офтальмохирургический инструмент

Формула изобретения

Офтальмологический инструмент для удаления инородных тел и патологических структур глаза, содержащий ловушку, совокупную с ножницами, образованную не менее чем двумя стержнями, размещенными один в другом с возможностью относительного перемещения, первый из которых снабжен, по меньшей мере, одним, расположенным сбоку, окном, соединяющим его внутренний объем с окружающим пространством, а второй снабжен одной или более заслонкой, выполненной с возможностью перекрытия окна первого стержня, при этом ножницы образованы посредством выполненных на замыкающих ловушку сторонах окна и заслонки, по крайней мере, одной парой режущих кромок, расположенных с возможностью взаимного точечного контакта в одной или точках, отличающийся тем, что рабочая часть не менее чем одной режущей кромки, выполненной на стороне окна, расположена за очертанием первого стержня, а в точке контакта режущие кромки взаимно прижаты с усилием, превышающим распорное.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к офтальмологии, а именно к устройствам для освобождения от удерживающих связей и удаления внутриглазных патологических структур и инородных тел: витреотомам, экстракторам и т.п.

Известен офтальмохирургический инструмент для удаления внутриглазных патологических структур и инородных тел, содержащий ловушку, совокупную с ножницами. Ловушка образована размещенными один в другом с возможностью относительного перемещения, по меньшей мере, двумя стержнями, первый из которых снабжен, по крайней мере, одним расположенным сбоку окном, соединяющим его внутренний объем с окружающим пространством, а второй снабжен, по меньшей мере, одной заслонкой, размещенной и выполненной с возможностью перекрытия окна в первом стержне. Ножницы образованы посредством выполненных на замыкающих ловушку сторонах окна и заслонки, по меньшей мере, одной парой режущих кромок, расположенных с возможностью взаимного точечного контакта, по меньшей мере, в одной точке. Данный инструмент принят за ближайший аналог (SU 1454457, 1986).

Известный инструмент не обеспечивает гарантированного отсечения тканей концевыми участками режущих кромок и создает опасность травмирования внутриглазных структур.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в гарантированном и полноценном отсечении инородного тела и патологических структур от удерживающих их тканей и надежном захвате.

На чертежах приведен механизм работы ловушки совокупной с ножницами:

на фиг.1 - общий вид рабочей части витреотома с размещением второго стержня внутри первого;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - то же, что на фиг.1, с размещением первого стержня внутри второго;

на фиг.5 - разрез В-В на фиг.4;

на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.4;

на фиг.7 - общий вид рабочей части экстрактора внутриглазных инородных тел, зашвартованных в стекловидном теле, с размещением второго стержня внутри первого;

на фиг.8 - разрез Д-Д на фиг.7;

на фиг.9 - разрез Е-Е на фиг.8;

на фиг.10 - то же, что на фиг.9, в положении взаимодействия режущих кромок;

на фиг.11 - то же, что на фиг.7, с размещением первого стержня внутри второго;

на фиг.12 - вид И на фиг.11;

на фиг.13 - разрез К-К на фиг.11;

на фиг.14 - то же, что на фиг.13, в положении взаимодействия режущих кромок.

На всех общих видах: фиг.1, 4, 7, 11 расположению ловушки соответствуют слева сторона оперируемого глаза, справа - сторона провода и аспирапионного устройства.

Офтальмохирургический инструмент для удаления инородных тел и патологических структур глаза (далее инструмент) содержит ловушку, совокупную с ножницами. Ножницы офтальмохирургического инструмента могут быть образованы более чем одной опорой режущих кромок окна и заслонки. Указанные кромки могут быть расположены с возможностью взаимного контакта более чем в одной точке - фиг.1, 4, 7, 11. Совокупность здесь - совмещенность в одном инструменте средств улавливания предмета и освобождения его от удерживающих связей, присущая известным устройствам для экстракции. Ловушка по типу относится к затворам и образована, по меньшей мере, двумя стержнями 1 и 2, размещенными один в другом с возможностью относительного перемещения. Стержни 1 и 2 поименованы так ввиду возможного разнообразия их конструктивного исполнения с учетом различий исходной заготовки и технологии их изготовления. Их можно изготовить из обычных круглых и профильных труб, из специальных профилей, из ленты, обработанными из прутка, из комбинаций различных заготовок (составными) с использованием механической обработки, сварки, пайки, ковки, штамповки и т. п. Продольный профиль стержней 1 и 2 может быть переменным. Размещение стержней 1 и 2 один в другом подразумевает, что, по крайней мере, один из них полый, а взаимное расположение может быть любым: соосным или несоосным (не исключается и отсутствие осей у одного или нескольких стержней) и не связывает взаимное расположение стержней 1 и 2 с их нумерацией (может второй располагаться внутри первого, как, например, на фиг.1 и 7, а может быть и первый внутри второго, как, например, на фиг.4 и 11).

Так как стержней может быть два и более и все они могут быть полыми. Формула позволяет рационально решать проблемы применяемых в офтальмохирургии ирригации и аспирации.

Возможность относительного перемещения стержней 1 и 2 необходима для работы инструмента и обусловлена формой и характером сопряжения стержней: с зазором или упругим поджимом друг к другу с усилием, не вызывающим проблемы перемещения.

Само перемещение может быть линейным (например, инструменты на фиг.1 и 4), угловым (например, инструменты на фиг.7 и 11) и комбинированным, т.е. винтовым, которое применяют при реализации способа резки с оттяжкой (особенно подходит для инструментов на фиг.1 и 4), перемещение может быть ограниченной протяженности (при возвратно-поступательном, возвратно-вращательном и возвратно-винтовом движениях) и ничем не ограниченным (вращательное движение). Составляющие комбинированного перемещения могут осуществляться как во взаимосвязи, так и независимо (например, когда оттяжку используют лишь при завершении резки).

Вид относительного перемещения зависит от назначения инструмента, свойств иссекаемых тканей и реализуемого режима работы инструмента: разовый, циклически повторяющийся и т.д. Следует учитывать и возможность относительного перемещения в любом направлении в пределах зазора в сопряжении стержней 1 и 2.

Стержень 1, по перечислению в формуле соответствующий первому, снабжен, по меньшей мере, одним окном 3, расположенным сбоку и соединяющим его внутренний объем с окружающим пространством. Окно 3 (синонимы: отверстие, паз. Прорезь, щель, проем. Просвет и т.п.) может быть выполнено разнообразной формы, определяемой спецификой инструмента и связанной с очертаниями заслонки 4 (см. ниже). Функционально окно 3 образует вход в ловушку, поэтому за окном внутри стержня 1 всегда должен быть некоторый внутренний объем (камера), необходимый для размещения улавливаемого предмета”, даже если стержень 1 в большей части своей длины выполнен монолитным.

Форма окна может иметь сложный вид, включая в себя кроме собственно прохода во внутренний объем ловушки другие элементы, например кромко-несущие и образующие их прорези, разрезы, надрезы и т.п. На чертежах фиг.1, 4, 7 и 11 представлены два примера конфигураций окон сложной формы, позволяющие судить о возможном разнообразии решений. Конец стержня 1, обращенный к оперируемому глазу, обычно выполняют заглушенным обтекаемой формы или заостренным, иногда с частичным выходом окна 3 на торец стержня.

Стержень 2, по перечислению в формуле второй, снабжен, по меньшей мере одной заслонкой 4, размещенной и выполненной с возможностью перекрытия окна 3 в стержне 1. Заслонка 4 функционально соответствует названию и может быть выполнена, например, как элемент формы в самом стержне 2 в виде соответствующим образом подготовленного конца стержня или как отдельно изготовленный и укрепленный на стержне 2 элемент. Так на фиг.1 и 4 заслонкой является просто ровно обрезанный передний коней стержня 2, на фиг.7 и 11 для образования заслонки конец стержня 2 ступенчато срезан, а сама заслонка имеет вид выступа переменного по длине сегментного кольцевого поперечного сечения.

Особый случай имеет место, когда оба стержня 1 и 2 снабжены окнами, при совмещении которых возникает сообщение внутреннего объема ловушки с окружающим пространством, а при другом взаимном расположении может быть получено полное или частичное перекрытие окон. Очевидно, что в особом случае распределение стержней на первый и второй становится условным и может быть сделано произвольно, как и распределение ролей окон и заслонок.

Под перекрытием окна 3 заслонкой 4 следует понимать или полное устранение просвета в нем, или частичное его уменьшение. Это зависит, главным образом, от реализуемого режима работы инструмента.

Например, при работе инструмента в устройствах непрерывного удаления иссекаемой ткани, где роль заслонки выполняет шнек, спиральное сверло или спирально завитая лопасть, один просвет в окне уменьшается, в то время как другой увеличивается, а окно все время остается частично перекрытым. Форма заслонки, ее очертания связаны с назначением инструмента, с требованиями к организации внутреннего объема ловушки, выбранного вида взаимного перемещения стержней 1 и 2 и с очертаниями окна 3, необходимостью выполнения на замыкающих ловушку сторонах окна 3 и заслонки 4 режущих кромок 5 и 6 (5' и 6'), расположенных с возможностью взаимного точечного контакта в одной точке, и образования ножниц по типу гильотинных. Точечный контакт режущих кромок нужен для эффективного разделения разрезаемых тканей. Это известно из практики применения ручных ножниц для резки, раскроя и стрижки различных материалов. Ножницы с точечным контактом режущих кромок являются наиболее эффективным среди механических средством разделения материалов широкого спектра свойств, в том числе при самой малой разрезаемой толщине (разрезаемый материал не затягивается между задними поверхностями ножей).

Поскольку режущие кромки по определению линии, геометрически возможность их точечного контакта выражается в том, что в зоне взаимодействия они пересекаются: прямолинейные в одной точке, а если хотя бы одна кромка криволинейна - то в одной или более точках. Чаще организуют пересечение в одной точке, этим упрощается конструкция инструмента. При пересечении кромок более чем в одной точках для создания контакта в любой из них нужны особые мероприятия, в теории механизмов называемые соблюдением принципа самоустанавливаемости или недопущения избыточных связей.

Вне зоны взаимодействия (например, когда ловушка открыта или закрыта) парные режущие кромки могут располагаться одна по отношению к другой как угодно. Парой режущих кромок (парными кромками) считаются имеющие возможность взаимодействовать с образованием ножниц (5 и 6 или 5' и 6'). Режущие кромки 5 и 6 могут быть выполнены в материале стержней 1 и 2 (фиг.1 и 4) или в направленном, напаянном или другим образом нанесенном на замыкающие ловушку края окна 3 и заслонки 4, а также могут быть выполнены на отдельных ножах с механическим креплением (например, кромки 5 и 5' на фиг.7 и 11).

Заточка режущих кромок может быть выполнена в любом виде: гладкая, с заданной шероховатостью образующих поверхностей или специальная зубчатая или волнистая, применяемая для предотвращения вытеснения разрезаемой ткани из зева ножниц и повышения эффективности резки с оттяжкой. Оттяжка - придание режущей кромке существенной дополнительной скорости, направленной вдоль режущей кромки в сторону контакта с парной кромкой или, что то же, относительное перемещение режущих кромок под малым углом. Так, например, если к поступательному перемещению стержня 2 на фиг.1 или 4 добавить вращение против часовой стрелки на фиг.3 или 6, создав, таким образом, комбинированное перемещение стержня 2, а переднюю поверхность (фаску) заслонки 4 снабдить рифлением с выходом на режущую кромку 6 в виде зубцов или волны, получится витреотом, реализующий способ резки с оттяжкой, интенсифицированной приданием режущей кромке специального профиля.

Поскольку режущие кромки - объект материальный, одной возможности пересечения для их точечного контакта недостаточно, нужны еще определенное расположение образующих кромки поверхностей, характеризуемое передним и задним углами (фиг.2, 5, 9 и 13), кинематика относительного перемещения кромок и силовое замыкание в точке контакта.

В воображаемом абсолютно жестком и условно беззаворотном исполнении данный инструмент вообще не работоспособен, как только режущие кромки приходят в контакт, дальнейшее перемещение одной кромки по отношению к другой становится невозможным по причине пересечения. Невозможно представить и чисто кинематического замыкания режущих кромок в точке их контакта выполнением траектории относительного движения.

Для этого потребовалось бы выполнить траекторию с допускаемыми отклонениями в долях микрометра, что с учетом сложности привода, реально допустимых точностей изготовления и сборки инструмента немыслимо. Силовое замыкание - метод(способ) обеспечения контакта точек, линий или поверхностей деталей независимо от внешних или инерционных воздействий или погрешностей кинематики путем приложения специально создаваемых сил, препятствующих нарушению контакта - является единственным решением проблемы.

Известно, что для работы ножниц с меньшим усилием резания необходимо образовать треугольный, по возможности более компактный по площади очаг деформации разрезаемой ткани. Площадь очага пропорциональна квадрату толщины разрезаемой ткани и обратно пропорциональна тангенсу угла между парными режущими кромками. Соответственно этой зависимости угол наклона стремятся сделать возможно большим, имея в виду, что наибольшая его величина ограничена коэффициентом трения (угол трения) между разрезаемой тканью и режущими кромками (или коэффициентом сцепления, который больше, если имеют место негладкие, рифленые или зубчатые кромки). При угле наклона больше допустимого разрезаемый материал вытесняется из зева ножниц вдоль режущих кромок, и резание не происходит. Оценку угла наклона в представленных на чертежах фиг.1, 4, 8 и 11 примерах конструкций производят в развертке цилиндрических поверхностей, в которых расположены кромки. Так все кромки, проекции которых на перечисленных чертежах прямолинейны, а их расположение определено углом (кромки 5, 5', 6 и 6' соответственно), в натуре не являются частью эллипса. А в развертке превращаются в часть синусоиды. Ответные кромки 6, 6', 5, 5' в развертке остаются прямолинейными. Процесс взаимодействия парных кромок в развертке выражен их параллельным переносом. Очевидно, что пересечение прямой и синусоиды при параллельном переносе дает переменный угол наклона режущих кромок. При необходимости выполнить угол наклона постоянным во всей зоне взаимодействия парные кромки можно выполнить в сочетаниях: прямая и винтовая, винтовая и винтовая и др.

Для устранения недостатка прототипа достаточно, например, вывести концы режущих кромок за пределы, доступные для поступления разрезаемого материала. Т.к. пределы установлены окном 3, режущие кромки 5 и 6 (5' и 6') должны простираться за очертания окна 3. В связи с этим введены понятия: рабочая часть (участок) режущей кромки, т.е. доступная для взаимодействия с разрезаемым материалом (ограниченная размером l₀ на фиг.3, 6, 8 и 12), и вспомагательные части (участки в размерах l₁ и l₂ там же).

Согласно формуле рабочая часть, по меньшей мере, одной режущей кромки, вьшоленной на стороне окна, расположена за очертанием первого стержня. Под очертанием стержня подразумеваются геометрические пределы, в которых расположен материал стержня за исключением кромкообразующих элементов. Так, например, у инструментов на фиг.1, 4, 7 и 11 очертания первого стержня в зоне размещения режущих кромок 5 и 5 образованы цилиндрическими поверхностями внешней и внутренней, между которыми и находится материал стержня, а рабочие части (в размере) кромок 5 и 5 расположены на фиг.4 и 7 за внутренней поверхностью стержня 1 (внутри него), а на фиг.4 и 11 - за внешней поверхностью (снаружи). Особенно наглядно это представлено на фиг.2, 3, 5, 6, 9, 13. Расположением режущей кромки за очертанием стержня создается предпосылка для ее пересечения с ответной кромкой.

Без посягательства на приоритет прототипа, по аналогии, по меньшей мере, одна режущая кромка, выполненная на стороне заслонки, может быть расположена за очертанием второго стержня, если это выполнить без использования существенного признака прототипа - "отогнутости" боковой кромки, любым другим образом, например, наплавкой кромкообразующего материала и последующей механической обработкой или отгибкой не боковой кромки. Начало кромки 5(5') - место ее, первым вступающее в образующее ножницы взаимодействие с ответной кромкой 6 (6') заслонки 4, на фиг.3, 6, 7 и 12 обозначенной точкой О, может располагаться в пределах очертания стержня 1 (на соответствующей поверхности стержня или даже глубже в теле стержня 1). Этим облегчается заход кромок 5 и 6 (5' и 6') во взаимодействие. Последующее постепенно нарастающее до величины С (на фиг.3, 6, 9, 13) у конца кромки 5(5') удаление за очертание стержня 1 выполняется по закону, обеспечивающему:

- расположение рабочей части кромки 5(5') за очертанием стержня 1 безусловно;

- точечный контакт парных кромок (5 и 6 или 5' и 6') в зоне перекрывающее 1 окно 3 с обеих сторон факультативно;

- упругий поджим парных кромок в точке контакта с усилием, превышающим распорное (см. ниже) безусловно.

При работе с ножницами всегда возникает распорное давление, оказываемое разрезаемым материалом на задние поверхности ножей, стремящееся раздвинуть их. Если раздвижка происходит, контакт режущих кромок исчезает, материал может быть затянут между задними поверхностями ножей с образованием “недореза”, опасного травматизацией тканей глаза. С целью предотвратить это режущие кромки прижимают одну к другой в точке контакта с усилием, превышающим распорное. Способы создания прижатия могут быть различными. Например, наиболее простые и потому чаще употребляемые используют упругие деформации элементов инструмента в процессе их взаимодействия и порождающие эти деформации силовые факторы (силы и моменты сил). При этом одновременно автоматически решаются вопросы кинематики кромок и силового замыкания. В рассматриваемом инструменте возможно использование упругих деформаций, сосредоточенных в кромконесущих элементах, как это в чертежах примеров на фиг.1, 4, 7 и 11 (см. ниже), или сосредоточенных в поперечной податливости стержней 1 и 2, а также комбинированно. Последние два пути решения требуют увеличенных зазоров в сопряжении стержней 1 и 2.

Порядок взаимодействия элементов инструмента на примерах фиг.1, 4, 7 и 11 приводится при условной неподвижности стержня 1. Поступательным перемещением стержня 2 влево на фиг.1 и 4 и поворотом стержня 2 против часовой стрелки (один из вариантов, поворот может быть и в другом направлении) на фиг.7 и 11 из исходного, изображенного на чертеже положения, до момента прохождения кромки 6 заслонки 4 через точку О кромки S:

- происходит неполное перекрытие окна 3 заслонкой 4;

- у инструментов на фиг.7 и 11, кроме того, вытеснение холостой кромки 5 кромкой 6 из исходного в предельно сжатом положении за счет деформации изгиба правой части кромконесущего пояска (см. фиг.10 и 14).

Последующим перемещением стержня 2 в том же направлении:

- на участке кромок, соответствующем размеру l₁ (фиг.3, 6, 8 и 12), возникает бегущий точечный контакт кромок 5 и 6 и взаимное прижатие кромок 5 и 6 в точке контакта с усилием больше распорного за счет начавшейся деформации изгиба кромконесущего элемента кромки 5 (упругого отжима кромки 5 кромкой 6), на участке кромок, соответствующем размеру 1 ₀ плюс l₂, продолжается бегущий в сторону конца кромок 5 и 6 точечный контакт с заданным прижатием, продолжается упругий изгиб кромконесущего элемента кромки 5 (упругий отжим кромки 5 кромкой 6), окно 3 полностью перекрывается заслонкой 4, по достижении точкой контакта конца любой из кромок 5 или 6 точечный контакт кромок исчезает, кромка 5 оказывается в предельно отжатом положении.

После этого дальнейшему перемещению стержня 2 в избранном направлении может быть положен предел, например, приходом привода на упор. Для инструментов на фиг.1 и 4 ограничение перемещения (хода) стержня 2, по меньшей мере, в одну сторону неизбежно, для инструментов на фиг.7 и 11 двустороннего действия более подходит щелчковый ответчик положений заслонки “открыто” и “закрыто”, выполненный, например, в приводе.

Обратное перемещение стержня 2 сопровождается выполнением описанных процессов в обратном порядке. Продолжение перемещения стержня 2 в прежнем направлении у инструментов на фиг.7 и 11 после прихода в исходное положение сопровождается циклическим повторением описанных процессов.

Инструмент на фиг.1 имеет особенность. При поступательном перемещении стержня 2 изменяется внутренний объем ловушки, в связи с чем он обладает объемно-вытеснительным (насосным) действием. Это нужно учитывать в аспирационной системе. Инструменты на фиг.4, 7 и 11 с такой проблемой не связаны.

Изобретение охватывает широкий набор инструментов, работа которых во многом схожа, поэтому она описывается на одном конкретном примере, а именно на примере использования экстрактора для удаления зашвартованных внутриглазных инородных тел, локализованных в стекловидном теле, шварта которых прикрепляется к оболочкам глаза (фиг.15).

Устройство работает следующим образом.

Экстрактор 7, содержащий ловушку 8, совокупную с ножницами, в соответствии с фиг.7, привод 9 (на фиг.15, например, простейший ручной) и соединенный с аспирационным устройством 10 (на фиг.15, например шприц) готовят к работе, заполняя текущей средой, например, физиологическим раствором, удаляют из него воздух и закрывают ловушку 8. Через разрез 11 в склере 12 глаза 13 ловушку 8 инструмента 7 под офтальмоскопическим контролем вводят в полость глаза 13 и приближают окном 3 к инородному телу 14, связанному швартой 15с оболочками 16 глаза 13. С помощью привода 9 ловушку 8 раскрывают. Следует заметить, что для более свободного выбора хирургом направления отсечения шварты 15, что может способствовать снижению опасности травмирования тканей глаза, полезно иметь у инструмента более одной пары режущих кромок (что и есть у ловушки по фиг.7). Совместным перемещением инструмента и заключенной в нем текучей среды (аспирационным устройством 10) инородное тело 14 загоняется в ловушку 8, размещаясь в ее внутреннем объеме. Ловушку 8 закрывают, причем в зоне взаимодействия режущих кромок, выполненных на замыкающих, происходит отсечение шварты 15. Ловушку 8 с заключенным в ней содержимым выводят из глаза 13, на чем работа экстрактора заканчивается.

Ловушка инструмента по фиг.7 с угловым относительным перемещением составляющих элементов не имеет насосного (объемно-вытеснительного) действия, благодаря чему упрощается работа аспирационного устройства, в сочетании с которым ловушка образует систему улавливания инородного тела.