CN108852617A - 一种眼科手术显微镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种眼科手术显微镜系统，包括：显微成像光路模块，用于对被检眼进行放大成像；照明光路模块，用于为所述显微镜系统的光路提供照明；眼科OCT成像光路模块；用于采集并显示所述被检眼的OCT图像；眼后节模块结合眼科OCT成像光路模块，能实现待测对象眼眼底的断层扫描；眼后节模块结合显微成像光路模块，能实现待测对象眼眼底的显微放大成像。本发明眼科手术显微镜系统，将眼后节模块、OCT成像光路模块与眼科手术显微镜结合，不仅能够进行眼底显微成像，还能够进行眼底OCT扫描，为医生手术提供层析成像，更有利于眼底的检测，有效拓展了手术显微镜系统的应用。
Description
技术领域
本发明涉及显微镜设备领域，特别涉及一种眼科手术显微镜系统。
背景技术
传统的眼科手术显微镜100，其结构一般如图1所示，主要包括可移动底座101，立柱102，横梁103，摆臂104，二维电动平移机构105，可升降连接杆106，立体手术显微镜107等构成，手术显微镜主要用于对待测对象1的被检眼2进行检测。
从图1中可以看到，传统的手术显微镜功能单一，提供给医生手术的参考数据、影像不够丰富、充分。另外，眼科手术显微镜在使用中往往需要照明光路进行不同角度的照明，而现有的手术显微镜往往是照明角度不可调节,照明角度单一。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的眼科手术显微镜功能单一的问题，提出一种眼科手术显微镜系统。
本发明眼科手术显微镜系统，包括：显微成像光路模块，用于对被检眼进行放大成像；照明光路模块，用于为所述显微镜系统的光路提供照明；眼科OCT成像光路模块；用于采集并显示所述被检眼的OCT图像；眼后节模块，结合所述眼科OCT成像光路模块，用于采集并显示被检眼眼底的断层扫描图像；所述眼后节模块结合所述显微成像光路模块，用于采集并显示被检眼眼底的显微放大图像。
在优选的实施方式中，所述照明光路模块在光源的发射方向依次包括照明光源、可移动照明反射镜、OCT照明反射镜和物镜，当所述当可移动照明反射镜被移动时，其反射的照明光主光轴能够发生平移，经过所述物镜后出射的照明光的中心轴与系统光路中心轴的夹角会发生变化，从而能够实现不同照明角度的调整。
在优选的实施方式中，所述显微成像光路模块包括对称设置的左眼光路和右眼光路，所述左眼光路和右眼光路中分别设置有左眼变倍光路模块和右眼变倍光路模块，所述左眼变倍光路模块和右眼变倍光路模块相对于所述系统光路中心轴偏心对称设置。
在优选的实施方式中，所述眼科OCT成像光路模块又包括OCT系统光源、光纤耦合器、参考臂组件、探测系统、控制系统及样品臂组件。
在优选的实施方式中，当未插入眼后节模块时，所述显微成像光路模块的成像物面,与所述眼科OCT成像光路模块的采集物面共面，并且所述成像物面与所述采集物面的中心重合；当插入眼后节模块时，进入所述样品臂组件的OCT系统光经过所述眼后节模块后，所述显微成像光路模块的成像物面与眼后节OCT模块的扫描物面,重合于被检眼的眼底，并且所述成像物面与所述扫描物面的中心重合。
在优选的实施方式中，所述样品臂组件包括偏振控制器、调焦透镜、扫描装置、OCT照明分光镜、OCT照明反射镜和物镜。
在优选的实施方式中，所述眼科OCT成像光路模块还包括扫描装置，用于对所述被检眼进行扫描，实现OCT的断层扫描成像。
在优选的实施方式中，所述显微成像光路模块中接入有手术摄像模块，在所述手术摄像模块所接收并呈现的预览图像中添加虚拟线，用于指示OCT系统的扫描位置。
在优选的实施方式中，所述显微成像光路模块包括目镜光路模块，用于手术医生直接观测所述被检眼，所述目镜光路模块的焦面位置设置有十字分划板，用于指示OCT系统的扫描位置。
在优选的实施方式中，所述眼后节模块又包含扫描场镜和眼底镜。
在优选的实施方式中，所述物镜与扫描场镜之间设置有中间轴，所述眼后节模块能够绕所述中间轴转动，实现与所述物镜的切换使用。
在优选的实施方式中，所述扫描场镜处设置有旋转轴，所述眼底镜只能绕所述旋转轴转动，所述扫描场镜能够上下平动，从而实现对不同屈光度的被检眼进行观察。
在优选的实施方式中，所述扫描场镜的焦距短于所述物镜的焦距，并且对于正视眼时，所述扫描场镜的物方焦点与所述眼底镜的像方焦点重合。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
本发明眼科手术显微镜系统，将眼后节模块、OCT成像光路模块与眼科手术显微镜结合，，不仅能够进行眼底显微放大成像，还能够进行眼底OCT扫描，为医生手术提供层析成像，更有利于眼底的检测，有效拓展了手术显微镜系统的应用。
进一步地，通过在照明光路模块中设置可移动照明反射镜，使得本发明眼科手术显微镜系统能够实现不同照明角度的调整。
附图说明
图1是现有技术中眼科手术显微镜的结构示意图；
图2是本发明一个实施例中结合眼后节显微成像及OCT成像的显微镜系统结构示意图；
图3是本发明一个实施例中双目显微成像的光路结构示意图；
图4是本发明一个实施例中光路空间设置示意图；
图5是本发明一个实施例中眼后节模块的旋转状态示意图；
图6是本发明一个实施例中切换到眼后节模块的显微镜系统结构示意图；
图7是本发明另一个实施例中切换到眼后节模块的显微镜系统结构示意图。
附图标记：
101.可移动底座；102.立柱；103.横梁；104.摆臂；105.二维电动平移机构；106.可升降连接杆；107.立体手术显微镜；1.待测对象；2.被检眼；
201.物镜；202.变倍光路模块；203.分光器；204.双目筒光路模块；205.目镜光路模块；206.手术摄像模块；301.照明光源；302.聚光透镜；303.照明光阑；304.照明中继透镜；305.可移动照明反射镜；401.OCT照明反射镜；402.OCT照明分光镜；501.OCT系统光源；502.光纤耦合器；503.偏振控制器；504.参考臂光路透镜；505.参考臂反射镜；506.探测系统；507.控制系统；508.调焦透镜；509.二维扫描装置；10.系统光路中心轴；111.照明光路入射中心轴一；113.照明光路入射中心轴二；12.显微成像光路中心轴；13.照明光路出光中心轴；131.照明光路变换中心轴一；132.照明光路变换中心轴二；14.OCT样品臂光路中心轴；3.手术医生；601.眼底镜；602.扫描场镜；4.探头；15.中间轴；603.旋转轴。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在一个实施例中，本发明眼科手术显微镜系统，包括：显微成像光路模块，用于对被检眼进行放大成像；照明光路模块，用于为所述显微镜系统的光路提供照明；眼科OCT成像光路模块；用于采集并显示所述被检眼的OCT图像；眼后节模块结合眼科OCT成像光路模块，用于采集并显示被检眼眼底的断层扫描图像；眼后节模块结合显微成像光路模块，用于采集并显示被检眼眼底的显微放大图像。在本发明中，眼后节模块结合眼科OCT成像光路模块，又称为眼后节OCT模块。
在一个具体的实施例中，本发明眼科手术显微镜系统的结构如图2所示，包括显微成像光路模块、照明光路模块、眼科OCT成像光路模块和眼后节模块。其中，手术显微镜显微成像光路模块，如图2所示，包括物镜201、变倍光路模块202、分光器203、双目筒光路模块204、目镜光路模块205、手术摄像模块206。成像物面上的点出射的光经物镜201、变倍光路模块202、分光器203，于分光器处分为两路：一路经双目筒光路模块204、目镜光路模块205，用于主刀手术医生3的观测。另一路到达手术摄像模块206，用于手术摄像及拍照。其中系统光路中心轴10，物镜201的主光轴即为系统光路中心轴10。显微成像光路中心轴12，为显微成像光路的主光轴。
显微成像光路分为左右眼两路，且左右眼两路采用对称设置，图2只是示意性画了一路。
照明光路模块，如图2所示，包括照明光源301，经聚光透镜302透射到照明光阑303上，再经照明中继透镜304透射，经可移动照明反射镜305的反射，穿过OCT照明分光镜402，被OCT照明反射镜401反射，透射物镜201后，照射到物面。其中照明光路出光的主光轴为照明光路出光中心轴13。当可移动照明反射镜305左右移动时，可移动照明反射镜305反射的照明光的主光轴就会发生平移，照明光经物镜201后出射的照明光的主光轴亦发生变化，即照明光入射被检眼2的角度发生变化，入射被检眼2的照明光的中心轴与系统光路中心轴10的夹角会发生变化，从而实现不同照明角度的调整。例如，请参图2，当可移动照明反射镜305向右移动时，可移动照明反射镜305反射的照明光的主光轴从照明光路变换中心轴一131平移到照明光路变换中心轴二132。相应的，照明光经物镜201后，出射的照明光的中心轴由照明光路入射中心轴一111变为照明光路入射中心轴二113(图2中，以照明光路入射中心轴二113与系统光路中心轴10重合为例进行说明)。导致入射被检眼2的照明光的中心轴与系统光路中心轴10的夹角由β1变为0。在此需要说明的是，图2只是示意性的画出了可移动照明反射镜305的其中一个移动位置，实际上，可移动照明反射镜305移动位置可以为连续多个，从而通过上述照明光路结构能够实现从同轴照明到一定角度的偏心照明的连续变化。
本发明为直观表征双目显微成像的光路结构，将两目镜转成正对的方位，如图3所示，即双目筒两光路转成180°，实际使用时，双目筒两光路可以根据手术医师3的双眼瞳距调整双目筒的相对位置。在图3所示的双目筒的光路结构中，序号后方添加“01”表示左路光路对应的器件编号，“02”表示右路光路对应的器件编号，即20201、20202分别为左、右眼所对应的变倍光路模块202；20301、20302分别为左、右眼所对应的分光镜203；20601、20602分别为左、右眼所对应的手术摄像模块206；20401、20402分别为左、右眼所对应的双目筒光路模块204；20501、20502分别为左、右眼所对应的目镜光路模块205。
眼科OCT成像光路模块，其中，“OCT”是“光学相干断层扫描技术，OpticalCoherence Tomography”的简称。眼科OCT成像光路模块的具体光路结构如图2所示，包括OCT系统光源501、光纤耦合器502、参考臂组件、探测系统506、控制系统507及样品臂组件。其中，参考臂组件包括参考臂光路透镜504、参考臂反射镜505；样品臂组件包括偏振控制器503、调焦透镜508、二维扫描装置509、OCT照明分光镜402、OCT照明反射镜401、物镜201。
眼科OCT成像光路具体工作原理如下：OCT系统光源501输出的光经过光纤耦合器502向样品臂组件和参考臂组件提供光。参考臂组件具有已知长度并通过参考臂反射镜505将光反射回到光纤耦合器502中。样品臂组件向被检眼2提供光，来自样品散射回来的光经过样品臂与参考臂的反射回来的光在光纤耦合器502中发生干涉，干涉光被探测系统506探测到，再经过控制系统507处理，最后显示出被测样品的OCT图像。通过二维扫描装置509对样品进行扫描，实现OCT的断层扫描成像。
进入样品臂组件的OCT系统光，先被偏振控制器503调节光的偏振态。该OCT系统光经光纤端面(未图示)出射，经样品臂光路调焦透镜508后，变为准直光，该准直光束被二维扫描装置509反射后，光束又被OCT照明分光镜402和OCT照明反射镜401反射。接着光束穿过物镜201，入射待测对象1的被检眼2。此时，显微成像光路模块的成像物面,与眼科OCT成像光路模块的采集物面共面，并且所述成像物面与所述采集物面的中心重合。在优选的实施方式中，OCT系统光源501输出波长约为近红外光。
在上述实施例中，本发明结合眼后节OCT成像的手术显微镜系统，其光路的空间设置如图4所示，图4为针对物镜201的俯视图，其中省略了光路中大多数部件，只象征性的示意几个关键部件的相对位置。其中20201、20202分别为左、右眼所对应的变倍光路模块202；1201、1202分别为左眼变倍光路模块20201、右眼变倍光路模块20202的主光轴。变倍光路模块202与OCT照明反射镜401相对于物镜201的空间分布如图4所示。其中左眼变倍光路模块20201、右眼变倍光路模块20202相对于系统光路中心轴10采用偏心对称设置。
如图4所示，此处的“偏心设置”是指，左眼变倍光路模块20201、右眼变倍光路模块20202均位于穿过系统光路中心轴10的竖直面的一侧(如图4中位于左侧)，即左眼变倍光路模块20201、右眼变倍光路模块20202相对于系统光路中心轴10偏心设置，显微成像光路采用偏心设置的好处是，使得系统OCT光路能沿系统主光轴10入射被检眼；此处的“对称设置”是指，如图4所示，左眼变倍光路模块20201、右眼变倍光路模块20202相对于穿过系统光路中心轴10的水平面上下对称，即左眼变倍光路模块20201、右眼变倍光路模块20202相对于系统光路中心轴10对称设置。
由于入射被检眼的OCT光路沿系统光路中心轴10，而显微镜成像物面最清晰时，视野中心位于系统光路中心轴10上，故可在目镜光路模块205的焦面位置(未图示)设置十字分划板，便能指导医生操作OCT光路的扫描；亦或者采用手术摄像模块206所接收并呈现的预览图像中添加虚拟线来指示扫描位置。由于手术摄像模块206能实现与主刀医生通光目镜光路模块205观测时相同的成像视野，故上述两方案均能指示OCT系统的扫描位置。
本发明的眼后节模块，如图2和图5所示，该眼后节模块包含扫描场镜602及眼底镜601，该眼后节模块能够通过绕轴15转动，如图5所示，从而实现与物镜201的更换使用。其中轴15为物镜201与扫描场镜602的中间轴。另外眼底镜601原处于与扫描场镜602同样的高度，当手术医生不用该眼后节模块时，眼底镜601的位置不会影响医生的手术操作。当要使用眼后节模块时，只需将眼底镜601如图5所示绕旋转轴603转动90°，并将眼后节模块与物镜201切换即可。其中，旋转轴603设置在所述扫描场镜602附近并且垂直于纸面或者电脑屏幕方向，切换后的效果如图6所示。
图6是本发明一个实施例中切换到眼后节模块的显微镜系统结构示意图，在此状态下，系统能进行眼底显微成像及眼底OCT扫描，样品臂组件包括偏振控制器503、调焦透镜508、二维扫描装置509、OCT照明分光镜402、OCT照明反射镜401、扫描场镜602及眼底镜601。其中，眼底OCT扫描的光路走向为，经样品臂光路调焦透镜508后变为准直光的样品光路光，被二维扫描装置509反射后，光束又被OCT照明分光镜402和OCT照明反射镜401反射。接着光束穿过扫描场镜602及眼底镜601，入射待测对象的被检眼2，并聚焦待手术被检眼2的眼底。此时，显微成像光路模块的成像物面与眼后节OCT模块的扫描物面,重合于被检眼的眼底，并且所述成像物面与所述扫描物面的中心重合。
另外，眼底显微成像的光路走向为，被检眼2的眼底出射的光经眼底镜601、扫描场镜602、变倍光路模块202、分光器203，于分光器处分为两路：一路经双目筒光路模块204、目镜光路模块205，用于主刀手术医生3的观测。另一路到达手术摄像模块206，用于手术摄像及拍照。上述两路中的任意一路均能够提供被检眼2的眼底显微放大图像。
在本发明的上述实施例中，优先设置眼底镜601如图5所示转动90°外，不可平动。而针对不同被检眼的屈光度的不同时，采用单独上下平动扫描场镜602的方案，如图6所示。这样设置的好处是，眼底镜601与被检眼2的距离保持不变，避免触碰被检眼2，或者影响手术操作；另外单独移动扫描场镜602调屈，因移动部件较小较轻，移动过程中引起整个探头4的晃动较小，有利于手术的施展。对于正视眼的被检眼，扫描场镜602与眼底镜601的间距恰好满足共焦，即构成开普勒望远镜构型。其中，此处所说的“共焦”是指，所述扫描场镜的物方焦点与所述眼底镜的像方焦点重合，其中物方指靠近被检眼的一侧，像方指与物方相对，即透镜的另一侧。
若保持扫描场镜602于显微成像光路中，但将眼底镜601移出光路，即眼底镜601转回到0°。此时扫描场镜602可作为显微成像光路的新物镜。该新物镜的工作距离即为其顶焦距，且新物镜的焦距短于物镜201，能起到减短工作距离，提高显微成像光路放大率的作用。
采用扫描场镜602调屈的另一优点是，物镜201与眼后节模块切换过程中，手术显微成像光路模块中剩余的光学部件的空间位置可以保持不变，即切换回物镜201时，显微成像光路原先调好的工作距离保持不变。
在本发明的另一个实施例中，如图7所示，扫描场镜602切入后不可上下移动调屈，而将眼底镜601进行上下移动调屈。但此时探头4距离被检眼2的距离发生变化，故利用眼科手术显微镜原先含有的微调焦机构(未图示)，来调节探头4的上下，二者配合也能实现对不同屈光度的被检眼2的调屈功能。但是，在本实施例中，当显微镜系统切换回物镜201后，原先调好的工作距离发生变化，需要重新调节探头4的上下。
本发明眼科手术显微镜系统，系统不仅能够进行眼底显微成像，还能够进行眼底OCT扫描，实现眼底的断层扫描，为医生手术提供层析成像，有利于眼底的检测。对于眼后节手术，尤其做黄斑水肿等手术，使用本发明的显微镜系统，能够看到眼底视网膜的OCT图像(即断层扫描图像)，对于医生的手术，大有裨益。因为医生不仅能看到表象，还能看到内部结构。这样手术更有针对性。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个模块/部件拆分为更多模块/部件，也可将两个或多个模块/部件或者模块/部件的部分操作组合成新的模块/部件，以实现本发明的目的。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种眼科手术显微镜系统，其特征在于，包括：
显微成像光路模块，用于对被检眼进行放大成像；
照明光路模块，用于为所述显微镜系统的光路提供照明；
眼科OCT成像光路模块,用于采集并显示所述被检眼的OCT图像；
眼后节模块，结合所述眼科OCT成像光路模块，用于采集并显示被检眼眼底的断层扫描图像；所述眼后节模块结合所述显微成像光路模块，用于采集并显示被检眼眼底的显微放大图像。
2.根据权利要求1所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述照明光路模块在光源的发射方向依次包括照明光源、可移动照明反射镜、OCT照明反射镜和物镜，当所述可移动照明反射镜被移动时，所述可移动照明反射镜反射的照明光的主光轴发生平移，经过所述物镜后出射的照明光的中心轴与系统光路中心轴的夹角发生变化，从而实现不同照明角度的调整。
3.根据权利要求2所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述显微成像光路模块包括对称设置的左眼光路和右眼光路，所述左眼光路和右眼光路中分别设置有左眼变倍光路模块和右眼变倍光路模块，所述左眼变倍光路模块和右眼变倍光路模块相对于系统光路中心轴偏心对称设置。
4.根据权利要求2所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述眼后节模块又包含扫描场镜和眼底镜。
5.根据权利要求4所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述物镜与扫描场镜之间设置有中间轴，所述眼后节模块能够绕所述中间轴转动，实现与所述物镜的切换使用。
6.根据权利要求5所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述扫描场镜处设置有旋转轴，所述眼底镜绕所述旋转轴转动，所述扫描场镜能够上下平动，从而实现对不同屈光度的被检眼进行观察。
7.根据权利要求4所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述扫描场镜的焦距短于所述物镜的焦距，并且对于正视眼时，所述扫描场镜的物方焦点与所述眼底镜的像方焦点重合。
8.根据权利要求1所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述眼科OCT成像光路模块包括样品臂组件，当未插入眼后节模块时，所述显微成像光路模块的成像物面,与所述眼科OCT成像光路模块的采集物面共面，并且所述成像物面的中心与所述采集物面的中心重合；当插入眼后节模块时，进入所述样品臂组件的OCT系统光经过所述眼后节模块后，所述显微成像光路模块的成像物面与眼后节OCT模块的扫描物面重合于被检眼的眼底，并且所述成像物面与所述扫描物面的中心重合。
9.根据权利要求1所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述眼科OCT成像光路模块包括样品臂组件，所述样品臂组件包括偏振控制器、调焦透镜、扫描装置、OCT照明分光镜、OCT照明反射镜和物镜。
10.根据权利要求1所述的眼科手术显微镜系统，其特征在于，所述眼科OCT成像光路模块可实现对所述被检眼的OCT断层扫描成像，
所述显微成像光路模块中接入有手术摄像模块，在所述手术摄像模块所接收并呈现的预览图像中添加虚拟线，用于指示OCT系统的扫描位置；或者，
所述显微成像光路模块包括目镜光路模块，用于手术医生直接观测所述被检眼，所述目镜光路模块的焦面位置设置有十字分划板，用于指示OCT系统的扫描位置。
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