CN114668582B - 一种眼科光源手术系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供的眼科光源手术系统，利用波长分离器将光源分离为具有覆盖宽带光光谱范围的成像光束和具有所述宽带光的所述光谱范围之外的光谱范围的眼科手术激光光束，通过耦合器将成像光束和眼科手术激光光束分别传输至光学相干断层扫描成像单元和纳米探针手术单元，在信号处理单元及控制单元的作用下，所述光学相干断层扫描成像单元通过高输出波长的时间扫描，提高了成像精确度和深度，所述纳米探针手术单元进行眼科显微手术，提高了该系统的集成化，简化了操作，提高了手术安全性。

Description

一种眼科光源手术系统

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种眼科光源手术系统。

背景技术

目前，在眼科激光手术中，通常需要手术激光通过聚焦眼组织表面切削或者穿透眼组织在眼睛组织内部聚焦切削。手术之前，成像光束需要通过聚焦眼组织手术区域进行成像来指导整个眼科手术。因此，该手术系统体积庞大，不利于产品系统的集成，在维修保养时耗时较长。而且目前的手术系统通过聚焦透镜来聚焦成像光束和手术光束，在显微手术领域需要应用复杂的机械臂或者操纵杆来实现手术。

发明内容

鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种集成度高，操作安全的眼科光源手术系统。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

本申请提供了一种眼科光源手术系统，包括：光源、波长分离器、空间光调制器、耦合器、光学相干断层扫描成像单元、激光振镜扫描单元、纳米探针手术单元、信号处理单元及控制单元，其中：

所述光源产生的激光光束经所述波长分离器分离为具有覆盖宽带光光谱范围的成像光束和具有所述宽带光光谱范围之外的眼科手术激光光束，经所述波长分离器分离后的所述成像光束及所述眼科手术激光光束入射进入所述空间光调制器，并经所述空间光调制器调制后入射进入所述耦合器；

所述耦合器将所述成像光束及所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元，所述激光振镜扫描单元对成像光束及所述眼科手术激光光束进行位置调整后再传输至所述光学相干断层扫描成像单元，所述光学相干断层扫描成像单元实时动态获取眼组织图像信息并传递至所述信号处理单元；

所述耦合器将所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元，所述激光振镜扫描单元对所述眼科手术激光光束进行位置调整，并实时动态采集眼组织位置和定向并传递至所述信号处理单元；

所述信号处理单元处理所述光学相干断层扫描成像单元采集得到的眼组织图像信息和所述激光振镜扫描单元采集的眼组织位置和定向，并显示眼组织图像信息、位置和定向并同步传输至所述控制单元；

所述控制单元根据所述信号处理单元确定的同步的眼组织图像信息及所述激光振镜扫描单元确定的实时位置和定向，发出同步控制指令至所述信号处理单元、所述光源及所述纳米探针手术单元，实时控制调整所述光学相干断层扫描成像单元的成像位置、所述激光振镜扫描单元的扫描位置及所述光源发射的眼科手术激光光束的能量，所述纳米探针手术单元根据所述眼科手术激光光束的能量眼科显微手术。

在其中一些实施例中，所述光学相干断层扫描成像单元包括参考束单元，所述参考束单元包括依次设置的第一反射镜、透镜和第二反射镜，所述耦合器将所述成像光束依次经所述第一反射镜和透镜传输至所述第二反射镜，再经所述第二反射镜将所述成像光束返回至原光路生成参考束。

在其中一些实施例中，所述第二反射镜的镜面反射率大于所述第一反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜组成了参考束反射系统，所述透镜为平场扫描透镜。

在其中一些实施例中，所述光学相干断层扫描成像单元还包括成像单元，所述成像单元包括依次设置的第一光栅、聚焦透镜和第一纳米探针，所述耦合器将所述成像光束及所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元，所述激光振镜扫描单元对成像光束及所述眼科手术激光光束进行位置调整后再传输至所述第一光栅，再经所述聚焦透镜聚焦于眼组织，所述第一纳米探针采集所述眼组织的反射光生成图像束。

在其中一些实施例中，所述第一光栅为衍射光栅。

在其中一些实施例中，所述光学相干断层扫描成像单元包括探测单元，所述探测单元包括依次设置的探测信号触发器、第二光栅和探测器，探测信号触发器一端信号连接所述激光振镜扫描单元，所述探测信号触发器用于生成探测所述图像束和所述参考束的信号，所述第二光栅用于放大所述探测信号触发器探测到的光信号强度，所述探测器用于采集所述第二光栅放大的光信号并传输至所述信号处理单元。

在其中一些实施例中，所述第二光栅为布拉格光栅，所述探测器为光电探测器。

在其中一些实施例中，所述纳米探针手术单元包括纳米探针耦合器及第二纳米探针，所述纳米探针耦合器用于将所述眼科手术激光光束耦合至所述第二纳米探针上，所述第二纳米探针用于实施眼科显微手术。

在其中一些实施例中，所述纳米探针耦合器为光学耦合器，所述第二纳米探针为激光手术探针。

在其中一些实施例中，上述光束通过单模光纤传输，所述单模光纤的材料为石英或者玻璃，芯径为100μm -200μm。

本申请采用上述技术方案具备下述效果：

本申请提供的眼科光源手术系统，包括：光源、波长分离器、空间光调制器、耦合器、光学相干断层扫描成像单元、激光振镜扫描单元、纳米探针手术单元、信号处理单元及控制单元，利用波长分离器将光源分离为具有覆盖宽带光光谱范围的成像光束和具有所述宽带光的所述光谱范围之外的光谱范围的眼科手术激光光束，通过耦合器将成像光束和眼科手术激光光束分别传输至光学相干断层扫描成像单元和纳米探针手术单元，在信号处理单元及控制单元的作用下，所述光学相干断层扫描成像单元通过高输出波长的时间扫描，提高了成像精确度和深度，所述纳米探针手术单元进行眼科显微手术，提高了该系统的集成化，简化了操作，提高了手术安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的眼科光源手术系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

请参阅图1，为本申请提供的眼科光源手术系统的结构示意图，包括：光源1、波长分离器2、空间光调制器3、耦合器4、光学相干断层扫描成像单元100、激光振镜扫描单元6、纳米探针手术单元9、信号处理单元10及控制单元11。上述眼科光源手术系统的工作方式包括下述步骤S10至S50，以下详细说明各个步骤的实现方案。

步骤S10：所述光源1产生的激光光束经所述波长分离器2分离为具有覆盖宽带光光谱范围的成像光束和具有所述宽带光光谱范围之外的眼科手术激光光束，经所述波长分离器2分离后的所述成像光束及所述眼科手术激光光束入射进入所述空间光调制器3，并经所述空间光调制器3调制后入射进入所述耦合器4。

步骤S20：所述耦合器4将所述成像光束及所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元6，所述激光振镜扫描单元6对成像光束及所述眼科手术激光光束进行位置调整后再传输至所述光学相干断层扫描成像单元100，所述光学相干断层扫描成像单元100实时动态获取眼组织图像信息并传递至所述信号处理单元10。

可以理解，所述光学相干断层扫描成像单元100可通过光纤连接于所述激光振镜扫描单元6且与所述纳米手术单元9共光路，用于实时动态获取眼组织图像信息。

在本实施例中，所述光学相干断层扫描成像单元100包括参考束单元5，所述参考束单元5包括依次设置的第一反射镜501、透镜502和第二反射镜503。所述耦合器4将所述成像光束依次经所述第一反射镜501和透镜502传输至所述第二反射镜503，再经所述第二反射镜503将所述成像光束返回至原光路生成参考束。

在本实施例中，所述第二反射镜503的镜面反射率大于所述第一反射镜501，所述第一反射镜501和所述第二反射镜503组成了参考束反射系统，所述透镜502为平场扫描透镜。

在本实施例中，所述光学相干断层扫描成像单元100还包括成像单元7。所述成像单元7包括依次设置的第一光栅701、聚焦透镜702和第一纳米探针703，所述耦合器4将所述成像光束及所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元6，所述激光振镜扫描单元6对成像光束及所述眼科手术激光光束进行位置调整后再传输至所述第一光栅701，再经所述聚焦透镜702聚焦于眼组织，所述第一纳米探针703采集所述眼组织的反射光生成图像束。

进一步地，所述第一光栅701为衍射光栅，用于减少目标组织散射对所述光学相干断层扫描成像单元100的影响。

可以理解的是，通过结合所述第一反射镜501和所述第二反射镜503组成的反射系统以及所述第一光栅701的波长扫描方式，反射的成像光束的主光线的宽带光光谱范围增大，减少成像区域的的光程差，从而提高所述光学相干断层扫描成像单元100精确度和深度，实现高输出波长的时间扫描。

在本实施例中，所述光学相干断层扫描成像单元100还包括探测单元8，所述探测单元8包括依次设置的探测信号触发器801、第二光栅802和探测器803，探测信号触发器801一端信号连接所述激光振镜扫描单元6，所述探测信号触发器801用于生成探测所述图像束和所述参考束的信号，所述第二光栅802用于放大所述探测信号触发器801探测到的光信号强度，所述探测器803用于采集所述第二光栅802放大的光信号并传输至所述信号处理单元10。

可以理解的是，通过设置所述探测信号触发器801代替信号源中的所述探测器803中固有的扫描触发信号以消除固有噪声，提高信噪比，以此避免所述参考束单元5和所述成像束单元6中由于受到环境温度、湿度、振动等因素影响而引起的背景噪声影响。

在本实施例中，所述第二光栅802为布拉格光栅，所述探测器803为光电探测器。

可以理解的是，所述第二光栅802和所述探测器803形成了所述探测单元8的信号采集系统，它们协同工作以检测所述激光1的波长扫描中的光束生成用于开始对所述放大的干涉光进行采样的触发信号，采集所述触发信号产生的信号并传输至所述信号处理单元10，信号的处理方式提高了所述探测单元8的信噪比，从而获得较强的扫描信号且避免不清晰的扫描图像。

步骤S30：所述耦合器4将所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元6，所述激光振镜扫描单元6对所述眼科手术激光光束进行位置调整，并实时动态采集眼组织位置和定向并传递至所述信号处理单元10。步骤S40：所述信号处理单元10处理所述光学相干断层扫描成像单元100采集得到的眼组织图像信息和所述激光振镜扫描单元6采集的眼组织位置和定向，并显示眼组织图像信息、位置和定向并同步传输至所述控制单元11。

可以理解，所述信号处理单元10通过电性连接单元连接于所述纳米探针手术单元9及所述光学相干断层扫描成像单元100，用于处理所述光学相干断层扫描成像单元100采集得到的眼组织图像信息和所述激光振镜扫描单元6采集的眼组织位置和定向，显示眼组织图像信息、位置和定向并同步传输至所述控制单元11。

步骤S50：所述控制单元11根据所述信号处理单元10确定的同步的眼组织图像信息及所述激光振镜扫描单元6确定的实时位置和定向，发出同步控制指令至所述信号处理单元10、所述光源1及所述纳米探针手术单元9，实时控制调整所述光学相干断层扫描成像单元100的成像位置、所述激光振镜扫描单元6的扫描位置及所述光源1发射的眼科手术激光光束的能量，所述纳米探针手术单元9根据所述眼科手术激光光束的能量眼科显微手术。

可以理解，所述控制单元11电性连接所述信号处理单元10、所述光源1及纳米探针手术单元9，可对所述信号处理单元10、所述光源1及纳米探针手术单元9的工作进行控制。

在本实施例中，所述纳米探针手术单元9包括纳米探针耦合器901及第二纳米探针902，所述纳米探针耦合器901用于将所述眼科手术激光光束耦合至所述第二纳米探针902上，所述第二纳米探针902用于实施眼科显微手术。

进一步地，所述纳米探针耦合器901为光学耦合器，所述第二纳米探针902为激光手术探针。

在本申请上述实施例中，光束通过单模光纤传输，所述单模光纤的材料为石英或者玻璃，芯径为100μm -200μm。

可以理解的是，采用单模光纤作为传输光纤，可以保持比较好的空间相干性。当手术激光和成像光束在单模光纤中传输，能够利用单模光纤空间相干性好的特点提高成像Z方向的空间分辨率，从而提高所述光学相干断层扫描成像单元的成像精确度。

本申请上述实施例提供的眼科光源手术系统，利用波长分离器2将光源1分离为具有覆盖宽带光光谱范围的成像光束和具有所述宽带光的所述光谱范围之外的光谱范围的眼科手术激光光束，通过耦合器4将成像光束和眼科手术激光光束分别传输至光学相干断层扫描成像单元100和纳米探针手术单元9，在信号处理单元10及控制单元11的作用下，所述光学相干断层扫描成像单元100通过高输出波长的时间扫描，提高了成像精确度和深度，所述纳米探针手术单元9进行眼科显微手术，提高了该系统的集成化，简化了操作，提高了手术安全性。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种眼科光源手术系统，其特征在于，包括：光源（1）、波长分离器（2）、空间光调制器（3）、耦合器（4）、光学相干断层扫描成像单元（100）、激光振镜扫描单元（6）、纳米探针手术单元（9）、信号处理单元（10）及控制单元（11），其中：

所述光源（1）产生的激光光束经所述波长分离器（2）分离为具有覆盖宽带光光谱范围的成像光束和具有所述宽带光光谱范围之外的眼科手术激光光束，经所述波长分离器（2）分离后的所述成像光束及所述眼科手术激光光束入射进入所述空间光调制器（3），并经所述空间光调制器（3）调制后入射进入所述耦合器（4）；

所述耦合器（4）将所述成像光束及所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元（6），所述激光振镜扫描单元（6）对成像光束及所述眼科手术激光光束进行位置调整后再传输至所述光学相干断层扫描成像单元（100），所述光学相干断层扫描成像单元（100）实时动态获取眼组织图像信息并传递至所述信号处理单元（10）；

所述耦合器（4）将所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元（6），所述激光振镜扫描单元（6）对所述眼科手术激光光束进行位置调整，并实时动态采集眼组织位置和定向并传递至所述信号处理单元（10）；

所述信号处理单元（10）处理所述光学相干断层扫描成像单元（100）采集得到的眼组织图像信息和所述激光振镜扫描单元（6）采集的眼组织位置和定向，并显示眼组织图像信息、位置和定向并同步传输至所述控制单元（11）；

所述控制单元（11）根据所述信号处理单元（10）确定的同步的眼组织图像信息及所述激光振镜扫描单元（6）确定的实时位置和定向，发出同步控制指令至所述信号处理单元（10）、所述光源（1）及所述纳米探针手术单元（9），实时控制调整所述光学相干断层扫描成像单元（100）的成像位置、所述激光振镜扫描单元（6）的扫描位置及所述光源（1）发射的眼科手术激光光束的能量，所述纳米探针手术单元（9）根据所述眼科手术激光光束的能量眼科显微手术。

2.根据权利要求1所述的眼科光源手术系统，其特征在于，所述光学相干断层扫描成像单元（100）包括参考束单元（5），所述参考束单元（5）包括依次设置的第一反射镜（501）、透镜（502）和第二反射镜（503），所述耦合器（4）将所述成像光束依次经所述第一反射镜（501）和透镜（502）传输至所述第二反射镜（503），再经所述第二反射镜（503）将所述成像光束返回至原光路生成参考束。

3.根据权利要求2所述的眼科光源手术系统，其特征在于，所述第二反射镜（503）的镜面反射率大于所述第一反射镜（501），所述第一反射镜（501）和所述第二反射镜（503）组成了参考束反射系统，所述透镜（502）为平场扫描透镜。

4.根据权利要求3所述的眼科光源手术系统，其特征在于，所述光学相干断层扫描成像单元（100）还包括成像单元（7），所述成像单元（7）包括依次设置的第一光栅（701）、聚焦透镜（702）和第一纳米探针（703），所述耦合器（4）将所述成像光束及所述眼科手术激光光束传输至所述激光振镜扫描单元（6），所述激光振镜扫描单元（6）对成像光束及所述眼科手术激光光束进行位置调整后再传输至所述第一光栅（701），再经所述聚焦透镜（702）聚焦于眼组织，所述第一纳米探针（703）采集所述眼组织的反射光生成图像束。

5.根据权利要求4所述的眼科光源手术系统，其特征在于，所述第一光栅（701）为衍射光栅。

6.根据权利要求4所述的眼科光源手术系统，其特征在于，所述光学相干断层扫描成像单元（100）包括探测单元（8），所述探测单元（8）包括依次设置的探测信号触发器（801）、第二光栅（802）和探测器（803），探测信号触发器（801）一端信号连接所述激光振镜扫描单元（6），所述探测信号触发器（801）用于生成探测所述图像束和所述参考束的信号，所述第二光栅（802）用于放大所述探测信号触发器（801）探测到的光信号强度，所述探测器（803）用于采集所述第二光栅（802）放大的光信号并传输至所述信号处理单元（10）。

7.根据权利要求6所述的眼科光源手术系统，其特征在于，所述第二光栅（802）为布拉格光栅，所述探测器（803）为光电探测器。

8.根据权利要求1所述的眼科光源手术系统，其特征在于，所述纳米探针手术单元（9）包括纳米探针耦合器（901）及第二纳米探针（902），所述纳米探针耦合器（901）用于将所述眼科手术激光光束耦合至所述第二纳米探针（902）上，所述第二纳米探针（902）用于实施眼科显微手术。

9.根据权利要求8所述的眼科光源手术系统，其特征在于，所述纳米探针耦合器（901）为光学耦合器，所述第二纳米探针（902）为激光手术探针。

10.根据权利要求1所述的眼科光源手术系统，其特征在于，上述光束通过单模光纤传输，所述单模光纤的材料为石英或者玻璃，芯径为100μm -200μm。

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