ES2327351T3

ES2327351T3 - Iluminador granangular multifibras de intensidad variable.

Info

Publication number: ES2327351T3
Application number: ES06113216T
Authority: ES
Inventors: Karl Cazzini
Original assignee: Alcon Inc
Current assignee: Alcon Inc
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: JP5053567B2; EP1719482B1; JP2006341082A; ATE435635T1; CA2544928A1; EP1719482A1; AU2006201798A1; US20060245702A1; BRPI0602134A; DE602006007640D1; AU2006201798B2; CA2544928C; US7618177B2

Abstract

Iluminador, que comprende: una pieza de mano (10) adaptada para acoplarse a un cable óptico (14) destinado a acoplarse ópticamente a una fuente de luz (12) para recibir y transmitir un haz de luz procedente de la fuente de luz; un conjunto de fibra óptica (20), acoplado de manera funcional a la pieza de mano (10), estando dispuesto el conjunto de fibra óptica para acoplarse ópticamente al cable óptico con el fin de recibir y transmitir el haz de luz, y comprendiendo el conjunto de fibra óptica una pluralidad de guías de fibra, comprendiendo cada guía de fibra (40) un revestimiento que presenta uno o más núcleos de fibra para transmitir y dispersar el haz de luz con el fin de iluminar un campo quirúrgico; y una cánula (16), acoplada de manera funcional a la pieza de mano, para alojar y dirigir el conjunto de fibra óptica, caracterizado porque el conjunto de fibra óptica puede ser manipulado de modo que se extienda más allá del extremo distal de la cánula, y pudiendo ser manipuladas las guías de fibra de tal modo que diverjan una de otra en proparte a la cantidad en que el conjunto de fibra óptica se extiende más allá del extremo distal de la cánula con la finalidad de variar el ángulo de iluminación del haz de luz proporcionado por los núcleos de fibra.

Description

Iluminador granangular multifibras de intensidad variable.

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica, según 35 U.S.C., \NAK 119, la prioridad de la solicitud de patente provisional U.S. nº 60/676.201, presentada el 29 de abril de 2005, cuyo contenido se incorpora a la presente memoria en su totalidad como referencia.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere en general a instrumentación quirúrgica. En particular, la presente invención se refiere a instrumentos quirúrgicos para iluminar un área durante la cirugía. Todavía más particularmente, la presente invención se refiere a un iluminador granangular de intensidad variable y calibre pequeño para la iluminación de un campo quirúrgico.

Antecedentes de la invención

En cirugía oftálmica y, en particular, en cirugía vítreo-retinal, es deseable utilizar un sistema de microscopio quirúrgico granangular para ver tan grande como sea posible una parte de la retina. Existen lentes objetivo granangulares para tales sistemas microscópicos, pero éstas requieren un campo de iluminación más amplio que el proporcionado por el cono de iluminación de una sonda de fibras óptica típica. Como resultado, se han desarrollado diversas tecnologías para incrementar la diseminación del haz de la luz relativamente incoherente proporcionada por un iluminador de fibra óptica. Estos iluminadores granangulares conocidos pueden iluminar así una parte mayor de la retina como la requerida por sistemas actuales de microscopio quirúrgico granangular. No obstante, actualmente, los iluminadores granangulares existentes presentan varias desventajas.

Un inconveniente presentado por algunos iluminadores granangulares de la técnica anterior para cirugía oftálmica es una coincidencia del índice de refracción de luz del fluido vítreo del ojo con el de la superficie refrantante de luz de la lente del iluminador que está en contacto con el fluido vítreo del ojo. El contacto del fluido vítreo del ojo con la superficie refractante de luz de la lente de diseminación de luz de tales sistemas de la técnica anterior da como resultado una refracción de luz subóptima debido a la conmutación de índice provocada por el fluido vítreo del ojo. La patente US nº 5.624.438 titulada "Retinal Wide-Angle Illuminator For Eje Surgery" y concedida a R. Scott Turner, proporciona un sistema para superar el efecto de la coincidencia de índices de refracción por medio del uso de un paso de alto índice de refracción mediado por la presencia de un intersticio de aire. El intersticio de aire se presenta entre el extremo distal de una fibra óptica y la superficie refractante de luz de la lente del iluminador. Por tanto, la luz que emana de la guía de ondas ópticas (es decir, la fibra óptica) se someterá a dispersión angular sin ninguna conmutación de índice que pudiera ser provocada por el contacto con el fluido vítreo del ojo antes de que dicha luz pase a través de la superficie refractante de luz de la lente del iluminador.

Otro inconveniente de los iluminadores granangulares actualmente disponibles es el deslumbramiento. El deslumbramiento se produce cuando la fuente de iluminación es pequeña y brillante, y el usuario (por ejemplo, un cirujano oftálmico) tiene una línea directa de visión con respecto a la pequeña fuente de iluminación brillante. El deslumbramiento es radiación dispersa no deseada que no proporciona iluminación útil y que distrae a un observador u oscurece un objeto bajo observación. El deslumbramiento puede corregirse en iluminadores granangulares actuales, pero típicamente sólo reduciendo el flujo de luz de iluminación total, lo que reduce la cantidad de luz disponible para observación por el cirujano. Por ejemplo, la "sonda bala" fabricada por Alcon Laboratories, Inc., de Fort Worth, Texas, consigue iluminación granangular utilizando una fibra en forma de bala que tiene un acabado difusivo de su superficie para dispersar luz que emana del extremo distal de una fibra óptica. Para reducir el deslumbramiento, la sonda bala puede utilizar un escudo geométrico que reduce el ángulo de iluminación reduciendo el flujo de luz disponible total.

Otro inconveniente de los iluminadores granangulares típicos de la técnica anterior es que no proporcionan una variación del ángulo de iluminación y/o la intensidad de la fuente de luz con la finalidad de ajustar la iluminación a diferentes condiciones dentro del campo quirúrgico. Más aún, los iluminadores quirúrgicos granangulares de la técnica anterior son caros de producir, un coste que se traspasa al cirujano y, por último, al paciente. Como resultado, los iluminadores de la técnica anterior no son típicamente desechables y requerirán un mantenimiento y esterilización periódicos entre las intervenciones quirúrgicas.

Por tanto, existe una necesidad de un iluminador granangular de intensidad variable que pueda reducir o eliminar los problemas de coincidencia de índices de refracción, el deslumbramiento, propiedades de iluminación ajustables, coste, eficiencia y otros problemas asociados con iluminadores granangulares de la técnica anterior.

El documento EP1522290 describe un iluminador granangular de intensidad variable que comprende: una fuente de luz para proporcionar un haz de luz; un cable óptico acoplado ópticamente a la fuente de luz para recibir y transmitir el haz de luz; una pieza de mano de manera funcional acoplada al cable óptico para recibir el haz de luz; una fibra óptica de manera funcional acoplada a la pieza de mano, en donde la fibra óptica está acoplada ópticamente al cable óptico para recibir y transmitir el haz de luz; un elemento óptico acoplado ópticamente a un extremo distal de la fibra óptica para recibir el haz de luz y dispersar el haz de luz con el fin de iluminar un campo quirúrgico, en donde el elemento óptico comprende un zafiro en forma semiesférica; y una cánula acoplada de manera funcional a la pieza de mano para alojar y dirigir la fibra óptica y el elemento óptico. El elemento óptico puede ser un elemento de zafiro difusivo de calibre pequeño que tenga una superficie circular pulida coincidente con el extremo distal de la cánula y una superficie semiesférica refractante de luz que mira hacia la fibra óptica.

La patente US nº 6.254.530 describe un instrumento quirúrgico iluminado que incluye una fibra óptica con un extremo proximal y un extremo distal, un conector dispuesto en el extremo proximal de la fibra óptica y una pieza de mano dispuesta en general en el extremo distal de la fibra óptica. La pieza de mano tiene un cuerpo de pieza de mano y una aguja que se extiende distalmente desde el cuerpo de la pieza de mano, extendiéndose generalmente la fibra óptica a través de la pieza de mano y extendiéndose ligeramente hasta más allá del extremo distal de la aguja. La pieza de mano es adecuada para funcionamiento con una sola mano de un usuario humano, y la aguja es de un tamaño adecuado para su inserción en un ojo humano. El instrumento incluye unas estructuras en el extremo distal de la fibra óptica para dispersar luz que pasa desde una fuente de iluminación a través del cable para ensanchar el área sobre la que incide la luz y un escudo dispuesto proximalmente con respecto a una parte de la estructura de dispersión para impedir que la luz incida sobre un área predeterminada.

Breve sumario de la invención

En consecuencia, la invención proporciona un iluminador de acuerdo con la reivindicación 1. Las características ventajosas se exponen en las reivindicaciones subordinadas.

Breve descripción de las diversas vistas de los dibujos

Puede adquirirse una comprensión más completa de la presente invención y de las ventajas de la misma haciendo referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que números de referencia iguales indican características iguales y en los que:

La figura 1 es un diagrama simplificado de un sistema de iluminación quirúrgico según una forma de realización de la invención;

La figura 2 es una vista ampliada del extremo distal de un vástago 16 que incluye una forma de realización de un conjunto de fibra óptica 20 de la presente invención;

La figura 3 es un diagrama de bloques simplificado que ilustra el conjunto de fibra óptica 20 de la forma de realización de la figura 2;

La figura 4 es un diagrama simplificado que ilustra otra forma de realización del iluminador granangular de la presente invención;

La figura 5 es una ilustración de un separador intersticial 50 configurado para encajar centralmente entre guías de fibra 60 según una forma de realización de esta invención;

Las figuras 6 y 7 son unos dibujos simplificados que muestran unas formas de realización adicionales del iluminador de esta invención;

La figura 8 es una ilustración de todavía otra forma de realización de la presente invención en la que el conjunto de fibra óptica 20 comprende una varilla central 80 rodeada por un revestimiento 55 que contiene núcleos de fibra 45;

La figura 9 es una ilustración de la utilización de una forma de realización del iluminador de esta invención en una cirugía oftálmica;

La figura 10 es una ilustración que muestra mediciones; y

La figura 11 es otra ilustración que muestra mediciones.

Descripción detallada de la invención

En las figuras se ilustran formas de realización preferidas de la presente invención, utilizándose números de referencia iguales para referirse a partes iguales y correspondientes de los diversos dibujos.

Las diversas formas de realización de la presente invención proporcionan un dispositivo endoiluminador basado en fibra óptica de pequeño calibre (por ejemplo, calibre 19, 20 o 25) para uso en intervenciones quirúrgicas, tales como cirugía del segmento vítreo-retinal/posterior. Algunas formas de realización de esta invención pueden comprender una pieza de mano, tal como la pieza de mano Alcon-Grieshaber Revolution - DSP® vendida por Alcon Laboratories, Inc., Fort Worth, Texas, conectada a una cánula de calibre pequeño (por ejemplo, calibre 19, 20 o 25). La dimensión interior de la cánula puede utilizarse para alojar un conjunto de fibra óptica que comprende una pluralidad de guías de fibra y medios para separar la pluralidad de guías de fibra, tal como un separador, de acuerdo con las enseñanzas de esta invención. Algunas formas de realización del iluminador granangular multifibra pueden configurarse para uso en el campo general de la cirugía oftálmica. Sin embargo, se contempla y se observará por los expertos en la materia que el alcance de la presente invención no está limitado a oftalmología, sino que puede aplicarse generalmente a otras áreas de la cirugía donde pueda requerirse iluminación granangular y/o variable.

Una forma de realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de esta invención puede comprender un conjunto de fibra óptica, un vástago y una pieza de mano fabricados a partir de materiales poliméricos biocompatibles, de tal modo que la parte invasiva del iluminador granangular sea un utensilio quirúrgico desechable. A diferencia de la técnica anterior, cada realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de esta invención puede proporcionar alta trasmisión óptica/alto brillo con pérdidas ópticas bajas. Algunas formas de realización de esta invención fabricadas a partir de materiales poliméricos biocompatibles pueden integrarse en un mecanismo de pieza de mano articulado de bajo coste, de tal modo que estas formas de realización puedan comprender un instrumento iluminador desechable barato.

La figura 1 es un diagrama simplificado de un sistema 1 que comprende una pieza de mano 10 para suministrar un haz de luz a partir de una fuente de luz 12 a través de un cable 14 y un vástago (cánula) 16. El cable 14 puede ser un cable de fibra óptica de cualquier conocido en la técnica, pero comprende preferiblemente una fibra compatible de calibre 19, 20 o 25. Además, el cable 14 puede comprender una única fibra óptica o una pluralidad de fibras ópticas acopladas ópticamente para recibir y transmitir luz de la fuente de luz 12 al extremo distal del vástago 16 a través de la pieza de mano 10. El vástago 16 está configurado para alojar un conjunto de fibra óptica 20, como se ilustra más claramente en la figura 2. En la figura 1 se incluye una ampliación de una forma de realización del conjunto de fibra óptica 20 para demostrar las posiciones abierta y cerrada del conjunto de fibra óptica 20. Un sistema de acoplamiento 32 puede comprender un conector de fibra óptica en un extremo del cable 14 para acoplar ópticamente la fuente de luz 12 al conjunto de fibra óptica 20 dentro de la pieza de mano 10, como se expone más completamente a continuación.

La figura 2 es una vista ampliada del extremo distal del vástago 16 incluyendo una realización del conjunto de fibra óptica 20 de la presente invención. El vástago 16 se muestra alojando el conjunto de fibra óptica 20. El conjunto de fibra óptica 20 está acoplado ópticamente al cable de fibra óptica 14. En algunas formas de realización, puede acoplarse ópticamente una fibra óptica adicional entre el conjunto de fibra óptica 20 y el cable de óptica de fibra 14. Cuando se implementa, dicha fibra óptica adicional es de un calibre compatible con el calibre del cable de fibra óptica 14, de tal modo que dicha fibra puede recibir y transmitir luz procedente del cable de fibra óptica 14. La pieza de mano 10 puede ser cualquier pieza de mano quirúrgica conocida en la técnica, tal como la pieza de mano Revolution DSP® vendida por Alcon Laboratories, Inc. de Fort Worth, Texas. La fuente de luz 12 puede comprender un elemento de luz 13 que produce el haz de luz a partir de fuente de luz 12 y que puede ser una fuente de luz de xenón, una fuente de luz halógena o cualquier otra fuente de luz capaz de suministrar, por ejemplo, luz incoherente a través de un cable de fibra óptica. El vástago 16 puede ser una cánula de calibre pequeño, preferiblemente dentro del rango de calibre 18 a 30, tal como se conoce por los expertos en la materia y, muy preferiblemente, de calibre 19, 20 o 25. El vástago 16 puede ser de acero inoxidable o de un polímero biocompatible adecuado (por ejemplo, PEEK, polimida, etc) conocido de los expertos en la materia y puede ser compatible con un diseño de instrumento desechable.

El conjunto de fibra óptica 20 o una fibra intermedia opcional alojados dentro del vástago 16 puede acoplarse de manera funcional a la pieza de mano 10, por ejemplo a través de unos medios de ajuste 42, como se muestra en la figura 9. Los medios de ajuste 42 pueden comprender, por ejemplo, un simple mecanismo mecánico, magnético o neumático de empuje/tracción conocido por los expertos en la materia. La fuente de luz 12 puede acoplarse ópticamente a la pieza de mano 10 (es decir, al conjunto de fibra óptica 20) utilizando, por ejemplo, conectores de fibra óptica SMA (Scale Manufacturers Association) estándar en los extremos proximales del cable de fibra óptica 14. Estos permiten el acoplamiento eficiente de luz desde la fuente de luz 12, a través del cable de fibra óptica 14, hasta la pieza de mano 10, cuya luz emana finalmente del conjunto de fibra óptica 20 en el extremo distal del vástago 16. La fuente de luz 12 puede comprender asimismo unos filtros 15 como los conocidos por los expertos en la materia para reducir los efectos térmicos dañinos de la radiación infrarroja absorbida que se origina en la fuente de luz. El filtro o los filtros de la fuente de luz 12 pueden usarse para iluminar selectivamente un campo quirúrgico con diferentes colores de luz, tal como para excitar un tinte quirúrgico.

El conjunto de fibra óptica 20 puede terminar al ras del extremo distal del vástago 16 o ligeramente dentro de éste. Así, por ejemplo, cuando no está en uso, el conjunto de fibra óptica 20 puede quedar apantallado dentro del vástago 16, siendo coincidente el extremo distal del conjunto de fibra óptica 20 con la apertura abierta en el extremo distal del vástago 16. La activación de los medios de ajuste 42 por, por ejemplo, una acción deslizante suave y reversible puede hacer que el conjunto de fibra óptica 20 salga del extremo distal del vástago 16 (o se retraiga dentro del mismo) en una cantidad determinada y ajustada por deslizamiento de los medios de ajuste 42. La cantidad de iluminación y el ángulo sólido de iluminación pueden variarse en proparte a la cantidad del conjunto de fibra óptica 20 que está expuesta en el extremo del vástago 16. De este modo, un cirujano puede ajustar la cantidad de luz diseminada sobre un campo quirúrgico, según se desee, para optimizar el campo de visión mientras se minimiza el deslumbramiento. Los medios de ajuste 42 de la pieza de mano 10 pueden ser cualquier medio de ajuste conocido por los expertos en la materia y pueden incluir un mecanismo de acoplamiento y actuación mecánico, electromecánico, neumático o magnético.

En una forma de realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de la presente invención, un mecanismo simple de bloqueo mecánico conocido por los expertos en la materia, puede permitir que se fije el ángulo de iluminación hasta que éste sea liberado y/o reajustado por el usuario a través de los medios de ajuste 42. La luz que emana del extremo distal del vástago 16 iluminará un área sobre un ángulo sólido \theta, siendo este ángulo \theta capaz de un ajuste continuo por un usuario (por ejemplo, un cirujano) a través de los medios de ajuste 42 de la pieza de mano 10 (es decir que cuanto mayor proparte del conjunto de fibra óptica 20 se exponga más allá del extremo distal del vástago 16, tanto mayor será el ángulo sólido \theta, y viceversa).

En la forma de realización de la figura 2, el conjunto de fibra óptica 20 comprende un par de guías de fibra en forma de "D" 40. Cada guía de fibra en "D" semiesférica 40 puede comprender un solo núcleo 45 de fibra guíaondas de polímero o una pluralidad de ellos. La forma de los núcleos de fibra 45 puede ser una sección transversal circular, como se muestra en la figura 2, aunque pueden usarse otras formas sin apartarse del alcance general de esta invención. El par de guías de fibra en "D" 40 se fabrican de tal modo que cada guía de fibra semiesférica 40 encaje dentro del vástago 16 para que unos medios mecánicos de separación 50 (denominados en adelante "separador" 50) se posicionen entre las guías de fibra 40 y se acoplen de manera funcional para mantener una separación entre las guías de fibra 50 y para permitir que las guías de fibra 50 divergen de una manera uniforme y controlada cuando se activan los medios de ajuste 42 para hacer que el conjunto de fibra óptica 20 salga del extremo distal del vástago 16. Por el contrario, las guías de fibra 40 pueden converger cuando el conjunto de fibra óptica 20 es retraído hacia el extremo distal del vástago 16 por la activación de los medios de ajuste 42.

El separador 50 puede realizarse, por ejemplo, a partir de un material elástico tal como silicona. Alternativamente, un separador 50 puede comprender poliuretano o material viscoelástico en diversas formas (por ejemplo, una esfera) posicionado entre guías de fibra 40. Todavía en otra forma de realización, el separador 50 puede comprender una aleación con memoria de forma, tal como Nitinol, acoplada de manera funcional a cada guía de fibra 40 o integrada en la misma y configurada para hacer las guías de fibra diverjan de la misma manera uniforme previamente descrita por deslizamiento hacia fuera del extremo distal del vástago 16. La aleación con memoria de forma puede fabricarse para esta finalidad de una manera conocida para los expertos en la materia. Debe observarse que, en una realización de guía de fibra múltiple 40 del iluminador de esta invención, la distancia entre las diversas guías de fibra 40 puede ser igual o desigual dependiendo del patrón de iluminación deseado. La simetría radial de la iluminación puede preservarse así completamente o a lo largo de diferentes direcciones angulares.

La figura 3 es un diagrama de bloques simplificado que ilustra el conjunto de fibra óptica 20 de la realización de la figura 2. La construcción del conjunto de fibra óptica 20 es tal que un material de revestimiento 55 que tiene un índice de refracción bajo, rodea los núcleos 45 de fibra guíaondas de polímero de índice de refracción más alto, confinando así el haz de luz de la fuente de luz 12 con ayuda de principios ópticos bien conocidos para los expertos en la materia. Con el fin de maximizar el rendimiento de luz óptica del iluminador de esta invención y el ángulo de iluminación conseguido, es deseable emplear una gran diferencia en el índice de refracción entre los núcleos de fibra 45 y el material de revestimiento 55. Por ejemplo, puede utilizarse un polímero de fluorocarbono para el material de revestimiento 55 y puede usarse un material tal como poliestireno para el material del núcleo de fibra 45.

La figura 4 es un diagrama simplificado que ilustra otra realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de la presente invención. En esta forma de realización, cuatro guías de fibra de cuadrante 60 igualmente dimensionadas están configuradas simétricamente dentro del vástago 16. Cada guía de fibra de cuadrante 60 puede contener un solo núcleo de fibra 45 de guíaondas de polímero o una pluralidad de ellos, como se muestra en la figura 4. Las guías de fibra de cuadrante 60 están contenidas dentro de un vástago (cánula) 16 como en la realización de la figura 2.

La figura 4 muestra esta realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de la presente invención en posiciones retraída y extendida. El funcionamiento de la realización de la figura 4 es conceptualmente el mismo que el de la realización de la figura 2. Como se muestra más claramente en la figura 5, un separador intersticial 50 puede estar configurado para encajar centralmente entre las guías de fibra 60. El separador intersticial 50 puede ser, por ejemplo, una esfera elástica comprimida realizada con silicona. Será evidente para los expertos en la materia que, en las diversas formas de realización de esta invención, puede emplearse cualquier número de guías de fibra óptica 60 que contengan cada una de ellas uno o más núcleos 45 de fibra guíaondas de polímero con el fin de conseguir el mismo efecto de iluminación de ángulo variable. Además, ha de apreciarse que la forma de los núcleos de fibra 45 puede ser una sección transversal circular, tal como en las figuras 2-5 o de cualquier otra forma en sección transversal sin apartarse del alcance de la presente invención.

Las figuras 6 y 7 muestran una forma de realización adicional del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de esta invención. Esta forma de realización comprende cuatro guías de fibra de cuadrante 60 como en la realización de las figuras 4 y 5. No obstante, los núcleos de fibra 70 son núcleos de fibra únicos que tienen una sección transversal en forma de cuadrante (1/4 de círculo). El funcionamiento y las prestaciones de esta realización son similares a los de las formas de realización previamente descritas.

Con el fin de maximizar el rendimiento de luz óptica y el ángulo de iluminación conseguido por las formas de realización de la presente invención, es deseable emplear un núcleo de fibra 40 o unos núcleos de fibra 40 que tengan una gran apertura numérica y, preferiblemente, una apertura numérica sea tan grande como práctico. La apertura numérica ("NA") es un parámetro de fibra óptica determinado a partir del índice de refracción (n_{núcleo}) del material de núcleo de fibra y el índice de refracción (n_{revestimiento}) del material de revestimiento y viene dada por la ecuación

NA = n_{0}sen(\alpha) = (n^{2}_{núcleo}-n^{2}_{revestimiento})^{1/2}

en la que "\alpha" es el medio ángulo de aceptancia en el que se guiará la luz enviada hacia el núcleo de fibra 45 y n_{0} es el índice de refracción del medio (revestimiento 55) que rodea el núcleo de fibra óptica 45. La condición de lanzamiento para la luz guiada por los núcleos de fibra 45 se establecerá dentro del componente de la fuente de luz externa 12. Un núcleo de fibra 45 y un revestimiento 55, fabricados de, por ejemplo, poliestireno ("PS", n_{núcleo} = 1,59) y polifluoroetileno ("PFE", n_{revestimiento} = 1,32), darán como resultado una alta apertura numérica de aproximadamente 0,9. Esto se traduce en un ángulo de aceptancia (en vacío) de 64º. Se proporcionan más adelante algunos ejemplos de cálculos de la capacidad de transporte de luz de una fibra óptica (brillo/luminosidad) para la fibra del iluminador granangular de sonda bala de Alcon de calibre 20 y para una realización del iluminador de la presente invención realizado con múltiples fibras de calibre 20. La finalidad es comparar e ilustrar la capacidad potencial de transporte de luz de la presente invención tan ampliamente mejorada sobre la técnica anterior.

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Fibra* de iluminador granangular de sonda bala de Alcon de calibre 20 (como se ilustra en la figura 10) *El cálculo es únicamente para la fibra y no tiene en cuenta pérdidas debidas a la presencia de la terminación de la sonda bala

núcleo acrílico/revestimiento de fluoropolímero

Diámetro total de fibra = 0,762 mm

Diámetro total de núcleo = 0,736 mm

Apertura numérica = 0,628

El brillo o luminosidad B que puede transportarse por una fibra óptica puede ser aproximado con la siguiente ecuación

B = (NA)^{2}S \ 10^{(\alpha L/10)}

en la que

S = (área de núcleo/área de fibra total) = 0,93, \alpha = 0,25 dB/m.

\alpha es la atenuación óptica en dB/m y L es la longitud de la fibra en metros (1 m)

Por tanto, B_{Alcon} = 0,388

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Iluminador de múltiples fibras conformadas de calibre 20 (diseño de núcleo único) (como se ilustra en la figura 11)

(sólo se muestra 1 de 4 cuadrantes de fibra)

núcleo de poliestireno/revestimiento de fluoropolímero

Radio total del cuadrante = 0,3935 mm (x4)

Diámetro total del núcleo = 0,110 mm (x4)

Apertura numérica = 0,628

B = (NA)^{2}S \ 10^{(aL/10)}

en la que

S = (área de núcleo/área de fibra total) = 0,78, \alpha = 0,20 dB/m.

\alpha es la atenuación óptica en dB/m y L es la longitud de la fibra en metros (1 m).

Por tanto, B_{MSFI} = 0,598, lo que muestra que la capacidad potencial de transporte de luz de las formas de realización de la presente invención puede ser \sim50% mayor que, por ejemplo, la de la sonda bala de Alcon.

Volviendo a las formas de realización de las figuras 2-7, las diversas formas de realización pueden implementarse, por ejemplo, para encajarlas dentro de una cánula (vástago 16) de calibre 19, 20 o 25. Además, las dimensiones ilustradas como B y C entre las fibras de cuadrante de la figura 5 pueden ser tales que la distribución de la luz que sale de los núcleos de fibra 45 será radialmente simétrica en tanto que las dimensiones B y C del intersticio sean iguales (B = C). Pueden crearse otros perfiles de iluminación donde B \neq C.

La figura 8 muestra todavía otra realización de la presente invención en la que el conjunto de fibra óptica 20 comprende una varilla central 80 rodeada por un revestimiento 55 que contiene los núcleos de fibra 45. La forma de realización de la figura 8 puede hacerse funcionar con el objetivo de iluminar los núcleos de fibra 45 de una manera análoga a las formas de realización de guías de fibras múltiples de esta invención (por ejemplo, la varilla se desplaza a lo largo del eje central del conjunto de fibra óptica 20 y puede hacerse funcionar de modo que se mueva linealmente con respecto al revestimiento 55 e ilumine dicho revestimiento 55 con el fin de cambiar el ángulo de iluminación de los núcleos de fibra 45 en proparte al movimiento lineal de la varilla) y proporcionar un ángulo de iluminación continuamente variable debido a que dicha realización tiene, por ejemplo, un mecanismo de tipo émbolo (varilla 80) que, cuando se empuja o se tira del conjunto de fibra óptica 20 por medio de un simple mecanismo de empuje/tracción situado dentro del mango 10, puede ser hecho funcionar para iluminar la punta del conjunto de fibra óptica 20 en el extremo distal de la cánula a consecuencia de la acción del cabezal 85 de émbolo de diámetro mayor de la varilla 80.

La figura 9 ilustra la utilización de una forma de realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de esta invención en una cirugía oftálmica. En funcionamiento, la pieza de mano 10 suministra un haz de luz espacial y temporalmente incoherente que tiene un amplio ancho de banda espectral a través del vástago 16 por medio del conjunto de fibra óptica 20 para iluminar una retina 28 de un ojo 30. La luz colimada suministrada a través de la pieza de mano 10 al conjunto de fibra óptica 20 es generada por la fuente de luz 12 y suministrada para iluminar la retina 28 por medio del cable de fibra óptica 14 y el sistema de acoplamiento 32. El conjunto de fibra óptica 20 disemina el haz de luz suministrado desde la fuente de luz 12 sobre un área del campo quirúrgico tan grande como, por ejemplo, una lente objetivo granangular microscópica le permita ver a un cirujano.

Una ventana del conjunto de fibra óptica 20 y de las formas de realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de esta invención es que un operario puede variar continuamente la intensidad y el ángulo de iluminación de la luz que sale del conjunto de fibra óptica 20 para optimizar las condiciones de visión dentro del campo quirúrgico. La luz que emana del conjunto de fibra óptica 20 puede así dispersarse espacialmente y controlarse según se desee por el operador (por ejemplo, el cirujano). Las formas de realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de la presente invención pueden hacerse funcionar así para ajustar el ángulo y la intensidad de la luz proporcionada por la fuente de luz 12 a fin de cubrir sustancialmente el área del campo quirúrgico deseada por un cirujano.

Las formas de realización del iluminador granangular multifibra de intensidad variable de esta invención proporcionan otras diversas ventajas sobre la técnica anterior, tales como maximizar la transmisión de luz eliminando el requisito de múltiples elementos ópticos de transmisión, reflexión y difracción, todos los cuales pueden presentar fuentes de pérdida de transmisión adicional entre una fuente de luz 12 y un área diana a iluminar. Además, las formas de realización de esta invención tienen una capacidad de flujo de luz inherentemente alta y un ángulo de iluminación variable, lo que permitirá que el operador adapte los requisitos de iluminación angular a un entorno quirúrgico específico. Adicionalmente, un ángulo de iluminación variable permite que un operador ajuste la intensidad de la iluminación que utiliza variaciones de intensidad de fuente y el ángulo de variaciones de incidencia para minimizar el deslumbramiento y el ensombrecimiento en el campo quirúrgico. Al modificar el ángulo de iluminación en una parte específica del campo quirúrgico, un operario, tal como un cirujano, puede conseguir una percepción mejorada de la concienciación espacial.

Un iluminador de fibra óptica tradicional con una cara pulida producirá un ángulo de iluminación incluido que es función de la apertura numérica ("NA") de la fibra. NA define el ángulo de aceptancia de entrada de la luz de la fuente de luz en el cable de fibra óptica. Comúnmente, la fibra utilizada para aplicaciones de iluminación oftálmicas tiene una NA típica de 0,5. Esto proporciona un ángulo de aceptancia calculado de 60º en vacío. Los sistemas de visión granangular utilizados comúnmente por cirujanos oftálmicos tienen típicamente un requisito de ángulo de visión de más de alrededor de 100º en vivo. Así, los iluminadores de fibra óptica convencionales no pueden proporcionar un campo iluminado que coincida con el ángulo de visibilidad del sistema de visión. Las formas de realización del iluminador granangular de intensidad variable de esta invención pueden proporcionar un ángulo de iluminación en exceso de alrededor de 180º (es decir, un rango de ángulos de iluminación de hasta alrededor de 180º).

Las formas de realización de la presente invención difieren de la técnica anterior en que proporcionan un medio para conseguir una sonda de iluminación de ángulo grande y variable que presenta pérdidas ópticas bajas y que tiene una alta transmisión óptica/alto brillo. Las formas de realización de esta invención pueden fabricarse a partir de materiales poliméricos biocompatibles y pueden integrarse en un mecanismo de mango articulado de bajo coste que hace del dispositivo un buen candidato para un instrumento iluminador desechable. Aunque se han descrito las formas de realización de la presente invención haciendo referencia particular al área general de la cirugía oftálmica, las enseñanzas contenidas en la presente memoria pueden aplicarse igualmente dondequiera que se desee proporcionar iluminación de ángulo variable y un fluido transparente pudiera interferir con la capacidad para obtener iluminación granangular.

Aunque la presente invención se ha descrito en la presente memoria con detalle haciendo referencia a las formas de realización ilustradas, deberá entenderse que la descripción se proporciona a título de ejemplo únicamente y no debe interpretarse en sentido limitativo. Por tanto, debe entenderse asimismo que numerosos cambios en los detalles de las formas de realización de esta invención y de formas de realización adicionales de esta invención serán evidentes para (y podrán hacerse por) los expertos ordinarios en la materia que tengan conocimiento de esta descripción. De este modo, aunque se ha descrito la presente invención haciendo particular referencia al área general de la cirugía oftálmica, las enseñanzas contenidas en la presente memoria se aplican igualmente dondequiera que se desee proporcionar iluminación granangular y variable y donde el contacto con un fluido transparente pudiera interferir normalmente con la capacidad para obtener iluminación granangular.

Claims

1. Iluminador, que comprende:

: una pieza de mano (10) adaptada para acoplarse a un cable óptico (14) destinado a acoplarse ópticamente a una fuente de luz (12) para recibir y transmitir un haz de luz procedente de la fuente de luz;

: un conjunto de fibra óptica (20), acoplado de manera funcional a la pieza de mano (10), estando dispuesto el conjunto de fibra óptica para acoplarse ópticamente al cable óptico con el fin de recibir y transmitir el haz de luz, y comprendiendo el conjunto de fibra óptica una pluralidad de guías de fibra, comprendiendo cada guía de fibra (40) un revestimiento que presenta uno o más núcleos de fibra para transmitir y dispersar el haz de luz con el fin de iluminar un campo quirúrgico; y

: una cánula (16), acoplada de manera funcional a la pieza de mano, para alojar y dirigir el conjunto de fibra óptica, caracterizado porque el conjunto de fibra óptica puede ser manipulado de modo que se extienda más allá del extremo distal de la cánula, y pudiendo ser manipuladas las guías de fibra de tal modo que diverjan una de otra en proparte a la cantidad en que el conjunto de fibra óptica se extiende más allá del extremo distal de la cánula con la finalidad de variar el ángulo de iluminación del haz de luz proporcionado por los núcleos de fibra.

2. Iluminador según la reivindicación 1, que comprende asimismo un separador (50) que puede funcionar para mantener una separación entre las guías de fibra.

3. Iluminador según la reivindicación 2, en el que el separador es un separador de poliuretano o viscoelástico.

4. Iluminador según la reivindicación 2, en el que el separador está realizado a partir de una aleación con memoria de forma.

5. Iluminador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el conjunto de fibra óptica es compatible con una cánula de calibre 19, 20 o 25 y está dimensionado para encajar dentro de la misma.

6. Iluminador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la cánula y la pieza de mano están fabricadas en materiales biocompatibles.

7. Iluminador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende asimismo un cable óptico, estando acoplado el cable óptico ópticamente en un extremo distal al conjunto de fibra óptica y está adaptado para acoplarse en un extremo proximal a la fuente de luz, y comprendiendo el cable óptico un conector óptico en el extremo proximal.

8. Iluminador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la pluralidad de guías de fibra comprende dos guías de fibra en forma de "D".

9. Iluminador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la pluralidad de guías de fibra comprende cuatro guías de fibra en forma de cuadrante.

10. Iluminador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto de fibra óptica está acoplado de manera funcional a la pieza de mano para permitir un desplazamiento lineal del conjunto de fibra óptica dentro de la cánula.

11. Iluminador según la reivindicación 10, que comprende asimismo unos medios para ajustar el deslizamiento lineal del conjunto de fibra óptica.

12. Iluminador según la reivindicación 11, en el que los medios para ajustar comprenden por lo menos unos medios seleccionados de entre el grupo constituido por un accionador electromecánico, un actuador neumático, un actuador eléctrico y un actuador magnético.

13. Iluminador según la reivindicación 11, en el que los medios para ajustar comprenden un mecanismo de empuje-tracción.

14. Iluminador según la reivindicación 11, en el que el cambio del desplazamiento lineal hace que el conjunto de fibra óptica cambie de posición con relación a un extremo distal de la cánula, en una dirección proximal o en una dirección distal.

15. Iluminador según la reivindicación 14, en el que la posición del conjunto de fibra óptica con relación al extremo distal de la cánula determina un ángulo de iluminación y una cantidad de iluminación proporcionados por el conjunto de fibra óptica para iluminar el campo quirúrgico.

16. Iluminador según la reivindicación 1, en el que el haz de luz comprende un haz de luz relativamente incoherente.

17. Iluminador según la reivindicación 1, en el que la fuente de luz es una fuente de luz de xenón.

18. Sistema de iluminación quirúrgico que comprende:

: un iluminador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 u 8-17 cuando las reivindicaciones 8-17 no están subordinadas a la reivindicación 7;

: la fuente de luz (12) para proporcionar el haz de luz; y

: el cable óptico (14) para acoplarse ópticamente a la fuente de luz a fin de recibir y transmitir el haz de luz al conjunto de fibra óptica.