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Hintegrund
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Operation des Grauen
Stars und insbesondere ein Handstück zur Durchführung der
Liquefrakturtechnik zur Entfernung des Grauen Stars.
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Das
menschliche Auge funktioniert in der einfachsten Betrachtungsweise
so, daß das
Sehvermögen
darauf beruht, daß Licht
durch einen klaren äußeren Bereich,
der Hornhaut genannt wird, übertragen
wird und das Bild mit Hilfe der Linse auf die Netzhaut fokussiert
wird. Die Qualität
des fokussierten Bildes hängt
von vielen Faktoren einschließlich der
Größe und der
Form des Auges und der Transparenz der Hornhaut und der Linse ab.
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Wenn
das Alter oder eine Krankheit dafür verantwortlich sind, daß die Linse
weniger transparent wird, verschlechtert sich das Sehvermögen aufgrund
der verringerten Lichtmenge, die zur Netzhaut übertragen werden kann. Diese
Unzulänglichkeit
der Linse des Auges ist medizinisch als Grauer Star bekannt. Eine
anerkannte Behandlung dieses Zustands ist die chirurgische Entfernung
der Linse und das Ersetzen der Linsenfunktion durch eine künstliche
intraokulare Linse (IOL).
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In
den USA wird die Mehrzahl der vom Grauen Star betroffenen Linsen
mit einer chirurgischen Technik entfernt, die Phakoemulsifikation
genannt wird. Bei dieser Prozedur wird eine dünne Phakoemulsifikationsschneidespitze
in die erkrankte Linse eingeführt
und mit Ultraschall zu Schwingungen angeregt. Die vibrierende Schneidespitze
verflüssigt oder
emulsifiziert die Linse, so daß sie
aus dem Auge herausgesaugt werden kann. Die erkrankte Linse wird
nach ihrer Entfernung durch eine künstliche Linse ersetzt.
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Eine
typische chirurgische Ultraschallvorrichtung, die für Augenbehandlungen
geeignet ist, besteht aus einem mit Ultraschall betriebenen Handstück, einer
daran befestigten Schneidespitze, einer Bewässerungshülse und einer elektronischen
Steuerungskonsole. Die Handstückanordnung
ist mit einem elektrischen Kabel und flexiblen Schläuchen an der
Steuerungskonsole angeschlossen. Mit der Konsole wird über das
elektrische Kabel der durch das Handstück zur daran befestigten Schneidspitze übertragene
Strompegel variiert. Ferner wird über die flexiblen Schläuche ein
Bewässerungsfluid
zum Auge zugeführt
und angesaugtes Fluid vom Auge durch die Handstückanordnung abgesaugt.
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Der
maßgebliche
Teil des Handstücks
ist ein zentral angeordneter hohler schwingender Stab oder Horn,
der direkt an einer Gruppe piezoelektrischer Kristalle befestigt
ist. Die von der Konsole gesteuerten Kristalle liefern die erforderliche
Ultraschallschwingung, die benötigt
wird, um sowohl das Horn als auch die daran befestigte Schneidespitze
während
der Phakoemulsifikation anzutreiben. Die Kristall-/Horn-Anordnung
ist im hohlen Körper
bzw. der Schale des Handstücks
mit flexiblen Halterungen aufgehängt.
Der Körper
des Handstücks
endet in einem Abschnitt mit einem reduzierten Durchmesser oder
Nasenkonus am distalen Ende des Körpers. Der Nasenkonus ist außen mit
einem Gewinde versehen, um die Bewässerungshülse aufzunehmen. In ähnlicher
Weise ist die Bohrung im Horn an ihrem distalen Ende innen mit einem
Gewinde versehen, um das äußere Gewinde
der Schneidspitze aufzunehmen. Die Bewässerungshülse umfaßt ebenfalls eine mit einem
Innengewinde versehene Bohrung, die auf das Außengewinde des Nasenkonus geschraubt
wird. Die Schneidspitze ist so angepasst, daß die Spitze lediglich um einen
vorbestimmten Betrag aus dem offenen Ende der Bewässerungshülse vorragt.
Ultraschallhandstücke
und Schneidespitzen sind in weiteren Einzelheiten in den US-Patenten
3,589,363; 4,223,676; 4,246,902; 4,493,694; 4,515,583; 4,589,415;
4,609,368; 4,869,715; 4,922,902; 4,989,583; 5,154,694 und 5,359,996
beschrieben.
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Beim
Gebrauch werden die Enden der Schneidspitze und der Bewässerungshülse in einen schmalen
Einschnitt mit einer vorbestimmten Breite in der Netzhaut, der Lederhaut
oder an einem anderen Ort eingeführt.
Die Schneidspitze wird mit Ultraschall längs ihrer longitudinalen Achse
in der Bewässerungshülse durch
das kristallangetriebene Ultraschallhorn zu Schwingungen angeregt,
wodurch das ausgewählte
Gewebe lokal emulsifiziert wird. Die hohle Bohrung der Schneidspitze
befindet sich in einer Kommunikationsverbindung mit der Bohrung
im Horn, das sich wiederum in einer Kommunikationsverbindung mit
der Ansaugleitung vom Handstück zur
Konsole befindet. Eine Unterdruck- oder Vakuumquelle in der Konsole
zieht oder saugt das emulsifizierte Gewebe vom Auge durch das offene
Ende der Schneidspitze, die Schneidspitzen- und Hornbohrung und
die Absaugleitung und in eine Sammelvorrichtung ab. Das Absaugen
des emulsifizierten Gewebes wird durch eine Salzspüllösung bzw.
Bewässerungsmittel
unterstützt,
das am Ort des Eingriffs durch den kleinen kreisförmigen Spalt
zwischen der inneren Oberfläche
der Bewässerungshülse und
der Schneidspitze injiziert wird.
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Kürzlich wurde
eine neue Technik zur Entfernung des Grauen Stars entwickelt, welche
die Injektion von heißem
Wasser bzw. einer heißen
Salzlösung
umfaßt
(ungefähr
45°C bis
105°C),
um den harten Linsenkern zu verflüssigen oder zu gelieren, wodurch
es möglich
wird, die verflüssigte
Linse aus dem Auge zu saugen. Das Absaugen wird zeitgleich mit der
Injektion der erhitzten Lösung
und der Injektion einer relativ kühlen Lösung durchgeführt, wodurch die
erhitzte Lösung
rasch abgekühlt
und entfernt wird. Diese Technik ist in weiteren Einzelheiten im US-Patent
5,616,120 beschrieben (Andrew, et al.). Bei der in der Veröffentlichung
offenbarten Vorrichtung wird jedoch die Lösung getrennt vom chirurgischen
Handstück
erhitzt. Die Temperatursteuerung der erhitzten Lösung kann schwierig sein, da
die Fluidschläuche,
die das Handstück
versorgen, typischerweise bis zu zwei Meter lang sind und sich die erhitzte
Lösung
beträchtlich
Abkühlen
kann, wenn sie über
die Länge
des Schlauches fließt.
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Das
US-Patent 5,885,243 (Capetan, et al.) offenbart ein Handstück mit einem
getrennten Pumpmechanismus und einem Widerstandsheizelement. Eine
derartige Struktur verkompliziert das Handstück in einer nicht notwendigen
Weise.
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Daher
besteht weiterhin ein Bedarf für
ein einfaches chirurgisches Handstück und eine Spitze, mit der
die Lösung,
die zur Durchführung
der Liquefrakturtechnik verwendet wird, intern erhitzt werden kann.
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Die
GB-A-1445488 offenbart
ein chirurgisches Handstück
mit einem feinen pulsierenden Flüssigkeitsstrahl
hoher Geschwindigkeit mit einer Pulsfrequenz zwischen 0,25 und 333
Pulsen pro Sekunde, einem Druck von 15 bis 3500 p.s.i. (103 bis ungefähr 24132
kN/m
2) über
dem atmosphärischen Druck
und einer Geschwindigkeit zwischen 50 und 500 Fuß pro Sekunde (15,24 und 152,40
m/s). Es wird eine Düsenspitze
beschrieben, die ein Paar koaxialer innerer und äußerer Rohre umfaßt, die
eine ringförmige
Injektionsleitung definieren und an einem geschlossenen distalen
Ende enden, in dem feine Injektionsöffnungen definiert sind, die
nach innen gerichtet sein können,
um auf dem mit dem Strahl beaufschlagten Gewebe zu konvergieren,
das in das innere Rohr gesaugt wird.
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US-A-5,112,339
offenbart eine keilförmige Bewässerungs-/Ansaugsonde
zur Entfernung von vom Grauen Star betroffenem Gewebe aus dem Auge.
Mit der Keilform der Spitze kann kortikales Material wirkungsvoll
von der hinteren Kapsel abgehoben werden und sie ist zur Reinigung
der hinteren Kapsel geeignet. Es werden Ausführungsformen beschrieben, bei
welchen der distale Abschnitt der Sonde eine Krümmung umfaßt, die unter einem Winkel
zwischen 0° und
180° relativ
zum Längsabschnitt
angeordnet ist. Ein gleitbares spartelähnliches Element kann sich
ebenfalls längs
des distalen Endes der Sonde erstrecken.
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Abriß der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt gegenüber dem Stand der Technik eine
Verbesserung dar, indem ein chirurgisches Handstück gemäß den folgenden Ansprüchen mit
zwei koaxial montierten Rohren oder Kanälen bereitgestellt wird, die
an einem Körper montiert
sind. Das erste Rohr wird zum Ansaugen verwendet und hat einen geringeren
Durchmesser als das zweite Rohr, wobei zwischen dem ersten und zweiten
Rohr ein ringförmiger
Durchgang hergestellt wird. Der Ringspalt steht in einer Kommunikationsverbindung
mit einer zwischen zwei Elektroden gebildeten Pumpkammer. Die Funktionsweise
der Pumpkammer besteht darin, ein kleines Volumen des chirurgischen
Fluids zum Sieden zu bringen. Wenn das Fluid siedet, dehnt es sich
rasch aus, wodurch die Flüssigkeit
stromabwärts
zur Pumpkammer aus dem Ringspalt getrieben wird. Das distale Ende
des Ringspalts wird verschlossen, indem die beiden Enden des ersten
und zweiten Rohres miteinander abgedichtet werden, und es werden
eine Mehrzahl von Düsen
oder Öffnungen
in der Nähe
der Abdichtung ausgebildet. Wenn das sich ausdehnende Gas längs des
Ringspalts getrieben wird, wird der Gas-/Flüssigkeitsstrom in einer kontrollierten
und gerichteten Weise aus den distalen Öffnungen ausgestoßen. Das distale
Ende des ersten und zweiten Rohres kann eine Krümmung umfassen.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein chirurgisches Handstück mit zumindest
zwei koaxialen Rohren bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Handstück mit einer
Pumpkammer bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein chirurgisches
Handstück
mit einer Vorrichtung zur Abgabe des chirurgischen Fluids durch
das Handstück
in Pulsen bereitzustellen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Handstück mit einer
Pumpkammer bereitzustellen, die durch zwei Elektroden gebildet wird.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dann, ein
Handstück
mit zwei Elektroden bereitzustellen, wobei die Elektroden isoliert sind.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dann, ein
Handstück
bereitzustellen, das Fluidpulse in einer kontrollierten und gerichteten
Weise abgibt.
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Diese
und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der detaillierten Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen verständlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische
Ansicht von vorne und oben links eines typischen Liquefrakturhandstücks.
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2 ist eine perspektivische
Ansicht von oben rechts der Rückseite
des Handstücks
von 1.
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3 ist eine Querschnittsansicht
des Handstücks
von 1 längs einer
durch den Bewässerungskanal
verlaufenden Ebene.
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4 ist eine Querschnittsansicht
des Handstücks
von 1 längs einer
durch den Ansaugkanal verlaufenden Ebene.
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5 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des Handstücks
gemäß dem Kreis
5 in 4.
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6 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des Handstücks
gemäß dem Kreis
6 in 3.
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7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht
des Handstücks
gemäß dem Kreis
7 in den 3 und 4.
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8 ist eine Teilquerschnittsansicht
einer ersten Ausführungsform
eines Handstücks,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung abgeändert
werden kann.
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9 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
der ersten Ausführungsform
des Handstücks der
vorliegenden Erfindung gemäß dem Kreis
9 in 8.
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10 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
der Pumpkammer, die in der ersten Ausführungsform des Handstücks der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, gemäß dem Kreis 10 in 9.
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11 ist eine Teilquerschnittsansicht
einer zweiten Ausführungsform
eines Handstücks,
das gemäß der vorliegenden
Erfindung abgeändert
werden kann.
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12 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des distalen Endes der zweiten Ausführungsform des Handstücks der
vorliegenden Erfindung gemäß dem Kreis
12 in 11.
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13 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
der Pumpkammer des Handstücks,
das in 11 und 12 gezeigt ist.
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14 bis 18 sind perspektivische Ansichten von
vorne distaler Spitzen, die beim Handstück der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können.
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19 ist eine Längsquerschnittsansicht
der in 18 gezeigten
Spitze.
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20A ist eine perspektivische
Ansicht von vorne einer distalen Spitze, die beim Handstück verwendet
werden kann und mit einem hohen Druck und einer geringen Kohärenzlänge betrieben
wird.
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20B ist eine perspektivische
Ansicht von vorne einer sechsten Ausführungsform einer distalen Spitze,
die bei dem Handstück
verwendet werden kann und mit einem niedrigen Druck und einer großen Kohärenzlänge betrieben
wird.
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21A ist eine perspektivische
Ansicht von vorne einer distalen Spitze, die beim Handstück der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann.
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21B ist eine Querschnittsansicht
der in 21A gezeigten
Spitze.
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22 ist ein Blockdiagramm
eines Steuerungssystems, das beim Handstück der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Das
Handstück 10,
das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, umfaßt allgemein
einen Handstückkörper 12 und
eine Funktionsspitze 16. Der Körper 12 umfaßt allgemein
ein äußeres Bewässerungsrohr 18 und
ein Ansauganschlußstück 20.
Der Körper 12 ist
in seinem Aufbau ähnlich
den im Stand der Technik bekannten Phakoemulsifikationshandstücken und
kann aus Kunststoff, Titan oder nicht rostendem Stahl hergestellt
sein. Wie am besten in 6 zu erkennen
ist, umfaßt
die Funktionsspitze 16 eine Spitzen-/Kappenhülse 26,
eine Nadel 28 und ein Rohr 30. Die Hülse 26 kann
irgendeine geeignet kommerziell erhältliche Phakoemulsifikationsspitze-/Kappenhülse sein.
Die Hülse 26 kann
auch in andere Rohre als ein Rohr mit mehreren Lumen integriert
sein. Die Nadel 28 kann jede Art einer kommerziell erhältlichen
hohlen Phakoemulsifikationsschneidespitze sein, wie beispielsweise
die TURBOSONICS-Spitze,
die von Alcon Laboratories, Inc., Fort Worth, Texas erhältlich ist.
Das Rohr 30 kann jedes Rohr mit einer geeigneten Größe sein,
das in die Nadel 28 passt, wie beispielsweise ein Injektionsnadelrohr
der Stärke 29.
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Wie
am besten in 5 zu erkennen
ist, ist das Rohr 30 am distalen Ende frei und am proximalen
Ende mit der Siede- oder Pumpkammer 42 verbunden. Das Rohr 30 und
die Pumpkammer 42 können
durch jedes geeignete Mittel, das einen relativ hohen Schmelzpunkt
aufweist, wie beispielsweise eine Silikondichtung, eine Glasfritte
oder ein Silberlötmittel,
fluiddicht versiegelt sein. Das Anschlußstück 44 hält das Rohr 30 in
der Bohrung 48 des Ansaughorns 46. Die Bohrung 48 befindet
sich in einer Kommunikationsverbindung mit dem Anschlußstück 20,
das im Horn 46 gelagert ist und mit einer O-Ringdichtung 50 abgedichtet
ist, um einen Ansaugkanal durch das Horn 46 und das Anschlußstück 20 zu
bilden. Das Horn 46 wird im Körper 12 durch eine O-Ringdichtung 56 gehalten
und bildet ein Bewässerungsrohr 52,
das sich in einer Kommunikationsverbindung mit dem Bewässerungsrohr 18 am
Anschluß 54 befindet.
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Wie
am besten in 7 zu erkennen
ist, enthält
die Pumpkammer 42 ein relativ großes Pumpreservoir 43,
das an beiden Enden durch Elektroden 45 und 47 abgedichtet
ist. Elektrischer Strom wird zu den Elektroden 45 und 47 durch
nicht gezeigte isolierte Drähte
zugeführt.
Beim Gebrauch gelangt chirurgisches Fluid (z. B. eine Salzspüllösung) durch
das Rohr 34 und das Rückschlagventil 53 in
das Reservoir 43, wobei es sich bei dem Rückschlagventil 53 um
ein im Stand der Technik bekanntes Ventil handelt. Elektrischer
Strom (vorzugsweise Radiofrequenzwechselstrom bzw. RFAC) wird an
und aufgrund der leitenden Natur des chirurgischen Fluids über die
Elektroden 45 und 47 angelegt. Wenn der Strom
durch das chirurgische Fluid fließt, wird dieses zum Sieden
gebracht. Sobald das chirurgische Fluid siedet, dehnt es sich rasch
durch das Rohr 30 aus der Pumpkammer 42 aus (das
Rückschlagventil 53 verhindert,
daß das
sich ausdehnende Fluid in das Rohr 34 eintritt). Die sich
ausdehnende Gasblase drückt
das chirurgische Fluid im Rohr 30 flußabwärts von der Pumpkammer 42 vorwärts. Nachfolgende Strompulse
bilden nachfolgende Gasblasen, die das chirurgische Flu id durch
das Rohr 30 bewegen. Die Größe und der Druck der mit der
Pumpkammer 42 erhaltenen Fluidpulse können durch Variieren der Länge, der
Zeiten und/oder der Leistung der an die Elektroden 45 und 47 angelegten
elektrischen Pulse und durch Variieren der Abmessungen des Reservoirs 43 variiert
werden. Zusätzlich
kann das chirurgische Fluid vor dem Eintritt in die Pumpkammer 42 vorgewärmt werden.
Das Vorwärmen
des chirurgischen Fluids führt
zu einer Verringerung der für
die Pumpkammer 42 erforderlichen Leistung und/oder zu einer Erhöhung der
Geschwindigkeit, mit der Druckpulse erzeugt werden können.
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Wie
am besten in den 8–10 zu erkennen ist, umfaßt das Handstück 110,
das, wenn es mit einer Spitze modifiziert ist, die wie in 21 gezeigt gekrümmt ist,
in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, einen Körper 112 mit
einem Stromversorgungskabel 113, Bewässerungs-/Absaugleitungen 115,
und einer Pumpkammerversorgungsleitung 117. Das distale
Ende 111 des Handstücks 110 enthält eine
Pumpkammer 142 mit einem Reservoir 143, das zwischen
den Elektroden 145 und 147 ausgebildet ist. Die
Elektroden 145 und 147 sind vorzugsweise aus Aluminium,
Titan, Kohlenstoff oder ähnlichen
leitfähigen
Materialien hergestellt und sind gegeneinander und gegenüber dem
Körper 112 durch
eine Isolationsschicht 159, wie beispielsweise eine eloxierte Schicht 159 isoliert,
die auf den Elektroden 145 und 147 ausgebildet
ist. Die eloxierte Schicht 159 weist eine geringere Leitfähigkeit
als unbehandeltes Aluminium auf und wirkt somit als elektrischer
Isolator. Die Elektroden 145 und 147 und die elektrischen
Anschlüsse 161 und 163 sind
nicht eloxiert und folglich elektrisch leitend. Die Schicht 159 kann
durch jede geeignete im Stand der Technik bekannte Isolations- oder Eloxierungstechnik
gebildet werden und die Elektroden 145 und 147 und
die elektrischen Anschlüsse 161 und 163 können während der
Eloxierung maskiert werden oder nach der Eloxierung bearbeitet werden,
um blankes Aluminium freizulegen. Durch die Anschlüsse 161 und 163 und
Drähte 149 bzw. 151 werden
die Elektroden 145 und 147 mit Strom versorgt.
Durch die Zufuhrleitung 117 und das Rückschlagventil 153 wird
Fluid zum Reservoir 143 zugeführt. Ein äußeres Rohr 165, das
das Ansaug- bzw. innere Rohr 167 koaxial umgibt, erstreckt
sich distal von der Pumpkammer 142. Die Rohre 165 und 167 können dieselbe
Konstruktion aufweisen wie das Rohr 30. Das Rohr 167 hat
einen geringfügig
kleineren Durchmesser als das Rohr 165, wodurch ein ringförmiger Durchgang
oder Ringspalt 169 zwischen dem Rohr 165 und dem
Rohr 167 gebildet wird. Der Ringspalt 169 befindet
sich in Fluidkommunikation mit dem Reservoir 143.
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Beim
Gebrauch tritt chirurgisches Fluid in das Reservoir 143 durch
die Versorgungsleitung 117 und das Rückschlagventil 153 ein.
Elektrischer Strom wird aufgrund der leitenden Natur des chirurgischen Fluids
an und über
die Elektroden 145 und 147 angelegt. Der Stromfluß durch
das chirurgische Fluid bringt das chirurgische Fluid zum Sieden.
Wenn das chirurgische Fluid siedet, dehnt es sich rasch aus der Pumpkammer 142 durch
den Ringspalt 169 aus. Die sich ausdehnende Gasblase drückt das
chirurgische Fluid im Ringspalt 169 flußabwärts der Pumpkammer 142 vorwärts. Nachfolgende
Pulse des elektrischen Stroms bilden sequentielle Gasblasen, die
das chirurgische Fluid durch den Ringspalt 169 vorwärts bewegen
oder vorwärts
treiben.
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Für den Fachmann
ist erkennbar, daß die Nummerierung
in den 8–10 zur Nummerierung in 1–7 mit
Ausnahme der Hinzufügung
von "100" in 8–10 identisch ist.
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Wie
am besten in den 11–13 zu erkennen ist, umfaßt das Handstück 210,
das, wenn es mit einer Spitze modifiziert ist, die wie in 21 gezeigt gekrümmt ist,
in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, im allgemeinen einen Körper 212 mit
einem Stromversorgungskabel 213, Bewässerungs-/Absaugleitungen 215 und
einer Pumpkammerversorgungsleitung 217. Das distale Ende 211 des
Handstücks 210 enthält eine
Pumpkammer 242 mit einem Reservoir 243, das zwischen
Elektroden 245 und 247 ausgebildet ist. Die Elektroden 245 und 247 sind
vorzugsweise aus Aluminium hergestellt und gegeneinander und gegenüber dem
Körper 212 durch
eine eloxierte Schicht 259 isoliert, die auf den Elektroden 245 und 247 ausgebildet
ist. Die eloxierte Schicht 259 ist weniger leitend als
unbehandeltes Aluminium und wirkt daher als ein elektrischer Isolator.
Die Elektroden 245 und 247 und die elektrischen Anschlüsse 261 und 263 sind
nicht eloxiert und sind daher elektrisch leitend. Die Schicht 259 kann
mit jeder im Stand der Technik bekannten geeigneten Eloxierungstechnik
hergestellt werden und die Elektroden 245 und 247 und
elektrischen Anschlüsse 261 und 263 können während der
Eloxierung maskiert sein oder nach der Eloxierung bearbeitet werden,
um blankes Aluminium freizulegen. Elektrischer Strom wird zu den
Elektroden 245 und 247 über die Anschlüsse 261 und 263 und
die Drähte 249 bzw. 251 zugeführt. Fluid
wird zum Reservoir 243 durch die Versorgungsleitung 217 und
das Rückschlagventil 253 zugeführt. Von
der Pumpkammer 242 erstreckt sich distal das äußere Rohr 265,
das das Ansaugrohr bzw. innere Rohr 267 koaxial umgibt.
Die Rohre 265 und 267 können dieselbe Konstruktion
wie das Rohr 30 aufweisen. Das Rohr 267 weist
einen geringfügig kleineren
Durchmesser als das Rohr 265 auf, wodurch ein ringförmiger Durchgang
oder Ringspalt 269 zwischen dem Rohr 265 und dem
Rohr 267 gebildet wird. Der Ringspalt 269 befindet
sich in Fluidkommunikation mit dem Reservoir 243.
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Beim
Gebrauch tritt chirurgisches Fluid in das Reservoir 243 über die
Versorgungsleitung 217 und das Rückschlagventil 253 ein.
Elektrischer Strom wird aufgrund der leitenden Natur des chirurgischen Fluids
an und über
die Elektroden 245 und 247 angelegt. Durch den
Stromfluß durch
das chirurgische Fluid wird das chirurgische Fluid zum Sieden gebracht. Der
Stromfluß breitet
sich vom Abschnitt des kleineren Elektrodenspalts zum Abschnitt
mit dem größeren Elektrodenspalt,
d.h. vom Bereich mit dem niedrigsten elektrischen Widerstand zum
Bereich mit einem höheren
elektrischen Widerstand aus. Die siedende Wellenfront breitet sich
ebenfalls vom schmäleren
zum breiteren Ende der Elektrode 247 aus. Wenn das chirurgische
Fluid siedet, dehnt es sich rasch aus der Pumpkammer 242 durch
den Ringspalt 269 aus. Die sich ausdehnende Gasblase drückt das chirurgische
Fluid im Ringspalt 269 flußabwärts der Pumpkammer 242 vorwärts. Nachfolgende
Pulse des elektrischen Stroms bilden sequentielle Gasblasen, die
das chirurgische Fluid durch den Ringspalt 269 bewegen
bzw. vorwärts
treiben.
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Für den Fachmann
ist erkennbar, daß die Nummerierung
in den 11–13 zur Nummerierung in den 1–7 mit
Ausnahme der Hinzufügung
von "200" in 11–13 identisch ist.
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Wie
am besten in 14–21 zu erkennen ist, kann
eine Vielzahl unterschiedlicher distaler Spitzen zusammen mit dem
Handstück
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Wie beispielsweise
in 14–16 veranschaulicht ist, kann
die Spitze 600 ein distales Ende 602 mit einer
Mehrzahl von Austrittsöffnungen 604 umfassen.
Die Öffnungen 604 können in
einem divergierenden Muster, wie in 14 dargestellt
ist, einem konvergierenden Muster, wie in 15 dargestellt ist, oder in einem nicht
konvergierenden etwas verfehlenden Muster, wie in 16 dargestellt ist, abhängig vom
Zielgewebe und dem gewünschten
chirurgischen Ergebnis angeordnet sein. Die konvergierenden Ströme generieren
dort, wo sich die Ströme
treffen, einen Bereich mit hohem Druck, wodurch eine Zone mit einer
maximalen Liquefraktur erzeugt wird. Die divergierenden Ströme weisen
unmittelbar vor der Spitze 600 einen maximalen mittleren
Druck auf, wodurch die wirksamste Liquefrakturzone in diesem Bereich
erzeugt wird. Die etwas verfehlenden Ströme erzeugen einen Bereich mit
starker Scherwirkung zwischen den Strömen, die zu einer Scherfraktur
des Materials in der Umgebung der Spitze 600 beitragen
kann. Für
den Fachmann ist erkennbar, daß die Öffnungen 604 so
angeordnet sein können,
daß damit
das konzipierte Muster außerhalb
der Spitze 600 oder im Inneren der Bohrung 611 erzeugt
werden kann. Das distale Ende 602 kann beispielsweise durch
Umfalten der Enden der Rohre 165 und 167 bzw. 265 und 267 ausgebildet
werden (wie in 19 und 20 dargestellt ist), so daß sich der Ringspalt 169 bzw. 269 in
Fluidkommunikation mit den Öffnungen 604 befindet.
Für den
Fachmann ist erkennbar, daß die
Spitze 600 als ein separates Teil ausgebildet sein kann,
das auf die Rohre 165 und 167 bzw. 265 und 267 preßgepasst
oder auf diesen auf andere Weise so befestigt ist, daß die Spitzen 600 austauschbar
sind. Beispielsweise können
für verschiedene
Abschnitte einer chirurgischen Prozedur verschiedene Spitzenkonstruktionen 600 erforderlich
sein.
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Alternativ
kann die Spitze 600',
wie in 17 veranschaulicht
ist, am distalen Ende 602' geschlossen
sein, so daß die
Austrittsöffnungen 604' zwar Fluid
auf das Zielgewebe ausstoßen,
die Spitze 600' jedoch
keine Absaugfunktion aufweist.
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Wie
in 18 und 19 erkennbar ist, kann das
distale Ende 602'' der Spitze 600'' zusätzlich zu den Austrittsöffnungen 604'', durch die Austrittsströme 611 vorwärts und
nach außen
ausgestoßen
werden, eine Öffnung
oder Öffnungen 606 umfassen,
die einen Fluidstrom 610 rückwärts in die Absaugbohrung 608 ausstoßen. Der
Strom 610 hat die unterstützende Funktion, zu verhindern,
daß die
Bohrung 608 am Ende 602'' verstopft
wird.
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Wie
am besten in 21A und 21B zu erkennen ist, die
die vorliegende Erfindung veranschaulichen, umfaßt das distale Ende 802 der
Spitze 800 eine Krümmung 812,
wobei die Krümmung 812 einen
Winkel zwischen 0° und
ungefähr
90° umfaßt, wobei
ein Winkel zwischen 0° und
ungefähr
60° bevorzugt
wird und ein Winkel zwischen 0° und
ungefähr
20° am meisten
bevorzugt ist. Eine derartige Krümmung
im distalen Ende 802 ermöglicht einen einfacheren Zugang
zu verschiedenen Bereichen in der kapselförmigen Tasche mit der Spitze 800.
Wie oben erläutert,
kann die Öffnung 804 so
ausgebildet sein, daß ein
Strom 810 ins Innere der Bohrung 808 gerichtet
ist.
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Während verschiedene
Ausführungsformen des
Handstücks
der vorliegenden Erfindung offenbart werden, kann jedoch jedes Handstück, mit
dem eine geeignete Druckimpulskraft, Temperatur, Anstiegszeit und
Frequenz erzeugt werden kann, ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise
kann jedes Handstück,
mit dem eine Druckimpulskraft zwischen 0,02 g und 20,0 g mit einer
Anstiegszeit zwischen 1 g/s und 20,000 g/s und einer Frequenz zwischen 1 Hz
und 200 Hz erzeugt werden kann, verwendet werden, wobei eine Frequenz
zwischen 10 Hz und 100 Hz am meisten bevorzugt wird. Die Druckimpulskraft und
Frequenz variiert mit der Härte
des Materials, das entfernt wird. Beispielsweise konnten die Erfinder
feststellen, daß eine
niedrige Frequenz zusammen mit einer höheren Impulskraft am wirksamsten beim
Verdichten und Entfernen des relativ harten Kernmaterials ist, während eine
höhere
Frequenz und eine niedrigere Impulskraft beim Entfernen des weicheren
epinuklearen und kortikalen Materials wirkungsvoll sind. Der Infusionsdruck,
die Absaugflußrate
und die Grenze des Unterdrucks sind ähnlich wie bei gängigen Phakoemulsifikationstechniken.
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Wie
in 20A und 20B zu erkennen ist, haben
die Erfinder festgestellt, daß die
Kohärenzlänge des
Fluidstroms durch viele Faktoren einschließlich der Eigenschaften des
Fluids, der Umgebungsbedingungen, der Geometrie der Öffnung,
den Flußbedingungen
an der Öffnung
und den Druck des Fluids beeinflußt werden. Durch Variieren
der Betriebsparameter des Systems (z. B. Druck, Temperatur, Ausbreitung
des Flusses) kann die Koherenzlänge
des Fluidimpulsstroms variiert werden. Die Spitze 700 enthält Öffnungen 704,
die sich im Inneren der Bohrung 708 befinden. Werden sie
mit relativ hohem Druck betrieben, wie in 20A gezeigt ist, ist die Kohärenzlänge des
Austrittstroms 711, der im Inneren der Bohrung 708 um
das distale Ende 702 schwächer wird, relativ kurz. Wie
in 20B zu erkennen ist,
ist die Koherenzlänge
des Austrittstroms 711, der außerhalb der Bohrung 708 hinter
dem distalen Ende 702 schwächer wird, relativ lang, wenn die
Spitze mit einem relativ niedrigen Druck betrieben wird. Für einen
Gebrauch in der ophthalmischen Chirurgie ist beispielsweise ein
Druckstrom mit einer Koherenzlänge
von ungefähr
zwischen –0,1
mm und +5,0 mm vom distalen Ende 702 geeignet.
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Wie
in 22 zu erkennen ist,
umfaßt
eine Ausführungsform
des Kontrollsystems 300 zum Gebrauch mit dem Operationshandstück 310 ein
Steuerungsmodul 347, einen Leistungssteigerungs-RF-Verstärker 312 und
einen Funktionsgenerator 314. Der RF-Verstärker 312 wird
durch eine DC-Stromversorgung 316 mit Strom versorgt, wobei es
sich dabei vorzugsweise um eine isolierte DC-Stromversorgung handelt,
die bei mehreren hundert Volt, typischerweise bei ± 200 Volt
betrieben wird. Das Steuerungsmodul 347 kann jeder geeignete
Mikroprozessor, Mikrokontroller, Computer oder digitale logische
Kontroller sein, der eine Eingabe von der Eingabebedienvorrichtung 318 empfängt. Der Funktionsgenerator 314 liefert
die elektrische Wellenform in kHz zum Verstärker 312 und wird
typischerweise bei etwa 450 kHz oder oberhalb betrieben, um eine
Korrosion minimal zu halten.
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Beim
Gebrauch erhält
das Steuerungsmodul 347 Eingabesignale von der chirurgischen
Konsole 320. Die Konsole 320 kann jede kommerziell
erhältliche
chirurgische Steuerungskonsole, wie beispielsweise das chirurgische
System LEGACY® SERIES TWENTY
THOUSAND® sein,
das von Alcon Laboratories, Inc., Fort Worth, Texas erhältlich ist.
Die Konsole 320 ist mit dem Handstück 310 über die
Bewässerungsleitung 322 und
die Absaugleitung 324 verbunden und die Durchflußleitungen 322 und 324 werden
durch den Nutzer über
den Fußschalter 326 gesteuert.
Informationen über
die Bewässerungs-
und Absaugflußrate
im Handstück 310 werden
von der Konsole 320 über
die Schnittstelle 328 zum Steuerungsmodul 347 zugeführt, die
mit dem Steuerungsanschluß des
Ultraschallhandstücks
an der Konsole 320 oder mit irgendeinem anderen Ausgangsanschluß verbunden
sein kann. Informationen vom Fußschalter 326,
die durch die Konsole 320 und über eine Eingabe durch eine
Bedienperson von der Eingabevorrichtung 318 geliefert werden,
werden vom Steuerungsmodul 347 verwendet, um zwei Steuerungssignale 330 und 332 zu
generieren. Das Signal 332 wird verwendet, um das Quetschventil 334 zu betätigen, welches
das chirurgische Fluid steuert, das von der Fluidquelle 336 zum
Handstück 310 fließt. Das
Fluid von der Fluidquelle 336 wird in der hier beschriebenen
Weise erhitzt. Das Signal 330 wird verwendet, um den Funktionsgenerator 314 zu steuern.
Basierend auf dem Signal 330 liefert der Funktionsgenerator 314 eine
Wellenform mit der von der Bedienperson ausgewählten Frequenz und Amplitude,
die durch die Position des Fußschalters 326 bestimmt
werden, zum RF-Verstärker 312,
wo sie verstärkt
wird, um die verstärkte
Wellenform zum Handstück 310 weiterzuleiten,
um erhitzte, druckbeaufschlagte Pulse des chirurgischen Fluids zu
erzeugen.
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Es
kann jedes Verfahren verwendet werden, um die Wärmemenge, die in das Auge eingeführt wird,
zu begrenzen. Beispielsweise kann der Arbeitszyklus der Impulsfolge
der erhitzten Lösung
in Abhängigkeit
von der Impulsfrequenz so variiert werden, daß die Gesamtmenge der erhitzten
Lösung,
die in das Auge eingeführt
wird, mit der Pulsfrequenz nicht variiert. Alternativ kann die Absaugflußrate in Abhängigkeit
von der Pulsfrequenz so variiert werden, daß die Absaugflußrate proportional
mit einem Anstieg der Pulsfrequenz erhöht wird.
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Die
Beschreibung ist zum Zwecke der Veranschaulichung und Erläuterung
angegeben. Für
Fachleute ist erkennbar, daß Änderungen
und Abwandlungen an der oben beschriebenen Erfindung vorgenommen
werden können,
ohne vom Umfang der beigefügten
Ansprüche
abzuweichen. Beispielsweise ist für den Fachmann erkennbar, daß die vorliegende Erfindung
mit Ultraschall- und/oder rotierenden Schneidespitzen kombiniert
werden kann, um ihre Leistungsfähigkeit
zu erhöhen.