ХИРУРГИЧЕСКАЯ КАССЕТА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВНУТРИГЛАЗНОГО ДАВЛЕНИЯ
SURGICAL CARTRIDGE FOR INTRAOCULAR PRESSURE CONTROL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к микрохирургическим системам и, в частности, к регулированию внутриглазного давления в офтальмологической хирургии.
Обзор состояния техники
Во время хирургической операции с небольшим разрезом и, в частности, во время офтальмологической хирургической операции в операционное поле вводят небольшие зонды для разрезания, удаления или иной обработки ткани. Во время таких хирургических операций обычно производят инфузию жидкости в глаз и осуществляют аспирацию инфузионной жидкости и ткани из операционного поля.
В настоящее время поддерживание оптимального внутриглазного давления во время офтальмологической операции является сложной задачей. Когда аспирацию не производят, давление в глазу становится давлением жидкости, подаваемой в глаз. Упомянутое давление обычно именуют «напорным давлением». Однако, когда применяют аспирацию, внутриглазное давление резко снижается с напорного давления из-за всех потерь давления в аспирационном контуре, связанных с аспирационным потоком. Поэтому хирурги-офтальмологи в настоящее время допускают более высокое давление, чем требуемые напорные давления для компенсации ситуации, когда аспирация снизила бы внутриглазное давление до состояний мягкого глаза. В клиническом отношении подобное превышение допустимого давления глаза не идеально.
Соответственно существует потребность в усовершенствованном устройстве для регулирования внутриглазного давления во время офтальмологической операции.
Сущность изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается хирургическая кассета, содержащая двойную инфузионную камеру и первую-четвертую линии для жидкости. Двойная инфузионная камера содержит первую камеру, не связанную гидравлически со второй камерой. Первая линия для жидкости гидравлически связана с первой камерой и предназначена для подачи оросительной жидкости в первую камеру. Вторая линия для жидкости гидравлически связана с первой камерой и предназначена для подачи оросительной жидкости в хирургическое устройство. Третья линия для жидкости гидравлически связана со второй камерой и предназначена для подачи оросительной жидкости во вторую камеру. Четвертая линия для жидкости гидравлически связана со второй камерой и предназначена для подачи оросительной жидкости в хирургическое устройство.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается хирургическая кассета, содержащая инфузионную камеру и линию для жидкости. Инфузионная камера имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. Линия для жидкости гидравлически связана с инфузионной камерой и предназначена для подачи оросительной жидкости в инфузионную камеру. Инфузионная камера имеет отверстие, расположенное около нижней поверхности, для линии для жидкости.
Краткое описание чертежей
Для более глубокого понимания настоящего изобретения и дополнительных целей и преимуществ настоящего изобретения ниже приведено описание в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 - принципиальная схема, поясняющая управление инфузией в офтальмологической микрохирургической системе;
фиг.2 - принципиальная схема, поясняющая управление инфузией и управление орошением в офтальмологической микрохирургической системе;
фиг.3 - вид спереди в перспективе предпочтительной хирургической кассеты в офтальмологической микрохирургической системе, показанной на фиг.1 и 2;
фиг.4 - вид спереди в перспективе, с частичным разрезом, инфузионной камеры хирургической кассеты, показанной на фиг.3.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и их преимущества наиболее понятны при рассмотрении фиг.1-4 на чертежах, на которых одинаковые числовые позиции применяются для обозначения сходных и соответствующих частей на разных чертежах. Как показано на фиг.1, офтальмологическая микрохирургическая система 10 содержит манжету 12 давления; инфузионный источник 14; двойную инфузионную камеру 16, содержащую камеру 16a и камеру 16b; датчики 18 и 20 уровня жидкости; датчик 22 расходомера; фильтры 24 и 26; хирургическое устройство 29; компьютер или микропроцессор 28; газовые коллекторы 30 и 32; источник 34 сжатого газа; электромагнитные пропорциональные клапаны 36, 38 и 40; электромагнитные двухпозиционные клапаны 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54; исполнительные элементы 56, 58, 60 и 62; датчики 64, 66 и 68 давления. Двойная инфузионная камера 16; датчики 18 и 20 уровня жидкости; участки линий 70, 72, 74, 76, 78 и 80 для инфузионной жидкости; участки газовых линий 84 и 86 предпочтительно расположены в хирургической кассете 27. Инфузионный источник 14; двойная инфузионная камера 16, датчик 22 расходомера; фильтры 24 и 26; хирургическое устройство 29 гидравлически связаны линиями 70-80 для инфузионной жидкости. Инфузионный источник 14, двойная инфузионная камера 16, газовые коллекторы 30 и 32; источник 34 сжатого газа; исполнительные элементы 56, 58, 60 и 62 гидравлически связаны газовыми линиями 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94 и 96. Инфузионный источник 14; датчики 18 и 20 уровня жидкости; датчик 22 расходомера; микропроцессор 28; электромагнитные пропорциональные клапаны 36-40; электромагнитные двухпозиционные клапаны 42-54; исполнительные элементы 56-62; датчики 64-68 давления электрически связаны интерфейсами 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130 и 132.
Инфузионный источник 14 является предпочтительно гибким инфузионным источником. Как лучше всего показано на фиг.3-4, двойная инфузионная камера 16 сформирована предпочтительно на задней поверхности 27a хирургической кассеты 27. Хирургическая кассета 27 предпочтительно имеет также верхнюю поверхность 27b и нижнюю поверхность 27c. Камеры 16a и 16b предпочтительно разделены перегородкой 16c, и камеры 16a и 16b не связаны гидравлически. Двойная инфузионная камера 16 предпочтительно также имеет верхнюю поверхность 16d и нижнюю поверхность 16e. Как лучше всего показано на фиг.1-2, камера 16b имеет отверстие 226, расположенное на или вблизи нижней поверхности 16e для линии 74 для жидкости, и камера 16a имеет отверстие 228, расположенное на или вблизи нижней поверхности 16e для линии 72 для жидкости. Термин «вблизи», использованный в предыдущем предложении, предпочтительно означает расположение ближе к нижней поверхности 16e, чем к поперечной плоскости, проходящей через среднюю точку между нижней поверхностью 16e и верхней поверхностью 16d, и, более предпочтительно, термин «вблизи» означает расположение ближе к нижней поверхности 16e, чем к поперечной плоскости, проходящей через точку, находящуюся от нижней поверхности 16e на расстоянии, составляющем одну четверть расстояния между нижней поверхностью и верхней поверхностью 16d. Датчики 18 и 20 уровня жидкости могут быть любым подходящим устройством для измерения уровня жидкости, соответственно, в инфузионной камере 16a и 16b. Датчики 18 и 20 уровня жидкости могут предпочтительно непрерывно измерять уровень жидкости в инфузионных камерах 16a и 16b. Датчик 22 расходомера может быть любым подходящим устройством для измерения расхода жидкости в линии 80 для жидкости. Датчик 22 расходомера является предпочтительно неинвазивным датчиком расходомера. Фильтры 24 и 26 являются гидрофобными микробактериальными фильтрами. Предпочтительным фильтром является мембранный фильтр Versapor (0,8-микрометровый), выпускаемый компанией Pall Corporation of East Hills, New York. Микропроцессор 28 способен осуществлять управление с обратной связью и, предпочтительно, PID (пропорционально-интегрально-дифференциальное) управление. Хирургическое устройство 29 может быть любым подходящим устройством для подачи хирургической оросительной жидкости в глаз, но предпочтительно является инфузионной канюлей, оросительным наконечником или оросительным/аспирационным наконечником. Участки линий 70-80 для жидкости, расположенные в хирургической кассете 27, и участки газовых линий 84-46, расположенные в хирургической кассете 27, могут быть любой подходящей линией, трубкой или коллектором для транспортировки жидкости, но предпочтительно являются коллекторами, запрессованными как одно целое в хирургической кассете 27.
В процессе работы линии 70, 72 и 74 для жидкости; камеры 16a и 16b; линии 76, 78 и 80 для жидкости; хирургическое устройство 29 все первично наполняются хирургической оросительной жидкостью 140 созданием давления в инфузионном источнике 14. Хирургическая оросительная жидкость 140 может быть любой хирургической оросительной жидкостью, подходящей для офтальмологического применения, например внутриглазным оросительным раствором BSS PLUS, выпускаемым компанией Alcon Laboratories, Inc.
Создание давления в инфузионном источнике 14 предпочтительно выполняется манжетой 12 давления. В частности, микропроцессор 28 передает управляющий сигнал на открывание электромагнитного клапана 42 через интерфейс 106 и на закрывание электромагнитных клапанов 44 и 46 через, соответственно, интерфейсы 108 и 110. Микропроцессор 28 передает также управляющий сигнал на открывание электромагнитного пропорционального клапана 40 через интерфейс 104, так что коллектор 30 подает соответствующее количество сжатого воздуха, чтобы привести в действие манжету 12 давления. Датчик 68 давления воспринимает давление в газовой линии 82 и выдает соответствующий сигнал в микропроцессор 28 через интерфейс 126. Электромагнитные клапаны 48-54 сначала открыты так, что коллектор 32 подает сжатый воздух, чтобы привести в действие исполнительные элементы 56-62 для закрывания линий 72-78 для жидкости. Микропроцессор 28 передает управляющие сигналы на закрывание электромагнитных клапанов 48-54 через интерфейсы 114-120. Закрывание электромагнитных клапанов 48-54 приводит в действие исполнительные элементы 56-62 для открывания линий 72-78 для жидкости. После того, как все камеры и линии для жидкости первично наполнены, микропроцессор 28 закрывает исполнительные элементы 56-62 и, следовательно, линии 72-78 для жидкости. В альтернативном варианте создание давления в инфузионном источнике 14 может выполняться только силой тяжести.
После первичного заполнения, пользователь обеспечивает требуемое внутриглазное давление в микропроцессор 28 посредством устройства 134 ввода. Устройство 134 ввода может быть любым подходящим устройством, но, предпочтительно, является дисплеем с сенсорным экраном или физической кнопкой. В предпочтительном варианте, сначала активной инфузионной камерой является камера 16b. Микропроцессор 28 передает соответствующие управляющие сигналы на открывание электромагнитного клапана 44 и на открывание электромагнитного пропорционального клапана 36 (через интерфейс 100), чтобы обеспечить соответствующий уровень давления воздуха в камере 16b. Датчик 64 давления воспринимает давление в газовой линии 84 и обеспечивает соответствующий сигнал в микропроцессор 28 через интерфейс 124. Микропроцессор 28 также передает соответствующий управляющий сигнал на открывание исполнительного элемента 60 и, следовательно, линии 78 для жидкости. Камера 16b подает жидкость 140 под давлением в глаз по линиям 78 и 80 для жидкости и через хирургическое устройство 29. Датчик 22 расходомера измеряет расход жидкости 140 и обеспечивает соответствующий сигнал в микропроцессор 28 через интерфейс 132. Микропроцессор 28 вычисляет расчетное внутриглазное давление с использованием сигнала из датчика 22 расходомера и эмпирически найденной информации об импедансе микрохирургической системы 10. Затем микропроцессор 28 передает соответствующий управляющий сигнал цепи обратной связи в электромагнитный пропорциональный клапан 36 для выдерживания расчетного внутриглазного давления на уровне или вблизи требуемого внутриглазного давления в течение всех фаз операции.
Датчик 20 уровня жидкости непрерывно контролирует снижение уровня жидкости 140 в камере 16b во время операции и обеспечивает соответствующий сигнал в микропроцессор 28 через интерфейс 130. Микропроцессор 28 выполняет регулировку давления воздуха, подводимого в камеру 16b, с учетом разности высоты напора жидкости в то время, как уровень жидкости 140 снижается. Когда уровень жидкости 140 в камере 16b достигает уровня нижнего предела, микропроцессор 28 закрывает электромагнитный клапан 44 и исполнительный элемент 60 и открывает электромагнитный клапан 46 и исполнительные элементы 58 и 62. После этого активной инфузионной камерой является камера 16a. Микропроцессор 28 передает соответствующий управляющий сигнал в электромагнитный пропорциональный клапан 38 через интерфейс 102 для подачи соответствующего уровня давления воздуха в камеру 16a. Датчик 66 давления воспринимает давление в газовой линии 86 и обеспечивает соответствующий сигнал в микропроцессор 28 через интерфейс 122. Камера 16a подает жидкость 140 под давлением в глаз по линиям 76 и 80 для жидкости и через хирургическое устройство 29. Датчик 22 расходомера измеряет расход жидкости 140 и обеспечивает соответствующий сигнал в микропроцессор 28 через интерфейс 132. Микропроцессор 28 вычисляет расчетное внутриглазное давление в описанном выше порядке и передает соответствующий сигнал обратной связи в электромагнитный пропорциональный клапан 38 для выдерживания расчетного внутриглазного давления на уровне или вблизи требуемого внутриглазного давления в течение всех фаз операции. Микропроцессор 28 закрывает исполнительный элемент 58 и линию 74 для жидкости после того, как камера 16b снова заполнена жидкостью 140.
Датчик 18 уровня жидкости непрерывно контролирует снижение уровня жидкости 140 в камере 16a во время операции и обеспечивает соответствующий сигнал в микропроцессор 28 через интерфейс 128. Микропроцессор 28 выполняет регулировку давления воздуха, подводимого в камеру 16a, с учетом разности высоты напора жидкости в то время, как уровень жидкости 140 снижается. Когда уровень жидкости 140 в камере 16a достигает уровня нижнего предела, микропроцессор 28 выполняет переключение камеры 16b в активное состояние инфузии и камеры 16a в пассивное состояние и вновь заполняет камеру 16a жидкостью 140 по линии 72 для жидкости. Такое циклическое переключение между камерами 16b и 16a продолжается в течение всей операции.
Инфузионный источник 14 предпочтительно контролируется датчиком уровня жидкости (не показанным), способным подавать сигнал в микропроцессор 28 через интерфейс 112, когда источник 14 почти достигает предела опорожнения. Каждая из камер 16a и 16b также предпочтительно имеет объем, который дает возможность заменять инфузионный источник 14, при приближении к опорожнению, без перерыва хирургической процедуры. В частности, каждая из камер 16a и 16b предпочтительно имеет объем около 30 куб. см. Подобный объем оставляет около двух минут почти порожнему инфузионному источнику 14 на замену в режиме максимального расхода (например, при виктрэктомии с удалением хрусталика). Кроме того, поскольку линии 72 и 74 для жидкостей гидравлически связаны с камерами 16a и 16b, соответственно, на или вблизи нижней поверхности 16e, то после того как инфузионный источник 14 заменен, все воздушные пузырьки внутри линий 70, 72 и 74 для жидкостей будут автоматически «вымываться», когда происходит повторное заполнение неактивной камеры 16a или 16b, без потребности в повторном первичном заполнении.
В случае отказа любой из камер 16a или 16b микропроцессор 28 предпочтительно может продолжать хирургическую операцию только с одной активной камерой. В случае отказа обеих камер 16a и 16b микропроцессор 28 предпочтительно может продолжать хирургическую операцию с использованием только инфузионного источника 14.
На фиг.2 представлена видоизмененная офтальмологическая микрохирургическая система 10a. Микрохирургическая система 10a аналогична микрохирургической системе 10, за исключением наличия в ней оросительной системы в дополнение к инфузионной системе, описанной выше для системы 10. В частности, что система 10a идентична системе 10, за исключением того, что система 10a содержит также оросительный источник 200; линии 202 и 206 для жидкости; газовые линии 208 и 216; электромагнитные клапаны 210 и 218; исполнительные элементы 214 и 222; электрические интерфейсы 212 и 220; хирургическое устройство 224. Как показано на фиг.2, давление в оросительном источнике 200 создается исключительно силой тяжести. Участки линий 202 и 206 для жидкости, расположенные в хирургической кассете 27, и участки газовых линий 208 и 216, расположенные в хирургической кассете 27, могут быть любой подходящей линией, трубкой или коллектором для транспортировки жидкости, но предпочтительно являются коллекторами, запрессованными как одно целое в хирургической кассете 27. Как должно быть очевидно специалисту в данной области техники, микрохирургическая система 10a допускает подачу хирургической оросительной жидкости 140 в хирургическое устройство 29 по (инфузионной) линии 80 для жидкости и, независимо, подачу хирургической оросительной жидкости 140 в хирургическое устройство 224 по (оросительной) линии 206 для жидкости. Микропроцессор 28 может вычислять информацию о расходе жидкости 140 в линии 206 для жидкости благодаря непрерывному контролю изменения объема жидкости внутри камеры 16b, как указано датчиком 20 жидкости.
Из вышеизложенного можно понять, что настоящее изобретение предлагает усовершенствованный способ регулирования внутриглазного давления микрохирургической системой. Настоящее изобретение поясняется на примере, и специалистом в данной области техники могут быть предложены различные модификации. Например, хотя, выше настоящее изобретение описано применительно к регулированию внутриглазного давления в офтальмологической микрохирургической системе, изобретение применимо также к регулированию давления внутри оперируемой ткани во время микрохирургических операций других типов.
Предполагается, что порядок работы и конструкция настоящего изобретения очевидны из вышеприведенного описания. Хотя показанные и описанные выше устройства и способы характеризуются как предпочтительные, однако в них можно внести различные изменения и модификации, не выходящие за пределы существа и объема изобретения, определяемых нижеследующей формулой изобретения.