-
Hintergrund der Erfindung
-
Das
technische Gebiet der vorliegenden Erfindung ist die Augenchirurgie
und insbesondere das Gebiet der Instrumente zum Entfernen von Hornhautgewebe.
-
Ein
Mikrokeratom ist ein medizinisches Instrument, das zum Herausschneiden
einer dünnen Schicht
von Hornhautgewebe an der Oberfläche
des Auges verwendet wird. In der Augenchirurgie werden Mikrokeratome
für verschiedene
Zwecke benutzt. Diese Zwecke umfassen das Entfernen von abnormalem
Wachstum in der Hornhaut, die Vorbereitung von geschädigten Augen
für eine
Hornhauttransplantation, die Vorbereitung von Augen für andere
chirurgische Maßnahmen
und die direkte chirurgische Korrektur von Brechungsfehlern.
-
In
der letzten Zeit hat eine Anzahl von Techniken zur Umformung der
Hornhaut für
eine Korrektur von Brechungs-Sehfehlern beträchtliche Aufmerksamkeit erlangt.
Diese Techniken beruhen auf der Beobachtung, daß die Krümmung der Hornhaut den größten Teil
zur Brechkraft des Auges beiträgt
(für den
Rest der Brechkraft ist die im Augapfel liegende Augenlinse verantwortlich).
Für Leute,
die unter Kurzsichtigkeit (Myopie) leiden, kann eine geeignete geringe
Abflachung der Krümmung
der Hornhaut diesen Zustand korrigieren. Umgekehrt erfordert die Korrektur
der Weitsichtigkeit (Hyperopie) eine Verstärkung der Krümmung der
Hornhaut. Die Korrektur eines Astigmatismusfehlers erfordert in
der Regel ein komplizierteres Neugestalten.
-
Bei
einer Anzahl von Gelegenheiten wurde vorgeschlagen, daß es möglich ist,
Brechungsfehler durch mechanisches Gestalten der Hornhaut in die ideale
Form und Krümmung
zu beheben. Bis vor kurzem standen dafür jedoch keine Werkzeuge zur
Verfügung.
Die Vorderseite der Hornhaut ist mit einer dünnen Schicht Epithelgewebe
bedeckt, unter der eine membranartige Struktur liegt, die als Bowman-Schicht
bekannt ist. In der Regel ist die Bowman-Schicht etwa 30 Mikrometer
dick, die Dicke kann jedoch von nur 10 Mikrometer bis zu über 50 Mikrometer
variieren.
-
Unter
der Bowman-Schicht liegt das eigentliche Hornhaut-Stromagewebe.
Dieses Stromagewebe ist etwa 450 Mikrometer dick, aber auch dessen Dicke
ist von Person zu Person verschieden. Das Stromagewebe besteht aus
einer hoch organisierten Matrix von azellulärem Kollagen. Die darüberliegende
Bowman-Membran ist weniger regulär
und dichter.
-
Bisher
waren die Bemühungen,
die Hornhaut mechanisch zu gestalten, im wesentlichen nicht erfolgreich,
da es auch mit der schärfsten
Metallklinge (und auch mit Diamantklingen) nicht möglich war,
das Hornhautgewebe mit der erforderlichen Genauigkeit präzise abzutragen.
Die Unregelmäßigkeit
der Bowman-Schicht ist ein weiterer Faktor, der die Versuche vereitelt
hat, die Vorderseite der Hornhaut über einen größeren Bereich
mechanisch zu gestalten.
-
Bei
einer alternativen chirurgischen Vorgehensweise wird ein vorderes
Segment der Hornhaut mit einem Mikrokeratom entfernt (oder teilweise
abgetrennt und weggeklappt), um das Stroma-Bett mechanisch gestalten
zu können.
Da bei einer solchen Maßnahme
die Bowman-Schicht entfernt oder intakt verschoben wird, wurde mit
mechanischen Instrumenten (z.B. speziell konstruierten Mikrokeratomen und
dergleichen) bei der Neugestaltung der Stroma-Schicht ein gewisser
Erfolg erzielt. Nach dem chirurgischen Neuformen des Stroma-Bettes
wird die vordere Augenlinse wieder aufgesetzt. Dieser Vorgang hat
den Vorteil, daß vermieden
werden kann, die Bowman-Schicht mechanisch abzutragen, jedoch um
den Preis eines tieferen Eindringens in die Stroma-Schicht.
-
Neuerdings
steht den Ophthalmologen für die
Hornhautchirurgie eine neue Maßnahme
zur Verfügung,
die als "Laser-Sehfehlerkorrektur" bekannt ist. Bei
der Laser-Sehfehlerkorrektur werden hochenergetische Impulse ultravioletter
Strahlung verwendet, in der Regel von Excimerlasern, um dünne Schichten
des Hornhautgewebes durch den Prozeß abzutragen, der als "Photodekomposition" bekannt ist. Der
Laser-Sehfehlerkorrekturprozeß beruht
auf der Möglichkeit,
mit der Laserstrahlung extrem dünne Schichten
des Hornhautgewebes in einem Bereich abzutragen, ohne das angrenzende
Gewebe thermisch zu schädigen.
Bei einer Maßnahme,
die als photorefraktive Keratektomie (PRK) bekannt ist, wird der
Laserstrahl entweder wiederholt über
die Hornhaut geführt
oder anderweitig so gesteuert, daß die Hornhaut mit der Zeit
verschieden geformten oder verschieden breiten Strahlen ausgesetzt
wird, um eine kumulative Neugestaltung der Hornhautoberfläche zu bewirken.
-
Bei
einer bestimmten Klasse von PRK-Maßnahmen, die als Laser-unterstützte in-Situ-Keratoplastie
(LASIK) bekannt ist, wird ein Mikrokeratom dazu verwendet, die vordere
Lamina der Hornhaut zu entfernen (oder wegzuklappen) (auf im wesentlichen die
gleiche Weise wie bei einer mechanischen Gestaltung der Stroma),
während
ein Laser dazu verwendet wird, Stroma-Gewebe selektiv abzutragen. Wie
bei der mechanischen Neugestaltung wird danach die vordere Lamina
wieder aufgebracht, so daß die
Bowman-Membran intakt
bleibt. Diese LASIK-Maßnahme
ist sehr vielversprechend, erfordert jedoch viel Präzision beim
Entfernen der Lamina.
-
Das
Mikrokeratom umfaßt
in der Regel eine Augenringanordnung zum Aufsetzen auf den Augapfel
derart, daß ein
Teil der Hornhaut festgehalten wird. Längs eines Schneidweges, der
zumindest teilweise von dem Führungsring
oder von mit dem Führungsring
verbundenen Elementen gebildet wird, wird dann eine Schneidklinge
entlang geführt.
-
Bei
der Augenchirurgie müssen
die Abmessungen der Resektion sehr genau und vorhersagbar bestimmt
werden. Die Genauigkeit hängt
von mehreren Faktoren ab, einschließlich dem von der Hand des
Chirurgen auf das Instrument und auf das Auge ausgeübten Druck
und der Geschwindigkeit, mit der die Klinge vorwärtsgedrückt wird, um die Resektion durchzuführen. Auch
wenn die Bewegung der Klinge automatisch erfolgt, bleiben Faktoren,
die die Präzision
des Schnitts beeinflussen.
-
Zur
Verbesserung der Präzision
wurden verschiedene Techniken vorgeschlagen. Zum Beispiel beschreibt
die US-A-5980543 ein Mikrokeratom mit einem Schwebearm, der die
Oberfläche
der Hornhaut vor der Klinge vor dem Schneiden zusammendrückt. Der
Schwebearm ist mit dem Schneidkopf so verbunden, daß er die
Hornhaut zumindest teilweise vor der Klinge so zusammendrückt, daß die gewünschte Dicke
für die
Hornhaut-Resektion
erhalten wird. Diese Klingenanordnung ist beispielhaft für die bekannte
Technik zum Verbinden einer Klinge mit dem Körper eines Keratoms.
-
Das
Problem einer kontrollierten Bewegung am Führungsring wird in der US-A-5133726 angesprochen,
die ein Mikrokeratom mit einer mechanischen Antriebsanordnung beschreibt,
die für
eine gleichmäßige mechanische
Bewegung sorgt. Die in Ruiz beschriebene Klingenanordnung wird so
in den Hohlraum eingeführt,
daß die
Klinge parallel zur Unterseite des Oberteils des Mikrokeratoms gehalten wird.
-
Die
US-A-5817115 beschreibt ein alternatives Instrument für Hornhauteinschnitte,
bei dem die Hornhaut mit einem Vakuum festgehalten wird, während mit
einer durch das Instrument gleitenden Klinge der Einschnitt ausgeführt wird.
Die Klinge ist an einen Kolben angesetzt und wird von diesem angetrieben, der
in eine Vertiefung des Instruments eintaucht. Wenn der Kolben in
das Instrument eintaucht, wird eine Feder zusammengedrückt, die
den Kolben in die entgegengesetzte Richtung drückt. Mit dieser Anordnung soll
die Hornhaut in einer einzigen fortlaufenden Bewegung eingeschnitten
werden.
-
Die
WO-A-00/25711 beschreibt eine Klingenanordnung mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und ein Mikrokeratom mit
einer solchen Klingenanordnung.
-
Es
besteht allgemein ein Bedarf nach besseren Mikrokeratomen, die sowohl
mechanische als auch Laser-Sehfehlerkorrekturen erleichtern. Bessere
und genauere Keratome würden
Augenchirurgen in die Lage versetzen, therapeutische Keratektomien (die
Entfernung von kleinen Bereichen des Hornhautgewebes mit abnormalem
Wachstum oder Geschwüren),
Resektionen von vorderen Hornhautsegmenten (als erstem Schritt einer
Keratomileusis, Stroma-Gestaltungsprozedur, LASIK-Prozedur und dergleichen) und
eine Vielzahl von anderen chirurgischen Maßnahmen an der Hornhaut auszuführen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es
wurde festgestellt, daß bei
der Verwendung von vielen Mikrokeratomen unbeabsichtigte Bewegungen
der Klingenanordnung auftreten und diese Bewegungen (in der Regel
eine "Flatterbewegung" der Klinge) sowohl
die Genauigkeit als auch die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse verschlechtern.
Die Quelle dieser unregelmäßigen Bewegung
läßt sich
in vielen Fällen
auf den Sitz einer Wegwerf-Klingenanordnung im Mikrokeratomkörper zurückführen. Viele der
kommerziell zur Verfügung
stehenden Mikrokeratome arbeiten mit Wergwerfklingen, die nur für einen Patient
benutzt werden. Nach jeder Maßnahme
muß die
Klinge ersetzt werden. Bei der herkömmlichen Konstruktion ist die
Klinge mit einem Ansatz versehen, der ein leichtes Handhaben durch
den Arzt ermöglicht.
Diese Klingen-Ansatz-Anordnung wird im allgemeinen als "Klingenanordnung" bezeichnet. Viele
der kommerziell zur Verfügung
stehenden Mikrokeratome sind mit einer Aussparung versehen, in die die
Klingenanordnung eingesetzt wird. Auch wenn die Anordnung meist
so konstruiert ist, daß sie
genau in die Aussparung paßt,
ist ein geringer Zwischenraum nötig,
um das Einsetzen und Entfernen der Klingenanordnung zu ermöglichen.
Dieser Zwischenraum hat zur Folge, daß die Klinge selbst bei der Operation
nur lose befestigt ist und größtenteils
von dem Druck festgehalten wird, den das Hornhautgewebe bei der
Resektion gegen die Klinge ausübt.
-
Entsprechend
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klingenanordnung
für ein
Mikrokeratom zu schaffen, bei dem ein Flattern der Klinge vermieden
wird. Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 definierten
Erfindung gelöst.
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein Reibungssitz dazu verwendet, um die Klinge (bzw.
Klingenanordnung) im Mikrokeratom zu befestigen. Es sind verschiedene
Eingriffelemente beschrieben, die den Ansatz der Klingenanordnung beim
Einsetzen in ein Mikrokeratomgehäuse
unbeweglich festhalten. Die Eingriffelemente weisen vorzugsweise
federartige Eigenschaften auf. Durch das Vorspannen der Klinge in
eine sichere Position wird das Flattern im Gebrauch wesentlich verringert
oder sogar ganz beseitigt.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird ein Mikrokeratom zum Erzeugen von Lamellarschnitten
in einem biologischen Gewebe mit einer Klingen-Ansatz-Anordnung und wenigstens
einem Eingriffelement geschaffen, mit dem die Genauigkeit und die
Vorhersagbarkeit durch das Verhindern von unerwünschtem Klingenflattern verbessert
wird.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird eine modifizierte Klingenanordnung mit einem
Ansatz beschrieben, der mit einer chirurgischen Klinge verbunden
ist. Der Ansatz kann einen oder mehrere Vorsprünge aufweisen, die mit wenigstens einer
Seite einer Aussparung in dem Mikrokeratom in Eingriff kommen und
dadurch einen Reibungssitz erzeugen, der ausreicht, um eine Bewegung
der Klinge beim Schneiden zu verhindern. Zum Beispiel kann der Ansatz
einen Teil der Klingenanordnung gegen eine Innenfläche der
Aussparung vorspannen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann
die Aussparung gewisse Vorspannelemente enthalten, die mit dem Ansatz
in Eingriff kommen und ein Flattern der Klinge verhindern. Der Ansatz
kann des weiteren eine Kupplung enthalten, die eine Querbewegung
der Klinge erlaubt, während
das Eingriffelement eine Flatterbewegung verhindert.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die
Erfindung läßt sich
am besten anhand der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen verstehen, in denen in allen Darstellungen
die gleichen Bezugszeichen entsprechende Teile bezeichnen. Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht eines Mikrokeratoms;
-
2 eine
Seitenansicht des Körpers
des Mikrokeratoms der 1;
-
3 eine
Seitenansicht einer Klingenanordnung;
-
4 eine
Aufsicht auf die Klingenanordnung der 3;
-
5 eine
perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Klingenanordnung;
-
6 eine
weitere perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
einer Klingenanordnung;
-
7 eine
wiederum andere perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
einer Klingenanordnung;
-
8 eine
teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines Mikrokeratomkörpers mit einem
alternativen Vorspannelement.
-
Genaue Beschreibung der
Zeichnungen
-
Die
Merkmale und andere Einzelheiten der Erfindung werden nun besonders
beschrieben und in den Patentansprüchen hervorgehoben. Die bestimmten
Ausführungsformen
der Erfindung werden nur beispielhaft dargestellt und stellen keine
Einschränkung
der Erfindung dar. Die prinzipiellen Merkmale der Erfindung können in
verschiedenen Ausführungsformen
angewendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
-
Die 1 zeigt
ein Mikrokeratom 10 mit einem Körperabschnitt 30,
einer Augenringanordnung 12 und einer Klingenanordnung 40.
Der Körper 30 ist so
auf die Augenringanordnung 12 aufgesetzt, daß er frei
quer darüber
gleiten kann. Das Mikrokeratom 10 umfaßt auch einen Motor 20 oder
einen ähnlichen Antriebsmechanismus.
Die Augenringanordnung 12 kann des weiteren eine Plattform 14 aufweisen,
die den Körper 30 hält und führt. Der
Körperabschnitt 30 weist
außerdem
eine Aussparung 18 auf, die eine Klingenanordnung 40 aufnimmt.
-
Die 2 zeigt
den Mikrokeratomkörper 30 mit
einer Klingenanordnung 40 mit einem Klingenansatz 42 und
einem Schneidelement 50 genauer. Die Klingenanordnung 40 umfaßt ein Eingriffelement 44, das
die Klingenanordnung in eine gesicherte Position vorspannt und ein
Flattern im Gebrauch erheblich verringert, wenn nicht verhindert.
-
Die 3 zeigt
eine Seitenansicht der Klingenanordnung mit einem Klingenansatz 42,
der mit einer chirurgischen Klinge 50 mit einer Klingenschneide 52 verbunden
ist. Der Ansatz weist einen oder mehrere Vorsprünge auf, die mit wenigstens
einer Seite der Aussparung im Mikrokeratom in Eingriff kommen und
dadurch einen Reibungssitz erzeugen, der ausreicht, eine Bewegung
der Klinge beim Schneiden zu verhindern. Die 4 zeigt
eine Aufsicht auf die Klingenanordnung 40 mit einem Klingenansatz 42 und
einem Schneidelement 50. In dieser Darstellung weist der
Klingenansatz zwei Eingriffelemente 44A und 44B auf.
Das Schneidelement besitzt eine Klingenschneide 52.
-
Der
Klingenansatz- 42 kann auch eine Kupplung 48 enthalten
(z.B. für
den Motor 20 der 1), die eine Queroszillation
der Klinge erlaubt, während das
Eingriffelement Flatterbewegungen verhindert. Der Klingenansatz 42 kann
aus einem Metall bestehen. In einer anderen Ausführungsform besteht der Klingenansatz 40 aus
einem magnetisierten Metallansatz.
-
Im
Gebrauch wird der Augenring der 1 (oder eine ähnliche
Struktur, die eine Plattform definiert) auf das Auge aufgesetzt
und der Mikrokeratomkörper 30 darauf
positioniert. In der Aussparung 18 im Körper 30 befindet sich
eine Klingenanordnung 40 (mit dem Ansatz 42 und
der Klinge 50). Das Eingriffelement 44 sichert
die Klingenanordnung 40 in der Aussparung 18.
-
Die 5 bis 7 zeigen
alternative Klingenanordnungen mit einem oder mehreren Vorsprüngen, die
mit wenigstens einer Seite einer Aussparung im Mikrokeratom in Eingriff
kommen und dadurch einen Reibungssitz erzeugen, der ausreicht, um
eine Bewegung der Klinge beim Schneiden zu verhindern. In der 5 ist
eine Klingenanordnung 40C mit einem Eingriffelement 44C gezeigt,
das als horizontaler Streifen ausgebildet ist, der durch Anbringen
eines Elastomer-Streifenmaterials ausgebildet werden kann oder durch
entsprechendes Bearbeiten des Teils 42. Alternativ kann
der Streifen 44C ein Magnet oder ein magnetisches Material
sein. In der 6 wird eine Anzahl von horizontalen
Vorspannstreifen 44D vorgesehen, z.B. durch das Einarbeiten
von Schlitzen in den Ansatz 42. In der 7 ist
eine Anzahl von bogenförmigen
Eingriffelementen 44E gezeigt, die wiederum durch Verbinden
von einem oder mehreren Vorspannelementen mit dem Ansatz 42 oder
durch geeignetes Bearbeiten des Ansatzes 42 ausgebildet
werden können.
-
Die 8 zeigt
eine Teilansicht des Körpers, wobei
die Aussparung 18 bestimmte Vorspannelemente 44F enthält, die
mit dem Klingenansatz in Eingriff kommen und ein Flattern verhindern.
-
Auch
wenn hier eine Anzahl von Eingriffelementen gezeigt ist, sollte
klar sein, daß auch
verschiedene andere Mechanismen dazu verwendet werden können, einen
Reibungssitz zu erzeugen oder anderweitig in einen Eingriff mit
der Klinge im Mikrokeratom zu kommen, um eine Bewegung der Klinge
beim Schneiden zu verhindern. Wie beschrieben kann das Eingriffelement
ein verformbarer Vorsprung sein. Der verformbare Vorsprung kann
sich entweder an der Klingenanordnung oder in der Aussparung befinden.
Bei einer anderen Ausführungsform
ist der Eingriffabschnitt ein Schlitz im Ansatz, der beim Einsetzen
eine Verformung des Ansatzes ermöglicht.
Das Eingriffelement kann auch aus einer Anzahl von Streifen oder
Bändern
bestehen. Bei manchen Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn das Eingriffelement
federartige Eigenschaften aufweist (z.B. auf eine Druckkraft entsprechend
der Formel F = 1/2 K ×2 reagiert), während bei anderen Anwendungen
magnetische oder elektromagnetische Kräfte dazu verwendet werden können, einen
Eingriff mit der Klinge herzustellen.