KR20040058309A - 안과 정밀 수술 시스템 - Google Patents

Abstract

안과 정밀 수술 시스템은 수술로 인한 부작용을 최소화하는 기술을 사용하여 녹내장과 같은 안과 질환을 치료하는 것에 관한 것이다. 이러한 정밀 수술 시스템은 마이크로 캐뉼러(1)의 원거리 단부 너머로 약간 연장하는 내측 부재(4)에 대하여 위치된 얇은 벽의 외측 덮개 마이크로 캐뉼러를 포함한다. 상기 내측 부재(4)는 직선형태이거나 만곡된 형태이며, 선택적으로 수술 도구 및/또는 센서 또는 신호 조명을 포함할 수 있다. 상기 정밀 수술 시스템은 눈에 대한 녹내장과 그 이외의 다른 질환에 따른 결과로 나타나는 과다한 안압을 완화시키기 위해 눈물을 배수하게 하는 슐렘관을 개방하기 위한 수술 과정에서 사용된다.

Description

안과 정밀 수술 시스템{Ophthalmic microsurgical system}

녹내장은 눈의 전방부에서 생성된 눈물을 배설하는 메커니즘을 감소하거나 차단함으로써 발생되는 안압 증가(IOP)현상과 같은 눈에 발생하는 질환적 상태이다. 이러한 상태는 액체 안약과 같은 형태의 국소 약품에 의해 일반적으로 치료되지만 만약 악물 치료가 효과적이지 못하거나 환자의 동의가 문제가 되는 경우에는 수술적 치료라는 결과가 필요할 수도 있다. 트라베큘러토미(trabeculotomy) 또는 트라베큘렉토미(trabeculectomy)와 같은 전통적인 녹내장 수술은 눈을 전개하는 단계를 포함하며 배수경로의 트라베큘러 메시워크(trabecular meshwork) 근처나 그를 통과하여 새로운 경로를 형성하거나, 수포와 같은 하부결막 포켓으로 유동을 배향하였다. 비록 단기간에는 효과적이었다고 하여도, 이러한 치료를 장시간 하면 안압을 상승시키게 되고 결과적으로 치료가 성공할 확률이 낮아진다. 다른 심각한 증상으로서 너무 많은 배수현상이 나타나는 하이포토니(hypotony)와 시각 수준을 위협하는 높은 안압(IOP) 눈물을 들수 있다. 이러한 과정은 감염과 같은 사후 수술의 후유증을 일으키며, 장기간 치료는 수포(bleb) 관리를 해야 하는 경우도 이어질 수도 있다.

녹내장에 대한 최근의 수술적 치료는 비스코캐널로스토미(viscocanalostomy)로 알려져 있다. 이러한 치료과정은 공막의 플랩을 수술적으로 개방하고 눈물배수로를 증가시키기 위해 슐렘관(Schlemm's Canal)의 지붕을 제거하도록 절개하는 단계를 포함한다. 높은 점성의 점탄성 재료가 슐렘관에 삽입되어 그것을 제거하며, 세관(canalicular) 공간으로부터 섬유형성 억제제로서 작용하며, 유체 유동으르 차단함으로써 상기 치료효과를 반감시키는 치료 반응으로부터 섬유성 세포의 유입을 감소시킨다. 스테그만등에 허여된 미국 특허 제 5,486,165호는 이러한 과정동안 슐렘관에 물질을 운반하도록 설계된 마이크로 캐뉼러(micro cannular)를 설명하고 있다. 그라이샤베르에 허여된 유럽 특허 제089847호는 슐렘관의 유동 경로를 유지하기 위한 스텐트형상과 물질을 운반하는 스테그만식 장치에 비하여 향상된 장치를 설명하고 있다.

비관통식 깊은 공막 절개나 트라베큘렉토미와 같은 다른 수술적 방법은 다양한 방법으로 눈물 배수 시스템에 접근하여 치료하는 단계를 포함한다. 슐렘관인 트라베큘러 메시워크, 눈물 수집 채널, 눈물 혈관과 같은 눈물 유동 배수에 관련된 필수 조직에 가장 덜 무리를 주는 접근법은 합병증을 덜 일으키면서 치료하는 것이다.

본 발명은 공막, 슐렘관, 눈물 수집 채널, 눈물 혈관 및 다른 조직에 직접 삽입되는 정밀 수술 도구와 마이크로 캐뉼러로 구성된 안과적 정밀 수술 시스템에 관한 것으로서, 가장 덜 무리를 주는 접근법과 수술재료와 도구를 이용한 발전된치료법에 관한 것이다.

하기의 특허 문서는 녹내장의 치료와 다른 안과적 질환에 대한 치료를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

발명자는 로버트 스테그만인 미국 특허 제5,360,399호 (일반적인 안압을 유지하기 위한 방법 및 장치).

발명자는 로버트 스테그만인 미국 특허 제5,486,165호 (일반적인 안압을 유지하기 위한 방법 및 장치).

발명자는 레인하드 오.더블유. 버크인 미국 특허 제6,142,990호 (안압 감소를 위한 의료기구).

발명자는 브라운 리애이 에이치, 린치 메리 지, 킹 스펜서 비 III인 WO 0064389 (녹내장 치료를 위한 트라베큘로토미 장치 및 방법).

발명자는 투 호셍, 스메들리 그레고리, 니크시 바바라, 하프너 데이비드인 WO 02/089699 (녹내장 치료에 사용되는 의료장비 및 방법).

발명자는 투 호셍, 스메들리 그레고리, 니크시 바바라, 하프너 데이비드인 WO 02/080811 (녹내장 치료에 사용되는 녹내장 스텐트 및 그 방법).

발명자는 브라운 데이비드, 앤더슨 리차드인 WO 02/070045 (녹내장 치료 장치 및 방법).

발명자는 오드리치 스티븐인 미국 특허 제6,471,666호 (주사식 녹내장 장치).

발명자는 린치 메리, 브라운 리에이인 미국 특허 제6,464,724호 (녹내장 치료용 스텐트 장치 및 방법).

발명자는 힐 리차드인 WO 01/78656 (녹내장 치료장치 및 그 방법).

본 발명은 녹내장과 같은 안과 질환을 가장 부작용이 덜한 수술 기술을 사용하여 치료하기 위한 정밀 수술 시스템에 관한 것이다.

도 1은 안과 국소 수술 시스템의 내측부재와 외부 덮개 마이크로 캐뉼러의 전개 사시도이며,

도 2는 안과 국소 수술 시스템을 구비하여 사용되는 만곡된 내측 부재를 소디하며,

도 3은 안과 국소 수술 시스템의 내측 부재와 외부 덮개 마이크로 캐뉼러의 도립 사시도이며,

도 4는 도 3의 내측 부재와 외측 덮개 마이크로 캐뉼러의 원거리 팁의 부분 확대도이며,

도 5는 원뿔형 원거리 팁을 구비한 내측 부재의 부분 확대도이며,

도 6은 압설자(spatula) 형상의 원거리 절삽팁을 구비한 내측 부재의 부분 확대도이며,

도 7은 슐렘관 내부로부터 트라베큘러 메시워크의 제어된 자국을 형성하는 수술용 도구를 포함하는 내측 부재를 도시하며,

도 8은 안과 정밀 수술 시스템의 외측 마이크로 캐뉼러를 통하여 삽입되는 도 7의 수술용 도구와 내측 부재를 도시하며,

도 9는 상기 내측 부재로부터 연장된 수술용 도구를 구비한 도 8의 안과 국소 수술용 시스템을 도시하며,

도 10은 안과 정밀 수술 시스템에 사용되는 수술용 절개 도구를 도시하며,

도 11 및 도 12는 안과 정밀 수술 시스템에 사용되는 해부 도구를 도시하며,

도 13은 상기 내측 부재상에 신호 조명을 포함하는 안과 정밀 수술 시스템을 도시한다.

도 1은 본 발명의 안과 정밀 수술 시스템의 전개 사시도이다. 안과 정밀 수술 시스템은 그 인접 단부에 연결부(2)를 구비한 얇게 벽을 두른 외측 덮개 마이크로 캐뉼러(1), 원거리 팁(3)과 그 사이의 유동 채널을 포함한다. 상기 외측 덮개 마이크로 캐뉼러(1)는 내측 부재(4)에 인접하여 위치되어, 상기 내측부재는 상기 마이크로 캐뉼러(1)의 채널 내부에서 끼워맞추어져서 슬라이딩하며, 상기 내측 부재(4)는 적어도 인접 단부(5)와 원거리 팁(6)을 포함한다. 도 3은 외측 덮개 마이크로 캐뉼러(1)의 채널을 통하여 삽입된 내측 부재(4)를 구비한 안과 정밀 수술 시스템의 조립도이다. 내측 부재(4)는 특정 내측 부재(4)의 요구조건에 따라 특정 거리에서 마이크로 캐뉼러(1)의 원거리 팁(3) 너머로 연장하도록 설계된다. 도 4는 마이크로 캐뉼러(1)의 원거리 팁(3) 너머의 특정 거리로 연장되는 내측 부재(4)의 원거리 팁(6)의 부분 확대도이다. 상기 내측 부재(4)는 투관침(trocar), 바늘 또는 정밀 수술 도구를 포함하며, 유체, 에너지, 센서 또는 개스를 전달하는데 사용된다. 상기 내측 부재의 작동 구역을 한정하는 외측 덮개를 사용함으로써 조직관(tissue tract)을 따라 눈의 조직(tissue)이 분리된 영역으로 치료된다. 내측 부재(4)의 다른 형상은 다른 수술을 하기 위한 외측 덮개(1)와 관련하여 사용된다.

상기 마이크로 캐뉼러(1)는 수송용 지지대와 가이드를 제공하는 시스템의 일부분으로서 수동으로 도입된다. 상기 마이크로 캐뉼러(1)는 슐렘관과 같은 눈의기존의 조직관 및 정맥으로 삽입되거나, 공막(sclera)과 같은 눈의 조직 내에 관을 형성하는데 사용된다. 슐렘관(Schlemm's Canal)과 같은 조직 내에서 마이크로 캐뉼러(1)를 위치시키는 것은 시스템이 상기 관으로 들어갈 때 주위 환경의 압력/진공 저항의 변화나, 상기 관의 조직의 색깔의 변화와 같은 수단을 포함하는 몇개의 수단에 의해 수정될 수 있으며, 외측 이미지 안내부에 의해서 수정될 수도 있다. 상기 관 또는 다른 눈의 조직내에서 정확한 위치를 설정하는 것은 상기 마이크로 캐뉼러(1)의 형상에 의해 도움을 받는다.

다양한 내측 부재(4)가, 조직관을 따라 마이크로 캐뉼러(1)에 앞서서 슐렘관과 같은 조직관으로 마이크로 캐뉼러(1)를 유도하는 점진적인 단계를 위하여 마이크로 캐뉼러에 삽입되며, 마이크로 캐뉼러(1)의 팁(3) 주위에서 조직을 개재하는 수술을 시행한다. 일단 조직관으로 삽입되면, 상기 마이크로 캐뉼러(1)는 치료를 위한 적절한 영역으로 점진적으로 나아가게 된다. 마이크로 캐뉼러 덮개(1)와 내측 부재(4)는 조직 손상을 최소화하면서 조직관을 따라 나아갈 수 있을 정도로 충분한 경직도를 가진 조립체를 형성하는데 사용되어진다. 조직 손상은 섬유증을 일으킬 수 있으며, 녹내장 또는 비스코캐널로스토미(viscocanalostomy)를 위한 여과 수술(filtration surgery)과 같은 후유증을 일으킬 수도 있다. 마이크로 캐뉼러(1)는 상기 내측 부재(4)보다 유연하며, 상기 내측 부재(4)없이 조직관으로 나아가게 되며, 애트라우메틱(atraumatical)하게 마이크로 캐뉼러(1)를 전진시킨다. 상기 내측 부재의 원거리 팁(6)은 조직 손상을 방지하도록 마이크로 캐뉼러(1)의 팁(3)으로부터 연장되어 제한되는 것이 바람직하다. 유연성과 운동성이 증가하면, 슐렘관의 큰 영역이나 길다란 조직관은 마이크로 캐뉼러(1)를 구비한 단일 접근 지점으로부터 처리된다.

상기 마이크로 캐뉼러(1)는 얇은 벽의 폴리머 또는 조직을 따라 나아가거나 슐렘관과 같은 조직관을 따라 나아갈 정도로 충분한 경직도를 가진 금속 튜브, 그리고 슐렘관의 방사상 관을 따르는 충분한 유연성을 가진 금속 튜브로 구성될 수 있다. 인접한 연결부(2)는 2차 요소, 유체, 수술용 도구를 인도하거나 부착하는 루어 타입(Luer type)이나 그 유사한 시스템일 수 있다. 인접한 연결부(2)는 외측 덮개 마이크로 캐뉼러(1)의 채널을 통하여 재료나 도구를 유밀하게 인도하는 형상을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 것은 마이크로 캐뉼러(1)의 채널과 내측벽(4) 및/또는 인접한 연결부(2)에 설치되는 지혈 시일(hemostasis seal) 사이에서 밀접하게 슬라이딩 결합됨으로써 달성된다. 슐렘관과 눈의 다른 조직관의 크기는 약 50 내지 200 마이크론의 직경으로써 그 크기가 작기 때문에, 정밀 수술 시스템은 적절하게 크기가 설정되어야 한다. 일반적으로, 마이크로 캐뉼러(1)는 10-100 마이크론의 두께의 벽을 구비한 50-250 마이크론의 내경을 가지도록 크기가 결정된다. 상기 마이크로 캐뉼러 시스템의 길이는 다양한 장치 또는 다양한 운반 시스템이나 수술 도구에 사용되도록 변화될 수 있다. 슐렘관과 같은 조직관의 곡률로 인하여, 상기 마이크로 캐뉼러(1)는 적절한 치수에서 유연하게 될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소정의 곡률(7)이, 도 2에 도시된 바와 같이 그리고 도 3의 정밀 수술 시스템의 조립도에 도시된 바와 같이, 조립시에 외측 덮개(1) 또는 내측 부재(4)에 적용될 수 있다. 마이크로 캐뉼러(1)의 원거리 팁(3)은 타켓 조직으로부드럽게 들어가도록 형성된다. 마이크로 캐뉼러(1)를 위한 적절한 재료는 금속 필름, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리술폰, 나일론, 우레탄, PTFE, FEP 또는 다른 유사한 재료를 포함한다. 상기 마이크로 캐뉼러(1)는 의료 영상 작업을 하는 동안 위치설정과 안내를 도와주는 조직 반사 코팅 또는 조직 투과 코팅에서 보조하는 매끄러운 코팅과 같은 표면처리를 포함한다.

상기 마이크로 캐뉼러(1)는 조직관 또는 슐렘관의 깊이를 측정하기 위하여 외측에 눈금을 가지고 있다. 외측 눈금으로 인하여 사용자는 마이크로 캐뉼러(1)에 의해 접근되는 슐렘관 또는 조직관의 길이와 마이크로 캐뉼러 팁(3)의 대략적인 위치를 측정할 수 있게 된다.

장치에 따라서, 상기 내측 부재(4)는 가이드 와이어, 중공 바늘, 초미세 투과침 또는 그 유사한 구성요소일 수 있으며, 인접 단부(5)와 원거리 팁(6)을 포함하며, 그 사이에서 연통용 채널을 탑재할 수 있다. 상기 내측 부재(4)는 위치, 국부적 유동 압력, 혈류, 또는 다른 파라미터를 정하는데 도움이 되는 압력 변환기, 경량 파이프, 또는 광섬유와 같은 센싱 수단을 포함한다. 상기 내측 부재(4)는 마이크로 캐뉼러(1)내에서 슬라이딩하여 상보적으로 결합되도록 크기가 결정되어, 따라서 외경이 50-240 마이크론의 범위에 이른다. 만약 중공이라면, 내측 부재(4)의 내경은 40-210 마이크론의 범위에 놓인다.

슐렘관과 같은 조직관을 따라 마이크로 캐뉼러(1)를 도입하고 나아가게 하는 양호한 일실시예로서, 상기 내측 부재(4)는 상기 조립체의 원거리 단부에 견고함을 제공하는 고체요소 또는 와이어를 포함한다. 스테인레스강, 텅스텐, 니켈 티타늄합금을 포함하는 금속과 같은 고탄력계수의 재료와, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 PEEK와 같은 구조폴리머는 상기 내측 부재(4)의 구성에 특히 바람직하다. 상기 내측 부재(4)는 상기 마이크로 캐뉼러(1)에 곡률을 제공하거나 낮은 계수의 마이크로 캐뉼러 재료용 지지대를 제공하도록 형성된다.

선택적 실시예에서, 내측 부재(4)의 원거리 단부(6)는, 슐렘관과 같은 수술용 개재물의 바람직한 위치에 도달하기 위해 또는 웃을 때 나는 눈물의 조직관을 형성하기 위해 공막 및 다른 눈의 조직을 통하여 마이크로 캐뉼러(1)를 관통하여 안내하도록 뾰족하게 되어 마이크로 캐뉼러(1)에 적합하게 된다. 상기 내측 부재(4)의 원거리 단부(6)는 이러한 장치를 위한 뾰족한 부재를 포함하거나 선택적으로 지지할 수 있다. 원거리 단부는 도 5에 도시된 바와 같은 테이퍼진 원뿔이거나, 도 6에 도시된 바와 같은 빗면이나 의료용 압설자(spatula)형상(9)이어서, 바람직한 조직 투과 특성을 최적화한다. 상기 내측 부재(4)의 원거리 팁(6)은 마이크로 캐뉼러(1)를 최소로 편향시키면서 공막 조직을 관통하거나 주변 조직을 관통하며, 소정의 편향 각도나 곡률을 제공하도록 특정의 방식으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, "압설자(spatula)" 또는 "스페이드(spade)" 유형의 면을 가진 절개팁은 최소한의 조직 편향을 일으키면서 수직하게 절개 관통할 수 있지만, 종래의 삼각형상의 절개팁 구조는 어느 한 방향으로 편향될 수 있었다. 피하 주사 바늘은 작동 채널이 유체나 가스를 운반하도록 관통하기 위한 날카로운 단부를 제공하는 내측 부재(4)처럼 작동한다. 바람직한 재료로는, 스테인레스강, 텅스텐, 그리고 니켈티타늄 합금이 포함될 수 있다.

일단 마이크로 캐뉼러(1)가 슐렘관으로 적절하게 도입되어 나아가게 되면, 상기 내측 부재(4)는 수술용 개재물을 위해 설계된 어느 하나와 교환될 수 있다. 상기 내측 부재(4)는 그 원거리 팁이 마이크로 캐뉼러(1)의 원거리 팁 너머로 연장되도록 위치된다. 일실시예에서, 상기 내측 부재(4)는 지지작용을 하며 타겟 조직으로 마이크로 캐뉼러(1)를 초기에 도입하는 절개팁을 구비한 매끈한 와이어를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 내측 부재(4)는 도 3에 도시된 바와 같이 조직내에서 관을 뭉퉁하게 절개하도록 설계되고 일정 거리로 마이크로 캐뉼러(1)로부터 떨어져서 위치된 뭉퉁한 팁(19)을 포함한다. 각각의 내측 부재(4)는 세밀한 정밀 수술을 위한 높은 수준의 수술 제어가 가능하도록 외측 덮개 마이크로 캐뉼러(1)의 인접한 연결부와 내측 직경에 정확하게 교합된다.

도 7의 다른 실시예에서, 상기 정밀 수술 시스템은 슐렘관 내부로부터 트라베큘러 메시워크에서 제어된 자국을 생성하는 수술용 도구(20)를 포함한다. 수술용 도구(20)는 내측 부재(4)와 일체로 또는 분리된 형태로 형성된다. 상기 수술용 도구(20)의 직경은 그것이 마이크로 캐뉼러(1)의 채널을 통하여 삽입될 수 있거나, 중공 내측 부재(4)의 채널을 통하여 삽입될 수 있도록 설정된다. 수술용 도구(20)는 니켈 티타늄 합금과 같은 고탄성 재료를 포함하며, 원거리 팁(21)이 형성되고 내측 부재(4)의 축에 대하여 각이 지도록 만곡되게 형성된다. 수술용 도구(20)는 의사가 상기 팁(21)의 각이 곧게 되는 곳을 알 수 있도록 형성된다. 눈금이나 가이드와 같은 형상이 팁의 방향을 가리키는데 사용된다. 마이크로 캐뉼러(1)는 전술한 바와 같은 수단을 통하여 슐렘관에 위치된다. 수술용 도구(20)가 마이크로캐뉼러(1) 내부 및/또는 도 8에 도시된 바와 같이 관형 내측 부재(4)의 내부에 위치되어 원거리 팁(21)은 직선으로 뻗어있다. 마이크로캐뉼러(1)는 수술자국이 생성되는 부분으로 나아가며, 상기 수술용 도구(20)는 상기 팁(21)이 마이크로캐뉼러(1)로부터 연장될 때까지 마이크로 캐뉼러(1) 내부에서 나아가며, 도 9에 도시된 바와 같이, 소정의 각도로 만곡되며, 트라베큘러 메시워크를 향하여 배향된다. 수술 도구(20)는 그것이 메시워크를 관통할 때까지 나아가며, 그 다음에는 물러나게 된다. 그 다음에 마이크로 캐뉼러(1)는 그다음의 처리 영역으로 이동하게 된다. 이러한 방식으로 배수 개구의 크기와 위치가 정밀하게 제어될 수 있으며, 환자를 위한 적절하게 치료할 수 있게 된다. 상기 팁(21)의 각은 축으로부터 45 내지 135도의 범위에 있으며, 상기 팁(21)은 전술한 바와 같은 절개 요소를 포함할 수 있다.

도 10에 도시된 다른 실시예로서, 정밀 수술 시스템은 내측 부재(4)에 장착될 수 있거나 이와 교체될 수 있는 수술용 절개 도구(23)를 포함한다. 수술용 절개 도구(23)는 다이아몬드 또는 사파이어 팁 또는 블레이드(12)와 같은 분리된 관통 또는 절개요소를 사용할 수 있다. 이러한 설계에서, 바스켓(22)이 니켈 티타늄 합금과 같은 형상 기억합금으로부터 형성될 수 있다. 상기 바스켓(22)은 다이아몬드 또는 사파이어 블레이드(12)와 같은 날카로운 요소나 그 유사한 요소를 내부에 위치시키고 그 다음에는 상기 요소를 견고하게 파지하도록 느슨하게 된다. 상기 바스켓(22)은 마이크로 캐뉼러(1)와 상응하는 수술용 도구를 형성하는 고체 요소(13)의 단부에 장착될 수 있다.

다른 실시예에서, 내측 부재(4)는 센싱 수단을 포함한다. 이러한 센싱 수단은 원거리 팁에서 주변 압력과 연통하기 위한 유동 채널을 둘러싸는 견고한 튜브를 포함하거나, 유사하게 상기 채널은 광학 신호의 전송과 릴레이를 위한 광섬유를 탑재한다. 상기 원거리 팁(6)에서의 압력은 원위치에서의 유압 측정에 사용되거나 마이크로 캐뉼러(1)를 위한 위치 설정 수단을 제공하는 다른 압력 측정기에 사용될 수 있다. 이러한 시스템에서, 센싱 수단을 구비한 상기 원거리 팁(6)이 공막 조직으로부터 유체가 채워진 슐렘관 내부로 또는 이전의 챔버 내부로 전이될 때, 압력 구배가 변화하게 된다. 광센싱은 위치 설정수단에 사용되거나, 혈액의 유동, 혈중 산소를 제공하는데 사용되거나, 다른 파라미터를 센싱하는데 사용된다. 센싱수단은 다양한 조직 또는 "칩"유형의 센서를 사용하는 질병 센싱수단을 포함한다. 센싱 수단을 구조적으로 지지하기 위한 내측 부재(4)를 위한 적절한 재료는 스테인레스강, 니켈 티타늄 합금, 티타늄, 및 나일론, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 PEEK와 같은 구조적 폴리머를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

센싱 수단을 사용하는 것과 유사하게, 상기 내측 부재(4)는 타겟 조직에 대하여 마이크로 캐뉼러 팁(3)의 위치를 설정하도록, 도 13에 도시된 바와 같이, 신호조명(18)을 포함한다. 상기 조명(18)은 시각적 안내를 위한 광원 또는 초음파 안내를 위한 반사성의 재료(echogenic material)를 포함한다. 일실시예에서, 마이크로 캐뉼러(1)의 상기 팁으로부터 90도 발광하는 섬유광학적인 광원을 포함하는 상기 조명(18)은 상기 광원이 트라베큘러 메시워크와 같은 적절한 조직을 타겟으로 할 때까지 슐렘관을 따라 나아가며 회전한다. 상기 광원은 상기 조직 타겟 영역이상기 내측 부재(4)의 상기 경로에 부합하는 한, 마이크로 캐뉼러 조명(18)의 축으로부터 45도 내지 135도의 각도로 발광된다.

도 11 및 도 12에 도시된 다른 실시예에서, 정밀 수술 시스템은 배수관을 형성하는 조직의 뭉퉁한 국부적인 절개부를 제공하도록 설계된 수술용 도구(16)와 측로(shunt) 또는 이와 유사한 요소를 이식부를 포함한다. 상기 수술용 도구(16)는 상기 내측 부재(4)와 일체로 되거나 이와 교환될 수 있도록 형성된다. 수술용 도구(16)는 전도성 샤프트(14)와 형상 기억 합금으로 이루어진 2이상의 스플라인(15)으로 형성된 원거리 팁으로 구성된다. 상기 스플라인(15)은, 양극성 기억형상이 그들에 적용되도록 형성된다. 도 11에 도시된 제 1 형상에서, 상기 스플라인은 상기 샤프트(14)의 축방향에서 서로 모이게 된다. 도 12에 도시된 제 2 형상에서, 상기 스플라인(15)은 상기 샤프트(14)의 축방향으로부터 외측으로 경사져 있다. 상기 스플라인(15)은 전기 제어 시스템에 의해 전도성 샤프트(14)에 인가된 사각형의 웨이브 전압에 의해 하나의 형상에서 다른 형상으로 전이된다. 전압의 펄스는 상기 스플라인(15)의 상변화를 유도하며, 이로 인하여 그것들이 신속하게 개방 및 폐쇄되게 한다. 상기 수술용 도구(16)가 상기 조직을 통하여 나아가게 되면, 상기 개방 및 폐쇄된 스플라인(15)은 미세한 관을 뭉퉁하게 절개한다.

다른 실시예에서, 상기 마이크로 캐뉼러(1)는 눈의 조직관에 접근하여 이를 형성하는데 사용되며, 이에 따라 상기 관에 이식물을 운반하는데 사용된다. 상기 이식물은 국부적인 약물을 운반하는 약물 추출 재료 또는 개방 조직 공간을 지지하기 위한 스텐트 같은 장치를 포함한다. 관형상의 스텐트와 같은 이식물은 압축되거나 접혀진 상태로 마이크로 캐뉼러(1)의 루멘으로 탑재되며 상기 내측 부재는 원하는 위치에 이식물을 배치하는데 사용된다. 다른 실시예로서, 스텐트와 같은 이식물은 마이크로 캐뉼러 본체에 사전에 부착될 수 있거나, 마이크로 캐뉼러의 원거리부를 포함하며, 상기 내측 부재의 기계적인 작동에 의해 배치된다. 내측 부재 또는 수술용 도구는 조직관상에 설치된 마이크로 캐뉼러 이식물을 구비한 조직관을 형성하거나 이에 접근하는데 사용된다.

실시예:

실시예 1:

안구 은행에서 확보할 수 있는 몸에서 분리된 인간의 눈(ex-vivo human eye)에서 실험을 하기 위하여 마이크로 캐뉼러 시스템이 조립되었다. 마이크로 캐뉼러는 튜브 어댑터의 루멘으로 결합된 폴리이미드 튜브로 구성된 원거리 팁을 구비한 30 게이지 튜브 어댑터(플로리다, 마이애미 레이크, 스몰파트 주식회사)로 구성된다. 상기 튜브 어댑터는 표준의 피하 주사바늘이며, 상기 바늘은 절개 원거리 단부와 인접 단부의 암 루어(female Luer)에 수직하게(직선으로) 1/2"(12.5mm)의 길이로 절단된다. 상기 튜브 어댑터는 150 마이크론의 내경과 300 마이크론의 외경을 가진다. 14마이크론의 두께의 벽과 110 마이크론의 내경을 구비한 폴리이미드 튜브(플로리다, 템파, 마이크로루멘사)의 일부분은 시아노아크릴레이트 접착제로써튜브 어댑터의 원거리 팁에 결합되며 밤새도록 양생된다. 조립체는 상기 튜브 어댑터로부터 연장되는 1.0 내지 1.5 cm의 폴리이미드 튜브로 조립된다. 직경이 100 마이크론인 스테인레스강 와이어(인디애나, 포트 웨인, 포트 웨인 금속)의 2cm 구간은 마이크로캐뉼러의 루어 연결부에 부착하기 위한 루어캡상에 장착되었다. 상기 와이어 팁은 스페이드 유형의 지점 및 테이퍼진 원뿔형 지점에 손으로 그라운드 되었다. 일부의 조립체에서, 상기 스테인레스 와이어는 거의 14mm의 반경으로 손으로 만곡되어 슐렘관의 곡률로 부착하기에 용이하게 된다.

캐뉼러로써 실험을 용이하게 수행하기 위해 인간의 몸에서 분리된 눈이 사용되었다. 사람의 안구는 쌍현미경 아래에 놓여졌다. 안과용 메스를 사용하여, 공막의 연속적인 층은 슐렘관이 위치될 때까지 절개되어진다. 마이크로 캐뉼러 시스템의 다양한 실시예가 관으로 연속적으로 가이드되었다. 마이크로 캐뉼러의 팁이 약 1-2mm로 상개 슐렘관의 오스티움(ostium) 내부에 오게되면, 상기 내측 부재는 제거되었다. 상기 마이크로 캐뉼러는 그것이 상기 슐렘관을 추적하는 능력을 결정하기 위해 앞으로 나아가게 되었다. 모든 경우에 있어서, 상기 마이크로 캐뉼러는 상기 슐렘관으로 적어도 1cm 전진할 수 있었다. 와이어가 위치되면, 만곡된 와이어는 슐렘관으로 나아가지만, 직선의 와이어는 짧은 거리만큼 전진할 수밖에 없었다.

제 2 실험에서, 상기 마이크로 캐뉼러는 공막 조직을 관통할 수 있는지 여부의 성능을 평가받게 되었다. 테이퍼진 원뿔에 원거리 팁을 구비한 상기 시스템은 상기 조직을 관통하는데 어려움을 겪었으며, 조직은 변형되며 관통을 시작할 때 상당한 힘이 필요하게 되었다. 스페이드 유형의 원거리 단부의 팁 그라운드는 별다른 변형 없이 상기 조직을 관통할 수 있었다.

세번째 실험에서, 다른 형상을 가진 팁을 구비한 안과적인 봉합 바늘이 조직과 바늘의 편향에 관하여 그 차이를 측정하여 공판을 관통하는데 사용되었다. 사용된 상기 봉합 바늘(펜실베니아, 리딩, 수술용품)은 중앙점 압설자와 측면 절개 랜싯(Lancet)이었다. 각각의 실험에서, 압설자 지점은 조직의 변형을 최소화하면서 가장 용하게 관통하였다.

실시예 2:

다른 실시예에서, 트라베큘러 메시워크에 제어된 자국을 형성하는 수술용 도구는 0.004"(100마이크론)의 직경을 가진 니티놀(인디애나, 에프티. 웨인, 에프티 웨인 금속사)와이어를 사용하여 형성되었다. 상기 와이어는 3cm의 거리에서 10mm의 직경으로 만곡되도록 형성되었다. 2mm떨어진 상기 팁은 상기 와이어의 축으로부터 약 90도 로 작은 반경으로 만곡되어, 내측으로 배향되며, 상기 곡면에 형성되었다.

마이크로 캐뉼러는 140 마이크론의 내경과 200마이크론의 외경을 가진 3cm길이의 폴리이미드 튜브(플로리다. 탬파, 마이크로루멘사)로 구성되었으며, 26 게이지 피하 튜브(플로리다, 마이애미 레이크, 스몰파트사)의 부분에 접착되어 결합되었다. 피하 튜브는 용이하게 조작가능하도록 짧은 플라스틱 슬리브에 장착되었다. 폴리이미드 튜브는 약 2.5cm의 곡률로 가열되었다. 스테인레스강 안내 덮개는 약 300 마이크론의 내경으로 단차가 형성된 덮개를 형성하도록 피하 튜브(플로리다,마이애미 레이크, 스몰파트 주식회사)의 일부분으로부터 형성되었다. 안내 덮개는 10mm길이로 절단되어 플라스틱 샤프트에 장착되었다. 안내 덮개는 샤프트의 원거리 단부에 샤프트 축에 수직하게 장착되었다. 한편으로는 슐렘관에서 배향된 안내 덮개의 팁을 위한 덮개의 형상이며, 다른 한편으로는 이러한 과정을 위한 보다 양호한 위치 제어를 제공하도록 캐뉼레이션(cannulation) 작업이 수행되었다.

인간의 몸에서 분리된 눈은 지지컵에 위치되어 쌍현미경 아래에 놓여졌다. 정방형의 플랩은 테두리의 일측상에서 약 4mm로 절개되었다. 사이 플랩은 약 1/2 공막 두께로 절개되었다. 상기 조직 베드는 슐렘관을 드러내도록 절개되었으며, 슐렘관은 지붕이 없으므로 접근이 가능하게 되었다. 상기 도구의 인접 단부를 상기 캐뉼러의 원거리 단부로 전진시키고 상기 인접 단부가 캐뉼러의 인접 단부에서 파지될 때까지 계속함으로써 상기 정밀 수술용 도구는 마이크로 캐뉼러에 탑재되었다. 상기 도구는 만곡부의 곡률이 슐렘관의 곡률에 거의 이르도록 배향되었다. 그 다음으로 상기 도구는 캐뉼러로 3mm 인출되며, 상기 마이크로 캐뉼러의 팁은 안내 덮개의 인접 단부로 삽입되었다. 현미경 아래에서, 안내 덮개의 원거리 팁은 슐렘관의 오스티움에 위치되었다. 상기 마이크로 캐뉼러는 슐렘관 내부로 약 30도 나아가게 했다. 마이크로 캐뉼러를 정지한 상태로 유지한 채, 상기 도구는 원거리 팁이 캐뉼러 팁너머로 연장되고 트라베큘러 메시워크를 천공할 때까지 천천히 전진시켰다. 상기 도구의 원거리 팁은 각막을 통하여 관찰되었으며 전방 챔버로 들어갔다. 마이크로 캐뉼러는 약간 인출되었으며, 트라베큘러 메시워크를 찢었다. 그 다음, 상기 도구는 캐뉼러로 인출되었으며, 상기 시스템은 슐렘관으로부터 인출되었다.

실시예 3:

다른 실시예에서, 마이크로 캐뉼러 원거리 팁의 위치를 결정하는 신호수단이 조립되었다. 레이저 다이오우드 광원 발광체에 동력을 전달하는 작은 배터리가 형성되어, 상기 다이오우드는 가시광선의 적색광 범위에서 작동하였다. 약 100 마이크론의 직경과 20 마이크론의 길이의 단일 플라스틱 광섬유(POF)(플로리다, 아추아, 사우스 코스트 파이버 옵틱스사)가 어댑터에 장착되었으며, 상기 어댑터는 상기 레이저 발광체의 촛점으로 파이버 팁을 운반하는 정렬 성능을 조절가능하게 제공하였다. POF 원거리 팁은 편평하게 절개되었으며, 따라서, 발광은 상기 팁으로부터 방사상의 각도로 배향되었다. 장착된 원통형 핸드피스는 마이크로 캐뉼러를 지지하도록 조립되었다. 마이크로 캐뉼러는 약 120 마이크론의 내경과 180 마이크론의 외경의 치수를 가진 나일론으로 형성되었다. 마이크로 캐뉼러의 작동단부는 15mm의 길이를 가지며, 인접 단부는 상기 핸드피스상에 장착되기 위해 플레어 형태로 되었다. 파이버는 상기 핸드피스를 통하여 위치되며, 실시예 1에서 상세하게 설명된 바와 같이 마이크로 캐뉼러 내부에 위치되며, 파이버 어댑터는 레이저 발광체에 장착되었다. 상기 어댑터는 POF의 단부에서 가장 밝은 지점을 나타내도록 조정되었다.

인간의 몸에서 분리된 눈은 슐렘관을 나타내도록 테두리에서 작은 정방형의 플랩으로써 절개되었다. 마이크로 캐뉼러와 광파이버는 광원상에서 슐렘관으로 전진되었다. 상기 파이버의 발광된 팁은 공막 조직을 통하여 트라베큘러 메시워크를통하여 안구의 전방 챔버로부터 관찰되었다. 여러번의 시도에서, 조명팁을 구비한 마이크로 캐뉼러는 슐렘관내의 접근지점 주위로부터 최대 120도로 전진할 수 있었다.

실시예 4:

다른 실시예에서, 마이크로 캐뉼러는 실시예 1에 설명된 바와 같은 슐렘관에 접근하는데 사용되었다. 상기 마이크로 캐뉼러의 팁은 치료를 위한 슐렘관을 따라 원하는 위치에 위치되었다. 상기 내측 부재는 외측 마이크로 캐뉼러 덮개가 위치하는 동안 제거되어졌다. 스텐트 유형의 이식물이 접혀지거나 압축되며 상기 마이크로 캐뉼러의 루멘 내부로 삽입된다. 상기 스텐트 형상은 내측부재의 원거리 단부에 해제가능하게 고정되며, 내측 부재의 기계적인 작용에 의해 마이크로캐뉼러 루멘을 따라 밀려진다. 마이크로 캐뉼러의 단부로부터 조직관으로 이식될 때, 스텐트 형상은 연장되며 내측 부재로부터 해제된다. 상기 마이크로 캐뉼러는 원하는 바대로 다른 이식물의 운반을 위해 슐렘관을 따라 다른 위치로 이동된다.

본 발명에 다르면 가장 무리를 덜 주는 접근 방법으로 안과적 수술을 할 수 있게 된다.

Claims (23)

1. 눈의 조직관내에서 작동하도록 설계된 마이크로 캐뉼러 기반의 정밀 수술 시스템으로서,

   상기 조직관내에서 결합되며 인접단부와 원거리 단부를 구비하며 250 마이크론 이하의 외경을 구비한 유연한 관형상의 외측 덮개와;

   재료와 도구를 도입하기 위한 외측 덮개상의 인접 연결부와;

   인접단부와 원거리 팁을 구비한 내측 부재로서, 상기 팁은 외측 덮개로부터 소정의 길이로 뒤로 전진하는 것을 제한하며, 상기 외측 덮개와 내측 부재는 내측 부재가 외측 덮개 내에서 슬라이딩하여 결합되도록 크기가 정해지며 조직관에 있는 동안 외측 덮개로부터 분리되어 제거될 수 있는, 인접단부와 원거리 팁을 구비한 내측 부재를 포함하는 정밀 수술 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조직관은 눈의 슐렘관인 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 조직관은 유연한 외측 덮개와 내측 부재에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 정밀 수술 시스템은 상기 조직관의 뭉퉁한 절개부를 제공하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   유연한 관형의 상기 외측 덮개는 폴리이미드 또는 플로로폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   유연한 관형의 상기 외측 덮개는 10-15mm의 직경의 범위로 만곡되는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 부재는 니켈 티타늄 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 부재는 텅스텐을 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 부재는 10-15mm의 직경의 범위로 만곡되는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 도구 팁을 유연한 관형의 외측 덮개의 팁으로부터 소정의 위치에 위치시키기 위하여 상기 내측 부재와 교환하는 조직을 절개하거나 제거하는 도구를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 내측 부재는 조직을 절개하도록 형성된 원거리 팁을 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 원거리 팁은 다면형상 또는 테이퍼진 원뿔형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 원거리 팁은 조직을 관통하도록 날카로운 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 원거리 팁은 트라베큘러 메시워크를 제어된 상태로 수술에서 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 원거리 팁은 외측 덮개의 축으로부터 45도 내지 135도 방향으로 트라베큘러 메시워크를 관통하여 전진하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 외측 덮개는 일정한 간격으로 배열된 다수개의 눈금을 추가적으로 구비하여, 각각의 눈금은 깊이를 측정하기 위하여 외측 덮개를 따라 고정된 거리만큼 인접한 눈금으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 내측 부재는 센싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 내측 부재는 신호 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 신호수단은 광섬유인 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
20. 제 19 항에 있어서,

    광섬유는 마이크로 캐뉼러로의 인접 단부로부터 마이크로 캐뉼러의 축에서 45도 내지 135도의 각으로 발광체를 배향하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 광섬유는 마이크로 캐뉼러의 축으로부터 45도 내지 135도의 각으로 배향된 내측 부재의 타겟과 일치하도록 발광체를 배향하는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
22. 제 1 항에 있어서,

    상기 시스템은 상기 내측 부재의 작용에 의해 조직관에 이식물을 운반하도록 크기가 설정되는 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 이식물은 스텐트형 튜브인 것을 특징으로 하는 정밀 수술 시스템.