WO2016150754A1 - Phakoemulsifikationssystem - Google Patents

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WO2016150754A1
WO2016150754A1 PCT/EP2016/055500 EP2016055500W WO2016150754A1 WO 2016150754 A1 WO2016150754 A1 WO 2016150754A1 EP 2016055500 W EP2016055500 W EP 2016055500W WO 2016150754 A1 WO2016150754 A1 WO 2016150754A1
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WO
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flow
pump
pressure
aspiration
flow pump
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PCT/EP2016/055500
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Inventor
Christoph KÜBLER
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Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec AG
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Publication date
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    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • A61F9/00736—Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments
    • A61F9/00745—Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/71—Suction drainage systems
    • A61M1/77—Suction-irrigation systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
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    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2210/00—Anatomical parts of the body
    • A61M2210/06—Head
    • A61M2210/0612—Eyes

Definitions

  • the invention relates to a phacoemulsification system.
  • phacoemulsification In which a thin needle is inserted into the eye lens and excited to vibrate with ultrasound. The vibrating needle emulsifies in its immediate vicinity the lens such that the resulting lens particles can be sucked through a conduit by means of a pump.
  • a flushing fluid Irrigati- onsfluid
  • a new artificial lens can be inserted into the empty capsular bag so that a patient treated in this way can regain good vision.
  • the resulting suction can cause not only small particles and fluid to be drawn to the aspiration needle, but also a portion of the capsular bag to come into contact with the needle. If the capsular bag is punctured, this leads to considerable complications for the patient, which must be avoided at all costs.
  • the peristaltic pump could be operated in such a way that it aspirates aspiration fluid and particles, for example with a high number of revolutions, so that a relatively high negative pressure is created in the aspiration line. Although this could achieve a faster emulsification of the lens, but then the intraocular pressure would drop significantly. A low intraocular pressure is dangerous because the eye can easily collapse at low pressure and, for example, the pupil can be made to feel a noticeable vibration.
  • US 2002/0019607 A1 describes an irrigation system for a medical device.
  • the system may have a control device which is provided with an irri- coupled and a pressure sensor which measures the pressure in an irrigation line.
  • the control device With the control device, the speed of the pump can be varied as a function of the measured pressure in the irrigation line. It is an object of the invention to provide a phacoemulsification system with which it is possible to significantly reduce or even completely compensate for very rapidly occurring fluctuations in intraocular pressure during phacoemulsification in a simple and cost-effective manner. This object is solved by the subject matter of the independent claim.
  • Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the inventive phacoemulsification system has:
  • an irrigation fluid container for receiving irrigation fluid
  • an aspiration pump for aspiration fluid aspiration for aspiration fluid aspiration
  • the phacoemulsification system thus comprises, inter alia, a flow pump through which the irrigation fluid from the irrigation fluid container is conveyed through the irrigation fluid reservoir. can flow fluid line to the flow pump.
  • a flow pump is advantageous because with it very quickly a speed change and thus volume flow change can be achieved up to a maximum value.
  • a maximum volume flow of 150 ml / s required for phacoemulsification can be achieved by using a flow pump in less than 10 milliseconds. This means that by driving the flow pump very quickly a change in the volume flow in the irrigation line and very quickly a change in the pressure within the eye is possible.
  • a flow pump is advantageous because no complex pneumatic or hydraulic pressure controls, pressure chambers or valves must be controlled and operated.
  • the change in the volume flow in the irrigation line or the pressure in the eye takes place in the inventive Phakoemulstechnischssystem only by a change in the speed of the flow pump.
  • the control of such a flow pump can be easily and safely controlled and monitored, for example by means of a digital tachometer.
  • a flow pump can be installed directly in a cassette, which is used in a console of a Phakoemulstechnischssystems.
  • the distance to an eye to be treated is relatively short, so that only a small tube length to a handpiece is required, which has a vibrating needle for emulsification of the eye and supplies irrigation fluid to the eye.
  • a rapidly occurring fluctuation of the intraocular pressure to a dangerously low pressure level can be compensated for by the phacoemulsification system according to the invention by means of a rapid supply of irrigation fluid by use of a flow pump.
  • the control device according to the invention is adapted to adjust the speed of the flow pump with a frequency in the range of 0 to 10 hertz, wherein the Flow pump builds up a dynamic overpressure of up to 0.5 bar. This can also compensate for the pressure fluctuations in the irrigation line occurring during short occlusion processes.
  • the flow pump is integrated in the irrigation line. Irrigation fluid flows directly and indirectly through the flow pump. So there is no bypass or a similar diversion with valves and associated control required. This is additionally advantageous since no time is needed for actuating valves, so that an even higher level of safety can be counteracted by a dangerous pressure fluctuation in the eye of a patient.
  • the Irrigationsfluid employer is not adjustable during a Phakoemu 1 si fikati on in its height. This ensures that there is always a previously set height and thus a previously set hydrostatic pressure. If there is no occlusion during phacoemulsification and therefore no subsequent occlusion breakthrough, a volumetric flow is sufficient, as it results from the hydrostatic pressure at a predetermined height of the irrigation fluid container. The flow pump is then permeable even without control for this relatively small volume flow. If an occlusion breakthrough is present, an additional volume flow can be added in a very short time to this existing by the hydrostatic pressure flow rate by means of the flow pump. The hydrostatic pressure acts as an offset for the flow pump. Due to the fixed height of the Irrigationsfluid mattersers can thus be dispensed with a complex rack drive with damping, as is usual in a phacoemulsification system according to the prior art.
  • the flow pump can be controlled by means of a magnetic coupling.
  • a magnetic coupling allows driving a flow wheel of the flow pump without direct mechanical connection. This makes it possible to skilfully deal with problems with a seal.
  • a magnetic coupling allows a safe non- invasive operation of the flow pump, which is very advantageous in terms of sterility of Irrigations- fluid.
  • control device of the phacoemulsification system is set up to control the flow pump such that the volume flow generated by the flow pump in the irrigation line is proportional to the volume flow in the aspiration line.
  • the flow pump is a centrifugal pump.
  • a centrifugal pump fluid is supplied to a hub of an impeller of the centrifugal pump and thrown by centrifugal force to an edge of the impeller. There is a conversion of the kinetic energy into a pressure energy.
  • Such a pump is suitable for changing the volume flow and the pressure of the fluid to be delivered.
  • a centrifugal pump is advantageous in the phacoemulsification system according to the invention, since it is simple and robust and, moreover, enables speeds of up to 10,000 revolutions per minute and a very rapid change in the volume flow and the pressure of the fluid to be delivered.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a phacoemulsification system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of signal curves as a function of time for a volume flow in an aspiration line, a suction pressure in an aspiration line, an intraocular pressure in a phacoemulsification system according to the prior art, a rotational speed of a flow pump and an associated volume flow of the flow pump and a fluid pressure the flow pump in one embodiment of the invention Phakoemulsifi- kationsssystems, and an intraocular pressure when using the Phakoemulstechnischssystems invention;
  • FIG. 3 shows a diagram with a profile of the intraocular pressure as a function of the rotational speed of the flow pump
  • Fig. 5 is a graph showing a curve with respect to the pressure generated by the flow pump as a function of time in the preferred embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the phacoemulsification system 200 according to the invention.
  • An irrigation fluid container 1 contains an irrigation fluid 2, which can flow off through an irrigation line 3.
  • the irrigation fluid 2 reaches a flow pump 4, which is integrated in the irrigation line 3.
  • the irrigation fluid 2 flows through the flow pump 4 and reaches a handpiece 5 with a ultrasound in the longitudinal direction oscillating needle 6 for emulsification of an eye lens 7 to be treated eye 8.
  • the emulsified lens particles and associated fluid are removed by an aspiration line 9, the suction pressure is generated by an aspiration pump 10.
  • the extracted lens particles and the fluid are collected in a collecting container 11, which is arranged downstream of the aspiration pump 10.
  • a volume flow in the aspiration line 9 or a pressure in the aspiration line 9 is detected, so that from this device 12, a volume flow signal 13 or a pressure signal 14 is generated.
  • the volume flow signal 13 or pressure signal 14 is then passed to a control device 15 and received by this.
  • the control device 15 is set up to send a control signal 16 to the flow pump 4, so that a change in the volume flow or the pressure in the irrigation line 3 takes place.
  • the volume flow signal 13 can be determined by means of a volume flow sensor or by means of the aspiration pump 10.
  • the pressure signal can preferably be determined by means of a pressure sensor.
  • the flow Pump 4 can preferably deliver a maximum of 150 ml / s, more preferably it can deliver a maximum of 120 ml / s.
  • FIG. 2 shows the relevant signal curves in a phacoemulsification system according to the prior art and in the phacoemulsification system according to the invention.
  • a profile of a volume flow (ASP) in the aspiration line is shown.
  • the volumetric flow in the aspiration line 9 increases, see reference numeral 21, until a constant value is reached in accordance with the suction power of the aspiration pump, see reference numeral 22. If occlusion occurs, see diagram 40 and there reference numeral 41 , the volume flow in the aspiration line decreases very rapidly to the value zero, see reference numeral 23.
  • Diagram 30 shows the associated course of the pressure p (ASP) in the aspiration line, with the beginning of the pumping the suction pressure negative pressure) rises to a certain value, see reference numeral 31, which remains constant during the pumping down, if the needle 6 of the phaco handpiece 5 not is clogged.
  • reference numeral 41 the aspiration pump 10 sucks the aspiration line 9 empty until a relatively high negative pressure 33 exists in the aspiration line 9.
  • this behavior of the volume flow and the pressure in the aspiration line sets an intraocular pressure p (IOP1), as shown in diagram 50.
  • IOP1 intraocular pressure
  • FIG. 51 Before surgery has the eye a normal intraocular pressure, see reference numeral 51. With the beginning of aspiration by the aspiration pump decreases despite inflow of irrigation fluid into the eye chamber, the intraocular pressure to a lower amount, see reference numeral 52, and initially remains constant. With the onset of occlusion, see reference numeral 41, fluid can no longer be aspirated through the needle 6 and the aspiration line 9 so that the intraocular pressure p (IOPl) rises again to the previous value, see reference numeral 53.
  • the diagram 60 shows the curve of the rotational speed n (PP) of the flow pump 4 as a function of the time t.
  • the decrease in the intraocular pressure according to reference numeral 52 is counteracted, so that the intraocular pressure p (IOP2 With the onset of an occlusion, the volume flow in the aspiration line decreases rapidly, see reference numeral 23, wherein the S flow pump 4 is driven so that their speed drops to zero, see reference numeral 63. If the occlusion breaks up and a strong suction in the eye occurs due to the high negative pressure in the aspiration, immediately the flow pump is driven to a higher speed, see reference numeral 64 to compensate for the fluctuation of the intraocular pressure, see reference numeral 54. That then the intraocular pressure no longer fluctuates, is from Dia- gram 90 can be seen.
  • FIG. 3 shows a diagram 100 with a change of the intraocular pressure p (IOP2) as a function of the rotational speed of the flow pump 4 in the phacoemulsification system according to the invention, when there is a hydrostatic pressure of 29 mmHg due to the fixed height of the irrigation fluid container.
  • IOP2 intraocular pressure p
  • FIG. 4 shows a profile of the rotational speed n (PP) of the flow pump 4 as a function of time. It can be seen that the control of the flow pump 4 is carried out with a rectangular signal which is applied at a frequency of 10 hertz (period 0.1 seconds). From Fig. 5, the associated pressure curve p (PP) of the flow pump can be seen. At constant speed, the flow pump can generate an overpressure of up to 0.5 bar (5 ⁇ 10 4 N / m 2 ), preferably of up to 0.3 bar (3 ⁇ 10 4 N / m 2 ). The smaller the frequency, the longer the flow pump 4 per period without interruption in operation. By a pulse width modulation of the control and variation of the frequency, the supplied amount of Irrigationsfluid can be varied at the same speed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Phakoemulsifikationssystem, aufweisend: einen Irrigationsfluidbehälter zur Aufnahme von Irrigationsfluid, eine Irrigationsleitung, durch welche das Irrigationsfluid fließen kann, eine Strömungspumpe, durch welche das Irrigationsfluid strömen kann, eine Aspirationsleitung, durch welche Aspirationsfluid fließen kann, eine Aspirationspumpe zum Absaugen von Aspirationsfluid, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Drucksignals basierend auf einem Druck in der Aspirationsleitung oder eine Vorrichtung zum Erfassen eines Volumenstromsignals basierend auf einem Volumenstrom in der Aspirationsleitung, und eine Steuerungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, das Drucksignal oder das Volumenstromsignal zu empfangen und aufgrund des Drucksignals oder des Volumenstromsignals die Strömungspumpe so anzusteuern, dass eine Änderung des Druckes oder des Volumenstromes in der Irrigationsleitung erfolgt, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Drehzahl der Strömungspumpe mit einer Frequenz im Bereich von 0 bis 10 Hertz einzustellen, wobei die Strömungspumpe einen dynamischen Überdruck von bis zu 0,5 bar aufbaut.

Description

Phakoemul si fikationss vstem
Die Erfindung betrifft ein Phakoemulsifikationssystem. Zur Behandlung einer Augenl insentrübung, welche in der Medizin als Grauer Star bezeichnet wird, gibt es mehrere chirurgische Techniken. Die am weitesten verbreitete Technik ist die Phakoemulsi fikation, bei der eine dünne Nadel in die Augenlinse eingeführt und mit Ultraschall zu Schwingungen angeregt wird. Die vibrierende Nadel emulsifiziert in ihrer nächsten Umgebung die Linse derart, dass die entstehenden Linsenpartikel durch eine Leitung mittels einer Pumpe abgesaugt werden können. Dabei wird ein Spülfluid (Irrigati- onsfluid) zugeführt, wobei das Absaugen der Partikel und des Fluides durch eine Aspirationsleitung erfolgt, welche üblicherweise innerhalb der Nadel angeordnet ist. Ist die Linse vollständig emulsifiziert und entfernt worden, kann in den leeren Kapselsack eine neue künstliche Linse eingesetzt werden, so dass ein derart behandelter Patient wieder ein gutes Sehvermögen erreichen kann.
Bei der Zerkleinerung der Augenlinse durch eine mit Ultraschall schwingende Nadel ist es unvermeidbar, dass während der Operation ein relativ großes Partikel so vor der Spitze der Nadel zur Anlage kommt, dass diese Nadelspitze bzw. ihre Absaugöffhung verstopft wird. Dieser Zustand wird als Okklusion bezeichnet. In einem solchen Fall baut eine üblicherweise eingesetzte Peristaltikpumpe in der Aspirationsleitung einen mehrfach stärkeren Saugdruck im Vergleich zu einem okklusionsfreien Betrieb auf. Zusätzlich kann ein starker Energieeintrag für die Bewegung der Nadel erfolgen, so dass das die Nadel verstopfende Partikel zertrümmert wird. In einem solchen Moment wird eine Okklusion somit aufgebro- chen, wobei der zuvor anliegende hohe Unterdruck sehr schnell abnimmt. Der dadurch entstehende Sog kann dazu führen, dass nicht nur kleine Partikel und Fluid zur Aspirationsnadel gezogen werden, sondern auch ein Teil des Kapselsackes mit der Nadel in Kontakt kommt. Wenn der Kapselsack durchstochen wird, führt dies zu erheblichen Komplikationen für den Patienten, welche unbedingt vermieden werden müssen. Die Peristaltikpumpe könnte so betrieben werden, dass sie zum Beispiel mit einer hohen Umdrehungszahl Aspirationsfluid und Partikel absaugt, so dass in der Aspirationsleitung ein relativ hoher Unterdruck entsteht. Damit ließe sich zwar eine schnellere Emulsifikation der Linse erreichen, jedoch würde dann der Augeninnendruck erheblich absinken. Ein niedriger Augeninnerdruck ist gefährlich, da das Auge bei niedrigem Druck leicht kollabieren und zum Beispiel die Pupille zu einer deutlich wahrnehmbaren Schwingung angeregt werden kann. Falls zudem bei einer derartigen Betriebsweise eine Okklusion eintreten und diese später aufbrechen sollte, kommt es zu starken Schwankungen des Augeninnendruckes, welches die Gefahr erhöht, dass im Auge ein Unterdruck entsteht, welcher das Auge kollabieren lässt. Die Ursache dafür liegt im Betrieb der Peristaltikpumpe. Bei Beginn einer Okklusion muss die Peristaltikpumpe abgeschaltet und nach dem Durchbrechen der Okklusion wieder eingeschaltet werden. Bis die Pumpe nach dem Durchbrechen der Okklusion wieder ihren normalen Volumenstrom fördern kann, vergehen etwa 30 Millisekunden, in denen eine deutliche Schwankung des Augeninndruckes nicht verhindert wer- den kann.
Es gibt zwar die Möglichkeit, durch eine Änderung in der Höhe einer Flasche mit Irrigati- onsfluid den hydrostatischen Druck des Irrigationsfluides zu verändern, sodass der Augeninnendruck beeinftusst werden kann. Um die Druckschwankung nach einem Okklusions- durchbrach durch Änderung des hydrostatischen Druckes zu kompensieren, ist jedoch ein Verstellen der Flaschenhöhe um mindestens 70 cm erforderlich. Ein solcher Vorgang erfordert aus mechanischen Gründen (Zahnstangenantrieb) eine Zeitdauer von mehreren hundert Millisekunden, was viel zu lange ist, um ein Kollabieren des Auges nach einem Okklusionsdurchbruch zuverlässig zu verhindern. Außerdem erhöht sich durch eine zu- sätzliche Schlauchlänge von mindestens 70 cm der hydraulische Widerstand der Irrigationsleitung, wodurch einer dynamischen Druckänderung schlechter entgegengewirkt werden kann. Insofern wäre eine möglichst kurze Irrigationsleitung wünschenswert, die jedoch nur eine geringe Veränderung des hydrostatischen Druckes erlaubt. In US 2002/0019607 AI ist ein Irrigationssystem für eine medizinische Vorrichtung beschrieben. Das System kann eine Steuerungsvorrichtung aufweisen, welche mit einer Irri- gationspumpe und einem Drucksensor gekoppelt ist, welcher den Druck in einer Irrigationsleitung misst. Mit der Steuerungsvorrichtung kann die Geschwindigkeit der Pumpe in Abhängigkeit von dem gemessenen Druck in der Irrigationsleitung variiert werden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Phakoemulsifikationssystem zu schaffen, mit dem es möglich ist, sehr schnell auftretende Schwankungen des Augeninnendruckes bei einer Phakoemulsifikation auf einfache und kostengünstige Weise deutlich zu reduzieren oder sogar vollständig zu kompensieren. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfmdungsgemäße Phakoemulsifikationssystem weist auf:
einen Irrigationsfluidbehälter zur Aufnahme von Irrigationsfluid,
- eine Irrigationsleitung, durch welche das Irrigationsfluid fließen kann,
- eine Strömungspumpe, durch welche das Irrigationsfluid strömen kann,
eine Aspirationsleitung, durch welche Aspirationsfluid fließen kann,
- eine Aspirationspumpe zum Absaugen von Aspirationsfluid,
- . eine Vorrichtung zum Erfassen eines Drucksignals basierend auf einem Druck in der Aspirationsleitung oder eine Vorrichtung zum Erfassen eines Volumenstromsignals basierend auf einem Volumenstrom in der Aspirationsleitung, und eine Steuerungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, das Drucksignal oder das Volumenstromsignal zu empfangen und aufgrund des Drucksignals oder des Volumenstromsignals die Strömungspumpe so anzusteuern, dass eine Änderung des Druckes oder des Volumenstromes in der Irrigationsleitung erfolgt, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Drehzahl der Strömungspumpe mit einer Frequenz im Bereich von 0 bis 10 Hertz einzustellen, wobei die Strömungspumpe einen dynamischen Überdruck von bis zu 0,5 bar aufbaut. Das Phakoemul si fikationssystem weist somit unter anderem eine Strömungspumpe auf, durch welche das Irrigationsfluid von dem Irrigationsfluidbehälter durch die Irrigations- fluidleitung zur Strömungspumpe strömen kann. Eine Strömungspumpe ist vorteilhaft, da mit ihr sehr schnell eine Drehzahländerung und damit Volumenstromänderung bis zu einem Maximalwert erreicht werden kann. Ein für eine Phakoemulsifikation erforderlicher maximaler Volumenstrom von 150 ml/s kann durch Einsatz einer Strömungspumpe in weniger als 10 Millisekunden erreicht werden. Dies bedeutet, dass durch Ansteuemng der Strömungspumpe sehr schnell eine Änderung des Volumenstromes in der Irrigationsleitung und sehr schnell eine Änderung des Druckes innerhalb des Auges möglich ist. Zudem ist eine Strömungspumpe vorteilhaft, da keine aufwändigen pneumatischen oder hydraulischen Druckregelungen, Druckkammern oder Ventile angesteuert und betätigt werden müssen.
Die Änderung des Volumenstromes in der Irrigationsleitung oder des Druckes im Auge erfolgt bei dem erfmdungsgemäßen Phakoemulsifikationssystem nur durch eine Änderung der Drehzahl der Strömungspumpe. Die Ansteuerung einer solchen Strömungspumpe kann zum Beispiel mittels eines digitalen Drehzahlmessers einfach und sicher gesteuert und überwacht werden. Außerdem kann eine Strömungspumpe direkt in eine Kassette eingebaut werden, welche in einer Konsole eines Phakoemulsifikationssystems eingesetzt ist. Damit ist der Abstand zu einem zu behandelnden Auge relativ kurz, sodass eine nur geringe Schlauchlänge bis zu einem Handstück erforderlich ist, welches eine schwingende Na- del zur Emulsifikation des Auges aufweist und Irrigationsfluid zum Auge zuführt. Statt einer üblichen Schlauchlänge vom Irrigationsfluidbehälter zum Handstück von etwa drei Metern ist somit nur noch eine Schlauchlänge von der Konsole bis zum Handstück von etwa einem Meter erforderlich. Der hydraulische Widerstand im Schlauch, der einer schnellen Druckänderung entgegenwirkt, ist damit mindestens um die Hälfte kleiner als bisher. Eine rasch auftretende Schwankung des Augeninnendruckes bis zu einem gefährlich niedrigen Druckniveau kann durch das erfindungsgemäße Phakoemulsifikationssystem mittels einer schnellen Zufuhr von Irrigationsfluid durch Einsatz einer Strömungspumpe kompensiert werden. Die Steuerungsvorrichtung ist gemäß der Erfindung eingerichtet, die Drehzahl der Strömungspumpe mit einer Frequenz im Bereich von 0 bis 10 Hertz einzustellen, wobei die Strömungspumpe einen dynamischen Überdruck von bis zu 0,5 bar aufbaut. Damit können auch die bei kurzen Okklusionsvorgängen auftretenden Druckschwankungen in der Irrigationsleitung ausgeglichen werden.
Vorzugsweise ist die Strömungspumpe in der Irrigationsleitung integriert. Damit fließt direkt und ohne Umwege Irrigationsfluid durch die Strömungspumpe. Es ist also kein Bypass oder eine ähnliche Abzweigung mit Ventilen und zugehöriger Ansteuerung erforderlich. Dies ist zusätzlich vorteilhaft, da keine Zeit für das Betätigen von Ventilen benötigt wird, sodass mit einer noch höheren Sicherheit einer gefährlichen Druckschwankung im Auge eines Patienten entgegengewirkt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Irrigationsfluidbehälter während einer Phakoemu 1 si fikati on in seiner Höhe nicht verstellbar. Damit ist sichergestellt, dass stets eine vorher eingestellte Höhe und damit ein vorher eingestellter hydrostatischer Druck gegeben ist. Wenn während der Phakoemulsifikation keine Okklusion und daher auch kein anschließender Okklusionsdurchbruch vorliegt, genügt ein Volumenstrom, wie er sich aus dem hydrostatischen Druck bei einer vorbestimmten Höhe des Irrigationsfluidbehälters ergibt. Die Strömungspumpe ist dann auch ohne Ansteuerung für diesen relativ kleinen Volumenstrom durchlässig. Falls ein Okklusionsdurchbruch vorliegt, kann zu diesem durch den hydrostatischen Druck vorhandenen Volumenstrom mittels der Strömungspumpe ein zusätzlicher Volumenstrom in sehr kurzer Zeit hinzugefügt werden. Der hydrostatische Druck wirkt als Offset für die Strömungspumpe. Durch die fest eingestellte Höhe des Irrigationsfluidbehälters kann somit auf einen aufwändigen Zahnstangenantrieb mit Dämpfung verzichtet werden, wie es bei einem Phakoemulsifikationssystem nach dem Stand der Technik üblich ist.
Es ist vorteilhaft, wenn die Strömungspumpe mittels einer Magnetkupplung ansteuerbar ist. Eine Magnetkupplung ermöglicht ein Antreiben eines Strömungsrades der Strömungspumpe ohne direkte mechanische Verbindung. Damit lassen sich Probleme mit eine Abdich- tung geschickt umgehen. Ferner erlaubt eine Magnetkupplung einen sicheren nicht- invasiven Betrieb der Strömungspumpe, was im Hinblick auf eine Sterilität des Irrigations- fluides sehr vorteilhaft ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungsvorrichtung des Phakoemulsi- fikationssystems eingerichtet, die Strömungspumpe so anzusteuern, dass der von der Strömungspumpe erzeugte Volumenstrom in der Irrigationsleitung proportional zum Volumenstrom in der Aspirationsleitung ist. Damit ist eine besonders einfache Steuerung bei sehr gutem Ergebnis bezüglich eines Ausgleiches des Augeninnendruckes möglich.
Bevorzugt ist die Strömungspumpe eine Kreiselpumpe. Bei einer Kreiselpumpe wird Fluid zu einer Nabe eines Laufrades der Kreiselpumpe zugeführt und durch Fliehkraft zu einem Rand des Laufrades geschleudert. Es erfolgt eine Umwandlung der kinetischen Energie in eine Druckenergie. Eine solche Pumpe eignet sich dazu, den Volumenstrom und den Druck des zu fördernden Fluids zu ändern.
Eine Kreiselpumpe ist bei dem erfindungsgemäßen Phakoemul si fikationssystem vorteilhaft, da sie einfach und robust ist und zudem Drehzahlen bis zu 10.000 Umdrehungen pro Minute und eine sehr schnelle Änderung des Volumenstromes und des Druckes des zu fördernden Fluides ermöglicht.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Phakoemulsifikations- systems;
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Signalverläufen in Abhängigkeit von der Zeit für einen Volumenstrom in einer Aspirationsleitung, einen Saugdruck in einer Aspirationsleitung, einen Augeninnendruck bei einem Phakoemulsifikationssystem nach dem Stand der Technik, eine Drehzahl einer Strömungspumpe und einen zugehörigen Volumenstrom der Strömungspumpe und einen Fluiddruck der Strömungspumpe bei einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Phakoemulsifi- kationssystems, und einen Augeninnendruck beim Einsatz des erfindungsgemäßen Phakoemulsifikationssystems;
Fig. 3 ein Diagramm mit einem Verlauf des Augeninnendruckes in Abhängigkeit von der Drehzahl der Strömungspumpe;
Fig. 4 ein Diagramm mit einem Verlauf bezüglich der Drehzahl der Strömungspumpe in Abhängigkeit von der Zeit bei einer bevorzugten Ausführungsform ; und
Fig. 5 ein Diagramm mit einem Verlauf bezüglich des von der Strömungspumpe erzeugten Druckes in Abhängigkeit von der Zeit bei der bevorzugten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Phakoemulsifikationssystems 200. In einem Irrigationsfluidbehälter 1 ist ein Irrigationsfluid 2 enthalten, welches durch eine Irrigationsleitung 3 abfließen kann. Das Irrigationsfluid 2 erreicht eine Strömungspumpe 4, welche in der Irrigationsleitung 3 integriert ist. Das Irrigationsfluid 2 strömt durch die Strömungspumpe 4 hindurch und erreicht ein Handstück 5 mit einer mit Ultraschall in Longitudinalrichtung schwingenden Nadel 6 zur Emul- sifikation einer zu behandelnden Augenlinse 7 eines Auges 8. Die emulsifizierten Linsenpartikel und zugehöriges Fluid werden durch eine Aspirationsleitung 9 abtransportiert, wobei der Saugdruck von einer Aspirationspumpe 10 erzeugt wird. Die abgesaugten Linsenpartikel und das Fluid werden in einem Sammelbehälter 11 gesammelt, der in Strömungsrichtung nach der Aspirationspumpe 10 angeordnet ist.
Mittels einer Vorrichtung 12 wird ein Volumenstrom in der Aspirationsleitung 9 oder ein Druck in der Aspirationsleitung 9 erfasst, sodass von dieser Vorrichtung 12 ein Volumenstromsignal 13 oder ein Drucksignal 14 erzeugt wird. Das Volumenstromsignal 13 oder Drucksignal 14 wird daraufhin zu einer Steuerungsvorrichtung 15 geleitet und von dieser empfangen. Die Steuerungsvorrichtung 15 ist eingerichtet, ein Steuersignal 16 an die Strömungspumpe 4 zu senden, so dass eine Änderung des Volumenstromes oder des Druckes in der Irrigationsleitung 3 erfolgt. Das Volumenstromsignal 13 kann mittels eines Volumenstromsensors oder mittels der Aspirationspumpe 10 ermittelt werden. Das Drucksignal kann bevorzugt mittels eines Drucksensors ermittelt werden. Die Strömungs- pumpe 4 kann bevorzugt maximal 150 ml/s fördern, besonders bevorzugt kann sie maximal 120 ml/s fördern.
Fig. 2 zeigt die relevanten Signalverläufe bei einem Phakoemulsifikationssystem nach dem Stand der Technik und bei dem erfindungsgemäßen Phakoemulsifikationssystem. In einem Diagramm 20 ist ein Verlauf eines Volumenstromes (ASP) in der Aspirationsleitung dargestellt. Wenn die Aspirationspumpe 10 mit dem Absaugen beginnt, steigt der Volumenstrom in der Aspirationsleitung 9 an, siehe Bezugszeichen 21, bis ein konstanter Wert gemäß der Saugleistung der Aspirationspumpe erreicht ist, siehe Bezugszeichen 22. Wenn eine Okklusion auftritt, siehe Diagramm 40 und dort Bezugszeichen 41, sinkt der Volumenstrom in der Aspirationsleitung sehr schnell auf den Betrag Null ab, siehe Bezugszeichen 23. Mit dem Aufbrechen der Okklusion, siehe Bezugszeichen 42 in Diagramm 40, steigt der Volumenstrom in der Aspirationsleitung wieder an, siehe Bezugszeichen 24, wobei nachfolgend ein starkes Schwanken des Volumenstromes auftreten kann, siehe Be- zugszeichen 25, bis sich der Wert wieder auf ein Niveau wie vor der Okklusion einpendelt, siehe Bezugszeichen 26.
Diagramm 30 zeigt den zugehörigen Verlauf des Druckes p(ASP) in der Aspirationsleitung, Mit dem Beginn des Abpumpens steigt der Saugdruck Unterdruck) auf einen bestimmten Wert, siehe Bezugszeichen 31 , der während des Abpumpens konstant bleibt, wenn die Nadel 6 des Phakohandstückes 5 nicht verstopft ist. Wenn die Okklusion auftritt, siehe Bezugszeichen 41, saugt die Aspirationspumpe 10 die Aspirationsleitung 9 leer, bis in der Aspirationsleitung 9 ein relativ hoher Unterdruck 33 besteht. Wenn aufgrund dieses Druckes und eventuell gleichzeitig anliegender Ultraschallschwingung der Nadel 6 nach eini- ger Zeit die Okklusion aufbricht, siehe Bezugszeichen 42, fällt der Unterdruck in der Aspirationsleitung 9 sehr schnell ab, siehe Bezugszeichen 34, und pendelt sich daraufhin auf den Betrag vor der Okklusion ein, siehe Bezugszeichen 35.
Bei einem Phakoemulsifikationssystem nach dem Stand der Technik stellt sich bei diesem Verhalten des Volumenstroms und des Druckes in der Aspirationsleitung ein Augeninnendruck p(IOPl) ein, wie er in Diagramm 50 dargestellt ist. Vor der Operation hat das Auge einen normalen Augeninnendruck, siehe Bezugszeichen 51. Mit Beginn des Absaugens durch die Aspirationspumpe sinkt trotz Zufluss von Irrigationsfluid in die Augenkammer der Augeninnendruck auf einen niedrigeren Betrag ab, siehe Bezugszeichen 52, und bleibt zunächst konstant. Mit Eintreten der Okklusion, siehe Bezugszeichen 41, kann kein Fluid mehr durch die Nadel 6 und die Aspirationsleitung 9 abgesaugt werden, sodass der Augeninnendruck p(IOPl) wieder auf den vorherigen Wert ansteigt, siehe Bezugszeichen 53. Mit dem Okklusionsdurchbruch, siehe Bezugszeichen 42, saugt die Aspirationspumpe 10 wieder sehr schnell und sehr viel Fluid ab, sodass der Augeninnendruck p(IOPl) sehr stark abfallen kann, siehe Bezugszeichen 54, bis er sich auf den vorherigen Wert wieder ein- schwingt, siehe Bezugszeichen 55.
Unerwünscht ist ein starkes Absinken oder Ansteigen des Augeninnendruckes in kurzer Zeit. Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Phakoemulsifikationssystems 200 kann dies wirksam verringert oder sogar völlig verhindert werden. Das Diagramm 60 zeigt den Ver- lauf der Drehzahl n(PP) der Strömungspumpe 4 in Abhängigkeit von der Zeit t. Mit dem Einsetzen der Absaugung durch die Aspirationspumpe 10 und dem zunehmenden Volumenstrom in der Aspirationsleitung, siehe Bezugszeichen 21, wird die Strömungspumpe 4 so angesteuert, dass ihre Drehzahl ansteigt, siehe Bezugszeichen 61, so dass der Volumenstrom in der Irrigationsleitung 3 zunimmt. Wenn der Volumenstrom in der Aspirationslei- tung 9 einen konstanten Betrag erreicht hat, siehe Bezugszeichen 22, bleibt die Drehzahl der Strömungspumpe 4 ebenfalls konstant, siehe Bezugszeichen 62. Damit wird dem Absinken des Augeninnendruckes gemäß Bezugszeichen 52 entgegengewirkt, so dass der Augeninnendruck p(IOP2) nahezu konstant bleibt, siehe Diagramm 90. Mit dem Einsetzen einer Okklusion nimmt der Volumenstrom in der Aspirationsleitung schnell ab, siehe Bezugszeichen 23, wobei die S trömungspumpe 4 so angesteuert wird, dass Ihre Drehzahl auf Null absinkt, siehe Bezugszeichen 63. Wenn die Okklusion aufbricht und aufgrund des hohen Unterdruckes in der Aspirationsleitung ein starker Sog im Auge auftritt, wird sofort die Strömungspumpe auf eine höhere Drehzahl angesteuert, siehe Bezugszeichen 64, um das Schwanken des Augeninnendruckes, siehe Bezugszeichen 54, zu kompensieren. Dass daraufhin der Augeninnendruck nicht mehr schwankt, ist aus Dia- gramm 90 ersichtlich. Während der weiteren Emulsifikation des Linse wird ständig von der Strömungspumpe 4 weiteres Irrigationsfluid 2 zur Verfügung gestellt, was durch eine vorbestimmte Drehzahl der Strömungspumpe 4 erreicht wird, siehe Bezugszeichen 65. Der Volumenstrom in der Irrigationsleitung 3 wird durch den Einsatz der Strömungspumpe 4 beeinflusst, siehe Diagramm 70: Der Verlauf des Volumenstromes in der Irrigationsleitung, wie er durch die Strömungspumpe erzeugt wird, ist proportional zu dem Verlauf der Drehzahl der Strömungspumpe 4. Wenn das durch die Strömungspumpe 4 fließende Irrigationsfluid 2 mit einem konstanten hydrostatischen Druck strömt, ergibt sich ein Druckver- lauf p(IR ) in der Irrigationsleitung 3 gemäß Diagramm 80, wobei der Offset 81 durch den hydrostatischen Druck gebildet wird. Ohne Berücksichtigung des Offsets ist der restliche Verlauf des Drucksignals proportional zur Drehzahl n der Strömungspumpe, siehe Vergleich des Diagramms 80 mit Diagramm 60. Fig. 3 zeigt ein Diagramm 100 mit einer Änderung des Augeninndruckes p(IOP2) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Strömungspumpe 4 bei dem erfindungsgemäßen Phako- emulsifikationssystem, wenn ein hydrostatischer Druck von 29 mmHg aufgrund der fixen Höhe des Irrigationsfluidbehälters vorliegt. Mit zunehmender Drehzahl n der Strömungspumpe nimmt der Augeninnendruck p(IOP2) linear zu.
Die Fig. 4 zeigt einen Verlauf der Drehzahl n(PP) der Strömungspumpe 4 in Abhängigkeit von der Zeit. Es ist erkennbar, dass die Ansteuerung der Strömungspumpe 4 mit einem Rechtecksignal erfolgt, welches mit einer Frequenz von 10 Hertz (Periodendauer 0,1 Sekunden) anliegt. Aus Fig. 5 ist der zugehörige Druckverlauf p(PP) der Strömungspumpe erkennbar. Die Strömungspumpe kann bei konstanter Drehzahl einen Überdruck von bis zu 0,5 bar (5 x 104 N/m2), bevorzugt von bis zu 0,3 bar (3 x 104 N/m2) erzeugen. Je kleiner die Frequenz ist, umso länger ist die Strömungspumpe 4 je Periode ohne Unterbrechung in Betrieb. Durch eine Pulsweitenmodulation der Ansteuerung und Variation der Frequenz kann die zugeführte Menge an Irrigationsfluid bei gleicher Drehzahl variiert werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Phakoemulsifikationssystem, aufweisend:
einen Irrigationsfluidbehälter zur Aufnahme von Irrigationsfluid,
eine Irrigationsleitung, durch welche das Irrigationsfluid fließen kann, eine Strömungspumpe, durch welche das Irrigationsfluid strömen kann, eine Aspirationsleitung, durch welche Aspirationsfluid fließen kann, eine Aspirationspumpe zum Absaugen von Aspirationsfluid,
eine Vorrichtung zum Erfassen eines Drucksignals basierend auf einem Druck in der Aspirationsleitung oder eine Vorrichtung zum Erfassen eines Volumenstromsignals basierend auf einem Volumenstrom in der Aspirationsleitung, und eine Steuerungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, das Drucksignal oder das Volumenstromsignal zu empfangen und aufgrund des Drucksignals oder des Volumenstromsignals die Strömungspumpe so anzusteuern, dass eine Änderung des Druckes oder des Volumenstromes in der Irrigationsleitung erfolgt, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Drehzahl der Strömungspumpe mit einer Frequenz im Bereich von 0 bis 10 Hertz einzustellen, wobei die Strömungspumpe einen dynamischen Überdruck von bis zu 0,5 bar aufbaut.
2. Phakoemulsifikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Strömungspumpe in der Irrigationsleitung integriert ist.
3. Phakoemulsifikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Irrigationsfluidbehälter während einer Phakoemulsifikation in seiner Höhe nicht verstellbar ist.
4. Phakoemulsifikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strömungspumpe mittels einer Magnetkupplung ansteuerbar ist.
5. Phakoemulsifikationssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Strömungspumpe so anzusteuern, dass der von der Strömungspumpe erzeugte Volumenstrom in der Irrigationsleitung proportional zum Volumenstrom in der A spirationsl ei tung ist.
6. Phakoemulsifikationssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Strömungspumpe eine Kreiselpumpe ist.
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