RU2170563C2 - Устройство для офтальмологических операций - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике, а именно - к офтальмологическим инструментам, и может быть использовано для выполнения заданных по глубине и форме несквозных надрезов роговицы при операциях на глазу с целью изменения его рефракции. Устройство содержит расположенные в корпусе с упором привод перемещения штока с лезвием и преобразователь этого перемещения в сигнал. На корпусе закреплен толщиномер роговицы, выполненный с возможностью измерения текущей толщины роговицы в зоне резания. При этом лезвие внедряют в роговицу на глубину, меньшую, измеренную толщиномером, на величину запрограммированной остаточной толщины роговицы. Привод и преобразователи связаны с блоком управления. Толщиномер роговицы может быть выполнен как одно целое с упором. В качестве толщиномера роговицы может быть использован ультразвуковой толщиномер. Толщиномер может содержать внутренний канал для штока с лезвием. Устройство позволяет повысить безопасность проведения кератотомии за счет того, что лезвие выдвигается в каждой точке надреза на глубину, меньшую измеренной в этой точке толщины роговицы на заранее заданную величину. Кроме того, устройство позволяет снизить вероятность случайного повреждения оптической зоны за счет того, что лезвие быстро прячется внутрь инструмента в случае, если измеренная толщина роговицы окажется меньше, чем известная до начала операции минимальная толщина роговицы у края оптической зоны. Звуко-речевой сигнализатор блока управления устройства позволяет хирургу в процессе проведения операции получать информацию о текучей толщине роговицы и состоянии устройства, не отвлекаясь от окуляров операционного микроскопа. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к офтальмологическим инструментам, и может быть использовано для выполнения заданных по глубине и форме несквозных надрезов роговицы при операциях на глазу с целью изменения его рефракции.

Спецификой при выполнении надрезов роговицы является то, что ее геометрическая форма и толщина индивидуальны в каждом конкретном случае. Инструмент, используемый при офтальмологических операциях, должен обеспечивать возможность учета этих индивидуальных особенностей роговицы. Только при наличии такого инструмента хирург может безопасно выполнить надрез с нужной точностью и достичь за счет этого высокой эффективности операции. Как показывает практика, существующие офтальмологические инструменты не обеспечивают хирургу возможности безопасного выполнения надрезов с большой точностью и минимальным риском.

Известна АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РОГОВИЧНОЙ ХИРУРГИИ (US Pat. 4691715, кл. A 61 В 05/10; A 61 F 17/32, аналог), состоящая из корпуса с упором, привода перемещения штока с лезвием, блока управления. Причем лезвие ножа выполнено электропроводным, а нож обеспечивает прохождение электрического тока между упомянутым лезвием и упомянутым упором ножа через систему измерения электрического сопротивления блока управления. Кроме того, система содержит вакуумное кольцо, поворотное внутреннее кольцо с крестообразной арочной направляющей со щелевыми проемами для лезвия ножа и щупов датчиков для измерения геометрической формы наружной поверхности роговицы. Причем каждый из упомянутых датчиков включает в себя пьезодвигатель для выдвижения упомянутого щупа электрического контакта и датчик для измерения величины этого выдвижения.

При выполнении операции радиальной кератотомии система работает следующим образом.

Систему с помощью вакуумного кольца закрепляют на роговице. Поворачивая внутреннее кольцо, размещают щель арочной направляющей над местом будущего надреза. Хирург прислоняет упор ножа с утопленным внутрь лезвием к арочной направляющей над начальной точкой будущего надреза. При этом появляется электрический контакт между ножом и арочной направляющей, а следовательно, и телом пациента через поворотное и вакуумное кольца. Хирург дает команду блоку управления и привод штока ножа начинает выдвижение лезвия за упор ножа. В момент касания кончиком лезвия наружной поверхности роговицы появляется электрический контакт и система измерения электрического сопротивления блока управления регистрирует это сопротивление (в опытах на роговице (в сухом состоянии) глаз собак оно составляло примерно 10 kΩ). В процессе дальнейшего выдвижения лезвия - внедрения его в роговицу - электрическое сопротивление постепенно снижается. При достижении электрическим сопротивлением значения примерно 1,5...3 kΩ, что соответствует достижению кончиком лезвия 90% толщины роговицы собак, выдвижение штока с лезвием прекращается. Хирург начинает движение ножа по направляющей до конца щелевого проема. В процессе этого движения блок управления измеряет электрическое сопротивление между лезвием ножа и телом и втягиванием внутрь корпуса ножа или выдвижением из него штока с лезвием поддерживает постоянство установленного предварительно хирургом величины электрического сопротивления. В конце надреза хирург отрывает упор ножа от направляющей и шток с лезвием втягивается приводом внутрь корпуса ножа. Для выполнения следующего надреза внутреннее кольцо поворачивают, размещают щель направляющей над местом следующего надреза и повторяют описанную выше процедуру.

Недостатком данного устройства является то, что косвенное определение глубины внедрения лезвия в роговицу в процессе выполнения надреза основаны на измерении электрического сопротивления между телом и внедряемым в роговицу электропроводным лезвием ножа. Величина упомянутого электрического сопротивления зависит от площади контакта боковой поверхности лезвия с материалом роговицы и может косвенно характеризовать глубину внедрения лезвия в роговицу. Так, при увеличении глубины внедрения лезвия площадь контакта по его боковой поверхности увеличивается, что уменьшает электрическое сопротивление, а при втягивании лезвия внутрь ножа и соответствующем уменьшении глубины внедрения лезвия площадь контакта по его боковой поверхности уменьшается, что приводит к повышению электрического сопротивления. Но условия в месте контакта упора ножа с направляющей и на контактной поверхности лезвия с роговицей: раскрытие берегов надреза под действием внутриглазного давления, наличие жидкости в надрезе, ее количество, степень смачивания ею лезвия, величина мениска, электропроводность жидкости и т.д. - оказывают существенное влияние на величину измеряемого электрического сопротивления. Это снижает точность определения сопротивления и, соответственно, точность косвенного определения глубины внедрения лезвия в роговицу. При этом лезвие внедряется в роговицу независимо от ее толщины до тех пор, пока электрическое сопротивление между ним и телом не достигнет некоторой задаваемой хирургом величины и заниженная оценка этого сопротивления приводит к снижению эффективности операции, а завышенная оценка электрического сопротивления повышает риск микроперфорации передней камеры. Как упомянуто в данном патенте, величина рекомендуемого автором минимально допустимого электрического сопротивления экспериментально приблизительно установлена только на сухих глазах собак и составляет примерно 2 kΩ. Кроме того, для измерения электрического сопротивления необходимо прикладывать к глазу электрическое напряжение, что также увеличивает риск операции.

Известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ (Пат. РФ N 2068677, кл. 5 A 61 F 9/00. Бюл. Роспатента N 31 1996 г., прототип), состоящее из корпуса с упором, привода перемещения штока с лезвием, преобразователя этого перемещения в сигнал, блока управления, привод с преобразователем размещены в корпусе и связаны с блоком управления.

Устройство используется следующим образом.

Перед началом операции измеряют миопию, толщины роговицы в нескольких точках ее области между оптической зоной и периферией и определяют количество, траектории и профиль надрезов, необходимых для коррекции зрения. Производят разметку траекторий надрезов на роговице.

С помощью клавиатуры на блоке управления программируют начальную и конечную глубины надреза и длительность его выполнения.

Далее приступают к нанесению надреза. После нажатия на выносную педаль привод на максимальной скорости выдвигает шток с лезвием за упор на расстояние, соответствующее начальной глубине надреза, это расстояние измеряют преобразователь перемещения в сигнал и блок управления, который выводит значение этого перемещения на цифровой индикатор. Звуковой индикатор блока управления начинает подавать через каждую секунду короткие звуковые сигналы, которые задают ритм выполнения надреза и позволяют контролировать скорость движения инструмента по роговице. После выдвижения лезвия в начальное положение звучит первый сигнал, после которого, удерживая устройство за корпус, хирург производят вкалывание лезвия в роговицу до касания с упором. Звучит второй сигнал, по которому начинают движение инструмента по ранее намеченной на роговице линии. Если запрограммирована длительность выполнения надреза две секунды, то к третьему сигналу лезвие подводят к средине длины надреза, а к четвертому сигналу - к концу надреза. Аналогично, при запрограммированном времени выполнения надреза три или четыре секунды длину надреза разбивают условно на три или четыре равные части соответственно и контролируют время их прохождения по тактирующим звуковым сигналам. В процессе выполнения надреза преобразователь перемещения в электрический сигнал, контролируя положение штока, непрерывно измеряет текущую величину выдвижения лезвия за упор. Блок управления на основе этих данных управляет работой привода и обеспечивает постоянную скорость осевого перемещения штока с лезвием между каждым предыдущим и последующим запрограммированными его положениями. В конце надреза, по истечении заданного времени его выполнения, лезвие на максимальной скорости прячется за упор.

Недостатком данного устройства является то, что профиль выполняемого надреза зависит от точности поддержания хирургом темпа выполнения надреза заданного запрограммированной длительностью его выполнения, стартовым и промежуточными тактирующими звуковыми сигналами. Так, при замедленном темпе выполнения надреза он получается меньшей глубины и протяженности, что снижает эффективность операции; при быстром возможна перфорация роговицы в области ее наименьшей толщины - вблизи оптической зоны, что приводит к послеоперационным осложнениям, а при увеличении протяженности быстро выполняемого надреза возможно повреждение оптической зоны глаза. Кроме того, реальная толщина роговицы вдоль конкретной траектории надреза не известна, что повышает риск перфорации в местах локального утонения роговицы.

В основу изобретения поставлена задача устройством для офтальмологических операций путем установки на нем толщиномера роговицы обеспечить повышение безопасности проведения операции за счет исключения возможностей перфорации роговицы и повреждения оптической зоны глаза, а также повышение эффекта операции и производительности труда при ее выполнении.

Согласно изобретению, поставленная цель достигается тем, что в устройстве для офтальмологических операций, содержащем корпус с упором, привод перемещения штока с лезвием, преобразователь этого перемещения в сигнал и блок управления, привод с преобразователем размещены в корпусе и связаны с блоком управления, имеется также закрепленный на корпусе толщиномер роговицы, выполненный с возможностью измерения текущей толщины роговицы в зоне резания, скользя поверхностью толщиномера по ней, при этом лезвие внедряют в роговицу на глубину, меньшую измеренной толщиномером, на величину запрограммированной остаточной толщины роговицы, равной расстоянию конца лезвия до передней камеры глаза в каждой точке профиля надреза, за счет чего исключаются возможности ее перфорации и повреждения оптической зоны глаза, а также повышаются эффект операции и производительность труда при ее выполнении.

В устройстве толщиномер роговицы может быть выполнен в виде ультразвукового толщиномера.

Возможно использование устройства с упором, выполненным как одно целое с толщиномером роговицы.

Толщиномер роговицы может иметь внутренний канал для штока с лезвием.

Предложенное устройство поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для офтальмологических операций; на фиг. 2 - общий вид устройства для офтальмологических операций с толщиномером, имеющем внутренний канал для штока с лезвием.

Устройство для офтальмологических операций (фиг. 1) состоит из корпуса 1, внутри которого размещены привод 2 перемещения штока 3 с лезвием 4, преобразователь 5 этого перемещения в сигнал. На корпусе 2 закреплен толщиномер 6 роговицы. Устройство включает также блок управления 7, связанный кабелем 8 с приводом 2, преобразователем 5 перемещения штока 3 с лезвием 4 в сигнал и толщиномером 6 роговицы. Блок управления 7 имеет панель управления 9, цифровой индикатор 10, звуко-речевой сигнализатор 11 и выносную педаль 12 с кабелем 13. Поверхность h толщиномера 6, контактирующая с роговицей, выполнена гладкой.

Возможен второй вариант устройства (фиг. 2), в котором толщиномер 6 имеет внутренний канал для штока 3 с лезвием 4.

Устройство работает следующим образом.

После выполнения разметки траекторий надрезов на роговице, включения питания и успешного завершения самотестирования устройства звуко-речевой сигнализатор 11 сообщает голосом начальные установки прибора: минимальную толщину роговицы у края оптической зоны, при достижении которой лезвие 4 должно быть максимально быстро удалено из роговицы внутрь инструмента и остаточную толщину роговицы, которая должна остаться непрорезанной в процессе выполнения надреза. Остаточная толщина роговицы равна расстоянию конца лезвия до передней камеры глаза в каждой точке профиля надреза. Сообщаемые голосом начальные установки устройства дублируются на цифровом индикаторе 10. Если эти установки не подходят конкретному пациенту, то их меняют с помощью панели управления 9 или ножной педали 12.

Устройство готово к работе.

Далее приступают к нанесению надрезов. Для этого, удерживая устройство за корпус 1, касаются поверхностью h толщиномера 6 роговицы в требуемом месте линии разметки и нажимают первый раз на ножную педаль 12. Толщиномер б и блок управления 7 измеряют толщину роговицы в месте касания и звуко-речевой сигнализатор голосом сообщает ее величину, которая высвечивается также на цифровом индикаторе 10.

Измерение толщины роговицы в случае использования ультразвукового толщиномера производится следующим образом.

Блок управления 7 вырабатывает электрический сигнал, который преобразуется толщиномером 6 в акустический зондирующий импульс. Этот импульс распространяется вглубь роговицы до ее задней стенки (мембраны Дессемета), отражается от нее и возвращается обратно тем же путем в толщиномер 6. Толщиномер 6 преобразует акустический сигнал в электрический и направляет его в блок управления 7. Блок управления 7 измеряет время между посланным и принятым сигналами и вычисляет толщину роговицы, как произведение скорости звука в роговице на половину времени распространения в ней акустического зондирующего импульса. Таким образом, толщина роговицы определяется с точностью до микрометров неповреждающим роговицу методом.

Измерение толщины роговицы до выполнения надреза повышает безопасность операции, т. к. хирург может сопоставить толщину роговицы, измеренную у пациента при дооперационном обследовании, с толщиной, измеренной в момент операции в данном конкретном месте роговицы. Если измеренная толщина роговицы не является очевидно аномальной по мнению хирурга, то он второй раз нажимают на педаль 12. Привод 2, контролируемый преобразователем 5 и управляемый блоком 7, внедряет лезвие 4 в роговицу на глубину, меньшую измеренной толщиномером 6, на величину запрограммированной остаточной толщины роговицы, что исключает возможность перфорации роговицы. Обычная точность выдвижения лезвия за упор ножа при использовании, например, пьезодвигателя в качестве привода 2 и индуктивного датчика в качестве преобразователя 5 составляет единицы микрометров. Для улучшения контроля за ходом операции звуко-речевой сигнализатор начинает издавать звук, тональность которого условно соответствует измеренной толщине роговицы. Далее перемещают устройство по ранее намеченной траектории на роговице, скользя поверхностью h толщиномера 6 по ней.

В процессе этого движения толщиномер 6 измеряет текущую толщину роговицы в зоне резания, как описано выше, а привод 2, контролируемый преобразователем 5 и управляемый блоком 7, удерживает конец лезвия 4 на заданном расстоянии от передней камеры глаза (задней стенки роговицы), что исключает возможность перфорации роговицы. Звуко-речевой сигнализатор 11 издает звук, тональность которого условно соответствует текущей толщине роговицы. В конце размеченной траектории надреза хирург третий раз нажимает на педаль 12 и привод 2 с максимальной скоростью удаляет шток 3 с лезвием 4 из роговицы, звуко-речевой сигнализатор 11 прекращает издавать сопровождающий сигнал и голосом сообщает последнюю измеренную толщину роговицы. Аналогичные действия происходят без третьего нажатия на ножную педаль 12 в случае, если измеренная толщина роговицы окажется меньшей, чем заданная до начала операции минимальная толщина роговицы вблизи оптической зоны, а также в случае нарушения контакта толщиномера 6 с поверхностью роговицы, что снижает вероятность повреждения оптической зоны глаза и повышает безопасность проведения операции.

Для выполнения следующего надреза хирург опять касается поверхностью h толщиномера в требуемом месте линии разметки и повторяет описанные выше действия.

Таким образом, хирург выполняет каждый надрез с индивидуальной максимально удобной для него скоростью, что снижает нагрузку на хирурга и повышает производительность его труда. В случае, если в процессе выполнения надреза, при изменяющейся монотонно измеряемой толщиномером 6 толщине роговицы, привод 2 за некоторый достаточно малый период времени не успеет установить шток 3 с лезвием 4 на требуемую глубину, то блок управления 7 с помощью звуко-речевого сигнализатора 11 сообщает о необходимости более медленного перемещения инструмента по роговице. В случае, если это происходит при неизменной измеряемой толщине роговицы, блок управления 7 с помощью звуко-речевого сигнализатора сообщает о неисправности инструмента, расстоянии, на которое выдвинуто лезвие над поверхностью h датчика 6 толщиномера и необходимости прекращения операции. Таким образом, возможность измерения толщиномером текущей толщины роговицы позволяет установить момент появления неисправности элементов устройства, что повышает безопасность его использования.

В результате использования предлагаемого устройства исключается возможность перфорации роговицы и возрастает безопасность проведения операции, вследствие того, что лезвие выдвигается в каждой точке надреза на глубину, меньшую измеренной в этой точке толщины роговицы на заранее заданную величину. Кроме того, толщиномер позволяет установить факт приближения к оптической зоне глаза и быстро удалить лезвие внутрь инструмента, тем самым снизить вероятность случайного повреждения этой зоны. Звуко-речевой сигнализатор блока управления устройства позволяет хирургу в процессе проведения операции получать информацию о текущей толщине роговицы и состоянии устройства, не отвлекаясь от окуляров операционного микроскопа.

Claims (4)

1. Устройство для офтальмологических операций, содержащее корпус с упором, привод перемещения штока с лезвием, преобразователь этого перемещения в сигнал и блок управления, привод с преобразователем расположены в корпусе и связаны с блоком управления, отличающееся тем, что на корпусе закреплен толщиномер роговицы, выполненный с возможностью измерения текущей роговицы в зоне резания, скользя поверхностью толщиномера по ней, при этом лезвие внедряют в роговицу на глубину, меньшую измеренной толщиномером, на величину запрограммированной остаточной толщины роговицы, равной расстоянию конца лезвия до передней камеры глаза в каждой точке профиля надреза.

2. Устройство по п.,1 отличающееся тем, что толщиномер роговицы выполнен в виде ультразвукового толщиномера.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упор выполнен как одно целое с толщиномером роговицы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщиномер имеет внутренний канал для штока с лезвием.

Images