專利名稱：平衡晶狀體乳化尖端的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及晶狀體乳化，更具體但非限制地，本發(fā)明涉及晶狀體乳化尖端。
背景技術：
人眼以其最簡單的術語解釋是通過使光傳輸通過稱為角膜的清澈外部并經(jīng)由晶狀體在視網(wǎng)膜上聚焦成像來提供視力。聚焦成像的質量取決于包括眼的大小和形狀，角膜和晶狀體的透明度在內的許多因素。當年齡或疾病使得晶狀體變得不那么透明時，視力會由于能夠傳輸?shù)揭暰W(wǎng)膜的光變暗而劣化。眼晶狀體內的這一缺陷在醫(yī)學上被稱為白內障。對這一病況的一種被接受的療法是手術摘除晶狀體并由起晶狀體作用的人工晶體(IOL)替代?；及變日系木铙w可以通過名為晶狀體乳化術的外科技術摘除。在此程序期間，可將薄型晶狀體乳化平衡尖端插入患病的晶狀體并進行超聲振動。振動的平衡尖端可以液化或乳化晶狀體，從而可將晶狀體吸出眼外。一旦摘除患病的晶狀體，就使用人工晶狀體進行代替。

發(fā)明內容
在各實施例中，晶狀體乳化尖端可以包括柄以及至少具有第一和第二彎曲的切割邊緣部。柄以及至少第一彎曲和第二彎曲的幾何結構可被配置為使得在尖端的超聲扭曲振動期間，所述柄沿其整個長度的垂直于所述柄的側向位移小于所述尖端的遠端點的位移的約5-25%(例如15%，也可以使用其他閾值)。在某些實施例中，軸可以從圓錐部的一端(例如可以距尖端的遠端點約12mm)延伸至切割邊緣內的第一彎曲(例如可以距尖端的遠端點約5mm)ο還可以考慮第一彎曲的其他位置(例如距尖端的遠端點3mm、8mm等)。在某些實施例中，圓錐部的近端(即，轂)可被配置為耦接至`超聲操縱桿。在某些實施例中，一種確定尖端幾何結構的方法可以包括提供兩個或更多個尖端幾何結構(例如，具有諸如帶有一個或多個存儲變量以描述幾何結構的計算機可讀輸入文件的電子格式)，建模超聲扭轉振動期間的尖端幾何結構的性態(tài)，比較各尖端幾何結構的側向位移以選擇在晶狀體乳化程序期間沿著被配置為沿眼內切口的尖端柄部分(例如可以是從圓錐部的端部到第一彎曲)的側向位移最小的尖端。在某些實施例中，一種確定尖端幾何結構的方法可以包括提供兩個或更多個帶有不同幾何結構的物理尖端(例如，沿尖端的兩個或多個位置處具有彎曲)，超聲扭轉振動不同的尖端，確定各尖端的側向位移，比較確定的側向位移，從而選擇在晶狀體乳化程序期間沿著被配置為沿眼內切口的尖端柄部分的側向位移最小的尖端。


為了更完全的理解本發(fā)明，結合附圖對后續(xù)描述做出參考，附圖中:圖1根據(jù)一個實施例例示了遠端有兩個彎曲的平衡晶狀體乳化尖端；
圖2例示了根據(jù)一個實施例的通過沖洗線路和抽吸線路與機頭相連的晶狀體乳化手術控制臺；圖3例示了根據(jù)一個實施例的附接至平衡尖端的超聲操縱桿；圖4例示了根據(jù)一個實施例的平衡尖端的運動；圖5例示了根據(jù)一個實施例的插入眼內切口的平衡尖端；圖6例示了根據(jù)一個實施例的相對平衡尖端的扭轉振動和側向振動；圖7a例示了根據(jù)一個實施例的沿尖端z軸的扭轉位移的模型方程；圖7a例示了根據(jù)一個實施例的沿尖端z軸的側向位移的模型方程；圖7c例示了根據(jù)一個實施例的建模方程的分量(I (Z))；圖8a_b例示了根據(jù)所述建模方程的輸入尖端形狀和沿該尖端長度的對應輸出側向位移和扭轉角；·圖9例示了根據(jù)一個實施例的確定尖端幾何結構的方法的流程圖；圖10例示了根據(jù)一個實施例的確定尖端幾何結構的另一方法的流程圖；以及圖11例示了平衡尖端的六個可能的實施例。應該理解在前的概述和隨后的詳細描述都只是示例和說明性的，并且旨在為要求保護的本發(fā)明提供進一步的解釋。
具體實施例方式圖1例示了帶有近端114及相對于尖端柄108彎曲的切割邊緣部112的晶狀體乳化平衡尖端100。平衡尖端100可以包括基本筆直的柄108以及在切割邊緣部112內的至少兩個彎曲(第一彎曲102和第二彎曲104)。也可以考慮其他數(shù)量的彎曲(例如，3個、4個或7個彎曲等等)。平衡尖端100可以與晶狀體乳化機頭204結合使用(參見圖2)。在結合機頭204使用時，平衡尖端100可以縱向振動和/或扭曲振動，即由尖端100圍繞其軸來回旋轉。彎曲102/104可以例如在距遠端沿平衡尖端100長度的約5至25%處定位(這可以是在距尖端遠端點106約5mm到距尖端遠端點106約12mm之間的位置，上述距離是沿著尖端軸116測得的)。還可以考慮長度的其他部分。在某些實施例中，平衡所述尖端100可以包括構造尖端100的幾何結構(例如，尖端的圓錐部110、柄108和/或至少第一彎曲102和第二彎曲104的幾何結構)使得在尖端100的超聲扭曲振動期間，與柄108垂直的柄108沿其長度的側向位移小于尖端100的遠端點106的側向位移的約5%-25%(例如，15%)，這是在例如眼科程序期間的尖端振動頻率下測得的。也可以使用其他的閾值(例如，10-20%、15-30%或10-40%等等)。在某些實施例中，尖端在遠端點106處的側向位移(在期望的操作頻率下)可以在約30-200微米的范圍內。例如，如果遠端點106在尖端100的超聲扭曲振動期間具有約+/-0.035mm的側向位移，則可將尖端的幾何結構構造為使得沿著柄的最大側向位移小于5微米(其他位移也是可能的)。再例如，如果遠端點106在尖端100的超聲扭曲振動期間具有約+/-0.055mm的側向位移，則可將尖端的幾何結構構造為使得沿著柄的最大側向位移小于8微米。在某些實施例中，柄可以從圓錐部110的一端(例如可以距遠端點106約12mm)延伸至切割邊緣106內的第一彎曲102 (例如可以距遠端點106約5mm)。還可以考慮第一彎曲102的其他位置(例如距遠端點1063mm或8臟等)。
圖2例示了通過沖洗線路206和抽吸線路208與機頭204相連的晶狀體乳化手術控制臺214。在某些實施例中，功率可以通過電纜210施加至機頭204，并且通過沖洗線路206和抽吸線路208的流體可由用戶控制(例如，經(jīng)由腳踏開關212)以執(zhí)行晶狀體乳化程序。晶狀體乳化機頭的一個例子在Mikhail Boukhny、James Y.Chon和Ahmad Salehi等人于2005年7月18日提交的題為“Ultrasound Handpiece”的美國專利公開(公開號N0.2006/0041220 ;序列號N0.11/183，591)中有所描述，其中該公開全文通過引用結合在此，如同在此被完全透徹地闡述一樣。在某些實施例中，機頭204可以耦接至晶狀體乳化平衡尖端100。在某些實施例中，機頭204可以包括至少一組壓電元件227，其在由相關諧振頻率激勵時被極化以產(chǎn)生縱向運動。如圖3所示，壓電晶體227可以連接至超聲操縱桿216，后者則附接有平衡尖端100。操作桿216和/或平衡尖端100可以包括多個斜線縫隙或槽224。縫隙或槽224可以在壓電晶體于諧振頻率下被激勵時在平衡尖端100中產(chǎn)生扭曲運動。由與機頭204中的固定元件對接的槽224所引起的平衡尖端100的運動可以包括相對于操作桿216的中心線的扭曲旋轉分量。如圖4中所示，在某些實施例中，平衡尖端100可被配置為通過范圍在約2-6度的弧(例如，4度的弧)來回地超聲扭曲旋轉。也可以考慮其他的弧，例如約10度的弧，例如，偏心(參見中間的圖2)正負5度，偏心正負20度，或偏心正負90度等等。在某些實施例中，平衡尖端100可以在位于10-60kHz (例如，31kHz)的頻率下超聲扭曲地振動。還可以考慮其他的弧和頻率。例如，可以使用正負20度的弧和/或42kHz的頻率。圖4中的弧被夸張顯示以例示運動(即，雖然示出的總弧度為180度，但是平衡尖端100也可以具有約4度的弧)。在某些實施例中，圖4中的尖端運動還可以包括縱向分量(例如，沿著平行于柄的軸上下運動)。

如圖5中所示，當用于執(zhí)行晶狀體乳化時，平衡尖端100和沖洗套筒226的端部可以插入到角膜501、鞏膜507或眼內其他位置中的小切口 511內，以到達例如眼509的前房503。在各種實施例中，平衡尖端100的部分或全部可以位于沖洗套筒226之內。尖端100的沿著切口 511的部分513在晶狀體乳化程序期間可以通過沖洗套筒226而與切口 511(和/或眼的其他部位)熱接觸。在某些實施例中，沿著切口 511的部分513可以與切口 511直接接觸(例如，在套筒226不存在的情況下)。平衡尖端100可以沿其縱柄在沖洗套筒226內由晶體驅動的超聲操縱桿216超聲扭曲地振動，藉此就地乳化接觸的選定組織。平衡尖端100的空洞可以與操縱桿中的孔洞連通，后者又可以與從機頭204到控制臺214的抽吸線路連通(例如，參見圖2)?？刂婆_214內的低壓或真空源可通過平衡尖端100的開口端、平衡尖端100的孔洞、操縱桿的孔洞和抽吸線路208將乳化的組織吸入或抽吸到收集裝置內。可以通過將清洗鹽溶液或沖洗液經(jīng)由沖洗套筒226內表面和平衡尖端100的外表面之間的小型環(huán)形間隙注入到手術部位內來對乳化組織的抽吸進行輔助。如圖6所示，平衡尖端100的超聲扭曲振動可以導致至少兩種運動:1)從平衡尖端100的均衡位置垂直于與筆直柄部分共線的軸116 (軸116可被指示為“Z軸”)和垂直于尖端彎曲的軸(在圖1中被指示為I軸)的平衡尖端100的側向位移(y軸和z軸形成包括了所述彎曲的平面);2)沿著平衡尖端100的z軸的扭轉角。在扭曲振動的作用下，非平衡尖端會沿尖端長度發(fā)生明顯的彎曲(特別是在柄內)。通過本文描述的平衡尖端，可以在減小沿著尖端100的柄的側向位移的同時增加尖端100的遠端點106處的側向位移。扭轉振動可以在尖端100內呈現(xiàn)(例如，沿著相對于Z軸的扭轉角來回扭轉)，由此導致遠端點106的相對較大的側向位移，作為柄108的側向位移的附加或在柄108的該側向位移不存在的情況下。在某些實施例中，平衡所述尖端100可以包括調整尖端的幾何結構并且物理測試帶有經(jīng)調整的尖端幾何結構的尖端或使用建模方程或有限元分析(FEA)來建模尖端振動，籍此找出可以使得沿柄108的側向位移減小同時增加遠端點106處的側向位移和扭轉的尖端幾何結構(例如，使用諸如ANSYS的軟件)。尖端幾何結構的特征例如可以包括彎曲的數(shù)目(例如，彎曲102、103)、彎曲的位置、柄的長度、柄108的直徑、圓錐部110的長度和圓錐部的直徑。也可以修改尖端幾何結構的其他特征。在某些實施例中，例如可以如下測試不同的尖端幾何結構:物理創(chuàng)建具有各種尖端幾何結構的尖端，振動所述尖端(例如，使用要在晶狀體乳化期間使用的頻率和模式)并監(jiān)測由各種尖端幾何結構生成的側向位移和/或熱。測試不同尖端幾何結構的一次或多次迭代(例如，通過固定所述尖端內的一個彎曲的位置并測試帶有不同的第二尖端位置和曲率的不同尖端)可以導致對一個或多個優(yōu)化的尖端幾何結構的識別。其他數(shù)量的彎曲和幾何結構修改也是可能的，例如在保持兩個彎曲的曲率不變的情況下修改兩個彎曲的位置，修改彎曲的位置和曲率，修改彎曲的數(shù)目，修改柄的長度，修改圓錐部的長度，修改柄的半徑，修改圓錐部的半徑等等。在某些實施例中，可以使用建模方程(作為FEA和/或物理測試的代替或者附加)來測試不同的尖端幾何結構。例如，描述在超聲扭曲振動筆直(基本為圓筒形)尖端的同時沿z軸的扭轉角(Φ)和側向位移(Ux)如何改變的方程(例如，基于通用彈性理論)可如下所示(還可參見圖7a_b):
權利要求
1.一種晶狀體乳化尖端，包括: 具有近端和遠端的柄； 位于所述柄的遠端處的切割邊緣部，其中所述切割邊緣部至少包括第一彎曲和第二彎曲； 其中，柄以及至少第一彎曲和第二彎曲的幾何結構被配置為使得在尖端進行超聲扭曲振動期間，整個柄部分的垂直于所述柄的側向位移小于所述尖端的遠端點處的側向位移的約5-25%，其中所述柄部分從柄的近端延伸到切割邊緣部的第一彎曲。
2.按權利要求1所述的晶狀體乳化尖端，其中所述側向位移(Ux)至少部分使用方程 一
3.按權利要求2所述的晶狀體乳化尖端，其中Φ由方程
4.按權利要求3所述的晶狀體乳化尖端，其中方程
5.按權利要求4所述的晶狀體乳化尖端，其中尖端的近端包括圓錐部，并且該圓錐部的長度被選擇用以增加超聲扭轉振動期間所述尖端的扭轉振動，由此在尖端的遠端點處提供更大的側向位移。
6.按權利要求1所述的晶狀體乳化尖端，其中在尖端的遠端點處的尖端側向位移在約40-200微米的范圍內。
7.一種確定晶狀體乳化尖端的幾何結構的方法，包括: 提供第一尖端幾何結構； 建模第一尖端幾何結構在所述尖端的超聲扭轉振動期間的側向位移； 提供第二尖端幾何結構； 建模第二尖端幾何結構在所述尖端的超聲扭轉振動期間的側向位移；將第一尖端幾何結構的側向位移與第二尖端幾何結構的側向位移相比較；及基于哪個尖端幾何結構在晶狀體乳化程序期間沿著被配置為沿眼內切口的尖端柄部分的側向位移更小來選擇第一尖端幾何結構或第二尖端幾何結構。
8.按權利要求7所述的方法，其中第一尖端幾何結構至少包括: 距筆直幾何結構的側向位移I (z)， 作為尖端材料密度的P， 作為圍繞與尖端柄共線的軸的圓筒形尖端橫截面的慣性力矩的I (z)， 作為尖端沿著與所述柄共線的軸的橫截面積的S(Z)， 作為尖端材料的楊氏模量的E， 作為尖端圍繞垂直于與柄共線的軸的軸的橫截面的慣性力矩的Iy(Z)，C(Z)=I (Z)* μ ,及 作為尖端材料的扭轉模數(shù)的μ。
9.按權利要求8所述的方法，其中對在尖端的超聲扭轉振動期間的尖端幾何結構的側向位移(Ux)進行建模包括根據(jù)方程
10.按權利要求7所述的方法，第一和第二尖端幾何結構包括圓錐部，并且所述方法還包括根據(jù)如下方程建模尖端的扭轉振動:
11.按權利要求7所述的方法，其中第一和第二尖端幾何結構至少包括第一和第二彎曲，并且其中第一和第二尖端幾何結構包括定位或曲率不同的第二彎曲。
12.按權利要求7所述的方法，還包括確定在晶狀體乳化程序期間沿著被配置為沿眼內切口的尖端柄部分的側向位移是否小于遠端點側向位移的約15%。
13.按權利要求11所述的方法，還包括如果在晶狀體乳化程序期間沿著被配置為沿眼內切口的尖端柄部分的側向位移大于遠端點側向位移的約15%，則生成第三尖端幾何結構，建模該第三尖端幾何結構的側向位移，并將該第三尖端幾何結構的側向位移與第一和第二尖端幾何結構的側向位移中的至少一個側向位移相比較。
14.一種確定晶狀體乳化尖端的幾何結構的方法，包括: 提供帶有第一尖端幾何結構的第一尖端； 超聲扭轉振動該第一尖端幾何結構； 確定在第一尖端的超聲扭轉振動期間沿所述尖端幾何結構的側向位移；提供帶有第二尖端幾何結構的第二尖端； 超聲扭轉振動該第二尖端幾何結構； 確定在第二尖端的超聲扭轉振動期間沿所述第二尖端幾何結構的側向位移； 將第一尖端幾何結構的側向位移與第二尖端幾何結構的側向位移相比較；以及 基于哪個尖端幾何結構在晶狀體乳化程序期間沿著被配置為沿眼內切口的尖端柄部分的側向位移更小來選擇第一尖端幾何結構或第二尖端幾何結構。
15.按權利要求14所述的方法，其中選擇第一或第二尖端幾何結構還包括確定第一尖端幾何結構和第二尖端幾何結構中的哪一個在從柄的近端延伸到所述柄長度的至少一半的整個柄部分上具有更小的尖端側向位移。
16.按權利要求14所述的方法，其中第一尖端幾何結構和第二尖端幾何結構至少包括第一彎曲和第二彎曲。
17.按權利要求16所述的方法，其中第一尖端幾何結構和第二尖端幾何結構包括分別具有不同定位或曲率的第二彎曲。
18.按權利要求14所述的方法，還包括確定在晶狀體乳化程序期間沿被配置為沿著眼內切口的尖端柄部分的側向位移是否小于尖端遠端點處的側向位移的約5-25%。
19.按權利要求18所述的方法，還包括如果在晶狀體乳化程序期間沿著被配置為沿眼內切口的尖端柄部分的側向位移 大于尖端遠端點處的側向位移的約5-25%，則生成第三尖端幾何結構，建模該第三尖端幾何結構的側向位移，并將該第三尖端幾何結構的側向位移與第一和第二尖端幾何結構的側向位移中的至少一個側向位移相比較。
20.按權利要求14所述的方法，其中確定尖端幾何結構的側向運動包括使用熱成像、動態(tài)鏡檢查、或位移的物理測量結果中的至少一種。
全文摘要
在各實施例中，晶狀體乳化尖端可以包括柄以及至少具有第一和第二彎曲的切割邊緣部。尖端的幾何結構可被配置為使得在尖端以10kHz至60kHz之間的頻率進行扭曲振動期間，整個柄部分的垂直于所述柄的側向位移(ux)小于所述尖端的遠端點處的側向位移的約5-25%(例如，15%)，其中所述柄部分從尖端圓錐部的端部延伸到尖端切割邊緣部內的第一彎曲?？梢允褂密浖?或物理建模來確定尖端幾何結構。
文檔編號A61F9/007GK103096849SQ201180044425
公開日2013年5月8日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權日2010年9月17日
發(fā)明者M·A·奧弗奇尼考夫 申請人:愛爾康研究有限公司