JP6928089B2 - 可変照明開口数を有する照明付き手術用プローブ - Google Patents

Description

眼科手術において、外科医は典型的に、後眼部及び前眼部処置能力を備える硝子体網膜手術システムを含む手術器具を使用するかもしれない。この手術器具はまた、各種のプローブ、眼科用顕微鏡、照明器、プロセッサとタッチパネルスクリーンを備えるコンソール、及びタッチパネルでシステムスクリーンから制御される埋込みレーザも含んでいてよい。

使用されるプローブの種類は、硝子体切除術用プローブとレーザプローブを含んでいてもよい。硝子体切除術用プローブは、硝子体網膜手術中に、硝子体液及び、網膜を覆う膜等の眼組織を取り除くために使用されてもよい。これらのプローブは、組織を吸引し、切除するためのポートを有する。レーザプローブは、連続レーザビーム又はパルスレーザビームを有していてもよい。

幾つかのプローブ設計は、プローブを通じて硝子体の可視化を容易にするのに十分な強度のナロービームを提供する照明を含んでいてもよい。しかしながら、光ビームは硝子体の可視化以外の特定の作業にとっては狭すぎる、及び／又は強すぎる可能性がある。例えば、ナロービームは硝子体窩内の一般的な照明にとって、又はバイマニュアル手術又はその他の応用のために硝子体切除術を網膜のごく近傍で行わなければならない場合には強すぎるかもしれない。

簡単な概要
例示的な実施形態は、プローブニードルを有する手術用プローブと、プローブニードルに組み込まれた光ファイバであって、光ファイバの近位端が光源に接続され、光ファイバの遠位端がプローブニードルの先端を通じて光源からの照明光を投射する光ファイバと、硝子体の可視化を容易にする第一の開口数を有する第一のビームと背景照明を容易にする第二の開口数を有する第二のビームとの間で照明光を変化させる調整機構であって、第二の開口数は第一の開口数より大きい調整機構と、を含む手術用プローブシステムのための方法とシステムを提供する。

本明細書において開示される例示的な実施形態によれば、可変照明開口数を有する照明付き手術用プローブが提供される。

可変開口数を有する照明付き手術用プローブを含む手術器具の実施形態を示す図であり、同様の構成要素は同様の参照符号を有する。 調整機構により制御された、光ファイバから投射される第一及び第二のビームを示す図である。 可変開口数を制御する調整機構の実装例を示す図である。 可変照明開口数を有する照明付き手術用プローブを提供する方法を示す。

例示的な実施形態は、可変開口数を有する照明付き手術用プローブに関する。以下の説明は、当業者が本発明を製作し、使用することができるようにするために提示され、特許出願及びその要件の点から提供されている。本明細書に記載されている例示的な実施形態及び全体的原理と特徴への各種の変更は容易に明らかとなるであろう。例示的な実施形態は、主として特定の実装例において提供される特定の方法とシステムに関して説明されている。しかしながら、方法及びシステムは、他の実装例において有効に動作する。「例示的実施形態」、「１つの実施形態」、及び「他の実施形態」等の語句は、同じ又は異なる実施形態を指すかもしれない。実施形態は、特定の構成要素を有するシステム及び／又は装置に関して説明される。しかしながら、システム及び／又は装置に含まれる構成要素は、示されているものより多くても、少なくてもよく、構成要素の配置及び種類は変更されてもよく、それも本発明の範囲から逸脱しない。例示的な実施形態はまた、特定のステップを有する特定の方法に関して説明される。しかしながら、方法とシステムは異なる及び／又は追加のステップ及び、例示的な実施形態と矛盾しない、異なる及び／又は追記のステップならびに異なる順序のステップを有するその他の方法でも有効に動作する。それゆえ、本発明は示されている実施形態に限定されるものではなく、本明細書に記載されている原理と特徴に適合する最も広い範囲が付与されるものとする。

図１Ａ及び１Ｂは、可変開口数を有する照明付き手術用プローブを含む手術器具の実施形態を示す図であり、同様の構成要素は同様の参照番号を有する。図１Ａは、手術用プローブシステム２ａがコンソール４に連結された手持ち式手術用プローブ１０ａを含む実施形態を示す。１つの実施形態において、手術用プローブシステム２ａは、後眼部及び前眼部処置能力を有する硝子体網膜手術システムを表してもよい。手術用プローブシステム２ａのコンソール４は、光源（例えば、照明器）５と、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ（中央処理ユニット））７と、コンソール４ａと手術用プローブ１０ａを制御するために使用されてもよいタッチパネル６と、を含んでいてもよい。

手術用プローブ１０ａは硝子体切除術用プローブを含んでいてよく、これはハンドル１４ａに接続されたプローブニードル１２ａを含み、ハンドル自体は、流体及び駆動ケーブル１６ａならびに信号及び電源ライン１８ａに接続され、それらはどちらもコンソール４ａに連結されている。図１Ｂは、手術用プローブ１０ｂがレーザプローブを含み、同様に、ハンドル１４ｂに接続されたプローブニードル１２ｂを含み、ハンドル１４ｂがレーザファイバ１６ｂならびに信号及び電源ライン１８ｂに接続されている手術用プローブシステム２ｂの実施形態を示す。

これらの例示的実施形態の１つの態様によれば、手術用プローブシステム２ａ及び２ｂは、それぞれ手術用プローブ１０ａ及び１０ｂのプローブニードル１２ａ及び１２ｂに組み込まれた光ファイバ１３ａ及び１３ｂを含む。図１Ａ及び１Ｂの両方を参照すると、光ファイバ１３の近位端は光源５に接続され、光ファイバ１３の遠位端はプローブニードル１２の先端を通じて光源５からの照明光を投射する。それに加えて、手術用プローブシステム２は調整機構８を含み、これは、硝子体の可視化を容易にする第一の開口数を有する第一のビームと、背景照明を容易にする第二の開口数を有する第二のビームとの間で照明光を変化させ、第二の開口数は第一の開口数より大きい。

図２Ａ及び２Ｂは、調整機構８により制御された、光ファイバから投射される第一及び第二のビームを示す図である。１つの実施形態において、手術用プローブ１２は、光ファイバ１３を被覆し、プローブニードル１２のうち光ファイバ１３が延びる部分を取り囲む光ファイバ保護材２２をさらに含んでいてもよい。ファイバ保護材２２は光ファイバ１３を支持し、それが潰れるのを保護する何れの硬質の材料を含んでいてもよい。材料の種類の例には、ステンレススチール、ガラス等が含まれる。

１つの実施形態において、調整機構８は照明光を、光源５から光ファイバ１３の近位端への照明光の発射角度を変化させることによって、ナロービーム２０ａとワイドビーム２０ｂとの間で変化させる。

図２Ａを参照すると、調整機構８は、光源５から光ファイバ１３の近位端への照明光の発射角度を、十分な強度を持つ光のナロービーム２０ａが硝子体の可視化のために硝子体窩へと送達されるように調整してもよい。１つの実施形態において、ナロービームの開口数は、約０．３以下又は、より具体的には０．１〜０．３の低い数値を有する。１つの具体的な用途において、ナロービームの開口数は０．２６であってもよい。

図２Ｂを参照すると、調整機構８は、光源５から光ファイバ１３の近位端への照明光の発射角度を、一般的な照明（例えば膜剥離のための背景照明又はタスク照明）のためにワイドビーム２０ｂが硝子体窩へと送達されるように調整してもよい。１つの実施形態において、ワイドビームの開口数は、約０．４より大きい、より具体的には０．４〜０．７の高い数値を有する。１つの具体的な用途において、ワイドビームの開口数は０．５６であってもよい。

したがって、調整機構８は、光出力の開口数を変化させることによって、背景／状況認識照明を提供する。１つの実施形態において、ファイバの中へと発射される光は、白色光、単一波長（５３２ｎｍ（ナノメートル）を中心とする緑色光等）、ＲＧＢ（赤緑青）、又はＲＧＢプラス追加の波長とすることができる。

図３Ａ及び３Ｂは、可変開口数を制御する調整機構の実装例を示す図である。図３Ａは、１つの実施形態において、調整機構８が、光源５に組み込まれ、照明光３２を光ファイバ１３へと集光させる１つ又は複数のレンズ３０を含んでいてもよいことを示している。幾つかの実施形態において、調整機構はレンズを相互に関して移動させて光の角度を調整することによって、又は光路を２つの異なるレンズセット（各セットは、光を異なる開口数で出力するように構成される）間で切り換えることによって、可変開口数を調整してもよい。開口数のその他の調整もまた想定される。

図３Ｂは、他の実施形態において、調整機構８が、照明光３２のファイバに到達する前の経路内に設置された、照明光３２を散乱させ、照明光３２の角度成分を変化させるための１つ又は複数の光学素子３４（例えば、レンズ）を含んでいてもよいことを示している。幾つかの実施形態において、調整機構は光学素子を相互に関して移動させて光の角度を調整することによって、又は光路を２つの異なる光学素子セット（各セットは、光を異なる開口数で出力するように構成される）間で切り換えることによって、可変開口数を調整してもよい。開口数のその他の調整もまた想定される。

再び図１Ａ及び１Ｂを参照すると、１つの実施形態において、プロセッサ（ＣＰＵ）７は調整機構８を、手術用プローブ１０がそこに接続されているコンソール４において（例えば、タッチスクリーン６を通じて）入力されたコマンドに基づいて制御するように構成されていてもよい。他の実施形態において、プロセッサ７は調整機構を、手術用プローブがそこに接続されているコンソール、手術用プローブ１０のスイッチ１９、及び／又はフットスイッチから受け取ったコマンド／信号に基づいて制御してもよい。１つの実施形態において、スイッチ１９は手術用プローブ１０のハンドル１４上に配置されていてもよく、また、２位置スイッチを含んでいてもよく、１つの位置はナロービーム用、第二の位置はワイドビーム用である。他の制御機構もまた想定される（例えば、スイッチの代わりに、手術用プローブ１０上のダイヤルを回して開口数を変化させてもよい）。開口数は、不連続的な増分（例えば、ワイド又はナロー）で変化させられてもよく、又は連続する範囲にわたって変化させられてもよい。

また別の実施形態において、プロセッサ７は調整機構８を、手術中にプローブニードルと網膜との間の近接又は距離を検出する網膜近接検出センサ２１（例えば、近接検出センサ２１ａ及び２１ｂ参照）から受信した網膜近接検出信号に基づいて制御してもよい。網膜近接検出は、光又は超音波網膜近接検出センサにより行われてもよい。幾つかの実施形態において、プロセッサ７は開口数を、プローブが網膜の比較的近くに配置されたときには広角に、また、プローブが（硝子体照明のために）網膜から比較的遠くに配置されたときには狭角に切り換えてもよい。幾つかの実施形態において、外科医は切換えが起こる相対距離をプログラムしてもよい。幾つかの実施形態において、開口数は、検出された距離に基づいて連続的に変化させられてもよい（例えば、漸次的に広くなるか、漸次的に狭くなる）。例えば、プローブが網膜から遠ざかるにつれて、開口数は漸次的に狭くなってもよい。さらに、プローブが網膜に近付くにつれて、開口数は漸次的に広くなってもよい。光の強度もまた、プロセッサ及び調整機構により、不連続的又は連続的に制御されてよい。例えば、プローブが網膜に近付くにつれて、光の強度は弱くなってもよい。さらに、プローブが網膜から遠ざかるにつれて、光の強度は強くなってもよい。幾つかの実施形態において、光の種類もまた、プロセッサ及び調整機構により調整されてもよい。例えば、より遠い距離でより狭い開口数が使用されているとき、白色光が使用されてもよい。反対に、網膜までの距離が短くなり、より広い開口数が使用されていれば、調整機構は、光ファイバの中に導入される光の周波数の一部をフィルタにより除去してもよい。その他の広い／狭い開口数パターン、様々な距離で使用される光の強度、及び様々な距離で使用される光の種類は、必要に応じて外科医によりプログラムされ（るか、プレプログラムされ）てもよい。

１つの実施形態において、網膜近接検出センサ２１は、手術用プローブ１０の何れかの位置に配置されてもよい。図１Ａ及び１Ｂでは、近接センサ２１は手術用プローブ１０のハンドル１４の中に配置されて示されているが、近接検出センサ２１は、プローブニードル１２に沿って光ファイバ１３に平行に配置されてもよい。

ある例示的な実施形態において、プロセッサ７はコンソール４内に配置されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、調整機構８を制御をするために使用されるプロセッサは、手術用プローブ１０内に配置されてもよい。プロセッサが手術用プローブ１０内に配置される実施形態においては、メモリが手術用プローブ１０の中のプロセッサと近接センサ２１又はスイッチ１９の両方に連結されてもよい。メモリ２２は、ソフトウェア命令のほか、近接センサ２１により収集されるデータ及びプロセッサにより計算されるデータを保存するために使用されてもよい。

図４は、可変照明開口数を有する照明付き手術用プローブを提供する方法を示す。図４の要素は、例示であるものとされる。要素は異なる順序で実行されてもよく、他の要素が追加されてもよい。

４１で、光ファイバがプローブニードルに組み込まれてもよく、光ファイバの近位端は光源に接続され、光ファイバの遠位端はブロープニードルの先端を通じて光源からの照明光を投射する。

４３で、照明光が調整機構によって、硝子体の視覚化を容易にする第一の開口数を有する第一のビームと、背景照明を容易にする第二の開口数を有する第二のビームとの間で変化させられてもよく、第二の開口数は第一の開口数より大きい。

プロセッサ７は、メモリ内に保存された命令を実行して、本開示において説明されているプロセスが行われるようにし、これを制御をするように構成されていてもよい。本明細書で使用されるかぎり、プロセッサは１つ又は複数のマイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コントローラ、又は他のいずれかの適当なコンピューティングデバイスもしくはリソースを含んでいてもよく、メモリは揮発性又は不揮発性メモリの形態をとってもよく、これには磁気媒体、光媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、リムーバブル媒体、又は他のいずれかの適当なメモリコンポーネントが含まれるが、これらに限定されない。メモリは、プロセッサにより実行されたときに、何れかのこのようなプロセッサ、メモリ、又は処理機能を含むコンポーネントに関して本明細書に記載されている機能を実行するプログラム及びアルゴリズムのための命令を記憶してもよい。

可変開口数を有する照明付き手術用プローブに関する方法とシステムを開示した。本発明は、図示された実施形態に関連して説明されており、実施形態の変形型があり得、あらゆる変形型は本発明の主旨と範囲内に含まれる。例えば、例示的な実施形態は、プログラム命令を含むハードウェア、ソフトウェア、コンピュータ読取り可能媒体、又はそれらの組合せを使って実装できる。したがって、当業者により、付属の特許請求の範囲の主旨と範囲から逸脱せずに、多くの改良がなされてよい。

Claims (9)

1. プローブニードルを有する手術用プローブと、
   前記プローブニードルに組み込まれた光ファイバであって、前記光ファイバの近位端が光源に接続され、前記光ファイバの遠位端が前記プローブニードルの先端を通じて前記光源からの照明光を投射する光ファイバと、
   硝子体の可視化を容易にする第一の開口数を有する第一のビームと背景照明を容易にする第二の開口数を有する第二のビームとの間で前記照明光を変化させる調整機構であって、前記第二の開口数は前記第一の開口数より大きい調整機構であって、前記第一のビームはナロービームを含み、前記第二のビームはワイドビームを含む、調整機構と、
   を含む手術用プローブシステムであって、
   該手術用プローブシステムは更に、
   手術中に前記プローブニードルと網膜との間の近接又は距離を検出する網膜近接検出センサと、
   前記網膜近接センサから受信した網膜近接検出信号に基づいて前記調整機構を制御するように構成されたプロセッサであって、前記プローブニードルが網膜からの第一の所定の距離より離れて配置されているときに前記第一のビームに切り替え、前記プローブニードルが網膜からの第二の所定の距離未満に配置されているときに前記第二のビームに切り替えるプロセッサと、
   を含む手術用プローブシステム。
2. 前記調整機構は、前記光源から前記光ファイバの近位端への前記照明光の発射角度を変化させることにより、前記照明光を前記第一及び第二のビームとの間で変化させる、請求項１に記載の手術用プローブシステム。
3. 前記第一の開口数は約０．３以下の数値を有し、前記第二の開口数は約０．４より大きい数値を有する、請求項１に記載の手術用プローブシステム。
4. 前記調整機構は、前記光源に組み込まれた、レーザ光を前記ファイバに集光させる１つ又は複数のレンズを含む、請求項１に記載の手術用プローブシステム。
5. 前記調整機構は、前記照明光の、前記光ファイバに到達する前の経路内に設置された、前記照明光を発散させ、前記照明光の角度成分を変化させるための１つ又は複数の光学素子を含む、請求項１に記載の手術用プローブシステム。
6. 前記プロセッサは、前記手術用プローブが接続されたコンソールで入力されたコマンド、及び前記手術用プローブ上のスイッチで入力されたコマンドに基づいて調整機構を制御するようにさらに構成されている、請求項１に記載の手術用プローブシステム。
7. 前記調整機構は、光をそれぞれ異なる開口数で出力するように構成されている異なる二組の光学素子の間で光路を切り替えることによって、前記第一のビームと前記第二のビームとの間で前記照明光を変化させる、請求項１に記載の手術用プローブシステム。
8. 前記調整機構は、白色光が前記第一のビームに使用されるとともに前記第二のビームから光の周波数の一部がフィルタにより除去されるように、光のタイプを変化させるようにさらに構成されている、請求項１に記載の手術用プローブシステム。
9. 前記調整機構は、前記第一のビームよりも前記第二のビームに低い強度の光が使用されるように光の強度を変化させるようにさらに構成されている、請求項１に記載の手術用プローブシステム。

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