JP6306796B2

JP6306796B2 - 可動広角眼科手術システム

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Publication number: JP6306796B2
Application number: JP2017501011A
Authority: JP
Inventors: リーンフオンユイ
Original assignee: ノバルティスアーゲー
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: WO2016010725A1; EP3129747B1; TW201605408A; KR20170009996A; CN106662427A; CA2949393C; MX2017000611A; TWI672121B; CA2949393A1; ES2799905T3; US9724239B2; EP3129747A4; AU2015290147A1; KR101841128B1; AR101825A1; CN106662427B; RU2017104356A3; RU2692950C2; AU2015290147B2; EP3129747A1

Description

本明細書で開示する実施形態は、硝子体網膜手術、緑内障手術、又は他の眼科手術の視覚化を改善することに関する。より詳細には、本明細書に記載の実施形態は、診断撮像システム及び／又は治療用ビーム送出システムとして実装可能な可動広角眼科手術システムに関する。

撮像及び視覚化に関して眼科手術を支援するための技法を開発することが開発及び革新の最新領域の１つである。眼科手術の１つの分類である硝子体網膜処置は、硝子体切除、網膜にアクセスするために後眼房から硝子体を除去することを含む。硝子体切除の実行を成功するには、硝子体基底部付近の最も困難な領域を含む硝子体の本質的に完全な除去が必要である。硝子体の除去の効率を改善するために撮像技法及び装置を使用することはかなりの助けになり得る。

しかし、撮像によって硝子体切除を支援することは幾つかの理由から特に困難である。理由の１つは、硝子体が透明であることである。もう１つの困難は、周辺部を視覚化するには傾斜角が高い撮像ビームを必要とする。後者の困難に対処するために広角のコンタクトベースの又は非コンタクトベースのレンズが一般に使用されるが、その成功は限られている。網膜裂孔の発見や光凝固等、硝子体網膜手術内で外科医が目の中へのより広い視野を有さなければならない他の多くの理由がある。広角のコンタクトベースのレンズは約１２０°の視野に到達し得る一方、非コンタクトベースのレンズは更に狭い視野を提供する。場合によっては、観察するために目を顕微鏡の視野内に動かすために、外科医が患者の眼球を回転させ又は強膜圧迫法を行わなければならない。

レーザビームを標的上に集中させ、反射ビームを集め、反射ビームを参照ビームと干渉させて干渉を検出し、ビームの焦点深度内の反射シグニチャを測定することによって標的組織の詳細な（ｉｎｄｅｐｔｈ）視覚化を可能にする技法である光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）を使用することにより、撮像の改善を実現することができる。結果は、詳細な線走査、断面走査、又は容積走査である。

ＯＣＴは診断ツールとして診療所の一般的な方法になっている。外科医は、参照用に術前画像を手術室に持ち込む。ＯＣＴ走査は現在手術室では行えず、従って術中の意思決定を支援しない。処置中の標的に対する形態上の修正後、術前画像は限られた有用性しか有さない。

実時間の術中ＯＣＴシステムを開発する努力が、新設企業から大企業に及ぶ複数の企業によって行われている。今日までの術中ＯＣＴへの取り組みは顕微鏡ベース、手持型プローブベース、又はエンドプローブベースである。顕微鏡ベースのＯＣＴシステムは従来、顕微鏡及び／又は患者の目に対して一定の向きでＯＣＴシステムを顕微鏡に搭載している。従って、標準的な手術用顕微鏡にＯＣＴを組み込むことは顕微鏡を大幅に修正することを必要とし得る。更に、それらの修正をもってしても、目の中へのＯＣＴビームの走査角及び／又は標的位置は一定であり、限定される。何れも実用的ではなく又は実現できない可能性がある患者を動かすこと及び／又は顕微鏡を動かすことが、ＯＣＴビームの走査角及び／又は標的位置を変えるための唯一の選択肢である。

提示する解決策は、手術のオーバーヘッドなしに又は手術のワークフローを中断することなしに、有用性を最大限にするために目の中の調節可能なビーム走査／送出の角度及び／又は位置を伴う可動広角診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システムを術中に提供する固有の解決策により、まだ対処されていない医療ニーズを満たす。

一部の実施形態と一致して、眼科手術システムは、光ビームを生成するように構成される少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの光源からの光ビームを導くように構成されるビームガイダンスシステムと、ビームガイダンスシステムから光を受け付け、走査光ビームを生成するように構成されるビームスキャナと、走査光ビームの向きを変えるように構成されるビームカップラと、向きが変えられた走査光ビームを処置する目の標的領域内に導くように構成される広視野（ＷＦＯＶ）レンズとを含み、ビームカップラは、処置する目の中への向きが変えられた走査光ビームの入射角及び処置する目の標的領域の少なくとも一方を変えるために選択的に動かすことができるように処置する目に対して移動可能に配置される。

一部の実施形態と一致して、手術用の光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）による視覚化を操作する方法は、光源を使用して撮像光ビームを生成するステップと、ビームガイダンスシステムを使用して光源からビームスキャナに撮像光ビームを導くステップと、ビームスキャナを使用して走査撮像光ビームを生成するステップと、手術用顕微鏡の光学経路内に走査撮像光ビームの向きを変えることを含む、ビームカップラを使用して走査撮像光ビームの向きを変えるステップと、広視野（ＷＦＯＶ）レンズを使用し、向きが変えられた走査撮像光ビームを処置する目の標的領域内に導くステップと、処置する目の中への向きが変えられた走査撮像光ビームの入射角及び処置する目の標的位置の少なくとも一方を変えるために、ビームカップラを選択的に動かすステップとを含む。

本開示の更なる態様、特徴、及び利点が以下の詳細な説明から明らかになる。

可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。可動広角眼科手術システムを示す図である。手術用の視覚化システムを操作する方法を示す流れ図である。

図中、同じ指示を有する要素は同じ又は同様の機能を有する。

以下の説明では、特定の実施形態について説明する具体的詳細を記載する。但し、開示する実施形態はそれらの具体的詳細の一部又は全てなしに実施できることが当業者には明らかである。提示する特定の実施形態は、限定的ではなく例示的であることを意図する。本明細書には具体的に記載していないが、本開示の範囲及び趣旨に含まれる他の材料を当業者なら認識し得る。

本開示の術中に実時間で調節可能な広視野の撮像システムは、目の中の走査ビームの入射角及び／又は入射位置を変える回転運動及び並進運動を可能にすることにより、顕微鏡ベースのＯＣＴシステムに比べ、（１）多数の異なる手術用顕微鏡を伴う使用の複雑さを減らすこと、（２）多岐にわたるレーザ走査視覚化技法への光学的アクセス（ｏｐｔｉｃａｌａｃｃｅｓｓ）、及び（３）目の周辺部において走査する能力を含むより広い走査角を含む多数の利点を提供する。本開示の術中に実時間で調節可能な広視野の撮像システムは、手持型プローブベースのＯＣＴシステムに比べ、（１）手が自由な撮像、（２）手術のワークフローを単純化すること、（３）運動に関係するアーティファクトを減らしながらＯＣＴ撮像をより安定させること、及び（４）ＯＣＴ撮像と顕微鏡観察とを同時に行うことを含む多数の利点も提供する。本開示の術中に実時間で調節可能な広視野の撮像システムは、エンドプローブベースのＯＣＴシステムに比べ、（１）非侵襲的なＯＣＴ撮像、（２）手術のワークフローを単純化すること、（３）容積走査能力、（４）運動に関係するアーティファクトを減らしながらＯＣＴ撮像をより安定させること、（５）方位分解能の改善、及び（６）手術用顕微鏡撮像と組み合わせることができることを含む多数の利点も提供する。本開示の術中に実時間で調節可能な広角治療用ビーム送出システムを使用し、多くの同様の利点が実現され得る。

本開示の眼科手術システムは、可動ビームカップラにより、術中に調節可能な広角レーザ走査の送出を容易にするように構成され得る。ビームカップラは、１つ又は複数の光学素子と共に一体型光学ブロックコンポーネントの一部であり得る。光学ブロックの全体を回転若しくは並進させることができ、又は光学ブロックとは独立にビームカップラを回転させることができる。ビームカップラの選択的移動が目の中への走査ビームの入射角及び／又は目の中の走査ビームの入射位置を変えるとき、レーザ走査のための広い視野をもたらすことができる。可動広角眼科手術システムは、光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）、多重スペクトル撮像、蛍光撮像、光音響撮像等の診断撮像システムとして、並びに光凝固等のレーザ治療用の治療用ビーム送出システムとして実装することができる。広角レーザ走査は、性質的に診断用及び／又は治療用とすることができる。診断用レーザ走査は、光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）による撮像を含み得る。例えばかかるシステムは、手術のワークフローを中断することなしに、調節可能な広視野の術中ＯＣＴを提供し得る。治療用レーザ走査は、レーザビーム走査を含み得る。走査ビームは、コンタクトベースの又は非コンタクトベースの手術用レンズを介して目の中に送出され得る。目に見えないレーザ波長を使用する場合、コンタクトレンズは標準的な手術用コンタクトレンズの役割も果たし得る。非コンタクトＷＦＯＶレンズは、ＢＩＯＭ（ｂｉｎｏｃｕｌａｒｉｎｄｉｒｅｃｔｏｐｈｔｈａｌｍｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）と同様の方法で実装することができる。実時間の取得及び表示システムに結合され、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システムは術中の視覚化を改善することができる。更に、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システムは顕微鏡とは独立に動作可能とすることができ、顕微鏡なしで使用することさえできる。診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システムは、手術ロボット若しくは遠隔手術システム向けの顕微鏡置換技術及び／又は手術用ガイダンス技術として立体カメラ表示システムに結合することもできる。

図１は、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００を示す。診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、診断用及び／又は治療用光ビームを生成するように構成される少なくとも１つの光源１０４を含み得る。例えば一部の実施形態では、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、診断用光ビームを生成するための１つの光源と、治療用光ビームを生成するための１つの光源とを含み得る。一部の実施形態では、光源１０４が診断用光ビーム及び治療用光ビームの両方を生成するように構成され得る。光源１０４は、ＯＣＴ撮像システム、多重スペクトル撮像システム、蛍光撮像システム、光音響撮像システム等の診断撮像システムの一部であり得る。例えば、光ビームはＯＣＴ走査ビームの一部であり得る。光源１０４は、０．２〜１．８ミクロンレンジ、０．７〜１．４ミクロンレンジ、及び／又は０．９〜１．１ミクロンレンジ内の動作波長を有し得る。光源１０４は、レーザビーム送出システム等の治療用ビーム送出システムの一部であり得る。この診断撮像システム及び／又は治療用ビーム送出システムは、１つ又は複数の追加のコンポーネント（例えばビームガイダンスシステム、ビームスキャナ等）を含み得る。

診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、光源１０４からの光ビームを導くように構成される光ファイバ１０６及び／又は自由空間を含むビームガイダンスシステムを含み得る。この診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システムは、ビームガイダンスシステムから光ビームを受け付け、光を平行にするように構成されるコリメータ１３６を含み得る。

診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、コリメータ１３６及び／又はビームガイダンスシステムから光ビームを受け付け、走査光ビーム１４６を生成するように構成される光ビームスキャナ１３８を含み得る。例えば、ビームスキャナ１３８は、ビームガイダンスシステムから診断用光ビームを受け付け、走査診断用光ビームを生成するように構成され得る。代わりに又は加えて、ビームスキャナ１３８は、ビームガイダンスシステムから治療用光ビームを受け付け、走査治療用光ビームを生成するように構成され得る。ビームスキャナ１３８は、線、螺旋、ラスタ、円、十字、一定半径のアスタリスク、多重に折られた経路、及び／又は他の走査パターンを含む、所望の任意の一次元又は二次元走査パターンを有する走査光ビーム１４６を生成するように構成され得る。ビームスキャナ１３８は、走査鏡の対、マイクロミラーデバイス、ＭＥＭＳベースの装置、変形可能なプラットフォーム、検流計ベースのスキャナ、ポリゴンスキャナ、及び／又は共鳴ＰＺＴスキャナのうちの１つ又は複数を含み得る。

診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、広視野（ＷＦＯＶ）レンズ１２０に向けて走査光ビーム１４６の向きを変えるように構成されるビームカップラ１４２も含むことができ、広視野レンズ１２０は、向きを変えられた走査光ビームを処置する目１２２の標的領域１２４内に導くように構成される。標的領域１２４は、網膜、黄斑／中心窩、視神経円板、硝子体、及び／又は小柱網／シュレム管を含み得る。診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、これらの及び他の特定の関心領域をより高分解能で撮像するように構成され得る。

診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、手術用顕微鏡１０８（図１及び図７）も含み得る。観察者１１８は、手術用顕微鏡１０８の接眼部１１０を介して処置する目１２２を見ることができる。手術用顕微鏡１０８の光学経路１１６は、接眼部１１０の１つ又は複数のフォーカス／ズームレンズ、顕微鏡本体の１つ又は複数のフォーカス／ズームレンズ１１２、及び対物レンズ１１４を含み得る。

ビームカップラ１４２は、手術用顕微鏡１０８の光学経路１１６内に走査光ビーム１４６の向きを変えるように構成され得る。処置する目１２２の標的領域１２４及び／又は手術用顕微鏡の光学経路１１６内に走査光ビーム１４６の向きを変えるために、ビームカップラ１４２は鏡を含むことができる。図１〜図６及び図８ａ〜図９ｂに示すように、鏡は走査光ビーム１４６及び手術用顕微鏡１０８の光学経路１１６のそれぞれに対して傾斜角をなして方向付けられるように傾けることができる。ビームカップラ１４２は、ダイクロイックミラー、ノッチフィルタ、ホットミラー、ビームスプリッタ、及び／又はコールドミラーを含み得る。ビームカップラ１４２は、顕微鏡１０８の可視ビームを走査光ビーム１４６と結合するように構成され得る。その結果、走査光ビーム１４６及び顕微鏡１０８の視野が完全に重なり、部分的に重なり、又は全く重ならない可能性がある。ビームカップラ１４２は、顕微鏡１０８の可視ビームがそこを通過することを可能にしながら、走査光ビーム１４６及び／又は走査光ビーム１４２の波長範囲内にある処置する目１２２からの反射を反射するように構成され得る。

ビームスキャナ１３８及び／又は光学ブロック１０２は、走査光ビーム１４６の焦点深度を定めるための合焦光学素子も含み得る。例えば、光学ブロック１０２内に１つ又は複数のレンズ１４０が含まれ得る（図１〜図６及び図８ａ〜図９ｂ）。存在する場合、ビームスキャナ１３８及び／又は光学ブロック１０２の合焦光学素子は固定されていても調節可能でも良い。ビームスキャナ１３８及び／又は光学ブロック１０２内の合焦光学素子若しくはズームレンズは、分解能及び被写界深度を高めながら関心領域の走査を助けることができる。合焦光学素子及び／又はズームレンズは、ビームカップラ１４２と手術用顕微鏡１０８との間、ビームカップラ１４２とＷＦＯＶレンズ１２０との間、ビームカップラ１４２とビームスキャナ１３８との間、及びビームスキャナ１３８と光源１０４との間のうちの１つ又は複数の位置に設けることができる。ビームカップラ１４２と手術用顕微鏡１０８との間に配置される合焦光学素子及び／又はズームレンズは、手術用顕微鏡１０８の光学経路１１６の焦点を調節するように構成され得る。ビームカップラ１４２とビームスキャナ１３８との間又はビームスキャナ１３８と光源１０４との間に配置される合焦光学素子及び／又はズームレンズは、走査光ビーム１４６の焦点を調節するように構成され得る。ビームカップラ１４２とＷＦＯＶレンズ１２０との間に配置される合焦光学素子及び／又はズームレンズは、手術用顕微鏡１０８の光学経路１１６及び走査光ビーム１４６の両方の焦点を調節するように構成され得る。

レンズ１４０は、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００の光パワー（ｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒ）を処置する目１２２の所望の標的領域１２４に適合させるために、ズームコントローラによって調節することができる。更に、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００の光パワーを適合させて、走査光ビーム１４６が処置する目１２２の標的領域１２４を走査するとき収差を所定値未満に保つために、調節可能なズームレンズ１４０をズームコントローラによって実時間で制御することができる。その点に関して、ズームコントローラは、ズームレンズ１４０の物理位置を（例えば圧電アクチュエータや他の適切なアクチュエータを使用して）調節することにより、及び／又はズームレンズ１４０の物理位置を調節することなしにズームレンズ１４０の光パワーを調節することにより（例えば液晶ズームレンズへの供給電圧を変えることにより）、調節可能な各ズームレンズ１４０を制御することができる。

一部の実施形態では、走査光ビーム１４６が可視域外にある場合等、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００が可視ガイダンスビームを含み得る。例えば、走査光ビーム１４６は赤外域内にあり得る。図２に示すように、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、可視ガイダンスビームを生成するように構成されるガイダンスビーム源１５４を含み得る。可視ガイダンスビームは、光ファイバ１０６を介して、カップラ、波長分割多重化器（ＷＤＭ）、又はビームスプリッタ１５６を使用して手術用撮像及び／又はビーム送出システム１００内に結合され得る。カップラ、ＷＤＭ、又はビームスプリッタ１５６はビームスキャナ１３８よりも前に配置することができる。ビームカップラ１４２は、走査光ビーム１４６の視覚化を助けるために、走査光ビーム１４６と一致する可視ガイダンスビームの少なくとも一部を反射するように構成され得る。例えばビームカップラ１４２は、可視ガイダンスビームの波長範囲内のノッチフィルタを含むことができ、それにより可視ガイダンスビームは、走査光ビーム１４６と共にビームカップラ１４２によって反射され、処置する目１２２に到達することができる。

再び図１を参照し、一部の実施形態では、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００が一体型光学ブロックコンポーネント１０２を含み得る。光学ブロック１０２は、手持型装置、レンズホルダ、アダプタや他のコンポーネント等、共通のコンポーネントへと一体化される１つ又は複数の光学素子を含み得る。光学ブロック１０２は、単一の外科的処置内で使用するように構成される、又は複数回の外科的処置内で再利用可能な消耗品であり得る。光学ブロック１０２は、手術用顕微鏡１０８及び／又は処置する目１２２に対して独立に配置可能であり得る。図１〜図７及び図８ａ〜図９ｂは、光学ブロック１０２の様々な実施形態を示す。例えば光学ブロック１０２は、光ビームスキャナ１３８、ビームカップラ１４２、１つ又は複数のレンズ１４０、コリメータ１３６等を含み得る。様々な実施形態において、光学ブロック１０２は更に多くの又は少ないコンポーネントを含み得る。光学ブロック１０２は、光ファイバ１０６を介して光源１０４と光通信することができる。光学ブロック１０２は、光ファイバ１０６が光学ブロック１０２内に機械的に受け付けられるファイバホルダ１３４を含み得る。

ビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２は、手術用顕微鏡１０８に対する既定の光学的／光学機械的関係と共に又はなしに動作させることができる。例えば、ビームカップラ１４２又は光学ブロック１０２は、手術用顕微鏡１０８から離して維持することができ、手術用顕微鏡１０８に対して独立に配置可能であり得る。その場合、ビームカップラ１４２は手持型装置、レンズホルダ、自己安定化コンポーネントや他のコンポーネントであり得る。図３に示すように、光学ブロック１０２は支持アーム１５２に結合され得る。支持アーム１５２は、壁掛け式等の場合は固定式であり得る。支持アーム１５２は、可動式の柱やカート等に装着される場合は可動式であり得る。図７〜図９ｂに関して説明するように、光学ブロック１０２は、手術用顕微鏡１０８及び／又は処置する目１２２に対して６自由度（例えば３回転自由度及び３並進自由度）で移動できるように支持アーム１５２に結合され得る。

再び図１を参照し、ビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２は、手術用顕微鏡に対して既定の光学的／光学機械的関係を有するように手術用顕微鏡１０８に直接又は間接的に結合され得る。例えば、光学ブロック１０２と手術用顕微鏡１０８との間の直接の又は間接的な結合１２６は、懸架装置、機械的フレーム、突出アーム、円錐構造、磁気部材、弾性部材、及び可塑性部材のうちの１つ又は複数を含み得る。ビームカップラ１４２が既定の光学的／光学機械的関係で手術用顕微鏡に結合される場合、ＷＦＯＶレンズ１２０はビームカップラ１４２ではなくレンズホルダにより、処置する目１２２に対して独立に操作可能であり得る。図７〜図９ｂに関して説明するように、光学ブロック１０２は、手術用顕微鏡１０８及び／又は処置する目１２２に対して６自由度（例えば３回転自由度及び３並進自由度）で移動できるように手術用顕微鏡１０８に結合され得る。

図１を参照し、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００のＷＦＯＶレンズ１２０は、１５度を上回る、３０度を上回る、４５度を上回る、６０度を上回る、８０度を上回る、及び／又は１００度を上回る、処置する目１２２の視野を与えるように構成され得る。従って、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、０度から３０度、１５度から８０度、３０度から１２０度、及び／又はＷＦＯＶレンズ１２０の視野内の鋸状縁までの他の所望の範囲等、様々な視野範囲を与えるように構成され得る。ＷＦＯＶレンズ１２０は、処置する目１２２に対して行われる診断法及び／又は治療法に関する所要の屈折率を与えるように構成され得る。

ＷＦＯＶレンズ１２０は、コンタクトレンズとして処置する目１２２に接触して機能するように構成することができ、又は非コンタクトレンズとして処置する目１２２から間隔を空けることもできる。図４に示すように、コンタクトレンズは処置する目１２２と接触するように構成される黄斑レンズ１４４とすることができる。黄斑レンズ１４４は安定化機構に埋め込むことができ、安定化機構は、処置する目１２２に対して黄斑レンズ１４４を安定化させるように構成され得る。そのために、安定化機構はトロカール、釣合重り、摩擦ベースのシステム、及び弾性系のうちの１つ又は複数を含み得る。一部の実施形態では、ＷＦＯＶレンズ１２０が、光学ブロック１０２から離れているが光学ブロック１０２に取り付け可能であり得る。

図５及び図６に示すように、非コンタクトＷＦＯＶレンズは、処置する目１２２から間隔を空けられた接眼レンズ１４８であり得る。接眼レンズ１４８を含む診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００の実施形態において、ビームカップラ１４２と接眼レンズ１４８との間の中間像面１５０が生成され得る。接眼レンズ１４８は、ＢＩＯＭ（ｂｉｎｏｃｕｌａｒｉｎｄｉｒｅｃｔｏｐｈｔｈａｌｍｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）と同様の方法で動作するように構成され得る。接眼レンズ１４２は、ビームカップラ１４２、光学ブロック１０２への機械的結合、手術用顕微鏡１０８、懸架装置、及びレンズホルダへの機械的結合のうちの１つ又は複数によって配置され得る。一部の実施形態では、ＷＦＯＶレンズ１２０が光学ブロック１０２の１つの光学素子であり得る。図７〜図９ｂに関して説明するように、処置する目１２２の中の走査光ビーム１４６の入射角及び／又は標的位置を変えるために、光学ブロック１０２、ビームカップラ１４２、及び／又は接眼レンズ１４８を動かすことができる。

光源１０４、ビームガイダンスシステム、及びビームスキャナ１３８は、光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）による撮像システムの一部であり得る。そのために、ＷＦＯＶレンズ１２０及びビームカップラ１４２は、処置する目１２２の標的領域１２４からＯＣＴ撮像システムに戻る画像光を導くように構成され得る。戻ってくる画像光はＯＣＴ撮像システムの参照ビームと干渉させることができ、その干渉から或る深度範囲内の標的領域のＯＣＴ画像が生成され、利用者に表示され得る。この診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システムは、戻ってくる画像光を処理することに基づき、３０秒未満、１０秒未満、及び／又は実時間を含め５秒未満で撮像情報を生成するように構成され得る。図６に単一の走査光ビーム１５２又はＡ走査を示す。単一の走査光ビーム１５２は、処置する目１２２の中の標的領域１２４に沿った特定の位置に焦点を合わせることができる。より広い視野が示されている図１〜図５及び図８ａ〜図９ｂを生成するために、標的領域１２４内で複数回のＡ走査を行うことができる。図７〜図９ｂに関して説明するように、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００が調節可能な視野を有するように、光学ブロック１０２、ビームカップラ１４２、及び／又はＷＦＯＶレンズ１２０を選択的に動かすことができる。様々な入射角及び／又は入射位置を伴ってそれぞれのＡ走査から戻ってくる画像光を処理し結合し、複合撮像構成（ｃｏｍｂｉｎｅｄｉｍａｇｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎ）（例えば断面及び／又は容積ＯＣＴデータ）を生成することができる。

図７は、光学ブロック１０２の回転運動及び／又は並進運動を含む、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００を示す。診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００が調節可能な広角走査を有するように、ビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２は移動可能であり得る。例えば、走査光ビーム１４６の視野は、処置する目１２２の可変域に及び得る。手術用顕微鏡１０８及び／又は処置する目１２２に対するビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２の並進及び／又は回転に基づき、処置する目１２２の中の走査光ビーム１４６の入射角及び／又は入射位置が変わるとき、広角の走査又は視野が調節され得る。一部の実施形態では、光学ブロック１０２の移動はビームカップラ１４２の移動を含む。一部の実施形態では、ビームカップラ１４２の移動は光学ブロック１０２の移動と無関係である。非コンタクトＷＦＯＶレンズを含む診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００の実施形態では、接眼レンズ１４８（図５及び図６）をビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２と共に動かすことができる。ビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２は、処置する目１２２の周辺部において走査するために選択的に動かすことができる。ビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２は、処置する目１２２の小柱網又はシュレム管を走査するために選択的に動かすことができる。更にビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２は、走査光ビーム１４６の視野及び顕微鏡の可視ビームの視野が重複しないように、部分的に重複しないように、又は完全に重複しないように配置することができる。

ビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２の選択的移動は、１５度を上回る、３０度を上回る、４５度を上回る、６０度を上回る、８０度を上回る、及び／又は１００度を上回る、処置する目１２２の視野を与えるように構成され得る。従って、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００は、０度から３０度、１５度から８０度、３０度から１２０度、及び／又は鋸状縁までの他の所望の範囲等、様々な視野範囲を与えるように構成され得る。

一部の実施形態では、光学ブロック１０２が１自由度、２自由度、３自由度、４自由度、５自由度、６自由度、又は更に多くの自由度で動作可能であり得る。例えば光学ブロック１０２は、１回転自由度、２回転自由度、３回転自由度、又は更に多くの回転自由度を有し得る。第１の回転自由度は、軸１２８又はｚ軸を中心とすることができる（図１及び図７）。図１に示すように、光学ブロック１０２はこのページ面の内外へと軸１２８を中心に回転することができる。軸１２８は、手術用顕微鏡１０８の中心軸であり得る。図７に示すように、光学ブロック１０２は軸１２８を中心に方向１６２及び１６４に回転することができる。軸１２８を中心とする回転自体は、処置する目１２２内の走査光ビーム１４６の入射角及び／又は入射位置を変えない。しかし、軸１２８を中心とする回転は、外科的処置中に光学ブロック１０２をより便利な位置に動かす柔軟性を外科医等の観察者１１８に与える。例えば観察者１１８は、目を手術する患者がどのように位置するのか等に基づいて光学ブロック１０２を回転させることができる。

第２の回転自由度は、軸１３２又はｙ軸を中心とすることができる（図１及び図７）。軸１３２を中心とする回転は、光学ブロック１０２を傾けることとして説明することができる。図１に示すように、軸１３２はページの内外へと延び、光学ブロック１０２はこのページ面内で軸１３２を中心に回転することができる。図７に示すように、光学ブロック１０２は軸１３２を中心に方向１８２及び１８４に回転することができる。軸１３２はビームカップラ１４２を貫通して延びるものとして図示するが、この軸は図１及び図７に示す軸１３２と平行であるように光学ブロック１０２に沿う任意の場所に配置され得る。軸１３２を中心とする回転は、処置する目１２２内の走査光ビーム１４６の入射角及び／又は入射位置を変え得る。光学ブロック１０２に対して患者がどのように配置されるのかにもよるが、軸１３２を中心とする回転は、走査光ビーム１４２を処置する目１２２の中で上下左右にずらすことができる。図８ａに示すように、光学ブロック１０２は、軸１３２を中心に方向１８２に回転させることができる。その結果、走査光ビーム１４６を標的領域１２４の左側にずらすことができる。図８ｂに示すように、光学ブロック１０２は、軸１３２を中心に方向１８４に回転させることができる。その結果、走査光ビーム１４６を標的領域１２４の右側にずらすことができる。

第３の回転自由度は、軸１３０又はｘ軸を中心とすることができる（図１及び図７）。図７に示すように、光学ブロック１０２は軸１３２を中心に方向１７２及び１７４に回転することができる。軸１３０を中心とする回転は、処置する目１２２内の走査光ビーム１４６の入射角及び／又は入射位置を変え得る。光学ブロック１０２に対して患者がどのように配置されるのかにもよるが、軸１３０を中心とする回転は、走査光ビーム１４２を処置する目１２２の中で上下左右にずらすことができる。例えば、方向１７２への回転は走査光ビーム１４６を処置する目の中で右側にずらすことができる。方向１７４への回転は、走査光ビーム１４６を処置する目の中で左側にずらすことができる。

例えば、光学ブロック１０２は１並進自由度、２並進自由度、３並進自由度、更に多くの並進自由度を有し得る。第１の並進自由度は、軸１２８に沿うことができる。図１に示すように、光学ブロック１０２はこのページ面内で軸１２８に沿って並進することができる。図７に示すように、軸１２８に沿って方向１６６及び１６８に光学ブロック１０２を並進させることができる。軸１２８に沿う並進は、処置する目１２２の標的領域１２４に対する走査光ビーム１４６の合焦深度を調節することができる。

第２の並進自由度は、軸１３２に沿うものであり得る。図１に示すように、光学ブロック１０２はこのページの内外へと軸１３２に沿って並進することができる。図７に示すように、軸１３２に沿って方向１８６及び１８８に光学ブロック１０２を並進させることができる。軸１３２に沿う並進は、処置する目１２２内の走査光ビーム１４６の入射角及び／又は入射位置を変え得る。光学ブロック１０２に対して患者がどのように配置されるのかにもよるが、軸１３２に沿う並進は、走査光ビーム１４６を処置する目１２２の中で上下左右にずらすことができる。例えば、方向１８６への並進は走査光ビーム１４６を処置する目１２２の中で左側にずらすことができる。方向１８８への並進は、走査光ビーム１４６を処置する目１２２の中で右側にずらすことができる。

第３の並進自由度は、軸１３０に沿うものであり得る。図１に示すように、光学ブロック１０２はこのページ面内で軸１３０に沿って並進することができる。図７に示すように、軸１３０に沿って方向１７６及び１７８に光学ブロック１０２を並進させることができる。軸１３０に沿う並進は、処置する目１２２内の走査光ビーム１４６の入射角及び／又は入射位置を変え得る。光学ブロック１０２に対して患者がどのように配置されるのかにもよるが、軸１３０に沿う並進は、走査光ビーム１４２を処置する目１２２の中で上下左右にずらすことができる。例えば、方向１７６への並進は走査光ビーム１４６を標的領域１２４の左側にずらすことができる。方向１７８への並進は、走査光ビーム１４６を標的領域１２４の右側にずらすことができる。

一部の実施形態では、光学ブロック１０２の移動が回転だけ又は並進だけ含み得る。一部の実施形態では、光学ブロック１０２の移動が回転と並進との両方を含み得る。診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００に調節可能な広視野を与えるために、光学ブロック１０２は軸１２８、軸１３０、及び軸１３２のうちの１本若しくは複数本を中心に回転させ、且つ／又はそれらの軸の１本若しくは複数本に沿って並進させることができる。走査光ビーム１４６を標的領域１２４内に導く（及び走査光ビーム１４６が例えば虹彩と干渉するのを防ぐ）ために、光学ブロック１０２を１つ又は複数の方向に並進させ、その後１つ又は複数の方向に回転させることができ、その逆も可能である。例えば、標的領域１２４の所望の位置を走査するために、可視ガイダンスビーム（図２）に基づいて光学ブロック１０２を動かすことができる。光学ブロック１０２の回転及び／又は並進は、手動（例えば外科医による物理的な操作）で又は自動で（例えば手術用撮像及び／又はビーム送出システム１００のコントローラによって制御される１つ又は複数の電動アクチュエータによって）行うことができる。光学ブロック１０２の並進及び／又は回転中、コンタクトＷＦＯＶレンズ（例えば黄斑レンズ１４４）は処置する目１１４に対して一定の向きを保つことができる。非コンタクトＷＦＯＶレンズ（例えば接眼レンズ１４８）は、光学ブロック１０２と共に並進し且つ／又は回転することができる。

一部の実施形態では、ビームカップラ１４２が、処置する目１２２及び／又は顕微鏡１０８に対して回転可能であり得る。ビームカップラ１４２の回転は、光学ブロック１０２の移動と無関係であり得る。その点に関して、処置する目１２２の完全な円周走査を助けるために、及び／又は処置する目１２２内の特定の関心領域を標的とするために、ビームカップラ１４２の回転を利用することができる。ビームカップラ１４２は、軸１３２（図１及び図７）を中心に又は軸１３２と平行な軸を中心に回転可能であり得る。図９ａに示すように、方向１８２へのビームカップラ１４２の回転は走査光ビーム１４６を標的領域１２４の左側にずらすことができる。図９ｂに示すように、方向１８４へのビームカップラ１４２の回転は走査光ビーム１４６を標的領域１２４の右側にずらすことができる。ビームカップラ１４２の回転は、手動（例えば外科医による物理的な操作）で又は自動で（例えば診断撮像及び／又は治療用ビーム送出システム１００のコントローラによって制御される１つ又は複数の電動アクチュエータによって）行うことができる。ビームカップラ１４２の並進及び／又は回転中、コンタクトＷＦＯＶレンズ（例えば黄斑レンズ１４４）は処置する目１２２に対して一定の向きを保つことができる。非コンタクトＷＦＯＶレンズ（例えば接眼レンズ１４８）は、ビームカップラ１４２と共に並進し且つ／又は回転することができる。

図１０は、診断撮像システム及び／又は治療用ビーム送出システム等の広角眼科手術システムを操作する方法２００を示す。診断撮像システムは、例えば光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）による視覚化システムであり得る。方法２００は、図１〜図９ｂに関して更に理解することができる。方法２００は、ステップ２１０で、光源を使用して診断用及び／又は治療用光ビームを生成することを含み得る。例えば、光ビームは光源１０４を使用して生成することができる。方法２００は、ステップ２２０で、ビームガイダンスシステムを使用して光源からビームスキャナに光ビームを導くことを含み得る。この例、ビームガイダンスシステムは、光源１０４からビームスキャナ１３８に光ビームを導くための光ファイバ１０６を含み得る。方法２００は、ステップ２３０で、ビームスキャナを使用して走査光ビームを生成することを含み得る。例えば、ビームスキャナ１３８を使用して走査光ビーム１４６を生成することができる。方法２００は、ステップ２４０で、ビームカップラを使用して走査光ビームの向きを変えることを含み得る。走査光ビームの向きを変えることは、手術用顕微鏡の光学経路内に走査光ビームの向きを変えることを含み得る。例えば、走査光ビーム１４６の向きはビームカップラ１４２を使用して変えることができる。ビームカップラ１４２は、顕微鏡１０８の光学経路１１６内に走査光ビーム１４６の向きを変えることができる。方法２００は、ステップ２５０で、広視野（ＷＦＯＶ）レンズを使用し、向きが変えられた走査光ビームを処置する目の標的領域内に導くことを含み得る。例えば、走査光ビーム１４６を処置する目１２２の標的領域１２４内に導くために、ＷＦＯＶレンズ１２０を使用することができる。方法２００は、ステップ２６０で、処置する目の中への向きが変えられた走査光の入射角及び処置する目の標的位置の少なくとも一方を変えるために、ビームカップラ及び／又は光学ブロックを選択的に動かすことを含み得る。例えば、処置する目１２２の中の走査光ビーム１４６の入射角及び／又は標的位置を変えるために、ビームカップラ１４２及び／又は光学ブロック１０２を並進させ且つ／又は回転させることができる。

一部の実施形態では、ビームカップラを動かすこと（ステップ２６０）が、ビームカップラを回転させることを含み得る。例えば、ビームカップラ１４２は第１の軸、第２の軸、及び第３の軸（例えば軸１３２、軸１２８、及び軸１３０）の少なくとも１本を中心に回転させることができる。一部の実施形態では、ビームカップラを動かすこと（ステップ２６０）が、光学ブロックを第１の軸、第２の軸、及び第３の軸（例えば軸１２８、軸１３０、及び軸１３２）の少なくとも１本を中心に回転させること、並びに／又は光学ブロックを第１の軸、第２の軸、及び第３の軸（例えば軸１２８、軸１３０２、軸１３２）の少なくとも１本に沿って並進させることを含み得る。一部の実施形態では、方法２００は、処置する目の中の様々な入射角及び／又は様々な標的位置に関連する撮像情報を生成するために動かすステップを繰り返すこと、及び関連する撮像情報を組み合わせて複合撮像情報を生成することを含み得る。例えば、様々な入射角及び／又は標的位置においてＯＣＴデータを生成することができる。それぞれの角度及び／又は標的位置からのＯＣＴデータを１つ又は複数の処理ステップによって組み合わせ、又はつなぎ合わせ、より広い視野のＯＣＴデータを生成することができる（例えば断面及び／又は容積走査）。例えば、様々な入射角及び／又は標的位置に治療用ビームを送出することができる。

本明細書に記載した実施形態は、診断撮像及び／又は治療用ビーム送出のための、術中に実時間で調節可能な広角ビーム走査を助ける装置、システム、及び方法を提供する。上記に示した例は例示に過ぎず、限定的であることは意図しない。当業者なら開示した実施形態と一致する他のシステムを容易に考案することができ、かかる実施形態も本開示の範囲に含まれることを意図する。そのため、本願は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims

光ビームを生成するように構成される少なくとも１つの光源と、
前記少なくとも１つの光源からの前記光ビームを導くように構成されるビームガイダンスシステムと、
前記ビームガイダンスシステムから前記光を受け付け、走査光ビームを生成するように構成されるビームスキャナ、及び前記走査光ビームの向きを変えるように構成されるビームカップラを含む光学ブロックであって、前記ビームスキャナと前記ビームカップラが該光学ブロックに一体化されている光学ブロックと、
前記向きが変えられた走査光ビームを処置する目の標的領域内に導くように構成される広視野（ＷＦＯＶ）レンズと
を含む、眼科手術システムであって、
前記光学ブロックは６自由度で選択的に動かすことができ、第１の自由度は、手術用顕微鏡の軸線回りの回転であり、第２の自由度は、前記光学ブロックの軸線回りの回転であり、
前記ビームカップラは、該ビームカップラの軸線回りで回転可能であり、前記ビームカップラは、前記処置する目の中への前記向きが変えられた走査光ビームの入射角及び前記処置する目の前記標的領域の少なくとも一方を変えるために前記光学ブロックの動きとは独立して回転可能である、
眼科手術システム。
前記少なくとも１つの光源が診断用光ビームを生成するように構成される、請求項１に記載の眼科手術システム。
前記少なくとも１つの光源、前記ビームガイダンスシステム、及び前記ビームスキャナが診断撮像システムの一部であり、
前記ＷＦＯＶレンズ及び前記ビームカップラが、前記標的領域から戻ってくる画像光を前記診断撮像システムに導くように構成される、
請求項２に記載の眼科手術システム。
前記診断撮像システムが、
光コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）システム、多重スペクトル撮像システム、蛍光撮像システム、及び光音響撮像システム
の少なくとも１つである、請求項３に記載の眼科手術システム。
前記少なくとも１つの光源が治療用光ビームを生成するように構成される、請求項１に記載の眼科手術システム。
前記少なくとも１つの光源、前記ビームガイダンスシステム、及び前記ビームスキャナが治療用ビーム送出システムの一部である、請求項５に記載の眼科手術システム。
前記治療用ビーム送出システムがレーザビーム送出システムである、請求項５に記載の眼科手術システム。
前記少なくとも１つの光源が診断用光ビーム及び治療用光ビームの両方を生成するように構成される、請求項１に記載の眼科手術システム。
前記ビームスキャナが、
前記ビームガイダンスシステムから前記診断用光ビームを受け付け、
走査診断用光ビームを生成し、
前記ビームガイダンスシステムから前記治療用光ビームを受け付け、
走査治療用光ビームを生成するように構成される、
請求項１に記載の眼科手術システム。
前記ビームカップラが前記手術用顕微鏡の光学経路内に前記走査光ビームの向きを変えように構成され、
前記ビームカップラが前記手術用顕微鏡と前記処置する目との間に配置され、前記ビームカップラは前記手術用顕微鏡及び前記処置する目に対して動かすことができる、
請求項１に記載の眼科手術システム。
前記ビームカップラが、傾斜位置にあるダイクロイックミラー、ノッチフィルタ、ホットミラー、及びコールドミラーの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の眼科手術システム。
前記ビームカップラが、懸架装置、機械的フレーム、突出アーム、円錐構造、磁気部材、弾性部材、及び可塑性部材の少なくとも１つによって前記手術用顕微鏡に結合される、請求項１０に記載の眼科手術システム。
前記ビームカップラが、前記手術用顕微鏡への既定の光学的／光学機械的関係なしに操作される、請求項１０に記載の眼科手術システム。
前記ビームカップラが支持アームに結合される、請求項１３に記載の眼科手術システム。
前記ＷＦＯＶレンズが、前記処置する目に接触するように構成される黄斑レンズである、請求項１に記載の眼科手術システム。
前記ＷＦＯＶレンズは、前記処置する目から間隔を空けられるように構成される接眼レンズである、請求項１に記載の眼科手術システム。
前記ビームスキャナが、走査鏡の対、マイクロミラーデバイス、ＭＥＭＳベースの装置、変形可能なプラットフォーム、検流計ベースのスキャナ、ポリゴンスキャナ、及び共鳴ＰＺＴスキャナの少なくとも１つである、請求項１に記載の眼科手術システム。
前記ビームガイダンスシステムが、光ファイバガイド及び自由空間ガイダンスシステムの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の眼科手術システム。
前記光学ブロックが、単一の外科的処置内で使用するように構成された消耗品である、請求項１に記載の眼科手術システム。