KR20160102021A - 현미경 없는 광시야 외과 oct 시각화 시스템 - Google Patents
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Abstract
외과 영상 시스템은 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 광원; 광원으로부터 영상 광빔을 유도하도록 구성되는 빔 유도 시스템; 빔 유도 시스템으로부터 영상 광을 수신하고, 스캐닝된 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 빔 스캐너; 스캐닝된 영상 광빔을 재지향시키도록 구성되는 빔 결합기; 및 재지향된 스캐닝된 영상 광빔을 수술 눈의 타겟 영역으로 유도하도록 구성되는 광시야(WFOV) 렌즈를 포함할 수 있다.
Description
본원에 개시되는 실시예들은 유리체 망막, 녹내장 또는 다른 안과 수술에 대한 개선된 시각화에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본원에 설명하는 실시예들은 현미경 없는 광시야 외과 광 간섭 단층 촬영(OCT) 시각화 시스템에 관한 것이다.
영상 및 시각화로 안과 수술을 돕는 기법을 개발하는 것은 가장 주목되는 개발 및 혁신 영역들 중 하나이다. 안과 수술들 중 하나의 부류인 유리체 망막 수술은, 망막에 접근하기 위해 안구 후방에서 유리체를 제거하는 유리체 절제술을 포함한다. 유리체 절제술의 성공적인 수행은 유리질 기반 근처의 가장 어려운 영역들을 비롯하여 유리질의 근본적으로 완전한 제거를 필요로 한다. 영상 기법 및 디바이스를 사용하는 것은 유리질 제거의 효율을 개선하는 것에 상당히 도움이 될 수 있다.
그러나, 영상으로 유리체 절제술을 돕는 것은 여러 가지 이유로 특히 어렵다. 그 중 하나는 유리질이 투명하다는 것이다. 다른 어려운 점은 주변부의 시각화가 높은 경사각을 갖는 영상 빔을 필요로 한다는 것이다. 유사한 시각화 문제가 막 박리 수술 중에 존재한다. 현재는, 각각의 경우에 제한된 성공으로, 전형적으로 현미경 또는 비디오-현미경 영상이 전자의 어려움을 해결하는 데 사용되고, 광각 접촉 기반 또는 비접촉 기반 렌즈가 후자의 어려움을 해결하는데 사용된다.
영상의 개선은 레이저 빔을 타겟에 맞추고, 반사된 빔을 수집하고, 참조 빔으로 반사된 빔을 간섭하고, 간섭을 검출하고, 빔의 초점 심도 내의 반사율 특성을 측정함으로써 타겟 조직의 깊이의 시각화를 가능하게 하는 기법인, 광 간섭 단층 촬영(OCT)을 사용함으로써 달성될 수 있다. 결과는 깊이의 라인 스캔, 단면 스캔 또는 체적 스캔이다.
OCT는 진단 도구로서 진료소에서의 통례가 되었다. 외과 의사는 참조를 위해 수술 전 이미지를 수술실로 가져간다. OCT 스캐닝은 수술실에서 현재 이용 가능하지 않으므로, 수술 중에 행하는 결정을 뒷받침하지 않는다. 수술 전 이미지는 수술 중 타겟에 대한 형태학상의 변경 후의 유용성을 제한한다.
실시간 외과 내 OCT 시스템을 개발하려는 노력이 신생 기업에서 대기업에 이르는 다수의 기업에 의해 행해지고 있다. 외과 내 OCT에 대한 접근법은 지금까지 현미경 기반 또는 엔도프로브(endoprobe) 기반이었다. 그러나, 표준 외과 현미경은 가시 파장에 대해 설계되므로, OCT 영상에 대해 만족스러운 근적외선(NIR) 성능을 제공하지 못할 수도 있다. 따라서, 표준 외과 현미경으로 OCT를 통합하는 것은 현미경의 상당한 변경을 필요로 할 수 있다. 게다가, 이러한 변경은 각각의 현미경의 특정 특징 및 광학 요소에 의존하여 현미경 특이적일 수 있다.
따라서, 앞서 논의된 요구들 중 하나 이상을 다룸으로써 실시간 외과 내 광시야 OCT 영상을 용이하게 하는 개선된 디바이스, 시스템 및 방법에 대한 요구가 존재한다.
제공된 해결법은, 소비재 제품에 적절한하고 비교적 낮은 진입 가격을 갖는, 외과 간접비 또는 외과 작업 흐름에 대한 중단 없이 외과 내적으로 광시야 OCT 영상을 제공하는 고유 해결법으로 충족되지 않은 의료 요구를 충족시킨다.
일부 실시예에 따르면, 외과 영상 시스템은: 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 광원; 광원으로부터 영상 광빔을 유도하도록 구성되는 빔 유도 시스템; 빔 유도 시스템으로부터 영상 광을 수신하고, 스캐닝된 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 빔 스캐너; 스캐닝된 영상 광빔을 재지향시키도록 구성되는 빔 결합기; 및 재지향된 스캐닝된 영상 광빔을 수술 눈의 타겟 영역으로 유도하도록 구성되는 광시야(WFOV) 렌즈를 포함한다.
일부 실시예에 따르면, 외과 영상 시스템에 사용되는 장치는: 외과 현미경의 광학 경로로 스캐닝된 영상 광빔을 재지향시키도록 구성되는 빔 결합기; 및 재지향된 스캐닝된 영상 광빔을 수술 눈의 타겟 영역으로 유도하도록 구성되는 광시야(WFOV) 렌즈를 포함한다. 빔 결합기 및 WFOV 렌즈는 통합될 수 있고, 통합된 빔 결합기 및 WFOV 렌즈는 단일 외과 수술에 사용되도록 구성되는 소비재 제품일 수 있다. 장치는 빔 유도 시스템으로부터 영상 광을 수신하고, 스캐닝된 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 빔 스캐너를 포함할 수도 있다. 빔 결합기 및 빔 스캐너는 통합될 수 있고, 통합된 빔 결합기 및 빔 스캐너는 단일 외과 수술에 사용되도록 구성되는 소비재 제품일 수 있다.
본 발명의 부가 양태들, 특징들 및 이점들이 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 4는 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 5는 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6은 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템의 광학 배치를 도시하는 도면이다.
도 7은 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도면들에서, 동일한 명칭을 갖는 요소들은 동일하거나 유사한 기능들을 갖는다.
도 2는 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 4는 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 5는 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6은 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템의 광학 배치를 도시하는 도면이다.
도 7은 현미경 없는 광시야 외과 OCT 시각화 시스템을 도시하는 도면이다.
도면들에서, 동일한 명칭을 갖는 요소들은 동일하거나 유사한 기능들을 갖는다.
이하의 설명에서, 특정 실시예들을 설명하는 특정 상세들이 제시된다. 그러나, 개시된 실시예들이 이러한 특정 상세들 중 일부 또는 모두 없이 실행될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 제공되는 특정 실시예들은 예시적이지만, 제한적이지 않은 것으로 의미된다. 당업자는 상세하게는 본원에 설명하지 않았지만, 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 다른 재료를 인식할 수 있다.
본 발명의 실시간 외과 내 광시야 OCT 영상 시스템들은 (1) 다수의 상이한 외과 현미경 사용의 복잡성 감소; (2) 자본 비용 감소; (3) 아주 다양한 레이저 스캐닝 시각화 기법들에 대한 광학적 접근; (4) 소비재 제품 및 수입원; 및 (5) 현미경 광학부를 통해 레이저 에너지를 전달하고 신호를 수집하는 제약들을 제거함으로써 눈의 주변부에서 스캐닝하는 능력을 포함하는 더 넓은 스캔 각도들을 포함하여, 현미경 기반 OCT 시스템들에 비해 많은 이점을 제공한다. 본 발명의 실시간 외과 내 광시야 OCT 영상 시스템들은 또한 (1) 비외과적 OCT 영상; (2) 단순화된 외과 작업 흐름; (3) 체적 스캔 능력; (4) 더 적은 모션 관련 인공물들로의 보다 안정화된 OCT 영상; (5) 개선된 측면 해상도; 및 (6) 외과 현미경 영상과 결합되는 능력을 포함하여, 엔도프로브 기반 OCT 시스템들에 비해 많은 이점을 제공한다.
외과 영상 시스템은 접촉 기반 또는 비접촉 기반의 외과 렌즈를 통하여 외과 내 광각 레이저 스캐닝의 전달을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 레이저 스캐닝은 본질적으로 진단용이고/이거나 치료용일 수 있다. 진단 레이저 스캐닝은 광 간섭 단층 촬영(OCT) 영상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그러한 시스템은 외과 작업 흐름을 중단시키지 않고 광시야 외과 내 OCT를 제공할 수 있다. 비가시적 레이저 파장들이 사용되는 경우, 접촉 렌즈는 표준 외과 접촉 렌즈의 역할도 할 수 있다. 외과 영상 시스템의 비접촉 버전은 쌍안 간접적 눈현미경(BIOM)과 유사한 방식으로 구현될 수 있다. 실시간 획득 및 디스플레이 시스템과 결합되면, 외과 영상 시스템은 외과 내 시각화를 개선할 수 있다. 게다가, 외과 영상 시스템은 현미경과 별도로 작동 가능할 수 있고, 현미경 없이도 사용될 수 있다. 외과 영상 시스템은 외과 로봇들 또는 원격 외과 시스템들에 대한 현미경 대체 기술 및/또는 외과 유도 기술로서 입체 카메라 뷰잉 시스템에 결합될 수도 있다.
외과 영상 시스템은 망막 황반/중심와, 시신경 원판 및/또는 섬유주대/쉴렘관과 같은 특정 관심 영역들을 더 높은 해상도로 영상화하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 외과 영상 시스템은 레이저 빔 경로, 현미경 광학 경로, 및/또는 결합된 레이저 빔 및 현미경 경로에 독립적으로 조정 가능한 배율을 제공하도록 구성되는 보조 렌즈 시스템을 포함할 수 있다.
도 1은 외과 영상 시스템(100)을 도시한다. 외과 영상 시스템(100)은 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 광원(102)을 포함할 수 있다. 광원(102)은 0.2 내지 1.8 미크론 범위, 0.7 내지 1.4 미크론 범위, 및/또는 0.9 내지 1.1 미크론 범위의 작동 파장을 가질 수 있다. 외과 영상 시스템(100)은 광원으로부터 영상 광빔을 유도하도록 구성되는 광 파이버(104) 및/또는 자유 공간을 포함하는 빔 유도 시스템을 포함할 수 있다.
외과 영상 시스템(100)은 빔 유도 시스템으로부터 영상 광을 수신하고 스캐닝된 영상 광빔(108)을 생성하도록 구성되는 빔 스캐너(106)를 포함할 수도 있다. 빔 스캐너(106)는 라인, 나선형, 래스터, 원형, 십자형, 일정 반경 별표, 다중 반경 별표, 다양하게 접히는 경로 및/또는 다른 스캔 패턴들을 포함하는 임의의 원하는 1차원 또는 2차원 스캔 패턴을 갖는 스캐닝된 영상 광빔(108)을 생성하도록 구성될 수 있다. 빔 스캐너(106)는 마이크로 미러 디바이스, MEMS 기반 디바이스, 변형 가능 플랫폼, 검류계 기반 스캐너, 다각형 스캐너 및/또는 공진 PZT 스캐너 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 빔 스캐너(106)는 스캐닝된 영상 광빔(108)의 초점 심도를 한정하는 초점 조정 광학부를 포함할 수도 있다. 존재할 때, 빔 스캐너(106)의 초점 조정 광학부는 고정되거나 조정 가능할 수 있다. 빔 스캐너(106) 내의 조정 가능한 초점 조정 광학부 또는 줌 렌즈들은 증가된 해상도 및 피사계 심도로 관심 있는 영역의 스캐닝을 용이하게 할 수 있다.
외과 영상 시스템은 광시야(WFOV) 렌즈(112) 쪽으로 스캐닝된 영상 광빔(108)을 재지향시키도록 구성되는 빔 결합기(110)를 포함할 수도 있으며, 이러한 WFOV 렌즈는 수술 눈(114)의 타겟 영역으로 재지향된 스캐닝된 영상 광빔을 유도하도록 구성된다.
외과 영상 시스템(100)은 외과 현미경을 포함할 수도 있다. 빔 결합기(110)는 외과 현미경의 광학 경로(116)로 스캐닝된 영상 광빔(108)을 재지향시키도록 구성될 수 있다. 수술 눈(114)의 타겟 영역 및/또는 외과 현미경의 광학 경로(116)로 스캐닝된 영상 광빔(108)을 재지향시키기 위해, 빔 결합기(110)는 미러(118)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 미러(118)는 스캐닝된 영상 광빔(108) 및 외과 현미경의 광학 경로(116) 각각에 대하여 사각으로 배향되도록 기울어질 수 있다. 미러(118)는 2색 미러, 노치 필터, 핫 미러, 빔 스플리터 및/또는 콜드 미러를 포함할 수 있다. 미러(118)는 현미경의 가시적 빔을 스캐닝된 영상 광빔(108)과 결합시키도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 스캐닝된 영상 광빔(108) 및 현미경의 시야는 (도 1, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이) 완전히 겹쳐지거나, (도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이) 부분적으로 겹쳐지거나, (도 5에 도시된 바와 같이) 전혀 겹쳐지지 않을 수 있다.
미러(118)는 현미경의 가시적 빔이 미러(118)를 통과하는 것을 가능하게 하면서, 스캐닝된 영상 광빔(108) 및/또는 스캐닝된 영상 광빔(108)의 파장 범위의 수술 눈(114)으로부터의 반사들을 반사시키도록 구성될 수 있다. 미러(118)는 스캐닝된 영상 광빔(108)의 시각화를 용이하게 하도록 스캐닝된 영상 광빔(108)과 동시에 일어나는 가시적 유도 빔의 적어도 일부를 반사시키도록 구성될 수도 있으며, 스캐닝된 영상 광빔(108)은 적외선 범위에서와 같이 가시적 범위의 밖일 수 있다. 예를 들어, 미러(118)는 가시적 유도 빔 및 수술 눈(114)으로부터의 가시적 유도 빔의 반사들이 스캐닝된 영상 광빔(108)과 함께 미러(118)에 의해 반사될 수 있도록 가시적 유도 빔의 파장 범위의 노치 필터를 포함할 수 있다.
빔 결합기(110)는 외과 현미경과의 한정된 광학/광기계적 관계를 갖거나 또는 갖지 않고 작동될 수 있다. 예를 들어, 빔 결합기(110)는 외과 현미경에서 분리되고 외과 현미경에 대하여 독립적으로 위치 가능하게 유지될 수 있다. 그러한 경우들에서, 빔 결합기(110)는 핸드헬드 디바이스, 렌즈 홀더, 자체 안정화된 구성 요소 또는 다른 구성 요소일 수 있다.
빔 결합기(110) 및 WFOV 렌즈(112)는 빔 결합기(110) 및 WFOV 렌즈(112)가 집합적으로, 외과 현미경에 대하여 독립적으로 위치 가능할 수 있도록 공통 구성 요소로 통합될 수 있다. 도 2는 핸드헬드 디바이스, 렌즈 홀더, 어댑터 또는 다른 구성 요소와 같은 공통 구성 요소로 통합되는 빔 결합기(110) 및 WFOV 렌즈(112)를 갖는 외과 영상 시스템(100)을 도시한다. WFOV 렌즈(112)는 통합된 광학 블록 구성 요소에서 분리되지만, 부착 가능할 수 있다. 통합된 빔 결합기(110) 및 WFOV 렌즈(112)는 단일 외과 수술에 사용되도록 구성되는 소비재 제품일 수 있다.
빔 스캐너(106) 및 빔 결합기(110)는 하나의 광학 블록 구성 요소로 통합될 수도 있다. 도 3은 핸드헬드 디바이스, 렌즈 홀더, 어댑터 또는 다른 구성 요소와 같은 공통 광학 블록 구성 요소로 통합되는 빔 스캐너(106) 및 빔 결합기(110)를 갖는 외과 영상 시스템(100)을 도시한다. WFOV 렌즈(112)는 통합된 광학 블록 구성 요소에서 분리되지만, 부착 가능할 수 있다. 통합된 빔 스캐너(106) 및 빔 결합기(110)는 단일 외과 수술에 사용되도록 구성되는 소비재 제품일 수 있다.
빔 스캐너(106), 빔 결합기(110) 및 WFOV 렌즈(112)는 모두 공통 구성 요소로 통합될 수 있다. 도 4는 핸드헬드 디바이스, 렌즈 홀더, 어댑터 또는 다른 구성 요소와 같은 공통 구성 요소로 통합되는 빔 스캐너(106), 빔 결합기(110) 및 WFOV 렌즈(112)를 갖는 외과 영상 시스템(100)을 도시한다. 통합된 빔 스캐너(106), 빔 결합기(110) 및 WFOV 렌즈(112)는 단일 외과 수술에 사용되도록 구성되는 소비재 제품일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 빔 결합기(110)는 외과 현미경과의 한정된 광학/광기계적 관계를 갖도록 직접적으로 또는 간접적으로 외과 현미경에 결합될 수 있다. 예를 들어, 빔 결합기(110)는 서스펜션 시스템, 기계적 프레임, 돌출 아암, 원뿔형 구조체, 자기 부재, 탄성 부재 및 플라스틱 부재 중 하나 이상에 의해 외과 현미경에 결합될 수 있다. WFOV 렌즈(112)는 빔 결합기(110)가 한정된 광학/광기계적 관계로 외과 현미경에 결합될 때, 빔 결합기(110) 대신에 렌즈 홀더에 의해 수술 눈(114)에 대하여 독립적으로 조작 가능할 수 있다.
WFOV 렌즈(112)는 15도 초과, 30도 초과, 45도 초과, 60도 초과, 80도 초과, 및/또는 100도 초과의 수술 눈(114)의 시야를 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 외과 영상 시스템(100)은 WFOV 렌즈(112)의 시야 내에서 거상연까지의 0도와 30도 사이, 15도와 80도 사이, 30도와 120도 사이, 그리고/또는 다른 원하는 범위들과 같은 다양한 시야 범위를 제공하도록 구성될 수 있다. WFOV 렌즈(112)는 수술 눈(114) 상에 수행되는 진단 및/또는 치료 수술들에 대해 원하는 굴절력을 제공하도록 구성될 수 있다.
WFOV 렌즈(112)는 비접촉 렌즈로서 수술 눈(114)으로부터 이격되거나, 접촉 렌즈로서 수술 눈(114)과 접촉하여 작동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 비접촉 WFOV 렌즈(112)는 쌍안 간접적 눈현미경(BIOM)과 유사한 방식으로 작동하도록 구성될 수 있다. 비접촉 WFOV 렌즈(112)는 빔 결합기(110)에의 기계적 결합, 외과 현미경에의 기계적 결합, 서스펜션 시스템 및 렌즈 홀더 중 하나 이상에 의해 위치될 수 있다. WFOV 렌즈(112)는 수술 눈(114)에 접촉되도록 구성되는 접촉 렌즈일 수도 있다. 접촉 WFOV 렌즈(112)는 안정화 메커니즘에 내장될 수 있으며, 안정화 메커니즘은 수술 눈(114)에 대하여 접촉 WFOV 렌즈(112)를 안정화하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 안정화 메커니즘은 투관침, 평형추, 마찰 기반 시스템 및 탄성 시스템 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
광원(102), 빔 유도 시스템 및 빔 스캐너(106)는 광 간섭 단층 활영(OCT) 영상 시스템의 일부일 수 있다. 이를 위하여, WFOV 렌즈(112) 및 빔 결합기(110)는 수술 눈(114)의 타겟 영역으로부터 복귀된 이미지 광을 다시 OCT 영상 시스템으로 유도하도록 구성될 수 있다. 복귀된 이미지 광은 OCT 영상 시스템의 참조 빔과 간섭될 수 있고, 간섭으로부터, 심도 범위의 타겟 영역의 OCT 이미지가 생성되고 사용자에게 표시될 수 있다. 외과 영상 시스템은 실시간을 포함하여, 30 초 미만, 10 초 미만, 및/또는 5 초 미만으로 복귀된 이미지 광을 처리하는 것에 기반하여 영상 정보를 생성하도록 구성될 수 있다.
도 5는 주미러(118) 및 보조 미러(118)를 갖는 빔 결합기(110)를 갖는 외과 영상 시스템(100)을 도시한다. 빔 결합기(110)는 WFOV 렌즈(112)와 통합될 수도 있다. 빔 결합기(110) 및 WFOV 렌즈(112)는 수술 눈(114)의 광학 축에서 15도보다 더 큰 각도들로 스캐닝된 영상 광빔(108)을 재지향시키도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 주미러(118)는 스캐닝된 영상 광빔(108) 및 외과 현미경의 광학 경로(116) 각각에 대하여 사각으로 연장되도록 기울어질 수 있는 반면에, 보조 미러(118)는 외과 현미경의 광학 경로(116) 및/또는 수술 눈(114)의 광학 축과 평행하게 (또는 거의 평행하게) 연장되도록 위치될 수 있다. 결과적으로, 스캐닝된 영상 광빔(108)은 주미러(118)에서 보조 미러(118)로 그리고 WFOV 렌즈(112)를 통해 수술 눈(114)으로 반사될 수 있다. 주미러(118) 및 보조 미러(118) 각각은 2색 미러, 노치 필터, 핫 미러, 미러, 반사기 및/또는 콜드 미러를 포함할 수 있다. 주미러(118) 및 보조 미러(118)는 동일하거나 상이한 미러 타입 및/또는 특징들을 가질 수 있다.
주미러(118) 및 제2 미러(118)는 외과 영상 시스템(100)이 고정된 광시야를 갖도록 고정된 배향을 가질 수 있다. 그것과 관련하여, 주미러(118) 및 제2 미러(118)는, WFOV 렌즈(112)와 함께, 15도 초과, 30도 초과, 45도 초과, 60도 초과, 80도 초과, 및/또는 100도 초과의 수술 눈(114)의 시야를 제공하도록 구성될 수 있다. 주미러(118) 및 제2 미러(118)는 수술 눈(114)의 주변부에서 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 주미러(118) 및 제2 미러(118)는 수술 눈(114)의 섬유주대 또는 쉴렘관을 스캐닝하도록 구성될 수도 있다. 게다가, 주미러(118) 및 제2 미러(118)는 도 5에 도시된 바와 같이, 스캐닝된 영상 빔(108)의 시야 및 현미경의 가시적 빔의 시야가 겹쳐지지 않도록 구성될 수 있다. 주미러(118) 및 제2 미러(118)는 스캐닝된 영상 빔(108)의 시야 및 현미경의 가시적 빔의 시야가 부분적으로 또는 전체적으로 겹쳐지도록 구성될 수도 있다. 제2 미러(118)는 스캐닝된 영상 빔(108)의 시야가 수술 눈(114)의 변화 가능 영역을 커버하고 있도록 조정 가능하게 구성될 수도 있다.
빔 결합기(110)는 수술 눈(114)에 대하여 회전 가능할 수 있다. 그것과 관련하여, 빔 결합기(110)의 회전은 수술 눈(114)의 전체 둘레 스캐닝을 용이하게 하고/하거나 수술 눈(114) 내의 특정 관심 영역을 타겟으로 정하는데 활용될 수 있다. 빔 결합기(110)의 회전은 (예를 들어, 외과 의사에 의한 물리적 조작에 의해) 수작업으로, 또는 (예를 들어, 외과 영상 시스템(100)의 제어기에 의해 제어되는 하나 이상의 전동 액추에이터에 의해) 자동적으로 달성될 수 있다. WFOV 렌즈는 빔 결합기(110)가 회전하는 동안 수술 눈(114)에 대하여 고정된 배향을 유지할 수 있다.
주미러(118) 및 제2 미러(118) 중 하나 또는 둘 다는 외과 영상 시스템(100)에 대해 조정 가능한 시야를 제공하도록 이동 가능할 수 있다. 그것과 관련하여, 15도 초과, 30도 초과, 45도 초과, 60도 초과, 80도 초과, 및/또는 100도 초과의 시야를 제공하는 것에 더하여, 주미러(118) 및 제2 미러(118)는, WFOV 렌즈(112)와 함께, WFOV 렌즈(112)의 시야 내에서 거상연까지의 0도와 30도 사이, 15도와 80도 사이, 30도와 120도 사이, 그리고/또는 다른 원하는 범위들과 같은 다양한 시야 범위를 제공하도록 구성될 수 있다.
도 6은 외과 영상 시스템(100)의 광학 릴레이 시스템(120)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 광학 릴레이 시스템(120)은 결합한 동공 평면(124)이 빔 스캐너(106)로 향하고 스캐닝된 영상 광빔(108)이 수술 눈(114)의 동공 평면(126)에서 피벗 회전하도록 스캐닝된 영상 광빔(108)을 수술 눈(114)으로 유도하도록 구성되는 광학 릴레이(122)를 포함할 수 있다. 그것과 관련하여, 광학 릴레이(122)는 빔 스캐너(106), 빔 결합기(110), WFOV 렌즈(112), 수술 눈(114), 초점 조정 광학부, 스캐닝 광학부, 필터링 광학부 및/또는 다른 광학 보조 시스템들의 광학 구성 요소들을 포함하여, 빔 스캐너(106)와 수술 눈(114)의 동공 평면(126) 사이에 임의의 광학 구성 요소(미러, 렌즈, 필터 등)를 포함할 수 있다. 빔 스캐너(106)에 결합한 동공 평면(126)을 이용하여, 빔 초점 조정은 수술 눈(114)의 망막 또는 다른 관심 영역들로 스캐닝된 영상 빔(108)의 초점을 최적화하는데/조정하는데 사용될 수 있다.
도 7은 적어도 하나의 조정 가능한 줌 렌즈(128)를 갖는 외과 영상 시스템(100)을 도시한다. 외과 영상 시스템(100)은 빔 결합기(110)와 외과 현미경 사이; 빔 결합기(110)와 WFOV 렌즈(112) 사이; 빔 결합기(110)와 빔 스캐너(106) 사이; 그리고 빔 스캐너(106)와 광원(102) 사이 중 하나 이상의 위치에 조정 가능한 줌 렌즈(128)를 포함할 수 있다. 빔 결합기(110)와 외과 현미경 사이에 위치되는 조정 가능한 줌 렌즈(128)는 외과 현미경의 광학 경로(116)의 초점을 조정하도록 구성될 수 있다. 빔 결합기(110)와 빔 스캐너(106) 사이 또는 빔 스캐너(106)와 광원(102) 사이에 위치되는 조정 가능한 줌 렌즈(128)는 스캐닝된 영상 광빔(108)의 초점을 조정하도록 구성될 수 있다. 빔 결합기(110)와 WFOV 렌즈(112) 사이에 위치되는 조정 가능한 줌 렌즈(128)는 외과 현미경의 광학 경로(116) 및 스캐닝된 영상 광빔(108) 둘 다의 초점을 조정하도록 구성될 수 있다.
조정 가능한 줌 렌즈(들)(128)은 외과 영상 시스템의 광학 배율을 수술 눈(114)의 원하는 타겟 영역에 맞추도록 줌 제어기에 의해 조정될 수 있다. 게다가, 조정 가능한 줌 렌즈(들)(128)는 스캐닝된 영상 빔(108)이 수술 눈(114)의 타겟 영역에 걸쳐 스캐닝할 때, 미리 결정된 값 미만의 수차를 유지하기 위해 외과 영상 시스템의 광학 배율을 맞추도록 실시간으로 줌 제어기에 의해 제어될 수 있다. 그것과 관련하여, 줌 제어기는 (예를 들어, 압전 또는 다른 적절한 액추에이터들을 사용하여) 줌 렌즈의 물리적 위치를 조정하고/하거나 (예를 들어, 액정 줌 렌즈로 공급되는 전압을 달리함으로써) 줌 렌즈의 물리적 위치를 조정하지 않고 줌 렌즈의 광학 배율을 조정함으로써 각각의 조정 가능한 줌 렌즈(128)를 제어할 수 있다.
본원에 설명하는 바와 같은 실시예들은 실시간 외과 내 광시야 OCT 영상을 용이하게 하는 디바이스들, 시스템들 및 방법들을 제공할 수 있다. 위에 제공되는 예들은 단지 예시적이고 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도되는 개시된 실시예들과 일관되는 다른 시스템들을 손쉽게 창안할 수 있다. 이에 따라, 본 출원은 이하의 청구항들에 의해서만 제한된다.
Claims (31)
- 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 광원;
상기 광원으로부터 상기 영상 광빔을 유도하도록 구성되는 빔 유도 시스템;
상기 빔 유도 시스템으로부터 상기 영상 광을 수신하고, 스캐닝된 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 빔 스캐너;
상기 스캐닝된 영상 광빔을 재지향시키도록 구성되는 빔 결합기; 및
상기 재지향된 스캐닝된 영상 광빔을 수술 눈의 타겟 영역으로 유도하도록 구성되는 광시야(WFOV) 렌즈를 포함하는, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 외과 영상 시스템은 외과 현미경을 포함하고; 및
상기 빔 결합기는 상기 외과 현미경의 광학 경로로 상기 스캐닝된 영상 광빔을 재지향시키도록 구성되는, 외과 영상 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 빔 결합기는 기울어진 위치의 2색 미러, 노치 필터, 핫 미러 및 콜드 미러 중 적어도 하나를 포함하는, 외과 영상 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 빔 결합기는 상기 외과 현미경과의 한정된 광학/광기계적 관계 없이 작동되는, 외과 영상 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 빔 결합기는 핸드헬드 디바이스인, 외과 영상 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 빔 결합기 및 상기 WFOV 렌즈는 통합되는, 외과 영상 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 빔 스캐너 및 상기 빔 결합기는 하나의 광학 블록으로 통합되는, 외과 영상 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 빔 결합기는 한정된 광학/광기계적 관계를 갖고 상기 외과 현미경에 결합되는, 외과 영상 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 빔 결합기는 서스펜션 시스템, 기계적 프레임, 돌출 아암, 원뿔형 구조체, 자기 부재, 탄성 부재 및 플라스틱 부재 중 적어도 하나에 의해 상기 외과 현미경에 결합되는, 외과 영상 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 WFOV 렌즈는 상기 빔 결합기 대신에 렌즈 홀더에 의해 조작 가능한, 외과 영상 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 WFOV 렌즈는 상기 빔 결합기에의 기계적 결합, 상기 외과 현미경에의 기계적 결합, 서스펜션 시스템 및 렌즈 홀더 중 적어도 하나에 의해 위치되는 비접촉 렌즈인, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 WFOV 렌즈는 상기 수술 눈에 접촉되도록 구성되는 접촉 렌즈인, 외과 영상 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 접촉 렌즈는 안정화 메커니즘에 내장되며, 상기 안정화 메커니즘은 상기 수술 눈에 대하여 상기 접촉 렌즈를 안정화하도록 구성되는, 외과 영상 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 안정화 메커니즘은 투관침, 평형추, 마찰 기반 시스템 및 탄성 시스템 중 적어도 하나를 포함하는, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 WFOV 렌즈는 15도보다 더 큰 시야를 갖는, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 광원, 상기 빔 유도 시스템 및 상기 빔 스캐너는 광 간섭 단층 활영(OCT) 영상 시스템의 일부이고;
상기 WFOV 렌즈 및 상기 빔 결합기는 상기 타겟 영역으로부터 복귀된 이미지 광을 다시 상기 OCT 영상 시스템으로 유도하도록 구성되는, 외과 영상 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 외과 영상 시스템은 10 초 미만으로 상기 복귀된 이미지 광을 처리하는 것에 기반하여 영상 정보를 생성하도록 구성되는, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 빔 스캐너는 마이크로 미러 디바이스, MEMS 기반 디바이스, 변형 가능 플랫폼, 검류계 기반 스캐너, 다각형 스캐너 및 공진 PZT 스캐너 중 적어도 하나인, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 광원은 0.2 내지 1.8 미크론 파장 범위의 작동 파장을 갖는, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 빔 결합기는 상기 WFOV 렌즈와 통합되고;
상기 빔 결합기는 상기 수술 눈의 광학 축에서 15도보다 더 큰 각도들로 상기 광빔을 재지향시키도록 구성되는 주미러 및 보조 미러를 포함하는, 외과 영상 시스템. - 제20항에 있어서,
상기 주미러 및 상기 보조 미러 중 적어도 하나는 조정 가능한 시야를 제공하도록 이동 가능한, 외과 영상 시스템. - 제20항에 있어서,
상기 빔 결합기는 회전 가능한, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
결합한 동공 평면이 상기 빔 스캐너로 향하고 상기 영상 광이 상기 동공 평면에서 피벗 회전하도록 상기 스캐닝된 영상 광빔을 상기 수술 눈으로 유도하도록 구성되는 광학 릴레이 시스템을 포함하는, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 빔 결합기와 외과 현미경 사이의 조정 가능한 줌 렌즈;
상기 빔 결합기와 상기 WFOV 렌즈 사이의 조정 가능한 줌 렌즈;
상기 빔 결합기와 상기 빔 스캐너 사이의 조정 가능한 줌 렌즈; 및
상기 빔 스캐너와 상기 광원 사이의 조정 가능한 줌 렌즈 중 적어도 하나를 포함하는, 외과 영상 시스템. - 제24항에 있어서,
조정 가능한 줌 렌즈는 상기 스캐닝된 영상 빔이 상기 타겟 영역에서 스캐닝될 때, 미리 결정된 값 미만의 수차를 유지하기 위해 상기 외과 영상 시스템의 광학 배율을 맞추도록 줌 제어기에 의해 이동 가능한, 외과 영상 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 빔 유도 시스템은 파이버 광 유도부 및 자유 공간 유도 시스템 중 적어도 하나를 포함하는, 외과 영상 시스템. - 외과 영상 시스템에 사용되는 장치로서:
외과 현미경의 광학 경로로 스캐닝된 영상 광빔을 재지향시키도록 구성되는 빔 결합기; 및
상기 재지향된 스캐닝된 영상 광빔을 수술 눈의 타겟 영역으로 유도하도록 구성되는 광시야(WFOV) 렌즈를 포함하는, 장치. - 제27항에 있어서,
상기 빔 결합기 및 상기 WFOV 렌즈는 통합되는, 장치. - 제28항에 있어서,
상기 통합된 빔 결합기 및 WFOV 렌즈는 단일 외과 수술에 사용되도록 구성되는 소비재 제품인, 장치. - 제27항에 있어서,
빔 유도 시스템으로부터 영상 광을 수신하고, 상기 스캐닝된 영상 광빔을 생성하도록 구성되는 빔 스캐너를 더 포함하는, 장치. - 제30항에 있어서,
상기 빔 결합기 및 상기 빔 스캐너는 통합되고;
상기 통합된 빔 결합기 및 빔 스캐너는 단일 외과 수술에 사용되도록 구성되는 소비재 제품인, 장치.
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