CN106662427A - 可移动广角眼科手术系统 - Google Patents

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Abstract

一种手术成像系统可以包括：至少一个光源，该至少一个光源被配置成用于生成光束；射束引导系统，该射束引导系统被配置成用于引导来自该光源的该光束；射束扫描仪，该射束扫描仪被配置成用于接收来自该射束引导系统的光并生成所扫描的光束；射束耦合器，该射束耦合器被配置成用于对该所扫描的光束进行重定向；以及宽视场(WFOV)透镜，该WFOV透镜被配置成用于将该重定向的所扫描的光束引导到手术眼的目标区域中；其中，该射束耦合器相对于该手术眼可移动地定位，使得该射束耦合器可选择性地移动以改变该重定向的所扫描的光束进入该手术眼的入射角以及该手术眼的该目标区域中的至少一项。

Description

可移动广角眼科手术系统
技术领域
本文公开的实施例涉及玻璃体视网膜、青光眼或其它眼科手术的改进可视化。更具体地，本文描述的实施例涉及可以实现为诊断成像系统和/或治疗射束传送系统的可移动广角眼科手术系统。
背景技术
研发用于使用成像和可视化来辅助眼科手术是最热门的研发和创新领域之一。一类眼科手术——玻璃体视网膜手术——涉及玻璃体切除术，从后房中移除玻璃体以进入视网膜。玻璃体切除术的成功执行需要基本上完全去除玻璃体，包括玻璃体基底附近最具挑战性的区域。使用成像技术和设备可以大大有助于提高玻璃体移除的效率。
然而，由于若干种原因，使用成像来辅助玻璃体切除术是特别具有挑战性的。原因之一是玻璃体是透明的。另一个挑战是，外围的可视化需要具有高倾斜角度的成像射束。基于广角接触透镜或基于非接触的透镜通常用于解决后一种挑战，但是仅取得有限的成功。存在外科医生需要在玻璃体视网膜手术(例如用于视网膜断裂检测、光凝等)中具有更宽的视场的许多其他原因。基于广角接触的透镜可以达到大约120°的视场，而基于非接触的透镜提供了甚至更窄的视场。有时，外科医生必须旋转患者的眼球或进行巩膜压陷以将眼睛移入显微镜视场中进行观察。
成像的改进可以通过使用光学相干断层成像技术(OCT)来实现，一种通过将激光束聚焦到目标上、收集反射束、用参考束干涉反射束并检测该干扰、以及测量该射束的焦深内的反射特征的技术。结果是深度上的线扫描、横截面扫描或体积扫描。
OCT已经作为诊断工具惯例用于临床中。外科医生将术前图像带入手术室供参考。OCT扫描目前在手术室中不可用，因而不支持手术期间的决策。术前图像在手术过程中对目标的形态学修改后的效用有限。
从创业公司到大公司的许多公司都在致力于研发实时手术中OCT系统。迄今为止的手术中OCT的方法是基于显微镜、基于手持式探头或是基于内腔探头的。基于显微镜的OCT系统通常将该OCT系统相对于显微镜和/或患者眼睛以固定朝向安装到显微镜上。因此，将OCT集成到标准手术显微镜中可能需要对显微镜进行实质性修改。此外，即使使用这些修改，该OCT束到眼睛中的扫描角度和/或目标位置是固定的并且是有限的。移动该患者和/或显微镜是改变该OCT束的扫描角度和/或目标位置的唯一选择，而这两者都是不切实际的或是不可行的。
发明内容
所提出的解决方案用独特的解决方案填补了未满足的医疗需求，以便提供手术中可移动的广角诊断成像和/或治疗射束传送系统，无需手术间接费用或对手术工作流程的破坏，具有可调节的射束扫描/传送角度和/或在眼睛中的位置以最大化可用性。
按照一些实施例，一种眼科手术系统包括：至少一个光源，该至少一个光源被配置成用于生成光束；射束引导系统，该射束引导系统被配置成用于引导来自该至少一个光源的该光束；射束扫描仪，该射束扫描仪被配置成用于接收来自该射束引导系统的光并生成所扫描的光束；射束耦合器，该射束耦合器被配置成用于对该所扫描的光束进行重定向；以及宽视场(WFOV)透镜，该WFOV透镜被配置成用于将该重定向的所扫描的光束引导到手术眼的目标区域中；其中，该射束耦合器相对于该手术眼可移动地定位，使得该射束耦合器可选择性地移动以改变该重定向的所扫描的光束进入该手术眼的入射角以及该手术眼的该目标区域中的至少一项。
按照一些实施例，一种操作外科手术光学相干断层成像(OCT)可视化的方法包括：使用光源生成成像光束；使用射束引导系统将来自该光源的该成像光束引导到射束扫描仪；使用该射束扫描仪生成所扫描成像光束；使用射束耦合器重定向该所扫描成像光束，包括将该所扫描成像光束重定向到手术显微镜的光学路径中；使用宽视场(WFOV)透镜将该重定向的所扫描成像光束引导到手术眼的目标区域中；以及选择性地移动该射束耦合器以改变该重定向的所扫描成像光束进入该手术眼的入射角以及该手术眼的该目标位置中的至少一项。
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是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图2是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图3是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图4是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图5是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图6是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图7是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图8a是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图8b是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图9a是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图9b是示出可移动广角眼科手术系统的简图。
图10是示出操作外科手术可视化系统的方法的流程图。
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。
本公开的实时手术中可调节宽视场成像系统相对于基于显微镜的OCT系统提供了许多优点，包括：(1)降低了使用大量不同的手术显微镜的复杂性；(2)光学接入各种各样的激光扫描可视化技术；以及(3)更宽的扫描角度，包括通过允许改变眼睛中的扫描束的入射角和/或入射位置的旋转和平移运动来在眼睛的外围进行扫描的能力。本公开的实时手术中可调节宽视场成像系统还提供了相对于基于手持式探头的OCT系统的许多优点，包括：(1)免持成像；(2)简化的手术工作流程；(3)更稳定的OCT成像，具有较少的运动相关伪像；以及(4)同时OCT成像和显微镜观察。本公开的实时手术中可调节宽视场成像系统还提供了相对于基于内腔探头的OCT系统的许多优点，包括：(1)非侵入性OCT成像；(2)简化的手术工作流程；(3)体积扫描能力；(4)更稳定的OCT成像，具有较少的运动相关伪像；(5)改进的横向分辨率；以及(6)与手术显微镜成像结合的能力。使用本公开的实时手术中可调节广角治疗射束传送系统可以实现许多类似的优点。
本公开的眼科手术系统可以被配置成用于促进经由可移动射束耦合器传送手术中可调节广角激光扫描。该射束耦合器与一个或多个光学元件一起可以是集成光学块部件的一部分。该光学块的整体可以旋转或平移，或者该射束耦合器可以独立于该光学块而旋转。随着该射束耦合器的选择性移动改变该扫描束进入眼睛的入射角和/或该扫描束在眼睛中的入射位置，可以提供用于激光扫描的宽视场。该可移动广角眼科手术系统可以被实现为诊断成像系统，如光学相干断层成像(OCT)、多光谱成像、荧光成像、光声成像等，以及用于如光凝等激光治疗的(多种)治疗射束传送系统。广角激光扫描本质上可以是诊断的和/或治疗的。诊断激光扫描可以包括光学相干断层成像(OCT)成像。例如，这种系统可以提供可调节宽视场手术中OCT，而不破坏手术工作流程。该治疗激光扫描可以包括激光束扫描。该扫描束可以通过基于接触或非接触的手术透镜传送到眼睛中。如果使用不可见的激光波长，则该接触透镜也可用作标准外科手术接触透镜。非接触式WFOV透镜可以用类似于双目间接检眼镜(BIOM)的方式来实现。与实时采集和显示系统相结合，该诊断成像和/或治疗射束传送系统可以改善手术中可视化。此外，该诊断成像和/或治疗射束传送系统可以独立于显微镜操作，并且甚至无需显微镜即可使用。该诊断成像和/或治疗射束传送系统还可以耦合到立体相机观察系统，作为用于手术机器人或远程手术系统的显微镜替换技术和/或手术引导技术。
图1示出了诊断成像和/或治疗射束传送系统100。诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以包括被配置成用于生成诊断和/或治疗光束的至少一个光源104。例如，在一些实施例中，诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以包括用于生成诊断光束的一个光源以及用于生成治疗光束的一个光源。在一些实施例中，光源104可以被配置成用于生成诊断光束和治疗光束。光源104可以是诊断成像系统的一部分，例如OCT成像系统、多光谱成像系统、荧光成像系统、光声成像系统等。例如，该光束可以是OCT扫描束的一部分。光源104可以具有在0.2微米至1.8微米范围、0.7微米至1.4微米范围和/或0.9微米至1.1微米范围内的工作波长。光源104可以是治疗射束传送系统(如激光束传送系统)的一部分。该诊断成像系统和/或该治疗射束传送系统可以包括一个或多个附加部件(例如射束引导系统、射束扫描仪等)。
诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以包括射束引导系统，该射束引导系统包括光纤106和/或自由空间，被配置成用于引导来自光源104的光束。该诊断成像和/或治疗射束传送系统可以包括准直器136，该准直器被配置成用于从该射束引导系统接收光束并对光进行准直。
诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以包括被配置成用于接收来自准直器136和/或该射束引导系统的光束并生成所扫描的光束146的光学射束扫描仪138。例如，射束扫描仪138可以被配置成用于从该射束引导系统接收该诊断光束并生成所扫描的诊断光束。射束扫描仪138可以替代地或附加地配置成接收来自该射束引导系统的治疗光束并生成所扫描的治疗光束。射束扫描仪138可以被配置成用于生成具有任何所需的一维或二维扫描图案的所扫描的光束146，包括线、螺旋、栅格、圆形、十字形、定半径星状、多半径星状、多重折叠路径和/或其他扫描模式。射束扫描仪138可以包括一对扫描镜、微镜设备、基于MEMS的设备、可变形平台、基于检流计的扫描仪、多边形扫描仪和/或谐振PZT扫描仪中的一个或多个。
诊断成像和/或治疗射束传送系统100还可以包括被配置成用于将所扫描的光束146朝向宽视场(WFOV)透镜120重定向的射束耦合器142，WFOV透镜120被配置成用于将重定向的所扫描的光束引导到手术眼122的目标区域124中。目标区域124可以包括视网膜、黄斑/中央凹、视盘、玻璃体和/或小梁网/施莱姆氏管。诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以被配置成用于以更高的分辨率对这些及其它特定的感兴趣区域成像。
诊断成像和/或治疗射束传送系统100还可以包括手术显微镜108(图1和图7)。观察者118可以通过手术显微镜108的目镜110观察手术眼122。手术显微镜108的光学路径116可以包括目镜110的一个或多个聚焦/变焦透镜、该显微镜主体的一个或多个聚焦/变焦透镜112以及物镜114。
射束耦合器142可以被配置成用于将所扫描的光束146重定向到手术显微镜108的光学路径116中。为了将所扫描的光束146重定向到手术眼122的目标区域124和/或该手术显微镜的光学路径116中，射束耦合器142可以包括反光镜。如图1-6和图8a-9b所示，该反光镜可以是倾斜的，使得其相对于手术显微镜108的所扫描的光束146和光学路径116中的每一个以倾斜角定向。射束耦合器142可以包括二向色镜、陷波滤光器、热镜、分束器和/或冷镜。射束耦合器142可以被配置成用于对显微镜108的可见束与所扫描的光束146进行组合。结果，所扫描的光束146和显微镜108的视场可以完全重叠、部分重叠或根本不重叠。射束耦合器142可以被配置成用于在所扫描的光束142的波长范围内反射所扫描的光束146和/或来自手术眼122的反射，同时允许显微镜108的可见光束通过该射束耦合器。
射束扫描仪138和/或光学块102还可以包括用于限定所扫描的光束146的焦深的聚焦光学器件。例如，一个或多个透镜140可以包含在光学块102内(图1-6和图8a-9b)。当存在时，射束扫描仪138和/或光学块102的聚焦光学器件可以是固定的或可调节的。在射束扫描仪138和/或光学块102内的聚焦光学器件或变焦透镜可以利于以增加的分辨率和视野深度来扫描感兴趣区域。聚焦光学器件和/或变焦透镜可以设置在以下一个或多个位置处：在射束耦合器142和手术显微镜108之间；在射束耦合器142和WFOV透镜120之间；在射束耦合器142和射束扫描仪138之间；以及在射束扫描仪138和光源104之间。定位在射束耦合器142与手术显微镜108之间的聚焦光学器件和/或变焦透镜可以被配置成用于调节手术显微镜108的光学路径116的焦点。定位在射束耦合器142与射束扫描仪138之间或定位在射束扫描仪138和光源104之间的聚焦光学器件和/或变焦透镜可以被配置成用于调节所扫描的光束146的焦点。定位在射束耦合器142与WFOV透镜120之间的聚焦光学器件和/或变焦透镜可以被配置成用于调节手术显微镜108的光学路径116的焦点以及所扫描的光束146的焦点。
可以通过缩放控制器来调节(多个)透镜140以使诊断成像和/或治疗射束传送系统100的光功率适应于手术眼122的所需目标区域124。此外，可以由该变焦控制器实时控制(多个)可调节变焦透镜140，以适应于诊断成像和/或治疗射束传送系统100的光功率，以在所扫描的光束146对手术眼122的目标区域124进行扫描时保持像差低于预定值。在这方面，该缩放控制器可以通过调节变焦透镜140的物理位置(例如使用压电或其他合适的致动器)和/或调节变焦透镜140的光功率来控制每个可调节变焦透镜140，无需调整变焦透镜140的物理位置(例如，通过改变提供给液晶变焦透镜的电压)。
在一些实施例中，诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以包括可见引导束，例如当所扫描的光束146位于可见范围之外时。例如，所扫描的光束146可以在红外范围内。如图2所示，诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以包括被配置成用于生成该可见引导束的引导射束源154。经由光纤106的可见引导束可以使用耦合器、波分复用器(WDM)或分束器156耦合到手术成像和/或射束传送系统100中。该耦合器、WDM或分束器156可以位于射束扫描仪138之前。射束耦合器142可以被配置成用于反射与所扫描的光束146重合的可见引导束的至少一部分，以促进所扫描的光束146的可视化。例如，射束耦合器142可以包括在可见引导束的波长范围内的陷波滤光器，使得该可见光引导束可以与所扫描的光束146一起被射束耦合器142反射以到达手术眼122。
再次参考图1，在一些实施例中，诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以包括集成光学块部件102。光学块102可以包括集成到共用部件(如手持式设备、透镜架、适配器或其他部件)中的一个或多个光学元件。光学块102可以是被配置成在单个外科手术中使用或可在多个外科手术中重复使用的消耗品。光学块102可以相对于手术显微镜108和/或手术眼122独立定位。图1-7和图8a-9b示出了光学块102的各种实施例。例如，光学块102可以包括射束扫描仪138、射束耦合器142、一个或多个透镜140、准直器136等。在各种实施例中，光学块102可以包括更多的或更少的部件。光学块102可以经由光纤106与光源104处于光学通信。光学块102可以包括光纤夹持器134，其中光纤106被机械地容纳在光学块102中。
射束耦合器142和/或光学块102可以在具有或不具有与手术显微镜108的定义的光学/光学机械关系的情况下运行。例如，射束耦合器142或光学块102可以保持与手术显微镜108分离并且可相对于手术显微镜108独立定位。在这种情况下，射束耦合器142可以是手持式设备、透镜架、自稳定部件或其他部件。如图3所示，光学块102可以耦合到支撑臂152。支撑臂152可以是固定的，如当支撑臂152是壁装式的时。支撑臂152可以是可移动的，例如当支撑臂152安装在可移动杆或推车上时。如关于图7-9b所述，光学块102可以耦合到支撑臂152，使得光学块102可以相对于手术显微镜108和/或手术眼122以六个自由度(例如，三个旋转自由度和三个平移自由度)移动。
再次参考图1，射束耦合器142和/或光学块102可以直接或间接地耦合到手术显微镜108，使得其与该手术显微镜具有定义的光学/光学机械关系。例如，聚光设备102与手术显微镜108之间的直接或间接耦合126可以包括悬架系统、机械框架、突出臂、锥体结构、磁性构件、弹性构件和塑料构件中的一项或多项。当射束耦合器142以定义的光学/光学机械关系耦合到手术显微镜时，WFOV透镜120可以通过透镜架(而不是射束耦合器142)相对于手术眼122独立地操纵。如关于图7-9b所描述的，光学块102可以耦合到手术显微镜108，使得光学块102可以相对于手术显微镜108和/或手术眼122以六个自由度(例如，三个旋转自由度和三个平移自由度)移动。
再次参考图1，诊断成像和/或治疗射束传送系统100的WFOV透镜120可以被配置成用于提供手术眼122的大于15度、大于30度、大于45度、大于60度、大于80度和/或大于100度的视场。因此，诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以被配置成用于在WFOV透镜120的视场内提供各种视场范围，例如在0度和30度之间、在15度和80度之间、在30度和120度之间和/或可达锯齿缘的其他所需范围。WFOV透镜120可以被配置成用于提供在手术眼122上执行诊断和/或治疗过程所需的屈光力。
WFOV透镜120可以被配置成用于作为接触透镜与手术眼122接触地操作或作为非接触透镜与手术眼122间隔开地操作。如图4所示，该接触透镜可以是被配置成被接触到该手术眼122上的黄斑透镜144。黄斑透镜144可以嵌在稳定机构中，其中该稳定机构可以被配置成用于相对于手术眼122稳定黄斑透镜144。为此，该稳定机构可以包括套管针、配重、基于摩擦的系统以及弹性系统中的一项或多项。在一些实施例中，WFOV透镜120可以与光学块102分离，但可附接到光学块102。
如图5和图6所示，该非接触式WFOV透镜可以是与手术眼122间隔开的目镜148。在包括目镜148的诊断成像和/或治疗射束传送系统100的实施例中，可以在射束耦合器142和目镜148之间生成中间图像平面150。目镜148可以被配置成用于以类似于双目间接检眼镜(BIOM)的方式进行操作。目镜142可以通过与射束耦合器142、光学块102、与手术显微镜108的机械耦合、悬置系统以及透镜架的一个或多个机械耦合来定位。在一些实施例中，WFOV透镜120可以是光学块102的一个光学元件。光学块102、射束耦合器142和/或目镜148可以如关于图7-9b所述的那样移动，以改变手术眼122中的所扫描的光束146的入射角和/或目标位置。
光源104、射束引导系统和射束扫描仪138可以是光学相干断层(OCT)成像系统的一部分。为此，WFOV透镜120和射束耦合器142可以被配置成用于将所返回的图像光从手术眼122的目标区域124引导回到该OCT成像系统。所返回的图像光可以与该OCT成像系统的参考束相干涉，并且根据该干涉可以生成深度范围内的目标区域的OCT图像并将其显示给使用者。该诊断成像和/或治疗射束传送系统可以被配置成用于基于在少于30秒、少于10秒和/或少于5秒内(包括实时地)处理所返回的图像光来生成成像信息。在图6中示出了单个扫描光束152或A型扫描。单个扫描光束152可以在手术眼122内沿着目标区域124聚焦在特定位置。可以在目标区域124内执行多次A-扫描以生成图1-5和图8a-9b所示的较大视场。如关于图7-9b所述，光学块102、射束耦合器142和/或WFOV透镜120可以选择性地移动，使得诊断成像和/或治疗射束传送系统100具有可调节的视场。可以对来自具有不同入射角和/或入射位置的各个A-扫描的返回的图像光进行处理和组合，以生成组合成像形成(例如，横截面和/或体积OCT数据)。
图7示出了诊断成像和/或治疗射束传送系统100，包括光学块102的旋转和/或平移运动。射束耦合器142和/或光学块102可以是可移动的，使得诊断成像和/或治疗射束传送系统100具有可调节的广角扫描。例如，所扫描的光束146的视场可以覆盖手术眼122的可改变区域。当所扫描的光束146在手术眼122内的入射角和/或入射位置基于射束耦合器142和/或光学块的平移和/或旋转而改变时，可以调节广角扫描或视场102。在一些实施例中，光学块102的移动包括射束耦合器142的移动。在一些实施例中，射束耦合器142的移动与光学块102的移动无关。在包括非接触式WFOV透镜的诊断成像和/或治疗射束传送系统100的实施例中，目镜148(图5和图6)可以与射束耦合器142和/或光学块102一起移动。可以选择性地移动射束耦合器142和/或光学块102以在手术眼122的外围中扫描。射束耦合器142和/或光学块102可以选择性地移动以扫描手术眼122的小梁网或施莱姆氏管。此外，射束耦合器142和/或光学块102可以被定位成使得所扫描的光束146的视场与该显微镜的可见光束的视场不重叠、部分重叠或完全重叠。
射束耦合器142和/或光学块102的选择性移动可以被配置成用于提供手术眼122的大于15度、大于30度、大于45度、大于60度、大于80度和/或大于100度的视场。因此，诊断成像和/或治疗射束传送系统100可以被配置成用于提供各种视场范围，例如在0度和30度之间、在15度和80度之间、在30度和120度之间和/或可达锯齿缘的其他所需范围。
在一些实施例中，光学块102可以一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多自由度移动。例如，光学块102可以具有一个、两个、三个或更多个旋转自由度。第一旋转自由度可以围绕轴线128或z轴(图1和图7)。如图1所示，光学块102可以围绕轴线128旋转进入和离开该页面的平面。轴线128可以是手术显微镜108的中心轴线。如图7所示，光学块102可以围绕轴线128在方向162和164上旋转。通过其自身，围绕轴线128的旋转不改变手术眼122中的所扫描的光束146的入射角和/或入射位置。然而，围绕轴线128的旋转为如外科医生等观察者118提供了在手术期间将光学块102移动到更方便的朝向的灵活性。例如，观察者118可以基于如何定位患者、正在哪只眼睛上进行手术等来旋转光学块102。
第二旋转自由度可以围绕轴线132或y轴(图1和图7)。围绕轴线132的旋转可以被描述为使光学块102倾斜。如图1所示，轴线132延伸进入和离开页面，并且光学块102可以在该页面的平面中围绕轴线132旋转。如图7所示，光学块102可以围绕轴线132在方向182和184上旋转。虽然轴线132被示为延伸通过射束耦合器142，但是该轴线可以被定位在沿着光学块102的任何地方，使得该轴线平行于图1和图7中所示的轴线132。围绕轴线132的旋转可以改变手术眼122中的所扫描的光束146的入射角和/或入射位置。取决于如何相对于光学块102定位患者，围绕轴线132的旋转可以将所扫描的光束142在手术眼122中向左、向右、向上或向下移位。如图8a所示，光学块102可以围绕轴线132在方向182上旋转。结果，所扫描的光束146可以移位到目标区域124的左侧。如图8b所示，光学块102可以围绕轴线132在方向184上旋转。结果，所扫描的光束146可以移位到目标区域124的右侧。
第三旋转自由度可以围绕轴线130或x轴(图1和图7)。如图7所示，光学块102可以围绕轴线132在方向172和174上旋转。围绕轴线130的旋转可以改变手术眼122中的所扫描的光束146的入射角和/或入射位置。取决于如何相对于光学块102定位患者，围绕轴线130的旋转可以将所扫描的光束142移位到手术眼122中的左侧、右侧、更高处或更低处。例如，在方向172上的旋转可以使所扫描的光束146在手术眼中向右移位。在方向174上的旋转可以将所扫描的光束146移位到手术眼中的左侧。
例如，光学块102可以具有一个、两个、三个、更多的平移自由度。第一平移自由度可以沿着轴线128。如图1所示，光学块102可以沿页面的平面中的轴线128平移。如图7所示，光学块102可沿着轴线128在方向166和168上平移。沿轴线128的平移可以调整所扫描的光束146在手术眼122的目标区域124上的聚焦深度。
第二平移自由度可以是沿着轴线132。如图1所示，光学块102可以沿着轴线132平移进入和离开该页面。如图7所示，光学块102可以沿着轴线132在方向186和188上平移。沿着轴线132的平移可以改变手术眼122中的所扫描的光束146的入射角和/或入射位置。取决于如何相对于光学块102定位患者，沿着轴线132的平移可以将所扫描的光束146移位到手术眼122中的左侧、右侧、更高处或更低处。例如，在方向186上的平移可以将所扫描的光束146移位到手术眼122中的左侧。在方向188上的平移可以将所扫描的光束146移位到手术眼122中的右侧。
第三平移自由度可以沿着轴线130。如图1所示，光学块102可以沿着该页面的平面中的轴线130平移。如图7所示，光学块102可以沿着轴线130在方向176和178上平移。沿着轴线130的平移可以改变手术眼122中的所扫描的光束146的入射角和/或入射位置。取决于如何相对于光学块102定位患者，沿着轴线130的平移可以将所扫描的光束142移位到手术眼122中的左侧、右侧、更高处或更低处。例如，在方向176上的平移可以将所扫描的光束146移位到目标区域124的左侧。在方向178上的平移可以将所扫描的光束146移位到目标区域124的右侧。
在一些实施例中，光学块102的移动可以仅包括旋转或仅包括平移。在一些实施例中，光学块102的移动可以包括旋转和平移。光学块102可以围绕轴线128、130和132中的一个或多个旋转和/或平移，以为诊断成像和/或治疗射束传送系统100提供可调节的宽视场。光学块102可以在一个或多个方向上平移，然后在一个或多个方向上旋转，反之亦然，以便将所扫描的光束146引导到目标区域124中(并防止所扫描的光束146遇到与例如虹膜的干扰)。例如，光学块102可以基于可见的引导束(图2)移动以扫描目标区域124的所需位置。可以手动地(例如通过外科医生的物理操纵)或自动地(例如通过由手术成像和/或射束传送系统100的控制器控制的一个或多个电动致动器)实现光学块102的旋转和/或平移。在光学块102的平移和/或旋转期间，接触式WFOV透镜(例如黄斑透镜144)可以相对于手术眼114保持固定的朝向。非接触式WFOV透镜(例如目镜148)可以与光学块102一起平移和/或旋转。
在一些实施例中，射束耦合器142可以相对于手术眼122和/或显微镜108旋转。射束耦合器142的旋转可以与光学块102的移动无关。在这方面，可以利用射束耦合器142的旋转来促进手术眼122的完全圆周扫描和/或针对手术眼122内的特定感兴趣区域。射束耦合器142可以围绕轴线132(图1和图7)或平行于轴线132的轴线旋转。如图9a所示，射束耦合器142在方向182上的旋转可以将所扫描的光束146移位到目标区域124的左侧。如图9b所示，射束耦合器142在方向184上的旋转可以将所扫描的光束146移位到目标区域124的右侧。可以手动地(例如通过外科医生的物理操作)或自动地(例如通过由诊断成像和/或治疗射束传送系统100的控制器控制的一个或多个电动致动器)实现射束耦合器142的旋转。在射束耦合器142的平移和/或旋转期间，接触式WFOV透镜(例如黄斑透镜144)可以相对于手术眼122保持固定的朝向。非接触式WFOV透镜(例如目镜148)可以与射束耦合器142一起平移和/或旋转。
图10示出了操作如诊断成像系统和/或治疗射束传送系统的广角眼科手术系统的方法200。该诊断成像系统可以是例如光学相干断层成像(OCT)可视化系统。可以参考图1-9b进一步理解方法200。在步骤210，方法200可以包括：使用光源生成诊断和/或治疗光束。例如，可以使用光源104生成光束。在步骤220，方法200可以包括：使用射束引导系统将来自该光源的光束引导到射束扫描仪。在示例中，该射束引导系统可以包括用于将该光束从光源104引导到射束扫描仪138的光纤106。在步骤230，方法200可以包括：使用该射束扫描仪生成所扫描的光束。例如，可以使用射束扫描仪138生成所扫描的光束146。在步骤240，方法200可以包括：使用射束耦合器对所扫描的光束进行重定向。对所扫描的光束的重定向可以包括：将所扫描的光束重定向到手术显微镜的光学路径中。例如，可以使用射束耦合器142对所扫描的光束146进行重定向。射束耦合器142可以将所扫描的光束146重定向到显微镜108的光学路径116中。在步骤250，方法200可以包括：使用宽视场(WFOV)透镜将重定向的所扫描的光束引导到手术眼的目标区域中。例如，WFOV透镜120可以用于将所扫描的光束146引导到手术眼122的目标区域124中。在步骤260，方法200可以包括：选择性地移动射束耦合器和/或光学块，以改变重定向的扫描光进入该手术眼的入射角以及该手术眼的目标位置中的至少一项。例如，射束耦合器142和/或光学块102可以平移和/或旋转以改变手术眼122中的所扫描的光束146的入射角和/或目标位置。
在一些实施例中，移动射束耦合器(步骤260)可以包括旋转该射束耦合器。例如，射束耦合器142可围绕第一轴线、第二轴线和第三轴线(例如轴线132、128和130)中的至少一个旋转。在一些实施例中，移动该射束耦合器(步骤260)可以包括：使该光学块围绕第一轴线、第二轴线和第三轴线(例如轴线128、130和132)中的至少一项旋转和/或沿着该第一轴线、该第二轴线和该第三轴线(例如轴线128、1302、132)中的至少一项平移。在一些实施例中，方法200可以包括：重复该移动步骤以生成与手术眼中的不同入射角和/或不同目标位置相关联的成像信息，以及对相关联的成像信息进行组合以生成组合成像信息。例如，可以在各种入射角和/或目标位置处生成OCT数据。来自各个角度和/或目标位置的OCT数据可以通过一个或多个处理步骤组合或拼合在一起，以生成用于更宽的视场(例如横截面和/或体积扫描)的OCT数据。例如，治疗射束可以被传送到各种入射角和/或目标位置。
如本文所述的实施例可以提供有利于用于诊断成像和/或治疗射束传送的实时手术中可调节广角射束扫描的设备、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。

Claims (27)

1.一种眼科手术系统，包括：
至少一个光源，所述至少一个光源被配置成用于生成光束；
射束引导系统，所述射束引导系统被配置成用于引导来自所述至少一个光源的所述光束；
射束扫描仪，所述射束扫描仪被配置成用于
接收来自所述射束引导系统的所述光，并且
生成所扫描的光束；
射束耦合器，所述射束耦合器被配置成用于对所扫描的光束进行重定向；以及
宽视场WFOV透镜，所述WFOV透镜被配置成用于将所述重定向的所扫描的光束引导到手术眼的目标区域中；
其中，所述射束耦合器相对于所述手术眼可移动地定位，使得所述射束耦合器可选择性地移动以改变所述重定向的所扫描的光束进入所述手术眼的入射角以及所述手术眼的所述目标区域中的至少一项。
2.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中：
所述至少一个光源被配置成用于生成诊断光束。
3.如权利要求2所述的眼科手术系统，其中：
所述至少一个光源、所述射束引导系统和所述射束扫描仪是诊断成像系统的一部分；并且
所述WFOV透镜和所述射束耦合器被配置成用于将返回的图像光从所述目标区域引导回所述诊断成像系统。
4.如权利要求3所述的眼科手术系统，其中，所述诊断成像系统是以下各项中的至少一项：
光学相干断层成像OCT系统、多光谱成像系统、荧光成像系统和光声成像系统。
5.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中：
所述至少一个光源被配置成用于生成治疗光束。
6.如权利要求5所述的眼科手术系统，其中：
所述至少一个光源、所述射束引导系统和所述射束扫描仪是治疗射束传送系统的一部分。
7.如权利要求5所述的眼科手术系统，其中，所述治疗射束传送系统是激光束传送系统。
8.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中：
所述至少一个光源被配置成用于生成诊断光束和治疗光束两者。
9.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中，所述射束扫描仪被配置成用于：
接收来自所述射束引导系统的所述诊断光束；
生成所扫描的诊断光束；
接收来自所述射束引导系统的所述治疗光束；并且
生成所扫描的治疗光束。
10.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中：
所述眼科手术系统包括手术显微镜；并且
所述射束耦合器被配置成用于将所扫描的光束重定向到所述手术显微镜的光学路径中；
其中，所述射束耦合器可移动地定位在所述手术显微镜与所述手术眼之间，所述射束耦合器能够相对于所述手术显微镜和所述手术眼选择性地移动。
11.如权利要求10所述的眼科手术系统，其中：
所述射束耦合器包括处于倾斜位置的二向色镜、陷波滤光器、热镜和冷镜中的至少一项。
12.如权利要求10所述的眼科手术系统，其中：
所述射束耦合器以定义的光学/光学机械关系耦合到所述手术显微镜。
13.如权利要求12所述的眼科手术系统，其中：
所述射束耦合器通过悬架系统、机械框架、突出臂、锥体结构、磁性构件、弹性构件和塑料构件中的至少一项耦合到所述手术显微镜。
14.如权利要求10所述的眼科手术系统，其中：
所述射束耦合器在与所述手术显微镜没有定义的光学/光学机械关系的情况下运行。
15.如权利要求14所述的眼科手术系统，其中：
所述射束耦合器耦合到支撑臂。
16.如权利要求10所述的眼科手术系统，其中：
所述射束扫描仪和所述射束耦合器集成到一个光学块中。
17.如权利要求16所述的眼科手术系统，其中：
所述光学块能够相对于所述手术显微镜和所述手术眼选择性地移动。
18.如权利要求17所述的眼科手术系统，其中：
所述光学块能够以六个自由度选择性地移动。
19.如权利要求16所述的眼科手术系统，其中：
所述射束耦合器能够独立于所述光学块的移动而选择性地旋转。
20.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中：
所述WFOV透镜是被配置成接触所述手术眼的黄斑透镜。
21.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中：
所述WFOV透镜是被配置成与所述手术眼隔开的目镜。
22.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中：
所述射束扫描仪是扫描镜的对、微镜设备、基于MEMS的设备、可变形平台、基于检流计的扫描仪、多边形扫描仪以及谐振PZT扫描仪中的至少一项。
23.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中：
所述射束引导系统包括光纤光导和自由空间引导系统中的至少一项。
24.一种操作外科手术光学相干断层成像OCT可视化系统的方法，所述方法包括：
使用光源生成成像光束；
使用射束引导系统将来自所述光源的所述成像光束引导到射束扫描仪；
使用所述射束扫描仪生成所扫描的成像光束；
使用射束耦合器重定向所扫描的成像光束，包括将所扫描的成像光束重定向到手术显微镜的光学路径中；
使用宽视场WFOV透镜将所述重定向的所扫描的成像光束引导到手术眼的目标区域中；以及
选择性地移动所述射束耦合器以改变所述重定向的所扫描的成像光束进入所述手术眼的入射角以及所述手术眼的所述目标位置中的至少一项。
25.如权利要求24所述的方法，其中，移动所述射束耦合器包括：
旋转所述射束耦合器。
26.如权利要求24所述的方法，其中，移动所述射束耦合器包括以下各项中的至少一项：
使包括所述射束耦合器和所述射束发生器的光学块围绕第一轴线、第二轴线和第三轴线中的至少一项旋转；以及
使所述光学块沿着所述第一轴线、所述第二轴线和所述第三轴线中的至少一项平移。
27.如权利要求24所述的方法，其中，进一步包括：
重复所述移动步骤以生成与所述手术眼中的不同入射角和不同目标位置中的至少一项相关联的成像信息；以及
对与所述不同入射角和所述不同目标位置中的至少一项相关联的所述成像信息进行组合以生成组合的成像信息。
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