УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРУМЕНТ ФАКОЭМУЛЬСИФИКАТОРА С ТРЕХМЕРНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ
ULTRASONIC INSTRUMENT OF PHACOEMULSIFIER WITH THREE-DIMENSIONAL VIBRATIONS

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для экстракции катаракты методом ультразвуковой факоэмульсификации.
Разрушение мутного хрусталика ультразвуком осуществляется с использованием высокотехнологичных устройств - факоэмульсификаторов. Одним из основных элементов факоэмульсификатора является ультразвуковой инструмент, рабочая часть которого в виде полой иглы и силиконовой манжеты вводится в переднюю камеру глаза через самогерметизирующийся разрез и осуществляет дробление и аспирацию фрагментов хрусталика, а также подачу ирригационного раствора.
Как правило, ультразвуковой инструмент состоит из волновода, который, в свою очередь, состоит из полой иглы, концентратора ультразвуковых колебаний, парного количества пьезоэлементов и опорной муфты, размещенных в полом корпусе.
Рабочая часть ультразвукового инструмента в виде полой иглы производит ультразвуковые колебания, которые используются для дробления и эмульсификации плотных хрусталиковых масс. Внутренняя полость рабочей иглы является аспирационным каналом для удаления разрушенных фрагментов хрусталиковых масс. Через коаксиально расположенную относительно полой иглы силиконовую манжету производится подача замещающей ирригационной жидкости.
Конструкция большинства ультразвуковых инструментов предусматривает разрушение хрусталика путем продольных ультразвуковых колебаний полой иглы [Kelman C.D., 1967; Seibel B.S. et al., 1999; Packer M. et al., 2005; Fishkind W. et al., 2006]. Недостатком подобной системы является присутствие феномена «отталкивания» фрагментов хрусталика от рабочего торца полой иглы под действием ультразвуковых волн, действующих в продольном направлении. Кавитационная составляющая при продольных ультразвуковых колебаниях в момент отталкивания фрагментов хрусталика действует преимущественно на окружающие интраокулярные структуры, увеличивая вероятность их повреждения и развития интра- и послеоперационных осложнений (например, отек роговицы, связанный с ультразвуковым повреждением эндотелия) [Davison J.A. et al., 2008; Zeng M. et al., 2008]. Для исключения подобного недостатка важным фактором является «удержание» фрагментов хрусталика (за счет аспирации и частичной или полной окклюзии) на рабочем торце полой иглы.
С целью повышения эффективности эмульсификации хрусталиковых масс предлагается использование трехмерных колебаний, представляющих собой сочетание продольных, поперечных и крутильных ультразвуковых колебаний в различных соотношениях.
Аналогами предлагаемой системы являются системы OZiL (Alcon Labs, USA) и Ellips (Abbott Medical Optics, USA).
Ультразвуковой инструмент системы OZiL подразумевает «ультразвуковой инструмент, имеющий, по крайней мере, одну пару пьезоэлектрических элементов, производящих продольные колебания при возбуждении на соответствующей резонансной частоте. Пьезоэлектрические элементы соединены с ультразвуковым волноводом, к которому присоединяется ультразвуковая игла. Ультразвуковой волновод и/или ультразвуковая игла содержит множество диагональных щелей или борозд. Щели или борозды обеспечивают торсионные колебания ультразвуковой иглы при возбуждении на второй резонансной частоте» [US Патент 2010004586 А1, P. 1]. Недостатком данной системы является то, что она требует перестройки ультразвукового генератора факоэмульсификатора на две резонансные частоты (продольную и торсионную), что существенно усложняет конструкцию системы.
Ультразвуковой инструмент системы Ellips представляет собой «наконечник с иглой, дистальный конец которой осциллирует в продольном и поперечном направлении на одной рабочей частоте», это обеспечивается «асимметричной установкой ультразвуковой иглы, внесением асимметрии в блок пьезоэлектрических кристаллов, выполнении на волноводе одного или нескольких пропилов различной формы, а также использование в конструкции волновода вставок из силикона» [US Патент 2010/0069828 А1]. Недостатком инструментов подобной конструкции является снижение мощности ультразвуковых колебаний за счет создания дефицита материала волновода, а также недолговечность асимметричного крепления ультразвуковой иглы.
Наиболее близким аналогом изобретения является ультразвуковой инструмент факоэмульсификатора, содержащий корпус с размещенным в нем волноводом, состоящим из концентратора ультразвуковых колебаний на рабочем конце, парного количества пьезоэлементов и опорной муфты, в центре которых проходит канал для аспирации жидкости из глаза, а между корпусом и концентратором имеется полость, выполненная с возможностью заполнения ее ирригационными раствором, имеющий концентратор, выполненный из титана и подвергнутый крутильной деформации в режиме сверхпластичности с поворотом вокруг оси симметрии на угол от 90 до 570° (патент RU 2509544, 2014 г.).
Задачей изобретения является повышение эффективности ультразвукового разрушения хрусталика путем создания сложных трехмерных колебаний рабочего торца полой иглы, а также повышение коэффициента полезного действия ультразвукового инструмента.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является снижение степени выраженности феномена «отталкивания», увеличение времени нахождения фрагментов хрусталика в поле эффективного воздействия ультразвука, а также концентрация кавитационного облака вблизи торца полой иглы и увеличение режущей способности ультразвукового инструмента.
Указанный технический результат достигается тем, что в ультразвуковом инструменте факоэмульсификатора, содержащем корпус с размещенным в нем волноводом, состоящим из концентратора ультразвуковых колебаний с иглой на рабочем конце, парного количества пьезоэлементов и опорной муфты, в центре которых проходит канал для аспирации жидкости из глаза, а между корпусом и концентратором имеется полость, выполненная с возможностью ее заполнения ирригационным раствором, согласно изобретению концентратор снабжен двумя дополнительными асимметричными относительно центральной оси волновода каскадами усиления, в каждом из которых асимметрия внесена путем удаления одного из секторов, при этом удаляемые сектора расположены под утлом 90° друг к другу.
Введение дополнительных каскадов усиления, выполненных асимметричными относительно центральной (продольной) оси волновода, обеспечивает формирование сложных трехмерных колебаний рабочего конца ультразвукового инструмента, а также повышение коэффициента полезного действия ультразвукового инструмента за счет последовательного усиления колебаний ступенчатыми каскадами. Сложные трехмерные колебания на рабочем конце факоиглы обеспечивают более эффективное разрушение вещества хрусталика за счет концентрации кавитационного облака на рабочем торце полой иглы и уменьшения феномена «отталкивания» фрагментов хрусталика от рабочего торца полой иглы.
Опытным путем установлено, что оптимальным является наличие двух дополнительных асимметричных каскадов усиления, в каждом из которых асимметрия внесена путем удаления (стачивание, спиливание, фрезерование и т.д.) одного из секторов, при этом удаленные сектора расположены под углом 90° друг к другу. За счет такого взаиморасположения дополнительных асимметричных каскадов усиления на рабочем конце ультразвуковой иглы достигаются ультразвуковые колебания в трех осях: продольной, горизонтальной и вертикальной на одной резонансной частоте (например, 44 кГц±10%). При этом амплитуда колебаний в продольной оси составляет 100±10 мкм, в вертикальной и горизонтальной оси - 75±10 мкм.
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:
На фиг. 1 изображен ультразвуковой инструмент факоэмульсификатора, содержащий корпус 1 с размещенным в нем волноводом 2, состоящим из концентратора ультразвуковых колебаний 3 с иглой 4 с силиконовой манжетой 5 на рабочем конце, парного количества пьезоэлементов 6 и опорной муфты 7, в центре которых проходит канал 8 для аспирации жидкости из глаза, а между корпусом и концентратором имеется полость 9, выполненная с возможностью ее заполнения ирригационным раствором, в концентраторе которого имеются два дополнительных каскада усиления 10, где асимметрия относительно центральной оси 11 волновода достигнута путем удаления (стачивания) одного из секторов 12.
На фиг. 2 представлено взаиморасположение удаленных секторов 12 дополнительных каскадов усиления 10 под углом 90° друг к другу.
Использование изобретения происходит следующим образом. Включают и подготавливают факоэмульсификатор к работе. К рабочему концу концентратора присоединяют полую иглу посредством резьбового соединения. Через малый самогерметизирующийся разрез роговицы полую иглу подводят к хрусталику и под воздействием ультразвуковых волн, генерируемых волноводом, разрушают и аспирируют его. За счет использования концентратора с дополнительными асимметричными относительно центральной оси волновода каскадами усиления, на рабочем торце полой иглы возникают сложные трехмерные ультразвуковые колебания (совокупность продольных и поперечных колебаний в трех осях с различной амплитудой), которые повышают эффективность использования ультразвуковой энергии при факоэмульсификации, снижая риск интра- и послеоперационных осложнений, связанных с ультразвуковым повреждением эндотелия роговицы и других интраокулярных структур.
Эффективность предлагаемого ультразвукового инструмента факоэмульсификатора иллюстрируется следующими клиническими примерами.
2
2
Пример 1. Больной Т., 77 лет, диагноз: OD Полная осложненная катаракта. Острота зрения до операции: OD - светоощущение с правильной светопроекцией. Плотность эндотелиальных клеток до операции - 2695 кл/мм. Катаракта удалена за 40 секунд с использованием предлагаемого ультразвукового инструмента факоэмульсификатора. Имплантирована гибкая интраокулярная линза. Операция и послеоперационный период протекали без осложнений. Острота зрения OD на следующий день после операции 0,9 без коррекции. Плотность эндотелиальных клеток на 30 день после операции - 2421 кл/мм, потеря эндотелиальных клеток - 10,2%.
2
2
Пример 2. Больной М., 57 лет, диагноз: OS Незрелая возрастная катаракта. Острота зрения до операции OS 0,06, не корригирует. Плотность эндотелиальных клеток до операции - 2822 кл/мм. Катаракта удалена за 30 секунд с использованием предлагаемого ультразвукового инструмента факоэмульсификатора. Имплантирована гибкая интраокулярная линза. Операция и послеоперационный период без осложнений. Острота зрения OS на следующий день 1,0. Плотность эндотелиальных клеток на 30 день после операции - 2640 кл/мм, потеря эндотелиальных клеток - 6,4%.
Клиническое применение предлагаемого ультразвукового инструмента факоэмульсификатора в Центрах восстановления зрения «Оптимед» на 50 глазах показало: за счет повышения эффективности ультразвукового воздействия снижается количество интра- и послеоперационных осложнений, связанных с негативным воздействием ультразвука на интраокулярные структуры, в частности послеоперационных отеков роговицы и ожогов зоны тоннельного разреза роговицы.