)域。例如，所有三個元件均為相同的規(guī)格。本發(fā)明的其它實施例可包括根據(jù)本發(fā)明的教導，利用可變角度的 照明裝置對外科手術(shù)區(qū)域進行廣角照明的方法，以及用于眼科手術(shù)的 本發(fā)明的可變角度的照明裝置的外科手術(shù)機頭的實施例。另外，可以本發(fā)明的教導設計的可變角度的廣角照明裝置的其它應用對于本領域 技術(shù)人員來說也是已知的。


通過參照結(jié)合附圖的以下說明，將能夠更全面地了解本發(fā)明及其優(yōu)點，其中，相同的標號表示相同的特征，其中圖l為根據(jù)本發(fā)明的教導，用于可變化的廣角照明系統(tǒng)的一個實 施例的示意圖；圖2為本發(fā)明的光纖/PDLC擴散器實施例的示意圖；圖3A和3B為圖2中PDLC擴散器的近視圖；圖4和圖5為本發(fā)明中可變角度的照明裝置的套裝CPC-錐體光 學組件實施例的示意圖；圖6為示意圖，其顯示了用于眼科手術(shù)的本發(fā)明的可變角度的照 明裝置的一個實施例的應用；以及圖7為示意圖，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置40的一個實施例；圖8為說明本發(fā)明的方法的一個實施例的步驟的流程圖。
具體實施方式
在附圖中說明了本發(fā)明的最佳實施例，其中，相同的標號表示各 個附圖中相同和相應的元件。本發(fā)明的各個實施例提供了 一種基于內(nèi)部照明裝置的小規(guī)格(例 如，19， 20或25規(guī)格)光纖，該裝置用于外科手術(shù)，如玻璃體-視 網(wǎng)膜/后側(cè)局部外科手術(shù)。本發(fā)明的實施例包括與小規(guī)格(例如，19， 20或25規(guī)格)套管相連的機頭，如由得克薩斯州的Alcon Laboratories, Inc., Fort Worth銷售的Alcon - Grieshaber Revolution-DSPTM機頭。 根據(jù)本發(fā)明的教導，套管的內(nèi)徑可用于裝入一根或多根光纖和/或擴散 光學元件。廣角照明裝置的實施例具有可用于常規(guī)領域的眼科手術(shù)的 結(jié)構(gòu)。但是，本領域技術(shù)人員應理解并認識到本發(fā)明的范圍不應局限 于眼科學，而通?？蓱糜谛枰獜V角和/或可變化角度照明的其它領域 的外科手術(shù)。本發(fā)明的可變角度的廣角照明裝置的實施例可包括光線擴散光學 組件、桿以及由生物適應性聚合材料制成的機頭，以便廣角照明裝置的侵入部分形成一次性手術(shù)器件。可以將由生物適應性聚合材料制成 的本發(fā)明的實施例并入低成本、鉸接機頭機構(gòu)內(nèi)，以^更這些實施例能 夠包括廉價的一次性照明裝置。晶分子的原理。在沒有電場的情況下，液晶分子會任意定位并且PDLC 層會高度擴散。在施加并加強電場時，液晶分子會平^f亍于電場進一步 排齊。在具有足夠電場強度的情況下，使液晶分子排齊并且PDLC層 實質(zhì)上不會擴散。本發(fā)明中套裝CPC -錐體實施例取決于這樣的原理通過離開表 面/空氣界面的射線的總體內(nèi)部反射，限制CPC-錐體內(nèi)的光線。因 此，只要本發(fā)明中各個實施例的凸形CPC-錐體由空氣包圍，將會在 凸形CPC-錐體內(nèi)限制在CPC-錐體內(nèi)傳遞的光線，并且將會使該 光線向下匯集至能夠使其以大角度擴散從錐體末端發(fā)射的CPC-錐 體端部。但是，如果消除凸凹CPC-錐體之間的空氣間隙(例如，通 過使凸凹CPC-錐體接觸)，在凸形CPC-錐體內(nèi)傳遞的光線在凸形 CPC -錐體內(nèi)不再被限制并且使其受到匯集作用的影響。 一些光線反 而會進入凹形CPC-錐體內(nèi)，并且，從光學組件的末端發(fā)射的光線將 具有大大減小的角度擴散。圖1為手術(shù)系統(tǒng)2的示意圖，所述手術(shù)系統(tǒng)包括用于使光束從光 源12、經(jīng)光纜14傳遞至桿(套管)16的機頭10。雖然光纜14可以 采用本領域已知的任意規(guī)格的纖維光纜，但是其優(yōu)選采用具有19, 20 或25規(guī)格纖維的光纜。另外，光纜14可包括一根光纖或多根光纖， 所述光纖以光學形式接合以便接收來自光源12的光線并將光線經(jīng)機 頭IO傳遞至桿16內(nèi)的光纖22。機頭10和桿16的結(jié)構(gòu)應能裝入光纖 22以及擴散光學組件，該擴散光學組件以光學形式與光纖22接合并 且可操縱地接收來自光源12的光線且能夠輸送光線以照亮如手術(shù)位 置這樣的理想?yún)^(qū)域。在圖2~4中更清楚地說明了光學組件50 ( 200) 的實施例。如在下面更詳細描述的那樣，接合系統(tǒng)32可以在光纜14 的每一端處均包括光纖連接器，以使光源12以光學形式與機頭10內(nèi)的光纖22/14相連。圖2為說明本發(fā)明中光纖/PDLC擴散器/光學探針的實施例的示 意圖。光學組件50包括PDLC擴散器100和光學探針102。 PDLC擴 散器100由在其內(nèi)部已分布有多個液晶微滴152的硬質(zhì)聚合物(例如， 塑料)層150、在聚合物層150的進入(近端)表面上的透明(例如， 銦錫氧化物)近端電機154、以及在聚合物層150的出口 (遠端)面 上的透明遠端電極156構(gòu)成，如圖3A和3B所示。在沒有電場的情況 下(圖3A),在每一液晶微滴152內(nèi)的液晶分子會任意取向。在這種 情況下，每一微滴的有效折射率均與周圍的硬質(zhì)聚合物的折射率有著 顯著的不同。因此，離開樣t滴/聚合物界面、來自光源12的輸入光線 160具有強反射和折射(以及散射)。聚集低倍放大效應(aggregate macroscopic effect)為光線160通過PDLC擴散器100的顯著擴散。 但是，在穿過PDLC擴散器100聚合物層施加電壓(圖3B)時，在 每一液晶微滴152內(nèi)的液晶分子均開始使它們本身平行于電場排列。 這樣，液晶微滴152的有效折射系數(shù)開始接近周圍聚合物層150的折 射率，并且，通過光束160的最終擴散會減小。當所施加的電壓增大 時，由PDLC擴散器IOO形成的擴散減小。當達到閾值電壓時，PDLC 擴散器IOO的擴散大約為0，并且，PDLC擴散器100基本上(大致) 是透明的。將由PDLC擴散器IOO的遠端面發(fā)出的散射光傳遞至圓柱形探針 102 (或除去包層的光纖102)內(nèi)。探針102可以采用玻璃探針/光纖。 在由空氣包圍時，探針102具有大約1NA并且能夠以大約90度的半 角限制光束。因此，即使以最大的PDLC擴散器IOO擴散，通過探針 102，能夠?qū)⒒旧纤袀鬟f至探針102的擴散光傳遞至其末端。探針 102被封閉在可以由鋼制成的桿16內(nèi)?？梢栽谔?十102/套管16組件 的末端施加光學粘結(jié)劑106，以便能夠以機械方式將探針102連接至 桿16，并且，通過防止來自眼睛的液體到達探針102與桿16之間， 能夠確保由桿16內(nèi)的空氣間隙104包圍探針102。為了防止探針102 在一個或多個位置處觸及桿16，可以在將探針102插入桿16之前，將少量的玻璃或塑料隔離球170 (在液晶顯示器工業(yè)中經(jīng)常使用的) 應用于探針102的表面。隔離球170保持探針102與桿16分離，并且， 來自每一隔離球170的散射光線損失均預計是可忽略不計的?？梢酝ㄟ^本領域技術(shù)人員已知的任意方式控制施加于PDLC擴散 器100的電場，以便控制電子裝置內(nèi)的電流。例如，可以將機頭10 中的滑動機構(gòu)用作變阻器型機構(gòu)(開關)，或者可以使用本領域技術(shù)人 員熟知的一些其它的電子控制裝置，如腳控制器。電場電子控制裝置 能夠使手術(shù)醫(yī)生在較小視場(用于最大PDLC擴散器100的透明度) 與非常大的視場(用于最大PDLC擴散器100的擴散度)之間實時連 續(xù)改變由照明裝置發(fā)射的光線的角度擴散。圖4和圖5為本發(fā)明中套裝CPC-錐體光學組件實施例的示意 圖，該光學組件用于控制從照明裝置發(fā)射的光線的角度擴散。在該實 施例中，光學組件200包括套裝在凹形CPC-錐體元件252內(nèi)的凸形 CPC-錐體元件250，其中，凸形CPC-錐體元件250和凹形CPC-錐體元件252彼此呈可相對移動的關系。CPC-錐體光學組件200以 光學形式與光纖22/14的末端接合并被設計成基本上使所有輸入光線 由光學組件200的平面狀遠端面210射出(只有非常少的光線從側(cè)面 射出)，并在大致90度的半角范圍內(nèi)射出光線，并且，以非常高的效 率射出光線。通過凸形CPC-錐體元件250的光線以在凸形CPC-錐 體元件250側(cè)壁上的聚合物/空氣界面處的總體內(nèi)側(cè)反射保持在CPC -錐體元件250內(nèi)。錐狀凸形CPC-錐體元件250使光線向下匯聚并 增大其角度擴散，直至在廣角范圍內(nèi)從末端表面210發(fā)射光線。來自凸形CPC-錐體元件250的射出光線的廣角擴散取決于包圍 CPC-錐體元件250 (即，在錐體-空氣的界面上)的空氣。因此， 如果在凸形CPC-錐體元件250與凹形CPC-錐體元件252之間不存 在空氣間隙254，則不能產(chǎn)生由凸形CPC-錐體元件250形成的光線 的廣角擴散。在圖4和圖5中顯示了用以消除空氣間隙254的方式。 將凸形CPC -錐體元件250套裝在略微呈截頭狀的凹形CPC -錐體元 件252內(nèi)，同時，在它們之間具有寬度可變化的空氣間隙254。在圖4中，凹形CPC-錐體元件252處于延伸位置，從而使空氣間隙254存 在于兩個CPC -錐體元件250和252之間，并且形成從凸形CPC -錐 體元件250的遠端面210射出的光線270的傾斜寬光束。在圖5中示 出凹形CPC -錐體元件252處于與凸形CPC -錐體元件250接觸的收 縮位置。在凹形CPC-錐體元件252充分收縮時，在CPC-錐體元件 之間不存在空氣間隙254。在這種情況下，兩個CPC-錐體元件250 和252則以光學形式表現(xiàn)為好像它們之間沒有連接，并且它們實際上 是單一平頭圓柱形光學元件。發(fā)射光線272的合成光束是傾斜狹小的 -其與在沒有CPC -錐體光學組件200的情況下由光纖22/14發(fā)射的 光束的角度寬度大致相同。在由光纖14/22和CPC -錐體元件250傳遞的光束射線反射離開 凸形CPC-錐體元件250內(nèi)的錐體/空氣界面時，產(chǎn)生損耗波，其能 夠延伸超出CPC-錐體表面/空氣界面非常短的距離(例如，幾微米) 并伸入周圍空氣介質(zhì)。只要凹形CPC-錐體元件252的表面保持在損 耗波區(qū)域的外側(cè)，總的內(nèi)側(cè)反射將會在凸形CPC-錐體元件250內(nèi)發(fā) 生。但是，如果凹形CPC-錐體元件252充分接近而足以使其表面侵 入損耗波的區(qū)域內(nèi)， 一些光線射線能量將作為行波在凹形CPC-錐體 元件252內(nèi)通過。當在CPC-錐體元件之間的空氣間隙254減小時， 進入凹形CPC -錐體元件252內(nèi)的光量增大。在消除空氣間隙254時， 基本上100%的傳遞光線將從凸形CPC-錐體元件250進入凹形CPC -錐體元件252內(nèi)。因此，沿光軸在縱向使凹形CPC-錐體元件252 移動僅僅非常短的距離將會導致發(fā)射的光線從最大角度擴散轉(zhuǎn)換為最 小角度擴散。雖然在理論上，能夠調(diào)節(jié)空氣間隙254以使中間光束在 兩個元件之間的某一位置處擴散，但是，由于光束擴散對于傳遞區(qū)域 中的空氣間隙尺寸的靈敏度較高，因此，其在實際中是非常難以實現(xiàn) 的。在一個實施例中，可操縱地使凹形CPC-錐體元件252與包覆整 個光纖22 (14) /CPC-錐體光學組件200的桿16相接合。在該實施 例中，可以使用至少兩種不同的方案(1 )可以將桿16與凹形CPC-錐體元件252剛性固定在機頭10上(例如，使它們彼此相連)并且 光纖22 (14) /凸形CPC-錐體元件250能夠可操縱地沿光軸縱向移 動；或者(2)將光纖22 (14)和凸形CPC-錐體元件250剛性連接 至機頭IO上并且桿16和凹形CPC-錐體元件252能夠可操縱地沿光 軸縱向移動。在任意一種情況下，均能采用本領域普通技術(shù)人員已知 的方式，通過機頭10中或機頭IO上的滑動或肘節(jié)轉(zhuǎn)換機構(gòu)控制轉(zhuǎn)換 的光束狀態(tài)(可運動部件的縱向運動)。當用于一個實施例時，可以以光學形式使光纖22與纖維光纜14 接合。但是，在一些實施例中，纖維光纜14能夠延伸通過機頭10并 以光學形式與包括PDLC擴散器IOO或CPC-錐體元件250/252的光 學組件50 (200)直接接合。對于這些實施例而言，并沒有使用單獨 的光學纖維22。在用于機頭IO內(nèi)時，光纖22的規(guī)格應與纖維光纜14 的規(guī)格相適應，以便其能夠從纖維光纜14接收并傳遞光線。機頭10 可以采用本領域已知的任意手術(shù)機頭，如由得克薩斯州的Fort Worth 的Alcon Laboratories, Inc.銷售的Revolution-DSPTM機頭。光源12 可以是氙光源、卣素光源或能夠通過纖維光纜發(fā)送光線的任意其它光 源。如本領域技術(shù)人員已知的那樣，桿16可以是小規(guī)格套管狀，優(yōu)選 數(shù)量級為19, 20或25的規(guī)格。桿16可以采用不銹鋼或本領域技術(shù)人 員已知的適合的生物適宜性聚合物(例如，PEEK,聚酰亞胺等)。如圖7所示，例如通過調(diào)節(jié)裝置40,使纖維光纜14或光纖22, CPC -錐體元件250/252和/或桿16 (在上面所述接合中)可操縱地與 機頭10相接合。調(diào)節(jié)裝置40例如可以包括本領域技術(shù)人員已知的推/ 拉機構(gòu)，如可操縱地接合可運動元件的活塞?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)裝置40 控制活塞，該調(diào)節(jié)裝置可以是本領域技術(shù)人員已知的用于使活塞運動 的手動機械裝置或者是用于控制使活塞運動的電子-機械裝置的電子 -機械致動器(開關)。利用例如在纖維光纜14端部處的標準SMA (Scale Manufacturers Association )光纖連接器，以光學形式使光源 12與機頭10相接合(即，纖維22)。這樣允許從光源12發(fā)出的光線 通過纖維光纜14/光纖22以及機頭10有效連接，并最終從桿16遠端處的光學組件50 (200)發(fā)出。光源12可包括過濾器，如本領域技術(shù) 人員已知的那樣，其能夠減小在光源處產(chǎn)生的所吸收紅外線輻射的損 壞熱效應?？梢圆捎霉庠?2過濾器有選擇地以不同顏色的光照亮手術(shù) 區(qū)域，以便進行手術(shù)著色。通過以光學形式與包括PDLC擴散器100/ 探針102或者CPC -錐體元件250/252的光學組件50 ( 200 )端部連 接光纖22 (和/或14，根據(jù)實施例)。圖6顯示了本發(fā)明的可變角度的廣角照明裝置的一個實施例在眼 科手術(shù)中的應用。在操作中，機頭IO通過桿16(經(jīng)纖維光纜14和/ 或光纖22)并通過光學組件50 (200)發(fā)送一束光，以照亮眼睛30 的視網(wǎng)膜28。經(jīng)機頭10發(fā)送至光學組件50 ( 200)的校準光線由光源 12產(chǎn)生并通過纖維光纜14和接合系統(tǒng)32被發(fā)送以照亮視網(wǎng)膜28。光 學組件50 (200)是可操縱的，以便將從光源12發(fā)送的光束擴散至視 網(wǎng)膜中大小與例如顯微廣角物鏡允許外科醫(yī)生看見的區(qū)域相等的區(qū) 域。在本發(fā)明的可變角度的廣角照明裝置的一個實施例中，本領域技 術(shù)人員已知的單一機械鎖定機構(gòu)在使用者通過調(diào)節(jié)裝置40釋放和/或 再次調(diào)節(jié)之前，允許固定照明角度。本發(fā)明的可變角度的廣角照明裝置的實施例的一個優(yōu)點在于操 作者能夠?qū)崟r改變來自照明裝置遠端的發(fā)射光線的照明角度，以使手 術(shù)區(qū)域內(nèi)的觀察條件達到最佳。因此，操作者可理想地控制發(fā)射的光 線的角度擴散。圖7提供了根據(jù)本發(fā)明教導的廣角照明裝置的另一視圖，該視圖 更清楚地顯示了調(diào)節(jié)裝置40的實施例。在該實施例中，調(diào)節(jié)裝置40 包括本領域技術(shù)人員已知的滑動按鈕。例如通過輕輕地反向滑動操作 來起動機頭10上的調(diào)節(jié)裝置40，能夠以上述方式使PDLC擴散器100 的擴散率發(fā)生改變或者使凸形CPC -錐體元件250與凹形CPC -錐體 元件252之間的相對位置發(fā)生變化。調(diào)節(jié)裝置40可包括例如本領域技 術(shù)人員已知的推/拉機構(gòu)，如可運動元件可操縱地接合至其上的活塞。 可以通過調(diào)節(jié)裝置40控制活塞，該調(diào)節(jié)裝置可以是本領域技術(shù)人員已15知的用于使活塞運動的手動機械裝置或者是用于控制使活塞運動的電 子-機械裝置的電子-機械致動器(開關)。在其它的實施例中，調(diào)節(jié)裝置40也可包括本領域技術(shù)人員已知的簡單的開/關裝置以便使 PDLC擴散器100的擴散從最大變?yōu)樽钚?反之也一樣)或者能夠為 了連續(xù)改變PDLC擴散器100的擴散率而控制變阻器型機構(gòu)。圖8為邏輯流程圖，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的教導可操作地提供可 變化的廣角照明的方法。操作800從在步驟802中產(chǎn)生光束開始。該 光束可以由光源(如以前附圖所描述的光源12)產(chǎn)生。在步驟804中， 光纜接收光束。隨后，在步驟806中，將由光纜接收的光束傳遞至光 纖。在步驟808中，使光學組件與光學組件接收光束之處的光纖遠端 相接合。在步驟810中，導引光學組件照亮在步驟810中選擇的區(qū)域。 光學組件可以使由光源發(fā)出的光束在整個較大區(qū)域內(nèi)擴散。例如，在 用于眼科手術(shù)時，可以將該光束傳送至視網(wǎng)膜區(qū)域以允許顯微廣角物 鏡能夠使外科醫(yī)生看見該手術(shù)區(qū)域。為了使手術(shù)區(qū)域內(nèi)的觀察條件達 到最佳，可以根據(jù)需要控制由光學組件發(fā)送的發(fā)射光線的角度擴散。 光學組件可以包括此處根據(jù)本發(fā)明描述的任意實施例。雖然巳根據(jù)所說明的實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，但是，應 理解僅僅通過例子進行了說明，其沒有限制性含義。因此，還應理參考了本說明書的本領域技術(shù)人員而言均是顯而易見的并且可以由他 們實現(xiàn)。應想到這些改進和其它實施例應落入以下的實施例限定的 本發(fā)明的精神和真實范圍內(nèi)。因此，雖然已特別參照通常的眼科手術(shù) 領域?qū)Ρ景l(fā)明進行了描述，但是，其中所包含的教導同樣適用于任何 希望對外科手術(shù)場所提供廣角、可變化照明之處。
權(quán)利要求
1.一種可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其包括用于提供光束的光源；光纜，以光學形式與所述光源連接以便接收并傳遞光束；可操縱地與光纜連接的機頭；光纖，可操縱地與機頭連接，其中，光纖以光學形式與光纜連接以接收并傳遞光束；光學組件，以光學形式與光纖的末端相連接，以便接收光束并提供光束照亮某一區(qū)域，其中，光學組件包括以光學形式與光學針相連接的聚合物-分散-液晶(“PDLC”)擴散器；以及可操縱地與機頭和光學組件相連接的套管，用于裝入光學組件并導引光學組件以照亮所述區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其中 所述區(qū)域包括手術(shù)位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其中 所述光纖包括具有0.50NA的內(nèi)部照明裝置光纖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其還 包括可操作地控制光束擴散度的擴散控制系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其中 所述套管、光學組件和機頭均由生物適宜性材料制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其中， 所述光纜包括可操縱地與光源連接的第一光學連接器；以及 以光學形式與所述第一光學連接器連接的第二光學連接器， 其中，所述第二光學連接器可操縱地連接至所述機頭以便以光學 形式使所述光纜與所述光纖連接。
7. —種可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，包括 用于提供光束的光源；光纜，以光學形式與所述光源連接以便接收并傳遞光束； 可操縱地與所述光纜連接的機頭；光纖，可操縱地與所述機頭連接，其中，所述光纖以光學形式與 所述光纜連接以接收并傳遞光束；光學組件，以光學形式與所述光纖的末端相連接，以便接收光束 并提供光束以照亮某一區(qū)域，其中，所述光學組件包括套裝的復合拋 物面聚光器("CPC")錐體；以及可操縱地與所述機頭和光學組件相連接的套管，用于裝入所述光 學組件并導引所述光學組件以照亮所述區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其中 所述區(qū)域包括手術(shù)位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其中 所述光纖包括具有0.50NA的內(nèi)部照明裝置光纖。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其 中套裝的CPC錐體以一定角度向外擴散光線達到一偏軸線角度并從 套管的末端向外發(fā)射光。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其 中套裝的CPC錐體包括套裝在凹形CPC-錐體元件內(nèi)的凸形CPC -錐體元件，其中，所述凸形CPC-錐體元件和凹形CPC-錐體元 件呈可彼此相對運動的關系。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其 中通過使所述凹形CPC-錐體元件接近凸形CPC-錐體元件，確 定由所述光學組件發(fā)射的光的角度擴散。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其 中所述套管、光學組件和所述機頭均由生物適宜性材料制成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其 中所述光纜包括可操縱地與所述光源連接的第一光學連接器；以及 以光學形式與所述第一光學連接器連接的第二光學連接器，其中，所述第二光學連接器可操縱地連接至所述機頭以便以光學 形式使所述光纜與所述光纖連接。
15. 利用可變化角度的照明裝置以廣角照亮手術(shù)區(qū)域的方法，該 方法包者舌產(chǎn)生光束；通過光纜接收光束，其中，機頭可操縱地與所述光纜連接； 將光束從所述光纜傳遞至光纖，其中，所述機頭可操縱地與所述 光纖連接，以光學形式使光學組件與所述光纖的末端相連接，其中，所述光 學組件接收所述光束；并且導引所述光學組件以照亮一選中區(qū)域。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述選中區(qū)域包括手術(shù) 位置。
17，根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中光學組件包括以光學形 式與光學探針相連接的聚合物-分散-液晶("PDLC")擴散器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述光纖包括具有0.50NA 的內(nèi)部照明裝置光纖。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中還包括用所述光學組 件控制光束的擴散度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述光學組件包括套裝 的復合拋物面聚光器("CPC")錐體。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中套裝的CPC錐體以一 定角度向外擴散光線達到偏軸線角度并從套管的末端向外發(fā)射光。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中套裝的CPC錐體包括 套裝在凹形CPC-錐體元件內(nèi)的凸形CPC-錐體元件，其中，所述 凸形CPC-錐體元件和所述凹形CPC-錐體元件呈可彼此相對運動 的關系。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中通過使所述凹形CPC -錐體元件接近所述凸形CPC-錐體元件，確定由所述光學組件發(fā)射的光的角度擴散。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述套管、光學組件和 所述機頭均由生物適宜性材料制成。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種可變化角度的廣角照明裝置，其一個實施例為一種小規(guī)格可變化角度的外科手術(shù)照明系統(tǒng)，其包括用于提供光束的光源；光纜，其以光學形式與光源接合以便接收并傳遞光束；可操縱地與光纜接合的機頭；光纖，其可操縱地與機頭接合，其中，光纖以光學形式與光纜接合以接收并傳遞光束；光學組件，其以光學形式與光纖的末端相接合，以便接收光束并確保光束照亮一外科手術(shù)區(qū)域；可操縱地與機頭和光學組件相接合的套管，其用于安裝并使光學組件對準照亮所選擇區(qū)域，如手術(shù)位置。光學組件例如可以包括以光學形式與光學探針相接合的光纖/聚合物-分散-液晶(“PDLC”)擴散器或套裝的復合拋物型聚集器(“CPC”)錐體。在PDLC擴散器/探針的實施例中，光纖可以是具有0.50NA或類似值的標準的內(nèi)部照明裝置光纖。來自光源的光束從光纖的末端發(fā)射并被提供至用于進一步傳遞的PDLC擴散器。以電形式控制在PDLC擴散器處的光束的擴散度并且能夠?qū)⒃摂U散度從不擴散變?yōu)榉浅４蟮臄U散度。在通過PDLC擴散器之后，將光束提供至能夠?qū)⒐馐鴤鬟f至眼睛中的手術(shù)位置的探針或光纖，如玻璃探針或光纖。
文檔編號A61F9/007GK101330888SQ200680047539
公開日2008年12月24日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者R·T·史密斯 申請人:愛爾康公司