CN113924071A - 用于手术过程的近红外照明 - Google Patents

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CN113924071A
CN113924071A CN202080033427.5A CN202080033427A CN113924071A CN 113924071 A CN113924071 A CN 113924071A CN 202080033427 A CN202080033427 A CN 202080033427A CN 113924071 A CN113924071 A CN 113924071A
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马克·洛巴诺夫
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Ma KeLuobanuofu
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Abstract

本申请公开了用于对人眼内的眼科结构进行手术照明和成像的***、装置和方法。在各种实施例中，发射器、成像传感器和***控制图像处理器被配置为用近红外光照射眼科结构，实时检测来自被照射的眼科结构的近红外散射和可见光，并生成或以其他方式引起要在用户显示器上显示的图像，图像包括实时显示的从被照射的眼科结构中检测到的近红外散射。在一个或多个实施例中，图像是至少基于被照射的眼科结构的近红外光散射系数生成的被照射的眼科结构的虚拟图像。在某些实施例中，在用户显示器上显示的图像包括检测到的来自被照射的眼科结构的近红外散射，该近红外散射叠加在来自手术显微镜的实时视图上。

Description

用于手术过程的近红外照明
相关申请
本申请要求于2019年5月3日提交的美国临时专利申请No.61/842,637的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及眼部手术过程。更具体地，本公开涉及在眼部手术过程中用于对眼睛结构进行照明的红外光的应用。
背景技术
青光眼是一种影响眼球的疾病，通常会导致眼睛内的眼内压升高。青光眼有两种主要类型，即开角型青光眼和闭角型青光眼。开角型青光眼是最常见的青光眼类型，发生于在正常出现的流出路径出现病症而使得眼睛无法充分将房水引流时。在正常功能下，房水通过施勒姆管(一种经由房水静脉将房水输送到血管的管)引流。最靠近前房的管的部分被小梁网覆盖。所述网是角膜基部周围的一层组织，通常允许将房水引流到施勒姆管中。
大多数开角型青光眼的眼内压升高是由于主要位于小梁网和施勒姆管内壁的房水流出受阻。眼内压的这种变化可能会突然出现，或可能会随着时间的推移逐渐增加。如果得不到治疗，青光眼可能会导致视神经损伤和视力丧失。
由于流出受阻引起的眼内压升高的治疗包括局部和全身用药、基于办公室的激光过程以及手术过程(包括通常术语为微创青光眼手术(MIGS)或微创青光眼手术过程)。目前通过MIGS降低眼内压的方法包括通过绕过流出受阻来增加小梁流出，以及经由眼睛的内在流出***恢复流动，该流出***在流出受阻区域之外通常完好无损且功能完整，而不是创建可能具有显着更大的短期和/或长期风险的替代性路径。
MIGS过程经常涉及眼睛流出结构的可视化，尤其是那些位于光学路径的“临界角”之外的结构。由于角膜的形状和与MIGS过程相关的眼内结构在虹膜可能与***角膜相交的区域中的位置，所以发生全内反射，并可能阻止外科医生查看位于光学路径的“临界角”之外的那些流出结构。即使在角膜上使用棱镜，这允许克服临界角和前房的查看***，但也很难检测到小梁网的真实位置。此外，通过使用标准显微镜很难检测到房水静脉。考虑到上述情况，改进方法和设备将有助于在手术过程中对眼睛进行查看/成像，瞄准眼睛的流出结构(例如施勒姆管和房水引流静脉)，并确定穿过小梁网并进入施勒姆管的开口的瞄准位置，从而改善流动。
发明内容
本公开的各种实施例涉及在眼部手术过程中用于手术照明和提供改进的眼内结构的可视化/识别的***。一个或多个实施例提供对用于执行微创青光眼手术(MIGS)的可用***/技术的有利改进。例如，本公开的一个或多个实施例以被配置为提供眼睛的眼部结构的实时真实图像的***的形式提供益处，这与从数学计算导出的或由OCT表示的图像相反。此外，各种实施例在成本相对较低且利用近红外光但可识别眼内深层结构例如房水静脉和/或小梁网的***中提供益处。因此，各种实施例允许眼内流出结构的可视化，该流出结构对于外科医生而言经常是必要的，以最好地执行MIGS过程。这样的实施例提供了对已知的直接和间接的查看工具的明显改进，这可能需要显着的灵活性和陡峭的学习曲线。
如本文所使用的，术语“对组织照明”是指从距组织一定距离的光源对区域例如操作区域照明和透照，其中，光源抵靠或非常靠近眼睛的组织并且光穿过眼睛的物理材料以照亮其中的各种结构。
在一个或多个实施例中，***包括光学显微镜；被配置为用近红外(NIR)光照射眼科结构的发射器；被配置为接收至少近红外光的成像传感器；以及图像显示设备。在实施例中，图像传感器可以被配置为除了NIR光之外还接收可见光。在实施例中，图像显示设备可以包括处理器、与所述处理器可操作地联接的电子存储位置、以及在电子存储位置上存储的并在有形的非暂时性计算机可读介质中实施的处理器可执行代码。在实施例中，处理器可执行代码可以包括机器可读指令，当机器可读指令被处理器执行时，使得近红外眼睛图像被实时显示，如由成像传感器检测到的那样。在实施例中，近红外眼睛图像包括由成像传感器捕获的眼科结构。在实施例中，近红外图像直接通过手术显微镜的目镜显示。
在实施例中，通过在眼科结构中***支架来创建路径。在实施例中，通过在眼科结构中***MIGS装置来创建路径。在实施例中，MIGS装置包括支架。在实施例中，MIGS装置包括分流器。在实施例中，眼科结构包括小梁网。在实施例中，眼科结构包括施勒姆管。在实施例中，眼科结构包括前房。在实施例中，眼科结构包括一个或多个房水静脉。
在实施例中，发射器对小梁网和房水静脉照明。在实施例中，近红外眼睛图像叠加在来自手术显微镜的视图上。在实施例中，图像显示设备包括允许外科医生查看近红外图像的平视显示器(HUD)。在实施例中，近红外眼睛图像被投影到眼睛上。
一种对眼睛执行微创青光眼手术的方法，包括：提供用于执行微创青光眼手术的***；用近红外光对眼科结构照明；用光学显微镜查看眼科结构；以及识别小梁网。该方法还可以包括在平视显示器(HUD)上显示来自手术显微镜的视图。该方法还包括在HUD上显示眼睛的近红外图像。该方法还可以包括将眼睛的近红外图像叠加在来自手术显微镜的视图上。该方法还可以包括将眼睛的近红外图像投影到眼睛上。该方法还可以包括将MIGS装置从抵靠眼睛前房的小梁网的第一侧***到小梁网的相对侧，使得流体可以在前房和小梁网的相对侧之间流动。
在实施例中，MIGS装置的长度可以在0.5和3mm之间。在实施例中，MIGS装置的长度可为约1mm。在实施例中，MIGS装置的高度在0.2和1.0mm之间。在实施例中，MIGS装置的高度为0.33mm。在实施例中，NIR光具有在550和1550纳米之间的波长。在实施例中，NIR光具有在400和1000纳米之间的波长。在实施例中，NIR光具有在650和1050纳米之间的波长。
以上概述并非旨在描述本公开的每个示出实施例或每个实施方式。
附图说明
包括在本申请中的附图并入并构成说明书的一部分。附图示出本公开的实施例，并与说明书一起解释本公开的原理。附图仅是对某些实施例的示出，并不限制本公开。
图1描绘根据本公开的一个或多个实施例的眼睛的截面图。
图2描绘根据本公开的一个或多个实施例的图1中以虚线勾勒的眼睛部分的局部截面图。
图3描绘根据本公开的一个或多个实施例的穿过眼睛前房的手术工具的截面图。
图4描绘根据本公开的一个或多个实施例的具有支架桥接小梁网的眼睛前房的一部分的放大截面图。
图5描绘在各种波长的光下的含氧和脱氧血红蛋白的摩尔消光系数。
图6描绘在各种波长的光下的散射系数。
图7描绘根据本公开的一个或多个实施例的用于眼部手术照明的***。
图8描绘根据本公开的一个或多个实施例的用于眼部手术照明的方法的流程图。
图9描绘根据本公开的一个或多个实施例的包括处理器和计算机可读存储单元的计算机***。
图10描绘根据本公开的一个或多个实施例的眼部手术照明装置。
图11描绘根据本公开的一个或多个实施例的沿图10的照明装置的线A-A的截面图。
虽然本公开的实施例可以进行各种修改和具有各种替代形式，但是其具体细节已经通过示例的方式在附图中示出并且将被详细描述。然而，应当理解，并不旨在将公开内容限制于所描述的实施例。相反，旨在涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
参照图1-图2，示出了具有前房101和后腔103的眼睛100的截面图。前房101位于晶状体105和角膜107之间。虹膜109在晶状体105上方形成环面，其中，瞳孔111是虹膜109的开放中心部分。巩膜113围绕眼睛，从晶状体105延伸到视神经115。巩膜113还围绕脉络膜117和视网膜119。悬韧带123将晶状体固定到睫状体121。
前房101包括房水。房水是由睫状体121分泌的透明的水状流体。房水在眼球中发挥多种功能，例如维持使眼睛保持其大致球形的静水压力。睫状体121在后房125中在晶状体105和虹膜109之间持续生产房水。如图2所示，持续分泌的房水沿着晶状体105和虹膜109之间的流动路径，通过瞳孔111进入前房101，围绕虹膜109的顶面并朝向角膜107、巩膜113和虹膜109会聚的前房101的部分。小梁网127位于该接合点附近。小梁网包括三个结构区域：内葡萄膜网、角巩膜网、以及近管(JCT)。JCT紧邻施勒姆管。在正常功能的眼睛中，小梁网127允许房水穿过网127并进入施勒姆管129。然后，流体继续通过房水静脉并且可以引流到眼睛中的其他血管***，例如巩膜外血管131。这种流动速度与房水的生产同步，从而使眼睛保持总体稳定的眼内压。健康眼睛的流入和流出通常约为2.75μL/分钟。房水静脉最终与含有血液的巩膜外血管相连。房水静脉可能会排出少量血液。当房水静脉接近巩膜外血管时，静脉可能具有不同量的血液和房水。血液和房水混合的位置以及流动速度可能与眼内的眼内压有关。
在患病眼睛中，例如受青光眼影响的眼睛，小梁网127不允许房水容易地穿入到施勒姆管129中。然而，睫状体121继续生产房水并用房水填充后房103和前房101。继续生产房水进而导致前房101中的压力增加。然后，该压力将对后腔103施加向下的力。如果得不到治疗，施加在后腔103上的向下的力将影响视神经115。在某些情况下，对视神经115的影响可能导致失明或其他视力障碍。
手术过程可用于缓解前房101中的眼内压。例如，针对睫状体121的手术可被设计成减少或停止房水的输出。然而，可能难以精确地改变房水的生产以在眼睛中适当地维持眼内压。
一种手术选择是微创青光眼手术(MIGS)。MIGS过程通常避免对巩膜113和其他组织造成创伤。如图3所示，MIGS过程可涉及通过角膜107中的切割或微切口303将手术工具或探针301***前房101中。此过程可以是有利的，这是因为角膜切口303通常比切割眼睛100的任意其他组织或结构导致更少的不适和更快的愈合。
参照图4，MIGS装置401被示出为***到眼睛100中。在各种实施例中，MIGS装置401可以是分流器。在一个或多个实施例中，MIGS装置401可以是支架。在某些实施例中，MIGS装置401的长度可以在0.5和3mm之间。在一个或多个实施例中，MIGS装置401的长度可为约1mm。MIGS装置401可以***穿过小梁网127以在前房101和施勒姆管129之间创建路径。当房水的正常流动受到阻碍时，例如在受青光眼影响的眼睛中，MIGS装置401可以通过为房水创建路径(从前房101绕过障碍物流动穿过MIGS装置401，并进入施勒姆管129)来改善流动。通过为房水创建从前房101、MIGS装置401引流的路径可以改善眼内压并有助于防止对视神经115造成永久性损伤。
考虑到眼睛中眼科结构的小尺寸以及小梁网127在前房101的角度403中的受阻位置，外科医生可能难以将MIGS装置401定位和放置在适当位置。因此，外科医生可以使用诸如手术显微镜之类的图像增强技术来提供手术区域的改进图像。
在一个或多个实施例中，一种此类技术涉及红外或近红外(NIR)光的应用。例如，下文进一步描述，一个或多个实施例涉及一种能够识别眼睛内的眼科结构以创建流体路径的MIGS成像***。以下在各种实施例中进一步描述的MIGS成像***包括手术显微镜、被配置为用NIR光来照射眼科结构的发射器、被配置为接收和检测一种或多种NIR光和可见光的成像传感器、以及图像显示设备，该图像显示设备使得眼睛的图像(具有经由近红外光照明的眼科结构)实时显示在显示器上，其中，近红外眼睛图像包括由成像传感器捕获的眼科结构。如本文所指的，NIR光包括波长介于550纳米和1550纳米之间且包括550纳米和1550纳米的光。虽然大多数可见光会被皮肤和组织反射，但NIR光可以穿透组织达几厘米的深度，这使得特别有助于手术成像。例如，图5显示出组织在各种波长的光下的散射系数。
身体中的某些元素更容易吸收某些频率的NIR光。例如，血流中的含氧和脱氧血红蛋白在不同频率下具有峰值吸收。作为示例，图6示出了在各种波长的光下的含氧和脱氧血红蛋白的摩尔消光系数。摩尔消光系数与组织中光子吸收的吸收系数相关。这使得可以通过将NIR光引导到那些结构上来识别皮肤下的静脉、动脉和其他组织。NIR光的漫射光谱使光扩散到更大的区域，从而无需更多的点特定探头。在MIGS的情况下，外科医生通常可以将NIR光引导到眼睛，使得其对包括小梁网、施勒姆管、房水静脉和其他与手术有关的重要结构的区域进行照明。在各种实施例中，朝小梁网聚焦的NIR光可以经由吸收使结构更容易识别并且允许外科医生快速且准确地植入MIGS装置。手术的速度和准确性可以减少患者的不适，同时加快恢复时间并产生更好的结果，例如恢复房水的流动模式。
图7描绘用于在眼部手术过程中提供改进的眼内结构的可视化/识别的手术照明和成像***700，例如用于微创青光眼手术。在一个或多个实施例中，***700包括相机701、NIR发射器702、显示器703、手术显微镜705、取景器709和计算机控制和图像处理***711。
在一个或多个实施例中，相机701是一种光学传感器，被配置为检测和记录NIR光谱中的光。除了NIR光谱之外，相机701可以被配置为除了检测NIR光之外还检测可见光谱或其他光谱中的光。在一个或多个实施例中，发射器702是被配置为生成NIR光并将NIR光导向患者的LED或其他光源。NIR发射器702可以是独立的部件，或者它可以集成到其他手术***部件中，例如本文描述的那些部件。例如，在一个或多个实施例中，相机701可以配置有NIR发射器702作为***700的集成部件。
在一个或多个实施例中，手术显微镜705是光学或其他类型的显微镜仪器，其被配置为查看操作区域并输出观察区域的放大图像以用于手术过程。在一个或多个实施例中，取景器709是显微镜705的部件并且允许外科医生看到被观察的操作区域。在各种实施例中，取景器709可以是单目或立体的。在某些实施例中，取景器可以是实时显示被观察的操作区域的数字显示器。在各种实施例中，相机701和发射器702中的一个或多个可以与手术显微镜705集成作为***700的组合部件，例如图7中所描述的那样。然而，在某些实施例中，***700的一些或所有元件可能是单独的部件。
在各种实施例中，计算机控制和图像处理***711是处理和存储器部件的集合，处理和存储器部件直接或间接地与***700的每个元件通信地联接，用于***元件的用户控制、数据的输入和输出以及其他功能。因此，在各种实施例中，控制***711可以包括处理器；存储器；内部或外部网络接口或通信装置(例如调制解调器、网络接口卡)；可选的输入装置(例如，键盘、鼠标、触摸屏或其他输入装置))；以及可商购或定制的软件(例如，用于接收命令并向用户输出数据的图形用户界面(GUI)、浏览器软件、通信软件、服务器软件、自然语言处理软件、搜索引擎和/或网络爬行软件、用于根据预定义的标准过滤内容的过滤器模块)。在各种实施例中，控制***711配备有诸如显示器703之类的输出装置。在一个或多个实施例中，显示器703被配置为向外科医生呈现***700的各种元件中的信息、视频、图像或其他内容。在一个或多个实施例中，相机701、NIR发射器702和取景器709与控制***711联接或联网以定义整个***700。
在操作中，NIR发射器702被配置为开始朝向被观察的操作区域发射光，例如图7所描绘的显示为承受MIGS过程的眼睛的截面图。NIR相机701通常定位成检测经由NIR发射器702发射的朝向眼睛的NIR光。例如，NIR相机701可以直接定位在俯卧在手术床707上的患者上方。在一个或多个实施例中，相机701检测散射的NIR光并将该图像传输到计算机***711、手术显微镜705，或传输给两者。控制***711进而可以基于从NIR相机701接收的NIR图像生成虚拟图像。图像随后经由显示器703呈现给用户以用于手术。因为各种类型的眼部组织具有不同的散射系数，所以控制/图像处理***可以分析来自相机701的输入图像以区分各种组织。在此类实施例中，虚拟图像可识别或显示对小梁网127、施勒姆管129、房水静脉405或其他眼科结构中的一个或多个的呈现，以准确且清楚地向用户显示此类结构。此外，在各种实施例中，基于来自相机701和发射器702的实时数据来连续更新和呈现虚拟图像，从而创建被照明的组织的实时虚拟呈现。在实施例中，虚拟图像可以叠加在由手术显微镜705或另一相机捕获的可见光图像之上，从而创建混合图像。在实施例中，计算机***711将虚拟图像叠加到可见光图像上。在实施例中，计算机***711将混合图像输出到显示器703上。以这种方式，在执行MIGS时，外科医生可以容易地在显示器703上实时看到眼睛、手术工具和器具(例如MIGS装置)以及眼科结构。
在各种实施例中，计算机***711可以在显示器703上呈现的图像中将虚拟图像叠加到手术显微镜的视野中。以这种方式，在查看取景器709时，外科医生可以容易地看到眼睛、手术工具和器具(例如MIGS装置)以及眼科结构。在各种实施例中，计算机***711可以使用投影仪712将虚拟图像投影到患者的眼睛上。在此实施例中，手术显微镜705包括投影仪。以这种方式，在直接看操作区域时，外科医生可以容易地看到眼睛、手术工具和器具(例如MIGS装置)以及眼科结构。
本领域技术人员将认识到，上述手术***可用于除了将装置***眼睛之外的过程。例如，手术***700可以用于替代性手术青光眼治疗，例如小梁切除术和电烙术。手术***还可以允许将致密白内障中的晶状体囊前部更好地可视化，从而使白内障手术期间的撕囊形成更容易和更安全。虽然没有详细描述其他眼部手术的步骤，但是使用手术***700对眼睛进行其他手术并不超出本公开的范围。
图8示出方法800的流程图，该方法是用于对眼睛的眼部结构进行照明和成像的方法。方法800可以使用本文公开的***的任何实施例。因此，在各种实施例中，在操作802处，近红外光用于对眼睛内的眼科结构进行照明。在一个或多个实施例中，在操作803处，用手术显微镜查看眼科结构。如上所述，在各种实施例中，手术显微镜可以包括被配置为检测和记录NIR光谱中的光的相机或其他图像传感器。除了NIR光谱之外，相机被配置为除了检测NIR光之外，还检测可见光谱或其他光谱中的光。在各种实施例中，由于不同类型组织的散射系数可变，所以相机将从被照明的组织中拾取不同量的散射NIR光。在操作804中，来自相机的数据实时被发送到控制/图像处理***并被控制/图像处理***处理，以基于NIR散射来构建呈现和指示各种组织的实时虚拟图像。在操作805中，生成的图像可以显示在诸如HUD的显示器上，使得外科医生可以查看描述眼睛结构位置的实时图像。可选地，在操作806中，来自手术显微镜的视图显示在显示器或监视器例如平视显示器上。可选地，在一个或多个实施例中，在操作807处，眼睛的近红外图像可以叠加到手术显微镜的视图上，使得图像创建混合图像，混合图像描述所识别的组织及其在操作区域的标准放大图像中的相对位置。可选地，在各种实施例中，在操作808处，眼睛的近红外图像可以被投影到患者的眼睛上。一旦为用户照明和显示，MIGS装置就可以更容易和准确地从抵靠眼睛前房的小梁网的第一侧***到小梁网的相对侧，使得流体可以在前房和小梁网的相对侧之间流动。本领域技术人员将认识到，一些步骤可以以不同于所呈现的顺序发生，并且一些步骤可以与所描述的其他步骤同时或几乎同时发生。
参照图9，示出根据本公开的一个或多个实施例的计算机***900，其包括处理器和计算机可读存储单元。在各种实施例中，计算***900用于手术***中以在眼部手术过程中提供改进的眼内结构的可视化/识别，如上述图7中所描述的。因此，计算机***900可以被配置为作为计算机程序产品的一部分来执行和/或存储各种程序指令。计算机***900可以与通用或专用计算***环境或配置(例如根据本文中的一个或多个实施例的那些计算***环境或配置)一起操作。
可适用于与计算机***900一起使用的计算***、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机***、服务器计算机***、手持或便携式装置、多处理器***、大型计算机***、分布式计算环境等。
计算机***900可以在计算机***的一般背景中描述，包括存储在***存储器908中由处理器912执行的可执行指令，例如程序模块904。程序模块904可以包括进程、程序、对象、指令、执行特定任务或实现特定抽象数据类型的逻辑、数据结构等。程序模块904可以在分布式计算环境中实践，其中，任务由通过网络链接的远程处理装置执行。在分布式计算环境中，程序模块904可以位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机***存储介质中。因此，在各种实施例中，计算机***900可以被配置为执行各种程序模块904或用于执行本公开的各种实施例的指令。
计算机***900的部件可包括但不限于一个或多个处理器912、存储器908和将各种***部件(例如，存储器908)联接到处理器912的总线916。总线916呈现几种类型的总线结构中的一种或多种，包括但不限于存储器总线和/或存储器控制器、***总线和使用合适的总线架构的局域总线。
在一个或多个实施例中，计算机***900包括多种计算机可读介质。在一个或多个实施例中，计算机可读介质包括易失性和非易失性介质、可移动介质和不可移动介质。
存储器908可以包括易失性存储器形式的计算机可读介质，例如随机存取存储器(RAM)920和/或高速缓冲存储器924。计算机***900还可以包括其他易失性/非易失性计算机存储介质，例如硬盘驱动器、闪存、光驱或其他合适的易失性/非易失性计算机存储介质。如本文所述，存储器908可包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如，至少一个)程序模块904或被配置为执行本公开的实施例的功能的指令。
计算机***900还可以经由用于向计算机***900发送和从计算机***900接收数据、指令或其他信息的I/O接口940与一个或多个外部装置938(例如，其他计算节点、显示器、键盘或其他I/O装置)通信。在一个或多个实施例中，I/O接口940包括用于无线通信的收发器或网络适配器944。因此，在一个或多个实施例中，I/O接口940可以经由无线通信进行通信或形成网络。
一个或多个实施例可以是计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质(或介质)，该计算机可读存储介质(或介质)包括用于使处理器在根据本文描述的一个或多个实施例的眼部手术过程中提供改进的眼内结构的可视化/识别的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质是一种有形装置，它可以保存和存储指令供指令执行装置使用。计算机可读存储介质可以是例如电子存储装置、磁存储装置、光存储装置或其他合适的存储介质。本文使用的计算机可读存储介质不应被解释为瞬态信号本身，例如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，光脉冲通过光缆)或通过电缆传输的电信号。
如本文所述，程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理装置或经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网)下载到外部计算机或外部存储装置。每个计算/处理装置中的网络适配卡或网络接口可以从网络接收计算机可读程序指令并转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理装置内的计算机可读存储介质中。
用于执行如本文所述的一个或多个实施例的计算机可读程序指令可以是汇编器指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据或以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，包括面向对象的编程语言(例如Smalltalk、C++等)以及传统的程序编程语言(例如“C”编程语言或类似的编程语言)。
计算机可读程序指令可以完全在单个计算机上执行，或部分在单个计算机上以及部分在远程计算机上执行。在一些实施例中，计算机可读程序指令可以完全在远程计算机上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或公共网络)连接到单个计算机。
一个或多个实施例在此参照根据本文描述的一个或多个实施例的方法、***和计算机程序产品的流程图和/或框图进行描述。应当理解，流程图和/或框图的每块，以及流程图和/或框图中的块组合，可以由计算机可读程序指令来实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以生产机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图块或块中指定的功能/动作的设备。这些计算机可读程序指令也可以存储在计算机可读存储介质中，其可以引导计算机、可编程数据处理设备和/或其他装置以特定方式运行，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制品，其包括实施在上述方法步骤或流程图和/或框图块或块中指定的功能/动作方面的指令。
计算机可读程序指令也可以加载到计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上，以使得在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行一系列操作步骤，从而生成计算机实现过程，使得在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行的指令实现流程图和/或框图块或块中指定的功能/动作。
参照图10-图11，描述根据本公开的一个或多个实施例的眼部照明装置1000的透视图和截面图。在一个或多个实施例中，照明装置1000包括环形基部部分1004、环形巩膜支架1008和环形照明部分1012。如图10-图11中所描述的，照明装置1000被配置为放置在眼睛1014上，例如搁置在巩膜上，照明装置1000的环或环形形状通过装置1000的环面使眼睛1014的中心区域1015暴露，例如以接触外科医生。
如图11所示，在一个或多个实施例中，环形基部部分1004具有L形，其中L形的第一部分限定向外的侧壁部分1104和向外的侧壁1108，并且L形的第二部分相对于向外的侧壁部分1104径向向内延伸以限定底板部分1112和径向向内的侧壁1114，当放置在眼睛1014上时，该径向向内的侧壁抵靠在巩膜上。在各种实施例中，环形基部部分由塑料、硅胶或其他用于本领域已知的手术过程的合适材料构成。
在一个或多个实施例中，环形巩膜支架1008具有从更径向向内的顶部部分1116延伸到更径向向外的底部部分1118的大致截头圆锥形状，以形成大致符合眼睛1014的弯曲形状的形状。在各种实施例中，巩膜支架1008附加地包括内部侧壁1122和外部侧壁1124，当内部侧壁放置在眼睛1014上时，内部侧壁搁置在***巩膜上方的结膜上。在一个或多个实施例中，巩膜支架1008与环形基部部分1004在基部部分1004的径向最内部分处组装，以由抵靠在眼睛1014上的内部侧壁1122和径向向内侧壁1114形成大致齐平的内部侧壁表面。在一个或多个实施例中，该组件限定用于放置环形照明部分1012的内部空间或U形区域。在各种实施例中，照明部分1012定位成使其邻近巩膜支架1008但不与眼睛1014直接接触。
在各种实施例中，环形照明部分1012是装置1000(包括一个或多个用于对眼睛1014照明的发光装置1126)的一部分。在各种实施例中，照明部分1012由具有嵌入其中的多个近红外发光二极管的塑料环组成并经由电缆1022连接到电源/控制信号。
在一个或多个实施例中，巩膜支架1008的外部侧壁1124包括用于放置环形照明部分1012的凹部或凹槽。一旦就位，来自嵌入式发光二极管的光就会用近红外光对巩膜和结膜表面照明。在此实施例中，巩膜支架1008由透明或半透明材料构成，例如硅胶、塑料或其他合适的允许光从照明部分1012穿过支架1008并对眼睛1014照明的手术材料。在一个或多个实施例中，巩膜支架1008和/或装置的其他部分被配重，使得当装置被放置在眼睛1014上时，装置的重量机械地阻止流体通过房水静脉向外流动。通过阻止流动，在使用装置时，房水静脉会略微扩张，并且使用近红外光更容易可视化。
在各种实施例中，巩膜支架可以包括在巩膜环内部中的一个或多个通道，在内部侧壁1122中具有多个端口。在此实施例中，可将抽吸作用施加到通道中，使得硅胶环将被抽吸到结膜/巩膜，并与眼睛形成牢固的密封，以防止装置的移动和/或获得对眼睛移动的良好机械控制。此外，经由对结膜/巩膜的抽吸密封件可以附加地阻止流动通过房水引流静脉。在某些实施例中，开放区域1130被限定在硅胶/塑料环复合体的中心。在一个或多个实施例中，开放区域1130是一个或多个其他手术装置的空间。例如，在某些实施例中，可以包括用于需要克服全内反射、视角解剖超出所谓临界角的手术部分的棱镜。
在各种实施例中，如上文参照图7所描述的，照明装置作为整个成像***700的一部分被并入。在这样的实施例中，装置1000可以至少包括***700的发射器部分。
图中的方法步骤、流程图和框图示出了根据本发明各种实施例所述的***、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。就这点而言，流程图或框图中的每块均可呈现模块、段或指令的一部分，包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些实施例中，块中标注的功能可以不按图中标注的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两块实际上可以基本同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行这些块。
在一个或多个实施例中，计算机程序产品的程序指令被配置为“应用程序”或使用通用操作***在便携式或手持式计算机上可执行的应用。因此，在各种实施例中，可以在诸如平板电脑、智能电话或其他装置之类的手持装置上实施。
在各种实施例中，用于实现一个或多个实施例的代码/算法是计算机程序产品的元件，如上所述，作为在计算机可读存储介质中实施的程序指令。因此，这样的代码/算法可以被称为用于实现本文描述的各种实施例的程序指令设备。
无论出于何种目的，以下专利和公开文献通过引用的方式并入本文中：US6276798B1；US20020001080A1；US20180360655A1；US20080137034A1；US20170280989A1；US9826900B2；US20090225277A1；US20180360310A1；US20020013572A1；US20120184846A1；US20070191863A1；US8230866B2；CN104334072B；US20100134759A1；US20110213342A1；US20090254070A1；US9675244B1；US5219400A；US20040075812A1；US8478386B2；以及US7192412B1。
本公开的各种实施例的描述虽然是出于说明的目的而呈现的，但是并非旨在穷举或限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本文使用的术语被选择以解释实施例的原理、实际应用或对市场中发现的技术的技术性改进，或者以使本领域普通技术人员能够理解本文公开的实施例。

Claims (20)

1.一种用于对人眼内的眼科结构进行手术照明和成像的***，所述***包括：
发射器，被配置为用近红外光照射眼科结构；
成像传感器，被配置为实时接收和检测来自被照射的眼科结构的近红外散射和可见光；以及
***控制和图像处理器装置，包括处理器、与所述处理器可操作地联接的电子存储位置、用户显示器以及在所述电子存储位置上存储的并在非暂时性计算机可读存储介质中实施的处理器可执行代码；手术显微镜、所述发射器和所述成像传感器通信地联接在一起，所述成像传感器被配置为将检测到的近红外散射和可见光传输到所述***控制和图像处理器装置，
其中，所述处理器可执行代码包括机器可读指令，该机器可读指令在被所述处理器执行时使图像显示在所述用户显示器上，所述图像包括实时显示的从被照射的眼科结构中检测到的近红外散射。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述眼科结构包括以下各项中的一项或多项：小梁网、施勒姆管、前房、以及一条或多条房水静脉。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的***，其中，所述图像是至少基于被照射的眼科结构的近红外光散射系数生成的被照射的眼科结构的虚拟图像。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的***，其中，所述***还包括手术显微镜。
5.根据权利要求4所述的***，其中，显示在所述用户显示器上的所述图像包括检测到的来自被照射的眼科结构的近红外散射，该近红外散射叠加在来自所述手术显微镜的实时视图上。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的***，其中，所述发射器和相机被集成到所述手术显微镜中。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的***，其中，所述用户显示器包括平视显示器(HUD)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的***，其中，所述***还包括投影仪并且将所述近红外眼睛图像投影到眼睛上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的***，其中，所述发射器包括：
环形基部部分，所述环形基部部分具有L形，其中L形的第一部分限定外侧壁部分和外侧壁，并且L形的第二部分相对于所述外侧壁部分径向向内延伸以限定底板部分和径向向内的侧壁，当该径向向内的侧壁被放置在眼睛上时该径向向内的侧壁抵靠在巩膜上；
环形巩膜支架，该环形巩膜支架具有从更径向向内的顶部部分延伸到更径向向外的底部部分的大致截头圆锥形状，所述巩膜支架具有内部侧壁和外部侧壁，当内部侧壁放置在眼睛上时，该内部侧壁抵靠在巩膜上，所述巩膜支架与所述环形基部部分在所述基部部分的径向最内侧部分处组装，以由抵靠在眼睛上的所述内部侧壁和所述径向向内的侧壁形成大致齐平的内部侧壁表面；
环形照明部分，该环形照明部分包括嵌入其中并经由电缆连接到电源/控制信号的一个或多个发光装置，其中，组装的所述环形基部部分和巩膜支架限定用于放置环形照明部分的内部空间，
其中，所述巩膜支架由透明或半透明材料构成，并且其中，在操作中，从嵌入的所述发光装置发出的光对眼睛的组织进行照明或透照。
10.根据权利要求9所述的***，其中，所述巩膜支架的外部侧壁包括用于放置所述环形照明部分的凹部或凹槽。
11.一种用于眼科结构的手术照明装置，其被配置为放置在眼睛上，所述装置包括：
环形基部部分，所述环形基部部分具有L形，其中L形的第一部分限定外侧壁部分和外侧壁，并且L形的第二部分相对于所述外侧壁部分径向向内延伸以限定底板部分和径向向内的侧壁，当该径向向内的侧壁被放置在眼睛上时该径向向内的侧壁抵靠在巩膜上；
环形巩膜支架，该环形巩膜支架具有从更径向向内的顶部部分延伸到更径向向外的底部部分的大致截头圆锥形状，所述巩膜支架具有内部侧壁和外部侧壁，当内部侧壁放置在眼睛上时，该内部侧壁抵靠在巩膜上，所述巩膜支架与所述环形基部部分在所述基部部分的径向最内侧部分处组装，以由抵靠在眼睛上的所述内部侧壁和所述径向向内的侧壁形成大致齐平的内部侧壁表面；
环形照明部分，该环形照明部分包括嵌入其中并经由电缆连接到电源/控制信号的一个或多个发光装置，其中，组装的所述环形基部部分和巩膜支架限定用于放置环形照明部分的内部空间，
其中，所述巩膜支架由透明或半透明材料构成，并且其中，在操作中，从嵌入的所述发光装置发出的光对眼睛的组织进行照明或透照。
12.根据权利要求11所述的手术照明装置，其中，所述巩膜支架的外部侧壁包括用于放置所述环形照明部分的凹部或凹槽。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的手术照明装置，其中，所述装置的一个或多个部分被配重，使得当所述装置被放置在眼睛上时，所述装置的重量机械地阻止流体通过房水静脉向外流动。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的手术照明装置，其中，所述巩膜支架包括在巩膜环的内部中的一个或多个通道，在所述内部侧壁中具有多个端口。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的手术照明装置，其中，所述巩膜支架包括用于放置各种手术装置的内部开放空间。
16.根据权利要求15所述的手术照明装置，其中，棱镜定位在所述内部开放空间中。
17.一种手术成像方法，包括：
提供根据权利要求1所述的***；
经由所述发射器用近红外光照射眼科结构；
经由所述成像传感器实时检测来自被照射的眼科结构的近红外散射和可见光；以及
经由所述***控制和图像处理器装置实时生成要显示在所述用户显示器上的图像，该图像包括检测到的实时显示的来自被照射的眼科结构的近红外散射。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在平视显示器(HUD)上显示来自手术显微镜的视图。
19.根据权利要求17-18中任一项所述的方法，还包括：
在平视显示器(HUD)上显示眼睛的近红外图像。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括：
将生成的图像叠加在来自所述手术显微镜的视图上。
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