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Die vorliegende Erfindung betrifft
medizinische Instrumente und Verfahren zum Durchführen von
Augenoperationen, um Unregelmäßigkeiten
der Cornea bzw. Hornhaut zu korrigieren. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung mechanische Instrumente, die als Mikrokeratome
bekannt sind, und zugehörige
chirurgische Verfahren zum Durchführen lamellärer Keratotomien.
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2. Stand der
Technik
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Das erste Mikrokeratom zum Durchführen von
Cornea-Resektionen wurde 1962 von einem der vorliegenden Erfinder,
Dr. Jose I. Barraquer entwickelt und ist allgemein in 1A gezeigt. Dieses Mikrokeratom
beinhaltet einen Führungsring,
der an einem globus occuli bzw. Augapfel mit Hilfe eines Teilvakuums,
das durch den Ring angelegt wird, befestigt wird. Der Führungsring
immobilisiert den Augapfel, hält
die Spannung des Augapfels aufrecht und reguliert den Durchmesser
der Cornea-Resektion. Ein Teil des Mikrokeratoms, der Schneidkopf
genannt wird, wird innerhalb eines Kanals im Führungsring gehalten, um eine
geführte
lineare Bewegung des Mikrokeratoms über den Ring durch den Chirurgen
zu gestatten. Der Schneidkopf trägt
eine Schneidklinge, die quer zum Kanal von einem motorangetriebenen Exzenter
oszilliert wird, während
das Instrument entlang der Scheidbahn bewegt wird, die durch den
Kanal definiert wird. Der Schneidkopf trägt ein abnehmbares, unteres
ebenes Element, das den Augapfel vor der oszillierenden Klinge komprimiert,
um zu gestatten, dass die Klinge eine Lamelle schneidet, die eine
Unterseite hat, die parallel zur Oberfläche der von dem ebenen Element
komprimierten Cornea ist. Das ebene Element ist mit ähnlichen
ebenen Elementen mit unterschiedlicher Dicke austauschbar, um die
Dicke der herausgeschnittenen „Cornea-Scheibe" zu variieren.
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Zahlreiche Variationen des Barraquer-Mikrokeratoms
wurden seit 1962 gemacht, darunter die Vorrichtung, die Gegenstand
des US-Patentes Nr. 4,662,370 ist, das die Carl-Zeiss-Stiftung aus Deutschland
angemeldet hat. Das '370-Patent' beschreibt ein Mikrokeratom
mit austauschbaren Einsätzen
mit konvexen, konkaven und ebenen Flächen, die an der Cornea angreifen
und sie komprimieren, um eine Cornea-Resektion mit vorbestimmter
Form und Krümmung
zu bewirken. Die Einsätze
werden in ein stationäres
ebenes Element eingesetzt, das an dem Führungsring befestigt ist. Die
Schneidklinge wird durch einen zum ebenen Element parallelen Schneidpfad
geführt,
der durch eine Lücke
zwischen dem ebenen Element und dem Führungsring definiert wird,
und oszilliert quer zum Pfad.
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Obwohl die Vorrichtung des '370-Patentes' offenbar effektiv
darin ist, Resektionen der Cornea-Lenticula zu gestatten, entbehrt
sie Mittel zum Steuern oder Automatisieren der Rate der Bewegung des
Schneidkopfes über
den Führungsring,
und neigt daher dazu, sich im Cornea-Gewebe zu verfangen ("drawn to binding
up") oder sonst
unpräzise
Resektionen unter einem unsteten Vorschub durch die Hand des Chirurgen
zu liefern. Darüber
hinaus gibt es keine offensichtlichen Mittel zum Verändern der Tiefe
oder Dicke der Cornea-Resektion. Darüber hinaus ist diese Vorrichtung
auf die Verwendung in lamellären
Keratektomien (Exzision einer Cornea-Sektion) beschränkt, im
Gegensatz zu lamellären
Keratotomien (Schnitt durch die Cornea).
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Das Problem einer kontrollierten
Bewegung über
den Führungsring
wurde durch das Instrument angesprochen, das im US-Patent 5,133,726
beschrieben ist, welches geändert
wurde als Re 35,421 und Louis A. Ruiz und Sergio Lenchig G erteilt
wurde. Die Patente '726' und '421' offenbaren ein in 1B gezeigtes Mikrokeratom,
das eine Getriebeanordnung zum Bewegen des Instrumentes entlang
des Schneidepfades unter einer kontrollierten Geschwindigkeitsrate
hat. Die Zahnräder
werden von dem gleichen Motor angetrieben, der die Schneidklinge
antreibt, und greifen in eine Zahnstange oberhalb des Führungsrings
ein. Somit ist das automatisierte Getriebesystem eine Verbesserung
gegenüber
dem Instrument des '370-Patentes', aber in der Praxis
wurde herausgefunden, dass das Gewicht des Motors im Instrument
ein großes
Moment durch den Griff der Vorrichtung hervorruft. Dieses Moment,
gekoppelt mit der vorwärtigen
Anordnung des Zahnrads, das an der Zahnstange des Führungsrings
angreift, bewirkt, dass die rückwärtige Fläche des
Schneidekopfs in ihrem Eingriff mit dem Führungsring gebunden wird. Im besten
Fall führt
dies zu einer ungleichmäßigen Bewegung
des Instrumentes während
der Operation und unnötigen
Druckfluktuationen im Auge. Im schlimmsten Fall kann ein derartiges
Binden ("binding") ein unregelmäßiges Schneiden
der Cornea bewirken, das ein Leukom oder einen Astigmatismus hervorruft.
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Die relativ aktuelle technologische
Entwicklung der intrastromalen Refraktionschirurgie ("intrastromal refractive
surgery") führte zur
Entwicklung von Instrumenten und Verfahren zum Durchführen von
unvollständigen
lamellären
temporonasalen Keratotomien ("incomplete
lamellar temporo nasale keratotomies"), die einen am Umfang angeordneten Rest
des Cornea-Gewebes ungeschnitten lässt, um als ein "nasales-Scharnier" oder nasales Gelenk ("nasal hinge") zu wirken. Das
nasale Scharnier gestattet es, dass die Cornea-Scheibe angehoben
wird, um die Stromaschicht freizulegen und auszuhöhlen, beispielsweise
durch einen Laser. Die Verwendung eines Lasers zum Durchführen einer
Stromaaushöhlung
in Verbindung mit einer unvollständigen
lamellären
Keratotomie wird als "laserassistierte
intrastromale Keratomieleusis" ("LASIK") bezeichnet.
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Auf ähnliche Weise wie die ursprüngliche Vorrichtung
von Barraquer beinhaltet das Mikrokeratom der Patente '726' und '421' ein vorwärts gerichtetes
ebenes Element im unteren Abschnitt des Schneidkopfs, das mit ähnlichen
ebenen Elementen variierender Dicke austauschbar ist. Damit das
ebene Element austauschbar ist, erstreckt sich jedoch ein geschlitzter
Abschnitt des Schneidkopfs von der Schneidklinge aus betrachtet
vorwärts,
um das ebene Element aufzunehmen. Dieses, und die Tatsache, dass
die Getriebezahnräder
außerhalb
des Schneidkopfs angeordnet sind, führt zu einem relativ großen Flächenbereich
oder "Fußabdruck" des Instrumentes.
Der große
Fußabdruck
schränkt
die Weise ein, auf die das Mikrokeratom verwendet werden kann und
erfordert im Wesentlichen, dass es von dem Schläfenbereich neben dem Auge über die
Cornea bewegt wird, wodurch das vertikale nasale Scharnier oder
Gelenk erzeugt wird, wenn unvollständige lamelläre Keratotomien
durchgeführt
werden. Das vertikale nasale Gelenk hat wenigstens zwei Nachteile. Zum
einen wird die Cornea-Scheibe, die aus der LASIK oder einer anderen
Prozedur hervorgeht, nach der Operation durch das Öffnen und
Schließen
des oberen Augenlides im gewissen Grad vertikal verscho ben und/oder
gefaltet. Zweitens erhöht
die Ausbildung eines vertikalen nasalen Gelenkes an der Cornea-Scheibe
die Wahrscheinlichkeit für
eine versehentliche Ablation des Gelenkes während der Korrektur eines Astigmatismus,
die typischerweise mit vertikalen Schneidebewegungen über einen
Hauptdurchmesser der Cornea durchgeführt wird.
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Ein Mikrokeratom, bei dem die Schneidklinge über die
obere Fläche
eines Positionierungsrings in einem im Wesentlichen bogenförmigen Pfad
geführt
wird, ist in der WO-A-9848747 offenbart, welche einen Stand der
Technik im Sinne des Artikels 54 (3) EPÜ in allen genannten Staaten
darstellt.
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In Anbetracht der hier beschriebenen
Unzulänglichkeiten
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Mikrokeratom
anzugeben, bei dem der Schneidkopf durch eine ausgedehnte wischende
Schwenkbewegung („sweeping
pivotal motion")
bezüglich
eines Fixpunktes auf einem Führungsring,
der auf dem Auge eines Patienten angeordnet ist, über die
Cornea bewegt wird.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin,
dass diese Schwenkbewegung ("pivotal
motion") automatisch
durch den Angriff von Zahnrädern
mit einer Ausgangswelle induziert wird, die eine Drehung um einen Schwenkstab
induziert, der mit einem Führungsring an
dem Fixpunkt verbunden ist.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin,
dass die Getriebezahnräder
im Inneren der Seitenwände
des Schneidkopfs angeordnet sind, um die Oberfläche des Instrumentes zu minimieren,
wodurch ein oberes Cornea-Gelenk erzeugt werden kann, das in dem oberen
Bereich der Cornea liegt.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, Mittel zum selektiven Begrenzen des Schneidbereichs
des Mikrokeratoms entlang des Schneidpfades, der durch den Führungsring
definiert wird, anzugeben, um die Ausbildung des Cornea-Gelenks
während
einer lamellären
Keratotomie zu regulieren.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin,
Mittel zum automatischen Rückführen des
Mikrokeratoms nach dem Erreichen der ausgewählten Grenze des Schneidebereichs
in seine Ausgangsposition auf den Führungsringen anzugeben.
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Zusammenfassung
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Die oben beschriebenen Aufgaben sowie weitere
Aufgaben und Vorteile werden durch ein Mikrokeratom zum Durchführen einer
lamellären
Keratotomie eines Augapfels erreicht. Das Mikrokeratom beinhaltet
einen Führungsring
zur Anordnung auf dem Augapfel bzw. globus occuli, so dass die Cornea des
globus durch ihn vorsteht. Es sind Mittel vorgesehen, um den Führungsring
temporär
an dem Augapfel zu befestigen, um den Augapfel relativ zu dem Instrument
zu immobilisieren. Eine Schneidklinge, die für Cornea-Resektionen geeignet
ist, wird in einem Schneidkopf über
den Führungsring
durch einen Schneidpfad getragen, der durch den Führungsring definiert
wird. Ein einstellbarer Gleitkopf, der im allgemeinen auch als Platte
(„plaque") oder Druckkopf
bekannt ist, ist mit dem Schneidkopf verbunden, um die Cornea vor
der Klinge zumindest teilweise zu komprimieren, um die erwünschte Dicke
der Cornea-Resektion einzustellen. Ferner sind Mittel zum Antreiben des
Schneidkopfs und des Gleitkopfs über
den Führungsring
vorgesehen, wodurch die Klinge zumindest teilweise durch die Cornea
schneidet, um die lamelläre
Keratotomie durchzuführen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Führungsring einen sich nach
oben erstreckenden Schwenkstab und die Antriebsmittel beinhalten
eine Ausgangswelle, die sich nach unten durch den Schneidkopf erstreckt,
um mit dem Schwenkstab in Eingriff zu kommen, um die Ausgangswelle
an einer Drehung relativ zum Schwenkstab zu hindern. Die Antriebsmittel
beinhalten ferner Mittel zum Ausüben
eines Drehmomentes auf die Ausgangswelle innerhalb des Schneidkopfes,
wodurch der Schneidkopf und der Gleitkopf durch die Antriebsmittel über dem
Führungsring
mit einer kontrollierten Geschwindigkeit um die Ausgangswelle geschwenkt
werden. Bei dieser Ausführungsform
ist der Gleitkopf nicht notwendigerweise einstellbar und kann von
einer Art sein, die nur eine einzige vorbestimmte Form und Dicke
des Schnittes durch die Schneidklinge liefert.
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In der bevorzugten Ausführungsform
beinhaltet der Schneidkopf ein hohles Führungsrohr, das sich von diesem
aus nach unten rund um die Ausgangswelle herum erstreckt, um die
Ausgangswelle in Eingriff mit dem Schwenkstab zu führen und
um das Mikrokeratom oberhalb des Rings auf einer Platte an der Basis
des Schwenkstabs zu halten. In einem Fall beinhalten der Schwenkstab
und die Ausgangswelle jeweils gegenüberstehende komplementäre Zahnmittel
für einen
axialen Eingriff miteinander. Das Führungsrohr beinhaltet einen
Stift, der sich von seiner Innenfläche nach radial innen erstreckt,
und der Schwenkstab beinhaltet eine Nut, die sich axial entlang
seiner Außenfläche erstreckt.
Der Stift passt in die Nut und stellt dadurch sicher, dass die Zähne der
Ausgangswelle in geeigneter Weise ausgerichtet sind, um mit den
Zähnen
des Schwenkstabs in Eingriff zu kommen.
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Alternativ wird das hohle Führungsrohr
mit einer Ausgangswelle mit einem Keil verwendet, und der Schwenkstab
ist mit einer nutartigen Öffnung
versehen, die die mit dem Keil versehene Ausgangswelle ergänzt.
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Die bevorzugte Ausführungsform
des Mikrokeratoms beinhaltet ferner Anschlagmittel zum Begrenzen
des Bereichs, durch den die Klinge auf der Schneidbahn bewegt wird,
um so ein Corneagelenk bzw. Hornhautscharnier während einer lamellären Keratotomie
zu definieren.
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Der Schneidkopf des Mikrokeratoms
kann als einzelner Körper
aufgebaut sein, oder er kann obere und untere Elemente beinhalten,
die durch ein Gelenk verbunden sind, das es gestattet, den Schneidkopf
zu öffnen,
um die Klinge und den Gleitkopf zugänglich zu machen.
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Die Antriebsmittel beinhalten vorzugsweise Mittel
zum Induzieren einer oszillatorischen Bewegung der Klinge, die quer
zur Schneidbahn gerichtet ist.
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Der einstellbare Gleitkopf beinhaltet
vorzugsweise ein Paar von im Wesentlichen parallelen Tragarmen und
ein Gleitelement mit dreieckigem Querschnitt und drei Seiten. Das
Gleitelement ist drehbar zwischen den Tragarmen um einen Zapfen gelagert,
der sich durch das Gleitelement erstreckt. Eine jede der drei Seiten
sind mit unterschiedlichen Abständen
von dem Zapfen beabstandet, wodurch die Dicke der Cornea-Resektion
durch eine Drehung des Gleitelementes, durch die die erwünschte Seite in
die Position gerät,
dass sie die Cornea komprimiert, variiert wird. Der Gleitkopf ist
ferner mit Anzeigemitteln zum Anzeigen der Resektionsdikke, die von
der gewählten
Fläche
bewirkt wird, versehen. Die Flächen
des Gleitkopfs können
Planar, bogenförmig, schräg oder jegliche
Kombination dieser Möglichkeiten
sein, wodurch die corneal lenticularen Resektionen durchgeführt werden
können,
indem die Cornea mit der geeigneten Seite komprimiert wird.
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Ferner können Mittel zur automatischen
Antriebsumkehr der Antriebsmittel vorgesehen sein, wenn die Anschlagsmittel
den Bereich der Klinge begrenzen. Auf diese Weise wird das Mikrokeratom
in die Position entlang des Führungsrings
zurückgeführt, an
der die Operation begonnen wurde.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Bei den Figuren, bei denen jeweils
gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleichartige Teile zu
kennzeichnen, sind
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1A eine
isometrische, teilweise geschnittene Ansicht des originalen Mikrokeratoms
von Barraquer;
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1B eine
isometrische Ansicht eines Mikrokeratoms des Standes der Technik,
das in den US-Patenten 5,133,726 und Re35,421 beschrieben ist;
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2, 2A und 2B eine laterale, eine transparente laterale
bzw. eine frontale Projektion der Antriebsmittel und des Exzenters
zum Hervorrufen einer oszillatorischen Bewegung der Schneidklinge,
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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3, 3A und 3B eine frontale, eine laterale bzw.
eine obere Projektion der Schneidklinge;
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4, 4A und 4B eine laterale, eine obere bzw. eine
untere Projektion eines Regulierungsmittels zum Einstellen der Größe der Corneakappe,
die aus der Verwendung der vorliegenden Erfindung resultiert;
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5 eine
elektronisches Schema eines automatischen Schaltkreises zum Zurücksetzen,
der verwendet wird, um das Mikrokeratom nach der Beendigung der
Corneainzision in seine Ausgangsposition zurückzuführen;
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6 eine
teilweise durchsichtige frontale Projektion eines Mikrokeratoms
und einer Führungsringanordnung
in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
laterale Projektion des Mikrokeratoms von 6, wobei das Mikrokeratom in der Startposition
zum Durchführen
einer Corneainzision gezeigt ist;
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8, 8A, 8B und 8C eine
frontale, eine laterale, eine obere bzw. eine untere teilweise durchsichtig
dargestellte Projektion eines Abschnitts des Antriebsmechanismus
und des Schneidkopfs, die in der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
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9, 9A und 9B eine frontale Projektion der Getriebeanordnung
außer
Eingriff, eine laterale Projektion außer Eingriff bzw. eine laterale
Projektion der Getriebeanordnung im Eingriff, die von dem Antriebsmechanismus
der bevorzugten Ausführungsform verwendet
wird;
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9C eine
laterale Projektion einer alternativen Getriebeanordnung außer Eingriff
gemäß dem bevorzugten
Mikrokeratom von 6;
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10, 10A, 10B und 10C eine
isometrische, eine obere, eine untere bzw. eine laterale Projektion
der Führungsringanordnung
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11, 11A und 11B eine frontale, eine obere bzw. eine
laterale Projektion eines Klingenhalters gemäß dem bevorzugten Mikrokeratom
von 15;
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12 und 13 die Start- und die Halteposition
des bevorzugten Mikrokeratoms während
des Durchführens
einer Cornearesektion;
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14 eine
laterale Projektion des Auges eines Patienten vor der Corneainzision;
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15 eine
obere Projektion des Auges des Patienten, die einen Cornealappen
zeigt, der an dem oberen Bereich der Cornea gelenkig festhängt, gemäß der Verwendung
der vorliegenden Erfindung;
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Die 2, 2A und 2B zeigen das Gehäuse 20 der Antriebsmittel
und ihre Komponenten mehr im Detail. Die Antriebsmittel gestatten
zwei Arbeitsgeschwindigkeiten, eine für die Schneidklinge, die gleich
der des Antriebsmotors (nicht gezeigt) ist, und eine andere, die
auf eine kontrollierte Geschwindigkeit reduziert ist, um das Instrument
während
der Operation vorwärts
zu bewegen. Ein elektrischer Antriebsmotor oder ähnliche Mittel liefern das
Drehmoment, das zum Drehen der Eingangswelle 21 notwendig
ist. Die Welle 21 steht im reibungsbehafteten Eingriff
mit der Welle 22, die außerhalb des Gehäuses 20 in
einem kleinen exzentrischen Vorsprung oder Stift 25 endet,
und überträgt auf diese
ein Drehmoment.
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In 4 sind
eine Vergrößerungslinse
und eine voroperative Corneascharnier-Messvorrichtung 120 gezeigt.
Diese Linse/Messvorrichtung sind eine unabhängige Komponente des Instrumentes
und gestatten es, die Anschlagsposition unter Verwendung der Schraube 260 einzustellen,
indem die Messvorrichtung unter der Führungsringanordnung vor deren Befestigung
an dem Augapfel angeordnet wird. Referenzmarkierungen 123, 124 sind
in die Linse geätzt, um
das erwünschte
Ausmaß des
Corneascharniers gemäß dem gemessenen
Durchmesser der Cornea präzise
zu messen.
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Es sind ferner Zurücksetz-Mittel
oder Rückführmittel
zum automatischen Umkehren der Antriebsmittel vorgesehen, wenn die
Anschlagsmittel den Bereich der Klinge 60 begrenzen. 5 zigt eine bevorzugte Ausführungsform
des automatischen Rücksetz-Schaltkreises,
der in dem elektrischen Motorschaltkreis angeordnet ist, der die
oben beschriebenen Antriebsmittel speist. Wenn die Schraube 260 mit
dem Anschlagselement 238 zusammenstößt, sinkt die Spannung in dem
System und verursacht, dass die Polarität des Stroms umgekehrt wird.
Dies kehrt die Drehung der Eingangswelle 21 der Antriebsmittel
um. Auf diese Weise wird das Mikrokeratom in die Position zurückgeführt, in
der die Operation begonnen wurde.
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Die vorliegende Erfindung erwägt Ausführungsformen
des Mikrokeratoms, die im allgemeinen mit Bezugsziffer 210 bezeichnet
werden, die die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
darstellen und in 6 bis 15 gezeigt sind. Wie in 6, 8 und 9 gezeigt
ist, kann der Führungsring 200 mit
einem nach oben abstehenden Schwenkstab 203 versehen sein,
der mit der Ausgangswelle 242 in Eingriff kommen kann,
die teilweise in dem Schneidkopf 230 angeordnet ist. Die
Ausgangswelle 242 ist mit der Getriebeanordnung, die mit
den Antriebsmitteln zu sammenwirkt, derart in Eingriff angeordnet,
dass ein Drehmoment, das von einem Antriebsmotor, der mit den Antriebsmitteln 20 des
Mikrokeratoms verbunden ist, auf die Ausgangswelle ausgeübt wird.
Somit dreht sich die Ausgangswelle, wenn sie nicht aufgehalten wird.
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Der Eingriff der Ausgangswelle 242 mit
dem Schwenkstab 203, der am Führungsring 200 befestigt
ist, verhindert jedoch, dass sich die Ausgangswelle dreht, wenn
der Führungsring
an dem Auge des Patienten befestigt ist. Somit bewirkt das auf die
Ausgangswelle 242 ausgeübte
Drehmoment, dass das Mikrokeratom um die Ausgangswelle gedreht wird, wie
unten näher
erläutert
wird. Der Schwenkstab 203 ist ferner dazu ausgelegt, das
Gewicht des Mikrokeratoms über
ein Führungsrohr 236,
das um die Ausgangswelle herum angeordnet ist, am Tragring 209 zu
tragen. Auf diese Weise wird der Schneidkopf durch die Wirkung der
Antriebszahnräder
gegen einen Schneckentrieb auf der befestigten Ausgangswelle entlang
einer bogenförmigen
Bahn in einer glatten, kontrollierten Weise über den Führungsring 200 angetrieben.
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Dies stellt einen Gegensatz zu anderen
Mikrokeratomen aus dem Stand der Technik dar, bei denen das Mikrokeratom
durch den Eingriff eines Antriebszahnrades in einer Zahnstange,
die auf der Oberfläche
des Führungsrings
angeordnet ist, über den
Führungsring
angetrieben wird. Es ist davon auszugehen, dass die bogenförmige, wischende
Bewegung des Schneikopfs des Mikrokeratoms 210 einen viel
sanfteren chirurgischen Eingriff ("surgical stroke") bietet, da die Variablen, die aus
der Eingabe des Chirurgen resultieren, eliminiert werden. Nachdem die
Ausgangswelle 242 und der Schwenkstab 203 in Eingriff
miteinander gebracht wurden, steuern die Getriebeanordnung und zugehörige Lager
innerhalb des Schneidkopfs 203 zusammen mit dem Elektromotor
und den Antriebsmitteln 20 die Bewegung des Mikrokeratoms.
Somit hängt
die sanfte Bewegung des Instruments größtenteils von den präzisen Herstellungstoleranzen
für die
Getriebeanordnungen und die Tragestruktur, die durch den Schwenkstab
an der Ausgangswelle gebildet wird, ab und nicht von der Expertise
des Chirurgen.
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Wie in 2A gezeigt
ist, beinhalten die Antriebsmittel 20 ein Geschwindigkeits-Reduktionssystem
und einen exzentrischen Stift, die in einer einzigen Einheit angeordnet
sind. Somit erzeugt ein Antriebsmotor (nicht gezeigt) ein Drehmoment
in der Welle 21, welche die Zentralwelle 22 dreht,
die in dem kleinen exzentrischen Stift 25 und dem Schneckentrieb 24 endet.
Der Schneckentrieb 24 fährt
das Mikrokeratom letztendlich über
den Führungsring
um den Schwenkstab 203, wie unten näher erläutert wird.
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Die Antriebseinheit 20 beinhaltet
außerdem einen
Halsabschnitt 23 mit Außengewinde, der einen Eingriff
mit einem komplementären
Halsabschnitt 231 mit Innengewinde am Schneidkopf 230 gestattet, wie
in 8 gezeigt ist. Der
zylindrische Gewindeabschnitt 231 erstreckt sich aus einer
Aushöhlung 239, die
den Klingenhalter 270 beherbergt, nach außen. Die
Aushöhlung 239 weist
eine größere Breite
auf als der Klingenhalter 270, um eine Hin- und Herbewegung
des Klingenhalters in einer horizontalen Ebene zu gestatten.
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Der Schneidkopf 230 beinhaltet
ebenfalls zylindrische Aushöhlungen,
die eine erste und eine zweite Schneckenwelle 241 und 242 beherbergen. Die
erste und die zweite Schneckenwelle sind drehbar um ihre jeweilige
Achse montiert, wobei sie unter einem Winkel von 90° relativ
zueinander angeordnet sind, wie in 8 und 9 gezeigt ist. Der Schneckentrieb 24 der
Zentralwelle 22 der Antriebsmittel 20 greift in
einen Abschnitt 232 mit verringertem Durchmesser der ersten
Schnekkenwelle 241 an, um ein Drehmoment von der Zentralwelle 22 auf
die erste Schneckenwelle 241 zu übertragen. Die Schneckenwelle 241 ist
ferner mit einem Schneckentrieb 233 ausgestattet, der an
eines ihrer Enden angrenzt, und ist um ihre Achse drehbar montiert.
Der Schneckentrieb 233 der ersten Schneckenwelle 241 greift
in einem Abschnitt 244 mit verringertem Durchmesser der
zweiten Schneckenwelle 242 ein, die auch als Ausgangswelle
bezeichnet wird. Auf diese Weise wird ein von der Zentralwelle 22 geliefertes
Drehmoment durch die Schneckenwelle 241 auf die Ausgangswelle 242 übertragen,
die drehbar um eine Achse montiert ist, die unter 90° zu der Achse
der ersten Schneckenwelle 241 angeordnet ist.
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Die Ausgangswelle 242 des
Schneidkopfs endet in einem gezahnten Kopplungssystem 235, das
in ein gegenüberstehendes
gezahntes Kopplungssystem 204 des Schwenkstabs 203 eingreift. Wie
oben erwähnt
wurde, würden
die Ausgangswelle 242 und die Kopplungszähne 235 sich
vor dem Eingriff mit den Kopplungszähnen 204 des Stabs 203 nach
dem Anschalten des Antriebsmotors frei drehen. Der Eingriff der
sich gegenüberstehenden
Kopplungszähne
befestigt jedoch die Ausgangswelle 242 an dem Führungsring 200,
wodurch verhindert wird, dass sich die Ausgangswelle relativ zum
Führungsring
dreht. Somit bewirkt das Drehmoment, das von der ersten Schneckenwelle 241 auf
die Ausgangswelle 242 ausgeübt wird, eine Umkehrdrehung ("back-drive rotation") der Schneckenwelle 241 um die
Ausgangswelle 242. Mit anderen Worten bewirkt die Drehung
der Schneckenwelle 241 um ihre Achse und der Eingriff des
Schneckentriebs 233 mit dem Abschnitt 244 mit
verringertem Durchmesser der Ausgangswelle 242, dass sich
die Schnekkenwelle 241 in einer horizontalen Ebene um die
Achse der Ausgangswelle 242 dreht. Da die Schneckenwelle 241 um
ihre Achse drehbar in dem Schneidkopf 230 gelagert ist,
wird der gesamte Schneidkopf ebenfalls in der horizontalen Ebene
um die Achse der Ausgangswelle 242 und des Schwenkstabs 203 gedreht, um
den gewünschten
Schneidevorgang durchzuführen.
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Zusätzlich zur Aushöhlung 239 ist
der Schneidkopf 230 mit einer Aushöhlung 239A versehen,
die durch einen lateralen Schlitz zugänglich ist, der entlang einer
Ebene 239B unter einem Winkel von zwischen 26° und 30° geneigt
ist, wie in 8A gezeigt
ist. Der geneigte laterale Schlitz gestattet das Einführen oder
den Eintritt des Kopfs 272 des Klingenhalters 270,
welche ebenfalls in 11 bis 11B gezeigt sind. Die Aushöhlung 239 beherbergt
somit den Klingenhalter 270, während die Aushöhlung 239a die
in 3 gezeigte Klinge 60 enthält, die
an dem Kopf 272 über
eine Klingenöffnung 61 montiert ist.
Auf diese Weise sind der Klingenhalter 270 und die Klinge 60 darin
frei, sich horizontal durch die Drehung des exzentrischen Stifts 25 im
vertikalen Schlitz 271 des Klingenhalters 270 zu
bewegen.
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Der vordere, untere Abschnitt des
Schneidkopfs 230 trägt
einen Gleitkopf 250, der auch als Platte bezeichnet wird,
um die Cornea vor der Schneidklinge zu kompri mieren, um so die erwünschte Tiefe des
Schnitts und die Dicke des sich ergebenden Cornea-Lappens zu bewirken.
Der Gleitkopf 250 ist zwischen unteren vertikalen Tragarmen,
die an beiden Seiten des Gleitkopfs angeordnet sind, um eine Welle 254 montiert,
die drehbar in Öffnungen 239C in den
Tragarmen gehalten wird. Die Öffnungen
tragen demnach die Welle für
die Drehung des Gleitkopfs 250.
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Der Gleitkopf 250 des Mikrokeratoms 21 hat eine
relativ kurze Länge
und weist eine dreieckige Form mit einer mittleren exzentrischen
Bohrung 251 auf, durch welche die Drehung um die Welle 254 erreicht
wird, wie in 6 und 8 gezeigt ist. Die exzentrische
Bohrung 251 gestattet das Auswählen von unterschiedlichen
Schnitthöhen
bezogen auf die Kante der Klinge und folglich unterschiedliche Dicken
des sich ergebenden Cornea-Lappens. Die Welle 254 ist mit
erhabenen Nabenelementen bzw. Positionierungselementen an einem
ihrer Enden versehen, die es gestatten, dass sie auswählbar in
den Tragarmen positioniert wird. Somit ist einer der Gleitkopf-Tragarme
mit Schlitzen 239D versehen, die zum Eingriff der Positionierungselemente 252 des
Gleitkopfs bestimmt sind. Eine Feder 253 ist in der Öffnung des
anderen Gleitkopf-Tragarms um die Welle 254 herum angeordnet,
um zu gestatten, dass die Positionierungselemente 252 ausweichend
von den Schlitzen 239D entfernt werden, um die erwünschte Auswahl unter
den drei Seiten des Gleitkopfs zu treffen. Auf diese Weise wird
der Gleitkopf 250 leicht zu einer erwünschten Schnitttiefe gedreht
und dann in seiner Stellung verriegelt, indem der Feder 253 gestattet wird,
die Positionierungselemente 252 zurück in Eingriff mit den Schlitzen 239D zu
spannen.
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Die Figuren zeigen ferner das Mikrokeratom 210 mit
einer optionalen Führungsanordnung
ausgestattet, um sicherzustellen, dass der Schneidkopf nicht vom
Führungsring 200 entkoppelt.
Somit kann der Schneidkopf 230 mit einem Führungsrad 239E versehen
sein, das drehbar an einem der Gleitkopf-Tragarme montiert ist,
wie in 8 gezeigt ist. Ein
Schulterelement 202, das am Führungsring 200 befestigt
ist, dient als Führung
für den
Lauf des Rads 239E und verhindert das Entkoppeln des Schneidkopfs
von dem Führungsring
während
der Cornea-Inzision. Diese Führungsanordnung
ist somit sekundär zur
Führung,
die durch den Eingriff eines Stifts 237 mit einer kreisförmigen Nut 206 bewirkt
wird, wie unten näher
beschrieben wird.
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Der Eingriff zwischen dem Schwenkstab
und der Ausgangswelle ist in den Zeichnungen, insbesondere 9 bis 9C als durch alternative Strukturen erreicht
dargestellt. Somit kann der Schwenkstab röhrenförmig sein und durch seine Spitze
eine Öffnung
haben, die geeignet für
den Eingriff mit Keilen 242a ist, die entlang der Länge der
Ausgangswelle angeordnet sind, wie in 9C gezeigt
ist. In dieser Ausführungsform
beinhaltet die mit Keilen versehene Welle ein Führungsrohr (nicht gezeigt),
das dem Führungsrohr 236 der
bevorzugten Ausführungsform ähnlich ist,
das einen Innendurchmesser hat, der größer ist als der Außendurchmesser
des röhrenförmigen Schwenkstabs.
Das Führungsrohr
beinhaltet einen inneren Stift, der die Keile 242a der
Ausgangswelle richtig mit dem Schwenkstab 203a ausrichtet, wenn
der Stift in einer Nut 205a, die an der Außenfläche des
Schwenkstabes ausgebildet ist, angeordnet wird. Der Stift 237 des
Führungsrohres
stellt ferner sicher, dass das Instrument mit dem Führungsring 200 gekoppelt
bleibt, indem er mit der kreisförmigen
Nut 206a in Eingriff ist, während der Schneidkopf in einer bogenförmigen Bahn über den
Führungsring
gefahren wird.
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Wie oben beschrieben wurde, sind
in einer bevorzugten Ausführungsform
des Mikrokeratoms 210 der Schwenkstab 203 und
die Ausgangswelle 242 mit gegenüberstehenden Kopplungszähnen versehen,
die zum gegenseitigen Eingriff bestimmt sind. Die Ausgangswelle
ist in einem Führungsrohr
angeordnet, das mit einem Stift 237 zum richtigen Ausrichten
der Zähne 235 der
Ausgangswelle mit Zähnen 204 des
Schwenkstabs ausgestattet ist, wenn der Stift in einer Nut 205 im
Schwenkstab angeordnet wird. Der Stift 237 greift ferner
in die kreisförmige
Nut 206 am Fuß des
Stifts 203 ein, um sicherzustellen, dass der Schneidkopf 230 während der
Schneidbewegung des Instrumentes über den Führungsring mit dem Führungsring 200 gekoppelt
bleibt. Der Fachmann wird feststellen, dass andere Strukturen, die die
Ausgangswelle starr darin hindern, sich relativ zum Schwenkstab
zu drehen, für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung gleichermaßen geeignet sind.
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Die vorliegende Erfindung ist somit
gut zum Durchführen
von Cornea-Inzisionen in jeder Richtung geeignet. Von besonderer
Bedeutung ist die Tatsache, dass die vorliegende Erfindung in der
Lage ist, Inzisionen von dem unteren Abschnitt der Cornea zum oberen
Abschnitt zu machen, um einen Cornea-Lappen 151 und ein
Gelenk oder Scharnier 152 in dem oberen Quadrant des Auges
zu bilden, wie in 15 gezeigt
ist. Studien haben gezeigt, dass solche oberen Scharniere mit viel
geringerer Wahrscheinlichkeit eine Ablation und eine traumatische Verschiebung
nach der Operation erfahren als ein konventionelles nasales Scharnier.
Demnach kann ein nasales Scharnier eine Bewegung des Cornea-Lappens
unter der vertikalen Hin- und Herbewegung des Augenlides nicht verhindern.
Andererseits wird ein oberes Scharnier den Cornea-Lappen unter der
Zwinkerbewegung des Augenlides in seiner Position halten.
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Das Ausmaß der Cornea-Inzision wird
durch einstellbare Anschlagsmittel 260 gesteuert, ähnlich zu
denen, die in der vorherigen Ausführungsform beschrieben wurden,
die die Wischbewegung des Schneidkopfs 230 über den
Führungsring 200 begrenzen,
um das geeignete Ausmaß des
Cornea-Scharniers zu bewirken. Die Anschlagsmittel werden dadurch
eingestellt, dass lediglich die Schraube, die sich durch den Arm 207 erstreckt,
gedreht wird, um den Punkt zu variieren, an dem das Anschlagselement 238 des
Schneidkopfs 230 die Schraube 260 berührt. Der
Steuerungsschaltkreis, der schematisch in 13 gezeigt ist, führt das Instrument automatisch
in seine Ausgangsposition zurück,
wenn das Anschlagselement berührt
wird.
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Der Betrieb der schwenkenden Ausführungsform
des Mikrokeratoms wird im Folgenden zusammengefasst. Zuerst muss
die erwünschte
Dicke des Cornea-Lappens
oder der Cornea-Scheibe, die erzeugt werden soll, bestimmt werden.
In vielen Fällen
wird es nicht nötig
sein, den Gleitkopf 250 von dem Instrument zu entfernen,
da der Gleitkopf mit drei Seiten versehen ist, um drei unterschiedliche Tiefen
der Cornea-Inzision zu erzeugen.
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Um die erwünschte Resektionsdicke zu erreichen,
wird der Gleitkopf in Richtung auf den Tragarm gezogen, der die
Feder 253 trägt,
und gedreht, um die gewünschte
Dicke zu suchen, die durch die Anzeigemittel angezeigt wird, die
auf dem Gleitkopf oder der Platte vormarkiert sind. Somit sind verschiedene
Dicken des Cornea-Schnitts ohne weiteres erreichbar und Fehler infolge
einer unrichtigen Schnitttiefe werden vermieden. Der einstellbare
Gleitkopf der vorliegenden Erfindung hat die wichtige Eigenschaft,
dass er zur Zeit der Ausführung
des Schnitts nur eine teilweise Abplattung der Cornea (weniger als 8
mm) induziert, was einen Unterschied zu anderen bekannten Mikrokeratomen
darstellt, die mehr als die Hälfte
des gesamten Abschnitts der Cornea abplatten. Der Fachmann wird
anerkennen, dass diese Eigenschaft primär aus der geringen Fläche resultiert, die
eine jede Seite des Gleitkopfs aufweist. Somit könnte der Gleitkopf 250 unabhängig von
seiner Einstellbarkeit überlegene
Resultate liefern.
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Als nächstes wird eine sterilisierte
Klinge 60 durch den Schlitz, der sich zwischen den Aushöhlungen 239 und 239A des
Schneidkopfs erstreckt, in dem Klingenhalter 270 angeordnet,
indem der Kopf 272 des Klingenhalters in die Öffnung 261 der
Klinge eingeführt
wird. Die Klinge 60 wird dadurch in dem Klingenhalter montiert,
wobei die scharfe Kante der Klinge nach unten in eine Richtung weist,
die dem Winkel der Linie 239B, die in 8A gezeigt ist, folgt. Zu diesem Zeitpunkt
wird der Schlitz 271 des Klingenhalters in Richtung auf
den oberen Teil des Schneidkopfs 230 positioniert, um später den
Eintritt des exzentrischen Stifts 25 der Antriebsmittel 20 zu gestatten.
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Danach wird der Antriebsmotor mit
dem Mikrokeratom gekoppelt, indem der Hals 231 des Schneidkopfs
mit dem Hals 237 der Antriebsmittel 20, die mit
dem Motor verbunden sind, in einen Gewindeeingriff gebracht wird.
Dieser Eingriff führt
den exzentrischen Stift 25 in den Schlitz 271 des
Klingenhalters 270 ein und bringt ferner den Schneckentrieb 24 in
Eingriff mit dem Abschnitt 232 reduzierten Durchmessers
der ersten Schneckenwelle 241. Wenn diese Verbindungen
geschaffen sind, wird der Betrieb des Antriebsmotors eine horizontale
Hin- und Herbewegung des Klingenhalters 270 und der Klinge 260 im
Schneidkopf induzieren, und gleichzeitig eine Drehung der Ausgangswelle 242,
bevor diese mit dem Schwenkstab 230 gekoppelt wird. Aufgrund
der speziellen Getriebeanordnungen wird außerdem, wenn der Antriebsmotor
eingeschaltet ist, die Klinge mit einer relativ hohen Geschwindigkeit
bewegt, während
die Ausgangswelle mit einer relativ geringen Geschwindigkeit gedreht
wird.
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Nachdem geprüft wurde, dass die Antriebsmittel
inklusive des Motors richtig mit dem Schneidkopf gekoppelt sind,
wird die Anordnung vorübergehend
beiseite gesetzt, so dass das Ausmaß des Cornea-Scharniers reguliert
werden kann. Wie zuvor unter Bezugnahme auf 4 bis 4B beschrieben
wurde, wird das Scharnier-Regulierungswerkzeug 120 in Zusammenwirkung
mit dem Führungsring 200 auf der
Cornea angeordnet, um die Größe des Cornea-Scharniers
unter dem Ring zu messen und zu markieren. Das Werkzeug 120 ist
durchsichtig und gestattet es dem Chirurgen, den erwünschten
Vorschub der Schneidklinge vergrößert zu
sehen, wenn es unter dem Ring angeordnet ist, und um in Übereinstimmung
mit dem erwünschten
Durchmesser der resultierenden Cornea-Scheibe unter Verwendung markierter
Durchmesser 123, 124 auf der Unterseite der Linse 121 als
Referenz den erwünschten
Anschlag zu regulieren. Die Linse 120 wird somit angeordnet,
um den Weg des Mikrokeratoms über
den Führungsring 200 zu
begrenzen und um den erwünschten
Durchmesser der Cornea-Scheibe zu wählen, wobei diese Variablen
durch das Regulieren der Anschlagsmittel 260 und des Gleitkopfs 250 erhalten
werden.
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Nachdem die erwünschte Größe und das erwünschte Ausmaß des Cornea-Schnitts festgesetzt wurde,
wird der Führungsring 200 an
der Cornea befestigt, indem eine Saugkraft von einer Niederdruckquelle
durch eine Aushöhlung
im Arm 207, der mit dem Führungsring verbunden ist, unter
einem geeigneten Druck ausgeübt
wird, so dass die Cornea 141 durch ihn hindurchtritt, um
den Augapfel während
der beabsichtigten Operation in einer festen Lage zu halten. Auf
diese Weise wird der Augapfel relativ zum Führungsring immobilisiert und
der intraokulare Druck wird reguliert.
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Dann wird das Mikrokeratom auf dem
Führungsring 200 angeordnet,
wie in 6 und 9 bis 9C gezeigt ist. Eine röhrenförmige Führung 236 des
Mikrokeratoms 36 wird über
dem Schwenkstab 203 angeordnet, während der Stift 237 angeordnet
ist, um zuerst mit der linearen Nut 205 und dann mit der kreisförmigen Nut 206 ausgerichtet
zu sein, die mit der Nut 205 kommuniziert.
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Wenn der Schneidkopf mit dem Führungsring
gekoppelt ist, wird der Antriebsmotor eingeschaltet, um die Cornea-Inzision
zu beginnen, wie in 12 gezeigt
ist. Nach dem Einschalten bewegt sich das Mikrokeratom in einer
bogenförmigen
Bahn voran, während
der Schneckentrieb 244 den Schneidkopf 230 um die Ausgangswelle 242 an
dem Abschnitt 233 mit verringertem Durchmesser dreht. Der
Gleitkopf 250 ruft eine teilweise Abplattung der Cornea 141 hervor,
während
die Schneidklinge die Inzision durchführt. Diese Schneideaktion wird
entlang der bogenförmigen
Bahn fortgeführt,
bis das Anschlagselement 238 auf die Schraube 260 trifft,
wodurch ein Cornea-Lappen 151 und ein Scharnier 152 definiert
werden, wie in 13 und 15 gezeigt wird. Wenn dieses
geschieht, wird in dem System ein Spannungsabfall hervorgerufen
und die Polarität
des Stroms wird umgekehrt, wodurch das Mikrokeratom zu seinem Ausgangspunkt
zurückgebracht
wird.
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Ein Fachmann wird bemerken, dass
die relativ geringe Fläche,
die von dem schwenkenden Mikrokeratom in der vorliegenden Erfindung
an den Tag gelegt wird, dem Instrument die Fähigkeit verleiht, zu arbeiten,
ohne die Ränder
des Führungsrings
zu überqueren.
Dies gestattet es dem Schneidkopf, in seiner Ausgangsposition angeordnet
zu werden und an dem Schwenkstab angetrieben zu werden, um in einer
einer Wischbewegung ähnlichen
("sweeping") bogenförmigen Bahn
zu schneiden, ohne an den Rändern
des Auges hängenzubleiben
oder mit diesen zu interferieren. Noch wichtiger ist, dass dies
das Erzeugen eines Cornea-Scharniers
in dem oberen Quadrant des Auges gestattet. Somit wird die Cornea-Scheibe oder der
Cornea-Lappen 151, der aus der Aktion des Mikrokeratoms
resultiert, nachträglich angehoben,
so dass das Scharnier 152 in dem oberen Quadranten verbleibt.
Dies gestattet natürlich das
Formen des Cornea-Stromagewebes 153,
was gegenwärtig
mit Lasertechnologie durchgeführt
wird.