TW201238557A - Combined surgical endoprobe for optical coherence tomography, illumination or photocoagulation - Google Patents

Description

201238557 六、發明說明： 【發明戶斤屬之技術領域】 本發明主張於讓年！月日提出申請之美國專利臨 時申請案第61/435,031號之優先權。 ° 發明領域 本發明為有關 的外科内探針 本發明為有關顯微外科探針。詳言之， 結合具照明或光凝治療之光學同調斷層掃4苗 領域。 賴手術領域發展非常快速。基本上，此些手術程序 涉及使用能到達需要被處理或診斷之組織的探針 使用具_合至末端控制台之控制器的探針之内視 備。在目前的此技術領域中’探針在操作上相當複雜，= 常需要時間使賴雜的機㈣崎作移動元件Y在許多 子中，在探針設計中包括-電動馬達。大多數的已知= 具有在-或僅有數次外科手術後m棄之成本。再者， 習知技術的複雜性通常導致具有數厘讀切面積之探針 此些探針對於眼用顯微手術技術為較少的實際❹。在眼 2科手射，lmm或更少的尺寸純㈣進人實際有關 的區域而未破壞無關的組織。 在内視鏡外科儀器上已使用容許光之時間相依方向之 :機制躲診斷或治療目的。此些儀器基本上使用探針 在不需要内視鏡相對其·移動下提供輯的延伸區域 201238557 之影像、治療或二者。缺 功能，且於不同應用上：二基本上有多數探斜用於每一 因此’對於以一協不:光源。 存有需求。 式、、-合不同功能的外科内探針 【發明内容】 依本發明的一特定 以發射外科雷射束的外/ 外科系統包括一可操作 的oct^擎。此外科系科雷射源及-可操作以發射OCT^ 與OCT W擎的内探針'。亦包括一光學耦合至外科雷射源 OCT束、-外科雷射光纖此内探針包括-〇CT光纖以傳送

光纖與㈣f射錢叫㈣、及耦合至0CT 為同時掃描QCT束與外_ =件:掃描光學件之構型 射束二者。此外科系統更包括 程式化的處理器以控制掃描光學件以該0CT束與該外科

雷射束掃描-目標組織區域並由該目標 偵測OCT 訊號。 本發明的不同實施例亦及於與提供之說明一致的方法 與藉由外科系統之多種組件進行的步驟。相似地，本發明 的實施例及於-在電腦可讀取媒介執行的軟體祕用所述 方法控制外科系統。此亦可擴及任何熟於是項技術人士進 行對方法與軟體明顯之相似潤飾的多種變化。 本發明的此些及其他實施例由後文及參考附圖而進一 步詳細說明。 圖式簡單說明 i 第1圖本發明之一特定實施例的外科系統之方塊圖；

S 4 201238557 第2圖說明本發明之—特定實施例的内探針. =本發明之一特定實施例的内探針末端;及 ^ _本發日狀—財實❹探針末端。 在圖式中’具有相同參考標號 的功能。 件具有相同或相似 【實施方式】 本發明的多個實關提供—具有咐掃描與外科雷射 應用及/或照明組合的内探針。 j為一手持探針，以 直接精由專業人員麟。在有些實施例中，此探針設計為 經由機械手f或電腦控制裝置控制。探針具有—接近操作 控制器的近端（為-專業人員或裝置），及—接近組織或與之 接觸的末端。依本發明揭露的探針具有—小尺寸，易於由 一近：操縱’且侵入周圍組織最少。在此末端此探針以 一尖端終結，此探針可在位於尖端鄰近區域的目標組織進 行特定的活動。例如’探針_至尖端，可由其尖端傳送 光且自接收自組織反射或散射的光。探針的尖_端可包括 可移動組件以使該尖端進行其活動。 第1圖本發明之一特定實施例的外科系統之方塊圖。在 描述的實施例中，此外科系統1〇包括一產生適於外科場域 之視覺的可見光照明源20與一OCT引擎30。外科雷射源40 提供具有合宜性質的雷射能量以達到目標組織的修飾，如 網膜組織的光凝治療。雖然此些組件將於後文詳細描迷， 需瞭解此外科系統10亦包括其他外科光源，如用於光凝治 療、小樑網切除術或其他外科應用的雷射源。後文描逃合 201238557 明=0CT 術領蜮中已知的光傳❹用』 ，接至外科探_’此光學元件的選用二= 於特定應用傳送的_需之性 於具有用 .^ ^ ^ 頁的輸出先束，如能量、波 長或數式細。外科系統1G更包括—使用者介⑽，立允 =控制外科祕_崎，討包含任何合適的輸;;或 輸出裝置’其包括但未限制為鍵盤、手持控制器、滑鼠、 觸控面板、腳踏開關用於聲音指示的麥克風或任何在 傳統外科系統中已知的此些裝置。 照明源20可為多種外科照明源的任一種，如氣燈發 光二極體的集成、雷射或其他任何適宜產生屬於可見光光 譜的光之光源。OCT引擎30為一用於量測在使用外科光及 由外科光照亮之組織所返回的光間的干涉之干涉儀設備。 在特定的實施例中，OCT引擎30可包括一光譜儀係的干涉 儀’亦已知為“頻域OCT”。此係指一使用相對較寬光嗜範 圍的光且量測在光譜帶内的不連續波長的干擾以重建目才票 組織的資訊之OCT系統。 OCT引擎30亦包括處理器32,其可為一或—以上合宜 的電子元件以處理資sfl ’其包括合未限制為一微處理器、 微控制器、特定應用積體電路(ASIC)、或其他可程式化元 件。處理器32處理有關自反射的光而產生的干擾之資訊以 產生已掃描組織的數學表現，其可接著用於產生一組織的 電子影像。OCT引擎30亦包括一記憶體34，其可為任何適 於資訊儲存的形式’其包括電子、磁性或光儲存器，其可

S 201238557 為變性或不變性者。最後，OCT引擎30包括一掃描控制器 36。掃描控制器36可為任何適於控制光學組件移動以重導 由OCT引擎30應用的外科光之合宜組合或硬體、軟體及/或 韌體及機械組件，其包括處理器32及記憶體。例如，在探 針100包括掃描光學件以用於OCT束之實施例中，掃描控制 器36可連接至掃描光學件以控制掃描機制。 OCT影像技術的實施例中，一具有同調長度的光束可 藉由使用探針導向目標組織中的特定在。此同調長度提供 一解析度深度，其當在探針的遠端變化時，可解迴旋以產 生一組織(A-掃描）之照亮部份的深度影像。一 2維組織影像 可經由B·掃描獲得。在有㈣施财，B•掃描為沿組織橫 切面的直、線。再者’藉由沿在組織内的不同線重複進行B_ 掃描，可提供—組織⑽呈象。在有些實施例中，B•掃描 可為-組具有相同長度的線且由一共用交叉點成一徑向配 置。因此’複數細·掃描提供—組織中的麟度之圓形區 域影像。 在有二實施例中’ 〇CT技術使前向掃描操作。在此例 子中’在探針緩向轴的前向方向發生光照明。在前向掃描 中，目標組織可在與探針縱向軸垂直的平面之探針前端。 因此，由探針尖魅喊與由_回域針的光行進可在 與探針縱向軸實料㈣方向純。麵錄用前向掃福 的實施例中’目標組織可大約垂直於探針緃向軸’但是不 是完全地。再者，#較_巾，目標_針間往來 的先打進可不平行於探収向軸，但形成—大致依探針從 201238557 向軸的對稱圖樣。例如’光在前向掃描中照 在沿探針緃向轴上形成-實心錐體或其之二：組織可 ::探針在!向掃描收集的光可來自目標組二 。其包括一沿抓針緃向軸的部份實心錐體。 ° 第2圖顯示顯微手術内探針1〇〇，其包括一 110與-手持件殼體15()。 s組成件 的末端，其可沿探針的緩向軸延伸且具有\=采針100 面。例如’在樹_中，㈣成件叫== 〇.5_，同時手持件150具有-直徑㈣為數咖㈣= 2 一…輕合徵線195包括自寬頻 Μ ^件賴的光導。在另—實施例中，各別的探針断 耗&至-共用光源，或外科光與㈣光二者叫 丘 用光導。 σ I /、 在有些實施例中，Μ成件11〇可與組織接觸，包 外科手術的目標組織。因此，組成件⑽可塗佈有防止组織 感染或污染的材料。再者，外科手術及協定可建立對於組 成件110的衛生標準，其全部皆併人本案參考。例如，其待 組成件m在使用-次後抛棄。在有些狀況中，組成件11〇 可在至少每次於不同病人或在身體的不同部份進行手術後 抛棄。 手持件殼體15〇可較接近探針的近端，且可具有一與組 件110相比為較大的橫切面1有些實施例，組件15〇可適 於内探針議的人工操作。組件150可適於機器手臂作業 或、由自減置或-遠端操作裝置歸。喊&成件ιι〇可 201238557 與組織活躺，組件15G可μ接與活（織接觸。因此，即 使組件15〇可符合衛生標準，此些可能與用於組成件no者 相比為雜放鬆。例如’組件15G可包括的在丟棄前可重複 使用的内探針100之部件或元件。 因此，本發明揭露的内探針！ 〇 〇之有些實施例中，组件 15〇可包括複雜的元件’且在組成件⑽中可包含較不昂 貴、可替換的元件。有些實施例可具有為可抛棄式的可移 除組件11G，雖然手持件15G可使用不止—次。手持件⑼以 氣密方式密封叫免_㈣㈣件15()之转組件發散 的粒子或煙之污染。在有㈣施财，衫㈣件HO可經 由黏合固定至手持件15卜依其他實施例，組成件而由 手持件150移除，以允許對重複手術的㈣針刚之輕易置 換。有些與第2圖—致的實施例可具有可抛棄式组件150與 可拋棄式組成件110。 在有些實施例中’ QCT技術可使用側影像。例如，在 側影像中，目標組織可平行於含有探針緃向 相似於此的情況，討能期待沿探針_細—環形缠繞 方式移動照明定位以產生目標組織的閉合迴路影像。此 況可能在涉及血管内的顯微手術發生。例如 攝影射，冠狀動脈的内壁❹在本發㈣述之實施例沿 動脈内腔在圓柱形區段完整的掃描。 幻圖為圖示說明本發明特定實施例之例示内探針100 的套官組成件11G特定特徵。在描述的實施例巾，套管⑽ 包括具有對應掃描組件116與118的反向旋轉之内套管⑴ 201238557 與114，其可為梯度指標(GRIN)鏡片。掃描組件116與118相 對彼此以掃描一束。此些的組件的操作述詳述於與本發明 共同提出申請之申請案“Counter-rotating Ophthalmic Scanner Drive Mechanism”，其於2011年1月21日提出申請之 美國專利申請案第61/434,942號，其併入本案參考。更通 常，可使用“掃描光學件”泛指稱可適用於掃描一光束的任 何可移動光學組件的集成。 套管110亦在套管110之壁内封閉0CT光纖12〇、外科雷 射光纖122及照明光纖124。照明光纖124自照明源2〇傳送在 可見光範圍内的光，同時0CT光纖120由〇CT引擎3〇傳送在 合宜光譜内的光並返回自組織反射的光。外科雷射光纖 相似地由外科雷射源40傳送雷射能量。在描述的實施例 中，0CT光纖120與外科雷射光纖122可使用一共同的包 層’但亦可使用一獨立光纖的堆疊配置。 因為0CT量測需要的波長要求，—單模光纖可合宜用 於0CT光纖12G，雖.然外科雷射光纖122可為多模式以相對 高效率傳送足夠的能量用於組織修飾。—準直及/或聚焦铲 片126對於確保自0CT光纖120與外科雷射光 光聚焦在共同的位置為有用的，故在非常鄰近外 。如_，⑽及外科科束 描器組件U6與118共掃描。此有利 者藉由知 組織修飾。 的允存-視外科雷射對 亦可使用分離的光學組件替代每一 或掃描器組件116與118，允許在不同範圍或在 201238557 描的束。在特定的實施例中，鏡片126與外科雷射光纖122 組合可由使用任何合宜的光學配置之外科雷射束產生一多 重定位圖樣，其可依序藉由掃描器組件ιΐ6與ιι8掃描。在 其他實把例中，外科雷射源4G可使用_或_上的光學組件 以發射_至產生多重外科雷射定位之多個外科 雷射光纖 122的多個束。 OCT引擎30的處理器32可程式化則貞測病患狀況的組 織構形特性，如當組織修飾已在目標區域成功的達成。處 理1§32亦可程式化則貞測#傳送過量能量時，如當組織被 燒灼，且知取補救行動。例如，以訊號將外科雷射源4〇關 閉’或可控騎描組件116與118以更快速移動此束至一目 標、’且織的新區域。通常’光凝治療束的掃描可依OCT訊號 的監視而自動化以促進組織的有效且均句的修飾。 雖然已提供光凝治療的範例，任何光能量用於組織修 飾的應用亦可類似的控制。再者，雖然提出具引擎 的處理器32之配置的範例’亦可使用任何適宜外科系統的 控制電子没備配置’包括任何數量的分離處理器以控制外 科系統ίο之不同次系統。因而’“處判”__詞大致意指任 何疋件或7G件的集合’其包括任何貯存資料的合宜變性或 不麦性έ己憶體，其能夠指示外科系統1〇的多種組件操作。 第4圖說明探針1〇〇之套管11〇的不同實施例。在第4圖 的貫施例中’亦可掃描源自照明光纖124的光。—掃描照明 束的優點，如在第4圖的實施例，其為該束可掃過覆蓋一較 大區域，有效增加照明光的數式光圈並直接連接組織的視 201238557 覺化至外科雷射束及/或oct束的掃福。—用於〇ct的中等 高掃描速率，如刪2，其基本上亦足以使照明在視野中呈 現恒定真均一 ° 多個實施例亦可有利的調整照明源2g的工作週期、 OCT引擎30、及/或外科雷射源4G以產生預期的掃描圖樣。 例如，外科雷射源40可在特定點被啟動，同時掃描⑽束 與照明束以在目標組織產生一預期的圖樣。相似地，亦可 選定外科雷射之定位圖樣與照明場域的相對大 在特定的實施财，掃描圖樣亦可在數個使 用者介面50的選項中選擇。因此，例如—飞在數個使 圖樣相對照明場域大小或加寬照明場二 適當的輸入以進行之。在此—實施員供 場域可呈現於-觸控螢幕上，且 〇圖樣與照明 控榮幕以使®樣組件朗定形或重 "Γ料指拖良觸 圖樣上設限以防止如定位太4 J亦可在可能的 性。處理器32亦可程式二接定 =増加組織破壞的可能 整基於工作彻或掃描:::=的預期速率以調 於0CT回饋監視及控制雷射手術二J:間’且可基 能客製化'適當的照明與安全性考量為孰於，科需求的可 可顯見的。 為…於尺項技術人士 雖然前述說明聚焦於外科系統與探針 本發明的Μ實施㈣似至 4上，應瞭解 藉由外科系統之多種級件^^、之說明—致的方法與 實施例擴及—在電腦 ^驟。相似地，本發明的 ^媒介執行的軟如使用所述方 12 201238557 法控制外科系統。此亦可擴及任何熟於是項技術人士進行 對方法與軟體明顯之相似潤飾的多種變化。 本發明的多個實施例提供具有與外科雷射應用及/或 照明組合之OCT掃描的内探針。前述之本發明實施例僅為 例示之用。一熟於是項相關技術人士可由此些特定的揭露 而認知多種變化的實施例。此些變化的實施例亦屬於本發 明的範疇。故，本發明僅由後附之申請專利範圍界定。 I：圖式簡單說明3 第1圖本發明之一特定實施例的外科系統之方塊圖； 第2圖說明本發明之一特定實施例的内探針； 第3圖說明本發明之一特定實施例的内探針末端；及 第4圖說明本發明之一特定實施例的内探針末端。 【主要元件符號說明】 10.外科系統 112、114...内套管 20...照明源 116、118…掃描組件 30...OCT 引擎 120...OCT 光纖 40...外科雷射源 122...外科雷射光纖 32...處理器 124…照明光纖 34…記憶體 126...鏡片 36...掃描控制Is 150...手持件 50...使用者介面 195...搞合繞線 100...探針 D!、D2...直徑 110...套管組成件 13

Claims (1)

1. 201238557 七、申請專利範圍： 1. 一種外科系統，其包含： 外科雷射源，1可極个 一 、刼作以發射一外科雷射束； OCT引擎，其可摔 铖1乍以發射一OCT束； 擎 ;其光㉟合至該外科雷射源與該OCT引 ，该内探針包含： 一OCT光纖，其料傳送該〇cT束； 外科雷射光纖，其用於傳送該外科雷射束； 掃“光學件’其純合至該OCT光纖與該外科 雷射光纖’ $掃描光學件係組構來同畴描該〇CT 束與該外科雷射束二者；及 一處理器，其程式化成控制該掃描光學件以掃描 dOCT束與料科雷射束於_目標組織區域並由該目 標組織區域彳貞測—〇ct訊號。 2. 如申請專利範圍以項之外科系統，其巾該處理器可更 、步操作以决疋s亥目標組織區域已成功地由該外科 雷射束修飾且將該外科雷射束與該OCT束掃描至另一 回應之組織。 3. 如申明專利知圍第丨項之外科系統，其中該處理器可更 進一步彳呆作以決定該目標組織區域已被破壞且啟動一 回應之矯正動作。 4_如申w專利範圍第i項之外科系統，其中該矯正動作為 關閉該外科雷射源。 201238557 5.如申請專利範圍第丨項之外科系 ,. 于死其中該外科系統更 w光搞合至制探針的朗源，且勒探針更包含 —照明光纖。 •如申請專利制第5項之外㈣統，其中該照明光纖光 耦合至該掃描光學件。 7.如申請專利範圍第6項之外㈣統，其中該外科系統更 包含-使用者介面且該處理器進—步程式化成回應自 §亥使用者介面之輸入而改變一照明掃描圖樣。 8·如申請專利範圍第1項之外科純，其巾該處理器逸一 步程式化成控制該外科雷射源的—工作週期以產生用 於该外科雷射束之一選定的定點圖樣。 9.如申請專利範圍第8項之外科系統，其中該外科系統更 包含-使用者介面且該處理器進一步程式化成回應自 °亥使用者介面之輸入而改變該選定的定點圖樣。 瓜如申請專利範圍第i項之外科系统，其中該掃描光學件 更匕括至'一光學元件，其由該外科雷射束產生多個定 點。 11·如申請專利範圍第丨項之外科系統，其中該外科雷射源 發射複數個外科雷射束，且該内探針包含複數個外科雷 射光纖。