TWI672121B - 可移動廣角眼科手術系統 - Google Patents

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Abstract

一種手術成像系統可包括：至少一個光源，其經組態以產生一光束；一光束引導系統，其經組態以引導來自該光源之該光束；一光束掃描器，其經組態以接收來自該光束引導系統之該光並產生一掃描光束；一光束耦合器，其經組態以重新定向該掃描光束；及一廣視野(WFOV)透鏡，其經組態以將該重新定向掃描光束引導至一程序眼之一目標區域中；其中該光束耦合器相對於該程序眼可移動地定位，以使該光束耦合器可選擇性地移動，以改變該重新定向掃描光束進入該程序眼之一入射角以及該程序眼之該目標區域中的至少一者。

Description

可移動廣角眼科手術系統
本文所揭示的實施例係關於用於玻璃體視網膜、青光眼或其他眼科手術的改良可視化。更明確言之，本文所描述的實施例係關於一種可移動廣角眼科手術系統，其可作為診斷成像系統及/或治療光束遞送系統來實施。
開發藉助成像及可視化輔助眼科手術之技術係最熱門的開發及創新領域之一。一種眼科手術玻璃體視網膜程序包括玻璃體切除術，自後房移除玻璃體以接近視網膜。玻璃體切除術之成功執行要求基本上完全移除玻璃體，包括接近玻璃體基底處的最具挑戰性的區域。使用成像技術及裝置可實質性有助於提高玻璃體摘除的效率。
然而，藉助成像輔助玻璃體切除術由於若干原因而特別具挑戰性。原因之一為玻璃體係透明。另一挑戰係周邊之可視化要求成像光束具有高傾斜角。廣角接觸型或非接觸型透鏡通常用於解決後一挑戰，但取得的成功有限。出於許多其他原因，外科醫師需要在玻璃體視網膜手術中具有進入眼睛之更廣視野，例如用於視網膜破裂偵測、光凝固等。廣角接觸型透鏡可達到約120°視野，而非接觸型透鏡提供甚至更窄的視野。有時，外科醫師需要轉動患者的眼球或進行鞏膜下壓，以使眼睛移動至顯微 鏡視野內供觀察之用。
可藉由使用光學相干斷層掃描術(OCT)實現成像改進，該技術允許藉由將雷射束聚焦至目標上，收集反射束，利用參考光束干涉該反射束及偵測該干涉以及測量該光束之焦點深度內的反射特徵實現目標組織之深度可視化。結果係深度線性掃描、橫截面掃描或體積掃描。
OCT已成為臨床上之普通診斷工具。外科醫師將術前影像帶進手術室內用作參考。OCT掃描目前無法在手術室中進行，且因此不支持在手術期間作出決定。在程序期間對目標進行形態修飾後，術前影像具有有限的實用性。
自初創乃至大型企業之多家公司正在努力開發實時手術中OCT系統。迄今為止，實現手術中OCT之途徑已係基於顯微鏡、基於手持探針或基於內腔探針。基於顯微鏡之OCT系統通常已將該OCT系統安裝在顯微鏡上，且相對於顯微鏡及/或患者眼睛成固定定向。因此，將OCT併入標準手術顯微鏡中會要求該顯微鏡之實質改進。此外，即使具有此等改進，OCT光束進入眼睛內之掃描角及/或目標位置係固定及受限。移動患者及/或顯微鏡(兩者皆可係不實際或不可行)係用於改變OCT光束之掃描角及/或目標位置的唯一選擇。
所提供之解決方案利用在手術中提供可移動廣角診斷成像及/或治療光束遞送系統之獨特解決方案來滿足未滿足的醫療需求，該解決方案不產生手術間接費用或中斷手術工作流程，且在眼睛中具有可調節的光束掃描/遞送角及/或位置以使可用性最大化。
與某些實施例一致，一種眼科手術系統包括：至少一個光源，其經組態以產生光束；光束引導系統，其經組態以引導來自該至少一個光源之光束；光束掃描器，其經組態以接收來自該光束引導系統之光並產生掃描光束；光束耦合器，其經組態以重新定向該掃描光束；及廣視野(WFOV)透鏡，其經組態以將該重新定向掃描光束引導至程序眼之目標區域中；其中該光束耦合器相對於該程序眼可移動地定位，以使該光束耦合器可選擇性地移動以改變該重新定向掃描光束進入該程序眼之入射角以及該程序眼之目標區域中的至少一者。
與某些實施例一致，一種操作手術光學相干斷層掃描(OCT)可視化之方法包括：使用光源產生成像光束；使用光束引導系統將該成像光束自該光源引導至光束掃描器；使用該光束掃描器產生掃描成像光束；使用光束耦合器重新定向該掃描成像光束，包括將該掃描成像光束重新定向至手術顯微鏡之光路中；使用廣視野(WFOV)透鏡將該重新定向掃描成像光束引導至程序眼之目標區域中；及選擇性移動該光束耦合器，以改變該重新定向掃描成像光束進入該程序眼之入射角以及該程序眼之目標位置中的至少一者。
本揭示案的其他態樣、特徵及優點將自以下詳細描述變得顯而易見。
100‧‧‧診斷成像、治療光束遞送系統
102‧‧‧光學塊
104‧‧‧光源
106‧‧‧光纖
108‧‧‧手術顯微鏡
110‧‧‧目鏡
112‧‧‧聚焦/變焦透鏡
114‧‧‧物鏡、程序眼
116‧‧‧手術顯微鏡之光路
118‧‧‧觀察者
120‧‧‧WFOV透鏡
122‧‧‧程序眼
124‧‧‧目標區域
126‧‧‧直接或間接耦合
128、130、132‧‧‧軸
134‧‧‧光纖固定器
136‧‧‧準直器
138‧‧‧光束掃描器
140‧‧‧變焦透鏡
142‧‧‧光束耦合器
144‧‧‧黃斑透鏡
146‧‧‧掃描光束
148‧‧‧接目鏡
150‧‧‧中間影像平面
152‧‧‧單一掃描光束、支撐臂
154‧‧‧引導光束源
156‧‧‧分束器
162、164、166、168、182、184、186、172、174、176、178‧‧‧方向
200‧‧‧方法
210、220、230、240、260‧‧‧步驟
圖1係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖2係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖3係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖4係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖5係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖6係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖7係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖8a係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖8b係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖9a係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖9b係說明可移動廣角眼科手術系統之圖。
圖10係說明操作手術可視化系統之方法之流程圖。
在圖式中，具有相同名稱的元件具有相同或類似的功能。
在以下描述中，闡述描述某些實施例之具體細節。然而，熟悉此項技術者應了解，所揭示的實施例可在缺少此等具體細節之一些或全部的情況下得以實現。所提出的具體實施例係意圖說明，而非限制。熟悉此項技術者可意識到其他材料雖未在本文中明確描述，但在本揭示案之範圍及精神內。
本揭示案之實時手術中可調節廣視野成像系統相對於基於顯微鏡之OCT系統提供諸多優點，包括：(1)使用許多不同手術顯微鏡時之複雜性降低；(2)光學接入各種雷射掃描可視化技術；及(3)更廣的掃描角，包括掃描眼睛周邊之能力，此係藉由允許進行改變掃描光束在眼睛中的入射角及/或入射位置之旋轉及平移運動。本揭示案之實時手術中可調節廣視野成像系統相對於基於手持探針之OCT系統亦提供諸多優點，包括：(1) 免手持成像；(2)簡化的手術工作流程；(3)具有更少運動假影之更穩定OCT成像；及(4)同步的OCT成像及顯微鏡觀察。本揭示案之實時手術中可調節廣視野成像系統相對於基於內腔探針之OCT系統亦提供諸多優點，包括：(1)非侵入性OCT成像；(2)簡化的手術工作流程；(3)體積掃描能力；(4)具有更少運動假影之更穩定OCT成像；(5)改進的橫向解析度；及(6)與手術顯微鏡成像組合之能力。使用本揭示案之實時手術中可調節廣角治療光束遞送系統可實現許多類似優點。
本揭示案之眼科手術系統可經組態以促進經由可移動光束耦合器遞送手術中可調節廣角雷射掃描。該光束耦合器連同一或多個光學元件可係完整光學塊組件之部分。可旋轉或平移整個該光學塊，或可獨立於該光學塊旋轉該光束耦合器。當光束耦合器之選擇性移動改變掃描光束進入眼睛內之入射角及/或掃描光束在眼睛中之入射位置時，可提供用於雷射掃描之廣視野。該可移動廣角眼科手術系統可作為診斷成像系統諸如光學相干斷層掃描術(OCT)、多光譜成像、螢光成像、光聲成像等以及用於雷射治療如光凝固之治療光束遞送系統來實施。該廣角雷射掃描可係診斷及/或治療性質。診斷雷射掃描可包括光學相干斷層掃描(OCT)成像。例如，該系統可在不中斷手術工作流程的情況下提供可調節廣視野手術中OCT。該治療雷射掃描可包括雷射束掃描。可透過接觸型或非接觸型手術透鏡將該掃描光束遞送至眼睛中。若使用不可見雷射波長，則該接觸透鏡亦可作為標準手術接觸透鏡。非接觸WFOV透鏡可以類似於雙眼間接檢眼顯微鏡(BIOM)之方式來實施。當與實時採集及顯示系統耦合時，該診斷成像及/或治療光束遞送系統可改善手術中可視化。此外，該診斷成像及/或治療光 束遞送系統可獨立於顯微鏡而操作，且甚至可在無顯微鏡下使用。該診斷成像及/或治療光束遞送系統亦可作為顯微鏡替代技術及/或用於手術機器人或遠程手術系統之手術引導技術耦合至立體照相機觀察系統。
圖1說明診斷成像及/或治療光束遞送系統100。診斷成像及/或治療光束遞送系統100可包括至少一個光源104，其經組態以產生診斷及/或治療光束。例如，在某些實施例中，診斷成像及/或治療光束遞送系統100可包括一個用於產生該診斷光束的光源及一個用於產生該治療光束的光源。在某些實施例中，光源104可經組態以產生該診斷光束及該治療光束兩者。光源104可係診斷成像系統(如OCT成像系統、多光譜成像系統、螢光成像系統、光聲成像系統等)之部分。例如，該光束可係OCT掃描光束之部分。光源104可具有在0.2-1.8微米範圍、0.7-1.4微米範圍及/或0.9-1.1微米範圍內的操作波長。光源104可係治療光束遞送系統如雷射束遞送系統之部分。該診斷成像系統及/或該治療光束遞送系統可包括一或多個額外組件(例如，光束引導系統、光束掃描器等)。
該診斷成像及/或治療光束遞送系統100可包括光束引導系統，包括經組態以引導來自光源104之光束之光纖106及/或自由空間。該診斷成像及/或治療光束遞送系統可包括準直器136，其經組態以接收來自該光束引導系統之光束並使光準直。
該診斷成像及/或治療光束遞送系統100可包括光束掃描器138，其經組態以接收來自準直器136及/或該光束引導系統之光束並產生掃描光束146。例如，光束掃描器138可經組態以接收來自光束引導系統之診斷光束並產生掃描診斷光束。光束掃描器138可替代性地或另外經組態以 接收來自光束引導系統之治療光束並產生掃描治療光束。光束掃描器138可經組態以產生具有任何所需的一維或二維掃描圖案(包括線、螺旋、光柵、圓形、交叉、恆定半徑星狀物、多半徑星狀物、多重折疊路徑及/或其他掃描圖案)之掃描光束146。光束掃描器138可包括一對掃描鏡、微鏡裝置、MEMS型裝置、可變形平臺、電流計型掃描器、多邊形掃描器及/或共振PZT掃描器中之一或多者。
該診斷成像及/或治療光束遞送系統100亦可包括光束耦合器142，其經組態以將掃描光束146重新定向至廣視野(WFOV)透鏡120，該透鏡經組態以將該重新定向掃描光束引導至程序眼122之目標區域124內。目標區域124可包括視網膜、黃斑/中央凹、視神經盤、玻璃體及/或小梁網/施莱姆管(Schlemm’s canal)。該診斷成像及/或治療光束遞送系統100可經組態以使此等及其他特定受關注區域以更高解析度成像。
診斷成像及/或治療光束遞送系統100亦可包括手術顯微鏡108(圖1及7)。觀察者118可透過手術顯微鏡108之目鏡110觀察程序眼122。手術顯微鏡108之光路116可包括目鏡110之一或多個聚焦/變焦透鏡、顯微鏡主體之一或多個聚焦/變焦透鏡112以及物鏡114。
光束耦合器142可經組態以將掃描光束146重新定向至手術顯微鏡108的光路116中。為將掃描光束146重新定向至程序眼122之目標區域124及/或手術顯微鏡之光路116中，光束耦合器142可包括反射鏡。如圖1至6及圖8a至9b中所示，該反射鏡可傾斜以使其相對於掃描光束146及手術顯微鏡108的光路116之各者定向成傾斜角。光束耦合器142可包括二向色反射鏡、凹口濾波器、熱反射鏡、分束器及/或冷反射鏡。 光束耦合器142可經組態以使顯微鏡108之可見光束與掃描光束146組合。因此，掃描光束146及顯微鏡108之視野可完全重疊、部分重疊或完全不重疊。光束耦合器142可經組態以反射掃描光束146及/或來自程序眼122之處於掃描光束142之波長範圍內的反射光，同時允許顯微鏡108之可見光束穿過其中。
光束掃描器138及/或光學塊102亦可包括用於限定掃描光束146之焦點深度的聚焦光學器件。例如，光學塊102內可包括一或多個透鏡140(圖1至6及圖8a至9b)。當存在時，光束掃描器138及/或光學塊102之聚焦光學器件可係固定或可調節。光束掃描器138及/或光學塊102內的聚焦光學器件或變焦透鏡可促進以增加的解析度及景深掃描受關注區域。該等聚焦光學器件及/或變焦透鏡可提供在以下位置之一或多者處：光束耦合器142與手術顯微鏡108之間；光束耦合器142與WFOV透鏡120之間；光束耦合器142與光束掃描器138之間；以及光束掃描器138與光源104之間。位於光束耦合器142與手術顯微鏡108之間的聚焦光學器件及/或變焦透鏡可經組態以調節手術顯微鏡108之光路116的焦距。位於光束耦合器142與光束掃描器138之間或光束掃描器138與光源104之間的聚焦光學器件及/或變焦透鏡可經組態以調節掃描光束146的焦距。位於光束耦合器142與WFOV透鏡120之間的聚焦光學器件及/或變焦透鏡可經組態以調節手術顯微鏡108之光路116以及掃描光束146的焦距。
透鏡140可經變焦控制器調節以使診斷成像及/或治療光束遞送系統100之光學功率適於程序眼122之期望目標區域124。此外，可調節變焦透鏡140可經變焦控制器實時控制以調適診斷成像及/或治療光束遞 送系統100之光學功率，使得在掃描光束146掃過程序眼122之目標區域124時，保持像差低於預定值。就此而言，該變焦控制器可藉由調節變焦透鏡140之物理位置(例如，使用壓電致動器或其他適合的致動器)及/或調節變焦透鏡140之光學功率而不調節變焦透鏡140的物理位置(例如，藉由改變供應至液晶變焦透鏡的電壓)來控制各可調節變焦透鏡140。
在某些實施例中，診斷成像及/或治療光束遞送系統100可包括可見引導光束，例如當掃描光束146在可見光範圍外時。例如，掃描光束146可在紅外範圍內。如圖2中所示，診斷成像及/或治療光束遞送系統100可包括經組態以產生可見引導光束之引導光束源154。經由光纖106之可見引導光束可使用耦合器、波分多工器(WDM)或分束器156耦合至手術成像及/或光束遞送系統100中。該耦合器、WDM或分束器156可位於光束掃描器138之前。光束耦合器142可經組態以反射與掃描光束146一致的可見引導光束之至少一部分，以促進掃描光束146之可視化。例如，光束耦合器142可包括在可見引導光束之波長範圍內的凹口濾波器，以使得可見引導光束可連同掃描光束146一起經光束耦合器142反射以到達程序眼122。
再參照圖1，在某些實施例中，診斷成像及/或治療光束遞送系統100可包括整合光學塊組件102。光學塊102可包括整合成共同組件之一或多個光學元件，例如手持裝置、透鏡支架、適配器或其他組件。光學塊102可經組態以用於單一手術程序之可消費產品或可在多個手術程序中再利用。光學塊102可相對於手術顯微鏡108及/或程序眼122獨立地定位。圖1至7及圖8a至9b說明光學塊102之各個實施例。例如，光學塊 102可包括光束掃描器138、光束耦合器142、一或多個透鏡140、準直器136等。在各個實施例中，光學塊102可包括更多或更少個組件。光學塊102可經由光纖106與光源104光學連通。光學塊102可包括光纖固定器134，其中光纖106被機械地接收在光學塊102中。
光束耦合器142及/或光學塊102可在與手術顯微鏡108具有或不具有限定的光學/光機械關係之情況下操作。例如，光束耦合器142或光學塊102可維持與手術顯微鏡108分離且相對於手術顯微鏡108獨立地定位。在此等情況下，光束耦合器142可係手持裝置、透鏡支架、自穩定組件或其他組件。如圖3中所示，光學塊102可耦合至支撐臂152。支撐臂152可係固定式，例如當支撐臂152被安裝在墻壁上時。支撐臂152可係可移動式，例如當支撐臂152被安裝在可移動柱或車上時。如參照圖7至9b所述，光學塊102可耦合至支撐臂152，以使得光學塊102可以六個自由度(例如，三個旋轉自由度及三個平移自由度)相對於手術顯微鏡108及/或程序眼122移動。
再參照圖1，光束耦合器142及/或光學塊102可直接或間接耦合至手術顯微鏡108，以使其與該手術顯微鏡具有限定的光學/光機械關係。例如，光學塊102與手術顯微鏡108之間的直接或間接耦合126可包括懸浮系統、機械框架、突出臂、圓錐結構、磁性構件、彈性構件及塑性構件中之一或多者。當光束耦合器142以限定的光學/光機械關係耦合至手術顯微鏡時，WFOV透鏡120可藉由代替光束耦合器142之透鏡支架相對於程序眼122獨立地操縱。如參照圖7至9b所述，光學塊102可耦合至手術顯微鏡108，以使得光學塊102可以六個自由度(例如，三個旋轉自由 度及三個平移自由度)相對於手術顯微鏡108及/或程序眼122移動。
再參照圖1，診斷成像及/或治療光束遞送系統100之WFOV透鏡120可經組態以提供大於15度、大於30度、大於45度、大於60度、大於80度及/或大於100度之程序眼122之視野。因此，診斷成像及/或治療光束遞送系統100可經組態以提供各種視野範圍，例如在0度與30度之間、在15度與80度之間、在30度與120度之間及/或最多至在WFOV透鏡120之視野內之鋸齒緣的其他所需範圍。WFOV透鏡120可經組態以提供用於欲在程序眼122上進行之診斷及/或治療程序所需之折射力。
WFOV透鏡120可經組態以作為接觸透鏡與程序眼122接觸或作為非接觸透鏡與程序眼122分開地操作。如圖4中所示，該接觸透鏡可經組態以接觸程序眼122之黃斑透鏡144。黃斑透鏡144可嵌在穩定機構中，其中該穩定機構可經組態以使黃斑透鏡144相對於程序眼122穩定。為此，該穩定機構可包括套管針、配重、摩擦系統及彈性系統中之一或多者。在某些實施例中，WFOV透鏡120可與光學塊102分離，但可附接至光學塊102。
如圖5及6中所示，非接觸WFOV透鏡可係與程序眼122分開之接目鏡148。在診斷成像及/或治療光束遞送系統100包括接目鏡148之實施例中，光束耦合器142與接目鏡148之間可產生中間影像平面150。接目鏡148可被組態成以類似於雙眼間接檢眼顯微鏡(BIOM)之方式操作。接目鏡142可藉由機械耦合至光束耦合器142、光學塊102、機械耦合至手術顯微鏡108、懸浮系統及透鏡支架中之一或多者加以定位。在某些實施例中，WFOV透鏡120可係光學塊102之一個光學元件。光學塊102、光束 耦合器142及/或接目鏡148可如參照圖7至9b所述而移動，以改變掃描光束146在程序眼122中的入射角及/或目標位置。
光源104、光束引導系統及光束掃描器138可係光學相干斷層掃描(OCT)成像系統之部分。為此，WFOV透鏡120及光束耦合器142可經組態以將來自程序眼122之目標區域124的返回影像光引導回OCT成像系統中。該返回影像光可經OCT成像系統之參考光束干涉，且自該干涉可產生該目標區域之一系列深度之OCT影像並展現給使用者。該診斷成像及/或治療光束遞送系統可經組態以基於在小於30秒、小於10秒及/或小於5秒內(包括實時)處理該返回影像光而產生成像資訊。圖6中顯示單一掃描光束152或A型掃描。單一掃描光束152可聚焦在沿程序眼122內之目標區域124的特定位置。可在目標區域124內進行多重A型掃描以產生圖1至5及圖8a至9b中所示的更大視野。如參照圖7至9b所述，可選擇性移動光學塊102、光束耦合器142及/或WFOV透鏡120，以使診斷成像及/或治療光束遞送系統100具有可調節視野。來自具有不同入射角及/或入射位置之個別A型掃描之返回影像光可經處理及組合，以產生組合成像形成(例如，橫截面及/或體積OCT資料)。
圖7說明診斷成像及/或治療光束遞送系統100，其包括光學塊102之旋轉及/或平移運動。光束耦合器142及/或光學塊102可移動以使得診斷成像及/或治療光束遞送系統100具有可調節廣角掃描。例如，掃描光束146之視野可覆蓋程序眼122之易變區域。當程序眼122內之掃描光束146之入射角及/或入射位置基於光束耦合器142及/或光學塊102相對於手術顯微鏡108及/或程序眼122之平移及/或旋轉發生改變時，該廣角掃 描或視野可經調節。在某些實施例中，光學塊102之移動包括光束耦合器142之移動。在某些實施例中，光束耦合器142之移動係獨立於光學塊102之移動。在診斷成像及/或治療光束遞送系統100包括非接觸WFOV透鏡之實施例中，接目鏡148(圖5及6)可連同光束耦合器142及/或光學塊102一起移動。可選擇性移動光束耦合器142及/或光學塊102以掃描程序眼122之周邊。可選擇性移動光束耦合器142及/或光學塊102以掃描程序眼122之小梁網或施莱姆管。此外，光束耦合器142及/或光學塊102可經定位，以使得掃描光束146之視野及顯微鏡之可見光束的視野不重疊、部分或完全重疊。
光束耦合器142及/或光學塊102之選擇性移動可經組態以提供大於15度、大於30度、大於45度、大於60度、大5於80度及/或大於100度之程序眼122之視野。因此，診斷成像及/或治療光束遞送系統100可經組態以提供各種視野範圍，例如在0度與30度之間，在15度與80度之間，在30度與120度之間，及/或最多至鋸齒緣之其他所需範圍。
在一些實施例中，光學塊102可以一個、兩個、三個、四個、五個、六個或更多個自由度移動。例如，光學塊102可具有一個、兩個、三個或更多個旋轉自由度。第一旋轉自由度可係圍繞軸128或z軸(圖1及7)。如圖1中所示，光學塊102可圍繞軸128旋轉至頁面平面內外。軸128可係手術顯微鏡108之中心軸。如圖7中所示，光學塊102可圍繞軸128在方向162及164上轉動。圍繞軸128旋轉本身不改變掃描光束146在程序眼122中之入射角及/或入射位置。然而，圍繞軸128旋轉提供靈活性給觀察者118如外科醫師，以在手術程序期間將光學塊102移動至更方便 的定向。例如，觀察者118可基於患者之定位如何、哪個眼睛接受手術等旋轉光學塊102。
第二旋轉自由度可係圍繞軸132或y軸(圖1及7)。圍繞軸132旋轉可被描述為使光學塊102傾斜。如圖1中所示，軸132延伸至頁面內外，且光學塊102可圍繞軸132在頁面平面內旋轉。如圖7中所示，光學塊102可圍繞軸132在方向182及184上轉動。當軸132被顯示為延伸穿過光束耦合器142時，該軸可沿光學塊102被定位在任何位置，以使得該軸平行圖1及7中所示之軸132。圍繞軸132旋轉可改變掃描光束146在程序眼122中之入射角及/或入射位置。根據患者相對於光學塊102之定位如何，圍繞軸132旋轉可使掃描光束142在程序眼122中位移至左側、右側、上部或下部。如圖8a中所示，光學塊102可圍繞軸132在方向182上旋轉。因此，掃描光束146可位移至目標區域124之左側。如圖8b中所示，光學塊102可圍繞軸132在方向184上旋轉。因此，掃描光束146可位移至目標區域124之右側。
第三旋轉自由度可係圍繞軸130或x軸(圖1及7)。如圖7中所示，光學塊102可圍繞軸130在方向172及174上轉動。圍繞軸130旋轉可改變掃描光束146在程序眼122中之入射角及/或入射位置。根據患者相對於光學塊102之定位如何，圍繞軸130旋轉可使掃描光束142在程序眼122中位移至左側、右側、更高或更低。例如，在方向172上旋轉可使掃描光束146在程序眼中位移至右側。在方向174上旋轉可使掃描光束146在程序眼中位移至左側。
例如，光學塊102可具有一個、兩個、三個或更多個平移 自由度。第一平移自由度可係沿軸128。如圖1中所示，光學塊102可沿軸128在頁面平面內平移。如圖7中所示，光學塊102可沿軸128在方向166及168上平移。沿軸128平移可調節掃描光束146在程序眼122之目標區域124上的聚焦深度。
第二平移自由度可係沿軸132。如圖1中所示，光學塊102可沿軸132平移至頁面內外。如圖7中所示，光學塊102可沿軸132在方向186及188上平移。沿軸132平移可改變掃描光束146在程序眼122中之入射角及/或入射位置。根據患者相對於光學塊102之定位如何，沿軸132平移可使掃描光束146在程序眼122中位移至左側、右側、更高或更低。例如，在方向186上平移可使掃描光束146在程序眼122中位移至左側。在方向188上平移可使掃描光束146在程序眼122中位移至右側。
第三平移自由度可係沿軸130。如圖1中所示，光學塊102可沿軸130在頁面平面內平移。如圖7中所示，光學塊102可沿軸130在方向176及178上平移。沿軸130平移可改變掃描光束146在程序眼122中之入射角及/或入射位置。根據患者相對於光學塊102之定位如何，沿軸130平移可使掃描光束142在程序眼122中位移至左側、右側、更高或更低。例如，在方向176上平移可使掃描光束146位移至目標區域124之左側。在方向178上平移可使掃描光束146位移至目標區域124之右側。
在某些實施例中，光學塊102之移動可包括僅旋轉或僅平移。在某些實施例中，光學塊102之移動可包括旋轉及平移兩者。光學塊102可圍繞軸128、130及132中之一或多者旋轉及/或沿其平移，以提供診斷成像及/或治療光束遞送系統100之可調節廣視野。光學塊102可在一或 多個方向上平移且然後在一或多個方向上旋轉，或反之亦然，以將掃描光束146引導至目標區域124中(及防止掃描光束146與例如虹膜相遇而產生干涉)。例如，光學塊102可基於可見引導光束移動(圖2)以掃描目標區域124之所需位置。光學塊102之旋轉及/或平移可手動實現(例如，藉由外科醫師進行物理操縱)或自動實現(例如，藉由經手術成像及/或光束遞送系統100之控制器控制的一或多個機動致動器)。接觸WFOV透鏡(例如黃斑透鏡144)可在光學塊102之平移及/或旋轉期間相對於程序眼114維持固定定向。非接觸WFOV透鏡(例如接目鏡148)可連同光學塊102一起平移及/或旋轉。
在某些實施例中，光束耦合器142可相對於程序眼122及/或顯微鏡108旋轉。光束耦合器142之旋轉可獨立於光學塊102之移動。就此而言，光束耦合器142之旋轉可用於促進程序眼122之完全圓周掃描及/或用於瞄準程序眼122內的特定受關注區域。光束耦合器142可以圍繞軸132(圖1及7)或平行於軸132的軸旋轉。如圖9a中所示，光束耦合器142在方向182上的旋轉可使掃描光束146位移至目標區域124之左側。如圖9b中所示，光束耦合器142在方向184上的旋轉可使掃描光束146位移至目標區域124之右側。光束耦合器142之旋轉可手動實現(例如，藉由外科醫師進行物理操縱)或自動實現(例如，藉由經診斷成像及/或治療光束遞送系統100之控制器控制的一或多個機動致動器)。接觸WFOV透鏡(例如黃斑透鏡144)可在光束耦合器142之平移及/或旋轉期間相對於程序眼122維持固定定向。非接觸WFOV透鏡(例如接目鏡148)可連同光束耦合器142一起平移及/或旋轉。
圖10說明操作廣角眼科手術系統如診斷成像系統及/或治療光束遞送系統之方法200。該診斷成像系統可係例如光學相干斷層掃描術(OCT)可視化系統。可參照圖1至9b進一步理解方法200。方法200在步驟210下可包括使用光源產生診斷及/或治療光束。例如，可使用光源104產生該光束。方法200在步驟220下可包括使用光束引導系統將來自該光源之光束引導至光束掃描器。例如，該光束引導系統可包括光纖106，以將來自光源104之光束引導至光束掃描器138。方法200在步驟230下可包括使用該光束掃描器產生掃描光束。例如，可使用光束掃描器138產生掃描光束146。方法200在步驟240下可包括使用光束耦合器重新定向該掃描光束。重新定向該掃描光束可包括將該掃描光束重新定向至手術顯微鏡的光路中。例如，可使用光束耦合器142重新定向掃描光束146。光束耦合器142可將掃描光束146重新定向至顯微鏡108的光路116中。方法200在步驟250下可包括使用廣視野(WFOV)透鏡將該重新定向掃描光束引導至程序眼之目標區域中。例如，WFOV透鏡120可用於將掃描光束146引導至程序眼122之目標區域124中。方法200在步驟260下可包括選擇性移動光束耦合器及/或光學塊以改變該重新定向掃描光束進入該程序眼之入射角以及該程序眼之目標位置中的至少一者。例如，可平移及/或旋轉光束耦合器142及/或光學塊102，以改變掃描光束146在程序眼122中的入射角及/或目標位置。
在某些實施例中，移動光束耦合器(步驟260)可包括旋轉光束耦合器。例如，光束耦合器142可圍繞第一軸、第二軸及第三軸(例如軸132、128及130)中之至少一者旋轉。在某些實施例中，移動光束耦合器(步 驟260)可包括圍繞第一軸、第二軸及第三軸(例如軸128、130及132)中之至少一者旋轉光學塊及/或沿該第一軸、該第二軸及該第三軸(例如軸128、1302及132)中之至少一者平移光學塊。在某些實施例中，方法200可包括重複該移動步驟以產生與在程序眼中之不同入射角及/或不同目標位置相關的成像資訊，以及組合該相關成像資訊以產生組合成像資訊。例如，可在各種入射角及/或目標位置下產生OCT資料。來自個別角度及/或目標位置之OCT資料可經由一或多個處理步驟組合或拼接在一起，以產生用於廣視野(例如橫截面及/或體積掃描)之OCT資料。例如，可將治療光束遞送至各種入射角及/或目標位置。
如文中所述之實施例可提供促進用於診斷成像及/或治療光束遞送之實時手術中可調節廣角光束掃描之裝置、系統及方法。以上所提供的實例僅為例示性且無意具有限制性。熟悉此項技術者可容易地設計與所揭示的實施例一致且意欲包含在本揭示案之範圍內的其他系統。因此，本申請案僅受以下申請專利範圍限制。

Claims (19)

  1. 一種眼科手術系統，其包括：至少一個光源，其經組態以產生一光束；一光束引導系統，其經組態以引導來自該至少一個光源之該光束；一光學塊，其包含：一光束掃描器，其經組態以接收來自該光束引導系統之該光，及產生一掃描光束；一光束耦合器，其經組態以重新定向該掃描光束，該光束掃描器及該光束耦合器係整合成該光學塊；及一廣視野(WFOV)透鏡，其經組態以將該重新定向掃描光束引導至一程序眼之一目標區域中；其中：該光學塊可以六個自由度移動，第一自由度係圍繞一手術顯微鏡的軸旋轉，第二自由度係圍繞該光學塊的軸旋轉；以及該光束耦合器可以圍繞該光束耦合器的軸旋轉，該光束耦合器可獨立於該光學塊之移動而旋轉，以改變該重新定向掃描光束進入該程序眼之一入射角以及該程序眼之該目標區域中的至少一者。
  2. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該至少一個光源經組態以產生一診斷光束。
  3. 如請求項2之眼科手術系統，其中：該至少一個光源、該光束引導系統及該光束掃描器係一診斷成像系統之部分；且該WFOV透鏡及該光束耦合器經組態以將來自該目標區域之一返回影像光引導回該診斷成像系統中。
  4. 如請求項3之眼科手術系統，其中該診斷成像系統係下列中之至少一者：一光學相干斷層掃描(OCT)系統、一多光譜成像系統、一螢光成像系統及一光聲成像系統。
  5. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該至少一個光源經組態以產生一治療光束。
  6. 如請求項5之眼科手術系統，其中：該至少一個光源、該光束引導系統及該光束掃描器係一治療光束遞送系統之部分。
  7. 如請求項5之眼科手術系統，其中該治療光束遞送系統係一雷射束遞送系統。
  8. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該至少一個光源經組態以產生一診斷光束及一治療光束兩者。
  9. 如請求項8之眼科手術系統，其中該光束掃描器經組態以：接收來自該光束引導系統之該診斷光束；產生一掃描診斷光束；接收來自該光束引導系統之該治療光束；及產生一掃描治療光束。
  10. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該光束耦合器經組態以將該掃描光束重新定向至該手術顯微鏡之一光路中；以及該光束耦合器係定位在該手術顯微鏡與該程序眼之間，該光束耦合器可相對於該手術顯微鏡及該程序眼移動。
  11. 如請求項10之眼科手術系統，其中：該光束耦合器包括處於傾斜位置之一二向色反射鏡、一凹口濾波器、一熱反射鏡及一冷反射鏡中的至少一者。
  12. 如請求項10之眼科手術系統，其中：該光束耦合器係藉由一懸浮系統、一機械框架、一突出臂、一圓錐結構、一磁性構件、一彈性構件及一塑性構件中之至少一者耦合至該手術顯微鏡。
  13. 如請求項10之眼科手術系統，其中：該光束耦合器係在與該手術顯微鏡不呈一限定的光學/光機械關係下操作。
  14. 如請求項13之眼科手術系統，其中：該光束耦合器係耦合至一支撐臂。
  15. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該WFOV透鏡係一經組態以接觸該程序眼之黃斑透鏡。
  16. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該WFOV透鏡係一經組態以與該程序眼分開之接目鏡。
  17. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該光束掃描器係一對掃描鏡、一微鏡裝置、一MEMS型裝置、一可變形平臺、一電流計型掃描器、一多邊形掃描器及一共振PZT掃描器中之至少一者。
  18. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該光束引導系統包括一光纖光導及一自由空間引導系統中之至少一者。
  19. 如請求項1之眼科手術系統，其中：該光學塊係一經組態以供用於一單一手術程序之可消費產品。
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