CN110505856A - 激光光源与待处理的组织之间的联接接口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光光源与待处理的组织(2)之间的联接接口，其特征在于，所述联接接口包括：‑环(3)，其包括：·侧壁(31)，·近端端部(311)，其旨在与待处理的组织(2)接触，以及·远端端部(312)，其旨在容纳激光光源的端部；‑窗(32)，其对于激光光源产生的激光光束是透明的，所述窗以密封的方式安装在环(3)的远端端部(312)，以这样的方式使环(3)的远端端部(312)闭合。

Description

激光光源与待处理的组织之间的联接接口

技术领域

本发明涉及通过激光进行的外科手术的技术领域，更具体地，本发明涉及眼科手术领域，特别是用于切割角膜或晶状体的应用。

本发明涉及一种适配接口，其用于将激光光源联接到待处理的人或动物组织，例如角膜或晶状体。

“激光光源”是指能够以超短脉冲的形式发射激光光束的光源，超短脉冲的持续时间在1飞秒至100皮秒之间，优选地在1至1000飞秒之间，特别是在百飞秒量级。

背景技术

从现有技术中已知借助于激光光源进行眼睛的外科手术，例如切割角膜或晶状体的手术。

激光光源是能够例如通过聚焦激光光束在角膜基质中以及通过形成一系列随后形成切割线的小的邻近的空化气泡来切割角膜组织的仪器。

更准确地说，在将激光光束聚焦在角膜期间，当激光光源的强度超过阈值(称为光学击穿阈值)时，通过非线性离子化产生等离子体。然后形成空化气泡，引起周围组织的非常局部的破坏。从而，与破坏区域相比，激光光源实际烧蚀的体积非常小。

为了使激光光源能够联接到患者的眼睛，已知使用设置在患者的眼睛与激光光源之间的适配接口。

在整个治疗期间，这种联接接口可以将眼球保持在稳定不动的位置、居中并且距离激光光源已知距离，同时避免任何移动。

1.现有技术中已知的联接接口

1.1.现有联接接口的第一实例

图1示出了现有技术的联接接口的第一实例。联接接口包括环，该环包括以A-A'为轴线的截头圆锥1。截头圆锥1在它的两端开口。截头圆锥1的大直径端11旨在容纳激光光源的端部。截头圆锥1的小直径端旨在与眼睛2接触。联接接口还包括：

-气体流动的环状凹槽12，其在小直径端的周缘上延伸，以及

-管状通道构件122，其在径向向外延伸并且使环状沟槽12能够经由连接喷嘴123连接到外部抽吸装置(未示出)。

环状凹槽12具有由两个圆形边缘124、125限定的U形截面，旨在压靠患者的眼睛2。抽吸装置本身对于本领域技术人员而言是已知的，并且一旦将圆形边缘124、125施用到眼睛2上，抽吸装置就能够在环状凹槽12中产生真空。在环状凹槽12中产生的真空能够在整个处理期间通过抽吸作用将联接接口固定在眼睛2。

1.2.现有联接接口的第一实例的操作原理

这种联接接口的操作原理如下。

首先，医生将联接接口的环放置在眼睛2。

一旦环被正确设置并居中，就启动抽吸装置，以在环状凹槽12与眼睛2所限定的空间中产生真空，从而通过抽吸将联接接口固定在眼睛2。

当环固定到眼睛2时，环充有折射率接近角膜折射率的液体，直到浸没角膜。从而浸没角膜的液体具有简化激光光束穿过角膜的轨迹的优点，这些光束通过平面而不是曲面穿过患者的角膜，此外角膜经常受到轻微光学缺陷(散光)的影响，在激光光束路径上增加了可能的像差。

然后将激光光源正对联接接口放置，激光光源的远端部分***并锁定在联接接口上，从而在整个处理期间眼睛2和激光的光轴对齐并牢固地保持。

1.3.现有联接接口的第一实例的缺点

这种联接接口具有许多缺点。

1.3.1.在接口上施加压力以确保密封

具体地，在眼睛2的联接接口的抽吸效率取决于圆形边缘124、125与眼睛2之间的密封质量。

因此，必须在每个圆形边缘124、125的接触线的整个周缘上保持完美的接触。

这并不总是简单的；患者的眼睛不同，眼球的表面不一定符合每个圆形边缘124、125之间的斜率。

为了克服患者的眼睛的不一致性，因此需要用力按压联接接口的环，以获得凹槽12与眼睛2的良好密封，这对于患者的舒适和安全是不利的。事实上，为了获得令人满意的密封而施加在联接接口的环上的力容易使圆形边缘124、125进入结膜。

有时，实现密封要施加的力过大，使得患者的不舒适可能演变成痛苦。此外，即便该压力持续时间短暂，也会立刻导致患者的眼内压升高，对于一些高危(高度近视、视网膜脱落病史或青光眼)患者，这可能导致严重的副作用。

1.3.2.获得真空所需的时间

此外，如前所述，通过利用抽吸装置获得在眼睛2的联接接口的抽吸，从而在凹槽12与眼睛2所限定的空间中产生真空。

由于气体是可压缩的且可膨胀的，抽吸力取决于该密封空间中包含的气体体积。该体积越大，抽吸力增长得越慢。

一些传统的联接接口包括充满气体的喷嘴，这增加了获得令人满意的抽吸所需的时间。

1.3.3.真空程度

此外，为了保持联接接口就位，真空程度必须很显著。

事实上，为了抵抗眼睛的微小移动以及失去真空的倾向，抽吸力必须很显著。

然而，已知抽吸力F是真空P以及施加该真空的表面S的函数，即：

F＝P x S.

在传统联接接口中，施加真空的表面较小(即，限于两个圆形边缘之间的眼睛的表面)，需要施加高数值的真空，以获得能够抵抗眼睛的微小移动以及失去真空的倾向的抽吸力F。

施加的真空很高，这有时导致出现结膜出血(抽吸引起的结膜下红细胞渗出)。虽然通常浅表的瘀斑很有限，并且对于视力没有影响，但是优选的是限制其产生。

1.3.4.操作

在获得吸力时，抽吸环固定至眼球，并且倒置的开口的锥体限定空间V，其能够填充折射率接近角膜折射率的液体，例如水或生理盐水。

通常，通过向锥体中倾倒足够量的液体而与锥体的顶部齐平来手动进行该浸没步骤。

对于一些传统的联接接口，需要进行如下操作：

-握持瓶体，

-拧下瓶盖，

-直立，在视线范围内填充锥体，

-向锥体中倾倒足够的液体。

有时，这些操作耗时而不精准，使得必须缩短到最小的抽吸时间变长。

1.3.5.成本

一些传统的联接接口与专用的外科设备一同使用。其需要结合带有泵、喷嘴和真空传感器的抽吸***。每个***都是专用的，需要购买全部这些附件。本发明避免产生该不必要的花费。事实上，该患者接口与手术室中已有的附件(特别是超声乳化仪)一同使用。超声乳化仪配备有带有真空传感器和注入管线的抽吸泵，并且已经具有合适的喷嘴。我们的实验测试表明，本发明主题的新的联接接口完美地与超声乳化仪一同使用，这使客户节省大量成本。

此外，如果配备有其泵***和传感器的超声乳化仪集成到激光设备中，这会极大地简化手术室中的设置，单一的机器能够利用单一的耗材和单一的抽吸/冲洗***(该***为多功能***)实现整个手术过成，确保首先进行患者接口的抽吸，其次完成对晶状体碎片和晶状体皮质团块的冲洗/抽吸。

1.2.现有联接接口的第二实例

图2示出了现有技术的联接接口的第二实例。联接接口的该第二实例与第一实例的区别在于，接口包括对于激光辐射透明的片13，片13设置在截头圆锥1的小直径端附近，旨在与眼睛2接触。

该片13能够使患者的角膜2变平。当联接接口不包括减小角膜屈光的液体时，使角膜变平是必要的。然而，角膜的前表面变平(如图2所示)使角膜的后表面出现折叠，所述折叠使激光治疗的质量下降。在Jonathan H.Talamo MD、Philip Gooding MS、David AngeleyMS、William W.Culbertson MD、Georg Schuele PhD、Daniel Andersen BS、GeorgeMarcellino PhD、Emma Essock-Burns PhD、Juan Batlle MD、Rafael Feliz MD、NeilJ.Friedman MD、Daniel Palanker PhD所作的题为“Optical patient interface infemtosecond laser–assisted cataract surgery:Contact corneal applanationversus liquid immersion”的文献中，具体描述了这种与角膜的后表面折叠相关的缺点。

2.本发明的主题

本发明的主题是提出一种联接接口，以克服至少一个上述缺点。

发明内容

为此目的，本发明提出一种激光光源与待处理的组织之间的联接接口，其特征在于，所述联接接口包括：

-环，其包括：

·侧壁，

·近端端部，其旨在与待处理的组织接触，以及

·远端端部，其旨在容纳激光光源的端部，

-窗，其对于激光光源产生的激光光束是透明的，所述窗密封地安装在环上，从而使环的远端端部闭合，

-抽吸贯通通道，其在侧壁的内表面与外表面之间延伸，所述抽吸贯通通道旨在连接到抽吸模块，用于在窗与侧壁所限定的内部空间中产生真空，

-冲洗贯通通道，其在侧壁的内表面与外表面之间延伸，所述冲洗通道旨在连接到冲洗模块，用于使液体注入内部空间。

从而，本发明提出一种联接接口(特别是用于激光眼科手术)，利用快速且无痛的抽吸并且同时自动注入液体，该联接接口与冲洗模块和抽吸模块的使用兼容，能够集成到眼科手术室中常见的设备(超声乳化仪)中。从而，联接接口能够用于包括激光光源和超声乳化仪的设备中，该设备包括用于激光治疗和超声乳化治疗的单一的冲洗抽吸模块(泵+真空传感器)。通过将两个专用模块(即，一方面是激光光源，另一方面是超声乳化仪)共用的元件集成在同一设备中(手术室中通常是分开的)，可以限制成本。

当然，本发明还能够与非集成的冲洗模块和抽吸模块的使用兼容，例如包括一个(或数个)诸如注射器的容器、一个(或数个)喷嘴以及一个(或数个)诸如电动注射器推进器的泵。

存在向窗与环的侧壁所限定的空间的冲洗通道开口，这消除了使角膜变平以减小角膜屈光的需要。从而可以使窗偏置在环的远端端部附近，从而避免患者的眼睛与窗之间的任何接触。

所述联接接口的优选而非限定性的方面如下：

-联接接口可以进一步包括绕窗延伸的气泡陷阱；

-气泡陷阱可以由在侧壁与窗之间延伸的圆形内凹槽构成；

-抽吸通道能够在包含窗的平面中延伸；

-窗可以涂覆有亲水材料层；

-窗可以具有平行表面的非平面几何结构，例如具有凹面，使气泡能够更好地向气泡陷阱疏散；

-窗可以具有非平行表面的非平面几何结构，例如具有双凸面，从而使窗具有光学作用；

-环在其近端端部包括向外弯曲的基本上为截头圆锥形状的扩口颈部，所述扩口颈部能够施用至待处理的组织的外表面；

-窗能够通过胶合附接至环；

-冲洗通道的内直径可以小于抽吸通道的内直径。

本发明还涉及用于在激光光源与待处理的组织之间安装联接接口的方法，所述联接接口包括环，所述环包括：

-侧壁，

-近端端部，其旨在与待处理的组织接触，

-远端端部，其旨在容纳激光光源的端部，以及

-窗，其对于激光光源产生的激光光束是透明的，所述窗密封地安装在环的远端端部，

所述方法包括以下步骤：

-将环设置在待处理的组织上，

-同时启动液体抽吸装置和液体冲洗装置：

·启动抽吸装置从而可以在窗、侧壁与待处理的组织所限定的内部空间中产生真空，

·启动冲洗装置从而利用液体填充内部空间，

-当液体接触窗时，关闭冲洗装置。

-一旦达到所期望的真空阈值，就关闭抽吸泵。

-在整个手术持续期间，保持不变的真空。

一旦完成手术，通过使窗、侧壁与处理后的组织所限定的内部空间恢复大气压力，来将联接接口与处理后的组织分离。

附图说明

通过下文进行的描述并且参考附图，本发明的其它特点和优点将变得清楚，所述描述是出于说明而非限定的目的，在附图中：

-图1、图2和图4B是现有技术的联接接口的示意图；

-图3、图4A、图5和图6是根据本发明的联接接口的示意图；

-图7显示了用于安装根据本发明的联接接口的方法。

具体实施方式

现在将参考附图描述根据本发明的联接接口。在这些不同的附图中，通过相同的附图标记指代等同的元件。

联接接口旨在设置在激光光源与待处理的目标2之间。目标2例如为待处理的人或动物组织，例如眼球，更具体地为角膜或晶状体。

在说明书的剩余部分中，将通过示例的方式描述本发明用于处理人或动物的眼睛的角膜。然而，本领域技术人员显然能够将根据本发明的联接接口用于其它应用。

1.联接接口的一般描述

参考图3，联接接口包括环3，环3包括：

-侧壁31，其具有基本上圆柱或圆锥的形状，

-近端端部311，其旨在与待处理的眼睛2接触，以及

-远端端部312，其旨在容纳激光光源的端部。

联接接口的特点在于，其进一步包括对于激光光束透明的窗32，所述窗32密封地安装在环3的远端端部312，从而使环3的远端端部312闭合。因此，环3仅在其近端端部311开口，旨在与患者的眼睛2接触。

随后，通过在以下部分所限定的内部空间37中产生真空，能够使联接接口附接在患者的眼睛2：

-环3的侧壁31，

-透明窗32，以及

-患者的眼睛2。

从而，与现有的联接接口不同，通过产生真空使联接接口附接在眼睛2不需要限定环状凹槽的两个圆形边缘之间的完美支撑。

得益于该新设计，由于此时抽吸力施加至环3覆盖的整个眼球表面，将联接接口保持就位的真空程度显著降低。

事实上，如图4B(其为图1的传统的联接接口的示意图)所示，为了获得例如为3牛顿的抽吸力，需要施加如下的真空：

P＝F/S,

即P＝3/136.10^-6,

即P＝22058Pa＝0.22bar＝165mmHg。

对于图3中显示的联接接口，对于相同的3牛顿的抽吸力，所需的真空仅为：

P＝F/S,

即P＝3/301.10^-6,

即P＝9966Pa＝0.099bar＝74mmHg(参考图4A)。

因此，对于图3中显示的联接接口，通过产生比保持传统的联接接口所需的真空小得多的真空来获得环3附接在眼睛2。

2.联接接口的详细描述

2.1.环

在图3所示的实施方案中，环3包括具有基本上圆柱形状的侧壁31。然而，本领域技术人员显然能够使环3具有关于轴线A-A'旋转对称的其它形状，例如截头圆锥的形状。

环3的近端端部311包括向外弯曲的基本上为截头圆锥形状的扩口颈部，所述扩口颈部能够以非创伤性的方式施用至眼睛2的外表面。该扩口颈部具有凹形轮廓，该凹形轮廓的曲率半径基本上等于眼睛2的曲率半径，从而能够相切地支撑。

环包括单个扩口颈部(而不是传统联接接口中的两个圆形边缘)的情况，使得易于在眼睛2与环3之间的接触线的整个周缘上实现完美接触。

环3在其远端端部312包括径向向内延伸的环状冠部34。环状冠部34在其侧表面包括凹处，所述凹处形成用于容纳透明窗32的支架。凹处使得容易放置透明窗32。当然，容易想到用于密封地将透明窗附接在远端部分的任何其它方法，例如通过焊接、胶合或螺纹连接。

环状冠部34还包括在侧壁31与透明窗32之间延伸的圆形凹槽33。该圆形凹槽33形成空气气泡陷阱。事实上，在利用折射率接近角膜折射率的液体填充联接接口期间，可能形成空气气泡。这些空气气泡可能影响治疗效率，特别是如果空气气泡位于通过激光光源发射的激光光束的传输路径上。空气气泡陷阱的存在可以使在填充联接接口期间产生的空气气泡保持在激光光束的传输路径之外。这确保了医生的良好的治疗效率。这也可以通过透明窗的非平面几何结构来促进，例如向眼睛2凸出的平行平面，从而促进向该凹槽输送气泡。

2.2.窗

参考图3，对于激光光源产生的光束透明的窗32具有圆盘形状。当然，根据应用意图，该窗可以具有其它形状(方形、长方形、椭圆形)。

窗32可以设计成不同的材料，例如玻璃或塑料(聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)等)。

在图3所示的实施方案中，窗32和环3制造成两个单独的部件。然而，在一些实施方案中，窗32和环3可以制造成一个部件(一体的)。这能够限制在环3与窗32的接合处泄露的风险。

在窗32和环3是联接接口的两个单独的部件时，可以通过胶合、焊接或能够将窗32密封地附接至环3的任何其它技术，将该窗附接至环3。

窗32可以涂覆有亲水材料层。这能够限制空气气泡粘附至窗32。

窗32可以是防反射的，或者具有任何其它类型的光学处理，从而根据激光光束的波长来提高它的透射率。

2.3.通道

联接接口还包括设置在环3的侧壁31中的两个管状贯通通道。

每个贯通通道35、36在环的侧壁31的内表面上开口，并且垂直于轴线A-A'径向向外延伸。

每个通道能够通过各自的喷嘴将远程装置连接至联接接口：

-第一通道36(称为“冲洗通道”)能够将联接接口连接至冲洗装置，用于将液体注入内部空间37，

-第二通道35(称为“抽吸通道”)能够将联接接口连接至抽吸装置，用于在内部空间37中产生真空。

优选地，冲洗通道36在包含窗32的平面下方延伸。

优选地，抽吸通道35在圆形凹槽33处(也就是说，在包含窗32的平面处)在侧壁31的内表面上开口。这能够保证在填充内部空间37期间，液体与窗32接触。

在图3所示的实施方案中，第一通道36和第二通道35设置成一个在另一个上方，从而使喷嘴(一方面连接至通道，另一方面连接至冲洗装置和抽吸装置)位于联接接口的同一侧，这一侧对应于患者的头部的颞侧，从而使喷嘴不与鼻梁接触。

有利地，冲洗通道35的直径可以小于抽吸通道36的直径。冲洗装置和抽吸装置旨在同时启动，所述直径的不同能够在利用液体填充内部空间37期间保持轻微的真空，从而在该步骤期间确保联接接口的密封。

例如，在图3所示的实施方案中，冲洗通道35的直径选择为等于0.5mm，而抽吸通道36的直径选择为等于1mm。

3.工作原理

现在，将参考图3、图5和图6所示的联接接口以及图7所示的方法，来更详细地描述根据本发明的联接接口的工作原理。假设第一通道35和第二通道36已经预先通过喷嘴连接至抽吸装置和冲洗装置(未示出)。

在第一步骤100中，医生将联接接口的环3设置在眼睛2，并在实施激光治疗之前使其居中。

在第二步骤200-300中，医生同时启动液体抽吸装置和液体冲洗装置：

-启动抽吸装置能够在内部空间37产生真空，在施加抽吸的同时

-启动冲洗装置能够利用覆盖角膜圆顶并减少角膜屈光所需的液体填充内部空间37。

如上所述，冲洗通道35的直径(典型地为0.5mm)巧妙地选择为尺寸小于抽吸通道36的直径(典型地为1mm)的情况，能够在注入液体期间保持轻微的真空，从而在该第二步骤期间确保联接接口的密封。

封闭的内部空间37(由角膜2、侧壁31和窗32所限定)在1至2秒内被填充，并且同时抽吸空气，在2至3秒内产生用于抽吸的足够的真空。

从而，非常迅速地完成填充而不需要任何操作，并且在闭合的窗32与角膜2之间不存在空气，残余的空气被限制在圆形气泡陷阱33中，抽吸通道35通向该圆形气泡陷阱33。

此外，抽吸回路包含的气体体积小于传统的联接接口，由于在抽吸的同时该气体的一部分被不可压缩的液体取代，这加快了通过抽吸获得稳固的保持的速度。

一旦液体与窗接触，医生关闭冲洗装置，而保持抽吸装置开启(步骤400)。

随后能够将激光光源的端部附接至联接接口，而激光光源的端部与液体38之间没有任何接触。

4.结论

利用激光光源(特别是飞秒激光)的眼科手术通常使用用于保持眼球的***，所述***必须在患者暴露于激光光束的整个过程期间开启。

事实上，风险在于在眼球意外移动的情况下，光束到达不应受到影响的区域，对眼内结构造成或多或少的严重损害。

利用几何结构已知的装置保持眼球也是精确地了解眼球的空间的位置从而使激光光束精确地指向其目标的方法。

因此，保持眼球是根本的步骤，所使用的称为联接接口的装置至关重要。

然而，保持眼球导致异物与眼球表面接触并且施加对抗移动的力。不能长时间保持该位置，通常可接受的是患者的眼睛保持抽吸至联接接口的持续时间不应超过二至三分钟。超过这个时间，患者的不舒适以及眼球上的高压导致的风险变得不可接受。

该有限的时间的大部分必须用于暴露于激光光束，用于进行外科手术的一些关键步骤。因此，用于设置联接接口的时间越长，暴露于激光的时间越短。

因此，重要的是尽可能简化该行为，从而缩短时间，也提高患者的舒适程度并降低风险。

最后，能够使用更少的耗材，并因此节约成本，将使大量的患者能够使用该装置。

上述的新的联接接口能够提供全部这些优点。

读者将理解，能够对上述发明进行许多修改，而不实际上脱离本文描述的新的教导和优点。

例如，在前述说明中，联接接口与激光光源的端部脱离，患者的治疗过程包括将激光光源的端部设置在接口上的步骤。或者，联接接口可以固定至激光光源的端部，在该情况下，通过使用本领域技术人员已知的手段自动地进行使接口在患者的眼睛居中的步骤。

因此，该类型的所有修改旨在结合在所附权利要求的范围之中。

Claims (10)

1.一种联接接口，其位于激光光源与待处理的组织(2)之间，其特征在于，所述联接接口包括：

-环(3)，其包括：

·侧壁(31)，

·近端端部(311)，其旨在与待处理的组织(2)接触，以及

·远端端部(312)，其旨在容纳所述激光光源的端部，

-窗(32)，其对于所述激光光源产生的激光光束是透明的，所述窗密封地安装在所述环(3)上，从而使所述环(3)的远端端部(312)闭合，

-抽吸贯通通道(35)，其在所述侧壁(31)的内表面与外表面之间延伸，所述抽吸贯通通道(35)旨在连接到抽吸模块，用于在所述窗(32)与所述侧壁(31)所限定的内部空间(37)中产生真空，

-冲洗贯通通道(36)，其在所述侧壁(31)的内表面与外表面之间延伸，所述冲洗贯通通道(36)旨在连接到冲洗模块，用于使液体(38)注入所述内部空间(37)。

2.根据权利要求1所述的联接接口，其进一步包括绕所述窗(32)延伸的气泡陷阱。

3.根据权利要求2所述的联接接口，其中，所述气泡陷阱由在所述侧壁(31)与所述窗(32)之间延伸的圆形内凹槽(33)构成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的联接接口，其中，所述抽吸贯通通道(35)在包含所述窗(32)的平面中延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的联接接口，其中，所述窗(32)涂覆有亲水材料层。

6.根据前述权利要求中任一项所述的联接接口，其中，所述窗(32)具有平行表面的非平面几何结构，例如具有凹面，使气泡能够更好地向气泡陷阱(312)疏散。

7.根据前述权利要求中任一项所述的联接接口，其中，所述窗(32)具有非平行表面的非平面几何结构，例如具有双凸面，从而使所述窗(32)具有光学作用。

8.根据前述权利要求中任一项所述的联接接口，其中，所述环(3)在其近端端部(311)包括向外弯曲的基本上为截头圆锥形状的扩口颈部，所述扩口颈部能够施用至待处理的组织(2)的外表面。

9.根据前述权利要求中任一项所述的联接接口，其中，所述窗(32)通过胶合附接至所述环(3)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的联接接口，其中，所述冲洗贯通通道(36)的内直径小于所述抽吸贯通通道(35)的内直径。