KR20140033043A - 레이저 비디오 내시경 - Google Patents

Abstract

레이저 비디오 내시경은 작은 직경(25mils) 프로브를 제공한다. 이 크기의 프로브는 최소 액세스 병변(minimum access lesion)을 필요로 한다. 그러한 프로브를 생산하는 절충은 레이저 가이드 섬유를 100마이크론 직경으로 감소시키는 것과, 대략 6,000개의 광섬유를 갖는 이미지 번들과 대략 210개의 광섬유만을 갖는 조명 번들을 사용하는 것을 포함한다. 핸들 내로 연장하는 프로브는 45mil 외경과 5mil 두께의 측벽을 가져서, 핸들과의 연결부에서 파괴에 대한 저항을 제공한다. 프로브는 단단하며, 바람직하게는 금속이다. 프로브는 더 큰 직경의 근단부와 더 작은 직경의 원단부를 갖는다. 프로브의 원단부는 대략 710mils로 제한되는 길이를 갖는다. 532나노미터 파장의 녹색 레이저가, 100마이크론 레이저 광섬유의 최소 손실을 초래하는 시준된 레이저 빔을 제공한다.

Description

레이저 비디오 내시경{LASER VIDEO ENDOSCOPE}

본 발명은 일반적으로 안과 수술에서 사용하기 위한 레이저 비디오 내시경, 더욱 상세하게는 수술 프로브(operating probe)가 작은 직경을 가져서, 예컨대 투관침 슬리브(trocar sleeve)와 같은 23 게이지 슬리브를 통과할 수 있는 레이저 비디오 내시경에 관한 것이다.

레이저 비디오 내시경은 알려져 있고, 예가 1992년 6월 16일에 허여된 본 출원인의 허여 특허 제5,121,740호 및 2006년 2월 14일에 허여된 본 출원인의 허여 특허 제6,997,868호에 기재되어 있다. 이들 두 특허의 개시는 본 명세서에서 병합되어 있다. 안과 수술에서 사용되는 이들 내시경은 폐기될 수 있거나 오토클레이빙(autoclaving) 또는 살균(sterilization) 후 재사용될 수 있다. 내시경 비용 때문에 재사용이 중요하다. 이들 종래기술의 내시경은 안과 수술 동안 20 게이지 조직 절개부를 통과하는 프로브를 사용한다. 20 게이지 인시젼(incision)은 종래기술에서 표준이 되었으며, 안과 수술 절차 동안 사용되는 도구에 의해 진입하는데 사용된다.

그러나 더 작은 23 게이지 슬리브가 최근에 사용되어왔다. 투관침 슬리브와 같은 이러한 슬리브는, 체벽 조직과 접촉하지 않고도 수술 도구의 삽입 및 제거를 허용하는, 체내에 주입된 관이다. 23 게이지 슬리브 값이 의미하는 점은 이것이 더 작은 인시젼과 그러므로 빠른 회복 시간을 수반한다는 점이다. 23 게이지 슬리브는 20 게이지 인시젼보다 더 작은 개구를 제공하며, 따라서 23 게이지 슬리브를 통해 피팅될 수 있도록 더 작은 직경을 갖는 그 프로브를 필요로 한다. 한 가지 문제점은, 23 게이지 프로브가 너무 직경이 작아서(25mils), 깨지기 쉽고 파손되는 경향이 있다는 점이다. 이러한 파손 문제가 이들 내시경의 비용으로 인해 레이저 비디오 내시경을 사용할 경우의 주된 염려이다. 이들 레이저 비디오 내시경은 녹내장, 망막 및 유리체 절제(vitrectomy) 수술에 사용된다.

따라서, 본 발명의 주요한 목적은, 23 게이지 슬리브를 통해 삽입될 수 있으며 파손 양을 최소화하여 도구의 재사용 확률을 제공하기 위해 충분한 로버스트니스(robustness)를 유지하도록 프로브가 설계되게 할 레이저 비디오 내시경에 대한 설계를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 외과의사가 익숙한 내시경 설계로 그리고 상당한 추가 비용을 회피하는 설계로 이러한 작은 프로브를 달성하는 것이다. 이러한 사용의 익숙함 및 합리적인 비용은 사용 가능성을 향상시킬 것이다.

본 발명의 수술 도구의 한 실시예는 원단부(distal portion)와 근단부(proximal portion)를 갖는 스테인리스 스틸 프로브를 사용한다. 원단부는 2mil 벽두께를 가지며 25mils(1000분의 1인치)(1인치: 2.54cm) 미만인 OD를 갖는다. 따라서, 이것은 23 게이지 슬리브를 통해 삽입할 수 있다. 핸드피스로부터 빠져나온 프로브의 근단부는 31mil의 OD와 5mils의 벽 두께를 갖는다. 25mils 직경의 원단부는 710mils의 길이를 갖는다. 세 가지 설계 특성의 이러한 조합은 25mil(23 게이지) 슬리브를 통해 피팅될 수 있지만 파괴의 위험을 최소화하기에 충분히 강력할 수 있는 프로브를 제공한다. 대부분의 파괴는 핸드피스와 프로브 사이의 결합부(juncture)에서 일어난다.

게다가, 레이저 비디오 내시경은 조명원, 레이저 에너지원 및 카메라 조립체의 알려진 소자를 갖는다. 이들 세 가지 소자 모두는 핸드피스를 통한 후 수술 프로브를 통해서 광섬유로 결합되어 조명, 이미지 전송 및 레이저 수술 에너지를 제공한다.

그러나 본 발명의 도구는 조명, 이미징 및 레이저 에너지 전달의 세 가지 기능에 사용되는 광 케이블의 크기 사이에 절충을 제공한다. 특정한 절충은 23 게이지 프로브의 치수 제한을 충족시키지만 이들 세 가지 기능을 충분히 제공하기 위해 필요하다. 충분한 기능성과 치수 제한 사이에서의 본 발명이 이룬 절충은, 100마이크론 레이저 섬유, 14mil 직경의 원형 구성을 갖는 6,000개의 섬유 이미지 번들 및 프로브(28)의 원단부의 21mil 내경을 채우는 210개의 섬유를 갖는 조명 번들을 야기하는 것이다.

작은 직경의 레이저 섬유는 잘 시준되어 분산이 거의 없어서 레이저 에너지가 낭비되지 않은 레이저 에너지를 필요로 한다. 532나노미터의 파장을 갖는 소위 녹색 레이저가 사용된다.

도 1은 프로브(10)로부터 단자(12, 14 및 16)로 연장하는 종래기술의 시스템의 개략도이다.
도 2는 케이블, 핸드피스 및 프로브를 도시하는 본 발명의 실시예의 예시이다.
도 3은 도 2 장치의 프로브의 작은 직경의 원단부의 횡단면도이다.
도 4는 카메라의 먼 위치에서 레이저 필터의 위치를 도시한다.

도 1은 하나의 종래 기술의 장치를 예시한다. 나머지 도면은 모두 이 발명의 장치의 단일 실시예에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 알려진 비디오 내시경은 수술 프로브(10), 핸드피스(12) 및 케이블(14)을 갖는다. 프로브, 핸드피스 및 케이블을 통해 연장되는 것으로 레이저 가이드(16), 조명 가이드(18) 및 이미지 가이드(20)가 있다. 이들은 모두, 프로브(10)의 원단부로부터 단자(22, 24 및 26)로 연장하는 광섬유 가이드이다.

도 2 내지 도 4는 프로브(28), 핸드피스(34) 및 케이블(35)을 도시하는 본 발명의 실시예를 예시한다. 프로브(28)는 근단부(30)와 원단부(32)를 갖는다. 근단부(30)는 20 게이지 (35mil) 외경과 5mil 벽 두께를 갖는다. 프로브는 스테인리스 강철이다. 근단부는 핸드피스(34) 내로 연장한다. 따라서, 핸드피스(34)의 단부와 프로브(28)의 결합부에서, 원단부와 프로브 사이의 연결부의 파괴 가능성을 최소화하는데 기여하기에 충분한 로버스트니스를 갖는 직경이 된다.

프로브의 근단부(30)의 길이는 120mils이며, 원단부(32)의 길이는 830mils의 프로브 길이의 경우 710mils이다. 프로브(28)의 원단부(32)는 25mils의 외경을 가지며 23 게이지 슬리브를 통해 연장할 수 있어서, 수술 절차 동안 눈 내에 조명 및 레이저 에너지 전달을 제공할 수 있을 것이고, 눈으로부터의 이미지를 전송할 수 있을 것이다. 이러한 원단부(32)는 2mils의 벽 두께와 710mils의 길이를 갖는다. 710mil 길이는 대부분의 응용에 있어서 충분히 길이이며 파괴를 최소화하기에 충분히 짧다. 원단부(32)의 이러한 짧은 길이는 프로브(28)의 로버스트니스에 기여하는 것으로 알려져 있다. 이들 치수는 다른 작은 크기의 슬리브와 사용될 수 있는 프로브를 제공하기 위해 약간씩 변경될 수 있다.

이러한 25mil 직경 프로브는, 충분한 이미지 가이드를 유지하면서도, 충분한 광과 충분한 레이저 에너지를 제공할 필요를 충족해야 한다. 충분한 조명 에너지, 이미징 및 레이저 에너지를 제공하는 유용한 실제적인 수술 도구를 얻기 위해, 외과의사에게 유용한 점을 제공할 이들 여러 가지 광섬유 기능에 절충이 이루어진다. 출원인이 진행한 것은 이들 광섬유 각각에 대한 특정한 치수 절충을 제공하는 것이다.

본래, 이러한 절충은 표준 최소 크기 이미지 가이드(36), 200마이크론 직경 대신에 100마이크론 직경을 갖는 매우 감소한 레이저 가이드(38) 및 210개의 섬유만을 갖는 조명 광 번들(40)을 수반한다. 이것은 모두, 대략 25mils의 외경, 2mil의 벽 두께 및 21mils의 내경을 갖는 프로브(28)의 원단부(32) 내에 포함된다.

이 작은 직경의 프로브(28)는 깨지기 쉽고, 핸드피스(34)의 연결부에서 파손의 위험이 있다. 알려진 바에 의하면, 프로브는 (a) 단단한, 바람직하게는 금속인 프로브(28), (b) 30 및 32에서 2개의 직경 설계를 갖는 프로브(28) 및 (c) 최대 약 710mils인 길이로 제한되는 원단 세그먼트(32)의 조합에 의해 파손을 최소화하기에 충분히 강력할 것이다. 따라서, 도시되고 테스트된 실시예는 다음 세 가지 특성을 갖는다. 프로브(28)의 근단부(30)는, 핸드피스(34)를 통해 연장하며 적어도 5mil 벽 두께를 갖는 35mil 외경을 갖는다. 프로브(28)의 원단부는 2mil 벽(33) 두께를 갖는 25mil 외경을 갖는다.

알려진 바에 의하면, 그러한 설계는 90도 필드를 조명하기에 충분한 조명을 제공한다. 작은 직경의 프로브를 얻기 위해 이루어진 절충 중 하나는 레이저 가이드(38)의 섬유 직경을 200마이크론으로부터 100마이크론으로 감소시키는 것이었다. 본 명세서에서 수반되는 절충의 부분으로서, 녹색 레이저로도 알려져 있는 532나노미터(nm) 레이저를 사용하는 것이 중요하게 되었다. 이 532nm 레이저는 810nm 레이저와 같이 현재 사용중인 파장보다 더 코이어런트하고 덜 발산된다. 따라서, 이 532nm 레이저를 레이저 섬유(36)의 감소한 크기와 조합하여 사용하면, 수반되는 안과 수술에 대해 합리적인 양의 레이저 에너지를 제공한다. 이점은 결국 작은 직경의 프로브를 가능케 한다.

이미징 번들(34)은 6,000개의 섬유이다. 이것은 외과의사가 사용하기 위해 충분한 해상도의 이미지를 갖는 표준 14mil 직경의 규격(off the shelf) 이미징 번들이다. 14mil 직경을 갖는 그레디언트 인덱스(gradient index) 렌즈가 광섬유 번들 대신 사용될 수 있다.

그러나 조명 가이드(38)는 대략 220개의 섬유로부터 대략 70개의 섬유로 감소하여 더 작은 직경의 프로브에 실질적으로 기여한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 비디오 커넥터(46)는 알려진 포커스 메커니즘(48)을 통해 카메라에 결합된다. 레이저 필터(44)가 포커스 메커니즘(48) 내부의 렌즈 상에 장착된다. 카메라 필터(44)가 사용되어 레이저 에너지가 외과의사에게 제시된 이미지에 충돌하는 것을 차단한다. 필터의 투과도가 중요하며, 이는 이 레이저 파장이 가시광이며, 이들 532nm 레이저 플래시의 지속기간은 꽤 길 수 있기 때문이다. 펄스 길이는 외과의사에 의해 원하는 대로 선택될 수 있어서, 필요한 조직 절개를 제공할 수 있다.

본 발명은 23 게이지 슬리브와의 사용이 허용되는 실시예와 연계하여 기술되었다. 23 게이지 상의 변경을 갖는 슬리브와 사용하거나 슬리브 없이 사용되도록 기술된 설계를 적응시키도록 변경이 이뤄질 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명은, 함께 작용하여, 최소한의 트라우마와 감소한 치료 시간을 갖는 눈 수술에 대한 접근을 제공하는 작은 프로브를 갖는 동작 가능하고 유용한 레이저 비디오 내시경을 제공하도록 설계된 다수의 특성 및 절충의 조합으로 이루어져 있다.

Claims (13)

1. 핸드피스를 갖는 안과 수술용 레이저 비디오 내시경에서, 23 게이지 슬리브를 통과하도록 적응될 수 있는 프로브를 제공하는 개량물(improvement)로서,
   상기 핸드피스에서 멀리 연장하는 중공의 단단한 프로브를 포함하며,
   상기 프로브는 원단부와 근단부를 가지며,
   상기 프로브의 상기 원단부는 대략 25mil의 외경, 적어도 대략 2mil 두께의 측벽 및 대략 710mil의 길이를 가지며,
   상기 프로브의 상기 근단부는 적어도 대략 35mil 외경과 적어도 대략 5mil 두께의 측벽을 가지며,
   상기 프로브는 레이저 가이드 섬유, 이미징 소자 및 조명 섬유 번들(bundle)을 포함하며,
   상기 레이저 가이드 섬유의 직경은 대략 100마이크론이며,
   상기 이미징 소자의 직경은 대략 14mils이며,
   상기 조명 번들은 대략 210개의 섬유를 갖는, 개량물.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 단단한 프로브는 금속인, 개량물.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 이미징 소자는 대략 6,000개의 섬유를 갖는 광섬유 번들인, 개량물.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 이미징 소자는 대략 6,000개의 섬유를 갖는 광섬유 번들인, 개량물.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 레이저 섬유는 대략 532나노미터 레이저 에너지를 전송하도록 적응되며,
   상기 이미징 소자에 결합된 카메라, 및
   상기 레이저 에너지의 파장을 차단하기 위한 상기 이미징 소자와 상기 카메라 사이의 차단 필터를 더 포함하며, 상기 필터는 그 밖에 가시광은 투과하는, 개량물.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 레이저 섬유는 대략 532나노미터 레이저 에너지를 전송하도록 적응되며,
   상기 이미징 소자에 결합된 카메라, 및
   상기 레이저 에너지의 파장을 차단하기 위한 상기 광섬유 번들과 상기 카메라 사이의 차단 필터를 더 포함하며, 상기 필터는 그 밖에 가시광은 투과하는, 개량물.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 단단한 프로브는 금속인, 개량물.
8. 청구항 6에 있어서, 상기 단단한 프로브는 금속인, 개량물.
9. 핸드피스를 갖는 안과 수술용 레이저 비디오 내시경에서, 23 게이지 슬리브를 통과하도록 적응될 수 있는 프로브를 제공하는 개량물로서,
   상기 핸드피스에서 멀리 연장하는 중공의 단단한 프로브를 포함하며,
   상기 프로브는 원단부와 근단부를 가지며,
   상기 프로브의 상기 원단부는 대략 25mil의 외경 및 대략 2mil 두께의 측벽을 가지며,
   상기 프로브의 상기 근단부는 적어도 대략 35mil 외경과 적어도 대략 5mil 두께의 측벽을 가지며,
   상기 프로브는 레이저 가이드 섬유, 이미징 소자 및 조명 섬유 번들을 포함하는, 개량물.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 레이저 가이드 섬유의 직경은 대략 100마이크론이고,
    상기 이미징 소자의 직경은 대략 14mils이며,
    상기 조명 번들은 대략 210개의 섬유를 갖는, 개량물.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 레이저 섬유는 대략 532나노미터 레이저 에너지를 전송하도록 적응되며,
    상기 이미징 소자에 결합된 카메라, 및
    상기 레이저 에너지의 파장을 차단하기 위한 상기 이미징 소자와 상기 카메라 사이의 차단 필터를 더 포함하며, 상기 필터는 그 밖에 가시광은 투과하는, 개량물.
12. 핸드피스를 갖는 안과 수술용 레이저 비디오 내시경에서, 23 게이지 슬리브를 통과하도록 적응될 수 있는 프로브를 제공하는 기기로서,
    상기 핸드피스에서 멀리 연장하는 중공의 단단한 프로브를 포함하며,
    상기 프로브는 원단부와 근단부를 가지며,
    상기 프로브의 상기 원단부는 대략 25mil의 외경 및 대략 2mil 두께의 측벽을 가지며,
    상기 프로브는 레이저 가이드 섬유, 이미징 소자 및 조명 섬유 번들을 포함하며,
    상기 레이저 가이드 섬유의 직경은 대략 100마이크론이며,
    상기 이미징 소자의 직경은 대략 14mils이며,
    상기 조명 번들은 대략 210개의 섬유를 갖는, 개량물.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 레이저 섬유는 대략 532나노미터 레이저 에너지를 전송하도록 적응되며,
    상기 이미징 소자에 결합된 카메라, 및
    상기 레이저 에너지의 파장을 차단하기 위한 상기 이미징 소자와 상기 카메라 사이의 차단 필터를 더 포함하며, 상기 필터는 그 밖에 가시광은 투과하는, 개량물.

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