DE3522999A1 - Vorrichtung zur hornhauttransplantation am menschlichen auge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hornhauttrans­ plantation am menschlichen Auge, insbesondere zur perforierenden Keratoplastik. Dabei wird von zwei zu diesem Problemkreis vorge­ schlagenen Teilvorrichtungen ausgegangen, die im folgenden als Instrumente bezeichnet werden und Gegenstand von mit der vor­ liegenden Anmeldung zeitlich gleichrangigen Patentanmeldungen sind.

Das erste dieser Instrumente ist ein verbesserter Autotrepan. Hierbei ist ein mit Saugdüsen besetzter Saugfuß vorgesehen, dessen Anlagefläche der Oberflächenform der Cornea weitgehend entspricht. Mit dem Saugfuß wirkt ein rotierendes Rohrmesser zusammen, mit dessen Hilfe das somit fixierte Corneascheibchen in einem exakt zylindrischen Schnitt herausgetrennt und an­ schließend ohne Berührung des Endothels wegtransportiert werden kann. Das andere Instrument ist ein Transplantator zum Heran­ bringen und Einsetzen des Transplantats in die vorbereitete Empfängercornea und zur Fixierung des Transplantats in der letzteren mit Hilfe von Klammern.

Trotz Zuhilfenahme dieser Instrumente, die grundsätzlich auch mechanisch geführt sein können, ist es schwierig, die Mittelachse des Rohrmessers zur Trepanation mit der Sehachse des Empfänger­ auges in Übereinstimmung zu bringen und somit die Schnittfläche optimal zur optischen Achse zu legen. Ferner ist es schwierig, das Transplantat ohne Achsversatz und Verkantung von Hand exakt in die Empfängercornea einzusetzen und darin zu fixieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Vorrichtung zur schnellen und genauen Führung dieser Instrumente vorzuschlagen, wobei die Ein- und Ausfahrvorgänge stets genau koaxial zur Sehachse des Empfängerauges erfolgen und die Operationszeit insgesamt entscheidend verkürzt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Patentan­ spruch 1 aufgezählten Merkmalen gelöst. Zunächst ist vorgesehen, den Patienten am Grundgestell zu fixieren, wobei die Instrumen­ tenbewegungen relativ zum Grundgestell ausgeführt und berechnet werden. Bei einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung sind das Achseinstellinstrument und die beiden anderen Instrumente achs­ parallel am Stellarm befestigt. Die Übereinstimmung mit der Sehachse des Empfängerauges wird dadurch herbeigeführt, daß der Bulbus mittels daran befestigter Haltefäden geschwenkt und in die Instrumentenachsrichtung eingestellt wird. Es kann aber auch umgekehrt der Bulbus zuerst fixiert und danach ein an dem Stellarm mittels eines Kugelgelenks beweglicher Instrumenten­ träger eingestellt werden, an dem die Instrumente achsparallel zueinander befestigt sind.

Wesentlich ist ferner, daß die Positionsdaten des Stellarms speicherbar sind. Ein bestimmtes Instrument kann also jederzeit selbsttätig wieder in die Position gebracht werden, die es zuvor einmal eingenommen hat. Ebenso läßt sich ein anderes Instrument durch Anwählen selbsttätig in diese Position bringen, da der Abstand der Instrumente bekannt und die Höhe des Instruments ebenfalls speicherbar ist. Das bedeutet beispielsweise, daß wenn das Achseinstellinstrument mit der Sehachse in Übereinstimmung gebracht ist, ein auswählbares anderes Instrument selbsttätig in dieselbe Achsposition verfahren werden kann. Nimmt dann bei­ spielsweise der Autotrepan während der Vorbereitung der Empfängercornea eine bestimmte Höhenstellung ein, so kann anschließend der Transplantator sowohl in dieselbe Achs- als auch Höhenstellung gefahren werden.

Während nach der vorstehenden Anregung der Wechsel der Instrumente durch Querverfahren des Stellarms entsprechend dem Abstand der Instrumente erfolgt, sind nach einer bevorzugten Ausführungsform die Instrumente an einem Schwenkkopf sternförmig befestigt. Dieser Schwenkkopf ist an dem Stellarm um eine horizontale Achse drehbar gelagert und in bestimmten Winkel­ stellungen feststellbar. In diesem Fall erfolgt der Instrumenten­ wechsel durch Drehen des Schwenkkopfes, wobei vorteilhafterweise die Möglichkeit geboten ist, den Transplantator um 180° nach oben zu schwenken, so daß der Saugfuß einen Napf bildet, in welchen das einer Konservierungslösung entnommene Transplantat mit dem Epithel nach unten eingelegt werden kann. Vor dem Einschalten der Saugdüsen läßt sich das Transplantat mühelos genau zentrisch ausrichten, ggf. mit einem besonderen Hilfswerkzeug.

Die Auswahl der Bewegungsmechanismen bzw. des Koordinatensystems zur dreidimensionalen Bewegung des Stellarms kann unter den gegebenen Möglichkeiten nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten erfolgen. Insbesondere wird man eine vertikale Beweglichkeit mit Hilfe eines vertikal teleskopierbaren Turmes vorsehen, welcher entsprechend stabil ausgebildet sein sollte, da er die weiteren beweglichen Zwischenglieder und die Instrumente trägt. Die Horizontalbewegung kann mittels einer Kreuzschlittenanordnung oder dergleichen nach dem X/Y-Koordinatensystem durchgeführt werden. Der Stellarm kann aber auch um eine vertikale Achse dreh­ bar und radial zu dieser Achse verschiebbar sein, was eine Be­ stimmung des horizontalen Standorts in Polarkoordinaten bedeutet.

Das Achseinstellinstrument ist prinzipiell als monokulares Mikroskop mit Beleuchtung zur Betrachtung des Augenhintergrundes ausgebildet und weist im Sehfeldzentrum eine Markierung auf. Hinter und vor dem Linsensystem sind halbdurchlässige Spiegel angeordnet, mittels derer ein Teil der Strahlung abgezweigt und dem Hauptstrahlengang zugefügt wird, wobei dieser zweite Strahlengang durch ein zweites Linsensystem verläuft, das ein scharfes Bild von der Corneaoberfläche erzeugt. Wird zuvor im Corneazentrum eine kleine Markierung angebracht, so läßt sich die angestrebte Übereinstimmung der beiden Achsen dadurch herbei­ führen, daß man die Sehfeldmarkierung, die Corneamarkierung und die am Augenhintergrund befindliche Macula lutea miteinander zur Deckung bringt.

Im Interesse einer unbehinderten und raschen Durchführung der Einstellarbeiten wird weiter vorgeschlagen, daß am Achsein­ stellinstrument eine Videokamera angeordnet ist, welche das empfangene Bild auf einen Monitor überträgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer integrierten Vorrichtung zur Hornhauttransplantation, teilweise geschnitten in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Draufsicht der Vorrichtung nach Anspruch 1,

Fig. 3 die Ansicht des Schwenkkopfs der Vorrichtung nach Fig. 1 in Achsrichtung und

Fig. 4 einen schematischen Axialschnitt eines Achseinstell­ instruments.

Die Vorrichtungen nach den Fig. 1 bis 3 weist ein Grundgestell 1 auf, das im wesentlichen aus einer verfahrbaren Basis, einem Turm und einer daran befestigten Tischkonsole besteht, auf der eine Kopfauflageschale 2 für den Patienten mit seitlichen Anpreß­ polstern 3 befestigt ist. Eine Patientenliege 4 kann an das Grundgestell angekoppelt sein.

In dem Turm ist eine Lagerhülse 5 mit vertikaler Achse befestigt. In ihr dreht sich ein Azimutrohr 6. Es ist mittels einer An­ triebsschnecke 7 und eines Zahnkranzes 8 im Winkel hochgenau einstellbar. An dem Azimutrohr sitzt ein Hubantrieb 9 für ein vertikales Schieberohr 10, das im Azimutrohr undrehbar gelagert ist.

Auf dem vertikalen Schieberohr 10 ist ein Turmkopf 11 befestigt, der - wie sich aus dem Vorstehenden ergibt - hinsichtlich einer Höhe (Pfeil h) und hinsichtlich seines Winkels (Pfeil ϕ, Fig. 2) einstellbar ist. Der Turmkopf trägt eine prinzipiell gleiche Verstellvorrichtung in horizontaler Anordnung, bestehend aus einer am Turmkopf befestigten Lagerhülse 12, einem Schwenkrohr 13 mit Zahnkranz und Antriebsschnecke, einem Hubantrieb 14 und einem horizontalen Schieberohr 15. Dieses Schieberohr 15 bildet im Beispiel den sog. Stellarm in der Ausdrucksweise des Anspruchs 1. Seine Längsbeweglichkeit (Pfeil r) stellt die dritte Dimension dar. Die Drehbarkeit des horizontalen Schieberohrs 15 um seine Achse (Pfeil 16 in Fig. 3) ist eine Besonderheit des Ausführungs­ beispiels.

An dem horizontalen Schieberohr 15 ist ein sternförmiger Schwenk­ kopf 17 befestigt, an dem ein Achseinstellinstrument 18, ein Autotrepan 19 und ein Transplantator 20 so angeordnet sind, daß deren Mittelachsen die Achse des Schieberohrs 15 in einem Punkt senkrecht schneiden. Durch Drehen des Schwenkkopfs 17 können somit diese Instrumente untereinander ausgewechselt, d. h. in die gleiche vertikale Achsrichtung verbracht werden, die zugleich die Sehachse 21 des zu operierenden Auges ist.

Zur Vorrichtung nach Fig. 1 gehören auch noch bestimmte elektro­ nische Steuer- und Bedienungseinrichtungen, die im Beispiel über ein Kabel 22 mit den einzelnen beweglichen Teilen verbunden und in einem Gestell zusammengefaßt sind. Hier sind in erster Linie zu erwähnen ein Rechner 23 als Datenspeicher und zur Befehlsaus­ gabe an die Antriebe, ein Steuermodul 24 (Bedienungsgerät) und eine Digitalanzeige 25 für die Positionsdaten. Außerdem ist ein Monitor 26 vorgesehen, der mit einer Videokamera in Gestalt einer Rohrkamera 27 in Verbindung steht. Näheres hierzu folgt.

Das Achseinstellinstrument nach Fig. 4 hat einen längeren Tubus mit einem Linsensystem 28 sowie einen parallelen kürzeren Tubus mit einem zweiten Linsensystem 29. In dem geradlinigen Haupt­ strahlengang 30 ist ein halbdurchlässiger Spiegel 31 unter 45° angeordnet, mittels dessen über einen weiteren Spiegel 32 das Licht einer Beleuchtungsquelle 33 eingeführt wird. Mit diesem insoweit bekannten Instrument läßt sich der Augenhintergrund beobachten, wobei die Vergrößerung so gewählt sein sollte, daß es möglich ist, in einem ausreichend großen Sehfeld die Umrisse der Makula 34 klar zu erkennen.

Im Hauptstrahlengang 30 sind außerdem zwei weitere halbdurch­ lässige Spiegel 35 und 36, die rechtwinklig zueinander stehen, unter 45° eingebaut. Mit ihrer Hilfe wird ein Parallelstrahlen­ gang 37 durch das Linsensystem 29 geschaffen. Mit Hilfe dieses selbstverständlich getrennt einstellbaren Linsensystems läßt sich die Oberfläche der Cornea 38 und somit auch eine in deren Zentrum zuvor angebrachte kleine Markierung 39 scharf beobachten. Schließlich ist im Hauptstrahlengang ein Fadenkreuz 40 oder eine ähnliche Markierung angeordnet. Man kann somit durch Verfahren des Achseinstellinstruments und durch Manipulation von beispiels­ weise zwei am Bulbus befestigten Haltefäden 41 das Fadenkreuz 40, die Markierung 39 und die Makula 34 im Bild zur Deckung bringen.

Um dem Arzt die erforderliche Bewegungsfreiheit bei diesem Ein­ stellvorgang zu geben, ist dem Okular vorgeschaltet bzw. an dessen Stelle eine Videokamera vorgesehen. Mit ihrer Hilfe kann der Einstellvorgang am Monitor 26 beobachtet werden. Es kann zweckmäßig sein, eine sog. Rohrkamera 27 zu verwenden und diese aus Platzgründen nicht in geradliniger Verlängerung des Instruments sondern in dem horizontalen Schieberohr 15 anzu­ ordnen, wobei der Strahlengang einmal umgelenkt werden muß.

Mit der beschriebenen Vorrichtung stellt sich der Arbeitsablauf bei der Operation zusammenfassend dargestellt wie folgt dar:

Die Vorbereitung des Transplantats kann wie üblich zu einem früheren Zeitpunkt stattfinden. Dabei wird vorzugsweise der Autotrepan 19 benutzt, und zwar mit dem Saugfuß und dem Rohr­ messer nach oben weisend (12.00 Uhr-Stellung). Der Fremdbulbus wird aufgelegt, die Saugluft eingeschaltet und die Trepanation durchgeführt. Dann wird das Transplantat abgenommen und in einer geeigneten Konservierungslösung aufbewahrt.

Vorbereitend muß ferner das Zentrum der Empfängercornea markiert werden. Dies geschieht vorzugsweise in einer speziellen Sitzung, beispielsweise am Tage vor der Operation. Als Hilfsinstrument hierzu wird ein Spaltlampenvorsatz vorgeschlagen, in welchem der Arzt eine Schar konzentrischer Kreise und ein Fadenkreuz sieht. Diese Kreisschablone läßt sich konzentrisch auf die kreisförmige Übergangszone zwischen der durchsichtigen Cornea und dem undurchsichtigen Bindegewebe einstellen. Als Markierung 39 des Corneazentrums kann unter örtlicher Anästhesie ein kleiner Farbpunkt o. dgl. angebracht werden.

Zur unmittelbaren Vorbereitung der Operation wird der Patient gelagert und sein Kopf mit Hilfe der Kopfauflageschale 2 und der Anpreßpolster 3 möglichst sorgfältig fixiert. Sodann folgt die Anästhesie und das Anbringen der Haltefäden 21 am Bulbus. Alter­ nativ könnte aber auch in diesem Stadium die Corneamarkierung angebracht werden.

Zur Achseinstellung befindet sich das Instrument 18 in Arbeits­ stellung (6.00 Uhr-Stellung) wie in der Zeichnung dargestellt. Durch Horizontalbewegung r des Schieberohres 15 und Drehbewegung ϕ des Azimutrohres 6 kann das Achseinstellinstrument parallel zu seiner Achse in jeder Richtung verfahren und über den Bulbus eingestellt werden. Um die Sehachse mit der Instrumentenachse in Übereinstimmung zu bringen, wird der Bulbus an den Haltefäden 41 entsprechend geschwenkt und dann fixiert. Der Einstellvorgang, nach dessen Beendigung das Fadenkreuz 40 , die Markierung 39 und die Makula 34 sich decken müssen, kann am Monitor 26 beobachtet werden. Die gewonnenen Daten r und ϕ werden eingespeichert.

Zur Trepanation wird nunmehr der Autotrepan nach unten geschwenkt (6.00 Uhr-Stellung) und soweit abgesenkt, bis der Saugfuß den Bulbus leicht berührt. Diese Höhe h wird ebenfalls einge­ speichert. Nun wird die Saugluft eingeschaltet und zur Schaffung eines geringen Unterdrucks in der vorderen Augenkammer der Saugfuß vorzugsweise um wenige Bruchteile eines Millimeters hochgefahren. Die Trepanation wird mit automatischem Vorschub durchgeführt und nach Speicherung der zuletzt erreichten Höhe anschließend der Schwenkkopf mit dem Autotrepan und dem anhaftenden Corneaausschnitt vertikal weggefahren.

Zur Transplantation steht der Transplantator 20 zunächst in 12.00 Uhr-Stellung. Das Transplantat wird der Konservierungslösung entnommen und mit dem Epithel nach unten auf den Saugfuß zentral aufgelegt. Nun wird der Transplantator um 180° in die 6.00 Uhr- Stellung gedreht und in die gespeicherte Höhenposition nach unten gefahren. Das Transplantat wird dabei exakt in den Trepana­ tionsrand eingesetzt. Hat sich der Arzt davon überzeugt, wird auch bei einem das Transplantat umfangenden ringförmigen Teil des Saugkopfs die Saugluft eingeschaltet und der Klammersetzer betätigt. Unter Umständen können durch Hochfahren, Drehen und Wiederabsenken der Klammersetzvorrichtung weitere Klammern eingebracht werden. Mit dem erneuten Hochfahren des Schwenkkopfs kann der Patient bereits wieder aus der Fixierung gelöst werden.

• 1 Grundgestell
  2 Kopfauflageschale
  3 Anpreßpolster
  4 Patientenliege
  5 Lagerhülse
  6 Azimutrohr
  7 Antriebsschnecke
  8 Zahnkranz
  9 Hubantrieb
  10  vertikales Schieberohr
  11 Turmkopf
  12 Lagerhülse
  13 Schwenkrohr
  14 Hubantrieb
  15 horizontales Schieberohr
  16 Pfeil
  17  Schwenkkopf
  18 Achseinstellinstrument
  19 Autotrepan
  20 Transplantator
  21 Sehachse
  22 Kabel
  23 Rechner
  24 Steuermodul
  25 Digitalanzeige
  26 Monitor
  27 Rohrkamera
  28 Linsensystem
  29  Linsensystem
  30 Hauptstrahlengang
  31 halbdurchlässiger Spiegel
  32 Spiegel
  33 Beleuchtungsquelle
  34 Makula
  35 halbdurchlässiger Spiegel
  36  halbdurchlässiger Spiegel
  37 Parallelstrahlung
  38 Cornea
  39 Markierung
  40 Fadenkreuz
  41 Haltefaden
  h Koordinatenpfeile
  r Koordinatenpfeile
  ϕ Koordinatenpfeile

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Hornhauttransplantation am menschlichen Auge, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - An einem Grundgestell (1) ist eine Patientenauflage, ins­ besondere eine Kopfauflageschale (2) mit seitlichen Anpreß­ polstern (3) angebracht;
• - an dem Grundgestell (1) ist ein Stellarm (15) mittels elektronisch steuerbarer Antriebe dreidimensional verstellbar gelagert;
• - der Stellarm (15) trägt mehrere Instrumente (18, 19, 20), darunter ein optisches Achseinstellinstrument (18) zur gleich­ zeitigen monokularen Beobachtung der Corneaoberfläche und des Fundus des Patientenauges;
• - die Positionsdaten des Stellarms (15) sind speicherbar;
• - es ist eine elektronische Steuereinrichtung (23, 24, 25) vorgesehen, die nach einer Zwischenbewegung des Stellarms (15) diesen auf Befehl so verstellt, daß ein auszuwählendes weiteres Instrument die gleiche Position wie das erste ein­ nimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Instrumente (18, 19, 20) an einem Schwenkkopf (17) stern­ förmig befestigt sind, der an dem Stellarm (15) um eine Achse drehbar gelagert und in bestimmten Winkelstellungen (16) fest­ stellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellarm (15 ) vertikal beweglich (h) und zur Horizontalbe­ wegung um eine vertikale Achse drehbar (ϕ) und radial zu dieser Achse verschiebbar (r) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Achseinstellinstrument (18) als monokulares Mikroskop mit Be­ leuchtung (33) zur Betrachtung des Augenhintergrundes ausgebildet ist, daß es eine Markierung (40) in Sehfeldmitte aufweist und daß vor und hinter dem Linsensystem (28) halbdurchlässige Spiegel (35, 36) angeordnet sind, mittels derer ein Teil der Strahlung abgezweigt und dem Hauptstrahlengang (30) wieder zugefügt wird, wobei dieser zweite Strahlengang (37) durch ein zweites Linsen­ system (29) verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Achseinstellinstrument (18) eine Videokamera (27) angeordnet ist, welche das empfangene Bild auf einen Monitor (26) überträgt.