DE102004021754A1

DE102004021754A1 - Vorrichtung zum Entfernen von Epithelzellen aus einem Linsenkapselsack eines menschlichen oder tierischen Auges

Info

Publication number: DE102004021754A1
Application number: DE102004021754A
Authority: DE
Inventors: Reinhardt Thyzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Thyzel Reinhardt 90562 Heroldsberg De
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-24
Also published as: EP1740134A1; JP2008503245A; US8715273B2; KR20070094694A; WO2005107665A1; US20080114341A1; US20070049862A1; US20070043340A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Epithelzellen von der Innenseite eines Linsenkapselsackes eines menschlichen oder tierischen Auges, umfassend Mittel zum Erzeugen von Druckpulsen in einen flüssigen Medium innerhalb des Linsenkapselsackes, wobei das flüssige Medium an die zu entfernenden Epithelzellen angrenzt oder diese bedeckt, wobei die Druckpulse so gewählt oder beschaffen sind, dass die Epithelzellen durch die auftreffenden Druckpulse von der Wandung des Linsenkapselsackes ablösbar sind oder abgelöst werden und zugleich in der Wandung des Linsenkapselsackes beim Entfernen der Epithelzellen keine Öffnung oder vergleichbare Beschädigung, insbesondere durch die Druckpulse, entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Epithelzellen von der Innenseite eines Linsenkapselsackes eines menschlichen oder tierischen Auges.

In der Ophthalmologie (Augenheilkunde) ist eine bekannte und häufig angewendete chirurgische Maßnahme das Ersetzen einer natürlichen Augenlinse (lens) durch eine künstliche (synthetische) Augenlinse (intraokulare Linse). Bei diesem operativen Eingriff wird die natürliche Linse aus ihrem Linsenkapselsack entfernt (Explantation) und anschließend wird eine intraokulare Linse in den verbliebenen Linsenkapselsack (capsula lensis) eingebracht (Implantation). Die Explantation der natürlichen Linse erfolgt in der Praxis durch Zerstörung und Austragen des Linsengewebes (Phakolyse), im Allgemeinen durch Phakoemulsifikation, bei der mittels einer Ultraschallsonde oder durch Laser (Photolyse) erzeugter Schockwellen die Linse emulsifiziert (verflüssigt) und abgesaugt wird. Die synthetische intraokulare Linse kann ein vorgefertigter über eine Abstützvorrichtung (Haptik) im Kapselsack montierter starrer Körper sein oder auch ein weicher, nachgiebiger Körper oder sogar als fließfähige Masse in den Kapselsack injiziert werden. Bei Verwendung einer flexiblen oder nachgiebigen intraokularen Linse kann diese wie die natürliche Linse über die Ciliarmuskeln und die Zonularfasern sowie den Linsenkapselsack akkommodieren, das heißt sich in ihrer optischen Brennweite anpassen. Die Verwendung von Faltlinsen oder injizierbaren Linsen ermöglicht eine Reduzierung des chirurgischen Schnitts auf in der Praxis nur noch 3 mm. Für die intraokulare Linse werden üblicherweise im sichtbaren Spektrum transparente Polymerwerkstoffe verwendet, insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Silikon (Polysiloxan-Elastomer) oder Acryl.

Das Ersetzen der natürlichen Augenlinsen durch eine synthetische intraokulare Linse wird derzeit nur zur Behebung einer Katarakt (cataracta), das heißt einer Linsentrübung oder eines Star, eingesetzt. Es sind aber auch andere Anwendungsfälle möglich, wenn auch seltener in der Praxis zu finden, beispielsweise das Einsetzen einer intraokularen Linse zur Anpassung oder Korrektur der optischen Brennweite, beispielsweise bei Kurzsichtigkeit (Myopie) oder Weitsichtigkeit (Hyperopie), oder nach Unfällen oder Verletzungen der Linse, bei dem der Linsenkapselsack selbst nicht irreparabel beschädigt ist.

Aus US 5,324,281 A ist ein chirurgisches Instrument in Form einer Nadel zum Zerstören von Gewebe bekannt, das zum Entfernen von Katarakten in der Augenchirurgie, also zum Entfernen der Augenlinse durch Photolyse, bestimmt ist. Dieses bekannte Instrument weist eine rohrförmige Außenwand mit einer longitudinalen Achse und einem freien Ende sowie eine Laserfaser und einen Absaugkanal, die jeweils longitudinal und im Innenraum der Nadel bis zu deren freien Ende verlaufen, auf. Am freien Ende der Nadel ist ein Target aus Titan (Ti) angeordnet in einem Abstand zum freien Ende der Laserfaser, wobei die Laserfaser und das Target so zueinander justiert sind, dass das Laserlicht aus dieser Faser auf das Target trifft. An dem freien Ende der Nadel ist ferner eine schräg und seitlich versetzt angeordnete Gewebeaufnahmeöffnung vorgesehen, in die der Absaugkanal mündet und die unmittelbar benachbart zu dem Target und dem Zwischenraum zwischen dem Laserfaserende und dem Target angeordnet ist. Über eine Absaugpumpe wird in dem Absaugkanal ein Vakuum erzeugt, mittels dessen das zu zerstörende Gewebe an die Gewebeaufnahmeöffnung angesaugt wird und nach Zerstörung die einzelnen Gewebeteile durch den Absaugkanal abgesaugt werden. Wenn nun das Gewebe an der Gewebeaufnahmeöffnung durch den Unterdruck anliegt oder angesaugt ist, wird das Target mit Laserpulsen aus der Laserfaser beschossen, wobei die Laserpulse eine ausreichende Energie haben, um einen optischen Zusammenbruch (optical breakdown) im Targetmaterial zu erzeugen und damit eine Stoßwelle oder Schockwelle (shockwave) zu erzeugen, die an der Gewebeaufnahmeöffnung auf das dort befindliche Gewebe trifft und dieses in kleine Stücke reißt, die dann durch den Absaugkanal abgesaugt werden. Das Laserlicht wird vorzugsweise mit einem Neodym-YAG-Laser erzeugt und hat eine Wellenlänge von 1064 nm. Die Laserpulse haben eine Pulsdauer von 8 ns und eine Pulswiederholungsrate von 20 Pulsen pro Sekunde. Dadurch ist die Laserenergie 100 mJ pro Sekunde und die Energie jedes Pulses 5 mJ. Ferner kann in der Nadel zusätzlich ein longitudinal verlaufender Spülkanal zum Leiten von Spülflüssigkeit durch eine seitlich angeordnete Austrittsöffnung vorgesehen sein.

In US 5,906,611 A ist eine Weiterbildung des aus US 5,324,282 A bekannten Instruments bekannt, bei der das Target stufenförmig ausgebildet ist und bei der die Stufen mit zwei Stufenflächen, von denen eine senkrecht zur Nadelachse und die andere parallel zur Nadelachse gerichtet sind, ausgebildet sind und die Abfolge der Stufen von einer Außenseite an der Außenwand der Nadel zur Gewebeaufnahmeöffnung hin ansteigt. Dadurch wird in jeder Stufenzone des Targets bei der Verdampfung des Targetmaterials die dadurch erzeugte Stoßwelle nicht in Richtung zur Gewebeaufnahmeöffnung hin von einem anderen Teil des Targets blockiert. Mit einem Neodym-YAG-Laser können Pulse erzeugt werden mit Pulswiederholungsraten zwischen 2 und 50 Pulsen pro Sekunde und Pulsenergien zwischen 2 und 15 mJ. Die Pulsdauer kann zwischen 8 und 12 ns eingestellt sein. Vorzugsweise ist die Pulswiederholungsrate zwischen 2 und 6 Pulsen pro Sekunde und die Pulsenergie zwischen 6 und 10 mJ eingestellt. Für eine Kataraktoperation werden zwischen 200 und 800 Pulse oder Schüsse verwendet.

Ein ähnlich wie in US 5,324,282 A und US 5,906,611 A aufgebautes Laserhandstück wird zusammen mit einem digitalen Steuer- und Versorgungsgerät, das einen Laser für die Laserpulse sowie eine Venturi-Pumpe zum Absaugen der Gewebeteile umfasst, bereits seit Jahren erfolgreich von der Firma A. R. C. Laser GmbH angeboten und wurde in einer Vielzahl von Operationen erfolgreich angewendet. Dabei wird über das Laserhandstück abgesaugt und die Irrigation mit einer elektrolytischen Spüllösung (BSS) erfolgt über ein zweites Instrument in einer bimanuellen Technik. Das Produkt wird unter der Bezeichnung „Lyla/Pharo" angeboten. Für die eigentliche Augenoperation unter Verwendung dieser bekannten Vorrichtung werden unterschiedliche Operationstechniken angewendet.

Ein Problem bei der operativen Explantation oder Phakolyse der natürlichen Augenlinse und der anschließenden Implantation einer künstlichen intraokularen Linse ist das nachträgliche Wachstum und Wuchern der Epithelzellen des den Linsenkapselsack an der Innenseite bedeckenden Epithels (Deckgewebe). Diese Epithelzellen befinden sich vor allem im Bereich des Äquators der Linse, aber auch im vorderen und hinteren Bereich des Kapselsackes. Bei dieser postoperativen Komplikation führt das Ausbreiten (Proliferation) und Wandern (Migration) der Epithelzellen um die eingesetzte künstliche Linse oder sogar in diese hinein zu einer nachträglichen Behinderung der Sicht durch die Linse. Man spricht bei diesem Phänomen von PCO (englisch für posterior capsule opacification) und nach einer Katarakt-Operation auch von sekundärer Katarakt (cataracta secondaria) oder Nachstar.

Zur Behebung dieses Problems der postoperativen Proliferation der Epithelzellen des Kapselsackes sind bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen und eingesetzt worden, die sich unterteilen lassen in

1. das Entfernen von Epithelzellen von der Kapselsackinnenseite bereits während oder nach der Explantation der Augenlinse und vor der Implantation der intraokularen Linse

2. das Verhindern des Zellwachstums der Epithelzellen des Linsenkapselsackes nach der Implantation der intraokularen Linse und

3. das Erzeugen eines Loches oder Risses im Kapselsack mittels eines Lasers, wodurch der Zellverband des Epithels mit aufgerissen wird (Photodisruption, Capsulotomie).

Als weitere Möglichkeit wäre denkbar, den gesamten Kapselsack mit der Linse zusammen zu entfernen und durch ein Implantat zu ersetzen, das die Linse an den Ciliarmuskeln aufhängt und eine Akkomodation der Linse ermöglicht. Solche Implantate existieren aber derzeit in der Praxis noch nicht.

Das Entfernen der Epithelzellen wird entweder durch Abtragen mittels eines chirurgischen Instruments wie einer Nadel oder auch chemisch durch zelltoxische Substanzen oder biochemisch durch Antikörper vorgenommen.

Um nach einer Implantation einer intraokularen Linse der Bewuchs der intraokularen Linse mit verbliebenen Epithelzellen des Linsenkapselsackes zu verhindern oder zumindest gering zu halten, sind verschiedene Maßnahmen bekannt, beispielsweise das Verwenden spezieller intraokularer Linsen, deren Oberflächen mit Strukturen wie Gräben oder Vorsprüngen, über die die Epithelzellen nicht so leicht hinauswachsen können, versehen sind oder mit wachstumshemmenden zelltoxischen Stoffen beschichtet sind, oder auch das Einpflanzen von wachstumshemmenden, zelltoxischen Stoffen in den Kapselsack selbst oder eines Implantats mit photoaktivierbaren immobilisierenden Stoffen, wie in DE 199 55 836 C1 vorgeschlagen. Bei dem ophthalmologischen Implantat gemäß DE 199 55 836 C1 wird der pharmazeutischen zelltoxische Wirkstoff durch Photoaktivierung freigesetzt zu einem späteren Zeitpunkt nach der Operation, frühestens nach Abschluss der Wundheilung, um die Linsenepithelzellen abzutöten und das Wachstum neuer Linsenepithelzellen zu verhindern. Das chemische oder biochemische Entfernen von Linsenepithelzellen und Verhindern von deren Proliferation ist in EP 0 372 071 B1 beschrieben. Das chemische Entfernen von Linsenepithelzellen ist ferner in Patent Abstracts of Japan 04352719 A beschrieben.

Eine gute Übersicht über die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Entfernen von Epithelzellen aus dem Linsenkapselsack oder von Verfahren und Substanzen zum Verhindern des Wachstums der Epithelzellen finden sich in den Druckschriften DE 199 55 836 C1 sowie in EP 0 372 071 B1 .

Ein grundsätzliches Problem der bekannten Methoden und Apparate zum Entfernen der Epithelzellen durch oder während eines chirurgischen Eingriffes besteht darin, dass es bislang nicht gelungen ist, die Epithelzellen vollständig zu entfernen, insbesondere weil einige Stellen, beispielsweise am Äquator und unmittelbar hinter der Iris, für den Operateur schwer zugänglich sind und weil die verwendeten chemischen Wirkstoffen wegen der Gefahr der Beschädigung auch des Kapselsackes und benachbarter Augenregionen sowie des Problems der verschlechterten Wundheilung nicht zu aggressiv sein dürfen. Wenn aber Epithelzellen in der Linsenkapsel verbleiben, besteht immer das Risiko einer Proliferation.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine neue Vorrichtung zum Entfernen von Epithelzellen von dem Linsenkapselsack eines menschlichen oder tierischen Auges anzugeben, bei der die genannten Nachteile beim Stand der Technik zumindest teilweise gelindert oder ganz vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, zum Entfernen (oder: Abtragen, Ablösen, Abtrennen, Absprengen) der Epithelzellen von der Innenwand des Linsenkapselsackes Druckpulse in einem flüssigen Medium (einer Flüssigkeit), mit der der Linsenkapselsack wenigstens teilweise, zumindest jedoch im Bereich der zu entfernenden Epithelzellen, gefüllt ist, zu verwenden. Dabei werden die von dem Medium oder über das Medium übertragenen Drücke und/oder die Energie und der Impuls im zeitlichen Verlauf so eingestellt, dass zwar das Epithelgewebe und seine Epithelzellen von der Wandung des Kapselsackes abgetrennt (oder: abgetragen, abgelöst, entfernt) werden, der Kapselsack ansonsten aber nicht beschädigt wird, insbesondere die Wandung des Kapselsackes intakt bleibt und kein Loch oder Riss in der Kapselsackwandung durch das auftreffende flüssige Medium entsteht.

Unter einem Druckpuls wird dabei eine zeitlich begrenzte Druckerhöhung, insbesondere eine Druckströmung oder Druckwelle oder Stoßwelle, verstanden, die sich innerhalb des flüssigen Mediums zu den Epithelzellen hin ausbreitet. Hierbei kann neben einem Energietransport und einem Impulstransport wie bei einer Welle zusätzlich auch ein Materietransport wie bei einer Strömung oder einem Druckstrahl erfolgen.

Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ist zum Entfernen von Epithelzellen (oder: Epithelgewebe) von der Innenseite (oder: der nach innen gerichteten Oberfläche) eines Linsenkapselsackes eines menschlichen oder tierischen Auges geeignet und bestimmt und umfasst

a) Mittel zum Erzeugen von Druckpulsen in einem flüssigen Medium innerhalb des Linsenkapselsackes, wobei das flüssige Medium an die zu entfernenden Epithelzellen angrenzt oder diese bedeckt,
b) wobei die Druckpulse so gewählt oder beschaffen sind, dass b1) die Epithelzellen durch die auftreffenden Druckpulse von der Wandung des Linsenkapselsackes ablösbar sind oder abgelöst werden und zugleich b2) in der Wandung des Linsenkapselsackes beim Entfernen der Epithelzellen keine Öffnung oder vergleichbare Beschädigung, insbesondere durch die Druckpulse, entsteht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
Eine Katarakt-Operation umfasst in der Regel die folgenden Verfahrensschritte:
Zunächst wird mittels eines chirurgischen Instruments, beispielsweise einer Kanüle, der vorderer Kapselsack eröffnet, wobei eine in der Regel 4,5 mm bis 5,5 mm große Öffnung erzeugt wird (Capsulorrhexir). Sodann werden in der Regel an entgegengesetzten Seiten Inzisionen in der Hornhaut (cornea), insbesondere am Limbus, für ein photolytisches Laserhandstück einerseits und ein Irrigationshandstück andererseits erzeugt. Durch Einbringen einer Spülflüssigkeit, z.B. BSS, wird die Augenlinse vom Kapselsack gelöst und dadurch mobilisiert (Hydrodisektion). Mittels des Irrigationsinstruments wird nun Spülflüssigkeit, im Allgemeinen ebenfalls BSS, in den Kapselsack eingespült und durch den dadurch aufgebauten Druck der Spülflüssigkeit insbesondere verhindert, dass die hintere Wandung des Kapselsackes zu nahe an das Laserhandstück gelangt, und zugleich der Kapselsack gereinigt. Mittels des Laserhandstücks, das beispielsweise ein eingangs genanntes Laserhandstück der Firma A.R.C. Laser GmbH sein kann oder gemäß der eingangs genannten US 5,324,282 A oder US 5,906,611 A aufgebaut sein kann, wird die Augenlinse sukzessive durch auf ein Target auftreffende Laserpulse und dadurch erzeugte Schockwellen photolytisch abgebaut und abgesaugt. Dabei kann die Augenlinse, insbesondere deren zum Schluss bearbeiteter Nukleus, mittels des Irrigationswerkzeugs bewegt und in seiner Position relativ zum Laserhandstück optimiert werden. Mittels einer Vielzahl von Laserpulsen und der dadurch ausgelösten Schockwellen wird das Gewebe der Linse Stück für Stück zerstört und die einzelnen Gewebeteile können durch das Laserhandstück mittels der Pumpe abgesaugt werden. Im Anschluss wird nach vollständiger Entfernung der natürlichen Augenlinse nun eine künstliche Augenlinse in den Kapselsack eingesetzt. Der Chirurg arbeitet mit beiden Instrumenten jeweils in einer Hand (bimanuelle Technik).
Gemäß der Erfindung wird nun entweder vor Einsetzen der künstlichen Linse oder vorzugsweise nach Einsetzen der künstlichen Linse, da dann die künstliche Linse die durch die Capsulorrhexir erzeugte Öffnung im vorderen Kapselsack verschließt, mittels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung die Kapselsackinnenseite von Epithelzellen gereinigt.
Dazu kann in einer Ausführungsform eine modifizierte photolytische Laser-Vorrichtung von A.R.C. GmbH zur Erzeugung der Druckpulse zum Ablösen oder Absprengen der Epithelzellen verwendet werden. Es kann dabei das gleiche Laserhandstück wie für die Explantation der Augenlinse verwendet werden. Allerdings wird kein Unterdruck im Absaugkanal erzeugt, also die Pumpe nicht an das Laserhandstück angeschlossen. Diese Maßnahme dient dazu, die auf das Zerstören des Linsengewebes gerichtete Eigenschaften des Laserapparates an die empfindlicheren Verhältnisse bei der Entfernung von Epithelzellen aus dem Kapselsack anzupassen. Insbesondere muss verhindert werden, dass durch die Vorrichtung und das Einbringen der Druckpulse in den Kapselsack die Wandung des Kapselsackes beschädigt wird.
Die Wandung des Kapselsackes ist nämlich relativ dünn. Dadurch ist der Linsenkapselsack nach Entfernen der natürlichen Augenlinse nicht in der Lage, seine Form zu halten, so dass selbst bei Einbringen von Spülflüssigkeit dennoch der Kapselsack wenigstens teilweise in sich zusammenfallen kann und dadurch die Gefahr einer Beschädigung durch das Laserhandstück (Instrument) zur Entfernung der Epithelzellen besteht. Es hat sich gezeigt, dass die von dem A.R.C. Laserhandstück erzeugten, vergleichsweise starken Schockwellen oder Druckpulse für die Kapselsackwandung in der Regel dennoch unschädlich sind, wenn die Kapselsackwandung hinreichend entspannt ist und durch Verformung nachgeben kann. Es ist also zu vermeiden, dass die Kapselsackwandung unter Spannung steht oder gewissermaßen steif ist, wenn die Schockwelle zur Entfernung oder Absprengung der Epithelzellen auftrifft. Ein erheblicher Gefährdungsfall wäre demnach, wenn man die Absaugfunktion des Laserapparates eingeschaltet oder aktiviert ließe und die Kapselsackwandung zur Öffnung an dem Handstück herangezogen würde und dann im angesaugten Zustand die Schockwelle auf die Kapselsackwandung treffen würde. Außerdem könnte bereits aufgrund des Unterdrucks beim Absaugen die Kapselsackwandung eingesaugt werden und ein Riss oder eine Öffnung entstehen.
Im Allgemeinen wird auch die Pulswiederholungsrate für die Laserpulse, d.h. die Zahl der pro Zeiteinheit, beispielsweise Sekunde, applizierten Laserpulse so gering gehalten, dass die Kapselsackwandung sich nach einem Laserpuls und einer dadurch erzeugten Schockwelle wieder vor dem nächsten Laserpuls und der zugehörigen Schockwelle in einen entspannten Zustand zurückbewegen oder zurückschwingen kann und sich nicht beim Auftreffen des nächsten Laserpulses gerade in der verformten und damit unter (maximaler) Spannung stehenden Lage befindet, in der der Kapselsack anfällig ist zu reißen. Der Kapselsack sollte also sozusagen mit den repetierten Druckpulsen mitschwingen können.
In ersten Versuchen mittels des modifizierten A.R.C.-Laser-Gerätes, das heißt ohne Absaugbetrieb, konnten mit dem in dem Gerät vorhandenen Nd-YAG-Laser mit Laserlicht der Wellenlänge 1064 nm in vitro Linsenepithelzellen, wie sie am Kapselsack vorhanden sind, von Substraten, beispielsweise Plastiksubstraten oder Milliporesubstraten für Kulturen, vollständig entfernt werden.
Eine Schockwelle, die von einem einzigen Laserpuls der Pulsenergie 7 mJ erzeugt wurde, führte zu einer Abtragung von Epithelzellen in einem Gebiet der folgenden Fläche bei den folgenden Distanzen zwischen den Zellen und der Spitze des Laserhandstücks.

bei einem Einfallswinkel von 45° und
bei einem Einfallwinkel von 90°.
Beispielsweise war also bei der erstgenannten Messreihe die abgetragene Fläche bei einer Distanz von 1 mm fast annähernd 6,5 mm², Bei einer gegenüber 1 mm vergrößerten Distanz von 4 mm verringerte sich also die Fläche, in der die Epithelzellen entfernt wurden, um etwa 20 Prozent.
Bei einer Laser-Pulsenergie von 10 mJ ergaben sich folgende Messwerte:
bei einem Einfallswinkel von 45° und
bei einem Einfallwinkel von 90°.
Bei einer Pulsenergie von 10 mJ war das Ablationsgebiet, in dem die Epithelzellen vollständig entfernt wurden, ungefähr 11 mm² bei einem Abstand der Zellen von der Laserhandstückspitze von 1 mm. Bei einem Abstand von 4 mm der Laserhandstückspitze zu den Zellen verringerte sich die Fläche der entfernten Epithelzellen um etwa 60 Prozent.
Selbst unter Berücksichtigung von Messfehlern (Standardabweichungen) lässt sich eine Abhängigkeit der Fläche von der Distanz annehmen, die nicht notwendigerweise mit steigender Distanz und damit sinkendem Druck der Druckwelle eine abnehmende abgetragene Fläche zur Folge hat. So gibt es jeweils wenigstens ein lokales Maximum, beispielsweise im Bereich einer Distanz von 1,5 mm bis 2 mm. Außerdem ist eine Abhängigkeit von der Pulsenergie und dem Einfallswinkel festzustellen, wobei eine höhere Pulsenergie nicht notwendigerweise zu einer höheren Abtragungsfläche führen muss.
Der gemessene Druck der Druckpulse nahm mit der Distanz von der Laserspitze erwartungsgemäß ab und lag beispielsweise zwischen 190 bar bei 1 mm Distanz und 20 bar bei 4 mm Distanz (bei 12 mJ Laserpulsenergie).
Bei beiden Energieniveaus (7 mJ und 10 mJ) der Pulsenergie war die Entfernung der Zellen von der Substratoberfläche vollständig und der Rand der Ablationszone war scharf. Ähnliche Resultate wurden erzielt mit Zellkultureinsätzen mit flexiblen Membranen, die den biomechanischen Eigenschaften des Kapselsackes ähnelten.
Auch wenn die ersten Versuche mit dem bestehenden A.R.C.-Lasersystem, das eigentlich für einen anderen Verwendungszweck gedacht ist, durch Modifikationen dieses Systems durchgeführt wurden und bereits bei diesen Versuchen eine äußerst vielversprechende Entfernung von Epithelzellen erreicht werden konnte, so werden dennoch für die Entfernung der Epithelzellen speziellere und verbesserte Instrumente vorteilhafter sein.
So wäre neben der natürlich möglichen Verwendung anderer Lasertypen wie Gaslasern oder Festkörperlasern jeder Art auch oder zusätzlich, insbesondere bei Beibehaltung der Schockwellenerzeugung mittels Laserpulsen, die auf ein Target treffen, aber auch bei einer anderen Pulserzeugungsart, an eine flexible Ausbildung des Instruments zu denken, um auch an unzugängliche Stellen, die über die Öffnung im vorderen Kapselsack schwer zu erreichen sind, nahe genug herankommen zu können. Beispielsweise könnte man die Laserhandstückspitze mit dem Target sowie die Lichtleitfaser zur Übertragung der Laserpulse zum Target in einem Endoskop integrieren, das flexibel ist und mit dem zusätzliche eine optische Bilderkennung zur Überwachung der behandelten Stellen im Linsenkapselsack möglich ist.
Ferner sind auch andere Instrumente und Vorrichtungen zum Erzeugen von Druckpulsen in der im Kapselsack befindlichen Flüssigkeit zum Ablösen der Epithelzellen einsetzbar, beispielsweise piezoelektrische, insbesondere piezokeramische, oder durch Funkenentladung im Medium arbeitende oder auch elektromagnetisch oder induktiv, beispielsweise eine über eine Spule, angetriebene Membranen umfassende Druckstoßwellengeneratoren oder Druckpulsgeneratoren. Die Druckpulsgeneratoren können in dem in den Kapselsack eingeführten Bereich des Instruments angeordnet sein oder auch außerhalb in einer separaten Einheit, die über eine Übertragungsleitung mit dem Instrument verbunden ist.
Zur Übertragung der Laserpulse, elektrischer Ansteuersignale oder auch der Druckpulse selbst ist das Instrument über einen Schlauch oder ein Kabel, in dem die Übertragungsleitungen verlaufen, mit dem mit einer Versorgungs- und Ansteuereinheit verbunden. Das Instrument und der Schlauch werden dabei nach einer Operation entsorgt, sind also Einwegprodukte.
Die Pulswiederholungsrate der Druckpulse der Vorrichtung wird, vorzugsweise bereits an der Bedieneinheit, insbesondere begrenzt auf maximal 10 Hz, das heißt 10 Pulse pro Sekunde, insbesondere höchstens 4 Hz. Es sind grundsätzlich aber auch höhere Frequenzen möglich. Nach unten ist keine Beschränkung erforderlich und es können Pulswiederholungsraten bis nahezu 0 Hz eingestellt werden. Die Druckpulse können Stoßwellen oder Druckwellen sein oder auch mit Materialtransport verbundene Druckströmungen oder Druckstrahlen sein.
Das Frequenzspektrum der Druckwelle vor der Ausbildung der Stoßwelle durch nicht lineare Effekte kann vom Bereich einiger Hz bis in den Bereich von 100 kHz gehen, wodurch neben Schallschwingungen im hörbaren Bereich auch Ultraschallwellen oder -schwingungen möglich sind. Bei Ultraschallstoßwellen können insbesondere die aus dem Gebiet der Lithotripsie und anderer Bereiche bekannten Erzeugung von Ultraschallstoßwellen auf die hier vorliegenden Erfordernisse übertragen werden.
Ebenso ist denkbar, insbesondere bei niedrigeren Puls- oder Druckenergien und/oder bei kleinen Abständen zu den Epithelzellen auch Ultraschallschwinger oder -plättchen zu verwenden, die mit höheren Frequenzen, nämlich Ultraschallfrequenzen, arbeiten und die Kapselsackinnenseite reinigen oder „polieren".

Claims

Vorrichtung zum Entfernen von Epithelzellen von der Innenseite eines Linsenkapselsackes eines menschlichen oder tierischen Auges umfassend a) Mittel zum Erzeugen von Druckpulsen in einem flüssigen Medium innerhalb des Linsenkapselsackes, wobei das flüssige Medium an die zu entfernenden Epithelzellen angrenzt oder diese bedeckt, b) wobei die Druckpulse so gewählt oder beschaffen sind, dass b1) die Epithelzellen durch die auftreffenden Druckpulse von der Wandung des Linsenkapselsackes ablösbar sind oder abgelöst werden und zugleich b2) in der Wandung des Linsenkapselsackes beim Entfernen der Epithelzellen keine Öffnung oder vergleichbare Beschädigung, insbesondere durch die Druckpulse, entsteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Druckpulse jeweils eine Druckströmung und/oder eine Druckwelle und/oder eine Stoßwelle umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse die Druckpulse in wenigstens einem Pulsausgangsbereich in dem flüssigen Medium innerhalb des Linsenkapselsackes erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der maximale Druck der Druckpulse in einem vorgegebenen oder vorgebbaren Abstand von dem zugehörigen Pulsausgangsbereich unterhalb eines oder höchstens auf wenigstens einen oberhalb Atmosphärendruck liegenden vorgegebenen oder vorgebbaren Maximaldruckwert(es) einstellbar oder eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der vorgegebene Maximaldruckwert der Druckpulse mit zunehmendem Abstand von dem zugehörigen Pulsausgangsbereich abnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der der Maximaldruckwert der Druckpulse in einem vorgegebenen oder vorgebbaren Abstand, insbesondere in einem Abstand von 0,5 mm, von dem Pulsausgangsbereich in einem Bereich von 100 bar bis 1000 bar, insbesondere in einem Bereich zwischen 150 bar und 300 bar, liegt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Druckpuls eine von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Abstand der Epithelzellen von dem Pulsausgangsbereich abhängige Fläche oder ein Gebiet von Epithelzellen von dem Linsenkapselsack praktisch vollständig abträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein Druckpuls in einem vorgegebenen oder vorgebbaren Abstand der Epithelzellen von etwa 1 mm von dem Pulsausgangsbereich eine Fläche von etwa 0,5 mm² bis etwa 15 mm² Epithelzellen von dem Linsenkapselsack praktisch vollständig abträgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Druckpuls in einem vorgegebenen oder vorgebbaren Abstand der Epithelzellen von etwa 4 mm von dem Pulsausgangsbereich eine Fläche von etwa 0,1 mm² bis etwa 12 mm² Epithelzellen von dem Linsenkapselsack praktisch vollständig abträgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Druckpuls in einem vorgegebenen oder vorgebbaren Abstand von 4 mm von dem Pulsausgangsbereich eine um etwa 10 % bis etwa 80 %, insbesondere um 20 % bis 60 % geringere Fläche an Epithelzellen von dem Linsenkapselsack abträgt als bei einem Abstand von 1 mm.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der Steuermittel zum Einstellen und/oder Bewegen wenigstens eines Pulsausgangsbereiches innerhalb des Linsenkapselsackes und/oder zum Einstellen des vorgegebenen oder vorgebbaren Abstandes des Pulsausgangsbereiches zu den Epithelzellen vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Steuermittel den Pulsausgangsbereich auf wenigstens zwei verschiedene vorgegebene oder vor gebbare Positionen innerhalb des Linsenkapselsackes einstellen und die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse so ansteuern, dass in jeder dieser vorgegebenen oder vorgebbaren Positionen wenigstens ein Druckpuls erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der sich wenigstens zwei der vorgebbaren oder vorgegebenen Positionen des Pulsausgangsbereiches entlang der Innenseite des Linsenkapselsackes versetzt zueinander und/oder in dem selben Abstand zu den Epithelzellen befinden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen über wenigstens eine Eingabeeinheit von einer Bedienperson innerhalb eines vorgegebenen Bereiches einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen und/oder der einstellbare Bereich der Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen so gewählt oder eingestellt oder einstellbar ist, dass die Wandung des Kapselsackes nach einem Druckpuls bis zum nächsten Druckpuls sich hinreichend entspannen bzw. in einen spannungsarmen Zustand übergeht oder übergehen kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen höchstens 10 Pulse pro Sekunde beträgt und/oder der einstellbare Bereich der Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen bis 10 Pulse pro Sekunde reicht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen höchstens 4 Pulse pro Sekunde beträgt und/oder der einstellbare Bereich der Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen bis 4 Pulse pro Sekunde reicht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen höchstens 2 Pulse pro Sekunde beträgt und/oder der einstellbare Bereich der Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen bis 2 Pulse pro Sekunde reicht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen mindestens 1 Puls pro Sekunde beträgt und/oder der einstellbare Bereich der Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen bei 1 Puls pro Sekunde beginnt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen oberhalb von 0 Pulsen pro Sekunde liegt und/oder der einstellbare Bereich der Pulswiederholungsrate der Druckpulse zum Entfernen der Epithelzellen bis minimal 0 Pulsen pro Sekunde reicht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Druckpulse als auf die Epithelzellen gerichteter oder richtbarer Druckstrahl des flüssigen Mediums ausgebildet sind und/oder wenigstens eine Vorzugsrichtung oder Hauptausbreitungsrichtung aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der auf Anspruch 3 rückbezogenen Ansprüche, bei der sich die Druckpulse im Wesentlichen radial von dem Pulsausgangsbereich nach außen ausbreiten.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse wenigstens einen Druckpulsgenerator umfassen, der, insbesondere über eine Pulsübertragungsstrecke, an das flüssige Medium bzw. den Pulsausgangsbereich gekoppelt oder koppelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der der wenigstens eine Druckpulsgenerator ein Plasma erzeugt, das wiederum wenigstens einen Druckpuls im flüssigen Medium erzeugt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Druckpulsgenerator wenigstens einen Laser zum Erzeugen von, im Allgemeinen gepulster, Laserstrahlung und wenigstens ein Beschussmaterial zum Beschießen mit der Laserstrahlung umfasst und die Laserstrahlung so gewählt ist, dass durch einen optischen Zusammenbruch im Beschussmaterial eine Stoßwelle oder ein Druckpuls erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse wenigstens einen Lichtleiter zum Übertragen der Laserstrahlung zum Beschussmaterial umfasst, wobei vorzugsweise ein freies Ende des Lichtleiters so angeordnet ist, dass die austretende Laserstrahlung durch einen Zwischenraum direkt auf das Beschussmaterial trifft.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der der Zwischenraum zwischen dem freien Ende des Lichtleiters und dem Beschussmaterial mit dem flüssigen Medium in Verbindung steht bzw. mit diesem gefüllt oder füllbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei der die Laserstrahlung gepulst ist mit einer Pulsdauer zwischen 5 ns und 20 ns, vorzugsweise von 8 ns bis 12 ns, und/oder einer Pulsenergie zwischen 1 und 20 mJ, vorzugsweise zwischen 6 und 10 mJ, wobei jeder Laserpuls wenigstens einen Druckpuls erzeugt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse oder der Druckpulsgenerator wenigstens ein piezoelektrisches Element, beispielsweise ein piezokeramisches Element, umfassen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse oder der Druckpulsgenerator wenigstens eine elektrische Funkenentladungseinrichtung zum Erzeugen einer Druck- oder Stoßwelle oder eines Druckpulses umfassen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse wenigstens eine elektromagnetische oder induktive Druckstoßquelle umfassen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse wenigstens eine antreibbare Membran umfassen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mittel zum Erzeugen der Druckpulse wenigstens ein Instrument umfassen, das in den Linsenkapselsack einbringbar oder eingebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 33 und nach Anspruch 3, bei der das Instrument die Druckpulse in dem wenigstens einen Pulsausgangsbereich in dem flüssigen Medium innerhalb des Linsenkapselsackes erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 34, bei der der Pulsausgangsbereich von oder an einer Austrittsöffnung in einer Wandung des Instruments, insbesondere im Bereich eines freien Endes des Instruments, gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, bei der der Druckgenerator in einem von der Wandung umschlossenen Innenraum des Instruments angeordnet ist und die Druckpulse über die Austrittsöffnung nach außen, insbesondere in den Linsenkapselsack, austreten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, bei der das Instrument zumindest in dem in den Linsenkapselsack einführbaren oder eingeführten Endbereich, in oder an dem der Pulsausgangsbereich angeordnet ist, flexibel und/oder biegbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37 umfassend mehrere Instrumente, die zumindest in ihren in den Linsenkapselsack einführbaren oder eingeführten Endbereichen, in oder an dem der Pulsausgangsbereich angeordnet ist, unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere unterschiedliche Krümmungen und/oder Längen aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 38, bei der das Instrument wenigstens eine Vorzugsrichtung oder Hauptausbreitungsrichtung für die Druckströmung und/oder Druckwelle aufweist und mit dieser Vorzugsrichtung oder Hauptausbreitungsrichtung auf die Epithelzellen richtbar oder gerichtet ist
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, bei der das Instrument wenigstens einen Kanal zum Transportieren von flüssigem Medium und wenigstens einen Auslass für das flüssige Medium, in den der Kanal mündet, aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 40, bei der der Innenraum des Instruments an einer von der Austrittsöffnung abgewandten Seite druckdicht verschlossen ist und/oder keine Mittel zum Erzeugen eines Unterdrucks angeschlossen sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche umfassend eine Bildgebungseinrichtung zum Erzeugen eines Bildes zumindest des Bereichs des Linsenkapselsackes mit den zu entfernenden Epithelzellen oder nach deren Entfernen.
Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei die Bildgebungseinrichtung ein Endoskop umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 43 und einem der Ansprüche 33 bis 41, bei der das Endoskop in dem Instrument integriert ist und/oder das Instrument mit dem Endoskop eine bauliche Einheit bildet.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Linsenkapselsack zumindest überwiegend mit dem flüssigen Medium gefüllt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ferner umfassend Einleitmittel zum Einleiten von flüssigem Medium in den Linsenkapselsack.
Vorrichtung nach Anspruch 46, bei der die Einleitmittel das flüssige Medium unmittelbar in den Linsenkapselsack einleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der die Einleitmittel das flüssige Medium den Mitteln zum Erzeugen der Druckpulse zuführen.