Термически устойчивый лазерный зонд в сборе

Группа изобретений относится к медицинской технике. Определенные аспекты настоящего изобретения предусматривают термически устойчивый лазерный зонд в сборе, содержащий канюлю, при этом многожильное оптическое волокно проходит по меньшей мере частично через канюлю для передачи лазерного излучения от лазерного источника в целевое местоположение. Зонд в сборе дополнительно содержит GRIN линзу, размещенную в канюле, и защитный компонент (цилиндрическое окно), запрессованный(ое) в дистальный конец канюли, при этом GRIN линза расположена между многожильным оптическим волокном и защитным компонентом. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Настоящее изобретение относится в целом к лазерным зондам в сборе и более конкретно к таким системам, которые используют в хирургии (например, офтальмологической хирургии) и т. п.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] Лазерный зонд в сборе может быть использован во время ряда разных процедур и хирургических операций. В качестве примера, лазерный зонд в сборе можно использовать во время лазерных хирургических операций на сетчатке для устранения, среди прочего, разрывов сетчатки. Лазерное излучение обычно передается от лазерного источника по оптоволоконному кабелю. Оптоволоконный кабель проксимально подключен в лазерном соединителе, который подсоединяется к лазерному источнику, и дистально подключен в узле зонда, которым управляет хирург. Следует отметить, что в настоящем документе дистальный конец компонента относится к концу, который ближе к телу пациента, или на котором испускается лазерное излучение из лазерного зонда. С другой стороны проксимальный конец компонента относится к концу, который обращен в сторону от тела пациента или находится поблизости от, например, лазерного источника.

[3] Зонд в сборе содержит ручной блок, соединенный с канюлей, которая частично вставлена в глаз пациента. Оптоволоконный кабель вмещает оптическое волокно, которое проходит через ручной блок и канюлю для передачи лазерного излучения на сетчатку пациента. В определенных случаях используется линза для увеличения и проецирования лазерных лучей, передающихся оптическим волокном, на сетчатку пациента для увеличения эффективности. Линзу размещают перед оптическим волокном и прикрепляют к канюле.

[4] В определенных случаях оптоволоконный кабель вмещает более чем одно оптическое волокно, позволяя лазерному зонду в сборе подавать более чем один фотокоагуляционный луч одновременно. Например, в определенных случаях оптоволоконный кабель может вмещать четыре оптических волокна или многожильное оптическое волокно. В таких случаях, вследствие высокой мощности в ограниченном пространстве (например, внутри канюли), канюля и линза могут подвергаться воздействию избыточного тепла, если кровь или другие темные материалы присутствуют перед наконечником канюли или линзой, или соприкасаются с ними, или по меньшей мере частично блокируют наконечник канюли или линзу. В некоторых случаях избыточное тепло образуется, поскольку лазерные лучи, передающиеся оптическими волокнами, отражаются обратно кровью или темным материалом на линзу, канюлю и/или клеевое соединение между линзой и канюлей. Эти перегрев и неуправляемый нагрев приводят к плавлению канюли и линзы и также вызывают отделение линзы от канюли.

Краткое описание сущности изобретения

[5] Настоящее изобретение относится к лазерным зондам и более конкретно к таким системам, которые используют в хирургии (например, офтальмологической хирургии) и т. п.

[6] Определенные варианты осуществления предусматривают зонд в сборе, содержащий канюлю, при этом одно или более оптических волокон проходят по меньшей мере частично через канюлю для передачи лазерного излучения от лазерного источника в целевое местоположение. Зонд в сборе дополнительно содержит линзу, размещенную в канюле, и защитный компонент, прикрепленный прессовой посадкой к дистальному концу канюли, при этом линза расположена между одним или более оптическими волокнами и защитным компонентом.

[7] Также определенные варианты осуществления предусматривают хирургическую систему, содержащую лазерный источник и зонд в сборе, соединенный с лазерным источником посредством одного или более оптических волокон. Лазерный зонд в сборе содержит ручной блок, соединенный с канюлей, причем канюля содержит дистальный конец, при этом одно или более оптических волокон проходят через ручной блок и по меньшей мере частично через канюлю для передачи лазерного излучения от лазерного источника в целевое местоположение. Лазерный зонд в сборе также содержит линзу, размещенную в канюле, и защитный компонент, прикрепленный прессовой посадкой к дистальному концу канюли, при этом линза расположена между одним или более оптическими волокнами и защитным компонентом.

[8] Следующее описание и связанные графические материалы представляют подробно определенные иллюстративные признаки одного или более вариантов осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[9] Прилагаемые фигуры изображают определенные аспекты одного или более вариантов осуществления, и следовательно не должны рассматриваться как ограничивающие объем этого изобретения.

[10] На фиг. 1A представлен пример зонда в сборе, содержащий ручной блок и канюлю.

[11] На фиг. 1B представлен вид в поперечном сечении наконечника канюли, показанного на фиг. 1A.

[12] На фиг. 2A представлен вид в поперечном сечении примерного защитного компонента, который размещен на наконечнике канюли согласно некоторым вариантам осуществления.

[13] На фиг. 2B представлен трехмерный вид защитного компонента, показанного на фиг. 2A согласно некоторым вариантам осуществления.

[14] На фиг. 2C представлен вид спереди наконечника канюли, показанного на фиг. 2A согласно некоторым вариантам осуществления.

[15] На фиг. 2D представлен трехмерный вид наконечника канюли, показанного на фиг. 2A согласно некоторым вариантам осуществления.

[16] На фиг. 3A-3E представлены виды в поперечном сечении нескольких приведенных в качестве примера конфигураций разных форм линз и защитных компонентов согласно некоторым вариантам осуществления.

[17] На фиг. 4A представлен вид в поперечном сечении защитного компонента со скошенным концом согласно некоторым вариантам осуществления.

[18] На фиг. 4B представлен трехмерный вид защитного компонента, показанного на фиг. 4A согласно некоторым вариантам осуществления.

[19] На фиг. 4C представлен вид в поперечном сечении защитного компонента со скошенным концом согласно некоторым вариантам осуществления.

[20] На фиг. 4D представлен трехмерный вид защитного компонента, показанного на фиг. 4C согласно некоторым вариантам осуществления.

[21] На фиг. 4E представлен защитный компонент, показанный на фиг. 4A, вставленный в канюлю согласно некоторым вариантам осуществления.

[22] Для облегчения понимания используют, где возможно, идентичные позиционные обозначения для обозначения идентичных элементов, которые являются общими для графических материалов. Предполагается, что элементы и признаки одного варианта осуществления могут быть преимущественно включены в другие варианты осуществления без дополнительного описания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[23] Аспекты настоящего изобретение предусматривают зонд в сборе, имеющий защитный компонент.

[24] Как описано выше, зонд в сборе с высокой мощностью может подвергаться воздействию перегрева, если кровь загрязняет линзу или блокирует лазерный луч, вследствие чего линза внутри канюли может плавиться. Плавящаяся линза может также отделяться от канюли, что приводит к неисправности зонда в сборе. Конкретные варианты осуществления, описанные в настоящем изобретении, могут преодолевать эти недостатки при помощи закрепления прессовой посадкой защитного компонента в дистальном конце канюли, при этом линза расположена между одним или более оптическими волокнами и защитным компонентом.

[25] На фиг. 1A представлен пример зонда в сборе 100, содержащего ручной блок 102 и канюлю 104. Хирург использует ручной блок 102 для направления канюли 104 (например, полой трубки цилиндрической формы) в часть тела пациента, которая может быть глазом пациента. Как показано, зонд в сборе 100 одновременно обеспечивает несколько фотокоагуляционных лучей 106, что приводит к образованию нескольких пятен лазерного пучка. Мощность каждого пятна лазерного пучка может составлять от 250 до 500 милливатт (мВт), таким образом, при обеспечении нескольких пятен лазерного пучка минимальная мощность, проходящая через канюлю 104, может составлять 1 ватт (Вт). Как описано выше, линза может быть размещена перед оптическими волокнами, которые проходят через канюлю, для проецирования лазерных лучей на, например, поверхность сетчатки глаза пациента. Проксимальный конец оптических волокон, как описано выше, соединяется с лазерным источником, который соединен с хирургической системой или является частью хирургической системы.

[26] На фиг. 1B представлен вид в поперечном сечении наконечника канюли 104, при этом линза 110 размещена для проецирования лучей 106, передаваемых несколькими оптическими волокнами 108, проходящими через канюлю 104. Оптические волокна 108, в определенных аспектах, представляют собой массив оптических волокон или многожильное оптическое волокно. Если канюля 104 размещена в части тела пациента, например посредством канюли троакара (не представлена), лучи 106 могут быть отражены обратно в канюлю 104, как если бы присутствовала кровь или другой темный материал перед наконечником канюли 104, или кровь или другой темный материал частично блокировали линзу 110 или соприкасались с ней. Отражение лазерных лучей обратно в канюлю 104, а также поглощение канюлей 104 таких лучей, увеличивает количество тепла, которое уже сгенерировано внутри канюли 104. Этот перегрев, как описано выше, может плавить канюлю 104 и линзу 110 и также привести к отделению линзы 110 от канюли 104.

[27] Соответственно, аспекты, описанные в настоящем документе, относятся к защитному компоненту, закрепленному прессовой посадкой в дистальном конце канюли зонда в сборе. Защитный компонент (например, защитное окно) размещен перед дистальным концом линзы, которая сама размещена перед одним или более оптическими волокнами. Закрепленный прессовой посадкой защитный компонент защищает линзу, ограничивая перемещения линзы вдоль канюли и/или также предотвращая отделение линзы от канюли. Так как защитный компонент закреплен прессовой посадкой в дистальном конце канюли, он также предотвращает, сводит к минимуму или по меньшей мере уменьшает количество текучих сред (например, крови), которое может протекать (например, из части тела пациента) в канюлю во время хирургической операции.

[28] На фиг. 2A представлен вид в поперечном сечении примерного защитного компонента 212, который размещен на наконечнике канюли 104. Как показано, защитный компонент 212 размещен на дистальном конце 205 канюли 104, в то время как проксимальный конец 207 канюли 104 соединен с ручным блоком (например, ручным блоком 102, показанным на фиг. 1A). Как описано выше, дистальный конец 205 канюли 104 является концом, который вставлен в часть тела пациента, или где предусмотрено испускание лазерного излучения из зонда в сборе 100. Также, как показано, линза 210 содержит проксимальный конец 209 и дистальный конец 211. Дополнительно, защитный компонент 212 содержит проксимальный конец 215 и дистальный конец 213.

[29] В определенных аспектах защитный компонент 212 содержит оптически чистый или прозрачный материал. В определенных аспектах прозрачный материал имеет оптическую силу, и в определенных других аспектах прозрачный материал не имеет оптической силы. Оптическая сила (также называемая преломляющей силой, рефракционной силой, фокусирующей силой или силой конвергенции) является степенью, с которой линза, зеркало или другая оптическая система собирает или рассеивает свет. В определенных аспектах защитный компонент 212 может содержать материал, который способен выдерживать высокие температуры без плавления. Например, защитный компонент 212 может иметь температуру перехода в диапазоне от 800°C до 2000°C. Примеры прозрачного материала включают сапфир, плавленный диоксид кремний или другие стеклянные или керамические материалы с высокими температурами перехода.

[30] В определенных аспектах защитный компонент 212 прикреплен к канюле 104 посредством прессовой посадки компонента 212 в канюлю 104. Прессовая посадка, также известная как посадка с натягом или фрикционная посадка, является методикой прикрепления защитного компонента 212 к канюле 104, при этом закрепление достигается трением между защитным компонентом 212 и канюлей 104 после проталкивания защитного компонента 212 в канюлю 104. В определенных аспектах канюля 104 содержит материал, такой как нержавеющая сталь, нитинол (NiTi) или платино-иридиевый сплав (Pt-lr). В определенных аспектах защитный компонент 212 содержит материал с достаточной устойчивостью или жесткостью (например, твердостью или прочностью), вследствие чего закрепление защитного компонента 212 в канюле 104 прессовой посадкой не приводит к образованию трещин в защитном компоненте 212, особенно если канюля 104 также изготовлена из жесткого материала (например, нержавеющей стали). В определенных аспектах канюля 104 может иметь внутренний диаметр, который меньше чем диаметр защитного компонента 212.

[31] На фиг. 2B представлен трехмерный вид защитного компонента 212. Как показано, в определенных аспектах защитный компонент 212 является цилиндрическим компонентом, который можно закрепить прессовой посадкой в цилиндрическом отверстии канюли 104. В определенных аспектах диаметр защитного компонента 212 может составлять 350 мкм ± 5 мкм, 360 мкм ± 5 мкм или 370 мкм ± 5 мкм. В определенных аспектах длина защитного компонента 212 может составлять 355 мкм ± 25 мкм.

[32] На фиг. 2C представлен вид спереди наконечника канюли 104, который вмещает защитный компонент 212.

[33] На фиг. 2D представлен трехмерный вид наконечника канюли 104. Как показано, защитный компонент 212 частично выходит наружу из канюли 104. Хотя в определенных аспектах защитный компонент 212 не выходит наружу из канюли 104. Например, защитный компонент 212 может заподлицо с внешней стороной канюли 104 или может не выходить наружу из канюли 104.

[34] Как показано на фиг. 2A-2D, в определенных аспектах защитный компонент (например, защитный компонент 212) может иметь цилиндрическую форму с дистальным и проксимальным концами, оба из которых являются плоскими. Однако в определенных аспектах проксимальный конец защитного компонента не обязательно должен быть плоским. Например, проксимальный конец защитного компонента может быть сферическим или асферическим. Защитный компонент со сферическим или асферическим проксимальным концом может быть преимущественным, поскольку сферический или асферический проксимальный конец можно намного легче направлять или вставлять через наконечник канюли во время прессовой посадки.

[35] Также, как показано на фиг. 2A, в определенных аспектах линза (например, линза 210), размещенная в канюле 104, имеет цилиндрическую форму с дистальным и проксимальным концами, оба из которых плоские. Примером такой линзы является градиентная (GRIN) линза. Однако в определенных других аспектах вместо этого может быть использована сферическая или асферическая линза, что может увеличить эффективность и/или тепловую надежность соответствующего зонда в сборе. Таким образом, в определенных аспектах по меньшей мере один из проксимального или дистального концов линзы не является плоским. Например, проксимальный, дистальный или оба конца линзы могут быть сферическими или асферическими. Следует отметить, что любая из разных форм линз, описанных в настоящем документе, может быть использована в сочетании с любой из разных форм защитных компонентов, описанных в настоящем документе.

[36] На фиг. 3A-3E представлены виды в поперечном сечении ряда примерных конфигураций разных форм линз и защитных компонентов внутри канюли 104.

[37] На фиг. 3A представлена канюля 104, через которую частично проходят оптические волокна 108. Как показано, на дистальном конце оптических волокон 108 присутствует линза 320 с проксимальным концом, который является сферическим, и дистальным концом, который является плоским. Защитный компонент 330 закреплен прессовой посадкой в канюле 104, чтобы размещаться на дистальном конце линзы 320 для ограничения продольного перемещения линзы 320 и отделения от канюли 104. Сферический проксимальный конец линзы 320 направляет лазерные лучи, которые передаются оптическими волокнами 108, к середине проксимального конца защитного компонента 330.

[38] На фиг. 3B представлен защитный компонент 330, защищающий линзу 322 с плоскими проксимальным и дистальным концами. В определенных аспектах линза 322 является GRIN линзой.

[39] На фиг. 3C представлен защитный компонент 330, защищающий линзу 324 с проксимальным концом, который является плоским, и дистальным концом, который является сферическим. В определенных аспектах существует распределение оптической силы между сферическим дистальным концом линзы 324 и сферическим проксимальным концом защитного компонента 330, что приводит к меньшим сферическим аберрациям (например, большей точности). Уменьшение сферических аберраций приводит к проецированию или передаче узлом зонда более четких пятен лазерного пучка на часть тела пациента (например, поверхность сетчатки), что может улучшить эффективность и точность зонда в сборе.

[40] На фиг. 3D представлен защитный компонент 330, защищающий линзу 326 со сферическими проксимальным и дистальным концами. В определенных аспектах линза 326 (например, называемая сферической линзой) имеет более высокую температурную эффективность, чем GRIN линза. Защита, которую обеспечивает защитный компонент 330, позволяет использовать сферическую линзу, такую как линза 326. В определенных аспектах сферическая линза 326 способна фокусировать лазерные лучи, которые передаются оптическими волокнами 108, к середине проксимального конца защитного компонента 330. В примере, показанном на фиг. 3D, сферический конец защитного компонента 330 в комбинации с двумя сферическими концами линзы 326 дополнительно помогает наводить и фокусировать лазерные лучи. Дополнительно, сферическая линза с высокой температурой размягчения может быть способна выдерживать более высокую температуру поверхности, что может улучшить тепловую надежность зонда в сборе.

[41] На фиг. 3E представлен защитный компонент 332, защищающий линзу 322 с плоскими проксимальным и дистальным концами. Защитный компонент 332 имеет проксимальный конец, который является асферическим, и дистальный конец, который является плоским. В определенных аспектах асферический конец защитного компонента 332 может быть формованным. В определенных аспектах защитный компонент с асферическим проксимальным концом можно намного легче направлять или вставлять через наконечник канюли 104, чем сферический проксимальный конец.

[42] Как описано выше, в определенных аспектах один или более защитных компонентов 330-332 могут обладать оптической силой, в то время как в других аспектах защитные компоненты могут не иметь оптической силы. Также, в определенных аспектах в каждой из конфигураций 3A-3E дистальный конец оптических волокон соприкасается с проксимальным концом линзы или находится вблизи него, в то время как дистальный конец линзы соприкасается с проксимальным концом защитного компонента или находится вблизи него. В таких аспектах перемещение линзы ограничено оптическими волокнами с одной стороны (например, проксимальной стороны) и защитным компонентом с другой стороны (например, дистальной стороны).

[43] На фиг. 4A представлен вид в поперечном сечении другой примерной формы для защитного компонента. Как показано, проксимальный конец защитного компонента 430 содержит скошенные кромки 432 и плоскую поверхность 434. Например, защитный компонент 430 может быть изготовлен скашиванием кромок проксимального конца цилиндрического компонента. На фиг. 4B представлен трехмерный вид защитного компонента 430. Защитный компонент 430 является преимущественным, поскольку проксимальный конец со скошенными кромками защитного компонента 430 можно намного легче направлять или вставлять через наконечник канюли.

[44] На фиг. 4C представлен вид в поперечном сечении еще одной примерной формы для защитного компонента. Как показано, проксимальный конец защитного компонента 440 содержит скошенные кромки 442 и сферическую поверхность 444. На фиг. 4D представлен трехмерный вид защитного компонента 440.

[45] Защитный компонент, такой как защитный компонент 430 или 440, может быть преимущественным, поскольку проксимальный конец со скошенными кромками защитного компонента можно намного легче направлять или вставлять через наконечник канюли. Защитные компоненты 430 или 440 могут быть использованы в сочетании с любой из конфигураций 320-326 линзы, показанных на фиг. 3A-3E.

[46] В определенных аспектах канюля (например, канюля 104) может быть изготовлена из гибкого материала (например, нержавеющей стали, NiTi, Pt-lr и т. д.), вследствие чего диаметр канюли может увеличиваться, когда линза и/или защитный компонент с большим диаметром вставляются в канюлю.

[47] На фиг. 4E представлен защитный компонент 430, показанный на фиг. 4A вставленным в канюлю (например, канюлю 404). Как показано, диаметр наконечника канюли увеличился и принял форму скошенного конца защитного компонента 430. В определенных аспектах использование защитного компонента с диаметром, который больше, чем диаметр канюли в ее нормальном состоянии, является преимущественным. Это обусловлено тем, что в таких аспектах закрепление защитного компонента в канюле прессовой посадкой устраняет, сводит к минимуму или по меньшей мере уменьшает любое незаполненное пространство или отверстие между внешней поверхностью защитного компонента и внутренней поверхностью канюли. Вследствие этого любая возможность протекания текучих сред, таких как кровь, в канюлю через любые такие незаполненные пространства или отверстия может также быть уменьшена.

[48] Вышеприведенное описание предоставлено, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники применять различные варианты осуществления, описанные в настоящем документе. Различные модификации этих вариантов осуществления будут совершенно очевидны специалистам в данной области техники, и характерные принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены к другим вариантам осуществления. Таким образом, формула изобретения не предназначена для того, чтобы быть ограниченной вариантами осуществления, показанными в настоящем документе, но предоставляет полный объем изобретения, соответствующий тексту формулы изобретения.

1. Зонд в сборе, содержащий:

многожильное оптическое волокно;

канюлю, причем многожильное оптическое волокно проходит по меньшей мере частично через канюлю для передачи лазерного излучения от лазерного источника в целевое местоположение;

градиентную (GRIN) линзу, размещенную в канюле, причем многожильное оптическое волокно соприкасается с проксимальным концом GRIN линзы; и

цилиндрическое окно, запрессованное в дистальный конец канюли, причем дистальный конец GRIN линзы соприкасается с проксимальным концом цилиндрического окна внутри канюли и при этом дистальный конец цилиндрического окна выходит наружу из канюли, причем GRIN линза расположена между многожильным оптическим волокном и цилиндрическим окном.

2. Зонд в сборе по п. 1, причем цилиндрическое окно содержит прозрачный материал.

3. Зонд в сборе по п. 2, причем цилиндрическое окно имеет оптическую силу.

4. Зонд в сборе по п. 2, причем цилиндрическое окно выполнено без оптической силы.

5. Зонд в сборе по п. 1, причем проксимальный конец цилиндрического окна содержит выпуклую поверхность.

6. Зонд в сборе по п. 1, причем проксимальный конец цилиндрического окна содержит сферический сегмент.

7. Зонд в сборе по п. 1, причем проксимальный конец цилиндрического окна содержит формованный асферический сегмент.

8. Зонд в сборе по п. 1, причем проксимальный конец GRIN линзы является криволинейным.

9. Зонд в сборе по п. 8, причем проксимальный конец GRIN линзы является сферическим.

10. Зонд в сборе по п. 1, причем дистальный конец GRIN линзы является криволинейным.

11. Зонд в сборе по п. 10, причем проксимальный конец GRIN линзы является сферическим.

12. Зонд в сборе по п. 1, причем цилиндрическое окно запрессовано так, что цилиндрическое окно уменьшает затекание материала в канюлю.

13. Хирургическая система, содержащая:

лазерный источник;

многожильное оптическое волокно;

зонд в сборе, соединенный с лазерным источником посредством многожильного оптического волокна, при этом зонд в сборе содержит:

ручной блок, соединенный с канюлей, имеющей дистальный конец, при этом многожильное оптическое волокно проходит через ручной блок и по меньшей мере частично через канюлю для передачи лазерного излучения от лазерного источника в целевое местоположение;

GRIN линзу, размещенную в канюле, причем многожильное оптическое волокно соприкасается с проксимальным концом GRIN линзы; и

цилиндрическое окно, запрессованное в дистальный конец канюли, причем дистальный конец GRIN линзы соприкасается с проксимальным концом цилиндрического окна внутри канюли и при этом дистальный конец цилиндрического окна выходит наружу из канюли, причем GRIN линза расположена между многожильным оптическим волокном и цилиндрическим окном.

14. Хирургическая система по п. 13, причем цилиндрическое окно содержит прозрачный материал.

15. Хирургическая система по п. 14, причем цилиндрическое окно имеет оптическую силу.

16. Хирургическая система по п. 14, причем цилиндрическое окно выполнено без оптической силы.

17. Хирургическая система по п. 13, причем проксимальный конец цилиндрического окна содержит выпуклую поверхность.

18. Хирургическая система по п. 13, причем проксимальный конец цилиндрического окна содержит сферический сегмент.

19. Хирургическая система по п. 13, причем проксимальный конец цилиндрического окна содержит формованный асферический сегмент.

20. Хирургическая система по п. 13, причем цилиндрическое окно запрессовано так, что цилиндрическое окно уменьшает затекание материала в канюлю.