NO884591L - Apparat for regulering av intraokulaert trykk. - Google Patents

Abstract

Er. oftalinl.sk anordning og system for a male og regulere relativt væsketrykk inne i et eyeeple (12) omfatter et kirurgisk instrument (95; I) sont er tilpasset til a trenge inn 1 «yeeplet (12). En væsketrykksomf ormer (99) er montert pa instrumentet, slik at omformeren (99) er plassert i nærheten av en åpnir.g (9?) som star i forbindelse med øyets indre når instrumentet (95; I) trenger inn i eyeeplet (12). slik at det kan reagere pa trykkendringer i væsken i øyet og generere signaler i respons til endringer i væsketrykket. Signalet overfores ut fra instrumentet (95; I) til et kontrollsystem (105. 106) som er operativt forbundet med omformeren (99) for først å motta signaler fra omformeren (99) og deretter styre et vssketilførselsystem (107-112) i respons til signaler ifalge en forhåndsbestemt mengde instruksjoner. Reguleringssystemet (105, 106) er forbundet med et lukket-sløyfe matesystem (107-112) i hvilket veske sirkuleres kontinuerlig. Fluktuasjoner i intraokulcrt trykk fir reguleringssystemet til a avlede væske fra matesystemet tilyeeplet (12) til en passasje. (104) forbundet med den lukkede sløyfen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører oftalmiske mikrokirurgiske instrumenter og, mer spesielt, slikt kirurgisk utstyr som automatisk kontrollerer væsketrykket inne i øyeeplet gjennom oftalmiske kirurgiske operasjoner og lignende.

Et stort antall mikrokirurgiske operasjoner inne i øyet utføres gjennom "lukkede systemer" som opprettholder sammen-setningen og det indre trykket til øyeeplet mens mikrokirurgiske instrumenter brukes for å trenge inn i øyet gjennom ett eller flere små snitt (se Fig. 1). Eksempler på funksjoner som utføres av disse instrumentene er: fragmentering - kutting og fjerning av okulært vev, så som linsen i katarakt-kirurgi eller fibrøse og membranlignende fremvekster inne i glasslegemet (f.eks. vitrektomi, membran-ektomi);

emulsifisering - mekanisk nedbrytning av vev (vanligvis linsen) ved hjelp av ultralyd for å lette fjerning av denne gjennom små snitt;

irrigasjon (infusjon) - innføring av en saltløsning i operasjonsområdet ved hjelp av gravitasjon eller positivt trykk; og

aspirasjon (sug) - fjerning av væske og/eller medfølgende vevsfragmenter ved hjelp av vakuum.

Kirurgen kombinerer irrigasjon og aspirasjon for å tranportere vevsfragmenter vekk fra operasjonsområdet. Han eller hun bruker også disse funksjonene til å opprettholde intraokulært trykk gjennom den kirurgiske operasjonen. Styring av trykket ved irrigasjon og aspirasjon er svært viktig. Hvis aspirasjonssuget er for sterkt (på grunn av overdrevent vakuum), kan det skade endoteliske celler ved kirurgi i fremre øyekammer, eller det kan resultere i at netthinnen løsner i vitrektomi-operasjoner. For høyt irrigasjonstrykk eller overdrevne variasjoner i trykket eller strømningsraten til irrigasjonsvæsken kan skade øyevev.

Instrumenter for oftalmisk mikrokirurgi fremstilt i

henhold til tidligere kjent teknikk er basert på forutsetningen at de viktige parametrene i de ulike kirurgiske operasjonene er de statiske verdiene av intraokulært trykk og aspirasjonsvakuum. Statisk intraokulært trykk kontrolleres av høyden

(hydrostatiske hode) til infusjonsflasken som inneholder salt-løsningen som brukes ved oftalmisk kirurgi. Tidligere kjente instrumenter gjør det mulig å heve og senke flasken etter kirurgens ønske ved hjelp av enten manuelle eller mekaniske midler. Likedan kan aspirasjonsvakuum styres ved at kirurgen enten forhåndssetter eller kontinuerlig varierer (fotpedal-kontroll) pumpetakten i aspirasjonslinjen (se f.eks. Douvas: US patent 4.168.707). I systemer hvor målinger av intraokulært trykk tilstrebes, plasseres typisk en trykksensor (i en viss avstand fra øyeeplet som beskrevet av Bittner, US patent 3.527.319) og virkeliggjøres i kommersielt tilgjengelige instrumenter.

I februar 198 6 publiserte oppfinnerne av den foreliggende oppfinnelsen nye forskningsresultater (Archives of Ophthalmology, vol. 104, pp. 269-272) hvor de påviste på basis av teori såvel som eksperimentelle data at de normale kirurgiske prosedyrene som anvendes ved vanlige oftalmiske operasjoner (kataraktkirurgi, vitrektomi) frembringer plutselige, store endringer i intraokulært trykk. Disse trykkendringene skyldes perturbasjoner i væskestrømsraten inn eller ut av øyet knyttet til utvidelse eller lukking av snitt, fjerning av vev og væske fra glasslegemet, og de skjærende bevegelsene til kirurgiske instrumenter inne i øyet. Slike plutselige trykkendringer omfatter "spikes" med toppintensiteter til 160 mm Hg og hurtige periodiske fluktuasjoner med frekvenser opp til 300 cykler pr. minutt. Disse dynamiske endringene i intraokulært trykk kan ikke styres ved å justere høyden til infusjonsflasken, og de kan heller ikke måles på avstand, så som ved konsollet og fluidlinjen

(hvor trykksensorene er plassert i nåværende, kommersielt tilgjengelige instrumenter) på grunn av den hurtige dempningen til trykkforstyrrelsene ettersom de utbrer seg langs fluid-passasjen.

Forskningsresultatene forårsaket den foreliggende oppfinnelse av oppfinnerne til oppfinnelsen beskrevet i US patent 4.548.205, som vedrører sammenbygging av trykksensorer/omformere med ulike typer infusjons- eller mekaniske kuttende spisser for bruk inne i øyet, slik at de kan frembringe signaler for tilbake-koblet styring av irrigasjon eller aspirasjon under oftalmiske operasjoner.

Den foreliggende oppfinnelse retter seg mot forbedringer i de fluidum-ledende delene til apparatet beskrevet i US patent 4.548.205, som forbedrer apparatets sikkerhet og som øker dets responshastighet til plutselige og/eller hurtige periodiske endringer i intraokulært trykk.

Apparatet ifølge US patent 4.548.205 settes i gang med å avføle det intraokulære trykket som utøves på spissen til et mikrokirurgisk instrument eller lokale sugekrefter på vevet som fjernes ved hjelp av aspirasjon. Et elektrisk signal generert som respons på relative trykkendringer brukes for automatisk å regulere vakuumnivået ved aspirasjon eller strømningsrate ved irrigasjon innen akseptable områder for å frembringe ekstra sikkerhet ved slike kirurgiske operasjoner.

Det kirurgiske instrumentet omfatter et nål-lignende instrument med en trykkomformer montert på en slik måte at når instrumentet trenger gjennom øyeeplet blir omformeren liggende enten umiddelbart på utsiden av øyeeplet eller på innsiden av øyeeplet, hvor den er i direkte kontakt med fluidet i øyet. Instrumentet måler trykket til øyefluidet som omgir instrumentet i forhold til omgivende atmosfæretrykk eller lokale sugekrefter i instrumentåpningen som utøves på sykt vev etterhvert som vevet aspireres.

Det kirurgiske instrumentet utnytter en miniatyrisert trykksensor plassert nær et tynt fleksibelt membran. Membranet kan tilvirkes av naturgummi eller en annen passende elastomer,

og virker som en barriere mellom fluidet, hvor trykket skal måles, og et passende referansemiljø. Membranet er forbundet med omformeren og virker ved å overføre kreftene som skyldes at trykkdifferansen mellom disse to miljøene får membranet til å bevege seg til omformeren.

Omformeren er en passende miniatyrisert trykkomformer med passende følsomhet og stabilitet. Et elektrisk signal dannes av omformeren og overføres til et instrumentkonsoll hvor det forsterkes og vises frem. Signalet kan brukes til å aktivere kjente tilbakekoblingskretser for å styre en ventil som regulerer eller begrenser sugevakuum eller irrigasjonsvæske gjennom det samme eller et annet instrument.

En forbedring i forhold til gjenstanden i følge US patent 4.548.205 omfatter en lukket sløyfe i hvilken en saltløsning som er kompatibel med den intraokulære væsken bringes til å sirkulere kontinuerlg. Det lukkede sløyfesystemtet er også utstyrt med en anordning som selektivt avleder saltløsning fra den lukkede sløyfen til en overføringspassasje som står i forbindelse med øyeeplet. Når omformeren oppfanger trykkfluktuasjoner i øyet utenfor et forhåndsbestemt område forårsaker signalene som genereres av omformeren som mottas av en mikro-prosessorstyring at avlederen enten øker eller minker mengden av væske som avledes fra den lukkede sløyfen til overførings-passasjen som står i forbindelse med øyeeplet og forårsaker derved at væske tilføres eller fjernes fra øyet.

En annen forbedring er bruk av en dempende anordning for å svekke hurtige endringer i intraokulært trykk. Den dempende anordningen kan være utformet som et hult kammer i stand til å holde væske ved et positivt trykk forbundet ved hjelp av et avlastningsrør til overføringspassasjen som står i forbindelse med øyeeplet. Plutselige økninger i okulært trykk forårsaker at væske ledes bort gjennom avlastningsrøret inn i det dempende kammeret. Plutselige fall i okulært trykk forårsaker at væske trekkes fra det dempende kammeret gjennom avlastningsrøret inn i øyet. Når den dempende anordningen brukes sammen med styringssystemet basert på tilbakekobling av trykk er begge anordninger i stand til å reagere på endringer i trykket i frekvensområdet fra 0,5 til 10 cykler pr. sekund.

Følgelig er ett av formålene med denne oppfinnelsen å tilveiebringe et oftalmisk kirurgisk instrument som på en nøyaktig og sikker måte måler trykket utøvd av øyets væsker eller vev der det foregår mikrokirurgisk aktivitet og å opprettholde intraokulært trykk innen sikre grenser.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et nøyaktig trykksignal til tilbakekoblede styringskretser som automatisk regulerer og/eller begrenser sugevakuum eller regulerer strømmen og trykket til irrigasjonsvæsken i samsvar med avfølt intraokulært trykk.

Instrumentet som er omfattet av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et antall kontroll- eller styringsfunksjoner under fremre kammer- eller kataraktkirurgi, så som f.eks.: 1. Kontroll av dybden til øyets fremre kammer (rommet mellom hornhinnen og regnbuehinnen); 2. Bedre regulering av blødning ved presis tamponering; 3. Nøyaktige målinger av intraokulært trykk gjennom et andre sted under sårlukning; 4. Bedre styring av strekket i suturen under sårlukning for å unngå astigmatisme; og 5. Bedre tilnærming av fysiologisk intraokulært trykk etter sårlukning.

Kontroll- eller styringsfunksjoner tilveiebrakt av oppfinnelsen ved kirurgi i glassvæsken omfatter: 1. Måling og styring av aspirasjonskrefter som påføres det syke vevet i det øyeblikket det fjernes og begrensning av disse kreftene for å unngå at netthinnen løsner; 2. Regulering av trykket i glassvæsken fra et andre sted for å kontrollere blødning mens kirurgi pågår; og 3. Bedre tilnærming av fysiologisk intraokulært trykk etter sårlukning.

For å oppnå en bedre forståelse av omfanget og hensikten med den foreliggende oppfinnelse vises det nå til den følgende detaljerte beskrivelse sett i sammenheng med de vedføyde tegninger, hvor : Fig. 1 er et skjematisk snitt som illustrerer en "lukket system" kirurgisk operasjon i øyet; Fig. 1 er et snitt av spissen til et mikrokirurgisk instrument for å utføre kirurgi i glassvesken ifølge tidligere kjent teknikk; Fig. 3 er et snitt av en utførelsesform av oppfinnelsen hvor en trykkomformer er montert for å tilveiebringe forbindelse mellom øyeeplets indre og en indre passasje i instrumentet av typen vist i Fig. 2; Fig. 4 er en annen utførelsesform av oppfinnelsen i hvilken omformeren er forbundet direkte med det indre av øyeeplet ; Fig. 5 er et snitt langs linjene 5-5 i Fig. 3; Fig. 6 er et snitt langs linjene 6-6 i Fig. 4; Fig. 7 er et snitt av en annen utførelsesform av instrumentet tilsvarende den i Fig. 3-6, i hvilket omformeren er plassert på utsiden av øyet, men inntil en åpning som er forbundet med øyets indre når instrumentet trenger igjennom dette; Fig. 8 forestiller et skjematisk riss av en utførelsesform av et lukket-sløyfe system hvor trykkomformeren er montert på et kirurgisk instrument ansvarlig for irrigasjon/aspirasjon som vist i Fig. 3-7; Fig. 9, 9A og 9B forestiller en andre utførelsesform av et lukket-sløyfe system hvor en strømningsbegrenser er anvendt; Fig. 10 forestiller en tredje utførelsesform av et lukket-sløyfe system; Fig. 11 er et skjematisk riss av et dempende kammer som kan inkorporeres i systemene i Fig. 8, 9 eller 10; Fig. 12 er en annen utførelsesform av et dempende kammer vist i bruk på en pasient; Fig. 13 er et snitt av en tredje utførelsesform av et dempende kammer; Fig. 14 og 14A er snitt av andre utførelsesformer av et dempende kammer. Fig. 1 illustrerer et øyeeple eller øye 12 som omfatter en linse 13, hornhinne 14, fremre kammer 15, regnbuehinne 16, strålelegeme 17, glasslegeme 18, synsnerve 20, netthinne 21, senehinne 22 og årehinne 23. Et instrument 25, hvis spiss er vist i større detalj Fig. 2, er en kirurgisk kanyle 0,4-1,0 mm i utvendig diameter laget av rustfritt stål som er festet til et håndtak (ikke vist) slik at det kan håndteres av kirurgen. Håndtaket kan forbindes via fleksible plastrør (ikke vist) med både et saltløsningsreservoar for irrigasjon (ikke vist) og et pumpesystem for aspirasjon (ikke vist). Detaljene av elementene som ikke er vist er kjent av vanlige fagfolk på området, og trenger ikke å beskrives i detalj for å utøve oppfinnelsen.

Instrumentet 25 er kjent som en irrigasjons/aspirasjons/ kutte-spiss og er vist i Fig. 1, mens det er ført inn i glasslegemet 18. Sug er brukt for å aspirere sykt vev 30 inn i en sideåpning 31 på instrumentet 25. Som det går best frem av Fig. 2, kuttes vevet av et krummet mikrogiljotineblad 32 som er aktivert av kirurgen og glidbart i instrumentet. En saltløsning eller lignende slippes ut gjennom utløp 33-34 og tilføres operasjonsstedet. Infusjonen kommer i kombinasjon med kontrol-lert sug gjennom åpningen 31, hjelper til med å trekke vevsfrag-mentene 30 inn i instrumentet 25, slik at de kan fjernes etter at de er kuttet løs av bladet 32. Pilen 36 i Fig. 2 illustrerer både tilføringen av saltløsning og suget som er nevnt ovnfor.

Det konvensjonelle instrumentet som er vist i Fig. 1 og 2 tilveiebringer imidlertid ingen midler for nøyaktig å måle den lokale sugekraften som anvendes for å trekke det syke vevet 30 inn i instrumentet 25 før kutting. Siden vevet som fjernes i vitrektomi-operasjoner vanligvis er plassert i umiddelbar nærhet av netthinnen 21, er faren for en utilsiktet skade på netthinnen 21 eller annet friskt vev av for store sugekrefter under vitrektomi betraktelig.

Utførelsesformen av oppfinnelsen som er vist i Fig. 3 og 5 løser dette problemet ved å gjøre det mulig å overvåke sugekreftene kontinuerlig. Et instrument tilsvarende det i Fig. 1 og 2 er modifisert til å måle trykkforskjeller mellom irrigasjon/ aspirasjon/kutte-spissens eksterne og interne krefter. Det modifiserte instrumentet refereres generelt til med referansetall 60, og omfatter et ytre langstrakt hus 61 som omgir en indre konsentrisk giljotin 70 som bærer et kuttende blad 62 som samvirker med en åpning 66 for kirurgisk å fjerne vevfragmenter som beskrevet ovenfor. En indre boring eller kanal 63 har som funksjon å frakte væske og/eller vev. Bare spissen av et slikt instrument er vist i Fig. 3 og ytterligere trekk, så som tilførselsutløpene 33, 34 vist i Fig. 2, er utelatt for å forenkle beskrivelsen.

En trykkomformer 65 er montert i et kammer 65a plassert

nær aspirasjonsinnløpet 66, hvilket kammer 65a er avgrenset av to parallelle membraner 67, 68 tilvirket av silikongummi-innsatsene som er omtrent 1 mm i diameter. Membranene 67, 68

er forbundet med instrumentet 60 ved hjelp av en epoxy-harpiks. Omformeren 65 er fortrinnsvis montert på den ytre enden 61a av spissen til huset 61.

Trykkomformeren 65 er en piezo-elektrisk eller foto-elektrisk anordning kjent innen fagområdet som kan måle intraokulært trykk med den påkrevde følsomhet ( + eller - 1 mm Hg), stabilitet og lineæritet. Andre typer omformere, så som følere som virker i sammenheng med fiberoptiske lysledere som overfører signaler i form av variasjoner i lysintensiteten forårsaket av trykkforskjeller som beveger en reflektiv overflate, kan også brukes sammen med oppfinnelsen uten å endre størrelsen, formen eller funksjonen til instrumentet vesentlig. Et elektrisk signal dannet av omformeren 65 føres gjennom ledninger 61 til et over-våkingskonsoll som er kjent innen fagområdet, og som inneholder en passende kraftkilde såvel som de nødvendige elektriske kretser for å behandle, forsterke og vise frem trykkmålingene.

De piezo-elektriske elementene 65b er festet til en vektstang og en stiv base 65c, som er forankret til instrumentets vegg. Ledninger 71, som leder elektriske signaler fra omformeren 65, er forbundet med den ytre overflaten til instrumentet 60 og unngår påvirkning av bevegelsen til giljotin-kutteren 70. Ledningene 71 er bundet til instrumentet 60, slik at de inngår som deler av dennes glatte, ytre overflate.

Sugeinstrumentet for vitrektomi 60 forbedrer sikkerheten signifikant gjennom følsomhet overfor sugekraft og følgelig intraokulært trykk under kirurgi. Når kirurgen aspirerer deler av sykt vev inni åpningen 66, resulterer den lokale trykk-forskjellen som måles mellom membranene 67, 68 av omformeren 65

i en avlesning av relativt trykk som reflekterer kreftene som påføres vevsbitene når de kommer inn i aspirasjonsinnløpet 66. Disse kreftene fluktuerer kontinuerlig på grunn av forskjeller

i de viskoelastiske egenskaper til det håndterte vevet og viskositeten til den omgivende glassvæsken. Kraftnivået ved enhver gitt tid kan falle i et område som avviker betraktelig fra den gjennomsnittlige kraften, og trykket i vakuumlinjen kan justeres for å ta seg av disse fluktuerende kraftnivåene. Ved å bruke omformeren 65, kan et signal genereres og brukes til å aktivere en vakuumavlastnings-ventil et øyeblikk på kjent måte (ikke vist) når det lokale trykket overstiger forhåndssatte nivåer for å justere suget når kraftnivået faller utenfor det tillatte området. Således reduserer instrumentet 60 betraktelig

faren for skade på friskt vev ved å forhindre for store kortvarige topper i de lokale sugekreftene.

På Fig. 4 og 6 er en annen utførelsesform av oppfinnelsen illustrert. Denne er rettet mot et kirurgisk instrument som kan måle intraokulære trykk mens det utfører en irrigasjons-eller aspirasjonsoperasjon. Instrumentet er generelt betegnet med referansetall 40 og er et langstrakt legeme 41 tilvirket av rustfritt stål av kirurgisk kvalitet med den ytre diameter på omtrent 1 mm. Legemet 41 er delt langs hovedsakelig hele sin lengde i to parallelle kanaler 42, 43 som er adskilt av en indre vegg 49. Kanal 43 er en irrigasjons-/aspirasjonskanal som er forbundet med et håndtak (ikke vist) til enten et vakuumsystem (ikke vist) eller til et forsyningsreservoar for saltløsning. Kanalen 43 har et utløp 44 plassert nær enden 45 til spissen av instrumentet 40.

En omformer 50 er montert i den delen av kanalen 42 som ligger nærmest spissen til instrumentet 40, hvilken kanal 42 er åpen til atmosfæren på et passende sted borte fra operasjonsstedet. Omformeren 5 0 er av typen beskrevet ovenfor i forbindelse med utførelsesformen i Fig. 3 og 5, og er forbundet med instrumentet 40 gjennom en base 55a. Ved spissen av instrumentet 40 er omformeren 42 avsluttet ved et vindu 46 som er plassert ved siden av utløpet 44. Vinduet 46 er omtrent 1 mm i diameter og er tilpasset med et membran 47 laget av silikongummi. Membranet 47 er forbundet med vinduet 46 ved hjelp av epoxy-harpiks. Ledninger betegnet med referansetall 52 leder elektriske signaler generert av omformeren 50 til passende instrumentering (så som den som er beskrevet nedenfor) for å oversette signalene til anvendelig informasjon for å overvåke og regulere intraokulært trykk.

Den intraokulære trykkproben 40 er passende for å måle og styre intraokulært trykk under lukket-system operasjoner i det fremre øyekammer 15 så vel som i glasslegemet 18. Instrumentet 20 kan føres inn et sted uavhengig av operasjonssnittet og forbli på plass gjennom hele operasjonen, og gir kirurgen en uavhengig kilde for å bestemme og/eller styre intraokulært trykk for å gi informasjon som trengs ved tamponering, styring av suturstrekket og endelig tilnærming av fysiologisk trykk ved slutten av sårlukning.

En ulempe ved å plassere omformeren i den delen av proben som trenger inn i øyet, slik det er gjort i instrumentene 40 og 60 (se Fig. 4 og 3 hhv.) er at denne sammenstillingen krever at proben har større dismeter enn det som ellers ville være nødvendig. Dette problemet kan elimineres uten å påvirke nøyaktigheten eller hurtigheten til anordningen ved å plassere det trykkførsomme membranet og omfformeren utenfor øyet, men i en posisjon hvor signifikante signaler kan genereres som følge av endringer i intraokulært trykk.

Fig. 7 illustrerer en slik alternativ utførelsesform av oppfinnelsen. Instrumentet kommer generelt betegnet med referansetall 95, omfatter en langstrakt kanyledel 96 med en åpning 97 som kan føres inn i øyeeplet. Den motsatte enden av kanyledelen 96 er åpen mot et kammer 98, som er utformet for å forbli utenfor øyeeplet. En omformer 99 er montert i kammeret 98 motsatt åpningen 97. Selvom omformeren 99 ikke er plassert inne i øyeeplet, gir dens posisjon ved siden av åpningen inn i øyet en trykkavlesning som er nesten like nøyaktig som en som oppnås gjennom indre plassering.

Omformeren 99 kan være av typen beskrevet ovenfor for utførelsesformene illustrert i Fig. 3-6, eller "refused silicon"-type, så som Antran Model No. EPIL-F080-55 tilvirket av Antran Devices, Inc., Fairfield, NJ, som er adskilt fra kammeret 98 av et membran 100 tilvirket av paralin eller lignende. Ledninger 102 føres elektriske signaler generert av utenforliggende instrumentering som er beskrevet i større detalj nedenfor. Kammeret 9 8 er utstyrt med en innløpsåpning 103 som kan forbindes med et fleksibelt plastrør 104 for å tilføre væske i passende mengder til øyeeplet.

Instrumentene vist i Fig. 3-5 og 7 kan inkorporeres i et hvilket som helst system for å kontrollere trykket inne i øyeeplet 12. F.eks. kan signaler generert av omformeren brukes til å styre sugenivået gjennom proben som omformeren er plassert på (Fig. 1 og 2), eller en andre probe, når den kirurgiske operasjonen krever at væske sirkulerer gjennom øyet. For andre kirurgiske operasjoner kan trykket i øyet opprettholdes innen det forhåndsbestemte området gjennom en enkelt probe.

Instrumentene beskrevet ovenfor kan brukes i et system av typen vist i Fig. 8, 9 eller 10 hvor et trykknivå innen et forhåndsbestemt område opprettholdes og styres mer nøyaktig enn i noe annet kjent system. Dette er oppnådd ved bruk av en lukket mate-sløyfe hvor saltløsning sirkulerer kontinuerlig. Denne lukkede mate-sløyfen er forbundet med en passasje som i sin tur er forbundet med øyet, slik at reaksjonen på en endring i trykk oppfanget av omformeren vil bevirke at væske tilføres eller fjernes fra øyet etterhvert som det er nødvendig, og derved styre intraokulært trykk.

På Fig. 8 trenger et instrument I av typen vist i Fig. 3-6 eller 7 gjennom øyeeplet 12 og er forbundet med en væskepassasje 104. En strømningssløyfe 110 er forbundet med passasjen 104 gjennom en strømningssplittende forbindelse 109. Når systemet er i drift sirkulerer en peristaltisk pumpe 107 saltløsning kontinuerlig gjennom sløyfen 110 i retningen vist med pilene 111. Et reservoar med saltløsning 108 er forbundet med sløyen 110 for å tilføre ytterligere løsning når det er nødvendig. En trykkavlastningsventil 112 kan anordnes ved splitter-forbindelsen 109, men det er ikke betraktet som nødvendig for å oppnå tilfredsstillende drift av kretsen.

Hvis instrumentet 100 oppfanger en trykkendring i øyeeplet 12, sendes et signal gjennom en linje 102 til en monitor/konsoll 10 5 av en type kjent på området, som inneholder en passende kraftforsyning såvel som de nødvendige elektriske kretsene for omforming, forsterking og fremvisning av trykkmålingene. Signalet sendes deretter til en mikroprosessor-styrer 106 av en type som er kjent innen teknikken, som er operativt forbundet med pumpen 107.

Mikroprosessor-styreren er programmert til å tillate

pumpen 107 til å sirkulere væske gjennom sløyen 110 ved en forhåndsbestemt strømningsrate når signaler som mottas fra omformeren indikerer at trykket i den intraokulære væsken er innen et forhåndssatt område. Denne strømningsraten vil bevirke at det opprettholdes et forhåndsbestemt trykk når et trykkfall oppfanges av instrumentet I. Det resulterende

signalet til mikroprosessor-styreren øker pumpehastigheten på en forhåndsbestemt måte for å tilføre ytterligere saltløsning til øyet.

Omvendt vil pumpehastigheten reduseres hvis en trykkøkning oppfanges. Bruk av en strømnings-splitter forholdsvis nær instrumentet 100 (f.eks. ved å plassere det på pasientens panne) og den kontinuerlig sirkulerende saltløsningen i sløyfen 110 gir en meget hurtigere respons på trykkendringer i øyet enn om en lang væske-kolonne ble brukt, eller om en pumpe måtte aktiveres i respons til enhver trykkendring.

Fig. 9 viser en alternativ utførelsesform av lukket-sløyfe kretsen. En saltløsning sirkuleres kontinuerlig i matesløyfens passasje 120 ved hjelp av en peristaltisk pumpe 122 imed variabel hastighet i retningen vist med pilen 123. En fast strømningsrestriktor 124 er plassert inne i passasjesløyfen 120. Et passende reservoar 126, hvor saltløsningen lagres, tilfører ytterligere saltløsning til passasjesløyfen 120 når det er nødvendig.

Når et instrument 128 av typen vist på Fig. 3-6 eller 7 oppfanger en trykkendring i øyeeplet 130, overføres et signal gjennom en linje 132 til en monitor/konsoll 134 av en type kjent innen teknikken, som inneholder en passende kraftforsyning såvel som de nødvendige elektriske kretsene for å omforme, forsterke og vise frem trykkmålingen. Signalet overføres deretter til en mikroprosessor-styrer 136 av en type kjent innen teknikken, som er operativt forbundet med pumpen 122.

Mikroprosessor-styreren er programmert til å tillate at pumpen 122 sirkulerer væske gjennom passasje-sløyfen 120 ved en forhåndsbestemt strømningsrate når signaler som mottas fra omformeren indikerer at trykket i den intraokulære væsken er innen et forhåndssatt område. Denne strømningsraten opprettholder et forhåndsbestemt trykknivå inne i øyeeplet 130.

Dersom et trykkfall oppfanges av instrumentet 120, bevirker det resulterende trykksignalet til mikroprosessor-styreren at

pumpen 122 øker hastigheten og øker trykket til den sirkulerende saltløsningen. Den faste strømningsrestriktoren 124 forårsaker i sin tur at en økt mengde sirkulerende saltløsning avledes inn i passasjen 138, hvilket resulterer i at ytterligere saltløsning

tilføres øyet 130. Omvendt, hvis en økning i intraokulært trykk oppfanges, reduseres pumpens hastighet, hvilket fører til at baktrykket avtar og strømningen gjennom restriktoren 124 avtar. Mindre væske avledes inn i passasjen 138, hvilket reduserer trykket i passasjen 138, og forårsaker en netto strømning av væske ut fra øyet 130.

Fig. 9A og 9B viser bruk av en fast strømningsrestriktor plassert på andre steder i passasjesløyfen 120. I begge figurene er restriktoren plassert mellom passasjen 138 og reservoaret 126. Figurene viser ulike utforminger av passasje-sløyfen 120.

En annen utførelsesform av oppfinnelsen er vist i Fig. 10 hvor et instrument 128 av typen vist i Fig. 3-6 eller 7 i sin tur er forbundet med et øyeeple 130. Når systemet er i drift sirkulerer en peristaltisk pumpe 140 kontinuerlig saltløsning gjennom en matesløyfe 142 i retning vist med pilene 144. Et passende reservoar 146 som inneholder saltløsning, er forbundet med sløyfen 140 for å tilføre ytterligere løsning når det er nødvendig.

Når instrumentet 128 oppfanger en trykkendring i øyet 148 overføres et signal gjennom en linje 150 til en monitor/konsoll 152, tilsvarende monitoren/konsollet 134 beskrevet ovenfor i forbindelse med Fig. 9. Signalet overføres i sin tur til en mikroprosessor-styrer 154 av en type kjent innen området, som er operativt forbundet med en step-motor 156 montert på en base 158. Passasjeløkken 140 er tilvirket av fleksible rør eller slanger slik at en roterende eksentrisk kamaksling 160 montert på step-motoren 156 kan kontrollere strømningen av saltløsning gjennom røret eller slangen ved vekselvis å knipe og slippe en knipende kraft på ledningen avhengig av posisjonen til kamakslingen 160.

Mikroprosessor-styreren 154 er programmert til å tillate pumpen 142 å sirkulere veske gjennom sløyfen 140 ved en forhåndsbestemt strømningsrate når signaler som mottas fra omformeren i instrumentet 128 indikerer at trykket til den intraokulære væsken er innen et forhåndssatt område. Denne strømningsraten opprettholder et forhåndsbestemt trykknivå innen øyeeplet 148. Hvis et trykkfall oppfanges vil det resulterende signalet aktiveres step-motoren 156, som dreier kamakslingen slik at denne kniper den fleksible mateslangen eller passasjen mot basen 158, hvilket danner et bakre strøming-trykk som avleder ytterligere væske til passasjen 162 og tilfører ytterligere saltløsning til øyet 148. Omvendt vil, dersom en trykkøkning oppfanges, step-motoren 156 dreie kamakslingen 160 til en stilling som utvider åpningen i det fleksible røret eller slangen, hvilket tillater strømningsøkning i matesløyfen 140 og følgelig senker det introkulære trykket.

Inkorporering av en lukket sløyfe i infusjonsvæskepassasjen, som eksemplifisert av utførelsesformene i fig. 8-10, øker signifikant responshastigheten til væsketilførselssystemet overfor endringer i intraokulært trykk, i forhold til en enkelt infusjonspassasje fra pumpen til øyet. I tillegg tilveiebringer passasje-sløyfer av typene beskrevet et viktig sikkerhetselement i tilfelle av pumpestopp på grunn av feil ved utstyret. Systemet kan anvende passiv gravitasjonsstrømning fra infusjonsflasken gjennom returdelen av sløyfen til øyet, og således kunne fungere på tross av en stoppet pumpe eller andre feil.

Det er oppdaget at effektiviteten til det trykk-aktiverte, tilbakekoblingsstyrte systemet etter pådrag av hurtige fluktuasjoner i innkalkulert trykk når en øvre grense ved fluktuasjons-frekvenser på ca. 20 0 pr. min. Trykkendringer i dette frekvensområdet kan effektivt svekkes ved bruk av dempende anordninger, beskrevet i større detalj nedenfor, som er montert i serie eller parallell med væsketilførselskanalen nær inntil infusjons-kanylen. Disse dempende anordningene benytter seg hovedsakelig av elastisiteten til tynne membraner eller de dempende egen-skapene til luft eller andre gasser som er innestengt i et like kammer.

En utførelsesform av et slikt dempende kammer er vist i

Fig. 11 og 12, hvor et dempende eller ettergivende kammer 120 er forbundet med en væskekanal 104, enten nedstrøms fra en splitter-forbindelse (Fig. 11) eller ved splitter-forbindelsen 109 (Fig. 12). Det ettergivende kammeret 120 tar seg av plutselige trykkendringer i øyeeplet 12 forårsaket av kirurgisk påvirkning så som trykking på øyeeplet, trekking av øyemusklene aller stramming av sting hvor trykket øker, eller åpning eller forstørring av et snitt hvor trykket senkes. Slike trykkfluktuasjoner har en tendens til å være svært hurtige, i størrelsesorden 10<-2->10~l<->pr. sekund. De normale responstidene til systemene vist i fig. 8-10 er muligens ikke hurtige nok til å reagere på mange slike trykkfluktuasjoner på grunn av treghets- og friksjonskrefter i utstyret med tilhørende strømingsledninger.

For å tilveiebringe en raskere responstid overfor disse plutselige fluktuasjonene er det ettergivende kammeret 120 innsatt i strømningslinjen som leder til øyet, og nær dette.

Det ettergivende kammeret 120 er fortrinnsvis plassert mellom 6 og 10 cm fra spissen til nåledelen 96a.

Det ettergivende kammeret 120 i Fig. 11 er tilvirket som et lite, kuleformet kammer som er 4-8 cm i diameter med svært elastiske vegger. Det ettergivende kammeret 120 kan fylles fullstendig med væsken F som strømmer gjennom strømnings-ledningene 102, 104 (Fig. 12). Imidlertid kan reaksjonstiden overfor intraokulære trykkendringer økes ved at kammeret 120 i utgangspunktet fylles med luft eller en annen gass G, som vist i Fig. 11, for hurtigere å ta seg av trykkendringer på grunn av den større kompressibiliteten til gassen G.

Som vist i Fig. 11 kan det ettergivende kammeret 120 utformes som en del av eller forbundet med passasjen 104, nedstrøms fra splitter-forbindelsen 109. I såfall kan passasjen 104 tilvirkes separat fra passasjen 102, med individuelle nåle-deler 96, 96a hhv., forbundet med strømningsledningen 104 og instrumentet I som beskrevet ovenfor. Alternativt kan, som vist i Fig. 11, det ettergivende kammeret 120 forbindes med sløyfen 110 ved den strømnings-splittende forbindelsen 109. Fig. 13, 14 ig 14a viser ytterligere utførelsesformer av disse dempende anordningene i utførelser som små, tynnveggede luftkamre, noen få cm<3>i volum, tilvirket av metall, stiv plast eller annet passende materiale. I Fig. 13 er det dempende kammeret 200 festet til en infusjonskanal 202, nær kanylen 204. Fig. 14 viser et dempende kammer som er bygget inn i det hule skaftet til et irrigasjonshåndtak 206.

Plutselige økninger i intraokulært trykk forårsaker at en liten mengde væske trykkes ut fra øyeeplet 210 og strømmer tilbake inn i et åpent rør 212 inne i det dempende kammeret, og avlaster derved trykket i øyet og trykker samtidig sammen luften i det dempende kammeret. Det motsatte skjer ved plutselige fall i intraokulært trykk, hvilket forårsaker at væsken i rør 212 strømmer forover inn i øyet 210. I Fig. 14A, bortsett fra den ulike utformingen av røret 212, er det vist en aspirasjonslinje 218 i håndtaket 206, hvilken aspirasjonslinje fører til en vakuumpumpe (ikke vist).

Dempningsegenskapene til disse luftkamrene kan fininnstilles til størrelsen og elastisiteten til det spesielle øyeeplet som er berørt av en gitt operasjon ved å variere luftkammerets volum. Dette kan gjøres av kirurgen ved starten av operasjonen ved å holde kammeret 200 eller 206, for derved å tillate en variabel mengde irrigasjonsvæske 216 åtrengeinn ikammeret og forbli der under operasjonen. Tilsvarende innstilling finner sted automatisk i løpet av operasjonen i tilfelle bevisst økning av forhåndsinnstillt trykk. Når kirurgen bruker tamponering for å stoppe blødning vil f.eks. økningen i trykket i infusjonslinjen tvinge infusjonsvæske inn i luftkammeret, og således minke kammerets volum inntil likevekt er reetablert ved det høyere trykknivået.

Disse dempende anordningene brukes optimalt sammen med et tilbakekoblingsstyrt infusjonssystem av typen beskrevet ovenfor i forbindelse med Fig. 8-10, hvorved de to systemene samvirker. Imidlertid kan de dempende anordningene brukes alene, dersom dette er ønsket, og derved bare tilveiebringe svekking av transiente og hurtige periodiske trykkendringer, uten generell trykkstyring.

Automatisk vedlikehold og kontroll av intraokulært trykk, som oppnådd ved den foregående oppfinnelsen, har et vesentlig terapeutisk potensial for å redusere ødemer i netthinnen etter vitrektomi, minke intraokulær betennelse etter irrigasjon/ aspirasjon operasjoner og minimere post-operativ astigmatisme påført i løpet av sårlukning i katarakt-kirurgi.

Oppfinnelsene innbakt i instrumentene og apparatene ovenfor er anvendelige i konstant overvåking og styring av både intraokulært væsketrykk og sugekrefter ved oftalmisk kirurgi. Ved å tilby kirurgen fordelene ved denne typen utstyr vil mye av gjettverket i forbindelse med å opprettholde optimalt intraokulært trykk ved kirurgi fjernes. Dette vil resultere i sikrere, mer nøyaktige kirurgiske operasjoner. I tillegg kan styringssystemene automatisk regulere intraokulært trykk i forhold til en forhåndsbestemt mengde instruksjoner hurtigere og mer nøyaktig enn tidligere.

Selvom ulike utførelsesformer av oppfinnelsen kan variere i detaljene er de ment å være innen rekkevidde av det opp-finneriske konseptet beskrevet ovenfor. De beskrevne detaljene i de foregående foretrukne utførelsesformene er ment å være illustrerende og ikke begrensende i noen form.

Claims (10)

1. Apparat for å styre væsketrykket i et øyeeple, karakterisert ved at det omfatter: (a) en overføringspassasjeanordning tilpasset til å stå i forbindelse med det indre av øyeeplet, og (b) dempeanordninger som står i forbindelse med overførings-passasj eanordningen for å svekke transiente og hurtige periodiske forstyrrelser i intraokulært trykk.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytterligere omfatter: et væskereservoar som står i forbindelse med overførings-passasjen for å tilføre væske til øyeeplet, og midler for å tilføre væske gjennom overføringspassasje-anordningen til øyeeplet.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at de dempende anordningene omfatter et dempende kammer og et avlastningsrør med en ende i det dempende kammeret og den andre enden forbundet med over-føringspassasjen, hvilken nevnte ene ende er tilpasset for å bli plassert over en væskemengde i kammeret for å svekke plutselige endringer i intraokulært trykk.

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at det dempende kammeret er et tynnvegget luftkammer tilvirket av et stivt materiale.

5. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at de dempende anordningene omfatter et hult, medfølgende håndtak for å holde overførings-passasj eanordningen og omfatte det dempende kammeret.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at en aspirasjonslinje også holdes av håndtaket.

7. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at de dempende anordningene omfatter et kammer med fjærende vegger.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at de dempende anordningene er tilpasset for å omfatte en væskemengde i en del borte fra der hvor de dempende anordningene er forbundet med overførings-passasj en.

9. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at de nevnte dempe-anordningene er montert i parallell med en væsketilførsels-passasj e.

10. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at de nevnte midler for tilførsel er en gravitasjonsstrøm, mens nevnte væskereservoar er plassert over øyeeplet.