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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft medizinische Instrumente zum Durchführen der
Augenchirurgie, um Unregelmäßigkeiten
der Hornhaut zu korrigieren. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung mechanische Instrumente, die als Mikrokeratome bekannt
sind, und die von diesen verwendeten Schneidklingen.
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2. Stand der
Technik
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Das
erste Mikrokeratom zum Durchführen von
Hornhautresektionen wurde 1962 von Doktor Jose I. Barraquer entwickelt
und ist im allgemeinen in 1A gezeigt.
Dieses Mikrokeratom umfaßt
einen Führungsring,
der an einem Augapfel mit Hilfe eines durch den Führungsring
aufgebrachten teilweisen Vakuums befestigt wird. Der Führungsring
fixiert den Augapfel, hält
die Spannung des Augapfels aufrecht und hilft bei der Regulierung
des Durchmessers der Hornhautresektion. Ein Teil des Mikrokeratoms,
der Schneidkopf genannt wird, wird für eine geführte lineare Bewegung des Mikrokeratoms über den
Ring durch den Chirurgen innerhalb eines Kanals im Führungsring
abgestützt.
Der Schneidkopf trägt
eine Schneidklinge, die durch einen motorangetriebenen Exzenter
quer zum Kanal in Schwingungen versetzt wird, wenn das Instrument über den
durch den Kanal festgelegten Schneidweg bewegt wird. Der Schneidkopf
trägt ein
abnehmbares, unteres, planares Element, das den Augapfel vor der
schwingenden Klinge zusammendrückt,
um zu ermöglichen,
daß die
Klinge eine Lamelle mit einer unteren Oberfläche schneidet, die zur Oberfläche der
Hornhaut parallel ist, die durch das planare Element zusammengedrückt wird.
Das planare Element ist gegen ähnliche
planare Elemente mit unterschiedlichen Dicken austauschbar, um die Dicke
der abgetrennten Hornhaut-"Scheibe" zu verändern.
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Zahlreiche
Veränderungen
am Barraquer-Mikrokeratom wurden seit 1962 durchgeführt, einschließlich der
Vorrichtung, die Gegenstand von US-Patent Nr. 4 662 370, auf die
Carl-Zeiss-Stiftung in Deutschland übertragen, ist. Das '370-Patent beschreibt
ein Mikrokeratom mit austauschbaren Einsätzen mit konvexen, konkaven
und planaren Oberflächen,
die zur Erzeugung einer Hornhautresektion mit vorbestimmter Form
und Krümmung
mit der Hornhaut in Eingriff kommen und diese zusammendrücken. Die
Einsätze
werden in ein stationäres
planares Element eingesetzt, das am Führungsring befestigt ist. Die
Schneidklinge wird über
einen zum planaren Element parallelen Schneidweg bewegt, der durch
einen Spalt zwischen dem planaren Element und dem Führungsring
festgelegt ist, und schwingt quer zum Weg.
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Obwohl
sie scheinbar wirksam ist, um Resektionen der Hornhautlinse zu ermöglichen,
fehlt der Vorrichtung des '370-Patents
eine Einrichtung zum Steuern oder Automatisieren der Bewegungsgeschwindigkeit
durch den Schneidkopf über
den Führungsring
und ist daher für
ein Verbinden im Hornhautgewebe oder ansonsten für das Erzeugen von ungenauen
Resektionen unter einem unstetigen Fortschritt durch die Hand des
Chirurgen anfällig. Ferner
ist keine scheinbare Einrichtung zum Ändern der Tiefe oder Dicke
der Hornhautresektion vorhanden. Diese Vorrichtung ist auch auf
die Verwendung bei lamellaren Keratektomien (Entfernung eines Hornhautabschnitts)
im Gegensatz zu lamellaren Keratotomien (Einschnitt durch die Hornhaut)
begrenzt.
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Das
Problem der gesteuerten Bewegung über den Führungsring wurde durch das
im US-Patent Nr. 5 133 726 beschriebene Instrument angegangen, das
als Re 35 421, Luis A. Ruiz und Sergio Lenchig G., erneut erteilt
wurde. Die '726-
und '421-Patente
offenbaren ein Mikrokeratom, das in 1B gezeigt
ist, mit einer Zahnradübertragungsanordnung
zum Bewegen des Instruments über
den Schneidweg mit einer gesteuerten Geschwindigkeitsrate. Die Zahnräder werden
durch denselben Motor angetrieben, der die Schneidklinge antreibt,
und stehen mit einer Laufbahn auf dem Führungsring in Eingriff. Somit
ist das automatisierte Übertragungssystem
eine Verbesserung gegenüber
dem Instrument des '370-Patents, aber in
der Praxis wurde festgestellt, daß das Gewicht des Motors im Instrument
ein großes
Moment durch den Griff der Vorrichtung erzeugt. Dieses Moment, das
mit der Vorwärtspositionierung
des Zahnrades, das mit der Führungsring-Laufbahn
in Eingriff steht, gekoppelt ist, verursacht, daß die hintere Oberfläche des
Schneidkopfs sich in ihren Eingriff mit dem Führungsring bindet. Bestenfalls
führt dies
zu einer ungleichmäßigen Bewegung
durch das Instrument während
der Operation und zu unnötigen
Druckschwankungen innerhalb des Auges. Schlimmstenfalls kann eine
solche Bindung ein unregelmäßiges Schneiden
der Hornhaut, das ein Leukom erzeugt, oder das Auslösen eines Astigmatismus
verursachen.
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Die
relativ neueste technologische Entwicklung der Brechungschirurgie
im Inneren des Organgewebes führte
zur Erzeugung von Instrumenten und Verfahren zum Durchführen von
unvollständigen
lamellaren Schläfen-Nasen-Keratotomien,
die einen peripheren Rest von Hornhautgewebe ungeschnitten lassen,
damit es als "Nasengelenk" wirkt. Das Nasengelenk
ermöglicht,
daß die
Hornhautscheibe zum Freilegen und Einritzen der Stromaschicht wie
z.B. durch einen Laser angehoben wird. Die Verwendung eines Lasers,
um eine Stromaeinritzung in Zusammenhang mit einer unvollständigen lamellaren
Keratotomie durchzuführen,
wird als Laserkeratomileusis im Inneren des Organgewebes ("LASIK", "Laser Intrastromal
Keratomileusis")
bezeichnet.
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In ähnlicher
Weise zur ursprünglichen
Barraquer-Vorrichtung umfaßt
das Mikrokeratom der '726- und '421-Patente ein vorderes
planares Element im unteren Teil des Schneidkopfs, das gegen ähnliche planare
Elemente mit veränderlichen
Dicken austauschbar ist. Damit das planare Element austauschbar
ist, erstreckt sich jedoch ein geschlitzter Teil des Schneidkopfs
im wesentlichen von der Schneidklinge nach vorn, um das planare
Element aufzunehmen. Dies und die Tatsache, daß die Übertragungszahnräder außerhalb
des Schneidkopfs angeordnet sind, führen zu einer ziemlich großen Oberfläche oder "Aufstandsfläche" für das Instrument.
Die große
Aufstandsfläche
schränkt
die Art und Weise ein, in der das Mikrokeratom verwendet werden
kann, und erfordert im allgemeinen, daß es über die Hornhaut vom Schläfenbereich
benachbart zum Auge bewegt wird, was das vertikale Nasengelenk erzeugt,
wenn unvollständige lamellare
Keratotomien durchgeführt werden.
Das vertikale Nasengelenk weist mindestens zwei Mängel auf.
Erstens wird die Hornhautscheibe, die sich aus der LASIK oder einer
anderen Prozedur ergibt, nach der Operation vertikal verschoben
und/oder in einem gewissen Ausmaß durch das Öffnen und
Schließen
des oberen Augenlides gefaltet. Zweitens erhöht die Bildung eines vertikalen
Nasengelenks an der Hornhautscheibe die Wahrscheinlichkeit für eine versehentliche
Abtragung des Gelenks während
der Korrektur eines Astigmatismus, die typischerweise mit vertikalen
Schneidbewegungen über
einen Hauptdurchmesser der Hornhaut durchgeführt wird.
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Die
große
Oberfläche
des planaren Elements oder der Platte, die im '726-Patent beschrieben ist, ist dazu
ausgelegt, die gesamte Hornhaut jederzeit im wesentlichen zusammenzudrücken. Eine solche
Wirkung erzeugt einen unnötig
hohen Augeninnendruck, der das Auge übermäßig beansprucht und während der
Operation zu Komplikationen führen
könnte.
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Weitere
Probleme mit bekannten Mikrokeratomen wurden bei der Durchführung von
Resektionen an einem Patienten mit kleinen Augen beobachtet. Die
kleinere Augenstruktur, insbesondere die periphere Struktur, solcher
Patienten stellt eine große Schwierigkeit
während
einer lamellaren Keratotomie dar, da ein Teil des Operationsinstruments
mit der Augenstruktur zusammenstoßen und Operationsunfälle verursachen
kann. Dieses Problem bleibt bestehen, da trotz aller Anstrengungen,
eine lamellare Keratotomie mit zuverlässigeren Instrumenten durchzuführen, die
physikalische Größe der Instrumente
und die erforderliche Oberfläche,
die das Instrument während
einer lamellaren Keratotomie belegen muß, die Wahrscheinlichkeit erhöhen, daß ein gewisser
Teil der Mikrokeratomstruktur auf die Augenstruktur des Patienten
trifft.
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Ein
weiteres Problem bei bekannten Systemen, wie z.B. dem im US-Patent
Nr. 5 624 456 beschriebenen Mikrokeratom, betrifft die Art und Weise, in
der der Schneidkopf mit der Hornhautoberfläche in Kontakt gebracht wird.
Insbesondere induziert das Mikrokeratom des '456-Patents eine Bewegung einer Schneidklinge über eine
flache Ebene, die nach Bedarf festgelegt wird, um die Augenstruktur des
Patienten freizugeben. Für
Erörterungszwecke
kann diese Ebene als horizontale Ebene betrachtet werden, da der
Kopf des Patienten während
der Prozedur mehr oder weniger horizontal ist. Damit die Schneidklinge
die Hornhaut schneidet, muß das
Auge über die
Augenstrukturen nach außen
gezogen werden, um einen Teil der Hornhaut über der horizontalen Ebene
anzuordnen. Dies erzeugt ein Risiko für einen Saugverlust zwischen
dem chirurgischen Führungsring
und dem Auge während
der Operation mit potentiell ernsthaften Konsequenzen.
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Andere
Probleme auf dem verwandten Mikrokeratom-Fachgebiet umfassen die
Anforderung von zusammenwirkenden Antriebszahnrädern, die für eine sanfte Operation ständig gewartet
werden müssen,
und die begrenzten Optionen für
eine Anordnung der Saugöffnung
am chirurgischen Führungsring.
Das letztere Problem ist ein Ergebnis des Bedarfs, einen klaren
Weg oder Führungsweg
im Führungsring
für den
Durchgang des Schneidkopfs und der Schneidklinge offen zu lassen,
da die Schneidklinge in einer flachen, horizontalen Ebene getragen
wird, wie vorstehend beschrieben.
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EP 0 432 325 A1 offenbart
ein Skalpell mit einer wegwerfbaren Klinge und einem Griff zum Festhalten
der Klinge, wobei die wegwerfbare Klinge an ihrem hinteren Endteil
mit mindestens einem Zungenstück
versehen ist, das mit einem Werkzeug wie z.B. einem Nadelhalter
oder einer Zange gehalten werden kann. Der Austausch der Klinge
gegen eine andere kann selbst inmitten des Operationsvorgangs ausgeführt werden,
während
das Zungenstück
mit dem Werkzeug gehalten wird, so daß die Klingen verschiedener
Arten, die in der Form unterschiedlich sind, zweckmäßig für jeden
Zweck verwendet werden können.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen oder mehrere
der hierin beschriebenen Mängel
sowie andere anzugehen.
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Die
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ein
verbessertes Mikrokeratom zum Durchführen einer lamellaren Keratotomie eines
Augapfels erzielt. Das Mikrokeratom umfaßt eine Führungsringanordnung zur Anordnung
auf dem Augapfel und eine Einrichtung zum vorübergehenden Befestigen des
Führungsrings
am Augapfel. Ein Schneidkopf enthält eine Schneidklinge mit einer
bogenförmigen
Schneidkante, die für
Hornhautresektionen geeignet ist. Eine vertikale Stützanordnung
ist mit dem Führungsring
verbunden und stützt
den Schneidkopf für
eine Drehung um eine horizontale Achse ab, so daß die Drehung des Schneidkopfs
um die horizontale Achse die Schneidklinge entlang eines bogenförmigen Schneidweges
mit der Hornhaut des Augapfels in Eingriff bewegt, wodurch die bogenförmige Schneidkante
der Schneidklinge eine im wesentlichen abgerundete Hornhautscheibe
schneidet.
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Die
Schneidklinge kann eine im wesentlichen rechteckige Platte umfassen,
von welcher eine der Kanten zum Schneiden geschärft ist. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
weist die Platte eine glatte, durchgehende Biegung darin auf, die
die Schneidkante bogenförmig
macht. Die Schneidklinge umfaßt
vorzugsweise Stahl und kann eine Legierung aus rostfreiem Stahl
umfassen. Eine Öffnung
ist in der Platte der Schneidklinge zum Eingriff mit einem Klingenhalteelement
des Mikrokeratoms vorgesehen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Mikrokeratom
auch eine Einrichtung zum Drehen des Schneidkopfs um die horizontale
Achse, um die Schneidklinge zumindest teilweise durch die Hornhaut
zu bewegen, um während
einer lamellaren Keratotomie eine Hornhautklappe zu erzeugen. Für diesen
Zweck umfaßt
der Schneidkopf eine Öffnung, die
einen Zugang zur Stützwelle
vorsieht. Die Dreheinrichtung umfaßt ein Gehäuse, das zur Verbindung mit
dem Schneidkopf an der Öffnung
darin ausgelegt ist. Eine Abtriebswelle ist innerhalb des Gehäuses drehbar
getragen und weist einen äußeren Teil
auf, der sich vom Gehäuse
zum Durchgang durch die Öffnung
im Schneidkopf und zum Eingriff mit der Stützwelle erstreckt, wenn das
Gehäuse
mit dem Schneidkopf verbunden wird. Innerhalb des Gehäuses sind
Einrichtungen zum Aufbringen eines Drehmoments auf die Abtriebswelle
getragen, wobei das Aufbringen des Drehmoments von den Drehmomentaufbringeinrichtungen
auf die Abtriebswelle eine Drehung des Schneidkopfs und des Gehäuses um die
Stützwelle
mit einer gesteuerten Drehzahl induziert.
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Es
ist ferner bevorzugt, daß der
Schneidkopf eine Stützwelle
umfaßt,
die sich seitlich durch diesen erstreckt und mit seitlichen Stützelementen
an beiden Enden der Stützwelle
ausgestattet ist, die sich zum Eingriff mit der vertikalen Stützanordnung
von entgegengesetzten Seiten des Schneidkopfs erstrecken. Noch ferner
ist es bevorzugt, daß der
Schneidkopf eine Einrichtung umfaßt, um die Schneidklinge hin
und her über
einen bogenförmigen
Weg quer zum Schneidkopf in Schwingungen zu versetzen, um einen
glatten Einschnitt durch die Schneidklinge zu erleichtern.
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Die
vertikale Stützanordnung
umfaßt
vorzugsweise ein Paar von Elementen, die sich vom Führungsring
180° voneinander
entfernt nach oben erstrecken. Alternativ umfaßt die vertikale Stützanordnung
ein Paar von entgegengesetzten Elementen, die um 180° voneinander
in Bezug auf den Führungsring
durch einen seitlichen Stützarm
getrennt sind, wobei der seitliche Stützarm über dem Führungsring durch einen vertikalen
Stützarm
abgestützt ist,
der sich vom Führungsring
nach oben erstreckt.
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Ferner
wird ein Verfahren zum Durchführen von
Hornhautresektionen für
eine lamellare Keratotomie beschrieben, einschließlich des
Schritts des Abstützens
eines Schneidkopfs, der eine Schneidklinge mit einer bogenförmigen Schneidkante
trägt,
zur Drehung um eine horizontale Achse, die über das Auge des Patienten
angehoben ist, und des Induzierens einer Drehung des Schneidkopfs
um die horizontale Achse, um die Schneidklinge über einen pendelnden Schneidweg
zu bewegen, der die Hornhaut schneidet.
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Vorzugsweise
wird der Schneidkopf durch Befestigen eines Führungsrings an einem Augapfel um
die Hornhaut des Augapfels, so daß sich die Hornhaut durch den
und über
dem Führungsring
erstreckt, abgestützt.
Der Führungsring
umfaßt
ein Stützsystem,
das sich von diesem nach oben erstreckt, und der Schneidkopf umfaßt eine
Stützwelle, die
für eine
Ausrichtung auf die horizontale Achse ausgelegt ist und gegen eine
Drehung um die horizontale Achse durch das Stützsystem eingeschränkt wird,
wenn die Stützwelle
mit dem Stützsystem
in Eingriff gebracht ist. Die Drehung des Schneidkopfs wird durch
Betreiben eines Motors zum Aufbringen eines Drehmoments auf die
eingeschränkte Stützwelle
induziert, um den Schneidkopf anzutreiben und die Schneidklinge über einen
pendelnden Schneidweg zu bewegen, der die Hornhaut schneidet. Die
Bewegung der Schneidklinge wird an einem vorbestimmten Punkt entlang
des Schneidweges gestoppt, wodurch eine gelenkig gelagerte Hornhautkappe
gebildet wird.
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In
einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren beschrieben, das durch
die Schritte des Befestigens eines Führungsrings an einem Augapfel
um die Hornhaut des Augapfels, so daß sich zumindest ein Teil der
Hornhaut durch den und über
dem Führungsring erstreckt,
und des Induzierens einer Drehung eines Schneidkopfs, der eine Schneidklinge
trägt,
um eine horizontale Achse, die über
den Führungsring
angehoben ist, definiert ist, wobei die Drehung des Schneidkopfs
die Schneidklinge über
einen pendelnden Schneidweg bewegt, der den Teil der Hornhaut, der
sich über
dem Führungsring
erstreckt, schneidet.
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Die
Schneidklinge kann entweder eine bogenförmige Schneidkante, wobei die
Drehung des Schneidkopfs eine im wesentlichen rundförmige Hornhautscheibe
erzeugt, oder eine gerade Schneidkante, wobei die Drehung des Schneidkopfs
eine im wesentlichen ovalförmige
Hornhautscheibe erzeugt, aufweisen. Alternativ kann die bogenförmige Schneidkante
geformt sein, um eine im wesentlichen ovalförmige Hornhautscheibe zu erzeugen,
wie für die
gewünschte
Korrektur geeignet.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen, in denen durchweg gleiche Bezugszeichen verwendet
werden, um gleiche Teile zu beschreiben, gilt:
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1A ist
eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, des ursprünglichen
Barraquer-Mikrokeratoms;
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1B ist
eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mikrokeratoms des Standes
der Technik;
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1C ist
eine perspektivische Ansicht eines Mikrokeratoms und einer Führungsringanordnung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2A, 2B, 2C und 2D sind eine
perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht bzw.
eine Seitenansicht einer vertikalen Stützanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine schematische Darstellung einer Antriebsmotoranordnung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4A und 4B sind
eine perspektivische und eine Seitenansicht des Schneidkopfs, der im
Ausführungsbeispiel
von 1 verwendet wird;
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5A und 5B sind
perspektivische Ansichten des Schneidkopfs, der mit zwei alternativen
Ausführungsbeispielen
einer Stützwelle
im Gegensatz zu der im Schneidkopf von 4A und 4B gezeigten
Stützwelle
ausgestattet ist;
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6A und 6B sind
Seitenansichten von zwei zusätzlichen
Ausführungsbeispielen
der Schneidkopf-Stützwelle;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer Schneidklinge und eines Klingenhalters
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8A, 8B und 8D sind
perspektivische Ansichten des Schneidkopfs und der Antriebszahnradanordnung
von verschiedenen Gesichtspunkten gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8C ist
eine Seitenansicht des Schneidkopfs und der Antriebszahnradanordnung,
die in 8A, 8B und 8D gezeigt
sind;
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9A ist
eine Vorderseitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Mikrokeratoms
und einer Führungsringanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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9B, 9C und 9D sind Seitenansichten des Ausführungsbeispiels
von 9A in der anfänglichen,
der mittleren und der Endposition einer Hornhautresektion gezeigt;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht einer Kugel, die einen Augapfel mit
einer ovalförmigen Scheibe
darstellt, die vom oberen Bereich der Kugel abgeschnitten wurde;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht einer Kugel, die einen Augapfel mit
einer rundförmigen Scheibe,
die vom oberen Bereich der Kugel abgeschnitten wurde, gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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12A–12C zeigen eine perspektivische, eine obere
und eine seitliche Ansicht einer bogenförmigen Schneidklinge gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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13A und 13B zeigen
verschiedene perspektivische Ansichten einer bogenförmigen Schneidklinge,
die an einem Klingenhalter befestigt ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
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14A und 14B sind
eine perspektivische und eine obere Ansicht einer kreisförmigen Schneidscheibe
des Standes der Technik;
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15A und 15B stellen
denjenigen bogenförmigen
Schneidweg dar, dem von der Schneidklinge gemäß der vorliegenden Erfindung gefolgt
wird;
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16 und 17 sind
eine hintere und eine vordere perspektivische Ansicht eines Schneidkopfs,
eines Klingenhalters und einer bogenförmigen Schneidklinge gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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18 ist
eine vertikale Stützanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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19A–19C sind perspektivische Ansichten, die die sequentielle
Bewegung des Schneidkopfs, des Klingenhalters und der bogenförmigen Schneidklinge über ihren
bogenförmigen
Schneidhub zeigen; und
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19D ist eine perspektivische Ansicht, die aus
dem entgegengesetzten Winkel der in 19C gezeigten
perspektivische Ansicht gezeigt ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1C–9D stellen verschiedene Ausführungsbeispiele
eines Mikrokeratoms zum Durchführen
einer lamellaren Keratotomie oder einer lamellaren Keratektomie
eines Augapfels gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Das Instrument ist zum Durchführen einer Operation von Myopie
(Kurzsichtigkeit), Hypermetropie (Weitsichtigkeit), Astigmatismus
und Alterssichtigkeit (Hornhautversteifung aufgrund von Alterung)
geeignet und eignet sich besonders gut zum Durchführen von
anderen Schnitten als Schläfen-Nasen-Schnitten,
wie z.B. unteren, oberen und schrägen Schnitten.
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Mit
Bezug zunächst
auf 1C umfaßt
ein Mikrokeratom 10 im allgemeinen eine Führungsringanordniang 12,
die zur Anordnung direkt auf dem Auge oder Augapfel eines Patienten
ausgelegt ist, so daß die
Hornhaut des Augapfels durch diese hindurchragt. Einrichtungen,
einschließlich
einer Saugleitung 14, sind zum vorübergehenden Befestigen des
Führungsrings 12 am
Augapfel vorgesehen. Ein Schneidkopf 16, der eine Schneidklinge
enthält,
die für
Hornhautresektionen geeignet ist, ist auch vorgesehen und wird nachstehend
genauer erörtert.
Eine vertikale Stützanordnung 18 ist
mit dem Führungsring 12 verbunden
oder bildet alternativ einen Teil von diesem und stützt den
Schneidkopf 16 zur Drehung um eine horizontale Achse A-A,
die über
den Führungsring 12 angehoben
ist, ab, so daß die
Drehung des Schneidkopfs 16 um die horizontale Achse A-A eine
Schneidklinge (nachstehend beschrieben) entlang eines bogenförmigen Schneidwegs
mit der Hornhaut des Augapfels des Patienten in Eingriff bewegt.
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2A–2D stellen
den Führungsring 12 und
die vertikale Stützanordnung 18 genauer
dar. Somit umfaßt
die vertikale Stützanordnung 18 ein
Paar von Armelementen 20, 22, die sich vom Führungsring 12 nach
oben erstrecken und um 180° voneinander beabstandet
sind. Aufgrund einer solchen Beabstandung und Orientierung begrenzen
die Armelemente 20, 22 die bogenförmige Oberfläche 24,
die eine kreisförmige Öffnung 26 enthält, die
den Durchgang der Hornhaut des Patienten ermöglicht. Die Armelemente 20 und 22 sind
ferner mit Schlitzen 21 bzw. 23 versehen, um den
Schneidkopf 16 um die Achse A-A zu drehen, wie nachstehend
weiter beschrieben wird.
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Der
Führungsring 12 ist
ferner mit einem Vakuumadapter 28 zur Verbindung mit der
in 1 gezeigten Saugleitung 14 versehen.
Der untere Teil des Führungsrings 12 definiert
den Saugring 13, der einen teilweisen Vakuum-(unterhalb Atmosphären-) Druck,
der über
die Saugleitung 14 und den Vakuumadapter 28 von
einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) zum Augapfel des Patienten
geliefert wird, leitet. In dieser Weise wird der Augapfel relativ
zum Führungsring
fixiert und der Augeninnendruck wird reguliert.
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Der
Schneidkopf 16 ist in 4A–5B genauer
gezeigt. Der Schneidkopf umfaßt
eine Stützwelle 30,
die sich seitlich durch den Körper 32 erstreckt.
Die Stützwelle 30 ist
mit seitlichen Stützelementen 31, 33 an
beiden Enden derselben versehen, die sich von entgegengesetzten
Seiten des Schneidkopfkörpers 32 zum
Eingriff mit den Schlitzen 21, 23 jeweils der
sich nach oben erstreckenden Armelemente 20, 22 der
Stützanordnung
erstrecken, wie in 2A–2B zu
sehen.
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Unter
Rückbezug
auf 4A–4B sowie 2A–2B sind
die seitlichen Stützelemente 31, 33 der
Stützwelle 30 quadratförmig und
zum engen Einsetzen in U-förmige
quadratische Schlitze 21, 23, die durch die Armelemente 20, 22 der
vertikalen Stützanordnung 18 festgelegt
sind, bemessen. In dieser Weise wird die Stützwelle 30 des Schneidkopfs 16 mit
den Armelementen 20, 22 in statischen Eingriff
gebracht, wodurch die Stützwelle
gegen eine Drehung relativ zur vertikalen Stützanordnung 18 und
zum Führungsring 12 eingeschränkt wird.
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5A stellt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
dar, in dem die Stützwelle 30 in
dreieckförmigen
seitlichen Stützelementen 31a, 33a für einen
statischen Eingriff (nicht dargestellt) mit den sich nach oben erstreckenden
Armelementen der vertikalen Stützanordnung
endet. Fachleute werden erkennen, daß die Armelemente dieses Ausführungsbeispiels V-förmige Schlitze
definieren, die für
einen engen Sitz mit den Stützelementen 31a, 33a bemessen sind.
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5B stellt
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel
dar, in dem die Stützwelle 30 in kreisförmigen seitlichen
Stützelementen 31b, 33b für einen
Dreheingriff (nicht dargestellt) mit den sich nach oben erstreckenden
Elementen der vertikalen Stützanordnung
endet, wobei die Stützwelle
sich frei relativ zu den sich nach oben erstreckenden Armelementen
drehen kann. In diesem Ausführungsbeispiel definieren
die Armelemente halbkreisförmige Öffnungen
für einen
engen Sitz mit den Stützelementen 31b, 33b.
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Das
Ausführungsbeispiel
des Schneidkopfkörpers 32,
das in 4A–5B gezeigt
ist, ist ein einheitlicher Körper
einer Gußkonstruktion
mit einer Seitenöffnung
darin, um eine Klinge und eine Klingenhalteranordnung durch den
Hohlraum 34 zu bewegen. Zusätzlich zum Hohlraum 34 umfaßt der Schneidkopf 32 eine
im wesentlichen zylindrische Öffnung 36 mit
einer variablen Bohrungsgröße und -tiefe
sowie eine seitliche zylindrische Bohrung 38 darin. Die Öffnung 36 wird
entweder mit Gewinden oder einem mechanischen Schlitz zum Eingriff
mit komplementären
Gewinden oder einem mechanischen Keil am Griff 40 (siehe 1) des Mikrokeratoms 10 ausgebildet.
Die Wirkung eines Antriebsmotors, der innerhalb des Griffs 40 in
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung getragen wird, wird nachstehend erläutert.
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Die
seitliche Bohrung 38 ist zum Aufnehmen der Welle 30 mit
Außengewinden 42 oder
alternativ mechanischen Zähnen 42 und
der Stützelemente 31, 33,
die quadratförmig
sind, wie in 4A und 4B angegeben,
bemessen. Diese Stützelemente
können
alternativ dreieckig, wie bei 31a und 33a in 5A zu
sehen, kreisförmig,
wie bei 31b und 33b in 5B zu
sehen, oder sternförmig,
wie bei 31c und 31d in 6A und 6B zu
sehen, sein.
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Der
Schneidkopf kann ferner mit einem oberen und einem unteren Teil
versehen sein, die durch ein Gelenk (nicht dargestellt) verbunden
sind, das ermöglicht,
daß der
Schneidkopf zum Zugang zur Schneidklinge geöffnet wird. Alternativ kann
der Schneidkopf mit einem ersten und einem zweiten seitlich verbundenen
Teil für
denselben Zweck versehen sein.
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Das
Mikrokeratom 10 umfaßt
ferner eine Einrichtung zum Drehen des Schneidkopfs 16 um
die angehobene horizontale Achse A-A, um die Schneidklinge zumindest
teilweise durch die Hornhaut zu bewegen, um während einer lamellaren Keratotomie eine
Hornhautklappe zu erzeugen. Die Dreheinrichtung umfaßt in mindestens
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Induzieren einer
Schwingungsbewegung in der Schneidklinge des Schneidkopfs, die zum
Schneidweg, der durch die Drehung des Schneidkopfs um die angehobene
horizontale Achse festgelegt wird, quer liegt.
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Mit
Bezug nun auf die schematische Darstellung von 3 sieht
ein elektrischer Antriebsmotor 44 oder eine andere ähnliche
Einrichtung das Drehmoment vor, das zum Drehen der Antriebwelle 46 erforderlich
ist, welche außerhalb
des Motorgehäuses in
einem kleinen exzentrischen Vorsprung oder Stift 48 endet.
Wie durch die in 8A und 8B gezeigte
Zahnradanordnung angegeben, wird das Drehmoment vom Antriebsmotor 44 auf
die Welle 46 aufgebracht, um eine gewünschte Drehzahl des Schneidkopfs 16 zu
bewirken, wie nachstehend erläutert
wird, sowie um den Stift 48 zu drehen. Die Anordnung des
Antriebsmotors 44 und der Antriebswelle 46 ist
innerhalb des Griffs 40 derart montiert, daß, wenn
der Griff 40 mit dem Schneidkopf 16 in Eingriff steht,
der exzentrische Stift 48 mit dem Schlitz 50 des Klingenhalters 52,
der in 7 zu sehen ist, in Eingriff steht, um eine Schwingungsbewegung
auf die Klinge 54 zu übertragen,
die der Drehzahl des Motors entspricht. Diese Anordnung des Klingenhalters 52, der
Klinge 54 und des exzentrischen Stifts 48 ist
in 8A–8D gezeigt.
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Die
Schneidklinge 54 ist rechteckig und umfaßt einen
langgestreckten Schlitz 55, der eng über den Vorsprung 53 des
Klingenhalters 52 paßt,
um die Klinge am Klingenhalter innerhalb des Schneidkopfs zu montieren.
Wie vorstehend erwähnt,
weist der Klingenhalter 54 eine vertikale, rechteckige
Nut 50 darin zum Eingriff mit dem exzentrischen Stift 48 der Welle 46 durch
den zylindrischen Hohlraum 36 des Schneidkopfs auf. Wenn
der exzentrische Stift durch die Welle 46 außermittig
gedreht wird, induziert er eine seitliche Hin- und Herbewegung des
Klingenhalters 52 innerhalb des Hohlraums 34 des
Schneidkopfs. Diese seitliche Bewegung führt zur Schwingung der Klinge 54.
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Die
Drehung der Antriebswelle 46 dreht auch Außengewinde 60 an
dieser um die Achse B-B, was im Ausführungsbeispiel von 8A–8D eine Drehung
des Schneidkopfs 16 um die Achse A-A induziert. Insbesondere
steht der Gewindeteil 60 der Welle 46 mit Außengewinden 62 der
Welle 30 in Eingriff. Da die Welle 30 gegen eine
Drehung durch den Eingriff der Stützelemente 31 und 33 mit
den Öffnungen 21 bzw. 23 der
Stützanordnung 18 eingeschränkt ist,
veranlaßt
das Drehmoment der Antriebswelle 46, daß sich die Antriebswelle, der
Motor 44, der Griff 40 und der Schneidkopf 16 alle
als Einheit um die Achse A-A drehen. In dieser Weise schneidet die
Schneidklinge (nachstehend beschrieben) zumindest teilweise durch
die Hornhaut, um die gewünschte
lamellare Keratotomie durchzuführen.
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Die
Gewindeabschnitte 60 und 62 können verschiedene Durchmesser
aufweisen, um Drehzahleinstellungen zwischen diesen vorzusehen,
mit anderen Worten, Untersetzung, Übersetzung oder konstante Drehzahl
zwischen der Geschwindigkeit der Klingenschwingung und der Geschwindigkeit
der Schneidkopfdrehung um die Achse A-A. Somit können diese Geschwindigkeiten 1:1
sein oder die Geschwindigkeit der Klingenschwingung kann so ausgelegt
sein, daß sie
schneller oder langsamer ist als die Drehzahl der Schneidkopfdrehung
um die Achse A-A. Alternativ können
die Zahnräder 56, 58,
die an der Welle 46 montiert sind, für solche Drehzahlsteuerzwecke
verwendet werden.
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Wenn
sich die Stützwelle 30 statt
dessen frei relativ zu den sich nach oben erstreckenden Elementen 18 drehen
kann, wie im Ausführungsbeispiel
von 5B, umfaßt
die Einrichtung zum Drehen des Schneidkopfs 16 einen Griff
(nicht anders als der Griff 40), der mit dem Schneidkopf
verbunden ist, welcher zum Greifen durch einen Chirurgen ausgelegt
ist, um die Drehung des Schneidkopfs um die angehobene horizontale
Achse manuell zu induzieren. Fachleute werden erkennen, daß dieses
manuell angetriebene Ausführungsbeispiel
auch mit einem Antriebsmotor 44 zum Induzieren der Querschwingungsbewegung der
Klinge 54, wenn die Klinge durch die Hornhaut bewegt wird,
ausgestattet werden kann. Eine solche Schwingungsbewegung fördert einen
glatten, kontinuierlichen Schnitt durch das Hornhautgewebe.
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Das
Mikrokeratom kann ferner eine Anschlageinrichtung (nicht dargestellt)
zum Begrenzen des Bereichs, über
den die Schneidklinge durch den Schneidkopf getragen wird, umfassen,
um während einer
lamellaren Keratotomie ein Hornhautgelenk zu definieren. Wenn beispielsweise
ein Teil des Schneidkopfs mit der Anschlageinrichtung zusammenstößt, löst die auf
den Antriebsmotor 21 aufgebrachte erhöhte Last eine Steuerschaltung
aus, um den Motor 21 zu stoppen und/oder dessen Richtung umzukehren,
wie es für
die Beendung der lamellaren Keratotomie erwünscht ist.
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Das
Mikrokeratom kann auch mit einem einstellbaren Schwebekopf (nicht
dargestellt) ausgestattet sein, der mit dem Schneidkopf verbunden
ist, um die Hornhaut vor der Schneidklinge zumindest teilweise zusammenzudrücken, um
die Hornhautresektion auf die gewünschte Form und Dicke festzulegen. Der
einstellbare Schwebekopf umfaßt
vorzugsweise ein Paar von im wesentlichen parallelen Schwebearmen
und einen Schwebekörper
mit einem mehrseitigen Querschnitt mit mehreren jeweiligen Flächen, der
zur Drehung zwischen den Schwebearmen um einen Lagerzapfen gelagert
ist, der sich durch den Schwebekörper
erstreckt. Der Schwebekopf kann mit Angaben daran ausgestattet sein,
um die von der ausgewählten
Fläche
vorgesehene Resektionsdicke anzugeben.
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Es
ist ferner bevorzugt, daß jede
der Flächen des
Schwebekörpers
in verschiedenen Abständen vom
Lagerzapfen entfernt ist, wobei die Dicke der Hornhaut-Resektion
durch die Drehung des Schwebekörpers
verändert
wird, bis die gewünschte
Fläche zum
Zusammendrücken
der Hornhaut in Position ist. Der Schwebekörper kann in verschiedenen
Weisen ausgestattet sein, wie z.B. indem er mindestens eine bogenförmige Fläche und/oder
eine schräge
Fläche aufweist,
wobei verschiedene linsenförmige
Hornhaut-Resektionen durch Zusammendrücken der Hornhaut mit der jeweiligen
Fläche
durchgeführt
werden. Die Struktur der Schwebekopfanordnung ist im US-Patent Nr.
5 980 543 vollständiger
beschrieben.
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Fachleute
werden erkennen, daß die
vorliegende Erfindung die Orientierung des Mikrokeratoms 10 in
einer beliebigen Richtung ermöglicht,
ohne mit den Zusätzen
des Auges zusammenzustoßen.
Die Schneidkopfanordnung ermöglicht,
daß die
Schneidklinge 54 unterhalb einer Schneidebene bewegt wird, die
durch die obere Oberfläche
eines typischen Führungsrings
vom Typ einer flachen Scheibe festgelegt werden würde. Die
vertikale Stützanordnung
kommt auch ohne den Bedarf für
eine größere Oberfläche aus,
die für
diejenigen Systeme erforderlich ist, die externe Antriebszahnradanordnungen
beinhalten. Da das Mikrokeratom 10 von nur einem internen Zahnradsystem
Gebrauch macht, erfordert es nur eine minimale verfügbare Oberfläche um die
Hornhaut des Patienten. Somit ist die vorliegende Erfindung in der
Lage, in allen Richtungen zu schneiden, da die Vorrichtung die Kapazität hat zu
schneiden, ohne die Grenzen der Führungsringanordnung zu überschreiten.
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Ein
Operationsvorgang wird eingeleitet, indem der Saugring 13 auf
dem Augapfel in der gewünschten
Schneidorientierung angeordnet wird. Eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt)
wird aktiviert, um die Hornhaut an das konzentrische Loch 26 des Saugrings
mit einem geeigneten Druck zum Halten der Hornhaut in einer festen
Position während
des Schnitts anzuziehen. Zu diesem Zeitpunkt werden die seitlichen
Stützelemente
der Welle 30 in die oberen Schlitze eingeführt, die
durch die Armelemente 20, 22 der vertikalen Stützanordnung 18 definiert sind,
wie in 9A–9B gezeigt.
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Die
Aktivierung des Motors 44 bewegt das Instrument vorwärts, um
zuerst eine teilweise Abflachung der Hornhaut durchzuführen und
dann die Hornhautscheibe zu schneiden, wie durch die Folge von 9B–9C angegeben.
Wenn der Schneidkopf 16 mit einer Anschlageinrichtung (nicht
dargestellt) zusammenstößt, erzeugt
der Zusammenstoß einen
Spannungsabfall, der eine Umkehr der Strompolarität in der
Motorschaltung und die Rückkehr
des Mikrokeratoms an seine Ursprungsstelle an der Führungsringanordnung
auslöst.
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In
letzter Zeit wurde beobachtet, daß die Verwendung einer flachen,
rechteckförmigen
Schneidklinge, wie z.B. der Klinge 54, eine ovalförmige Hornhautscheibe
wie z.B. die bei OD in 10 gezeigte erzeugt. Dies erzeugt
bestimmte Vorteile, wie z.B. daß die
Abtragung an Astigmatismen in einem längeren Meridian ermöglicht wird.
Es bestehen jedoch auch Nachteile bei einer ovalförmigen Hornhautscheibe,
wie z.B. die Tatsache, daß ein
Gelenk nur im kürzesten
Meridian belassen werden kann, was erfordert, daß größere Scheiben geschnitten werden, um
bestimmte Abtragungen zu berücksichtigen.
In vielen Fällen
ist somit eine kreisförmige
Scheibe, wie bei CD in 11 gezeigt, erwünscht, da
sie vielmehr ein kreisförmiges
Hornhautbett CB (11) als ein ovales Hornhautbett
OB (10) freilegt.
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Die
Lösung
zum zuverlässigen
Erzeugen eines kreisförmigen
Hornhautschnitts besteht darin, das Mikrokeratom 10 mit
einer bogenförmigen Schneidklinge
zu versehen, wie bei 54a in 12A–12C zu sehen. Die Schneidklinge kann eine
im wesentlichen rechteckige Platte umfassen, von welcher eine der
Kanten 80 zum Schneiden geschärft ist. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
weist die Platte eine glatte, kontinuierliche Biegung darin auf,
die die Schneidkante bogenförmig macht,
wie insbesondere in 12C und 15B zu sehen. Die Schneidklinge umfaßt vorzugsweise
Stahl und kann eine Legierung aus rostfreiem Stahl umfassen. Eine Öffnung 53a ist
in der Platte der Schneidklinge 54a zum Eingriff mit dem
Vorsprung 53a des Klingenhalters 52a vorgesehen.
Der Eingriff des Klingenhalters 52a und der bogenförmigen Schneidklinge 54a ist
in 13A und 13B gezeigt.
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14A und 14B sind
eine perspektivische und eine obere Ansicht einer kreisförmigen Schneidscheibe 54p,
mit der auch experimentiert wurde, und von der festgestellt wurde,
daß sie
einen gewissen Nutzen bereitstellt, von der aber nicht festgestellt
wurde, daß sie
der Konstruktion der bogenförmigen
Klinge 54a überlegen
ist. Die Verwendung der Schneidscheibe 54p erfordert eine
Modifikation der Antriebsanordnung (nicht dargestellt), so daß die Scheibe
vielmehr gedreht wird, wie durch die Pfeile in 14B angegeben, als daß sie über den Schneidkopf 16 wie
die Klingen 54 und 54a hin- und herbewegt wird.
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Es
sollte beachtet werden, daß der
Weg der Hin- und Herbewegung für
die Klinge 54a wie diese Klinge bogenförmig ist, wie durch die Pfeile
in 15A und 15B angegeben,
und in einem gewissen Umfang durch die innere bogenförmige Fläche des
planaren Elements 64, das in 16 zu
sehen ist, erleichtert wird.
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16 und 17 sind
eine hintere und eine vordere perspektivische Ansicht des Schneidkopfs 16a,
des Klingenhalters 52a und der bogenförmigen Schneidklinge 54a gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Stützwelle 30 erstreckt
sich seitlich durch den Schneidkopfkörper 32a und endet
in Stützelementen 31, 33.
Ein Zahnrad 62 ist um den zentralen Teil der Stützwelle 30 innerhalb
des Schneidkopfkörpers 32a montiert,
wie insbesondere in 17 zu sehen.
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18 stellt
eine alternative vertikale Stützanordnung 18a dar,
die mit dem Führungsring 12a verbunden
ist und ein Paar von U-förmigen
Elementen 20a, 22a umfaßt, die sich vom Führungsring
nach oben erstrecken. Die U-förmigen
Elemente sind durch einen seitlichen Stützarm 70 um 180° voneinander
getrennt und sind durch einen vertikalen Stützarm 68, der sich
vom Führungsring 12 nach
oben erstreckt, über
den Führungsring 12a angehoben.
Alternativ können
sich die U-förmigen
Elemente 20a, 22a vom Führungsring (nicht dargestellt)
um 180° voneinander
entfernt direkt nach oben erstrecken.
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Mit
Bezug nun auf 19A–19D stützt die
vertikale Stützanordnung 18a den
Schneidkopf 16a zur Drehung um die horizontale Achse A-A
derart ab, daß die
Drehung des Schneidkopfs um die horizontale Achse die Schneidklinge 54a entlang
eines bogenförmigen
Schneidweges mit der Hornhaut des Augapfels in Eingriff bewegt,
wobei die bogenförmige Schneidkante
der Schneidklinge eine im wesentlichen abgerundete Hornhautscheibe
schneidet. Die Bewegung des Schneidkopfs 16a und der bogenförmigen Klinge 54a über den
bogenförmigen
Schneidweg ist durch den Fortschritt zwischen 19B und 19C dadurch
zu sehen. 19D ist eine perspektivische
Ansicht, die aus dem entgegengesetzten Winkel der in 19C gezeigten perspektivischen Ansicht gezeigt
ist. Folglich wird die Schneidklinge 54a in der Perspektive
von 19C aus der Seite und nach links
und in der Perspektive von 19D nach
links und in die Seite bewegt.
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Fachleute
werden ferner erkennen, daß durch
selektive Konstruktion der Krümmung
der bogenförmigen
Schneidkante die Schneiklinge 54a auch verwendet werden
kann, um eine im wesentlichen ovalförmige Hornhautscheibe zu erzeugen. Diese
Art von ovalförmiger
Scheibe ist auch mit der Schneidklinge 54 mit der geraden
Schneidkante erreichbar, wie vorstehend beschrieben, und kann selektiv
verwendet werden, um bestimmte Vorteile bei Hornhautresektionen
bereitzustellen.
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Studien
haben gezeigt, daß obere,
horizontale Hornhaut-"Gelenke", die durch die vorliegende Erfindung
erreichbar sind, viel weniger wahrscheinlich eine Abtragung und
eine traumatische Verlagerung nach der Operation erleiden als ein
herkömmliches
vertikales Nasengelenk. Somit kann ein Nasengelenk die Bewegung
der Hornhautklappe unter der vertikalen Hin- und Herbewegung des
Augenlides nicht verhindern. Ein obenliegendes oder oberes Gelenk
hält andererseits
die Hornhautklappe unter der Blinzelwirkung des Augenlides an der
Stelle.
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Angesichts
des vorangehenden ist es offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung
gut dazu ausgelegt ist, alle vorstehend dargelegten Aufgaben und
Merkmale zusammen mit anderen Aufgaben und Merkmalen, die der hierin
offenbarten Vorrichtung innewohnen, zu erreichen.
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Wie
für Fachleute
leicht ersichtlich ist, kann die vorliegende Erfindung leicht in
anderen speziellen Formen hergestellt werden, ohne von ihren wesentlichen
Eigenschaften abzuweichen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel soll daher als
lediglich erläuternd
und nicht einschränkend
betrachtet werden. Der Schutzbereich der Erfindung wird vielmehr
durch die Ansprüche,
die folgen, als durch die vorangehende Beschreibung angegeben.