BRPI0618088A2 - iluminador cirúrgico de ángulo variável - Google Patents

Abstract

<b>ILUMINADOR CIRúRGICO DE áNGULO VARIáVEL<d>. A presente invenção refere-se a um iluminador de grande angu- lação de ângulo variável que é descrito, uma modalidade sendo um sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável e calibre pequeno compreendendo: uma fonte de luz para fornecer um feixe de luz; um cabo ótico acoplado de forma ótica à fonte de luz para receber e transmitir o feixe de luz; uma peça manual, acoplada de forma operacional ao cabo ótico; uma fibra ótica; acoplada de forma operacional à peça manual, onde a fibra ótica é oticamente acoplada ao cabo ótico para receber e transmitir o feixe de luz; um conjunto ótico, acoplado de forma ótica a uma extremidade distal da fibra ótica, para receber o feixe de luz e fornecer o feixe de luz para iluminar um campo cirúrgico; e uma cânula, acoplada de forma operacional à peça manual e ao conjunto ótico, para alojar e direcionar o conjunto ótico para iluminar uma área selecionada, tal como um local cirúrgico. O conjunto ótico pode compreender, por exemplo, um difusor de cristal líquido disposto por polímero/fibra ("PDLC") acoplado oticamente a uma agulha ótica ou um cone concentrador parabólico composto embutido ("CPG"). Na modalidade de difusor PDLC/agulha, a fibra pode ser uma fibra ótica de endoiluminador padrão com 0,50 NA ou valor similar. O feixe de luz da fonte de luz é emitido a partir da extremidade distal da fibra ótica e fornecido para o difusor PDLC para transmissão adicional O grau de difusão do feixe de luz no difusor PDLG po- de ser controlado eletricamente e pode variar de não difusão para um grau muito alto de difusão. Depois de passar através do difusor PDLC, o feixe de luz é fornecido para uma agulha ou fibra, tal como uma agulha de vidro ou fibra, que transmite o feixe de luz para o local cirúrgico no olho.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ILUMINADORCIRÚRGICO DE ÂNGULO VARIÁVEL".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

Esse pedido reivindica prioridade sob 35 U.S.C. § 119 ao pedidode patente provisório No. 60/731.942, depositado em 31 de outubro de 2005,todo o conteúdo do qual é incorporado aqui por referência.CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se geralmente a instrumentação ci-rúrgica. Em particular, a presente invenção refere-se a instrumentos cirúrgi-cos para iluminação de uma área durante uma cirurgia ótica. Ainda mais par-ticularmente, a presente invenção refere-se a um iluminador de grande an-gulação, de pequena calibragem e ângulo variável para iluminação de umcampo cirúrgico.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Em cirurgia oftálmica, e em particular em cirurgia vítreo-retinal, édesejável se utilizar um sistema microscópico cirúrgico de grande angulaçãopara visualizar a maior parte da retina possível. A lente objetiva de grandeangulação para tais sistemas microscópicos existe, mas exige um campo deiluminação mais amplo do que o fornecido pelo cone de iluminação de umasonda de fibra ótica típica. Como resultado disso, várias tecnologias foramdesenvolvidas para aumentar o espalhamento do feixe da luz relativamenteincoerente fornecida por um iluminador de fibra ótica. Esses iluminadores degrande angulação conhecidos podem, dessa forma, iluminar uma parte mai-or da retina como necessário pelos sistemas microscópicos cirúrgicos gran-de angulares atuais. Atualmente os iluminadores de grande angulação exis-tentes, no entanto, exibem várias desvantagens.

Uma desvantagem exibida por alguns iluminadores de grandeangulação da técnica anterior para cirurgia oftálmica é a combinação do ín-dice de refração de luz do fluido vítreo do olho ao da superfície de refraçãode luz da lente do iluminador que entra em contato com o fluido vítreo doolho. O contato do fluido vítreo do olho com a superfície de refração de luzda lente de espalhamento de luz de tais sistemas da técnica anterior resultaem uma retração de luz aquém do ideal devido à permuta de índice causadapelo fluido vítreo do olho. A patente U.S. No. 5.624.438, intitulada "RetinalWide-Angle Illuminator For Eye Surgery," e expedida para R. Scott Turner1fornece um sistema para se superar o efeito da combinação do índice deretração através do uso de uma saliência de índice de retração alto, mediadapela presença de um espaço de ar. O espaço de ar é apresentado entre aextremidade distai de uma fibra ótica e a superfície de retração de luz dalente do iluminador. A luz emanando do guia de onda ótica (isso é, fibra óti-ca) sofrerá, portanto, dispersão angular sem qualquer mudança de índiceque possa ser caudada pelo contato com o fluido vítreo do olho antes depassar através da superfície de refração de luz da lente do iluminador.

Outra desvantagem dos iluminadores de grande angulação dis-poníveis atualmente é o brilho. O brilho resulta quando a fonte de iluminaçãoé pequena e brilhante, e o usuário (por exemplo, um cirurgião oftálmico) pos-sui uma linha de visão direta com uma fonte de iluminação pequena. O brilhoé a radiação dispersa indesejável que não fornece qualquer iluminação útil, edistrai o observador ou obscurece um objeto em observação. O brilho podeser corrigido nos iluminadores de grande angulação atuais, mas tipicamenteapenas pela redução do fluxo de luz de iluminação total, o que reduz a quan-tidade de luz disponível para a observação do cirurgião. Por exemplo, a"sonda bala" fabricada pela Alcon Laboratories, Inc., de Fort Worth, Texas,alcança a iluminação de grande angulação pela utilização de uma fibra emformato de bala possuindo um acabamento de superfície difuso para espa-lhar a luz que emana da extremidade distai de uma fibra ótica. Par reduzir obrilho, a sonda tipo bala pode utilizar uma proteção geométrica, que reduz oângulo de iluminação pela redução do fluxo de luz disponível total.

Uma desvantagem adicional dos iluminadores de grande angu-lação da técnica anterior é que os mesmos não fornecem a variação do ân-gulo de iluminação (espalhamento angular) da fonte de luz para ajustar ailuminação a diferentes condições dentro do campo cirúrgico em tempo real.

Portanto, existe a necessidade de se criar um iluminador degrande angulação de ângulo variável que possa reduzir ou eliminar os pro-blemas associados com os iluminadores de grande ãngulação da técnicaanterior, particularmente o problema de variação do espalhamento angularda luz emitida em tempo real.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

As modalidades do iluminador cirúrgico de grande angulação deângulo variável da presente invenção correspondem substancialmente a es-sas necessidades e a outras. Uma modalidade dessa invenção é um sistemacirúrgico de iluminação de ângulo variável e calibragem pequena compreen-dendo: uma fonte de luz para fornecer um feixe de luz; um cabo ótico, otica-mente acoplado à fonte de luz para receber e transmitir o feixe de luz; umapeça manual, acoplada de forma operacional ao cabo ótico; uma fibra ótica,operacionalmente acoplada à peça manual, onde a fibra ótica é oticamenteacoplada ao cabo ótico para receber e transmitir o feixe de luz; um conjuntoótico, oticamente acoplado a uma extremidade distai da fibra ótica, para re-ceber o feixe de luz e fornecendo o feito de luz para iluminar uma área; euma cânula, operacionalmente acoplada à peça manual e conjunto ótico,para alojar e direcionar o conjunto ótico.

O conjunto ótico pode compreender um difusor de fibra/cristallíquido disperso por polímero ("PDLC")/agulha de vidro ou um cone concen-trador parabólico composto embutido ("CPC"). Na modalidade de difusorPDLC/agulha de vidro, a fibra pode ser uma fibra ótica de endoiluminadorpadrão com 0,50 NA ou valor similar. O feixe de luz da fonte de luz é trans-mitido pela fibra ótica e fornecido para um difusor PDLC para transmissão edifusão adicionais do feixe de luz. O grau de difusão do feixe de luz no difu-sor PDLC pode ser eletricamente controlado e pode variar de não difusão aum grau muito alto de difusão. Depois de passar através do difusor PDLC, ofeixe de luz é fornecido para uma agulha ou fibra ótica (por exemplo, vidro)que transmite o feixe de luz para iluminar uma área desejada, tal como umlocal cirúrgico no olho.

Na modalidade do cone CPC, a extremidade distai da fibra óticaé terminada em um formato de cone CPC que espalha de forma angular aluz para fora para um ângulo fora de eixo alto e emite a luz a partir da extre-midade distai da cânula com alta eficiência. Quase todo o feixe de luz esca-pa da fibra ótica e do cone CPC através da face de extremidade distai plana.Um cone CPC macho é separado de um cone CPC fêmea truncado por umpequeno espaço de ar. Quando os cones CPC macho e fêmea são puxadosjuntos para criar o contato ótico, a luz do elemento de cone CPC macho élivremente transmitida para dentro do elemento de cone CPC fêmea, e a luzresultante é emitida através de um espalhamento angular muito reduzido.

A cânula, o conjunto ótico e a peça manual podem ser fabrica-dos a partir de materiais biocompatíveis. O cabo ótico pode compreender umprimeiro conector ótico acoplado de forma operacional à fonte de luz e umsegundo conector ótico acoplado de forma operacional à peça manual (paraacoplar oticamente o cabo ótico à fibra ótica alojada dentro da peça manuale cânula). Esses conectores podem ser conectores de fibra ótica SMA. Oconjunto ótico, a fibra ótica e o cabo ótico (isso é, as fibras óticas dentro docabo ótico) podem ser dé um calibre compatível de modo a transmitir o feixede luz da fonte de luz para o campo cirúrgico. Por exemplo, todos os trêselementos podem ter calibre igual.

Outras modalidades da presente invenção podem incluir um mé-todo para iluminação grande angular de um campo cirúrgico utilizando umiluminador de ângulo variável de acordo com os ensinamentos dessa inven-ção, e uma modalidade de peça manual cirúrgica do iluminador de ângulovariável da presente invenção para uso em cirurgia oftálmica. Adicionalmen-te, as modalidades dessa invenção podem ser incorporadas dentro de umamáquina ou sistema cirúrgico para uso em cirurgia oftálmica ou outra cirurgi-a. Outros usos para um iluminador de grande angulação de ângulo variávelprojetado de acordo com os ensinamentos dessa invenção serão conhecidosdos versados na técnica.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS

Uma compreensão mais completa da presente invenção e dasvantagens da mesma pode ser adquirida por referência à descrição a seguir,levada em consideração em conjunto com os desenhos em anexo, nos quaisreferências numéricas similares indicam características similares e onde:a figura 1 é uma representação diagramática de uma modalida-de de um sistema para iluminação variável de grande angulação de acordocom os ensinamentos dessa invenção;

a figura 2 é uma representação diagramática de uma modalida-de de difusor PDLC/fibra ótica da presente invenção;

as figuras 3A e 3B são vistas aproximadas do difusor PDLC dafigura 2;

as figuras 4 e 5 são representações diagramáticas de uma mo-dalidade de conjunto ótico tipo cone CPC embutido do iluminador de ângulovariável da presente invenção;

a figura 6 é um diagrama ilustrando o uso de uma modalidade doiluminador de ângulo variável dessa invenção para cirurgia oftálmica; e

a figura 7 é um diagrama ilustrando uma modalidade de um dis-positivo de ajuste 40 de acordo com a presente invenção;

a figura 8 é um fluxograma ilustrando as etapas de uma modali-dade do método dessa invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As modalidades preferidas da presente invenção são ilustradasnas figuras, números similares sendo utilizados para se referir a partes cor-respondentes dos vários desenhos.

As várias modalidades da presente invenção fornecem um dis-positivo endoiluminador com base em fibra ótica de calibre pequeno (porexemplo, calibre 19, 20 ou 25) para uso em procedimentos cirúrgicos, talcomo a cirurgia de segmento posterior/vítreo-retinal. As modalidades dessainvenção podem compreender uma peça manual, tal como a peça manualAlcon-Grieshaber Revolution-DSP® vendida pela Alcon Laboratories, Inc.,Fort Worth, Texas, conectada a uma cânula de calibre pequeno (por exem-plo, calibre 19, 20 ou 25). A dimensão interna da cânula pode ser utilizadapara alojar um ou uma pluralidade de elementos óticos de difusão e/ou fibrasóticas de acordo com os ensinamentos dessa invenção. As modalidades doiluminador de grande angulação podem ser configuradas para uso no campogeral da cirurgia oftálmica. No entanto, é contemplado que será realizadopelos versados na técnica que o escopo da presente invenção não está limi-tado à oftalmologia, mas pode ser aplicado geralmente a outras áreas decirurgia onde a iluminação de ângulo variável e/ou grande angular possa sernecessária.

Uma modalidade do iluminador de grande angulação de ângulovariável dessa invenção pode compreender um conjunto ótico de difusão deluz, uma haste e uma peça manual fabricada a partir de materiais poliméri-cos biocompatíveis, de forma que a parte invasiva do iluminador de grandeangulação seja um item cirúrgico descartável. As modalidades dessa inven-ção fabricadas a partir de materiais poliméricos biocompatíveis podem serintegradas em um mecanismo de peça manual articulada de baixo custo, deforma que essas modalidades possam compreender um instrumento ilumi-nador descartável econômico.

As modalidades difusoras PDLC da presente invenção se basei-am no princípio que as moléculas de cristal líquido são giradas pela presen-ça de um campo elétrico. Sem qualquer campo elétrico, as moléculas decristal líquido são orientadas de forma aleatória e a camada PDLC é alta-mente difusora. Como um campo elétrico é aplicado e reforçado, as molécu-las de cristal líquido se tornam cada vez mais alinhadas em paralelo aocampo elétrico. Com uma resistência de campo elétrico suficiente, as molé-culas de cristal líquido são alinhadas e a camada PDLC é essencialmentenão difusora.

As modalidades de cone CPC embutido da presente invenção sebaseiam no principio de que a luz dentro do cone CPC está confinada pelareflexão interna dos raios da interface ar/superfície. Dessa forma, desde queo cone CPC macho de várias modalidades dessa invenção seja cercado porar, a luz transmitida dentro do cone CPC será confinada dentro do cone CPCmacho e afunilará até a extremidade do cone CPC onde será emitida a partirda extremidade distai do cone com um alto espalhamento angular. No entan-to, se um espaço de ar entre um cone CPC macho e um fêmea for eliminado(por exemplo, pelo contato entre os cones CPC macho e fêmea), a luztransmitida dentro do cone CPC macho não será mais confinada dentro docone CPC macho e sujeita a esse efeito de afunilamento. Parte da luz, aoinvés disso, passará para dentro do cone CPC fêmea, e a luz emitida a partirda extremidade distai do conjunto ótico terá um espalhamento angular muitoreduzido.

A figura 1 é uma representação diagramática de um sistema ci-rúrgico 2 compreendendo uma peça manual 10 para distribuição de um feixede luz a partir de uma fonte de luz 12 através do cabo 14 para uma haste(cânula) 16. O cabo 14 pode ser um cabo de fibra ótica de qualquer calibrecomo é sabido na técnica, mas é preferivelmente um cabo possuindo umafibra de calibre 19, 20 ou 25. Adicionalmente, o cabo 14 pode compreenderuma única fibra ótica ou uma pluralidade de fibras óticas oticamente acopla-das para receber e transmitir luz da fonte de luz 12 para uma fibra ótica 22dentro da haste 16 através da peça manual 10. A peça manual 10 e a haste16 são configuradas para alojar a fibra ótica 22 e um conjunto ótico de difu-são, oticamente acoplado à fibra 22 e que opera para receber a luz da fontede luz 12 e transmitir a mesma para iluminar uma área desejada, tal comoum local cirúrgico. As modalidades do conjunto ótico 50 (200) são mais cla-ramente ilustradas nas figuras de 2 a 4. O sistema de acoplamento 32 podecompreender um conector de fibra ótica em cada extremidade do cabo 14para acoplar de forma ótica a fonte de luz 12 a uma fibra ótica 22/14 dentroda peça manual 10, como discutido mais completamente abaixo.

A figura 2 é uma representação diagramática de uma modalida-de de agulha ótica/difusor PDLC/fibra ótica da presente invenção. O conjuntoótico 50 compreende um difusor PDLC 100 e uma agulha ótica 102. O difu-sor PDLC 100 pode consistir em uma camada de polímero rígido (por exem-plo, plástico) 150 dentro da qual uma pluralidade de gotículas de cristal líqui-do 152 foi dispersa, um eletrodo proximal transparente (por exemplo, óxidode latão de índio) 154 na face de entrada (proximal) da camada polimérica150, e um eletrodo distai transparente 156 na face de saída (distai) da ca-mada polimérica 150, como ilustrado nas figuras 3A e 3B. Na ausência deum campo elétrico (figura 3A), as moléculas de cristal líquido dentro de cadagotícula de cristal líquido 152 são orientadas de forma aleatória. Nesse esta-do, o índice de retração efetiva de cada gotícula é significativamente diferen-te do polímero rígido circundante. Portanto, existe um reflexo e retração for-tes (além de espalhamento) da luz de entrada 160 da fonte de luz 12 a partirda interface de gotícula/polímero. O efeito macroscópico agregado é a difu-são significativa da luz 160 passando através do difusor PDLC 100. No en-tanto, quando uma voltagem é aplicada através da camada polimérica dodifusor PDLC 100 (figura 3B), as moléculas de cristal líquido dentro de cadagotícula de cristal líquido 152 começam a se alinhar em paralelo ao campoelétrico. À medida que o fazem, o índice de refração efetivo das gotículas decristal líquido 152 começa a se aproximar do índice de refração da camadapolimérica circundante 150, e a difusão resultante do feixe de luz passando160 diminui. À medida que a voltagem aplicada aumenta, a difusão pelo di-fusor PDLC 100 diminui. Quando uma voltagem limite é alcançada, a difusãodo difusor PDLC 100 é de cerca de zero, e o difusor PDLC 100 é essencial-mente limpo.

A luz difusa emitida a partir da face distai do difusor PDLC 100 étransmitida para dentro da agulha cilíndrica 102 (ou uma fibra ótica 102 como revestimento removido). A agulha 102 pode ser uma fibra ótica ou agulhade vidro. Quando cercada pelo ar, a agulha 102 possui um NA de cerca de 1e é capaz de confinar um feixe de luz com um meio ângulo tão grande quan-do cerca de 90 graus. Portanto, mesmo com a difusão máxima do difusorPDLC 100, essencialmente toda a luz difusa transmitida para a agulha 102pode ser transmitida pela agulha 102 para sua extremidade distai. A agulha102 é encerrada dentro da haste 16, que pode ser feita de aço. Adesivo ótico106 pode ser aplicado à extremidade distai do conjunto de agulha102/cânula 16 para unir mecanicamente a agulha 102 à haste 16, e paragarantir que a agulha 102 seja cercada pelo espaço de ar 104 dentro da has-te 16 impedindo que o líquido do olho penetre entre a agulha 102 e a haste16. Para se impedir que a agulha 102 toque a haste 16 em um ou mais Io-cais, um número pequeno de esferas espaçadoras de vidro ou plástico 170(utilizadas rotineiramente na indústria de monitores de cristal líquido) podemser aplicadas à superfície da agulha 102 antes da inserção da agulha 102dentro da haste 16. As esferas espaçadoras 170 manterão a agulha 102 se-parada da haste 16, e a perda de luz espalhada de cada esfera espaçadora170 é antecipada como sendo desprezível.

O campo elétrico aplicado ao difusor PDLC 100 pode ser contro-lado por qualquer meio conhecido dos versados na técnica para o controledo fluxo de corrente dentro de um dispositivo eletrônico. Por exemplo, ummecanismo deslizante na peça manual 10 pode ser utilizado como um me-canismo tipo reostato (comutador), ou algum outro meio de controle eletrôni-co pode ser ütilizado, tal como um controle de pedal, que será familiar aosversados na técnica. O meio de controle eletrônico de campo elétrico podefornecer ao cirurgião a capacidade de variar continuamente em tempo real oespalhamento angular da luz emitida a partir do iluminador entre um campode visão estreito (para a máxima clareza do difusor PDLC 100) e um campode visão muito grande (para máxima difusão de difusor PDLC 100).

As figuras 4 e 5 são representações diagramáticas de uma mo-dalidade de conjunto ótico tipo cone CPC embutido da modalidade da pre-sente invenção para o controle do espalhamento angular da luz emitida apartir do iluminador. Nessa modalidade, o conjunto ótico 200 compreendeum elemento de cone CPC macho 250 embutido dentro de um elemento co-ne CPC fêmea 252, onde o elemento de cone CPC macho 250 e o elementode cone CPC fêmea 252 estão em uma relação móvel um com o outro. Oconjunto ótico de cone CPC 200 é oticamente acoplado à extremidade distaida fibra ótica 22/14 e é projetado para emitir substancialmente toda a luz quechega a partir da face de extremidade distai plana 210 do conjunto ótico 200(muito pouca luz é emitida a partir da superfície lateral), emitir luz através demeio ângulo tão grande quanto 90 graus, e emitir luz com eficiência muitoalta. A luz que passa através do elemento de cone CPC macho 250 perma-nece dentro do elemento de cone CPC 250 por toda a reflexão interna nainterface polímero/ar na parede lateral do elemento de cone CPC macho250. O elemento cone CPC macho afunilado 250 faz com que a luz afunile eaumente seu espalhamento angular até que a luz seja emitida a partir daface de extremidade distai 210 através de um ângulo grande.O espalhamento angular largo da luz emitida a partir do elemen-to de cone CPC macho 250 depende do ar que cerca o elemento de coneCPC 250 (isso é, em uma interface cone para ar). Portanto, não existe qual-quer espaço de ar 254 entre o elemento de cone CPC macho 250 e o ele-mento de cone CPC fêmea 252, o espalhamento angular largo de luz peloelemento de cone CPC macho 250 não pode ocorrer. Uma forma de se eli-minar o espaço de ar 254 é ilustrada nas figuras 4 e 5. Um elemento de coneCPC macho 250 é embutido dentro de um elemento de cone CPC fêmealigeiramente truncado 252, com um espaço de ar de largura variável 254 en-tre os mesmos. Na figura 4, o elemento de cone CPC fêmea 252 está emuma posição estendida, fazendo com que o espaço de ar 254 exista entre osdois elementos de cone CPC 250 e 252, e resultando em um feixe de luzangularmente amplo 270 emitido a partir da face de extremidade distai 210do elemento de cone CPC macho 250. Na figura 5, o elemento de cone CPCfêmea 252 é ilustrado em uma posição retraída em contato com o elementode cone CPC macho 250. O espaço de ar 254 entre os elementos de coneCPC não existe quando o elemento de cone CPC fêmea 252 está totalmenteretraído. Nesse caso, os dois elementos de cone CPC 250 e 252 se compor-tam oticamente como se não houvesse qualquer junta entre os mesmos, eos mesmos fossem efetivamente um único elemento ótico cilíndrico não afu-nilado. O feixe resultante de luz emitida 272 é angularmente estreito - emtorno da mesma largura angular que seria emitida a partir de uma fibra ótica22/14 sem o conjunto ótico de cone CPC 200.

Quando os raios de um feixe de luz transmitido pela fibra ótica14/22 e elemento de cone CPC 250 refletem a partir da interface de cone/ardentro do elemento de cone CPC macho 250, uma onda momentânea é ge-rada e se estende por uma distância muito curta (por exemplo, mícron) alémda interface de superfície/ar do cone CPC e dentro do meio de ar circundan-te. Desde que a superfície do elemento de cone CPC fêmea 252 permaneçafora da região de onda momentânea, o reflexo interno total ocorrerá dentrodo elemento de cone CPC macho 250. Se, no entanto, o elemento de coneCPC fêmea 252 estiver perto o suficiente de forma que sua superfície estejapenetrando a região da onda momentânea, parte da energia de raio de luzcruzará para dentro do elemento de cone CPC fêmea 252 como uma ondapercorrendo. À medida que o espaço de ar 254 entre os elementos de coneCPC diminui, a quantidade de luz que passa para dentro do elemento decone CPC fêmea 252 aumenta. Quando o espaço de ar 254 é eliminado,essencialmente 100% da luz transmitida passará para dentro do elementode cone CPC fêmea 252 a partir do elemento de cone CPC macho 250. Por-tanto, a movimentação do elemento de cone CPC fêmea 252 longitudinal-mente apenas por uma distância curta ao longo do eixo geométrico ótico farácom que a luz emitida comute de um espalhamento angular máximo para umespalhamento angular mínimo. Em teoria, é possível se ajustar o espaço dear 254 para causar um espalhamento de feixe intermediário entre os doisextremos, mas na prática isso pode ser extremamente difícil de alcançar vis-to que a sensibilidade do espalhamento de feixe ao tamanho de espaço dear na região de transição é alta.

Em uma modalidade, o elemento de cone CPC fêmea 252 podeser acoplado de forma operacional à haste 16 que cobre todo o conjunto óti-co de cone CPC/fibra ótica 22(14) 200. Em tal modalidade, pelo menos duasopções diferentes podem ser empregadas: (1) a haste 16 e o elemento decone CPC fêmea 252 podem ser rigidamente fixados à peça manual 10 (porexemplo, um ao outro) e a fibra ótica 22(14)/elemento de cone CPC macho250 podem ser operados para mover longitudinalmente ao longo do eixo ge-ométrico ótico, ou (2) a fibra ótica 22(14) e o elemento de cone CPC macho250 podem ser fixados rigidamente à peça manual 10 e a haste 16 e o ele-mento de cone CPC fêmea 252 podem ser operados para mover longitudi-nalmente ao longo do eixo geométrico ótico. Em qualquer caso, a comutaçãodos estados de feixe (movimento longitudinal dos componentes móveis) po-de ser controlada por um mecanismo de comutação deslizante em ou napeça manual 10 de uma forma que será conhecida dos versados na técnica.

Quando utilizada em uma modalidade, a fibra ótica 22 pode seroticamente acoplada ao cabo de fibra ótica 14. Em algumas modalidades, noentanto, o cabo de fibra ótica 14 pode se estender através da peça manual10 e é acoplado oticamente diretamente no conjunto ótico 50 (200) compre-endendo difusor PDLC 100 ou elementos de cone CPC 250/252. Para essasmodalidades, uma fibra ótica separada 22 não é utilizada. Quando imple-mentada dentro da peça manual 10, a fibra ótica 22 tem um calibre compatí-vel com o calibre do cabo de fibra ótica 14, de forma que possa receber etransmitir luz do cabo de fibra ótica 14. A peça manual 10 pode ser qualquerpeça manual cirúrgica como é sabido da técnica, tal como a peça manualRevolution-DSP®vendida por Alcon Laboratories, Inc. de Fort Worth, Texas.A fonte de luz 12 pode ser uma fonte de luz de xenônio, uma fonte de luzhalógena, ou qualquer outra fonte de luz capaz de distribuir luz através deum cabo de fibra ótica. A haste 16 pode ser uma cânula de calibre pequeno,preferivelmente da ordem de 19, 20 ou 25, como é sabido pelos versados natécnica. A haste 16 pode ser de aço inoxidável ou um polímero biocompatí-vel adequado (por exemplo, PEEK, poliimida etc.) como é sabido pelos ver-sados na técnica.

O cabo de fibra ótica 14 ou fibra ótica 22, elementos de coneCPC 250/252 e/ou haste 16 (em tais combinações como descrito acima) po-dem ser acoplados de forma operacional à peça manual 10, por exemplo,através de um dispositivo de ajuste 40, como ilustrado na figura 7. O disposi-tivo de ajuste 40 pode compreender, por exemplo, um mecanismo de impul-são/retração como é sabido pelos versados na técnica, tal como um pistãoao qual componentes móveis são acoplados de forma operacional. O pistãopode ser controlado através de dispositivos de ajuste 40, que podem ser umdispositivo mecânico manual para mover o pistão ou um acionador eletro-mecânico (comutador) para controlar um dispositivo eletro-mecânico paramover o pistão, como será sabido dos versados na técnica. A fonte de luz 12pode ser acoplada oticamente à peça manual 10 (por exemplo, à figura 22)utilizando, por exemplo, conectores de fibra ótica SMA padrão (Scale Manu-facturers Association) nas extremidades do cabo de fibra ótica 14. Isso per-mite o acoplamento eficiente da luz a partir da fonte de luz 12 através docabo de fibra ótica 14/fibra ótica 22 e a peça manual 10 e finalmente ema-nando do conjunto ótico 50 (200) na extremidade distai da haste 16. A fontede luz 12 pode compreender filtros, como é sabido pelos versados na técni-ca, para reduzir os efeitos térmicos danosos da irradiação infravermelha ab-sorvida originada na fonte de luz. O(s) filtro(s) de fonte de luz 12 pode(m) serutilizado(s) para iluminar seletivamente um campo cirúrgico com cores deluzes diferentes, tal como para excitar um contraste cirúrgico. A(s) fibra(s) 22(e/ou 14, dependendo da modalidade) é/são encerrada(s) pelo acoplamentoótico no conjunto ótico 50 (200) compreendendo o difusor PDLC 100/agulha102 ou elementos de cone CPC 250/252.

A figura 6 ilustra o uso de uma modalidade do iluminador degrande angulação de ângulo variável dessa invenção em uma cirurgia oftál-mica. Durante a operação, a peça manual 10 distribui um feixe de luz atra-vés da haste 16 (através do cabo de fibra ótica 14 e/ou fibra ótica 22) e atra-vés do conjunto ótico 50 (200) para iluminar uma retina 28 de um olho 30. Aluz colimada distribuída através da peça manual 10 para o conjunto ótico 50(200) é gerada pela fonte de luz 12 e distribuída para iluminar a retina 28 pormeio do cabo de fibra ótica 14 e do sistema de acoplamento 32. O conjuntoótico 50 (200) opera para espalhar o feixe de luz distribuído a partir da fontede luz 12 através de uma área da retina tão grande quanto, por exemplo,uma lente objetiva grande angular microscópica que permite que um cirurgi-ão veja.

Em uma modalidade do iluminador de grande angulação de ân-gulo variável da presente invenção, um mecanismo de travamento mecânicosimples, como é sabido pelos versados na técnica, pode permitir que o ân-gulo de iluminação seja fixo, até liberado e/ou reajustado pelo usuário atra-vés do dispositivo de ajuste 40.

Uma vantagem das modalidades do iluminador de grande angu-lação de ângulo variável dessa invenção, é que um operador pode variar oângulo de iluminação da luz emitida a partir da extremidade distai do ilumi-nador em tempo real para otimizar as condições de visualização dentro docampo cirúrgico. O espalhamento angular da luz emitida pode, dessa forma,ser controlado como desejado pelo operador.

A figura 7 fornece outra vista de um iluminador de grande angu-lação de acordo com os ensinamentos dessa invenção ilustrando mais cla-ramente uma modalidade do dispositivo de ajuste 40. Nessa modalidade, odispositivo de ajuste 40 compreende um botão deslizante, como é sabidopelos versados na técnica. A ativação do dispositivo de ajuste 40 na peçamanual 10, por exemplo, por meio de uma ação deslizante suave e reversí-vel, pode causar uma mudança na taxa de difusão do difusor PDLC 100 oucausar uma mudança nas posições relativas entre o elemento cone CPCmacho 250 e o elemento de cone CPC fêmea 252, da forma descrita acima.O dispositivo de ajuste 40 pode compreender, por exemplo, um mecanismode impulsão/retração como é sabido pelos versados na técnica, tal como umpistão ao qual os componentes móveis são acoplados de forma operacio-nal.O pistão pode ser controlado através de um dispositivo de ajuste 40, quepode ser um dispositivo mecânico manual para mover o pistão ou um acio-nador eletro-mecânico (comutador) para controlar um dispositivo eletro-mecânico para mover o pistão, como será sabido pelos versados na técnica.O dispositivo de ajuste 40 pode compreender também, em outras modalida-des, um comutador simples liga/desliga, como será sabido pelos versadosna técnica, para mudar a difusão do difusor PDLC 100 de um máximo, paraum mínimo (e vice-versa) ou pode controlar um mecanismo tipo reostato pa-ra variar continuamente a taxa de difusão do difusor PDLC 100.

A figura 8 é um fluxograma ilustrando um método operável parafornecer iluminação grande angular variável de acordo com os ensinamentosdessa invenção. As operações 800 começam com a geração de um feixe deluz na etapa 802. Esse feixe de luz pode ser gerado a partir de uma fonte deluz tal como uma fonte de luz 12 como descrito com referência às figurasanteriores. Na etapa 804 um cabo ótico recebe o feixe de luz. O feixe de luzrecebido pelo cabo ótico é então transmitido para uma fibra ótica na etapa806. Na etapa 808 um conjunto ótico é acoplado à extremidade distai da fi-bra ótica onde o conjunto ótico recebe o feixe de luz. Na etapa 810, o con-junto ótico é direcionado para iluminar uma área selecionada na etapa 810.O conjunto ótico pode espalhar o feixe de luz distribuído a partir da fonte deluz sobre uma área grande. Por exemplo, quando utilizado na cirurgia oftál-mica, esse feixe de luz pode ser distribuído para a área da retina para permi-tir que uma lente objetiva grande angular microscópica que permite que umcirurgião veja essa área cirúrgica. O espalhamento angular da luz emitidadistribuída pelo conjunto ótico pode ser controlado como desejado a fim dese otimizar as condições de visualização dentro do campo cirúrgico. O con-junto ótico pode compreender qualquer uma das modalidades descritas aquide acordo com a presente invenção.

Apesar de a presente invenção ter sido descrita em detalhes a-qui com referência às modalidades ilustradas, deve-se compreender que adescrição é por meio de exemplo apenas e não deve ser considerada limita-dora. Deve-se compreender adicionalmente, portanto, que inúmeras mudan-ças nos detalhes das modalidades dessa invenção e modalidade adicionaisdessa invenção serão aparentes a, e podem ser realizadas pelos versadosna técnica possuindo referência a essa descrição. É contemplado que todasas ditas mudanças e modalidades adicionais estão dentro do espírito e ver-dadeiro escopo dessa invenção como reivindicados abaixo. Dessa forma,enquanto a presente invenção for descrita com referência particular à áreageral de cirurgia oftálmica, os ensinamentos contidos aqui se aplicam igual-mente sempre que for desejável se fornecer iluminação grande angular evariável de um local cirúrgico.

Claims (24)

1. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável compreen-dendo:uma fonte de luz para fornecer um feixe de luz;um cabo ótico, acoplado de forma ótica à fonte de luz para rece-ber e transmitir o feixe de luz;uma peça manual, acoplada de forma operacional ao cabo ótico;uma fibra ótica, acoplada de forma operacional à peça manual,onde a fibra ótica é oticamente acoplada ao cabo ótico para receber etransmitir o feixe de luz;um conjunto ótico, acoplado de forma ótica a uma extremidadedistai da fibra ótica, para receber o feixe de luz e fornecer o feixe de luz parailuminar uma área, onde o conjunto ótico compreende um difusor de cristallíquido disperso por polímero ("PDLC") oticamente acoplado a uma agulhaótica; euma cânula, acoplada de forma operacional à peça manual econjunto ótico, para alojar e direcionar o conjunto ótico para iluminar a área.

2. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acordocom a reivindicação 1, no qual a área compreende um local cirúrgico.

3. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acordocom a reivindicação 1, no qual a fibra ótica compreende uma fibra ótica deendoiluminador possuindo 0,50 NA.

4. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acordocom a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente um sistema de con-trole de difusão operado para controlar um grau de difusão do feixe de luz.

5. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acordocom a reivindicação 1, no qual a cânula, o conjunto ótico e a peça manualsão fabricados a partir de materiais biocompatíveis.

6. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acordocom a reivindicação 1, no qual o cabo ótico compreende:um primeiro conector ótico acoplado de forma operacional à fon-te de luz; eum segundo conector ótico acoplado de forma ótica ao primeiroconector ótico, onde o segundo conector ótico acopla de forma operacional apeça manual para acoplar oticamente o cabo ótico à fibra ótica.

7. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, compre- endendo:uma fonte de luz para fornecer um feixe de luz;um cabo ótico, acoplado oticamente à fonte de luz para recebere transmitir o feixe de luz;uma peça manual, acoplada de forma operacional ao cabo ótico; uma fibra ótica, acoplada operacionalmente à peça manual, on-de a fibra ótica é oticamente acoplada ao cabo ótico para receber e transmi-tir o feixe de luz;um conjunto ótico, acoplado de forma ótica a uma extremidadedistai da fibra ótica, para receber o feixe de luz e fornecer o feixe de luz para iluminar uma área, onde o conjunto ótico compreende um cone concentradorparabólico composto embutido ("CPC"); euma cânula, acoplada de forma operacional à peça manual e aoconjunto ótico, para alojar e direcionar o conjunto ótico para iluminar a área.

8. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acordo com a reivindicação 7, no qual a área compreende um local cirúrgico.

9. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acordocom a reivindicação 7, no qual a fibra ótica compreende uma fibra ótica deendoiluminador possuindo 0,50 NA.

10. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acor- do com a reivindicação 7, no qual o cone CPC embutido espalha de formaangular luz para um ângulo fora de eixo e emite a luz a partir da extremidadedistai da cânula.

11. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acor-do com a reivindicação 7, no qual o cone CPC embutido compreende um elemento de cone CPC macho embutido dentro de um elemento de coneCPC fêmea, onde o elemento de cone CPC macho e o elemento de coneCPC fêmea estão em uma relação móvel um com o outro.

12. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acor-do com a reivindicação 11, no qual o espalhamento angular da luz emitidapelo conjunto ótico é determinado pela proximidade do elemento de coneCPC fêmea com o elemento de cone CPC macho.

13. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acor-do com a reivindicação 1, no qual a cânula, o conjunto ótico e a peça manualsão fabricados a partir de materiais biocompatíveis.

14. Sistema cirúrgico de iluminação de ângulo variável, de acor-do com a reivindicação 1, no qual o cabo ótico compreende:um primeiro conector ótico acoplado de forma operacional à fon-te de luz; eum segundo conector ótico acoplado de forma operacional aoprimeiro conector ótico;onde o segundo conector ótico acopla de forma operacional apeça manual para acoplar de forma ótica o cabo ótico à fibra ótica.

15. Método de iluminação grande angular de um campo cirúrgicoutilizando um iluminador de ângulo variável, compreendendo:a geração de um feixe de luz;o recebimento do feixe de luz com um cabo ótico, onde uma pe-ça manual é acoplada de forma operacional ao cabo ótico;a transmissão do feixe de luz do cabo ótico para uma fibra ótica,onde a peça manual é acoplada de forma operacional à fibra ótica;o acoplamento ótico de um conjunto ótico a uma extremidadedistai da fibra ótica, onde o conjunto ótico recebe o feixe de luz; eo direcionamento do conjunto ótico para iluminar uma área sele-cionada.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, no qual a áreaselecionada compreende um local cirúrgico.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, no qual o conjun-to ótico compreende:um difusor de cristal líquido disperso em polímero ("PDLC") aco-plado oticamente a uma agulha ótica.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, no qual a fibraótica compreende uma fibra ótica de endoiluminador possuindo 0,50 NA.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, compreendendoadicionalmente o controle de um grau de difusão do feixe de luz com o con-junto ótico.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, no qual o conjun-to ótico compreende um cone concentrador parabólico composto ("CPC")embutido.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, no qual o coneCPC embutido espalha de forma angular luz para um ângulo fora do eixo eemite a luz a partir da extremidade distai da cânula.

22. Método, de acordo com a reivindicação 20, no qual o coneCPC embutido compreende um elemento de cone CPC macho embutidodentro de um elemento de cone CPC fêmea, onde o elemento de cone CPCmacho e o elemento de cone CPC fêmea estão em uma relação de movi-mento um com o outro.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, no qual o espa-Ihamento angular da luz emitida pelo conjunto ótico é determinado pela pro-ximidade do elemento de cone CPC fêmea com o elemento de cone CPCmacho.

24. Método, de acordo com a reivindicação 15, no qual a cânula,o conjunto ótico, e a peça manual são fabricados a partir de materiais bio-compatíveis.