专利名称：照明吸引设备的制作方法在各种外科手术操作中，通常通过使用头灯和外科手术显微镜来实现外科手术视野的照明。存在这样的场景在其中这些照明源提供质量差或者定向性差的光照。作为示例，在从腰椎入路进行的脊柱外科手术期间，可以通过在患者的体中线的一侧上成角度的切口来实现对期望的目标解剖区的接近。从手术显微镜发出的光是静态的并且相对于外科手术进入角度的定向性可能很差。相反地，来自头灯的光可以随着医师倾斜或者移动他的头部以重新定向输出光束而得到调节，但仍然可能被诸如棘突或者组织和肌肉层之类各种解剖结构所阻挡。随着医师手术过程各阶段的进展，需要在从皮肤水平切口起的各种深度上可以看清楚手术解剖，来自任一源的光照可能会不够充足。在诸如脊柱外科手术之类的外科手术操作中经常使用手持式吸引装置。这些装置通常连接到手术室中的标准吸引源，从而使医师能够动态且高效地清除血液、碎骨或者先前浇灌到外科手术部位中的流体。这些吸引装置有时还用于在操作期间提供脂肪、肌肉或其他结构的低力道牵引。外科医师从吸引装置的近端把持吸引装置，在外科手术操作期间操纵吸引装置的远端部分，以便在期望的位置提供吸引。手持式吸引装置以适合于各种外科手术应用的多种远端端头配置(Frazier、Poole、Fuki jima等)而广泛可用。已使用纤维光缆来构建常规吸引装置，该纤维光缆被包裹在金属管中并且连接到金属吸引装置以便提供一定水平的照明。这些装置面临着多种挑战。这些装置传统上是用直径2. 5mm或更小的窄光纤组装件制造的。这些组装件具有有限的横截面，只能够透射附接至手术室中标准光源的标准5mm纤维光缆的输出光的不足50%。光纤间稱合对高强度光的低效率在界面处引起光损耗，而这会产生热量。损耗是由光纤之间的非透射区和界面处的菲涅尔反射所造成的。光纤之间的空间区经常是光损耗和热量的主要原因。界面处的多余热量可以对组织造成热损伤，并且还是手术室中的火灾隐患。由于对光纤/光纤界面的担忧，一些制造商已生产了更为昂贵的装置，在其中消除了连接并且由整个光纤束来充当外科手术光源。其他制造商则建议限制可透射到手术装置和界面的光量。
以下所描述的装置在外科手术吸引装置中提供了改善的照明。以下所述的照明吸引装置包括金属吸引管，其具有由中央部分相连的近端和远端。吸引管的近端装设有用于连接到真空源的配件。吸引管具有内表面和外表面，以及具有近端和远端的照明波导，在吸引管的中段的外表面上存在具有介于I. 29与I. 67之间的折射率的光学包覆层。照明波导 形成在吸引管的中央部分上的光学包覆层周围，并且用于围绕吸引管将光从照明波导的近端传导至远端。照明波导具有介于I. 46与I. 7之间的折射率以及介于0. 33与0. 70之间的数值孔径。照明输入形成到照明波导的近端之中，用于将光从源传导至照明波导。照明吸引设备包括吸引功能和照明功能，它们集成在适合于满足医师的人体工程学需要的手持式装置之中。在外科手术操作中已经普遍使用的手持式可重新定位的吸引功能由照明波导所围绕，这使得医师能够向皮肤之下的期望解剖区域直接施加照明而无需考虑切口角度、深度和周围的解剖障碍物。照明波导是固体结构，其被设计用于特定地对来自高强度光源的光进行引导，并且使用诸如环烯烃聚合物或共聚物之类具有特定折射率的光学级聚合物或者任何其他合适的丙烯酸聚合物或塑料来制成。此外，照明波导可以被设计成通过使用与芯部材料的折射率正确协调以保持全内反射(TIR)的较低折射率的第二材料覆盖或包围照明波导将光从其远端输出高效透射。这种固态的结构引导照明波导经由与诸如由LUXtec、BFW及其他企业供应的300W氙源之类的高强度光源相连的纤维光缆得到驱动。照明吸引设备还可以在吸引管腔的近端上包括一个或多个倒钩、隆起或者其他突出物，从而支持与标准PVC外科手术导管或其他合适的真空管道的连接。吸引照明通常使用固态的波导而非光纤，这消除了因光纤之间的非透射空间而造成的损耗，并且减少了仅与菲涅尔反射相关联的损耗。与光纤/光纤接合相关的损耗明显减少，允许在界面不显著产热或者无需在界面处放置散热器件或机构的情况下对波导的高强度光透射。通过光纤到波导连接，可以使用比如ACMI之类标准连接器，在不做出设计更改的情况下，以低于对身体组织有害的温度的稳态温度，透射来自标准300W光源的光。照明波导中全内反射和光混合的使用支持了对输出光分布的控制并且支持了定制的照明分布。以最小的增加成本，可对照明波导的任何合适的表面应用微结构，并且可以通过注塑成型结构及其他合适的结构沿着装置的壁递增地对光进行汲取。对顺序汲取表面的使用、装置的数值孔径作为位置的函数的改变、在存在或不存在数值孔径的变化的情况下对微观结构或宏观结构的汲取结构的使用、选择性包覆层、选择性反射涂层等，全都可以用来塑造波导的输出分布，以便满足使用者针对特定外科手术吸引照明应用所要求的设计规范或者光照规范。装置旨在是一次性的，由低成本材料制成，以便通过使用诸如高容量注塑成型、包覆成型以及金属与聚合物挤出之类的工艺来促进生产效率的提高。装置装配被设计成使得人工成本最小。低成本、高性能的组合装置提供了对现有分开的照明装置及吸引装置的有吸引力的替代，同时最小化了对于使用者的增量成本。照明吸引设备包括手持式外科手术装置，其将高性能照明波导与吸引相。该装置在包括开放式和微创整形术在内的各种外科手术操作中将会是有用的。照明波导还可以与诸如外科手术钻头以及探头等其他外科手术装置相结合。 当远端吸引端头与组织和/或流体表面活动接触时，必须由照明波导对外科手术吸引视野进行照明。为了实现这样的效果，来自照明波导的输出光必须从波导上靠近装置远端吸引端头的点发出。在外科手术中，当使用从靠近装置远端的点发出输出光的吸引照明装置时，外科医师可能会遇到困难。当关注于外科手术视野时，外科医师使用他/她的周边视觉来观看正在周边使用的吸引装置。在脊柱外科手术中，当外科医师在脊髓附近操作时，常常将吸引装置用作牵引器。问题在于，当关注于外科手术视野时，外科医师使用由视杆所产生的视野的中央部分进行高视敏度的工作，而脑会将视野外围中光源的位置误解为吸引装置的远端头的位置。外科医师可能倾向于使装置插入伤口内更深处。为安全起见，外科医师必须频繁地将他的眼睛从外科手术视野移开以便检查吸引端头的位置。 在另一种的配置中，可将吸引管的远端头设置成对光进行透射或者对光进行反射，以便使医师看到吸引的远端头被这样照明，从而使他/她可以将吸引装置的远端头局限于他们的周边视觉中而无需直接观看或者关注于装置的端头。将波导的薄层延伸到端头可以提供该效果。实现这种效果的策略包括但不限于(a)延伸到端头的具有或不具有表面汲取特征的波导，用以导致光从端头反射回来或者从端头散射，(b)使用具有高散射系数的光学透射材料的薄层来导致吸引装置发出辉光，(C)应用于中央吸引装置的外部的反射表面，(d)应用在表面上具有缺陷的反射表面以便将光从外表面反射或散射，(e)使用施加到内吸引管壁的包覆材料对输出光的一部分加以透射或散射的，对包覆层的输入为包覆层中的缺陷或者自然发生的泄漏，(f)端头上的荧光涂层，(g)磷光涂层，(h)在装置的端头处或者沿其使用嵌入式反射器或者梯度反射器。或者，可以将远端头几何形状形成为有意地对光进行散射(直角边缘等)。可以使用任何适当的技术，诸如微光学结构、薄膜涂层等，使光波导套管或者适配器或者连接器的一个或多个表面偏振。在外科手术环境中使用偏振光可以提供出色的照明，并且与诸如相机或外科医生眼镜之类的观察装置上的互补偏振涂层的使用相结合可以减少反射的眩光，从而提供更少的视觉失真和对外科手术部位的更准确的显色。光波导的一个或多个表面还可以包括滤光元件，用于发射可对特定组织的可视化作出增强的一个或多个频率的光。图I是照明吸引设备的透视图。图2是沿A-A截取的图I的照明吸引设备的截面图。图3是具有手柄的照明吸引设备的透视图。图4是沿B-B截取的图3的照明吸引设备的远端的截面图。图5是根据本公开的照明管道输入的截面图。图6是备选照明管道的侧视图。图6A、图6B和图6C是图6的备选照明管道的各个截面图。图6D是图6的备选照明管道的进入端口的透视图。图7是备选照明管道的照明输入的透视图。图8是另一备选照明管道的照明输入的透视图。图9是具有手柄的照明吸引设备的透视图。图10是沿C-C截取的图8的照明吸引设备的截面图。图11是沿D-D截取的图10的照明吸引设备的手柄的截面图。图12是备选照明吸引设备的透视图。图13是另一备选照明吸引设备的透视图。



一种照明吸引设备，包括手持式外科手术装置，其将高性能照明波导与吸引相结合。该装置在包括开放式和微创整形术在内的大量各种外科手术操作中将会是有用的。