CN108433697B - 一种实现眼科手术术中评估的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现眼科手术术中评估的装置，包括底座、机械手臂、显示屏、探头箱体、解调模块及脚踏操作箱体，在探头箱体内安装有沿滑轨移动的探头模块，受脚踏操作箱体控制的微动电机和聚焦电机驱动探头模块对人眼实施聚焦信息采集，在机械手臂腔体中固装有宽带光源、光纤耦合器、两路偏振控制器及参考臂，宽带光源经光纤耦合器后分为两束，一束信号光经偏振控制器进入探头模块，构成采集眼部信息的样品臂，另一束参考光经偏振控制器进入参考臂，两束光返回后形成干涉光，干涉光进入解调模块构成光学相干断层扫描系统并在显示屏上显示。本发明偏振态稳定，信噪比稳定，操作灵活，可作为眼科手术术中客观评估依据，作为手术导航设备使用。

Description

一种实现眼科手术术中评估的装置

技术领域

本发明属于眼科医疗设备技术领域，涉及的是一种实现眼科手术术中评估的装置。

背景技术

眼睛是人体最重要的感觉器官，近年来随着电子设备的普及，眼病高发成为人们最为关注的重点话题之一。眼睛的过度使用或不当用眼都会造成眼损伤，病情严重者需要通过眼科手术进行必要的治疗，如角膜LASIK手术，人工晶体手术，巩膜加固手术以及视网膜手术等。患者首先接受术前检查，医生根据检查制定施术方案，计算手术的位置和范围，最后进行术后观察验证手术结果。在这个过程中，无法在手术术中进行手术质量的评估，在理论模型与实际情况出现偏差的情况下，导致手术失败，不仅给患者带来损失，而且对医生和患者的心理都是一种打击。光学相干层析(OCT)技术发展迅速，以其快速、非侵入等优点广泛用于医疗研究当中，其体积小，分辨率高，剖面成像的特点非常适合用于在手术过程中对手术质量进行实时评估。

目前OCT使用最为广泛的是台式，该类设备将光、电、机械等组件全部集成于一体，一般用于术前预查或术后复查。其探头位置和方向固定，需要被测试者坐在设备前方，将头部固定在下颌托上进行检查，而在手术中患者一般为卧式，因此无法应用。专利CN202699100描述了一种手持式OCT系统，该系统将探头从整机中分离出来，信号光经过光纤传回系统箱与参考光发生干涉，光纤状态随操作者随意弯曲改变，光纤中信号光的光能量与偏振态随之呈不稳定状态，OCT系统信噪比低，且操作时需要手握探头进行采集，不能在手术过程中同时进行监测，给手术医生带来不便。

专利CN104337497描述了一种头戴式OCT设备。该设备将OCT探头模块与眼镜框架集成到一起，虽然解放了操作者双手，但需要操作者头部与被测者眼部保持相对位置固定，依然不适用于手术过程评估。同时，该设备也存在由于光纤任意晃动带来的信噪比低的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种实现眼科手术术中评估的装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种实现眼科手术术中评估的装置，包括底座，在底座上固装有腔体立柱，在腔体立柱的顶端固装有由底部水平旋转轴承、底部竖直旋转轴承、腔体直立臂、上部竖直旋转轴承、腔体横向臂及万向旋转轴承依次连接构成的机械手臂，在立柱的上部固装有横向腔体撑杆，在横向撑杆的左侧端头通过纵向腔体撑杆固装有显示屏，在底座的旁边设置有脚踏操作箱体，在万向旋转轴承的低端固装有探头箱体；

所述探头箱体下方开孔，在探头箱体的一侧固装有滑轨，在滑轨上安装有沿滑轨移动的探头模块，在滑轨的上端固装有微动电机，微动电机的驱动轴与探头模块连接，用以驱动探头模块在滑轨上移动，探头模块的接目镜通过探头箱体下侧开孔对人眼实施信息采集，探头模块内聚焦镜安装在带有齿条的镜筒上，聚焦电机通过带动齿轮转动实现聚焦镜沿轴向移动，用以调节光束聚焦位置，所述微动电机和聚焦电机的控制导线经所述机械手臂、立柱及底座后穿出与脚踏操作箱体连接；

所述脚踏操作箱体包括平板式壳体，在壳体的上表面分别安装有采集踏板开关、前进踏板开关，后退踏板开关，聚焦前移踏板开关及聚焦后移踏板开关，采集踏板开关、前进踏板开关、后退踏板开关、聚焦前移踏板开关及聚焦后移踏板开关均通过电源控制模块与探头箱体内的微动电机和聚焦电机连接，前进或后退踏板开关控制探头模块对人眼的精准对焦，聚焦前移或后移踏板开关控制光束聚焦位置；

在所述腔体直立臂内固装有宽带光源，宽带光源通过光纤与安装在腔体横向臂内的光纤耦合器连接，光纤耦合器通过光纤与两路偏振控制器连接，一路偏振控制器通过光纤与参考臂连接，另一路偏振控制器通过光纤与探头模块连接，宽带光源所发出的入射光经过光纤耦合器后分为两束能量成一定比例的光，其中一束信号光经偏振控制器进入探头模块，通过探头模块中的光路组件聚焦于眼组织，构成采集眼部信息的样品臂，另一束参考光经偏振控制器进入参考臂，两束光返回后经光纤耦合器形成干涉光，干涉光经光纤沿机械臂内腔体进入固装在底座内的解调模块，构成光学相干断层扫描系统，解调模块通过穿装在横向腔体撑杆及纵向腔体撑杆内的信号线与显示屏连接，将相干断层扫描结果显示在显示屏上。

而且，在所述探头箱体下方开孔的周边粘合有缓冲橡胶垫。

而且，所述微动电机和聚焦电机为步进电机，踏板开关每点击操作一次，微动电机前进或后退一步，实施对探头模块的步进控制。

而且，在底座的底部四角处安装有万向轮。

而且，所述脚踏操作箱体底部四角处安装有支撑脚。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明中宽带光源、光纤耦合器、偏振控制器、参考臂、探头模块均稳定固定于机械臂结构体上，光纤随机械臂稳定移动，不受操作者影响。信号光与参考光受偏振控制器控制，偏振态稳定，干涉后由光纤传导致解调模块，信噪比稳定。

2、本发明的机械臂可将探头模块在运动范围内悬停，操作者调整至适当位置后，通过脚踏模块调整细微位置偏差，信号强度以及采集图像，不再占用操作者双手，为手术医生提供便利。

3、本发明探头体积小且灵活度高，性能稳定，可作为眼科手术术中客观评估依据，作为手术导航设备使用。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是图1中探头模块的放大结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种实现眼科手术术中评估的装置，如图1或2所示，包括底座24，在底座上固装有腔体立柱13，在腔体立柱的顶端固装有由底部水平旋转轴承12、底部竖直旋转轴承11、腔体直立臂9、上部竖直旋转轴承2、腔体横向臂3及万向旋转轴承7依次连接构成的机械手臂，本发明的创新点是，在立柱的上部固装有横向腔体撑杆25，在横向撑杆的左侧端头通过纵向腔体撑杆26固装有显示屏1，在底座的旁边设置有脚踏操作箱体20，在万向旋转轴承的底端固装有探头箱体8。

所述探头箱体下方开孔，在探头箱体的一侧固装有滑轨27，在滑轨上安装有沿滑轨移动的探头模块36，在滑轨的上端固装有微动电机28，微动电机的驱动轴29与探头模块连接，用以驱动探头模块在滑轨上移动，探头模块的接目镜32通过探头箱体下方开孔对人眼实施信息采集，探头模块内聚焦镜31安装在带有齿条的镜筒30上，聚焦电机35通过带动齿轮34转动实现聚焦镜沿轴向移动，用以调节光束聚焦位置，所述微动电机和聚焦电机的控制导线经所述机械手臂、立柱及底座后穿出与脚踏操作箱体连接；

其中，为避免探头模块向下运动时与探头箱体发生刚性碰撞损坏探头模块，在所述探头箱体下方开孔的周边粘合有缓冲橡胶垫33。

所述脚踏操作箱体包括平板式壳体，在壳体的上表面分别安装有采集踏板开关15、前进踏板开关16，后退踏板开关17，聚焦前移踏板开关18及聚焦后移踏板开关19，采集踏板开关、前进踏板开关、后退踏板开关、聚焦前移踏板开关及聚焦后移踏板开关均通过电源控制模块22与探头箱体内的微动电机和聚焦电机连接，前进或后退踏板开关控制探头模块对人眼的精准对焦，聚焦前移或后移踏板开关控制光束聚焦位置；

其中，所述微动电机和聚焦电机为步进电机，踏板开关每点击操作一次，微动电机前进或后退一步，实施对探头模块的步进控制。

在所述腔体直立臂内固装有宽带光源10，宽带光源通过光纤与安装在腔体横向臂内的光纤耦合器4连接，光纤耦合器通过光纤与两路偏振控制器5连接，一路偏振控制器通过光纤与参考臂6连接，另一路偏振控制器通过光纤与探头模块连接，宽带光源所发出的入射光经过光纤耦合器后分为两束能量成一定比例的光，其中一束信号光经偏振控制器进入探头模块，通过探头模块中的光路组件聚焦于眼组织，构成采集眼部信息的样品臂，另一束参考光经偏振控制器进入参考臂，两束光返回后经光纤耦合器形成干涉光，干涉光经光纤沿机械臂内腔体进入固装在底座内的解调模块14，构成光学相干断层扫描系统，解调模块通过穿装在横向腔体撑杆及纵向腔体撑杆内的信号线与显示屏连接，将相干断层扫描结果显示在显示屏上。

在本发明的具体实施中，为使装置整体移动方便，在底座的底部四角处安装有万向轮23。

在本发明的具体实施中，为使脚踏操作箱体免受直接接触地面所造成的损坏，所述脚踏操作箱体底部四角处安装有支撑脚21。

在本发明的具体实施中，所述水平旋转轴承使机械手臂可以在X-Y平面移动，竖直旋转轴承使机械手臂可以在X-Z平面移动，万向旋转轴承使探头箱体可以在空间任意方向转动，探头箱体位于机械臂运动范围内任一点(x,y,z)时产生力矩M，以探头箱体为参考物，在X方向,Y方向,Z方向分别进行受力分析，计算机械臂阻尼参数N1(x,y,z)，N2(x,y,z)，当N1、N2满足力矩平衡条件时，探头箱体在空间任意位置可以实现悬停。

在本发明的具体实施中，光纤固定在机械手臂中，仅随机械手臂发生轻微形变，不受操作者体态晃动影响，光功率波动小，光损失小，且偏振态不易发生改变。样品臂中信号光与参考光干涉后由光纤传入解调模块，干涉光不再受到光纤弯折或晃动所带来的传输影响，保证了系统的信噪比和稳定性。

在本发明的具体实施中，脚踏操作箱体，分别用于控制聚焦镜位置、调节入眼光聚焦位置及采集图像，操作者只需将探头模块对准被测者眼球位置，将探头模块悬停于被测者眼球上方，由脚踏模块完成剩余操作，为手术医生提供极大便利。

在本发明的具体实施中，光学相干断层扫描可以是时域光学相干断层扫描，频域光学相干断层扫描或扫频光学相干断层扫描。

在本发明的具体实施中，机械臂阻尼可以是气压、液压或弹簧方式中的一种。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于简要的阐述本发明的内容并据以实施，并不能限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所做的等效变化或修饰都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实现眼科手术术中评估的装置，包括底座，在底座上固装有腔体立柱，在腔体立柱的顶端固装有由底部水平旋转轴承、底部竖直旋转轴承、腔体直立臂、上部竖直旋转轴承、腔体横向臂及万向旋转轴承依次连接构成的机械手臂，其特征在于：在立柱的上部固装有横向腔体撑杆，在横向撑杆的左侧端头通过纵向腔体撑杆固装有显示屏，在底座的旁边设置有脚踏操作箱体，在万向旋转轴承的底端通过连接法兰固装有探头箱体；

所述探头箱体下方开孔，在探头箱体的一侧固装有滑轨，在滑轨上安装有沿滑轨移动的探头模块，在滑轨的上端固装有微动电机，微动电机的驱动轴与探头模块连接，用以驱动探头模块在滑轨上移动，探头模块的接目镜通过探头箱体下方开孔对人眼实施信息采集，探头模块内聚焦镜安装在带有齿条的镜筒上，聚焦电机通过带动齿轮转动实现聚焦镜沿轴向移动，用以调节光束聚焦位置，所述微动电机和聚焦电机的控制导线经所述机械手臂、立柱及底座后穿出与脚踏操作箱体连接；

所述脚踏操作箱体包括平板式壳体，在壳体的上表面分别安装有采集踏板开关、前进踏板开关，后退踏板开关，聚焦前移踏板开关及聚焦后移踏板开关，采集踏板开关、前进踏板开关、后退踏板开关、聚焦前移踏板开关及聚焦后移踏板开关均通过电源控制模块与探头箱体内的微动电机和聚焦电机连接，前进或后退踏板开关控制探头模块对人眼的精准对焦，聚焦前移或后移踏板开关控制光束聚焦位置；

在所述腔体直立臂内固装有宽带光源，宽带光源通过光纤与安装在腔体横向臂内的光纤耦合器连接，光纤耦合器通过光纤与两路偏振控制器连接，一路偏振控制器通过光纤与参考臂连接，另一路偏振控制器通过光纤与探头模块连接，宽带光源所发出的入射光经过光纤耦合器后分为两束能量成一定比例的光，其中一束信号光经偏振控制器进入探头模块，通过探头模块中的光路组件聚焦于眼组织，构成采集眼部信息的样品臂，另一束参考光经偏振控制器进入参考臂，两束光返回后经光纤耦合器形成干涉光，干涉光经光纤沿机械臂内腔体进入固装在底座内的解调模块，构成光学相干断层扫描系统，解调模块通过穿装在横向腔体撑杆及纵向腔体撑杆内的信号线与显示屏连接，将相干断层扫描结果显示在显示屏上。

2.根据权利要求1所述的实现眼科手术术中评估的装置，其特征在于：在所述探头箱体下方开孔的周边粘合有缓冲橡胶垫。

3.根据权利要求1所述的实现眼科手术术中评估的装置，其特征在于：所述微动电机和聚焦电机为步进电机，踏板开关每点击操作一次，微动电机前进或后退一步，实施对探头模块的步进控制。

4.根据权利要求1所述的实现眼科手术术中评估的装置，其特征在于：在底座的底部四角处安装有万向轮。

5.根据权利要求1所述的实现眼科手术术中评估的装置，其特征在于：所述脚踏操作箱体底部四角处安装有支撑脚。