устройство для офтальмологических операций

Формула изобретения

1. Устройство для офтальмологических операций, содержащее корпус с упором и расположенный в корпусе подвижный шток с лезвием на одном конце, отличающееся тем, что оно снабжено электроприводом возвратно-поступательного перемещения, установленным с возможностью взаимодействия с одной из частей штока, вторая часть которого выполнена с возможностью взаимодействия с дополнительно установленным преобразователем перемещения штока в электрический сигнал, при этом привод и преобразователь расположены внутри корпуса и связаны с программируемым блоком управления, содержащим задатчик звуковых сигналов ритма выполнения надреза.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде пьезоэлектрического двигателя, а преобразователь в виде индуктивного датчика перемещения.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что блок управления включает панель управления, цифровой индикатор, звуковой индикатор и выносную педаль.

4. Устройство по п.1, отличающееся тек, что блок управления соединен с ЭВМ.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде соленоида с подпружиненным штоком и регулируемым током в катушке.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде электрического двигателя с преобразователем вращения в линейное перемещение штока.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде волнового линейного электродвигателя.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде вибродвигателя.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде линейного электродвигателя.

10. Устройство по пп.1 4, 6 9, отличающееся тем, что привод выполнен в виде магнитострикционного двигателя.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шток выполнен составным.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде емкостного датчика.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде токовихревого датчика.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде оптического датчика.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде датчика на поверхностных акустических волнах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к офтальмологическим инструментам, и может быть использовано для выполнения заданных по глубине и форме несквозных надрезов роговицы при операциях на глазу с целью изменения его рефракции.

Спецификой при выполнении надрезов роговицы является то, что ее геометрическая форма и толщина индивидуальны в каждом конкретном случае. Инструмент, используемый при офтальмологических операциях, должен обеспечить возможность учета этих индивидуальных особенностей роговицы. Только при наличии такого инструмента хирург может выполнить надрез с нужной точностью и достичь за счет этого высокой эффективности операции. Как показывает практика, существующие офтальмологические инструменты не обеспечивают хирургу выполнение надрезов с большой точностью.

Известно устройство для офтальмологических операций (а.с. 1367970, М.кл. 4 А 61 F 9/00, А 61 B 17/32), состоящее из корпуса с упором, в котором размещены шток с фиксатором лезвия. Кроме того, устройство содержит механизм настройки штока, выполненный на двух микрометрических резьбовых парах с отличающимися шагами резьбы, грубую и точную шкалы для отсчета величины выдвижения штока лезвием.

Использование устройства заключается в выдвижении штока с лезвием за упор на необходимую величину, вкалывании лезвия в роговицу до касания упором и выполнении надреза по ранее намеченной линии. Так как роговица имеет переменную толщину, то приведенную последовательность действий необходимо выполнять неоднократно, выдвинув лезвие на новую глубину резания. Кроме того, требуется удалять ступеньки между участками надреза с различной глубиной.

Недостатком данного устройства является низкая точность выполнения надреза за счет неполной глубины прорезания роговицы на одних участках надреза и повышенной опасностью прокола передней камеры на других. Кроме того, неоднократная настройка устройства на новую глубину и выполнение надреза за несколько приемов увеличивает длительность операционного цикла.

Известно устройство для нанесения надрезов на роговую оболочку глаза (а. с. 1597186, М.кл. 5 А 61 F 9/00), состоящее из корпуса, в котором размещен шток с лезвием. Корпус имеет упор. Кроме того, устройство содержит механизм настройки лезвия на требуемую глубину, выполненный на микрометрической резьбовой паре, две шкалы для отсчета величины выдвижения лезвия, а упор сделан съемным.

Использование устройства включает установку на него необходимого упора в зависимости от профиля роговой оболочки, настройку лезвия относительно упора микрометрическим винтом на расстояние, соответствующее максимальной глубине надреза, вкалывание лезвия в роговую оболочку у края оптической зоны на необходимую глубину и выполнение надреза роговой оболочки от центра к периферии по ранее намеченной линии, постепенно меняя угол наклона устройства, в результате чего возрастает глубина внедрения лезвия в роговицу.

Недостатками данного устройства являются низкая точность выполнения надреза вследствие зависимости его глубины от угла наклона устройства и усилия его прижатия к роговице, а также увеличение длительности операционного цикла за счет времени, необходимого для установки съемного упора.

Известно также устройство для офтальмологических операций (а.с. 1554909, М.кл. 5 А 61 F 9/00, прототип), состоящее из корпуса с упором и размещенного в корпусе штока с лезвием. Кроме того, устройство содержит микрометрический механизм продольного перемещения лезвия при настройке, подпружиненный кронштейн, закрепленный одним концом на корпусе с помощью шарнира. С другой стороны кронштейна с помощью шарнира закреплен подпружиненный упор с цилиндрической рифленой рабочей частью. На кронштейне закреплен микрометрический винт регулирования поворота упора.

Устройство используется следующим образом.

Посредством микрометрического механизма продольного перемещения выдвигают лезвие за упор на расстояние, соответствующее максимальной глубине надреза в начальной точке, а микрометрическим винтом выставляют требуемый угол поворота рабочей части упора, при котором в конечной точке надреза лезвие будет выдвинуто на расстояние, соответствующее минимальной глубине надреза.

Далее приступают к нанесению надреза. В начальной точке производят внедрение лезвия в роговицу до соприкосновения с упором. Затем производят надрез от периферии к центру по намеченной ранее линии. При этом рифленая рабочая часть упора, перекатываясь по поверхности роговицы, изменяет за счет своей формы глубину выхода лезвия за упор путем перемещения корпуса устройства в осевом направлении.

Недостатком данного устройства является то, что точная глубина просечения роговицы достигается только в начальной и конечной точках надреза. В промежуточных точках форма надреза определяется формой перекатывающейся по поверхности роговицы рабочей части упора и не учитывает индивидуальных геометрических особенностей роговицы. Различие реальной формы сечения роговицы и формы получающегося надреза может приводить как к недорезанию роговицы на всю толщину, что снижает эффективность операции, так и к чрезмерной глубине надреза проколу передней камеры, что приводит к послеоперационным осложнениям.

Рифления на рабочей части упора приводят к образованию на дне надреза профиля, повторяющего форму рифлений, что также снижает точность выполнения операции.

Кроме того, в конечной точке надреза, у края оптической зоны, при удалении лезвия из надреза упор под действием пружины возвращается в исходное положение. При этом, упор своей рифленой рабочей поверхностью трет по роговице у края оптической зоны и может травмировать ее, а в момент достижения упором исходного положения он ударяет по корпусу, что может привести к проколу передней камеры, т.к. в этот момент выход лезвия опять максимальный.

Для исключения проскальзывания подпружиненную рабочую часть упора необходимо прижимать к поверхности роговицы, т.е. прикладывать дополнительную нагрузку на роговую оболочку, возрастающую по мере выполнения надреза - движения устройства от периферии к оптической зоне. В случае проскальзывания рабочей части упора по поверхности роговицы происходит прокалывание передней камеры, поскольку при этом не происходит уменьшение выдвижения лезвия за упор.

В процессе проведения операции в поле зрения находятся детали механизма регулирования угла поворота рабочей части упора, что ухудшает наблюдение операционного поля и затрудняет визуальный контроль.

Задачей, положенной в основу данного изобретения, является разработка такого устройства для офтальмологических операций, которое имело бы механизм рабочего перемещения лезвия относительно упора, управляемый с учетом индивидуальных особенностей роговицы пациента, что позволило бы повысить эффективность операции за счет точной глубины просечения роговицы по линии надреза.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для офтальмологических операций, содержащем корпус с упором и расположенный в корпусе шток, конец которого содержит державку с лезвием, одна часть штока взаимодействует с электрическим приводом, обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение штока, а вторая часть штока взаимодействует с преобразователем этого перемещения в электрический сигнал, привод и преобразователь расположены внутри корпуса и связаны с программируемым блоком управления, содержащим задатчик звуковых сигналов ритма выполнения надреза.

Возможны следующие исполнения данного устройства.

В качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется пьезоэлектрический двигатель, а в качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал индуктивный датчик перемещений.

Программируемый блок управления включает панель управления, цифровой индикатор, звуковой индикатор и выносную педаль.

Блок управления соединен с ЭВМ.

В качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется соленоид с подпружиненным штоком и регулируемым током в катушке.

В качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется электрический двигатель с преобразованием вращение в линейное перемещение штока.

В качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется волновой линейный электродвигатель.

В качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется вибродвигатель.

В качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется линейный электродвигатель.

В качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется магнитострикционный двигатель.

Шток выполнен составным.

В качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал используется емкостной датчик.

В качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал используется токовихревой датчик.

В качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал используется оптический датчик.

В качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал используется датчик на поверхностных акустических волнах.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для офтальмологических операций; на фиг. 2 то же, вариант исполнения устройства для офтальмологических операций.

Устройство для офтальмологических операций (фиг.1) состоит из корпуса 1, на котором неподвижно закреплен упор 2. В корпусе 1 расположен шток 3. Кроме того, устройство содержит размещенные в этом же корпусе пьезоэлектрический двигатель 5 и преобразователь 6 перемещения в электрический сигнал. Шток 3 выполнен сборным. Он содержит часть а, которая является штоком пьезоэлектрического двигателя, и часть б подвижный элемент индуктивного преобразователя перемещения в электрический сигнал. Различные части штока соединены между собой. Устройство включает также программируемый блок управления 7, соединенный кабелем 8 с пьезоэлектрическим двигателем 5 и преобразователем 6 перемещения в электрический сигнал. Программируемый блок управления 7 имеет панель управления 9, цифровой индикатор 10 и выносную педаль 11 с кабелем 12. Рабочая поверхность упора 2, контактирующая с роговицей, выполнена гладкой.

Устройство, представленное на фиг. 2, отличается от описанного выше варианта тем, что программируемый блок управления 7 не имеет панели управления и цифрового индикатора, а соединен кабелем 9 с персональной ЭВМ.

Возможно исполнение устройства, в котором в качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется пьезоэлектрический двигатель, а в качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал индуктивный датчик перемещений.

Возможно исполнение устройства, в котором блок управления соединен с ЭВМ.

Имеется исполнение устройства, в котором в качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется соленоид с подпружиненным штоком и регулируемым током в катушке.

Существует исполнение устройства, в котором в качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется электрический двигатель с преобразованием вращение в линейное перемещение штока.

Имеется исполнение устройства, в котором в качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется волновой линейный электродвигатель.

Возможно исполнение устройства, в котором в качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется вибродвигатель.

Существует исполнение устройства, в котором в качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется линейный электродвигатель.

Имеется исполнение устройства, в котором в качестве привода возвратно-поступательного перемещения штока используется магнитострикционный двигатель.

Возможно исполнение устройства, в котором шток выполнен составным.

Существует исполнение устройства, в котором в качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал используется емкостной датчик.

Имеется исполнение устройства, в котором в качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал используется токовихревой датчик.

Возможно исполнение устройства, в котором в качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал используется оптический датчик.

Существует исполнение устройства, в котором в качестве преобразователя перемещений штока в электрический сигнал используется датчик на поверхностных акустических волнах.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом операции измеряют параметры роговицы пациента, необходимые для задания траектории движения лезвия при выполнении надрезов.

После этого включают питание программируемого блока управления 7. С помощью панели управления 9 и цифрового индикатора 10 программируют устройство в соответствии с измеренными параметрами роговицы данного пациента. Программируемыми параметрами являются значения времени и соответствующие им величины выдвижения лезвия за упор 2 в количестве точек, аппроксимирующих с требуемой точностью реальный профиль сечения роговицы. Должны быть заданы минимум три числа: начальная глубина надреза, длительность выполнения надреза и конечная глубина надреза.

Устройство готово к работе.

Далее приступают к нанесению надреза. После нажатия на выносную педаль 11 пьезоэлектрический двигатель 5 на максимальной скорости выдвигает шток 3 с лезвием 4 за упор 2 на расстояние, соответствующее начальной глубине надреза, его измеряет преобразователь перемещения в электрический сигнал 6 с программируемым блоком управления 7, который выводит значение этого перемещения на цифровой индикатор 10. Программируемый блок управления 7 начинает подавать через каждую секунду короткие звуковые сигналы, которые задают ритм выполнения надреза и позволяют контролировать скорость движения лезвия 4 по роговице. После выдвижения лезвия 4 в начальное положение звучит первый сигнал, после которого, удерживая устройство за корпус 1, производят вкалывание лезвия в роговицу до касания с упором 2. Звучит второй сигнал, по которому начинают движение лезвия по ранее намеченной на роговице линии. Если запрограммирована длительность выполнения надреза две секунды, то к третьему звуковому сигналу лезвие подводят к середине длины надреза, а к четвертому сигналу к концу надреза. Аналогично при запрограммированном времени выполнения надреза три или четыре секунды длину надреза разбивают условно или предварительной разметкой на три или четыре равные части соответственно и контролируют время их прохождения по тактирующим звуковым сигналам. В процессе выполнения надреза преобразователь перемещения в электрический сигнал 6, контролируя положение подвижного элемента б, а следовательно и всего штока 3, непрерывно измеряет текущую величину выдвижения лезвия за упор. Программируемый блок управления на основе этих данных управляет работой пьезоэлектрического двигателя 5 и обеспечивает постоянную скорость осевого перемещения части а штока 3, а следовательно, и лезвия 4, между каждым предыдущим и последующим запрограммируемыми его положениями. Тем самым в процессе выполнения надреза поступательного перемещения упора по роговице - они обеспечивают получение требуемого профиля надреза, максимально близкого к профилю сечения роговицы глаза, задаваемому при программировании устройства. Точность отработки заданной траектории лезвия определяется характеристикой преобразователя перемещения в электрический сигнал и составляет обычно 1.2 мкм, что выше реальной точности измерения толщины роговицы.

В конце надреза, по истечении заданного времени его выполнения, лезвие 4 на максимальной скорости прячется за упор 2.

Работа устройства, представленного на фиг. 2, отличается тем, что программирование траектории движения лезвия 4 и контроль выполнения этой траектории осуществляется с помощью персональной ЭВМ, которая связана с программируемым блоком управления 7 кабелем 9. При этом программируемый блок управления 7 только отрабатывает переданную персональной ЭВМ программу движения лезвия. Использование персональной ЭВМ позволяет подготовить исходную информацию о группе пациентов до начала операции и тем самым сократить время операции.

В результате использования предлагаемого устройства возрастает точность проведения операции вследствие того, что лезвие 4 выдвигается в каждой точке надреза на величину, равную измеренной заранее и запрограммированной до начала операции толщине роговицы в данной точке, что снижает вероятность травматизма. Кроме того, минимальное количество деталей устройства (упор 2 и лезвие 4) в поле зрения операционного микроскопа улучшает визуальный контроль. Плоская без рифлений рабочая поверхность упора 2 и отсутствие элементов, удерживаемых в подпружиненной состоянии за счет касания с роговицей, снижают и делают постоянным давление на последнюю, а также уменьшают вероятность травматизма при отрыве упора от поверхности роговицы.