Пристрій для регульованого підвищення внутрішньоочного тиску

Реферат: UA 76790 U UA 76790 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель стосується конструкції пристроїв для регульованого підвищення внутрішньоочного тиску in vivo. Такі пристрої можуть бути використані в оптометричних кабінетах, зокрема, для раннього виявлення схильності до кератоконуса й об'єктивної оцінки можливості корекції міопії шляхом хірургічного (звичайно лазерного) видалення шару рогівки. Попередній рівень техніки Відомо, що схильність до кератоконуса може бути виявлена дослідженням пружності капсули (тобто склери й, особливо, рогівки) ока, яка різна у різних людей. Відомо також, що на результати досліджень впливає гістерезис рогівки, який - у свою чергу - суттєво залежить від внутрішньоочного тиску, що передує обстеженню (Sergienko N.M., Shargorodska I.V. Determining corneal hysteresis and preexisting intraocular pressure // J. Cataract. Refract. Surg., 2009, 35, pp.2033-2034). Тому біомеханічні й/або оптичні властивості ока доцільно досліджувати in vivo щонайменше у два етапи при вихідному й при штучно підвищеному внутрішньоочному тиску, а потім порівнювати отримані результати. Це дозволить підвищити якість діагностики. Нині в практиці найпоширеніший аналізатор реакції ока на тиск струменя повітря, іменований по-англійському Ocular Response Analyser, або скорочено ORA (див., наприклад: Luce D.A. Determining in vivo biomechanical properties of the cornea with the ocular response analyzer//J. Cataract. Refract. Surg., 2005; 31; pp.156-162). На жаль, формування потужного й широкого струменя повітря фізіологічно неприйнятне. Тому ORA придатний для оцінки біомеханічних і/або оптичних властивостей лише центральної частини рогівки в колі діаметром не більш 4 мм і не ефективний при виявленні схильності (особливо, до однобічного) кератоконусу. Відомі спроби створити надійніші методи й засоби штучного підвищення внутрішньоочного тиску in vivo. Наприклад, в UA 19835 U розкрите найпростіше пристосування такого типу у вигляді порожнього металевого циліндра, який має певну заздалегідь задану вагу, внутрішній діаметр не менше 12 мм і висоту, що у кілька разів перевищує цей діаметр. Спосіб його застосування розкритий в UA 19853 U й включає такі кроки, як: епібульбарна анестезія обстежуваного ока (наприклад, трикратним закапуванням у кон'юнктивальний мішок 0,25 % водного розчину дикаїну), укладання пацієнта на спину й фіксація повіки (пальцями лікаря-діагноста або придатним повікорозширювачем), перше вимірювання довжини оптичної осі очного яблука у вихідному, тобто ненапруженому стані (наприклад, ехографом фірми STORZ), накладення вищезгаданого продезінфікованого циліндра на рогівку таким чином, щоб його геометрична вісь і оптична вісь ока практично збіглися, друге вимірювання довжини оптичної осі очного яблука в напруженому стані (наприклад, тим же ехографом фірми STORZ) і визначення пружності капсули ока по різниці довжин оптичних осей до й після зовнішнього навантаження. Однак це дозволяє оцінювати тільки стійкість до стискування ока в цілому. Дійсно, утримуваний на очному яблуку лише силою тяжіння високий циліндр перешкоджає використанню вимірювальних приладів. Тому локальні дефекти форми склери й, особливо, форми й рефракції рогівки залишаються не виявленими. Крім того, обстеження лежачого пацієнта незручне. Помітна частина цих недоліків усунута в пристрої - прототипі згідно з UA 85810 С2. Цей відомий пристрій має: фіксатор відносно голови обстежуваного пацієнта, іменований в оригіналі каркас у вигляді дуги з горизонтальними бічними площадками, передні частини яких оснащені вертикальними виступами (цю дугу в робочому положенні накладають зверху на голову й додатково закріплюють, наприклад, стрічкою, що обтягує чоло й потилицю); щонайменше один (правий або лівий) кільцевий притискач капсули ока, який закріплений на кінці важеля, поворотного відносно вертикальної осі, й який - у робочому положенні - введений в контакт із капсулою відповідного очного яблука, а переважно два такі притискачі, кожний з яких має внутрішній діаметр близько 12 мм і зовнішній діаметр не більше 16 мм, щонайменше один (розташований праворуч або ліворуч) тросовий привід зазначеного притискача, а переважно два такі дзеркально симетричні приводи, кожний з яких має блок, установлений на осі в нижній частині згаданої дуги, гнучкий трос, який обгинає цей блок і у якого нижній кінець служить підвіскою знімних тягарців, а верхній кінець зв'язаний з відповідним (лівим або правим) важелем, що несе кільцевий притискач. 1 UA 76790 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомий пристрій дозволяє обстежувати пацієнтів при вертикальному положенні голови з використанням стандартних вимірювальних приладів. Однак тросовий привід допускає лише ступінчасте ручне регулювання навантаження на очне яблуко заміною тягарців. Це незручно й не дозволяє точно відслідковувати індивідуальні біомеханічні й/або оптичні властивості капсули ока й, відповідно, приводить до неусувних випадкових погрішностей вимірювань. Суть корисної моделі В основу корисної моделі поставлена задача вдосконаленням кріплення й приводу кільцевого притискача підвищити точність і зручність завдання навантаження на очне яблуко. Ця задача вирішена тим, що пристрій для регульованого підвищення внутрішньоочного тиску in vivo згідно з корисною моделлю включає: кільцеподібний фіксатор, нерухомо розташований у робочому положенні на верхній частині голови пацієнта; горизонтальну напрямну в передній частині зазначеного фіксатора; щонайменше одну каретку, встановлену на горизонтальній напрямній з можливістю підстроювального зворотно-поступального переміщення й стопоріння у вибраному положенні; щонайменше одну вертикальну напрямну, встановлену відносно каретки з можливістю підстроювального зворотно-поступального переміщення й стопоріння у вибраному положенні; щонайменше один кільцевий притискач, закріплений на кінці поворотного відносно вертикальної напрямної важеля-носія й введений - у робочому положенні - в контакт із капсулою очного яблука; щонайменше один такий регульований реверсивний привід плавного повороту зазначеного важеля - носія кільцевого притискача, який жорстко закріплений відносно вертикальної напрямної й кінематично зв'язаний із зазначеним поворотним важелем-носієм. Такий пристрій дозволяє точно й зручно регулювати по ходу обстеження зусилля, що передається через кільцевий притискач на капсулу очного яблука, з урахуванням її суто індивідуальних біомеханічних і/або оптичних властивостей. Це суттєво знижує ймовірність появи випадкових погрішностей. Перша додаткова відмінність полягає в тому, що регульований реверсивний привід плавного повороту важеля-носія кільцевого притискача побудований на основі двигуна, який вибраний із групи, що складається з об'ємного пневматичного двигуна, об'ємного гідравлічного двигуна й мікроелектродвигуна. Це дозволяє вибрати один з них з урахуванням можливостей підприємства-виробника запропонованого пристосування. Друга, додаткова до першої відмінність полягає в тому, що об'ємний пневматичний двигун має вигляд клинового повітряного мішка, який підключений до джерела стисненого повітря через регулятор тиску й триходовий клапан з виходом в атмосферу й розташований між поворотним важелем-носієм кільцевого притискача й упором, що жорстко зв'язаний з вертикальною напрямною. Привід на такій основі простий у виготовленні й експлуатації й, внаслідок стискальності повітря, найбільш зручний і безпечний. Третя, додаткова до першої відмінність полягає в тому, що об'ємний гідравлічний двигун має вигляд мікрогідроциліндра двосторонньої дії, який підключений до придатного насоса через регулятор тиску й перемикач напрямку подачі рідини й корпус якого шарнірно зв'язаний з упором, жорстко прикріпленим до вертикальної напрямної, а шток також шарнірно зв'язаний з поворотним важелем-носієм. Привід на такій основі також простий у виготовленні й, внаслідок нестисливості рідини, забезпечує особливо точне задання зусилля притискування. Четверта, додаткова до першої, відмінність полягає в тому, що використаний мікроелектродвигун постійного струму, який оснащений вбудованим у ланцюг живлення регулятором робочого струму й перемикачем напрямку обертання й підключений до важеляносія через кінематичну пару "гвинт-гайка". Привід на такій основі також простий у виготовленні й забезпечує особливо точне задання зусилля притискування. Короткий опис креслень Далі суть корисної моделі пояснюється детальним описом конструкції й особливостей роботи пристосування для регульованого підвищення внутрішньоочного тиску in vivo з посиланнями на додані креслення, де зображені на: фіг. 1 - загальний вид пристосування спереду (у робочому положенні на голові пацієнта); фіг. 2 - схематичний вигляд регульованого приводу плавного повороту важеля-носія кільцевого притискача капсули очного яблука на основі об'ємного пневматичного двигуна у вигляді клинового повітряного мішка; фіг. 3 - схематичний вигляд зазначеного приводу на основі об'ємного гідравлічного двигуна у вигляді мікрогідроциліндра двосторонньої дії; 2 UA 76790 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фіг. 4 - схематичний вигляд зазначеного приводу на основі реверсивного мікроелектродвигуна постійного струму. Детальний опис корисної моделі Запропонований пристрій має (див. фіг. 1): кільцеподібний фіксатор 1, нерухомо розташований у робочому положенні на верхній частині голови пацієнта; горизонтальну напрямну 2, яка може бути або виготовлена за одне ціле з передньою частиною (як це показане), або нерухомо прикріплена до передньої частини фіксатора 1; щонайменше одну (розташовану ліворуч або праворуч) каретку 3, установлену на горизонтальній напрямній 2 з можливістю підстроювального зворотно-поступального переміщення й стопоріння у вибраному положенні; щонайменше одну (ліву або праву) вертикальну напрямну 4, установлену відносно відповідної (лівої або правої) каретки 3 з можливістю підстроювального зворотно-поступального переміщення й стопоріння у вибраному положенні; щонайменше один (лівий або правий) кільцевий притискач 5, закріплений на кінці відповідного поворотного відносно вертикальної напрямної 4 важеля-носія 6 і призначений для передачі зусилля на капсулу (лівого або правого) очного яблука; й щонайменше один такий регульований реверсивний привід 7 плавного повороту важеляносія 6, який жорстко закріплений відносно вертикальної напрямної 4 і кінематично зв'язаний з відповідним (лівим або правим) важелем-носієм 6. Для бінокулярних досліджень бажано, щоб запропоноване пристосування мало два дзеркально симетричні комплекти кареток 3, напрямних 4, кільцевих притискачів 5 на важеляхносіях 6 і регульованих реверсивних приводів 7. Приводом 7 може бути будь-який механізм, здатний плавно змінювати навантаження на капсулу очного яблука й оснащений стандартними засобами керування. Зокрема, цей привід 7 може бути побудований на основі об'ємного пневматичного двигуна 8, об'ємного гідравлічного двигуна 9 і мікроелектродвигуна 10. Бажане використання об'ємного пневматичного двигуна 8 у вигляді клинового повітряного мішка (див. фіг. 2). Він розташований між поворотним важелем-носієм 6 кільцевого притискача 5 і упором 11, який жорстко зв'язаний з вертикальної напрямною 4. Цей мішок підключений до не показаного тут придатного джерела стисненого повітря (наприклад, відцентрового або осьового мікрокомпресора) через регулятор 12 тиску й триходовий клапан 13, бічний патрубок якого служить для випуску повітря в атмосферу. Також бажане використання об'ємного гідравлічного двигуна 9 у вигляді мікрогідроциліндра двосторонньої дії (див. фіг. 3). Його не позначений особливо корпус шарнірно зв'язаний з упором 11, що жорстко прикріплений до вертикальної напрямної 4, а не позначений особливо шток також шарнірно зв'язаний з поворотним важелем-носієм 6 кільцевого притискача 5. Природно, що такий мікрогідроциліндр повинен бути підключений до придатного умовно показаного тільки стрілкою насоса через не показані на кресленні регулятор тиску й перемикач напрямку подачі рідини. Доцільно, щоб мікроелектродвигун 10 був електродвигуном постійного струму (див. фіг. 4). Він оснащений не показаними тут вбудованим у ланцюг живлення регулятором робочого струму й перемикачем напрямку обертання й підключений до важеля-носія і 6 через придатну передачу, наприклад кінематичну пару 14 "гвинт-гайка". Природно, що в цій парі гвинт жорстко зв'язаний з вихідним валом мікроелектродвигуна 10, а гайка кінематично зв'язана з поворотним важелем-носієм 6 кільцевого притискача 5 (наприклад, жорстко зафіксована у внутрішньому кільці придатного підшипника кочення, зовнішнє кільце якого жорстко закріплене в отворі у важелі-носії 6). Кільцевий притискач 5 має діаметр усередині близько 12 мм і ззовні не більш 16 мм. Не показані особливо стопори каретки 3 відносно горизонтальної напрямної 2 і важеля-носія 6 відносно вертикальної напрямної 4 можуть бути гвинтовими, клиновими або іншими. Фахівцю зрозуміло, що запропонований пристрій повинен бути оснащений щонайменше такими загальнодоступними й загальновідомими засобами, які забезпечують: визначення таких регульованих параметрів, як тиск на капсулу ока через кільцевий притискач 5, тиск повітря усередині повітряного мішка (як пневматичного двигуна 8) або рідкого робочого тіла в порожнинах мікрогідроциліндра (як гідравлічного двигуна 9), величина робочого струму в ланцюзі живлення мікроелектродвигуна 10 постійного струму, обмеження граничних значень зазначених параметрів і реверс (зокрема, аварійний) та наступне відключення приводу 7 при досягненні встановлених граничних значень регульованих параметрів. 3 UA 76790 U 5 10 15 20 25 30 35 У міру накопичення досвіду експлуатації запропонованого пристосування для нього може бути розроблена система автоматичного керування із програмним забезпеченням для запису первинних результатів обстеження, їх аналізу й видачі діагностичної інформації в найбільш зручній формі. Запропонований пристрій використовують у такий спосіб. На першому етапі звичайним офтальмометроскопом або сучасним кератотопографом (наприклад, фірми OCULUS, ФРН) визначають такі біомеханічні й/або оптичні властивості ненапруженого ока, що цікавлять лікаря. Потім на голову пацієнта встановлюють кільцеподібний фіксатор 1, переміщають каретку 3 й важіль-носій 6 відповідно уздовж горизонтальної напрямної 2 та вертикальної напрямної 4 й стопорять їх у положенні, коли кільцевий притискач 5 опиниться в безпосередній близькості від рогівки й геометрична вісь цього притискача 5 практично співпаде з оптичною віссю обстежуваного ока. Далі включають регульований реверсивний привід 7, який плавно повертає важіль-носій 6 до упору кільцевого притискача 5 у капсулу обстежуваного ока, зупиняють привід 7 і повторно визначають вибрані біомеханічні й/або оптичні властивості капсули (й, особливо, рогівки) ока. Потім реверсують привід 7, який відводить важіль-носій 6 у вихідне положення й видаляє кільцевий притискач 5 від капсули ока. Такі дослідження можна проводити багаторазово, поступово збільшуючи деформацію очного яблука. Мало того, при оснащенні вимірювальних приладів (зокрема, кератотопографа) засобами запису результатів в аналоговій (або, переважно, у цифровій) формі можна одержати карти форми рогівки й навіть кінограми зміни цієї форми, а - з відповідним програмним забезпеченням - автоматично будувати графіки залежності досліджуваних властивостей від внутрішньоочного тиску. Особливості роботи запропонованого пристосування з використанням різних приводів 7 полягають у наступному. Об'ємний пневматичний двигун 8 у вигляді клинового повітряного мішка (фіг. 2) реверсують, стравлюючи повітря в атмосферу через бічний патрубок триходового клапана 13. Об'ємний гідравлічний двигун 9 у вигляді мікрогідроциліндра двосторонньої дії (фіг. 3), реверсують, перемикаючи напрямок подачі рідкого робочого тіла. Мікроелектродвигун 10 постійного струму (фіг. 4) реверсують, перемикаючи напрямок обертання вихідного вала. При цьому кінематична пара 14 "гвинт-гайка" забезпечує відвід кільцевого притискача 5 від обстежуваного ока. Експериментальний зразок пристосування із приводом 7 на основі клинового повітряного мішка як пневматичного двигуна 8 був використаний для обстеження: дев'яти пацієнтів, у кожного з яких був виявлений кератоконус на одному оці, а друге око за результатами традиційних досліджень було визнано нормальним, і п'ятдесяти добровольців у віці не більш 40 років з нормальним зором. Результати обстеження наведені в таблиці. 40 Таблиця Зміни кривизни передньої частини рогівки внаслідок регульованого підвищення внутрішньоочного тиску для кератоконічних, нормальних та контрольних очей Кератоконічні очі Нормальні очі Кількість обстежених Вихідний сферичний еквівалент кривизни рогівки, діоптрії Сферичний еквівалент кривизни рогівки після навантаження, діоптрії Приріст кривизни рогівки після навантаження, діоптрії Товщина центральної частини рогівки, мкм 45 9 Контрольна група 50 53,4±0,89 44,82±0,85 41,73±0,91 58,06±0,83 46,19±0,78 41,18±0,91 4,12 1,37 -0,55 428±10,4 497±8,6 604±8,3 Виражене в діоптріях розтягування рогівки при підвищенні внутрішньоочного тиску в обох очах дев'яти пацієнтів було статистично значиме (р