CN110022803A - 用于在眼科手术期间监测光毒性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本披露提供了一种用于在眼科手术期间监测由玻璃体可视化装置(“VVD”)照明导致的光毒性的系统和方法。所述系统和方法确定入射在视网膜上的光能累计量、所述VVD的切割器与视网膜之间的距离、以及玻璃体已经被移除的区域、或其任何组合，所述光能累计量对应于光毒性。本披露进一步提供了一种用于在眼科手术期间监测并且防止由VVD照明导致的光毒性的方法。所述方法可以进一步包括：确定所述VVD的切割器与视网膜之间的距离，并且基于所述多个光点接触到的视网膜的聚焦区域来确定玻璃体已经被移除的区域。

Description

用于在眼科手术期间监测光毒性的系统和方法

技术领域

本披露涉及眼科手术和手术设备、更具体地涉及用于监测由玻璃体可视化装置(“VVD”)照明导致的光毒性的系统和方法。

背景技术

眼科手术每年拯救和改善数以万计患者的视力。然而，考虑到视力对眼睛的甚至小变化的敏感度以及许多眼睛结构的微小而脆弱的性质，难以进行眼科手术，并且甚至小的或不寻常的手术错误的减少或手术技术的准确度的小幅改进都可以对患者术后的视力产生巨大的不同。

眼科手术是对眼睛或眼睛的任何部分进行的外科手术。进行眼科手术通常为了修复视网膜缺陷、修复眼睛肌肉、去除白内障或癌症、或恢复或改善视力。某些外科手术、例如修复视网膜脱离，可能需要进行玻璃体切除术，然后才可以进行后续手术。玻璃体切除术是从眼睛中去除玻璃体的外科手术。玻璃体是将视网膜固持在位的清澈的凝胶状物质。在某些外科手术中，外科医生可能需要移除玻璃体以允许触及视网膜或其他内部结构。在这样的手术中，可以通过被称为玻璃体切除术的手术来切除并从眼睛中吸出玻璃体。

在玻璃体切除术中，外科医生将小型手术仪器插入眼睛中。这样的仪器通常包括切割仪器、普通光源、以及输注插管。切割仪器可以是玻璃体可视化装置(VVD)，所述玻璃体可视化装置包括玻璃体切割器和用于移除已经被切除的玻璃体部分的抽吸器。VVD可以连接至光纤上。光纤传播由强光源(被称为VVD光源，通常为激光器)产生的强照明光束。该光源对玻璃体切割器提供直接照明，使得可以在清澈的玻璃体中精确地操作切割器。该普通光源在眼睛中提供基本照明，与由VVD光源产生的照明光束相比，其强度显著更低。输注插管是细管，用于对眼睛施用水、油或气体，以替代被吸出的玻璃体。这种输注允许眼睛在手术过程中维持其体积，使其不会塌陷或变形。在进行玻璃体切除术时，重要的是要监测在手术中使用的光源引起的对患者的光毒性风险。

发明内容

本披露提供了一种用于在眼科手术期间监测光毒性的系统。所述系统包括：连接至光纤上的玻璃体可视化装置，所述光纤可操作来传播照明光束，所述照明光束在视网膜上产生光点；手术显微镜；数码相机，所述数码相机可操作来检测所述光点并且生成与所述光点有关的数据；以及处理器，所述处理器可操作来：从所述数码相机接收与所述光点有关的数据，所述数据包括所述光点的大小以及所述光点已经聚焦在视网膜的聚焦区域上的逝去时间；确定入射在所述聚焦区域上的光能的量，所述光能的量对应于所述逝去时间；基于入射在多个聚焦区域上的光能的量来确定入射在视网膜上的光能累计量；确定所述光能累计量是否满足或超过关于光毒性的最大暴露极限所定义的警告阈值；当所述光能累计量满足或超过所述警告阈值，则生成警告；并且将所述警告发送至警告系统。

在除非明确排他、否则可以彼此组合的另外的实施例中：所述系统进一步包括：连接至所述玻璃体可视化装置上的控制装置，所述控制装置可操作来调节所述照明光束的强度，并且其中，所述处理器进一步被配置用于当警告被生成时生成控制信号并将其发送至所述控制装置，所述控制信号可操作来暂停或关掉所述照明光束；所述系统进一步包括：连接至所述玻璃体可视化装置上的控制装置，所述控制装置可操作来调节所述照明光束的强度，并且其中，所述处理器进一步被配置用于当警告被生成时生成控制信号并将其发送至所述控制装置，所述控制信号可操作来调节所述照明光束的强度；所述处理器进一步被配置为在调节所述照明光束的强度之前要求接收到手动确认；所述系统进一步包括：手动确认装置，所述手动确认装置可操作来输入对调节所述照明光束的强度的确认；所述用于手动确认调节的装置是按钮、开关、按键或操纵杆、或其任何组合；所述警告系统包括可操作来呈现图形表示的显示器，并且其中，所述处理器进一步被配置用于当警告被生成时生成所述图形表示来指示所生成的警告；所述图形表示进一步指示入射在视网膜的每个聚焦区域上的光能累计量；所述图形表示进一步指示入射在视网膜的每个聚焦区域上的光能的增加；所述处理器进一步被配置用于确定所述玻璃体可视化装置上的切割器与视网膜之间的距离，所述距离是关于视网膜上的光点的大小来确定的；所述处理器进一步被配置用于确定所述切割器与视网膜之间的距离是否满足或超过距离阈值；所述处理器进一步被配置用于当所述距离满足或超过距离阈值时生成警告；所述图形表示进一步指示所述光点的大小变化，所述变化对应于所述切割器与视网膜之间的新距离；所述处理器进一步被配置用于：确定所述光点接触到的视网膜的聚焦区域；并且生成与所述光点接触到的聚焦区域有关的数据，所述聚焦区域指示玻璃体已经被移除的区域；并且所述图形表示进一步指示玻璃体已经被移除的区域。

本披露进一步提供了一种用于在眼科手术期间监测光毒性的方法。所述方法包括：接收关于由照明光束产生的多个光点中的每个光点的数据，所述数据包括所述多个光点中的某个光点的大小以及所述光点已经聚焦在视网膜的聚焦区域上的逝去时间；确定相对于对应的逝去时间而言入射在所述聚焦区域上的光能的量；基于入射在多个聚焦区域上的光能的量来确定入射在视网膜上的光能累计量；确定所述入射在视网膜上的光能累计量是否满足或超过关于光毒性的最大暴露极限所定义的警告阈值；当所述入射在视网膜上的光能累计量满足或超过所述警告阈值，则生成警告；并且将所述警告发送至警告系统。

在除非明确排他、否则可以彼此组合的另外的实施例中：所述方法进一步包括：当警告被生成时生成和发送控制信号，所述控制信号可操作来暂停或关掉所述照明光束；所述方法进一步包括：当警告被生成时生成和发送控制信号，所述控制信号可操作来调节所述照明光束的强度；所述方法进一步包括：确定是否要求进行手动确认来发送所述控制信号，并且仅在接收到手动确认之后发送所述控制信号；所述方法进一步包括：生成图形表示并且将所述图形表示发送至所述警告系统；生成所述图形表示进一步包括：当警告被生成时生成所述图形表示来指示所生成的警告；所述方法进一步包括：确定所述玻璃体可视化装置的切割器与视网膜之间的距离，所述距离是关于视网膜上的光点的大小来确定的；所述方法进一步包括：确定所述切割器与视网膜之间的距离是否满足或超过距离阈值；所述方法进一步包括：当所述距离满足或超过距离阈值时生成警告；并且所述方法进一步包括：确定在手术程序期间所述光点接触到的视网膜的聚焦区域；并且生成与所述光点接触到的聚焦区域有关的数据，所述聚焦区域指示玻璃体已经被移除的区域。

以上系统可以与以上方法一起使用，反之亦然。此外，本文中描述的任何系统可以与本文中描述的任何方法一起使用，反之亦然。

附图说明

为了更加彻底地理解本发明及其特征和优点，现在参考结合附图的以下说明，这些附图并非成比例，相同的附图标记指示相同的特征，并且在这些附图中：

图1是用于监测由玻璃体可视化装置照明导致的光毒性的系统的示意图；

图2是在玻璃体切除术期间插入眼睛中的手术仪器的示意图；

图3是指示了由玻璃体可视化装置照明导致的光毒性的图形表示；

图4是用于监测由玻璃体可视化装置照明导致的光毒性的方法的流程图；

图5是用于确定玻璃体切割器与视网膜之间的距离的方法的流程图；并且

图6是用于基于玻璃体可视化装置的照明光束接触到的聚焦区域来确定玻璃体已经被移除的区域的方法的流程图。

具体实施方式

在以下说明中，通过举例的方式对细节进行阐述以便于讨论所披露的主题。然而，对于本领域普通技术人员而言明显的是，所披露的实施例是示例性的并且不是所有可能的实施例的穷举。

本披露提供了用于在眼科手术期间监测由玻璃体可视化装置照明导致的光毒性的系统和方法。这些系统和方法如下来监测光毒性：处理与由玻璃体可视化装置(“VVD”)的照明光束产生的多个光点中的每个光点有关的数据，以确定：(1)在整个手术期间入射在视网膜上的光能累计量，以及所述光能累计量是否接近光毒性的最大暴露极限；(2)视网膜与VVD的玻璃体切割器之间的距离；(3)以及，基于该手术期间照明光束接触到的聚焦区域来确定玻璃体已经被移除的区域。

在眼科手术中，外科医生可能需要触及朝向眼睛后部的结构(通常在晶状体后方的区域)、比如视网膜。视网膜是眼睛后部处的组织薄层，其包含对光敏感的感光细胞。这些细胞触发经视神经传递到大脑的神经冲动。通常，视网膜接收晶状体所聚焦的光并将所述光转换成发送到大脑的神经信号，从而允许实现视觉识别。玻璃体是填充晶状体(朝向眼睛前部)与视网膜(朝向眼睛后部)之间的空间的清澈凝胶状物质。玻璃体不包含任何血管、并且主要由水构成，使其透明且无色。玻璃体直接附着在视网膜上，其中在玻璃体基部附近的周边区域中具有最强的附着。由于玻璃体占据了晶状体与视网膜之间的空间，因此在某些外科手术中，外科医生可能需要将其切除并移除以能够触及。玻璃体切除术是从眼睛中去除部分或全部玻璃体的手术。

在典型的玻璃体切除术中，对患者施用全身麻醉，或对手术眼睛施加局部麻醉，并且在整个手术期间放置开睑器以保持眼睛张开。然后外科医生可以将手术仪器插入眼睛中。此类仪器通常包括VVD、普通光源、以及输注插管。VVD可以例如是标准气动闸刀式玻璃体切割器，对其添加了光纤。所述光纤传播强照明光束，所述光束的光是由VVD光源产生。所述光纤还将所述光束引导跨过切割器端口并略高于其。例如，光纤可以耦合到超连续谱激光器，所述超连续谱激光器能够提供透过25μm芯光纤的足够白光以适当地照亮玻璃体，但是，任何亮到足以提供透过所述光纤的适当照明的光源都是有效的。

附接至玻璃体切割器的光纤通常不是激光器的一部分，但是某些激光器可以结合有光纤。例如，当超连续谱激光器用作VVD光源时，所述激光器结合有不直接连接到玻璃体切割器上的光子晶体光纤。相反，所述光纤通常从照明控制台延伸并且直接连接至玻璃体切割器上。

由于玻璃体由大致1％的胶原蛋白和99％的水构成，因此使用可见光不容易观察到。为了允许使用者观察到玻璃体，光纤将强照明光束传播跨过视场。少量光将从胶原蛋白/水界面散射、并被引导至手术显微镜和数码相机。此照明光束对眼睛施加显著量的光能。在大多数手术中，使用者几乎不断地移动玻璃体切割器并且很少保持其静止，因此由照明光束导致的光毒性的风险低。然而，使用者可能会注视某个区域并且可能无意中将玻璃体切割器保持在静止位置使得照明光束指向该区域，或者使用者可能难以区分玻璃体已经被移除的区域与玻璃体残留的区域，从而致使使用者多次将光束引导到同一区域。在这样的情形下，光毒性的风险增大。

一般来说，存在两种类型的由VVD照明导致的光毒性，两者均可能损伤视网膜的光敏细胞：(1)总照明热危害，这是由与入射在视网膜上的光能累计量直接相关的温度升高导致的；以及(2)无晶状体危害，这是由光谱的UV和蓝光部分的波长产生的直接光化学损伤。

总照明热危害与每单位面积的入射在视网膜上的光能累计量有关。光能致使眼内的温度升高。如果光焦度足够高，则能量的沉积速度将比眼睛中的热扩散过程可以将其耗散的速度更快，从而导致温度升高到不安全的水平。这种温度升高可能永久性地损伤视网膜和眼睛的其他内部结构。总照明热危害可能在短时间内出现，例如，在光点处累积光能的数秒内。

相反，无晶状体危害是由对眼睛有毒的某些波长的光产生的直接光化学损伤。这些光波长通常在光谱的UV部分到蓝色部分内。在300nm左右的UV区域中观察到显著毒性，并且毒性经过UV和蓝色光谱区域时下降，在500nm附近变得相对不显著。在典型情况下，眼睛的晶状体和其他结构过滤这种波长并保护视网膜免受这种波长的影响。然而，在玻璃体切除术中，视网膜容易暴露于这些波长，因为VVD插在晶状体后方，并且只有清澈的玻璃体将照明光束与视网膜分开。

可以通过测量光纤或激光器的辐射通量(以mW/nm为单位的光谱)来确定无晶状体危害的最大暴露极限。然后将得到的有效无晶状体功率除以光通量以定义归一化的无晶状体功率(mW/流明)，这基本上提供了对每单位亮度的照明光束有多危险的衡量。ISO标准ISO15752:2010(E)指出，光化学损伤效应最多累积30分钟，因此设定最大暴露极限以防止超过此时间区间的过度暴露。例如，已经基于来自激光VVD光源的大约10-15流明的照明光束输出，测量出归一化的无晶状体危害为0.52mw/流明，这对应于在发生无晶状体危害之前可允许的大约60秒暴露。

现在参照附图，图1是用于监测由玻璃体可视化装置照明导致的光毒性的系统100。如图所示，系统100提供了连接至光纤106上的VVD 105，该光纤传播由VVD光源产生的强照明光束，所述照明光束在视网膜182上产生光点110。VVD还包括玻璃体切割器108和抽吸器107。系统100还包括手术显微镜125、检测光点并且生成与所述光点有关的数据的数码相机130、警告系统、以及处理器135。所述系统可以进一步包括输注插管115、光源120、手动确认装置145、以及VVD控制装置155。手术显微镜125可以是任何适合的显微镜、例如光学显微镜或电子显微镜。手术显微镜125可以是独立的显微镜、或者可以集成到系统100中，例如使得所述手术显微镜的放大和聚焦部件集成到系统100中。

如图所示，对于玻璃体切除术，将手术仪器VVD 105、输注插管115、以及光源120插入眼睛180中。数码相机130检测由VVD产生的多个光点中的每个光点、并生成与所述多个光点中的每个光点有关的数据。所生成的数据可以包括每个光点的大小、每个光点已经聚焦在视网膜的聚焦区域上的逝去时间、以及每个光点接触到的视网膜的聚焦区域。

为了监测光毒性，处理器135从数码相机接收此数据、并确定入射在视网膜的聚焦区域上的光能的量。因为照明光束以已知强度工作，因此入射在聚焦区域上的光能的量可以关于光束以该强度水平聚焦在聚焦区域上的逝去时间来确定。所述处理器接着基于入射在多个聚焦区域上的光能的量来确定入射在视网膜上的光能累计量。可以将入射在视网膜上的光能累计量确定为对于所述多个光点中的每个光点，入射在视网膜上的光能的量的总和。接着，所述处理器确定所述光能累计量是否满足或超过警告阈值、并且当光能累计量满足或超过警告阈值时生成警告。接着，所述处理器可以将警告发送到警告系统。

所述警告系统可以包括显示器，并且所述处理器还可以生成图形表示、并且将所述图形表示例如发送至显示器150。显示器150可以包括多个显示器，并且可以是屏幕、抬头显示器、或组合。替代性地，所生成的警告可以被发送至不包括显示器并且在警告被生成时不生成包含警告的图形表示的警告系统。警告系统可以包括扬声器、光指示器、触觉反馈装置、或向使用者指示警告已被生成的其他装置。

处理器135可以进一步被配置用于通过参照参考光谱来确定无晶状体危害，因为VVD光源的光谱通常不随时间过度变化。处理器还可以被配置用于考虑无晶状体危害减轻措施的实施，例如将已知的光谱过滤器包含在照明控制台中以减小较长手术中的无晶状体危害。

警告阈值是关于光毒性的最大暴露极限来定义的。每个警告阈值可以由使用者定义，并且可以使用一个或多个警告阈值。例如，警告阈值可以被定义为最大暴露极限的50％、75％和90％，或在达到最大暴露极限之前允许50％、25％和10％的额外暴露。警告阈值也可以被定义为与最大暴露极限的某个百分比相关的暴露测量值。例如，如果关于无晶状体危害的最大暴露极限为0.52mw/流明，那么警告阈值可以被定义为0.45mw/流明。替代性地，因为照明光束以已知强度水平工作，因此入射在视网膜上的光能的量可以关于照明光束在手术期间已经聚焦的逝去时间来确定。因此，警告阈值和最大暴露极限可以关于此逝去时间来定义。例如，在最大强度时，警告阈值可以被定义为45秒，其中无晶状体危害的最大暴露极限被定义为60秒暴露。

在此描述的任何警告都可以例如处于以下形式：彩色光、闪烁光、频闪光、声音、警报、口哨声、图形或任何其他向使用者指示警告已生成的信号。这种警告可以实时被呈现给使用者，优选地在一旦确定需要警告时。实时可以指在少于半秒内、在少于一秒内、或以其他情况下在少于使用者基于可视信息的正常反应时间内。

系统100可以进一步包括VVD控制装置155，并且处理器135可以进一步被配置用于在警告阈值已被满足或超过时生成控制信号来暂停、关掉照明光束、或调节其强度。控制信号被发送至VVD控制装置155并且可以帮助通过暂停、关掉照明光束、或调节其强度进一步防止由于光毒性导致的损伤。系统100可以进一步包括手动确认装置145，该手动确认装置可以用于输入对控制信号的手动确认，并且该处理器可以进一步被配置成在生成或发送控制信号之前要求进行手动确认。如果不要求进行手动确认，则该系统可以被配置用于在警告阈值被满足时自动暂停、关掉照明光束、或调节其强度。在照明光束被自动暂停或关掉的事件中，图形表示中所包含的警告可以向使用者指示：照明光束已被暂停或关掉。在照明光束的强度被调节的事件中，另一个警告可以向使用者指示该调节已经进行。如果要求进行手动确认，则直到接收到手动确认之后才生成控制信号，或者已经生成的控制信号直到接收到手动确认之后才被发送至控制装置。手动确认装置145可以是按钮、开关、按键或操纵杆、或可以输入一种确认的任何装置。

处理器135可以进一步被配置用于确定切割器108与视网膜182之间的距离。确定切割器与视网膜之间的距离有助于使用者避免与视网膜的意外接触。这种提高的精确度可以允许使用者剔除更靠近视网膜的玻璃体。为了确定这个距离，处理器135从数码相机接收包含所述多个光点中的每个光点的大小的数据。切割器与视网膜之间的距离可以参照视网膜上的光点的大小来确定，因为来自照明光束的光在视网膜上形成明显形状的、明确定义的斑点。因此，当切割器与视网膜之间的距离较大时光点的相对大小较大，并且当切割器与视网膜之间的距离较小时，光点将较小。

而且，处理器135可以确定切割器与视网膜之间的距离是否满足或超过距离阈值。距离阈值可以由使用者定义，并且可以使用一个或多个距离阈值。例如，距离阈值可以被定义为晶状体与视网膜之间的距离的50％、75％和90％。距离阈值可以用任何衡量距离的单位来定义，例如毫米、微米(1x 10^-6m)、纳米(1x 10^-9m)、皮米(1x 10^-12m)；例如，离视网膜4微米或离晶状体后部2微米。如果未满足或超过距离阈值，则处理器可以终止这个过程而不生成警告。相反，如果满足或超过距离阈值，则处理器可以生成警告以包含在图形表示中。该警告告知使用者：切割器在离视网膜的可能危险的接近度之内，从而额外的移动将造成与视网膜的接触。该警告可用于告知外科医生基于当前手术位置是否可以对切割器末端增加任何手术附件。

系统100可以进一步被配置用于基于照明光束接触到的聚焦区域来确定玻璃体已经被移除的区域。为了确定玻璃体已经被移除的区域，处理器135接收关于所述多个光点中的每个光点的数据，该数据包含每个光点接触到的视网膜的聚焦区域、以及照明光束已经聚焦在每个聚焦区域上的逝去时间。这些聚焦区域指示玻璃体已经被移除的区域，因为每个光点是由穿过VVD的切割器端口的照明光束产生的、并且因此对应于切割器已经切割且抽吸了玻璃体的区域。处理器可以生成指示玻璃体已经被移除的区域的数据以包含在图形表示中。图3提供了包含与玻璃体已经被移除的区域有关的数据的图形表示的实例。确切地，有色且有阴影的聚焦区域380指示玻璃体已经被移除的区域。为了提供更多细节，例如将聚焦区域381呈现为比聚焦区域382更暗。这种更暗的阴影或颜色意味着，光点已经聚焦在聚焦区域381上持续了与聚焦区域382相比更长的逝去时间量，这可以向使用者指示，在聚焦区域381处与聚焦区域382相比要求进一步的切割和抽吸。

系统100可以确定并生成独立地或以任何组合地包含以下任何要素的图形表示：入射在视网膜上的光能累计量、切割器与视网膜之间的距离、以及玻璃体已经被移除的区域。

处理器135可以包括例如微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、或被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路系统。在一些实施例中，处理器135可以解释和/或执行存储在存储器中的程序指令和/或处理存储在存储器中的数据。存储器可以被部分地或整体地被配置为应用存储器、系统存储器、或两者。存储器可以包括被配置用于保持和/或容纳一个或多个存储器模块的任何系统、装置、或设备。每个存储器模块可以包括被配置用于将程序指令和/或数据保留一段时间的任何系统、装置、或设备(例如，计算机可读介质)。所描述的各种服务器、电子装置、或其他机器可以包括一个或多个相似的这种处理器或存储器，用于存储和执行实施相关联的机器的功能的程序指令。

图2是在玻璃体切除术期间插入眼睛中的手术仪器的示意图200。如图所示，眼睛180具有脱离的视网膜205，其朝向眼睛的后部(与角膜184和晶状体181相反)。视网膜182已经变得从脉络膜206脱离。为了触及视网膜，必须移除玻璃体185。为了进行玻璃体切除术，已将普通光源120、输注插管115、和VVD 105插入眼睛中。VVD 105连接至光纤106，该光纤传播照明光束，该照明光束产生光点210。VVD还包括抽吸器107和玻璃体切割器108。

如图2所示，光源120提供眼睛内部的基本照明，与光纤传播的照明光束相比，该基本照明的强度显著更低、并且通常不会贡献光毒性风险。相反，连接至VVD的光纤传播高强度照明光束，这贡献了光毒性。光纤将照明光束传播跨过玻璃体切割器的切割器端口并略高于其。照明光束产生的光点210允许外科医生获得对玻璃体已经被移除的区域的更好可视化。光点210被聚焦在视网膜的聚焦区域上，从而施加入射在视网膜上的一定量的光能。光毒性与入射在视网膜上的光能累计量直接相关。光毒性可以基于造成眼睛内的危险性温度变化的总照明、或者基于某些波长的UV光引起的无晶状体危害(这引起眼睛中的直接光化学损伤)。由于玻璃体是清澈的，因此难以将玻璃体已经被移除的地方(不需要进一步切割和抽吸)与玻璃体残留的地方(需要进一步切割和抽吸)分辨开。

为了进行玻璃体移除，玻璃体切割器108物理地切割玻璃体，允许其被抽吸器107通过抽吸移除。当玻璃体从眼睛中移除时，眼睛的内部体积和内部压力是不稳定的，尽管输注管线被实施为反馈回路的一部分，该反馈回路试图在手术期间在抽吸玻璃体时保持恒定的眼内压(IOP)。来自照明光束的光在视网膜上形成明显形状的、明确定义的斑点。因此，照明光束产生的光点指示了切割器已被引导到的聚焦区域以及玻璃体已经被移除的区域。为了防止眼睛因这种变化而塌陷或变形，则输注插管115同时向眼睛施用水、油或气体，以替代被吸出的玻璃体。一旦玻璃体被移除，外科医生就已经显著改善了对眼睛后部中的视网膜和其他结构的触及。

图3是图形表示300，该图形表示指示了由玻璃体可视化装置照明导致的光毒性，图形表示在显示器150上被呈现给使用者。如图所示，该图形表示呈现与以下有关的信息：视网膜上的光点的大小305、光点已经聚焦在当前聚焦区域上的逝去时间310、入射在聚焦区域上的光能的量316、入射在视网膜上的光能累计量317、光毒性警告350、手动确认警告351、对自动调节照明光束强度的警告352、光点大小的测量值308、切割器与视网膜之间的距离360、距离阈值362、接近度警告365、以及照明光束的强度370。

图形表示包括眼睛180、晶状体181、脱离的视网膜205、视神经183、玻璃体185。插入眼睛中的手术仪器包括普通光源120、输注插管115、以及VVD 105，后者包括玻璃体切割器108和抽吸器107。光纤106连接至VVD105。光纤106传播照明光束，该照明光束在视网膜上在光束的每个聚焦区域处产生光点。有色且有阴影的聚焦区域380指示多个光点中的每个光点接触到的区域，这指示了玻璃体已经被移除的地方。为了提供更多细节，例如将聚焦区域381呈现为比聚焦区域382更暗。这种更暗的阴影意味着，光点已经聚焦在聚焦区域381上持续了与聚焦区域382相比更长的时间量，这可以向使用者指示，在聚焦区域381处与聚焦区域382相比要求进一步的切割和抽吸。

图形表示300还可以包括对视网膜上的光点的大小305的视觉表示、以及视网膜上的光点的之前大小306的视觉表示。符号307可以指示光点大小的相对变化，其对应于切割器与视网膜之间的距离的变化。逝去时间310表示光点已经聚焦在当前聚焦区域311上的时间量。光毒性表315提供与入射在视网膜上的光能的量有关的信息、并且可以包括条柱316和317。光毒性表315可以以任何方式呈现这样的信息，例如作为刻度表、条形图，折线图、整体的分数(用数字或百分比)、或者通过改变大小、颜色或阴影。在这个实例中，光毒性表315以条柱316和条柱317表示。条柱316指示入射在当前聚焦区域311上的光能的量。相反，条柱317指示入射在视网膜上的光能累计量。如图4所示，可以将入射在视网膜上的光能累计量确定为对于所述多个光点中的每个光点，入射在视网膜上的光能的量的总和。如图所示，光毒性表还包括警告阈值318，这是由使用者设定的。在这个实例中，警告阈值318指示入射在视网膜上的光毒性累计量，为光毒性最大暴露极限的75％。当满足或超过此警告阈值时，图形表示可以进一步包括警告350。这样的警告可以例如处于以下形式：彩色光、闪烁光、频闪光、声音、警报、口哨声、图形或任何其他向使用者指示警告已生成的信号。这种警告可以实时被呈现给使用者，优选地在一旦确定需要警告时。实时可以指在少于半秒内、在少于一秒内、或以其他情况下在少于使用者基于可视信息的正常反应时间内。

如在图1的系统中所描述的，当已经满足或超过了警告阈值时，可以生成控制信号，该控制信号用于暂停、关掉由VVD所生成的照明光束、或调节其强度。该系统可以被配置用于在警告阈值被满足时自动暂停或关掉照明光束。在照明光束被自动暂停或关掉的事件中，警告352可以向使用者指示：照明光束已被暂停或关掉。替代性地，该系统可以被配置用于在警告阈值被满足或超过时调节照明光束的强度。这种调节可以自动进行或在已经输入了手动确认之后进行，如果该系统被配置成要求对调节进行手动确认的话。类似地，该系统可以被配置用于告知使用者：要求进行手动确认来暂停或关掉照明光束。符号351指示了要求进行手动确认来调节、暂停或关掉照明光束，因为警告阈值已被满足。符号351可以是用于提供手动确认的按钮，例如如果显示器150是触摸屏显示器的话。

照明光束强度表372可以以任何方式指示照明光束的强度水平或功率，例如作为刻度表、条形图，折线图、整体的分数(用数字或百分比)、或者通过改变大小、颜色或阴影。如图所示，表372用条柱370指示照明光束的强度并且用线371指示VVD的最大强度水平。表372可用于在已经达到警告阈值并且已经向VVD发送控制信号来暂停、关掉照明光束、或调节其强度之后，向使用者指示任何强度变化。

距离表372可以以任何方式指示VVD的切割器与视网膜之间的距离，例如作为刻度表、条形图，折线图、整体的分数(用数字或百分比)、或者通过改变大小、颜色或阴影。如图所示，表360用条柱指示切割器与视网膜之间的距离。还示出了距离阈值362。距离阈值可以由使用者定义，并且可以使用一个或多个警告阈值。例如，警告阈值可以被定义为晶状体与视网膜、或角膜与视网膜之间的距离的50％、75％和90％。在另一个实例中，警告阈值可以用任何衡量距离的单位来定义，例如毫米、微米(1x 10^-6m)、纳米(1x 10^-9m)、或皮米(1x 10^-12m)。如图5所示，当切割器与视网膜之间的距离满足或超过阈值距离时，可以生成接近度警告365。而且，光点大小的数字测量值308指示了光点311的大小(也在305处视觉表示)。

所描述的图形表示的任何方面都可以按任何组合来呈现。这样，所描述的视觉表示、指示、警告、符号和其他方面可以单独呈现或以任何组合来呈现。

图4是用于监测由玻璃体可视化装置照明导致的光毒性的方法的流程图。在步骤405，可以接收与照明光束所产生的多个光点有关的数据，所述数据包括所述多个光点中的每个光点的大小以及每个光点已经聚焦在视网膜的聚焦区域上的逝去时间。在步骤410，可以对于所述多个光点中的某个光点，确定入射在视网膜的聚焦区域上的光能的量。在步骤415，可以对于所述多个光点来确定入射在视网膜上的光能累计量。可以将入射在视网膜上的光能累计量确定为对应于所述多个光点中的每个光点，入射在视网膜上的光能的量的总和。

在步骤420，可以确定入射在视网膜上的光能累计量是否满足或超过警告阈值。警告阈值是关于光毒性的最大暴露极限来定义的。警告阈值可以由使用者定义，并且可以使用一个或多个警告阈值。例如，警告阈值可以被定义为最大暴露极限的50％、75％和90％，或者在达到最大暴露极限之前允许50％、25％和10％的额外暴露。警告阈值也可以被定义为与最大暴露极限的某个百分比相关的暴露测量值。例如，如果关于无晶状体危害的最大暴露极限为0.52mw/流明，那么警告阈值可以被定义为0.45mw/流明。替代性地，因为照明光束以已知强度水平工作，因此入射在视网膜上的光能的量可以关于照明光束在手术期间已经聚焦的逝去时间来确定。因此，警告阈值和最大暴露极限可以关于此逝去时间来定义。例如，在最大强度时，警告阈值可以被定义为45秒，其中无晶状体危害的最大暴露极限被定义为60秒暴露。

在步骤425，当入射在视网膜上的光能累计量满足或超过警告阈值时，可以生成警告。该警告告知了使用者：视网膜已经暴露于至少等于使用者定义的警告阈值的光能量。这样的警告可以例如处于以下形式：彩色光、闪烁光、频闪光、声音、警报、口哨声、图形或任何其他向使用者指示警告已生成的信号。这种警告可以实时被呈现给使用者，优选地在一旦确定需要警告时。实时可以指在少于半秒内、在少于一秒内、或以其他情况下在少于使用者基于可视信息的正常反应时间内。

在步骤430，可以生成入射在视网膜上的光能累计量的图形表示。该图形表示可以包括在警告被生成时在步骤425中所生成的警告。在步骤450，该图形表示可以被发送至可以包括显示器的警告系统。

替代性地，在步骤425中生成的警告可以被发送至不包括显示器的警告系统。可以生成警告，而不生成包括警告的(步骤430的)图形表示。而是，警告系统可以包括扬声器、光指示器、触觉反馈装置、或向使用者指示警告已被生成的其他装置。

替代性地，在步骤420之后，当光能累计量满足或超过警告阈值时，可以在步骤470生成控制信号。控制信号可以用于暂停照明光束、关掉照明光束、或调节照明光束的强度。在步骤475，控制信号可以被发送至控制装置以暂停、关掉照明光束、或调节其强度。在步骤480，暂停、关掉照明光束、或调节照明光束的强度。

该方法可以进一步包括确定是否要求对控制信号的手动确认的步骤，并且仅在接收到手动确认之后才生成或发送控制信号。可以对生成或发送的任何控制信号要求手动确认，并且可以按任何组合对某些警告阈值要求手动确认而不对其他进行要求。在一个实例中，如果要求进行手动确认，则直到接收到确认之后才生成控制信号；替代性地，如果要求进行手动确认，则所生成的控制信号直到接收到确认之后才被发送。在另一个实例中，如果不要求进行手动确认，则一旦满足警告阈值就可以生成并发送控制信号以暂停或关掉照明光束。相反，作为另一个实例，如果要求进行手动确认，则可以仅在接收到手动确认之后才生成或发送用于调节照明光束的强度的控制信号，使得使用者可以在照明光束强度被调低之前完成当前任务。

图5是用于确定玻璃体切割器与视网膜之间的距离的方法的流程图。在步骤501，可以接收与照明光束所产生的多个光点有关的数据，该数据包括所述多个光点中的每个光点的大小。在步骤505，可以确定切割器与视网膜之间的距离。如510中描述的，可以关于视网膜上的光点的大小来确定切割器与视网膜之间的距离，因为照明光束穿过VVD的切割器端口从而产生光点。因此，当切割器与视网膜之间的距离较大时光点的相对大小较大，并且当切割器与视网膜之间的距离较小时，光点将较小。在步骤515，可以确定切割器与视网膜之间的距离是否满足或超过距离阈值。距离阈值可以由使用者定义，并且可以使用一个或多个距离阈值。例如，距离阈值可以被定义为晶状体与视网膜之间的距离的50％、75％和90％。距离阈值可以用任何衡量距离的单位来定义，例如毫米、微米(1x 10^-6m)、纳米(1x10^-9m)、皮米(1x 10^-12m)。

在步骤520，当切割器与视网膜之间的距离没有满足或超过距离阈值时，过程终止并且不生成警告。替代性地，在步骤525中，在满足或超过距离阈值时可以生成警告。该警告告知使用者：切割器在离视网膜的可能危险的接近度之内，从而额外的移动将造成与视网膜的接触。该警告可用于告知外科医生基于当前手术位置是否可以对切割器末端增加任何手术附件。这样的警告可以例如处于以下形式：彩色光、闪烁光、频闪光、声音、警报、口哨声、图形或任何其他向使用者指示警告已生成的信号。这种警告可以实时被呈现给使用者，优选地在一旦确定需要警告时。实时可以指在少于半秒内、在少于一秒内、或以其他情况下在少于使用者基于可视信息的正常反应时间内。

在步骤530，可以生成包含对切割器与视网膜之间的距离的指示的图形表示，并且在步骤550，该图形表示可以被发送至显示器。该图形表示可以包括在警告被生成时在步骤525中所生成的警告。图3提供了图形表示的实例，该图形表示包含指示切割器与视网膜之间的距离的距离表372。图3提供了接近度警告365，该接近度警告指示了距离阈值已经被满足或超过，从而使得生成警告。替代性地，在步骤525中生成的警告可以被发送至不包括显示器的警告系统。可以生成警告，而不生成包括警告的(步骤530的)图形表示。而是，警告系统可以包括扬声器、光指示器、触觉反馈装置、或向使用者指示警告已被生成的其他装置。

图6是用于基于玻璃体可视化装置的照明光束接触到的聚焦区域来确定玻璃体已经被移除的区域的方法的流程图。在步骤601，可以接收与照明光束所产生的多个光点中的每个光点有关的数据，所述数据包括所述多个光点中的每个光点接触到的视网膜聚焦区域、以及照明光束已经聚焦在每个聚焦区域上的逝去时间。在步骤605，可以确定所述多个光点接触到的聚焦区域。这些聚焦区域指示玻璃体已经被移除的区域，因为每个光点是由穿过VVD的切割器端口的照明光束产生的、并且因此对应于切割器已经切割且抽吸了玻璃体的区域。在610，可以生成数据以包含在图形表示中，所述数据与所述多个光点接触到的聚焦区域有关，并且聚焦区域指示玻璃体已经被移除的区域。在625，可以将指示玻璃体已经被移除的区域的数据包含在步骤630所生产的图形表示中。在步骤630，可以生成所述多个光点接触到的聚焦区域的图形表示，并且在步骤650，该图形表示可以被发送至显示器。图3提供了包含与玻璃体已经被移除的区域有关的数据的图形表示的实例。确切地，有色且有阴影的聚焦区域380指示玻璃体已经被移除的区域。为了提供更多细节，例如将聚焦区域381呈现为比聚焦区域382更暗。这种更暗的阴影意味着，光点已经聚焦在聚焦区域381上持续了与聚焦区域382相比更长的逝去时间量，这可以向使用者指示，在聚焦区域381处与聚焦区域382相比要求进一步的切割和抽吸。

可以利用图5和图6中所示的任何步骤或其任何组合来执行图4中所示的方法步骤。类似地，图5和图6的方法步骤可以单独执行或与图4的任何步骤组合执行。与图4的405、图5的501和图6的601中提到的多个光点中的每个光点有关的数据都可以包含相同的数据或与所述多个有关的数据的任何组合，使得可以使用所接收的数据来执行后续步骤。在图4的430、图5的530和图6的630中生成的图形表示可以是相同的图形表示，并且可以包括在先前步骤中生成的任何要素，例如，警告425、警告525、和对玻璃体已经被移除的区域的指示625。图3提供了所生成的并被发送到显示器的图形表示的实例，所述图形表示包括图4、图5和图6中生成的所有要素。

以上披露的主题应认为是说明性而非限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖所有此类修改、增强、以及落入本披露的真实精神和范围内的其他实施例。例如，尽管是在监测由VVD的照明光束导致的光毒性的背景下讨论了上述系统和方法，但是可以使用类似的系统，以生成与光点有关的数据并且当任何照明装置产生的光产生明确定义的斑点时，生成对应的警告。

此外，因为入射在视网膜上的所有光和因此的光能贡献了光毒性，所以类似的系统可以配置成除了VVD之外还考虑其他照明源。尽管导致明确定义的斑点的照明通常更容易跟踪，但是类似的系统可以被配置为考虑可以与VVD结合使用的其他照明工具的更多漫射的光图案。例如，类似的系统可以对于与来自此类其他照明工具的典型暴露有关的数据进行建模或参考、并将该额外暴露整合到对于每个跟踪光点的所计算暴露中。因此，在法律允许的最大程度上，本披露的范围将由对以下权利要求及其等效物的最宽允许解释来确定并且不应受限于或局限于上述详细说明。

Claims (25)

1.一种用于在眼科手术期间监测光毒性的系统，包括：

连接至光纤上的玻璃体可视化装置，所述光纤可操作来传播照明光束，所述照明光束在视网膜上产生光点；

手术显微镜；

数码相机，所述数码相机可操作来检测所述光点并且生成与所述光点有关的数据；以及

处理器，所述处理器可操作来：

从所述数码相机接收与所述光点有关的数据，所述数据包括所述光点的大小以及所述光点已经聚焦在视网膜的聚焦区域上的逝去时间；

确定入射在所述聚焦区域上的光能的量，所述光能的量对应于所述逝去时间；

基于入射在多个聚焦区域上的光能的量来确定入射在视网膜上的光能累计量；

确定所述光能累计量是否满足或超过关于光毒性的最大暴露极限所定义的警告阈值；

当所述光能累计量满足或超过所述警告阈值，则生成警告；并且

将所述警告发送至警告系统。

2.如权利要求1所述的系统，进一步包括连接至所述玻璃体可视化装置上的控制装置，所述控制装置可操作来调节所述照明光束的强度，并且其中，所述处理器进一步被配置用于当警告被生成时生成控制信号并将其发送至所述控制装置，所述控制信号可操作来暂停或关掉所述照明光束。

3.如权利要求1所述的系统，进一步包括连接至所述玻璃体可视化装置上的控制装置，所述控制装置可操作来调节所述照明光束的强度，并且其中，所述处理器进一步被配置用于当警告被生成时生成控制信号并将其发送至所述控制装置，所述控制信号可操作来调节所述照明光束的强度。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置为在调节所述照明光束的强度之前要求接收到手动确认输入。

5.如权利要求4所述的系统，进一步包括手动确认装置，所述手动确认装置可操作来输入对调节所述照明光束的强度的确认。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述用于手动确认调节的装置是按钮、开关、按键或操纵杆、或其任何组合。

7.如权利要求1所述的系统，其中，所述警告系统包括可操作来呈现图形表示的显示器，并且其中，

所述处理器进一步被配置用于当警告被生成时生成所述图形表示来指示所生成的警告。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述图形表示进一步指示入射在视网膜的每个聚焦区域上的光能累计量。

9.如权利要求7所述的系统，其中，所述图形表示进一步指示入射在视网膜的每个聚焦区域上的光能的增加。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置用于确定所述玻璃体可视化装置上的切割器与视网膜之间的距离，所述距离是关于视网膜上的光点的大小来确定的。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置用于确定所述切割器与视网膜之间的距离是否满足或超过距离阈值。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置用于当所述距离满足或超过距离阈值时生成警告。

13.如权利要求7所述的系统，其中，所述图形表示进一步指示所述光点的大小变化，所述变化对应于所述切割器与视网膜之间的新距离。

14.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置用于：

确定所述光点接触到的视网膜的聚焦区域；并且

生成与所述光点接触到的聚焦区域有关的数据，所述聚焦区域指示玻璃体已经被移除的区域。

15.如权利要求7所述的系统，其中，所述图形表示进一步指示玻璃体已经被移除的区域。

16.一种用于在眼科手术期间监测光毒性的方法，包括：

接收关于由照明光束产生的多个光点中的每个光点的数据，所述数据包括所述多个光点中的某个光点的大小以及所述光点已经聚焦在视网膜的聚焦区域上的逝去时间；

确定相对于对应的逝去时间而言入射在所述聚焦区域上的光能的量；

基于入射在多个聚焦区域上的光能的量来确定入射在视网膜上的光能累计量；

确定所述入射在视网膜上的光能累计量是否满足或超过关于光毒性的最大暴露极限所定义的警告阈值；

当所述入射在视网膜上的光能累计量满足或超过所述警告阈值，则生成警告；并且

将所述警告发送至警告系统。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述方法进一步包括：当警告被生成时生成和发送控制信号，所述控制信号可操作来暂停或关掉所述照明光束。

18.如权利要求16所述的方法，其中，所述方法进一步包括：当警告被生成时生成和发送控制信号，所述控制信号可操作来调节所述照明光束的强度。

19.如权利要求16所述的方法，其中，所述方法进一步包括：确定是否需要手动确认来发送所述控制信号，并且仅在接收到手动确认之后发送所述控制信号。

20.如权利要求16所述的方法，其中，所述方法进一步包括：生成图形表示并且将所述图形表示发送至所述警告系统，所述警告系统包括显示器。

21.如权利要求20所述的方法，其中，生成所述图形表示进一步包括：当警告被生成时生成所述图形表示来指示所生成的警告。

22.如权利要求16所述的方法，其中，所述方法进一步包括：确定所述玻璃体可视化装置的切割器与视网膜之间的距离，所述距离是关于视网膜上的光点的大小来确定的。

23.如权利要求16所述的方法，进一步包括确定所述切割器与视网膜之间的距离是否满足或超过距离阈值。

24.如权利要求23所述的方法，进一步包括当所述距离满足或超过距离阈值时生成警告。

25.如权利要求16所述的方法，进一步包括：

确定在手术程序期间所述光点接触到的视网膜的聚焦区域；并且

生成与所述光点接触到的聚焦区域有关的数据以包含在所述图形表示中，所述聚焦区域指示玻璃体已经被移除的区域。