DE60008439T2

DE60008439T2 - Gleichzeitiges, chirurgisches Injektieren sowie Absaugen mit Pedalsteuerung

Info

Publication number: DE60008439T2
Application number: DE60008439T
Authority: DE
Inventors: John C. Huculak; Richard L. Zaleski Iii; Russell L. Finlay
Original assignee: Alcon Manufacturing Ltd
Current assignee: Alcon Research LLC
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: DK1302185T3; ATE259629T1; PT1302185E; ES2213739T3; DE60008439D1; US6109275A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Vorrichtung, mit der ein gleichzeitiges Injizieren und Absaugen eines viskosen Fluids in einem chirurgischen System gewährleistet werden kann. Insbesondere, jedoch nicht beschränkend, betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Injizieren einer viskosen Langzeitfluidtamponade in den hinteren Teil des Auges bei einer vitreoretinalen Operation, während gleichzeitig eine viskose Kurzzeitfluidtamponade aus dem Auge gesaugt wird.
Beschreibung des Stands der Technik
In einem gesunden menschlichen Auge ist die Retina hinter der Parsplana im allgemeinen längs des Umfangs physisch an der Aderhaut befestigt. Das Humor Vitreus, ein transparentes gallertartiges Material, das den hinteren Teil des Auges ausfüllt, trägt dazu bei, daß der Rest der Retina an der Aderhaut anliegt, jedoch nicht physisch daran befestigt ist. Eine hilfreiche Analogie besteht darin, sich die Aderhaut als die Wände eines Schwimmbeckens vorzustellen. Die Retina ist einer Tapete ähnlich, die durch das Wasser im Becken gegen die Wände des Schwimmbeckens gedrückt wird, jedoch nur oben am Becken physisch an den Wänden befestigt ist.
Manchmal löst sich ein Teil der Retina von der Aderhaut ab. In anderen Fällen kann ein Teil der Retina reißen, wodurch wässriges und manchmal glasartiges Humor zwischen die Retina und die Aderhaut fließen kann. Beide Zustände haben eine Verminderung der Sehfähigkeit zur Folge.
Um diese Zustände chirurgisch zu beheben, führt ein Chirurg typischerweise durch einen Einschnitt in der Lederhaut in der Parsplana eine Vitrektomiesonde in den hinteren Teil des Auges ein. Ein derartiger Einschnitt wird Skleratomie genannt. Der Chirurg führt typischerweise ebenso durch ähnliche Einschnitte eine faseroptische Lichtquelle und eine Infusionskanüle in das Auge ein und ersetzt in manchen Fällen die Vitrektomiesonde durch eine Ansaugsonde. Während der hintere Teil 25 unter einem Mikroskop und mit Hilfe der faseroptischen Licht quelle beobachtet wird, schneidet und saugt der Chirurg Vitreus unter Verwendung der Vitrektomiesonde ab, um einen Zugang zur Ablösung oder zum Riss der Retina zu erhalten. Der Chirurg kann auch die Vitrektomiesonde, eine Schere, eine Aufnahmevorrichtung, und/oder eine Zange verwenden, um eine Haut zu entfernen, die zur Ablösung oder zum Riss der Retina beigetragen hat. Während dieses Teils der Operation wird typischerweise eine Salzlösung in das Auge durch die Infusionskanüle infundiert, um den richtigen Innenaugendruck aufrecht zu erhalten.
Viele Chirurgen injizieren danach eine Fluorkohlenstofflüssigkeit (perfluorierter Kohlenwasserstoff) in den hinteren Teil des Auges, um zu bewirken, daß sich der abgelöste oder eingerissene Teil der Retina an der richtigen Position gegen die Lederhaut flach anlegt. Sobald der abgelöste oder eingerissene Teil der Retina richtig positioniert ist, verwendet der Chirurg eine Diathermiesonde oder einen Laser, um die positionierten Teile der abgelösten Retina zu verbinden.
Ungünstigerweise sind Fluorkohlenstofflüssigkeiten toxisch, wenn sie über eine Dauer von mehreren Wochen im Auge bleiben. Da ein retinaler Riss oder eine retinale Ablösung mehrere Wochen benötigt, um nach der oben beschriebenen chirurgischen Prozedur wieder anzuhaften, muß die kurzzeitige Fluorkohlenstofflüssigkeitstamponade im letzteren Teil der chirurgischen Prozedur aus dem Auge entfernt werden und durch eine Langzeittamponade ersetzt werden. Diese Langzeittamponade kann eine Luft-/Gasmischung oder ein viskoses Fluid, wie beispielsweise Silikonöl sein. Falls Silikonöl verwendet wird, muß auch dieses aus dem Auge nach dem Anhaften der Retina entfernt werden, da es toxisch ist, wenn es über eine Dauer von mehreren Monaten im Auge verbleibt.
Herkömmlicherweise wenden Chirurgen verschiedene Techniken an, um die Ersetzung der Fluorkohlenstofflüssigkeit durch Silikonöl, die manchmal als „Fluid-Fluidaustausch" bezeichnet wird, auszuführen.
Erstens kann der Chirurg ein herkömmliches vitreoretinales chirurgisches System verwenden, um Silikonöl mit einem durch das System erzeugten Injektionsdruck und einer Infusionskanüle zu injizieren. Ein beispielhaftes System ist das chirurgische System Accurus^®, das von Alcon Laboratories, Inc. aus Fort Worth, Texas vertrieben wird. Wenn das Silikonöl injiziert wird, steigt der Druck im Auge an. Der angestiegene Druck im Auge bewirkt, daß die Fluor kohlenstofflüssigkeit passiv in eine Extrusionskanüle fließt, die mit der Ansaugsonde verbunden ist. Die Ansaugsonde entfernt die Fluorkohlenstofflüssigkeit aus dem Auge. Ungünstigerweise erfordert diese Technik die Verwendung von Extrusionskanülen mit größerem Durchmesser (z. B. eine gerade Kanüle mit Stärke 20), um einen ausreichenden passiven Fluß ohne einen übermäßig erhöhten intraokularen Druck zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu bevorzugen Chirurgen jedoch aufgrund der zusätzlichen Sicherheit für den Fall, daß sie versehentlich mit der Retina in Kontakt kommen, konische Kanülen und/oder Extrusionskanülen mit weicher Spitze.
Zweitens kann ein Chirurg ein derartiges herkömmliches vitreoretinales chirurgisches System dazu verwenden, um mit einem mit dem System erzeugten Infusionsdruck und über eine Infusionskanüle Silikonöl zu injizieren. Wenn der intraokulare Druck ansteigt, schaltet der Chirurg den Betriebsmodus des chirurgischen Systems um, so daß anstelle einer Versorgung der Infusionskanüle mit einem Injektionsdruck die Ansaugsonde mit einem Unterdruck versorgt wird. Der Chirurg verwendet dann die Ansaugsonde mit der Extrusionskanüle, um Fluorkohlenstofflüssigkeit aus dem Auge abzusaugen, um dem oben beschriebenen Anstieg des intraokularen Drucks entgegenzuwirken. Als nächstes rekonfiguriert der Chirurg das chirurgische System für den Injektionsdruck und injiziert zusätzliches Silikonöl in den hinteren Teil des Auges. Dieses zyklische Wechseln zwischen dem Injizieren von Silikonöl und dem Absaugen von Fluorkohlenstofflüssigkeit wird fortgesetzt, bis die gesamte Fluorkohlenstofflüssigkeit durch Silikonöl ersetzt ist. Bei dieser Technik überwacht der Chirurg das Auge visuell und versucht zu verhindern, daß der intraokulare Druck auf ein gefährlich hohes Niveau ansteigt (d.h. in einen Zustand eines „harten Auges") oder auf ein gefährlich niedriges Niveau (d.h. in einen Zustand eines „weichen Auges") abfällt. Zusätzlich ist es wichtig zu beachten, daß dieser zyklische Wechsel erforderlich ist, da herkömmliche vitreoretinale chirurgische Systeme nicht dazu geeignet sind, gleichzeitig viskose Fluide zu injizieren und abzusaugen. Jedoch kann, selbst wenn diese Technik richtig durchgeführt wird, der intraokulare Druck von einem gewünschten intraokularen Druck nach oben und nach unten abweichen. Diese Änderung des intraokularen Drucks kann während der Prozedur Schwierigkeiten für den Chirurgen mit sich bringen, für den Patienten schädlich sein und tritt insbesondere häufig bei der Verwendung konischer Extrusionskanülen und bei Extrusionskanülen mit weicher Spitze auf.
Drittens kann der Chirurg eine Technik unter Verwendung eines herkömmlichen vitroretinalen chirurgischen Systems und einer Ansaugsonde, um Fluorkohlenstofflüssigkeit abzusau gen, und eines zweiten davon getrennten Systems, um Silikonöl zu injizieren, anwenden. Die Verwendung zweier Systeme ermöglicht die gleichzeitige Injektion und das Ansaugen viskoser Fluide in das Auge. Jedoch erfordert die Verwendung von zwei Systemen, daß der Chirurg beide Systeme gleichzeitig bedient und kontrolliert, was schwierig sein kann. Der Chirurg kann dazu gezwungen sein, zusätzliches Personal einzusetzen, das den Betrieb zumindest eines der Systeme unterstützt.
Wie oben erläutert, existieren verschiedene Verfahren zum Tamponieren der Retina nach einer vitreoretinalen Operation, bei welchen die Verwendung einer Fluorkohlenstofflüssigkeit nicht erforderlich ist. Beispielsweise kann der Chirurg ein Luft-/Gasgemisch als eine Langzeittamponade verwenden. Bei dieser Technik infundiert der Chirurg Luft, während die gesamte vom Vitrektomieprozeß stammende Salzlösung abgesaugt wird. Die Luft hat die Funktion die Retina wieder an der Lederhaut zu positionieren. Dann wird eine Mischung aus Luft und Gas (typischerweise ein Fluorkohlenstoffgas) in das luftgefüllte Auge injiziert, wodurch die infundierte Luft ersetzt wird. Das Luft-/Gasgemisch umfaßt ein bestimmtes Verhältnis, woraus eine sich ausdehnende Luft-/Gasblase mit einer Ausdehnungsrate resultiert, die der Rate, mit der die Luft aus dem Auge entweicht, nahezu entspricht. Die Luft-/Gasblase hat die unterstützende Funktion, zu verhindern, daß die Retina durch regeneriertes wässriges Humor befeuchtet wird, bevor sie ausreichend Zeit hatte, um wieder anzuhaften. Die Blase wird typischerweise mehrere Tage aufrecht erhalten. Ungünstigerweise erfordert die Verwendung eines Luft-/Gasgemisches als eine Langzeittamponade sehr geduldige Patienten. Beispielsweise müssen Patienten ihren Kopf während mehrerer Stunden pro Tag in bestimmten Positionen halten, um sicher zu stellen, daß die Luft-/Gastblase verhindert, daß die Retina durch wässriges Humor befeuchtet wird. Diese An einer Langzeittamponade ist daher für ältere, junge und geistig behinderte Patienten, oder Flugreisende nicht geeignet. Zusätzlich können bei großen retinalen Rissen oder Ablösungen solche Prozeduren, wie beispielsweise der „Fluid/Luft"- oder „Fluid/Gas"-Austausch, ein Gleiten der Retina, prozessuale Komplikationen und eine längere Operationsdauer nach sich ziehen.
US-A-4,184,510 (Fibra-Sonics, Inc.) beschreibt ein frühes Phakoemulsifikationssystem, bei dem eine Spülflüssigkeit zu einer Ultraschallspitze (einer mikrochirurgischen Vorrichtung) zugeführt und Spülfluid und ophthalmisches Gewebe von der Ultraschallspitze abgesaugt wird. Der Druck sowohl für das Absaugen als auch das Spülen wird präzise und genau durch die Verwendung eines differentiellen Ventils und eines sich außerhalb der Ultraschallspitze befindlichen Steuerungsreservoirs aufrechterhalten. Das Volumen des Steuerungsreservoirs ist im allgemeinen viel größer als die Aushöhlung des Biogewebes, in der die Operation ausgeführt werden soll.
EP-A-0,348,146 (Alcon Laboratories, Inc.) beschreibt eine Vorrichtung zum Injizieren eines viskosen Fluids in ein Auge, das einen Standardklebstoffinjektor zur Verwendung für Einzelschüsse oder in einem kontinuierlichen Modus umfaßt. Das viskose Fluid kann ein viskoelastisches Fluid zur Injektion hinter eine retinale Membran sein, um das Schneiden und Entfernen der Membran zu erleichtern. Der Klebstoffinjektor ist durch ein steriles Filter und einen üblichen Adapter mit einer sterilen Spritzenvorrichtung zur Aufbewahrung des viskoelastischen Materials pneumatisch gekoppelt.
Daher besteht in der vitreoretinalen Chirurgie ein Bedarf für ein chirurgisches System und ein Verfahren, welche eine Langzeittamponierung der Retina ohne die oben beschriebenen Beschränkungen gewährleisten. Das System und das Verfahren sollte zur Verwendung durch den Chirurgen einfach sein, sollte die Sicherheit für den Patienten so groß wie möglich machen und sollte ökonomisch durchführbar sein.
Abriß der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfaßt ein System zum gleichzeitigen Injizieren eines ersten viskosen Fluids in ein Zielgewebe und Ansaugen eines zweiten viskosen Fluids aus dem Zielgewebe. Es wird ein chirurgisches System bereitgestellt, das dazu angepasst ist, einen pneumatischen Druck und einen Unterdruck zu liefern. Ein erstes viskoses Fluid wird in das Zielgewebe unter Verwendung des vom System gelieferten pneumatischen Drucks injiziert. Der Betriebsmodus des Systems wird geändert, um einen Unterdruck und einen pneumatischen Druck zu liefern. Das zweite viskose Fluid wird aus dem Zielgewebe unter Verwendung des vom System zugeführten Unterdrucks abgesaugt.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ein chirurgisches System mit einer Anordnung, die dazu geeignet ist, zumindest ein mikrochirurgisches Instrument mit einem pneumatischen Druck und einem Unterdruck zu versorgen, und einem Fußpedal, das funktionstechnisch mit der Vorrichtung gekoppelt ist. Das Fußpedal umfaßt einen ersten Bewegungsbereich in einer im allgemeinen vertikalen Ebene, in der die Anordnung einen proportionalen pneumatischen Druck liefert, und einen zweiten Bewegungsbereich in einer im allgemeinen vertikalen Ebene, in der die Anordnung einen im wesentlichen konstanten pneumatischen Druck und einen proportionalen Unterdruck bzw. Vakuum liefert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und weiterer Merkmale und Vorteile derselben wird auf die folgende Beschreibung Bezug genommen, die mit den begleitenden Zeichnungen verbunden ist, in welchen:
1 eine schematische bruchteilhafte Veranschaulichung teilweise im Querschnitt eines chirurgischen System zur Injektion eines viskosen Fluids in ein menschliches Auge gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, während gleichzeitig ein zweites viskoses Fluid aus dem Auge abgesaugt wird;
2 ein Blockdiagramm bestimmter Bereiche der elektronischen und pneumatischen Unterbaugruppen des chirurgischen Systems von 1 ist;
3 eine bevorzugte Ausführungsform eines pneumatischen Reservoirs des chirurgischen Systems von 1 zeigt;
4 eine schematische Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform eines Fußpedals von 1 ist; und
5 eine grafische Veranschaulichung der Änderung des Injektionsdrucks im chirurgischen System von 1 ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile werden am besten mit Bezug auf die 1 bis 5 der Zeichnungen verständlich, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche und entsprechende Teile der verschiedenen Zeichnungen verwendet werden.
1 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines chirurgischen Systems 10 gemäß einem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung, mit dem ein viskoses Fluid 12 in einen hinteren Teil 13 eines menschlichen Auges 14 injiziert wird, während gleichzeitig ein zweites viskoses Fluid 16 aus dem Auge 14 abgesaugt wird. Das chirurgische System 10 ist vorzugsweise ein herkömmliches chirurgisches System, mit dem eine vitreoretinale Operation durchgeführt werden kann und das gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert wurde. Ein beispielhaftes chirurgisches System 10, das für eine derartige Modifizierung geeignet ist, ist das chirurgische System Accurus^®, das von Alcon Laboratories, Inc. vertrieben wird. Wird das chirurgische System 10 verwendet, um einen „F1uid/Fluid-Austausch" als Teil einer Operation auszuführen, um eine abgelöste oder eingerissene Retina zu reparieren, ist das viskose Fluid 12 vorzugsweise Silikonöl und das viskose Fluid 16 vorzugsweise Fluorkohlenstofflüssigkeit. Zusätzlich befindet sich im hinteren Teil 13 typischerweise eine Salzlösung 18. Das Silikonöl 12 umfaßt vorzugsweise eine Viskosität von ungefähr 1000 bis ungefähr 5000 Centistokes. Die Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 hat vorzugsweise eine Viskosität von ungefähr 6 bis ungefähr 7 Centistokes. Die Salzlösung 18 hat vorzugsweise eine Viskosität von ungefähr 1 Centistoke. Ein beispielhaftes Silikonöl, das zur Verwendung als Silikonöl 12 geeignet ist, ist das Silikon^TM Silikonöl, das bei Alcon Laboratories, Inc. erhältlich ist. Eine beispielhafte Fluorkohlenstofflüssigkeit, die als Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 geeignet ist, ist die Fluorkohlenstofflüssigkeit Perfluoron^®, die von Alcon Laboratories, Inc. vertrieben wird. Eine beispielhafte Salzlösung, die sich als Salzlösung 18 eignet, ist die intraokulare Spüllösung BSS PLUS^®, die von Alcon Laboratories, Inc. vertrieben wird.
Das Auge 14 umfaßt eine Hornhaut 20, eine Linse 22, eine Lederhaut 24, eine Aderhaut 26, eine Retina 28 und einen Sehnerv 30. Die Hornhaut 20 und die Linse 22 definieren im allgemeinen einen vorderen Teil 32 des Auges 14. Die Linse 22, die Aderhaut 26 und die Retina 28 definieren im allgemeinen den hinteren Teil 13 des Auges 14. Die Retina 28 wird physisch längs des Umfangs an der Aderhaut 26 in der Nähe der Parsplana 34 befestigt.
Wie in 1 gezeigt ist, wurde das Auge 14 einem Vitrektomieprozeß unterzogen, bei dem das Humor Vitreus abgeschnitten und aus dem hinteren Teil 13 abgesaugt wurde, wie oben beschrieben ist. Während dieses Vorgangs, wurde über eine Infusionskanüle 62 Salzlösung 18 in das Auge 14 infundiert, um den richtigen intraokularen Druck aufrechtzuerhalten. Während dieses Prozesses wurde durch Injizieren von Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 in den hinteren Teil 13 über eine Injektionskanüle und Spritze (nicht gezeigt) ebenfalls ein abgelöster Teil oder ein Riss 36 der Retina 28 repositioniert, um zu bewirken, daß sich der abgelöste Teil oder der Riss 36 an der richtigen Position gegen die Aderhaut 26 flach anlegt. Sobald der Teil oder der Riss 36 richtig positioniert ist, wird eine Diathermiesonde oder ein Laser (nicht gezeigt) verwendet, um den positionierten Teil oder den Riss 36 zu fusionieren. Während dieses Prozesses liefert eine herkömmliche faseroptische Lichtquelle 38 dem Chirurgen, der den hinteren Teil 13 über ein Mikroskop beobachtet, Licht. Die Lichtquelle 38 wird in den hinteren Teil 13 über eine Skleratomie 39 eingeführt. Die Lichtquelle 38 ist vorzugsweise funktionstechnisch mit einem Ausgang 40 des chirurgischen Systems 10 über eine Lichtfaserkabelverbindung 42 gekoppelt.
Wie oben beschrieben, ist die Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 toxisch, wenn sie für die Dauer einiger Wochen im Auge 14 verbleibt. Da der abgelöste Teil oder Riss 36 der Retina 28 eine Dauer von mehreren Wochen erfordert, um nach der oben beschriebenen chirurgischen Prozedur wieder anzuhaften, ist Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 nur als eine kurzzeitige Tamponade akzeptabel, um den Teil oder den Riss 36 der Retina 28 im Verhältnis zur Aderhaut 26 in der richtigen Position zu halten. Daher wird die Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 aus dem Auge entfernt und durch Silikonöl 12, d.h. eine Langzeittamponade, ersetzt.
Das chirurgische System 10 umfaßt einen Anschluß 50, mit dem ein proportionaler Druck zu einem mikrochirurgischen Instrument, das damit verbunden ist, zugeführt werden kann. Für den bevorzugten Fluid/Fluid-Austausch gemäß der vorliegenden Erfindung, ist der Anschluß 50 fluidtechnisch über eine Leitung 58 mit einem Ende 54 einer herkömmlichen Spritze 56 verbunden. Ein zweites Ende 60 der Spritze 56 ist fluidtechnisch über eine Leitung 64 mit einer Infusionskanüle 62 verbunden. Die Leitungen 58 und 64 sind vorzugsweise herkömmliche PVC-Schläuche. Die Infusionskanüle 62 wird über eine Skleratomie 66 in den hinteren Teil 13 eingeführt. Die Spritze 56 weist einen Kolben 68 auf, der bewegbar in deren hohlem Körper 70 angeordnet ist.
Das chirurgische System 10 umfaßt ebenfalls einen Anschluß 52 mit dem ein proportionaler Unterdruck zu einem mikrochirurgischen Instrument, das daran angeschlossen ist, zugeführt werden kann. Der Anschluß 52 ist vorzugsweise ein Teil einer herkömmlichen chirurgischen Kassette 72, welche die Regelung der Ansaugströme des chirurgischen Systems 10 unterstützt. Die US-Patente 4,493,695; 4,627,833 (Cook); 4,395,258 (Wang et al.); 4,713,051 (Steppe et al.); 4,798,850 (DeMeo et al.); 4,758,238; 4,790,816 (Sundblom et al.); 5,267,956 und 5,364,342 (Beuchat) offenbaren schlauchlose chirurgische Kassetten oder chirurgische Kassetten der Bauart mit Schlauch. Ein Sammelbeutel 74 ist fluidtechnisch mit der chirurgischen Kassette 72 verbunden.
Für den bevorzugten Fluid/Fluid-Austausch gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Anschluß 52 fluidtechnisch über eine Leitung 78 mit einer Ansaugsonde 76 verbunden, die eine Extrusionskanüle 77 umfaßt. Die Leitung 78 ist vorzugsweise ein herkömmlicher PVC-Schlauch. Die Ansaugsonde 76 und die Extrusionskanüle 77 werden über eine Skleratomie 80 in den hinteren Teil 13 eingeführt.
2 zeigt ein Blockdiagramm bestimmter Abschnitte der elektronischen und pneumatischen Unterbaugruppen des chirurgischen Systems 10. Das chirurgische System 10 umfaßt eine regulierte pneumatische Unterdruckquelle 100, die über eine Rohrverzweigung 104 fluidtechnisch mit einem Proportionalventil 102 gekoppelt ist. Die Unterdruckquelle 100 stellt eine konstante Quelle eines pneumatischen Drucks der Größenordnung von ungefähr 85 psi dar. Ein für das Ventil 102 geeignetes Proportionalventil ist das Model Nr. 002-AXXAVCAA, das von der Porter Instrument Company, Inc. in Hatfield, Pennsylvania vertrieben wird. Selbstverständlich können andere Proportionalventile für das Ventil 102 verwendet werden. Das Proportionalventil 102 ist fluidtechnisch über eine erste Ventilausgangsverzweigung 105 mit einem Magnetventil 103 verbunden. Eine Vakuumpumpe oder Venturi 106 ist über eine Verzweigung 108 fluidtechnisch mit dem Magnetventil 103 verbunden. Eine als Pumpe 106 geeignete Vakuumpumpe (Venturi) ist das Modell Nr. LX10, das von PIAB in Hingham, Massachusetts vertrieben wird. Selbstverständlich können für die Pumpe 106 andere Pupen oder Venturis verwendet werden. Die Pumpe 106 umfaßt eine Vakuumverzweigung 110, die fluidtechnisch mit einem Volumen 72a der chirurgischen Kassette 72 und dem Anschluß 52 gekoppelt ist. Die Pumpe 106 umfaßt ebenso eine Auslassverzweigung 112. Zusätzlich ist das Proportionalventil 102 über eine zweite Ventilausgangsverzweigung 114 fluidtechnisch mit einem Magnetventil 150 gekoppelt. Ein Reservoir 151 ist fluidtechnisch mit dem Magnetventil 150 über eine Verzweigung 15 gekoppelt. Eine Verzweigung 116 koppelt das Reservoir 151 fluidtechnisch mit dem Anschluß 50. Die oben beschriebenen Abschnitte des chirurgischen Systems 10 in 2 sind mit Ausnahme der Magnetventile 103 und 150, des Reservoirs 151 und der Verteiler 115 und 116 herkömmlicher An.
Wie nachfolgend in weiteren Einzelheiten erläutert wird, kann ein Chirurg den Ausgang des Proportionalventils 102 durch Öffnen und Schließen der Magnetventile 103 und 150 umschalten. Wenn das Magnetventil 103 offen ist und das Magnetventil 150 geschlossen ist, versorgt das Proportionalventil 102 den Anschluß 52 mit Unterdruck. Wenn das Magnetventil 150 offen und das Magnetventil 103 geschlossen ist, versorgt das Proportionalventil 102 den Anschluß 50 mit einem pneumatischen Unterdruck.
Im chirurgischen System 10 wählt der Chirurg durch Betätigen einer variablen Eingabevorrichtung 120 den gewünschten Vakuum- oder Druckpegel. Die variable Eingabevorrichtung 120 ist vorzugsweise ein Fußschalter oder ein Fußpedal. Das Fußpedal 120 ist funktionstechnisch mit dem Proportionalventil 102 über eine herkömmliche elektronische Verkabelung 122 verbunden. Ein Chirurg wählt den gewünschten Vakuumpegel für den Anschluß 52 oder Druck für den Anschluß 50 durch Betätigen des Fußpedals 120, um für das Proportionalventil 102 ein Eingangssignal 124 zu erzeugen. Insbesondere kann der Chirurg das Proportionalventil 102 durch Drücken des Fußpedals 120 allmählich öffnen und das Proportionalventil 102 durch „Nachlassen" des Fußpedals 120 allmählich schließen. Der Grad, bis zu dem das Proportionalventil 102 geöffnet ist, bestimmt die Druck- und Flußrate, die zur Verzweigung 105 oder Verzweigung 114 zugeführt wird. Je größer der Luftstrom durch das Proportionalventil 102 ist, desto größer ist der zum Anschluß 52 zugeführte Unterdruck bzw. desto größer ist der zum Anschluß 50 zugeführte Druck. Obwohl dies nicht im Blockdiagramm von 2 gezeigt, ist vorzugsweise ein Prozeßsteuerungssystem funktionstechnisch mit dem Proportionalventil 102, der Vakuumpumpe 106, der Vakuumverzweigung 110, der zweiten Ventilausgangsverzweigung 114 und dem Fußpedal 102 gekoppelt, um dem Chirurg eine präzise Steuerung der mikrochirurgischen Instrumente, die mit den Anschlüssen 50 oder 52 des chirurgischen Systems 10 gekoppelt sind, zu bieten. Das bevorzugte Prozeßsteuerungssystem ist in Einzelheiten im US-Patent 5,674,194 beschrieben.
3 veranschaulicht bevorzugte Ausführungsformen des Magnetventils 150 und des Reservoirs 151. Der Schlauch 152 versorgt das Magnetventil 150, die Verzweigung 115, das Reservoir 151, die Verzweigung 116 und den Anschluß oder das pneumatische Anschlußstück 50 mit einem pneumatischen Druck von der zweiten Ventilausgangsverzweigung 114. Die Leitung 152 ist vorzugsweise ein herkömmlicher PVC-Schlauch. Der Schlauch 152, das Magnetventil 150, die Verzweigung 115, das Reservoir 151 und die Verzweigung 116 befinden sich vorzugsweise im Gehäuse 11 des chirurgischen Systems 10 und im allgemeinen hinter dem Anschluß 50.
Obwohl in 3 nicht gezeigt, kann sich das Reservoir 151 ebenfalls außerhalb des Gehäuses 11 des chirurgischen Systems 10 befinden. Beispielsweise kann das Reservoir 151 fluidtech nisch mit dem Schlauch 58 gekoppelt sein, wie schematisch in 1 gezeigt ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Spritze 56 gegenüber ihrer herkömmlichen Form so modifiziert sein, daß sie neben ihrem Ende 54 ein Reservoir 151 umfaßt. Als ein weiters Beispiel kann die Länge und/oder der innere Durchmesser des Schlauches 58 gegenüber seiner herkömmlichen Form so modifiziert sein, daß das Volumen des Reservoirs 151 darin integriert ist.
4 veranschaulicht schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Fußpedals 120 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Fußpedal 120 umfaßt eine erste Position 200, die einer vollkommen entlasteten Position entspricht, eine zweite Position 202, die einer vollkommen niedergedrückten Position entspricht, und eine dritte Position 204, die einer ungefähr zu einem Drittel niedergedrückten Position entspricht. Die Position 204 ist vorzugsweise durch eine mechanische Raste des Fußpedals 120 definiert. Das Fußpedal 120 kann durch Modifizieren des herkömmlichen Fußpedals realisiert sein, das als Teil des chirurgischen Systems Accurus^®, das oben erwähnt wurde, vertrieben wird.
Ein herkömmliches chirurgisches System 10 ist dadurch beschränkt, daß es nicht in der Lage ist, gleichzeitig den Anschluß 50 für die Injektion eines viskosen Fluids 12 in das Auge 14 mit einem pneumatischen Druck und den Anschluß 52 zum Absaugen von viskosem Fluid 16 aus dem Auge 14 mit einem Unterdruck zu versorgen. Jedoch ermöglicht das Hinzufügen des Magnetventils 150, des Reservoirs 151 und der Verzweigungen 115 und 116, daß der Anschluß 50 mit einem im wesentlichen konstanten pneumatischen Druck und gleichzeitig der Anschluß 52 mit dem proportionalen Vakuum versorgt werden können. Durch diese Möglichkeit kann der Chirurg die Gefahr eines Verrutschens der Retina 28 beträchtlich verringern und den intraokularen Druck des Auges 14 während des Fluid/Fluid-Austausches auf einem Pegel halten, der sehr nahe beim gewünschten intraokularen Druck liegt.
Wiederum mit Bezug auf die 1 und 2 kann ein erstes Volumen V₁ durch das Volumen der Luft in der Verzweigung 115, im Reservoir 151, in der Verzweigung 116, im Schlauch 58 und in der Spritze 56 auf der Seite des Kolbens 68 neben dem Schlauch 58 definiert werden. Ein zweites Volumen V₂ kann durch das Volumen des hinteren Teils 13 des Auges 14, das mit Silikonöl 12 zu befüllen ist, definiert werden. Wenn Silikonöl 12 in das Auge 14 injiziert wird, bewegt sich der Kolben der Spritze 68 in Richtung zum Ende 60 der Spritze 56, womit das Volumen von V₁ um die Menge des injizierten Öls erhöht wird. Wenn der gesamte hintere Teil 13 des Auges 14 mit Silikonöl 12 gefüllt ist, ist das Volumen V₁ um einen Betrag V₂ angewachsen. Durch Verwenden des Reservoirs 151, um das Volumen V₁ wesentlich größer zu machen als das Volumen V₁, kann der Injektionsdruck des Silikonöls auf einem im wesentlichen konstanten Druck gehalten werden. Insbesondere zeigt das Boyle'sche Gesetz, wenn der ursprüngliche Injektionsdruck des Silikonöls in V₁ als P₁ und der Druck nach der Injektion mit einem Volumen von V₁ + V₂ als P₂ definiert ist, daß P₁ ungefähr gleich P₂ ist, wenn V₂ im Vergleich zu V₁ klein ist: P₂ = P₁ × (V₁/(V₁ + V₂)) => P₂ ≌ P₁, falls V₁ ≅ V₁ + V₂, wenn V₂ << V₁ ist.
Während der Injektion von Silikonöl 12 wird der Chirurg an einem bestimmten Punkt ebenfalls damit beginnen, Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 abzusaugen, um dem Anstieg des intraokularen Drucks, der durch die Injektion des Silikonöls 12 verursacht wird, entgegenzuwirken. Wie in weiteren Einzelheiten im Nachfolgenden erläutert ist, schließt sich das Magnetventil 150, wenn der Chirurg mit dem Absaugen der Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 aus dem hinteren Teil 13 beginnt, wodurch der pneumatische Druck, der vom Proportionalventil 102 zugeführt wird, beseitigt wird, jedoch der Injektionsdruck des Silikonöls in der Verzweigung 115, im Reservoir 151, in der Verzweigung 116, im Schlauch 58 und in der Spritze 56 isoliert wird. Der isolierte Injektionsdruck des Silikonöls stellt den fortgesetzten Fluß von Silikonöl 12 ins Auge 14 durch den Schlauch 64 sicher.
5 veranschaulicht weiter die Funktionsweise des Reservoirs 151, um den Injektionsdruck P₁ des Silikonöls während der Injektion des Silikonöls 12 im wesentlichen konstant zu halten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des chirurgischen Systems 10 umfassen der Schlauch 58 und die Spritze 56 auf der Seite des Kolbens 68 in der Nähe des Schlauches 58 ein Volumen V₀ von ungefähr zweiundzwanzig (22) cm³ und das Reservoir 151 umfaßt ein Volumen von ungefähr 12,5 cm³. Bei einem Auge einer typischen erwachsenen Person umfaßt das Volumen V₂ des hinteren Teils 13, das mit Silikonöl 12 gefüllt werden soll, ungefähr 5 cm³. Wird V₀ um V₂ erhöht, was bei der Injektion von 5 cm³ Silikonöl der Fall wäre, nimmt der Injektionsdruck P₀ von ungefähr 2,73 Bar (40 psi) um ungefähr 0,478 Bar (7 psig) (ungefähr 17,5 %) ab. Im Gegensatz dazu nimmt bei einem Reservoir 151, bei dem zu V₀ für ein Gesamtvolumen V₁ von ungefähr 34,5 cm³ ein Volumen von 12,5 cm³ hinzugefügt wird, der Injektionsdruck P₁ von ungefähr 2,73 Bar (40 psi) nur um ungefähr 4,8 psig (ungefähr 12 %) ab, wenn V₁ um V₂ erhöht wird. Als weiteres Beispiel nimmt ein Injektionsdruck P₀ von ungefähr 5,46 Bar (80 psi) um ungefähr 14 psig (ungefähr 17,5 %) ab, wenn V₀ um V₂ erhöht wird. Im Gegensatz dazu nimmt bei einem Reservoir 151, bei dem zu V₀ für ein Gesamtvo lumen V₁ von ungefähr 34,5 cm³ ein Volumen von 12,5 cm³ hinzugefügt wird, der Injektionsdruck P₀ von ungefähr 5,46 Bar (80 psi) nur um etwa 9,8 psi (ungefähr 12 %) ab, wenn V₁ um V₂ erhöht wird. Ähnliche Veränderungen von P₁ wurden für Injektionsdrücke von 3,42 Bar (50 psi), 4,10 Bar (60 psi) und 4,78 Bar (70 psi) beobachtet, wie in 5 gezeigt ist. Das Boyle'sche Gesetz zeigt, daß die Veränderung von P₁ unter 12 % reduziert werden kann, indem das Volumen des Reservoirs 151 für spezielle chirurgische Systeme 10 erhöht wird, falls dies gewünscht wird. Beispielsweise kann diese Veränderung von P₁ auf 10 %, 8 %, 6 %, 4 %, 2% oder darunter reduziert werden.
Mit Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird in weiteren Einzelheiten das bevorzugte Verfahren zum Betätigen des Fußpedals 120 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, um einen Fluid/Fluid-Austausch von Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 und Silikonöl 12 auszuführen. Wenn das Fußpedal 120 sich in der Position 200 befindet, führt das Proportionalventil 102 keinen pneumatischen Druck oder Unterdruck zu den Anschlüssen 50 bzw. 52 zu. Das Magnetventil 103 befindet sich in der geschlossenen Position und das Magnetventil 150 befindet sich in der geöffneten Position. Es wird kein Silikonöl 12 in dem hinteren Teil 13 über die Fusionskanüle 62 injiziert und keine Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 durch die Ansaugsonde 76 abgesaugt.
Wenn ein Chirurg das Fußpedal 120 von der Position 200 allmählich in die Position 204 bewegt, wird pneumatischer Druck zur Verzweigung 115, zum Reservoir 151, zur Verzweigung 116, zum Anschluß 50, zum Schlauch 58 und zur Spritze 56 mit allmählich anwachsendem Umfang zugeführt. Dies wird durch eine Änderung des elektrischen Signals 124 vom Fußpedal 120 zum Proportionalventil 102 erreicht, die über das elektrische Kabel 122 übertragen wird. Der minimale pneumatische Druck beträgt vorzugsweise 0 psi (Position 200) und der maximale pneumatische Druck beträgt vorzugsweise ungefähr 80 psi (Position 240). Ein derartiger proportionaler pneumatischer Druck bewirkt, daß Silikonöl 12 durch die Infusionskanüle 62 von der Spritze 56 und dem Schlauch 46 in den hinteren Teil 13 injiziert wird. Während dieses Prozesses befindet sich ein Blockiermechanismus (nicht gezeigt) in der chirurgischen Kassette 72 vorzugsweise in der geschlossenen Position, um einen passiven Fluß von Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 in die chirurgische Kassette 72 zu verhindern. Daher steigt der intraokulare Druck des Auges 14 allmählich an.
Wenn der Chirurg auf das Fußpedal 120 in der Position 204 eine zusätzliche Kraft nach unten ausübt, überwindet er oder sie eine mechanische Raste bzw. Arretierung im Fußpedal 120.
Wenn diese Raste überwunden wird, wird das Magnetventil 150 durch die Elektronik auf der Leiterplatte des chirurgischen Systems 10 geschlossen und das Magnetventil geöffnet, wodurch die Vakuumpumpe 106 mit der ersten Ventilausgangsverzweigung 105 fluidtechnisch gekoppelt wird. Das Schließen des Magnetventils 150 bewirkt, daß der Injektionsdruck P₁ in der Verzweigung 115, im Reservoir 151, in der Verzweigung 116, im Anschluß 50, im Schlauch 58 und in der Spritze 56 aufrecht erhalten wird, woraus ein fortgesetzter Fluß von Silikonöl durch den Schlauch 64 ins Auge 14 erfolgt. Des weiteren wird der Blockiermechanismus in der chirurgischen Kassette 72 durch die Elektronik der Leiterplatte des chirurgischen Systems 10 in eine geöffnete Position bewegt, wodurch der Fluß von Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 vom Schlauch 78 in die Kassette 72 zugelassen wird.
Wenn der Chirurg das Fußpedal 120 allmählich von der Position 204 zur Position 202 bewegt, wird Unterdruck zum Anschluß 52, zum Schlauch 78, zur Ansaugsonde 76 und zur Extrusionskanüle 77 in anwachsendem Umfang zugeführt. Dies wird über eine Änderung des elektrischen Signals 124 vom Fußpedal 120 zum Proportionalventil 102 erreicht, die über die elektrische Verkabelung 122 weitergeleitet wird. Der minimale Unterdruck ist vorzugsweise 0 mm Hg (Position 204) und der maximale Unterdruck ist vorzugsweise ungefähr 600 mm Hg (Position 202). Ein derartiger proportionaler Unterdruck bewirkt, daß Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 aus dem hinteren Teil 13 in die Kassette 72 und den Sammelbeutel 74 gesaugt wird. Dieser Unterdruck wirkt dem Anstieg des intraokularen Drucks, der durch die Injektion von Silikonöl 12 bewirkt wird, entgegen.
Wenn der intraokulare Druck während des Ansaugens von Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 abnimmt, entlastet der Chirurg das Fußpedal 120, wodurch der Fluß der angesaugten Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 so gesteuert wird, daß er der Rate des Injektionsflusses des Silikonöls 12 nahezu entspricht. Auf diese Weise bringt der Chirurg den intraokularen Druck schnell auf den gewünschten Pegel.
Während dieser Ersetzung der Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 durch Silikonöl 12 überwacht der Chirurg das Auge 14 visuell, um zu verhindern, daß der intraokulare Druck auf ein gefährlich hohes Niveau ansteigt (d.h. in einen Zustand eines „harten Auges") oder auf ein gefährlich niedriges Niveau abnimmt (d.h. zu einem Zustand eines „weichen Auges"). Es ist wichtig, daß der Injektionsdruck P₁ des Silikonöls während des Absaugens der Fluorkohlenstofflüssigkeit 16 aufgrund des hinzugefügten Volumens des Reservoirs 151 und des Magnetventils 150 im wesentlichen konstant bleibt. Dies, kombiniert mit der Konstruktion des Fußpedals 120 ermöglicht es dem Chirurg den intraokularen Druck des Auges 14 wirkungsvoller zu steuern, wobei das Risiko für den Patienten minimiert wird.
Aus dem Vorhergehenden wird verständlich, daß mit der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum Tamponieren eines retinalen Risses oder einer retinalen Ablösung bereitgestellt wird. Mit der vorliegenden Erfindung werden ein retinales Gleiten und Änderungen des intraokularen Drucks während eines Fluid/Fluid-Austausches minimiert. Mit der vorliegenden Erfindung wird dem Chirurg ein einfaches Verfahren zum Kontrollieren eines Fluid/Fluid-Austausches bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung ist hier beispielhaft veranschaulicht und der Fachmann kann daran verschiedene Modifizierungen vornehmen. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung zum gleichzeitigen Injizieren und Absaugen anderer viskoser Fluide anwendbar, obwohl die bevorzugte Vorrichtung im Vorhergehenden in Verbindung mit einem Fluid/Fluid-Austausch einer Fluorkohlenstofflüssigkeit und eines Silikonöls bei einer vitreoretinalen Operation beschrieben wurde.
Als ein weiters Beispiel ist die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten von Operationen als einer vitreoretinalen Operation anwendbar.
Es wird davon ausgegangen, daß die Betriebsweise und der Aufbau der vorliegenden Erfindung aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich werden. Während die oben beschriebene bzw. gezeigte Vorrichtung als bevorzugt charakterisiert wurde, können daran verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Umfang der Erfindung, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims

Chirurgisches System zum Injezieren einer ersten viskosen Flüssigkeit (12) in ein Zielgewebe gleichzeitig mit einem Ansaugen einer zweiten viskosen Flüssigkeit (16) aus dem Zielgewebe, aufweisend: – eine Baueinheit, die dazu angepaßt ist, pneumatischen Druck und ein Vakuum zu zumindest einem mikrochirurgischen Instrument zuzuführen; – ein Fußpedal (120), das funktionsmäßig mit einem proportionalen pneumatischen Ventil (102) der Baueinheit gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß – sich ein erster Bewegungsbereich des Fußpedals in einer im allgemeinen vertikalen Ebene befindet, in dem die Baueinheit einen proportionalen pneumatischen Druck zuführt; und – sich ein zweiter Bewegungsbereich des Fußpedals in einer im allgemeinen vertikalen Ebene befindet, in dem die Baueinheit einen im wesentlichen konstanten pneumatischen Druck und ein proportionales Vakuum zuführt.
Chirurgisches System nach Anspruch 1, wobei das Fußpedal (120) eine Raste aufweist, die den ersten Bewegungsbereich und den zweiten Bewegungsbereich trennt.
Chirurgisches System nach Anspruch 1, wobei der erste Bewegungsbereich etwa ein Drittel eines gesamtem Bewegungsbereiches in einer im allgemeinen vertikalen Ebene des Fußpedals (120) umfaßt.
Chirurgisches System nach Anspruch 2, wobei sich der erste Bewegungsbereich von einer ersten Position (200), die einer vollkommen entlasteten Position entspricht, zu einer zweiten Position (204), die der Raste entspricht, erstreckt.
Chirurgisches System nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, wobei die Raste eine mechanische Raste ist.
Chirurgisches System nach Anspruch 4, wobei sich der zweite Bewegungsbereich von der zweiten Position (204) zu einer dritten Position (202) erstreckt, die einer vollkommen niedergedrückten Position entspricht.
Chirurgisches System nach Anspruch 6, wobei ein Bewegen des Fußpedals (120) in dem ersten Bewegungsbereich zur zweiten Position (204) die Menge des durch die Baueinheit zugeführten pneumatischen Drucks erhöht.
Chirurgisches System nach Anspruch 6, wobei ein Bewegen des Fußpedals (120} in dem zweiten Bewegungsbereich in Richtung der dritten Position (202) die Menge des durch die Baueinheit zugeführten Vakuums erhöht.
Chirurgisches System nach Anspruch 1, wobei das Zielgewebe ein Auge (14) ist.
Chirurgisches System nach Anspruch 1, wobei das Zielgewebe ein hinterer Teil (13) eines Auges (14) ist.
Chirurgisches System nach Anspruch 1, wobei der konstante pneumatische Druck eine pneumatische Druckabnahme von ungefähr 12 % oder weniger umfaßt.
Chirurgisches System nach Anspruch 1, wobei die erste viskose Flüssigkeit (12) und die zweite viskose Flüssigkeit (16) die Netzhaut tamponierende Flüssigkeiten sind.
Chirurgisches System nach Anspruch 1, wobei die erste viskose Flüssigkeit (12) ein Silikonöl beinhaltet und die zweite viskose Flüssigkeit (16) eine fluorkohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit beinhaltet.
Chirurgisches System nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine mikrochirurgische Instrument umfaßt: – eine Infusionskanüle (62) und eine Spritze (56) zum Injezieren der ersten viskosen Flüssigkeit (12) in das Zielgewebe; und – eine Ansaugsonde (76) und eine Extrusionskanüle (77) zum Ansaugen der zweiten viskosen Flüssigkeit (16) aus dem Zielgewebe.