MX2012005502A - Sonda laser de multiples puntos de una sola fibra para endoiluminacion oftalimica. - Google Patents

Abstract

Se provee un endoiluminador oftálmico. El endoiluminador oftálmico incluye una fuente de luz, un primer ensamble óptico, un elemento de acoplamiento óptico y una fibra óptica que tiene un injerto óptico localizado distalmente en la fibra óptica, la fibra óptica acoplada ópticamente al elemento de acoplamiento óptico. El primer ensamble óptico recibe y colima sustancialmente la luz blanca. El elemento de acoplamiento óptico recibe la luz blanco sustancialmente colimada del primer ensamble óptico y dirige la luz a una fibra óptica. La rejilla óptica se acopla al extremo distal de la fibra óptica, la rejilla óptica teniendo una rejilla de alivio de superficie y una sobrecapa acoplada ópticamente a la rejilla de alivio de superficie. La rejilla óptica se opera para difractar sustancialmente luz incidente en los órdenes de difracción N, los órdenes de difracción N teniendo una intensidad sustancialmente uniforme.

Description

SONDA LASER DE MÚLTIPLES PUNTOS DE UNA SOLA FIBRA PARA ENDOILUMINACIÓN OFTÁLIMICA CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un iluminador para su uso en cirugía oftálmica y más particularmente a un endoiluminador oftálmico para producir una luz adecuada para iluminar el interior de un ojo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Anatómicamente, el ojo se divide en dos distintas partes: el segmento anterior y segmento posterior. El segmento anterior incluye la cristalino y se extiende desde la capa más externa de la córnea (el endotelio corneal) a la parte posterior de la cápsula del cristalino. El segmento posterior incluye la porción del ojo detrás de la cápsula del cristalino. El segmento posterior se extiende desde la cara hialoide anterior a la retina, con la que la cara hialoide posterior del cuerpo vitreo está en contacto directo. El segmento posterior es mucho mayor que el segmento anterior.

El segmento posterior incluye el cuerpo vitreo, una sustancia gelatinosa clara e incolora. La cual constituye aproximadamente dos tercios del volumen del ojo, dándole forma y configuración antes del nacimiento. Se compone de 1% de colágeno y hialuronato de sodio y 99% de agua. El límite anterior del cuerpo vitreo es la cara hialoide anterior, que toca la cápsula posterior del cristalino, mientras que la cara hialoide posterior forma su limite posterior y está en contacto con la retina. El cuerpo vitreo no es de flujo libre como el humor acuoso y tiene sitios de unión normales anatómicas. Uno de estos sitios es la base del vitreo, que es una banda de 3-4 mm de ancho que se superpone a la ora serrata. La cabeza del nervio óptico, mácula lútea y arcada vascular son también sitios de unión. Las principales funciones del cuerpo vitreo son para sostener la retina en su lugar, mantener la integridad y la forma del globo, absorber el impacto debido al movimiento y dar soporte al cristalino posterior. En contraste con el humor acuoso, el cuerpo vitreo no es continuamente reemplazado. El cuerpo vitreo se vuelve más fluido con la edad en un proceso conocido como sinéresis. La sinéresis da como resultado la contracción del cuerpo vitreo, que puede ejercer presión o tracción en sus sitios de unión normales. Si se aplica suficiente tracción, el cuerpo vitreo puede ser sometido a tracción desde su unión de retina y crear un desgarre u orificio.

Varios procedimientos quirúrgicos, tales como procedimientos vitreo-retinales, se llevan a cabo comúnmente en el segmento posterior del ojo. Los procedimientos vitreo-retinales son adecuados para el tratamiento de muchas enfermedades graves del segmento posterior. Los procedimientos vitreo-retinales tratan las condiciones tales como degeneración macular relacionada con la edad (AMD) , retinopatia diabética y hemorragia vitrea diabética, orificio macular, desprendimiento de retina, membrana epiretinal, retinitis por CMV y muchas otras condiciones oftálmicas.

Un cirujano realiza procedimientos vitreo-retinales con un microscopio y lentes especiales diseñados para proporcionar una imagen clara del segmento posterior. Se hacen varias incisiones pequeñas en la esclerótica en la pars plana. El cirujano inserta los instrumentos de microcirugia a través de las incisiones tal como una fuente de fibra óptica de luz para iluminar el interior del ojo, una linea de infusión para mantener la forma del ojo durante la cirugía y los instrumentos para cortar y extraer el cuerpo vitreo.

Durante estos procedimientos quirúrgicos, es importante la iluminación adecuada de la parte interior del ojo. Típicamente, una fibra óptica delgada se inserta en el ojo para proporcionar la iluminación. Una fuente de luz, tal como una lámpara de haluro metálico, una lámpara de halógeno, una lámpara de xenón, o una lámpara de vapor de mercurio, con frecuencia se utiliza para producir luz transportada por la fibra óptica en el ojo. La luz pasa a través de varios elementos ópticos (por lo general las lentes, espejos, y atenuadores) y se lanza en la fibra óptica que transporta la luz en el ojo. La calidad de esta luz depende de varios factores, incluyendo los tipos de elementos ópticos seleccionados .

Las técnicas que se utilizan normalmente para iluminar el interior del ojo son imágenes de campo claro, imágenes de campo oscuro, e imágenes de gradiente de campo. Las imágenes de gradiente de campo se crean mediante la iluminación de una característica por la que se superponen parcialmente un punto de iluminación para que las partes de la función estén bien iluminadas por la iluminación directa y parte de la característica son poco iluminadas o retro-iluminadas por la luz dispersa, o por medio de contraste dinámico moviendo un haz de iluminación sobre la característica de la retina . Debido a que la iluminación endoscópica se proporciona mediante la inserción de una punta de la sonda a través de una pequeña incisión, el hecho de que la sonda pueda tener que ser articulada a través del punto de incisión y que la iluminación de la sonda es a un ángulo finito de incidencia relativa a un microscopio de visualización, la proporción de contraste deseable es difícil de realizar en un ambiente quirúrgico práctico.

Se puede utilizar iluminación moldeado por patrón (estructurada) para proporcionar un contraste por el cual un cirujano puede visualizar estructuras oculares, tales como estructuras de la retina. Para obtener iluminación de contraste deseable, es preferible crear un patrón regular de la iluminación (los patrones irregulares de iluminación, tales como patrones de los anillos en espiral o patrones de anillos, no proporcionan un contraste favorable) . Sin embargo, son desconocidas las sondas de iluminación que pueden proporcionarse de manera eficiente segura iluminación estructurada para su uso en procedimientos oftálmicos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente descripción proporciona un endoiluminador oftálmico que elimina o reduce sustancialmente las desventajas y problemas asociados con los sistemas previamente desarrollados. Más específicamente, la presente descripción proporciona una fuente de luz del endoiluminador oftálmico que acopla la fibra a una fibra de endoiluminador oftálmico para iluminar las regiones interiores del ojo. En una modalidad, el endoiluminador oftálmico incluye una fuente de luz, un primer ensamble óptico, un elemento de acoplamiento óptico y una fibra óptica que tiene un retículo óptico situado distalmente sobre la fibra óptica, la fibra óptica ópticamente acoplada al elemento de acoplamiento óptico. El primer ensamble óptico recibe y colima de forma sustancial la luz blanca. El elemento de acoplamiento óptico entonces recibe la luz sustancialmente colimada blanca del primer ensamble óptico y dirige la luz a una fibra óptica. Los pares de retículos ópticos en el extremo distal de la fibra óptica, el retículo óptico que tiene una rejilla de alivio de superficie y una sobrecapa ópticamente acoplada a la rejilla de alivio de superficie. El retículo óptico es. operable para difractar sustancialmente la luz incidente en órdenes de difracción N, las órdenes de difracción N que tienen una intensidad sustancialmente uniforme.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una comprensión más completa de la presente descripción y las ventajas de la misma, se hace referencia ahora a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos anexos en los que números de referencia iguales indican características y en los que: La Figura 1 ilustra la anatomía del ojo en el cual se puede colocar un endoiluminador oftálmico de acuerdo con las modalidades de la presente descripción; La Figura 2 ilustra una endoiluminador oftálmico que ilumina el interior del ojo de acuerdo con las modalidades de la presente descripción; La Figura 3 es un diagrama en sección transversal de un endoiluminador oftálmico LED 300 de acuerdo con las modalidades de la presente descripción; Las Figuras 4? y 4B describen un haz de difracción estándar divisor en aire y solución salina; Las Figuras 5A y 5B describen un haz de difracción divisor de acuerdo con las modalidades de la presente descripción en el aire y solución salina; La Figura 6 describe un estado de la técnica de una sonda láser de múltiples puntos de una sola fibra; La Figura 7A describe un divisor de haz de difracción con la superficie difractiva del sustrato divisor de haz de difracción que mira distalmente hacia la retina; La Figura 7B describe un divisor de haz de difracción con la superficie difractiva del sustrato divisor de haz de difracción que mira proximalmente hacia la fuente del haz; La Figura 8 describe los problemas asociados con tener un sustrato de difracción de rejilla ultra-delgada; Las Figuras 9 y 10 ilustran los métodos que se pueden combinar para crear la estructura de rejilla de la Figura 11 de acuerdo con las modalidades de la presente descripción ; La Figura 11 describe una rejilla hecha de alto índice de refracción de adhesivo de UV curado con una sobrecapa dieléctrica hecha de índice de refracción menor de adhesivo de UV curado de acuerdo con las modalidades de la presente descripción; La Figura 12 describe una rejilla de dos capas de adhesivo en la superficie distal del lente GRIN de acuerdo con las modalidades de la presente descripción, y La F'igura 13 ofrece un diagrama de flujo lógico asociado con un método para iluminar las regiones interiores vitreas de un ojo utilizando un endoiluminador oftálmico de acuerdo con las modalidades de la presente descripción.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Las modalidades preferidas de la presente descripción se ilustran en las figuras, los mismos números se utilizan para referirse a las partes similares y correspondientes de los diversos dibujos.

Las modalidades de la presente descripción resuelven sustancia lmente los problemas asociados con iluminar el interior del ojo. Más específicamente, un endoiluminador oftálmico se proporciona incluyendo una fuente de luz, un primer ensamble óptico, un elemento de acoplamiento óptico y una fibra óptica que tiene un retículo óptico situado distalmente sobre la fibra óptica, la fibra óptica acoplada ópticamente al elemento de acoplamiento óptico. El primer ensamble óptico recibe y colima de forma sustancial la luz blanca. El elemento de acoplamiento óptico entonces recibe la luz sustancialmente colimada blanca del primer ensamble óptico y dirige la luz a una fibra óptica.

Los pares de retículo óptico en el extremo distal de la fibra óptica, el retículo óptico que tiene una rejilla de alivio de superficie y una sobrecapa ópticamente acoplada a la rejilla de alivio de superficie. El retículo óptico es operable para difractar sustancialmente la luz incidente en órdenes de difracción N, las órdenes de difracción N que tienen una intensidad sustancialmente uniforme. La fibra óptica/óptico rejilla conduce la luz en una región interior del ojo.

La Figura 1 ilustra la anatomía del ojo en el que puede ser colocado el diseño mejorado para implante ocular proporcionado por la presente descripción. El ojo 100 incluye la córnea 102, iris 104, pupila 106, cristalino 108, una cápsula del cristalino 10, zónula 124, cuerpo ciliar 122, esclerótica 112, gel vitreo 114, retina 116, mácula 120 y nervio óptico 118. La córnea 102 es una estructura clara, en forma de cúpula en la superficie del ojo que actúa como una ventana, dejando que entre la luz en el ojo. El iris 104 es la parte coloreada del ojo, un músculo que rodea la pupila 106 que se relaja y se contrae para controlar la cantidad de luz. que entra al ojo. La pupila 106 tiene abertura central redonda que abre el iris 104. El cristalino 108 es una estructura en el interior del ojo que ayuda principalmente a enfocar la luz en la retina 116. La cápsula del cristalino 110 es una bolsa elástica que envuelve el cristalino 108, ayudando a controlar la forma del cristalino cuando el ojo enfoca objetos a diferentes distancias. Las zónulas 124 son delgados ligamentos que sujetan la cápsula del cristalino 110 al interior del ojo, manteniendo en su lugar al cristalino 108. El cuerpo ciliar 122 es la zona muscular unida al cristalino 108 que se contrae y se relaja para controlar el tamaño del cristalino 108 para enfocar. La esclerótica 112 es la capa dura más externa del ojo que mantiene la forma del ojo. El gel vitreo 114 llena la sección grande del ojo que se encuentra hacia la parte posterior del globo ocular y ayuda a mantener la curvatura del ojo. La retina 116 es una capa nerviosa sensible a la luz en la parte posterior del ojo que recibe la luz y la convierte en señales para enviar al cerebro. La mácula 120 es la zona en la parte posterior del ojo que contiene las funciones para ver los detalles finos. El nervio óptico 118 se conecta y transmite señales desde el ojo hasta el cerebro.

El cuerpo ciliar 122 se encuentra justo detrás del iris 104. Junto al cuerpo ciliar 122 hay pequeños "alambres de guia" de fibras llamados zónulas 124. El cristalino 108 está suspendido en el interior del ojo por las fibras de la zonula 124. La nutrición para el cuerpo ciliar 122 proviene de los vasos sanguíneos que abastecen también el iris 104. Una de las funciones del cuerpo ciliar 122 es controlar el alojamiento al cambiar la forma de la cristalino 108. Cuando el cuerpo ciliar 122 se contrae, las zónulas 124 se relajan.

Esto permite que el cristalino 108 se espese, aumentando la capacidad del ojo para enfocar de cerca. Al mirar un objeto lejano, el cuerpo ciliar 122 se relaja, haciendo que las zónulas 124 se contraigan. El cristalino 108 a continuación, se vuelve más delgado, ajustando el enfoque del ojo para ver de lejos.

Los endoiluminadores oftálmicos han sido previamente basados ya sea en lámparas halógenas de tungsteno o de alta presión (lámparas de arco de metal halogenuros, Xe) . Las ventajas de las lámparas de arco son un área de emisión de pequeño tamaño (<1 mm) , temperatura de color cercana de la luz del dia y una vida más larga que en las lámparas de halógeno - por ejemplo, alrededor de 400 horas en comparación con cerca de 50 horas. La desventaja de las lámparas de arco es de alto costo, disminución de la potencia, la complejidad de los sistemas y la necesidad de intercambiar lámparas varias veces durante la vida del sistema .

Un iluminador basado en LED proporcionado por las modalidades de la presente invenc ón puede proporcionar un costo considerablemente menor y la complejidad y los tiempos característicos de la vida de 50,000 a 100,000 horas de funcionamiento que permita un iluminador de fibra oftálmica para toda la vida útil del instrumento con poca disminución en la producción y el sin necesidad de intercambiar los LEDs.

La luz de un LED blanco típico se genera mediante el uso de rayos ultravioleta luz (UV) /Violeta/azul para excitar una cubierta de fósforo blanca que emite luz blanca. Actualmente, todos los LEDs blancos podrían ser considerados fuentes especialmente extendidas de iluminación (3 mm de diámetro o más áreas de fósforo) de alta apertura numérica. De esta manera, los actuales LEDs blancos no están bien adaptados para acoplarse en una sola fibra óptica. Los iluminadores disponibles en forma enrollada de fibra basados en LED blanca usan fibra empacada contra un fósforo de LED. En estos iluminadores, sólo una pequeña fracción de la luz emitida puede acoplarse en una abertura numérica baja y la fibra óptica de diámetro pequeño. Por lo tanto, las fuentes LED blancas disponibles en forma de cola de cerdo dan niveles bajos de luz. Las modalidades de la presente descripción generan señales ópticas adicionales de luz blanca sin necesidad de saturar el LED iluminando un superficie exterior de una capa de fósforo de un LED blanco con luz UV/violeta/azul .

La Figura 2 es una vista en sección transversal de un endoiluminador oftálmico 160 situado en un ojo de acuerdo con una modalidad de la presente descripción. La Figura 2 describe la pieza de mano 164 y sonda 162 en uso. La sonda 162 se inserta en el ojo 100 a través de una incisión en la región pars plana. La sonda 162 ilumina la región interior o del vitreo 114 del ojo 100. En esta configuración, la sonda 162 se puede utilizar para iluminar la región interior o del vitreo 114 durante la cirugía del vítreo-retinal .

La salida de iluminadores de fibra acoplados depende del brillo de la fuente de luz y la eficiencia de acoplamiento de la luz en la fibra óptica. A medida que el tamaño físico y/o apertura numérica de las disminuciones de fibra óptica, el nivel de brillo de la fuente debe aumentar proporciona Imente con el fin de mantener la salida deseada a través de pequeñas fibras. Esto se traduce en niveles de la fuente de brillo requeridos que son más altos que los LED puede proporcionar.- Por lo tanto, de fibra óptica iluminadores quirúrgicos en el pasado se han basado en fuentes de alto brillo (tales como lámparas de arco de xenón, lámparas de vapor de mercurio o lámparas de haluros metálicos) para lograr la luz suficiente en la salida de una sonda de fibra para la cirugía. LEDs blancos tienen varias ventajas para los acoplados de fibra aplicaciones de iluminación quirúrgica. Sin embargo, el estado actual de la técnica-off-the-shelf LEDs blancos no proporcionan niveles de iluminación son suficientemente altos como para competir con estas fuentes de luz sin el uso de las mejoras de brillo. Las modalidades de la presente invención describe un método óptico de la mejora de brillo que puede empujar el brillo LED más allá del umbral requerido para la actual día de alta potencia LED blancos para competir con las fuentes de luz para aplicaciones de iluminación oftálmicas.

El aumento de brillo más sencilla y directo para un LED blanco es para distorsionar el indicador LED mediante el aumento de la actual tendencia a la unión LED más allá de su corriente nominal a fin de lograr un mayor brillo. La vida útil de un LED depende (principalmente) en dos parámetros de funcionamiento principales: temperaturas de operación y la densidad de corriente, donde cada vez uno o ambos parámetros dando como resultado la disminución de vida del LED. Por lo tanto, se cumple con sobrecargas de LEDs para alcanzar mayores niveles de brillo, aún con una temperatura adecuada, con un intercambio en la vida útil del LED.

Los LEDs blancos convertidos con fósforo crean luz blanca mediante el recubrimiento de una matriz de LED de color azul con una capa de fósforo. Una porción de luz azul bombea fósforo que proporciona fluorescencia de banda ancha que es predominantemente de color amarillo. El espesor de la capa de fósforo está sintonizado de manera que una porción de luz azul se transmite a través de la capa de fósforo para crear luz blanca. El LED de fósforo opera en una condición de baja saturación y por lo tanto, si se proporciona la luz más azul al fósforo, ya sea desde el LED subyacente o de otra fuente, el brillo de los LED se incrementará. Utilizando una segunda fuente de bomba enfocada en el LED de la parte frontal aumenta el brillo del LED, permitiendo que el LED original se opere en las corrientes de accionamiento inferior, lo que da como resultado una vida útil extendida del LED, mientras que se logra le mismo nivel de brillo como un solo blanco saturado de LED.

En un ejemplo, como se discutirá con referencia a la Figura 3, la salida de un LED blanco es impulsada ópticamente, sustancialmente colimada y dirigida hacia una fibra óptica por condensación de la óptica. La salida del LED blanco se produce a partir de (1) una matriz de LED iluminando una superficie interior de una capa de fósforo de la LED blanco dentro de la banda de absorción del material fosforoso del fósforo, y (2) una fuente de luz externa iluminando una superficie exterior de una capa de fósforo de la LED blanco dentro de la banda de absorción del material fosforoso del fósforo. El resultado es una mayor salida óptica del fósforo sin la necesidad de saturar la matriz de LED. La salida entonces se acopla fácilmente en una fibra óptica oftálmica endoiluminadora estándar a través de una lente óptica de bola u otros. Nótese que el diámetro del núcleo y la apertura numérica pueden ser elegidos para ser iguales o menores que el de la fibra del endoiluminador .

La Figura 3 es un diagrama en sección transversal de un endoiluminador oftálmico de LED 300 de acuerdo con las modalidades de la presente descripción. El endoiluminador oftálmico 300 incluye un LED 302, cubierta de fósforo 304, fuente de bomba secundaria 306 (es decir, LED azul o UV o Láser, otra fuente de luz de LED, etc.), óptica de colimación 308, óptica de condensación 310 y fibra óptica 312. La fuente de bombeo secundaria 306 irradia la capa de fósforo 304 de un LED blanco 302 con luz dentro de la banda de absorción del material de fósforo. El bombeo auxiliar de la capa de fósforo aumenta el brillo de la fuente LED blanco. Además, la fibra óptica 312 puede ser una fibra de centelleo, en la cual el revestimiento y/o el núcleo son luminiscentes. Tal fibra puede ser utilizada para convertir los rayos de iluminación de luz UV/Violeta/azul (bomba) en luz de banda ancha o blanca a través de luminiscencia. Parte de la luz blanca re-emitida se propaga a través de la fibra de centelleo y se puede acoplar a una fibra óptica normal o suministrar directamente a un dispositivo de iluminación.

La fibra óptica 312 se puede acoplar a una fibra de endoiluminador oftálmico 314 a través de una lente de bola 316 o de otro sistema óptico equivalente. El diámetro del núcleo y la apertura numérica de fibra óptica 312 puede ser elegida de tal forma que sea igual o menor que la de la fibra óptica 314 dentro de la sonda endoiluminadora oftálmica 324. La salida de luz blanca 322 se dirige a través del elemento óptico 316 y de fibra óptica 314 para, por ejemplo, la sonda 324/162 donde se ilumina el interior del ojo 100. Las modalidades de la presente descripción pueden utilizar uno o más LED para producir una salida constante y estable 322. Como se sabe, hay muchos tipos de LED con diferentes potencias y la salida de luz que puede ser seleccionada como una fuente 302.

Un espejo opcional se puede utilizar como un reflector dicroico que refleja la luz de longitud de onda visible y sólo transmite la luz infrarroja y ultravioleta para producir un haz de filtración de los rayos infrarrojos y ultravioleta dañinos. Este espejo refleja la luz de longitud de onda larga infrarroja y la luz de longitud de onda ultravioleta corta, mientras transmite luz visible. El cristalino natural del ojo filtra la luz que entra al ojo. En particular, el cristalino natural absorbe la luz azul y ultravioleta que puede dañar la retina. Al proporcionar la luz de la gama apropiada de longitudes de onda visibles de luz mientras filtra nocivos longitudes de onda corta y larga puede reducir grandemente el riesgo de daño a la retina a través de peligro afáquico, daño fotoquimico en la retina por luz azul y el daño por calentamiento por infrarrojos, y riesgos de toxicidad de luz similares. Típicamente, una luz en el intervalo de aproximadamente 430 a 700 nanómetros es preferible para reducir los riesgos de estos peligros. Se pueden seleccionar espejos opcionales para permitir que la luz de una longitud de onda adecuada sea emitida en un ojo.

Otros filtros y/o divisores de haz dicroico también se pueden emplear para producir una luz en este rango de longitud de onda adecuada.

La sonda endoiluminadora 324 que es manejada por el cirujano oftalmólogo incluye un acoplamiento óptico 316, de fibra óptica 314, la pieza de mano 326 y la punta de la sonda 328. La óptica de acoplamiento 316 está diseñada para conectar la fibra óptica 314 a una consola principal (no mostrada) que contiene la fuente de luz 300. La óptica 316 de acoplamiento de fibra óptica se alinea correctamente 314 con el haz de luz que se va a transmitir en el ojo. La fibra óptica 314 es típicamente una fibra de pequeño diámetro que puede o no puede ser cónica. La pieza a mano 326 se lleva a cabo por el cirujano y permite la manipulación de la punta de la sonda 328 en el ojo. La sonda de punta 328 se inserta en el ojo y contiene fibra óptica 314 que puede terminar en el extremo de punta de la sonda 328. La sonda 328 proporciona así la iluminación de fibra óptica 314 en el ojo.

En las modalidades de la presente descripción también pueden emplear una o más fibras fluorescentes que han sido contaminadas con colorantes orgánicos rojo, verde y azul (RGB). Este colorante orgánico y método de bombeo de LED UV ya es conocido por los expertos en la técnica. Por ejemplo, tres bobinas de tales fibras RGB colocadas en una esfera de integración y de sistema de iluminación con LEDs UV crearán una fuerte de salida de RGB. Entonces las salidas de RGB individuales pueden combinarse en una sola fibra . Esto puede hacerse en una multitud de formas, tales como, pero no limitado a, un prisma X RGB, un prisma de dispersión, o una clasificación de difracción.

Las Figuras 4A y 4B describen un haz de difracción estándar divisor en solución salina y aire. El divisor de haz de difracción utilizado en un único estándar de fibra de láser sonda mult i-spot es una rejilla de alivio de superficie tal como el mostrado en las Figuras 4A y 4B. La rejilla está diseñada para difractar fuertemente la luz incidente en órdenes de difracción N, donde la distribución de potencia entre las órdenes N es muy uniforme. Esta característica se basa en el hecho de que la rejilla de alivio de superficie se sumerge en el aire (véase la Fig. 4A) . Sin embargo, durante la cirugía vítreo-retinal , el ojo se llena normalmente con aire pero no con solución salina o aceite. Si la rejilla está en el lado distal del sustrato de la red, entonces se sumerge en el líquido durante la cirugía vitro-retinal . El resultado será de debilitar severamente la eficiencia de difracción de la rejilla en órdenes de difracción no son cero, como se ilustra en la Figura 4B.

Las Figuras 5A y 5B describen un haz de difracción divisor de acuerdo con las modalidades de la presente descripción en el aire y solución salina. Al hacer más gruesa la estructura de relieve superficial (ver Figs. 5A y 5B) y rellenando la estructura de relieve superficial con una capa de material dieléctrico, la rejilla resultante tiene difracción fuerte y uniforme en los órdenes de difracción N independientemente de si la rejilla se encuentra inmersa en aire o solución salina.

Una técnica anterior de una sonda láser de múltiples puntos de una sola fibra se ilustra en la Figura 6. El divisor de haz de difracción en la Figura 6 es una rejilla de alivio de superficie diseñado para ser sumergido en el aire. La configuración estándar, que se ilustra en la Figura 7A, tiene la superficie difractiva del sustrato divisor de haz de difracción distalmente hacia la retina. Esta configuración es vulnerable a la inmersión en solución salina durante la cirugía vitro-retinal que destruirá el rendimiento deseado del divisor de haz de difracción. Un enfoque alternativo, que se ilustra en la Figura 7B, tiene la superficie difractiva del sustrato divisor de haz de difracción proximalmente hacia la fuente del haz. En esta configuración, la rejilla está protegida de la exposición a la solución salina y por lo tanto, retiene sus propiedades de eficiencia de difracción deseadas. Sin embargo, como se puede observar en la Figura 7B, los haces difractados fuera del eje están parcialmente viñeteado por la cánula. Este es un problema por varias razones: • El objetivo de <10% sin uniformidad en la potencia de haz difractada entre los haces difractados de orden cero no se cumple, y • Los haces difractados fuera del eje tienen menos potencia de láser de lo deseado y por lo tanto requerirá un mayor tiempo de exposición a fin de crear el patrón deseado de quemadura por láser en la retina.

La Figura 8 ilustra los problemas asociados con tener un sustrato de difracción de rejilla ultra-delgada. Para minimizar este efecto de viñeteado, el sustrato de la red de difracción tendría que ser tan delgada como sea posible. Sin embargo, tal sustrato delgado tendría poca integridad estructural y tendría que ser ópticamente unido al lente GRIN . Sin embargo, no es deseable para unir la rejilla en relieve superficial del lente GRIN porque el adhesivo de unión esencialmente dividirá índice con el índice de refracción del lente GRIN y el substrato del haz de difracción divisor y las características de eficiencia de rejilla serán destruidas. El sustrato de la red en lugar tendría que ser asegurado por la unión de la pared lateral cilindrica del sustrato divisor de haz a la cánula. Es necesario que esta unión adhesiva totalmente selle la periferia del sustrato de la red a la cánula para prevenir el ingreso de solución salina al espacio de aire detrás del sustrato de la red. Sin embargo, es muy difícil evitar que el adhesivo se arrastre sobre sobre la superficie de la rejilla de difracción, como en la Figura 8.

La modificación de difracción divisor de haz se ilustra en las Figuras 5ft y 5B tienen las siguientes ventajas sobre el estado de la técnica de difracción de divisores de haz utilizado en la fibra única, sonda de láser de multi-localización . La rejilla de relieve superficial puede estar en el lado distal del sustrato de la red, evitando asi el haz viñeteado (y los problemas resultantes causados por ella) cuando la rejilla está en el lado proximal de la superficie de la rejilla. N sustrato de la red fina es necesario ya que la rejilla puede colocarse en el lado distal del sustrato de la red. Esto evita problemas tales como la entrada de adhesivo o la entrada de solución salina al lado posterior del sustrato de la red que puede ocurrir cuando se utiliza un sustrato delgado. La rejilla de difracción tiene difracción fuerte y uniforme en cada una de las órdenes de N independientemente de si la rejilla se encuentra inmersa en el aire o liquido tal como solución salina o aceite.

La difracción eficaz de una rejilla estándar en las Figs. 4A y 4B se basa en un gran desajuste de índice de refracción ?? entre el material de sustrato de la red (normalmente - 1.45 -1.55) y el aire circundante (índice = 1) . La difracción eficaz también se basa en la profundidad d de la estructura de rejilla. Para primer orden, la eficiencia de difracción de la rejilla depende de la Un producto ?* d.

Asimismo, la rejilla modificada en las Figs. 5A y 5B requiere un desajuste del índice de refracción significati o Anmod entre el material de sustrato de la red y el materia.!, dieléctrico en el que se sumerge la superficie de la rejilla. También se basa en la profundidad d de la estructura de rejilla. Para el primer orden, la eficiencia de difracción de la rejilla depende del producto Anmod *dmod. El índice de modulación Anmod típicamente será mucho más pequeño que ?? porque el índice de refracción del material dieléctrico sumergiendo es probable que sea mucho mayor que el índice de aire (~ 1.0) y mucho más cercano al índice del sustrato de la red. Para compensar, la profundidad de las características de rejilla debe aumentar proporcionalmente según la' fórmula : Por ejemplo, si Anraod = 1/3 ??, a continuación, para alcanzar una alta eficiencia aproximadamente equivalente, dmod debe ser tres veces más profundas que d. En la rejilla modificada, si el índice de refracción del material dieléctrico es de alrededor de 1.5 sumergiendo a continuación, para lograr Anraod significativo el sustrato de la red debe ser hecho de vidrio de alto índice con un índice de refracción mucho mayor que 1.5.

La capa dieléctrica sumergienda en las Figs. 5A y 5B debe tener una superficie distal plana especular para evitar la distorsión o aberración de los haces difractados de manera que emergen de la capa dieléctrica en el medio ambiente y la cabeza hacia la retina. Un método práctico de la creación de esta capa dieléctrica utilizando adhesivo curado luz azul o ultravioleta óptico se ilustra en la Figura 9.

La implementación estándar de las modalidades de la presente descripción sería similar a la configuración en la Figura 6, donde la superficie distal de cara difractiva es la estructura de rejilla en las Figs. 5A y 5B. Esta rejilla se crea normalmente en el sustrato de la red por la escritura láser directa o escritura de haz electrónico en una capa foto resistente de un patrón rejilla que posteriormente es grabado en el sustrato de la red de vidrio usando estándar procesos litográficos .

Un enfoque alternativo sería crear una rejilla maestra que es el inverso exacto de la rejilla que se replica y, a continuación, crear una copia rejilla en una capa de adhesivo óptico, como se muestra en la Figura 10.

Los métodos ilustrados en las Figuras 9 y 10 se pueden combinar para crear la estructura de rejilla en la Figura 11, que combina una rejilla hecha de alto índice de refracción de adhesivo curado con UV con una sobrecapa dieléctrica hecha de adhesivo curado con UV con índice de refracción más bajo.

La Figura 12 describe una rejilla de dos capas de adhesivo sobre una superficie distal de un lente GRIN de acuerdo con las modalidades de la presente descripción. También es posible que la estructura de dos capas de adhesivo rejilla que se crea en la cara del extremo distal del lente GRIN cilindrico (como se ilustra en la Figura 12) , evitando así la necesidad de un sustrato de vidrio por separado para la rejilla.

La Figura 13 provee un diagrama de flujo lógico asociada con un método para iluminar las regiones interiores vitreas de un ojo utilizando un endoiluminador oftálmico de acuerdo con las modalidades de la presente descripción. La operación 900 comienza con el bloque 902, donde la luz se genera con al menos un LED blanco. En el bloque 904 se puede generar luz adicional. La luz es colimada sustancialmente en el Bloque 906. El bloque 908 acopla ópticamente esta luz blanca a un endoiluminador oftálmico que en el bloque 910 se puede utilizar para iluminar las regiones interiores de un ojo. Esto permite que la fibra óptica del endoiluminador oftálmico dirija la luz para iluminar las regiones interiores de un ojo en el bloque 910.

En resumen, las modalidades proporcionan un endoiluminador oftálmico. De lo anterior, puede apreciarse que la presente descripción proporciona un sistema mejorado para iluminar el interior del ojo. El endoiluminador oftálmico incluye una fuente de luz, un primer ensamble óptico, un elemento de acoplamiento óptico y una fibra óptica que tiene un retículo óptico situado distalmente sobre la fibra óptica, la fibra óptica ópticamente acoplada al elemento de acoplamiento óptico. El ensamble óptico recibe por primera vez y de forma sustancial colima la luz blanca. El elemento de acoplamiento óptico recibe la luz sustancialmente colimada blanca del primer ensamble óptico y dirige la luz a una fibra óptica. La rejilla óptica acopla el extremo distal de la fibra óptica, el retículo óptico que tiene una rejilla de alivio de superficie y una sobrecapa ópticamente acoplada a la rejilla de alivio de superficie. El retículo óptico es operable para difractar sustancialmente la luz incidente en órdenes de difracción N, las órdenes de difracción N que tienen una intensidad sustancialmente uniforme. La fibra óptica/ rejilla óptica se utiliza entonces para llevar a cabo la luz blanca en un ojo.

La presente descripción se ilustra en la presente como ejemplo, y diversas modificaciones pueden ser hechas por una persona con experiencia ordinaria en la técnica. Aunque la presente descripción se describe en detalle, debe entenderse que diversos cambios, sustituciones y alteraciones pueden realizarse en la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la descripción como se ha descrito.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1.- Un endoiluminador oftálmico que comprende: una fuente de luz capaz de funcionar para producir luz; un primer ensamble óptico acoplado a la fuente de luz, el primer ensamble óptico operable para recibir y colimar sustancialmente la luz procedente de la fuente de luz ; un elemento de acoplamiento óptico, el elemento de acoplamiento óptico operable para recibir la luz blanca sustancialmente colimada del primer ensamble óptico; una fibra óptica ópticamente acoplada al elemento de acoplamiento óptico, la fibra óptica capaz de funcionar para conducir la luz blanca en un ojo, y un retículo óptico acoplado al extremo distal de la fibra óptica, el retículo óptico comprendiendo: una rejilla de alivio de superficie, y una sobrecapa ópticamente acoplada a la rejilla de alivio de superficie, el retículo óptico operable para difractar sustancialmente la luz incidente en órdenes de difracción N, las órdenes de difracción N teniendo una intensidad sustancialmente uniforme.

2. - El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, caracterizado porque la sobrecapa comprende una capa de material dieléctrico.

3. - El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, en donde el retículo óptico difracta la luz en los órdenes de difracción N que tienen una intensidad sustancialmente uniforme cuando el retículo óptico se sumerge en una solución salina o aire.

4. - El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, en donde un desajuste del índice de refracción existe entre un índice de refracción de la rejilla de alivio de superficie y un índice de refracción de la sobrecapa .

5. - El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, en donde: el índice de refracción de la rejilla de alivio de superficie es mayor que la del índice de refracción de la sobrecapa .

6. - El endoiluminador oftálmico de la rei indicación 1, caracterizado porque la sobrecapa comprende una superficie especular plana distal capaz de funcionar para evitar la distorsión o aberración de órdenes de haces de difracción N de manera que los haces emergen de la sobrecapa en un medio ambiente.

7.- El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, en donde una profundidad del retículo óptico se determina de acuerdo con:

8. - El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, en donde la sobrecapa es creada a partir de adhesivo óptico de curación.

9. - Un endoiluminador oftálmico que comprende: una fuente de luz capaz de funcionar para producir luz ; un primer ensamble óptico acoplado a la fuente de luz, el primer ensamble óptico operable para recibir y colimar sustancialrr.ente la luz procedente de la fuente de luz ; un elemento de acoplamiento óptico, el elemento de acoplamiento óptico operable para recibir la luz blanca sustancialmente colimada del primer ensamble óptico; una fibra óptica ópticamente acoplada al elemento de acoplamiento óptico, la fibra óptica capaz de funcionar para conducir la luz blanca en un ojo y un retículo óptico acoplado al extremo distal de la fibra óptica, el retículo óptico que comprende: una rejilla de alivio de superficie, y una sobrecapa ópticamente acoplada a la rejilla de alivio de superficie, en donde un desajuste del índice de refracción existe entre un índice de refracción de la rejilla de alivio de superficie y un índice de refracción de la sobrecapa, el retículo óptico operable para difractar sustancialmente la luz incidente en órdenes de difracción N, la difracción de órdenes N teniendo una intensidad sustancialmente uniforme cuando el retículo óptico se sumerge en una solución salina o aire.

10. - El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, caracterizado porque la sobrecapa comprende una capa de material dieléctrico.

11. - El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, en donde: el índice de refracción de la rejilla de alivio de superficie es mayor que la del índice de refracción de la sobrecapa .

12. - El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, caracterizado porque la sobrecapa comprende una superficie distal especular plana capaz de funcionar para evitar la distorsión o aberración de haces de órdenes N de difracción a medida que las vigas emergen de la sobrecapa en un medio ambiente.

13.- El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, una profundidad del retículo óptico se determina de acuerdo con:

14.- El endoiluminador oftálmico de la reivindicación 1, en donde la sobrecapa se crea a partir de adhesivo óptico curado.

15.- Un método que comprende: la generación de luz con una fuente de luz; colimar sustancialmente la luz; acoplar ópticamente la luz blanca por lo menos a una fibra óptica para producir al menos una salida óptica; acoplar ópticamente la salida de por lo menos una óptica a una fibra de endoiluminador oftálmico con un elemento de acoplamiento óptico, y conducir la salida óptica con la fibra endoiluminador oftálmico para iluminar una región interior de un ojo, la fibra endoiluminador oftálmico teniendo un retículo óptico acoplado al extremo dista! de la fibra del endoiluminador oftálmica, la rejilla accionable óptica para difractar susta ncialmente la luz incidente en órdenes de difracción N los órdenes de difracción N teniendo una intensidad sustancialmente uniforme cuando el retículo óptico se sumerge en una solución salina o aire.

16. - El método de la reivindicación 15, en donde el retículo óptico comprende: una rejilla de alivio de superficie, y una sobrecapa ópticamente acoplada a la rejilla de alivio de superficie.

17. - El método de la reivindicación 16, en donde un desajuste del índice de refracción existe entre un índice de refracción de la rejilla de alivio de superficie y un índice de refracción de la sobrecapa.

18.- El método de la reivindicación 16, en donde la sobrecapa comprende una superficie especular plana distal capaz de funcionar para evitar la distorsión o aberración de haces de órdenes de difracción N a medida que los haces emergen de la sobrecapa en un medio ambiente.

19.- El método de la reivindicación 16, en donde se determina una profundidad del retículo óptico de acuerdo con: V mod J

20.- El método de la reivindicación 15, en donde sobrecapa comprende una capa de material dieléctrico. RESUMEN Se provee un endoiluminador oftálmico. El endoiluminador oftálmico incluye una fuente de luz, un primer ensamble óptico, un elemento de acoplamiento óptico y una fibra óptica que tiene un injerto óptico localizado distalmente en la fibra óptica, la fibra óptica acoplada ópticamente al elemento de acoplamiento óptico. El primer ensamble óptico recibe y colima sustancialmente la luz blanca. El elemento de acoplamiento óptico recibe la luz blanco sustancialmente colimada del primer ensamble óptico y dirige la luz a una fibra óptica. La rejilla óptica se acopla al extremo distal de la fibra óptica, la rejilla óptica teniendo una rejilla de alivio de superficie y una sobrecapa acoplada ópticamente a la rejilla de alivio de superficie. La rejilla óptica se opera para difractar sustancialmente luz incidente en los órdenes de difracción N, los órdenes de difracción N teniendo una intensidad sustancialmente uniforme .