ES2833534T3 - Optica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo (400) para la iluminación quirúrgica, comprendiendo el dispositivo: una fuente (430) de luz coherente para generar una primera luz para la iluminación de un paciente durante una cirugía oftálmica; una primera fibra óptica (304) y una lente condensadora (432) para enfocar la primera luz (440-1) sobre un punto focal en un núcleo (442) de fibra de la primera fibra óptica (304); una etapa (434) de vibración para hacer vibrar la lente condensadora (432) en un plano perpendicular a una dirección de transmisión de la fibra óptica (304), en la que el punto focal es movido sobre el núcleo (442) de fibra para generar una segunda luz (440-2); una segunda fibra óptica para recibir la segunda luz de la primera fibra óptica (304), estando adaptada la segunda fibra óptica para proyectar la segunda luz (440-2) sobre el paciente y en un ojo del paciente; y un sensor (414) de intensidad óptica para medir la intensidad de la segunda luz de la primera fibra óptica (304), en el que la etapa (434) de vibración es controlada basándose en la intensidad medida para limitar el movimiento del punto focal al núcleo (442) de fibra.
Description
DESCRIPCIÓN
Óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto
ANTECEDENTES
Campo de la descripción
La presente descripción se refiere a la iluminación quirúrgica y, más específicamente, a la óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto.
Descripción de la técnica relacionada
En oftalmología, la cirugía ocular, o la cirugía oftálmica es realizada en el ojo y las estructuras visuales accesorias. Más específicamente, la cirugía vitreorretiniana abarca diferentes procedimientos delicados que involucran partes internas del ojo, tales como el humor vítreo y la retina. Se han utilizado diferentes procedimientos quirúrgicos vitreorretinianos, a veces con láser, para mejorar el rendimiento sensorial visual en el tratamiento de muchas enfermedades oculares, incluyendo membranas epimaculares, retinopatía diabética, hemorragia vítrea, agujero macular, desprendimiento de retina y complicaciones de la cirugía de cataratas, entre otras.
Durante la cirugía vitreorretiniana, un oftalmólogo típicamente utiliza un microscopio quirúrgico para ver el fondo de ojo a través de la córnea, mientras que los instrumentos quirúrgicos que penetran en la esclerótica pueden ser introducidos para realizar cualquiera de una variedad de procedimientos diferentes. El paciente típicamente se encuentra en decúbito supino bajo el microscopio quirúrgico durante la cirugía vitreorretiniana y un espéculo es utilizado para mantener el ojo expuesto. Dependiendo del tipo de sistema óptico utilizado, el oftalmólogo tiene un campo de visión determinado del fondo de ojo, que puede variar desde un campo de visión estrecho hasta un campo de visión amplio que puede extenderse a regiones periféricas del fondo de ojo.
Adicionalmente, una fuente de iluminación es introducida típicamente en el fondo de ojo para iluminar el área donde trabajará el cirujano. La fuente de iluminación es implementada típicamente como una herramienta quirúrgica que tiene un conjunto iluminador que también penetra en la esclerótica y puede ser combinada con otras herramientas quirúrgicas. La utilización de fibras ópticas que transmiten luz coherente como fuentes de iluminación para cirugía es deseable debido a la alta intensidad de luz proporcionada dentro de las dimensiones físicas muy pequeñas disponibles con las fibras ópticas.
Se ha hecho referencia al documento US 2007/0047059 y se ha citado el documento US 2009/0059359 en relación con el estado de la técnica. El documento US 2009/0059359 está dirigido a una fuente de luz secundaria. Una fuente de luz de banda estrecha que emite luz de banda estrecha como fuente de luz principal, una guía de ondas óptica, un dispositivo de acoplamiento que sirve para acoplar la luz de banda estrecha en la guía de ondas óptica, y una región de fósforo que está presente en o antes del extremo distal de la guía de ondas óptica, estando provista la región de fósforo de un convertidor de fósforo. El documento US 2007/0047059 se refiere al desplazamiento de la trayectoria de iluminación y describe un conjunto de proyección que incluye un sistema de iluminación y al menos un panel modulador de luz en comunicación óptica con el sistema de iluminación.
RESUMEN
Se apreciará que el alcance está de acuerdo con las reivindicaciones. Por consiguiente, se ha proporcionado un dispositivo como se ha definido en la reivindicación 1 y un método como se ha definido en la reivindicación 10. Se han proporcionado otras características opcionales en las reivindicaciones dependientes.
Las disposiciones descritas de la presente descripción proporcionan una óptica de enfoque para la mezcla de modos que puede ser utilizada para homogeneizar diferentes modos en una fibra óptica utilizada para la iluminación quirúrgica. Una etapa de vibración imparte movimiento mecánico a una lente condensadora para generar un campo de iluminación homogéneo a partir de una fuente de luz coherente.
En un aspecto, se ha proporcionado un método para iluminación quirúrgica. El método incluye proyectar la primera luz desde una fuente de luz coherente en una fibra óptica utilizando una lente condensadora para enfocar la primera luz sobre un punto focal en un núcleo de fibra de la fibra óptica, la primera luz utilizada para la iluminación de un paciente durante una cirugía. El método también incluye hacer vibrar la lente condensadora en un plano perpendicular a una dirección de transmisión de la fibra óptica. En el método, el punto focal puede ser movido sobre el núcleo de fibra para generar una segunda luz. El método incluye transmitir la segunda luz desde la fibra óptica a una segunda fibra óptica que proyecta la segunda luz sobre el paciente.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la cirugía es una cirugía oftálmica, y la segunda fibra óptica proyecta la segunda luz en el ojo del paciente, mientras que el método incluye además medir la intensidad de la segunda luz de la fibra óptica. Basado en la intensidad medida, el método incluye controlar la vibración para limitar el movimiento del punto focal al núcleo de fibra.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la fuente de luz coherente puede ser un láser monocromático.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la fuente de luz coherente puede ser una pluralidad de láseres monocromáticos combinados para generar la primera luz.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la operación del método de hacer vibrar la lente condensadora puede incluir además hacer vibrar la lente condensadora utilizando un activador piezoeléctrico acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la operación del método de hacer vibrar la lente condensadora puede incluir además hacer vibrar la lente condensadora utilizando un activador electromagnético acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la operación del método de hacer vibrar la lente condensadora puede incluir además hacer vibrar la lente condensadora utilizando un activador mecatrónico acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la lente condensadora puede impartir al menos uno de un movimiento recíproco y un movimiento circular al punto focal.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la lente condensadora puede impartir un movimiento aleatorio al punto focal.
En cualquiera de las realizaciones descritas del método, la fuente de luz coherente puede ser una tercera fibra óptica que recibe la primera luz de la fuente de luz coherente, mientras que la etapa de vibración y la lente condensadora pueden ser incluidas en un dispositivo mezclador en modo condensador. El dispositivo mezclador en modo condensador puede incluir además un conector óptico de entrada para la conexión a la tercera fibra óptica, un conector óptico de salida para la conexión a la fibra óptica y una fuente de alimentación para alimentar la vibración de la lente condensadora. En el método, la lente del condensador puede vibrar a una frecuencia superior a 30 Hz.
En otro aspecto, un dispositivo descrito es para iluminación quirúrgica, el dispositivo puede incluir una fuente de luz coherente para generar la primera luz para la iluminación de un paciente durante una cirugía. El dispositivo también puede incluir una lente condensadora para enfocar la primera luz en un punto focal en un núcleo de fibra de una fibra óptica. El dispositivo puede incluir además una etapa de vibración para hacer vibrar la lente condensadora en un plano perpendicular a una dirección de transmisión de la fibra óptica, mientras que el punto focal es movido sobre el núcleo de fibra para generar una segunda luz. El dispositivo puede incluir además una segunda fibra óptica que recibe la segunda luz de la fibra óptica, proyectando la segunda fibra óptica la segunda luz sobre el paciente.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la cirugía puede ser una cirugía oftálmica, y la segunda fibra óptica puede proyectar la segunda luz en el ojo del paciente, mientras que el dispositivo incluye además un sensor de intensidad óptica para medir la intensidad de la segunda luz de la fibra óptica. En el dispositivo, la etapa de vibración puede ser controlada basándose en la intensidad medida para limitar el movimiento del punto focal al núcleo de fibra.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la fuente de luz coherente puede ser un láser monocromático.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la fuente de luz coherente puede ser una pluralidad de láseres monocromáticos combinados para generar la primera luz.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la etapa de vibración puede incluir además un activador piezoeléctrico acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la etapa de vibración puede incluir además un activador electromagnético acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la etapa de vibración puede incluir además un activador mecatrónico acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la etapa de vibración puede hacer que la lente condensadora imparta al menos uno de un movimiento recíproco y un movimiento circular al punto focal.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la lente condensadora puede impartir un movimiento aleatorio al punto focal.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la fuente de luz coherente puede ser una tercera fibra óptica que recibe la primera luz de la fuente de luz coherente, mientras que la etapa de vibración y la lente condensadora pueden ser incluidas en un dispositivo mezclador en modo condensador. El dispositivo mezclador en modo condensador puede incluir además un conector óptico de entrada para la conexión a la tercera fibra óptica, un conector óptico de salida para la conexión entre la fibra óptica y una cuarta fibra óptica acoplada directamente a la segunda fibra óptica, y una fuente de alimentación para alimentar la vibración de la lente condensadora.
En cualquiera de las realizaciones descritas del dispositivo, la lente condensadora puede vibrar a una frecuencia superior a 30 Hz.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para una comprensión más completa de la presente descripción y sus características y ventajas, se hace ahora referencia a la siguiente descripción, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una representación de una realización de una cirugía oftálmica que utiliza un microscopio quirúrgico y una herramienta quirúrgica con un conjunto iluminador;
La figura 2 es una imagen de luz no homogénea de modos de fibra;
La figura 3 es una representación de una realización de un sistema de iluminación quirúrgica con óptica de enfoque para la mezcla de modos;
La figura 4A es una representación de una realización de una fuente de luz óptica de enfoque;
La figura 4B es una representación de una realización de un dispositivo óptico de enfoque secundario;
La figura 4C es una representación de una realización de un dispositivo mezclador en modo condensador; y
La figura 5 es un diagrama de flujo de elementos seleccionados de un método para la iluminación quirúrgica con láser.
DESCRIPCIÓN
En la siguiente descripción, se han expuesto detalles a modo de ejemplo para facilitar la exposición del tema descrito. Sin embargo, para un experto en el campo debería resultar evidente que las realizaciones descritas son ejemplares y no exhaustivas de todas las posibles realizaciones.
Como se ha utilizado en el presente documento, una forma con guión de un número de referencia se refiere a un caso específico de un elemento y la forma sin guión del número de referencia se refiere al elemento colectivo. Así, por ejemplo, el dispositivo ‘12-1’ se refiere a un caso de una clase de dispositivo, que puede ser denominada colectivamente como dispositivos ‘12’ y cualquiera de las cuales puede ser denominada genéricamente como un dispositivo ‘12’.
Como se señalado anteriormente, la utilización de fibras ópticas y fuentes de luz coherentes es deseable para la iluminación quirúrgica debido a la alta intensidad de luz proporcionada dentro de las muy pequeñas dimensiones físicas de una fibra óptica. Aunque tales fuentes de iluminación quirúrgica pueden ser utilizadas en diferentes aplicaciones médicas y quirúrgicas, una aplicación ejemplar es en cirugía ocular, tal como para la cirugía vitreorretiniana.
Para la cirugía vitreorretiniana, por ejemplo, la fuente de iluminación es implementada típicamente como una herramienta quirúrgica que tiene un conjunto iluminador que penetra en la esclerótica y puede ser combinada con otras herramientas quirúrgicas. En un extremo distal del conjunto iluminador, se puede utilizar una fibra óptica de diámetro muy pequeño para proyectar luz en el fondo de ojo para iluminar los procedimientos quirúrgicos realizados dentro del ojo. La fibra de diámetro muy pequeño, que tiene por ejemplo un núcleo de fibra de aproximadamente 25-100 pm, está acoplada típicamente a una fibra óptica que se acopla proximalmente a una fuente de luz coherente, tal como una fuente de láser. Aunque se pueden utilizar diferentes tipos de fibras ópticas, se pueden utilizar fibras ópticas multimodo para transmitir luz coherente al ojo para la iluminación.
Sin embargo, como la luz coherente es transmitida a través de una fibra óptica multimodo, diferentes grupos de fotones de la luz coherente, denominados "modos", dentro de la fibra pueden atravesar longitudes de trayectoria ligeramente diferentes. Como resultado de las diferentes longitudes de trayectoria experimentadas por diferentes modos dentro de la fibra óptica, los modos pueden interferir constructiva y destructivamente entre sí durante la propagación dentro de la fibra óptica. A medida que los diferentes modos salen de la fibra óptica desde un núcleo de fibra, un campo de iluminación proporcionado por la luz que sale puede parecer no homogéneo debido a la interferencia entre modos. La interferencia entre modos puede ser muy sensible a la temperatura, la tensión de la fibra, el movimiento de la fibra y, en general, puede volverse bastante perceptible para el ojo humano, ya que el campo de iluminación no homogéneo proyecta un patrón dinámico no deseado, en lugar de un campo de iluminación homogéneo que proyecta una luz de fondo uniforme. Debido a que el campo de iluminación no homogéneo aparece como diferentes regiones de luz de diferentes colores que pueden ser dinámicas, el campo de iluminación no homogéneo puede ser poco adecuado para la iluminación quirúrgica.
Por ejemplo, en la cirugía vitreorretiniana, una vista clara e inequívoca de diferentes bioestructuras finas en el ojo es muy deseable para permitir que un cirujano opere de manera segura y eficaz, lo que no puede proporcionar el campo de iluminación no homogéneo. En particular, el campo de iluminación no homogéneo es observado con fuentes de láser monocromáticas o combinaciones de fuentes de láser monocromáticas en algunas implementaciones. Las fuentes de láser monocromáticas pueden exhibir menos modos y, por lo tanto, un menor grado de mezcla de modos dentro de la fibra óptica que permite la homogeneización de la luz coherente en un campo de iluminación homogéneo deseado. Además, a medida que se diseñan e implementan diferentes herramientas quirúrgicas, tales como endoiluminadores o herramientas
quirúrgicas con iluminación combinada, la utilización de diámetros de fibra más pequeños que lleven alta intensidad de luz se vuelve cada vez más deseable. Sin embargo, los problemas de interferencia entre modos se agravan cada vez más a medida que disminuye el tamaño (es decir, el diámetro) de una fibra óptica, lo que puede restringir indeseablemente la utilización de tales sistemas de iluminación compactos. También, en aplicaciones de iluminación quirúrgica, se utiliza una longitud relativamente corta de fibra óptica, tal como de aproximadamente 2-3 m de longitud. Debido a que la mezcla de modos que conduce a un campo de iluminación más homogéneo aumenta con la longitud de la fibra, las fibras ópticas más cortas utilizadas en aplicaciones de iluminación quirúrgica pueden experimentar una mezcla de modos insuficiente que da como resultado el campo de iluminación no homogéneo. También, las fibras ópticas compuestas por un núcleo de vidrio pueden presentar menos modos y menos mezcla de modos, y pueden estar particularmente sujetas al campo de iluminación no homogéneo.
Como se describirá con más detalle, se han descrito ópticas de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto. La óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto descrita en este documento puede proporcionar un campo de iluminación homogéneo para la iluminación quirúrgica utilizando fibras ópticas para transmitir luz coherente. La óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto descrita en este documento puede ser utilizada con fibras ópticas de diámetro relativamente corto y relativamente pequeño. La óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto descrita en este documento puede ser utilizada con fibras ópticas que tienen un núcleo de vidrio. La óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto descrita en el presente documento puede ser implementada en una fuente de luz para la iluminación quirúrgica. La óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto descrita en este documento puede ser implementada como un dispositivo óptico que puede estar acoplado a una fibra óptica que proporciona iluminación quirúrgica desde una fuente de luz coherente. La óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto descrita en el presente documento puede ser utilizada para la iluminación del ojo de un paciente durante una cirugía oftálmica, tal como una cirugía vitreorretiniana.
Una manera en la que se puede utilizar un conjunto 100 de iluminación se ha ilustrado en la figura 1, en la que un cirujano 120 está realizando una cirugía oftálmica en un ojo 104 de un paciente 130 utilizando una herramienta quirúrgica 122. En la figura 1, el ojo 104 ha sido expuesto utilizando un espéculo 140 y una lente 150 de contacto es mantenida en su sitio en el ojo 104 y está alineada visualmente con un microscopio quirúrgico 102 para facilitar la visualización de las estructuras interiores del ojo 104. El cirujano 120 está utilizando la herramienta quirúrgica 122 para realizar una cirugía en las estructuras interiores del ojo 104.
Por ejemplo, cuando la herramienta quirúrgica 122 es una sonda de vitrectomía, entonces el cirujano 120 puede estar utilizando la herramienta quirúrgica 122 para extraer el vítreo transparente, similar a un gel, que normalmente llena el interior del ojo 104, teniendo cuidado de extraer sustancialmente solo el vítreo, mientras que evita la interacción con estructuras oculares cercanas, tales como la retina, que son extremadamente sensibles a cualquier acción mecánica. La capacidad del cirujano para ver claramente el fondo de ojo es facilitada por un campo de iluminación homogéneo que es proporcionado por el conjunto 100 de iluminación. Se ha observado que la herramienta quirúrgica 122 puede ser cualquiera de una variedad de herramientas quirúrgicas de mano. En algunas realizaciones, el conjunto 100 de iluminación puede estar integrado dentro de la herramienta quirúrgica 122 para proporcionar iluminación sin tener que utilizar una herramienta de iluminación secundaria.
En el recuadro de la figura 1, se han mostrado detalles adicionales del ojo 104 durante la cirugía. Son visibles dos puertos esclerales 108 para proporcionar penetración escleral canulada, uno para la herramienta quirúrgica 122 y otro para el conjunto iluminador 100. Como se ha mostrado, el conjunto iluminador 100 puede incluir ópticas de enfoque para iluminación quirúrgica con láser en modo mixto, como se ha descrito con más detalle a continuación. Por consiguiente, el conjunto iluminador 100 puede ser utilizado para proyectar luz coherente en el ojo 104 utilizando una fibra óptica para transmitir la luz para proyectar un campo de iluminación homogéneo (no visible en la figura 1) en el fondo de ojo.
Se pueden realizar modificaciones, adiciones u omisiones al conjunto iluminador 100 sin apartarse del alcance de la descripción. Los componentes y elementos del conjunto iluminador quirúrgico 100, como se han descrito en el presente documento, pueden estar integrados o separados de acuerdo con aplicaciones particulares. El conjunto iluminador 100 puede ser implementado utilizando más, menos o diferentes componentes en algunas realizaciones.
La figura 2 ilustra una imagen 200 de luz no homogénea de modos de fibra. La imagen 200 representa la luz coherente de una fibra óptica proyectada sobre una pantalla que está orientada de forma oblicua a la página. En la imagen 200, la pantalla representada tiene anotaciones extrañas escritas con tinta negra encima y debajo de un campo de iluminación no homogéneo. El campo de iluminación no homogéneo en la imagen 200 resulta de una mezcla de modos insuficiente dentro de la fibra óptica. El campo de iluminación no homogéneo en la imagen 200 puede presentar variaciones de intensidad de hasta aproximadamente el 500%, lo que puede ser dinámico en muchas aplicaciones y escenarios de uso, lo que es indeseable para la iluminación quirúrgica, como se ha explicado anteriormente. El campo de iluminación no homogéneo en la imagen 200 se puede convertir inmediatamente en un campo de iluminación homogéneo, tal como un campo de iluminación de intensidad sustancialmente uniforme (no mostrado) aplicando las técnicas para mezclar modos descritas en este documento.
Con referencia ahora a la figura 3, se ha mostrado una representación de una realización de un sistema 300 de iluminación quirúrgica. Como se ha mostrado en la figura 3, el sistema 300 de iluminación quirúrgica puede ser utilizado en la cirugía oftálmica en el ojo 104 mostrado en la figura 1. La figura 3 es una ilustración esquemática y no está dibujada a escala ni en perspectiva. En la figura 3, se ha mostrado una vista en sección transversal del ojo 104, que permite una vista de diferentes elementos descritos anteriormente con respecto a la figura 1. Específicamente, se ha mostrado la lente 120 de contacto que proporciona una vista de ángulo relativamente amplio del fondo de ojo del ojo 104, mientras que dos puertos esclerales 108 penetran en la esclerótica del ojo 104. Se ha mostrado una herramienta quirúrgica 122 que penetra en un puerto escleral 108, mientras que el conjunto de iluminación penetra en otro puerto escleral 108.
Como se ha mostrado en la figura 3, un campo 310 de iluminación homogéneo es proyectado en el ojo 104 por el conjunto iluminador 100. Específicamente, el conjunto iluminador 100 termina distalmente con una parte 308 de fibra óptica, que puede ser expuesta para proyectar luz en el ojo. La parte 308 de fibra óptica está acoplada a una fibra óptica externa 304. En algunas realizaciones, la parte 308 de fibra óptica puede ser una parte distal de la propia fibra óptica externa 304. Se ha mostrado la fibra óptica 304 pasando a través de una pieza manual 306, que puede incluir una funda o tubo alrededor de la fibra óptica 304 para permitir la canulación en el puerto escleral 108. Se ha mostrado la fibra óptica 304 extendiéndose desde una consola quirúrgica 312 hasta la pieza manual 306.
En la figura 3, la consola quirúrgica 312 puede incluir ópticas de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto, como se ha descrito en el presente documento. En algunas realizaciones, la óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto puede ser implementada como un dispositivo separado (véanse las figuras 4B y 4C). Específicamente, la consola quirúrgica 312 puede incluir una fuente de luz óptica de enfoque (véase también la figura 4A) compuesta por una fuente de láser y una lente condensadora (o elemento óptico equivalente). La lente condensadora puede enfocar la primera luz generada por la fuente láser sobre un punto focal en un núcleo de fibra óptica 304 en un extremo proximal. Adicionalmente, la consola quirúrgica 312 puede incluir una etapa de vibración para hacer vibrar la lente condensadora en un plano perpendicular a una dirección de transmisión de la fibra óptica 304. De esta manera, el punto focal es movido sobre el núcleo de fibra para generar una segunda luz que es transmitida por la fibra óptica 304. Debido a que el movimiento del punto focal crea o mejora la mezcla de modos en la fibra óptica 304, la segunda luz puede proporcionar un campo de iluminación homogéneo 310 en el ojo 104 después de salir de la parte de fibra óptica 308, que está en un extremo distal de la fibra óptica 304.
La consola quirúrgica 312 puede proporcionar otros equipos y funcionalidades diferentes, tales como un equipo accionador para la herramienta quirúrgica 122 y una interfaz de usuario para operaciones de datos y procesamiento de imágenes. Otros detalles internos de la óptica de enfoque para la iluminación quirúrgica con láser en modo mixto se han descrito a continuación con respecto a las figuras 4A, 4B y 4C.
Con referencia ahora a la figura 4A, se ha mostrado una representación de una realización de una fuente 400 de luz óptica de enfoque. La figura 4A es una ilustración esquemática y no está dibujada a escala ni en perspectiva. En la figura 4A, los elementos incluidos dentro de la fuente 400 de luz óptica de enfoque se han mostrado esquemáticamente. Se entenderá que la fuente 400 de luz óptica de enfoque puede ser implementada como un dispositivo óptico, teniendo por ejemplo un recinto (no mostrado) para alojar los componentes ilustrados en la figura 4A. En realizaciones particulares, la fuente 400 de luz óptica de enfoque puede estar incluida o integrada con la consola quirúrgica 312 (véase la figura 3), donde la fibra óptica 304 puede comenzar en un extremo distal.
Al enfocar la fuente 400 de luz óptica, una fuente 430 de láser puede representar una fuente de luz coherente. La fuente 430 de láser puede representar una fuente de luz monocromática. La fuente 430 de láser puede representar una combinación de una pluralidad de fuentes de luz monocromáticas, en algunas realizaciones. La fuente 430 de láser puede generar la primera luz 440-1, que es luz coherente. La primera luz 440-1 puede ser proyectada sobre una lente condensadora 432, que puede ser utilizada para enfocar la primera luz 440-1 sobre un núcleo 442 de fibra de la fibra óptica 304 para generar una segunda luz 440-2. La primera luz 440-1 puede ser generada como un rayo láser colimado de aproximadamente 1 -5 mm de diámetro que tiene una potencia óptica en el intervalo de aproximadamente 10-500 mW en diferentes realizaciones. La primera luz 440-1 puede ser enfocada sobre un punto focal que tiene aproximadamente 5-10 gm de diámetro por la lente condensadora 432. El punto focal puede tener menos de 20 gm de diámetro, o menos de 25 gm de diámetro en diferentes realizaciones. El núcleo 442 de fibra puede ser tan pequeño como aproximadamente 30 gm de diámetro. En algunas realizaciones, el núcleo 442 de fibra puede tener un diámetro de aproximadamente 50 gm, o aproximadamente 100 gm de diámetro, o diferentes tamaños de diámetro entre ellos.
Adicionalmente, en la fuente 400 de luz óptica de enfoque, la fuente 430 de láser, la fibra óptica 304 y una etapa 434 de vibración se han mostrado situadas en una superficie fija 436, que puede representar una base de un alojamiento (no mostrado) que puede encerrar la fuente 400 de luz óptica de enfoque. En algunas realizaciones, la superficie fija 436 está incluida en la consola quirúrgica 312. La fuente 430 de láser y la fibra óptica 304 están fijadas mediante soportes 438, que pueden representar cualquier tipo de unión mecánica para sujetar la fuente 430 láser y la fibra óptica 304 en una posición fija con respecto a la lente condensadora 432, como se ha representado.
Como se ha mostrado en la figura 4A, la etapa 434 de vibración puede incluir componentes mecánicos para mover o hacer vibrar la lente condensadora 432, a la que se fija la etapa 434 de vibración. Los componentes mecánicos pueden incluir cualquiera de una variedad de activadores mecánicos para generar movimiento de la lente condensadora 432, y de este
modo impartir movimiento al punto focal de la segunda luz 440-2 en el núcleo 442 de fibra. Ejemplos de componentes mecánicos o activadores incluidos en la etapa 434 de vibración pueden incluir motores giratorios, motores lineales, activadores piezoeléctricos, activadores neumáticos, activadores hidráulicos, activadores electromagnéticos y activadores mecatrónicos, entre varias combinaciones diferentes. La etapa 434 de vibración puede permitir vibración, rotación, traslación o una combinación de las mismas. Por consiguiente, la etapa 434 de vibración puede impartir al menos uno de un movimiento recíproco y un movimiento circular a la lente condensadora 432. En algunas realizaciones, la etapa 434 de vibración puede impartir un movimiento aleatorio a la lente condensadora 432. En particular, el movimiento de la lente condensadora 432 puede estar limitado a un plano perpendicular a la página de la figura 4A, para mantener una longitud focal constante al núcleo 442 de fibra que mantiene el punto focal en un tamaño fijo. En algunas realizaciones, el movimiento de la lente condensadora 432 puede ser a lo largo de una dirección de transmisión de la fibra óptica 304 (modo de desenfoque), por ejemplo, cuando la lente condensadora 432 es una lente de enfoque sintonizable electrónicamente. En diferentes realizaciones, la etapa 434 de vibración puede alternar, rotar u oscilar a una frecuencia para provocar un movimiento que no es visible para el ojo humano, tal como a una frecuencia de aproximadamente 30 Hz o más. Los activadores electromagnéticos pueden incluir diferentes activadores con imanes o bobinados magnéticos (electroimanes) que son controlados electrónicamente. Los activadores mecatrónicos pueden incluir diferentes combinaciones de sistemas o componentes electrónicos y mecánicos, tales como accionamientos robóticos integrados.
Aunque la fuente 400 de luz óptica de enfoque se ha descrito anteriormente con la etapa 434 de vibración acoplada mecánicamente a la lente condensadora 432, se entenderá que el movimiento de la segunda luz 440-2 con respecto al núcleo 442 de fibra puede ser implementado como un movimiento relativo con propósitos de mezcla de modos. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la lente condensadora 432 puede ser mantenida fija con respecto a la superficie 436, mientras que la fibra óptica 304, o un conector en una trayectoria óptica de fibra óptica 304, puede estar acoplado a la etapa 434 de vibración. En algunas realizaciones, tanto la lente condensadora 434 como la fibra óptica 304, o el conector para la fibra óptica 304, pueden estar acoplados mecánicamente a una etapa de vibración separada, tal como la etapa 434 de vibración.
Con referencia ahora a la figura 4B, se ha mostrado una representación de una realización de un dispositivo óptico 401 de enfoque secundario. La figura 4B es una ilustración esquemática y no está dibujada a escala ni en perspectiva. En la figura 4B, se han mostrado esquemáticamente elementos incluidos dentro del dispositivo óptico 401 de enfoque secundario. Se entenderá que el dispositivo óptico 401 de enfoque secundario puede ser implementado como un dispositivo óptico, que tiene por ejemplo un recinto (no mostrado) para alojar los componentes ilustrados en la figura 4B. En realizaciones particulares, el dispositivo óptico 401 de enfoque secundario puede estar instalado a lo largo de la fibra óptica 304 como un dispositivo óptico intermedio, mientras que la fibra óptica 304 puede ser implementada en dos secciones con los conectores ópticos apropiados.
Específicamente, el dispositivo óptico 401 de enfoque secundario se ha mostrado que tiene un conector óptico 402 de entrada para conectarse a la fibra óptica 304-1, así como con un conector óptico 406 de salida para conectarse a la fibra óptica 304-2. En diferentes realizaciones, el conector óptico 402 de entrada y el conector óptico 406 de salida pueden ser conectores liberables (no mostrados) que se acoplan con los conectores correspondientes unidos a las fibras ópticas 304 1 y 304-2. En algunas realizaciones, el conector óptico 402 de entrada y el conector óptico 406 de salida pueden ser conectores fijos. Como se ha mostrado, el conector óptico 402 de entrada se acopla a una primera fibra óptica interna 408 1 que se conecta a un dispositivo mezclador 404 en modo condensador. El dispositivo mezclador 404 en modo condensador puede conectarse al conector óptico 406 de salida utilizando una segunda fibra óptica interna 408-2.
En el dispositivo óptico 401 de enfoque secundario, el conector óptico 402 de entrada puede recibir la primera luz 420-1, que puede experimentar una mezcla de modos insuficiente en la fibra óptica 304-1 después de ser transmitida desde una fuente de luz coherente. La fuente de luz coherente puede ser un láser monocromático o una combinación de láseres monocromáticos que han sido combinados para generar la primera luz 420-1. Por consiguiente, la primera luz 420-1 puede incluir luz de diferentes frecuencias (es decir, colores). La primera luz 420-1 es transmitida por la primera fibra óptica interna 408-1 al dispositivo mezclador 404 en modo condensador, que es similar a la fuente 400 de luz óptica de enfoque, y se ha descrito con más detalle a continuación con respecto a la figura 4C. El dispositivo mezclador 404 en modo condensador puede emitir una segunda luz 420-2 que ha sido mezclada en modos a una segunda fibra óptica interna 408-2, que se conecta al conector óptico 406 de salida.
Como se ha mostrado en la figura 4B, se puede utilizar una conexión óptica 412 a lo largo de la segunda fibra óptica interna 408-2 para desviar algo de la energía óptica de la segunda luz 420-2 a un fotodiodo 414 (u otro sensor de intensidad óptica). Una señal 416 de control de retroalimentación del fotodiodo 414 puede ser utilizada por el dispositivo mezclador 404 en modo condensador para regular la vibración de la lente condensadora 432 (incluida dentro del dispositivo mezclador 404 en modo condensador), de tal manera que el punto focal de la lente condensadora 432 permanece dirigido al núcleo 442 de fibra. Cuando el punto focal de la lente condensadora 432 no está dirigido al núcleo 442 de fibra, la intensidad medida por el fotodiodo 414 disminuirá (asumiendo una potencia óptica constante en la fuente de luz coherente). De esta manera, la señal 416 de control de retroalimentación puede permitir la regulación del movimiento de la lente condensadora 432 de la manera deseada.
También se ha mostrado con el dispositivo óptico 401 de enfoque secundario en la figura 4B la fuente 410 de alimentación, que puede proporcionar energía a la etapa 434 de vibración incluida con la fuente 400 de luz óptica de enfoque. En algunas
realizaciones, la fuente 410 de alimentación puede representar una fuente de alimentación interna para el dispositivo óptico 401 de enfoque secundario, tal como una batería para permitir la operación a distancia. En otras realizaciones, la fuente 410 de alimentación puede representar una fuente de alimentación externa, tal como un conector para alimentación en línea o corriente continua de una fuente de alimentación externa (no mostrada).
Con referencia ahora a la figura 4C, se ha mostrado una representación de una realización del dispositivo mezclador 404 en modo condensador (véase también la figura 4B). La figura 4C es una ilustración esquemática y no está dibujada a escala ni en perspectiva. En la figura 4C, los elementos incluidos dentro del dispositivo mezclador 404 en modo condensador se han mostrado esquemáticamente. Se entenderá que el dispositivo mezclador 404 en modo condensador puede ser implementado como un dispositivo óptico, que tiene por ejemplo un recinto (no mostrado) para alojar los componentes ilustrados en la figura 4C. En realizaciones particulares, el dispositivo mezclador 404 en modo condensador puede estar incluido con el dispositivo óptico 401 de enfoque secundario descrito anteriormente. Como se ha mostrado, la primera fibra óptica interna 408-1, la segunda fibra óptica interna 408-2 y la etapa 434 de vibración están situadas sobre una superficie fija 436, que puede representar una base de un alojamiento (no mostrado) que puede incluir un dispositivo mezclador 404 en modo condensador. La primera fibra óptica interna 408-1 y la segunda fibra óptica interna 408-2 están fijadas por soportes 438, que pueden representar cualquier tipo de unión mecánica para sujetar las fibras ópticas 408 en una posición fija con relación a la lente condensadora 432, como se ha mostrado.
En el dispositivo mezclador 404 en modo condensador, la primera luz 420-1 llega desde la primera fibra óptica interna 408 1, como se ha descrito anteriormente. La primera luz 420-1 puede ser proyectada sobre la lente condensadora 432, que puede ser utilizada para enfocar la primera luz 420-1 sobre un núcleo 442 de fibra de la segunda fibra óptica interna 408 2 para generar la segunda luz 420-2. La etapa 434 de vibración puede funcionar para impartir vibración, movimiento, rotación o traslación a la lente condensadora 432, como se ha descrito anteriormente. La etapa 434 de vibración se ha mostrado recibiendo la señal 416 de control de retroalimentación como una entrada para la regulación del movimiento de la lente condensadora 432, como se ha descrito anteriormente.
Aunque el dispositivo mezclador 404 en modo condensador se ha descrito anteriormente con la etapa 434 de vibración estando acoplada mecánicamente a la lente condensadora 432, se entenderá que el movimiento de la segunda luz 420-2 con respecto al núcleo 442 de fibra puede ser implementado como un movimiento relativo con propósitos de mezcla de modos. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la lente condensadora 432 puede mantenerse fija con relación a la superficie 436, mientras que la fibra óptica 408-2, o el conector óptico 406 de salida, pueden estar acoplados a la etapa 434 de vibración. En algunas realizaciones, tanto la lente condensadora 434 como la fibra óptica 408-2 o el conector óptico 406 de salida pueden estar acoplados mecánicamente a una etapa de vibración separada, tal como la etapa 434 de vibración.
Con referencia ahora a la figura 5, se ha representado en forma de diagrama de flujo un diagrama de flujo de elementos seleccionados de una realización de un método 500 para la iluminación quirúrgica con láser que utiliza óptica de enfoque para la mezcla de modos, como se ha descrito en este documento. Se ha observado que ciertas operaciones descritas en el método 500 pueden ser opcionales o pueden estar reorganizadas en diferentes realizaciones. El método 500 puede ser realizado utilizando el conjunto 100 de iluminación, junto con la fuente 400 de luz óptica de enfoque o el dispositivo óptico 401 de enfoque secundario, como se ha descrito en el presente documento.
El método 500 puede comenzar, en la operación 502, proyectando la primera luz desde una fuente de luz coherente en una fibra óptica utilizando una lente condensadora para enfocar la primera luz sobre un punto focal en un núcleo de fibra de la fibra óptica, la primera luz utilizada para la iluminación de un paciente durante una cirugía. En la operación 504, la lente condensadora es hecha vibrar en un plano perpendicular a una dirección de transmisión de la fibra óptica, donde el punto focal es movido sobre el núcleo de fibra para generar una segunda luz. En la operación 506, la segunda luz es transmitida desde la fibra óptica a una segunda fibra óptica que proyecta la segunda luz sobre el paciente.
Como se ha descrito en el presente documento, la óptica de enfoque para la mezcla de modos puede ser utilizada para homogeneizar diferentes modos en una fibra óptica utilizada para la iluminación quirúrgica. Una etapa de vibración puede impartir movimiento mecánico a una lente condensadora para generar un campo de iluminación homogéneo a partir de una fuente de luz coherente.
La materia descrita anteriormente ha de ser considerada ilustrativa, y no restrictiva, y las reivindicaciones adjuntas están destinadas a cubrir todas las modificaciones, mejoras y otras realizaciones que caen dentro del alcance de la presente descripción. Por lo tanto, en la medida máxima permitida por la ley, el alcance de la presente descripción ha de estar determinado por la interpretación más amplia permisible de las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes, y no estará restringida ni limitada por la descripción detallada anterior.
Claims (15)
1. Un dispositivo (400) para la iluminación quirúrgica, comprendiendo el dispositivo:
una fuente (430) de luz coherente para generar una primera luz para la iluminación de un paciente durante una cirugía oftálmica;
una primera fibra óptica (304) y
una lente condensadora (432) para enfocar la primera luz (440-1) sobre un punto focal en un núcleo (442) de fibra de la primera fibra óptica (304);
una etapa (434) de vibración para hacer vibrar la lente condensadora (432) en un plano perpendicular a una dirección de transmisión de la fibra óptica (304), en la que el punto focal es movido sobre el núcleo (442) de fibra para generar una segunda luz (440-2);
una segunda fibra óptica para recibir la segunda luz de la primera fibra óptica (304), estando adaptada la segunda fibra óptica para proyectar la segunda luz (440-2) sobre el paciente y en un ojo del paciente; y
un sensor (414) de intensidad óptica para medir la intensidad de la segunda luz de la primera fibra óptica (304), en el que la etapa (434) de vibración es controlada basándose en la intensidad medida para limitar el movimiento del punto focal al núcleo (442) de fibra.
2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la fuente (430) de luz coherente es un láser monocromático.
3. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la fuente (430) de luz coherente es una pluralidad de láseres monocromáticos combinados para generar la primera luz.
4. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la etapa (434) de vibración comprende, además:
un activador piezoeléctrico acoplado mecánicamente a la lente condensadora (432).
5. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la etapa (434) de vibración comprende, además:
un activador electromagnético acoplado mecánicamente a la lente condensadora (432).
6. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la etapa (434) de vibración comprende, además:
un activador mecatrónico acoplado mecánicamente a la lente condensadora (432).
7. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la etapa (434) de vibración hace que la lente condensadora (432) imparta al menos uno de un movimiento recíproco y un movimiento circular al punto focal.
8. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la lente condensadora (432) imparte un movimiento aleatorio al punto focal.
9. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la fuente (430) de luz coherente es una tercera fibra óptica (408-1) que recibe la primera luz (420-1) de la fuente de luz coherente, y en el que la etapa de vibración y la lente condensadora están incluidas en un dispositivo mezclador (404) en modo condensador que comprende, además:
un conector óptico (402) de entrada para la conexión a la tercera fibra óptica;
un conector óptico (406) de salida para la conexión entre la fibra óptica (304-1) y una cuarta fibra óptica (408-2) acoplada directamente a la segunda fibra óptica (304-2); y
una fuente de alimentación para alimentar la vibración de la lente condensadora, en la que la lente condensadora vibra a una frecuencia superior a 30 Hz.
10. Un método (500) para el control de la iluminación de un dispositivo (400) de iluminación para cirugía oftálmica, comprendiendo el dispositivo de iluminación una fuente (430) de luz coherente, una primera y segunda fibras ópticas (304), y una lente condensadora (432), comprendiendo el método:
proyectar (502) la primera luz (440-1) desde la fuente de luz coherente en la primera fibra óptica (304) utilizando la lente condensadora (432) para enfocar la primera luz sobre un punto focal (442) de la primera fibra óptica (304);
hacer vibrar (504) la lente condensadora (432) en un plano perpendicular a una dirección de transmisión de la primera y segunda fibras ópticas (304, 304-1, 304-2), en el que el punto focal es movido sobre el núcleo de fibra para generar la segunda luz; y
transmitir (506) la segunda luz desde la primera fibra óptica a una segunda fibra óptica (304-2) que proyecta la segunda luz;
medir una intensidad de la segunda luz de la primera fibra óptica; y basándose en la intensidad medida, controlar la vibración para limitar el movimiento del punto focal al núcleo de fibra.
11. El método de la reivindicación 10, en el que la fuente (430) de luz coherente es proporcionada de acuerdo con unos de los siguientes
(i) en el que la fuente (430) de luz coherente es un láser monocromático;
(ii) en el que la fuente (430) de luz coherente es una pluralidad de láseres monocromáticos combinados para generar la primera luz;
(iii) en el que la fuente (430) de luz coherente es una tercera fibra óptica (408-1) que recibe la primera luz desde la fuente de luz coherente, y en el que la etapa de vibración y la lente condensadora están incluidas en un dispositivo mezclador (404) en modo condensador que comprende, además:
un conector óptico (402) de entrada para la conexión a la tercera fibra óptica (408-1);
un conector óptico (406) de salida para la conexión a la segunda fibra óptica; y
una fuente de alimentación para alimentar la vibración de la lente condensadora,
en el que la lente condensadora vibra a una frecuencia superior a 30 Hz.
12. El método de la reivindicación 10, en el que la vibración (504) de la lente condensadora (432) comprende, además:
hacer vibrar la lente condensadora utilizando un activador piezoeléctrico acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
13. El método de la reivindicación 10 en el que la vibración (504) de la lente condensadora (432) comprende, además:
hacer vibrar la lente condensadora (432) utilizando un activador electromagnético acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
14. El método de la reivindicación 10 en el que la vibración (504) de la lente condensadora (432) comprende, además:
hacer vibrar la lente condensadora utilizando un activador mecatrónico acoplado mecánicamente a la lente condensadora.
15. El método de la reivindicación 10, en el que la lente condensadora (432) está dispuesta de acuerdo con uno de los siguientes:
(i) en el que la lente condensadora imparte al menos uno de un movimiento recíproco y un movimiento circular al punto focal;
(ii) en el que la lente condensadora imparte un movimiento aleatorio al punto focal.
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