NO139200B - Apparat til innfoering av et forutbestemt volum enzymopploesning og eventuelt enzyminhibitoropploesning i en oeyelinse - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører et apparat til innføring av et forutbestemt volum enzymoppløsning og eventuelt enzyminhibitoropp-løsning i en øyelinse, omfattende en væskedispenser som kan forbindes med en beholder for enzymoppløsningen, og eventuelt en beholder for enzyminhibitoroppløsningen, et trykkgassforråd, en ventil og en kanyle.

Linsen er en optisk klar innkapslet skivelignende kon-struksjon som er opphengt innenfor øyet bak irisen og foran vitre-um. Linsen tilveiebringer endel av øyets optiske refraksjonskraft. Linsen blir uklar når linsens nukleare og/eller kortikale og/eller subkapsulare områder blir opake og blokkerer banen for lys som kommer inn i øyet hvorved synet nedsettes. En katarakt er ganske enkelt en linse som er blitt grumset.

Det finnes stort sett to typer katarakter, nemlig kongeni-tal og senil. Kongenitale katarakter som tilnærmelsesvis utgjør 1% av alle tilfelle, finnes hos mennesker i alderen under 25 år og de er typisk forholdsvis myke. Senile, harde katarakter utgjør omtrent 99% av alle tilfelle og finnes hos eldre mennesker.

Den intrakapsulære teknikk ved kataraktkirurgien utviklet

i 19 30-årene anbefaler at det lages et større snitt på omtrent 25 mm som strekker seg over tilnærmelsesvis 180° langs kornea som

inngang til øyets indre kammer. Etter at opphengningsbåndene som holder linsen i øyet, er brutt, tas linsen ut ved hjelp av meka-niske innretninger, såsom med tang, pinsett eller med en sugeinn-retning. Uttagningen av linsen kan gjøres lettere ved bruk av alfakymotrypsin for oppløsning av båndene som forbinder linsen med corpusciliare.

En annen kirurgisk fremgangsmåte som hyppig benyttes, er bare anvendelig for kongenitale katarakter. Hvis katarakten er ytterst myk og væskeaktig, trenger kirurgen inn i det fremre kammer av øyet gjennom et lite innsnitt og bryter deretter linsens kapsel og suger ut kapselinnholdet under benyttelse av en tynn nål og en normal sprøyte. Hvis linseinnholdet er noe for hardt til å kunne suges ut på denne måte, lager kirurgen flere innsnitt i forkammerkapselen og gir den vandige væske fra forkammeret an-ledning til å angripe og bløte opp katarakten. Etter flere dager blir linsen tilstrekkelig myk til at den ovenfor nevnte utsug-ningsteknikk kan gjennomføres. Denne fremgangsmåte er ikke ef-fektiv for harde, senile katarakter.

Man.har nå oppdaget at senile katarakter kan behandles

ved innføring i en kataraktlinse av en oppløsning av et eksogent, linseoppløsende enzym oppløst i en vandig bærer for oppbløting av linsen i en grad som er tilstrekkelig til at linseinnholdet kan fjernes ved aspirasjons- og irrigasjonsteknikk.

Hensikten med denne oppfinnelse er å tilveiebringe et apparat for innføring av en enzymløsning i en øyelinse og for til-lukning av den dannede åpning for blokkering av utløpet av enzym-løsningen fra linsen.

Apparatet ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det vesentlige ved at ventilen er en multiportventil med minst fire porter, hvorav en, gassporten, er forbundet med gassforrådet, en annen, utløpsporten, er forbundet med den omgivende atmosfære, en tredje, væskedispenseringsporten, er forbundet med væskedispenseren, og en fjerde, kanyleporten, er forbundet med kanylen, samt et omstillbart ventillegeme med to innbyrdes adskilte kanaler som hver for seg kan bringes til å forbinde gassporten med gassutløpsporten henholdsvis væskedispenseringsporten med kanyleporten at lengden og diameteren av kanyleporten er avpasset slik at summen av kany-leportvolumet og kanylevolumet svarer til den ønskede dose av en-zymoppløsningen, og at forholdet mellom volumet av hver av kanalene og den ønskede dose av enzymoppløsningen er større enn 1.

Når apparatet ifølge oppfinnelsen benyttes, aktiveres dispenseren slik at enzymløsningen passerer fra beholderen gjennom en kanal i ventilen til kanylen. Samtidig føres gassen fra gassforrådet gjennom den andre ventilkanal til eksosporten. Deretter vendes ventilen slik at den andre kanal som inneholder gass, blir liggende mellom væskedispenseren og kanylen. Gassen som er innestengt i den andre kanal, blir da til en gasseparator som begrenser kontinuerlig utstrømning av enzymløsningen fra kanalen til det vo-luiri; som allerede befinner seg på nedstrømssiden av gasseparatoren. Som nevnt ovenfor er dette volum innstilt slik at det svarer til volumet av enzymløsningen som skal føres inn i linsen.

Således etterfølges innsprøytningen av enzymløsningen i linsen av innsprøytning av en gassboble i kanylsporet når kanylen fjernes fra linsen og ut av øyet.

Under denne operasjon kan kanalen som til å begynne med inneholder gass, fylles med enzymløsning slik at apparatet er ferdig for neste operasjonssyklus når gassen er drevet ut av kanylen.

Da volumet av hver kanal er større enn volumet av enzym-løsning som skal føres inn, vil det være tilstrekkelig med gass for den forønskede gassboble til tross for den kompresjon som finner sted når den gassformige separator tvinges gjennom kanylen og inn i linsen. Videre vil det være tilstrekkelig gass til avstandsformål, slik at det kan unngås at overskytende enzym ikke føres inn i lensen etter plasseringen av gassboblen i kanylesporet.

Hvis det skulle skje et uhell under innføringen av enzymet, f.eks. brudd på det bakre kammers kapsel, kan væskedispenseren forbindes med et forråd av en enzyminhibitor som så kan føres gjennom kanylenrtil det påvirkede område av øyet.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av et ek-sempel og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en kanyle innført i en øyelinse, fig. 2 er et snitt stort sett langsetter linjen 2-2 på fig. 1,

fig. 3 viser i større målestokk et menneskes linsekapsel med inn-hold, og fig. 4 viser skjematisk i en foretrukket utførelse et apparat ifølge oppfinnelsen for tilføring av enzymløsning og deretter en gassboble til øyelinsen.

Den på fig. 3 viste linse 10 omfatter en kapsel 12, epite-lium 14 og linsesubstans 16 som består av linsefibre. Linsesubstansen utgjøres av korteks 18 (linsebark) som består av et lag bløte, unge overflatefibre som ligger umiddelbart under kapselen 12 og oi kjerne, nukleus 20, som utgjøres av harde, tett sammenpak-kede celler i linsens midte. Ut fra sidene og inn i linsen 10 strekker seg zonulartrådene 22 som er opphengningstråder eller opp-hengningsbånd som holder linsen på plass i øyet.

Enhver eksogen substans som innføres i linsen, kan holdes på plass innenfor linsesubstansen 16 ved hjelp av linsekapselen 12 forutsatt at substansen ikke destruerer eller bryter linsekapselen. Hvis åpningen, som er gjort for innføring av substansen forsegles,

I

kan substansen forbli i linsekapselen 12 i en lengre tidsperiode. Det er viktig at linsekapselen 12 har en biokjemisk sammensetning som er vesentlig forskjellig fra sammensetningen av korteks 18 og nukleus 20 av linsens hovedsubstans. Eksogene enzymer som er i stand til selektivt å fordøye nukleusvevet og korteksvevet vil altså la linsekapselen 12 være hel. Det kan dessuten nevnes at den makromolekulære karakter ar enzymene hindrer dem i å trenge raskt,om i det hele tatt,gjennom kapselmembranens nettaktige struk-tur. Selektive enzymer som innføres i korteks og nukleus, vil derfor forbli innestengt der og kan i løpet av en tidsperiode ved sin enzymvirkning nedbryte den senile linsesubstans.

Behandlingen av ke-tarakt ved bruk av en enzymoppløsning omfatter en punktering 24 i sklera eller ved overgangen mellom sklera og kornea som er tilstrekkelig stor for en nål, som vist på fig. 1, etterfulgt av innføring av en konsentrert oppløsning av eksogene enzymer. Deretter gis enzymene tilstrekkelig med tid til nedbrytning eller fordøyelse av linsen. Når dette er skjedd, fjernes den nå væskeformige linse ved hjelp av vanlig aspirasjons-og irrigasjonsteknikk, f.eks. ved å benytte de teknikker som er beskrevet i medisinsk litteratur for å fjerne kongenitale eller

j

bløte katarakter.

Som det kan sees på fig. 3, er nukleus 20 og korteks 18 som fullstendig fyller linsekapselen, beliggende lagdelt (ikke ulik en løk), slik at enhver enzymholdig væske som er tvunget inn i linsesubstansen 16 vil trenge gjennom hele linsen stort sett langs laglinjene. Således vil denne lagstruktur bevirke at i det vesentlige alle celler i nukleus og korteks bringes i direkte be-røring med væskens enzymer. En normal senil katarakt vil oppta opp til 20 mikroliter væsker uten økning av det intraokulære trykk til et nivå hvor brudd på kapselen 12 kan forekomme. Innføring av konsentrert oppløsning av eksogene enzymer direkte inn i linsen fokuserer derfor en enzymvirkning utelukkende på det kortikale, nukleare og subkapsulare kataraktmateriale in vivo.

Nedbrytning av katarakten in situ som beskrevet stiller krav om høyt nivå av en enzymatisk enhetsaktivitet og selektivitet. Det er overflødig å si at høyt selektive enzymer foreligger. Med de høye renhetsgrader for enzymer, såsom krystallinske enzymer, som konsentrerte (vandige) oppløsninger av blandede enzymer formu-leres for f.eks. 10% oppløsninger (vekt/vekt). Den ovenfor nevnte grense på 20 mikroliter tillater innføring av så meget som 2 mg rent

I

enzym i linsesubstansen. Da en norn^l linse vil veie omtrent 200 mg, er forholdet på 1:100 mellom txnzym og substrat som lett kan oppnås et høyt enzym/substratforhoi>3, særlig fordi den lag-delte oppbygning av linsen fører til at sxprt sett alle linse-celler kommer i det vesentlige i direkte kontakt med enzymoppløs-ningen. Det eksogene enzym vil deaktiveres i- løpet av noen få dager og på dette tidspunkt er kataraktlinsen (i bløtgjort eller væskegjort tilstand) moden for fjernelse.

Som det kan sees på fig. 1 og 2, utleveres den linsened-brytende oppløsning fra en mikrokanyle 30 som er festet til en hensiktsmessig mikroventil 32 med fire porter og som er ført gjennom en punktering i sklera eller i overgangen mellom sklera og kornea direkte inn i nukleus 20, f.eks. for innføring av 15 mikroliter av 5vekt% enzymoppløsning. Mikrokanylens ytterdiameter kan f.eks. være omtrent 200 mikroner, dvs. mikrometer, eller så liten som konstruksjonsstyrken tillater. (Tuppen kan være tilspisset elektronisk). Kanyler med stor diameter har lett for å rippe opp linsekapselei under punktering, mens kanyler med vesentlig mindre diameter har for liten stivhet for ren penetrering av linsesubstansen. Bruken av en kalibrert mikromanipulator for ned-settelse av kanylens sidebevegelse etter inntrengning i linsen an-befales, men er ikke av vesentlig betydning. Ved hjelp av et operasjonsmikroskop kan en mikrokanyle på 200 mikron innsettes på en tilfredsstillende måte for hånd i linsens midte. (Fullstendig begrensning av kanylens sidebevegelse når den først er plassert i linsen er imidlertid av betydning for opprettholdelse av en god tetning for gassboblen i nålsporet, hvilket skal omtales nærmere nedenfor).

Som allerede nevnt utgjør den enzymholdige oppløsning som innsprøytes i linsen manuelt eller ved hjelp av et pneumatisk drevet sprøytesystem en fluidummengde som kan opptas av en gjen-nomsnitts menneskelinse, dvs. ikke mer enn omtrent 20 mikroliter, og f.eks. bare 6 mikroliter. Fordelingsmønsteret for det innfør-te fluidum kan iakttas ved inkorporering av en oppløselig, inert farve, såsom diklorindofenol eller en fluoriserende farve, såsom fluorescein i innsprøytningsfluidum.

Injeksjon av oppløsningen i linsens sentrale parti følges av injeksjon av en liten gassboble i kanylsporet når kanylen er fjernet fra linsen og øyet. Denne luftboble tjener som forsegling av det lille punkteringssted 25 i linsekapselen og blokkerer

I

således utløpet for enzymoppløsningen helt til det normale intra-lentikulære trykk er gjenopprettet.

Sammensetningen av den nedbrytende blanding og den intra-lentikulære inkubasjonstid er innstilt på oppnåelse av en høy grad av omdannelse til væske,og beskyttelse av andre intraokulære struk-turer i tilfelle av utslipp av det enzymatiske digestive middel fra linsekapselen kan oppnås ved innføring av spesifikke enzyminhi-bitorer i øyets forkammer 28 gjennom den samme kanyle.

Enzyminhibitorer kan også innføres i forkammeret 28 i tilfelle av enzymlekkasje inn i forkammeret eller som en forholdsre-

gel mot sådan lekkasje. Inhibitorer med høy molekylvekt (makro-molekylære inhibitorer) vil ikke trenge inn i linsekapselen og vil derfor ikke innvirke på den enzymnedbrytning av linsens korteks og nukleus som finner sted. Inhibitorer med lav molekylvekt kan diffudere gjennom linsekapselen og kan benyttes til å stanse en-zymnedbrytningen både innenfor og utenfor selve linsen.

Innføringen av en forutbestemt mengde enzymoppløsning og

den etterfølgende innføring av en gassboble for forsegling av åpningen eller punkteringsstedet i linsekapselen utføres ved hjelp av apparatet som er vist på fig. 4. Apparatet ifølge fig. 4 har en mekanisk anordning for innsprøytning av enzym i linsen som omfatter tre hoveddeler, nemlig en presisjonsvæskedispenseringsenhet 50, en fordelingsventil 32 og en mikrokanyle 30. Hver av disse tre komponenter skal beskrives nedenfor.

Dispenseren 50 for presis utlevering av væske kan være pneumatisk, hydraulisk eller mekanisk drevet og kan styres elektronisk og omfa.tte en palhjuldreven mikroliterutle/eringsinnretning,

som er kjent i teknikken og ikke behøver å beskrives her. Fordelingsventilen 32 omfatter en ventilkik eller en ventiltapp 62 med to i 90° bøyde kanaler 64, 66, hvor tappen er utført slik at lek-

kasje forhindres.

Ventilens hus 65 er tilsvarende utført med fire porter 67, 69,71,73 og tilpasset tappen 62. Ventilen 32 og dennes komponenter vil fylle porten 7 3 og kanylen 30 med en forutbestemt volummengde enzym, f.eks. 1,3 eller 5 mikroliter. Av praktiske årsaker har portnippelen 74 intet særlig volum fordi kanylen 30 strekker seg gjennom nippelen 74.

Kanalene 64,66 har et forutbestemt volum som fortrinnsvis

er fra 2 til 10 ganger det kombinerte volum av porten 73 og kanylen 30 og kan f.eks. utgjøre ti mikroliter for hver kanal. Når tappen 62 dreies slik at kanalene 64,66 inntar den på fig. 4 viste stilling, pumpes

I

enzymoppløsningen fra beholderen 51 ved hjelp av dispenseren 50, f.eks. en kraftdrevet doseringssprøyte av mikroutførelse, gjennom ledningen 53 inn i kanalen 66, nippelen 74 og kanylen 30. Samtidig strømmer filtrert luft eller en inert gass gjennom et innløp til porten 67, gjennom kanalen 64 og ut gjennom porten 69. Når kirurgen er ferdig til å operere, dreies fordelingstappen 62 180°, slik at kanalen 66 som inneholder en volummengde enzymoppløsning, f.eks. 10 mikroliter, og kanalen 64 som inneholder en volummengde gass skifter plass. Når enzymoppløsningen leveres til linsen, drives dispenseren 50 i matningsretningen, f.eks. med en leverings-puls på en mikroliter, slik at luftlommen i kanalen 64 sammenpres-ses til innholdet i porten 73 og kanylen 30 er frigjort for enzym-oppløsning. Ytterligere påvirkning av dispenseren 50 fører til ut-driving av luft fra kanylen 30 for dannelse av små gassbobler som forsegler kanylens nålspor.

Som det vil fremgå, er dét meningen at det kombinerte volum av enzymoppløsning inn i porten 73 og kanylen 30 skal represen-tere den volummengde som kreves for operasjon på en linse,dvs. doseringsenheten. Volumforlioldet fra 2:1 til 10:1 mellcm gassi ventilkanalen 64 og doseringsenhetens volum tilveiebringer, tilstrekkelig gass til den forønskede gassboble uansett den kompresjon som finner sted når gasslommen presses gjennom kanylen 30 inn i linsen og tilstrekkelig gass til avstandsformål, slik at overskytende enzym ikke inn-føres i linsen etter at boblen har forlatt kanylen.

I ethvert tilfelle vil enzymoppløsningen som pumpes inn i linsen 10,danne for seg selv en lomme som ofte er i form av en åpen paraply hvis stokk utgjøres av kanylens spor. Punkteringsåp-ningen dannet av kanylen er en smal kanal som kan forsegles med gassboblen, særlig når kanylen er delvis trukket ut, slik at gassen pumpes direkte inn i kanylesporet. Tidligere erfaring (f.eks. forsøk med dyr) har vist at enzymoppløsningen raskt diffuderer gjennom de bløte linseområder. Åpenbart gjenopprettes intraokulære trykk ganske raskt uten at en gang til å begynne med tilstrekkelig trykk er frembragt av den enzymoppløsningsholdige lomme for å tvinge gassboblen ut av kanylesporet.

Om ønskelig kan doseringsenheten for enzymoppløsningen gjøres liten. Den nevnte prosedyre kan da gjentas i forskjellige områder av linsen, f.eks. i 2 x 3 mikroliter porsjoner istedenfor 1 dose på 6 mikroliter. Innføring av flere doseenheter tillater kirurgen å tilveiebringe en umiddelbar fordeling av enzymoppløs-ningen utover hele linsen.

I

Hvis et uhell skulle skje under operasjonen, f.eks. brudd på den bakre kammerkapsel, kan inhibitor innføres gjennom porten 67 i enzymtilførselssystemet og tappen 62 dreies da tilsvarende for direkte innføring av inhibitoren gjennom kanylen 30 i det påvirkede område av øyet.

En passende kanyle kan være av rør av rustfritt stål med gauge på 32 og en lengde på ca. 20 cm anordnet i en passende port-nippel 74 festet på fordelingsventilen 32 ved porten 73. Kanylens ytterdiameter er da omtrent 0,23 mm og kanylens indre holdevolum er mindre enn 1 mikroliter. Den mest tilfredsstillende nålspiss-type er en kort på skrå avskåret spiss med helling på 22° og med elektronisk tilspisset tupp. Nipler og lignende armatur som er tilgjengelig i handelen, er utført med så lite skadelig volum at det kan sees bort fra og variasjoner i den volummengde enzymopp-løsning som skal leveres, kontrolleres ved at det på forhånd be-stemmes holdevolum for utløpsporten 73 i fordelingsventilen 32. Hele anordningerkan være sterilisert på forhånd, hensiktsmessig kaldsterilisert med kjemiske midler og deretter skylt med en ste-ril oppløsning før enzymoppløsningen raskt føres inn i anordningen, f.eks. innen 3 minutter. Hvis anordningen behandles hensiktsmessig, vil den være istand til å levere en reproduserbar utvalgt volummengde enzymoppløsning til linsen med praktisk talt ingen lekkasje i forkammeret.

Den kanyle som er beskrevet ovenfor, egner seg til bruk for alle linsetyper som man har vært borte i under forsøkene. Ka-ninlinsen har omtrent den konsistens som en normal menneskelig katarakt og man hadde ingen vanskeligheter med direkte innsprøyt-ning i det nukleare område i linser av denne type.

I tilfelle av katten som har et ytterst tett nukleart område og ved forsøkene med den harde mørke katarakt hos mennesker hadde man ingen vanskeligheter med gjennomtrengning av det nukleare område med denne kanyle. I tilfelle av ytterst tette linsekjer-ner er det imidlertid best å plassere enzymet i de mer periferiske områder av nukleus eller de mykere korteksområder.

I

Claims (4)

1. Apparat til innføring av et forutbestemt volun eizymoppløs-ning og eventuelt enzyminhibitoroppløsning i en øyelinse, omfattende en væskedispenser (50) som kan forbindes med en beholder (51) for enzymoppløsningen, og eventuelt en beholder for enzymin-hibitoroppløsningen, et trykkgassforråd, en ventil (32) og en kanyle (30),karakterisert ved at ventilen er en multiportventil med minst fire porter (67,69,71,73), hvorav en (67), gassporten, er forbundet med gassforrådet, en annen (69), utløpsporten, er forbundet med den omgivende atmosfære, en tredje (71), væskedispenseringsporten, er forbundet med væskedispenseren (50), og en fjerde (73), kanyleporten, er forbundet med kanylen (30), samt et omstillbart ventillegeme (62) med to innbyrdes adskilte kanaler (64,66) som hver for seg kan bringes til å forbinde gassporten (67) med gassutløpsporten (69) henholdsvis væskedispenseringsporten (71) med kanyleporten (7 3), at lengden og diameteren av kanyleporten (73) er avpasset slik at summen av kanyle-portvolumet og kanylevolumet svarer til den ønskede dose av enzym-oppløsningen, og at forholdet mellom volumet av hver av kanalene (64,66) og den ønskede dose av enzymoppløsningen er større enn 1.

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert ved at forholdet mellom volumet av hver av kanalene (64,66) og den ønskede dose av enzymoppløsningen er fra 2:1 til 10:1.

3. Apparat ifølge krav 1,karakterisert ved at væskedispenseren (50) er en mikrolitersprøyte.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at kanylen (30) er et stålrør av rustfritt stål med en ytterdiameter på ca. 0,23 mm.