專利名稱：用于角膜切除的顯微角膜刀及方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于進(jìn)行眼科手術(shù)的醫(yī)療儀器及方法，從而校正角膜的不規(guī)則性。更具體地說，本發(fā)明涉及稱作顯微角膜刀的醫(yī)療儀器和所使用的刀片，以及用于進(jìn)行片層角膜切開手術(shù)的相關(guān)外科療法。
用于進(jìn)行角膜切除的第一把顯微角膜刀是由Jose I.Barraquer博士于1962年研制的，并在圖P1中示出。這種顯微角膜刀包括一個導(dǎo)向環(huán)，該導(dǎo)向環(huán)借助于施加于眼球上的部分真空固定于眼球上。該導(dǎo)向環(huán)使眼球固定，保持眼球的張力，并有助于調(diào)節(jié)角膜切除的直徑。稱作切頭的顯微角膜刀的一部分支承在該導(dǎo)向環(huán)的通道中，從而由外科醫(yī)生使該顯微角膜刀線性穿過導(dǎo)向環(huán)。該切頭安裝有一個刀片，當(dāng)儀器沿著由該通道限定的切割軌跡運(yùn)動時，這個刀片便在一個與通道橫切的馬達(dá)驅(qū)動的偏心器的作用下擺動。該切頭還安裝有一個可移動的、下端平面元件，用來壓縮擺動的刀片前的眼球，從而允許刀片來切割一個片層，該片層具有一個與該平面元件壓縮的角膜的表面平行的底面。該平面元件可用相似的厚度不同的平面元件來互換，從而改變切除的角膜“盤”的厚度。
自從1962年以來已針對Barraquer顯微角膜刀作了許多變化，這其中就包括轉(zhuǎn)讓給德國的CarlZeiss-Stiftung的美國專利4,662,370所提出的裝置。該′370專利描述了一種這樣的顯微角膜刀，它具有凸、凹的可換式嵌件，和與角膜嚙合并壓縮角膜的多個平面，從而完成具有預(yù)定形式和曲率的角膜切除。該嵌件固定在一個固定于該導(dǎo)向環(huán)上的靜止平面元件中。刀片沿著平行于該平面元件的一道切割軌跡移動并沿通道橫向振動，其中切割軌跡是由該平面元件和該導(dǎo)向環(huán)之間的間隙限定的。
雖然該′370專利中的裝置看上去在切割角膜晶狀體上是有效的，但它缺少這樣的裝置，即用來控制或自動控制切頭穿過導(dǎo)向環(huán)的運(yùn)動速率，因此容易集中于(bind up in)角膜組織，或者由于外科醫(yī)生的手在操作中不穩(wěn)定而導(dǎo)致切除不精確。而且，沒有什么明顯的裝置來改變角膜切除的深度或厚度。另外，相對于片層角膜切開手術(shù)(角膜的切開)來說，該裝置只局限于用在片層角膜切除手術(shù)(keratectomies)(角膜部分的切除)中。
有關(guān)控制通過導(dǎo)向環(huán)的運(yùn)動的問題已由US5,133,726中描述的裝置予以闡明，該專利已作為專利人為Luis A.Ruiz和Sergio Lenchig G的Re35,241再公告。該′726和′421專利披露了一種顯微角膜刀，在圖P2中示出，它具有一個齒輪傳送組件，用來使儀器以受控速率沿著切割軌跡移動。該齒輪也是由驅(qū)動刀片的那個馬達(dá)驅(qū)動的，并與導(dǎo)向環(huán)頂上的導(dǎo)軌嚙合。因而，雖然相對于′370專利中的儀器來說，該自動傳送系統(tǒng)是個改進(jìn)，但實(shí)際上發(fā)現(xiàn)由于儀器中的馬達(dá)重量大，所以會通過裝置的手柄產(chǎn)生一個很大的力矩。此時再加上與導(dǎo)向環(huán)導(dǎo)軌嚙合的齒輪的向前的定位，就導(dǎo)致切頭的背面在與該導(dǎo)向環(huán)嚙合時發(fā)生彎曲。在最好的情況下，這將導(dǎo)致儀器在手術(shù)過程中運(yùn)行不平穩(wěn)并在眼睛中產(chǎn)生不必要的壓力波動。在最壞的情況下，這樣的彎曲會導(dǎo)致對角膜進(jìn)行了不規(guī)范的切割，就將產(chǎn)生角膜白斑或引起散光。
關(guān)于基質(zhì)內(nèi)折射手術(shù)(intrastromal refractive surgery)，新近有了一定的技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)生了進(jìn)行不完全的片層顳鼻(temporo-nasal)角膜切開手術(shù)的儀器及方法，留下周緣角膜組織沒有切割，稱為“鼻鉸合縫(nasal hinge)”。這個鼻鉸合縫使角膜盤上升，從而使基質(zhì)層曝露在激光下并被切開。將進(jìn)行基質(zhì)切開的激光與不完全的片層角膜切開手術(shù)結(jié)合起來，就稱之為“激光基質(zhì)內(nèi)屈光性角膜成形術(shù)(LASIK)”。
與最初的Barraquer裝置有所相似，′726和′421專利的顯微角膜刀在切頭的下端部分中包括一個前置平面元件，該平面元件可用厚度不同的相似平面元件來互換。不過，對于能替換的平面元件來說，切頭的一個槽狀部分基本上延伸到刀片的前方，從而容納該平面元件。這一點(diǎn)以及傳送齒輪位于切頭外部的事實(shí)，將導(dǎo)致表面積相當(dāng)大，也即儀器的占地面積大。大的占地面積將限制采用顯微角膜刀所施行的方式，并且通常要求顯微角膜刀從與眼睛相鄰的顳區(qū)域通過角膜，從而當(dāng)進(jìn)行不完全的片層角膜切開手術(shù)時產(chǎn)生垂直的鼻鉸合縫。該垂直的鼻鉸合縫至少具有兩個不足之處。首先，在LASIK或其它手術(shù)中形成的角膜盤會在手術(shù)后垂直移位，和/或由于上眼瞼的張開和閉合在一定程度上發(fā)生摺疊。其次，角膜盤上的垂直鼻鉸合縫的存在使得在校正散光時更有可能無意中將該鉸合縫切除，這通常是隨著通過角膜的大直徑垂直切割而進(jìn)行的。
′726專利中描述的平面元件或扁平區(qū)(plaque)的表面積被設(shè)計成基本上在任何時候都壓縮整個角膜。這便使眼內(nèi)壓力變得不必要的高，從而不適當(dāng)?shù)貕浩攘搜劬Σ谑中g(shù)過程中引起并發(fā)癥。
在采用已知的顯微角膜刀給小眼睛的病人做切除手術(shù)時還會出現(xiàn)問題。病人較小的眼結(jié)構(gòu)，尤其是圓周結(jié)構(gòu)在片層角膜切開手術(shù)中造成了很大的困難，這是由于外科用儀器的一部分會與該眼結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，并會導(dǎo)致醫(yī)療事故。不管怎么努力去采用更可靠的儀器來進(jìn)行片層角膜切開手術(shù)，但由于儀器的外形尺寸和在片層角膜切開手術(shù)中所占的必需表面積的原因，增大了顯微角膜刀結(jié)構(gòu)的一部分與病人的眼結(jié)構(gòu)相撞的可能性。
在已知系統(tǒng)中，例如在US5,624,456中描述的顯微角膜刀中還會出現(xiàn)又一個問題，這個問題與切頭與角膜表面接觸的方式有關(guān)。更具體地說，′456專利中的顯微角膜刀引導(dǎo)刀片通過一個限定的平面，從而按照需要來清除病人的眼結(jié)構(gòu)。在這里只是討論起見，可認(rèn)為這個平面是一水平的平面，因?yàn)椴∪说念^部在手術(shù)過程中幾乎是水平的。為了能讓刀片貫穿角膜，眼睛必須從眼結(jié)構(gòu)向外拉，從而使角膜的一部分位于該水平面之上。這便會在操作中使外科用導(dǎo)向環(huán)和眼睛之間產(chǎn)生失吸現(xiàn)象的危險，并潛在著嚴(yán)重的后果。
在相關(guān)顯微角膜刀技術(shù)中出現(xiàn)的其它問題包括需要相互作用的必須持續(xù)地維持平滑操作的驅(qū)動齒輪，以及吸孔在外科用導(dǎo)向環(huán)上的移位受到限制。后一個問題是這樣產(chǎn)生的，即由于刀片安裝在一個如上所述平坦的水平面中，所以為與切頭和刀片相通，就需要在導(dǎo)向環(huán)中留出一道暢通路徑或?qū)к墶?br> 本發(fā)明的目的在于克服在此描述的一個或多個缺陷以及其它缺陷。
發(fā)明的簡介本發(fā)明的目的和優(yōu)勢是通過進(jìn)行眼球的片層角膜切開手術(shù)的改進(jìn)顯微角膜刀及方法來實(shí)現(xiàn)的。該顯微角膜刀包括一個位于眼球上的導(dǎo)向環(huán)組件，和將該導(dǎo)向環(huán)暫時固定于眼球的裝置。一個切頭包含一具有適于進(jìn)行角膜切除的弧形切割邊緣的刀片。一個垂直支承組件與該導(dǎo)向環(huán)相連并支承住該切頭，使該切頭圍繞一水平軸轉(zhuǎn)動，從而該切頭圍繞該水平軸的轉(zhuǎn)動使得刀片沿著一道弧形切割軌跡移動直至與眼球的角膜相接合，從而該刀片的弧形切割邊緣切割出一個基本上為圓形的角膜盤。
該刀片可包括一個基本上為長方形的板，所述板具有用來切割的銳利邊緣。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該板具有使切割邊緣呈弧形的光滑、連續(xù)的彎曲性。該刀片優(yōu)選包含鋼，并且可包括一種不銹鋼合金。一個開口設(shè)在該刀片的板中，用來與顯微角膜刀的一個刀架元件相嚙合。
在一優(yōu)選的實(shí)施例中，該顯微角膜刀還包括使切頭圍繞水平軸轉(zhuǎn)動的裝置，從而使刀片至少部分通過角膜運(yùn)動，從而在片層角膜切開手術(shù)中產(chǎn)生一個角膜瓣。因此，該切頭包括一個使支承軸進(jìn)入的開口。該轉(zhuǎn)動裝置包括一個在該開口處與該切頭相連的殼體。一根輸出軸轉(zhuǎn)動安裝在該殼體中，并具有一個從該殼體延伸的外側(cè)部分，從而與該切頭中的開口相通，并當(dāng)該殼體與該切頭相連時與該支承軸相嚙合。在殼體中安裝有向該輸出軸施加力矩的裝置，從而由該力矩施加裝置向該輸出軸施加的力矩引導(dǎo)該切頭和該殼體以受控的速度圍繞該支承軸轉(zhuǎn)動。
切頭還優(yōu)選包括一根沿其側(cè)向延伸的支承軸，在該支承軸的兩端連接有側(cè)向支承元件，它們從所述切頭的相對端延伸出來，與垂直支承組件相嚙合。而且，切頭優(yōu)選包括使刀片沿著一道橫切于切頭的弧形軌跡作來回擺動的裝置，從而有助于用刀片進(jìn)行平滑的切割。
垂直支承組件優(yōu)選包括一對從導(dǎo)向環(huán)向上延伸、相互間隔180°的元件?；蛘?，該垂直支承組件包括一對間隔180°的相對的元件，通過一個側(cè)向支承臂與導(dǎo)向環(huán)相互間隔開，該側(cè)向支承臂通過一個從導(dǎo)向環(huán)向上延伸的垂直支承臂支承在導(dǎo)向環(huán)之上。
本發(fā)明還提供了一種為完成片層角膜切開手術(shù)而進(jìn)行角膜切除的方法，它包括的步驟有支承一個切頭，使該切頭圍繞一根高于病人眼睛的水平軸轉(zhuǎn)動，其中該切頭安裝有一把具有弧形切割邊緣的刀片；以及引導(dǎo)該切頭圍繞該水平軸轉(zhuǎn)動，從而使刀片沿著貫穿角膜的擺動切割軌跡運(yùn)動。
優(yōu)選通過將導(dǎo)向環(huán)固定于眼球角膜附近的眼球上來支承該切頭，從而角膜延伸出來并位于該導(dǎo)向環(huán)的上方。該導(dǎo)向環(huán)包括一個從導(dǎo)向環(huán)向上延伸的支承系統(tǒng)，并且該切頭包括一根支承軸，該支承軸與水平軸對齊，并且當(dāng)該支承軸與該支承系統(tǒng)嚙合時便會受該支承系統(tǒng)的限制而不圍繞水平軸轉(zhuǎn)動。啟動馬達(dá)引導(dǎo)切頭轉(zhuǎn)動，從而將力矩施加到受限制的支承軸，來驅(qū)動切頭并使刀片沿著貫穿角膜的擺動切割軌跡運(yùn)動。在沿著該切割軌跡的一個預(yù)定的點(diǎn)處，該刀片停止運(yùn)動，從而形成一個鉸合的角膜蓋。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種由下列步驟限定的方法將一導(dǎo)向環(huán)固定在眼球角膜附近的眼球上，從而至少角膜的一部分延伸出來并位于該導(dǎo)向環(huán)的上方，以及使安裝有一刀片的切頭圍繞一根高于該導(dǎo)向環(huán)的水平軸轉(zhuǎn)動，從而該切頭的轉(zhuǎn)動使得刀片沿著一擺動切割軌跡運(yùn)動，該擺動切割軌跡與導(dǎo)向環(huán)上方延伸的角膜部分交叉。
刀片可具有一個弧形切割邊緣，從而切頭的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了一個基本上為圓形的角膜盤，或者具有一個直線切割邊緣，從而切頭的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了一個基本上為橢圓形的角膜盤。或者，弧形切割邊緣也可構(gòu)造成產(chǎn)生一個基本上為橢圓形的角膜盤，以適合于進(jìn)行所需的校正。
圖8A、8B和8D分別是從不同的視點(diǎn)觀察本發(fā)明一實(shí)施例的切頭和驅(qū)動齒輪組件的立體圖；圖8C是圖8A、8B和8D所示的切頭和驅(qū)動齒輪組件的側(cè)視圖；圖9A是本發(fā)明顯微角膜刀和導(dǎo)向環(huán)組件的一實(shí)施例的正視圖；圖9B、9C和9D是圖9A的實(shí)施例在角膜切除的起始、中央和末端位置時的側(cè)視圖；

圖10是代表眼球的球體的立體圖，其中一橢圓形的盤已從該球體的上部區(qū)域切除；圖11是代表眼球的球體的立體圖，其中一圓形的盤已從該球體的上部區(qū)域切除；圖12A-12C示出了本發(fā)明的弧形刀片的立體圖、俯視圖和側(cè)面圖；圖13A和13B示出了與本發(fā)明的刀架相連的弧形刀片的不同立體圖；圖14A和14B是現(xiàn)有技術(shù)中圓形切盤的立體圖和俯視圖；圖15A和15B描述了本發(fā)明刀片所遵循的弧形切割軌跡；圖16和17是本發(fā)明的切頭、刀架和弧形刀片的后面和前面的立體圖；圖18示出了本發(fā)明的垂直支承組件；圖19A-19C是示出了該切頭、刀架和通過弧形切割行程的弧形刀片的連續(xù)運(yùn)動的立體圖；圖19D是與圖19C所示的立體圖反方向的立體圖。
參照圖1，顯微角膜刀10一般包括導(dǎo)向環(huán)組件12，該導(dǎo)向環(huán)組件12適于直接定位在病人的眼睛或眼球上，從而使眼球的角膜突出來。一個含吸管14的裝置用來將該導(dǎo)向環(huán)12臨時固定在眼球上。切頭16包含一個刀片，該刀片適合切除角膜，將在下面詳細(xì)地描述該切頭16。垂直支承組件18與導(dǎo)向環(huán)12相連，或者構(gòu)成該導(dǎo)向環(huán)的一個部件，該垂直支承組件18支承切頭16，使切頭16圍繞導(dǎo)向環(huán)12之上的水平軸A-A轉(zhuǎn)動，從而該切頭16圍繞水平軸A-A的轉(zhuǎn)動使得刀片(將在下面描述)沿著弧形切割軌跡移動，從而與病人眼球的角膜相接合。
圖2A-2D詳細(xì)描述了導(dǎo)向環(huán)12和垂直支承組件18。垂直支承組件18包括一對臂元件20,22，這對臂元件從導(dǎo)向環(huán)12向上延伸，并互相間隔180°。通過這樣的間隔和定向，臂元件20,22便限定了弧形表面24,該弧形表面24包含允許病人角膜通過的圓形開口26。臂元件20和22都還分別配有槽21和23，以便使切頭16圍繞軸A-A轉(zhuǎn)動，對此將在下面作進(jìn)一步的描述。
導(dǎo)向環(huán)12還配有真空連接器28，用來與圖1所示的吸管14相連。導(dǎo)向環(huán)12的下部限定了吸環(huán)13，該吸環(huán)將部分真空(低于大氣壓)壓力從一個真空泵(未示出)通過吸管14和真空連接器28傳遞到病人的眼球。通過采用這樣的方式，眼球相對于導(dǎo)向環(huán)固定，而眼內(nèi)的壓力得到了調(diào)整。
切頭16在圖4A-5B中詳細(xì)示出。該切頭16包含側(cè)向穿過主體32的支承軸30。支承軸30在其兩端配有側(cè)向支承元件31、33，該側(cè)向支承元件31、33從切頭主體32的兩相對端延伸，分別與支承組件的向上延伸的臂元件20、22的槽21、23相嚙合，如圖2A-2B所示。
再參照圖4A-4B和圖2A-2B，支承軸30的側(cè)向支承元件31、33是方形的，并且它們緊密配合在由垂直支承組件18的臂元件20、22限定的U形方槽21、23中。通過采用這樣的方式，切頭16的支承軸30與臂元件20、22靜態(tài)嚙合，從而該支承軸30相對于垂直支承組件18和導(dǎo)向環(huán)12不轉(zhuǎn)動。
圖5A描述了另一個實(shí)施例，其中支承軸30的端部為三角形的側(cè)向支承元件31a、33a，與垂直支承組件的向上延伸的臂元件靜態(tài)嚙合(未示出)。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，將會理解得到這一實(shí)施例的臂元件可限定用來與支承元件31a、33a緊密配合的V形槽。
圖5B描述了又一個實(shí)施例，其中支承軸30的端部為圓形的側(cè)向支承元件31b、33b，與垂直支承組件的向上延伸的臂元件轉(zhuǎn)動嚙合(未示出)，從而該支承軸可相對于這對向上延伸的臂元件自由轉(zhuǎn)動。在這一實(shí)施例中，該臂元件可限定用來與支承元件31b、33b緊密配合的半圓形開口。
圖4A-5B所示的切頭主體32的實(shí)施例是一個鑄造結(jié)構(gòu)的整體，它在側(cè)面具有一個開口，用來使刀片和刀架組件通過空腔34。除了空腔34以外，切頭32包括基本上為圓柱形的具有不同孔尺寸和深度的開口36，還有側(cè)向圓柱形孔38。開口36是采用螺紋或機(jī)械槽而形成的，用來與顯微角膜刀10的手柄40(見圖1)上的互補(bǔ)螺紋或機(jī)械鍵相嚙合。將在下面對本發(fā)明一實(shí)施例中的手柄40內(nèi)安裝的驅(qū)動馬達(dá)的作用作出解釋。
側(cè)向孔38的尺寸可容納軸30和支承元件31、33，其中軸30具有外螺紋42或機(jī)械齒42，而支承元件31、33在圖4 A和4B中示出為方形。這些支承元件也可如圖5A中31a和33a所示的那樣為三角形，或如圖5B中31b和33b所示的那樣為圓形，或者如圖6A和6B中31c和31d所示的那樣為星形。
切頭可進(jìn)一步配有由一個鉸鏈(未示出)連接的上、下部分，從而允許打開切頭使刀片進(jìn)入?；蛘撸瑸閷?shí)現(xiàn)相同的目的，切頭可配有第一和第二側(cè)向連接部分。
顯微角膜刀10進(jìn)一步包括使切頭16圍繞高架的水平軸A-A轉(zhuǎn)動的裝置，從而使刀片至少部分通過角膜，在片層角膜切開手術(shù)中生成一個角膜瓣。在本發(fā)明的至少一個實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)動裝置包括引起切頭的刀片擺動的裝置，其中刀片橫切于由該切頭圍繞高架水平軸所作的轉(zhuǎn)動而限定的切割軌跡。
現(xiàn)在參照圖3的示意性表示，電子驅(qū)動馬達(dá)44或者其它相似的裝置提供了使輸入軸46轉(zhuǎn)動所必要的力矩，該輸入軸在該馬達(dá)殼體之外終止于一個小的偏心凸出物或銷48。如圖8A和8B的齒輪布置方式所示，來自于驅(qū)動馬達(dá)44的力矩施加到軸46上，從而實(shí)現(xiàn)切頭16所需的轉(zhuǎn)動速度，這將在下面作出說明，同時還可使銷48轉(zhuǎn)動。驅(qū)動馬達(dá)44和輸入軸46的組件是以這樣的方式安裝在手柄40中的即當(dāng)手柄40與切頭16嚙合時，偏心銷48與刀架52的槽50嚙合，如圖7所示，從而將與馬達(dá)速度相對應(yīng)的擺動傳遞到刀片54。刀架52、刀片54和偏心銷48的這一布置方式在圖8A-8D中示出。
刀片54是長方形的，并包括長條形的槽55。該槽55緊密配合在刀架52的凸出物53上，從而把刀片安裝在切頭內(nèi)的刀架上。如上所述，刀架52具有垂直長方形凹槽50，用來通過切頭的圓柱形空腔36與軸46的偏心銷48相嚙合。因?yàn)樵撈匿N圍繞軸46作偏心轉(zhuǎn)動，所以它使刀架52在切頭34的空腔36中作來回側(cè)向運(yùn)動。這一側(cè)向運(yùn)動導(dǎo)致刀片54擺動。
在圖8A-8D的實(shí)施例中，輸入軸46的轉(zhuǎn)動也使其上的外螺紋60圍繞軸B-B轉(zhuǎn)動，引起切頭16圍繞軸A-A轉(zhuǎn)動。更具體地說，軸46的螺紋部分60與軸30的外螺紋62相嚙合。由于支承元件31和33分別與支承組件18的開口21和23相嚙合，而使得軸30不轉(zhuǎn)動，所以輸入軸46的力矩引起輸入軸、馬達(dá)44、手柄40和切頭16一起作為一整體圍繞軸A-A轉(zhuǎn)動。通過采用這種方式，刀片(將在下面描述)至少部分切割角膜，從而進(jìn)行所需的片層角膜切開手術(shù)。
螺紋區(qū)60和62可具有不同的直徑，從而提供對它們之間的速度進(jìn)行調(diào)整，換句話說，也就是在刀片擺動的速率和切頭圍繞軸A-A轉(zhuǎn)動的速率之間提供升速、降速或恒定速度。因而，這些比率可為1∶1，或者可將刀片擺動的速度設(shè)計成比切頭圍繞軸A-A轉(zhuǎn)動的速度快一些或慢一些?？蛇x地，安裝在軸46上的齒輪56、58可用于這樣的速度控制目的。
如果支承軸30反過來可相對于向上延伸的元件18任意轉(zhuǎn)動，如圖5B的實(shí)施例所示，則轉(zhuǎn)動切頭16的裝置將包括一個與該切頭相連的手柄(不與手柄40相同)，該手柄適于被一個外科醫(yī)生握緊，從而通過手動使該切頭圍繞高架水平軸轉(zhuǎn)動。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解這一手工驅(qū)動的實(shí)施例也可配有驅(qū)動馬達(dá)44，用來當(dāng)?shù)镀ㄟ^角膜時使刀片54作橫向擺動。這樣的擺動有助于平滑、連續(xù)地切入角膜組織。
顯微角膜刀還可包括一個止動裝置(未示出)，用來限制所述切頭攜帶刀片的范圍，從而在片層角膜切開手術(shù)中限定一個角膜鉸合縫(corneal hinge)。例如，當(dāng)切頭的一部分與該止動裝置碰撞時，施加到驅(qū)動馬達(dá)21上的增加的負(fù)載將觸發(fā)一控制電路，從而根據(jù)完成片層角膜切開手術(shù)的需要，使馬達(dá)21止動和/或反轉(zhuǎn)。
顯微角膜刀還可配有一個與切頭相連的可調(diào)整的浮動頭(未示出)，它至少部分地壓縮刀片前的角膜，從而設(shè)定希望的角膜切除形狀和厚度。這個可調(diào)整的浮動頭優(yōu)選包括一對基本上平行的浮動臂和一個浮標(biāo)(float)，該浮標(biāo)具有一個多邊橫剖面，包括許多單個的面，并且它在該浮動臂之間圍繞一根延伸穿過浮標(biāo)的樞軸轉(zhuǎn)動。該浮動頭可在其上配有標(biāo)記，用來顯示通過所選的面來設(shè)定的切除厚度。
優(yōu)選地，該浮標(biāo)的每一個面與該樞軸相隔不同的距離，從而角膜切除的厚度就隨著浮標(biāo)的轉(zhuǎn)動而變化，直到所需的面處于壓縮角膜的位置?？梢杂貌煌姆绞脚鋫湓摳?biāo)，例如使它至少具有一個弧形面和/或傾斜面，從而可通過用單個面壓縮角膜來進(jìn)行不同的角膜晶狀體切除。浮動頭組件的結(jié)構(gòu)在US5,980,543中作了更完整的描述，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解本發(fā)明允許將顯微角膜刀10定位在任何方向上而不與眼睛的附屬物發(fā)生碰撞。切頭組件允許刀片54在切割平面下方移動，這個切割平面由通常為平盤形的導(dǎo)向環(huán)的上表面限定。垂直支承組件也無須象那些帶有外驅(qū)動齒輪組件的系統(tǒng)那樣占較大的表面積。由于顯微角膜刀10僅利用一個內(nèi)齒輪系統(tǒng)，因此它僅需要一個圍繞病人角膜的最小的可用表面積。并且由于該裝置不用越過導(dǎo)向環(huán)組件的邊界就能進(jìn)行切割，所以本發(fā)明能在任何方向上切割。
通過在需要切割的方向上將吸環(huán)13定位在眼球上，來開始外科手術(shù)。啟動一個真空泵(未示出)，從而在適當(dāng)?shù)膲毫ο聦⒔悄ひ轿h(huán)的同心孔26，從而在切割的過程中使角膜保持在固定的位置。此時，軸30的側(cè)向支承元件進(jìn)入由垂直支承組件18的臂元件20、22限定的上部槽中，如圖9A-9B所示。
當(dāng)馬達(dá)44啟動時儀器開始運(yùn)行。如圖9B-9C的順序所示，首先使角膜部分展平，接著切割角膜盤。當(dāng)切頭16與一個止動裝置(未示出)碰撞時，便會使電壓下降，引起馬達(dá)電路中電流的極性變反，同時顯微角膜刀返回到其在導(dǎo)向環(huán)組件上的原始位置。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用一個平滑、長方形的刀片例如刀片54，能產(chǎn)生一個如圖10中OD處所示的橢圓形的角膜盤。這便帶來一定的優(yōu)勢，例如在較長的子午線上作散光方面的切除。不過，橢圓形的角膜盤也有不利之處，例如鉸合縫僅留在最短的子午線上，這要求切割較大的盤以作為這種切除的后果。因而，在許多情況下，圖11中CD所示的圓形盤是較理想的，因?yàn)樗@露出一個圓形的角膜層CB(圖11)，而不是一個橢圓形的角膜層0B(圖10)。
可靠地切割圓形角膜的解決方案是使顯微角膜刀10配有一個弧形的刀片，如圖12A-12C中54a處所示。該刀片可包括一個基本上為長方形的板，板的一個邊緣80很銳利，用來切割。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，該板平滑、連續(xù)地彎曲，使得切割邊緣呈弧形，如圖12C和15B所示。該刀片優(yōu)選包含鋼，也可包括不銹鋼合金。一個開口55a設(shè)在刀片54a的板中，用來與刀架52a的凸出物53a相嚙合。刀架52a和弧形刀片54a的嚙合在圖13A和13B中示出。
圖14A和14B是圓形切盤54p的立體圖和俯視圖，這個圓形切盤是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并發(fā)現(xiàn)是具有一定實(shí)用性的，但并未發(fā)現(xiàn)它優(yōu)于弧形刀片54a的設(shè)計。如使用切盤54p，就需要對驅(qū)動組件(未示出)作改進(jìn)，從而使該盤轉(zhuǎn)動，如圖14B中箭頭所示，而不是像刀片54和54a那樣通過切頭16作往復(fù)運(yùn)動。
值得注意的是，刀片54a的往復(fù)軌跡是弧形的，與刀片的形狀相同，如圖15A和15B中的箭頭所示，并且在一定程度上得益于平面元件64的內(nèi)部弧形面，如圖16所示。
圖16和17是本發(fā)明的切頭16a、刀架52a和弧形刀片54a后面和前面的立體圖。支承軸30側(cè)向延伸通過切頭主體32a，端部為支承元件31、33。齒輪62圍繞支承軸30的中心部分安裝在切頭主體32a中，如圖17所示。
圖18描述了另一個垂直支承組件18a，它與導(dǎo)向環(huán)12a相連，并包括一對從該導(dǎo)向環(huán)向上延伸的U形元件20a、22a。這對U形元件通過側(cè)向支承臂70相互間隔180°，并且通過從導(dǎo)向環(huán)12a向上延伸的垂直支承臂68升高至該導(dǎo)向環(huán)12a的上部?；蛘撸琔形元件20a、22a可直接從導(dǎo)向環(huán)向上延伸(未示出)，相互間隔180°。
現(xiàn)在參照圖19A-19D，垂直支承組件18a支承切頭16a，用來使切頭圍繞水平A-A軸轉(zhuǎn)動。這樣，切頭圍繞水平軸的轉(zhuǎn)動就使得刀片54a沿著一道弧形的切割軌跡移動直至與眼球的角膜嚙合，從而刀片的弧形切割邊緣能切割一個基本上為圓形的角膜盤。切頭16a和弧形刀片54a通過弧形切割軌跡的運(yùn)動在圖19B和圖19C中順序示出。圖19D是圖19C所示立體圖的反向立體圖。因而，刀片54a移出頁面并移動到圖19C的左側(cè)，接著向左進(jìn)入圖19D中的頁面內(nèi)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將進(jìn)一步理解到通過選擇性地設(shè)計弧形切割邊緣的曲率，刀片54a還可產(chǎn)生一個基本上為橢圓形的角膜盤。這種類型的橢圓形盤也可采用具有直線切割邊緣的刀片54得到，如上所述，同時也可以有選擇地使用，從而為角膜切除帶來了一定的優(yōu)勢。
研究表明，與常規(guī)的垂直鼻鉸合縫比起來，本發(fā)明所得到的上側(cè)的、水平的角膜“鉸合縫”在手術(shù)后一點(diǎn)都不會產(chǎn)生切除和創(chuàng)傷的偏移。因而，一道鼻鉸合縫不可能阻止角膜瓣在眼瞼的垂直往復(fù)運(yùn)動下作運(yùn)動。另一方面，一個上側(cè)或上部的鉸合縫將使角膜瓣在眼瞼的眨眼作用下保持在適當(dāng)位置。
從前面的描述看來，很明顯本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)上述的所有目的和特征，以及在本文披露的裝置中所潛在的其它目的和特征。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，會很明顯地看出本發(fā)明可容易地采用其它具體的形式，而不脫離它的精神或基本特征。因此，目前的實(shí)施例可被理解成僅是描述性的，而非限制性的。本發(fā)明的保護(hù)范圍由下面的權(quán)利要求給出，而不是上面的說明，并且所有在與權(quán)利要求等價的含義和范圍內(nèi)的變化都應(yīng)包含在內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種顯微角膜刀，用于進(jìn)行眼球的片層角膜切開手術(shù)，它包括位于眼球上的導(dǎo)向環(huán)組件；用來將該導(dǎo)向環(huán)暫時固定在眼球上的裝置；切頭，其包含有一把適于進(jìn)行角膜切除的刀片；垂直支承組件，其與所述導(dǎo)向環(huán)相連，并支承住所述切頭，使切頭圍繞一根水平軸轉(zhuǎn)動，從而所述切頭圍繞該水平軸的轉(zhuǎn)動使得該刀片沿著一道弧形切割軌跡移動直至與眼球的角膜接合。
2．如權(quán)利要求1所述的顯微角膜刀，其特征在于，進(jìn)一步包括使所述切頭圍繞該水平軸轉(zhuǎn)動的裝置，從而使刀片至少部分穿過角膜，以便在片層角膜切開手術(shù)中產(chǎn)生一個角膜瓣。
3．如權(quán)利要求2所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述垂直支承組件包括一對從所述導(dǎo)向環(huán)向上延伸、并相互間隔180°的元件。
4．如權(quán)利要求3所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述切頭包括一根穿過其側(cè)向延伸的支承軸，該支承軸的兩端配有側(cè)向支承元件，該側(cè)向支承元件從所述切頭的相對端延伸，以便與所述支承組件的向上延伸的元件接合。
5．如權(quán)利要求4所述的顯微角膜刀，其特征在于，該支承軸的側(cè)向支承元件的尺寸和形狀是這樣設(shè)定的即與所述支承組件的向上延伸的元件靜態(tài)嚙合，從而使該支承軸相對于該側(cè)向支承元件的轉(zhuǎn)動受到限制。
6．如權(quán)利要求4所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動裝置的側(cè)向支承元件的尺寸和形狀是這樣設(shè)定的即與所述支承組件的向上延伸的元件轉(zhuǎn)動嚙合，從而該支承軸相對于該側(cè)向支承元件可任意轉(zhuǎn)動。
7．如權(quán)利要求1所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述切頭包括由鉸鏈連接的上、下部分，該鉸鏈?zhǔn)沟盟銮蓄^能夠打開以便裝入刀片。
8．如權(quán)利要求1所述的顯微角膜刀，其特征在于，進(jìn)一步包括一個可調(diào)整的浮動頭，該浮動頭與所述切頭相連，從而至少局部地壓縮該刀片前的角膜，以便將角膜切除設(shè)定成所需的形狀和厚度。
9．如權(quán)利要求8所述的顯微角膜刀，其特征在于，該可調(diào)整的浮動頭包括一對基本上平行的浮動臂，以及浮標(biāo)，該浮標(biāo)具有一個多邊橫剖面，并包括許多單個的面，并且它在該浮動臂之間圍繞一根穿過浮標(biāo)延伸的樞軸轉(zhuǎn)動。
10．如權(quán)利要求9所述的顯微角膜刀，其特征在于，進(jìn)一步包括在該浮動頭上的標(biāo)記，用來顯示由所選的面所提供的切除厚度。
11．如權(quán)利要求9所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述各面與該樞軸相隔不同的距離，從而角膜切除的厚度就隨著浮標(biāo)的轉(zhuǎn)動而變化，直到所需的面處于壓縮角膜的合適位置。
12．如權(quán)利要求9所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述至少一個面是弧形的，從而通過用該面壓縮角膜來進(jìn)行角膜晶狀體盤的切除。
13．如權(quán)利要求9所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述至少一個面是傾斜的，從而通過用該面壓縮角膜來進(jìn)行角膜晶狀體的切除。
14．如權(quán)利要求5所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述切頭包括一個供該支承軸進(jìn)入的開口，并且所述轉(zhuǎn)動裝置包括殼體，其適合于在該開口處與所述切頭相連，輸出軸，其可旋轉(zhuǎn)地安裝在該殼體中，并具有一個從該殼體延伸的外側(cè)部分，以便通過所述切頭內(nèi)的開口，并當(dāng)該殼體與所述切頭相連時與該支承軸嚙合，以及安裝在該殼體中用來向該輸出軸施加力矩的裝置，從而由該力矩施加裝置施加給該輸出軸的力矩使得所述切頭和殼體以受控的速度圍繞該支承軸轉(zhuǎn)動。
15．如權(quán)利要求6所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動裝置包括一個殼體，該殼體與所述切頭相連，并適合由一個外科醫(yī)生抓握，以便手動地使所述切頭圍繞該水平軸轉(zhuǎn)動。
16．如權(quán)利要求2所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動裝置包括引起所述切頭的刀片作擺動的裝置，擺動方向橫切于由所述切頭圍繞水平軸轉(zhuǎn)動所限定的切割路徑。
17．如權(quán)利要求2所述的顯微角膜刀，其特征在于，進(jìn)一步包括止動裝置，該裝置用來限制所述切頭攜帶刀片運(yùn)動的范圍，以便在片層角膜切開手術(shù)中限定一個角膜鉸合縫。
18．一種在片層角膜切開手術(shù)中進(jìn)行角膜切除的方法，該方法包括支承一個安裝有刀片的切頭，以便使該切頭圍繞高于病人眼睛的一根水平軸轉(zhuǎn)動；以及引導(dǎo)該切頭圍繞該水平軸轉(zhuǎn)動，從而使該刀片通過一條與角膜交叉的擺動切割路徑。
19．如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，通過將一導(dǎo)向環(huán)固定于眼球角膜附近的眼球上來支承該切頭，從而角膜延穿過并高出該導(dǎo)向環(huán)，該導(dǎo)向環(huán)包括一個由之向上延伸的支承系統(tǒng)，并且該切頭包括一根支承軸，該支承軸與該水平軸對齊，并且當(dāng)該支承軸與該支承系統(tǒng)相嚙合時，其圍繞該水平軸的轉(zhuǎn)動受到該支承系統(tǒng)的限制。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，啟動馬達(dá)以便將力矩施加到受限制的支承軸，從而驅(qū)動切頭轉(zhuǎn)動并使刀片沿著與角膜交叉的擺動切割路徑運(yùn)動。
21．如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟在沿著該切割軌跡的一個預(yù)定點(diǎn)處使該刀片停止運(yùn)動，從而形成一個鉸合的角膜蓋。
22．一種在片層角膜切開手術(shù)中進(jìn)行角膜切除的方法，包括下列步驟將導(dǎo)向環(huán)固定在眼球角膜附近的眼球上，從而角膜延伸穿過并且至少一部分位于該導(dǎo)向環(huán)的上方；以及向切頭施加力矩，該切頭安裝有一刀片，并受到從該導(dǎo)向環(huán)垂直延伸的一個支承系統(tǒng)的支承，來圍繞一根高于該導(dǎo)向環(huán)的水平軸轉(zhuǎn)動，從而施加給該切頭的力矩使得刀片沿著與角膜交叉的擺動切割軌跡運(yùn)動。
23．如權(quán)利要求1所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述刀片具有弧形切割邊緣，從而該刀片的弧形切割邊緣切割出一個基本上為圓形的角膜盤。
24．如權(quán)利要求23所述的顯微角膜刀，其特征在于，進(jìn)一步包括使所述切頭圍繞該水平軸轉(zhuǎn)動的裝置，從而使刀片至少部分穿過角膜，以便在片層角膜切開手術(shù)中產(chǎn)生一個角膜瓣。
25．如權(quán)利要求23所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述垂直支承組件包括一對從所述導(dǎo)向環(huán)向上延伸并相互間隔180°的元件。
26．如權(quán)利要求23所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述垂直支承組件包括一對間隔180°的相對的元件，它們通過一側(cè)向支承臂相對于所述導(dǎo)向環(huán)間隔開來，該側(cè)向支承臂通過一從所述導(dǎo)向環(huán)向上延伸的垂直支承臂支承在所述導(dǎo)向環(huán)的上方。
27．如權(quán)利要求24所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述切頭包括一根在其中側(cè)向延伸的支承軸，該支承軸在其兩端配有側(cè)向支承元件，該側(cè)向支承元件從所述切頭的相對端延伸出來，以便與所述垂直支承組件相嚙合。
28．如權(quán)利要求23所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述切頭還包括這樣的裝置使刀片沿著一道橫切于所述切頭的弧形軌跡作來回擺動，從而有助于用刀片進(jìn)行平滑的切割。
29．如權(quán)利要求27所述的顯微角膜刀，其特征在于，所述切頭包括一個供支承軸進(jìn)入的開口，并且所述轉(zhuǎn)動裝置包括殼體，其在該開口處與所述切頭相連，輸出軸，它可轉(zhuǎn)動地安裝在該殼體中，并具有一個從該殼體延伸出的外側(cè)部分，以便通過所述切頭中的開口，并當(dāng)該殼體與所述切頭相連時與該支承軸相嚙合，以及安裝在該殼體中并將力矩施加給該輸出軸的裝置，從而由該力矩施加裝置向該輸出軸施加的力矩使得所述切頭和殼體以受控的速度圍繞該支承軸轉(zhuǎn)動。
30．一種在片層角膜切開手術(shù)中進(jìn)行角膜切除的方法，它包括支承一個帶有刀片的切頭，從而使該切頭圍繞一根高于病人眼睛的水平軸轉(zhuǎn)動，其中該刀片具有弧形切割邊緣，引導(dǎo)該切頭圍繞水平軸轉(zhuǎn)動，從而使該刀片沿著一道與角膜交叉的擺動切割軌跡運(yùn)動。
31．如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，通過將一導(dǎo)向環(huán)固定于眼球角膜附近的眼球上來支承該切頭，從而角膜延伸穿過并高出該導(dǎo)向環(huán)，該導(dǎo)向環(huán)包括一個由之向上延伸的支承系統(tǒng)，并且該切頭包括一根支承軸，該支承軸與該水平軸對齊，并且當(dāng)該支承軸與該支承系統(tǒng)相嚙合時，該支承軸圍繞該水平軸的轉(zhuǎn)動受到該支承系統(tǒng)的限制。
32．如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，啟動馬達(dá)以便將力矩施加到受限制的支承軸，來驅(qū)動切頭轉(zhuǎn)動并使刀片沿著一道與角膜交叉的擺動切割軌跡運(yùn)動。
33．如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括以下步驟在沿著該切割軌跡的一個預(yù)定的點(diǎn)處使該刀片停止運(yùn)動，從而形成一個鉸合的角膜蓋。
34．一種在片層角膜切開手術(shù)中進(jìn)行角膜切除的方法，包括下列步驟將一導(dǎo)向環(huán)固定在眼球角膜附近的眼球上，從而至少一部分角膜延伸穿過并且位于該導(dǎo)向環(huán)的上方；以及使一個安裝有刀片的切頭圍繞一根高于該導(dǎo)向環(huán)的水平軸轉(zhuǎn)動，從而該切頭的轉(zhuǎn)動使該刀片沿著一道擺動切割軌跡運(yùn)動，該擺動切割軌跡與延伸到導(dǎo)向環(huán)上方的那部分角膜交叉。
35．如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，該刀片具有一個弧形切割邊緣，從而該切頭的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了一個基本上為圓形的角膜盤。
36．如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，該刀片具有一個直線切割邊緣，從而切頭的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了一個基本上為橢圓形的角膜盤。
37．如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，該刀片具有一個弧形切割邊緣，從而切頭的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了一個基本上為橢圓形的角膜盤。
38．如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，該切頭還包括這樣一個組件即在切頭轉(zhuǎn)動的過程中，該組件使刀片橫切于該切頭來回擺動，以便于用刀片進(jìn)行平滑的切割。
39．一種用在顯微角膜刀中的刀片，其特征在于，它包括一個基本上為長方形的板，其一邊銳利用來切割；所述板具有平滑、連續(xù)的彎曲性，以便使切割邊緣呈弧形。
40．如權(quán)利要求39所述的刀片，其特征在于，所述板含有鋼。
41．如權(quán)利要求39所述的刀片，其特征在于，所述板包括一個開口，用來與顯微角膜刀的刀架元件相嚙合。
全文摘要
一種顯微角膜刀(10),它包括一個位于眼球上的導(dǎo)向環(huán)組件(12),和將該導(dǎo)向環(huán)(12)暫時固定于眼球的裝置(14)。還設(shè)置有一個切頭(16),該切頭包含一把用來進(jìn)行角膜切除的刀片。一個垂直支承組件(18)與該導(dǎo)向環(huán)(12)相連,并支承該切頭(16),從而使該切頭圍繞一根水平軸轉(zhuǎn)動。在一實(shí)施例中,該刀片具有一個進(jìn)行角膜切除的弧形切割邊緣。本發(fā)明還提供了一種與采用直線的和弧形的刀片(54a)相關(guān)的方法。
文檔編號A61F9/007GK1313737SQ00801072
公開日2001年9月19日 申請日期2000年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月12日
發(fā)明者西澤·C·卡里亞佐 申請人:史蒂文·L·克里斯琴, 西澤·C·卡里亞佐