CN101690686B - 角膜地形图引导下的上皮刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种眼科屈光激光手术的医疗器械，尤其是一种角膜地形图引导下的上皮刀，包括控制箱、刀头、分离片、双电机组件、吸环、水气分离器、脚踏开关，控制箱设置有地形图输入接口，控制箱内设置有微处理器，控制箱表面设置有彩色显示器，彩色显示器显示模拟的角膜地形图；微处理器包括通道扫描处理器、图形微处理器、分离能力稳定微处理器；地形图输入接口分别与控制箱内的通道扫描处理器和图形微处理器连接，通道扫描处理器和分离能力稳定微处理器以及图形微处理器连接，图形微处理器连接彩色显示器，分离能力稳定微处理器还与控制箱内设置的真空泵和采样传感器依次连接，分离能力稳定微处理器上还分别连接双电机组件的第一电机和第二电机，第一电机和第二电机分别连接分离器和分离片，分离能力稳定微处理器上还连接控制装置。

Description

角膜地形图引导下的上皮刀

技术领域：

本发明涉及一种眼科屈光激光手术的医疗器械，尤其是一种角膜地形图引导下的上皮刀。

背景技术：

近20年来眼科准分子激光角膜屈光手术经历了从PRK、LASIK到LASEK、Epi-LASIK的飞速发展阶段。手术方法的改进始终围绕着提高预测性，同时减少并发症这一核心。LASIK以其更符合角膜的解剖生理特点，Haze发生率少，回退较轻等优点，已有广泛应用，但是角膜基质层间的粘连，由于是十字状层面排列抗冲击性弱，在外力作用下易发生裂开、错位，在临床上曾经发生一位LASIK术后十年的军人，训练时不慎眼部被撞击，原角膜层间伤口裂开，角膜瓣错位。因此Epi-LASIK是今后LASIK的发展方向，因为它的瓣厚度仅为50-70um，在保留角膜基质床厚度在300um以上情况下，能用准分子激光切削更多的角膜组织，从而能够矫正更高的近视度数，其次角膜上皮瓣厚度相对均匀，因而激光后能更好保持角膜原有的非球面曲度，使术后获得更好的视觉质量。还有准分子激光手术后，上皮瓣直接和角膜基质组织粘连角膜强度更高，抗冲击性更强。所以Epi-LASIK是今后准分子激光矫正屈光手术的方向。

要做好上皮瓣就要做成活的上皮瓣，使上皮基底膜较完整保留在上皮上，这样上皮瓣是活性的，不仅使手术恢复快而且很少出现Haze，而要做成活的上皮瓣就要使上皮刀的上皮分离能力恒定，也就是我公司在获得2006年度国家技术发明二等奖《近视眼手术微型角膜刀系统的关键技术及应用》中创建的上皮分离能力公式M＝N·V1/F·V2，M(代表分离上皮的分离能力)要恒定，由于眼球表面是一个高低不平的类似我们地球的表面，分离片在分离过程中要把不论是“高山”还是“洼地”都要压在一个平面上前进，这样作用在分离片上的正压力N就随“高山”增加随“洼地”减小，要使M值恒定就要及时来调正分离片的直线线速度V1和分离片前进中心点旋转线速度V2，这就是为什么要在角膜地形图引导下来分离上皮的原因。

发明内容：

本发明目的是提供一种在角膜地形图引导下带安全装置分离角膜上皮的自动上皮刀，也就是角膜地形图引导下的Epi-LASIK。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种角膜地形图引导下的上皮刀，包括控制箱、刀头、分离片、双电机组件、吸环、水气分离器、脚踏开关，所述控制箱设置有地形图输入接口，控制箱内设置有微处理器，控制箱表面设置有彩色显示器，所述彩色显示器显示模拟的角膜地形图。

所述微处理器包括通道扫描处理器、图形微处理器、分离能力稳定微处理器。

所述地形图输入接口分别与控制箱内的通道扫描处理器和图形微处理器连接，通道扫描处理器分别和分离能力稳定微处理器以及图形微处理器连接，图形微处理器连接彩色显示器，分离能力稳定微处理器还与控制箱内设置的真空泵和采样传感器依次连接，分离能力稳定微处理器上还分别连接双电机组件的第一电机和第二电机，第一电机和第二电机分别连接分离器和分离片，分离能力稳定微处理器上还连接控制开关。

所述分离片靠近刃口处的侧壁上设置阻条，所述阻条与分离片刃口之间的距离为60μm～120μm。

位于阻条远离刃口一侧的分离片上开设一条弧形封闭槽，弧形封闭槽的宽度为0.25mm～0.5mm。

有益效果：本发明增加地形图输入接口接口和微处理器，处理通过U盘输入的角膜地形图；对角膜地形图6mm宽的通道扫描，记录通道上分离片在角膜上皮间正压力N的变化；根据M＝N·V1/F·V2公式编程，通道随分离片在角膜上皮间正压力N变化的分离片的直线线速度V1、分离片(器)前进中心点旋转线速度V2变化。

根据软件编程给分离能力稳定微处理器实施控制电机脉冲的宽窄来控制分离片的直线线速度V1、分离片(器)前进中心点旋转线速度V2速度。

本发明的分离片开槽后使分离片具有柔性特性，使在分离上皮瓣时同样遵循数学模型M＝N·V1/F·V2，上式中：

M：代表分离上皮的分离能力：要求是一个相对稳定的恒值；

N：代表分离片在角膜上皮间正压力       单位：牛顿；

F：分离片钝度(锋利度)                 单位：牛顿；

V1：分离片的直线线速度                单位：m/Sec；

V2：分离片(器)前进中心点旋转线速度    单位：m/Sec。

从角膜地形图上可以清晰看到人眼的角膜表面，并不是一个光滑的球面，而是高低起伏不平的像地形一样有高山有洼地。角膜上皮刀的分离片就在这一片高低不平的地形上要把它压平分离上皮，作用在分离片的正压力沿着高低不平地形来分离上皮时它的正压力N是不同的，按照M＝N·V1/F·V2(N是正压力，V1是分离片的运动速度，F是分离片的锋利度，V2是带动分离片的刀头运动速度也就是分离片分离上皮的速度)，要使分离能力M分离能力恒定，随着正压力的变化需要不断调节分离片的直线线速度V1和分离片(器)前进中心点旋转线速度。

本发明是参照“弹道导弹”的原理，把患者的角膜地形图通过角膜地图仪扫描下来，通过U盘，输入到上皮刀的控制箱内；上皮刀的控制箱内，通过软件编程，把输入地形图在上皮刀分离轨迹线路在6mm宽行迹的角膜地形图上扫描，方法是在控制箱的彩色显示器上再现患者的角膜地形图，并对分离片分离6mm宽的通道上扫描，遇到的高地和洼地按色泽及深淡来转换成正压力的大小，以正压力的变化量作为分离上皮的分离能力M＝N·V1/F·V2的变化量，从而改变分离片的直线线速度V1和分离片(器)前进中心点旋转线速度V2，因分离片分离片钝度(锋利度)F是确定不变的，运用分离上皮的分离能力M恒定的原则调节分离片的直线线速度V1、分离片(器)前进中心点旋转线速度V2。

本发明的角膜上皮刀在设计上对分离片的弧形槽长宽、阻条距离分离片的刃口的距离、以及控制箱的控制性能都有明确的要求，从而确保该上皮角膜刀可以完全分离出带基底膜的上皮瓣，分离片上的阻条，既增加了分离片的刚性又限制了分离片在角膜上皮间正压力N的增量，槽沟增加了分离片的柔性；本实用新型能够完全分离出上皮瓣而不会伤及基质层，又保留了角膜上皮层和前弹力层的完整性。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明控制箱的结构示意图；

图3是本发明带阻条的分离片的结构示意图；

图4是本发明的工作流程图；

图5是角膜地形图；

图6是分离片在角膜地形图引导下轨迹。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

一种角膜地形图引导下的上皮刀，包括控制箱1、刀头2、分离片3、双电机组件5、吸环6、水气分离器7、脚踏开关8，所述控制箱1设置有地形图输入接口10，控制箱1内设置有微处理器，控制箱1表面设置有彩色显示器11，所述彩色显示器11显示角膜地形图。

所述微处理器包括通道扫描处理器CPU1、图形微处理器12、分离能力稳定微处理器CPU2。

所述地形图输入接口10分别与控制箱1内的通道扫描处理器CPU1和图形微处理器12连接，通道扫描处理器CPU1分别和分离能力稳定微处理器CPU2以及图形微处理器12连接，图形微处理器12连接彩色显示器11，分离能力稳定微处理器CPU2还与控制箱1内设置的真空泵13和采样传感器14依次连接，分离能力稳定微处理器CPU2上还分别连接双电机组件5的第一电机16和第二电机17，第一电机16和第二电机17分别连接分离器18和分离片19，分离能力稳定微处理器CPU2上还连接控制开关15。

所述分离片3靠近刃口处的侧壁上设置阻条4，

所述阻条4与分离片3刃口之间的距离为60μm～120μm。

位于阻条4远离刃口一侧的分离片3上开设一条弧形封闭槽9，弧形封闭槽(9)的宽度为0.25mm～0.5mm。

本发明的工作原理是：分离片3在双电机组件5动力的作用下，作出主电机即第一电机16快速旋转，经刀柄改为往复直线运动，得到分离上皮的动力，副电机即第二电机17通过吸环6带动刀头2组件作旋转或直线运动，达到分离上皮时具有安全保护和柔性的目的。分离片3在分离上皮时阻条4把上皮阻推到运动方向的一端，而一旦分离片3切过上皮深入到基质层则阻条4就阻止分离片3深入下走，以1/1000秒实时监控的CPU计算治疗软件来监控分离上皮消耗电流的变化量，监控阻条4阻止分离片3深入而导致副电机电流启动增加，按原先设定电机瞬间增加了电流限量，增加电流一旦超过，则双电机组件5会自动停止，这样就不会伤及角膜前弹力层。而分离片3在分离上皮时由于角膜是靠分离片3压平分离的，由于分离片3开了一条弧形的封闭槽9，因而分离片3就会随着分离片沿着角膜上下坡面增大减小压力，而分离片弧形槽9正好超过随压力太小而使分离片3的刀头2上下弹性变形，这一上下弹性变形也就缓解了分离片3在上下坡运动中正压力，使分离片3在分离上皮时形成柔性，达到柔性分离的目的。

控制箱1为双电机动力源，不仅驱动主副电机，且还产生真空使吸环6吸附眼球。更重要的是控制箱1对制瓣过程中的自动控制，以实现安全可靠的制瓣。其内设有一CPU治疗计算软件，通过采样电路对工作时的主副电机进行实时采样，并对副电机工作电流1/1000秒与安全数值进行比较，在电流陡增时会断开电路，停止工作，确保不会切入前弹力层内。

在具体工作过程中，当分离片3接触角膜表面时，控制箱CPU通过采样获知副电机工作电流，从而及时跟踪电流大小。如果分离片切入至前弹力层，则由于阻条4的阻止前进，副电机电流必然超过安全电流范围，从而切断双电机的电压停止工作。同时由于分离片3的弧形槽9的作用在制瓣过程中弹性增加，根据分离力遵循公式 $M=\frac{N\·V1}{F\·V2},$ 由于刃口接触角膜表面，减缓了正压力N增大，分离片3的直线线速度V1降低，分离片3的旋转线速度V2也降低，分离片3的钝度K也增大，因此分离片3的基本分离能力不变，确保了分离过程中的安全可靠。

本发明是参照“弹道导弹”的原理，把患者的角膜地形图通过角膜地图仪扫描下来，通过U盘，输入到上皮刀的控制箱1内；上皮刀的控制箱1内，通过软件编程，把输入地形图在上皮刀分离轨迹线路在6mm宽行迹的角膜地形图上扫描，方法是在控制箱1的彩色显示器11上再现患者的角膜地形图，并对分离片分离6mm宽的通道上扫描，遇到的高地和洼地按色泽及深淡来转换成正压力的大小，以正压力的变化量作为分离上皮的分离能力M＝N·V1/F·V2的变化量，从而改变分离片3的直线线速度V1和分离片(器)前进中心点旋转线速度V2，因分离片3钝度(锋利度)F是确定不变的，运用分离上皮的分离能力M恒定的原则调节分离片的直线线速度V1、分离片(器)前进中心点旋转线速度V2。

本发明的角膜上皮刀在设计上对分离片的弧形槽长宽、阻条距离分离片的刃口的距离、以及控制箱的控制性能要求都有明确的要求，从而确保该上皮角膜刀可以完全分离出带基底膜的上皮瓣，而且不会伤及基质层，确保手术的安全可靠，术后不存在角膜瓣并发症的问题，推动EPi-LASIK手术在准分子激光手术的应用，为广大患者带来安全可靠的医疗器械。

以上诸实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的权利要保护范畴内。

Claims (4)

1.一种角膜地形图引导下的上皮刀，包括控制箱(1)、刀头(2)、分离片(3)、双电机组件(5)、吸环(6)、水气分离器(7)、脚踏开关(8)，其特征在于：所述控制箱(1)设置有地形图输入接口(10)，控制箱(1)内设置有微处理器，控制箱(1)表面设置有彩色显示器(11)，所述彩色显示器(11)显示模拟的角膜地形图，所述微处理器包括通道扫描处理器(CPU1)、图形微处理器(12)、分离能力稳定微处理器(CPU2)；所述分离片(3)靠近刃口处的侧壁上设置阻条(4)；

位于阻条(4)远离刃口一侧的分离片(3)上开设一条弧形封闭槽(9)；

当分离片(3)接触角膜表面时，分离能力稳定微处理器通过采样获知双电机组件的第二电机工作电流，从而及时跟踪电流大小，如果分离片切入至前弹力层，则由于阻条(4)的阻止前进，第二电机电流必然超过安全电流范围，从而切断双电机的电压停止工作，同时由于分离片(3)的弧形封闭槽(9)的作用在制瓣过程中弹性增加，根据分离力遵循公式其中M是分离能力，由于刃口接触角膜表面，减缓了正压力N增大，分离片(3)的直线线速度V1降低，分离片(3)的旋转线速度V2也降低，分离片(3)的钝度F也增大，因此分离片(3)的基本分离能力不变，确保了分离过程中的安全可靠。

2.根据权利要求1所述的角膜地形图引导下的上皮刀，其特征在于：所述地形图输入接口(10)分别与控制箱(1)内的通道扫描处理器(CPU1)和图形微处理器(12)连接，通道扫描处理器(CPU1)分别和分离能力稳定微处理器(CPU2)以及图形微处理器(12)连接，所述图形微处理器(12)连接彩色显示器(11)，所述分离能力稳定微处理器(CPU2)还与控制箱(1)内设置的真空泵(13)和采样传感器(14)依次连接，分离能力稳定微处理器(CPU2)上还分别连接双电机组件(5)的第一电机(16)和第二电机(17)，第一电机(16)和第二电机(17)分别连接刀头(2)和分离片(3)，分离能力稳定微处理器(CPU2)上还连接控制开关(15)。

3.根据权利要求1所述的角膜地形图引导下的上皮刀，其特征在于：所述阻条(4)与分离片(3)刃口之间的距离为60μm～120μm。

4.根据权利要求1所述的角膜地形图引导下的上皮刀，其特征在于：弧形封闭槽(9)的宽度为0.25mm～0.5mm。

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