ГИБКИЙ ГЛАЗНОЙ ХИРУРГИЧЕСКИЙ ЗОНД
FLEXIBLE EYE SURGICAL PROBE

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
По настоящей заявке испрашивается приоритет на основании предварительной заявки на патент США № 61/514751, поданной 3 августа 2011 г., содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оборудованию для глазной хирургии и более конкретно к глазным хирургическим зондам для заднего сегмента глаза.
Уровень техники
Микрохирургические инструменты обычно используются хирургами для удаления ткани из чувствительных и ограниченных областей человеческого тела, в частности в хирургических операциях на глазах, и более конкретно во время процедур по удалению стекловидного тела, крови, рубцовой ткани либо хрусталика глаза. Такие инструменты включают в себя пульт управления и хирургический наконечник, с помощью которого хирург иссекает и удаляет ткань. В отношении хирургии заднего сегмента глаза упомянутый наконечник может представлять собой зонд витреотома, лазерный зонд или ультразвуковой фрагментор для разрезания или дробления ткани и присоединяться к пульту управления посредством длинной пневматической линии передачи и/или кабеля электропитания, волоконно-оптического кабеля либо гибких трубок для подачи инфузионной текучей среды к операционному полю и для отведения или отсасывания текучей среды и срезанной/дробленой ткани из операционного поля. Функции упомянутого наконечника по разрезанию, вливанию и отсасыванию управляются пультом дистанционного управления, который не только обеспечивает электропитанием хирургический наконечник(и) (например, нож с возвратно-поступательным или вращательным движением или иглу, вибрирующую под действием ультразвука), но также управляет потоком инфузионной текучей среды и обеспечивает источник вакуума (относительно атмосферы) для отсасывания текучей среды и срезанной/дробленой ткани. Работа пульта управляется вручную хирургом, обычно посредством педального переключателя пропорционального управления.
В ходе операции на заднем сегменте глаза хирург, как правило, использует несколько наконечников или инструментов во время процедуры. Данная процедура требует вводить упомянутые инструменты внутрь разреза и вынимать их из него. Такое многократное введение и удаление инструмента может повлечь за собой травму глаза в месте разреза. Для решения данной проблемы, вызывающей озабоченность по меньшей мере к середине 1980-х годов, были разработаны канюли с манжетами. Данные устройства состоят из узкой трубки с прикрепленной манжетой. Упомянутая трубка вводится в разрез в глазе до уровня упомянутой манжеты, которая выступает в качестве ограничителя, предотвращая вхождение трубки внутрь глаза полностью. Хирургические инструменты могут вводиться внутрь глаза через данную трубку, а трубка защищает боковые стенки разреза от многократного контакта с инструментами. В дополнение хирург может использовать инструмент путем манипулирования инструментом, когда он введен внутрь глаза через трубку, для того, чтобы помочь расположить глаз нужным образом во время операции.
Многие хирургические операции требуют доступа к боковым сторонам или переднему участку сетчатки глаза. Чтобы достигнуть данных областей, хирургические зонды должны быть предварительно изогнуты либо должны иметь способность изгибаться в ходе операции. Известны разнообразные гибкие оптические хирургические зонды для обеспечения света лазера и/или освещения. Например, см. патент США № 5281214 (Wilkins и соавт.) и патент США № 6984130 (Scheller и соавт.). Механизм изгибания, однако, добавляет лишнюю сложность и стоимость. В продаже имеется один гибкий лазерный зонд, не требующий механизма изгибания, но данное устройство использует оптическое волокно относительно большого диаметра в оболочке из гибкой трубки, имеющей дистальный кончик, что в результате дает большой радиус изгиба и большой диаметр дистального кончика со значительной жесткостью к изгибу. Данные характеристики требуют, чтобы дистальный кончик содержал несгибаемый прямой участок для удобства введения изогнутого участка, который должен упруго выпрямляться по мере прохождения через канюлю с манжетой. Прямой участок дистального кончика позволяет изогнутому участку упруго проходить через канюлю с манжетой, прежде чем дистальная канюля наконечника будет введена в упомянутую канюлю с манжетой, чтобы дать максимально возможный допуск для изгибания гибкого участка, тем самым сводя к минимуму деформацию от изгиба и соответствующие фрикционные усилия вставки. Такой большой радиус изгиба, гибкая трубка большого диаметра и прямой дистальный кончик обусловливают то, что используемый участок волокна проходит на относительно значительное расстояние от дистального кончика зонда и ограничивает доступ упомянутого зонда.
Дополнительным недостатком известного уровня техники является гибкость дистальной канюли, которая зависит от свойств материала и момента инерции поперечного сечения, как определяется калибровочным размером наружного диаметра канюли для того, чтобы помещаться в канюлю с манжетой, и внутреннего диаметра канюли, чтобы вмещать гибкую трубку. Для любого отдельно взятого материала наружный и внутренний диаметры канюли устанавливают гибкость канюли. Данная гибкость ограничивает возможность хирурга использовать инструмент для манипуляции расположением глаза во время хирургической операции.
В опубликованной заявке на патент США № 2009/0093800 (Auld и соавт.) раскрывается зонд с гибким кончиком, который не требует наличия прямого участка гибкой трубки, что, таким образом, обеспечивает более компактную длину используемого кончика, тем самым давая возможность большего доступа к внутренним задним структурам глаза без снижения усилий вставки. Упомянутый зонд с гибким кончиком обеспечивает увеличенную жесткость дистальной канюли для облегчения манипулирования расположением глаза во время хирургической операции. В то время как данный зонд обеспечивает относительно меньшее поперечное сечение по сравнению с предыдущими зондами, такими как раскрываемые в документе автора Scheller и соавт., он не обеспечивает управляемый изгиб с диапазоном углов такого порядка, как упомянутые зонды.
Раскрытие изобретения
Гибкий (сочлененный) оптический хирургический зонд включает в себя рукоятку, имеющую такие размеры, чтобы помещаться в одну руку, и одну жесткую канюлю, выступающую из упомянутой рукоятки, имеющую диаметр 20 калибров (20 Ga) или менее. Упомянутый зонд дополнительно включает в себя кончик с прорезями на дистальном конце канюли и по меньшей мере одно оптическое волокно, проходящее через рукоятку, одну жесткую канюлю и кончик с прорезями, и вытяжную проволоку, прикрепленную к упомянутому кончику с прорезями. Когда упомянутая вытяжная проволока вызывает натяжение на кончике с прорезями, кончик с прорезями отклоняется из прямого положения в положение под углом изгиба, управляемого посредством натяжения в вытяжной проволоке. Кончик с прорезями выполнен из упругого материала, который вернется в прямое положение, когда натяжение, вызываемое посредством вытяжной проволоки, будет снято.
Другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны с учетом чертежей и нижеследующего описания данных чертежей и пунктов формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 иллюстрирует схематичное изображение гибкого оптического хирургического эндозонда, в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 изображен вид с торца примера кончика 20 с прорезями, в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3А-3Н иллюстрируют различные конструкции прорезей для кончика с прорезями, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 4А-4К изображены различные механизмы для увеличения натяжения в вытяжной проволоке 22, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Различные варианты осуществления настоящего изобретения могут устранить трудности, связанные с гибкими оптическими хирургическими зондами из уровня техники. В частности, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут предусматривать одну жесткую канюлю с малым диаметром, не только способную входить в очень маленькие разрезы, но также способную поворачиваться управляемым образом в диапазоне углов. Таким образом, такие варианты осуществления настоящего изобретения сочетают преимущества относительно жесткого гибкого оптического хирургического зонда с управляемым изгибом зондов с двумя канюлями, которые требуют большего диаметра.
Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя одну жесткую канюлю с кончиком с прорезями, изготовленным из упругого материала и прикрепленным к вытяжной проволоке. Натяжение в упомянутой вытяжной проволоке заставляет кончик с прорезями изгибаться в определенном направлении, тогда как снятие натяжения позволяет упругому кончику вернуться в его прямое положение. Технология использования вытяжной проволоки применялась прежде для отклонения дистального конца хирургического катетера, но не для жесткой канюли малого диаметра, используемой в портативных оптических хирургических зондах, и также не в случае величины углового движения, применяемого в относительно малых пространствах, которые находятся во внутренней части глаза. Следовательно, применение натяжения вытяжной проволоки в контексте портативных оптических хирургических зондов является однозначно полезным. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения одно или несколько оптических волокон, используемых в эндозонде 10, также может применяться в качестве упомянутой вытяжной проволоки.
Фиг. 1 иллюстрирует схематическое изображение гибкого оптического хирургического эндозонда 10 в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения, имеющего рукоятку 12, подходящую для того, чтобы ее держали одной рукой, и канюлю 14. (Для удобства иллюстрации рукоятка 12 и канюля 14 не изображены в масштабе, и некоторые внешние особенности рукоятки 12, такие как механизм управления внутренней вытяжной проволокой, не изображены). Проксимальный конец эндозонда 10 подсоединен к одному или нескольким источникам света (не показаны), которые обеспечивают свет лазера и/или освещения путем присоединения к по меньшей мере одному оптическому волокну, проходящему через внутреннюю часть эндозонда 10.
Канюля 14 изготовлена из жесткого, биологически совместимого материала, такого как нержавеющая сталь. Эндозонды, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, используют «одну» жесткую канюлю, с учетом того факта, что внутри или снаружи упомянутой одной канюли нет другой относительно жесткой, самостоятельной канюли, сформированной отдельно и/или имеющей возможность независимо смещаться относительно упомянутой единственной канюли. Однако термин «одна» не предполагает исключения использования нескольких слоев или покрытий для формирования единственной канюли, а также не исключает использования мягких полимерных втулок или оболочек, которые соответствуют форме канюли. Канюля 14 имеет кончик 20 с прорезями с дистального конца (что означает конец, наиболее дальний от хирурга во время применения). Упомянутый кончик 20 с прорезями может поворачиваться в выбранном направлении в управляемом порядке путем прикладывания натяжения к вытяжной проволоке, прикрепленной внутри кончика 20 с прорезями (не показано на фиг. 1).
Кончик 20 с прорезями изготовлен из упругого материала, под которым имеется в виду материал, способный возвращаться в прямое положение после снятия натяжения с вытяжной проволоки. Упругий материал для кончика 20 с прорезями может представлять собой, например, никель-титановый сплав (нитинол), который может быть как достаточно жестким для введения через муфту разреза, так и достаточно упругим для того, чтобы восстанавливаться после изгиба. Могут использоваться другие металлы, такие как пружинная сталь, либо другие материалы с аналогичными свойствами, известные в данной области техники. В зависимости от конкретной конфигурации прорезей кончика с прорезями может быть возможным использовать относительно жесткие материалы, которые не являются исключительно упругими, как, например, нержавеющая сталь, суперсплавы на основе никеля, кобальт-хромовые сплавы или тому подобные, без прикладывания некоторого усилия для преодоления физического предела текучести и постоянного напряжения материала. Упругие материалы сами могут быть биологически совместимыми, либо они могут быть заключены в другой материал, такой как полимерная оболочка, для предотвращения контакта с тканями тела. Канюля 14 и кончик 20 с прорезями могут быть, но не обязательно, изготовлены из одного и того же материала. Канюля 14 и/или кончик 20 с прорезями также могут быть покрыты придающим жесткость материалом, таким как синтетический алмаз или металлическое покрытие (например, хромовое покрытие), чтобы обеспечить повышенную жесткость для введения в муфту разреза и снизить вероятность отламывания.
На фиг. 2 изображен вид с торца примера кончика 20 с прорезями, в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления, представленном на фиг. 2, вытяжная проволока 22 прикреплена к части, которая изображена как верхняя сторона кончика 20 с прорезями. Кончик 20 с прорезями заключает в себе два оптических волокна 24 и 26, причем волокно 24 освещения имеет диаметр 183 мкм и лазерное волокно 26 имеет диаметр 108 мкм. Принимая во внимание ширину кончика 20 с прорезями, это позволяет сделать диаметр канюли 14 меньше относительно систем с двумя канюлями.
Фиг. 3А-3Н иллюстрируют различные конструкции прорезей для кончика 20 с прорезями, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения (соответственно обозначенными «20А», «20В» и т.д. и в совокупности именуемыми «кончиком 20 с прорезями»). На фиг. 3А прорези более глубокие, чем радиус кончика 20А с прорезями, выполнены в боковой стороне кончика 20А с прорезями, в направлении которой кончик 20А с прорезями должен сгибаться. Неглубокие прорези сделаны в противоположной стороне, что позволяет данной стороне также сгибаться. На фиг. 3В и 3С изображены прямые и выгнутые шпоночные прорези, имеющие более широкое основание по мере углубления прорези в соответствующие кончики 20В и 20С с прорезями. Более широкое основание снижает величину усилия, требуемого для отклонения кончика 20В или 20С с прорезями в его изогнутое положение, потенциально делая эндозонд 10 более удобным в использовании.
Фиг. 3D-3G иллюстрируют конструкции прорезей, которые могут использоваться для более жестких материалов кончика, с целью позволить кончику 20 с прорезями упруго возвращаться в прямое положение после его отклонения в изогнутое положение. На фиг. 3D прорези, которые являются в целом вытянутыми по длине канюли 14, располагаются напротив неглубоких задних прорезей, что, как правило, снижает усилие, требуемое для отклонения кончика 20D с прорезями в изогнутое положение. На фиг. 3Е непрерывный спиральный надрез, позволяющий кончику 20Е с прорезями изгибаться, перемежается с задними прорезями (в данном случае шпоночными прорезями), заставляя кончик 20Е с прорезями изгибаться в направлении упомянутых задних прорезей. На фиг. 3F изображена схема спирального надреза, в которой траектория спирали перпендикулярна продольной оси кончика 20F с прорезями на одной стороне, что вызывает отклонение кончика 20F с прорезями предпочтительно к той стороне, где траектория спирали является перпендикулярной. На фиг. 3G изображена схема спирального надреза с упомянутым надрезом, который выборочно расширен с одной стороны, что заставляет кончик 20G с прорезями выборочно изгибаться в сторону, где упомянутый спиральный надрез является более широким.
На фиг. 3Н изображен кончик 20Н с прорезями, изготовленный из навитой проволоки из материала, например, способом навивки материала, который идет на изготовление проволоки, вокруг сердечника. С проксимального и дистального концов кончика 20Н с прорезями катушки намотанной проволоки привариваются друг к другу. В промежуточной области между проксимальным и дистальным концами одна сторона трубки имеет расширенные внедренные прорези, образованные между катушек намотанной проволоки, которые заставляют кончик 20Н с прорезями выборочно изгибаться к расширенным прорезям, когда натяжение прикладывается посредством вытяжной проволоки. Выполнение кончика 20 с прорезями из намотанной проволоки из материала может иметь преимущества вследствие возможности использовать материалы, из которых можно более легко сформировать проволоку, чем из трубки. Несмотря на то что на фиг. 3Н изображена одна намотанная проволока, также может применяться многожильная проволока.
Фиг. 4А-4К иллюстрируют различные механизмы для увеличения натяжения в вытяжной проволоке 22, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг. 4А и 4В вытяжная проволока 22 намотана на зубчатое колесо 40, зафиксированное между кнопкой 42 управления и основанием 44. Упомянутое зубчатое колесо 40 включает в себя две поверхности: поверхность r меньшего диаметра, которая вращается между упомянутыми кнопкой 42 управления и основанием 44, и поверхность R большего диаметра, вокруг которой наматывается вытяжная проволока 22. Радиусная разница между поверхностями r меньшего диаметра и R большего диаметра дает в результате дифференциальное смещение Δl в вытяжной проволоке 22 по мере вращения и поступательного движения зубчатого колеса 40. Путем выбора надлежащих диаметров для поверхностей r меньшего диаметра и R большего диаметра можно достигнуть относительно малой величины смещения Δl вытяжной проволоки во время относительно большого количества поступательных перемещений кнопки управления, что обеспечивает для пользователя точное управление изгибом кончика 20 с прорезями. В одном варианте осуществления поверхность r меньшего диаметра содержит зубья зубчатого колеса, стыкующиеся с зубьями зубчатого колеса на кнопке 42 управления и основании 44. Это может снизить вероятность проскальзывания.
Фиг. 4С и 4D иллюстрируют рычаг 50 со скользящим штифтом 52 приведения в действие, который удерживается на месте с помощью неподвижно закрепленного штифта 54 в точке вращения упомянутого рычага. Кнопка управления (не показана) может использоваться для продвижения скользящего штифта 52, позволяющего проксимальному участку рычага 50 подниматься, тем самым вращая шнур 56 с дистального конца рычага 50 для того, чтобы приложить натяжение к вытяжной проволоке 22. На фиг. 4Е и 4F изображена вытяжная проволока 22, намотанная по скользящему штифту 60 и первому неподвижно закрепленному штифту 62 и привязанная ко второму неподвижно закрепленному штифту 64. Продвижение кнопки 66 управления, прикрепленной к упомянутому скользящему штифту 60, увеличивает натяжение в вытяжной проволоке 22.
Фиг. 4G и 4Н иллюстрируют вытяжную проволоку 22, намотанную по скользящему штифту 70, имеющему в общем вертикальное направление, посредством направляющей канавки 72, по мере того как продвигается кнопка 74 управления. Траектория упомянутой направляющей канавки 72 определяет, как изменяется натяжение в вытяжной проволоке 22 при продвижении кнопки управления, таким образом обеспечивая плавное и управляемое увеличение натяжения. В случае линейной направляющей, например, как та, что изображена на фиг. 4G и 4Н, на последнем участке продвижения кнопки 74 управления произойдет захват вытяжной проволоки. В альтернативной конфигурации, изображенной на фиг. 4I, направляющей канавке 72 придана новая форма, с целью обеспечения большего захвата вытяжной проволоки в начале продвижения посредством кнопки 74 управления, чтобы произвести более пропорциональное увеличение натяжения за одно перемещение кнопки 74 управления. На фиг. 4J направляющая канавка 72 имеет даже более крутой наклон, так что большая часть увеличения натяжения имеет место на ранней стадии перемещения кнопки 74 управления. Фиг. 4К иллюстрирует альтернативный вариант осуществления направляющей канавки 72 с фиксаторами 80, дающими возможность различных «остановок» вдоль траектории, которые соответствуют разным углам наконечника 20 с прорезями. Выступ или поверхность с фиксаторами также может использоваться в случае любых разнообразных вариантов осуществления эндозонда 10, в которых применяется скользящий штифт или аналогичный механизм приведения в действие, включая любой из вариантов осуществления, изображенных на фиг. 4А-4К.
При том что выше были описаны некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, данные описания приведены в иллюстративных и пояснительных целях. Вариации, изменения, модификации и отклонения от систем и способов, раскрываемых выше, которые будут очевидны специалистам в данной области техники, могут быть созданы без выхода от объема настоящего изобретения, определенного в нижеследующей формуле изобретения.