使用偏心光纤发射的内照明

摘要

一种内照明器系统包括内照明器探头和照明源。内照明器探头包括纳米级光纤和探头光纤连接器并且照明源包括源光纤连接器。照明源配置为在源光纤连接器处产生照明光斑，照明光斑的直径小于纳米级光纤的纤芯的直径。探头光纤连接器和源连接器配置为在被连接时将照明光斑对准为相对于纳米级光纤偏离中心，以使得相对于将照明光斑对准于纳米级光纤的中心，由纳米级光纤发出的光的角度分布增加。

说明书

相关申请

本申请要求于2011年8月9日提交的美国临时申请序列号 61/521，450的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本文描述的实施例涉及显微外科探头领域。更具体地，本文描述 的实施例与使用偏心光纤发射的内照明(endoillumination)的领域 有关。

背景技术

显微外科程序领域发展迅速。通常，这些程序涉及使用探头，探 头能够到达正被治疗或诊断的组织。这样的程序利用内窥镜外科器 械，其具有耦合到远程控制台中的控制器设备的探头。现有技术的探 头在操作时相当复杂，常常需要使用复杂机械系统操作的移动部件。 在许多情况下，探头的设计中包括电动马达。绝大多数现有技术的设 备的成本使它们难以在一次或仅仅几次外科程序后被丢弃。此外，现 有技术的设备的复杂性通常导致具有几个毫米的横截面的探头。这些 探头在实践上几乎无法用于眼科显微外科技术。在眼科手术中，优选 的是一(1)毫米或更小的尺寸，以便触及通常涉及的区域而不损伤 无关组织。

由于相对较小的孔径，用于眼睛内部的内照明器 (endoilluminator)面对额外的挑战。首先，内照明器必须高效地耦 合到探头，以提供到达眼睛内部的足够光能量。其次，因为探头尖端 如此小，光必须能够展开在宽立体角上以照亮外科视野(理想地对应 于70度或更大的面内角度)。这两个考量使得难以制造小规格的内 照明器。

发明内容

根据本发明的特定实施例，一种内照明器系统包括内照明器探头 和照明源。内照明器探头包括纳米级光纤和探头光纤连接器，并且照 明源包括源光纤连接器。照明源配置为在源光纤连接器处产生照明光 斑，照明光斑的直径小于纳米级光纤的纤芯的直径。探头光纤连接器 和源连接器配置为在被连接时将照明光斑对准为相对于纳米级光纤偏 离中心，以使得相对于将照明光斑对准于纳米级光纤的中心，由纳米 级光纤发出的光的角度分布增加。

本发明的这些和其他实施例将在以下参照以下附图进一步详细描 述。

附图说明

图1示出根据本发明特定实施例的眼科内照明器系统的示意图；

图2A和2B示出根据本发明特定实施例的互补光纤连接器的端 视图；

图3A和3B示出根据本发明替代实施例的互补光纤连接器的端 视图；

图4是示出根据本发明特定实施例的、与针对探头的多个偏心量 的半峰全宽强度相对应的面内照明角度的图；以及

图5是示出根据本发明特定实施例的、针对探头的多个偏心量的 耦合效率的图。

在附图中，具有相同附图标记的元件具有相同或相似的功能。

具体实施方式

本发明的各个实施例提供一种光束偏心发射进入探头光纤的光纤 连接器系统。某些实施例包括源光纤连接器和探头光纤连接器，其中 从源光纤连接器发出的照明光斑从探头光纤的中心偏移。例如，连接 器可以将源发射器和探头光纤的中心轴保持为相对于彼此偏移。在另 一示例中，源发射器可以配置为发出相对于探头光纤偏离中心的照明 光斑。本发明各个实施例的附加特征在以下附图的解释中进行描述。

本发明的各个实施例通过使用偏心发射来增加被照明区域的角度 分布同时对于照明源提供与对于探头相等或更大的耦合效率，来提供 改进的内照明。先前的系统使照明光斑位于探头光纤上的中心，以避 免耦合效率的显著下降，因此使得可用于照明的光较少。然而，在使 用足够小的照明光斑，特别是在使用可偏心并仍落入光纤横截面内的 照明光斑时，光斑可以被偏心而无显著的照明损失。不管怎样，偏心 确实显著增加了照明的角度分布，从而实现以基本上相等的亮度照亮 更宽的区域。

在先前的系统中，特别是氙灯组件中，由照明源产生的照明光斑 会相对较大，意味着使光斑偏心产生显著较少的照明。相比而言，当 使用根据本发明各个实施例的紧密聚焦光斑的照明器系统被使用时， 偏心可被用于较大的角度分布而没有这样的损失。因此，本发明的各 个实施例对于产生紧密聚焦的照明光斑的照明源(诸如超连续谱激光 器)特别有用。

一般而言，以下描述涉及到眼科外科内窥探头(endoprobe)， 其包括适于一只手握持的手柄和至少部分刚性且适于插入小切口的插 管。在图1中示意性地示出这样的系统，其包括具有手柄12和插管 14的内窥探头10，手柄12具有适于单手握持的长度L1，插管14具 有直径D和长度L2。内窥探头10通过连接到源光纤连接器102的 探头光纤连接器104光学耦合到照明源16。插管14的直径D通常根 据用于针和类似医疗设备的计量系统来度量；对于眼科应用，这通常 为20Ga(0.84mm)或更小。虽然该论述涉及眼科内照明器，但是 其也可以应用于通过小切口插入以产生广角照明的类似内照明设备。 对于本说明书的目的，“小规格”将用于指代20Ga的直径或更小的 内照明器，而“纳米级”将用于指具有100μm或更小的外径的光 纤。

图2A和图2B示出根据本发明特定实施例的互补光纤连接器 102和104的端视图。在所描绘的实施例中，源连接器102包括隔板 体(bulkhead)106，用于保持探头光纤连接器104与由照明源20产 生的照明光斑108对准。照明光斑108的位置被聚焦为相对于隔板体 106偏离中心，以使得当探头光纤连接器104由隔板体中心定位时， 照明光斑108将偏心地进入(包括纤芯110和包层112的)探头光纤 的纤芯110。

图3A和3B中示出替代实施例。在图3A和3B中，探头光纤在 光纤探头连接器104中定位为偏离中心。当探头光纤连接器104插入 隔板体时，其被自动对准，使得来自照明源20的居中的照明光斑 108相对于探头光纤的纤芯110偏离中心，如图3B中所示。因此， 源光纤连接器102与探头光纤连接器104的对准产生照明光的进入探 头光纤的偏心发射。

图4示出对于从示例性探头光纤测量到的光强度的半峰全宽 (FWHM)的面内角度分布，为了偏心发射进入该示例性探头光纤 而对准进入该光纤的照明光斑。对于本说明书的目的，从内照明器发 出的光将被认为具有特定角度的“角度分布”，如果对于FWHM的 面内角度分布跨越该角度的话。在提供的示例中，进入具有0.22的 数值孔径的光纤的照明光斑尺寸为约1μm。该曲线图表明对于高达 20μm的偏心而言，FWHM所延伸到的角度分布从大约70度上升到 接近90度。

图5示出作为偏心的函数的同一光纤的耦合效率。如图5的曲线 图所示，耦合进入光纤的照明光斑的偏心实际上可以略微增加，只要 照明光斑仍然落在纤芯上，只有当光斑偏移离开纤芯时才不落在其 上。在具有较高的耦合效率和角度分布的情况下，内照明器系统的偏 心对准可提供更大的角度分布，甚至无需在亮度和角强度之间做出相 对较小的折衷。

本发明的各个实施例提供一种内照明器系统，其包括在照明光斑 与探头光纤之间提供偏心对准的光纤连接器。上述本发明的实施例仅 仅是示例性的。本领域技术人员可认识到来自这些具体公开的各种替 代实施例。这些替代实施例也意欲在本发明的保护范围之内。因此， 本发明仅由所附权利要求限制。