[发明专利]高通过量内部照明器探针

说明书

技术领域

本发明一般涉及外科手术仪器。特别地，本发明涉及用于在眼外科手术中照亮某一区域的外科手术仪器。更特别地，本发明涉及用于照亮外科手术区(surgical field)的高通过量(throughput)内部照明器探针(endo-illuminator probe)。

背景技术

在眼科手术中，尤其是在玻璃体-视网膜手术中，希望使用广角外科显微镜系统以观察视网膜的尽可能大的部分。存在用于这种显微镜系统的广角物镜，但是它们需要比由典型的现有光纤照明器探针的锥形照明区提供的照明场宽的照明场。结果，已开发了各种技术以增加由光纤照明器提供的相对不相干的光的束散。这些已知的广角照明器可由此根据需要通过当前的广角外科显微镜系统照亮视网膜的更大的部分。但是，这些照明器存在照明角-光通量折衷的问题，其中，最宽的角度的探针一般具有最低的通过量效率和最低的光通量(以流明测量)。因此，得到的照亮视网膜的光的照度(单位面积的流明)常常比眼科手术所希望的低。并且，与眼外科手术医生当前偏爱的小切口尺寸必需的最近的较高的口径/较小的直径光纤照明器相比，这些广角照明器一般包含被设计为配入更小的口径(即，更大的直径插管)探针中的更大的直径光纤(例如，配入.0355英寸外径、.0310英寸内径20口径(gauge)插管中的.0295英寸直径光纤)。

大多数现有的用于眼科照明器的光源包含氙光源、卤素光源或能够通过光纤光缆传输不相干光的其它光源。这些光源一般被设计为将它们产生的光聚焦到与光源光耦合的20口径兼容(例如，.0295英寸直径)光纤中。这是因为具有20口径兼容光纤以从光源向外科手术区域传送光的探针成为标准已有一段时间。但是，许多外科手术医生偏爱的外科手术技术需要更小的切口尺寸，并因此需要更高的口径照明器探针和更小的直径的光纤。特别地，对于许多小切口眼科过程来说，希望具有25口径兼容光纤的内部照明器。并且，更小的插管外径(以使切口孔的尺寸最小化)和最大的光纤直径(以使光通量最大化)的竞争目标一般导致非常柔软的超薄壁插管不被眼外科手术医生优选。许多眼外科手术医生喜欢使用照明探针本身以在外科手术过程中移动眼球取向。超柔性薄壁插管使得外科手术医生难以做到这一点。

已尝试将更高口径光纤照明器耦合到被设计为将光聚焦到20口径兼容光纤中的光源上。例如，一种市售25口径内部照明器探针由跨过其84英寸长度的邻接光纤构成。在其大部分的长度上，光纤具有.020英寸直径。但是，在探针的末端附近，光纤在几个英寸的跨度上从.020英寸逐渐变细到.017英寸并在0.17英寸直径在该锥体的下游继续几英寸。光纤数值孔径(“NA”)在其整个长度上是.50。光纤NA由此在其近侧端与-0.5的光源束NA匹配。但是，这种设计具有至少三种缺点。

首先，光源灯被设计为将光聚焦到具有.0295英寸直径的20口径兼容光纤中。但是，探针的光纤只有.020英寸直径。因此，来自聚焦的光源束斑的光的很大一部分将不进入小直径光纤中并将损失掉。第二，由于从.020英寸逐渐变细到.017英寸的光纤直径，因此，当透射光束穿过锥形区域行进时，其NA由于聚光本领(etendue)的保持增加到0.50以上。但是，末端的光纤NA保持在0.5。因此，光纤不能将整个光束限制到锥体的光纤纤芯下游内。相反，光源束的一部分(离轴角度光线中的最高的部分)从纤芯逸出到包围光纤的包层中并损失掉。这导致到达光纤的末端并射入眼睛中的光的通过量减少。作为这些缺点的结果，光纤的通过量远小于典型的20口径兼容光纤(平均比20口径兼容光纤少35％)。第三，这种探针使用具有非常小的刚度的外径为.0205英寸和内径大致为.017英寸的超薄壁插管，并且当任意侧向力被施加到插管上时将会明显弯曲。

另一市售25口径内部照明器探针由具有0.38的NA的邻接的非锥形.0157英寸直径光纤构成。与上述的锥形现有技术内部照明器类似，这种非锥形设计具有远小于典型20口径兼容光纤的光纤通过量。这也是因为光源灯被设计为将光聚焦到20口径兼容的.0295英寸直径光纤中。因此，来自在聚焦光源束斑的光的很大一部分将不进入.157英寸直径光纤中，并且将损失掉。并且，0.38的光纤NA远小于0.50的光源束NA。因此，聚焦到光纤中的光的很大一部分将不穿过光纤芯传播，而是将逸出纤芯并进入包层并损失掉。组合的这两个缺点导致光纤通过量平均比典型20口径兼容光纤的25％少。并且，该探针也使用具有非常小的刚度的外径为.0205英寸和内径大致为.017英寸的超薄壁插管，并且当任意侧向力被施加到插管上时将会明显弯曲。