CN101146498A - 作为用于控制眼房稳定性的方法和机构的真空的应用 - Google Patents

Abstract

一种用于操作外科手术系统的方法，该外科手术系统包括具有真空传感器和/或流量传感器的控制单元，该方法包括：以相对于眼睛可操作的关系来放置针头(或机头)以用于外科手术操作，此后向针头供应灌注流体，同时向针头施加真空以通过针头从眼睛抽吸灌注流体。在流体抽吸过程中，可以检测对应于针头堵塞的真空水平和/或流量，并且根据该检测的真空水平和/或流量，确定堵塞的持续时间。响应于确定的堵塞持续时间，改变针头参数中的至少一个。

Description

作为用于控制眼房稳定性的方法和机构的真空的应用

技术领域

本发明的具体实施方式通常涉及外科手术方法，并且尤其是涉及通过流体灌注和提取系统而控制流体流向和流出患者，例如，在其中通常使用手术器械，例如机电或空气驱动的刀具，以及晶状体乳化器械的眼科手术中。这些器械需要灌注到外科手术部位的流体源以及从手术部位抽空灌注液和碎片的负压源。通常使用泵来产生负压。典型的泵为流量泵，例如，蠕动泵或涡旋泵；或真空泵，例如，文丘里泵(Venturi pump)、隔膜泵或旋叶泵。

背景技术

许多医学上承认的技术被用于去除白内障晶状体(cataracticlens)，基于例如，晶状体乳化、机械切割或破坏、激光治疗、喷水治疗等。

晶状体乳化法包括进行角膜切割和晶状体乳化针头(或机头，handpiece)的插入，该晶状体乳化针头包括超声驱动以便乳化或液化晶状体的探针(needle)。同时，将流体冲洗(灌注)到眼睛中并且从眼睛中抽吸出冲洗液(灌注液)和液化的晶状体物质。其它用于除去白内障晶状体的医疗技术通常也包括冲洗眼睛和抽吸晶状体部分和其它液体。此外，一些方法还可以包括在不伴随晶状体的破坏、改变或去除的情况下冲洗眼睛和抽吸冲洗液。

众所周知，对于这些不同的技术，必需要保持眼前房中流体的稳定的量，并且这通过以与抽吸流体和晶状体物质同样的速率将流体灌注入眼睛中而实现。例如，参见U.S.5,700,240，将其全部内容结合于此作为本说明书的具体参考。

在这种方法过程中，可以发生抽吸晶状体乳化针头的堵塞(或闭塞)。这种堵塞(或闭塞)是由于颗粒堵塞(或闭塞)抽吸针头中的腔或管而引起的。这种堵塞可以导致抽吸管线(aspiration line)中真空的增加(即负压的增加)，并且适当位置的堵塞越长，真空就越大。一旦堵塞被清除，将导致流体从前房冲入抽吸管线的速度可以超过新的流体从灌注源流入眼睛的速度。

引入和流出流体的结果的不平衡可以产生一种被称为后堵塞涌动(Post-occl usion surge)或流体涌动(fluidic surge)的现象，其中由于流体被置换，前房的结构迅速改变。这样的后堵塞涌动可以导致眼损伤。对主治外科医生来说，目前的对后堵塞涌动的预防措施使白内障手术更加冗长且更加困难。

当堵塞发生时，在继续该操作之前，可替换的手术操作，通常包括将抽吸率降低到小于灌注率的水平。这可以通过改变系统上的灌注率设置来实现。这又使泵运转更慢并使前房中的流体量正常化。其它可替换的手术系统可以在抽吸管中使用一种限制(restriction)来限定当堵塞从抽吸管中清除时的涌动流。

迄今为止，使用的可替换的技术包括通过调节系统设置来降低堵塞时的真空。这种技术通常需要助手来实施实际的设置更改。

又一种用于真空控制的技术可以通过降低控制脚踏板的压力或完全释放脚踏板而实现。然而，这种技术需要外科医生暂时停止使用超声波功率直到堵塞被清除或已经从抽吸晶状体乳化针头上释放。

释放脚踏板的缺点在于以下事实，即，抽吸晶状体乳化针头中的白内障晶状体物质可以回流到眼房中。

此外，也可以使用上述技术的组合。然而，一旦发生堵塞，外科医生必须确定原因然后采取补救措施。然而，在堵塞清除之前，时间的长度变化。在外科医生确定原因并要求补救措施所花费的时间内，该堵塞可以形成足够的真空并随后被清除，因此导致后堵塞涌动。

因此，为了避免该问题，外科医生倾向于以比其它方式优选的更低的真空水平来操作它们的晶状体乳化系统。如上所确定的，本发明克服了操作外科手术针头的缺点。

发明内容

根据本发明的方法涉及操作一个或多个外科手术针头，该外科手术针头包括至少一个1)抽吸源，2)灌注流体源，以及3)具有真空传感器和/或流量传感器的控制单元。抽吸源通常为流量泵或真空泵，例如，分别为蠕动泵或文丘里泵或两者的组合。外科手术针头(或机头)中的一种或多种可以进一步包括用于切割、移动、切除(消融)、改变、测量或处理组织的外科手术装置，并且通常这样的外科手术装置将需要动力源。

对应用于眼科学的方法的具体实施方式通常包括以相对于眼睛可操作的关系来放置外科手术针头以用于所选的外科手术操作。针头(或机头)可以包括适合于所选的眼科操作的晶状体乳化装置或机电、激光、喷水式(water jet)、或空气驱动的刀具。

根据本发明的方法进一步包括从灌注流体源向眼睛提供灌注流体并从动力源向针头提供能量用于实施外科手术操作。在一些具体实施方式中，在没有使用其它外科手术操作的情况下进行灌注和抽吸。而且，一些治疗可以涉及外科医生以两只手使用装置的双手操作，使得一个装置可以包括，例如，晶状体乳化机构(mechanism)和抽吸源而在另一只手中的另一个装置包括灌注源，或其另外的组合。

通过针头由抽吸源施加抽吸力以便从眼睛中抽吸灌注流体，并且在流体抽吸过程中可以检测真空压水平和/或流量。这种真空压力和/或流量在某种程度上被用来探测针头的堵塞。

更具体地说，根据本发明，堵塞的持续时间可以根据检测的真空水平(通常真空压力增加(即，负压增加))和/或检测的流量(即，对恒定的真空压力的流量的下降)来确定，并且，响应于此，可以控制1)灌注流体的供给，2)真空水平，3)抽吸率，以及4)施加至针头的能量中的至少一种。

更特别地，通过降低在外科手术操作的堵塞状态过程中允许的最大真空水平可以控制真空。此外，根据本发明的方法可以进一步包括根据检测的真空水平确定真空降和/或根据检测的流量确定流量的增加，其一或两者通常表明堵塞的清除，并且响应于下降到阈值以下的真空和/或增加到阈值以上的流量，增加抽吸力的水平(即，增加真空压力)。

而且，根据本发明的方法可以包括在最大真空水平下降的过程中，使用另外的分离器械处理堵塞颗粒以便清除堵塞。

可替换地，根据本发明在最大真空水平下降的过程中，可以改变灌注液体的供给，以及可以组合或单独地改变抽吸率和组合或单独地改变施加至针头的能量。

附图说明

当结合附图考虑时，根据以下详细描述可以更好地理解本发明的优点和特征，在附图中：

图1是本发明一个具体实施方式的方框图。

图2是示出了在本发明的具体实施方式中相对于各种系统设置的真空压力的曲线图。

图3是示出了在本发明的具体实施方式中相对于各种系统设置的真空压力的曲线图。

具体实施方式

如图1所图解说明的，方框图10阐明了一种根据本发明的方法。应当理解，该方法用来控制眼外科手术操作中的1)供给的灌注流体，2)真空，3)抽吸率，以及4)施加至针头的能量中的至少一种。为了简便起见，仅陈述了控制特征之一。抽吸力可以通过任何类型的流体泵，包括流量泵和真空泵来提供。

如图1所示，系统或方法可以包括用于打开或关闭本发明的各种具体实施方式中预定的或使用者选择的设置(例如，本文中此处标记为“房稳定性”或“CS”的设置)。如果使用者关闭该CS设置(即，CS未激活(12))，那么实施标准的流体功能(14)没有本文中描述的具体实施方式的益处。

根据本发明的方法，在使用流量泵(例如，蠕动泵)的外科手术过程中，并且如果使用者将系统设置为使用所述方法(即，CS激活(12))，则真空被监控(16)并且由于颗粒被抽吸，在抽吸针头中的真空水平将会波动。当抽吸针头变得堵塞，即，部分或完全堵塞时，真空将会增加。堵塞阈值可以预置在系统中或输入到系统中。堵塞阈值是当表明堵塞发生时处于系统和/或使用者识别的真空水平的值。换句话说，当监控的真空增加时，堵塞阈值是抽吸管已被完全或基本上(例如，大于50％，并且优选大于80％)堵塞的监控的真空的值。如果真空持续增加直到它达到最大允许的真空(最大真空)时，那么泵通常停止。最大真空设置可以在外科手术操作之前或过程中由使用者预置或编程在系统中。堵塞阈值可以设置为或低于与最大真空设置相同的水平。在一些具体实施方式中，最大真空水平和堵塞阈值被设置为相同的水平。可替换地，堵塞阈值设置为最大真空水平的百分数(即≤100％)，例如，在约20％至约95％之间的范围内。可替换地，堵塞阈值可以预置或编程为设置的真空水平。

对使用真空泵(例如，文丘里泵)的系统的可替换的具体实施方式，监控流量(图1中未示出)而不是真空水平。当抽吸针头变得堵塞，即，部分或完全堵塞时，流量将会降低。堵塞流量阈值可以预置在系统中或输入到系统中。堵塞流量阈值是当表明堵塞发生时处于系统和/或使用者识别的流量的值。换句话说，当监控的流量下降时，堵塞流量阈值是抽吸管已被完全或基本上堵塞的监控的流量的值。

在对于使用真空泵和流量泵的组合系统的具体实施方式中，真空水平和流量中的一种或者两种可以被监控并且可以使用上述确定堵塞的方法。

在任何情况下，当堵塞发生(18)时，堵塞的持续时间(20)在流量泵系统中取决于从被监控的真空上升到高于堵塞阈值时开始测量而得到的时间值，而在真空泵系统中取决于从被监控的流量下降到低于堵塞流量阈值时开始测量而得到的时间值。在经过一个编程或预置的时间段(本文中称作阈值时间(t_T))之后，最大可允许的真空水平会自动下降(22)到使用者可编程的新的最大真空(低真空)水平(24)。这导致在堵塞抽吸针头的颗粒周围的真空较小。可以通过各种已知的操作，例如，通过排出真空，通过使空气或流体进入真空区域(例如，堵塞和泵之间)，通过使泵流方向，和/或通过在真空泵(例如文丘里泵)的情况下降低真空设置，进行真空的降低。阈值时间(t_T)通常在几十毫秒与几百毫秒之间的范围内，并且优选在约50毫秒与约300毫秒之间的范围内。触发值(26)可以被设置为表明最大可允许的真空水平已经降低至更低的水平(即，低真空)。然后随着治疗的继续，系统返回到监控真空(16)。

在这段时间过程中，在外科医生的脚踏板(未示出)位置上没有变化，也不需要助手对系统上的任何设置进行更改。因此，根据本发明的方法提供了减少手动输入并因此能使医生集中于操作的优点。

低真空(low vac)水平应该被设置为具有足够的真空的水平以保持颗粒并使医生单独地或组合地：1)改变晶状体乳化能量(phacopower)(或更通常为对针头外科手术机构(即，激光、刀具等)的能量)；2)改变抽吸率；和/或3)根据清除堵塞的需要改变灌注率。该方法通常不允许真空水平增加到高于低真空水平直到堵塞被清除。

当堵塞被清除时，系统在其中用于后堵塞涌动的潜力被最小化的低真空水平下操作。此外，在堵塞被清除后，在流量泵(例如，蠕动泵)的抽吸管线中的实际真空水平将会下降。在堵塞被清除后，在真空泵(例如，文丘里泵)中的流量将会增加。在使用两种类型的泵的组合系统中，在堵塞被清除后，真空下降或流量增加中的任一种或两者可以被测量。

在根据本发明的一个具体实施方式中，流量类型的泵系统中的真空下降是通过当其下降到低于使用者可编程或预置的最小的真空阈值(低阈值)(32)时测定而确定的，在该点上，通常恢复原始的使用者编程的最大可允许的真空抽吸水平(最大真空)。在使用真空泵的可替换的具体实施方式中，流量增加是通过当流量增加到高于使用者可编程或预置的最小的流量阈值(低流量阈值)时测定而确定的，在该点上，通常恢复原始的使用者编程的最大可允许的真空抽吸水平(最大真空)。如在对于流量泵系统的图1所示，当监控的真空低于堵塞阈值(18)时，系统进行检查以确定是否设置低真空(28)，即CS触发器设置为“打开”或“是”。如果不是，那么继续正常的真空和流动功能(30)。如果低真空是当前的设置并且监控的真空水平低于低阈值(32)，则重新设置最大真空(34)并将CS触发器重新设置为“否”或“关闭”。如果监控的真空不低于低阈值，那么继续真空监控。在真空泵的具体实施方式中，当监控的流量高于堵塞流量阈值时，系统进行检查以确定是否设置低真空，并且如果不是，那么继续正常的真空和流动功能。如果低真空是当前的设置，那么重新设置最大真空。应当注意，尽管图1主要描述了对于流量泵系统的具体实施方式，但如果方框1 6变为包括监控流量，方框1 8变为包括堵塞流量阈值，而方框32变为包括当前的流量高于低流量，则该图1也可以用于真空泵系统。

图2和图3描述了根据本发明各种具体实施方式的监控真空水平的图解实施例。图2示出了其中最大真空(210)设置为高于堵塞阈值(208)水平的实施例。低真空(206)和低阈值(204)也被预置或编程。监控的真空为线202。从图2的左侧开始并接着监控的真空202直至右侧，当在操作过程中真空202增加并穿过(cross)堵塞阈值208时，系统识别堵塞已经开始并且计时器开始测量时间。如果真空202达到最大真空水平(未示出)，那么可以将泵关闭并可以将最大可允许的真空水平重新设置为低真空。如果没有超过最大真空且一旦测量时间已经超过阈值时间(t_T)，那么最大可允许的真空水平下降为低真空水平，从而使监控的真空202降低。可替换地，可以在没有等到超过阈值时间的情况下设置低真空，在该情况下不需要计时器。无论通过什么方式当堵塞被清除时，真空202又开始下降直至其下降到低于低阈值(204)。在该点上，系统识别为堵塞已经被清除，并且最大真空被重新设置为最大可允许的真空水平。在流量泵系统中，监控的真空水平202通常位于较低水平直至遇到另外的堵塞。当遇到另外的堵塞时，真空202又开始增加并且重新开始上述过程。

图3示出了与图2的实施例类似的实施例，具有的差别在于最大真空值(310)和堵塞阈值(308)被预置或编程为或很接近为相同的水平。低真空(306)和低阈值(304)也被重新预置或编程。在图上监控的真空线为302。从图3的左侧开始并接着监控的真空302直至右侧，当在操作过程中真空302增加并达到堵塞阈值308和最大真空水平310时，系统识别堵塞已经发生并且计时器开始测量时间。另外，泵通常被关闭并且最大可允许的真空水平被重新设置为低真空，从而使监控的真空302降低。在一些具体实施方式中，直到已经达到阈值时间才设置低真空。可替换地，可以在没有等到超过阈值时间的情况下设置低真空，在该情况下不需要计时器。无论通过什么方式当堵塞被清除时，真空302又开始下降直至其下降到低于低阈值(304)。在该点上，系统识别堵塞已经被清除，并且最大真空310被重新设置为最大可允许的真空水平。在流量泵系统中，监控的真空水平302通常位于较低水平直至遇到另外的堵塞。当遇到另外的堵塞时，真空302又开始增加并且重新开始上述过程。

应当注意，其中可以检测流量并用于控制真空的包括真空泵的具体实施方式的图解表示流量，通常看来像具有的y轴表示流量、而不具有最大真空值的图2和图3的转化的变型。

上述具体实施方式和实施例描述了两种真空水平(即，最大真空和低真空)，然而，其它的具体实施方式可以包括各种中间水平和设置。例如，可以预置或编程最大真空和低真空之间的中间真空水平(中间真空)。在这样的具体实施方式中，一旦监控的真空经过设置的阈值时间段已经增加到高于堵塞阈值，则最大可允许的真空水平被设置为中间真空。如果在第二阈值时间段以后在中间真空还没有清除堵塞，那么最大可允许的真空水平被设置为低真空，并且直到堵塞被清除保持该值。在清除堵塞以后(即，一旦监控的真空已经下降到低于低阈值)，那么最大可允许的真空水平可以重新设置为中间真空或最大真空。通过具有一个或多个中间真空水平，一旦堵塞被清除，使用者可以对真空水平以及可能的涌动特征进行更多的控制。在一个具体实施方式中，一旦已经确定堵塞，系统可以通过预置或编程的增量的增加而自动开始降低最大可允许的真空水平，直到堵塞清除。在该后一个具体实施方式中，在整个操作过程中真空可以被保持为尽可能地接近最大真空。如上所述，这些可替换的具体实施方式同样适用于流量泵系统或组合泵系统。

上述具体实施方式的一个优点在于外科医生可以更加安全和有效地使用可用在典型的外科手术装置上的满量程的抽吸率、真空压力和流量。例如，在典型的晶状体乳化装置中，抽吸机构可以使正常的操作过程中的真空或抽吸压力达到650mmHg或更高。目前典型的抽吸压力可以在300mmHg的范围内。通常，外科医生使用可用的抽吸范围中的低端或中间以便在堵塞事件过程中避免不安全的流体涌动。然而，这意味着由于抽吸流量的降低，外科医生通常以更慢的速度进行治疗。通过使用本发明，可以使用更高的抽吸率和真空水平而不必担心流体涌动的危险。

根据本发明的方法可以被并入或包括软件程序及模块和/或硬件及固件以便自动地实施参照图1描述的方法。系统中可以包括输入装置，例如鼠标或键盘，以方便使用者输入参数和设置。而且，可以包括各种存储介质，例如，CD、DVD、带存储器，磁、光或电存储介质或其它已知的存储介质以存储设置。

为了举例说明使用本发明可以达到有利效果的方式的目的，尽管上面已经描述的真空的作为用于控制眼房稳定性的方法和机构的具体的应用，但应当理解本发明不限于此。即，本发明可以适当地包括所述要素(由所述要素组成、或基本上由所述要素组成)。而且，在不需要本文中未具体披露的任何要素的情况下，可以适当地实施此处举例披露的本发明。通常可以参照眼科学讨论本发明的方法和具体实施方式。然而，这些方法和具体实施方式同样适用于其它医学领域，包括其中灌注和抽吸用于组织的切除、除去、移动、治疗、测量等的那些领域。因此，本领域的普通技术人员应当认为，可以进行的任何以及所有的更改、变化或等同安排都在本发明所附权利要求所限定的范围内。

Claims (20)

1.一种用于操作外科手术针头的方法，包括：

以相对于眼睛可操作的关系来放置针头以用于外科手术操作；

从灌注流体源向所述眼睛供应灌注流体；

从抽吸源向所述针头施加真空以便通过所述针头从所述眼睛中抽吸所述灌注流体；

在流体抽吸过程中，检测对应于所述针头堵塞的真空水平；以及

部分基于对应于所述堵塞的所述真空水平来控制所述真空。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括根据所述检测的真空水平确定堵塞的持续时间以及部分基于所述确定的堵塞持续时间来控制所述真空。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括从动力源向所述针头提供能量用于实施所述外科手术操作。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括控制：1)所述灌注流体的供应，2)抽吸率，以及3)施加至所述针头的所述能量中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，放置所述针头包括以相对于所述眼睛可操作的关系放置晶状体乳化针头。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述真空是通过在所述手术操作过程中降低允许的最大真空水平来控制的。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括根据所述检测的真空水平确定真空降并且响应于下降到低于低阈值的所述真空降，增加所述最大真空水平。

8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在所述最大真空水平下降的过程中，使用另外的器械处理堵塞颗粒以清除所述堵塞。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述最大真空水平下降的过程中，改变所述灌注流体的供应、所述抽吸率以及施加至所述针头的所述能量中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抽吸源是流量泵或真空泵和流量泵的组合。

11.一种用于操作外科手术针头的方法，包括：

以相对于眼睛可操作的关系来放置针头以用于外科手术操作；

从灌注流体源向所述眼睛供应灌注流体；

从抽吸源向所述针头施加真空使得通过所述针头从所述眼睛抽吸所述灌注流体；

在流体抽吸过程中，检测对应于所述针头堵塞的流量；

以及

部分基于对应于所述堵塞的所述流量来控制所述真空。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括根据所述检测的流量确定堵塞的持续时间以及部分基于所述确定的堵塞持续时间来控制所述真空。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括从动力源向所述针头提供能量用于实施所述外科手术操作。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括控制：1)所述灌注流体的供给，2)抽吸率，以及3)施加至所述针头的所述能量中的至少一种。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，放置所述针头包括以相对于所述眼睛可操作的关系放置晶状体乳化针头。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述真空是通过在所述外科手术操作过程中降低允许的最大真空水平来控制的。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括根据所述检测的流量确定流量增加，并且响应于升高到高于阈值的所述流量增加所述最大真空水平。

18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在所述最大真空水平下降的过程中，使用另外的器械处理堵塞颗粒以清除所述堵塞。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述最大真空水平下降的过程中，改变所述灌注流体的供应、所述抽吸率以及施加至所述针头的所述能量中的至少一种。

20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述抽吸源是真空泵或真空泵和流量泵的组合。