УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРУМЕНТ ФАКОЭМУЛЬСИФИКАТОРА
ULTRASONIC INSTRUMENT OF PHACOEMULSIFIER

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 композитных ультразвуковых колебаний.
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 Patent 2010004586 A1, P.1). Недостатком данной системы является то, что она требует перестройку ультразвукового генератора 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 «смещением центра масс ультразвукового инструмента относительно его центральной оси» (US Patent 2008/0294087 A1). Недостатком инструментов подобной конструкции является их недолговечность, смещение центра масс приводит к разрушению керамики и других элементов конструкции.
Наиболее близким аналогом изобретения является ультразвуковая рукоятка факоэмульсификатора, содержащая корпус с размещенным в ней волноводом, состоящим из концентратора с иглой на рабочем конце, кратного количества пьезоэлементов и муфты, в центре которых проходит канал для аспирации, между корпусом и концентратором имеется полость, выполненная с возможностью смывания ее ирригационным раствором, при этом на наружной поверхности основания выполнены не менее 4 симметрично расположенных относительно оси пропилов шириной не менее 0,5 и не более 1,0 мм (патент RU 2271182, 2006 г.).
Задачей изобретения является повышение эффективности ультразвукового разрушения хрусталика путем создания сложных композитных колебаний рабочего торца полой иглы.
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, образующих прямой круговой цилиндр, 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 каждый из пьезоэлементов выполнен в виде цилиндра и имеет одно основание, расположенное под углом 90° к центральной оси волновода, а второе - под углом от 5 до 15° к первому, а пары пьезоэлементов расположены друг относительно друга со смещением вокруг центральной оси волновода на угол от 0 до 180°.
Введение пьезоэлементов описанной конструкции вызывает формирование сложных композитных ультразвуковых колебаний на рабочем конце факоиглы на одной резонансной частоте, которые более эффективно разрушают вещество 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 оптимальное значение угла скоса основания пьезоэлементов находится в промежутке между 5 и 15°, поскольку угол скоса менее 5° не обеспечивает достаточной выраженности композитных колебаний, а угол скоса, превышающий 15°, вызывает преимущественно поперечный резонанс со слабовыраженными продольными колебаниями. Путем смещения пар пьезоэлементов вокруг центральной оси волновода на угол от 0 до 180° можно получить продольные и поперечные движения рабочего торца, а также их различные сочетания, например, в виде цифры восемь или эллипса на одной резонансной частоте (например, 44 кГц ± 10%).
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами.
На фиг.1 изображен ультразвуковой инструмент факоэмульсификатора, содержащий волновод 1, который в свою очередь состоит из полой иглы 2 с силиконовой манжетой 3, концентратора 4 ультразвуковых колебаний, пьезоэлементов 5, опорной муфты 6, помещенных в полый корпус 7, в центре которых проходит канал для аспирации жидкости из глаза, а между корпусом и концентратором имеется полость, выполненная с возможностью ее заполнения ирригационным раствором. Каждый из пьезоэлементов 5 выполнен в виде цилиндра и имеет одно основание, расположенное под углом 90° к центральной оси 9 волновода 1, и второе основание 8, расположенное под углом от 5 до 15° к первому. Пьезоэлементы 5 собраны в пары путем сопряжения наклонных оснований так, что пара пьезоэлементов образует прямой круговой цилиндр, а пары пьезоэлементов расположены друг относительно друга со смещением вокруг центральной оси волновода на угол от 0 до 180°.
На фиг.2 представлено расположение первой пары пьезоэлементов 10 по отношению ко второй паре 11 со смещением вокруг центральной оси волновода на угол 0°.
На фиг.3 представлено расположение первой пары пьезоэлементов 10 по отношению ко второй паре 11 со смещением вокруг центральной оси волновода на угол 90°.
На фиг.4 представлено расположение первой пары пьезоэлементов 10 по отношению ко второй паре 11 со смещением вокруг центральной оси волновода на угол 180°.
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 пьезоэлементов в виде цилиндра с одним усеченным основанием, объединенных в пары таким образом, что пара образует правильный цилиндр, на рабочем торце полой иглы возникают сложные композитные ультразвуковые колебания (совокупность продольных и поперечных колебаний различных амплитуд), 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 А., 75 лет, диагноз: OD: Зрелая возрастная катаракта. Острота зрения до операции: OD - светоошущение с правильной светопроекцией. Плотность эндотелиальных клеток до операции - 2410 кл/мм. Катаракта удалена за 59 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 0,8 без коррекции. Плотность эндотелиальных клеток на 30 день после операции - 2133 кл/мм, потеря эндотелиальных клеток - 11,4%.
2
2
Пример 2. Больной М., 59 лет, диагноз: OS: Неполная осложненная катаракта. Острота зрения до операции OS 0,02, не корригирует. Плотность эндотелиальных клеток до операции - 2801 кл/мм. Катаракта удалена за 40 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 - 2502 кл/мм, потеря эндотелиальных клеток - 10,7%.
Клиническое применение предлагаемого ультразвукового инструмента факоэмульсификатора в Центрах восстановления зрения «Оптимед» на 30 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.