一種飛秒雷射白內障手術裝置的製作方法

2023-10-09 03:38:54 5

本實用新型涉及醫療領域，具體涉及一種飛秒雷射白內障手術裝置。

背景技術：

雷射產生於20世紀60年代，雷射以其具有方向性強、亮度高、單色性好等優點及優勢，在工業、農業、醫學、國防以及科研等領域得到了快速發展。到了90年代，一種新型的超短超快雷射-飛秒雷射開始出現並應用於各個領域。其脈衝寬度被壓縮到了飛秒量級，1飛秒等於千萬億分之一秒(1×10-1 5秒)，如此快的脈衝雷射使其在工業，醫學等微加工領域體現出了更高的峰值功率密度、加工熱影響區極小、準確的燒蝕閾值等優勢，致使其得到了更加快速的發展。

高精度、高質量、高穩定性的飛秒雷射微加工系統成為了飛秒雷射應用和發展的研究熱點。

近年來，飛秒雷射技術被引入醫學眼科領域，其應用原理是利用其極短的脈衝寬度，較小的光脈衝能量就可以獲得極高的峰值功率以及具有極強聚焦能力，可以在生物組織內完成精確的切割。飛秒雷射第一次應用於角膜屈光手術中是作為一種微型角膜刀，在屈光性角膜成形術中[LASIK]製作角膜瓣。其精確的切割精度，更高的重複切割精度以及穩定性得到了眼科手術領域的認可，隨後飛秒雷射被引入了輔助白內障手術中。相比之前傳統的白內障手術均由醫生手工進行，手術的效果取決於醫生的技術熟練水平，手術失敗及產生後遺症風險難以克服。而飛秒雷射技術以其更高的精度和穩定性等優勢，致使白內障手術得到了一個更好的手術效果。因此飛秒雷射輔助白內障手術隨著近些年的不斷發展和進步，逐漸被眼科醫生和社會所承認和認可。

世界上第一臺飛秒雷射輔助超生乳化白內障手術設備來自於美國的愛爾康公司研發製造的Alcon LenSx飛秒雷射系統。到目前為止，世界上共有四家國際公司在研究和生產飛秒雷射輔助白內障手術系統和設備。國內各大醫院出現的飛秒雷射輔助白內障手術的機器人設備均來自於國外，手術設備、耗材和手術費用昂貴，很多患者因為經濟的原因不得不放棄這種更為先進和安全的手術方式。而國內對飛秒雷射技術的應用研究多在研究飛秒雷射切割透明材料，金屬材料，陶瓷材料等方面，對眼角膜，晶狀體前囊等生物組織的切割機理的研究很少。因此也就阻礙了國內自己研發製造飛秒雷射白內障手術系統的發展。

針對目前國內對飛秒雷射技術的應用研究所設計的飛秒雷射微系統，其所搭建的光路系統，首先光束的運動控制是採用控制工件的運動來實現相對光束的運動，此種光路系統不適合飛秒雷射輔助白內障手術實驗，另外，系統裡只有CCD相機實現實時檢測和觀察，缺少OCT(optical coherence tomography)系統實現對眼組織的斷層掃描和病理檢查，不能引導實驗的進行，這種微系統對於白內障手術的實驗研究不夠完整，且不適合投向具體應用。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本實用新型的發明目的在於提供一種飛秒雷射白內障手術裝置，可實現實時觀察在做相關實驗或者手術時的場景，並且可以實現對眼組織的斷層掃描，獲取眼組織的結構信息，引導手術設計切割動作等功能。

為實現上述發明目的，本實用新型提供以下的技術方案：一種飛秒雷射白內障手術裝置，包括固定機構、光相干斷層掃描系統以及飛秒雷射掃描系統，所述固定機構固定實驗對象，所述光相干斷層掃描系統將短波長相干雷射光束聚焦在實驗對象上，所述飛秒雷射掃描系統將飛秒雷射光束聚焦在實驗對象上，其特徵在於：所述光相干斷層掃描系統包括依次傳輸短波長相干雷射光束的OCT光源設備、準直器、振鏡以及掃描透鏡；所述雷射掃描系統包括依次傳輸飛秒雷射光束的飛秒雷射器、光闌、雷射快門設備、雷射能量調節設備、第一反射鏡、第二反射鏡、擴束準直器以及雷射三維平動掃描平臺，其中，所述掃描透鏡的輸出光束和所述雷射三維平動掃描平臺的輸出光束中，其中一輸出光束通過一二向色鏡透射後聚焦在所述實驗對象上，另一輸出光束通過所述二向色鏡反射後聚焦在所述實驗對象上，所述OCT光源設備的控制器、所述雷射快門設備的控制器以及所述雷射能量調節設備的控制器分別與一控制系統通訊連接。

一種實施方式中，所述掃描透鏡的輸出光束通過所述二向色鏡透射後聚焦在所述實驗對象上，所述雷射三維平動掃描平臺的輸出光束通過所述二向色鏡反射後聚焦在所述實驗對象上。

一種實施方式中，所述雷射三維平動掃描平臺的輸出光束通過所述二向色鏡透射後聚焦在所述實驗對象上，所述掃描透鏡的輸出光束通過所述二向色鏡反射後聚焦在所述實驗對象上。

一種實施方式中，所述飛秒雷射白內障手術裝置還包括CCD相機，所述CCD相機接收由實驗對象所反射的可見光，實時觀察實驗對象。

一種實施方式中，所述CCD相機的可見光線通過所述振鏡與所述光相干斷層掃描系統共用所述掃描透鏡。

一種實施方式中，所述飛秒雷射白內障手術裝置還包括照明燈，所述照明燈的光線投射在所述實驗對象上。

一種實施方式中，所述固定機構採用負壓吸引環。

一種實施方式中，所述雷射能量調節設備包括一雷射格蘭稜鏡和驅動所述雷射格蘭稜鏡旋轉的旋轉機構，所述旋轉機構的控制器構成所述雷射能量調節設備的控制器。

一種實施方式中，所述OCT光源設備輸出第一短波長相干雷射光束，所述第一短波長相干雷射光束經所述準直器準直後輸入所述振鏡中，所述振鏡對光束在水平面內的位置進行調節後輸出第二短波長相干雷射光束，所述第二短波長相干雷射光束經所述掃描透鏡聚焦後輸出第三短波長相干雷射光束，所述飛秒雷射掃描器輸出第一飛秒雷射光束，所述第一飛秒雷射光束依次經所述光闌調節形狀、經所述雷射快門設備控制通斷以及經所述雷射能量調節設備調節能量後輸入所述第一反射鏡中，所述第一反射鏡對光束進行反射後輸出第二飛秒雷射光束，所述第二飛秒雷射光束輸入所述第二反射鏡中，所述第二反射鏡對光束進行反射後輸出第三飛秒雷射光束，所述第三飛秒雷射光束經擴束準直器擴束準直後輸入所述雷射三維平動掃描平臺，所述雷射三維平動掃描平臺對光束在三維空間內的位置進行調節和聚焦後輸出第四飛秒雷射光束，所述第三短波長相干雷射光束和所述第四飛秒雷射光束中，其中一輸出光束通過所述二向色鏡透射後聚焦在所述實驗對象上，另一輸出光束通過所述二向色鏡反射後聚焦在所述實驗對象上。

一種實施方式中，所述準直器、所述振鏡、所述掃描透鏡、所述第二反射鏡、所述擴束準直器、所述雷射三維平動掃描平臺均安裝在一豎直升降臺上。

由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：本實用新型所搭建的飛秒雷射白內障手術裝置，集合了飛秒雷射發生器、光相干斷層掃描系統(OCT系統)、CCD相機、雷射三維平動掃描平臺、固定機構和照明燈等於一體，系統功能完善，且整個系統成本相對較低。CCD相機高速高解析度，可以通過計算機實時顯示在做相關實驗或者手術時的圖像，OCT系統可以實現對眼組織的斷層掃描，獲取眼組織的結構信息，引導手術設計切口等功能。通過把飛秒雷射進行反射擴束準直等引入自行設計的三維平動平臺進行聚焦並實現控制光束的運動，通過一個負壓吸引環吸附患眼球並相對固定，並且帶有照明系統，整個微加工系統功能完整。此微系統由於功能的完善性，且運行穩定，可以直接應用於眼科相關手術的實驗。

附圖說明

圖1為本實用新型公開的飛秒雷射白內障手術裝置的立體圖；

圖2為本實用新型公開的飛秒雷射白內障手術裝置的主視圖；

圖3為本實用新型公開的飛秒雷射白內障手術裝置的雷射傳輸示意圖。

其中，10、固定機構；21、OCT光源設備；22、準直器；23、振鏡；24、掃描透鏡；31、飛秒雷射器；32、光闌；33、雷射快門設備；331、控制器；34、雷射能量調節設備；35、第一反射鏡；36、第二反射鏡；37、擴束準直器；38、雷射三維平動掃描平臺；381、聚焦透鏡；40、二向色鏡；50、PC機；60、CCD相機；70、照明燈；80、豎直升降臺。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。

參見圖1至圖3，如其中的圖例所示，一種飛秒雷射白內障手術裝置，包括固定機構10、光相干斷層掃描系統以及飛秒雷射掃描系統，固定機構10固定實驗對象，光相干斷層掃描系統將短波長相干雷射光束聚焦在實驗對象上，飛秒雷射掃描系統將飛秒雷射光束聚焦在實驗對象上，光相干斷層掃描系統包括依次傳輸短波長相干雷射光束的OCT光源設備21、準直器22、振鏡23以及掃描透鏡24；雷射掃描系統包括依次傳輸飛秒雷射光束的飛秒雷射器31、光闌32、雷射快門設備33、雷射能量調節設備34、第一反射鏡35、第二反射鏡36、擴束準直器37以及雷射三維平動掃描平臺38，其中，掃描透鏡24的輸出光束通過二向色鏡40透射後聚焦在實驗對象上，雷射三維平動掃描平臺38的輸出光束通過二向色鏡40反射後聚焦在實驗對象上，OCT光源設備21的控制器、雷射快門設備33的控制器331以及雷射能量調節設備34的控制器分別與一PC機50通訊連接。

OCT光源設備21輸出第一短波長相干雷射光束，第一短波長相干雷射光束經準直器22準直後輸入振鏡23中，振鏡23對光束在水平面內的位置進行調節後輸出第二短波長相干雷射光束，第二短波長相干雷射光束經掃描透鏡24聚焦後輸出第三短波長相干雷射光束，飛秒雷射掃描器31輸出第一飛秒雷射光束，第一飛秒雷射光束依次經光闌32調節形狀、經雷射快門設備33控制通斷以及經雷射能量調節設備34調節能量後輸入第一反射鏡35中，第一反射鏡35對光束進行反射後輸出第二飛秒雷射光束，第二飛秒雷射光束輸入第二反射鏡36中，第二反射鏡36對光束進行反射後輸出第三飛秒雷射光束，第三飛秒雷射光束經擴束準直器37擴束準直後輸入雷射三維平動掃描平臺38，雷射三維平動掃描平臺38對光束在三維空間內的位置進行調節和聚焦後輸出第四飛秒雷射光束，第三短波長相干雷射光束通過二向色鏡40透射後聚焦在實驗對象上，第四飛秒雷射光束通過二向色鏡40反射後聚焦在實驗對象上。

第一短波長相干雷射光束、第一飛秒雷射光束以及第三飛秒雷射光束兩兩平行，第二飛秒雷射光束分別與第一飛秒雷射光束和第三飛秒雷射光束相互垂直相交，第三短波長相干雷射光束的投射光束與第四飛秒雷射光束的反射光束平行或重合。

固定機構10採用負壓吸引環。

光相干斷層掃描系統的主要作用主要是對患者眼睛進行術前檢查或者對實驗材料進行實驗前的檢查，通過對眼睛或者材料的斷層掃描，可以得到組織的結構信息，可以眼組織的病理結構信息，方便輔助進行術前手術規劃和術中的導航。

OCT光源設備21用於發出短波長相干雷射光束。OCT光源設備21由PC機10控制。

準直器22的作用是對光束進行準直。

振鏡23的作用是對光束在平面內的位置進行調節。

掃描透鏡24的作用是聚焦雷射。。

飛秒雷射掃描系統是將飛秒雷射引導實驗對象上進行試驗獲手術。

飛秒雷射發生器31用於輸出飛秒雷射。

光闌32的作用是可以濾掉光束中不圓的部分，獲得較好的圓形光斑，從而使光束聚焦後光斑在徑向的均勻分布，保證了聚焦光斑質量。

雷射快門設備33的作用是控制雷射在工作過程中的通斷，雷射快門設備33的運作通過一個雷射快門控制器控制，雷射快門控制器由PC機50控制。

雷射能量調節設備34的作用是可以針對不同的需要進行調節和控制雷射輸出的能量，由一個雷射格蘭稜鏡和一個控制雷射格蘭稜鏡旋轉角度的旋轉機構組成，旋轉機構由PC機50控制。

第一反射鏡35和第二反射鏡36改變雷射的傳輸方向。

擴束準直器37的作用是可以對雷射束進行擴束，增大雷射束的直徑，並對雷射束進行準直，減小雷射束的發散角，提高雷射的聚焦質量。

雷射三維平動掃描平臺38為已經公開的雷射平動掃描鏡，其具有聚焦透鏡381，,作用是可實現25×25×25mm小範圍的空間掃描，滿足白內障手術及相關實驗的工作空間要求。三維雷射平動掃描平臺的作用是對雷射進行聚焦，且能實現聚焦斑點在XYZ空間內運動，雷射三維平動掃描平臺38的運動控制由PC機50進行控制。

二向色鏡40可以對1030nm雷射完全反射，對950nm以下雷射完全透射，經過反射的雷射雷射通過一個固定眼球的固定機構10-負壓吸引環聚焦在患者眼睛或者實驗所用材料。

一種實施方式中，飛秒雷射白內障手術裝置還包括CCD相機60，CCD相機60接收由實驗對象所反射的可見光，實時觀察實驗對象。CCD相機60的可見光線通過振鏡23與光相干斷層掃描系統共用掃描透鏡24。

CCD相機60主要作用可以實現對實驗過程的實時檢測，CCD相60搭接在光相干斷層掃描系統上方。

一種實施方式中，飛秒雷射白內障手術裝置還包括照明燈70，照明燈70的光線投射在實驗對象上。照明燈70可以提高視場的亮度，方便CCD相機60進行觀察。

一種實施方式中，準直器22、振鏡23、掃描透鏡24、第二反射鏡36、擴束準直器37、雷射三維平動掃描平臺38均安裝在一豎直升降臺80上，可對整個平臺進行豎直方向進行調整。整個系統結構布置合理，整體結構穩定性好，系統功能完善。

一種實施方式中，雷射三維平動掃描平臺的輸出光束通過二向色鏡透射後聚焦在實驗對象上，掃描透鏡的輸出光束通過二向色鏡反射後聚焦在實驗對象上。

以上為對本實用新型實施例的描述，通過對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。