ИРРИГАЦИОННАЯ СДАВЛИВАЮЩАЯ ЛЕНТА ПОД ДАВЛЕНИЕМ
IRRIGATION COMPRESSION PRESSURE TAPE

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к факоэмульсификационной хирургии и, более конкретно, к устройству, которое лучше регулирует инфузионное давление.
Функция глаза человека заключается в обеспечении зрения путем передачи и преломления света через прозрачный наружный участок, называемый роговой оболочкой глаза, и далее путем фокусирования изображения посредством хрусталика на сетчатке глаза. Качество сфокусированного изображения зависит от многих факторов, включая размер и форму глаза, а также прозрачность роговой оболочки и хрусталика. Когда по причине возраста или заболевания естественный хрусталик глаза становится менее прозрачным, зрение ухудшается, поскольку на сетчатку передается меньшее количество света. Данный дефект хрусталика глаза в медицине называется катарактой. Принятое лечение данного состояния состоит в хирургическом удалении естественного хрусталика и замене его функции интраокулярной линзой (ИОЛ).
В Соединенных Штатах Америки большая часть катарактных хрусталиков удаляются с помощью хирургической методики, которая называется факоэмульсификация. Типичный хирургический ручной инструмент, подходящий для процедур факоэмульсификации, состоит из ручного блока для факоэмульсификации, приводимого в действие с помощью ультразвука, прикрепленной полой хирургической режущей иглы, окруженной ирригационной манжетой, и консоли электронного управления. Модуль ручного блока прикреплен к консоли управления посредством электрического кабеля и гибких трубок. Через электрический кабель консоль регулирует уровень мощности, передаваемой ручным блоком прикрепленной режущей игле. Гибкие трубки подают ирригационную жидкость к операционному полю и вытягивают аспирационную массу из глаза через модуль ручного блока.
Рабочая часть типичного ручного блока располагается в центре, полая резонаторная дуга или рупор непосредственно прикреплена к системе пьезоэлектрических кристаллов. Кристаллы обеспечивают необходимую ультразвуковую вибрацию, которая требуется для приведения в действие как рупора, так и прикрепленной режущей иглы во время факоэмульсификации, и кристаллы контролируются консолью. Модуль кристалл/рупор подвешен внутри полого корпуса или оболочки ручного блока на гибких подвесках. Корпус ручного блока оканчивается участком уменьшенного диаметра или головным конусом с дистального конца корпуса. Обычно головной конус имеет резьбу на внешней поверхности для установки полой ирригационной манжеты, которая окружает большую часть длины режущей иглы. Аналогично внутренний канал рупора имеет внутреннюю резьбу с его дистального конца для принятия внешней резьбы режущего кончика. Ирригационная манжета также имеет внутренний канал с внутренней резьбой, который навинчивается на наружную резьбу головного конуса. Режущая игла отрегулирована таким образом, чтобы ее кончик выдавался только на заранее заданную величину за пределы открытого конца ирригационной манжеты.
Во время процедуры факоэмульсификации кончик режущей иглы и конец ирригационной манжеты вставляются внутрь передней камеры глаза через небольшой разрез во внешних тканях глаза. Хирург приводит кончик режущей иглы в соприкосновение с хрусталиком глаза, так что вибрирующий кончик раздробляет хрусталик. Получаемые в результате частицы вытягиваются из глаза через внутренний канал режущей иглы вместе с ирригационным раствором, подаваемым к глазу во время процедуры, в емкость для отходов.
На протяжении всей процедуры ирригационная жидкость нагнетается внутрь глаза, проходя между ирригационной манжетой и режущей иглой и выходя внутрь глаза из верхушки ирригационной манжеты и/или из одного или нескольких проходов, или отверстий, проделанных в ирригационной манжете рядом с ее верхушкой. Данная ирригационная жидкость имеет крайне важное значение, так как она предотвращает коллапс глаза во время удаления превращенного в эмульсию хрусталика. Ирригационная жидкость также защищает ткани глаза от воздействия тепла, генерируемого вибрацией ультразвуковой режущей иглы. Кроме того, ирригационная жидкость задерживает частички превращенного в эмульсию хрусталика для вытягивания из глаза.
Обычное явление во время процедуры факоэмульсификации возникает из-за колебания скорости тока жидкости, которое происходит в течение всей хирургической процедуры. Колебание скорости тока жидкости приводит к колебанию перепадов давления в системе циркуляции ирригационной жидкости от источника ирригационной жидкости до глаза, таким образом вызывая изменения в давлении внутри передней камеры (также называемом внутриглазным давлением или ВГД). Более высокая скорость тока жидкости приводит к большим перепадам давления и более низкому ВГД. По мере понижения ВГД рабочее пространство внутри глаза уменьшается.
Другое общее осложнение во время процедуры факоэмульсификации возникает из-за блокировки, или закупоривания, аспирационной иглы. По мере того, как ирригационная жидкость и превращенные в эмульсию ткани вытягиваются из внутреннего пространства глаза через полую режущую иглу, частицы ткани, которые имеют размер, больший диаметра внутреннего канала иглы, могут закупорить кончик иглы. Когда кончик закупоривается, внутри кончика нарастает вакуумметрическое давление. Получаемый в результате скачок давления в передней камере глаза при устранении закупоривания известен как постокклюзионный бросок. Данный постокклюзионный бросок может, в некоторых случаях, вызвать слишком быструю аспирацию из глаза относительно большого количества жидкости и ткани, потенциально приводя к коллапсу глаза и/или разрыву капсулы хрусталика.
Делались попытки применения разнообразных методик с целью уменьшить данный бросок, например, путем вентилирования аспирационной системы или иным образом ограничения нарастания отрицательного давления в аспирационной системе. Однако остается необходимость в усовершенствованных устройствах для факоэмульсификации, включая ирригационные системы, которые снижают постокклюзионный бросок, а также поддерживают стабильное ВГД на протяжении всех изменений параметров потока.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном варианте осуществления, в соответствии с принципами настоящего изобретения, настоящее изобретение представляет собой инфузионное устройство под давлением, включающее в себя гибкую ленту, имеющую первый и второй концы, изогнутое основание и пакет, содержащий жидкость. Пакет размещается между гибкой лентой и изогнутым основанием. Второй конец гибкой ленты соединяется с валом. Электродвигатель также соединяется с валом. Электродвигатель приводится в движение с целью вращения вала и создания натяжения в гибкой ленте, тем самым изменяя давление жидкости в пакете.
В другом варианте осуществления, в соответствии с принципами настоящего изобретения, настоящее изобретение представляет собой инфузионную систему под давлением для офтальмологического хирургического аппарата. Инфузионная система под давлением включает в себя гибкую ленту, имеющую первый и второй концы; изогнутое основание; пакет, содержащий ирригационную жидкость, причем пакет размещается между гибкой лентой и изогнутым основанием; ирригационную систему, соединенную с пакетом; датчик давления для считывания значения давления в ирригационной системе; электродвигатель, соединенный с валом, причем второй конец гибкой ленты также соединен с валом; и контроллер, причем контроллер получает входной сигнал от датчика давления ирригационной системы для того, чтобы управлять электродвигателем. Когда электродвигатель приводится в движение с целью вращения вала, создается натяжение в гибкой ленте, чтобы изменять давление жидкости в пакете.
Необходимо понимать, что как вышеизложенное общее описание, так и нижеследующее подробное описание носят исключительно примерный и пояснительный характер и предназначены для обеспечения дополнительного пояснения данного изобретения, как изложено в пунктах Формулы изобретения. Нижеследующее описание, а также практическое использование данного изобретения излагают и предлагают дополнительные преимущества и цели данного изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые чертежи, которые включены в данное описание и составляют его часть, иллюстрируют несколько вариантов осуществления данного изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов данного изобретения.
Фиг.1 представляет собой диаграмму компонентов системы циркуляции жидкости факоэмульсификационной системы, включающей в себя ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На Фиг.2 представлен вид с торца устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На Фиг.3 представлен вид сбоку устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой блок-схему устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения.
Фиг.5 представляет собой блок-схему системы управления устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На Фиг.6 представлен вид в перспективе устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На Фиг.7 представлен вид сбоку в перспективе устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее будут подробно описываться варианты осуществления данного изобретения, примеры которых иллюстрируются с помощью прилагаемых чертежей. Где возможно, используются одни и те же цифровые обозначения для всех чертежей для ссылок на одни и те же детали или узлы.
Фиг.1 представляет собой диаграмму компонентов системы циркуляции жидкости факоэмульсификационной системы, включающей в себя ирригационную сдавливающую ленту под давлением, в соответствии с принципами настоящего изобретения. На Фиг.1 изображена система циркуляции жидкости через глаз 145 во время хирургического удаления катаракты. Компоненты включают в себя электродвигатель 105, ленту 110, пакет 115, изогнутое основание 120, раму 125, ирригационный датчик 130 давления, ирригационный клапан 135, ирригационную систему 140, ручной блок 150, аспирационную систему 155, аспирационный датчик 160 давления, выпускной клапан 165, насос 170, резервуар 175 и дренажный пакет 180. Ирригационная система 140 обеспечивает подачу ирригационной жидкости к глазу 145 во время операции по удалению катаракты. Аспирационная система 155 удаляет жидкость и частички превращенного в эмульсию хрусталика из глаза во время операции по удалению катаракты.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения пакет 115 содержит ирригационную жидкость для использования во время операции по удалению катаракты. Пакет 115 располагается между лентой 110 и изогнутым основанием 120. Изогнутое основание 120 закрепляется на раме 125. Электродвигатель 105 имеет вал (не показан), который прикрепляется к одному концу ленты 110. Другой конец ленты 110 фиксируется к изогнутому основанию 120 или раме 125. Таким способом пакет 115 может сжиматься между лентой 110 и изогнутым основанием 120. Когда электродвигатель 105 приводится в движение так, что вал (не показан), к которому подсоединен электродвигатель 105, вращается, лента 110 наматывается на вал (не показан), тем самым прижимая пакет 110 к изогнутому основанию 120. Это выдавливает ирригационную жидкость из пакета 110, что показано более четко на последующих чертежах.
Когда ирригационная жидкость выдавливается из пакета 110, она проходит через ирригационную систему 140 внутрь глаза 145. Ирригационный датчик 130 давления измеряет давление ирригационной жидкости в ирригационной системе 140. Дополнительный ирригационный клапан 135 также предусмотрен для двухпозиционного регулирования ирригации. Ирригационный датчик 130 давления выполнен в виде любого из ряда коммерчески доступных датчиков давления текучей среды. Ирригационный датчик 130 давления обеспечивает контроллер (не показан), который управляет электродвигателем 105, информацией о давлении. Работа электродвигателя 105 (и прикрепленной ленты 110) контролирует давление ирригационной жидкости, вытекающей из пакета 115.
Двигатель 105 может быть электродвигателем постоянного тока, шаговым электродвигателем либо двигателем другого типа, который можно точно контролировать. В других вариантах осуществления настоящего изобретения электродвигатель 105 может быть механизмом любого типа, который способен прикладывать усилие к ленте 110.
Ручной блок 150 размещается внутри глаза 145 во время процедуры факоэмульсификации. Ручной блок 150 имеет полую иглу (не показана), которая вибрирует под воздействием ультразвука внутри глаза с целью разрушить пораженный хрусталик. Манжета, расположенная вокруг иглы, обеспечивает подачу ирригационной жидкости из ирригационной системы 140. Ирригационная жидкость проходит через пространство между наружной поверхностью иглы и внутренней поверхностью манжеты. Жидкость и частички хрусталика удаляются через полую иглу. Таким способом внутренний проход полой иглы соединен по текучей среде с аспирационной системой 155. Насос 170 вытягивает удаляемую жидкость из глаза 145. Аспирационный датчик 160 давления измеряет давление ирригационной жидкости в аспирационной системе. Дополнительный выпускной клапан может использоваться с целью устранения вакуума, создаваемого насосом 170. Вытягиваемая жидкость проходит через резервуар 175 и попадает в дренажный пакет 180.
Во время процедуры факоэмульсификации кончик иглы может закупориться частичками хрусталика. Это создает состояние, называемое закупоркой (окклюзией). При закупорке обычно меньшее количество жидкости вытягивается из глаза. Как результат закупорки, вакуумметрическое давление в аспирационной системе 155 нарастает. Соответственно, при закупорке аспирационный датчик 160 давления считывает повышенный вакуум, который нагнетается в аспирационной системе 155. Когда закупорка прорывается (что случается, когда частички хрусталика, вызвавшие закупорку, разрушаются с помощью ультразвуковой иглы), происходит бросок. Повышенный вакуум в аспирационной системе 155 создает неожиданный расход жидкости из глаза, приводящий к быстрому понижению ВГД и уменьшению глубины рабочего пространства внутри глаза. Это может вызвать опасную ситуацию, при которой могут быть повреждены различные структуры глаза.
Устройство, содержащее сдавливающую ленту, согласно настоящему изобретению, способно реагировать на данное резкое возрастание давления (бросок) повышением давления ирригации в ирригационной системе 140. Когда закупорка прорывается и происходит бросок, лента 110 затягивается в ответ на снижение давления ирригации, распознаваемое ирригационным датчиком 130 давления. Таким способом давление и получаемое в результате рабочее пространство внутри глаза 145 могут поддерживаться при относительно постоянных значениях.
Аналогично, когда происходит закупорка, давление ирригации может увеличиваться, по мере уменьшения жидкости, вытягиваемой из глаза. Увеличение давления ирригационной жидкости, определяемое ирригационным датчиком 130 давления, может использоваться для управления электродвигателем 105 (и прикрепленной лентой 110) для того, чтобы регулировать давление в глазу 145, то есть для поддержания давления в глазу 145 в допустимых пределах.
На Фиг.2 представлен вид с торца устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения. На Фиг.2 пакет 115 удерживается между лентой 110 и изогнутым основанием 120. Вал 210 прикреплен к электродвигателю 105 (не показан). Электродвигатель 105 вращает вал 210, чтобы натягивать (или ослаблять, в зависимости от ситуации) ленту 110. В случае, когда электродвигатель 105 является электродвигателем постоянного тока или шаговым электродвигателем, вал 210 может быть повернут с точностью, чтобы приложить усилие известной величины к пакету 115. Усилие, оказываемое лентой 110 на пакет 115, пропорционально давлению ирригационной жидкости в ирригационной системе, к которой присоединен пакет 115. Натяжение ленты 110 заставляет пакет 115 соответствовать выпуклой форме изогнутого основания 120. Между давлением в пакете 115 и натяжением ленты 110 имеется линейное соотношение, приближенно описываемое посредством формулы кольцевого напряжения:
h
σ=Pr/t,
h
где σ - кольцевое напряжение (в данном случае, напряжение ленты от натяжения ленты 110),
Р - внутреннее давление (в данном случае давление в пакете 115),
t - толщина кольца (в данном случае толщина ленты 110),
r - внутренний радиус окружности (в данном случае радиус изогнутого основания 120).
Лента 110 может быть изготовлена из гибкого, но не растягивающегося материала, такого как тонкий и гибкий металлический или пластиковый лист, тканое полотно или другой подходящий материал. В одном варианте осуществления лента 110 изготовлена из листа сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) толщиной 0,010 дюйма.
На Фиг.3 представлен вид сбоку устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения. На Фиг.3 пакет 115 удерживается между лентой 110 и изогнутым основанием 120. Изогнутое основание 120 закрепляется на раме 125. Вал 210 прикреплен к электродвигателю 105. По мере того как электродвигатель 105 вращает вал 210, лента 110 натягивается (или ослабляется, в зависимости от направления, в котором вращается вал 210). Путем управления работой электродвигателя 105, давление в глазу 145 можно поддерживать в допустимых пределах.
Фиг.4 представляет собой блок-схему устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения. На Фиг.4, контроллер 410 получает входной сигнал от датчика давления 130 ирригационной системы и управляет работой электродвигателя 105. Таким способом контроллер 410 управляет электродвигателем 105 для того, чтобы регулировать ирригационное давление. Контроллер 410 обычно представляет собой микросхему с входным и выходным штырьевыми контактами и контактом питания, способную выполнять логические функции. В различных вариантах осуществления, контроллер 410 является контроллером определенного устройства. В таком случае контроллер 410 выполняет специфические функции контроля, нацеленные на конкретное устройство или компонент, такой как электродвигатель. Например, контроллер электродвигателя имеет основные функциональные возможности для управления электродвигателем. В других вариантах осуществления контроллер 410 представляет собой микропроцессор. В таком случае контроллер 410 является программируемым, так что он может выполнять функции контроля более чем одним компонентом устройства. В других случаях контроллер 410 не является программируемым микропроцессором, но зато является специализированным контроллером, сконфигурированным для управления различными компонентами, которые выполняют различные функции. Несмотря на то, что контроллер 410 изображен на Фиг.4 в виде одного компонента, он может быть выполнен как множество различных компонентов или микросхем.
Фиг.5 представляет собой блок-схему системы управления устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения. На Фиг.5 входной сигнал 350 отображает желательное давление. В данном примере контроллер 410 является пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) контроллером, который управляет работой электродвигателя 105. Ирригационный датчик 130 давления обеспечивает подачу входного сигнала контроллеру 410. Контроллер 410 отслеживает желательное давление (входной сигнал 350) посредством управления электродвигателем 105. Например, если ирригационное давление слишком низкое (ниже желательного давления), контроллер 410 дает команду электродвигателю 105 натянуть ленту 110, тем самым увеличивая давление в пакете 115 (и в ирригационной системе, к которой присоединен пакет 115). Если ирригационное давление слишком высокое (выше желательного давления), контроллер 410 дает команду электродвигателю 105 ослабить ленту 110, тем самым уменьшая давление в пакете 115 (и в ирригационной системе, к которой присоединен пакет 115).
На Фиг.6 представлен вид в перспективе устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения. На Фиг.6 пакет 115 удерживается между лентой 110 и изогнутым основанием 120. Изогнутое основание 120 закрепляется на раме 125. Вал 210 прикреплен к электродвигателю 105.
На Фиг.7 представлен вид сбоку в перспективе устройства, содержащего ирригационную сдавливающую ленту под давлением в соответствии с принципами настоящего изобретения. На Фиг.7 электродвигатель 105 и изогнутое основание 120 аналогичны описанным выше. Муфта 710 сцепления присоединена к электродвигателю 105. Пружина 720 присоединена к валу 210. Муфта 710 сцепления вводит в зацепление электродвигатель 105 и вал 210 или выводит их из зацепления. Таким способом, муфта 710 сцепления обеспечивает меры безопасности, позволяющие валу 210 расцепляться с электродвигателем 105 при необходимости. Пружина 720 обеспечивает постоянный скручивающий момент на валу 210, если электродвигатель 105 расцепляется с валом 210. Таким способом, если муфта 710 сцепления выводит электродвигатель 105 из зацепления с валом 210, то пружина 720 обеспечивает постоянный скручивающий момент на валу 210, чтобы поддерживать постоянное минимальное давление в ирригационной системе (и в глазе).
Устройство, содержащее ирригационную сдавливающую ленту, в соответствии с принципами настоящего изобретения, обеспечивает точный контроль ирригационного давления (и давления внутри глаза) во время операции по удалению катаракты. Предыдущие попытки создания устройства, содержащего пакет сдавливаемого типа, включали в себя использование двух противоположно расположенных пластин, между которыми помещался пакет. Пластины смещались друг к другу с целью увеличения давления в пакете. Было обнаружено, однако, что пакет, при расположении между пластинами, был чувствителен к смещению. Данное смещение привело к тому, что управление давлением было более медленным, чем в устройстве, содержащем ирригационную сдавливающую ленту, в соответствии с настоящим изобретением. В настоящем изобретении лента 110 крепко удерживает пакет 115 относительно изогнутого основания 120. Это дает возможность более быстро и более точно управлять давлением.
В дополнение, площадь контакта поверхностей пакета и жестких пластин значительно варьировалась при различных уровнях наполнения пакета. В результате, при различных уровнях наполнения пакета, значительно отличающиеся усилия требовались для того, чтобы создать давление одной и той же величины, таким образом делая соответствующее управление устройством более сомнительным. Настоящее изобретение обеспечивает важное преимущество в минимизации изменения площади контакта поверхностей на протяжении всего периода уменьшения объема пакета. Лента сообразуется с поверхностью пакета с одной стороны, сохраняя площадь приблизительно постоянной. Несмотря на то, что площадь контакта основания и пакета в некоторой степени варьируется, изменения площади не являются столь значительными, как в случае с плоскими пластинами.
Исходя из вышесказанного, следует понимать, что настоящее изобретение предлагает инфузионную систему под давлением для факоэмульсификационной хирургии. Настоящее изобретение предлагает устройство, содержащее ирригационную сдавливающую ленту, которое более точно контролирует давление жидкости. Настоящее изобретение сопровождается чертежами в качестве примера, и средний специалист в данной области может внести разнообразные изменения.
Другие варианты осуществления данного изобретения будут очевидны специалистам в данной области из рассмотрения данного описания и практики данного изобретения, раскрываемой в данном документе. Предполагается, что описание и примеры будут рассматриваться только как примерные, при том, что истинный объем и сущность данного изобретения кратко изложены в пунктах нижеследующей Формулы изобретения.